Способ получения изображений в растровом электронном микроскопе

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистмческнк

Республик

<11911651 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— г

tS1) М. Кп.з (22) Заявлено 04.0680 (2) ) 293 5618/18-2) с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений, и открытий

Н 01 Т 37/28 (23) Приоритет

Опубликовано 070382. бюллетень ¹ 9 (53) УДК 621. 385. .833(088.8) Дата опубликования описания 0 0382

Э.И.Pay, A.Þ.Ñàñoâ и Г.В (72) Авторы (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ. ИЗОБРАЖЕНИЙ В PACTPOBON

ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ

1 2, тО

Изобретение относится к электронной микроскопии и предназначено для визуализации малоконтрастных деталей изображения и для исследований при

"щадящем" режиме облучения образцов электронным пучком, Известны электронномикроскопические способы повышения качества и контраста иэображений с помощью таких обработок видеосигнала как о - корРекция, дифференцирование, усиление высокочастотных составляющих (1P .

Однако, как правило, они связаны только с увеличением отношения сигнал/шум и не улучшают качество изображения малоконтрастных деталей.

В практике же часто необходимо .получать приемлемое для обработки и идентификации изображение при "щадящем" режиме облучения, т.е. при,малых токах зонда и невысоком ускоряющем напряжении. Такие задачи встают, например,при исследовании структур металл-диэлектрикполупроводник (МДП) в микроэлектронике и при исследовании биомедицинских объектов. Но при указанных выше условиях эксперимента

Контраст изображения в растровом электронном микроскопе (РЭМ) весьма невелик, поэтому неприемлем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения изображений в РЭМ, основанный на высокочастотной модуляции электронного зонда при строчной развертке и последующем резо нансном выделении полезного видеосигнала (2).

При таком способе на пилообразное напряжение развертки электронного зонда РЭМ по строке накладывается синусоидальное напряжение, смещающее зонд также вдоль строки, т.е. по координате х.

Сигнал в этом случае представляется в виде

ТЫ ((о?(мо)+ - (— %„ 1иы1 „ кф1(со52<вФ.+"ат . д, т.е. на частоте m выделяется первая производная по координате х, на частоте 2 au — вторая производная и т.д. При их суммировании с основным сигналом происходит своеобразное "оконтуривание" вдоль

25 .строк роста.

Принципиальным недостатком та кого способа обработки видеосигнала является то, что контраст повышается только в направлении строк, З0 . т.е. является одномерным.

911651

Цель изобретения - повышение информативности за счет визуализации двумерных малоконтрастиых структур образца.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения изображений

РЭМ, заключающемся в облучении исследуемого образца электронным зондом, сканировании и одновременной модуляции зонда, резонансом выделе нии видеосигнала с его последующей 10 регистрацией, модуляцию зонда осуществляют периодической расфокусировкой электронного зойда путем наложения на ток фокусирующей системы дополнительного тока гармонической 15 формы.

Сущность способа заключается в том, что коррекция контрастно-частотной характеристики осуществляется во всех направлениях. Это дости- 2р гается путем введения в сигнал производных по полярной координате r отображаемой. точки.

Периодическая расфокусировка электрон;:ого зонда по гармоническому за- 25 кону.оэначает, что площадь облучае- мого пятна на образце Kr изменяется также по гармоническому закону с частотой m. Видеосигнал 1(r,t } в случае .злой модуляции можно разложить в ряд около среднего значения размера зонда

9 ((го ) Я gpss 51n 494 (4,ф ф и М ач . а т т.е ° при синхронном детектировании на частоте Ю будет выделяться сигнал второй пространственной производной, на частоте 2(0- четвертой и т.д.

При наблюдении малоконтрастного иэображения выделение производных сигнала позволяет более четко раэ" 4О личать границЫ областей с различной интенсивностью., Для вьщеления контуров объекта нет необходимости выделять знак производной, а достаточно получить сиг- 45 нал ее модуля. Это значительно облегчает задачу, так как отпадает необходимость в синхронном детектировании. Сигналы модулей пространственных производных выделяются обыч-50 ным резонансным усилителем с амплитудным детектором, что обеспечивает четкое выделение малоконтрастных деталей иэображения.

На чертеже схематически показана система реализующая предлагаемый способ.

В объективную (фокусирующую) лййзу 1 наряду с постоянным фокусирую- . щим током от стабилизированного источника 2 подается дополнительно переменный модулирующий ток гармонической формы с частотой единицы килогерц от генератора 3 ° Вторичные электроны от исследуемого образца 4 улавливаются коллектором 5, видеосигнал посту- пает через резонансный усилитель 6 на вход регистрирующей системы.

Модулирующий ток вызывает пере" менную расфокусировку зонда 7, что ухудшает приблизительно на 5% разрешение, но б лее чем на порядок повышает контраст изображения.

Проверка спбсоба проводилась на малоконтрастных двумерных .структурах в режиме "щадящего" облучения: ускоряющее напряжение РЭМ 4 кВ, ток зонда 10 " A.

Эксперименты показали высокую эффективность изложенного принципа двумерного повышения контраста изображений.

Способ несложен в реализации и может быть применен в любом серийном растровом электронном микроскопе.

Формула изобретения

Способ получения изображений в растровом электронном микроскопе, заключающийся в облучении исследуемого образца электронным зондом, сканировании и одновременной модуляции зонда, резонансном выделении видеосигнала с его последующей регистрацией, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности за счет визуализации двумерных малоконтрастных структур образца, модуляцию зонда осуществляют периодической расфокусировкой электронного зонда путем наложения на ток фокусирующей системы дополнительного тока гармонической формы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Практическая, растровая элек= тронная мифоскопия",-М., "Мир", 1978, с.150-163.

2. Reimer L., Pfefferkorn J.

"Rosteregektronenmikroskopie" Springer Ver6ag BerC in- HeideFberg-New Лог)с

1977, s 99-100, (прототип).

911651

Составитель В.1 аврюшин

Редактор М.Янович Техред М.ТеперКорректор.Л.Бокшан

Заказ 1141/47 Тираж 758 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж»З 5, Раушская наб., д . 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4