KR20160086390A - 멀티-전극 스택 어레인지먼트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학 축(A)을 따라 하전 입자 빔을 조작하기 위한 복수의 적층된 전극들(71-80)을 포함하는 전극 스택(70)에 관한 것이다. 각각의 전극은 하전 입자 빔의 통과를 허용하기 위한 전극 어퍼처를 갖는 전극 바디를 포함한다. 전극 바디들은 상호 이격되며 전극 어퍼처들은 광학 축을 따라서 동축으로 정렬된다. 전극 스택은 축 방향(Z)을 따라 미리결정된 상호 거리들로 전극들(71-80)을 포지셔닝시키기 위한, 인접한 전극들의 각각의 쌍 사이의 전기적으로 절연성인 스페이싱 구조물들(89)을 포함한다. 제 1 전극 및 제 2 전극 각각은 하나 또는 그 초과의 지지 부분들(86)을 갖는 전극 바디를 포함하고, 각각의 지지 부분은 적어도 하나의 스페이싱 구조물(89)을 수용하도록 구성된다. 전극 스택은 제 1 전극 및 제 2 전극의 지지 부분들(86)뿐만 아니라 개재 스페이싱 구조물(89)을 함께 홀딩하도록 구성된 적어도 하나의 클램핑 부재(91-91c)를 갖는다.

Description

멀티-전극 스택 어레인지먼트 {MULTI-ELECTRODE STACK ARRANGEMENT}
[0001] 본 발명은 일반적으로 전극 스택, 하전 입자 빔 생성기, 및 하전 입자 리소그래피 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전극 스택에서 사용할 전극에 관한 것이다.
[0002] 반도체 산업에서, 높은 정확도 및 신뢰도를 갖는 더 작은 구조물들을 제조하는 것에 대한 지속적인(ever-increasing) 소망이 존재한다. 리소그래피는 그러한 제조 프로세스의 중요 부분이다. 마스크리스(mask-less) 리소그래피 시스템에서, 하전 입자 빔렛들은 패턴을 타겟 상으로 전사하기 위해 사용될 수 있다. 빔렛들은 원하는 패턴을 획득하기 위해 개별적으로 제어가능할 수 있다.
[0003] 상업적으로 실행가능해지도록, 하전 입자 리소그래피 시스템들은, 상당한 웨이퍼 스루풋 및 엄격한 에러 마진들에 대한 난제적 요구들을 충족시킬 수 있을 필요가 있다. 더 높은 스루풋은 더 많은 빔렛들, 및 그에 따른 더 많은 전류를 사용함으로써 획득될 수 있다.
[0004] 그러나, 더 많은 수의 빔렛들의 다루는 것은 더 많은 제어 회로에 대한 필요성을 초래한다. 동작 제어 회로는, 리소그래피 시스템 내에서 열을 야기할 수 있다. 또한, 전류의 증가는 리소그래피 시스템의 컴포넌트들과 상호작용하는 더 많은 하전 입자들을 초래한다. 리소그래피 시스템 내에서 하전 입자들과 시스템 컴포넌트들 사이의 충돌들은 각각의 컴포넌트들의 상당한 가열을 야기할 수 있다. 빔 조작 컴포넌트들의 결과적인 가열은, 리소그래피 프로세스의 정확도를 감소시키는 열적 변형들을 유도할 수 있다.
[0005] 많은 수의 빔렛들의 사용은 추가로, 빔렛들 사이의 입자간 상호작용들(예컨대, 쿨롱 상호작용들)로 인해 허용불가능한 부정확도의 위험성을 증가시킨다.
[0006] 입자간 상호작용들의 영향들은, 입자 소스와 타겟 사이의 경로를 단축시킴으로써 감소될 수 있다. 경로 단축은, 하전 입자들을 조작하기 위한 더 강한 전기장들을 사용함으로써 달성될 수 있으며, 그 전기장들은, 하전 입자 리소그래피 시스템의 다양한 전극들 간에 더 큰 전기 전위차들의 인가를 요구한다.
[0007] 더 강한 전기장들의 존재로, 입자 소스, 필드 전극들, 및 다른 빔 조작 엘리먼트들에서의 기계적 오정렬들(예를 들어, 기계적 공진들로 인한 오정렬)은 필드 정확도, 및 이에 따른 빔 프로세싱 정확도에 대해 큰 영향력을 가질 것이다.
[0008] 또한, 더 강한 전기장들로, 빔 조작 엘리먼트들의 기하학적 구성에서의 어떤 일시적 변경들은, 시스템의 구조적 무결성 및 달성가능한 정확도에 대해 해로운 영향력들을 가질 수 있는 전기 방전 위험을 증가시킨다.
[0009] 강한 전기장 조건들하에서도 높은 기계적 안정성을 제공하면서 다수의 하전 입자 빔렛들의 사용을 허용하는, 하전 입자 빔 생성기 및 리소그래피 시스템뿐만 아니라 이의 컴포넌트들을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
[0010] 따라서, 제 1 양상에 따르면, 광학 축을 따라 하전 입자 빔을 조작하기 위한 복수의 적층된 전극들 ―각각의 전극은 하전 입자 빔의 통과를 허용하기 위한 전극 어퍼처를 갖는 전극 바디를 포함하며, 전극 바디들은 실질적으로 광학 축과 병렬인 축 방향을 따라 상호 이격되며, 그리고 전극 어퍼처들은 광학 축을 따라 동축으로 정렬됨―, 및 본질적으로 전기적으로 절연성인 물질로 구성되며, 그리고 축방향을 따라 미리결정된 상호 거리들에 전극들을 포지셔닝시키기 위해 인접한 전극들의 각각의 쌍 사이에 배열되는 스페이싱 구조물을 포함하는 전극 스택이 제공된다. 제 1 전극 및 제 2 전극(71-80) 각각은 하나 또는 그 초과의 지지 부분들을 갖는 전극 바디를 포함한다. 각각의 지지 부분은 적어도 하나의 스페이싱 구조물을 수용하도록 구성된다. 전극 스택은, 중간에(in between) 적어도 하나의 스페이싱 구조물이 로케이팅되어 있는 상태로, 제 1 전극 및 제 2 전극의 각각의 지지 부분들을 함께 홀딩하도록 구성된 적어도 하나의 클램핑 부재를 갖게 형성된다.
[0011] 실린더형 좌표들이 하전 입자 빔 생성기의 공간 관계들을 설명하기 위해 본원에서 사용된다. 하전 입자들의 흐름의 거시적인 방향은 "축 방향"( Z')으로 지칭된다. 용어 "업스트림"은 하전 입자 흐름에 반대인 방향을 지정하기 위해 본원에서 사용된다. 대조적으로, 용어 "다운스트림"은 하전 입자 흐름에 따른 방향을 지정하기 위해 본원에서 사용된다. 본원의 예에서, 용어들 "업스트림" 및 "다운스트림"은 네거티브 축 방향(-Z) 및 포지티브 축 방향(Z)에 각각 대응한다. 축 방향(Z)에 수직한 빔 전류 밀도 분포의 중력의 중심(즉, 평균 포지션)은 소위 "광학 축(A)"을 정의한다. "방사상 방향(R)"은, 광학 축(A)으로부터 방사상으로 멀어짐을 포인팅하는 횡단 평면 내의 임의의 방향에 대응한다. "각 방향"은, 횡단 평면 내의 방사 포지션의 회전의 (극미한) 각도를 따라 포인팅한다.
[0012] 일 실시예에 따르면, 제 1 전극 및/또는 제 2 전극의 전극 바디는 디스크 형상 또는 편원 링 형상을 갖는다.
[0013] 일 실시예에 따르면, 제 1 전극 및 제 2 전극 중 적어도 하나는 전극 바디의 방사상 외부 둘레를 따라 3개의 지지 부분들을 포함하고, 3개의 지지 부분들은 전극 바디의 무게를 공동으로 지지한다.
[0014] 일 실시예에 따르면, 지지 부분들은 축 방향을 따라 전극 바디에 대한 지지 부분들의 편향을 방지하도록 충분히 견고하다.
[0015] 일 실시예에 따르면, 인접한 전극들의 전극 지지 부분들 및 삽입된 스페이싱 구조물들은 축 방향과 평행한 지지 컬럼을 정의하도록 축방향으로 정렬된다.
[0016] 추가 실시예에 따르면, 각각의 지지 컬럼은 지지 부분들 및 삽입된 스페이싱 구조물들을 함께 홀딩하기 위해, 각각의 클램핑 부재와 연결된다.
[0017] 각각의 지지 컬럼들에 대한 클램핑 부재들은, 필요한 경우 각각의 부품을 신속하게 교체 및/또는 재포지셔닝하는 것을 허용하는, 스페이싱 구조물들 및 콜리메이터 전극들의 스택을 조립 및 분해하기 위한 효율적인 분리가능 부착 메커니즘을 제공한다.
[0018] 일 실시예에 따르면, 지지 부분은 전극 지지 부재에 의해 대응하는 전극의 전극 바디에 방사상 이동가능한 방식으로 연결된다.
[0019] 추가 실시예에 따르면, 전극 지지 부재는 외부 전극 둘레를 따라 제공되며, 이로써 전극 지지 부분과 외부 전극 둘레 사이에 열 팽창 공간이 정의된다.
[0020] 일 실시예에 따르면, 전극 지지 부재는 제 1 단부에서 외부 전극 둘레에 연결되고 제 2 단부로 대응하는 전극 지지 부분에 연결되는 이동가능한 세장형 아암을 포함한다.
[0021] 추가 실시예에 따르면, 이동가능한 세장형 아암은, 축방향으로 전극 바디에 대한 대응하는 전극 지지 부분의 편향을 방지하면서, 방사상-각도 평면에서 전극 바디에 대한 대응하는 전극 지지 부분의 편향을 허용하는 플렉서블한 아암 내로우잉을 포함한다.
[0022] 또 다른 추가 실시예에 따르면, 플렉서블한 아암 내로우잉은 이동가능한 세장형 아암의 적어도 하나의 단부 부분 상에 포함된다.
[0023] 일 실시예에 따르면, 이동가능한 세장형 아암은 실질적으로 각도 방향을 따라 연장되며, 열 팽창 공간은 실질적으로 각도 방향을 따라 연장되는 슬롯을 형성한다.
[0024] 일 실시예에 따르면, 대응하는 지지 컬럼의 지지 부분들 및 스페이싱 구조물들은 축방향으로 정렬된 스루 홀들을 포함한다. 스루 홀들은 대응하는 클램핑 부재를 수용하는 보이드를 공동으로 정의하며, 클램핑 부재는 축 방향과 평행한 지지 컬럼 상에 압축력을 가하도록 프리텐셔닝된다.
[0025] 지지 부분들 및 스페이싱 구조물들의 정렬된 스루 홀들 내부에 컬럼 클램핑 부재의 수용(accommodation)은, 축방향으로 정렬된 스페이싱 구조물들 및 지지 부분들을 효율적으로 유지하는 강건한 클램핑 메커니즘을 산출하며, 방사상-각도 평면에서 컬럼의 폭이 비교적 작게 유지되게 보장한다(이는 콜리메이터 스택 내부에 정의된 보이드로부터 분자들의 제거 동안 펌핑 효율성을 개선시킬 수 있다).
[0026] 추가 실시예에 따르면, 스페이싱 구조물 및/또는 지지 부분의 스루 홀의 내부 직경은 실질적으로 클램핑 부재의 외부 직경보다 크다.
[0027] 또 다른 추가 실시예에 따르면, 클램핑 부재의 외부 직경과 스루 홀의 내부 직경의 차는, 한편으로는 클램핑 부재와 다른 한편으로는 스페이싱 구조물 및/또는 지지 부분 사이에 전기적 절연을 제공하기 위해 방사상 보이드가 개방된 상태에 있게 한다.
[0028] 일 실시예에 따르면, 제 1 전극 및/또는 제 2 전극의 전극 바디의 두께는, 축 방향을 따라 볼 때, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 전극간 거리의 크기 정도이다.
[0029] 제 2 양상에 따르면 그리고 상기 본원에서 설명된 효과들 및 장점들에 따라, 광학 축을 따라 하전 입자 빔을 생성하기 위한 빔 소스; 및 제 1 양상에 따른 스택 지지 시스템을 갖는 전극 스택을 포함하는 하전 입자 빔 생성기가 제공된다. 제 1 전극은 전극 스택의 업스트림 단부에 제공되고 빔 소스는 제 1 전극의 업스트림에 제공된다. 빔 소스 및 전극들의 전극 어퍼처들은 광학 축을 따라 동축으로 정렬된다.
[0030] 일 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 생성기는 입자 빔 콜리메이터로서의 동작을 위해 적응된다. 특히, 하전 입자 빔 생성기는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전기 전위차를, 그리고 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 추가 전기 전위차를 적용하도록 구성된다. 추가 전기 전위차는 전기 전위차보다 크다.
[0031] 추가 실시예에 따르면, 적어도 제 3 전극에는 냉각 액체를 전도하기 위한 냉각 도관이 제공된다.
[0032] 일 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 생성기는 전극 스택을 수용하기 위한 생성기 진공 챔버를 포함한다. 생성기 진공 챔버는 스택 지지 시스템의 돌출 지지 부분들을 통과하도록 적응되며, 돌출 지지 부분들이 생성기 진공 챔버의 외부에 그리고 외부 레퍼런스 프레임에 대하여 개별 지지 커넥션을 설정하도록 허용하는 챔버 어퍼처들을 포함한다. 하전 입자 빔 생성기는 개스킷들을 포함하며, 각각의 개스킷은 각각의 챔버 어퍼처와 대응하는 돌출 지지 부분 사이의 보이드를 실링하도록 적응된다.
[0033] 일 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 생성기는 빔 생성기 모듈로서 형성된다. 빔 생성기 진공 챔버는 하전 입자 리소그래피 시스템의 진공 챔버 내부에 제공된 캐리어 프레임에 삽입가능하고, 이 캐리어 프레임에 의해 지지 가능하며, 그리고 이 캐리어 프레임으로부터 제거가능하다.
[0034] 일 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 생성기는, 전극 스택의 업스트림 단부 상에 로케이팅되며, 그 내부에 빔 소스를 수용하도록 적응된 소스 챔버; 및 소스 챔버를 스택 지지 시스템상에서 직접 지지하기 위한 소스 챔버 지지 부재들을 포함한다.
[0035] 소스 챔버 지지 부재들은, 소스 챔버와 전극 스택 간의 직접적인 기계적 커플링을 방지하면서, 소스 챔버가 스택 지지 구조를 통해 외부 레퍼런스 프레임상에서 지지되는 것을 허용한다. 이 지지 구성은 콜리메이터 스택의 정렬시 소스 챔버의 압력-유도 변형들의 영향력들을 유리하게 감소시킬 수 있다. 반대로, 지지 구성은 소스 챔버의 기하학구조상에 전극 스택의 열적으로 유도되는 변형들의 영향력들을 유리하게 감소시킬 수 있다.
[0036] 제 3 양상에 따르면, 그리고 상기 본원에서 설명된 효과들 및 장점들에 따라, 타겟을 프로세싱하기 위한 하전 입자 리소그래피 시스템이 제공된다. 시스템은, 캐리어 프레임을 에워싸는 진공 챔버, 및 본 발명의 제 2 양상에 따른 하전 입자 빔 생성기를 포함한다. 빔 생성기는 캐리어 프레임에 의해 수용된다. 전극 스택은 3개의 스택 지지 부재들을 포함한다. 각각의 지지 부재는 제 1 단부에서 전극 스택의 중간 영역에, 그리고 제 2 단부에서 캐리어 프레임에 연결되어, 전극 스택을 캐리어 프레임 상에서 지지한다.
[0037] 제43 양상에 따르면, 그리고 상기 본원에서 설명된 효과들 및 장점들에 따라, 하전 입자 빔 생성기에서의 사용을 위해 적응되는 전극이 제공된다. 전극은 상부 표면 및 하부 표면이 제공된 링-형상의 전극 바디를 포함한다. 하부 표면 및 상부 표면은 측 표면을 통해 서로 연결되며, 외부 전극 둘레를 정의한다. 전극은 전극 둘레를 따라 3개의 지지 부분들을 포함한다. 각각의 지지 부분은 적어도 하나의 스페이싱 구조물을 수용하도록 구성된다.
[0038] 일 실시예에 따르면, 전극은, 외부 전극 둘레를 따라 3개의 방사상 이동가능한 전극 지지 아암들을 포함한다. 각각의 전극 지지 아암은 외부 전극 둘레를 대응하는 전극 지지 부분과 상호연결시키며, 이로써 전극 지지 부분과 외부 전극 둘레 사이에 열 팽창 공간이 정의된다.
[0039] 추가 실시예에 따르면, 전극 지지 아암은 일 단부에서 외부 전극 둘레에 연결되고 대향 단부로 전극 지지 부분에 연결되는 방사상 세장형 바디를 포함한다. 세장형 바디는 실질적으로 각도 방향을 따라 연장되며, 열 팽창 공간은 실질적으로 각도 방향을 따라 또한 연장되는 슬롯을 형성한다.
[0040] 일 실시예에 따르면, 전극은 모놀리식 전극 바디를 포함한다. 전극 바디는 바람직하게 캐스트 금속으로 만들어진다. 보다 바람직하게, 전극 바디의 캐스트 금속은 본질적으로 알루미늄으로 구성된다.
[0041] 알루미늄은, (콜리메이터 스택의 구성 및 내구성을 가능하게 하는) 경량의 물질이며, (하전 입자 빔 조작 애플리케이션들에서 유리한) 양호한 전기 컨덕턴스 및 비-자성 특성들을 가지며, 그리고 (하전 입자 빔 산란 및 충돌들에 의해 야기되는 열 에너지의 소산에 도움이 되는) 양호한 열 컨덕턴스를 갖는다.
[0042] 이제 첨부된 개략적 도면들을 참조하여 단지 예로써 실시예들이 설명될 것이며, 여기서, 대응하는 참조 부호들은 대응하는 부분들을 표시한다.
[0043] 도 1은 일 실시예에 따른 하전 입자 리소그래피 시스템의 사시도를 개략적으로 도시한다.
[0044] 도 2는 일 실시예에 따른 하전 입자 리소그래피 시스템의 진공 챔버의 정면도를 나타낸다.
[0045] 도 3은 일 실시예에 따른 빔 생성기의 개략적 측면도를 도시한다.
[0046] 도 4는 일 실시예에 따른 콜리메이터 전극 스택의 사시도를 도시한다.
[0047] 도 5는 일 실시예에 따른 콜리메이터 전극의 사시도를 도시한다.
[0048] 도 6은 일 실시예에 따른 콜리메이터 전극 스택의 개략적 측단면도를 도시한다.
[0049] 도 7a-7d는 실시예들에 따른 콜리메이터 전극들의 상단면도 및 측단면도를 도시한다.
[0050] 도 8은 일 실시예에 따른 빔 생성기의 상세 평면도를 도시한다.
[0051] 도 9-11은 다른 실시예에 따른 빔 생성기의 사시도들을 도시한다.
[0052] 도 12는 일 실시예에 따른 빔 생성기의 하부 부분의 측단면도를 도시한다.
[0053] 도 13은 일 실시예에 따른 콜리메이터 전극 스택에서의 지지 컬럼(column)의 측단면도를 도시한다.
[0054] 도 14는 일 실시예에 따른 콜리메이터 전극 스택 내의 냉각 도관들의 측단면도를 도시한다.
[0055] 도 15는 다른 실시예에 따른 콜리메이터 전극 스택에서의 지지 시스템을 도시한다.
[0056] 도면들은 오직 예시적인 목적들로만 의도되며, 청구항들에 의해 규정되는 바와 같은 범위 또는 보호를 제한하는 것으로 기능하지 않는다.
[0057] 단지 예로서 그리고 도면들을 참조하여 주어지는 본 발명의 특정한 실시예들의 설명이 후속된다.
리소그래피 시스템
[0058] 도 1은 리소그래피 시스템(10)과 같은 타겟 프로세싱 머신의 사시도를 개략적으로 도시한다. 그러한 리소그래피 시스템(10)은, 반도체 타겟(31)의 리소그래피 프로세싱(예컨대, 레지스트-커버된 반도체 기판 상에서의 구조물들의 생성)을 위해 적응된다. 리소그래피 시스템(10)은, 투사 컬럼(46)을 수용하기 위해 (하부 측에) 진공 챔버(30)를 포함하고, 그리고 전자 장비(22)를 수용하기 위해 (상부 측에, 즉, 진공 챔버(30) 위에 포지셔닝되는) 캐비닛(12)을 포함한다.
[0059] 캐비닛(12)은, 벽 패널들에 의해 정의되고 그리고 캐비닛(12)의 내부에 액세스하기 위한 개구(14)가 전면 측에 제공되는 폐쇄가능한 케이싱(closable casing)을 포함한다. 2개의 도어(door)들(15)이 개구(14)를 커버하기 위해 제공된다. 벽들 및 도어들은, 실링(sealing) 방식으로 폐쇄되어 공기가 캐비닛(12) 내에 들어가는 것을 방지할 수 있는 직육면체 형상을 정의한다. 캐비닛(12)은, 전자 장비(22)를 하우징하기 위한 선반들(20)을 보유하는, 측방향으로 이격된 랙(rack)들(18)을 인클로징(enclose)한다. 상단 측(32) 상에서, 진공 챔버(30)에는, 진공 챔버(30) 내부의 빔 투사 컬럼(46)으로부터 나오는 도관들/케이블들(26)을 캐비닛(12) 내부의 전자 장비(22)로 통과시키기 위한 액세스 포트들(36)을 갖는 인터페이스 벽(35)을 포함하는 리세스된(recessed) 섹션이 제공된다.
[0060] 진공 챔버(30)는 타겟(31) 및 투사 컬럼(46)을 수용하도록 배열된다. 진공 챔버(30)는, 자신 내부에 진공 환경(통상적으로, 10-3 bar 또는 더 낮음)을 유지하도록 구성되는 진공 케이싱(39)(외부 층)을 포함한다. 진공 케이싱(39) 내부에는, 지지 케이싱(40)(개재 층), 및 캐리어 프레임(42)(최내부 영역)을 갖는 캐리어 케이싱(41)이 제공된다. 투사 컬럼(46)은, 캐리어 케이싱(41) 내부 상의 캐리어 프레임(42)에 의해 지지된다. 투사 컬럼(46)은, 타겟(31)을 프로세싱하기 위해 사용되는 다수의 프로세싱 빔렛들(47)을 생성 및 조작하도록 구성된다. 투사 컬럼(46)은 다양한 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예시적인 엘리먼트들은, 하전 입자 빔으로부터 복수의 빔렛들을 형성하기 위한 어퍼처 어레이, 빔렛들을 패터닝하여 변조된 빔렛들을 형성하기 위한 빔렛 변조기, 및 변조된 빔렛들을 타겟(31)의 표면 상에 투사하기 위한 빔렛 투사기일 수 있다.
[0061] 도 2는 하전 입자 리소그래피 시스템(10)의 실시예의 간략화된 개략적 도면을 도시한다. 그러한 리소그래피 시스템들은 예컨대, 미국 특허 번호 제 6,897,458호; 제 6,958,804호; 제 7,019,908호; 제 7,084,414호; 제 7,129,502호; 제 8,089,056호 및 제 8,254,484호; 미국 특허 출원 공보 제 2007/0064213호; 제 2009/0261267호; 제 US 2011/0073782호; 제 US 2011/0079739호 및 제 US 2012/0091358호에서 설명되며, 이들 전부는 본 발명의 소유자에게 양도되었으며, 이들 전부는 그에 의해 그 전체가 인용에 의해 포함된다.
[0062] 도 2는 타겟 프로세싱 시스템(10)의 진공 챔버(30)의 정면도를 나타낸다. 하전 입자 빔 생성기(50)를 갖는 투사 컬럼(46)은, 진공 챔버(30) 내부 상의 캐리어 프레임(42)에 의해 수용된다. 하전 입자 빔 생성기(50)는, 하전 입자 리소그래피 시스템(10)의 진공 챔버(30) 내부의 캐리어 프레임(42)에 삽입가능하고 그리고 그로부터 제거가능한 빔 생성기 모듈로서 형성된다. 캐리어 케이싱(41) 및 캐리어 프레임(42)은, 서스펜션(suspension) 베이스(43)에 연결되는 서스펜션 부재들(44)(예컨대, 리프 스프링(leaf spring)들)에 의해 지지 케이싱(40) 내에 이동가능하게 서스펜딩(suspend)되며, 서스펜션 베이스(43)는 차례로, 고정되었지만 측방향으로 힌지가능한(hingeable) 복수의 서스펜션 로드(rod)들(45)에 의해 캐리어 케이싱(41)과 이동가능하게 상호연결된다.
[0063] 하전 입자 빔(54)은, 하전 입자 빔 생성기(50)에 의해 생성되며, 후속하여, 투사 컬럼(46)에서 제공되는 다양한 광학 엘리먼트들에 의해 조작된다.
[0064] 용어 "굴절"은 일반적으로, 빔의 편향 부분들의 동작을 표시하기 위해 본원에서 사용된다. 용어 "콜리메이팅"은, 빔의 다양한 부분들을 더 평행하게 하는 동작을 표시하기 위해 본원에서 사용된다.
제 1 빔 생성기 실시예
[0065] 도 3은 일 실시예에 따른 빔 생성기 모듈(50)의 개략적 단면도를 도시한다. 단면도는, 축-방사상 평면에서 정의되는데, 즉, 축 방향(Z) 및 방사상 방향(R)에 의해 걸쳐 있다.
[0066] 도 3에서, 빔 생성기(50)를 구성하는 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 모듈들을 인클로징하는 빔 생성기 챔버(51)가 도시된다. 빔 생성기(50)는, 하전 입자 빔 소스(52), 콜리메이터 스택(70), 및 빔 생성기 챔버(51) 내부에 진공을 생성하기 위한 진공 펌프들(122, 123)(진공 펌프(122)만이 도시됨)을 포함한다.
[0067] 빔 소스(52)는 빔 소스 진공 챔버(53) 내에 수용되고, 빔 소스 진공 챔버(53)는 차례로, 빔 생성기 챔버(51) 내에 로케이팅된다. 빔 소스(52)는, 콜리메이터 스택(70)의 상단 측에 고정되고, 광학 축(A)을 따라 하전 입자 빔(54)을 생성하도록 구성된다. 빔 소스 챔버(53)는 소스 진공 펌프 유닛들(120)을 인클로징하며, 이는, 빔 소스(52) 근처에 국부적으로 초저(ultra-low) 진공이 생성되게 하여, 빔 소스의 방사 방출 효율성을 개선하고 빔 소스의 유효 방사 수명을 연장시킨다.
[0068] 하전 입자 소스(52)에 의해 생성되는 하전 입자 빔(54)은 처음에, 광학 축(A)을 따라 이동하면서 방사상으로 밖으로 발산되는 특성들을 가질 수 있다. 그 후, 콜리메이터 전극 스택(70)은 하전 입자 빔(54)의 부분들을 선택적으로 굴절시키도록 기능하며, 그에 의해 빔을 콜리메이팅하는데, 즉, 빔 분포의 다양한 부분들이 광학 축(A)을 따라 더 큰 공통-선형성(co-linearity)을 가지면서 다운스트림으로 이동되게 한다.
[0069] 콜리메이터 스택(70)은, 전기적으로 절연성인 물질로 이루어지는 스페이싱 구조물(89)에 의해 축 방향(Z)를 따라 상호 배치되는, 콜리메이터 전극들(71-80)의 축방향으로 배열된 스택(즉, 시퀀스(sequence))을 포함한다. 콜리메이터 전극들(71-80)은, 편평한 링-형상 바디들(81)에 의해 형성되며, 이들 각각은 전극 어퍼처(82)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 링-형상 바디들(81)은 광학 축(A)을 따라 동일한 거리들(Hd)에 배치되며, 전극 어퍼처들(82)은 광학 축(A)을 따라 동축으로 정렬된다. 전극 바디들(81)은 바람직하게는, 전기적으로 전도성이고 기계적으로 강성인 물질로 이루어진다. 충분한 전기 전도성은, 콜리메이터 전극들(71-80)의 각각의 개별 표면에 대해 균일하게 분포된 전하의 용이한 적용을 가능하게 한다. 충분한 기계적 강성은, 콜리메이터 전극들(71-80)이 고정된 공간적 구성을 유지하게 하며, 그에 따라, 입자 빔(54)의 생성 동안 정상 전위차들을 지속시키게 한다. 바람직하게, 전극들(71-80)은 알루미늄으로 이루어진다. 알루미늄은 양호한 전기 컨덕턴스 및 비-자성 특성들을 갖는 경량의 물질이며, 이는 또한, 하전 입자 빔 생성 동안 축적되는 열 에너지를 방산시키기 위한 충분한 열 컨덕턴스를 제공한다.
[0070] 복수의 콜리메이터 전극들(71-80) 및 스페이싱 구조물(89)의 동축으로 정렬된 전극 스택(70)으로의 형성은, 광학 축(A)을 따라 상이한 포지션들에서 콜리메이터 스택(70) 내의 전기장 분포를 최적화할 가능성을 제공한다. 복수의 분리된 콜리메이터 전극들(71-80)의 사용은 비교적 경량의 설계를 허용한다.
[0071] 수직 방향(Z)에 따른 콜리메이터 전극들(71-80)의 두께들(H1, H5, He)은, 상당한 열적 스트레스들 하에 있다 하더라도, 빔 생성 동안 전극 보디(81)의 충분한 구조적 무결성(integrity)을 보장하면서 개별 전극 바디들(81) 내부 상에 액체 도관(105)을 수용하기에 충분할 수 있다.
[0072] 콜리메이터 스택(70)의 최상측 콜리메이터 전극(71)(즉, 스택(70)의 업스트림에서 하전 입자 빔(54)이 첫 번째로 직면하고 그 하전 입자 빔에 의해 가로질러 지는 콜리메이터 전극(71))은 분기 곡선형 어퍼처를 포함한다. 콜리메이터 스택(70)의 마지막 콜리메이터 전극(80)(즉, 광학 축(A)을 따라 다운스트림에서 하전 입자 빔(54)이 마지막에 직면하는 콜리메이터 전극)은 상대적으로 작은 내부 두께(H10)를 갖는다. 도 6을 참조하여 스택의 전극 특성들이 추가로 논의된다.
[0073] 콜리메이터 전극들(71-80)은 전기적으로 절연성인 스페이싱 구조물(89)에 의해 서로에 대해 이격된다. 스페이싱 구조물(89)은, 전극들(71-80) 간의 최소 거리(Hd)를 정의하며, 이는, 빔 생성 동안 전극들 간에 인가될 비교적 큰 전위차들(대략적으로 밀리미터당 킬로볼트의 전위차들)에서라 하더라도, 인접 전극들 간의 전기 방전의 발생을 방지한다.
[0074] 스페이싱 구조물(89)은, 고정된 전극들 간의 거리들을 유지하고 그리고 전극들이 전기적으로 연결되는 것(즉, 등전위면들이 되는 것)을 회피하기 위해, 기계적 압축에 대해 또한 높은 저항을 갖는 전기적으로 절연성인 물질로 이루어진다. 스페이싱 구조물(89)은, 예컨대, 세라믹으로 이루어질 수 있다. 바람직하게, 각각의 스페이싱 구조물(89)은 한 쌍의 인접 콜리메이터 전극들 사이에 제공된다. 적절하게 정의된 전극간 스페이싱(Hd)을 유지하면서, 3개의 그러한 스페이싱 구조물(89)이 각각의 쌍의 인접 콜리메이터 전극들 사이에 제공되어, 각각의 인접 콜리메이터 전극마다 하나씩 2개의 안정한 3-포인트 지지 평면들을 제공한다.
[0075] 콜리메이터 스택(70)은, 3개 면들 상에서 스택(70)을 둘러싸는 지지 레그들(93) 및 지지 돌출부들(92b)에 의해 빔 생성기 챔버(51) 내에서 서스펜딩된다. 지지 레그들(93)은, 외부 레퍼런스 프레임(예컨대, 캐리어 프레임(42))에 대해 콜리메이터 스택(70)을 고정시키는데 사용된다.
[0076] 도 7a-7d와 함께, 냉각 어레인지먼트(예컨대, 엘리먼트들(110-114 및 116-119)을 포함함)의 실시예들이 본원에서 후술된다.
제 1 콜리메이터 전극 스택 실시예
[0077] 도 4는 일 실시예에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)의 사시도를 도시한다. 이러한 실시예는, 축 방향(Z)에서 광학 축(A)을 따라 전파하는 전자 빔(54)을 형상화하기 위한 10개의 콜리메이터 전극들(71-80)을 포함한다.
[0078] 제 1 콜리메이터 전극(71)은, 하전 입자 빔 소스(52)를 그 상단 측에서 제 1 콜리메이터 전극(71)에 고정시키기 위한 소스 맞물림 부재들, 및 생성된 하전 입자 빔(54)의 광학 축(A)을 콜리메이터 어퍼처의 중심선과 정렬시키기 위한 소스 정렬 부재들을 포함한다.
[0079] 선택된 콜리메이터 전극들(71-74, 76-80) 각각은 외부 전극 둘레(perimeter)를 따라 3개의 지지 부분들(86)을 포함한다. 각각의 지지 부분(86)은 일측에 스페이싱(spacing) 구조물(89)을 수용하고, 가능하게는 반대측 상에 다른 스페이싱 구조물(89)을 수용한다. 이 실시예에서, 스페이싱 구조물들(89)은 전극 지지 부분들(86)을 지지하거나 전극 지지 부분들(86)에 의해 지지되는 평평한 단부 표면들을 가진 실린더형 물체(object)들에 의해 형성된다. 균일한 직경들을 가진 실린더형 스페이싱 구조물들(89)은 여러번 제조하기 쉽고, 이는 콜리메이터 스택(70)의 구성 및 유지관리를 가능하게 한다. 게다가, 실린더형 스페이싱 구조물들(89)의 둥근 모양은 전극 콜리메이터 스택(70) 내의 전기장에 대해 스페이싱 구조물들의 섭동 효과들을 감소시키는 것을 돕는다. 콜리메이터 스택(70)의 구성은 추가로 균일한 미리 결정된 스페이서(spacer) 높이(Hs)를 가진 스페이싱 구조물들(89)을 제조함으로써 가능해지고 표준화된다. 이것은 모든 콜리메이터 전극들(71-80)이 축 방향(Z)을 따라 동일한 미리 결정된 상호 거리들(Hd)에 걸쳐 효과적으로 정렬 및 이격되게 한다.
[0080] 도시된 실시예에서, 그런 전기적으로 절연성인 실린더형 스페이싱 구조물들(89) 중 3개는 전극들의 각각의 인접한 쌍 사이에 배열된다. 3개의 스페이싱 구조물들(89)은 방사상으로 그리고 각지게 동일하게 이격된 삼각대(tripod)를 형성하고, 즉 각각의 스페이싱 구조물(89)은 광학 축(A)으로부터 동일한 반경 거리에 로케이팅되고, 그리고 3개의 스페이싱 구조물들(89)은 광학 축(A)을 중심으로 상호 180°각도로 이격된다. 결과적인 3-포인트 지지는 콜리메이터 전극들이 안정된 방식으로 그들 개별 횡단 평면들을 따라 운반되게 하고, 그리고 높은 정확도(통상적으로 10 마이크로미터 미만의 최대 정렬 에러를 가짐)로 전극 정렬을 허용한다. 동일한 반경 및/또는 각도 간격은 필수적인 것이 아니지만, 정확한 콜리메이터 정렬을 가능하게 하는 바람직하고 강건한 어레인지먼트를 생성한다.
[0081] 인접한 콜리메이터 전극들의 전극 지지 부분들(86) 및 개재된(interposed) 스페이싱 구조물들(89)은 축 방향(Z)과 평행하게 지향된 지지 컬럼(column)들(90)을 정의하기 위하여 축방향으로 정렬된다. 3개의 지지 컬럼들(90)이 본 실시예에서 정의된다.
[0082] 지지 컬럼들(90)에는 각각, 지지 부분들(86) 및 개재된 스페이싱 구조물들(89)을 함께 홀딩하기 위하여, 클램핑 부재들(91a, 91b)이 제공된다. 레저(ledger)들(91a)은 지지 컬럼들(90)의 축 극단(extremity)들에 제공된다. 레저들(91a)은 로드(rod) 단부들에서 레저들(91a)을 연결하는 2개의 프리텐셔닝(pre-tension)된 로드들(91b)에 의해 축 방향(Z)을 따라 함께 풀링된다. 클램핑 부재들(91a, 91b)은, 콜리메이터 전극들(71-80) 및 스페이싱 구조물들(89)이 상호 고정된 포지션들로 축방향으로 압축될 수 있는 강건한 클램핑 메커니즘을 제공하기 위하여 충분한 인장 강도를 가진 단단한 물질로 만들어진다. 각각의 프리텐셔닝된 로드(91b)에는, 콜리메이터 스택(70)과 개별 프리텐셔닝된 로드(91b) 사이의 상이한 열 팽창을 수용하기 위하여, 내로우잉(narrowing)(91c)이 제공될 수 있다. 클램핑 부재들(91a, 91b)은 바람직하게, 하전 입자 빔(54)에 의해 생성된 자기장들에 대한 섭동하는 필드 응답들의 생성을 회피하기 위하여, 비자성 물질로 만들어진다. 상기 도면에서, 클램핑 부재들(91a, 91b)은 바람직하게 티타늄으로 만들어진다.
[0083] 콜리메이터 전극 스택(70)은 3개의 스택 지지 레그(leg)(93)들을 포함한다. 각각의 지지 레그는 콜리메이터 스택(70)의 중간 영역(75a)에 연결된다. 지지 레그들(93)은 외부 레퍼런스 프레임에 관하여 콜리메이터 스택(70)을 지지하기 위하여 협력한다. 외부 레퍼런스 프레임은 예컨대, 도 1에 도시된 하전 입자 리소그래피 시스템(10)의 진공 챔버(30) 내에 서스펜딩된 캐리어 프레임(42)일 수 있다.
[0084] 빔 생성 동안, 기계적 공진들은 외부 소스들로부터(예컨대, 캐리어 프레임(42)을 통하여 콜리메이터 스택(70)에 도달하는 바닥 진동들로부터, 그리고 콜리메이터 전극들(71-80)의 냉각 도관들(105)을 통하여 펌핑되는 냉각 액체에서 발생하는 흐름 변동들로부터) 콜리메이터 스택(70) 내에 유도될 수 있다. 중간 영역(75a)에 지지 레그들(93)의 연결을 통해 콜리메이터 스택(70)을 지지함으로써, 유도된 기계적 공진들에 참여하는 스택 부분들의 길이들 및 무게들은 감소된다.
[0085] 유도된 기계적 공진들은 선형 운동, 회전 운동, 또는 이 둘 다에 관련될 수 있다. 유효 스택 길이들을 감소시킴으로써, 축 방향(Z)에 수직인 편향들에 대한 유효 선형 스프링 상수가 증가되는데, 이는 더 짧은 컬럼들(90)이 컬럼들을 더 강하기 만들기 때문이다. 강한 컬럼들은 스택내 전극들(71-80)의 횡단 편향 응답을 감소시킨다. 강한 컬럼들(90)로 인해, 전극들(71-80)은 서로에 관하여 덜 진동할 것이고, 따라서 환경에 관하여 덜 진동하고, 이는 궁극적으로 빔 투사 정확도를 개선할 수 있다.
[0086] 게다가, 스택의 수직 무게 중심에서 대략 중간에 스택을 맞물림으로써, 전체적으로 그리고 횡단 평면의 회전 축들을 중심으로 스택에 대한 관성 모멘트들이 감소되고, 이는 또한 외부적으로 구동되는 저주파 토크 발진들에 대해 전체적으로 스택의 회전 편향 응답을 감소시킨다.
[0087] 도 4에 도시된 실시예에서, 콜리메이터 스택(70)의 중간 영역(75a)(즉, 수직 무게 중심)은 콜리메이터 스택(70)의 중간 콜리메이터 전극(75)에 대응하도록 선택된다. 여기서, 중간 전극(75)은 소스(52)(도 4에 도시되지 않지만 도 3에 도시됨)로부터 다운스트림으로 카운팅된 제 5 콜리메이터 전극(75)에 의해 형성된다. 여기서 중간 전극으로서 제 5 전극에 대한 선호도(예컨대 제 6 전극(76)에 대조하여)는 스택(70)에 대한 더 두꺼운 제 1 전극(71) 및 소스(52)의 부가적인 무게들에 관련된다.
[0088] 중간 콜리메이터 전극(75)은 외부 전극 주변을 따라 3개의 스택 지지 돌출부들(92b)이 제공되는 전극 바디(92a)를 포함한다. 중간 전극(75)의 외부 둘레를 따라 방사상으로 연장되는 스택 지지 돌출부들(92b)은 예컨대 중간 전극(75)의 유니바디(unibody) 캐스팅(casting)을 통하여 쉽게 제조될 수 있는 강건한 지지 구성을 제공한다. 전극 바디(92a) 및 돌출부들(92b)은 콜리메이터 전극 스택(70)의 총 무게(W)를 공동으로 지지하기에 충분한 기계적 강도를 가진다. 각각의 스택 지지 레그(93)는 개별 스택 지지 돌출부(92b)에 연결된다.
[0089] 대안적인 실시예들(도시되지 않음)에서, 지지 레그들(93)은 외부 레퍼런스 프레임과 밸런싱된 지지 연결을 수립하기 위하여 (중간 콜리메이터 전극(75)에 대안으로 또는 부가적으로) 지지 컬럼들(90)의 스페이싱 구조물들(89)과 맞물릴 수 있다.
[0090] 도 4의 실시예에서, 각각의 스택 지지 레그(93)는 지지 레그를 중간 스택 영역(75a)에 연결하기 위하여(예컨대, 돌출부(92b)를 지지하기 위하여) 레그 조인트(94)를 포함한다. 추가로, 각각의 스택 지지 레그(93)는 지지 레그(93)를 외부 레퍼런스 프레임에 연결하기 위하여 레그 베이스(95)를 포함한다. 레그 베이스(95) 근처에서, 스택 지지 레그(93)는 적어도 부분적으로 대각 방향들로 지향된 별도의 레그 부재들(93a-93b)을 가진 삼각형 지지 구조를 가진다. 레그 부재들(93a-93b)은 기계적으로 단단하지만 전기적으로 절연성인 물질로 만들어진다. 이들 레그 부재들(93a-93b) 위 및 아래에서, 각각의 지지 레그(93)는 레그 조인트(94)가 레그 베이스(95)에 관하여 방사상 방향(R)으로 변위되게 하기 위한 2개의 방사상 편향 부분들(96a-96b)을 포함한다. 도 4의 실시예에서, 방사상 편향 부분들(96a-96b)은 플렉서블한 좁은 중간 영역을 형성하는 곡선형 I-프로파일을 가진 단면을 가진 빔들을 포함한다. 각각의 빔은 (로컬) 방사상 방향에 실질적으로 수직으로 배향되어, 로컬 각도 방향에서는 기계적 강성을 유지하면서, 로컬 방사상 축 평면 내에서만 플렉싱한 I-프로파일이 가능해진다. 레그 조인트들(94)과 대응하는 레그 베이스들(95) 사이의 허용된 방사상 변위들은 예컨대 빔 생성 동안 레그 베이스들(95)에 관하여 중간 스택 영역(75a)(예컨대, 중간 전극(75))의 방사상으로 지향된 열적 변형으로부터 발생할 수 있다. 중간 콜리메이터 전극(75)은 빔 생성 동안 비교적 높은 포지티브 전기 전위로 유지될 것으로 예상되고, 이것은 이런 중간 전극(75) 상에 다수의 이차/후방산란 전자 충격을 초래할 것이다. 결과적인 가열은 콜리메이터 전극(75)의 방사상 팽창을 유발할 것이지만, 외부 레퍼런스 프레임은 그런 열적 변형을 경험하지 않을 것이다. 차등적 방사상 변형은 방사상 편향 부분들(96a, 96b), 및 이들 편향 부분들(96a, 96b) 사이의 레그 부재들(93a-93b)의 방사상 틸팅(tilting)에 의해 효율적으로 수용될 수 있다.
[0091] 대안적인 실시예들(도시되지 않음)에서, 지지 시스템은 또한 상이하게 형상화될 수 있다. 예컨대, 부가적인 레그 세그먼트들은 예컨대 A-모양 지지 레그들을 형성하기 위하여, 레그 부재들(93a-93b)을 가진 삼각형 구조들 위 및/또는 아래에 포함될 수 있다. 추가로, 방사상 편향 부분들(96a-96b)은 상이하게 형성될 수 있고, 예컨대 상이한 단면 프로파일을 가진다.
[0092] 다양한 실시예들에 따라, 외부 레퍼런스 프레임(예컨대, 캐리어 프레임(42))은 하향 축 방향(Z)(지지 레그들(93) 상에 가해지는 압축 스트레스들; 도 4에 도시됨), 상향 축 방향 -Z(지지 부재들(93) 상에 가해지는 인장 스트레스들; 도시되지 않음), 방사상 방향(R)(지지 부재들(93) 상의 벤딩(bending) 스트레스들; 도시되지 않음), 또는 이들의 결합들 중 임의의 방향으로 지향될 수 있는 지지 부재들(93)을 통하여 중간 영역(75a)에서 전극 스택(70)을 지지할 수 있다.
콜리메이터 전극
[0093] 도 5는 중간 콜리메이터 전극(72-74, 76-79)의 실시예의 사시도를 도시한다. 중간 콜리메이터 전극(72-74, 76-79)은 전기적으로 전도성이고 기계적으로 단단한 물질로 만들어진 평평한 전극 바디(81)에 의해 형성되고, 콜리메이터 어퍼처(aperture)(82)는 평평한 바디(81)에 중심에 제공된다. 콜리메이터 어퍼처(82)는 실질적으로 축 방향(Z)을 따라 보여질 때 원형이고, 내부 어퍼처 직경(
Figure pct00001
)을 정의한다. 추가로, 원형 어퍼처(82)는 각도 방향(
Figure pct00002
)을 따른 단면(축-방사상 평면의 단면)에서 보여지는 둥근(즉, 곡선형 트리밍(trimmed)됨) 어퍼처 둘레(82a)를 가진다. 둥근 어퍼처 둘레(82a)는 어퍼처 둘레(82a)를 따라 높은 로컬 전기장 집중화들을 회피하는 것을 돕는다. 둥근 어퍼처 둘레들(82a)은 밀리미터 당 5 킬로볼트 초과의 로컬 전기장 강도들의 생성을 회피하도록 성형화될 수 있다.
[0094] 콜리메이터 전극(71-80)은 외부 전극 둘레(85)를 따라 3개의 지지 부분들(86)을 포함한다. 각각의 지지 부분(86)은 일 측에 하나의 스페이싱 구조물(89)(예컨대, 제 1 및 마지막 전극들(71, 80)에 대해) 또는 각각의 측에 스페이싱 구조물들(89)(예컨대, 개재 전극들(72, 73, 74, 76, 77, 78, 79)을 수용하도록 구성된다.
[0095] 콜리메이터 전극(71-80) 사이의 스페이싱 구조물들(89)은 바람직하게 축 방향(Z)을 따라 동일한 높이들(Hs)을 가진다. 동일한 높이를 가진 스페이싱 구조물들(89)은 스페이서들(89)뿐만 아니라 콜리메이터 전극들(예컨대, 하기 논의되는 중간 냉각 도관들) 사이에 부착될 다른 구조물들에 대해 제조 표준화를 가능하게 한다. 바람직하게, 스페이서 높이(Hs)는 콜리메이터 어퍼처 둘레(82a)로부터 인근 스페이서(89)의 측방 표면으로 최단 방사상 거리(ΔR1)의 1/3보다 작다. 스페이서 구조물들(89)의 존재로 인해 콜리메이터 어퍼처(82)에서의 전기장 섭동들은 이에 의해 무시 가능한 레벨들로 감소된다.
[0096] 콜리메이터 전극(71-80)에는 전극 플레이트 바디(81)의 외부 전극 둘레(85)를 따라 3개의 전극 지지 아암들(87)이 제공된다. 3개의 전극 지지 아암들(87)은 바람직하게 (각도 좌표를 따라 동일한 거리들에서) 외부 전극 둘레(85) 주변에 균등하게 이격되게 분포된다. 전극 지지 아암들(87)은 외부 둘레(85)를 따라 방사상으로 다소 돌출되며, 실질적으로 각도 방향(Φ)을 따라 연장된다. 각각의 전극 지지 아암(87)은, 하나의 원단부 상에서 플렉서블한 아암 내로우잉(87b)을 통해 전극 바디(81)의 외부 둘레(85)에 연결되는 적어도 하나의 단단한 아암 부분(87a)을 포함할 수 있다. 각각의 전극 지지 아암(87)은 자신의 반대편 원단부 상에서, 대응하는 전극 지지 부분(86)에 연결될 수 있다. 각각의 전극 지지 부분(86)은 원형 플랫폼에 의해 형성될 수 있다. 제 2 플렉서블한 아암 내로우잉(87c)은 단단한 아암 부분(87a)과 전극 지지 부분(86) 사이에 제공될 수 있다. 단단한 아암 부분(87a) 및 플렉서블한 아암 내로우잉들(87b-87c)은 바람직하게, 축 방향(Z)에서 콜리메이터 전극을 지지하기 위한 충분한 기계적 강성/강도를 제공하기 위해, 대응하는 콜리메이터 전극의 높이와 동일한 또는 적어도 필적하는 높이를 축 방향을 따라 갖는다. 플렉서블한 아암 내로우잉들(87b-87c) 각각에 제공된 내로우잉은 대부분, 방사상-각도 평면의 방향으로 정의되고, 더 바람직하게는 (로컬) 방사상 방향(R)을 따라 지향된다. 이러한 실시예에서, 플렉서블한 아암 내로우잉들(87b-87c)은, 방사상-각도 평면에서 전극 바디(81)에 대해 대응하는 전극 지지 부분(86)의 변형 및 플렉싱을 주로 허용하는 반면 축 방향(Z)에서는 전극 바디(81)에 대해 대응하는 전극 지지 부분(86)의 플렉싱을 방지하는 리프 스프링들을 효과적으로 형성한다. 각각의 전극 지지 아암(87)은 전극 지지 바디(81)와 전극 지지 아암(87) 사이에 열 팽창 슬롯(88)을 정의한다. 열 팽창 슬롯(88)은 또한, 방사상-각도 평면에서 그리고 실질적으로는 각도 방향(Φ)을 따라 연장된다.
[0097] 열 팽창 공간(88)뿐만 아니라 자신의 하나 또는 그 초과의 플렉서블한 아암 내로우잉들(87b-87c)을 가진 방사상 이동가능한 아암(87)은, 전극 바디(81)가 방사상-각도 평면에서 그리고 더 구체적으로는 방사상 방향(R)에서 대부분 변형(팽창/수축)되는 것을 가능하게 하는 한편, 인접한 콜리메이터 전극들의 대응하는 지지 부분들(86)과 축방향으로 정렬된 지지 부분들(86)을 유지한다. 콜리메이터 전극 스택(70)의 사용 동안, 콜리메이터 전극들(71-80)이 상이한 전기 전위 값들로 유지되고, 그리고 상이한 양들의 (2차/후방산란) 전자 방사 및 결과적인 열 에너지를 수신할 것이 예상된다. 이동가능한 아암들(87) 및 팽창 공간들(88)은, 하전 입자 빔(54)의 생성 및 콜리메이션 동안 발생하는 전극들(71-80)의 가변적이고 상이한 열적으로 유도되는 방사상 변형들을 효율적으로 수용하며, 이에 의해, 지지 컬럼들(90)(도 4 참조)은 축 방향(Z)을 따라 상호간에 정렬되어 유지된다.
[0098] 도 4에 도시된 실시예에서, 중간 콜리메이터 전극(75) 및 인접한 개재 콜리메이터 전극들은 빔 생성 동안 큰 포지티브 전기 전위들을 겪도록 설계된다. 또한, 스택(70)의 마지막 전극(80)은 상당한 전기 전위(대략 +0.5 내지 +1.5 킬로볼트)를 겪도록 설계된다. 이러한 전극들 중 임의의 전극이 2차 전자들 및 후방산란된 전자들 상에 가할 결과적인 상당한 인력들은 상당한 전자 충돌 및 흡수, 및 그러므로 상당한 열 생성을 발생시킬 것이다. 예컨대, 중간 콜리메이터 전극(75)의 방사상 팽창은, 전극 지지 컬럼들(90)이 방사상으로 외부로 이동하도록 힘을 가할 것이며, 이는 다른 콜리메이터 전극들의 지지 부분들(86)을 외부로 밀 것이다. 그러나, 나머지 콜리메이터 전극들 상에 제공된 방사상 이동가능한 지지 아암들(87)은 이러한 방사상 팽창을 수용하고, 이에 의해, 모든 전극들(71-80)이 동축으로 정렬되는 것을 유지할 것이다.
전기 전위들을 인가
[0099] 도 6은 실시예에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)의 개략적 측단면도를 도시한다. 콜리메이터 전극 스택(70)은 10개의 콜리메이터 전극들(71-80)을 포함하며, 제 5 콜리메이터 전극(75)은 중간 콜리메이터 전극을 구성한다. 도시된 단면은 단지 개략적으로, 콜리메이터 전극 스택(70)의 이러한 실시예의 몇몇 특징적 디멘션들만을 도시한다. 이러한 실시예의 많은 구성 세부사항들은 간략성을 위해 생략된다(예컨대, 콜리메이터 어퍼처들의 상세한 형상들, 전극 지지 부분들, 및 스페이싱 구조물이 도시되지 않음).
[00100] 일반적으로, 동축으로 배열된 콜리메이터 전극 스택(70)을 형성하기 위해 구조들(89)을 이격시킴으로써 분리된 다수의 콜리메이터 전극들(71-80)의 사용은, 광학 축(A)을 따라 상이한 포지션들에서의 콜리메이터 스택(70)의 전기장 분포를 최적화하기 위한 가능성을 제공한다. 적어도 5개의 인접한 콜리메이터 전극들 사이의 전기 전위차들의 단계적 변화는, 축 방향(A)을 따라 비교적 평활하게 가변되는 전기장 분포를 발생시킨다. 5개 또는 그 초과의 콜리메이터 전극들을 포함하는 전극 스택은, 복수의 네거티브 전기장 최소치들뿐만 아니라 복수의 포지티브 전기장 최대치들을 가질 수 있는 전기장 분포의 발생을 허용하고, 그러므로 하전 입자 빔(54)을 콜리메이팅하는 것뿐만 아니라 하전 입자 빔(54)의 구면 수차들을 감소시키는 것 양쪽 모두를 할 수 있는 전기장들을 발생시키기 위한 충분한 자유도들을 산출한다. 특정 애플리케이션을 위해 바람직한 빔 특징들을 찾는 것은, 적용되는 전기 전위 값들의 변화를 통한 멀티-콜리메이터 전극 스택을 이용하여 용이하게 달성된다.
[00101] 본 발명자들은, 일 특정 실시예에서, 콜리메이터 스택(70)의 10개의 콜리메이터 전극들(71-80)의 사용이, 한편으로는 축 방향(Z)을 따라 비교적 점진적인 전기 전위 분포를 생성하기 위한 자유도들과, 다른 한편으로는 진공 펌프들(122, 123)과의 양호한 시선(line of sight), 충분한 전극 냉각, 및 구성적 단순함을 제공하기 위한 충분한 전극간 스페이싱(Hd)을 획득하는 것 사이에 양호한 밸런스를 제공한다는 것에 주목했다.
[00102] 도 6에 도시된 콜리메이터 전극 스택(70)의 실시예에서, 모든 개재 콜리메이터 전극들(72, 73, 74, 76, 77, 78, 79)의 개재 전극 두께들(He)은 실질적으로 동일하다. "실질적으로 동일한"이라는 용어는 본원에서, 달성가능한 제조 허용한계들 내에서 동일한 값을 갖는 개재 전극 두께들(He)을 나타낸다. 알루미늄으로 이루어진 콜리메이터 전극들의 경우, 개재 전극 두께(He)는 10 밀리미터 내지 20 밀리미터의 범위, 바람직하게는 12 밀리미터 내지 15 밀리미터의 범위일 수 있으며, 더 바람직하게는 13.6 밀리미터와 동일할 수 있다. 동일한 두께의 개재 전극들을 이용하는 것은, 전극 바디들의 대량 생산을 허용하고 콜리메이터 스택으로의 개재 콜리메이터 전극들의 어셈블리를 단순화한다. 대안적인 실시예들에서, 전극들 모두는 동일한 두께들을 가질 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 전극 두께들 중 일부 또는 모두는 상이할 수 있다.
[00103] 콜리메이터 스택(70)의 최상측 콜리메이터 전극(71)(즉, 스택(70)의 업스트림에서 그리고 광학 축(A)을 따라 하전 입자 빔(54)에 의해 첫 번째로 만나서 횡단되는 콜리메이터 전극(71))은 더 작은 상부 어퍼처 직경(
Figure pct00003
) 다음에 분기하는 곡선형 어퍼처 보어(71a)를 포함한다. 작은 상부 어퍼처 직경(
Figure pct00004
) 및 곡선형 어퍼처 보어(71a)는 빔 소스(52)에 의해 생성된 하전 입자 빔(54)이 점진적인 전기장 변화를 경험하게 한다. 제 1 콜리메이터 전극(71)의 제 1 전극 두께(H1)는
Figure pct00005
에 의해 정의된 범위에 있다. 특정된 범위의 두께를 갖는 제 1 콜리메이터 전극(71)은, 콜리메이터 스택(70)의 업스트림 단부(즉, 최상부)가, 비교적 작은 빔 소스 어퍼처로부터 비교적 더 큰 콜리메이터 어퍼처들로의 평활한 전이를 갖게 하고, 그리고 제 1 전극이, 제 1 전극 상에 장착가능한 빔 소스(52)의 무게를 직접 지지하기에 충분한 강도를 갖게 한다. "평활한"이라는 용어는 본원에서, 표면(여기서, 어퍼처 표면)이 거시적 스케일에서 어떠한 갑작스러운 곡률의 변화들(즉, 날카로운 리지들, 코너들, 또는 크레비스(crevice)들)도 갖지 않음을 표시하기 위해 사용된다. 갑작스러운 곡률 변화들은 전기장에서 바람직하지 않게 큰 로컬 변화들을 발생시킬 것이다.
[00104] 중간 콜리메이터 전극(75)은 제 1 콜리메이터 전극(71)과 마지막 콜리메이터 전극(80) 사이에 제공된다. 개재 콜리메이터 전극들(72, 73, 74, 76, 77, 78, 79)은 제 1 콜리메이터 전극(71)과 마지막 콜리메이터 전극(80) 사이에 그리고 중간 콜리메이터 전극(75)의 양측들상에 로케이팅된다. 중간 콜리메이터 전극(75)의 중간 전극 두께(H5)는
Figure pct00006
로 정의되는 범위에 있다. 바람직하게, 중간 전극 두께(H5)는 22 밀리미터 내지 26 밀리미터의 범위에 있고, 더 바람직하게는 24 밀리미터와 동일하다. 특정된 범위의 두께(H5)를 갖는 중간 콜리메이터 전극(75)은, 콜리메이터 전극 스택(70)이 예컨대, (축 방향(Z)에 수직하는) 횡단 축들을 중심으로 진동하는 것을 방지하기에 충분한 강도 및 휨 강성을 콜리메이터 스택(70)의 중심 영역(75a)이 갖도록 허용한다.
[00105] 대안적인 실시예들에서, 중간 전극(75)은 개재 전극들(72-74, 76-79)의 두께(He)와 실질적으로 동일한 두께(H5)를 가질 수 있다. 이는 예컨대, 기계적으로 더 강한 물질들의 사용에 의해 달성될 수 있거나, 또는 스택 지지 구조물이 다른 그리고/또는 더 많은 전극들을 콜리메이터 스택에 관여시키는 경우에 달성될 수 있다. 이는 도 15를 참조하여 추가로 설명된다.
[00106] 콜리메이터 스택(70)의 마지막 콜리메이터 전극(80)(즉, 하전 입자 빔(54)에 의해 마지막으로 만나는 콜리메이터 전극)은 마지막 전극 내부 두께(H10)를 가진 방사상 내부 부분(80a)을 갖는다. 내부 두께(H10)는
Figure pct00007
에 의해 정의되는 범위에 있다. 마지막 전극(80)의 내부 두께(H10)는 바람직하게, 단지 작은 축 방향 거리에 걸쳐서만 연장되는 동안 하전 입자 빔(54)에 대해 반대 극성을 가진 전기 전위를 효과적으로 견디기 위해 비교적 작은 값을 갖는다. 이는, 어퍼처 둘레 가까이에 매우 로컬라이징된 인력이 있는(attractive) E-필드를 생성한다. 반대 극성을 가진 얇은 마지막 전극(80)은, 콜리메이터 스택(70)의 선행 부분에서 생성된 빔의 포지티브 구면 수차들을 보상하기 위해, 하전 입자들의 빔에 대해 네거티브 구면 수차를 생성한다.
[00107] 마지막 콜리메이터 전극(80)은 방사상 외부 부분(80b)에 마지막 전극 외부 두께(H10')를 갖는다. 마지막 전극 외부 두께(H10')는 바람직하게, 마지막 전극(80)을 기계적으로 더 강하게 만들기 위해 그리고 또한 외부 부분 내부의 냉각 도관을 수용하기에 충분한 높이를 제공하기 위해, 개재 전극 두께(He)와 동일하다. 도 6에 도시된 바와 같이, 내부 부분(80a)으로부터 외부 부분(80b)으로의 전이는, 내부 두께(H10)로부터 외부 두께(H10')로의 축 방향의 단계적 증가를 수반할 수 있다. 이는 방사상 내부 부분(80a)을 위한 내부 어퍼처 직경(
Figure pct00008
) 및 방사상 외부 부분(80b)을 위한 외부 어퍼처 직경(
Figure pct00009
)을 생성한다. 바람직한 실시예에 따르면, 마지막 콜리메이터 전극(80)의 내부 바디 두께(H10)는 5 밀리미터 또는 그보다 더 작은 범위에 있고, 외부 바디 두께(H10')는 10 밀리미터 또는 그보다 더 큰 범위에 있고, 내부 어퍼처 직경(
Figure pct00010
)은 60 밀리미터이고, 외부 어퍼처 직경(
Figure pct00011
)은 100 밀리미터이다.
[00108] 마지막 전극(80)의 다운스트림에는, 하전 입자 빔(54)으로부터 복수의 빔렛들을 형성하기 위한 어퍼처 어레이(58)가 제공된다. 어퍼처 어레이(58)는 콜리메이터 전극 스택(70)의 구조적 컴포넌트일 수 있다. 대안적으로, 어퍼처 어레이(58)는, (광학 축(A)을 따라 보이는 바와 같이) 빔 생성기 모듈(50)로부터 바로 다운스트림의 프로젝션 컬럼(46)에 배열되는 콘덴서 렌즈 모듈(56)의 부분을 형성할 수 있다. 어퍼처 어레이(58)는 하부 중앙 표면 및 비스듬한 측방향 표면들을 포함한다. 동작 동안, 어퍼처 어레이(58)는 바람직하게 접지 전위로 유지된다. 어퍼처 어레이(58)의 형상은, 어퍼처 어레이(58)와 하전된 마지막 콜리메이터 전극(80)(의 날카로운 에지들) 사이를 전기적으로 방전시키는 것을 회피하기 위해, 마지막 콜리메이터 전극(80)의 (비교적) 얇은 방사상 내부 전극 부분(80a)의 내부 둘레 사이에 충분한 거리를 생성한다. 어퍼처 어레이(58)의 형상은 또한, 빔 생성기 모듈(50) 외부의 그리고/또는 콘덴서 렌즈 모듈(56) 외부의 영역에 대해 콜리메이터 전극 스택(70) 내부에 진공을 보존하기 위해, 마지막 콜리메이터 전극(80)의 방사상 외부 전극 부분(80b)과 어퍼처 어레이(58) 사이의 간격이 작게 유지됨을 보장한다.
[00109] 도 6은 빔 생성 및 프로세싱 동안에 이러한 실시예의 콜리메이터 전극 스택(70)을 동작시키기 위한 예시적인 방법들을 예시하는 것을 돕는다. 이러한 실시예에서, 콜리메이터 전극들(71-80)은 동축 배열에서 광학 축(A)을 따라 동일한 거리들(Hd)에 포지셔닝된다.
[00110] 다른 실시예들에서, 콜리메이터 전극들은 상이한 전극간 거리들에 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 도 9-11을 참조하여 논의되는 실시예들을 참조하라.
[00111] 상이한 정전기 전위 값들(즉, 전압들)이 콜리메이터 전극들(71-80)에 인가된다. 콜리메이터 전극 스택(70), 하전 입자 빔 생성기(50) 또는 하전 입자 리소그래피 시스템(10)은 개별의 전압 소스들(151-160)의 세트를 포함할 수 있다. 각각의 전압 소스(151-160)는 선택된 전위를 각각의 콜리메이터 전극(71-80)에 인가하기 위한 출력 단자를 포함한다. 각각의 전압 소스(151-160)의 출력 단자와 대응하는 콜리메이터 전극(71-80)의 전기 접촉(109) 사이에 전기 연결이 제공된다. 바람직하게는, 전압 소스들(151-160)은 빔 생성기(50)의 동작 동안에 독립적으로 그리고 동적으로 조절가능하다. 대안적으로, 전압 소스들(151-160)은 자신의 출력(들)을 대응하는 콜리메이터 전극들(71-80)에 인가될 개별의 선택된 전압 값들로 변환하기 위해 적절한 어댑터들 및 분할기들을 갖는 단일 전력 공급기로서 형성될 수 있다.
[00112] 아래는 콜리메이터 전극들에 대한 바람직한 어레인지먼트 및 전극들(71-80)에 인가되는 2개의 바람직한 전위 분포들에 대응하는 2개의 수치 시뮬레이션들(컬럼 당 하나)의 표이다. 표에서 전극 숫자들의 시퀀스는, 예컨대, 도 4 및 6을 참조한 설명에서 사용되는 콜리메이터 전극들(71-80)의 시퀀스에 대응한다.
Figure pct00012
[00113] 다양한 전극들에 대해 열거된 전위 값들은 접지 전위에 대한 전위차들에 대응한다. 전위 값들 각각은 대응하는 전압 소스(151-160)에 의해 콜리메이터 전극들(71-80)에 인가될 수 있다. 동작 동안에, 마지막 콜리메이터 전극(80)의 바로 다운스트림에 로케이팅된 어퍼처 어레이(58)는 바람직하게 접지 전위로 유지된다. 하전 입자 빔 생성기(50)를 동작시키기 위한 방법은: 빔 소스(52)를 통해 전자 빔(54)을 생성하는 단계; 콜리메이터 전극 스택(70)의 어퍼처들(82)을 통해 광학 축(A)을 따라 생성된 전자 빔을 투사하는 단계; 전위들을 콜리메이터 전극들(71-80)에 인가하는 단계를 포함할 수 있고, 인가하는 단계는: 제 1 콜리메이터 전극(71)을 접지 전위로 유지하는 단계; 중간 콜리메이터 전극(75)을 가장 높은 포지티브 전위로 유지하는 단계; 및 마지막 콜리메이터 전극(80)을 낮은 포지티브 전위로 유지하는 단계를 포함한다.
[00114] 콜리메이터 전극들에 양단에 걸쳐 인가된 전위차들은, 각 에러를 감소시키면서, 균일한 횡단 전자 빔 표면 전류 밀도를 생성하도록 기능한다. 빔 생성 동안에, 전자 빔(54)은 방사상 축 평면의 단면에서 보여지는 바와 같이 로컬로 분기하는 컨투어를 갖고 빔 소스(52)로부터 발산한다.
[00115] 제 3, 제 4 및 제 5 콜리메이터 전극들(73-75)에 인가되는 강하게 증가하는 전위 값들은 횡단하는 전자 빔(54)에 대한 포지티브 렌즈로서 작용하는 로컬 전기장 분포를 생성한다. 이것은 전자 빔(54)의 로컬 컨투어를 광학 축(A)을 향해 방사상 축 단면에서 굴절시키는 기능을 하고, 전자 빔(54)의 분포가 수렴하게 한다. 방사상-각도 평면에서 전기장 세기의 방사상 변동으로 인해, 포지티브 렌즈 효과는 전자 빔(54) 내의 전자들로 하여금 방사상-각도 평면에서 보여지는 바와 같이 균일하지 않은 축 속도 분포(구면 수차 효과들에 대해 발생함)를 획득하게 할 수 있다.
[00116] 제 6, 제 7, 제 8 및 제 9 콜리메이터 전극들(76-79)에 인가되는 강하게 감소하는 전위 값들은 횡단하는 전자 빔(54)에 대한 네거티브 렌즈로서 작용하는 로컬 전기장 분포를 생성한다. 이것은 또한 방사상 축 단면에서 전자 빔(54)의 로컬 컨투어를 광학 축(A)로부터 이제 멀어지게 굴절시킨다. 전자 빔 및 전기장의 방사상 분포들의 변동들은 다시 구면 수차 효과들에 기여할 수 있다.
[00117] 마지막 콜리메이터 전극(80)에 인가되는 (접지된 기준에 대해) 포지티브 전위는 횡단하는 전자 빔(54)에서(또는 일반적으로 네거티브로 하전 입자들의 빔에 대해) 네거티브 구면 수차를 생성한다. 생성된 네거티브 구면 수차들은, 콜리메이터 스택(70)의 이전 부분에서 생성된 임의의 포지티브 구면 빔 수차를 (적어도 부분적으로) 보상할 것이다.
[00118] 전압 소스들(151-160)은, 전자 빔(54)이 빔 생성기(50)로부터 다운스트림으로 발산할 때, 전자 빔(54)의 마지막 로컬 컨투어가 적절히 콜리메이팅되도록 콜리메이터 전극들(71-80)에 대한 전위들을 생성하도록 설정되는 것이 바람직하다(즉, 빔은 방사상 축 단면에서 적어도 가능한 한 많이 평행하게 제조된다). 전압 소스들(151-160)에 의해 생성된 전위들은 축 방향을 따라 전위 값들의 분포를 변경하고 및/또는 전기장들의 로컬 크기들을 변경하기 위해 동적으로 조절될 수 있다. 따라서, 포지티브 및 네거티브 렌즈들의 축 중심들은 축 방향을 따라 이동되고 및/또는 전기장 진폭들이 변경된다. 동작 동안에 콜리메이터 전극들(71-80)에 인가되는 전위들의 독립적인 조절 가능성은 동작 조건들(예컨대, 빔 전류, 진공 조건들, 차폐 조건들 등)을 변경하는 것에 대한 재구성 및 최적화를 용이하게 한다.
[00119] 상기 방법은: 중간 전극(75)에 앞서는 제 2 콜리메이터 전극(72)을 네거티브 전위로 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 또한 마지막 콜리메이터 전극(80)에 바로 앞서는 2 개의 중간 콜리메이터 전극들(78, 79) 중 적어도 하나를 낮은 네거티브 전위들로 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막 콜리메이터 전극(80)에 앞서는 마지막 중간 콜리메이터 전극들(78-79) 중 하나 또는 2 개에서 네거티브 전위를 인가하는 것은 콜리메이터 전극 스택(70)의 다운스트림 영역으로부터 유래되는 2차 전극들 및/또는 후방산란 전극들의 방향을 바꾸는 것을 돕는다. 2차 전자들은, 예컨대, 어퍼처 어레이(58)를 통한 전자 빔(54)에서의 1차 전자들의 충돌들 동안에 생성될 수 있다. 로컬 네거티브 전위는 강하게 포지티브로 하전된 중간 콜리메이터 전극(75)에 충돌하는 전자들의 수를 감소시키는 것을 돕는다.
[00120] 앞서 언급된 특정 숫자의 예들에 따라, 빔 생성기(50)를 동작시키기 위한 추가의 실시예들의 방법은: 마지막 콜리메이터 전극(80)에 바로 앞서는 2개의 중간 콜리메이터 전극들(78, 79) 중 적어도 하나를 - 300 볼트 내지 -500 볼트의 값을 갖는 고정된 전위로 유지하는 단계; 제 2 콜리메이터 전극(72)을 -3 킬로볼트 내지 -4 킬로볼트의 값을 갖는 고정된 전위로 유지하는 단계; 중간 콜리메이터 전극(75)을 +20 킬로볼트 내지 +30 킬로볼트의 값을 갖는 고정된 전위로 유지하는 단계; 및 마지막 콜리메이터 전극(80)을 +500 볼트 내지 +1100 볼트의 범위 내의 포지티브 전위로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
제 1 냉각 어레인지먼트 실시예
[00121] 도 7a-7d는 실시예들에 따른 콜리메이터 전극들(71-80)의 상부 및 측단면도들을 도시한다. 도시된 콜리메이터 전극들(71-80)에는 냉각 액체(102)를 수송하기 위한 냉각 도관(105)이 제공되고, 냉각 도관(105)은 액체 공급 구조물(117)에 대한 연결을 위한 제 1 개구(103), 및 액체 배출 구조물(118)에 대한 연결을 위한 제 2 개구(104)를 포함한다.
[00122] 냉각 도관(105)의 존재는, 콜리메이터 전극(71-80)의 열적으로 유도된 변형이 조절될 수 있기 때문에, 전기장 제어의 정확도 및 신뢰도를 추가로 개선할 수 있다. 냉각 도관(105)은, 예컨대, 산란 및/또는 2차 전자들에 대한 노출에 의해 야기된 열 가열로 인해 콜리메이터 전극(71-80)의 팽창을 감소시킬 수 있다. 냉각 액체(102) 내의 전기 컨덕턴스는, 콜리메이터 전극들 중 적어도 하나 상에 누적되는 전기 전하가 다른 콜리메이터 전극들을 향해 수송되는 것을 회피하기 위해, 전극들에 인가되는 전위들을 변경하기에 충분히 큰 수량들로 최소화된다. 더 강력한 전하 소스들이 냉각 액체를 통한 임의의 전하 수송을 보상하는데 사용될 수 있지만, 그러한 전하 소멸은 냉각 액체를 통한 결과적인 전류로부터의 저항 가열로 인해 덜 바람직하고, 저항 가열은 액체의 냉각 능력에 부정적인 영향을 준다. UPW(ultra-pure water) 또는 비-도전성 오일을 냉각 액체로서 사용함으로써 전기 분리가 달성될 수 있다. 바람직하게는, UPW는 입자 빔 생성기(50)의 동작 동안에 일정하게 또는 간헐적으로 필터링된다.
[00123] 도 7a-7d에 도시된 바와 같이, 콜리메이터 전극들은 하전 입자 소스(52)를 향하는 상부 표면(83), 및 하전 입자 소스(52)를 등지는 하부 표면(84)이 제공되는 링-형상의 전극 바디(81)(다양한 실시예들에 대한 프라임들은 어디에나 적용 가능한 것을 암시함)를 포함한다. 하부 표면(84) 및 상부 표면(83)은, 외부 전극 둘레를 정의하는 측 표면(85)을 통해 서로 연결된다. 제 1 개구(103) 및 제 2 개구(104)는 측 표면(85)에 로케이팅된다. 냉각 도관(105)의 제 1 개구(103) 및 제 2 개구(104)를 측 표면(85)에 로케이팅하는 것은 스택(70) 내의 상이한 콜리메이터 전극들(71-80) 사이의 공간을 잠재적으로 간섭하는(즉, 전기장 섭동) 구조물들로부터 자유롭게 유지하는 것을 돕는다. 특히, 냉각 액체 공급 및/또는 제거는 전극들(71-80)의 측방 면으로부터 발생하기 때문에, 액체 공급 구조물(117) 및/또는 액체 제거 구조물(118)은 콜리메이터 전극들(71-80) 사이의 어떠한 공간도 차지할 필요가 없다.
[00124] 제 1 개구(103) 및 제 2 개구(104)는 콜리메이터 전극(71-80)의 동일 면에 로케이팅된다. 제 1 및 제 2 개구들(103, 104)을 동일 면에 로케이팅하는 것은 콜리메이터 스택(70)의 동일 면에 냉각 액체 공급 구조물(117) 및 냉각 액체 배출 구조물(118) 둘 다의 배치를 허용하고, 이것은 콜리메이터 스택(70) 옆에/주변에 배치될 다른 컴포넌트들을 위한 더 많은 공간을 제공한다.
[00125] 냉각 도관(105)은 전극 어퍼처(82) 주변에서 전극 바디(81)를 통해 이어지는 궤적을 따라 제 2 개구(104)와 제 1 개구(103)를 연결한다. 냉각 도관(105)은 원형 부분(105a)과 제 1 개구(103) 및 제 2 개구(104)를 연결하기 위해 어퍼처(82) 주변에 실질적으로 원형 부분(105a) 및 2 개의 실질적으로 직선 엔드 부분들(105b)을 포함한다. 이러한 어레인지먼트는, 전극 어퍼처(82)가 원형 어퍼처인 경우에 특히 유리하다. 여기서, 실질적으로 원형 도관 부분(105a)은 어퍼처 둘레(82a)로부터 일정한 거리로 궤적을 그리고, 이것은 콜리메이터 전극(71-80)의 중심 부분의 더 균일한 냉각을 발생시킨다.
[00126] 냉각 도관(105)은, 방사상 방향들로 배향되는 튜브 개구들(103, 104)을 갖는 튜브형 구조물로 형성된다. 냉각 튜브에 대한 구성 물질로서 비교적 열적으로 그리고 전기적으로 강한 도전성 물질이 바람직하다. 티타늄은, 예컨대, 강한 금속이고, 비자성 금속이다. 콜리메이터 전극 바디(81) 내에/상에 제공되는 티타늄 냉각 튜브(105)는 광학 축을 따라 이동하는 (인근의) 전하 입자들의 자속에 대한 응답으로 상당한 자기장 외란들 또는 자성 스트레스들을 생성하지 않을 것이다. 또한, 티타늄은, 티타늄 냉각 튜브(105) 둘레에 실질적으로 더 낮은 용융점의 금속(예컨대, 약 930 켈빈의 용융 온도를 갖는 알루미늄)으로부터 콜리메이터 전극 바디(82)를 캐스팅함으로써 비교적 높은 용융 온도(약 1940 켈빈)를 갖고, 이것은 티타늄을 콜리메이터 전극 내부에 냉각 도관들(105)을 제조하기에 매우 적합한 금속으로 만든다. 대안적으로, 냉각 튜브들을 구성하기 위한 물질로서 몰리브덴이 사용될 수 있다.
[00127] 냉각 튜브(105)는, 내부의 상대적으로 균일한 액체 흐름을 달성하기 위해서, 원형 단면을 가질 수 있다. 이러한 원형 냉각 튜브(105)의 외부 직경은 0.6센티미터 내지 1센티미터의 범위일 수 있고, 대응하는 내부 직경은 0.4센티미터 내지 0.8센티미터의 범위일 수 있다.
[00128] 도 7a에 도시된 바와 같이, 도관 튜브(105)는 콜리메이터 전극(71-80)의 바디(81) 내에 통합(예를 들어, 캐스트)될 수 있다. 통합식 형성은 냉각 효율을 향상시킨다. 더욱이, 전극 내의 튜브들을 통합시킴으로써, 튜브들은 바디 표면으로부터 돌출되지 않을 것이고 로컬 전기장 집중화를 생성하지 않을 것인데, 그렇지 않을 경우에는, 전극 어퍼처(82)에 걸쳐 원하는 필드 분포를 교란킬 것이다. 전극들(71-80) 사이의 스파킹에 대한 확률 또한 감소된다(이는, 도관 튜브들이 전극 표면의 상부에 포지셔닝되거나 또는 전극 표면으로부터 돌출되는 경우 그렇지 않을 것이다). 또한, 도관 튜브들(105)을 콜리메이터 전극 바디(81) 내부에 통합시키는 것은, 반경 방향 외부로 이동시키기 위해 콜리메이터 스택(70) 내에서 이동 중인 자유 분자들에 대해 이용가능한 측방 공간(즉, 평균 자유 경로)를 증가시킬 것이고, 콜리메이터 스택(70)으로부터 거리를 두고 반경 방향 외부에 포지셔닝되는 게터(getter) 펌프들(122, 123)에 의해 제거, 예를 들어, 흡수될 것이다. 콜리메이터 전극과 냉각 액체(102) 사이의 열적 열전달 효율이 최대화되어야 하는 경우, 전극이 냉각 도관(105) 주위에 전극 물질의 캐스팅을 통하여 형성되는 것이 바람직하다.
[00129] 원형 부분(105a) 도관 튜브(105)는 바람직하게는, 전극 어퍼처(82)의 어퍼처 둘레(82a)로부터 떨어진 충분한 반경 도관 거리(ΔR2)에 로케이팅된다. 이는, 냉각 도관(105)의 원형 부분(105a)을 통해 흐르는 냉각 액체(102)의 냉각 효과가 각 좌표를 따라 비교적 균일하게 유지되므로(즉, 유입되는 액체와 유출되는 액체 사이의 온도차가 상대적으로 작은 상태를 유지함), 전극 바디(81)의 차등 열적 팽창이 각 좌표의 함수와 대체로 동일한 상태를 유지한다는 것을 보장한다.
[00130] 예를 들어, 약 13.6밀리미터의 전극 두께를 가지며, 냉각 액체로서 물의 흐름을 수용하고, 그리고 콜리메이터 전극들 중 적어도 하나가 동작 동안 60℃까지의 온도 증가로 인해 가열되는 약 60밀리미터의 어퍼처 직경(φ)을 갖는 전극 어퍼처들(82)을 포함하는(미터 켈빈 당 237와트의 통상적인 벌크 열 전도율을 갖는) 알루미늄 콜리메이터 전극들을 갖는 콜리메이터 스택 실시예의 경우, 방사상 도관 거리(ΔR2)는 바람직하게는 20밀리미터 또는 이를 초과하도록 선택된다. 이 예에서, 순환 도관 부분(105a)의 통상적인 전체 직경은 100밀리미터 또는 그 초과일 것이라는 점을 주목한다.
[00131] 대안으로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 도관 튜브(105)는 이들의 상단 측(83') 상의 전극 바디(81')에 제공되는 리세스(106) 내부에 수용될 수 있다. 리세스(106)를 전극 바디(81') 내로 밀링(milling)하고 내부에 도관 튜브(105)를 배치하는 것은 전극을 제조하기 위한 비교적 저렴한 방법이다. 튜브를 전극 바디(81')에 고정시키고 효율적인 열 전달 인터페이스를 증가시키기 위해서, 냉각 튜브(105) 주위의 리세스(106)에 열적 전도성 접착 물질(107)이 제공된다. 리세스에 도관 튜브를 부착하는 것은 또한, 튜브(105)를 따라 전파되는 국부적 기계적 공진들을 감소시킬 것이다.
[00132] 도 7d에 도시되는 또 다른 실시예에서, 도관 튜브(105")는 직사각형 외부 단면, 즉, 방사상-축 평면을 따르는 단면에서 볼 때 직사각형 외부 둘레를 가질 수 있다. 이 도관 튜브(105")는 또한 전극 바디(81") 내부에 제공되는 리세스(106') 내부에 수용되고 그의 상부측(83') 상에 개구를 구비한다. 리세스(106')에는, 한편으로는 도관 튜브(105")의 하부측과 측방측 사이에, 그리고 다른 한편으로는 리세스(106')의 하부측과 측방측 사이에 열적 접촉을 개선하는 방식으로 직사각형 도관 튜브(105")를 수용하기 위해, 리세스의 (축방향) 내부 부분에 상보형 직사각형 컨투어가 제공된다. 이 실시예에서, 도관 튜브(105")는 (예를 들어, 상부 리드 부분(105d)을 하부 거터(gutter) 부분(105c)의 수직의 측방 벽들 상으로 레이저 용접시킴으로써) 밀봉 방식으로 곡선형 내부 보이드를 폐쇄하기 위해 평탄한 상부 리드 부분(105d)과, 냉각 액체(102")를 수용하기 위한 곡선형 내부 보이드를 지닌 하부 거터 부분(105c)을 포함한다. 리세스(106')의 (축방향) 외부 부분은, 도관 튜브(105")의 리세스(106')로의 삽입을 용이하게 하기 위해서, 필렛(둥근) 형상을 가질 수 있다.
[00133] 실시예들 중 임의의 실시예에서, 중간 도관들(예를 들어, 관형 엘리먼트들)(110)은, 콜리메이터 전극의 제 2 개구(104)를 전극 적층(70)의 후속 콜리메이터 전극의 제 1 개구(103)와 연결하기 위해 제공된다. 중간 튜브형 엘리먼트들(110)을 이용하는 것은, 콜리메이터 스택(70) 내부에 2개 이상의 콜리메이터 전극을 냉각시키는 능력을 제공하는 한편, 단일 냉각 액체 공급 구조물(117) 및 냉각 액체 제거 구조물(118)만이 냉각 액체의 공급 및 제거를 위해서 각각 필요하다. 콜리메이터 전극 스택(70)의 2개 이상의 콜리메이터 전극이 냉각될 경우, 이 실시예는 상대적으로 구현하기 용이하다.
[00134] 도 3의 실시예에서, 중간 튜브형 엘리먼트(110)는 전기적으로 절연성인 물질, 예를 들면, 산화 알루미늄으로 이루어진다. 이는 전극들(이들 사이에 액체 연결이 확립됨)이 전기적으로 연결되는 것(즉, 전기적 등전위 표면들이 되는 것)을 방지한다. 이러한 전기 연결은 개별의 전극들을 갖는 초기 목적을 방해할 것이다. 대안적인 실시예들에서, 중간 튜브 엘리먼트들은 전기 전도성 물질로 이루어진 부분들 및 전기적으로 절연성인 물질로 이루어질 결합 부분들을 포함할 수 있다(예를 들어, 도 14 참조).
[00135] 도 3에 도시된 실시예에서, 콜리메이터 전극들(71-80) 내의 냉각 도관들(105)은, 후속 콜리메이터 전극들(71-80)을 통하여 순차적으로 냉각 액체를 전달하기 위해서, 직렬로 연결된다. 마지막 콜리메이터 전극(80)의 공급 도관 개구(103)는, 콜리메이터 스택(70)에 냉각 액체를 전달하기 위해, 냉각 액체 공급 튜브(117)에 연결된다. 제 1 콜리메이터 전극(71)의 배출 도관 개구(104)는, 콜리메이터 스택(70) 밖으로 냉각 액체를 전달하기 위해, 냉각 액체 배출 튜브(118)에 연결된다. (가열 추출 수단을 지닌) 냉각 액체 펌프(116)가 빔 생성기 챔버(51)의 외부에 제공된다. 공급 튜브(117) 및 배출 튜브(118)는 미리결정된 로케이션에서 그리고 기밀 방식으로 빔 생성기 챔버(51)를 관통한다. 빔 생성기 챔버(51)의 외부에, 공급 튜브(117) 및 배출 튜브(118)가 냉각 액체 펌프(116)의 공급 및 배출 포트들(표시되지 않음)과 결합된다. 빔 생성기 챔버(51)의 내부 측상의, 공급 튜브(117) 및 배출 튜브(118)에는, 운동적 변화들을 감쇠시키기 위해서 추가의 벨로우 구조물들(119)이 제공되어, 외부 측으로부터의 과도력들(transient forces) 및 기계적 공진들이 공급 및 배출 튜브들(117, 118)을 통해 콜리메이터 스택(70)으로 전달되는 것을 방지한다. 바람직하게는, 추가적인 벨로우 구조물들(119)이 진동을 효과적으로 감쇠시키기 위해서 튜브 직경보다 더 짧다.
[00136] 도시된 실시예에 따르면, 냉각 액체는 바람직하게는 처음에 다운스트림 영역에서 콜리메이터 스택(70) 안으로 펌핑되고(즉, 마지막 전극(80)으로 공급되고), 가열된 냉각 액체가 업스트림 영역에서 콜리메이터 스택(70) 밖으로 펌핑된다(즉, 제 1 전극(71)으로부터 배출된다). 이 어레인지먼트는 네거티브 축 방향(-Z)를 방향으로 냉각 액체의 순흐름을 생성한다. 많은 애플리케이션들에서, 전극 적층(70)의 다운스트림에 로케이팅되는 콜리메이터 전극들은, 후방 산란된 그리고/또는 2차 전자들의 더 많은 충돌들 및 흡수를 겪게 되어, 이는 더 높은 열 부하를 발생시킨다. 냉각 액체의 다운스트림 전극들로의 최초 공급, 및 후속하여 (데워진) 냉각 액체를 더 윗쪽의 전극들로 공급하는 것이, 가열된 전극들 및 냉각 액체 사이에서 더욱 효율적인 열 교환을 제공하기 위해서 본원에서 바람직하다.
[00137] 도 3에 또한 도시된 바와 같이, 중간 튜브 엘리먼트(110)는 제 1 개구(103)로부터 방사상 반대쪽을 향하는 제 1 실질적으로 수직인 부분(111), 제 2 개구(104)로부터 방사상 반대쪽을 향하는 제 2 실질적으로 수직인 부분(112), 및 제 1 직선 부분(111)을 제 2 직선 부분(112)과 연결시키는 실질적으로 곡선형 부분(113)을 포함한다. 이러한 직선 부분들(111, 112)과 그 사이의 곡선형 부분(113)을 포함하는 중간 튜브형 엘리먼트(110)는 버클링의 위험을 감소시키고, 중간 튜브형 엘리먼트(110)를 통해 냉각 액체의 연속적인 이송을 더욱 안전하게 보장한다. 중간 튜브형 엘리먼트(110)에는 적어도 하나의 벨로우즈 구조물(114)이 제공될 수 있다. 벨로우즈(114)는, 콜리메이터 전극과 인접한 콜리메이터 전극 간의 임의의 차동 열적 변형들을 위한 운동적 보상을 가능하게 할 수 있다. 이들 전극들의 불균일한 가열 및 결과적인 변형의 차이들은, 중간 튜브형 엘리먼트(110)를 통해 전극들 사이의 추가 스트레스들의 인가를 발생시키지 않을 것이다. 벨로우즈 구조물(114)은 또한, 콜리메이터 스택(70)에 결합되는 기계적 진동들의 댐핑/제거를 보조한다.
진공 펌핑 시스템 실시예
[00138] 도 8은 일 실시예에 따른 빔 생성기의 상세한 상면도를 도시한다. 이 빔 생성기는 본원에 상술된 바와 같이 하전 입자 소스(52) 및 콜리메이터 스택(70)을 포함할 수 있다.
[00139] 하전 입자 빔 생성기(50)는 빔 생성기 진공 챔버(51) 내부에 수용된다. 하전 입자 빔 생성기(50)는, 콜리메이터 전극 스택(70)의 외부 둘레로부터 거리(ΔR)에 제공되는 적어도 하나의 진공 펌프 유닛(122, 123)을 포함한다. 진공 펌프 유닛(122, 123)은, 광학 축과 평행하게 지향되고, 콜리메이터 높이의 적어도 일부에 걸친 어퍼처 높이(Hp)를 갖는 펌핑 어퍼처(122a, 123a)를 갖춘 세장형 구조물을 형성한다.
[00140] 도 8의 실시예에서, 빔 생성기 챔버(51)에는, 동작 동안 생성기 챔버(51) 및 콜리메이터 스택(70) 내부에 낮은 진공을 유지하기 위해, 적어도 2개의 진공 펌프 유닛들(122, 123)이 제공된다. 진공 펌프 유닛들(122, 123)은, 콜리메이터 전극 스택(70)의 외부 둘레로부터 반경 거리들(ΔR)에 제공된다. 진공 펌프 유닛들의 수는 환경으로부터 빔 생성기 챔버(51)로 가스 분자들의 예상되는 유입에 의존하여, 예를 들어, 3개 또는 4개까지 증가될 수 있다. 진공 펌프 유닛들(122, 123)은 빔 생성기 챔버(51)를 통해 이동하는 분자들을 제거함으로써 진공 상태를 유지한다. 펌핑 유닛들(122, 123)은, 예를 들어, 화학 반응 또는 표면 흡착을 통해 빔 생성기 챔버(51)로부터 자유 이동 기체 분자들을 제거하는 2개의 거터 펌프들을 포함할 수 있다.
[00141] 펌핑 유닛들(122, 123)의 활성 펌핑 표면들(122a, 123a)은 콜리메이터 스택(70)의 상당 부분을 따라 또는 바람직하게는 콜리메이터 스택(70)의 전체 높이(Hc)를 따라 확장된다. 실질적으로 콜리메이터 스택(70)의 높이(Hc)를 따라 확장되는 개별적인 펌핑 표면들(122a, 123a)을 지닌 펌핑 유닛들(122, 123)의 포지셔닝은 빔 생성기 챔버(51) 내부의 공간의 절약을 제공한다. 펌핑 어퍼처들(122a, 123a)은, 바람직하게는 (콜리메이터 전극들(71-80)의 외부 둘레들(85)에 의해 묘사되는) 외부 콜리메이터 둘레를 대면한다.
[00142] 콜리메이터 전극 스택(70)은 지지 부분들(86)을 갖는 3개의 지지 컬럼들(90)을 포함한다. 각각의 지지 컬럼(90)(예를 들어, 그의 지지 부분들(86))은, 외부 전극 둘레(85)를 따라 각각의 각도 범위(ΔΦ1, ΔΦ2, ΔΦ3)에 걸쳐 확장된다. 펌핑 유닛(122, 123)의 펌핑 어퍼처들(122a, 123a) 각각은 3개의 각도 범위들(ΔΦ1, ΔΦ2, ΔΦ3) 중 어느 하나와 중첩되지 않는 각도 펌프 범위(ΔΦp)에 걸친다. 도시된 구성은 양호한 펌핑 효율을 제공한다.
[00143] 전극 스택(70)은 냉각 도관들(105)이 내부에 제공되는 콜리메이터 전극들(71-80)(즉, "냉각가능한 콜리메이터 전극들")을 포함할 수 있다. 이 경우, 전극 스택(70)은 또한, 제 1 콜리메이터 전극의 제 2 개구(104)를 인접한 콜리메이터 전극의 제 1 개구(103)와 연결시키기 위한 중간 튜브식 엘리먼트들(110)을 포함한다. 중간 튜브형 엘리먼트들(110)은, 튜브 각도 범위(ΔΦt)에 걸친, 외부 전극 둘레들(85)에서 제공된다. 펌핑 유닛들(122, 123)을 위한 상기 각도 포지셔닝 특성들 이외에도, 펌핑 어퍼처들(122a, 123a)의 각도 펌프 범위들(ΔΦt)이 또한 튜브 각도 범위(ΔΦt)와 중첩되지 않는다.
제 2 빔 생성기 실시예
[00144] 도 9는 또 다른 실시예에 따른 빔 생성기(50')의 사시도를 도시한다. (특히 도 3-8을 참조하여) 위에서 설명된 콜리메이터 전극 스택(70)에 관한 특징들 및 효과들은 또한, 도 9-13에 도시된 콜리메이터 전극 스택(70')의 실시예에서 제시될 수 있으며, 다시 여기에서 모두 논의되지는 않을 것이다. 도 9-13에서의 빔 생성기(50')의 실시예의 논의에서, 유사한 참조 번호들이 유사한 특징들에 대해 사용되지만, 실시예들을 구별하기 위해 프라임(prime)으로 표시된다.
[00145] 도 9의 빔 생성기(50')는 콜리메이터 전극 스택(70'), 및 광학 축(A')을 따라 하전 입자 빔을 생성하기 위한 빔 소스(52')를 둘러싸는 빔 소스 진공 챔버(또는 "소스 챔버")(53')를 포함한다. 광학 축(A')은 콜리메이터 전극 스택(70')의 안쪽 부분을 따라 연장된다.
[00146] 콜리메이터 전극 스택(70')은, 전극 어퍼처(82')를 각각 갖는 10개의 콜리메이터 전극들(71'-80')을 포함한다. 전극 어퍼처들(82')은 광학 축 (A')을 따라 동축으로 정렬되며, 광학 축(A')을 따라 축 방향(Z')과 실질적으로 평행하게 전파되는 전자 빔을 전기적으로 조작하기 위해 구성된다.
[00147] 제 1 콜리메이터 전극(71')은 콜리메이터 스택(70')의 업스트림 단부에서 제공된다. 빔 소스(52')는 추가로, 제 1 콜리메이터 전극(71')의 외부 면 위 또는 그 부근의 업스트림에 고정된다(도 11 참조). 선택된 콜리메이터 전극들(71'-74', 76'-80') 각각은 외부 전극 둘레를 따라 3개의 지지 부분들(86')을 포함한다. 지지 부분들(86')은 축 방향(Z')을 향하는 일측 상의 스페이싱 구조물들(89')을 수용한다. 지지 부분들(86')은 추가로, 네거티브 축 방향(-Z')을 향하는 반대측 상의 또 다른 스페이싱 구조물(89')을 수용할 수 있다. 스페이싱 구조물들(89')은 전기적으로 절연성이며, 기계적 압축에 대한 저항성이다. 스페이싱 구조물들(89')은 인접 전극들(71'-74', 76'-80')의 전극 지지 부분들(86')을 지지하거나 또는 이들에 의해 지지되는 평탄 단부 표면 및 균일한 스페이서 높이를 갖는 실린더형 물체들로서 형성될 수 있다.
[00148] 도시된 실시예에서, 3개의 이러한 스페이싱 구조물들(89')은 각각의 인접 쌍의 전극들 사이에 배열된다. 바람직하게는, 3개의 스페이싱 구조물들(89')은 삼각대 구성을 형성한다. 스페이싱 구조물들(89')은 광학 축(A')으로부터 멀어지는 실질적으로 동일한 방사상 거리들을 두고 로케이팅되며, 광학 축(A')을 중심으로 약 180°도의 각도 거리들을 두고 상호 이격된다. 스페이싱 구조물들(89') 및 지지 컬럼들(90')의 어레인지먼트는 도 13을 참조하여 아래에서 추가로 설명된다.
[00149] 콜리메이터 전극 스택(70')은 3개의 스택 지지 레그들(93')을 포함한다. 각각의 지지 레그는 축 방향(Z')에 대해 콜리메이터 스택(70')의 중간 영역(75a')에 연결된다. 지지 레그들(93')은 도 1의 하전 입자 리소그래피 시스템(10)의 캐리어 프레임(42)에 의해 형성될 수 있는 외부 레퍼런스 프레임에 대해 콜리메이터 스택(70')을 지지하도록 협력한다. 도 4의 콜리메이터 전극 스택에 대해 설명되는 공진 조정 효과들은 또한, 현재 설명되는 콜리메이터 구성에 의해 달성가능하다.
[00150] 콜리메이터 스택(70')의 중간 영역(75a')은, 이 경우 소스(52')로부터 시작하여 축 방향(Z')를 따라 진행하는 다운스트림 방향으로 카운팅되는 제 5 콜리메이터 전극(75')인 중간 콜리메이터 전극(75')에 대응하도록 선택된다. 중간 콜리메이터 전극(75')은 3개의 코너들(92b') 및 3개의 개재 전극 바디 에지들(92c)을 갖는 기계적으로 강한 삼각 슬래브에 의해 형성되는 전극 바디를 포함한다. 각각의 코너(92b')는 축 방향(Z')를 향하는 일측 상의 스페이싱 구조물(89') 및 네거티브 축 방향(-Z')을 향하는 반대측의 또 다른 스페이싱 구조물(89')을 수용한다.
[00151] 각각의 스택 지지 레그(93')는 각각의 전극 바디 에지(92c)에 연결된다. 도 9-11의 실시예에서, 각각의 스택 지지 레그(93')는 3개의 개별의 영역들에서 콜리메이터 스택(70')에 연결된 방사상 돌출되는 삼각대(93a'-96c')를 포함한다. 스택 지지 레그(93')는 지지 레그(93')를 외부 레퍼런스 프레임에 연결시키기 위한 지지 풋(foot)(99)을 갖는 레그 베이스(95')를 포함한다. 스택 지지 레그(93')는 방사상 안쪽에 그리고 레그 베이스(95')로부터 중간 스택 영역(75a')을 향하는 국부적으로 반대의 각도 방향들로 연장되는 제 1 및 제 2 레그 부재들(93a'-93b')을 포함한다. 스택 지지 레그(93')는 제 1 및 제 2 레그 부재들(93a'-93b')을 중간 스택 영역(75a')에, 예를 들어, 제 5 전극(75')의 대응하는 전극 바디 에지(92c')에 연결시키기 위한 2개의 레그 조인트들(94a'-94b')을 포함한다. 이 실시예에서, 레그 조인트들(94a'-94b')은 제 5 전극(75')에 의해 생성되는 전기장의 각도 대칭성을 보존하기 위해 전극 바디의 상부 표면과 같은 높이이다.
[00152] 각각의 스택 지지 레그(93')는 또한, 전극 스택(70') 내의 최저 전극들(79'-80') 중 하나를 향하여 레그 베이스(95')로부터 연장되는 제 3 레그 부재(93c)를 포함할 수 있다.
[00153] 레그 부재들(93a'-93c)은 바람직하게, 기계적으로 강성 물질로 이루어진다. 각각의 레그 부재(93a'-93c')의 적어도 중간 부분은 본질적으로 , 레그 베이스(95')로부터 뿐만 아니라 서로로부터 지지 전극을 전기적으로 절연하기 위해, 전기적으로 절연성인 물질로 이루어진다. 제 1 및 제 2 레그 부재들(93a'-93b') 각각은 방사 편향 부분(96a'-96b')을 포함하고, 이는 대응하는 레그 조인트(94a'-94b')가 레그 베이스(95')에 대해 방사상 방향(R')으로 변위하는 것을 허용하기 위해 구성된다. 도 9의 실시예에서, 방사 편향 부분들(96a'-96b')은 플렉시블 협소 중간 영역을 정의하는 곡선형 I-형상 단면을 갖는 빔들을 포함한다. 각각의 I-빔은 (국부적) 방사상 방향에 대해 주로 횡방향으로 배향되며, I-프로파일이 (국부적) 각도 방향에서 기계적 강성을 유지하면서 (국부적) 방사-축 평면 내에서 플렉싱하는 것을 허용한다.
[00154] 도 10에 도시된 바와 같이, 레그 베이스(95')는 제 1 지지 풋 부분(99a) 및 제 2 지지 풋 부분(99b)을 포함하는 지지 풋(99)에 연결된다. 지지 풋 부분들(99a-99b)은 서로에 대해 이동가능하게 배열되는 개별의 바디들을 형성한다. 지지 풋 부분들(99a-99b)은 제 1 지지 풋 부분(99a)과 제 2 지지 풋 부분(99b) 사이에 포지셔닝되는 탄성 부재(100)에 의해 상호연결될 수 있다. 탄성 부재(100)는 제 1 및 제 2 풋 부분들(99a-99b)이 미리 결정된 범위 내에 상호적으로 변위하는 것을 허용한다. 탄성 부재들(100)은, 예를 들어, 둘다가 축 방향(Z') 및 (국부적으로) 각도 방향(Φ')과 평행하게 연장되는 2개의 리프 스프링들(100a-100b)에 의해 형성될 수 있다. 2개의 리프 스프링들(100a-100b)은 광학 축(A')으로부터 상이한 방사상 거리들을 두고 상호적으로 평행하게 배향된다. 각각의 리프 스프링은 실질적으로 방사상 방향(R')을 향하여 대면한다(즉, 적어도 부분적으로 방사상 방향(R')을 포인팅하는 법선 시트 표면을 가짐). 하나의 지지 풋(99)의 리프 스프링들(100a-100b) 각각은 개별적으로, 방사-축 방향들을 따른 탄성 플렉싱을 허용한다. 리프 스프링들(100a-100b)은 공동으로, 제 1 풋 부분(99a) 및 제 2 풋 부분(99b)이 평행사변형 방식으로 방사상 방향(R')을 따라 탄성적으로 플렉싱하는 것을 허용한다. 이것은 제 1 풋 부분(99a)이 제 2 풋 부분(99b)(및 외부 레퍼런스 프레임)에 대해 방사 플렉싱 동안 그것의 배향을 유지하는 것을 허용한다. 리프 스프링들(100a-100b)은, 예를 들어, 시트 스틸로 구성될 수 있다.
[00155] 설명된 스택 지지 구성은 각각의 스택 지지 레그(93')의 레그 조인트들(94a'-94b')과 대응하는 레그 베이스들(95') 사이의 방사 변위뿐만 아니라 각각의 스택 지지 레그(93')의 제 1 풋 부분(99a)과 제 2 풋 부분(99b) 사이의 방사 변위들을 허용하였다. 협력하는 3개의 스택 지지 레그들(93')은 광학 축(A')을 따라 정렬되는 콜리메이터 전극 스택(70')을 유지하면서, 레그 베이스들(95')에 대해 중간 전극(75')의 차동 방사 변형을 편의상 수용할 수 있는 스택 지지 구성을 산출한다.
[00156] 지지 풋(99)은 대응하는 지지 레그(93')의 높이를 미세-튜닝하기 위한 하나 또는 그 초과의 조절 부재들(99c)을 포함할 수 있다. 3개의 지지 레그들(93')의 지지 높이들을 개별적으로 변경함으로써, 외부 프레임(42)에 대한 콜리메이터 스택(70')의 총 높이 및 경사가 정확하게 조절될 수 있다.
[00157] 레그 베이스(95')는 또한, 본원에서 아래에서 추가로 설명되는 방식으로 주위 빔 생성기 챔버(51')와 협력하는 가스켓(98)을 포함할 수 있다.
[00158] 도 9-13의 실시예에서, 소스 진공 챔버(53')는 빔 소스(52')를 둘러싼다.
[00159] 소스 진공 챔버(53')는 3개의 모따기 모서리들을 갖는 주로 삼각 형상을 갖는 방사상-각도 평면에서 정의되는 단면을 갖는 챔버 벽들에 의해 형성된다. 진공 소스 챔버의 벽들의 결과적인 불규칙 육각형 단면 형상은 3개의 모따기 벽 모서리들이 하부에 있는 콜리메이터 스택(70')의 3개의 지지 컬럼들(90')에 의해 정렬되는 이러한 방식으로 배열된다. 콜리메이터 전극 스택(70') 및 소스 진공 챔버(53')는 기계적으로 직접 연결되지 않는다. 유사하게, 빔 소스(52') 및 소스 진공 챔버(53')는 기계적으로 직접 연결되지 않는다. 대신에, 제 1 콜리메이터 전극(71')은 하전 입자 빔 소스(52')를 그의 상부 면 상의 제 1 콜리메이터 전극(71')에 고정시키기 위한 걸림 부재들 및 전극 어퍼처들(82')의 센터라인을 갖는 생성된 하전 입자 빔의 광학 축(A')을 배향하기 위한 소스 정렬 부재들을 포함한다.
[00160] 각각의 스택 지지 레그(93')는 소스 진공 챔버(53')를 정렬 및 지지하기 위한 2개의 챔버 지지 부재들(101)을 포함한다. 이 실시예에서, 각각의 챔버 지지 부재는 대응하는 레그 베이스(95)에서의 레그 연결(101a)로부터 소스 챔버(53')를 국부적으로 지지하는 챔버 연결(101b)을 향하여 연장되는 연장된 지지 로드(101)에 의해 형성된다. 적어도 하나의 내로우잉(101c)은 열 차동 팽창을 수용하기 위해 지지 부재(101)를 따라 제공될 수 있다. 도 9-10에 도시된 실시예는 위로 향하여 방사상 안으로 연장되는 6개의 이러한 지지 로드들(100)을 포함한다.
[00161] 도 9에 도시된 지지 구성은 빔 소스 챔버(53') 및 콜리메이터 전극 스택(70')이 빔 소스 챔버(53')와 콜리메이터 전극 스택(70') 사이의 직접적 기계적 커플링을 회피하면서, 동일한 지지 구조물(93'-101c)을 통해 동일한 외부 레퍼런스 프레임(42) 상에서 지지되는 것을 허용한다. 이 지지 구성은 콜리메이터 스택(70')의 정렬 상의 빔 소스 챔버(53') 내의 압력-유도된 변형들의 효과들을 유리하게 감소시킬 수 있다. 대조적으로, 지지 구성은 소스 챔버(53')의 지오메트리 및 그 내부의 진공 상태들에 대한 전극 스택(70')의 열적으로 유도된 변형들의 효과들을 유리하게 감소시킬 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제안되는 지지 구성은 콜리메이터 전극 스택(70')으로부터 과도한 무게 및 크기의 소스 챔버(53')를 기계적으로 디커플링하고, 그에 의해, 콜리메이터 전극 스택(70')의 기계적 공진(고유-) 주파수들에 대한 소스 챔버(53')의 기여를 감소시키거나 또는 심지어 제거한다. 따라서, 콜리메이터 스택(70')에 대한 결과적인 기계적 공진 주파수들은 주파수 공간 내에서 더 높아지고 더 국부화된다. 소스 진공 챔버(53') 및 전극 콜리메이터 스택(70')을 디커플링하기 위해 제안되는 지지 구성은, 아래에서 직접 논의되는, 전극 콜리메이터 스택(70')과 빔 생성기 진공 챔버(51') 사이의 기계적 디커플링 솔루션과는 독립적으로, 개별의 개선으로서 구현될 수 있다.
제 2 진공 시스템 실시예
[00162] 도 10-11은 빔 생성기 진공 챔버(또는 "생성기 챔버")(51') 및 진공 펌핑 시스템들을 포함하는 빔 생성기 실시예(50')의 사시도들을 도시한다. 도 8의 생성기 챔버(51)를 갖는 빔 생성기(50)에 관련된 특징들 및 효과들은 또한 아래에서 설명되는 생성기 챔버(51')를 갖는 빔 생성기(50')에 또한 존재할 수 있으며, 재차 여기서 모두 논의되진 않을 것이다. 도 10-11의 실시예의 논의에서, 유사한 참조 번호들은 유사한 특징들을 위해 이용되지만, 실시예들을 구분하기 위해 프라임에 의해 표시된다.
[00163] 빔 생성기 진공 챔버(51')는 도 10-11에서 부분적으로만 도시된다. 도 10에서, 빔 생성기 챔버(51')의 뒷면 챔버 부분(51a) 및 하위 챔버 부분(51b)만이 도시된다. 상위 챔버 부분 및 측방향 챔버 부분들은 완전한 빔 생성기 챔버(51')의 부분을 형성하지만, 생성기 챔버(51') 내부의 하전 입자 빔 생성기(50')를 도시하도록 도 10에서 생략된다. 생성기 챔버(51')의 측방향 챔버 부분들(51c-51e)은 도 11에서 도시된다.
[00164] 빔 생성기 진공 챔버(51')에는 동작 동안 생성기 챔버(51') 내부에서 낮은 진공을 유지하기 위해 진공 펌프 유닛들(122'-123')(예를 들어, 게터)이 제공된다. 진공 펌프들(122'-123')은 펌프 지지 구조물(124)에 부착되고, 그의 바디 축들이 축 방향(Z)과 실질적으로 평행하도록 배향된다. 펌프 지지 구조물(124)은 실질적으로 콜리메이터 스택(70') 쪽을 향하는 (방사상 방향(R)을 따라 관찰됨) 곡선형 표면 부분들을 갖는다. 진공 펌프들(122'-123')은 실질적으로 콜리메이터 스택(70')을 등지는 펌프 지지 구조물(124)의 표면 부분 상에 부착된다. 펌프 지지 구조물(124) 및 진공 펌프들(122'-123')의 외향 방향에 의한 전기적 차폐는 예를 들어, 콜리메이터 스택(70') 내부에서 생성되는 전기장들에 관한 진공 펌프들(122'-123')의 다각형 형상의 교란 효과들을 감소시키는데 도움을 준다.
[00165] 콜리메이터 전극 스택(70')의 각각의 지지 컬럼(90')은 전극 외부 전극 둘레를 따라 각각의 각도 범위(ΔΦ1', ΔΦ2', ΔΦ3')에 걸쳐 연장한다. 범위(ΔΦ1')만이 도 11에서 도시된다. 각각의 컬럼(90')의 홀들을 통해 내부에서 정렬되는 클램핑 부재들(91a'-91b')을 갖는 구성은 유리하게는 컬럼 폭 및 이에 따라 각각의 지지 컬럼(90')이 연장하는 각도 범위(ΔΦ1', ΔΦ2', ΔΦ3')를 또한 감소시킨다. 감소된 컬럼 폭은 진공 펌프 유닛들(122'-123) 쪽으로 방해 없이 이동하도록 콜리메이터 영역 내부의 분자들에 더 큰 윈도우를 산출하여, 펌핑 효율을 더 높인다.
[00166] 이하, 콜리메이터 전극 스택(70')과 빔 생성기 챔버(51') 간의 기계적 디커플링 매커니즘이 설명된다.
[00167] 축 방향(A')을 따라 관찰될 때, 콜리메이터 전극 스택(70')의 스택 지지 레그들(93')은 방사상 외향으로 연장하고 콜리메이터 전극들(71'-80')의 외부 둘레를 넘어 돌출한다. 축 방향(A')을 따라 또한 관찰될 때, 생성기 챔버(51')의 하위 진공 챔버 부분(51b)은 (콜리메이터 전극 스택(70')이 생성기 챔버(51') 내부에 포지셔닝된다면) 콜리메이터 전극들(71'-80')의 외부 둘레를 넘어 연장하는 외부 챔버 둘레(130)를 묘사한다. 스택 지지 레그들(93')의 각 좌표들에서, 외부 챔버 둘레(130)는 스택 지지 레그 베이스들(95')에 관하여 "기명"된다(즉, 외부 챔버 둘레(130)는 레그 베이스들(95')이 그런 것보다 광학 축(A')으로부터 더 작은 방사상 거리에 국부적으로 놓임).
[00168] 돌출 스택 지지 레그들(93')을 수용하기 위해, 하위 진공 챔버 부분(51b)에는 챔버 벽의 3개의 측방향 챔버 어퍼처들(132)이 제공된다. 챔버 어퍼처들(132)은 각각의 스택 지지 레그들(93')에 대응하는 각 좌표들에 로케이팅된다. 바람직하게는, 각각의 측방향 챔버 어퍼처(132)는 대응하는 지지 레그(93')의 로컬 외부 둘레에 대해 상보적인 형상을 갖는다. 도 10의 실시예에서, 각각의 측방향 챔버 어퍼처(132)는 국부적으로 직사각형 단면을 갖는 대응하는 레그 베이스(95')를 수용하도록 대개 직사각형 형상을 갖는다. 측방향 챔버 어퍼처들(132)은 바람직하게는, 대응하는 지지 레그(93')의 국부적 둘레(단면)와 유사하게(일치하게) 성형되지만, 지지 레그(그의 로컬 둘레)가 수용될 수 있고 지지 레그가 생성기 챔버(51')의 벽과의 직접 강성 연결을 방지하면서 챔버를 통해 돌출하도록 허용되는 경우 다른 어퍼처 형상들이 가능하다.
[00169] 위의 본원에서 설명된 바와 같이, 스택 지지 부재들(93')은 주변 생성기 챔버(93')에 연결하기 위해 개스킷(98)을 각각 포함할 수 있다. 개스킷(98)은 측방향 챔버 어퍼처(132)의 에지를 따라 하위 진공 챔버 부분(51b)에 대응하는 스택 지지 부재(93')를 유연하게 연결하도록 배열되고 구성된다. 또한, 개스킷(98)은 지지 레그(93')와 측방향 챔버 어퍼처(132) 간의 보이드를 커버하고 밀봉하도록 형성된다. 결과적인 밀봉 구성은 상이한 진공 컨디션들이 측방향 챔버 어퍼처(132)의 양 측들 상에(즉, 생성기 챔버(51')의 내부 및 외부 상에) 적용되도록 허용한다. 도 10-11의 실시예에서, 각각의 스택 지지 부재(93')의 개스킷(98)은 스택 지지 부재(93')의 레그 베이스(95')를 둘러싸는 합성 고무(보다 구체적으로, Viton®와 같은 진공-호환 가능 플루오로폴리머 엘라스토머)로 이루어진 평평한 직사각형 와셔에 의해 생성된다.
[00170] 결과적인 빔 생성기 구성은 콜리메이터 스택(70') 및 생성기 챔버(51')가 외부 레퍼런스 프레임에 의해 독립적으로 지지되는 것을 가능케 하면서 생성기 챔버(51') 내부 상에서 콜리메이터 스택(70')의 수용을 허용한다. 콜리메이터 스택(70')과 빔 생성기 챔버(51') 간의 직접적인 강성 기계적 커플링이 그에 의해 방지된다.
[00171] 콜리메이터 스택(70')과 빔 생성기 챔버(51') 간의 제안된 기계적 디커플링은 유리하게는, 콜리메이터 스택(70')의 정렬에 관해 생성기 소스 챔버(51')의 압력-유도 변형의 효과를 감소시키고 및/또는 생성기 챔버(51')의 지오메트리에 관해 전극 스택(70')의 열적 유도 변형들의 효과들을 감소시킬 수 있다.
[00172] 대안적으로 또는 부가적으로, 제안된 기계적 디커플링은 콜리메이터 전극 스택(70')의 기계적 공진 (고유-) 주파수에 대한 생성기 챔버(51')의 기여를 감소시키거나 심지어 제거할 수 있다.
[00173] 대안적으로 또는 부가적으로, 제안된 빔 생성기 구성은 생성기 챔버(51') 내부에서 생성된 진공 조건들하에서 콜리메이터 스택(70')이 동작되도록 허용하지만, 콜리메이터 스택(70')의 포지션 및 정렬이 진공 챔버(51') 외부로부터 여전히 조정될 수 있다. 이는 콜리메이터 스택의 정렬 및 성능 테스트를 매우 용이하게 하고 빔 정확도의 개선을 돕는다.
[00174] 기계적 디커플링을 갖는 제안된 지지 구성은 비교적 얇은 벽들 및 적은 무게를 갖는 생성기 챔버(51')의 구조물을 허용한다. 설명된 빔 생성기 실시예(50')는 그에 따라, 하전 입자 리소그래피 시스템(10)(예를 들어, 도 1에서 도시됨)의 진공 챔버(30) 내부에 제공되는 캐리어 프레임(42) 내로 삽입 가능하고 그로부터 제거 가능한 모듈로서 편리하게 형성될 수 있다.
[00175] 위의 본원에서 표시된 바와 같이, 제안된 지지 구성(즉, 한편으로, 빔 생성기 챔버(51') 및 전극 콜리메이터 스택(70')을 기계적으로 디커플링하기 위해, 그리고 다른 한편으로. 소스 진공 챔버(53') 및 전극 콜리메이터 스택(70')을 기계적으로 디커플링하기 위해) 중 어느 하나는 단독으로 구현될 수 있다. 그럼에도, 도 9-10을 참조하여 설명된 실시예는, 이들 디커플링 솔루션들이 동일한 스택 지지 구조물을 활용하고, 그에 의해 요구되는 공간 및 구조적 복잡도를 상대적으로 낮게 유지함으로써 함께 또한 구현될 수 있다는 것을 예시한다.
[00176] 기계적 디커플링 솔루션들 둘 다는 고유한 솔루션들로 고려될 수 있고, 이들 솔루션들 어느 것도, 콜리메이터 스택 지지 부분들(93'-96b)이 콜리메이터 스택(70')의 중간 영역(75a')에 연결되는 것을 요구하지 않는다. 빔 생성기 챔버(51')와 전극 콜리메이터 스택(70') 간의 설명된 기계적 디커플링은 일반적으로 콜리메이터 전극 스택의 측방향 영역에 부착된 스택 지지 부분들 및 내부 상의 전극 스택을 갖는 진공 챔버를 포함하는 임의의 빔 생성기에서 적용될 수 있다.
[00177] 그럼에도, 도 9-10을 참조하여 설명된 실시예는, 동일한 스택 지지 구조물을 활용하고 그에 의해 요구되는 공간 및 구조적 복잡도를 비교적 낮게 유지하면서, 이들 디커플링 솔루션들이 위의 본원에서 논의된 모든 3개의 공진 주파수 효과들에 대한 콜리메이터 전극 스택(70')의 공진 감도를 유익하게 낮추기 위해 콜리메이터 스택(70')의 중간 영역(75a')에 맞물리는 콜리메이터 스택 지지 부분들(93'-96b)을 통해 함께 구현될 수 있다는 것을 예시한다.
[00178] 도 12는, 빔 생성기(50')의 이러한 제 2 실시예의 하위(즉, 다운스트림) 측 상에서, 콜리메이터 전극 스택(70') 및 빔 생성기 챔버(51')가 기계적으로 분리된 채로 유지되도록 구성된다는 것을 개략적으로 도시한다. 빔 생성기 챔버(51') 및 콜리메이터 전극 스택(70')은 이에 따라 외부 레퍼런스 프레임(42)에 의해 개별로 지지된 채로 유지될 수 있다. 도 12는, 빔 생성기 챔버(51')가 도 10에서 도시된 하위 챔버 부분(51b)의 부분을 형성하는 하부 플레이트(134)를 포함한다는 것을 도시한다. 하부 플레이트(134)는 콜리메이터 전극 스택 부근에 방사상으로 로케이팅되고 비교적 얇은 방사상 내부 챔버 플레이트 부분(134a) 및 외부 챔버 둘레(130)에 방사상 더 근접하게 로케이팅되고 방사상 내부 챔버 플레이트 부분(134a)보다 더 두꺼운 방사상 외부 챔버 플레이트 부분(134b)을 포함한다. 내부 플레이트 부분(134a)은 마지막 콜리메이터 전극(80') 부근에 로케이팅된다. 특히, 내부 플레이트 부분(134a)은 방사상 방향(R')에서 방사상 내부 전극 부분(80a') 부근에 그리고 축 방향(Z')에서 방사상 외부 전극 부분(80b') 부근에 있다. 좁은 갭(ΔZ)은 내부 플레이트 부분(134a)과 마지막 콜리메이터 전극(80') 사이에 정의된다. 이 갭(ΔZ)은 바람직하게는, 방사상 방향(R')을 따라 일정한 높이를 갖는다. 바람직하게는, 갭(ΔZ)의 높이는 대략 0.5 밀리미터 또는 그 미만이다.
[00179] 또한, 이 갭(ΔZ)을 한정하는 표면들은 바람직하게는, (동작 동안 1 킬로볼트 정도의 전기 전위로 유지될 수 있는) 마지막 콜리메이터 전극(80')과 (바람직하게는, 동작 동안 접지 전위로 유지되는) 빔 생성기 챔버(51')의 내부 플레이트 부분(134a)) 간의 전기적 방전을 방지하도록 내부 플레이트 부분(134a)의 방사상 내부 단부에서 특히 평활한 곡률을 갖는다.
[00180] 결과적인 지지 구성은 빔 생성기 챔버(51')와 콜리메이터 전극 스택(70')이 외부 레퍼런스 프레임(42)에 의해 독립적으로 지지되도록 허용한다. 예를 들어, 외부 레퍼런스 프레임(42)은 그의 하부 플레이트(134)에서 빔 생성기 챔버(51')를 지지하는 반면, 측방향으로 돌출하는 지지 레그(93')는 콜리메이터 전극 스택(70')을 지탱하고 결국 외부 지지 프레임(42)에 의해 빔 생성기 챔버(51') 외부에서 지지된다.
[00181] 도 12는 또한, 안정도를 증가시키기 위해, 스택 지지 레그(93')가 끝에서 두번째 콜리메이터 전극(79')에 연결될 수 있는 것을 예시한다. 스택 지지 레그(93')는, 끝에서 두번째 전극(79')의 바디 에지에 제 3 레그 부재(93c')를 연결시키기 위한 제 3 레그 조인트(94c)를 포함한다. 제 3 레그 조인트(94c)는, 예컨대, 쓰레드 연결(threaded connection) 또는 다른 공지된 방법들을 이용하여 끝에서 두번째 콜리메이터 전극(79')에 고정될 수 있다. 제 3 레그 부재(93c)는, 스택 지지 레그(93)가, 한편으로는 제 1 및 제 2 레그 부재들(93a'-93b')에 의해 지지되는 중간 콜리메이터 전극(75')(도 9 참조)과 다른 한편으로는 제 3 레그 부재(93c)에 의해 지지되는 끝에서 두번째 전극(79') 사이의 차등 열 변형들을 수용하도록 허용하는 제 3 편향 부분(96c)을 포함할 수 있다.
[00182] 도 12는 또한, 콜리메이터 전극들(78'-80') 사이의 전극간 높이들(Hd')이 일정할 수 있는 것을 예시한다. 상세하게는, 콜리메이터 전극(79')과 마지막 전극(80')의 방사상 내부 전극 부분(80a') 사이의 전극간 높이(Hd')는 바람직하게는, 마지막 전극에서 두번째 전극(78')과 끝에서 두번째 전극(79') 사이의 전극간 높이(Hd')와 동일하다.
제 2 지지 컬럼 실시예
[00183] 도 13은, 제 2 콜리메이터 스택(70') 실시예에서 지지 컬럼들(90')의 구성을 예시한다. 인접한 콜리메이터 전극들의 전극 지지 부분들(86') 및 개재된 스페이싱 구조물들(89')은, 축 방향(Z')와 실질적으로 평행하게 배향되는 스택 지지 컬럼들(90')을 정의하도록 축방향으로 정렬된다. 이 실시예에서는 3개의 지지 컬럼들(90')이 형성된다. 전극 지지 부분들(86') 및 스페이싱 구조물들(89') 각각에 스루 홀이 제공되고, 스루 홀은, 축 방향(Z')과 실질적으로 평행하게 연장된다. 각각의 지지 컬럼(90')의 스루 홀들은 통합 컬럼 스루 홀을 형성하도록 상호 정렬된다. 지지 컬럼(90')의 정렬된 스루 홀들은, 지지 부분들(86') 및 중간적 스페이싱 구조물들(89')을 함께 홀딩하기 위한 클램핑 부재(91a'-91d')를 수용한다. 클램핑 부재는, 프리텐셔닝된 로드의 2개의 말단부들(91a')을 함께 당기는, 예컨대, 축 방향 프리텐셔닝된 로드(91b')를 포함한다. 2개의 말단 로드 단부들(91a')은 각각 제 1 및 마지막(즉, 외부) 전극들(71', 80')에 커플링된다. 각각의 프리텐셔닝된 로드(91b')에는, 콜리메이터 스택(70')과 각각의 프리텐셔닝된 로드(91b') 사이의 차등 열 변형을 수용하기 위한 2개의 내로우잉들(91c')이 제공된다. 또한, 콜리메이터 스택(70')과 각각의 프리텐셔닝된 로드(91b') 사이의 차등 축 방향 열 변형에 대한 추가적인 보상 메커니즘을 제공하기 위해, 각각의 프리텐셔닝된 로드(91b')의 단부 로드 단부들(91a') 중 하나 또는 둘 모두 상에 스프링 부재(91d)가 제공될 수 있다. 클램핑 부재들(91a', 91b')은 바람직하게는, 강하고 비자성인 물질, 예컨대, 티타늄으로 제조된다. 프리텐셔닝된 로드(91b')가 수용되는 전극 지지 부분들(86')의 스루 홀들의 내부 둘레들과 각각의 프리텐셔닝된 로드(91b')의 외부 둘레 사이에 충분한 방사상 공간(interspacing)이 제공된다.
[00184] 실린더형 스루 홀들 및 로드들의 경우, 지지 부분들(86)의 스루 홀들의 내부 직경(Øsu) 및 스페이싱 구조물들(89)의 스루 홀들의 내부 직경(Øsp) 둘 다는, 프리텐셔닝된 로드(91b')의 외부 직경(Ør)보다 실질적으로 더 크다.
[00185] 방사상 공간은, 콜리메이터 전극 스택(70')의 동작 동안 전극들이 열적 방사상 변형들을 경험하는 경우에도, 한편으로는 각각의 전극들(71'-80')과 다른 한편으로는 각각의 프리텐셔닝된 로드(91b') 사이의 전기적 분리를 유지하도록 기능한다. 이 실시예의 전극 지지 부분들(86') 내에서 요구되는 스루 홀들로 인해, 전극 지지 부분(86')의 통상적인 직경은, 도 4 내지 도 5에 도시된 콜리메이터 전극 실시예의 전극 지지 부분(86)의 직경보다, 예컨대, 약 1.5배 더 클 것이다.
제 2 냉각 도관 실시예
[00186] 도 14는, 도 9 내지 도 11에 도시된 콜리메이터 전극 스택(70')의 실시예에서 냉각 어레인지먼트의 일부를 개략적으로 예시한다. 도 14는, 제 2, 제 3 및 제 4 콜리메이터 전극들(72'-74')을 도시하고, 이들은, 전극 바디의 외부 상에 냉각 도관(105')이 각각 제공되는 콜리메이터 전극들로 형성된다. (중간적 튜브형 엘리먼트들로 형성되는) 상호연결 도관들(110')은 제 1 전극들(예컨대, 제 4 전극(74'))의 제 1 도관 개구들(103')과 제 2 전극들(예컨대, 제 3 전극(73'))의 제 2 도관 개구들(104') 사이에 제공된다. 이 실시예에서, 상호연결되는 전극들의 각각의 쌍은 바로 인접하고, 전극들과 상호연결 도관들의 결과적 케스캐이드가 직렬 냉각 어레인지먼트를 형성한다. 이 실시예에서, 각각의 상호연결 도관(110')은 제 1 직선 도관 부분(111'), 곡선형 도관 부분(113') 및 제 2 직선 도관 부분(112')을 포함한다. 이 실시예에서, 도관 부분들(111'-113')은 기계적으로 강하고 비자성인 물질, 예컨대, 티타늄으로 제조된다. 도 3에 도시된 실시예와는 반대로, 도관 부분들(111'-113') 사이에 어떠한 도관 벨로우즈도 제공되지 않는다. 그 대신, 각각의 상호연결 도관(110')의 직선 도관 부분들(111'-112') 중 적어도 하나에 절연 튜브 커넥터(115)가 제공된다. 대응하는 도관 부분(111'-112')은 절연 튜브 커넥터(115) 내에서 연결해제되고, 2개의 말단 도관 단부들에서 종결된다. 이러한 말단 도관 단부들은, 절연 튜브 커넥터들(115a-115b)을 이용하여 기밀 방식으로 절연 튜브 커넥터(115)의 2개의 대향 단부들에 고정된다. 절연 튜브 커넥터들(115a-115b)은 O-링들을 갖는 압축 피팅들에 의해 형성될 수 있다. 절연 튜브 커넥터(115)는, 상호연결된 도관 부분들 사이에 전기적으로 절연성을 제공하는 전기적으로 절연성인 물질(예컨대, 알루미늄 산화물)로 제조된다. 절연 튜브 커넥터(115)를 갖는 제안된 도관 어레인지먼트는, 상호연결된 콜리메이터 전극들 사이에서 전기 방전이 감소되는 것을 보장한다.
[00187] 또한, 도 3에 도시된 실시예와는 반대로, 제 2 냉각 어레인지먼트의 공급 튜브(117') 및 방전 튜브(118')에는, 추가적인 도관 벨로우즈가 제공되지 않는다. 그 대신, (도 9 내지 도 10에 도시된) 공급 튜브(117') 및 방전 튜브(118')는 상당한 길이들을 갖고, 빔 생성기(50') 외부로부터 발생하는 기계적 공진들을 댐핑하기 위한 곡선형 영역들을 제공받는다.
제 3 콜리메이터 스택 실시예
[00188] 도 15는, 외부 레퍼런스 프레임(42, 미도시)에 대해 콜리메이터 전극 스택(70")을 지지하고 콜리메이터 전극 스택(70")의 측방향 영역(97)에 연결되는 스택 지지 시스템(93")을 포함하는 콜리메이터 전극 스택(70")의 다른 실시예를 도시한다. 측방향 영역은, 주로 방사상 좌표를 따라 외부로 향하는 콜리메이터 스택(70")의 외향 둘레에 대응한다. 이 실시예에서, 스택 지지 레그(93")의 하나의 레그 부재(93a")는 제 3 콜리메이터 전극(73")과 맞물린다. 스택 지지 레그(93")의 추가적인 레그 부재(93c")는 제 8 콜리메이터 전극(78")과 맞물린다. 이 실시예에서, 콜리메이터 전극들(71"-80")의 높이들(He)은 실질적으로 동일하다. 또한, 전극간 거리(Hd)는 실질적으로 동일하다. 제 3 콜리메이터 전극(73") 및 제 8 콜리메이터 전극(78")은, 스택 지지 레그들(93")에 대해 콜리메이터 전극 스택(70") 전체 무게들을 함께 지지하기에 충분한 기계적 강도를 갖는 전극 지지 아암들을 갖는 전극 지지 부분들(86")을 포함한다. 그 결과, 또한 제 3 콜리메이터 전극(73") 및 제 8 콜리메이터 전극(78")은, 지지 컬럼(90")을 고정된 포지션에 유지하면서 전극 바디들(81")과 지지 부분들(86") 사이의 차등 열 변형을 수용하기 위한 열 팽창 공간들(88")을 포함한다.
[00189] 상기 설명들은 제한적이 아니라 예시적인 것으로 의도된다. 아래에서 기술되는 청구항들의 범위를 벗어남이 없이, 본 발명의 대안적이고 균등한 실시예들이 착안될 수 있고, 실시를 위해 감소될 수 있음은 이 분야의 당업자에게 자명할 것이다.
[00190] 예컨대, 콜리메이터 전극 스택 실시예들 및 하전 입자 빔 생성기 실시예들의 상기 설명들은, 정확히 3개의 전극 스택 지지 컬럼들 및 3개의 전극 스택 지지 레그들의 존재를 제안한다. 3개라는 수는 높은 안정도 및 구조적 단순화를 위해 선호되지만, 오직 2개의 컬럼들 및/또는 레그들, 또는 3개보다 많은 컬럼들 및/또는 레그들을 갖는 구성들이 또한 착안가능하다.
[00191] 중간 콜리메이터 전극에 맞물리는 것에 대한 대안으로 또는 그에 추가로, 외부 레퍼런스 프레임에 대해 밸런싱된 서스펜션을 확립하기 위해, 콜리메이터 스택의 지지 레그들은, 지지 컬럼들에서 공간 구조물들과 맞물릴 수 있다.
[00192] 스택 지지 시스템은 설명된 삼각형 및 삼각대 레그 구조물들과는 상이한 형상일 수 있다. 상기 실시예들에서 설명된 스택 지지 시스템들은 주로 전극 스택으로부터 아래로 외부 레퍼런스 프레임까지 연장된다. 일반적으로, 외부 레퍼런스 프레임(예컨대, 캐리어 프레임(42))은, 하향 축 방향(Z)(도 4에서 지지 레그들(93) 상에 인가된 압축 스트레스들), 상향 축 방향 -Z(지지 부재들 상에 인가된 인장 스트레스들), 방사상 방향(R)(지지 부재들 상의 휨 스트레스들), 밸런싱된 대향 각도 방향들(Φ) 또는 이들의 조합 중 임의의 방향으로 배향될 수 있는 지지 부재들을 통해 중간 영역에서 전극 스택을 지지할 수 있다. 또한, 방사상 편형 부분들은 상이하게, 예컨대, 상이한 형상, 단면 프로파일을 갖도록 형성되거나, 또는 다른 탄성 물질들로 제조될 수 있다.
[00193] 다양한 실시예들이 전자 빔 리소그래피 프로세싱을 참조하여 논의되었다. 그러나, 앞서 본 명세서에서 논의된 원리들은, 다른 하전 입자 빔 타입들(예컨대, 포지티브 또는 네거티브 이온들의 빔들)의 생성에, 그리고 다른 타입들의 하전 입자 빔 프로세싱 방법들(예컨대, 전자 빔 기반 타겟 검사)에 동등하게 잘 적용될 수 있다.
[00194] 실시예들은, 하전 입자들의 빔을 콜리메이팅하도록 적응되는 콜리메이터 전극 스택을 참조하여 논의되었다. 일반적으로 하나 또는 그 초과의 하전 입자 빔들의 경로, 형상 및 운동 에너지를 조작하기 위해 구성되는 전극 스택들이 또한 커버되는 것으로 이해된다.
[00195] 전극들, 전극 어레인지먼트들 및 빔 생성기들의 양상들 및 실시예들을 정의하는 절의 세트들이 바로 아래에 제시된다. 이러한 절 세트들은 분할 출원들의 대상일 수 있다. 이러한 절들은 또한, 참조 부호들이 프라임들로 표시되는, 앞서 본 명세서에서 설명된 엘리먼트들을 포함하는 대안적 실시예들과 관련된다. 오직 단순화 및 명확화를 위해, 프라임들로 마킹된 엘리먼트 참조 부호들은, 아래의 청구항들 및 절들에 표시된 (비제한적인) 참조 부호들로부터 생략되지만, 그럼에도 불구하고 적용가능한 경우 삽입된 것으로 간주되어야 한다.
조항 세트 A
a1. 콜리메이터 전극 스택(70)은:
광학 축(A)을 따라 하전 입자 빔(charged particle beam)(54)을 콜리메이팅하기 위한 적어도 3개의 콜리메이터 전극들(71-80) ―각각의 콜리메이터 전극은, 하전 입자 빔에 대한 통과를 허용하기 위한 전극 어퍼처(82)를 갖는 전극 바디(81)를 포함하며, 전극 바디들은 광학 축과 실질적으로 평행한 축 방향(Z)을 따라 이격되며, 전극 어퍼처들은 광학 축을 따라 동축으로 정렬됨―;
축 방향을 따라 미리 결정된 거리들에 상기 콜리메이터 전극들을 포지셔닝시키기 위해, 각각의 쌍의 인접한 콜리메이터 전극들 사이에 제공되며 전기적으로 절연성인 물질로 만들어진 복수의 스페이싱 구조물들(89)
을 포함하며, 콜리메이터 전극들(71-80) 각각은 개별 전압 출력(151-160)에 전기적으로 연결된다.
a2. 조항 a1에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 각각의 전압 출력(151-160)은 개별적으로 조절가능하다.
a3. 조항 a1 또는 a2에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 전극 바디(81)는 축 방향(Z)과 실질적으로 수직인 방사상-각진 평면(radial-angular plane)에 배열되는 디스크 형상을 가지며, 전극 어퍼처(82)는 전극 바디를 통해 그리고 축 방향을 따라 연장하는 실질적으로 원형인 컷-아웃(cut-out)에 의해 형성된다.
a4. 조항 a1 내지 a3 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 적어도 3개의 콜리메이터 전극들(71-80)은,
콜리메이터 스택의 업스트림 단부에 제공되는 제 1 콜리메이터 전극(71),
콜리메이터 스택의 다운스트림 단부에 제공되는 마지막 콜리메이터 전극(80), 및
제 1 콜리메이터 전극(71)과 상기 마지막 콜리메이터 전극(80) 사이에 제공되는 적어도 하나의 개재 전극(72-79)으로서,
축 방향(Z)을 따라 배열된다.
a5. 조항 a4에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 적어도 하나의 개재 전극(72, 73, 74, 76, 77, 78, 79)은 축 방향(Z)을 따라 전극 두께들(He)을 갖는다.
a6. 조항 a4 또는 a5에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 한편으로는 인접한 개재 전극들(72, 73, 74, 76, 77, 78, 79) 간의 전극간 거리(Hd), 그리고 다른 한편으로는 축 방향(Z)을 따른 상기 개재 전극 두께(He)는 관계식 0.75·He ≤Hd≤1.5·He로 제한된다.
a7. 조항 a4 내지 a6 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 제 1 콜리메이터 전극(71)은, 1.5·He≤H1≤2.5·He로 정의된 범위의 제 1 두께(H1)를 갖는다.
a8. 조항 a4 내지 a7 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 제 1 콜리메이터 전극(71)은, 광학 축(A)으로부터 멀어지는 방사상 방향(R)을 향해 평활한 곡선형 궤적을 갖는 다운스트림 방향으로 광학 축(A)을 따라 분기하는 축방향 보어(71a)를 갖는 제 1 전극 어퍼처를 포함한다.
a9. 조항 a4 내지 a8 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 마지막 콜리메이터 전극(80)의 방사상 내부 부분(80a)의 마지막 전극 두께(H10)는 3·H10≤He로 정의된 범위 내에 있다.
a10. 조항 a4 내지 a9 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 마지막 콜리메이터 전극(80)의 방사상 외부 부분(80b)의 두께(H10')는 개재 전극 두께(He)와 실질적으로 동일하다.
a11. 조항 a4 내지 a10 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 콜리메이터 전극들(71-80)은, 적어도 3개의 개재 전극들(72-79)이 제 1 콜리메이터 전극(71)과 마지막 콜리메이터 전극(80) 사이에 제공되도록, 축 방향(Z)을 따라 배열된다.
a12. 조항 a11에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서,적어도 3개의 개재 전극들(72-79) 중 중간 콜리메이터 전극(75)은, 1.5·He≤H5≤2.5·He로 정의된 범위의 두께(H5)를 갖는다.
a13. 조항 a1 내지 a12 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 각각의 스페이싱 구조물(89)의 높이(Hs)와, 콜리메이터 어퍼처(82)의 어퍼처 둘레(82a)와 스페이서(89) 사이의 가장 짧은 방사상 거리(R1) 간의 관계식은 3·Hs≤R1로 정의
a14. 하전 입자 빔 생성기(50)은,
광학 축(A)을 따라 하전 입자 빔(54)을 생성하기 위한 빔 소스(52); 및
조항 a1 항 내지 a13 중 어느 한 항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)
을 포함하며, 상기 제 1 콜리메이터 전극(71)은 콜리메이터 스택의 업스트림 단부에 제공되며, 콜리메이터 전극들(71-80)의 전극 어퍼처들(82)은 광학 축을 따라 정렬되며, 빔 소스는 제 1 콜리메이터 전극(71)의 상단측 상에 직접 고정된다.
a15. 전극 스택(70)을 포함하는 콜리메이터 시스템은,
스택의 광학 축(A)을 따라 하전 입자 빔(54)을 콜리메이팅하기 위한 복수의 전극들(71-80) ―각각의 콜리메이터 전극은 하전 입자 빔의 투과(transmission)를 허용하기 위한 전극 어퍼처(82)를 갖는 전극 바디(81)를 포함함―, 및 전극에 전기 전위를 제공하기 위한 전기 연결부를 포함하며, 전극 바디들은 축 방향(Z)을 따라 이격되게 배열되며, 전극 어퍼처들은 광학 축을 따라 동축으로 정렬되며,
사용시, 전극 스택(70)의 중간 전극(75)은 다른 콜리메이터 전극들(71-74, 76-80)에 비해 가장 높은 포지티브 전기 전위로 유지되도록 하전되며, 전극 스택(70)의 업스트림 방향으로 중간 전극(75)을 선행하는 2개의 전극들 각각은 다운스트림 방향으로 자신의 인접한 전극보다 낮은 전기 전위로 유지되도록 구성된다.
a16. 조항 a15에 따른 콜리메이터 시스템에서, 사용시, 마지막 콜리메이터 전극(80)은 포지티브 전기 전위로 유지되도록 하전되며, 중간 전극(75)과 마지막 전극(80) 사이에 로케이팅된 적어도 하나의 전극(76-79)에는 마지막 전극(80)의 전기 전위보다 낮은 전기 전위가 제공된다.
a17. 조항 a15에 따른 콜리메이터 시스템에서, 중간 전극(75)과 상기 마지막 전극(80) 사이에 적어도 2개의 전극들(76-79)이 포함되며, 그의 끝에서 두 번째 전극은 네거티브 전기 전위가 획득되도록 하전된다.
a18. 조항 a14에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)를 동작시키기 위한 방법은,
빔 소스(52)로 전자 빔(54)을 생성하는 단계;
생성된 전자 빔을, 콜리메이터 전극 스택(70)의 어퍼처들(82)을 통해 광학 축(A)을 따라 투사하는 단계; 및
콜리메이터 전극들(71-80) 상에 전기 전위들(V1-V10)을 인가하는 단계
를 포함하며, 콜리메이터 전극들(71-80) 상에 전기 전위들(V1-V10)을 인가하는 단계는,
제 1 콜리메이터 전극(71)을 접지 전위로 유지하는 단계;
중간 콜리메이터 전극(75)을 가장 높은 포지티브 전기 전위로 유지하는 단계; 및
마지막 콜리메이터 전극(80)을 낮은 포지티브 전기 전위로 유지하는 단계를 포함한다.
a19. 조항 a18에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)를 동작시키기 위한 방법에서, 콜리메이터 전극들(71-80) 상에 전기 전위들(V1-V10)을 인가하는 단계는,
중간 콜리메이터 전극(75)과, 중간 콜리메이터 전극 바로 업스트림에 로케이팅된 인접한 콜리메이터 전극(74) 사이에 전기 전위차를 인가하는 단계, 및
인접한 콜리메이터 전극(74)과, 인접한 콜리메이터 전극 바로 업스트림에 로케이팅된 추가의 인접한 콜리메이터 전극(73) 사이에 추가의 전기 전위차를 인가하는 단계를 포함하며, 추가의 전기 전위차는 상기 전기 전위차보다 크다.
a20. 조항 a18 또는 a19에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)를 동작시키기 위한 방법에서, 콜리메이터 전극들(71-80) 상에 전기 전위들(V1-V10)을 인가하는 단계는, 중간 전극(75) 업스트림의 제 2 콜리메이터 전극(72)을 네거티브 전기 전위로 유지하는 단계를 포함한다.
a21. 조항 a18 또는 a19에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)를 동작시키기 위한 방법에서, 콜리메이터 전극들(71-80) 상에 전기 전위들(V1-V10)을 인가하는 단계는, 마지막 전극에서 두번째(two-to-last) 전극(78)과 끝에서 두 번째 전극(79) 중 적어도 하나의 전극을 낮은 네거티브 전기 전위로 유지하는 단계를 포함한다.
a22. 조항 a18 내지 a21 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)를 동작시키기 위한 방법에서, 콜리메이터 전극들(71-80) 상에 전기 전위들(V1-V10)을 인가하는 단계는,
마지막 콜리메이터 전극(80)에 바로 선행하는 2개의 개재 콜리메이터 전극들(78, 79) 중 적어도 하나를 -300볼트 내지 -500볼트의 값을 갖는 고정된 전기 전위로 유지하는 단계;
제 2 콜리메이터 전극(72)을 -3 킬로볼트 내지 -4킬로볼트의 값을 갖는 고정된 전기 전위로 유지하는 단계;
중간 콜리메이터 전극(75)을 +20킬로볼트 내지 +30킬로볼트의 값을 갖는 고정된 전기 전위로 유지하는 단계; 및
마지막 콜리메이터 전극(80)을 +500볼트 내지 +1100볼트의 값을 갖는 포지티브 전기 전위로 유지하는 단계를 포함한다.
조항 세트 C
c1. 콜리메이터 전극은, 바람직하게는 디스크 형상 또는 편원(oblate) 링 형상인 전극 바디(81)를 포함하고, 여기서 전극 바디에는 중앙 전극 어퍼처(82)가 제공되고, 전극 바디는 2개의 대향하는 메인 표면들 사이에 전극 높이(He)를 정의하며, 전극 바디는 전극 바디 내부에 냉각 액체(102)을 전달하기 위한 냉각 도관(105)을 수용한다.
c2. 조항 c1에 따른 콜리메이터 전극에서, 냉각 도관(105)은 바람직하게는 티타늄으로 만들어진 도관 튜브(105)로서 형성된다.
냉각 도관으로서 도관 튜브를 사용하는 것은 도관 물질의 적당한 선택을 가능하게 한다. 특히, 열적으로 그리고 전기적으로 전도성이 있는 비교적 강한 물질이 사용될 수 있는 한편, 콜리메이터 전극은 다른 물질로 만들어질 수도 있다.
c3. 조항 c1 또는 c2에 따른 콜리메이터 전극에서, 전극 바디(81)는 알루미늄으로 만들어진다.
알루미늄은 경량이 물질이며, 이는 콜리메이터 스택의 구성 및 내구성을 가능하게 한다. 알루미늄은 또한 좋은 전기 컨덕턴스 및 비-자성 특성들을 갖는데, 이는 하전 입자 빔 조작 애플리케이션들에서 유리하다. 알루미늄은 더욱이 좋은 열 컨덕턴스를 갖는데, 이는 하전 입자 빔 산란 및 충돌들에 의해 야기되는 열 에너지의 소산에 도움이 된다.
c4. 조항 c1 내지 조항 c3 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극에서, 냉각 도관(105)은 액체 공급 구조물(117)로의 연결을 위한 제 1 개구(103) 및 액체 방출 구조물(118)로의 연결을 위한 제 2 개구(104)를 포함한다.
c5. 조항 c4에 따른 콜리메이터 전극에서, 제 1 개구(103) 및 제 2 개구(104)는 제 1 및 제 2 콜리메이터 전극들의 측 표면(85)에 로케이팅된다.
냉각 도관(105)의 제 1 개구(103) 및 제 2 개구(104)를 링-형상의 전극 바디(81)의 측 표면(85)에 로케이팅하는 것은 잠재적으로 간섭하는 구조물들 없이 개별 콜리메이터 전극들(71-80) 간에 간격을 유지하는 데 도움이 된다. 특히, 전극 스택(70)의 측면으로부터(즉, 대개 방사 및/또는 각도 방향을 따라) 냉각 액체 공급 및/또는 제거가 발생하기 때문에, 액체 공급 구조물(117) 및/또는 액체 방출 구조물(118)은 콜리메이터 전극들 사이에 공간을 차지할 필요가 없다.
c6. 조항 c5에 따른 콜리메이터 전극에서, 각각의 콜리메이터 전극의 제 1 개구(103) 및 제 2 개구(104)는 콜리메이터 전극의 측 표면(85)에 서로 가까이 로케이팅된다.
제 1 개구 및 제 2 개구를 콜리메이터 전극의 측 표면(85)에 서로 가까이 로케이팅하는 것은 콜리메이터 시스템의 동일한 측면에서 냉각 액체 공급 구조물과 냉각 액체 방출 구조물 모두의 배치를 가능하게 하며, 이는 필요하다면, 다른 컴포넌트들이 콜리메이터 시스템을 따라 배치될 더 많은 공간을 제공한다.
c7. 조항 c4 내지 조항 c6 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극에서, 냉각 도관(105)은 전극 바디(81) 내부에 그리고 어퍼처(82) 둘레에 제공되는 도관 궤적(105a-105d)을 통해 제 1 개구(103)와 제 2 개구(104)를 서로 연결한다.
냉각 도관이 어퍼처 둘레에 전극을 통과하는 궤적을 갖게 함으로써, 전극이 더 균질하게 냉각된다.
c8. 조항 c5 또는 c6에 따른 콜리메이터 전극에서, 어퍼처(82)는 콜리메이터 전극의 광학 축(A)에 대해 대칭인 원을 갖고, 냉각 도관(105)은 어퍼처(82) 둘레로 연장하는 실질적으로 원형 부분(105a) 및 제 1 개구(103) 및 제 2 개구(104)에 원형 부분을 연결하기 위한 2개의 실질적으로 직선 단부 부분들(105b)을 포함한다.
이러한 어레인지먼트는 콜리메이터 전극의 어퍼처가 원형 어퍼처라면 특히 유리하다. 이러한 경우, 어퍼처 둘레에서 냉각 도관의 실질적으로 원형 부분은 어퍼처의 측벽으로부터 그 궤적에 걸쳐 동일한 거리에 로케이팅되는데, 이는 콜리메이터 전극의 중심 부분의 보다 균질한 냉각을 야기한다. 전극 어퍼처(82)는 전극 바디(81) 내의 그리고 축 방향(Z)을 따라 연장하는 실질적으로 원형 스루 홀로 형성될 수 있다.
c9. 조항 c8에 따른 콜리메이터 전극에서, 한편으로는 전극 어퍼처(82)의 직경(Ø)과, 다른 한편으로는 전극 어퍼처(82)의 둘레(82a)와 냉각 도관(105)의 원형 부분(105a) 간의 방사상 거리(ΔR2) 사이의 관계는 3·ΔR2 ≥ Ø로 정의된다.
c10. 조항 c2 내지 조항 c9 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극에서, 도관 튜브(105)가 콜리메이터 전극의 전극 바디(81) 내에 통합된다.
도관 튜브(105)를 콜리메이터 전극에 통합하는 것은 냉각 효율을 향상시킨다. 더욱이, 도관 튜브의 로케이션에서의 로컬 전기장 집중화 발생 위험이 상당히 감소된다.
c11. 조항 c2 - c10 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극에서, 전극 바디(81)는 적어도 부분적으로는 캐스트 물질, 특히 캐스트 알루미늄으로 구성되며, 도관 튜브(105)가 상기 캐스트 물질에 포함된다.
바람직하게, 도관 튜브(105)는 티타늄으로 만들어진다. 티타늄은 낮은 자기장 반응을 나타내며 비교적 높은 용융 온도를 갖는 강한 금속이다. 티타늄 도관들은 (알루미늄의 훨씬 더 낮은 용융 온도로 인해) 도관 주위에 전극 바디를 캐스팅함으로써 알루미늄 전극 바디 내에 효율적으로 형성될 수 있다.
c12. 조항 c2 - c9 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극에서, 전극 바디(81)의 상부 표면(83)에는 도관 튜브(105)에 대응하는 형상을 갖는 리세스(106)가 제공되며, 리세스 내에 도관 튜브가 로케이팅된다.
도관 튜브(105)를 안에 배치하기 위해 적당히 형성된 리세스(106)를 갖는 콜리메이터 전극은 비교적 제조가 용이하다.
c13. 조항 c12에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 도관 튜브(105)는 리세스(106) 내에서 열 전도성 접착 물질(107)에 의해 콜리메이터 전극(71-80)에 부착된다.
도관 튜브를 열 전도성 접착 물질에 의해 콜리메이터 전극에 부착하는 것은 열 전도성을 향상시키고, 이에 따라 보다 효율적인 냉각을 야기한다.
c14. 조항 c2 내지 조항 c13 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극에서, 냉각 도관(105)은,
외부에 정의된 직사각형 표면들 및 내부에 정의된 곡선형 거터를 갖는 하부 거터 부분(105c), 및
하부 거터 부분의 내부에 정의된 곡선형 거터를 밀봉함으로써, 냉각 액체(102)에 대한 유동 채널을 형성하기 위한 상부 뚜껑 부분(105d)을 포함한다.
c15. 조항 c2 내지 조항 c14 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극은 전극 바디(81)의 외부 전극 둘레(85)를 따라 적어도 2개의 전극 지지 부분들(86) 및 전극 지지 부재들(87)을 포함하며, 여기서 각각의 전극 지지 부재는 전극 둘레를 대응하는 전극 지지 부분(86)과 서로 연결함으로써, 전극 지지 부분과 외부 전극 둘레 사이에 열 팽창 공간(88)을 한정하고, 전극 지지 부재들(87)은 축 방향(Z)으로 전극 바디(81)의 무게를 공동으로 지지하도록 적응된다.
c16. 조항 c15에 따른 콜리메이터 전극에서, 전극 지지 부재(87)는 제 1 단부에서 외부 전극 둘레(85)에 연결되고 제 2 단부에서 전극 지지 부분(86)에 연결되는 이동식 세장형 아암(87a-87c)을 포함한다.
c17. 조항 c16에 따른 콜리메이터 전극에서, 이동식 세장형 아암(87a-87c)은 방사각 평면에서는 전극 바디(81)에 대해 대응하는 전극 지지 부분(86)의 굽힘을 가능하게 하는 한편, 축 방향(Z)으로는 전극 바디(81)에 대해 대응하는 전극 지지 부분(86)의 굽힘을 막는 아암 내로우잉(87b-87c)을 포함한다.
c18. 조항 c1 내지 조항 c17 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극에서, 냉각 도관(105)은 전극 바디(81)의 외부 둘레(85) 밖에 제공된 전기적으로 절연성인 도관 부재에 연결된다.
c19. 하전 입자 빔 생성기(50)에 사용하기 위한 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 콜리메이터 전극 스택은,
조항 c1 내지 조항 c18 중 어느 한 조항에 따른, 그리고 하전 입자 빔(54)을 콜리메이팅하도록 적응된 복수의 콜리메이터 전극들(71-80)을 포함하며,
적어도 제 1 콜리메이터 전극 및 제 2 콜리메이터 전극에는 각각 냉각 액체(102)을 전달하기 위한 냉각 도관(105)이 제공되고, 냉각 도관은 액체 공급 구조물(117)로의 연결을 위한 제 1 개구(103) 및 액체 방출 구조물(118)로의 연결을 위한 제 2 개구(104)를 포함하며,
콜리메이터 전극 스택은 제 1 콜리메이터 전극의 제 2 개구(104)와 제 2 콜리메이터 전극의 제 1 개구(103) 사이에 액체 연결부를 설정하도록 배열된 연결 도관(110)을 포함한다.
콜리메이터 전극들(71-80)의 적층된 어레인지먼트는, 상대적으로 낮은 무게를 갖는 빔 생성기의 구성을 가능하게 한다. 제 1 및 제 2 콜리메이터 전극들의 냉각 도관들(105)은, 전극 바디들과 냉각 액체(102) 사이에서 열 에너지를 교환하기 위해, 전극들을 따라 냉각 액체(102)의 운송을 허용한다. 따라서, 냉각 액체(102)는 콜리메이터 전극들로부터의 과도한 열을 흡수할 수 있고, 콜리메이터 전극들의 열적으로 유도된 변형의 조절을 허용할 수 있다.
연결 도관(110)은, 전극들 사이의 액체 연결들의 확립을 허용한다. 연결 도관(110)은, 예컨대, 중간 관형 엘리먼트들에 의해 형성될 수 있다. 연결 도관(110)은 각각의 콜리메이터 전극들의 제 1 및 제 2 개구들(103-104)을 상호 연결하고, 그러므로 이러한 콜리메이터 전극들 사이에 일련의 액체 연결을 확립한다. 스택 내의 여러 콜리메이터 전극들의 일련의 액체 연결은, 동시적인 냉각을 가능하게 하면서, 냉각 액체(102)의 공급 및 제거를 위해, 오직 단일 냉각 액체 공급 구조물(117) 및 냉각 액체 배출 구조물(118)만을 요구한다.
능동적으로 냉각되는 콜리메이터 전극 스택(70)을 설계할 때, 전극들로부터 냉각 액체(102)로의 열 전달의 효율을 최대화하면서, 동시에 냉각 액체(102)를 통한 전극 전하 손실들을 최소화하는 것이 난제이다.
제안된 다수의-전극 콜리메이터 스택(70)은 축 방향(Z)을 따른 전위 분포의 점진적인(단계적인) 변화를 생성하기 위해 구성된다. 제안된 콜리메이터 전극 스택 어레인지먼트의 각각의 전극들의 제 1 및 제 2 개구들(103-104)을 연속적으로 상호 연결함으로써, 동작 동안 인접한 전극들 사이에 인가되는 전위차들은, 병렬 전극 냉각 어레인지먼트(즉, 각각의 전극에 대한 냉각 공급 및 배출 도관들의 개별의 연결들을 포함하는 냉각 어레인지먼트)를 갖는 콜리메이터 전극 스택보다 더 적을 것으로 예상된다. 2개의 전극들 사이의 연결 도관(110)에 걸쳐서 냉각 액체(102)가 경험하는 상대적으로 더 적은 전위차의 결과로서, 냉각 액체(102)를 통한 소실 전류를 통한 전극 전하의 손실은 더 적을 것으로 예상된다.
콜리메이터 전극 스택(70)의 콜리메이터 전극들 중 둘, 여럿, 또는 심지어 전부는 전극들로서 형성될 수 있고, 각각의 제 1 및 제 2 개구들(103-104) 사이에 연결 도관들(110)이 제공될 수 있다. 콜리메이터 전극들 사이에 연결 도관들(11)을 갖는 일련의 냉각 액체 구성은 구성하고 그리고 또는 재구성하는 것이 상대적으로 쉽고, 이는, 동작 요건들을 변화시키는 것에 대한 적응, 최적화 테스팅, 및 유지보수를 상당히 용이하게 한다.
c20. 조항 c17에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 제 1 콜리메이터 전극 및 제 2 콜리메이터 전극의 전극 바디들(81)은 콜리메이터 전극 스택의 광학 축(A)을 따라 정렬된 전극 개구들(82)과 동축으로 배열된다.
c21. 조항 c20에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 제 2 콜리메이터 전극은, 광학 축(A)을 따라 봤을 때 제 1 콜리메이터 전극의 업스트림에 로케이팅된다.
많은 하전 입자 빔 콜리메이터 구현예들에서, 다운스트림에 로케이팅된 콜리메이터 전극들은 후방산란된 그리고/또는 이차 전자들의 충돌에 더 민감하고, 이는, 더 높은 열 부하를 초래한다. 업스트림에 로케이팅된 제 2 전극에 냉각 액체를 전달하기 전에, 다운스트림에 로케이팅된 제 1 전극에 냉각 액체를 공급함으로써, 제 1 전극에서의 냉각 액체의 더 낮은 온도는 더 과도한 열이 흡수되는 것을 허용할 것이고, 이는, 가열된 전극들과 냉각 액체 사이에서 더 양호한 전체적인 열 교환 효율을 낼 것이다.
바람직하게, 제 1 콜리메이터 전극 및 제 2 콜리메이터 전극은 콜리메이터 전극 스택에서 바로 인접한 콜리메이터 전극들이다.
c22. 조항 c18 내지 조항 c21중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 연결 도관(110)은, 제 1 개구(103)를 등지는 제 1 실질적으로 직선 부분(111), 제 2 개구(104)를 등지는 제 2 실질적으로 직선 부분(112), 및 제 1 직선 부분과 제 2 직선 부분을 연결하는 실질적으로 곡선형 부분(113)을 포함하는 중간 관형 엘리먼트(110)로서 형성된다.
2개의 직선 부분들 및 중간 곡선형 부분을 포함하는 중간 관형 엘리먼트는, 중간 관형 엘리먼트의 버클링의 위험을 감소시키고, 중간 관형 엘리먼트를 통한 냉각 액체의 연속적인 이송을 더 확실하게 보장한다.
c23. 조항 c18 내지 조항 c22 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 연결 도관(110)의 적어도 일부는 전기적으로 절연성인 물질, 바람직하게 알루미늄 산화물로 만들어진다.
알루미늄 산화물은 바람직한 물질인데, 이는, 알루미늄 산화물은 상대적으로 낮은 질량 밀도를 갖고, 낮은 벌크 전기 컨덕턴스를 가지며, 제조 목적들로 사용하기 쉽기 때문이다.
c24. 조항 c18 내지 조항 c23 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 제 1 콜리메이터 전극과 제 2 콜리메이터 전극 사이의 상이한 열 변형들을 수용하도록 적응된 적어도 하나의 벨로우즈 구조물(114)이 연결 도관(110)에 제공된다.
c25. 조항 c18 내지 조항 c24 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 냉각 액체(102)는 낮은 전기 컨덕턴스를 갖는 초순수 또는 오일이다.
c26. 조항 c18 내지 조항 c25 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 하전 입자 소스(52)를 향한 상부 표면(83), 및 하전 입자 소스를 등진 바닥부 표면(84)이 전극 바디(81)에 제공되고, 바닥부 표면 및 상부 표면은 외부 전극 둘레를 정의하는 측 표면(85)을 통해 상호 연결된다.
c27. 조항 c18 내지 조항 c26 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 콜리메이터 전극들은, 전기적으로 절연성인 물질로 만들어진 스페이싱 구조물(89)에 의해 서로 변위된다.
c28. 조항 c27에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 스페이싱 구조물(89)은, 방향(Z)을 따라 콜리메이터 전극들 사이에 전극-간 간격(Hd)을 제공한다.
c29. 하전 입자 리소그래피 시스템(10)에서 사용하기 위한 하전 입자 빔 생성기(50)로서, 하전 입자 빔 생성기는:
하전 입자 빔(54)을 생성하기 위한 하전 입자 소스(52), 및
조항 c18 내지 조항 c28 중 어느 한 조항에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)을 포함한다.
c30. 타겟(31)을 노출시키기 위한 하전 입자 리소그래피 시스템(10)으로서, 시스템은:
조항 c29에 따른, 하전 입자 빔(54)을 생성하기 위한 하전 입자 빔 생성기(50);
하전 입자 빔으로부터 복수의 빔렛들을 형성하기 위한 개구 어레이(58), 및
타겟의 표면 상에 빔렛들을 투사하기 위한 빔렛 투사기(66)를 포함한다.
c31. 조항 c30에 따른 하전 입자 리소그래피 시스템(10)은, 변조된 빔렛들을 형성하도록 빔렛들을 패터닝하기 위해 빔렛 모듈레이터(56, 60)를 더 포함하고, 빔렛 투사기(66)는 타겟(31)의 표면 상에 변조된 빔렛들을 투사하기 위해 배열된다.
c32. 조항 c30 또는 조항 c31에 따른 하전 입자 리소그래피 시스템(10)은, 냉각 액체 펌프(116)로부터 콜리메이터 시스템을 향하여 냉각 액체를 이송하기 위한 액체 공급 구조물(117), 및 콜리메이터 시스템으로부터 다시 냉각 액체 펌프(116)로 냉각 액체를 이송하기 위한 액체 배출 구조물(118)을 포함한다.
c33. 조항 c32에 따른 하전 입자 리소그래피 시스템(10)은, 액체 공급 구조물(117) 및 액체 배출 구조물(118) 중 적어도 하나에 연결된, 콜리메이터 전극 스택(70)을 통해 냉각 액체를 순환시키기 위한 냉각 액체 펌프(116)를 포함한다.
c34. 조항 c33에 따른 하전 입자 리소그래피 시스템(10)에서, 냉각 액체 펌프(116)는, 액체 배출 구조물(118)로부터 액체 공급 구조물(117)을 향하여, 폐쇄 루프로, 냉각 액체(102)를 재-순환시키도록 적응되고, 하전 입자 리소그래피 시스템은, 액체 배출 구조물(118)로부터 나오는 냉각 액체로부터 열 에너지를, 열 교환기 유닛에 의해 제거하도록 적응된다.
c35. 조항 c34에 따른 하전 입자 리소그래피 시스템(10)은, 동작 동안 재-순환하는 냉각 액체(102)로부터 전기 전도성 입자들을 제거하도록 적응된 필터 어레인지먼트를 포함한다.
조항 세트 D
d1. 하전 입자 리소그래피 시스템(10)에서 사용하기 위한 하전 입자 빔 생성기(50)로서, 하전 입자 빔 생성기는,
광학 축(A)을 따라, 하전 입자 빔(54)을 생성하기 위한 하전 입자 소스(52);
하전 입자 빔을 콜리메이팅하기 위한 콜리메이터 전극 스택(70) ― 전극 스택은 광학 축(A)따라 콜리메이터 높이(Hc)에 걸쳐 있음 ―;
콜리메이터 전극 스택(70) 및 하전 입자 소스(52)를 수용하기 위한 생성기 진공 챔버(51); 및
콜리메이터 전극 스택의 외부 둘레(85)로부터 거리(ΔRp)에서 생성기 진공 챔버(51) 내부에 제공된 적어도 하나의 진공 펌프 시스템(122, 123)
을 포함하며, 적어도 하나의 진공 펌프 시스템은, 광학 축(A)과 실질적으로 평행하게 지향된 유효 펌핑 표면(122a, 123a)에 걸쳐 있고, 유효 펌핑 표면은, 콜리메이터 높이(Hc)의 적어도 일부에 걸쳐 있는 표면 높이(Hp)를 갖는다.
d2. 조항 d1에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 유효 펌핑 표면(122a, 123a)의 표면 높이(Hp)는, 최소로, 대략, 콜리메이터 전극 스택(70)의 직경(
Figure pct00013
)인 값을 갖는다.
d3. 조항 d1 또는 조항 d2에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 진공 펌프 시스템은, 상호 인접하게 그리고 축 방향(Z)과 실질적으로 평행하게 배열되고, 콜리메이터 높이(Hc)의 가장 큰 부분을 따라 각각의 유효 펌핑 표면들(122a, 123a)과 함께 연장되는 적어도 4개의 거터들(122, 123)을 포함한다.
d4. 조항 d1 내지 조항 d3 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 콜리메이터 전극 스택(70)의 외부 둘레(85)와 진공 펌프 시스템(122, 123) 사이의 거리(ΔRp)는, 콜리메이터 전극 스택에서의 2개의 인접한 전극들 사이의 전형적인 전극-간 거리(Hd)보다 더 크다.
d5. 조항 d1 내지 조항 d4 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)는, 선택적으로 해제가능한 연결들에 의해 진공 펌프 시스템의 펌프 유닛들(122, 123)을 운반하도록 구성되고, 생성기 진공 챔버(51) 내부에 배열된 펌프 지지 구조물(124)을 포함한다.
d6. 조항 d1 내지 조항 d5 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 콜리메이터 스택(70)은, 외부 콜리메이터 둘레를 따라 3개의 개별의 각도 컬럼 범위들(ΔΦ1, ΔΦ2, ΔΦ3)에 걸쳐 연장되는 3개의 지지 컬럼들(90)을 포함하고, 여기에서, 펌핑 시스템(122, 123)의 유효 펌핑 표면(122a, 123a)은, 3개의 각도 컬럼 범위들 중 어느 하나와도 오버랩을 갖지 않는 각도 펌프 범위(ΔΦp)에 걸쳐 있다.
d7. 조항 d6에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 유효 펌핑 표면(122a, 123a)이 걸쳐 있는 각도 펌프 범위(ΔΦp)는, 2개의 지지 컬럼들(90) 사이에 정의된 각도 범위와 대체로 일치한다.
d8. 조항 d1 내지 조항 d7 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 콜리메이터 스택(70)은 콜리메이터 전극들(71-80)의 시퀀스를 포함하고, 각각의 콜리메이터 전극은, 하전 입자 빔(54)에 대한 통과를 허용하기 위한 구멍(82)이 제공되고, 전위를 지속시키기 위한 전극 바디(81)를 포함한다.
d9. 조항 d8에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 콜리메이터 전극들(71-80)은, 축 방향(Z)을 따라 배열되어,
콜리메이터 스택의 업스트림 단부에 제공된 제 1 콜리메이터 전극(71);
콜리메이터 스택의 다운스트림 단부에 제공된 마지막 콜리메이터 전극(80);
제 1 콜리메이터 전극과 마지막 콜리메이터 전극 사이에 제공된 적어도 하나의 개재 전극(72, 73, 74, 76, 77, 78, 79)을 포함한다.
d10. 조항 d9에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 적어도 하나의 중간 콜리메이터 전극은 두께(He)를 갖고, 여기에서, 콜리메이터 전극들은 광학 축(A)을 따라 미리 결정된 거리들(Hd)로 상호 이격되고, 여기에서, 미리 결정된 상호 거리(Hd)는 0.75·He ≤ Hd ≤ 1.5·He로 제한된다.
d11. 조항 d8 내지 조항 d10 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 적어도 하나의 콜리메이터 전극(71, 72, 73, 74, 76, 77, 78, 79, 80)은, 외부 전극 둘레(85)를 따라 3개의 각각의 각도 범위들(ΔΦ1, ΔΦ2, ΔΦ3)에 걸쳐 연장되는 3개의 지지 부분들(86)을 포함하고, 여기에서, 각각의 지지 부분(86)은, 미리 결정된 거리(Hd)로, 인접한 전극 바디(81)를 상호 이격시키기 위한 적어도 하나의 스페이싱 구조물(89)을 수용하도록 구성된다.
d12. 조항 d11에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 인접한 콜리메이터 전극들의 지지 부분들(86), 및 개재된 스페이싱 구조물(89)은, 3개의 각도 컬럼 범위들(ΔΦ1, ΔΦ2, ΔΦ3) 중 하나에서 축 방향(Z)을 따라 지지 컬럼(90)을 정의하도록 동축으로 정렬된다.
d13. 조항 d8 내지 조항 d12 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 콜리메이터 전극들 중 적어도 2개는 냉각 액체(102)를 전달하기 위한 냉각 도관들(105)을 포함하고, 각각의 냉각 도관은, 액체 공급 구조물에 대한 연결을 위한 제 1 개구(103), 및 액체 방출 구조물에 대한 연결을 위한 제 2 개구(104)를 포함하고, 여기에서, 전극 스택은, 제 2 콜리메이터 전극의 제 1 개구와 제 1 콜리메이터 전극의 제 2 개구를 연결시키기 위한 중간 튜브형 엘리먼트(110)를 포함한다.
d14. 조항 d13에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 콜리메이터 전극들(71-80)은, 하전 입자 소스(52)를 향하는 상단 표면(83), 및 하전 입자 소스를 향하지 않는 바닥 표면(84)이 제공된 링-형상의 전극 바디(81, 81')를 포함하고, 바닥 표면 및 상단 표면은, 외부 전극 둘레를 정의하는 측 표면(85)을 통해, 서로 연결되고, 여기에서, 제 1 개구(103) 및 제 2 개구(104)는 측 표면에 로케이팅된다.
d15. 조항 d14에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 제 1 개구(103) 및 제 2 개구(104)는 콜리메이터 전극(71-80)의 동일한 측 표면에 로케이팅된다.
d16. 조항 d13 내지 조항 d15 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 중간 튜브형 엘리먼트(110)가, 외부 전극 둘레(85)를 따라 튜브 각도 범위(ΔΦt)에 걸쳐, 외부 전극 둘레(85)에 제공되고, 여기에서, 펌핑 구멍(122a, 123a)의 각도 펌프 범위(ΔΦp)는 도관 각도 범위와 오버랩을 갖지 않는다.
d17. 조항 d13 내지 조항 d16 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 냉각 도관(105)이, 콜리메이터 전극 바디(81) 내에 통합된 도관 튜브에 의해 형성된다.
콜리메이터 전극 바디 내에 도관 튜브들이 통합되게 하는 것은, 콜리메이터 스택에서 이동하는 자유 분자들이, 방사상 외부로 이동하고, 콜리메이터 스택으로부터 방사상 외부로 거리에 포지셔닝된 거터 펌프들에 의해 제거, 예컨대 흡수되기 위해 이용가능한 측면 공간(즉, 평균 자유 행로)을 증가시킬 것이다.
d18. 조항 d1 내지 조항 d17 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)는, 빔 생성기 챔버(51) 내에 수용된 빔 소스 진공 챔버(53)를 포함하고, 여기에서, 빔 소스(52)는 빔 소스 진공 챔버 내에 수용되고, 여기에서, 콜리메이터 스택(70)은 빔 소스 진공 챔버 외부에 포지셔닝된다.
d19. 조항 d18에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 빔 소스 챔버(53)는, 빔 생성기 챔버(51)와 빔 소스 챔버 사이에 압력 차이를 생성하기 위해, 적어도 하나의 소스 진공 펌프 유닛(120)을 에워싼다.
빔 소스(52) 근처의 차동 초-저 진공은, 빔 소스(52)의 복사 방출 효율을 개선하고, 빔 소스(52)의 유효 복사 수명을 연장시키는 것을 돕는다.
d20. 조항 d1 내지 조항 d19 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 빔 생성기는, 하전 입자 리소그래피 시스템(10)의 진공 챔버(30) 내부에 제공된 캐리어 프레임(42) 내에 삽입가능하고 캐리어 프레임(42)으로부터 제거가능한 빔 생성기 모듈로서 형성되고, 여기에서, 빔 생성기는, 콜리메이터 스택(70) 및 빔 소스(52)를 에워싸는 빔 생성기 챔버(51)를 포함한다.
d21. 특히, 조항 d1 내지 조항 d20 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 콜리메이터 전극 스택(70)은, 외부 레퍼런스 프레임(42)에 대하여 콜리메이터 전극 스택을 지지하기 위한 스택 지지 시스템(93-101c)을 포함하고, 여기에서, 생성기 진공 챔버(51)는, 스택 지지 시스템(93-101c)의 돌출 지지 부분들(95, 99-100b)을 통과시키셔, 돌출 지지 부분들이, 생성기 진공 챔버(51) 외부 상에서 외부 레퍼런스 프레임(42)과 개별적인 지지 인터페이스를 설정하게 허용하도록 적응된 챔버 구멍들(132)을 포함한다.
d22. 조항 d21에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)는 개스킷들(98)을 포함하고, 여기에서, 각각의 개스킷은, 생성기 진공 챔버의 내부와 외부 사이에 진공 배리어를 설정하기 위해, 각각의 챔버 구멍(132)과 대응하는 돌출 지지 부분(95, 99-100b) 사이의 보이드를 밀봉시키도록 적응된다.
d23. 특히, 조항 d1 내지 조항 d22 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)는 소스 진공 챔버(53)를 포함하고, 소스 진공 챔버(53)는, 소스 진공 챔버(53)의 내부 상에 빔 소스(52)를 수용하고, 여기에서, 하전 입자 소스(52) 및 소스 진공 챔버(53)는 생성기 진공 챔버(51) 내부에서 그리고 콜리메이터 전극 스택의 업스트림에 제공되고, 여기에서, 스택 지지 시스템(93-101c)은, 스택 지지 시스템(93-96b) 상에서 소스 진공 챔버(53)를 직접 지지하기 위한 소스 챔버 지지 부재들(101-101c)을 포함한다.
d24. 조항 1 내지 조항 23 중 어느 한 조항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 유효 펌핑 표면(122a, 123a)의 표면 폭은, 최소로, 대략, 콜리메이터 전극 스택(70)의 직경(
Figure pct00014
)인 값을 갖는다.
d25. 타겟(31)을 노출시키기 위한 하전 입자 리소그래피 시스템(10)으로서, 시스템은,
조항 d1 내지 조항 d24 중 어느 한 조항에 따른, 하전 입자 빔(54)을 생성하기 위한 하전 입자 빔 생성기(50);
하전 입자 빔으로부터 복수의 빔렛들을 형성하기 위한 구멍 어레이(58); 및
타겟의 표면 상에 빔렛들을 투사시키기 위한 빔렛 투사기(66)를 포함한다.
조항 세트 E
e1. 콜리메이터 전극 스택(70)은,
하전 입자 빔(54)을 광학 축(A)을 따라 콜리메이팅하기 위한 복수의 적층된 콜리메이터 전극들(71-80) ― 각각의 콜리메이터 전극은, 하전 입자 빔의 통과를 허용하기 위한 전극 어퍼처(82)를 갖는 전극 바디(81)를 포함하고, 전극 바디들은 광학 축과 실질적으로 평행한 축 방향(Z)을 따라 서로 이격되고, 그리고 전극 어퍼처들은 광학 축을 따라 동축으로 정렬됨 ― ; 및
외부 레퍼런스 프레임(42)에 대해 콜리메이터 전극 스택을 지지하며 그리고 콜리메이터 전극 스택의 측면 영역(75a, 92b, 97)에 연결되는 스택 지지 시스템(93-101c)을 포함한다.
e2. 조항 e1에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 스택 지지 시스템(93-96b)은 콜리메이터 전극 스택(70)의 외부 둘레를 따라 분포되는 스택 지지 부재들 (93-101c)을 포함하고, 둘레는 광학 축(A)을 중심으로 각도 방향(Φ)으로 연장하고, 스택 지지 부재들은 외부 레퍼런스 프레임(42)에 대해 콜리메이터 전극 스택을 지지하도록 협력한다.
e3. 조항 e2에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 각각의 스택 지지 부재(93-101c)는:
스택 지지 부재를 콜리메이터 전극 스택의 측면 영역(75a, 92b, 97)에 연결하기 위한 조인트(94-94b);
스택 지지 부재를 외부 레퍼런스 프레임(42)에 연결하기 위한 베이스(95, 99, 99a-99b); 및
조인트가 방사상 방향(R)으로 베이스에 대해 변위되도록(displace) 허용하는 적어도 하나의 플렉서블한 방사상 편향 부분(96a-96b, 100a-100b)를 포함한다.
e4. 조항 e2 또는 e3에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 각각의 스택 지지 부재는, 콜리메이터 전극 스택의 중간 영역(75a)에 로케이팅되는 중간 콜리메이터 전극(75)에 연결되는 스택 지지 레그(93'-101c')를 포함한다.
e5. 조항 e2 또는 e3에 따른 콜리메이터 전극 스택(70")은, 10개의 적층된 콜리메이터 전극들(71"-80")을 포함하고,
각각의 스택 지지 부재는 스택 지지 레그(93"-101c")를 가지며, 스택 지지 레그(93"-101c")는:
제 2 또는 제 3 콜리메이터 전극(72" - 73")에 연결되는 레그 부재(93a"); 및
제 8 또는 제 9 콜리메이터 전극(78" - 79")에 연결되는 추가의 레그 부재(93c")를 포함한다.
e6. 조항 e1 내지 조항 e5 중 어느 하나에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 지지 시스템(93-101c)은 콜리메이터 전극 스택의 중간 영역(75a)에 연결된다.
e7. 조항 e1 내지 조항 e6 중 어느 하나에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 콜리메이터 전극들(71-80)을 축 방향(Z)을 따라 미리 결정된 상호간의 거리들에 포지셔닝하기 위한, 전기적으로 절연성인 물질의 스페이싱 구조물(89)을 포함한다.
e8. 조항 e7에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 콜리메이터 전극들(71-80) 중 적어도 하나는 외부 전극 둘레(85)를 따라 3개의 지지 부분들(86)을 포함하고, 각각의 지지 부분은 적어도 하나의 스페이싱 구조물(89)을 수용하도록 구성된다.
e9. 조항 e8에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 인접하는 콜리메이터 전극들(71-80)의 전극 지지 부분들(86) 및 인터포징된 스페이싱 구조물(89)은 축 방향(Z)과 평행한 지지 컬럼(90)을 정의하도록 축방향으로 정렬된다.
e10. 조항 e9에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 각각의 지지 컬럼(90)에는, 지지 부분들(86) 및 인터포징된 스페이싱 구조물(89)을 함께 홀딩하기 위한 클램핑 부재(91-91c)가 제공된다.
e11. 조항 e10에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 해당하는 지지 컬럼(90)의 지지 부분들(86) 및 스페이싱 구조물(89)은, 클램핑 부재(91-91c)를 수용하는, 축방향으로 정렬된 스루 홀들을 포함하며, 그리고 클램핑 부재는, 축 방향(Z)과 평행한 지지 컬럼(90)에 압축력들을 가하도록 프리텐셔닝된다(pre-tensioned).
e12. 조항 e8 내지 조항 e11 중 어느 하나에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 콜리메이터 전극들(71-80)은, 외부 전극 둘레(85)를 따라, 3개의 방사상 이동가능한 전극 지지 부재들(87)을 포함하고, 각각의 전극 지지 부재는 외부 전극 둘레를 해당하는 전극 지지 부분(86)과 서로 연결하고, 그에 의해 전극 지지 부분과 외부 전극 둘레 사이에 열 팽창 공간(88)을 정의한다.
e13. 조항 e12에 따른 콜리메이터 전극 스택(70)에서, 전극 지지 부재(87)는, 제 1 단부에서 외부 전극 둘레(85)에 연결되고 그리고 제 2 단부에서 전극 지지 부분(86)과 연결되는, 방사상 이동가능한 세장형 아암을 포함하고, 아암은 실질적으로 각도 방향(Φ)을 따라 연장하며, 그리고 열 팽창 공간(88)은, 또한 실질적으로 각도 방향을 따라 연장하는 슬롯을 형성한다.
e14. 하전 입자 빔 생성기(50)로서,
광학 축(A)을 따라, 하전 입자 빔(54)을 생성하기 위한 빔 소스(52); 및
조항 e1 내지 조항 e13 중 어느 하나에 따른 스택 지지 시스템(93-101c)을 갖는 콜리메이터 전극 스택(70)을 포함하며,
제 1 콜리메이터 전극(71)은 콜리메이터 스택의 업스트림 단부에 제공되고, 빔 소스는 제 1 콜리메이터 전극의 업스트림에 제공되며, 그리고 콜리메이터 전극들(71-80)의 전극 어퍼처들(82) 및 빔 소스(52)는 광학 축을 따라 동축으로 정렬된다.
e15. 조항 e14에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)로서,
자신의 내부에 콜리메이터 전극 스택(70)을 수용하기 위한 생성기 진공 챔버(51) ― 생성기 진공 챔버는, 스택 지지 시스템(93-101c)의 돌출 지지 부분들(95, 99-100b)을 통과시켜서, 돌출 지지 부분들이 생성기 진공 챔버 외부의 외부 레퍼런스 프레임(42)과 개별적인 지지 인터페이스를 확립하게 허용하도록 적응되는 챔버 어퍼처들(132)를 포함함 ― ; 및
개스킷들(98) ― 각각의 개스킷은 개별적인 챔버 어퍼처(132)와 대응하는 돌출 지지 부분(95, 99-100b) 간의 보이드를 밀봉하도록 적응됨 ― 을 포함한다.
e16. 조항 e12 내지 조항 e15 중 어느 하나에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서, 빔 생성기 모듈로서 형성되며, 빔 생성기 진공 챔버(51)는, 하전 입자 리소그래피 시스템(10)의 진공 챔버(30) 내부에 제공되는 캐리어 프레임(42) 내로 삽입가능하고, 캐리어 프레임(42)에 의해 지지가능하며, 그리고 캐리어 프레임(42)으로부터 제거가능하다.
e17. 조항 e12 내지 조항 e16 중 어느 하나에 따른 하전 입자 빔 생성기(50)에서,
소스 챔버(53) ― 소스 챔버(53)는, 콜리메이터 전극 스택(70)의 업스트림 단부에 로케이팅되고, 소스 챔버(53)의 내부에 빔 소스(52)를 수용하도록 적응됨 ― ; 및
스택 지지 시스템(93-96b) 상에서 소스 챔범(53)를 직접 지지하기 위한 소스 챔버 지지 부재들(101-101c)을 포함한다.
e18. 타겟(31)을 프로세싱하기 위한 하전 입자 리소그래피 시스템(10)에서,
캐리어 프레임(42)을 둘러싸는 진공 챔버(30); 및
조항 e12 내지 조항 e17 중 어느 하나에 따른 하전 입자 빔 생성기(50) ― 빔 생성기는 캐리어 프레임에 의해 수용됨 ― 를 포함하며,
콜리메이터 스택(70)은 3개의 스택 지지 부재들(93-101c)을 포함하고, 각각의 지지 부재는, 캐리어 프레임 상에 콜리메이터 스택을 지지하기 위해, 제 1 단부에서 콜리메이터 스택의 중간 영역(75a)에 연결되고 그리고 제 2 단부에서 캐리어 프레임에 연결된다.

Claims (27)

  1. 전극 스택(70), 특히, 콜리메이터 전극 스택으로서, 상기 전극 스택은,
    광학 축(A)을 따라 하전 입자 빔(54)을 조작하기 위한 복수의 적층된 전극들(71-80) ―각각의 전극은 상기 하전 입자 빔의 통과를 허용하기 위한 전극 어퍼처(82)를 갖는 전극 바디(81)를 포함하고, 상기 전극 바디들은 광학 축과 실질적으로 평행한 축 방향(Z)을 따라서 상호 이격되며, 상기 전극 어퍼처들은 상기 광학 축을 따라서 동축으로 정렬됨―; 및
    본질적으로 전기적으로 절연성인 물질로 구성되고, 그리고 상기 축 방향(Z)을 따라 미리결정된 상호 거리들로 상기 전극들(71-80)을 포지셔닝시키기 위해 인접한 전극들의 각각의 쌍 사이에 배열되는 스페이싱 구조물들(89)
    을 포함하고, 제 1 전극 및 제 2 전극(71-80) 각각은 하나 또는 그 초과의 지지 부분들(86)을 갖는 전극 바디(81)를 포함하고, 각각의 지지 부분은 적어도 하나의 스페이싱 구조물(89)을 수용하도록 구성되며,
    상기 전극 스택은, 상기 적어도 하나의 스페이싱 구조물(89)이 중간에(in between) 위치 상태로, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극의 각각의 지지 부분들(86)을 함께 홀딩하도록 구성된 적어도 하나의 클램핑 부재(91-91c)를 갖게 형성되는, 전극 스택(70).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및/또는 상기 제 2 전극의 상기 전극 바디(81)는 디스크 형상 또는 편원 링 형상(oblate ring shape)을 갖는, 전극 스택(70).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극(71-80) 중 적어도 하나는 상기 전극 바디(81)의 방사상 외부 둘레(85)를 따라 3개의 지지 부분들(86)을 포함하고, 상기 3개의 지지 부분들은 상기 전극 바디의 무게를 공동으로 지지하는, 전극 스택(70).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지 부분들(86)은 상기 축 방향(Z)을 따라 상기 전극 바디(81)에 대한 상기 지지 부분들의 편향을 방지하도록 충분히 견고한, 전극 스택(70).
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    인접한 전극들(71-80)의 상기 전극 지지 부분들(86) 및 삽입된(interposed) 스페이싱 구조물들(89)은 상기 축 방향(Z)과 평행한 지지 컬럼(90)을 정의하도록 축방향으로 정렬되는, 전극 스택(70).
  6. 제 5 항에 있어서,
    각각의 지지 컬럼(90)은, 상기 지지 부분들(86) 및 상기 삽입된 스페이싱 구조물들(89)을 함께 홀딩하기 위해, 각각의 클램핑 부재(91-91c)와 연결되는, 전극 스택(70).
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 지지 부재(87)에 의해 대응하는 전극(71-80)의 상기 전극 바디(81)에 방사상 이동가능한 방식으로 상기 지지 부분(86)이 연결되는, 전극 스택(70).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극 지지 부재(87)는 외부 전극 둘레(85)를 따라 제공되며, 이로써 상기 전극 지지 부분과 외부 전극 둘레 사이에 열 팽창 공간(88)이 정의되는, 전극 스택(70).
  9. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 지지 부재(87)는, 제 1 단부에서 상기 외부 전극 둘레(85)에 연결되고 제 2 단부로 대응하는 전극 지지 부분(86)에 연결되는 이동가능한 세장형 아암(87a-87c)을 포함하는, 전극 스택(70).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이동가능한 세장형 아암(87a-87c)은, 상기 축 방향(Z)으로 상기 전극 바디(81)에 대한 대응하는 전극 지지 부분(86)의 편향을 방지하면서, 방사상-각도 평면(radial-angular plane)에서 상기 전극 바디(81)에 대한 대응하는 전극 지지 부분(86)의 편향을 허용하는 플렉서블한 아암 내로우잉(narrowing)(87b-87c)을 포함하는, 전극 스택(70).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 플렉서블한 아암 내로우잉(87b-87c)은 상기 이동가능한 세장형 아암의 적어도 하나의 단부 부분 상에 포함되는, 전극 스택(70).
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동가능한 세장형 아암(87a-87c)은 실질적으로 각도 방향(Φ)을 따라 연장되며, 열 팽창 공간(88)은 실질적으로 각도 방향을 따라 연장되는 슬롯을 형성하는, 전극 스택(70).
  13. 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    대응하는 지지 컬럼(90)의 상기 지지 부분들(86) 및 상기 스페이싱 구조물들(89)은 축방향으로 정렬된 스루 홀들(through holes)을 포함하고, 상기 스루 홀들은 대응하는 클램핑 부재(91-91c)를 수용하는 보이드(void)를 공동으로 정의하며, 상기 클램핑 부재는 상기 축 방향(Z)과 평행한 지지 컬럼(90) 상에 압축력(compression force)을 가하도록 프리텐셔닝되는(pre-tensioned), 전극 스택(70).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지 부분(86) 및/또는 상기 스페이싱 구조물(89)의 스루 홀의 내부 직경(Øsp, Øsu)은 실질적으로 상기 클램핑 부재(91a-91c)의 외부 직경(Ør)보다 큰, 전극 스택(70).
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 스루 홀의 내부 직경(Øsp, Øsu)과 상기 클램핑 부재(91a-91c)의 외부 직경(Ør)의 차는, 한편으로는 클램핑 부재(91a-91c)와 다른 한편으로는 상기 스페이싱 구조물(89) 및/또는 상기 지지 부분(86) 사이에 전기적 절연을 제공하기 위해 방사상 보이드가 개방된 상태에 있게 하는, 전극 스택(70).
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 방향(Z)을 따라 볼 때, 상기 제 1 전극 및/또는 상기 제 2 전극의 상기 전극 바디(81)의 두께(He)는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전극간 거리(Hd)의 크기 정도인, 전극 스택(70).
  17. 하전 입자 빔 생성기(50)로서,
    광학 축(A)을 따라 하전 입자 빔(54)을 생성하기 위한 빔 소스(52); 및
    제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 스택 지지 시스템(93-101c)을 갖는 전극 스택(70)
    을 포함하고, 상기 제 1 전극(71)은 상기 전극 스택의 업스트림 단부에 제공되고, 상기 빔 소스는 상기 제 1 전극의 업스트림에 제공되며, 그리고
    상기 빔 소스(52) 및 상기 전극들(71-80)의 상기 전극 어퍼처들(82)은 상기 광학 축을 따라 동축으로 정렬되는, 하전 입자 빔 생성기(50).
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔 생성기(50)는 특히 입자 빔 콜리메이터로서의 동작을 위해 적응되고, 상기 하전 입자 빔 생성기는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전기 전위차를, 그리고 상기 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 추가 전기 전위차를 적용하도록 구성되며, 상기 추가 전기 전위차는 상기 전기 전위차보다 큰, 하전 입자 빔 생성기(50).
  19. 제 18 항에 있어서,
    적어도 제 3 전극에는 냉각 액체(102)를 전도하기 위한 냉각 도관(105)이 제공되는, 하전 입자 빔 생성기(50).
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 스택(70)을 수용하기 위한 생성기 진공 챔버(51) ―상기 생성기 진공 챔버는 상기 스택 지지 시스템(93-101c)의 돌출 지지 부분들(95, 99-100b)을 통과하도록 적응된 챔버 어퍼처들(132)을 포함하여, 상기 돌출 지지 부분들이 상기 생성기 진공 챔버의 외부에 그리고 외부 레퍼런스 프레임(42)에 대하여 개별 지지 커넥션을 설정하도록 허용함―, 및
    개스킷들(98)을 포함하고, 각각의 개스킷은, 각각의 챔버 어퍼처(132)와 대응하는 돌출 지지 부분(95, 99-100b) 사이의 보이드를 실링하도록 적응되는, 하전 입자 빔 생성기(50).
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔 생성기(50)는 빔 생성기 모듈로서 형성되고, 상기 빔 생성기 진공 챔버(51)는 하전 입자 리소그래피 시스템(10)의 진공 챔버(30)의 내부에 제공된 캐리어 프레임(42)에 삽입가능하고, 상기 캐리어 프레임(42)에 의해 지지 가능하며, 그리고 상기 캐리어 프레임(42)으로부터 제거가능한, 하전 입자 빔 생성기(50).
  22. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 스택(70)의 업스트림 단부 상에 로케이팅되며, 그 내부에 상기 빔 소스(52)를 수용하도록 적응된 소스 챔버(53); 및
    상기 소스 챔버(53)를 상기 스택 지지 시스템(93-96b)상에서 직접 지지하기 위한 소스 챔버 지지 부재들(101-101c)
    을 포함하는, 하전 입자 빔 생성기(50).
  23. 타겟(31)을 프로세싱하기 위한 하전 입자 리소그래피 시스템(10)으로서,
    캐리어 프레임(42)을 에워싸는 진공 챔버(30);
    제 17 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 하전 입자 빔 생성기(50) ―상기 빔 생성기는 상기 캐리어 프레임에 의해 수용됨―
    을 포함하고, 상기 전극 스택(70)은 3개의 스택 지지 부재들(93-101c)을 포함하고, 각각의 지지 부재는 제 1 단부에서 상기 전극 스택의 중간 영역(75a)에, 그리고 제 2 단부에서 상기 캐리어 프레임에 연결되어, 상기 전극 스택을 캐리어 프레임 상에서 지지하는, 타겟(31)을 프로세싱하기 위한 하전 입자 리소그래피 시스템(10).
  24. 전극(71-80)으로서,
    하전 입자 빔 생성기에서의 사용을 위해 적응되고, 그리고 상부 표면(83) 및 하부 표면(84)이 제공되는 링-형상의 전극 바디(81)를 포함하며, 상기 하부 표면 및 상기 상부 표면은 외부 전극 둘레를 정의하는 측 표면(85)을 통해 서로 연결되고, 상기 전극은 전극 둘레(85)를 따라 3개의 지지 부분들(86)을 포함하며, 각각의 지지 부분은 적어도 하나의 스페이싱 구조물(89)을 수용하도록 구성되는, 전극(71-80).
  25. 제 24 항에 있어서,
    외부 전극 둘레(85)를 따라 3개의 방사상 이동가능한 전극 지지 아암들(87)을 포함하고, 각각의 전극 지지 아암은 외부 전극 둘레를 대응하는 전극 지지 부분(86)과 상호연결시키며, 이로써 상기 전극 지지 부분과 상기 외부 전극 둘레 사이에 열 팽창 공간(88)이 정의되는, 전극(71-80).
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 전극 지지 아암(87)은 일 단부에서 상기 외부 전극 둘레(85)에 연결되고 대향 단부로 상기 전극 지지 부분(86)에 연결되는 방사상 세장형 바디를 포함하고, 상기 세장형 바디는 실질적으로 각도 방향(Φ)을 따라 연장되며, 상기 열 팽창 공간(88)은 실질적으로 각도 방향을 따라 또한 연장되는 슬롯을 형성하는, 전극(71-80).
  27. 제 24 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    바람직하게 캐스트 금속(cast metal)의, 더욱 바람직하게는 본질적으로 알루미늄으로 구성된 모놀리식(monolithic) 전극 바디(81)를 포함하는, 전극(71-80).

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