JPS58150256A - ストロボ走査型電子顕微鏡装置 - Google Patents

ストロボ走査型電子顕微鏡装置

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JPS58150256A
JPS58150256A JP57030593A JP3059382A JPS58150256A JP S58150256 A JPS58150256 A JP S58150256A JP 57030593 A JP57030593 A JP 57030593A JP 3059382 A JP3059382 A JP 3059382A JP S58150256 A JPS58150256 A JP S58150256A
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JP
Japan
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scanning
electron beam
sample
specimen
electron microscope
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JP57030593A
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JPH041458B2 (ja
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Motosuke Miyoshi
元介 三好
Tetsuya Sano
哲也 佐野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明aストロボ走査電子顕微鏡装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
走査電子顕微鏡(SEM (Scanning Ele
ctrontvlicroscope ) 〕B、一般
に試料表面VC@子ビームを照射し、試料表面の電位変
化に対応するレスポンス2 CEI’に表示することに
工って試料表面の顕微鏡像會得る工うにしている。
このSmV 2使って、LSI(大規模集積回路)の内
部動作の観測を行なうことができる。これa表面に′亀
位分布會持ったLSIをS独りの2次電子像で観察し、
負′醒位の部分と正′亀位の部分とのコントラストの差
を利用し、LSI内部′這位の分布’11するもので、
LSIの動作解析あるいa不良解析の有効な手段となっ
ている。
筐た、ICやLSI素子の内部全伝搬する電気16号の
ような同期現象でに、電位変化げ毎回規則正しく繰り返
して起る。従って、ある特定の位相だけK ハフ1/ 
スQ 子ヒーム會繰り返し照射すると、出刃1百 そこで、試料表面上の希望する点VCビーム會止めてお
き、試料励振とパルス電子ビームとの位相差を電気的に
変化さぞ、C訓の横軸にこの移相量を、縦軸に2次電子
信号量?それぞれ入力することによって、C旧゛の画面
上に希望点での電圧波形を表示するようにしたストロボ
SEMが開発されている。
以上、説明したように試料観測vCば大別して矢の2つ
の観測モードがある。すなわち、試料上に機械的プロー
ブ全文て、オシロスコープでそのプローブ接触点での電
圧波形全観測するものに類似する波形モードと、ビーム
を試料■上に走査し、その2次電子信号瞳をCRTに表
示して各位相点での試料面上の電位コントラスト像を観
測するSmJを用いた像モードである。この工うな従来
のストロボS&vシステムを第1図に示す、このシステ
ムにおいては、パルス電子ビーム照射1((1) k 
’FfするストロボSEM(2)で試料(3)から得ら
れた2次電子信号a1光電子増倍管全用いた2次電子検
出器(4) [工って検出され、アナログg号として出
力される。
この検出器(4)からのアナログ信号出力に、増幅器(
5)を介して表示装置(6)に取9込壕れ、ここで2次
電子信号険全表示して各位相点での試料面上の電位コン
トラスト像(7)が観測される。
また、上記装置において、電子ビームで試料(3)表面
を走査して、その2次電子画像を表示装置(6)上[表
示するため走査コイルKに、第2図に示されるランプ波
がX軸周走査コイル(8)、Y軸周走査コイル+IQに
印加される。このランプ波に、増巾器uzIa41I切
侯スイッチtIIを介して接続式れた、内部発振器(至
)Vc工って発生てれている。一方、試料(3)上の任
意の位置に電子ビームを点照射する場合に切換スイッチ
Oeに工って可変定電源回路(イ)、(ハ)に接続して
直流電圧=2X軸、Y軸の走査コイル(8)。
ulvC加え、点照射する位首全決足する。ビームの位
置全移動させると、2次電子の放出位置が変化するため
、表示装置(6)上の輝点も対応して移動する。
従って、従来のストロボSkFMシステムに工って試料
の任意の観測点の電圧波形會傅るVcぼ、葦ず、試料(
3)表面全走査して2次電子画像を表示装置に表示する
0次に波形モードに切り換えてビームの位置全走査コイ
ル+8+ 、 01の印加電圧を変えることによって、
表示装置(6)上の輝点(ホ)[工9観測点の位j道ヲ
検出する。ここでストロボS掠り表示用CWv(6)に
残像性が高いので、画像表示から点照射に切りかえても
画像(7)が残っているため、その画像(7)全観察し
ながら輝点(イ)を動かして任意の位置にビーム位置を
設定することができる自 しかし、従来のストロボS掻■システムでニ、観測点全
1回ごとに、位置決めし、測定するため非常に測定が繁
雑である。−fた残像全便って位置決めするため、位I
t精度が悪く、位置全正確VC44−わぜるため爾倍率
表示とすると、単位面積あfcりの照射量が大きくなり
試料動作に多大の影#全与える。更に、位置合せ中にも
、ビームが試料表面會照射しているため、前述同様、試
料に多大の影響を与える。
〔発明の目的〕
本発明ぼ上記点Vc鑑みなされたもので、正確な観測点
の位置合ぜが実現でき、チた1回に多数箇所の指定がで
き測定時間の短縮を図るとともに、位置合ぜ操作中げ°
電子ビームを試料に照射しない工うにして、照射による
試料の影響を無くしたストロボ走査型電子顕微鏡装置を
提供すること全目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明a1試料表面にパルス電子ビームを照射するビー
ム照射部を育する走査型電子顕微鏡と、前記ビーム照射
部のパルス電子ビーム照射と試料励振と走査信号との同
期をとる走査制御部と、前記走査型電子顕微鏡内でパル
ス電子ビーム照射された試料から放出される電子あるい
はX線を検出する検出器と、前記検出器からの出力全記
憶する記憶装置と、この記憶内容全表示する表示装置と
、この表示装置で指定した前記記憶装置内の所望のアド
レス全貌み取り、前記走査制御部にアドレス信号を入力
する手段全具備することに工って同−画面工9多数点を
自動測定でき、観測点の位置合せ中に試料に電子ビーム
全照射しないようにして照射Il′?l:よる影響を無
くしたこと全特徴とするストロボ走仔型電子顕微鏡装置
である。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明を、実施例に基き詳細に説
明する。第3図に本発明に係るストロボ走査型電子顕微
鏡継装置の構成を示す、なお、図中、前記第1図と同様
の部分にに同一符号を付して説、明する。藁3図におい
て、ストロボSgM (2)内にに試料表面にビーム照
射ヶ行うためのパルス電子ビーム?発生するパルス電子
ビーム照射部(1)が設けられている。このパルス電子
ビーム照射部(1)からの電子ビームの照射によって試
料内勤作信号にエリ動作状態にある試料(3)から放出
される2次電子を2次電子検出器(4)にxr)検出す
る。ここでX軸走査コイル(8)・Y軸走査コイル0f
li走査制御部61)エフ発生された信号を1)Aコン
バータに)、(ト)[工って変換された階段波が印加さ
れている。これら階段波σ自走状態にあり、この波形を
第4図に示す、この階段波によって制御された走査コイ
ルに工っで電子ビームぼ試料表面會2次元的に走査する
。尚、試料励振と電子ビーム照射と走査信号とげCPU
−に工って同期を取ることによって、試料の各点に照射
される電子ビームの量を一定に保っている。
筐た、2次電子検出器(4) Kよって検出され定信号
a増幅器に)?介してADコンバータ(ハ)に入力され
、デジタル信号に変換される。この変換されたデジタル
信号に画像メモリに)に記憶された後、表示装置例えば
CRT (5)に表示される。ここで画像メモリ(至)
の画素数に、表示装置の走査線数に一致しており、同時
に前記階段波のステップ数も一致させる0例えば、表示
装置の走査線数が512 X 512であれば画像メモ
リの画素数も512 X 512とし、同時に階段波の
ステップ数もそれぞれ512本とする。従って1ステツ
プに1画素が1対1に対応している。fた、C凡1’ 
(6)上にぼ試料像と同時に十字形の記号のカーソル6
2が表示されており、コントo −5(ロ)に工って、
その位ltを任啄VC町変できる工うにしている。
次に、CR1”(5)に得られた試料(7)の任意の箇
所の市1圧波形を観測する場合に前述のカーソル(6)
全コントローラ(ロ)に裏って移動させ、波形測定した
い点ニカーソル(6)全台わせる。カーソルを合b−Y
fc画素に相当する画像メモリ内のアドレスをアドレス
読み取り装置に)に工9読みと一す、これ?アドレス記
憶装mi(ト)に記憶する。この際に、波形観測点を一
点のみ測定しても良いが、連続してカーソルによって読
み取られた画像のアドレスを任意の数だけアドレス記憶
装置(ト)に記憶させる0次に、これらアドレス全走査
制御5eI)に入力し、DAコンバータ@+(至)を通
して、走査コイル(a) t Gαに、喧圧會加え、ビ
ームを指定の位置に任意の数だけ連続して点照射するこ
とが出来る。
矢に第5図乃至第8図に基き、第3図に示すストロボ走
査型電子顕微鏡装置の本発明に係る主要部全詳細に説明
する。尚、第5図及び第7図において第1図及び第3図
と同一箇所に同一符号を付して説明する。第5図は第3
図において説明した画像メモリー、表示装置(6)、コ
ントローラー、アドレス読み取り装置tに)及びアドレ
ス記憶装置(ト)を詳細I/?−説明するための構成図
である。
第5図において、測定位置の読み取V操作ば、コントロ
ーラーに設けられたX軸、Y軸用のカーソルスイッチ(
50)、(51) ’e操作することに工ってcgr 
(6)上L/C2次電子面電子画像と1畳して表示され
たカーソルに)を動かして測定位Ill検出している。
カーソルスイッチ(50)、(51)による移動量は、
X軸、Y軸用のカーソルアドレスカウンター(52)(
53)  K工って読み取られる。カーソルスイッチで
ぼ1回のスイッチを押子と1画素分が移動する。
−万、画像表示用の同期信号HD、VDは表示用同期信
号発生器(54)にエフ発生するが、それぞれ表示用X
軸カウンp −(56)、Y軸カウyターC58)vc
x9常時カウントされて出力されている。ここで第6図
に示す工うに同期信号lIDの512本のパルスごとに
同胡侶号VDのパルスが発生し、CI七T(6)の画面
を順次走査している。カーソルアドレスカウンター(5
2) 、 (53)と表示用カウンター(56) 、 
(58)ノ出カぼ谷々X、Yについてコンパレーア −
(60)(62)により比較を行い、両者の出力が一致
したときコンパ1ノーターは出カケ発生する。Xお工び
■の表示用カウンター出力はメモリーアドレスセレクタ
ー(64)に工9走査信号に変換されて画像メモリー−
内?順次走査し2次電子画像信号ケ読み出している。画
像メモリーの内容にデーターセレクター(66)k通し
て表示するが、このデーターセレクター(66)ぼXお
工びYのコンパレーター(60) 。
(62)出力でコントロールする。すなわち、カーソル
アドレスカウンター(52) 、 (53)と表示用カ
ウンター(56)・(58)の出力が一致したときに、
画1象メモリーからの出力ぼブランキングにな!lRt
りにCI(;r上ににカーソルデーター発生器(68)
Vcエク発生されたカーソル表示用のデーター、例えば
白の十字表示用のデーターがl)Aコンバーター(70
)k介してCRT (5)上に出力される。
以上述べた動作に従ってカーソルアドレスカウンターの
出力がCWP上の2次電子画像に重畳されて白の十字(
カーソル)表示となる。この結果、CRT上のカーソル
を測定位置に合せる操作を行うことにL9、画像メモリ
ー上のアドレスに相当するカーソルアドレスカウンター
の出力の値とじて得ることが出来る。この値?座標記憶
装置に)に順次記憶する。
次に、第7図及び第8図に基き本願発明の走査制御部全
詳細に説明する。
通常2矢電子画像を観察するときは第7図に示す五うに
電子ビームiXY走査りロック発生器(71))vCよ
って発生されたX走査クロック、X走査クロックに工9
走査會制御する。ここでX走査クロック・X走査クロッ
クを第8図に示す。各走査クロックに第6図に示した同
期信号HD、VDに同期している。各クロック人力UX
カウンタ(72)、Yカウンター(74)にエフカウン
トされてX、Yl)Aコンバーターや埠、(至)用の二
進信号に変換している。
次にビーム分止めて、一点に照射するときは走査クロッ
クのカウンターへの入力[CPU−からのビーム走査禁
止イぎ号にエクCLK禁止ゲー) (76)。
(78)が禁止状態になり、Xお工びY座標記憶装置に
)からのデーターにエフ、測定位置VC相当する二進信
号出力2DAコンバーターに)、(ト)に出力し、ビー
ムの位置全走査コイル(/CLり設定する・(11) 尚、上記実施例では亀子線を検出して行なったがこれに
限定されることなくX線を検出して観測を行なうこと%
、18iT能である。
〔発明の効果〕
以上実施例に従い説明したように、試料上の任意の位置
の測定箇所を捜し、位置合せする作業が画像メモリー上
で行なえるため、位置合せ作業中に電子ビームを試料に
照射部ゐ必要がなく、試料照射が、試料の画像2 cg
rに表示する際と、位置決めされた箇所にビームケ照射
する際だけであるため、従来に比べ、照射による試料の
特性変動を最小限に押えることができる。従って、集積
回路の超高密度化の進行に伴って発生する駆動電圧の減
少、デザインルールの縮少によって試料の特性が変動し
易くなっており、この微細化の進む集積回路の動作解析
に用いて好適である。
筐た、アドレス読み取9装置iIiに画像メモリー?一
時的Ilc記憶しておくアドレス記憶装置が設けられて
いるため、多数の測定箇所音指定できる。その結果、多
数の指定位置を自動的に測定できるた(12) め、両足時間が短縮でき、操作性が同上する。
更に、位置設定の分解能が画像表示器上の一画素分に相
当するため、位置合ぜの設定精度が同上する。ま之、本
願方式に工って測定精度が同上するため、従来のように
、高倍率観察が避けられるため、試料の特性変化全最小
限に押えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図ぼ従来のストロボ走査電子顕微鏡装置の基本構成
図、第2図に第1図の装置のX軸、Y軸子顕微鏡の基本
構成図、第4図は第3図の装置のX軸、Y@走査コイル
に印加される走査信号波形を示す図、第5図及び第7図
に本発明に係るストロボ走f電子顕微鏡の要部全祥細に
説明するための図、第6図及び第8図は第5図及び第7
図全説明するための1g号波形図である。図において、
l・パルスビーム照射部、 を 2・・・ストロボ走査ズ電子顕微鏡(SEM)、3・・
・試料、 4・・・2次′五子検出器、 5.12,14.36・・・増幅器、 6・・・表示装置斤(C1も1′)、 7・・・2次電子像、 8・・・X軸走査コイル、 10・・・Y軸走査コイル、 31・・・走査制御部、 32.33・・・DAコンバータ、 34・・・CPU。 38・・AI)コンバータ、 40・・・画像メモリ、 42・・・カーソル、 44・・・コントローラ、 46・・・アドレス読み取り装置、 48・・・アドレスd己憶装置。 (7317)代理人 升埋士 則近憲佑(ほか1名)策
2図 第6区 輩F30

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)試料表面にパルス′電子ビーム全照射するビーム
    照射部を有する走査型電子顕微鏡と、前記ビーム照射部
    のパルス電子ビーム照射と試料励振と走査信号との同期
    をとる走査制御部と、前記走査型電子顕微鏡内でパルス
    電子ビーム照射された試料から放出される電子あるいi
    X線を検出する検出器と、前記検出器からの出力を記憶
    する記憶装置と、この記憶内容?表示する表示装置と、
    この表示装置で指定した前記記憶装置内の所望のアドレ
    スを読み取り、前記走査制御部にアドレス信号を入力す
    る手段を具備してなること全特徴とするストロボ走査型
    電子顕微鏡装置。
  2. (2)前記検出器からの出力をデジタルデータVCK換
    し記憶すること全特徴とする前記特許請求の範囲第1項
    記載のストロボ走査型電子顕微鏡装置。
JP57030593A 1982-03-01 1982-03-01 ストロボ走査型電子顕微鏡装置 Granted JPS58150256A (ja)

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JP57030593A JPS58150256A (ja) 1982-03-01 1982-03-01 ストロボ走査型電子顕微鏡装置
EP83101823A EP0087767B1 (en) 1982-03-01 1983-02-24 Stroboscopic scanning electron microscope
DE8383101823T DE3375438D1 (en) 1982-03-01 1983-02-24 Stroboscopic scanning electron microscope
US06/470,632 US4538065A (en) 1982-03-01 1983-02-28 Stroboscopic scanning electron microscope

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JP57030593A JPS58150256A (ja) 1982-03-01 1982-03-01 ストロボ走査型電子顕微鏡装置

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JPH041458B2 JPH041458B2 (ja) 1992-01-13

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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