DE2015161C - Verfahren und Anordnung zur Aufnahme der Oberflächenstruktur von Proben mittels einer Elektronenstrahl-Mikrosonde - Google Patents

Description

abnehmer und Rückstreuelektronen-Detektor und den Polaritätsverhältnissen ihrer Ausgangssignale gegenüber Masse. Das aus der Superposition resultierende Bildsignal muß als Folge der gewählten Operation stets nur die Information über die Topographie der Probenoberfläche enthalten.

Bei Vorliegen von analogen Signalen kann das Superpositionsgerät beispielsweise ein Additions- oder Differenzverstärker sein; bei digitalen Geräten kann ein Superpositionsgerät in Betracht gezogen werden, das jeweils nach dem Ende von äquidistanten Zeitabständen die in einer ersten Zähleinrichtung für das Probenstromsignal stehende Größe, von der in einer zweiten Zähleinrichtung für das Rückstreuelektronen-Signal stehenden Größe subtrahiert und zur Registrierung im Aufnahmegerät freigibt.

Im allgemeinen wird es erforderlich sein, dem Probenstromrunehmer und dem Rückstreuelektronen-Detektor geeignete Verstärker nachzuschalten. — Als Aufnahmegeräte dienen im Zusammenhang mit der Mikrosonde bekannte Geräte, z.B. Bildröhren oder Magnetbandgeräte.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß Probenstromabnehmer und Rückstreuelektronen-Detektor mit dem Hellsteuereingang einer Bildröhre verbunden sind.

Je nach Beschaffenheit und Polung eines verwendeten analogen Probenstromabnehmers und eines analogen Rückstreuelektronen-Detektors kann es notwendig sein, eines der beiden abgegebenen Signale zu invertieren, d. h. mit einem negativen Vorzeichen zu versehen. Das aus der Superposition, ζ. B. einer Spannungsüberlagerung am Hellsteuereingang einer

ίο Bildröhre, resultierende Bildsignal dient zur HeIltastung dieser Bildröhre.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens zum Zwecke der Erzeugung reiner Topographiebilder der Oberfläche von Proben nur ein einziger Rückstreuelektronen-Detektor und der ohnehin in jeder Elektronenstrabl-Mikrosonde eingebaute Probenstromabnebmer mit nachgeschaltetem Probenstromverstärker benötigt werden. Gegenüber einer an sich be-

ao kannten Anordnung, die zwei Rückstreuelektronen-Detektoren enthält, besitzt eine Anordnung nach der Erfindung weiterhin den Vorzug, daß eine genaue und zeitraubende Justierung beider Detektoren gegeneinander entfällt.

Claims (3)

Mikrosonde zu erzeugen, deren Kontrast alllein von Patentansprüche: der topographischen Beschaffenheit der Probenober fläche, nicht jedoch von der Verteilung der che-

1. Verfahren zur Aufnahme der Oberflächen- mischen Elemente auf der Probe bestimmt wird, ohne struktur von Proben mittels einer Elektronen- 5 daß dazu zwei Rückstreuelektronen-Detektoren verstrahl-Mikrosonde, dadurchgekennzeich- wendet werden müssen.

net, daß als Bildsignal eine Superposition von Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

Probenstrom- und Rückstreuelektronen-Signal löst, daß als Bildsignal eine Superposition von Proverwendet wird. benstrom- und Rückstreuelektronen-Signal verwendet

2. Anordnung zur Durchführung des Verfah- io wird.

rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß

daß ein Probenstromabnehmer und ein Rückstreu- der Kontrast von Bildern, die aus den Ausgangselektronen-Detektor an ein Superpositionsgerät Signalen von Rückstreuelektronen-Detektoren erzeugt angeschlossen und daß der Ausgang des Super- werden, im allgemeinen von zwei Komponenten bepositionsgeräts mit einem Eingang eines Auf- 15 einflußt wird, und zwar einerseits von Λ·-γ Verteilung nahmegeräts verbunden ist verschiedener Elemente auf der Probenoberfläche

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- und andererseits von der topographischen Beschaffenkennzeichnet, daß der Probenstromabnehmer und heit der Probenoberfläche, daß der Kontrast von der Rückstreuelektronen-Detektor mit dem HeII-. Bildern, die aus den Ausgangssignalen eines Proben Steuereingang einer Bildröhre verbunden sind. ao Stromabnehmers, z. B. eines sogenannten Probenstromverstärkers, erzeugt werden, dahingegen im wesentlichen von der Verteilung der Elemente auf der Probenoberfläche bestimmt wird. Ein ausProben-Stromsignalen erzeugtes Bild ist also elementspezifisch

25 und liefert ein reines Ordnungszahlbild der Probenoberfläche.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine An- Ein reines Topographiebild der Probenoberfläche

Ordnung zur Aufnahme der Oberflächenstruktur von läßt sich folglich dadurch erzeugen, daß Probenstrom-Proben mittels einer Elektronenstrahl-Mikrosonde. signal und Rückstreuelektronen-Signal superponiert

In einer Elektronenstrahl-Mikrosonde wird die 30 werden. Die Superposition muß dabei so erfolgen, Obenläche einer Probe mit einem primären Elek- daß von der Information des Rückstreuelektronen· tronenstrahl zeilen- oder rasterförmig abgetastet Die Signals (Topographie plus Ordnungszahl) die Inforbei der Wechselwirkung des primären Elektronen- mation des Probenstromsignals (Ordnungszahl) substrahls mit der Probe entstehenden physikalischen trahiert wird. Da durch die Kompensation die Infor-Erscheinungen, z.B. das Auftreten von Röntgen- 35 maiion über die Oberflächenstruktur übrigbleibt, wird strahlen, von Rückstreu-, Sekundär-, Auger-Elek- der Kontrast eines nach dem erfindungsgemäßen Vertronen, das Entstehen eines Elektronenstroms, wer- fahren gewonnenen Bildes lediglich durch die topoden als Informationsmöglichkeiten über die Beschaf- graphische Beschaffenheit der Oberfläche der Probe fenheit der Probe ausgenutzt und zur Bilddarstellung bestimmt. Mit anderen Worten: Eine nach dem erfinherangezogen. 40 dungsgemäßen Verfahren gewonnene Aufnahme der

Gilt das Interesse der topographischen Beschaffen- Oberflächenstruktur einer Probe enthält keine Anheit einer Probenoberfläche, also z. B. ihrer Rauhig- teile, die auf Grund des Vorhandenseins verschiekeit, dann sollen die erzeugten Bilder als einzige In- dener Elemente in der Probenoberfläche zustande formation Aussagen über die Topographie, jedoch kommen und die bei der Auswertung der Aufnahmen keine weiteren Informationen, z. B. über die Vertei- 45 zu Fehldeutungen führen könnten. Insbesondere lung von chemischen Elementen, beigemischt ent- können bei solchen Aufnahmen Intensitätsunterhalten, schiede des Bildsignals (Hell-Dunkel-Unterschiede

Es ist ein Verfahren (Kimoto, Hashimoto, Kosugo auf ei.ier Bildröhre) als Höhenunterschiede und nicht und Hert, Mikrochimica Acta, Heft 3, S 471 bis 478, als Gebiete unterschiedlicher Elemente in der Proben-1965) bekannt, mit dessen Hilfe mittels einer Elek- 50 oberfläche interpretiert werden.
tronenstrahl-Mikrosonde Aufnahmen erzeugt werden Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

können, denen entweder eine Aussage ausschließlich sieht vor, daß ein Probenstromabnehmer und ein über die Verteilung von chemischen Elementen in der Rückstreuelektronen-Detektor an ein Superposi-Probenoberfläche oder eine ausschließliche Aussage tionsgerät angeschlossen und daß der Ausgang des über die topographische Beschaffenheit der Probe 55 Superpositionsgeräts mit einem Eingang eines Aufentnommen werden kann. Dazu werden in derMikro- nahmegerätes verbunden is^f

sonde zwei sich gegenüberliegende Rückstreuelek- Probenstromsignal und Rückstreuelektronen-Signal

troften-Detektoren oberhalb der Probenoberfläche können je nach der Beschaffenheit des verwendeten angeordnet, deren Ausgangssignale entweder nach Probenstromabnehmers und der Beschaffenheit des Addition oder nach Substraktion das gewünschte 60 Rückstreuelektronen-Detektors entweder digatale Bildsignal liefern. oder analoge Signale sein. Das Verfahren gemäß der

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß zwei iden- Erfindung ist unabhängig von der Art dieser Signale, tische Rückstreuelektronen-Detektoren verwendet Die Signale werden vorzugsweise als Zahlen oder werden müssen, obwohl für alle anderen Anwen- Spannungen abgegeben.

dungsfälle der Mikrosonde im allgemeinen ein ein- 65 Unter Superposition ist hier eine Addition bzw. ziger Rückstreuelektronen-Dektcktor genügt. Subtraktion zu verstehen. Ob eine Addition oder

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bilder Subtraktion der Ausgangssignale erfolgen muß, richder Oberflächenstruktur einer Probe mittels einer tet sich nach der Beschaffenheit von Probcnstrom-