JPS61156627A - 試料電圧測定装置 - Google Patents

試料電圧測定装置

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JPS61156627A
JPS61156627A JP59278266A JP27826684A JPS61156627A JP S61156627 A JPS61156627 A JP S61156627A JP 59278266 A JP59278266 A JP 59278266A JP 27826684 A JP27826684 A JP 27826684A JP S61156627 A JPS61156627 A JP S61156627A
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JP
Japan
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electron beam
filter
shift
voltage
sample
Prior art date
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Pending
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JP59278266A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Sano
哲也 佐野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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〕 この発明は、例えば大規模集積回路(以下、LSIと称
する)等の内部回路を解析するときに使用される電子ビ
ーム試験装置(以下、EBテスタと称する)のような試
料電圧測定装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
近年、LSIの内部回路の解析は、プローブとして金線
の代シに電子ビームを用いたEBテスタによって行われ
るのが一般的である。このEBテスタは、電子ビームを
試料駆動信号に同期してパルス化するパルスff−)機
能を有する点を除げば、基本的には、走査型電子顕微鏡
(以下、SEMと称する)と同じである。すなわち、パ
ルス化された電子ビームを試料に照射し、これによって
発生する2次電子を用いて試料電圧を測定するわけであ
る。
これらElテスタやSEMにおいては、試料電圧の測定
精度を向上させるために、第4図に示すようなエネルギ
ーフィルタが用いられる。第4図において、1ノはエネ
ルギーフィルタで、引き出し電極12、引き出しグリッ
ド13、フィルタグリッド14を有する。15はLSI
等の試料である。16は電子ビームの照射路である。
ところで、試料電圧を正確に測定するには、電子ビーム
の偏向中心とエネルギーフィルタ1ノの軸中心が一致し
ている必要がある。このため、従来は、エネルギーフィ
ルタ11をX。
Y方向に動かすとともに、その傾きを変えながら、SE
M像を監視し、所定のSEM像が得られるようにすると
いう機械的かつ試行錯誤的なやυ方で、電子ビームの偏
向中心とフィルタ1ノの軸中心の一致を図っていた。
〔背景技術の問題点〕
しかし、機械的操作によシ、電子ビームの偏向中心とフ
ィルタ11の軸中心を一致させる場合、次のような問題
がある。
すなわち、フィルタ1ノにおけるフィルタグリッド14
や引き出しグリ、ド13が真球であれば、フィルタ電界
が常に予じめ定めた所定の電界となる。したがって、こ
の場合は、フィルタ11の軸中心が常に一義的に決まシ
、機械的操作によっても、上記両中心を一致させること
は比較的容易である。
しかし、フィルタグリッド14や引き出しグリッド13
を真球に加工することは非常に難しく、これらに加工誤
差が生じると、その誤差の程度に応じてフィルタ電界が
変化し、電子ビームがシフトする。これによシ、フィル
タ11の軸中心が一義的に決まらなくなり、機械的操作
によって上記2つの中心を一致させることは非常に難L
 くなる。
ここで、SEMであれば、解像度を上げるために、電子
ビームが高電圧で加速されるので、フィルタ電界が変化
しても、電子ビームがl’Lとんどシフトしない。した
がって、このSEMでは、上述したような問題はほとん
ど生じない。
これに対し、EBテスタにおいては、試料15へのダメ
ージを軽減するために、および試料の帯電を防ぐために
電子ビームは低電圧で加速される。したがって、電子ビ
ームのエネルギーが小さいことになり、フィルタ電界の
変化により、電子ビームが大きくシフトし、フィルタ1
1の軸中心が一義的に決まらなくなる。
このように、EBテスタにおいては、エネルギーフィル
タ11の機械的精度によシ、電子ビームのシフト量が変
化するため、機械的操作により、ビームの偏向中心とフ
ィルタ1ノの軸中心を一致させることは非常に難しい。
また、試料15が超LSIである場合、電子ビームを照
射するパターンの幅が1μm以下となるので、上記2つ
の中心のずれをサブミクロン以下に抑える必要があるが
、これを機械的操作によって達成することは、非常に難
しくなる。
〔発明の目的〕
この発明は上記の事情に対処すべくなされたもので、電
子ビームのエネルギーが弱く、エネルギーフィルタの加
工精度に応じて電子ビームがシフトする場合であっても
、電子ビームの偏向位置をフィルタ電圧を変えても容易
に一致させることができる試料電圧測定装置を提供する
ことを目的とする。
〔発明の概要〕
この発明は、予め電子ビームのシフト量を測定しておき
、この測定結果に従って、試料電圧測定時、電子ビーム
の走査手段に負帰還をかげることによシ、電子ビームの
シフトを無くすように構成したものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説明す
る。
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す図である。な
お、以下の説明では、この発明をEBテスタに適用する
場合を代表として説明する。
第1図において、21は電子ビームを出力する電子銃で
あシ、22はこの電子ビームをダートすることにより、
パルス状にして出力するブランキングプレートである。
23.24はそれぞれ第1.第2のコンアンサレンズで
あシ、25.26はそれぞれX方向、Y方向の走査コイ
ルである。27は対物レンズであシ、28はエネルギー
フィルタであり、引き出し電極29、引き出しグリッド
30、フィルタグリッド31を有する。32は走査信号
発生装置であシ、33はこの発明の特徴とするビームシ
フト補正装置であり、34.35は加算アンプである。
36はLSIのような試料である。
上記構成において動作を説明する。試料駆動信号に従っ
て、ブランキングプレート22によってパルス状にされ
た電子ビームは試料36に照射される。これにより、試
料36から2次電子が発生し、この2次電子のエネルギ
ーが所定のしきい値を越えると、2次電子はエネルギー
フィルタ28を通過する。このエネルギーフィルタ28
を通過した2次電子は、図示しない検出器により検出さ
れ、試料電圧の測定がなされる。
この試料電圧の測定では、フィルタグリッド31に印加
されるフィルタ電圧CV、 )を変えることにより、各
種フィルタ電圧(V、)に対する試料電圧の測定がなさ
れる。フィルタ電圧は第1図の場合、ビームシフト補正
装置33から出力される。また、この試料電圧の測定に
当っては、引き出し電極29や引き出しグリッド30の
電位は、測定上の最適値(一定値)に保持される。
さらに、電子ビームは、走査信号発生装置32から出力
される走査信号(Sx) 、 (S、 )に従って走査
コイル25.26によって振られることにより、例えば
X方向の走査を水平方向に繰り返すように試料36を走
査する。
ここで、この発明の特徴とする構成を説明する。
第2図はビームシフト補正装置33の具体的構成を示す
回路図である。図において、37はフィルタ電圧発生回
路で、フィルタ電圧(Vf)をデジタルデータとして出
力する。このフィルタ電圧(Vf)はデジタル/アナロ
グ変換器(以下、D/A変換器と称する)38でアナロ
グ信号に変換され、出力アンプ39で増幅された後、エ
ネルギーフィルタ28のフィルタグリッド31に与えら
れる。
40.41はフィルタ電圧発生回路37から出力される
各フィルタ電圧(Vf)に応じた電子ビームのシフト量
を示すデジタルデータを格納するFROMである。この
うち、FROM 4 oはX方向のシフト量を示すデジ
タルデータを格納し、FROM 41はY方向のシフト
量を示すデジタルデー夕を格納するものである。すなわ
ち、この発明では、予め、各種フィルタ電圧(Vf)に
対する電子ビームのシフト量を、例えば、第3図のフロ
ーチャートに従って測定し、この測定結果に応じたデー
タをFROM 40 、41に格納しておくようになっ
ている。
FROM 40 、41に格納されているデータは、フ
ィルタ電圧発生回路37から出力されるフィルタ電圧(
Vf)をアドレスデー夕として読み出され、D/A変換
器42.43でアナログ信号に変換される。これらアナ
ログ信号はそれぞれ出力アンプ44.45を介して上記
加算アンプ34.35に与えられ、対応する走査信号(
SX)、(3丁)と加算される。これにより、走査コイ
ル25.26は電子ビームのシフトが無くなるように、
この電子ビームの走査を制御する。
ここで、電子ビームのシフト量の測定を第3図を用いて
説明する。フィルタ電圧(Vf)を変える方式としては
、フィードバック方式やオーや グループ方式があるが、いずれの方式も、フィルタ電圧
(Vf)をほぼ試料電圧分だけ変えられる。今、試料電
圧の変化範囲を±15V−とじ、必要とされる電圧測定
精度、つまシ、フィルタ′亀圧(Vf)のステップ間隔
を20 mVとする。
この場合において、第3図では、フィルタ電圧(Vf)
を1v間隔でステップさせて電子ビームのシフト量を測
定t、、1v間隔内の20mVステップについては、測
定結果に従って補間処理を行うようになっている。
ここで、第3図の処理を説明すると、ステップS□でフ
ィルタ電圧(Vf)を−2vに設定し−、ステップS8
でこのときのSEM像の位置を測定する。次に、ステッ
プS、でフィルタ電圧(Vf)を−15Vに設定t2、
ステップS4でこのときのSEM像の位置を測定すると
ともに、ステツfs、の測定値を基準として、両側定値
の偏差を計算I2、これを電子ビームのシフ)Itとす
る。次に、ステップS、でフィルタ電圧(Vf)を0.
1V上昇させ、次のシフト量の測定の準備をする。以上
のようにして0.1v間隔で電子ビームのシフト量の測
定を繰シ返しながら、ツブS4に移って測定を続行t7
、大きければ測定を終了させる。
なお、試料電圧の測定範囲±15Vやフィルタ電圧(V
f)のステップ間隔20 mVは一例であシ、これらは
試料36の特性(試料電圧の変化範囲やパターン幅等)
に応じて適宜設定されることは勿論である。
以上詳述したように、この実施例は、予め電子ビームの
シフト量を測定しておき、試料電圧の測定時、上記シフ
ト量の測定結果に従って走査コイル25.26に負帰還
なかげることによシ、電子ビームのソフトを相殺する構
成であるから、簡単、かつ確実に、電子ビームの偏向中
心とエネルギーフィルタ28の軸中心を一致させること
ができる。
なお、この発明は、半球状のエネルギーフィルタを備え
たEBテスタに限らず、例えば平行平板型といった各種
形状のエネルギーフィルタを備えたEBテスタにも適用
可能である−0また、この発明は、EBテスタのように
、電子ビームをパルス状にして試料に照射する装置以外
の試料電圧測定装置にも適用でき、この場合においても
、電子ビームのエネルギーが弱く、そのシフトが問題に
なる場合には、充分、この発明の効果が期待できるもの
である。
〔発明の効果〕
このようにこの発明によれば、電子ビームがシフトし易
い場合であっても、電子ビームの偏向位置をフィルタ電
圧を変えても容易に一致させることができる試料電圧測
定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す図、第2図は
第1図の要部の構成を示す回路図、第3図は電子ビーム
のシフト量の測定例を示すフローチャート、第4図はエ
ネルギーフィルタの構成を示す図である。 25.26・・・走査コイル、28・・・エネルギーフ
ィルタ、32・・・走査信号発生装置、33・・・ビー
ム7フト補正装置、34.35・・・加算アンプ、37
・・・フィルタ電圧発生回路、3B 、 42 、43
・・・D/A変換器、40.41・・・PROM、 3
9 。 44.45・・・出力アンプ。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦L2V(」〜
21 第 2 図 お く 第4図 第30

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  電子ビームを試料に照射し、そこで発生する二次電子
    をエネルギーフィルタを通して検知することにより、試
    料電圧を測定する試料電圧測定装置において、 上記エネルギーフィルタに印加するフィルタ電圧に応じ
    た上記電子ビームのシフト量情報を保持する保持手段と
    、 上記フィルタ電圧に従って上記保持手段に保持されてい
    るシフト量情報を読み出し、これを上記電子ビームの走
    査手段に、該電子ビームのシフトが無くなるように負帰
    還する帰還手段とを具備した試料電圧測定装置。
JP59278266A 1984-12-27 1984-12-27 試料電圧測定装置 Pending JPS61156627A (ja)

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