JPS62273746A

JPS62273746A - 相互に噛み合つた導体パタ−ンを有するテストデバイスを用いた電子ビ−ムプロ−ブシステムおよび該デバイスの使用法

Info

Publication number: JPS62273746A
Application number: JP62106201A
Authority: JP
Inventors: ジャン　ダーク　レイマー; ヴィクター　レノス　アキラス
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1986-05-01
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1987-11-27
Also published as: DE3776968D1; KR870011476A; EP0247651B1; EP0247651A1; US4745360A

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】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分野）本発明は、集積回路（ＩＣ）などのデバイスについて電
位測定を行うための電子ビーム（Ｅ−ビーム）プローブ
システムに関するものである。

（従来の技術）ＩＣの内部ノードにおける電位測定を行うために、過去
において使用されてきた主な器具は機械的なプローブで
ある。ＩＣの積層密度が増大する！こつれて、この機械
的プローブを使用することが次第に困難になりつつある
。多くの公知のＩＣにおける導電性ラインは極めて微細
であるので、該機械的プローブによって容易に損傷を受
けてしまう。この計測器は時として大きすぎるので、単
一のラインのみをその近傍との接触を回避しつつ接触さ
せることが困難である。また、今日の測定では従来の測
定よりも高精度が要求されている。該機械的プローブを
導電性ラインに接触させた場合にみられる容量性の負荷
は誤った結果を与える可能性がある。

このＥ−ビームプローブは、一般にこれらの欠点を克服
する。第１図はプレーナ減速電界アナライザ型のＥ−ビ
ームプローブシステムの基本的特徴を示している。この
システムの動作は、フォイアーバオム（Ｆｅｕｅｒｂａ
ｕｍ）　　による［電子プローブを用いたＶＬ］テスト
（ＶＬＳＩ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｌｌｓｉｎｇ　ｔｈｅ　
［１ｌｅ−ｃｔｒｏｎ　Ｐｒｏｂｅ）　Ｊと題する文献
〔スキャンニングエレクトロン　マイクロスコピー（Ｓ
ｃａｎｎｉｎｇ　Ｂｌｅ−ｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃ
ｏｐｙ：　ＳＥＭ　）、　　１９７ｇ、　ｐｐ、２８５
−２９６　＆３１８）；７オイアーバオム（Ｆｅｕｅｒ
ｂａｕｍ）等による［波形測定のための改良二次電子信
号処理（Ｉｍｐ−ｒｏｖｅｄ　５ｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｂ
ｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｆｏｒ　Ｉｌａｖｅｆｏｒｍ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｓ）　Ｊと題する文献（ＳＳＭ。

１９８２、　ｐｐ、　１５０１−１５０５）　；　　メ
ンツエル（Ｍｅｎｚｅ１）等の「電位測定のための二次
電子アナライザ（Ｓｅｃｏｎｄ−ａｒｙ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ　Ａｎａｌｉｚｅｒ　ｆｏｒ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｍ
ｅａｓｕｒｅｍｅ−ｎｔｓ）　Ｊと題する文献（ＳＦ！
Ｍ、　１９８３．１）Ｉ）、　６５−７５）　；　　フ
ォイアーバオム（Ｆｅｕｅｒｂａｕｍ）　　の「電子ビ
ームテスト：方法および応用（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅ
ａｍ　Ｔｅｓｔｉｎｇ：　Ｍｅｔｈｏｄａｎｄ　Ａｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎ）　」と題する文献、スキャンニング
（Ｓｃａｎｎｉｎｇ）、　５−１．１９８３．　ｐｐ、
　１４−２４に記載されている。

簡単に言えば、Ｅ−ビーム源１０は一次電子（ＰＢ）１
２のビームを、ＩＣ等のデバイス１８の電気絶縁層１６
上に配設されたパターン化導電性層１４の方向を向いて
いる。ＰＨ１０が検査すべき特定の導体部分に衝突した
場合、該ＰＢは該導体に二次電子（ＳＥ）を放出させる
。このＳＥのエネルギーは検査中の部分に印加された電
位ＶＡ　に依存する。

このＳＲはスペクトロメータ２０により解析され、該ス
ペクトロメータは、放出されたＳＢを加速するために高
電位に保持された抽出グリッド２２を含んでおり、これ
はデバイス１８の上部面近傍の減速電界を克服すること
を可能とする。減速グリッド２４は放出されたＳＥを減
速し、かつある最低エネルギーを有する５Ｅ２６の通過
を可能とする。偏向グリッド２８はスペクトロメータ２
０からの５Ｅ２６を検出器３０の方向に偏向する。該検
出器は５Ｅ２６を集め、かつそのエネルギーを表す電気
信号を発生する。

電子エネルギーの関数として放出されたＳＥの数を表す
曲線の形状が電位ＶＡが変化しても一定に保たれる場合
には、測定は一層正確である。このことは、フィードバ
ックループを、ｖＡの値とは無関係に実質的に同一の数
の５Ｅ２６が収集できるように配設することにより達成
される。このフィードバックループにおいて、比較器３
２は、収集されたＳＢ電流を実質的に一定に保つのに十
分な値の電位Ｖ、を有するグリッド２４を与える。電位
Ｖ、はＥ−ビームシステムの出力信号である。測定誤差
のない場合には、ｖＲはＶＡ　に追従し、典型的には（
理想的には）　ＶＡ　に等しいように一対一の対応関係
で線形化される。

デバイス１８の近傍部分に発生する、ＶＡ　とは異なる
電位の局所電場は測定誤差を生ずる。微小基は放出され
たＳＢの軌跡に影響を与え、結果として検出されるＳＩ
！電流に影響を与える。該微小基のいずれかが減速基で
ある場合、これらはまた、低エネルギーＳＢがグリッド
２４を通過するのを妨害する。抽出湯強度を高めるため
にグリッド２２上１　ンの電位を高くすれば、ある条件の下ではＳＥ収集効率を
改善することができる。しかしながら、これは避けるべ
き技術であるに過ぎない。多くの用途に対して、いかに
すれば局所電場を電位Ｖ、に対してその値をほぼ補正で
きるように作用させ得るかにつき、定量的に理解するこ
とが望ましい。

中村等は局所基の定量的影響につき研究して、ＳＩＥＭ
、　１９８３．９ｐ、１１８７−１１９５　において、
「電子プローブ電位測定に関する局所基作用の解析（Ａ
ｎ　Ａｎａｌｙ−ｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｏｃａｌ　
Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　
Ｐｒ−ｏｂｅ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｍｅｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｓ）　Ｊと題する論文を発表している。第２図は彼等の
半導体テストデバイスの基本的特徴を示すものである。

層１４は導電性ラインの３つの組３４．３６および３８
からなっている。各組は試料導体り、およびその両側に
対称に配設された一対の同等な近接導体ＬＨからなって
いる。導体り、およびＬＨの幅ＷＳおよびＷＮ並びに導
体り、からいずれかの近接導体り、までの距離ｄ、は全
て１０〜５０μｍの範囲で変化する。ＰＢビームのエネ
ルギーは２５ｋｅＶである。第２図から明らかな如く、
中村等はＷｓ、ＷＮおよびｄ、の一つが、残りの二つを
一定に保持した場合に、いかに電位ｖ獣に作用するかを
測定した。

中村等はまた、局所電場の定量的効果を測定する上で更
に一歩進めているが、対象となる公知のＩＣの導体の幅
および間隔はＩＯμ以下、典型的には１〜５μの範囲で
ある。これらの値は、中村等の研究したものの寸法より
も約−折率さい。彼等の用いた２　５−ｋｅＶというビ
ームエネルギーは多くの現存するＩＣを著しく損傷して
しまうであろう。この損傷を回避するためには、該ビー
ムのエネルギーを少なくとも一桁程度下げなければなら
ないはずである。これらの設計上の寸法を現在の技術の
寸法並びにビームエネルギーにまで下げる試みは、最善
を尽くしたとしても困難であろう。

更に、中村等は、導体の長さに沿って寸法が変化する電
極配列を用いた。現在のＩＣの寸法において、このよう
にテーパを設けた形状を実現することは殆ど不可能であ
ろう。測定を行っている導体に沿った位置のみを単純に
確保しただけでは大きな測定誤差を生むことになるであ
ろう。中村等の上記の研究は、学問的には興味あるもの
であるが、現在／未来のＩＣ技術にとっては殆ど実用性
はない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、Ｅ−ビームを用いてなされる測定が局所電場
およびある他のパラメータによりいかに影響されるかを
研究するのに適した、相互に噛み合った導電性パターン
を有するテストデバイスを目的とするものである。該パ
ターンの寸法およびビームエネルギーは現在のＩＣ技術
の状況に合うように選択することができる。本発明のテ
ストデバイスを使用して、測定された電位を印加電場と
比較して、導体の幅、近接導体との距離、近接導体の幅
、近接導体の電位、および近接導体の数の関数として誤
差補正因子を得ることができる。本発明のテストデバイ
スは、Ｅ−ビームプローブの動作条件およびその内部部
品両者の改良を可能とする。従って、本発明は従来技術
に勝る大きなゲインを与える。

（問題点を解決するための手段）一つの局面によれば、本発明は以下の３つの基本的部品
を含むシステムに関する。該３つの部品とは、パターン
化された導体層を有するテストデバイス、Ｐεビームを
該層に導いて該デバイスにＳＢを放出させる機構および
該デバイスから放出されたＳＢを集めるための機構であ
る。該層は少なくとも一つの領域を含む。該各領域は相
互に分離された第１および第２導体を有する。該各導体
は一群のフィンガを有している。これら２つの導体のフ
ィンガは相互に実質的に平行に伸びており、かつ少なく
とも部分的に相互に噛み合っている。各フィンガの幅は
その長さに沿ってほぼ一定である。

上記各領域は複数の小領域からなることが好ましい。該
番手領域は一対の隣接するフィンガ間に配設された第１
の導体の指定されたフィンガを有している。各小領域に
おける該指定されたフィンガの幅は同一の領域の各地の
小領域の指定されたフィンガの幅とは異なっている。２
あるいはそれ以上の領域が存在する場合には、上記小領
域は対応するいくつかの組に分割でき、ここでかかる各
組の小領域の各々は異なる領域を起原とするものである
。従って、該指定されたフィンガの幅は対応する各組に
おいてほぼ同一である。

上記隣接フィンガの幅およびその各小領域における該指
定されたフィンガからの距離は、種々の幅／間隔パラメ
ータがどのように局所場に影響するかを調べる方法と一
般的に同じ様式で変えることができる。該幅／間隔の大
きさは典型的には１０μ未満である。２．５ｋｅＶ以下
、典型的には１　ｋｅＶのビームエネルギーを用いた場
合、本発明のシステムは特に現存のＩＣに対して適用で
きる。

もう一つの局面によれば、本発明はＰＩＥのビームをテ
ストデバイスのパターン化された導電性層に導いて、該
デバイスにＳＥを放出させ、ＳＥの所定の部分を収集し
、集められたＳＨのエネルギーを表す信号を発生する方
法にも関する。該層は上記の特性を有するものである。

更にもう一つの局面によれば、本発明は複数の領域を含
むパターン化された導電性層を含むテストデバイスに関
する。この層は、上記領域および小領域並びに上記の指
定されたフィンガの幅が小領域毎に変化する様式につい
て上記したような特別の特徴を有する。更に、上記の指
定されたフィンガからその隣接フィンガの一つまでの間
隔は各領域における小領域の全てにつき同一であるが、
領域同士では相互に異なっている。

〈実施例）添付図および以下の好ましい態様の記載においては、同
様な参照記号が同一もしくは極めて類似した項目に対し
て使用しである。

第３図は、パターン化された金属層４２および４４を有
する半導体テストデバイスを用いたＥ−ビームプローブ
システムを例示するものであり、これは検査中の層４２
または４４の特定の部分に印加された電位ＶＡ　の測定
に及ぼす局所電場の効果を検討するのに適したものであ
る。各導電性層４２または４４は、約１％の珪素を含有
する厚さ約１．０μｍのアルミニウムからなる。上部層
４２は、下部層４４の上に設けられた絶縁層４６上にあ
る。順に、層４４は単結晶シリコン半導体基板５０上部
に沿った絶縁層４８上にある。

ここでは、本発明のプローブシステムはＩＣＴ８４１０
プレーナ減速電界アナライザである。コンピュータ（図
示せず）はデータ収集および表示を制御する。このシス
テムはＡＭＲＡＹ　１６１０走査電子顕微鏡（図示せず
）を備えていて、検査すべき層４２または４４の所定の
位置を決定する。

このプローブシステムは部品１０．２０および３０を含
んでおり、これらは第１図に示したように配置されてい
る。一次電子ビーム源１０　Ｌ！、ＰＢ１２を検査中の
層４２または４４の部分に導き、デバイス４０に約１０
ｎｍの深さからＳＥを放出させる。

被検部分が層４２の一部である場合には、ＳＢは直接該
被検部分から放出される。被検部分が層４４の一部であ
る場合には、ＰＩ！１２は、層４２の部分間のギャップ
内に位置する絶縁層４６の上部部分に衝突する。層４６
は十分に厚く、ＳＥはそこから放出されるのであって、
層４４から放出されるのではない。容量性の電位結合に
より、Ｐ［Ｅ１２の衝突する層４６の部分は電位ｖＡ　
に関係したエネルギーを有するＳＢを放出する。容量性
の電位結合に関するこれ以上の情報については、藤岡等
の「走査電子顕微鏡によるパッシベーションした電極の
電位測定（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｍｅｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　
ｏｎ　Ｐａ５ｓｉｖａｔｅｄＥｌｅｃｔｒｏｄｅｓ　ｗ
ｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｂｌｅｃｔｒｏｎ
　Ｍｉｃｒｏ−ｓｃｏｐｅ）　Ｊと題する論文［：Ｓ８
Ｍ、　１９８３．　ｐＩ）、　１１５７−１１６２　）
を参照することができる。スペクトロメータ２０は所定
の最小エネルギーを有するＳＩ！２６を、検出器３０の
方に偏向させる。該検出器は該ＳＥを収集し、対応する
Ｓε電流を発生するシンチレータ／光増倍管からなって
いる。

高周波電位変化を測定するために、該Ｅ−ビームシステ
ムは波形測定装置を含む。第３図は本発明で使用する特
別の例を示したものである。上で引用した１９８２およ
び１９８３年のフォイアーバオムの文献はこの波形測定
装置を詳細に記載している。

簡単に言えば、クロック回路機構５２はｖＡ波形と同期
した信号を持つ貨車アベレージヤ５４を備えている。こ
の信号はパルス発生器５６を動作さＵせ、該パルス発生器はビームプランカー５８にＰ［ｉ１
２のビームをパルス状に発生させて、ＶＡ波形の指定さ
れた相においてのみデバイス４０からＳＥを放出させる
。貨車アベレージヤ５４も、ｖＡ波形と同期状態で検出
器３０からの出力電流を処理し、かつ得られた電流を比
較器３２に与える。

比較器３２は、既に述べたように動作して、スペクトロ
メータ２０がＶＡ　の変化に応じて実質的に同一の数の
５Ｅ２６を検出器３０に与えるのに十分な値の電位Ｖ、
を発生する。本システムにおいて、測定誤差はＶ８とＶ
Ａ　との間の差である。

第４．５　ａｓ　５　ｂ、　６　ａ、および６ｂ図を参
照すると、これらはそれぞれデバイス４０の特別な特徴
を示している。第６ａおよび６ｂ図はそれぞれ層４２お
よび４４の配置を示している。第４図はデバイス４０の
典型的な部分の拡大平面図を示している。第５ａおよび
５ｂ図は第４図に示した部分を通る断面図を示したもの
である。

上部層４２は、第６ａ図に示されているように５つの領
域Ｒ１〜Ｒ６を含んでいる。これらの各領域Ｒ，（ここ
で、Ｊは１〜５の範囲内で変化する）は相互に隔置され
た導体ＡおよびＢＪ　からなっている。導体Ａは、上記
５つの領域Ｒ１−Ｒ５全てに対する共通の電極である。

各導体ＡまたはＢ、は入力結合パッドに接続している。

導体Ａは主部分から伸びた５群のフィンガを有しており
、各群は、各領域ＲＪに対するものである。各導体Ｂ、
は主部分から伸びた１群のフィンガを有している。第６
ａ図において、一般に記号「Ｆ」で示されたフィンガは
相互に平行に伸びている。各導体ＢＪ　に対する１群の
フィンガは、領域Ｒ１における導体Ａのフィンガの対応
する群と部分的に相互に噛み合っている。

各フィンガの幅はその長さに沿ってほぼ一定である。従
って、隣接フィンガ（異なる導体であれ同一の導体であ
れ）の対間の間隔は、その長さに沿ってほぼ一定である
。各フィンガの長さは約２齢である。

領域ＲＪ　は６個の小領域５ＪＩ−５Ｊ８からなってい
る。各小領域ＳＪｉ＋　（ここで、Ｋは１〜６の範囲で
変化する）は導体ＡおよびＢ、の一つからの主フィンガ
２つと他方の導体からの隣接フィンガ３つとを有する。

小領域ＳＪＫにおける５つのフィンガの組内での寸法上
の関係は第４図を参照することにより理解することがで
きる。第４図には特に小領域Ｓｌｌが示されているが、
これは同様に他の任意の小領域ＳＪＫをも表す。フィン
ガＰＯｐ　およびＦＯｔ　は導体ＡおよびＢ、の一方に
対応する第１の導体Ｃ１から伸びており、Ｆｌｐ　、Ｆ
ｌａ　およびＦ２は導体ＡおよびＢ、のもう一方に対応
する第２の導体Ｃ２から伸びている。例えば、導体ＣＩ
は領域Ｒ５における任意の小領域ＳＳＩ［に対する導体
Ａであり、一方導体Ｃ２は領域Ｒ５における任意の小領
域３４Ｋに対する導体へである。

主フィンガＦＯＰ　は５つのフィンガの組のサブセット
の一つにおける隣接するＦｌｐ　およびＦ２の間にある
。もう一つのサブセットにおいて、主フィンガＦＯａ　
は隣接するＦｌｍおよびＦ２の間にある。フィンガＦＯ
，＃よび１口、は同じ幅Ｗ。を有している。

同様に第１のサブセットにおけるフィンガＦＤ、および
Ｐｉｐ　の間の距離は、第２のサブセットにおけるフィ
ンガＦ０６およびＦｌａの間の距離に等しい。

この間隔はｄｌで表されている。フィンガＦｌｐ　およ
びＦｌａ　は同一の幅ｗ、を有している。

第６ａ図を見ると、左端および右端に沿った番号は、そ
れぞれ各小領域ＳＪＭの１１゜およびｄｌのμｍで表し
た値を示している。かくして、小領域ＳＳＳの横に記さ
れたＦ６−５Ｊはその１１ｏが６μｍであり、一方その
ｄｌが５μｍであることを意味している。

さて、層４２の全体をみると、各小領域ＳＪＭの−。は
同一の領域ＲＪの各地の小領域ＳＪＭに対する−６と異
なっている。例えば、それぞれ領域Ｒ５におけるー。は
、小領域５ＳＩＳＳＳ２、Ｓｉ２、ＳＳ４、ＳＳＳおよ
びＳＢｇにおいて２．２．５．３．４．６および８に等
しい。他方、稠。は小領域Ｓ□（但し、Ｋは同一の値を
持つ）の各組において同一である。例えば、小領域Ｓ　
Ｉ　Ｓ　ｓ　Ｓ　２　Ｓ　％　Ｓ　３　Ｓ　ｓ　Ｓ　４
　Ｓおよび５ＳＳ（ま対応する小領域の１組を形成し、
そこでｌｌｏは６μｍである。寸法１１１はＷ。に等し
く、従って１１ｏのパターンに従う。しかしながら、近
接するＦ２の幅Ｗ２は層４２におけるすべての小領域Ｓ
ＪＸにつき約８μｍである。

ｄ、について言えば、これは各領域Ｒ１の全での小領域
ＳＪＫにおいて同一であるが、ある領域Ｒ４と他のもの
とでは異なっている。特に、ｄｌはそれぞれ領域Ｒ＋　
、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ６において１．５．２．２
．５．３および５に等しい。上記第１のサブセットにお
けるフィンガＦＯａ　およびＦ２の間の距離ｄ２はｄｌ
に等しく、従ってｄ、のパターンに従う。逆に、第２の
サブセットにおけるフィンガＦＯＱ　とＦ２との間の距
離ｄ２は全ての小領域ＳＪＫに対して約８μｍである。

小領域ＳＳ６を除いて、フィンガＦ１ｍ　はかくして各
小領域ＳＪＫにおけるフィンガＦＯ＆　の主隣接フィン
ガである。

下部層４４は層４２と同様に配設されている。

層４４は第６ｂ図に示したように、別の５つの領域Ｒ６
〜Ｒ１ｏを含んでいる。各別の領域Ｅｒ、＜Ｊは６〜１
０の範囲で変化する）は別の導体ＣおよびＤＪからなっ
ている。導体Ｃは５つの全領域Ｒε〜ＲＩ　Ｏに対する
共通の電極である。各導体Ｃまたはり、は人力結合パッ
ドに接続されている。１１４２および４４はバイアスと
して絶縁層４６を介して該結合パッドにおいて相互に接
続されている。

導体Ｃは主部分から伸びた５群のフィンガを有していて
、それぞれは各領域Ｒ６〜Ｒ１゜に対するものである。

各導体ＤＪ　は主部分から伸びた１群のフィンガを有し
ている。層４４におけるフィンガは、実質的に相互に平
行に伸びており、かつ層４２のフィンガに対してほぼ直
角である。各導体り、に対するフィンガは上記別の領域
Ｒ５の導体Ｃの対応するフィンガと部分的に相互に噛み
合っている。層４２におけるように、層４４の各フィン
ガの幅はその長さに沿って実質的に一定であり、約２１
１１１１１である。

上記別の領域ＲＪ　は６つの小領域５ＪＩ−３Ｊ８から
なっている。層４４の各小領域ＳＪＭは導体ＣおよびＤ
Ｊ　の一方からの、２つの主フィンガおよびもう一方か
らの３つの隣接フィンガを含んでいる。

層４４のフィンガは層４２のフィンガと同じ寸法上の相
関関係を有している。唯一の違いは、指定寸法が異なる
ことである。第６ｂ図の左端および右端に沿った数字は
それぞれμｍで表示した層４４の各小領域ＳＪＫの１１
１ｏおよびｄｌ　の値を表す。即ち、−６はそれぞれ上
記各別の領域Ｒ４の小領域ＳＪＩ〜ＳＪ６において１．
５．２．２．５．３．３．５右よび４である。寸法ｄ１
は各別の領域ＲＪにおいて一定であるが、領域Ｒ６〜Ｒ
１（ｌのそれぞれに対して１．１．５．２．２．５およ
び３である。

デバイス４０は公知の半導体プロセス技術に従って作製
される。層４２および４４は標準的な堆積／マスク法に
より形成される。層４６は層４４上に堆積された厚さ約
１．０μｍの二酸化珪素からなる。層４８は、基板５０
の上部面に沿って熱的に成長させた、厚さ約０．６μｍ
の二酸化珪素からなる。

デバイス４０を使用する場合、該Ｅ−ビームプローブの
グリッド２２上の電位は、適当に高い抽出基、典型的に
は３（１１）〜９（１１）　Ｖ／ｍｍを達するような値
に調整される。現在のおよび将来のＩＣ１特に本発明の
システムにより検査される記憶デバイスにおける臨界領
域の損傷を回避するためには、Ｐａビームエネルギーは
２．５ｋｅＶを越えてはならず、望ましくはｌ、　５ｋ
ｅＶ以下とすべきである。このビームエネルギーは０．
２０＾のビーム電流の下ではｌ　ｋｅＶであることが好
ましい。このビームの径は、ＰＨ１２をデバイス４０に
衝突させるためには、約０．１μｍである。

定量的電位測定のためには、導電層４２または４４にお
ける領域Ｒ４の一つを選択する。第４図を参照すると、
電位ＶＡが導体ＣＩに対して種々の固定順位において印
加され、該導体ｃｔ力〜ら主フィンガＦＯｐ　およびＦ
Ｏａが選ばれた領域Ｒ４に伸びている。ＶＡ　は典型的
には一１０〜ＩＯＶの範囲内にある。導体Ｃ２は同様に
一１０〜ＩＯＶの範囲内にある一定の基準電位に保持さ
れている。

■、の測定は、選ばれた領域Ｒ５におけるフィンガＦ口
、および２口、の種々のものの上にＰＢビームを集光す
ることにより行われる。他の領域Ｒ４に対してこの操作
を繰り返した後、測定値Ｖ、を対応すルｖＡ）値と比較
して、Ｗ。、ｄ、、ＩＩ、、ｌｌＩ２およびｖＡの大き
さの関数として、局所電場がいかにして測定に影響を与
えるかにつき評価する。隣接フィンガの数の効果はｄ２
により決定される。相関因子はＶ、のｖＡからのずれを
補正するために得ることができる。抽出湯強度、ビーム
径、電子光学実効距離、およびビームの位置などの他の
パラメータを変えることにより、該システムの部品およ
び動作条件を改良もしくは最適化するための基準を確立
することができる。

以上、本発明を特定の態様にもとすいて記載してきたが
、この記載は単なる例示の目的で与えたものであり、上
記特許請求の範囲により規定されるような本発明の範囲
を何等制限するものではない。例えば、異なる寸法上の
関係が、導体フィンガが各導体層内で相互に実質的に平
行に伸びている限りにおいて、導体フィンガに対して使
用できる５本発明のテストデバイスは他の型のＥ−ビー
ムプローブの特徴付けのために、およびこれらに対して
標準的な操作条件を設定するために使用することができ
る。従って、当業者には、種々の改良、変更、並びに応
用が、上記特許請求の範囲に与えたような本発明の真の
範囲および精神を逸脱することなしに、可能であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知のＥ−ビームプローブシステムの基本的部
品のブロック図であり、第２図はＥ−ビームプローブシステムにふいて使用され
た公知の半導体テストデバイスの一部の平面図であり、第３図は本発明による、半導体テストデバイスを用いた
Ｅ−ビームプローブシステムの部品のブロック図であり
、第４図は本発明による、半導体テストデバイスの一部の
平面図であり、第５ａおよび５ｂ図は第４図に示したデバイスの断面側
面図であり、それぞれライン５ａ−５ａおよび５ｂ−５
ｂに沿って取ったものであり、および第６ａおよび６ｂ図は、それぞれ第４図に示したテスト
デバイスの上部並びに下部導電性層の配列図である。（主な参照番号）１０・・Ｅ−ビーム源、１２・・Ｐεビーム１４・・導
電性層、１６・・絶縁層、１８・・デバイス、２ｏ・・スペクトロメータ、２２・
・抽出グリッド、２４・・減速グリッド、　２６・・ＳＥ。２８・・偏向グリッド、　３ｏ・・検出器、３２・・比
較器、　　　４ｏ・・デバイス、４２．４４・・金属層
、４６．４８・・絶縁層、５０・・半導体基板、５２・・クロック回路機構、５４・・貨車アベレージヤ、５６・・パ□ルス発生器、５８・・ビームプランカー。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）パターン化された導電性層が電気絶縁性層上に設
けられているテストデバイス、一次電子ビームを該導電
性層に照射して、該デバイスに二次電子を放出させる手
段および該デバイスから放出された二次電子を集める手
段を含むシステムであって、上記導電性層が少なくとも一つの領域を含み該各領域が
相互に分離された第１および第２の導体を含み、該各導
体が主部分から伸びた一群のフィンガを有し、該フィン
ガは実質的に相互に平行に伸びており、かつ少なくとも
部分的に噛み合っており、かつ該フィンガの各々の幅は
その長さに沿ってほぼ一定であることを特徴とする上記
システム。
（２）上記各領域が複数の小領域を含み、該小領域の各
々が上記第１のフィンガの内の指定された一つを有して
おり、該指定されたフィンガが上記第２の導体のフィン
ガの内の第１のものと、上記導体の内の一方のフィンガ
の内の第２のものとの間に配設されていることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載のシステム。
（３）上記各小領域に対して、該各小領域内の指定され
たフィンガの幅（Ｗ＿０）が、同一の領域における他の
各小領域に対して指定されたフィンガの幅と異なってい
ることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載のシ
ステム。
（４）少なくとも二つの領域があり、上記小領域が対応
する小領域の組に分けられ、各組における各小領域が上
記領域の異なる一つに属し、かつＷ＿０の値が上記各組
の対応する全ての小領域に対してほぼ同一であることを
特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載のシステム。
（５）第１のフィンガと、上記各小領域における指定さ
れたフィンガとの間の距離（ｄ＿１）が、上記各領域に
おける小領域の全てに対してほぼ同一であることを特徴
とする特許請求の範囲第（４）項記載のシステム。
（６）上記各領域に対するｄ＿１の値が、他の各領域に
対するｄ＿１の値と異なっていることを特徴とする特許
請求の範囲第（５）項記載のシステム。
（７）上記各小領域における上記第２のフィンガが該小
領域における第２の導体の上記フィンガの一つであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（６）項記載のシステ
ム。
（８）上記第２のフィンガと、上記各小領域における指
定されたフィンガとの間の距離（ｄ＿２）が上記ｄ＿１
とほぼ線形的に変化することを特徴とする特許請求の範
囲第（６）項または第（７）項に記載のシステム。
（９）上記Ｗ＿０、ｄ＿１およびｄ＿２の値が全て１０
μよりも小さく、かつ上記ビームのエネルギーが２．５
ｋｅＶ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第（
８）項記載のシステム。
（１０）上記第２のフィンガと、上記各小領域における
指定されたフィンガとの距離（ｄ＿２）が、上記全ての
小領域に対してほぼ同一であることを特徴とする特許請
求の範囲第（７）項記載のシステム。
（１１）上記各小領域における上記第１のフィンガの幅
（Ｗ＿１）が、Ｗ＿０とほぼ線形で変化することを特徴
とする特許請求の範囲第（８）項記載のシステム。
（１２）上記各小領域における上記第２のフィンガの幅
（Ｗ＿２）が上記全ての小領域に対してほぼ同一である
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１１）項記載のシ
ステム。
（１３）上記デバイスが別のパターン化された導電性層
を含み、該導電性層が上記第１の絶縁層の下方の別の絶
縁層上に設けられた複数の別の領域を含み、上記各別の
領域が相互に分離された第３および第４の導体を含み、
該第３および第４の導体が主部分から伸びた一群のフィ
ンガを有し、該第３および第４の導体のフィンガが上記
第１および第２の導体のフィンガに対してほぼ直角に伸
びており、かつ少なくとも部分的に相互に噛み合ってお
り、しかも該第３および第４の導体の各フィンガの幅が
その長さに沿ってほぼ一定であることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項に記載のシステム。
（１４）一次電子のビームをテストデバイスの電気絶縁
層上に設けられたパターン化された導電性層に導いて、
そこから二次電子を放出させ、該デバイスから放出され
た二次電子を集め、該収集された二次電子のエネルギー
を表す電気信号を発生させる工程を含む方法において、上記導電性層が少なくとも一つの領域を含み、該各領域
が相互に分離された第１および第２の導体を含み、該各
導体が主部分から伸びている一群のフィンガを有し、該
フィンガが実質的に相互に平行に伸びており、かつ少な
くとも部分的に相互に噛み合っており、しかも各フィン
ガの幅がその長さに沿ってほぼ一定であることを特徴と
する上記方法。
（１５）上記ビームのエネルギーが１．５ｋｅＶ以下で
あることを特徴とする特許請求の範囲第（１４）項記載
の方法。
（１６）上記各領域が複数の小領域を含み、該各小領域
が、上記第２の導体のフィンガの内の第１のものと、上
記導体の一方のフィンガの内の第２のものとの間に設け
られた、上記第１の導体のフィンガの内の指定された一
つのフィンガを有し、上記各小領域に対するＷ＿０（但
しＷ＿０は上記各小領域において指定されたフィンガの
幅である）が同一の領域内の他の各小領域のＷ＿０とは
異なっており、しかも上記各領域における全ての上記小
領域に対してｄ＿１（但し、ｄ＿１は上記第１のフィン
ガと上記各小領域における上記指定されたフィンガとの
間の距離である）はほぼ同一であることを特徴とする特
許請求の範囲第（１４）項記載の方法。
（１７）少なくとも２つの領域があり、上記小領域が対
応する小領域の組に分けられ、該各組における各小領域
が上記領域の異なるものを起原としており、上記各組に
おける対応する小領域の全てに対してＷ＿０はほぼ同一
であり、しかも上記各領域に対するｄ＿１が各他の領域
に対するｄ＿１とは異なっていることを特徴とする特許
請求の範囲第（１６）項記載の方法。
（１８）上記ビームのエネルギーが２．５ｋｅＶ以下で
あることを特徴とする特許請求の範囲第（１７）項記載
の方法。
（１９）パターン化された導電性層を含み、該導電性層
は下部構造の電気絶縁層上に設けられた複数の領域を含
み、該各領域が相互に隔置された第１および第２導体を
含み、該各導体は主部分から伸びた一群のフィンガを含
み、該フィンガは相互に実質的に平行に伸びており、か
つ少なくとも部分的に相互に噛み合っており、該各フィ
ンガの幅はその長さに沿ってほぼ一定であり、上記各領
域は、他の各領域に一対一に対応する複数の小領域に分
割されており、該各小領域は上記第２の導体のフィンガ
の第１のものと、上記導体の一方のフィンガの第２のも
のとの間に配設された上記第１の導体のフィンガの内の
指定された一つを有し、上記各小領域に対するＷ＿０（
Ｗ＿０は上記各小領域において指定されたフィンガの幅
である）は同一の領域における各他の小領域に対するＷ
＿０とは異なっており、このＷ＿０は対応する小領域の
各組に対してほぼ同一であり、ｄ＿１（上記各小領域に
おける上記第１のフィンガから上記指定されたフィンガ
までの距離である）は上記各領域における全ての小領域
に対してほぼ同一であり、しかも上記各領域に対するｄ
＿１は上記他の各領域に対するｄ＿１とは異なっている
ことを特徴とするテストデバイス。
（２０）上記各小領域における上記第２のフィンガが該
小領域における該第２のフィンガの一つであり、かつｄ
＿２（上記各小領域における上記第２のフィンガと上記
指定されたフィンガとの間の距離）は上記ｄ＿１とほぼ
線形に変化することを特徴とする特許請求の範囲第（１
９）項記載のデバイス。
（２１）上記Ｗ＿０、ｄ＿１およびｄ＿２が全て１０μ
未満であることを特徴とする特許請求の範囲第（２０）
項記載のデバイス。
（２２）上記各小領域における上記第１のフィンガの幅
Ｗ＿１が上記Ｗ＿０とほぼ直線的に変化することを特徴
とする特許請求の範囲第（２１）項記載のデバイス。
（２３）上記各小領域における上記第２のフィンガの幅
Ｗ＿２が上記小領域の全てに対してほぼ同一であること
を特徴とする特許請求の範囲第（２２）項記載のデバイ
ス。
（２４）上記下部構造が別のパターン化された導電性層
を含み、該導電性層が上記第１の電気絶縁層の下方に位
置する別の電気絶縁層上に配設された複数の別の領域を
含み、該各別の領域が相互に分離された第３および第４
の導体を含み、該第３および第４の導体の各々が主部分
からのびた一群のフィンガを有し、該第３および第４の
導体のフィンガが上記第１および第２の導体のフィンガ
に対してほぼ直角に伸びており、かつ少なくとも部分的
に相互に噛み合っており、しかも該第３および第４の導
体の各フィンガの幅がその長さに沿ってほぼ一定である
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１９）項に記載の
デバイス。