Способ настройки электронно-оптической системы растрового микрозондового прибора Советский патент 1989 года по МПК H01J37/24 

(21)4034841/24-21

(22)12.02.86

(А6-) 15,03.89. Бюл. N 10

(71)Московский институт электронного машиностроения

(72)В.В.Рыбалко, и А.Н.Тихонов

(53)621,385.833 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР №928466, .кл, Н 01 J 37/24, 1980.

Патент ФРГ № 2438187 кл. Н 01 J 37/28, опублик. 1974.

(54)СПОСОБ НАСТРОЙКИ ЭЛЕКТРОННО- ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РАСТРОВОГО ШКРО- ЗОНДОВОГО ПРИБОРА

(5/) Изобретение относится к области микрозондовой техники и может быть использовано в ионко- и электронно- л-учевых прибора, например растровых микроскопах. Цель изобретения - повышение точности настройки электронно- оптической системы растрового микро- зондового прибора. Повышение точности настройки достигается за счет оптимизации положения зонда в системе по токопрохожденгео, послед тощего подавления постоянной составляющей видеосигнала и настройки параметров системы по максимуму суммарного градиента видеосигнала.

I

Изобретение относится к микро- зондовым приборам и может быть ис- пользовано при настройке и наладке электронно-оптических систем (ЭОС.) например растровых электронных микроскопов.

Целью изобретения является повышение точности настрой1 и аа счет определенной последовательности операций фокусирования и юстировки и выбора более точных критериев оценки качества настройки.

Объектом настройки является растровый микрозондовый прибор, содержащий в общем случае электронную пушку для генерирования электронного луча, блок конденсорных линз, объективную линзу, отклоняющую систему сканирования луча по поверхности объектодержателя и юстирующие элементы. Информационная система прибора включает преобразователь информационного сигнала, устройство формирования видеосигнала и схемы его обработки и визуализации.Сущность способа заключаете-т в следующем.

Вначале после включения электронной пушки проводят предварительную настройку ЭОС. Для этого юсти1.уют угол входа электронного луча в ЭОС и осуществляют параллельный относи- . тельно оси ЭОС перенос электронного луча, добиваясь максимального значения амплитуды информационного сигнала. В этих условиях дальнейшая „ настройка будет проводиться при максимальном отношении сигнал/шум информационного сигнала. Предварительно осуществляют также приблизитель- - ную фокусировку луча объективной линзой исходя из размеров объекта и положения объектодержателя в камере образцов.

Хизат

«Х

Далее включают, ov;- ку сканирования злекч обеспечивают формкэог нала, Фнксируют чача,г характеристики зндеос:иг

снсч е иного луча и le видеосн,.-- уй уроЕег:ь -в-пг, в ка-чествя которой исполь: у)от велихшн - его сум арного градиента. Эта харг-к теркстика, не, связанная с постолн1.о состйвляющей видеосигнала отражает не только точность иаст -юйки, но -у влияние посторонних факторов i обус- - ловлиззашщих .качество настройки в целом Суммарный градиент видеосигнала огфеделяетск как по шагам скаккрования разностей с ме/кньщ амплк туд вкдеосигналаз отнесенная к его минимальной амплитуде, и измеряется в относитель.ны;с единицах..

Суммирование величкнь гра,циентов позволяет осреднить его флуктуации. Затем производят позторную юстировку угла входа электронного, луча 3 ЭОС до получения велихи-гны суммарного градиента видеосигнала превь1-«. шающей нач;гпьный уровень. Эта операция позволяет скорректировать расфокусировку электронного луча к плоскости объек годержателЕ,, обусливлен- ную изменениеи o6.iiieH огггигшской ны пут:: лугг..,, Напргиег., кз-за гао- метричйсксй несоосностн элйктронной пушки и объективной лк-зь последняя отклоняет луч от оптнчес кой оси ЭОС и Уем увеличивает оптическую длину пути,.

Далее осуществляют лоследовател -- ное включение конденсоркьк: линз S OC, После включения ка-кцсй и;з них про-- водят подфокусировку электронного луча объективь;ой линзо.й и дополнительную юстировку уг.ла акода луча в ЭОС, При этом также добиваются получения величинк суммарного градиента видеоснгнала., превьшаю цей предыдупкй уровень„

Такое сочетание операций также позволяет скорректировать расфокусировку злектрокного лучз ,, зызывае- ;мую выключением к-алодого из конден- сорных линз, в том числе расфокусчопв ку, обусловленную .смешивгнием плор- кости конечного изображения ка электронов, оптически сопряженной с плоскостью его промекуточкого и-о15 ражения,

В заключение осуществляют доггол--. нительный параллельньй относительно ЭОС перенос электронного луча

Ь59224

до достижения максимального значения постоянной составляющей бидеосигнала. В резз льтате этого обеспечивается совмещение оптической силы сфокусированного электрического луча с участком сечения фиктивного источника электронной пушки, имеющим максимальную плотность тока, В результате че- ,Q рез вырезающ ;,:е апертуриые диафрагмы линз проходит максимальный ток электронов и достигается максимальная яркость при сохранении оптимальных условий фокусировки луча в плоскости .J,- объектодзржателяо

Таким образом, ловышенная точность настройки ЭОС в предложенном способе достигается за счет взаимодополняющих факторов. Исключается анализ соб- , ствекно Г1зобраг:ания, что снижает погрешности получаемых статистических сведзний. При, зтом используются также кр:чт«.и:л настройки ЭОС„ значения которых легко могут быть измере- 2. иы с высокой точностью,, а последо- вате.;1ьност;с операняй настройки обеспечивает последовательное совмещение оптических осей юстируемых элементов ЭОС и рсгулкровку угла наклона луча gg к осям этих элементов без ухудшения ранее настроенных элементов,

П р и м а р„ Способ реализован при проведении настройки ЭОС серийного растрового электронного мккро- скопа РЭМ-ЮОЗ Настройку осущест- - вляют следующк:м образом включают накал катода электронной пушки и подают рабочее значение ускоряющего капряжени.я, напр1жер 15 кВ. Далее .., подают питающее напряжение на детектор,, например блок регистрации поглощенного тока, и запитывают отклоняющую систему юстировку угла входа луча в ЭОС о Изменяют уровень тока в от шоняющей системе юстировки до величиныS при которой амплитуда информационного сигнала с детектора достигает максимального Сигнала ,- -гмакс: 2 ,

После этого с покощью системы раллельного переноса луча смещают последний параллельно геометрической оси ЭОС до достижения информационным сигналом детектора своего максималь- 5 °™ значения 1„ ,„,, . Затем подают ток возб гжден.ия на объективную (или формирующую) линзу и с ее помощью фокусируют электронный луч i в плоскости объектодержателя..После

5

0

этого включают отклоняющую систему сканирования, подав на нее ток отклонения 15 мА, обеспечивающий масштаб увеличения формируемого видеосигнала . Формируют с помощью детектора видеосигнал, заносят его в запоми-. нающее устройство (ЗУ) вычислительного устройства, например микроЭВМ Электроника-60, и вычисляют сум- .марный градиент видеосигнала. При разложении однострочного растра начальное значение cy мapнoгo градиента обычно не превосходит . Это значение также заносят в ЗУ, После этого изменяют уровни, токов отклоняющей системы юстировки угла входа луча в ЭОС до величины, при которой суммарный градиент видеосигнала дос1465922

денсорных линз и объективную ттзу, и включение отклоняющей системы ска- . нирования электронного луча по по- верхности объектодержателя, а также преобразование информационного сиг- нала формирование видеосигнала и регулирование токов возбуждения объек тивной линзы и юстирующих элементов 10 электронно-оптической системы при

последовательном включении конденсор- ных линз до достижения максимального уровня характеристик видеосигнала, . отличающийся тем, что/с целыо повышения точности настройки после подачи напряжений на элементы электронной пушки и генерирования электронного луча осуществляют предварительную настройку электронно15

тигает максимального значения С,920., 20оптической системы путем юстировки

превосходящего начальное С,. После угла входа электронн;го лучГв элекэтого включают линзу конденсорноготронно-оптическую систему и поспедуюблока, подфокусируют луч в плоское-последую

ти объектодержателя с помощью объективной линзы и дополнительно юсти- ,руют угол входа луча в ЭОС, Предель- |ное значение суммарного градиента достигает ,, 1500-1600, В конце

настройки измеряют амшштуду постоян25

щего пгграллельного относительно ее оси переноса электронного луча до

А f

НОЙ составляющей видеосигнала. Для этой цели видеосигнал с выхода детектора пропускают через низкочастотный фильтр с частотной границей,, лежащей в диапазоне 5-20 Гц. Измеряя амплитуду на выходе фильтра, т.е. значение постоянной составляющей видеосигнала, регулируют токи системы параллельного переноса электронного луча до тех пор, пока амплитуда постоянной составляющей не достигнет своего максимального значения. Для прибора РЭМ-100У, настт роенного на предельное разрешение, постоянная составляющая лежит в диапазоне (1-5) . Формула изобретения

Способ настройки электронно-оптической системы растрового микро- зондового прибора, включающий операции подачи напряжения питания на элементы электронной пушки для генерирования электронного луча, вклюг чение элементов электронно-оптической системы, содержащей блок кон30

35

получения максимального значекня амплитуды информационного сигнала, а также последующей юстировки электронного луча в плоскости объектодержателя. после включения отклоняющей системы сканирования и формирования ви дес сигнала фиксируют начальный уро- бень его характеристики, в качестве которой используют величину суммарного градиента, и осуществляют повторную юстировку угла входа электрон- ного луча в электронно-оптическую систему до получения величины суммарного градиента видеосигнала, превышающей начальный уровень., при ре- 40 гулировании токов возб -лодения объективной, линзы и юстирующих элементов после включения каждой из конденсор- ных линз осуществляют подфокусиров- ку электронного луча объективной лик™ 45 ° дополнительную юстировку угла входа электронного луча в электронно- оптическую систему до величины марного градиента видеосигнала, превышающей предьщущий уровень, а после регулирования производят дополнительный параллельный относительно оси электронно-оптической системы перенос электронного луча до достижения максимального значения постоянной составляющей видеосигнала. ,

50

465922

денсорных линз и объективную ттзу, и включение отклоняющей системы ска- . нирования электронного луча по по- верхности объектодержателя, а также преобразование информационного сиг- нала формирование видеосигнала и регулирование токов возбуждения объективной линзы и юстирующих элементов 10 электронно-оптической системы при

последовательном включении конденсор- ных линз до достижения максимального уровня характеристик видеосигнала, . отличающийся тем, что/с целыо повышения точности настройки после подачи напряжений на элементы электронной пушки и генерирования электронного луча осуществляют предварительную настройку электронно15

0оптической системы путем юстировки

тронно-оптическую систему и поспедуюпоследую

25

щего пгграллельного относительно ее оси переноса электронного луча до

30

5

получения максимального значекня амплитуды информационного сигнала, а также последующей юстировки электронного луча в плоскости объектодержателя. после включения отклоняющей системы сканирования и формирования ви дес сигнала фиксируют начальный уро- бень его характеристики, в качестве которой используют величину суммарного градиента, и осуществляют повторную юстировку угла входа электрон- ного луча в электронно-оптическую систему до получения величины суммарного градиента видеосигнала, превышающей начальный уровень., при ре- 0 гулировании токов возб -лодения объективной, линзы и юстирующих элементов после включения каждой из конденсор- ных линз осуществляют подфокусиров- ку электронного луча объективной лик™ 5 ° дополнительную юстировку угла входа электронного луча в электронно- оптическую систему до величины марного градиента видеосигнала, превышающей предьщущий уровень, а после регулирования производят дополнительный параллельный относительно оси электронно-оптической системы перенос электронного луча до достижения максимального значения постоянной составляющей видеосигнала. ,

0