DE3022095A1

DE3022095A1 - Verfahren und vorrichtung zur anbringung von zu untersuchenden teilen in der vakuumkammer eines elektronenmikroskops

Info

Publication number: DE3022095A1
Application number: DE3022095A
Authority: DE
Inventors: Cosimo Gabriele; Walter Hotz; Francesco Porro
Original assignee: Costruzioni Aeronautiche Giovanni Augusta SpA
Current assignee: Agusta SpA
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1980-06-12
Publication date: 1980-12-18
Also published as: GB2051471A; GB2051471B; IT7968259A0; NL8003285A; JPS6346953B2; IT1165685B; FR2458892A1; CH640083A5; US4303866A; JPS563957A; FR2458892B1

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anbringung von zu untersuchenden Teilen in der Vakuumkammer eines Elektronenmikroskops, insbesondere eines Rasterelektronenmikroskops .

Bei bekannten Rasterelektronenmikroskopen werden die zu untersuchenden Teile in eine Vakuumkammer eingesetzt, die sich am unteren Ende einer elektronenoptischen Säule befindet und einen becherförmigen Körper mit im wesentlichen horizontaler | Achse aufweist, dessen Inneres durch eine seitliche Öffnung zu- ?

gänglich ist. Während der Untersuchungen wird diese mittels einer | Tür luftdicht verschlossen, die üblicherweise an einer Seitenwand | des becherförmigen Körpers angelenkt ist und bezüglich letzterem |' um eine im wesentlichen vertikale Achse zwischen einer geschlosse- I nen Stellung und einer offenen Stellung schwenkt.

Mit dieser schwenkbaren Tür ist üblicherweise ein Probenhalter verbunden, der bei geschlossener Tür in den becherförmigen Körper hineinragt und so eingerichtet ist, daß er das zu untersuchende Teil in einer Stellung hält, die längs wenigstens dreier Achsen mittels einer Mikrometer-Justiervorrichtung justiert wer-· den kann, die sich durch die Tür nach außen erstreckt.

Im allgemeinen ist das Anbringen eines Teils zur Untersuchung auf seinem Probenhalter verhältnismäßig langwierig und knifflig, da das Teil bei geöffneter Tür aufgesetzt wird und so angeordnet werden muß, daß es sich bei geschlossener Tür so nahe wie möglich an der korrekten Untersuchungsposition befindet.

Dies gelingt nicht immer leicht, und außerdem besteht immer die Gefahr, daß während der Justiervorgänge nach dem Schließen der Tür das Teil gegen eine der in der Vakuumkammer angeordneten Nachweisvorrichtungen stößt. Da dies vermieden werden muß, sind bekannte Elektronenmikroskope üblicherweise mit einem akustischen Warnsystem ausgerüstet, das warnt, wenn das zu untersuchende Teil gegen ein Hindernis stößt.

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Trotz Verwendung dieser Warnsysteme ist die Justierung des Teils vor der Untersuchung immer problematisch^und* mühselig und braucht so lange, daß die für die Untersuchung mit dem Mikroskop tatsächlich zur Verfügung stehende Zeit dr_astisch vermindert ist.

Hier schafft die Erfindung ein Verfahren, mit den die für die Justierung des zu untersuchenden Teils in der Vakuumkammer erforderliche Zeit erheblich vermindert wird, und durch das verhindert werden kann, daß das zu untersuchende Teil während dieser Justierung mit den Wänden der Vakuumkammer und/oder den darin enthaltenen Nachv/eisvorrichtungen in Berührung kommt.

In dieser Hinsicht sollte beachtet werden, daß eine solche Berührung extrem gefährlich ist und leicht zu einem Bruch des Probenhalters und/oder der Nachweisvorrichtungen infolge der Tatsache führen kann, daß, wie erwähnt, die Bewegungen auf die Probe mittels üblicherweise mechanisch arbeitender Mikrometer-Vorrichtungen übertragen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anbringung von Teilen in der Vakuumkammer eines Elektronenmikroskops, welche einen becherförmigen Körper mit einer seitlichen, luftdicht durch ein bewegliches, einen Probenhalter tragendes Verschlußelement verschließbaren Öffnung und in ihrem! Inneren eine Nachweiseinrichtung aufweist, ist gekennzeichnet durch das Anordnen des Verschlußelements in einer Offenstellung; das Anbringen eines Teils für die Untersuchung auf dem Probenhalter; das Anordnen einer transparanten, starren Maske auf dem Verschlußelement, welche durch einen becherförmigen Körper gebildet ist, der einen Hohlraum aufweist, welcher in Form und Abmessungen mit demjenigen des die Nachweiseinriehtungen auf v/eisenden feststehenden, becherförmigen Körpers übereinstimmt; das Einjustieren des zu untersuchenden Teils in die korrekte Lage für die Untersuchung; und das Bewegen des Ver-Schlußelements in seine Geschlossenstellung nach Entfernen der Maske.

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Mit dem beschriebenen Verfahren besteht durch Verwendung der transparenten Maske die Möglichkeit, in die Vakuumkammer zu sehen und daher die Probe sehr rasch und zuverlässig einzujustieren, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung des Probenhalters und/oder des Nachweissystems besteht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine starre Maske aus transparentem Material auf, die durch einen becherförmigen Körper gebildet ist, welcher einen Hohlraum aufweist, der in Form und Abmessungen mit demjenigen des mit den Nachweiseinrichtungen versehenen, feststehenden becherförmigen Körpers übereinstimmt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der einzigen Figur der beigefügten Zeichnung beschrieben, welche eine schematische perspektivische Explosionsansicht desselben darstellt.

Die Figur zeigt eine.Vakuumkammer 1 eines Rasterelektronenmikroskops, die am Fuße einer nicht gezeigten elektronenoptischen Säule angeordnet ist und einen feststehenden becherförmigen Körper 2 mit im wesentlichen horizontaler Achse aufweist, der durch eine untere Wand 3, eine Rückwand 4, eine obere Wand 5 und zwei Seitenwände 6 und 7 gebildet wird. Diese Wände definieren einen Hohlraum 8, der im wesentlichen die Form eines rechteckigen Prismas hat und mit dem Außenraum durch eine Frontöffnung 9 in Verbindung steht, die durch die Wände, 3, 5, 6 und 7 definiert wird und von einer ebenen Ringfläche 10 umgeben ist.

Im Bereich der Rückwand 4 ist in der oberen Wand 5 eine Durchgangsbohrung 11 vorgesehen, durch welche ein in der elektronenoptischen Säule erzeugter und fokussierter Elektronenstrahl in den Hohlraum 8 eindringt. Die Achse des Elektronenstrahls wird durch die Achse eines WDS-Kollimators 12, d.h., eines Rontgen-KoIlimatorsfür ein Welleniängendispersions-Nachweissystenuund durch

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die Achse eines EDS-Kollimators 13/ d.h., eines Beryllium-Kolli*- mators für ein Energiedispersions-Nachweissystem,geschnitten. Die beiden Kollimatoren 12 und 13 umfassen zwei in einer horizontalen Ebene angeordnete und gegeneinander sowie gegen die Achse der Bohrung 11 geneigte Zylinder.

In der Kammer 8 ist außerdem ein Elektronenvervielfacher 12 für Sekundärelektronen vorgesehen, der der Bildermittlung dient und aus einem geneigten Zylinder besteht, der sich von der Innenseite der Rückwand 4 nach oben erstreckt und an seinem Ende mit einem Faraday-Käfig 15 versehen ist.

Die Kammer 1 weist außerdem ein Verschließelement auf, das aus einer im wesentlichen ebenen Tür 6 mit einer seitlichen vertikalen Scharniarbuchse 17 besteht, die mittels eines Stiftes 18 an einer Gabel 19 angelenkt ist, welche starr mit der Außenseite der Wand 7 verbunden ist und über die Vorderseite der Fläche 10 vorragt. Auf der der Buchse 17 abgekehrten Seite ist die Tür 16 mit einem Fortsatz 20 versehen, welcher zwei Bohrungen 21 zur Aufnahme nicht gezeigter Schrauben aufweist, die mit Bohrungen 22 zusammenwirken, welche in einem am Körper 2 belästigten Block 23 vorgesehen sind, und so eine Verriegelung der Tür 16 in geschlosse ner Stellung gestatten. In dieser Stellung wirkt die Tür 16 über eine auf ihr vorgesehene Ringdichtung 24 mit der Ringfläche 10 dichtend zusammen.

Sich durch die Tür 16 erstreckend ist eine um eine horizontale Achse drehbare Platte 25 vorgesehen, die die Grundplatte eines Prcbenhalters 26 bildet, dessen Bewegungen von außen durch nicht gezeigte Mikrometer-Steuervorrichtungen gesteuert werden können.

Außer der Platte 25 umfaßt der Probenhalter 26 eine Führung 27, die starr mit der Innenfläche der Platte 26 verbunden ist und senkrecht zu deren Achse verläuft, sowie einen Schlitten 28 _P

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der längs der Führung 27 verschiebbar ist. Der Schlitten 28 trägt eine Führung 29, deren Achse senkrecht zur Achse der Führung 27 verläuft und die verschiebbar einen zweiten Schlitten 30 häLt. Dieser trägt einen Schlitten 31, der um eine zur Achse der Führung 29 parallele Achse schwenken kann und seinerseits einen vierten Schlitten 32 trägt,der um eine zur Achse der Führung 27 parallele Achse schwenken kann und mit welchem das (nicht gezeigte) zu untersuchende Teil verbunden werden kann.

Im Betrieb wird die Position des mit dem Schlitten 32 verbundenen, zu untersuchenden Teils bei geöffneter Tür 16 mittels einer starren Maske 33 aus transparentem Material justiert, die einen becherförmigen Körper 34, bestehend aus einer unteren Tiand 35, einer Rückwand 36, einer oberen Wand 37 und zwei Seitenwänden 38 und 39, umfaßt. Diese Wände definieren einen Hohlraum 40, der mit dem Hohlraum 8 identisch ist und mit dem Außenbereich über eine Öffnung 41- in Verbindung steht, die mit der öffnung 9 identisch und von einem Flansch 42 umgeben ist, dessen Frontfläche 43 im wesentlichen identisch mit der Fläche 10 ist.

Innerhalb der Kammer 40 sind drei Zylinder 44, 45 und 46 angeordnet, die in Lage und Abmessungen entsprechend mit den Kollimatoren 12 und 13 sowie dem Elektronenvervielfacher 14 identisch sind. Ein Gewindestift 48 ist in eine Bohrung 4 7 eingeschraubt, die in der Wand 37 an einer der Bohrung 11 entsprechenden Stelle vorgesehen ist, wobei das freie Ende 49 des Gewindestifts 48 die Fokuslage des Strahls darstellt und zwischen zwei Endlagen nach oben und unten justierbar ist, die ein optimales Variationsfeld für die Lage des Strahlfokus definieren.

Für die Einjustierung des zu untersuchenden Teils wird bei

*%]^=ι/-»0 des Flansches 42 der Dichtung 24 über den Probenhalter 26 gebracht. Durch Justierung mit den Mikrometer-Steuervorrichtungen und unter Be-

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obachtung der Bewegungen der Probe durch die durchsichtigen Wände der Maske 33 hindurch kann die Vorrichtung 26 dann so justiert werden, daß das zu untersuchende Teil in die benötigte Lage bezüglich der Zylinder 44, 45 und 46 sowie bezüglich des Punktes 4 9 gebracht wird.

Wenn die benötigte Lage erreicht ist, wird die Maske 33 entfernt und das zu untersuchende Teil durch einfaches Schließen der Tür 16 in die geforderte Lage innerhalb der Kammer 8 gebracht.

Wenn das zu untersuchende Teil kompliziert geformt ist, können mit Hilfe der Maske 33 alle Justiervorgänge aufgezeichnet werden, die notwendig sind, um die Probe aus einer sicheren Anfangslage in die geforderte Endlage zu bewegen. Wenn dann die Maske 33 entfernt ist, wird das zu untersuchende Teil in seine Anfangslage zurückgeführt, und die vorher aufgezeichneten Justiervorgänge können dann bei geschlossener Tür 16 wiederholt werden.

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Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Anbringung von zu untersuchenden Teilen in der Vakuumkammer eines Elektronenmikroskops

Priorität: 12. Juni 1979, Italien, Nr. 68 259-A/79

PATENTANSPRÜCHE

y. Verfahren zur Anbringung von zu untersuchenden Teilenin der Vakuumkammer eines Elektronenmikroskops, welche einen feststehenden, becherförmigen Körper mit einer seitlichen öffnung, die durch ein ainort Ornhanhalfor frananrioc Kowonl i^hac VorcrhlnRolonünf-

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schlossen wird,und in cfer Kammer angeordnete Nachweiseinrichtungen aufweist, gekennzeichnet durch das Anordnen des Verschlußelements in einer Offenstellung; das Anbringen eines Teils für die Untersuchung auf dem Probenhalter; das Anordnen einer durchsichtigen starren Maske, welche durch einen becherförmigen Körper mit einem Hohlraum gebildet ist, der in Form und Abmessungen mit demjenigen des mit den Nachweiseinrichtungen versehenen feststehenden

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becherförmigen Körpers übereinstimmt,, auf dem Verschluß element; das Einjustieren des zu untersuchenden Teils in die korrekte Lage für die Untersuchung; und das Bewegen des Verschlußelements in seine geschlossene Stellung nach Entfernung der Maske.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine starre Maske (33) aus durchsichtige^ Werkstoff, welche durch einen becherförmigen Körper (34) mit einem Innenhohlraum (40) gebildet ist, der in Form und Abmessungen mit demjenigen des mit den Nachweiseinrichtungen versehenen feststehenden becherförmigen Körpers (2) übereinstimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Justiereinrichtung zur Simulierung der Fokuslage eines in den feststehenden becherförmigen Körpers (2) eingeführten Elektronenstrahls durch die obere Wand (37) der Maske (33) gehend vorgesehen ist.

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