JPS6010635A - 電子ビ−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】 （イ）発明の技術分野 本発明は電子ビーム装置に係り、特に電子ビーム照射点
の被測定量を得るための二′次電子検出信号の有効利用
を図った電子ビーム装置に関する。

（０）技術の背景 半導体集積回路例えばＬＳＩ等のダイナミックな内部動
作状態を解析する手段として、ストロボ電子ビームテス
タが最近、とみに注目されるに至っている。それは、こ
・のテスタによれば、特定位相における内部電圧分布状
態を表示したり、ＬＳＩ内部の任意の点の電圧波形等を
表示し得るからである。

このような利用が可能にはなっているが、上述テスタに
おける試料へ到達する電子ビーム電流が小さいことから
、得られる二次電子信号のＳ／Ｎ比が悪く、その利用を
更に推し進める道程への１つの障害となっており、これ
を解決するための技術手段の開発が要望されている。

（ハ）従来技術と問題点 上述したＳ／Ｎ比を改善するための手段として、第１図
に示すように、電子ビームパルス（第１図の（１−１）
参照）の照射を受けたＬＳＩ等の被測定点から得られる
二次電子検出信号（電子ビームパルスと二次電子検出信
号との関係を第２図に示す。）（第１図の（１−２）参
照）のピーク位置のみでそのサンプリングを行ない、所
定回数の電子ビームパルス照射で得られたデータを加算
平均することで、そのＳ／Ｎ比の向上を図って来ている
。

上述サンプリング技法から分かるように、二次電子信号
の有効利用が図られていないため、十分なＳ／Ｎ比を得
るのに必要なサンプリング回数が勢い、多くならざるを
得ない。これは測定時間が長くなるばかりでなく、無駄
な電子ビームがＬＳＩに照射される結果となり、ＬＳＩ
に悪影響を及ぼす。このことはとりわけ、電子ビームに
弱いＭＯＳ素子では顕著になり、正確な測定を困難にす
る。

又、他のＳ／Ｎ比改善手段として、二次電子検出信号を
積分し、その積分値をサンプリングして加算平均処理し
てＳ／Ｎ比改善の平文てとしているが、その積分に時間
を要することから、上記ＳＺＮ比改善手段と同様の問題
を有し、いまだその解決手段を見出せないままにある。

仁）発明の目的 本発明は上述した従来手段の有する欠点に鑑みて創案さ
れたもので、その目的は二次電子検出信号の有効利用を
図り、試料への電子ビーム照射回数を低減して測定時間
の短縮、試料への悪影響の排除を達成しうる電子ビーム
装置を提供することにある。

（ホ）発明の構成 そして、この目的はパルス状の電子ビームを試料の測定
点に照射し、その測定点から放出される二次電子を二次
電子検知器で検知して上記測定点の二次電子信号を取得
する電子ビーム装置において、上記二次電子検知器の出
力信号をその時間軸の有意領域全域に亘ってサンプリン
グするサンプリング回路と、各電子ビームパルス照射で
得られるサンプリングデータを照射電子ビームパルス数
に応じて加算平均処理する回路とを備え、該処理回路の
出力信号を二次電子信号として用いることによって達成
される。

（へ）発明の実施例 以下、添付図面を参照しながら、本発明の詳細な説明す
る。

第３図は本発明の一実施例を示す。この図において、１
は電子ビーム鏡筒で、２はそこで発生され、試料室３内
に置かれた、電気的に周期動作する試料であるＬＳＩ４
の測定点に照射される電子ビームパルスである。この電
子ビームパルスの発生タイミング、パルス幅等を制御す
るのがストロボコントローラ５であり、又その照射位置
を制御するのがスキャンコントローラ６である。これら
のコントローラ５，６は計算機７の制御の下にある。

上記電子ビームパルスが照射されたＬＳＩ４の測定点か
ら放出される二次電子７は二次電子検知器８で検知され
る。

二次電子検知器８の出力はサンプリング回路９へ接続さ
れ、回路９の出力は処理回路１０へ接続されている。

サンプリング回路９はシーケンスコントローラ１１から
線１２を経てサンプリングゲート信号及びサンプリング
信号を受けるアナログ−ディジタル変換器１３でサンプ
リング動作をするように構成されている。シーケンスコ
ントローラ１１は線１４を介して計算機７により制御さ
れる。

又、処理回路１０はサンプリング回路９の出力信号（デ
ータ）をそのサンプリングと同期して取り込む（そのた
めの制御信号は線１２を経て来る。

）メモリ１５と、メモリ１５の各データの和をシーケン
スコントローラ１１から線１６を経て送られて来る制御
信号に応答してめる加算回路１７と、回路１７の出力値
の各々をシーケンスコントローラ１１から線１８を経て
送られて来る制御信号に応答して加算平均する加算平均
処理回路１９とから成る。

加算平均処理回路１９の出力信号はシーケンスコントロ
ーラ１１から線２０を経て送られて来る制御信号に応答
してフレームメモリ２１に取り込まれる。フレームメモ
リ２１は表示装置２２へ接続されている。

次に、上述構成の本発明装置の動作を説明する。

計算機７の制御の下にあるストロボコントローラ５及び
スキャンコントローラ６の制御により、所定の電子ビー
ムパルス（第４図の（４−１）参照）（このパルスの発
射時刻は第４図の（４−３）に示すストローブ信号によ
り決まる）が電子ビーム鏡筒１から発射されて試料４の
測定点に照射され、その測定点から放出さた二次電子検
出信号（第４図の（４−２）参照）が二次電子検出器８
から出力される。この検出信号は電子ビームパルスの走
行時間、二次電子の走行時間、二次電子検知系の周波数
特性等で決まる時間Ｔｄｓだけ電子ビームパルスから遅
れ、且つ波形に広がりが生ずる。

上述二次電子検出信号はアナログ−ディジタル変換器１
３へ供給される。この変換器１３は線１２を経て供給さ
れるサンプリングゲート信号（第４図の（４−４）参照
。又、この信号はストローブ信号からサンプリングディ
レィＴｄの遅延後にサンプリング幅Ｔｓを有する。）に
よりサンプリングゲートを開き、そのサンプリング幅Ｔ
ｓの間に線１２を経て与えられるｎ個のサンプリング信
号（第４図の（４−５）参照）により二次電子検出信号
の値の大きい部分（有意領域全域）を高速サンプリング
してそのデータをメモリ１５に逐次格納する。

このサンプリング終了後格納されたｎ個のデータは加算
回路１７で加え合わされ（その和データを８１とする。

）、その和データＳ１を加算平均処理回路１９へ転送さ
れる。

上述のような各処理を必要とするＮ個の電子ビームパル
スの各々について行ない、加算平均処理回路１９でΣＳ
ｉ／Ｎをめる。このデータは特定の位相点く波形モード
）或いは特定位置（電圧像モード）のデータとしてフレ
ームメモリ２１に格納する。なお、波形モードにおいて
は、必要とする位相点毎に上述の処理がなされ、そのデ
ータがフレームメモリ２１に格納される。

フレームメモリ２１のデータは表示装置に表示され、測
定乃至観測の用に供される。

上述のように、二次電子検出信号の大部分を加算平均処
理に用いてその有効利用を果たしているから、二次電子
信号に十分なＳ／Ｎ比を得るのに必要な加算平均処理回
数Ｎ、即ち電子ビームパルスの試料への照射回数を低減
出来る。従って、測定時間も短縮し、試料への悪影響も
軽減し得る。

なお、上記実施例では、各電子ビームパルスのサンプリ
ングで得られるｎ個のデータを電子ビームパルス毎に加
算しているが、そのような加算をＮ個の電子ビームパル
スで得られる各データについて連続して行なうように構
成してもよい。

（ト）発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、 ■二次電子検出信号が有効に利用されているので、電子
ビームパルスの照射回数が低減され、■これより、測定
時間が短縮されると共に、■試料に与える悪影響を軽減
し得る等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の二次電子検出信号のＳ／Ｎ比向上向上め
に採られる技法を説明するための図、第２図は二次電子
検出信号の拡大図、第３図は本発明の一実施例を示す図
、第４図は第３図実施例の説明に用いるタイムチャート
である。 図中、■は電子ビーム鏡筒、２は電子ビーム、４は試料
、５はストロボコントローラ、６はスキャンコントロー
ラ、７は計算機、８は二次電子検知器、９はサンプリン
グ回路、１ｏば処理回路、１１はシーケンスコントロー
ラである。 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パルス状の電子ビームを試料の測定点に照射し、
   その測定点から放出される二次電子を二次電子検知器で
   検知して上記測定点の二次電子信号を取得する電子ビー
   ム装置において、上記二次電子検知器の出力信号をその
   時間軸の有意領域全域に亘ってサンプリングするサンプ
   リング回路と、各電子ビームパルスに対して得られるサ
   ンプリングデータを照射電子ビームパルス数に応じて加
   算平均処理する回路とを備え、該処理回路の出力信号を
   二次電子信号として用いることを特徴とする電子ビーム
   装置。
2. （２）上記処理回路は各電子ビームパルス毎にそのサン
   プリングデータを加算する加算回路と、該加算回路の各
   加算値を加算し、その和を電子ビーム数で除する加算平
   均処理回路とから成ることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の電子ビーム装置。