Устройство для регистрации неупругоотраженных электронов в растровом электронном микроскопе

 

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН (19) (11) А1 (51) 4 Н О1 J 37/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АЮТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3873615/24-21 (22) 20.03.85 (46) 23,10.86. Бюл. Ф 39 (71) Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов АН СССР (72) В.В. Аристов и В.В. Казьмирук (53) 621.385.833(088.8) (56) Патент ФРГ Ф 2005682, кл. 21 g 37/01, опублик. 1974.

Reimer Ь., Volbert В. Detection

System for Backscattered Electron

by Conversion to Secondary Electrons

Sranning 1979, v. 2, р. 238-248. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

НЕУПРУГООТРАЖЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ В . РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ (57) Изобретение может быть использовано в приборостроении при производстве растровых электронных микроскопов. Цель изобретения — повышение точности анализа. В результате взаимодействия зонда 1 с точкой поверхности образца 3 неупругоотраженные электроны попадают на преобразовательную пластину 8, где образуются третичные электроны, вытягиваемые сеткой 9 и улавливаемые детектором 10. Генерируемые образцом 3 вторичные электроны задерживаются сеткой 7. Боковые электроны, образованные зондом t на апертурной диафрагме 4 и в канале объективной линзы, попадают в задерживающее поле между сеткой 7 и образцом 3. Послед. ний установлен с возможностью перемещения относительно задерживающей сетки 7. Улучшение отношения сигналшум составляет 263 за счет введения трубчатого экрана 5, соосного с оптической осью. 1 ил.

1265887

Изобретение относится к электронной микроскопии и может быть,использовано в приборостроительной промышленности при производстве растровых электронных микроскопов (РЭМ).

Одним из наиболее эффективных методов регистрации неупругоотраженных электронов (НОЭ) в РЭМ является метод, использукнций промежуточное преобразование НОЭ в медленные тре- 10 тичные электроны (ТЭ) и регистрацию

ТЭ при помощи детектора истинно вторичных электронов. Соответствующие устройства содержат ту или иную систему электродов для улавливания 15 и/или задерживания различных групп медленных электронов.

Целью изобретения является повышение точности анализа при регистрации за счет увеличения отношения щ0 сигнал — шум путем уменьшения влияния фоновых электронов.

На чертеже показана схема устройства.

На оптической оси электронного зонда 1 расположена отклоняющая система 2, исследуемый образец 3, апертурная диафрагма 4 и трубчатый экран 5, соединяющий рабочий канал объективной линзы 6 с внутренней полостью полусферической задерживающей сетки 7. На нижней части объективной линзы 6 закреплены секционированная преобразовательная пластина 8 и вытягивающая сетка 9. Вблизи от преобразовательной пластины размещен детектор 10 истинно вторичных электронов. Образец 3 и преобразовательная пластина 8 электрически изолированы от корпуса РЭМ. В режиме регистрации НОЭ на образец 3 подается положительный потенциал относительно корпуса, а на преобразовательную пластину 8 - отрицательный. При регистрации истинно вторичных электронов полярность потенциалов на образце 3 и преобразовательной пластине 8 изменяется на обратную.

Устройство работает следующим образом.

Электронный зонд 1, управляемый отклоняющей системой 2, взаимодействует с заданной точкой поверхности образца 3. Образованные в результате взаимодействия НОЭ попадают на преобразоьательную пластину 8, где образуют ТЭ, вытягиваемые сеткой 9 и улавливаемые детектором 10. Генери-. руемые объектом истинно вторичные электроны задерживаются задерживающей сеткой 7. Фоновые электроны, образованные зондом 1 на апертурной диафрагме 4 и в канале объективной линзы 6, попадают в задерживающее поле между сеткой 7 и образцом 3 и также задерживаются. Образец 3 может перемещаться относительно задерживающей сетки 7, поэтому любой его участок можно подвести в область сканирования электронного пучка. Поэтому неосвещенные пучком участки на образце отсутствуют.

Пример. Секционированная преобразовательная пластина состоит из трех концентрических колец с внешним диаметром 40, 65 и 90 мм, выполненных подобно токоведущим дорожкам печатной платы из фольгированного стек" лотекстолита ° Кольца покрыты окисью магния для увеличения коэффициента вторичной эмиссии.

Задерживающая и вытягивающая сетки изготовлены из стандартной стальной сетки с площадью ячейки 1 мм и прозрачностью около 60Х. Задерживающая сетка в виде полусферы радиусом 12 мм закреплена посредством пайки на экране в виде трубки с внутренним диаметром 4 мм, внешним диаметром 5,5 м и длиной 15 мм. В сетке имеется отверстие, равное внутреннему диаметру трубки. Трубка установлена в канале объективной линзы по плотной посадке.

Измерения проводились при энергии зонда 10 кэВ, токе зонда 10 А и ширине полосы пропускания тракта регистрации сигнала 10 Гц. На образец подавался положительный потенциал

50 В относительно корпуса РЭМ, а на все секции преобразовательной пластины †. отрицательный потенциал -70 В .

Цифровым вольтметром типа В2-23 измерялся сигнал на выходе детектора истинно вторичных электронов при сканировании электронного пучка по линии поперек узкой границы между алюминием и кремнием.

Теоретическое значение контраста для такого объекта, рассчитываемое как

1 00 max где 0 „,П ;„ †максимальн и минимальное значения сиг87

Составитель В. Гаврюшин

Редактор В. Данко Техред B.Кадар Корректор Л. Патай

Заказ 5674/52 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 12658 нала на выходе детектора, составляет 6,77.

Для известного устройства сигнал на А1 бып равен 26 мВ, íà Si

27,1 мВ, а для предлагаемого устройства — соответственно 16 мВ и

17, 1 мВ. Поскольку уменьшение регистрируемого значения сигнала обусловлено задерживанием фоновых элек- fp тронов, следовательно, сигнал фоновых электронов на выходе детектора для известного устройства равен

10 мВ. Из сравнения значений контраста можно получить,что улучшение от- f5 ношения сигнал — шум составляет 26Х.

Формула изобретения

Устройство для регистрации неупругоотраженных электронов в растровом электронном микроскопе, включающее последовательно расположенные вдоль оптической оси объективную линзу с рабочим каналом, секционированную преобразовательную пластину, выполненную из материала с повышенным коэффициентом вторичной эмиссии, вытягивающую сетку, задерживающую сетку, выполненную в виде полусферы, а также детектор вторичных электронов, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности анализа при регистрации за счет увеличения отношения сигнал — шум, оно снабжено соосным с оптической осью трубчатым экраном, соединяющим рабочий канал объективной линзы с внутренней полостью задерживающей сетки.