DE112004001895T5 - Elektonenspektroskop mit Emission, die durch einen monochromatischen Elektronenstrahl induziert wird - Google Patents

Elektonenspektroskop mit Emission, die durch einen monochromatischen Elektronenstrahl induziert wird Download PDF

Info

Publication number
DE112004001895T5
DE112004001895T5 DE112004001895T DE112004001895T DE112004001895T5 DE 112004001895 T5 DE112004001895 T5 DE 112004001895T5 DE 112004001895 T DE112004001895 T DE 112004001895T DE 112004001895 T DE112004001895 T DE 112004001895T DE 112004001895 T5 DE112004001895 T5 DE 112004001895T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrons
energy
sample
electron
electron beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112004001895T
Other languages
English (en)
Inventor
Giovanni Stefano Alberici
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics SRL
Original Assignee
STMicroelectronics SRL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STMicroelectronics SRL filed Critical STMicroelectronics SRL
Publication of DE112004001895T5 publication Critical patent/DE112004001895T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
    • H01J37/256—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers using scanning beams
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/227—Measuring photoelectric effect, e.g. photoelectron emission microscopy [PEEM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/05—Electron or ion-optical arrangements for separating electrons or ions according to their energy or mass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/05—Arrangements for energy or mass analysis
    • H01J2237/053—Arrangements for energy or mass analysis electrostatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/05—Arrangements for energy or mass analysis
    • H01J2237/057—Energy or mass filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/06—Sources
    • H01J2237/063—Electron sources
    • H01J2237/06308—Thermionic sources
    • H01J2237/06316—Schottky emission
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/25—Tubes for localised analysis using electron or ion beams
    • H01J2237/2505—Tubes for localised analysis using electron or ion beams characterised by their application
    • H01J2237/2511—Auger spectrometers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/25—Tubes for localised analysis using electron or ion beams
    • H01J2237/2505—Tubes for localised analysis using electron or ion beams characterised by their application
    • H01J2237/2555—Microprobes, i.e. particle-induced X-ray spectrometry
    • H01J2237/2561—Microprobes, i.e. particle-induced X-ray spectrometry electron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Elektroskopsystem, beruhend auf der Anregung einer bestimmten Fläche der Oberfläche einer Probe, um Elektronen mit einer charakteristischen Verteilung der kinetischen Energien zu emittieren, umfassend einen kugelförmigen Kondensator als Energieanalysator, Mittel zur Verzögerung und Fokussierung der Elektronen, welche aus der angeregten Fläche der Probe zur Lieferung eines Spektrums emittiert werden, welches für die Verteilung der kinetischen Energien der über einer Einlassöffnung dieses Energieanalysators emittierten Elektronen repräsentativ ist, einen Detektor zum Nachweis der Elektronen, welche durch den Energieanalysator gelangen, für die Wiedergabe der Verteilung der kinetischen Energien der emittierten Elektronen entlang mindestens einer Richtung, die senkrecht zur radialen Richtung des kugelförmigen Kondensators des Analysators ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche dieser Probe durch einen Elektronenstrahl angeregt wird, der von einer Feldemissionsquelle und von einem monochromatischen Energiefilter für diesen Elektronenstrahl erzeugt wird, der weit entfernt von dieser Elektronenquelle angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Spektroskopie und in besonderem Maße das System der spektroskopischen Untersuchungen, die auf der Analyse der Energieverteilung von Elektronen beruhen, welche von einer Probe emittiert werden, die in geeigneter Weise durch Bestrahlung angeregt wurde.
  • Die Analyse mit Elektronenspektroskopie ist eines der bedeutendsten Verfahren zur Untersuchung fester Materialien.
  • Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Spektroskopiesystemen, von denen ein jedes besondere Eigenschaften und Möglichkeiten besitzt; nämlich die Auger-Systeme und die XPS-Systeme (Röntgen Photoelektronen Spektroskopie; X-rays Photoelectron Spectroscopy).
  • Beide Arten von Systemen beruhen auf dem Nachweis der kinetischen Energie von Elektronen, die aus der Oberfläche der Probe emittiert werden, welche dem Beschuss mit Elektronen oder der Bestrahlung mit Röntgenstrahlen unterzogen wird.
  • Die Energien der von der Oberfläche der Probe emittierten Elektronen sind charakteristische Eigenschaften der Elemente und/oder der Verbindungen, welche an der Oberfläche der Probe vorhanden sind.
  • Die Auger-Systeme erlauben eine Untersuchung der Mikroflächen der Probenoberfläche bis herab zu einer minimalen, linearen Abmessung in der Größenordnung von Hunderten von nm und erlauben ebenso eine SEM-Sichtbarmachung (Secondary Electron Microscope visualization) der untersuchten Fläche, indem die Fläche der Aufnahme der spektrometrischen Daten mit dem fokussierten Elektronenstrahl gescannt wird.
  • Diese Systeme besitzen den Nachteil, dass sie ausschließlich eine Elementaranalyse erlauben. Mit anderen Worten, sind sie im Allgemeinen unfähig, Informationen über den chemischen Zustand der identifizierten Elemente bereitzustellen, aufgrund der verhältnismäßig schwachen chemischen Verschiebung, der das Auger-Elektron unterliegt.
  • Im Gegensatz dazu bieten XPS-Systeme die Möglichkeit, Informationen auch über die chemischen Bindungen – abgesehen von solchen über das Auger-Elektron – zu erlangen.
  • Jedoch gestatten XPS-Systeme nicht, die Fläche für die Untersuchung über die minimalen, linearen Abmessungen über die Größenordnung von Hunderten von μm hinaus zu beschränken, aufgrund der Schwierigkeiten, die Röntgenstrahlen zu fokussieren.
  • Aufgrund dieser Beschränkung ist dieses Verfahren kaum geeignet, Untersuchungen an Mikrostrukturen durchzuführen, wie z.B. an den typischen Mikrostrukturen, welche durch die modernen Herstellungsverfahren für integrierte Schaltkreise definiert werden.
  • Darüber hinaus gestatten XPS-Systeme im Allgemeinen nicht, die untersuchte Fläche sichtbar zu machen, von der spektrometrische Daten aufgenommen wurden, da die Röntgenstrahlen sich nicht dafür anbieten, zum Scannen der Fläche verwendet zu werden. Eine Sichtbarmachung ist möglich, jedoch bleibt es derzeit die gewöhnliche Vorgehensweise, dass eine bestimmte hilfsweise eingesetzte SEM-Säule für die Sichtbarmachung der Fläche durch die emittierten Sekundärelektronen verwendet wird. Doch ist diese Vorgehensweise der hilfsweisen Sichtbarmachung nicht streng an den anregenden Röntgenstrahl gebunden, der auf die Probe für die Analyse gerichtet wird, so dass die Anregungsquellen verschieden sind.
  • Die Notwendigkeit und die Nützlichkeit eines spektroskopischen Untersuchungssystems ist ersichtlich, welches imstande ist, Informationen auch über den chemischen Zustand zu liefern, wie z.B. ein XPS-System, das jedoch gleichzeitig erlauben würde, eine Untersuchung auf einem Mikrospot durchzuführen, d.h. auf Flächen von submikrometrischen, linearen Abmessungen, ähnlich zu dem, was mit den bekannten Auger-Systemen durchgeführt werden kann.
  • Auf diese drängende Frage haben die vorliegenden Anmelder eine wirksame Antwort gefunden.
  • Es wurde gefunden, dass es möglich ist, eine verlässliche Information über den chemischen Zustand zu erhalten, d.h. über die Energie der chemischen Bindung eines Elements, indem die Verteilung der kinetischen Energie der Elektronen analysiert wird, welche aus einer bestrahlten Probe emittiert werden, dadurch dass die Emission der Elektronen durch Bestrahlen der zu untersuchenden Mikrofläche mit einem im Wesentlichen monoenergetischen Elektronenstrahl ausgelöst wird.
  • Bekanntlich ist die Energie einer chemischen Bindung (chemical bond energy, BE) durch die folgende Beziehung gegeben: BE = hν – KE – Ω (1) wobei hν die Energie der einfallenden Teilchen oder Photonen ist, KE die kinetische Energie der emittierten Elektronen darstellt und Ω die Ablöseenergie darstellt.
  • Je höher die Auflösung des Ausdrucks hν ist, desto genauer wird natürlich die Information über die chemische Bindung sein.
  • Der vorliegende Anmelder hat gefunden, dass ein Strahl von ausreichend energetischen Elektronen, der auf eine verhältnismäßig kleine zu untersuchende Fläche (Mikrospot) der Oberfläche der Probe fokussiert werden kann, erhalten werden kann, indem eine Field Emission Gauge (FEG) Quelle von Elektronen und ein geeignetes Energiefilter (Monochromator) verwendet wird, das imstande ist, eine Energieauflösung zu gewährleisten, die praktisch mit jener eines Röntgenstrahlen-Monochromators vergleichbar ist.
  • Im Vergleich zu den bekannten Systemen, welche einen fokussierten Elektronenstrahl verwenden, wie z.B. das SEM-, TEM-, Auger- und ähnliche Systeme, die alle dadurch gekennzeichnet sind, dass sie normalerweise thermoionische Elektronenquellen (heiße Quellen) verwenden, wie z.B. eine heiße Wolframquelle oder eine heiße LaB6-Quelle, gibt es andere Elektronenquellen, welche ideal für Anwendungen geeignet sind, die eine hohe räumliche Auflösung erfordern. Feld-Emissions-Elektronenquellen, wie z.B. die sogenannten Schottky- oder „kalten Kathoden"-Quellen, besitzen Abmessungen, die im Fall der kalten Kathoden-Quelle im Allgemeinen zwischen wenigen nm liegen, und im Falle der Schottky-Quellen bei etwas 15 nm. Diese Abmessungen sind viel kleiner als jene der gewöhnlicherweise verwendeten heißen Wolfram- oder LaB6-Quellen, welche in der Größenord nung von mindestens 10.000 nm liegen und normalerweise viel größer sind.
  • Darüber hinaus besitzen die Schottky-Emissions- und die kalten Kathoden-Emissions-Quellen den Vorteil einer viel geringeren Energiedispersion der emittierten Elektronen, im Allgemeinen weniger als 1 eV, und eine hohe Beleuchtungsstärke, die auch einige Größenordnungen höher als jene der heißen Kathoden-Quellen von LaB6 oder Wolfram liegen können. Im Allgemeinen ist die Beleuchtungsstärke von Schottky- oder von kalten Kathoden-Quellen größer als 108 A/cm2 SR.
  • Für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist eine Schottky-Quelle bevorzugt im Vergleich zu einer Quelle einer kalten Kathode, da eine Schottky-Quelle, abgesehen von der Eigenschaft einer niedrigen Energiedispersion und einer hohen Beleuchtungsstärke, viel leichter zu handhaben ist, und eine außerordentlich kurze Zeitstabilität des Elektronenstroms des Strahls besitzt, welcher im Allgemeinen weniger als 1% RMS (Wurzel aus der mittleren quadratischen Abweichung, RMS) beträgt.
  • Darüber hinaus ist es für die Aufgaben dieser Erfindung wesentlich, ein Energiefilter für den Elektronenstrahl zu verwenden, der auf die Oberfläche der zu untersuchenden Probe fokussiert wird.
  • Energiefilter werden häufig "Monochromatoren" genannt und ihr Gütefaktor ist die kleinste Energiedispersion, die imstande ist, den gefilterten Strahl zu gewährleisten, um einen fokussierten Elektronenstrahl mit einer im Wesentlichen planaren Wellenfront auf die zu analysierende Probe zu übermitteln.
  • Es gibt einige bekannte Verfahren zur Monochromatisierung eines Elektronenstrahls. Am häufigsten besteht die Vorgehensweise darin, dass eine magnetisch-elektrostatische Korrektur der Flugbahn des Elektrons vorgenommen wird, welches durch einen bestimmten räumlichen Abschnitt gelangt, der halbkugelförmig sein kann (HEA, „Hemispherical Energy Analyzer") [1] oder eine Quadrupolstruktur aufweisen kann (Wien-Filter, möglich in Kaskadenanordnung) [2], [3], das auch als „Mandolino" [4] bekannt ist, oder typischerweise in Transmissions-Elektronenmikroskopen (TEM) eingebaut ist zur Ausführung von EELS-Studien (Electron Energy Loss Spectroscopy, Elektronen-Energieverlust-Spektroskopie) („troncoidal monochromator TM") [5], wobei stets mittels elektromagnetischer Linsen Elektronen einer definierten kinetischen Energie erfasst werden und den Monochromator verlassen.
  • Es gibt unzählige Monochromator-Filter für Elektronenstrahlen, die in der Literatur beschrieben sind. Grundsätzlich beruhen alle diese Filter auf dem Prinzip, dass Elektronen, welche nicht die ausgewählte kinetische Energie besitzen, über verschiedene Flugbahnen elektromagnetisch abgelenkt werden gegenüber den Flugbahnen derjenigen Elektronen, welche die gewünschte kinetische Energie besitzen, welche normalerweise mit der zentralen Achse der Ablenkungsvorrichtung zusammen fallen. Die abgelenkten Elektronen werden gegebenenfalls unterdrückt, indem sie auf einem Kollektor gesammelt werden, oder in manchen Fällen werden die Elektronen erneut fokussiert, indem sie entlang eines in geeigneter Weise gestalteten Weges geleitet werden, so dass sie in dem räumlichen Abschnitt relativ zu den Elektronen mit dem gewünschten Wert der kinetischen Energie auftreten.
  • Es wurde gefunden, dass die Energieverteilung im Elektronenstrahl, die erhalten werden kann, indem ein solches Monochromator-Filter für Elektronenstrahlen verwendet wird, praktisch auf einen Bruchteil von eV herabgesetzt werden kann, und dass unter solchen Bedingungen der so monochromatisierte Elektronenstrahl geeignet ist, die erforderlichen analytischen Ergebnisse zu liefern.
  • Auch das Niveau des Elektronenstroms, der durch diese Monochromatoren erhalten werden kann, und der normalerweise bis zu etwa 10 nA reichen kann, ist für die Aufgaben ausreichend.
  • Das neue spektroskopische System dieser Erfindung, abgesehen von seiner Fähigkeit, die chemische Bindung zu bestimmen, die zwischen den Elementen vorliegt, die auf der durch den monochromatischen Elektronenstrahl für die Anregung der Probe gescannten Mikroflächen vorhanden sind, gestattet ebenso die Sichtbarmachung der gescannten Fläche in einer Weise, die derjenigen Situation vollständig ähnlich ist, die in einem bekannten Auger-System auftritt, welche aufgrund des Kontrastes nicht imstande ist, Informationen über den chemischen Zustand der nachgewiesenen Elemente zu liefern.
  • 1 ist ein grundlegendes Diagramm des spektroskopischen Analysesystems dieser Erfindung.
  • Die 2, 3 und 4 sind Spektrogramme, die aus ersten vorläufigen Tests erhalten wurden, welche die Wirksamkeit der neuen Methode dieser Erfindung. zeigen.
  • 1 ist ein grundlegendes Diagramm eines Elektronenspektroskops zur Umsetzung dieser Erfindung.
  • Die Feldemissions-Elektronenquelle ist vorzugsweise eine Schottky-Emissionsquelle, z.B. kann sie von der Art sein, die von der Firma FEI oder der Phillips-Gruppe oder der japanischen Firma Denka hergestellt wird.
  • Das monochromatische Energiefilter des fokussierten Elektronenstrahls kann ein beliebiges, im Handel erhältliches Filter sein, das imstande ist, eine maximale Energiedispersion des den Filter anregenden Elektronenstrahls von weniger als 0,2 eV, und stärker bevorzugt von weniger als 0,1 eV, zu gewährleisten.
  • Der so gefilterte Elektronenstrahl wird auf die Oberfläche der Probe gerichtet, um sie zu analysieren.
  • Die bestrahlte Fläche kann lineare Abmessungen aufweisen, deren Größe in der Größenordnung von 100 nm oder auch weniger liegt.
  • Selbstverständlich erfolgt das Scannen einer bestimmten Fläche der Probe wie bei einem anderen bekannten System mit einem fokussierten Elektronenstrahl.
  • Die Analyse des Spektrums der kinetischen Energie der Elektronen, welche aus der angeregten Fläche der Probe emittiert werden, wird mittels eines gewöhnlichen, kugelförmigen Kondensators für die Energieanalyse durchgeführt.
  • Das Elektroskop umfasst Mittel zur Verzögerung und zum Fokussieren der Elektronen, welche aus der angeregten Fläche der Probe zum Erstellen eines für die Verteilung der kinetischen Energien der emittierten Elektronen repräsentativen Spektrums, die über einer Einlassöffnung des besagten Energieanalysators emittiert werden, ein Detektor zum Nachweis der Elektronen, welche durch den Energieanalysator gelangen, um die Verteilung der kinetischen Energien der emittierten Elektronen wiederzugeben, entlang mindestens einer Richtung, die senkrecht zur radialen Richtung des kugelförmigen Kondensators des Analysators ist.
  • Vorläufige Tests wurden mit SiO2- und Ti-Proben durchgeführt, und die Ergebnisse sind in den 2, 3 und 4 gezeigt.
  • Die Gültigkeit der neuen Vorgehensweise der Anmelder wurde durch eine Anzahl von Laboratoriumstests gezeigt, die unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Mikro-Auger-Systems der Firma Physical Electronics, Model 670, durchgeführt wurden, ungeachtet der Tatsache, dass es wie normal erhältliche Systeme dieser Art mit einer gewöhnlichen Elektronenquelle aus mit ZrO2 beschichtetem Wolfram ausgestattet war. Die Maschine besaß einen CMA-Detektor (Cylindrical Mirror Analyzer; zylindrischer Spiegelanalysator), der koaxial zum einfallenden Elektronenstrahl angeordnet war. Dies ist ein Beweis für die Gültigkeit des neuen Verfahrens, das gesucht wurde, obwohl eine Vorrichtung, die erkennbar besser wirksam war und eine Elektronenquelle von verminderter Energiedispersion verwendete, nicht verfügbar war.
  • Verschiedene Beschleunigungsspannungen für die Elektronen wurden verwendet, 3,5 bzw. 3,0 kV, mit einem Elektronenstrom von etwa 10 nA, um einen Beweis für die Verschiebung des nachgewiesenen Peaks aufgrund der Variation der Beschleunigungsspannung anzutreten, und um die Abhängigkeit der Position des Peaks im Spektrum von der Beschleunigungsspannung des anregenden Elektronenstrahls zu zeigen.
  • Für einen ersten Test wurde eine Probe einer sehr reinen SiO2-Probe von 100 nm Dicke verwendet, welche durch thermische Abscheidung von Silizium hergestellt wurde, und die Probe wurde ohne vorherige Reinigung der Oberfläche weder durch chemische Reinigungslösungen oder durch Ionenbeschuss analysiert.
  • Durch Beobachtung des erhaltenen Spektrogramms, das in 2 wiedergegeben ist, kann angemerkt werden, dass mit einem bei 3,5 kV beschleunigten Elektronenstrahl ein Peak bei 2,970 eV auftritt, welcher gemäß der Beziehung (1) eine BE von 530 eV ergibt.
  • Der genaue Wert für den Ausdruck der Ablöseenergie (Ω) sollte evtl. unter Verwendung geeigneter Eichproben experimentell bestimmt werden. Für die Zwecke dieser vorläufigen Tests wurde der Wert, der ihr zugeschrieben wurde, als eine erste Näherung betrachtet, da ein absolut genauer Wert des Ausdrucks Ω (bestimmt durch spezifische Tests), der in Gleichung (1) verwendet werden soll, fehlt; dennoch erschien das Ergebnis sehr nahe an dem bekannten Wert BE des Kernniveaus 1s von Sauerstoff zu sein, welches für SiO2 in der Literatur zu etwa 533–534 eV beschrieben ist [6].
  • Das Spektrum wurde numerisch differenziert, wie es auch üblicherweise im Auger-System erfolgt, um eine stärkere Betonung der Nachbarschaft des nachgewiesenen Peaks zu ergeben.
  • Um weiterhin die Gültigkeit der neuen Vorgehensweise zu zeigen, wurde eine andere Probe von sehr reinem, auf SiO2 abgeschiedenem Titan verwendet. Die Probe zeigte das Vorliegen eines oberflächlichen Films von nativem Titanoxid.
  • Die spektroskopische Analyse wurde unter denselben experimentellen Bedingungen des voraus gehenden Tests durchgeführt, d.h. bei derselben Beschleunigungsspannung und bei demselben Elektronenstrom, unter Verwendung derselben, im Handel erhältlichen Vorrichtung, ohne irgendeine Reinigung der Oberfläche der Probe.
  • Das erhaltene Spektrogramm ist in 3 wiedergegeben. Es kann angemerkt werden, dass bei einer Beschleunigungsspannung von 3,5 kV ein definierter Peak bei 3,054 eV auftritt, welcher gemäß der Beziehung (1) unter Verwendung eines ersten Näherungswerts für den Ausdruck Ω einen Wert für BE von 446 eV ergibt.
  • Auch in diesem Fall wurde der exakte Wert des Ausdrucks Ω nicht bestimmt; daher ist der zugeschriebene Wert für BE lediglich eine erste annähernde Schätzung, der sich angenehm mit dem Wert für den Ti-Kern 2p 3/2 vergleichen lässt, der in der Literatur mit dem Wert 453–454 eV angegeben wird [6].
  • Auch in diesem Fall wurde eine numerische Differenzierung des Spektrums veranlasst, um die untersuchte Zone besser zu beschreiben.
  • Schließlich wurde bewiesen, dass das neue Testmodell nicht nur für verschiedene Materialien gültig bleibt, sondern auch bei der Variation der Beschleunigungsspannung für die anregenden Elektronen. Für diesen Zweck wurde dieselbe Ti-Probe, die im vorausgehenden Test verwendet wurde, für die Herabsetzung der Beschleunigungsspannung von 3,5 auf 3,0 kV verwendet.
  • Falls das Testmodell dieser Erfindung gültig ist, besteht die Erwartung, dass auch die Peakverschiebung um eine Differenz erfolgt, die gleich der Energiedifferenz des anregenden Elektronenstrahls ist.
  • Wie klar in der 4 beobachtet werden kann, war das Ergebnis dieses weiteren Tests dasjenige eines geschätzten BE-Werts von 451 eV, der mit dem in der Literatur beschriebenen Wert von 453–454 eV zu vergleichen ist [6]. Im Vergleich zu dem vorausgehenden Test wird eine Veränderung von etwa 5 eV im geschätzten Wert für BE beobachtet (in dem vorausgehenden Test wurde der Wert für BE bei etwa 446 eV gefunden), bei einer veränderten Beschleunigungsspannung. Jedoch ist es in Betracht zu ziehen, dass durch eine Abnahme der Beschleunigungsspannung die Wahrscheinlichkeit der Ionisierung des Substrats abnimmt, und somit eine Abnahme der Intensität des nachgewiesenen Signals, zusammen mit einer Dispersion desselben, beinhaltet. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass durch die Variation der Beschleunigungsspannung um 500 eV die Ω-Funktion selbst schwanken kann, da dieser Parameter vom System als ganzes abhängig ist.
  • Ungeachtet der Tatsache, dass die Tests unter Verwendung einer im Handel erhältlichen Vorrichtung (eines Auger-Systems, das eine heiße Kathode als Elektronenquelle verwendet) durchgeführt wurden, und daher für die neue Vorgehensweise des Tests dieser Erfindung nicht optimiert waren, kann aus diesen Tests in begründeter Weise abgeleitet werden, dass das Substrat, um welches es sich auch immer handelt, mit der äußeren Elektronenanregung reagiert hat, indem es ein Signal emittiert (emittierte Elektronen), die Informationen über den oberflächlichen chemischen Zustand der nachgewiesenen Elemente tragen können, und somit die Gültigkeit der Annahmen der Erfinder beweisen.
  • Aufgrund des verhältnismäßig unentwickelten Zustands dieser Tests war es unmöglich, Signale von relativer Größe zu erhalten, welche mit höherer Genauigkeit bestätigt werden sollen, als ob sie mit den aus der Literatur erwarteten Daten abgeglichen seien; jedoch ist die gute Annäherung der Schätzung ersichtlich, wie sie mit den unzureichenden (nicht vollständig optimierten) Vorrichtungen in dem Fall einer geeigneten Entwurfsphase erhalten wurde; das neue Verfahren der Erfindung wird künftig in nützlicher Weise unter die bekannten Verfahren (Auger, EELS und XPS) zählen, welches sich selbst dadurch auszeichnet, dass es imstande ist, nützliche Informationen über den chemischen Zustand der nachgewiesenen Elemente zu liefern, ohne die Begrenzungen bezüglich der Größe der untersuchten Fläche von vergleichbaren bekannten Systemen.
  • BIBLIOGRAFIE
    • [1] D. Muigg, G. Denifl, A. Stamatovic, O. Echt, T. D. Maerk, Chemical Physics, 239 (1998) 409–416.
    • [2] E. Plies, J. Baertle, A. Huber, Europäische Patentanmeldung EP 1 220 292 A2 (2002).
    • [3] E. Plies, J. Baertle, Microsc. Microanal., Vol. 9 (suppl. 3) 028 (2003).
    • [4] E. Essers, B. Huber, Microsc. Microanal., Vol. 9 (suppl. 3) 020 (2003).
    • [5] V. Grill, H. Drexel, W. Sailer, M. Lezius, T. D. Maerk, J. Mass Spectrom., 2001, 36, 151–158.
    • [6] Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy, Physical Electronics, Inc., 1995, ISBN: 0-9648124-1-X.
  • Zusammenfassung
  • Ein Elektroskopsystem, das auf der Anregung einer bestimmten Fläche der Oberfläche einer Probe beruht, um Elektronen mit einer charakteristischen Verteilung der kinetischen Energien zu emittieren, hat die analysierte Fläche der Probe durch einen Elektronenstrahl angeregt, der von einer Feldemissionsquelle und einem monochromatischen Energiefilter für diesen Elektronenstrahl erzeugt wird, der stromabwärts von der Elektronenquelle angeordnet ist. Die Feldemissionsquelle ist vorzugsweise eine Schottky-Quelle und der monochromatische Energiefilter verringert die Energiedispersion der Elektronen dieses Elektronenstrahls auf weniger als 0,2 eV. Mikroflächen mit linearen Dimensionen in der Größenordnung von 10 nm können analysiert werden, während sie beobachtet werden, wie sie Informationen über den chemischen Status der detektierten Elemente, die auf der Oberfläche der untersuchten Mikrofläche der Probe vorliegen, einsammeln.

Claims (2)

  1. Elektroskopsystem, beruhend auf der Anregung einer bestimmten Fläche der Oberfläche einer Probe, um Elektronen mit einer charakteristischen Verteilung der kinetischen Energien zu emittieren, umfassend einen kugelförmigen Kondensator als Energieanalysator, Mittel zur Verzögerung und Fokussierung der Elektronen, welche aus der angeregten Fläche der Probe zur Lieferung eines Spektrums emittiert werden, welches für die Verteilung der kinetischen Energien der über einer Einlassöffnung dieses Energieanalysators emittierten Elektronen repräsentativ ist, einen Detektor zum Nachweis der Elektronen, welche durch den Energieanalysator gelangen, für die Wiedergabe der Verteilung der kinetischen Energien der emittierten Elektronen entlang mindestens einer Richtung, die senkrecht zur radialen Richtung des kugelförmigen Kondensators des Analysators ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche dieser Probe durch einen Elektronenstrahl angeregt wird, der von einer Feldemissionsquelle und von einem monochromatischen Energiefilter für diesen Elektronenstrahl erzeugt wird, der weit entfernt von dieser Elektronenquelle angeordnet ist.
  2. Spektroskopsystem nach Anspruch 1, wobei der monochromatische Energiefilter die Energiedispersion der Elektronen dieses Elektronenstrahls auf weniger als 0,2 eV herabsetzt.
DE112004001895T 2003-10-07 2004-10-06 Elektonenspektroskop mit Emission, die durch einen monochromatischen Elektronenstrahl induziert wird Withdrawn DE112004001895T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000037A ITVA20030037A1 (it) 2003-10-07 2003-10-07 Spettroscopio elettronico con emissione di elettroni indotta da fascio elettronico monocromatico.
ITVA2003A000037 2003-10-07
PCT/IT2004/000555 WO2005033683A1 (en) 2003-10-07 2004-10-06 Electron spectroscope with emission induced by a monochromatic electron beam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112004001895T5 true DE112004001895T5 (de) 2006-08-17

Family

ID=34401338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112004001895T Withdrawn DE112004001895T5 (de) 2003-10-07 2004-10-06 Elektonenspektroskop mit Emission, die durch einen monochromatischen Elektronenstrahl induziert wird

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070210249A1 (de)
DE (1) DE112004001895T5 (de)
IT (1) ITVA20030037A1 (de)
WO (1) WO2005033683A1 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070090288A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-26 Dror Shemesh Method and system for enhancing resolution of a scanning electron microscope
WO2010006067A2 (en) * 2008-07-09 2010-01-14 Fei Company Method and apparatus for laser machining
CN103123325B (zh) * 2011-11-18 2015-06-03 中国科学院物理研究所 能量、动量二维解析的高分辨电子能量损失谱仪
CN105403541B (zh) * 2014-09-10 2018-06-29 冠研（上海）专利技术有限公司 样品调整控制器
CN105466739B (zh) * 2014-09-10 2018-05-04 冠研（上海）专利技术有限公司 具有样品调整控制器的光电子能谱设备
CN105466962B (zh) * 2014-09-10 2018-04-06 冠研（上海）专利技术有限公司 具有无氧铜材料的样品调整控制器
CN105466963B (zh) * 2014-09-10 2018-02-13 冠研（上海）专利技术有限公司 具有样品调整控制器的电子显微镜
CN105468026B (zh) * 2014-09-10 2018-04-03 冠研（上海）专利技术有限公司 具有三个自由度的样品调整控制器
CN105468027B (zh) * 2014-09-10 2018-03-23 冠研（上海）专利技术有限公司 具有超高真空度的样品调整控制器
CN114594121B (zh) * 2022-03-04 2022-11-29 南开大学 一种高通量xps设备、检测方法及应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4810880A (en) * 1987-06-05 1989-03-07 The Perkin-Elmer Corporation Direct imaging monochromatic electron microscope
KR960014922A (ko) * 1994-10-14 1996-05-22 가나이 쯔또무 표면해석방법 및 장치
GB9718012D0 (en) * 1997-08-26 1997-10-29 Vg Systems Ltd A spectrometer and method of spectroscopy
US6583413B1 (en) * 1999-09-01 2003-06-24 Hitachi, Ltd. Method of inspecting a circuit pattern and inspecting instrument
US6495826B2 (en) * 2000-04-10 2002-12-17 Jeol, Ltd. Monochrometer for electron beam

Also Published As

Publication number Publication date
US20070210249A1 (en) 2007-09-13
WO2005033683A1 (en) 2005-04-14
ITVA20030037A1 (it) 2005-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008041813B4 (de) Verfahren zur Tiefenanalyse einer organischen Probe
DE102008041815A1 (de) Verfahren zur Analyse einer Probe
DE112012002811T5 (de) Ladungsteilchenstrahlvorrichtung
DE102011002583B4 (de) Teilchenstrahlgerät und Verfahren zur Bearbeitung und/oder Analyse einer Probe
DE3854283T2 (de) Direkt-abbildendes monochromatisches Elektronenmikroskop.
DE102014226985A1 (de) Verfahren zum Analysieren eines Objekts sowie Teilchenstrahlgerät zur Durchführung des Verfahrens
DE112004001895T5 (de) Elektonenspektroskop mit Emission, die durch einen monochromatischen Elektronenstrahl induziert wird
DE19929185A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur energie- und winkelaufgelösten Elektronenspektroskopie
DE102019214936A1 (de) Verfahren zum Bestimmen einer Materialzusammensetzung eines Objekts mit einem Teilchenstrahlgerät, Computerprogrammprodukt und Teilchenstrahlgerät zur Durchführung des Verfahrens sowie System mit einem Teilchenstrahlgerät
EP2102886B1 (de) Elektronenmikroskop und ein verfahren zur messung der defokusstreuung oder der grenzauflösung
DE102010056321B4 (de) Partikelstrahlmikroskop
DE102010041156B4 (de) Blendeneinheit für ein Teilchenstrahlgerät sowie Teilchenstrahlgerät
DE102020122535A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Strahlgeräts, Computerprogrammprodukt und Strahlgerät zum Durchführen des Verfahrens sowie Objekthalter für ein Objekt
DE102010003056B4 (de) Verfahren zur Erzeugung von Bildern einer Probe
DE4105467A1 (de) Verfahren zur mikroflaechenanalyse mittels eines fokussierten caesium-ionenstrahls
DE102020104151B3 (de) Abbildungsvorrichtung für Elektronen und ein Abbildungsverfahren zur Reduktion des Untergrundsignals in abbildenden elektronenoptischen Geräten
DE2363581C2 (de) Verfahren zur zerstörungsfreien chemischen Analyse
DE102010010981B4 (de) Verfahren und Analyseanordnung zur Analyse der Elektronen-Spinpolarisation
EP3011582B1 (de) Verfahren zur detektion von röntgenstrahlen sowie vorrichtung
DE102018222522A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Gaszuführungseinrichtung sowie Gaszuführungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Teilchenstrahlgerät mit einer Gaszuführungseinrichtung
DE102017130072B4 (de) Impulsauflösendes Photoelektronenspektrometer und Verfahren zur impulsauflösenden Photoelektronenspektroskopie
EP0423154B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von strukturen auf membranoberflächen
DE102008042179B9 (de) Verfahren zur Analyse einer Probe
DE102022130985A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts, Computerprogrammprodukt und Teilchenstrahlgerät zum Durchführen des Verfahrens
DE19860988B4 (de) Elektronenmikroskop mit Energiefilter

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: LEINWEBER & ZIMMERMANN, 80331 MUENCHEN

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110502