DE1514572C

DE1514572C - Corpuscular beam apparatus working on the pump, in particular electron microscope, with cooled components to reduce object contamination

Info

Publication number: DE1514572C
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dipl Math 1000 Berlin Loebe
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1971-09-16

Description

Die Erfindung betrifft einen an der Pumpe arbeitenden Korpuskularstrahlapparat, insbesondere ein Elektronenmikroskop, mit einer Objektpatrone, die zwecks Einführung eines Objektes inj die Bohrung einer Objektivlinse in Richtung der Linsenachse bewegbar ist, sowie mit einem in wärmeleitender Verbindung mit einer Tiefkühlvorrichtung stehenden, das Linsenfeld nicht beeinflussenden Bauteil, das das eingeführte Objekt zur Verringerung der Objektverschmutzung mit einer gekühlten Wand umgibt (vgl. die »Zeitschrift für angewandte Physik«, Bd. XVII, 1964, H. 2, S. 73 bis 75).The invention relates to a working on the pump Corpuscular beam apparatus, in particular an electron microscope, with an object cartridge that for the purpose of introducing an object inj the bore of an objective lens can be moved in the direction of the lens axis is, as well as with a standing in thermally conductive connection with a freezer, the Lens field not influencing component, which the introduced object to reduce the object soiling surrounds with a cooled wall (cf. the "Zeitschrift für angewandte Physik", Vol. XVII, 1964, H. 2, pp. 73 to 75).

Die ersten praktisch brauchbaren Anordnungen zur Verringerung der Objektverschmutzung bestanden im wesentlichen aus einer das Objekt aufnehmenden, mit einer Tiefkühlvorrichtung in wärmeleitender Verbindung stehenden Kammer, wobei sowohl das Objekt als auch die Objektumgebung auf Temperaturen in der Größenordnung von — 8O⁰C abgekühlt wurden. Es hat sich gezeigt, daß mit diesen bekannten Anordnungen zwar eine weitgehende Verringerung der Objektverschmutzung möglich ist, daß aber gerade durch den notwendigen Betrieb bei tiefen Temperaturen ein im allgemeinen ebenfalls unerwünschter Objektabbau in Kauf genommen werden muß.The first practically useful arrangements for reducing object contamination consisted mainly of an object receiving, with a deep-freezing apparatus in thermally conductive connection stationary chamber, wherein both the object as the object environment to temperatures in the order of - were cooled 8O ⁰ C. It has been shown that with these known arrangements it is possible to reduce the object soiling to a great extent, but that the necessary operation at low temperatures means that object degradation, which is also generally undesirable, has to be accepted.

Aus diesem Grunde sind andere Anordnungen bekanntgeworden, bei denen die Objektpatrone so konstruiert ist, daß das Objekt in gut wärmeleitender Verbindung mit zumindest ungefähr auf Raumtemperatur befindlichen Teilen des Korpuskularstrahlgerätes steht und lediglich von mit einer Tiefkühlvorrichtung verbundenen Teilen umgeben ist. Eine solche bekannte Patrone besteht also im wesentlichen aus zwei Teilen, von denen das eine sich auf Raumtemperatur befindet und das Objekt trägt, während das andere, mit der Tiefkühlvorrichtung wärmeleitend verbundene Teil von dem erstgenannten Teil wärmeisoliert ist und infolge Umgebens des Objektes eine Kühlung des Objektraumes bewirkt.For this reason, other arrangements have become known in which the object cartridge so is designed so that the object is in good heat-conducting connection with at least approximately room temperature located parts of the corpuscular beam device is and only from with a freezer connected parts is surrounded. Such a known cartridge thus essentially consists from two parts, one of which is at room temperature is located and carries the object, while the other, thermally conductive with the freezer connected part is thermally insulated from the first-mentioned part and as a result of surrounding the object causes a cooling of the object space.

Wie aus dieser generellen Beschreibung derartiger bekannter Objektpatronen ersichtlich ist, sind solche Patronen relativ kompliziert aufgebaut. Die beiden auf unterschiedlichen Temperaturen befindlichen Patronenteile müssen sich praktisch durchdringen, da es zwecks Durchführung des Prinzips der gekühlten, das Objekt allseitig umgebenden Kammer erforderlich ist, dem zweiten, gekühlten Patronenteil auf allen Seiten des Objektes liegende Wandflächen zuzuordnen.As can be seen from this general description of such known object cartridges, there are such Cartridges have a relatively complex structure. The two are at different temperatures Cartridge parts have to penetrate practically, since it is necessary to implement the principle of cooled chamber surrounding the object on all sides is required, the second, cooled cartridge part assign wall surfaces on all sides of the object.

Um die bei dieser bekannten Lösung auftretenden konstruktiven Schwierigkeiten zu vermeiden, ist auch bereits vorgeschlagen worden, auf die strenge Anwendung des Prinzips der gekühlten Kammer zu verzichten und das mit auf Raumtemperatur befindliehen Teilen des Korpuskularstrahlgerätes in wärmeleitender Verbindung stehende Objekt in ein topfartiges Teil frei schwebend einzubringen, das seinerseits in gut wärmeleitender Verbindung mit der Tiefkühlvorrichtung steht. Dieses topfartige Teil, das also dem gekühlten zweiten Patronenteil bei der vorher beschriebenen bekannten Konstruktion entspricht, befindet sich dabei in der Bohrung der Objektivlinse des jeweiligen Gerätes, da das Objekt mehr oder weniger weit in die Linsenbohrung eingeführt werden muß. Infolge des aus korpuskularstrahloptischen Gesichtspunkten begrenzten Durchmessers der Linsenbohrung kann dies zur Folge haben, daß eine Vereisung der für den Durchtritt des Korpuskularstrahles vorgesehenen Blende bzw. Bohrung am Boden des topfartigen Teiles auftritt. Eine solche Vereisung kann, ebenfalls wieder infolge der begrenzten Durchmesser, einen nachteiligen Astigmatismus der Linse zur Folge haben, der ebenso wie die Objektverschmutzung bei Korpuskularstrahlgeräten vermieden werden muß. Weiterhin begrenzt das Vorsehen . eines topfartigen, gekühlten Teiles in der Linsenbohrung die Verstellmöglichkeit für das Objekt, was sich nicht nur hinsichtlich einer beispielsweise mittels eines Objektverstelltisches erzielbaren Bewegung in einer Ebene quer zum Korpuskularstrahlgerät nachteilig auswirkt, sondern auch dann, wenn beispielsweise Objektkippatronen in die Bohrung der Linse eingeführt werden müssen.In order to avoid the structural difficulties occurring in this known solution, is also it has already been proposed to dispense with the strict application of the principle of the cooled chamber and that with parts of the corpuscular beam device located at room temperature in thermally conductive Bringing connected objects into a pot-like part floating freely, which in turn is in good heat-conducting connection with the freezer. That pot-like part that thus corresponds to the cooled second cartridge part in the known construction described above, is located in the bore of the objective lens of the respective device, as the object must be inserted more or less far into the lens bore. As a result of the corpuscular beam optical From aspects of limited diameter of the lens bore, this can have the consequence that icing of the aperture or hole provided for the passage of the corpuscular beam occurs at the bottom of the pot-like part. Such icing can, again as a result of the limited Diameter, an adverse astigmatism of the lens, which, like the Object contamination with corpuscular beam devices must be avoided. Furthermore, the provision limits . a pot-like, cooled part in the lens bore allows the object to be adjusted, which can be achieved not only with regard to an object adjustment table, for example Movement in a plane transverse to the corpuscular beam device has a disadvantageous effect, but also if, for example, object tipping cartridges have to be inserted into the bore of the lens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Korpuskularstrahlgerät mit axialer Einführung der Objektpatrone die Objektraumkühlung so zu gestalten, daß eine ausreichende transversale Verstellfreiheit der Objektpatrone gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch! gelöst, daß die gekühlte Wand durch die innere Mantelfläche einer Bohrung eines im Linsenspalt angeordneten und sich senkrecht zur Linsenachse erstreckenden ring- oder scheibenförmigen Bauteiles gebildet ist, wobei der Durchmesser der Bohrung zumindest gleich deni Durchmesser der Linsenbohrung ist.The invention is based on the object of a particle beam device with axial introduction of the specimen cartridge to design the specimen space cooling so that sufficient transversal freedom of adjustment the object cartridge is guaranteed. This object is achieved according to the invention! solved, that the cooled wall through the inner surface of a bore of a arranged in the lens gap and is formed perpendicular to the lens axis extending annular or disk-shaped component, wherein the diameter of the bore is at least equal to the diameter of the lens bore.

Infolge dieses Abgehens vom Prinzip der das Objekt umgebenden gekühlten Kammer ist es also nicht erforderlich, gekühlte Teile innerhalb der zur Aufnahme des Objektes bzw. der Objektpatrone dienenden Linsenbohrung vorzusehen, so daß diese Bohrung unter Berücksichtigung der elektronenoptischen Forderungen im Hinblick auf die gewünschte Bewegungsmöglichkeit des Objektes bemessen werden kann. Das hat in für die Bildentstehung vorteilhafter Weise zur Folge, daß zur Ermöglichung ein und derselben Objektbewegung eine Linsenbohrung kleineren Durchmessers vorgesehen werden kann.As a result of this departure from the principle of the cooled chamber surrounding the object, it is not required, cooled parts within the serving for receiving the object or the object cartridge Provide lens hole so that this hole taking into account the electron optical Requirements are measured in terms of the desired movement of the object can. This has the consequence, in an advantageous manner for the creation of the image, that a and a lens bore of smaller diameter can be provided for the same object movement.

Es sei an dieser Stelle zur Erläuterung des Begriffes »Linsenspalt« eingefügt, daß die Erfindung sowohl bei elektrostatischen als auch bei permanent- oder elektromagnetischen Linsen Anwendung finden kann. Im Falle elektrostatischer Linsen befindet sich das gekühlte Teil zwischen zwei Elektroden der Linse, während bei elektromagnetischen Linsen der Spalt in bekannter Weise zwischen den beiden Polschuhen der Linse verläuft.It should be added at this point to explain the term "lens gap" that the invention find application in both electrostatic and permanent or electromagnetic lenses can. In the case of electrostatic lenses, the cooled part is located between two electrodes of the Lens, while in electromagnetic lenses the gap between the two pole pieces is known the lens runs.

Bei Elektronenmikroskopen, in die das Objekt von der Seite her, d. h. durch eine quer zum Elektronenstrahl erfolgende Bewegung, in den Spalt der Objektivlinse eingeführt wird, ist es bekannt, in dem Linsenspalt zwei in einem sich in Richtung der Linsenachse erstreckenden Abstand angeordnete gekühlte Flächen vorzusehen, die mit je einer Bohrung zum Durchtritt des Elektronenstrahles versehen sind und zwischen sich das Objekt einschließen (vgl. die deutsche Auslegeschrift 1152 766). Diese Konstruktion betrifft aber, wie bemerkt, speziell ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, in die das Objekt von der Seite her eingeführt wird. Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf einen solchen Korpuskularstrahlapparat, bei dem die Einführung des Objektes in die Objektivlinse durch Bewegung der Objektpatrone in Richtung des Elektronenstrahles, also bei Geräten mit senkrecht stehender Achse durch Bewegung von oben oder von untenIn the case of electron microscopes, into which the object is viewed from the side, i.e. H. by one across the electron beam subsequent movement, is introduced into the gap of the objective lens, it is known in which Lens gap two arranged at a distance extending in the direction of the lens axis Provide areas that are each provided with a hole for the passage of the electron beam and enclose the object between them (cf. German Auslegeschrift 1152 766). This construction but, as noted, relates specifically to an electron microscope with an objective lens into which the Object is introduced from the side. In contrast, the invention relates to such Corpuscular beam apparatus, in which the introduction of the object into the objective lens by movement of the specimen cartridge in the direction of the electron beam, i.e. for devices with a vertical position Axis by moving from above or below

her, erfolgt Für Korpuskularstrahlgeräte mit einer derartigen Objekteinführung sind bisher lediglich die eingangs beschriebenen,, im wesentlichen nach dem Prinzip der gekühlten Kammer arbeitenden Lösungen bekannt bzw. vorgeschlagen.for corpuscular beam devices with such an object introduction are only the initially described, working essentially on the principle of the cooled chamber solutions known or proposed.

Beispielsweise bei einem mit magnetischen Linsen ausgerüsteten Korpuskularstrahlgerät besitzt die Linsenbohrung häufig in Richtung der Linsenachse aufeinanderfolgende Bereiche verschiedener Durchmesser. So besitzt der zur Aufnahme des Objektes eingerichtete Polschuh eine Linsenbohrung größeren Durchmessers als der andere Polschuh. In diesem Falle wird man bei der Erfindung den Durchmesser der Bohrung des gekühlten Teiles zumindest ungefähr gleich dem größten Durchmesser der Linsenbohrung wählen*For example, in a particle beam device equipped with magnetic lenses, the Lens drilling often in the direction of the lens axis successive areas of different diameters. So it has to take up the object established pole piece a lens hole of larger diameter than the other pole piece. In this In the case of the invention, the diameter of the bore of the cooled part will be at least approximately select equal to the largest diameter of the lens hole *

Wesentlich für die Kühlwirkung ist die Größe der dem Objekt gegenüberstehenden gekühlten Fläche, wobei verständlicherweise auch solche gekühlten Flächen eine Wirkung hinsichtlich der Vermeidung der Objektverschmutzung ausüben, die in der Nähe des Objektes, aber nicht diesem unmittelbar gegenüberstehend, angeordnet sind. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung weist zur Vergrößerung der Fläche der gekühlten Wand die Bohrung in dem gekühlten Teil Bereiche verschiedener Durchmesser auf. Durch eine derartige Profilierung wird also die dem Objekt zugekehrte Fläche der gekühlten Wand vergrößert. Dabei wird man dafür sorgen, daß der kleinste Durchmesser der Bohrung in dem gekühlten Teil zumindest ungefähr gleich dem Durchmesser bzw. dem größten Durchmesser der Linsenbohrung ist.The size of the cooled surface facing the object is essential for the cooling effect, Understandably, such cooled surfaces also have an effect in terms of avoidance exercise pollution in the vicinity of the object, but not directly opposite it, are arranged. In an expedient embodiment of the invention, it has to be enlarged the area of the cooled wall the hole in the cooled part areas of different Diameter on. With such a profiling, the surface facing the object becomes the cooled one Wall enlarged. You will ensure that the smallest diameter of the hole in the cooled part at least approximately equal to the diameter or the largest diameter of the Lens drilling is.

Grundsätzlich ist es möglich, das gekühlte Teil unter Zwischenfügung geeigneter Wärmeisolationen unmittelbar an die den Linsenspalt in Achsrichtung der Linse begrenzenden Teile derselben angrenzen zu lassen. Um jedoch auch die entsprechenden Flächen des gekühlten Teiles hinsichtlich der beabsichtigten Verringerung der Objektverschmutzung ausnützen zu können, wird vorgeschlagen, zwischen dem gekühlten Teil einerseits und den den Linsenspalt in Achsrichtung der Linse begrenzenden Teilen derselben andererseits schmale Spalte bestehenzulassen. Die Wirkung der dann frei liegenden gekühlten Flächen kann in ähnlicher Weise wie bei der Fläche 4er Bohrung dadurch vergrößert werden, daß die diesen Spalten gegenüberstehenden Flächen des gekühlten Teiles ein Profil tragen. Dies läuft wiederum auf eine Vergrößerung der gekühlten Fläche hinaus.In principle, it is possible to apply suitable thermal insulation to the cooled part directly adjoin the parts of the lens delimiting the lens gap in the axial direction of the lens allow. However, to also the corresponding surfaces of the cooled part with regard to the intended To be able to take advantage of the reduction in object pollution, it is proposed that between the cooled part on the one hand and the parts delimiting the lens gap in the axial direction of the lens the same, on the other hand, to leave narrow gaps. The effect of the then exposed cooled Areas can be enlarged in a similar way as with the area 4-hole in that the surfaces of the cooled part facing these columns bear a profile. This runs in turn to an enlargement of the cooled surface.

Um das Zuströmen von im Vakuum verbliebenen Atomen und/oder Molekülen von Restgasen bzw. -dämpfen in den Bereich des Objektes möglichst zu verhindern, ist bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung in der Linse auf der der Objekt- patrone abgekehrten Seite des gekühlten Teiles eine ungekühlte Blende mit kleinem Öffnungsdurchmesser angeordnet. Der Öffnungsdurchmesser dieser Blende kann ohne Gefahr des Auftretens eines störenden Astigmatismus durch Vereisung sehr klein gewählt werden, weil diese Blende nicht gekühlt ist. Sie wirkt daher auch nicht als Kühlfalle, sondern lediglich als Strömungswiderstand für Kohlenwasserstoffe.In order to prevent the influx of atoms and / or molecules from residual gases or -to prevent damping in the area of the object as much as possible, is in an expedient embodiment of the invention in the lens on the object- The side of the cooled part facing away from the cartridge has an uncooled aperture with a small opening diameter arranged. The opening diameter of this diaphragm can be used without the risk of a disturbance occurring Astigmatism due to icing can be chosen to be very small because this diaphragm is not cooled. she therefore does not act as a cold trap, but only as a flow resistance for hydrocarbons.

Um das Objekt möglichst ungehindert dem Einfluß der Flächen des gekühlten Teiles im Linsenspalt auszusetzen, hält die Objektpatrone das Objekt zweckmäßigerweise mittels Stegen, Drähten, Geflechten od. dgl. frei schwebend in der Linsenbohrung. Damit können die gekühlten Flächen praktisch ungehindert in die gesamte Objektumgebung »durchgreifen«.Around the object as unhindered as possible the influence of the surfaces of the cooled part in the lens gap expose, the object cartridge holds the object expediently by means of bars, wires, braids or the like floating freely in the lens bore. This allows the cooled surfaces to be practical "Reach through" unhindered in the entire object environment.

Das gekühlte Teil im Linsenspalt kann quer zur Linsenachse verlaufende Bohrungen zur Aufnahme von Halte- oder Betätigungselementen für Blenden od. dgl. aufweisen, die innerhalb der Linsenbohrung, vorzugsweise im Linsenspalt) benötigt werden. Irgendwelche Dichtungen od. dgl. zur Durchführung dieser Elemente wird man dabei möglichst weit außerhalb der Linsenbohrung anordnen, so daß von diesen abgegebene Gase und/oder Dämpfe durch die Flächen des gekühlten Teiles zurückgehalten werden.The cooled part in the lens gap can be transverse to the Bores running through the lens axis to accommodate holding or actuating elements for panels or the like, which are required within the lens bore, preferably in the lens gap). Any seals or the like for the implementation of these elements will go as far as possible Arrange outside the lens bore, so that gases and / or vapors emitted by these through the Surfaces of the cooled part are retained.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß auf der der Linse abgekehrten Seite der Objektpatrone ein weiteres ring- oder scheibenförmiges gekühltes Teil angeordnet ist, das eine Öffnung mit einem das Hindurchführen der Objektpatrone zulassenden Durchmesser besitzt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung befindet sich das Objekt also innerhalb einer Kühlanordnung, die auf der einen Seite durch das im Linsenspalt befindliche gekühlte Teil, zweckmäßigerweise in Verbindung mit der üngekühlten Blende, und auf der anderen Seite durch das weitere gekühlte Teil gebildet ist. Man wird das weitere gekühlte Teil —- wie übrigens auch das im Spalt befindliche gekühlte Teil — möglichst groß machen bzw. mit möglichst großen Oberflächen (Profilierung) versehen, um dadurch den im Verhältnis zu einer gekühlten Kammer relativ großen Abständen zwischen den gekühlten Teilen einerseits und dem gegen Verschmutzung zu schützenden Objekt andererseits Rechnung zu tragen. Es hat sich gezeigt, daß bei Berücksichtigung dieses Gesichtspunktes keine Verringerung der erstrebten Wirkung gegenüber einer mit einer gekühlten Kammer arbeitenden Anordnung zu beobachten ist.An advantageous development of the invention is characterized in that on the lens remote side of the specimen cartridge, another ring-shaped or disc-shaped cooled part is arranged is, which is an opening with a diameter allowing the specimen cartridge to pass through owns. In this embodiment of the invention, the object is located within a cooling arrangement, the one on the one hand through the cooled part located in the lens gap, expediently in connection with the uncooled panel, and on the other side by the further cooled one Part is formed. One becomes the further cooled part - as incidentally also the one located in the gap Cooled part - make it as large as possible or provide the largest possible surface (profiling) in order to thereby the relatively large distances between the cooled chambers in relation to a cooled chamber Share on the one hand and the object to be protected against pollution on the other carry. It has been shown that when this point of view is taken into account, no reduction is sought Effect against an arrangement working with a cooled chamber can be observed is.

. Das weitere gekühlte Teil kann mit einer weiteren Tiefkühlvorrichtung oder über zusätzliche wärmeleitende Verbindungselemente mit derselben Tiefkühlquelle in Verbindung stehen. Besonders zweckmäßig ist es aber, das weitere gekühlte Teil mittels wärmeleitender Verbindungselemente an dem im Linsenspalt angeordneten gekühlten Teil wärmeleitend zu halten. Hierdurch werden getrennte Mittel zur Halterung und zur Kühlung des weiteren gekühlten Teiles sowie zusätzliche Durchführungen durch die Wand des Vakuumraumes des Korpuskularstrahlapparates vermieden.. The further cooled part can be made with a further freezer or via additional heat-conducting Fasteners are connected to the same source of freezing. Particularly useful it is, however, the further cooled part by means of thermally conductive connecting elements on the im Lens gap arranged to keep the cooled part thermally conductive. This creates separate resources for holding and cooling the further cooled part as well as additional feedthroughs the wall of the vacuum space of the corpuscular beam apparatus avoided.

Bei einem mit einem Objektverstelltisch, in den die Objektpatrone eingesetzt ist, ausgerüsteten Gerät wird man das weitere gekühlte Teil auf der der Linse abgekehrten Seite des Tisches unter Bildung eines möglichst kleinen Zwischenraumes anordnen. Je größer dieser Zwischenraum ist, desto größer ist auch die Möglichkeit, daß Atome und/öder Moleküle, die zur Verschmutzung beitragen können, an das Objekt gelangen. Dies beruht darauf, daß der Saugwiderstand dieses Zwischenraumes verständlicherweise um so größer ist, je kleiner der Zwischenraum ist und daß die Wahrscheinlichkeit des Abfangens derartiger Atome und/oder Moleküle durch die kalten Flächen des weiteren gekühlten Teiles ebenfalls um so größer ist, je kleiner dieser Zwischenraum bemessen ist. In the case of a device equipped with an object moving table in which the object cartridge is inserted the further cooled part on the side of the table facing away from the lens is used to form a Arrange the smallest possible space. The larger this gap, the larger it is also the possibility of atoms and / or molecules that can contribute to pollution get the object. This is due to the fact that the suction resistance of this gap is understandable the smaller the gap and the greater the probability of interception such atoms and / or molecules through the cold surfaces of the further cooled part is also larger, the smaller this gap is dimensioned.

Wählt man im Falle eines Korpuskularstrahlgerätes mit einem Objektverstelltisch in bereits be-If you choose in the case of a corpuscular beam device with an object adjustment table in already

schriebener Weise zur Halterung des weiteren gekühlten Teiles wärmeleitende Verbindungselemente mit dem im Spalt angeordneten gekühlten Teil, so umgeben diese Verbindungselemente den Objektverstelltisch in einem seine Bewegung zulassenden Abstand. ;Written way to hold the further cooled part thermally conductive connecting elements with the cooled part arranged in the gap, these connecting elements surround the object moving table at a distance that allows it to move. ;

Dem weiteren gekühlten Teil wird man im wesentlichen die Form einer Lochscheibe geben, jedoch kann es zweckmäßig sein, Ansätze vorzusehen, die von Dichtungen, gefetteten Teilen oder anderen bekannten Quellen abgegebene Gase und/oder Dämpfe abfangen. Diese Ansätze schatten also praktisch das Objekt bzw. die zu ihm führenden Zwischenräume gegen diese Verschmutzungsquellen ab. The further cooled part will essentially be given the shape of a perforated disk, but it may be expedient to provide attachments which intercept gases and / or vapors emitted by seals, greased parts or other known sources. These approaches practically shade the object or the spaces leading to it from these sources of pollution.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand des figürlich dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Wenn dabei von der Objektivlinse eines Elektronenmikroskops die Rede ist, so soll damit keine Beschränkung der Erfindung auf ein Elektronenmikroskop ausgesprochen werden. Die erfindungsgemäße Lösung kann vielmehr beispielsweise auch bei Ionenmikroskopen oder Beugungseinrichtungen Anwendung finden, d. h. immer dann, wenn eine störende Objektverschmutzung vermieden werden muß.In the following, the invention is explained using the exemplary embodiment shown in the figures. When the objective lens of an electron microscope is mentioned, it is not meant to be Limitation of the invention to an electron microscope to be pronounced. The inventive Rather, the solution can also be used, for example, in ion microscopes or diffraction devices find, d. H. whenever a disruptive object contamination is avoided got to.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine elektromagnetische Linse, deren den Fluß erzeugende Wicklung mit 1 bezeichnet ist. Der Fluß wird in den Teilen 2 und 3, die in nicht dargestellter, da an sich bekannter Weise im unteren Teil der Figur miteinander verbunden sind, dem oberen Polschuh 4 und dem unteren Polschuh 5 der Linse zugeführt. Zwischen diesen beiden Polschuhen erstreckt sich der Linsenspalt 6, in dem erfindungsgemaß das in diesem Ausführungsbeispiel scheibenförmige, gekühlte Teil 7 angeordnet ist. Das Teil 7 steht in der dargestellten Ausführungsform über die Kühlstange 8 mit einer Tiefkühlvorrichtung, beispielsweise einem mit flüssiger Luft oder einem anderen flüssigen Gas gefüllten Gefäß, in wärmeleitender Verbindung. Dabei kann dieses Gefäß innerhalb oder außerhalb der in der Figur nicht dargestellten Gehäusewand des Vakuumraumes des Korpuskularstrahlgerätes vorgesehen sein. Verständlicherweise ist es auch möglich, das Tiefkühlmittel selbst an das gekühlte Teil 7 heranzuführen.In the illustrated embodiment, it is an electromagnetic lens whose the Flux generating winding is denoted by 1. The flow is in parts 2 and 3, which are not shown, since, in a known manner, are connected to one another in the lower part of the figure, the upper Pole piece 4 and the lower pole piece 5 fed to the lens. Extends between these two pole pieces the lens gap 6, in which, according to the invention, the disk-shaped, cooled part 7 is arranged. In the embodiment shown, the part 7 is above the cooling rod 8 with a freezer, for example one with liquid air or another liquid gas-filled vessel, in a thermally conductive connection. This vessel can be inside or outside the housing wall, not shown in the figure, of the vacuum space of the particle beam device be provided. Understandably, it is also possible to connect the freezer to the bring cooled part 7.

In die Linsenbohrung 9 ragt die Objektpatrone 10 mit ihrem in der Figur unteren Ende hinein. Das Objekt selbst befindet sich auf dem beispielsweise als Blende ausgebildeten Objektträger 11, der in diesem Ausführungsbeispiel infolge Verwendung von Haltestreben 12 und 13 innerhalb der Linsenbohrung 9 frei schwebend von der Objektpatrone 10 gehalten ist.The object cartridge 10 protrudes into the lens bore 9 with its lower end in the figure. The object itself is located on the specimen slide 11, designed for example as a diaphragm, which is in this Embodiment as a result of the use of retaining struts 12 and 13 within the lens bore 9 is held in a freely floating manner by the object cartridge 10.

Die Objektpatrone 10 ist ihrerseits in den Objektverstelltisch 14 eingesetzt, der zu diesem Zweck die konische Ausnehmung 15 besitzt. Dieser Objektverstelltisch ist mit nicht dargestellten, an sich bekannten Mitteln zur Verschiebung quer zur Achse A ausgerüstet, die mit ihren Betätigungsmitteln vakuumdicht durch das Gehäuse des Korpuskularstrahlgerätes hindurchgeführt sind.The specimen cartridge 10 is for its part inserted into the specimen displacement table 14, which has the conical recess 15 for this purpose. This object adjustment table is equipped with means, not shown, known per se for displacement transversely to the axis A , which, with their actuating means, are passed through the housing of the corpuscular beam device in a vacuum-tight manner.

Von wesentlicher Bedeutung ist jedoch das gekühlte Teil 7 in dem Linsenspalt 6. Dieses Teil bewirkt insbesondere mittels seiner Bohrungsfläche 16 die gewünschte Vermeidung oder Verringerung der Verschmutzung des auf dem Objektträger 11 angeordneten Objektes. Um diese gekühlte Fläche 16 möglichst groß zu halten, ohne dabei den Linsenspalt 6 in unzulässiger Weise vergrößern zu müssen, besitzt die Fläche 16 eine Profilierung, die durch die Eindrehung 17 angedeutet ist.Of essential importance, however, is the cooled part 7 in the lens gap 6. This part has the effect in particular by means of its bore surface 16, the desired avoidance or reduction of Soiling of the object arranged on the slide 11. Around this cooled surface 16 to keep it as large as possible without having to enlarge the lens gap 6 in an inadmissible manner, the surface 16 has a profile which is indicated by the recess 17.

Aus demselben Grunde sind zwischen dem gekühlten Teil 7 einerseits und den beiden Polschuhen 4 und 5 der Linse andererseits kleine Zwischenräume 18 und 19 vorgesehen und auf der in der Figur oberen Fläche Ta des gekühlten Teiles 7 Profilierungen 17a angebracht.For the same reason, small spaces 18 and 19 are provided between the cooled part 7 on the one hand and the two pole pieces 4 and 5 of the lens on the other hand, and profilings 17a are applied to the upper surface Ta of the cooled part 7 in the figure.

Um anzudeuten, daß diese Profilierungen 17 a ebenso wie die entsprechenden Vergrößerungen 17 der Bohrungsfläche 16 des gekühlten Teiles 7 lediglich zusätzliche Maßnahmen darstellen, ist im linken Teil der Figur die Oberfläche des gekühlten Teiles 7 ohne derartige Profilierungen dargestellt.To indicate that these profiles 17 a as well as the corresponding enlargements 17 the bore surface 16 of the cooled part 7 merely represent additional measures, is in the left Part of the figure shows the surface of the cooled part 7 without such profiling.

Bei dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel ist oberhalb des die Objektpatrone 10 aufnehmenden Präparatverstelltisches 14 das weitere gekühlte Teil 20 vorgesehen. Dieses Teil wird mittels aus gut wärmeleitendem Material bestehender Haltestreben 21 und 22 in erforderlicher Anzahl an dem ersterwähnten gekühlten Teil 7 im Linsenspalt 6 gehalten und durch diese Verbindungselemente 21 und 22 über das Teil 7 und die Kühlstange 8 mit derselben Kühlmittelquelle verbunden. Man erkennt, daß das weitere gekühlte Teil 20 die Ausnehmung 23 solchen Durchmessers aufweist, daß diese Ausnehmung nicht nur den Durchtritt des Elektronenstrahles längs der Achsel, sondern auch das Hindurchführen der Objektpatrone 10 zum Zwecke des Ausschleusens bzw. des Einbringens des Objektes in die Linse ermöglicht.In the exemplary embodiment shown in the figures, the object cartridge 10 is above the object cartridge Specimen adjustment table 14, the further cooled part 20 is provided. This part is by means of made of highly thermally conductive material holding struts 21 and 22 in the required number on the The first-mentioned cooled part 7 held in the lens gap 6 and by these connecting elements 21 and 22 connected via the part 7 and the cooling rod 8 to the same coolant source. You can see that further cooled part 20 has the recess 23 of such a diameter that this recess does not only the passage of the electron beam along the armpit, but also the passage of the specimen cartridge 10 allows for the purpose of discharging or introducing the object into the lens.

Der Zwischenraum 24 zwischen dem letztgenannten weiteren gekühlten Teil 20 einerseits und dem Objektverstelltisch 14 andererseits ist wiederum möglichst klein gehalten, damit auch dieser Zwischenraum einen großen Saugwiderstand für im Vakuum etwa noch enthaltene Kohlenwasserstoffatome und/ oder -moleküle darstellt.The space 24 between the last-mentioned further cooled part 20 on the one hand and the Object adjustment table 14, on the other hand, is again kept as small as possible, so that this space is also kept a large suction resistance for any hydrocarbon atoms still contained in the vacuum and / or molecules.

Zur Unterstützung der die zur Verschmutzung beitragenden. Teilchen bindenden Wirkung sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Molekularsiebe in Form von Zeolith vorgesehen, das — gegebenenfalls in einer geeignet bemessenen Vertiefung — bei 25 auf dem weiteren gekühlten Teil 20 angeordnet ist.In support of those contributing to pollution. Particle-binding effects are molecular sieves in the illustrated embodiment Form of zeolite provided, which - if necessary in a suitably sized recess - at 25 is arranged on the further cooled part 20.

Bei der Verwendung derartiger Molekularsiebe kann es zweckmäßig sein, das entsprechende gekühlte Teil mit Möglichkeiten zur Aufheizung, also beispielsweise einer Heizwicklung, auszurüsten.When using such molecular sieves, it can be advantageous to use the corresponding cooled To equip part with options for heating, for example a heating coil.

Beispielsweise kann es erwünscht sein, die Untersuchung eines Objektes bei tieferen Objekttemperaturen durchzuführen, ohne dabei auf die gegebene Verringerung der Objektverschmutzung zu verzichten. In diesem Falle kann eine thermisch leitende Verbindung, beispielsweise ein Metallgeflecht oder eine Metallfeder, zwischen dem gekühlten Teil 7 im Linsenspalt 6 einerseits und dem Träger 11 andererseits vorgesehen sein. Es kann auch eine solche Patrone Anwendung finden, die beispielsweise zur Herstellung stereoskopischer Bilder des Objektes eine Kippbewegung desselben auszuführen gestattet. Ein Vorteil ist gerade darin zu sehen, daß infolge Fehlens gekühlter Teile in der Linsenbohrung 9 der gesamte Durchmesser derselben zur Ausführung von Objektbewegungen zur Verfügung steht.For example, it may be desirable to examine an object at lower object temperatures to be carried out without having to forego the given reduction in object soiling. In this case, a thermally conductive connection, for example a metal mesh or a metal spring between the cooled part 7 in the lens gap 6 on the one hand and the carrier 11 on the other hand be provided. Such a cartridge can also be used, for example for production Allow stereoscopic images of the object to perform a tilting movement of the same. A The advantage is to be seen in the fact that, due to the lack of cooled parts in the lens bore 9, the entire Diameter of the same for performing object movements is available.

Während bisher im wesentlichen auf die gekühlten Teile des Korpuskularstrahlapparats eingegangen wurde, ist die Blende 26, die einen sehr kleinen Boh-While so far essentially dealt with the cooled parts of the corpuscular beam apparatus is the aperture 26, which has a very small

rungsdurchmesser besitzt, in den sich auf Raumtemperatur befindenden unteren Linsenpolschuh 5 eingesetzt und nimmt daher ebenfalls Raumtemperatur an. Sie wirkt daher nicht als Kryopumpe, sondern lediglich als sehr großer Saugwiderstand für die im Bereich des Objektes infolge· Verschmutzungsgefahr unerwünschter Kohlenwasserstoffteilchen.Approximate diameter has, inserted into the lower lens pole piece 5, which is at room temperature and therefore also assumes room temperature. It therefore does not act as a cryopump, but only as a very high suction resistance for those in the area of the object due to the risk of contamination undesirable hydrocarbon particles.

Ferner können in dem gekühlten Teil 7 radial verlaufende Ausnehmungen 27 vorgesehen sein, durch die Betätigungs- oder Halteeinrichtungen für Blenden od. dgl., die im Bereich des Linsenspaltes benötigt werden, hingeführt werden können.Furthermore, radially extending recesses 27 can be provided in the cooled part 7 through the actuating or holding devices for diaphragms or the like, which are required in the area of the lens gap can be led.

Die Objektkühlung ist auch nicht auf eine außerhalb des Gerätes angeordnete, über die Stange 8 mit dem Teil 7 in Verbindung stehende Kühlmittelquelle beschränkt. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Kühlmittel in das Gerät hineinzuführen und in Hohlräumen in den gekühlten Teilen 7 und/oder 20 zu verdampfen.The object cooling is also not arranged outside the device via the rod 8 the part 7 associated coolant source limited. In principle, it is also possible that To feed coolant into the device and in cavities in the cooled parts 7 and / or 20 evaporate.

Es ist auch möglich, daß das zweite gekühlte Teil unmittelbar mit dem Kühlmittel in wärmeleitender Verbindung steht, also beispielsweise die Stange 8 an ihm angreift.It is also possible that the second cooled part is directly thermally conductive with the coolant Connection is, so for example, the rod 8 engages him.

Claims

Patent claims:

1. Corpuscular beam apparatus working on the pump, in particular an electron microscope, with an object cartridge which, for the purpose of introducing an object into the bore of an objective lens is movable in the direction of the lens axis, as well as with a thermally conductive connection with a freezer that does not affect the lens field, the surrounds the introduced object with a cooled wall to reduce its pollution, characterized in that the cooled wall through the inner jacket surface (16) a bore of a arranged in the lens gap (6) and perpendicular to the lens axis extending annular or disc-shaped component (7) is formed, the diameter the bore is at least equal to the diameter of the lens bore (9).

2. corpuscular beam apparatus according to claim 1, characterized in that with a lens bore with successive areas of different diameters in the direction of the lens axis the diameter of the bore of the cooled part is at least equal to the largest diameter of the lens bore.

3. corpuscular beam apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that for magnification the area of the cooled wall the hole in the cooled part areas of different Has diameter.

4. corpuscular beam apparatus according to claim 3, characterized in that the smallest diameter of the bore in the cooled part is at least equal to the diameter or the largest diameter of the lens bore.

5. Corpuscular beam apparatus according to one of the

Claims 1 to 4, characterized in that between the cooled part on the one hand and the the other hand, narrow the lens gap delimiting parts of the lens in the axial direction of the lens Column exist.

6. corpuscular beam apparatus according to claim 5, characterized in that these columns opposite surfaces of the cooled part wear a profile.

7. corpuscular beam apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that an uncooled part in the lens on the side of the cooled part facing away from the specimen cartridge Aperture is arranged with a small opening diameter.

8. corpuscular beam apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the object cartridge floats the object freely in the by means of bars, wires or braids Lens bore holds.

9. corpuscular beam apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the cooled part, bores running transversely to the lens axis for receiving holding or Has actuators for panels.

10. corpuscular beam apparatus according to any one of claims 1 to 9, characterized in that on the side of the specimen cartridge facing away from the lens another ring-shaped or disk-shaped one cooled part is arranged, which has an opening with a passage of the specimen cartridge permissible diameter.

11. corpuscular beam apparatus according to claim 10, characterized in that the further cooled part by means of thermally conductive connecting elements on the one arranged in the lens gap cooled part is kept thermally conductive.

12. corpuscular beam apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the other cooled part in one with an object adjustment table in which the object cartridge is used, equipped device on the side of the table facing away from the lens with formation as small a space as possible is arranged.

13. corpuscular beam apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that the connecting elements make up the object verso table surrounded at a distance that allows it to move.

14. Corpuscular beam apparatus according to one of claims 10 to 13, characterized in that that the further cooled part has approaches that are released by seals or greased components Catch gases and / or vapors.

15. Corpuscular beam apparatus according to one of claims 1 to 14, characterized in that a thermally conductive connection for examining an object at lower temperatures is arranged between the cooled part and a slide.

1 sheet of drawings 009 587/130