DE2004256B2 - Vorrichtung zur festkoerperoberflaechenanalyse mit einer elektronenstrahl-mikrosonde - Google Patents

Description

der Sekundärelektronen in der zugehörigen Emp- elektrostatisches und teilweise elektromagnetisches

fangvorrichtung aufzunehmen. Dazu wird die Emp- Feld dienen. Vorzugsweise wird jedoch die Diver-

fangsvorrichtung gewöhnlich auf einem gegenüber genz ausschließlich mit einem elektrostatischen Feld

dem Objekt bzw. Festkörper positiven Potential ge- hervorgebracht da dieses einfacher imd kontrollierhaiten, so daß die Sekundärelektronea auf die Emp- S barer zu erzeugen ist Dazu ist vorteükafterweise ein

fangvorrichtung zu gezogen werden. Das positive zum Elektronenstrahl koaxialer, zylindrischer Schirm

Potential der Empfangsvorrichtung erzeugt ein elek- vorgesehen, der als Elektrode wirkt Dabei kann der

trostatisches Feld, welches ähnlich einer Sammellinse Detektor in der Wandung des Schirmes angeordnet

wirkt sein bzw. einen Teil dieser Wandung bilden.

Es ist auch bekannt, für den gleiches Zweck die io Das erfindungsgemäß vorgesehene elektrostatische

Empfangsvorrichtung bzw. den Detektor so auszule- und/oder elektromagnetische Feld kann derart sein,

gen, daß er einen großen Raamwinkel am Aufprall- daß sich die Bewegungsbahnen der Sekundärelektro-

punkt erfaßt ün Grenzfall sogar eine Halbkugel nen fontänenartig auseinanderrächern, wobei der Fä-

Dies ist Jedoch nor bei gewissen Detektortypen mög- eher symmetrisch oder durch Einfluß des Feldes des

lieh, nicht mit Szintillatoren. U₅ Detektors selbst asymmetrisch sein kann. Das Feld

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei kann weiterhin derart sein, daß die Bewegungsbahsolchen Geraten ia der Vorrichtat^ zum Empfang nen der Sekundarelektronen bezüglich der Festkörvon Sekundärelektronen nicht notwendigerweise ein peroberflächennormalen am Aufprallpunkt des Pn-Maximum an Sekundarelektronen aufgenommen märelektronenstrahls divergieren. Die Oberflächenwerden muß, um die größte Empfindlichkeit zu er- 20 normale kann mit der Achse des Primärelektroaenzielen. Im Gegenteil, wenn an die Vorrichtung zum Strahls zusammenfallen.

Empfang der Sekundarelektronen eine zu hohe Span- Die geschilderte Divergenz der Sekundärelektronen nung gelegt wird, dann fängt sie fast alle Sekundäre- bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat zwar zur lektronen ohne Rücksicht auf ihre Richtung auf, so Folge, daß den Elektronendetektor weniger Sekundärdaß kein beobachtbarer Kontast herrührend von 25 elektronen als bei den bekannten Vorrichtungen erelektrischen oder magnetischen Feldverteüungen am reichen. Jedoch wird derjenige Kontrast in dem mit oder in der Oberfläche des untersuchten Objektes Hilfe der Sekundärelektronen erzeugten zweidimen- bzw. Festkörpers, entsteht sionalen Bild verbessert, der eine Folge solcher

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine Eigenschaften des untersuchten Festkörpers an der Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu ver- 30 Oberfläche ist, welche die Sekundärelektronen bemitteln, bei welcher die Richtung der austretenden vorzugt in einer bestimmten Richtung austreten las-Sekundärelektronen nicht verwischt wird, sondern sen. Zu diesen Eigenschaften gehört auch die Festzur Gewinnung von Informationen über das unter- körperoberflächengesalt, und mit der erfindungsgesuchte Objekt bzw. den untersuchten Festkörper her- mäßen Vorrichtung kann deutlich zwischen Beulen angezogen werden kann. ₃₅ und Gruben unterschieden werden, weil eine zur·

Dies ist mit einer Vorrichtung der eingangs ange- Detektor hin geneigte Fläche hell und eine vom Degebenen Art erreicht, welche erfindungsgemäß ge- tektor weg geneigte Fläche dunkel in dem erwähnten kennzeichnet ist durch eine Einrichtung zur Erzeu- zweidimensionalen Bild erscheint. Sogar vergleichsgung eines elektrischen und/oder magnetischen FeI- weise flache Vertiefungen oder Erhebungen werden des. das die Sekundärelektronen in bezug auf eine 40 sichtbar gemacht während bei herkömmlichen Vorzur Oberfläche des Festkörpers senkrechte Gerade richtungen der in Rede stehenden Art dies nicht geradial nach außen beschleunigt. schieht, sondern nur ein schwacher Kontrast erzeugt

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind wird,

den Ansprüchen 2 bis 11 zu entnehmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich je-

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist also 45 doch insbesondere zur Feststellung solcher Eigenzwischen dem Elektronendetektor und der Ober- schäften eines untersuchten Festkörpers, die von fläche des untersuchten Festkörpers ein derartiges einem Potentialkontrast oder von elektromagnetielektrisches und/oder magnetisches Feld vorgesehen, sehen Feldern an oder in der Nähe der Festköiperdaß die Sekundarelektronen zwischen Aufprallpunkt oberfläche herrühren. Die Beobachtung von Poten- und Detektor divergieren bzw. auseinanderlaufen, 50 tialkontrasten ist insbesondere für die Prüfung des anstatt in maximaler Anzahl einfach zum Detektor Verhaltens von Halbleitern, integrierten Schaltungen hingezogen zu werden. Auf diese Weise werden die und Mikroschaltkreisen wertvoll.
Unterschiede in den Bewegungsrichtungen der aus- Bei der Untersuchung von örtlichen elektromagnetretenden Sekundarelektronen nicht nur nicht ver- tischen Feldern bzw. der daraus resultierenden wischt, sondern im Gegenteil besonders hervorgeho- 55 Eigenschaften ist zu berücksichtigen, daß deren Einben, fluß komplexer ist, da sowohl die Komponenten

Liegt die untersuchte Festkörperoberfläche senk- senkrecht zur Oberfläche als auch die dazu parallerecht zum Primärelektronenstrahl, dann divergieren len Komponenten die Bahn der Sekundärelektronen die Sekundärelektronen bezüglich der Achse dieses beeinflussen. Durch geeignete Anordnung der Detek-Strahles. Ist dagegen die untersuchte Festkörperober- 60 toren ist es jedoch möglich, zwischen ihnen zu unterfläche zum Primärelektronenstrahl geneigt, dann scheiden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung divergieren die Sekundärelektronen in der Regel be- können beispielsweise magnetische Bereiche von mizüglich der zur Oberfläche des Festkörpers senkrech- kroskopischer Ausdehnung in magnetischen Materiaten Geraden am Aufprallpunkt des Primärelektro- lien oder bei Aufzeichnungen auf magnetischem nenstrahls. 6₅ Band untersucht werden.

Wie erwähnt, kann zur Erzeugung der besagten Die divergierenden Bewegungsbahnen der Sekun-

Divergenz der Sekundarelektronen ein rein elektro- därelektronen, die durch das erfindungsgemäß vorge-

statisches, rein elektromagnetisches oder ein teilweise sehene. vorzugsweisp. e>\pVtmiitatierh* ρί»μ har-un™*-

rufen werden, müssen nicht ständig weiter auseinan- den und zum Teil die innere Oberfläche des derlaufen, sondern können, auch am Anfang mit ab- Schirms C erreichen. Werden also Sekundärelektronehmender Divergenz verlaufen. Insgesamt ist jedoch nen auf Grund besonderer Eigenschaften der Oberein divergenter Verlauf gegeben. Das Feld kann fläche des Festkörpers S an dem gerade vom Primärdurch zwei oder mehrere überlagerte Felder gebildet 5 elektronenstrahl beaufschlagten Punkt zu einer besein. Die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vor- stimmten Seite des Primärelektronenstrahls vor allem richtung kann durch Variation der Potentiale verän- abgegeben, dann wird diese Wirkung durch die Erdert werden, welche an deren einzelnen Bauteilen findung noch verstärkt, so daß die Sekundärelektroaufrechterhalten werden. nen hauptsächlich das gegenüberliegende Bogenstück

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeich- 10 des Schirms C erreichen, nicht jedoch über den ge-

nungen beispielsweise beschrieben. Darin zeigt, je- samten Schirmumfang verteilt werden,

weils schematisch In F i g. 1 sind die Bewegungsbahnen einiger Se-

F i g. 1 die Ansicht eines Teils eines Axialschnitts kundärelektronen bestimmter Energie (4-Elektro-

durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, nen-Volt) dargestellt, welche vom Aufprallpunkt des

F i g. 2 die Draufsicht auf den Schirm der Vorrich- 15 Primärelektronenstrahls in verschieden spitzen Win-

tung gemäß F i g. 1 in verkleinerter Wiedergabe, kein zum einfallenden Primärelektronenstrahl bzw.

F i g. 3 und 4 jeweils eine der F i g. 1 entspre- zu dessen Achse ausgehen. Sekundärelektronen nie-

chende Ansicht einer zweiten bzw. dritten Ausfüh- drigerer oder höherer Energie beim Austreten be-

rungsform. schreiben geringfügig abgewandelte Bahnen.

In den Zeichnungen ist nicht dargestellt, wie der 20 Die Oberfläche des untersuchten Festkörpers S,

Primärelektronenstrahl erzeugt, gebündelt und abge- das Polstück P und der zylindrische Schirm C können

lenkt wird, da dies auf bekannte Art und Weise ge- als eine hohle, zylindrische Trommel bildend angese-

schehen kann. Der Primärelektronenstrahl ist senk- hen werden, deren Stirnseiten auf einem Potential

recht nach oben gerichtet, und verläßt das äußere von OVoIt und deren Umfangsfläche auf positivem

Polstück P einer beispielsweise elektromagnetischen as Potential liegen. Dies ergibt ein rotationssymmetri-

Objektivlinse. sches elektrostatisches Feld, welches im Zentrum

Der Primärelektronenstrahl trifft auf einen kleinen einen Sattelpunkt aufweist. Das Feld bewirkt, daß Bereich, der nur wenige Mikrometer breit ist, vom zu die Geschwindigkeitskomponente parallel zur Achse untersuchenden Objekt bzw. Festkörpers auf, dessen des einfallenden Primärelektronenstrahls der Sekun-Oberfläche senkrecht zum Primärelektronenstrahl 30 därelektronen während der ersten Phase ihrer Beweverläuft. Die Primärelektronen mit einer Energie in gung nach ihrer Emission, in welcher sie sich relativ der Größenordnung von 20 KeV bewirken die Emis- langsam bewegen, verstärkt wird. Die divergierenden sion niederenergelischer Sekundärelektronen. Deren Sekundärelektronen laufen also mit abnehmender Energie beträgt nur wenige Elektronenvolt. Die Divergenz vom Aufprallpunkt des Primärelektronen-Quantität der Sekundärelektronen hängt von dem 35 Strahls auf d^;e Oberfläche des Festkörpers S weg. Bei Material des Festkörpers S ab, in gewissem Maß Annäherung an das Polstück P verlangsamt ihre Beauch von der örtlichen Gestalt desselben. Die Rieh- wegung, und zwar bis die Geschwindigkeitskompotung der Sekundärelektronen ist stark von dieser ort- nente parallel zur Achse des Primärelektronenstrahls liehen Gestalt abhängig. Außerdem werden die Be- gleich Null wird. Auf Grund des positiven Potentials wegungsbahnen der Sekundärelektronen beim Ver- 40 des Schirms C werden sie radial nach außen belassen des Festkörpers S durch irgendwelche nahe an schleunigt, und die Richtung der Geschwindigkeitsdessen Oberfläche vorhandene elektrostatische oder komponente parallel zur Achse des Primärelektroelektromagnetische Felder verändert. Bei bekannten nenstrahls kehrt sich um. Die bezüglich der Achse Vorrichtungen zum Empfang von Sekundärelcktro- des einfallenden Primärelektronenstrahls divergienen gehen diese Bewegungsbahnänderungen dadurch 45 rend emittierten Sekundärelektronen bewegen sich verloren, daß die Sekundärelektronen vollständig also in Richtung auf das Polstück P zunächst mit ab- oder zum größten Teil von der Empfangsvorrichtung nehmender Divergenz und dann mit beträchtlich veraufgenommen werden, größerter Divergenz. Jede Asymmetrie des Bewe-

Erfindungsgemäß wird ein elektrostatisches und/ gungsbahnfeldes der gerade emittierten Sekundäre-

oder magnetisches Feld erzeugt, welches die Bahnen so lektronen wird also verstärkt Treten die Sekundäre-

der einzelnen Sekundärelektronen von der Achse des lektronen vorherrschend in einer bestimmten Rich-

Primärelektronenstrahls divergieren läßt, so daß die tang aus, dann schlagen sie auch vorherrschend auf

anfänglichen Bewegungsbahnunterschiede noch ver- dem entsprechenden Sektor des Schirms C auf.

stärkt werden. Dazu ist ein runder, zylindrischer Der Schirm C muß nicht unbedingt kreisförmig

SchirmC vorgesehen, der koaxial zum Primäretek- 55 ausgebildet _set_n. Desgleichen kann statt des PoI-

tronenstrahl angeordnet ist und sich in Axialrichtung Stücks P eine geerdete Platte vorgesehen sein, welche

etwa von der Oberfläche des Festkörpers S bis zum das eigentliche Polstück bedeckt. In ähnlicher Weise

Polstück P erstreckt. kann der untersuchte Festkörpers mit einem flachen, Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ist der scheibenartigen, geerdeten Schirm überdeckt sein, Schirm C auf einem positiven Potential von 200 bis 60 welcher eine kleine öffaaag aufweist, durch welche

500VoIt, vorzugsweise von etwa 350VoIt, gehalten, hindurch der Primärekktronenstrahl hindurchtreten

and zwar gegenüber der Oberfläche des Festkör- kaim, um auf diese Weise vorbestimmbare Feldbe-

pers5. Das PolstückP wird auf einem Potential von dingungen sicherzustellen. Bei einem Festkörpers

OVoIt gehalten. Dadurch entsteht ein rotatioassym- geringer Abmessongea kann jedoch das gewünschte

metrisches elektrostatisches Fdd, so daß die von der 65 Ergebnis auch ohne einen solchen geerdeten Schirm

Oberfläche des Festkörpers S in spitzem Winkel zur erzielt fsrden. Achse des Primärelektronenstrahls eraittiertea Se- In den SchirmC ist eine GazeG eingesetzt, und

kondärelektronen von dieser Achse fortgelenkt wer- zwar bündig mit der ^;nneren Oberfläche des Schir-

7 ^Λ 8

mes C. Sie bildet den Eintrittskäfig für einen Detek- Sie entspricht derjenigen gemäß Fig. 1, abgesehen tor D, der als Szintillator ausgebildet ist. Die Gaze G davon, daß auf der dem Schirm C zugewandten Seite erstreckt sich über einen größeren Teil der axialen des Polstücks P eine scheibenförmige Elektrode E Länge des Schirms C und in Umfangsrichtung über vorgesehen ist, und zwar eingelassen in eine Vertieeinen Bogen mit einem Sektorwinkel von etwa 60 bis 5 fung des Polstücks P und diesem gegenüber isoliert. 120°, vorzugsweise von 90°. Die Gaze G liegt auf Weiterhin besteht ein Unterschied darin, daß die redem gleichen Potential wie der Schirm C und stört lativen Potentiale aller Bauteile zueinander geändert somit die Symmetrie des Feldes nicht. sind. Während das Polstück P wie bei der Ausfüh-Der als Szintillator ausgebildete DetektorD selbst rungsform gemäß Fig. 1 auf Erdpotential liegt, ist kann auf dem üblichen hohen Potential von einigen io der untersuchte Festkörper 5 auf einem Potential von Kilovolt liegen und an einen nicht dargestellten Fo- 120 Volt gehalten. Der Schirm C liegt ebenfalls auf tovervielfacher angeschlossen sein, so daß ein der Erdpotential und die Elektrode £ auf einem Poten-Anzahl der durch die Gaze G dringenden Sekundäre- tial von beispielsweise — 80 Volt. Die Gaze G des lektronen proportionales elektrisches Signal erzeugt Detektors D ist auf einem positiven Potential gehalwird. Da der Detektor D sich eintrittsseitig mit der 15 ten, beispielsweise von +200VoIt.
Gaze G nur über einen bestimmten Sektor des Schir- Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 ergeben mesC erstreckt, ist das besagte Signal auch nur re- sich tatsächlich zwei überlagerte elektrostatische Fc! präsentativ fur die in der entsprechenden Richtung der, welche auf die Sekundärelektronen divergierend emittierten Sekundärelektronen, da andere Sekundär- wirken. Das eine Feld liegt zwischen der Oberfläche elektronen nicht vom Detektor D empfangen werden 20 des Festkörpers O' und der Elektrode E, deren Potenkönnen. Es wird also jeder Kontrast auf Grund einer tial gegenüber demjenigen des Festkörpers S um Asymmetrie des Richtungsfeldes der am Aufprall- 40VoIt höher bzw. positiver ist. Das andere Feld punkt des Primärclektronenstrahls auf der Ober- liegt zwischen der Oberfläche des Festkörpers S und fläche des Festkörpers S emittierten Sekundärelektro- dem Schirm C, dessen Potential gegenüber demjeninen über eine Änderung des vom Detektor/) herrüh- 25 gen des FestkörpersS um 120 Volt höher bzw. positirenden Signals festgestellt. ver ist. Es sei angenommen, daß der untersuchte Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur Festkörpers mit magnetischen Bereichen dicht an gegenüber der Bewegungsrichtung der Sekundärelek- seiner Oberfläche ein beliebig gerichtetes magnetitronen empfindlich, sondern spricht auch, wie be- schcs Feld aufweise, d.h. ein Feld mit einer zur kannte Empfangsvorrichtungen, auf Änderungen des 30 Oberfläche des Festkörpers S senkrechten Kompo-Sekundärelektronenemissionskoeffizienten an. nente und mit Komponenten in zwei zu dieser Oberin der Regel besteht der Schirm C aus Metall. Alle fläche parallelen Richtungen. Nur die letztgenannten Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Komponenten des magnetischen Feldes rufen eine mit einem dünnen Kohlenstoffübcrzug versehen sein. Asymmetrie des Bewegungsbahnfeldes der Sekundarum die Fmission ungewünschtcr Sekundärelektronen 35 elektronen hervor. Mit der erfindungsgemäßen Vorzu vermindern, die durch den Aufprall von hoch- richtung gemäß F i g. 3 können also die besagten energetischen und vom Aufprallpunkt des Primäre- Komponenten untersucht und festgestellt werden, lektrorcnstrahls auf der Oberfläche des Festkör- nicht jedoch die Komponente des magnetischen FeI-pers S zurückgestreuten Primärelektronen auf diese des senkrecht zur Oberfläche des Festkörpers S.
Bauteile erzeugt werden können. Ein solcher Über- 40 Mit der Ausführungsform gemäß Fig.3 können zug ist insbesondere dann nützlich, wenn die Bauteile auch elektrische Felder parallel zur Oberfläche geringe Abmessungen aufweisen. eines Festkörpers S untersucht und festgestellt

Neben dem Detektor D kann auch noch ein an werden.

sich bekannter Energie-Analysator vorgesehen sein. Wie erwähnt, liegt bei der Au^liihrungsform geum informationen über die Anzahl der in verschiede- 45 maß Fig.3 die GazeG des DetektorsD auf einem nen Energiebändern empfangenen Sekundärelektro- höheren Potential als der Schirm C. Dadurch wird nen zu erhalten. eine gewisse Asymmetrie des Bewegungsbahnfeldcs Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der Sekundärelektronen verursacht, jedoch hat dies F i g. 1 erstreckt sich der Detektor D eintrittsseitig nur wenig Einfluß auf den wichtigsten Teil des FeI-mit der Gaze G über den größten Teil der axialen 50 des an der Oberfläche des untersuchten Festkör-Länge des Schirms C. Diese axiale Erstreckung der pers S. Obwohl diese Asymmetrie den Richtungskon-Gaze G kann auch geringer sein. Vorzugsweise ist sie trast in gewissem Maße vermindert, stört sie nicht einstellbar, so daß nur Sekundärelektronen vom De- wesentlich.

tektorD empfangen werden können, die in einem be- Bei den beschriebenen Ausführungsformen gemäß

stimmten Bereich der Axiallänge des SchirmsC auf- 55 Fig. 1 und3 spricht der DetektorD nicht auf gerin-

treffen. Das vom Detektor D herrührende Signal ist gere Änderungen der Energie der Elektronen an, so

dann repräsentativ für diejenige Anzahl von Sekun- daß ein Potentialkontrast nicht zugleich mit einer

därelektronen, die eine bestimmte Energie und Emis- Empfindlichkeit gegenüber seitlichen elektrischen

sionsrichtung aufweisen. and magnetischen Feldern gegeben ist.

Die Ausführungsform gemäß Fig.1, wobei das 60 Die Ausführungsform gemäß Fig.4 ist insbeson-Polstück P und die untersuchte Oberfläche des Fest- dere zur Untersuchung und Feststellung elektrischer körpers 5 auf einem Potential von OVoIt und der Potentialkontraste geeignet Sie unterscheidet sich Schirm C demgegenüber auf einem positiven Poten- dadurch von derjenigen gemäß F i g. 3, daß die eintial liegen, ist insbesondere für die Untersuchung der zelnen Bauteile der Vorrichtung auf anderen Poten-Topographie bzw. Gestalt der Oberfläche des Fest- 65 tialen gehalten sind. Der Festkörper S und der körpers S geeignet Zur Untersuchung magnetischer Schirm C liegen beide auf Erdpotential, während das Eigenschaften des Festkörpers 5 an oder in dessen Polstück P und die Elektrode £ beide auf einem verOberfläche dient die Ausführungsform gemäß Fig. 3. änderlichen, negativen Potential gehalten sind, bei-

spielsweise von -36VoIt. Die Gaze G des Detek- 90° liegen. Dabei wird die Vorrichtung gedreht. In

tors D ist wiederum auf einem Potential von einem solchen Fall kann das Polstück P durch eine

+200 Volt gehalten. Metallplatte mit einem kleinen Loch oder Schlitz

Auf Grund der negativen Aufladung der Elektro- zum Durchtritt des Primärelektronenstrahls ersetzt

de E bezüglich der Oberfläche des untersuchten Fest- 5 werden. Die Elektrode E wird dann in das Zentrum

körpers S ergibt sich ein auf die Sekundärelektronen dieser Platte eingesetzt.

bremsend wirkendes elektrostatisches Feld, so daß Die Erfindung ist vorstehend in Verbindung mit

das mit der Vorrichtung zu gewinnende Signal kaum einem Primärelektronenstrahl geschildert, der einen

Informationen über die Richtung der Bewegungsbah- bestimmten kleinen Bereich der Oberfläche eines

nen der emittierten Sekundärelektronen enthält. io Festkörpers S synchron mit der Ablenkung in einer

Zwar ist eine divergierende Wirkung auf die Sekun- Kathodenstrahlröhre abtastet, auf deren Schirm das

därelektronen gegeben, doch herrscht der Bremsei- Bild des abgetasteten Bereichs hervorgebracht wird,

fekt vor. Kontraste des elektrischen Potentials zwi- indem das gewonnene Signal die Helligkeit des

sehen verschiedenen Bereichen der abgetasteten Lichtpunktes der Kathodenstrahlröhre steuert. Statt

Oberfläche vom Festkörper S haben monotone Si- 15 dessen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch

gnaländerungen zur Folge, d. h. die entsprechende zur Untersuchung zeitlich veränderlicher Erscheinun-

Beziehung hat innerhalb des normalen Betriebsberei- gen benutzt werden, wobei beispielsweise mit statio-

ches keine Maxima oder Minima. Es ist also eine di- närcm Primärelektronenstrahl oder mit eindimensio-

rekte und kontinuierliche Beziehung zwischen dem naler Linienabtastung gearbeitet wird. Ist eine perio-

Potential der Oberfläche des untersuchten Festkör- 20 dische Änderung der zu untersuchenden Erscheinun-

pers 5 und dem erhaltenen Signal gegeben. Durch gen gegeben, dann kann mit Stroboskoptechnik gear-

Veränderung des Potentials an der Elektrode E kann beitet werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung

die Symmetrie dieser Beziehung gesteuert werden. bei der Untersuchung von Wechselstrom-Wellenfor-

Dicht an der Oberfläche des untersuchten Festkör- men bei einem ausgewählten Punkt der Oberfläche

pers S kann eine zusätzliche ringförmige Elektrode R 25 einer Mikroschaltung.

vorgesehen sein, welche auf negativem Potential Ebenfalls ist bei der vorstehenden Schilderung von

liegt. Dadurch kann die Beziehung oder Abhängig- Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrich-

keit zwischen dem Potential an der Oberfläche des tung lediglich auf elektrostatische Felder zur Beein-

Festkörpers S und dem Signal im Detektor D beein- flussung der Bewegungsbahnen der Sekundärelektro-

flußt werden, insbesondere die Linearität dieser Be- 30 nen Bezug genommen. Es ist jedoch möglich, die

Ziehung odei Abhängigkeit verbessert werden. elektrostatischen Felder durch überlagerte magneti-

Mit der Au·^fiihrungsform gemäß Fig.4 kann ins- sehe Felder zu modifizieren, die durch geeignet anbesondere das Verhalten von Mikroschaltkreisen un- geordnete Permanent- oder Elektromagnete erzeugt tersucht und festgestellt werden. Mit einer linearen sind. Auch ist es möglich, statt eines elektrostaü-Signalcharakteristik können Gleichspannungen und 35 sehen Feldes ausschließlich ein magnetisches Feld Wechselstrom-Wellenformen bei einer Mikroschai- vorzusehen, beispielsweise erzeugt durch zwei axial rung oder Schaltungsclcmenten mit nur geringer Ver- aneinandergesetzte, als Ringwicklungen ausgebildete zerrung ermittelt werden. Elektromagnete, die statt des Schirms C vorgesehen

Der Primärelektronenstrahl muß nicht senkrecht sind. Es ist bekannt, daß elektrostatisch hervorzuru-

auf die Oberfläche des untersuchten Festkörpers S 40 fende Wirkungen auch mittels magnetischer Felder

auftreffen. Der Einfallwinkel kann zwischen 0 und hervorgebracht werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

durch gekennzeichnet, daß der Detektor (D) und Patentansprüche: der Schirm (C) etwa auf desnsel&en Potential lie gen.

1. Vorrichtung zum Empfang von Sekundärelektronen bei der Analyse von Festkörpern mit ξ

einer Elektronenstraol-Mikrosonde, wobei ein

Elektronendetektor vorgesehen ist, der, vom Aufprallpunkt gesehen, nur einen kleinen Raumwin- Die Rrfiiwliing betrifft eine Verrichtung zum Empkel einnimmt, gekennzeichnet durch fang von Sekundäijelektronen bei der Analyse von eine Einrichtung zur Erzeugung einas elektri- 10 Festkörpern mit einer Elektronenstrahl-Mikrosonde, sehen und/oder magnetischen Feldes, das die Se- wobei ein Mektronendetefctor vorgesehen ist, der, kundärelektronen in bezug auf eine zur Ober- vom Aufpraüpunkt gesehen, nur einen kleinen fläche des Festkörpers (S) senkrechte Gerade ra- Raumwinkel einnimmt,
dial nach außen beschleunigt. Bei solchen Geräten werden Informationen über

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 die untersuchte Oberfläche eines Festkörpers oder kennzeichnet, daß zur elektrostatischen Felder- Objektes mit Hilfe der Sekuadär«lekö?onen gewonzeugung ein zylindrischer Schirm (C) vorgesehen nen. Beispielsweise überstreicht bei einem abtastenist, der auf einem gegenüber dem Festkörper (S) den Elektronenmikroskop ein Primärelektronenstrahl positiven oder etwa demselben Potential gehalten einen kleinen Bereich der Oberfläche des zu untersuist. 20 chenden Objektes in einem bestimmten Raster, und

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- werden die Sekundärelektronen aufgenommen, um kennzeichnet, daß der Detektor (D) sich eintritts- die Helligkeit des Lichtpunktes einer Kathodenseitig nur über einen kleineren Teil des Umfangs strahlröhre zu steuern, welche synchron zum Primärvom Schirm (C) erstreckt elektronenstrahl abgetastet wird. Auf diese Weise

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- 25 entsteht ein zweidimensionales Bild des abgetasteten kennzeichnet, daß mindestens ein weiterer sich Bereicns der Objektoberfläche. Die Kontraste in dieeintrittsseitig über einen kleineren Teil des Um- sem Bild entstehen als Folge von Änderungen der fangs vom Schirm (Q erstreckender Detektor Stärke des Sekundärelektronensignals, wenn der Privorgesehen ist. märelektronenstrahl die Objektoberfläche über-

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 30 streicht.

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm Röntgenstrahl-Mikroanalysatoren mit Elektronen-

(C) sich über den größeren Teil der gegenseitigen strahl-Mikrosonde, bei denen vom Aufprallpunkt in Entfernung von Festkörper (S) und dem Endpol- erster Linie Röntgenstrahlen ausgehen, können auch stück (P) der Objektivlinse einer Primärelektro- Einrichtungen zum Hervorbringen eines Kontrastbilnenstrahl-Fokussiereinrichtung erstreckt. 35 des mit Hilfe der Sekundärelektronen aufweisen.

6. Vorrichtung nach Ansprach 5, wobei der Außerdem ist es nicht wesentlich, daß der Primäre-Schirm auf einem gegenüber dem Festkörper po- lektronenstrahl seitlich abgelenkt wird. Er kann statt sitiven Potential gehalten ist, dadurch gekenn- dessen auch stationär bleiben, wenn das zu untersuzeichnet, daß das Polstück (P) oder eine darüber chende Objekt bzw. der Festkörper bewegt wird. Soangeordnete Platte und der Festkörper (S) etwa 40 wohl Primärelektronenstrahl als auch Objekt bzw. auf demselben Potential gehalten sind. Festkörper können still stehen, wenn beispielsweise

7. Vorrichtung nach Ansprach 5, wobei der die Spannung auf dem Objekt bzw. dem Festkörper, Schirm auf einem gegenüber dem Festkörper po- die Potentialdifferenz an einer Übergangszone im sitiven Potential gehalten ist, oder nach An- Objekt bzw. Festkörper usw. verändert wird,
sprach 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der 45 Bei diesen bekannten Geräten wird der Kontrast dem Schirm (C) zugewandten Seite des Polstücks im Bild in erster Linie aus den Änderungen des Se-(P) bzw. der Platte eine auf einem gegenüber dem kundärelektronenemissionskoeffizienten am AufFestkörper (S) positiven Potential gehaltene prallpunkt hergeleitet. Diese Änderungen haben Elektrode (E) angeordnet ist. einen Wechsel der Emissionsgeschwindigkeit der

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- 50 Elektronen und einen entsprechenden Wechsel derjekennzeichnet, daß auf der dem Schirm (C) züge- nigen Geschwindigkeit zur Folge, mit welcher die wandten Seite des Polstücks (P) bzw. der Platte Elektronen in die zugehörige Empfangsvorrichtung eine Elektrode (E) angeordnet ist, und daß der eintreten, beispielsweise einen Szintillator. Die Varia-Festkörper (S) sowie der Schirm (C) auf im we- tionen des Sekundärelektronenemissionskoeffizienten sentlichen demselben Potential liegen, während 55 ergeben sich auf Grand der Topographie der abgetadie Elektrode (E) auf einem gegenüber dem Fest- steten Oberfläche. Wenn der Primärelektronenstrahl körper (5) negativen Potential gehalten ist. über Beulen oder Stufen oder Graben in der Ober-

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge- fläche streicht, ändert sich nämlich der effektive örtkennzeichnet, daß eine ringförmige Elektrode (R) liehe Einfallswinkel des Primärelektronenstrahls. vor der Oberfläche des Festkörpers (S) vorgese- 60 Auch können Variationen des Sekundärelektronenehen ist, welche auf einem veränderlichen, von missionskoeffizienten eine Folge von Materialverändem Potential der Festkörperoberfläche unab- derungen des untersuchten Objektes bzw. Festkörhängigen Potential liegt. pers sein, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn

10. Vorrichtung nach Ansprach 5,7,8 oder 9, der Primärelektronenstrahl beim Abtasten des Obdadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (D) 65 jektes bzw. Festkörpers von einem ein bestimmtes auf einem gegenüber dem Potential des Schirms Element enthaltenden Bereich in einen ein anderes (C) positiven Potential gehalten ist. Element enthaltenden Bereich läuft.

11. Vorrichtung nach Ansprach 5 oder 6, da- In allen diesen Fällen ist es üblich, möglichst viele