Растровый электронный микроскоп Советский патент 1985 года по МПК H01J37/22 

Изобрет-ение относится к растровой электронной микроскопии и може быть использовано для визуализации увелнченжж изображений быстропро канэдих процессов, например бегущих поверхностных акустических волн, п тем реализации стробоскопического режима. Известен растровый электронный микроскоп (РЭМ), содержащий внутри вакуумированной колонны электронно оптическую систему и камеру объектов, а также систему визуализации изображения, включающую видеоконтрольное устройство (ВКУ) и систему сканирования j. Извест1в 1й РЭМ не позволяет осуществить стробоскопический режим в случае специально задаваемого быст протекающего процесса на поверхности образца. Наиболее близким к изобрете.нгео по технической сущности является Р содержащий внутри вакуумированной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов, а также систему визуализации изображени включашош генератор возбуждения, соединенный с объектодержателем, В включающее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и электронно-Лучевую трубку (ЭЛТ), и систему сканирования, содержащую последовательно соединенные задающие генераторы развертки по двум взаимно перпендикулярным направлениям и соответствунадие блоки питания отклонякнцих систем микроскопа и ЭЛТ 21, Стробоскопический режим работы РЭМ заключается в том, что видеосигнал в каждой точке поверхности объекта формируется выборками, СОСТОЯЩИМИ из коротких повторямщикся через равные промежутки времени отсчетов (например, кратных пеойоду колебаний генератора возбуждения быстропротекающего процесса). Чиспо Отсчетов в выборке берется порядка {О, исходя из условия наделсного обнаружения видеосигнала на фоне шумов. При таком количестве отсчетов, берущихся в выборке из одной точки сканируемой поверхности, за вреля извлечения выборки происходит значительное смещение луча из первоначального положения в рассматриваемой точке, обусловленное ненулевой скоростью сканирования поверхности объекта. Из-за смещения луча возникает погрешность формирования видеосигнала и нарушается однозначное, соответствие между значением параметра быстропротекающего процесса и его увеличенным изображением, получаемым в РЭМ. Это приводит к иская ениям изображения при его визуальном наблюдении, а также к погрешностям измерения параметров полей на поверхности исследуемого объекта, например, при исследовании в РЭМ качества функционирования интегральных микросхем. Целью изобретения является повышение точности анализа при стробоскопическом режиме работы РЭМ. Указанная цель достигается тем, что в РЭМ, содержащем внутри вакуумированной колонны электронно-оптическуто систему и камеру объектов, а также систему визуализации изображения, включающую генератор возбуждения, соединенный с объектодержателем, БКУ, включающее, последовательно соединенШ)1е детектор, видеоусилитель и ЭЛТ, и систему сканирования, содержащую последовательно соединенные задающие генераторы развертки по двум вааимно перпендикулярным направлениям и соответствующие блоки питания отклоняющих систем микроскопа и ЭЛТ, система визуализации изображения дополнительно содержит коммутатор и последовательно соединенные формирователь и счетчик строб-импульсов и блок синхронизации, при этом выходы блока синхронизации соединены с вхо.т дами задающих генераторов,которые ньтолнены по дискретно-цифровой развертки, а его дополнительный выход соединен с выходом формирователя строб-№ пульсов, вход которого -соединен с выходом генератора возбуодения. На фиг.1 показана структурная схема РЭМ; на фиг.2 - эпюры сигналов на различных участках схемы. Растровый электронный микроскоп содержит вакуумированную колонну 1 и камеру 2 объектов. Система визуализации изображения содержит блоки 3 и 4 питания отклоняющих систем микроскопа и ЭЛТ 5. Видеоконтрольное устройство 6 содержит видеоуси3

литель 7, соединенный с детектором 8 через коммутатор 9. С объектодержателем камеры 2 соединен генератор 10 возбуящения, к выходу которого подключена цепь из последовательно соединенных формирователя

11и счетчика 12 строб-импульсов и блока 13 синхронизации цифровых задающих генераторов 14 и 15 развертки по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Выходы задающих гене.раторов соединены с соответствукнчими блоками 3 и 4 питания отклоняющих систем.

На фиг,2 показаны: эпюра 16 - изменения физических условкй на поверхности объекта; эшора 17 - стробирующие импульсы, вырабатываемые формирователем II; эпюра 18 - импульсы синхронизации строчной развертки; эпюра 19 - импульсы синхронизации задающего генератора 14; эпюра 20 - пилообразно-ступенчатый импульс напряжения ч азвертки.

В устройстве.колонна I, ВКУ 6, блоки 3 и 4 питания могут быть использованы из серийных микроскопов типа МРЭМ-200 и МРЭМ-100, Формирователь 11 стробгимпульсов, счетчик

12строб-импульсов, коммутатор 9 могут быть выполнены на интегральных микросхемах серии 50 типа К500 ЛМ 101, К500 ИЕ 136. Блок 3 синхронизации может быть выполнен из интегральных микросхем серии 500 типа 155 , 155 ЛАЗ. Цифровые задающие генераторы 14 и 15 развертки могут быть выполнены по одинаковой схеме, состоящей из сетки точиях сопротивлений типа R-2R и ключевых элементов, например, на интегральных коммутаторах типа 101 КТ 1Г или использованы из серийных растровых электронных микроскопов

С цифровой разверткой.

В качестве генератора 0 возбуждения может быть использован тот или иной серийный генератор. Например, если на поверхности образца возбуждаются поверхностные акустическиё волнь{| то генератор возбуждения представляет собой стандартный генератор сигначов высокой частоты типа Г4-116, Г4-119А или ГЗ-19.

Устройство работае.т следующим образом.

Для получения увеличенного изображения в режиме исследования непод533704

вижной микроструктуры блоки 3 и 4 обеспечивают синхронное сканирование электронного луча по поверхности исследуемого объекта в камере 5- 2 и по экрану ЭЛТ 5 ВКУ 6. Видеосигнал, содержащий информацию об исследуемой микроструктуре, формируется детектором 8. усиливается видеоусилителем 7 и подается на модуIQ лятор ЭЛТ 5. В результате на экране трубки формируется увеличенное изображение исследуемой микроструктуры, причем увеличение равно отношению

линейных размеров сканируемых участJC ков на экране ЭЛТ и на поверхности образца.

В стробоскопическом режиме исследования движущейся микроструктуры или быстропротекающего процесса генератор 10 возбуждения периодически изменяет (| 1зические условия на поверхности объекта, например формирует бегущие поверхностные акустические шолны (эпюра 16). Для остановки движения изображения быстропротекающего процесса и его фиксации на экране кинескопа в прототипе |выраЬатываются импульсы синхронизаIции строчной развертки (эпюра 18) от генератора 10 возбуждения и осуществляется стробоскопический pejKHM работы РЭМ.

Для повышения точности анализа в предложенном устройстве, осуществляется остановка луча в каждой точ35 ке поверхности исследуемого образца, из которой берется выборка значения параметра исследуемого процесса. Это достигается следующим образом. Формирователь 1I стооб-им40 пульсов формирует короткие стробирующие. импульсы 17 от каждого периода исследуемого процесса. Стробируюпще импульсы подсчитывает счетчик 12 При работе счетчика 12 строб-импуль5 сов в режиме счета электронный луч на поверхности объекта находится в неподвижном фиксированном состоянии, определяемом формой пилообразноступенчатого развертывающего сигнала 20, формируемого цифровым задающим генератором 14 развертки. В момент времени t,., количество отсчетов в выборке сигнала из данчой точки будет равно заданному значению п. 5 В этот момент заканчивается счет импульсов и счетчиком 12 осуществляется формирование импульса 19 синхронизации генераторов 14 и 15.

В результате, осуществляется скачкообразное перемещение электронного луча в следующую точку сканируемой поверхности за счет формирования очередной ступеньки пилообразногступе.нчатого сигнала 20.

Поскольку электроннь й луч в каждой точке исследуемой поверхности во время извлечения выборки находится в неподвижном состоянии, то погрешность формирования сигнала выборки за счет взаимного смещения луча и исследуемого процесса в данном РЭМ отсутствует. Это позволяет повысить точность анализа |на 20-30%.

РАСТРОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, содержащий внутри вакуумированной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов,а) также систему визуализации изображения, включакщую генератор возбуждения , соедкненицЕЙ с объектодержателем, видеоконтрольное устройство, включающее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и электронно-лучевую трубку, и систему сканирования, содержащую последовательно соединенные задающие, генераторы развертки по двум взаимно перпендикулярным направлениям и соответствующие блоки питания отклоняющих систем микроскопа и электронно-лучевой трубки, от л а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности анализа при стробоскопическом режиме работы, система визуализации изображения дополнительно содержит коммутатор и последовательно соединенные формирователь и счетчик строб-импульсов и блок синхронизации, при этом выходы блока синхронизации соединены с входами СО задающих генераторов, которые выполнены по схеме дискретно-цифровой развертки, коммутатор включен между детектором и видеоусилителем, а его дополнительный выход соединен с выходом формирователя строб-импульсов , вход которого соединен с выходом генератора возбуждения. ел со OQ Nl