DE4019385C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Oberflächenanalyseeinrich­ tung zum Analysieren der Oberfläche eines Materials unter Verwen­ dung eines Korpuskularstrahls, etwa ein Elektronenmikroskop, eine Ionen-Mikroanalyseeinrichtung und dergleichen.

Wie in dem in der Official Gazette unter der Nummer 49-1 32 976 (1974) offengelegten japanischen Patent offenbart, ist eine Ober­ flächenanalyseeinrichtung aus dem Stand der Technik, die einen Korpuskularstrahl benutzt, so beschaffen, daß zur hermetischen Abdichtung einer Öffnung, durch welche der Korpuskularstrahl hindurchtritt, ein Ventil mit einem Dichtungsteil mit einer vorderen und hinteren Schrägfläche in seiner Verschieberichtung vorgesehen ist, worauf in der Verschieberichtung Schubkräfte auf die Schräg­ flächen von Stiften ausgeübt werden, die an Anschlagteilen und ei­ nem Verschiebeteil angebracht sind, um das Dichtungsteil mit einer Druckkraft gegen die Öffnung zu versehen.

Bei dem oben erwähnten Stand der Technik wird eine Reibungsstrecke zwischen den Dichtungsteilen und der Dichtungsfläche der Öffnung so lang, daß der Abrieb und das Fressen des Dichtungsteiles, etwa ei­ nes Dichtungs-O-Rings, verursacht werden. Speziell bei einem Ra­ ster-Elektronenmikroskop zum Messen der Musterlinienbreite eines Halbleiter-Mikroplättchens fällt Abriebpulver, das in einem Sperr­ ventil auftritt, auf die Oberfläche des Mikroplättchens, so daß der verfügbare Prozentsatz des Mikroplättchens verringert wird. Ein weiteres Problem ist jenes, daß im Mikroskop dieser Art, das einen hohen Durchsatz erfordert, ein Absperrventil in kurzer Zeit frißt, so daß die Analyse unmöglich wird.

Eine ähnliche Korpuskularstrahl-Oberflächenanalyseeinrichtung, bei der jedoch das Dichtungsteil zur Dichtungsfläche senkrechte vordere und hintere Flächen aufweist, ist aus der deutschen Patentschrift 9 29 920 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Korpuskularstrahl- Oberflächenanalyseeinrichtung anzugeben, bei der Abrieb und Fressen eines Absperrventils vermieden und die Verschmutzung der Probe ver­ mindert sind und die Langzeitanalysen gestattet.

Diese Aufgabe ist bei der in Anspruch 1 gekennzeicheten Korpusku­ larstrahl-Oberflächenanalyseeinrichtung gelöst.

Durch die Merkmale der Erfindung wird erreicht, daß man die resultierenden Kräf­ te aus den Komponentenkräften senkrecht zur Dichtungsfläche der Öffnung aus Normalkräften, die auf Schubkräften in Verschieberich­ tung des Dichtungsteils begründet sind, und Komponentenkräften, die senkrecht zur Dichtungsfläche der Öffnung stehen, aus Tangenti­ alkräften, die auf Reibungskräften begründet sind, im wesentlichen ausgleicht, wobei die Schubkräfte und Reibungskräfte auf Berüh­ rungsteile zwischen dem Dichtungsteil und dem Verschiebeteil so­ wie zwischen dem Verschiebeteil und dem Anschlagteil einwirken. Dabei bewegt sich die Dichtungsfläche des Dich­ tungsteils, das einen Dichtungs-O-Ring umfassen kann, in Verschieberich­ tung des Dichtungsteils, während es sich der Dichtungsfläche der Öffnung parallel hierzu nähert, wobei es auf die Dichtungsfläche der Öffnung gepreßt wird. Somit wird die Dichtungsfläche des Dich­ tungsteils gegen die Dichtungsfläche der Öffnung unter einem gleichförmigen Oberflächendruck ohne lange Reibungsstrecke gepreßt, wobei Abrieb und Fressen eines Absperrventils verhindert sind, die Verschmutzung einer Probe verringert ist und eine Langzeitanalyse möglich wird.

Die vorliegende Erfindung wird nun in Verbindung mit dargestell­ ten, bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 ein Vertikalschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Ober­ flächenanalyseeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen Korpuskularstrahl verwendet,

Fig. 2 und 3 jeweils ein Vertikalschnitt eines Absperrventils in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 und 5 jeweils eine erläuternde Ansicht, die den Andruckvor­ gang des Absperrventils in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 6 ein Vertikalschnitt durch ein Absperrventil in einem ande­ ren Ausführungsbeispiel einer Oberflächenanalyseeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen Korpuskularstrahl verwendet, und

Fig. 7 den durch Versuche ermittelten Zusammenhang zwischen dem Abtragungsverlust eines Dichtrings des Dichtungsteils und dem Winkel zwischen seiner gegen das Anschlagsteil gedrückten Seitenfläche und der Dichtungsfläche.

Ein Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 1 bis 5 gezeigt. Fig. 1 zeigt ein Raster-Elektronenmikroskop zum Messen der Linienbreite eines Mikroplättchens (wafer). Wie in der Figur gezeigt, analysiert das Elektronenmikroskop die Aus­ bildung der Oberfläche eines Mikroplättchens auf eine solche Weise, daß ein von einem Elektronenstrahlerzeuger 1 erzeugter Elektronen­ strahl durch eine Kondensorlinse 2 sowie eine Objektivlinse 3 auf ein Mikroplättchen 6 projiziert wird, das eine Probe ist, die auf einem Probenhalter 5 innerhalb einer Probenkammer 4 angeordnet ist, und daß Sekundärelektronen, die vom Mikroplättchen 6 emittiert wer­ den, ermittelt werden. Angesichts des Verbrauchs des Elektronen­ strahlerzeugers 1 usw. muß die Kammer 7 des Elektro­ nenstrahlerzeugers bei ultrahohem Vakuum gehalten werden. Wenn das Mikroplättchen 6 ausgewechselt werden soll, dann wird ein Deckel 8 geöffnet. Bei dieser Gelegenheit ist die Probenkammer 4 so angeord­ net, daß sie zur Umgebungsluft hin offen ist. Da die Probenkammer 4 und die Kammer 7 für den Elektronenstrahlerzeuger verbunden sind, ist auch die Kammer 7 für den Elektronenstrahlerzeuger so angeord­ net, daß sie ohne jedes Hilfsmittel zur Umgebungsluft hin offen wä­ re, und es ist ein langer Zeitraum erforderlich, um nachfolgend das ultrahohe Vakuum wieder zu erhalten. Um diesen Nachteil zu vermei­ den, ist eine Trennwand 9 vorgesehen, welche die Kammer 7 für den Elektronenstrahlerzeuger und die Probenkammer 4 trennt, und sie ist mit einer Öffnung 10 ausgebildet, durch welche der Elektronenstrahl während der Analyse der Probe hindurchtritt, wobei dann, wenn die Probenkammer 4 zur Umgebungsluft hin offen ist, die Öffnung 10 durch ein Absperrventil 11 so verschlossen wird, daß die Kammer 7 für den Elektronenstrahlerzeuger in einem ultrahohen Vakuum gehal­ ten bleibt. In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen 12 bis 16 Va­ kuumpumpen, welche die Probenkammer 4, die Kammer 7 für den Elek­ tronenstrahlerzeuger usw. evakuieren.

In Fig. 2 sind Einzelheiten des Absperrventils 11 der Fig. 1 ge­ zeigt. Ein Dichtungsteil 17 ist mit einem Verschiebeteil, etwa einem Schubmetallstück 19, durch eine Blattfeder 18 verbunden. Das Schubmetallstück 19 ist mit einem Ge­ windeabschnitt 20a am einen Ende einer Antriebsachse 20 verbunden, deren anderes Ende mit der Stange 22 eines Luftzylinders 21 durch einen Gewindeabschnitt 20b verbunden ist, wodurch das Schubmetall­ stück 19 in axialer Richtung der Antriebsachse 20 durch einen axia­ len Schub verschoben wird, der durch den Luftzylinder 21 erzeugt wird. Ein Ende der Blattfeder 18 ist am Schubmetallstück 19 mittels einer Schraube 23 befestigt, und das Dichtungsventil 17 ist am an­ deren Ende der Blattfeder 18 mittels einer Schraube 24 so ange­ bracht, daß es in axialer Richtung der Antriebsachse 20 durch einen langen Schlitz 18a dieser Blattfeder beweglich ist. Das Dichtungs­ ventil 17 wird in seiner Bewegung in axialer Richtung der Antriebs­ achse 20 durch ein Anschlagteil, etwa einen Stopper 28, angehalten, der durch eine Stopperaufnahme 27 aufgenommen ist, die an einem Ventilbehälter 25 durch eine Schraube 26 befestigt ist. Die An­ triebsachse 20 ist durch ein Lager 30 geführt, das passend in einem Dichtungsblock 29 ausgebildet ist. Der Luftzylinder 21 ist am Dich­ tungsblock 29 befestigt, der durch Schrauben 31 an einem Strahler­ zeuger-Zylinderabschnitt 32 befestigt ist, welcher einstückig mit der Trennwand 9 ausgebildet ist. Der Strahlerzeuger-Zylinderab­ schnitt 32 und der Dichtungsblock 29 sind durch Zwischenschaltung einer Metalldichtung 33 abgedichtet, die zwischen den Kantenab­ schnitten 32a bzw. 29a vorgesehen ist. Ein Ende eines Balgens 34 ist mit einem Scheibenabschnitt 20c der Antriebsachse 20 ver­ schweißt, während das andere Ende des Balgens 24 mit dem Dichtungs­ block 29 verschweißt ist.

Was die so aufgebaute Oberflächenanalyseeinrichtung angeht, so zeigt Fig. 2 die Lagezuordnung des Absperrventils 11 im Fall des Ersetzens der Probe 6 in Fig. 1. Das Dichtungsventil 17 wird gegen eine konvexe Dichtungsfläche 10a der Öffnung 10 angedrückt, und die Probenkammer 4 und die Kammer 7 für den Elektronenstrahlerzeuger sind durch einen O-Ring 35 abgedichtet, der passend in die Dich­ tungsfläche 17a des Dichtungsventils 17 so eingesetzt ist, daß die Kammer 7 für den Elektronenstrahlerzeuger bei ultrahohem Vakuum selbst dann gehalten bleibt, wenn die Probenkammer 4 dazu einge­ richtet ist, zur Umgebungsluft hin offen zu sein. Wenn die Probe 6 analysiert werden soll, dann wird zunächst die Probenkammer 4 und dergleichen durch die Vakuumpumpe 12 usw. im Zustand der Fig. 1 evakuiert. Nachfolgend wird der Luftzylinder 21 im Zustand der Fig. 2 betätigt, wobei das Dichtungsventil 17 nach links, wie in der Figur gesehen, in den Zustand der Fig. 3 bewegt wird. Somit wird die Probe mit dem Elektronenstrahl durch die Öffnung 10 der Trenn­ wand 9 bestrahlt und wird analysiert. Im Zustand der Fig. 3 wird das Dichtungsventil 17 von seiner Andruckkraft gegen die Dichtungs­ fläche 10a der Öffnung 10 entlastet und die Blattfeder 18 kehrt in ihren ursprünglichen Zustand so zurück, daß die Dichtungsfläche 17a des Dichtungsventils 17 von der Dichtungsfläche 10a der Öffnung freikommt. Wenn zusätzlich das Dichtungsventil 17 nach links, wie in der Figur zu sehen, bewegt wird, dann wird die Blattfeder 18 als erstes gemeinsam mit dem Schubmetallstück 19 dank der Reibungskraft zwischen dem O-Ring 35 und der Dichtungsfläche 10a der Öffnung 10 nach links bewegt, bis die Schraube 24, die am Dichtungsventil 17 angebracht ist, gegen das rechte Ende des Schlitzes 18a der Blatt­ feder 18 anschlägt. Nachfolgend wird das Dichtungsventil 17 gemäß der Ansicht in der Figur nach links gezogen, und demzufolge gelan­ gen das Schubmetallstück 19 und das Dichtungsventil 17 in einen Zu­ stand mit geringem Abstand. Wenn die Probe ausgewechselt werden soll, dann wird das Dichtungsventil 17 nach rechts, wie in der Fi­ gur gesehen, vom Luftzylinder bewegt, um hierdurch den Zustand der Fig. 2 herzustellen. Das heißt, die Antriebsachse 20 und das Schub­ metallstück 19 werden in Fig. 3 nach rechts bewegt, bis die Schräg­ fläche 17b des Dichtungsventils 17 gegen den Stopper 28 anschlägt, der ein halbkugeliges Vorderende aufweist, wie in Fig. 2 gezeigt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, wird, wenn die Schrägfläche 17b des Dichtungsventils 17 gegen den Stopper 28 angeschlagen hat, der Schlitz 18a der Blattfeder 18 durch die Schraube 24 geführt, um sich gemäß der Ansicht in der Zeichnung nach rechts zu bewegen, und die Schrägfläche 17c des Dichtungsventils 17 gegenüber seiner Schrägfläche 17b, die gegen den Stopper 28 anschlägt, gelangt in Berührung mit der Schrägfläche 19a des Schubmetallstücks 19. Lage, und Länge des Schlitzes 18a sind so eingestellt, daß bei dieser Ge­ legenheit ein Spiel zwischen dem linken Ende des Schlitzes 18a und der Schraube 24 vorliegen kann. Wenn ferner ein rechtsgerichteter, axialer Schub auf das Schubmetallstück 19 durch die Antriebsachse 20 mittels des Luftzylinders 21 ausgeübt wird, werden Kräfte, um das Dichtungsventil 17 niederzudrücken, vom Stopper 28 auf die Schrägfläche 17b des Dichtungsventils 17 und gleichzeitig von der Schrägfläche 19a des Schubmetallstücks 19 auf die Schrägfläche 17c so ausgeübt, daß die Dichtungsfläche 17a des Dichtungsventils 17 gegen die Dichtungsfläche 10a der Öffnung 10 gepreßt wird. Somit wird der O-Ring 35, der in die Dichtungsfläche 17a des Dichtungs­ ventils 17 eingepaßt ist, gegen die Dichtungsfläche 10a der Öffnung 10 so gepreßt, daß die Öffnung 10 abgedichtet wird. In diesem Zu­ stand läßt man die Probenkammer 4 zur Umgebungsluft offen und die Probe wird ausgetauscht. Bei dieser Gelegenheit ist die Kammer 7 für den Elektronenstrahlerzeuger (in Bezugnahme auf Fig. 1 betrifft dies beide Kammern) gegenüber der Umgebungsluft durch den O-Ring 35 des Dichtungsventils 17 abgesperrt und das ultrahohe Vakuum hierin wird aufrechterhalten.

Wenn man die so aufgebaute Oberflächenanalyseeinrichtung in Be­ tracht zieht, dann sind, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, die resultie­ renden Kräfte W_n1′-W_f1′, und W_n2′-W_f2′, aus den Komponen­ tenkräften W_n1′, W_n2′ senkrecht zur Dichtungsfläche 10a der Öffnung aus den Normalkräften W_n1, W_n2, die auf den axialen Schubkräften W₀ in Verschieberichtung des Dichtungsventils beruhen, und den Komponentenkräften W_f1′, W_f2′ senk- recht zur Dichtungsfläche 10a der Öffnung aus Tangentialkräften W_f1, W_f2, die auf Reibungskräften beruhen, miteinander ausge­ glichen, d.h. (W_n1′-W_f1′)=(W_n2′-W_f2′), also die Schub­ kräfte und Reibungskräfte, die auf die Berührungsteile jeweils zwi­ schen dem Dichtungsventil 17 und dem Schubmetallstück 19 und zwi­ schen dem Dichtungsventil 17 und dem Stopper 28 einwirken. Auf die­ se Weise wird die Dichtungsfläche 17a des Dichtungsventils 17 ge­ meinsam mit dem Dichtungs-O-Ring in dessen Verschieberichtung be­ wegt, während sich die Dichtungsfläche 10a der Öffnung 10 (siehe Fig. 3) parallel hierzu nähert, und wird gegen die Dichtungsfläche 10a der Öffnung angedrückt, und demzufolge wird die Dichtungsfläche 17a des Dichtungsventils 17 gegen die Dichtungsfläche 10a der Öff­ nung unter einem gleichförmigen Oberflächendruck ohne ungleichmäßi­ gen Anschlag angedrückt.

Genauer gesagt, die Axialschubkräfte W₀, die auf dem Luftzylinder 21 beruhen, wirken auf die jeweiligen Schrägflächen 17b und 17c des Dichtungsventils 17 durch den Stopper 28 und das Schubmetallstück 19. W_n1 und W_n2 lassen sich jeweils als die Normalkräfte be­ zeichnen, die auf die Schrägflächen 17b und 17c des Dichtungsven­ tils 17 durch die axialen Schubkräfte W₀ ausgeübt werden, während W_n1′ und W_n2′ sich jeweils als die Komponentenkräfte aus den Normalkräften W_n1 und W_n2 in einer Richtung senkrecht zur Dich­ tungsfläche 10a der Öffnung bezeichnen lassen. Die Reibungskräfte W_f1 und W_f2 längs der Schrägflächen werden jeweils auf die Schrägflächen 17b und 17c des Dichtungsventils 17 von Stopper 28 und Schubmetallstück 19 ausgeübt, und die Komponentenkräfte der Reibungskräfte W_f1 und W_f2 in der Richtung senkrecht zur Dich­ tungsfläche 10a der Öffnung sind jeweils mit W_f1′ und W_f2′ be­ zeichnet. Eine Kraft W_a senkrecht zur Dichtungsfläche 10a der Öffnung wirkt auf die Dichtungsfläche 17a des Dichtungsventils 17 durch den O-Ring von der Dichtungsfläche 10a der Öffnung her. α und ß lassen sich jeweils als jene Winkel bezeichnen, die die Schräg­ flächen 17b bzw. 17c des Dichtungsventils 17 in Bezug auf die Dich­ tungsfläche 17a des Dichtungsventils 17 festlegen. In diesem Aus­ führungsbeispiel sind die jeweiligen Winkel α und β der Schrägflä­ chen 17b und 17c des Dichtungsventils 17 bei α < β eingestellt, so daß eine Zuordnung von W_n1′ < W_n2′ zwischen den Komponenten­ kräften W_n1′ und W_n2′ senkrecht zur Dichtungsfläche 10a vor­ liegt, und zwar auf der Grundlage der axialen Schubkräfte W₀. Im übrigen sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Dichtungsfläche 17b des Dichtungsventils 17 und der Stopper 28 dadurch in Punktberüh­ rung gebracht, daß man das Kraft übertragende Ende des Stoppers 28 halbkugelig ausgebildet hat, während die Schrägfläche 17c und das Schubmetallstück 19 infolge dessen Schrägfläche 19a in Flächenbe­ rührung gebracht sind.

Der Reibungsfaktor hat eine Wirkung, die als "Flächendruckwirkung" bezeichnet wird und die darin liegt, daß der Reibungsfaktor ab­ nimmt, wenn der Berührungsflächendruck zwischen zwei einander be­ rührenden Gegenständen zunimmt. Auf der Grundlage dieser Tatsache wird die Reibungswirkung, die zwischen der Schrägfläche 17b des Dichtungsventils 17 und dem Stopper 28 wirksam ist, kleiner als die Reibungskraft, die zwischen der Schrägfläche 17c und dem Schubme­ tallstück 19 wirkt, und die Zuordnung von W_f1′ < W_f2′ steigt in einem Sinn entgegengesetzt zu jenem der vorangehenden Komponen­ tenkräfte, die auf den axialen Schubkräften W₀ beruhen, und zwar aus den Komponentenkräften W_f1′ und W_f2′ senkrecht zur Dich­ tungsfläche 10a der Öffnung, die auf den Reibungskräften beruhen. In diesem Ausführungsbeispiel sind α = 70° und β = 45° festge­ setzt, und die resultierenden Kräfte (W_n1′-W_f1′) und (W_n2′ -W_f2′) der Komponentenkräfte senkrecht zur Dichtungsfläche 10a der Öffnung sind im wesentlichen ausgeglichen, wobei die Komponen­ tenkräfte auf der Grundlage der axialen Schubkräfte und der Rei­ bungskräfte beruhen, die auf die Schrägflächen 17b und 17c des Dichtungsventils 17 einwirken.

Was den Winkel α der Schrägfläche 17b angeht, kann auf Versuche zurückgegriffen werden, deren Ergebnis in Fig. 7 gezeigt ist. Wenn das Dichtungsventil 17 dadurch zur rechten Seite bewegt wird, daß es durch das Schubmetallstück 19 geschoben wird, dann wird das Dichtungsventil 17 zur Anlage gegen den Stopper 28 gebracht, um sich der Dichtungsfläche 10a der Öffnung durch die Führungswirkung der Schrägfläche 17b zu nähern. Nachdem er die Dichtungsfläche 10a berührt hat, bewegt sich der O-Ring des Dichtungsventils noch wei­ ter nach rechts, wodurch eine Reibungsstrecke ℓ erzeugt wird, vergl. Fig. 5.

Der Abriebverlust des O-Rings ist proportional zur Reibungsstrecke ℓ, so daß die Reibungsstrecke kurz sein sollte, um auch den Abrieb­ verlust gering zu machen. Wenn in unserem Versuch der Winkel α der Schrägfläche größer war als 55°, dann war der Abriebverlust des O-Rings gering. Wenn der Winkel α jedoch mehr als 75° beträgt, dann werden die Komponentenkräfte W_n1′ und W_n2′ klein, vergli­ chen mit den axialen Schubkräften. Deshalb ist der geeignete Be­ reich des Winkels α größer als 55° und nicht größer als 75°.

Auf diese Weise bewegt sich die Dichtungsfläche 17a des Dichtungs­ ventils 17, während sie die Parallelität zur Dichtungsfläche 10a der Öffnung aufrechterhält, wegen der Berührungen des Dichtungsven­ tils 17 mit dem Stopper 28 und dem Schubmetallstück 19 (ausgezogene Linie in Fig. 5), bis die Dichtungsfläche 17a des Dichtungsventils 17 gegen die Dichtungsfläche 10a der Öffnung gepreßt ist (strich­ doppelpunktierte Linien in Fig. 5). Demzufolge werden die Dich­ tungsfläche 17a des Dichtungsventils 17 und die Dichtungsfläche 10a der Öffnung unter einem gleichförmigen Berührungsflächendruck ange­ drückt, ohne ungleichmäßig anzuliegen, und der Abrieb und das Fres­ sen der Berührungsteile kann verhindert werden. Da außerdem der O-Ring unter einem gleichförmigen Berührungsflächendruck angedrückt wird, wird er nicht schmutzig, und sein außergewöhnlicher Abrieb kann verhindert werden. Als Ergebnis ist die Fläche des Mikroplätt­ chens, das in die Probenkammer der Oberflächenanalyseeinrichtung eingesetzt ist, frei von der Verschmutzung durch herabfallendes Ab­ riebpulver, so daß der nutzbare Prozentsatz bei der Halbleiterpro­ duktion erhöht wird, und die Schwierigkeiten mit dem Sperrventil innerhalb eines kurzen Zeitraums können verhindert werden, so daß der Wartungszeitraum der Oberflächenanalyseeinrichtung in hohem Maße verlängert werden kann.

Da außerdem das Dichtungsventil 17 in Punktberührung mit dem Stop­ per 28 sowie in Flächenberührung mit dem Schubmetallstück 19 ge­ bracht wird, kann die ungleichförmige Anlage zwischen der Schräg­ che 17c des Dichtungsventils 17 und der Schrägfläche 19a des Schub­ metallstücks 19 verhindert werden, und Abrieb und Fressen der Be­ rührungsteile kann verhindert werden. Obwohl dieses Ausführungsbei­ spiel so aufgebaut ist, daß es das Dichtungsventil 17 und den Stop­ per 28 in Punktberührung bringt, können ähnliche Wirkungen sogar dadurch erreicht werden, daß man das Dichtungsventil 17 und das Schubmetallstück 19 in Punktberührung bringt und das Dichtungsven­ til 17 und den Stopper 28 in Flächenberührung. Im übrigen können, soweit die Druckkräfte zur Öffnung hin auf beiden Seiten des Dich­ tungsventils 17 ausgeübt werden, die Schrägflächen auch ebenso gut in jedem von Dichtungsventil 17, Stopper 28 und Schubmetallstück 19 liegen.

Auf diese Weise kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Dich­ tungsfläche des Dichtungsventils des Absperrventils der Oberflä­ chenanalyseeinrichtung, die einen Korpuskularstrahl benutzt, auf die Dichtungsfläche der Öffnung mit einer geeigneten Vorgehensweise angedrückt werden, um den Abrieb und das Fressen der Dichtungsflä­ che des Dichtungsventils, sowie auch des O-Rings, der passend an dieser Fläche angebracht ist, und der Dichtungsfläche der Öffnung zu verhindern, so daß die Verschmutzung der Probe in der Oberflä­ chenanalyseeinrichtung verhindert werden kann und die Zuverlässig­ keit der Oberflächenanalyseeinrichtung verbessert werden kann.

Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht dem Fall eines Ab­ sperrventils, das in der Abmessung größer ist, verglichen mit dem des vorausgehenden Ausführungsbeispiels. Da die axialen Schubkräf­ te, die auf das Dichtungsventil 36 einwirken, groß sind, sind die Schrägfläche 36b des Dichtungsventils 36 und die Schrägfläche 37a eines Stoppers 37 in Flächenberührung gebracht, und die Schrägflä­ che 36c des Dichtungsventils 36 und die Schrägfläche 38a des Schub­ metallstücks 38 sind ebenfalls in Flächenberührung gebracht, wo­ raufhin der Abrieb dadurch verhindert ist, daß man die Oberflächen­ drücke absenkt. In diesem Fall sind die Winkel der Schrägflächen 36b und 36c des Dichtungsventils 36 angeglichen und liegen zwischen 55° und 75°, die Berührungsflächen des Stoppers 37 und des Schub­ metallstücks 38 sind gleich, die Materialien von Stopper 37 und Schubmetallstück 38 sind dieselben und die Dich­ tungsfläche 36a des Dichtungsventils 36 wird gegen die Dichtungs­ fläche 39a einer Öffnung 39 gepreßt, während sie ihre Parallelität zu dieser beibehält, um hierdurch den Abrieb und das Fressen der Berührungsteile zu verhindern. Auch in diesem Fall können dieselben funktionellen Wirkungen wie im vorausgehenden Fall erreicht werden.

Obwohl jedes der obigen Ausführungsbeispiele Bezug nimmt auf ein Raster-Elektronenmikroskop zum Messen der Linienbreite eines Mikroplättchens, ist die vorliegende Erfindung auch für Oberflächenanalyseeinrichtungen geeignet, die Korpuskularstrahlen benutzen, wie ein anderes, gewöhnliches Raster-Elektronenmikroskop, ein Transmissions-Elektronenmikroskop und eine Ionen-Mikroanalyse­ einrichtung, und auf andere Korpuskularstrahlanlagen, insbesondere Anlagen zur Her­ stellung von Halbleitern.

Wie oben beschrieben, verhindert die vorliegende Erfindung den Ab­ rieb und das Fressen eines Absperrventils, mindert dessen Ver­ schmutzung und ermöglicht eine Langzeitanalyse, um hierdurch eine Oberflächenanalyseeinrichtung vorzusehen, die einen Korpuskularstrahl verwendet, Abrieb und Fressen des Absperrventils verhindert, die Verschmutzung der Probe mindert und eine Langzeitanalyse bzw. die Analyse über einen längeren Zeitraum ermöglicht.

Claims (11)

1. Korpuskularstrahl-Oberflächenanalyseeinrichtung, mit einer Trennwand (9), die einen Vakuumraum abtrennt, einer in der Trennwand (9) vorgese­ henen Öffnung (10; 39), durch die der Korpuskularstrahl austritt, einem Dichtungsteil (17, 36), das längs einer Dichtungsfläche (10a; 39a) der Trennwand (9) bewegt wird und die Öffnung (10; 39) abdichtet, einer Kon­ densorlinse (2), welche den Korpuskularstrahl auf die Probe (6) fokussiert, und einer Meßeinrichtung zum Ermitteln eines Signals, das von der Probe (6) her erzeugt wird, wenn der Korpuskularstrahl auf die Probe (6) auftrifft, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - ein Schiebeteil (19; 38), das gegen eine Seitenfläche (17c; 36c) des Dichtungsteils (17; 36) drückt und dieses längs der Dichtungsfläche (10a; 39a) schiebt, und
• - ein Anschlagteil (28; 37), gegen das die andere Seitenfläche (17b; 36b) des Dichtungsteils (17; 36), die zur Dichtungsfläche (10a; 39a) einen Winkel (α) aufweist, der größer ist als 55° und kleiner als 75°, anschlägt, um längs der anderen Seitenfläche (17b; 36b) bewegt zu werden, bis das Dichtungsteil (17; 36) die Öffnung (10; 39) er­ reicht und die senkrecht zur Dichtungsfläche (10a; 39a) verlaufenden resultierenden Kräfte zwischen dem Dichtungsteil (17; 36) und der Dichtungsfläche (10a; 39a) an der einen Seitenfläche (17c; 36c) gleich denen an der anderen Seitenfläche (17b; 36b) sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen der anderen Seitenfläche (17b) und der Dichtungsfläche (10a) größer ist als der Winkel (β) zwischen der einen Seitenfläche (17c) und der Dichtungsfläche (10a).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungsfaktor zwischen dem Schiebeteil (19) und der einen Seitenfläche (17c) des Dich­ tungsteils (17) größer ist als der Reibungsfaktor zwischen dem An­ schlagteil (28) und der anderen Seitenfläche (17b) des Dichtungs­ teils (17).

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche zwischen dem Schiebeteil (19) und der einen Seitenfläche (17c) des Dichtungsteils (17) größer ist als die Berührungsfläche zwischen dem Anschlagteil (28) und der anderen Seitenfläche (17b) des Dich­ tungsteils (17).

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagteil (28) einen kugeligen Endabschnitt aufweist, der gegen die andere Seitenfläche (17b) des Dichtungsteils (17) anschlägt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagteil (37) einen Schrägflä­ chenabschnitt (37a) aufweist, der gegen die andere Seitenfläche (36b) des Dichtungsteils (36) anschlägt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil (17; 36) ein elasti­ sches Dichtungselement (35) zwischen dem Dichtungsteil und der Dichtungsfläche (10a; 39a) aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Dichtungselement ein O-Ring (35) ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der anderen Sei­ tenfläche (36b) und der Dichtungsfläche (39a) gleich ist dem Winkel zwischen der einen Seitenfläche (36c) und der Dichtungsfläche (39a).

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungsfaktor zwischen dem Schiebeteil (38) und der einen Seitenfläche (36c) des Dichtungsteils (36) gleich ist dem Reibungsfaktor zwischen dem An­ schlagteil (37) und der anderen Seitenfläche (36b) des Dichtungs­ teils (36).

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche zwischen dem Schiebeteil (38) und der einen Seitenfläche (36c) des Dichtungsteils (36) gleich ist der Berührungsfläche zwischen dem Anschlagteil (37) und der anderen Seitenfläche (36b) des Dichtungs­ teils (36).