SU1058006A1 - Устройство дл измерени потенциала поверхности в растровом электронном микроскопе - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ПОВЕРХНОСТИ В РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ, содержащее энергоанализатор, включающий выт гивающий и анализирующий электроды, и сцинтилл ционный преобразователь с фотоэлектронным умножителем, соединенным с одним из входов схвмы сравнени , выход которой соединен с входой задан дего генератора, а вы-, ход генератора электрически соединен с анализирующим электродом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно снабжено селективным усилителем переменного тока с выпр мителем на выходе, делителем напр жени  и ным источником посто нного тока, при этом селективный усилитель с выпр мителем включен между фотоэлектронным умножителем и первым входом схемы сравнени , делитель напр жени  включен между выходом фотоэлектронного умножител  и вторым входом схемы сравнени , а третий выход схемы сравнени  соединен с опорным (Л источником посто нного тока.

Description

ел

сю

о

Изобретение относитс  к электронной микроскопии и предназначено дл  измерени  микропотенциалов на поверхности изделий электронной техники. Одним из наиболее точных методов измерени  потенциала поверхности  вл етс  метод, в котором используетс  эффект сдвига спектра энергии истинновторичных электронов при измерении потенциала эмиттирующей точки, а измерени  свод тс  к регист рации этого сдвига. Соответствукадие устройства содержат ту или иную систему электродов дл  улавливани  и энергетического анализа вторичных электронов.. Известно устройство дл  измерени  потенциала поверхности в растре вом электронном микроскопе РЭМ ), со держащее энергоанализатор с выт ги- вающим и анализирующим электродами, На после дний из которых подаетс  потенциал от генератора пилообразного напр жени  задержки Сигнал с энергоанализатора в этом случае пред ставл ет собой кривую задержки медленных вторичных электронов. Сдвиг спектра в виде кривых задержки отиосительно начала пилообразного напр жени  характеризует потенциал повер хности в точке облучени  первичным электронньам зондом Cl3« Дл  обеспечени  работы данного устройства требуетс  непосредственное участие оператора дл  оценки сдвига кривых, воспроизводимых на экране осциллографа, т. е. сигнал, непосредственно характеризующий потенциал поверхности, отсутствует. В другом режиме работы устрвйства, используемого при формировании изображени  в потенциальном койтрас те, на анализирукйций электрод йодаетс  посто нный уррвень потенциала задержки. В этом случае коллектора достигают только вторичные электроны с энергией, большей потен циала задержки, В зависимости от соотношени  потенциалов поверхности образца и анализирующего электрода отсекаетс  больша  или меньша  част вторичных электродов и, соответстве но, измен етс  выходной сигнеш, про порциональный интегралу от распреде лени  вторичных электронов по энерг в пределах от потенциала з ержки до энергии электронов первичного эо да. Одним иэ основных недостатков устройства  вл етс  сильна  зависимость сигнала от геометрических (рельеф, микроморфологи  поверхност и эмиссионных (химический состав, работа выхода) характеристик образца и тока электронного зонда. Наиболее близким к предлагаемому по технической CSTUHOCTH  вл етс  ус ройство дл  измерени  потенцигша по верхности в РЭМ, содержащее энергоанализатор , включающий выт гивающий и анализирующий электроды, и сцинтилл ционный преобразователь с фотоэлектронным умножителем, соединенным с одним из входов схемы сравнени , выход которой соединен с входом задающего генератора, а выход генератора электрически соединен с анализирующим электродом 2j . Недостатком этого устройства  вл етс  неполна  компенсаци  вли ни  на измерени  отличий физико-химических свойств, микрогеометрин поверхности образца и нестабильности параметров первичного электронного зонда . Это обусловлено тем, что потенциал анализируквдего электрода должен быть приведен к такому значению, чтобы сигнал с энергоанализатора был пропорционален опорному - с дополнительного детектора. В идеальном случае, когда угловые и энергетические распределени  вторично ектронйой эмиссий посто нны вдоль образца,; потенциал отсечки на анализирунйцем электроде может характеризовать сдвиг кривой энергетического распределени  вторичной эндассии и Ьобственно потенциал поверхности образца . В случае же неоднородных образцов угловые и энергетические распределени  вторичной эмиссии мен ютс  вдоль поверхности образца, что приводит к неадекватности опорного сигнала, достиггиощей величин пор дка дес тков процентов. Соответствующа  погрешность определени  потенциала поверхности образца про вл етс  на изобргикени х в потенциальном контрасте , как наложение контраста от рельефа. Кроме того, отличие эмиссионных характеристик разных образцов, а также некоторый произвол в выборе исходной рабочей точки, завис щий от . степени неоднородности образца, ведет к невозможности абсолютных измерений потенциала поверхности (с учетом разности работ выхода образца и управл ющей сетки анализатора ). Цель изобретени  - повышение точности измерени  потенциала поверхности . Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  потенциала поверхности в РЭМ, содержащее энергоанализатор,включающий выт гиг вакщий и анализирующий электроды, и сцинтилл ционный преобразователь с фотоэлектронным умножителем, соединенным с одним из входов схемы сравнени , выход которой соединен с входом задающего генератора, а

выход генератора электрически соединен с анализирующим электродом, снабжено селективным усилителем переменного тока с выпр мителем на выходе, делителем напр жени  и опорным источником посто нного тока, при этом селективный усилитель с выпр мителем включен между фотоэлектронным умножителем и первым входом схемы сравнени , делитель напр жени  включен между выходом фотоэлектронного умножител  и вторым входом схемы сравнени , а третий вход схемы сравнени  соединен с опорным источником посто нного тока.

На чертеже изображена схема устройства.

Сфокусированный электронный зонд 1 направл етс  отклон ющей системой 2 на исследуемый образец 3 через отверстие энергоанализатора, включающего систему последовательно расположенных выт гиваквдего электрода 4 , анализирующего электрода 5 и дополнительного электрода 6. За . энергоаналиэатором размещен сцинтилл ционный преобразователь 7 с фото электронным умножителем(. К выходу ФЭУ подключен селективный усилитель 9 переменного тока и выпр митель 10. К электронной схеме 11 сравнени  выход выпр мител  10, опорный источник 12 посто нного тока и дополнительный делитель 13 посто нной составл кнцей сигнала , соединенный.своим входом с выходом ФЭУ 8. Выход схемы 11 сравнени  соединен с задающим генератором 14, подключенным к анализирующему электроду 5.

Устройство работает следующим образом.

Электронный зонд 1, управл емый отклон ющей системой 2, взаимодействует с заданной точкой поверхности образца 3. Генерируемые им вторичные электроны улавливаютс  выт гивак цим полем, создаваемым электродом 4 относительно поверхности образца 3. Далее вторичные электроны, имекхцие энергию большую, чем потенциальный барьер анализирующего электрода 5, ускор ютс  электродом 6 и достигают поверхности сцинтилл ционного преобрйзовател  7. При наличии на электроде 5 переменной составл ющей потенциала , обеспечиваемой с помощью генератора 14, величина потока электроно на преобразователь также оказываетс  промодулированной, переменна  составл юща  сигнала с ФЭУ 8 усиливаетс  селективным усилителем 9 переменного тока и после выпр млени  подаетс  н схему 11 сравнени , на которую в качестве опорного сигнала подаетс  также напр жение с источника 12 посто нного тока и посто нна  составл юща  с ФЭУ с определенным коэффициентом , определ емым делителем 13. При неравенстве сигнала с выпр мител  10 и опорногЬ выходного сигнала схема сравнени  регулирует уровень посто нной составл ющей потенциала задержки на электрод 5 таким образом, чтобы восстановилось равенство сравниваемых сигналов.

Перед началом работы устройство измерени  настраиваетс  следующим образом. При разорванной обратной св зи и потенциале образца 3 и анализирукндего электрода 5 равному нулю амплитуда модул ции потенциала на электроде 5 устанавливаетс  такой, чтобы сигнал на выходе селективного усилител  достаточно превышал уровень шумов. Затем, при замыкании обратной св зи, регулируют величину опорного напр жени  с Источника 12 до установлени  нулевого сигнала на выходе схемы сравнени .

При изменении потенциала образца, например в сторону, отрицательных значений , крива  распределени  истинно вторичных электронов смещаетс  в боле высокоэнергетическую область. При это уменьшаетс  глубина высокочастотной модул ции потока электронов и, соответственно , уровень переменной составл ющей сигнала на выходе энергоаналиэатора . Св занное с этим смещение сигнала на выпр мителе 10 по сравнению с опорным напр жением ведет к по влению на выходе схемы 11 сравнени  управл ющего сигнала, который в качестве обратной св зи регулирует величину посто нной составл к цей потенциала

.задержки на анализирующем электроде 5 в сторону смещени  энергии низкоэнергетических эле:ктронов так, что глубина модул ции электронного потока и, соответственно, уровень сигнала на выходе выпр мител  10 восстанавливаютс  до прежнего заданного значени . Таким образом, напр жение на выходе схемы сравнени  авто1матически отслеживает смещение начала кривой энергетического распределени  вторичных электронов при изменении потенциала поверхности образца в точке зондировани .

Повышение точности измерений в случае неоднородных образцов в предлагаемом устройстве по сравнению с известными определ етс  тем, Ч1;;р переменна  составл юща  сигнала с преобразовател  7 зависит только от модулируемого начального участка кривой задержки, а зависимость от всей более высокоэнергетичной части электронной эмиссии исключаетс , тогда как в известном устройстве во всей этой области вариации угловых и энергетических распределений, регистрируеьйвс неэквивалентными датчикг1ми , привод т к значительным погреш

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ПОВЕРХНОСТИ В РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ, содержащее энергоанализатор, включающий вытягивающий и анализирующий электроды, и сцинтилляционный преобразователь с фотоэлектронным умножителем, соединенным с одним из входов схвмы сравнения, выход которой соединен с входой задающего генератора, а вы-, ход генератора электрически соединен с анализирующим электродом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено селективным усилителем переменного тока с выпрямителем на выходе, делителем напряжения и опорным источником постоянного тока, при этом селективный усилитель с выпрямителем включен между фотоэлектронным умножителем и первым входом схемы сравнения, делитель напряжения включен между выходом фотоэлектронного умножителя и вторым входом схемы сравнения, а третий выход g схемы сравнения соединен с опорным источником постоянного тока.

   I