CS238098B1

CS238098B1 - Wiring for automatic evaluation of microscopic objects

Info

Publication number: CS238098B1
Application number: CS256984A
Authority: CS
Inventors: Michael Rychnovsky
Original assignee: Michael Rychnovsky
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1985-11-13

Abstract

Zapojení je určeno pro rastrovací elektronové mikroskopy. Podstatou zapojení je, že výstupní napětí měřicího obvodu je zpracováno korekčním obvodem a zesilovači s řízeným zesílením, jejichž zesílení jsou řízena diskrétně po dekádách výstupními signály komparátorů v závislosti na velikosti napětí. Výsledné napětí je převáděno analogově - číslicovým převodníkem na číslicovou informaci o mantise výsledku. Rád výsledku je vyhodnocován dekodérem z výstupních signálů komparátorů a obvodu přepínání proudu vychylovacích cívek.The circuit is designed for scanning electron microscopes. The essence of the circuit is that the output voltage of the measuring circuit is processed by a correction circuit and amplifiers with controlled gain, the gains of which are controlled discretely by decades by the output signals of the comparators depending on the voltage. The resulting voltage is converted by an analog-to-digital converter into digital information about the mantissa of the result. The order of the result is evaluated by a decoder from the output signals of the comparators and the circuit for switching the current of the deflection coils.

Description

Vynález se týká zapojení pro automatické vyhodnocení rozměrů mikroskopických objektů, pozorovaných rastrovacím elektronovým mikroskopem.The invention relates to a circuit for automatically evaluating the dimensions of microscopic objects observed by a scanning electron microscope.

Dosavadní způsob určení rozměrů objektů, pozorovaných rastrovacím elektronovým mikroskopem, spočívá v odměřování rozměrů na obrazovce pomocí elektronicky zobrazené řady značek s přesně definovanými rozestupy, na,příklad l^um. Při měření musí obsluha mikroskopu užitím ovladačů posuvu x a y posunout obraz měřeného objektu tak, aby bylo možné pomocí řady znače!; odměřit zvolený rozměr.The prior art method of determining the dimensions of objects observed by a scanning electron microscope consists in measuring the dimensions on the screen by means of an electronically displayed series of marks with precisely defined spacing, for example 1 µm. When measuring, the operator of the microscope must use the x and y feed controls to move the image of the object to be measured by a series of markers ;; measure the selected dimension.

Nevýhodou dosavadního způsobu je zdlouhavé a únavné počítání značek na obrazovce rastrovacího elektronového mikroskopu, což často vede k chybám. Výsledek měření je navíc zatížen chybou interpolace mezi značkami.A disadvantage of the prior art method is the tedious and tedious counting of marks on the scanning electron microscope screen, which often leads to errors. In addition, the measurement result is affected by error of interpolation between tags.

Dokonalejší způsob určení rozměrů objektů, pozorovaných rastrovacím elektronovým mikroskopem, spočívá v zobrazení dvou pohyblivých značek na obrazovce, kterými obsluha, mikroskopu snadno a přesně ohraničí měřený objekt. Vlastní měření pak provádí s vysokou přesností elektronický měřicí obvod, na jehož výstupe je napětí přímo úměrné velikosti měřeného rozměru.A more perfect way of determining the dimensions of objects observed by a scanning electron microscope is to display two moving marks on the screen, by which the operator, the microscope, delimits the measured object easily and accurately. The actual measurement is then carried out with high accuracy by an electronic measuring circuit whose output is a voltage proportional to the size of the measured dimension.

Nevýhodou popsaného způsobu měření je, že velikost výstupního napětí, která závisí na vzdálenosti značek a na zvětšení obrazu, se může měnit v rozsahu několika řádů, což při přímém zobrazení změřeného údaje způsobuje změnu jeho relativní přesnosti v rozsahu několika řádů. Další nevýhodou je, že výsledný údaj platí pouze pro jedinou hodnotu urychlovacího napětí a pro jedinou hodnotu vzdálenosti pozorovaného objektu v ose z. Pro jiné hodnoty je nutné změřený údaj přepočítávat pomocí korekčních faktorů.A disadvantage of the described method of measurement is that the magnitude of the output voltage, which depends on the distance between the marks and the magnification of the image, can vary within several orders of magnitude, causing a relative accuracy of several orders of magnitude. Another disadvantage is that the resulting value is valid only for a single value of the acceleration voltage and for a single value of the distance of the observed object in the z-axis. For other values it is necessary to recalculate the measured data using correction factors.

238 098238 098

Protože u rastrovacích elektronových mikroskopů bývá ovládání zvětšení dvoustupňové.například skokově po dekádách c plynule v rozsahu jedné dekády, a protože výstupní napětí měřicího obvodu zahrnuje pouze vliv plynulého ovládání zvětšeni, je nutné navíc násobit změřený údaj příslušnou mocninou čísla 10·, podle skokově nastaveného zvětšení.Because in scanning electron microscopes, the magnification control is two-stage. For example, in decades c, it is continuously within one decade, and since the output voltage of the measuring circuit includes only the effect of continuous control, it is necessary to multiply the measured reading by the power of 10 · .

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení pro automatické vyhodnocení rozměrů mikroskopických objektů podle vynálezu, jehož podstatou je, že měřicí obvod je spojen jednak přes první zesilovač s řízeným zesílením, korekční obvod a druhý zesilovač s řízeným zesílením se vstupem analogově-číslicového převodníku, jehož sběrnicový výstup je spojen s prvním 3běrnicovým vstupem zobrazovače a jednak se vstupem prvního komparátoru, jehož výstup je spojen s řídicím vstupem prvního zesilovače s řízeným zesílením a současně ε prvním vstupem dekodéru, zatímco výstup korekčního obvodu je spojen se vstupem druhého komparátoru, jehož výstup je spojen s řídícím vstupem druhého zesilovače s řízeným zesílením a současně s druhým vstupem dekodéru. Sběrnicový výstup obvodu přepínání proudu vychylovacích cívek je spojen se sběrnicovým vstupem dekodéru, jehož sběrnicový výstup je spojen o druhým sběrnicovým vstupem zobrazovače.These drawbacks are eliminated by the circuitry for the automatic evaluation of the microscopic object dimensions of the invention, which is based on the fact that the measuring circuit is connected via a first gain-controlled amplifier, a correction circuit and a second gain-controlled amplifier with an analog-to-digital converter input. with the first 3 bus input of the display and the input of the first comparator whose output is connected to the control input of the first amplified controlled amplifier and at the same time ε of the first decoder input, while the correction circuit output is connected to the input of the second comparator whose output is connected to the control input of the second amplifier with controlled gain and simultaneously with the second input of the decoder. The bus output circuit of the deflection coil current switching circuit is coupled to the bus input of the decoder, the bus output of which is coupled to the second bus input of the display.

Hlavní výhodou zapojení podle vynálezu je úplná automatizace vyhodnocení a zobrazení výsledku měření. .Zapojení určuje automaticky správný řád výsledku v celém rozsahu zvětšení rastrovacího elektronového mikroskopu a provádí korekci výsledku v závislosti na zvolené hodnotě urychlovacího napětí a vzdálenosti pozorovaného objektu v ose z. Zapojení tak úplně odstraňuje přepočítáváni výsledku pomocí korekčních faktorů, případně určování výsledku z více údajů.The main advantage of the circuitry according to the invention is the complete automation of the evaluation and display of the measurement result. The wiring automatically determines the correct order of results over the entire scanning electron microscope range and corrects the result depending on the selected value of the acceleration voltage and the z-axis distance of the observed object. The wiring eliminates recalculation of the result using correction factors.

Další výhodou zapojení podle vynálezu je vysoká přesnost vyhodnocení a zobrazení výsledku měření, dosažená rozdělením výsledku do dvou složek - mantisy a řádu, které jsou zpracovává ny odděleně. Relativní přesnost výsledku měřeni se v celém rozsahu měření^ například 100 nm až 10 mm mění pouze v rozmezí jednoho řádu.Another advantage of the circuitry according to the invention is the high accuracy of the evaluation and display of the measurement result achieved by dividing the result into two components - mantissas and orders, which are processed separately. For example, the relative accuracy of the measurement result varies over a range of one order, for example 100 nm to 10 mm.

- 3 238 098- 3 238 098

Vynález blíže objasní výkres, na kterém je blokové schéma zapojeni pro automatické vyhodnocení rozměrů mikroskopických objektů.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in greater detail in a drawing in which a block diagram is provided for the automatic evaluation of microscopic object dimensions.

Měřicí obvod 1_ je spojen jednak se signálovým vstupem prvního zesilovače 2 s řízeným zesílením, jehož výstup je spojen s korekčním obvodem 4 a jednak se vstupem prvního konparátoru 3, jehož výstup je spojen s řídicím vstupem prvního zesilovače 2 s řízeným zesílením a současně s prvním vstupem dekodéru S. Korekční obvod 4 je spojen jednak se signálovým vstupem druhého zesilovače J5 s řízeným zesílením, jehož výstup je spojen s anslogově-číslicovým převodníkem 7 a jednak se vstupem druhého komparátoru 6, jehož výstup je spojen s řídicím vstupem druhého zesilovače 5 o řízeným zesílením a současně s druhým vstupem dekodéru 9. Sbčrnicový výstup obvodu 8 přepínání proudu vychylovecích cívek je spojen se sběrnicovým vstupem dekodéru 9. Sběrnicové výstupy anulcgově-číslicového převodníku 7 a dekodéru J9 jsou spojeny s prvním a druhým sběrnicovým vstupem zobrazovače 10.The measuring circuit 7 is connected both to the signal input of the first gain-controlled amplifier 2, the output of which is connected to the correction circuit 4, and to the input of the first comparator 3 whose output is connected to the control input of the first amplified controlled amplifier 2, The correction circuit 4 is connected both to the signal input of the second gain-controlled amplifier J5, the output of which is connected to the anslog-to-digital converter 7, and to the input of the second comparator 6, whose output is connected to the control input of the second amplified and simultaneously with the second input of the decoder 9. The bus output of the deflection coil switching circuit 8 is coupled to the bus input of the decoder 9. The bus outputs of the anulc-digital converter 7 and the decoder J9 are coupled to the first and second bus inputs of the display 10.

Zapojení podle vynálezu pracuje takto: Měřicí obvod 1. provádí měření zvoleného rozměru objektu, pozorovaného rastrovacím elektronovým mikroskopem. Na výstupu měřicího obvodu 1_ je stejnosměrné napětí přímo úměrné velikosti měřeného rozměru. Velikost napětí se může měnit v rozsahu několika řádů.The circuit according to the invention operates as follows: The measuring circuit 1 performs a measurement of a selected object size observed by a scanning electron microscope. At the output of the measuring circuit 7, the direct voltage is proportional to the magnitude of the measured dimension. The magnitude of the voltage can vary within several orders.

Toto napětí je přiváděno jednak na vstup prvního komparáto*» ru který vyhodnocuje jeho velikost, jednak na signálový vstup prvního zesilovače 2 s řízeným zesílením , Zesíleni prvního zesilovače 2 s řízeným zesílením je řízeno diskrétně po dekádách výstupním signálem prvního komparátoru 3 tak, že na výstupu prvního zesilovače 2 s řízeným zesílením je napětí s upraveným řádem. Velikost napětí dále upravuje korekční obvod 4 v závislosti na zvolené hodnotě urychlovacího napětí •a na vzdálenosti pozorovaného objektu v ose z. Velikost výstupního napětí korekčního obvodu 4 se může měnit v rozsahu několika řádů, proto js napětí dále zpracováno druhým zesilovačem 5 s řízeným zesílením, jehož zesíleni je řízeno diskrétně po dekádách výstupním signálem druhého komparátoru 6, který vyhodnocuje velikost přiváděného napětí. Na výstupu druhého zesilovače 5 s řízeným zesílením je stejnosměrné napětí,This voltage is applied to the input of the first comparator, which evaluates its magnitude, and to the signal input of the first amplified controlled amplifier 2. The amplification of the first amplified controlled amplifier 2 is controlled discreetly decades by the output signal of the first comparator 3 so that The first amplified controlled amplifier 2 is a modified order voltage. The voltage level further adjusts the correction circuit 4 depending on the selected acceleration voltage value and the z-axis distance of the object to be observed. The output voltage of the correction circuit 4 may vary within several orders of magnitude, whose gain is controlled discreetly decades by the output signal of the second comparator 6, which evaluates the magnitude of the applied voltage. There is a DC voltage at the output of the second amplified controlled amplifier 5,

238 098 přímo úměrné mantise výsledku měření, jehož velikost se může měnit pouze v rozmezí jednoho řádu. Napětí převádí analogověčíslicový převodník 7 na číslicovou informaci.238 098 directly proportional to the mantissa of the measurement result, the magnitude of which can only vary within one order. The voltage converts the analog-to-digital converter 7 into digital information.

Na sběrnicovén výstupu cbvodu 8 přepínání proudu vychylovacích cívek je logický signál, nesoucí informaci o skokově nastaveném zvětšení. Tento signál je společně s logickými signály z prvního komparátoru a z druhého komparátoru 6 přiváděn do dekodéru 9, který vyhodnocuje řád výsledku měření.On the bus output of the deflection coil current switching circuit 8, there is a logic signal carrying information about the jump set magnification. This signal, together with the logical signals from the first comparator and the second comparator 6, is fed to a decoder 9 which evaluates the order of the measurement result.

Sběrnicové výstupy analogově-číslicového převodníku 7 a dekodéru 9 jsou připojeny na první a druhý sběrnicový vstup zobrazovače 1C, který zobrazuje současně mantisu i řád změřeného rozměru. Výsledný údaj zobrazovače 1C je platný v celém rozsa hu zvětšení rastrovacího elektronového mikroskopu, nezávisle na zvolené hodnotě urychlovacího napětí a vzdálenosti pozorovaného objektu v ose z.The bus outputs of the analog-to-digital converter 7 and decoder 9 are connected to the first and second bus inputs of the display 1C, which simultaneously displays the mantissa and the order of the measured size. The resulting reading of the imager 1C is valid throughout the magnification range of the scanning electron microscope, regardless of the selected value of the acceleration voltage and the z-axis distance of the observed object.

Zapojení pro automatické vyhodnocení rozměrů mikroskopických objektů nalezne uplatnění v rastrovacích elektronových mikroskopech vc všech aplikacích, kdy je potřeba rychle a přesně určevt rozměry pozorovaných objektů libovolného druhu.Involvement for automatic evaluation of microscopic object dimensions will find application in scanning electron microscopes in all applications, where it is necessary to quickly and accurately determine the dimensions of observed objects of any kind.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

238 098

Circuit for automatic evaluation of the dimensions of microscopic objects, characterized in that the measuring circuit (1) is connected via a first gain-controlled amplifier (2), a correction circuit (4) and a second gain-controlled amplifier (5) with analog-digital input a transducer (7) whose bus output is coupled to the first bus input of the display (10) and to the first comparator (3) input whose output is coupled to the control input of the first gain-controlled amplifier (2) and the first decoder input ( 9), while the output of the correction circuit (4) is connected to the input of the second comparator (6), the output of which is connected to the control input of the second gain-controlled amplifier (5) and simultaneously to the second input of the decoder (9); 8) switching of the deflection coil current is connected to the bus input of the decoder (9), the bus output of which is only with the second bus input of the display (10).

1 drawing