КОРПУСКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ТЕСТЕР Российский патент 1994 года по МПК H01J37/28 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к диагностическим электронно- и ионно-лучевым системам, и может быть использовано для анализа работоспособности БИС.

Известен тестер, состоящий из генератора лазерного зондирующего излучения, объектодержателя. преобразователя информационного сигнала и источников питания.

Недостатком тестера является низкая локальность анализа, обусловленная дифракционными эффектами.

Известен электронно-лучевой тестер, включающий в себя зондоформирующую систему, объектодержатель с генератором питающих ИС, преобразователь электронов и энергоанализатор, состоящий из источников питания и соединенных с ними вытягивающего, тормозного и коллекторного электродов и набора управляющих электродов, размещенных выше тормозного электрода.

Недостатком этого тестера является малая линейность передаточной характеристики анализатора, а значит и функции преобразования тестера, обусловленная траекторными эффектами. Так, в частности, при изменении потенциала тормозного электpода в процессе работы анализатора, изменяется распределение электрического поля в пространстве над ним, так как остальные электроды, образующие это пространство, остаются под прежними потенциалами. В результате меняется кривизна траектории электронов, прошедших тормозной электрод и двигающихся в направлении коллекторного электрода, что, в свою очередь, приводит к неадекватным изменениям амплитуды регистрируемого сигнала.

Целью изобретения является повышение линейности функции преобразования тестера.

Это достигается благодаря тому, что все источники напряжений электродов, размещенных над тормозным электродом, в том числе и коллекторного, включены последовательно с источником напряжения тормозного электрода.

Кроме того, над тормозным электродом установлен квазисферический сеточный электрод, в боковой поверхности которого выполнено отверстие, в котором размещен коллекторный электрод, причем квазисферический электрод электрически соединен с источником отрицательного напряжения не менее
| ϕ_c | ≥ η / ϕ_o + К, где ϕ_c - потенциал сеточного квазисферического электрода;
ϕ_o - максимальное значение потенциала на выходе генератора питающих напряжений ИС;
η >1 - коэффициент усиления;
50 эВ ≅ K ≅ 100 эВ - поправочный коэффициент, учитывающий максимальное значение разброса энергии регистрируемых электронов.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого тестера; на фиг.2 - схема энергоанализатора.

Тестер содержит зондоформирующую систему 1, управляющие электроды 2 и 3, тормозной электрод 4, вытягивающий электрод 5, объектодержатель 6, коллекторный электрод 7, преобразователь 8 электронов, источник 9 напряжения коллекторного электрода, источники 10 и 11 напряжения управляющих электродов, генератор 12 питающих напряжений ИС, источник 13 напряжения вытягивающего электрода, источник 14 напряжения тормозного электрода.

Тестер работает следующим образом.

Поток электронов, генерированный зондоформирующей системой 1, направляют на тестируемый элемент топологии ИС. Поток проходит через пространство, окруженное управляющими электродами 2 и 3, и тормозным электродом 4, проходит сквозь центральное отверстие вытягивающего электрода 5 и достигает поверхности объектодержателя 6, на котором размещена ИС. Генерированный при этом поток вторичных электронов малой энергии под действием поля, создаваемого вытягивающим электродом, устремляется в противоположном первичному пучку направлении. Эффективность "вытягивания" вторичных электронов с поверхности ИС определяется величиной положительного потенциала, подаваемого на электрод 6 от источника 13. Часть вторичных электронов задерживается полем, создаваемым в результате подачи на тормозной электрод 4 от источника 14 потенциала меньшей амплитуды, чем потенциал электрода 5. Электроны, обладающие энергией выше чем величина потенциального барьера, попадают в пространство над электродом 4 и под действием поля, создаваемого электродами 2, 3 и 7, устремляются на приемное окно преобразователя 8. При изменении питающего напряжения, подаваемого с выхода источника 12, изменяется энергия вторичных электронов, подвергаемых энергетической сепарации полем электрода 4. В результате изменяется число электронов, достигших преобразователя 8. Управляющий сигнал с выхода преобразователя 8 изменяет значение потенциала на выходе источника 14 до тех пор, пока сигнал, снимаемый с преобразователя 8, не достигает своего первоначального значения. При этом благодаря тому, что пропорционально меняется потенциал на всех электродах 2, 3, 4 и 7, определяющих траекторию движения отфильтрованных электронов, последние двигаются по одним и тем же траекториям и изменение числа электронов, достигших преобразователя 8, зависит лишь от изменения числа электронов, преодолевших барьер, создаваемый полем электрода 4.

Выполнение электрода 2 в виде квазисферической поверхности позволяет исключить наличие произвольно направленных градиентов поля и как результат повысить совпадение траекторий движения собираемых электронов.

Данное техническое решение позволяет повысить линейность передаточной характеристики электронно-лучевого оборудования для контроля функционирования БИС.

Использование: в контрольно-измерительной технике, в частности, при диагностике электронно- и ионнолучевых систем. Сущность: тестер содержит зондоформирующую систему 1, два управляющих электрода 2 и 3, тормозной электрод 4, вытягивающий электрод 5, объектодержатель 6, коллекторный электрод 7, преобразователь 8 электронов 8, генератор 12 питающих напряжений, источники 10, 11, 13, 14 напряжений электродов. Для повышения линейности функции преобразования тестера источники питания всех электродов, кроме источника 5, включены последовательно с источником напряжения тормозного электрода. Кроме того, для повышения линейности над тормозным электродом размещен квазисферический сеточный электрод, находящийся под определенным потенциалом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. КОРПУСКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ТЕСТЕР, включающий в себя зондоформирующую систему, объектодержатель с генератором питающих напряжений интегральных схем, преобразователь электронов и энергоанализатор, состоящий из источников напряжений и соединенных с ними вытягивающего, тормозного и коллекторного электродов, а также набора управляющих электродов, электрически соединенных со своими источниками напряжений и размещенных выше тормозного электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности функции преобразования тестера, все источники напряжений управляющих электродов, а также источник напряжения коллекторного электрода включены последовательно с источником напряжения тормозного электрода. 2. Тестер по п.1, отличающийся тем, что в энергоанализаторе над тормозным электродом установлен соосно с ним квазисферический сеточный электрод, в боковой поверхности которого выполнено отверстие, причем в последнем размещен коллекторный электрод, а сам квазисферический сеточный электрод электрически соединен с выходом источника отрицательного напряжения с амплитудой выходного напряжения
|ϕ_с| ≥ η |ϕ_o|+K ,
где ϕ_с - потенциал сеточного квазисферического электрода;
ϕ_o - максимальное значение потенциала на выходе генератора питающих напряжений интегральных схем;
η > 1 - коэффициент усиления;
50эВ ≅ K ≅ 100эВ - поправочный коэффициент, учитывающий максимальное значение разброса энергий регистрируемых электронов.