Способ получения изображения в растровом электронном микроскопе

(50 4 Н 01 3 37/28 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЬИЬЛ," сггопеге 1 сА,1980 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых мате риалов АН СССР(54) .СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ В РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ (57) Изобретение относится к способам получения изображения в растровом электронном микроскопе (РЭМ) в режиме вторичной электронной эмиссии 801224854 Цель изобретения - повышение разрешающей способности, достигается засчет повышения отношения сигнал -шум. Устройство, реализующее способ,содержит элемент, формирующий пучок 1первичных электронов, отклоняющуюсистему 2, исследуемый объект 3, камеру 4 объектов, пластину 5, изолированную от корпуса задерживающуюсетку 6, детектор 7 вторичных электронов на основе комбинации сцинтиллятор - фотоумножитель, синхронныедетекторы 8 и 9, дифференциальныеусилители 10 и 11, регулируемый усилитель 12, синхрогенератор 13. Последовательность операций, выполняемыхв РЭМ по данному способу, поясняетсяпо временным диаграммам в описанииизобретения. 2 ил.122Изобретение относится к растровой электронной микроскопии, в частности к способам получения изображения, в растровом электронном микроскопе (РЭМ) в режиме электронной эмиссии.При работе РЭМ в режиме вторичнойэлектронной эмиссии электрическийсигнал образуют четыре основных составляющих потока медленных электронов: вторичные электроны (ВЭ.1), образованные падающим на объект электронным пучком, вторичные электроны(ВЭ 2), образованные выходящим из образца потоком быстрых неупруго отраженных электронов (НОЭ), третичныеэлектроны (БЭЗ), образованные потокомНОЭ на стенках камеры объектов РЭМ,и фоновые электроны (ВЭ 4), образованные падающим первичным электроннымпучком на апертурной диафрагме и вканале объективной линзы. Наименьшуюобласть выхода имеют ВЭ 1, поэтомуформирование электрического сигнала,пропорционального потоку ВЭ 1 позволяет реализовать максимальную разрешающую способность РЭМ, При этомвторичные электроны ВЭ 2, третичныеи фоновые электроны дают вклад вшумовую компоненту сигнала.Цель изобретения - повышениеразрешающей способности за счет повышения отношения сигнал-шум.На фиг. 1 показана блок-схемаформирования электрических сигналов,на фиг. 2 - эпюры управляющих и обрабатываемых сигналов,Блок-схема содержит пучок 1 первичных электронов, отклоняющую систему 2,исследуемый объект З,камеру 4 объектов,изолированную от корпуса прибора пластину 5, задержйвающую сетку 6, детектор 7 вторичных электронов на основекомбинации сцинтиллятор-фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), синхронные детекторы (СД) 8 и 9 типа У 2-8, дифференциальные усилителя (ДУ) 10 и 11на основе операционных усилителей14 ОУД 8, регулируемый усилитель 12синхрогенератор 13.Сущность способа заключается вследующем. Попадая в детекторное устройство, быстрые НОЭ и медленные электроны образуют суммарный электрический сигнал:8 - К Т (р+8 +Вг+8 +8 ) (1) 4854 2где 1 - ток пучка первичных электро 1нов;К в коэффицие преобразованиядетектора;- коэффициент неупругого отражения;3, ,- коэффициенты вторичной эмиссии для ВЭ 1-ВЭ 4 соответственно.10 Количество НОЭ, попадающих на детектор, весьма незначительно (менее1 Е) и в дальнейшем может не учиты- .ваться.Сигнал вторичной эмиссии можнозаписать в видеБар =к т(1+ Вг)(2)Этот сигнал будет на выходе детектора в том случае, если задержать третичные и фоновые электроны, подавая 20 на пластину 5 (фиг. 1) положительныйпотенциал порядка 5 ОВ,Количество образуемых в РЭМ вторичных, третичных и фоновых электронов связано между собой соотношением 25Вг =о(Я;+8,), (3)где М - коэффициент пропорциональности,Вычитая из суммарного электричесЗ 0,кого сигнала сигнал вторичной эмиссии, имеемБ -Б=кцт (8,+В)(4)Усиливая разность (Я - Б ) в 2 раза и вычитая ее из сйгнала вторичной 35.эмиссии, получим 8=К Т , (5)Таким образом, электрический 40 сигнал на выходе будет пропорционален потоку ВЭ 1.Способ реализуется следующимобразом.Электронный пучок 1 с помощью 45 отклоняющей системы 2 сканируетисследуемый объект 3.Последовательность обработки сигналов поясняется для одного периодастрочной развертки (фиг, 2, эпюра 14) 50 прн сканировании пучка поперек идеально резкой границы (эпюра,15). Навыходах синхрогенератора 13 выраба-;тываются сигналы 16 - 18, подаваемыесоответственно на пластину 5 и опор ные входы СД 8 и СД 9.В течение первого такта на пластину 5 подается отдельное напряжениепорядка 20 В, создающее вытягивающееполе между пластиной 5 и сеткой 6. На опорный вход СД 8 поступает открывающее напряжение, а на опорный вход СД 9 - запирающее. В результате на выходе детектора 7 появляется суммар. ный электрический сигнал 19 медлен ных электронов, который поступает через открытый СД 8 на инвентирующий вход ДУ 10В течение второго такта на пластину 5 с синхрогенератора 13 подается положительный потенциал порядка 50 В, создаюший между пластиной 5 и сеткой 6 поле, задерживающее третичные и фоновые электроны, на опорный вход СД 8 подается запирающее напряжение, а на опорный вход СД 9 - открывающее В результате на выходе детектора 7 появляется сигнал 20 вторичной эмиссии, поступающей через открытый СД 9 на неинвертирующие входы ДУ 10 и ДУ 11, На выходе ДУ 10 появляется сигнал 21 разности между суммарным сигналом 19 медленных электронов и сигналом вторичной эмиссии 20, пропорциональный числу третичных и фоновых электронов, Сигнал 21 подается на регулируемый усилитель 12 и далее на инвертирующий вход ДУ 11. На выходе ДУ 11 появляется сигнал 22 разности между сигналом вторичной эмиссии и сигналом третичных и фоновых электронов, пропорциональный количеству ВЭ 1. Настройка блок-схемы осуществляется регулировкой коэффициента передачи регулируемого усилителя 12 до получения наиболее резкого иэображения.5Фо рмула из об ре тени я Способ получения изображения врастровом электронном микроскопе, 1 О включающий облучение объекта сфокудсированным пучком первичных электронов, импульсное формирование электрического сигнала, пропорционального потоку медленных вторичных электронов, и отображение этого сигнала на экране видеоконтрольного блока,о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности за счет повышения .отношения сигнал-шум, импульсное формирование электрического сигнала осуществляют за два такта, во время первого формируют первый электрический сигнал, пропорциональный суммарному потоку, 2 З медленных электронов, во время второ"го - второй электрический сигнал, пропорциональный потоку медленных электронов за вычетом третичных и фоновых электронов, вычитают второй ЗО сигнал из первого, усиливают получен.ный разностный сигнал до получения максимально .; резкого изображения и вычитают его из второго сигнала.1224854 Составитель В. Гаврюшиндактор О. Колесникова Техред И,Попович Корретор Г. Реаетник Зака одписное Патент",.г, Укгород, ул,ктная, 4 1956/51ВНИИПИпо113035, Мо 643ого комитета СССРний и открытийшская наб д.4/5 Тираж Государствнг елам изобретва,Ж, Ра