JPH0356864A - 電子ビーム装置 - Google Patents

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】 〔概要〕 電子ビーム装置に関し、 分析電圧を走査しないことにより、試料電圧波形を高速
に測定することができ、更に、試料に既知電圧を印加し
ないことにより、適用範囲が広い電子ビーム装置を提供
することを目的とし、試料の分析電圧を与える分析電圧
電源と、試料の測定個所に対して電子ビームパルスを照
射する手段と、前記電子ビームパルスを位相制御する位
相制御回路と、試料の測定個所から放出される２次電子
信号を検出する検出器と、及び、該検出器からの２次電
子信号に基づいて試料電圧を求める電圧測定回路と、を
含む電子ビーム装置において、ある位相において分析電
圧を走査して分析電圧及び２次電子信号の関係を示すＳ
カーブを記憶するメモリを含み、該メモリに記憶された
Ｓカーブから分析電圧が設定され、前記電圧測定回路は
、前記設定、分析電圧時に、電子ビームパルスの位相走
査により得られた２次電子信号から、前記メモリに記憶
されたＳカーブを参照して、試料電圧を求めるように構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子ビーム装置に関するものである。

電子ビーム装置は、高速に動作するＬＳＩ等の動作解析
、不良診断装置として利用されており、この電子ビーム
装置においては、試料としてのＬＳＩ等に電子ビームパ
ルスを照射し、該試料から放出された２次電子信号に基
づいて試料電圧を求めている。そして、測定対象である
ＬＳＩ簀が大規模化しているために、速やかに解析、診
断を行う必要がある。このような解析、診断においては
、試料電圧を正確に求めるよりも、位相に関する試料電
圧情報を求めたい場合が多い。そこで、長時間を費やし
て正確に試料電圧の電圧波形を求めるよりも、高速に試
料電圧の論理波形を求めることが望まれている。

〔従来の技術〕

第５図には、電子ビーム装置を利用した従来の試料電圧
測定法が示されている。

第５図においては、２次電子信号（Ｓ）がスライスレベ
ルＳ，１になるような分析電圧ｖＩを求め（−２、０、
２）、これらの分析電圧（−２、０１２）を試料電圧■
　としている。すなわち、試料Ｓ 電圧Ｖ　は、それぞれ、−２Ｖ、ＯＶ，＋２ＶでＳ ある。

次に、第６図には、電子ビーム装置を利用した従来の他
の試料電圧測定法が示されている。

第６図（Ａ）においては、分析電圧Ｖ　と２次『 電子信号Ｓとの関係が示され、分析電圧Ｖ　　一ｒ ■　のときの２次電子信号ｓｓ，Ｓ，を求ｒＯ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　−２１　　　０める。

一方、分析電圧■　をＶ，。とじて、第６図ｆ （Ｂ）に示されるような試料電圧■　と２次五子Ｓ 信号Ｓとの対応関係を予め準備しておき、この第６図（
Ｂ）の対応関係に基づいて、２次電子信号ｓ，、ＳｏＳ
Ｓ＋２に対応する試料電圧Ｖ，を求める。すなわち、試
料電圧■　は、それぞれ、Ｓ −２Ｖ，ＯＶ，＋２Ｖである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第５図の測定法においては、分析電圧Ｖ，を走査し
なければならないので、何回も２次電子信号Ｓを測定す
る必要があり、高速測定が困難である。また、分析グリ
ッドの応答を考慮しても、高速化には限界がある。

上記第６図の測定法においでは、第６図（Ｂ）に示され
るように、試料１圧Ｖ　と２次電子信号Ｓとの対応関係
を予め準備しておく必要があり、この第６図（Ｂ）の対
応関係は、分析電圧■，Ｖ，０に設定したときのもので
ある。従って、試ｆ′（に既知の電圧を印加できない場
合には、この測定法を使用することができず、適用範囲
が狭い。

本発明の目的は、試料電圧波形を高速に測定することが
でき、かつ、適用範囲が広い電子ビーム装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、分析器■９の分析電圧Ｖ　を与える『 分析電圧電源２０と、試料１４の測定個所１６に対シて
電子ビームパルス１８を照射する手段ｌＯと、前記電子
ビームパルス１８を位相制御するφ０〜φ。位相制御回
路２６と、試料１４の測定個所１６から放出される２次
電子信号Ｓを検出丁る険出器２８と、及び、該検出器２
８からの２次電子信号Ｓに基づいて試料電圧■　を求め
るＳ 電圧測定回路３０と、を含む電子ビーム装置において、
ある位相φ０において分析電圧を走査Ｖ，０〜■　して
分析電圧Ｖ　及び２次電子信号Ｓの関ＩＩＩ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１係を示すＳカーブＣ。

を記憶するメモリを含み、該メモリに記憶されたＳカー
ブＣｏから分析電圧Ｖ　が設定され、前記電圧測定回路
３０は、前記『 設定、分析電圧Ｖ　．時に、電子ビームパルスｔ８■ の位相走査φ。〜φ，により得られた２次電子信号Ｓか
ら、前記メモリに記憶されたＳカーブｃｏを参照して、
試料電圧■　を求めるように構成すＳ る。

〔作用〕

第１図には、本発明の原理による試料電圧測定法が示さ
れ、第１図（Ａ）には、電子ビームパルスの位相φと試
料電圧Ｖ　との関係が示Ｓ され、第１図（Ｂ）には、分析電圧Ｖ　と２次電ｉ 子信号Ｓとの関係が示されている。そして、第ｌ図（Ｂ
）において、ＳカーブＣｏは、第１図（Ａ）の位相φ　
（試料電圧Ｖ，。）に対応するものであ０ り、また、ＳカープＣｉは、第１図（Ａ）の位相φ　（
試料電圧ｖｓＱ＋ΔｖＳ）に対応するものでｌ ある。

まず、電子ビームパルスの位相φ＝φ　、試料０ 電圧Ｖ　　＝Ｖ，ｏに設定し、分析電圧Ｖ，を走査しＳ （Ｖｓ。〜Ｖ，Ｉ１）、２次電子信号Ｓを測定すると、
分析電圧Ｖ　及び２次電子信号Ｓの関係を示すＳｒ カーブＣｏが得られる。次に、電子ビームパルスの位相
φ＝φ　、試料電圧Ｖ　　＝Ｖ，ロ＋Δ■，にｌ　　　
　　　　　　　　　　ｓ して２次電子信号Ｓを測定すると、ＳカーブＣＩが得ら
れる。このＳカーブＣ　は、ＳカーブＣｏ１ をΔＶ　だけ右にシフトした状態であるので、あＳ る２次電子信号例えばスライスレベルＳ　に対応Ｓ する分析電圧Ｖ　は、位相φ。のときｖＬｌであり、ｒ 位相φｌのときｖ，１＋Δｖｓである。このように、Ｓ
カーブのシフト量を測定することにより、試料電圧Ｖ　
の変位を求めることができる。

ｔ そこで、分析電圧Ｖ　をＶ　に設定し、２次電ｒ　　　
　　　　　τ 子信号を測定した場合を考えると、２次電子信号は、位
相φ　のときにＳ　であり、位相φ１のとＯ　　　　　
　　　　　　ｓｌ きには、ＳカーブがΔ■　だけ右にシフトするのＳ で、２次電子信号は、Ｓｓ１−ΔＳである。ところで、
位相φ０でこの２次電子信号Ｓ，−ΔＳが得られる分析
電圧は、■　一ΔＶ　であり、これは、ＩＩ　　　　　
　　　　　Ｓ ２次電子信号Ｓ　−ΔＳとＳカーブＣ１との交点Ｓ１ よりもΔ■　だけ左にシフトしたものである。

Ｓ 従って、ＳカーブＣｏがわかっていれば、ＳカーブＣｌ
と分析電圧■，との交点からシフト量ＡＶ　　が求めら
れる。ここで、Ｖ，ｏは既知であるＳ ので、試料電圧■Ｓｏ＋ΔＶ，が求められる。

以上の原理に基づいて、本発明は、次のように作用する
。

まず、ある位相φ０において分析電圧Ｖ，を走査し（■
１，〜■，。）、分析電圧■，及び２次電子信号Ｓの関
係を示すＳカーブＣｏを求め、このＳカーブＣｏをメモ
リに記憶する。次に、メモリに記憶されたＳカーブＣｏ
から分析電圧■，を設定し、電子ビームパルスの位相走
査φ１により得られた２次電子信号Ｓ，（一ΔＳから、
前記メモリに記憶されたＳカーブＣｏを参照して、試料
電圧Ｖ，ｏ＋Δ■，を求める。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第２図には、本発明の実施例による電子ビーム装置の回
路が示されている。

第２図において、照射手段であるＥＢ（電子ビーフ）鏡
筒１０は、その内部に偏向器１２を含み、試料１４の測
定個所１６には、偏向器１２で偏向された電子ビームパ
ルス１８が照射される。なお、分析器１９には、分析電
圧電源２０から分析電圧■　が供給される。

ｒ 符号２２は、試料１４としてのＬＳＩを駆動するＬ　Ｓ
　Ｉ駆動回路であり、該駆動回路２２からのクロツク信
号２４は、位相制御回路２６に供給される。この位相制
御回路２６は、ＬＳＩ駆動回路２２の作動に同期して、
照射手段１２が電子ビームパルス１８を発生するように
する。

試料１４の測定個所１６から放出される２次電子信号Ｓ
は、検出器２８により検出され、電圧測定回路３０に供
給される。この電圧測定回路３０は、ＳカーブＣ。及び
試料電圧■，を求め、該ＳカーブＣ。及び試料電圧■，
を制御用計算機３２に供給する。なお、電圧測定回路３
０は、その内部に、求められたＳカーブＣｏを記憶する
メモリ（図示せず）を有する。

また、制御用計算機３２は、分析電圧電源２０、位相制
御回路２６、及び、電圧測定回路３０を制御する。

本発明の実施例による電子ビーム装置は、以上の構或か
ら成り、以下、その作用を第３図（Ａ）、（Ｂ）に基づ
いて説明する。

まず、第３図（Ａ）には、測定準備時の動作が示されて
いる。第３図（Ａ）において、制御用計算機３２からの
指示により、位相制御回路２６は、その位相φがφ０に
設定され、この状態で、分析電圧Ｖ　は、ｖ，ｏ〜■＋
ｎのように走査される。こｆ の走査された分析電圧■　とこのときに測定されｒ た２次電子信号Ｓとの関係は、ＳカープＣ。とじて、電
圧測定回路３０内のメモリに記憶される。

このＳカープＣ。は、制御用計算機３２に供給され、該
制御用計算機３２は、ＳカーブＣＯに基ついて、２次電
子信号ＳがスライスレベルＳｓｌになるような分析電圧
■　を設定する。この分析電圧『 ■　は、後述する測定時の設定分析電圧である。

ｒ 次に、第３図（Ｂ）には、測定時の動作が示されている
。第３図（Ｂ）において、制御用計算機３２からの指示
により、分析電圧Ｖ　は、前記設『 定分析電圧Ｖ　．とされ、この状態で、電子ビームｒ パルス１８の位相φは、φ０〜φ。のように走査される
。このようにして得られた２次電子信号Ｓが電圧測定回
路３０に入力されると、該電圧測定回路３０は、前記メ
モリに記憶されたＳカープｃｏを参照して、試料電圧■
，を求めることができる。

この試料電圧■　を求める手順を、前記第１図Ｓ （Ｂ）を用いて説明する。設定分析電圧Ｖ　．時に、ｒ
ｌ ２次電子信号ＳがＳ　一ΔＳであると、メモリにＳ 記憶されたＳカーブＣ。を参照して、シフト量Δ■　が
求められ、このシフト量ΔＶ　に基づいＢ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　ｓて、試料電圧ｖ＋０＋Δ■，が求められる
。

次に、第４図には、電子ビーム装置の測定例が示されて
いる。なお、第４図においては、前記第２図の装置に若
干の変更が加えられ、出力された論理波形が示されてい
る。

また、試料パルスの振幅がＶ　であることが期ｐ 待されるとき、登録時すなわち測定準備時に２次電子信
号ＳがＳ　になるような分析電圧■，Ｓ を求めた後、■　±１／２Ｖ　に対応する２次電Ｉｔ　
　　　　　　　　　　　ｐ 子信号Ｓ　±ΔＳ　をＳカーブから求める。測定Ｉ　　
　　　　　　　ｐ 時には、Ｓ　　＝ΔＳ−ΔＳ，Ｓ＝Ｓ ｌｈｌ　　　　＋ｌ　　　　ｐ　　　ｔｈ２　　　＋＋
ΔＳ　として、電圧測定回路３０に入力されるｐ ２次電子信号Ｓ　７５＜　Ｓ　　　より大きければ−１
とし、ｈ２ Ｓ　　より小さければ＋１とし、Ｓ　　≦Ｓ≦ｌｈｌ　
　　　　　　　　　　　　　　ｉｂｌＳ　　であればＯ
とする。このように３値化すれ＋ｂ２ ば、位相０でのレベルがＬレベルかＨレベルかがわから
なくとも、論理波形を測定できる。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、分析電圧を走査
させないので、試料電圧波形を高速に測定することがで
き、更に、試料に既知電圧を印加しないので、適用範囲
が広いという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の実施例による電子ビーム装置の回路図
、 第３図は第２図の電子ビーム装置の動作説明図、第４図
は電子ビーム装置の測定例を示す図、第５図は従来の試
料電圧測定法を示す説明図、第６図は従来の他の試料電
圧測定法を示す説明図である。 １０・・・ＥＢ鏡筒 １２・・・偏向器 １４・・・試料 １６・・・測定個所 １８・・・電子ビームパルス １９・・・分析器 ２０・・・分析電圧電源 ２２・・・ＬＳＩ駆動回路 ２４・・クロツク信号 ２６・・位相制御回路 ２８・・・検出器 ２０　・電圧測定回路 ３２・・制御用計算機 φ・・電子ビームパルスの位相 ■　・試料電圧 ５ ■　・・分析電圧 ｆ Ｓ・・・２次電子信号 Ｃ　ｏ　１Ｃ　ｌ”’　Ｓカーブ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 分析器（１９）の分析電圧（Ｖ＿ｒ）を与える分析電圧
   電源（２０）と、試料（１４）の測定個所（１６）に対
   して電子ビームパルス（１８）を照射する手段（１０）
   と、前記電子ビームパルス（１８）を位相制御する（φ
   ＿０〜φ＿１）位相制御回路（２６）と、試料（１４）
   の測定個所（１６）から放出される２次電子信号（Ｓ）
   を検出する検出器（２８）と、及び、該検出器（２８）
   からの２次電子信号（Ｓ）に基づいて試料電圧（Ｖ＿ｓ
   ）を求める電圧測定回路（３０）と、を含む電子ビーム
   装置において、 ある位相（φ＿０）において分析電圧を走査（Ｖ＿ｒ＿
   ０〜Ｖ＿ｒ＿ｎ）して分析電圧（Ｖ＿ｒ）及び２次電子
   信号（Ｓ）の関係を示すＳカーブ（Ｃ＿０）を記憶する
   メモリを含み、該メモリに記憶されたＳカーブ（Ｃ＿０
   ）から分析電圧（Ｖ＿ｒ＿ｉ）が設定され、前記電圧測
   定回路（３０）は、前記設定、分析電圧（Ｖ＿ｒ＿ｉ）
   時に、電子ビームパルス（１８）の位相走査（φ＿０〜
   φ＿ｎ）により得られた２次電子信号（Ｓ）から、前記
   メモリに記憶されたＳカーブ（Ｃ＿０）を参照して、試
   料電圧（Ｖ＿ｓ）を求めるように構成されていることを
   特徴とする電子ビーム装置。