DE68916168T2

DE68916168T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Analyse einer Oberfläche.

Info

Publication number: DE68916168T2
Application number: DE68916168T
Authority: DE
Inventors: Ken Hitachi Koyasudai Ninomiya; Shigeru Nishimatsu
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1989-10-24
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2009-10-25
Also published as: JP2793818B2; US5028778A; EP0366096B1; EP0366096A2; EP0366096A3; DE68916168D1; JPH02114159A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Oberflächen- und Grenzflächenanalysetechnik, und insbesondere betrifft sie ein Oberflächenanalyseverfahren, das für nichtzerstörende und hochgenaue Tiefenprofilanalyse geeignet ist, sowie eine Vorrichtung hierfür.
Mit zunehmender Packungsdichte und abnehmender Filmdicke bei Halbleiter-Bauelementen wurde Tiefenprofilanalyse (wie auch die Analyse kleiner Flächen) sehr wichtig.
Der chemische Zustand einer Si/SiO&sub2;-Grenzfläche bestimmt die elektrischen Eigenschaften eines MOS-Transistors, und derjenige einer Poly-Si/SiO&sub2;- oder Poly-Si/Si&sub3;N&sub4;-Grenzfläche hat Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften eines Kondensators. Die elektrischen Eigenschaften von Transistoren und Kondensatoren können durch diese Grenzflächen stark verbessert werden (plötzliche Änderung in einer Grenzfläche und Verteilung und Änderung von Elementen und chemischen Bindungen in der Nähe einer Grenzfläche), wobei die chemischen Zustände analysiert werden und die Ergebnisse an einen Herstellprozeß rückgekoppelt werden. Auch bei einem Photo-CVD- Prozeß ist die Verteilung filmbildender Metalle wie W, Ti, usw. nahe der Oberfläche sehr wichtig.
Bei den obigen Beispielen existieren zu analysierende Elemente und chemische Bindungen in einem Bereich mit einer Tiefe ausgehend von der Probenoberfläche von wenigen bis einigen 10 nm. Demgemäß muß eine Technik zum Analysieren von Oberflächen, wie sie zum Analysieren derselben erforderlich ist, über die Möglichkeit verfügen, Atomarten und ihre chemischen Bindungen oder Änderungen in ihrer Zusammensetzung in einem Bereich ausgehend von der Oberfläche einer Probe bis in eine Tiefe von einigen 10 nm in ihrem Inneren zu analysieren. Auch muß die Oberflächenanalysetechnik eine Tiefenauflösung von ungefähr 0,1 nm erzielen, wenn eine Grenzfläche ihre Struktur oder Zusammensetzung usw. plötzlich ändert. Es ist selbstverständlich, daß die Technik nicht zerstörend sein muß.
Herkömmliche Tiefenprofil-Analysetechniken sind wie folgt ausgebildet. Eine der gutbekannten Techniken ist SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy). Diese Technik führt Tiefenprofilanalyse dadurch aus, daß eine Probenoberfläche mit Ionen mit großer kinetischer Energie bestrahlt wird, um die Oberfläche zu sputtern, und die Oberfläche oder die gesputterten Teilchen analysiert werden. Andere Techniken sind EDX (Energy Dispersion X-ray Spectroscopy) und PIXE (Particle Induced X-ray Emission), bei denen Tiefenprofilanalyse dadurch ausgeführt wird, daß die Oberfläche mit Teilchenstrahlen bestrahlt wird und die Intensitätsabschwächung gemessen wird, wie sie durch Absorption emittierter Röntgenstrahlung durch die Probe hervorgerufen wird.
Die oben angegebenen bekannten Techniken weisen die folgenden Schwierigkeiten auf.
Eine der Schwierigkeiten ist kaskadenartiges Vermischen, wie es bei Ionensputterverfahren auftritt. Innerhalb des mit Ionen bestrahlten Bereichs (einem Bereich ausgehend von der bestrahlten Oberfläche bis in eine Tiefe des Inneren von 1 bis 10 nm) besteht aufgrund des vorstehenden Effekts eine Neigung zu gleichmäßiger Elementverteilung. Daher ist es unmöglich, in diesem Bereich irgendein Tiefenprofil zu erhalten. Darüber hinaus existieren bei Ionensputterverfahren außer dem kaskadenartigen Vermischen verschiedene andere Faktoren, die die Analysegenauigkeit verringern, wie Vorzugssputtern hervorgerufen durch Unterschiede der Atomarten, ein Kraterkanteneffekt hervorgerufen durch Ungleichmäßigkeit der Ionenstrahlen usw. Infolgedessen ist die Tiefenauflösung bei SIMS auf 1 nm begrenzt [C. W. Magee und R. E. Honig, Surf. Interface Anal 4, 35 (1982)]. Ferner besteht bei SIMS die Schwierigkeit, daß Analyse chemischer Bindungen beinahe unmöglich ist und daß die Analyse zerstörend ist.
Andererseits sind EDX und PIXE nur auf Tiefenprofilanalyse bei einer Probe mit geschichteter Struktur anwendbar (die Elementverteilung innerhalb einer Schicht ist gleichmäßig), und ihre Tiefenauflösung beträgt ungefähr 5 nm. EDX und PIXE weisen daher geringe Auflösung auf, und ferner ermöglichen sie es nicht, Tiefenprofilanalyse von Elementen auszuführen, deren Verteilung sich kontinuierlich ändert.
Wie vorstehend angegeben, verfügen die bekannten verfahren über geringe Tiefenauflösung und es können keine genauen Tiefenprofile gemessen werden. Ferner weisen die bekannten Verfahren auch den Nachteil auf, daß Analyse chemischer Bindungen unmöglich ist.
Eine andere bekannte oberflächenempfindliche Analysetechnik ist Röntgenstrahl-Photoelektronenspektroskopie (XPS), die nichtzerstörend Tiefenprofile bis zu 3 nm liefert. Diese Technik wird z.B. von T. D. Bussing et al, J. Vac. Sci. Technol. A, Vol. 3, No. 5 (1985), S. 1973 - 1981 beschrieben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Oberflächenanaylseverfahren anzugeben, das Tiefenprofile von Elementen und chemischen Bindungen auf nichtzerstörende Weise und mit hoher Genauigkeit liefern kann (Tiefenauflösung ≈ 0,1 nm).
Diese Aufgabe wird durch das Oberflächenanalyseverfahren gemäß Anspruch 1 und die zugehörige Vorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst.
Die Erfindung verwendet als Oberflächenanalysetechnik Photoelektronenspektroskopie wie XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) und UPS (Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy). Bei Photoelektronenspektroskopie kann detaillierte Information zu Atomarten und chemischen Bindungen dadurch erhalten werden, daß die Probenoberfläche mit Licht, oder genauer gesagt mit elektromagnetischer Strahlung (z.B. weicher Röntgenstrahlung, Vakuumultraviolettstrahlung usw.) bestrahlt wird und die Energien der von der Probenoberfläche emittierten Elektronen gemessen werden.
Unter Verwendung solcher Photoelektronenspektroskopie werden Elektronen, die immer eine konstante Energiedifferenz gegen die Energie des einfallenden Lichts aufweisen, gemessen wobei die Energie des auf die Probenoberfläche einfallenden Lichts geändert wird. D.h., daß nur emittierte Elektronen, die einer bestimmten Bindungsenergie entsprechen, synchron zu einer Änderung der Energie des einfallenden Lichts erfaßt werden. Dann werden die von einem Detektor für dieses Erfassen ausgegebenen Signale einer mathematischen Transformation (integrierenden Transformation) unterworfen, damit sich das nachgesuchte Elementtiefenprofil ergibt.
Wie zuvor erörtert, ist es bei XPS und PUS möglich, Atomarten und chemische Bindungen dadurch zu analysieren, daß eine Probenoberfläche mit Licht bestrahlt wird und die Energie emittierter Elektronen gemessen wird. Ferner ist dieses Analyseverfahren im wesentlichen nichtzerstörend, da es keinen Prozeß wie Ionensputtern verwendet.
Im folgenden wird ein Prozeß zum Erfassen nur solcher emittierter Elektronen erörtert, die einer bestimmten Bindungsenergie entsprechen, wobei die Energie einfallenden Lichts verändert wird, und wobei die erfaßten Signale einer integrierenden Transformation unterzogen werden.
Bei XPS und UPS besteht die folgende Beziehung, wenn die Bindungsenergie mit EB angenommen wird, das Ausgangssignal eines Detektors nach synchron mit der Änderung der Energie einfallenden Lichts ausgeführter Energieanalyse mit I bezeichnet wird, und die Energie einfallenden Lichts auf eine Probenoberfläche mit E bezeichnet wird:
Wobei x die nach innen ausgehend von der Probenoberfläche gemessene Tiefe ist, Θ den Winkel der Elektronenemission bezeichnet und K, n, , f und λ eine Konstante, die Atomdichte in der Probe, den Photoionisations-Querschnitt eines Elements, die Intensität einfallenden Lichts bzw. die Fluchttiefe von von einem Element emittierten Elektronen (mittlere freie Weglänge) bezeichnen. In Gleichung (1) ist angenommen, daß die horizontale Verteilung des Elements gleichmäßig ist (das Verfahren ist wirkungsvoll auch bei Fällen verwendbar, bei denen die horizontale Verteilung nicht gleichmäßig ist, wie dies später erörtert wird).
Wenn Licht mit einer Energie von nicht weniger als einigen 10 eV als Einfallslicht auf eine Probenoberfläche verwendet wird, ist der Kehrwert u&supmin;¹ des Photoabsorptionskoeffizienten u für die meisten Substanzen größer als 100 nm [B. L. Henke et al, Atomic data and nuclear data tables 27, S. 1 - 144 (1982)]. Nun kann, wenn λ (E - EB) auf einige 10 nm oder weniger begrenzt ist (durch Einstellen der Energie des einfallenden Lichts), angenommen werden, daß u&supmin;¹ > λ (E - EB) ist. D.h., daß in diesem Fall die Schwächung einfallenden Lichts innerhalb der Probe vernachlässigt werden kann und Gleichung (1) wie folgt umgeschrieben werden kann:
mit
In Gleichung (3) kann λ (E - EB) bekanntlich wie folgt für die meisten Substanzen angenähert werden:
und es werden die Konstanten A und B bestimmt [M. P. Seah und W. A. Dench, Surf. Interface Anal. 1, 2 (1979)]. Ferner bestehen für viele metallische Elemente wie Si, Au usw. genau gemessene Werte von X als Funktion von E - EB [I. Lindau und W. E. Spicer, J. Elect. Spectrosc. Relat. Phenom. 3, 409 25 (1974)]. Dann kann, wenn die Energie E des auf die Probenoberfläche einfallenden Lichts vorgegeben ist, der Wert für P auf Grundlage der berichteten Werte und der Gleichungen (3) und (4) bestimmt werden.
Indessen ist das Ausgangssignal I (E) in Gleichung (2) eines Detektors ein gemessener Wert, und die Intensität f (E) des einfallenden Lichts ist meßbar, wie dies für ein Beispiel erörtert wird. Ferner existieren detaillierte Daten für den Photoionisations-Querschnitt J (E) [J. J. Yeh und I. Lindau, Atomic data und nuclear data tables 32, S. 1 - 155 (1985)].
Daher können Werte für G (P) für verschiedene Werte von P dadurch bestimmt werden, daß die Energie E des auf die Probenoberfläche einfallenden Lichts verändert wird. D.h., daß G (P) als Funktion von P erhalten werden kann.
Die Integration in Gleichung (2) ist eine Art integrierender Transformation von Kn (x), die als Laplace-Transformation bezeichnet wird. Die Laplace-Transformation verfügt über eine Umkehrtransformation (die nachfolgend auch als integrierende Transformation bezeichnet wird), die durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:
Wie es aus Gleichung (5) erkennbar ist, kann, nachdem numerische Differenzierung von G (P) vielmals bis zur Konvergenz ausgeführt wurde, Kn (x) erhalten werden, d.h., daß ein Tiefenprofil n (x) des Elements, das einer bestimmten Bindungsenergie EB entspricht, erhalten wird (der Wert für K kann durch übliche Photoelektronenspektroskopie erhalten werden). Die Tiefenauflösung bei diesem Verfahren beträgt ungefähr ein Änderungsintervall von λ, d.h. ungefähr 0,1 nm, wie dies aus den Gleichungen (5) und (3) hervorgeht.
Wie vorstehend erörtert, ermöglicht es die Erfindung, Tiefenprofile von Elementen und chemischen Bindungen mit einer Auflösung von ≈ 0,1 nm dadurch zu erhalten, daß die Energie von auf eine Probenoberfläche auftreffendem Licht verändert wird, synchron mit der Änderung nur Elektronen erfaßt werden, die einer bestimmten Bindungsenergie entsprechen, und die Ausgangssignale eines Detektors einer integrierenden Transformation unterzogen werden. Ferner verwendet das erfindungsgemäße Verfahren Licht, weswegen es nichtzerstörend ist.
Das obige Verfahren ist, wenn das Licht fokussiert wird, auch dann anwendbar, wenn die Verteilung von Elementen usw. sich vermutlich in horizontaler Richtung wie auch in Querrichtung ändert.
Die obige Erläuterung verwendet die Laplace-Transformation, jedoch ist es selbstverständlich möglich, andere integrierende Transformationen zu verwenden. Ferner müssen, um höhere Genauigkeit zu erzielen, Korrekturterme, z.B. Winkelabhängigkeiten usw. in den Gleichungen (1) bis (5) berücksichtigt werden. Jedoch haben diese Korrekturterme keinen wesentlichen Einfluß auf die obige Erörterung (es ist zu beachten, daß diese Korrekturterme nach Bedarf berücksichtigt werden können).

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1 bis 5 zeigen den Aufbau von Beispielen der Erfindungen, wobei sich Ausführungsbeispiele voneinander unterscheiden.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Beispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Beispiel 1

In Fig. 1 wird eine Probe 2 mit elektromagnetischer Strahlung (nachfolgend als "Licht" bezeichnet) von einem Monochromator 1 beleuchtet. Elektronen, die von der Oberfläche der Probe 2 emittiert werden, werden durch einen Detektor 3 energetisch analysiert und erfaßt. Der Monochromator 1 wird durch eine Steuerung 9 gesteuert, durch die die Wellenlänge des auf die Probe 2 einfallenden Lichts durchgefahren werden kann. Andererseits wird der Detektor 3 durch eine Steuerung 5 gesteuert, die synchron mit der Steuerung 9 betrieben wird. Infolgedessen ist es durch Ändern der Wellenlänge des auf die Probe 2 fallenden Lichts (d.h. der Energie) möglich, nur solche emittierte Elektronen zu erfassen, die einer bestimmten Bindungsenergie entsprechen, und zwar synchron zur Änderung der Energie des einfallenden Lichts. Das vom Detektor 3 ausgegebene Signal wird in einen Prozessor 6 eingegeben. Von einer Eingabeeinrichtung 7 wird auch der Photoionisations-Querschnitt (E) eines Elements in den Prozessor 6 eingegeben. (In diesem Fall ist angenommen, daß die Intensität f (E) des einfallenden Lichts, wie im vorigen Abschnitt beschrieben, im gesamten durchfahrenen Wellenlängenbereich nahezu konstant ist. Ein Fall, bei dem sich F (E) ändert, wird beim Beispiel 2 erörtert.) Auf Grundlage der vorstehenden Daten wird im Prozessor 6 eine integrierende Transformation ausgeführt, und die sich ergebenden verarbeitenden Daten, d.h. n (x) wird an eine Ausgabeeinrichtung 8 ausgegeben. Der Prozessor 6 kann ein solcher sein, dessen Hardware so ausgebildet ist, daß sie für integrierende Transformation geeignet ist, oder es kann ein durch Software gesteuerter Hochgeschwindigkeitscomputer sein.
Gemäß diesem Beispiel ist es möglich, Tiefenprofile bestimmter Elemente und chemischer Bindungen in nichtzerstörender Weise mit hoher Genauigkeit (hoher Tiefenauflösung) dadurch zu messen, daß die Wellenlänge des auf die Probe 2 fallenden Lichts verändert wird, gleichzeitig synchron mit der Änderung nur solche Elektronen erfaßt werden, die einer bestimmten Bindungsenergie entsprechen, und die erfaßten Signale einer integrierenden Transformation unterzogen werden.

Beispiel 2

Beim Beispiel 1 wurde angenommen, daß F (E) im gesamten Wellenlängenbereich nahezu konstant ist. Das vorliegende Beispiel 2 beschreibt einen Fall, bei dem sich F (E) im Bereich der durchfahrenen Wellenlängen ändert.
Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Vorrichtung hierfür. Der Punkt, durch den sich dieses Beispiel 2 vom Beispiel 1 unterscheidet, ist der, daß eine Überwachungseinrichtung 10 zum Messen der Intensität einfallenden Lichts zwischen einem Monochromator 1 und einer Probe 2 vorhanden ist. Licht vom Monochromator 1 wird durch die Überwachungseinrichtung 10 hindurchgestrahlt und dann auf die Probe 2 gestrahlt. Das Lichtintensitätssignal der Überwachungseinrichtung 10 (d.h. ein elektrisches Stromsignal aufgrund von durch Lichteinstrahlung hervorgerufener Sekundärelektronenemission) wird in einen Prozessor 11 eingegeben. Im Prozessor 11 werden Änderungen der Intensität des auf die Probe 2 auftreffenden Lichts und der Photoionisations-Querschnitte der Elemente bei der integrierenden Transformation bei dem im vorigen Abschnitt erörterten Verarbeitungsschritt berücksichtigt. Die sich ergebenden verarbeiteten Daten werden an eine Ausgabeeinrichtung 8 ausgegeben.
Gemäß diesem Beispiel ist es möglich, ein exaktes Tiefenprofil selbst dann zu ermitteln, wenn sich die Intensität des auf die Probe 2 treffenden Lichts ändert, da die Änderung korrigiert wird.

Beispiel 3

Bei den vorstehenden Beispielen wurde angenommen, daß die Elementverteilung in horizontaler Richtung innerhalb der Probe 2 gleichmäßig ist. Jedoch weisen einige Proben eine ungleichmäßige Elementverteilung in horizontaler Richtung auf. In einem solchen Fall ist es, um das Tiefenprofil des Elements zu bestimmen, erforderlich, daß einfallende Licht auf einen kleinen Bereich auf der Probenoberfläche zu fokussieren.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für einen solchen Fall. Licht von einem Monochromator 1 wird mit einem optischen System 12 in einen kleinen Bereich auf der Oberfläche einer Probe 2 fokussiert. Von der Oberfläche durch das eingestrahlte Licht emittierte Elektronen werden von einem Detektor 3 energetisch analysiert und erfaßt. Die anderen Teile sind dieselben wie beim Beispiel 1.
In diesem Fall besteht das optische System 12 wünschenswerterweise aus einer Kombination von Spiegeln unter Verwendung von Totalreflexion. XPS und UPS verwenden Licht vom Bereich weicher Röntgenstrahlung bis in den Bereich von Vakuumultraviolettstrahlung. Licht im obigen Bereich kann unter Verwendung eines transmissiven Beugungssystems oder einer Spiegeloptik fokussiert werden. Bei einem Spiegeloptiksystem ändern sich optische Eigenschaften wie die Brennweite selbst dann nicht, wenn sich die Wellenlänge verändert. Daher sind Spiegeloptiksysteme für die Erfindung geeignet. Auch ist ein System mit transmissiver Beugungsoptik verwendbar, wenn ein Verschiebungsmechanismus für die Probe 2, für Änderungen der Brennweite, und ein Feineinstellmechanismus für das optische System 12 vorhanden sind, obwohl diese Mechanismen in Fig. 3 nicht dargestellt sind.
Gemäß diesem Beispiel können genaue Tiefenprofile von Elementen selbst dann erhalten werden, wenn die Probe eine Verteilung von Elementen in horizontaler Richtung aufweist, da Licht in einen kleinen Bereich fokussiert wird.

Beispiel 4

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Erhalten dreidimensionaler Verteilungen von Elementen und chemischer Bindungen. Der Punkt größten Unterschieds der Vorrichtung dieses Beispiels gegenüber derjenigen des Beispiels 3 ist der, daß eine Steuerung 13 eine Feinverschiebung eines Probentisches 4 erlaubt. Das Verschiebungssignal für eine Probe wird von der Steuerung 13 in einen Prozessor 14 eingegeben.
Bei diesem Beispiel kann ein Tiefenprofil durch Änderung der Wellenlänge des einfallenden Lichts und durch eine integrierende Transformation erhalten werden, und eine Verteilung in horizontaler Richtung kann durch feine Verschiebung der Probe erhalten werden. Diese zwei erhaltenen Daten werden kombiniert, damit sich für ein Element eine dreidimensionale Verteilung ergibt.

Beispiel 5

Beim Beispiel 4 wird die Verteilung in horizontaler Richtung durch Feinverschiebung des Probentischs 4 (d.h. der Probe) erhalten. Jedoch kann eine Verteilung in horizontaler Richtung auch durch irgendein anderes Verfahren erhalten werden. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierfür.
In Fig. 5 wird Licht an einem Reflexionsspiegel 15 reflektiert. In diesem Fall ist das Durchrastern von Lichtstrahlen auf der Oberfläche einer Probe 2 dadurch möglich, daß der Winkel und die Position eines Steuertisches 16, auf dem der Reflexionsspiegel 15 angeordnet ist, durch eine Steuerung 17 mit hoher Genauigkeit verändert werden. Ein Signal, das die Änderungen des Winkels und der Position des Steuertischs 16 angibt, wird als Signal für das Abrastern des Lichtstrahls von der Steuerung 17 in einen Prozessor 14 eingegeben.
Gemäß diesem Beispiel ist es möglich, dieselbe dreidimensionale Verteilung wie beim Beispiel 4 zu erhalten, da das Durchrastern von Licht mit dem Reflexionsspiegel 15 ausgeführt wird.
Der Kern der Beispiele 4 und 5 liegt in einer Änderung der Lichteinstrahlposition auf der Oberfläche der Probe 2. Die Lichteinstrahlposition kann auch durch andere Verfahren als die bei diesen Beispielen gezeigten Verfahren verändert werden. Die Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren zum Erzielen einer dreidimensionalen Verteilung unter Verwendung derartiger anderer Verfahren.
Bei den vorstehenden Beispielen ermöglicht es die Einstellung des Einfallswinkels des Lichts auf eine Probe und des Winkels für die Elektronenerfassung (Winkel zwischen der Achse des Detektors 3 und der normalen auf der Oberfläche einer Probe), Analyse mit höherer Tiefengenauigkeit auszuführen. Um den Kern der Erfindung deutlich zu machen, sind jedoch in den Fig. 1 bis 5 keine Mechanismen für die Einstellungen dieser Winkel dargestellt. Es ist jedoch zu beachten, daß diese Winkeleinstellmechanismen nach Bedarf vorhanden sein können.
Die Lichtquelle für den Monochromator 1 muß über einen großen Wellenlängenbereich verfügen. Z.B. kann Synchrotronstrahlung oder Bremsstrahlung in einer Röntgenröhre als solche Strahlung angesehen werden.
Wie es vorstehend im einzelnen erörtert wurde, werden bei der Erfindung, während die Energie des auf eine Probenoberfläche einfallenden Lichts verändert wird, nur solche Elektronen synchron zur Änderung erfaßt, die einer bestimmten Bindungsenergie entsprechen, und die erfaßten Signale werden einer integrierenden Transformation unterzogen. Daher ist es möglich, Tiefenprofile von Elementen und chemischen Bindungen auf nichtzerstörende Weise mit hoher Genauigkeit zu erhalten. Ferner ist es möglich, dreidimensionale Verteilungen von Elementen und chemischen Bindungen zu erhalten, wenn das einfallende Licht auf die Probenoberfläche fokussiert wird und es durchgerastert werden kann.

Claims

1. Oberflächenuntersuchungsverfahren,

gekennzeichnet durch die Schritte:

Bestrahlen einer Oberfläche einer Probe mit elektromagnetischer Strahlung, wobei die Energie der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung geändert wird,

Aufnehmen ausschließlich der Elektronen, die von der Oberfläche der Probe emitiert werden und einer bestimmten Bindungsenergie entsprechen, synchron mit der Änderung der Energie der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung, und

Unterziehen des sich ergebenden aufgenommenen Signals einer Integrationsabbildung.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die aufgenommenen Elektronen eine konstante Energiedifferenz zur Energie der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung aufweisen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Integrationsabbildung eine Laplaceabbildung ist.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei beim Schritt der Integrationsabbildung eine die Änderung der Energie der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung begleitende Änderung des Photoionisationsquerschnitts eines Elements und/oder einer Änderung der Intensität der auftreffenden elektromagnetischen Stahlung einbezogen wird.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die auftreffende elektromagnetische Strahlung in dem Bereich weiche Röntgenstrahlung bis Vakuum-Ultraviolett liegt.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die auftreffende elektromagnetische Strahlung auf einen bestimmten Abschnitt der Probenoberfläche fokussiert wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die auftreffende elektromagnetische Strahlung mittels einer Spiegeloptik und/oder einer Abbildungsdiffraktionsoptik fokussiert wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Probe durch Steuern ihre Lage relativ zur Achse der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung verschoben wird.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die auftreffende elektromagnetische Strahlung über die Probenoberfläche gescannt wird.

10. Oberflächenuntersuchungsvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Einrichtung (1, 9) zum Ändern der Energie der auf die Proben-Oberflächen (2) eingestrahlten elektromagnetische Strahlung, einer Einrichtung (3, 5) zur Energiebestimmung der emitierten Elektronen synchron mit der Änderung der Energie der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung und zum Aufnehmen der in der Energie bestimmten Elektronen und einer Einrichtungen (6, 7, 8; 10, 11; 14) zur Integrationsabbildung des aufgenommenen Signals.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Einrichtung (6, 7, 8; 10, 11; 14) zur Integrationsabbildung einer Laplaceabbildung ausführt.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Einrichtung (6, 7, 8; 10, 11; 14) zur Integrationsabbildung eine Einrichtung (7) zum Eingeben einer die Änderung der Energie der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung begleitende Änderung des Photoionisationsquerschnitts und/oder einer Einrichtung (10) zum Überwachen einer Änderung der Intensität der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung und zum Eingeben des überwachten Intensitätsignals aufweist.

13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die auftreffende elektromagnetische Strahlung in dem Bereich weiche Röntgenstrahlung bis Vakuum-Ultraviolett liegt.

14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, die eine Einrichtung (12) zum Fokussieren der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung auf einen bestimmten Abschnitt der Probenoberfiäche (2) aufweist.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Einrichtung (12) zum Fokussieren der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung ein Spiegeloptiksystem und/oder ein Abbildungsdiffraktionsoptiksystem aufweist.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 14 oder 15, die eine Einrichtung (13) zum Verschieben der Probe (2) in eine vorbestiinmte Lage relativ zur Achse der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung aufweist.

17. Vorrichtung gemäß einem der Anspruch 14 bis 16, die eine Einrichtung (15, 16, 17) zum Scannen der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung über die Probenoberfläche aufweist.

18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Einrichtung (15, 16, 17) zum Scannen der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung die Reflektion der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung auf einer Spiegeloberfläche (15) nutzt.