SU1035679A1 - Просвечивающий электронный микроскоп - Google Patents

Abstract

1. ПРОСВЕЧИВАЮдай ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, содержшций внутри вакуумной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов, в которой на подвижном столике установлен объектодерх атель в виде патрончика, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функционёшьных возможностей микроскопа за счет анализа пленок непосредственно при их нанесении или травлении, он снабжен двум  осесимметричными(Ионньми источниками с обра ценными друг к другу кольцеобразными ускорительными каналами и кольцевым экраном между источниками, при этом ионные источники установлены последовательно по ходу электронного пучка перед патрончиком, соосно с оптической осью «кроскопа и выполнены со сквозHtism цилиндрическими отверсти ми вдоль оси, a диаметротверсти  экрана составл ет не менее наружного диаметра ускорительного канала первого по ходу пучка источника и не более диаметра сквозного отверсти  второ- j го источника, составл ющего не менее (/) диаметра входного отверсти  патрон-чика , 2. ИKPOCKPП-ПО п. 1, ОТЛИч a ю д и a с   тем, что ионные источники выполнены по схеме ускори- 2 телей с анодным слоем. 00 СП а: vi со

Description

Изобретение относитс  к просвачи вающей электронной микроскопии и может найти применение при экспериментальных исследовани х кинетики изменени  структуры и состава тонк пленок в процессе их формировани  методом ионного распылени  мишени при одновременной бомбардировке поверхности подложек .

Известны просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ ),предназначенны дл  анализа уже готовых объектов, которые устанавливаютс  в микроскоп через иолюз 1 }.

Однако они не предназначены дл  анализа в процессе изготовлени .

Известно устройство дл  исследовани  кинетики  влений при ионном воздействии, исключающих воздействи воздуха на объект, представл кадее собой вакуумную камеру с помещенной в нее ионной пушкой и соединенную с колонной микроскопа шлюзовой системой . Объект, наход щийс  в вакуумной камере, подвергаетс  ионному воздействию, после чего перемещаетс  специальным штоком через шлюзову систему в колонну микроскопа дл  наблюдени . Ионна  пушка при этом выключаетс , чтобы не происходило возмущающего действи  ее полей на электронный луч микроскопа. Затем весь цикл повтор етс  2.

:i

Недостатком данног-о устройства  вл етс  невозможность непосредстг венного (.наблюдени  кинетики процессов ионного воздействи , посколь ку бомбардировка и исследование объекта разнесены во времени. Кроме того, объект должен представл ть собой уже сформированную структуру, пленка-подложка, т.е. при помощи данного устройства невозможно наблюдать кинетику образовани  и роста пленки непосредственно во врем  нанесени . При нанесении Многокомпонентных материалов возможны переходы через метастабильные фазы, которые не могут быть оёнаружены при помощи данного устройства. В то же врем  интенсивное развитие ионных методов нанесени  пленок в вакууме (ионное распыление, ионное осаждение, нанесение из ионизированных потоков ), в которых конденсаци  материала сопровождаетс  ионной бомбардировкой поверхности подложки, делает весьма актуальной задачу исследовани  и регистрации процесса на этойповерхности, особенно на начальных стади х нанесени .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей ПЭМ за счет аисшиза.пленок непосредственно при их нанесении или травлениив

Указанна  цель достигаетс  тем, что ПЭМ, содержащий внутри вакуумной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов, в которой на подвижном столике установлен объектодержатель в виде патрончика, снабжен двум  осесимметричными ионными источниками с обращенными друг к другу кольцеобразными ускорительными кан.алами и кольцевым экраном между источниками , при этом ионные источники установлены последовательно по ходу элетронного пучка перед патрончиком, соосно с оптической осью микроскопа и выполнены со сквозными цилиндрическими отверсти ми вдоль оси, а диаметр отверсти  экрана составл ет не менее наружного диаметра ускорительного, канала первого по ходу пучка источника и не более диаметра сквозного отверсти  второго источника, составл ющего не менее диаметра входного отверсти  патрончика.

Ионные источники целесообразно выполн ть по схеме ускорителей с анодным слоем.

На чертеже представлена схема ПЭМ в зоне камеры объектов.

В вакуумной колонне 1 микроскопа на подвижном столике 2 укреплен пат рончик 3 с объектом 4. Перемещение столика 2, обеспечивает небольшие сдвиги объекта относительно оптической оси микроскопа ZZ вдоль которой распростран етс  зондирукадий электронный пучок 5. На дополнительном столике6, расположенном надi основным подвижным столиком 2, последовательно вдоль оси установлены осесимметричные и жестко св занные два ионных источника 7 и 8 и экрай 9, что обеспечивает взаимное расположение ионных пучков 10 и 11, экрана 9 и объекта 4 между собой. Смещение одной из этих частей относительно других приводит к неработоспособности устройства.

Корпус каждого ионного .источника выполнен из магнитом гкого материала дл .концентрации магнитных полей соленоидов (или посто нных магнитов ) 12 и 13 в кольцевых ускорительных каналах 14 и 15, которые  вл ютс  вместе с кольцевыми анодами 16 и 17.зонами газовых разр дов и ускорени  ионов. По оси корпуса ионных источников выполнены сквозные отверсти  дл  прохождени  электрон-г ноге пучка, стенки которых 18 и 19 также изготовлены рз магнитом гкого материала и служат магнитным экраном уменьшающим воздействие магнитных псзлей соленоидов 12 и 13 на электронный зондирующий пучок 5. Небольшие магнитные пол  рассе ни , существующие внутри отверстий, имеют осеCHNttieTpH4Hyro форму и благодар  со -осному с электронным пучком расположению ионных источников практически не вли ют на качество изобра жени  в микроскопе. Установленный междуионными источниками, соосно с ним экран 9 может быть вьзполнен из материала, наносимого на объект 4. Диаметр отвер сти  экрана выполнен большим, чем наружный диаметр ускорительного канала 14 первого по ходу пучка ионного источника 7, что необходимо дл  беспреп тственного прохождени  ионного пучка 10 к объекту 4 дл  его бомбардировки , и меньшим, чем диаметр сквозного отверсти  второго источника 8, дл  беспреп тственного осаждени  материала на объект.. С этой же целью диаметр сквозного отверсти  второго ионного источника 8 не должен быть менее диаметра входного ртверюти  патрончика 3. Ускорительный канал 14 первого ионного источника ориентирован на объект, что необходимо дл  бомбардировки последнего ny ком ионов, а ускорительный канал 1 второго источника направлен на зон экрана 9, непосредственно прилегаю щего к его внутреннему диг метру, В этом случае поток распыл емого материала (экрана или специально нанесенного) попадает на объект, в колонне микроскопа выполнены подви ный ввод 20 и трубка 21 подачи газ Устройство работает следуюгдим образом. После получени  в колонне 1 мик скопа необходимого вакуума ионные точники с помощью ввода 20 сдвигаютс  к периферии камеры. Проводи с  настройка М1икроскопа в соответс вии с техническим описанием. Через имек цийс  в колонне микроскопа аиво на подвижный столик 2 подаетс  пат рончик 3с объектом 4, которым слу . жит тонка  (прозрачна  дл  электро ного пучка ) угольна  пленка или то ка  пленка другого необходимого ма териала, на КОТОЕ«Й должна быть на несена исследуема  пленка металла, сплава, соединени  и т.д; Ионные источники с помощью ввода 20 устанавливаютс  на столике б и с помощью перемещени  последнего юстир ютс  до получени  -изображени  на экране микроскопа. В ионный источник через трубку 21 подаетс  рабочий газ (Аг, N.J. Oj и т.д.) до дав лени  ( . Если в ионных источниках дл  формировани  магнитных полей, служат соленоиды, то включаетс  их питание и устанавливаетс  необходима  величина тока. На анод 16 первого ионного источника 7 подаетс  положительный потенциал величийой 0,5-2,0 КБ. .В его ускорительном канале 14 возникает разр д в скрещенных ЕН пол х и формируетс  ионный пучок 10, который направлен на объект. Осесимметри на  форма ионного пучка дает .возможность свести к минимуму искажени  траектории электронного зондирующего пучка 5. Ионным пучком 10 производитс  ионна  очистка поверхности объекта 4. Состо ние структуры объекта контролируетс  на экране микроскопа путем наблюдени  структуры или дифракционной картины. Контроль осуществл етс  непосредственно в процессе ионной очистки. По окончании ионной очистки питание анода 16 выключаетс  и включаетс  питание анода 17 второго источника 8. Ионы сформированного пучка 11 бомбардируют экран 9, производ  его распыление. Распы-. ленный материал экрана попадает на объект 4 и конденсируетс  на его поверхности в виде тонкой пленки. Контроль роста пленки проводитс  путем наблюдени  структуры и дифракционной картины на экране микроскопа . Состав пленок контролируетс  путем регистрации характеристического рентгеновского излучени . Если -пленка должна . наноситьс  в услови х ионной бомбардировки, то одновременно запитываютс  оба анода 16 и 17. Энерги  ионов регулируетс  напр жением питани  анодов, которое осуществл етс  от отдельных источников. При исследовании процессов ионного травлени  свеженанесенных пленок анод 16 включаетс  после того, как закончилось распыение мишени, т.е. выключен анод 17. Таким образом, рассмотренный ПЭМ обеспечивает исследование кинетики процессов при ионно-лучевом нанесении тонких пленок различных, в том числе и многокомпонентных материалов , ионной очистке объектов и ионном травлении пленок, сформиро™ ванных на поверхности объекта, конд:5енсации материала на поверхности объекта в услови х ионной бомбардировки последнего; анализе состава и структуры многокомпонентного объекта в процессе распылени  его ионами . В зависимости от задачи использоватьсй либо только один из ионных пучков, либо оба одновременно , -Непосредственно в течение указанных Процессов происходит наблюдение из.«энени  структуры исследуемого объекта на экране электронного . микроскопа (по изображению или диф-ракционной картине )и фиксации результатов путем фотографировани , а также регистрации состава по характеристическому рентгеновскому излучению

jl1035679 Факим Образом, эф к«ивнс)Стьтуры и состава тонких пленок

устройсгйа заключаетс  в рас-непосредственно в процессе ионоМрении функциональных воз-йо-лучевого нанесени , ионной

Мозкмос еЙ кшкроскопа путем ана-очистки, ионной бомбардировки и

ййза кинбтикй изменени  струк-ионном покрытии.

Claims (2)

1. ПРОСВЕЧИВАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, содержащий внутри вакуумной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов, в которой на подвижном столике установлен объектодержатель в виде патрончика, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей микроскопа за счет анализа пленок непосредственно при их нанесении или травлении, он 'снабжен двумя осесимметричными(Ионными источниками с обращенными друг к другу кольцеобразными ускорительными каналами и кольцевым экраном между источниками, при этом ионные источники установлены последовательно по ходу электронного пучка перед патрончиком, соосно с оптической осью »«кроскопа и выполнены со сквозными цилиндрическими отверстиями вдоль оси, а диаметр⁵отверстия экрана составляет не менее наружного диаметра ускорительного канала первого по ходу пучка источника и не 6onee_Q диаметра сквозного отверстия второ— $ го источника, составляющего не менее Диаметра входного отверстия патрон•чйка.

2. Микроскоп.по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ионные источники выполнены по схеме ускори- 2 телей с анодным слоем. ~