Растровый электронный микроскоп

Вйтеи тво техцичесивя э1 бнблватвкаМБ ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЙЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 26.09.74 (21) 2062724/с присоединением заявкик 1) М (л е Н 01 У 37/26 Гасударственный комете Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621.385 .833 (088.8 5) Дата опублик 72) Автор изобретения Г. Дюков а и орден, .рудового Крас.;. го Знамениттет им" ц 1 т 1. В. Ломоноссв;.: Московский ордена Лен государственный учиве) Заявите жду ци епрозач Изобретен тносится х электронной ми асположенць:м х,. ао,.т мэкоансанц=дотхэц:,ро ии олненн м в Видо нпрорезей,ния гооизо Известны растровые электронные микроскопы (РЭМ), содержашие электронно-оптическую часть, видеоконтрольный бло, коллектор вторичных электронов с энергетическим анализатором электронов,Недостатком таких микроскопов являетсянеточное построение картины эквипотенциалей при исследовании потенциального рельефа объектов.Бель изобретения - повышение точностипостроения картины эквипотенциалей,Поставленная цель достигается благодаряому, что микроскоп снабжен электронно-лучевой трубкой, пластины вертикального отклонения которой соединены через усилительс выходом коллектора, генератором пилообразного напряжения, соединенным с упоавляющим электродом энергетического анализатора и с пластинами горизонтального отклонения трубки, включенным на вход видеоконтрольного блока, фоторегистратором, фоточувствительная поверхность которого ориентирована на экран электронно вевой трубки, и набором направле ча в трчНа че женно го иентиро ачььогэ к бкертэже покоастрового зана элек ок-схема предлоэнного микооскоа В колонне 1 элехтронно-оптической части 10 прибора, где формируется остросфокусированный электронный зонд, находятся отклоняющие катушки 2, соединенные с генераторами строчной и кадровой развертки, которые име.ются в видеоконтрольном блоке 3 и питают 1 б также отклоняюшие хатушки его кинескопа.В камере объектов микроскопа установлен образец 4, Кэллекторная система 5, служащая для вытягивания и оегистрации вторичных электронов, содержит энергетический 20 анализатор 6 и детектоо электронов 7. Выход детектора соединен через усилитель 8 с пластинами вертикального отклонения электронно-лучевой трубки 9. Генератор пилсобразного напряжения 10 соединен с пластина ми горизонтального отклонения той же тоубт 54) РАСтРОВЬЗЙ ЭЛГ.Ктгс," Н".Ь;1" ИКРОСКОПки, а также с управляющим электродомэнергетического анализатора 6. Получаемое на экране трубки 9 изображение осциллограмм переносится с помощью линзы 11 в другую плоскость, где установлен трафарет 12, (Тра фарет может быть наложен и непосредственно на экран трубки). Часть изображения осциллограмм, просвечивающая через прорези трафарета, регистрируется фоторегистратором 13 (например, ФЭУ), выход которого 10 соединен со входом видеосигнала видео- контрольного блока растрового микроскопа 3.Описываемый растровый микроскоп работает следующим образом.Электронный зонд, формируемый в колон - не 1, отклоняется с помощью катушек 2 и генераторов строчной и кадровой разверток блока 3 так, что он выписывает на поверхности изучаемого объекта 4 растр. Эмитти 20 рованные вторичные электроны собираются коллектором 5 и проходят через анализатор 6, Если предположить, что анализатор действует как пороговый, т.е, пропускает электроны с энергией, превышающей опреде 25 ленное значение (порог), то подача на управляющий электрод анализатора 6 пилообразного напряжения от генератора 10 приводит к периодическому сдвигу порога пропускания электронов через анализатор 6.30 Поошедшие электроны улавливаются регистратором 7 и создают сигнал, поступающий через усилитель 8 на пластины вертикального отклонения трубки 9, Если учесть, что пилообразное напряжение генератора 10 поЗЬ ступает также на пластины горизонтального отклонения трубки 9, то на экране последней сформируется осциллограмма кривой задержки спектра вторичных электронов в диа 40 назоне, определяемом амплитудой пилообразного напряжения, (Если анализатор работает как узкополосный, т,е. пропускает электроны только определенной энергии, то осциллограмма представляет собой кривую распреде 45 ления вторичных электронов по энергиям).Когда на поверхности образца отсутствует потенциальный рельеф и образец однороден по составу, кривая задержки на экране электронно-лучевой трубки 9 не изменяет ни своей формы, ни своей позиции независимо от того, в какой точке изучаемой поверхности объекта находится сканирующий электронный зонд. При наличии потенциально .о рельефа на объекте осциллограмма смещается по горизонтали на экране трубки 9. Таким обра зом, информация о потенциалах в разных точках образца отображается в сдвиге кривой задержки по экрану трубки. Следует отметить, что частота пилообразного напряжения генератора 10 должна быть много выше,чем частота строчной развертки видеоконтрольного блока 3.В случае работы анализатора 6 как порогового элемента трафарет 12 представляет собой непрозрачную плоскую заслонку с набором наклонных щелей, прорезанных в ней. Весь набор щелей ориентирован вдоль линии горизонтальной развертки в трубке 9, и угол их наклона выбран таким, чтобы проектируемое на трафарет изображение осциллограмм кривой задержки своей наклонной частью приходилось на всю длину щели. (Трафарет может иметь серию отверстий, ориентированных по горизонтали, и указанное условие при этом не является необходимым).В процессе наблюдения объекта с потенциальным рельефом осциллограмма кривой задержки смещается по горизонтали и ее наклонная часть "пробегает" периодически (с частотой строчной развертки видеоконтрольного блока 3) вдоль набора щелей трафарета, Фоторегистратор 13 улавливает "проблески" проектируемой на трафарет осциллограммы, вырабатывая видеосигнал карты распределения эквипотенциалей. Их число на изображении, создаваемом на экране кинескопа видеоконтрольного слока 3, определяется числом "пересеченных" осциллограммой щелей трафарета, Естественно, что если трафарет имел бы одну щель (или отверстие), то на экране блока 3 формировалось бы изо. бражение одной эквипотенциали. Протяженность прорези на трафарете и быстрота развертки трубки 9 определяют длительность вспышки, улавливаемой регистратором 13, при этом необходимо, чтобы время послесвечения люминофора трубки 9 было достаточно малым. При условии, что частота пилообразного напряжения генератора 10 намного превышает частоту строчной развертки блока 3, изображения эквипотенциалеи получаются практически слитными.Геометрическое разрешение оастрового микроскопа в режиме построениэквипотенциалей практически равно его разрешению в обычном режиме при заданном рабочем отрезке объективной линзы РЭМ.Описанный микроскоп позволяет получать картины распределения эквипотенциальных областей изучаемой поверхности объектов, имеющих потенциальный рельеф, с желаемым числом эквипотенциалей и с высокойточностью, поскольку соседние четко различаемые эквипотенциали на изображениях отображают участки, потенциалы которых отличаются один от другого на 0,2 в, что превышает на порядок точность, достигнутую в устройстве-прототипе. Карты эквипотенциа527080 б Составитель Н, ЕфремоваТехред М, Левицкая Корректор А. Власенко Редактор Т. Орловская Заказ 952/166 Тираж 977 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лей, получаемые на описанном РЭМ за один к р, содержат полную информацию о потенциальном рельефе на всем наблюдаемом участке поверхности.РЭМ может быть использован при физи ческих исследованиях, когда необходимо измерять поверхностные потенциалы, как статические, так и периодически изменяющиеся. В последнем случае применяют стробоскопию, при этом принцип действия устройства 10 не меняется,РЭМ может быть рекомендован какконтрольный прибор при проверке карты напряжений на интегральных схемах. Формула изобретения Растровый электронный микроскоп, содержащий электронно-оптическую часть, видеоконтрольный блок, коллектор вторичныхэлектронов, снабженный энергетическим анализатором, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью повышения точности построениякартины эквипотенциалей, он снабжен электронно-лучевой трубкой, пластины вертикального отклонения которой соединены черезусилитель с выходом коллектора, генератором пилообразного напряжения, соединеннымс управляющим электродом энергетическогоанализатора и с пластинами горизонтальногоотклонения трубки, включенными на вход видеоконтрольного блока, фоторегистратором,фоточувствительная поверхность которогоориентирована на экран электронно-лучевойтрубки, и расположенным между ними трафаретом, выполненным в виде непрозрачногоэкрана с набором прорезей, ориентированныхвдоль направления горизонтального отклонения луча в трубке.