Растровый электронный микроскоп

(5 Н ИЗОБРЕТЕ ПИСА ЛЬСТВУ Н АВТОРСИ си ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия ВеликойОктябрьской социалистической революции(56) 1.11 атент США Кф 3628012,кл. Н О Ю 37/28, опублик. 1971.2. 11 атент Японии В 57-6664,кл. Н 01 7 37/22, опублик. 1982(54)(57) РЛСТГОВЫЙ ЭЛККТРОННЫЙМИКРОСКОП, содержащий внутри вакуумированной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектова )также систему визуализации изображения, включающую генератор возбужде. -ния, соединенный с объектодержателем, видеоконтрольное устройство,включающее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и ЯО 11 3370 А электронно-лучевую трубку, и стему сканирования, содержащую последовательно соединенные задающиегенераторы развертки по двум взаимно перпендикулярным направлениям исоответствующие блоки питания отклоняющих систем микроскопа иэлектронно-лучевой трубки, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповьппения точности анализа при стробоскопическом режиме работы, системавизуализации изображениядополнительносодержит коммутатори последовательносоединенные формировательи счетчикстроб-импульсов и блок синхронизации, при этом выходы блокасинхронизации соединены с входамизадающих генераторов, которые выполнены по схеме дискретно-цифровойразвертки, коммутатор включен между детектором и видеоусилителем, аего дополнительный выход соединен свыходом формирователя строб-импульсов, вход которого соединен с выходом генератора возбуждения.рассматриваемой точке, обусловленное ненулевой скоростью сканиросмещения луча возникает погрешность формирования видеосигнала ствие между значением параметрабыстропротекающего процесса и егоувеличенным изображением, получаениям изображения при его визуальном наблюдении, а также к погрешностям измерения параметров нолей на поверхности исследуемого объекта, например, при исследовании в РЭИ качества Функционирования интегральных микросхем.целью изобретения является повышение точности анализа при стробоскопическом режиме работы РЗМ, . Указанная цель достигается тем, что в РЗИ, содержащем внутри вакуумированной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов, а также систему визуализации изображения, включающую генератор возбуждения, соединенный с объектодержателем, ВКУ, включающее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и ЗЛТ и систему сканирования, содержащую последовательно соединенные задающие генераторы развертки по двум взаимно перпендикулярным направлениям и соответствующие блоки питания отклоняющих систем микроскопа и ЭЛТ, система визуализации изображения дополнительно содержит коммутатор и последовательно соединенные формирователь и счетчик строб-импульсов н блок синхронизации, при этом выходы блока синхронизации соединены с вхо;., дами задающих генераторов, которые выполнены по схеме дискретно-цифровой развертки, а его дополнительный выход соединен с выходом форми. - рователя строб-импульсов, вход которого соединен с выходом генератора возбуждения.На фиг,1 показана структурная схема РЭИ; на фиг,2 - эпюры сигналов на различных участках схемы.Растровый электронный микроскоп содержит вакуумированную колонну 1 и камеру 2 объектов. Система визуализации изображения содержит блоки 3 и ч питания отклоняющих систем микроскопа и ЗЛТ 5, Видеоконтрольное устройство 6 содержит видеоуси 25 1 1153370 3Изобретение относится к растровой электронной микроскопии и можетбыть использовано для визуализации вания поверхности объекта, Из-заувеличенных иэображений быстропротекающих процессов, например бегущих5поверхностных акустических волн, пу- и нарушается однозначное соответтем реализации стробоскопическогорежима.. Известен растровый электронныймикроскоп (РЭИ), содержащий внутри мым в РЭМ. Это приводит к искажевакуумированной колонны электроннооптическую систему н камеру объектов, а также систему визуализацииизображения, включающую видеоконтрольное. устройство (ВКУ) и системусканирования 11.15Известный РЗЙ не позволяет осуществить стробоскопический режим вслучае специально задаваемого быстропротекающего процесса на поверх 20ности образца.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является РЗИ,содержащий внутри вакуумированнойколонны электронно-оптическуюсистему и камеру объектов, а также систему визуализации иэображения,включающую генератор возбуждения,соединенный с объектодержателем, ВКУ,включаощее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель иэлектронно-лучевую трубку (ЭЛТ),и систему сканирования, содержащуюпоследовательно соединенные задающие генераторы развертки по двумвзаимно перпендикулярным направлениям и соответствующие блоки питания отклоняющих систем микроскопаиЗЛТ Ы,Стробоскопнческий режим работыРЭИ заключается в том, что видео- . 40сигнал в каждой точке поверхности объекта формируется выборками,сос 1 оящнми из коротких повторяюарюхся через равные промежуткивремени отсчетов (например, кратных пеоиоду колебаний генераторавозбуждения быстропротекающегопроцесса),Число отсчетов в выборке берется порядка 1 О, всходя из условия надежного обнаружения видеосигнала на фоне шумов.При таком .количестве отсчетовберущихся в выборке из одной точки сканируемой поверхности, за 55время извлечения выборки происходит значительное смещение лу. -ча из первоначального положения ввнжной микроструктуры блоки 3 и 4обеспечивают синхронное сканирование электронного луча по поверхности исследуемого объекта в камере2 и по экрану ЭЛТ 5 ВКУ 6. Видеосигнал, содержащий информацию обисследуемой микроструктуре, формируется детектором 8 усиливается видеоусилителем 7 и подается на модулятор ЭЛТ 5. В результате на экранетрубки формируется увеличенное изображение исследуемой микроструктуры,причем увеличение равно отношениюлинейных размеров сканируемых участков на экране ЭЛТ и на поверхностиобразца,В стробоскопическом режиме исследования движущейся микроструктуры или быстропротекающего процессагенератор 10 возбуждения периодически изменяет физические условия наповерхности объекта, например формирует бегущие поверхностные акустические .волны ( эпюра 16 1, Дпя "остановки" движения изображения быстропротекающего процесса и его фиксациина экране кинескопа в прототипе1вырабатываются импульсы синхронизации строчной развертки эпюра 18)от генератора 1 О возбуждения и осуществляется стробоскопнческий режимработы РЭМ.Для повышения точности анализав предложенном устройстве. осуществляется остановка луча в каждой точке поверхности исследуемого образца, из которой берется выборка значения параметра исследуемого процесса. Это достигается следующим образом. Формирователь 11 стооб-импульсов Формирует короткие стробирующие импульсы 17 от каждого периода исследуемого процесса. Стробирующие импульсы подсчитывает счетчик 2,Прн работе. счетчика 12 строб-импульсов в режиме счета электронный лучна поверхности объекта находитсяФв неподвижном фиксированном состоянии, определяемом формой пилообразноступенчатого развертывающего сигнала 20, формируемого цифровым задающимгенератором 14 развертки. В моментвремени 1, количество отсчетов ввыборке сигнала из данной точкибудет равно заданному значению п.В этот момент заканчивается счетимпульсов и счетчиком 12 осуществляется формирование импульса 19синхронизации генераторов 14 и 15. 3 1153370 4литель 7, соединенный с детектором 8 через коммутатор 9. С объектодержателем камеры 2 соединенгенератор О возбуждения, к выходукоторого подключена цепь из последовательно соединенных формирователя11 и счетчика 12 строб-импульсов иблока 13 синхронизации цифровыхзадающих генераторов 14 н 15 развертки по двум взаимно перпендику- Олярным направлениям. Выходы задающих генераторов соединены с соответствующими блоками Э и 4 питания отклоняющих систем,На фиг,2 показаны: эпюра 16 - нзменения физических услов.й на поверхности объекта; внюра 17 - стробирующие импульсы, вырабатываемые фор -мирователем 1; эпюра .18 - импульсы синхронизации строчной раэверт -ки; эпюра 19 - импульсы синхронизации задающего генератора 14; эпюра20 - пилообразно-ступенчатый им.пульс напряжения развертки.В устройстве, колонна 1, ВКУ 6, 25блоки 3 и 4 питания могут быть использованы из серийных микроскоповтипа МРЗИи МРЗМ. Формирователь 11 строб-.импульсов, счетчик12 строб-импульсов, коммутатор 9могут быть выполнены на интегральных микросхемах серии 50 типа К 500ЛИ 01, К 500 ИЕ Э 6, Блок 13 синхронизации может быть выполнен иэинтегральных микросхем серии 500 типа 155 ИЕ, 155 ЛАЗ. Цифровые зада 35ющие генераторы 4 и 15 развертки могут быть выполнены по одинаковой схеме, состоящей иэ сеткиточных сопротивлений типа КК и4 Оключевых элементов, например, наинтегральных коммутаторах типа 101КТ 1 Г или использованы из серийныхрастровых электронных микроскоповс цифровой разверткой.45В качестве генератора 10 возбуждения может быть использован тот нлииной серийный генератор. Например,если на поверхности образца возбуждаются поверхностные акустичес ОЩкие волны то генератор возбуждения представляет собой стандартныйгенератор сигналов высокой частотытипа Г 4-116, Г 4-119 А или ГЗ - 19.Устройство работает следующим образом.Для получения увеличенного изображения в режиме исследования непод11533 Ю НИНПИ Заказ 2513/42Подписное аж 6 Фи 8. Я В результате осуществляется скачкообразное перемещение электронного луча в следующую точку сканируемой поверхности за .счет формирования очередной ступеньки пилообразно.ступенчатого сигнала 20.Поскольку электронный луч в каждой точке исследуемой, поверхнос Филиал ППП."Натент", г. Узгород, ул. Проектная,ти во время извлечения выборки находится в неподвижном состоянии, то погреиность формирования сигнала выборки эа счет взаимногосмещения луча и исследуемого процесса в данном РЭИ отсутствует. Это позволяет повысить точность анализа ,на 20-307,.