DE2411841A1

DE2411841A1 - Messeinrichtung zum messen von schwachen signalen, welche im zusammenhang mit einem starken hintergrundrauschen erfasst werden

Info

Publication number: DE2411841A1
Application number: DE2411841A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hashimoto; Akinori Mogami
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1973-03-12
Filing date: 1974-03-12
Publication date: 1974-09-19
Also published as: DE2411841C3; JPS49118493A; DE2411841B2; FR2221729B1; FR2221729A1; GB1431736A; US3914606A

Description

NIHON DENSHI KABUSHIKI KAISHA 1418 Nakagami Akishima TOKYO/Japan

Meßeinrichtung zum Messen von schwachen Signalen, welche im Zusammenhang mit einem starken Hintergrundrauschen erfaßt werden.

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zum Messen von schwachen Signalen, insbesondere eines Energiespektrums mit geringer Intensität, welche bzw. welches zusammen mit einem starken Hintergrundrauschen erfaßt werden bzw. wird.

Um Substanzen, welche in der dünnen Schicht unmittelbar unter der Probenoberfiäche vorhanden sind, zu untersuchen, verwendet man

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das Energiespektrum der sog. Auger-Elektronen. Dieses Energiespektrum erhält man durch Bestrahlen der Probe mit primären Elektronen oder Röntgenstrahlen. Bei den bekannten Vorrichtungen zur Ermittlung des Energiespektrums der Auger-Elektronen werden jedoch auch Sekundär-Elektronen bzw. Photo -Elektronen und rückgestreute Elektronen erfaßt bzw. analysiert. Diese werden gleichzeitig von der Probe ausgesendet.

Darüber hinaus ist die Intensität des Energiespektrums der Auger-Elektronen bedeutend schwächer als die des Photo-Elektron en-Energiespektrums, weshalb das letztere Energiespektrum einen beträchtlichen Anteil an Hintergrundrauschem hervorruft. Hierdurch wird eine präzise und scharfe Messung des Auger-Elekfcronen-Energiespektrums mit den derzeit erhältlichen Geräten schwierig.

Um nun dieses Problem zu beseitigen, wurde ein Verfahren entwickelt, und bei einigen bekannten Analysiergeräten zur Anwendung gebracht. Hierbei wurde das Ausgangssignal des Elektronen-Energieanalysiergerätes differenziert, wobei diese Differentiation auf der Tatsache beruhte, daß die Größenänderung des Hintergrundrauschens bedeutend geringer ist als die der Auger-Elektronen. Bei diesem Verfahren muß jedoch das empfangene bzw. erfaßte Eingangssignal ausreichend stark sein, damit ein analoges Eingangssignal für den Sinfangverstärker erhalten wird. Wenn demgemäß insbesondere das Analysiergerätausgangssignal pulsmodulieitwird, mußte die Integration sich über einige Zeit erstrecken, wodurch die Messung des Energiespektrums von Auger-Elektronen einen verhältnismäßig großen Zeitaufwand erforderte. Demgemäß war es unmöglich, zeitlich rasche Änderungen in der Probe zu beobachten,· beispielsweise, wenn die Probentemperatur linear mit der Zeit erhöht wurde. Da bei dem bekannten Verfahren lediglich die Änderungsge-

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schwindigkeit des Eingangssignales gemessen wurde, ergab sich noch der weitere Nachteil, daß die Meßgenauigkeit für die Intensität der Auger-Elektronen nicht besonders hoch war, und es war unmöglich, die Substanzen, welche unmittelbar unter der Probenoberfläche lagen, quantitativ zu analysieren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Meßvorrichtung bzw. ein Analysiergerät zu zeigen, mit dem die Intensität der Energiespektrumsspitzen der Auger-Elektronen präzis gemessen werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Meßvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch:

1. Analysiermittel zur räumlichen Dispersion (Streuung) und getrennten Fokussierung der Elektronen in Abhängigkeit von ihren Energien,

2. Empfänger mittel, welche an die Analysiermittel angeschlossen sind, zum Erfassen der differenzierten bzw. unterschiedenen Signale, welche den aufeinanderfolgenden Werten der Elektronenenergien entsprechen und durch

3. Verarbeitungsmittel zum Subtrahieren eines der Signale von einem der anderen Signale, wobei der Ausgang der Verarbeitungsmittel einem Signal des Eleltronen-Energiespektrums entspricht.

Die Erfindung kann bei einem Meßgerät zur Messung der schwachen Intensität des Elektronen-Energiespektrums von Auger-Elektronen zur Anwendung kommen, wobei dieses Energiespektrum mit einem Hintergrundrauschen starker Intensität erfaßt werden kann. Bei diesem Gerät wird eine Elektronenenergie-Analysier einrichtung so moduliert,

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daß die mittels eines Elektronendedetektors erfaßte Energie der Elektronen verändert wird. Das Ausgangssignal des Detektors wird mittels einer Verarbeitungsschaltung im Gleichlauf mit der Modulation periodisch getrennt und eines der getrennten Signale wird von einem der anderen getrennten Signale subtrahiert, und dann wird der Ausgang der Verarbeitungsschaltung mittels eines Aufzeichnungsgerätes aufgezeichnet.

Die Erfindung ergibt insbesondere noch die folgenden Vorteile:

Sie zeigt ein Analysiergerät zur Beobachtung der Änderung der Spitzenhöhe im Auger-Elektronenspektrum, wenn die Probentemperatur mit der Zeit verändert wird.

Sie zeigt weiterhin ein Analysiergerät zur genauen Messung der Intensität der Spitzen im Auger-Elektronen-Energiespektrum, auch dann, wenn die erfaßten Signale gepulst werden.

Darüber hinaus zeigt die Erfindung ein Anaiysiergerät, das so ausgestaltet sein karaij daß eine Vielzahl von differenzierten Signalen, welche von dem Elektronen-Energie-Analysiergerät erhalten worden sind, verwendet werden kann. Diese Signale entsprechen den aufeinanderfolgenden Werten der Eleldronenstrahlenergien und eines der Signale wird von einem der anderen Signale mittels eines Verarbeitungsschaltungsnetzwerkes subtrahiert.

In den Figuren sind bevorzugte Ausftihrungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

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Figur 1 ein Blockschaltbild eines Analysiergerätes gemäß der Erfindung,

Figuren 2 und 3 Kurvendarstellungen zur Erläuterung des Betriebes des Gerätes in der Figur 1,

Figur 4 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Figur 5 (a), (b), (c) und (d) Kurvendarstellungen zur Erläuterung des Betriebes des Analysiergerätes in der Figur 4, Figur 6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung, Figur 8 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung des Betriebes des Gerätes in der Figur 7,

Figuren 9 und 11 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung und Figuren 10 und 12 Kurvendarstellungen zur Erläuterung des Betriebes der Geräte in den Figuren 9 und 11.

Ih der Figur 1 ist eine Analysiereinrichtung 1 für Elektronenenergie dargestellt, daß eine Elektronenstrahlquelle 2 zur Bestrahlung einer Probe 3 mit einem primären Elektronenstrahl 4 und zwei elektrostatische Elektroden 5 (a) und 5 (b) zum Analysieren der Energie der Elektronen 0, weiche von der Probe 3 ausgesendet werden, aufweist. Die Elektronen 6 enthalten Auger-EIeMronen und Sekundär-Elektronen, welche von der Probe ausgesendet werden. Diese Elektronen gelangen durch einen Eintrittsspalt 7 der Elektrode 5 (b) und gelangen in den Einfluß des elektrischen Feldes, das zwischen den Elektroden 5 (a) und 5 (b) vorhanden ist. Demgemäß ist die Bahn der Elektronen durch ihre Energien bestimmt. Es gelangen daher nur Elektronen, welche eine Energie entsprechend der elektrischen Feldstärke aufweisen, durch den Austrifctsspalt 8. Die durch diesen Austrittsspalt hindurchtretenden Elektronen werden von einem Elektronendetektor 9 erfaßt. Mit 10 ist

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eine Summierschaltung bezeichnet, welche die elektrische Feldstärke festlegt. Die Ausgangsklemmen dieser Summierschaltung sind mit den beiden Elektroden 5 (a) und 5 (b) verbunden. Mit 11 ist eine Gleichspannungsquelle bezeichnet, und 12 stellt einen Modulations spannungsgenerator dar, dessen Ausgänge mit den Eingangsklemmen der Summierschaltung 10 verbunden sind. Ein Aufzeichnungsgerät 13 dient zur Aufzeichnung der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 11 zusammen mit dem verarbeiteten Ausgangs signal der Analysier einrichtung 1.

Die Figur 2 (a) zeigt den Ausgang der Summierschaltung 10 während eines Mikrozeitablaufes. In der Figur bedeutet e die Modulationsspannungsbreite des Ausganges des Modulationsspannungsgenerators 12. E bedeutet die Ausgangs spannung der Gleichspannungsquelle 11, welche sich mit einer bedeutend geringeren Geschwindigkeit ändert als die Ausgangsspannung des Generators'12. Und Ir^ t bedeutet die Dauer der Taktsignale, welche vom Generator 12 an das Schaltungsnetzwerk 14 gelegt werden.

Da beim Analysiergerät der Figur 1 die vom Detektor 9 erfaßten Elektronen nur eine geringe Anzahl aufweisen, ist das Ausgangssignal des Detektors gepulst. Demgemäß weist das Schaltungsnetzwerk 14 in diesem Fall 2 Impulszähler 15 und 16 auf. Die Yerarbeitungsfolge bzw. der Yerarbeitungsvorgang ist der folgende: Das Ausgangssignal des Detektors erreicht, nachdem es von einem Verstärker 1? verstärkt worden ist, über Torschaltungen 18 und 19 die Impulszähler 15 und 16. Die beiden gepulsten Signalkomponenten erreichen, nachdem sie von dem Impulszähler gezählt worden sind, die Integrier schaltungen 20 und 21. Die Ausgänge.derselben werden mittels einer Subtrahierschaltung 22 subtrahiert,, bevor sie an das Aufzeichnungsgerät 13 v/eitergeliefert werden.

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Die Figur 2 (b) zeigt die Energieverteilung der Elektronen, welche vom Detektor 9 erfaßt worden sind. Auf der Ordinate ist die Intensität der erfaßten Elektronen aufgetragen. Auf der Abszisse ist die Energie der erfaßten Elektronen aufgetragen, welche proportional der Ausgangsspannung der Summier schaltung 10 ist. Die Ausgangsspannung, welche der Spitze P entspricht, ist gleich E und die Modulationsspannungs-

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breite e enthält die Spitze P. Die Spitzenverteilung ist E --3- und E + -τ—. Der Bereich des Hintergrundrauschens nahe der Spitze P

e e

ist E - -κ- und E + -w- .

Einige der Taktsignale, welche vom Generator 12 erzeugt werden, steuern die Torschaltung 18 so, .daß das Eingangssignal während der Zeitintervalle T - und T „ hindurchgelangen kann. Demgemäß ergibt sich ein Ausgangssignal der Integrier schaltung 20, wie es in der Figur 2 (c) dargestellt ist. Der endgültige Zählwert Nn, der in der Figur 2 (c) gezeigt ist, entspricht der Intensität des Hintergrundrauschens um die Spitze P herum. Wenn des weiteren das Hintergrundsignal sich linear ändert^ wie es in der Figur gezeigt ist, entspricht Nn ebenfalls der Intensität der Hintergrundsignalkomponente der Spitz enverteilung 3?.

Die restlichen Taktsignale, welche vom Generator 12 erzeugt werden, steuern die Torschaltung 19 so, daß das Eingangssignal während der Zeitintervalle T„ und T₄ Mndurchgelangt, Demgemäß ist das Ausgangssignal der Integrierschaltung 21 so wie es in der Figur 2 (d) dargestellt ist. In diesem Fall entspricht der Endzählwert Np+n der Intensität der Spitze P plus der Intensität der Hintergrundsignalkomponente, welche in der Spitzenverteilung enthalten ist. Gleichzeitig mit dem t_ -Taktsignal wird die Subtrahierschaltung 22 betätigt. Außerdem stellt dieses Taktsignal mehr oder weniger gleichzeitig die Integrier schaltungen

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und 21 zurück.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 22, das von dem Aufzeichnungsgerät 13 aufgezeichnet wird, die Intensität wiedergibt, welche dem Spitzensignal selbst entspricht.

Die Figuren 3 (a), (b), (c) und (d) sind graphische Darstellungen zur Erläuterung einer Betriebsart des Gerätes in der Figur 1, welche von der soeben beschriebenen abweicht. Bi diesem Fall erzeugt der Generator Taktsignale in den Intervallen t,, t«, t_A und t_K, wie es in der Figur 3 (a) dargestellt ist. Das Zeitintervall Tg ist gleich der Summe der Zeitintervalle T_K und T„. Bei dieser Betriebsart wird die Torschaltung 18 so

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angesteuert, daß sie das Eingangssignal während der Zeitintervalle T,- und T„ durchläßt, während die Torschaltung 19 so angesteuert wird, daß sie das Eingangssignal während des Zeitintervailes T_fi durchläßt. Demgemäß ergibt sich ein Ausgang der Integrier schaltung 20, wie er in der Figur 3 (b) dargestellt ist und ein Ausgang der Integrier schaltung 21, wie er in der Figur 3 (c) dargestellt ist. Diese Betriebsart führt zn aem. identischen. Ergebnis wie die vorher beschriebene Betriebsart. Obgleich das Taktsignalmuster der erzeugten Signale in der Figur 3 (a) einfacher ist als in der Figur 2 (a), ist die Spitzenmeßgenauigkeit nicht so gut. Wenn jedoch das Hintergrundrauschen um die Spitze herum ständig konstant ist oder sich nur allmählich ändert, wie es in der Figur 3 (d) dargestellt ist, ist es möglich, eine ausreichende Genauigkeit zu erhalten und eine wirkungsvolle Spitzenmessung zu erzielen.

Die Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispieles des Analysiergerätes gemäß der Erfindung, bei dem ein Schaltungsnetzwerk 23 zur Anwendung kommt, das von dem in der Figur 1 abweicht. Bei dieser Ausführungsform erzeugt der Modulationsspannungsgenerator Taktsignale in den Zeitintervallen L·, t~, t„, L· und t_g, wie es in der

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Figur 2 (a) dargestellt ist, so daß die Torschaltungen 18 und 19 entsprechend angesteuert werden. Der Ausgang (dargestellt in Figur 5 (a)) der Torschaltung 18 wird an eine Eingangsklemme a (normal) eines reversiblen Zählers 24 geliefert, und der Ausgang (dargestellt in Figur 5 (b)) der Torschaltung 19 wird an eine Eingangsklemme b (reversibel) desselben Zählers gelegt. Die an die Eingangsklemme a gelieferten Eingangsimpulse werden gezählt und gespeichert und dann von den Eingangsimpulsen, welche über die Eingangsklemme b in den Zähler geliefert worden sind, subtrahiert. Sobald der reversible Zähler 24 zu Null wird oder die Anzahl der Impulse, welche über die Eingangsklemme b geliefert worden sind, die Zahl (Nn.., Nn„) der Impulse, welche durch die Eingangsklemme a geliefert worden sind, übersteigt, erzeugt der Zähler 24 Signale wie sie in der Figur 5 (c) dargestellt sind. Diese Signale werden an eine Torschaltung 25 geliefert, so daß diese geöffnet wird. Demgemäß wird der Ausgang der Torschaltung 19 an eine Zählerschaltung 26 über die Torschaltung nur während der Zeit geliefert, wenn die Impulse, welche durch die Torschaltung 19 hindurchgelangen, bedeutend größer sind bzw. eine bedeutend höhere Anzahl aufweisen als die Impulse, welche durch die Torschaltung 18 hindurchgelangen. Demgemäß entsprechen die Ausgangssignale, welche in der Figur 5 (d) dargestellt sind, der Signal intensität, welche dem Spitzenwert selbst entspricht, wie das beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Die Figur 6 zeigt schematisch ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles des Analysiergerätes der Erfindung. Hierbei kommt eine Analysiereinrichtung 27 für die Elektronenenergie zur Anwendung, bei der der primäre Elektronenstrahl 4 mitteis einer Kondensorlinse 28 auf die Oberfläche der Probe 3 fokussiert wird.

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Des weiteren sind Ablenkspulen 29 X und 29Y vorgesehen, welche bewirken, daß der Elektronenstrahl die Probenoberfläche abtastet. Diese Ablenkspulen werden mittels eines Abtastsignalgenerators 30 angeregt. Der Detektor 9 ist bei diesem Ausführungsbeispiel geeignet, einen Überfluß (abundance) von Elektronen zu erfassen, wobei er ein Ausgangssignal vorsieht, das analog ist. Demgemäß kann ein Schaltungsnetzwerk 31 bei diesem Ausführungsbeispiel zur Anwendung kommen, das keine Zählerschaltungen benötigt.

Beim Betrieb dieses Ausführungsbeispieles wird die Aüsgangsspannung der Gleichspannungsquelle 11 auf einem konstanten Wert gehalten, der der erwünschten Energiespektrumsspitze der Auger-Elektronen, welche von der Probe ausgesendet werden, entspricht. Wenn dies der Fall ist, hängt der Ausgangssignal des Detektors 9 von der Lage ab bzw. von der Position ab, an welcher die Probenoberfläche durch den primären Elektronenstrahl bestrahlt wird. Das Ausgangssignal des Detektors wird mittels des Verstärkers 17 verstärkt und mittels des Schaltungs-Netzwerkes 31 verarbeitet. Danach wird das Signal an das Hellichkeitssteuergitter einer Kathodenstrahlröhre 32 gelegt. Ablenkspulen 33X und 33Y werden vom Abtastimpuissignalgenerator 30, der auch die Abtastspulen 29 X und 29Y,wie vorstehend erwähnt, anregt, gespeist. Auf diese Weise wird auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 32 ein Auger-Elektronen-Abtastbild dargestellt.

Die Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des Analysier gerätes gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform kommt der Modulationssparaiungsgenerator 12 in Fortfall, und es werden drei Elektronendetektoren 34, 35 und 36 anstelle eines, einzigen verwendet. Es kommt des weiteren eine Analysiereinrichtung 37 zur Anwendung,

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bei der die drei Elektronendetektoren nahe und unterhalb von drei Austrittsspalten 38, 39 und 40 angeordnet sind. Die Elektronen, welche gering von einander abweichende Energien aufweisen, werden vom elektrischen Feld, das zwischen den Elektroden 5 (a) und 5 (b) herrscht, fokussiert, so daß sie durch die drei Austrittsspalte hindurch gelangen. Die jeweiligen Elektronenbahnen 41, 42 und 43 sind von der Ausgangsspannung der Spannungsquelle 11 festgelegt. Demgemäß entspricht die Lage der Austrittsspalte der Energie der Elektronen, welche zu diesen Austritts spalten hin fokussiert sind.

Ih der Figur 8 ist auf der Abszisse die Lage der Austrittsspalte aufgetragen. Auf der Ordinate ist die Intensität (Anzahl) der Elektronen, welche durch die entsprechenden Austrittsspalte hindurchgelangen, ■aufgetragen. Die Elektronen, welche der Spektrumsspitze P entsprechen, werden in Richtung auf die Mitte des Austrittsspaltes 39 fokussiert,, der eine Spaltbreite von d aufweist. Die Elektronen, welche dem Hintergrundrauschen entsprechen, das die Spektrumsspitze P umgibt, werden in die Mitten der Austrittsspalten 38 und 40, welche Spaltbreiten «- aufweisen, fokussiert. Wenn demgemäß die Hintergrundrauschkomponente, welche im Spektrum enthalten ist, sich linear verändert wie es in der Figur 8 dargestellt ist, erhält man die Netto-intensität der Spektrumsspitze P, dem man die Summe der Ausgänge der Detektoren 34 und 36 von dem Ausgang des Detektors 35 subtrahiert.

Diesen Subtraktions vor gang führt man mittels eines Schaltungsnetzwerkes 44 durch. Der Analogausgang der Detektoren 34 und 36 wird über Verstärker 46 und 47 an den Eingang eines Summierschaltkreises 45 gelegt. Der addierte Ausgang des Summierschaltkreises wird an die Eingangsklemme b einer Subtrahierschaltung 48 gelegt.

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Gleichzeitig wird der analoge Ausgang des Detektors 35 an die Eingangsklemme a der Subtrahierschaltung 48 über einen Verstärker 49 gelegt. Nach Durchführung der Subtraktion (a-b) wird das Ausgangssignal der Subtrahier schaltung 48 an das Aufzeichnungsgerät 13 geliefert und zusammen mit dem Ausgangssignal der Gleichspannungsquelle 11, das fortlaufend verändert wird, aufgezeichnet. In diesem Fall erzeugt die Subtraktionsschaltung 48 ein Null-Signal, wenn der Subtraktionswert (a-b) zu Null wird. Demgemäß wird die Nettoenergiespektrumsspitze der Elektronen, welche von der Probe ausgesendet werden, aufgezeichnet.

Die Figur 9 zeigt ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform des Analysiergerätes gemäß der Erfindung. Dieses Ausführuhgsbeispiel weist eine Analysier einrichtung 50 auf, welche die drei Elektronendetektoren 34, 35 und 36 enthält. Diese Detektoren sind so ausgestaltet, daß ihre Ausgänge gepulst sind, wobei die drei Austrittsspalte 51, 52 und 53 die gleiche Breite aufweisen. Demgemäß ist der Aufbau eines Schaltungsnetzwerkes 54, das zur Verarbeitung der Ausgänge der Detektoren zur Anwendung kommt, unterschiedlich von dem der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele. Der Ausgang der Verstärker 46 und 47 ist in der Figur 10 (b) und in der Figur 10 (c) dargestellt. Beide Ausgangssignale werden an die gleiche Eingangsklemme einer bistabilen Kippschaltung 55 im Schaltungsnetzwerk 54 gelegt. Die Anzahl der Ausgangsimpulse der bistabilen Kippschaltung 55 ist gleich der Durchschnittsanzahl der Ausgangsimpulse der Verstärker 46 und 47, wie in der Figur 10 (d) dargestellt ist. Der Ausgang der bistabilen Kippschaltung 55 wird an die Eingangsklemme b eines Rechteckimpulsgenerators 56 gelegt. Eine andere Eingangsklemme a des Rechteckimpuls Generators 56 wird mit den Ausgangsimpulsen des Verstärkers 49 (dargestellt in der Figur 10 (a)) über eine Verzögerungsschaltung 57, welche ihre Eingangsimpulse mit einer geringen Verzögerung ver-

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sieht, versorgt. Der Recliteckimpulsgenerator 56 erzeugt Rechteckimpulse bzw. Quadratimpulse, wie sie in der Figur 10 (e) dargestellt sind. Er verwendet hierzu die Eingangsimpulse von der Eingangsklemme a als Antriebssignale für die Rechteck- bzw. Quadratimpulse und die Eingangsimpulse an der Eingangski em me b als Äbfallsignale der Rechteck- bzw. Quadratimpulse. Eine Torschaltung 58 wird so angesteuert, daß die Impulse nur während der Zeit, wenn die Rechteckbzw. Quadratimpulse vom Generator 56 geliefert werden, hindurchgelangen können. Hieraus ergibt sich, daß die Anzahl der Eingangsimpulse, welche in einem Impulszähler 59 geliefert werden, gleich ist der Differenz zwischen der Impulsanzahl aus dem Detektor 35 und der mittleren Impulszahl aus den Detektoren 34 und 36. Demgemäß entspricht der Ausgang des Impulszählers 59 der Nettoenergiespektrumsspitzenhöhe des Elektronenstrahls. Dieser Ausgang wird an das Hellichkeitssteuergitter der ICathodenstrahlröhre 32 gelegt.

Zusätzlich wird die Probe vom Elektronenstrahl 4 abgetastet, wozu Äbtast-Ablenkspulen 29X und 29Y vorgesehen sind. Diese werden, wie bei der Ausführangsform in der Figur 6,vom Signalgenerator 30 versorgt. Demgemäß erhält man ein Abtastbild der Auger-Elektronen mit einer spezifischen Energie, das auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre abgebildet wird.

Die Figur Il zeigt ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform entspricht der in der Figur 9 dargestellten, wobei eine Analysiereiiirichtung 60 verwendet wird, welche zwei Elektronendetektoren aufweist. Diese Ausführungsform, welche zwei Elektronendetektoren aufweist, ist nur dann wirkungsvoll einsetzbar,' "wenn das Energiespektrumshintergrundrauschen der Elektronen konstant

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oder annähernd konstant ist. In der Analysiereinrichtung 60 sind die beiden Elektronendetektoren 61 und 62 unterhalb und nahe von zwei Austrittsspalten 63 und 64 angeordnet, welche beide die gleiche Spaltbreite aufweisen. Die Ausgangsimpulse der Detektoren 61 und 62 werden mittels Verstärker 65 und 66 verstärkt und von einem Sehaltungsnetzwerk 67 so verarbeitet, daß die Impulse des Ausganges des Verstärkers von denen des Verstärkers 65 subtrahiert werden. Der Ausgang des Verstärkers 65 wird aufgeteilt und ein Ausgang wird an die Torschaltung 58 und ein anderer Ausgang an die Eingangsklemme a des Rechteckimpuls generator 56 über die Verzögerungsschaltung 57 geliefert. Diese Verzögerungsschaltung versieht ihre Eingangsimpulse mit geringen Verzögerungen. Die Eingangsimpulse der Torschaltung 58 haben eine Form wie es in der Figur 12 (a) dargestellt ist. Der Ausgang des Verstärkers 66 ist in der Figur 12 (b) dargestellt. Dieser Ausgang wird an die Eingangsklemme b des Rechteckinipulsgenerators 56 gelegt. Der Rechteckimpulsgenerator 56 erzeugt Rechteck- bzw. Quadratimpulse, wie sie in der Figur 12 (c) dargestellt sind. Er verwendet hierzu die Eingangsimpulse der Ejjigaiigsklemme a als Anstiegssignale der Rechteekimpulse und die Eiiigangsimpulse der Eingangskiemme b als Abfallsignale der Rechteckimpulse. Die Torschaltung 58 wird derart angesteuert, daß die Eingangsimpulse nur während der Zeit hindurchgelangen, während der die Rechteck- bzw. Quadratimpulse vom Generator 56 geliefert werden. Demgemäß ist die Anzahl der Eingangsimpulse am Impulszähler 68 gleich der Differenz zwischen der Anzahl der Ausgangsimpulse des Detektors 61 und der Anzahl der Ausgangsimpulse des Detektor 62, wie das in der Figur 12 (d) dargestellt ist.

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Claims

Patentansprüche J Meßvorrichtung zum Messen eines Energiespektrums mit geringer Intensität beim Vorhandensein eines starken Hintergrundrauschens, gekennzeichnet durch:

1. Analysiermittel (1,27, 37,50, 60) zur räumlichen Dispersion (Streuung) und getrennten Fokussierung der Elektronen in Abhängigkeit von ihren Energien,

2. Empfängermittel (9,34, 35, 36,61,62), welche an die Analysiermittel angeschlossen sind, zum Erfassen der differenzierten (unterschiedenen) Signale, welche den aufeinanderfolgenden Werten der Elektronenenergien entsprechen und durch

3. Verarbeitungsmittel (14,23, 31,54) zum Subtrahieren eines der Signale von einem der anderen Signale, wobei der Ausgang der Verarbeitungsmittel einem Signal des Elektronenenergiespektrums entspricht.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenntzeichnet, daß neben den Analysiermitteln zur räumlichen Dispersion und getrennten Fokussierung der Elektronen in Abhängigkeit von ihren Energien Steuermittel (10,11) vorgesehen sind, welche die Elektronenbahnen in den Analysiermitteln periodisch ändern, daß Trennmittel (18,19) zum periodischen Trennen des Ausgangs signales der Analysiermittel

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in eine Empfangszeit für das Hintergrundrauschen und in eine Empfangszeit für das Spektrumssignal vorgesehen sind, wobei die Trennmittel (18,19) mit den Steuer mitteln synchronisiert sind und daß ferner Subtrahiermittel (22,24,25) zum Subtrahieren des Ausgangssignales der Analysier mittel während der Empfangszeit für das Hintergrundrauschen vom Ausgangs signal während der Empfangszeit für das Spektrum signal vorgesehen sind.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Erzeugung eines Abtastbildes für Auger-Elektronen mit Bestrahlungsmitteln, welche eine Probe mit fokussierten, primären Elektronenstrahlen bestrahlen, so daß Auger-Elektronen und andere Arten von Elektronen aus der Probe ausgelöst v/erden, gekennzeichnet durch Abtastmittel (29X, 29Y, 30) zum Ablenken der primären auf die Probe(3)gerichteten Elektronenstrahlen (4) und durch Aufzeichnungsmittel (32) zum Aufzeichnen des Abtastbildes, wobei die Hellichkeit vom Ausgangs signal des Subtrahiermittels (22,54, 67) moduliert wird und die Aufzeichnungsmittel (32) mit den Abtastmitteln (29X, 29Y, 30) synchronisiert sind.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß neben den Analysier mitteln (37, 50, 60) mehrere Empfänger mittel (34, 35, 36) zum Erfassen der fokussierten Elektronen sowie Subtrahiermittel (48) zum Subtrahieren des Ausganges des Empfängers bzxv. Detektors, der das Hintergrundrauschen erfaßt vom Ausgang der anderen Empfänger bzw. Detektoren, welche das Hintergrundrauschen und das Spektrum signal erfassen, vorgesehen sind.

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5. Meßvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängermittel drei Detektoren A, B, C (34,35,36) zum Erfassen der durch die Analysiermittel fokussierten Elektronen vorgesehen sind und daß ferner Subtrahier mittel (48) vorgesehen sind, welche den Durchschnittswert bzw. die Summe der beiden Ausgänge der Detektoren A und C (34, 36), welche das Hintergrundrauschen erfassen von dem Ausgang des Detektors B,(35), der das Hintergrundrauschen und die Spektrumsspitze erfaßt, subtrahieren, wobei der Detektor B (35) zwischen den beiden Detektoren A und C (34 und 36) angeordnet ist.

6. Meßvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Erzeugung eines Äbtastbildes von Auger-Elektronen, gekennzeichnet durch Bestrahlungsmittel zum Bestrahlen einer Probe(3)mit fokussierten, primären Elektronenstrahlen(4), so daß Auger-Elektronen und andere Arten von Elektronen aus der Probe(3)gelr3st werden, durch Äbtastmittel (29X, 29Y, 30) zum Abtasten des Elektronensträhles über die Probe(3)_y durch Analysiermittel (50, 60) zur räumlichen Trennung und getrennten Fokussierung der Elektronen aufgrund ihrer entsprechenden Energien, durch Empfängermittel, welche mehrere Detektoren (34, 35, 36, 61, 62) zum Erfassen der fokussierten Elektronen aufweisen, wobei diese Detektoren in der Nähe der Analysiermittel angeordnet sind, durch Subtrahier mittel (54, 67) zum Subtrahieren des Ausganges des Detektors von den Detektoren (34,35,36 bzw. 61,62), welcher das Hintergrundrauschen erfaßt von dem Ausgang des einen Detektors der anderen Detektoren, welche das Hintergrundrauschen und das Spektrumssigiial erfassen und durch Aufzeichnungsmittel zum Aufzeichnen des Äbtasthellichkeitsbildes, welche vom Ausgangssignal der Subtrahier mittel moduliert sind, wobei die Aufzeichnungsmittel (32) mit den Abtastmitteln (29X, 29Y, 30) synchronisiert • sind.

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