DE19647975C2

DE19647975C2 - Reflexionselektronenmikroskop

Info

Publication number: DE19647975C2
Application number: DE19647975A
Authority: DE
Inventors: Krzystop Grzelakowski
Original assignee: Focus GmbH
Current assignee: Focus GmbH
Priority date: 1995-11-23
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2016-11-21
Also published as: US5969356A; DE19647975A1; DE19543652C1; JPH09171793A

Description

Die Erfindung betrifft ein Reflexionselektronenmikroskop mit einer Elektronenquelle, mit einem elektronenoptischen Abbildungssystem, das mindestens eine Objektiv- und eine Projektivlinse aufweist, sowie mit einer Nachweiseinrichtung, die einen Leuchtschirm und/oder einen Elektronenvervielfacher umfaßt.

Bei der direkt abbildenden Elektronenmikroskopie, die nicht das Rasterverfahren betrifft, unterscheidet man grundsätzlich die Transmissionselektronenmikroskope und die Emissionselektronenmikroskope. Bei den Transmissionselektronenmikroskopen ist die Reihenfolge der Baugruppen analog der des Lichtmikroskopes, wobei anstelle der Glühlampe die Elektronenquelle tritt und für das Abbildungssystem elektromagnetische Linsen verwendet werden. Die Abbildung erfolgt auf einem Leuchtschirm mit einer Fotoeinrichtung. Mit einem Transmissionselektronenmikroskop lassen sich durch einfache Umschaltung auch Elektronenstrahlbeugungsaufnahmen erzielen. Hierzu wird die Zwischenlinse in ihrer Erregung, d. h. bezüglich des Stromdurchgangs so abgeschwächt, daß sie nicht mehr das einstufig vergrößerte Bild der Objektivlinse abbildet, sondern das davor befindliche Beugungsbild der Probe, das stets in der hinteren Brennebene der Objektivlinse entsteht. Das so gewonnene Beugungsbild gestattet eine Reihe wertvoller Aussagen bezüglich Struktur und Orientierung der Probeneinzelheiten.

Bei der Emissionselektronenmikroskopie hingegen wird die Probe von der Vorderseite mit Primärelektronen aus der Elektronenquelle oder anderen anregenden Teilchen beschossen, wodurch aufgrund der auftretenden Wechselwirkungen der Primärelektronen mit dem zu untersuchenden Festkörper unterschiedliche Phänomene auftreten, bei denen neben der elastischen Streuung der Primärelektronen auch Sekundärelektronen und Auger-Elektronen entstehen. Die ausgelösten Sekundärelektronen stammen hierbei vorrangig aus einer dünnen Oberflächenschicht und die rückgestreuten Elektronen aus tieferen Schichten der Probe.

Um die Primärelektronen in der Emissionselektronenmikroskopie zur Probe zu bringen, hat man sich in der Vergangenheit zweier verschiedener Methoden bedient, die in "Historical Perspective and Current Trends in Emission Microscopy, Mirror Microscopy and Low Energy Electron Microscopy" von O. H. Griffith und W. Engel in Ultramicroscopy 36 (1991), S. 1-28 beschrieben werden.

Das eine Verfahren sieht ein lineares elektronenoptisches System vor, bei dem die Elektronenquelle hinter dem Nachweisschirm angeordnet ist und der Primärstrahl durch eine Öffnung im Schirm auf die Probe gelenkt wird, wobei eine elektronenoptische Linse vor der Probe angeordnet ist, um den Primärstrahl zur optischen Achse parallel auszurichten und somit eine parallele Ausleuchtung der Probe zu bewirken. Somit ist es möglich, Beugungsmuster zu untersuchen (Low Energy Electron Diffraction oder LEED-Modus); allerdings ist eine Abbildung der Probenoberfläche mit den elastischen Elektronen (Abbildungsmodus oder LEEM-Modus, Low Energy Electron Reflection Microscopy) nicht möglich, weil der reflektierte Strahl durch die Öffnung im Zentrum des Beobachtungsschirms geht. Mit diesem Mikroskop war jedoch die Direktabbildung des Oberflächenpotentials mittels der Spiegelmikroskopie (MEM) möglich. Diese bekannte lineare Anordnung ist zwar einfach im Aufbau, jedoch können der einfallende und der reflektierte Strahl nicht gleichzeitig entsprechend optimiert werden.

Um hier Abhilfe zu schaffen, hat man diese einfache Anordnung aufgegeben und ein magnetisches Sektorfeld eingebaut, um den einfallenden und den von der Probe reflektierten Strahl trennen zu können. Ein solches Elektronenmikroskop vom LEEM-Typ ist von Bauer und Telleps entwickelt worden und beispielsweise in dem zuvor zitierten Aufsatz in Ultramicroscopy 36, 1991, S. 22 beschrieben. Bei einer Weiterentwicklung des Elektronenmikroskops vom LEEM-Typ zur Untersuchung magnetischer Oberflächenstrukturen ist eine Elektronenquelle erforderlich, die spinpolarisierte Elektronen liefert, die in einem magnetischen Sektorfeld ohne Veränderung der Spin-Polarisationsrichtung von den abgebildeten Elektronen getrennt werden. Da eine Spinpolarisation erforderlich ist, spricht man auch von einem SPLEEM- bzw. SPLEED-Mikroskop (spin polarized low energy electron microscopy), dessen Nachteil allerdings darin besteht, daß es äußerst aufwendig und damit teuer ist.

Während sowohl im LEED- oder LEEM- als auch im SPLEEM- bzw. SPLEED- Modus mit einem parallelen auf die Probenoberfläche auftreffenden Elektronenstrahl gearbeitet wird, ist es für die Abbildung von Sekundär- und Auger-Elektronen notwendig, den Primärstrahl auf der Probe zu fokussieren, um die Elektronendichte im Gesichtsfeld zu erhöhen. Auch bei diesem Elektronenmikroskoptyp müssen der Primärstrahl und der Strahl der emittierten Elektronen mittels eines magnetischen Sektorfeldes getrennt werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Reflexionselektronenmikroskop zu schaffen, mit dem auf einfache Weise der Primärstrahl auf die Probe gelenkt werden kann und mit dem, ohne größere Umbaumaßnahmen vornehmen zu müssen, verschiedene Untersuchungsverfahren durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird mit einem Reflexionselektronenmikroskop gelöst, bei dem in der hinteren Brennebene der Objektivlinse oder in einer ihrer konjugierten Ebenen ein Elektronenreflektor angeordnet und derart ausgerichtet ist, daß der von der Elektronenquelle kommende Primärstrahl auf die zu untersuchende Probe umgelenkt wird.

Aufgrund der doppelten Reflexion des Elektronenstrahls am Elektronenreflektor und an der Probenoberfläche kann das erfindungsgemäße Elektronenmikroskop auch als Doppelreflexionselektronenmikroskop (DREEM = double reflection electron emission microscope) bezeichnet werden.

Der Elektronenreflektor stellt eine einfache und preiswerte Alternative zu einem magnetischen Sektorfeld dar, um den Elektronenstrahl auf die Probe zu lenken. Im Gegensatz zu einem magnetischen Sektorfeld nimmt der Elektronenreflektor an der Abbildung der von der Probe kommenden Elektronenstrahlen nicht teil, da er im feldfreien Bereich angeordnet ist. Obwohl der Elektronenreflektor vorzugsweise mit seiner Spitze im Strahlengang des elektronenoptischen Abbildungssystems angeordnet ist, werden die Abbildungseigenschaften des Doppelreflexionselektronenmikroskops nicht negativ beeinflußt. Durch Abschattung eines geringen Teils des Beugungsbildes wird lediglich eine leichte Abnahme in der Helligkeit des Bildes verursacht.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die wirksame Fläche des Elektronenreflektors unter einem Winkel β von 45° zur optischen Achse der Objektivlinse angeordnet. Die Elektronenquelle, die sich außerhalb des Strahlengangs des elektronenoptischen Abbildungssystems befindet, wird bei dieser Ausrichtung des Elektronenreflektors vorzugsweise ebenfalls in der hinteren Brennebene der Objektivlinse oder einer ihrer konjugierten Ebenen angeordnet. Die Längsachse der Elektronenquelle liegt in der Brennebene bzw. der konjugierten Ebene und bildet mit der optischen Achse der Objektivlinse einen Winkel α = 90°, so daß der von der Elektronenquelle ausgehende Primärstrahl im wesentlichen in der Brennebene bzw. konjugierten Ebene der Objektivlinse verläuft.

Je nach Anforderung und Wahl des Reflektormaterials kann es wünschenswert sein, die wirksame Fläche des Elektronenreflektors nicht nur starr unter einem Winkel β = 45° anzuordnen, sondern auch andere Winkel β zuzulassen. Vorzugsweise ist daher der Elektronenreflektor um den Brennpunkt der Objektivlinse schwenkbar angeordnet. Dementsprechend muß auch die Elektronenquelle um den Brennpunkt der Objektivlinse schwenkbar angeordnet sein. Entsprechendes gilt, wenn der Elektronenreflektor und die Elektronenquelle in einer der konjugierten Ebenen der Objektivlinse angeordnet sind.

Der Winkel β kann hierbei Werte von 30° bis 60° und der Schwenkwinkel α Werte von 60° bis 120° annehmen.

Die Bewegungen sowohl des Elektronenreflektors als auch der Elektronenquelle sind vorzugsweise korreliert, so daß die Beugungsbedingung eingehalten wird und der umgelenkte Primärstrahl auch auf der Probe auftrifft.

Zur Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Elektronenmikroskops ist zwischen der Elektronenquelle und dem Elektronenreflektor vorzugsweise mindestens eine Linse angeordnet. Es können auch mehrere Linsen und/oder Ablenkelemente vorgesehen sein. Der von der Elektronenquelle kommende Primärelektronenstrahl wird sowohl im LEED- Modus als auch bei der Abbildung mit elastischen Elektronen auf dem Elektronenreflektor fokussiert. Die daraus resultierende parallele Ausleuchtung der Oberfläche der zu untersuchenden Probe führt dann zur Entstehung eines LEED-Bildes, d. h. eines Beugungsbildes in der hinteren Brennebene des Objektivs, welches durch die übrigen Komponenten des elektronenoptischen Abbildungssystems auf dem Leuchtschirm der Nachweiseinrichtung abgebildet werden kann.

Beim Wechseln vom LEED-Modus zur direkten Abbildung der Oberfläche (LEEM-Modus) mittels der gebeugten Elektronen muß lediglich die Erregung der Projektivlinse geändert werden. In der Regel werden zwei Projektivlinsen verwendet, wobei die Erregung der ersten Projektivlinse verändert wird und die zweite Projektivlinse dann das Zwischenbild vergrößert auf dem Leuchtschirm bzw. dem Elektronenvervielfacher abbildet.

Bei der Abbildung mit sekundären, Auger- oder anderen Elektronen wird der Primärstrahl auf die Probe fokussiert, um die Elektronendichte im Gesichtsfeld zu erhöhen. Um dies zu ermöglichen, ist die Erregung der Linse der Elektronenquelle veränderbar, so daß der Fokus des Primärelektronenstrahls nicht mehr mit dem Brennpunkt der Objektivlinse zusammenfällt, sondern vor dem Elektronenreflektor liegt, so daß eine größere Fläche des Elektronenreflektors vom Primärstrahl divergent ausgeleuchtet wird.

Eine Erweiterung des Einsatzbereiches des Elektronenmikroskops wird dadurch erreicht, daß Mittel zum Abrastern der Oberfläche der Probe vorgesehen sind. Hierzu gibt es mehrere Möglichkeiten. Vorzugsweise ist zwischen der Elektronenquelle und dem Reflektor eine elektrostatische Ablenkeinrichtung angeordnet, die den Einfallswinkel des Primärstrahls in zwei zueinander orthogonalen Richtungen am Reflektor verändert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Primärstrahl unverändert zu belassen und den Reflektor mittels einer Verstelleinrichtung derart zu verschwenken, daß die Probe abgerastert wird. Bei dieser Ausführungsform wird der am Reflektor reflektierte Strahl in zwei zueinander orthogonalen Richtungen verändert.

Das Reflektormaterial bzw. das Material der Reflektorspitze kann abhängig vom Anwendungszweck gewählt werden. Da bei der Reflexion des Primärstrahls auf der wirksamen Fläche des Elektronenreflektors Sekundärelektronen keine Rolle spielen, ist bei der Materialwahl lediglich die elastische Streuung und Reflexion sowie die Spin-Polarisation der Elektronen zu berücksichtigen.

Die Elektronenreflektorspitze kann aus einem Einkristall oder aus polykristallinem Material bestehen.

Wenn das Gerät zur Abbildung magnetischer Domänen eingesetzt werden soll, muß als Reflektormaterial ein Material mit hoher Ordnungszahl eingesetzt werden, um den bekannten Spinpolarisationseffekt bei der Streuung an schweren Atomen auszunutzen. Alternativ kann auch eine dünne ferromagnetische Schicht verwendet werden. Der Vektor der Spinpolarisation P steht hierbei senkrecht auf der Streuebene aus ein- und auslaufendem Strahl am Elektronenreflektor.

Für die Entstehung des magnetischen Kontrastes ist neben der Erzeugung eines spinpolarisierten Elektronenstrahls durch den ersten Streuprozeß am Elektronenreflektor noch die Erzeugung von Intensitätsasymmetrien durch den zweiten Streuprozeß des spinpolarisierten Strahls an der magnetischen Struktur verantwortlich.

Bei der Rückstreuung des durch den Reflektor spinpolarisierten Strahls an einer magnetischen Probe tritt durch Austauschstreuung nämlich eine Intensitätsasymmetrie auf, die von der relativen Orientierung der Vektoren der Spinpolarisation P und Magnetisierung M abhängt. Es ist somit möglich, z. B. einzelne Bits auf einem magnetischen Speichermedium abzubilden und darzustellen.

Polykristalline Schichten von Edelmetallen wie Gold oder Platin sind hierzu vorzugsweise ebenso geeignet wie Einkristalle mit definierten Oberflächen, wie z. B. die nichtrekonstruierte Pt(111)-Oberfläche. Einkristalline Flächen sind jedoch schwieriger herzustellen und zu handhaben, weil sie präpariert werden müssen. Sie bieten jedoch den prinzipiellen Vorteil wesentlich höherer reflektierter Intensitäten, weil ein scharf begrenzter intensiver Spiegelstrahl den Reflektor verläßt. Polykristalline Materialien streuen dagegen diffus in einen großen Winkelbereich hinein, was dann in Kauf genommen werden kann, wenn die Primärintensität entsprechend hoch ist.

Alternativ sind Einkristalle aus hochschmelzenden Materialien wie Wolfram und Molybdän gut geeignet, da deren Oberflächen allein durch Heizen in Sauerstoffatmosphäre in Verbindung mit kurzem Hochheizen auf Temperaturen von typischerweise 2300 Kelvin chemisch rein präpariert werden können. Prinzipiell kann auch eine sehr feine einkristalline Spitze, die beispielsweise aus Wolfram oder Platin bestehen kann, mit einer atomar glatten Terrasse an der Frontseite als Reflektor geeignet sein. Solche Spitzen werden in Feldemissionskanonen und Feldionenmikroskopen benutzt und sind kommerziell erhältlich.

Wenn der Spinpolarisationseffekt nicht ausgenutzt werden soll, steht ohne Einschränkung der Ordnungszahl eine große Palette an Materialien zur Verfügung. Aufgrund der extrem einfachen Präparation werden vorzugsweise kleine Einkristalle aus Graphit verwendet. Hochgeordnete Naturkristalle sind pyrolythisch hergestellten Kristallen vorzuziehen. Alternativ sind LaB₆- oder CeB₆-Einkristalle vorzugsweise in Stäbchenform mit flachen Frontterrassen gut geeignet, da sie durch einfaches Heizen präpariert werden können. Solche Stäbchen sind als Elektronenemitter gebräuchlich und kommerziell erhältlich.

Der Elektronenreflektor kann zusätzlich eine Heizung aufweisen, um die Reflektoroberfläche von Verschmutzung freizuhalten.

Der Elektronenreflektor ist in einem Halter vorteilhafterweise austauschbar angeordnet, um bei einem Wechsel von der einen zur anderen Untersuchungsmethode auch den Elektronenreflektor auf einfache Weise und schnell austauschen zu können. Dies kann weiter dadurch vereinfacht werden, daß ein Halter vorgesehen ist, der mit mehreren Elektronenreflektoren bestückt ist. Hierbei können die Elektronenreflektoren beispielsweise sternförmig im Halter angeordnet sein, wobei der Halter zum Wechseln der Elektronenreflektoren drehbar angeordnet ist. Eine solche Revolveranordnung hat den Vorteil, daß ohne Umbauarbeiten die Elektronenreflektoren gewechselt werden können.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Elektronenmikroskops,

Fig. 2a, b den Elektronenreflektor in vergrößerter Darstellung gemäß zweier Ausführungsformen,

Fig. 3 einen Halter mit mehreren Elektronenreflektoren in Draufsicht,

Fig. 4a-d die schematische Darstellung des Strahlengangs im Elektronenmikroskop bei verschiedenen Arbeitsweisen:

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Reflektor-Proben- Bereichs des Elektronenmikroskopes gemäß einer weiteren Ausführungsform.

In der Fig. 1 ist ein Elektronenmikroskop mit einem Gehäuse 2 dargestellt, das von oben nach unten eine Objektivlinse 4, in der Bildebene 11 der Objektivlinse 4 eine Blende 5, eine erste Projektivlinse 6, die auch als Transferlinse bezeichnet wird, eine zweite Projektivlinse 7, einen Elektronenvervielfacher 8 oder Vielkanalplatte und einen Leuchtschirm 9 aufweist. Die Linsen 4, 6 und 7 können elektrostatische oder magnetische Linsen sein. Oberhalb der Objektivlinse 4 ist die zu untersuchende Probe 3 angeordnet. In der hinteren Brennebene 10 der Objektivlinse 4 ist der Elektronenreflektor 15 angeordnet, dessen wirksame Fläche 18 (s. Fig. 2a, b) einen Winkel β = 45° mit der optischen Achse 22 der Objektivlinse 4 bildet.

Die Spitze 16 des Elektronenreflektors 15 ragt somit in den Strahlengang der Objektivlinse 4 bzw. des gesamten elektronenoptischen Abbildungssystems, das aus den Linsen 4, 6 und 7 besteht. Der Primärelektronenstrahl 20 wird von der seitlich angeordneten Elektronenquelle 14 geliefert, die in der hier gezeigten Ausführungsform ebenfalls in der Brennebene 10 angeordnet ist. Dies bedeutet, daß die Längsachse 24 der Elektronenquelle 14 sowie der von der Elektronenquelle 14 kommende Primärstrahl 20 in der Brennebene 10 liegt. An der wirksamen Fläche 18 des Elektronenreflektors 15 wird der Primärstrahl 20 reflektiert und auf die Probe 3 gelenkt. Der Elektronenreflektor 15 und die Elektronenquelle 14 könnten alternativ auch in einer der konjugierten Ebenen (z. B. in der schematisch eingezeichneten Ebene 12) angeordnet sein. Aufgrund der Linsenfehler ist jedoch das Auflösungsvermögen unter Umständen beeinträchtigt. Man wird daher die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung bevorzugt wählen.

Sowohl der Elektronenreflektor 15 als auch die Elektronenquelle 14 können um den Brennpunkt 23 schwenkbar angeordnet sein. Hierbei sind die Bewegungen von Elektronenreflektor 15 und Elektronenquelle 14 korreliert, so daß der Primärstrahl auch unter verschiedenen Winkeln immer auf der Probe 3 auftrifft.

Zwischen der Elektronenquelle 14 und dem Elektronenreflektor 15 ist ein Linsensystem 13, das ebenfalls elektrostatisch oder magnetisch sein kann, und ein Ablenksystem 25 (Doppelablenker) angeordnet. Damit wird der Primärstrahl 20 auf der wirksamen Fläche 18 des Elektronenreflektors 15 unter dem korrekten Einfallswinkel fokussiert. Der Brennpunkt 23 der Objektivlinse 4 fällt dann mit dem Brennpunkt des Linsensystems 13 zusammen.

Der Elektronenreflektor 15 ist zusätzlich mit einer Heizung z. B. in Form einer Wicklung 19 ausgestattet.

In den Fig. 2a, b ist eine vergrößerte Darstellung eines Elektronenreflektors 15 gezeigt. Der Elektronenreflektor 15 besteht aus einem Trägerkörper 17 aus einem beliebigen Material und aus der Spitze 16, für die ein Material entsprechend des beabsichtigten Arbeitsmodus ausgewählt ist. In der Fig. 2a ist die wirksame Fläche 18 des Elektronenreflektors 15 senkrecht zu seiner Längsachse ausgerichtet, während der Elektronenreflektor 15, der in Fig. 2b dargestellt ist, eine abgeschrägte Spitze 16 aufweist.

Um einen Austausch der Elektronenreflektoren 15 auf einfache Weise vornehmen zu können, sind auf einem drehbar gelagerten Halter 21 in der Fig. 3 insgesamt 4 Elektronenreflektoren 15a-d sternförmig angeordnet. Durch Rotieren des Halters 21 kann der jeweils gewünschte Elektronenreflektor 15a-d in die Reflexionsstellung gebracht werden.

Der Strahlengang im Elektronenmikroskop ist in den Fig. 4a-c schematisch dargestellt.

Die Fig. 4a zeigt den LEED- bzw. SPLEED-Modus, die Fig. 4b den LEEM- bzw. SPLEEM-Modus und die Fig. 4c die Abbildung von sekundären oder Auger-Elektronen.

Der Elektronenstrahl wird sowohl im Beugungs-Modus (LEED/SPLEED) als auch bei der Abbildung mit elastischen Elektronen (LEEM/SPLEEM) von der Linse 13 auf dem Elektronenreflektor 15 fokussiert. Die parallele Ausleuchtung der Oberfläche der Probe 3 führt dann zur Entstehung eines LEED-Bildes in der hinteren Brennebene 10 der Objektivlinse 4, welches vergrößert auf dem Leuchtschirm 9 mittels der ersten Projektivlinse 6 (Transferlinse) und der zweiten Projektivlinse 7 abgebildet wird (Fig. 4a).

Zum Wechseln vom LEED-Modus zur direkten Abbildung der Oberfläche der Probe mittels der gebeugten Elektronen muß - wie in der Fig. 4b dargestellt ist - lediglich die Erregung der ersten Projektivlinse 6 geändert werden. Die Projektivlinse 7 bildet dann das in der Bildebene 11 entstehende Zwischenbild vergrößert auf dem Elektronenvervielfacher 8 und dem Leuchtschirm 9 ab.

Bei der Abbildung mit sekundären und Auger-Elektronen (s. Fig. 4c) wird der Primärstrahl durch Verändern der Erregung der Linse 13 nicht auf dem Elektronenreflektor 15 fokussiert sondern etwas davor, damit eine größere wirksame Fläche des Elektronenreflektors ausgeleuchtet wird. Dadurch wird der Primärstrahl 20 mittels der Objektivlinse 4 auf der Probe 3 fokussiert, wodurch die Elektronendichte im Gesichtsfeld erhöht wird. Die Abbildung der Sekundär- und Auger-Elektronen erfolgt dann ebenfalls mittels der Projektivlinsen 6 und 7 auf dem Elektronenvervielfacher 8. Wie in der Fig. 4d dargestellt ist, ist in diesem Fall zwischen den Projektivlinsen 6 und 7 ein Energiefilter 26 angeordnet.

Zur Dunkelfeldabbildung mittels eines oder mehrerer Beugungsreflexe kann in der hinteren Objektivbrennebene 10 oder in der entsprechend konjugierten Ebene der Objektivlinse 4 zusätzlich zum Elektronenreflektor 15 exakt im Brennpunkt 23 noch eine bewegliche Kontrastblende zur Selektion der Beugungsreflexe angebracht werden. Da das Beugungsbild bei typischen Betriebsbedingungen einen Durchmesser von maximal 2 mm hat, ist mittels Piezomotoren problemlos eine exakte Positionierung der Kontrastblende möglich.

In der Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, die einen Rasterbetrieb ermöglicht. Zwischen der Elektronenquelle 14 und dem Reflektor 15 ist eine elektrostatische Ablenkeinrichtung 27 angeordnet, die den Primärstrahl in zwei durch die Winkel δ und γ angedeuteten zueinander orthogonalen Richtungen ablenkt. Die Winkel δ und γ liegen im Bereich von ±1°. Die Ablenkung wird in Fig. 5 durch die Primästrahlen 20' und 20" angedeutet.

Bezugszeichenliste

1

Elektronenmikroskop

2

Gehäuse

3

Probe

4

Objektivlinse

5

Blende

6

erste Projektivlinse/Transferlinse

7

zweite Projektivlinse

8

Elektronenvervielfacher

9

Leuchtschirm

10

hintere Brennebene

11

Bildebene

12

konjugierte Ebene

13

Linse der Elektronenquelle

14

Elektronenquelle

15

Elektronenreflektor

16

Elektronenreflektorspitze

17

Elektronenreflektorkörper

18

wirksame Fläche des Elektronenreflektors

19

Heizung

20

Primärstrahl

21

Elektronenreflektorhalter

22

optische Achse

23

Brennpunkt

24

Längsachse der Elektronenquelle

25

Ablenksystem

26

Energiefilter

27

elektrostatische Ablenkeinrichtung

Claims

1. Reflexionselektronenmikroskop mit einer Elektronenquelle, mit einem elektronenoptischen Abbildungssystem, das mindestens eine Objektiv- und eine Projektivlinse aufweist, sowie mit einer Nachweiseinrichtung, die einen Leuchtschirm und/oder einen Elektronenvervielfacher umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in der hinteren Brennebene (10) der Objektivlinse (4) oder in einer ihrer konjugierten Ebenen (12) ein Elektronenreflektor (15) angeordnet und derart ausgerichtet ist, daß der von der Elektronenquelle (14) kommende Primärstrahl (20) auf die zu untersuchende Probe. (3) umgelenkt wird.

2. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenreflektor (15) mit seiner Reflektorspitze (16) im Strahlengang des elektronenoptischen Abbildungssystems (4, 6, 7) angeordnet ist.

3. Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche (18) des Elektronenreflektors (15) unter einem Winkel β von 45° zur optischen Achse (22) der Objektivlinse (4) angeordnet ist.

4. Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenreflektor (15) um den Brennpunkt (23) der Objektivlinse (4) schwenkbar angeordnet ist.

5. Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenquelle (14) um den Brennpunkt (23) der Objektivlinse (4) schwenkbar angeordnet ist.

6. Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenquelle (14) in der hinteren Brennebene (10) der Objektivlinse (4) oder einer ihrer konjugierten Ebenen (12) angeordnet ist.

7. Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektronenquelle (14) und dem Elektronenreflektor (15) mindestens eine Linse (13) angeordnet ist.

8. Elektronenmikroskop nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Linse (13) veränderbar ist.

9. Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorspitze (16) aus einem Einkristall oder aus einem polykristallinen Material besteht.

10. Elektronenmikroskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorspitze (16) aus einem Einkristall aus Graphit, LaB₆ oder CeB₆ besteht.

11. Elektronenmikroskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorspitze (16) aus einem elektronenspinpolarisierenden Material besteht.

12. Elektronenmikroskop nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorspitze (16) aus einem Material hoher Ordnungszahl besteht.

13. Elektronenmikroskop nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorspitze (16) aus Gold oder Platin besteht.

14. Elektronenmikroskop nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorspitze (16) aus Wolfram oder Molybdän besteht.

15. Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenreflektor (15) eine Heizung (19) aufweist.

16. Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter (21) vorgesehen ist, der mit mehreren Elektronenreflektoren (15a-d) bestückt ist.

17. Elektronenmikroskop nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenreflektoren (15a-d) sternförmig im Halter (21) angeordnet sind und daß der Halter (21) zum Wechseln der Elektronenreflektoren (15a-d) drehbar angeordnet ist.

18. Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Abrastern der Oberfläche der Probe (3) vorgesehen sind.

19. Elektronenmikroskop nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektronenquelle (14) und dem Reflektor (15) eine elektrostatische Ablenkeinrichtung (27) angeordnet ist, die den Einfallswinkel des Primärstrahls (20) am Reflektor in zwei zueinander orthogonalen Richtungen verändert.

20. Elektronenmikroskop nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (15) eine Verstelleinrichtung aufweist, um den am Reflektor reflektierten Strahl in zwei zueinander orthogonalen Richtungen zu verändern.