JPS6332945A - 電子デバイスの試験装置 - Google Patents
電子デバイスの試験装置Info
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- JPS6332945A JPS6332945A JP61175250A JP17525086A JPS6332945A JP S6332945 A JPS6332945 A JP S6332945A JP 61175250 A JP61175250 A JP 61175250A JP 17525086 A JP17525086 A JP 17525086A JP S6332945 A JPS6332945 A JP S6332945A
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- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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。
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〕
本発明は、VLS I等の電子デバイスに荷電ビームを
照射し、これにより発止した二次電子をエネルギー分析
し、検出された二次電子(以下「検出二次電子」という
)信号量と設定された基準二次電子信号量とをエネルギ
ー分析に基づき比較し、この比較により電子デバイス上
の照射位置の電位を測定して電子デバイスの試験を行な
う試験装置に関するものである。
照射し、これにより発止した二次電子をエネルギー分析
し、検出された二次電子(以下「検出二次電子」という
)信号量と設定された基準二次電子信号量とをエネルギ
ー分析に基づき比較し、この比較により電子デバイス上
の照射位置の電位を測定して電子デバイスの試験を行な
う試験装置に関するものである。
電子ビームテスタ等の電子デバイスの試験装置では、エ
ネルギー分析器を用いてビーム照射点電位を測定する。
ネルギー分析器を用いてビーム照射点電位を測定する。
従来のエネルギー分析器および電位測定方法については
、例えば、イー・メンツェル、イー・クバレク著「定量
的電位測定用二次電予検出システム」、スキャニング第
1巻、151〜171+1983 (E、Menzel
and u、Kubalek、 rsecondar
yElectron Detection Sys
tems for QuantitativeVo
ltage Measurements J 、5CA
NNING vol、 5 +151−171 (19
83) )に示されている。
、例えば、イー・メンツェル、イー・クバレク著「定量
的電位測定用二次電予検出システム」、スキャニング第
1巻、151〜171+1983 (E、Menzel
and u、Kubalek、 rsecondar
yElectron Detection Sys
tems for QuantitativeVo
ltage Measurements J 、5CA
NNING vol、 5 +151−171 (19
83) )に示されている。
次に、上記文献記載の内容について説明する。
荷電ビームの照射によりある試料から放出される二次電
子は、その材質に応じて第7図に示すようなエネルギー
分布を持っている。
子は、その材質に応じて第7図に示すようなエネルギー
分布を持っている。
第7図において、1は試料電圧vspが+5Vの場合、
2は試料電圧VSFがOVの場合、3は試料電圧V3P
が一5■の場合を示す。このように、エネルギー分布は
、試料に電圧V、Pを加えると、その電圧骨だけ低エネ
ルギー側ヘシフトする。従って、このエネルギー分布の
シフト量から試料電位が測定できる。
2は試料電圧VSFがOVの場合、3は試料電圧V3P
が一5■の場合を示す。このように、エネルギー分布は
、試料に電圧V、Pを加えると、その電圧骨だけ低エネ
ルギー側ヘシフトする。従って、このエネルギー分布の
シフト量から試料電位が測定できる。
このことを第8図、第9図に示す装置5グラフを用いて
説明する。第8図において、4は電子ビーム、5は試料
、6は試料電位vsrを与えるための電源、7は電子ビ
ーム4の照射により発生した二次電子SEを検出する二
次電子検出器、8はエネルギーを分析するために試料5
と二次電子検出器7の間に設けられた減速グリッド、9
は減速グリッド8に電位VGを与えるための電源である
。
説明する。第8図において、4は電子ビーム、5は試料
、6は試料電位vsrを与えるための電源、7は電子ビ
ーム4の照射により発生した二次電子SEを検出する二
次電子検出器、8はエネルギーを分析するために試料5
と二次電子検出器7の間に設けられた減速グリッド、9
は減速グリッド8に電位VGを与えるための電源である
。
減速グリッド8に負の電圧−■、を加えると、試料5か
ら出た二次電子SEは減速され、エネルギーが■、より
も高い二次電子のみが減速グリッド8を通過して二次電
子検出器7に到達する。この減速電圧vGを変化させて
減速グリッド8を通過する二次電子を検出すると、第9
図に示すような積分型のエネルギー分布曲線(Sカーブ
)11゜12.13が得られる。Sカーブ11.12お
よび13は試料電位v、2が+5V、OVおよび一5■
の場合を示す。第9図に示すように、Sカーブは、試料
電位VSFが変化すると、第7図の場合と同様にシフト
する。従って、減速グリッド8に一定の電圧VGIを印
加すると、試料電位vspO値に応じて検出される二次
電子信号量I。、が変化する。逆に、減速グリッド8に
電圧V3Fを印加すると、二次電子信号量が試料電位が
0■の時と等しくなる。すなわち、減速グリッド8の電
位が■6□で試料電位vs−pがOVの時の二次電子信
号量をl5EDOとした場合、試料電位vspが変化し
た時でも二次電子信号量がI 3EDOとなるように減
速グリッド8の電位を制御することにより、試料電位v
spを減速グリッド8の電位から求めることができる。
ら出た二次電子SEは減速され、エネルギーが■、より
も高い二次電子のみが減速グリッド8を通過して二次電
子検出器7に到達する。この減速電圧vGを変化させて
減速グリッド8を通過する二次電子を検出すると、第9
図に示すような積分型のエネルギー分布曲線(Sカーブ
)11゜12.13が得られる。Sカーブ11.12お
よび13は試料電位v、2が+5V、OVおよび一5■
の場合を示す。第9図に示すように、Sカーブは、試料
電位VSFが変化すると、第7図の場合と同様にシフト
する。従って、減速グリッド8に一定の電圧VGIを印
加すると、試料電位vspO値に応じて検出される二次
電子信号量I。、が変化する。逆に、減速グリッド8に
電圧V3Fを印加すると、二次電子信号量が試料電位が
0■の時と等しくなる。すなわち、減速グリッド8の電
位が■6□で試料電位vs−pがOVの時の二次電子信
号量をl5EDOとした場合、試料電位vspが変化し
た時でも二次電子信号量がI 3EDOとなるように減
速グリッド8の電位を制御することにより、試料電位v
spを減速グリッド8の電位から求めることができる。
例えば、試料電位VSPがOVから+5vへ変化した場
合、減速グリッド8の電位をP点の電位VaSとすれば
、二次電子信号量はI !EDOのままである。
合、減速グリッド8の電位をP点の電位VaSとすれば
、二次電子信号量はI !EDOのままである。
従ッテ、vcs VG+から、試料電位V、、=+5
Vを求めることができる。
Vを求めることができる。
エネルギー分析器は、半球あるいは平面状のメツシュ電
極(グリッド)を測定電子デバイスの上方に設置したも
のである。このようなエネルギー分析器を用いた電位測
定系としては、例えば、イー・メンツェル、エム・ブル
ナー著「二次を子ffl出器の特性と性能の改良」、ジ
ェイ・バンク・サイエンス・チクノロシイ・B 1 、
1348.1983年(E、Menzel and M
、Brunner+ rcharacterizati
onand performance improve
ment of 5econdary el−ectr
on analyzersJ 、 J+Vac、Sc
i、Technol、B1+1348(1983))に
記載されているものがある。
極(グリッド)を測定電子デバイスの上方に設置したも
のである。このようなエネルギー分析器を用いた電位測
定系としては、例えば、イー・メンツェル、エム・ブル
ナー著「二次を子ffl出器の特性と性能の改良」、ジ
ェイ・バンク・サイエンス・チクノロシイ・B 1 、
1348.1983年(E、Menzel and M
、Brunner+ rcharacterizati
onand performance improve
ment of 5econdary el−ectr
on analyzersJ 、 J+Vac、Sc
i、Technol、B1+1348(1983))に
記載されているものがある。
上記測定系を第10図および第11図に示す。
第10図はエネルギー分析器の斜視図、第11図は電位
測定系の構成を示す系統図である。第1O図および第1
1図において、14〜16はエネルギー分析器を構成す
る3枚のグリッドであり、グリッド14は測定したい配
線の周辺の電位の影響(局所電界効果)を緩和するため
に正の電圧を印加して二次電子を引き出すための引出グ
リッド、グリッド15はエネルギー分析グリッド、グリ
ッド16はサブレソショングリソドで二次電子検出器7
の方へ二次電子SEが行きやすいように電界を加えてい
る。また、17は検出二次電子信号量が基準値に等しく
なるようにフィードバックをかけるためのリニアライゼ
ーションユニフトであり、前述したように、検出二次電
子信号量が基準の二次電子信号量に等しくなるようにエ
ネルギー分析グリッドの電圧を制御し、その電圧から試
料の電位を測定する。第1O図および第11図において
第8図と同一部分又は相当部分には同一符号が付しであ
る。
測定系の構成を示す系統図である。第1O図および第1
1図において、14〜16はエネルギー分析器を構成す
る3枚のグリッドであり、グリッド14は測定したい配
線の周辺の電位の影響(局所電界効果)を緩和するため
に正の電圧を印加して二次電子を引き出すための引出グ
リッド、グリッド15はエネルギー分析グリッド、グリ
ッド16はサブレソショングリソドで二次電子検出器7
の方へ二次電子SEが行きやすいように電界を加えてい
る。また、17は検出二次電子信号量が基準値に等しく
なるようにフィードバックをかけるためのリニアライゼ
ーションユニフトであり、前述したように、検出二次電
子信号量が基準の二次電子信号量に等しくなるようにエ
ネルギー分析グリッドの電圧を制御し、その電圧から試
料の電位を測定する。第1O図および第11図において
第8図と同一部分又は相当部分には同一符号が付しであ
る。
一方、外部から接触式に接続した端子から電子デバイス
に駆動電圧を供給して動作させ、その時の論理状態、任
意の配線の電位の時間変化を測定するストロボSEMを
用いた電子ビームテスタが実用化されている。この種の
装置で測定するデバイスは、完成品もしくはパ・7シベ
ーシヨン膜を付着する前の半完成品である。この場合に
は、遅延時間の測定等のために電位の時間変化を測定す
るビーム照射位置は、通常、最上層の配線であり、複数
の測定位置に対して同一材料であることが多い。また、
駆動電圧は外部から供給し、電位測定にのみ電子ビーム
を用いており、測定途中でビーム電流を変化させること
は行なっていない。従って、上記の基準二次電子信号量
は測定中は一定に保たれている。
に駆動電圧を供給して動作させ、その時の論理状態、任
意の配線の電位の時間変化を測定するストロボSEMを
用いた電子ビームテスタが実用化されている。この種の
装置で測定するデバイスは、完成品もしくはパ・7シベ
ーシヨン膜を付着する前の半完成品である。この場合に
は、遅延時間の測定等のために電位の時間変化を測定す
るビーム照射位置は、通常、最上層の配線であり、複数
の測定位置に対して同一材料であることが多い。また、
駆動電圧は外部から供給し、電位測定にのみ電子ビーム
を用いており、測定途中でビーム電流を変化させること
は行なっていない。従って、上記の基準二次電子信号量
は測定中は一定に保たれている。
これに対して、電子ビームを電圧供給にも用いて電子デ
バイスの電気特性を製造途中で非接触に測定する試験装
置が特願昭60−129937号に提案されている。こ
の種の装置では、照射点の電位を目的値に設定するため
に、電位の測定結果をもとにしてビーム電流を変化させ
ている。
バイスの電気特性を製造途中で非接触に測定する試験装
置が特願昭60−129937号に提案されている。こ
の種の装置では、照射点の電位を目的値に設定するため
に、電位の測定結果をもとにしてビーム電流を変化させ
ている。
しかしながら、製造途中の測定では、ある照射点では電
極材料がポリシリコンであり、他の照射点ではアルミニ
ウムであるというようなことが生じる場合があり、この
ような状況では、上述の電位測定を行なう場合、基準に
なる二次電子信号量は材質や加速電圧、ビーム電流によ
って異なってくる。このため、照射位置を変えた場合、
あるいは、加速電圧、ビーム電流を変えた場合に電位測
定に誤差が生じるという問題があった。
極材料がポリシリコンであり、他の照射点ではアルミニ
ウムであるというようなことが生じる場合があり、この
ような状況では、上述の電位測定を行なう場合、基準に
なる二次電子信号量は材質や加速電圧、ビーム電流によ
って異なってくる。このため、照射位置を変えた場合、
あるいは、加速電圧、ビーム電流を変えた場合に電位測
定に誤差が生じるという問題があった。
本発明の目的は、従来技術での諸問題を解決し、複数の
照射位置の電位を高精度で測定でき、また加速電圧、ビ
ーム電流が変化した場合でも高精度に電位測定ができる
電子デバイスの試験装置を得ることにある。
照射位置の電位を高精度で測定でき、また加速電圧、ビ
ーム電流が変化した場合でも高精度に電位測定ができる
電子デバイスの試験装置を得ることにある。
このような目的を達成するために本発明は、荷電ビーム
の照射により発生した二次電子のエネルギーを分析し、
検出された二次電子信号量と設定された基準二次電子信
号量とをエネルギー分析に基づいて比較し、この比較に
よりビーム照射位置の電位を測定して電子デバイスの試
験を行なう試験装置において、ビーム照射位置の電位を
測定するための基準二次電子信号量を1つ又は2つ以上
の信号量決定要因の値に応じて設定する設定手段を設け
るようにしたものである。
の照射により発生した二次電子のエネルギーを分析し、
検出された二次電子信号量と設定された基準二次電子信
号量とをエネルギー分析に基づいて比較し、この比較に
よりビーム照射位置の電位を測定して電子デバイスの試
験を行なう試験装置において、ビーム照射位置の電位を
測定するための基準二次電子信号量を1つ又は2つ以上
の信号量決定要因の値に応じて設定する設定手段を設け
るようにしたものである。
本発明においては、材質の異なる測定点ごとに別々の基
準二次電子信号量を設定する。また、加速電圧、ビーム
電流の照射条件の変化に伴って、基準二次電子信号量を
変化させる。電位測定は、上記基準二次電子信号量と検
出二次電子信号量を比較することにより行なう。
準二次電子信号量を設定する。また、加速電圧、ビーム
電流の照射条件の変化に伴って、基準二次電子信号量を
変化させる。電位測定は、上記基準二次電子信号量と検
出二次電子信号量を比較することにより行なう。
第1図は、本発明に係わる電子デバイスの試験装置の一
実施例を示す系統図である。鏡筒から出た電子ビーム2
3をステージ35の上の電子デバイス34に照射し、こ
の時に発生する二次電子をエネルギー分析器36でエネ
ルギー分析し、二次電子検出器37で検出する。この二
次電子検出器37の出力を増幅器38で増幅する。18
は電位を測定する電位測定回路であり、差分増幅器18
1、エネルギー分析電圧制御回路1822乗算回路18
3.マルチプレクサ184.電圧源185から構成され
ている。24は電子ビームを加速する加速電圧源、25
はアライナである。26はコンデンサレンズ、27はレ
ンズ電源である。レンズ電源27を制御することにより
ビーム電流を変化させる。28はビームをオン・オフす
るためのブランカ、29はブランキング電源、30はブ
ランキングアパーチャである。31はビームを偏向する
ための偏向器、32は偏向電源である。
実施例を示す系統図である。鏡筒から出た電子ビーム2
3をステージ35の上の電子デバイス34に照射し、こ
の時に発生する二次電子をエネルギー分析器36でエネ
ルギー分析し、二次電子検出器37で検出する。この二
次電子検出器37の出力を増幅器38で増幅する。18
は電位を測定する電位測定回路であり、差分増幅器18
1、エネルギー分析電圧制御回路1822乗算回路18
3.マルチプレクサ184.電圧源185から構成され
ている。24は電子ビームを加速する加速電圧源、25
はアライナである。26はコンデンサレンズ、27はレ
ンズ電源である。レンズ電源27を制御することにより
ビーム電流を変化させる。28はビームをオン・オフす
るためのブランカ、29はブランキング電源、30はブ
ランキングアパーチャである。31はビームを偏向する
ための偏向器、32は偏向電源である。
第1図では1組の偏向器とアライナしか図示していない
が、x、y方向の2組の偏向器、アライナを有している
。33は対物レンズであり、図示していない対物レンズ
電源の電圧を変えて焦点を調整する。
が、x、y方向の2組の偏向器、アライナを有している
。33は対物レンズであり、図示していない対物レンズ
電源の電圧を変えて焦点を調整する。
20は照射位置制御回路であり、ビームの照射位置に応
じて偏向量を偏向制御回路19に指定する。偏向制御回
路19では、偏向量に応じて偏向電源32に加える電圧
を変化させることにより、照射位置を変える。また、照
射位置制御回路20では、それぞれの照射位置の材質を
設計データ等を参照してテーブル化しである。即ち、各
照射位置に対して偏向量と表面材質をセットにしたテー
ブルを用意しておき、偏向量を偏向制御回路19に指定
すると同時に、電位測定回路18に材質指定の信号を送
る。この材質指定の信号aは、例えば、アルミニウムは
1.ポリシリコンは2というようにコード化しである。
じて偏向量を偏向制御回路19に指定する。偏向制御回
路19では、偏向量に応じて偏向電源32に加える電圧
を変化させることにより、照射位置を変える。また、照
射位置制御回路20では、それぞれの照射位置の材質を
設計データ等を参照してテーブル化しである。即ち、各
照射位置に対して偏向量と表面材質をセットにしたテー
ブルを用意しておき、偏向量を偏向制御回路19に指定
すると同時に、電位測定回路18に材質指定の信号を送
る。この材質指定の信号aは、例えば、アルミニウムは
1.ポリシリコンは2というようにコード化しである。
この材質指定信号aは、電位測定回路18内のマルチプ
レクサ184に人力され、その中のチャネルを指定する
ために用いられる。マルチプレクサ184内の各チャネ
ルには、アルミニウム、ポリシリコン等の材質に応じた
基準電圧を発生する電圧源185が接続されており、チ
ャネルを選択することにより、その値を基準二次電子信
号量として差分増幅器181に入力し、この基準二次電
子信号量と検出二次電子信号量とが一致するようにエネ
ルギー分析電圧を制御した後に電位を測定する。また、
照射位置が同じ材質でも、二次電子信号量はビーム電流
に比例して増加する。このため、基準二次電子信号量も
ビーム電流に比例して変化させる必要がある。第1図の
装置では、電流アンプ39によりビーム電流を電流に比
例した電圧に変換して電位測定回路18内の乗算回路1
83に入力し、この電流に比例した電圧とマルチプレク
サ184から入力される材質によって異なる基準電圧と
の積を基準電圧として差分増幅器181に入力している
。
レクサ184に人力され、その中のチャネルを指定する
ために用いられる。マルチプレクサ184内の各チャネ
ルには、アルミニウム、ポリシリコン等の材質に応じた
基準電圧を発生する電圧源185が接続されており、チ
ャネルを選択することにより、その値を基準二次電子信
号量として差分増幅器181に入力し、この基準二次電
子信号量と検出二次電子信号量とが一致するようにエネ
ルギー分析電圧を制御した後に電位を測定する。また、
照射位置が同じ材質でも、二次電子信号量はビーム電流
に比例して増加する。このため、基準二次電子信号量も
ビーム電流に比例して変化させる必要がある。第1図の
装置では、電流アンプ39によりビーム電流を電流に比
例した電圧に変換して電位測定回路18内の乗算回路1
83に入力し、この電流に比例した電圧とマルチプレク
サ184から入力される材質によって異なる基準電圧と
の積を基準電圧として差分増幅器181に入力している
。
ここでは、ビーム電流を電流アンプ39で測定している
が、電子デバイス34の上の反射電子を検出し、その量
に比例した電圧を乗算回路183に入力してもよい。ま
た、鏡筒内の途中でビーム電流を測定して、その値を用
いてもよい。第1図の装置において、電流アンプ391
乗算回路183、マルチプレクサ184.電圧源185
は、基準二次電子信号量を信号量決定要因に応じて設定
する設定手段を構成する。
が、電子デバイス34の上の反射電子を検出し、その量
に比例した電圧を乗算回路183に入力してもよい。ま
た、鏡筒内の途中でビーム電流を測定して、その値を用
いてもよい。第1図の装置において、電流アンプ391
乗算回路183、マルチプレクサ184.電圧源185
は、基準二次電子信号量を信号量決定要因に応じて設定
する設定手段を構成する。
第1図の装置では、照射位置に応じた別々の基準二次電
子信号量に基づいて電位測定を行なうことができるので
、材質が異なりSカーブが違う場合でも、精度よく電位
を測定することができる。
子信号量に基づいて電位測定を行なうことができるので
、材質が異なりSカーブが違う場合でも、精度よく電位
を測定することができる。
また、基準二次電子信号量をビーム電流に比例して変化
させているので、ビーム電流を変化させて電位を設定す
るような場合でも、電位測定は精度よく行なえる。
させているので、ビーム電流を変化させて電位を設定す
るような場合でも、電位測定は精度よく行なえる。
第1図の装置では乗算回路183を用いているが、電流
アンプ39によりビーム電流を電流に比例した電圧に変
換した値を増幅器を介して基準二次電子信号量として差
分増幅器181に入力してもよい。この場合には、その
増幅器のゲインを材質によって変えるため、ゲイン調整
の抵抗を材質指定信号aによりマルチプレクサで切り替
えて用いる。
アンプ39によりビーム電流を電流に比例した電圧に変
換した値を増幅器を介して基準二次電子信号量として差
分増幅器181に入力してもよい。この場合には、その
増幅器のゲインを材質によって変えるため、ゲイン調整
の抵抗を材質指定信号aによりマルチプレクサで切り替
えて用いる。
第2図は、本発明の第2の実施例であり、第1図と同一
部分又は相当部分には同一符号が付しである。第2図の
装置構成が第1図の装置構成と異なる点を述べる。ビー
ム電流制御回路40は、ビーム電流を変化させるレンズ
電源27の電圧(以下「レンズ電圧」という)の値を制
御するものである。これは、必要なビーム電流に対して
レンズ電圧を何■に設定したらよいかのテーブルを用意
しておき、その値に基づいてレンズ電圧を設定する。こ
の時、同時にビーム電流の値を電位測定回路18の基準
電圧制御回路186に入力する。また、加速電圧の値は
、加速電圧制御回路41で加速電圧源24を制御して行
なう。この時、加速電圧の値を基準電圧制御回路186
に送る。また、基準電圧制御回路186には、照射位置
制御回路20から照射位置の材質をコード化したデータ
が送られる。基準電圧制御回路186は、これらのデー
タにより、加速電圧と材質によって異なり且つビーム電
流に比例する基準二次電子信号量の値になるように、基
準電圧発生源187の出力電圧を設定する。第2図の装
置において、基準電圧制御回路186と基準電圧発生R
187は設定手段を構成する。
部分又は相当部分には同一符号が付しである。第2図の
装置構成が第1図の装置構成と異なる点を述べる。ビー
ム電流制御回路40は、ビーム電流を変化させるレンズ
電源27の電圧(以下「レンズ電圧」という)の値を制
御するものである。これは、必要なビーム電流に対して
レンズ電圧を何■に設定したらよいかのテーブルを用意
しておき、その値に基づいてレンズ電圧を設定する。こ
の時、同時にビーム電流の値を電位測定回路18の基準
電圧制御回路186に入力する。また、加速電圧の値は
、加速電圧制御回路41で加速電圧源24を制御して行
なう。この時、加速電圧の値を基準電圧制御回路186
に送る。また、基準電圧制御回路186には、照射位置
制御回路20から照射位置の材質をコード化したデータ
が送られる。基準電圧制御回路186は、これらのデー
タにより、加速電圧と材質によって異なり且つビーム電
流に比例する基準二次電子信号量の値になるように、基
準電圧発生源187の出力電圧を設定する。第2図の装
置において、基準電圧制御回路186と基準電圧発生R
187は設定手段を構成する。
第3図は本発明の第3の実施例である。第3図において
、50は制御計算機、51はADコンバータ、52〜5
5はDAコンバータである。第3図において第1図と同
一部分又は相当部分には同一符号が付しである。この装
置は、電位測定回路18の基準二次電子信号量に対応す
る電圧を、加速電圧・ビーム電流の変化、照射位置の変
更に伴って、制御計算機50からDAコンバータ55に
より直接設定する構成をとっている。制御計算機50か
らは、この他に、ビーム電流を変化させるレンズ電源2
7の電圧値をDAコンバータ53で、照射位置を変える
偏向電源の電圧値をDAコンバータ52で、加速電圧源
24の電圧値をDAコンバータ54でそれぞれ設定する
。また、電位測定回路18の基準電圧VrはDAコンバ
ータ55で設定する。この時の基準電圧VrO値はkl
pの形になる。ここで、Ipはビーム電流、kは加速電
圧・材質によって決まる定数である。kの値は、アルミ
ニウム・ポリシリコン等の材質、加速電圧に対していく
らにすればよいかを予めテーブル化してお(。あるいは
、LSIの金属配線に用いられているような材質では、
通常、二次電子放出比は加速電圧が数百ボルトのところ
でピークをもち、それ以上の加速電圧では加速電圧とと
もに減少してくる。この関数形からkの値を設定しても
よい。
、50は制御計算機、51はADコンバータ、52〜5
5はDAコンバータである。第3図において第1図と同
一部分又は相当部分には同一符号が付しである。この装
置は、電位測定回路18の基準二次電子信号量に対応す
る電圧を、加速電圧・ビーム電流の変化、照射位置の変
更に伴って、制御計算機50からDAコンバータ55に
より直接設定する構成をとっている。制御計算機50か
らは、この他に、ビーム電流を変化させるレンズ電源2
7の電圧値をDAコンバータ53で、照射位置を変える
偏向電源の電圧値をDAコンバータ52で、加速電圧源
24の電圧値をDAコンバータ54でそれぞれ設定する
。また、電位測定回路18の基準電圧VrはDAコンバ
ータ55で設定する。この時の基準電圧VrO値はkl
pの形になる。ここで、Ipはビーム電流、kは加速電
圧・材質によって決まる定数である。kの値は、アルミ
ニウム・ポリシリコン等の材質、加速電圧に対していく
らにすればよいかを予めテーブル化してお(。あるいは
、LSIの金属配線に用いられているような材質では、
通常、二次電子放出比は加速電圧が数百ボルトのところ
でピークをもち、それ以上の加速電圧では加速電圧とと
もに減少してくる。この関数形からkの値を設定しても
よい。
制御計算機50の上には、ビーム電流をある値に設定す
るにはレンズ電圧を何■にすればよいかのテーブルがあ
り、これによって、必要なビーム電流値に対応したレン
ズ電圧をDAコンバータ53で設定する。また、ビーム
の照射位置は、DAコンバータ52で設定するが、その
部分の材質は設計データから既知である。したがって、
DAコンバータで照射位置、加速電圧を設定する時点に
kの値が決まる。また、ビーム電流もレンズ電圧を設定
する時に決まり、この両者の積を計算し、その値をDA
コンバータ55で設定する。第3図の装置において、制
御計算機50とDAコンバータ55は設定手段を構成す
る。
るにはレンズ電圧を何■にすればよいかのテーブルがあ
り、これによって、必要なビーム電流値に対応したレン
ズ電圧をDAコンバータ53で設定する。また、ビーム
の照射位置は、DAコンバータ52で設定するが、その
部分の材質は設計データから既知である。したがって、
DAコンバータで照射位置、加速電圧を設定する時点に
kの値が決まる。また、ビーム電流もレンズ電圧を設定
する時に決まり、この両者の積を計算し、その値をDA
コンバータ55で設定する。第3図の装置において、制
御計算機50とDAコンバータ55は設定手段を構成す
る。
第4図は本発明の第4の実施例であり、2本の鏡筒を持
つ試験装置の例である。第4図において第3図と同一部
分又は相当部分には同一符号が付しである。電子ビーム
21を発生する鏡筒は電子ビーム22を発生する鏡筒と
同じ構造になっているが、必ずしも同じ鏡筒でなくても
よい。電子ビーム21.22をステージ35の上の電子
デバイス34に照射し、この時に発生する二次電子をエ
ネルギー分析器36でエネルギー分析し、二次電子検出
器37で検出する。次に、二次電子検出器37の出力を
増幅器38で増幅する。電位測定回路18の出力電位は
ADコンバータ51により制御計算機50に読み込まれ
ている。制御計算機50からは、DAコンバータ52,
53により、それぞれのビームの偏向量とビーム電流を
制御している。また、電位測定回路18の基準電圧もD
Aコンバータ55で設定している。
つ試験装置の例である。第4図において第3図と同一部
分又は相当部分には同一符号が付しである。電子ビーム
21を発生する鏡筒は電子ビーム22を発生する鏡筒と
同じ構造になっているが、必ずしも同じ鏡筒でなくても
よい。電子ビーム21.22をステージ35の上の電子
デバイス34に照射し、この時に発生する二次電子をエ
ネルギー分析器36でエネルギー分析し、二次電子検出
器37で検出する。次に、二次電子検出器37の出力を
増幅器38で増幅する。電位測定回路18の出力電位は
ADコンバータ51により制御計算機50に読み込まれ
ている。制御計算機50からは、DAコンバータ52,
53により、それぞれのビームの偏向量とビーム電流を
制御している。また、電位測定回路18の基準電圧もD
Aコンバータ55で設定している。
第4図において、42はホールド回路、43は差分増幅
器であり、2つの照射位置から発生する二次電子を切り
分けて、それぞれの照射位置の電位を測定するために用
いる。複数のビームを用いた場合、複数の照射位置から
同時に二次電子が発生するので、これを切り分けて、そ
れぞれの点の電位を検出する必要がある。第1のビーム
による二次電子と第2のビームによる二次電子との切り
分けを行なう方法を次に述べる。まず、第1のビームを
オン状態にし、第2のビームをオフ状態にした時、増幅
器38の出力をスイッチS1によりホールド回路42に
入力し、この時の検出二次電子信号量Saをホールドし
ておく。次に、第1のビームをオン状態にしたまま第2
のビームを照射すると、第1.第2のビームによる二次
電子が同時に二次電子検出器37で検出される。この時
、二次電子検出器37は切替スイッチS1により差分増
幅器43に接続されている。二次電子検出器37から出
力された検出二次電子信号量を増幅器38で増幅器した
後、差分増幅器43に入力し、ホールド回路42にホー
ルドしてあった第1のビームによる二次電子信号量Sa
との差を求め、この差を電位測定回路18に入力して電
位を測定する。これによって、複数の照射位置から発生
する複数の二次電子を切り分けて、各照射位置の電位を
測定することができる。この時、電位測定回路18の基
準電圧はD 、Aコンバータ55により設定される。こ
の値は、第1のビームの照射位置の材’ff、 加速1
!圧のkの値に第1のビームのビーム電流を掛けた値に
設定される。第1のビームと第2のビームを入れ替えた
時には、基準電圧は第2のビームの照射位置の材質、加
速電圧のkの値に第2のビームのビーム電流を掛けた値
に設定する。
器であり、2つの照射位置から発生する二次電子を切り
分けて、それぞれの照射位置の電位を測定するために用
いる。複数のビームを用いた場合、複数の照射位置から
同時に二次電子が発生するので、これを切り分けて、そ
れぞれの点の電位を検出する必要がある。第1のビーム
による二次電子と第2のビームによる二次電子との切り
分けを行なう方法を次に述べる。まず、第1のビームを
オン状態にし、第2のビームをオフ状態にした時、増幅
器38の出力をスイッチS1によりホールド回路42に
入力し、この時の検出二次電子信号量Saをホールドし
ておく。次に、第1のビームをオン状態にしたまま第2
のビームを照射すると、第1.第2のビームによる二次
電子が同時に二次電子検出器37で検出される。この時
、二次電子検出器37は切替スイッチS1により差分増
幅器43に接続されている。二次電子検出器37から出
力された検出二次電子信号量を増幅器38で増幅器した
後、差分増幅器43に入力し、ホールド回路42にホー
ルドしてあった第1のビームによる二次電子信号量Sa
との差を求め、この差を電位測定回路18に入力して電
位を測定する。これによって、複数の照射位置から発生
する複数の二次電子を切り分けて、各照射位置の電位を
測定することができる。この時、電位測定回路18の基
準電圧はD 、Aコンバータ55により設定される。こ
の値は、第1のビームの照射位置の材’ff、 加速1
!圧のkの値に第1のビームのビーム電流を掛けた値に
設定される。第1のビームと第2のビームを入れ替えた
時には、基準電圧は第2のビームの照射位置の材質、加
速電圧のkの値に第2のビームのビーム電流を掛けた値
に設定する。
第4図の装置において、制御計算機50とDAコンバー
タ55は設定手段を構成する。
タ55は設定手段を構成する。
第4図の装置は、デバイスのトランジスタ特性等を測定
するために使用できる装置である。この装置の使用例に
ついて、MO3I−ランジスタのIt+−■。特性・閾
値電圧等の測定方法を例に第5図および第6図を用いて
説明する。第5図および第6図において、21.22は
電子ビーム、Gはゲート部、Dはドレイン部、Sはソー
ス部、60はSiO,の酸化膜、61はシリコン基板で
ある。
するために使用できる装置である。この装置の使用例に
ついて、MO3I−ランジスタのIt+−■。特性・閾
値電圧等の測定方法を例に第5図および第6図を用いて
説明する。第5図および第6図において、21.22は
電子ビーム、Gはゲート部、Dはドレイン部、Sはソー
ス部、60はSiO,の酸化膜、61はシリコン基板で
ある。
まず、電子ビーム21をトランジスタのゲート部Gに照
射し、この部分の電位を測定しながら、電位が設定した
い値になるように、レンズ電圧をDAコンバータ53で
変化させてビーム電流を調整する。この時、ビーム電流
の変化に伴って電位測定回路18の基準電圧をDAコン
バータ55で変化させて電位測定を行なう。一般に電位
は、ビーム電流1p、二次電子放出比δ、リーク電流を
■。
射し、この部分の電位を測定しながら、電位が設定した
い値になるように、レンズ電圧をDAコンバータ53で
変化させてビーム電流を調整する。この時、ビーム電流
の変化に伴って電位測定回路18の基準電圧をDAコン
バータ55で変化させて電位測定を行なう。一般に電位
は、ビーム電流1p、二次電子放出比δ、リーク電流を
■。
とすると、I、= (δ−1)Ipが成り立つ電位で飽
和する。リーク電流ILは電位の関数であるので、ビー
ム電流を変化させることによって、飽和する電位を変化
させることができる。はじめ、トランジスタがオフ状態
になるようなゲート電圧に設定する。この設定は、電位
を測定しながらビーム電流を変化させることによって可
能である。
和する。リーク電流ILは電位の関数であるので、ビー
ム電流を変化させることによって、飽和する電位を変化
させることができる。はじめ、トランジスタがオフ状態
になるようなゲート電圧に設定する。この設定は、電位
を測定しながらビーム電流を変化させることによって可
能である。
次に、11子ビーム22をトランジスタのドレイン部り
に照射する。この時、DAコンバータ55により、ドレ
イン部りの材質のkの値に電子ビーム22のビーム電流
を掛けた値に電位測定の基準電圧を設定する。このビー
ム照射により、ドレイン部りの電位が徐々に上昇する。
に照射する。この時、DAコンバータ55により、ドレ
イン部りの材質のkの値に電子ビーム22のビーム電流
を掛けた値に電位測定の基準電圧を設定する。このビー
ム照射により、ドレイン部りの電位が徐々に上昇する。
この電位上昇を測定する。ドレイン部りの電位を■。、
この部分の容量を00、この容量に蓄積される電荷量を
QD。
この部分の容量を00、この容量に蓄積される電荷量を
QD。
リーク電流をII、oとすると、以下の式が成り立つ。
dVo/dt# (dQti/dt)/Cn= ((δ
−10+1 ILD IJ・ ・ ・ ・(1) トランジスタがオフ状態になるようなゲート電圧におい
てはi、=oである。ビーム電流1pはレンズ電圧の設
定値から求めるか、ファラデーカップを用いて直接測定
することができる。また、CIlは電極の面積と絶縁膜
の厚さから求めることができる。更に、二次電子放出比
δは、それぞれの材質に対して予め測定しておいた値を
テーブル化したものから求める。以上の値を用いて、電
位の時間変化dVn/dtからリーク電流ILDを求め
ることができ、■LI、−■。特性が得られる。次に、
ゲート電圧の設定値をドレイン電流が流れるような電圧
に変化させて同様の測定を行なう。この時、電位測定の
基準電圧の設定については上述したとおりである。この
測定が終わると、同様の計算により、(1)式からIL
D+I。の値が求まる。ここで、ILDO値はIt、o
Vo特性が得られているので、この値を引くことに
よってドレイン電流■。を求めることができる。これか
ら、ID−V+、特性が得られる。また、ゲート電圧を
順次変化させて測定し、ドレイン電圧がある値の時のド
レイン電流をプロットしていけば、あるドレイン電圧V
Dに対するII、−V。特性が得られ、トランジスタの
闇値を求めることができる。
−10+1 ILD IJ・ ・ ・ ・(1) トランジスタがオフ状態になるようなゲート電圧におい
てはi、=oである。ビーム電流1pはレンズ電圧の設
定値から求めるか、ファラデーカップを用いて直接測定
することができる。また、CIlは電極の面積と絶縁膜
の厚さから求めることができる。更に、二次電子放出比
δは、それぞれの材質に対して予め測定しておいた値を
テーブル化したものから求める。以上の値を用いて、電
位の時間変化dVn/dtからリーク電流ILDを求め
ることができ、■LI、−■。特性が得られる。次に、
ゲート電圧の設定値をドレイン電流が流れるような電圧
に変化させて同様の測定を行なう。この時、電位測定の
基準電圧の設定については上述したとおりである。この
測定が終わると、同様の計算により、(1)式からIL
D+I。の値が求まる。ここで、ILDO値はIt、o
Vo特性が得られているので、この値を引くことに
よってドレイン電流■。を求めることができる。これか
ら、ID−V+、特性が得られる。また、ゲート電圧を
順次変化させて測定し、ドレイン電圧がある値の時のド
レイン電流をプロットしていけば、あるドレイン電圧V
Dに対するII、−V。特性が得られ、トランジスタの
闇値を求めることができる。
以上説明したように本発明は、複数のビーム照射位置の
電位測定を行なう場合に、材質の異なる測定点ごとに別
々の基準二次電子信号量を予め設定し、この基準二次電
子信号量と検出二次電子信号量とを比較して電位測定を
行なうことにより、材質による違いがあっても、その違
いを補正することができるので、高精度に複数の点の電
位測定を行なうことができる効果がある。
電位測定を行なう場合に、材質の異なる測定点ごとに別
々の基準二次電子信号量を予め設定し、この基準二次電
子信号量と検出二次電子信号量とを比較して電位測定を
行なうことにより、材質による違いがあっても、その違
いを補正することができるので、高精度に複数の点の電
位測定を行なうことができる効果がある。
また、加速電圧、ビーム電流が変化した場合に、加速電
圧の変化に応じて基準二次電子信号量を変化させ、また
ビーム電流に比例して基準二次電子信号量を変化させる
ことにより、照射条件を変化させて照射位置の電位を測
定する場合でも、照射条件の変化の影響を無くすことが
できるので、高精度の電位測定ができる効果がある。
圧の変化に応じて基準二次電子信号量を変化させ、また
ビーム電流に比例して基準二次電子信号量を変化させる
ことにより、照射条件を変化させて照射位置の電位を測
定する場合でも、照射条件の変化の影響を無くすことが
できるので、高精度の電位測定ができる効果がある。
従って、配線工程前にトランジスタのゲート。
ドレインの材質が異なる状態でも、トランジスタの電気
特性をインプロセスで測定できる効果がある。
特性をインプロセスで測定できる効果がある。
第1図は本発明に係わる電子デバイスの試験装置の一実
施例を示す系統図、第2図は本発明の第2の実施例を示
す系統図、第3図は本発明の第3の実施例を示す系統図
、第4図は本発明の第4の実施例を示す系統図、第5図
および第6図は試験方法を説明するためのトランジスタ
の接続図および断面図、第7図および第9図はエネルギ
ー分析器を用いた電位測定の原理と方法を示すためのグ
ラフ、第8図はその概念図、第10図および第11図は
エネルギー分析器の一例を示す斜視図および電位測定系
の構成を示す系統図である。 21〜23・・・電子ビーム、24・・・加速電圧源、
25・・・アライナ、26・・・コンデンサレンズ、2
7・・・レンズ電源、28・・・ブランカ、29・・・
ブランキング電源、30・・・ブランキングアパーチャ
、31・・・偏向器、32・・・偏向電源、33・・・
対物レンズ、34・・・電子デバイス、35・・・ステ
ージ、36・・・エネルギー分析器、37・・・二次電
子検出器、38・・・増幅器、39・・・電流アンプ、
40・・・ビーム電流制御回路、41・・・加速電圧制
御回路、42・・・ホールド回路、43,181・・・
差分増幅器、50・・・計算機、51・・・ADコンバ
ータ、52〜55・・・DAコンバータ、60・・・S
iO□酸化膜、61・・・シリコン基板、182・・・
エネルギー分析電圧制御回路、183・・・乗算回路、
184・・・マルチプレクサ、185・・・電圧源、1
86・・・基準電圧制御回路、187・・・基準電圧発
生源。
施例を示す系統図、第2図は本発明の第2の実施例を示
す系統図、第3図は本発明の第3の実施例を示す系統図
、第4図は本発明の第4の実施例を示す系統図、第5図
および第6図は試験方法を説明するためのトランジスタ
の接続図および断面図、第7図および第9図はエネルギ
ー分析器を用いた電位測定の原理と方法を示すためのグ
ラフ、第8図はその概念図、第10図および第11図は
エネルギー分析器の一例を示す斜視図および電位測定系
の構成を示す系統図である。 21〜23・・・電子ビーム、24・・・加速電圧源、
25・・・アライナ、26・・・コンデンサレンズ、2
7・・・レンズ電源、28・・・ブランカ、29・・・
ブランキング電源、30・・・ブランキングアパーチャ
、31・・・偏向器、32・・・偏向電源、33・・・
対物レンズ、34・・・電子デバイス、35・・・ステ
ージ、36・・・エネルギー分析器、37・・・二次電
子検出器、38・・・増幅器、39・・・電流アンプ、
40・・・ビーム電流制御回路、41・・・加速電圧制
御回路、42・・・ホールド回路、43,181・・・
差分増幅器、50・・・計算機、51・・・ADコンバ
ータ、52〜55・・・DAコンバータ、60・・・S
iO□酸化膜、61・・・シリコン基板、182・・・
エネルギー分析電圧制御回路、183・・・乗算回路、
184・・・マルチプレクサ、185・・・電圧源、1
86・・・基準電圧制御回路、187・・・基準電圧発
生源。
Claims (4)
- (1)荷電ビームの照射により発生した二次電子のエネ
ルギーを分析し、検出された二次電子信号量と設定され
た基準二次電子信号量とを前記エネルギー分析に基づい
て比較し、この比較によりビーム照射位置の電位を測定
して電子デバイスの試験を行なう試験装置において、前
記基準二次電子信号量を1つ又は2つ以上の信号量決定
要因の値に応じて設定する設定手段を備えたことを特徴
とする電子デバイスの試験装置。 - (2)信号量決定要因は、照射位置の材質、加速電圧、
ビーム電流の3要因の内の1〜3の要因であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子デバイスの試
験装置。 - (3)信号量決定要因は、値がテーブル化されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子デバイ
スの試験装置。 - (4)基準二次電子信号量は、二次電子放出比又はビー
ム電流に比例して設定されることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の電子デバイスの試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175250A JPS6332945A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 電子デバイスの試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175250A JPS6332945A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 電子デバイスの試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6332945A true JPS6332945A (ja) | 1988-02-12 |
Family
ID=15992882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61175250A Pending JPS6332945A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 電子デバイスの試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6332945A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02132277A (ja) * | 1988-11-14 | 1990-05-21 | Okumura Corp | 構造物の破砕装置 |
| JP2010003519A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Topcon Corp | 電子顕微鏡及びこれを用いた試料の解析方法 |
-
1986
- 1986-07-25 JP JP61175250A patent/JPS6332945A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02132277A (ja) * | 1988-11-14 | 1990-05-21 | Okumura Corp | 構造物の破砕装置 |
| JP2010003519A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Topcon Corp | 電子顕微鏡及びこれを用いた試料の解析方法 |
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