CN113169007A - 冷却带电粒子束系统的物镜的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于冷却带电粒子束系统的物镜的系统和方法。根据某些实施例，用于冷却带电粒子束系统的物镜的方法包括经由线轴的流体输入端口接收流体，经由分布在该线轴中的多个通道循环吸收了由该物镜的多个电磁线圈所生成的热量的流体，并且经由该线轴的流体输出端口分配由该多个通道所循环的流体。该线轴可以进一步包括接近于晶片的底部凸缘以及远离该晶片的顶部凸缘。具有多个通道的该线轴可以包括增材制造的单片结构。

Description

冷却带电粒子束系统的物镜的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月30日提交的美国申请62/773,972的优先权，并且上述申请通过引用全文结合于此。
技术领域
本文所提供的实施例公开了一种带电粒子束系统的物镜结构，尤其公开了冷却该物镜结构以例如使得该带电粒子束系统中的热漂移最小化的系统和方法。
背景技术
在集成电路(IC)的制造过程中，对未完成或已完成的电路部件进行检查以确保它们是根据设计所制造且没有缺陷。利用光学显微镜或带电粒子(例如，电子)束显微镜——诸如扫描电子显微镜(SEM)——的检查系统可以被采用。随着IC部件的物理尺寸持续缩减，缺陷检测的准确性和产出变得越来越重要。可以采用多个带电束来满足检查吞吐量要求；然而，多带电束系统的成像分辨率可能有所妥协，使得检查工具不足以用于它们所期望的用途。
归因于显著电流流过物镜组件的电磁线圈的所导致的大幅热漂移，因此相关领域的系统例如在成像分辨率和束斑(beam-spot)定位准确性方面面临局限。期望本领域的对带电粒子束系统的物镜组件的冷却的进一步改进。
发明内容
在一个方面，本公开涉及一种用于冷却带电粒子束系统的物镜的线轴。该线轴可以包括流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；多个通道，该多个通道分布在该线轴中并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。该线轴可以进一步包括接近于该带电粒子束系统中的晶片的底部凸缘以及远离该晶片的顶部凸缘。该多个通道包括被配置为循环从该流体入口端口所接收的流体的入口通道，被配置为将循环的流体引导向该流体出口端口的出口通道，以及与该入口通道和该出口通道流体连接的中间通道。经循环的流体可以吸收由围绕该线轴的至少一部分缠绕的多个电磁线圈所生成的热量。该流体可以包括液体、冷却剂、气体、压缩气体或者它们的混合物中的一者。该多个通道可以包括具有处于20-2000W.m-1.K-1范围内的导热率的材料，并且该材料可以包括铝、钛、铜、石墨、碳化铝、氮化铝、塑料、复合物或合金。具有多个通道的线轴可以包括单片结构或者耦合在一起的多个部分。该单片结构可以是增材制造的单片结构。该增材制造的单片结构可以包括金属、金属合金、陶瓷或陶瓷复合物中的至少一者。
在另一个方面，本公开涉及一种创建计算机可读的三维模型的方法，该三维模型适于在制造该线轴时使用，上述线轴包括流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；多个通道，该多个通道分布在该线轴中并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。该方法可以包括将表示该线轴的数据输入到计算机，并且使用该数据将该线轴表示为三维模型，该三维模型适于在制造该线轴时使用。
在又另一个方面，本公开涉及一种物镜结构。该物镜结构可以包括多个电磁线圈和线轴，该线轴被配置为循环流体以吸收由该多个电磁线圈所生成的热量。该线轴可以包括流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；多个通道，该多个通道分布在该线轴中并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。该物镜结构可以进一步包括以周向方式设置在该多个电磁线圈和物镜的铁磁外壳之间的热绝缘层。该热绝缘层可以包括流体通道，该流体通道被配置为吸收由该多个电磁线圈所生成的热量。
在又另一个方面，本公开涉及一种冷却带电粒子束系统的物镜的方法。该方法可以包括经由线轴的流体入口端口接收流体，经由分布在该线轴中的多个通道循环吸收了由该物镜的多个电磁线圈所生成的热量的流体，并且经由该线轴的流体出口端口分配由该多个通道所循环的流体。该多个通道可以包括被配置为循环从该流体入口端口所接收的流体的入口通道，被配置为将循环的流体引导向该流体出口端口的出口通道，以及与该入口通道和该出口通道流体连接的中间通道。经循环的流体可以吸收由围绕该线轴的至少一部分缠绕的多个电磁线圈所生成的热量。该方法可以进一步包括在以周向方式设置在该多个电磁线圈和该物镜的铁磁外壳之间的热绝缘层的流体通道中循环第二流体。该第一流体和该第二流体中的每一者可以包括液体、冷却剂、气体、压缩气体或者它们的混合物中的一者。
在又另一个方面，本公开涉及一种计算机可读存储介质，其存储表示能够在3D打印机上打印的线轴的数据。由所存储数据表示的线轴可以包括流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；多个通道，该多个通道分布在该线轴中并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。
在又另一个方面，本公开涉及一种能够在3D打印机上打印的物理线轴的计算机可读三维模型，该线轴可以包括流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；多个通道，该多个通道分布在该线轴中并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。
附图说明
图1是图示依据本公开实施例的示例性电子束检查(EBI)系统的示意图。
图2是图示依据本公开实施例的可以作为图1的示例性电子束检查系统的一部分的示例性电子束工具的示意图。
图3图示了依据本公开实施例的带电粒子束系统的示例性物镜结构的截面图。
图4图示了依据本公开实施例的带电粒子束系统的示例性物镜结构的截面图。
图5是图示依据本公开实施例的用于冷却带电粒子束系统的物镜的示例性线轴的示意图。
图6A和图6B图示了依据本公开实施例的示例性线轴的截面图，其图示出了其中的流体通道。
图7是图示依据本公开实施例的示例性线轴中的流体流动方向的示意图。
图8是图示依据本公开实施例的示例性线轴中的流体流动方向的示意图。
图9图示了依据本公开实施例的带电粒子束系统的示例性物镜结构的截面图。
图10是依据本公开实施例的冷却带电粒子束系统的物镜的示例性方法的工序流程图。
图11是表示用于生成示例性线轴的三维模型的系统的示意图。
具体实施方式
现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中有所图示。以下描述参考附图，其中除非另外有所表示，否则不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。在下文对示例性实施例的描述中给出的实施方式并非表示依据本发明的所有实施方式。相反地，它们仅是如所附权利要求中记载的依据与本发明相关的方面的装置和方法的示例。例如，虽然一些实施例是在利用电子束的情景下描述，但是本公开并不局限于此。可以类似地应用其它类型的带电粒子束。此外，可以使用其它成像系统，诸如光学成像、光电检测、X射线检测，等等。
通过显著提高IC芯片上诸如晶体管、电容器、二极管等的电路部件的封装密度，可以实现电子器件有所提升的计算功率，同时减小器件的物理尺寸。例如，在智能电话中，IC芯片(其为指甲盖大小)可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的大小小于人类头发的1/1000。不足为奇的是，半导体IC制造是一种复杂的过程，其具有数百个个体步骤。即使一个步骤中的错误也可能大幅影响最终产品的功能。甚至一个“杀手缺陷”可以导致器件故障。制造过程的目标是改善该过程的总体产出。例如，50个步骤的过程要达到75％的产出，每个个体步骤必须具有大于99.4％的产出，并且如果个体步骤产出为95％，则整体过程产出就下降至7％。
虽然在IC芯片制造工厂中期望高的过程产出，但是保持高的晶片吞吐量也是必不可少的，上述晶片吞吐量被定义为每小时加工的晶片数目。高的过程产出以及高的晶片吞吐量可以由于缺陷的存在而受到影响，尤其是在有操作人员介入时更是如此。因此，由诸如SEM之类的检查工具对微米和纳米尺寸的缺陷进行检测和识别对于保持高产出和低成本而言是必不可少的。
在诸如SEM的带电粒子束成像或检查系统中，可以使用电磁透镜将带电粒子束系统聚焦在晶片上，该电磁透镜具有环绕在透镜周围的电磁线圈(例如，铁磁基座内的线圈)。通过该电磁线圈的电流可以产生磁场，该磁场使得带电粒子束聚焦或失焦。所生成热量的量可以与经过线圈的电流以及线圈的数目成比例。在电磁线圈接近于晶片的情况下，除其它问题之外，传导或辐射热量损耗可以导致晶片温度局部升高。
在制造计算机芯片或集成电路时，在一些示例中，在硅晶片上形成极小的结构。这些结构可以包括进行计算机芯片的“思考”的晶体管、电容器、二极管等，以及可以被用来连接晶体管的金属连线。这些结构极其小，例如可以在人类头发的宽度之内放下并排安置的10000条金属连线，每条连线大约10nm宽。计算机芯片可以具有若干层的金属连线，它们对水平或垂直平面中的结构进行连接。第一层上的金属连线可以通过两层之间的接触孔切口连接至第二层上的金属连线并且上述接触孔切口被填充以金属，从而第一层上的金属连接至该接触孔中的金属的底侧，上述接触孔中的金属垂直地穿过绝缘层并且在该接触孔金属的顶侧上连接至第二层。如所能够想象到的，由于这些连线和接触孔难以置信的小尺寸，它们必须被非常精确地安置(也被称作对准)，否则它们将无法在最终产品正确排列。即便最少量的未对准也可以导致第一连线经由接触孔金属到第二连线的连接失败，而这可以使得整个计算机芯片存在缺陷。
将晶片长时间暴露于过度的热量可以导致晶片膨胀，而晶片上的结构由于该晶片的膨胀而最终漂移远离目标位置。在一个示例中，结构以每分钟8nm的速率漂移远离目标位置，这不利地高于了所允许的极限。晶片这种高的热漂移速率可能在制造计算机芯片或者定位晶片上的缺陷时导致致命错误。即便是温度的细微变化也可以导致感兴趣区域漂移至SEM图像的视场之外，使得从该区域获取图像和分析数据具有挑战，由此对吞吐量和检查产出造成不利影响。此外，热暴露于诸如位置传感器、镜面、电机等的相邻光电部件可能导致平台定位误差和束安置准确性误差。
热管理问题在多束检查工具中可以有所凸显。虽然通过使用多个束检查晶片在提高晶片检查吞吐量时是有用的，其中每个束可以对晶片上的不同点进行成像，但是多束检查工具可以被过多的热量生成所困扰。对多个束进行对焦可以要求更多数目的电磁线圈或者要求更高电流经过电磁线圈，这些都使得改进的热量消散系统和方法成为必要。
在本公开的一个方面，物镜结构包括多个电磁线圈，并且线轴可以被用来冷却带电粒子束系统的物镜。该线轴可以包括被配置为接收流体的流体入口端口，以及分布于该线轴中被配置为循环由该流体入口端口所接收的流体的多个通道。循环流体可以吸收由于电流通过电磁线圈所生成的热量。循环流体随后可以通过出口通道被分配至出口端口。具有多个通道的线轴可以是增材制造的单片结构，尤其是，诸如通过3D打印工艺所制造。使用增材制造线轴的一些优势可以是从电磁线圈的有效热量消散、有效空间利用、兼容性材料和设计灵活性、有所改进的物镜可靠性和可制造性。
在本公开的上下文中，低热导率材料可以被定义为热导率数值在标准测量条件下处于1-10W.m-1.K-1范围内的材料。高热导率材料可以被定义为热导率数值在标准测量条件下处于20-2000W.m-1.K-1范围内的材料。
附图中的部件的相对尺寸可能为了清楚而有所放大。在以下对附图的描述中，相同或同样的附图标记指代相同或同样的部件或实体，并且仅对关于个体实施例的差异进行描述。
如本文所使用的，除非另外特别指出，否则术语“或”包含所有可能的组合方式，除了不可行的情况之外。例如，如果指出数据库可以包括A或B，则除非以其它方式特别指出或者不可行，否则该数据库可以包括A、或者B、或者A和B。作为第二个示例，如果指出数据库可以包括A、B或C，则除非以其它方式特别指出或者不可行，否则该数据库可以包括A、或者B、或者C、或者A和B、或者A和C、或者B和C、或者A和B和C。
现在参考图1，其图示了依据本公开实施例的示例性电子束检查(EBI)系统100。如图1所示，带电粒子束检查系统1包括主腔室10、上料/锁定腔室20、电子束工具100，以及设备前端模块(EFEM)30。电子束工具100位于主腔室10之内。
EFEM 30包括第一上料端口30a和第二上料端口30b。EFEM 30可以包括(多个)附加上料端口。第一上料端口30a和第二上料端口30b接收容纳有晶片(例如，半导体晶片或者由其它(多个)材料制成的晶片)或有待检查的样本(晶片和样本在下文被统称为“晶片”)的晶片前开式统集盒(FOUP)。EFEM 30中的一个或多个机器人手臂(未示出)将晶片运送至上料/锁定腔室20。
上料/锁定腔室20连接至上料/锁定腔室真空泵系统(未示出)，该上料/锁定真空泵系统去除上料/锁定腔室20中的空气分子以达到低于大气压的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机器人手臂(未示出)将晶片从上料/锁定腔室20运送至主腔室10。主腔室10连接至主腔室真空泵系统(未示出)，该主腔室真空泵系统去除主腔室10中的气体分子以达到低于该第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，晶片就由电子束工具进行检查。虽然本公开提供了容纳有电子束检查工具的主腔室10的示例，但是应当注意的是，本公开的方面在其最宽泛的含义上并不局限于容纳电子束检查工具的腔室。相反地，所要意识到的是，以上原则也可以应用于其它腔室。
现在参考图2，其图示了图示出依据本公开实施例的可以作为图1的示例性电子束检查系统的一部分的示例性电子束工具的示意图。电子束工具100(在本文也被称作装置100)包括电子源101、带有枪孔103的枪孔板171、聚束透镜110、源转换单元120、初级投影光学系统130、样本平台(图2中未示出)、次级光学系统150，以及电子检测器件140。初级投影光学系统130可以包括物镜131。电子检测器件140可以包括多个检测元件140_1、140_2和140_3。分束器160和偏转扫描单元132可以被置于初级投影光学系统130内部。可以意识到的是，装置100的其它公知部件可以被适当添加/省略。
电子源101、枪孔板171、聚束透镜110、源转换单元120、分束器160、偏转扫描单元132和初级投影光学系统130可以与装置40的初级光学轴100_1对准。装置100的许多部件可以被部分或完全地定位在真空腔内。例如，初级投影光学系统130可以被部分或完全地定位在诸如图1的主腔室10的真空腔内。次级光学系统150和电子检测器件140可以与装置100的次级光学轴150_1对准。
电子源101可以包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可以从阴极发射并且被提取或加速以形成初级电子束102，该初级电子束102形成交叉部(虚拟的或真实的)101。初级电子束102可以被可视化为是从交叉部101所发射。
源转换单元120可以包括图像形成元件阵列(图2中未示出)。该图像形成元件阵列可以包括多个微型偏转器或微型透镜以形成具有初级电子束102的多个初级子束的交叉部101的多个并行图像(虚拟的或真实的)。图2示出了作为示例的三个子束102_1、102_2和102_3，并且要意识到的是，源转换单元120可以应对任何数目的子束。
聚束透镜110可以对初级电子束102聚焦。可以通过改变聚束透镜110的调焦能力或通过改变限束孔阵列内相对应限束孔的径向尺寸来改变源转换单元120下游的子束102_1、102_2和102_3的电流。物镜131可以将子束102_1、102_2和102_3聚焦到样本190上以便进行检查，并且可以在样本109的表面上形成三个探测斑102_1s、102_2s和102_3s。枪孔板171可以阻挡未使用的初级电子束102的外围电子以减少库伦效应。库伦效应可以放大探测斑102_1s、102_2s和102_3s中的每一个的大小，并且因此使得检查分辨率恶化。
分束器160可以是维恩(Wien)滤波器类型的分束器，其包括生成静电偶极场E1和磁性偶极场B1(二者均未在图2中示出)的静电偏转器。如果它们被应用，静电偶极场E1对子束102_1、102_2和102_3的电子所施加的静电力的大小与磁性偶极场B1对该电子所施加的静电力相等但方向相反。因此，子束102_1、102_2和102_3可以以零偏转角度直线地通过分束器160。
偏转扫描单元132可以使得子束102_1、102_2和102_3发生偏转，以在样本190的一段表面中的三个小块扫描区域上扫描探测斑102_1s、102_2s和102_3s。响应于子束102_1、102_2和102_3入射在探测斑102_1s、102_2s和102_3s处，可以从样本190发射出三个次级电子束102_1se、102_2se和102_3se。次级电子束102_1se、102_2se和102_3se中的每一个可以包括具有能量分布的电子，上述能量分布包括次级电子(能量≤50eV)和反向散射电子(能量处于50eV和子束102_1、102_2和102_3的着陆能量之间)。分束器160可以将次级电子束102_1se、102_2se和102_3se引导向次级光学系统150。次级光学系统150可以将次级电子束102_1se、102_2se和102_3se聚焦到电子检测器件140的检测元件140_1、140_2和140_3上。检测元件140_1、140_2和140_3能够检测相对应的次级电子束102_1se、102_2se和102_3se并且生成相对应的信号，该信号被用来构建样本190的相对应被扫描区域的图像。
现在参考图3，其图示了依据本公开实施例的带电粒子束系统(诸如图1的带电粒子束检查系统1)的示例性物镜结构300的截面图。物镜结构300可以包括具有内壁312和外壁314的物镜外壳310、线轴320、包括入口通道335的通道330、电磁线圈340以及磁场引导件350。物镜结构300可以包括图3中并未示出的与物镜结构300的功能相关的其它部件，诸如物镜组件、电磁线圈隔离器、热隙填料、热传感器等。
物镜外壳310可以被配置为容纳物镜131的至少一部分。在一些实施例中，物镜外壳310可以容纳整个物镜131。为了获得由带电粒子束(诸如，图2的初级电子束102)所形成的更高分辨率的图像，物镜131可以是电磁复合透镜，其中样本可以被沉浸在物镜131的磁场中。在一些实施例中，物镜131包括磁透镜和静电透镜(未图示)。磁透镜可以被配置为将带电粒子束或者多束装置(诸如图2中的电子束工具100)中的每个初级子束以相对低的像差进行聚焦，从而在样本上生成相对小的探测斑。静电透镜可以被配置为影响带电粒子束或每个初级子束的着陆能量，从而确保初级带电粒子以相对低的动能在样本上着陆并且以相对高的动能通过该装置。在一些实施例中，物镜131可以被配置为是“沉浸透镜”。作为结果，样本可以被沉浸在静电透镜的静电场E中(静电沉浸)以及磁透镜的磁场B中(磁性沉浸)。静电沉浸和磁性沉浸可以减少物镜131的像差。随着静电场和磁场变得越强，物镜131的像差可以变得越小。然而，静电场E应当被限制在安全范围之内以便避免样本上的放电或电弧作用。由于静电场E的场强度的这一限制，沉浸配置中的磁场强度的进一步提升可以允许物镜131的像差进一步减小，并且由此改善图像分辨率。
在一些实施例中，物镜外壳310可以容纳线圈340的至少一部分、线轴320的一部分以及通道330。物镜外壳310可以包括铁磁材料，其包括但并不局限于钴、镍、铁、二氧化铬，或者它们的合金。如本文所描述的铁磁材料可以是指针对外部磁场具有大的正易感性的材料。铁磁材料针对磁场表现出强烈吸引并且能够在外部磁场已经去除之后保留它们的磁属性。
在一些实施例中，物镜外壳310可以包括具有低热导率的材料，其包括但并不局限于陶瓷材料，诸如二氧化铈、二氧化硅、熔融石英、石英、二氧化锆等。在一些实施例中，物镜外壳310可以包括涂覆以低热导率材料的材料，作为示例，上述低热导率材料诸如二氧化铈。该低热导率材料在使得从物镜结构300到相邻部件的热量损失最小化方面可以是有用的，上述相邻部件例如是平台定位模块、支撑平台定位模块的底部(metro)框架、镜面块、高电压板、夹具等。在一些实施例中，物镜外壳310的一部分可以包括反射涂层从而减少由于辐射导致的热量损失。也可以应用其它适当技术来减少热量损失和热量传输。
在一些实施例中，物镜外壳310可以包括接近于主光轴100_1的内壁312以及远离主光轴100_1的外壁314。基于设计考虑和应用，内壁312和外壁314可以包括不同材料、涂覆以不同材料的相同材料，等等。例如，内壁312可以包括被配置为将通过线圈340的电流所生成的磁场进行集中的铁磁材料(例如，铁)，而外壁314则可以包括被配置为使得到外部环境的热量损失最小化的低热导率材料(例如，二氧化铈)。可以按照需要而使用其它适当的材料和材料组合。
在一些实施例中，物镜外壳310可以包括柱体，其具有被配置为接收物镜131的中心孔洞316。如图3所示，中心孔洞316由内壁312的内表面的边界所限定，并且可以被设计为与物镜131的形状和轮廓相符。
如图3中的截面图中所示，线轴320可以被设置在物镜外壳310的内壁312和外壁314之间的区域中。在一些实施例中，线轴320的至少一部分可以通过焊接、热压、粘合、机械耦合等而被耦合至外壁314的一部分或者内壁312的一部分，或者物镜外壳310的其它部分。基于材料和应用可以采用其它紧固技术。
在一些实施例中，物镜结构300可以包括具有通道330或者多个通道330的线轴320。如本文所指的，通道可以是流体可以通过其行进或循环的路径，并且可以包括多于一条的通道。在一些实施例中，线轴320包括流体可以通过其进行循环的多个通道330。流体可以包括冷却流体，其包括但并不局限于冷却剂、冷却液体、水、气体、压缩气体，或者它们的混合物。应当意识到的是，通道、多个通道、(多条)通道和冷却通道在本文可以互换使用。
在一些实施例中，具有冷却通道330的线轴320可以包括单一材料，该材料的热导率在标准测量条件下处于20-2000W.m-1.K-1的范围内，材料例如包括但并不局限于铝、钛、铜、石墨、氮化铝、碳化铝、金属合金、金属陶瓷复合物，等等。在一些实施例中，具有冷却通道330的线轴320可以包括具有不同热导率和机械加工性的多于一种的材料，例如，线轴320的一部分可以包括铝而冷却通道330可以包括钛。其它组合也是可能的。
在一些实施例中，具有多个通道330的线轴320可以包括单片结构。如本文所指的单片结构可以被定义为由单片材料所制成的结构。例如，单片结构可以通过减材制造工艺或增材制造工艺所形成。减材制造工艺是一种通过以人工方式或者使用计算机数控(CNC)而从单块材料连续切除材料而创建三维(3D)物体的工艺。增材制造工艺是一种通过在计算机的导引控制下沉积材料的叠加层来创建三维部件的工艺，例如3D打印。
在一些实施例中，具有通道330的线轴320可以包括增材制造的单片结构。增材制造的具有通道330的线轴330可以包括单一金属，作为示例，诸如铝或钛。在这样的配置中，由于该结构热导率的均匀性，热量传输或热量消散可以更加有效。较高的热量传输效率可以使得晶片190上的热漂移效应最小化，并且还可以使得诸如镜面块、平台定位模块等的热量敏感部件在高温下的暴露最小化。具有通道330的增材制造的线轴330与用于冷却带电粒子束系统中的物镜结构的现有线轴相比可以具有多种优势。尤其地，增材制造的线轴可以具有本文所讨论的一些或全部优势。
i.有效的热量传输——热量传输效率可以由于通道330接近于热源(例如，电磁线圈340)而进一步得到提升。如图3中所示，通道330可以相邻或紧邻电磁线圈340，通过上述电磁线圈340可以输送大的电流从而生成用于物镜131的磁场。通道330的至少一部分可以为晶片190、置于中心孔洞316中的物镜131或者平台定位模块提供热障，由此通过将热量更加有效地消散通过通道330而保持带电粒子束系统的性能和准确性。
ii.增强的冷却能力——3D打印具有大量流体通道的线轴可以允许增强的冷却能力，这是因为能够有更大体积的流体通过过多个通道。此外，具有更多的流体通道可以减少通道内的热量堆积以及压力下降，使得热机械应力最小化。按照需要，3D打印还可以支持线轴内复杂的流体通道配置。
iii.增强的结构完整性和可靠性——机械故障的出现可以被最小化或消除，作为示例，上述机械故障诸如泄漏、破裂、材料疲劳、变形、由于热膨胀系数失配导致的应力，等等。
iv.有效的空间利用——增材制造的线轴320可以提供带电粒子束系统中更加有效的空间利用。例如，冷却通道330可以被配置为被设置在线轴之内，这消除了对外部冷却管的需求，因此促进了紧凑型结构。
v.材料和设计的灵活性——增材制造涉及到在计算机导引下的连续层的沉积，这允许针对结构内的一个或多个层选择不同的材料。在本公开的上下文中，例如，可以构造出具有铝质主体的线轴，其具有设置在该铝质线轴内的钛质通道(诸如图4中所示)。
vi.更高吞吐量和低成本——由于有所减少的维护和服务停机时间，增材制造的线轴320有所改善的可靠性和结构完整性可以导致更高的检查吞吐量以及低的维护成本。
vii.减少的流激振动——3D打印具有多个通道的线轴可以支持关于流激振动更好的设计，这是因为通过通道的流速更低以及设计中的自然流体形式。高的流体速度以及锐利边缘可能与由于紊流或不稳定流动所导致的变化力度相关联。流体流动中的紊流和不稳定性可以导致线轴的震动，这对带电粒子束的测量和聚焦有所影响。
在一些实施例中，通道330可以被设置在线轴320的外表面上，并且可以被垂直或水平布置，或者围绕线轴320周向布置。在一些实施例中，通道330可以被设置在线轴320之内(如图4中所示)，并且可以在线轴320内被垂直、或水平、或周向布置。其它通道布局和配置可以被适当使用。
在一些实施例中，线轴320可以包括入口通道335，其被配置为经通道330循环流体。如本文所指的，尤其地，流体可以包括液体、冷却剂、冷却液体、气体、压缩气体，或者它们的混合物。流体可以被配置为吸收由于大的电流通过电磁线圈340(后续讨论)而生成的热量。在经由出口通道(未图示)分配出去之前，该流体可以经通道330进行循环。
通道330可以包括围绕线轴320的单一回路。在一些实施例中，基于应用和系统冷却要求，通道330可以包括围绕线轴320的多个回路。在一些实施例中，通道330可以包括一个或多个输入通道以及单一输出通道。例如，在其中物镜结构300中多于一个的区域可能要求温度控制的多束装置中，可以使用附加的入口通道335。在一些实施例中，通道330可以包括单一输入通道和多个输出通道。可以适当地设计并采用输入通道和输出通道的其它的数目和配置组合。
在一些实施例中，形成通道330的表面——也被称作通道330的外部表面——可以具有表面特征，例如微米压痕、纳米压痕、突起、粗糙纹理等，以用于增加表面积以便有增强的热量传输。在一些实施例中，该外部表面特征可以具有通道330的线轴320被制造或生产之后被引入。可替换地，该外部表面特征可以在使用3D打印机进行增材制造之前被整合在原始设计中。
在一些实施例中，通道330可以包括封闭路径，例如，具有圆形或椭圆形横截面以及壁厚度的通道。横截面的形状以及横截面的面积可以基于应用、空间可用性、材料兼容性或系统的冷却要求来确定。在一些实施例中，例如，具有圆形横截面的通道330可以具有4mm的外径，0.5mm的均一壁厚度，以及3mm的内径。通道330可以包括均一或非均一的壁厚度。应当意识到的是，通道330的大小、形状、横截面、面积、总体积以及其它相关尺寸可以按照需要来确定并设计。
在一些实施例中，物镜结构300可以包括电磁线圈340，其被配置为调节晶片190上的单个或多个带电粒子束的焦点。电磁线圈340可以包括电导体，诸如线圈、盘旋、螺旋等形状的线。电流可以经过电磁线圈340以在该导体周围产生循环磁场。在诸如图3所图示的线圈配置中，该电导体可以围绕线轴320多次缠绕以增加置于中心孔洞316中的物镜131的磁场密度。电磁线圈340可以包括电导体，其包括但并不局限于铜、铝、银等。
在一些实施例中，电磁线圈340可以包括精细聚焦线圈340_1和粗糙聚焦线圈340_2，它们被配置为对带电粒子束102_1进行聚焦。精细聚焦线圈340_1和粗糙聚焦线圈340_2可以包括不同材料或不同尺寸。可替换地，通过精细聚焦线圈340_1和粗糙聚焦线圈340_2的电流的量可以被调节以改变所生成的磁场从而控制整体束焦点。在一些实施例中，诸如铜线之类的电导体线可以被封装以绝缘材料。由于电流通过电磁线圈340所生成的大量热量，可以在线圈的每个层之间应用热隙填料。该热隙填料可以包括具有1W.m-1.K-1或更高的热导率的热隙填料凝胶、油灰或垫片以消散局部热量，以及具有5×102欧姆或更高的电阻抗以在导体线圈的两个层之间提供电绝缘。应当意识到的是，也可以使用其它适当的热隙填料。
在一些实施例中，物镜结构130可以包括如图3所示的磁场引导件350，其被配置为将电磁线圈340所生成的磁场朝向物镜131进行导引。在一些实施例中，磁场引导件350可以被配置为使得晶片190针对电磁线圈340中所创建的磁场或者其它杂散磁场的暴露最小化。磁场引导件350可以使用适当耦合技术而被夹持或耦合至物镜外壳310的外壁314或者线轴320，上述耦合技术包括但并不局限于焊接、粘合、机械紧固、环氧树脂结合、钎焊、超声焊、焊料焊(soldering)等。
在一些实施例中，线轴可以被配置或优化为位于真空腔中。在真空中，显著的热量传输机制是辐射。由此，能够对线轴中朝向热敏元件辐射的部分进行冷却是有利的。例如，在线轴表面附近嵌入朝向晶片辐射的通道330可以是有利的，从而冷却该表面并且因此减少从线轴320辐射至晶片的热量的量。
一些用于制造线轴的技术并未促进在要被配置为位于真空腔中的线轴的所期望或最佳位置创建通道。例如，虽然可能在线轴的某些位置——诸如外表面——中加工出通道，但是要在线轴的其它位置加工出通道可能并不切合实际。一种增材制造的单片式线轴可以创建出被配置或优化为位于真空腔中的线轴。作为该制造工艺的结果，通道330可以位于任何所期望的位置，以便对线轴320中朝向热敏元件辐射的部分进行冷却。进一步地，诸如通过支持对线轴中辐射热量的部分进行更有效地冷却以及通过维持无污染的优级真空，线轴320的单片式属性使得其在真空方面的性能有所改善。在材料/结构之间具有接缝(例如，被结合在一起以形成线轴的结构之间的接缝)的线轴可能受到该线轴不太有效的冷却的影响(这诸如是由于材料/结构接口处的热量传输降低所导致)，可能受到不良真空的影响(这诸如是由于材料/结构之间的接缝所导致)，以及可能受到污染的影响(这诸如是由于用于将线轴的多种材料/结构结合在一起的材料所导致)。
现在参考图4，其图示了依据本公开实施例的带电粒子束系统(诸如图1的带电粒子束检查系统1)的示例性物镜结构400的截面图。物镜结构400可以包括设置在线轴320内的通道330，包括入口通道335的至少一部分的入口端口432，包括冷却通道430的冷却板420。
在一些实施例中，冷却板420可以与线轴320相耦合，从而通道330和冷却通道430对准以形成用于循环流体的连续通道。冷却板420可以与线轴320以及物镜外壳310的外壁314相耦合。在一些实施例中，冷却板420可以通过紧固机制460与线轴320耦合，上述紧固机制460包括但并不局限于机械紧固、熔焊(welding)、超声焊、焊料焊(soldering)、粘合、环氧树脂结合、钎焊等。尤其地，冷却板420可以包括铁磁材料或高热导率材料。在优选实施例中，冷却板420和线轴320包括相似的材料从而使得由于热系数和热量传输能力失配所导致的热量传输损失最小化。
在一些实施例中，通道330可以被设置在线轴320之内，并且冷却通道430可以被设置在冷却板420之内，从而在组装后，通道330和冷却通道430被对准以形成用于流体的连续循环通道。具有冷却通道430的冷却板420可以使用3D打印机增材制造，或者使用CNC机器减材制造。
在一些实施例中，入口端口432可以被配置为从流体源接收流体。入口端口432可以包括入口通道335的至少一部分。入口端口432可以使用机械紧固方法在外部接合至线轴320。可替换地，入口端口432可以与线轴320整体连接。例如，包括具有入口通道335的入口端口432的线轴320可以使用3D打印机增材制造。在一些实施例中，包括具有入口通道335的入口端口432的线轴320可以使用CNC机器或车床减材制造。
现在参考图5，其是依据本公开实施例的用于冷却带电粒子束系统的物镜的示例性线轴320的示意图。线轴320可以包括顶部凸缘510、底部凸缘520，以及连接顶部凸缘510和底部凸缘520的主体部分530。线轴320可以被设置在物镜结构(诸如图3的物镜结构300或者图4的物镜结构)中，而使得底部凸缘520接近于晶片(诸如图9的晶片190)，并且顶部凸缘510与底部凸缘520相对且远离晶片190。在本公开的上下文中，近和远涉及参照水平平面沿线轴320的纵轴的距离，晶片190或晶片平台可以沿上述水平平面设置。例如，如图9(后续讨论)中所图示的，线轴320的顶部凸缘510距离晶片更远(远离)而线轴320的底部凸缘520则更接近于(接近)晶片。在一些实施例中，线轴320的纵轴可以与主光轴100_1对准。
在一些实施例中，主体部分530可以是柱体、锥体，或者任何适当形状。如图5中所图示的，主体部分530较小直径的一端可以与底部凸缘520相连接，并且锥体主体部分530较大直径的一端可以与顶部凸缘510相连接。可以适当地使用其它配置。在一些实施例中，主体部分530的形状可以基于所使用的物镜131的形状来确定。
在一些实施例中，线轴320可以包括含有入口通道335的一部分的入口端口，以及含有出口通道535的一部分的出口端口532。线轴320可以包括通道330，该通道330分布于线轴320中并且被配置为循环由入口端口432所接收的流体，以及被配置为分配由通道330所循环的流体的出口端口532。入口通道335可以被配置为循环从入口端口432所接收的流体，并且出口通道535可以被配置为将循环的流体引导向出口端口532。出口端口532可以使用机械紧固方法在外部接合至线轴320。可替换地，外部端口532可以与线轴320整体连接。例如，包括具有出口通道535的出口端口532的线轴320可以使用3D打印机增材制造。在一些实施例中，包括具有出口通道535的出口端口532的线轴320可以使用CNC机器或车床减材制造。
现在参考图6A和6B，其图示了依据本公开实施例的图5的线轴320的通道330的截面图。通道330可以包括入口通道335、出口通道535和中间通道635。入口通道335可以被配置为循环从入口端口432所接收的流体，出口通道535可以被配置为将经循环的流体引导向出口端口532，并且中间通道635可以被配置为将入口通道335和出口通道535流体连接并且对线轴320的一部分中的流体进行再循环。在一些实施例中，入口通道335、中间通道635和出口通道535可以贯穿通道330具有均一的横截面和直径。
如图6B中所示，入口端口432和出口端口532彼此相邻地被定位于顶部凸缘510上。在一些实施例中，入口端口432和出口端口532可以被定位成彼此远离，例如可以在顶部凸缘510上彼此沿直径相对，或者在顶部凸缘510上彼此隔开径向距离。
图7图示了依据本公开实施例的示例性线轴中的流体流动方向。如所图示的，图7的线轴320可以包括入口通道335、中间通道635和出口通道535。入口通道535可以被配置为通过线轴320的顶部凸缘510中的入口端口432(未示出)接收流体。入口通道335还可以被配置为将所接收到的流体从顶部凸缘520运送至底部凸缘520。中间通道635可以被配置为循环底部凸缘520中的流体并且吸收缠绕在线轴320周围的电磁线圈340所生成的热量。中间通道635可以如所期望的包括以同心圆(如图7中所示)、以螺旋、以正弦波图案等布置的通道。中间通道635可以被配置为将入口通道335和出口通道535流体连接。出口通道535可以被配置为吸收热量并且将经循环的流体从中间通道635引导向出口端口532(未示出)。如图7中所图示的，出口通道535可以以周向方式围绕线轴320的主体部分530和顶部凸缘510缠绕，从而将经循环的流体分配到出口端口532中。
在一些实施例中，入口通道335、中间通道635和出口通道535可以包括具有不同材料、尺寸和横截面的通道。
图8图示了依据本公开实施例的示例性线轴中的流体流动方向。如图8中所示，流体可以通过入口端口432而从流体源引入到入口通道335中。入口通道335可以被配置为通过入口通道335沿主体部分530的纵向延伸而将流体从顶部凸缘510运送至底部凸缘520。布置在底部凸缘520中的通道330可以包括入口通道335的一部分、中间通道635的一部分、出口通道535的一部分，或者它们的组合。
在一些实施例中，通过线轴320中的流体流动对物镜的冷却可以被描述为一个多步骤的过程。应当意识到的是，步骤的数目和顺序是示例性的而并非作为限制，并且可以按照需要进行修改。
步骤1可以包括在入口通道335中从入口端口432接收流体。入口通道335可以通过主体部分530从顶部凸缘510延伸。在一些实施例中，入口通道可以延伸至底部凸缘520的至少一个部分。
线轴320和晶片190之间的热辐射所导致的大的温度梯度可以导致若干问题，包括但并不局限于热漂移、局部热膨胀、微观结构缺陷或者晶片190上的热斑。步骤2可以包括通过在通过入口端口432从流体源接收之后立即对流体进行循环来调节底部凸缘520。调节接近于晶片190的底部凸缘520可以提供温度稳定性，并且可以通过为辐射提供热障而使得底部凸缘520和晶片190之间的温度梯度最小化。
步骤3可以包括经由中间通道635将经循环的流体从底部凸缘520引导向顶部凸缘510。中间通道635还可以被配置为对径向设置在线轴320的顶部凸缘510上的通道中的流体进行循环。
步骤4可以包括通过设置在线轴320的主体部分530上的多个通道将流体从顶部凸缘510向下引导向底部凸缘520。步骤3和步骤4作为组合可以包括通过吸收电磁线圈340所生成的热量来冷却物镜结构300。
步骤5可以包括将流体从多个向下通道引导向出口通道353中并且使得流体通过出口端口532分配出去。
在一些实施例中，可以使用热传感器来监视通过入口通道335、中间通道635和出口通道535循环的流体的温度。一个或多个热传感器可以被设置在通道330中、线轴320上，或者被设置在远程位置。在一些实施例中，流过通道330的流体的量可以使用一个或多个流量计来确定。可以按照需要安装其它传感器以及流体控制开关和阀门。
图9图示了依据本公开实施例的带电粒子束系统的物镜结构900的截面图。物镜结构900可以包括热绝缘层910，被配置为对朝向晶片190入射的带电粒子束进行加速或减速的高压板920。
在一些实施例中，热绝缘层910可以在电磁线圈340和物镜外壳310的外壁314之间以周向方式设置。热绝缘层910可以防止针对外界周围环境的热量损失并且可以将热量集中在热传输区，后者待由通过线轴320的通道330循环的流体进行吸收。通道330和热绝缘层910作为组合可以包围电磁线圈340，并且因此帮助对由于电流通过电磁线圈340以生成用于物镜131的磁场而生成的热量加以限制。
在一些实施例中，热绝缘层910可以包括具有良好热绝缘属性的任何材料，例如但并不局限于气体、真空、热隙填料凝胶、硅酮、陶瓷等。在一些实施例中，热绝缘层910可以包括被配置为接收并循环流体以吸收热量的流体通道。在这样的配置中，电磁线圈340可以显著地与周围环境热绝缘，使得由于朝向晶片190的辐射所导致的热传输以及对相邻部件的热传输最小化，上述相邻部件包括但并不局限于底部(metro)框架、平台定位模块、镜面块、传感器等。
图10是依据本公开实施例的冷却带电粒子束系统的物镜的示例性方法的工艺流程图。该冷却物镜和物镜结构的方法可以通过经线轴(例如，图3的线轴320)的通道(例如，图3的通道330)循环流体来执行。
在步骤1010，可以经由流体入口端口(例如，图4的入口端口432)接收流体。该流体可以被部分设置在入口端口中的入口通道(例如，图3的入口通道335)所接收。该流体可以包括冷却流体，其包括但并不局限于液体、冷却剂、冷却液体、水、气体、压缩气体、溶剂，或者它们的混合物。在一些实施例中，进入到入口通道的流体的温度可以等于或小于衬底或晶片(例如，图9中所示的晶片190)所期望的温度设定点。
在一些实施例中，通道330可以包括封闭路径，例如具有圆形或椭圆形横截面以及壁厚度的通道。横截面的形状以及横截面的面积可以基于应用、空间可用性、材料兼容性或系统的冷却要求等来确定。在一些实施例中，例如，具有圆形横截面的通道330可以具有4mm的外径，0.5mm的均一壁厚度，以及3mm的内径。通道330可以包括均一或非均一的壁厚度。应当意识到的是，通道330的大小、形状、横截面、面积、总体积以及其它相关尺寸可以按照需要来确定并设计。
在步骤1020，流体可以通过分布于线轴中的一个或多个通道进行循环。该流体可以吸收由物镜(例如，图2的物镜131)的电磁线圈(例如，图3-4的电磁线圈)所生成的热量。如上文所描述的，线轴可以包括一个或多个通道，它们在本文被统称为通道。
通道可以包括入口通道，其被配置为对通过入口端口从流体源所接收的流体进行循环。在一些实施例中，通道还可以包括被配置为循环流体的中间通道(例如，图6-8的中间通道635)，以及被配置为在吸收电磁线圈所生成的热量之后将流体引导向出口端口的出口通道(例如，图5-8的出口通道)。在一些实施例中，中间通道可以从入口通道接收流体，并且在线轴的顶部凸缘(例如，图5的顶部凸缘510)或线轴的底部凸缘(例如，图5的底部凸缘520)或者线轴的主体部分(例如，图5的主体部分530)中循环该流体。
在一些实施例中，分布于线轴中的中间通道可以被配置为基于应用和要求而以一种模式来循环流体，上述模式包括但并不局限于径向的、纵向的、盘旋的、周向的、螺旋的、纬度的，或者它们的组合。
在一些实施例中，分布于线轴中的中间通道可以被配置为以预定义的流动方向来循环流体。例如，在通过入口端口从入口通道接收到流体之后，中间通道可以在底部凸缘中循环流体，随后循环流体向上流动至顶部凸缘。在顶部凸缘中，该流体可以沿着顶部凸缘的周向径向循环，同时将该流体的一部分通过多个中间通道或流体路径向下引导向该线轴的底部凸缘。流体可以在底部凸缘的至少一部分中进行循环并且被引导向出口通道，该出口通道被配置为在吸收由于电流流过电磁线圈以生成用于物镜的磁场而生成的热量之后接收经循环的流体。可以适当地采用其它流动方向和流动路线来有效从晶片或热敏部件吸收并消散热量，上述热敏部件包括但并不局限于镜面块、平台定位模块、底部(metro)框架、物镜结构等。
在步骤1030，由诸如入口通道、中间通道和输出通道的多个通道所循环的流体可以经由出口端口(例如，图5的出口端口532)被分配。在一些实施例中，该出口端口可以被配置为在将流体处理并冷却到适于引入入口端口的预定温度之后进一步将流体再循环到入口端口之中。
在一些实施例中，出口端口可以连接至诸如真空泵的吸取器件从而在出口通道的至少一部分中形成负压。出口通道中的负压在分配经循环流体时可以是有用的。
所公开的线轴可以使用常规技术来制造，上述常规技术作为示例，诸如一般被称作增材制造或增材制作的技术。在期望的情况下可以利用诸如铸造、模塑之类的常规技术。例如，已知的增材制造/制作工艺包括诸如例如3D打印的技术。3D打印是一种其中材料可以在计算机控制下以连续层被沉积的工艺。计算机控制增材制作设备以根据三维模型(例如，诸如增材制造格式(AMF)或立体光刻(STL)格式的数字文件)来沉积连续层，上述三维模型被配置为被转换为多个切片，例如基本上二维的切片，每个切片定义线轴320的横截面层，以便制造或制作线轴320。在一种情况下，所公开的线轴320将是原始部件，并且将利用3D打印工艺来制造线轴320。
参考图11，用来表示原始线轴320的三维模型1101可以被存储在计算机可读存储介质1102上，上述计算机可读存储介质1102诸如例如磁性存储，该磁性存储包括软盘、硬盘、磁带；半导体存储，诸如固态磁盘(SSD)或闪存；光盘存储；磁光盘存储；云存储；或者任何可以在其上存储至少一个处理器所能够读取的信息或数据的其它类型的物理存储器。计算机可读存储介质1102可以结合市面有售的3D打印机1106使用以制造或制作线轴320。可替换地，该三维模型可以以流传输方式电子传送至3D打印机1106，而并不在3D打印机1106的位置处永久存储。在任一种情况下，该三维模型都构成适于在制造线轴320时使用的线轴320的数字表示形式。
该三维模型可以以多种已知方式来形成。通常，通过将表示线轴320的数据1103输入至诸如基于云的软件操作系统的计算机或处理器1104来创建三维模型。该数据随后可以被用作表示物理线轴320的三维模型。该三维模型意在适用于制造线轴320的用途。在示例性实施例中，该三维模型适用于通过增材制造技术来制造线轴320的用途。
在一些实施例中，如图11中所示，数据的输入可以利用3D扫描仪1105来实现。该方法可以涉及到经由接触和数据接收器件来接触线轴，并且从该接触接收数据以便生成三维模型。例如，3D扫描仪1105可以是接触型扫描仪。所扫描的数据可以被输入到3D建模软件程序以制备数字数据集。在一些实施例中，该接触可以使用坐标测量机器经由直接物理接触来进行，上述坐标测量机器通过将探头与线轴320的表面相接触来测量线轴320的物理结构以便生成三维模型。在一些实施例中，3D扫描仪1105可以是非接触型扫描仪，并且该方法可以包括将诸如光或超声能量的投射能量引导到所要复制的线轴320上，并且接收反射的能量。根据该反射能量，计算机将可以生成用于在制造线轴320时使用的计算机可读的三维模型。在各个实施例中，可以使用多个2D图像来创建三维模型。例如，可以将3D对象的2D切片进行组合来创建三维模型。替代3D扫描仪，数据的输入可以使用计算机辅助设计(CAD)软件来完成。在这种情况下，可以通过使用CAD软件生成所公开线轴320的虚拟3D模型来形成三维模型。三维模型将从该CAD虚拟3D模型所生成以便制造线轴320。
被利用以创建所公开的线轴320的增材制造工艺可以涉及到诸如金属、陶瓷、金属合金、陶瓷复合物等的材料。在一些实施例中，可以执行附加工艺以创建成品。这样的附加工艺例如可以包括清洁、硬化、热处理、材料去除或抛光中的一种或多种。除了这些所标识的工艺之外或者作为其替代，可以执行完成成品所必需的其它工艺。
实施例可以进一步使用以下条款来描述：
1.一种用于冷却带电粒子束系统的物镜的线轴，该线轴包括：
流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；
多个通道，该多个通道分布在该线轴中并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和
流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。
2.根据条款1所述的线轴，进一步包括：
接近于该带电粒子束系统中的晶片的底部凸缘；和
远离该晶片的顶部凸缘。
3.根据条款1-2中任一项所述的线轴，其中该多个通道包括：
被配置为循环从该流体入口端口所接收的流体的入口通道；和
被配置为将经循环的流体引导向该流体出口端口的出口通道。
4.根据条款3所述的线轴，其中该多个通道进一步包括与该入口通道和该出口通道流体连接的中间通道。
5.根据条款1-4中任一项所述的线轴，其中该经循环的流体吸收由围绕该线轴的至少一部分缠绕的多个电磁线圈所生成的热量。
6.根据条款1-5中任一项所述的线轴，其中该流体包括液体、冷却剂、气体、压缩气体或者它们的混合物中的一者。
7.根据条款1-6中任一项所述的线轴，其中该多个通道包括具有处于20-2000W.m-1.K-1范围内的导热率的材料。
8.根据条款7所述的线轴，其中该多个通道的材料包括铝、钛、铜、石墨、碳化铝、氮化铝、塑料、复合物或合金。
9.根据条款1-8中任一项所述的线轴，其中具有多个通道的线轴包括单片结构。
10.根据条款9所述的线轴，其中该单片结构包括增材制造的单片结构。
11.根据条款10所述的线轴，其中该增材制造的单片结构包括金属、金属合金、陶瓷或陶瓷复合物中的至少一种。
12.根据条款1-8中任一项所述的线轴，其中具有多个通道的线轴包括耦合在一起的多个部分。
13.一种创建计算机可读的三维模型的方法，该三维模型适于在制造条款1的线轴时使用，该方法包括：
将表示该线轴的数据输入到计算机；并且
使用该数据将该线轴表示为三维模型，该三维模型适于在制造该线轴时使用。
14.一种物镜结构，包括：
多个电磁线圈；和
线轴，该线轴被配置为循环流体以吸收由该多个电磁线圈所生成的热量，该线轴包括：
流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；
多个通道，该多个通道分布在该线轴中并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和
流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。
15.根据条款14所述的物镜结构，其中该多个电磁线圈围绕该线轴的至少一部分缠绕。
16.根据条款14和15中任一项所述的物镜结构，其中该线轴进一步包括：
接近于该带电粒子束系统中的晶片的底部凸缘；和
远离该晶片的顶部凸缘。
17.根据条款14-16中任一项所述的物镜结构，其中该多个通道包括：
被配置为循环从该流体入口端口所接收的流体的入口通道；和
被配置为将经循环的流体引导向该流体出口端口的出口通道。
18.根据条款17所述的物镜结构，其中该多个通道进一步包括与该入口通道和该出口通道流体连接的中间通道。
19.根据条款14-18中任一项所述的物镜结构，其中该流体包括液体、冷却剂、气体、压缩气体或者它们的混合物中的一者。
20.根据条款14-19中任一项所述的物镜结构，其中该多个通道包括具有处于20-2000W.m-1.K-1范围内的导热率的材料。
21.根据条款20所述的物镜结构，其中该多个通道的材料包括铝、钛、铜、石墨、碳化铝、氮化铝、塑料、复合物或合金。
22.根据条款14-21中任一项所述的物镜结构，进一步包括以周向方式设置在该多个电磁线圈和物镜的铁磁外壳之间的热绝缘层。
23.根据条款23所述的物镜结构，其中该热绝缘层包括流体通道，该流体通道被配置为吸收由该多个电磁线圈所生成的热量。
24.根据条款14-23中任一项所述的物镜结构，其中具有多个通道的线轴包括单片结构。
25.根据条款24所述的物镜结构，其中该单片结构包括增材制造的单片结构。
26.根据条款25所述的物镜结构，其中该增材制造的单片结构包括金属、金属合金、陶瓷或陶瓷复合物中的至少一者。
27.根据条款14-23中任一项所述的物镜结构，其中具有多个通道的线轴包括耦合在一起的多个部分。
28.一种冷却带电粒子束系统的物镜的方法，包括：
经由线轴的流体入口端口接收流体；
经由分布在该线轴中的多个通道循环，以使得流体能够吸收由该物镜的多个电磁线圈所生成的热量；并且
经由该线轴的流体出口端口分配由该多个通道所循环的流体。
29.根据条款28所述的方法，其中该线轴进一步包括：
接近于该带电粒子束系统中的晶片的底部凸缘；和
远离该晶片的顶部凸缘。
30.根据条款28和29中任一项所述的方法，其中该多个通道包括：
被配置为循环从该流体入口端口所接收的流体的入口通道；
被配置为将经循环的流体引导向该流体出口端口的出口通道；和。
与该入口通道和该出口通道流体连接的中间通道。
31.根据条款28-30中任一项所述的方法，其中该经循环的流体吸收由围绕该线轴的至少一部分缠绕的多个电磁线圈所生成的热量。
32.根据条款28-31中任一项所述的方法，其中该流体包括液体、冷却剂、气体、压缩气体或者它们的混合物中的一者。
33.根据条款28-32中任一项所述的方法，其中该多个通道包括具有处于20-2000W.m-1.K-1范围内的导热率的材料。
34.根据条款33所述的方法，其中该多个通道的材料包括铝、钛、铜、石墨、碳化铝、氮化铝、塑料、复合物或合金。
35.根据条款28-34中任一项所述的方法，进一步包括在以周向方式设置在该多个电磁线圈和该物镜的铁磁外壳之间的热绝缘层的流体通道中循环第二流体。
36.根据条款35所述的方法，其中该第二流体包括液体、冷却剂、气体、压缩气体或者它们的混合物中的一者。
37.根据条款28-36中任一项所述的方法，其中具有多个通道的线轴包括单片结构。
38.根据条款37所述的方法，其中该单片结构包括增材制造的单片结构。
39.根据条款38所述的方法，其中该增材制造的单片结构包括金属、金属合金、陶瓷或陶瓷复合物中的至少一者。
40.根据条款28-36中任一项所述的方法，其中具有多个通道的线轴包括耦合在一起的多个部分。
41.一种计算机可读存储介质，其存储表示能够在3D打印机上打印的线轴的数据，该线轴包括：
流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；
多个通道，该多个通道分布在该线轴中并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和
流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。
42.一种能够在3D打印机上打印的物理线轴的计算机可读三维模型，该线轴包括：
流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；
多个通道，该多个通道分布在该线轴中并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和
流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。
43.一种用于冷却带电粒子束系统的物镜的线轴，该线轴包括：
流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；
分布在该线轴中的多个通道，该通道被配置为减少在真空环境中从该线轴的一部分朝向热敏元件辐射的热量，并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和
流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。
44.根据条款43所述的线轴，其中该热敏元件是晶片，进一步包括：
接近于该带电粒子束系统中的该晶片的底部凸缘，该通道的一部分被定位于该线轴的用以对接近于该晶片的底部凸缘的一部分进行冷却的位置，从而促进在真空环境中从该线轴且朝向该晶片辐射的热量的减少；和
远离该晶片的顶部凸缘。
45.一种计算机可读存储介质，其存储表示能够在3D打印机上打印的线轴的数据，该线轴包括：
流体入口端口，该流体入口端口被配置为接收流体；
分布在该线轴中的多个通道，该多个通道被配置为减少在真空环境中从该线轴朝向热敏元件辐射的热量，并且被配置为循环该流体入口端口所接收的流体；和
流体出口端口，该流体出口端口被配置为分配由该多个通道所循环的流体。
46.根据条款45所述的介质，其中该热敏元件是晶片。
47.根据条款45所述的介质，其中所述通道被配置为减少在真空环境中从该线轴朝向该热敏元件辐射的热量包括：所述通道被定位于该线轴上的对该线轴的一部分进行冷却的位置，该线轴的一部分朝向该热敏元件辐射热量。
可以提供一种非瞬态计算机可读介质，其存储指令以供处理器(例如，处理器1104)实施热感应、流动感应、图像检查、图像获取、平台定位、束聚焦、电场调节、清洁、硬化、热处理、材料去除和抛光等。例如，常见形式的非瞬态介质包括软盘、柔性盘、硬盘、固态硬盘、磁带，或者任何其它的磁数据存储介质；紧致盘只读存储器(CD-ROM)，任何其它的光学数据存储介质、任何具有孔图案的物理介质、随机访问存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)，以及可擦除可编程只读存储器(EPROM)、FLASH-EPROM或者任何其它闪存，非易失性随机访问存储器(NVRAM)、高速缓存、寄存器，或者任何其它存储器芯片或卡盒，以及它们的联网版本。
附图中的框图图示了根据本公开各个示例性实施例的系统、方法和计算机硬件或软件产品的可能实施方式的架构、功能和操作。就此而言，流程图或框图中的每个框可以表示代码的模块、分段或部分，其包括用于实施指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。应当理解的是，在一些备选实施方式中，框中所指示的功能可以以不同于图中所示的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，被连续示出的两个框可以基本上同时被执行或实施，或者两个框有时可以以逆序执行。一些框也可以被省略。还应当注意的是，框图中的每个框以及框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统来实施，或者由专用硬件和计算机指令的组合来实施。
将要意识到的是，本公开的实施例并不局限于上文已经描述且在附图中图示的确切构造，并且可以作出各种修改和变换而并不背离其范围。已经结合各个实施例对本公开进行了描述，但是通过考虑该说明书以及实践本文所公开的发明，本发明的其它实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。该说明书和示例意在仅被认为是示例性的，其中本发明的实际范围和精神由所附权利要求所指示。
以上描述意在是说明性而非限制性的。因此，对本领域技术人员显而易见的是，可以如所描述地作出修改而并不背离所给出的权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于冷却带电粒子束系统的物镜的线轴，所述线轴包括：
流体入口端口，所述流体入口端口被配置为接收流体；
分布在所述线轴中的多个通道，所述通道被配置为减少在真空环境中从所述线轴的一部分朝向热敏元件辐射的热量，并且被配置为循环所述流体入口端口所接收的流体；和
流体出口端口，所述流体出口端口被配置为分配由所述多个通道所循环的流体。
2.根据权利要求1所述的线轴，其中所述热敏元件是晶片，所述线轴进一步包括：
底部凸缘，接近于所述带电粒子束系统中的所述晶片，所述通道的一部分被定位于所述线轴的、用以对接近于所述晶片的所述底部凸缘的一部分进行冷却的位置，从而促进在真空环境中从所述线轴且朝向所述晶片辐射的热量的减少；和
远离所述晶片的顶部凸缘。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的线轴，其中所述多个通道包括：
入口通道，被配置为循环从所述流体入口端口所接收的流体；和
出口通道，被配置为将经循环的流体引导向所述流体出口端口。
4.根据权利要求3所述的线轴，其中所述多个通道进一步包括与所述入口通道和所述出口通道流体连接的中间通道。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的线轴，其中经循环的所述流体吸收由围绕所述线轴的至少一部分缠绕的多个电磁线圈所生成的热量。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的线轴，其中所述流体包括液体、冷却剂、气体、压缩气体或者它们的混合物中的一项。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的线轴，其中所述多个通道包括具有处于20-2000W.m-1.K-1范围内的导热率的材料。
8.根据权利要求7所述的线轴，其中所述多个通道的材料包括铝、钛、铜、石墨、碳化铝、氮化铝、塑料、复合物或合金。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的线轴，其中具有所述多个通道的所述线轴包括单片结构。
10.根据权利要求9所述的线轴，其中所述单片结构包括增材制造的单片结构。
11.根据权利要求10所述的线轴，其中所述增材制造的单片结构包括金属、金属合金、陶瓷或陶瓷复合物中的至少一者。
12.根据权利要求1-8中任一项所述的线轴，其中具有所述多个通道的所述线轴包括耦合在一起的多个部分。
13.一种计算机可读存储介质，其存储表示能够在3D打印机上打印的线轴的数据，所述线轴包括：
流体入口端口，所述流体入口端口被配置为接收流体；
分布在所述线轴中的多个通道，所述通道被配置为减少在真空环境中从所述线轴朝向热敏元件辐射的热量，并且被配置为循环所述流体入口端口所接收的所述流体；和
流体出口端口，所述流体出口端口被配置为分配由所述多个通道所循环的所述流体。
14.根据权利要求13所述的介质，其中所述热敏元件是晶片。
15.根据权利要求13所述的介质，其中所述通道被配置为减少在所述真空环境中从所述线轴朝向所述热敏元件辐射的热量包括：所述通道被定位在所述线轴上的、对所述线轴的一部分进行冷却的位置，所述线轴的一部分通过所述真空环境朝向所述热敏元件辐射热量。
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