DE1913134B2 - Verfahren zur korrektur des astigmatismus einer elektronenlinse - Google Patents

Description

Bei einer Vorrichtung

des Ver-

grtter mit hinreichender Kantenschärfe als Probe

n-Raster-EinrichtimE des Elek- ^^ ^der ^nt £

der vorzugsweise um 45° zueinander versetzt iicgen-ProhenX ^Uberstreic^· ^Das Gitternetz wird in der ir^^ne r^ge?^Tdnet- ^{Daher ist ein}- Rufende g der Astigmatismuskorrektur ohne Ver-

lfniZ^& u J^okussi^erung möglich. Außerdem ist es nicht unbedingt erforderUch, daß da-, Gitternetz

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der F i g. 1 und 2 näher erläutert.

F i g. 1 stellt den elektrischen Prinzipschaltplan für die Durchführung des Verfahrens dar. Die Elektronenkanone EK des Elektronenstrahlmikroanalysators erzeugt in Verbindung mit der astigmatischen Linse L einen fokussierten Elektronenstrahl ES, der die Probe P an der Stelle anregt, an der er sie trifft. Die Probe P besteht aus einem Kreuzgitter KG mit Stegen, z. B. A₁, St₂ und A₃, das vom Elektronenstrahl ES an den Stellen P₁, P₂ und P₃ im Verlaufe einer geradlLJgen Abtaststrecke LS getroffen wird. Der elektronische Detektor ED erhält von diesen StellenP₁-^P₃ ausgehende Energie und erzeugt jeweils ein Signal DS, welches an eine der Ablenkeinrichtungen, z. B. an das vertikale Ablenkplattenpaar V, einer Bildröhre KR, z. B. einer Kathodenstrahlröhre, gelegt wird. Zur Erzeugung der geradlinigen Abtaststrecke LS auf der Probe dient das Ablenksystem A. Es wird von einem Ablenkgene

rator AG versorgt, der auch eine Spannung U für die Horizontalablenkung H der Kathodenstrahlröhre KR liefert.

Es wird somit das von einem (nicht näher dargestellten) elektronischen Verstärker erzeugte Video- Signal (ImpulseI₁.../_s auf dem BildschirmBS) dazu verwendet, die Vertikalablenkung der Kathodenstrahlröhre iö?, deren Zeitachse synchron mit der Geschwindigkeit der geradlinigen Abtastung im Elekto tronenstrahlmikroanalysator geschrieben wird, zu

Zwei 'im 45° gegeneinander versetzte Quadrupoi-Korrektursysteme QK₁ und QF werden über Korrekturregler K₁ und K₂ von eincir Korrekturspan-

nungsgenerator KGR mit den Spannungen U₁ bzw. U₂ gespeist. Befindet sich die Anlage in Betrieb, dann erscheint auf dem Bildschirm BS der Kathodenstrahlröhre KR ein Oszillogramm (s. Fig. 2a bis 2c). Mit den Reglern K₁ und K₂ werden nun die Korrektur-

ao felder (Quadrupolsysteme QK₁ und QK₂) so lange verstellt, bis alle im Oszillogramm erscheinenden Impulse I₁... I₃ eine in Fig. 2 c gezeigte Rechteckform haben.

Bei dem in F i g. 2 a dargestellten Oszillogramm

as erscheint der erste Impuls I₁ (zu Steg A₁ gehörend) nahezu in Rechteckform, während die zu den Stegen St₂ und St₃ gehörenden Impulse I₂ bzw. I₃ von dieser Form abweichen. Ähnliches gilt für die in F i g. 2 b dargestellten Impulse Z₁... I₃, wobei dieses Mal die

Impulse I₁ und I₂ von der Rechteckxorm des Impulses /₃ abweichen. In beiden Fällen ist ein Astigmatismus des Elektronenstrahls ES vorhanden. Die Erregung der beiden vorzugsweise um 45° gegeneinander versetzten Korrektur-Quadrupolsysteme QiT₁

und QK₂, die in der astigmatischen Linse L eingebaut sind, werden nun so lange mit den Korrekturreglern K₁ und K₂ verändert, bis die Flankensteilheit der Impulse I_x... I₃ für alle abgebildeten Stege St₁... St₃ gleich groß ist. Dann ist die visuell beobachtete Schärfe des Video-Signals überall gleich groß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

stellen läßt, daß ein den Astigmatismus bervorrufen- Patentansprüche: des Feld kompensiert wird. Bei der Elektronenstrahl- mikroanalyse werden Elektronenlinsen eingesetzt, um

1. Verfahren zur Korrektur des Iinsenastigma- den anregenden Elektronenstrahl am Anregungsort tismus in Elektronenstrahlgeräten, in weichen S so zu fokussieren, daß sein Durchmesser minimal Proben rasterförmig von einem Primärelektronen- wird (z. B. 0,1 μ). Das ist allerdings nur dann sinnstrahl überstrichen werden und die in ihrem vofl, wenn der Brennfleck dabei rotationssymmetrisch Primärstrahlengang Ablenkeinrichtungen und bleibt (d. h. kreisförmig), weil sonst das Punktauf-Mehrpol-Stigmatoren aufweisen, sowie Detek- Iösungsvermögen richtungsabhängig wird. So erzeugt toren zum Nachweis der von den Proben beim i» ein Luisenastigmatismus z.B. einen elliptischen Abrastern der Probenoberfläche mittels des Brennfleck.

Primärelektronenstrahls ausgehenden Sekundär-' Es ist bekannt, daß zur Erzeugung eines Korrekturstrahlung und den Detektoren nachgeschaltete feldes in vielen Anlagen ein magnetisches OktupolrttiuioiiiL·!· σαιίιιιlh, uaD um ucm rnniarsiraai system verwendung nnaei, weicnes aus zwei um 'H)

ein Gitfr abgetastet wird, die von den Detektoren 15 gegeneinander versetzten Quadrupolsystemen besteht,

beim Abrastern dieses Gitters aufgenommenen Die beiden Quadrupolsysteme können getrennt erregt

Signale der Bildröhre zugeführt werden, da- werden, so daß sich ein resultierendes Feld erzeugen

durch gekennzeichnet, daß mittels des läßt, welches dem zu korrigierenden, den Astigmatis-

Primärelektronenstrahls ein Gitternetz abgerastert mus erzeugenden Feld in Stärke und Richtung gerade

wird, dessen Gitterstege Winkel miteinander ein- 20 entgegengesetzt ist. Eine genaue Indikation dieses

schließen, daß die beim Abrastern dieses Gitters korrigierten Zustandes ist sebr wichtig und ent-

vom Detektor gelieferten Signale der einen der scheidet mit ül>er die Güte jedes Korrekturverfahrtns.

beiden Ablenkeinrichtungen der Bildröhre und Aus dem Aufsatz »High resolution scanning elec-

eine der Ablenkspannungen der Ablenkeinrich- tron microscopy« aus »Journal of Scientific Instru-

tung im Primärelektronenstrahlengang der ande- as ments«, VoI 42, 1965, S. 81 bis 85, ist zu entnehmen,

ren Ablenkeinrichtung der Bildröhre zugeführt bei einem hochauflösenden Raster-Elektronenmikro-

werden, und daß die Spannungen an den Stig- skop einen mehrpoligen elektrostastischen Stigmator

matorpoisystemen über Korrekturregler so lange zur Verbesserung des Astigmatismus vorzusehen,

verändert werden, bis alle auf dem Bildschirm Weiter ist es aus diesem Aufsatz bekannt, den Strahl-

der Bildröhre beobachteten Impulse gleiche 30 durchmesser mit Hilfe eines kontrastreichen Prüf-

Flankensteilheit aufweisen. lings, beispielsweise eines feinen Gitters, zu messen,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- wobei die Kantenschärfe des Gitters mit optischen kennzeichnet, daß mit Hilfe des Ablenksystems Mitteln bestimmt wird.

(A) der Elektronenstrahl (ES) in einer Geraden In einem anderen Aufsatz »Experiments with

(LS) derart über die Stege (St₁... St₃) des Metall- 35 Quadrupole Lenses in a Scanning Microscope« aus kreuzgitters (KG) geführt wird, daß der Elek- »Journal of Applied Physics«, Vol. 38, 1967, Nr. 11, tronenstrahl (ES) mindestens zwei in verschiede- S. 4257 bis 4266, ist ein Rastermikroskop beschrienen Richtungen verlaufende Stege (z. B. 5Z₁ und ben, bei dem Quadrupol-Linsen verwendet sind. Ein St₂) überstreicht. besonderer Stigmator zur Verbesserung des Astig-

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- 40 matismus ist nicht vorgesehen. Für die Messung des rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Elektronenflecks wird die bekannte Weite eines Prüfdaß das Gitternetz ein Metallkreuzgitter (KG) mit lingsgitters herangezogen.

hinreichender Kantenschärfe ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Ver

bindung mit schon vorhandenen elektrischen Einrich-45 tungen eines Elektronenstrahl-Mikroanalysators eine

sehr schnelle und genaue Anzeige des Korrekturzustandes des Astigmatismus herbeizuführen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren gemäß der

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mittels des des Linsenastigmatismus in Elektronenstrahlgeräten, 50 Primärelektronenstrahls ein Gitternetz abgerastert in welchen Proben rasterförmig von einem Primär- wird, dessen Gitterstege Winkel miteinander einelektronenstrahl überstrichen werden und die in schließen, daß die beim Abrastern dieses Gitters vom ihrem Primärstrahlengang Ablenkeinrichtungen und Detektor gelieferten Signale der einen der beiden Mehrpol-Stigmatoren aufweisen sowie Detektoren Ablenkeinrichtungen der Bildröhre und eine der Abzum Nachweis der von den Proben beim Abrastern 55 lenkspannungen der Ablenkeinrichtung im Primarder Probenoberfläche mittels des Primärelektronen- elektronenstrahlengang der anderen Ablenkeinrichstrahls ausgehenden Sekundärstrahlung und den tung der Bildröhre zugeführt werden und daß die Detektoren nachgeschaltete Bildröhren, dadurch, daß Spannungen an den Stigmatorpolsystemen über Kormit dem Primärstrahl ein Gitter abgetastet wird und rekturregler so lange verändert werden, bis alle auf die von den Detektoren beim Abrastern dieses Gitters 60 dem Bildschirm der Bildröhre beobachteten Impulse aufgenommenen Signale der Bildröhre zugeführt gleiche Flankensteilheit aufweisen. Dabei läßt sich werden. im Gegensatz zu bekannten Verfahren die Astig-

Um mit einer Elektronenlinse in abbildenden matismuskorrektur überprüfen, ohne die Erregung Systemen eine hohe Punktauflösung zu erzielen, muß der Elektronenlinsen verändern zu müssen. Andererder Astigmatismus dieser Linse korrigiert werden. 65 seits ist bei dem Verfahren nach der Erfindung die Alle bisher bekannten Verfahren, die für derartige Beurteilung der Astigmatismuskorrektur nicht auf Korrekturen geeignet sind, erzeugen ein Störfeld, eine Auswertung des Probenbildes angewiesen, sonwelches sich in Stärke und Richtung gerade so ein- dem kann durch Beobachtung des die Intensität der