JP3145497B2 - 電子ビームテスタによる電圧波形測定方法 - Google Patents

電子ビームテスタによる電圧波形測定方法

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JP3145497B2 JP22626692A JP22626692A JP3145497B2 JP 3145497 B2 JP3145497 B2 JP 3145497B2 JP 22626692 A JP22626692 A JP 22626692A JP 22626692 A JP22626692 A JP 22626692A JP 3145497 B2 JP3145497 B2 JP 3145497B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の診断
等に使用される電子ビームテスタによる電圧波形測定方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】図9を参照しながら図7及び図8に基づ
いて、従来の電子ビームテスタによる電圧波形測定方法
を説明する。以下、括弧内の数値は図中のステップ識別
番号である。
【0003】(50)試料上の測定点の印加電圧を例え
ば0Vにし、図9(A)に示す如く、分析電圧Vに対す
る二次電子検出量SのいわゆるSカーブを取得する。二
次電子検出量Sの最大値Smaxと最小値Sminの平均値を
スライスレベルSLとする。そして、S=SLとなる分析
電圧V0及び収束係数α=−1/βを求める。ここにβ
は、Sカーブと直線S=SLとの交点でのSカーブの傾
きである。
【0004】(51)走査回数を表すカウンタiに初期
値0を代入する。
【0005】(52)位相識別変数jに初期値0を代入
する。
【0006】(53)分析電圧VをVijに設定する。初
期値V0jは、全ての位相jの値0〜mについて同一値で
あって、予め設定されている。
【0007】(54)位相jにおいて、試料の測定点に
パルス状の電子ビームEBを照射し、二次電子検出量S
ijを取得する。
【0008】(55)Vi+1j=Vij+α(Sij−SL
を算出する。分析電圧Vijは、図9(B)に示す如く、
位相jの増加とともにSカーブとスライスレベルSL
の交点の分析電圧V=Vejに収束する。
【0009】(56)位相jと位相最大値mとを比較す
る。
【0010】(57)j≠mの場合は、位相jをインク
リメントし、上記ステップ53へ戻る。
【0011】(58)j=mとなると、分析電圧Vi+1j
が分析電圧Vejに収束したかどうかを判定する。すなわ
ち、|Vi+1j−Vij|≦εが全てのjの値0〜mについ
て成立するかどうかを判定する。
【0012】(59)分析電圧VがVejに収束していな
いと判定された場合には、カウンタiをインクリメント
し、上記ステップ52へ戻る。
【0013】ステップ52〜59の処理を繰り返すこと
により、分析電圧Vij(j=0〜m)が電圧Vejに収束
すると、図8に示す電圧波形測定処理に移る。
【0014】(60)繰り返し回数を表すカウンタkに
初期値0を代入する。また、位相jにおける分析電圧の
新たな初期値V0jとして値Vi+1jを代入し、位相jにお
ける分析電圧の累積加算値VTjに初期値V0jを代入す
る。以下のステップ61〜66での処理は、図7に示す
ステップ52〜57の処理と実質的に同一である。
【0015】(61)位相識別変数jに初期値0を代入
する。
【0016】(62)分析電圧VをVkjに設定する。
【0017】(63)位相jにおいて、試料の測定点に
パルス状の電子ビームEBを照射し、二次電子検出量S
jを読み込む。
【0018】(64)Vk+1j=Vkj+α(Sj−SL)を
算出する。
【0019】(65)位相jと位相最大値mとを比較す
る。
【0020】(66)j≠mの場合は、位相jをインク
リメントし、上記ステップ62へ戻る。
【0021】(67)kが予め設定された最大値Nに等
しいか否かを判定する。Nは通常24 〜28 程度の値で
あり、予め設定されている。
【0022】(68)k≠Nであれば、カウンタkをイ
ンクリメントし、上記ステップ61へ戻る。
【0023】(69)k=Nとなれば、位相jでの分析
電圧の平均値VMj=VTj/(k+1)を、j=0〜m
の各々について算出する。以上のようにして、加算平均
した電圧波形VMj−V0(j=0〜m)が得られる。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】従来では、収束係数α
が位相jによらず一定と仮定していたが、実際には、局
所電界効果等により、Sカーブの形状が被測定電圧のレ
ベルにより変化するため、収束係数αが位相jに依存す
る。このことが、電子ビームテスタによる電圧波形測定
の精度を低下させる原因となっていた。また、ステップ
55及び64の収束係数を毎回正確に求めると、電圧波
形測定に要する時間が長くなり過ぎる。
【0025】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、電圧波形測定に要する時間を長くすることなく、電
圧波形測定精度を向上させることができる、電子ビーム
テスタによる電圧波形測定方法を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段及びその作用】図1は、本
発明に係る、電子ビームテスタによる電圧波形測定方法
を示すフローチャートである。
【0027】本発明は、電子ビーム照射装置で電子ビー
ムを、周期的変化する信号が供給される試料上の測定点
に照射し、照射点から放出された二次電子を、分析電圧
Vが印加されたエネルギー分析器を通して二次電子検出
器で検出し、該信号の位相j及び第i回の分析電圧Vij
の下で検出した二次電子検出量をSijとし収束係数をα
としたとき、第i+1回の分析電圧Vi+1jをVi+1j=V
ij+α(Sij−SL)で求め、該iを増加させて該位相
jでの二次電子検出量SをスライスレベルSLに収束さ
せ、収束したときの分析電圧Vに基づいて該測定点の電
圧を求める、電子ビームテスタによる電圧波形測定方法
であって、ここに収束係数αは二次電子検出量の増分δ
Sに対する分析電圧の増分がδVのときα=−δV/δ
Sであり、 (1)該分析電圧を固定し該位相jを変化させたときの
二次電子検出量Sを取得し、該二次電子検出量Sが最大
となる該位相jL及び該二次電子検出量Sが最小となる
該位相jHを求め、 (2)該位相jLで該分析電圧を変化させたときの二次
電子検出量Sを取得し、該二次電子検出量Sが該スライ
スレベルSLとなる点の該分析電圧VL及び収束係数αL
を求め、 (3)該位相jHで該分析電圧を変化させたときの二次
電子検出量Sを取得し、該二次電子検出量Sが該スライ
スレベルSLとなる点の該分析電圧VH及び収束係数αH
を求め、 (4)該分析電圧がVijのときの該収束係数αを、α=
{(αH−αL)Vij+αLH−αHL}/(VH−VL
により求め、該収束係数αを、該分析電圧Vijから該分
析電圧Vi+1jを算出するのに用いることを特徴とする。
【0028】本発明では、従来一定と仮定していた収束
係数αを上記方法で直線近似することにより、収束係数
αを適正な値としているので、処理を特に複雑にするこ
となく、分析電圧が収束する際のハンチングが小さくな
って安定かつ速やかに収束し、これにより、電圧波形測
定に要する時間を長くすることなく電圧波形測定精度を
向上させることができる。
【0029】本発明の第1態様では、二次電子検出量S
をスライスレベルSL に収束させる上記収束処理によ
り、全位相jについて|Vi+1j−Vij|が小さな正数ε
以下となった後にさらに、各位相jについて、該収束処
理をN回繰返してN個の分析電圧を求め、該N個の分析
電圧の平均値に基づいて該測定点の電圧を求める。
【0030】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。
【0031】図2は、電子ビームテスタの要部ハードウ
エア構成を示す。
【0032】電子ビーム照射装置10は、電子銃11か
ら放射された電子ビームEBを、コンデンサ磁界レンズ
12A、パルス化用偏向板13、パルス化用アパーチャ
14、コンデンサ磁界レンズ12B、偏向器15及び対
物磁界レンズ16に通して、ステージ17上に固定され
た試料18上の測定点に収束照射させる。照射点から放
出された2次電子SEは、対物磁界レンズ16の内側に
配置された引出しグリッド191、制御グリッド192
及びエネルギー分析グリッド193を通って2次電子検
出器20で検出される。2次電子検出器20の出力電流
は、アンプ21で電圧に変換されかつ増幅された後、A
/D変換器22でデジタル化されてコンピュータ30に
供給される。
【0033】一方、クロック発生器23は、クロックφ
1 をカウンタ24のクロック入力端子に供給し、クロッ
クφ1 を例えば1/512分周したクロックφ2 をトリ
ガ信号としてテスト信号発生回路25及びディレイユニ
ット26に供給する。テスト信号発生回路25は、この
クロックφ2 に同期して、試料18に周期的なテスト信
号を供給する。クロック発生器23の出力ゲートは、コ
ンピュータ30からのスタート/ストップ信号により制
御される。カウンタ24は、クロックφ1を計数し、そ
の計数値をコンピュータ30に供給しかつ計数値の例え
ば下位9ビットを位相iとしてディレイユニット26に
供給する。ディレイユニット26は、クロックφ2 を受
けた後、カウンタ24からの位相iがjになったときに
電子ビームEBがパルス化用アパーチャ14を通過する
ように、パルス化用偏向板13に印加する電圧を制御す
る。この位相jは、クロックφ2によりインクリメント
される。
【0034】コンピュータ30には、設定値入力用のキ
ーボード31と、設定値や電圧測定波形等を表示するた
めの表示装置32とが接続されている。
【0035】次に、図6を参照しながら図3〜図5に基
づいてコンピュータ30による電圧波形測定処理手順を
説明する。
【0036】(70)試料上の測定点の印加電圧を例え
ば0Vにし、図9(A)に示す如く、分析電圧Vに対す
る二次電子検出量SのいわゆるSカーブを取得する。二
次電子検出量Sの最大値Smaxと最小値Sminの平均値を
スライスレベルSLとする。
【0037】(71)位相識別変数jに初期値0を代入
する。
【0038】(72)分析電圧Vを一定値V0、例えば
図9(A)においてS=SLとなるV=V0に設定する。
【0039】(73)位相jにおいて、試料の測定点に
パルス状の電子ビームEBを照射し、二次電子検出量S
jを取得し、これを位相jの値と対応させて記憶してお
く。
【0040】(74)位相jと位相最大値mとを比較す
る。
【0041】(75)j≠mの場合には、位相jをイン
クリメントし、上記ステップ73へ戻る。ステップ73
〜75の繰返しにより、図6(A)に示すような二次電
子検出量Sの分布が得られる。
【0042】(76)j=mとなった場合には、図6
(A)に示すように、二次電子検出量S1〜Smの最大値
S=Smaxに対応する位相jL及び二次電子検出量S1
mの最小値S=Sminに対応する位相jHを求める。
【0043】(77、78)位相jがjLのときの被測
定電圧に対し、分析電圧Vを変化させて図6(B)に示
すようなSAカーブを取得する。
【0044】(79)図6(B)に示す如く、SA=SL
となる分析電圧V=VLを求める。
【0045】(80)収束係数αL=−1/βLを求め
る。ここにβLは、SAカーブと直線S=SLとの交点で
のSAカーブの傾きである。
【0046】(81、82)位相jがjHのときの被測
定電圧に対し、分析電圧Vを変化させて図6(B)に示
すようなSBカーブを取得する。
【0047】(83)図6(B)に示す如く、SB=SL
となる分析電圧V=VHを求める。
【0048】(84)収束係数αH=−1/βHを求め
る。ここにβHは、SBカーブと直線S=SLとの交点で
のSBカーブの傾きである。
【0049】次に、図4に示す処理を行う。図4のステ
ップ51〜59は図7の対応するステップ51〜59と
同一であり、図4が図7と異なる点は、ステップ53と
ステップ54との間に、次のステップ85がある点であ
る。
【0050】(85)分析電圧Vijにおける収束係数α
を、分析電圧VL〜VHの範囲で直線近似する。すなわ
ち、次式、 α={(αH−αL)Vij+αLH−αHL}/(VH
L) により収束係数αを求める。
【0051】図4のステップ58で肯定判定された場合
には、図5に示す処理を行う。図5のステップ60〜6
9は図8の対応するステップ60〜69と同一であり、
図5が図8と異なる点は、ステップ62とステップ63
との間に、ステップ86がある点である。このステップ
86は、VijをVkjと置き換える外は上記ステップ85
と同一処理である。
【0052】以上のような処理により、すなわち、従来
の処理に対し、図3に示す処理を付加し、且つ、図4の
ステップ85及び図5のステップ86の処理を付加する
ことにより、収束係数αがより適正な値となるので、分
析電圧が収束する際のハンチングが小さくなって安定に
収束し、比較的処理時間の長い図4のステップ52、5
3、85、54〜59での収束が速くなり、図5の処理
による電圧波形測定精度が向上する。
【0053】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る、電子
ビームテスタによる電圧波形測定方法では、従来一定と
仮定していた収束係数αを直線近似することにより、収
束係数αを適正な値としているので、処理を特に複雑に
することなく、分析電圧が収束する際のハンチングが小
さくなって安定かつ速やかに収束し、これにより、電圧
波形測定に要する時間を長くすることなく電圧波形測定
精度を向上させることができるという効果を奏し、電子
ビームテスタの性能向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る、電子ビームテスタによる電圧波
形測定方法を示すフローチャートである。
【図2】本発明の一実施例の電子ビームテスタの要部ハ
ードウエア構成図である。
【図3】電子ビームテスタによる電圧波形測定手順を示
すフローチャートである。
【図4】電子ビームテスタによる電圧波形測定手順を示
すフローチャートである。
【図5】電子ビームテスタによる電圧波形測定手順を示
すフローチャートである。
【図6】電圧波形測定説明図である。
【図7】従来の、電子ビームテスタによる電圧波形測定
手順を示すフローチャートである。
【図8】従来の、電子ビームテスタによる電圧波形測定
手順を示すフローチャートである。
【図9】電圧波形測定説明図である。
【符号の説明】
10 電子ビーム照射装置 11 電子銃 12A、12B コンデンサ磁界レンズ 13 パルス化用偏向板 14 パルス化用アパーチャ 15 偏向器 16 対物磁界レンズ 17 ステージ 18 試料 191 引出しグリッド 192 制御グリッド 193 エネルギー分析グリッド 20 2次電子検出器 EB 電子ビーム SE 2次電子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−156329(JP,A) 特開 昭63−156330(JP,A) 特開 平3−17579(JP,A) 特開 平3−42586(JP,A) 特開 平3−56864(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/28 - 31/3193

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビーム照射装置で電子ビームを、周
    期的変化する信号が供給される試料上の測定点に照射
    し、照射点から放出された二次電子を、分析電圧Vが印
    加されたエネルギー分析器を通して二次電子検出器で検
    出し、該信号の位相j及び第i回の分析電圧Vijの下で
    検出した二次電子検出量をSijとし収束係数をαとした
    とき、第i+1回の分析電圧Vi+1jをVi+1j=Vij+α
    (Sij−SL)で求め、該iを増加させて該位相jでの
    二次電子検出量SをスライスレベルSL に収束させ、収
    束したときの分析電圧Vに基づいて該測定点の電圧を求
    める、電子ビームテスタによる電圧波形測定方法であっ
    て、ここに収束係数αは二次電子検出量の増分δSに対
    する分析電圧の増分がδVのときα=−δV/δSであ
    り、 (1)該分析電圧を固定し該位相jを変化させたときの
    二次電子検出量Sを取得し、該二次電子検出量Sが最大
    となる該位相jL及び該二次電子検出量Sが最小となる
    該位相jHを求め、 (2)該位相jLで該分析電圧を変化させたときの二次
    電子検出量Sを取得し、該二次電子検出量Sが該スライ
    スレベルSLとなる点の該分析電圧VL及び収束係数αL
    を求め、 (3)該位相jHで該分析電圧を変化させたときの二次
    電子検出量Sを取得し、該二次電子検出量Sが該スライ
    スレベルSLとなる点の該分析電圧VH及び収束係数αH
    を求め、 (4)該分析電圧がVijのときの該収束係数αを、α=
    {(αH−αL)Vij+αLH−αHL}/(VH−VL
    により求め、該収束係数αを、該分析電圧Vijから該分
    析電圧Vi+1jを算出するのに用いることを特徴とする、
    電子ビームテスタによる電圧波形測定方法。
  2. 【請求項2】 二次電子検出量SをスライスレベルSL
    に収束させる前記収束処理により、全位相jについて|
    i+1j−Vij|が小さな正数ε以下となった後にさら
    に、各位相jについて、該収束処理をN回繰返してN個
    の分析電圧を求め、該N個の分析電圧の平均値に基づい
    て該測定点の電圧を求めることを特徴とする請求項1記
    載の方法。
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