DE2011193B2 - Vorrichtung fuer die elektronen-rastermikroskopie und die elektronenstrahlmikroanalyse - Google Patents

Vorrichtung fuer die elektronen-rastermikroskopie und die elektronenstrahlmikroanalyse

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DE2011193B2 DE19702011193 DE2011193A DE2011193B2 DE 2011193 B2 DE2011193 B2 DE 2011193B2 DE 19702011193 DE19702011193 DE 19702011193 DE 2011193 A DE2011193 A DE 2011193A DE 2011193 B2 DE2011193 B2 DE 2011193B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Elektronen-RastermiLroskopie und die Elektronenstrahl-Mikroanalyse mit Abrasterung einer Probenoberfläche durch einen primären Elektronenstrahl und Nachweis der ausgelösten Elektronen niedriger Energie mittels eines Sekundärelektronen-Detektors.
Mit Hilfe eines Elektronen-Rastermikroskops läßt
sich eine Analyse der äußeren Gestalt (Topographie), mit Hilfe einer Elektronenstrahl-Mikrosonde eine Elementaranalyse der Oberfläche einer Probe durchführen. Die Ergebnisse derartiger Analysen können mittels eines Auswertegeräts aufgezeichnet oder in einem Bild dargestellt werden. An beide Analysenge-
a5 rate wird die Forderung gestellt, noch geringfügige Strukturunterschitde auf einer Probenoberfläche empfindlich nachzuweisen und kontrastreiche Bilder bei optimaler Auflösung zu liefern.
In beiden Gerätetypen ist im elektronen-optischen
System der Strahlerzeuger ein magnetisches Ablenksystem eingebaut. Dieses ermöglicht neben der Punktanalyse durch zellenförmige Ablenkung des primären Elektronenstrahls über die Probenoberfläche und synchron dazu gesteuerte Auswertegeräte [Regi striergeräte (Schreiber), Ausgabegeräte (Zeichner), Bildaufzeichnungsgeräte (Bildröhren)] die Messung und Darstellung des Intensitätsverlaufs von Meßsignalen entlang von Linien oder über einen Bereich der Probenoberfläche.
Bei der Wechselwirkung zwischen einem hochenergetischen primären Elektronenstrahl (S bis 40 ke V) und einer Probe entstehen vorwiegend Röntgenstrahlen, Rückstreuelektronen, Sekundär- und Auger-Elektronen. Bei der Elektronen-Rastermikro skopie werden in erster Linie die niederenergetischen Sekundärelektronen (maximal etwa 50 eV) als Meßsignale verwendet, bei der Elektronenstrahl-Mikroanalyst λ erden dagegen fast alle physikalischen Vorgänge als Informationsmöglichkeiten für die Analyse in Betracht gezogen.
Wenn mit Hilfe eines der beiden Analysengeräte die Oberflächenstruktur einer Probe untersucht werden soll, ist man bestrebt, nui die bei der Wechselwirkung der Probe mit dem primären Elektronenstrahl auftretenden niederenergetischen Sekundärelektronen, nicht jedoch die Rückstreuelektronen zur Bilddarstellung heranzuziehen. Die Begründung dafür ist darin zu sehen, daß die Punktauflösung bei der Analyse der Oberfläche einer massiven Probe mit Hufe von Sekundärelektronen um eine Größenordnung besser ist als mit Rückstreuelektronen.
Es ist bekannt, daß Elektronen-Rastermikroskope, die mit dem Sei einer elektronen-optischen Darstellung von Mikrostrukturen einer Probenoberfläche bei extremer Vergrößerung und Auflösung diese mit einem äußerst feinen primären Elektronenstrahl zellenförmig abrastern, zur Erzeugung des Bildsignals unter anderem einen sogenannten Sekundärelektronen-
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Detektor verwenden. Dieser weist die an der Proben- Probenoberfläche abhängiges Signal erscheint. Si-
oberfläche ausgelösten Sekundärelektronen nach gnale, die von topographischen Eigenheiten und der
Maßgabe ihrer Anzahl durch Abgabe eines verstärk- elementaren Materialverteilung auf der Oberfläche
ten Siromsignals nach. stammen, heben sich im Differenzverstärker gegen-
Ein derartiger Sekundärelektronen-Detektor be- 5 seitig auf. Im Gegensatz dazu wird mit der Erfindung steht aus einem elektronen-optischen System und ei- ein völlig anderer Effekt angestrebt,
nem Nachweissystem. Das elektronen-optische Sy- In dem Aufsatz »Scanning Electron Diffraction stem hat die Aufgabe, möglichst viele der den With Electron Energy Analysis«, der in einem Bericht Auftreffc.it des primären Elektronenstrahls an der über den 5. internationalen Kongreß für Elektronen-Probenoberfläche in allen Richtungen verlassenden l0 mikroskopie, 1962, New York, Vol. I, JJ-7 erschien, Sekundärelektronen dem Detektor zuzuführen. Im ist eine Einrichtung zur Analyse der Energie von an Nachweissystem werden die relativ langsamen Sekun- einer Probe nach Abtastung dieser Probe mit einem därelektronen zunächst einem Nachbeschleunigungs- Elektronenstrahl abgebeugten Elektronen beschriesystem zugeführt, welches sie zur Erhöhung der Nach- ben,
weisempfindlichkeit auf genügend hohe Energie 1S An einer Probe abgebeugte Elektronen sind keine beschleunigt (etwa 1 bis 15 keV). Die beschleunigten Sekundärelektronen. Deshalb ist auch eine diese ab-Elektronen treffen auf einen Elektronenmultiplier gebeugten Elektronen modulierende Wechselspanoder einen Szintillationskristall, denen ein empfindli- nung zwischen Kathode und Analysator angelegt, eher Fotomultiplier oder ein Halbleiterdetektor nach- Diese Anordnung wäre nicht geeignet, Sekundärelek- geschaltet ist. so tronen zu modulieren.
Ein Sekundärelektronen-Detekto' spricht zwang- Der Erfindung liegt die Aiagabe zugrunde, für die
läufig auch auf die schnellen Rückstreuelektronen an, Elektronen-Rastermikroskopie und die Elektronen-
die aus einer größeren Umgebung des Auftreff orts des strahl-Mikroanalyse eine Vorrichtung zu schaffen,
primären Elektronenstrahls an der Probenoberfläche welche es einerseits verhindert, daß die vom Sekun-
zurückgestreut werden. Das Signal der Rückstreu- a5 därelektronen-DetektorerfaßtenparasitärenEIektro-
elektronen begrenzt die Auflösung und verschlechtert nen am Aufbau des Bildsignals beteiligt werden,
zusätzlich den Bildkontrast. Wird die Nachweisemp- welche es andererseits nur den vom Sekundärelektro-
findlichkeit eines Sekundärelektroner-Detektors für nen-Detektor erfaßten niederenergetischen Elektro-
Rückstreuelektronen verringert, so muß damit auch nen (bis maximal einige 100 eV) oder speziell nur den
ein Empfindlichkeitsverlust für die Sekundärelektro- 3° Sekundärelektronen gestattet, ungeschwächt zum
nen in Kauf genommen werden. Bildsignal beizutragen.
Eine weitere Verschlechterung der Auflösung und Bei einer Vorrichtung für die Elektronen-Rasterdes Kontrastes im Rasterbild wird durch tertiäre mikroskopie und die Elektronenstrahl-Mikroanalyse Elektronen bewirkt, die ebenfalls vom Sekundärelek- mit Abrasterung einer Probenoberfläche durch einen tronen-Detektor erfaßt werden. Tertiäre Elektronen 35 primären Elektronenstrahl und Nachweis der ausgesind Sekundärelektronen, die von den Rückstreuelek- lösten Elektronen niedriger Energie mittels eines Serronen im elektronen-optischen System des Sekun- kundärelektronen-Detektors und mit einer Moduladärelektronen-Detektors oder in der Umgebung der tionseinrichtung zur periodischen Schwächung oder Probe ausgelöst werden, also beispielsweise aus der Unterbrechung eines niederenergetischen Anteils des Oberfläche des Linsenpolschuhs der die feine Bünde- 4° an der Probenoberfläche ausgelösten und in den Seiung des primären Elektronenstrahls erzeugenden kundärelektronen-Detektor eintretenden Stromes Elektronenlinse oder aus den Probenkammerwänden. freier Elektronen wird diese Aufgabe gemäß der Er-Bei ungünstigen Untersuchungsbedingungen kann das fir.dung dadurch gelöst, daß zur Erzeugung kontrastdurcb die parasitären Elektronen, d.h. durch die reicher, hochaufgelöster Bilder der materiellen Rückstreu- und die tertiären Elektronen, erzeugte 45 Oberflächenstruktur einer Probe dem Sekundärelek-Bildsignal das Signal der Sekundärelektronen über- tronen-Detektor ein mit Hilfe eines Bandfilters oder wiegen. eines phasenempfindlichen Gleichrichters auf die
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 943 140 Frequenz der Modulationseinrichtung abgestimmter ist ein Elektronenstrahlgerät bekannt, bei dem weder Bildsignalgeber nachgeschaltet ist. topographische Eigenheiten der Probenoberfläche so Eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung sieht noch die Verteilung der chemischen Elemente auf der vor, daß durch die Modulationseinrichtung an der Oberfläche, sondern eine Potentialverteilung auf der Probenoberfläche ein elektrisches Wechselfeld er-Probenobertläche sichtbar gemacht werden soll. Die- zeugt wird Dieses sollte in Richtung und Stärke so jenigen Signale, die von topographischen Eigenschaf- gewählt sein, daß der primäre Elektronenstrahl gar ten oder der Elementenverteilung hervorgerufen wer- 55 nicht oder nur vernachlässigbar beeinflußt wird, den, sollen dagegen unterdrückt werden. Entspre- Durch ein genügend hohes elektrisches Wechseichend dieser gegenüber der Erfindung anderen feld an tier Probenoberfläche werden Elektronen Aufgabenstellung wird bei der bekannten Einrichtung niedriger Energie, also Sekundärelektronen und zwar mit einer An-Aus-Modulation des an die Probe eventuell auftretende Auger-Elektronen, abwechgelegten Potentials gearbeitet. Zur Demodulation des 6o selnd am Austreten aus der Probe gehindert und beim Signals nach dem Detektor werden jedoch weder Austreten aus der Probe beschleunigt. Die hochener-Bandfilter noch phasenabhängige Gleichrichter be- getischen Rückstreuelektronen werden dagegen nutzt. Statt dessen schaltet ein von der Modulations- durch das elektrische Wechselfeld nicht beeinflußt, frequenz gesteuerter Umschalter das Detektorsignal Die tertiären Elektronen, deren Energie in demselben im Takt der Mouulationsfrequenz abwechselnd auf 65 Bereich liegt wie die Energie der Sekundärelektronen, zwei Kanäle. Die Kanäle liegen an den beiden Ein- bleiben wegen ihrer Entstehung aus den Rückstreugängen eines Differenzverstärkers, an dessen Ausgang elektronen von der Modulation im wesentlichen dann ein nur noch von der Potentialverteilung auf der gleichfalls unbeeinflußt.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird das elektrische Wechselfeld an der Probenoberfläche mit Hilfe eines eine elektrische Spannung liefernden Oszillators erzeugt. Dabei ist eine erste Ausgangsklemme des Oszillators mit der Probe und eine zweite Ausgangsklemme mit der Eingangsöffnung des Sekundärelektronen-Detektors elektrisch leitend verbunden. Die zweite Ausgangsklemme kann aber auch mit der Elektronenlinse oder mit einer Probenkammerwand verbunden sein; sie kann schließlich auch an eine im Raum vor der Probenoberfläche angeordnete Hilfselektrode angeschlossen sein. Die Hilfselektrode ist als ringförmige Scheibe ausgebildet. Unter Umständen ist es jedoch auch vorteilhaft, eine Hilfselektrode in Form einer Spitze, Schneide oder eines Siebs zu verwenden.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß durch die Modulationseinrichtung an der Probenoberfläche ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird. Bei gekippter Probe sollten die magnetischen Feldlinien vorzugsweise parallel zur Richtung des primären Elektronenstrahls verlaufen. Das magnetische Wechselfeld kann dadurch erzeugt werden, daß die Ausgangsklemmen des Oszillators an eine sich im Raum zwischen Elektronenlinse und Probe befindlichen Spule angeschlossen ist. - Zweckmäßigerweise wird als Oszillator ein Sinus- oder Rechteckgenerator benutzt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Bildsignalgeber ein Verstärker mit einem vorgeschalteten schmaibandigen, auf die Frequenz der Modulationseinrichtung abgestimmten Bandpaßfilter ist. Der Bildsignalgeber kann aber auch ein phasenempfindlicher Oleichrichter sein, dessen weitere Eingangsklemmen zur Aufnahme eines Referenzsignals mit den Ausgangsklemmen des Oszillators verbunden sind. Der phasenempfindliche Oleichrichter sollte ein Phasenstellglied besitzen.
Um die in den Sekundärclektronen-Detektor gelangenden Elektronen energetisch zu diskriminieren oder um am Ausgang des Sekundärelektronen-Detektors ein möglich« t hohes Ausgangssignal zu erhalten, ist eine weitere Ausbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen Probenoberfläche und Eingangsöffnung des Sekundärelektronen-Detektors ein einstellbares, konstantes elektrisches Feld erzeugt wird. Dazu liegt je nach Anwendungsfall die Eingangsöffnung auf einem gegenüber der Probe positiven oder negativen Potential.
Ein Ausiuhnmgsbeispie) der Erfindung ist in der dargestellt und wird im folgenden näher berieben.
Die Figur zeigt einen primären Elektronenstrahl E, der nach Durchtritt durch eine Elektronenlinse L rasterförmigüU* eine Probe P gelenkt wird. Elektronische Ablenkeinrichtung und zugehörige Ansteuergeräte sind in der Figur nicht dargestellt. Probe P und ElektnmetiHnse L sind von einer Probenkammer" wand W umgeben. Die Normale zur Probenoberfläche ist aus der Richtung parallel zum primären Elektronenstrahl E um einen einstellbaren Winkel α in Richtung auf einen an sich bekannten Sekundärelektronen-Detektor D geneigt.
Die erste Ausgangsklemme Kl eines Oszillators O st mit der Probe P, die zweite Ausgangsklemme Kl nh der Probenkammerwand W elektrisch leitend verbunden. Probenkammerwand W und Elektroneninse L sind an Masse (NuUpotential) gelegt Der Os zillator O liefert eine Wechselspannung der Fre quenz / und erzeugt ein elektrisches Wechselfeld ii einem Kondensator, dessen eine Elektrode durch du Probe P und dessen andere Elektrode durch die Um
S gebung der Probe P, also durch die Probenkammer wand W und die Elektronenlinse L, gebildet wird. Der Sekundärelektronen-Detektor D, aussei Hochspannungsversorgung in der Figur nicht gezeichnet ist, gibt an die Eingangsklemmen £1 und El einet phasenempfindlichen Oleichrichters (Lock-in Amplifier) PG eine Spannung ab, die proportional der ir seine Eingangsöffnung F einfallenden Anzahl von Elektronen ist. Die Eingangsklemme El liegt au! Masse. Zur Einspeisung eines Referenzsignals sind die
is weiteren Eingangsklemmen Ll und Ll des phasenempfindlichen Oleichrichters PG über ein Potentiometer Ri mit den Ausgangsklemmen Kl und Kl des Oszillators O verbunden. Das vom phasenempfindlichen Oleichrichter PG gelieferte Bildsignal S wird ei-
«° nem bekannten Auswertegerät A, z.B. einem mit der Rasterbewegung des primären Elektronenstrahls E synchron angesteuerten Bildwiedergabegerät, zugeführt.
Zusätzlich zum Wechselfeld wird an der Proben-
sis oberfläche ein elektrisches Oleichfeld erzeugt. Dazu isf ;ine Spannungsquelle Bl (Spannung z. B. 200 V) zwischen Eingangsöffnung F des Sekundärelektronen-Detektors D und Probenumgebung geschaltet. Ihr Pluspol liegt an der Eingangsöffnung F, ihr Mi nuspol an Masse. (Für manche Zwecke kann pine Umpolung sinnvoll sein.)
Weiterhin kann aus Gründen des Durchgriffs der elektrischen Feldlinien auf die Probe P ein weiteres, nach Richtung und Größe einstellbares elektrisches Gleichfeld an der Probenoberfläche erzeugt werden. Dazu ist der Mittelabgriff eines weiteren Potentiometers Rl, das mit einer weiteren Spannungsquelle Bl verbunden ist, leitend an die Probe P geführt. Ein Umschalter U gestattet eine Polaritätsumkehr des an
*o der Probe P liegenden Potentials. Ein Pol der Spannungsquelle Bl bleibt dabei stets an Masse gelegt. In der Figur liegt die Probe P gegenüber ihrer Umgebung (W, L) auf negativem Potential (z. B. - 5 V). Die Richtung dieses elektrischen Feldes wird durch Veränderung des Winkels σ und/oder durch Betätigung des Umschalters U, die Größe des Gleichfeldes am Potentiometer Rl eingestellt.
Der hochenergetische Strahl E primäior Elektronen (Energie z.B. 20 keV) erzeugt am Auftreffort
.%auf der Oberfläche der Probe P bocheaergetische Rflckstreuelektrooen et (kinetische Energie ca. 20 keV), niedee Sekundärelektronen e, Qanetische Energie bis 5OeV) und in geringer Zahl auch (nicht dargestellte) niederenergetische Auger-Elek-
SS tronen. In der Figur sind die Verhältnisse zu dem Zeitpunkt dargestellt, zn dem die negative Amplitude (z. B. -10 V) der vom Oszillator O gelieferten Wechselspanmmg an der Probe P (ihr Potential gegenüber Masse beträgt dann insgesamt - 15 V)ßegt:
Die an der Probenoberflache erzeugten Rückstrenelektroncn e, verlassen wegen ihrer hohen kinetischen Energie unbeeinflußt von dem zu diesem Zeitpunkt positiven Potential (im Beispiel insgesamt + 21. V) der Detektoröffmmg F die Probe P auf geradlinigen
«S Bahnen. Ein kleiner Teil von ihnen tritt in den Detek tor Dein. Die niedscen Sekmidärelektronen e, dagegen werden auf gek/ämmten Bannen in Richtung auf die Detektoi öffg F gelenkt. Auch
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einige der von den Rückstreuelektronen e, in der Umgebung der Probe P, z.B. an der Elektronenlinse L oder an der Probenkammerwand W, erzeugten niederenergetischen tertiären Elektronen e, gelangen in die Detektoröffnung F.
Nach einer Halbperiode liegt an der Probe P die positive Amplitude (z. B. + 10 V) der vom Oszillator O gelieferten Wechselspannung. (Das Potential der Probe P gegenüber Masse beträgt jetzt + 5 V.) Die schnellen Rückstreuelektronen er werden dur.~h das Potential der Detektoröffnung F (,im Beispiel jetzt + 195 V) nach wie vor nicht beeinflußt. Auch in diesem Fall tritt ein kleiner Teil von ihnen in den Detektor D ein. Die tertiären Elektronen e, werden wegen ihrer Erzeugung durch die Rückstreuelektronen er von der Potentialänderung der Probe P wenig beeinflußt. Von den Sekundärelektronen e, dagegen geht ein großer Anteil für den Nachweis im Detektor D verloren, da das unmittelbar an der Probenoberfläche wirksame elektrische Feld verringert wurde. Der größte Teil von ihnen kann den Entstehungsort erst gar nicht verlassen, da sich vor der Probenoberfläche eine Raumladung ausbildet.
Es ist also ersichtlich, daß von der periodischen Variation des elektrischen Feldes zwischen Probe P und Umgebung in erster Linie die Sekundärelektronen e, betroffen werden. Im phasenempfindlichen Oleichrichter PG wird nur diejenige Komponente der Ausgangsspannung des Sekundärelektronen-Detektors D verstärkt und gleichgerichtet, die periodisch mit der Frequenz / des Oszillators O und außerdem phasenrichtig variiert. Das Bildsignal S enthält also in erster Linie die von den Sekundärelektronen e, gelieferte Information über die Struktur der Proben-
S oberfläche.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei der Bilddarsteliung der Oberfläche einer Probe optimale Auflösung und extrem differenzierter Bildkontrast erreicht werden,
ίο da am Bildaufbau ausschließlich Elektronen niedriger Energie, vorwiegend Sekundärelektronen, beteiligt sind. Weiterhin ist im Gegensatz zu bisher üblichen Sekundärelektronen-Detektoren die Anwendung eines Energieanalysators nicht erforderlich, um die
t S Rückstreuelektronen vom Detektor fernzuhalten, was bisher stets zu einem Empfindlichkeitsverlust führte. Ferner braucht die Detektoröffnung nicht mehr in eine geometrische Lage gebracht zu werden, welche der Eintritt der Rückstreuelektronen unmöglich
so macht. Statt dessen kann der Sekundärelektronen-Detektor in unmittelbarer Nähe auf die Probe gerichtet werden, selbst wenn die Probenoberfläche senkrecht zum einfallenden primären Elektronenstrahl liegt (α = 0°). In diesem Fall läßt sich schon bei einer
*5 niedrigen Wechselspannung ein elektrisches Wechselfeld hoher Amplitude an der Probenoberfläche erzielen. In der Halbperiode, in der die negative Amplitude an der Probe liegt, führt das zu einer Steigerung der Anzahl der Sekundärelektronen, welche den De tektor erreichen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
309534/270

Claims (12)

2 Oil 193 Patentansprüche:
1. Vorrichtung für die Elektronen-Rastermikroskopie und die Elektronenstrahl-Mikroanalyse mit Abrasterung einer Probenoberfläche durch einen primären Elektronenstrahl und Nachweis der ausgelösten Elektronen niedriger Energie mittels oines Sekundärelektronen-Detektors und mit einer Modulationseinrichtup.g zur periodischen Schwächung odev Unterbrechung eines niederenergetischen Anteils des an der Probenoberfläche ausgelösten und in den Sekundärelektronen-Detektor eintretenden Stromes freier Elektronen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung kontrastreicher, hochaufgelöster Bilder der materiellen Oberflächenstruktur einer Probe (P) dem Sekundärelektronen-Detektor (D) ein mit Hilfe sines F.. ndfilters cder eines phasenempfind lichen Gleichrichters auf die Frequenz (/) der Modulationseinrichtung abgestimmter Bildsignalgeber nachgeschaltet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß durch die Modulationseinrichtung an der Probenoberfläche ein elektrisches Wechselfeld erzeugbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Ausgangsklemme (Kl) eines Oszillators (O) mit der Probe (P) und eine zweite Ai sgangsklemme (Kl) mit einer Eingangsöffnung (F) des Seku-därelektronen-DetektoiT (D) elektrisch leitend verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Aiispn :h 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausgangsklemme (Kl) des Oszillators (O) mit der Probe (P) und die zweite Ausgangsklemme (Kl) mit einer Elektronenlinse (L) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausgangsklemme (Kl) des Oszillators (O) mit der Probe (P) und die zweite Ausgangsklemme (Kl) mit einer Probenkammerwand (W) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausgangsklemme (Kl) des Oszillators (O) mit der Probe (P) und die zweite Ausgangsklemme (KZ) mit einer im Raum vor der Probenoberfläche angeordneten Hilfselektrode verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode eine ringförmige Scheibe ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Modulationseinrichtung an der Probenoberfläche ein magnetisches Wechselfeld erzeugbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemmen ( Kl und Kl) des Oszillators (O) an eine sich im Raum zwischen Elcktronenlinre (L) und Probe (P) befindliche Spule angeschlossen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (O) ein Sinus- oder Rechteckgenerator ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der phasenempfindliche Gleichrichter (PG) ein Phasenstellglied besitzt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen Probenoberfläche und Eingangsöffnung (F) des Sekundärelektronen-Detektors (D) ein einstellbares, konstantes elektrisches Feld erzeugt ist.
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DE2011193A DE2011193C3 (de) 1970-03-10 1970-03-10 Vorrichtung für die Elektronen-Rastermikroskopie und die Elektronenstrahl-Mikroanalyse
CH336371A CH520332A (de) 1970-03-10 1971-03-08 Vorrichtung für die Elektronen-Rastermikroskopie und die Elektronenstrahl-Mikroanalyse
FR7108019A FR2084337A5 (de) 1970-03-10 1971-03-09
US00122785A US3714424A (en) 1970-03-10 1971-03-10 Apparatus for improving the signal information in the examination of samples by scanning electron microscopy or electron probe microanalysis
GB22775/71A GB1293716A (en) 1970-03-10 1971-04-19 The use of electron beams for examining surface structure

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DE2011193A1 DE2011193A1 (de) 1971-09-23
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GB (1) GB1293716A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0209236A1 (de) * 1985-06-17 1987-01-21 Texas Instruments Incorporated Prüfung von integrierten Schaltungen mittels Elektronenstrahl

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2903077C2 (de) * 1979-01-26 1986-07-17 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur berührungslosen Potentialmessung an einem elektronischen Bauelement und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE2921151C2 (de) * 1979-05-25 1982-12-02 Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar Vorrichtung zum Nachweis von in einem Abtast-Elektronenstrahlmikroskop von einer Probe ausgehenden Rückstreuelektronen
JPS5932145A (ja) * 1982-08-16 1984-02-21 Hitachi Ltd 電位検出装置
JPS607049A (ja) * 1983-06-24 1985-01-14 Hitachi Ltd 電位測定装置
DE3602366A1 (de) * 1986-01-27 1987-07-30 Siemens Ag Verfahren und anordnung zum nachweis der auf einer probe von einem primaeren korpuskularstrahl ausgeloesten sekundaerkorpuskeln
US5594245A (en) * 1990-10-12 1997-01-14 Hitachi, Ltd. Scanning electron microscope and method for dimension measuring by using the same
US5412210A (en) * 1990-10-12 1995-05-02 Hitachi, Ltd. Scanning electron microscope and method for production of semiconductor device by using the same
US5866904A (en) * 1990-10-12 1999-02-02 Hitachi, Ltd. Scanning electron microscope and method for dimension measuring by using the same
US5412211A (en) * 1993-07-30 1995-05-02 Electroscan Corporation Environmental scanning electron microscope
US6633034B1 (en) * 2000-05-04 2003-10-14 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for imaging a specimen using low profile electron detector for charged particle beam imaging apparatus including electrostatic mirrors
WO2010148423A1 (en) * 2009-06-22 2010-12-29 The University Of Western Australia An imaging detector for a scanning charged particle microscope
US9190241B2 (en) * 2013-03-25 2015-11-17 Hermes-Microvision, Inc. Charged particle beam apparatus
US10236156B2 (en) 2015-03-25 2019-03-19 Hermes Microvision Inc. Apparatus of plural charged-particle beams
US11933668B2 (en) * 2020-02-03 2024-03-19 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Sampling assembly and testing instrument

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3535516A (en) * 1966-10-17 1970-10-20 Hitachi Ltd Electron microscope employing a modulated scanning beam and a phase sensitive detector to improve the signal to noise ratio

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0209236A1 (de) * 1985-06-17 1987-01-21 Texas Instruments Incorporated Prüfung von integrierten Schaltungen mittels Elektronenstrahl

Also Published As

Publication number Publication date
US3714424A (en) 1973-01-30
DE2011193A1 (de) 1971-09-23
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DE2011193C3 (de) 1974-03-28
CH520332A (de) 1972-03-15
FR2084337A5 (de) 1971-12-17

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