Способ определения параметров растрового электронного микроскопа

 

Изобретение относится к микроскопии и может быть использовано в растровой электронной и оптической микроскопии, а также в электроннои ионнолучевой литографии . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет определения параметров фокусировки электронного зонда. Сущность изобретения: после калибровки увеличения формируют изображение муаровых картин при минимальном увеличении Mmm микроскопа, фиксируют на изображении границы муаровых картин по спаду их контраста в 3 раза от центрального участка к периферии и измеряют минимальные размеры занимаемой картиной области изображения соответственно: А - на изображении в режиме минимального увеличения; AI - на изображении при наклоне плоскости штриховой меры к электронно-оптической оси на угол а, А2 - на изображении при том же наклоне штриховой меры в режиме динамической фокусировки , и вычисляют размер области фокусировки зонда в плоскости штриховой меры а A/Mmin глубину динамической фокусировки h (А2 - Ai)tg a /Mmin. 3 ил Ё -/ г

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 H 01 J 37/26, 37/28

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) выВенМ

Hr! jF „:.,1l l1diki

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЬЭ (л)

О

Cd

till, т

1 (1(1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4944898/21 (22) 14.06.91 (46) 23.06.93. Бюл, М 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума (72) В.Г.Дюков, В.А.Казаров и В.А.Ушахин (56) Казберук П. и др. Методика повышения производительности и разрешающей способности процесса рентгеновской литографии. Тезисы докладов республ. конференции Физическая электроника, Каунас, 1986, с. 46, 47. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАСТРОВОГО ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА (57) Изобретение относится к микроскопии и может быть использовано в растровой электронной и оптической микроскопии, а также в электронно- и ионнолучевой литографии. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа за ЯЛ 1823030 А1 счет определения параметров фокусировки электронного зонда. Сущность изобретения: после калибровки увеличения формируют изображение муаровых картин при минимальном увеличении @min микроскопа, фиксируют на изображении границы муаровых картин по спаду их контраста в 3 раза от центрального участка к периферии и измеряют минимальные размеры занимаемой картиной области изображения соответственно: А — на изображении в режиме минимального увеличения; A> — на изображении при наклоне плоскости штриховой меры к электронно-оптической оси на угол а, Аг— на изображении при том же наклоне штриховой меры в режиме динамической фокусировки, и вычисляют размер области фокусировки зонда в плоскости штриховой меры а = А/Mmln глубину динамической фокусировки h = (Аг - Ai)tg а /М® п. 3 ил.

1 г

1823030

Изобретение относится к области микроскопии и может быть использовано в растровой электронной и оптической микроскопии, а также в электронно- и ионн олуче вой литографии.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа эа счет определения параметров фокусировки электронного зонда.

Указанная цель достигается тем, что определение параметров фокусировки электронного зонда осуществляют с помощью штриховой меры с известным периодом и использованием эффекта муаровых картин, локализация которых в поле зрения устройства дает информацию об этих параметрах, Способ контроля параметров фокусировки электронного зонда заключается в следующем: — калибруют увеличение РЭМ с помощью штриховой меры с известным периодом с использованием эффекта муаровых картин; — чстанавливают минимальное увеличение Mmin прибора, которому соответствует муаровая картина высшего порядка, при этом на экране монитора наблюдают вертикальные муаровые полосы в центральной части растра, причем муаровая картина имеет форму круга или эллипса; — фиксируя на изображении границы муаровой картины по спаду ее контраста в

3 раза от центра к периферии области, измеряют минимальный размер А области изображения, занимаемой муаровой картиной; — наклоняя штриховую меру на угол таким образом, что угол между направлениями штрихов меры и электронно-оптической оси РЭМ составляет (z/2-a), измеряют минимальный размер Ai, занимаемый областью изображения муаровой картины; — включив режим динамической фокусировки, измеряют размер Az, занимаемый областью изображения муаровой картины в том же направлении, что и размер Ai; — вычисляют размер области фокусировки электронного зонда в плоскости штриховой меры а = А/Mmln и глубину динамической фокусировки h = (A2- A1)tg Q/Mmin.

Существенными признаками заявляемого способа являются;

1. Калибровка увеличения растрового микроскопа с помощью штриховой меры с известным периодом с использованием эффекта л1уаровых картин.

2. Установка увеличения растрового микроскопа в точку калибровки минимального увеличения Mmin и наблюдение локали5

55 эованной области изображения муаровой картины.

3. Измерение минимального размера А области иэображения, занимаемой муаровой картиной, определяемого по спаду контраста полос в 3 раза от центра иэображения к периферии области.

4. Измерение минимального размера

А1, занимаемого областью изображения муаровой картины при наклоне столика объектов на угол а таким образом, что угол между направлениями штрихов меры и электронно-оптической осью РЭМ составляет (л /2 - а), по спаду контраста полос к периферии области в 3 раза по отношению к контрасту в центральной части муаровой картины.

5, Измерение размера Аг области изображения муаровой картины в направлении размера А1 при включенном режиме динамической фокусировки.

6. Вычисление размера области фокусировки электронного зонда в плоскости штриховой меры а = А/Mmin и глубины динамической фокусировки h = (A2- Афо а /Mmin

Признак 1 является общим с прототипом, а признак 2 отличает заявляемое решение от прототипа тем, что при калибровке увеличений микроскопа наблюдают полосы муаровой картины, расположенные вертикально на экране монитора, а в заявляемом решении регистрируется область изображения муаровой картины в целом.

На основании исследований, проведенных по патентной и научно — технической литературе установлено, что признаки 3 — 6 являются новыми. Использование совокупности существенных признаков в указанной между ними взаимосвязи и последовательности обеспечивает достижение цели и получение положительного эффекта расширение функциональных возможностей способа за счет определения параметров фокусировки электронного зонда.

Фиг. 1 поясняет взаимосвязь между разрешением полос муаровой картины на экране монитора и изменением диаметра электронного зонда. На фиг. 2а представлен вид муаровой картины в точке калибровки малых увеличений РЭМ, а на фиг, 26 — результат фотометрирования снимка муаровой картины фиг. 2а. Фиг. 3 представляет вид муаровой картины при наклоне образца относительно электронно-оптической системы РЭМ, Изменение разрешения полос муаровой картины с изменением диаметра электронного зонда можно пояснить следующим образом (фиг, 1); пусть периодическая структура (решетка) 1 состоит из чередующихся

1823030 полос, характеризующихся наличием постоянного видеосигнала разной интенсивности при прохождении через них электронного зонда, Контраст муаровых полос в этом случае определяется разностью интенсивностей видеосигнала при прохождении зонда через решетку. а разрешение их — расстоянием между ступеньками видеосигнала при прохождении зонда через границы полос. Распределение интенсивности видеосигнала муаровых полос в случае идеального зонда 2 при пересечении им одного периода решетки представлено на диаграмме 3, При пересечении периода решетки электронным зондом 4, диаметр которого равен 1/4 ее периода, распределение интенсивности видеосигнала представляется в виде 5, а для зонда 6, диаметр которого равен половине периода решетки, распределение интенсивности видеосигнала представляется в виде 7. Из вида распределений интенсивности 3, 5, 7 следует, что контракт муаровых полос будет нулевым при диаметре зонда, равном половине периода решетки. Следует отметить, что данные рассуждения приводятся для идеализированных зонда и решетки и являются оценкой сверху диаметра зонда. В реальном случае заданный диаметр зонда может быть представлен как: d> = А * d/2, где d> — диаметр зонда; d — период решетки; А — коэффициент, зависящий от параметров электронно-оптической системы конкретного прибора и формы профиля решетки, причем А <1.

Пример конкретной реализации способа, Контроль параметров растрового электронного микроскопа BS-300 фирмы

"Tesla" (ЧССР) проводили с помощью резистной голографической решетки с периодом

0,600 «-0,002 мкм. Измерение области сканирования в плоскости объекта, в которой размер зонда не превышает половины пе5

40 риода решетки (фиг. 2а), проводили в 23 порядке муаровой картины при числе строк растра К = 400. Результаты обработки фотометрической кривой (фиг. 2б) по указанному выше алгоритму дали значение области а =

=690 М мкм. На фиг. 3 показана муаровая картина, в которую трансформируется картина фиг. 2а при угле наклона образца 19,6 .

Таким образом, предложенный способ определения параметров РЭМ позволяет расширить функциональные воэможности способа калибровки увеличений РЭМ за счет определения параметров фокусировки электронного зонда.

Формула изобретения

Способ определения параметров растрового электронного микроскопа, включающий калибровку увеличения путем сканирования электронным зондом штриховой меры и вычисления увеличения по характеристикам изображений муаровых картин, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения параметров фокусировки зонда, после калибровки увеличения формируют изображение муаровых картин при минимальном увеличении М mi> микроскопа, фиксируют на изображении границы муаровых картин по спаду их контраста в 3 раза от центрального участка к периферии и измеряют минимальные размеры занимаемой картиной области изображения соответственно, А — на изображении в режиме минимального увеличения, А — на изображении при наклоне плоскости штриховой меры к электроннооптической оси на угол а, Az — на иэображении при том же наклоне штриховой меры в режиме динамической фокусировки, и вычисляют размер области фокусиоовки зонда в плоскости штриховой меры а=А/Mmlni и глубину динамической фокусировки h =

=(Аг — A>)tg a /M „.

1823030 (7у р Д Рог У

Составитель

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор М.Керецман

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2181 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5