JPH0423419B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は２次電子取込み装置に関し、特にス
トロボ方式の電子ビームテスタシステムに使用さ
れる２次電子取込み装置に関する。

（従来の技術） ストロボ方式の電子ビームテスタシステムは、
例えば走査型電子顕微鏡（SEM）を使用して被
測定試料の表面に電子ビームを所定の時間間隔で
照射し、その試料表面の電位状態に応じて放出さ
れる２次電子を検出することにより試料表面の電
位分布を観測する形式のもので、LSIの動作解析
あるいは不良解析の有効な手段として知られてい
る。このような電子ビームテスタシステムに用い
られる２次電子取込み装置は、例えば第２図のよ
うな構成になつている。

すなわち、パルス状の電子ビームを断続的に照
射することによつて試料表面から放出される２次
電子は、光電子増倍管等の２次電子検出器２で検
出され、その出力はパルス信号として増幅器３へ
送られる。この増幅器３によつて増幅された上記
パルス信号は、CR積分回路４で平滑化された後
にＡ／Ｄ変換器６へ出力される。そして、この
Ａ／Ｄ変換器１４で得られたデイジタル値は、特
定のプログラムに従つてコンピユータ等で平均化
処理される。これは、Ｓ／Ｎ比の改善の為に、被
測定試料の同一測定ポイントに対して電子ビーム
を複数回照射し、これらの２次電子測定値の平均
を測定結果とする方式が通常用いられているため
である。

しかしながら、このような構成の２次電子取込
み装置にあつては、このパルス信号の周期が長い
場合すなわちビームの照射から次のビーム照射ま
での時間間隔が長い場合には、CR積分回路４に
よるリークによつてＡ／Ｄ変換器６への出力信号
レベルが小さくなり、２次電子を測定できなくな
ると云う欠点がある。

電子ビームの照射時間間隔は、例えば、LSIの
測定ポイントにおける電位変化の周期に同期され
て設定されるため、高集積化が施され種々の機能
を備えたLSIの動作解析では比較的長い間隔とな
る。したがつて、高集積化に伴い上記したような
CR積分回路によるリークの問題はさらに大きな
ものとなつている。

そこで、CR積分回路の代わりにピークホール
ド回路を用いた第３図のような構成の２次電子取
込み装置が考えられている。これは、本出願人に
よる昭和56年特許願第21498号明細書に記載され
ているものであり、ここでは２次電子取込み装置
をストロボ方式の電子ビームテスタシステムに適
用した例が示されている。

すなわち、コンピユータ処理系８によつて
SEMコントローラ１０が制御され、このSEMコ
ントローラ１０によりストロボSEM本体１およ
びスキヤンコントローラ１２が駆動される。そし
て、このストロボSEM本体１に設定されたLSIチ
ツプ表面の所定の測定ポイントに電子ビームが照
射される。

この電子ビーム照射により放出される２次電子
は２次電子検出器２で検出され、この検出信号は
ピークホールド回路２０によつてピークホールド
される。そして、このピークホールドされた値は
Ａ／Ｄ変換器６でデイジタル変換された後に、コ
ンピユータ処理系８に取込まれる。そして、この
コンピユータ処理系８において同一測定ポイント
における測定値の平均化処理が実行される。

このように、ピークホールド回路２０を用いる
と、所定期間内のパルス信号のピーク値がデイジ
タル変換されるので、パルス信号の周期すなわち
電子ビーム照射相互間の時間間隔が長い場合でも
２次電子を取込めるようになる。

しかし、このようにピークホールド回路２０を
用いる構成にしても、LSIの動作を正確に解析す
ることは困難である。なぜなら、２次電子検出器
に入射される２次電子には様々な要因による雑音
成分が混在しているためである。その主要因の１
つは、LSIチツプの測定ポイント周辺で発生され
る電界によるものである。これは、電子ビームを
被測定試料のポイントに照射した際にその測定ポ
イントから放射される２次電子の放射方向が、そ
の測定ポイント周辺の電位分布の状態によつて影
響されてしまい、２次電子検出器２で検出される
２次電子量が変動してしまうと云うものである。

したがつて、各測定ポイントでの２次電子放出
量を同一測定条件で測定できないため、LSIの動
作解析を正確に行なうことができない。

（発明が解説しようとする問題点） この発明は上記のような点に鑑みなされたもの
で、従来の２次電子取込み装置で２次電子検出器
に入射される２次電子量が測定ポイント周辺の電
界によつて変動されてしまい正確な測定ができな
かつた点を改善し、２次電子量の測定を充分正確
に行なうことができる２次電子取込み装置を提供
することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち、この発明に係る２次電子取込み装置
にあつては、被測定試料の同一測定ポイントにお
ける実際の２次電子測定値をその被測定試料の電
位分布情報に基づいてそれぞれ補正し、且つこれ
らを加算して出力する補正手段を備えるようにし
たものである。

（作用） 上記のような手段を備えた２次電子取込み装置
にあつては、同一測定ポイントにおけるＮ個の測
定値がその被測定試料の電位分布情報に基づいて
それぞれ補正され、そしてこれらの和が測定結果
として出力される。したがつて、測定ポイント周
辺の電界による２次電子測定値への影響を防ぐこ
とが可能となり、充分に正確な２次電子測定を行
なえるようになる。

（実施例） 以下、第１図は参照してこの発明の一実施例に
係る２次電子取込み装置を説明する。

電子ビームの断続的な照射により被測定試料か
ら放射される２次電子は光電子倍管等の２次電子
検出器２で検出され、その出力はパルス信号とし
て増幅器３へ送られる。この増幅器３によつて増
幅された上記パルス信号はピークホールド回路２
０に送られ、ここでその所定期間内すなわち１回
のビーム照射時間に対応する期間内でのピーク値
が保持される。

上記ピークホールド回路２０でパルスのピーク
値が保持されると、Ａ／Ｄ変換器６がスタートさ
れ、上記ピーク値はデイジタル値に変換される。
そして、このデイジタル値は、加算機能付きデイ
ジタル乗算器２１の第１の入力Ｘに供給される。

補正信号発生器２２の第１の入力には、コンピ
ユータによつて演算処理された第１の補正データ
ｄ１が供給され、またその第２の入力にはビーム
電流測定系２３からの第２の補正データｄ２が供
給される。上記第１の補正データｄ１は、２次電
子ビームに対する周辺電界効果を取除くためのデ
ータであり、これは、例えば、LSIの配線パター
ン等から得た測定ポイント周辺の電位分布情報に
基づいてコンピユータに算出するものである。こ
のため、この第１の補正データｄ１は、同一の測
定ポイントに対して同じ補正データとなるが、測
定ポイントが異なる場合には補正データもこれに
対応して変化する。

上記第２の補正データｄ２は、予め測定された
所定の１次ビーム電流値と実際に照射される１回
毎のビーム電流値との差から算出されるもので、
予め選定された値よりも実際の照射量の方が大き
な値である場合には、上記第１の補正データｄ１
をその差に応じてマイナス方向に補正し、逆の場
合にはプラス方向に補正するデータである。

したがつて、補正信号発生器２２からは、第１
の補正データｄ１の値を第２の補正データｄ２に
基づいて補正した総合補正信号が発生され、これ
はデイジタル乗算器２１の第２の入力Ｙへ供給さ
れる。

加算機能付きデイジタル乗算器２１は、そのＸ
入力に順次供給される同一測定ポイントにおける
Ｎ個のデイジタル信号の値と、これに同期してＹ
入力に供給されるＮ個の総合補正信号の値とを順
次乗算し、各乗算結果をそれぞれ加算してそのＮ
個分の加算結果を出力データとして出力する。そ
して、この加算結果はコンピユータ処理系に送ら
れて、そこで除算が実行されて平均化される。

このような構成の２次電子取込み装置を第３図
に示したような電子ビームテスタシステムに適用
すれば、照射ビーム電流値の変動や測定ポイント
周辺の電界効果の影響による測定条件の変動を押
えることができ、LSI動作の誤測定を防ぐことが
できるようになると共に、コンピユータ処理系で
必要とされる平均化処理のための時間を減少させ
ることができるようになる。

尚、この実施例では、周辺電界に基づく補正デ
ータを照射ビームの変動量に基づいて補正するよ
うにしたが、平均化処理を行なう場合には、周辺
電界に基づく補正データだけにより測定データを
補正しても充分に正確な測定値を得ることが可能
である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、測定ポイント
周辺の電界による２次電子測定結果への影響、さ
らに照射ビーム電流値の変動による２次電子測定
結果への影響を防ぐことが可能となり、充分に正
確な２次電子量の測定を行なうことができるよう
になる。したがつて、この発明による２次電子取
込み装置は電子ビームテスタシステムに適用すれ
ば、LSI動作の測定を正確に行なえるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る２次電子取
込み装置を説明するブロツク構成図、第２図およ
び第３図はそれぞれ従来の２次電子取込み装置を
説明するブロツク構成図である。 ２……２次電子検出器、３……増幅器、６……
Ａ／Ｄ変換器、２０……ピーク・ホールド回路、
２１……加算機能付きデイジタル乗算器、２２…
…補正信号発生器、２３……ビーム電流測定系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子ビームを被測定試料に照射することによ
   つて得られる２次電子を検出する２次電子検出器
   と、 この２次電子検出器からの出力信号のピーク値
   を保持するピークホールド回路と、 このピークホールド回路で保持された上記ピー
   ク値をデイジタル値に変換するアナログ・デイジ
   タル変換器と、 上記被測定試料の電位分布に起因する上記２次
   電子検出器による２次電子検出量の誤差量が各測
   定ポイント間で実質的に均一になるように上記被
   測定試料の電位分布情報に基づいて各測定ポイン
   ト毎に予め算出された補正乗数と、上記アナロ
   グ・デイジタル変換器から出力される上記被測定
   試料の同一測定ポイントにおけるＮ個のデイジタ
   ル値とが入力され、入力されたＮ個のデイジタル
   値それぞれに、これらデイジタル値の測定ポイン
   トと同一の測定ポイントに対応した上記補正乗数
   を乗算し、且つこれら乗算結果を加算してその和
   を２次電子の測定結果として出力する補正手段と
   を具備することを特徴とする２次電子取込み装
   置。 ２ 上記補正乗数の値は、上記被測定試料に照射
   されたビーム電流値と標準電流値との差分に従つ
   て増減されて上記補正手段に入力されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の２次電
   子取込み装置。