HAL Id: jpa-00223982
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00223982
Submitted on 1 Jan 1984
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
CANON À ÉMISSION DE CHAMP POUR MICROANALYSE PAR SPECTROSCOPIE
D’ÉLECTRONS AUGER
P Morin, F. Simondet
To cite this version:
P Morin, F. Simondet. CANON À ÉMISSION DE CHAMP POUR MICROANALYSE PAR SPEC- TROSCOPIE D’ÉLECTRONS AUGER. Journal de Physique Colloques, 1984, 45 (C2), pp.C2-307- C2-308. �10.1051/jphyscol:1984268�. �jpa-00223982�
JOURNAL DE PHYSIQUE
Colloque C2, supplément au n02, T o m e 45, février 1984 p a g e C2-307
CANON A É M I S S I O N DE CHAMP POUR MICROANALYSE PAR SPECTROSCOPIE D'ÉLECTRONS AUGER
P. Morin e t F. ~ i m o n d e t *
Départment de Physique des Matériaux, Université CZaude Bernard, Lyon I, 69622 ViZZeurbanne Cedex, France
*ISA RIBER, 233-237 BouZevard National, 92503 RueiZ-MaZrnaison, France R é s u m é - Un c a n o n à émission d e c h a m p d e s t i n é à l a rnicroanalyse Auger a été développé. L a résolution spatiale d e l a sonde a été d é t e r m i n é e e x p é r i m e n t a l e m e n t e n fonction d e l ' i n t e n s i t é et d e l'énergie du f a i s c e a u électronique. Les possibilités d'analyse d e la microsonde o n t été t e s t é e s sur d e s îlots d ' a r g e n t déposés s u r une m a t r i c e d e silicium.
A b s t r a c t - An e l e c t r o s t a t i c field emission microscope h a s been built t o p e r f o r m e Auger analysis in small a r e a (0,l m ) in t h e 1 t o 10 keV e n e r g y range. Micro Auger analysis have been d e m o n s t r a t e d using silver c l u s t e r s in a silicon rnatrix a s a function of b e a m energy.
L e s canons à émission d e c h a m p g r â c e à leur f a i s c e a u électronique d e brillance é l e v é e o f f r e n t d e nouvelles possibilités e n rnicroanalyse Auger ; l a résolution s p a t i a l e d e s analyses é t a n t a c t u e l l e m e n t e s s e n t i e l l e m e n t l i m i t é e par les c a r a c t é r i s t i q u e s d e la sonde, c ' e s t à d i r e par le d i a m è t r e du f a i s c e a u pour une i n t e n s i t é et une é n e r g i e données.
L a microsonde q u e nous avons développée e s t e n t i è r e m e n t é l e c t r o s t a t i q u e . L e c a n o n à émission d e c h a m p e s t c o n s t i t u é :
- d ' u n e pointe d e t u n g s t è n e d ' o r i e n t a t i o n [l Il], - d ' u n e lentille d e t y p e Enzel,
- d'un p o r t e diaphragmes p e r m e t t a n t la sélection d e t r o i s diaphragmes, - d'un dispositif d e c o r r e c t i o n d e l'astigmatisme,
- d'un d é f l e c t e u r é l e c t r o s t a t i q u e pour le balayage du faisceau.
C e canon e s t m o n t é sur une bride d e 6" s a longueur e s t d e I I c m . L'échantillon incliné à 45' e s t s i t u é à 5 c m d e l ' e x t r é m i t é du canon. Un analyseur cylindrique à miroir e s t o r i e n t é perpendiculairement au f a i s c e a u électronique.
Pour résoudre l e p r o b l è m e d e s f l u c t u a t i o n s d ' i n t e n s i t é du faisceau i n h é r e n t e s à l'émission d e champ, nous s o m m e s intervenus à deux niveaux : d'une p a r t e n c h a u f f a n t m o d é r é m e n t l a pointe au c o u r s d e l'émission et d ' a u t r e p a r t e n normalisant l e signal Auger par un signal d é t e c t é sur un diaphragme. L e bruit résiduel correspondant mesuré sur les s p e c t r e s Auger est ainsi toujours inférieur à 1 % e t le canon peut fonctionner une journée sans interruption.
C e t appareil e s t a v a n t t o u t un microscope électronique à balayage p e r m e t t a n t d'observer l a s u r f a c e d e s échantillons e n d é t e c t a n t l e s é l e c t r o n s secondaires. L e s observations Fig.
1 s o n t e f f e c t u é e s sur un échantillon d e silicium p r é s e n t a n t d e s bandes d'aluminium obtenues par lithographie par faisceaux d ' é l e c t r o n s (échantillon fourni par M. P a n t e l et A. Georges du C.N.E.T. d e Grenoble). Fig. l a , l e s bandes d'aluminium s o n t e s p a c é e s d e 5 wn et leur largeur v a r i e d e 0,15 1~m à 1 m. Fig. I b l a largeur d e s bandes e s t environ 0 , l W. C e s observations m o n t r e n t q u e l a résolution e s t meilleure q u e 0,I p a v e c un f a i s c e a u a y a n t une i n t e n s i t é d e 3 n A et une é n e r g i e d e 1 0 keV.
L e s c a r a c t é r i s t i q u e s résolution-intensité o n t é t é t r a c é e s fig. 2 pour d i f f é r e n t e s énergies d e faisceau. C e s c o u r b e s donnent l a largeur à mi-hauteur d e l a distribution spaciaie d e s é l e c t r o n s d e la sonde. C e t t e largeur à mi-hauteur a é t é e s t i m é e par l'examen d e p e t i t s d é t a i l s observes s u r d e s i m a g e s o b t e n u e s e n mode secondaire.
L e s possibilités d'analyse d e p e t i t e s zones o n t été t e s t é e s sur d e s ilôts d ' a r g e n t déposés sur un s u b s t r a t d e silicium. Un e x e m p l e d e s p e c t r e N(E) obtenu s u r un ilôt d1argf?nt d e 0,I m d e d i a m è t r e e s t m o n t r é Fig. 3 pour un c o u r a n t d e sonde d e 10 nA, et une e n e r g i e Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1984268
C2-308 JOURNAL DE PHYSIQUE
d e f a i s c e a u d e 10 keV e t une vitessse d l e n r e g i s t r e r n e n t d e leV/s. L e rapport piclfond continu d e 115 e s t plus f a i b l e q u e dans l e c a s d'un Cchantillon massif d ' a r g e n t (voisin d e 1).
Une proportion irnportante d'electrons secondaires sont crCks dans l a rnatrice d e s i l ~ c i u r n par l e s Clectrons rktrodiffuses a u t o u r d e l'i16t d l a r g e n t . En dirninuant I'Cnergie d e s e l e c t r o n s prirnaires, I'influence d e s rdtrodiffusPs e s t rkduite, rnais pour une optique Clectronique donnCe, l a taille d e la sonde augrnente, un cornprornis diarn&tre d e sonde 6 n e r g i e d e f a i s c e a u doit & r e trouve. Des s p e c t r e s sirnilaires i c e l u i d e l a f i g u r e 3 o n t e t 6 o b t e n u s a v e c d e s faisceaux d e 5 keV e t d e 3 keV s u r d e s il6ts d e 0,2 pm et d e 0,3 pm respectivernent.
F i g u r e I : Aluminium sur siliciurn
F i g u r e 2 : Diarn&tre d e l a sonde e n fonction d e I'intensitC et d e 116nergie du faisceau.
0.03 L F i g u r e 3 : S p e c t r e N(E) d'un
i16t d ' a r g e n t d e 0,1 pm d e dia- rn&tre dCpos6 s u r du siliciurn.
' F @ )
I l l l B
1 10 5 0 100 6CO
