CH665307A5

CH665307A5 - Vorrichtung zum beruehrungslosen erzeugen eines oertlichen vakuums auf einem werkstueck.

Info

Publication number: CH665307A5
Application number: CH4469/84A
Authority: CH
Inventors: Michael Stephen Foley; Paul Francis Petric
Original assignee: Varian Associates
Priority date: 1983-09-19
Filing date: 1984-09-18
Publication date: 1988-04-29
Also published as: NL193868C; US4524261A; FR2552932A1; NL8402861A; GB8423466D0; JPS6071038A; GB2146838A; NL193868B; DE3433491A1; GB2146838B; FR2552932B1; JPH0554377B2

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Erzeugen eines örtlichen Vakuums auf einem Werkstück, welches durch eine Vakuumbehandlungsvorrichtung behandelt werden soll, wobei die Vorrichtung nach der Erfindung an dieser Behandlungseinrichtung befestigt ist. Die Vakuumbehandlungseinrichtung kann eine mit einem Teilchenstrahl arbeitende Einrichtung, beispielsweise eine Einrichtung für die Elektronen- bzw. Ionenstrahllithographie, die Ionenimplantation oder die Materialbearbeitung durch einen Elektronen- oder Ionenstrahl sein.

Mit Teilchenstrahlen arbeitende Einrichtungen benötigen einen evakuierten Bereich zumindest längs des Weges zwischen der Teilchenstrahlquelle und dem zu behandelnden Werkstück. Zu diesem Zweck haben solche Einrichtungen eine Vakuumkammer, in die das Werkstück entweder, direkt oder über eine Luftschleuse eingebracht wird. Solche Einrichtungen sind jedoch komplex und teuer. Zudem benötigt das Herstellen des Vakuums durch Pumpen Zeit, wodurch die Behandlungsgeschwindigkeit verringert wird. Dies ist besonders bei der kommerziellen Herstellung von Halbleitervorrichtungen nachteilig.

Bestimmte Behandlungsverfahren mit Teilchenstrahlen erfordern eine Bewegung des Werkstücks während der Behandlung. In der Elektronenstrahllithographie werden Mikrominia-turmuster mit extrem hoher Genauigkeit auf einem Werkstück erzeugt. Damit diese hohe Genauigkeit erhalten wird, ist das Ablenkungsfeld des Elektronenstrahls auf einen Bereich begrenzt, der viel kleiner ist als die Oberfläche des Werkstücks. Ein Ablenkfeld für einen Elektronenstahl hat üblicherweise eine Seitenlänge von wenigen Millimeteren während ein Werkstück, gewöhnlich ein Halbleiterplättchen oder eine Maske Abmessungen von mehreren Zentimetern haben kann. Damit das ganze Werkstück behandelt werden kann ist eine präzise Ausrichtung des Werkstücks in bezug auf den Elektronenstrahl erforderlich.

Eine Einrichtung zum Behandeln von örtlichen Bereichen eines Werkstücks unter Vakuum ist in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 435 179 vom 19. Okt. 1982 des gleichen Anmelders beschrieben. Diese Einrichtung umfasst eine Vakuumkammer, deren unteres Ende mit einem Kopf versehen ist, der sich knapp über der Oberfläche des Werkstücks befindet und von diesem durch einen vorgewählten Spalt getrennt ist. Der Kopf bildet zusammen mit dem Werkstück eine berührungsfreie Vakuumabdichtung zwischen der Vakuumkammer und der äusseren Umgebung. Der Kopf erzeugt eine Vakuumzone auf der Oberfläche des Werkstücks die klein ist im Vergleich zur Grösse des Werkstücks.

Damit die ganze Oberfläche des Werkstücks behandelt werden kann, ist dieses auf einem Tisch angeordnet, der in bezug zum Kopf in seitlicher Richtung bewegbar ist. Zum Erzielen einer raschen Behandlung des Werkstücks durch eine Einrichtung für die Elektronenstrahllithographie wird der Tisch mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 10 cm pro Sekunde bewegt. Während dieser Bewegung muss der Spalt zwischen dem Kopf und dem Werkstück innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden. Wenn der Spalt zu gross wird und sich dadurch das

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Vakuum in der Vakuumzone zu stark verringert, wird die Behandlung des Werkstücks unterbrochen bis wieder das erforderliche Vakuum erreicht ist. Elektronenstrahlanordnungen, wie sie in Einrichtungen für die Elektronenstrahllithographie verwendet werden, müssen im Bereich von mittlerem bis hohem Vakuum betrieben werden. Wenn das Evakuieren bei relativ hohem Strömungswiderstand durchgeführt werden muss, muss der Spalt relativ klein sein damit das erforderliche Vàkuum erzielt wird. Wenn das Evakuieren bei kleinem Strömungs widerstand möglich oder für die Behandlung des Werkstücks kein hohes Vakuum erforderlich ist, kann ein grösserer Spalt zugelassen werden. Der Spalt darf jedoch nie so klein werden, dass eine Berührung von Kopf und Werkstück möglich ist. Ein Werkstück, das so empfindlich ist wie ein Halbleiterplättchen, könnte durch eine solche Berührung dauernd beschädigt oder zerbrochen werden. Eine mit einem Teilchenstrahl arbeitende Einrichtung, die eine laterale Bewegung des Werkstücks unter Aufrechterhaltung eines örtlichen Vakuums ermöglicht, ist in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 435 178 beschrieben. Eine Einrichtung zum Regeln des Spalts bei der Behandlung eines Werkstücks unter örtlichem Vakuum ist in der US-Patentan-meldung Serial Nr. 435 177 beschrieben. Beide Anmeldungen wurden am 19. Okt. 1982 angemeldet und stammen vom gleichen Anmelder wie die vorliegende Anmeldung.

Ein kritischer Faktor bei der Behandlung eines Werkstücks unter örtlichem Vakuum mit einem Elektronenstrahl ist der Aufbau des dem Werkstück benachbarten Kopfes der Einrichtung, der eine berührungsfreie örtliche Vakuumabdichtung des Werkstücks bewirken soll. Dieser Kopf muss eine aktive Fläche haben, die nicht grösser sein darf als die Fläche des Ablenkfeldes des Elektronenstrahls. Dies ist notwendig damit ein Werkstück auch in der Nähe seines Randes bearbeitet werden kann ohne dass das Vakuum verschlechtert wird und das Werkstück durch einen mit Vakuum arbeitenden Halter festgehalten werden kann. Im Fall einer Einrichtung für die Elektronenstrahllithographie, soll der Kopf eine kleine Abmessung in Richtung der Achse des Elektronenstrahls haben. Dies ermöglicht die Verwendung eines kürzeren Elektronenstrahls und einer Elektronenoptik mit kurzer Brennweite, so dass auch die Aberration des Elektronenstrahls kleiner wird. Ferner ist bei einem in Strahlrichtung kleinen Kopf der Vakuumpegel in der Behandlungszone weniger kritisch, da, wenn der Elektronenstrahl nur über einen kleinen Teil seines Weges durch einen Bereich geringeren Vakuums geht, der Einfluss dieses geringeren Vakuums auf den Strahl minimal ist. Erwünscht ist auch dass trotz einem kleinen Kopf der Strömungswiderstand zwischen dem Kopf und den mit diesem verbundenen Vakuumpumpen minimal ist. Zu diesem Zweck sollten keine Konstruktionsteile vorhanden sein, die den Gasfluss behindern, besonders nicht in der Nähe des Kopfes, wo der Gasfluss am stärksten konzentriert ist. Erwünscht ist ferner, dass der Kopf eine magnetische Abschirmung zwischen dem Werkstück und den magnetischen Elementen der Elektronenstrahlquelle bildet. Diese Abschirmung sollte zur Strahlachse rotationssymmetrisch sein um eine unerwünschte Ablenkung oder Aberration des Elektronenstrahls zu verhindern wenn dieser durch die Vakuumkammer geht. Schliesslich sollte der Kopf einfach und ohne grosse Kosten herstellbar sein.

Diese Anforderungen werden bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 erfüllt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer Einrichtung für die Elektronenstrahllithographie mit einer erfindungsgemäs-sen Vorrichtung,

Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung des Kopfes der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3A eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3B einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig.

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Fig. 4A eine Draufsicht auf das Gehäuse der Vorrichtung nach den Fig. 3A und 3B,

Fig. 4B einen Querschnitt durch das Gehäuse nach Fig. 4A, Fig. 5A eine Draufsicht auf eine untere Platte der Vorrichtung nach den Fig. 3A und 3B,

Fig. 5B einen Querschnitt durch die Platte nach Fig. 5A, Fig. 6A eine Draufsicht auf eine obere Platte der Vorrichtung nach den Fig. 3A und 3B, und

Fig. 6B einen Querschnitt durch die Platte nach der Fig. 6A. Die Fig. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer Einrichtung für die Elektronenstrahllithographie. Die Einrichtung umfasst eine erfindungsgemässe Vorrichtung 10 zum Erzeugen eines örtlichen Vakuums auf einem Werkstück 16. Die Vorrichtung 10 ist am Strahlaustrittsende einer Anordnung 12 zum Erzeugen eines Elektronenstrahls montiert. Die Anordnung 12 umfasst eine Elektronenquelle, Entmagnetisierungsop-tiken sowie Projektions- und Ablenkungsoptiken. Ferner hat die Anordnung 12 eine Beleuchtungsoptik und eine Optik zum Formen des Elektronenstrahls, die wahlweise verwendet werden kann. Eine für die Elektronenstrahllithographie besonders geeignete Anordnung zur Elektronenstrahlerzeugung ist in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 354 822 vom 4. März 1982 im einzelnen beschrieben. Andere bekannte Anordnungen dieser Art können ebenfalls verwendet werden. Die Anordnung 12 liefert einen feinen fokussierten Elektronenstrahl 14 (Fig. 2), der durch die Vorrichtung 10 hindurchgeht und auf das zu behandelnde Werkstück 16, beispielsweise ein Halbleiterplättchen auftrifft. Der ganze Bereich zwischen der Elektronenquelle und dem Werkstück, der vom Elektronenstrahl durchlaufen wird, wird durch die an die Anordnung 12 angeschlossene Hochvakuumpumpe 17 auf einem Hochvakuum von 10~5 bis 10~7 Torr, vorzugsweise 10~6 Torr (1,3.10-3 bis 1,3.10"5, vorzugsweise 1,3.10-4 Pa) gehalten. Wie üblich befinden sich die elektronenoptischen Elemente ausserhalb des Vakuumbereichs in der Anordnung 12, welcher Bereich durch ein zentrales Rohr (nicht dargestellt) gebildet wird, das vom Elektronenstrahl durchlaufen wird. Die Vorrichtung 10 ist mit einer eine Evakuierstufe bildenden Vakuumpumpe 20, einer eine zweite Evakuierstufe bildenden Vakuumpumpe 22 und mit der Hochvakuumpumpe 17 verbunden. Das Werkstück 16 wird von einer mit Vakuum arbeitenden Haltevorrichtung 18 gehalten, die auf einer Platte 24 montiert ist. Die Platte 24 wird durch Betätiger 28 über einen x-y Tisch 26 gehalten und hat Spiegelflächen 30, mit denen die Haltevorrichtung 18 starr gekoppelt ist, so dass die x-y Position des Werkstücks 16 genau gemessen werden kann. Die Werkstücke werden von einer automatischen Einrichtung (nicht dargestellt) auf die Haltevorrichtung 18 gelegt und von dieser nach Behandlung wieder entfernt. Der x-y Tisch 26 wird in der x-y Ebene durch einen x-y Antrieb 34 bewegt. Die genaue Position in der x-y Ebene, die das Werkstück 16 einnimmt, wird durch ein Laserinterferometersystem 36 abgeführt, das optische Signale auf die Spiegelflächen 30 richtet. Die z Achse 37 fällt im wesentlichen mit der Bahn des Elektronenstrahls zusammen, wobei die x Achse und die y Achse eine zur z Achse senkrechte Ebene festlegen, in der das Werkstück 16 bewegt wird. Die Einrichtung für die Elektronenstrahllithographie umfasst ferner eine Steuereinrichtung oder einen Rechner sowie elektronische Einrichtungen (nicht dargestellt), welche die Anordnung 12, den Antrieb 34, die Vakuumeinrichtung mit den drei Vakuumpumpen 17, 20 und 22 und die Handhabung des Werkstücks 16 regeln bzw. steuern sowie Daten über die zu erzeugenden Muster speichern und Signale zur Steuerung bzw. Regelung des Elektronenstrahls 14 erzeugen.

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In der Fig. 2 ist ein vergrösserter Vertikalschnitt durch den Mittelteil der Vorrichtung 10 dargestellt, welcher den Kopf zur Erzeugung des örtlichen Vakuums umfasst. Der Kopf umfasst drei vorzugsweise zueinander konzentrische, ringförmige Kragen 40a, 40b und 40c, die bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Form eines Kegelstumpfes haben, jedoch auch eine andere Form, beispielsweise die Form eines Hohlzylinders haben können. Die freien Endflächen der Kragen 40a, 40b und 40c mit der Hinweiszahl 42 sind zueinander koplanar, so dass die drei Kragen zusammen den Kopf zur Erzeugung des örtlichen Vakuums bilden. Der Kopf befindet sich während der Behandlung des Werkstücks 16 knapp über dem Werkstück, so dass zwischen dem Kopf und der Oberfläche des Werkstücks ein Spalt G von 20 bis 40, vorzugsweise 30 Mikrometer vorhanden ist. Der Kragen 40a definiert eine Hochvakuumzone 44. Während des Betriebs erzeugt die Vakuumeinrichtung ein abgestuftes Vakuum im Spalt zwischen dem Kopf und dem Werkstück. Zu diesem Zweck begrenzen die Kragen 40a und 40b sowie die Kragen 40b und 40c je eine ringförmige Öffnung 46 bzw. 48, die mit der Vakuumzone 44 innerhalb des Kragens 40a konzentrisch ist. Die ringförmige Öffnung 48 ist mit der Vakuumpumpe 20 der ersten Evakuierstufe verbunden, wodurch der Druck rund um die Hochvakuumzone 44 so stark verringert wird, dass sich eine erste Vakuumzone bildet. Die ringförmige Öffnung 46 ist mit der Vakuumpumpe 22 der zweiten Evakuierstufe verbunden, wodurch der Druck rund um die Hochvakuumzone 44 weiter verringert wird, so dass sich eine zweite Vakuumzone bildet, in der der Druck wesentlich kleiner ist als in der ersten Vakuumzone. Die Hochvakuumzone 44 ist mit der Hochvakuumpumpe 17 verbunden. Es können auch abhängig von dem bei einer speziellen Behandlung erforderlichen Druck mehr oder weniger Evakuierstufen zur Erzeugung einer abgestuften Vakuumabdichtung verwendet werden. In diesem Fall hat die Vorrichtung mehr als drei Kragen, z.B. vier oder fünf bzw. weniger als drei Kragen, z.B. zwei. Bei einer Einrichtung für die direkte Elektronenstrahllithographie hat der Kopf einen Aussendurchmesser von 10 bis 15 mm, wobei die Hochvakuumzone 44 einen Durchmesser von 3 bis 5 mm hat. Wenn der Kopf der Vorrichtung 10 nahe der Oberfläche des Werkstücks angeordnet ist, wird in der Zone 44 ein Hochvakuum aufrechterhalten. Wenn sich das Werkstück 16 an der Vorrichtung 10 vorbeibewegt, wird der Elektronenstrahl 14 zur Erzeugung des gewünschten Musters über einen Bereich der Oberfläche des Werkstücks 16 innerhalb der Hochvakuumzone abgelenkt. Einzelheiten dieser Arbeitsweise sind in der bereits genannten US-Patentanmeldung Serial Nr. 435 179 beschrieben.

Einzelheiten des Aufbaus der erfindungsgemässen Vorrichtung 10 zeigen die Fig. 3A bis 6B. Die vollständige Vorrichtung 10 ist in den Fig. 3A und 3B dargestellt. Die Einzelteile der Vorrichtung sind in den Fig. 4A bis 6B dargestellt. Fig. 3A stellt eine Draufsicht auf die Vorrichtung 10 und Fig. 3B einen Schnitt durch die Vorrichtung 10 längs der Linie 3B-3B in Fig. 3A dar. Die Vorrichtung 10 hat ein Gehäuse 60, in dem eine untere Platte 62, eine obere Platte 64 und eine Abdeckplatte 66 untergebracht sind. Der obere Teil 68 der Oberfläche der Vorrichtung ist zur Anbringung an die Anordnung 12 ausgebildet, so dass der Elektronenstrahl 14 durch den Kopf der Vorrichtung 10 geht. Der Kopf der Vorrichtung 10 erstreckt sich von dieser nach unten und bildet mit dem Werkstück eine berührungsfreie Vakuumabdichtung der Behandlungszone. Die Vorrichtung 10 ist an ihrem Umfang mit Durchlässen 74, 75, 76 und 77 für die Verbindung mit den Vakuumpumpen 17, 20 und 22 versehen, wie noch näher beschrieben wird.

Wie in den Fig. 4A und 4B dargestellt, hat das Gehäuse 60 eine im wesentlichen ebene Bodenplatte 70 mit einem sich nach oben erstreckenden Flansch 72. Im Flansch sind die Durchlässe 74, 75, 76 und 77 ausgebildet, die über passende Leitungen (nicht dargestellt) mit den Vakuumpumpen 17, 20 und 22 verbunden sind. Der Flansch 72 hat ferner Befestigungslöcher 78 und eine Rille 80 zur Aufnahme eines O-Rings, so dass das Gehäuse 60 vakuumdicht mit der Anordnung 12 verbunden werden kann. Die den Durchlässen 74, 75, 76 und 77 benachbarten Teile des Flansches 72 haben, wie in Fig. 4B dargestellt, schräg nach unten verlaufende Flächen um die Vorrichtung 10 leicht mit der Vakuumeinrichtung verbinden und von dieser lösen zu können. Die Bodenplatte 70 begrenzt zusammen mit dem Flansch 72 einen Innenraum 82 des Gehäuses 60. Der sich unten verjüngende konische Kragen 40c erstreckt sich von der Mitte der Bodenplatte 70 nach unten und begrenzt eine sich durch die Bodenplatte 70 erstreckende Öffnung 84. Wie aus Fig. 3B ersichtlich ist, ist die untere Platte 62 im unteren Teil des Gehäuses 60 angeordnet. Wie die Fig. 5A und 5B zeigen, hat die untere Platte 62 eine kreisförmige Umfangslinie und ist für die Montage im Innenraum 82 ausgebildet.

Die untere Platte ist mit dem sich nach unten erstreckenden Kragen 40b von sich verjüngender konischer Form versehen, der so angeordnet ist, dass er in den Kragen 40c passt. Die untere Platte 62 hat ferner mehrere Ausschnitte 84, welche mit den Durchlässen 74, 75, 76 und 77 im Gehäuse 60 in radialer Richtung ausgerichtet sind, so dass die Platte 62 diese Durchlässe nicht verschliesst. Das Gehäuse 60 sowie die Platten 62 und 64 sind miteinander genau ausgerichtet wenn die in jedem dieser Teile vorgesehenen Ausrichtlöcher 86 radial miteinander ausgerichtet sind. In der Bodenfläche der unteren Platte 62 ist zwischen der Aussenwand des Kragens 40b und einem der Ausschnitte 86 eine einen Kanal bildende Vertiefung 88 vorgesehen. In die Oberseite der unteren Platte 62 ist zwischen der Innenwand des Kragens 40b und einem der anderen Ausschnitte 84 ein Kanal 90 geschnitten.

Wie in den Fig. 6A und 6B dargestellt, hat die obere Platte 64 eine im wesentlichen ebene Bodenplatte 92 und ist mit dem sich nach unten erstreckenden Kragen 40a von sich verjüngender, konischer Form versehen. Die obere Platte 64 hat ferner einen sich vom Umfang der Bodenplatte 92 nach oben erstrek-kenden Flansch 94 und mehrere Ausschnitte 96, welche mit den Ausschnitten 84 der unteren Platte 62 ausgerichtet sind. Der Kragen 40a ist so angeordnet, dass er sich in den Kragen 40b der unteren Platte 62 erstreckt.

Die Abdeckplatte 66 ist, wie in Fig. 3A dargestellt, eine ebene im wesentlichen halbkreisförmige Scheibe mit einem halbkreisförmigen Ausschnitt 100 in ihrer Mitte. Die Abdeckplatte 66 verschliesst vakuumdicht zwei der Ausschnitte 96 der oberen Platte 64. Die nicht ferromagnetische Abdeckplatte 66 wird zur Erzielung axialsymmetrischer magnetischer Eigenschaften benötigt wenn die obere Platte 64 aus ferromagnetischem Material besteht.

Zur Herstellung der Vorrichtung 10 werden die untere Platte 62, die obere Platte 64 und die Abdeckplatte 66 mit zwischen ihren Berührungsflächen eingelegten Folien wie Lot- oder Hart-lotmaterial in das Gehäuse 60 eingebracht, wie in den Fig. 3A und 3B dargestellt, so dass ihre Ausrichtlöcher 86 miteinander ausgerichtet sind. Dann wird die Anordnung auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Folien schmelzen und dann abgekühlt, wodurch die einzelnen Teile vakuumdicht miteinander verbunden werden. Die Verlötung der Einzelteile miteinander gewährleistet dass die verschiedenen Evakuierungswege nach aussen vakuumdicht abgeschlossen sind. Zur Erzeugung dieser Abdichtung können die Berührungsflächen der Einzelteile auch durch ein aushärtendes Kunstharz, beispielsweise Epoxyharz miteinander verbunden werden. Bei der so hergestellten Vorrichtung 10 sind die Kragen 40a, 40b und 40c zueinander konzentrisch und die freien Endflächen 42 der Kragen liegen in einer Ebene. Der dadurch gebildete Kopf der Vorrichtung 10 hat eine Hochvakuumzone 44, die vom Kragen 40a begrenzt wird. Die ringförmige Öffnung 46 oder zweite Vakuumzone ist zur Hochvakuumzone 44 konzentrisch und ist durch die Kragen 40a und 40b festge5

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legt. Die ringförmige Öffnung 48 oder zweite Vakuumzone ist ebenfalls zur Hochvakuumzone 44 konzentrisch und ist durch die Kragen 40b und 40c festgelegt.

Im Betrieb ist die Vakuumpumpe 20 der ersten Evakuierungsstufe mit dem Durchlass 74 (Fig. 4A) verbunden, der seinerseits über den Kanal 88 (Fig. 5A und 5B) zwischen der unteren Platte 62 und dem Gehäuse 60 mit der ringförmigen Öffnung 48 verbunden ist. Die Vakuumpumpe der zweiten Evakuierungsstufe ist mit dem Durchlass 75 verbunden (Fig. 4A), der seinerseits über den Kanal 90 (Fig. 5A und 5B) zwischen der unteren Platte 62 und der oberen Platte 64 mit der ringförmigen Öffnung 46 verbunden ist. Die Hochvakuumpumpe 17 ist mit dem Durchlass 76 (Fig. 4A) verbunden, der seinerseits über den Teil des Innenraums 82 über der oberen Platte 64 mit der Hochvakuumzone 44 verbunden ist (Fig. 3B). Dadurch wird im Bereich, wenn sich der Kopf der Vorrichtung 10 über einem Werkstück befindet, eine abgestufte Vakuumabdichtung im Spaltbereich zwischen der Hochvakuumzone 44 und der äusseren Umgebung erhalten. Es können, abhängig von der Art des Vakuumverfahrens, auch mehr oder weniger Evakuierungsstufen verwendet werden. Beispielsweise kann über den Durchlass 77 die Vakuumpumpe einer zusätzlichen Evakuierungsstufe an die Vorrichtung 10 angeschlossen werden. Es kann auch die Hochvakuumpumpe 17 an den Durchlass 77 angeschlossen werden, wodurch ein geringerer Strömungswiderstand zwischen der Hochvakuumzone 44 und der Vakuumpumpe 17 erhalten wird.

Das Gehäuse 60 besteht vorzugsweise aus ferromagnetischem Material, beispielsweise Mu-Metall und bildet eine magnetische Abschirmung zwischen den magnetischen Elementen der Anordnung 12 zum Erzeugen des Elektronenstrahls und dem Werkstück 16. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung ist die untere Platte 62 aus

Titan, einem nichtmagnetischen Material und die obere Platte 64 aus ferromagnetischem Material wie Mu-Metall. Dadurch bewirkt die Vorrichtung 10 eine magnetische Abschirmung. Die magnetischen Abschirmelemente 60 und 64 haben eine um die 5 Elektronenstrahlachse symmetrische Form, so dass der Elektronenstrahl beim Durchgang durch die Vorrichtung 10 nicht be-einflusst wird. Zwei der Ausschnitte 96 der oberen Platte 64 haben nur die Aufgabe der Platte 64 eine symmetrische Form zu erteilen. Diese Ausschnitte werden von der Abdeckplatte 66 aus io nichtmagnetischem Material verschlossen.

Wenn, wie bereits erwähnt, das Behandlungsverfahren einen kleinen Vakuumpegel erlaubt oder der verfügbare Raum ein Vakuumpumpen mit kleinem Strömungswiderstand erlaubt, kann eine Vorrichtung der Erfindung mit weniger Evakuierstu-15 fen verwendet werden. Diese Vorrichtung hat keine obere Platte 64, wobei die Abdeckplatte 66 die unbenutzten Durchlässe abdeckt und die Abmessungen der beiden Kragen 40b und 40c entsprechend geändert sind.

Die Kragen 40a, 40b und 40c müssen nicht konisch sein. Sie können jede andere geeignete Form haben, beispielsweise zylindrisch sein. Auch die Hochvakuumzone 44 muss nicht kreisförmig sein, sie kann langgestreckt sein oder irgendeine andere Form haben, die für eine spezielle Vakuumbehandlung des Werkstücks erforderlich ist.

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Bei einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung beträgt die Abmessung längs der Achse des Elektronenstrahls 3 bis 3,5 cm, vorzugsweise 3,2 cm. Der Aussen-durchmesser des Kopfes beträgt 1,2 bis 1,3 cm. Diese Vorrich-30 tung ermöglicht in einem Spalt von 20 Mikrometer zwischen Kopf und Werkstück ein Vakuum von etwa 1.10-5 Torr (l,3.10~3Pa).

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3 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Mil II Mininoli IBI« li! Si-

chen Vakuums auf einem Werkstück, welches durch eine Vaku-umbehandlungseinrichtung behandelt werden soll, wobei die Vorrichtung an dieser Einrichtung befestigt ist, gekennzeichnet durch:

ein Gehäuse (60) mit einer Bodenplatte (70), die einen sich nach unten erstreckenden ersten Kragen (40c) und einen sich vom Umfang der Bodenplatte nach oben erstreckenden Flansch (72) hat, wobei Bodenplatte und Flansch einen Innenraum (82) im Gehäuse begrenzen und der Flansch mehrere Durchlässe (74, 75, 76, 77) zum Evakuieren dieses Innenraums hat, und mindestens eine untere Platte (62), die im Innenraum des Gehäuses angeordnet ist und mindestens einen zweiten Kragen (40b) hat, der sich nach unten in die Öffnung (84) innerhalb des ersten Kragens erstreckt und dessen untere Endfläche mit derjenigen des ersten Kragens koplanar ist, so dass zwischen dem ersten Kragen und dem zweiten Kragen eine erste Vakuumzone (48) und innerhalb des zweiten Kragens eine Hochvakuumzone definiert ist, wobei die erste Vakuumzone mit einem der genannten Durchlässe über einen Kanal in Verbindung steht, der durch einen ausgeschnittenen Teil im Gehäuse und/oder in der unteren Platte gebildet ist und die Hochvakuumzone mit einem anderen der genannten Durchlässe über einen Teil des Innenraums oberhalb der unteren Platte in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

eine obere Platte (64), die im Innenraum des Gehäuses über der unteren Platte angeordnet ist und einen dritten Kragen (40a) hat, der sich nach unten in die Öffnung innerhalb des zweiten Kragens erstreckt und dessen untere Endfläche (42) koplanar mit den Endflächen des ersten und zweiten Kragens ist, so dass zwischen dem zweiten Kragen und dem dritten Kragen eine zweite Vakuumzone (46) und innerhalb des dritten Kragens eine Hochvakuumzone (44) definiert ist, wobei die zweite Vakuumzone mit einem zweiten der genannten Durchlässe über einen zweiten Kanal in Verbindung steht, der durch einen ausgeschnittenen Teil in der unteren Platte und/oder in der oberen Platte gebildet ist und die Hochvakuumzone mit einem dritten der genannten Durchlässe über einen Teil des Innenraums oberhalb der oberen Platte in Verbindung steht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen die Form von hohlen Kegelstümpfen haben.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Vakuumzonen keine einen Gasstrom behindernden Bauteile befinden, so dass nur ein relativ kleiner Strömungswiderstand vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch des Gehäuses Mittel (78, 80) umfasst um die Vorrichtung mit der Behandlungseinrichtung vakuumdicht zu verbinden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus ferromagnetischem Material besteht, so dass eine magnetische Abschirmung zwischen der Behandldungseinrichtung und dem Werkstück gebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Gehäuses im wesentlichen zylindrisch ist und die Kragen konzentrisch zum Innenraum angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsflächen der Einzelteile der Vorrichtung miteinander vakuumdicht verlötet, vorzugsweise hartverlötet oder durch ein Kunstharz, vorzugsweise Expoxy-harz verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse und die obere Platte aus ferromagnetischem Material und die untere Platte aus einem Material niederer Permeabilität bestehen, so dass eine doppelte magnetische Abschirmung zwischen der Behandlungseinrichtung und dem Werk-

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie für den Durchgang eines Strahls geladener Teilchen durch die Hochvakuumzone zum Werkstück ausgebildlet ist und dass das Gehäuse und die obere Platte rotationssymmetrisch in bezug zur zentralen Achse der Hochvakuumzone ausgebildet sind um die Wirkung des Gehäuses und der oberen Platte auf den Strahl geladener Teilchen zu minimalisieren.