JP4954470B2 - 電流測定装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の目的は、測定サンプルして対してダメージを与えることなく、測定サンプルに流れる電流の測定について感度と精度を向上させことができる電流測定装置及び電流測定方法を提供することにある。
本発明によれば、電圧印加手段によって電流測定回路にバイアス電圧を印加することができる。これにより、測定サンプルの電位を制御することができる。そして、測定サンプルが電子ビーム照射で受ける実効エネルギーは、その電子ビームのエネルギーから測定サンプルの電位を引いた値となる。したがって、本発明は、電子ビーム放出源から高エネルギーの電子ビームを放出しても、測定サンプルが受ける実効エネルギーを小さくすることができる。そこで、本発明は、測定サンプルして対してダメージを与えることなく、測定サンプルに流れる電流の測定について感度と精度を向上させることができる。
本発明によれば、測定サンプルに対して直接バイアス電圧を印加せずに、電流測定回路に印加した電圧により測定サンプルの電位を変化させることができる。そして、測定サンプルが受ける実効エネルギーは、照射された電子ビームのエネルギーから測定サンプルの電位を引いた値となる。したがって、本発明は、測定サンプルして対してダメージを与えることなく、測定サンプルに流れる電流の測定について感度と精度を向上させることができる。また、本発明は、測定サンプルと電流測定回路(又は電極)とを配線接続する必要がなく、測定サンプルの測定位置などへの設置及び取り外しが容易となり、実用性を高くすることができる。
本発明によれば、電圧印加手段によって電流測定回路にバイアス電圧を印加することができる。これにより、測定サンプルの電位を制御することができる。そして、測定サンプルが電子ビーム照射で受ける実効エネルギーは、その電子ビームのエネルギーから測定サンプルの電位を引いた値となる。したがって、本発明は、電子ビーム放出源から高エネルギーの電子ビームを放出しても、測定サンプルが受ける実効エネルギーを小さくすることができる。ここで、低いエネルギーを有する電子ビームは、二次電子放出確率を向上させることができる。そこで、本発明は、測定サンプルへの電子ビーム照射により生じる電流の測定において、測定サンプルして対してダメージを与えることなく、感度と精度を向上させることができる。
本発明によれば、電子ビームについてアパーチャを通過させることにより、エネルギーの揃った電子ビームを測定サンプルへ照射することができる。そこで、本発明は、測定サンプルの所望部位に高度に焦点の合った電子ビームを照射でき、高解像度に測定サンプルを検査することができる。
本発明によれば、電子ビームについてアパーチャを通過させることにより、エネルギーの揃った電子ビームを測定サンプルへ照射することができる。さらに、本発明は、減速電極により、電子ビームを第1のエネルギーレベルから第2のエネルギーレベルに変換することができる。そこで、加速電極などで電子ビームのエネルギーをいくら高くしても、測定サンプルに到達する電子ビームのエネルギーは減速電極によって制御可能である。そこで、本発明は、測定サンプルへダメージを与えることを回避しながら、測定サンプルの所望部位に高度に焦点の合った電子ビームを照射でき、高解像度に測定サンプルを検査することができる。
本発明によれば、電子ビーム放出源側の設定を変更せずに、可変電源の出力を変更することのみで、測定サンプルに照射する電子ビームの実効エネルギーレベルを変更することができる。したがって、非常に簡便且つ迅速に実効エネルギーレベルを変更することができる。また、本発明によれば、測定サンプルにおける同一箇所に異なる実効エネルギーレベルの電子ビームを迅速に照射でき、測定精度の向上を図れるとともに、測定のスループットを向上させることができる。
本発明によれば、電流測定回路を介しての測定サンプルへのバイアス電圧印加のタイミングと、電流測定タイミングとを同期させることができる。これにより、電流測定において問題となるホワイトノイズなどを簡便に除去することができ、測定サンプルに流れる電流などの測定について感度及び精度をさらに向上させることができる。
本発明によれば、例えば、演算増幅器の負入力端子に測定サンプルを電気的に接続し、演算増幅器の正入力端子にバイアス電圧を印加し、演算増幅器の出力と負入力端子との間に抵抗器を配置した構成とすることができる。このようにすると、バイアス電圧が演算増幅器の負入力端子を介して測定サンプルに印加される。そこで、本発明は、電子ビーム放出源から高エネルギーの電子ビームを放出しても、測定サンプルが受ける実効エネルギーを小さくでき、測定サンプルに対してダメージを与えることなく、測定サンプルに流れる電流の測定について感度と精度を向上させることができる。
本発明によれば、制御信号発生部が出力する信号により、測定サンプルの電位を制御することができる。ここで、演算増幅器用可変電源が出力する可変電圧としては、サイン波、矩形波、ノコギリ波などの周期的な波形でもよく、トリガー的な波形でもよい。これらにより、本発明は、測定サンプルの属性などに応じて、最適な可変電圧を選んで電流測定などをすることができ、より高精度にプロセス評価などをすることができる。
本発明によれば、増幅回路と接地電位との間に電圧を印加することにより、測定サンプルの電位を制御することができる。したがって、測定サンプルが電子ビーム照射で受ける実効エネルギーを、前記電圧によって小さくすることができる。そこで、本発明は、測定サンプルして対してダメージを与えることなく、測定サンプルに流れる電流の測定について感度と精度を向上させることができる。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る電流測定装置の全体構成例を示す図である。本実施形態の電流測定装置は、チャンバー1と、電子ビーム源2と、電流計(電流測定回路)5と、バイアス電源(電圧印加手段)6と、XYステージ9とを有して構成されている。また、図1において、測定サンプル4は本電流測定装置の測定対象となるものであり、測定サンプル4には電子ビーム3が照射される。例えば、半導体基板であるウエハなどが測定サンプル4となる。
バイアス電源6は、本発明の電圧印加手段の一例をなし、電流計5と基準電位(接地電位)との間に電圧Vmを印加するものである。
図2は、本発明の第2実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図2において図1の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第1実施形態との相違点は、本実施形態では電極10を有している点である。
図3は、本発明の第3実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図3において図1の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第1実施形態との相違点は、本実施形態では加速電極11と加速電源11aとアパーチャ12とを有している点である。加速電極11は、電子ビーム源2から放出された電子ビームを加速するものである。加速電源11aは、加速電極11に加速電圧Vaを印加するものであり、加速電極11におけるその加速の度合いを可変制御するものである。アパーチャ12は、電子ビーム源2から放出されて加速電極11で加速された電子ビームの一部分を通過させるものである。
図4は、本発明の第4実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図4において図1から図3の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第3実施形態との相違点は、本実施形態では電極10を有している点である。
図5は、本発明の第5実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図5において図1から図4の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第3実施形態との相違点は、本実施形態では減速電極13と減速電源13aとを有している点である。減速電極13は、アパーチャ12を通過した電子ビーム3のエネルギーレベルに変換するものである。減速電源13aは、減速電極13に電圧を印加するものである。
図6は、本発明の第6実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図6において図1から図5の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第5実施形態との相違点は、本実施形態では電極10を有している点である。
図7は、本発明の第7実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図7において図1から図6の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第5実施形態との相違点は、本実施形態ではバイアス電源6を備えず、可変電源7と制御信号発生部8とを有している点である。可変電源7は、電流計5と接地電位との間に可変電圧を印加するものである。制御信号発生部8は、可変電源7の動作を制御する電圧制御信号を出力するものである。
図8は、本発明の第8実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図8において図1から図7の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第7実施形態との相違点は、本実施形態では電極10を有している点である。
図9は、本発明の第9実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図9において図1から図8の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第7実施形態との相違点は、制御信号発生部8が測定タイミング信号を出力する点である。すなわち、制御信号発生部8は、電流計5の電流測定タイミングと同期して、可変電源7によるバイアス電圧Vmの印加のタイミングを制御する制御手段をなしている。
図10は、本発明の第10実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図10において図1から図9の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第8実施形態との相違点は、本実施形態では電極10を有している点である。
図11は、本発明の第11実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図11において図1から図10の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態は上記の各実施形態の電流測定装置における電流計5の具体例としての電流測定回路5aを示している。
図12は、本発明の第12実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図12において図1から図11の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第11実施形態との相違点は、本実施形態ではバイアス電源6を備えず、可変電源7と制御信号発生部8とを有している点である。可変電源7は、演算増幅器14における正入力端子に可変電圧を印加する演算増幅器用可変電源をなすものである。制御信号発生部8は可変電源7の出力電圧を制御する電圧制御信号を出力するものである。
図13は、本発明の第13実施形態に係る電流測定装置を示す回路図である。図13において図1から図12の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態と第12実施形態との相違点は、制御信号発生部8がアパーチャ12に対して照射タイミング制御信号を出力する点である。より具体的に述べると、アパーチャ上部に存在するブランキング電極に電圧を印加して電子ビームがアパーチャーを通り抜けないようにすることで、電子ビームの照射タイミングを決定する。あるいは、アパーチャー自身の大きさが電気信号によって変化する機構をもちいてもよい。
Claims (6)
- 電子ビームが照射された測定サンプルに生じる電流を測定する電流測定装置であって、
電子ビームの放出が可能なように雰囲気制御されたチャンバーと、
電子ビームを設定されたエネルギーで放出する電子ビーム放出源と、
前記電子ビーム放出源から放出された電子ビームを測定サンプルの特定場所に照射する手段と、
前記測定サンプルに容量結合している電極と、
前記電極に流れる電流について少なくとも増幅する電流測定回路と、
前記電流測定回路と接地電位との間に電圧を印加することにより前記測定サンプルにバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、
前記電流測定回路の電流測定タイミングと同期して、前記バイアス電圧印加手段による前記測定サンプルへのバイアス電圧印加のタイミングを制御する制御手段と、
を有することを特徴とする電流測定装置。 - 前記電子ビーム放出源から放出された電子ビームの一部分を通過させるアパーチャを有することを特徴とする請求項1に記載の電流測定装置。
- 前記電子ビーム放出源から放出された電子ビームを第1のエネルギーレベルに加速する加速電極と、
前記加速電極に電圧を印加する加速電源と、
前記加速電極で加速された電子ビームの一部分を通過させるアパーチャと、
前記アパーチャを通過した電子ビームのエネルギーを第2のエネルギーレベルに変換する減速電極と、
前記減速電極に電圧を印加する減速電源とを有することを特徴とする請求項1または2に記載の電流測定装置。 - 前記電圧印加手段は、前記電流測定回路と接地電位との間に可変電圧を印加する可変電源を有してなることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電流測定装置。
- 前記電流測定回路の構成要素をなすものであるとともに、前記測定サンプルに流れる電流について増幅する演算増幅器と、
前記演算増幅器における正又は負入力端子に電圧を印加するバイアス電源とを有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電流測定装置。 - 前記電流測定回路の構成要素をなすものであるとともに、前記測定サンプルに流れる電流について増幅する演算増幅器と、
前記演算増幅器における正又は負入力端子に可変電圧を印加する演算増幅器用可変電源と、
前記可変電源の出力電圧を制御する信号を出力する制御信号発生部とを有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電流測定装置。
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