DE1099659B - Abschirmvorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

In Geräten zur Bearbeitung von Objektiven mittels Ladungsträgerstrahl wird das zu bearbeitende Material durch diesen Strahl örtlich hoch erhitzt und zumindest teilweise verdampft. Das verdampfte Material schlägt sich vorzugsweise an solchen Stellen nieder, welche direkt vom Dampfstrahl getroffen werden können. An diesen Stellen bildet das niedergeschlagene Material Aufdampfschichten, deren elektrische Leitfähigkeit je nach Art des bearbeiteten Materials sehr klein sein kann. Wenn nun auf solche Aufdampfschichten Ladungsträger auftreffen, so können dort elektrostatische Felder entstehen, welche den Ladungsträgerstrahl dejustieren. Diese De Justierung des Strahles findet während des Bearbeitungsvorganges statt und beeinflußt das Bearbeitungsergeb- nis in unvorteilhafter Weise.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung zur Verhinderung von durch elektrostatische Aufladungen von Aufdampfschichten hervorgerufenen Dejustierungen des Ladungsträgerstrahles in Geräten zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl. Gemäß der Erfindung besteht die Abschirmvorrichtung aus einer rotationssymmetrischen, in Strahlrichtung konisch zulaufenden metallischen Hülse mit einer Strahldurchtrittsöffnung, deren dem Strahl zu- und abgewandte Flächen in einem sehr spitzen, mit seinem Scheitel auf dem Umfang der Strahldurchtrittsöffnung gelegenen Winkel zusammenlaufen, wobei die dem Strahl zugewandte Fläche mit diesem einen größeren Winkel bildet als irgendein von der Bearbeitungsstelle aus zu dieser Fläche gehender Dampfstrahl und wobei die dem Strahl abgewandte Fläche mit diesem einen spitzen Winkel bildet.

Durch diese Ausbildung der Abschirmvorrichtung wird erreicht, daß auf der dem Ladungsträgerstrahl zugewandten Fläche keine isolierenden Niederschläge entstehen können. Solche Niederschläge würden durch den Ladungsträgerstrahl aufgeladen werden und würden infolge der Ausbildung von elektrostatischen Störfeldern den Strahl dejustieren.

Isolierende Niederschläge entstehen- bei der neuen Abschirmvorrichtung nur auf der dem Objekt zugewandten Fläche, welche jedoch gegen den Ladungsträgerstrahl elektrisch abgeschirmt ist. Dadurch, daß die dem Strahl zu- und abgewandten Flächen der in Strahlrichtung konisch zulaufenden metallischen Hülse in einem sehr spitzen, mit seinem Scheitel auf dem Umfang der Strahldurchtrittsöffnung gelegenen Winkel zusammenlaufen, ist erreicht, daß die Hülse bei möglichst geringer Materialstärke möglichst lang ist. Durch eine solche Ausbildung werden die elektrostatischen Aufladungen, welche auf der dem Strahl abgewandten Fläche der konischen Hülse entstehen Abschirmvorrictitung

Anmelder:
Fa. Carl Zeiss, Heidenheim/Brenz

Helmut Spruck, Königsbronn (Württ.),
ist als Erfinder genannt worden

können, durch die dem Strahl zugewandte Fläche besonders gut abgeschirmt. Dies bedeutet, daß der Durchgriff von Störfeldern so stark herabgesetzt ist, daß diese Felder in der vom Strahl durchsetzten Öffnung praktisch nicht mehr wirksam sind.

Es ist vorteilhaft, in Vorrichtungen zur Materialbearbeitung mittels eines Ladungsträgerstrahles geerdete Abschirmvorrichtungen der beschriebenen Art, in Strahlrichtung gesehen, hinter solchen Bauteilen anzuordnen, auf denen keine Aufdampfschichten entstehen sollen.

Weiterhin kann es in solchen Vorrichtungen zweckmäßig sein, mehrere Abschirmvorrichtungen übereinander anzuordnen. Dadurch wird erreicht, daß die von der Bearbeitungsstelle ausgehenden Dampfstrahlen in einem großen Winkelbereich abgeblendet werden, so daß eine sehr weitgehende Abschirmwirkung erreicht wird.

Es ist weiterhin vorteilhaft, in Vorrichtungen zur Materialbearbeitung mittels eines Ladungsträgerstrahles mindestens einen Teil der Abschirmvorrichtungen als elektronenoptisch wirksames Element auszubilden. Besonders zweckmäßig können dabei eine oder mehrere Abschsirmvorrichtungen als Strahlt >egrenzungsblenden ausgebildet werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Fig. 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die Abschirmvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Gerät zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl, welches mehrere nach der Erfindung ausgebildete Abschirmvorrichtungen enthält, teilweise im Schnitt gezeichnet.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Objekt bezeichnet, welches mittels eines Ladungsträgerstrahles 2 bearbeitet werden soll. Die äußere Begrenzung des Ladungsträgerstrahles 2 ist punktiert eingezeichnet. Dieser Strahl trifft auf die Bearbeitungsstelle 3 eines Werk-

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Stückes 1 auf und verdampft das an dieser Stelle ge- In Fig. 2 ist ein Gerät zur Bearbeitung von Oblegene Material. Von der Bearbeitungsstelle gehen jekten mittels eines Ladungsträgerstrahles dargestellt, also während der Bearbeitung Dampfstrahlen aus, welches mehrere nach der Erfindung ausgebildete Abweiche sich an irgendwelchen in ihrem Weg ge- schirmvorrichtungen enthält. Das Strahlerzeugungslegenen Flächen niederschlagen. In Fig. 1 sind die 5 system dieses Gerätes besteht aus einer Kathode 14, von den Rändern der Bearbeitungsstelle 3 ausgehen- einer Wehneltelektrode 15 und einer Anode 16. Die den Dampfstrahlen gestrichelt eingezeichnet, wobei zum Betrieb dieses Systems notwendigen Spannungen aus Gründen der Übersichtlichkeit die Dampfstrahlen werden durch einen Isolator 12 zugeführt. Der von in der rechten Hälfte der Figur nicht dargestellt diesem Strahlerzeugungssystem gelieferte Elektronenwurden. io strahl 17 tritt durch eine Blende 18, welche mittels

Oberhalb des zu bearbeitenden Objektes 1 ist eine der Knöpfe 19 und 20 justiert werden kann. Die zylindrische Hülse 4 angeordnet, welche Abschirmvor- Blende 18 enthält eine gemäß der Erfindung ausgebilrichtungenö, 6, 7 und 8 enthält. Jede dieser Ab- dete Abschirmvorrichtung 21, welche verhindert, daß schirmvorrichtungen besteht aus einer rotationssym- am Ort der Blende elektrostatische Störfelder entmetrischen in Strahlrichtung konisch zulaufenden 15 stehen. Die Abschirmvorrichtung 21 wirkt in diesem metallischen Hülse mit einer Strahldurchtrittsöffnung, Fall zugleich als Strahlbegrenzungsblende,
deren dem Strahl zu- und abgewandte Flächen in Eine elektromagnetische Linse 23, deren Stromver-■einem sehr spitzen, mit seinem Scheitel auf dem Um- sorgung mit 24 bezeichnet ist, dient zur Fokussierung fang der Strahldurchtrittsöffnung gelegenen Winkel δ des Elektronenstrahles 17 auf das zu bearbeitende zusammenlaufen. Die dem Strahl 2 zugewandten 20 Objekt 25. Dieses Objekt ist in einem Bearbeitungs-Flächen 5 α, 6 α, 7 α, 8 α der Abschirmvorrichtungen raum 29, welcher ebenso wie der das Strahlerzeubilden mit diesem einen größeren Winkel als irgend- gungssystem enthaltende Gehäusemantel 22 geerdet ein von der Bearbeitungsstelle aus zu einer dieser ist, auf einem hier nicht näher dargestellten Kreuz-Flächen gehender Dampfstrahl. Die dem Objekt 1 zu- tisch 26 gelagert. Zwei Handräder 27 und 28 dienen gewandten Flächen 5 &, 6&, Tb₁ 8& der Abschirmvor- 25 zur Verschiebung des Kreuztisches. Die mit dem Gerichtungen bilden mit dem Strahl 2 einen spitzen rät verbundene Hochvakuumpumpanlage ist durch eine Winkel. Diffusionspumpe 31 angedeutet.

Diese Verhältnisse sollen mit Bezug auf die Ab- Zur Beobachtung des zu bearbeitenden Objektes 25 Schirmvorrichtung 7 näher erläutert werden. Wie aus dient ein Stereomikroskop 32, welches mit dem Ge-Fig. 1 hervorgeht, bildet die dem Strahl 2 zugewandte 30 häuse 22 verbunden ist. Das Objektiv dieses MikroFläche 7a mit diesem einen Winkel α, welcher größer skops ist vom eigentlichen Mikroskopgehäuse geist als der von dem vom Rand der Bearbeitungsstelle 3 trennt und im Gehäuse 22 bei 33 angeordnet. Vor dem ausgehenden Dampfstrahl 9 mit dem Strahl 2 gebil- Objektiv 33 ist ein Schutzglas 34 angeordnet, welches dete Winkel ß. Dadurch wird erreicht, daß keiner der die Entstehung von Aufdampfschichten auf dem Obvon der Bearbeitungsstelle 3 ausgehenden Dampf- 35 jektiv verhindert. Zur Beleuchtung der Werkstückstrahlen die Fläche 7 a trifft. Die Dampfstrahlen oberfläche dient ein Beleuchtungssystem 35, dessen treffen vielmehr lediglich auf die dem Objekt 1 zu- Licht über zwei Prismen 36 und 37 und entsprechende gekehrte Fläche 7 & und bilden dort eine Auf dampf- Ausnehmungen in einem Spiegel 38 zum Objektiv 33 schicht, deren Leitfähigkeit je nach Art des gelangt. Durch dieses Objektiv wird das Licht auf Materials des Werkstückes 1 sehr klein sein kann. 40 die Werkstückoberfläche fokussiert. Das von der

Wird nun die auf der Fläche 7 & niedergeschlagene Werkstückoberfläche reflektierte Licht bzw. das wäh-Aufdampfschicht durch gestreute Ladungsträger auf- rend der Bearbeitung vom Werkstück ausgehende geladen, so werden diese Aufladungen, wie aus Fig. 1 Licht wird durch das Objektiv 33 parallel gerichtet, ohne weiteres hervorgeht, durch die Fläche 7 a gegen durch den Spiegel 38 umgelenkt und über ein den Strahl 2 abgeschirmt. Es bildet sich ein elektro- 45 Röntgenschutzglas 40 in das Beobachtungsmikroskop statisches Feld zwischen den Flächen 7 & und 6 a aus, 32 geworfen. Die Vergrößerung dieses Mikroskops •dessen Durchgriff auf die vom Strahl durchsetzte kann mittels des Knopfes 46 verändert werden.
■Öffnung durch die spezielle Ausbildung der Abschirm- Um elektrostatische Aufladungen der Durchbohvorrichtung so stark verringert wird, daß dieses Feld rungen der Elemente 38, 33 und 34 zu verhindern, ist keine Dejustierungen des Strahles 2 hervorrrufen 50 durch diese Elemente ein geerdetes Rohr 39 hindurchkann, geführt. Um zu verhindern, daß infolge von isolie-

Der Winkel δ zwischen der dem Strahl zu- und renden Aufdampfschichten in diesem Rohr selbst

der dem Strahl abgewandten Fläche jeder Abschirm- elektrostatische Störfelder entstehen, sind in dem Rohr

vorrichtung ist sehr spitz. Wie ohne weiteres ersieht- 39 mehrere erfindungsgemäß ausgebildete Abschirm-

lich ist, wird durch diese Maßnahme die Abschirm- 55 vorrichtungen 45 übereinander angeordnet. Durch

wirkung besonders gut, so daß es also zweckmäßig ist, diese Abschirmvorrichtungen wird erreicht, daß im

bei der Herstellung der Abschirmvorrichtungen den Rohr 39 keine Aufdampfschichten entstehen, welche

Winkel δ so klein zu wählen, wie dies die Festigkeit vom Elektronenstrahl getroffen werden. Alle die

■des verwendeten Materials erlaubt. Flächen, auf denen Aufdampfschichten entstehen, sind

Durch den gegenseitigen Abstand der einzelnen 60 gegen den Elektronenstrahl elektrisch abgeschirmt.

Blenden5 bis 8 kann der auf die Flächen5b bis Sb Eine Dejustierung des Elektronenstrahles 17 im Be-

auftreffende und durch den Raumwinkel γ festgelegte reich des gesamten Beobachtungssystems wird also bei

Dampf Strahlanteil reguliert werden. Die Anzahl der dem in Fig. 2 dargestellten Gerät vermieden.

Abschirmvorrichtungen ist abhängig von der Länge In dem unteren Polschuh 42 der elektroma-

■des abzuschirmenden Weges des Ladungsträger- 65 gnetischen Linse 23 ist ebenso eine gemäß der Erfin-

strahles. Dies gilt auch für Dampfstrahlen, deren dung ausgebildete Abschirmvorrichtung 43 angeord-

Teilchen elektrisch oder .'magnetisch nicht neutral net. Diese Abschirmvorrichtung schützt sowohl den

sind und die sich unter dem Einfluß eines elektrischen unteren Polschuh 42 als auch den oberen Polschuh 44

■oder magnetischen Feldes auf einer nicht gerad- der Linse 23 vor den vom Objekt 25 ausgehenden

linigen Bahn bewegen. " .,-■ 70 Dampfstrahlen. Dadurch wird erreicht, daß die elek-

tromagnetische Linse nicht durch aufgedampfte Schichten in ihrer Wirkungsweise beeinträchtigt wird. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann nicht nur an den in Fig. 2 dargestellten Stellen Verwendung finden, sondern sie kann überall dort angewandt werden, wo Auf dampf schichten auf vom Elektronenstrahl getroffenen Flächen vermieden werden sollen.

Claims (5)

Patentansprüche: IO

1. Abschirm vor richtung zur Verhinderung von, durch elektrostatische Aufladungen von Aufdampfschichten hervorgerufenen Dejustierungen des Ladungsträgerstrahles in Geräten zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl, gekennzeichnet durch eine rotationssymmetrische, in Strahlrichtung konisch zulaufende metallische Hülse mit einer Strahldurchtrittsöffnung, deren dem Strahl zu- und abgewandte Flächen in einem sehr spitzen, mit seinem Scheitel auf dem Umfang der Strahldurchtrittsöffnung gelegenen Winkel zusammenlaufen, wobei die dem Strahl zugewandte Fläche mit diesem einen größeren Winkel bildet als irgendein von der Bearbeitungsstelle aus zu dieser Fläche gehender Dampfstrahl und wobei die dem Strahl abgewandte Fläche mit diesem einen spitzen Winkel bildet.

2. Vorrichtung zur Materialbearbeitung mittels eines Ladungsträgerstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß, iti Strahlrichtung gesehen, hinter solchen Bauteilen, auf denen keine Aufdampfschichten entstehen sollen, geerdete Abschirmvorrichtungen nach Anspruch 1 angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abschirmvorrichtungen übereinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Abschirmvorrichtungen als elektronenoptisch wirksames Element ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, gekennzeichnet durch eine als Strahlbegrenzungsblende ausgebildete Abschirmvorrichtung.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 714 613.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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