CN102414777B - 真空腔中产生真空的带电粒子光刻设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包含用于封闭一内部空间的多个壁板(510)的真空腔(400)，其中该壁板使用多个用于以预定配置对该壁板定位的连接部件(504、524、528)而可卸除地连接以形成腔室。该真空腔另外包含一或多个在该壁板的边缘处提供的密封部件(522)。该壁板经配置，使得因该内部空间形成真空而在该壁板的边缘处形成真空紧密密封。

Description

真空腔中产生真空的带电粒子光刻设备及方法
本发明的背景
1、技术领域
本发明涉及一种带电粒子光刻设备。本发明另外涉及一种在真空腔中产生真空且应用于例如带电粒子多子束光刻或检测系统的方法。本发明另外涉及此类光刻设备及支撑真空腔的框架的配置。本发明另外涉及此类光刻设备及抽汲系统的配置。
2、现有技术说明
带电粒子及光光刻机及检测机典型地在真空环境中操作。此需要真空腔足够大以放置光刻机或机器组。真空腔必须足够坚固且真空紧密以支撑所需真空，同时具有开口以供电学、光学及电力电缆进入腔室，在腔室中装载晶圆或靶材及使得可接近机器以供维修及操作需要。在涉及带电粒子机的情况下，真空腔亦必须提供屏蔽以防止外部电磁场干扰机器的操作。
先前真空腔设计具有各种缺点，诸如相对于光刻机的处理量过重，过量使用占地面积，门尺寸小及开口周围电磁屏蔽不良。先前设计需要在工厂中进行昂贵且耗时的制造制程，此制程通常在运往腔室的使用地点前需要完全装配腔室，且自工厂至其使用地点的运输成本通常较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决先前设计的缺陷的改良真空腔。根据本发明的一个方面，真空腔包含封闭内部空间的多个壁板。所述壁板使用多个连接部件进行装配以形成腔室，所述连接部件以预定配置对壁板定位。真空腔另外包含一或多个在壁板边缘处提供的密封部件，且壁板经配置使得因内部空间中形成真空而在壁板的边缘处形成真空紧密密封。
连接部件可经调适成可卸除连接壁板及使得可拆卸。连接部件优选经调适成对壁板定位，同时使壁板在小的预定范围内移动。连接部件可经调适成对壁板定位，同时在内部空间中形成真空时允许壁板移动且抵靠密封部件更紧密密封。连接部件可经设计以对壁板定位而在壁板边缘处未提供真空紧密密封，且可经设计以将壁板定位于在壁板边缘处提供接近真空的紧密密封的位置，及/或可经设计以朝向在壁板边缘处提供真空紧密密封的位置引导壁板。
壁板边缘处的真空紧密密封可藉由操作与内部空间连接的抽吸装置来实现，该抽吸装置的排气(air displacement)量充分大于经由接近真空的紧密密封进入内部空间中的空气的流速以在内部空间中产生真空。
真空腔可经建构为具有全支撑框架，其中壁板与该框架连接以封闭内部空间，或具有全支撑壁板且无框架或仅在初始装配期间具有支撑框架，或此类设计的混合形式。具有全支撑框架的真空腔包含框架，其中壁板与该框架连接且由该框架支撑，壁板抵靠框架密封以提供真空紧密密封。具有全支撑壁板的真空腔包含边缘处彼此连锁且彼此抵靠密封的壁板以形成真空紧密结构。框架可完全省略，或可使用足以在装配期间对壁提供支撑的框架。混合形式包含提供一些支撑的框架及提供一些支撑的壁板，壁板抵靠框架密封，且壁板亦彼此建立界面连接且彼此抵靠密封。
所有此类设计均可使用高度模组化设计，其使得制造前置时间缩短，例如为四周或更短。框架可由独立框架部件及转角组件建构且当场装配，且壁板可制造为用于当场装配的独立单元。此设计允许制造较大体积的标准化尺寸的独立组件，从而减少制造成本。其亦使得真空腔可经拆卸以“扁平包装”套件(kit set)形式运送，从而降低自工厂运输至腔室使用地点的成本。真空腔可经设计用于封闭小体积。对于一些应用(例如带电粒子光刻机)的适合尺寸，1m×1m×1m的内部空间可为适合的。真空腔优选能够保持至少10-3毫巴且优选10-6毫巴的压力。
真空腔可包括壁与壁的连接。壁板优选使用连接部件彼此可卸除连接。一或多个壁板可包含连锁区以与一或多个其他壁板连锁，阻止壁板在内部空间中所形成的真空的影响下移动。真空紧密密封优选藉由在腔室内部空间中形成真空时施加于壁板上的力在壁板之间形成。
壁板亦可具有阶梯状边缘以提供壁板之间的连锁。两个壁板的阶梯状边缘可形成连锁配置，其中针对第一壁板的外表面所施加的力使第一壁板抵靠第二壁板的阶梯状边缘更紧密密封，且针对第二壁板的外表面所施加的力使第二壁板抵靠第一壁板的阶梯状边缘更紧密密封。可在壁板的相对阶梯状边缘之间应用粘着剂，且可使用连接部件对壁板定位。连接部件可能仅穿透壁板的一部分厚度且可能包含销或螺栓。可在两个壁板的倾斜边缘间插入条状部件，各壁板的倾斜边缘抵靠条状部件的相对表面形成密封。可在各壁板的倾斜边缘与条状部件的相对表面间安置O形环，且可使用连接部件连接壁板与条状部件。可在各壁板的倾斜边缘与条状部件的相对表面之间使用粘着剂。
对于包括有框架的真空腔设计，壁板可使用连接部件可卸除地与框架连接，且可在壁板与框架之间提供一或多个密封部件以在壁板与框架之间形成真空紧密密封。框架可能包括连锁区以与一或多个壁板连锁，阻止壁板或框架在内部空间中所形成的真空的影响下移动。壁板及框架优选经配置使得当内部空间中形成真空时，壁板及框架部件更紧密连锁以提高真空腔的刚性及/或产生真空紧密密封。
真空腔的框架可能包含多个互连框架部件，所述框架部件由连接部件连接。一或多个框架部件可在末端区包含一或多个凹口以与另一框架部件的末端区连锁。至少一个框架部件的横截面轮廓可具有容纳一个壁板的边缘的切去部分。至少一个框架部件的横截面轮廓可具有两个切去部分，第一切去部分用于容纳第一壁板的边缘且第二切去部分用于容纳第二壁板的边缘。
框架部件可与第一及第二壁板形成连锁配置，其中针对第一壁板的外表面所施加的力使第一壁板抵靠框架部件的第一切去部分更紧密密封，且框架部件的第二切去部分抵靠第二壁板的末端推压。框架部件及壁板可能形成连锁配置，其中真空腔中的较低压力使得针对第一壁板的外表面所施加的第一力在推压第一壁板使其更紧密抵靠框架部件的第一切去部分的方向上作用，且针对第二壁板的外表面所施加的第二力在推压第二壁板使其更紧密抵靠框架部件的第二切去部分的方向上作用。
框架部件可包含凹口或孔以容纳用于连接其他框架部件的固定部件，且框架部件中的凹口或孔可在装配真空腔之前预先钻凿且经堵塞，其中螺栓或销从腔室内部延伸至凹口或孔中。所述凹口或孔可沿一或多个框架部件在标准化位置预先钻凿。
真空腔可包括具有多个互连框架部件及在框架转角处的多个转角组件的框架，所述转角组件连接框架部件。可使用密封部件密封框架部件与转角组件之间的连接，且可使用连接部件连接框架部件与转角组件。可使用连接部件连接框架部件与壁板，且连接部件包含销或螺栓或闩或铰链。
用于真空腔的密封部件可包括壁板与框架部件之间的密封部件，其中壁板经配置使得当真空腔的内部空间中形成真空时壁板经推压更紧密抵靠密封部件。可在壁板之间提供条状部件，且壁板经配置使得当真空腔的内部空间中形成真空时壁板经推压更紧密抵靠条状部件。
可在相邻壁板之间安置一或多个密封部件，且所述密封部件可包含O形环或C形环或铜或铟，或其可能包含含有真空润滑油、聚四氟乙烯或胶中至少一的密封剂。
真空腔可包含框架及一或多个胶粘至框架的壁板。密封部件可包含经调适以用于密封一或多个壁板的多个边缘处的空隙的单一可挠性密封材料件，且该单一可挠性密封材料件可包含12个经调适以用于密封6个壁板的多个边缘处的空隙的伸长部分。壁板可具有凹槽以部分容纳该一或多个密封部件，且若真空腔包含框架，则框架可具有凹槽以部分容纳该一或多个密封部件。
真空腔可具有至少一个经由铰链配置与框架连接的壁板，该铰链配置在铰链中具有间隙以使壁板向内移动且提供抵靠框架的真空紧密密封。至少一个壁板可经由铰链配置与框架连接，其中铰接的壁板包含形成腔室的一个整个壁的门。真空腔可包含框架，且至少一个壁板可在壁板的所有侧面经由铰链配置与框架连接，且至少一个壁板可包括与框架连锁的其他加强部件。其他加强部件可与框架在定位于框架转角之间的位置处连锁。
真空腔优选包括可卸除以充当进入门的壁板。所述壁板优选足够轻使得一或两个人可装卸(handle)壁板而无需重型提升设备，从而改良对腔室内部设备的接近。真空腔的壁板可包含铝，且腔室壁板的至少一个面可大致用μ金属覆盖。所述壁板可包含包括一或多个μ金属层的复合结构，且该复合结构可包括铝层及μ金属层。铝层与μ金属层可由多个层分隔开。壁板可包含复合结构，该复合结构包括具有开口结构的层，诸如蜂窝层。可使用一或多个电绝缘层使μ金属层绝缘。在腔室中凸出的部件可由包含或覆盖一或多个μ金属层的波纹结构覆盖，且该波纹结构可与该一或多个μ金属层耦接。
真空腔的轮廓可变化以符合欲安装于腔室中的设备的轮廓，且真空腔可包含形成单一真空封闭体的较窄上部及较宽下部。可提供一或多个容纳电学、光学及/或电力电缆或配线进入腔室中的通口，以在电缆或配线的周围提供密封。所述通口可配置于腔室上部的一或多个侧壁上以容纳来自配置于上部周围及下部上方的设备的电缆或配线。
各通口可容纳用于安置于真空腔中的单一光刻机模组的电缆或配线。至少一个口可包含盖及一或多个μ金属帽，且口盖及一或多个μ金属帽可配置为一单元。口盖、一或多个μ金属帽、穿过通口的电学、光学及/或电力电缆或配线及端接电缆或配线的连接器可经配置以作为一单元卸除及替换。μ金属帽可经配置以在口盖关闭时经挤压抵靠相应μ金属壁层。可在腔室中提供一或多个真空泵开口，所述开口具有包含μ金属的阀瓣或阀门。
在另一方面中，本发明包含用于装配成真空腔的组件的套件，其包含多个壁板、多个经调适以用于可卸除与壁板连接以使壁板以封闭内部空间的预定配置定位的连接部件、及一或多个经调适以用于在壁板边缘处形成真空紧密密封的密封部件。壁板及连接部件可经调适成在装配套件且内部空间中形成真空时在壁板边缘处形成真空紧密密封，且连接部件可经调适成对壁板定位，同时在装配套件时使壁板在小的预定范围内移动。连接部件可经调适成在装配套件时对壁板定位，同时在内部空间中形成真空时使壁板移动且抵靠密封部件更紧密密封，且连接部件可经调适成在装配套件时朝向在壁板边缘处提供真空紧密密封的位置引导壁板。连接部件可经调适成在装配套件时将壁板定位于在壁板边缘处提供接近真空的紧密密封的位置。
本发明的另一方面包含用于模组化真空腔的壁板，该壁板包含用于与第二壁板或框架部件连锁的阶梯状边缘，该阶梯状边缘包含用于容纳经调适以用于在壁板与第二壁板或框架部件之间形成真空紧密密封的密封部件的凹槽或凹口，该壁板另外包含用于容纳多个经调适以用于可卸除地连接壁板与第二壁板或框架部件的连接部件的孔或凹口。壁板可为在壁板的所有四个边缘处均形成阶梯状边缘以与四个其他壁板或框架部件连锁的正方形或矩形，其中凹槽或凹口及密封部件在壁板的所有四个边缘周围延伸以在壁板与四个其他壁板或框架部件之间形成真空紧密密封，且其中用于容纳连接部件的孔或凹口定位于壁板的所有四个边缘上的位置以可卸除地连接壁板与四个其他壁板或框架部件。
在另一方面中，本发明包含一种建构真空腔的方法，该方法包含安置多个壁板以封闭内部空间，使用多个连接部件将壁板定位于适当位置以在壁板边缘周围形成接近真空的紧密密封，及以大于气体进入内部空间中的泄漏速率的速率自真空腔的内部空间移除气体，使得内部空间中的压力充分降低以在壁板上施加向内指引的力，从而在壁板边缘周围产生真空紧密密封。
附图说明
业已参考图式中所示具体实例进一步说明本发明的各种态样，其中：
图1为带电粒子光刻系统的一具体实例的简化示意图；
图2为模组化光刻系统的简化方块图；
图3A及3B为光刻机及晶圆装载系统的配置的一实例；
图4A为用于真空腔的框架的立体图；
图4B为真空腔框架的转角的详图；
图5A-5C为真空腔的转角与框架部件之间的连接的横截面图；
图6A-6C为真空腔的转角与框架部件之间的连接(包括密封部件或密封剂)的横截面图；
图7A为真空腔框架的转角的立体图，其展示真空腔壁的一部分；
图7B为真空腔框架的转角的立体图，其展示真空腔的三个壁的一部分；
图8A及8B为真空腔的壁板之间的连接的替代性具体实例的横截面图；
图9A-9E为真空腔的壁板与框架部件之间的连接的各种具体实例的横截面图；
图10为具有连接件的真空腔的壁板；
图11A及11B为铰链配置的替代性具体实例的详图；
图12为真空腔的壁板之间的连接的横截面图；
图13为经分成门板的真空腔的壁板；
图14A为真空腔具有加强部件的壁板的配置的立体图；
图14B-14D为图14A的配置的详图；
图14E为转角组件的替代性具体实例的详图；
图14F-14G为具有O形环通道的框架部件的详图；
图14H为图14A的真空腔上的力的立体图；
图15A为具有主要部分及其他部分的真空腔的立体图；
图15B为图15A的真空腔的壁板的立体图；
图15C为图15A的真空腔的框架部件的分解图；
图16A-16C为用于堵塞框架部件中的孔的各种堵塞配置的详图；
图17A为放置光刻机的真空腔的横截面图；
图17B为真空腔的横截面图，该真空腔经建构以减少真空腔中的未使用空间；
图17C为图17B的真空腔的立体图；
图18A为无转角组件的框架部件之间的连接的立体分解图；
图18B为无转角组件的框架部件之间的连接的各种配置的侧视图；
图19A为无转角组件的框架部件之间的替代性连接的立体分解图；
图19B为图19A中进行装配的连接的立体图；
图20A为无框架的壁板之间的连接的横截面图；
图20B为具有密封部件的壁板的立体图；
图21为O形环结构的立体图；
图22A及22B为具有复合结构的一部分壁板的立体图；
图22C为具有复合结构的两个壁板之间的连接的横截面图；
图23A-23C为穿过真空腔底壁的横截面图，其展示与框架支撑部件建立的界面连接的各种具体实例；
图24A-24C为穿过真空腔壁的横截面图，其展示口盖及μ屏蔽帽的各种具体实例；
图25A为真空腔中通口及真空泵开口的替代性配置的立体图；
图25B为真空腔中通口及真空泵开口的另一替代性配置的俯视图；
图26为共用涡轮真空泵的真空腔的示意图。
具体实施方式
以下为本发明各种具体实例的描述，该等具体实例仅以实例的方式参考图式给出。
带电粒子光刻系统
图1展示带电粒子光刻系统100的一具体实例的简化示意图。此等光刻系统例如描述于美国专利第6,897,458号及第6,958,804号及第7,019,908号及第7,084,414号及第7,129,502号、美国专利申请公开案第2007/0064213号及同在申请中的美国专利申请案第61/031,573号及第61/031,594号及第61/045,243号及第61/055,839号及第61/058,596号及第61/101,682号中，各案均让渡于本发明的所有者且均以全文引用的方式并入本文中。在图1所示的具体实例中，光刻系统包含带电粒子源101，例如用于产生电子扩束120的电子源。电子扩束120藉由准直透镜系统102变得准直。准直电子束121照射于第一孔隙阵列103上，该第一孔隙阵列阻断射束的一部分以产生多个电子亚束122。
亚束122穿过聚光透镜阵列104，该聚光透镜阵列将亚束聚焦于射束截捕阵列108的平面中。聚焦的亚束122照射于第二孔隙阵列105上，该第二孔隙阵列阻断亚束的一部分以由各亚束122产生一组子束123。该系统产生大量子束123，优选为约10,000个至1,000,000个或更多子束。
第二孔隙阵列105亦包含子束熄灭器阵列105，该子束熄灭器阵列包含多个用于使一或多个电子子束个别偏转的熄灭器。偏转及未偏转的电子子束123到达具有多个孔隙的射束截捕阵列108。子束熄灭器阵列105及射束截捕阵列108一起操作以阻断子束123或使子束123穿过。若子束熄灭器阵列105使子束偏转，则该子束将不会穿过射束截捕阵列108中的相应孔隙，而代的以被阻断。但，若子束熄灭器阵列105未使子束偏转，则该子束将穿过射束截捕阵列108中的相应孔隙，且穿过射束偏转器阵列109及投影透镜阵列110。
射束偏转器阵列109使各子束124在大致垂直于未偏转子束的方向的X及/或Y方向上偏转以在靶材130的表面上扫描该等子束。随后，子束124穿过投影透镜阵列110且投影于靶材130上。投影透镜配置优选提供约100倍至500倍的缩小。子束124照射于靶材130的表面上，该靶材安置于用于运载该靶材的可移动平台132上。对于光刻应用，靶材通常包含具有带电粒子敏感层或光阻层的晶圆。
带电粒子光刻系统在真空环境中操作。需要真空移除可由带电粒子束电离的粒子。此等粒子可能被吸引至源，可能解离且沉积于机器组件上，且可能使带电粒子束分散。对于带电粒子光刻机，典型地需要至少10-3毫巴的真空。为保持真空环境，将带电粒子光刻系统定位于真空腔140中。光刻系统的所有主要元件优选均放置于共用真空腔中，该等元件包括带电粒子源、子束孔隙及熄灭系统、用于使子束投影于晶圆上的投影系统及可移动晶圆平台。在另一具体实例中，带电粒子源可放置于独立真空腔中。
模组化光刻系统
图2展示说明模组化光刻系统的主要元件的简化方块图。该光刻系统优选以模组化方式设计以使得易于维修。主要子系统优选构造成自有可卸除模组，使得其可自光刻机卸除而对其他子系统的干扰尽可能少。此尤其有利于封闭在真空腔中的光刻机，该真空腔中接近光刻机受到限制。因此，可卸除发生故障的子系统且迅速替换，而不必断开或干扰其他系统。
在图2所示的具体实例中，此等模组化子系统包括照射光学模组201，其包括带电粒子束源101及射束准直系统102；孔隙阵列及聚光透镜模组202，其包括孔隙阵列103及聚光透镜阵列104；射束转换模组203，其包括子束熄灭器阵列105；及投影光学模组204，其包括射束截捕阵列108、射束偏转器阵列109及投影透镜阵列110。模组经设计以滑入及滑出对准框。在图3所示的具体实例中，对准框包含对准内部副框205及对准外部副框206。框架208经由减振支座207支撑对准副框205及206。晶圆130搁置于晶圆台209上，晶圆台209又安放于夹盘210上。夹盘210搁置于短冲程平台211及长冲程平台212上。光刻机封闭于真空腔400中，该真空腔包括μ金属屏蔽层215。机器搁置于底板220上，由框架部件221支撑。
各模组需要大量电信号及/或光信号及电力进行操作。真空腔内的模组自典型地定位于腔室外的控制系统接收此等信号。真空腔包括开口(称作通口)以容纳运载来自控制系统的信号的电缆进入真空外壳中，同时保持电缆周围真空密封。各模组的电学、光学及/或电力电缆连接的集合优选通过一或多个专用于该模组的通口。使得可拆开、卸除及替换特定模组的电缆而不干扰任何其他模组的电缆。
光刻机的群集
图3A展示与共用晶圆装载系统共同操作的一组光刻机300的布局的一实施例。在此实施例中，10个光刻机301以两列(每列5个)配置，形成单一机器群集，但一个群集中亦可包括更少或更多机器。各光刻系统容纳于其自身真空腔中，其中各腔室之前部面对中心通道310，且各腔室之后部面对进入廊道306。
该中心通道容纳用于将晶圆传送至各光刻机301及自各光刻机301传送晶圆的传送机器人305、各机器301的用于将晶圆装载至机器中及将晶圆自机器卸载的晶圆操作机器人303、及各机器的用于将机器的晶圆平台移动至其真空腔内的平台致动器304。
共用传送机器人305可包含一个以上机器人单元，各机器人单元经配置以执行分配至共用机器人305的功能。若一个机器人单元发生故障，则另一机器人单元可接替其功能，此使因机器人故障所致的群集停工期降至最短。发生故障的机器人单元可自群集卸除且转移至机器人储存单元307，在此处可对其进行维修而不会干扰群集的操作。
各真空腔在其前壁包括晶圆装载开口以用于容纳晶圆。装载锁(及机器人)优选大约安置于光刻机的晶圆平台高度处，亦即大约在真空腔的一半高度处。尽管装载锁或晶圆装载单元303及平台致动器304在图3A中并列展示，但其优选经配置使得装载锁或晶圆装载单元303在平台致动器304上方，如图3B的配置所示。各真空腔亦在其后壁包括门以允许接近光刻机进行维修、修理及操作调节。
各光刻机优选安置于其自身真空腔中。带电粒子光刻系统的所有主要元件优选均放置于共用真空腔中，该等元件包括带电粒子源[？?]用于使子束投影于晶圆上的投影系统、及可移动晶圆平台。下文对放置带电粒子光刻系统的真空腔400的各种具体实例进行详细描述。各机器的晶圆操作机器人及平台致动器亦可定位于含有光刻机的同一真空腔中，或其可定位于独立真空腔中。平台致动器应典型地包括电动马达(诸如直线电动马达)，其优选由磁场屏蔽与光刻机分隔开。此可藉由在放置光刻机的真空腔的壁上提供一或多个μ金属层及将平台致动器定位于独立腔室中实现。
加工设备(fab)的占地面积很重要，由于建造及操作加工设备的成本高，且随着加工设备尺寸增加，成本亦提高。因此，有效使用加工设备占地面积很重要，且光刻机优选经设计以占据尽可能少的占地面积，且尽可能有效地与其他机器配合。
真空腔优选具有大致正方形的基底面(亦即，腔室的底面为正方形或近似正方形)。此使得用于放置光刻机的有效配置能够实现，此配置典型地经设计以用于曝露圆形晶圆且产生如例如图3A所示的多个光刻机的有效配置。此外，腔室亦可具有盒样形状，优选高度受限以使得可进一步减少所需制造空间。在一些具体实例中，腔室的形状为大致立方体形(亦即，腔室的高度与其宽度及深度近似相同)。
在一替代性配置中，真空腔系垂直堆迭，并且或另行并列配置。图3B展示此类配置中的一列真空腔的立体图。可以与图3A中所示相同的占地面积使用两层、三层或可能更多层的真空腔，例如产生20个腔室(两层)或30个腔室(三层)的配置。多个腔室可使用共用真空抽汲系统及共用传送机器人系统。或者，共用真空抽汲系统及共用传送机器人系统可用于腔室的各层或腔室的各列。
模组化真空腔
在常规设计中，腔室400系藉由将壁的边缘焊接在一起而建构。然而，壁焊接可能很慢且很昂贵，此系由于例如难以进行精确真空紧密焊接而不使真空腔壁变形。此外，此通常需要在运往最终目的地之前在工厂中完全装配真空腔，此增加运送物品的尺寸且提高运送成本。当腔室欲空运发送时(其可优选避免腐蚀及海洋运输所致的其他问题)，此甚至变得更为显著。
在一些具体实例中，真空腔400可包含框架，其中壁固定或铰接于该框架上。以此方式，真空腔可建构为可以经拆卸扁平包装配置运送且当场装配或在靠近最终位置的位置装配的套件。真空腔的组件可无需焊接而进行装配，且腔室可经建构使得当对腔室抽真空时，腔室内的真空力藉由施加用于关闭壁板之间的任何空隙且使板紧密地保持在一起的力而辅助形成真空紧密结构。
此类结构具有诸多优于常规设计的优点。一部分真空腔可设计为标准化组件且在较大型制造流程中制造，可同时制造，及/或可委托专业制造商制造以减少前置时间及成本。组件的最终装配可无需定制工具或重型机械来执行，从而减少所需焊接量且简化制造制程并减少制造时间。模组化设计使腔室的运送具有较大灵活性，此系因为腔室可以拆卸形式运送以减小运送体积且使得可分别运送不同组件。甚至在自工厂运送真空腔之后，模组化设计亦使得腔室规格(例如腔室的尺寸及形状)的改变具有较大灵活性。
应注意，尽管本文所述的真空腔适用于放置带电粒子光刻机，但其亦可能用于需要真空环境的其他目的。如本文所用的“真空(vacuum)”并非指完全真空，而指真空腔的内部空间中低于腔室周围环境压力的内压力。举例而言，对于带电粒子光刻机，至少10-3毫巴的真空为优选的，优选为10-6毫巴，但真空腔的其他用途可能对腔室中将形成的真空具有不同要求。对于体积为1m×1m×1m且各壁之间的压差为1巴的真空腔，施加于各1m×1m×1m壁板上的力为105N。在此力下，壁板及框架部件的变形量优选小于明显可见，例如小于10mm。
图4A展示真空腔的框架500，其具有经转角组件502连接的呈杆或支柱形式的框架部件501。图4B展示在腔室的一具体实例中连接支柱501的转角组件502的细节。转角组件502可作为框架部件501的一部分以单一零件形式形成。举例而言，一些框架部件可经制造而在一端或两端形成整体转角组件，而一些框架部件经制造而无任何转角组件。在另一配置中，框架可由两个零件形成，该两个零件各包含形成一个呈正方形或矩形形式的整体零件的四个框架部件及四个转角组件，随后该两个零件经四个独立框架部件连接形成经装配的框架。或者，转角组件可完全省略，使得框架部件501直接彼此连接，如下文更详细描述，框架部件的末端部分经调适以用于此连接。
如例如图7A及7B所示，壁板510封闭内部空间以形成真空腔。壁板可卸除地与框架500连接以使用使壁板以预定配置定位的连接部件形成腔室，且在壁板边缘处提供密封部件使得因内部空间中形成真空而在壁板边缘处形成真空紧密密封。
此类结构使得真空腔可由预先制造且标准化的含铝、不锈钢或其他适合材料的组件建构。标准转角组件502可与框架部件501组合，该等框架部件可预先以一组标准长度制造以使得可快速建构具有不同尺寸及形状的真空腔。壁板可类似地以标准化尺寸预先制造。
框架部件501可利用粘着剂、销、螺栓、连锁凸出部及/或任何其他适合的连接方法与转角组件502连接或彼此连接。图4B展示转角组件502的一实施例，其具有切去部分503以容纳包含用于将框架部件501固定或定位于转角组件502的销或螺栓504的连接元件。框架部件优选亦使用在框架部件与转角组件之间应用的粘着剂(例如Araldite 20/20)固定于转角组件上。
真空腔表面的清洁度通常很重要，尤其在用于带电粒子光刻机时更为重要。具有低表面粗糙度的大型平坦结构(诸如本文所述的具体实例中所提供的结构)最易于清洁。亦优选使真空内的总表面积减至最小且使真空内的转角者及空腔减至最小以较易于清洁且减少其他问题(诸如放气及释气)。因此，简单的立方设计为有益的。
用于真空腔的组件的材料优选经选择以限制在真空下放气及释气。不具低蒸气压化合物的金属系优选用于内表面，且应避免可能由水或有机化合物引起污染的非金属。铝(无锌)适用于内表面。
图5A展示穿过框架部件501与转角组件502之间的接缝的横截面，其中销或螺栓504将框架部件501固定或定位在适当位置上。图5B展示一替代性具体实例，其中在框架部件501末端形成的凸出部512与转角部件502中的相应凹口连锁。或者，凸出部可在转角组件的连接表面上形成，其中凹口在框架部件中。图5C展示另一具体实例，其中定位销513与框架部件501及转角组件502中的凹口配合。粘着剂亦优选用于此等具体实例中，但其可能省略。螺栓、销或凸出部优选用于对欲连接的零件(亦即框架部件及转角组件)暂时定位且优选用于在粘着剂凝固时施加张力。此简化装配，且减少在应用粘着剂之后但在粘着剂已凝固之前框架必须注意或保持不被触碰的时间。
图6A展示穿过接缝的横截面，其中密封部件509定位于框架部件与转角组件之间以改良接合零件之间形成的密封，从而改良真空腔的真空紧密度。可结合使用粘着剂，或可使用粘着剂替代密封部件。图6B展示应用于两个零件之间的粘着剂506。如图6C所示，可使用胶模具507以抵靠接缝的外表面(在图式所示的方向508上)挤压，以使粘着剂的表面变平且确保抵靠光滑表面搁置壁板。
密封部件可为薄片、圆盘、箔、平垫圈、O形环或类似物。可使用优选在标准室温及压力下可塑性变形的软金属材料(诸如铜或铟)，或合成材料(诸如聚四氟乙烯或PTFE)。密封部件亦可包含密封剂，诸如低挥发性真空润滑油或胶。密封部件可与粘着剂结合使用，或密封部件亦可充当粘着剂。
如图7A及图7B所示，壁板510配置于框架上，图7A展示部分总成，其中单一壁板固定于框架上，图7B展示真空腔转角处的三个壁板510。壁板可使用下述各种方法在其边缘处彼此固定及/或固定于框架上。
图8A展示藉由将壁的边缘直接连接在一起而制成的结构。如图8A所示，两个具有阶梯状边缘的壁510使用在邻接表面之间应用的粘着剂506及/或密封部件509连锁。适合粘着剂的一实例为Araldite 2020，且可使用上述密封部件。可在胶粘过程期间使用延伸穿过一个壁至另一壁的凹口中的连接部件(诸如螺栓或定位销)504对壁定位。
图8B展示替代性建构方法。壁510的边缘呈一定角度，且条状部件516安置于壁边缘之间。可使用呈例如螺栓或销形式的连接部件517对壁及条状物定位，且可使用诸如O形环或C形环522(诸如Viton O形环)或上述其他密封部件的密封部件密封壁510与条状物516之间的接缝。连接部件517优选包括在O形环522外部。或者，条状部件516可能省略，使得壁部件510的呈一定角度的边缘直接接合。可在壁板的内表面上应用密封层515以另外密封接缝。
此等结构产生自钳夹配置，其中由腔室中的真空产生的压力有助于将壁接缝牵拉在一起且产生更好的密封。图8A具体实例中壁板的连锁阶梯状边缘及图8B具体实例的呈一定角度的边缘(及视情况的条状部件)使一个壁板支撑另一壁板，且在由于对腔室抽真空而产生的力下，元件之间的接缝更紧密地结合在一起。条状物516以及将条状物与不同取向的类似条状物连接的转角零件可形成并入真空腔壁中的自承框架。
图9A展示一具体实例，其中壁板510固定于框架部件501上。提供呈销或螺栓及其类似物形式的连接部件504以将壁板固定或定位于框架部件上。如先前具体实例中，亦可使用粘着剂连接壁板与框架部件。如图9A所示，销/螺栓可穿过壁板且进入框架部件中的凹口中。可在壁板510与框架部件501之间提供密封部件，诸如O形环或C形环522或上述其他密封部件。可在如图9A所示的框架部件上及/或在壁板内表面上提供凹口以容纳诸如O形环或C形环的密封部件。当对真空腔抽真空时，腔室内的真空力将壁510牵拉至与框架部件501较密切接触，从而在壁板边缘周围辅助形成真空紧密密封。
图9B展示替代性结构，其具有横截面经设计以易于将壁板510A及510B定位于合适位置的框架部件501。框架部件可用上述转角组件装配成框架。壁板与框架部件501的切去部分552配合。壁板510可由连接部件504固定及/或定位，且可由壁板与框架部件之间的密封部件(诸如O形环或C形环522)提供额外密封。如先前具体实例中，亦可使用粘着剂连接壁板与框架部件。
框架部件501的形状产生坚固结构，该结构利用真空力产生气密腔。当对真空腔抽真空时，腔室中的真空将施加向内推压壁板的力。此力由图9B中的箭头A及B示意表示。在方向A上的力将用于抵靠框架部件501推压壁510A，从而减少其间的任何空隙且改良其间的密封。可预期，当腔室中产生足够高的真空时，框架部件可能略微弯曲。然而，由于框架部件的形状，其将由邻接壁板510B加强。当壁510A抵靠框架部件501以足够力推压时，该框架部件将抵靠壁板510B的末端推压(在图9B中由箭头A′示意性表示)，从而阻止框架部件进一步变形。由于在方向B上的力，将会发生类似作用。当壁510B抵靠框架部件501以足够力推压时，该框架部件将抵靠壁板510A的末端推压，从而阻止框架部件进一步变形。此产生简单的模组化结构。
图9C展示图9A所示结构的变化形式。如图9A所示配置一个壁板，而用快速释放闩524将另一壁板固定于框架部件501上。亦可使用粘着剂及前述具体实例中的密封部件来连接壁板与框架部件。
图9D展示图9A所示结构的另一变化形式，其中一个壁板安放于铰链配置上。框架部件501的凸出部526包括用于接收铰链销528的沟槽527。壁板的相应连接件或凸出部或延伸部分525亦包括用于接收铰链销528的孔。此使得简单结构可利用一(或多个)壁板作为真空腔的门，该门在方向530上铰接。图示中展示连接件525，其中使用销或螺栓504与壁板510B连接，但可同样地使用其他连接方式，诸如胶粘、焊接等。壁板510B的其他边缘可以与壁板510A相同的方式固定于相应框架部件上，且如前述具体实例中使用密封部件。或者，壁板510B可在其一或多个其他边缘上具有铰链配置。在一具体实例中，真空腔侧面的壁板均使用壁板的各垂直边缘上的铰链配置安放至框架上。
铰链配置优选经设计成在铰链中具有足够间隙，以使壁板510B在已抽真空腔室中的真空所施加的力下向内移动且抵靠框架部件501(及可能存在的O形环或C形环522或其他密封部件)密封。在图9D的具体实例中，此间隙由例如沟槽527提供。铰链销528可经设计以易于当场装配及拆卸，从而易于进行初始装配及必要时自腔室完全卸除壁板510B。
腔室的一或多个壁板可类似于壁板510B铰接，以为腔室提供一或多个门。图9E展示此类设计，其中门510A与510B均使用铰链配置525、526与框架部件501连接。至少一个门优选形成为真空腔的整个壁。此配置提供将光刻系统的组件移至腔室中及移出腔室的最大宽度及高度，此为具有模组化设计的光刻系统的重要优点。此使得可滑出模组且随后进行更换，例如进行维修，而无需进入真空腔。
壁板可在其所有边缘处由铰链配置与框架连接。图10展示壁板510，该壁板在壁的各边缘上具有连接件525以使用上述铰链配置与框架连接。门可经配置以侧向、向上或向下打开。在一些配置中，门可经配置以大致垂直打开，以使光刻机所需的占地面积减至最小。此配置使得另一设备或壁可相对紧密地接近真空腔定位，或避免门阻断所需工作或进入空间。在一些具体实例中，门系安放于铰链臂上以使得门可向上摆动，且在其他具体实例中，门系由提升系统打开。
充当门的铰接壁板优选足够轻以可自腔室手动卸除。尽管前述真空腔设计展示重约300kg的门，但真空腔的优选具体实例具有使用层压结构而以铝制成且重约25kg的较小壁板/门。
图11A及11B展示铰链配置的其他细节。图11A为与框架部件501连接的壁板510B的端视图，其展示连接件525、凸出部526及铰链销528的配置。可使用卡夹529保持铰链销在适当位置。图11B展示穿过形成两个凸出部526的单一零件的横截面，且展示对应于打开的壁板/门的在旋转位置的连接件525。在此设计中，螺栓531将凸出件526连接至框架部件，其中螺栓定位于凹口532中，使得铰链销528将螺栓531保持在凹口532中。
图12展示另一配置，其中壁板直接彼此连接。在所示的具体实例中，板510A及510B使用铰链配置(连接件525及铰链销528)彼此连接，但亦可使用诸多其他方式，诸如闩、钳夹或其他连接装置。
图13展示真空腔的壁板510，其分成两个门板540及541。门板接触的边缘542具有波样形状以有利于门板之间的密封。可使用十字部件545加强壁板以提高板的硬度及强度。
图14A展示模组化真空腔的另一配置。该腔室包含具有框架部件501及转角组件502的框架。可形成转角组件作为框架部件的一部分，或转角组件可省略。壁板510经建构具有十字部件561，在所述具体实例中该十字部件561安置于壁板的内表面上。图14B-14D展示真空腔的其他细节。十字部件561具有在其末端形成的沟槽或凹口564，该沟槽或凹口与连接至框架部件501的相应位置的销或凸出部565啮合。所述具体实例在各壁板的内表面上包括一个水平十字部件及一个垂直十字部件，但亦可使用不同数目的水平、垂直或倾斜安置的十字部件。亦可包括角元件562以进一步加强该配置。
使用此配置，可将壁板安置于适当位置且必要时卸除。壁板安装在抵靠框架部件的位置，且十字部件及配装销/凸出部565的沟槽/凹口564用于将壁板定位在适当位置。壁板优选足够轻，使得其可由单个人或两个人提升而无需提升设备或铰链配置来支撑板的重量。可提供把手563以辅助手动放置及卸除壁板。
图14E展示用于真空腔的转角组件502的各种配置，其中切去部分503用于容纳连接部件(例如销或螺栓504)且孔或凹口505用于接收连接部件。
图14F-14G展示转角组件502及框架部件501，该转角组件502及框架部件501包括用于容纳密封部件(诸如O形环或C形环)的凹槽或凹口部分570。凹槽经定位以安置密封部件，从而在框架与壁板之间形成密封。如图14G所示，凹槽570可经定位以在一或多个壁板的边缘周围密封。关于其他具体实例所描述的任何密封部件均亦可用于此具体实例，以在转角组件与框架部件之间及/或在框架与壁板之间密封。
真空腔的转角位置为达成真空紧密度的重要位置。转角组件处的凹槽用于引导密封部件且确保腔室转角处的真空紧密密封。亦可藉由胶粘框架部件及转角组件及藉由对各种组件的接合区域进行表面加工而改良转角处及壁板边缘周围的其他位置处的密封。亦可在装配框架部件及转角组件之后执行最终研磨步骤以确保光滑表面抵靠壁板边缘密封。形成密封的表面的粗糙度优选为约0.8Ra。
图14H展示图14A的真空腔的剖视图，其展示当真空腔的内部空间中形成真空时作用于该结构的力。当腔室的内部空间形成真空时，腔室外的大气压力将在壁板上施加力，从而向内推压壁板以使其更紧密抵靠框架。此力辅助使壁板边缘周围抵靠框架形成较好密封。施加于壁板上的力传递至框架部件，当腔室中形成高真空时，该等框架部件将在压力下趋向于略微向内弯曲。在此具体实例中，十字部件藉由施加相反的力而提供额外支撑以减少或阻止框架部件弯曲且提高结构的刚性。
在上述所有具体实例中，连接部件可经调适成对壁板定位同时使壁板可在小的预定范围内移动。在真空腔的内部空间中形成真空时，藉由使壁板略微移动，连接部件使壁板向内少量移动且抵靠密封部件更紧密密封，以致藉由腔室中形成真空的作用产生真空紧密密封。连接部件可经设计以将壁板定位于适当位置而未实际在壁板边缘处提供真空紧密密封。反而，连接部件可在壁板边缘处提供接近真空的紧密密封。当腔室内形成真空时，在由腔室外的大气压力向内推压壁板时产生真空紧密密封。连接部件可用于朝向在壁板边缘处形成真空紧密密封的位置引导壁板。
使用抽汲容量充分高于泄漏至腔室中的空气的流速的真空泵在真空腔中形成真空，以使得可在壁板边缘周围形成真空紧密密封。进入腔室中的泄漏速率取决于腔室的设计及所用密封部件的类型。在穿过密封件的压力为10-6毫巴下可忽略穿过金属密封件的气体泄漏，但典型O形环密封件可由气体渗透。对于5mm直径的O形环，针对水的近似渗透速率为约1.8×10-6毫巴-公升/秒/米O形环长度，针对氮气为约0.8×10-6毫巴-公升/秒/米，且针对氧气为约0.2×10-6毫巴-公升/秒/米。用单一密封部件密封各壁板的四个边缘区周围的尺寸为1m×1m×1m的真空腔的总密封部件长度为约24m，且针对水的渗透速率为约43×10-6毫巴-公升/秒。此典型地仅为真空泵容量的较小百分比。
真空泵与真空腔的内部空间例如经由下述端口连接。将壁安置在适当位置以封闭内部空间，且泵用于自腔室移除空气。当真空泵降低腔室内的压力时，空气将在尚未形成真空紧密密封的壁板边缘周围泄漏至腔室中。当腔室内的压力下降时，外部压力将在壁板上施加力，从而推压壁板以使其更紧密抵靠框架且在壁板边缘周围形成较好密封。若真空泵的空气排出容量充分大于泄漏至内部空间中的空气的流速，则作用于壁板的力将足以产生真空紧密密封且可在腔室中形成所需真空。
真空腔配置
根据任何上述具体实例建构的真空腔400可以多种方式配置以容纳光刻机或具有不同形状及尺寸的其他类型的设备。图15A展示真空腔400，其经配置包括具有正方形或矩形横截面的主要部分470、呈侧柱形式的其他部分471及呈凸出盒形式的其他部分472。此等其他部分可使用上述相同模组化类型结构，利用框架部件、转角组件及壁板建构。图15B展示侧壁板510C，其具有切去部分550以容纳侧柱471，使得主要部分470及侧柱471形成具有一个单一内体积的真空腔。
图15C展示与主要真空腔部分470连接的柱部分471的分解图。柱部分471包含框架部件501A及转角组件502。柱部分471的框架部件可使用延伸至框架部件501B中的凹口或孔547中的螺栓或销与主要部分的其他框架部件501B连接。此等凹口或孔可预先钻凿及堵塞以当场快速装配，从而使得可于真空腔中建构螺栓紧固的延伸部分。视对真空腔的不同要求而定，可沿框架部件501B在标准化位置预先钻凿一组孔以使得可快速装配多种配置的框架。
此等延伸部分可经配置以容纳光刻机中自机器主体凸出、在规则立方或矩形轮廓外的各种部件。壁板可与添加有延伸部分的框架连接，使得产生单一真空封闭体，该封闭体包括主要部分及一些或所有延伸部分。另或者，壁板可以产生多个独立真空封闭体的方式连接。
图16A-16C展示用销或螺栓548或塞子549堵塞框架部件501中预先钻凿的孔或凹口547的各种配置。诸如O形环或C形环522的密封部件可与任何此等配置一起使用。
图17A说明放置光刻机的立方真空腔，其包含平台组件220、电光柱221及源腔222。如图中可见，真空腔的正方形形状在腔室内、尤其在区域240中产生大量未使用空间(注意，该图式仅为二维图，且未展示腔室前部及后部区域中可能存在的类似情况)。此未使用的空间不必要地增加真空腔的体积，使得抽真空的体积变大，且抽真空变慢，或需要较大真空泵。未使用空间亦占据制造装置中本应用于放置另一设备的空间。
如图17B所示，真空腔可经建构以减少真空腔中的未使用空间。在图17B中，真空腔400经配置以更紧密匹配光刻机的轮廓，从而产生较窄上部及较宽下部。此使抽真空的体积变小，且释放空间以使设备支架或设备箱体477及其他设备(诸如真空泵)邻接于真空腔定位而不占据制造装置中的其他占地面积且不提高整个总成的高度。此配置辅助达成图3B所示的堆迭垂直配置，且可将典型总成的高度自约3m降至约1.5m到1m。因为洁净室的标准顶高为3.5m，故此配置可能使三个真空腔(以及相关设备)堆迭，优选堆迭于其他支撑件的搁架上。
设备支架或箱体477可用于放置优选紧密接近光刻机定位的高压控制电路及射束转换及射束扫描偏转电子电路。随后，可如箭头478所示使用定位于支架或箱体侧面的极短连接电缆及配线连接此设备至真空腔中的光刻机。
图17C展示如图17B中配置的真空腔的立体图，该真空腔包含较窄上部475及较宽下部476。可提供轨道479以滑动设备支架或箱体以便于维修接近。如上所述，可在顶部475周围及下部476上方配置设备。在一配置中，将无需频繁接近的真空泵定位于顶部475后部及/或前部，且将用于光刻机的电学及电子电路定位于在顶部475侧面的支架或箱体中，该等支架或箱体在侧面处可较易于接近。
无转角组件的框架
如上所述，可不使用转角组件建构真空腔框架500。在此等具体实例中，框架部件501可经制造而具有连锁末端部分以使得可在框架部件之间的转角处形成紧固连接。优选形成此等连接使得当腔室中形成真空时所施加的力会用于将框架部件更紧密推压在一起，从而使彼此抵靠更紧密密封，且使框架部件连锁形成对抗此等力的坚固刚性结构。
图18A展示无转角组件的框架部件之间的连接的分解图。框架部件501C具有用于与其他框架部件的末端区连锁的末端区，该末端区具有用于容纳框架部件501D的末端部分的切去部分550。凸出部分551与框架部件501D的末端重迭且具有孔或凹口以容纳用于连接框架部件的连接部件504。可在框架部件之间使用诸如上述粘着剂及/或密封部件。如例如图18B所示，各种不同配置可能用于在无转角组件的情况下以连锁方式连接框架部件，该图展示连接的框架部件的端视图。
图19A为无转角组件的框架部件之间的替代性连接的分解图，且图19B展示装配好的框架部件。此具体实例中的框架部件的横截面轮廓具有用于容纳两个垂直壁板的边缘的两个凹陷部分或切去部分552，类似于图9B所示的框架部件的轮廓。框架部件501E具有用于与其他框架部件的末端区连锁的末端区，该末端区具有用于容纳框架部件501F的末端部分的切去部分550。凸出部分551与框架部件501F的末端重迭且具有孔或凹口以容纳用于连接框架部件的连接部件504。可在框架部件之间使用诸如上述粘着剂及/或密封部件。本领域技术人员应了解，各种不同配置可能用于在无转角组件的情况下以连锁方式连接框架部件。如对于图9B的具体实例所述，此具体实例的框架部件亦与壁板形成连锁配置，使得针对一个壁板的外表面所施加的力使第一壁板抵靠框架部件的切去部分更紧密密封，且框架部件的另一切去部分抵靠第二壁板的末端推压。
可在框架部件的凹陷部分或切去部分552中提供凹口或凹槽570以容纳诸如O形环或C形环的密封部件。壁板的边缘经配置以搁置于切去部分552内，使得壁板的内表面与密封部件在凹槽570中建立界面连接，从而在框架与壁板之间形成密封。对于其他具体实例所述的任何密封部件均亦可用于此具体实例。
无框架结构
亦可在不具有独立框架结构的结构中达成上文对于具有框架的模组化真空腔所述的相同原理。图8A展示壁板的边缘直接连接在一起的真空腔。两个具有阶梯状边缘的壁510用在邻接表面之间应用的粘着剂506及/或密封部件509连锁。可使用延伸穿过一个壁至另一壁的凹口中的连接部件(诸如螺栓或定位销)504对壁定位。
图20A展示相同类型的结构，其中壁板的连锁部分上的凹槽或凹口中具有密封部件(诸如O形环或C形环522)以密封壁板510D与壁板510E。可使用连接部件使壁板彼此连接，诸如图8A所示。图20B展示壁板510D的三维视图，其中密封部件522沿阶梯状边缘的所有四个边安置。密封部件可在此位置保持于凹槽中，或可藉由将密封部件硬化至壁板边缘或使用粘着剂将密封部件粘着于壁板上。此辅助当场装配真空腔。
此等结构产生自支撑及自钳夹配置，其中壁板彼此连锁以辅助彼此支撑且定位于适当位置。当腔室中形成真空时，所产生的力将壁接缝更紧密推压一起且产生更好密封，使得形成真空紧密密封。壁板的连锁阶梯状边缘或呈一定角度的壁板边缘(及如图8B具体实例所示，视情况存在的条状部件)使一壁板支撑另一壁板且在由于对腔室抽真空而产生的力下，元件之间的接缝更紧密结合在一起。
真空腔的此等具体实例及其他具体实例可使用三维密封部件。图21展示以三维立方形式形成的O形环或C形环，其用于在装配期间配合壁板边缘周围。亦可能形成呈两个环形式(如图20B所示，各环均与壁板配合)的密封部件以例如用于底板及顶板，及呈四个长条形式的密封部件以密封形成腔室的其他四个壁板。
在此等具体实例中，壁板使用连接部件可卸除地彼此连接，而非如本文所述的一些其他具体实例与框架连接。壁板的连锁区阻止板在腔室的内部空间中所形成的真空的影响下移动。阶梯状边缘形成连锁配置，其中针对第一壁板的外表面所施加的力造成第一壁板抵靠第二壁板的阶梯状边缘更紧密密封，且针对第二壁板的外表面所施加的力造成第二壁板抵靠第一壁板的阶梯状边缘更紧密密封。可在壁板的相对阶梯状边缘之间使用粘着剂，且可使用连接部件对壁板定位。
下文对于具有框架的腔室的具体实例(其中框架部件充当腔室的结构元件)及无框架的腔室的具体实例(其中壁板为腔室的结构元件)提供维持10-6毫巴的真空的1m×1m×1m腔室的真空腔组件的适合结构细节。若包括框架作为腔室的结构元件，则可使用横截面为70mm×70mm、在真空下的变形为9.4mm且重量为14kg的实心铝框架部件，每个腔室中框架部件的总重量为168kg。可使用中空铝框架，其中横截面为120mm×120mm，且壁厚度为5mm，变形为3.7mm，且重量各为6.25kg，且每个腔室中框架部件的总重量为75kg。此等选择均可相对少量制造，且亦适用于大量生产。
若使用壁板作为真空腔的结构元件，则可使用厚度为15mm、在真空下的变形为19mm且每个板的重量为41kg的实心铝壁板，每个腔室中壁板的总重量为246kg。可使用厚度为20mm、变形为8mm且每个板的重量为54kg的较厚实心铝壁板，每个腔室中壁板的总重量为324kg。可使用厚度为60mm、变形为1.6mm且每个板的重量为16.2kg的较轻且较坚固的复合夹心壁板，每个腔室中壁板的总重量为97kg。实心壁板可相对少量制造，且亦适用于大量生产，但复合壁板较难以大量生产，且少量制造相对昂贵。
μ金属及壁结构
当使用真空腔放置带电粒子光刻机时，该腔室优选包括一或多个屏蔽层以与腔室外的磁场分隔。此等磁场可能影响电子束且干扰光刻系统的正确操作。可在壁板及可能使用的条状部件或框架部件的内表面或外表面上包括一或多个μ金属层。当使用多层复合结构时，μ金属层亦可夹在壁/条状部件结构内其他材料层之间。以此方式，可在整个结构中持续不间断地在腔室壁中产生屏蔽，从而产生呈套件形式的真空腔，其中屏蔽完全并入真空腔结构中(且在其中连续)。腔室中凸出的部件，诸如光刻机的支架或支撑物(晶圆平台及带电粒子柱)及平台的致动器杆优选亦经μ金属层(例如具有μ金属的波纹结构)覆盖。
图22A展示具有两个μ金属层的真空腔的壁板的一具体实例。腔室壁601的一部分经展示在壁的外表面具有(可选的)加强梁602，例如图13的加强梁545。第一μ金属层603具有在μ金属层603与腔室壁601之间呈肋骨形的间隔部件604以在其间产生空间。第二μ金属层605具有在两个μ金属层之间的间隔部件606以在其间产生空间。μ金属层中具有孔以避免在腔室排空时真空腔中产生压差。
图22B展示由开口层610分隔两个μ金属层603及605的壁板的替代性具体实例的分解图，其中层610优选具有开口结构，诸如蜂窝结构。为清晰起见，该层在图式中展示为分离形式，但在实践中该层将形成单一复合壁。层610提供分隔两个μ金属层的轻质刚性壁以产生夹心结构，使得可省去图22A具体实例中的间隔部件604及606。此结构亦可使得可去除加强梁。层601及607为金属层，优选为铝。层610优选为铝蜂窝层。所得复合壁结构提供制造简易且低廉的壁板，该壁板可预先制造且为轻质刚性的，其中蜂窝层提供所需强度且μ金属层提供保护以免受外部电磁场干扰。
μ金属层优选由绝缘层(诸如碳纤维及/或玻璃加强塑胶的复合层)分隔。复合壁的一具体实例包含夹心结构，该结构包含第一绝缘层、铝蜂窝层、μ金属层、第二绝缘层及实心铝层。可添加其他μ金属层及绝缘层组以提高腔室壁的磁场屏蔽。实心铝层优选在真空侧。蜂窝铝为夹心结构提供强度。蜂窝层的厚度可增加，或可使用其他蜂窝层提高壁的硬度。该层优选胶粘在一起。当开口层610由绝缘材料制成时，其自身可提供分隔μ金属层的绝缘层。使用此结构的复合壁板提供轻质刚性壁，该壁可预先制造且经设计具有所需磁屏蔽水准。此结构将μ金属屏蔽并入真空腔的壁中，且避免使用厚实心金属层获得所需强度。应注意，任何上述复合壁均可用于本文所述的真空腔的任何具体实例中。
图22C展示复合壁板的壁板接缝的一实施例，类似于图8B所示的结构。壁510的边缘呈一定角度，且条状部件516安置于壁边缘之间且由连接部件517定位。可使用诸如O形环或C形环522的密封部件密封壁510与条状物516之间的接缝。壁及条状部件各具有复合夹心结构，在此具体实例中该结构包含外部金属层及中心蜂窝层、及经配置自一个壁板至另一壁板形成两个基本上连续的屏蔽层的μ金属层603及605。使用此结构，μ金属层所提供的屏蔽为连续的，甚至在壁板的边缘连接处亦为连续的。
图23A展示穿过真空腔400的底壁(底面)的横截面，在真空腔中底壁与支撑放置于腔室中的光刻机的框架建立界面连接。框架部件702经展示延伸穿过腔室壁且搁置于底板701上。腔室壁703邻接框架部件702且可焊接至框架部件(焊接部分705)。两个μ金属层704亦邻接框架部件702以避免可使外部磁场进入腔室的空隙。
为减少底板701与真空腔400之间可影响光刻机稳定性的声耦合及振动耦合，图23B及23C展示替代性具体实例。在此等具体实例中，腔室壁703并未刚性固定于框架部件702，而在壁与框架部件之间具有小空隙。壁由减振元件710(诸如空气弹簧)部分支撑。μ金属层704在框架部件702上方或下方延伸以去除屏蔽中的任何空隙。亦可提供在框架部件702上方延伸的波纹部分712，以为腔室壁提供额外支撑且在框架部件周围提供额外密封，同时允许一些弯曲以减少底板与腔室壁之间的机械耦合。在图23B的具体实例中，波纹部分712与μ金属层704耦接。在图23C具体实例中，替代地，波纹部分712与腔室壁703耦接。另外，μ金属层704与腔室壁703例如藉由钳夹耦接。
通口
光刻机需要大量电信号及光信号进行操作，该信号必须离开真空腔以与典型定位于腔室外的电力及控制系统连接。真空外壳包括开口(本文中称作通口)以容纳运载来自此等系统的信号的电缆进入真空外壳中(亦需要开口使真空泵对腔室抽真空)。该等通口经设计以使电缆周围真空密封。光刻系统优选具有模组化结构，使得可自系统卸除且替换各种关键子系统而不会干扰其他子系统。为有利于此设计，各个此模组化子系统的电学、光学及/或电力电缆连接的集合优选通过一或多个专用于该模组的通口。此使得可拆开、卸除及替换特定模组的电缆而不会干扰任何其他模组的电缆。该等通口优选经设计而有利于以单元(例如电子单元)形式卸除及替换电缆、连接器及口盖。真空腔亦需要用于一或多个真空泵的开口以自腔室抽汲空气，从而将腔室排空。
在一些具体实例中，仅将通口及真空泵定位于真空腔的单一壁板(例如顶板或背板)上。真空泵(例如涡轮泵)与配置于腔室壁中的通口连接。来自该等通口的电缆经由电缆支架中所配置的管道通向相关控制系统。在图17B及17C所示的具体实例中，通口定位于腔室400的顶部475的侧壁上，且真空泵定位于顶部475之后部(或前部)。
图24A展示穿过真空腔400的壁板的横截面，其展示通口420。顶壁的一部分801经展示具有由盖802封闭的开口。两个μ金属层804及805亦具有相应开口。上部μ金属层804具有配合层804中的凸缘的帽806，当帽处于适当位置时提供完全屏蔽层。电缆810经由口盖802及帽806进入真空腔，且端接于连接器811。μ金属层中的开口必须足够大以使连接器811穿过，使得必要时可卸除及替换连接器811、电缆810、帽806及盖802的总成。
图24B展示通口420的替代性具体实例。μ金属层804、805各具有帽807、808。μ金属帽与盖802经由具有弹簧或弹簧状元件的螺栓或连接销809连接。当通口关闭时，抵靠相应μ金属层804及805推压μ金属帽807及808，以产生帽在μ金属层的开口上方的稳固封闭(positive closure)。此确保当通口关闭时μ金属层中不存在空隙。该结构亦将μ金属帽807及808固定于口盖802上。
图24C展示通口420的另一替代性配置。为简单起见，图式中仅展示通口的一侧。在此配置中，腔室壁包括第二壁层820，且亦包括第三μ金属帽821。三个μ金属帽与盖802如前述具体实例中经由具有弹簧或弹簧状元件的螺栓或连接销809连接。当通口关闭时，抵靠相应μ金属层804及805推压μ金属帽807及808，且抵靠壁层820推压μ金属帽821。各μ金属层804及805具有凸缘以进一步确保屏蔽中不存在空隙。可选地或作为附加方案，μ金属帽可能具有凸缘。
通口420及真空泵开口431可能为圆形、正方形，或如图25A所示为矩形。该通口优选专用于腔室中机器的特定模组化子系统，且可根据子系统所需的电缆连接数目定尺寸。举例而言，如图25B所示，照射光学子系统可能需要大通口421，投影光学子系统可能需要稍小通口422，且其他子系统可能需要较小通口423及424。
真空泵
真空腔400可具有一或多个专用真空泵430。一或多个真空泵亦可在数个真空腔之间共用。各腔室可具有小真空泵，且共用较大真空泵。在真空腔400中使用一个以上泵实现真空的能力引起真空泵冗余，此可能改良真空操作的可靠性。若真空泵发生故障，则另一真空泵可接替其功能。
图26展示具有五个真空腔400的配置，该五个真空腔共用两个涡轮真空泵430。该真空泵配置于共用通道或共用管道432的各末端。在一具体实例中，泵430及通道或管道432自中心位置供应两列腔室400。共用泵的数目可能改变，亦即为一或多个。通道或管道432与各真空腔经由阀瓣或阀门433连接。阀瓣或阀门433优选由μ金属制成或包括μ金属层以提供屏蔽。
各真空腔中可能另外包括例如呈一或多个低温泵屏蔽形式的水蒸气低温泵460，以捕捉腔室中的水蒸气，从而辅助在腔室中形成真空。此减少产生足够真空所需的真空泵的尺寸且减少抽真空时间，且使用非移动部件，使得不会引入典型地由其他类型的低温(＜4K)系统引起的振动。水蒸气低温泵460经由阀门461及制冷供应管线462与低温泵控制系统463连接。
因此，真空腔的真空可由涡轮真空泵430与低温泵系统的水蒸气低温泵460产生。优选地，首先启动涡轮泵430，继而藉助低温泵控制系统463启动低温泵系统以产生真空。与真空抽汲启动的其他控制策略相比，启动涡轮真空泵430、随后启动水蒸气低温泵460可产生更有效的真空抽汲程序。为进一步提高效率，在涡轮泵430启动后的特定时段之后，可将其自真空腔分离。此时段可能对应于获得低于某一预定临限值的压力值所需的时间。分离涡轮泵430之后，可继续操作水蒸气低温泵460以完全产生真空。
图26所示的配置可经修改以容纳多层堆迭真空腔，其中真空腔垂直堆迭亦或并列配置。可以图26所示的配置使用两层、三层或可能更多层的真空腔，例如产生10个腔室(两层)或15个腔室(三层)的配置。多个腔室可利用共用真空抽汲系统，且共用真空抽汲系统可能用于腔室的各层。在一具体实例中，属于真空腔组的真空腔的真空可藉由用共用真空抽汲系统对各腔室分别抽真空实现。
本发明已参考上述特定具体实例加以描述。应注意，已描述各种结构及替代物，如熟习此技术者显而易见，其可与本文所述的许多其他结构及具体实例一起使用。此外，应了解在不背离本发明的精神及范畴的情况下，此等具体实例易于产生熟习此技术者所熟知的各种修改及替代形式。因此，尽管已描述特定具体实例，但此等具体实例仅为实例且不限制本发明的范畴，本发明的范畴系在随附申请专利范围中进行界定。

Claims (13)

1.一种真空腔室(400)，其具有盒子状的形状且包括封闭一内部空间的多个壁板(510)，
其中所述壁板为矩形并由实心铝形成；
其中所述壁板使用多个连接部件(504)装配以形成该腔室，所述连接部件以一预定配置对所述壁板定位，
该真空腔室还包括在所述壁板的边缘处提供的密封部件(522)，
其中所述壁板经配置，使得因该内部空间中形成真空而在所述壁板的边缘处形成真空紧密密封，
其中所述连接部件包括经调适成对所述壁板定位的螺栓；
其中所述密封部件具有包括O形环或C形环的单一可挠性密封材料件(522)，所述O形环或C形环形成为三维形状，用于配合在所述壁板的边缘周围，并经调适以用于密封一个或多个壁板的多个边缘处的空隙，
其中各螺栓在一壁板的边缘附近穿过该壁板延伸，沿着一邻接壁板的边缘进入一凹口，并且螺栓位于O形环或C形环相对于所述真空腔室的内部空间外侧的位置处。
2.如权利要求1的真空腔室，其中该单一可挠性密封材料件(522)包括正好12个经调适以用于密封6个壁板的多个边缘处的空隙的伸长部分。
3.如权利要求2的真空腔室，其中所述O形环或C形环(522)大致呈立方体形状。
4.如权利要求1的真空腔室，其中一个或多个所述壁板具有沿着相应壁板的至少一个边缘延伸的一凹槽(570)，以部分容纳该密封部件(522)。
5.如权利要求1的真空腔室，其中所述壁板中的相邻壁板使用所述连接部件(504)而可卸除地彼此连接。
6.如权利要求1的真空腔室，其中所述壁板(510)中的至少两个具有形成连锁配置的阶梯状边缘，在该连锁配置中对该两个壁板中第一个的外表面所施加的力使该第一壁板抵靠该两个壁板中第二个的阶梯状边缘更紧密密封，且对该第二壁板的外表面所施加的力使该第二壁板抵靠该第一壁板的阶梯状边缘更紧密密封。
7.如权利要求1的真空腔室，其中所述密封部件包括在室温及压力下可塑性变形的金属。
8.如权利要求1的真空腔室，其中该腔室(400)的壁板中至少一个面大致由μ金属覆盖。
9.如权利要求8的真空腔室，其中在该腔室(400)中凸出的部件由包括或覆盖一个或多个μ金属层(704)的波纹结构(712)覆盖。
10.如权利要求1的真空腔室，其中该腔室(400)具有容纳电学、光学及/或电力电缆或配线进入该腔室(400)中的通口(420)，所述通口在所述电缆或配线周围提供密封。
11.如权利要求8的真空腔室，其中该腔室(400)具有一个或多个真空泵开口(431、433)，所述开口具有包括μ金属的阀瓣或阀门。
12.一种用于装配成如前述任一项权利要求所述的真空腔室(400)的组件的套件。
13.一种在模组化真空腔室(400)中使用的壁板，该壁板包括用于与第二壁板或框架部件连锁的阶梯状边缘，该阶梯状边缘包括用于容纳经调适以用于在该壁板与该第二壁板或框架部件之间形成真空紧密密封的密封部件(509、522)的凹槽或凹口(570)，该壁板进一步包括用于容纳多个经调适以用于可卸除地连接该壁板与该第二壁板或框架部件的连接部件(504、524、528)的孔或凹口。
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