JPH04500270A - 信号の経過を非同期的に測定する方法及び装置 - 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】 発明の名称 信号の経過を非同期的に測定する方法及び装置技術分野 本発明は、サンプルにおける単数もしくは複数の測定点で信号経過を非同期的に 測定する方法、並びにこの方法を実施するための装置に関する。

にコンピューター制御に基づいたテストシステムで行なわれ、この場合、現存す るエラーはテスト回路のアウトプットでその都度供給されたビットパターンに応 じて測定される電圧レベルを分析することによって認識可能とされてはいるが、 そのエラーを所望のごとく局在化することは極めて困難である。従って特にその 発生段階では、大規模集積型回路の内部で補足的な測定を実施しなければならな い。

この目的を達成するのに特に好適であることが実証されているのは、マイクロエ レクトロニクスの素子類を開発し製作する全ゆる分野で応用されている粒子線測 定法であり、そのうちでも殊に電子ビーム測定技術である。この種の測定技術を 応用するならば、例えば集積回路内における電気的なポテンシャル分布を図表化 しくこれは特に当業者間では「電圧コード化：Ｖｏｌｔａｇｅ　ＣｏｄｉｎｇＪ 乃至は「論理状態マ・ソピンク：Ｌｏｇｉｃ−５ｔａｊ＝　ＭａｐｐｉｎｇＪの 名称で知られた方法である）或いは、個々の結節点における時間的なポテンシャ ル分布を規定することが出来る（波形測定法）。今のところ一般に応用されてい る電子ビーム測定技術による各種のテスト方法は、Ｅ、ヴオルフガングによる公 知文献「電子ビームテスト法：　Ｈｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｔｅｓｔ−ｉｎｇ Ｊ（定期刊行物「マイクロ・エレクトロニック・エンジニアリング：　Ｍｉｃｒ ｏｅｌｅｃ！ｒｏｎｉｃ　ＥｎｇｉｎｃｅｒｉｎｇＪ　。

第４巻、１９８６．７７乃至１０６頁）に示されている。なお電子ビーム測定技 術のうちでも最も重要な測定法の１つは所謂「波形測定法」であり、これについ てはＨ，Ｐ、　フォイエルバウムによる公知文献「電子ビームテスト法：方法及 び応用：　Ｅｌｃｃｔｒｏｎ　ＢｅａｍＴｅＮｉｎｇ：Ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ 　ＡｐｐｌｉｃａｌｉｏｎｓＪ　（定期刊行物「スキャニング」第５巻、１９８ ３．１４乃至２４頁）特にその１２乃至１４頁に詳しく説明されており、この波 形測定法によれば、サンプルの１の測定点における電圧経過を測定することが可 能である。

波形測定法では一次電子ビームがテストしようとする集積回路の測定部位に対し て厳密に黒率される。測定部位に当てられた一次電子はサンプル表面から二次電 子を誘発し、発生した二次電子はサンプル表面における電気的なポテンシャルの 影響を受ける。この影響は、測定箇所のポテンシャルによって左右される二次電 子流に現れ、或いは矢張り測定箇所の電気的なポテンシャルによって測定される 二次電子のエネルギー偏倚（シフト）として顕現するので、エネルギースペクト ロメータを用いることによってこの影響を測定することが可能とされる。この効 果が所謂「ポテンシャルコントラスト」と称されるものである。二次電子を記録 するために必要とされる検出器の周波数帯域は、一般に２乃至３メガヘルツの比 較的低いものであるに過ぎないので、高い時間解像力を得るためには測定箇所に おける信号の時間的経過がサンプリングオシロスコープの場合同様に短い電子パ ルスによりトリガ信号に達するまで走査されるような走査測定法が利用されねば ならない。各−次電子パルスには極く僅かな電子しか包含させることが出来ない ので、充分に高い信号、２／ノイズ比を得るためには、かなり多数の測定サイク ルにおける走査値の平均化が行なわれる。

各トリガパルスはそれぞれ１つの一部電子パルスをレリーズするか、トリガ信号 には殆ど影響を及ぼさないので、−次電子パルスの発生は極めて広い帯域で行な われるようにしておかねばならない。このことが著しい難点となるのは明らかで あって、殊に高い時間解像力を保証すべく極めて短い一部電子パルスによる走査 を行なおうとする場合には向上である。

発明の要旨 そこで本発明の課題は、トリガ走査及び−次パルス発生の減結合を行なって、極 めて短い一部パルスをも発生させるために狭帯域システムの利用を可能ならしめ るところにある。

本発明によれば、この課題は請求項１に記載された方法、並びに請求項１６に記 載された装置によって解決される。

本発明によれば、特別な構成様式による狭帯域システムを極めて短い一部パルス を発生させるために利用できるという利点が得られる。従って、極めて高い時間 解像力による信号経過の測定を容易に実施することが可能になる。のみならず、 従来の技術により公知となっている方法に比して、各種の妨害（例えばチャージ ング又はコンタミネーションによる妨害）に対する感度も軽減される。更に本発 明によれば、周期的な信号だけではなく統計的にのみ反復される信号をも測定す ることが出来る。

請求項２乃至１５が請求項１による方法を数行した有利な実施態様に関するもの であるのに対し、請求項１７乃至２９はこの方法を実施する装置の有利な実施態 様に関する。

図面の簡単な説明 次に添付の図面に示された実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図は公知技術に基づいた従来の方法における作用原理をこの方法によって生 ぜし７められる幾つかの信号の時間ダイアグラムとしてプロットした図。

第２図は本発明による方法における作用原理をこの方法によって生ぜしめられる 幾つかの信号の時間ダイアグラムとしてプロットした図。

第３図は本発明による方法を実施するための装置を示す方式構成図。

第４図は第３図による装置で使用することの出来る測定値処理装置を示した図。

第５図は第３図による装置で使用することの出来る一部ビーム源の構成を示した 図。

第６図は本発明による方法の多重サンプリングヴアリエーションにおける測定値 処理装置の構成を示した図。

第７図は本発明による方法の多重一致ヴアリニージョンを実施するために第３図 による装置を拡張した態様を示す図。

第８図は本発明による方法の予選択ヴァリューションにおける作用原理をこれに よって生ずる幾つかの信号の時間ダイアグラムについて示した図である。

以上の各図において同一の信号ならびに回路部分は、同一の参照符号で示されて いる。

実施例の説明 次に示す各実施例はそれぞれ電子ビーム測定計器に関するものではあるが、本発 明の測定対象が電子にのみ限定されることはなく、イオンもしくは他の粒子、殊 に一次粒子ならびに二次粒子にも応用可能であることは言を俟たない。更に本発 明においては、−次粒子もしくは二次粒子のみならず、例えばレーザー光線又は レントゲン線（Ｘ線）などの放射線をも処理範躊に包含することが可能である。

第１図には、例えば前掲のＨ，Ｐ、フオイエルバウムによる公開文献に記載され た公知技術としての従来の波形測定法における作用原理が示されている。測定の 対象とされるのは、周期継続時間Ｔで周期的に反復される信号経過Ｕである。そ のためには、測定しようとする現象の発生を導入し且つ表示するトリガ信号Ｔｒ を、テストしようとするサンプルもしくはその始制御部において生ぜしめなけれ ばならない。次いで遅延時間ｔＤの経過後には、この種のトリガパルスにより一 部電子パルスが生ぜしめられ、ひいてはパルス状の一部電子流ＩＰＥが生ずる。

各−次電子パルスはそれぞれ１つの二次電子パルスを発生し、従って、これに応 じた各１つのパルス状を呈する二次電子流■ｓ□が生ぜしめられる。この場合、 −次電子パルスと二次電子パルスとの間に生ずる僅かな時間のずれは、電子源と サンプルとの間もしくはサンプルと検出器との間を走行する電子の稼働時間に帰 せしめられる。この方法では達成可能な時間解像能が一部電子パルスの幅によっ てのみ規定され、二次電子流を記録する検出システムの帯域幅によっては規定さ れない。信号Ｕにおいて問題とされる全ての信号経過は、−次電子パルスの生ぜ しめられる時点を緩慢にシフトさせることによって、つまり遅延時間ｔＤを変化 させることによって走査可能である。この場合、遅延時間ｔＤを変化させる速度 は、１つの走査時点ごとに幾つの走査値もしくは幾つの測定サイクルを平均化す るかを規定する。

第２図には、本発明による方法の作用形式が第１図による公知技術と比較するた め対照的に示されているる。なおこの場合、測定しようとする信号経過Ｕ及びト リガ信号Ｔｒは、その都度の測定法に左右されるものではなく、テストしようと するプロセスに関連（依存）したものであり、従って第１図に示された信号経過 及びトリガ信号に等しい。

本発明による方法においては、公知技術におけるのとは異な−コて、−次電子パ ルスの発生が測定しようとする信号経過Ｕ乃至これ七同期的なトリガ信号Ｔ丁と は全く無関係に行なわれる。なお本発明による方法では、−次電子パルスが何時 そして何回生ぜしめられるかが原則として任意とされてはいるものの、コンスタ ントな繰返１７周波数でパルスを発生させると特に薄利であって、そうすれば、 −次電子パルスを生ぜしめるために狭帯域のシステムを利用することが可能にな る。

従って第１図に示された実施例は、そのような場合をも前提として描出されたも のである。そのため−次電子流ＴＰＥ並びに二次電子流ＩＳＥは、コンスタント な間隔をおいた周期的なパルスを有している。該当の信号経過Ｕは、これらのパ ルスを介して、各点で示された（この特殊な例では等間隔の）時点において走査 される。走査の結果は（振幅）情報として個々の二次電子ペルス中に含まれてい る。このようにして二次電子流ｒｓｔ乃至これから派生した二次信号ＳＳが記録 される。

従ってその記録に際して用いられる検出システムの帯域幅か最小の一次電子パル ス間隔を規定する。

ところで個々の二次電子パルスを信号経過Ｕにおけるチーの走査時点に明確に配 属し得るようにするためには、二次電子パルスのみが評価され、ひいてはその所 属の走査時点が規定の長さとトリがパルスからの規定の間隔ｔＬ、′　とを有す る時間窓内にあるような測定結果として処理される。そのためには、トリガ信号 Ｔｒを基準として、この時間窓を規定する窓信号ＷＳが生ぜしめられる。図示の 実施例における時間窓は、その窓信号がロジック１であることを特徴としている 。

−次電子パルスによるこの時間窓内で生ぜしめられた二次電子パルスのみが適正 なパルスであって、これが評価の対象とされ、その他のパルスは無視される。第 ２図においては評価の対象とされるパルスに斜線で陰影が描かれている。この場 合、とりわけ時間窓の幅が達成可能な時間解像能を規定する。全信号経過を走査 するためには、時間窓が関連の時間領域に亙ってシフトされる。つまり換言する ならば、遅延時間ｔＤ′が適正に変化せしめられる。これが行なわれる速度は、 評価に際して平均化される走査時点当りの二次電子パルス数を規定し、従って測 定結果値の信号／ノイズ比を決定する。なおこの場合、時間窓の運動は定常的に 行なうことも、或いは後で詳しく説明するように見かけの上で偶発的な非連続段 階を経て行なうことも可能である。二次電子パルスの平均化を行なう場合には、 例えば既に公知の技術範−に属する測定法で利用されているような当業者にとっ て周知の平均化法を応用することが出来る。

本発明による方法の根本となる主旨は、−次電子パルスの発生を、ひいては走査 時点の選択をトリガ信号に対して完全に非同期的に行ない、しかも評価を行なう 場合には、その都度、測定しようとする信号経過Ｕにおける時間窓によって規定 された所定の走査時間範囲に由来する二次電子パルスのみを考慮するところにあ る。

第３図には本発明による方法を実現することの出来る装置が概略的に示されてい る。この装置の核心となっているのは、例えばアメリカ合衆国特許第４２２０８ ５３−ム測定装置における電子光学的なコラム内では、厳密に収束された一次電 子ビームＰＥが生ぜしめられる。

この電子光学コラムは、第３図には示されているがそれ以降の図面には図の明確 性を期して省略された多数の絞りとビームを形成（７偏向させ且つ黒率するため の電気的又は磁気的なレンズ系とのほかに、−次電子パルスを生ぜしめる電子源 ＥＳを有している。

この電子源ＥＳの役割は、−次電子パルスを発生させることにある。第３図に示 された装置においては、電子源ＥＳが電子銃ＥＧとビーム変調乃至消去システム ＢＢＳとから構成されており、電子銃ＥＧ自体は、主とし乙熱放射により一次電 子を生ぜしめるカソードとアノ−ドとヴエーネルト電極とから構成されている。

カソードから供給される連続的な一次電子流は、このビーム変調乃至消去システ ムＢＢＳを用いることによって強度変調される。このような方式を採用するシス テムＢＢＳを構成するために考えられる各種の実施態様は、例えばＥ、メンツエ ル及びＥ、クバレクによる公知文献ｒＳＥＭにおける電子ビーム裁断システム： 　Ｅｌｐｒｆｒｏｎ　ｂｅａｍ　：ｈｏｐｐｉｎｇ　Ｂｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｔｏｅ 　ＳＥＭＪ（電子顕微鏡走査：　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　ＥｌｅｃＨｏｎ　Ｍｉｃｒ ｏｓｃｏｐｙ。

ＳＥＭ　Ｉｎｃ、、ＡＭＦ　Ｏ’　Ｈａｒｅ、１９７９／Ｉ、３０５乃至次電子 パルスの継続時間は方形パルスの幅によって規定される。

このようにして生ぜしめられた一次電子パルスは、子倍増管ＰＭに伝送され、更 にこの電気信号は、必要とされる場合には光電子倍増管ＰＭに後接続された前置 増幅器ＰＡで増幅されてから、（この実施例では電気的な）二次信号ＳＳとして 測定値処理袋ｆｆｉＭＶにおける後続の評価処理に委ねられる。二次電子ＳＥは 測定箇所における電気的なポテンシャルの影響を受けるので、この二次信号ＳＳ も矢張り測定箇所におけるポテンシャルによって影響され、ひいでは測定しよう とする電圧経過Ｕによって規定される。

テストしようとするサンプルＩＣは、関連のプロセス、例えばエラーを再現する ため周期的に操作される。

そのためサンプルＩＣには始制御装置ＩＣＡから供給電圧と場合によっては励起 （誘発）のための入力信号とが供与される。この場合の始制御装置ＩＣＡとして は、特に、回路の出力信号をも監視し、従ってサンプルＩＣにおける機能エラー の有無を検出することの出来るファンクションテスターが用いられる。始制御装 置又はサンプル自体は、テストしようとするサンプル中におけるプロセスの経過 を表示するトリガ信号Ｔｒの供給をも行なう。例えば始制御装置ＩＣＡはテスト サイクルにおけるその都度の開始を表示することが出来る。

次いでこのトリガ信号Ｔｒからは窓ゼネレータＷＧを介して窓信号ＷＳが得られ る。この場合の窓ゼネレータとしては、例えばボックスカー積分器　（Ｂｏｘｃ ａｒ−Ｉｎ！ｅｇｒａｔｏ＋）、それも特（こプリンストン・アプライド・リサ ーチ社（Ｐｒｉｎｃｅｌｏｎ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｒｅ５ａａｒｃｂｊのモデル１ ６３が用いられる。この実施例においては、トリガ信号Ｔｒがボックスカー積分 器のトリガインプットに供給され、窓信号ＷＳがボックスカーゲートの開閉を表 示するボックスカー積分器のアウトプットでピックアップされる。第３図には窓 ゼネレータＷＧにおける別の有利な実施態様が示されている。この場合、窓ゼネ レータＷＧは制御可能な遅延素子ＤＥＬとこれに後接続されたモノフロップＭＦ とから構成されている。

遅延素子ＤＥＬのインプットは、同時に窓ゼネレータＷＧのインプットをも形成 しており、このインプットにはトリガ信号Ｔｒが供給される。この目的を達成す るために、遅延素子ＤＥＬのインプットはＩＣ制御装置ＩＯＡ乃至サンプルＩＣ における該当のアウトプットに接続されている。窓ゼネレータＷＧのインプット に出現した！・リガパルスは、遅延素子ＤＥＬにより時間ｔＤ′だけ遅延処理さ れる。このようにして遅延せしめられたトリガパルスは、モノフロップＭＦのイ ンプットに接続されている遅延素子ＤＥＬのアウトプットに現れる。このモノフ ロップＭＦ自体は遅延されたトリガパルスによってトリガされ、次いでそのアウ トプットからモノフロップＭＦを調節することにより予め規定されたパルス幅の 方形パルスを発生する。従ってこのモノフロップＭＦの出力信号が即ち所望の窓 信号ＷＳであり、モノフロップＭＦのアウトプットが同時に窓ゼネレータＷＧの アウトプットでもある。測定を実施するためには、遅延時間ｔ、ｌを公知の方式 により変化させなければならない。そのためボックスカー積分器は自動的に所定 の機能を発揮する状態におかれている。しかし別の実施態様として窓ゼネレータ ＷＧに制御信号５ＴＤＥＬを供給することも可能である。第３図に示された実施 態様では、この制御信号５ＴＤＥＬが遅延信号ＤＥＬの制御インプットに供給さ れる。遅延素子ＤＥＬにおいて可能とされる各種の実施態様はこの分野の当業者 にとって周知であり、例えばその１例としては、モータで駆動される機械的な遅 延ラインを挙げることが出来る。この場合、制御信号５ＴＤＥＬはモータのアー マチュア位置を制御する。

なお、アナログ・ディヴアイス社（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｅｖｉｃｅｓ）のデジタル 方式でプログラミング可能な遅延ゼネレータ：ＡＤ９５００を遅延素子として使 用すると特に有利である（アナログ・ディヴアイス社刊：　「リニア・プロダク ツ・データブック」、ノーウッド、ＵＳＡ。

１９８８．９乃至４１頁以降参照）。この素子の場合、制御信号５ＴＤＥＬは例 えばコンピューターから供給可能なデジタル式のデータワードとされている。

窓信号ＷＳは一致検出器ＣＤにおける第１のインプットに供給されるが、そのた めにこの第１のインプットは窓ゼネレータＷＧのアウトプットに接続されている 。ところで一致検出器ＣＤにおける第２のインプットには、−次電子パルスによ る測定がどの時点で行なわれるかを示す信号が供給される。これを実施するのに 特に好適であるとされている変調信号ＭＳが一部電子パルス発生の制御を行なう ことは言うまでもない。

上記の一致検出器ＣＤは、将に窓信号によって規定された時間窓内で一部電子パ ルスによる測定が行なわれるのが何時であるのかを検出する。一致検出器の構造 及びその機能は、当該分野の諸文献に示されており、当業者にとっては周知であ る。極めて簡単に実現された一致検出器ＣＤの１例としては、例えば論理積ゲー トが挙げられる。ハイスピード型一致検出器は非線形の光学素子によっても実現 可能である。この実施態様においては入力信号が光学信号とされ、これらの光学 信号は共に出現して特に大きな光強度（輝度）を生ぜしめる場合にのみ非線形素 子を接続させる。更に別の態様で構成された一致検出器は、例えばドイツ連邦共 和国特許第２８４２２７９号及び同第３５２３７１３号明細書に開示されている 。この一致検出器の出力信号は、測定の評価に関与せしめられ得るのがどの二次 電子パルスであるかを、或いは二次信号ＳＳにおけるどのパルスであるかを表示 する。その評価を制御するために、一致検出器のアウトプットは測定値処理装置 ＭＶの制御インプットＳＴに接続されている。

測定値処理装置ＭＶの役割は、二次信号ＳＳの各パルスから測定結果を出すのに 適したパルスを選び出し、必要とされる場合にはそのパルスを更に別の処理に委 ねることにある。この処理は特に信号／ノイズ比を改善するため極めて多くの個 別走査を平均化する措置として成立せしめられる。そのため測定値処理装置ＭＶ における第１のインプット、即ち信号インプットには、二次信号ＳＳが供給され る。これに対し測定値処理装置ＭＶにおける第２のインプット、即ち、制御イン ブットＳＴは、一致検出器ＣＤのアウトプットに接続されている。測定値処理装 置ＭＶのアウトプットからは所望の測定信号を取り出すことが出来る。その測定 信号は場合によっては更に後処理され、例えばスペクトロメータＳＰを制御する ために利用することが出来る。

これをどのようにして行なうべきであるかは当業者にとって周知である。何とな れば、先に引用した公知文献に記載されているように、当該測定装置におけるこ の点に関しては、電子ビーム測定技術による従来の方法との相違がないからであ る。測定を実施するためには、測定信号が矢張り公知の形式により遅延時間ｔＤ ’　に関連して記録される。先ず初めに、例えばコンピューターにより制御信号 ５ＴＤＥＬを介して遅延時間が設定され、次いで、所属の測定値が測定値処理装 置ＭＶのアウトプットからピックアップされる。この操作は更に複数の遅延時間 ｔ　Ｄｊ　について繰返される。この場合、遅延時間の設定は原則として任意に 、つまり連続的に或いは離散的な段階を経て行なうことが可能である。この場合 に重要とされるのは、関連する全ての時間領域を掃引することであるに過ぎない 。

第４図には測定値処理装置ＭＶで可能とされる１つの実施態様が示されている。

該実施例においては、測定値処理装置ＭＶがインプット側のゲート回路ＧＴとの 後接続された積分器ＩＮＴとから構成されている。

更にこの実施例では、ゲート回路ＧＴにおける第１のインプットが測定値処理装 置ＭＶのインプットを形成し、その制御インプットは、ゲー）・回路ＧＴにおけ る第２のインプットによって形成される。ゲート回路ＧＴのアウトプットは、積 分器ＩＮＴのインプットに接続されている。窓信号ＷＳによって規定された時間 窓内における走査に所属する二次信号の全てのパルスがゲート回路ＧＴを介して 積分器ＩＮＴに接続されるのに対し、その他のパルスは無視される。その際にど のパルスが問題とされるのかは一致検出器ＣＤを介して規定され、検出器の出力 信号によって表示される。

それ故に、一致検出器ＣＤの出力信号も又ゲート回路ＧＴの制御と合致する。後 続の積分器ＩＮＴは、−次電子パルスによって行なわれる信号経過Ｕの移しい走 査に基づいた走査値を平均化し、これによって測定結果の信号／ノイズ比を改善 する。

メモリーユニットとして、例えば変調信号ＭＳによって制御されるサンプル・ア ンド・ホールド回路（Ｓａｍｐｌｅ　＆　Ｈｏ１ｄ　Ｃ１ｒｃｕｓ）をゲート回 路ＧＴの手前に配置しておくならば、トリガパルスが出現する以前の信号経過を も測定することが出来る。測定値処理装置をデジタルの構成要素で実現すると特 に有利である。

この場合、測定値処理装置のインプット側にはアナログ／デジタル変換器が設け られる。このアナログ／デジタル変換器のアウトプットに出現するデジタルワー ドを記憶させ一貫接続し且つ再処理する措置は、容易に実施可能であり、その適 宜な実施方法は当業者にとって周知のことである。

二次信号ＳＳを得るためには、特に当該装置内にエネルギースペクトロメータＳ Ｐを組込むことが可能とされている。第３図ではこのことが対向電解網によって 暗示されている。この場合の特に好適な装置としては、例えばアメリカ合衆国特 許第４２９２４１９号明細書に開示されているような対向電界スペクトロメータ が挙げられる。どのようにすればこの種のスペクトロメータを用いて所望の信号 を得ることが出来るかは、通常の専門知識を有する当業者であれば自明のことで あり、例えば対向電解網に定電圧を印加する措置は、そのうちでも特に簡単な１ 例である。

電子源ＥＳを第３図に示された実施例におけるのとは異なる態様で構成しうろこ とは言うまでもない。本発明における電子源ＥＳとしては、熱放射により一次電 子ＰＥを発生する加熱式のカソードの代りに、例えは電界放射カソードを用いる ことが可能とされ、或いは半導体カソードを用いてもよい。半導体カソードが用 いられる場合には、陰極電流を適宜に変化させることによりその放射強度を極め て容易に調整することが出来る。その場合にはカソードの背後に独立したビーム 変調システムＢＢＳを設ける必要がなくなり、陰極電流は変調信号ＭＳによって ダイレクトに制御することが出来る。更に第５図には、電子源の構成として可能 とされる別の実施例が概略的に示されている。この実施例では、−次電子ＰＥが 光電放射によって光電カソードＰＫが生ぜしめられる。そのためパルスレーザＬ Ａからは短い光パルスが発生され、この光パルスが図の明確性を期するため第５ 図には示されていないレンズ系を介して光学窓ＭＩにより真空中に設けられた光 電カソードＰＫに対して黒率され、光電カソードＰＫからは短い一次電子パルス が光電放射によってレリーズされる。この場合、−次電子ＰＥの発生は予め変調 された状態で行なわれるので、該実施例においてもビーム変調システムＢＢＳを 省略することが出来る。

更にこの実施例では、信号の形成がパルスレーザＬＡに由来する光パルスによっ て行なわれるので、変調インプットＭｌは電気的なインプットではなく光学的な インプットであり、変調信号ＭＳの矢張り光学的な信号である。この光学信号と 同期的な電気信号ＭＳ’　は、該実施例では一致検出器に供給される。この種の 信号ＭＳ’　は、例えばパルスレーザＬＡから得ることが出来る。更にパルスレ ーザＬＡにおける光パルスの一部を、分光ミラーによって高速フォトダイオード に導き、変調信号ＭＳの変調に応じたその出力信号を信号ＭＳ’　として利用す ることも可能である。なおこの場合、窓ゼネレータ並びに一致検出器をも光学的 な要素として構成しておくと特に有利である。制御可能な遅延素子ＤＥＬは、例 えば光パルスが通過しなければならない可変の行程区間として、光学的に極めて 簡単に構成することが出来る。

一次電子パルスがコンスタントな時間間隔て生ぜしめられる場合には、−次電子 ビームＰＥの変調及びビーム変調システムＢＢＳを一次電子パルスの繰返し周波 数もしくはその倍数乃至約数に厳密に同調させることが出来るので、電子源ＥＳ の構造は概して特に単純なものとされる。このことは、ビーム変調システムを著 しく広帯域のシステムとして設計し、なければならなかった従来の方法に比して 極めて有利な点である。しかも狭帯域のシステムは一般に著しく高い性能を有し ているので、例えばコンスタントな繰返し周波数を有する一種の中空室共振器を 用いるならば、極めて短い一部電子パルスを発生させることが可能とされる。こ の種のシステムに関しては、先に引用したＥ、メンツエル及びＥ、クバレクによ る公知文献に詳述されている。後続の走査アパーチャを備えたプレートコンデン サから構成される従来のビーム変調システムが用いられる場合ですら、このコン デンサに付加的なコイルを設け、これによって生ずる共振回路を所望の周波数に 同調するならば、ビーム変調システムＢＢＳにおける狭帯域の制御方式を利用す ることが可能である。この種のシステムは共振周波数における正弦信号により極 めて簡単に制御することが出来る。共振回路における電圧の増幅は、特に高い消 去感度に対処して行なわれるものであり、極めて短い一部電子パルスの発生をも 可能ならしめ、且つその継続時間は、印加される正弦電圧の振幅によって規定す ることが出来るようになっている。

テストとしようとするサンプルＩＣは、−次電子流ＰＨによる僅かな負荷にしか 耐えられない場合がある。

従ってこのようなサンプルにおいては、サンプルに到来する一部電子パルスの数 が出来るだけ僅かなものに抑えられる。そのためには、−次電子パルスの発生も しくはサンプルＩＣへのパルス伝送を、これがトリガ信号Ｔｒに対する位置の規 定された選択可能な時間窓でのみ行なわれるように限定すればよい。実地におい てこのことを簡単に実現するためには、変調信号を遮断することの出来るゲート 回路が変調インプットＭＥの手前に配置される。例えば第３図に示された装置に おいては、そのためにＰＩＮダイオードスイッチが用いられ、又第５図に示され た装置においては、ポッケルス・セルが利用されている。ビーム変調ゼネレータ ＢＢＧが「ゲーテッド」動作を行ない得るように構成されでいる場合には、付加 的なゲート回路の代りにゼネレータのゲートインプットをも制御することが可能 である。例えば、トリガ信号の後における電圧経過Ｕのみが問題とされる場合に は、トリガ信号Ｔｒによるトリガされるモノフロップ回路を介して、ゲート回路 乃至ビーム変調ゼネレータＢＢＧを問題とされるその時間間隔についてのみフリ ー接続することが出来る。

しかしこのことは、トリガ現象の前におけるプロセスをも測定しようとする場合 には利用できない。しかるに、測定しようとする信号経過Ｕが最大の繰返し周波 数でのみ生じ得ることが予め知られているならば、ゲート回路乃至ビーム変調ゼ ネレータＢＢＧを、矢張りトリガ信号Ｔｒによりトリガされた状態で、トリガパ ルスの発生後ある一定のタイムスパン（勿論このタイムスパンは測定しようとす る信号経過Ｕの最小周期時間より小さな値に設定される）に亙って遮断し、これ により不必要なサンプル負荷を回避することが可能になる。

本発明の方法における前述した実施態様では、実際に測定結果を出すに当り、測 定しようとする信号経過Ｕにおけるサイクルの極く僅かな部分しか利用できない ので、場合によっては測定効率が若干低下するという欠点を免れない。しかしな がら、−次電子パルスによる走査と窓信号ＷＳにより規定された時間窓との一致 が検出されるごとに、単に個々の測定のみならずＮ回の測定を実施するならば、 測定効率をある程度高めることが出来る。但しそのためには、各一致ごとに二次 電子流ＩＳＥ乃至二次信号ＳＳにおけるそれぞれＮ個の値を検出することが必要 とされる。しかも、検出された値を信号経過Ｕにおける各走査点に修正した状態 で配属するためには、これらの−次電子パルスにおける時間的な間隔を認識して いることが前提とされる。

以下では一部電子パルスの時間的な等間隔条件が満たされる最も簡単な例につい て説明する。この場合、補足的に検出されて評価された二次電子流もしくは二次 信号ＳＳの数値をトリガ信号Ｔｒ乃至窓信号ＷＳの前（プリトリガ）に、或いは その後（ポストトリガ）に設定することは任意である。第２図には、Ｎ＝３に該 当するパルスがブリトリガの条件下で示されている。

ところでこの場合の遅延時間ｔＤ′は、関連する全時間領域中のＮ番目の部分の みを掃引しさえすればよい。

つまり全周期継続時間Ｔを測定しようとつする場合には、ｔｏ’＝ｏとｔ。’　 ＝Ｔ／Ｎとの間で変動を行なわせさえすればよい。何故ならば、このような場合 には一致に際して記録される二次信号ＳＳの例えばその都度第１番目の値が、Ｏ とＴ／Ｎとの間の範囲にあり、次の値が範囲Ｔ／Ｎから２Ｔ／Ｎまでの範囲を掃 引し、更には第１番目の値が、（ｉ−１）Ｔ／ＮからｉＴ／Ｎまでの範囲におい て測定しようとする信号の再現するからである。このような形式で検出され、し かも場合によっては信号／ノイズ比を高めるべく多数のサイクルに関して平均化 された二次信号ＳＳの値からは、測定特性曲線を難なく再構成することが可能で あって、そのためには個々の部分範囲から得られた各測定値がそれぞれ時間列を 修正した状態で互いに連続的にセットされる。

第６図には、本発明の方法におけるこの実施態様、即ち以下では多重サンプリン グ・ヴアリエーションと呼称する方法を実施するのに好適な測定値処理装置ＭＶ が示されている。この測定値処理装置ＭＶには、サンプル・アンド・ホールド回 路ＳＨと、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣと、ハイスピード・メモリーＦｒＦ ○と、アドレスカウンタＡＣと、メモリーユニットＭＥＭとが設けられている。

コントロールユニットＣｏＮＴは測定値処理装置ＭＶの構成要素であると同時に 、独立したユニットでもあり、例えば全測定装置を制御する制御コンピューター として構成することが可能である。この測定値処理装置ＭＶ全全体は、二次信号 ＳＳと、変調信号ＭＳもしくはこれと同期的な信号（例えばＭＳ’　）と、制御 インプットＳＴに印加される一致検出器ＣＤの出力信号とが供給される。二次信 号ＳＳは、サンプル・アンド・ホールド・ステ−ジＳＨのインプットに達し、二 次電子パルスが発生するごとにこのステージによって走査される。走査プロセス の時間的な制御は、電子の走行時間を均衡化すべく、場合によっては遅延処理さ れる変調信号ＭＳを介し、で行なわれ、この変調信号Ｍ　Ｓはサンプル・アンド ・ホー・ルド・ステージＳＲに印加される。サンプル・７”ンド・ホールド・ス テージＳＨのアウトプットは、二次信号ＳＳにおける走査された値をデジタル値 に変換するアナログ２／デジタル変換器ＡＤＣのインプットに接続さねでいる。

最も簡単な実施例では、アナログ７／デジタル変換器ＡＤＣが単一のハイスピー ド・コンパレータから１ビツトＡ　、、／　Ｄ変換器として構成される。

この場合、アナログ２／デジタル変換器Ａ　Ｄ　Ｃの出力信号はハイスピード・ メモリーＦＩＦＯ内、有利にはＦＩＦＯメモリー（ファースト・・イン・ファー スト・アウト）内に読込まれる。その都度読込まれる記憶位置（メモリーロケー ション）のアドレッシングは、アトしスカウンタＡＣによって行なわれ、そのた めにアドレスカウンタＡＣかアドレス信号ＡＤＲをハイスピード・メモリーＦ！ ＦＯに供給する。クロックパルス（刻時信号）としては、変調信号ＭＳがアドレ スカウンタＡＣに供給され、これによって二次信号ＳＳにおける走査された値が 周期的にハイスピード・メモリーＦＩＦＯ内に読込まれる。制御インプットＳＴ は、アドレスカウンタＡＣのストップ・インプットとメモリーユニットＭ　Ｅ　 Ｍとに接続されている。一致検出器ＣＤによって一致の検出が行なわれると、直 ちに、アドレスカウンタＡＣがそのインプットを介してストップされるので、ハ イスピード・メモリーＦＩＦＯには一致に先立って生じた最後のＮ個の走査値が 存立し６ていることになる（プリトリガ）。これとは二者択一的に、アドレスカ ウンタＡ　Ｃに更に幾つかのクロックザイクルをカウントさせることも可能であ って、その場合には一致後の測定値をも検出することが出来る（ボストトリガ） 。次いでその値は、データラインＤを介してメモリ・−ユニットＭ　Ｅ　Ｍに（ 矢張り制御インプラ）ＳＴにより制御された状態で）伝送される。この伝送プロ セス自体は比較的低速で行なうことが出来るので、メモリーユニットＭＥＭは、 低いアクセス速度の比較的緩慢に機能する低廉なメモリーとして構成することが 可能である。但し小型の（原則としてＮ個の測定値のみを記憶する）ハイスピー ド・メモリーＦＮＦＯのみは、−次電子パルスの反復率でタロツク操作されるた め、高いアクセス速度を有していなければならない。コントロールユニットＣ０ ＮＴも、矢張り補足的にデータラインＤを介して、アドレスカウンタＡＣ及びメ モリーユニットＭＥＭに対するアクセスを有し、ている。従ってこのコントロー ルユニットＣ０ＮＴを利用するならば、メモリーユニットＭＥＭから測定値を読 み出し、場合によってはこれを平均化し、前述した形式により当該数値から測定 特性曲線を再構成することが可能である。

本発明による方法において多重一致ヴアリニージョンと称する更に別の実施例で は、一致の発生する蓋然性を高めることによって測定時間の短縮をはかることが 出来る。そのためには、単に１つの窓信号ＷＳのみならずＭ個の窓信号ＷＳＩ・ ・・ＷＳＭが生ぜしめられ、これらの窓信号が互いに既知の時間ｔ。・・・ｔ５ −１（ｔｏ　＝０）だけシフトされる。次いで、−次電子パルスとこれらの窓信 号ＷＳＩ・・・ＷＳＭの１つとが一致しているか否かの並列的なチェックが行な われ、更に二次信号における適正な値が公知の形式により検出された上でメモリ ーされる。これと同時に、その一致がどの窓信号において生じたか、また如何な る遅延時間で生じたかについての情報もメモリーされる。その都度の測定値は、 このデータを利用することによって、測定しようとする信号経過における所定の 時間的走査点に配属され、ひいては所望の測定特性曲線が得られる。

第７図は、多重一致ヴアリニージョンを第３図による測定装置において実施する ために必要とされる拡張方式が示されている。タイムシフトされた窓信号ＷＳ１ ・−・ＷＳＭを発生させるためには、窓ゼネレータＷＧの背後に連続的に接続さ れた一連の遅延素子ＤＥＬＬ・・・ＤＥＬ　（Ｍ−１）が設けられており、窓ゼ ネレータＷＧの出力信号はこれらの遅延素子によって時間ｔ１・・・ｔＭ−１だ け遅延せしめられる。この種の遅延素子連鎖は、有利には、等間隔で配設された 各個別タップ点を有する１本の遅延ラインから構成されている。各遅延素子のア ウトプットからは、それぞれ各窓信号ＷＳＩ・・・ＷＳＭがピックアップされ、 並列的に接続されたＭ個の一致検出器ＣＤＩ・・・ＣＤＭにおけるそれぞれ第１ のインプットに供給される。一致検出器の第２のインプットには、第３図に示さ れた実施例の場合と同じように、変調信号ＭＳもしくはこれと同期的な信号（例 えばＭＳ’　）が供給される。一致検出器ＣＤＩ・・・ＣＤＭの各アウトプット は、それぞれ論理和ゲートＯＲのインプット並びに選択論理素子ＡＬのインプッ トに接続されている。この場合、論理和ゲートＯＲが一致の実現した旨を表示す る制御信号ＳＴを発生するのに対して、選択論理素子ＡＬは該当する一致がどの 一致検出器に記録されたかを表示するデータワードＡＬＤを生ぜしめる。このデ ータワードＡＬＤはメモリーユニットＭＥＭに供給され、そこで記録された測定 値と共にメモリーされる。なおこの場合、データワードＡＬＤがメモリーユニッ トＭＥＭにおける部分アドレス信号として利用されるように、ひいてはこのデー タワードがメモリーユニットＭＥＭ内で測定値を記憶するポジションを制御する ように、記憶処理を行なうこと出来る。測定特性曲線はこれらのデータを利用す ることによって簡単に作成される。各遅延素子ＤＥＬＬ・・・ＤＥＬ（Ｍ−１） が、例えば全て等しい遅延時間ｔ１を宵しており、ｉ番目の一致検出器が一致を 記録したとするならば、二次信号ＳＳにおける該当の数値は、トリガ信号Ｔｒに 対する時点ｉＤ’　＋（ｉｌ）ｔｘで測定しようとする信号経過に由来するもの である。

本発明による方法では、また当黙のことながらその全てのヴアリエーションにお いても、トリガ信号Ｔｒと一部電子流■１．との間の相対的な時間位置か問題と される。従って窓信号ＷＳも矢張り変調信号ＭＳもしくはそれと同期的な信号（ 例えば＼ＩＳ′）によりトリガされた状態で生ぜしめることが可能であり、次い でトリガ信号Ｔｒの側面との一致が検出される。トリガ信号Ｔｒの反復率が一部 電子パルスの反復率より高い場合には、常にこのような措置をとることが望まし い。

つまりこれは測定装置において次のことを意味している。即ち、窓ゼネレータＷ Ｇには、その入力信号として変調信号ＭＳ乃至これと同期的な信号が与えられ、 窓ゼネレータのアウトプットは、一致検出器ＣＤにおける第１のインプットにで はなく第２のインプットに接続されている。一致検出器ＣＤにおける第１のイン プットには、トリガ信号Ｔｒがダイレクトに印加される。一般に窓ゼネレータＷ Ｇが一致検出器ＣＤにおける低周波の入力分岐部に配置される場合には、この窓 ゼネレータを特に簡単な形式で構成することが可能とされる。

本発明による方法を実施するための上述した各実施態様においては、二次電子検 出器ＤＴが個々の二次電子パルスをそれぞれ別個に伝送しなければならない。

従って短い測定時間を保証するためには、検出システムを出来るだけ高速で機能 させる措置をとる必要がある。しかし、例えば経済的な理由から低速の検出シス テムを用いることが余儀なくされる場合には、予選択ヴアリエージョンと称され る本発明の方法における別の実施態様に基づいて、適正な測定値乃至走査値の選 択を予め変調信号ＭＳ又は−次電子流ＩＦＦもしくは二次電子流において行なう ことも可能である。そのためには、選択装置ＳＥＬを介して変調信号ＭＳ又は− 次電子流ＰＥもＬ　＜は二次電子流ＩＳＥが遮断され、一致の検出が行なわれた 後で、初めて短時間に亙る該変調信号乃至電子流の解放が行なわれる。この場合 の二次信号ＳＳの検出は、緩慢にしかも従来より公知の波形測定法におけるのと 同じように実施される。何故ならば、この場合に生ずるのは、原則として二次信 号の値のみであり、その値は測定結果としても適正なものとされるからである。

第８図には、−次電子流ＰＥにおける予選択に基づいたこの種の信号経過、即ち 既に第３図で示したのと同じように、測定しようとする信号Ｕとトリガ信号Ｔｒ と窓信号ＷＳと電子源ＥＳの直後における一次電子流ＩＰＥとの信号経過が示さ れている。窓信号ＷＳと変調信号ＭＳ（この信号は一部電子パルスと同義である ）との間で一致が検出されると、選択信号ＩＮＨ。

即ち図示の例ではその後でロジックＯに移行する信号ＩＮＨを介して選択装置Ｓ ＥＬがフリー接続され、一致に該当する一部電子パルスが測定点に達する。将に この測定点における一次電子流が、符号Ｉ　ＰＥ’で示された電子流である。個 々のパルスはそれぞれ比較的大きな相互間隔をおいて連続しているので、選択装 置ＳＥＬの品質に対して特別な条件を課する必要はない。

この実施例で必要とされる測定装置の拡張状態は第３図に破線で示されている。

一致検出器ＣＤの出力信号は、選択ゼネレータ５ＥＬＧのインプットに供給され 、選択ゼネレータ５ＥＬＧから発生された選択信号ＩＮＨは、選択装置ＳＥＬ、 即ちこの実施例では第２のビーム変調システムに伝送される。ビーム変調システ ムＢＢＳとしてプレート型コンデンサが用いられる場合には、このコンデンサに おける第２のプレートを（第１のプレートには変調信号が印加される）選択装置 ＳＥＬとして用いると有利である。なおこの場合、変調信号ＭＳ乃至二次電子流 ＩＳＥにおける予選択も同じような形式で行なうことが出来る。第５図に示され た実施例においては、例えばパルスレーザＬＡと変調インプットＭＩとの間に接 続されるポッケルス・セルもしくは電気光学的な変調器を選択装置ＳＥＬとして 用いることが出来る。二次電子流における選択を実施する際には、遮断を行なう べく強い対向電場を印加して二次電子が検出器ＤＴに達することを阻止すること により、対向電界スペクトロメータの対向電界網を極めて効果的に利用すること が可能である。更に第４図に示されたゲート回路ＧＴも、矢張り一種の選択装置 （二次信号ＳＳにおける選択を行なうための）と看做すことが出来る。

先に述べた多重サンプリング、多重一致及び予選択の各ヴ７リエーションは、そ れぞれ単独で応用した場合のみならず、これらを任意に組合わせても著しく有効 な結果を得ることが出来る。

以上では本発明による方法を波形測定法、つまり一次電子流が単一の測定箇所に のみ位置定めされる方法に関連して述べてきたが、本発明がこの方法のみに限定 されることはなく、原理的にはストロボ法又は走査法で用いる全ての測定技術に 応用することが可能である。殊に電子ビーム測定技術分野においては、例えば「 論理状態マツピング：　Ｌｏｇｉｃ−Ｓｔａ！ｅ　ＭａｐｐｉｎｇＪ及び「タイ ミング・ダイアグラム：　Ｔｉｍｉｎｇ　ＤｉａｇｒａＪなどの方法が挙げられ る。これらの方法では、−次電子流ＰＥがサンプルにおける個々の点、行又は面 部分をスクリーニング（ラスクー走査）し、単に１つの点に定常的に方向づけら れているわけではない。本発明による方法をこのような場合にも応用しようとす るならば、二次信号ＳＳの測定値以外に該測定値の由来する場所に関する位置情 報をも記録しなければならない。電子ビーム測定装置においてこの種の位置情報 、例えばラスターゼネレータから供給される偏向電圧としての情報を得るために どのような措置をとればよいのかは、当該分野の当業者であれば自明の専門知識 範躊に属することである。測定の評価が行なわれる際には、記憶された位置情報 に応じて個々の各測定をそれぞれ所定の測定箇所に確実に配属することが出来る 。なお、複数の測定値が同一の箇所で同一の時点に記録されるとするならば、そ の場合も矢張り平均化が行なわれる。

測定時に一部ビームＰＥがどのようにしてサンプル上を移動するか、又例えば個 々の測定箇所がどのような順序で走査されるかは重要な点ではなく、完全に無視 することが出来る。更に一部ビームＰＥの運動を必ずしも測定に関連づける必要 はなく、この場合も電子ビーム測定分野で当業者に周知のラスター技術が応用さ れる。

これまでは本発明を電子ビーム測定計器におけるポテンシャルコントラスト効果 の応用について述べてきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、−次電 子及び二次電子の代りに他の任意の粒子、例えばイオンもしくは任意のビーム、 特に光ビームの測定に応用することが出来る。例えば−次ビームＰＥとしてレー ザー光線が用いられる場合には、レーザー光線がサンプル表面上で光電子を誘発 し、次いでこの光電子がサンプル表面における電場のポテンシャルコントラスト による影響を受け、前述したようにこの光電子を二次電子として検出することが 出来る。しかしこのボテ〉・シャルコントラストの代りに他の相互作用を利用す ることも可能であって、例えばその１例としては、−次電子ビームＰＥから生じ た二次電子ＳＥを磁場によって制御する作用が挙げられる１、この所謂「磁気コ ントラスト」を利用するならば、例えば磁気バブルメモリーにおける磁気分域の 運動をテストすることが出来る。なおこの場合、二次信号ＳＳを検出器により記 録された二次粒子流から派生する必要はなく、例えばサンプルＩＣの一次ビーム ＰＥから誘導された電流を測定することによって、二次信号ＳＳをサンプルＩＣ からダイレクトに導きだすことも可能である。この種の技術の１つとして、当業 者にはよく知られているＥＢＩＣ（、電子ビーム誘導電流：　ｅｌｔｃＨｏｎ　 ｂｅａｍｉｎ＋１ｕｅｅｄ　：ｕｒｒｅｎ＋）技術がある。

本発明においては、種々異なる変化態様を組合わせて実施することが可能である のは言うまでもない。例えば−次ビームＰＥと１．て矢張りレーザー光線を用い 、サンプルＩＣとして集積回路を用いる場合には、レーザービームがサンプルＩ Ｃのｐｎ接合で電子、孔、対を、ひいては自由な荷電担体を生せしめることが可 能とされる。このことはサンプルＩＣの充電率変動において顕著である。この充 電率変動の多寡は、その都度のｐｎ接合の切換状態如何によっても左右される。

従ってサンプルＩＣに対する供給電流を測定するならば、容易にｐｎ接合の切換 状態変動を検出することが出来る。この場合、サンプルＩＣの供給電流もしくは その保持電流からの偏倚は、直接二次信号ＳＳとして利用可能であり１．特別な 検出器を用いる必要はない。更に本発明においては、サンプルＮＣの表面電位を 測定するためにレーザービームを一部ビームとし５て用いることも出来る。この 場合の相互作用は電気光学的な効果である。その効果を発揮させるためには、サ ンプル表面に電気光学的な結晶が形成される。二次信号を得るためには、−次ビ ームＰＥが電気光学結晶の方向に配向され、その反射光が偏光子を介（７て導か れ、例えば光電子倍増管として構成された検出器に供給される。

電気光学結晶がサンプルＩＣの表面電位に応じて偏光平面を回動させた場合には 、光電子倍増管がそのアウトプットから信号を発生するが、この信号の値はサン プルＩＣの表面電位に応じて変化するので、これを二次信号として利用すること が可能である。

更に本発明は、−次電子ＰＥを厳密に黒率して測定部位にのみ放射することに限 定されるものではなく、本発明の枠を逸脱することなしに、サンプルの比較的大 きな面に亙って一次電子ＰＥを放射し、二次電子ＳＳを局部解像的に得ることに よって初めて測定部位の規定を行なうことも可能とされている。この種の用例の １つとして、例えばポテンシャルコントラストを利用した光電子による表面ポテ ンシャル測定が挙げられる。これを実施するためには、サンプルの全表面に亙っ て光が照射され（従ってこの場合は一部ビームＰＥが著しく拡張される）、次い で該当の光電子ＳＥが多チヤネル検出器によりその発生箇所に応じてそれぞれ別 個に記録され、二次信号に変換される。更に本発明においては、サンプル上での 測定を局部解像的に行なうのではなく、サンプルそのものを測定装置に付随する 要素とし、このサンプルＩＣに印加される信号Ｕを測定することも可能である。

Ｃ力 ＡＤＣ 閏も１審謡牛 １　次　−１Ｃ搾　τ丁

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. １．サンプル１Ｃの少なくとも１つの測定点において少なくとも１つの時点で反 復される信号Ｕの状態及び／又は時間的経過を測定する方法において、反復され る信号Ｕの経過に対して規定の時間的関係にあるトリガ信号Ｔｒを自由に処理し 、サンプルＩＣを一次ビームＰＥで負荷し、一次ビームＰＥを個々の一次ビーム パルスから形成し、 一次ビームパルスを一次粒子パルスもしくは一次放射パルスとし、 一次ビームパルスを変調信号ＭＳにより制御した状態で生ぜしめるか、或いは、 一次ビームパルスの発生を外部からの制御とは無関係に行ない、しかも一次ビー ムパルスに対して同期的な変調信号ＭＳ，ＭＳ′を自由に処理し、 個々の一次ビームパルス及び／又は変調信号ＭＳ，ＭＳ′のパルスを任意の時間 間隔で連続させ、その際、これらの時間間隔が特に反復される信号Ｕの経過とは 全く無関係であってもよいようにし、 一次ビームＰＥとサンプルＩＣとの間における相互作用を発揮させ、 サンプルＩＣから二次信号ＳＳを派生させて、この二次信号ＳＳに一次ビームＰ ＥとサンプルＩＣとの間の相互作用による影響を及ぼし、 一次ビームＰＥとサンプルＩＣとの間の相互作用により惹起された二次信号ＳＳ の値における少なくとも一部を記録及び／又は表記し、且つこれを１つの測定値 として再処理し、この場合二次信号ＳＳにおけるどの数値を測定値の形成に関与 させるかという選択を次のような要領で、即ち、トリガ信号Ｔｒもしくは反復さ れる信号Ｕに対して規定の時間的関係にある時点で一次ビームＰＥとサンプルＩ Ｃとの間の相互作用により生じた値のみを測定値として役立たせるような要領で 行なうことを特徴とする方法。
2. ２．請求項１記載の方法において、上記の最終プロセス段階で述べた選択を、既 に変調信号もしくは一次ビームＰＥの段階で、或いは二次信号ＳＳを形成する際 に予め行なうことを特徴とする方法。
3. ３．請求項１又は２記載の方法において、選択基準として利用される時間的関係 を有限の幅と遅延時間ｔＤ′とを有する少なくとも１つの時間窓ＷＳによりトリ ガ信号Ｔｒに対して規定し、相互作用により時間窓内の時点で生じた二次信号Ｓ Ｓの値のみを測定値形成に関与させることを特徴とする方法。
4. ４．請求項１記載の方法において、前記の各プロセスを繰返し連続的に実施する ことを特徴とする方法。
5. ５．請求項１乃至４のいづれか１項に記載の方法において、遅延時間ｔＤ′を変 化させ、選定された遅延時間ｔＤ′に応じて測定値を記録することを特徴とする 方法。
6. ６．請求項１乃至５のいづれか１項に記載の方法において、一次ビームパルスを コンスタントな時間間隔で連続させることを特徴とする方法。
7. ７．請求項１乃至６のいづれか１項に記載の方法において、検出器ＤＴを用いる ことにより二次信号ＳＳをサンプルＩＣから派生させることを特徴とする方法。
8. ８．請求項１乃至７のいづれか１項に記載の方法において、スペクトロメータＳ Ｐを用いることにより二次信号ＳＳをサンプルＩＣから派生させることを特徴と する方法。
9. ９．請求項１乃至８のいづれか１項に記載の方法において、一次ビームとサンプ ルとの間の相互作用として、一次ビームＰＥによる二次電子の発生と後続のポテ ンシャルコントラストによる二次電子制御とを利用することを特徴とする方法。
10. １０．請求項１乃至８のいづれか１項に記載の方法において、一次ビームとサン プルとの間の相互作用として、一次ビームＰＥによる二次電子の発生との後続の 磁気コントラストによる二次電子制御とを利用することを特徴とする方法。
11. １１．請求項１乃至８のいづれか１項に記載の方法において、一次ビームＰＥと サンプルとの間の相互作用としてＥＢＩｃ効果を利用することを特徴とする方法 。
12. １２．請求項１乃至８のいづれか１項に記載の方法において、一次ビームＰＥと サンプルとの間の相互作用として電気光学的効果を利用することを特徴とする方 法。
13. １３．請求項１乃至１２のいづれか１項に記載の方法において、測定箇所に関す る位置情報を補足的に記録及び／又は表記することを特徴とする方法。
14. １４．請求項１３記載の方法において、一次ビームＰＥをサンプルＩＣ上で偏向 させ、位置情報によりサンプルＩＣ上における一次ビームＰＥのポジションを設 定することを特徴とする方法。
15. １５．請求項１乃至１４のいづれか１項に記載の方法において、種々異なる測定 値を形成するのに必要とされる二次信号ＳＳの数値を選択するための複数の選択 基準を準備して供給することによって、複数の測定値を並行して形成することを 特徴とする方法。
16. １６．サンプルＩＣの少なくとも１つの測定点において少なくとも１つの時点で 反復される信号Ｕの状態及び／又は時間的経過を測定する装置において、この装 置には変調された一次ビームを生ぜしめるための一次ビーム源ＥＳが設けられて おり、この装置には一次ビームＰＥをサンプルＩＣ上に導くための装置が設けら れており、 この装置には二次信号をサンプルから派生させるための装置が設けられており、 この場合の二次信号ＳＳが一次ビームＰＥとサンプルＩＣとの間の相互作用によ る影響を受け、 この装置にはサンプルＩＣと一次ビームＰＥとの間の相互作用により惹起された 二次信号ＳＳの値を記録し及び／又は表記し、更にこの値を再処理するための測 定値処理装置ＭＶが設けられており、この装置にはサンプルにおいて経過する反 復信号Ｕに対して少なくとも１つの時間窓を規定するための装置が設けられてお り、時間窓を規定するこの装置が、測定値処理装置ＭＶ及び／又は選択装置ＳＥ Ｌ，ＧＴを次のような形式で、即ち、規定された単数もしくは複数の時間窓内の 時点において一次ビームＰＥとサンプルＩＣとの間の相互作用によって惹起され る二次信号ＳＳの値のみが測定値の形成に関与せしめられるような形式で制御す る、 以上の構成を特徴とする装置。
17. １７．請求項１６記載の装置において、一次ビーム源ＥＳが一次粒子ＰＥの未変 調流を生ぜしめるための電子銃ＥＧとこれに後接続されたビーム変調システムＢ ＢＳとから構成されていることを特徴とする装置。
18. １８．請求項１７記載の装置において、ビーム変調システムが共振により作動せ しめられることを特徴とする装置。
19. １９．請求項１６記載の装置において、一次ビーム源ＥＳには電子銃ＥＧが設け られており、この電子銃ＥＧが、既にそれ自体で一次粒子ＰＥにおける変調流を 生ぜしめ、一次粒子ＰＥの変調流と同期的な変調信号を提供することを特徴とす る装置。
20. ２０．請求項１６乃至１９のいづれか１項に記載の装置において、電子銃ＥＧが 半導体カソードを有しており、このカソードの一次粒子放射がカソードを通る電 流によって制御可能であることを特徴とする装置。
21. ２１．請求項１６乃至１９のいづれか１項に記載の装置において、電子銃ＥＧが 光電カソードを有しており、このカソードが一次粒子パルスを放射するための光 パルスＬＰによって印加可能であることを特徴とする装置。
22. ２２．請求項１６乃至２１のいづれか１項に記載の装置において、変調インプッ トＭＩを介して一次ビーム源ＥＳに一次ビーム流ＩＰＥの変調を行なう変調信号 ＭＳを供給するビーム変調ゼネレータＢＢＧが設けられていることを特徴とする 装置。
23. ２３．請求項２１記載の装置において、ビーム変調ゼネレータＢＢＧがパルスレ ーザＬＡを有しており、 変調信号ＭＳが個々の光パルスＬＰから形成されており、 変調インプットＭＩが光学的なインプットである、以上の構成を特徴とする装置 。
24. ２４．請求項１６乃至２３のいづれか１項に記載の装置において、時間窓を規定 するための装置が少なくとも遅延ユニットＤＥＬとこれに後接続された一致検出 器ＣＤとから構成されていることを特徴とする装置。
25. ２５．請求項２４記載の装置において、一致検出器ＣＤにおける第１のインプッ トには、トリガ信号Ｔｒの印加されるインプットを有する遅延ユニットＤＥＬが 前接続されているのに対し、一致検出器ＣＤにおける第２のインプットには、変 調信号ＭＳもしくはこれと同期的な信号ＭＳ′が供給されることを特徴とする装 置。
26. ２６．請求項２４記載の装置において、一致検出器ＣＤにおける第１のインプッ トには、変調信号ＭＳもしくはこれに対して同期的な信号ＭＳ′の印加されるイ ンプットを有する遅延ユニットＤＥＬが前接続されており、一致検出器ＣＤにお ける第２のインプットには、トリガ信号Ｔｒが供給されることを特徴とする装置 。
27. ２７．請求項１６乃至２６のいづれか１項に記載の装置において、時間窓を規定 するために用いられる装置が並列接続された複数の一致検出器から構成されてお り、これらの一致検出器には遅延ユニットＤＥＬ１…ＤＥＬ（Ｍ−１）により互 いに相対的にシフトされた窓信号ＷＳ１…ＷＳＭが供給され、この場合の各一致 検出器におけるアウトプットが、論理和回路ＯＲのインプットと、どの一致検出 器が一致を検出したかをコード化された形で表示する選択論理素子ＡＬのインプ ットとに接続されていることを特徴とする装置。
28. ２８．請求項１６乃至２７のいづれか１項に記載の装置において、一致検出器Ｃ Ｄもしくは論理和回路ＯＲの出力信号が、測定値処理装置の制御インプットに接 続されているか、或いは、変調信号ＭＳにおける、乃至は一次ビームＰＥにおけ る、乃至は二次信号ＳＳの形成時における、乃至は二次信号ＳＳ自体における各 選択を行なうための選択装置ＳＥＬＧ，ＳＥＬ，ＧＴの制御インプットに接続さ れていることを特徴とする装置。
29. ２９．請求項１６乃至２８のいづれか１項に記載の装置において、測定値処理装 置が後接続されたハイスピード・メモリーＦＩＦＯを備えたアナログ／デジタル 変換器ＡＤＣと変調信号に対して同期的な信号ＭＳ，ＭＳ′によりクロック処理 されるアドレスカウンタＡＣとを有しており、この場合、アドレスカウンタＡＣ のアウトプットが、ハイスピード・メモリーＦＩＦＯのアドレスラインＡＤＲに 接続されており、アドレスカウンタＡＣのストップインプットが測定値処理装置 の制御インプットＳＴを形成することを特徴とする装置。