Untersuchung mikromagnetischer Strukturen in dünnen Schichten

3 EXPERIMENTELLER AUFBAU UND PROBENPRÄPARATION 40
3.2.4 Die Tests am JEOL
Zur Überprüfung der in der Simulation ermittelten Linsenpotentiale wurde die Optik
in ein JAMP 30 Rasterelektronenmikroskop eingebaut. Als Probe diente ein isoliertes
Stück Kupfer, das in der gleichen Abgriffgeometrie wie im SAN 670 xi angebracht
war. Zur Messung des Probenstromes konnte die Probe auf ein beliebiges Potential
gelegt werden. Das letzte Element der Optik wurde durch einen metallbeschichteten
Szintillatorschirm mit Zweigitteroptik ersetzt. Wurde an den Schirm eine positive
Hochspannung (3 kV) angelegt, konnten die abbildenden Eigenschaften des Systems
untersucht werden, lag er nur auf geringem positiven Potential (+9 V), war Messung
des auftreffenden Elektronenstroms möglich. Für alle Tests wurde die Mikroskopsäule
bei 10 kV und einem Strom von 10 nA betrieben, was typisch für das SAN 670 xi ist.
Der Primärstrahl wurde über eine Fläche von 400·400 µm2 gerastert.
Zu Beginn der Messungen waren zum Teil sehr unsymmetrische Einstellungen der
linken und rechten Elemente der Quadrupole nötig. Der Elektronenstrahl ließ sich nur
schlecht fokussieren und eine geringe Transmissionsrate29 von 10-15% wurde erzielt.
Ursache war ein starker Einfluß der Streufelder der magnetischen Pumpen auf die
optischen Eigenschaften. Aus diesem Grund wurde die Optik für die weiteren Tests mit
einer µ-Metallabschirmung versehen. Damit wurde die starke links-rechts-Asymmetrie
an den Quadrupolen elimminiert und die bis dahin schlechten optischen Eigenschaften
verbesserten sich. Durch Veränderung der Potentiale der Linsen L5 und L6 ließ sich der
Durchmesser des Leuchtflecks auf dem Szintillator symmetrisch vergrößern, was eine
Verschiebung des Fokus vor bzw. hinter die Szintillatorebene bedeutet.
Bei der folgenden Optimierung von Transmission und optischen Eigenschaften ergeben
sich Abweichungen von den durchgeführten Rechnungen. Durch die Erhöhung der
Potentiale des ersten Quadrupols auf im Mittel 860 V ließ sich der Szintillatorstrom
deutlich erhöhen, der Fokus verschlechterte sich jedoch. Eine SIMION-Simulation zeigte
veränderte Elektronentrajektorien und deutete auf zu niedrige Potentiale an den Linsen
L2-L4 hin. Diese wurden erhöht. Die daraus resultierende, veränderte Fokussierung
wurde durch die Anhebung der Spannungen an den Linsen L5-L8 ausgeglichen. Der
Durchmesser des Leuchtflecks und damit der Ort des Fokus kann allein durch die
Wahl der Potentiale der Linsen L5 und L6 festgelegt werden. Eine Erhöhung von
VL6 vergrößert den Leuchtfleck mehr als eine Erniedrigung von VL5. Eine SIMION-
Simulation zeigt, daß sich der Fokus in beiden Fällen in Richtung des Ausgangs der
Optik verschiebt.
29Als Transmissionsrate sei hier der Quotient aus der Zahl der Elektronen die die Probe mit einer
Energie E