JP6308383B2 - 荷電粒子光学機器用高電圧絶縁装置 - Google Patents
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Description
本発明は、荷電粒子光学機器において使用する、電気絶縁材料の構造体を含む、高電圧絶縁装置に関する。更に、本発明は、電気光学コラム及び該電気光学コラムの各部分を囲む少なくとも２つの静電ハウジングを含み、異なる静電位に適用されるように構成される荷電粒子光学機器に関する。高電圧絶縁装置は、上記種類の２静電ハウジングを分離するように構成される。
上記種類の荷電粒子光学機器では、電子又はイオン等の荷電粒子が、数キロボルト（ｋＶ）の範囲で、静電高電圧を用いる電気光学コラムによって、高い運動エネルギにされ、ターゲット面を電子ベースで構築する、ＣＶＤ工程等、特定の構築工程を行うために、また、次のエッチング工程用のマスクを形成するのに、レジスト層を露光するために、ターゲットに投影される。そうした機器で使用される高電圧は、作業員や周辺装置に感電しないように、安全に封じ込められねばならない。それと同時に、高電圧及び低電圧で作動される電気光学コラムの部品を、相互のアライメントに関する僅かな公差で其々の位置に安定した状態に保つことが、要求される。
従来のやり方は、電気光学コラム全体を、接地電位（又は零電位、０Ｖ）に維持される１つの静電ハウジング内に維持するものである。そうしたセットアップには、嵩張り高価な、高電圧部品に使用される高圧供給ラインに対する高電圧フィードスルーを設けることが必要である。
別のやり方は、電気光学コラムの高電圧部を収納する高電圧ハウジングを採用することである。その結果、高電圧ハウジングと低電圧の残りの電気光学コラムとの間の絶縁体は、電気絶縁と強固な機械的接続の両方を提供するために、剛性装置として実現されなければならない。しかしながら、質量やコストが高い大型の絶縁リングが想定される従来の絶縁装置は、破損のリスクが高く、高電圧部と低電圧部の位置に関して調整するのが難しい。
本発明の目的は、確実に機械的安定性を高め、電気絶縁を良好にすると同時に、装置の高さ及び方位を機械的に調整可能にする高電圧絶縁装置を提供することである。また、該装置は、簡単な組立て手順が可能でありながら、軽量であることが望ましい。
この目的は、電気絶縁材料で作製された複数の剛性ピラーを含む、荷電粒子光学機器で使用する高電圧絶縁装置であって；これらのピラーは、絶縁装置の長手方向軸に沿って縦走する中央通路周りに配設され、各ピラーの２端部は、２エンドプレート其々を用いて荷電粒子光学機器の２つの分離した静電ハウジングに其々固定されるように構成されると共に、ピラーは、上記長手方向軸に対して（傾斜した）角度で指向される高電圧絶縁装置によって、達成される。有利な展開では、絶縁装置は、上記第１及び第２エンドプレートを更に含み、中央通路は、第１及び第２エンドプレートの中央開口部間に走り；各ピラーは、中央通路の外側で、該ピラーの２端部が第１エンドプレートと第２エンドプレートのどちらかに配設される（即ち、ピラーの第１端部は、第１エンドプレートに、ピラーの第２端部は、第２エンドプレートに固定される）。
この解決方法によって、上記目的は、確実に高電圧に対して機械的安定性が高く、絶縁性が良好なだけでなく、驚くほど取付けや維持が簡単なセットアップで、達成される。特に、電気光学コラムの上下部分間の相対的な位置が調整可能となり、製造ばらつきにより発生することがある位置ずれが補正可能となる。
好適には、第１及び第２エンドプレートは、互いに平行に指向され、長手方向軸（Ｌ）の周りに全体的に同じ円筒形をした面板として実現され；また、各中央開口部は、好適には、円形で、長手方向軸を中心とする。絶縁装置のこうした円対称性は、絶縁装置を横断する電気光学コラムに与える不所望な電磁気的な影響を抑えるのに役立つ。
本発明の好適な態様では、ピラーは、長手方向軸に沿って測定した際の絶縁装置の高さを調整するように、該ピラーの有効長を機械的に調整可能にする調整手段を備える。容易にピラー長を調整するために、各ピラーの少なくとも片端部は、調整可能なジャッキを備えことができる。また、好適には、ピラーの端部は、長手方向軸に対してピラーの傾斜角を修正可能なジョイントを備えることができる。
本発明の適当な特定の実装では、各ピラーは、各ピラーの端部が、ピラーの中心部より長手方向軸に対して離間して配置された状態で、傾斜角でスキューライン配列されて長手方向軸に指向される。スキュー配列は、斜めの支柱（ストラット）を用いた構造と同様に、セットアップの高可撓性を可能にする。特に、ピラーは、長手方向軸に対して傾斜角を交互にする構成で、配設されることができる。これは、高い安定性と調整の容易さを兼ね備える、ジグザグ配列（又は、「クラウン（ｃｒｏｗｎ）」形状）を実現する。
更に、ピラーが、規則正しい角度間隔で中央通路周りに配設されると有利である。ピラー、より具体的には、電気絶縁材料製のピラー本体は、単一片で作製されるのが適当である。
上述した目的は、本発明による絶縁装置を組込んだ、冒頭で記述したような種類の荷電粒子光学機器によって同様に達成される。また、そうした機器では、高電圧絶縁装置は、静電ハウジングの片方のエンドプレート（「第１」エンドプレート）を、第２静電ハウジングのエンドプレート（「第２」エンドプレート）に接続し；両エンドプレートは、電気光学コラム用チャネルを形成するように、高電圧絶縁装置の中央開口部と結合されるように構成された開口部を含む。
本発明の更なる有利な態様によると、絶縁装置は、中央開口部に沿って指向される電気光学コラム専用の高真空空間内に配置されるよう構成される。更に、荷電粒子光学機器の電気光学コラムが、高真空空間内に収容される場合には、ピラーは、上記高真空空間内に配置されるのが適当であろう。この文脈では、絶縁装置は、略管状形の、ピラーと中央通路を囲む真空ハウジングを含むことができ；長さの変化に対応可能にするために、真空ハウジングは、長さ調整可能なセグメント、好適には蛇腹セグメントを含むことが適当であるかも知れない。また、荷電粒子光学機器は、第１及び第２エンドプレートを接続し、絶縁装置の複数のピラーを囲む真空ケーシングを含むことができると共に、真空ケーシングは、管状形をした、第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間に配設される真空気密な絶縁リングを更に含む。
本発明の更なる展開と有利な態様について、以下で例示的な実施形態を挙げて、記述する。
以下では、本発明について、本発明の実施形態を概略的に図示した図面を参照して、更に詳細に説明する。
図１は、光学コラムを含む、本発明による粒子ビームベースの加工ツールを示しており；該光学コラムについては、図２でより詳細に示されている。以下で記述する本発明の好適実施形態は、ＰＭＬ２と呼ばれる種類の粒子ビーム露光機器を実装する。ＰＭＬ２アーキテクチャは、ターゲットに露光／加工される構造を画定するパターン画定（ＰＤ：ｐａｔｔｅｒｎ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）システム、及び大幅縮小投影システム（ｌａｒｇｅ−ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）を含む。当然ながら、本発明は、以下の実施形態又はＰＤシステムに関する特定のレイアウトに限定されず、以下の実施形態又はＰＤシステムに関する特定のレイアウトは、単に本発明の可能な実装を例示したものにすぎない；むしろ、本発明は、加工ターゲットに対するＰＤシステムの特徴である粒子ビーム及び投影を採用する他の種類の加工システムに適している。
図１に示した概略断面図は、本発明の実施形態によるツールセットアップ２００のアーキテクチャに関する概観について表している。図１の中心にあるアセンブリは、厳密な意味での（ｐｒｏｐｅｒ）電気光学機器２１０を収容する電気光学アセンブリ２０１を表しており、電気光学装置２１０は、粒子ビームベースの加工システムを収容し、該システムは、光学コラム１００及びウエハステージ１０４の他、ハウジング及び様々な構成部品を含む、該システムの機械的及び電気的安定性を確保するための周囲構造体を含む。図１の右手部分にあるアセンブリは、電気光学機器２１０の高電圧部分２２０に供給する電圧のための高電圧供給セットアップ２０２である。図１の左手部分には、低電圧供給セットアップ２０４が示されている。該構成部品の殆どは、一般的に当業者によく知られているため、セットアップ及び本発明の主な部品を表す部品のみについて、以下では示し、記述する。
ＰＭＬ２システム
図２を参照すると、光学コラム１００は、マスクレス粒子ビーム加工機器ＰＭＬ２のアーキテクチャを実装する。以下では、詳細のみが、本発明を開示するために、必要に応じて述べられる；明瞭化するために、各部品は、図２では実際の大きさには示されておらず、特に粒子ビームの横幅は、誇張されている。ＰＭＬ２のレイアウトでは、ＰＤシステムは、ターゲット上に撮像されるように、又はターゲットに到達しないように投影されるように、選択的に変更可能な複数のアパーチャを含むマスクレスシステムとして、実現されている。その他の詳細について、読者は、特許文献として本出願人の米国特許第６，７６８，１２５号及び米国特許第７，７８１，７４８号を参照できるが、粒子ビーム機器及びＰＤ手段の全体的なレイアウトに関する両特許の教示は、参照として本明細書に含まれるものとする。
図２を参照すると、光学コラム１００は、マスクレス粒子ビーム加工機器ＰＭＬ２のアーキテクチャを実装する。以下では、詳細のみが、本発明を開示するために、必要に応じて述べられる；明瞭化するために、各部品は、図２では実際の大きさには示されておらず、特に粒子ビームの横幅は、誇張されている。ＰＭＬ２のレイアウトでは、ＰＤシステムは、ターゲット上に撮像されるように、又はターゲットに到達しないように投影されるように、選択的に変更可能な複数のアパーチャを含むマスクレスシステムとして、実現されている。その他の詳細について、読者は、特許文献として本出願人の米国特許第６，７６８，１２５号及び米国特許第７，７８１，７４８号を参照できるが、粒子ビーム機器及びＰＤ手段の全体的なレイアウトに関する両特許の教示は、参照として本明細書に含まれるものとする。
本機器で用いられる粒子ビームは、粒子源によって生成され；その後、照明光学システムが、ビームを、ターゲット面に投影されるビームパターンを画定するために、規則正しいアパーチャアレイを有するＰＤ手段を照明する幅広ビームに形成する。各アパーチャで、小ビーム（「ビームレット」とも呼ばれる）が画定され、各ビームのアパーチャの通過は、ビームの粒子が各アパーチャを通りターゲットに向かうのを可能にする（「スイッチＯＮ」）又は事実上停止させる（「スイッチＯＦＦ」）ように、制御されることができる。アパーチャアレイを透過するビームは、アパーチャの空間的配列によって表される通りパターン情報を持つパターン化された粒子ビームを形成する。その後、パターン化されたビームは、粒子光学投影システムを用いて、ターゲット（例えば、半導体基板）に投影され、該ターゲットでは、その結果アパーチャの画像が形成されて、照射部分でターゲットを改質する。ビームによって形成された画像は、ターゲットのダイ領域に亘り所定の経路に沿って移動される。
より詳細には、光学コラム１００の主な構成要素は、―この実施例では、図２の縦方向下方に走るリソグラフィビームｌｂ、ｐｂの進行方向順に―照明システム１０１、ＰＤシステム１０２、及び投影システム１０３である。更に、ターゲット又は基板１１４を伴うターゲットステーション１０４が設けられる。粒子光学システム１０１、１０３は、静電レンズ又は電磁レンズを使用して実現される。コラム１００の電気光学部分１０１、１０２、１０３は、確実にビーム１ｂ、ｐｂを機器の光軸に沿ってスムーズに進行させるために、高真空状態に保たれる真空ハウジング（図１参照）に収容される。
照明システム１０１は、例えば粒子源１１１、仮想粒子源の位置を画定する抽出装置、粒子フィルタ／汎用ブランカ１１２、及び集光レンズシステム１１３によって実現される照明光学系を含む。使用される荷電粒子は、例えば、水素イオン又は重イオンとしてもよく；本開示の文脈では、重イオンは、Ｏ、Ｎ又は希ガスＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等のＣより重い元素のイオンを指す。イオンとは別に、粒子は、電子（電子銃から発射される）、又は、一般的に、他の帯電粒子も使用できる。
粒子源１１１は、例えば、ΔＥ＝１ｅＶ未満と比較的エネルギの拡がりが小さい、典型的には数ｋｅＶ（例えば、ＰＤシステム１０２で、５ｅＶの水素イオン）の定義された（運動）エネルギを有する主に特定の種類の、エネルギイオン、又はより一般的には、荷電粒子を出射する。速度／エネルギ依存性フィルタ１１２は、粒子源１１１で生成される可能性がある他の不所望な粒子種を濾過して取除く機能を果たし；また、フィルタ１１２は、ビームレットの位置を変える間にビーム全体を遮るのにも使用できる。電気光学集光レンズシステム１１３によって、粒子源１１１から出射された荷電粒子が、リソグラフィビームｌｂとして機能する広域の実質的にテレセントリックなイオンビームにされる。
その後、リソグラフィビームｌｂはＰＤ装置に照射されるが、該ＰＤ装置は、該装置の位置を維持するのに必要な装置と共に、ＰＤシステム１０２を形成する。 ＰＤ装置は、リソグラフィビームｌｂの経路にある特定の位置に保持されており、リソグラフィビームｌｂは、従って、複数のアパーチャ１２１によって形成されるアパーチャパターンに照射される。既に述べたように、各アパーチャを通過するビームレットがターゲットに到達できるように、各アパーチャは、「スイッチＯＮ」できる又は「開口」できる；その際、アパーチャは、入射ビームに対して透過的であると言える。そうでなければ、アパーチャは、「スイッチＯＦＦ」される又は「閉口」され、その場合、各ビームレットのビーム経路は、ビームがターゲットに到達できる前に、吸収されるように、或いはそうでなければ、ビーム経路から除去されるように、作用され；従って、アパーチャは、ビームに対して事実上非透過的又は不透明である。スイッチＯＮアパーチャのパターンは、基板に露光されるパターンに応じて選択されるが、これらのアパーチャは、ＰＤ装置のビームｌｂに対して透過的な部分のみとなるため、該アパーチャから出射すると（即ち、図２では、ＰＤシステム１０２より下で）パターン化したビームｐｂに形成される。ＰＤ装置の、特に該装置のブランキングプレートに関する、アーキテクチャ及び動作について、以下で詳細に述べる。図２では、５ビームレットのみが、パターン化されたビームｐｂで示されているが、ビームレットの実際の数は、極めて多数であることは明らかである。示したビームレットの内、左から二番目は、吸収プレート１１７上で吸収されるのでスイッチＯＦＦされて、表現されており；スイッチＯＮされた他のビームレットは、プレート１１７の中央開口部を通過し、その結果ターゲット上に投影されている。
パターン化されたビームｐｂによって表されるパターンは、その後、電気光学投影システム１０３を用いて、基板１１４上に投影され、該基板で、スイッチＯＮされたマスクアパーチャの画像を形成する。投影システム１０３は、例えば、２００倍の縮小を実行する。例えば、基板１１４は、フォトレジスト層で被覆されたシリコンウエハである。ウエハ１１４は、ターゲットステーション１０４のウエハステージ（図示せず）によって保持及び位置決めされる。二次照射用検出器１１５が、ビームに対する基板の適切な位置決めを検出するのに使用できる。
投影システム１０３は、例えば、クロスオーバｃ１、ｃ２を其々有する２つの連続した電気光学投影器ステージから構成される。投影器を実現するために使用される静電レンズ１３０は、静電写真システムの技術的実現が従来技術で周知であるため、図２では、単に記号的に示されており；本発明の他の実施形態では、磁気レンズ及び／又は電磁レンズも、適宜含まれることができる。第１投影器ステージは、中間画像に対するＰＤ装置のアパーチャの平面を撮像し、該中間画像が、今度は、第２投影器ステージによって基板面に撮像される。両ステージは、クロスオーバｃ１、ｃ２を通り縮小する撮像を採用しており；従って、中間画像は倒立像であるが、基板上に生成される最終的な画像は、正立像（非倒立像）となる。２００倍の縮小は、ＰＤ装置に関する小型化の問題を解決するために、特にリソグラフィセットアップで適している。電気光学レンズは、静電電極で主に構成されるが、磁気レンズも使用できる。
画像に対する僅かな横方向への、即ち、光軸ｃｘと直交する方向に沿った、シフトを導入する手段として、偏向手段１１６が、片方又は両方の投影器ステージに設けられる。加えて、磁気コイルが、必要に応じて基板平面でパターンの回転を発生させるのに使用されることができる。通常、横方向の偏向は、パターン化されたビームｐｂ自体の横幅と比べて、極めて僅かで、殆どの場合、単一ビームレットの数幅、又は隣接するビームレット間の距離程度であるが、それでも、ビーム幅より少なくとも１桁小さい（当然ながら、この文脈では、ビームレット間の横方向距離は、ビームｐｂ全体の幅より大幅に短い） 。
ＰＤシステム１０２で形成されるパターンを制御することによって、任意のビームパターンが、生成され、基板に転写されることができる。適切には、基板が入射ビーム下で移動する、走査ストライプ露光戦略が利用されるため、ビームの位置が、絶えず変更され、従ってビームが、単焦点ビームシステムの場合のように、ターゲット面に亘り効果的に走査される（静止して、又は遥かに遅速度で、ゆっくりとだけ移動される）ビーム走査戦略は要求されない。露光戦略に関する詳細は、既に記載した従来技術、特に上記米国特許第７，７８１，７４８号で見ることができる。
機器アーキテクチャ
再び図１を参照すると、機器２１０は、高電圧部２２０と低電圧部２３０を含み；各部は、被密封部品の機械的安定性と電気的密封の両方を提供する鋼鉄又はアルミニウム等金属製の各部ハウジング２２１、２３１内に収容されている。各部ハウジング２２１、２３１は、電気光学機器２１０の電気光学コラム１００（図２）が収容される共通空間を画定する。この空間は、ハウジングに接続された真空ポンプ（図示せず）を用いて真空状態に保持されるが；適切な真空ポンプ及び真空接続は、従来技術から既知である。粒子光学装置に関する典型的な真空圧力は、約１．１０−６ｍｂａｒ（１．１０−４Ｐａ）である。高電圧部２２０は、例えば、完全な照明システム１０１、ＰＤシステム１０２、及び投影システム１０３の一部、つまり、凡そ第１クロスオーバｃ１が形成される場所までを含む。投影システム１０３の残りの部分とターゲットステーション１０４は、低電圧部２３０に属し、従って、低電圧部ハウジング２３１内に位置する。
再び図１を参照すると、機器２１０は、高電圧部２２０と低電圧部２３０を含み；各部は、被密封部品の機械的安定性と電気的密封の両方を提供する鋼鉄又はアルミニウム等金属製の各部ハウジング２２１、２３１内に収容されている。各部ハウジング２２１、２３１は、電気光学機器２１０の電気光学コラム１００（図２）が収容される共通空間を画定する。この空間は、ハウジングに接続された真空ポンプ（図示せず）を用いて真空状態に保持されるが；適切な真空ポンプ及び真空接続は、従来技術から既知である。粒子光学装置に関する典型的な真空圧力は、約１．１０−６ｍｂａｒ（１．１０−４Ｐａ）である。高電圧部２２０は、例えば、完全な照明システム１０１、ＰＤシステム１０２、及び投影システム１０３の一部、つまり、凡そ第１クロスオーバｃ１が形成される場所までを含む。投影システム１０３の残りの部分とターゲットステーション１０４は、低電圧部２３０に属し、従って、低電圧部ハウジング２３１内に位置する。
高電圧部ハウジング２２１（より正確には、高電圧部２２０の上流部に対応する該ハウジングの頭部分）は、安全用外囲体として機能する高電圧シールド２２２内に収容され、該高電圧シールド２２２は、相対的な外側電界を均一化して、表面の極めて湾曲した領域によって発生し、その結果スパーク及び放電作用を引起す、電界集中を回避するために、導電性の平滑な外面を形成するように、例えば、軟化させた縁部を有するフレームに取付けられた外囲用金属格子として実現される。高電圧部及び高電圧部ハウジング２２１は、ハウジングの下流部分（即ち、源とは反対部分）で、絶縁体装置２４０に、突出し、該絶縁体装置２４０は、片側で、安全用外囲体２２２の開口部内に取付けられる。絶縁体装置２４０の他側は、低電圧部ハウジング２３１と接続される。絶縁体装置２４０は、機器２１０を形成するために、高電圧部２２０及び低電圧部２３０、及びそれらのハウジング２２１、２３１の極めて堅固な機械的接続を提供する。機器２１０は、振動に対して加工システムを保護するために、緩衝装置２１２に取付けられる。また、接地電位に維持される導電性材料で作製された外側ハウジング２１１（例えば、膜又は格子）を、存在させてもよく、該外側ハウジングで、絶縁体装置２４０を含む少なくとも高電圧部２２０（及びその安全用外囲体２２２）の外側、及び好適には、低電圧部２３０の少なくとも一部の外側も囲む。機器２１０は、上記緩衝装置２１２を用いて、外側ハウジング２１１内に機械的に浮設（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）される。
図１の右手部分にある、高電圧供給セットアップ２０２は、機器２１０の高電圧部２２０に対して電圧を供給するように構成された多数の高電圧供給装置２５０を含む。それが接地電位に維持される導電性外側ハウジング２５１内に収容され、該ハウジング内には、個別の供給装置２５０が、共通ハウジング２５２内にある高電圧ラックに取付けられている。供給ライン２５３は、二重壁導管として実現されたブリッジ２０３を通り、供給セットアップ２０２から機器アセンブリ２０１まで走る。ブリッジ２０３の外壁２６１は、導電性で、接地電位に保たれる。ブリッジに沿って供給ラインをガイドする内壁２６２は、外壁２６１内に配置され；離間スペーサ２６３が、内壁２６２を外壁２６１と離隔して配置する機能を果たす。ブリッジ２０３は、振動がツールセットアップに伝わらないように、振動を伝達しない可撓性接続部を介して、ハウジング２１１及び外囲体２２２と接続される。また、これにより、アセンブリ２０１と２０２との間の十分な量の自由運動が可能になるため、該アセンブリの機械的な調整が容易になる。
低電圧供給セットアップ２０４は、低電圧部２３１にある部品に電気供給し、且つ該部品を制御するための供給装置２１４を収容し、同じく接地電位に保たれるラック又は外側ハウジング２１３内に設けられる。
図１に示された電気接続部は、機器に繋がる多数の電力線の単なる象徴的な実施例である。更なる電気接続部は、各部ハウジング、特に低電圧部ハウジング（電気光学部品に対する電圧供給部の他、ターゲットステージに対する電力供給及び制御ラインを含む）の様々な場所に設けられるが、図面では、より明瞭にするために図示していない。
絶縁装置
図３Ａ乃至図３Ｃは、図１の絶縁体装置２４０に相当する本発明による絶縁体装置３００について説明している。図３Ａは、平面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線について示した断面による縦断面図を示しており、図３Ｃは、図３ＢのＢ−Ｂ線について示した横断面による断面図である。
図３Ａ乃至図３Ｃは、図１の絶縁体装置２４０に相当する本発明による絶縁体装置３００について説明している。図３Ａは、平面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線について示した断面による縦断面図を示しており、図３Ｃは、図３ＢのＢ−Ｂ線について示した横断面による断面図である。
絶縁体装置３００の外形は、好適には、長手方向軸Ｌを有し、該長手方向軸Ｌに沿って走る中央通路３１０を伴う、管状又は筒状である。中央通路３１０によって画定される空間は、動作中、高真空状態に保たれるように構成される。２つのリング形をしたエンドプレート３１１、３１２が、中央通路３１０を囲み、同装置の上下面を形成する。エンドプレート３１１、３１２は、光学コラムの高電圧ハウジング２２１と低電圧ハウジング２３１の接続面として機能する。エンドプレート３１１、３１２は、ステンレス鋼又はアルミニウム等の金属材料製とすることができる。装置の外側は、全体的に管状形の真空ケーシング３１５によって構成され、該真空ケーシング３１５は、エンドプレート３１１、３１２を接続する絶縁リング３１３を含む。絶縁リング３１３は、固体のセラミック、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁材料だが、真空気密材料で作製されるのが適当である。好適実施形態では、セラミックは、フェライト材料でも作製できる、又は内側若しくは外側にフェライト素子を付着させ（図６参照）；フェライト成分は、酸化アルミニウム等の非磁性セラミック材料と組合せて使用されてもよい。フェライト材料は、電気的に分離する特性と組合せて磁気伝導可能にし、これは縦軸に沿った磁気遮蔽効率に関して有利であることが多い。特に、上下コラム要素の金属製ハウジングの開口部（即ち、絶縁体の大きさ）が最大となる、縦軸に沿って、磁界強度は、磁界線をビーム光軸から離隔して伝導できるフェライト素子のおかげで、例えば、１０倍以上に大幅に減少させられる。
真空ケーシング３１５のセグメントは、蛇腹接続部又は膜蛇腹部３１４として、例えばエンドプレート３１１、３１２の一方（図３Ｂでは、下側プレート３１２）をリング３１３に接続する場所に、実現されるのが適当であり；これは、一定の製造公差内で発生する寸法のばらつきに対応するためだけでなく、ピラー３２０の調整中に相対的に再配置可能にするために、装置３００の上下部分間の相対的位置調整を適宜可能にする。真空ケーシング、及び特に蛇腹要素によって実現される長さ調整可能なセグメントが、エンドプレート３１１、３１２間の機械的支持体を構成する必要がない点に、注目する価値がある。蛇腹接続部は、例えば、従来のステンレス鋼製管とすることができる。長手方向軸Ｌは、図３Ａ及び図３Ｃの中心に相当しており、図３Ａの中心線である。長手方向軸は、通常、少なくとも装置３００が設置される領域に関しては、光学コラム（図２）の光軸と一致する。例えば、装置３００の典型的な寸法は、直径約６００ｍｍ、エンドプレート３１１、３１２を含む高さは４００ｍｍである。
エンドプレート３１１とエンドプレート３１２との間に、多数のピラー３２０が設けられ、該ピラーは、絶縁体装置３００の機械的安定性を提供する。好適には、ピラーの数は、６本又は８本であるが、一般的に、如何なる偶数も可能である、即ち、ｎ＝２ｋで、好適にはｋ≧３；好適には、ピラーは対で配設される。ピラー３２０は、該ピラーの端部で、エンドプレート３１１、３１２に、多数の接続箇所３２２で固定される。図示された実施形態のピラーは、１片で作製されているが、本発明の変形例として、ピラーは、２個以上のパーツから構成されて、該パーツが、適当な接続部、好適には剛性の接続部によって互いに接合されてもよい。全てのピラーは、焼結酸化アルミニウムセラミック等の機械的強度が高いセラミック材料製で、平滑な表面を有する。セラミック成分は、最先端の工程を採用して製造される。ピラーの最終形状及び寸法を得るために、研磨等適当な既知の工程が使用される。更に、研磨処理等によって得られる平滑な表面は、局所的に上昇する静電界及び電荷の影響を回避する際に助けとなるため、有利である。
２エンドプレート間を良好に絶縁することが望ましいが、極めて僅かな「漏洩」可能又は電流を排出可能にすると、エンドプレート３１１とエンドプレート３１２とを安定した電圧分離状態に保ちながら、絶縁体のどちらかに、特に高電圧部に集まる可能性がある静電荷を放電するのに役立ち、有利なことが多い。これは、安定的な方法で、関連する電圧を設定し易くする。僅かな排出電流は、μＡ範囲未満、典型的には約０．１〜１００ｎＡ（全部品に対する電流合計）範囲とするのが、適当である。この僅かな漏洩電流を達成するために、ピラーは、僅かな電気伝導度を備えることができる。かかる伝導度は、別段高い電気抵抗を低下させる適当な不純物を有するセラミックを意図的に付与した（ｄｏｔａｔｉｏｎ）、又は不純物が多いピラーを選択することによって、実現されることができる。
好適には、ピラー３２０は、統一した設計で、円形又は任意の他の適当な形状の断面を有し、長手方向軸に対して傾斜して配設される。この文脈では、「傾斜して（ｉｎｃｌｉｎｅｄ）」が、各ピラー３２０の主軸方向が、長手方向軸Ｌの方向と非零角（即ち、鋭角）を成すことを表現するために、使用されている。特に有利な構成では、ピラーが交互に傾斜して配設され、その結果ピラーが、反角柱（ａｎｔｉｐｒｉｓｍａ）の外縁を凡そ実現するジグザグ構造を実現する。従って、各接続箇所３２２で、２本のピラー３２０の端部が合流し、各エンドプレートに固定される。こうしたピラーのジグザグ構造は、ピラーの相互距離及び角度に関するエンドプレート位置の調整（位置及び方位の調整）を、ピラーの有効長を調整することによる、簡単な方法で、可能にする。
図４は、１本のピラー３２０の下端部３２１の下エンドプレート３１２に対する接続箇所に関する細部を示している。接続箇所３２２は、各ピラー端部に対して１箇所、下エンドプレート３１２の上面に形成される傾斜した端面３２３に配置される。各端面は、調整可能な間隔板３２４及び球面軸受領域を有するジョイント３２５を含む。これらの要素３２４によって、各ピラー３２０の有効長が、接続箇所３２２で調整できる。図４から分かるように、間隔板３２４は、例えば、エンドプレート３１１（若しくは、変形例では、３１２）に、又はエンドプレートの平坦面３２３に直接取着される平坦な支持板（図示ぜす）に取付けられた楔形要素として、実現されてもよい。調整可能な間隔板３２４は、中心穴を有する単一片で作製された楔形プレートとして実現される。ピラーの有効長が変更される際に、球面領域を有するジョイント３２５は、ピラー３２０の方位に関して、角度的に適合可能にする。ジョイント３２５の受口部は、ピラー端部３２１に固定され、該端部は、ボルト３２６によってエンドプレート３１２に接続される。ボルト３２６は、部品３２３、３２４、３２５の中心穴に沿って配設され、該穴は、取付け中に、ボルトの（僅かな）角度移動を可能にするクリアランスとして機能する。取付けられると、ボルト３２６は、摩擦力によって、ジョイント３２５における表面接触、及び特に間隔板３２４の２表面での表面接触を拘束するように、接続箇所３２２の部品を纏めてクランプ固定する。接続箇所とピラーの上端部は、間隔板を設ける必要がないことを除いて、下端部の接続箇所でピラー長を調整することで十分であるため、同様な方法で構築される。各接続箇所３２２の部品は、インバー３６等の、要求される機械的強度を有し、好適には、熱膨張が低い（十分な導電率の他に）任意の適当な材料から作製できる。
図５Ａ乃至図５Ｃ（同図は、図３Ａ乃至図３Ｃに対応する）は、絶縁体装置の変形例３０５を示しており、該変形例は、上プレート３１１’及び下プレート３１２’を磁気的に接続する多数の磁気接続要素３３０も含む。図示した実施例では、磁気接続要素３３０は、垂直に、即ち長手方向軸と平行に配設され、好適には、絶縁リング３１３の外側に配置されたフェライト棒として、実現されている。フェライト絶縁体は、一般的に、比較的抵抗が低いため、フェライト素子の断面は、絶縁リング３１３と軸方向に平行に配置される例示的なフェライト棒３３０の場合のように、アルミナ絶縁体の全断面の一部のみとなるように、選択されるのが適当であろう。棒３３０の長さは、図６で説明したように、楔形セグメント３３１を作成するように、例えば、棒３３０に傾斜した切欠きを設けることによって、調整されることができる。（該切欠きは、間隙を作らないため、フェライト棒３３０で発生する磁気接続を損なわない。）従って、各棒の長さは、楔セグメント３３１を横方向に変位させることによって、調整できる。その他の点では、絶縁体装置３０５の構造は、図３Ａ乃至図３Ｃに示された装置３００と同様である。
取付け手順
特にピラー３２０の有効長に関する、絶縁体装置３００、３０５（図３Ａ乃至図３Ｃ、図５Ａ乃至図５Ｃ）の取付け及び調整は、ハウジング２２１、２３１をケーシングシステムに組付け中、又は組付け前に実行されることができる。１つの好適な方法では、支柱装置が、絶縁体装置をハウジングに接続する前に、絶縁装置を組付けるのに使用されるが、該方法については、図７Ａ及び図７Ｂを参照して後述する。別のやり方では、まず絶縁装置がハウジングに接合され、次に、ピラーが、各部品の実際の位置及び方位を決定する既知の測定装置を使用して、該ピラー長について調整されるが、該調整によって所望される位置及び方位からのズレを補償する必要がある。
特にピラー３２０の有効長に関する、絶縁体装置３００、３０５（図３Ａ乃至図３Ｃ、図５Ａ乃至図５Ｃ）の取付け及び調整は、ハウジング２２１、２３１をケーシングシステムに組付け中、又は組付け前に実行されることができる。１つの好適な方法では、支柱装置が、絶縁体装置をハウジングに接続する前に、絶縁装置を組付けるのに使用されるが、該方法については、図７Ａ及び図７Ｂを参照して後述する。別のやり方では、まず絶縁装置がハウジングに接合され、次に、ピラーが、各部品の実際の位置及び方位を決定する既知の測定装置を使用して、該ピラー長について調整されるが、該調整によって所望される位置及び方位からのズレを補償する必要がある。
図７Ａは、絶縁装置３００を組付け（変形例３０５の手順と同様）、及び絶縁装置の上下エンドプレート間の相対位置を調整する際に使用される支柱装置４００の側面図を示している。支柱装置は、基部４０１及び上支持部４０２を含み、基部４０１と上支持部４０２は、中心軸周りに１２０度毎に配設された３本の支柱（ｓｔｒｕｔ）要素を用いて接続される。支柱要素は、高さ調整可能であり、可撓性ジョイントを備える。基部４０１及び上支持部４０２は、其々上下エンドプレート３１２、３１１の中央開口部と合致するように成形された中央突出部４４１、４４２を備える。従って、これら２部分４０１、４０２は、組付け及び調整手順中に、規定された位置に、上下エンドプレート３１２、３１１を支持できる。組付けに関して、図７Ｂに示されるように、絶縁装置の下エンドプレート３１２は、基部４０１上に配置され、上エンドプレート３１１は、上支持部４０２上に配置される。その後、エンドプレート３１１、３１２の相対的な位置及び角度が、支柱要素４０３の位置及び角度を回転させることによって、両エンドプレート３１１、３１２を所望される仕様に従い、互いに位置合わせするように調整されるが；位置及び方位を決定するのに、既知の種類の測定装置が、使用されることができる。エンドプレート３１１、３１２が要求された公差内で所望される位置に存在すると、ピラー３２０は、該エンドプレート間の最終位置に配設される。接続箇所３２２は、ピラーを正確な長さに安定して確立するために、必要に応じて楔形の離間部品（図４）を、エンドプレート間の機械的接続支持体として、挿入した状態で、固定される。最後に、支柱装置４００は、例えば下側開口部から支柱装置４００を取出すことによって、取付けられた絶縁装置３００から除去される。
本発明が、上述した本発明の実施形態に限定されないことは明らかである。むしろ、当業者にとって明らかな多くの変更及び追加が可能であり、そうした変更及び追加は、付記したクレームの限定内で、本発明の範囲に含まれるものとする。
１００ 電気光学コラム
１０１ 照明システム
１０２ ＰＤシステム
１０３ 投影システム
１０４ ターゲットステーション
１１１ 粒子源
１１２ 粒子フィルタ／汎用ブランカ
１１３ 集光レンズシステム
１１４ 基板
１１６ 偏向手段
１１７ 吸収プレート
１２１ アパーチャ
１３０ 静電レンズ
２００ ツールセットアップ
２０１ 機器アセンブリ
２０２ 高電圧供給セットアップ
２０３ ブリッジ
２０４ 低電圧供給セットアップ
２１０ 電気光学機器
２１１、２１３ 外側ハウジング
２１２ 緩衝装置
２１４ 供給装置
２２０ 高電圧部
２２１、２３１、２５２ ハウジング
２２２ 高電圧シールド
２３０ 低電圧部
２４０ 絶縁体装置
２５０ 高電圧供給装置
２５１ 導電性外側ハウジング
２５３ 供給ライン
２６１ 外壁
２６２ 内壁
２６３ 離間スペーサ
３００、３０５ 絶縁体装置
３１０ 中央通路
３１１、３１２ エンドプレート
３１３ 絶縁リング
３１４ 蛇腹接続部又は膜蛇腹部
３１５ 真空ケーシング
３２０ ピラー
３２２ 接続箇所
３２４ 間隔板
３２５ ジョイント
３２６ ボルト
３３０ 磁気接続要素
３３１ 楔セグメント
４００ 支柱装置
４０１ 基部
４０２ 上支持部
４０３ 支柱要素
４４１、４４２ 中央突出部
１０１ 照明システム
１０２ ＰＤシステム
１０３ 投影システム
１０４ ターゲットステーション
１１１ 粒子源
１１２ 粒子フィルタ／汎用ブランカ
１１３ 集光レンズシステム
１１４ 基板
１１６ 偏向手段
１１７ 吸収プレート
１２１ アパーチャ
１３０ 静電レンズ
２００ ツールセットアップ
２０１ 機器アセンブリ
２０２ 高電圧供給セットアップ
２０３ ブリッジ
２０４ 低電圧供給セットアップ
２１０ 電気光学機器
２１１、２１３ 外側ハウジング
２１２ 緩衝装置
２１４ 供給装置
２２０ 高電圧部
２２１、２３１、２５２ ハウジング
２２２ 高電圧シールド
２３０ 低電圧部
２４０ 絶縁体装置
２５０ 高電圧供給装置
２５１ 導電性外側ハウジング
２５３ 供給ライン
２６１ 外壁
２６２ 内壁
２６３ 離間スペーサ
３００、３０５ 絶縁体装置
３１０ 中央通路
３１１、３１２ エンドプレート
３１３ 絶縁リング
３１４ 蛇腹接続部又は膜蛇腹部
３１５ 真空ケーシング
３２０ ピラー
３２２ 接続箇所
３２４ 間隔板
３２５ ジョイント
３２６ ボルト
３３０ 磁気接続要素
３３１ 楔セグメント
４００ 支柱装置
４０１ 基部
４０２ 上支持部
４０３ 支柱要素
４４１、４４２ 中央突出部
Claims (14)
- 荷電粒子光学機器で使用する高電圧絶縁装置であって、
電気絶縁材料で作製された複数の剛性ピラー（３２０）および、前記荷電粒子光学機器の２つの分離した静電ハウジングとの接続面として機能する第１エンドプレートと第２エンドプレートを含み、
前記ピラー（３２０）は、前記絶縁装置の長手方向軸（Ｌ）に沿って縦走する中央通路（３１０）周りに配設され、各ピラーは、前記第１エンドプレート及び第前記２エンドプレートを介して、前記荷電粒子光学機器の２つの分離した静電ハウジングに其々固定されるよう構成された２端部を有し、前記ピラー（３２０）は、前記長手方向軸に対して傾斜角で指向され、
前記第１及び第２エンドプレート（３１１、３１２）は、其々中央開口部を有し、中央通路（３１０）が、前記第１及び第２エンドプレート（３１１、３１２）の前記中央開口部間に走り、各ピラー（３２０）は、前記中央通路（３１０）の外側に配設され、前記第１エンドプレート（３１１）に、該ピラーの第１端部で固定され、前記第２エンドプレート（３１２）に、該ピラーの第２端部で固定される、高電圧絶縁装置。 - 前記ピラー（３２０）は、該ピラーの有効長を機械的に調整可能にする調整手段（３２２、３２４）を備える、請求項１に記載の高電圧絶縁装置。
- 前記ピラー（３２０）は、前記長手方向軸（Ｌ）の周りに、該長手方向軸（Ｌ）に対して傾斜角を交互にする構成で、配設される、請求項１または２に記載の高電圧絶縁装置。
- 前記中央開口部に沿って指向される電気光学コラム（１００）専用の高真空空間内に配置されるよう構成される、請求項１乃至３の何れか一項に記載の高電圧絶縁装置。
- 略管状形であり、前記ピラー（３２０）と前記中央通路（３１０）を囲む真空ハウジングを更に含み、前記真空ハウジングは、長さ調整可能なセグメント（３１４）を含む、請求項１乃至４の何れか一項に記載の高電圧絶縁装置。
- 各ピラー（３２０）は、各ピラーの端部の前記長手方向軸（Ｌ）との離間距離が、前記ピラーの中心部の前記長手方向軸（Ｌ）との離間距離よりも長くなるよう配置され、長手方向軸（Ｌ）に対して傾斜角をもち、ねじれの位置となるように指向される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の高電圧絶縁装置。
- 各ピラー（３２０）の少なくとも片端部は、前記各ピラー長を調整する調整可能なジャッキ、及び前記長手方向軸（Ｌ）に対して前記ピラーの傾斜角を修正可能なジョイントを備える、請求項１乃至６の何れか一項に記載の高電圧絶縁装置。
- 前記ピラー（３２０）は、規則正しい角度間隔で、前記中央通路（３１０）の周りに配設され、前記ピラーの数は偶数で、前記ピラーは対で配設される、請求項１乃至７の何れか一項に記載の高電圧絶縁装置。
- 前記ピラー（３２０）は、１片で作製される、請求項１乃至８の何れか一項に記載の高電圧絶縁装置。
- 磁化率が高い材料を含む磁気接続要素（３３０）を更に含み、前記要素は、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレート間に、磁気的接続を得るために、配設される、請求項１乃至９の何れか一項に記載の高電圧絶縁装置。
- 前記第１及び第２エンドプレート（３１１、３１２）は、互いに平行に指向され、前記長手方向軸（Ｌ）の周りに全体的に同じ円筒形をした面板として実現され、各前記中央開口部は、円形で、前記長手方向軸を中心とする、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の高電圧絶縁装置。
- 電気光学コラム（１００）及び少なくとも２つの静電ハウジング（２２１、２３１）を含む荷電粒子光学機器であって、前記静電ハウジングは、前記電気光学コラムの各部分（２２０、２３０）を囲み、異なる静電位を印加するように構成され、前記機器は、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の高電圧絶縁装置（２４０、３００）を更に含み、前記高電圧絶縁装置は、前記静電ハウジングの片方（２２０）を前記静電ハウジングの他方（２３０）と接続し、前記静電ハウジングは、前記電気光学コラム（１００）用チャネルを形成するように、前記高電圧絶縁装置の前記中央開口部と結合されるように構成される開口部を含む、荷電粒子光学機器。
- 前記電気光学コラムは、高真空空間内に収容され、前記ピラー（３２０）は、前記高真空空間内に配置される、請求項１２に記載の機器。
- 前記第１エンドプレート（３１１）と前記第２エンドプレート（３１２）を接続し、前記複数のピラー（３２０）を囲む真空ケーシング（３１５）を含み、前記真空ケーシング（３１５）は、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとの間に配設される管状形の真空気密な絶縁リング（３１３）を含む、請求項１２又は１３に記載の機器。
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