DE3010376A1

DE3010376A1 - Abschirmzylinder fuer ein magnetisches ablenksystem

Info

Publication number: DE3010376A1
Application number: DE19803010376
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 1000 Berlin Anger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-03-18
Filing date: 1980-03-18
Publication date: 1981-09-24

Description

Abschiziiizvlinder ftir ein magnetisches Ablenksvstem
Die Erfindung betrifft einen elektrisch leitenden Abschirmzylinder im Innern der magnetisch arbeitenden Stufen eines ein- oder mehrstufigen, zumindest teilweise magnetischen Ablenksystems zum schnellen Auslenken eines im Vakuum geführten Korpuskularstrahls.
Bei vielen elektronenoptischen Geräten, z.B. bei Rasterelektronenmikroskopen oder Elektronenstrahlschreibern für die Halbleitertechnologie, muß ein-Elektronenstrahl über ein Tsrget im Vakuum gerastert werden. Dazu erzeugt man vorzugsweise mit Hilfe von Spulensystemen ein magnetisches, zeitlich veränderliches Ablenkfeld, das die Elektronen in gewünschter Weise ablenkt. Der Träger der Ablenkspulen socke dabei aus einem nichtleitenden Material bestehen, da in einem leitenden Träger entstehende Wirbelströme das Ablenkfeld verzerren und die Ablenkgeschwindigkeit herabsenken -würden.
Trotzdem darf sich das Ablenksystem nicht durch z.B.
vom Target gestreute Elektronen aufladen, da solche Aufladungen unerwUnschte und undefinierbare Verschiebungen des Elektronenstrahls zur Folge hätten.
Zur Vermeidung dieser störenden Aufladung ist bereits bekannt, ein metallisches Röhrchen im Innern des entsprechenden Ablenksystems einzusetzen. In der Wand eines solchen Röhrchens induziert das Ablenkfeld Wirbelströme, die das Bblenkfeld im Innern des Röhrchens und damit im Bereich des abzulenkenden Elektronenstrahls mit steigender Ablenkfrequenz zunehmend schwächen; der Effekt ist verwandt mit dem bekannten Skin-Effekt.
Bekannte Röhrchen sind daher möglichst dünnwandig und aus relativ schlechtleitendem Metall (z.B. Chroman-Stahl) ausgeführt. Für ein Rasterelektronenmikroskop mit Ablenkfrequenzen bis zu ca. 20 kHz erfüllt ein solches Röhrchen seinen Zweck; es ergeben sich keine merklichen Störungen. Bei einem Elektronenstrahlschreiber hingegen mit Frequenzen größer als 1 NEIz ergibt sich bereits eine erhebliche Feldschwächung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach herzustellenden Abschirmzylinder anzugeben, der ohne nennenswerte Feldschwächung eine elektrostatische Aufladung verhindert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abschirmzylinder aus einem Röhrchen aus nichtleitendem Material besteht und auf seiner Innenseite mit Graphit beschichtet ist.
Nach eigenen Untersuchungen zeichnet sich das Graphit trotz seiner relativ geringen Leitfähigkeit dadurch aus, daß es praktisch nicht oder nur sehr gering zu Aufladungen neigt. Eine weitere denkbare Lösung der gestellten Aufgabe bestünde darin, das Röhrchen aus nichtleitendem Material innen zu metallisieren. Dieser Prozeß ist Jedoch technologisch aufwendig. Außerdem mUßte wegen der höheren Leitfähigkeit die Schichtdicke wesentlich dünner sein als bei Graphit. Eine Abschätzung der Schichtdicke erhält man aus der Bedingung, daß die Schichtdicke klein gegen die Eindringtiefe des Wechselfeldes bei der entsprechenden Frequenz sein muß. Für eine Frequenz von beispielsweise 1 NHz ergibt sich daher für Graphit eine erlaubte Schichtdicke von etwa 0,1 mm; für Metall hingegen lediglich 5 bis 10 Bei der dtlnnen Metallschicht besteht sehr leicht die Gefahr der Beschädigung oder bereits bei der Herstellung der nicht voll.tändigaiMetallisierung. Die wesentlich dickere Graphitschicht fst sehr viel sicherer.
Als nichtleitendes Material für die Röhrchen kann vorteilhaft Kunststoff, z.B. Polyamid oder bearbeitbare Keramik verwendet werden.
Aus vakuumtechnischen Gründen und wegen der Wärmeableitung von den Ablenkspulen ist es günstiger, das Ablenksystem außerhalb des Vakuums für den Korpuskularstrahl anzuordnen. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist daher vorgesehen, daß das Röhrchen gleichzeitig zur Vakuumführung dient. Es muß dazu mechanisch ausreichend stabil aufgebaut sein.
Die dicke Graphitschicht im Innern des Röhrchens läßt sich besonders einfach mit handelsüblichen Sprays oder Emulsionen durchführen. Anhand einer Figur wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
In der Figur ist schematisch und nicht maßstabgerecht im Schnitt ein Ablenksystem mit zwei Ablenkspulen 1 und 1' dargestellt,zwischen denen sich der erfindungsgemäß Abschirmzylinder 3 befindet. Dieser besteht in diesem iusführungsbeispiel aus einem Kunststoffröhrchen 4, das auf seiner Innenseite mit der Graphitschicht 5 versehen ist. Durch den Pfeil 6 ist der Korpuskularstrahl angedeutet. Es kann sich dabei beispielsweise um den Elektronenstrahl in einem Elektronenstrahlschreiber oder aber auch um den Ionenstrahl in einem Ionenbearbeitungsgerät handeln. Die Stirnflächen 41 bzw. 42 des Röhrchens 4 sind derart plangeschliffen, daß sie gleichzeitig als Dichtflächen für die Vakuumführung dienen können. Die Ablenkspulen 1 und 1' liegen dann außerhalb des Vakuums in einer Gasatmosphäre, üblicherweise Luft, wodurch die Wärmeableitung erheblich verbessere ist.
6 PatentansprUche 1 Figur

Claims

PatentansprUche . Elektrisch leitender Abschirmzylinder im Innern der magnetisch arbeitenden Stufen eines ein- oder mehrstufigen, zumindest teilweise magnetischen Ablenksystems zum schnellen Auslenken eines im Vakuum gefUhrten Korpuskularstrahis , d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß der Abschirmzylinder (3) aus einem Röhrchen (4) aus nichtleitendem Material besteht und auf seiner Innenseite mit Graphit (5) beschichtet ist.
2. Abschirmzylinder nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Röhrchen (4) aus Kunststoff besteht.
3. Abschirmzylinder nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Röhrchen aus Keramik besteht.
4. Abschirmzylinder nach einem der AnsprUche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Röhrchen (4) gleichzeitig zur VakuumfUhrung dient.
5. Verfahren zur Beschichtung eines Röhrchens nach einem der AnsprUche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Graphit in Sprayform aufgebracht wird.
6. Verfahren zur Beschichtung eines Röhrchens nach einem der Anspruche 1 bis 4 , d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Graphit aus einer Emulsion aufgebracht wird.