JPS62219534A - 粒子ゾンデを使用する時間に関係する信号の測定方法と装置 - Google Patents

粒子ゾンデを使用する時間に関係する信号の測定方法と装置

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JPS62219534A
JPS62219534A JP62024434A JP2443487A JPS62219534A JP S62219534 A JPS62219534 A JP S62219534A JP 62024434 A JP62024434 A JP 62024434A JP 2443487 A JP2443487 A JP 2443487A JP S62219534 A JPS62219534 A JP S62219534A
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JP
Japan
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time
signal
sonde
particle
current pulses
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JP62024434A
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English (en)
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マチアス、ブルンナー
ラインホルト、シユミツト
デイーター、ウインクラー
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302Contactless testing
    • G01R31/305Contactless testing using electron beams

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

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〕 この発明は、少くとも1つの時間に関係する信号を導く
測定点に焦点を合わされその信号に同期して操作される
粒子ゾンデが使用され1粒子ゾンデから放出される二次
粒子のエネルギー分布の測定点電位に関係する移動がエ
ネルギー分析器において決定され、その出力端で測定さ
れた信号がエネルギー分析器を制御する帰還回路を通し
て一定(二保持され、それから導かれた信号が記録され
る時間に関係する信号の測定方法とそれを実施する装置
に関するものである。
〔従来の技術〕
高密度集積回路の機能の試験は通常計算機制御の試験系
において行われ、構成素子の誤機能は蓄積されたビット
構成に関係して測定された出力信号の分析を通して検出
される。しかしこのように実施される試験は多くの場合
不完全であシ、不良回路部分を極めて複雑な構造内で周
定する(二は長時間を要する。従って特に開発段階にお
いて構成部品内部(二付加的な試験測定を実施すること
が必要である。この目的に対してはマイクロエレクトロ
ニクスの開発と製作の分野で採用されている電子ビーム
測定法が特に好適であることが明らかにされている。現
在実施されている方法は文献フオイエルパウム著[電子
ビーム試験・方法と応用」(H,P、Feuerbau
m : l′Electron  Bearn Tes
t−ing : Methods and Appli
catXs ” Scanni−ng Electro
n Microscθpy、5 (1983)p。
14〜24)に記載され公知である。高密度集積回路の
故障個所の位置決定(二特に有効な方法は。
対象部品の選定された結節点c二おいて電位の時間経過
を定量測定することであるI (例えば文献フオイエル
パウム著[電子プローブを使用するVLSI試験J試験
 Il、 P、 Feuerbaum : ” VLS
I  Testingusing the Elect
ron Probe″、  ScanningBlec
tronMicroscopy、  1979/1. 
 I)、285−296参照)。この方法では走査型電
子顕微鏡の電子光学筒で作られた一次電子ビームが測定
点に向けられ、測定点から放出された二次重子のエネル
ギー分布の素子の電位(二関係する移動がスペクトロメ
ータ・検出器系において′fJ1す定される。ナノ秒領
域の時間分解能をもって電位経過の定量測定を行うこと
はサンプリング原]]1 (二基くストロボ法によって
のみ可能である。電気測定技術においてよく知られてい
るこの方法では一次電子ビームが被測定信号の周波数に
同期してパルス化され。
電位経過は一次電子パルスの走査時点の移動(二よって
連続的(二記録される。この方法では一次電子パルスを
短くすることにより高い時間分解能が達成される。しか
しパルス時間の短縮と共Cニスペクトロメータ・検出器
装置の出力端においての信号レベルが大きく低下し、測
定電子回路に高い性能が要求される。通常のビーム走査
系(二おいて達成可能のパルス幅100pSとゾンデ電
流]nAの一次電子パルスに含まれる電子数は統計的に
1個以下であるから、通常の方法による電流測定には極
めて高い増幅が必要となる。計測可能の最も短い信号を
導くパルス長とそれに応じて可能な最高時間分解能を決
定する検出感度を高感度の検出器と指向性の高い電子ビ
ーム源の使用によって更f二高めることが試みられた。
しかしサンプル・アンド・ホールド法によっても最後に
は電子部品の強く増幅された雑音が達成可能の検出限界
と可能な最高時間分解能を限定する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明の目的は、粒子線測定装置においてその電子部
品の雑音が装置の達成可能な時間分解能に及ぼす影響を
ほとんど完全に抑制することができる測定方法とその実
施装置を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は特許請求の範囲第1項に特徴として挙げた測
定方法と特許請求の範囲第6項に特徴として挙げた装置
構成によって達成される。
〔発明の効果〕
この発明によって達成される利点は1時間分解能が主と
して二次電子パルスの長さC:よって決まシミ子部品の
雑音には関係しないことである。その上この発明の方法
を実施する装置は在来の試験装置の測定電子回路に対し
て極めて簡単に集積することができる。
〔実施例〕
この発明の方法を実施する装置の一例を示す図面につい
てこの発明を更に詳細に説明する。
第1図に示した時間に関係する信号の測定装置において
は、試験対象としてのICが電子線測定装置EMGの電
子光学筒内に発生する一次電子ピームPEによって走査
される。この電子光学筒の主要部は電子ビーム発生器B
G、ビーム形成用のレンズ系、ビームの偏向系と集束系
の外に図に示されていない一連の開口絞シである。この
開口絞りは軸から遠く離れた電子ビームを遮断して投像
特性を改善する。陰極Kから放出され陽極Aに向つぞ加
速された電子はウェーネルト電極Wにより第1ビーム交
差点に集められる。細い一次電子ビームを作るため陰極
にのこの電子源像はコンデンサレンズK】とに2および
対物レンズOLによって縮小されて試験試料IC上(二
投像される。その際一次電子PEの軌道は各レンズ系で
作られた磁場を通過した復改のビーム交差点を通シ抜け
る。
これらの交差点の1つにパルス発生器BBGを通して制
御されるビーム走査系BBSを設けると有利である。ビ
ーム走査系BBSの位置調節を可能にするため多くの場
合このコンデンサ板から成る装置を第1図に示すように
電子ビーム発生器EGと第1コンデンサレンズに1の間
だけに設けるのが普通である。
試料ICの一点又はその表面の走査線に対する一次電子
ビームPEの位置調整は、走査偏向電圧を供給する偏向
ユニッ)DSi使用して行われる。高エネルギー一次電
子PEと固体物質との間の交互作用に基き試料ICの一
点がら放出される二次電子SEを検出するため例えば遮
蔽格子、シンチレータおよび光波導体から成る検出系D
Tとそれに続く光電子増倍管PMが設けられる。検出系
DTで検出可能であシ放出過程の統計的性質c二基いて
変動する二次電子流はシンチレータ内に光パルスを発生
させ、この元パルスは)し電子増倍管PMで二次電気信
号に変換される。検出系DTの前には試料電位に関係す
る二次電子S F、のエネルギー分布の移動を測定する
スペクトロメータSP、%(二静電型逆電場スペクトロ
メータが対物レンズOLと試料ICの間に接続されてい
る。この逆電場スペクトロメータはよく知られているも
のであって多くの場合吸引網、一つ又はそれ以上の平面
又は半球形の逆電場電極および二次電子SEiシンチレ
ータに向けて加速する偏向電極から構成される。
試験試料ICは主として集積回路であシ、これ(二適当
な試験プログラムが試料制御装置C0Ni通して供給さ
れる。試験サイクル中に試料ICの回路構成に対応して
動作状態を定義づける信号が結節点と導体路に現われ、
その時間経過が一次電子ビームPEi使用して求められ
、シミュレーション計算で得られた信号経過と比較する
ことができる。高周波信号の時間経過は現在電子ビーム
測定装置EMGにおいてサンプリング法と呼はれている
方法によってのみ測定可能である。この方法では一次電
子ビームPEを試料ICの一点(二位置合せし、試料制
御装置CONおよびパルス発生器BBGの前に置かれた
遅延ユニット■E全通してパルス発生器BB(]を制御
して、一次電子ビームPEが測定信号(二同期して走査
するようにする。
測定信号が必要な信号・雑音間隔をもって求められると
、遅延二二ッ)VB2−制御する移送器PSを使用して
一次電子パルスの位相を測定点電位に関連して変化させ
る。一次電子パルスの走査時点を連続的f二移動させる
ととによシJっの測定点l二おいての電位の時間経過を
決定し、例えばディスプレイ装置CRT上に表示するこ
とができる。ディスプレイ装置CRTのY軸はスペクト
ロメータspおよび試料ICと逆電場電極間の電位差を
一定に保持する帰還回路で決められた測定点電位を表わ
すのに対して、時間軸X方向の変位は位相器P8ののこ
ぎり波電圧(二よって決められる。
高周波信号経過を所定の時間分解能をもって測定できる
ためには、極めて短い一次電子パルスを使用する必要が
ある。現在のビーム走査系において達成可能の100 
pg:以下のパルス幅の場合ビーム電流値1 nAの一
次電子パルスは統計的に約06個の電子を含むことにな
る。一方二次電子収用は1程度のものであるから、検出
系DTには統計的に唯1個の二次電子が記録され、この
条件の下では積分作用のない光電子増倍管PMの出力端
に振幅と時間経過を異にする電流パルスを発生させる。
在来型の装置による電流測定は、一定の増幅率で動作す
る光電子増倍管を使用し高い二次電子流が得られる場合
に限って高い増幅を行うことな〈実施可能である。図(
二本した装置では、電流測定を行うことなく特定の時間
内(二元電子増倍管の出力端に調整可能のしきい値以上
の振幅をもって表われる電流パルスの数を市販のパルス
カウンタZEで測定すること(二よりこの難点を避ける
ことができる。パルスカウンタZEの前には、光電子増
倍管の出力信号を増幅しSN比を改善するフィルタリン
グを行う信号処理装置SVを接続すると有利である。パ
ルスカウンタZBの後にはスペクトロメータ給電回路5
ps6制御するDA変換器DACが接続され、所定時間
Δを内に測定された電流パルスの数JNから計算された
ΔN/Δtの値(二対応するディジタル信号全アナログ
信号(二変換する。即ちこの発明による装置においては
、光電子増倍管PMの出力端で測定された電流値ではな
く、時間間隔Δを中に記録され個4の電子(二よって作
られた電流パルスの数ΔNをパルスカウンタZFi、D
A変換器DACおよびスペクトロメータ制御装置sps
から成る帰還回路を通し逆電場電極の電圧を調整するこ
と(二より一定に保つ。時間間隔lt中に発生する電流
パルス相互を分離するためには、この発明(二よる装置
に高速の光電子増倍管と減衰時間の短いシンチレータを
使用しなければならない。
ビーム電流値の変動に基く測定誤差を少くとも部分的に
補正するためには、所定時間間隔Jj中に計数された電
流パルス数ΔNを同じ時間間隔Δを中に試料IC(二当
った一次電子数ΔN/Pg(二関係づけ、これらの測定
値から求められたΔN/ΔNpgを一定(=保つことが
有利である。Δを中に試料ICに当る一次電子PEO数
は1例えば1つの検出器で測定された後方散乱電子を通
して求めることができる。
この発明を電子線測定器として説明して来たが、この発
明はこの測定器に限定されるものではなく、一次粒子線
によって試料表面から二次粒子を放出させる総ての計測
器に対して適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の実施例の構成の概要を示すもので、E
MGは電子線測定装置、ICは試験試料、SPはスペク
トロメータ、DTは検出系、PMは光電子増倍管、SV
は信号処理回路、ZEはパルスカウンタ、DACはDA
変換器、spsはスペクトロメータ制御装置である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)少くとも1つの時間に関係する信号を導く測定点に
    焦点を合わされその信号に同期して操作される粒子ゾン
    デが使用され、粒子ゾンデから放出される二次粒子のエ
    ネルギー分布の測定点電位に関係する移動がエネルギー
    分析器において決定され、その出力端で測定された信号
    がエネルギー分析器を制御する帰還回路を通して一定に
    保持され、それから導かれた信号が記録される時間に関
    係する信号の測定方法において、エネルギー分析器(S
    P、DT、PM)に記録された二次粒子(SE)から発
    生した電流パルスが計数されること、エネルギー分析器
    (SP、DT、PM)の出力端において特定の時間(Δ
    t)内に測定される電流パルスの数(ΔN)が決定され
    単位時間毎の電流パルス数(ΔN/Δt)が帰還回路(
    ZE、DAC、SPS)を通して一定に保持されること
    を特徴とする粒子ゾンデを使用する時間に関係する信号
    の測定方法。 2)特定の時間(Δt)内に測定される電流パルスの数
    (ΔN)がこの時間(Δt)内に測定点に到達する一次
    粒子(PE)の数(ΔN_P_E)に対して規準化され
    ること、電流パルス数(ΔN)と到達一次粒子数(ΔN
    _P_E)の比(ΔN/ΔN_P_E)が帰還回路(Z
    E、DAC、SPS)を通して一定に保持されることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 3)特定時間(Δt)内に測定点に当る一次粒子(PE
    )の数(ΔN_P_E)が同じ時間(Δt)内に記録さ
    れた後方散乱一次粒子の数を通して決定されることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。 4)単位時間当り測定される電流パルスの数を表わすデ
    ィジタル信号がアナログ信号に変換されてエネルギー分
    析器(SP、DT、PM)の制御に使用されることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項の1つに記載
    の方法。 5)単位時間当り光電子増倍管(PM)によつて作られ
    た電流パルスの数(ΔN)が測定されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項乃至第4項の1つに記載の方法
    。 6)少くとも1つの時間に関係する信号を導く測定点に
    焦点を合わされその信号に同期して操作される粒子ゾン
    デが使用され、粒子ゾンデから放出される二次粒子のエ
    ネルギー分布の測定点電位に関係する移動がエネルギー
    分析器において決定され、その出力端で測定された信号
    がエネルギー分析器を制御する帰還回路を通して一定に
    保持され、それから導かれた信号が記録される時間に関
    係する信号の測定方法を実施するため、一次ビーム発生
    器、ビーム偏向系、エネルギー分析器、増幅回路および
    帰還回路を備え、エネルギー分析器(SP、DT、PM
    )に続いてパルスカウンタ(ZE)とDA変換器(DA
    C)が接続されていることを特徴とする粒子ゾンデを使
    用する時間に関係する信号の測定装置。 7)エネルギー分析器として静電型逆電場スペクトロメ
    ータ(SP)とそれに所属する検出系(DT)が使用さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の装置
    。 8)検出系(DT)に続いて光電子増倍管(PM)が接
    続されていることを特徴とする特許請求の範囲第6項又
    は第7項記載の装置。
JP62024434A 1986-02-06 1987-02-04 粒子ゾンデを使用する時間に関係する信号の測定方法と装置 Pending JPS62219534A (ja)

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DE3603724 1986-02-06
DE3603724.9 1986-02-06

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JPS62219534A true JPS62219534A (ja) 1987-09-26

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ID=6293563

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JP62024434A Pending JPS62219534A (ja) 1986-02-06 1987-02-04 粒子ゾンデを使用する時間に関係する信号の測定方法と装置

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EP (1) EP0232790A1 (ja)
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EP0232790A1 (de) 1987-08-19
US4748407A (en) 1988-05-31

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