Сканирующее устройство для кристаллографических исследований

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинк

Соцналнстнческнк

Республик (1920895 (61) Дополнительмое к авт. свид-ву (5! )М. Кл. (22) Заивлено 17.07.80 (21) 2957932/18-21 с присоедмнениеат заявки М

H 01 J 37/28

3Ъоударственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.82. Бюллетень М 14

Дата опублккования описания 5 .04 .82 (53) УДК 621.385..833(088.8) (- в

В.В. Рыбалко, А.Н. Тихонов и Г.Д. Кисель (72) Авторы изобретения

I

Й

Московский институт электронного машиностроения.. ( и Сумский завод электронных микроскопов (71) Заявители (54) СКАНИРУЮЦЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Изобретение относится к микроэондовой технике и может быть использовано для исследования кристаллических структур.

Известно устройство индикации иэображений в растровом электронном микроскопе tlat.

Известно также устройство для проведения кристаллографических исследований, содержащее камеру образцов, в которую помещены объекто" держатель с образцом, последователь- но установленные электронную пушку, фокусирующую линзу и отклоняющую систему (OC), детектор вторичного излучения, установленный в камере образцов, и селекторную диафрагму.

Электронный зонд отклоняется верхней секцией двухярусной ОС. Фокусирующая линза создает на поверхности образца изображение селективной диафрагмы, вследствие чего зонд

"качается" относительно одндй точки поверхности объекта. Сигнал отклонения, подаваемый на ОС, синхрониэирован с сигналом отклонения луча кинескопа индикаторного блока благодаря чему на его экране формируется rpynna полос, характеризующих структуру кристаллической решетки в области, размеры KoTopoN определяются диаметром зонда (2).

Недостатком известного устройства являются трудоемкость процесса рас10 шифровки картин электронного каналирования, связанная с тем, что информация представляется не в явном виде; невозможность получения. ка15 кой-либо информации о распределении дислокаций по площади объекта, обусловленная тем, что информация, получаемая методом "качающегося .зонда", носит интегральный характер; кроме того, устройство для реализации метода "качающегося зонда" принципиально не может обеспечить локальность выше сотен квадратных микрометров, ограниченную величиной сферической аберрации фокусирующей линзы, Цель изобретения - повышение точ1 ности оценки регулярности кристаллических структур.

Указанная цель достигается тем, что в сканирующее устройство для кристаллографических исследований, содержащее камеру образца, в которой помещены объектодержатель образца, электронная пушка, фокусирую" щие линзы, отклоняющая система и детектор вторичного излучения, связанный с индикаторным блоком, задающий генератор, подключенный к отклоняющей системе и индикаторному блоку, генератор ускоряющего напряжения, подключенный к электронной пушке, введена третья ступень отклоняющей системы, блок обработки сигнала детектора и блок формирования угла отклонения, причем вход блока обработки сигнала связан с детектором вторичного излучения, а выход с индикаторным блоком, задающий генератор подключен к блоку обработки сигналов и к одному из входов блока формирования угла откло нения, второй вход этого блока связан с генератором ускоряющего напряжения, а его выход - с третьей ступенью отклоняющей системы.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит камеру 1 образцов, в .которой помещены объектодержатель 2 образца, электронная пушка 3, фокусирующие линзы 4,трехступенчатая отклоняющая система 5, детектор 6 вторичного излучения, блок 7 обработки сигнала детектора, индикаторный блок 8, задающий гене-. ратор 9, блок 10 формирования угла отклонения, генератор 11 ускоряющего напряжения. Блок обработки сигнала содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, таймер, блок деления, компаратор и цифро-аналоговый преобразователь. Блок формирования угла отклонения состоит из генератора биполярного напряжения и схемы управления углом отклонения.

Устройство работает следующим .образом.

Исследуемый кристалл, расположенный в .камере 1 образца и укрепленный в объектодержателе 2, облучается острофокусированным электронным зон920895 4 .дом. При этом отклоняющая система 5 разворачивает зонд в растр, причем сигнал развертки растра на объекте и на индикаторном блоке 8 синхронизирован и осуществляется от одного задающего генератора 9. Строчная развертка - шаговая, число шагов (импульсов) равно числу элементов на строке, импульсы идут с частотой

f = 2n/<,о, где и - число элементов на строке;

"o вРемя РазвеРтки строки.

При этом импульсы-биполярные, что обеспечивает последовательное облучение каждой точки растра дважды.

Величина угла отклонения пучка йри облучении объекта определяется соот. ношением токов возбуждения на двух долинзовых ярусах отклоняющей системы и ее третьем, послелинзовом ярусе.Таким образом, вводя блок формирования угла облучения, можно управлять его величиной.

Каждая точка растра облучается дважды под углами М = О-с и Ч -9+4,, где 0 - угол, определяемый из усло"

30 вий Вульфа-Брагга, à ñ - постоянная величина, значение которой лежит в диапазоне 10 -10 " (рад).При облучении кристалла под углом (это угол м"жду осью пучка и выбранным кристаллографическим направлением) электроны претерпевают интенсивное отражение от атомных плоскостей, т.е. отраженный ток будет достигать максимального значения

При угле облучения Ч наблюдается аномальное поглощение электронов пучка, так называемый режим "каналирования" и, следовательно, отраженный сигнал будет прибли-. жаться к своему минимальному значению от

Таким образом, для идеального кристалла, s котором отсутствуют дислокации, отношения этих двух сигналов, полученных из одной точки

50 1=1 „„„„ 1„,с,„,будут стремиться к нулю.

С другой стороны, при нарушении регулярности кристаллической структуры ориентационные эффекты будут

N сказываться в меньшей мере и для аморфного тела этого отношения будет равно единице. Следовательно, величина 1, лежащая в диапазоне

9208

1О

ÿ9 . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 от нуля до единицы, характеризует собой степень разупорядоченности кристаллической структуры. Блок формирования угла отклонения, вве-. денный в устройство, предназначен для задания конкретного угла облучения объекта. Блок управления углом отклонения поддерживает постоянными углы облучения всех точек по полю растра. Сигнал, отраженный образцом, попадает на детектор 6 вторичного излучения и далее через аналого-цифровой преобразователь по" . дается на таймер, производящий spe- . менное выделение парных сигналов, 1у поступающих с каждой точки, в блоке деления происходит вычисление отношения амплитуд этих сигналов и далее в компараторе осуществляется дискриминация сигнала по величине . Далее сигнал поступает через цифроаналоговый преобразователь на индикаторный блок 8.

Благодаря наличию блока обработки сигнала детектора, блока формирования угла отклонения и,третьей . ступени отклоняющей системы устрой" ство. позволяет получить на экране индикаторного блока наглядную картину распределения дислокаций на поверхности исследуемого образца.

Это обеспечивает возможность отбраковки монокристаллических под, ложек в процессе изготовления БИС. формула изобретения

Сканирующее устройство для кристаллографических исследований,со95 6

,держащее камеру образца, в которой помещены объектодержатель образца, электронная пушка, фокусирующие линзы, отклоняющая система и детектор вторичного излучения, связанный с индикаторным блоком, задающий ге,нератор, подключенный к отклоняю. щей системе и индикаторному блоку, генератор ускоряющего напряжения, подключенный к электронной пушке, о т л и ч а ю.щ е е -. я тем, что, с целью повышения точности оцемк а;увгупярности кристаллических ст фктур, s устройство введена третья, ступень отклоняющей системы, блок обработки сигнала детектора и блок формирования угла отклонения, причем вход блока обработки сигнала связан с детектором вторичного излучения, а выход с инди" каторным блоком, задающий генератор подключен к блоку обработки сигналов детектора и к одному из входов блока формирования угла от" клонения, второй вход этого блока связан с генератором ускоряющего напряжения, а его выход - с третьей ступенью отклоняющей системы.

Патент Англии И 1393881, кл. Н 1 D, .заявлен 26.04.72, опублик. 14.05.75.

2. Япония, прибор ASM 50A-SDC.

Проспект фирмы GEOL (; Прототип) .

920895

Составитель И. Парфенов

Техредл. Пекарь Корректор Н. Стец

Реда к тор К . Волощу к

Заказ 2361/65

Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород,.ул. Проектная,4