JPS62128423A - 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】 １既　　　　要〕 電子ビーム装置による電圧測定は、従来は分析電圧を順
次変化させ、特定なスライスレベルとなるように分析電
圧を収束させている。本発明は２個の分析電圧に対応す
る２次電子信号とスライスレベルの値とから分析電圧を
演算により求め、処理の高速化を行う。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子ビーム装置に係り、特に電子ビーム照射に
よる２次電子信号が特定なスライスレベルと一致する分
析電圧を得る電子ビーム装置に関する。

〔従　来　技　術〕

電子ビーム装置によって試料に電子ビームを照射し、試
料より発生する２次電子を検出器で検出して試料の電圧
を測定する方式は、無接触であるので、ＬＳＩ等のよう
に試料に接触することが困難な場合に有効な電圧測定方
式である。

一般的に、この電圧測定方式では２次電子信号が特定な
値（スライスレベル）と一致する分析電圧より、間接的
に試料の電圧を求める方法が多く用いられている。しか
しながら、得られる２次電子信号がスライスレベルＳＬ
と一致する分析電圧を簡単に求めることができず、分析
電圧を順次例えば低下させ、２次電子信号が前述のスラ
イスレベルと一致するように収束させて求めている。第
５図は２次電子信号がスライスレベルＳＬと一致する分
析電圧を求める時の従来の分析電圧の変化を表した分析
電圧■８と２次電子信号Ｓとの特性図である。尚電子ビ
ームを照射する試料の電圧によって曲線Ｘは横方向に変
化する。先ず分析電圧Ｖ　、（１）で２次電子信号Ｓ′
″７を求める。そして第２回目は求められた分析電圧ｖ
８“″と２次電子信号Ｓ　より次の分析電圧Ｖ８■を Ｖ、　　＝Ｖｇ　　　１／α（Ｓ　　−５Ｌ）　　・・
・（１）より求め、その分析電圧ＶＲに対応する２次電
子信−ｊ−３　　を求める。そして順次に） ｖ　ｎ　　　＝　Ｖ　ｎ　　　　ｌ　／α　（Ｓ　　　
−３Ｌ）　　・　・（２）なる関係より次に測定すべき
分析電圧を求め、その分析電圧で２次電子信号Ｓ　を測
定する。そして、前述動作を （’＋Ｊ　ｌ＞　　　（ｉ　） ｌｖｎ　　−Ｖｐ　　ｌ≦ε　　　　　　　・・・（３
）が満足されるまで、繰り返す。面、（Ｌ）、　（２）
式におけるαは第５図で示すように例えばスライスレベ
ルＳ２と交わる点における曲線Ｘの傾きである。

εば必要とする電圧測定精度によって決定される値であ
る。このスライスレベルＳＬを与えるべき分析電圧■８
より予め求められている分析電圧と試料電圧の関係から
測定点の電圧を換算して求めている。

（発明が解決しようとする問題点〕 前述した従来方式は、特定のスライスレベルとなるよう
に分析電圧を順次変化させている。この為、第５図に示
すように、測定点■、■、■、■まではその分析電圧Ｖ
８〜Ｖ８　に対応する２次電子信号Ｓはスライスレベル
Ｓ、に近づいているが、測定点■ではスライスレベルＳ
、より低下してしまっている。そしてその後の複数回の
測定によってスライスレベルＳＬに２次電子信号を収束
させ、その時の分析電圧より照射点の電圧を求めている
。

この為、多くの時間を必要としている。尚、αによって
この収束は異なるが、αを大とすると例えば第５図に示
すような■、■間の間隔が狭くなり、前述のようなスラ
イスレベル以下となるような過程は防止できるが°、分
析電圧の変化が小となるので収束に時間を要する。

前述したように従来の方式ではスライスレベルＳＬに対
応した分析電圧を求めるのに多数の測定を行わなくては
ならず、測定に多（の時間を要する問題が生じていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記問題点を解決するものであり、その特徴と
するところは、エネルギー分析器と、該エネルギー分析
器に分析電圧を加える電圧印加手段と、２次電子信号を
検出する検出手段と、処理手段とを有し、該処理手段は
第１に■。１、ＶＲ２なる分析電圧を順次前記電圧印加
手段によって前記エネルギー分析器に加えて対応するＳ
ｌｌ　　３２なる２次電子信号を前記検出手段によって
求め第２に前記電圧ＶＲＩ、Ｖ、２と２次電子信号３　
、。

Ｓ２よりスライスレベルＳＬ、に対応する分析電圧Ｖ、
２）より求めることを特徴とした電子ビーム装置にある
。

〔作　　用〕

前記処理手段によって前記電圧印加手段よりＶ、１、Ｖ
、２なる分析電圧を順次前記エネルギー分析器に加える
制御を行うとともにその印加電圧に対応して前記検出手
段より出力される２次電子信号Ｓ１、Ｓ２を求める。そ
してスライスレベルＳ、となるべき分析電圧■。０を前
記制御手段ＶＲ２）なる演算で求める。

〔実　　施　　例〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例の回路構成図である。

ＩＣ駆動回路１は制御部２の制御により、特定の動作パ
ターンで電子ビーム装置３内のＩＣ７を繰り返し駆動さ
せる。このＩＣ駆動回路はＩＣ７を駆動させる他に動作
パターンに同期したパターントリガ信号をパルスゲート
制御回路４に出力する。

パルスゲート制御回路４は、このパターントリガ信号が
加わった時に制御部より加わっている位相データに基づ
いてそのパターン１−リガ信号より位相が遅れたすなわ
ち制御回路」より指定された時間遅らせたパルス電圧を
電子ビーム装置３内のＥＢパルスゲート５に印加する。

ＥＢパルスゲート５はその上部に設けられた電子銃６よ
り発射される電子ビームを通過させるか否かを制御する
回路であり、パルスゲート制御回路４よりパルス電圧が
加わった時にのみ電子ビームを通過させる。すなわち、
ＩＣ駆動回路１により駆動されたＩＣ７に、特定時間後
パルスビームを照射する。パルスビームが照射されたＩ
Ｃ７の特定な点からはこのパルスビームによる２次電子
が放出され、エネルギー分析器８を介して２次電子検出
器９で検知される。そして２次電子検知器９で検知され
、電圧に変換された信号すなわち２次電子信号は信号処
理回路１０に加わる。信号処理回路１０は加わった２次
電子信号Ｓに対しスライスレベルＳＬに対応した分析電
圧Ｖ　、　ｏ　（１１を求める回路である。そしてＩＣ
７が動作パターンを繰り返すたびに、後述する制御動作
によって分析電圧制御回路１１よりエネルギー分析器８
に電圧が加わり２次電子検知器９を介して信号処理回路
に２次電子信号が加わるように構成されている。

第３図は本発明の実施例の回路構成図の動作を表す動作
フローチャートである。

制御部２はＩＣ駆動回回路の制御Ｊａの他に信号処理回
路１０に対し、従来と同様の回路動作を行わせる制御を
行う。この１ｈ制御においてＩＣ駆動回路１の最初の駆
動でＩＣ７が動作し、最初のパルスビームが加わる時に
は分析電圧制御回路１１からはイニシャル分析電圧■１
なる値がエネルギー分析電圧に加わるように構成されて
いる。そして第５図のように（１）、　＋２）式によっ
て順次分析電圧を求めるとともに、求めた電圧Ｖ８を演
算し、再度その電圧を分析器に加える。この電圧の分析
器への印加は次のパルスビームが照射される前になされ
る。そしてスライスレベル近傍の２次電子信号値となる
分析電圧Ｖ　、　ａ　（１１を求める。尚、第３図に示
した条件においてεは従来の値よりはるかに大きな値を
設定する（例えばＩＶ程度）。２次電子信号が（３）式
を満足した時には従来の収束処理ＳＨ１を終了する。従
来の方式におけるεに比べこの時のεはΔＶと大きく、
処理Ｓ　ＩＴ　１は簡単に終了する。その処理５ｌ（１
によって得られたＶ　ｎ　ｏ　（１）を用いて Ｖｐ＋＝Ｖｇｏ（１）＋ΔＶ　　　　−−・・・１４）
■ｎ２　＝ＶＲＯ（１）−Δ■　　　・・・・・（５）
を求める。そしてｖＲＩとＶＲ２なる値でそれに対応す
る２次電子信号Ｓ１、Ｓ２を求める（Ｓｎ２）。この動
作は前述した収束処理における１回の点の分析電圧にお
ける動作と全く同じである。

分析電圧■。１、Ｖ、２は２種類であるのでこの動作が
２回繰り返される。そしてその得られた結・　・　・　
・（６） なる値を求め、その値すなわちＶ　、　ｏ　（１１を第
１位相点電圧測定値として制御部２に測定結果を出力す
る（ＳｒＩ２）。第４図は本発明の基本原理の説明図で
ある。横軸は分析電圧■１、項軸は２次電子り 信号Ｓである。特性曲線ＸとスライスレベルＳＬとが交
わった点Ｃの±２Δ■の範囲においては特性曲線Ｘはほ
ぼ直線とみなされる。よって例えばその間の２点ａ、ｂ
の分析電圧Ｖ　Ｂ　Ｉ　ＨＶ　＠　２と２次電子信号Ｓ
ｔ、Ｓ２が求められれば（６）式の関係によってスライ
スレベルＳＬに対応する分析電圧■８θが求められる。

この２点を求めるのが（４）。

（５）式である。前述した動作においては、処理Ｓ　ｌ
−１１によって求められた分析電圧Ｖ　Ｒｏ　（１１の
範囲を２次電子信号レベルより換算してあらかじめ求め
ておき、例えば±ΔＶの範囲となるようにεを決定して
おけば、得られた分析電圧Ｖ　ｎ　ｏ　（１）は求める
べき目的のスライスレベルＳ、を得る分析電圧との誤差
が±ΔＶの以内となる。よってさらにその点間から±Δ
■離れた２点は前述した曲線Ｘの直線領域に入るので、
（６）式より精度よく点Ｃの分析電圧を求めることがで
きる。

第３図にもどって説明する。前述した処理Ｓ　Ｉ（３に
よって得られたＶ。ｏ（１）が処理Ｓ　Ｈ２で得られた
値の範囲外、すなわちＶ、、ｌ＞Ｖ、［１（１１〉■Ｒ
２を満足しない時には、図示しないが再度処理Ｓ　ＩＩ
　２より■。ｏ　（１）をｆｊＪ定した新しい値として
実行する。尚、制御部２に、第１番目の位相点の電圧値
さらには第２．第３・・・第（Ｎ−１）番目の位相点の
電圧値が求められて加わった時には、制御部２は次の位
相点となる位相データすなわちパターントリガよりビー
ムパルスを遅らせるデータをパルスゲート制御回路４に
加える。前述した■。ｏ　（１）は第１番目の位相点の
分析電圧値であるので、次からは求められているＶ　、
　ａ　（１）を用いて次の位相点の測定を行う。即ち前
のＩＩ＋定結果”Ｊ　ｎｏ　（ｉ）から２１［１ｉ１の
分析電圧■８１、■８ｏをｖｌ１１＝■８ｏ（ｉ）＋Δ
■・・・・・（７）Ｖｎ２＝Ｖ１１ｏ（ｉ）＋ΔＶ　　
　　　−−−−−（８）より求め、その分析電圧によっ
て２次電子信号Ｓ１．Ｓ２を測定する（３１１４）。そ
してＶＩｌｏ　　（ｉ＋１）　＝ ・・・・（９） なる演算を行う（ＳＩＩ５）。この処理をｉが１から（
Ｎ−１）まで繰り返す。処理Ｓ　Ｈ５において第１位相
点の測定と同様に各位相点のＩＩ１定で得られたＶ、ｎ
　　（ｉ＋１）がその時のＶ、＋とＶ、１２の範囲に入
っていない時には、図示しないがｉを変化させないすな
わち次の位相点に移動させずに■Ｒ１とＶ、２の範囲に
入っていることを確定するまで処理Ｓ　１１４と処理Ｓ
　Ｉ（５を繰り返す。尚、この繰り返し動作の時には処
理Ｓ　Ｈ４では新しく求めたＶ＊　ｏ　　（ｔ　＋　１
）を処理Ｓ　Ｌｌ　４のＶ　、　ｏ　ｆｉｔとして演算
する。前述した動作によって順次電子ビーム照射点の電
圧が高速に求められる。

第２図は第１図に示した本発明の実施例の回路構成図に
おける信号処理回路ＩＯの詳細な回路図である。尚、前
述した動作フローチャートと同様に図示しない従来方式
における第１位相点電圧の初期の測定用の回路は略しで
ある。この信号処理回路１０が前述した本発明の演算並
びに判定を行う。２次電子検知器９より出力される２次
電子信号はアナログ電圧であるので、この信号をディジ
タル信号にするのがＡ／Ｄ変換回路１ｏ−１である。デ
ィジタル信号に変換されたデータはＳｒ用レジスタ１０
−２あるいはＳ２用レジスタ１０−３に加わる。Ｓ１用
レジスタは、■８算定回路１０−４より（７）式で得ら
れる分析電圧が分析電圧制御回路１１に出力され、その
分析電圧に対する２次電子信号が得られた時にその値を
格納するレジスタである。Ｓ２用レジスタは（８）式で
与えられる分析電圧■。２の時の２次電子信号の値を格
納するレジスタである。分析電圧Ｖ。ｌ＋Ｖｎ２のそれ
ぞれにおいて、同位相で測定され、この２個の値が測定
された後には■Ｒｏ算定回路１０−５によって前述した
’／　Ｒｏ　（１）とＶ　、　ｏ　（ｉ）が求められる
。さらにこのＶ。算定回路工０−４によって前回の分析
電圧Ｖ、＋とＶ、２内に今回の結果が入っているか否か
が判別される。その結果が範囲内に入っている時には位
相更新信号とＶ　、　［Ｉ（ｉｌが制御部２に出力され
る。

動作フローチャートの説明からも明確なように、分析電
圧Ｖ、＋と■。２間にその結果の値Ｖ、ａ（１）が入っ
ている時にはＶ　、　ｏ　（ｉ）を制御部２に位相更新
信号とともに出力し、その後その■。ｏ　（ｉｌを用い
て次の位相点の測定を開始している。さらに範囲外の時
にはそれらの信号を制御部２に出力しないが、Ｖ　ＲＯ
（１）を用いて次のＶｌｌ１、ＶＲ２を求め、収束すべ
き次の測定を開始している。よってＶ８算定回路は測定
結果が範囲内に入っているか否かにかかわらず分析電圧
Ｖ８１、並びにＶＲ２を分析電圧制御回路１１に出力す
る。

以上の動作により、多くの測定回数を用いずに、スライ
スレベルＳ２に対応した分析電圧が求められる。

尚、本発明の実施例では直線近似を用いてその特性を求
めているが、複数点を測定して、複数次の曲線近似によ
ってスライスレベルに対応した分析電圧を求めることも
同様に可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は測定精度を要求する範囲まで
スライスレベルに対応して分析電圧を収束させる必要が
なく、さらに直線近似によって精度を向上しているので
、本発明によれば測定回数すなわち測定時間が短くて精
度が良い電子ビーム装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回路構成図、第２図は信号処
理回路の詳細な回路図、第３図は本発明の実施例のｒｊ
ｓ作フローチャート、第４図は本発明の詳細な説明図、 第５図は従来方式の分析電圧の変化を表す図である。 ２・・・制御部、 １０・・・信号処理回路、 １０−２・・・Ｓ＋用レジスタ、 １０−３・・・Ｓ２用レジスク、 １０−４・・・■８算定回路、 １０−５・・・Ｖ、ｏ算定回路。 不発１１−大覚４デＪ＾回Ｚ−溝へ゛口笛１図 化Ｖ処理口ｆつ評卿７回給図 第２図 参澤！ｉｌＮ丙大）先例ｎす泗ＩγフＯ−ヘート第３図 １ＩＯ （を唱−ルシ説θ日デ 第４図 従禾万式）介打電反博気化ε吸わ万図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エネルギー分析器と、 該エネルギー分析器に分析電圧を加える電圧印加手段と
   、 ２次電子信号を検出する検出手段と、 処理手段とを有し、 該処理手段は第１にＶ＿Ｒ＿１、Ｖ＿Ｒ＿２なる分析電
   圧を順次前記電圧印加手段によって前記エネルギー分析
   器に加えて対応するＳ＿１、Ｓ＿２なる２次電子信号を
   前記検出手段によって求め 次に前記電圧Ｖ＿Ｒ＿１、Ｖ＿Ｒ＿２と２次電子信号Ｓ
   ＿１、Ｓ＿２よりスライスレベルＳ＿Ｌに対応する分析
   電圧Ｖ＿Ｒ＿０を Ｖ＿Ｒ＿０＝Ｖ＿Ｒ＿２＋（Ｓ＿Ｌ−Ｓ＿２）／（Ｓ＿
   １−Ｓ＿２）・（Ｖ＿Ｒ＿１−Ｖ＿Ｒ＿２）より求める
   ことを特徴とした電子ビーム装置。