Способ формирования изображения объекта в растровом электронном микроскопе Советский патент 1979 года по МПК H01J37/28 

3 полученный сигнал на участки, на границах которых происходитскачкообразное изменение фазы, формируют из выделенных участков новый сигнал путем фиксации участков синфазных и противофазных по отношению к сигна лу расфокусировки по,разные стороны одного и того же уровня, после фильт рации суммируют этот йигна с сигналом, полученным после подавления в ис ходном сигнале с объекта модулирован ной составляющей и результи рующий сигнал подают на видеойонтрольное устройство микроскопа для получения изобрахсения.. Качество изображения исследуемого участка объекта повышается вследстви улучшения отношения сигнал/ шум за счет вьщеления из общего сигнала с объекта высокочастотной части этого сиг нала/ несущей основную информацию о мелкой структуре объекта. Кроме того, при осуществлении способа достигается полная апертурная коррекция ЧТО также улучшает качество изображени.я за счет умёньщения искажений изображения, связанных с конечными |размерами электронного зонда. При этом фокусировка изображения исследуемого участка объекта осущестдляетсяавтоматически, т.к. при модуляции фокусировки электронный зонд дважды в течение одного периода модуляции воздействует на объект в условиях его {зонда) наилучшей фоку сировки, а сигнал с объекта обрабатывается таким образом, что на видеоконтрольное устройство пойтоянно поступает сигнал, соответствующий наилучшей фокусировке зонда. ha фиг.1 представлена блок-схема устройства для осутцествления способа где 1- электронная пушка; 2 - фокусирующая система; 3 - исследуемый объект 4 .- отклонякяцая система 5 - синхрогенератор; б - дёЯитёяь частоты; 7 - усилитель тока модуляции фокусировки, 8 - модулятор фоку сировки, 9 - детектор вторичного излучения, 10 --резонансный усилител 11 - фильтр, 12, 13 - фазовые детек торы, 14, 15 - фиксирукяцие устройства, 16 - сумматор, 17 - фильтр, 18 - сумматор, 19 - видеоконтрольно . устройство. . На фиг,2 показаны эпюры, иллюстр рующие отдельные этапы формирования и обработки сигнала с объекта, где: а - эпюры сигнала модулирующего фок сировку; б - эпюра сигнала, зарегистрированного с объекта при воздействии на него периодически расфокусируемым электронным зондом; в - эпюра сигнала, представленного на эпюре б после подавления в нем модулированной составлякицей; г эпюра сигнала, представленного На эпюре б после выделения составля ющей, модулированной удвоенной по 8 : 4 ртношению к сигналу расфокусировки частотой; д- эпюра сигнала, полученного после фиксации различных участков фазомодулированного сигнала, представленного на эпюре г по разные стороны одного и того же уровня, штрих-пунктирной линией по- казан тот же сигнал после фильтрации; е - эпюра сигнала, полученного при суммировании сигнала, представленного на; эпюре в с сигналом, представленным на эпюре д штрих-пунктирной линией. ha фиг.З показан фронт импульсного сигнала от какого-либо элемента поверхности объекта при сканировании его периодически расфокусируемым электронным зондом, где: 5 - результирующий сигнал с объекта при воздействии, на него периодически расфокусируемым электронным зондом; F сигнал с объекта при воздействии на него сфокусированным зондом; 1 ййгнал с объекта при воздействии на него расфокусированного зонДа. Электронная пушка 1 имитирует пучок электронов, который формируется системой 2 в электронный зонд малого диаметра и фокусируется на поверхность объекта 3. Сканирование зонда на поверхности объекта осуществляется с помощью отклоняющей системы 4. Переме.нный сигнал с выхода синхрогенератора 5 поступает на вход делителя частоты б, вдвое уменьшающего частоту этого сигнала, который после усиления усилителем.тока 7 поступает на вход модулятора фоку-, сировки 8. Модулятор фокусировки формирует в колонне переменное поле, которое накладывается :на постоянное фокусирующее поле, формируемое системой 2, периодическую расфокусировку зонда. При модуляции фокусировки диаметр зонда в плоскости объекта будет изменяться в предела.х +D до -D, проходя через свое минимальное значение. При периоде расфокусировки зонда, значительно меньшем времени развертки одного элемента изображения, результирующий сигнал с объекта представляет собой сумму немодулированного среднего между сигналами, соответствующими воздействию на объект, сфокусированного зонда, . расфокусированного зонда и модулированного сигнала (фиг.З), фаза которого опрокидывается при смене знака разности мелщу сигналами, соответcтвyющkми воздействию на объект сфокусированного и расфокусированного зонда. Сигнал с объекта 3, вызванный воздействием на него периодически расфокусируемого электронного зонда/ регистрируется детектором 9 и подается одновременно на входы резонансного усилителя 10 и фильтра 11. После фильтрации сигнала с объекта фильтром И сигнал будет представлять собой (эпюра в фиг.2) . F-TR . где Si - сигнал на выходе фильтра 11 Р - сигнал с объекта при воздей ствии на него сфокусированным эонлом; - сигнал с объекта при воздействии на него расфокусированным зондом. Резонансный усилитель 10 вьаделяе из поступающего на него вход сигнал с объекта модулированную составляющ частота которой вдвое больше частот переменного поля, формируемого устройством 8, поскольку электронный зонд за период воздействия этого по дважды пройдет через плоскость наил шей фокусировки (совпаданяцей с абциссой эпюры а фиг.2). . Другой особенностью этого сигнала является то, что фаза модулирующего колебания опрокидаавается при переходе от отрицательной части модулированной разности (см. фиг.З, разность P-TR является знакопеременной) к положительной, т.е. сигна является фазо- манипулированным (эпюра г фиг.2, где знаки + и обозначают положительные и отрицательные участки указанной разности) С выхода резонансного усилителя 10 сигнал одновременно поступает на входы двух фазовых детекторов 12 13, на другие входы которых одновременно поступают противофазные опорные сигналы от синхрогенератор 5. Каждый из фазовых детекторов выделяет из поступающего сигнала соответственно синфазные или противофазные по отношению к сигналу рас фокусировки участки. Фиксирующие устройства 14, 15 располагают выделенные уча1стки по разные стороны одного и того же уровня и затем сум матор 16 формирует из сигналов с вы хода каждого из детекторов новый сиг нал, представляющий собой модулированную разность F - Т (эпюра д фиг.2). Фильтр 17 вьвделяет из этого сигнала немодулированную разность F-T (штрих-пунктирная линия д t фиг.2).Полученный сигнал поступает на вход сумматора 18, на другой вход которого поступает сигнал 3 с фильт ра 11, полученный после подавления в исходном сигнале с объекта модулир ванной составлякнцей. В результате суммирования, формируется новый сигналт.е. сигнал с объекта при воздействии на него сфокусированного зонда сложенный со своей второй производной, что соответствует проведению в сигнале одновременно полной апертурной коррекции. Полученный сигнал Sj, подается на вход видеоконтрольного устройства 19 для получения изображения на его экране. Формула изобретения Способ формирования изображения объекта в растровом электронном микроскопе, заключакй ийся в сканировании исследуемого участка объекта периодически расфокусируемым Электронным зондом, регистрации сигнала с объекта и подаче результирующего-сигнала на видеоконтрольное устройство микроскопа, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображения при обеспечении его автоматической фокусировки, расфокусировку зонда осуществляют переменныь| сигналом с периодом, меньшим времени развертки одного элемента изображения, после регистрации .сигнала с объекта вьаделяют из него составляющую модулированную удвоенной по отношению к сигналу расфокусировки частотой, разделяют полученный сигнал на участки,. на границах которых происходит скачкообразное изменение фазы, формируют из выделенных участков новый сигнал путем фиксации участков синфазных и противофазных по отношению к сигналу расфокусировки по разные стороны одного и того же уровня, и суммирования соответствующих им сигналов, после фильтрации суммируют этот сигнал с сигналом, полученным после подавления в исходном сигнале с объекта модулированной составляйхцёй я результирующий сигнал подают на видеоконтрольное устройство для получения изображения. Источники информации, принятые во внимание щт экспертизе, 1.Патент США 353516 , кл. 250-49.5, 20.10.70. 2.Патент Великобритании, кл. Н 4 Г, 1435143, 12.05.76.

661648

-i:

п

ч