DE3884337T2 - Gerät zur automatischen Kontrolle des Vergrösserungsfaktors in einem Rasterelektronenmikroskop. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Gerät, das den Vergrößerungsfaktor eines Rasterelektronenmikroskops auf einen hohen Genauigkeitsgrad kontrolliert.
• Bekannte Methoden zur Eichung der Vergrößerung eines Mikroskopbildes haben von der Größe eines Eichartefakts im Betrachtungsfeld Gebrauch gemacht.
• Die einfachste Art eines Objekts ist eine Rechteckform. Die Länge oder Breite des Artefakts ist bekannt, und die scheinbare Größe des Bildes des Objektes wird zur Standardisierung der Vergrößerung verwendet. Der Abstand vom linken zum rechten Rand des Bildes des Objektes wird mit den bekannten Dimensionen des Objektes verglichen, und es wird ein Maßstabsfaktor, d. h. ein Vergrößerungsfaktor, berechnet.
• Die Schwierigkeiten bei dieser Art von Eichung sind zweifacher Art. Die erste Schwierigkeit besteht in der Erzeugung eines mikroskopischen Objekts, das eine genau kontrollierte Länge hat. Die zweite Schwierigkeit ist, zu bestimmen, welcher Teil des Bildes tatsächlich den Begrenzungen des Objekts entspricht.
• Mikroherstelltechniken verwenden typischerweise photolitographische Vorgänge, bei denen die Belichtungs- und Entwicklungs- oder Ätzdauer die Enddimensionen des Objektes bestimmen. Ferner weisen bei mikroskopischem Niveau die Ränder des Artefakts Rauhigkeiten auf. Dies führt dazu, daß die Größe des Eichobjektes von vorneherein nicht genau bekannt ist. Selbst wenn die erhaltene Dimension durch unabhängige Mittel vor ihrer Verwendung in der Mikroskopeichung exakt bestimmt werden könnte, bleibt das zweite Problem bestehen.
• Bei einer Abbildung der Ränder eines hellen Objekts auf einem dunklen Hintergrund tritt ein Übergang über einen Helligkeitsbereich auf, der sich sowohl nach heller als auch nach dunkler verglichen mit der mittleren Helligkeit sowohl des Objektes als auch des Hintergrundes erstreckt. Ein Helligkeitsprofil längs einer einzigen Linie über die Ränder einer Eigenschaft hat eine komplexe Kurvenform, die von einer Vielzahl von Faktoren abhängt.
• Bei einem Lichtmikroskop mit Vergrößerungen, die die Auflösungsgrenze von Lichtoptiken erreichen, ändert sich das Randprofil mit dem relativen Reflexionsgrad des Objektes und seinem Hintergrund, mit der Wellenlänge der Beleuchtung, mit der Höhe und Form des tatsächlichen Randes und mit der Auflösung, Tiefe des Feldes und Brennweite des optischen Systems.
• Bei einem elektronischen Rastermikroskop hängt das Profil von dem Auflösungsvermögen, der Strahlenergie und der jeweiligen tatsächlichen Randform sowie dem Zusammenwirken zwischen Elektronenstrahl und Material, das sich mit der Atomzahl ändert, ab.
• Bei beiden Arten von Mikroskopen besteht das Problem darin, zu bestimmen, wo längs einer komplexen Kurvenform die tatsächliche Randstelle liegt. Bei Rasterelektronenmikroskopen höherer Auflösung tritt der vollständige Übergang vom Hintergrund zur Objektfläche in einem wesentlich kürzeren Abstand auf, so daß die Unsicherheit um eine Größenordnung reduziert wird. Trotzdem wird jeder Fehler in der Wahl einer Randstelle in einem Zeilenabtastprofil, beispielsweise durch Auswahl eines bestimmten Helligkeitsschwellwerts, verdoppelt, wenn die scheinbare Länge des Bildes des Objektes bestimmt wird.
• Ein weiteres, zuverlässigeres Verfahren der Eichung besteht darin, auf einen Teilungsabstand eines wiederholten und exakt gebildeten Satzes von Merkmalen auf einem Bild zu eichen, anstatt zu versuchen, die absolute Länge des Objektes selbst zu berechnen. Zur Erläuterung dieser zuverlässigeren Technik sei bemerkt, daß es schwieriger ist, die Länge eines Objektes zu bestimmen, als den Unterschied der Länge zweier Objekte. Hierzu seien zwei Meßblöcke betrachtet, die abgenutzte und abgeschrägte Kanten aufweisen. Es ist schwierig, zu entscheiden, auf welcher Höhe ein Meßwerkzeug angesetzt werden soll, um die tatsächliche Länge eines Meßblockes zu bestimmen. Wenn die erforderliche Messung jedoch den Längenunterschied zwischen zwei in ähnlicher Weise abgeschrägten Meßblöcken erfaßt, spielt die gewählte Höhe des Werkzeuges keine Rolle. Mit anderen Worten heißt dies, daß dann, wenn die Messung zwischen zwei einwandfreien Kanten vorgenommen wird, die willkürliche Wahl der Werkzeughöhe keinen Einfluß hat, solange sie für beide Kanten übereinstimmt.
• Ähnlich vermeidet bei Helligkeitszeilenprofilen, die aus einem Mikroskop, z. B. einer einzigen Zeile eines Fernsehbildes erhalten werden, die Messung von der Kante eines Objektes zu der entsprechenden Kante eines benachbarten Objektes Fehler bei der Bestimmung der exakten Kantenlage im Profil. Es ist lediglich erforderlich, daß übereinstimmende Kriterien für beide Kanten verwendet werden.
• Des weiteren ist es einfacher, einen derartigen Artefakt exakt herzustellen, weil eine Reihe von Objekten in einem reproduzierbaren mittleren Abstand voneinander angeordnet werden können, ihre tatsächlichen Dimensionen jedoch aufgrund von Ungenauigkeiten im photolitographischen Verfahren variieren können. Ein derartiges Objekt könnte ein Brechungsgitter mit einer Vielzahl von parallelen, ausgerichteten Rillen sein.
• Die Kantenrauhigkeit begrenzt jedoch die Genauigkeit der Eichung. Lokale Änderungen in der Oberfläche und Rauschen im Signalsammelvorgang ergeben jedoch Ungenauigkeiten, selbst bei Teilungsmessungen. Der relative Fehler, der durch Kantenrauhigkeit verursacht wird, kann durch Teilungseichung über einen Abstand, der wesentlich größer als die Kantenrauhigkeit ist, reduziert werden. Dieses Verfahren unterliegt jedoch der Beschränkung, daß die Ränder einen immer kleiner werdenden Teil des Betrachtungsfeldes einnehmen. Da Profile typischerweise zur selbsttätigen Kantenanzeige digitalisiert werden, steigen die Quantisierungsfehler stark an. Zusätzlich wird der überwiegende Teil der digitalisierten Kurvenform nicht begenutzt; nur die Bereiche in der Nähe der beiden Ränder tragen zu dem Eichvorgang bei.
• Die Eichung wird häufig an einer Anzahl von in gleichem Abstand voneinander angeordneten Zeilen vorgenommen, so können wiederholte Messungen an der Teilung von verschiedenen Paaren von Zeilen an unterschiedlichen Stellen, sowohl horizontal als auch vertikal im Betrachtungsfeld, gemittelt werden, um die Eichunsicherheit zu verringern. Dieser Vorgang ist zeitaufwendig und ineffektiv, weil der größte Teil eines jeden erfaßten Profiles nicht zu der resultierenden Messung beiträgt.
• Viele der Schwierigkeiten bei der exakten Eichung eines Rasterelektronenmikroskops sind in einem Aufsatz "Precision Linewidth Measurement Using A Scanning Electron Microscope" von D.G. Seiler u. a., SPIE Band 480, Seite 86, 1984 beschrieben.
• Mit vorliegender Erfindung werden diese Schwierigkeiten gelöst. Wenn der Eichartefakt eine Reihe von in gleichem Abstand versetzten Zeilen ist, gleichgültig ob durch Mikroherstellung oder durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Diffraktionsgittern, ist die gesteuerte Dimension die Periodizität der Zeilen.
• Das Eichverfahren und das Eichgerät nach der Erfindung ergeben ein Zeilenabtasthelligkeitsprofil und extrahieren die Periodizität der gesamten Kurvenform. Mit Hilfe eines mathematischen Vorganges wird die Periode der sich wiederholenden Zeilen und Abstände auf dem gesamten Bild des Eichartefakten bestimmt. Da diese Periode im Bild einer bekannten Periode auf dem Artefakt entspricht, kann die Vergrößerung des Rasterelektronenmikroskops bestimmt werden.
• Das bevorzugte Verfahren zur Bestimmung der Periode der sich wiederholenden Kurvenform, z. B. ein Einzeilen-Abtast-Helligkeitsprofil über eine Reihe von Zeilen, wird mit Hilfe einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) durchgeführt. Die FFT-Technik wandelt ein Profil in eine Kurvenform mit einer größeren schmalen Spitze entsprechend der fundamentalen räumlichen Frequenz des Bildes um.
• Alle Datenpunkte von allen Rändern aller Zeilen im Betrachtungsfeld nehmen in sehr effizienter Weise teil. Die Berechnung erfolgt mit hoher Geschwindigkeit, und die dabei erhaltene Messung ist die beste Schätzung der Bildperiodidität in dem Sinn, daß die Summe des Quadrates der Fehler aufgrund der Randrauhigkeit und willkürlichen Abweichungen von der Nennperiode zwischen den verschiedenen Teilungen im Bild minimiert wird.
• Wenn der Spitzenwert in der schnellen FFT beispielsweise an der einhundertsten Datenstelle, gezählt von 0, auftritt, bedeutet dies, daß 100 fundamentale räumliche Frequenzperioden in der Bildabtastzeile vorhanden sind. Da die mittlere Artefaktteilung im vorhinein durch unabhängige und exakte Mittel bestimmt werden kann, kann die Vergrößerung des Bildes berechnet werden. Diese Eichung ist schneller, besser wiederholbar und genauer als bisher verfügbare Techniken.
• Nach der Erfindung wird ein Gerät zum Eichen des Vergrößerungsfaktors eines Rasterelektronenmikroskopes mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Elektronenstrahles, einer Rastersignalerzeugungsvorrichtung zum Produzieren eines Rastersignales, und einer Vorrichtung zum Abtasten des Strahles vorgeschlagen, das gekennzeichnet ist durch einen Eichgegenstand, auf dem eine Vielzahl von ausgerichteten Elementen vorgesehen sind, die, wenn sie von dem Elektronenstrahl abgetastet werden, ein Signal mit einer Frequenz erzeugen, die eine Grundperiodizität abhängig von dem Abstand der ausgerichteten Elemente hat,
• eine Detektorvorrichtung zum Feststellen des Signales und zum Erzeugen eines analogen Ausgangssignals mit einem Dateninhalt und der Grundperiodizität, eine mit der Detektorvorrichtung verbundene Vorrichtung zum Bestimmen der Grundperiodizität des analogen Ausgangssignals aus dem gesamten Dateninhalt des analogen Ausgangssignals, eine Steuervorrichtung zum Erzeugen eines gewünschten Verstärkungssignals, eine Korrektursignalerzeugungsvorrichtung, die mit der Vorrichtung zum Bestimmen der Grundperiodizität des analogen Ausgangssignals und der Steuervorrichtung zum Erzeugen eines Endkorrektursignals, das aus dem gewünschten Verstärkungssignal und der Grundperiodizität des analogen Ausgangssignals abgeleitet wird, verbunden ist, und eine Kombiniervorrichtung, die mit der Korrektursignalerzeugungsvorrichtung und der Vorrichtung zum Abtasten des Strahles verbunden ist, um das Endkorrektursignal und das Abtastsignal so zu kombinieren, daß ein modifiziertes Abtastsignal entsteht, das den Elektronenstrahl abtastet, um die gewünschte Vergrößerung des Rasterelektronenmikroskopes zu erzielen.
• Vorliegende Erfindung wird nachstehend im einzelnen in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
• Fig. 1 ein Diagramm der Intensität des angezeigten Signals aus einem Rasterelektronenmikroskop in bezug auf den Abstand, der über ein Eichgitter abgetastet wird,
• Fig. 2 ein Diagramm der Kurve nach Fig. 1 nach Anwendung einer schnellen Fouriertransformation, und
• Fig. 3 ein Blockschaltbild einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• Der linke Teil der Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Rasterelektronenmikroskops. Eine Hochspannungsquelle 10 ist mit einer Elektronenkanone 12, die einen Elektronenstrahl 14 erzeugt, verbunden. Kondenserspulen 16 und Fokussierspulen 18 konzentrieren den Strahl 14 auf ein Target. Das Mikroskop weist ferner Abtastspulen 20 auf, die den Elektronenstrahl über das zu betrachtende Objekt bewegen. Wenn die Abtastbreite an der CRT 22 stets konstant ist, kann die Vergrößerung des Elektronenmikroskops durch Veränderung der Amplitude der Rampenfunktion des Abtaststromes, der die Abtastspulen 20 speist, verändert werden.
• Vorliegende Erfindung ergibt ein Gerät, das die Vergrößerung eines Rasterelektronenmikroskops exakt bestimmt. Hierzu ist ein besonders exakt bearbeitetes Raster 24 im Mikroskop in der Nähe des zu prüfenden Objektes befestigt. Durch Anwendung von Brechungstechniken kann der Abstand zwischen jeder Rille auf dem Raster 24 mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Wenn der Elektronenstrahl nunmehr die Rillen abtastet, kann die Anzahl von Rillen für jede Abtastung gezählt werden. Fig. 1 zeigt das Spannungsignal, das am Ausgang des Detektors 26 der Fig. 3 für eine einzige Abtastung erzeugt wird. Die Kurvenform ist relativ unscharf und es ist schwierig, die Lage der Maxima mit einiger Genauigkeit zu bestimmen. Somit ist es schwierig, den Steigungsabstand auf der CRT 22 exakt zu messen. Es wäre einfach, die Vergrößerung des Mikroskops zu bestimmen, wenn dieser Steigungsabstand exakt auf der CRT bestimmt werden könnte, weil der tatsächliche Steigungsabstand des Rasters bekannt ist.
• Mit vorliegender Erfindung wird das von dem Detektor 26 aufgenommene Signal so manipuliert, daß diese Unsicherheit eliminiert wird, aber auch ein Signal erzeugt, das eine Rückkopplung zu der die Abtastung erzeugenden Schaltung des Rasterelektronenmikroskops ergibt, um den Vergrößerungsfaktor eingestellt zu halten.
• Ein Taktgenerator 28 erzeugt einen kontinuierlichen Fluß von Taktimpulsen. Wenn der Schalter 30 die Position 1 einnimmt, ist der Taktgenerator 28 mit dem Zähler 32 verbunden. Die Taktimpulse werden kontinuierlich von dem Zähler 32 gezählt, und diese steigende digitale Zählung wird dem Digital-Analog- Wandler 34 zugeführt. Der analoge Ausgang des D/A-Zählers 34 ist eine Rampenfunktion und steuert die Abtastung der CRT an, die in diesem anfänglichen Eichmodus nicht entscheidend ist. Der Ausgang des D/A-Wandlers 34 wird jedoch einem D/A-Wandler und Vervielfacher 36 zugeführt. Ein digitaler Konstantgenerator 38 erzeugt einen digitalen Ausgang, der von 0 bis 1 reicht. Diese Konstante ist normalerweise genau auf 1 eingestellt. Die digitale Konstante wird über den Schalter 40 an den zweiten Eingang des D/A-Wandlers und Vervielfachers 36 gegeben. Der Ausgang des D/A-Wandlers 36 ist eine Rampenfunktion, die um einen zwischen O und 1 liegenden Faktor multipliziert wird. Das Mischen der Ausgänge der Vorrichtungen 34 und 38 erzeugt lediglich eine Rampenfunktion am Ausgang der Vorrichtung 36, die etwa die richtige Amplitude zum Ansteuern der Abtastspulen 20 des Mikroskops über einen Verstärker 42 hat.
• Das Ergebnis dieser Abtastung treibt den Elektronenstrahl 14 über die Rillen im Raster 24, um das in Fig. 1 am Ausgang des Detektors 26 gezeigte Signal zu erzeugen.
• Das Signal aus dem Detektor 26 wird durch den Verstärker 44 verstärkt und sowohl der CRT 22 als auch einem Analog- Digital-Wandler 46 zugeführt. Der Analog-Digital-Wandler 46 wird mit einer Abtastrate gleich der Taktrate angetrieben und erzeugt einen Fluß von diskreten Zahlen, wobei jede Zahl einen Intensitätswert des Analogsignals bei jeder Probe darstellt. Aus Genauigkeitsgründen muß die Abtastrate wesentlich höher sein als die Frequenz des zu digitalisierenden Signales, und die Frequenz dieses Signales wird durch die Länge der Abtastzeile und die Steigung der Rillen auf dem Raster 24 bestimmt. Der Ausgang des A/D-Wandlers 46 ist eine digitalisierte Version des in Fig. 1 gezeigten Signales und ist deshalb in der Abstandsdomäne.
• Der Ausgang des A/D-Wandlers 46 wird dem Eingang eines Schnellfouriertransformationsgenerators 48 zugeführt. Der FFT-Generator 48 speichert zunächst die Daten einer Abtastung in einem Speicher. Die Daten werden in diesen Speicher durch den Taktgenerator 28 getaktet. Wenn eine Abtastung zu Ende ist und der Speicher im FFT-Generator 48 voll ist, wird der Schalter 30 in die Position 2 gebracht. Der Taktgenerator 28 aktiviert nunmehr den schnellen Fourierteil des Generators 48 und einen Zähler 50.
• Der Ausgang des FFT-Generators 48 ist in Fig. 2 gezeigt. Die X-Achse der Fig. 2 repräsentiert die räumliche Frequenz, und der Abstand von der Y-Achse zur höchsten Spitze ist gleich der Anzahl von Rillen des Rasters 24, die bei einer Abtastung des Elektronenstrahles 14 überstrichen werden.
• Da der Abstand zwischen den Rillen auf dem Brechungsgitter bekannt ist, ist die Vergrößerung des Mikroskops durch Abzählen der Anzahl von Rillen bekannt. Der Abstand zwischen der Y-Achse und der höchsten Spitze wird in Stichproben des Taktgenerators oder Bildelemente zerlegt. Da die Anzahl von Bildelementen pro Abtastung hoch ist, kann die Auflösung, d. h. die Lage des höchsten Punktes, mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Wenn der Abstand zwischen der Y-Achse und der höchsten Spitze groß ist, hat die Abtastung sich über viele Rillen bewegt, und die Vergrößerung des Mikroskops ist relativ gering. Wenn andererseits der Abstand zwischen der Y-Achse und der höchsten Spitze klein ist, ist der Elektronenstrahl nur über wenige Rillen gewandert und die Vergrößerung des Mikroskops ist verhältnismäßig hoch. Dies trifft zu, weil die horizontale Achse der CRT stets über einen konstanten Abstand abgetastet wird.
• Die übrige in Fig. 3 gezeigte Schaltung verwendet den Ausgang des FFT-Generators 48, um ein Korrektursignal zu erzeugen, das mit dem Abtastsignal so kombiniert ist, daß das Abtastsignal korrigiert wird, um die gewünschte, eingestellte Mikroskopvergrößerung zu erzielen.
• Der Ausgang des FFT-Generators 48 repräsentiert die relative Amplitude der räumlichen Frequenzen in der Folge von Daten, die ursprünglich von dem A/D-Wandler 46 ausgegeben worden sind. Beispielsweise repräsentiert die Intensität des 30. Bildelementes, gezählt von O, am Ausgang des FFT-Generators 48 die relative Größe einer sinusförmigen Komponente bei 30 Zyklen pro Abtastzeile in der Datenfolge, die durch den A/D-Wandler 46 eingegeben wird, d. h. die fundamentale sinusförmige Frequenz der Kurve nach Fig. 1. Dies stellt die Abtastung über dreißig Rillen des Brechungsgitters 24 dar.
• Die Datenfolge, die von dem FFT-Generator abgegeben wird, wird in eine Spitzendetektorschaltung verschoben, die durch ein Speicherlatch 52 und eine Vergleichseinrichtung 54 gebildet ist. Gleichzeitig mit der Bereitstellung eines jeden neuen Bildelementes für die Spitzendetektorschaltung schaltet das Taktsignal aus dem Taktgenerator 28 den Zähler 50 weiter, dessen Ausgang einem Speicherlatch 56 zugeführt wird.
• Wenn der Datenausgang aus dem FFT-Generator 48 größer als der Inhalt des Latch 52 ist, der bei 0 beginnt, und der von dem Latch 52 abgegeben und dem zweiten Eingang der Vergleichseinrichtung 54 zugeführt wird, wählt der Ausgang der Vergleichseinrichtung 54 beide Speicherlatches 52 und 56 so aus, daß ihre Eingänge gespeichert werden. Dies ergibt, daß das Latch 56 den Zählwert aus dem Zähler 50 und das Latch 52 das letzte Maximum der Daten aus dem FFT-Generator 48 speichert. Wenn alle Daten aus dem FFT-Generator 48 verschoben worden sind, enthält das Latch 52 den Wert des größten Bildelementes und Latch 56 enthält seinen Platz oder Bildzählwert von 0 in der Folge.
• Da der größte Spitzenwert in der Fouriertransformation einer periodischen Kurvenform der fundamentalen räumlichen Frequenz entspricht, enthält der Inhalt des Latch 56 die Periode des Rasterbildes in Zyklen pro Abtastzeile. Mit anderen Worten heißt dies, daß der Ausgang des Latch 56 ein Wert f von Gitterperioden für eine Abtastzeile ist. Das Latch 56 fährt fort, diesen Wert abzugeben, bis es rückgesetzt wird.
• Wenn dieser Wert einmal erhalten ist, wird der Schalter 30 zurück in die Position 1 geführt und der Schalter 40 wird in die Laufposition gebracht.
• Zu diesem Zeitpunkt stellt der Bedienende eine Steuerung 58, die die Vergrößerungssteuerung ist, ein. Der Ausgang dieser Steuerung ist eine digitale Zahl m und gibt die Zahl von Bildelementen pro um an, d. h. die gewünschte Vergrößerung des Mikroskops. In diesem Beispiel kann die Zahl in z. B. 70 sein.
• Der Vervielfacher 60 multipliziert den Ausgang des Latch 56 mit dem Ausgang der Steuerung 58, und der Ausgang wird in einen Eingang des Teilers 62 eingeführt. Die digitale Zahl f·m, oder z. B. 2100 wird beispielsweise eingegeben.
• Der Konstantdigitalzahlgenerator 64 gibt einen Wert n/p ab, wobei n die Anzahl von Bildelementen in einer Abtastzeile und p die Gitterperiode in um ist. Beispielsweise kann n = 2000 und p = 1 sein. Diese beiden Variablen werden vor der Betriebnahme des Mikroskops eingestellt. Als Ergebnis wird bei diesem Beispiel der Ausgang des Teilers 62 sehr nahe 1, dem Wert des Ausgangs des Konstantgenerators 38. In unserem Beispiel ist der Ausgang des Teilers 62 gleich 0,952. Das Verhältnis zwischen dem Wert des Ausgangs des Teilers 62 und dem des Konstantgenerators 38 ist die Kompensation, die für die Rampenfunktion durchgeführt werden muß, welche am Ausgang des D/A-Wandler-Vervielfachers 36 erzeugt wird, damit der korrigierte Vergrößerungsfaktor zur Erzielung der durch die Steuerung 58 eingestellten Vergrößerung erreicht wird.
• Wenn der Wert mit 0,952 festgestellt wird, wie in vorstehendem Beispiel, gibt dieser Wert eine Vergrößerung für das Rasterelektronenmikroskop von b. Falls die Vergrößerung auf exakt 2b erhöht werden soll, stellt der Bedienende die Steuerung 58 so ein, daß nicht die digitale Zahl 70 abgegeben wird, sondern die digitale Zahl 140. Der Ausgang des Teilers 62 wird dann 0,476, was dem kompensierten Wert entspricht, der multipliziert mit dem Ausgang des D/A-Wandlers 34 eine Rampenfunktion erzeugt, die das Werkstück nur um exakt 1/2 abtastet, wodurch die Vergrößerung verdoppelt wird.
• Die Schaltung nach Fig. 3 hält die Eichung über eine Zeitperiode aufrecht, solange andere Faktoren, wie z. B. die Elektronenstrahlenergie und dgl. konstant bleiben.
• Ein guter Teil der Schaltung nach Fig. 3 manipuliert digitale Zahlen in mathematischer Weise. Dies hat zur Folge, daß ein Teil der Schaltung des Blockschaltbilds nach Fig. 3 durch einen in geeigneter Weise programmierten Mehrzweckrechner ersetzt werden kann.

Claims (9)

1. Gerät zur Kontrolle des Vergrößerungsfaktors in einem Rasterelektronenmikroskop, mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Elektronenstrahles (14), einer Rastersignalerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Rastersignales, und einer Vorrichtung zum Abtasten dieses Strahles, gekennzeichnet durch

einen Eichgegenstand (24), auf dem eine Vielzahl von ausgerichteten Elementen vorgesehen sind, die, wenn sie von dem Elektronenstrahl abgetastet werden, ein Signal mit einer Frequenz erzeugen, die eine Grundperiodizität abhängig von dem Abstand der ausgerichteten Elemente hat, eine Detektorvorrichtung (26) zum Feststellen des Signales und zum Erzeugen eines analogen Ausgangssignals mit einem Dateninhalt und der Grundperiodizität, eine mit der Detektorvorrichtung verbundene Vorrichtung zum Bestimmen der Grundperiodizität des analogen Ausgangssignales aus dem gesamten Dateninhalt des analogen Ausgangssignals,

eine Steuervorrichtung (58) zum Erzeugen eines gewünschten Verstärkungssignals,

eine Korrektursignalerzeugungsvorrichtung, die mit der Vorrichtung zum Bestimmen der Grundperiodizität des analogen Ausgangssignals und der Steuervorrichtung zum Erzeugen eines Endkorrektursignals, das aus dem gewünschten Verstärkungssignal und der Grundperiodizität des analogen Ausgangssignals abgeleitet wird, verbunden ist, und

eine Kombiniervorrichtung, die mit der Korrektursignalerzeugungsvorrichtung und der Vorrichtung zum Abtasten des Strahles verbunden ist, um das Endkorrektursignal und das Abtastsignal so zu kombinieren, daß ein modifiziertes Abtastsignal entsteht, das den Elektronenstrahl abtastet, um die gewünschte Verstärkung des Rasterelektronenmikroskops zu erzielen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichgegenstand ein Brechungsgitter ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Bestimmen der Grundperiodizität des analogen Ausgangssignals einen Analog-Digital-Wandler (46) zum Erzeugen eines digitalen Ausgangssignales und eine Schnellfouriertransformations-Erzeugungsvorrichtung (48) zum Erzeugen eines digitalen Ausgangssignales, das aus dem analogen Ausgangssignal abgeleitet wird, aufweist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Bestimmen der Grundperiodizität des analogen Ausgangssignals ferner einen Taktgenerator (28) zum Erzeugen von Abtastimpulsen für den Antrieb des Analog-Digital-Wandlers (46) und des Schnellfouriertransformations-Erzeugungsvorrichtung (48), einen Spitzendetektor zum Bestimmen des höchsten Wertes des digitalen Ausgangssignals, einen Speicher zum Speichern der Abtastzahl des größten Spitzenwertes, die der Zahl der Grundperioden des analogen Ausgangssignals pro Abtastung entspricht, und eine Schaltvorrichtung (30) zum Unwirksammachen der Schnellfouriertransformations-Erzeugungsvorrichtung, sobald die Abtastzahl erreicht ist, aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzendetektor eine erste Speichereinheit (52) und eine Vergleichseinrichtung (54) aufweist, wobei die erste Speichereinheit das digitale Ausgangssignal empfängt und mit der Vergleichseinrichtung so verriegelt ist, daß der höchste Wert des digitalen Ausgangssignals gespeichert wird.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Speichern der Abtastzahl des höchsten Spitzenwertes einen ersten Zähler (50) aufweist, dessen Eingang mit dem Taktgenerator verbunden ist und dessen Ausgang an eine zweite Speichereinheit (56) gelegt ist, die ebenfalls mit der Vergleichseinrichtung verbunden ist, derart, daß dann, wenn der höchste Wert durch die Vergleichseinrichtung bestimmt wird, der Zählwert des ersten Zählers in die zweite Speichereinheit verriegelt wird, wobei der Zählwert die Anzahl von Grundperioden darstellt, die in einer einzigen Abtastung abgetastet werden, und damit für den tatsächlichen Verstärkungsfaktor des Rasterelektronenmikroskops repräsentativ ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Erzeugen eines Abtastsignals den Taktgenerator (28) aufweist, der mit einem zweiten Zähler (32) verbunden ist, welcher an einen Digital-Analog-Wandler (34) angeschlossen ist, der seinerseits an einen ersten Eingang einer Digital-Analog-Wandler-Vervielfachervorrichtung (36) gelegt ist, deren Ausgang das Abtastsignal ist.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektursignal-Erzeugungsvorrichtung einen Vervielfacher (60) aufweist, der mit der Steuervorrichtung (58) und der zweiten Speichereinheit (56) so verbunden ist, daß ein Zwischenkorrektursignal erzeugt wird, das das Produkt des Signals gewünschter Verstärkung und des Zählwertes ist, daß ein erster Konstantzahlgenerator (64) zum Erzeugen einer ersten Konstantzahl und eine Teilervorrichtung (62) vorgesehen sind, wobei die Teilervorrichtung mit der Vervielfachervorrichtung und dem die erste Konstantzahl erzeugenden Generator so verbunden ist, daß das Korrektursignal erzeugt wird, das durch Teilen des Zwischenkorrektursignales in die erste Konstantzahl erzeugt wird.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombiniervorrichtung einen Schalter (40), der den Ausgang der Teilervorrichtung an einen zweiten Eingang des Digital-Analog-Wandlers legt, und den Vervielfacher (36) aufweist, in welchem das Abtastsignal mit dem Endkorrektursignal multipliziert wird, um das modifizierte Abtastsignal zu erzeugen.