JPH01116453A

JPH01116453A - 電圧測定装置

Info

Publication number: JPH01116453A
Application number: JP62273480A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Ozaki; 一幸尾崎; Akio Ito; 昭夫伊藤; Toshihiro Ishizuka; 俊弘石塚; Kazuo Okubo; 大窪　和生
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1989-05-09
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2528906B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概　要〕試料に対して電子ビームを照射し、その試料から放出さ
れる二次電子を検出して電圧測定を行う電圧測定装置に
関し、電子ビームの照射電流変化や試料の二次電子放出効果の
変化および局所電界効果等の影響を受けることなく、高
精度に試料の電圧を測定することを目的とし、試料に対して電子ビームを照射し、該試料から放出され
る二次電子を分析電極に印加する電圧を変化させて検出
し、前記試料の電圧を測定する電圧測定装置であって、
前記分析電極を通過した二次電子を検出する通過二次電
子検出手段と、前記分析電極で阻止された二次電子を検
出する阻止二次電子検出手段とを具備し、前記通過二次
電子検出手段の出力と前記阻止二次電子検出手段の出力
とから前記試料の電圧を算出するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電圧測定装置に関し、特に、試料に対して電子
ビームを照射し、その試料から放出される二次電子を検
出して電圧測定を行う電圧測定装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、高速駆動されるＬＳＩ内部の動作解析を行うため
に、ＬＳＩ内部の配線パターンや電極等に電子ビームを
照射し、電子ビーム照射によりＬＳＩ内部の電極等から
二次電子を放出させ、その放出された二次電子を検出し
て電圧を測定する電圧測定装置が注目されている。

第５図は従来の電圧測定装置の一例を一部模式的に示す
ブロック図である。同図に示されるように、従来の電圧
測定装置は、対物レンズ１０８により試料１０１（具体
的に、試料１０１上の配線パターンや電極等）に対して
電子ビーム１０２を収束させ、試料１０１から放出され
る二次電子１０３を分析電極１０４でエネルギー分析し
てマイクロチャンネルプレート１０５により検出するよ
うになされている。

すなわち、電子ビーム１０２の照射により試料１０１か
ら放出された二次電子１０３は引出電極１０７により加
速され、分析電極１０４に印加される電圧でエネルギー
分析される。分析電極１０４を通過した二次電子（成る
値よりも大きいエネルギーを有する二次電子）１０３ａ
は、反射電極１２１の周囲に設けられた円板形状のマイ
クロチャンネルプレート１０５で検出される。ここで、
分析電極１０４で阻止された二次電子１０３ｂは、引出
電極１０７の方向に戻されることになる。

マイクロチャンネルプレート１０５の出力は、増幅器１
９１で増幅されて差動増幅器１９３の一方の入力端子に
供給される。差動増幅器１９３の他方の入力端子には基
準電圧発生器１９６の出力電圧（闇値電圧）Ｖｔｈが印
加され、増幅器１９１の出力電圧と闇値電圧Ｖいとが差
動増幅されるようになされている。差動増幅器１９３の
出力は電圧発生器１９４に供給され、電圧発生器１９４
からは差動増幅器１９３の出力に応じた電圧が分析電極
１０４に印加されることになる。また、電圧発生器１９
４の出力はＡ／Ｄコンバータ１９５にも供給され、そし
て、へ／ロコンバータ１９５の出力は分析電圧データと
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、第５図に示した従来の電圧測定装置は
、分析電極１０４を通過した二次電子１０３ａだけをマ
イクロチャンネルプレート１０５で検出し、そのマイク
ロチャンネルプレート１０５の出力から試料１０１の電
圧を算出するようになされている。

第６図は第５図の電圧測定装置で検出されたエネルギー
分析曲線を示す図である。同図に示されるように、分析
電圧■に対する増幅器１９１の出力電圧、すなわち、分
析電極１０４に印加された電圧に対してマイクロチャン
ネルプレート１０５で検出される分析電極１０４を通過
した二次電子１０３ａの数は、Ｓ字形状の曲線（エネル
ギー分布曲線Ｓｏ）を示す。このエネルギー分布曲線Ｓ
０は閾値電圧Ｖｔｋによりスライスされ、そして、エネ
ルギー分布曲線Ｓ０が閾値電圧Ｖいと交わる分析電圧の
値ｖ０が求められるようになされている。

ところで、試料１０１を照射する電子ビーム１０２の強
度（照射電流）は常に一定ではなく変化し得るものであ
り、また、試料１０１から放射される二次電子１０３が
有するエネルギーは試料１０１上の配線パターンや電極
等（試料１０１）の材質や形状等により変化する。さら
に、例えば、測定する配線パターンから放出される二次
電子１０３のエネルギーは隣接する配線パターンの電位
変化の影響（局所電界効果の影響）を受けることになる
。第６図中、で示したエネルギー分布曲線Ｓ１は、照射
電流が変化した場合を示すもので、このように照射電流
が変化すると、闇値電圧Ｖいとエネルギー分布曲線Ｓ１
との交点である分析電圧の値■、は、正確な分析電圧の
値Ｖ０と相違することになる。

すなわち、従来の電圧測定装置は、分析電極１０４を通
過した二次電子１０３ａだけを検出して試料１０１の電
圧を算出するようになされているために、電子ビームの
照射電流変化や試料の二次電子放出効率の変化および局
所電界効果等の影響を受けて試料１０１の電圧測定を高
精度に行うことが困難であった。

本発明は、上述した従来形の電圧測定装置が有する問題
点に鑑み、電子ビームの照射電流変化や試料の二次電子
放出効果の変化および局所電界効果等の影響を受けるこ
となく、高精度に試料の電圧を測定することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明に係る電圧測定装置の構成を示す図であ
る。

本発明の電圧測定装置によれば、試料ｌに対して電子ビ
ーム２を照射し、該試料１から放出される二次電子３を
分析電極４に印加する電圧を変化させて検出し、前記試
料１の電圧を測定する電圧測定装置であって、前記分析
電極４を通過した二次電子３ａを検出する通過二次電子
検出手段５と、′前記分析電極４で阻止された二次電子
３ｂを検出する阻止二次電子検出手段６とを具備し、前
記通過二次電子検出手段５の出力と前記阻止二次電子検
出手段６の出力とから前記試料１の電圧を算出すること
を特徴とする電圧測定装置が提供される。

〔作　用〕

上述した構成を有する本発明の電圧測定装置によれば、
電子ビーム２の照射により試料１から放出された二次電
子３は、分析電極４でエネルギー分析される。分析電極
４を通過した二次電子３ａは通過二次電子検出手段５に
より検出され、また、分析電極４で阻止された二次電子
３ｂは阻止二次電子検出手段６により検出される。そし
て、通過二次電子検出手段５の出力と阻止二次電子検出
手段６の出力とから試料１の電圧が算出されることにな
る。

これによって、電子ビームの照射電流変化や試料の二次
電子放出効果の変化および局所電界効果等の影響を受け
ることなく、高精度に試料の電圧を測定することができ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係る電圧測定装置の実施
例を説明する。

第２図は本発明の電圧測定装置の一実施例を一部模式的
に示すブロック図である。同図に示されるように、本実
施例の電圧測定装置は、対物レンズ８により試料１　（
具体的に、試料１上の配線パターンや電極等）に対して
電子ビーム２を収束させ、試料１から放出される二次電
子３を分析電極４でエネルギー分析してマイクロチャン
ネルプレート５および６で検出するようになされている
。

すなわち、電子ビーム２の照射により試料１から放出さ
れた二次電子３は引出電極７により加速され、分析電極
４に印加される電圧でエネルギー分析される。分析電極
４を通過した二次電子（成る値よりも大きいエネルギー
を有する二次電子）　３ａは、反射電極２１の周囲に設
けられた円板形状のマイクロチャンネルプレート５で検
出され、また、分析電極４で阻止された二次電子（成る
値よりも小さいエネルギーを有する二次電子）３ｂは、
引出電極７に隣接して設けられたマイクロチャンネルプ
レート６で検出されることになる。

マイクロチャンネルプレート５の出力は、増幅器９１で
増幅されて差動増幅器９３の一方の入力端子に供給され
、また、マイクロチャンネルプレート６の出力は、増幅
器９２で増幅されて差動増幅器９３の他方の入力端子に
供給される。差動増幅器９３の出力は電圧発生器９４に
供給され、電圧発生器９４からは差動増幅器９３の出力
に応じた電圧が分析電極４に印加されることになる。ま
た、電圧発生器９４の出力はＡ／ロコンバータ９５にも
供給され、そして、Ａ／Ｄコンバータ９５の出力は分析
電圧データとなる。

第３図は第２図の電圧測定装置で検出されたエネルギー
分析曲線を示す図である。同図に示されるように、分析
電圧Ｖに対する増幅器９１の出力電圧、すなわち、分析
電極４に印加された電圧に対し、マイクロチャンネルプ
レート５で検出される分析電極４を通過した二次電子３
ａの数は、Ｓ字形状の曲ｖＡ（エネルギー分布曲線Ｓ、
）を示す。

また、分析電圧Ｖに対する増幅器９２の出力電圧、すな
わち、分析電極４に印加された電圧に対し、マイクロチ
ャンネルプレート６で検出される分析電極４で阻止され
た二次電子３ｂの数は、逆Ｓ字形状の曲線（逆エネルギ
ー分布曲線Ｓ＆）を示す。

ここで、増幅器９１および９２の出力は差動増幅器９３
にそれぞれ供給され、エネルギー分布曲線Ｓ、と逆エネ
ルギー分布曲線Ｓ６との交点Ｃ０が導出される。そして
、この交点Ｃ０から分析電圧の値ｖｃが求められるよう
になされている。

ところで、試料ｌを照射する電子ビーム２の強度（照射
電流）が変化すると、エネルギー分布曲線Ｓ、および逆
エネルギー分布曲線Ｓｂは、第３図中の破線で示される
ように、それぞれ曲線ＳＳＩおよびＳ６１のようにシフ
トする。しかし、電子ビニム２の照射電流変化はエネル
ギー分布曲線ＳＳ＋および逆エネルギー分布曲線Ｓｏｌ
を同等にシフトさせることになるため、エネルギー分布
曲線ＳＳ＋と逆エネルギー分布曲線Ｓ６１との交点Ｃ０
ｌから求めた分析電圧の値■ゎは、電子ビーム２の照射
電流変化がない場合の分析電圧の値と一致することにな
る。また、局所電界効果の影響により試料１から放出さ
れる二次電子３が変化した場合も、電子ビーム２の照射
電流が変化した場合と同様に、エネルギー分布曲線３５
１と逆エネルギー分布曲線Ｓ６□との交点Ｃ０から電子
ビーム２の照射電流変化がない場合の分析電圧の値と同
一の分析電圧の値■ゎが得られることになる。

このように、本実施例の電圧測定装置は、分析電極４を
通過した二次電子３ａおよび分析電極４で阻止された二
次電子３ｂを共に検出してエネルギー分布曲線Ｓ、およ
び逆エネルギー分布曲線Ｓ６を導出し、これらエネルギ
ー分布曲線Ｓ、と逆エネルギー分布曲線Ｓ、との交点Ｃ
０から分析電圧の値ＶＣが求めるものである。そのため
に、たとえ、電子ビーム２の照射電流が変化したり、局
所電界効果の影響が生じたとしても、導出されたエネル
ギー分布曲線Ｓ、および逆エネルギー分布曲線Ｓ６から
得られた分析電圧の値■。は変化せず、試料１の電圧測
定を高精度に行うことができる。

第４図は本発明の電圧測定装置の他の実施例を一部模式
的に示すブロック図である。この第４図に示す電圧測定
装置は、引出電極７２．マイクロチャンネルプレート６
、分析電極４およびマイクロチャンネルプレート５を対
物レンズ８の位置に配設したものである。すなわち、電
子ビーム２の照射により試料１から放出された二次電子
３を第１の引出電極７１で対物レンズ８のヨーク８ｂ内
に加速して引出し、さらに、第２の引出電極７２で二次
電子３を加速して分析電極４でエネルギー分析する。こ
こで、第２の引出電極７２に印加される電圧は、第１の
引出電極７１に印加される電圧と等しいか、または、引
出電極７１の電圧よりも低くなされている。

第４図の電圧測定装置の他の構成は、第２図の電圧測定
装置と同じであり、分析電極４を通過した二次電子３ａ
はマイクロチャンネルプレート５で検出され、そのマイ
クロチャンネルプレート５の出力は増幅器９１で増幅さ
れ、また、分析電極４で阻止された二次電子３ｂはマイ
クロチャンネルプレート６で検出され、そのマイクロチ
ャンネルプレート６の出力は増幅器９２で増幅されるよ
うになされている。ここで、参照符号８ａは、ヨーク８
ｂに巻設されたコイルである。

以上の実施例において、通過二次電子検出手段および阻
止二次電子検出手段としては、平面形状のマイクロチャ
ンネルプレート５および６が使用されているが、本発明
の電圧測定装置に使用する二次電子検出手段はマイクロ
チャンネルプレートに限定されるものではなく、また、
二次電子検出手段および分析電極の形状も平面形状以外
に、例えば、球面形状等にすることができるのはいうま
でもない。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明に係る電圧測定装置は、
分析電極を通過した二次電子および分析電極で阻止され
た二次電子を共に検出して試料の電圧を算出することに
よって、電子ビームの照射電流変化や試料の二次電子放
出効率の変化および局所電界効果等の影響を受けること
なく、高精度に試料の電圧を測定することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明に係る電圧測定装置の構成を示す図、第２図は本発明の電圧測定装置の一実施例を一部模式的
に示すブロック図、第３図は第２図の電圧測定装置で検出されたエネルギー
分析曲線を示す図、第４図は本発明の電圧測定装置の他の実施例を一部模式
的に示すブロック図、第５図は従来の電圧測定装置の一例を一部模式的に示す
ブロック図、第６図は第５図の電圧測定装置で検出されたエネルギー
分析曲線を示す図である。（符号の説明）１・・・試料、２・・・電子ビーム、３・・・二次電子、３ａ・・・分析電極を通過した二次電子、３ｂ・・・分
析電極で阻止された二次電子、４・・・分析電極、５・・・通過二次電子検出手段、６・・・阻止二次電子検出手段、？、７１．７２・・・引出電極、８・・・対物レンズ、２１・・・反射電極、９１．９２・・・増幅器、９３・・・差動増幅器、９４・・・電圧発生器、９５・・・Ａ／Ｄコンバータ。

Claims

【特許請求の範囲】１、試料（１）に対して電子ビーム（２）を照射し、該
試料（１）から放出される二次電子（３）を分析電極（
４）に印加する電圧を変化させて検出し、前記試料（１
）の電圧を測定する電圧測定装置であって、前記分析電極（４）を通過した二次電子（３ａ）を検出
する通過二次電子検出手段（５）と、前記分析電極（４
）で阻止された二次電子（３ｂ）を検出する阻止二次電
子検出手段（６）とを具備し、前記通過二次電子検出手
段（５）の出力と前記阻止二次電子検出手段（６）の出
力とから前記試料（１）の電圧を算出することを特徴と
する電圧測定装置。２、前記分析電極（４）に印加する電圧は、前記通過二
次電子検出手段（５）の出力と前記阻止二次電子検出手
段（６）の出力とが特定の関係となるように制御される
特許請求の範囲第１項に記載の装置。