Aufbau und Erprobung eines außeraxialen Vielkanalspektrometers für Sekundärelektronen

Abstract

Zur Bestimmung des quantitativen Potentialkontrastes auf IC Leiterbahnen werden üblicherweise Gegenfeldspektrometer eingesetzt. In dieser Doktorarbeit wird ein neuartiges Vielkanalsekundärelektronenspektrometer entwickelt, mit bis zu 1280 Kanälen. Die Sekundärelektronen (SE) mit höchster Intensität, zwischen 0 und 4 eV werden parallel detektiert. Das Spektrometer ist in eine Hochstrom Niederenergie Elektronensonde mit Immersionsobjektivlinse und 2 Wien Filtern integriert. Die Bildauflösung der Elektronensonde beträgt 50 nm bei einer Landeenergie der Primärelektronen (PE) von 1 keV und einem Strahlstrom von 50 nA. Die Wien Filter arbeiten als Strahlteiler für PE und SE. Nach der Auslenkung aus der optischen Achse der PE, wird das SE Spektrum in einem elektrostatischen Sektorfeld dispersiv aufgespaltet. Anschließend wird die Dispersion in einem zweistufigen Prozess, mittels elektronenoptischer Zoomlinse und lichtoptischem Vergrößerungsobjektiv nach dem YAG Szintillator, um den Faktor 100 vergrößert. Die Aufnahme des Sektrums wird im abbildenden Modus von einem Photomultiplier erledigt und im analytischen Modus über eine CCD Kamera realisiert. Im abbildenden Modus ist es möglich vollständig zwischen Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen zu unterscheiden.

For measuring quantitative potential contrast on conducting paths of IC’s usually retarding field analysers are used. In this doctoral thesis a new SE-spectrometer is designed with up to 1280 channels for parallel detection of the SE-energies in the most interesting range with the highest intensity between 0 and 4 eV. The spectrometer is built-in in an high current, low energy electron probe with immersion objective lens and two Wien-filters with an image resolution of d = 50 nm at an PE landing energy of E0 = 1keV and beam current I0 = 50nA. The Wien-filter acts as a beam-separator for the PE and SE. After deflection out of the PE-axis the SE-spectrum is dispersively analysed by an electrostatic sectorfield. Afterwards the dispersion is lateral enlarged in two steps up to m = 100x by an electron optical, electrostatic zoom lens and a light optic microscope objective after the YAG scintillator, who acts as vacuum window. The recording of the spectrum finally is done by a PMT for imaging mode or by CCD camera for analytical mode. In the imaging mode it is possible to separate completely the SE and BSE image. The reachable energy resolution is DE = 25 meV at an exposure time t < 0.5 s.