JPH03229180A - 電子ビームテスタ - 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〕 試料の表面に電子ビームを照射し、該照射面から出射す
る２次電子を検出することにより、試料の電子ビーム照
射面の電位を計測する電子ビームテスタに関し、 引出グリッドと試料との間の距離が長くても２次電子の
捕獲効率を向上することを目的とし、試料に電子ビーム
を照射したときに該試料から放出された２次電子を引出
グリッドで引上げた後、該２次電子のエネルギーを検出
する電子ビームテスタにおいて、該引出グリッドから前
記試料側へ延在させた引出円筒を１ネルギ一分析器に取
付けるよう構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子ビームテスタに係り、特に試料の表面に電
子ビームを照射し、該照射面から出射する２次電子を検
出することにより、試料の電子ビーム照射面の電位を副
側する電子ビームテスタに関する。

電子ビームテスタは、半導体集積回路等の試料に電子ビ
ームを照射したときに、試料から放出される２次電子が
試料の電子ビーム照射面の電位の影響を受ける（電位が
低いときには多く、高いときには少ない）ので、逆にこ
の２次電子のエネルギーを検出及び分析することで試料
の電子ビーム照射面の電位〈例えば半導体集積回路の内
部配線の電圧）を測定する装置である。従って、かかる
電子ビームテスタでは２次電子の捕獲効率の向上が望ま
れる。

〔従来の技術〕

第５図は従来の電子ビームテスタの一例の構成図を示す
。同図中、１はプリント板で、このプリント板１にソケ
ット２を介して試料３が電気的に接続されている。試料
３はここでは半導体集積回路のチップ４であるものとし
ている。また、５はエネルギー分析器で、その内部には
電子銃（図示せず）から試料３の方向へ、順次に分析グ
リッド６、バッフ７グリツド７、引出グリッド８が夫々
設けられており、それらの各グリッド６〜８の間にはス
ペーサ９が設けられている。

次にこの従来の電子ビームテスタの動作について説明す
る。電子銃からの電子ビームエは分析グリッド６、バッ
フ７グリツド７及び引出グリッド８を順次透過してチッ
プ４の表面に照射され、これによりチップ表面から破線
■で示す如く２次電子が放出される。

引出グリッド８は正の電圧が印加され、２次電子を引上
げる機能を有するため、上記の２次電子■は引出グリッ
ド８を経由してバッフ７グリツド７に入射される。この
２次電子■は正の電圧が印加されるバッフ７グリツド７
により軌道が修正され、分析グリッド６に到り、ここで
分析される。

なお、分析グリッド６は２次電子を分析するために正負
に変化できる電圧を印加される。

このような従来の電子ビームテスタでは、引出グリッド
８と試料３との間の距離を、強い引出電界を作り２次電
子を引上げるためと、分解能の低下を避けるために、極
めて短くしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、試料３として半導体集積回路を使用する場合
、半導体集積回路はＤ　Ｉ　Ｐ　（Ｄｕａｌ　　Ｉ　ｎ
−１ｉｎｅ　ｐａｃｋａｇｅ）が多く、この場合は第５
図に示す如く、引出グリッド８と試料３（半導体集積回
路）との間の距離を第５図に示す如く極めて短くするこ
とができる。

しかし、最近、半導体集積回路等の大規模化、高密度化
が進み、パッケージが大きくなり、かつ、消費電力も多
くなっている。そのため発熱量も増えるので、この熱対
策として、キャビティ・ダウンタイプ・パッケージが使
われている。このパッケージは、チップ表面側にビンが
出ているために配線等のスペースを考慮すると、試料３
と引出グリッド８との間の距離を上記のＤＩＲパッケー
ジの試料に比し、かなり長くとらなければならないため
、従来の電子ビームテスタでは引出電界の低下により２
次電子の捕獲効率が低下し、また空間分解能の低下及び
電圧測定精度の劣化などの問題が発生してしまう。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、引出グリッド
と試料との間の距離が長くても２次電子の捕獲効率を向
上できる電子ビームテスタを提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

第１Ａ図は請求項１記載の発明（以下、第１発明という
）の原理構成図を示す。同図中、第５図と同一構成部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。第１Ａ図に
示す第１発明では、引出円筒１０を設けた点に特徴があ
る。この引出円筒１０は、引出グリッド８から試料３側
へ延在するようにしてエネルギー分析器５に取付けられ
ている。

引出同筒１０は、エネルギー分析器５に取付けられ、さ
らにエネルギー分析器５は、電子ど−ム鏡筒１７に取付
けられている。以下では、引出同筒１０は電子ビーム鏡
筒１７に取付けられているとする。

第１Ｂ図は請求項３記載の発明（以下、第２発明という
）の原理構成図を示す。同図中、第１Ａ図と同一構成部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。第１Ｂ図
に丞す第２発明では、引出円筒１０が電子ビーム鏡筒１
７に取付けられているか否かを検出する検出手段１１と
、試料３に対して相対的に電子ビーム１１筒１７を任意
方向に移動させるステージ１３．１４のパラメータを自
動的に変更設定するステージ制御系１２とを設けた点に
特徴がある。

〔作用〕

第１Ａ図において、電子ビーム■は分析グリッド６、バ
ッファグリッド７、引出グリッド８及び引出円筒１０を
通過して試料３に照射される。これにより、試料３の表
面から放出された２送電子■は、引出円筒１０に到る。

このとき、引出円筒１０は引出グリッド８と同電位とさ
れているので、引出円筒１０と引出グリッド８とが等電
界であるから、引出円筒１０により引出グリッド８と同
じように２次電子を大きな電界で引上げることができる
。

ところで、このような引出円筒１０を着脱自在とされた
電子ビームテスタにおいては、引出円筒１０を設置した
場合と設置しない場合とでステージ制御に関するパラメ
ータの変更が必要となるが、この変更を電子ビームテス
タの使用者が行なうようにすると、変更のし忘れが生じ
ることがあり、それにより引出円筒１０が取付けられて
いるにも拘らず取付けられていないときの制御用パラメ
ータをそのまま使用すると試料３あるいは装置の一部を
破壊さゼてしまう。

そこで、第１Ｂ図に示す第２発明では、引出円筒１０が
真空室１５内で電子ビーム鏡筒１７に取付けられている
か否かを検出手段１１で検出し、電子ビーム鏡筒１７（
引出円筒１０が取り付けられているときは電子ビーム鏡
筒１７及び引出円筒１０）を、試料搭載台１６上に搭載
されている試料３に対して試料表面に平行なＸ、Ｙ方向
に移動させるｘＹステージ１３と、試料３の表面に垂直
なＺ方向に移動させるＺステージ１４とを移動制御する
ステージ移動範囲等のパラメータを、上記検出結果に応
じてステージ制御系１２で変更設定する。従って、第２
発明ではＸＹステージ１３及びＺステージ１４を引出円
筒１０の電子ビーム鏡筒１７への取付けの有無に応じて
常に最適に移動制御することができる。

（実施例〕 第２図は本発明の第１実施例の構成図を示す。

同図中、第１Ａ図と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。第２図において、２０は引出円筒
で、例えばパーマロイ（ＦｅＮｉ）等の磁性材料からな
り、前記した引出円筒１０に相当する。２１は対物レン
ズで、その内側に前記エネルギー分析器５（分析グリッ
ド６、バッフ７グリツド７及び引出グリッド８）が配設
されている。また、２２は２次電子検出器で、２次電子
を検出する。また、２３はキャビティダウンタイプの半
導体集積回路で、チップ２４を有し、かつ、チップ２４
と同じ側の面に入出力ビン２５が設けられている。半導
体集積回路２３の入出力ビン２５はソケット２６を介し
てプリント板２７に固定されている。なお、ソケット２
６とプリント板２７にはチップ２４が引出グリッド８側
から見えるように穴２６ａ、２７ａが設けられている。

前記引出円筒２０はこの穴２７ａ、　２５ａを通してチ
ップ２４の表面の極近傍まで近接配置されている。また
、引出円１！２０は引出グリッド８に接触されており、
引出グリッド８と同電位とされている。

次に、本実施例の動作について説明する。電子銃（図示
せず）から出射された電子ビームは第２図に実線■で示
す如く直進してチップ２４の表面に照射される。これに
より、チップ２４の電子ビーム照射面から２次電子が放
出され、引出グリッド８までの引出円筒２０内の等電界
中を破線■で示す軌跡を描いて進み、その後バッフ７グ
リツド７と対物レンズ２１の磁界内を通って分析グリッ
ド６でエネルギー分析され、２次電子検出器２２に入射
され、ここで２次電子の検出エネルギーに基づきチップ
２４の電圧が測定される。

本実施例では、引出グリッド８と同電位とされた引出円
筒２０がチップ２４の極近傍にまで接近されているため
、従来装置でキャビティダウンタイプの半導体集積回路
の電圧測定する場合に比べ、２次電子の捕獲効率が向上
し、Ｓ／Ｎを向上することができる。

なお、対物レンズ２１と試料である半導体集積回路２３
との間の距離が長くなると、外部の浮遊磁界によって電
子ビームが揺れる現象が発生し空間分解能の低下を起す
おそれがあるが、本実施例では引出円筒２０がパーマロ
イで構成されているために、引出円筒２０によって磁気
シールド効果が得られるから、空間分解能の低下を防止
することができる。

次に本発明の第２実施例について第３図の構成図と共に
説明する。同図中、第１Ｂ図及び第２図と同一構成部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。第３図にお
いて、引出円筒２０は対物レンズ２１を介して電子ビー
ム鏡筒１７に接続されている。また、３１は発光素子、
３２は受光素子で、発光素子３１から出射された光が引
出円筒２０が無いときには受光素子３２で受光され、引
出円８２０が有るときは引出円筒２０で遮ぎられて受光
素子３２で受光されないように配置され、前記検出手段
１１を構成している。なお、図中、黒丸は０リングを示
す。

次に本実施例の動作について説明する。試料がキャビテ
ィダウンタイプと呼ばれている半導体集積回路２３であ
るときの電圧測定時には、引出円ｖ４２０が真空室１５
内に設けられるから、受光素子３２が発光素子３１から
の光を受光できない。

ステージ制御系１２はこのときの受光素子３２の出力信
号に基づき引出円ｉ！２０が装着されていると判定し、
ステージ移動範囲等のパラメータを弓出円筒２０装着時
対応のものに設定する。一方、試料がＤＩＲ構造の半導
体集積回路のときは引出円筒２０を設ける必要がなく、
この場合には発光素子３１からの光が受光素子３２で受
光される。

このときの受光素子３２の出力信号に基づき、ステージ
−１１０系１２は前記パラメータを引出円筒２０非装義
時対応のものに設定する。

これにより、引出円ｌＩ２０の装着の有無に応じてステ
ージ移動範囲等のパラメータが自動的に変更でき、パラ
メータの変更作業の効率化に寄与できると共に、パラメ
ータ変更し忘れによる試れや装置の一部の破壊などを防
止できる。

次に本発明の第３実施例について第４図のｌｌ１１：Ｉ
ｔ。

図と共に説明する。同図中、第３図と同一構成部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。第４図において
、３６は電子ビームテスタの外部の所定位置に設けられ
た引出円筒収納部で、所定位置に検出器３８が設けられ
ている。この検出器３８はフォトカブラ又はマイクロス
イッチで、引出円筒２０が引出円筒収納部３６に収納さ
れて（Ｘるときと、収納されていないときとで異なる論
理レベルの検出信号を発生する構成とされている。

この検出器３８の出力検出信号はステージ制御系１２へ
供給される。上記の引出円筒収納部３６及び検出器３８
は前記した検出手段１１を構成している。

ここで、引出円筒２０が電子ビームｍ筒１７に対して真
空室１５の所定位置に取付けられるときは、引出円筒２
０が引出円筒収納部３６から取り出されて上記所定位置
に取付けられるから、引出円筒収納部３６には存在しな
い。一方、引出円筒２０が真空室１５内に装着されてい
ないときは、引出円筒収納部３６に収納されている。従
って、検出器３８からの検出信号の論理レベルからステ
ージ制御系１２は引出円筒２０が電子ビームａｍ１７に
真空室１５内の所定位置で取付けられているか否かを間
接的に検出し、それに基づいてステージυ１１１１用パ
ラメータを変更設定する。

本実施例は第２実施例のような真空室１５内に引出円筒
２０が存在するか否かを直接検出する方式ではなく、間
接的に検出する方式であるが、既存の電子ビームテスタ
の構成を殆ど変更する必要がな〈実施が容易である。ま
た、本実施例では引出円筒２０が電子ど一ム鏡筒１７に
取付けられていないにも拘らず、紛失等により引出円筒
収納部３６にも収納されていないことが生ずる可能性は
あるが、その場合にはステージ制御系１２は引出円筒２
０が電子ビームａ筒１７に取付けられている場合の制御
用パラメータに設定するので、半導体集積回路２３の破
損等を防止することができる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、真空室に設置されたエネ
ルギー分析器内の引出グリッドの電圧と同電位の引出円
筒を試料側に延在形成したため、引出グリッドと試料と
の間の距離をキャビティダウンタイプの半導体集積回路
等のように従来装置では長くせざるを得なかった場合で
も、従来より短くすることができ、よって２次電子の捕
獲効率を従来より向上することができ、また引出円筒の
電子ビームｍ筒への取付けの有無に応じてステージ移動
範囲等のステージ制御用パラメータを自動的に変更する
ようにしたため、上記パラメータの変更作業が効率化す
ると共に常に最適なステージ制曽ができ、よって引出円
筒が試料に衝突して試料や装置の一部を破損することを
防止することができる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図及び第１Ｂ図は夫々第１．第２発明の原理構成
図、 第２図は本発明の第１実施例の構成図、第３図は本発明
の第２実施例のＩＩＡｔＬ図、第４図は本発明の第３実
施例の構成図、第５図は従来の一例の構成図である。 図において、 ３は試料、 ５はエネルギー分析器、 ６は分析グリッド、 ７はバッフ？グリッド、 ８は引出グリッド、 １０．２０は引出円筒、 １１は検出手段、 １２はステージ制御系 １７は電子ビーム！ｉ筒 を示す。 第１Ａ図 ＃２嘴シ川の凰理駐瞬戸むコ 本発明／）＃７大雄がＪ噛嚢べ図 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料（３）に電子ビームを照射したときに該試料
   （３）から放出された２次電子を引出グリッド（８）で
   引上げた後、該２次電子のエネルギーを検出する電子ビ
   ームテスタにおいて、 該引出グリッド（８）から前記試料（３）側へ延在させ
   た引出円筒（１０）をエネルギー分析器（５）に取付け
   たことを特徴とする電子ビームテスタ。
2. （２）前記引出円筒（１０）が、前記引出グリッド（８
   ）の電圧と同電位であることを特徴とする請求項１記載
   の電子ビームテスタ。
3. （３）前記引出円筒（１０）が前記エネルギー分析器（
   ５）に取付けられているか否かを検出する検出手段（１
   １）と、該検出手段（１１）の検出結果に基づき該引出
   円筒（１０）が取付けられているときと取付けられてい
   ないときとで、前記試料（３）に対して相対的に電子ビ
   ーム鏡筒（１７）を任意方向に移動させるステージ（１
   ３、１４）の制御用パラメータを自動的に変更設定する
   ステージ制御系（１２）と、を具備したことを特徴とす
   る請求項１又は請求項２記載の電子ビームテスタ。