JPH0750150B2 - 電子ビームテスタ - Google Patents

電子ビームテスタ

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JPH0750150B2
JPH0750150B2 JP63057740A JP5774088A JPH0750150B2 JP H0750150 B2 JPH0750150 B2 JP H0750150B2 JP 63057740 A JP63057740 A JP 63057740A JP 5774088 A JP5774088 A JP 5774088A JP H0750150 B2 JPH0750150 B2 JP H0750150B2
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裕博 若月
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 真空中において例えばIC,LSI等の試料に電子ビームを照
射して検査を行う電子ビームテスタの構造に関し、 検査時間の短縮、装置の小型軽量化が可能で、かつテス
タヘッドの大きさにとらわれない電子ビームテスタの提
供を目的とし、 固定フレームに取着された主テーブルの下面に対面して
Z方向に送り駆動されるZステージの下面と、XY方向に
送り駆動されるXYステージの上面との間にOリングを介
して設けたメインチャンバーと、前記XYステージの下面
から真空状態を保持しながら貫通して倒立懸垂状態に設
けられた電子ビーム鏡筒と、前記メインチャンバ内の一
端の前記Zステージを開口して設けたサブチャンバー
と、該サブチャンバーの開口部を前記XYステージ側から
前記メインチャンバーを真空状態に封止可能な弁機構
と、前記サブチャンバー内に前記Zステージの上面から
真空状態に保持して挿入可能に設けた試料搭載筒と、該
試料搭載筒を前記挿入位置に対応するように前記主テー
ブルに着脱自在に取付け可能な取付け機構と、前記主テ
ーブル上に前記試料搭載筒と接続可能に設けたテスタヘ
ッドとから構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、真空中において例えばIC,LSI等の試料に電子
ビームを照射して検査を行う電子ビームテスタの構造に
関する。
近年、例えばLSI素子の試験においては、高密度に伴い
チップ素子内のパターンはその線幅が1μm程度の超微
細寸法となっていることから、従来の機械的な探針法に
よるプロービングは素子内のパターンを破壊する危険が
あるため使用が困難である。このため真空環境内で電子
ビームの照射により発生するる2次電子のエネルギーを
測定して、該素子の超微細パターンの特定位置における
電位分布やその絶対値を測定することが行われる。
電子ビームプロービングは試料を高真空中のステージに
装着し、該装置のステージをXY平面内で自在に駆動して
その位置決めがなされる。
本発明は、LSIやICの診断検査、もしくは不良解析等に
適用して有用な電子ビームテスタの構造を呈示してい
る。
〔従来の技術〕
第5図は従来の電子ビームテスタの要部断面図を示す。
図において、1は電子ビーム鏡筒、2は電子ビーム鏡筒
1に対向配置された試料搭載筒を示す。電子ビーム鏡筒
1の内部は詳細図示を省略しているが、電子ビーム発生
源、該発生源のビーム加速器、ビームの偏向制御器、お
よび照射ビームによる試料よりの2次電子検出器、2次
電子のエネルギー分析器等が収納されている。
3はテスタヘッドであって試料搭載筒2に搭載された試
料に対して気密構造を保ちながら電源、もしくは各種の
信号を供給可能に接続されている。4はメインチャンバ
ーであって図示しない真空排気管が連結されており、ほ
ぼ10-6Torrもしくはそれ以上の真空空間を形成するよう
に、固定フレーム9に除振ユニット10を介して固定され
た鉄板等を基材とするテーブル11の板面上に組み立てら
れている。5は同じくテーブル11の板面上に組み立てら
れたサブチャンバーであって、両チャンバーの底部に対
応するテーブル11にはそれぞれ窓部11a,11bが打ち抜か
れる。
6はテーブル11の下面とOリング12を介して設けられた
XY方向に移動制御が可能なXYステージである。この真空
シール用のOリング12を安定に固定する図示しない溝が
テーブル11側に設けられている。XYステージ6は図示し
ないXステージとYステージとから構成されている。
7はXYステージ6の下面に固定されたガイドフレームで
あって、図示しないZモータによりその側面に垂直方向
に配列されたリニアガイド8を介してテスタヘッド3を
Z方向に駆動する。この駆動の際には試料搭載筒2はテ
スタヘッド3と一体的に移動し、かつ試料搭載筒2とXY
テーブル6との接触面にはOリング13がXYテーブル6の
貫通孔側面に設けられ、メインチャンバー4内の真空を
保持するように作用する。
従来、検査を行うときには、メインチャンバー4の側面
に設けた図示しない試料供給口を開放し、試料の供給セ
ットを行う。その後前記試料供給口を閉塞し、真空引き
を行い所定の真空度に到達してから検査を開始する。し
かしながらこのような試料のセット方法では試料を交換
の都度、メインチャンバー4内は大気圧に戻されるた
め、所定の真空度に到達するまでの真空引きの時間が長
くかかる欠点があり、これを改良したサブチャンバー5
を用いる方法が知られている。
すなわち、メインチャンバー4の真空度を保った状態
で、図示しないZモータを駆動して試料搭載筒2の最上
部がXYステージ6の上面より下に隠れる位置まで下げ
る。次にXYステージ6を水平面内で駆動して試料搭載筒
2をサブチャンバー5の直下に移動させる。次にZモー
タを駆動して試料搭載筒2をサブチャンバー5内に上昇
させ、試料搭載筒2の最上部を所定の位置で停止させ
る。この時、試料搭載筒2がサブチャンバー5内のOリ
ング21により封止され、メインチャンバー17の真空が保
持される。次にサブチャンバー5の上蓋を破線で示すよ
うに開放して試料搭載筒2の最上部に載置された試料の
交換を行う。
試料交換後は全く逆の移動コースを辿って電子ビーム鏡
筒1に対応する測定位置まで移動させることにより、検
査するまでの真空引きの時間を短縮することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の装置構成によれば、検査の都度かなり重量のある
テスターヘッド3をXYZ方向に移動する必要があり、大
きな動力が必要となる。また、テスタヘッド3がフレー
ム9に内蔵されているため、テスタヘッド3の移動に必
要な空間をフレーム9内に設けねばならず装置が大型に
なる。また、将来大容量のテスタヘッドを設置する場
合、テスタヘッドの外形寸法が制限される等の欠点があ
る。
本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、検査
時間の短縮、装置の小型軽量化が可能で、かつテスタヘ
ッドの大きさにとらわれない電子ビームテスタの提供を
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は、本発明の原理説明図である。固定フレーム9
に取着された主テーブル14の下面に対面してZ方向に送
り駆動されるZステージ15の下面と、XY方向に送り駆動
されるXYステージ6の上面との間にOリング16を介して
設けたメインチャンバー17と、前記XYステージ6の下面
からメインチャンバー17内の真空状態を保持しながら貫
通して倒立懸垂状態に設けられた電子ビーム鏡筒に1
と、前記メインチャンバー17内の一端の前記Zステージ
15を開口して設けたサブチャンバー18と、該サブチャン
バー18の開口部に対して前記XYステージ6側から前記メ
インチャンバー17内を真空状態に封止可能な弁機構19
と、前記サブチャンバー18内に前記Zステージ15の上面
から真空状態に保持して挿入可能に設けた試料搭載筒2
と、該試料搭載筒2を前記挿入位置に対応するように前
記主テーブル14に着脱自在に取付け可能な取付け機構20
と、前記主テーブル14上に前記試料搭載筒2と接続可能
に設けたテスターヘッド3とから構成されている。
〔作用〕
試料を交換する時は第2図に示すように弁機構19を閉じ
てメインチャンバー17の真空状態を保持し、テスタヘッ
ド3をP点を支点として上方に回動すると共に、試料の
取付け機構20を回動し、試料搭載筒2の軸をほぼ水平よ
り上向状態にすることにより交換可能となる。次にこれ
を検査するためには、第3図に示すように交換済の試料
搭載筒2を取付けた取付け機構20を閉じ、Zステージを
所要位置まで上昇せしめて弁機構19の頂点に設けた試料
高さ検出機構23を試料搭載筒2の底部に取付けた試料2a
に当接せしめセンサ検出位置で停止させ、サブチャンバ
ー18内に試料搭載筒2を挿入すると共にOリング21にて
気密を保ち、テスタヘッド3を元の位置に戻して試料搭
載筒2と接続する。次に第4図に示すように弁機構19を
開放し、XYステージ6を移動して電子ビーム鏡筒1を試
料搭載筒2の直下に位置決めすることにより検査が可能
となる。電子ビーム鏡筒1はテスタヘッドよりも小型で
あるから固定フレーム9の容積は小型化が可能であり、
かつテスタヘッド3を主テーブル14のテーブル上に設置
するためテスタヘッド3の大型化は容易である。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面によって詳述する。なお、構
成、動作の説明を理解し易くするために全図を通じて同
一部分には同一符号を付してその重複説明を省略する。
第1図は本発明の原理説明図である。図において、14は
主テーブルで従来例のテーブル11に相当するがそのテー
ブル面上にチャンバーを形成しない点が異なり、試料搭
載筒2をサブチャンバー18に着脱するための取付け機構
20(例えば試料搭載筒2を取付けた蓋と該蓋を開閉する
蝶番機構)を備え、かつそのテーブル面上に設けたヒン
ジー25を利用し、テスタヘッド3をP点を支点として回
動自在に設けている点が異なる。
なお、テスタヘッド3の保持方法はこれに限るものでは
なく、図示しない垂直方向と水平XY方向の移動が可能な
機構を該装置の側面、あるいは天井に設ける方法もあ
る。
15のZステージは主テーブル14の下面に垂直に固定され
たリニアガイド8に図示しないZモータを介してZ方向
へ移動可能に設けられている。16はOリングであってXY
ステージ6側に設けられた点が異なる。17はZステージ
15の下面とXYステージ6の上面との間にOリング16を介
して設けられたメインチャンバーで、その真空室内の一
端のZステージ15側を開口してサブチャンバー18が設け
られている。19は弁機構であってXYステージ6を気密を
保ちながら貫通するシャフトの先端に弁を設け、この弁
にてサブチャンバー18の開口部を一時的に閉塞すること
によりメインチャンバー17内の真空度低下を防止する機
能を有する。なおこの弁機構19の駆動部は記載を省略し
ている。以下第2図乃至第4図の実施例を参照しながら
その作用について説明する。
第2図は本発明実施例の試料交換時の要部断面図を示
す。図において、試料交換時には弁機構19を閉じてサブ
チャンバー18の開口部を閉塞し、メインチャンバー17の
真空状態を保持しながらZテーブル15を降下せしめ、試
料搭載筒2の下面に取付けられた試料2aをサブチャンバ
ー18から離脱させる。次にテスタヘッド3と試料搭載筒
2との接続を解除してテスタヘッド3をP点を支点とし
て上方に回動するが、テスタヘッド3の重量に対応する
図示しないバランサー機構を設け、軽く回動させること
が好ましい。次に、試料の取付け機構20をQ点を支点に
回動し、試料搭載筒2の軸をほぼ水平より上向状態にす
ることにより試料2aの交換は可能となる。
第3図は本発明実施例の試料高さ検出時の要部断面図を
示す。図において、試料2aを交換済の試料搭載筒2を取
付けた取付け機構20を閉じ、試料搭載筒2を懸垂保持す
る。次にZステージを上昇せしめて試料搭載筒2をサブ
チャンバー18内に挿入すると共に、Oリング21にて気密
を保持する。弁機構19の頂点に設けた試料高さ検出機構
23の接触子23aが、試料搭載筒2の底部に取付けられた
試料2aに当接しながら接触子23aが図示しないセンサ検
出位置まで押し下げられた位置でZステージ15を停止さ
せる。
この時、制御位置は検出したZ位置を記憶し、既知の試
料無しの時のZ位置との差を計算し、試料高さを検出す
る。次に弁機構19を開放後、XYステージ6を移動して電
子ビーム鏡筒1を試料搭載筒2の直下に位置決めする。
前記試料高さ検出値を元に試料2aの底面と水平移動する
XYステージ6に設けられた電子ビーム鏡筒の上面との対
面距離が、予め設定された最適検査位置になるようにZ
ステージ15を停止する。次にテスタヘッド3を元の位置
に戻して試料搭載筒2と接続する。
第4図は本発明実施例の試料検査時の要部断面図を示
す。図において、弁機構19を開放後、XYステージ6を移
動して電子ビーム鏡筒1を試料搭載筒2の直下に位置決
めすることによりメインチャンバー17内の真空度を保持
したまま所定の検査位置に設定が可能となる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば、装置上
部空間にテスタヘッドを設置するために、任意の大きさ
のテスタヘッドが利用可能となる。また、電子ビーム鏡
筒を固定フレーム内に収容するため装置の小型化が可能
となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明実施例の試料交換時の要部断面図、 第3図は本発明実施例の試料高さ設定時の要部断面図、 第4図は本発明実施例の試料検査時の要部断面図、 第5図は従来の電子ビームテスタの要部断面図を示す。 図において、1は電子ビーム鏡筒、2は試料搭載筒、3
はテスタヘッド、6はXYステージ、9は固定フレーム、
14は主テーブル、15はZステージ、16はOリング、17は
メインチャンバー、18はサブチャンバー、19は弁機構、
20は取付け機構、25はヒンジーをそれぞれ示す。
フロントページの続き (72)発明者 若月 裕博 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 古川 泰男 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−115635(JP,A) 特開 平1−140750(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定フレーム(9)に取着された主テーブ
    ル(14)の下面に対面してZ方向に送り駆動されるZス
    テージ(15)の下面と、XY方向に送り駆動されるXYステ
    ージ(6)の上面との間にOリング(16)を介して設け
    たメインチャンバー(17)と、 前記XYステージ(6)の下面から真空状態を保持しなが
    ら貫通して倒立懸垂状態に設けられた電子ビーム鏡筒
    (1)と、 前記メインチャンバー(17)内の一端の前記Zステージ
    (15)を開口して設けたサブチャンバー(18)と、 該サブチャンバー(18)の開口部を前記XYステージ
    (6)側から前記メインチャンバー(17)を真空状態に
    封止可能な弁機構(19)と、 前記サブチャンバー(18)内に前記Zステージ(15)の
    上面から真空状態に保持して挿入可能に設けた試料搭載
    筒(2)と、 該試料搭載筒(2)を前記挿入位置に対応するように前
    記主テーブル(14)に着脱自在に取付け可能な取付け機
    構(20)と、 前記主テーブル(14)上にて前記試料搭載筒(2)と接
    続可能に設けたテスタヘッド(3)とから構成されてな
    ることを特徴とする電子ビームテスタ。
  2. 【請求項2】前記主テーブル(14)上の端部にヒンジー
    (25)を設けると共に、該ヒンジー(25)に前記テスタ
    ヘッド(3)を上下左右に回動自在に設けてなることを
    特徴とする特許請求範囲第(1)項記載の電子ビームテ
    スタ。
JP63057740A 1988-03-10 1988-03-10 電子ビームテスタ Expired - Fee Related JPH0750150B2 (ja)

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JPH0378285U (ja) * 1989-12-01 1991-08-07
WO2004077082A1 (ja) * 1992-01-20 2004-09-10 Tsuguo Kurata Eb型icテスタ

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