Способ получения изображений в растровом электронном микроскопе

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 040680 (21) 2935618/18" 2) с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по дедам изобретений,и открытий.833(088.8) Дата опубликования описания 070382 Э.И.Рау, А.Ю.Сасов и Г.В(54) СП н 0 Изобретение относится к электронной микроскопии и предназначено длявизуализации малоконтрастных деталейизображения и для исследований при11 щадящем" режиме облучения образцовэлектронным пучком,Известны электронномикроскопические способы повышения качества и котраста иэображений с помощью такихобработок видеосигнала как о " кор"рекция, дифференцирование, усилениевысокочастотных составляющих 1 Р.Однако, как правило, они связанытолько с увеличением отношения сигнал/шум н не улучшают качество изображения малоконтрастных деталей,В практике же часто необходимополучать приемлемое для обработки иидентификации изображение при "щадящем" режиме облучения, т.е. при,малыхтоках зонда и невысоком ускоряющемнапряжении. Такие задачи встают, например,прн исследовании структурметалл-диэлектрикполупроводник (МДП)в микроэлектронике и при исследованибиомедицинских объектов. Но при указанных выше условиях экспериментаКонтраст изображения в растровомэлектронном микроскопе (РЭМ) весьманевелик, поэтому неприемлем. Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ 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 пилообразное напряжение развертки электронного зонда РЭМ по строке накладывается синусоидальное напряжение,смещающее зонд также вдоль строки,т.е, по координате х.Сигнал в этом случае представляется в видеТЫ:1 оЦхо)+-у-%1 ив 1 ф ,Д сщ 2 вФф"И1т.е. на частоте сю выделяется первая производная по координате х,на частоте 2 ОО - вторая производная и т.д. При их суммировании сосновным сигналом происходит своеобразное фоконтуриванне" вдоль25 .строк роста,Принципиальным недостатком та кого способа обработки видеосигнала является то, что контраст повышается только в направлении строк,З 0 . т.е. является одномерным,Цель изобретения - повышение информативности за счет визуализациидвумерных малоконтрастиых структуробразца.Указанная цель достигается тем,что в способе получения изображенийРЭМ, заключающемся в облучении исследуемого образца электронным зондом, сканировании и одновременноймодуляции зонда, резонансом выделении видеосигнала с его последующей 10регистрацией, модуляцию зонда осуществляют периодической расфокусировкой электронного зойда путем наложения на ток фокусирующей системыдополнительного тока гармонической )5формы.Сущность способа заключается втом, что коррекция контрастно-частотной характеристики осуществляется во всех направлениях. Это дости" 20гается путей введения в сигнал прОизводных по полярной координате готображаемой, точки.Периодическая расфокусировка электрон;:ого зонда по гармоническому закону.оэначает, что площадь облучае-мого пятна на образце 7 ьгизменяется также по гармоническому закону счастотой Ш. Видеосигнал 1(г ) вслучае ь.злой модуляции можно разло"жить в ряд около среднего значенияразмера зонда110)=%Иго,1)1 р ДЯВИ, (4 - ЯВЙ 94а.1, атт.епри синхронном детектированиина частоте Ю будет вцделяться сигналвторой пространственной производной,на частоте 2 ЮО- четвертой и т,д.При наблюдении малоконтрастногоиэображения вьщеление производныхсигнала позволяет более четко раэ" 40личать границц областей с различнойинтенсивностью.,Для вццеления контуров объектанет необходимости выделять знак производной, а достаточно получить сигнал ее модуля. Это значительно облегчает задачу, так как отпадаетнеобходимость в синхронном детектировании. Сигналы модулей простран"ственных производных выделяются обыч ным резонансным усилителем с ампли"тудным детектором, что обеспечиваетчеткое выделение малоконтрастнцх деталей изображения,На чертеже схематически показана 55система реализующая предлагаемыйспособ,В объективную (Фокусирующую) линзу 1 наряду с постоянным фокусирую- . щим током от стабилизированного источника 2 подается дополнительно переменный модулирующий ток гармонической формы с частотой единицы килогерц от генератора 3Вторичные электроны от исследуемого образца 4 улавливают" ся коллектором 5, видеосигнал посту-пает через резонансный усилитель 6 на вход регистрирующей системы.Модулирующий ток вызывает пере-, менную расфокусировку зонда 7, что ухудшает приблизительно на 5 разрешение, но бллее чем на порядок повышает контраст изображения.Проверка спбсоба проводилась на малоконтрастных двумерных .структурах в режиме "щадящегоф облучения: уско" ряющее напряжение РЭМ 4 кВ, ток зонда 10 фЪ.Эксперименты показали высокую эффективность изложенного принципа двумерного повышения контраста изображений.Способ несложен в реализации и может быть применен в любом серий" ном растровом электронном микроскопе.Формула изобретенияСпособ получения изображений в растровом электронном микроскопе, заключающийся в облучении исследуемого образца электронным зондом, сканировании и одновременной модуляции зонда, резонансном выделении видеосигнала с его последующей регистрацией, о т л и ч а ю щ и й с я 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 информациипринятые во внимание. при экспертизе1"Практическая, растровая элек=тронная мифоскопияф,-М., фМир", 1978,с.150-163.2. Веыпег Ь., Ргеггег)согп Ю.911651 Составитель В.Гаврюшинктар М.Янович Техред М.ТепеРКорректор.Л.Бокш 8к 5 ПП фПатент", г Ужгород, ул. Проектная Фил каэ 1141/47 Тираж ВНИИПИ Государственно по делам иэобретен 113035, Москва, ЖЗ 5, й)ддисноеитета СССРоткрытийкая наб., д.