Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Elementanalyse von insbesondere auf einem Probenträger angeordneten Proben, die durch eine primäre Strahlung beaufschlagt werden, wobei von der Probe aufgrund der strahlenmäßigen Beaufschlagung erzeugte Fluoreszenzstrahlung von einem Strahlungsdetektor erfaßt wird.The invention relates to an arrangement for element analysisarranged in particular on a sample carrierSamples impacted by primary radiationbe taken from the sample due to the radiationExposure to fluorescent radiation from oneRadiation detector is detected.
Eine Anordnung zur Elementanalyse von auf einem Probenträger angeordneten Proben mittels Röntgenstrahlung ist bekannt (DE-OS 196 44 963). Bei dieser bekannten Anordnung wird Röntgenstrahlung auf eine auf einem Probenträger angeordneten Probe gerichtet und die von der Probe infolgedessen emittierte Fluoreszenzstrahlung wird von einem Strahlungsdetektor erfaßt.An arrangement for elemental analysis of a sampleX-rays are used to support samplesknown (DE-OS 196 44 963). With this known arrangementX-ray radiation is applied to a samplethe specimen arranged in the carrier direction and that of theAs a result, sample is emitted fluorescent radiationdetected by a radiation detector.
Eine andere der Röntgenfluoreszenzanalysemethode zuzurechnende Methode ist die sogenannte Elektronen-Induzierte Röntgenstrahlungs-Spektroskopie (Electron-Indused X-ray Spectrometry (EIXS)). Diese Technik zeichnet sich durch eine extreme Empfindlichkeit gegenüber "isoliert" vorliegenden kleinen Probenmengen bis hinunter zu 10-15 g aus. Das Potential dieser bekannten Elementanalyse kann jedoch nach bisheriger Erkenntnis nicht voll ausgeschöpft werden, weil es nur in Ausnahmefällen möglich ist, extrem kleine Probenmengen isoliert in den primären Elektronenstrahl zu bringen. In der Regel wird der technisch vielfach unvermeidbare Probenträger, auf dem die zu untersuchende Probe angeordnet ist, auch von Elektronen getroffen, was zur Folge hat, daß der Probenträger wiederum zur Aussendung von Bremsstrahlung angeregt wird. Auf diese Weise wird eine erheblich Untergrundstrahlung erzeugt, die das Signal insbesondere kleiner Probenmengen überdeckt.Another method to be included in the X-ray fluorescence analysis method is the so-called electron-induced X-ray spectrometry (EIXS). This technique is characterized by an extreme sensitivity to "isolated" small sample amounts down to 10-15 g. The potential of this known element analysis, however, cannot be fully exploited based on previous knowledge, because it is only possible in exceptional cases to bring extremely small sample quantities in isolation into the primary electron beam. In general, the technically often unavoidable sample carrier on which the sample to be examined is arranged is also hit by electrons, which has the consequence that the sample carrier is in turn excited to emit brake radiation. In this way, a considerable background radiation is generated, which covers the signal, especially of small sample quantities.
Allgemein kann gesagt werden, daß die Analyse von kleinen Atomkonzentrationen auf Oberflächen oder in oberflächennahen Schichten von Proben eine nicht leicht zu lösende Aufgabe in der chemischen Analytik ist. Der Nachweis kleiner Mengen auf der Oberfläche oder kurz unterhalb der Oberfläche von Proben wird dadurch erschwert, daß die Atome des Probenkörpers, der die betreffende Probenoberfläche bildet, um viele Größenordnungen zahlreicher sind als die, die es nachzuweisen gilt.In general it can be said that the analysis ofsmall atomic concentrations on surfaces or inshallow layers of samples a not easyis a problem to be solved in chemical analysis. TheDetection of small amounts on the surface or shortit becomes below the surface of samplessword that the atoms of the specimen that theconcerned sample surface forms to many sizesorders are more numerous than those that prove itapplies.
Ein Beispiel für die technisch-wirtschaftliche Bedeutung einer derartigen Analytik kann beispielsweise die Notwendigkeit hervorgehoben werden, Fremdatome auf der Oberfläche von Siliziumwafern in einer Konzentration von 109 Atomen/cm2 oder weniger nachzuweisen. Eine derar tige Empfindlichkeit wird in der hier beispielhaft angeführten Technik der Analyse von Siliziumwafern gefordert, weil schon minimale Mengen von bestimmten Elementen die Ausbeute der Produktion von aus Siliziumwavern hergestellten Halbleiterbausteinen beeinträchtigen, was regelmäßig nicht hinnehmbar ist.An example of the technical-economic importance of such analysis can be emphasized, for example, the need to detect foreign atoms on the surface of silicon wafers in a concentration of 109 atoms / cm2 or less. Such sensitivity is required in the example of the technique of analyzing silicon wafers, because even minimal amounts of certain elements affect the yield of the production of semiconductor devices made from silicon wafers, which is usually unacceptable.
Nach dem Stand der Technik wird diese Aufgabe für einige Metalle, die es nachzuweisen gilt, am besten durch die eingangs erwähnte Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzspektroskopie (TXRF) gelöst. Diese eingangs genannte Technik kann jedoch nicht bei leichten Elementen, d. h. bei Elementen bei Ordnungszahlen < 14, angewendet werden. Die Gründe für das Versagen der Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzspektroskopie im Bereich leichter Elemente liegen sowohl in den ungünstigen Ausbeuten an erzeugter Fluoreszenzstrahlung leichter Atome bei Anregung durch Röntgenstrahlung als auch in mangelnder Auflösung, Effizienz und Untergrundfreiheit derzeit verfügbarer energiedispersiver Detektorsysteme.According to the state of the art, this task is for someMetals, which have to be proven, best by thetotal reflection X-ray fluorescence mentioned at the beginningSpectroscopy (TXRF) solved. This mentioned at the beginningHowever, technology cannot be applied to light elements, i.e. H.for elements with atomic numbers <14, appliedbecome. The reasons for the failure of total reflectionX-ray fluorescence spectroscopy in the range lighterElements are present both in the unfavorable yieldsgenerated fluorescent radiation of light atomsExcitation by x-rays as well as lack ofDissolution, efficiency and freedom of the underground at the momentavailable energy dispersive detector systems.
Im Fall der leichten Elemente ist die Anregung durch Elektronen mittels einer sogenannten "Grazing Emission" Analyse der erzeugten sekundären Röntgenstrahlung eine im Stand der Technik anzutreffende Maßnahme, wie sie beispielsweise in der GB-A-2 165 353 beschrieben wird. Bei der "Grazing Emission" ist der Einfallswinkel der Primärstrahlung relativ zur zu beaufschlagenden Probe beliebig, wohingegen der Emissionswinkel der erzeugten Sekundärstrahlung oder auch Fluoreszenzstrahlung unter dem Grenzwinkel der Totalreflexion liegt; um den gewünschten Effekt zu erzielen.In the case of light elements, the suggestion is throughElectrons using a so-called "grazing emission"Analysis of the generated secondary X-raysMeasure found in the prior art, such as herfor example, in GB-A-2 165 353.In the case of "grazing emission" the angle of incidence isPrimary radiation relative to the sample to be loadedarbitrary, whereas the emission angle of the generatedSecondary radiation or fluorescence radiation underthe critical angle of total reflection; to the geto achieve the desired effect.
In der Praxis werden jedoch weiterhin überwiegend die eingangs erläuterten bekannten energiedispersiven Detektoren mit den ihnen innewohnenden erheblichen Nachteilen verwendet.In practice, however, the majority will continue to beKnown energy dispersives described at the beginningDetectors with the substantial inherent in themDisadvantages used.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der das Leistungspotential bestehender Oberflächenanalysesysteme erheblich übertroffen und verbessert werden kann, mit dem nicht nur Elemente großer Ordnungszahlen, sondern auch Elemente kleiner Ordnungszahlen in Konzentrationen auch von weniger als 109 Atomen/cm2 exakt analysiert bzw. nachgewiesen werden können; wobei die Anordnung dennoch verhältnismäßig einfach im Aufbau und damit kostengünstig bereitstellbar ist und die Analyse auch extrem kleiner Probenmengen mittels einer einfachen Verfahrensführung der Anordnung möglich ist.It is therefore an object of the present invention to provide an arrangement of the type mentioned, with which the performance potential of existing surface analysis systems can be considerably exceeded and improved, with which not only elements of large atomic numbers, but also elements of small atomic numbers in concentrations of less than 109 atoms / cm2 can be precisely analyzed or detected; the arrangement is nevertheless relatively simple in construction and therefore inexpensive to provide, and the analysis of extremely small sample quantities is also possible by means of a simple method procedure of the arrangement.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die primäre Strahlung durch Elektronen gebildet wird, die mittels vorbestimmbarer Energie auf die Probe gerichtet werden, wobei die infolgedessen an bzw. in der Probe induzierte Fluoreszenzstrahlung auf ein in Form von Multilayer-Spiegeln ausgebildetes Spiegelpaar geleitet wird und nachfolgend auf den als ortsauflösenden Strahlungsdetektor ausgebildeten Detektor geleitet wird.The object is achieved according to the invention in thatthe primary radiation is formed by electrons,the test by means of predeterminable energyare addressed, the consequently on or in theSample induced fluorescence radiation in a shapePair of mirrors formed by multilayer mirrorsis directed and subsequently to the as spatially resolveddirected the radiation detector trained detectorbecomes.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht im wesentlichen darin, daß die erfindungsgemäße Anordnung eine wellenlängendispersive Analyse einer gesamten von den Elektronen beaufschlagten Probenfläche, d. h. im oberflächennahen Bereich oder auf der Oberfläche der Probe möglich ist, wobei auch leichte Elemente mit kleinen Ordnungszahlen (< 14) mit hoher Genauigkeit nachgewiesen werden können, ohne daß Blenden oder Sollerkollimatoren vorgesehen werden müßten, und wobei gegenüber den bisher für diese Zwecke eingesetzten bekannten Analyseanordnungen eine signifikant gesteigerte Auflösung erreicht wird und eine signifikante Verbesserung der Untergrundunterdrückung.The advantage of the solution according to the invention isessential in that the arrangement according to the inventiona wavelength dispersive analysis of an entire ofthe electron area of the sample, d. H. in thenear the surface or on the surface of theRehearsal is possible, even using light elementssmall atomic numbers (<14) with high accuracy can be detected without dazzling orShould collimators should be provided, and wherecompared to those previously used for these purposesknown analysis arrangements a significantly increasedresolution is achieved and significantImprovement of the underground suppression.
Der erfindungsgemäße Effekt wird im wesentlichen dadurch vorteilhafterweise erreicht, daß die unter einem flachen Winkel von der Probe emittierte Röntgenfluoreszenzstrahlung (sekundäre Röntgenstrahlung) durch die erfindungsgemäß gewählte Analyseanordnung großflächig, d. h. 30 mm im Durchmesser und mehr, mit erhöhter Energieauflösung und wellenlängendispersiv mit geringem Untergrund erfaßt werden kann.The effect of the invention is essentiallyadvantageously achieved that under a flatX-ray fluorescence emitted from the sampleradiation (secondary x-rays) by the inventoranalysis arrangement selected in accordance with the invention over a large area, d. H.30 mm in diameter and more, with increased energysolution and wavelength dispersive with a small substratecan be detected.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Anordnung ist das Spiegelpaar im wesentlichen parallel versetzt zur Achse der Fluoreszenzstrahlung und um eine gemeinsame Achse drehbar angeordnet, wobei dadurch, d. h. durch Verdrehung des Spiegelpaares, entweder mehrere Elemente bzw. Emissionslinien erfaßt werden können, oder es können die Materialien und Abstände der Multilayer-Beschichtung der Spiegel des Spiegelpaares für eine bestimmte Röntgenenergie bei einem festen Winkel optimiert werden.According to an advantageous embodiment of the arrangementthe mirror pair is offset essentially parallelto the axis of fluorescence radiation and a common onesame axis rotatably arranged, thereby, d. H. byTwisting of the mirror pair, either several elementsor emission lines can be detected, or itthe materials and spacing of the multilayerCoating the mirrors of the pair of mirrors for onecertain x-ray energy opti at a fixed anglebe lubricated.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung wird die vom Strahlungsdetektor erfaßte Fluoreszenzstrahlung in einem Winkel θ2 zwischen der Achse der Fluoreszenzstrahlung und der Probenoberfläche von < 4° beobachtet, wobei insbesondere bei diesem Winkelbereich eine große Probenfläche erfaßt wird.According to an advantageous embodiment of the arrangement, the fluorescence radiation detected by the radiation detector is observed at an angle θ2 between the axis of the fluorescence radiation and the sample surface of <4 °, a large sample area being recorded in particular in this angular range.
Grundsätzlich ist es möglich, die primären Elektronen bzw. den primären Elektronenstrahl unter beliebigen geeigneten Winkeln auf die Probe zu richten bzw. dort auftreffen zu lassen. In einer vorteilhaften Grundversion der Anordnung wird der primäre Elektronenstrahl derart ausgerichtet, daß er im wesentlichen orthogonal zur Oberfläche der Probe auf die Probe auftrifft. Diese Ausgestaltung läßt eine divergente Elektronenstrahlung zu.Basically, it is possible to use the primary electronsor the primary electron beam under anyappropriate angles to the sample or thereto hit. In an advantageous basic version of the arrangement becomes the primary electron beamaligned so that it is substantially orthogonalstrikes the surface of the sample on the sample. ThisDesign leaves a divergent electron beamto.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist der primäre Elektronenstrahl derart auf die Oberfläche der Probe ausgerichtet, daß der primäre Elektronenstrahl streifend zur Oberfläche der Probe auf die Probe auftrifft, womit gegenüber der zuvor dargestellten Ausführungsform eine weitere gezielte Verminderung der Eindringtiefe der Elektronen in die Probe erreicht wird, insbesondere wenn primär oberflächennahe Bereiche oder primär die Oberfläche der Probe analysiert werden soll, wobei bei dieser Ausgestaltung vorteilhafterweise eine weitere Reduzierung des Strahlungsuntergrundes mit der Verminderung der Eindringtiefe der Elektronen einhergeht.In another advantageous embodiment of theArrangement is based on the primary electron beamthe surface of the sample is aligned with that of the primaryElectron beam streaking to the surface of the samplethe sample hits, which is compared to the previous Dargepresented another targeted Vermin embodimentchange in the penetration depth of the electrons into the sampleis achieved, especially if primarily near the surfaceAreas or primarily analyzed the surface of the sampleshould be, with this embodiment advantageousunfortunately a further reduction in radiationwith the reduction in the depth of penetration of theElectrons.
Als Strahlungsquelle für die Erzeugung der Elektronen bzw. des Elektronenstrahles können allgemein im Stand der Technik bekannte Elektronenerzeugungsquellen verwendet werden. Da die Elektronen aus der Kathode bzw. der Kathodenoberfläche aus physikalischen Gründen immer senkrecht austreten, erhält man normalerweise, wenn die Kathodenoberfläche eben ist, einen divergenzfreien Elektronenstrahl, dessen Durchmesser letztlich durch die Geometrie der Austrittsblende bzw. Anode bestimmt ist.As a radiation source for the generation of electronsor the electron beam can generally in the stateknown electron generation sources verbe applied. Since the electrons from the cathode orthe cathode surface for physical reasonsExiting vertically is usually obtained when theFlat cathode surface is a divergence-freeElectron beam, the diameter of which is ultimately determined by theGeometry of the outlet orifice or anode is determined.
Um den aus der Kathode austretenden Elektronenstrahl ohne Fremdmittel fokussieren zu können, ist es vorteilhaft, eine gekrümmte Kathode in der Elektronenstrahlquelle vorzusehen, wobei vorzugsweise die Krümmung der Kathode auch kugelförmig sein kann. Bei diesen Ausgestaltungen der Anordnung entfällt somit die Notwenigkeit, zur Fokussierung des Elektronenstrahls elektromagnetische Felder vorzusehen.The electron beam emerging from the cathodeIt is advantageous to be able to focus without external fundssticky, a curved cathode in the electron beamprovide source, preferably the curvature of theCathode can also be spherical. With these AusgeEvents of the arrangement thus eliminates the needspeed, to focus the electron beamto provide magnetic fields.
Aus diesem Grund kann es vorteilhaft sein, die Anordnung gemäß der Erfindung derart auszugestalten, daß zwischen der fokussierenden Kathode und der Probe eine enge Lochblende angeordnet wird, mit der Sputtereffekte, die die Probe verunreinigen können, neutralisiert werden, ohne daß der Elektronenstrom geschwächt wird und die bestrahlte Fläche reduziert wird.For this reason, the arrangement may be advantageousAccording to the invention in such a way that betweenthe focusing cathode and the sample a closePinhole is arranged with the sputtering effectscan contaminate the sample, be neutralized,without the electron current being weakened and theirradiated area is reduced.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden schematischen Zeichnungen anhand zweier Ausführungsbeispiele im einzelnen eingehend beschrieben. Darin zeigen:The invention will now be described with reference to thefollowing schematic drawings based on twoExemplary embodiments are described in detail.In it show:
Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Grundversion der Anordnung, bei der die Probe im wesentlichen senkrecht mit Elektronen beaufschlagt wird,Fig. 1 shows the schematic structure of a basic version of the arrangement in which the sample is applied substantially perpendicular with electrons,
Fig. 2 eine Darstellung gemäßFig. 1, bei der jedoch die Probe mit Elektronen streifend beaufschlagt wird,FIG. 2 shows a representation according toFIG. 1, but in which the sample is streaked with electrons,
Fig. 3 einen Ausschnitt ausFig. 2, den unmittelbaren Bereich des einfallenden und des von der Probe emittierten Fluoreszenzstrahls darstellend,Fig. 3 shows a detail fromFig. 2, the immediate area of the incident and emitted from the sample fluorescence beam representing,
Fig. 4a unter Weglassung von Teilen der Anordnung den unmittelbaren Bereich der Elektronenstrahlungsquelle zeigend, von der Elektronen divergenzfrei auf eine auf einem Probenträger angeordnete Probe gelenkt werden, undFig. 4a, omitting parts of the arrangement showing the immediate area of the electron beam radiation source, from which electrons are diverted without divergence onto a sample arranged on a sample carrier, and
Fig. 4b eine Darstellung wieFig. 4a, bei der jedoch die Kathode der Elektronenstrahlungsquelle nicht eben, sondern gekrümmt ausgebildet ist, wobei zwischen Elektronenstrahlungsquelle und der auf dem Probenträger angeordneten Probe exakt im Fokus eine Lochblende zur Abschirmung der Probe gegen Sputtereffekte aus der Kathode vorgesehen ist.Fig. 4b is a representation likeFig. 4a, but in which the cathode of the electron radiation source is not flat, but curved, with a pinhole provided between the electron radiation source and the sample arranged on the sample carrier in the focus to shield the sample against sputtering effects from the cathode is.
Die Anordnung10 gemäßFig. 1, die eine Grundversion der Anordnung zeigt, wird zunächst nachfolgend in bezug auf ihren Aufbau beschrieben. Mit Hilfe einer im Prinzip bekannten Elektronenstrahlungsquelle18, bestehend aus Kathode180, einer Anode182 sowie einer Spannungsquelle183, die die Elektronenstrahlungsquelle18 auf geeignete Weise mit Spannung versorgt, wird ein Strahl aus Elektronen16 erzeugt.The arrangement10 according toFIG. 1, which shows a basic version of the arrangement, is first described below with regard to its structure. With the help of a known electron radiation source18 , consisting of cathode180 , an anode182 and a voltage source183 , which supplies the electron radiation source18 in a suitable manner with a voltage, a beam of electrons16 is generated.
Bedingung ist jedoch, daß sich die erzeugten Elektronen16 auf parallelen Bahnen bewegen bzw. fokussiert werden können. Eine besonders geeignete Elektronenquelle18 ist inFig. 1 und 2 dargestellt. Es handelt sich um eine flächenhafte Kathode180, die eben bzw. geeignet gekrümmt sein kann. Ein zylindrischer, nach unten offener Raum181 wird in Strahlrichtung nach unten durch eine ringförmige Blende begrenzt, die als Anode182 dient. In diesem Raum bildet sich bei angelegter Spannung und unter geeigneten Druckbedingungen ein Gasplasma, das durch Stoßanregung Elektronen aus der Kathode freisetzt.However, the condition is that the generated electrons16 can move or be focused on parallel orbits. A particularly suitable electron source18 is shown inFIGS. 1 and 2. It is a flat cathode180 , which can be curved or suitably ge. A cylindrical space181 , which is open at the bottom, is delimited downward in the beam direction by an annular diaphragm which serves as an anode182 . In this room, when the voltage is applied and under suitable pressure conditions, a gas plasma is formed, which releases electrons from the cathode through shock excitation.
Eine derartige Elektronenquelle arbeitet also nach dem Gasentladungsprinzip. Sie benötigt keine Heizung und arbeitet bei mäßigem Vakuum.Such an electron source works according to thePrinciple of gas discharge. It does not need heating andworks in moderate vacuum.
Der Elektronenstrahl16 wird mit regelbarer Energie, beispielsweise im Bereich von wenigen keV auf den Probenort, d. h. dem Ort, an dem die Probe11, beispielsweise auf einem Probenträger12 angeordnet, gerichtet.The electron beam16 is directed with controllable energy, for example in the range of a few keV, to the sample location, ie the location at which the sample11 is arranged , for example on a sample carrier12 .
Ein Probenträger12 wird vielfach nötig sein, um die Probe11 darauf für die Analyse mittels der erfindungsgemäßen Anordnung10 zu fixieren bzw. zu positionieren. Handelt es sich allerdings um große Proben11, beispielsweise in Form von Siliziumwafern, können diese auch direkt mittels hier nicht gesondert dargestellter Spann- bzw. Haltemittel unter dem Elektronenstrahl16 positioniert werden.A sample carrier12 will often be necessary to fix or position the sample11 thereon for analysis by means of the arrangement10 according to the invention. However, if there are large samples11 , for example in the form of silicon wafers, these can also be positioned directly under the electron beam16 by means of clamping or holding means, which are not shown separately here.
Die von den Elektronen16 induzierte Fluoreszenzstrahlung14 tritt unter einem flachen Winkel θ2, der vorzugsweise < 4° sein soll, vergleicheFig. 3, auf einem Spiegelpaar19,20 auf. Das Spiegelpaar19,20 ist im wesentlichen parallelversetzt zur Achse22 der Fluoreszenzstrahlung14 angeordnet. Das Spiegelpaar19,20 selbst ist um eine gemeinsame Achse drehbar angeordnet, so daß durch die Verdrehung mehrere zu analysierende Elemente bzw. Emissionslinien erfaßt werden können. Auch können dadurch die Materialien und Abstände der Multilayerbeschichtung der Spiegel19,20 für eine bestimmte Energie der Fluoreszenzstrahlung bei einem festen Winkel optimiert werden.The fluorescence radiation14 induced by the electrons16 occurs at a shallow angle θ2 , which should preferably be <4 ° before, seeFIG. 3, on a pair of mirrors19 ,20 . The pair of mirrors19 ,20 is arranged substantially parallel to the axis22 of the fluorescent radiation14 . The mirror pair19 ,20 itself is rotatably arranged about a common axis, so that several elements or emission lines to be analyzed can be detected by the rotation. This also allows the materials and spacings of the multilayer coating of the mirrors19 ,20 to be optimized for a specific energy of the fluorescent radiation at a fixed angle.
Nachdem die Fluoreszenzstrahlung14 den zweiten Spiegel20, d. h. also nach zweifacher Spiegelung am Spiegelpaar19,20, verlassen hat, wird diese als zweifach reflektierte Fluoreszenzstrahlung140 auf den als ortsauflösenden Strahlungsdetektor ausgebildeten Detektor21 geleitet, so daß geeignete Aussagen über die Energie und die Wellenlängen und somit das zu analysierende Element mit hoher Präzision gemacht werden können.After the fluorescent radiation14 has left the second mirror20 , that is to say after double mirroring on the pair of mirrors19 ,20 , this is passed as double reflected fluorescent radiation140 onto the detector21 designed as a spatially resolving radiation detector, so that suitable statements about the energy and the wavelengths and thus the element to be analyzed can be made with high precision.
Die Ausführungsform der Anordnung10 gemäßFig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäßFig. 1 dadurch, daß die aus der Elektronenstrahlungsquelle18 austretenden Elektronen bzw. der aus dieser austretende Elektronenstrahl16 streifend auf die Probe11 gerichtet wird. Diese Ausgestaltung der Anordnung10 wird regelmäßig dann verwendet, wenn es auf eine Verminderung der Eindringtiefe der Elektronen16 durch die Oberfläche13 der Probe11 ankommt, d. h. wenn die Probenoberfläche13 oder nur in ihrer Dicke geringe Oberflächenschichten der Probe11 analysiert werden sollen. Durch den streifenden Einfall des Elektronenstrahls16 wird auch eine Reduzierung des Strahlungsuntergrundes erreicht. Der Einfallswinkel θ1 des primären Elektronenstrahls16 auf die Probe11 bzw. die Oberfläche13 der Probe11 kann somit von 90° bis unter 2° variieren, wie es letztlich auch schematisch in denFig. 1, 2 und 3 dargestellt ist. Die eingangs erwähnte Strahlungsquelle18, mit der die Elektronen bzw. der Elektronenstrahl16 erzeugt werden bzw. wird, erzeugt grundsätzlich einen divergenzfreien Elektronenstrahl16, vergleicheFig. 4a. Durch geeignete Wahl bzw. Art der Ausbildung der Kathode180 der Elektronenstrahlungsquelle18 mit gekrümmter bzw. kugelförmiger Oberfläche wird eine fokussierende Konfiguration der Anordnung10, die die Notwendigkeit elektromagnetischer Felder zur Fokussierung entbehrlich macht, ermöglicht, insbesondere wenn gezielt kleine Bereiche der Probe11 analysiert werden sollen. Darüber hinaus kann es sinnvoll sein, zwischen der Elektronenstrahlungsquelle18 und der Probe11 eine Lochblende23 vorzusehen, mit der die Probe11 ohne Intensitätsverlust gegen Sputtereffekte, die von der Kathode180 herrühren können, geschützt wird.The embodiment of the arrangement10 according toFIG. 2 differs from the embodiment according toFIG. 1 in that the electrons exiting from the electron radiation source18 or the electron beam16 exiting from it is directed towards the sample11 in a grazing manner. This configuration of the arrangement10 is used regularly when it comes to a reduction in the penetration depth of the electrons16 through the surface13 of the sample11 , ie when the sample surface13 or only small surface layers of the sample11 are to be analyzed. The grazing incidence of the electron beam16 also reduces the radiation background. The angle of incidence θ1 of the primary electron beam16 on the sample11 or the surface13 of the sample11 can thus vary from 90 ° to below 2 °, as is ultimately also shown schematically inFIGS. 1, 2 and 3. The radiation source18 mentioned at the outset, with which the electrons or the electron beam16 are generated or is generated, basically produces a divergence-free electron beam16 , seeFIG. 4a. By a suitable choice or type of design of the cathode180 of the electron radiation source18 with a curved or spherical surface, a focusing configuration of the arrangement10 , which makes the need for electromagnetic fields for focusing unnecessary, is made possible, especially when targeted small areas of the sample11 should be analyzed. In addition, it may be useful to provide a pinhole23 between the electron beam radiation source18 and the sample11 , with which the sample11 is protected against sputtering effects, which may result from the cathode180, without loss of intensity.
Den Vorzügen der erfindungsgemäß eingesetzten Gasentladungs-Elektronenquelle18 steht ein Problem entgegen. Die auf die Kathode180 aufprallenden Ionen zeigen eine Tendenz, Kathodenmaterial abzusputtern, das sich anschließend als Wolke von Metallatomen innerhalb des gesamten Meßraums ausbreitet, und die Probe verunreinigen könnte. Die Lochblende verhindert dieses.The advantages of the gas discharge electron source18 used according to the invention are opposed to a problem. The ions impinging on the cathode180 show a tendency to sputter cathode material, which subsequently spreads as a cloud of metal atoms within the entire measuring space and could contaminate the sample. The pinhole prevents this.
1010th
Anordnung
arrangement
1111
Probe
sample
1212th
Probenträger
Sample holder
1313
Probenoberfläche
Sample surface
1414
Fluoreszenzstrahlen
Fluorescent rays
140140
reflektierte Fluoreszenzstrahlen
reflected fluorescent rays
1515
Strahlungsdetektor
Radiation detector
1616
Elektronen/Elektronenbahn
Electrons / electron orbit
1717th
1818th
Strahlungsquelle/Elektronenquelle
Radiation source / electron source
180180
Kathode
cathode
181181
offener Raum
open space
182182
Anode
anode
183183
Spannungsquelle
Voltage source
1919th
Spiegel
mirror
2020th
Spiegel
mirror
2121
2222
Achse (Fluoreszenzstrahlung)
Axis (fluorescent radiation)
2323
Lochblende
Pinhole
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| DE1999108011DE19908011C2 (en) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | Arrangement for elemental analysis of samples using primary radiation |
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|---|---|---|---|
| DE1999108011Expired - Fee RelatedDE19908011C2 (en) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | Arrangement for elemental analysis of samples using primary radiation |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |