JPS6231933A - 電子ビ−ム使用の集積回路試験器 - Google Patents

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】 発明の分野 本発明は電子ビームを用いた集積回路試験器に係わる。

先行技術 集積回路を試験する目的で、電子走査顕微鏡から得られ
る試験装置を使用することが知られている。

一般に、これらの装置では、一次電子ビームが集積回路
の試験されるべき各点に精密に焦点を合わせられ、さら
にその電位は一定電位の１領域で一次ビームの照射によ
って生じる二次電極のエネルギを測定することによって
決定される。

この原理に基づいて作動する試験器の例は下記標題の記
事中に述べられている。

一エツカードΦウオルガング（Ｅｅｋａｒｄ　Ｗｏｌｇ
ａｎｇ）他によｆｉ、ＩＥＥＥジャーナル・オブ・ソリ
ッド・ステート・サーキット（ＩＥＥＥ　’Ｊｏｕｒｎ
ａｌ　ｏｆ　５ｏｌｉｄｓｔａｔｅ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ
　）誌ｖｏ１．　ｍｅ　１４ｎ’２　１９７９年４月号
に発表されたｒＶＬ８Ｉ回路の電子トム試験（Ｅ１＠ｅ
ｔｒｍ＞　Ｂｅａｍ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ■ＳＩ　ｅ
ｉｒａｕ・１ｔｓ）Ｊ及び −Ｅ、メンツエル（Ｅ　ｅ　ｈｌｍ　ｎ篤ｅｌ）及びＥ
、キューノ童しツク（Ｅｅ　Ｋｕｂａｌ＠ｋ　）によシ
、スキャニング誌（ｒｅｖｉ＠ｗ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　
）第５巻１０３−１２２（１９８３）に発表された「集
積回路の電子ビーム試験の原理（Ｆｕｎｄａｍ＠ｎｔａ
ｌｓ　ｏｆ　＠ｌ＠ｅｔｒｃｍ　ｂｅａｍ　ｔｅｓｔｌ
ｎｇ　ｏｆ１ｎｔａｇｒａｔ＠ｄ　ｅｌｒｅｕｌｔｓ　
）　Ｊである。

これらの試験器では、テストされるべき回路と最終集光
レンズに属しかつこれに対向する極片の間のスペースは
二次電子分光計によって占められている。

一般に、分光計、光度及び分解能の性能は、すべて寸法
が大きく表ればそれだけ大きくなる。

しかし、他方ではレンズの性能はその焦点距離が増えれ
ばそれだけ弱くなる（収差が高くなる）。

そこで公知型の試験器の設計においては、分光計の寸法
と最終レンズの焦点距離の間に妥協が考えられている。

さらに、レンズと集積回路の間に分光計を置くという事
実は、この間隔に切出し前にウェハ上の集積回路を試験
するための電力供給ブラッド（ｐｏｗｅｒ　５ｕｐｐｌ
ｙ　ｐｒｏｄｓ）のような特定付属装置をも配置したい
と所望する場合にはめんどうなことになる。

本発明の目的は上記の不都合を克服することである。

発明の要約 このため本発明は、一次電子源、集積回路を支持するた
めの手段、及び一次電子ビームを回路のテストされるべ
き点上に焦点合わせするために集積回路支持手段に対し
て固定された電子カラムとを含んでいる電子ビーム集積
回路テスタを提供する。本装置はさらに一次電子ビーム
の方向と反対側の同一直線上の方向に集積回路によって
放射される二次電子を加速するための手段と、加速手段
によって加速された二次電子ビームをカラムから外へ導
出するだめの分離手段と、及び分離手段に結合され、か
つ分離手段によって分離された放射二次電子ビームの電
子をそれらのエネルギに関して分析するためにカラムの
外側に固定されたエネルギ分光計をも含んでいる。

本発明の利点は、電子カラムの最終レンズの最終極片と
テストされるべき回路との間に自由なスペースを残すこ
とであって、これはこの最終レンズの焦点距離を減じ、
従ってその収差をも減じる。

例えば切抜き以前のウェハ上の集積回路をテストするた
めの電力供給ブラッドを設置するために、前記スペース
から分光計を除外してスペースをさらに増すことができ
る。　　　　　　　　　　　　　　　！二次電子ビーム
は分離手段によってカラムから外へ導かれるから、カラ
ムの外側に固定されるぺき分光計を設計するための環境
的拘束は特に伺も存在し彦い。特に、その寸法は公知型
試験器の分光計のそれに対してかａｂ増加してもよく、
光度の観点からとスペクトル分解能の観点の両方から得
られた結果の質の点で顕著な利点が得られる。

本発明はさらに、二次ビームの偏差を一次ビームの偏差
に対して相関的に修正して、集積回路上の放射点の運動
がどうであれ、少なくとも一定の程度まで分光計の入力
に関して決まった位置に二次ビームを得るようにするこ
とができるという利点をもつ。

このことは、例えば５００ミクロン平方の隣接平面まで
延伸し得る集積回路の比較的広い表面に及んで一定特性
の感度と精度を保証する。

他方では、１つの試験点から他の点への移動が簡単で、
一次電子ビームの単純偏向によって得ることができ、も
し分光計がある測定点から他の測定点へ同じ特性を厳密
に保つ必要がある場合には、上記の先行技術試験器と結
合した対象を動かす機械的方法よシも正確で迅速な方法
が形成される。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照して
以下の説明から理解されよう。

具体例 第１図は先行技術の集積回路試験器の本体部分を極めて
概略的に示す。この構造では、集積回路１は図示し危い
囲い内に配置されており、さらに同じ〈図示しない外部
電力供給装置に接続している。この電力供給装置のアー
スは電位基準として考えられる装置のアースに結合する
。

前記囲いと接続する電子カラムは、集積回路の表面に対
して垂直に配置されている。このカラムは普通、陰極ウ
ェーネルトアセンブリ２及び陽極３から形成される電子
銃、電磁レンズ４，５及び６、絞シ８と結合した静電偏
向子７を含み、これらの素子全体は光学軸９に対して中
心法めされている。

電子銃は、テストされるべき集積回路の点上に極めて極
限された直径のスポットを形成するように電磁レンズ４
．５及び６によって焦点合せされた一次電子ビームを放
出する。

偏向子７は絞シ８の穴からビームを取出すことを介して
、放射されたビームの変調のオン又はオフを可能にする
。

一次ビームの電子によるテストされるべき点の照射は、
光電子増倍管に結合されたシンチレータによシ構成され
る検出器１４によって検出される二次電子１３の放射の
出現をひき起こす。

これらの条件の下では、第２Ａ図に示される測定された
二次電子のエネルギスペクトルは、量−＠Ｖだけずれた
二次電子放射スペクトルに対応するもので、■は照射点
での集積回路の電位である。

加速及び遅延格子１０及び１１と検出器１４とのアセン
ブリは二次電子分光計を形成し、この分光計の加速格子
１００目的は、二次電子の収集を促進することである。

遅延格子１１はアースに対して電位−Ｕにバイアスをか
けられ、エネルギが＠Ｕよシ大きい電子だけを通過させ
る。Ｕを変化させることによって、さらにテストされる
べき点の電位Ｖが維持されていると仮定することによっ
て、検出器１４は第２Ｂ図に示した、スペクトルの積分
である信号Ｓを送出する。

テストされるべき点の電位Ｖの測定は、このようにして
、信号Ｓが最大値の与えられた分数Ｓ。

に到達する電位Ｕの値を測定することによって得られる
。

第１図に示す装置はテストされる回路内のさまざまな点
で行なわれる信号の力学的測定をも可能にする。

しかしながら、これらの測定は事実上数メガヘルツを超
え表い周波数まではリアルタイムで行な　　　ｉわれ得
るに過ぎない。それ以上の測定には周知のシステムは、
時間τの極めて短かい／４’ルスで、該当する信号と同
期しかつこれに対して一定の位相ずれψを示して一次電
子ビームをトリガするというサンプリング又はメトロが
法を使用している。

第３Ａ図から第３Ｃ図に示した方法では、一定数の周期
にわたる二次電子に対応する信号の積分は、位相ψにお
いてτのオーダーの時間分解能をもって、信号の瞬間値
（３Ｄ及びａＣ）を与える。

位相ψを走査することによって、信号を高め、時。閣内
に広がらせることができる。

（以下余白ン 上に説明した試験器は、集積回路１と電子カラムの最終
レンズ６との間のスペースに格子１０゜１１及び電子検
出器１４を介在させることに主として由るすでに指摘し
た欠点をもつ。

これらの欠点を是正する本発明電子ビーム集積回路試験
器は、第４図の略図の助けをかシて以下に説明する。

本図に示す試験器の本体部分は三つの主要部分を含む。

一集積回路１５を動かすための装置１６、−素子１７か
ら３０で形成される電子カラム、及び 一カプリングレンズ３１をもつ二次電子分光計３２゜ 集積回路１５は、装置のアースと結合したアースをもつ
図示しないデバイスによって電力が供給される。

電子カラムは次の素子を含む。

−陰極１７、ウェーネルト１８及び陽極１９によって形
成される電子銃、 ＝２個の電磁レンズ又はコンデンサ２ｏ及び２１、 一レンズ２０及び２１の間に位置するビーム採取装置２
２、 一４個の電極２３．から２３４を含む電界レンズ２３、 一２重人力四極子２５と出力四極子２６と結合した磁気
分離器２４、 一最終磁気レンズ２７、 一レンズ２７のチャネル内に配置され、かつ同軸を外す
静電偏向子２８と電磁偏向子２９によって形成される走
査デバイス、及び、 −二次電子を加速するための陽極３０゜カラムの側面に
固定された分光計３２は電界レンズ３１によってここに
結合され、このレンズの役割は特に、電子に分光計の入
力で適当なエネルギを持たせることである。例えば、格
子分光計（「逆電界」分光計とも呼ばれる）を用いれば
、電子は放射エネルギに近いエネルギにまでもたらされ
る。分散分光計を用いれば、１　ｋｅＶのオーダーのエ
ネルギをもつだろう。

カラムのさまざまな部分の電位は次の方法で決定される
。

一電子銃の陰極１７はエネルギ・Ｅに対応する電位−Ｅ
にある（集積回路１５の電位の分は除−て）、集積回路
はこのエネルギの電子で衝撃を受けるはずだが、このエ
ネルギは実際には０．５　ｋｅＶとｌ　Ｑ　ｋ＠Ｖの間
にある。

一電子銃の陽極１９は接地され、更に陽極１９を電極２
３に結合する管内レンズ２０及び２１もまた便宜のため
接地される。

一二次電子を加速するための環形電極３０は、集積回路
の表面にｌｋＶ／ｌｎのオーダーの電界をつくシ、更に
これらの電子をよい効率で収集するため、バイアスをか
けられる。実際には例えば試料から７鵡の位置で９ｋＶ
である。

さらに、誘導値を乗ぜられる分離器２４内の二次電極の
回転半径との積があまシにも低くなり過ぎなｈように、
これらの電子は内部に充分なエネルギを持たなければな
ら彦−０陽極３０の電位に分離器２４を置くことによっ
てｅＶだけ増加した放射エネルギに等しいエネルギを電
子に与えることが適切であることが判明している。

分離器は等電位回込の内に含まれておシ、囲りの陽極３
０は底部を形成し、かつその電極２３４は上部を形成す
る。

最後に、レンズ２３に関して云えば、前述のことから当
然、その端末電極２３．及び２３４はそれぞ′れ接地さ
れ、■であることに表る。

その内部電極２３２及び２３ｓは、一次電子のエネルギ
の関数として、光学結合を生じさせるために計算された
焦点距離をレンズに与えるようにしてバイアスをかけら
れるが、これにつ−ては更に説明する。

電子カラムの上部の詳し−光学図を第５図に示す。

この部分は、図示しない電子銃、開口絞＃）２０１、第
１集光レンズ２０．第２集光レンズ２１、静電偏向子２
２．によって形成されるビーム採取デバイス及び隠蔽絞
シ２２□を含む。

カラムのこの部分では、「クロスオーバー」又は銃（■
）。の瞳孔は（ＣＯ）、に、次いで（ＣＯ）２に続けて
縮小される。

レンズ２０は偏向子２２．のレベルで画像（■）。

を形成するように調節されて込る。

こうして、集積回路上のクロスオーバーの最終画像は、
偏向子２２．が活動化される時に点上から消失する。

更に、隠蔽絞シ２２２はレンズ２０に対して開口絞シ２
０．の共役面内に置かれている。従って最小角度偏向は
ビームを完全に切断するために得られる。

磁気分離器２４及び結合された修正器２５及び２６の目
的は次の通シである。

一エネルギｅ（Ｅ＋Ｖ）の範囲におりて、即ち８、５　
ｋｅＶから１８に・Ｖまでの上記の値につｈて、一次ビ
ームが色消し的（ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ）かつ無非点収
差的であること、 一カラムから二次ビームを無非点収差性を保ちながら偏
向すること。

第６図に理論図を示した磁気分離器２４は主として３個
の磁気偏向子を含む。

一次ビーふにとって、それは光学軸ｚｚ’に垂直な面に
よって限定される３つの磁界からの１つの組合わせに等
しい。この光学軸は、厚さａを等しくし、さらにｂだけ
間隔をとって位置する、均質磁界が支配する３つの体積
を構成する。

一方ではＰ、とＰ２の間、他方ではＰ５とＰ６の間の誘
導ベクトルは図の平面に対して垂直をなす。

それは前方に向き、強度ｂ（ｚ）＝Ｂ０をもつ。

Ｐ３とＰ４の間では、誘導ベクトルは同じく図の平面に
対して垂直であるが、後方に向き、強度Ｂ（ｚ）−２８
０をもつ。

図の平面内に電子の通路があるとすれば、ｆ　ｎ（１）
　ａ　ｗ　＝　Ｏが満足されるという条件の下で通路は
との３重偏向子によって角度的忙偏向され々いことを示
すことができる。

特に軸ｉｓ’に続く付帯の通路では、軸に沿って偏向子
は不要であろう。

二次ビームの分離を適切に行なうため十分に広い磁界領
域を得るため、及びこれらの磁界をつくシだす磁石を実
際に製造する上で有利ま対称を得るため、３つの磁界領
域は二次偏向側に第６図の右側部分に示す輪郭をもつ。

最後にこの図には、　　　１一次ビーＡＴ、（Ｅ＋Ｖ（
２）極値、つまｊ）　８．５　ｋ＠Ｖ及び１８ｋｅＶＫ
つ込て）と、二次ビームＴ２　の軸方向光線の通路を、
放射エネルギを除いて、依然として１０　ｋｅＶに等し
込エネルギにつ−て示す。

物理的には、上に考察した鋭−境界磁界は存在し得々い
。実際の磁界はビーム上への軸方向焦点合わせ作用（つ
まシ分離器の偏向面に対して垂直に）をもつ漏れ磁界に
よって限定される。

そこで磁気分離器は一次ビーム内に非点収差を導き入れ
る。

これを修正するためには、対称面のような偏向面をもつ
２重静電四極子２５が分離器の前面に配置されている。

実際に、所定の対象点に無非点収差像が対応するこの２
重四極子の据付けが存在することを示すことが可能であ
る。

この性質は第８図を参照してさらに説明するが、光学結
合を提供するために利用される。

８　ｋｅＶに近−エネルギの二次ビームについて云えば
、分離器内の誘導は９０°の偏向を持つように調節され
る。

この種のｆＩＪズム（偏向９０°及び入力出力両面とも
ビームに対して直角）は、プリズムの対象軸と影像軸の
延長の交点である点Ｃにおいて色度焦点（ｅｈｒｏｍａ
ｔｌｅ　ｆｏｃａｌ　ｐｏｌｎｔ　）をもつ。点Ｃは、
入力軸に一致するがやや分散したエネルギをもつ粒子に
対応する光線が来ると思われる点である。

この配置にお−ては、もし対象点がＣにあれば、その径
方向に焦点を合わされた像はそれ自体に合致し、更にそ
の軸方向に焦点を合わされた像は、点Ｃとビームの軸方
向光線がプリズムを離れる点との間のＣＩにあることも
わかっている。従って、最終レンズ２７をこの集積回路
上の被照射点の二次電子像がＣにお−て形成されるよう
に調節することが有利である。

差的虚像を形成するＣに移動させる。

これは、もし分光計３２が分散分光計であシ、かつ入力
絞シをもつならば特に有利であろう。前記色消し的、無
非点収差的像はレンズ３１を周込てこの絞す上に投影さ
れるだろう。

二次電子を収集するための光学システム図ヲ第７図に示
す。

点Ａから来る二次電子は、電位Ｖとされた陽極３０によ
ってつくられる電界によシ加速される。

このデバイスは界浸光学システムを形成し、更にこの種
の光学システムは、集積回路の表面の背後に、陽極から
集積回路までの距離の三分の−に事実上等しｈ距離ＫＡ
の虚像にを与えることが知られてｂる。

二次電子を偏向するための磁気プリズムの色消ル的対象
点を、磁気レンズ２７を用いて点Ｃにおいて結像するの
はこの点にである。

レンズ２７はそれ故一次電子のエネルギから独立した一
定の励起をもつ。

さらに、回路の他の２個の磁気レンズ２０及び２１は独
立した位置をもつことも注目されるだろうＯ レンズ２０はカラムの上部の最大縮小率を得るためにそ
の最小焦点距離に事実上接近させて位置調整される。

レンズ２１は上に説明したように電子銃（ＣＯ）。

のクロスオーバと偏向子２２１の中間面とを結合するた
めに調整される。

それ故荷電された電界レンズ２３は、一次電子のエネル
ギ範囲全体にわたって、銃のクロスオーバ（ＣＯ）。と
集積回路の表面との間の光学的結合を提供する。

そのため、第８図に示す通シ、レンズ２３は、レンズ２
７に関してＡ′の共役と一致する像点！′に対応する磁
界分離器の無非点収差像点Ｉ上に収束　　！する「クロ
スオー、パＪ　（Ｃｏ）２の像を与えるように位置調整
される。

このために要する一次電子エネルギは０．５　ｋｅＶか
ら１０　ｋｅＶまで大きな許容性があって、これは２個
の内部電極のバイアスを調節することによって得られる
。

例えば、１　ｋａＶにつｈては、電極２３□は４　ｋＶ
に、電極２３３は８　ｋｅＶに調節され、レンズ２３は
加速器モードで機能する。

１０　ｋ＠Ｖにつｂては、電極２３２はアースされ、電
極２３３は−４，５ｋＶＫ決められる。そこでレンズ２
３は等電位遅延レンズに近い条件で機能する。

次の表は一次ビームの２つのエネルギ１ｋｅＶト１０　
ｋ＠Ｖにつｈてカラムの主要光学特性を表わす。

（以下余白） 集積回路の表面に対して垂直に放射され、かつ陽極３０
によって加速される二次電子は、第９Ａ図及び第９Ｂ図
に示す方法で光軸！に沿って戻される通路をもつ。これ
らの図は偏向デバイス２８及び２９並びにレンズ２７の
磁気回路２７．に関して、軸２を含む面及びこれと直交
する面に投影する、ｘｓ　の方向に非常に大きく拡大し
た通路をそれぞれ示す。

静電偏向子２８は、＋Ｖ及び−■でバイアスをかけられ
た２Ｂ、及び２８３、並びに＋Ｖ′及び−Ｖ′でバイア
スをかけられた２８□及び２８４０２対の板で構成され
る。これらの２対の板は軸Ｘ及びｙに治ってそれぞれ電
子を偏向する。

静電偏向子２９は２対のコイル２９．と２９３及び２９
□と２９４で構成され、それぞれを通って電流工及び工
′が流れ、かつこれらのコイルは軸Ｘ及びｙに沿ってそ
れぞれ電子を偏向する。

電流Ｉ及びＩ′の値並びに電圧Ｖ及びＶ′の値に働きか
けることによって、との構造は、一次電子ビ−Ａが軸か
ら少なくとも余シ離れ過ぎていない集積回路の任意点に
正確に向かうことを許可し、さらに二次電子ビームが光
軸ｚＫ？ｆ＝ｊつて戻されることを許可する。

これらの結果は、電荷ｑ及び速度Ｖの粒子が静電界Ｅ内
の力ｑＥを受け、さらに磁界Ｂ内の力ｑ（ＶＡＢ）を受
けるという原理を応用して、更にまた逆速度の２個の電
子が静電界内の同じ力と磁界内の逆の力を受けるという
原理から得られる。

第９Ａ図及び第９Ｂ図に示した通夛、光軸′甑に泊って
到着する例えば１ｋｅＶのエネルギの一次電子は、集積
回路の点Ｎに達するように指定された径路Ｐに沿って走
査システムによって偏向される。

集積回路は第９Ｂ図の特定例では、光軸゛ｉがらＸ軸上
に位置する。勿論、集積回路上の各衝撃点Ｎ　　＋には
特定電流Ｉ及びＩ′又は電圧Ｖ及びＶ′値が対応し、こ
れらの値は各衝撃点に達するためレンズ２７内ビームの
回転の関数としても決定されなければならない。

偏向不在においては、集積回路に対して直角に点Ｎで放
射される例えば５　ｅＶのエネルギをもつ二次電子は、
レンズの場を通過した後、第９Ａ図に示す光軸の点Ｍに
向けられるだろう。

第９Ａ図のこの具体例では、偏向子は点Ｍ上に中心決め
され、二次電子の通路を走査システムを通過した後に光
軸２に極めて接近させ、またコイル及び偏向板は、第９
Ｂ図の２つの磁界及び電界ベクトルそれぞれＢ、及びＥ
、を直角位相で得るように、電流Ｉ、　、　Ｉ’、及び
電圧■、及びｖ′１によってそれぞれ活動化される。界
Ｂ、及びＥ、は同一方向の２力を、軸２上に位置して速
度がこの軸に対し共通直線的である電子に印加する。も
しこの電子が例えば一次電子の場合のように増加するＺ
ｓのほうへ向すておれば、２力は同一方向に向かう。

他方ではもしそれが二次電子の場合のように減少するＺ
ｌのほうへ向けられたとすれば、２力は反対の方向に向
かう。そこで、界Ｅ、及びＢ、がごく僅かの二次電子し
か偏向せず、しかも反対に一次電子を多量に偏向するよ
うにＩ、＃Ｉ′１．Ｖ、及びｖ／１の値を選び、さらに
これらの電流とこれらの電圧上で電流Ｉ２及び工′２と
電圧ｖ２及びｖ′２をそれぞれ重ね合わせて、第９Ｂ図
に示す界Ｅ２及びＢ２を相互に直角位相になるようにし
得れば充分である。この場合、関係式（Ｂ２ｅＥ２）”
−金が、一次電子がごく僅かだけ偏向され、逆に二次電
子は対（Ｂ２゜Ｂ２）によって多量に偏向されるように
成立することを確認する。これらの条件の下で、偏向電
流及び電圧を適正に選ぶことによって、二次電子の通路
は光軸２に接近して得ることができる。

この方法によれば、分光計の入力における二次電子の位
置を一次走査から独立させ、従って分光計の「焦点はず
れ」を防ぐことができる。この現象は分光計が分散形で
あれば、特に面倒な問題になるだろう。

本発明試験器の詳しい具体例について、第１０図、第１
１図及び第１２図を参照して以下に説明する。

第１０図では、テストされるべき集積回路１５は、図示
しない外部信号発生器と電気結線３４によってつながる
プレート３３に固定されている。

プレート３３自体は、テストされるべき点又は領域を電
子ビーム下に置くため、図示しない外部制御手段によっ
て集積回路をその平面内で動かすだめの機械的デバイス
１６によって支持されている。

機械的デバイス１６は封止囲い３５の内部に配置され、
囲いの上には電子カラムが取付けられている。カラムは
フレーム３６で構成され、その上及び内部には、第４図
の略図を参照して先に説明した試験器の素子１７がら３
０が固定されている。

フレーム３６は分光計３２の結合レンズをも含んでおシ
、さらにこれを支持する。

第１０図では、カラムの上部素子１７，１８゜２０及び
２２は示されてｂず１分光計の偏向子も示されていない
。

図示の素子は一次光学系に関するもので、上から、第二
電磁レンズ２０．電界レンズ２３．２重四極子２５、磁
呉ρ離器２４及び最終の電磁レンズ２７を含む。

−第二電磁レンズ２０は従来形状をもち、磁気回路２０
、賦活コイル２０２及び非磁性スペーサ２０、によって
構成されており、磁気回路２０１はアースされ、第４図
の陽極１９の管状部分は第１Ｏ図では、磁気回路２０．
自体のチャネル（よって形成される。

に固定され、従ってアース電位にあシ、電極２３２及び
２３５は２個の外部可変電圧源に独立的に接続し、最終
電極２３４は二次電子の加速電位Ｖに接続する。

一次ビームのための磁界分離器の非点収差を修正するた
めの２重四極子２５は、２個の四極子２５、及び２５２
によシ形成される〆それぞれの四極子は２対のプレート
によって形成され、そｔぞれは、プレートと平行な対称
面がそれぞｎ図の平面内に図と垂直になるように配置さ
れている。これらのプレートは■に等しいそれらの平均
電位に関して数百ボルトのオーダーの電位となる。レン
ズ２３の電極及び四極子２５１及び２５２は４個の絶縁
柱によって支持されており、そのうち１個３７のみを図
示した。これらの柱自体はリング３８を介してクレーム
３６に固定されている。

磁気分離器２４は、第１２Ａ図及び第１２Ｂ図に関連し
てさらに説明する構造をもつ。

最終電磁レンズ２７は、磁気回路２７４．賦活コイル２
７２及び非磁性スペーサ２７．よ構成る。このレンズの
設計は従来形の走査型電子顕微鏡の最終レンズと同様で
ある。このレンズのチャネル内には、同軸式に、外側か
ら内側に向かって次の素子が配置されている。

−電磁偏向子２９、 −　封止管３９４、 −　下側の拡大部が陽極３０を形成する、電位Ｖとなる
導通管３９２、 −　静電偏向子２８・ やはシ第１０図を参照すれば、四極子２６、電界レンズ
３１及び絞シ４０によって形成される二次電極の光学系
に関連する素子が、電子カラムに対して横に配置されて
いるのが分かる。

非点収差修正四極子は２対のプレートで形成され、プレ
ートと千行欧対称面がそれぞれ図の平面内にこれと垂直
にあるように各々が配置されている。

分光針の電界結合レンズ３１は、円形電極３１．。

３１２及び３１３によって形成される。

電極３１．内の開口は反対巻形分光計３２の格子３２、
によって蔽われている。

絞シ４０は二次ビームの開口を制限し、さらにターグッ
トから又は壁から後方散乱された電子を排除する。素子
２６　ｍ　３１１　ｓ　３１２　＊　３１ｓ及び４゜は
、レンズ２３と同様の４柱マウンテイングによって支持
され、そのうちのｌ柱４１のみを図示する。

これらの柱４１はリング４２を介してフレーム３５によ
って支持される。

なお第１０図を参照すれば、コイル２０□及び２７２並
びに反射器２９は大気圧下にあり、内部が真空の封止囲
いが第１０図の装置の下部についておシ、チャンバ３５
、磁気回路２７１、スペーサ２７５、管３８、フレーム
３５、磁気回路２０１、スペーサ２０．、中間管４３及
び分光計本体４４を含むことが認められよう。

これらの素子の間の封止性は、細密には図示されていな
いシールによって得られる。

最後に、第１０図の具体例では、等電位がツクス３０の
側壁は存在しないが、そｎらが収容している光学素子は
、電極２３４及び陽極３０の間の一次ビームが電位Ｖで
等電位スペースにとどまるように相互に充分圧接近して
おシ、電位Ｖとなることが注目されよう。

第１１図は、第１０図に下部を示した本発明具体例の全
体を表わす。

本図には第１０図にさらに追加して、カラム上部及び分
光計を形成する技術の公知素子が示されている。即ち、 −カラムについては、 −陰極１７、ウェーネルト１８及び陽極１９から成る電
子銃、　　　　　　　　　　　　１−　開殴絞シ２０１
、 −　第１電磁レンズ２０、 −　ビームのオン又はオフ変調器２２を形成する偏向子
２２．及び絞シ２２□、及び−磁気心合わせデバイス４
５及び４６゜−分光計については、 −シンチレータ３２２、 −　光ガイド３２３、 −　光電子増倍管３２４゜ 第１２Ａ図及び第１２Ｂ図は磁界分離器２４を示す。

この分離器は偏向面（第１０図及び第１１図の面）に対
して対称な半部材２個によって形成され１個の頂面を示
す。

この半部材は３個の軟鉄製柱部材２４１．２４□。

２４３及び２個の永久磁石２４４及び２４５によ多形成
され、磁石の極は中央エアギャップと末端エアギャップ
内に反対方向の磁界を生じるように図示の通シ配置され
ている。

磁気分路２４６は分離器の色消し性を調節するために役
立つ。

末端エアギャップ内の誘導値は１０”２テスラのオーダ
ーにあシ、この値は中央エアギャップ内を支配する値の
半分である。

第１２Ａ図は図示の半偏向子の＆１′を通る断面図を示
す。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術の電子ビーム集積回路試験器　　。 のｌ具体例の概略図、第２Ａ図は第１図の試験器を用い
て得られる二次電子のエネルギースペクトル図、第２Ｂ
図は反射場分光計によって供給される第２Ａ図のスペク
トルに対応する信号、第３Ａ図、第３Ｂ図及び第３Ｃ図
は第１図の試験器をストロが法に用いた場合を説明する
タイムグラフ、第４図は本発明試験器の１具体例の概略
図、第５図は試験器の上部の光学図、第６図はビーム分
離器の光学図、第７図は二次電子収集装置の光学図、第
８図は試験器の下部の光学図、第９Ａ図及び第９Ｂ図は
本発明試験器の走査システムを通る一次及び二次電子の
径路を示す説明図、第１０図及び第１１図は本発明集積
回路試験器の１具体例の説明図、第１２Ａ図及び第１２
Ｂ図は第６図に概略的に示した分離器を形成するマグネ
ットの説明図である。 １．１５・・・集積回路、１６・・・駆動装置、１７・
・・陰極、１８・・・ウェーネルト、１９・・・陽極、
２０゜２１・・・コンデンサ、２２・・・ビーム採取装
置、２３・・・電界レンズ、２４・・・磁気分離器、２
５，２６・・・四極子、２７・・・最終磁気レンズ、２
８．２９・・・偏向子、３０・・・陽極、３１・・・電
界レンズ、３２・・・分光計。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）一次電子発生源と、集積回路を支持するための手
   段と、放出された一次電子ビームを集積回路表面におい
   て検出されるべき回路の点上に焦点合わせするため、集
   積回路支持手段上に固定された電子カラムとを含む電子
   ビーム使用の集積回路試験器において、さらに集積回路
   から一次電子ビームの方向と反対側の共通直線的方向に
   放出される二次電子を加速するための手段と、加速手段
   によって加速された二次電子ビームをカラムから外へ導
   出するための分離手段と、分離手段に結合し、かつ分離
   手段によつて分離されて放出される二次電子のビームの
   電子をその電子のエネルギに従つて分析するためにカラ
   ムの外側に固定されたエネルギ分光計をも備えている、
   集積回路試験器。
2. （２）一次電子ビームの方向と反対側の共通直線的方向
   に集積回路によつて放出される二次電子を加速するため
   の前記手段が集積回路に直接的に相対して配置されてお
   り、かつ中空管の金属端によつて形成され、この管の軸
   線に対して共に直線的な方向に電子を通過させるための
   加速陽極と、ビームの一次電子を集積回路上に焦点合わ
   せするための電磁レンズとを含んでいる、特許請求の範
   囲第１項に記載の集積回路試験器。
3. （３）一次電子ビームの方向と反対側の共通直線的方向
   に集積回路によつて放出される二次電子を加速するため
   の手段が集積回路に直接的に相対して配置されており、
   かつビームの一次電子を集積回路上に焦点合わせするた
   めの電磁レンズと、電磁レンズの光軸に沿つて固定され
   た中空管の金属端によつて支持され、この管の軸線と共
   通直線的方向に電子を通過させるための加速電極とを含
   んでいる、特許請求の範囲第１項に記載の集積回路試験
   器。
4. （４）前記分離手段が一次電子を焦点合わせするための
   電磁レンズ上に位置しており、さらに、二次電子ビーム
   から一次電子ビームを分離し、二次電子ビームを分光計
   の入力方向に向かわせ、かつ分離手段を５００ｅＶと１
   ０ｋｅＶの間の広いエネルギ範囲で一次電子ビームに対
   して色消しとなし、また二次電子ビームを色消し的かつ
   無非点収差的にするための３極部品を含んでいる、特許
   請求の範囲第２項に記載の集積回路試験器。
5. （５）前記一次電子を焦点合わせするための電磁レンズ
   が陽極を支持する管をとり囲む磁気回路によつて形成さ
   れ、かつ一次電子ビームをテストされるべき集積回路の
   点上に焦点合わせするための陽極に近い円形非磁性スペ
   ーサを含んでいる、特許請求の範囲第３項に記載の集積
   回路試験器。
6. （６）一次電子ビームをテストされるべき集積回路の点
   上に位置決めするため、かつ二次電子ビームを一次ビー
   ムの電子の到着と逆方向に戻すため、電磁レンズの内側
   に配置されたビーム走査デバイスをさらに含んでいる、
   特許請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載の集
   積回路試験器。
7. （７）走査デバイスが、加速陽極を支持する管の内壁に
   固定された偏向電極と、加速陽極を支持する管の周囲に
   配置された偏向コイルとを含んでいる、特許請求の範囲
   第６項に記載の集積回路試験器。
8. （８）エネルギ分光計が、電界レンズ及び四極子を介し
   て分離手段に結合されている、特許請求の範囲第７項に
   記載の集積回路試験器。