DE2004256A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Oberflaechenanalyse mittels Elektronenstrahl - Google Patents

Description

PATENT-π. RECHTSANWALT

Bayer. Hypotheken- und Wechselbank München, 8 München 22,iFidenmayerstraße 5 ■

Konto Nr. Mx 63 42 Telegrammadresse: Protector München

Postscheckkonto: München 49463 Telefon: 224893

30. Januar 1970 1'/D

J. R. BANBTIRX und W- GH. HIXOF, Cambridge, Großbritannien

Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenanalyse mittels - Elektronenstrahl.

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und ein Gerät zur Analyse der Oberflächeneigenschaften einer Probe, bei welchem ein feinfokussierter Strahl oder Taster aus Elektronen auf die Oberfläche eines zu prüf enden'Probestücks aufprallen gelassen wird_s wobei einer der daraus entstehenden Effekte, nämlich die Anzahl der von der Probe am Aufprallpunkt abgegebenen Sekundärelektronen, zur Gewinnung von Informationen über die Probenoberfläche benutzt wird. Beispielsweise läßt man in einem abtastenden Elektronenmikroskop den Strahl einen kleinen Bereich der Probenoberfläche in einem Raster überstreichen, und ein Signal, welches durch eine Ansammlung von Sekundär elektronen gewonnen wird, steuert die I Helligkeit des Lichtpunktes einer Kathodenstrahlröhre, die mit dem Elektronenstrahl synchronisiert ist, so.daß ein zweidimensionales Bild des abgetasteten Bereichs der Probenoberfläche zusammengesetzt wird. Die Kontraste in diesem Bild entstehen durch Jbiderungen der Stärke des Sekundärelektronensignals, wenn der Strahl von Punkt zu Punkt über die Oberfläche lauf tv .

BADORfGINAL

Röntgenstrahl-Ilikroanalysatoren mit tastendem Elektronenstrahl, in denen vom "besagten Aufprallpunkt primär Röntgenstrahlen ausgehen, können auch Einrichtungen zum Aufbau eines Kontrastbildes aus den Sekundärelektronen aufweisen. Außerdem ist es nicht wesentlich, daß der Elektronenstrahl seitliche Tastbewegungen ausführt, er kann stattdessen auch bei einer bewegten Probe stationär bleiben. Auch können sowohl Strahl und Probe stillstehen, während irgendein Faktor wie beispielsweise die Spannung auf der Probe oder die Potentialdifferenz an einer Übergangs zone in der Probe verändert wird·

Bei diesen bekannten Instrumenten wird der Kontrast in dem Bild primär aus den Änderungen des Koeffizienten der Sekundäremission am Aufprallpunkt hergeleitet, Biese Inderun gen rufen einen Wechsel in der Emissionsgeschwindigkeit der Elektronen und eine hieraus folgende .änderung in der Geschwindigkeit hervor, mit welcher die Elektronen in die Einrichtung (beispielsweise einen Szintillator) eintreten, die als jeweilige Sammelstelle verwendet wird. Die Änderungen des Sekundäremissionskoeffizienten entstehen durch die Topographie der Oberfläche, d. h· wenn der Strahl über Beulen oder Gruben oder Stufen in der Oberfläche streicht, da sich hierdurch der wirksame örtliche Einfallswinkel des Strahls ändert. Auch können Änderungen des Sekundäremissionskoeffizienten durch Wechsel in der Natur des Materials der Probe hervorgerufen werden, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn der Strahl von einer ein Element enthaltenden Zone zu einer Zone mit .einem anderen Element lauft.

In allen diesen Fällen ist es die übliche Praxis, möglichst viele der verfügbaren Sekuadärelektronen in der Erfftesungeeinrichtung aufzufangen, indem man gewöhnlich das Auffanggerät auf ein im wesentlichen positives Potential be-

009832/1719

züglich der Probe "bringt, so daß die Elektronen zu diesem Gerät hingezogen werden· Das positive Potential am Auf fanggerät erzeugt ein elektrostatisches Feld, welches ähnlich · einer Sammellinse wirkt, Es ist auch "bekannt, für den gleichen Zweck die Erfassungs einrichtung bzw. den Detektor so auszulegen, daß er einen großen Baumwinkel, sogar entsprechend einer Halbkugel, gegenüber dem Aufprallpunkt ausfüllt. Dies ist jedoch nur mit. gewissen Typen von Detektoren möglich und nicht mit Szintillator en·

Die vorliegende Erfindung resultiert im Grunde aus der Einsicht, daß in dem Detektor nicht notwendigerweise ein Maximum an Sekundär elektronen gesammelt werden muß," um die I größte Empfindlichkeit zu erhalten· Im Gegenteil, wenn an den Detektor eine zu hohe Spannung gelegt wird,, dann fängt er fast alle Sekundärelektronen ohne Rücksicht auf ihre Richtung auf und es entsteht "kein merklicher Kontrast, der von elektrischen oder magnetischen Feldverteilungen an oder in der Nähe- der Probenoberfläche herrühren könnte.

Erfindungsgemäß soll im Bereich zwischen der Probenoberf läch,e und dem Detektor ein derartiges elektrisches oder magnetisches Feld vorgesehen werden, daß die Elektronen auf ihrem Weg vom Aufprallpunkt zum Detektor divergieren bzw. auseinanderlaufen, anstatt in maximaler Anzahl zum Detektor g einfach hingezogen zu werden» Auf diese Weise werden Unterschiede in der Richtung der austretenden Sekundärelektronen nicht nur nicht überdeckt_s sondern sie werden im Gegenteil besonders hervorgehoben.

An Stellen, wo die Probenoberfläche senkrecht zum Strahl verläuft, geht die Streuung von der Strahlachse fort. An Stellen, wo die Probenoberfläche zum Strahl geneigt ist, tritt gewöhnlich eine Streuung auf, die von der Normalen auf die Probe am Auftreffpunkt fortgerichtet ist.

0098 3 2/1719

Das Feld, welches die auseinanderlaufenden Flugbahnen der Elektronen hervorruft, kann elektrostatisch oder elektromagnetisch, oder teilweise elektrostatisch und teilweise elektromagnetisch sein, jedoch ist ein alleiniges elektrostatisches PeId leichter in einfacher und kontrollierbarer Weise zu erzeugen. In bevorzugter Ausgestaltung wird eine zylindrische Elektrode vorgesehen, deren Achse mit der Strahlachse zusammenfällt, wobei der Detektor in die zylindrische Wand eingebaut wird oder einen Teil von ihr bildet· Eine weitere Elektrode in Form eines Gitters oder einer scheibenähnlichen Platte kann an der Stirnseite des anliegenden Polstücks der Objektivlinse des strahlformenden Systems angeordnet sein.

Indem man die Sekundärelektronen dazu bringt, vom Auftreffpunkt an auseinanderzulaufen, verringert man im Vergleich zu bekannten Detektoreinrichtungen die Anzahl der den Detektor erreichenden Elektronen, jedoch kann man gleichzeitig den Kontrast verbessern, der durch solche kleine örtliche Effekte an der Probenoberfläche hervorgerufen wird, welche die Elektronen bevorzugt in einer bestimmten anstatt einer anderen Richtung austreten lassen. Zu solchen Effekten zählt einfach derjenige der Topographie, und der erfindungsgemäße Detektor vermag deutlich zwischen Beulen und Gruben zu unterscheiden, weil eine zu dem Detektor hin geneigte * Fläche hell erscheint und eine vom Detektor fortgeneigte Fläche dunkel erscheint. Sogar vergleichsweise flache Vertiefungen oder Wellungen werden enthüllt, während in herkömmlichen Detektoren der durch solche Dinge erzeugte Kontrast schwach ist.

Jedoch sind die wertvollsten Effekte, die sich mit dem erfindungsgemäßen Detektor beobachten lassen, diejenigen, die von dem Potentialkontrast oder von den elektromagnetischen Feldern an oder in der Nähe der Probenoberfläche herrühren.

0098 32/1719

-5- ■ 2004258

Die Beobachtung von Potentialkontrasten ist insbesondere

für die Prüfung des Verhaltens τοη Halbleitern, integrierten Schaltungen und Mikroschaltkreisen wertvoll·

Der Einfluß von örtlichen elektromagnetischen Feldern ist komplexer,.da sowohl ihre Komponenten senkrecht zur Oberfläche als auch die parallelen Komponenten den Weg der Sekun- " därelektronen beeinflussen, jedoch durch eine geeignete Placierung der Detektoren ist es möglich, zwischen ihnen zu unterscheiden. Die Erfindung ermöglicht es, beispielsweise magnetische Domänen von mikroskopischer Ausdehnung in magnetischen Materialien oder in Aufzeichnungen auf magnetischem Band zu untersuchen. ,1

Die auseinanderlaufenden Flugbahnen der Elektronen, die durch das elektrostatische Feld des Elektrodensystems des Detektors gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erzeugt werden, müssen nicht kontinuierlich auseinanderlaufen, sie können eine anfänglieh konvergent gerichtete Komponente enthalten. Insgesamt wird jedoch eine Divergenz bewirkt. Das Feld kann durch zwei oder mehr überlagerte Felder gebildet werden und durch Variation der Potentiale an den besagten Elektroden und an der Probe ist es möglich, die Betriebsweise dee Detektors zu verändern·

.·: .:■ ■ '■ ^:· '■■■■ :'■■■ ' ■ ^: i

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und anhand der Zeichnungen beschriebene .

Fig© 1 zeigt schematisch eine bevorzugte form der Erfindung!

* 2 zeigt in einer Drauf sieht und in den

009832/1719

Fig. 3 veranschaulicht eine andere Betriebsart des Detektors nach der Fig· 1}

Fig« 4- veranschaulicht eine dritte Betriebsweise·

Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in den Zeichnungen die Einrichtung rur Strahlerzeugung, zur Strahlformung und zur Abtastung nicht dargestellt, da sie von bekannter Art sein kann« Es sei angenommen, daß der Strahl senkrecht nach oben zielt und durch das äußere Polstück P der End- oder Objektivlinse dringt, die bei der dargestellten Einrichtung elektromagnetisch ist. Der Strahl fällt auf einen kleinen Bereich (wenige Mikrometer breit) der Probe S, deren Oberfläche in dem dargestellten Fall senkrecht zum Strahl liegt. Das Aufschlagen dieser Primär elektronen, deren Energie in der Größenordnung von 20 KeV liegt, bewirkt die Emission niederenergetischer Sekundärelektronen, deren Energie nur wenige Elektronenvolt beträgt. Ihre Menge wird von der Watur des Probenmaterials beeinflußt (und auch bis zu einem gewissen Maß von der örtlichen Topographie), die Richtung ihres Austretens wird jedoch stark von der örtlichen Topographie beeinflußt. Außerdem werden ihre Flugbahnen beim Verlassen der Probe durch irgendwelche nahe an der Probenoberfläche vorhandene elektrostatische oder elektromagnetische Felder verändert· In bekannten Detektoren gehen diese Flugbahnänderungen dadurch verloren, daß der Detektor für die Ansiehung aller oder mindestens möglichst vieler Elektronen ausgelegt ist. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform . ist ein Elektrodensystem vorgesehen, welches ein Feld erzeugt, das die Bahnen der einzelnen Elektronen von der elektronenoptischen Achse des Strahle fortlaufen läßt, so daß die anfänglichen Flugbahnunterschiede verstärkt werden·

Dies wird erreicht durch einen runden zylindrischen

009832/1719

Schirm C, dessen Achse mit der Strahlach.se zusammenfällt -und der sich in Axialrichtung etwa von der Probenoberfläche "bis zum Pol struck P erstreckt. In einer ersten Betriebsweise wird der Zylinder auf einem positiven Potential zwischen 200 und 500 ToIt₉" typiseherweise etwa 350 YoIt₄ bezüglich der Probenoberfläche gehalten. Das Polstück P der Linse liegt auf null Volt. Hierdurch entsteht ein rotationssymmetrisches elektrostatisches !feld, so daß die von der Probenoberfläche in spitzem Winkel bezüglich der elektronenoptischen Achse ausgehenden Elektronen von dieser Achse fortgelenkt werden und in bestimmten fällen die Oberfläche des Schirms C erreichen«, Somit wird irgendein Einfluß an der Probenoberfläche, der die Elektronen auf eine Seite der Achse mehr herüberzuziehen trachtet f als auf die andere Seite, betont, und die Elektronen erreichen vielmehr ein Bogenstück des Schirms als das gegenüberliegende Stück«

Die Flugbahnen einiger Elektronen mit bestimmter Energie (4- Elektron en-Vol'), Sie vom Aufprallpunkt in verschiedenen spitzen Winkeln wir elektronenoptischen Achse ausgehen, sind in der Zeichnung dargestellt. Elektronen von niedrigerer oder höherer .anfangsenergie beschreiben leicht abgewandelte Bahnen. Im ^."inde bilden die Probenoberf lache ₉ das Polstück P und der zylindrische Schirm C eine hohle zylindrische Trommel, deren Endseiten bei null YoIt und deren Mantelfläche ä auf positivem Potential liegt. Das hierbei entstehende elektrostatische Feld ist rotationssymmetrisch und hat einen Sattelpunkt im Zentrum» Zunächst wird bei den anfänglich sich relativ langsam bewegenden Elektronen ihre Geschwindigkeitskomponente parallel zur elektronenoptischen Achse durch das Feld verstärkt. Somit beginnen diejenigen Elektronen, die am Anfang irgendwie auseinanderlaufen, zu konvergieren, jedoch bei Annäherung an das Polstück P. werden sie verlangsamt, die . Axialkomponente ihrer Geschwindigkeit wird zuletzt auf null

0098327 1719 ' , τ

BADORKSiINAL'

vermindert und das positive Potential des Schirms C zieht sie nach außen, und ihre Axialkomponente kehrt sich um. Die anfängliche Divergenz der Elektronen "bezüglich der elektronenoptischen Achse wird nach einer leichten anfänglichen Konvergenz somit auf ein beträchtliches Maß vergrößert. Irgendeine Asymmetrie in der Plugbahnverteilung nach dem anfänglichen Verlassen des Aufprallpunktes wird daher verstärkt, und falls die Elektronen vorherrschend in einem bestimmten Sektor austreten, schlagen sie auch vorherrschend auf dem entsprechenden Sektor des Schirms C auf.

Es sei erwähnt, daß der Schirm nicht unbedingt einen kreisförmigen Querschnitt haben muß. Außerdem muß das Bauteil P nicht das Polstück selbst sein, sondern es kann auch durch eine geerdete Platte gebildet sein, die das Polstück bedeckt. .Ähnlich kann die Probe mit einem flachen scheibenähnlichen geerdeten Schirm überdeckt sein (mit einer kleinen öffnung, die den von dem Strahl beaufschlagten Teil der Probe freigibt), um voraussagbare Feldbedingungen sicherzustellen. Jedoch läßt sich das Gesamtergebnis (wenn auch weniger voraussagbar) mit einer Probe geringer Abmessung und ohne geerdeten Schirm erreichen.

Bündig mit der inneren Oberfläche des Schirms C ist eine Gaze G angebracht, welche den Eintrittskäfig für einen Detektor D in Form eines Szintillators bildet. Diese Gaze erstreckt sich über einen größeren Teil der axialen Länge des Schirms und in Umfangsrichtung erstreckt sie sich über einen Winkel von etwa 60 bis 120 °. In einer typischen Ausführungsform liegt der Winkel bei 90 °. Die Gaze liegt auf dem gleichen Potential wie der Schirm C und stört somit die Symmetrie des Feldes nicht.

Der Szintillator selbst kann auf dem üblichen hohen

0098 32/1719

Potential von einigen Kilovolt liegen -und über einLichtrohr zu einem (nicht dargestellten) Fotovervielfacher führen, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches proportional der Anzahl der durch die. Gaze dringenden Elektronen ist. .

-'.. Natürlich wird der Detektor nur ein Signal aus denjenigen Elektronen gewinnen, die in den von der Gaze ausgefüllten Sektor des Schildes C fallen· Jeder Kontrast, der von der Asymmetrie in der Richtung, in welcher die Elektronen den Aufprallpunkt auf der Probenoberfläche verlassen, herrührt, wird als eine Änderung in der Signalstärke im Detektor D beobachtet. -

Es ist auch selbstverständlich, daß die erfindungsgemäße Detektoranordnung neben ihrer Empfindlichkeit gegenüber der Eichtung der Elektronenbahnen auch wie bekannte Detektoren Kontraste zeigen kann, die sich auf Grund von Unterschieden in dem Sekundäremissionskoeffizienten ergeben.

Der Schirm O ist normalerweise aus Metall. Alle Teile können einen dünnen Kohlenstoffüberzug haben, um die Emission ungewünschter Sekundärelektronen, die durch den Aufprall von hochenergetischen und vom Auftreffpunkt zurückgestreuten Primärelektronen entstehen, zu vermindern. Ein solcher Überzug ist insbesondere dort nützlich, .wo die Teile in ihren Abmes- j sungen klein sind. .

Heben dem Detektor D kann, noch ein an sich bekannter Energie-Analysator verwendet werden, um eine Information über die Mengen von Elektronen zu erhalten, die in den verschiedenen Energiebändern auftreten.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Gerät erstreckt sich die Eintrittsgaze bzw. der Käfig G des Detektors über

0 09832/1719

den größten Teil der axialen Länge des Schirms O. In einer Abwandlung kann man die Größe auch vermindern und vorzugsweise einstellbar machen, so daß nur Elektronen, die von einem bestimmten Abschnitt in. der axialen Länge des Schirms aufgenommen werden, in den Detektor eintreten. Dies läßt sich durch Abblenden eines Teils der Gaze G erreichen. Das Signal in dem Detektor ist dann ein Maß für die Anzahl von Elektronen, die nur bestimmte Kombinationen von Energie und Eiehtung aufweisen.

Die Betriebsweise gemäß der Fig. 1 ist die einfachste und am leichtesten zu verstehen. Sie ist für die Beobachtung fe der Topographie der Probenoberfläche geeignet. Zur BeobacÜtuig der magnetischen Kontraste werde eine andere Betriebsweise bevorzugt, die in der Fig. 3 veranschaulicht ist. Hier enthält die verwendete Anordnung ein scheibenförmiges Gitter bzw. eine Platte A, die in die Stirnseite des Polstückes P eingelaseen, jedoch von ihr isoliert ist. Die relativen Potentiale an den verschiedenen Teilen sind außerdem geändert. Der Einfachheit halber bleibt das Polstück auf Erdpotential, jedoch liegt die Probe nun bei minus 120 Volt. Der Schirm liegt auf Erdpotential und die Platte A liegt in einem typischen Fall bei minus 80 ToIt. Die Gaze G des Detektors endlich ist positiv, beispielsweise auf ein Potential von plus 200 Volt aufgeladen.

Eine Probe mit magnetischen Domänen habe ein magnetisches Feld dicht an ihrer Oberfläche in einer beliebigen Richtung, d. h· dieses Feld habe eine Komponente senkrecht zur Oberfläche und Komponenten in zwei Sichtungen parallel zur Oberfläche. Das Elektrodensystem der Fig. 3 erzeugt in Wirklichkeit zwei überlagerte elektrostatische Felder, die auf die Elektronenbahnen eine divergierende Wirkung ausüben. Das eine Feld liegt zwischen der Probenoberfläche und der Platte A (die um 40 Volt positiver ist), und das andere Feld

009832/1719

liegt zwischen der Probenoberflache und dem Schirm C (der •um 120 Volt positiver ist). Es sind nun allein die parallel zur Probenoberflache verlauf enden Komponenten des magnetischen Feldes, die eine Asymmetrie der Richtung der Elektro- ' nenbahnen hervorrufen, und somit ist-diese Betriebsweise" geeignet, um die Komponenten des magnetischen Feldes in dieser Richtung und nicht die Komponenten senkrecht zur oberfläche zu beobachten. Die Betriebsweise ist auch dazu geeignet, um elektrische Felder parallel zur Probenoberfläche zu beobachten. ' .-.-■■

Bei der in Fig. 3 gezeigten Betriebsweise ist die

Detektorgaze G auf höherem Potential als der Schirm C und j verursacht somit selbst eine gewisse Asymmetrie, die jedoch nur wenig Einfluß auf den wichtigen Teil des, Feldes an der Probenoberfläche nimmt. Obwohl diese Asymmetrie den "Richtungskontrast" in gewissem Haß e vermindert, stört sie nicht ernsthaft» Bei den oben beschriebenen zwei richtungsempfindlichen ■ Betriebsweisen spricht der Detektor nicht auf Änderungen in der Energie der Elektronen an, und somit kann ein Potentialkontrast nicht gleichzeitig mit einer Empfindlichkeit gegenüber seitlich gerichteten elektrischen und magnetischen Feldern vorhanden sein.

Die dritte in der Fig. 4 veranschaulichte Betriebs- | weise ist insbesondere zur Beobachtung elektrischer Potentialkontraste geeignet,, Die Elektrodenanordnung ist die gleiche wie in Fig* 3₉ ■-jedoch sind die Potentiale anders. Die Probe S und der-Schirm C liegen nun beide auf Erdpotential, und sowohl das Polstück P und die Platte A. liegen auf negativem Potential von veränderbarem Wert, der in einem bestimmten Ausführungsbeispiel bei minus 36 Volt liegt. Die Gaze G des Detektors liegt wiederum auf plus 200 Volt.

GQ9832/1719

Das resultierende Bremsfeld (auf Grund der negativen Aufladung der Platte A bezüglich der Probenoberfläche) entfernt fast alle Informationen über die Richtung aus dem Signal, und obwohl es die Elektronen zum Auseinanderlaufen bringt, ist der Bremseffekt der vorherrschende. Kontraste in dem elektrischen Potential zwischen verschiedenen Bereichen der abgetasteten Probenoberfläche erzeugen Änderungen in dem Signal, die monoton sind, d. h. die entsprechende Beziehung hat keine Maxima oder Minima (innerhalb des normalen Betriebsbereichs), und so existiert eine direkte und kontinuierliche Beziehung zwischen dem Potential der Probenoberfläche und der Signalstärke. Durch Veränderung des Potentials an der Elektrode A kann die Symmetrie dieser Beziehung gesteuert werden.

Eine zusätzliche ringförmige Elektrode R, die in der Fig. 4 in unterbrochenen Linien eingezeichnet ist, kann dicht an der Probenoberfläche angebracht sein und eine negative Vorspannung aufweisen, um die Gestalt der Beziehung zwischen dem Potential auf der Probenoberfläche und dem Signal im Detektor zu verändern und hiermit die Linearität dieser Beziehung zu verbessern.

Die in der Ifig. 4 veranschaulichte Betriebweise ist besonders zur Beobachtung des Verhaltens von Mikroschaltkreisen geeignet. Mit einer linearen Signalcharakteristik können Gleichspannungen und Wechselstrom-Wellenformen an einer Mikroschaltung oder an Schaltungselementen mit nur geringer Verzerrung gemessen werden.

Der Elektronenstrahl muß nicht senkrecht auf die Probenoberfläche auftreffen, sondern im Gegenteil ist ein Betrieb bei jedem beliebigen Winkel zwischen O und 90 ° möglich, wenn die ganze Detektor/Schirmanordnung (einschließlich des Szintillators) gedreht wird. In einem solchen.Fall kann

009832/1719

das Polstück durch eine Metallplatte mit einem kleinen Loch oder Schlitz zum Eintritt des Elektronenstrahls ersetzt werden, wobei dieser Teil dasjenige Ende des divergierenden Feldbereichs bildet, welches der Probe gegenüberliegt. Der scheibenähnliche Einsatz kann dann in das Zentrum dieser Platte eingebracht werden.

Obwohl die Erfindung bei den beschriebenen Anordnungen im Zusammenhang mit einem Elektronenstrahl verwendet wird, der eine bestimmte, .kleine Zone auf der Probenoberfläche synchron mit dem Kathodenstrahlbild des Kontrastsignals abtastet, kann die Erfindung auch genau so gut für sich zeitlich verändernde Erscheinungen verwendet werden, indem man beispielsweise mit einem stationären Fleck oder mit einer eindimensionalenLinienabtastung arbeitet. In Fällen, wo sich die Erscheinung in regelrecht periodischer Weise ändert, kann man die Stroboskoptechnik heranziehen. Dies ist von besonderem Wert bei der Untersuchung von Wechselstromwellenformen an einem ausgewählten Punkt an der Oberfläche einer Mikroschaltung.

Im Zusammenhang mit den beschriebenen Ausführungsformen war bei den Feldern, welche die Elektronenbahnen zum Divergieren und/oder zum Abbremsen bringen, nur von elektrostatischen Feldern die Rede. Die Felder können jedoch durch Überlagerung von magnetischen Feldern, die durch geeignet ange- ^j ordnete Permanentmagnete oder Elektromagnete erzeugt werden, modifiziert werden. Es ist eine allgemeine Regel, daß auf elektrostatische Weise erzeugbare Erscheinungen ebenso durch Verwendung von magnetischen Feldern auftreten können, obwohl letztere weniger leicht zu entwerfen sind. Es kann sogar möglich sein, ein gänzlich magnetisches Feld zur Herbeiführung des gewünschten Divergenzeffekts zu erzeugen« Der Effekt läßt sich durch Verwendung zweier axial hintereinander liegender Elektromagnete herbeiführen₉ die als Ringwicklungsn ausgebildet sind und den Schirm G ersetzen·

009132/1719

Claims (12)

1. Ansprüche

   Verfahren zur Analyse der Oberflächeneigenschaften einer Probe, indem die Oberfläche dem Aufprall von in einem feinen Strahl fokussierten Elektronen ausgesetzt wird und die vom Aufprallpunkt austretenden resultierenden Sekundärelektronen erfaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen im Raum zwischen dem Aufprallpunkt des Strahl und einem Detektor (C,G) mittels eines elektrostatischen und/ oder elektromagnetischen Feldes zum seitlichen Divergieren bezüglich derjenigen Flugbahnen gebracht werden, die sie bei feldfreiem Raum einnehmen würden·
2. 2. Elektronenstrahlgerät, bei welchem ein feinfokussierter Elektronenstrahl auf die Oberfläche einer zu untersuchenden Probe gerichtet ist und die am Auftreffpunkt des Strahls aus der Probe austretenden Sekundärelektronen zur Gewinnung von Informationen über Eigenschaften der Probe im Bereich des Auftreffpunktes erfaßt werden, gekennzeichnet durch ein im Raum zwischen Auftreffpunkt und einem die Sekundärelektronen erfassenden Detektor (D) liegendes elektrostatisches oder magnetisches Feld, welches die Sekundärelektronen gegenüber ihren bei feldfreiem Raum zu erwartenden Flugbahnen divergieren läßt.
3. 3. Elektronenstrahlgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein derartiges Feld, daß sich die Flugbahnen der Sekundärelektronen fontänenartig auseinanderfächern und eine symmetrische oder eine durch das vom Detektor (C,G) selbst ins Asymmetrische verschobene Verteilung bilden.
4. 4. Elektronenstrahlgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine derartige Feldverteilung, daß die Flugbahnen der Sekundärelektronen bezüglich der Oberfläcntnxiori»l«a am Auftreffpunkt der Probe divergieren.

   009832/1719
5. 5· Elektronenstrahlgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine derartige Feldverteilung, daß die Flugbahnen der Sekundärelektronen bezüglich einer mit der Achse des einfallenden Elektronenstrahls zusaamenfallendenLinie divergieren. ·
6. 6. Elektronenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 2 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld elektrostatisch erzeugt ist.
7. ?· Elektronenstrahigerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Felderzeugung ein zylindrischer Schirm (C) vorgesehen ist, dessen Achse mit der Elektronenstrahl'- | achse zusammenfällt und an dem ein "bezüglich der Probe positives Potential liegt«, '
8. 8. Elektronenstrahlgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (G,D) einen kleineren Teil der . Mantelfläche des zylindrischen Schildes in Umfangsrichtung belegt«
9. 9· Elektronenatralilgerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet, durch mindestens feinen weiteren Detektor, der ebenfalls in der Wandung des Schirmes (G) liegt. ■

   ¹ - I
10. 10. Elektronenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 7 ^is 9» dadurch gekennseiclmet ₉ daß sich der Schirm (C) über den größeren Teil des Abstandes erstreckt, der zwischen der Probe (S) und dem Polstück (P) der Ob^ektivlinse einer Fokussiereinriehtung für den primären Elektronenstrahl . liegt.
11. 11« Elektronenstrahlgerät nach Anspruch 10, dadurch gekenn-, zeichnet, daß entweder das Polstück (P) selbst oder eine

    009832/1719

    auf dem Polstück angeordnete Platte auf dem im wesentliche» gleichen Potential wie die Probe (S) liegt.
12. 12. Elektronenstrahlger&t »ach Anspruch. 10 ode? 11, gekennzeichnet durch eise am de? Stirnseite des Polstück« bBWt de? Platte angeordnete Elektrode (A)₉ deren Potential gegenüber der Probe (S) positiv ist.

    ELektronenstrahlger&t nach Anspruch 1O₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Probe (S) und äev !Schirm (C) auf is wesentlichen gleichen Potential liegen, während die im Bereich des Polstücks (P) gelegene Elektrode (A) ein bezüglich der Probe (S) negatives Potential aufweist*

    Ulektronenstrahlgertt nach Anspruch durch eine ringförmige Elektrode (E)₁ welche die fläche umgrenzt und auf einem steuerbaren und von der benoberf lache selbst unabhängigen Potential liegt»

    Elektronenetrahlgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential des Detektors (0,35) positiv gegenüber demjenigen des Schirms (0) ist·

    16· Hektronenstrahlger&t nach Anspruch 8, äa&wp§& zeichnet, daß der Detektor (G₉P) auf gleiche» Potential wie der Schirm (O) liegt.

    009832/1719

    Leersei te