[0001] Die Erfindung betrifft ein verbessertes Sekundärelektronen-Spektrometer nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Die Potentialmessung an einer Probe mit einer Elektronensonde erfordert ein Spektrometer,
das zur Messung der Sekundärelektronen-Energie verwendet wird.
[0003] Die bisher verwendete Spektrometeranordnung ist in der Literatur beschrieben (H.P.
Feuerbaum, "VLSI Testing Using The Electron Probe", SEM/1979, SEM Inc. AMF O'HARE
IL 60666, 285 - 296). Die an der Probe ausgelösten Sekundärelektronen durchlaufen
dabei ein Absaugfeld und werden anschließend in einem homogenen Gegenfeld gebremst.
Dieses bekannte Gegenfeldspektrometer liefert eine integrale Energieverteilung. Dabei
wird jedoch die Winkelverteilung der Sekundärelektronen nicht berücksichtigt. Diese
Winkelverteilung kann jedoch durch elektrostatische Mikrofelder an der Probenoberfläche
verändert werden, d.h. ändert sich das Potential am Meßpunkt, so ändert sich auch
das lokale Mikrofeld an der Probenoberfläche und damit auch die Winkelverteilung der
Sekundärelektronen. Da das Sekundärelektronen -Spektrometer die Änderung der Winkelverteilung
der Sekundärelektronen nicht sieht, treten bei der bekannten Anordnung Meßfehler von
ca. 5-10 % auf.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bezüglich der Meßgenauigkeit
verbessertes Sekundärelektronen-Spektrometer der eingangs genannten Art anzugeben.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durchein Sekundärelektronen-Spektrometer der eingangs
genannten Art gelöst, welches die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
[0006] Außer einer erhöhten Meßgenauigkeit wird mit einer erffndungsgemäßen Sekundärelektronen-Spektrometeranordnung
auch die Meßempfindlichkeit verbessert.
[0007] Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung
und der Zeichnung dargestellt. ,
[0008] Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Sekundärelektronen-Spektrometeranordnung.
[0009] Das in der Figur gezeigte, erfindungsgemäß konzipierte Sekundärelektronen-Spektrometer.berücksichtigt
die Winkelverteilung der Sekundärelektronen.Die erfindungsgemäße Verbesserung kann
an einem Sekundärelektronen-Spektrometer eines Elektronenstrahl-Meßgeräts vorgenommen
werden, wie es in der genannten Veröffentlichung von H.B. Feuerbaum beschrieben ist.
Die Sekundärelektronen werden bei einem erfindungsgemäßen Sekundärelektronen-Spektrometer
von einem Absaugfeld A1 hoher Feldstärke von. der Probe PR abgesaugt. Dieses Absaugfeld
A1 befindet sich zwischen dem Gitter G1 und der Probe PR. Die Meßpunkte auf der Probe
PR befinden sich im nicht aktivierten Zustand üblicherweise auf dem Potential 0, während,
wie ebenfalls aus der genannten Literaturstelle bekannt ist, das Gitter G1 auf einem
hohen Potential liegt, z. B. 600 V. Nach Durchlaufen des Absaugfeldes A1 durchlaufen
die Sekundärelektronen zwischen den beiden Gittem G1 und G2 ein bremsendes Gegenfeld
BF. Das Gitter G2 liegt, wie ebenfalls aus der genannten Literaturstelle bekannt ist,
wiederum in etwa auf demselben Potential wie die Meßpunkte auf der Probe PR im nicht
aktivierten Zustand.
[0010] Das bremsende Gegenfeld BF zwischen den Gittern G1 und G2 ist so beschaffen, daß
es nur die vorhergehende Beschleunigung des Absaugfeldes A1 in etwa aufhebt. Alle
Sekundärelektronen SE können damit das Gitter G2 durchlaufen und haben dann eine Winkelverteilung,
die mit der Winkelverteilung der Sekundärelektronen SE an der Probenoberfläche identisch
ist. Die Energieverteilung der Sekundärelektronen SE kann dann mit einer kugelsymmetrischen
(isotropen) Anordnung G3 fehlerfrei, d. h. mit Berücksichtigung der Winkelverteilung
gemessen werden. Das kugelsymmetrische Gitter G3 liegt bei dem in der Figur gezeigten
Ausführungsbeispiel der Erfindung etwa auf -7 V. Über eine weitere Gitteranordnung
G4 werden die Sekundärelektronen SE im Absaugfeld A2 sodann zum Detektor beschleunigt.
Die Gitteranordnung G4 wird in etwa mit derselben Spannung betrieben wie bei dem in
der genannten Literaturstelle beschriebenen Sekundärelektronen-Spektrometer. Das Sekundärelektronen-Spektrometer
ist noch mit einer Abschirmung AB versehen. Der Primärelektronenstrahl PE trifft auf
die Probe PR auf und erzeugt Sekundärelektronen SE mit einer vom Potential am Meßpunkt
auf der Probenoberfläche abhängigen bestimmten Winkelverteilung. Äquipotentiallinien
AL innerhalb der Sekundärelektronen-Spektrometeranordnung sind punktiert gezeichnet.
[0011] Die Erfindung -eignet sich besonders für die quantitative Potentialmessung an integrierten
Schaltungen mit einer Elektronensonde.
[0012] Wesentlich für die Erfindung ist zuerst bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung die Projektion der an der Probenoberfläche vorliegenden Winkelverteilung
der Sekundärelektronen SE, welche vom Potential des Meßpunktes an der Probenoberfläche
abhängt, auf die Ebene des Gitters G2, wobei die Sekundärelektronen SE im wesentlichen
dieselbe dreidimensionale Impulsverteilung aufweisen wie am Meßpunkt auf der Probenoberfläche
zur Zeit der Erzeugung der Sekundärelektronen SE durch den Primärelektronenstrahl
PE. Ebenso wesentlich für die Erfindung ist, daß die Sekundärelektronen SE mit dieser
dreidimensionalen Impulsverteilung nach Durchlaufen des Gitters G2 so beschleunigt
werden, daß eine Änderung der Winkelverteilung durch eine Potential- änderung am Meßpunkt
auf der Probenoberfläche die Messung der Energieverteilung der Sekundärelektronen
SE im Detektor nicht verfälscht. Im Gegenfeld GF zwischen dem Gitter G2 und dem kugelsymmetrischen,
isotropen Gitter G3 werden die Sekundärelektronen SE unabhängig von ihrer Geschwindigkeitsrichtung
nur in Abhängigkeit von ihrer Energie abgebremst. Die Spannung von etwa -7 V:
des kugelsymmetrischen, isotropen Gitters G3 ist so gewählt, daß bei einer Spannung
Vp der auf der Probe PR befindlichen Meßpunkte (Leiterbahnen) im-aktivierten Zustand
dieser Meßpunkte von etwa 8 V (Meßpunkte im nicht aktivierten Zustand auf dem Potential
0) von solchen aktivierten -Meßpunkten kommende Sekundärelektronen SE unabhängig von
ihrer Geschwindigkeitsrichtung gerade noch zum Absaugfeld A2 und sodann über eine
weitere Gitteranordnung G4 schließlich zum Detektor gelangen können.
[0013] Die Erfindung ist-selbstverständlich nicht auf die in der Figur gezeigte Ausführungsanordnung
beschränkt. Jedes Sekundärelektronen-Spektrometer, welches die Energieverteilung der
Sekundärelektronen SE unabhängig von der Winkelverteilung dieser Sekundärelektrönen
SE auf der Probenoberfläche bestimmt, ist von dieser Erfindung eingeschlossen. Beispielsweise
können die Wirkungen der Gitter G1, G2, G3 auch durch lediglich zwei in bestimmter
Weise geformte Gitter erzielt werden, wobei das erste Gitter als Absauggitter und
das zweite Gitter als Bremsgitter ausgestaltet sind.
1. Sekundärelektronen-Spektrometer, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (G3) zur
Messung der Energieverteilung der Sekundärelektronen (SE) unabhängig von der Winkelverteilung
dieser Sekundärelektronen (SE) am Meßpunkt auf der Probe (PR).
2. Sekundärelektronen-Spektrometer.nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Absaugelektrode
(G1), eine Bremselektrode (G2) und eine kugelsymmetrischen elektrodenanordnung (G3)
zum isotropen Abbremsen der Sekundärelektronen (SE).
3.Sekundärelektronen-Spektrometer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine
weitere Elektroden-anordnung (G4) zur Beschleunigung der Sekundärelektronen (SE) zum
Detektor.
