JPH04262352A - 電子ビーム装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム装置、詳し
くは、試料（例えばＬＳＩチップ）からの２次電子のエ
ネルギーを分析して当該試料の内部電圧を測定する装置
に係り、特に、キャビティダウン（以下、ＣＤ）型パッ
ケージのＬＳＩ測定に有効な装置に関する。

【０００２】近年、半導体集積回路の内部電圧を観測す
る装置として、電子ビームを利用したものが実用化され
ている。この装置は、微小断面に絞り込んだ電子ビーム
を試料表面に照射し、その試料表面からの２次電子の運
動（特に速度）エネルギーを分析して、当該試料の内部
電圧を測定する。きわめて微細な部分の電圧を正確に測
定でき、特に、集積密度が高い大規模集積回路の動作解
析に威力を発揮する。

【０００３】２次電子の捕捉は、電子ビーム装置の鏡筒
（構成は後述）に取り付けたエネルギー分析器で行う。 エネルギー分析器と試料との距離は、測定精度やＳ／Ｎ
（信号／雑音）比の面からできるだけ近いことが求めら
れる。一般に、ミリメートルもしくはそれ以下のオーダ
である。

【０００４】ところで、ＬＳＩのパッケージの種類とし
て、ピンの取り出し側にチップを取り付ける「ＣＤ型」
がある。すなわち、多くのパッケージがチップ取り付け
面の裏側にピンを突出しているのに対して、このＣＤ型
では、チップ取り付け側にピンを突出している。

【０００５】かかるＣＤ型を上記の電子ビーム装置に装
着した場合、エネルギー分析器とチップの距離が遠くな
り、測定精度やＳ／Ｎ比の面で不都合を生ずる。これは
、エネルギー分析器とチップとの間にＬＳＩソケットが
介在するからで、このソケットの分だけ両者を離さなけ
ればならないからである。

【０００６】

【従来の技術】ＣＤ型の測定に有効な従来技術として、
例えば図２（図３：その要部の詳細図）に示すものがあ
る。図２、図３において、１０は鏡筒であり、鏡筒１０
の内部には電子銃１１や対物レンズ１２などが備えられ
ると共に、鏡筒１０の電子ビーム出口付近に、エネルギ
ー分析器１３および筒状電極１４が備えられている。

【０００７】なお、１５はＬＳＩパッケージ、１６はチ
ップ、１７はソケット、１８はプリント基板であり、チ
ップ１６には、プリント基板１８およびソケット１７を
介して各種の信号（電源や入出力信号など）が与えられ
ている。これにより、チップ１６を実際に動作させるこ
とができる。

【０００８】今、動作中のチップ１６に対して、電子銃
１１から電子ビームＥＢを照射すると、チップ１６の表
面に不均一ではあるが大きな電界が印加される。これは
、エネルギー分析器１３と同電位の筒状電極１４の先端
が、チップ１６の間近に位置しているからである。

【０００９】従って、ソケット１７の存在にも拘らず（
言い替えればチップ１６とエネルギー分析器１３の距離
が離れていても）、２次電子の捕捉効率を向上でき、測
定精度やＳ／Ｎ比の面で好ましいものとすることができ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の電子ビーム装置にあっては、筒状電極１４が鏡筒
側に取り付けられていたため、以下に述べる理由から、
筒状電極の断面開口面積をあまり大きくすることができ
ず、２次電子の捕捉効率を一層向上するといった面で問
題点があった。

【００１１】チップ１６の内部電圧測定は、チップの中
央部だけでなくその周辺領域に対しても行われる。周辺
領域を測定対象とする場合は、鏡筒部１０とチップ１６
とを相対的に動かし、筒状電極１４をチップ１６の周辺
部に位置させる必要がある。

【００１２】このとき、筒状電極１４が大きすぎると、
プリント基板１７またはソケット１７などと接触する恐
れがあり、両者の電位の違いから電圧ショートを引き起
こす。これを回避するには、チップ１６の周辺部の測定
が可能で、且つ、接触が起こらない程度の開口断面にす
る必要がある。

【００１３】すなわち、チップの周辺領域の大きさに配
慮して充分に小さな開口断面積に設定しなければならな
いから、筒状電極１４を通過する２次電子が少なくなっ
てしまい、エネルギー分析器１３の捕捉効率を向上でき
ないのである。

【００１４】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、筒状電極の取り付け位置を工夫することに
より、ショート等を引き起こすことなく、開口断面積を
大きくでき、２次電子の捕捉効率をより一層向上するこ
とを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、電子銃で発生した電子ビームを所定電位
のメッシュ電極を介して試料上に導き、該試料からの２
次電子のエネルギーを分析して当該試料の内部電圧を測
定する電子ビーム装置であって、前記メッシュ電極と同
電位、且つ、前記２次電子の通路上に配置された筒状電
極を具備する電子ビーム装置において、前記試料を保持
すると共に前記メッシュ電極に対して相対的な移動が可
能な保持部材に、前記筒状電極を取り付けたことを特徴
とし、好ましくは、前記筒状電極に接近して偏向磁界発
生手段を配置し、該磁界発生手段の発生磁界を、電子ビ
ームの光軸と筒状電極との位置関係に対応して補正する
ことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明では、試料を保持する保持部材（例えば
従来例のプリント基板が相当）に、筒状部材が取り付け
られる。

【００１７】従って、試料と筒状部材との間では相対的
な位置変化がないから、移動に伴うショート問題を回避
でき、筒状部材の開口面積を充分に拡大して、２次電子
の捕捉効率を一層向上することができ、

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明に係る電子ビーム装置の一実施例を示す図で
あり、従来例の図３に対応する部分の図である。

【００１９】図１において、２０は鏡筒（図示略）に取
り付けられた対物レンズ、２１は鏡筒の電子ビーム出口
付近に取り付けられたメッシュ電極であり、このメッシ
ュ電極２１はエネルギー分析器の一部を構成している。

【００２０】メッシュ電極２１の近くには、保持手段と
してのプリント基板２２が配置されており、プリント基
板２２は図示しないＸＹステージに固定されている。な
お、ＸＹステージは当該プリント基板２２を載置したま
までＸ−Ｙ方向に微細移動が可能である。

【００２１】プリント基板２２の２面のうち、鏡筒を臨
む側の面には絶縁体２３が固定されており、また、他方
側の面にはソケット２４が固定されている。ソケット２
４には、キャビティダウン（ＣＤ）型のＬＳＩパッケー
ジ２５が脱着自在に取り付けられており、パッケージ２
５のピン側凹部内にはチップ（試料）２６が装着されて
いる。

【００２２】チップ２６は、リード２７、ピン２８、ソ
ケット２４およびプリント基板２２を介して外部の制御
装置（図示略）に接続され、この制御装置からの各種信
号（電源や入出力信号など）が印加されるようになって
いる。

【００２３】一方、絶縁体２３には、筒状電極３０の鍔
部３０ａが固定されており、筒状電極３０の本体部分３
０ｂは、プリント基板２２およびソケット２４の各開口
部２２ａ、２４ａに内装されている。

【００２４】ここで、内装の留意点は、本体部分３０ｂ
とプリント基板２２、またはソケット２４とが接触しな
いことである。従って、筒状電極３０の外径サイズを、
開口部２２ａ、２４ａの内径サイズに極めて近づけるこ
とができ、筒状電極３０の開口断面積を拡大できる。

【００２５】なお、筒状電極３０とメッシュ電極２１は
、ケーブル３１、３２を介して図外の電圧発生源に接続
されており、例えば＋５００Ｖ〜＋１０００Ｖもの高圧
直流電圧（ｅＶ）が印加されている。

【００２６】また、筒状電極３０を包囲して上下一対の
補正コイル３３、３４が設けられており、この補正コイ
ル３３、３４には、駆動回路３５からの駆動電圧が供給
されるようになっている。補正コイル３３、３４の役目
は、筒状電極３０の電界によって曲げられた２次電子の
光軸を、電子ビームの光軸に戻すためのものである。

【００２７】駆動回路３５は、所定の制御信号ｄｘ、ｄ
ｙを電流／電圧増幅して補正コイル３３、３４を駆動す
る。この制御信号ｄｘ、ｄｙは図示しない制御装置にお
いて次式■■に示す演算式に従って生成される。

【００２８】 ｄｘ　∝　ｋ・Δｘ／Ａ　　……■ ｄｙ　∝　ｋ・Δｙ／Ａ　　……■ 但し、Ａ＝√Ｂ Ｂ＝（Δｘ）２＋（Δｙ）２ すなわち、式からも明らかなように、ｄｘ、ｄｙは、電
子ビームの光軸に対し、筒状電極３０がどの程度偏心し
ているかを示す量（Ｘ方向：Δｘ、Ｙ方向：Δｙ）に応
じて変化する。したがって、２次電子の光軸の曲がりに
応じた補正磁界を発生させることができ、電子ビームの
光軸と略一致させることができる。

【００２９】なお、補正コイル３３、３４の磁界は電子
ビームに対しても作用するが、電子ビームのエネルギー
は２次電子に比べて充分に高いので、光軸が曲がる心配
はない。

【００３０】以上述べたように、本実施例によれば、筒
状電極３０をプリント基板２２側に取り付けたので、筒
状電極３０とプリント基板２２、または、筒状電極３０
とソケット２４の位置関係を固定とすることができる。

【００３１】従って、従来例のように、筒状電極３０と
チップ２６とが相対移動しないから、組み付け時に、筒
状電極３０とプリント基板２２（またはソケット２４）
とが接触しない程度に、可能な限り筒状電極３０の開口
断面積を拡大できる。

【００３２】この結果、チップ２６の表面からの２次電
子を余すことなく導くことができ、スリット電極（エネ
ルギー分析器）２１での捕捉効率を格段に向上すること
ができる。

【００３３】しかも、上記実施例では、補正コイル３３
、３４の磁界によって２次電子の光軸を元（電子ビーム
の光軸上）に戻すので、上記捕捉効率をさらに高めるこ
とができ、両者が相まって、より一層の測定精度向上、
および、Ｓ／Ｎ比向上を図ることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、筒状電極の取り付け位
置を工夫したので、ショート等を引き起こすことなく、
開口断面積を大きくでき、２次電子の捕捉効率をより一
層向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の要部断面図である。

【図２】従来例の概念構成図である。

【図３】従来例の要部断面図である。

【符号の説明】

１１：電子銃 ２１：メッシュ電極 ２２：プリント基板（保持部材） ２６：チップ（試料） ３０：筒状電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子銃で発生した電子ビームを所定電位の
   メッシュ電極を介して試料上に導き、　　該試料からの
   ２次電子のエネルギーを分析して当該試料の内部電圧を
   測定する電子ビーム装置であって、前記メッシュ電極と
   同電位、且つ、前記２次電子の通路上に配置された筒状
   電極を具備する電子ビーム装置において、前記試料を保
   持すると共に前記メッシュ電極に対して相対的な移動が
   可能な保持部材に、前記筒状電極を取り付けたことを特
   徴とする電子ビーム装置。
2. 【請求項２】前記筒状電極に接近して偏向磁界発生手段
   を配置し、該磁界発生手段の発生磁界を、電子ビームの
   光軸と筒状電極との位置関係に対応して補正することを
   特徴とする請求項１記載の電子ビーム装置。