DE3621045A1

DE3621045A1 - Strahlerzeugende vorrichtung

Info

Publication number: DE3621045A1
Application number: DE19863621045
Authority: DE
Inventors: Masahiro Yoshizawa; Akira Kikuchi; Kou Wada; Minpei Fujinami; Nobuo Shimazu
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1985-06-24
Filing date: 1986-06-24
Publication date: 1987-01-02
Also published as: DE3621045C2; US5006795A

Description

Die Erfindung betrifft eine strahlerzeugende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine einen La dungsstrahl erzeugende Vorrichtung, beispielsweise auf ein Rasterelektronenmikroskop, das unter Zuhilfenahme eines La dungsstrahles bzw. eines Strahles aus Ladungsteilchen in einem System zur Messung von elektronischen Einheiten mit Micro struktur benutzt wird, beispielsweise von VLSi, während deren Herstellung, oder in einem System zum Test dieser Einrichtungen in einer berührungsfreien Weise.

Es ist sehr wichtig, die Größe von Resistschichten und Ver bindungsschichten in dem Herstellungsverfahren von VLSi zu kontrollieren. Mit der Entwicklung von Microstrukturen wurde ein System zur Messung von Strukturgrößen verwendet, das ein Rasterelektronenmikroskop benützt. Ein solches System ist in der japanischen Patentveröffentlichung 59-761, veröffentlicht am 9. 1. 1984, beschrieben. Bei diesem System werden zwei bewegliche Positionsmarkierer auf einer Bildwiedergabe-Ka thodenstrahlröhre (CRT) durch Überlagerung derselben auf einem vom Muster abgetasteten Bild oder einer Wellenform des Sekundärelektronensignales angezeigt bzw. wiedergegeben. Die Größe des Abtastbildes oder dergleichen wird durch den Abstand zwischen den Markierern berechnet. In diesem Fall muß eine Bedienungsperson ein Zielmuster auswählen, das ausgemessen wird, während ein abgetastetes Bild beobachtet wird; dann muß ein Elektronenstrahl für eine Zeilenabtastung eingestellt werden. Die beiden Markierer, die auf die resultierende Se kundärelektronensignalform überlagert werden, werden dann auf dem Kathodenstrahlrohr zur Wiedergabe gebracht. Nach Einstellung der Markiererpositionen auf eine Position, bezüg lich welcher eine Messung durchgeführt wird durch den Ope rator, wird die Größe entsprechend der Markiererdistanz und einer Vergrößerung berechnet. Daher muß der Operator den Meßpunkt für jede Messung bestimmen. Daher kann keine Vielzahl von Punkten automatisch und kontinuierlich einer Messung unterzogen werden.

Um eine Verbindungsbreite (Breite einer Verbindungsschicht nach automatischer Einstellung eines Slice-Wertes, d.h. eines Wertes einer Halbleiterscheibe zu messen, kann ein Sekundär elektronensignal in ein Digitalsignal umgesetzt werden und ein Verbindungsabschnitt kann entsprechend dem Digitalsignal ausgewählt und dann ausgemessen werden. Bei der Größenmessung wird die Zahl der Sekundäreletronen abhängig von der Mate rialart ohne Anwendung einer externen Spannung gemessen. Wenn die Zeilenabtastung bezüglich Materialien ausgeführt wird, die identische Sekundärelektronenemissionsverhältnisse haben oder ein Aufladephänomen dazu tendiert, aufgrund der Strahlungszustände aufzutreten, kann eine Kante eines darunter liegenden Materials fälschlicherweise als Kante des Verbin dungsabschnittes erfaßt werden. Wenn beispielsweise das Auf ladephänomen auftritt und eine Sekundärelektronensignalwelle gemäß Fig. 1a erhalten wird, ergibt sich die Signalwelle entsprechend Fig. 1b in digitalisierter Form. Obgleich eine tatsächliche Verdrahtungsbreite mit L angegeben ist, wird sie fälschlicherweise als 1 erfaßt. Damit wird ein Abstand (ungenaue Breite), der unterschiedlich ist vom Zielabstand (Target-Abstand) gemessen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine strahl erzeugende Vorrichtung zu schaffen, bei welcher ein Poten tialzustand aller oder eines Teiles einer Probe bzw. eines Testelementes geändert wird, um eine genauere Messung dessen Größe zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung schafft insbesondere eine Vorrichtung der ein gangs genannten Art, bei der ein Ladungsstrahl zu Meßzwecken erzeugt wird. Insbesondere kann ein Aufladephänomen, das durch Proben unterschiedlicher Materialien oder durch unter schiedliche Strahlungsbedingungen eines messenden Elektro nenstrahles verhindert werden kann, wodurch eine genauere Messung der Größe der Probe bzw. des Testelementes möglich wird.

Die Messung der Größe und der Eigenschaften einer Probe wird bei der Vorrichtung durch Änderung eines Potentialzustandes der Probe entsprechend den beiden folgenden Betriebsarten vorgenommen. In der ersten Betriebsart wird ein vorbestimmter Abschnitt einer Probe mit einen Elektronenstrahl in berüh rungsloser Weise bestrahlt, derart, daß ein Sekundärelektro nenstrahl-Emissionsverhältnis δ kleiner als 1 ist und ein bestrahlter Abschnitt auf einen negativen Potentialzustand eingestellt wird. In der zweiten Betriebsart wird eine Spannung an die gesamte Probe durch Berührungskontakt angelegt, um deren Oberflächenpotential zu ändern. Bei der ersten Betriebs art verwendet die Vorrichtung zur Messung der Größe der Probe eine Änderung der Zahl der Sekundärelektronen vor und nach Änderung des Potentialzustandes. In der zweiten Betriebsart benutzt eine Vorrichtung zur Größenmessung eine Änderung der Zahl der Sekundärelektronen entsprechend einer Änderung be züglich des Oberflächenpotentiales.

Die Erfindung schafft eine strahlerzeugende, insbesondere eine einen Ladungsstrahl erzeugende Vorrichtung mit einer Hilfs einrichtung zur Erzeugung eines Hilfs-Ladungsstrahles mit vorgegebener Beschleunigungsspannung, der auf einen vorbe stimmten Abschnitt einer elektronischen und auszumessenden Einrichtung emittiert wird; eine Haupteinrichtung zur Erzeugung eines Hauptladungsstrahles mit einer Beschleunigungsspannung die niedriger ist als die des Hilfsstrahles, emittiert diesen Hauptstrahl auf den vorbestimmten Abschnitt und auf die Um gebung des vorbestimmten Abschnittes; es ist eine Einrichtung zur Erfassung von Sekundärelektronen vorgesehen, welche die Sekundärelektronen von dem durch den Hauptstrahl erzeugten Sekundärelektronen erfaßt; ferner ist eine Einrichtung zur Messung einer Änderung im Sekundäreletronensignal vorgesehen, das von der den Sekundärelektronenstrahl erfassenden Ein richtung abgegeben wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine einen Ladungsstrahl erzeugende Vorrichtung geschaffen, bei welcher eine eine Vorspannung anlegende Einrichtung eine Spannungs quelle zum direkten Anlegen der Vorspannung an die auszumes sende elektronische Einheit anlegt.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Vorrichtung an Hand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrie ben. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b Zeitdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise einer bekannten strahlerzeugenden Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Aus führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3a bis 3e Darstellungen zur Erläuterung des Meßprinzips mit der Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 bis 5b Darstellungen zur Erläuterung eines Kurzschluß- und Leck-Testes bei elektronischen Einrichtungen durch Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 6 einen Flußplan zur Erläuterung der Arbeitsweise in Verbindung mit den Fig. 4, 5a und 5b,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung mit einer einzigen Säule bzw. strahlerzeugenden Anordnung,

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 7 Fig. 9a und 9b Zeitdiagramme zur Erläuterung einer weiteren Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer weiter abgewan delten Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 11 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Be ziehung zwischen Oberflächenzahl und der festgestellten Zahl von Sekundärelektronen zur Erläuterung des Prin zips der Erfindung,

Fig. 12a bis 12d Zeitdiagramme zur Erläuterung der Meßergeb nisse, die durch die Vorrichtung nach Fig. 10 erhalten werden,

Fig. 13 und 13b Fotografien eines Rasterelektronenmikroskops zur Erläuterung der Wirkung der Vorrichtung nach Fig. 10,

Fig. 14a bis 14c Zeitdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 10,

Fig. 15a, 15b Fotografien des Rasterelektronenmikroskops zur Erläuterung der Wirkung der Vorrichtung nach Fig. 10,

Fig. 16a, 16b graphische Darstellungen zur Erläuterung der Änderungen des Sekundärelektronensignals aufgrund des Vorliegens bzw. des Nichtvorliegens einer Sub stratspannung bei Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 10,

Fig. 17 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 10,

Fig. 18a, 18 schematische Darstellungen zur Erläuterung von Abwandlungen der Vorrichtungen nach Fig. 10 und 17,

Fig. 19 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Steuerfolge der Vorspannung, und

Fig. 20 eine schematische Darstellung einer weiter abgewan delten Vorrichtung nach Fig. 10.

Im folgenden wird eine strahlerzeugende bzw. einen Ladungs strahl erzeugende Vorrichtung zur Messung der Probengröße und der Leck-Eigenschaften nach einer Änderung eines Poten tialzustandes eines vorbestimmten Teiles einer Probe in berüh rungsfreiem Kontakt erläutert.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer einen Ladungsstrahl bzw. einen Strahl erzeugenden Vorrichtung gemäß der Erfindung. Gemäß Fig. 2 weist die mit 100 bezeichnete strahlerzeugende Vorrichtung Säulen 100 A und 100 B zur Erzeugung eines ersten und zweiten Elektronenstrahls 1 bzw. 2 auf. Da diese Säulen bzw. elektronenstrahlerzeugenden Einheiten glei chen Aufbau haben, wird im folgenden nur die Säule 100 A er läutert. Gleiche Bezugszeichen hinsichtlich der Säule 100 B bezeichnen gleiche Teile, wie sie in Verbindung mit der Säule 100 A beschrieben werden. Die Säule 100 A enthält eine Ablenk elektrode 3, die mit einer Ablenk-Spannungsquelle 4 verbunden ist und dazu dient, den Elektrodenstrahl 1 abzulenken; eine P 4 Objektivlinse 10 ist mit einer Objektivlinsen-Spannungs quelle 11 verbunden, um den Elektronenstrahl 1 zu fokussieren. Eine Austasteinheit 14 ist mit einer Austastspannungsquelle 15 verbunden, um den Elektronenstrahl 1 ein- bzw. auszuschal ten. Eine elektrostatische Linse 16 ist mit einer Spannungs quelle 17 verbunden; ferner ist eine Austastblende 12 vorge sehen. An der oberen Seite der Säule 100 A ist eine Strahlungs quelle 20 zur Erzeugung des Elektronenstrahles 1 vorgesehen. Eine Beschleunigungsenergiequelle 13 ist mit der Quelle 20 ver bunden, um den Elektronenstrahl 1 zu beschleunigen. Eine Stufe 19 befindet sich innerhalb der Vorrichtung 100. Eine elektronische Testeinheit 18, beispielsweise ein Wafer, das ausgemessen bzw. gemessen werden soll, befindet sich auf der Stufe bzw. auf dem Podest 19. Ein Detektor 25 für Sekundär elektronen ist in der Vorrichtung 100 vorgesehen, um Sekun därelektronen zu erfassen, die aufgrund der Emission des ersten und zweiten Elektronenstrahles 1 bzw. 2 auf die elek tronische Einheit 18 erzeugt werden. Die erfaßten Sekundär elektronen bzw. die Information über die erfaßten Sekundär elektronen wird über einen Verstärker 26 einem Prozessor 28 zugeführt, der eine Wiedergabe 27 enthält. Ein Signal der die Ablenkung bewirkenden Energiequelle 4 wird ebenfalls zur Anzeige 27 im Prozessor 28 geleitet, wodurch ein Sekundär elektronensignal wiedergegeben wird, welches durch Zeilenab tastung auf der Wiedergabe 27 erhalten wird.

Vor Erläuterung des Meßverfahrens unter Verwendung der Vor richtung nach Fig. 2 wird das Verhältnis zwischen Beschleu nigungsspannung und Sekundärelektronenemission kurz beschrie ben. Ein Sekundärelektronen-Emissionsverhältnis δ wird als Verhältnis der Zahl der erzeugten Sekundärelektronen gegenüber der Zahl der Eingangsstrahlelektronen definiert. Das Sekundär elektronen-Emissionsverhältnis δ hat normalerweise eine Spitze bei einer Beschleunigungsspannung von einigen 100 V und nimmt invers ab bei einer Zunahme der Beschleunigungsspannung für einen Beschleunigungsspannungswert, der einige 100 V über schreitet. Z. B. beträgt das Verhältnis δ = 1 bei einer Be schleunigungsspannung von etwa 2 bis 3 kV für ein Material wie Polysilizium und Aluminium, die als Metallverbindung bei der Herstellung von LSI verwendet werden. Wenn die Beschleuni gungsspannung 2 bis 3 kV überschreitet, ist das Verhältnis δ kleiner als 1; wenn die Spannung kleiner als 2 bis 3 kV ist, ist das Verhältnis größer als 1. Wenn δ < 1, ist die Zahl der Sekundärelektronen größer als die Zahl der eingehenden Elektronen bzw. Primärelektronen und die bestrahlte Substanz wird positiv aufgeladen. Wenn δ < 1, wird die bestrahlte Substanz negativ aufgeladen. Wenn δ = 1, erfolgt keine Auf ladung der Substanz.

Um ein Bild der gesamten Probe zu beobachten, wird eine Be schleunigungsspannung an die Probe angelegt, so daß sie nicht aufgeladen wird (δ = 1), und die Probe wird über das Raster elektronenmikroskop beobachtet. Es tritt jedoch kein Unter schied zwischen der Zahl der Sekundärelektronen von der Ver bindungsschicht auf der elektronischen Einrichtung 18 und der Zahl von Sekundärelektronen von dem darunterliegenden Material entsprechend der vorgegebenen Beschleunigungsspannung und den vorgegebenen Materialien auf. Damit läßt sich die Verbindungsschicht nicht vom darunterliegenden Material un terscheiden, woraus ein Fehler bezüglich der Breite der Ver bindungsschichtmessung resultiert. In diesem Fall wird der zweite Strahl als Hauptmerkmal vorliegender Erfindung benützt.

Um die erfindungsgemäße elektronenstrahlerzeugende Vorrichtung zu betreiben, wird der zweite Strahl 2 abgelenkt und ein Ziel-Abschnitt bzw. Proben-Bereich (d.h. eine Verbindung auf der Wafer) wird mit dem abgelenkten Sekundärelektronenstrahl 2 bestrahlt. Die Beschleunigungsspannung des Sekundärelek tronenstrahles 2 wird auf einen Wert eingestellt, welcher einem Sekundärelektronen-Emissionsverhältnis δ von weniger als 1 entspricht und der bestrahlte Abschnitt wird negativ geladen. Mehr Sekundärelektronen tenideren dazu, von der Oberfläche des negativ aufgeladenen Abschnittes zu emittieren als von anderen Abschnitten der Probe. Mit anderen Worten heißt dies, daß die Zahl der Sekundärelektronen, die von dem negativ geladenen Abschnitt abgegeben werden, größer ist als die Zahl der Elektronen, die von anderen Bereichen der Probe abgegeben werden, wenn der erste Strahl 1 auf den negativ geladenen Abschnitt auftrifft. Wenn der erste Elektronenstrahl 1 auf diese Weise emittiert wird, wird eine Sägezahn- oder dreieckförmige Spannung an die Ablenkelektrode 3 in der Säule 100 A angelegt, um die elektronische Einrichtung 18 inklusive des bestrahlten Abschnittes zeilenweise abzutasten. Eine Ablenkspannung für den ersten Elektronenstrahl 1 wird so eingestellt, daß δ = 1 oder nahe 1 ist (d.h. es wird ein Zustand eingestellt, in welchem der bestrahlte Abschnitt weder negativ noch positiv geladen wird). Die Sekundärelek tronen, die zu dieser Zeit erzeugt werden, werden durch den Sekundärelektronen-Detektor 25 erfaßt. Daher wird eine Änderung des Sekundärelektronensignals durch Zeilenabtastung mit dem ersten Elektronenstrahl 1 auf der Wiedergabe 27 im Prozessor 28 angezeigt.

Fig. 3a bis 3e sind Darstellungen zur Erläuterung eines Bei spiels einer Messung. Fig. 3a zeigt ein Meßbeispiel bzw. Muster, in welchem gepunktete Flächen Verbindungsbereiche darstellen. Fig. 3b und 3c zeigen Änderungen des Sekundär elektronensignalswertes bei einer Zeilenabtastung mit dem ersten Elektronenstrahl 1. Fig. 3b zeigt ein Beispiel, wenn ein Ziel- bzw. Probenbereich nur mit dem ersten Elektronen strahl 1 bestrahlt wird. In diesem Fall tritt kein Unterschied zwischen der Zahl der Sekundärelektronen vom Verbindungsbereich und der Zahl der Sekundärelektronen vom darunter liegenden Material auf. In diesem Zustand wird ein Punkt A des in Fig. 3a dargestellten Musters mit dem zweiten Elektronenstrahl 2 bestrahlt. Es wird angenommen, daß der ersten Elektronenstrahl 1 zur Messung der Probengröße bei einer niedrigen Beschleu nigungsspannung beschleunigt wird, die δ = 1 oder nahe 1 entspricht und daß der zweite Elektronenstrahl 2 mit einer hohen Beschleunigungsspannung entsprechend δ < 1 beschleunigt wird, so daß der Probenabschnitt negativ aufgeladen wird. Unter diesen Annahmen wird der Verbindungsabschnitt einschließ lich des Punktes A negativ aufgeladen. Wenn der Punkt A durch den ersten Strahl 1 nach seiner negativen Aufladung bestrahlt wird, wird eine größere Zahl von Sekundärelektronen im Ver gleich zu dem Fall erzeugt, in welchem der Verbindungsabschnitt mit dem Punkt A nicht negativ aufgeladen ist. Als Ergebnis gemäß 3c ergibt sich eine Änderung der Zahl der Sekundärelek tronensignale aufgrund der Zeilenabtastung durch den ersten Elektronenstrahl 1. Daher kann der Verbindungsabschnitt leicht vom darunter liegenden Material unterschieden werden. Wenn der Verbindungsabschnitt und das darunter liegende Material die gleiche Sekundärelektronen-Emissionsrate δ aufweisen, kann die Verbindungsbreite exakt gemessen werden. Auch wenn ein Spitzenrauschen erzeugt wird, läßt sich eine exakte Grö ßenmessung erreichen. Fig. 3d und 3e zeigen Änderungen des Sekundärelektronensignalwertes bei einer Zeilenabtstung mit dem ersten Elektronenstrahl 1. Rauschen oder Spitzenimpulse, die durch Defekte bzw. Störstellen hervorgerufen werden, werden mit den Sekundärelektronensignalen gemischt, wie in Fig. 3d und 3e durch Pfeile gezeigt ist. Fig. 3d veranschau licht den Fall, in welchem der Verbindungsbereich nur mit dem ersten Elektronstrahl bestrahlt wird. Daraus ergibt sich, daß es schwierig ist, die Kante des Verbindungsabschnittes zu bestimmen und somit die Messung aufgrund von Geräuschspitzen durchzuführen. Andererseits zeigt Fig. 3e den Fall, in welchem der Verbindungsbereich mit dem zweiten Elektronenstrahl 2 vor der Messung durch den ersten Elektronenstrahl 1 bestrahlt ist. Da der Verbindungsbereich negativ aufgrund der Bestrahlung mit dem zweiten Elektronenstrahl 2 aufgeladen ist, wird die Zahl der Sekundärelektronen in dem Verbindungsbereich erhöht. Die Verbindungsschicht kann daher auch dann leicht gemessen werden, wenn spitzenförmige Rauschsignale zu dem sekundären Elektronensignal beigemischt werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Meßmethode werden Sekundär elektronen auch bei Bestrahlung mit dem zweiten Elektronen strahl 2 erzeugt. Wenn ein einziger Bereich mit dem zweiten Elektronenstrahl bestrahlt wird, bleibt die Zahl der Sekun därelektronen unverändert. Wenn die Zahl der Sekundärelek tronen, die aufgrund der Bestrahlung mit dem zweiten Elek tronenstrahl 2 erzeugt werden, durch den Detektor 25 für Sekundärelektronen erfaßt werden, gibt ein Signal des Detektors 25 eine Bezugszahl für Sekundärelektronen als Rauschpegel bzw. Störpegel an. Um nur das Sekundärelektronensignal zu erhalten, das aufgrund der Bestrahlung mit dem ersten Elek tronenstrahl 1 (d.h. bei Zeilenabtastung) erzeugt wird, wird der Rauschpegel für den zweiten Elektronenstrahl 2 ohne Be strahlung mit dem ersten Elektronenstrahl 1 vorher berechnet und wird subtrahiert, um das Sekundärelektronensignal zu erhalten, das bei Bestrahlung mit dem ersten Elektronstrahl 1 erzeugt wird. Impulse der ersten und zweiten Elektronen strahlen 1, 2 werden abwechselnd auf den Verbindungsbereich gerichtet und die Sekundärelektronen werden bei EIN-Taktsig nalen der Impulse des ersten Elektronenstrahles 1 erfaßt.

Eine übliche Methode zur Messung einer Muster- bzw. Probengröße läßt sich anwenden, welche die Wellenform nach Fig. 3c ver wendet. Im einzelnen wird eine Verbindungskante beispielsweise entsprechend der Änderung des Sekundärelektronensignales aufgrund einer Zeilenabtastung mit dem ersten Elektronenstrahl erfaßt und eine Verbindungsgröße (Größe des Verbindungsbe reichs) wird entsprechend der erfaßten Impulsbreite und einer Vergrößerung berechnet. Die Impulsbreite kann durch folgende Art und Weise errechnet werden. Ein Scheiben-(Slice)-Wert wird eingestellt und das sekundäre Elektronensignal digita lisiert. Andererseits können zwei Scheibenwerte eingestellt werden und das sekundäre Elektronensignal in ein Drei-Werte- Signal umgesetzt werden. Ein Signal, welches die Anbringung eines Fremdmaterials auf der Verbindungsschicht oder ein Rauschen darstellt, wird von einem Kantensignal unterschieden und das Kantensignal wird korrigiert, um seine Impulsbreite entsprechend der Ordnung der Drei-Werte-Impulse zu messen, wie dies in der Patentpublikation 59-761 der gleichen Anmel derin erläutert ist.

Die Größenmessung kann wie folgt durchgeführt werden. Ein Probe wird mit einem Elektronenstrahl 2 bestrahlt und durch diesen Strahl 2 aufgeladen. Die Bestrahlung durch den Strahl wird dann beendet und eine zeilenweise Abtastung mittels des ersten Elektronenstrahles 1 durchgeführt, um die Probengröße zu messen.

In jedem der vorstehend beschriebenen Beispiele wird ein vorbestimmter Bereich einer Probe mit dem zweiten Elektro nenstrahl 2 in berührungsfreier Weise aufgeladen und eine Zeilenabtastung mit dem ersten Elektronenstrahl 1 über einen vorbestimmten Abschnitt ausgeführt. Die Zahl der Sekundär elektronen, die von dem vorbestimmten Abschnitt der Probe emittiert werden, ist größer als die Zahl von Sekundärelek tronen, die von anderen Bereichen der Probe emittiert werden. Daher läßt sich eine exakte Größenmessung erreichen.

Der folgende Test bezüglich einer elektronischen Einrichtung kann unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 2 zusätzlich zu der exakten Größenmessung durchgeführt werden, die unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben ist.

Die Fig. 4, 5 und 6 erläutern Verfahren zur Feststellung eines Kurzschlusses oder eines Leck-Testes bei einer elek tronischen Einrichtung unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 2. Die gepunkteten Bereiche in Fig. 4 geben die Verbin dungsschichten auf einem Isolierfilm an.

Im folgenden wird auf Fig. 6 Bezug genommen. Ein Punkt A (Fig. 4) einer Verbindungsschicht auf einer elektronischen Einheit 18, die sich auf der Stufe 19 befindet, wird durch den zweiten Elektronenstrahl 2 mit dem Schritt 301 bestrahlt. In diesem Fall wird der zweite Elektronenstrahl 2 bei einer Hochspannung (d.h. δ < 1) beschleunigt, um eine negative Aufladung zu erreichen. Beim Schritt 302 wird ein Sekundär elektronensignal 2 vom Detektor 25 abgeleitet und über einen Verstärker 26 erhalten und gemessen. Mit dem Schritt 302 wird festgestellt, ob das sekundäre Elektronensignal S einen vorbestimmten Pegel erreicht oder ob ein Potential am Punkt A einen vorbestimmten Wert erreicht. Ist die Antwort beim Schritt 303 "YES", folgt der Schritt 304 und der Verbindungs bereich einschließlich des Punktes A wird nicht länger mit dem zweiten Elektronenstrahl 2 bestrahlt.

Beim Schritt 305 wird der Verbindungsbereich durch den ersten Elektronenstrahl 1 bestrahlt. Beim Schritt 306 wird die die Ablenkung hervorrrufende Energiequelle 9 gesteuert, um eine Abtastung entlang einer Zeile bzw. Linie L ₁ gemäß Fig. 4 einzuleiten. Hierbei wird der erste Elektronenstrahl 1 mit einer Spannung (δ = 1) beschleunigt, so daß keine Aufladung des bestrahlten Abschnittes hervorgerufen wird. Nach der Zeilenabtastung durch den ersten Elektronenstrahl 1 wird das Sekundärelektronensignal dem Prozessor 28 über den Detektor 25 und dem Verstärker 26 zugeführt. Beim Schritt 307 wird dann das Sekundärelektronen-Signal gemessen. Beim Schritt 308 wird die nächste Ablenkgröße spezifiziert. Danach folgt gemäß Fig. 6 der Schritt 306 und die vorstehende Operation wird wiederholt. Wenn die vorbestimmte Abtastung beendet ist, folgt der Programmablauf zum Schritt 309. Bei diesem Schritt wird der Verbindungsbereich nicht länger mit dem Elektronenstrahl 1 bestrahlt. Die Signale 5 a und 5 b werden über die Wiedergabe (Display) 27 im Prozessor 28 angezeigt entsprechend dem resultierenden Sekundärelektronensignal, das durch die vorstehend erwähnten Schritte erhalten wird und das Ablenksignal wird der Ablenkelektrode 3 zugeführt.

Beim Schritt 310 werden Sekundärelektronensignale SA und SB an Punkten A und B in den Verbindungsbereichen nach Fig. 4 entsprechend dem Sekundärelektronensignal abgeleitet, wie dies vorstehend beschrieben ist. Beim Schritt 312 werden diese Signale SA und SB miteinander verglichen. Wenn beim Schritt 312 die Antwort "NO" ist, erfolgte zwischen den Punkten A und B kein Kurzschluß. Wenn jedoch beim Schritt 312 die Antwort "YES" vorliegt, ergabe sich zwischen den Punkten A und B ein Kurzschluß. Nach der vorstehenden Er läuterung wird die Bestrahlung mit dem ersten Strahl eingeleitet, nachdem die Bestrahlung durch den zweiten Strahl beendet ist. Jedoch kann die Bestrahlung mit dem ersten Strahl gleichzeitig mit der Bestrahlung durch den zweiten Strahl erfolgen. Die Signale bzw. Wellenformen nach Fig. 5a und 5b werden nachfolgend weitergehend erläutert.

Die Verbindungsschicht einschließlich des Punktes A ist durch den zweiten Elektronenstrahl 2 negativ aufgeladen. Wenn kein Kurzschluß zwischen den Schichten und kein Leck auftritt, ist ein Potential am Punkt A niedriger als das Potential am Punkt B, so daß der Wert des Sekundärelektronensignals an steigt. Wenn jedoch ein Kurzschluß zwischen den Verbindungs schichten vorliegt, ist das Potential am Punkt A im wesent lichen gleich dem am Punkt B, gleiches gilt für die Zahl der Sekundärelektronen. Wenn kein Kurzschluß zwischen den Ver bindungsschichten vorliegt und kein Leck auftritt, werden die Änderungen in den Werten bzw. Pegeln der Sekundärelek tronensignale von den Verbindungsschichten einschließlich der Punkte A und B nach der Zeilenabtastung durch den ersten Elektronenstrahl erfaßt, wie dies in Fig. 5a gezeigt ist. Andererseits werden gleichförmige Änderungen in den Werten der Sekundärelektronensignale erfaßt, wie Fig. 5b zeigt. Wenn geringe Leckverluste bzw. Streuverluste auftreten, sind die Potentiale an den Punkten A und B nicht gleich, jedoch ist eine Differenz zwischen diesen kleiner als in dem Fall, in welchem ein Kurzschluß oder ein beträchtlicher Leckverlust auftritt. Um die Differenz zwischen dem Wert bei geringem Leckverlust und dem Wert in einem solchen Falle, in dem kein Kurzschluß auftritt oder kein Leckverlust, zu berechnen, wird die Differenz zwischen einem Wert, der sich durch Be strahlung mit dem zweiten Strahl 2 ergibt und einem Wert, der erhalten wird ohne Bestrahlung durch den Strahl 2, errech net, um ein Signal zu liefern, welches einen beträchtlichen Kurzschluß oder Streuverlust beinhaltet. Es ist zu beachten, daß die Abtastposition des ersten Strahles 1 nicht durch den Punkt A hindurchgehen muß und vom Punkt A abweichen kann, wie durch die Linie L ₂ hier gezeigt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine Einheit zum Emittieren eines Ladungsträgerstromes auf einen vorbestimmten Bereich einer elektronischen Einrichtung, um ein Sekundär elektronenemissionsverhältnis δ von 1 oder um 1 hervorzurufen, eine Einrichtung zur Erfassung von von dem bestrahlten Ab schnitt emittierenden Sekundärelektronen uncd eine Einrichtung zur Erfassung einer Änderung im Sekundärelektronensignal aufgrund der Abtastung durch den Ladungsträgerstrahl. Damit lassen sich exakte Proben Größenmessungen eines Verbindungs abschnittes und eines Raum- bzw. Flächenabschnittes, die zwischen sich kleine Kontrastdifferenzen haben, sowie Streu- bzw. Leckverluste in der Verbindung und eine Kurzschlußer fassung durch eine berührungslose Einrichtung erreichen.

Bei der vorstehenden Ausführungsform wird die Probe durch eine Struktur aus einer metallenen Verbindungsschicht auf einer darunterliegenden Schicht gebildet. Die Probe bzw. das Testelement kann auch durch ein Muster bzw. eine Probe, bei spielsweise eine Resiststruktur, auf einem Isolierfilm oder durch eine Resiststruktur auf einem Metallfilm dargestellt sein. Die Probe kann auch ein halbfertiges Produkt sein.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die ersten und zweiten Strahlen Elektronenstrahlen. Der zweite Elektronenstrahl kann jeder negativ geladene Strom zum nega tiven Aufladen eines vorbestimmten Abschnittes, beispielsweise einer Verbindungsschicht, sein. Der erste Strahl wird zum Zwecke der Erfassung verwendet, so daß er durch jeden La dungsträger-Strahl mit kleinem Strahlstorm gebildet sein kann, um nicht zu leicht eine Aufladung nach Bestrahlung hervorzurufen. Die Bestrahlung zum Aufladen muß nicht auf eine Punktbestrahlung beschränkt sein, sondern kann auch auf eine Zeilenabtastung oder zweidimensionale Abtastung ausgelegt sein.

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungs gemäßen Vorrichtung. Bei dieser Ausführungsform werden erste und zweite Strahlen durch eine einzige "Säule" erzeugt. Die gleichen Bezugszeichen in Fig. 7 gegenüber Fig. 1 geben gleiche Teile an, die bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert sind. Gemäß Fig. 7 ist eine Energiequelle 13 für die Beschleu nigungsspannung, eine Energiequelle 15 für eine Austastspannung und eine Quelle 17 für eine elektrostatische Linse vorgesehen.

Mit 4 ist die Speisequelle für die Ablenkspannung, mit 11 die Quelle für die Objektivlinse bezeichnet; alle vorgenannten Elemente sind an einen Computer 29 angeschlossen, der zur Steuerung in einem Prozessor 28 vorgesehen ist, um die Fokus sierung des Strahles und die Einstellung der Strahlungsposition zu steuern.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 7 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagrmm Fig. 8 beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird die Erzeugung eines Strah les mit hoher Beschleunigungsspannung zum Zwecke einer nega tiven Aufladung der Verbindung bzw. des Verbindungsbereiches vor der Bestrahlung mit dem abgelenkten Strahl 1 als "Vor aufladung" bezeichnet.

Zum Schritt 401 werden die Strahlungsbedingungen für die Voraufladung unter Steuerung des Computers 29 eingestellt. Beim Schritt 402 wird der Ablenkwert für den Strahl so einge stellt, daß ein Voraufladungs-Strahl 2 auf eine Voraufladungs position des Zieles bzw. der Probe, beispielsweise einer elektronischen Einrichtung 18, z.B. in Form eines Wafers, auffällt, welches auf einer Stufe 19 plaziert ist, um dadurch die Strahlenposition einzustellen. Beim Schritt 403 wird die vorbestimmte Position der elektronischen Einrichtung 18 mit dem Strahl 2 bei einer ersten Beschleunigungsspannung unter Steuerung des Computers 29 bestrahlt. In diesem Fall wird die erste Beschleunigungsspannung des Strahles 2 auf eine hohe Beschleunigungsspannung eingestellt, um ein Sekundär elektronenemissionsverhältnis δ von weniger als 1 zu erhalten. Der zu messende Verbindungsabschnitt wird auf diese Weise negativ geladen. Diese Voraufladung gestattet eine höhere Emission von Sekundärelektronen von dem bestrahlten Verbin dungsabschnitt der Einrichtung 18 gegenüber der Emission anderer Abschnitte dieser Einrichtung 18. Mit anderen Worten heißt dies, daß die Zahl der Sekundärelektronen von dem be strahlten Verbindungsabschnitt erhöht wird.

Die Bestrahlung mit dem Voraufladungsstrahl 2 wird über eine vorbestimmte Zeitperiode kontinuierlich ausgeführt, was dem Schritt 404 entspricht. Beim Schritt 405 wird durch den Com puter 29 die Voraufladung beendet.

Der Computer 29 im Prozessor 28 ändert die Beschleunigungs spannung auf einen zweiten Beschleunigungsspannungswert, der nicht ohne weiteres eine Aufladung des bestrahlten Abschnittes hervorruft, wodurch der Strahl 1 (Schritt 406) erzeugt wird. Danach folgt der Schritt 407 in Fig. 8. Der Computer 29 steuert die Ablenkquelle 4 derart, daß der Ablenkwert des Strahles 1 entsprechend eingestellt wird. Eine vorbestimmte Position der Einrichtung 18, die durch den eingestellten Ablenkwert bestimmt ist, wird dann durch den Strahl 1 bestrahlt. Die Sekundärelektronen, die von der bestrahlten Position erzeugt werden, werden vom Detektor 25 erfaßt und in einen nicht gezeigten Speicher im Computer 29 über einen Verstärker 26 gespeichert. Beim Schritt 409 wird ein Ablenkwert entsprechend der mit dem nächsten Strahl zu bestrahlenden Position vom Computer 29 bestimmt. Die Operation kehrt dann zum Schritt 407 zurück. Die wiederholte Ausführung der Schritte 406, 407, 408 und 409 gibt die Zeilenabtastung des Elektronen strahls 1 auf der Einrichtung 18 in einer Richtung an, welche die voraufgeladene Verbindungsschicht kreuzt, da die Ablenk speisequelle 4 eine Sägezahnspannung oder dreieckförmige Spannung an die Ablenkelektrode 3 anlegt. Wenn die Zeilen abtastung beendet ist, folgt der Schritt 410, bei welchem ein Abschalten des Elektronenstrahles durchgeführt wird. Beim Schritt 411 wird eine Verbindungskante entsprechend einer Änderung im Wert des Sekundärelektronensignales erfaßt, das im Speicher des Computers 29 gespeichert ist. Beim Schritt 412 wird die Größenmessung der Verbindung oder die Erfassung einer Unterbrechung und eines Kurzschlusses gemäß üblicher Technik durchgeführt. Die vorstehende Messung und Erfassung kann gemäß den Fig. 3a bis 5b durchgeführt werden. Die Änderung im Wert des Sekundärelektronensignales, das im Speicher des Computers 29 gespeichert ist, kann erforderlichenfalls auf der Anzeige 27 wiedergegeben werden.

Wenn die Beschleunigungsspannung für die Voraufladung auf die Meß-Beschleunigungsspannung umgeschaltet wird, muß der Ablenkwert für den Elektronenstrahl eingestellt werden. Die Ausgangssignale der Spannungsquelle 13, der Spannungsquelle 4, der Speisequelle 11, der Speisequelle 15 und der Speise quelle 17 werden durch den Computer 29 gesteuert. Dies be deutet, daß das Ein-/Aus-Zeitsteuern des Strahles durch die Austast-Speisequelle 15 gesteuert wird und daß der Strahlstrom durch die Speisequelle 17 für die elektrostatische Linse gesteuert wird. Ein Strahlstrom wird zum Zwecke der Vorauf ladung erhöht und zum Zwecke der Messung verringert. SEM- Bilder, die zum Voraufladen und zur Messung verwendet werden, werden auf der Wiedergabe 27 vor der Messung angezeigt, wodurch ein optimaler Ablenkwert und eine optimale Größe für die Speisespannung für die Linse berechnet werden. Die berechneten Werte werden dann im Computer 29 gespeichert. Die Speisequelle 4 für die Ablenkspannung und die Speisequelle 11 für die Objektivlinse können synchron mit der Speisequelle 13 für die Beschleunigungsspannung entsprechend den gespeicherten Daten kontrolliert bzw. gesteuert werden.

Eine übliche Methode zur Messung einer Probengröße läßt sich anwenden, wobei die Signale nach Fig. 3c verwendet werden. Im einzelnen wird beispielsweise eine Kante des Verbindungs abschnittes erfaßt entsprechend einer Änderung im Signal für die Sekundärelektronen nach einer Zeilenabtastung mit dem ersten Elektronenstrahl 1 und es wird eine Größe des Verbin dungsabschnittes entsprechend der erfaßten Impulsbreite und einer Vergrößerung berechnet. Die Impulsbreite läßt sich auf folgende Weise berechnen. Es wird ein Slice-Wert (Wert für eine Halbleiterscheibe) eingestellt und das Sekundärelek tronensignal digitalisiert. Im anderen Falle werden zwei Slice-Werte eingestellt und das Sekundärelektronensignal wird in ein Dreiwert-Signal umgesetzt. Ein Signal, das die Anbringung eines Fremdmaterials an der Verbindungsschicht repräsentiert oder ein Stör- bzw. Rauschsignal wird von einem "Kanten"-Signal unterschieden und das Kanten-Signal wird korrigiert, um seine Pulsbreite entsprechend der Größe bzw. Folge der Dreiwert-Impulse zu messen.

Vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschrie bene Ausführungsform beschränkt; vielmehr können verschiedene Änderungen durchgeführt werden. Bei der vorstehenden Ausfüh rungsform unterliegt der Voraufladungs-Strahl einer Beschleu nigungsspannung entsprechend δ < 1 und der Meßstrahl unterliegt einer Beschleunigungsspannung entsprechend δ = 1 oder etwa 1. Jedoch kann eine Beschleunigungssspannung entsprechend dem Verhältnis geringfügig kleiner als 1 verwendet werden, um den Strahlstrom zu erhöhen, wodurch die Voraufladung durch geführt wird. Der Strahlstrom kann dann verringert werden, um den bestrahlten Abschnitt nicht aufzuladen, wodurch die Messung gestattet wird. Der gleiche Effekt wie bei der vor stehenden Ausführungsform kann auch bei dieser Ausführungsform erreicht werden, wie dies bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit Fig. 9a und 9b beschrieben wird. Die Fig. 9a und 9b zeigen das Meßergebnis bei einer Beschleunigungsspannung von 3 kV, die an Polysilizium-Ver bindungsabschnitte angelegt werden, die auf einem 150 Angström dicken SiO₂-Film angeordnet sind, um den Strahlstrom zu er höhen, wodurch die Voraufladung der Polysilizium-Verbindungs bereiche erfolgt; anschließend wird der Strahlstrom verringert, um eine Sekundärelektronensignal-Wellenform zu messen. Fig. 9a zeigt den Signalverlauf des Sekundärelektronensignals ohne Voraufladung und Fig. 9b zeigt den Signalverlauf mit Voraufladung. Ein Vergleich des Beispiels mit Voraufladung nach Fig. 9b mit dem Fall ohne Voraufladung gemäß Fig. 9a ergibt folgendes: Die Zahl der von der zentralen Polysilizium- Verbindungsschicht emittierten Sekundärelektronen wird erhöht, um den Kontrast zu verbessern und die Verbindungsschicht läßt sich leicht gegenüber dem darunterliegenden SiO₂-Film unterscheiden. Kontraständerungen treten bei allen voraufge ladenen Polysilizium-Verbindungsschichten auf. Die Änderungen der Polysilizium-Verbindungsschichten werden über eine vorbe stimmte Zeitperiode beibehalten. Die Stufe kann dann bewegt werden, um eine Messung der Verbindungsschicht nach ihrer Voraufladung zu gestatten.

Die zweite Betriebsart der Vorrichtung zum Anlegen einer Spannung an die gesamte Probe zwecks Änderung des Oberflächen potenials der Probe und zum Zwecke einer nachfolgenden Messung der Probengröße wird im folgenden beschrieben.

Fig. 10 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Abwand lung der Erfindung, insbesondere gegenüber der Vorrichtung gemäß Fig. 2. Gemäß der Vorrichtung nach Fig. 10 wird eine Spannung an eine Stufe oder ein Substrat der elektronischen Einrichtung angelegt, um wirksamer das Aufladephänomen zu verhindern.

Die gegenüber Fig. 2 gleichen Bezugszeichen in Fig. 10 geben gleiche Teile an, so daß eine nochmalige Erläuterung über flüssig ist. Ein wesentlicher Teil der Vorrichtung nach Fig. 10 ist die Vorspannungsquelle 36, die zwischen die Stufe 19 und Masse eingesetzt ist, um die Stufe 19 positiv vorzuspannen.

Die Vorspannungsquelle 36 kann direkt an die elektronische Einrichtung 18 angeschlossen sein.

Im folgenden wird das Arbeitsprinzip der in Fig. 10 gezeigten Vorrichtung erläutert. Das Sekundärelektronenemissionsverhält nis δ ist im wesentlichen eine Funktion des Oberflächenpo tentials. Wenn das Oberflächenpotential groß ist, wird die Wahrscheinlichkeit, daß Sekundärelektronen von der Oberfläche emittiert werden, verringert und das Emissionsverhältnis δ wird entsprechend verringert. Wenn demzufolge die Substrat spannung hoch ist, dann wird δ verringert. Die durch Elektro nenstrahlbestrahlung emittierten Sekundärelektronen oder reflektierten Elektronen werden durch einen Detektor 25 für Sekundärelektronen aufgefangen oder durch andere Bereiche auf der elektronischen Einrichtung (z.B. einem Wafer) 18 entsprechend einem umgebenden elektrischen Feld. Fig. 11 zeigt die Abhängigkeit des Sekundärelektronensignals von dem Oberflächenpotential. Die bei hohem Oberflächenpotential er zeugten Sekundärelektronen oder die durch reflektierte Elek tronen, die gegen die Säule fliegen, erzeugten Sekundärelek tronen erreichen nicht den Detektor 25, sondern kehren zum Wafer 18 zurück. Daher ist der Wert des Sekundärelektronen signals kleiner. In diesem Fall wird eine große Zahl von Elektronen durch einen Bereich der Wafer 18 aufgenommen, der ein höheres Oberflächenpotential aufweist. Wenn eine größere Zahl von Elektronen durch diesen Bereich höheren Potentials aufgenommen wird, wird das Potential dieses Bereichs verrin gert. Daher wird das Oberflächenpotentialprofil des Wafers 18 gleichförmig. Je höher das Oberflächenpotential ist, umso größer ist außerdem die Zahl der von dem Wafer aufgenommenen Elektronen. Das Oberflächenpotential des Wafers wird damit effektiv gleichmäßig. Nimmt man vorstehendes an, wird das Oberflächenpotential gleichförmig, wenn das Oberflächenpo tential des gesamten Wafers erhöht wird, wodurch das Auflade phänomen verhindert wird, sowie eine Degradierung des Kontrast effektes. Wenn das Oberflächenpotential hoch ist, werden einige der Sekundärelektronen in dem Signal S durch den Wafer aufgenommen und der endgültige Wert des Signals S wird ent sprechend verringert. Das Verhältnis der reflektrierten Elek tronen zu dem der Sekundärelektronen wird relativ erhöht und somit wird ein Bild, das zumindest durch die Auswirkungen eines erhöhten Oberflächenpotentials beeinflußt wird, wie beispielsweise das Auflade-Phänomen, erhalten. Das Oberflächen potential eines Metall-Wafers, das keinen darauf ausgebildeten Isolierfilm besitzt, kann durch Anlegen einer Substratspannung an die Stufe zum Aufnehmen des Wafers verändert werden. Außer dem kann bei einem Wafer, das mit einem Isolierfilm abgedeckt ist, das Oberflächenpotential des Wafers durch Anlegen der Substratspannung verändert werden. Wenn ein Oberflächenpo tential aufgrund der Bestrahlung mittels eines Strahles ver ändert wird, wird ein elektrisches Feld in dem Isolierfilm erzeugt. Wenn in diesem Zustand eine Substratspannung verändert wird, wird das Oberflächenpotential durch kapazitive Kopplung durch das elektrische Feld in dem Isolierfilm verändert. Daher kann das Auflade-Phänomen durch Änderung der Substrat spannung für ein Wafer verhindert werden, das mit einer darauf ausgebildeten Isolierschicht abgedeckt ist. Es ist jedoch ersichtlich, daß die vorstehende Wirkung für ein Wafer besser ist, das keinen darauf ausgebildeten Isolierfilm aufweist.

Fig. 12a bis 12d zeigen die Ergebnisse von Messungen mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Die Kurven nach Fig. 12a bis 12d werden dadurch erhalten, daß nur die Vor spannung ohne Voraufladung des Wafers verändert wird, wobei die Änderungen bezüglich des Sekundärelektronensignalpegels bei Zeilenabtastung durch einen Elektronenstrahl 1 oder 2 dargestellt sind. Die Fig. 12a und 12b zeigen Meßergebnisse, wenn der gleiche Bereich einer streifenförmigen Al-Verbindungs struktur auf einem 550 A dicken SiO₂-Film durch einen kreu zenden Strahl gemessen wird mit dem gleichen Strahlstrom bei einer Vergrößerung von dem 17 400fachen und mit einer Be schleunigungsspannung von 2 kV. Die Fig. 12c und 12d zeigen die Meßergebnisse, wenn der gleiche Bereich einer streifen förmigen Resiststruktur auf einem 300 A dicken SiO₂-Film gemessen wird mit dem gleichen Strahlstrom bei einer Vergrö ßerung von dem 500fachen und einer Beschleunigungs-spannung von 1 kV. Die Ergebnisse nach Fig. 12a und 12c werden erhalten, wenn eine Substratspannung nicht an die Stufe 19 angelegt wird. Da das Substrat aufgeladen wird, ändern sich die Sig nalwerte von den Al- und resist-streifenförmigen Bereichen und den darunterliegenden SiO₂-Bereichen. In diesem Fall sind die Änderungen mäßig, obgleich die Signalgrößen von Al- und Resist-Bereichen für unterschiedliche Streifen variieren. Die Ergebnisse der Fig. 12b und 12d werden erhalten, wenn die Substratspannung an die Stufe 19 angelegt wird (8 V sowohl in Fig. 12b als auch 12d). In diesem Fall sind die Signalwerte von den streifenförmigen Abschnitten und der darunterliegenden Schicht jeweils im wesentlichen identische Werte. Es hat sich nicht gezeigt, daß die Änderungen in den Signalwerten für unterschiedliche Streifen eine im wesentlichen trapezför mige Wellenform ergibt. Bei den Ergebnissen nach Fig. 12c sind die Signalwerte von den SiO₂- und Resist-Schichten im wesentlichen die gleichen. Jedoch können die Materialunter schiede durch die Substratspannung voneinander unter-schieden werden, wie Fig. 12d zeigt.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform wird eine externe Spannung an das Substrat angelegt, um die Messung durchzuführen. Wie jedoch Fig. 3 zeigt, kann ein spezieller Abschnitt auch mit dem zweiten Elektronenstrahl 2 zusätzlich zu der Anlegung der externen Spannung bestrahlt werden.

Die Fig. 13a und 13b sind Photographien, die durch ein Raster elektronenmikroskop aufgenommen wurden, um die Wirkung der Ausführungsform nach Fig. 10 zu erläutern. Jede Photographie zeigt eine 0,5 µm dicke Resiststruktur, die auf einem 300 Angström dicken SiO₂-Film angeordnet sind; die Beschleunigungs spannung beträgt 1 kV und die Vergrößerung liegt bei dem 500fachen. Fig. 13a zeigt den Fall, in welchem die Substrat spannung 0 V beträgt, Fig. 13b zeigt den Fall, in welchem die Substratspannung 10 V beträgt. In der Photographie nach Fig. 13a ist der untere rechte Abschnitt dunkel und die Resist und SiO₂-Bereiche haben keine gleichförmige bzw. gleichmäßige Helligkeit. Andererseits haben bei der Photographie nach Fig. 13b die Resist- und SiO₂-Bereiche im wesentlichen die gleiche Helligkeit und die Resist-Strukturkanten können klar erkannt werden.

Wenn die Substratspannung erhöht wird, wird das Oberflächen potentialprofil der Einrichtung im wesentlichen gleich bzw. gleichförmig und das Sekundärelektronensignal wird klein. Die Differenz zwischen den Maximum- und Minimum-Spitzen wird verringert. Wenn die Substratspannung übermäßig erhöht wird, steigt das Sekundärelektronensignal mäßig an. Aus diesem Grund sollte die Substratspannung nicht übermäßig hoch sein. Der Wert der Substratspannung läßt sich in Bezug auf eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Fig. 14a bis 14c erläutert. Die Fig. 14a bis 14c zeigen die Ergebnisse, wenn eine 1 µm dicke und 20 µm breite Resist-Struktur auf einem 300 Angström dicken SiO₂ ausgebildet ist und die Messung mit einer Vergrößerung vom 2500fachen bei einer Beschleunigungs spannung von 1 kV erfolgt. Die Fig. 14a bis 14c zeigen die Änderungen der Sekundärsignalwerte bei einer Zeilenabtastung, wenn die Substratspannungen bezüglich Fig. 14a 0 V, bezüglich Fig. 14b 4 V und bezüglich Fig. 14c 10 V betragen. Wenn die Substratspannung auf 0 V eingestellt ist, tritt das Auflade phänomen auf und die Werte der Sekundärelektronensignale von dem Resist- und SiO₂-Abschnitt werden nicht gleichförmig. Wenn jedoch die Substratspannung auf 4 V oder 10 V eingestellt wird, wird die Zahl an Sekundärelektronen von dem Resist- Bereich und von dem SiO₂-Bereich im wesentlichen gleichförmig und das Aufladephänomen tritt nicht auf. Insbesondere wenn die Substratspannung auf 4 V eingestellt wird, wird eine im wesentlichen trapezförmige Wellenform erhalten. Wenn jedoch die Substratspannung auf 10 V eingestellt wird, erhöht sich das Sekundärelektronensignal mäßig und die trapezförmige Wellenform wird nicht erhalten. Wenn daher bei der Resist- Struktur die Substratspannung auf 4 V eingestellt wird, kann das Aufladephänomen (charge-up-Phänomen) beseitigt werden und die resultierende Sekundärelektronen-Signalwelle hat im wesentlichen trapezförmigen Verlauf. Es ist ersichtlich, daß der Signalverlauf weiter verzerrt wird, wenn die Substrat spannung 10 V überschreitet. Die Verzerrung des Signalverlaufes tritt insbesondere bei der Messung der Resist-Struktur auf. ln anderen Fällen verringert das Anlegen der Substratspannung bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes den Kontrast.

Das Anlegen der Substratspannung kann derart verwendet werden, daß - wenn der Kontrast zwischen der Helligkeit eines Berei ches, der gemessen werden soll, und dem des Hintergrundab schnittes zu hoch ist -, eine Substratspannung angelegt wird, um die Differenz zwischen dem Maximumwert und dem Minimumwert des Kontrastes zu verringern, wodurch der Kontrast optimiert wird und eine leichte Beobachtung mit einem SEM-Mikroskop (Rastermikroskop) erleichtert wird. Die Fig. 15a und 15b zeigen Photographien, die durch ein Rasterelektronenmikroskop erhalten wurden und die vorgenannten Fälle wiedergeben. Jede Photographie veranschaulicht einen abgetasteten Zeilenab schnitt (scribing-Zeilenabschnitt) einer Polysiliziumschicht auf einem 300 A dicken SiO₂-Film, der durch Trockenätzen erhalten wird, nachdem ein 150 A dicker SiO₂-Film gebildet ist. Die Beschleunigungsspannung beträgt 2 kV und die Ver größerung beträgt das 1270fache. Insbesondere zeigt Fig. 15a ein Besipiel, in welchem die Substratspannung 0 V beträgt und Fig. 15b ein Beispiel, bei dem die Substratspannung 7 V beträgt. Der Kontrast ist zu stark in Fig. 15a und nur die Polysiliziumschicht kann beobachtet werden. In Fig. 15b kann der geätzte Rest auf der SiO₂-Schicht oder das verbleibende SiO₂ beobachtet werden. Daher kann die Information sowohl bezüglich des SiO₂-Bereiches als auch bezüglich der Poly silizium-Schicht erhalten werden. Um die Differenz zwischen dem Maximalpegel und dem Minimalpegel des Sekundärelektronen signals zu verringern, wird der Strahlstrom normal verringert. Wenn der Strahlstrom verringert werden soll, besteht kein Problem bei einem Zustand, der frei vom Aufladephänomen ist. Das Aufladephänomen kann jedoch nicht durch Verringerung des Strahlstromes verhindert werden. Dies ist in Bezug auf die Fig. 16a und 16b erläutert, welche Änderungen in den Sekun därelektronensignalen bei einer Zeilenabtastung und bei einer Änderung des Strahlstromes veranschaulichen. Eine streifen förmige Al-Elektrodenstruktur, die auf einem 500 Angström dicken SiO₂-Film ausgebildet ist, wird bei einer Beschleu nigungsspannung von 2 kV und einer Vergrößerung mit dem 250 fachen gemessen. Je höher der Strahlstrom ist, umso größer ist die Zahl der erfaßten Sekundärelektronen. Fig. 16a zeigt ein Beispiel, in welchem eine Aufladung bei einer Substrat spannung von 0 V erfolgt. Wenn der Strahlstrom verringert wird, wird der Kontrast reduziert. Auch wenn der Strahlsxtrom verringert wird, sind jedoch die Werte der Skundärelektronen signale von den Al-Verbindungsbereichen und die von den SiO₂- Bereichen nicht gleichförmig. Aus diesem Grund können einige Al-Verbindungsbereiche nicht klar unterschieden werden von einigen SiO₂-Bereichen. Wenn jedoch die Substrat-Spannung auf 9 V wie bei Fig. 16b eingestellt wird, sind die Werte der Sekundärelektronensignale von den Al-Verbindungsbereichen und die Werte von den SiO₂-Bereichen gleichförmig und der Kontrast wird verringert. Auch wenn der Strahlstrom erhöht wird, tritt das Aufladephänomen nicht auf. Das resultierende Sekundärelektronensignal hat somit eine trapezförmige Wellen form bzw. einen trapezförmigen Verlauf und gestattet eine leichte Unterscheidung der Al-Verbindungsbereiche gegenüber den SiO₂-Bereichen.

Ein Verfahren zur Steuerung der Substratspannung wird nach folgend beschrieben. Wenn ein Test durchgeführt wird und der Operator die Probe durch ein Rasterelektronenmikroskop beob achtet, prüft er, ob das Aufladephänomen auftritt. Ist dieses Phänomen aufgetreten, wird eine positive Substratspannung an die Stufe angelegt. In diesem Fall wird der gesamte Wieder gabeschirm bzw. Display-Schirm abgedunkelt und der Operator muß ihn auf eine geeignete Helligkeit abstimmen. Diese Ein stellung wird dadurch ausgeführt, daß eine vorgegebene Spannung zu der Ausgangsspannung des die Sekundärelektronen erfassenden Signals hinzuaddiert wird. Diese Operation ist auch dann erforderlich, wenn die Substratspannung nicht an die Stufe angelegt wird. Das Aufladephänomen kann auch auf folgende Weise verhindert werden. Änderungen im Sekundärelektronensignal aufgrund der Zeilenabtastung werden auf der CRT-Anzeige beob achtet, um die Werte der Sekundärelektronensignale von der Verbindungsstruktur und dem darunterliegenden Film konstant zu gestalten. Außerdem kann eine Kontrasteinstellung wie folgt durchgeführt werden. Wenn eine Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert des Sekundärelektronensignals in einen vorgegebenen Bereich fällt, kann ein optimaler Kon trast erhalten werden, wenn der Beobachter die Probe bzw. das Testobjekt durch das Elektronenmikroskop beobachtet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann automatisch betrieben werden, derart, daß die Probe mit einem Strahl bestrahlt wird, so daß das Aufladephänomen nicht hervorgerufen wird und eine negative Spannung zu der Substratspannung addiert wird, um den Kontrast zu verstärken.

Fig. 17 zeigt eine Abwandlung gegenüber der Vorrichtung nach Fig. 10. Die Anordnung nach Fig. 17 unterscheidet sich gegen über derjenigen in Fig. 10 dadurch, daß eine Spannungsquelle 4 für die Ablenkspannung bzw. zur Steuerung der Ablenkelektrode 3 mit einem Computer 120 über einen Digital-/Analog-Konverter 111 verbunden ist, daß ein Verstärker 26 an den Ausgang des Detektors 25 für Sekundärelektronen angeschlossen und mit dem Computer 120 über einen Verstärker 112 verbunden ist und daß schließlich der Computer 120 über einen Digital-/Analog- Konverter 113 an eine Vorspannungsquelle 36 abgeschaltet ist.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung liest der Computer 120 Änderungen im Signal der Sekundäreelektronen abhängig von dem Abtastsignal ab. Der Pegel bzw. Wert der Vorspannungs quelle 36 wird durch den Digital-/Analog-Umsetzer 113 opti miert.

Fig. 19 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Steuerung der Vorspannung verdeutlicht. Beim Schritt 131 werden die Bedin gungen für die Bestrahlung, beispielsweise die Beschleuni gungsspannung, die Verstärkung und der Strahlstrom, einge stellt. Beim Schritt 132 wird die Bestrahlungsposition durch Bewegung einer Stufe und durch Steuerung eines Ablenkwertes bzw. der Ablenkspannung eingestellt. Beim Schritt 133 wird das Testobjekt mit einem Strahl bestrahlt. Beim Schritt 134 wird der Signalverlauf des sich aus den Sekundärelektronen ergebenden Signales (Änderungen im Sekundärelektronensignal abhängig vom Abtastsignal) gemessen. Beim Schritt 135 wird eine Kante des Testobjektes in Übereinstimmung mit einer abrupten Änderung in dem Signalverlauf des Sekundärelektronen signales erfaßt. Die Signalverläufe der Sekundärelektronen signale für streifenförmige Bereiche und räumliche Bereiche bzw. Flächenbereiche des Testobjektes werden durch die Methode der kleinsten Quadrate an eine Linie oder eine quadratische Kurve angenähert. Dieser angenäherte Wert wird derart berech net, daß SL = a _L X _L ² + b _L X _L + c _L, wenn der Wert des Sekundär elektronensignales bei einem Ablenkpegel von X _L = S _L ist. Wenn ein Absolutwert von a _L größer als der Bezugswert a _O ist, läßt sich die quadratische Kurve an eine Linie, d.h. an eine Gerade annähern, sodaß S _L = p _L X _L + q _L. Wenn das Auflade phänomen zu diesem Zeitpunkt auftritt, ändert sich der Wert des Sekundärelektronensignals im Hinblick auf unterschiedliche Bereiche der Testobjekte und die quadratische Kurve läßt sich nicht an eine Linie bzw. Gerade annähern oder die ange näherte Linie bzw. Gerade ist geneigt. Aus diesem Grund werden beim Schritt 137 Absolutwerte der Gradienten p _S und p _L der Flächen- und Streifenbereiche mit dem Referenzwert p _O ver glichen. Wenn diese Gradienten kleiner sind als der Referenz wert, tritt keine Aufladung auf. Im Programmablauf folgt dann der Schritt 143 und die Länge des Testobjektes wird gemessen. Wenn jedoch diese Gradienten größer als der Bezugs wert sind, wird die vorliegende Vorspannung V _B und es werden die Koeffizienten a _L, b _L, c _L, p _L und q _L der angenäherten Kurve und Geraden in einem Speicher gespeichert. Danach wird beim Schritt 138 die Vorspannung V _B erhöht. Ob die Vorspannung auf einen vorgegebenen Wert erhöht ist, wird beim Schritt 140 geprüft. Führt der Schritt 140 zur Aussage "no", kehrt das Programm zum Schritt 134 zurück. Die vorstehende Messung wird wiederholt. Wenn der Schritt 140 zum Ergebnis "yes" führt, wird die Vorspannung, welche den Absolutwert von p _L oder a _L minimisiert, beim Schritt 141 berechnet. Beim Schritt 142 wird die optimale Vorspannung vom Digital/Analogumsetzer ausgegeben. Die Längenmessung wird dann beim Schritt 143 durchgeführt.

Da bei der vorstehend erläuterten Verarbeitung der Signal verlauf des Sekundärelektronensignales frei von Aufladeän derungen erhalten werden kann, läßt sich die Strukturerfassung während der Längenmessung exakt durchführen, wodurch die Längenmessungspräzision verbessert wird.

Um das Aufladephänomen durch Änderung der Zahl der Sekundär elektronen zu verhindern, die von dem Wafer bei einer Änderung des elektrischen Feldes um das Wafer herum bei der vorstehenden Ausführungsform aufgenommen werden, wird eine Vorspannung an die Stufe oder das Substrat angelegt. Die Stufe oder das Substrat können jedoch geerdet werden, während eine Elektrode über dem Wafer angeordnet ist und mit einer Vorspannung von entgegengesetzter Polarität versehen wird, wodurch relativ die Vorspannung der elektronischen Einrichtung verändert wird, was aus den Fig. 18a und 18b hervorgeht. Fig. 18a zeigt eine Anordnung, in welcher eine Elektrode 122 am oberen Ende einer elektrooptischen Säule 100 A über einen lsolierfilm 121 befestigt ist und eine Vorspannung von einer Vorspannungs quelle 123 an die Elektrode 122 angelegt wird. Fig. 18b zeigt eine Anordnung, bei welcher die Elektrode 122 so angeordnet ist, daß sie das Waver 118 abdeckt, welches auf der Stufe 19 plaziert ist und ein Teil der Elektrode, d.h. ein Bereich, welcher dem Sekundärelektronen-Detektor 25 entspricht, ist ein gitterförmiger Abschnitt. Die Stufe 19 oder das Substrat 18 können jedoch geerdet sein, und das Potential der Säule kann um -10 bis +10 V erhöht werden, um den gleichen Effekt, wie vorstehend beschrieben, zu erhalten.

Wenn die Differenz zwischen dem Sekundärelektronensignal des streifenförmigen Abschnitts und des Sekundärelektronensignals des Flächenabschnitts bzw. Raumabschnitts (dem beabstandeten Flächenabschnitt) klein ist, da die positive Aufladung bei der Elektronenstrahl-Abtastung bzw. -Bestrahlung auftritt, wird bei den vorstehend beschriebenen Anordnungen ein spezi eller Abschnitt bzw. Bereich mit dem zweiten Strahl bestrahlt und negativ geladen, um den Kontrast zwischen dem Streifenab schnitt und dem Flächenabschnitt zu verstärken, wodurch eine exakte Längenmessung erhalten wird. Wenn die Werte des Sekun därelektronensignals an unterschiedlichen Abschnitten eines einzigen Testobjektes aufgrund der negativen Aufladung durch die Elektronenstrahl-bestrahlung unterschiedlich sind, wird eine Vorspannung an die elektronische Einheit angelegt, um die lokalen Potentialdifferenzen derselben einheitlich zu gestalten und danach kann die exakte Längenmessung durchgeführt werden.

Die optische Achseneinstellung, Fokussierungseinstellung und Korrektur der Ablenkung, die von einer Änderung der Beschleu nigungsspannung begleitet werden, müssen nicht durchgeführt werden im Gegensatz zu dem üblichen Einstellverfahren zur Verhinderung einer Aufladung.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann eine Spannungsquelle 36 für eine Vorspannung bei der Vorrichtung mit einer einzigen Säule (Fig. 7) verwendet werden, wie dies in Fig. 20 gezeigt ist. Die dadurch erzeugte Vorsapnnung kann an die elektrische Einheit gemäß Fig. 18a und 18b angelegt werden anstelle einer direkten Vorspannungsanlegung entspre chend der Darstellung nach Fig. 20.

Claims

1. Strahlerzeugende Vorrichtung, insbesondere zur Erzeugung von Elektronenstrahlen,
gekennzeichnet durch eine Hilfs- bzw. Zusatzeinrichtung zur Abgabe eines Ladungsträgerstrahles mit vorbestimmter Beschleunigungsspannung, der auf einen vorbestimmten Bereich einer zu messenden elektronischen Einrichtung gerichtet ist,
durch eine Haupt-Einrichtung zur Erzeugung eines Ladungs trägerstromes mit einer Beschleunigungsspannung, die niedriger ist als die Beschleunigungsspannung des Hilfs strahles, wobei der Hauptstrahl auf den vorbestimmten Bereich und auf die Umgebung zu diesem vorbestimmten Bereich gerichtet wird,
durch einen Detektor (25) für Sekundärelektronen zur Fest stellung der von einem mit dem Hauptstrahl bestrahlten Bereich erzeugten Sekundärelektronen, und
durch eine Einrichtung (28) zur Messung einer Änderung des Sekundärelektronensignals, das von dem Sekundärelektro nendetektor erzeugt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hilfsstrahl (2) erzeugende Hilfseinrichtung den Hilfsstrahl bei einer Beschleunigungsspannung erzeugt, welche einem Sekundärelektronenemissionsverhältnis von nicht mehr als 1 entspricht, während die den Hauptstrahl (1) erzeugende Einrichtung den Hauptstrahl bei einer Beschleunigungsspannung erzeugt, die einem Sekundärelek tronenemissionsverhältnis von etwa 1 entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hilfsstrahl und die den Hauptstrahl erzeugenden Einrichtungen durch unterschiedliche Strahlerzeuger (100 A, 100B) gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (28) eine Einrichtung zur Messung der Breite einer Struktur mittels des Sekundärelektronensignals enthält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hilfsstrahl und die den Hauptstrahl erzeugenden Strahlerzeuger durch einen einzigen Strahlerzeuger gebildet sind, welcher derart ausgelegt ist, daß selektiv der Hauptstrahl und der Hilfsstrahl unter Steuerung einer Steuereinheit erzeugt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hauptstrahl und den Hilfsstrahl erzeugende Strahl erzeugereinrichtung eine Beschleunigungsspannungsquelle (13), eine mit einer Austauschspannungsquelle (15) ver bundene Austasteinrichtung (14) zur Durchführung einer Ein/Aus-Operation des Strahles und eine mit einer Span nungsquelle (4) verbundene Ablenkelektrode (3) aufweist, daß ferner eine Objektivlinse (10) vorgesehen und mit einer Spannungsquelle (11) verbunden ist und daß die den Hauptstrahl und den Hilfsstrahl erzeugende strahlerzeugende Einrichtung durch die Steuereinrichtung (28, 29) steuerbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (28) eine Steuerung zur Steuerung der Fokussierung des Strahles und zur Abtasteinstellung bzw. Leseeinstellung eines bestrahlten Abschnittes nach Umschalten der Beschleunigungsspannung enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (36) zum Anlegen einer Vorspannung an die zu messende elektronische Einheit (18) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vorspannung erzeugende Einrichtung (36) eine Spannungsquelle zum direkten Anlegen der Vorspannung an die zu messende elektronische Einheit (18) enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vorspannung erzeugende Einrichtung (36) ein Vor spannungsquelle zum Anlegen der Vorspannung an eine Stufe bzw. Halterung (19) enthält, auf der die zu messende elektronische Einheit (18) gehaltert bzw. vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vorspannung erzeugende Einrichtung (123) eine Elektrode (122) aufweist, die über ein Isolierglied (121) auf das untere Ende einer Säule aufgesetzt ist, welche einen Teil der den Hauptstrahl erzeugenden Einrichtung bildet, und daß eine Einrichtung zum Anlegen der Vor spannung an die Elektrode vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (122) so angeordnet ist, daß sie die elektronische Einheit (18) abdeckt mit Ausnahme eines Bereichs, welcher einer Position der die Sekundärelektronen erfassenden Detektoreinrichtung entspricht, wenn die elektronische Einrichtung auf die Stufe (19) plaziert ist.

13. Strahlerzeugende Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine einen Ladungsträgerstrahl er zeugende Einheit, wobei der Ladungsträgerstrom eine vor gegebene Beschleunigungssspannung hat und auf einen vor bestimmten Bereich einer elektronischen Einheit (18) gerichtet wird, die zu messen ist,
durch eine Einrichtung (25) zur Erfassung von Sekundär elektronen, die von dem bestrahlten Bereich der elektro nischen Einheit (18) erzeugt werden,
durch eine Einrichtung (28) zur Messung einer Änderung in dem Sekundärelektronensignal, das von dem Detektor (25) abgegeben wird, und
durch eine Einrichtung (36) zum Anlegen einer Vorspannung an die elektronische Einheit (18).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (36; 123) zur Anlegung einer Vor spannung eine Vorspannungsquelle enthält und daß die Vorspannung an eine Stufe (19) angelegt wird, welche die zu messende elektronische Einheit (18) hält.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vorspannung erzeugende Einrichtung eine Elek trode (122) aufweist, welche über ein Isolierglied auf ein unteres Ende einer Säule aufgesetzt bzw. an dem unteren Ende der Säule befestigt ist, welche Teil der einen Haupt- Ladungsträgerstrahl erzeugenden Einrichtung ist, und daß eine Einrichtung zum Anlegen der Vorspannung an die Elek trode vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ladungsträgerstrahl erzeugende Einrichtung eine Beschleunigungsspannungsquelle, eine mit einer Span nungsquelle verbundene Austasteinrichtung zur Durchführung der Ein/Aus-Operation des Strahles, eine mit einer Span nungsquelle verbundene Ablenkelektrode, eine mit einer Spannungsquelle verbundene Objektivlinse aufweist, und daß die den Strahl erzeugende Einrichtung durch eine Kontrolleinrichtung bzw. Steuereinheit steuerbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit zur Steuerung der Vorspannung vorgesehen ist.