CN105765689B - 带电粒子光学器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种操纵多个带电粒子束的轨迹的带电粒子光学器件。所述的带电粒子光学器件包括电磁偏转器，其包括基本上扁平的衬底，该衬底具有所述衬底的上侧、下侧、和均匀的厚度。该衬底包括：在其中穿过所述束的贯通开口，其中所述贯通开口穿过所述衬底的上侧和下侧；第一和第二线圈，其中所述线圈优选基本上是螺旋的线圈，并包括配置在上侧的导电上侧引线，配置在下侧的导电下侧引线，和延伸穿过所述衬底的通孔，并且其中所述通孔导电性连接所述上侧引线的一个和所述下侧引线的一个，以形成所述线圈；其中所述第一和第二线圈被配置在所述贯通开口的任一侧上。

Description

带电粒子光学器件

发明的背景技术

发明领域

本发明涉及一种用于操纵一个或多个带电粒子束的轨迹的带电粒子光学器件，特别地在使用多个带电粒子束曝光多个目标的带电粒子多束曝光系统中使用。此外，本发明涉及一种包括这样器件的带电粒子光学器件。此外，本发明涉及一种在带电粒子多束曝光系统中操纵一个或多个带电粒子束轨迹的方法。

相关技术的说明

WO2010/125526描述了一种带电粒子光学器件。这种带电粒子光学器件包括基本上扁平的衬底，它包括用于在其中通过所述的多个束的孔。该扁平的衬底支撑偏转所述多个带电粒子束的静电偏转器的电极，其中电极至少部分地且适配地大部分覆盖衬底中的孔。所述的静电偏转器包括第一和第二直且狭长的电极，其沿着狭长传送窗口的纵向侧配置，且通过操作所述第一和第二电极之间的电场静电偏转器偏转穿过所述窗口的多个束。

如在WO2010/125526中描述的，静电偏转器包括多个平行配置的窗口。所述窗口的每一个相对长以获得最大的均匀性。此外，每个所述的窗口优选具有相对小的宽度，以便电极上的电势差显著减小，同时仍旧获得足够的偏转角。这样设计的优势已在WO2010/125526中被详细描述。

在已知的静电偏转器中，所述的狭长传送窗口可被配置成在其中穿过大量的紧密包裹的束，且所述的大量的束能同时被偏转。

已知的静电偏转器的劣势是大量同时被偏转的束仅仅能在基本上垂直于所述电极的方向上偏转。因此，所述的束仅仅能在基本上垂直于狭长窗口的纵向方向的一个方向中偏转。

本发明的目的是提供带电粒子光学器件，其能同时在基本上平行于所述狭长窗口的纵向的方向上偏转大量的束。

发明概述

根据第一方面，本发明提供操纵一个或多个带电粒子束的轨迹的带电粒子光学器件，所述的带电粒子光学器件包括第一电磁偏转器，其包括基本上扁平的衬底，该衬底具有在所述基本上扁平的衬底上侧或附近的第一表面，在所述基本上扁平的衬底的下侧或附近的第二表面，和基本上均匀的厚度，其中该衬底包括：

在其中穿过所述的一个或多个束的贯通开口，其中所述贯通开口穿过所述基本上扁平的衬底的上侧和下侧；

第一和第二线圈，其中每个所述第一和第二线圈包括一个或多个配置在第一表面上的导电上侧引线，一个或多个配置在第二表面上的导电下侧引线，和一个或多个延伸穿过所述衬底的通孔，其中所述通孔的每一个配置为导电地连接所述上侧引线的一个和所述下侧引线的一个，以形成所述线圈。

其中，所述第一和第二线圈配置在贯通开口的任一侧。

当电流被引导穿过所述的第一和第二线圈时，特别是在相同的方向穿过所述第一和第二线圈，建立磁场。这个磁场具有延伸穿过第一线圈、越过所述贯通开口和延伸穿过所述第二线圈的场线。穿过所述贯通开口的一个或多个束在垂直于场线的方向中被磁场偏转，因而在基本上平行于所述的螺旋线圈的上侧和下侧引线的方向中。

相比之下，注意到在先前技术的静电偏转器中，穿过所述贯通开口的一个或多个束在基本上横穿所述第一和第二电极的方向被电场偏转。第一和第二电极沿着狭长传送窗口的纵向侧配置。

本发明的电磁偏转器进一步的优势是，正如先前技术的静电偏转器，电磁偏转器配置在基本上扁平的衬底上。对本发明的电磁偏转器所需的内置空间，至少在平行于带电粒子的轨迹的方向上是小的，特别小于10mm，优选小于5mm，更优选小于3mm。

在一个实施例中，所述第一和/或所述第二线圈包括大体上螺旋的线圈。配置在第一表面上的一个或多个导电上侧引线、配置在第二表面上的一个或多个导电下侧引线，和延伸穿过所述衬底的一个或多个通孔构成了各个线圈的绕组。

线圈的螺旋可以在两个可能的方向扭转，其被称为偏手性。优选第一和第二线圈具有相同的偏手性。

在一个实施例中，第一和第二线圈具有基本相同的引线。引线是沿着线圈的中心轴的距离，中心轴被一个完整的绕组绕圈(360°)覆盖。

在一个实施例中，贯通开口定义了具有两个纵向侧和两个横向侧的基本上矩形的窗口，其中第一和第二线圈邻近所述纵向侧配置。

在一个实施例中，带电粒子光学器件进一步包括通量限制部件，其围绕线圈在远离贯通开口的一侧配置。在一个实施例中，通量限制部件被配置成包围基本上扁平的衬底。这样的通量限制部件基本上把磁场限制在扁平衬底的平面内，以在衬底的贯通开口侧或之内提供希望的偏转。没有通量限制部件，存在衬底之上和之下的回流场线可能导致一个或多个束相反于希望的偏转方向偏转。

在一个实施例中，通量限制部件包括可磁化材料，优选铁氧体。

在一个实施例中，贯通开口是第一贯通开口，用于在其中穿过一个或多个束的第一组，且其中衬底包括：

第二贯通开口，用于其中穿过一个或多个束的第二组，其中所述的第二贯通开口穿出所述基本上扁平的衬底的上侧和下侧，且其中所述的第二贯通开口配置在所述的第二线圈远离所述第一贯通开口的一侧，以及

第三线圈，其中所述第三线圈包括配置在第一表面上的一个或多个导电上侧引线，配置在第二表面上的一个或多个导电下侧引线，和延伸穿过所述衬底的一个或多个通孔，其中每个通孔配置成导电性连接所述上侧引线之一和所述下侧引线之一，以形成所述线圈。

其中所述第三线圈配置在第二贯通开口远离所述第二线圈的一侧。

具有至少两个贯通开口的这个实施例合适在具有非常多数量的束的多束曝光系统中使用，例如10000或更多。大量的束现在被分成两组或更多组束，每组横穿对应的一个贯通开口，为了在所述贯通开口中获得基本上均匀的磁场，每个所述的贯通开口具有限制的大小，至少在线圈之间的方向。

在一个实施例中，所述第三线圈包括基本上螺旋的线圈。配置在第一表面上的一个或多个导电上侧引线，配置在第二表面上的一个或多个导电下侧引线，和延伸穿过所述衬底的一个或多个通孔构成各个线圈的绕组。优选第三线圈如第一和第二线圈一样具有相同的偏手性。优选第三线圈具有与第一和第二线圈基本上相同的引线。

在一个实施例中，基本上扁平的衬底配备有一个或多个其它的贯通开口，其配置在第一和第二贯通开口之间，其中第一、第二和其它贯通开口彼此隔开配置，且其中在两个所述贯通开口之间的区域配置线圈。两个或更多个贯通开口分布在基本上扁平的衬底的表面上。

在贯通开口是狭长矩形窗口的情况下，两个或多个贯通开口优选彼此邻近地在垂直于狭长窗口的纵向的方向的一个方向中被配置。

在一个实施例中，通量限制部件邻近两个最外面的线圈配置，特别是第一和第三线圈，当这些是两个最外面的线圈时。通过邻近所述的最外面线圈配置通量限制部件，回流磁场被有效地限制在所述的通量限制部件内，且磁场的漏磁场的效应至少被减小，且优选基本上被消除了。

在一个实施例中，第二线圈的线圈匝数等于第一线圈的线圈匝数加上第三线圈的线圈匝数。当通量限制部件直接邻近第一和第三线圈配置时，由第一线圈产生的全部磁通量基本上被通量限制部件限制，并被引向第三线圈，且反之亦然。因此第一线圈的通量通过第三线圈的通量补充，反之亦然。在第一线圈的通量基本上等于由具有线圈匝数等于第一线圈的线圈匝数加上第三线圈的线圈匝数的虚拟的线圈产生的通量。假定第二线圈具有与虚拟线圈相同的匝数，当使用基本上相同的电流驱动所述线圈时，在磁场偏转器的所有贯通开口上产生基本上均匀的磁场。

在一个实施例中，基本上扁平的衬底除了贯通开口之外的至少第一和第二表面基本上用电绝缘材料的第一层和导电材料的第二层覆盖，其中第一层夹在第二层和基本上扁平的衬底之间。导电材料的第二层能提供更好的热传导到散热片，其将减少偏转器的热负载。此外，第二层可连接到地电势，用以消除在使用中可能积累在第一和第二表面上的电荷。第一层被配置成保护线圈的引线和通孔且使得引线和通孔与第一层电绝缘。

在一个实施例中，贯通开口包括内部圆周边缘，其中所述的内部圆周边缘基本上用导电材料层覆盖。在一个实施例中，扁平衬底包括外周边缘，其中所述的外周边缘基本上用导电材料层覆盖。这在基本上扁平的衬底的第一和第二表面上的导电层之间提供了更好的电和/或热连接。

在一个实施例中，第二层包括钼层，钼层配置在第二层远离基本上扁平的衬底的一侧。因此钼层被配置在衬底的最外表面。使用钼最外层的好处是即使当这个最外层被氧化，最终的氧化物仍旧是导电的。

在一个实施例中，带电粒子光学器件包括第二电磁偏转器，其基本上是第一电磁偏转器的复制品，并被与所述第一电磁偏转器间隔一距离配置，特别是在沿着轨迹的方向，第二电磁偏转器的一个或多个贯通开口的一个与第一电磁偏转器的一个或多个贯通开口的一个成直线。

在一个实施例中，第二电磁偏转器相对第一电磁偏转器配置，使得第二电磁偏转器的至少第一和第二线圈基本上平行于第一电磁偏转器的第一和第二线圈延伸。

在一个实施例中，第二电磁偏转器被配置和/或被控制，用于在基本上与第一电磁偏转器的偏转相反的方向偏转一个或多个束。

在一个实施例中，具有至少第一电磁偏转器的带电粒子光学器件进一步包括第一静电偏转器，该第一静电偏转器包括具有基本上均匀厚度的第二基本上扁平的衬底。

其中第二衬底包括在其中穿过一个或多个束的一个或多个贯通开口，其中所述一个或多个贯通开口穿过所述第二衬底的上侧或下侧，其中在每个贯通开口，所述第二衬底包括配置用于在所述贯通开口中提供电场的、在贯通开口的任一侧上的第一和第二电极。

其中第一静电偏转器与所述第一电场偏转器间隔一距离配置，特别在沿着轨迹的方向，其中第一静电偏转器的一个或多个贯通开口中的至少一个与第一电磁偏转器的一个或多个贯通开口中的一个成直线。

因此，本发明的电磁偏转器能邻近或甚至邻接静电偏转器配置，其中通过电磁偏转器提供的偏转基本上与通过静电偏转器提供的偏转正交，其能够在电磁和静电偏转器基本上正交的偏转的范围内使得一个或多个束指向任何方向。

在一个实施例中，第一静电偏转器相对于第一电磁偏转器配置，使得第一静电偏转器的至少第一和第二电极基本上平行于第一电磁偏转器的第一和第二线圈延伸。

在一个实施例中，带电粒子光学器件包括第一静电偏转器，也包括第二静电偏转器，其基本上是第一静电偏转器的复制品，并被与第一静电偏转器间隔一距离配置，特别沿着轨迹的方向，其中第二静电偏转器的一个或多个贯通开口的至少一个与第一静电偏转器的一个或多个贯通开口的一个成直线。

在一个实施例中，第二静电偏转器相对一第二静电偏转器配置，使得第二静电偏转器的至少第一和第二电极基本上平行于第一静电偏转器的第一和第二电极延伸。

在一个实施例中，第二静电偏转器被配置和/或被控制，用于在基本上与第一静电偏转器的偏转方向相反的一个方向中偏转一个或多个束。

在一个实施例中，带电粒子光学器件包括冷却设备或被安置在冷却设备上。冷却设备起散热作用，并在使用中减小偏转器的热负载。

在一个实施例中，冷却设备包括具有基本上均匀厚度的第三基本上扁平的衬底。

其中第三衬底包括在其中穿过所述一个或多个束的一个或多个贯通开口，其中所述的一个或多个贯通开口穿过所述第三衬底的上侧和下侧，

其中所述第三衬底装配有用于冷却液体的流道，其中流道邻近所述贯通开口配置。

冷却设备的一个或多个贯通开口的至少一个与第一电磁偏转器的一个或多个贯通开口的一个成直线。这样的平面冷却设备容易与本发明的平面电磁偏转器结合，以及也容易与静电偏转器结合。若干这样的电磁偏转器和静电偏转器能层叠在所述平面冷却设备上。

根据第二方面，本发明提供带电粒子多束曝光系统，用于使用多个带电粒子曝光目标，其中该系统包括：

产生多个带电离子束的束产生器；

将所述多个带电粒子束的一个或多个投影在所述目标表面上的束投影器，其中束投影器包括如上面描述的或根据先前描述的实施例的任何一个的带电粒子光学器件。

在一个实施例中，所述系统进一步包括图案化束以形成调制的束的束调制器，且其中所述束投影器被配置成投影调制的束到目标的所述表面上。

在一个实施例，所述系统是光刻系统或显微镜系统。

根据第三方面，本发明提供操纵如上面描述的带电粒子多束曝光系统中的一个或多个带电粒子束的轨迹的方法，其中所述的方法包括步骤：

为了在所述通孔中提供偏转一个或多个束的磁场，引导电流穿过所述第一和第二线圈，其在基本上横穿所述磁场的方向穿过所述贯通开口。

只要有可能，在说明书中描述和示出的各个方面和特征能独立实施。这些独立的方面，特别是在附属的从属权利要求中描述的方面和特征，可以是分案专利申请的主题。

附图的详细说明

本发明将基于附图中示出的示例性实施例进行阐述，其中：

附图1示出了具有本发明的电磁偏转器的带电粒子光学器件的第一示例的示意图，

附图2示意性示出了附图1的示例的衬底的第一和第二侧上的引线和连接所述引线的通孔，

附图3示意性示出了在附图1的电磁偏转器中产生的磁场，

附图4A示出了具有本发明的电磁偏转器的带电粒子光学器件的第二示例的示意截面图，

附图4B示出了附图4A的第二示例的示意分解图，

附图5示出了具有本发明的电磁偏转器的带电粒子光学器件的第三示例的示意图，

附图6示出了具有包括本发明的电磁偏转器和静电偏转器的偏转器组件的带电粒子光学器件的第一示例的示意图，

附图7示出了具有包括本发明的两个电磁偏转器的偏转器组件的带电粒子光学器件的第二示例的横截面示意图，

附图8示出了本发明的带电粒子多束曝光系统的示例的横截面的简化示意图，以及

附图9示出了在带电粒子多束曝光系统中使用的投射组件的横截面的简化示意图。

发明的详细说明

在附图中，相同的参考标记代表相同或至少可比较的技术特征。附图没有按比例绘制且仅仅是为了说明的目的。附图示出的示例并不是想限制任何的权利。

附图1示出了具有本发明的电磁偏转器1的带电粒子光学器件的第一示例的顶视图。电磁偏转器1包括基本上呈矩形的印刷电路板(PCB)2，其充当了电磁偏转器1的线圈的基本上扁平的衬底。PCB 2提供有5个在其中穿过多个带电粒子束的贯通开口3。在各个贯通开口3之间的区域和贯通开口3和PCB的纵向边缘4之间的区域，铜上侧引线5配置在上侧表面。此外，铜下侧引线6配置在相对于上侧表面的下侧表面上。上侧引线5和下侧引线6提供有铜衬垫7。这些铜衬垫7的至少一些用于提供通孔8，其中每个所述的通孔8配置成电性连接所述上侧引线5之一和所述下侧引线6之一，以形成线圈匝，如在附图2中示出的。

如在附图1中示意性示出的，两个贯通开口3之间的每个区域包括具有6个线圈匝的线圈10，且贯通开口3和PCB的纵向边缘4之间的每个区域包括具有三个线圈匝的线圈11、12。所有的这些线圈10、11、12串联连接，且所述串联的第一线圈11和最后的线圈12(在所附权利要求3中也指代第三线圈)被连接到PCB边缘上的连接衬垫9，以提供穿过电磁偏转器所有线圈10、11、12的基本上相同的电流I。如在附图2中示意性示出的，当引导电流I穿过所述线圈匝时，在所述线圈匝内产生磁场B。

注意，在本发明的电磁偏转器中使用的线圈10、11、12是平且宽的。线圈的高度基本上等于PCB 2的厚度，例如1.5毫米。线圈的宽度延伸超过贯通开口3的长度，其可以是几厘米大，例如大于3.0厘米。

如在附图1中示例性示出的，PCB 2由方形闭合的铁氧体磁芯13围绕。PCB2固定在方形闭合铁氧体磁芯13的矩形开口内。第一线圈11和最后的线圈12邻近于铁氧体磁芯13配置，使用中，铁氧体磁芯13用作通量限制部件。如在附图3中示意性示出的，当引导电流I穿过电磁偏转器1的线圈时，产生横穿PCB2中的所有的线圈和贯通开口3的磁通量B1。在第一线圈11处留在PCB 2的磁通量B1被铁氧体磁芯13捕捉并限制。铁氧体磁芯13限制并将围绕PCB 2的该通量向最后的线圈12返回，在那磁通量进入PCB 2。返回的磁通量B2被有效地限制在所述的铁氧体磁芯13内并基本上在电磁偏转器1的平面内。在电磁偏转器1的上面或下面的磁场漏磁效应至少被减小，且实际上基本上被消除了。

附图4A示出了具有本发明的电磁偏转器的带电粒子光学器件的第二示例的基本上扁平的衬底的示意性截面图。附图4B示出了这个衬底的分解图。

这个第二示例的平坦衬底包括多层PCB 20。多层PCB 20提供有5个其中穿过多个带电粒子束的贯通开口3。在各个贯通开口3之间和贯通开口3和PCB 20的纵向边缘之间的区域，通过设置铜上侧引线22、铜下侧引线23和通孔8配置线圈，下面进行解释。

多层PCB 20包括承载上侧引线22和下侧引线23的中间PCB层21，中央PCB配置有通孔24，其中所述通孔24的每个配置成以与附图2中示出的第一示例相同的方式电性连接所述上侧引线22之一与所述下侧引线23之一，以形成线圈匝。

中间PCB层21夹在更薄的顶部PCB层25和更薄的底部PCB层26之间。顶部PCB层25和底部PCB层26分别保护上侧引线22和下侧引线23，以及通孔24。这个多层PCB 20的厚度例如是2毫米。

如在附图4A和4B中示意性示出的，这个第二实施例的连接衬垫9提供在所述顶部PCB层25之上，衬垫9通过顶部PCB层25中的通孔24′与中间PCB层21的引线22、23电连接。

顶部PCB层25远离中间PCB层21的一侧基本上完全由铜层27覆盖。同时底部PCB层26远离中间PCB层21的一侧基本上完全由铜层28覆盖。此外，多层PCB的外周边缘基本上完全由铜层29覆盖，如在附图4A的横截面图中示出的。同样，贯通开口3的内周边缘基本上完全由铜层覆盖(未示出)。因此基本上多层PCB 20的整个外侧由铜层27、28、29所覆盖，且铜层的外侧提供有钼层。

通常，多层PCB 20以与在附图1中示出的第一示例相同的方式被固定在方形闭合铁氧体磁芯(在附图4A和4B中未示出)之内的矩形开口内。

附图5示出了具有本发明的电磁偏转器30的带电粒子光学器件的第三示例的顶视图。这个第三示例的扁平衬底包括PCB 31。PCB 31提供有三个在其中穿过多个带电粒子束的贯通开口32。在各个贯通开口32之间和贯通开口32和PCB31的纵向边缘之间的区域，以与第一或第二示例相同的方式借助铜上侧引线、铜下侧引线和通孔来配置初级线圈33、34、35、36。

如在附图5中示意性示出的，具有贯通开口32和初级线圈33、34、35、36的PCB 31的区域由回流线圈37、38、39、37′、38′、39′围绕。使用中，回流线圈起到通量限制部件的作用。代替第一和二示例中使用的铁氧体磁芯，第三示例提供有回流线圈，回流线圈以与使用铜上侧引线、铜下侧引线和通孔的初级线圈33、34、35、36相同的方式被制成，通孔配置成电连接所述上侧引线之一和所述下侧引线之一，以形成线圈匝。

在一个实施例中，回流线圈37、38、39、37′、38′、39′与初级线圈33、34、35、36串联连接。使用中，基本上相同的电流被引导穿过所有的初级和回流线圈。

在替换性实施例中，回流线圈37、38、39、37′、38′、39′与初级线圈33、34、35、36分开连接。使用中，穿过回流线圈37、38、39、37′、38′、39′的电流能如同穿过初级线圈33、34、35、36的电流那样被设定为不同电平，以获得希望的通量限制。

当引导电流I穿过电磁偏转器30的初级和回流线圈时，产生横穿PCB 31的所有线圈和通孔32的磁通量。PCB 31上的初级和回流线圈提供基本上闭合的通量路径，在其中由初级和回流线圈产生的磁通量被限制。因此磁通量基本上限制在PCB 31内。

附图6示出了具有包括本发明的电磁偏转器41和静电偏转器42的偏转器组件40的带电粒子光学器件的第一示例的示意图。对于带电粒子束(例如电子束43)在一个区域上的对准或扫描来说，电子束43需要在基本上正交的两个方向被偏转，在这个示例中指代X方向和Y方向。

如在附图6示出的，电子束43横穿电磁偏转器41的贯通开口44之一。当电流I引导穿过线圈时，产生磁场B，其在方向dx偏转电子束43的轨迹。这在要由所述电子束43曝光的样品的位置处提供了Δx的位移。

电子束43也横穿静电偏转器42的通孔45中的一个。当电势差被施加在通孔45任一侧上的电极46上时，产生电场E，其在方向dy偏转电子束43的轨迹。这在要由所述电子束43曝光的样品的位置处提供了Δy的位移。

注意到，为了解释偏转器组件40的组合效应，考虑到电磁偏转器41和静电偏转器42的尺寸，偏转的数量在附图6中被极大的夸大。例如，在多束无掩膜带电粒子光刻系统中，在晶片上需要的Δy的范围是非常有限的，例如大概+/-100纳米。

尽管在附图6中没有示出，电磁偏转器41提供有如第一或第三示例中的通量限制部件，其在电磁偏转器41的周围配置，以把回流磁场基本上限制在电磁偏转器41的平面内，如在上面更详细描述的。

附图7示出了具有包括本发明的两个电磁偏转器51、52的偏转器组件50的带电粒子光学器件的第二示例的横截面示意图，其中第二电磁偏转器52在沿着束57的轨迹(具体而言，是没有偏转器51、52的偏转的轨迹)的方向上与第一电磁偏转器51间隔一距离配置。

如在附图7的横截面图中描绘的，第二电磁偏转器52的通孔55与第一电磁偏转器51的贯通开口54成直线。第二电磁偏转器52相对第一电磁偏转器51配置，这样至少第二电磁偏转器52的线圈58基本上平行于第一电磁偏转器51的线圈59延伸。线圈58、59在附图7的截面图中由通孔代表。

第一电磁偏转器51配置成通过驱动电流穿过第一电磁偏转器51的线圈59并建立磁场B51，在附图7中图示指示的+dy1方向(请注意+dy1实际上指向纸面里)偏转束57。第二电磁偏转器52配置成通过驱动电流穿过第二电磁偏转器52的线圈58并建立磁场B52，在附图7中图示指示的-dy2方向(请注意-dy2实际上指向纸面外)偏转束57。这样，第二电磁偏转器52被配置和/或控制用于在与第一电磁偏转器51的偏转基本相反的方向上偏转束57。

具有两个电磁偏转器51、52的组件50可以用于提供各种用于操纵束57的轨迹的方式。例如，当第二电磁偏转器52具有与第一电磁偏转器的偏转相同的幅度的偏转，但是在相反的方向，由组件50传出的束57基本上平行于传入的束，但是在附图7的纸面的进或出的方向中被移位。

在如附图7中示出的示例中，即使被偏转，也实现了束57穿过束停止阵列或透镜阵列53的贯通开口56的中心部分。因此在束停止阵列或透镜阵列53之上的束57的移动能被阻止。

注意到，在束阻止阵列之上的束57的移动将至少部分阻挡束57，其将导致剂量错误。在透镜阵列之上的束57的移动将在透镜阵列的透镜的中心穿过它们，其将导致束57的畸变，例如束57的球面像差。

为了引导束57穿过束停止阵列或透镜的中心部分，第一和第二电磁偏转器51、52之间相互的距离和磁场的强度被调整。磁场B51、B52的强度优选相互耦合。它们能以这样的方式被改变：束57的轴心点位于束阻止阵列或透镜阵列53的平面中且在束停止阵列或透镜阵列的中心部分。

操纵带电粒子束同样的方式也能用WO 2010/125526中描述的两个静电偏转器完成，其以此方式通过参考将其整体结合进来，被转让给本发明的拥有者。

尽管在示意性附图7中没有示出，电磁偏转器51、52都提供有如在第一或第三示例中的通量限制部件，其围绕对应的电磁偏转器51、52配置，以把回流磁场基本上限制在所述的电磁偏转器51、52的平面内，如在上面更详细描述的。

附图8示出本发明的带电粒子多束曝光系统60的示例的横截面的简化示意图。这样的曝光系统60适宜包括束产生器，该束产生器包括发射离散带电粒子束62的源61、校准带电粒子束62为准直束64的准直器63，和产生多个基本平行的带电粒子束66的孔阵列65。

此外，孔阵列65包括用于每个带电粒子束66的消隐偏转器(blankingdeflector)。离孔阵列65一定距离配置有束阻止阵列67。当带电粒子束66没有被消隐偏转器偏转时，带电粒子束66穿过束阻止阵列67中的贯通开口并经由直接配置在所述束阻止阵列67下面的投影透镜系统被引导到样品68上。当用于所述带电粒子束67的一个的消隐偏转器被激活时，对应的带电粒子束被偏转并被束阻止阵列67阻挡。通过激活或不激活所述的消隐偏转器，束67能被调制。

为了在束阻止阵列67上准确地对准带电粒子束66，如在附图8中示意性示出的，两个电磁偏转器71、72和两个静电偏转器73、74被配置在孔阵列65处的消隐偏转器和束阻止阵列67之间。两个电磁偏转器71、72可以是先前描述的示例中的任何一个，或是具有如在附上的权利要求1中描述的发明特征的任何其它电磁偏转器。

更详细的描述在附图9中示出。附图9示出了用在带电粒子多束曝光系统中的投影组件的横截面的简化示意图。如在附图9示出的，两个电磁偏转器71、72和两个静电偏转器73、74固定在彼此的顶部，以形成偏转器堆叠，该堆叠固定在冷却设备80的顶部。这样的冷却设备80的示例在PCT/EP2013/059948中描述，其通过整体参考的方式结合，被转让给本发明的拥有者。

冷却设备80主要提供用于冷却直接配置在冷却设备80之下的束阻止阵列67。但是，通过将偏转器堆叠71、72、73、74配置在冷却设备80的顶部，偏转器堆叠71、72、73、74，冷却设备80作为散热器，并将在使用中减小堆叠中的偏转器71、72、73、74的热负载。

在束阻止阵列67之下，配置投影透镜组件83。一方面，投影透镜组件83经由隔圈81连接到束阻止阵列67，且另一方面，投影透镜组件83经由隔圈82连接到垫圈84，例如使用胶连接件86。此外，冷却设备80也连接到所述的垫圈84，例如使用胶连接件86。

垫圈84通过挠曲85固定在曝光系统60的外壳内。

理解的是，上面的描述被包括以说明优选实施例的操作，并不意欲限制本发明的范围。综上讨论，许多变化对本领域技术人员将是明显的，将仍旧被本发明的精神和范围覆盖。

总之，本发明涉及操纵带电粒子的多束的轨迹的带电粒子光学器件。所述的带电粒子光学器件包括电磁偏转器，该电磁偏转器包括扁平的衬底，该衬底具有所述衬底的上侧和下侧和均匀的厚度。该衬底包括：

在其中穿过所述束的贯通开口，其中所述贯通开口穿出所述衬底的上侧和下侧；

第一和第二线圈，其中所述线圈的每个优选基本上是螺旋线圈并包括配置在上侧的导电上侧引线，配置在下侧的导电下侧引线，和延伸穿过所述衬底的通孔，且其电性连接所述上侧引线之一与所述下侧引线之一，以形成所述线圈；

其中，所述第一和第二线圈被配置在贯通开口的任意一侧。

参考标记列表

1 电磁偏转器

2 印刷电路板(PCB)

3 贯通开口

4 纵向边缘

5 上侧引线

6 下侧引线

7 衬垫

8 通孔

9 连接衬垫

10 线圈

11 第一线圈

12 最后的线圈

13 铁氧体磁芯

20 多层PCB

21 中央PCB层

22 上侧引线

23 下侧引线

24，24′ 通孔

25 顶部PCB层

26 底部PCB层

27，28，29 铜层

30 电磁偏转器

31 PCB

32 贯通开口

33，34，35，36 初级线圈

37，38，39 回流线圈

37′，38′，39′ 回流线圈

40 偏转器组件

41 电磁偏转器

42 静电偏转器

43 电子束

44，45 贯通开口

46 电极

50 偏转器组件

51 第一电磁偏转器

52 第二电磁偏转器

53 束停止阵列或透镜阵列

54，55，56 贯通开口

57 束

58，59 线圈

60 多束曝光系统

61 源

62 离散带电粒子束

63 准直器

64 准直束

65 孔阵列

66 带电粒子束

67 束停止阵列

71，72 电磁偏转器

73，74 静电偏转器

80 冷却设备

81，82 隔圈

83 投影透镜组件

84 垫圈

85 挠曲

86 胶连接件

B 磁场

B1 磁通量

B2 回流磁通量

d PCB厚度

dx，dy 偏转方向

Δx，Δy 在样品位置的位移

E 电场

+dy1 第一电磁偏转器的偏转方向

-dy2 第二电磁偏转器的偏转方向

B51，B52 磁场

I 电流

Claims (33)

1.一种操纵一个或多个带电粒子束的轨迹的带电粒子光学器件，所述带电粒子光学器件包括第一电磁偏转器，其包括扁平的衬底，该衬底具有在所述扁平的衬底上侧处或附近的第一表面，在所述扁平的衬底的下侧处或附近的第二表面，和均匀的厚度，其中该衬底包括：

在其中穿过所述一个或多个束的第一贯通开口，其中所述第一贯通开口穿过所述扁平的衬底的上侧和下侧；

第一和第二线圈，其中所述第一和第二线圈的每个包括一个或多个配置在第一表面上的导电上侧引线，一个或多个配置在第二表面上的导电下侧引线，和一个或多个延伸穿过所述衬底的通孔，其中所述通孔的每一个配置为电性连接所述上侧引线的一个和所述下侧引线的一个，以分别形成所述第一线圈或所述第二线圈；

其中，所述第一和第二线圈配置在所述第一贯通开口的任一侧上。

2.根据权利要求1的带电粒子光学器件，其中所述第一和/或第二线圈包括螺旋的线圈。

3.根据权利要求1或2的带电粒子光学器件，其中所述第一贯通开口定义了具有两个纵向侧和两个横向侧的矩形的窗口，其中第一和第二线圈邻近所述纵向侧配置。

4.根据权利要求1的带电粒子光学器件，其中所述第一贯通开口用于在其中穿过第一组一个或多个束，且其中所述衬底包括：

第二贯通开口，用于其中穿过一个或多个束的第二组，其中所述第二贯通开口穿过所述扁平的衬底的上侧和下侧，且其中所述第二贯通开口配置在所述第二线圈远离所述第一贯通开口的一侧，以及

第三线圈，其中所述第三线圈包括配置在第一表面上的一个或多个导电上侧引线，配置在第二表面上的一个或多个导电下侧引线，和延伸穿过所述衬底的一个或多个通孔，其中每个通孔配置成导电性连接所述上侧引线和所述下侧引线，以形成所述第三线圈；

其中所述第三线圈配置在第二贯通开口远离所述第二线圈的一侧。

5.根据权利要求4的带电粒子光学器件，其中所述第三线圈包括螺旋的线圈。

6.根据权利要求4或5的带电粒子光学器件，其中该扁平的衬底配备有一个或多个其它的贯通开口，其配置在第一和第二贯通开口之间，其中第一、第二和其它贯通开口彼此隔开一距离配置，且其中在所述第一、第二和其它贯通开口中的两个之间的区域处配置线圈。

7.根据权利要求1的带电粒子光学器件，进一步包括通量限制部件，其在所述第一和第二线圈周围在远离所述第一贯通开口的一侧配置。

8.根据权利要求4的带电粒子光学器件，进一步包括通量限制部件，其在所述第一、第二和第三线圈周围在远离所述第一和第二贯通开口的一侧配置。

9.根据权利要求7或8的带电粒子光学器件，其中该通量限制部件被配置成包围所述扁平的衬底。

10.根据权利要求7或8的带电粒子光学器件，其中该通量限制部件包括可磁化材料。

11.根据权利要求4的带电粒子光学器件，还包括在所述第一、第二和第三线圈周围在远离所述第一和第二贯通开口的一侧配置的通量限制部件，其中该通量限制部件邻近第一和第三线圈配置。

12.根据权利要求11的带电粒子光学器件，其中第二线圈的线圈匝数等于第一线圈的线圈匝数加上第三线圈的线圈匝数。

13.根据权利要求1的带电粒子光学器件，其中除了至少所述第一贯通开口之外，所述扁平的衬底的至少第一和第二表面用电绝缘材料的第一层和导电材料的第二层覆盖，其中第一层夹在第二层和所述扁平的衬底之间。

14.根据权利要求4的带电粒子光学器件，其中除了至少所述第一贯通开口和所述第二贯通开口之外，所述扁平的衬底的至少第一和第二表面用电绝缘材料的第一层和导电材料的第二层覆盖，其中第一层夹在第二层和所述扁平的衬底之间。

15.根据权利要求13的带电粒子光学器件，其中至少所述第一贯通开口包括内部圆周边缘，其中所述内部圆周边缘用导电材料层覆盖。

16.根据权利要求14的带电粒子光学器件，其中至少所述第一贯通开口和所述第二贯通开口包括内部圆周边缘，其中所述内部圆周边缘用导电材料层覆盖。

17.根据权利要求13或14的带电粒子光学器件，其中该扁平的衬底包括外周边缘，其中所述外周边缘用导电材料层覆盖。

18.根据权利要求13或14的带电粒子光学器件，其中该第二层包括钼层，钼层配置在第二层远离所述扁平的衬底的一侧。

19.根据权利要求1、2、4或5中任一权利要求的带电粒子光学器件，其中带电粒子光学器件包括第二电磁偏转器，其是第一电磁偏转器的复制品，并在沿着轨迹的方向上被与所述第一电磁偏转器间隔开一距离配置，其中第二电磁偏转器的一个或多个贯通开口的一个与第一电磁偏转器的一个或多个贯通开口的一个成直线。

20.根据权利要求19的带电粒子光学器件，其中该第二电磁偏转器相对第一电磁偏转器配置，使得第二电磁偏转器的至少第一和第二线圈平行于第一电磁偏转器的第一和第二线圈。

21.根据权利要求19的带电粒子光学器件，其中该第二电磁偏转器被配置和/或被控制，用于在与第一电磁偏转器的偏转相反的方向偏转一个或多个束。

22.根据权利要求1、2、4或5中任一权利要求的带电粒子光学器件，其中该带电粒子光学器件进一步包括第一静电偏转器，该第一静电偏转器包括具有均匀厚度的第二扁平的衬底，

其中第二衬底包括在其中穿过一个或多个束的一个或多个第二衬底贯通开口，其中所述一个或多个第二衬底贯通开口穿过所述第二衬底的上侧或下侧，其中在每个第二衬底贯通开口处，所述第二衬底包括配置在所述第二衬底贯通开口的任一侧上的用于在所述第二衬底贯通开口中提供电场的第一和第二电极，

其中在沿着轨迹的方向上第一静电偏转器与所述第一电磁偏转器间隔开一距离配置，其中第一静电偏转器的一个或多个贯通开口中的至少一个与第一电磁偏转器的一个或多个第二衬底贯通开口中的一个成直线。

23.根据权利要求22的带电粒子光学器件，其中该第一静电偏转器相对于第一电磁偏转器配置，使得第一静电偏转器的至少第一和第二电极平行于第一电磁偏转器的第一和第二线圈延伸。

24.根据权利要求22的带电粒子光学器件，其中该带电粒子光学器件包括第二静电偏转器，其是第一静电偏转器的复制品，并在沿着轨迹的方向上被与第一静电偏转器间隔开一距离配置，其中第二静电偏转器的一个或多个第二衬底贯通开口的至少一个与第一静电偏转器的一个或多个贯通开口的一个成直线。

25.根据权利要求24的带电粒子光学器件，其中该第二静电偏转器相对第一静电偏转器配置，使得第二静电偏转器的至少第一和第二电极平行于第一静电偏转器的第一和第二电极延伸。

26.根据权利要求24的带电粒子光学器件，其中该第二静电偏转器被配置和/或被控制，用于在与第一静电偏转器的偏转相反的方向上偏转一个或多个束。

27.根据权利要求1、2、4或5中任一权利要求的带电粒子光学器件，其中该带电粒子光学器件包括冷却设备或被安置在冷却设备上。

28.根据权利要求27的带电粒子光学器件，其中该冷却设备包括具有均匀厚度的第三扁平的衬底，

其中该第三衬底包括在其中穿过所述一个或多个束的一个或多个第三衬底贯通开口，其中所述一个或多个第三衬底贯通开口穿过所述第三衬底的上侧和下侧，

其中所述第三衬底装配有用于冷却液体的流道，其中流道邻近所述第三衬底贯通开口配置，

其中冷却设备的一个或多个第三衬底贯通开口的至少一个与第一电磁偏转器的一个或多个贯通开口的一个成直线。

29.一种带电粒子多束曝光系统，用于使用多个带电粒子束曝光目标，其中该系统包括：

产生多个带电粒子束的束产生器；

将一个或多个所述多个带电粒子束投影在所述目标的表面上的束投影器，其中束投影器包括如权利要求1、2、4或5中任一权利要求的带电粒子光学器件。

30.根据权利要求29的带电粒子多束曝光系统，其中所述系统进一步包括用于图案化束以形成调制的束的束调制器，且其中所述束投影器被配置成将调制的束投影在目标的所述表面。

31.根据权利要求29的带电粒子多束曝光系统，其中该系统是光刻系统或显微镜系统。

32.一种操纵在用于使用多个带电粒子束曝光目标的带电粒子多束曝光系统中的带电粒子的一个或多个束的轨迹的方法，其中所述系统包括：

产生多个带电粒子束的束产生器；

将一个或多个所述多个带电粒子束投影在所述目标的表面上的束投影器，其中束投影器包括如权利要求1或2所述的带电粒子光学器件；

其中所述方法包括步骤：

为了在至少所述第一贯通开口内提供偏转一个或多个束的磁场，引导电流穿过所述第一和第二线圈，所述束在横穿所述磁场的方向穿过所述第一贯通开口。

33.一种操纵在用于使用多个带电粒子束曝光目标的带电粒子多束曝光系统中的带电粒子的一个或多个束的轨迹的方法，其中所述系统包括：

产生多个带电粒子束的束产生器；

将一个或多个所述多个带电粒子束投影在所述目标的表面上的束投影器，其中束投影器包括如权利要求4或5所述的带电粒子光学器件；

其中所述方法包括步骤：

为了在至少所述第一贯通开口和所述第二贯通开口内提供偏转一个或多个束的磁场，引导电流穿过所述第一和第二线圈，所述束在横穿所述磁场的方向穿过所述第一贯通开口和所述第二贯通开口。