Способ получения изображений в растровом электронном микроскопе Советский патент 1982 года по МПК H01J37/28 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ В РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ

12

Изобретение относится к электронной микроскопии и предназначено для визуализации.малоконтрастных деталей изображения и для исследований при щадящем режиме облучения образцов электронным пучком.

Известны электронномикроскопйческие способы повышения качества и контраста изображений с помощью таких обработок видеосигнала как 3 - коррекция, дифференцирование, усиление высокочастотных составляющих IP. 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 ускорякицем 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 С5щности 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 пилообраз10ное напряжение развертки электронного зонда РЭМ по строке накладывается синусоидальное напряжение, смещакнцее зонд также вдоль строки, т.е. по координате х.

15

Сигнал в этом случае представляется в виде

Itn)),iw«i K|co52t t...

т.е. на частотеш вьщеляется пер20вая производная по координате х, на частоте 2 «) - вторая производная и т.д. При их суммировании с основным сигналом происходит своеобразное оконтуривание вдоль

25 строк роста.

Принципиальным недостатком такого способа обработки видеосигнала является то, что контраст повышается только в направлении строк,

30

..т.е. является одномерным. Цель изобретения - повьшение информативности за счет визуализации двумерных малоконтрастных структур образца. Указанная цель достигается тем, что в способе получения изображений РЭМ, заключающемся в облучении ис следуемого образца электронным зондом, сканировании и одновременной модуляции зонда, резонансом выделении видеосигнала с его последующей регистрацией, модуляцию зонда осуществляют периодической расфокусиро кой электронного зойда путем наложения на ток фокусирующей системы дополнительного тока гармонической формьа. Сущность способа заключается в том, что 1 оррекция контрастно-частотной характеристики осуществляется во всех направлениях. Это достигается путем введения в сигнал производных по полярной координате г отображаемой точки. Периодическая расфокусировка эле трон;;ого зонда по гармоническому за кону.означает, что площадь облучаемого пятна на образце JTr изменяет ся также по гармоническому закону с частотой ш. Видеосигнал l(r,t) в случае г:алой модуляции можно разложить в ряд около среднего значения размера зонда 4т I lnto)koKlro.to) 4|f|cos ioBt т.е. при синхронном детектировании на частоте СО будет ваделятьс я сигнал второй пространственной производной на частоте 2{я) четвертой и т.д. При наблюдении малоконтрастного изображения вьеделение производных сигнала позволяет более четко различать границы областей с различной интенсивностью.. Для выделения контуров объекта нет необходимости выделять знак про изводной, а достаточно получить сиг нал ее модуля. Это значительно облегчает задачу, так как отпадает необходимость в синхронном детектировании . Сигналы модулей пространственных производных выделяются обы ным резонансным усилителем с амплитудным детектором, что обеспечивает четкое выделение малоконтрастных де талей изображения. На чертеже схематически показана система реализующая предлагаемый способ. В объективную (Фокусирующую) линзу 1 наряду с постоянным фокусирую- . щим током от стабилизированнйго 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 поступает через резонансный усилитель 6 на вход регистрирующей системы. Модулирующий ток вызывает переменную расфокусировку.зонда 7, что ухудшает приблизительно на 5% разрешение, но более чем на порядок повышает контраст изображения. Проверка способа проводилась на малоконтрастных двумерных структурах в режиме щадящего облучения: ускоряющее напряжение РЭМ 4 кВ, ток зонда . 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 СпоЬоб получения изображений в растровом электронном микроскопе, заключающийся в облучении исследуемого образца электронным зондом, сканировании и одновременной модуляции зонда,резонансном выделении видеосигнала с его последхтощей 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, C.150-1G3. 2.Reimer L., Pfefferkom J. RostereEektronenmikroskopie Sprin- ger-VerCag-BerCin-Heidefberg-New-Jork 1977, s 99-100, (прототип).