JPH01237475A - 電子ビーム装置のビームアライメント方法 - Google Patents

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〕 ＬＳＩ等の動作解析試験を行うための電子ビーム装置に
おけるビームアライメント方法に関し、電子ビーム装置
における経時的変化に基づく走査線の位置ずれを補正し
て、時間的に安定した動作解析試験を行うことができる
ようにすることを目的とし、 基準パルスに応じて電子ビームを走査して絞り孔を通過
させることによって該基準パルスに同期したパルスビー
ムを発生させて基準パルスを印加した試料に照射し、発
生ずる二次電子信号を検出するとともに該パルスビーム
の発注位相を変化させることによって該二次電子信号か
ら該試料における動作パルスの波形を測定するストロボ
電子ビーム装置において、初期状態において基準試料に
ついて測定された動作パルス波形のエツジタイミングを
記憶保持するとともに、使用状態において該基準試料に
ついて測定された動作パルス波形のエツジタイミングと
前記記憶されたエツジタイミングとの差を求めて該差に
応して電子ビームのアライメントを制御することによっ
て構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発ツ農よＬＳＴ等の動作解析試験を行うための電子ビ
ーム装置におけるビームアライメント方法に関するもの
である。

ＬＳＩの内部回路の動作解析試験を行うための装置とし
て、試料に電子ビームを照射して発生ずる二次電子を検
出することによって、試料各部の電圧を測定する電子ビ
ーム装置が開発されている。

特に高速なＬＳＩの動作解析試験を行うためには、試料
の繰り返し動作に同期して電子ビームをパルス状に試料
に照射して電圧測定を行う、電子ストロボ法による電子
ビーム装置が有効である。

このような電子ビーム装置においては、パルスビームが
正しく試料に照射されるように、ビームのアライメント
を容易に行い得ることが必要である。

（従来の技術〕 第３図は従来のおよび本発明が適用される電子ビーム装
置の、全体の概略構成図である。

第３図において、１は電子ビーム鏡筒であって内部は真
空に保たれており、電子銃２から放出される電子流は電
磁レンズを構成するコイル群３を経て収束され、下部の
試料台４上に搭載されたＩＣ５に細いビームとなって照
射される。この際試料台４を駆動することによって、Ｉ
Ｃ５の内部回路を構成する任意の導体にビームを照射す
ることができる。またこの場合アライメントコイル３八
に流す電流を設定することによって、電子ビームの軸位
置を調整することができるようになっている。

電子ビーム通路には主偏向器６．副偏向器７が直交して
設けられていて、それぞれ主偏向パルス発生回路８．副
偏向パルス発生回路９を経てパルスを印加されることに
よって電子ビームを走査して、絞り板１０に設けられた
絞り孔１）を経て短いパルスビームを発生させる。

第４図は電子ビームの走査に基づくパルスビームの発生
を説明するものであって、主偏向器６を構成する対向す
る平面電極６１．６２および副偏向器７を構成する平面
電極７．．７２間に第５図に示すようなそれぞれ異なる
位相とオフセント電圧とを有する主偏向パルスと副偏向
パルスとを印加することによって、絞り板１０上に矩形
の走査線１２を描く。この際、絞り孔１）は走査線１２
の矩形の一辺」二に位置するように設けられており、こ
れによって電子ビームの走査ごとに電子スＩ−ロボ用の
短いパルスビーム１２八を発生ずる。

これによって発生したパルスビームがＩＣ５に照射され
ると、照射位置にあるＩＣ導体からその有する電圧値に
対応するエネルギー（初速度）を有する二次電子が放出
される。この二次電子流は二次電子検出器１３によって
検出される。アナログディジタル（Ａ／Ｄ＞変換器１５
は、主偏向パルスを固定遅延回路１６を経て一定時間遅
延した信号によってサンプリングのタイミングを制御さ
れることによって、二次電子検出信号のピーク値をディ
ジタル信号に変換して出力する。加算平均回路１７はＡ
／Ｄ変換器Ｉ５の出力を所定回数加算し平均値を求めて
出力する。ここで加算平均を行うのは、二次電子検出信
号におけるノイズの影響を軽減するためである。

一方ＩＣ５にはクロックに同期してパルスを発生するパ
ルス発生器１８からパルスが入力されており、これによ
って動作状態になっている。また主偏向パルスは位相制
御回路１４によってその位相を制御されるが、位相設定
器１９ば、位相制御回路１４における主偏向パルス発生
の位相を加算平均回路１７の出力発生ごとに順次少しず
つ遅延させるように制御する。従って加算平均回路１７
から出力される信号のエンベロープは、ＩＣ５の被照射
位置の導体におけるパルス波形を示すものとなるので、
これを図示されない表示装置において表示することによ
って、ＩＣ５の内部回路の動作状態を知ることができる
。

前述のように試料であるＩＣ５に与えるパルスビームは
十分短くすることが可能であり、従って第４図の電子ビ
ーム装置によって、高い時間分解能でＬＳＩ各部の動作
状態の解析試験を行うことができる。

（発明が解決しようとする課題〕 第３図に示された電子ビーム装置においては、偏向器に
与えるパルス特に主偏向パルスのオフセント電圧や電子
ビームの軸の経時的変化に基づいて、描かれる走査線の
位置が変化すると、試料にパルスビームを照射するタイ
ミングが変化する。

そのため試料の動作解析試験を正確に行うことができな
くなるという問題があった。

第６図は電子ビーム偏向軌跡とパルスビームの照射タイ
ミングとの関係を示したものであって、正常時には（ａ
ｌに示すようにパルスビームを通過させる絞り孔１）が
矩形走査線１２の下辺の中央にあるべきものが、走査線
位置が左方にずれた状態（ｂｌではパルスビームの照射
タイミングが早くなるので、電子ビームのアライメント
を右方に移動させる必要があり、同様に走査線位置が右
方にずれた状態（Ｃ１ではパルスビームの照射タイミン
グが遅くなるので、電子ビームのアライメントを左方に
移動させる必要があることが示されている。

本発明はこのような従来技術の課題を解決しようとする
ものであって、電子ビーム装置における経時的変化に基
づく走査線の位置ずれを補正して、時間的に安定した動
作解析試験を行うことができるようにすることを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は第１図の実施例に示されるように、基準パルス
に応じて電子ビームを走査して絞り板１０を通過させる
ことによって該基準パルスに同期したパルスビームを発
生させて基準パルスを印加した試料５に照射し、発生す
る二次電子信号を検出するとともに該パルスビームの発
生位相を変化させることによって該二次電子信号から該
試料における動作パルスの波形を測定するストロボ電子
ビーム装置において、初期状態において基準試料につい
て測定された動作パルス波形のエツジタイミングを記憶
保持するとともに、使用状態において該基準試料につい
て測定された動作パルス波形のエツジタイミングと前記
記憶されたエツジタイミングとの差を求めて該差に応じ
て電子ビームのアライメントを制御するようにしたもの
である。

〔作　用〕

本発明において対象とするストロボ電子ビーム装置にお
いては、基準パルスに応して電子ビームを主偏向方向と
これと直交する副偏向方向とに偏向することによって、
絞り板１０上において矩形走査を行い、その−辺が絞り
孔１）を通過するようにして短いパルスビームを発生さ
せて試料に照射し、試料から発生する二次電子信号を検
出する。

この場合試料５には基準パルスを印加されて動作状態に
しておく。また主偏向パルスの位相を変化せてパルスビ
ームの発生位相を変化させることによって、検出された
二次電子信号からその試料における動作パルスの波形を
測定するものである。

このような電子ビーム装置において、初期状態において
基準となる試料について測定を行って、それに印加され
ている動作パルス波形のエツジタイミングを記憶保持し
ておく。そして装置の使用状態において同じ基準試料を
用いて測定に行ったときの動作パルス波形のエツジタイ
ミングと、予め記憶されているエツジタイミングとの差
を求めて、この差に応じて電子ビームのアライメントを
調整する。

従って電子ビーム装置において、主偏向パルスのオフセ
ント電圧や電子ビームの軸の経時的変化に基づいて、描
かれる走査線の位置が変化したために試料にパルスビー
ムを照射するタイミングが変化し、そのため試料の動作
解析試験を正確に行うことができなくなるという問題を
解消することができるようになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す要部回路図であって、
第４図に示された電子ビーム装置と同じ部分を同じ番号
で示し、それらの動作もまた同様であるものとする。

本実施例においては、第３図に示された電子ビーム装置
において、初期状態における基準試料の動作パルスのエ
ツジタイミングを記憶しておき、これと使用時における
同じ試料の動作パルスのエツジタイミング測定値との差
を求めて主偏向パルスオフセット電圧を補償することに
よって、前述のような走査線の位置ずれを補正する。

第１図において、２１は比較器、２２は微分回路、２３
はスイッチ、２４はメモリ、２５ば減算器、２６はディ
ジクルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器である。

また第２図は第１図に示された実施例における各部信号
を示したものであって、本発明の詳細な説明するもので
ある。第２図において各信号ｔａ＋〜（ｇｌは第１図中
において、対応する箇所に示されたものである。

第１図において、位相制御回路１４は位相設定器１９の
制御に基づいてクロックに対して一定位相の信号（ａ＋
を発生し、加算平均回路１７はこの信号に基づいて加算
平均の動作を行う。一方位相制御回路１４は位相設定器
１９の制御に基づいて、クロックに対する遅延Ｄｉが順
次増加する変化を一定周期ごとに繰り返す信号（ｂｌを
発生し、主偏向パルス発生回路８ばこれに基づいて主偏
向パルスを発生ずる。

さらに固定遅延回路１６は信号（ｂ）に対して一定の遅
延Ｄｃを与えて、信号（Ｃ）を発生ずる。Ａ／Ｄ変換器
１５は信号（Ｃ）に応じてサンプリングを行うことによ
って、（ｄ）に示す二次電子検出器１３の検出信号のピ
ーク値Ｓｉをディジタル信号に変換した信号を発生する
。上述の遅延Ｄｃは、主偏向パルスの発生から二次電子
検出信号のピーク値の発生までの時間遅れを補償するも
のである。

加算平均回路１７ば同じ遅延Ｄｉのときのピーク値Ｓｉ
を所定の回数加算して平均値Ｓｉを算出して出力する。

位相設定器】９は前述のように、位相制御回路１４にお
りる主偏向パルス発生の位相を順次少しずつ遅延させる
ように制御する。従って加算平均回路１７から出力され
る信号Ｓｉのエンベロープは、遅延Ｄ＋の変化に応じて
第２図ｔｅｌのＰに示すようにＩＣ５の被照射位置の導
体におけるパルス波形を示す。

比較器２Ｉは加算平均回路１７の出力波形Ｐの振幅と、
一定の基準値ｓｔｈとの大小を比較して、ｉｆ）に示す
ようにそれぞれ“１゛または′０”の出力を発生する。

位相設定器１９ば例えばカウンタからなり、比較器２１
の出力状態が“′０”のときは、八に出力される位相制
御回路１４に与える遅延量を定めるカラン］・値を順次
増加して、主偏向パルス発生の位相Ｄｉを遅延させ続け
る。そして比較器２１の出力状態が“１′′になったと
き、そのときの遅延量を示すカウント値をＢに出力する
。

スイッチ２３は電子ビーム装置における初期状態の設定
時には閉じられていて、Ｂに出力された位相設定器１９
のカウント値をメモリ２４に記憶する。

メモリ２４に対する設定が終了したときは、スイッチ２
３をオフにする。

ランニング状態において、微分器２２は比較器２１の出
力の“０”−“１”の立ち」二がりを検出して、（ｇｌ
に示すパルスを発生する。減算器２５はこのパルスを与
えられることによって、メモリ２４に記憶されている初
期状態のカウント値と、そのときの位相設定器１９のカ
ウント値との差を求めて出力する。

Ｄ／Ａ変換器２６は減算器２５のディジタル出力値をア
ナログ信号に変換して、オフセント電圧制御信号として
出力する。この信号は主偏向パルス発生回路８に与えら
れ、第５図に示された主偏向パルスのオフセット電圧Ｖ
ｍａｉｌを変化させる。

従って主偏向パルスの照射タイミングが初期状態から変
化した場合でも、オフセント電圧制御信号を与えて主偏
向パルスのオフセット電圧Ｖｍａｉｎを制御することに
よって、主偏向パルスの照射りイミングの変動が補償さ
れる。

このように偏向器に与えるパルスのオフセット電圧や電
子ビームの軸の経時的変化等に基づいて、描かれる走査
線の位置が変化するため、試料にパルスビームを照射す
るタイミングが変化した場合にも、主偏向器６に与える
パルスのオフセント電圧を変化して補正するので、試料
の動作解析試験を正確に行うことができるようになる。

また主偏向器６に与えるパルスのオフセント電圧を変化
する代りに、第１図の回路の出力を用いて第３図に示さ
れたアライメントコイル３への電流を変化させて電子ビ
ームの軸位置を調整することによって、走査線位置を補
正するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、初期状態において
基準試料について測定された動作パルス波形のエツジタ
イミングを記憶保持し、これと使用状態においてこの基
準試料について測定された動作パルス波形のエツジタイ
ミングとの差を求めてこの差に応じて電子ビームのアラ
イメントを制御するようにしたので、偏向器に与えるパ
ルスのオフセット電圧や電子ビームの軸の経時的変化に
基づくパルスビームの照射タイミングの変化を補償する
ことができ、ＬＳＩ等の作解析試験を常に正確に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、 第２図は本発明の詳細な説明する図、 第３図は従来のおよび本発明が適用される電子ビーム装
置の全体の概略構成図、 第４図はパルスビームの発生を説明する図、第５図は偏
向器印加パルスを示す図、 第６図は電子ビーム偏向軌跡とパルスビームの照射タイ
ミングとの関係を示す図である。 −Ｉ　Ｃ ６−主偏向器 ７−副偏向器 ８−主偏向パルス発生回路 ９−副偏向パルス発生回路 １０−・絞り板 １）−絞り孔 １２−走査線 １２Ａ−パルスビーム １３−二次電子検出器 １４−位相制御回路 １５−アナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１６−固定
遅延回路 １７−加算平均回路 １８−パルス発生器 １９−位相設定器 ２１−比較器 ２２−微分器 詔・−スイッチ ２４−　　メモリ ５−・減算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準パルスに応じて電子ビームを走査して絞り板
   （１０）を通過させることによって該基準パルスに同期
   したパルスビームを発生させて基準パルスを印加した試
   料（５）に照射し、発生する二次電子信号を検出すると
   ともに該パルスビームの発生位相を変化させることによ
   って該二次電子信号から該試料における動作パルスの波
   形を測定するストロボ電子ビーム装置において、 初期状態において基準試料について測定された動作パル
   ス波形のエッジタイミングを記憶保持するとともに、 使用状態において該基準試料について測定された動作パ
   ルス波形のエッジタイミングと前記記憶されたエッジタ
   イミングとの差を求めて該差に応じて電子ビームのアラ
   イメントを制御することを特徴とする電子ビーム装置の
   ビームアライメント方法。
2. （２）前記電子ビームのアライメントの制御が、前記エ
   ッジタイミングの差に基づいて電子ビームを走査する偏
   向パルスのオフセット電圧を変化させることによって行
   われることを特徴とする請求項第１項記載の電子ビーム
   装置のビームアライメント方法。