Растровый электронный микроскоп

 

Фжтеи тно " ==.хцичGсийее э бнблватвка MEi

<ц> 5 1 7080

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЙЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26 09.74 (21) 2062724/25 с присоединением заявки ¹ (23)1риоритет (51) М. Кл.е

Н 01 J 37/26

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано05.06.76.Бюллетень №21 (53) УДК 621.385..833 (088.8) (45) Дата опубликования описания 25.06.77 (72) Автор изобретения

В. Г. Дюков

Московский ордена Ленина и орд.. н;, руцового Крас.. . о Знамени государственный учиверситет им" н: т1. В. Ломоносс в;: (71) Заявитель (54) РАСТРОВЬ) Й 3Л .-y., Ð t "1,,1" .МИКРО К->П

Изобретение относится х электронной мик— роскопии.

Известны растровые электронные микроскопы (РЭМ), содержашие электронно-оптическую часть, видеоконтрольный блок, коллектор вторичных электронов с энергетическим анализатором электронов.

Недостатком таких микроскопов является неточное построение картины эквипотенциалей при исследовании потенциального релье- т0 фа объектов.

Бель изобретения — повышение точности построения картины эквипотенциалей.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что микроскоп снабжен электронно-лу- тб чевой трубкой, пластины вертикального отклонения которой соединены через усилитель с выходом коллектора, генератором пилообразного напряжения, соединенным с упоавляющим электродом энергетического анализато- 20 ра и с пластинами горизонтального отклонения трубки, включенным на вход видеоконтрольного блока, фоторегнстратором, фоточувствительная поверхность которого ориентирована на экран электронно-лу евой трубки, и 25 расположен - - м межд;. ги " - .=":а:="м полненным F, видо непрозра-т.;. .,; экрана с набором прорезей, ориентирован.. †. -.дс;.. направления горизонтального отх,юн:;..-. ча в трубке

На черт:же показана блок-схема пред.:оже ного растрово-,о электронного микооско— па.

В колонне 1 электронно-оптической части прибора, где формируется остросфокусированный электронный зонд, находятся отклоняюшие катушки 2, соединенные с генераторами строчной и кадровой развертке, которые имеются в видеоконтрольном блоке 3 и питают также о-.клоняюшие хатушки его кинескопа.

В камере объектов микроскопа установлен образец 4-. Коллекторная система 5, служащая для вытягивания и оегистрации вторичных электронов, содержит энергетический анализатор 6 и детектоо электронов 7. Выход детектора соединен через усилитель 8 с пластинами вертикального отклонения электронно-лучевой трубки 9. Генератор пилсобразного напряжения 10 соединен с пластинами горизонтального отклонения той же -.руб517080 ки, а также с управляющим электродомэнергетического анализатора 6. Получаемое на экране трубки 9 изображение осциллограмм переносится с помощью линзы 1 1 в другую плоскость, где установлен трафарет 12.(Тра- 5 фарет может быть наложен и непосредственно на экран трубки). Часть изображения осциллограмм, просвечивающая через прорези трафарета, регистрируется фоторегистратором 13 (например, ФЭУ), выход которого 10 соединен со входом видеосигнала видеоконтрольного блока растрового микроскопа 3.

Описываемый растровый микроскоп работает следующим образом.

Электронный зонд, формируемый в колон— не 1, отклоняется с помощью катушек 2 и генераторов строчной и кадровой разверток блока 3 так, что он выписывает на поверхности изучаемого объекта 4 растр. Эмитти20 рованные вторичные электроны собираются коллектором 5 и проходят через анализатор 6. Если предположить, что анализатор действует как пороговый, т.е, пропускает электроны с энергией, превышающей опреде25 ленное значение (порог), то подача на управляющий электрод анализатора 6 пилообразного напряжения от генератора 10 приводит z периодическому сдвигу порога пропускания электронов через анализатор 6.

Поошедшие электроны улавливаются регистратором 7 и создают сигнал, поступающий через усилитель 8 на пластины вертикального отклонения трубки 9. Если учесть, что пилообразное напряжение генератора 10 по85 ступает также на пластины горизонтального отклонения трубки 9, то на экране последней сформируется осциллограмма кривой задержки спектра вторичных электронов в диа40 назоне, определяемом амплитудой пилообразного напряжения. (Если анализатор работает как узкополосный, т.е. пропускает электроны только определенной энергии, то осциллограмма представляет собой кривую распреде45 ления вторичных электронов по энергиям).

Когда на поверхности образца отсутствует потенциальный рельеф и образец однороден по составу, кривая задержки на экране электронно-лучевой трубки 9 не изменяет ни своей формы, ни своей позиции независимо от того, в какой точке изучаемой поверхности объекта находится сканирующий электронный зонд. При наличии потенциально=о рельефа на объекте осциллограмма смещается по горизонтали на экране трубки 9. Таким обра. зом, информация о потенциалах в разных точках образца отображается в сдвиге кривой задержки по экрану трубки. Следует отметить, что частота пилообразного напряжения генератора 10 должна быть много выше,чем частота строчной развертки видеоконтрольного блока 3.

В случае работы анализатора 6 как порогового элемента трафарет 12 представляет собой непрозрачную плоскую заслонку с набором наклонных щелей, прорезанных в ней.

Весь набор щелей ориентирован вдоль линии горизонтальной развертки в трубке 9, и угол их наклона выбран таким, чтобы проектируемое на трафарет изображение осциллограмм кривой задержки своей наклонной частью приходилось на всю длину щели. (Трафарет может иметь серию отверстий, ориентированных по горизонтали, и указанное условие при этом не является необходимым).

В процессе наблюдения объекта с потенциальным рельефом осциллограмма кривой задержки смещается по горизонтали и ее наклонная часть "пробегает" периодически (с частотой строчной развертки видеоконтрольного блока 3) вдоль набора щелей трафарета. Фоторегистратор 13 улавливает " роблески" проектируемой на трафарет осциллограммы, вырабатывая видеосигнал карты распределения эквипотенциалей. Их число на изображении, создаваемом на экране кинескопа видеоконтрольного слока 3, определяется числом "пересеченных" осциллограммой щелей трафарета. Естественно, что если трафарет имел бы одну щель (или отверстие), то на экране блока 3 формировалось бы изображение одной эквипотенциали. Протяженность прорези на трафарете и быстрота развертки трубки 9 определяют длительность вспышки, улавливаемой регистратором 13, при этом необходимо, чтобы время послесвечения люминофора трубки 9 было достаточно малым. При условии, что частота пилообразного напряжения генератора 10 намного превышает частоту строчной развертки блока 3, изображения эквипотенциалей получаются практически слитными.

Геометрическое разрешение оастрового микроскопа в режиме построени эквипотенциалей практически равно его разрешению в обычном режиме при заданном рабочем отрезке объективной линзы РЭМ.

Описанный микроскоп позволяет получать картины распределения эквипотенциальных областей изучаемой поверхности объектов, имеющих потенциальный рельеф, с желаемым числом эквипотенциалей и с высокой точностью, поскольку соседние четко различаемые эквипотенциали на изображениях отображают участки, потенциалы которых отличаются один от другого на 0,2 в, что превышает на порядок точность, достигнутую в устройстве-прототипе. Карты эквипотенциа53. 7ОВО! б

Составитель Н. Ефремова

Техред M. Левицкая Корректор А. Власенко

Редактор Т. Орловская

Заказ 952/166 Тираж 977 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лей, получаемые на описанном РЭМ за один к р, содержат полную информацию о потенциальном рельефе на всем наблюдаемом участке поверхности.

РЭМ может быть использован при физи- 5 ческих исследованиях, когда необходимо измерять поверхностные потенциалы, как статические, так и периодически изменяющиеся.

В последнем случае применяют стробоскопию, при этом принцип действия устройства 10 не меняется.

РЭМ может быть рекомендован какконтрольный прибор при проверке карты напряжений на интегральных схемах.

Формула изобретения

Растровый электронный микроскоп, содержащий электронно-оптическую часть, ви- 20 деоконтрольный блок, коллектор вторичных электронов, снабженный энергетическим анализатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности построения картины эквипотенциалей, он снабжен электронно-лучевой трубкой, пластины вертикального отклонения которой соединены через усилитель с выходом коллектора, генератором пилообразного напряжения, соединенным с управляющим электродом энергетического анализатора и с пластинами горизонтального отклонения трубки, включенными на вход видеоконтрольного блока, фоторе истратором, фоточувствительная поверхность которого ориентирована на экран электронно-лучевой трубки, и расположенным между ними трафаретом, выполненным в виде непрозрачного экрана с набором прорезей, ориентированных вдоль направления горизонтального отклонения луча в трубке.