DE9411676U1

DE9411676U1 - Elektronenstrahlquelle

Info

Publication number: DE9411676U1
Application number: DE9411676U
Authority: DE
Original assignee: BESTEC GmbH
Current assignee: BESTEC GmbH
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2004-07-09

Description

BESTEC GmbH
Rudower Chaussee 6

12484 Berlin

BESlOl

Elektronenstrahlquelle

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlquelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektronenstrahlquellen werden in Verbindung mit Hochvakuumrezipienten für unterschiedliche Anwendungszwecke verwendet. Insbesondere dienen sie der Diagnostik (Beugung, Ionisation) an Oberflächen. Sie stellen eine kompakte Baugruppe dar, die auf den Rezipienten aufgesetzt werden. Einee Elektronenstrahlquelle weist allgemein eine Glühkatode, einen Wehneltzylinder und eine Anode auf. Weiterhin ist zur Fokusierung des Elektronenstrahls eine Elektronenlinse vorgesehen. Dieser schließt sich ein Ablenksystem für die horizontale und vertikale Ablenkung des Elektronenstrahls an. Es dient einerseits der Veränderung des Auftreffpunktes des Elektronenstrahls auf einer Probe sowie der Realisierung verschiedener Einfallswinkel für diesen Auftreffpunkt. Je weiter das Ablenksystem vom Auftreffpunkt entfernt ist, desto größere Strahlablenkungen müssen durch das Ablenksystem realisiert werden und desto größer muß der Durchmesser des Ablenksystems sein.

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Der Nachteil bei der Verwendung bekannter, auf Rezipienten montierter Elektronenstrahlquellen besteht darin, daß die Öffnung im Rezipienten so groß sein muß, daß der abgelenkte Elektronenstrahl in den Rezipienten eintreten kann. Der dadurch entstehende hohe strömungstechnische Leitwert von der Glühkatode zum Rezipienten führt zur Beeinträchtigung der Reinheit des Vakuums für die Probe.Wenn die Elektronenstrahlquelle vom Rezipienten entfernt werden muß, insbesondere um die Katode auszutauschen, ist es häufig wünschenswert, daß das Hochvakuum im Rezipienten erhalten bleibt, um einerseits eine Verschmutzung des Rezipienten beim Belüften zu vermeiden und andererseits auch Zeit und Energie für das erneute Evakuieren zu sparen. In diesem Fall muß die verhältnismäßig große Öffnung mit einem Vakuumventil verschlossen werden. Das ist nur möglich, wenn die gesamte Elektronenquelle nicht in den Rezipienten hineinragt.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß nur eine geringe Änderung des Ablenkwinkels des Elektronenstrahls möglich ist. Die Änderung beträgt erfahrungsgemäß maximal plus/minus 1,5°. Für eine größere Änderung wären höhere Ablenkspannungen und große Durchmesser des Ablenksystems notwendig, was aber praktisch nicht anwendbar ist. Eine solche Änderung des Ablenkwinkels ist z. B. erforderlich, wenn der Elektronenstrahl auf einen bestimmten Punkt einer Probe treffen oder zusätzlich der Auftreffwinkel varriiert werden soll (beam rocking).

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Elektronenstrahlquelle so zu verändern, daß der Querschnitt der notwendigen Öffnung in einem Rezipienten zur Ankopplung

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einer Elektronenstrahlquelle verringert wird und daß ohne Erhöhung der Ablenkspannung eine größere Änderung des Ablenkwinkels erzielbar ist.

Erfindungsgemäß wird das entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.

Eine Elektronenstrahlquelle mit Glühkatode, Wehneltzylinder, Anode, Elektronenlinse sowie mit mindestens einem Ablenksystemen ist erfindungsgemäß in Strahlrichtung geteilt aufgebaut, wobei eine erste Teilbaugruppe außerhalb des Rezipienten vorgesehen ist, die im wesentlichen die Glühkatode, den Wehneltzylinder und die Anode umfaßt, während eine zweite Teilbaugruppe innerhalb des Rezipienten vorgesehen ist, die im wesentlichen das Ablenksystem bzw. die Ablenksysteme umfaßt.

Die Elektronenstrahllinse kann entweder in der ersten oder zweiten Teilbaugruppe angeordnet sein.

Die erste und die zweite Teilbaugruppe sind vakuumdicht miteinander und mit dem Rezipienten verbindbar. Insbesondere kann die erste Teilbaugruppe durch einen Schieber oder Vakuumverschluß von der ersten getrennt sein.

Bei diesem Aufbau der Elektronenstrahlquelle ist also zur Erneuerung der Katode nur die erste Teilbaugruppe vom Rezipienten abzubauen. Da sich die Ablenksysteme erst in der zweiten Baugruppe im Rezipienten befinden, tritt der Elektronenstrahl aus der ersten Baugruppe in den

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Rezipienten ein, ohne daß er abgelenkt ist. Deshalb benötigt er im Rezipienten nur noch eine Öffnung mit geringem Durchmesser.

Durch die Anordnung der Ablenksysteme im Rezipienten liegen diese wesentlich näher an der Probe als bei bekannten Elektronenstrahlquellen. Dadurch ist es möglich, ohne Erhöhung der Ablenkspannung eine größere Änderung des Ablenkwinkels des Elektronenstrahls zu erzielen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zweite Teilbaugruppe einen von außen an den Rezipienten befestigbaren Zwischenflansch mit Durchgangsöffnung auf, an dem die innerhalb des Rezipienten vorgesehenen Bauteile der zweiten Teilbaugruppe befestigt sind.

Weiterhin ist in der Durchgangsöffnung des Zwischenflansches zweckmäßg eine Blende vakuumdicht eingebaut, die eine vakuumdicht verschließbare Öffnung aufweist. Diese Öffnung stellt in dieser Ausführungsform die Eintrittsöffnung des Rezipienten dar, die einen geringen Durchmesser aufweisen kann, da der Elektronenstrahl an dieser Stelle noch nicht abgelenkt ist.

Zum Verschließen der Öffnung kann ein Ventil oder ein Schieber vorgesehen sein. Beide können aber im Gegensatz zu bekannten Anordnungen wegen des geringeren Durchmessers der Öffnung ebenfalls einen geringeren Durchmesser aufweisen.

Die erste Teilbaugruppe weist zweckmäßig einen mit dem Zwischenflansch koppelbaren Flansch auf, um diese mit der zweiten Teilbaugruppe vakuumdicht verbinden zu können.

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Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine zweiteilige Elektronenstrahlquelle und einen Teil des Rezipienten;

Fig. 2 die Abdichtung der Durchtrittsöffnung zum Rezipienten miteis Ventil.

Die Elektronenstrahlquelle gemäß der Erfindung weist eine Teilbaugruppe A und eine Teilbaugruppe B auf. Die Teilbaugruppe A ist außerhalb eines Rezipienten 13 angeordnet. Sie enthält eine Glühkatode 1, einen Wehneltzylinder 2, eine Anode 3 und eine Elektronenlinse 4. Sie weist ferner einen Befestigungsflansch 5 auf.

Die Teilbaugruppe B umfaßt ein horizontales Ablenksystem 7, ein vertikales Ablenksystem 8, ein beam rocking Ablenksystem 9 sowie eine magnetische Abschirmung 10. Die Teilbaugruppe B weist einen Zwischenflansch 6 auf, mit dessen Hilfe die Teilbaugruppe B an einem Flansch 16 des Rezipienten 13 vakuumdicht befestigt wird, in dem ein Vakuum bzw. Ultrahochvakuum aufrecht zu erhalten ist. Der Zwischenflansch 6 weist eine Blende 11 auf, in der in der Mitte eine Öffnung 17 für den Durchtritt des Elektronenstrahls vorgesehen ist. Diese Öffnung 17 kann einen geringen Querschnitt aufweisen, da der Elektronenstrahl an dieser Stelle im Gegensatz zu bekannten Anordnungen noch nicht abgelenkt ist. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, befinden sich die Ablenksysteme im Rezipienten nahe an der Probe, so daß der Elektronenstrahl erst dort abgelenkt wird.

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Durch diese Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß wegen der größeren Nähe des Ablenksystems zu einer Probe 12 eine erheblich größere Änderung des Ablenkwinkels gegenüber der Probe im Vergleich zu bekannten Anordnungen bei gleicher Ablenkspannung möglich ist. In der Fig. 1 ist der minimale und der maximale Einfallswinkel des Elektronenstrahls dargestellt.

Da die Öffnung 17 in der Blende 11 nur einen kleinen Querschnitt aufweisen muß, läßt sie sich im Falle, daß die Teilbaugruppe A von der Teilbaugruppe B getrennt wird, einfacher verschließen als die notwendige große Öffnung im Rezipienten bei bekannten Anordnungen.

Das Verschließen der Öffnung 17 kann mittels eines Ventils erfolgen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist.

Das Ventil ist auf der Blende 11 vorgesehen, die in dem Zwischenflansch 6 angebracht ist. Die Öffnung 17 ist durch einen Ventilteller 18 verschließbar, der über ein Gestänge 19 und eine Durchführung 2 0 von außen betätigt werden kann.

Durch die Anordnung der Blende 11 im Zwischenflansch 6 besteht die Möglichkeit, den Rezipient mit einfachen Mitteln zu verschließen, z.B. bei dem periodisch notwendigen Auswechseln der Katode.

Claims

BESlOl Seite 7 Ansprüche

1. Elektronenstrahlquelle mit Glühkatode, Wehneltzylinder, Anode, Elektronenlinse sowie mit mindestens einem Ablenksystem,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Elektronenstrahlquelle in Strahlrichtung geteilt aufgebaut ist, wobei eine erste Teilbaugruppe (A) außerhalb des Rezipienten (13) vorgesehen ist, die im wesentlichen die Glühkatode (1) , den Wehneltzylinder (2) und die Anode (3) umfaßt, während eine zweite Teilbaugruppe (B) innerhalb des Rezipienten (13) vorgesehen ist, die das Ablenksystem bzw. die Ablenksysteme (7, 8) enthält.

2. Elektronenstrahlquelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektronenlinse (4) in der ersten oder zweiten Teilbaugruppe (A, B) angeordnet ist.

3. Elektronenstrahlquelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Teilbaugruppe (A, B) vakuumdicht miteinander und mit dem Rezipienten (13) verbindbar sind.

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4. Elektronenstrahlquelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Teilbaugruppe (B) einen von außen an den Rezipienten (13) befestigbaren Zwischenflansch (6) mit Durchgangsöffnung aufweist, an dem die innerhalb des Rezipienten (13) vorgesehenen Bauteile der zweiten Teilbaugruppe (B) befestigt sind.

5. Elektronenstrahlquelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchgangsöffnung des Zwischenflansches (6) eine Blende vakuumdicht eingebaut ist, die eine Öffnung (17) aufweist, die vakuumdicht verschließbar ist.

6. Elektronenstrahlquelle nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß als Verschluß der Öffnung (17) ein Schieber oder Ventil vorgesehen ist.

7. Elektronenstrahlquelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilbaugruppe einen mit dem Zwischenflansch (6) koppelbaren Flansch (5) aufweist.