Растровый электронный микроскоп

акизмери- бъектоустрои- ктронов с эле ч повыш и изм элек истемои, тройст- оняющей ом м о з рныйроециОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР делАм иЗОБРетений и ОтнРьГОФг(54)(57) РАСТРОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, содержащий последовательно размещенные внутри колонны источникэлектронов, систему электромагнитныхлинз, стигматор, апертурную диафрагму, основную отклоняющую систему.и механизм перемещения обьектодержателя с ходовыми винтами, связанными ения,"л с шаговыми электродвигателямиже двухкоординатную лазерную тельную систему перемещениядержателя и видеоконтрольноество, включающее детектор элусилитель и индикаторный блоронно-лучевой трубкой, о т лщ и й с я тем, что, с цельюия точности.и снижения времрения расстояний, он снабженронно-лучевой измерительнойсодержащей позиционирующее уво в виде дополнительной отклсистемы, связанной с генератцифровых разверток, и управлблоком, соединенным с генерацифровых раэверток, выходомизмерительной системы и шагоэлектродвигателями, а индикаблок выполнен с возможностьюрования масштабной сетки.1191980 Изобретение относится к электрон. ной микроскопии и может быть исполь зовано для измерения расстояний между структурами объекта, преимущественно объектов микроэлектроники, например, полупроводниковых шайб и фотошаблонов,Целью изобретения является повышение точности ц снижение времениизмерения расстояний. 1 О,На фиг. 1 показана общая схема РЗМ;на фиг. 2 - масштабная сетка для измерения расстояний.В вакуумированной электронно-оптической колонне 1 (фиг. 1) размещены 15источник 2 электронов, система уменьшающих электромагнитных линз 3 и 4,электромагнитный стигматор 5 и апертурная диафрагма 6 для формированиятонкосфокусированного пучка первичных 20электронов 7; Внутри рабочего каналалинзы 4 размещена основная отклоняющая система 8, предназначенная длярастрирования поверхности объекта 9в направлении осей Х и У. Вблизи поверхности объекта установлены детекторы 10 и 11 электронов и датчик 12,имеющие выводы 13 из колонны 1. Генератор 14 основной развертки связанс помощью электрической схемы 15 З 0с отклоняющей системой 8 и с помощьюкоммутатора 16 с системами 17 отклонения индикаторных блоков 13, 19, 20.С помощью. электрической схемы 15,представляющей собой управляемый уси-Злитель, можно регулировать увеличение, изменяя токи в катушках основнойотклоняющей системы 8.Электронно-лучевая измерительнаясистема содержит позиционирующее уст ройство в виде дополнительной отклоняющей системы 21, связанной с генератором 22 цифровых разверток позици.онирования в направлении осей Х и Ускалиброванным шагом 0,02 мкм в диа назоне отклонения 10 мкм. Электронно-лучевое позиционирование осуществляется вручиую, посредством перемещения стрелки на генераторе 22 развертки или автоматически при включенном переключателе 23 между генератором развертки 21 и управляющим блоком 24. Управляющий блок может быть.выполнен на базе малой управляющейЭВМ типа КЗК 4100 (фирма Роботрон, ГДР)55: Величина отклонения в виде последо-. "вательности целых чисел с шагом,соответствующим величине 0,02 мкм,2может быть автоматически перенесенас учетом знака на устройство 25 отсчета, которое также может отображатьрезультат измерения лазерной измерительной системы.Индикаторный блок 20 выполненс возможностью проецирования на экранкалиброванной масштабной сетки, чтореализуется с помощью добавочногоустройства 26. Масштабная сетка выполнена таким образом, что учитывается точная величина увеличения и искажения геометрической формы на краяхизображения.Камера 27 объектов содержит прецизионный координатный стол 28 с диапазоном перемещения объектодержателя до одного дециметра в направлении осей Х и Ц, Прецизионные ходовыевинты 29, которые соединены с координатным столом 28, и шаговые моторы 30 с блоками управления обеспечивают дистанционное управление перемещением объектодержателя. Шаговыемоторы 30 связаны с управляющим блоком 24, периферическая часть 31 которого служит для ввода данных.Управляющий блок 24 служит для,полного управления столом 28 и сравнения заданного значения перемещенияобъекта со средним истинным значением, измеренным лазерной измерительнойсистемой, подключенной в цепь обратной связи управления столом.Лазерная измерительная системаоснащена Не-Яе-лазером и образуетинкрементальную измерительную системус инкрементом 3 /16=0,04 мкм,Две измерительные призмы 32 лазер-ной измерительной системы для Хи У-направлений расположены непосредственно на координатном столе 28. Двепризмы 33 сравнения для Х- и У-направлений расположены в камере 27объектов таким образом, чтобы имеломесто небольшое относительное смеще"ние между измерительными призмамии призмами сравнения при изменениитемпературы камеры объекта. Дополнительно может быть предусмотрено устройство 34 для,стабилизации темпера"туры в камере 27 объектов. Видеоконтрольное устройство содержит такжеусилитель 35, связанный с коммутатором 16.На фиг. 2 показана масштабнаясетка 36 с центром 37 и края 38, 39структур объекта.Изображение края 38 структурыобъекта 9, полученное с помощью РЗМпутем ввода координат в периферическую часть 31 управляющего блока 24перемещения стола 28 объектов при 5определенном увеличении. выводятв центр экрана индикаторного блока.Вследствие неточного ввода координатотносительно нулевой точки координатобъекта и погрешности позиционирования стола край 38 структуры не находится точно в центре экрана, а смещенна расстояние д, Это расстояниеопределяют с помощью проецируемоймасштабной сетки 36, которая в практике при увеличении 10000 являетсядвухмерной решеткой с шагом деления1 мм и соответствует в плоскостипредмета шагу деления 0,1 мкм. Дополнительно считываются показания Р 20устройства 25 отсчета лазерной измерительной системы.После этого устанавливают, по возможности, изображение края 39 структуры объекта 9 в центре экрана с помощью ввода соответствующих координат и последующего перемещения стола 28. Край 30 структуры расположенв общем случае на расстоянии д,,которое также определяют с помощью ЗОпроецируемой на отражение масштабнойсетки 36.Дополнительно снимают показачия Р 2устройства 25 отсчета лазерной измерительной системы и.вычисляютрасстоя 35ние между краями структур 38 и 39 поформулеА=0 -0+йг -д.Величину Й, целесообразно привестик нулю перемещением края 38 структуры с помощью электронно-лучевогопозиционирующего устройства в центр 37экрана, а величину Р - занулениемустройства 25 отсчета лазерной измерительной системы. Тогда искомоерасстояние рассчитывают следующимобразомА=Ь+д=Э+4,где величина 0 является перемещением объекта, измеренным с помощью лазерной измерительной системы,а величина Й определена с помощью масштабной сетки, или благодаря перемещению края структуры 39 посредством позиционирующего устройства в центр экрана и отсчету соответствующих шагов перемещения. При этом края структуры всегда перемещаются в центрэкрана до перекрытия с центром 37 масштабной сетки 36.При автоматическом сложении измеряемой величины В лазерной измерительной системы для перемещения объекта с величиной Й электронно-лучевого позиционирования выводят края структур 38 и 39 с. помощью позиционирующего устройства по очереди до совмещения с центром 37 экрана. Тог- да измеряемая величина расстояния А=П+Й получается автоматически и считывается с устройства 25 отсчета управляющего блока 24.Для определения расстояний между структурами объекта, которые можно полностью представить на экране, служит только электронно-лучевая измерительная система, работающая с высокой точностью, Для этого края структур 38 и 39 приводят соответствующим числом шагов в позиционирующем устройстве последовательно до перекрытия краев с центром масштабной сетки, в то время как объект остается неподвижным. Разница в количестве шагов перемещения для достижения перекрытия краев структур с центром сетки определяет искомое расстояние. Таким образом, комбинированное использование лазерной измерительной системы и электронно-лучевого позиционирующего устройства позволяет измерять расстояния с высокой точностью в широком диапазоне величин 0,1 10000 мкм при минимальных затратах времени.. Составитель В.Гаврюшинедактор М.Товтин Техред О.Веце Корректор Г.Решетни иал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, .4 7165/49 Тираж бВНИИПИ Государствпо делам иэобр 113035, Москва, Ж8.нного комиттений и откРаушская н Подписноеа СССРч