JPH03254053A - 一次電子着地誤差の補正方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば高精度な電圧波形測定が可能なスト
ロボ電子ビームブローバにおけろ一次電子着地誤差の補
正方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第９図はス１−ロボ電子ビームブローバの基本構成図で
ある。

図にワイて、１はＳ　Ｅ　Ｍ　（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）鏡筒部、２は電
子銃、３はビーム偏向器、４は二次電子検出器、５は半
導体集積回路等によるＤＵＴ　（Ｄｅｖｉｃｅ　Ｕｎｄ
ｅｒ　Ｔｅ５ｔ　）　、６はストロボパルス制御回路、
７は電圧測定回路、８はＬ　Ｓ　Ｉ　（Ｌａｒｇｅ　５
ｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ）子
スフ、９は前記ＤＵＴ５上の電圧を測定する減速電圧型
分光器（以下、単に分光器という）である。

次に動作について説明する。

まず、ＬＳＩテスタ８によりＤＵＴ５を動作状態にさせ
るとともに、繰り返しトリガ信号をストロボパルス制御
回路６に与える。これによりストロボパルス制御回路 ５の繰り返し周波数と同期して、これに接続されたビー
ム偏向器３により、電子銃２から放出される−次電子ビ
ームをパルス化し、特定の位相で特定の時間幅をもって
ＤＵＴ５の表面を走査させろ。

パルス化された一次電子ビームは繰り返してＤＵＴ５の
表面に照射されるが、常に同し位相であるため、この状
態におけるＳＥＭ像はその特定位相での電位コントラス
ト像になる（以下、これをストロボ電位コントラスト 次電子ビームの走査を止め配線領域上の一点だけを照射
するか、もしくは配線領域内の微小範囲に一次電子ビー
ムの走査領域を限定して、ストロボパルス制御回路６に
よりパルス化された一次電子ビームの位相を走査させな
がら位相に対応して、分光器９によりエネルギー分析し
た二次電子を、二次電子検出器４によりとらえると電圧
波形が得られる〈以下、これをサンプリング波形という
）。

なお、−次電子ビームを遅延させる位相に対応して二次
電子検出器４により信号を得るため、第９図に示すよう
に、電圧測定回路７には、ストロボパルス制御回路６か
ら位相軸の基準となるトリガ信号と、二次電子検出器４
からの二次電子信号を入力している。

第１　０図はマイクロコンピュータＬＳＩのバスライ、
のストロボ電位コノ１−ラスト像の一例を示す図である
。ここて、配線電極の電位がＨｉ（５Ｖ）であると、二
次電子の捕収量が減り暗く、Ｌｏｗ（０■）であると二
次電子の捕収量は増えて明るく、画喬上に写し出される
。

第１１図は、第１０図における配線Ａの回路ンミュレー
ンヨンによる電圧波形を示す図てあり、第１０図のス１
ーロボ電位コントラスｌ−像＋：ｉ、第１１図の位相Ｂ
におけるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来の電子ビームプローバでは、第１０図
に示す配線Ａの波形測定を行った際に得られるサンプリ
ング波形に、第１２図に示すような歪が現れることがあ
る。これは、Ｖｒａ，に、　（１９８１）　。

０ρｔ　ｉ　ｋ，　５８，　ｐｐ−２８１−２８４に示
された試料の電極（半導体集積回路の配線）の電位の変
化による一次電子ビームの着地位置の変化、いわゆる−
次電子着地誤差に起因するものである。これは電極面積
が広いとき、または電極電位が異常に高い時顕著に現れ
てくる現象であるが、ＬＳＩの微細化に伴い電極の配線
幅は狭くなってくると、微量な着地誤差であってもサン
プリング波形にその影響が現れて誤差を生じさせるとい
う問題があった。また、電極面積が広いボンブイノブパ
ッドの近傍では、その影響がさらに増大し、波形測定が
できなくなる等の問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、−次電子着地誤差を補正できる一次電子着
地誤差の補正方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る一次電子着地誤差の補正方法は、試料表
面の被測定電極を含む領域上を走査して論理状態マツピ
ングを取得し、この論理状態マツピングにより一次電子
着地誤差を求め、これを補正するためのオフセット信号
を生成し、このオフセラ１−信号により電子ビームの走
査を制御するものである。

〔作用１ この発明においては、論理状態マ・ソピングによって求
められた実際の一次電子着地誤差から、これを補正する
ためのオフセラ１〜信号が生成され、このオフセット信
号によって電子ビームの走査が制御される。

〔実施例］ 第１図はこの発明の一次電子着地誤差の補正方法の一実
施例を説明するための構成図である。この図において、
５はＤＵＴ，１０はｘ軸フレームスキャンコイル、１１
はドライバアンプ、１２はフレームスキャン（３号％生
器、１　３　ハ７レームスキャン信号、１４はオフセッ
ト波形発生器、１５はオフセフｌ−信号である。

次に動作について説明する。

通常の像観察状態においては、Ｘ軸フシ−）・スキヤニ
ノコイル１０に、フレームスキャノ（ｇ　号Ｍ　’４＝
Ｗ１２によって生成された三角波からなる）Ｌ・ムスキ
ャン信号１３がドライバアンプ１１を介して入力され、
面走査されることにより、ストロボ電位コＪトラスト は、これにオフセット波形発生器１４により生成したオ
フセ・ソ１ー信号１５を加えることで、−次電子ビーム
の軌道を自由に移動させることが可能となり、ＤＵＴ５
表面の電極電位の変化による一次電子ビームの着地位置
の変化（−次電子着地誤差）に対して、これが生じてい
ない状態に一次電子ビムの軌道を補正できる。この補正
方法の具体的な手順について以降説明する。

一次電子着地誤差は，Ｃｒｉｃｈｔｏｎ，Ｇ．ｅｔ　ａ
ｌ．、Ｐｒｏｅ。

１９８０　ＩＥＥＥ　Ｔｅｓｔ　Ｃｏｎｆ．、ｐｐ．４
４４−４４９に報告されたロジックステートマツピング
（論理状態マツピング）を用いることで正確に認識する
ことができる。

まず、これについて説明する。

第２図はロジックステートマツピング時における一次電
子ビームの走査状態を示したものである。パルス化され
た一次電子ビームは配Ｎｓ１　６　ａ〜１６ｃに対して
垂直方向（Ｘ軸方向）のみに走査され、−次電子ビーム
のパルスの位相は波形測定時と同様に走査される。ここ
で配線１６８〜１６Ｃには、それぞれ第３図に示す信号
１７ａ〜１７Ｃが入力されていたとすれば、第４図に示
すようナストロボ電位コントラスト （Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）　１　８上を走
査する電子ビーム１９を、通常のｌｔＩｉＩｌ！察時と
同様にＸ，Ｙ方向に面走査し、ここて１画面当たりの走
査周期（図中のａ−ｂ間走査時間）を、第２図に示した
パルス化された一次電子ビームの繰り返し周期と同期さ
せれば、ＣＲＴ１８の画面上にそれぞれの配線１６ａ〜
１６Ｃの論理状態を示す縞模様が現れろ。この時、Ｃｌ
（Ｔ１８画面上のＹ方向は位相軸（１）となる。ここで
、−次電子ビームに着地誤差が生じていると、第５図に
示すようにロジックステートマツピングは左右（Ｘ軸方
向）に揺らいで見える。この第５図のロジックステー１
−マツピングは、第１０図に示したパスラインにおける
Ｉ−Ｉ’　ラインで一次電子ビームを走査したものであ
る。

次にオフセラ１へ波形発生器１４により補正信号を生成
する。第５図に示したロジックステー１−マツピングは
、−次電子ビームの着地位置の変化量および変化する位
相を示している。したがって、これをもとにして、第１
図に示したオフセラ）・波形発生器１４によりオフセッ
ト信号１５を生成し、フし・−ムスキャン信号１３に加
えることで、−次電子ビームの軌道を補正でき、−次電
子着地誤差がない状態が得られる。

第６図は、第５図に示したような着地誤差に対して生成
したオフセット信号１５の波形である。

第７図は補正後のロジックステートマツピングを示して
おり、像が直線に見えていることから、着地誤差がない
ことがわかる。

ここで、チャージアップ等で一次Ｅ子ビームの線走査が
困難な場合は、ロジックステートマツピングのＸ軸方向
のみの走査に加えてＹ軸方向にも走査する移相像モード
法（ＬＳＭエリアモード）を用いても良い。

最後に波形測定時の条件に補正信号の同期を設定して配
線電極の領域内の１点だけを照射するか、もしくは配線
電極の領域内の微小範囲に一次電子ビームの走査領域を
限定して、サンプリング波形全取得する。

以上のような手順で電圧波形測定を行えば、第８図に示
すような第１１図で示した回路シミュレショノによる波
形と同等の波形が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明は、試料表面の被潤定電
極を含む領域上を走査して論理状態マツピングを取得し
、この論理状態マツピングにより一次電子着地誤差を求
め、これを補正するためのオフセラ）・信号を生成し、
このオフセット信号により電子ビームの走査を制御する
ので、−次電子着地誤差が生していない状態を得ること
ができ、常に一次電子ビームを配線領域内の同一位置に
正確にプロービングさせろことができ、−次電子着地誤
差による電圧誤差成分が測定電圧波形から除外されるた
め、電圧波形測定において精度の高い測定結果が得られ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一次電子着地誤差の補正方法の一実
施例を説明するための構成図、第２図はロジックス子−
トマ、ンビ、グ時における走査状態を示す図、第３図は
配線に入力されろ信号の一例を示す図、第４図はストロ
ボ電位コントラストを示す図、第５図は一次電子着地誤
差が生しているロジックステートマツピングを示す図、
第６図はオフセット信号を示す図、第７図はこの発明に
よる補正後のロジックステートマツピングを示す図、第
８図はこの発明によって得られた波形測定結果を示す図
、第９図はス１〜ロボ電子ビームプロパの基本構成を示
す図、第１０図はストロボ電位コントラスト像の一例を
示す図、第１１図は、第１０図における配線Ａの回路シ
ミュレーションによる電圧波形を示す図、第１２図は、
第１０図における配線Ａの波形測定結果を示す図である
。 図において、１はＳＥＭ鏡筒部、２は電子銃、３はビー
ム偏向器、４は二次電子検出器、５はＤＵＴ，６はスト
ロボパルス制御回路、７は電圧測定回路、８はＬＳＩテ
スタ、９は減速電界型分光４１０はＸ軸フレームスキャ
ンコイル、１１はドライバアンプ、１２はフレームスキ
ャン信号発生器、１３はフし一ムスキャン信号、１４は
オフセ・ソト彼形発生器、１５はオフセラ）・信号、１
６８〜１６ｃは配線、１７８〜１７Ｃは信号、１８はＣ
ＲＴ，１９は電子ビームである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 任意時間幅を有するパルス状の電子ビームを試料の繰り
   返し周期に同期した任意位相から任意ステップ時間で遅
   延させて前記試料表面の被測定電極に照射し、この被測
   定電極の表面から放出される二次電子のエネルギーを分
   析して、前記被測定電極の電圧波形を測定するストロボ
   電子ビームプローバにおいて、前記試料表面の前記被測
   定電極を含む領域上を走査して論理状態マッピングを取
   得し、この論理状態マッピングにより一次電子着地誤差
   を求め、これを補正するためのオフセット信号を生成し
   、このオフセット信号により前記電子ビームの走査を制
   御することを特徴とする一次電子着地誤差の補正方法。