JPH079443B2 - Electronic beam pulse width measurement method - Google Patents
Electronic beam pulse width measurement methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は集積回路内部の配線に電子ビームを当てそこか
ら発生される2次電子の強さから配線電圧を検出する電
子ビーム装置において,電圧変化を正確に測定するため
の時間分解能を決めるべき電子ビームパルスのパルス幅
の測定方法を提供するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] The present invention is an electron beam apparatus that detects the wiring voltage from the intensity of secondary electrons generated by applying an electron beam to the wiring inside an integrated circuit. The present invention provides a method for measuring the pulse width of an electron beam pulse for which the time resolution for measurement is to be determined.
集積回路技術の進歩に伴い,ガリウム砒素等で構成され
る論理ゲートの遅延時間は非常に短く,論理的な変化を
電子ビーム装置で正確に測定するためには,電子ビーム
のパルス幅,電子ビームの投射タイミング,そして電子
ビームのジッタが重要問題となる。本発明は,電子ビー
ムパルス幅測定方法に係り,電子ビームパルスが確かに
短いことを正確に測定するために,電子ビームパルス
を,まず,マイクロチャネルプレートに多数回入射させ
て電気的な電流に変換する。そして得られた出力電流を
積分し,サンプルホールドして得られる直流電圧信号の
値を,すでに既知なるパルス幅の電子ビームパルスに対
する測定値と比較することによって電子ビームのパルス
幅を算定するものである。この場合に前記マイクロチャ
ネルプレートの出力電流を取り出す系の帯域を非常に小
さくすることによって電子ビームパルス幅と前記直流電
圧信号の値とが線形の関係になることを利用して前記直
流電圧信号の値から逆に電子ビームパルス幅を算定する
ようにしている。従来,電子ビームパルスを高速に偏向
して空間的な広がりに変換することによってパルス幅を
算定する方法があるが,この方法では,パルス幅が100p
s以下になると,電子ビームパルスの投射タイミングに
対して偏向板の偏向電圧のジッタの影響で正確なパルス
幅が測定出来ない。本発明によれば,電子ビームのパル
スのジッタの影響を受けずにパルス幅を正確に算定する
ことが出来るという効果がある。With the progress of integrated circuit technology, the delay time of a logic gate made of gallium arsenide or the like is very short. In order to accurately measure a logical change with an electron beam device, the pulse width of the electron beam, the electron beam The projection timing and electron beam jitter are important issues. The present invention relates to an electron beam pulse width measuring method. In order to accurately measure that an electron beam pulse is indeed short, the electron beam pulse is first applied to a microchannel plate many times to generate an electric current. Convert. Then, the pulse width of the electron beam is calculated by integrating the obtained output current and comparing the value of the DC voltage signal obtained by sample-holding with the measured value for the electron beam pulse of already known pulse width. is there. In this case, by utilizing the fact that the electron beam pulse width and the value of the DC voltage signal have a linear relationship by making the band of the system for extracting the output current of the microchannel plate very small, the DC voltage signal The electron beam pulse width is calculated in reverse from the value. Conventionally, there is a method of calculating the pulse width by deflecting the electron beam pulse at high speed and converting it into a spatial spread.
Below s, an accurate pulse width cannot be measured due to the influence of the deflection voltage jitter of the deflection plate on the electron beam pulse projection timing. According to the present invention, there is an effect that the pulse width can be accurately calculated without being affected by the pulse jitter of the electron beam.
本発明は集積回路内部の配線に電子ビームを当て,そこ
から発生される2次電子の強さから配線電圧を検出する
電子ビーム装置に係り,特に電圧変化を正確に測定する
ために時間分解能を決めるべき電子ビームパルスのパル
ス幅の測定方法に関する。The present invention relates to an electron beam apparatus that applies an electron beam to a wiring inside an integrated circuit and detects the wiring voltage from the intensity of secondary electrons generated from the wiring. In particular, the time resolution is accurately measured in order to accurately measure a voltage change. The present invention relates to a method for measuring the pulse width of an electron beam pulse to be determined.
大規模集積回路の発展に伴い,大規模集積回路の内部の
論理的な動作が正常であるかを高速に調べる高度な故障
検出診断技術を確立することの重要性が高まってきた。Along with the development of large-scale integrated circuits, it has become more important to establish advanced fault detection and diagnosis technology that quickly checks whether the internal logical operation of large-scale integrated circuits is normal.
集積回路内部の論理的な状態,或いは入力変化に対する
ゲート出力の変化を知るためには,各ゲートの出力に接
続された,配線の電圧状態,或いは電圧変化を知る必要
がある。そこで,無接触で配線電圧を検出できる電子ビ
ーム装置が実用化されてきた。この電子ビーム装置は,
試料としての集積回路をステージ上に搭載し,ステージ
の上部から前記集積回路の各配線に電子ビームを当てる
と配線から2次電子が放出されるので,この2次電子の
エネルギ分布を測定することによって配線電圧を検出す
るものである この装置は,入力電圧に伴う各配線の電圧の変化すなわ
ち,時間的変化を観察できるばかりでなく,ビームが当
てられるフィールド内のすべての配線の電圧状態,すな
わち,空間的な電圧分布を観察することができるもので
ある。In order to know the logical state inside the integrated circuit or the change of the gate output with respect to the input change, it is necessary to know the voltage state or the voltage change of the wiring connected to the output of each gate. Therefore, electron beam devices that can detect the wiring voltage without contact have been put to practical use. This electron beam device
When an integrated circuit as a sample is mounted on a stage and an electron beam is applied to each wiring of the integrated circuit from the top of the stage, secondary electrons are emitted from the wiring. Therefore, measure the energy distribution of this secondary electron. This device detects wire voltage by means of not only observing the change of each wire voltage with the input voltage, that is, the time change, but also the voltage state of all wires in the field to which the beam is applied, that is, The spatial voltage distribution can be observed.
ところが最近,被測定物であるICがガリウム砒素等によ
り構成されるようになると,IC内部の各ゲートの論理変
化のスピードは非常に高速になり,立ち上がり時間,或
いは立ち下がり時間が例えば0.1ns程度のものが製造さ
れるようになってきた。このような高速な電圧変化を電
子ビーム装置で測定する場合には,配線電圧の電圧変化
における立ち上がり時間,あるいは立ち下がり時間に比
べて十分に高い測定時間分解能が必要である。この時間
分解能を規定する条件には3つあり,第1は電子ビーム
のパルス幅が短いこと,第2に電子ビームを投射するタ
イミングの制御ステップ,即ちある同期信号に対してど
れだけ細かく電子ビームを当てるタイミングを可変でき
るかというステップ,そして,第3に被測定物を動かし
ているクロックタイミングと電子ビームを動かしている
クロックタイミングのずれ,即ちジッタが小さいことで
ある。However, recently, when the IC to be measured is made of gallium arsenide, etc., the speed of logic change of each gate inside the IC becomes very fast, and the rise time or fall time is, for example, about 0.1 ns. Things have come to be manufactured. When measuring such a high-speed voltage change with an electron beam apparatus, it is necessary to have a sufficiently high measurement time resolution as compared with the rise time or fall time in the voltage change of the wiring voltage. There are three conditions that define this time resolution. The first is that the pulse width of the electron beam is short, and the second is the control step of the timing of projecting the electron beam, that is, how fine the electron beam is for a certain synchronization signal. The step of whether or not the timing of applying the light can be changed, and thirdly, the deviation between the clock timing for moving the DUT and the clock timing for moving the electron beam, that is, the jitter is small.
要求される時間分解能を得るためには,現実的に電子ビ
ームパルスそのもののパルス幅を正確に測定する方法を
見出す必要がある。従来,電子ビームパルスを高速に偏
向することにより,空間的な広がりに変換してパルス幅
を測定する方法があった。この方法は第2図(a)に示
すようにパルスゲートから放出された電子ビームパルス
(EBパルス)20が静電偏向器に入力し,EBパルスと偏向
器21に印加するパルス電圧を同期させて立上り(下り)
部分でEBパルスを偏向するようにしておくと,電子ビー
ムの先頭と終りの部分に受ける力が異なる。即ちEBパル
スを偏向する電圧を例えば第2図(b)に示すように負
の電圧から正の電圧に変化するように与えると,各EBパ
ルスの先頭と終りとでは,力の受け方が異なり,横方向
に広がり,EBパルス23のような形になる。これを被測定
物に当てることによって空間的な電子ビームの広がりが
第2図(a)の24のようになりこの広がりを測定するこ
とによって電子ビームのパルス幅を測定できることにな
る。この従来の方法は,電子ビームパルスを高速に偏向
して,空間的な広がりに変換することによってパルス幅
を算出する方法であった。しかし,この方法では,EBパ
ルスと偏向電圧の間に第2図(b)に一点鎖線と破線で
示す様なジッタがあると,これに対応して第2図(a)
に破線と一点鎖線で示す様に空間的に引き伸ばされたEB
パルス24の被測定物上の照射位置が広がってしまうため
正確なパルス幅が測定できないという欠点を有してい
た。すなわち,ジッタが100psであっても,パルス幅が1
n程度であればあまり問題ないが,パルス幅が1nより短
くなってくると,誤差を生じ,小さな幅のパルス幅は正
確に測定することは出来なかった。In order to obtain the required time resolution, it is necessary to find a method to accurately measure the pulse width of the electron beam pulse itself. Conventionally, there has been a method of measuring the pulse width by converting the electron beam pulse into a spatial spread by deflecting it at high speed. In this method, as shown in FIG. 2 (a), the electron beam pulse (EB pulse) 20 emitted from the pulse gate is input to the electrostatic deflector and the EB pulse and the pulse voltage applied to the deflector 21 are synchronized. Rising (down)
If the EB pulse is deflected at the part, the force received at the beginning and end of the electron beam will be different. That is, when a voltage for deflecting the EB pulse is given so as to change from a negative voltage to a positive voltage as shown in FIG. 2 (b), the force is received differently at the beginning and end of each EB pulse, It spreads out in the lateral direction and becomes a shape like EB pulse 23. By applying this to the object to be measured, the spatial spread of the electron beam becomes as shown by 24 in FIG. 2 (a), and by measuring this spread, the pulse width of the electron beam can be measured. This conventional method was a method of calculating the pulse width by deflecting the electron beam pulse at high speed and converting it into a spatial spread. However, in this method, if there is a jitter between the EB pulse and the deflection voltage as shown by the one-dot chain line and the broken line in FIG. 2 (b), the jitter corresponding to this is shown in FIG. 2 (a).
EB spatially stretched as indicated by the dashed line and the dashed line
Since the irradiation position of the pulse 24 on the object to be measured spreads, it has a drawback that an accurate pulse width cannot be measured. That is, even if the jitter is 100 ps, the pulse width is 1
If it is about n, there will be no problem, but if the pulse width becomes shorter than 1n, an error will occur, and a small pulse width cannot be measured accurately.
本発明は,このような従来法の欠点であるジッタの影響
を除去するために,電子ビームパルスを電気的な電流に
変換し,この電流値を積分して得られる直流電気信号の
電圧値からパルス幅を算定する電子ビームパルス幅測定
方法を提供するものである。In order to eliminate the influence of jitter, which is a drawback of the conventional method, the present invention converts an electron beam pulse into an electric current and integrates this current value to obtain a DC electric signal voltage value. An electron beam pulse width measuring method for calculating a pulse width is provided.
〔問題点を解決するための手段〕 本発明は電子ビームパルスを多数回入射し,電気信号に
変換する変換手段と,前記変換手段から得られる前記電
気信号を積分する積分器と,前記積分回路の出力に接続
されるサンプルホールド回路とからなり,前記電子ビー
ムパルスを前記変換手段によって電気信号に変換した
後,増幅して得られる多数個の電子パルス信号を前記積
分器で積分して得られる直流電圧信号の飽和値から前記
電子ビームパルス幅を算定することを特徴とし,さら
に,前記積分器の直流電圧信号の飽和値をパルス幅既知
の電子ビームパルスに対する積分出力の飽和値と比較す
ることによってEBパルス幅を算定することを特徴とし,
更に,前記変換手段から前記積分器直前までの系の時定
数はEBパルス幅に比べて大きいことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The present invention is directed to a conversion unit that receives an electron beam pulse a number of times and converts it into an electric signal, an integrator that integrates the electric signal obtained from the conversion unit, and the integration circuit. And a sample-hold circuit connected to the output of the electron beam pulse, which is obtained by converting the electron beam pulse into an electric signal by the converting means, and then amplifying a large number of electron pulse signals to be integrated by the integrator. Calculating the electron beam pulse width from the saturation value of the DC voltage signal, and further comparing the saturation value of the DC voltage signal of the integrator with the saturation value of the integrated output for an electron beam pulse of known pulse width. Is characterized by calculating the EB pulse width by
Furthermore, the time constant of the system from the conversion means to immediately before the integrator is characterized by being larger than the EB pulse width.
本発明は電子ビームパルスをマイクロチャネルプレート
に多数回入射させて電気的な電流に変換し,それを積分
し,サンプルホールドして得られる直流電圧信号の飽和
値をパルス幅が既知である電子ビームパルスに対する飽
和測定値と比較することによって電子ビームパルス幅を
算定するものである。The present invention applies an electron beam pulse to a microchannel plate a number of times to convert it into an electric current, integrates it, and samples and holds it to obtain a saturation value of a DC voltage signal. The electron beam pulse width is calculated by comparison with the saturation measurement for the pulse.
次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明によるEBパルス幅測定方法に基づくシス
テムの構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a system based on the EB pulse width measuring method according to the present invention.
電子ビーム鏡筒内で電子銃からEBパルスゲートを介して
照射されるEBパルス10は試料室内にあるマイクロチャネ
ルプレートMCP11に投射される。MCP11は電子ビームを電
気信号に変える利得の高いものである。MCP11はシンチ
レータを光らして行うシンチレータフォトマルでもよ
い。MCP11は数KVの電圧が図に示すような直流電源で印
加され高圧状態になっているので,出力電流はアイソレ
ーションアンプ12を介して取り出される。この電流を増
幅回路13で増幅し,その出力をゲート回路14に入力す
る。ゲート回路14はEBパルス10がMCP11に入力するほぼ
同じタイミングで前記増幅回路13の出力電圧を積分器15
に入力させる働きを行うもので,EBパルス10が投射され
るクロックタイミングと同期しているゲート信号16がゲ
ート回路14の他の一方の入力端子に入力されている。こ
こでゲート回路14は論理的なアンド回路ではなく,増幅
回路13の出力電圧を出力に伝達するかどうかのアナログ
スイッチであってそのスイッチの開閉制御をゲート信号
16が行っている。The EB pulse 10 emitted from the electron gun through the EB pulse gate in the electron beam column is projected onto the micro channel plate MCP11 in the sample chamber. MCP11 has a high gain that converts an electron beam into an electric signal. The MCP 11 may be a scintillator photo lens which is made by illuminating the scintillator. Since a voltage of several KV is applied to the MCP 11 by the DC power supply as shown in the figure and is in a high voltage state, the output current is taken out through the isolation amplifier 12. This current is amplified by the amplifier circuit 13, and its output is input to the gate circuit 14. The gate circuit 14 integrates the output voltage of the amplifier circuit 13 with an integrator 15 at substantially the same timing when the EB pulse 10 is input to the MCP 11.
The gate signal 16 synchronized with the clock timing at which the EB pulse 10 is projected is input to the other one input terminal of the gate circuit 14. Here, the gate circuit 14 is not a logical AND circuit, but an analog switch that determines whether or not the output voltage of the amplifier circuit 13 is transmitted to the output.
16 are going.
MCP11に投射されるEBパルス10の1個がMCP11を介いて電
気信号に変換された場合,増幅回路13の出力電圧のパル
ス幅は非常に短いので,このパルス電圧からEBパルス10
のパルス幅を算出することは不可能である。そこで本発
明は,EBパルス10が連続して複数個MCP11に投射されて,
その各々のEBパルスに対応する増幅回路13の出力パルス
電圧がそれぞれゲート回路14を介して積分器15に入力す
るようにしている。積分器15で積分された結果は,サン
プルホールド回路16に入力され,積分器15の出力電圧の
ピーク値をサンプリングすると同時に各サンプル値を保
持すればサンプル値は出力端子17に出力される。増幅回
路13の出力電圧は第1図(b)の上側に示すような波形
であり,その出力電圧を積分器15に伝達するかどうかを
決定するゲート信号16の波形は第1図(b)に示す矩形
波である。この矩形波の立上がりのタイミングはEBパル
ス10がEBパルスゲートから投射されるタイミングに同期
している。このような本発明によるEBパルス幅測定シス
テムにおいて,増幅回路13の出力電圧は第1図(b)の
上側に示すようになまった波形であるが,EBパルス10が
仮に第3図に示すような高さがIpで幅がtpuである矩形
波であると仮定した場合に,それに対する増幅回路13の
出力電圧は第3図のV波形のようになる。増幅回路13の
出力電圧は第3図のV波形に示すような指数関数的な波
形で,時間tがtpwまでは時定数τで上昇し,時間tpwの
時点から指数関数的に減少する波形となる。ここで,時
定数τではMCP11,アイソレーションアンプ12および増幅
回路13の系の時定数である。波形Vのt=tpwにおける
最大値Vaはパルス幅tpwが大きければ大きくなる。即ち
増幅回路13の出力最大値Vaはビームパルス電流の大きさ
をIp,ビームパルスのパルス幅をtpwとすれば, Va=AIp(1−e−tpw/τ) ……(1) となる。ここで,Aは係数で,この波形Vaはもし,tpw/τ
が1に比べて非常に小さい場合,すなわち, tpw/τ≪1 ……(2) のときには Va=AIp×tpw/τ ……(3) と近似される。即ちVaはビームパルスtpwに比例するこ
とになる。従って,積分回路15の出力電圧の最大値をサ
ンプルホールド回路16を介して検出することによってEB
パルスの10のパルス幅は測定されることになるが,実際
のシステムにおいては非常にS/N比が小さいのでEBパル
ス1個を積分しても正確なパルス幅tpwは測定出来な
い。そこで,本発明はEBパルス10を複数個MCP11に投射
し,複数のEBパルス10に対応して増幅回路13から出力さ
れる出力電圧をゲート回路14を介して積分器15に入力
し,積分器15の出力飽和電圧をサンプルホールド回路16
で検出するようにして高いS/N比を得るようにしてい
る。このような複数のEBパルス10を投射した場合,EBパ
ルス照射回数とサンプルホールド回路16の出力端子17の
出力電圧の関係は第4図に示すようになる。EBパルス照
射回数が0の時には出力電圧は0であるが,照射回数を
増大させていくと,出力電圧は図に示すような増幅器13
の出力電圧のビーク値Vに比例した値に飽和するように
なる。従って,この飽和電圧を検出することによって電
子ビームパルス幅tpwを知ることができる。第4図の波
形aは既にパルス幅既知の電子ビームパルスをMCP11に
照射した場合のサンプルホールド回路出力電圧のEBパル
ス照射回数に対する変化を表現しているもので,飽和時
点の出力電圧V0は V0∝AIp×Tpw0÷τ ……(4) で与えられる。ここで,tpw0は,前記既知なる電子ビー
ムパルスの既知なるパルス幅である。When one of the EB pulse 10 projected on the MCP11 is converted into an electric signal via the MCP11, the pulse width of the output voltage of the amplifier circuit 13 is very short.
It is impossible to calculate the pulse width of. Therefore, according to the present invention, a plurality of EB pulses 10 are continuously projected onto the MCP 11,
The output pulse voltage of the amplifier circuit 13 corresponding to each EB pulse is input to the integrator 15 via the gate circuit 14. The result integrated by the integrator 15 is input to the sample and hold circuit 16, and if the peak value of the output voltage of the integrator 15 is sampled and each sample value is held, the sample value is output to the output terminal 17. The output voltage of the amplifier circuit 13 has a waveform as shown on the upper side of FIG. 1 (b), and the waveform of the gate signal 16 which determines whether or not to transmit the output voltage to the integrator 15 is shown in FIG. 1 (b). Is a rectangular wave. The rising timing of this rectangular wave is synchronized with the timing at which the EB pulse 10 is projected from the EB pulse gate. In such an EB pulse width measuring system according to the present invention, the output voltage of the amplifier circuit 13 has a waveform as shown in the upper part of FIG. 1 (b), but the EB pulse 10 is temporarily as shown in FIG. Assuming that the rectangular wave has a height of Ip and a width of tpu, the output voltage of the amplifier circuit 13 corresponding to the rectangular wave is as shown by the V waveform in FIG. The output voltage of the amplifier circuit 13 is an exponential waveform as shown by the V waveform in FIG. 3, and it has a waveform that rises with a time constant τ until the time t reaches tpw and decreases exponentially from the time tpw. Become. Here, the time constant τ is the time constant of the system of the MCP 11, the isolation amplifier 12, and the amplifier circuit 13. The maximum value Va of the waveform V at t = tpw increases as the pulse width tpw increases. That is, the maximum output value Va of the amplifier circuit 13 is Va = AIp (1-e- tpw / τ ) (1) where Ip is the magnitude of the beam pulse current and tpw is the pulse width of the beam pulse. Where A is a coefficient and this waveform Va is tpw / τ
When is much smaller than 1, that is, when tpw / τ << 1 …… (2), it is approximated as Va = AIp × tpw / τ …… (3). That is, Va is proportional to the beam pulse tpw. Therefore, by detecting the maximum value of the output voltage of the integration circuit 15 via the sample hold circuit 16, EB
Although the pulse width of 10 pulses will be measured, in an actual system, the S / N ratio is so small that an accurate pulse width tpw cannot be measured even if one EB pulse is integrated. Therefore, according to the present invention, a plurality of EB pulses 10 are projected on the MCP 11, and the output voltage output from the amplifier circuit 13 corresponding to the plurality of EB pulses 10 is input to the integrator 15 via the gate circuit 14, and the integrator 15 is supplied. Sample and hold circuit 15 for output saturation voltage of 15
In order to obtain high S / N ratio, When a plurality of such EB pulses 10 are projected, the relationship between the number of EB pulse irradiations and the output voltage of the output terminal 17 of the sample hold circuit 16 is as shown in FIG. The output voltage is 0 when the number of EB pulse irradiations is 0. However, as the number of irradiations is increased, the output voltage is increased by the amplifier 13 as shown in the figure.
Will be saturated to a value proportional to the beak value V of the output voltage. Therefore, the electron beam pulse width tpw can be known by detecting this saturation voltage. Waveform a of Figure 4 than those already represent changes to the EB number of times of pulse irradiation of the sample and hold circuit output voltage in the case of irradiation of the pulse width known electron beam pulse to MCP 11, the output voltage V 0 which saturation point V 0 ∝AIp × Tpw 0 ÷ τ ・ ・ ・ Given by (4). Here, tpw 0 is the known pulse width of the known electron beam pulse.
一方,波形bは未知なる電子ビームパルスのEBパルス照
射回数に対する出力電圧Vxの関係を示す波形である。未
知なるEBパルスのパルス幅をtpwとすれば,飽和電圧Vx
は同様に Vx∝AIp×tpw/τ ……(5) となる。従って,出力端子17より前記飽和電圧Vxを測定
することによって,未知なるパルスのEBパルス幅tpwは tpw=Vx/V0×tpw0 ……(6) と与えられ,パルス幅既知の電子ビームパルスに対する
測定値V0から算定することが可能となる。On the other hand, the waveform b is a waveform showing the relationship of the output voltage Vx with respect to the number of EB pulse irradiation of unknown electron beam pulses. If the pulse width of the unknown EB pulse is tpw, the saturation voltage Vx
Is also Vx∝AIp × tpw / τ (5). Therefore, by measuring the saturation voltage Vx from the output terminal 17, the EB pulse width tpw of the unknown pulse is given as tpw = Vx / V 0 × tpw 0 (6), and the electron beam pulse of known pulse width is given. It is possible to calculate from the measured value V 0 for.
本発明は,このように,電子ビームパルス10をマイクロ
チャネルプレートMCP11で受けて得られる電流を増幅器1
3で増幅すれば,電子ビームパルス幅tpwに対して出力電
圧の最大値Vaは第3図に示すようにtpw/τが1に比べて
非常に小さい場合には,パルス幅tpwに比例することを
利用し,さらに,増幅器出力を積分器15で積分すればEB
パルス照射回数を十分に大きくして積分器出力電圧を飽
和させた場合の飽和値は増幅器出力電圧の最大値Vaに比
例することを利用して,その飽和値の大きさから未知な
るEBパルスのパルス幅tpwを算定している。第1図のシ
ステムにおいて,測定しようとするEBパルス10をMCP11
に投射させる場合,投射EBパルス中の電子個数は,例え
ば,ピークビーム電流を1nA,パルス幅を10psとすると,
平均的には1個のEBパルスにつき,0.06個しかないが,MC
P11を利用することによって、104から106倍に増幅され
ることになる。アイソレーションアンプ12と増幅回路13
によって出力電流を増幅した後,積分器15で積分し,サ
ンプルアンドホールド回路17で積分出力電圧の最大値を
直流電圧として取り出している。さらに,積分値がEBパ
ルス発生の周期の長短による影響を受けることを避ける
ために,EBパルス発生に同期したゲート信号を保って,
増幅回路13の出力が現れたときのみその電圧を積分器15
に入力するようにしている。このような電気回路系MCP1
1,アイソレーションアンプ12,増幅回路13,及びゲート回
路14の系の時定数をτとした場合に,本発明はtpw/τを
1より非常に小さくし,十分なS/Nが得られるように多
数回EBパルスを照射することによって,パルス幅tpwに
比例する出力電圧を出力端子17から得るようにしてい
る。従って,その出力電圧を既知なるEBパルスの測定値
と比較することによって未知なるパルスのパルス幅tpw
を算定できることになる。According to the present invention, the current obtained by receiving the electron beam pulse 10 at the micro channel plate MCP11 in this way is amplified by the amplifier 1
If amplified by 3, the maximum output voltage Va with respect to the electron beam pulse width tpw is proportional to the pulse width tpw when tpw / τ is much smaller than 1 as shown in Fig. 3. And further integrate the amplifier output with the integrator 15, EB
Utilizing the fact that the saturation value when the integrator output voltage is saturated by sufficiently increasing the number of pulse irradiations is proportional to the maximum value Va of the amplifier output voltage. The pulse width tpw is calculated. In the system shown in FIG. 1, the EB pulse 10 to be measured is MCP11.
When projecting on, the number of electrons in the projected EB pulse is, for example, if the peak beam current is 1 nA and the pulse width is 10 ps,
On average, there is only 0.06 per EB pulse, but MC
By using P11, it will be amplified 10 4 to 10 6 times. Isolation amplifier 12 and amplifier circuit 13
After amplifying the output current by, the integrator 15 performs integration, and the sample-and-hold circuit 17 extracts the maximum value of the integrated output voltage as a DC voltage. Furthermore, in order to avoid that the integrated value is affected by the length of the EB pulse generation period, keep the gate signal synchronized with the EB pulse generation,
Only when the output of the amplifier circuit 13 appears
I am trying to type in. Such an electric circuit system MCP1
When the time constant of the system of 1, the isolation amplifier 12, the amplifier circuit 13, and the gate circuit 14 is τ, the present invention makes tpw / τ much smaller than 1 so that a sufficient S / N can be obtained. The output voltage proportional to the pulse width tpw is obtained from the output terminal 17 by irradiating the EB pulse multiple times. Therefore, by comparing the output voltage with the measured value of the known EB pulse, the pulse width tpw of the unknown pulse
Can be calculated.
本発明はこのように,電子ビームをマイクロチャネルプ
レートで増幅して得られる電流を多数個の電子ビームパ
ルスに対して積分することによって,ジッタの影響を受
けずに100ps以下の非常に短いEBパルスのパルス幅を正
確に測定することができるという効果がある。As described above, the present invention integrates the current obtained by amplifying the electron beam by the microchannel plate with respect to a large number of electron beam pulses, so that a very short EB pulse of 100 ps or less is not affected by the jitter. The effect is that the pulse width of can be measured accurately.
第1図は本発明の電子ビームパルス幅測定方法に基づく
システム構成図, 第2図は従来の電子ビームパルス幅測定方法の原理図, 第3図は本発明の電子ビームパルス幅測定方法に基づく
増幅回路13の出力電圧波形図, 第4図は本発明の電子ビームパルス増幅測定方法に基づ
くサンプルホールド回路16の出力電圧のEBパルス照射回
数の関係を示す図である。 10,20……EBパルス, 11……マイクロチャネルプレート(MCP) 12……アイソレーションアンプ, 13……増幅回路, 14……ゲート回路, 15……積分器, 16……サンプルホールド回路, 17……出力端子, 21……静電偏向板.FIG. 1 is a system configuration diagram based on the electron beam pulse width measuring method of the present invention, FIG. 2 is a principle diagram of a conventional electron beam pulse width measuring method, and FIG. 3 is based on the electron beam pulse width measuring method of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the output voltage waveform of the amplifier circuit 13, and FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the output voltage of the sample hold circuit 16 based on the electron beam pulse amplification measurement method of the present invention and the number of EB pulse irradiations. 10,20 …… EB pulse, 11 …… Micro channel plate (MCP) 12 …… Isolation amplifier, 13 …… Amplifier circuit, 14 …… Gate circuit, 15 …… Integrator, 16 …… Sample hold circuit, 17 ...... Output terminal, 21 …… Electrostatic deflector.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大窪 和生 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 石塚 俊弘 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuo Okubo 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited (72) Inventor Toshihiro Ishizuka 1015, Kamikodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited
Claims (3)
号に変換する変換手段と, 前記変換手段から得られる前記電気信号を積分する積分
器と, 前記積分回路の出力に接続されるサンプルホールド回路
とからなり, 前記電子ビームパルスを前記変換手段によって電気信号
に変換した後,増幅して得られる多数個の電子パルス信
号を前記積分器で積分して得られる直流電圧信号の飽和
値から前記電子ビームパルス幅を算定することを特徴と
する電子ビームパルス幅測定方法。1. A converting means for injecting an electron beam pulse a large number of times to convert into an electric signal, an integrator for integrating the electric signal obtained from the converting means, and a sample hold connected to an output of the integrating circuit. A circuit, which converts the electron beam pulse into an electric signal by the converting means, and then amplifies a large number of electron pulse signals obtained by the amplification by the integrator to obtain the saturation value of the DC voltage signal, An electron beam pulse width measuring method characterized by calculating an electron beam pulse width.
ス幅既知の電子ビームパルスに対する積分出力の飽和値
と比較することによってEBパルス幅を算定することを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子ビームパルス
幅測定方法。2. The EB pulse width is calculated by comparing the saturation value of the DC voltage signal of the integrator with the saturation value of the integrated output for an electron beam pulse with a known pulse width. The electron beam pulse width measurement method according to item 1.
の時定数はEBパルス幅に比べて大きいことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の電子ビームパルス幅測定方
法。3. The electron beam pulse width measuring method according to claim 1, wherein the time constant of the system from the converting means to immediately before the integrator is larger than the EB pulse width.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60244410A JPH079443B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Electronic beam pulse width measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60244410A JPH079443B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Electronic beam pulse width measurement method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62103594A JPS62103594A (en) | 1987-05-14 |
| JPH079443B2 true JPH079443B2 (en) | 1995-02-01 |
Family
ID=17118248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60244410A Expired - Lifetime JPH079443B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Electronic beam pulse width measurement method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079443B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119870675B (en) * | 2025-01-14 | 2025-10-28 | 北京航空航天大学 | High-frequency composite pulse electron beam welding beam feedback control circuit, method and system |
-
1985
- 1985-10-31 JP JP60244410A patent/JPH079443B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62103594A (en) | 1987-05-14 |
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