DE2246404B2 - Raster-Elektronenmikroskop - Google Patents

Description

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/- = Abstand zwischen der Hauptebene der Kathodenstrahlröhre 14 klar dargestellt wird. Die

Linse 6 und einer Blende 17. durch welche Brennweite der Kondensorlinse 6 ist so eingestellt,

das Beobachtungsfeld begrenzt wird. daß das ausgewählte Gebiet des Bildes des Elek-

/ = Brennweite der Linse 6 tronenmikroskops innerhalb des Blendenschattens im

'S = Abstand zwischen der Probe und der Haupt- ^{5 Bren}"P^unkt **&■ *? ^diesei" Ausführungsbeispiel ist

ebene der Lin^e 6 ^die Abtastbreite Dd des Elektronenstrahls auf der

Oberfläche der Probe durch den Durchmesser der

Die Blende 17 dient zur Begrenzung der Elek- Blende 17 bestimmt und durch den Ablenkstrom der

tronenstrahlbreite. Unter diesen Bedingungen ergibt Abtastspulen 19 .r und 19y nicht beschränkt. Die

sich die folgende Beziehung: i° Gleichung (1) ist gleichfalls erfüllt. Um ein Beugungs-

e bild beobachten zu können, das dem erhaltenen aus-

Dd = Do (2) gewählten Bereich des Bildes des Abtast-Elektronen-

£ mikroskops entspricht, ist die Brennweite der zweiten

^wobei Kondensorlinse 5 gemäß F i g. 4 geändert. Unter den

Dd = Breite des Elektronenstrahls, der die Probe- ^l5 Bedingungen nach F i g. 4 ist die Stromstärke des den

oberfläche bestrahlt Spulen 19 .r und 19 y zugeführten Ablenkstromes 0

JDo = Durchmesser der Blende 17. ^{und die} Biennwevte der Kondensorlmse 5 derart vergrößert, daß die Bildebene '.0 der Kondensorlinse 5

Bei Erfüllung dieser Beziehung wird die Probe mit mit der Objektebene der Lii.-^e 6 übereinstimmt. Das einem Strahl ausgezeichnet parallellaufender Elektro- 2° heißt, daß die Bildebene 20 von der Hauptebene der nen bestrahlt, der auf einem Fluoreszenzschirm 18 Linse 6 etwa um den Betrag /₀ entfernt ist. Eine prä- oder einer Fotoplatte ein Beugungsbild erzeugt. zise Einstellung der Brennweite wird erzielt, wenn Die vorgenannte Anordnung ergibt jedoch keine d^s Beugungsbild auf dem Schirm 18 bis zum Erhalt unmittelbare Beziehung zwischen dem begrenzten seiner größten Schärfe überwacht wird. Während Bereich des Beugungsmusters und dem Bild des Ab- as dieser Einstellung wird die Brennweite der Linse 6 tast-Elektronenmikroskops. Insbesondere besteht hier- auf dem gleichen Wert gehalten.
bei keine unmittelbare Beziehung zwischen der Ab- F i g. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei tastbreite Di des Elektronenstrahles und der Breite dem durch Benutzung des durch die Probe hindurch- Dd des Elektronenstrahles, der auf die Oberfläch·», der tretenden Elektronenstrahls das Bild des Raster-Probe auftrifft. Der Mikroskopierende ist daher ge- 30 Elektronenmikroskops auf dem Schirm der Kathodenzwungen, mittels der Beziehung (2) Dd zu berechnen strahlröhre 14 dargestellt wird. Hierbei wird auf die und unter Zuhilfenahme dieses Wertes die ausge- Kondensorlinse 4 verzichtet und der mit 21 bezeichwählte Beobachtungsfläche (M · Dd)- im Zentrum des nete Detektor samt Blende 22 unterhalb der Probe Bildes des Elektronenmikroskops abzuschätzen. angeordnet.

Es wird hierbei die Annahme zugrunde gelegt, daß 35 Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 wird das

das Beobachtungsfeld mit dem Bestrahlungsfeld des Beugungsbild mittels Ablenkspulen 23.x und 23 y,

Beugungsmusters übereinstimmt. Diese Annahme dem Detektor 21 und der Blende 22 auf dem Schirm

trifft jedoch nicht immer zu. Hinzu kommt, daß bei der Kathodenstrahlröhre 14 dargestellt. In diesem

Verschiebung der Blende 17 um einen Betrag Λ ge- Fall sind die zwischen der Probe und dem Detektor

gen die optische Achse des Elektronenmikroskops 4° 21 angeordneten Ablenkspulen 23 χ und 23 y über

das Beobachtungsfeld um den Betrag ^- verschoben ^^{nen υ}™<*^{3ΐ1εΓ 24} _t ^mit _n ^eine™ Rastersignal des

^{6 6}L Generators 16 gespeist. Die Ablentcspulen fuhren

wird, was der Mikroskopierende nicht wahrnimmt. folglich das gesamte Beugungsbild durch die Blende

Beim Raster-Elektronenmikroskop nach F i g. 3 22, das auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 14

und 4 sind über der Blende 17 Ablenkspulen 19 χ 45 dargestellt wird. Bei Umschaltung des Umschalters

und 19y angeordnet. Diese Spulen sind zusätzlich zu 24 kann das Bild des Raster-Elektronenmikroskops

den Spulen 11* und lly vorgesehen, welch letzte durch Einstellung der Brennweite der Linse. 5 auf

wie ür> Falle des bekannten Raster-Elektronenmikro- dem Bildschirm dargestellt werden,

skcps zwischen den Linsen 5 und 6 angeordnet sind. Beim AusfüLrungsbeispiel nach F i g. 7 werden

Die Fig. 3 zeigt den Elektronenstrahlweg, der er- 50 zum Erhalt des Beugungsbildes die Rasterspulen 19a'

forderlich ist, um ein ausgewähltes Gebiet des Bildes und 19 y verwendet. Hierbei wird ein Rastersignal

des Elektronenmikroskops zu beobachten. Die Ab- des Generators 16 auf die Abtastspulen 19* und 19 y

tastspulen 19* und 19y tasten den Elektronenstrahl gegeben, um die Neigung und den Azimutwinkel

über der Blende 17 ab, auf die der Elektronenstrahl des Elektronenstrahls zu ändern. Es wird das gleiche

durch die Kondensorlinse 5 fokussiert ist. Die Brenn- 55 Beugungst Hd, das beim Ausführungsbeispiel nach

weite der Kondensorlinse5 wird derart gesteuert, daß F i g. 6 erhalten wird, auf dem Schirm der Kathoden-

das Schattenbild der Blende 17 auf dem Schirm der strahlröhre 14 dargestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 neten Art vor, das sich durch folgende Einrichtungs-Patentansprüche: merkmale auszeichnet:

1. ein Kondensorlinsensystem mit mindestens zwei

1. Raster-Elektronenmikroskop mit Einrich- Linsen,

tungen zur Darstellung eines Beugungsbildes einer 5 _{2 dne Blende) die zw]schea zwei dieser Linsen}

Probe und des korrespondierenden Rasterbildes, angeordnet ist und einen Bereich des Beugunes-

gekennzeichnet durch folgende Einnch- bildes auswählt,

tungsmerkmale: _{3 eme} Raster-Ablenkeinrichtung, die — betrachtet

1. ein Kondensorlinsensystem mit mindestens ^ j_n Elektronenstrahlrichtung — vor der Blende zwei Linsen (4, 5, 6), angeordnet ist,

2. einer Blende (17), die zwischen zwei dieser 4. eine Einrichtung zur Darstellung des Beugungs-Linsen angeordnet ist und ein Gebiet des bildes,

Beugungsbildes auswählt, 5. eine Einrichtung zur Darstellung des Raster-

3. Raster-Ablenkspulen (19 x, 19 y) die — be- ,₅ bildes.

trachtet in Elektronenstrahlrichtung — vor Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

der Blende angeordnet sind, Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche Teile mit

4. eine Zurichtung zur Darstellung des Beu- gleichen Bezugszeichen beziffert sind. Darin zeigen
gungsbildes, F i g. 1 und 2 das bekannte Raster-Elektronen-

5. eine Einrichtung zur Darstellung des Raster- ³° mikroskop in schematischer Darstellung,

bildes. F i g. 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel des nach

der Erfindung ausgebildeten Raster-Elektronenmikro-

2. Raster-Elektronenmikroskop nach An- skops in schematischer Darstellung,

spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- Fig. 5 bis 7 drei weitere Ausführungsbeispiele des

richtung zur Darstellung des Beugungsbildcs 25 nach der Erfindung ausgebildeten Raster-Elektroneneinen Fluoreszenzschirm aufweist, der — be- mikroskops in schematischer Darstellung,
trachtet in Elektronenstrahlrichtung — unterhalb In Fig. 1 ist ein bekanntes Raster-Elektronen-

der Probe (J 0Ϊ angeordnet ist. mikroskop dargestellt, das zur Beobachtung eines

3. Raster-Elektronenmikroskop nach An- Bildes des Raster-Elektronenmikroskops und eines spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- 30 Beugungsbildes geeignet ist und ein Kondensorlinsenrichtung zur Darstellung des Beugungsbildes eine system aufweist. Hierbei erzeugt eine Elektronen-Fotoplatte aufweist. kanone 1 einen Elektronenstrahl 2, der durch eine

4. Raster-Elektronenmikroskop nach An- Anode 3 beschleunigt wird. Der Elektronenstrahl 2 spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- wird durch ein Kondensorlinsensystem mit Linsen 4, richtung zur Darstellung des Beugungsbildes einen 35 5 und 6 konzentriert. Mit 7, 8 und 9 sind jeweils die Detektor und eine Ablenkeinrichtung, die zwi- den einzelnen Linsen zugeordneten Blenden bezeichschen der Probe und dem Detektor angeordnet net. Zur Beobachtung eines Bildes des Raster-Elekist, aufweist. tronenmikroskops wird der konzentrierte Elektronen-

5. Raster-Elektronenmikroskop nach An- strahl auf die Oberfläche einer Probe 10 fokussiert spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- 40 und durch Raster-Ablenkspulen Hx und Hy über richtung zur Darstellung des Beugungsbildes eine die Probenfläche geführt. Die auftreffenden Elektro-Raster-Ablenkeinrichtung und einen Detektor, der nen erzeugen Sekundär-Elektronen. Von der Proben-— betrachtet in Elektronenstrahlrichtung — nach oberfläche werden auch Primärelektronen zurückder Probe angeordnet ist, aufweist. gestreut. Diese Elektronen werden durch einen Detek-

45 tor 12 erfaßt. Das Detektorsignal wird durch einen Verstärker 13 verstärkt und anschließend zur Hellig-

keitsmodulation einer Kathodenstrahlröhre 14 auf das

Steuergitter dieser Röhre gegeben. Mit ISx und 15 ν

sind Ablenkspulen der Kathodenstrahlröhre bezeich-

50 net, die durch einen Signalgenerator 16 mit einerr

Die Erfindung betrifft ein Raster-Elektronenmikro- Rastersignal gespeist werden. Dieses Rastersignal isi skop mit Einrichtungen zur Darstellung eines Beu- synchron mit dem auf die Raster-Ablenkspulen 11 > gungsbildes einer Probe und des korrespondierenden und Hy gegebenen Signal, weshalb ein Rasterbilc Rasterbildes. der Probe 10 auf dem Schirm der Kathodenstrahl-

Bei der Untersuchung einer Kristallprobe durch 55 röhre 14 dargestellt wird. In diesem Fall ist die Bildein Elektronenmikroskop ist es sehr wichtig, daß der vergrößerung M durch das Verhältnis der Abtast ausgewählte Bereich eines Beugungsbildes, der einem breite Dc der Kathodenstrahlröhre 14 zur Abtast ausgewählten Bereich des Bildes des Elektronen- breite Ds des Strahles der abtastenden Elektronei mikroskops entspricht, analysiert werden kann. Mit bestimmt.

den derzeit erhältlichen Abtast-Elektronenmikrosko- 60 Zur Schaffung eines Beugungsbildes muß eini pen ist es jedoch äußerst schwierig, einen hohen Grad Blende 17 eingebracht und die Brennweite der zwei der Genauigkeit der vorerwähnten Übereinstimmung ten Kondensorlinse S und der letzten Kondensor zu erzielen. linse 6 durch Regelung der Linsenströme gemäß fol

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- gender Beziehung geändert werden:
gründe, ein Abtast-Elektronenmikroskop zu schaffen, 65 111

das diesen Nachteil nicht aufweist. _L + _ = — (1)

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein L S /₀

Raster-Elektronenmikroskop der eingangs bezeich- wobei