JPH0278144A - 荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

荷電粒子ビーム装置

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Publication number
JPH0278144A
JPH0278144A JP63229626A JP22962688A JPH0278144A JP H0278144 A JPH0278144 A JP H0278144A JP 63229626 A JP63229626 A JP 63229626A JP 22962688 A JP22962688 A JP 22962688A JP H0278144 A JPH0278144 A JP H0278144A
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JP
Japan
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charged particle
lens
sample
particle beam
lenses
Prior art date
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Pending
Application number
JP63229626A
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English (en)
Inventor
Koji Ueda
上田 耕司
Hiromoto Kawamoto
裕資 川本
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Advantest Corp
Original Assignee
Advantest Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は例えば走査型電子顕微鏡或はICの内部配線
の電位分布状態を像としてとらえ、ICの配線が正常に
機能しているか否かを試打るIC試験装置等(−用いる
ことができる荷電粒子ビーム装置に関する。
「従来の技術」 IC内部の配線の電位分布を像としてとらえ、ICの動
作を試験するIC試験装置は概略$7図に示すように荷
電粒子ビーム装置10と、この荷電粒子ビーム装置10
から出射される荷電粒子ビーム11の照射を受ける試料
30と、この試料30を支持する試料支持台40と荷電
粒子ビーム装置10と試料30を含む領域を真空に作り
チャンバ50と、荷電粒子ビーム11が試料30に照射
された際に、その照射点から放出される2次電子の量を
計測(イオンビームを照射した場合も2次電子の放出量
を計測)する2次電子検出器60と、チャンバ50及び
荷電粒子ビーム装置10内を真空に引く真空ポンプ70
とによって構成される。
このような構55.(=よって荷電粒子ビーム11(一
般に電子ビームが用いられるが、イオンビームを用いる
場合もある)を試料30に照射し、その照射点から2次
電子を放出させる。
2次荷電粒子の放出量はその照射点の電位に対応して変
化するため、2次荷電粒子の放出量を2次電子検出器6
0によって計測することにより、試料30上の任意の点
の電位を計測することができる。
また荷電粒子ビームを試料30上において走査させるこ
とによってその走査された領域の電位分布を像としてと
らえることができ、IC内部の配線の電位分布及び動作
に伴なう電位の変化を像として表示することができる。
このように試料30に荷電粒子ビーム11を照・射し、
その照射点から放出される2次電子の量を計測する装置
において、計測の結果として得られる像の分解能は照射
点における荷電粒子ビーム11の直径によって決まる。
つまりIC内部の配線導体の幅が0,5ミクロンの場合
は荷電粒子ビーム11の照射点における直径は0.5ミ
クロン以下に絞られていなければならない。
このため荷電粒子ビーム装置10(−は例えば電子レン
ズのような荷電粒子レンズが複数段けられ、この複数の
荷電粒子レンズによって荷電粒子ビーム11の直径を絞
り込んで試料30に照射させている。図示の例では荷電
粒子銃12から出射された荷電粒子ビーム11を3個の
荷電粒子レンズ13゜14.15によって絞り込むよう
に構成した場合を示す。
「発明が解決しようとする課題」 ところで試料30の厚みの違い等によって試料30の面
が図示の位aAから位置Bi二移動したとすると試料3
0に最も近い荷電粒子レンズ15の焦点を位置Aから位
置Bに移さなくてはならない。
このために荷電粒子レンズ]、5の励磁電流を調整して
焦点距離を変化させ、焦点を位置Aから位置Bに移す作
業をしなくてはならない。
更に荷電粒子]ノンズ15の焦点距離を変えるとレンズ
15の入射開き角αと出射開き角β1.β2の比α/β
1.α/β2が変化し、これがためにレンズ系の倍率が
変化し焦点C−おけるビームの直径が変わってしまう欠
点がある。つまり分解能が変わってしまう欠点がある。
試料30の面の位置を常に決められた位置A(:設置で
きるとこれらの欠点は解消されるが、実際は試料30と
なるICの厚み等によって常に決められた例えば位置A
l二設置することはできない。
試料30の厚み何頭を問わず、常に試料30の荷電ビー
ム照射面な位置Aとなるようにするには試料支持台40
を上下に移動させる構造(ニしなければならない。試料
支持台40(:は試料30となるICとチャンバ50の
下側に配置されるテストヘッド80との間を電気的に接
続する配線81が施されるから、試料支持台40をチャ
ンバ50の内部において上下に移動自在に設ける(−は
構造が複雑になる不都合がある。
「課題を解決するための手段」 この出願の第1発明では試料の位置を移動させる代りC
″−試料(出量も近い荷電粒子レンズの位置をレンズ系
の軸芯方向C二移動自在に設け、試料の荷電ビーム照射
面の位置が変わった場合は、この荷電粒子レンズを移動
させて焦点を合致させる構造とした荷電粒子ビーム装置
を提案するものである。
この第1発明の構造によれば例えば試料の厚みの違い等
によって荷電ビームの照射点位置が変わっても、試料に
最も近い荷電ビームレンズをレンズ系の軸芯方向に移動
させることにより焦点位置を試料の面に合致させること
ができる。
特に試料に最も近い荷電粒子レンズを移動させるよう(
−構成する構造はチャンバ50内で試料支持台40を移
動させる構造と比較して簡素化される。よって簡単な構
造で焦点位置を変更できる荷電粒子ビーム装置を提供す
ることができる。
この出願の$2発明では試料(=最も近いレンズをレン
ズ系の軸芯方向に移動できるように構成すると共に、試
料(1最も近いレンズと2番目(;近いレンズの間のビ
ームを平行ビームであるように構成したものである。
この第2発明の構成によれば試料に最も近いレンズと2
番目L:近いレンズの間の荷電粒子ビームを平行ビーム
としたから試料に最も近いレンズをレンズ系の軸芯方向
C二移動させたとき、このレンズに入射する荷電粒子ビ
ームの入射角は変化しない。よって試料の面の位置が変
わった場合に試料に最も近いレンズを移動させて試料の
面に焦点を結ぶように調整してもレンズ系の倍率が変化
することはない。よって試料の面に照射される荷電粒子
ビームの直径は一定に保たれ、解像度も一定に作たれる
このようにこの第2発明によれば荷電粒子ビームの焦点
位置を変えても解像度が一定に作たれるため焦点位置を
変更する都度レンズ系の倍率を調整するような操作は全
く必要としない、よって取扱いが容易なIC試験装置を
提供することができる利点が得られる。
この出願の第3発明によれば試料孟出展も近いレンズを
レンズ系の軸芯方向に移動自在に装置すると共に、試料
に最も近接しているレンズを移動させるのと連動して複
数個のレンズの荷電粒子ビームの入射開き角、出射開き
角との比が常に一定(2作たれるように複数個のレンズ
の励磁電流を制御するように構成したものである。
この第3発明の構成でも試料の位置(出窓じて荷電粒子
ビームの焦点位置を変更するためには試料に最も近いレ
ンズを移動させればよい。
試料に最も近いレンズを移動させたとき、これと連動し
てこの試料(1最も近いレンズと他のレンズの入射開き
角と出射開き角との比が常に一定となるように荷電粒子
レンズの励磁電流を制御するから、焦点の位置を移動さ
せても分解能は一定に保たれる。よって操作性のよいI
C試験装置或は走査型電子顕微鏡を提供することができ
る。
「実施例」 第1図にこの出願の第1発明及び第2発明の実施例を示
す。
図中10は荷電粒子ビーム装置を示す。この荷電粒子ビ
ーム装置10は上端に電子或はイオンのように荷電粒子
を出射する荷電粒子銃12を有し、この荷電粒子銃12
が出射する荷電粒子を加速電極(特に図示しない)によ
って加速し、荷電粒子ビーム11を形成する。荷電粒子
ビーム11は荷電粒子レンズ13,14,15で集束さ
れ試料30に照射される。
荷電粒子レンズ13.14は鏡筒16に固定されるが、
試料30(:最も近い荷電粒子レンズ15は鏡筒16に
対してその軸芯方向に移動できるように支持される。
第2図に荷電粒子レンズ15をレンズ系の軸芯方向に可
動させるレンズ可動機構の具体例を示す。
図中17はこの可動機構を総称して示す。この例では鏡
筒16の内周にフランジ18を設け、このフランジ18
に回り止め用シャツ)18Aを植設し、このシャツ)1
8Aを荷電粒子レンズ15の外周に突設したフランジ部
15AC貫通させ、荷電粒子レンズ15を回り止めした
状態でレンズ系の軸方向に移動できるように支持される
荷電粒子レンズ15の上部には筒状ネジ15Bを取付け
る。筒状ネジ15Bの外周面に雄ネジ15Cが形成され
、この雄ネジ15Cに雌ネジリング19を螺合させる。
雌ネジリング19はフランジ18に回転自在に支持され
、外周にギヤ面19Aを有し、このギャ面19Aiニベ
ベルギャ19Bを噛合させる。ベベルギヤ19Bは鏡筒
16を貫通する軸19Cに連結され、鏡筒16の外部か
ら回転させることができる構造とされる。このような構
造により軸19Cを鏡筒16の外部から回転させ、ベベ
ルギヤ19Bを介して雌ネジリング19をハンドル或は
モータ等によって回転させることにより荷電粒子レンズ
15をレンズ系の軸芯方向に移動させることができる。
第3因の例は雌ネジリング19を鏡筒16の内周面に沿
って配置し、この雌ネジリング19の酸ネジにレンズ1
5の外周に突設したフランジ15Aの外周に形成した雄
ネジを螺合させ、雌ネジリング19をその一端部に形成
した歯19Aに噛合させたピニオン191)で回転させ
るように構成した場合を示す。
このように構成した場合も軸19Cをハンドル又はモー
タ等によって回転させることにより雌ネジリンン・グ、
1.9が回転され、この雌ネジリ、7ング:19が回転
されることC二より荷電粒子レンズ15がレンズ系の軸
芯方向に可動される。
このようにして試料30(:最も近い荷電粒子レンズ1
5をレンズ系の軸芯に沿って移動させることC二よって
荷電粒子ビーム11の焦点の位置をレンズ系の軸方向に
位置Aから位置Bの範囲にわたって移動させることがで
きる。この結果試料30の厚み等の違いによって試料3
0の面の位置が変わっても焦点の位置を試料30の表面
(ユ容易に合致させることができる。
ところで第1図に示すように試料30に最も近いレンズ
15と2番目(=近いレンズ14との間の荷電粒子ビー
ムを平行ビームとなるようにレンズ13.14の条件を
設定すると、レンズ15には平行ビームが入射される。
従ってこのよう【:レンズ15に入射する荷電粒子ビー
ムを平行ビームとすることにより、レンズ15を移動さ
せてもレンズ15を通過した後のビーム開き角β1.β
2はβ1=β2となる。よってレンズ系の倍率α/β1
及びα/β2はレンズ15がどこζ二あっても一定とな
り、試料30への照射点におけるビームの径を一定にす
ることができる。
結局レンズ15を移動させても試料30への照射点にお
けるビームの直径は不変であるため分解能を一定に床て
る優れた効果が得られる。
「第3発明の実施例」 第4図(:示すようにレンズ15と14の間のビームの
状態か平行ビームでない場合でも、レンズ15を例えば
位置BからAに回って上方C二移動させた場合、その移
動量に対応してレンズ14の励磁電流を漸次増加させる
か、又はレンズ15の励磁電流を自己の移動量に対応し
て漸次増加させるか、或はレンズ14と15の双方の励
磁電流をレンズ15の移動量に対窓させて漸次増加させ
、レンズ15を通過した後のビーム開き角βをレンズ1
5の移動::関わらず一定値を維持するように制御する
ことができる。
この制御は例えば第5図に示すような回路で行なうこと
ができる。第5図に示すポテンショメータ21は先に説
明したレンズ15の可動機構に連動して調整され、出力
電圧EVがレンズ15の位置に対応して変化するように
動作する。
ポテンショメータ21から出力された電圧EVは制御器
22に入力される。制御器22はレンズ14の励磁電源
23と、レンズ15の励磁電源24に制御信号EC,、
EC2を与えレンズ14と15の励磁電流を制御する。
この場合レンズ14の励磁電流だけを制御する場合には
レンズ15の励磁電源24に与える制御信号EC1はレ
ンズ15の移動に関わらず一定値に医たれる。またレン
ズ14と15の双方の励磁電流を制御するC二は制御信
号EC,とEC2の双方をレンズ15の移動量C二対窓
して変化させる。
尚この制御は第6図に示すよう1二レンズ14と15の
間(ニクロスオーバを形成する場合にも適用することが
できる。
「発明の効果」 以上説明したようC二この発明によれば試料30に最も
近いレンズ15の位置を移動させること5二よって荷電
粒子ビーム11の焦点位置を調整する構造としたから、
試料30の高さに連いがあっても試料30の面に荷電粒
子ビーム11の焦点を合致させることができる。
特にこの構造により試料30をチャンバ50の外から移
動させる場合より構造を簡単(ニすることができる。
またこの出頗の第2発明、第3発明によればレンズ15
を移動させた場合に、レンズ15を通過した後の荷電粒
子ビーム11のビーム開き角βが一定を維持するように
構成するからレンズ15の位置を移動させ荷電粒子ビー
ムの焦点の位置を移動させても焦点上のビームの直径は
一定値に維持される。よって分解能も一定(;維持され
、取扱いが容易なIC試験装置或は走査型電子顕微鏡等
を構成することかできる。
【図面の簡単な説明】
第1因はこの発明の一実施例を示す断面図、第2図及び
第3因はこの発明の要部の実施例を示す断面囚、第4図
は荷電粒子ビームの集束方法の他の実施例を示す図、第
5因は荷電粒子レンズの励磁電流を制御する回路の一例
を示すブロック図。 第6因は荷電粒子ビームの集束方法の更(2他の例を示
す図、第7因は従来の技術を説明するための断面図であ
る。 lO:荷電粒子ビーム装置、1に荷電粒子ビーム、12
:荷電粒子銃、13,14.15:荷電粒子レンズ、1
6:鏡筒、17:レンズ可動機構、30:試料、40:
試料支持台、5゜:チャンバ、60:2次電子検出器、
70:真空ポンプ。 特許出願人   株式会社 アトパンテスト代  理 
人   草   野     卓ル 1 図 (テストヘッド) L−一−−−−−−−−−−−−−−−−−コ+6  
図 オ 7 図 (テストヘッド)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)荷電粒子ビームを出射する荷電粒子銃と、荷電粒
    子ビームを結像する複数個の荷電粒子レンズ及び2次電
    子検出手段を具備した荷電粒子ビーム装置において、 荷電粒子レンズが2個以上の複数個のレンズを用いて構
    成され、試料に最も近接している荷電粒子レンズがレン
    ズ系の軸方向に機械的に移動可能となるように構成した
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
  2. (2)荷電粒子ビームを出射する荷電粒子銃と、荷電粒
    子ビームを結像する複数個の荷電粒子レンズ及び2次電
    子検出手段を具備した荷電粒子ビーム装置において、 試料に最も近接している荷電粒子レンズと、2番目に近
    接している荷電粒子レンズ間の荷電粒子ビームの状態が
    平行ビームであることを特徴とした荷電粒子ビーム装置
  3. (3)荷電粒子ビームを出射する荷電粒子銃と、荷電粒
    子ビームを結像する複数個の荷電粒子レンズ及び2次電
    子検出手段を具備した荷電粒子ビーム装置において、 荷電粒子レンズが2個以上の複数のレンズを用いて構成
    され、試料に最も近接している荷電粒子レンズが荷電粒
    子レンズ系の軸方向に機械的に移動可能となるように構
    成されると共に、上記試料に最も近接している荷電粒子
    レンズを移動させた場合に、上記複数個の荷電粒子レン
    ズの荷電粒子ビームの入射開き角、出射開き角との比が
    常に一定に保たれるように、上記複数個の荷電粒子レン
    ズの励磁電流を制御することを特徴とする荷電粒子ビー
    ム装置。
JP63229626A 1988-09-12 1988-09-12 荷電粒子ビーム装置 Pending JPH0278144A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268788A (ja) * 2004-03-15 2005-09-29 Ims Nanofabrication Gmbh 粒子光学投影装置
JP2017126476A (ja) * 2016-01-14 2017-07-20 株式会社荏原製作所 ズームレンズ及び検査装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5978435A (ja) * 1982-10-27 1984-05-07 Internatl Precision Inc 走査型電子線装置

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