JPS607049A - 電位測定装置 - Google Patents

電位測定装置

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JPS607049A
JPS607049A JP58112719A JP11271983A JPS607049A JP S607049 A JPS607049 A JP S607049A JP 58112719 A JP58112719 A JP 58112719A JP 11271983 A JP11271983 A JP 11271983A JP S607049 A JPS607049 A JP S607049A
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JP
Japan
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potential
control electrode
sample
detector
measured
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JP58112719A
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Hideo Todokoro
秀男 戸所
Satoru Fukuhara
悟 福原
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/266Measurement of magnetic- or electric fields in the object; Lorentzmicroscopy
    • H01J37/268Measurement of magnetic- or electric fields in the object; Lorentzmicroscopy with scanning beams

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Analysing Materials By The Use 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子ビームを針として被測定物体表面の電位
(例えばLSI内の電位)を測定する電位測定装置に関
するものである。
〔発明の背景〕
走査形電子顕微鏡に2次電子のエネルギーを分析する装
置を付加すると、電子ビーム照射箇所の電位を測定でき
ることが知られている(特公昭47−51024号公報
参照)。
第1図の(a)にこの原理を示す。被測定試料1に対向
して置かれた2次電子検出器4の中間に制御電極Gが配
置されている。制御電極Gは、電子ビーム2の照射によ
り試料1から放出された2次電子3のエネルギーを区別
するための電位障壁を形成する。第1図(b)はこの電
位障壁の動作を説明する図である。試料上に制御電極G
が配置されていない場合には、すべての2次電子3が2
次電子検出器4で検出される。零電位の試料1がら放出
される2次電子のエネルギー分布は、第1図(b)のA
で示すような分布をしている。試料lの電位が一5Vで
あるとその分布はBのようになる。制御電極Gを設け、
これに−5■を印加すると、検出される2次電子は5e
V以上のものに制限されるので、試料1の電位によって
、2次電子検出量に変化が生じる。このように検出量が
試料電流に関係するので、逆に検出2次電子量から試料
1の電位を知ることができる。
しかし上記の制御電極Gの配置のみによる電位測定では
、試料1の電位と検出された2次電子量との関係は直線
的でなく、電位の定量的な測定は難しい。そこで、これ
に直線性をもたせるため検出2次電子量を常に一定に保
つように制御電極の電位を回路的に調整するフィードバ
ック法が知られている(H,P、 FEURBAUM 
et at、 IEEEJournal of 5ol
id 5tate circuits、 VOI。
5C−13,A31978)。
第2図は、このフィードバック法を説明するブロック図
である。2次電子検出器4の出力を基準電圧すと比較し
、その差を増幅器5で増幅し、その出力を制御電極Gに
与える。2次電子検出量が増加すると、制御電極Gの電
位が低下するように構成されているので、試料1の電位
がどのように変化しても、2次電子検出量は一定に保た
れる。
このとき、試料電位の変化量と制御電極Gの変化量は一
対−になるので、制御電極Gの電位を測定することで試
料1の電位変化を定量的に知ることができる。
(1 しかしながら、この測定を精度よく広うには、制御電極
G電位の変化範囲を定められた範囲内にしなければなら
ない。この範囲内で動作させるために、通常2次電子検
出器4の感度を調整する。
しかし、1次電子ビーム量の変化や、試料材質の差があ
ると、この動作点は変化してしまい、測定に大きな誤差
を生じるようになる。例えば、LSI内の配線電圧の時
間変化を測定する場合、LSI内の多数の点を測定して
その電圧を比較し検討する。ところが、LSI内の各測
定点における材質はすべて同一とは限らない(例えば、
At配線。
ポリSt配線、金線等)。このため、2次電子の放出量
が異なるので、2次電子検出器4の感度を調整して規定
された動作点(制御電極Gの電位)に合せなければなら
ない。この調整はほぼ測定点を変えるごとに必要となる
。すなわち、これまでの方式では常に動作点に留意し、
その調整を行わねばならず、煩雑でしかも測定誤差を生
じる要因となっていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、かかる点に着目してなされたものであ
り動作点の調整を自動的に行い得る電位測定装置を提供
することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明の電位検出装置では
、回路的に制御電極Gの動作点を自動設定できるように
したことに特徴があるものであり、1次電子ビームを照
射して被測定物体から放出される2次電子を検出する検
出器と、前記被測定物体と前記検出器との間にあって前
記2次電子の検出量を制御するための制御電極と、前記
2次電子検出器の出力を一定値に保つように前記制御電
極に電圧を印加する回路と、前記制御電極の電圧の作動
範囲を規定値内にあるように前記回路内の定数を自動的
に設定する設定回路とを具備する如く構成したものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
第3図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。
一般に、測定しようとする試料1(例えばLSI)の電
位は周期変化している。すでに第2図の従来例で説明し
たように、フィードバック回路を用いると制御電極Gの
電位が電子ビームを照射した箇所の電位に対応する。第
4図(a)の波形Bは、2次電子検出器4の感度を調整
し、制御電極Gの動作を規定された範囲内で正しく動作
している様子を示したものである。かがる調整が狂って
いる場合には波形Aのようになり、振幅が小さくなり正
しい測定がなされなくなる。
さて、本実施例では、制御電極Gに低域沖波器8倉接続
し、低域p波器80出カと動作点基準電圧9とを動作点
設定用差動増幅器1oを用いて比較し、その差を2次電
子検出器4の増幅器7にフィードバックしている。低域
涙液器8のろ波周波数は試料1内の周波数よりも充分低
い周波数に設定する。
この動作を、第4図(b) を用いて説明する。例えば
、(a)で示した波形Aのように、動作点が不適当であ
ったとする。かがる場合、低域済波器8の出力は、制御
電極Gの変化の高周波分を取i波形トナリ、第4図(b
)のA′のような波形に々る。ζこでは、まだ変動が残
っているように示しであるが、例えば試料1内の電位変
化が、100H2以上もあり、F波周波数がIH2であ
れば、はとんどA′波形は直線とがる。A′の波形は、
動作点設定電位と比較される。ここでは大きな差電圧が
あるため動作点設定用差動増幅器1oは、大きな出力を
発生し、増幅器7の増幅度を低下させように働く。この
動作は、差電圧が0になるまで行なわれ、最軽的には 
B/の波形で停止する。このように、この方式を用いる
と、制御電極の電位の時間的な平均値は動作点設定用基
準電圧と一致するようになる。
本実施例では、増幅器7の増幅度を調整したが2次電子
検出器4の感度、例えばホトマル電圧を。
調整するようにしてもよい。第5図は、ホトマル電圧の
調整方法の一例を示したものである。ホトマル電圧は、
一般には、θ〜100OVの直流電圧である。この発生
には、高周波発振器51で高周波電圧を発生させ、これ
を例えばコックロフトウオルトン型と呼ばれる整流回路
53で直流電圧をつくる。高周波発振器51の出力を可
変することでホトマル電圧は、予め、動作点に近い値ま
で設定する。この操作はたいていの場合測定箇所を決め
るために行う2次電子像観察時に行なわれる。
ホトマル電圧の自動調整は、高周波発生器51の後段に
変調器52を設けて行う。この変調器52は、入力が0
のとき鉱、無変調で、正の電圧が入ったときには高周波
を減衰させ、負の電圧のときは増加するように働く。こ
の動作は、増幅器9と等価なものになり、本発明の効果
をもたらし得る。
第4図に説明した方式は、制御電極Gの電位変化の平均
値を基準値と比較する方式であった。基準値との比較に
低域F波器による平均値を用いるのではなく、変化の最
高値あるいは最低値を検出して自動調整するようにして
も同様に有効である。
第6図は本発明の他の実施例で最高値を検出する場合に
おける最高値検出回路の一例を示す。第6図の回路例は
第3図における低域F波器8の位置に置かれる。端子6
6がグリッドG側で、端子“ 67が動作点設定用差動
増幅器10に接続される。
端子66の電圧は、正から負の範囲で変化するので抵抗
68,62.正の直流電源61を用いて端子69ではす
べて正の範囲になるように直流分を加える。これを端子
69の電位がコンデンサ64よ抄も高いときのみダイオ
ード63全通して、コンデンサ64に電流が流れる。最
も高電位の値がコンデンサ65に蓄積される。このコン
デンサ64には放電抵抗65を設ける。この放電時定数
はR,Cできまり具体的には、低域p波器80時定数1
秒と同程度に設定する。なお本例では最高値を用いた場
合について説明したが、最低値を用いて同様に上述の如
き自動調整することが可能である。
以上、説明した実施例では、動作点設定用の回路が常時
動作していた。第7図に示す本発明のさらに他の実施例
は動作点設定用の回路が常時動作しないようにしたもの
である。す々わち、この実施例では、動作点設定用差動
増幅器10の出力はスイッチ12とメモリー回路11を
介して増幅器7に接続されている。スイッチ12は測定
を開始する直前にONになる。1〜10秒間に、この回
路は、動作点設定用基準電圧9で決められた動作点に設
定される。この設定には、平均値でも最高値、最低値で
もよいことはもちろんである。この後、スイッチ12は
OF’Fとなるが、メモリ回路11には、ON時の電圧
が記録され、この電圧で増幅器7の増幅度が決められ、
動作点は変化しない。そして、スイッチ12がOFFと
なった後に測定(データの取得)を行うものである。こ
のメモリー回路11の最も簡単な例は、モータとポテン
ショメータの組合せである。壕だこれらの装置は、計算
器をもって制御されることが多いので、このメモリー回
路は、半導体素子等によってより容易に行なわれる。こ
のような場合には、測定の実施命令により、スイッチ1
2の0N−OF’F’%データの取得等が自動的に行な
われる。このように構成することにより、前述の実施例
において測を排除することができる。
(例えばLSIの駆動周波数)と同期して、パルス化し
、1〜100MH,Z8度の高周波電位をも測定できる
ようにしたストロボ方式の電位測定でも、まったく同様
の回路を用いて適用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、電位測定のフィ
ードバック回路の動作点を自動的に設定できるので、従
来の如き煩雑でしかも測定誤差を生じる要因を取除くこ
とができ、操作性が著しく向上をするものであり、LS
I等の機能検査・欠陥検査等に用いて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図の(a)は、電位検出の構造を、(b)はその原
理を示す図、第2図は、試料電位変化を一対一の対応で
測定するためのフィードバック法を示す図、第3図は、
本発明の一実施例を示す図、第4図の(a)、 (b)
は、本発明における動作を説明する波形図、第5図は、
ホトマル電圧の調整方法の一例を示すブロック図、第6
図は、本発明の他の実施例を示す図、第7図は、本発明
のさらに他の実施例を示す図である。 図において、1・・・試料、2・・・電子ビーム、3・
・・2次電子、4・・・2次電子検出器、5・・・増幅
器、6・・・基準電圧、7・・・増幅器、8・・・低域
沖波器、9・・・第 1 図 第2図 第 3 図 第4図 (久p 第 5 回 菖 6 図 15 7 図 尖

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.1次電子ビームを照射して被測定物体から放出され
    る2次電子を検出する検出器と、前記被測定物体と前記
    検出器との間にあって前記2次電子の検出量を制御する
    ための制御電極上、前記2次電子検出器の出力を一定値
    に保つように前記制御電極に電圧を印加する回路と、前
    記制御電極の電圧の作動範囲を規定値内にあるように前
    記回路内の定数を自動的に設定する設定回路とを具備し
    て、前記被測定体面の電位を測定する如く構成したこと
    を特徴とする電位測定装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記制
    御電極電圧の変動を低域ν波回路を通して検出し、この
    検出量に基き前記制御電極の電圧設定を行うようにした
    ことを特徴とする電位測定装置。 3、特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記制
    御電極の電圧の変動の最高値若しくは最低値を検出し、
    この検出量により前記制御電極の電圧設定を行うように
    したことを特徴とする電位測定装置。 4、特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記制
    御電極の電圧の変動範囲を規定する前記設定回路を、前
    記被測定物体面の電位測定の直前の一定期間だけ動作さ
    せた後遮断し、その後は前記動作時の状態を保つように
    したことを特徴とする電位測定装置。
JP58112719A 1983-06-24 1983-06-24 電位測定装置 Pending JPS607049A (ja)

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