JPS61207027A - 電子デバイスの試験装置 - Google Patents

電子デバイスの試験装置

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JPS61207027A
JPS61207027A JP60048069A JP4806985A JPS61207027A JP S61207027 A JPS61207027 A JP S61207027A JP 60048069 A JP60048069 A JP 60048069A JP 4806985 A JP4806985 A JP 4806985A JP S61207027 A JPS61207027 A JP S61207027A
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secondary electron
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吉沢 正浩
Akira Kikuchi
章 菊池
Yasushi Wada
康 和田
Akihira Fujinami
藤波 明平
Nobuo Shimazu
信生 島津
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はVLS I等の電子デバイスの特性評価あるい
は障害検出を荷電ビームにより非接触状態で行う試験装
置または走査電子顕微鏡装置に関するものである。
〔従来の技術〕
今後の電子デバイスとりわけVLS I等の高品質かつ
低価格の実現のためには、サブミクロン領域での微細加
工技術および各製造段階途中における電子デバイスの試
験装置の開発、試験法の確立が不可欠である。従来の電
子デバイスの電気的特性試験には、接触式の機械的探針
法が用いられtきたが、特に空間分解能の点からサブミ
クロン領域への適用は不可能である。これに対処するた
めに、近年、高分解能の非接触式電子ビームテスタが用
いられるようになってきた。上記の電子ビームテスタと
しては、たとえば、「電子プローブを使用するVLS 
I試験J  (VLSI TESTING tlsIN
G ELflCTRON PROBB、Scannin
g Electron Microscopy 。
1979、vol、1.p、285)に記載されている
ものがある。
しかし従来のこの種の装置は、外部からテスト信号を入
力し、その出力信号の検出にのみ電子ビームを用いる方
式であるために、完成品の機能検査等に用いられ、製造
途中での試験には用いられなかった。また、従来のこの
種の装置は、電圧コントラストを像として表示するため
、または所定の点の電圧波形(時間変化)を観察するた
めのプローブとして電子ビームを用いており、電圧を供
給するという使い方はなされていない。このような電圧
供給のプローブとして荷電ビームを用いる場合には、荷
電ビームの照射領域の電位測定を行う以外に、ビーム電
流を測定することが供給する電圧を制御するために重要
である。
電位を測定する方法としては、たとえば、「定量的電位
測定のための二次電子検出システム」 (Second
ary t!Iectron Detection S
ystems for Quantitative V
oltage Measurements、Scann
ing+1983、vol、5.p、151)に記載さ
れているように、エネルギー分析器を用いたものが使わ
れている。また、ビーム電流を測定する方法としては、
二次電子が飛び出しにくいような深い溝(ファラデー溝
)を試料台等に設けて、その溝に荷電ビームを照射して
電流を測定する方法が用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしこのファラデー溝は、通常、試料台の電子デバイ
スを装着していない部分に設けられている。このため、
電子デバイスを測定している途中でビーム電流を測定し
たい場合には、一度試料台をファラデー溝の位置に合う
ように移動し、ビーム電流を測定した後、再び、電子デ
バイスの所定の位置に荷電ビームが照射されるように試
料台を移動し、ビームの位置調整を行う必要があり、時
間がかかり、不便である。
また二次電子放出比は、測定デバイスの材質。
表面の汚染度、異質物の付着などによって異なる。
従って、二次電子放出比を測定することにより、上記の
諸性質を試験することができる。しかし電圧コントラス
トあるいは所定の点の電圧波形(時間変化)を観察する
場合には、この二次電子放出比の絶対値ではなく相対値
が必要であり、通常は、エネルギー分析電圧に対する二
次電子の放出量の変化(いわゆるSカーブ)を測定して
いるが二次電子検出比自体の測定は行っていない。
〔問題点を解決するための手段〕
このような問題点を解決するために本発明は、二次電子
検出器の方向の一部をメツシュとした二次電子検出電極
と、この二次電子検出電極の外側に設けられ二次電子検
出器の方向の一部をメツシュとした二次電子抑制用の電
極と、二次電子検出電極、二次電子抑制電極および試料
台に流れる電流の和を測定する手段とを設けるようにし
たものである。
また、二次電子検出器の方向の一部をメツシュとした二
次電子検出電極と、この二次電子検出電極の外側に設け
られ二次電子検出器の方向の一部をメツシュとした二次
電子抑制電極と、二次電子検出電極と二次電子抑制電極
に流れる電流の和を測定する手段と、試料台に流れる電
流だけを測定する手段とを設けるようにしたものである
〔作用〕 本発明においては、電位、ビーム電流、二次電子放出比
の測定を試料台の移動を行わずにできる。
〔実施例〕
本発明に係わる電子デバイスの試験装置の一実施例を第
1図に示す。第1図において、lは電子ビーム光学鏡筒
(図示されない)において集束。
偏向された電子ビーム、2は電子デバイス、3は電子デ
バイス2を装填する試料台である。電子デバイス2の周
辺に、二次電子検出器7の方向の一部がメツシュとなっ
た二次電子検出電極5、二次電子抑制電極6がある。こ
の時、切り替えスイッチ8は正の電圧源9に接続され、
二次電子が二次電子検出器7の方へ入射するように切り
替えられている。ビーム電流を測定するには、切り替え
スイッチ8を負の電圧源10に接続し、二次電子抑制電
極6に負の電圧を加えることにより二次電子を二次電子
検出電極5の内部に閉じ込めるようにする。この場合に
は、二次電子または反射電子は、二次電子抑制電極6.
二次電子検出電極5.試料台3のいずれかに捕らえられ
る。従って、二次電子抑制電極6.二次電子検出電極5
および試料台3に流れる電流の総和としてビーム電流が
電流計13を測定することにより求まる。また、二次電
子像を観察する場合あるいは電位を測定する場合には、
二次電子抑制電極6に正の電圧を加え、二次電子を二次
電子検出器7に入射させ、二次電子像を観察したり、エ
ネルギー分析器を用いて電位を測定することができる。
本発明に係わる電子デバイスの試験装置の第2の実施例
を第2図に示す、第1図においては、半球状の二次電子
検出電極を用いていたが、ここでは、平行平板型の二次
電子検出電極5を用いている。4は電子デバイスから発
生した二次電子のエネルギーを分析して電位を求めるた
めのエネルギー分析電極である。このエネルギー分析電
極4の外側に、二次電子検出器7の方向の一部がメツシ
ュとなった二次電子検出型8i5.二次電子抑制電極6
がある。エネルギー分析電極4にはエネルギー分析用電
源(図示されない)が接続されており、周知のようにこ
の電圧に対する二次電子の量の変化から電位を測定する
ことができる。この場合に ゛は試料台3とエネルギー
分析電極4の間隔が広いと、二次電子はその隙間から逃
げ出してしまうために正確な測定が行えない。エネルギ
ー分析電極4と試料台3の間に引き出し電極(図示され
ない)がある場合についても同様である。これらの場合
には、エネルギー分析電極4あるいは引き出し電極と試
料台3の間隔を狭(するか、第2図に示すように試料台
3の上の電子デバイス2を囲む導電体の構造物を設けて
二次電子がエネルギー分析器の外側に漏れないようにす
る必要がある。また、エネルギー分析電極4のある場合
には、二次電子抑制電極6.二次電子検出電極5.試料
台3およびエネルギー分析電極4に流れる電流の総和と
してビーム電流を電流計(図示されない)により求める
ことができる。なお、エネルギー分析電極4と試料台3
の間に引き出し電極がある場合には、引き出し電極に流
れる電流も合わせてビーム電流を求めればよい。
本発明に係わる電子デバイスの試験装置の第3の実施例
を第3図に示す。この第3の実施例は特許請求の範囲第
2項に記載された発明に係るものである。図中で第1図
と同一部分又は相当部分には同一符号が付しである。二
次電子抑制電極6゜二次電子検出電極5.エネルギー分
析電極4に汰れる電流の和として二次電子の放出による
電流が電流計31によって測定できる。また電流計32
により試料台3に流れる電流を測定する。電流計31の
電流と試料台3に流れる電流とのトータルの電流すなわ
ちビーム電流は電流計13によって測定できる。従って
、電流計31と電流計13の電流値の比から二次電子の
放出比が求まる。−次荷電ビームが電子ビームの場合に
は、ここでは、二次電子と反射電子を含めた放出量によ
る電流とトータル電流との比を二次電子放出比として求
めている。上記二次電子放出比は、電子デバイスの荷電
ビーム照射部分の材質、電位、汚染などの表面状態によ
って変化する。従って、上記二次電子放出比を測定する
ことにより、電子デバイス表面の汚染、異質物の付着、
材質の違い、薄膜の存在を検出することができる。また
試料台に流れる電流から、MOSキャパシタのゲートリ
ーク、ジャンクションリークの値を求めることができ、
電子デバイスの電気的特性、障害検出を行うことができ
る。
なお、−次荷電ビームが電子ビームの場合には、厳密に
は、この方法で測定した二次電子放出比は、反射電子の
成分も含んでいる。反射電子はエネルギーが高く、二次
電子はエネルギーが低いため、二次電子の方が電子デバ
イス表面の電位等の情報を得るのに適している。反射電
子の量は、荷電ビームの加速電圧が数百〜数キロボルト
の領域では、二次電子の量に比べて1オーダー程度小さ
く、その影響は殆んどない。反射電子と二次電子を区別
する必要がある場合には、エネルギー分析電極4に加え
る電圧を10〜20ボルト程度にしてエネルギーの高い
反射電子のみを通過させるようにし、このとき二次電子
検出電極5に流れる電流を別に測定すれば、この電流と
ビーム電流の比から反射電子の放出比を測定することが
できる。真の二次電子放出比は電流計31と電流計13
の電流値の比から反射電子の放出比を差し引いた量であ
る。
本発明に係わる電子デバイスの試験装置の第4の実施例
を示す第4図に示す。この第4の実施例は特許請求の範
囲第3項に記載された発明に係るものである。図中で第
1図と同一部分又は相当部分には同一符号が付しである
。図では切り替えスイッチ、電源等は省略されているが
、第1図と同様に配線されている。44は引き出し電極
であり、二次電子を引き出すために正の電圧が加えられ
、第1図に示す電流計13に接続されている。45は試
料台3と同電位に保たれた電極であり、絶縁物46によ
って二次電子検出電極5.エネルギー分析電極4等から
絶縁されている。この電極45は、荷電ビームlの入射
通路に沿って円筒状に設けられている。この電極45を
設ける目的は、電位を測定する際のエネルギー分析電極
4に加える電圧の変化、あるいは、切り替えスイッチ8
の切り替えにより二次電子検出電極5に加わる電圧の変
化に伴って荷電ビームの偏向量が変わり、荷電ビームの
照射位置が所定の位置からずれるのを防ぐためである。
なお、第3図には図示されていない引き出し電極は、電
位測定の精度を向上させるために必要であるが、ビーム
電流を測定するためには必ずしも必要ではない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、二次電子検出器の方向の
一部をメツシュとした二次電子検出電極と、この二次電
子検出電極の外側に設けられ二次電子検出器の方向の一
部をメツシュとした二次電子抑制用の電極と、二次電子
検出電極、二次電子抑制電極および試料台に流れる電流
の和を測定する手段とを設けることにより、電位、ビー
ム電流の測定を試料台の移動を行わずにでき、電子デバ
イスの所定の点の電位とビーム電流を非接触で測定する
ことができる効果がある。
また、二次電子検出電極と二次電子抑制電極に流れる電
流の和を測定する手段と、試料台に流れる電流だけを測
定する手段とを設けることにより、電位、ビーム電流、
二次電子放出比の測定を試料台の移動を行わずにでき、
電子デバイスの所定の点の電位とビーム電流を非接触で
測定することができ、ゲートリーク、ジャンクションリ
ークおよびその電位依存性等の測定が高速にしかも微細
な電子デバイスについて行うことができる効果がある。
また、二次電子放出比の測定を行うことにより、材質の
違い1表面の汚染度、異質物の付着。
薄膜の検出を行うことができる。
さらに、この試験装置は、走査電子顕微鏡で二次電子像
を観察している途中でビーム電流を測定する場合等にも
応用することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる電子デバイスの試験装置の第1
の実施例を示す概略配置図、第2図は第2の実施例を示
す概略配置図、第3図は第3の実施例を示す概略配置図
、第4図は第4の実施例を示す概略配置図である。 ■・・・・電子ビーム、2・・・・電子デバイス、3・
・・・試料台、4・・・・エネルギー分析電極、5・・
・・二次電子検出電極、6・・・・二次電子抑制電極、
7・・・・二次電子検出器、8・・・・切り替えスイッ
チ、9・・・・正電圧源、10・・・・負電圧源、11
・・・・エネルギー分析用電源、12・・・・電源、1
3.31.32・・・・電流計、44・・・・引き出し
電極、45・・・・電極、46・・・・絶縁物。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)二次電子検出器が配置された方向の一部をメッシ
    ュとした二次電子検出電極と、この二次電子検出電極の
    外側に設けられ上記二次電子検出器が配置された方向の
    一部をメッシュとした二次電子抑制電極と、上記二次電
    子検出電極、二次電子抑制電極および試料台に流れる電
    流の和を測定する手段とを有し、上記電流量からビーム
    電流測定することを特徴とする電子デバイスの試験装置
  2. (2)二次電子検出器が配置された方向の一部をメッシ
    ュとした二次電子検出電極と、この二次電子検出電極の
    外側に設けられ上記二次電子検出器が配置された方向の
    一部をメッシュとした二次電子抑制電極と、上記二次電
    子検出電極と二次電子抑制電極に流れる電流の和を測定
    する手段と、試料台に流れる電流だけを測定する手段と
    を有し、この両者の比から電子デバイスの二次電子放出
    比あるいは反射電子放出比の値を測定することを特徴と
    する電子デバイスの試験装置。
  3. (3)二次電子検出電極は、荷電ビームの入射通路に沿
    って試料台と同電位に保たれた電極を有することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の電子デバ
    イスの試験装置。
JP60048069A 1985-03-11 1985-03-11 電子デバイスの試験装置 Granted JPS61207027A (ja)

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JPH0531297B2 JPH0531297B2 (ja) 1993-05-12

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009272288A (ja) * 2008-12-15 2009-11-19 Hitachi Ltd 走査電子顕微鏡

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009272288A (ja) * 2008-12-15 2009-11-19 Hitachi Ltd 走査電子顕微鏡

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