JPS5848346A - ストロボ走査型電子顕微鏡のパルスビ−ム位相制御装置 - 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】 本発明はストロゲ走査型電子顕微鏡の・ｆルスビーム位
相制御装置に関する。

一般に、表面に電位のある試料に電子ビームを照射する
と発生する二次電子は、試料表面電位の影響を受けてそ
のエネルギ分布が変化することが知られておシ、この現
象は？ルテイジコントラストと呼ばれている。この−ル
テイジコントラストの原理を用いて、試料表面電位を機
械的に接触することなく検出し、検出結果を表示する走
査型電子顕微鏡（以後単にＳＥＭと略称する）が実現さ
れている。この８ＥＭを用いれば、Ｌ８１（大規模集積
回路）の内部動作の観測を行なうことができ、ＬＳＩの
動作解析あるいは不良解析を行なうことができ、非常に
有効である。また、Ｉ　Ｃ−？Ｌ　Ｓ　Ｉの素子内部を
伝搬する電気信号は毎回規則正しく繰シ返して起る。し
たがって、ある特定の位相だけにノ譬ルス電子ビームを
繰シ返し照射すると、出力信号はこの位相での電位に対
応したものとなる。そこで、試料表面上の希望する点に
ビームを止めておき、試料励振と・譬ルス電子ビームと
の位相差を電気的に変化させ、表示器の横軸に位相量を
、縦軸に二次電子信号量をそれぞれ入力することによっ
て、表示器上に希望点での電圧波形を表示すことができ
る。このように、ＳＥＭ゛の持っている表面電位検出機
能に加えるに・ぐルスピームの発生機能を付加し、サン
プリングの技術ヲ適用したものがストｏゴ走査型電子顕
微鏡である。この場合、たとえばＩＧＨｚ程度の１４ル
スビー五を発生する機能を付加すれば、高速（数百ＫＨ
ｚ以上）で変化する電圧波形を測定する仁とが可能にな
る。

なお、ストロ＆Ｓ　ＥＭは一般的に次の構成を有する。

すなわち、試料表面にノイルスミ子ビームを照射するビ
ーム照射部を有するＳＥＭと、上記ビーム照射部のΔル
ス電子ビーム照射と試料励振との同期をとるＳＥＭ制御
部と、前記ＳＥＭ内でノ譬ルス電子ビーム照射された試
料から放出される二次電子を検出する二次電子検出器と
、この二次電子検出器の出力を映健表示する表示器とを
備えている。

次に、ストロｙ３ＩＰｓ　ＥＭを用いてたとえばＬＳＩ
の動作波形を観察するときの測定原理を第１図に示す。

これはサンプリングの原理を用いてお形の１周期に渡っ
て照射し、このとき得られる二次電子信号を累積するこ
とによシ原波形を再現するものであシ、サンプリングモ
ード観察法と呼ばれている。この場合、電子ビームを波
形観察し良い特定の測定点に止めて照射を行ない、その
点における波形を再現する。観察しようとする波形は繰
夛返し信号である必要があるが、この繰）返し信号に同
期して・ｆルスビームを発生させ、しかも順次位相遅延
させることにより各時間位相毎の電圧を測定し、１周期
終了した時点で波形が再現される。この方法における重
要な技術社、一定の位相時間づつ位相遅延させ九ノ譬ル
スビームを安定に発生させることである。

例えば第１図に示したように、ＩＭＨｚで動作している
波形をＩ　ｎｓの分解能で観察するためには、最初のサ
ンプリングではｉｎｓのノ９ルスピームを位相遅延（ｔ
ｄ）＝　Ｏｎｍで照射し、２回目のサンプリングではｔ
ｄ＝１ｍｓで、３回目ではｔｄ＝２ｍｍで照射し、以下
同様の操作をｔｄ−５００ｍｓｔで繰９返す。

以上の説明から分るように、精度の良い測定を行なうた
めには、正確に・譬ルスビームを位相遅延させることが
重要である。

次に、Ｌ８Ｉを・試験するためにス）ｏ＃８ＥＭの制御
装置でテスト・量ターン信号を発生する場合について、
ＬＳＩとしてメモリデバイスを例にして説明する。メモ
リデバイスとしては、通常は１６ビツトを１サイクルと
して動作させるものが多く、第２図に示すようにＯ番地
からＦ（１６進数の１５）番地までのアドレス信号を１
サイクルとして書込み、読出しを行なう。ストロ〆ＳＥ
Ｍの制御装置は、上記アドレス信号のほか、このサイク
ルの開始時にトリガ／？ルスを発生してストロ♂ＳＥに
のノクルスピームの発生を制御している。

この方法では、例えばＦ番地の立上シタインングにおけ
る波形を観察しようとすると、トリガ・母ルスに１５番
地分の位相遅延をかけてビーム／ｌシスを発生させて、
更にその位相を正確に制御することが必要である。しか
も、波形の立上りを観察するためには分解能は高いこと
が望ましく、例えば５Ｍ−（１ピット２００ｎ膳）で動
作させているｒノ４イスを考えると、１ｍｇ程度の分解
能が要求される。このことは、１５番地分の３．０μ易
の位相遅延を１ｎ−の精度で行なうことが必要になり、
その安定性に困難が発生する。

また、ストロ＆８ｇＭの制御装置でナストノ９ターン信
号を発生させるのでは、マイクロノロセッサ等のランダ
ムロジックの観察に際して試料自身から動作波形のサイ
クル毎に発生する信号をトリガ信号としてストロ−８Ｅ
Ｍのビーム・母ルスを発生させるような観察方法におい
ても、前記同様な困難が発生する。

本発明は上記の事情に鑑みてなされた亀ので、観察すべ
き信号の繰シ返し周期内で一定タイミング毎にそれぞれ
発生する複数のトリガ信号を選択し、この選択トリガ信
号に所望量の遅延をかけてビーム・譬ルスの発生タイミ
ングを制御することによって、ビームノ中ルスの位相遅
延を安定に精度良く制御し得るストロ−走査型電子顕微
鏡の・中ルスピーム位相制御装置を提供するものである
。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第３図において、３０はクロック入力に基いて１６ピツ
トを１サイクルとするアドレス信号および上記各ピット
（“Ｏｍ〜“Ｆ”）毎にトリガ信号を発生するアドレス
信号発生回路である。

３１は上記ピット毎のトリガ信号のうち、ストロ＆ＳＥ
Ｍのビーム・臂ルスの位相に応じて所望位相のトリガ信
号を選択導出する切換回路である。この切換回路３１の
出力であるトリガ信号は、ストロ＆ＳＥＭで発生すべき
ビー五ノタルスの位相に応じて所要の位相遅延がかけら
れてビーム・臂ルストリＩ信号として供される。

而して、アドレス信号発生回路３０は、第４図に示すよ
うにアドレス信号および＠Ｏ”〜“Ｆ１番地トリガ信号
を発生してお夛、アドレス信号は１６ピツトのメモリデ
バイス（観察試料ＬＳＩ）に供給される。ストロ〆ＳＥ
Ｍの使用方法として、一般には先ず普通のテスタで不良
番地を調べておき、次にストロＮ８ＥＭで不良原因を解
析するという手法をとる。従って、不良のピットは予め
分っていることが多い。いま、たとえば１Ｆｍ番地での
動作を観察したい場合には、＠Ｆ′番地の信号位相の直
前に発生しているＦ”番地の信号の立上りに同期したト
リガ信号を切換回路３１により選択する。そして、ζ、
のトリガ信号をたとえば１　ｎｍ単位で１ビツト分遅延
させ、この遅延トリガ信号によりピームノ母ルスの発生
タイミングを制御することによシ′″Ｆ”番地の波形の
みを再現させることができる。

このように、ピット毎にそれぞれ発生するトリガ信号の
うち、ビームｔ４ルスの位相に応じて選択したトリガ信
号を利用することによって、トリガ信号の遅延量は最大
１ピット分で済み、ビーム・臂ルスの位相遅延を安定に
精［＆＜制御することができ、再現性の良い観測が可能
になる。たとえばアドレス信号の１ビツトが２００ａｍ
であって位相遅延を１！Ｉ一単位で制御する場合、最大
２００　ｎｓの位相遅延であるから八〇〇の精度の位相
遅延の実現は容易である。これに対して従来の場合には
最大３２００ｎｓの位相遅延であるから、乙ｔｏｏの精
度の位相遅延の実現は困難である。

なお、上記実施例は、ストロ？８ＥＭをメモリデバイス
の観察に適用したが、プロセッサ勢のランダムロジック
の観察にも適用可能であシ、さらにはデジタル信号に限
らずアナログ信号の観察にも適用可能でおる。

本発明は上述したように、ビームｉｅルスの位相遅延を
安定に精度良く制御し得るスト−が走査型電子顕微鏡の
パルスビーム位相制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】 第１図はストロが走査型電子顕微鏡の測定原理を説明す
るために示すタイミング図、第２図は従来のストロ？走
査型電子顕微鏡の動作説明のために示すタイミング図、
第３図は本発明に係るストロが走査型電子顕微鏡の・臂
ルスビーム位相制御装置の一実施例の要部を示す構成説
明図、第４図は第３図の動作説明のために示すタイミン
グ図である。 ３０・・・アドレス信号発生回路、３１・・・切換回路
。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第３図 （″Ｆ′嘗工Ｐ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料上の観察対象となる信号の繰シ返し属期内で一定タ
   イミング毎にそれぞれ発生する複数のトリガ信号のうち
   、前記信号の観察対象となる位相の直前に発生するトリ
   ガ信号を切換選択する切換手段と、この切換手段により
   選択されたトリガ信号を前記観察対象となる位相のタイ
   ミングまで遅延させ、この遅延トリガ信号により・母ル
   スビームの発生タイミングを制御する手段とを具備する
   ことを特徴とするストｅＩＴ！を走査型電子顕微鏡のパ
   ルスビーム位相制御装置。