JPS63102149A - 定量電位測定用スペクトロメータ検出器装置 - Google Patents
定量電位測定用スペクトロメータ検出器装置Info
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- JPS63102149A JPS63102149A JP62242423A JP24242387A JPS63102149A JP S63102149 A JPS63102149 A JP S63102149A JP 62242423 A JP62242423 A JP 62242423A JP 24242387 A JP24242387 A JP 24242387A JP S63102149 A JPS63102149 A JP S63102149A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/24—Arrangements for measuring quantities of charge
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- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Measurement Of Radiation (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。
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、ビーム軸線に沿って案内された一次粒子ビー
ムによって試料上に発生させられた二次粒子のエネルギ
ー解析を行うための逆静電界型スペクトロメータと、二
次粒子を検出するための検出器とを備えた定量電位測定
用スペクトロメータ検出器装置に関する。
ムによって試料上に発生させられた二次粒子のエネルギ
ー解析を行うための逆静電界型スペクトロメータと、二
次粒子を検出するための検出器とを備えた定量電位測定
用スペクトロメータ検出器装置に関する。
マイクロエレクトロニクス・デバイスの作動状態は通常
、回路の出力端で測定された信号を計算機制御された試
験システムの中で解析することにより検査される。この
ようにして実施された試験は大抵の場合不完全である。
、回路の出力端で測定された信号を計算機制御された試
験システムの中で解析することにより検査される。この
ようにして実施された試験は大抵の場合不完全である。
なぜならば非常に複雑な構造の内部において欠陥のある
モジュールコンポーネントを特定化することは非常に困
難であるからである。そのために特にマイクロエレクト
ロニクス・デバイスの開発および製造の過程において必
然的に回路の内部の付加的な測定が実施しなければなら
ない、欠陥のあるモジュールコンポーネントを特定する
ための特に有益なデータは内部の接続点および導体路の
時間的信号経過を測定することによって得られる。
モジュールコンポーネントを特定化することは非常に困
難であるからである。そのために特にマイクロエレクト
ロニクス・デバイスの開発および製造の過程において必
然的に回路の内部の付加的な測定が実施しなければなら
ない、欠陥のあるモジュールコンポーネントを特定する
ための特に有益なデータは内部の接続点および導体路の
時間的信号経過を測定することによって得られる。
定量電位測定は現在では変形された走査型電子顕微鏡に
よって実施されている。この走査型電子顕微鏡において
は、−次電子ビームによって発生させられた二次電子の
エネルギー分布の測定点電位に依存する偏移をスペクト
ロメータ検出器装置によって測定することができる。こ
のようなスペクトロメータ検出器装置はたとえば文献フ
ォイエルバウム（ｌ（、Ｐ、Ｆｅｕｅｒｂａｕ＋＋＋）
著「電子プローブを使用したＶＬＳ Ｉテスト（ＶＬＳ
Ｉ ｔｅｓｔｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ ｐｒｏｂｅ）Ｊ（ＳＥＭ／１９７９／Ｉ 、第２
８５頁ないし第２９６頁）によって公知である。この公
知の装置は主として吸引ｔｉと、平坦状逆静電界電極と
、試料の上方の側面に配置された検出器の方向へ二次電
子を加速するための偏向ユニットとから構成されている
。
よって実施されている。この走査型電子顕微鏡において
は、−次電子ビームによって発生させられた二次電子の
エネルギー分布の測定点電位に依存する偏移をスペクト
ロメータ検出器装置によって測定することができる。こ
のようなスペクトロメータ検出器装置はたとえば文献フ
ォイエルバウム（ｌ（、Ｐ、Ｆｅｕｅｒｂａｕ＋＋＋）
著「電子プローブを使用したＶＬＳ Ｉテスト（ＶＬＳ
Ｉ ｔｅｓｔｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ ｐｒｏｂｅ）Ｊ（ＳＥＭ／１９７９／Ｉ 、第２
８５頁ないし第２９６頁）によって公知である。この公
知の装置は主として吸引ｔｉと、平坦状逆静電界電極と
、試料の上方の側面に配置された検出器の方向へ二次電
子を加速するための偏向ユニットとから構成されている
。
しかしながらこの公知の装置は非対称に構成されている
ために、いずれにせよ、スペクトロメータ内に構築され
た電位障壁の上方ではエネルギーを持つ二次電子の一部
分しか検出することができない、というのは、軸線から
遠い軌道を走行する粒子は少ししか偏向させられないか
らである。
ために、いずれにせよ、スペクトロメータ内に構築され
た電位障壁の上方ではエネルギーを持つ二次電子の一部
分しか検出することができない、というのは、軸線から
遠い軌道を走行する粒子は少ししか偏向させられないか
らである。
そこで、本発明は、スペクトロメータ内に、構築された
電位障壁の上方で運動エネルギーを持つほとんど全ての
二次電子が検出できるような、冒頭で述べた種類のスペ
クトロメータ検出器装置を提（具することを目的とする
。
電位障壁の上方で運動エネルギーを持つほとんど全ての
二次電子が検出できるような、冒頭で述べた種類のスペ
クトロメータ検出器装置を提（具することを目的とする
。
この目的を達成するために、本発明は、逆静電界型スペ
クトロメータの直ぐ上方にビーム軸線に対して同心的に
配置された検出器を備え、この検出器は正電位を与えら
れる電極とホトダイオード上に配置されたシンチレータ
とを有し、その際前記！極と、シンチレータと、ホトダ
イオードとはそれぞれ一次粒子ビームを通過させるため
の切欠を有することを特徴とする。
クトロメータの直ぐ上方にビーム軸線に対して同心的に
配置された検出器を備え、この検出器は正電位を与えら
れる電極とホトダイオード上に配置されたシンチレータ
とを有し、その際前記！極と、シンチレータと、ホトダ
イオードとはそれぞれ一次粒子ビームを通過させるため
の切欠を有することを特徴とする。
本発明によるスペクトロメータ検出器装置によって得ら
れる利点は特に、定量電位測定の際の信号−ノイズ比、
従って分解能が明らかに向上することである。
れる利点は特に、定量電位測定の際の信号−ノイズ比、
従って分解能が明らかに向上することである。
〔実施例〕
次に、本発明によるスペクトロメータ検出器装置の１つ
の優れた実施例が示されている図面に基づいて本発明の
詳細な説明する。
の優れた実施例が示されている図面に基づいて本発明の
詳細な説明する。
一次電子ビームが試料に当たると、−次電子と固体物質
との相互作用に基づいて、エネルギー分布および角度分
布等が相互作用範囲内にある化学的・物理的組成と、表
面パターンと、試料上の電位分布との影響を受ける二次
電子が放出される。
との相互作用に基づいて、エネルギー分布および角度分
布等が相互作用範囲内にある化学的・物理的組成と、表
面パターンと、試料上の電位分布との影響を受ける二次
電子が放出される。
この場合に、マイクロエレクトロニクス・デバイスの機
箭検査のために特に重要なことは、電位コントラストと
称されてスペクトロメータ検出器装置によって定量的に
検出器可能である、放出された二次電子のエネルギー分
布への電界形Ｗｔである（たとえば先の文献参照）、−
次電子ビームＰＥによって発生させられた二次電子ＳＨ
のエネルギー分布の、試料電位に依存する偏移を測定す
るための図示された逆静電界型スペクトロメータは、主
として、異なった電位Ｕ＾、Ｕ、を与えられる２つの電
極Ｋｌ、に２と、抵抗膜ＷＦが蒸着されて半球形電極Ｋ
ｌ、に２間の空間を試料側で閉鎖する絶縁板ＩＳとから
構成されている。これらの電極は特に網状に形成され、
ビーム軸線ＯＡに沿ってスペクトロメータＳＰ内へ進入
する一次電子ＰＥが通過するのを許容する。−次電子ビ
ームＰＥは図示されていない電子ビーム測定装置内で作
られる。この電子ビーム測定装置の電子光学カラムは主
として電子銃と、ビームブランキングシステムと、偏向
ユニットと、試料ＩＣの詳細には示されていない点上に
ビームを集束させるためのレンズ系とから構成されてい
る。試料ＩＣとしては特にホルダＨ上に配置されて一次
電子ピームＰＥの方向へ相対的に向けられた高集積回路
が備えられており、この高集積回路には制御袋ｆｆｃＯ
Ｎによって適当なテストプログラムが与えられる。その
場合に、試料ＩＣの回路パターンに応して、テスト期間
中、接続点および導体路にその都度の作動状態を示す特
性信号が現れ、その時間特性がたとえばサンプリング方
法によって記録され、シミュレーション演算により得ら
れた信号経過と比較され得る。
箭検査のために特に重要なことは、電位コントラストと
称されてスペクトロメータ検出器装置によって定量的に
検出器可能である、放出された二次電子のエネルギー分
布への電界形Ｗｔである（たとえば先の文献参照）、−
次電子ビームＰＥによって発生させられた二次電子ＳＨ
のエネルギー分布の、試料電位に依存する偏移を測定す
るための図示された逆静電界型スペクトロメータは、主
として、異なった電位Ｕ＾、Ｕ、を与えられる２つの電
極Ｋｌ、に２と、抵抗膜ＷＦが蒸着されて半球形電極Ｋ
ｌ、に２間の空間を試料側で閉鎖する絶縁板ＩＳとから
構成されている。これらの電極は特に網状に形成され、
ビーム軸線ＯＡに沿ってスペクトロメータＳＰ内へ進入
する一次電子ＰＥが通過するのを許容する。−次電子ビ
ームＰＥは図示されていない電子ビーム測定装置内で作
られる。この電子ビーム測定装置の電子光学カラムは主
として電子銃と、ビームブランキングシステムと、偏向
ユニットと、試料ＩＣの詳細には示されていない点上に
ビームを集束させるためのレンズ系とから構成されてい
る。試料ＩＣとしては特にホルダＨ上に配置されて一次
電子ピームＰＥの方向へ相対的に向けられた高集積回路
が備えられており、この高集積回路には制御袋ｆｆｃＯ
Ｎによって適当なテストプログラムが与えられる。その
場合に、試料ＩＣの回路パターンに応して、テスト期間
中、接続点および導体路にその都度の作動状態を示す特
性信号が現れ、その時間特性がたとえばサンプリング方
法によって記録され、シミュレーション演算により得ら
れた信号経過と比較され得る。
一次電子ビームＰＥによって測定点に発生させられて大
きな空間角度範囲で放出された二次電子ＳＥは、試料表
面の局部電界を通り抜け、異なった電位を与えられてい
る半球系格子電極Ｋ１、Ｋ２によって作られた逆静電界
内に到達する。スペクトロメータＳＰ内に形成されかつ
電極に２に印加される電位Ｕ０以上に調整されかつ検出
器ＤＴで検出可能な二次電子流を制限する電位障壁の高
さは、試料表面の局部電界の影響を強く受ける低エネル
ギーの二次電子ＳＥが測定信号に寄与しないように選定
される。そのために、外側の半球彫型ｉＫ２には通常＋
１５Ｖと一１５Ｖとの間の電圧ＵＧが与えられ、一方向
側の電極に１にはアース電位または低い正電位ＵＡが与
えられる。スペクトロメータＳＰの内部に大きな角度範
囲に亘って球対称な電界分布を形成するために、外側電
極に２と内側電極に１との間の空間は試料側が環状絶縁
板Ｉｓによって閉鎖され、その場合にその絶縁板Ｉｓ上
に蒸着された抵抗膜ＷＦは外側電極Ｋｌと導電的に結合
されている。
きな空間角度範囲で放出された二次電子ＳＥは、試料表
面の局部電界を通り抜け、異なった電位を与えられてい
る半球系格子電極Ｋ１、Ｋ２によって作られた逆静電界
内に到達する。スペクトロメータＳＰ内に形成されかつ
電極に２に印加される電位Ｕ０以上に調整されかつ検出
器ＤＴで検出可能な二次電子流を制限する電位障壁の高
さは、試料表面の局部電界の影響を強く受ける低エネル
ギーの二次電子ＳＥが測定信号に寄与しないように選定
される。そのために、外側の半球彫型ｉＫ２には通常＋
１５Ｖと一１５Ｖとの間の電圧ＵＧが与えられ、一方向
側の電極に１にはアース電位または低い正電位ＵＡが与
えられる。スペクトロメータＳＰの内部に大きな角度範
囲に亘って球対称な電界分布を形成するために、外側電
極に２と内側電極に１との間の空間は試料側が環状絶縁
板Ｉｓによって閉鎖され、その場合にその絶縁板Ｉｓ上
に蒸着された抵抗膜ＷＦは外側電極Ｋｌと導電的に結合
されている。
放出角度（ビーム軸線ＯＡと二次電子の速度ベクトルと
によって形成される角度）に依存しない二次電子のエネ
ルギー解析は、球対称形逆静電界において、その対称中
心が二次電子の発生源点と一敗する場合にだけ保証され
る。この条件は本発明による逆静電界型スペクトロメー
タＳＰにおいては非常にうまく満たされている。という
のは、半球系格子電極Ｋｌ、に２のビーム軸線ＯＡ上に
位置する共通中心点は、従来装置に設けられていた吸引
電極を無くしたために、試料表面に著しく接近させるこ
とができるからである。この場合電極電圧が低いために
、同様にフラッジオーバの危険も非常に僅少となる。
によって形成される角度）に依存しない二次電子のエネ
ルギー解析は、球対称形逆静電界において、その対称中
心が二次電子の発生源点と一敗する場合にだけ保証され
る。この条件は本発明による逆静電界型スペクトロメー
タＳＰにおいては非常にうまく満たされている。という
のは、半球系格子電極Ｋｌ、に２のビーム軸線ＯＡ上に
位置する共通中心点は、従来装置に設けられていた吸引
電極を無くしたために、試料表面に著しく接近させるこ
とができるからである。この場合電極電圧が低いために
、同様にフラッジオーバの危険も非常に僅少となる。
測定個所を増すために、非常に複雑な試料１ｃの表面領
域は通常−次電子ビームＰＥによって走査され、公知の
方法で電子ビーム測定装置のディスプレイ装置に表示さ
れる。−次電子ビームの出来るだけ大きな偏向を可能に
するために、内側電極Ｋｌおよび外側電４１に２はビー
ム軸線ＯＡの領域に、寸法が格子間隔よりも大きい切欠
を有している。ｔｉＫｌ、に２のレンズ作用がまったく
弱いために、−次電子ビームＰＥがスペクトロメータＳ
Ｐ内で焦点ぼけを生じないことが保証される。
域は通常−次電子ビームＰＥによって走査され、公知の
方法で電子ビーム測定装置のディスプレイ装置に表示さ
れる。−次電子ビームの出来るだけ大きな偏向を可能に
するために、内側電極Ｋｌおよび外側電４１に２はビー
ム軸線ＯＡの領域に、寸法が格子間隔よりも大きい切欠
を有している。ｔｉＫｌ、に２のレンズ作用がまったく
弱いために、−次電子ビームＰＥがスペクトロメータＳ
Ｐ内で焦点ぼけを生じないことが保証される。
二次電子ＳＥを検出するために、スペクトロメータＳＰ
の直ぐ上方にビーム軸線ＯＡに対して同心的に配置され
た検出器ＤＴが備えられており、この検出器ＤＴは主と
して、正電位を与えられる平坦状格子電極Ｇと、シンチ
レータＳＺと、特に環状に形成された大面積のホトダイ
オードＰＤとから構成されている。−次電子ビームＰＥ
が通過するために、上述した検出器の構成要素はそれぞ
れ孔が設けられており、これらの孔内には光学軸線ＯＡ
に対して同心的に配置された中空円筒体Ｈ２が遮蔽体と
して挿入されている。シンチレータ内Ｚ内に充分に大き
い光子量を得るために、格子電極Ｇの領域内に吸引され
た二次電子ＳＥは高い運動エネルギーで加速されなけれ
ばならない、このことは、金属で被覆されたシンチレー
タＳＺにたとえば＋１０ｋＶの正の高電位を与えること
によって達成される。シンチレータＳＺと相互作用する
二次電子ＳＢは短い光パルスを放出するためにシンチレ
ータの分子を励起し、その場合にシンチレータ内で作ら
れた光信号はホトダイオードＰＤにおいて相応する電気
信号に変換され、図示されていない評価電子回路の入力
端子に供給される。
の直ぐ上方にビーム軸線ＯＡに対して同心的に配置され
た検出器ＤＴが備えられており、この検出器ＤＴは主と
して、正電位を与えられる平坦状格子電極Ｇと、シンチ
レータＳＺと、特に環状に形成された大面積のホトダイ
オードＰＤとから構成されている。−次電子ビームＰＥ
が通過するために、上述した検出器の構成要素はそれぞ
れ孔が設けられており、これらの孔内には光学軸線ＯＡ
に対して同心的に配置された中空円筒体Ｈ２が遮蔽体と
して挿入されている。シンチレータ内Ｚ内に充分に大き
い光子量を得るために、格子電極Ｇの領域内に吸引され
た二次電子ＳＥは高い運動エネルギーで加速されなけれ
ばならない、このことは、金属で被覆されたシンチレー
タＳＺにたとえば＋１０ｋＶの正の高電位を与えること
によって達成される。シンチレータＳＺと相互作用する
二次電子ＳＢは短い光パルスを放出するためにシンチレ
ータの分子を励起し、その場合にシンチレータ内で作ら
れた光信号はホトダイオードＰＤにおいて相応する電気
信号に変換され、図示されていない評価電子回路の入力
端子に供給される。
検出器ＤＴの後に接続され、帰還回路ＰＳを介してスペ
クトロメータＳＰの逆静電界電圧ＵＧを再調整すること
により二次電子流を同様に一定に保持するこの評価電子
回路は、たとえば、先の文献の特に第２８９頁の第４図
によって知られている。
クトロメータＳＰの逆静電界電圧ＵＧを再調整すること
により二次電子流を同様に一定に保持するこの評価電子
回路は、たとえば、先の文献の特に第２８９頁の第４図
によって知られている。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例の概略構成図である。
ＤＴ・・・検出器、 Ｇ・・・格子電極、 Ｈ２・・・
中空円筒体、 ＩＣ・・・試料、 Ｉｓ・・・絶縁
板、 Ｋｌ。 Ｋ２・・・半球形電極、 ＯＡ・・・ビーム軸線、 Ｐ
Ｅ・・・−次電子、 ＰＤ・・・ホトダイオード、
ＳＰ・・・逆静電界型スペクトロメータ、 ＳＺ・・・
シンチレータ、 ＵＡ・・・電極Ｋｌの電位、 Ｕ、
・・・電極に２の電位、 ＷＦ・・・抵抗膜。
中空円筒体、 ＩＣ・・・試料、 Ｉｓ・・・絶縁
板、 Ｋｌ。 Ｋ２・・・半球形電極、 ＯＡ・・・ビーム軸線、 Ｐ
Ｅ・・・−次電子、 ＰＤ・・・ホトダイオード、
ＳＰ・・・逆静電界型スペクトロメータ、 ＳＺ・・・
シンチレータ、 ＵＡ・・・電極Ｋｌの電位、 Ｕ、
・・・電極に２の電位、 ＷＦ・・・抵抗膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ビーム軸線に沿って案内された一次粒子ビームによ
って試料上に発生させられた二次粒子のエネルギー解析
を行うための逆静電界型スペクトロメータと、二次粒子
を検出するための検出器とを備えた定量電位測定用スペ
クトロメータ検出器装置において、逆静電界型スペクト
ロメータ（ＳＰ）の直ぐ上方にビーム軸線（ＯＡ）に対
して同心的に配置された検出器（ＤＴ）を備え、この検
出器は正電位を与えられる電極（Ｇ）とホトダイオード
（ＰＤ）上に配置されたシンチレータ（ＳＺ）とを有し
、その際前記電極（Ｇ）と、シンチレータ（ＳＺ）とホ
トダイオード（ＰＤ）とはそれぞれ一次粒子ビーム（Ｐ
Ｅ）を通過させるための切欠を有することを特徴とする
定量電位測定用スペクトロメータ検出器装置。 ２）ホトダイオード（ＰＤ）は環状に形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスペクトロ
メータ検出器装置。 ３）検出器（ＤＴ）はビーム軸線（ＯＡ）に対して同心
的に配置された中空円筒体（ＨＺ）を遮蔽体として有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
記載のスペクトロメータ検出器装置。 ４）逆静電界型スペクトロメータ（ＳＰ）は、第１電位
（Ｕ＿Ａ）を与えられる第１の半球形電極（Ｋ１）と、
中心点が試料（ＩＣ）の直ぐ上方でビーム軸線（ＯＡ）
上に位置して第１の半球形電極（Ｋ１）の中心点と一致
し第２電位（Ｕ＿Ｇ）を与えられる第２の半球形電極（
Ｋ２）と、第１の半球形電極（Ｋ１）と第２の半球形電
極（Ｋ２）との間の空間領域を試料側で閉鎖する環状の
絶縁板（ＩＳ）とを有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載のスペク
トロメータ検出器装置。 ５）絶縁板（ＩＳ）には第２電位（Ｕ＿Ｇ）を与えられ
る抵抗膜（ＷＦ）が設けられていることを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載のスペクトロメータ検出器装置
。 ６）第１および第２の半球形電極（Ｋ１、Ｋ２）は格子
電極であり、格子電極はビーム軸線（ＯＡ）の領域に、
寸法が平均格子間隔よりも大きい切欠を有することを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか
１項に記載のスペクトロメータ検出器装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3633235 | 1986-09-30 | ||
| DE3633235.6 | 1986-09-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63102149A true JPS63102149A (ja) | 1988-05-07 |
Family
ID=6310701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62242423A Pending JPS63102149A (ja) | 1986-09-30 | 1987-09-25 | 定量電位測定用スペクトロメータ検出器装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0262365A3 (ja) |
| JP (1) | JPS63102149A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1605492B1 (en) | 2004-06-11 | 2015-11-18 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Charged particle beam device with retarding field analyzer |
| JP4636897B2 (ja) * | 2005-02-18 | 2011-02-23 | 株式会社日立ハイテクサイエンスシステムズ | 走査電子顕微鏡 |
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-
1987
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- 1987-09-25 JP JP62242423A patent/JPS63102149A/ja active Pending
Also Published As
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