JPH06118144A - 電圧測定装置及び電圧測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は電圧測定装置の改善に関し、被測定
領域の探索や荷電粒子ビームの位置決め処理をオペレー
タによる手作業に依存することなく、それを自動化し、
被測定対象の電圧測定を自動的に、かつ、連続的に行う
こと、及び、その設計検証，故障解析の効率向上を図る
ことを目的とする。 【構成】 ＣＡＤ設計データＤINに基づいて被測定対象
１４の電圧測定をする荷電粒子ビーム測定手段１１と、
荷電粒子ビーム測定手段１１の入出力を制御する制御手
段１２とを具備し、制御手段１２にデータ作成手段13
Ａ，データ制御手段13Ｂ及びデータ記憶手段13Ｃから成
る測定補助制御手段１３が設けられ、測定補助制御手段
１３が予め設定された測定制御データＤ２に基づいて制
御手段１２の補助制御をすることを含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔目次〕 産業上の利用分野 従来の技術（図８） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１，２） 作用 実施例（図３〜７） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧測定装置及び電圧
測定方法に関するものであり、更に詳しく言えば、設計
データを利用して半導体集積回路（以下ＬＳＩという）
装置の設計検証，故障解析を行う電子ビーム装置及び測
定方法の改善に関するものである。

【０００３】近年、高集積，超微細化するＬＳＩ装置等
に荷電粒子ビームを偏向走査して画像取得をし、その画
像解析をする電子顕微鏡，電子ビーステスタ及び集束イ
オンビーム装置等の荷電粒子ビーム装置が使用されてい
る。例えば、ＣＡＤ設計データベースに基づいて作成さ
れたＬＳＩ装置を電子ビーム装置を用いて、その試験や
故障診断をする場合、観測者が被測定ＬＳＩのＳＥＭ
（Ｓcanning ＥlectronＭicroscope)像の観測しようと
する特定観測領域の設定処理をし、そのマスク全体図か
ら観測しようとする特定観測領域に係るマスク図表示画
面のみを設計画像モニタに表示している。

【０００４】これによれば、被測定領域を変更する場合
やある測定点に電子ビームを位置決めする場合に、その
都度、被測定ＬＳＩの測定箇所や測定条件等の入力作業
や電子ビームの位置決め作業をオペレータに依存してい
る。

【０００５】このため、電圧測定前後を通じて、オペレ
ータは常に、当該装置の操作に従事していなければなら
なず、オペレータの解析作業時間以外に当該装置を操作
する作業時間に多くを必要とし、被測定ＬＳＩの設計検
証，解析工数のボトルネックとなる。

【０００６】そこで、被測定領域の探索や電子ビームの
位置決め処理をオペレータによる手作業に依存すること
なく、それを自動化し、被測定ＬＳＩの電圧測定を自動
的に、かつ、連続的に行うこと、及び、その設計検証，
故障解析の効率向上を図ることができる装置及び方法が
望まれている。

【０００７】

【従来の技術】図８は、従来例に係る説明図である。ま
た、図８（ａ）は従来例に係る電圧測定装置の構成図で
あり、図８（ｂ）は、その電圧測定制御装置の構成図を
それぞれ示している。

【０００８】例えば、本発明者らが先に特許出願〔特願
平２−192041，特開平４−79140 〕をした荷電粒子ビー
ム装置や位置ずれ補正部を備えた装置〔特願平３−2581
40〕に見られるような電子ビームテスタは、図８（ａ）
において、電子ビーム装置１，電圧測定制御装置２，Ｓ
ＥＭ像モニタ３，設計画像モニタ４及びキーボード５等
から成る。なお、その電圧測定制御装置の内部構成は、
図８（ｂ）において、ＣＡＤデータメモリ２Ａ，ＣＡＤ
データ読込み部２Ｂ，位置ずれ補正部２Ｃ，ＳＥＭ像取
得部２Ｄ，制御部２Ｅ及び波形測定部２Ｆから成る。

【０００９】また、当該装置の機能は、まず、電圧測定
制御装置２にＣＡＤ設計データＤINが供給されると、該
ＣＡＤ設計データＤINに基づいてこれから測定しようと
する被測定ＬＳＩ２８の設計画像が設計画像モニタ４に
表示される。

【００１０】一方，電圧測定制御装置２を介して電子ビ
ーム装置１により被測定ＬＳＩ２８に電子ビームが照射
偏向されると、これに基づいて被測定ＬＳＩ２８の電圧
測定や二次元画像に係る二次電子が検出される。これに
より、被測定ＬＳＩ２８の二次電子画像がＳＥＭ像モニ
タ３に表示される。

【００１１】また、オペレータは、被測定領域を指定す
べく、キーボード５を介して被測定ＬＳＩ２８の測定箇
所や測定条件等の制御データを入力する。これにより、
図８（ｂ）において、電圧測定制御装置のＣＡＤデータ
メモリ２Ａから指定された測定箇所や測定条件に基づく
ＣＡＤ設計データＤINがＣＡＤデータ読込み部２Ｂを介
して読み出され、そのＣＡＤ設計データＤINが制御部２
Ｅや位置ずれ補正部２Ｃに出力される。

【００１２】この際に、制御部２Ｅのマスク図・ステー
ジ座標登録部201 によりＣＡＤ設計データＤINと対応し
た領域である被測定ＬＳＩ２８の二次元画像データＤ５
がＳＥＭ像取得部２Ｄから出力される。位置ずれ補正部
２ＣではＣＡＤ設計データＤINと二次元画像データＤ５
との位置ずれ補正が行われる。これにより、オペレータ
が被測定ＬＳＩ２８のある測定点に電子ビームを位置決
めをすると、波形測定部２Ｆでは測定点に位置決めされ
電子ビームに基づく二次電子検出信号を処理し、これに
基づいて被測定ＬＳＩ２８の電圧波形が測定される。

【００１３】これにより、オペレータはＬＳＩ設計モニ
タ画像（マスク図表示画面）を参照しながら被測定ＬＳ
Ｉ２８の電圧測定やＳＥＭ像の観測をすることができ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例の電
子ビーム装置を応用した電圧測定方法によれば、被測定
領域を変更する場合やある測定点に電子ビームを位置決
めする場合に、その都度、被測定ＬＳＩ２８の測定箇所
や測定条件等の入力作業や電子ビームの位置決め作業を
オペレータに依存している。

【００１５】このため、電圧測定前後を通じて、例え
ば、被測定領域の配線パターンの探索やその測定点への
電子ビームの位置決め作業の間，オペレータは常に、当
該装置の操作に従事していなければならない。このこと
で、ＬＳＩ装置の高集積，高密度化に伴い１つのチップ
につき、通常十点から百点の測定点に係る測定箇所や測
定条件等の入力作業や電子ビームの位置決め作業が必須
となり、オペレータの煩に堪えない。

【００１６】なお、被測定領域の配線パターンの探索が
オペレータ（主に設計者）の記憶に依存する作業となる
ことから、予め、被測定ＬＳＩ２８のマスク図表示画面
上の座標と被測定ＬＳＩ２８が載置されているステージ
座標とをデジタイザを用いて登録し、該登録データによ
り、被測定配線の探索を簡略化する方法がある。

【００１７】しかし、被測定配線の探索の自動化は可能
となっても、被測定ＬＳＩ２８の設計検証，故障解析の
工数の多くの部分を占める測定点への電子ビームの位置
決め作業については、上述のデジタイザを用いても解消
できず、依然、オペレータによる電子ビーム位置決め作
業に依存することとなる。

【００１８】これにより、被測定ＬＳＩ２８の品種によ
って測定点数が多くなる場合には、オペレータの解析作
業時間以外に当該装置を操作する作業時間に多くを必要
とし、被測定ＬＳＩ２８の設計検証，解析工数のボトル
ネックとなるという問題がある。

【００１９】本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創
作されたものであり、被測定領域の探索や電子ビームの
位置決め処理をオペレータによる手作業に依存すること
なく、それを自動化し、被測定対象の電圧測定を自動的
に、かつ、連続的に行うこと、及び、その設計検証，故
障解析の効率向上を図ることが可能となる電圧測定装置
及び電圧測定方法の提供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】図１（ａ），（ｂ）は、
本発明に係る電圧測定装置の原理図であり、図２
（ａ），（ｂ）は、本発明に係る電圧測定方法の原理図
をそれぞれ示している。

【００２１】本発明の電圧測定装置は、図１（ａ）に示
すように、少なくとも、ＣＡＤ設計データＤINに基づい
て被測定対象１４の電圧測定をする荷電粒子ビーム測定
手段１１と、前記荷電粒子ビーム測定手段１１の入出力
を制御する制御手段１２とを具備し、前記制御手段１２
に測定補助制御手段１３が設けられ、前記測定補助制御
手段１３が予め設定された測定制御データＤ２に基づい
て制御手段１２の補助制御をすることを特徴とする。

【００２２】なお、本発明の電圧測定装置において、前
記測定補助制御手段１３が、少なくとも、図１（ｂ）に
示すようにＣＡＤ設計データＤIN，外部入力データＤ１
に基づいて測定制御データＤ２を作成するデータ作成手
段13Ａと、前記測定制御データＤ２の書込み／読出し制
御をするデータ制御手段13Ｂと、前記測定制御データＤ
２を記憶するデータ記憶手段13Ｃから成ることを特徴と
する。

【００２３】また、本発明の電圧測定装置において、図
１（ｂ）に示すように前記測定補助制御手段１３に結果
判定手段13Ｄが設けられ、前記結果判定手段13Ｄが測定
結果データＤOUT に基づいてデータ制御手段13Ｂに出力
制御信号Ｓ１を出力することを特徴とする。

【００２４】さらに、本発明の電圧測定方法は、図２
（ｂ）に示すように被測定対象１４の二次元画像ＡとＣ
ＡＤ設計データＤINに基づく設計画像Ｂとを対比しなが
ら被測定対象１４の電圧測定をする方法であって、図２
（ａ）の処理フローチャートに示すように、予め、ステ
ップＰ１でＣＡＤ設計データＤIN，外部入力データＤ１
に基づいて測定制御データＤ２の作成処理をし、次に、
ステップＰ２で前記測定制御データＤ２に基づいて被測
定対象１４の電圧測定処理をすることを特徴とする。

【００２５】なお、本発明の電圧測定方法において、前
記測定制御データＤ２の作成処理の際に、図２（ａ）の
処理フローチャートのステップP1Ａで被測定対象１４の
測定順序，測定箇所，測定条件，結果判定条件に基づい
てデータ処理をすることを特徴とする。

【００２６】また、本発明の電圧測定方法において、前
記被測定対象１４の電圧測定処理の際に、図２（ａ）の
処理フローチャートのステップP2Ａで被測定対象１４の
二次元画像ＡとＣＡＤ設計データＤINに基づく設計画像
Ｂとの位置ずれ補正処理をすることを特徴とする。

【００２７】さらに、本発明の電圧測定方法において、
前記被測定対象１４の電圧測定処理の際に、図２（ａ）
の処理フローチャートのステップP2Ｂで該被測定対象１
４の測定状態に基づいて測定手順，測定箇所，測定条
件，結果判定条件の変更処理をすることを特徴とし、上
記目的を達成する。

【００２８】

【作用】本発明の電圧測定装置によれば、図１（ａ）に
示すように、荷電粒子ビーム測定手段１１及び制御手段
１２が具備され、該制御手段１２に測定補助制御手段１
３が設けられる。

【００２９】このため、予め設定された測定制御データ
Ｄ２に基づいて測定補助制御手段１３により被測定対象
１４の電圧測定に係る補助制御することができる。例え
ば、図１（ｂ）に示すように、ＣＡＤ設計データＤIN，
外部入力データＤ１に基づいて測定補助制御手段１３の
データ作成手段13Ａにより測定制御データＤ２が作成さ
れ、該測定制御データＤ２がデータ制御手段13Ｂを介し
てデータ記憶手段13Ｃに記憶される。

【００３０】また、制御手段１２に測定開始の起動命令
が与えられると、データ制御手段13Ｂにより測定制御デ
ータＤ２が読出し制御され、該測定制御データＤ２が制
御手段１２に出力され、該測定制御データＤ２とＣＡＤ
設計データＤINとに基づいて荷電粒子ビーム測定手段１
１により被測定対象１４の自動電圧測定を行うことが可
能となる。

【００３１】これにより、被測定領域Ｃの探索や荷電粒
子ビームの位置決め処理を従来例のようにオペレータに
よる手作業に依存することなく、それを自動化すること
ができ、被測定対象の電圧測定を自動的に、かつ、連続
的に行うことが可能となる。

【００３２】また、本発明の電圧測定装置によれば、図
１（ｂ）に示すように測定補助制御手段１３に結果判定
手段13Ｄが設けられる。このため、被測定対象１４の動
作状態に依存する測定結果データＤOUT に基づいて、結
果判定手段13Ｄからデータ制御手段13Ｂに出力制御信号
Ｓ１が出力される。なお、出力制御信号Ｓ１はデータ制
御手段13Ｂを制御する信号であり、被測定対象１４の自
動電圧測定中に、被測定対象１４の動作状態，例えば、
予め設定された複数の測定点につき、測定目的が得ら
れ、全ての測定点の電圧測定をする必要が無くなった状
態等に出力される。

【００３３】これにより、自動電圧測定に係る測定手
順，測定箇所，測定条件，結果判定条件の自動変更処理
をすることが可能となる。このことから、ＣＡＤ設計デ
ータＤINに基づいて被測定対象１４の自動電圧測定を合
理的，かつ有効的に行うことが可能となる。

【００３４】さらに、本発明の電圧測定方法よれば、図
２（ａ）の処理フローチャートに示すように、ステップ
Ｐ１でＣＡＤ設計データＤIN，外部入力データＤ１に基
づいて測定制御データＤ２が作成処理される。

【００３５】例えば、図２（ａ）の処理フローチャート
のステップP1Ａで被測定対象１４の測定順序，測定箇
所，測定条件，結果判定条件に基づいて測定制御データ
Ｄ２が作成処理される。

【００３６】このため、被測定配線の自動探索処理や被
測定対象１４の設計検証，故障解析の工数の多くの部分
を占める測定点への荷電粒子ビームの位置決め処理の自
動化を図ることが可能となる。

【００３７】また、ステップＰ２で測定制御データＤ２
に基づいて被測定対象１４の自動電圧測定処理が行われ
る。このため、従来例のようにオペレータによる電子ビ
ーム位置決め作業に依存することが無くなり、電圧測定
前後を通じて、被測定領域Ｃの配線パターンの自動探索
処理やその測定点への荷電粒子ビームの自動位置決め処
理の間，オペレータが常に、当該装置の操作に従事しな
くても済む。

【００３８】また、図２（ａ）の処理フローチャートの
ステップP2ＡでＣＡＤ設計データＤINに基づく設計画像
Ｂと荷電粒子ビーム偏向走査に基づく二次元画像Ａとの
位置ずれが補正処理される。

【００３９】このため、図２（ｂ）に示すようにＣＡＤ
設計データＤINに基づく設計画像Ｂと荷電粒子ビーム偏
向走査に基づく二次元画像Ａとを対比しながら被測定対
象１４の自動電圧測定をすることが可能となる。

【００４０】さらに、図２（ａ）の処理フローチャート
のステップP2Ｂで該被測定対象１４の測定状態に基づい
て測定手順，測定箇所，測定条件，結果判定条件が変更
処理される。

【００４１】このため、被測定対象１４の品種によって
測定点数が多くなった場合であって、全ての測定点の電
圧測定をする必要が無くなった場合には、それらが自動
変更処理されることから、オペレータによる当該装置を
操作する作業時間が大幅に短縮化され、被測定対象１４
の設計検証作業に早期に従事すること、及び、その解析
時間を十分確保することが可能となる。

【００４２】これにより、ＬＳＩ装置の高集積，高密度
化に伴い１つのチップにつき、通常十点から百点の測定
点の探索処理や荷電粒子ビームの位置決め処理が自動化
されることから、オペレータの操作時間の省力化が図ら
れ、解析時間に多くを費やすことが可能となり、その設
計検証，故障解析処理の能率向上を図ることが可能とな
る。

【００４３】

【実施例】次に図を参照しながら本発明の実施例につい
て説明をする。図３〜７は、本発明の実施例に係る電圧
測定装置及び電圧測定方法を説明する図であり、図３
は、本発明の実施例に係る電子ビーム自動測定装置の構
成図であり、図４はその制御計算機の主要部の構成図を
それぞれ示している。

【００４４】例えば、電圧測定装置の一例となる電子ビ
ーム自動電圧測定装置は、図３において、電子ビーム測
定系100 及び電圧測定制御系200 から成る。すなわち、
電子ビーム測定系100 は荷電粒子ビーム測定手段１１の
一実施例を構成するものであり、ＣＡＤ設計データＤIN
に基づいて被測定対象１４の一例となる被測定ＬＳＩ２
８のＳＥＭ像取得や電圧測定をするものである。例え
ば、電子ビーム測定系100 は、鏡筒２０内に電子銃２
１，偏向系22Ａ〜22Ｃ，二次電子検出器23Ａ及びＸＹス
テージ25ａが設けられる。

【００４５】電子銃２１は電子ビーム21ａを被試験ＬＳ
Ｉ２８に出射するものである。偏向系22Ａ〜22Ｃは制御
計算機２７からの偏向制御データＤ７に基づいて電子ビ
ーム21ａを被試験ＬＳＩ２８に偏向走査するものであ
り、例えば、電磁偏向器，静電偏向器及び電子レンズ等
から成る。また、二次電子検出器23Ａは、被試験ＬＳＩ
２８からの二次電子21ｂを検出して二次電子検出信号を
二次電子信号処理回路23Ｂに出力するものである。ＸＹ
ステージ25ａは被試験ＬＳＩ２８を載置するものであ
る。

【００４６】電圧測定制御系200 は制御手段１２の一実
施例を構成するものであり、電子ビーム測定系100 の入
出力を制御するものである。例えば、電圧測定制御系20
0 は二次電子信号処理回路23Ｂ，ステージ制御回路25
ｂ，第１，第２のモニタ２４，２６，制御計算機２７及
びキーボード２９から成る。

【００４７】二次電子信号処理回路23Ｂは、二次電子検
出信号を信号処理して、その二次元画像データＤ５を制
御計算機２７に出力するものであり、ステージ制御回路
25ｂは制御計算機２７からのステージ駆動データＤ６に
基づいて該ＸＹステージ25ａを移動するものである。

【００４８】また、第１のモニタ２４は制御計算機２７
からのＳＥＭ画像表示データＤ３に基づいて、被試験Ｌ
ＳＩ２８のＳＥＭ（Ｓcanning Ｅlectron Ｍicroscope
）像を表示するものである。第２のモニタ２６は制御
計算機２７からの画像表示データＤ４に基づいて、被試
験ＬＳＩ２８の設計画像Ｂの一例となるマスク全体図や
その部分図を画面表示するものである。なお、本発明の
実施例では、第２のモニタ２６の画面中で、設計画像Ｂ
に係る被測定領域Ｃを設定すると、第１のモニタ２４に
設計画像Ｂに係る二次元画像Ａが画像表示される。

【００４９】さらに、制御計算機２７は及び測定補助制
御回路３０主制御回路３１から成り、電子銃２１，偏向
系22Ａ〜22Ｃ，二次電子信号処理回路23Ｂ，第１，第２
のモニタ２４，２６，ステージ制御回路25ｂ及びキーボ
ード２９の入出力を制御するものである。なお、制御計
算機２７の内部構成については、図４において詳述す
る。

【００５０】また、キーボード２９は制御計算機２７に
制御命令等の外部入力データＤ１を入力するものであ
り、例えば、オペレータが測定制御データＤ２の一例と
なる測定シーケンス記述ファイルを作成する際に、被測
定ＬＳＩ２８の測定順序，測定箇所，測定条件，結果判
定条件等を入力する。

【００５１】図４は、本発明の実施例に係る制御計算機
の主要部の構成図である。図４において、制御計算機は
測定補助制御回路３０及び主制御回路３１から成る。す
なわち、測定補助制御回路３０は測定補助制御手段１３
の一実施例であり、予め設定された測定シーケンス記述
ファイル（測定制御データＤ２）に基づいて被測定ＬＳ
Ｉ２８の電圧測定に係る補助制御をするものである。例
えば、測定補助制御回路３０は測定シーケンス記述ファ
イル作成部30Ａ，書込み／読出し制御回路30Ｂ，測定シ
ーケンス記述ファイルメモリ30Ｃ及び測定結果判定部30
Ｄから成る。

【００５２】測定シーケンス記述ファイル作成部30Ａは
データ作成手段13Ａの一実施例であり、ＣＡＤ設計デー
タＤIN，外部入力データＤ１に基づいて測定制御データ
Ｄ２を作成するものである。例えば、測定シーケンス記
述ファイル作成部30ＡはＣＡＤ設計データＤIN，外部入
力データＤ１に基づいて、図５に示すような測定シーケ
ンス記述ファイルを作成する。なお、測定シーケンス記
述ファイルは、測定順序データＤ21，測定箇所データＤ
22，測定条件データＤ23及び結果判定条件データＤ24を
内容とする。

【００５３】書込み／読出し制御回路30Ｂはデータ制御
手段13Ｂの一実施例であり、測定制御データＤ２の書込
み／読出し制御をするものである。例えば、書込み／読
出し制御回路30Ｂは、測定順序データＤ21に関連して測
定箇所データＤ22，測定条件データＤ23及び結果判定条
件データＤ24を読出し、それらのデータＤ22，Ｄ23，Ｄ
24を制御部276 に設定をする。

【００５４】測定シーケンス記述ファイルメモリ30Ｃは
データ記憶手段13Ｃの一実施例であり、測定制御データ
Ｄ２を記憶するものである。例えば、測定シーケンス記
述ファイルメモリ30Ｃは、測定順序データＤ21，測定箇
所データＤ22，測定条件データＤ23及び結果判定条件デ
ータＤ24を記憶する。

【００５５】また、測定結果判定部30Ｄは結果判定手段
13Ｄの一実施例であり、被測定ＬＳＩ２８の動作状態に
係る測定結果データＤOUT に基づいて書込み／読出し制
御回路30Ｂに出力制御信号Ｓ１を出力するものである。
なお、出力制御信号Ｓ１は書込み／読出し制御回路30Ｂ
を制御する信号であり、被測定ＬＳＩ２８の自動電圧測
定中に、その動作状態，例えば、予め設定された複数の
測定点につき、測定目的が得られ、全ての測定点の電圧
測定をする必要が無くなった場合等に出力される。

【００５６】さらに、主制御回路３１は、ＣＡＤデータ
メモリ271 ，ＣＡＤデータ読込み部272 ，位置ずれ補正
部273 ，ＳＥＭ像取得部274 ，制御部276 及び波形測定
部275 から成り、その機能は、ＣＡＤデータメモリ271
から出力された測定箇所や測定条件に基づくＣＡＤ設計
データＤINがＣＡＤデータ読込み部272 を介して読み出
され、そのＣＡＤ設計データＤINが制御部276 や位置ず
れ補正部273 に出力される。

【００５７】これにより、本発明者らが先に特許出願
〔特願平３−２５８１４０号〕したパターンマッチング
装置に見られるように、制御部276 のマスク図・ステー
ジ座標登録部201 によりＣＡＤ設計データＤINと対応し
た領域である被測定ＬＳＩ２８の二次元画像データＤ５
がＳＥＭ像取得部２Ｄから出力され、位置ずれ補正部２
ＣによりＣＡＤ設計データＤINと二次元画像データＤ５
との位置ずれ自動補正を行うことが可能となる。

【００５８】また、波形測定部275 では、ある測定点に
位置決めされた電子ビームに基づく二次電子検出信号が
処理され、これに基づいて被測定ＬＳＩ２８の電圧波形
が測定される。

【００５９】このようにして、本発明の実施例に係る電
圧測定装置によれば、図３に示すように、電子ビーム測
定系100 及び制御計算機２７が具備され、該制御計算機
２７に測定補助制御回路３０が設けられる。

【００６０】このため、予め設定された測定制御データ
Ｄ２に基づいて測定補助制御回路３０により制御計算機
２７を補助制御することができる。例えば、図４に示す
ように、ＣＡＤ設計データＤIN，外部入力データＤ１に
基づいて測定補助制御回路３０の測定シーケンス記述フ
ァイル作成部30Ａにより測定制御データＤ２が作成さ
れ、該測定制御データＤ２が書込み／読出し制御回路30
Ｂを介して測定シーケンス記述ファイルメモリ30Ｃに記
憶される。

【００６１】また、制御計算機２７に測定開始の起動命
令が与えられると、書込み／読出し制御回路30Ｂにより
測定制御データＤ２が読出し制御され、該測定制御デー
タＤ２が主制御回路３１に出力され、該測定制御データ
Ｄ２とＣＡＤ設計データＤINとに基づいて電子ビーム測
定系100 により被測定ＬＳＩ２８の自動電圧測定に移行
をすることが可能となる。

【００６２】この際に、図４において、電圧測定制御系
200 のＣＡＤデータメモリ271 から読出された測定箇所
や測定条件に基づくＣＡＤ設計データＤINがＣＡＤデー
タ読込み部272 を介して読み出され、そのＣＡＤ設計デ
ータＤINが制御部276 や位置ずれ補正部273 に出力され
る。これにより、電子ビーム測定系100 において、測定
順序データＤ21，測定箇所データＤ22，測定条件データ
Ｄ23及び結果判定条件データＤ24を内容とする測定シー
ケンス記述ファイル（測定制御データＤ２）に基づいて
被測定ＬＳＩ２８を載置したステージが電子ビーム21ａ
の照射偏向可能領域に移動され、被測定ＬＳＩ２８の測
定配線が自動探索される。

【００６３】また、位置ずれ補正部273 ではＣＡＤ設計
データＤINとＳＥＭ像取得部274 から出力される被測定
ＬＳＩ２８の二次元画像データＤ５との自動位置ずれ補
正が行われ、電子ビーム21ａがその測定点に自動照射偏
向される。これに基づいて被測定ＬＳＩ２８の電圧測定
に係る二次電子が検出され、被測定ＬＳＩ２８の電圧波
形の測定が実行される。

【００６４】これにより、被測定領域Ｃの探索や電子ビ
ーム21ａの位置決め処理を従来例のようにオペレータに
よる手作業に依存することなく、それを自動化すること
ができ、被測定対象の電圧測定を自動的に、かつ、連続
的に行うことが可能となる。

【００６５】また、本発明の実施例に係る電圧測定装置
によれば、図４に示すように測定補助制御回路３０に測
定結果判定部30Ｄが設けられる。このため、被測定ＬＳ
Ｉ２８の動作状態に依存する測定結果データＤOUT に基
づいて、測定結果判定部30Ｄから書込み／読出し制御回
路30Ｂに出力制御信号Ｓ１が出力される。なお、出力制
御信号Ｓ１は書込み／読出し制御回路30Ｂを制御する信
号であり、被測定ＬＳＩ２８の自動電圧測定中に、被測
定ＬＳＩ２８の動作状態，例えば、予め設定された複数
の測定点につき、測定目的が得られ、全ての測定点の電
圧測定をする必要が無くなった状態等に出力される。

【００６６】これにより、メモリ30Ｃに格納されている
測定シーケンス記述ファイルに係る測定手順，測定箇
所，測定条件，結果判定条件の自動変更処理をすること
が可能となる。このことから、ＣＡＤ設計データＤINに
基づいて被測定ＬＳＩ２８の自動電圧測定を合理的，か
つ有効的に行うことが可能となる。

【００６７】次に、本発明の実施例に係る電圧測定方法
について当該装置の動作を補足しながら説明をする。図
６は、本発明の実施例に係る電圧測定の処理フローチャ
ートであり、図７（ａ），（ｂ）はその補足説明図をそ
れぞれ示している。

【００６８】例えば、ＣＡＤ設計データＤINに基づく設
計画像Ｂと電子ビーム21ａの偏向走査に基づく二次元画
像Ａとを対比させながら被測定ＬＳＩ２８の自動電圧測
定処理をする場合に、図６において、まず、ステップＰ
１でＣＡＤ設計データＤIN，外部入力データＤ１に基づ
いて測定シーケンス記述ファイル（測定制御データＤ
２）の作成処理をする。

【００６９】ここで、予め、オペレータは設計検証，解
析処理をする被測定ＬＳＩ２８の測定順序，測定箇所，
測定条件，結果判定条件等の制御文をキーボード２９を
介して入力をする。これにより、キーボード２９から電
圧測定制御系200 の測定シーケンス記述ファイル作成部
30Ａに外部入力データＤ１が出力される。

【００７０】例えば、測定シーケンス記述ファイル作成
部30では、ＣＡＤ設計データＤINと外部入力データＤ１
とに基づいて、図５の測定シーケンス記述ファイルに示
すように、電圧測定順序，例えば、ステップ１〜ステッ
プ４→ＥＮＤ等の処理の流れを示す測定順序データＤ2
1，マスク図座標上に指定された測定点〔Ｘ１，Ｙ１〕
〜〔Ｘ４，Ｙ４〕等を内容とする測定箇所データＤ22，
二次電子検出に係る電圧分解能や電圧測定時の初期位相
等の測定条件データＤ23及び被測定ＬＳＩ２８の電圧振
幅や立ち上がり時間等の結果判定条件データＤ24を内容
とする測定シーケンス記述ファイルが作成される。

【００７１】なお、測定シーケンス記述ファイル作成部
30Ａで作成された測定順序データＤ21，測定箇所データ
Ｄ22，測定条件データＤ23及び結果判定条件データＤ24
等の測定制御データＤ２は書込み／読出し制御回路30Ｂ
を介して測定シーケンス記述ファイルメモリ30Ｃに格納
される。

【００７２】次に、ステップＰ２〜Ｐ９で測定制御デー
タＤ２に基づいて被測定ＬＳＩ２８の電圧測定処理をす
る。すなわち、ステップＰ２で測定シーケンス記述ファ
イル（測定制御データＤ２）の中の測定箇所データＤ22
の読出し処理をする。この際に、書込み／読出し制御回
路30Ｂにより測定箇所データＤ22が読出され、例えば、
測定順序データＤ21に関連して測定箇所データＤ22，測
定条件データＤ23及び結果判定条件データＤ24が読出さ
れ、それらのデータＤ22，Ｄ23，Ｄ24が制御部276 に自
動設定される。

【００７３】次に、ステップＰ３でＣＡＤ設計データＤ
INに基づいて測定箇所を含むマスク図の画像表示処理を
する。この際に、制御計算機２７からの画像表示データ
Ｄ４に基づいて図７（ａ）に示すような第２のモニタ２
６に被試験ＬＳＩ２８のマスク全体図が画面表示され
る。なお、本発明の実施例では本発明者らが先に特許出
願〔特願平２−192041〕をした荷電粒子ビーム装置のよ
うに、第２のモニタ２６の画面中で、設計画像Ｂに係る
被測定領域Ｃが設定されると、第１のモニタ２４に設計
画像Ｂに係る二次元画像Ａが画像表示される（図７
（ｂ）参照）。

【００７４】例えば、ステップＰ４で測定箇所を含むＳ
ＥＭ像の取得処理をする。この際に、被試験ＬＳＩ２８
を載置したＸＹステージ25ａが制御計算機２７からのス
テージ駆動データＤ６に基づいてステージ制御回路25ｂ
により駆動され、ビーム偏向可能領域に移動される。

【００７５】また、電子銃２１から被試験ＬＳＩ２８に
電子ビーム21ａが出射され、電磁偏向器，静電偏向器及
び電子レンズ等から成る偏向系22Ａ〜22Ｃにより該ビー
ム21ａが被試験ＬＳＩ２８に偏向走査される。これによ
り、二次電子検出器23Ａにより被試験ＬＳＩ２８からの
二次電子21ｂが検出され、その二次電子検出信号が二次
電子信号処理回路23Ｂに出力される。さらに、二次電子
信号処理回路23Ｂでは、二次電子検出信号が信号処理さ
れ、その二次元画像データＤ５が制御計算機２７に出力
される。

【００７６】なお、制御計算機２７からのＳＥＭ画像表
示データＤ３に基づいて第１のモニタ２４に図７（ｂ）
に示すように、被試験ＬＳＩ２８のＳＥＭ（Ｓcanning
Ｅlectron Ｍicroscope ）像が表示される。

【００７７】その後、ステップＰ５でマスク図，ＳＥＭ
像間の位置ずれ補正処理をする。ここで、ＣＡＤ設計デ
ータＤINに基づく設計画像Ｂと二次電子信号の取得に基
づく二次元画像Ａとの位置ずれ補正処理をする。ここで
は、主制御回路３１によりＣＡＤデータメモリ271 から
出力された測定箇所や測定条件に基づくＣＡＤ設計デー
タＤINがＣＡＤデータ読込み部272 を介して読み出さ
れ、そのＣＡＤ設計データＤINが制御部276 や位置ずれ
補正部273 に出力される。

【００７８】これにより、制御部276 のマスク図・ステ
ージ座標登録部201 によりＣＡＤ設計データＤINと対応
した領域である被測定ＬＳＩ２８の二次元画像データＤ
５がＳＥＭ像取得部２Ｄから出力され、位置ずれ補正部
２ＣによりＣＡＤ設計データＤINと二次元画像データＤ
５との位置ずれが自動補正される。

【００７９】次に、ステップＰ６で電子ビーム21ａを被
測定領域Ｃの配線パターンに位置決め処理をする。この
際に、偏向制御データＤ７に基づいて電磁偏向器，静電
偏向器及び電子レンズ等から成る偏向系22Ａ〜22Ｃによ
り電子ビーム21ａが被測定領域Ｃの配線パターン等に位
置決めされる。

【００８０】その後、ステップＰ７で当該配線パターン
に出力される電圧波形の測定処理をする。この際に、被
試験ＬＳＩ２８からの二次電子21ｂが二次電子検出器23
Ａにより検出され、その二次電子検出信号が二次電子信
号処理回路23Ｂに出力される。さらに、二次電子信号処
理回路23Ｂでは、二次電子検出信号が信号処理され、そ
の電圧取得データが制御計算機２７に出力される。これ
により、波形測定部275 では、ある配線パターンの測定
点の電圧波形が測定される。

【００８１】さらに、ステップＰ８で被測定ＬＳＩ２８
の電圧測定結果の判定処理をし、次の測定点の決定をす
る。この際に、測定結果判定部30Ｄでは被測定ＬＳＩ２
８の動作状態，例えば、電圧測定期待値５〔Ｖ〕につい
て、それに満たない測定結果データＤOUT が得られた場
合には、以後の測定点に係る電圧測定を中止すべく、こ
れに基づいて測定結果判定部30Ｄから書込み／読出し制
御回路30Ｂに出力制御信号Ｓ１が出力される。

【００８２】なお、この際の出力制御信号Ｓ１は書込み
／読出し制御回路30Ｂから読み出される測定シーケンス
記述ファイルの測定順序データＤ21につき、例えば、ス
テップ１からステップ３にジャンプするような出力動作
に変更される。これにより、該被測定ＬＳＩ２８の動作
状態に基づいて測定手順，測定箇所，測定条件，結果判
定条件等の変更処理をすることができる。

【００８３】次いで、ステップＰ９で残りの測定点数が
「０」になったか否かの判定をする。この際に、測定点
数が「０」になった場合（ＹES）には、その測定制御を
終了する。また、それが「０」にならない場合（ＮＯ）
には、ステップＰ２に戻って、ステップＰ２〜Ｐ９を継
続する。

【００８４】これにより、ＣＡＤ設計データＤINに基づ
く設計画像Ｂと二次電子信号の取得に基づく二次元画像
Ａとを対比させながら被測定ＬＳＩ２８の自動電圧測定
処理をすることが可能となる。

【００８５】このようにして、本発明の実施例に係る電
圧測定方法によれば、図６の処理フローチャートに示す
ように、ステップＰ１でＣＡＤ設計データＤIN，測定順
序，測定箇所，測定条件，結果判定条件等の外部入力デ
ータＤ１に基づいて測定制御データＤ２が作成処理され
る。

【００８６】このため、被測定配線の自動探索処理や被
測定ＬＳＩ２８の設計検証，故障解析の工数の多くの部
分を占める測定点への電子ビーム21ａの位置決め処理の
自動化を図ることが可能となる。なお、被測定領域Ｃの
配線パターンへの探索処理が従来例のようにオペレータ
（主に設計者）の記憶に依存する作業とならない。

【００８７】また、ステップＰ２〜Ｐ９で測定シーケン
ス記述ファイル（測定制御データＤ２）に基づいて被測
定ＬＳＩ２８の自動電圧測定処理が行われる。このた
め、従来例のようにオペレータによる電子ビーム位置決
め作業に依存することが無くなり、電圧測定前後を通じ
て、被測定領域Ｃの配線パターンの自動探索処理やその
測定点への電子ビーム21ａの自動位置決め処理の間，オ
ペレータが常に、当該装置の操作に従事しなくても済
む。

【００８８】また、図６のステップＰ５でＣＡＤ設計デ
ータＤINに基づく設計画像Ｂと二次電子信号の取得に基
づく二次元画像Ａとの位置ずれが自動補正処理される。
このため、図７（ｂ）に示すようにＣＡＤ設計データＤ
INに基づく設計画像Ｂと二次電子信号の取得に基づく二
次元画像Ａとを対比しながら被測定ＬＳＩ２８の自動電
圧測定をすることが可能となる。

【００８９】さらに、図６のステップＰ８で被測定ＬＳ
Ｉ２８の電圧測定の判定結果に基づいて測定手順，測定
箇所，測定条件，結果判定条件が変更処理される。この
ため、被測定ＬＳＩ２８の品種によって測定点数が多く
なった場合であって、全ての測定点の電圧測定をする必
要が無くなった場合には、それらが自動変更処理される
ことから、従来例のようにオペレータによる当該装置を
操作する作業時間が大幅に短縮化され、被測定ＬＳＩ２
８の設計検証作業に早期に従事すること、及び、その解
析時間を十分確保することが可能となる。

【００９０】これにより、ＬＳＩ装置の高集積，高密度
化に伴い１つのチップにつき、通常十点から百点の測定
点の探索処理や電子ビーム21ａの位置決め処理が自動化
されることから、オペレータの操作時間の省力化が図ら
れ、解析時間に多くを費やすことが可能となり、その設
計検証，故障解析処理の能率向上を図ることが可能とな
る。

【００９１】なお、本発明の実施例では荷電粒子ビーム
測定手段に電子ビーム装置を適用する場合について説明
をしたが、そこにイオンビームを用いる集束イオンビー
ム装置を適用した場合であっても、同様な効果が得られ
る。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電圧測定
装置によれば、荷電粒子ビーム測定手段及び制御手段が
具備され、該制御手段に測定補助制御手段が設けられ
る。

【００９３】このため、予め設定された測定制御データ
に基づいて測定補助制御手段により制御手段を補助制御
することができ、被測定領域Ｃの探索や荷電粒子ビーム
の位置決め処理を従来例のようにオペレータによる手作
業に依存することなく、それを自動化することができ、
被測定対象の電圧測定を自動的に、かつ、連続的に行う
ことが可能となる。

【００９４】また、本発明の電圧測定装置によれば、測
定補助制御手段に結果判定手段が設けられる。このた
め、被測定対象の動作状態に依存する測定結果データに
基づいて、被測定対象の自動電圧測定中に、予め設定さ
れた複数の測定点につき、測定目的が得られ、全ての測
定点の電圧測定をする必要が無くなった場合には、測定
手順，測定箇所，測定条件，結果判定条件の自動変更処
理をすることが可能となる。

【００９５】さらに、本発明の電圧測定方法よればＣＡ
Ｄ設計データ，外部入力データに基づいて測定順序，測
定箇所，測定条件，結果判定条件に測定制御データが作
成処理される。

【００９６】このため、被測定配線の自動探索処理や被
測定対象の設計検証，故障解析の工数の多くの部分を占
める測定点への荷電粒子ビームの位置決め処理の自動化
を図ることが可能となる。

【００９７】また、本発明の電圧測定方法よれば、測定
制御データに基づいて被測定対象の自動電圧測定処理が
行われるため、従来例のようにオペレータによる電子ビ
ーム位置決め作業に依存することが無くなり、電圧測定
前後を通じて、被測定領域Ｃの自動探索処理やその測定
点への荷電粒子ビームの自動位置決め処理の間，オペレ
ータが常に、当該装置の操作に従事しなくても済み、設
計画像と二次元画像とを対比しながら被測定対象の自動
電圧測定をすることが可能となる。

【００９８】さらに、本発明の電圧測定方法によれば、
測定手順，測定箇所，測定条件，結果判定条件が自動変
更処理されるため、ＣＡＤ設計データに基づいて被測定
対象の自動電圧測定を短時間に、かつ有効的に行うこと
が可能となる。このことから、オペレータによる当該装
置を操作する作業時間が大幅に短縮化され、被測定対象
の設計検証作業に早期に従事すること、及び、その解析
時間を十分確保することが可能となる。

【００９９】これにより、測定点の探索処理や荷電粒子
ビームの位置決め処理が自動化されることから、オペレ
ータの操作時間の省力化が図られ、その設計検証，故障
解析処理の能率向上を図ることが可能となる。また、高
信頼度，かつ、高機能の電圧測定装置の提供に寄与する
ところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電圧測定装置の原理図である。

【図２】本発明に係る電圧測定方法の原理図である。

【図３】本発明の実施例に係る電子ビーム自動電圧測定
装置の全体構成図である。

【図４】本発明の実施例に係る制御計算機の主要部の構
成図である。

【図５】本発明の実施例に係る測定シーケンス記述ファ
イルの概念図である。

【図６】本発明の実施例に係る電圧測定の処理フローチ
ャートである。

【図７】本発明の実施例に係る電圧測定方法の補足説明
図である。

【図８】従来例に係る電圧測定装置の説明図である。

【符号の説明】

１１…荷電粒子ビーム測定手段、 １２…制御手段、 １３…測定補助制御手段、 13Ａ…データ作成手段、 13Ｂ…データ制御手段、 13Ｃ…データ記憶手段、 13Ｄ…結果判定手段、 ＤIN…ＣＡＤ設計データ、 ＤOUT …測定結果データ、 Ｄ１…外部入力データ、 Ｄ２…測定制御データ、 Ｓ１…出力制御信号、 Ａ…二次元画像、 Ｂ…設計画像、 Ｃ…被測定領域。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、ＣＡＤ設計データ（ＤIN）
   に基づいて被測定対象（１４）の電圧測定をする荷電粒
   子ビーム測定手段（１１）と、前記荷電粒子ビーム測定
   手段（１１）の入出力を制御する制御手段（１２）とを
   具備し、前記制御手段（１２）に測定補助制御手段（１
   ３）が設けられ、前記測定補助制御手段（１３）が予め
   設定された測定制御データ（Ｄ２）に基づいて制御手段
   （１２）の補助制御をすることを特徴とする電圧測定装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電圧測定装置において、
   前記測定補助制御手段（１３）が、少なくとも、ＣＡＤ
   設計データ（ＤIN），外部入力データ（Ｄ１）に基づい
   て測定制御データ（Ｄ２）を作成するデータ作成手段
   （13Ａ）と、前記測定制御データ（Ｄ２）の書込み／読
   出し制御をするデータ制御手段（13Ｂ）と、前記測定制
   御データ（Ｄ２）を記憶するデータ記憶手段（13Ｃ）か
   ら成ることを特徴とする電圧測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の電圧測定装置において、
   前記測定補助制御手段（１３）に結果判定手段（13Ｄ）
   が設けられ、前記結果判定手段（13Ｄ）が測定結果デー
   タ（ＤOUT ）に基づいてデータ制御手段（13Ｃ）に出力
   制御信号（Ｓ１）を出力することを特徴とする電圧測定
   装置。
4. 【請求項４】 被測定対象（１４）の二次元画像（Ａ）
   とＣＡＤ設計データ（ＤIN）に基づく設計画像（Ｂ）と
   を対比しつつ被測定対象（１４）の電圧測定をする方法
   であって、予め、ＣＡＤ設計データ（ＤIN），外部入力
   データ（Ｄ１）に基づいて測定制御データ（Ｄ２）の作
   成処理をし、前記測定制御データ（Ｄ２）に基づいて被
   測定対象（１４）の電圧測定処理をすることを特徴とす
   る電圧測定方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の電圧測定方法において、
   前記測定制御データ（Ｄ２）の作成処理の際に、被測定
   対象（１４）の測定順序，測定箇所，測定条件，結果判
   定条件に基づいてデータ処理をすることを特徴とする電
   圧測定方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載の電圧測定方法において、
   前記被測定対象（１４）の電圧測定処理の際に、被測定
   対象（１４）の二次元画像（Ａ）とＣＡＤ設計データ
   （ＤIN）に基づく設計画像（Ｂ）との位置ずれ補正処理
   をすることを特徴とする電圧測定方法。
7. 【請求項７】 請求項４記載の電圧測定方法において、
   前記被測定対象（１４）の電圧測定処理の際に、該被測
   定対象（１４）の測定状態に基づいて測定手順，測定箇
   所，測定条件，結果判定条件の変更処理をすることを特
   徴とする電圧測定方法。