DE2243616A1 - Korpuskularstrahlgeraet mit einer blende zwischen zwei vakuumraeumen - Google Patents

Korpuskularstrahlgeraet mit einer blende zwischen zwei vakuumraeumen

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DE2243616A1
DE2243616A1 DE19722243616 DE2243616A DE2243616A1 DE 2243616 A1 DE2243616 A1 DE 2243616A1 DE 19722243616 DE19722243616 DE 19722243616 DE 2243616 A DE2243616 A DE 2243616A DE 2243616 A1 DE2243616 A1 DE 2243616A1
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DE
Germany
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sealing
corpuscular beam
vacuum
beam device
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DE19722243616
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English (en)
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Karl-Heinz Dr Rer Nat Mueller
Moriz Von Rauch
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/18Vacuum locks ; Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/09Diaphragms; Shields associated with electron or ion-optical arrangements; Compensation of disturbing fields

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

  • Korpuskularstrahlgerät mit einer Blende zwischen zwei Vakuumräumen Im Inneren von Korpuskularstrahlgeräten wird im Betrieb ein Vakuum aufrechterhalten, dessen Güte örtlich verschieden sein kann. In der Regel wird das beste Vakuum im Bereich der Kathode benötigt. Beispielsweise ist ein Elektronenmikroskop mit einer Feldemissionskathode bekannt, die in einem Raum mit Ultrahochvakuum (10-9 Torr) angeordnet ist, während im übrigen Raum des Mikroskops Hochvakuum (10-5 Torr) besteht.
  • Um diesen Druckunterschied aufrechterhalten zu können, ist es bekannt, die Räume unterschiedlichen Vakuums durch eine Blende zu trennen, die für den Korpuskularstrahl durchlässig ist. Eine Blende dieser Art kann z.B, durch eine dünne Kohlenstoffschicht gebildet sein, die zwar für den Korpuskularstrahl, nicht jedoch für Gas durchlässig ist. Andererseits kann auch eine Lochblende mit einer kleinen Bohrung benutzt werden, die zwar gasdurchlässig ist, jedoch die Aufrechterhaltung der gewünschten Druckdifferenz zwischen den Vakuumräumen gestattet.
  • Die Erfindung befaßt sich mit einem Korpuskularstrahlgerät, insbesondere einem Elektronenmikroskop, das zwei Räume für Vakuum höherer bzw. geringerer Güte besitzt, die durch eine für den Korpuskularstrahl durchlässige Blende voneinander getrennt sind. Durch die Erfindung soll die Blende derart in den Gesamtaufbau des Elektronenmikroskops eingefügt werden, daß der Betrieb des Gerätes erleichtert und seine Beistungsfähigkeit vergrößert wird.
  • Gemäß der Erfindung sind zwischen den genannten Vakuumräumen zwei bewegbare Dichtungsstempel angeordnet, von denen der eine die Blende enthält. Dadurch wird erreicht, daß die Räume unterschiedlichen Vakuums voneinander getrennt werden können und daß die Blende aus dem Bereich entfernbar ist, in dem beim Evakuieren oder Belüften eine Strömung stattfinden kann. Dies ist vor allem für gasundurchlässige Blenden von Vorteil, da diese vor einer Belastung mit einer zu starken Druckdifferenz geschützt werden können. Perner bringt die Anordnung der Blende in einem bewegbaren Dichtungsstempel den Vorteil, daß die Blende auswechselbar gestaltet werden kann. Es können somit wahlweise gasundurchlässige Blenden aus verschiedenem Material oder Lochblenden mit unterschiedlich großer Bohrung benutzt werden. Eine besonders leichte Auswechselbarkeit läßt sich dadurch erreichen, daß der die Blende enthaltende Dichtungsstempel von dem Korpuskularstrahlgerät abnehinbar gestaltet ist.
  • Die Dichtungsstempel können schräg zur Achse des Korpuskularstrahles bewegbar angeordnet sein. Jan erhält hierdurch eine verhältnismäßig einfache Gestaltung der Dichtungsflächen und damit ohne besonderen Aufwand eine gute Abdichtung zwischen den Yakuvaräumen.
  • Die Dichtungsstempel können in je einem Gehäuse geführt sein, das gegenüber dem zugehörigen Vakuumraum abgedichtet ist, obei zwischen den Gehäusen und den Dichtungsstempeln jeweils ein Faltenbalg angeordnet ist. Als Auflagefliche für die Dichtungsstempel kann ein ortsfestes Dichtungsstück mit einer Bohrung dienen. Dieses Dichtungsstück kann zusammen mit zum Durchtritt des Korpuskularstrahles dienenden Abschnitten eines Rohres und den erahnten Gehäusen für die bewegbaren Dichtungsstepel eine Baueinheit bilden.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein nach dem Durchstrahlungsprinzip arbeitendes Rasterelektronenmikroskop im Schnitt, bei dem Dichtungsstempel gemäß der Erfindung vorgesehen sind.
  • In Fig. 2 ist eine die Dichtungsstempel enthaltende Baueinheit in vergrößerter Darstellung ebenfalls geschnitten gezeigt.
  • Ein bei der Einheit gemäß der Fig. 2 vorgesehenes Dichtungsstück ist in Fig. 3 gesondert dargestellt.
  • Das Durchstrahlungs-Rasterelektronenmikroskop gemäß der Fig. 1 besitzt einen ersten Vakuumraum 1, in. dem sich eine Spitzenkathode 2 befindet, die durch einen Isolierkörper 7 gegenüber dem geerdeten Strahlgehäuse 4 isoliert ist. Die Spitzenkathode 2 ist von einer Anode 5 umgeben. An das Strahlgehäuse 4 schließt sich eine gemäß der Figur gestaltete Einheit 6 an, die näher in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist und später erläutert wird. Das Strahlgehäuse 4 ruht auf einem Stützmantel 14, der mit Öffnungen 15 und 16 versehen ists durch die Antriebsglieder für die noch zu beschreibenden Dichtung stempel der Einheit 6 hindurchgeführt sind.
  • Unterhalb. der Einheit 6 befindet sich ein Linsensystem 7, das einen weiteren, zur Aufnahme eines Untersuchungsobjektes dienenden Vakuuniraum 10 enthält. Ein beliebiges Präparat ist in Fig. 1 mit 11 bezeichnet. An das Linsensystem 7 schließt sich ein Detektor 12 an, der Bildsignale an einen Verstärker 13 liefert, an den eine Wiedergabeeinrichtung, beispielsweise ein Pernsehbildschirm, angeschlossen sein kann.
  • Die Einheit 6 trennt den Vakuumraum 1 des Strahlgehäuses 4 und den Vakuumraum 10, in dem sich das Präparat 11 befindet.
  • Beide Vakuumräume besitzen Anschlußstutzen 17 bzw. 18 für Vakuumpumpen, wobei in dem Raum 1 Ultrahochvakuum beispielsweise mittels einer Ionengetterpumpe und in dem Raum 10 Hochvakuum mittels einer Diffusionspumpe erzeugt und aufrechterhalten werden kann.
  • In Fig. 2 ist die in das Feldelektronenmikroskop einzufügende Einheit mit 20 bezeichnet. Ein oberer Rohrabschnitt 21 ist zum Anschluß an den Ultrahochvakuumteil des Elektronenmikroskops vorgesehen und ist hierzu mit einem Flansch 22 ausgestattet.
  • Hiermit fluchtend besitzt die Einheit 20 einen unteren Rohrabschnitt 23 mit einem Flansch 24. Schräg zur Achse der Rohrabschnitte 21 und 23 sind zwei Gehäuse 25 und 26 angeordnet und vakuumdicht mit den Rohrabschnitten verbunden.
  • Zwischen den Gehäusen 25 und 26 befindet sich ein Dichtungsstück 27, das eine mit den Rohrabschnitten 21 und 23 flucht tende Bohrung 30 besitzt (Fig. 3). Mit diesem Dichtungsstück wirkt ein Dichtungsstempel 31 zusammen, der in dem Gehäuse 25 verschiebbar geführt ist. Zur Bewegung dieses Dichtungsstempels dient eine Spindel 32, die in einem Dichtungsflansch 33 gelagert ist. Zwischen dem Dichtungsstempel 31 und dem Flansch 33 ist ein Faltenbalg 34 aus Metall angeordnet. Der Dichtungsstempel 31 liegt im Betrieb mit seiner Dichtungsfläche 35 auf einer Dichtungskante 36 des Dichtungsstückes 27 auf. Der Korpuskularstrahl kann durch eine Bohrung 37 des Dichtungsstempel 31 hindurchtreten, in die ein Blendenkörper 40 eingesetzt ist. Dadurch ist eine Trennung zwischen dem Ultrahochvakuumteil und dem Hochvakuumteil des Elektronenmikroskops geschaffen, durch die der Korpuskularstrahl hindurchtreten kann.
  • In dem weiteren Gehäuse 26 ist ein weiterer Dichtungsstempel 41 angeordnet, der ebenfalls mittels einer Spindel 42 bewegbar ist und durch einen Faltenbalg 43 gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichtet ist. Ebenso besitzt der Dichtungsstempel 41 eine Dichtungsfläche 44 zur Auflage auf einer Dichtungskante 45 des Dichtungsstückes 27.
  • Im Betrieb des Elektronenmikroskops befindet sich der Dichtungsstempel 31 an der in Fig. 2 gezeigten Stelle, so daß der durch den Rohrabschnitt 21 eintretende Korpuskularstrahl durch den Blendenkörper 40 hindurchtreten kann. Der Dichtungsstempel 41 ist dagegen mittels der Spindel 42 so weit nach unten bewegt, daß der Korpuskularstrahl ungehindert durch den Rohrabschnitt 23 hindurchtreten kann. War beispielsweise der Ultrahochvakuumteil (Rohrabschnitt 21) belüftet und soll nun dieser Teil der Anlage ausgeheizt werden, so wird der Dichtungsstempel 31 mittels der Spindel 32 von der Dichtungskante 36 abgehoben, und der Dichtungsstempel 41 wird so weit geschlossen, daß die Dichtungsfläche 44 vakuumdicht auf der Dichtungskante 45 aufliegt. Hierdurch ist eine Trennung zwischen dem Ultrahochvakuumteil und dem Hochvakuunteil hergestellt. Nun kann ohne Gefahr für die Blende 40 der Hochvakuumteil belüftet werden, oder es kann die Verbindung zwischen dem Rohrabschnitt 23 und dem übrigen Teil der Anlage gelöst werden. Nach dem Ausheizen und dem Evakuieren der Hochvakuumseite wird zunächst der Dichtungsstempel 31 geschlossen und dann der Dichtungsstempel 41 geöffnet, womit der Weg für den Korpuskularstrahl wieder freigemacht ist. Vorteilhaft ist ferner, daß der durch das Dichtungsstück bedingte Raum ebenfalls evakuiert und ausgeheizt werden kann.
  • 6 Ansprüche 3 Figuren

Claims (5)

  1. Patentansprüche S Korpuskularstrahlgerät, insbesondere Elektronenmikroskop, mit zwei Räumen für Vakuum höherer bzw. geringerer Güte, die durch eine für den Korpuskularstrahl durchlässige Blende voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den genannten Räumen zwei bewegbare Dichtungsstempel (31, 41) angeordnet sind, von denen der eine (31) die Blende (40) enthält.
  2. 2. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Blende (40) enthaltende Dichtungsstempel (41) von dem Korpuskularstrahlgerät lösbar ist.
  3. 3. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstempel (31, 41) schräg zur Achse des Korpuskularstrahles bewegbar angeordnet sind.
  4. 4. Korpuskularstrahigerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstempel (31, 41) in je einem Gehäuse (25, 26) geführt sind, das gegenüber dem zugehörigen Vakuumraum abgedichtet ist, und daß zwischen den Gehäusen (25, 26) und den Dichtungsstempeln (31, 41) jeweils ein Faltenbalg (34, 43) angeordnet ist.
  5. 5. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dichtungsstempeln (31, 41) ein ortsfestes Dichtungsstück (27) mit einer Bohrung (37) angeordnet ist.
    6o Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Durchtritt des Korpuskularstrahles dienende, mit Anschlußflanschen (22, 24) versehene Abschnitte eines Rohres (21, 23) mit dem Dichtungsstück (27) und den Gehäusen (25, 26) für die bewegbaren Dichtungsstempel (31, 41) eine Baueinheit (20) bilden.
    Leerseite
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0156007A1 (de) * 1984-02-27 1985-10-02 Siemens Aktiengesellschaft Korpuskelbeschleunigende Elektrode
US6218663B1 (en) 1995-07-25 2001-04-17 Nmi Naturwissenschaftliches Und Medizinisches Process and device for ion thinning in a high resolution transmission electron microscope

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0156007A1 (de) * 1984-02-27 1985-10-02 Siemens Aktiengesellschaft Korpuskelbeschleunigende Elektrode
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