TW201528311A - 多電極冷卻佈置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種電極堆疊(70)，其包含用於操縱沿著光軸(A)之帶電粒子束(54)的堆疊電極(71-80)。每一電極包含一電極主體(81)，該電極主體(81)具有用於該帶電粒子束之孔(82)。所述電極主體相互間隔開且所述電極孔沿著該光軸同軸地對準。該電極堆疊包含介於每一對相鄰電極之間的電絕緣間隔結構(89)，所述電絕緣間隔結構(89)用於沿著軸向方向(Z)以預定相互距離來定位所述電極(71-80)。第一電極及第二電極各自包含具有一或多個支撐部分(86)的一電極主體(81)，其中每一支撐部分經配置以容納至少一個間隔結構(89)。該電極堆疊具有至少一個夾緊構件(91-91c)，所述夾緊構件(91-91c)經配置以將該第一電極及該第二電極之所述支撐部分(86)以及中間間隔結構(89)固持在一起。

Description

多電極冷卻佈置
本發明大體而言係關於一種電極堆疊、一種帶電粒子束產生器，以及一種帶電粒子微影系統。此外，本發明係關於一種適用於電極堆疊之電極。
在半導體業內，對高準確度及可靠性製造較小結構存在持續增長的需要。微影術係此種製造程序之關鍵部分。在無遮罩微影系統中，帶電粒子細束可用以將圖案轉印至靶件上。該等細束可受個別控制以獲得所要圖案。
為在商業上可行，需要帶電粒子微影系統能夠滿足對實質晶圓產出量及嚴格誤差邊限之具有挑戰性的要求。可藉由使用更多細束及因此更多電流來獲得較高產出量。
然而，處置較大數目的細束導致對更多控制電路系統之需要。操作控制電路系統可引起微影系統內之加熱。此外，電流之增加產生與微影系統中之組件相互作用的更多帶電粒子。帶電粒子與微影系統內部之系統組件之間的碰撞可引起各別組件之顯著加熱。束操縱組件之所得加熱可導致熱變形，該熱變形降低微影製程之準確度。
大數目的細束之使用由於細束之間的粒子間相互作用(例 如，庫侖相互作用)而進一步增加不可接受的不準確度之風險。
可藉由縮短粒子源與靶件之間的路徑來減小粒子間相互作用的效應。可藉由使用更強電場來操縱帶電粒子而達成路徑縮短，此舉需要在帶電粒子微影系統中各種電極之間施加較大電位差。
由於存在較強電場，粒子源、場電極及其他束操縱元件中之機械未對準(例如，由機械共振引起之未對準)將對場準確度及因此對束處理準確度具有較大影響。
此外，利用較強電場的情況下，束操縱元件之幾何組態的任何暫時變化皆增加放電風險，此可對系統之結構完整性及可達成的準確度造成有害後果。
合乎需要的將是，提供允許使用大數目的帶電粒子細束且同時即使在強電場條件下仍提供高機械穩定性之帶電粒子束產生器及微影系統，以及其組件。
因而，根據第一觀點，提供一種準直器電極堆疊，其包含：-複數個堆疊的準直器電極，其用於準直沿著光軸之帶電粒子束；其中每一準直器電極包含具有電極孔之電極主體，該電極孔用於容許帶電粒子束通過，其中該等電極主體沿著與該光軸實質上平行之軸向方向相互間隔開，且其中該等電極孔沿著該光軸同軸地對準；-以及堆疊支撐系統，其用於相對於外部參考框架來支撐該堆疊且連接至該準直器堆疊之側向區域。
在本文中使用圓柱坐標來描述帶電粒子束產生器之空間關係。帶電粒子流之宏觀方向稱為「軸向方向」Z’。在本文中使用術語「上 游」來表示與帶電粒子流相反的方向。相反地，在本文中使用術語「下游」來表示隨同帶電粒子流一起的方向。在當前實例中，術語「上游」及「下游」分別對應於負軸向方向-Z及正軸向方向Z。垂直於軸向方向Z之束電流密度分佈的重心(亦即，平均位置)界定所謂的「光軸」A。「徑向方向」R對應於橫向平面中徑向地遠離光軸A的任何方向。「角方向」沿著橫向平面中之徑向位置的(無窮小)旋轉角。
在本文中使用術語堆疊之「側向區域」來指示由準直器堆疊之外周邊界定之區域，該區域沿著徑向坐標總體上面向外。
較佳地，堆疊支撐系統連接至準直器堆疊之中部區域。在本文中使用術語「中部區域」來指示對應於準直器堆疊相對於軸向坐標之質心的區域。在所有準直器電極為相同形狀且堆疊中有奇數個電極的情況下，中部區域將被視為對應於相對於軸向坐標位於堆疊的中部之電極。對於包含總共偶數個準直器電極的準直器堆疊實施例，可選擇位於中心的兩個準直器電極中之任一者來作為中部準直器電極。中部區域可選擇成與沿著軸向方向之真實中心位置有所偏移，以便補償準直器電極之間的形狀及重量差，及/或補償由於將源固定於堆疊之上游端而可能添加至堆疊的額外質量。
在束產生期間，外部源可誘發準直器堆疊內的機械共振。舉例而言，準直器堆疊可經歷：經由載體框架到達準直器堆疊之來自底板的振動；及/或經由位於準直器電極中之冷卻導管加以泵送之冷卻液體中發生之流體波動。此等機械波動佔據相對低的機械振盪頻率譜範圍。藉由在準直器堆疊之中部區域中支撐準直器堆疊，參與所誘發的機械共振之堆疊部 分構成長度及重量大致相等的兩個部分。所誘發的機械共振可與線性運動、旋轉運動或兩者有關。藉由具有長度大致相等的兩個堆疊部分，垂直於軸向方向之偏轉的有效線性彈簧常數將大於由單側(亦即，易受較低頻率共振之單個相對長的堆疊部分)支撐之堆疊的有效線性彈簧常數。另外，藉由在堆疊之垂直質心處大約在堆疊的中間嚙合堆疊，將減少橫向平面中針對整個堆疊且繞旋轉軸的慣性矩，此又減少整個堆疊對外部驅動之較低頻率扭矩振盪的旋轉回應。因此抑制準直器電極堆疊之較低頻率振動及旋轉回應，從而使堆疊較不易受低頻率外部共振，從而產生增加的束投射準確度。
較佳地，複數個相互堆疊的準直器電極包含呈連續佈置的至少五個準直器電極。包含用於施加不同電位值之五個或五個以上軸向間隔開的電極主體之堆疊允許產生具有足夠的軸向變化之相對平滑之準直器電場來達成束準直目的(亦即，允許足夠的解析度來產生沿著軸向方向之數個場最小值及最大值)。
更佳地，準直器電極堆疊包含十個準直器電極之序列，以在準直器場可控性與構造簡單性之間達成良好的折衷。
根據實施例，堆疊之至少一個準直器電極包含環形或炸甜圈形電極主體。準直器電極中之一或多者可具備面向帶電粒子源的頂表面，以及背對帶電粒子源的底表面。準直器電極中之一或多者可形成為整體式電極主體。此電極主體可由鑄造導電材料形成，例如由鋁形成。
鋁係輕型材料(此促進準直器堆疊之建構及可用性)，具有良好的導電性及非磁性性質(此在帶電粒子束操縱應用中係有利的)，且具 有良好的導熱性(此有助於消散由帶電粒子散射及碰撞引起的熱能)。
根據實施例，堆疊支撐系統包含堆疊支撐構件，該等堆疊支撐構件連接至準直器堆疊之側向區域且協作以相對於外部參考框架來支撐準直器堆疊。
較佳的是，堆疊支撐構件繞光軸且沿著角坐標有規律地分佈(亦即，沿著角坐標以大約相等的距離沿著準直器堆疊之側向外周邊分佈)。堆疊支撐系統可包含三個堆疊支撐構件。較佳地，三個堆疊支撐構件相對於光軸沿著準直器堆疊之側向周邊以120°的角度連接。
用於在中部區域中嚙合準直器堆疊之具有三個堆疊支撐構件之支撐系統可產出足夠的阻力來對抗準直器堆疊繞沿著徑向方向之軸的旋轉。在具有僅兩個支撐構件之支撐系統中，由於堆疊懸置平面之欠確定，繞徑向軸的旋轉受到較少限制。具有三個堆疊支撐構件之支撐系統亦可減少例如由熱變形引起的於準直器堆疊上之應力施加。在具有四個或四個以上支撐構件之支撐系統中，由於堆疊懸置平面之過度確定，熱應力較難以避免。
每一堆疊支撐構件可包含至少一個撓性徑向偏轉部分，該至少一個撓性徑向偏轉部分用於允許準直器堆疊之中部區域相對於外部參考框架在徑向方向上膨脹或收縮。準直器堆疊之中部區域(例如，中部電極)可表現出顯著的徑向方向熱膨脹(例如，由粒子碰撞引起)，而外部參考框架(其可經受少得多的粒子轟擊)將未必必經歷類似的熱變形。徑向偏轉部分允許此等偏轉部分之間的支撐構件之暫時徑向位移。中部堆疊區域及外部參考框架表現出的徑向變形差異可由徑向偏轉部分有效地容納。撓性 徑向變形部分較佳地由彈性材料及/或幾何形狀製成。舉例而言，撓性徑向變形部分可由提供於堆疊支撐構件之各部分之間的撓性I形梁部分形成，或可由徑向地面向外且固定在堆疊支撐構件之各部分之間的平行薄片彈簧形成。
根據實施例，該堆疊支撐構件包含：-一接頭，其用於將該支撐構件連接至該準直器堆疊之中部區域；-一底座，其用於將該支撐構件連接至該外部參考框架；-以及至少一個撓性徑向偏轉部分，其用於允許該接頭在該徑向方向上相對於該底座位移。
該支撐構件之底座可固定至該外部參考框架，而該等接頭可固定至該堆疊之該中部區域(例如，固定至該中部電極)。該等徑向偏轉部分為該接頭提供相對於每一支撐構件之底座的有限徑向運動。所有支撐構件之徑向偏轉部分的協作允許容納中部堆疊區域與外部參考框架之間的徑向變形差異(例如，有差異的熱膨脹)，同時維持整個準直器堆疊沿著光軸對準。
較佳地，存在剛好三個堆疊支撐構件，該等堆疊支撐構件沿著電極堆疊之外周邊佈置。藉由提供具有撓性徑向偏轉部分的三個堆疊支撐構件，該等撓性徑向偏轉部分在角方向上具有足夠的機械硬度，將有可能容納中部堆疊區域與外部參考框架之間有差異的徑向變形，同時防止準直器堆疊由於其他外部誘發之應力(例如，線性及/或扭轉應力)而與光軸未對準。
根據另一實施例，每一支撐構件在第一端處連接至準直器堆疊之中部區域，且在第二端處可與外部參考框架連接。
根據實施例，準直器電極之中部區域與中部準直器電極對應。根據另外的實施例，每一堆疊支撐構件包含堆疊支撐腿，其連接至位於該準直器堆疊之中部區域中的中部準直器電極。
根據實施例，該準直器電極堆疊包含沿著軸向方向佈置的以下電極：-第一準直器電極，其提供於該準直器堆疊之上游端；-最後準直器電極，其提供於該準直器堆疊之下游端；以及-複數個另外電極，其提供於該第一準直器電極與該最後準直器電極之間。
根據另外的實施例，該等另外準直器電極沿著軸向方向在兩側上限定該中部準直器電極。此等另外準直器電極可位於在該中部區域外部的軸向位置處。
較佳地，該等另外電極具有實質上相同的厚度。實質上相等的電極厚度(在製造公差內)允許迅速估計及/或準確計算堆疊之機械性質以及電子光學性質。
根據另一實施例，該中部準直器電極包含電極主體，該電極主體具備沿著該外電極周邊的三個堆疊支撐凸出部，其中該等凸出部具有足夠的機械強度以用於共同地支撐該準直器電極堆疊之總重量。
沿著該外電極周邊的該等堆疊支撐凸出部允許穩固支撐構造，該穩固支撐構造可例如經由中部電極之一體式鑄造而容易地製成。該中部準直器電極之屬性可為具有所要強度(例如，足夠的軸向厚度)來形成穩定的垂直居中之嚙合區域以用於支撐整個堆疊。
根據實施例，該準直器電極堆疊包含具有電絕緣材料之間隔結構，該等間隔結構用於沿著軸向方向以預定距離來定位該等準直器電極。
該等間隔結構較佳地由電絕緣材料及抗壓縮材料製成，從而保持電極之間的距離固定且避免電極變成電連接的(亦即，變成等電位面)。陶瓷構成適合的間隔結構材料。較佳地，每一間隔結構提供於一對相鄰準直器電極之間。
根據另一實施例，該準直器堆疊中之該等準直器電極中之至少一者包含沿著外電極周邊的三個電極支撐部分，其中每一支撐部分經配置以容納至少一個間隔結構。
三個此類間隔結構可提供於每一對相鄰準直器電極之間且在該外電極周邊處，以提供兩個穩定的3點支撐平面(亦即，每一相鄰準直器電極一個穩定的3點支撐平面)，同時維持明確界定之電極間間距。較佳地，隔離物之高度小於離準直器孔周邊之徑向距離的五分之一。從而將準直器孔處由於存在隔離物結構而引起的電場干擾減小至可以忽略的等級。
根據另一實施例，相鄰準直器電極的電極支撐部分與居間的間隔結構軸向地對準以界定沿著軸向方向之支撐柱。
根據另一實施例，每一支撐柱具備夾緊構件，該夾緊構件用於將支撐部分與居間的間隔結構固持在一起。
用於各別支撐柱之夾緊構件提供有效的可釋放附接機構以用於組裝及拆卸準直器電極堆疊與間隔結構，從而允許在必要時快速地替換及/或重新定位每一部件。
根據又一實施例，相應支撐柱之該等支撐部分及該等間隔結構包含軸向對準的通孔，該等通孔容納該夾緊構件。該夾緊構件經先拉預 力以將壓縮力施加於與軸向方向平行之支撐柱上。
在該等支撐部分及間隔結構中之對準的通孔內部容納柱夾緊構件產出穩固的夾緊機構，該夾緊機構有效地保持該等支撐部分與間隔結構軸向地對準且確保徑向-角向平面中之柱寬度保持相對小(此可改良自界定於該準直器堆疊內部之空隙移除分子期間的泵送效率)。
在替代實施例中，該堆疊支撐系統之該等堆疊支撐構件(例如，腿)可與位於該準直器堆疊之中部區域中的中間間隔結構嚙合，從而建立支撐柱與外部參考框架之間的連接。
根據實施例，該等準直器電極包含沿著外電極周邊之三個可徑向移動的電極支撐構件。每一電極支撐構件可將外電極周邊與相應電極支撐部分互連，從而在電極支撐部分與外電極周邊之間界定熱膨脹空間。
在本文中使用術語「可徑向移動的支撐構件」來指示，每一電極支撐構件允許經連接之電極支撐部分以可逆方式相對於電極主體(該電極主體之外周邊)徑向向外移動，且亦允許經連接之電極支撐部分可逆地徑向向內移動至少為熱膨脹空間所界定之距離。較佳地，該等支撐構件具有選擇性的撓性，該撓性允許徑向方向上之實質偏轉分量，可能允許角方向上之偏轉分量，但是關於軸向方向上之機械偏轉具有實質機械硬度，以便沿著軸向方向確保電極之間的固定間距。
中部準直器電極可經設計以經受準直器堆疊中之最大正電位。對該準直器堆疊中之次級電子及背向散射電子的所得之相當大吸引力將增加所吸收電子的數目，且因此增加熱聚積。中部準直器電極之徑向膨脹將使電極支撐柱徑向向外移動，從而將徑向向外拉其他準直器電極之支 撐區域。剩餘準直器電極上之支撐構件的徑向撓性可容納此徑向膨脹，從而保持所有電極與光軸平行地同軸對準。
根據另一實施例，該電極支撐構件包含可徑向移動的細長臂，該細長臂在第一端處連接至外電極周邊且藉由第二端連接至電極支撐部分，其中該臂實質上沿著角方向延伸，且其中熱膨脹空間形成亦實質上沿著角方向延伸之狹縫。
用於具有支撐構件之準直器電極的以上組態係藉由將所要形狀銑削或模製於整體電極主體中來有效地製造。
根據第二觀點，且根據本文中上文所描述之效應及優點，提供一種帶電粒子束產生器，其包含：-束源，其用於產生沿著光軸之帶電粒子束；-根據第一態樣之準直器電極堆疊；其中該第一準直器電極提供於該準直器堆疊之上游端處且該束源提供於該第一準直器電極之上游，且其中該等準直器電極之電極孔與該束源沿著該光軸同軸地對準。
較佳地，該束源由該準直器堆疊支撐。特定而言，該束源可與該準直器堆疊形成結構單元，且該束源可例如固定至第一準直器電極的頂側。
根據實施例，該束產生器包含：產生器真空腔室，其用於在其內部容納準直器電極堆疊，其中該產生器真空腔室包含腔室孔，該等腔室孔適於使該堆疊支撐系統之突出支撐部分穿過，從而允許該等突出支撐部分在該產生器真空腔室外部且相對於外部參考框架建立單獨支撐連接。該束產生器可進一步包含墊片，其中每一墊片適於密封介於各別腔室孔與相應突出支撐部分之間的空隙。
使產生器腔室具備孔且產生器腔室內部之電極堆疊具有部分地突出至產生器腔室外部之堆疊支撐系統的組態產出機械去耦佈置。此佈置可有利地減少產生器源腔室之壓致變形對電極堆疊之對準的影響，及/或減少電極堆疊之熱致變形對產生器腔室之幾何形狀的影響。機械去耦可進一步減少產生器腔室對電極堆疊之機械共振(本征)頻率的貢獻。此外，所得之束產生器允許電極堆疊在產生器腔室內部所產生的真空條件下操作，而可自真空腔室外部調整電極堆疊之位置及對準。
根據實施例，該束產生器形成為束產生器模組，該束產生器模組可插入至提供於帶電粒子微影系統之真空腔室內部的載體框架中且可自該載體框架移除。
根據實施例，該帶電粒子束產生器包含源腔室，其位於準直器電極堆疊之上游端且適於在其內部容納束源。該帶電粒子束產生器進一步包含源腔室支撐構件，其用於將該源腔室直接支撐於該堆疊支撐系統上。
該等源腔室支撐構件允許源腔室經由堆疊支撐結構支撐於外部參考框架上，同時避免源腔室與電極堆疊之間的直接機械耦合。此支撐組態可有利地減少源腔室中的壓致變形對該準直器堆疊之對準的影響。相反地，該支撐組態可有利地減少電極堆疊之熱致變形對源腔室之幾何形狀的影響。
根據第三觀點，且根據本文中上文所描述之效應及優點，提供一種用於處理靶件之帶電粒子微影系統，該系統包含：-真空腔室，其圍封載體框架；-根據第二觀點之帶電粒子束產生器，其中該束產生器由該載體框架容納；其中該準直器堆疊包含三個堆疊支撐構件，每一支撐構件在 第一端處連接至該準直器堆疊之中部區域且在第二端處連接至該載體框架，以便將該準直器堆疊支撐於該載體框架上。
根據實施例，該帶電粒子微影系統包含：-孔陣列，其用於由該帶電粒子束形成複數個細束；-以及細束投射器，其用於將細束投射至靶件之表面上。
根據實施例，該帶電粒子微影系統包含細束調變器，其用於圖案化該等細束以形成經調變細束，且其中該細束投射器經佈置以將該等經調變細束投射至靶件之表面上。
根據另一觀點，且根據本文中上文所描述之相應效應，提供一種準直器電極，其包含：-環形電極主體，其具備頂表面以及底表面，該底表面與該頂表面經由側表面彼此連接，該側表面界定外電極周邊；以及-沿著電極周邊之三個支撐部分，其中每一支撐部分經配置以容納至少一個間隔結構。該環形電極主體亦可描述為圓環面形主體(例如，炸甜圈形，或環帶形)，但外周邊處之側表面可具備偏離理想圓環面形狀之各種結構(例如，本文中下文所描述之電極支撐構件)。較佳地，頂表面與底表面實質上平行。準直器電極可包含整體式電極主體。電極主體可由鑄造材料形成，較佳地由鋁形成。
根據實施例，該準直器電極包含在實質上垂直於軸向方向之平面中的電極主體，其中該電極孔係由穿過電極主體且沿著軸向方向延伸的實質上圓形切口形成。
根據另一實施例，該準直器電極包含沿著外電極周邊之三個可徑向移動的電極支撐構件，其中每一電極支撐構件將外電極周邊與相應 電極支撐部分互連，從而在電極支撐部分與外電極周邊之間界定熱膨脹空間。
根據另一實施例，電極支撐構件臂包含細長臂，該細長臂在一端處連接至外電極周邊且藉由相反端連接至電極支撐部分，其中該臂實質上沿著角方向延伸，且其中熱膨脹空間形成亦實質上沿著角方向延伸的狹縫。
現將僅藉由實例、參考隨附示意性圖式描述實施例，圖式中相應元件符號指示相應部分，且圖式中：圖1示意地展示根據實施例之帶電粒子微影系統的透視圖；圖2呈現根據實施例之帶電粒子微影系統之真空腔室的正視圖；圖3展示根據實施例之束產生器的示意性側視圖；圖4展示根據實施例之準直器電極堆疊的透視圖；圖5展示根據實施例之準直器電極的透視圖；圖6展示根據實施例之準直器電極堆疊的示意性橫截面側視圖；圖7a至圖7d展示根據實施例之準直器電極的橫截面俯視圖及側視圖；圖8展示根據實施例之束產生器的詳細俯視圖；圖9至圖11展示根據另一實施例之束產生器的透視圖；圖12圖展示根據實施例之束產生器之下部分的橫截面側視 圖；圖13展示根據實施例之準直器電極堆疊中之支撐柱的橫截面側視圖；圖14展示根據實施例之準直器電極堆疊中之冷卻導管的橫截面側視圖；以及圖15展示根據另一實施例之準直器電極堆疊中之支撐系統。
諸圖僅意欲出於說明性目的，且並非作為對申請專利範圍所主張之範疇或保護的限制。
下文為對本發明之某些實施例的描述，該描述係僅藉由實例並參考圖式來給出。
微影系統
圖1示意地展示諸如微影系統10之靶件處理機器的透視圖。此種微影系統10適於半導體靶件31之微影處理(例如，於抗蝕劑覆蓋的半導體基板上產生諸多結構)。微影系統10包含(於下側處)用於容納投射柱46之真空腔室30，以及(於上側處，亦即，定位於真空腔室30上方)用於容納電子設備22之機櫃12。
機櫃12包含可封閉外殼，該可封閉外殼由壁板界定且在前側上具備供進出機櫃12之內部的開口14。提供用於覆蓋開口14的兩扇門15。壁及門界定立方體形狀，其可以密封方式封閉以防止空氣進入機櫃12。機櫃12圍封側向間隔機架18，該等機架18承載擱架20以用於收容電子設 備22。在頂側32上，真空腔室30具備包含介面壁35之凹入段，該介面壁35具有出入埠36，其用以允許自真空腔室30內部之束投射柱46伸出的導管/電纜26穿過該出入埠到達機櫃12內部之電子設備22。
真空腔室30經佈置以容納靶件31及投射柱46。真空腔室30包含真空外殼39(外層)，其經配置以在其內部保持真空環境(通常為10-3巴或更低)。在真空外殼39內部，提供支撐外殼40(中間層)，以及具有載體框架42之載體外殼41(最內部區域)。載體外殼41內部，藉由載體框架42支撐投射柱46。投射柱46經配置以產生並操縱用於處理靶件31的多個處理細束47。投射柱46可包含各種光學元件。示範性元件可為：孔陣列，其用於由帶電粒子束形成複數個細束；細束調變器，其用於圖案化細束以形成經調變細束；以及細束投射器，其用於將經調變細束投射至靶件31之表面上。
圖2展示帶電粒子微影系統10之實施例的簡化示意圖。此類微影系統例如描述於美國專利第6,897,458號、第6,958,804號、第7,019,908號、第7,084,414號、第7,129,502號、第8,089,056號及第8,254,484號；美國專利申請公開案第2007/0064213號、第2009/0261267號；US 2011/0073782、US 2011/0079739及US 2012/0091358中，該等案件全部讓與本發明之所有者且特此全部以全文引用方式併入。
圖2呈現靶件處理系統10之真空腔室30的正視圖。在真空腔室30內部，藉由載體框架42容納具有帶電粒子束產生器50之投射柱46。帶電粒子束產生器50形成為束產生器模組，該束產生器模組可插入至帶電粒子微影系統10之真空腔室30內部的載體框架42中且可自該載體框架42 移除。載體外殼41及載體框架42藉助於連接至懸置底座43之懸置構件44(例如，板片彈簧)可移動地懸置於支撐外殼40內，該懸置底座43又藉助於複數個剛性但可側向鉸接懸置桿45與載體外殼41可移動地互連。
帶電粒子束54係由帶電粒子束產生器50產生，且隨後由提供於投射柱46中的各種光學元件來操縱。
在本文中使用術語「折射」來總體上指示偏轉束之數個部分的動作。在本文中使用術語「準直」來指示使束之各種部分更加平行之動作。
第一束產生器實施例
圖3展示根據實施例之束產生器模組50的示意性橫截面視圖。橫截面視圖係界定於軸向-徑向平面(亦即，軸向方向Z及徑向方向R所跨越的平面)中。
圖3中展示束產生器腔室51，該束產生器腔室51圍封構成束產生器50的元件、組件及/或模組。束產生器50包含帶電粒子束源52、準直器堆疊70，以及用於在束產生器腔室51內部產生真空之真空泵122、123(僅展示真空泵122)。
束源52容納於束源真空腔室53內，該束源真空腔室53又位於束產生器腔室51內。束源52固定至準直器堆疊70之頂側，且經配置以產生沿著光軸A之帶電粒子束54。束源腔室53圍封源真空泵單元120，該源真空泵單元120允許在束源52附近局部地產生超低真空，以改良束源52之輻射發射效率並延長束源52之有效輻射壽命。
由帶電粒子源52產生之帶電粒子束54可在沿著光軸A行 進的同時最初具有徑向向外發散之性質。準直器電極堆疊70隨後可用來選擇性地折射帶電粒子束54之數個部分，從而準直束，亦即，使束分佈之各種部分在下游以更大共線性沿著光軸A行進。
準直器堆疊70包含準直器電極71-80之軸向佈置式堆疊(亦即，序列)，該等準直器電極71-80沿著軸向方向Z藉助於由電絕緣材料製成的間隔結構89而相互位移。準直器電極71-80由扁平環形主體81形成，每一環形主體81包含電極孔82。在所展示之實施例中，環形主體81沿著光軸A以相等距離Hd位移，且電極孔82沿著光軸A同軸地對準。電極主體81較佳地由導電且機械剛性材料製成。足夠的電導率允許容易地將均勻分佈之電荷施加至準直器電極71-80之每一各別表面上。足夠的機械剛性允許準直器電極71-80保持固定的空間組態且因此在粒子束54之產生期間維持穩定的電位差。較佳地，電極71-80由鋁製成。鋁係輕型材料，其具有良好導電性及非磁性性質，且其此外提供足夠的導熱性以消散在帶電粒子束產生期間聚積之熱能。
將複數個準直器電極71-80及間隔結構89形成為同軸對準之電極堆疊70提供了最佳化準直器堆疊70內沿著光軸A之不同位置處之電場分佈的可能性。複數個分開之準直器電極71-80之使用允許相對輕型設計。
準直器電極71-80沿著垂直方向Z之厚度H1、H5、He可足以在各別電極主體81內部容納液體導管105，同時即使是在相當大熱應力下仍確保在束產生期間電極主體81之足夠的結構完整性。
準直器堆疊70中最上方準直器電極71(亦即，帶電粒子束 54在堆疊70上游首先遇到且貫穿之準直器電極71)包含漸擴的曲面孔。準直器堆疊70中最後的準直器電極80(亦即，帶電粒子束54沿著光軸A在下游最後遇到之準直器電極)具有相對小的內部厚度H10。參考圖6進一步論述堆疊之電極性質。
準直器電極71-80藉助於電絕緣間隔結構89相對於彼此間隔開。間隔結構89界定電極71-80之間的最小距離Hd，該最小距離Hd即使在於束產生期間施加於電極之間的相對大電位差(大約為每毫米數千伏特之電位差)下仍防止發生相鄰電極之間的放電。
間隔結構89由亦具有對機械壓縮之高阻力的電絕緣材料製成，以保持電極之間的距離固定且避免電極被電連接(亦即，變成等電位面)。間隔結構89可例如由陶瓷製成。較佳地，每一間隔結構89提供於一對相鄰準直器電極之間。三個此類間隔結構89提供於每一對相鄰準直器電極之間，以提供兩個穩定的3點支撐平面(每一相鄰準直器電極一個穩定的3點支撐平面)，同時維持明確界定之電極間間距Hd。
準直器堆疊70藉助於在三個側上圍繞堆疊70之支撐凸出部92b及支撐腿93懸置於束產生器腔室51內。支撐腿93用以相對於外部參考框架(例如，載體框架42)固定準直器堆疊70。
本文中在以下結合圖7a至圖7d描述冷卻佈置(例如，包含元件110-114及116-119)之實施例。
第一準直器電極堆疊實施例
圖4展示根據實施例之準直器電極堆疊70的透視圖。此實施例包含十個準直器電極71-80，其用於成形在軸向方向Z中沿著光軸A傳 播之電子束54。
第一準直器電極71包含：源嚙合構件，其用於將帶電粒子束源52在第一準直器電極71之頂側上固定至第一準直器電極71；以及源對準構件，其用於將所產生之帶電粒子束54的光軸A與準直器孔之中線對準。
所選準直器電極71-74、76-80中之每一者包含沿著外電極周邊之三個支撐部分86。每一支撐部分86在一側上容納間隔結構89，且可能在相反側上容納另一間隔結構89。在此實施例中，間隔結構89由具有扁平端表面之圓柱形物件形成，該等圓柱形物件支撐電極支撐部分86或由電極支撐部分86支撐。具有統一直徑之圓柱形間隔結構89易於大量製造，此促進準直器堆疊70之建構及維護。另外，圓柱形間隔結構89之修圓的形狀有助於減少該等間隔結構對電極準直器堆疊70內部之電場的擾動效應。藉由製造具有統一預定間隔物高度Hs之間隔結構89來進一步促進且標準化準直器堆疊70之建構。此允許全部準直器電極71-80沿著軸向方向Z有效地對準且間隔相等的預定相互距離Hd。
在所展示之實施例中，此類電絕緣圓柱形間隔結構89中之三者佈置於每一對相鄰電極之間。三個間隔結構89形成徑向及角向等距間隔之三腳架，亦即，每一間隔結構89位於離光軸A相等的徑向距離處，且三個間隔結構89繞光軸A相互間隔180°角。所得之三點支撐允許以穩定方式沿著準直器電極之各別橫向平面承載該等準直器電極，且允許具有高準確度(通常具有低於10微米之最大對準誤差)之電極對準。相等的徑向及/或角間距並非必要的，但是產出促進準確準直器對準之較佳的穩固佈置。
相鄰準直器電極之電極支撐部分86與居間的間隔結構89軸向地對準以界定與軸向方向Z平行地定向之支撐柱90。在此實施例中界定三個支撐柱90。
支撐柱90各自具備夾緊構件91a、91b，該等夾緊構件91a、91b用於將支撐部分86與居間的間隔結構89固持在一起。橫木91a提供於支撐柱90之軸向末端處。藉助於兩個先拉預力桿91b沿著軸向方向Z將橫木91a拉在一起，該等先拉預力桿91b在桿端部處連接橫木91a。夾緊構件91a、91b由剛性材料製成，該剛性材料具有足夠的抗拉強度以提供穩固的夾緊機構，可藉由該夾緊機構將準直器電極71-80及間隔結構89軸向壓縮至相互固定的位置中。每一先拉預力桿91b可具備變窄部91c，以容納準直器堆疊70與各別先拉預力桿91b之間有差異的熱膨脹。夾緊構件91a、91b較佳地由非磁性材料製成，以避免產生對由帶電粒子束54產生之磁場的擾動場回應。鑒於上述情況，夾緊構件91a、91b較佳地由鈦製成。
準直器電極堆疊70包含三個堆疊支撐腿93。每一支撐腿連接至準直器堆疊70之中部區域75a。支撐腿93協作以相對於外部參考框架來支撐準直器堆疊70。外部參考框架可例如為載體框架42，其懸置於圖1中所展示之帶電粒子微影系統10之真空腔室30內部。
在束產生期間，可在準直器堆疊70內由外部源(例如，由經由載體框架42到達準直器堆疊70的底板振動，以及由經由準直器電極71-80中之冷卻導管105加以泵送之冷卻液體中發生的流體波動)誘發機械共振。藉由經由將支撐腿93連接至中部區域75a來支撐準直器堆疊70，減少了參與所誘發的機械共振之堆疊部分的長度及重量。
所誘發的機械共振可與線性運動、旋轉運動或兩者有關。藉由減小有效堆疊長度，增加垂直於軸向方向Z之偏轉的有效線性彈簧常數，因為較短柱90形成較硬柱。較硬柱減少堆疊中之電極71-80的橫向偏轉回應。利用較硬柱90的情況下，電極71-80將相對於彼此發生較少擺動，且因此相對於環境發生較少振動，從而將最終改良束投射準確度。
此外，藉由在堆疊之垂直質心處大約在堆疊的中間嚙合堆疊，減少橫向平面中針對整個堆疊且繞旋轉軸的慣性矩，此亦減少整個堆疊對外部驅動之較低頻率扭矩振盪的旋轉偏轉回應。
在圖4中展示之實施例中，準直器堆疊70之中部區域75a(亦即，垂直質心)經選擇以對應於準直器堆疊70之中部準直器電極75。此處，中部電極75由自源52(在圖4中未展示但在圖3中展示)向下游計數的第五準直器電極75形成。此處(與例如第六電極76形成對照)偏好第五電極作為中部電極與較厚的第一電極71及源52對堆疊70造成之額外重量有關。
中部準直器電極75包含電極主體92a，該電極主體92a具備沿著外電極周邊的三個堆疊支撐凸出部92b。沿著中部電極75之外周邊徑向延伸的堆疊支撐凸出部92b提供穩固的支撐構造，該支撐構造可例如經由中部電極75之一體式鑄造而容易地製成。電極主體92a及凸出部92b具有足夠的機械強度以用於共同地支撐準直器電極堆疊70之總重量W。每一堆疊支撐腿93連接至各別堆疊支撐凸出部92b。
在替代實施例(未展示)中，支撐腿93可與支撐柱90中之間隔結構89嚙合(作為嚙合中部準直器電極75的替代，或除嚙合中部準直 器電極75之外)以建立與外部參考框架之平衡支撐連接。
在圖4之實施例中，每一堆疊支撐腿93包含用於將支撐腿連接至中部堆疊區域75a(例如，至支撐凸出部92b)之腿接頭94。此外，每一堆疊支撐腿93包含用於將支撐腿93連接至外部參考框架之腿底座95。在腿底座95附近，堆疊支撐腿93具有三角形支撐結構，該三角形支撐結構具有至少部分地沿著相反的角方向來定向之單獨腿構件93a-93b。腿構件93a-93b可由機械剛性但電絕緣材料製成。在此等腿構件93a-93b上方及下方，每一支撐腿93包含兩個徑向偏轉部分96a-96b，該等徑向偏轉部分96a-96b用於允許腿接頭94在徑向方向R上相對於腿底座95位移。在圖4之實施例中，徑向偏轉部分96a-96b包含梁，該梁之橫截面具有界定撓性狹窄中部區域的曲面I形輪廓。每一梁實質上垂直於(局部)徑向方向來定向，從而允許I形輪廓僅在局部徑向-軸向平面中撓曲，同時在局部角方向上保持機械硬度。腿接頭94與相應腿底座95之間允許的徑向位移可例如由在束產生期間中部堆疊區域75a(例如，中部電極75)相對於腿底座95之徑向定向的熱變形引起。設想中部準直器電極75在束產生期間保持在相對高的正電位，此將產生衝擊此中部電極75的大量二次/背向散射電子。所得之加熱將導致準直器電極75之徑向膨脹，而外部參考框架將不經歷此種熱變形。有差異的徑向變形可由徑向偏轉部分96a、96b以及此等偏轉部分96a、96b之間的腿構件93a-93b之徑向傾斜來有效地容納。
在替代實施例(未展示)中，支撐系統亦可經不同地成形。舉例而言，可在具有腿構件93a-93b之三角形結構上方及/或下方包括額外的腿區段，以便形成例如A字形支撐腿。此外，徑向偏轉部分96a-96b可不同 地形成，例如具有不同橫截面輪廓。
根據各種實施例，外部參考框架(例如，載體框架42)可經由支撐構件93在中部區域75a中支撐電極堆疊70，該等支撐構件93可定向於以下方向中之任一者中：向下軸向方向Z(施加於支撐腿93上的壓縮應力；在圖4中展示)、向上軸向方向-Z(施加於支撐構件93上的拉伸應力；未展示)、徑向方向R(支撐構件93上之彎曲應力；未展示)，或上述各者之組合。
準直器電極
圖5展示中間準直器電極72-74、76-79之實施例的透視圖。中間準直器電極72-74、76-79由扁平電極主體81形成，該扁平電極主體81由導電且機械剛性材料製成，其中在扁平主體81之中心處提供準直器孔82。準直器孔82沿著軸向方向Z來觀察係實質上圓形的，且界定內部孔徑。此外，在沿著角方向Φ之橫截面(亦即，軸向-徑向平面中之橫截面)中觀察，圓形孔82具有修圓的(亦即，經曲面修整的)孔周邊82a。修圓的孔周邊82a有助於避免沿著孔周邊82a之較高局部電場濃度。修圓的孔周邊82a可經成形以避免產生高於每毫米5千伏特之局部電場強度。
準直器電極71-80包含沿著外電極周邊85的三個支撐部分86。每一支撐部分86經配置以在一側上容納一個間隔結構89(例如，針對第一電極71及最後電極80)或在每一側上容納間隔結構89(例如，針對中間電極72、73、74、76、77、78、79)。
準直器電極71-80之間的間隔結構89較佳地具有沿著軸向方向Z的相等高度Hs。具有相等高度的間隔結構89促進針對隔離物89以 及針對將要附接於準直器電極之間的其他結構(例如，下文論述之中間冷卻導管)之製造標準化。較佳地，隔離物高度Hs小於自準直器孔周邊82a至附近隔離物89之側向表面的最短徑向距離△R1的三分之一。從而將準直器孔82處由於存在隔離物結構89而引起的電場擾動減小至可以忽略的位準。
準直器電極71-80具備沿著電極板主體81之外電極周邊85的三個電極支撐臂87。三個電極支撐臂87較佳地圍繞外電極周邊85等距間隔地(沿著角坐標以相等距離)分佈。電極支撐臂87沿著外周邊85稍微徑向地突出，且實質上沿著角方向Φ延伸。每一電極支撐臂87可包含至少一個剛性臂部分87a，該至少一個剛性臂部分87a在一個遠端上經由撓性臂變窄部87b連接至電極主體81之外周邊85。每一電極支撐臂87可在其相對的遠端上連接至相應電極支撐部分86。每一電極支撐部分86可由圓形平台形成。第二撓性臂變窄部87c可提供於剛性臂部分87a與電極支撐部分86之間。剛性臂部分87a及撓性臂變窄部87b-87c較佳地具有沿著軸向方向之高度，該高度與相應準直器電極之高度相同或至少相當，以便提供足夠的機械剛度/強度以用於在軸向方向Z上支撐準直器電極。在撓性臂變窄部87b-87c中之每一者中提供的變窄總體上係在徑向-角向平面中之方向上界定，且更佳地沿著(局部)徑向方向R定向。在此實施例中，撓性臂變窄部87b-87c有效地形成板片彈簧，該等板片彈簧主要允許相應電極支撐部分86在徑向-角向平面中相對於電極主體81變形及撓曲，同時防止相應電極支撐部分86在軸向方向Z上相對於電極主體81撓曲。每一電極支撐臂87在電極支撐主體81與電極支撐臂87之間界定熱膨脹狹縫88。熱膨脹狹縫 88亦在徑向-角向平面中且實質上沿著角方向Φ延伸。
具有一或多個撓性臂變窄部87b-87c之可徑向移動的臂87以及熱膨脹空間88允許電極主體81總體上在徑向-角向平面中且特定而言在徑向方向R上變形(膨脹/收縮)，同時保持支撐部分86與相鄰準直器電極之相應支撐部分86軸向地對準。預期在準直器電極堆疊70之使用期間，準直器電極71-80將保持在不同電位值下，且接收不同量之(次級/背向散射)電子輻射及不同量的所得熱能。可移動臂87及膨脹空間88有效地容納在帶電粒子束54之產生及準直期間發生的電極71-80之變化的且不同的熱致徑向變形，藉此，支撐柱90(參見圖4)保持沿著軸向方向Z相互對準。
在圖4中展示的實施例中之中部準直器電極75及相鄰的中間準直器電極經設計以在束產生期間經受較大的正電位。此外，堆疊70中之最後電極80經設計以經受相當大的電位(大約+0.5千伏特至+1.5千伏特)。此等電極中之任一者將施加於次級電子及背向散射電子上的所得之相當大吸引力將引起顯著的電子碰撞及吸收，且因此引起相當大的熱產生。舉例而言，中部準直器電極75之徑向膨脹將迫使電極支撐柱90徑向向外移動，從而將向外拉其他準直器電極之支撐部分86。然而，提供於剩餘準直器電極上之可徑向移動的支撐臂87將容納此徑向膨脹，從而保持所有電極71-80同軸地對準。
施加電位
圖6展示根據實施例之準直器電極堆疊70的示意性橫截面側視圖。準直器電極堆疊70包含十個準直器電極71-80，其中第五準直器電極75構成中部準直器電極。所展示之橫截面僅示意地描繪準直器電極堆疊 70之此實施例的數個特性尺寸。為簡單起見，省略此實施例之諸多構造細節(例如，未展示準直器孔、電極支撐部分及間隔結構的詳細形狀)。
一般而言，使用由間隔結構89分離之多個準直器電極71-80以形成同軸佈置之準直器電極堆疊70提供了最佳化準直器堆疊70中沿著光軸A之不同位置處之電場分佈的可能性。至少五個相鄰準直器電極之間的電位差之逐步變化產生沿著軸向方向A之相對平滑地變化的電場分佈。包含五個或五個以上準直器電極之電極堆疊允許產生可具有複數個負電場最小值以及複數個正電場最大值的電場分佈，且因此產出足夠的自由度以用於產生可不僅準直帶電粒子束54而且減少帶電粒子束54中之球面像差之電場。找到針對特定應用之較佳束特性係使用多準直器電極堆疊經由所施加電位值之變化而容易地達成。
發明人注意到，在一個特定實施例中，在準直器堆疊70中使用十個準直器電極71-80提供以下兩個自由度之間的良好平衡：一方面為，產生沿著軸向方向Z之相對漸進式的電位分佈，且另一方面為，獲得足夠的電極間間距Hd以用於提供對真空泵122、123之良好視線、足夠的電極冷卻及構造簡單性。
在圖6中展示之準直器電極堆疊70之實施例中，所有中間準直器電極72、73、74、76、77、78、79之中間電極厚度He實質上相同。本文中之術語「實質上相同」係指具有在可達成之製造公差內之相同值的中間電極厚度He。對於由鋁製成之準直器電極，中間電極厚度He可在10毫米至20毫米之範圍內，較佳地在12毫米至15毫米之範圍內，且更佳地等於13.6毫米。使用相等厚度之中間電極允許該等電極主體之大量生產， 且簡化中間準直器電極於準直器堆疊中之組裝。在替代實施例中，所有電極可具有相同厚度。另外，在其他實施例中，一些或所有電極厚度可為不同的。
準直器堆疊70中最上方準直器電極71(亦即，帶電粒子束54在堆疊70上游且沿著光軸A首先遇到且貫穿之準直器電極71)包含較小上部孔直徑1，隨後是漸擴式曲面孔擴孔71a。較小上部孔徑1及曲面孔擴孔71a允許由束源52產生之帶電粒子束54經歷漸進式電場變化。第一準直器電極71之第一電極厚度H1在由1.5．HeH12.5．He界定之範圍內。具有在指定範圍中之厚度的第一準直器電極71允許準直器堆疊70之上游端(亦即，頂部)具有自相對小的束源孔至相對較大的準直器孔之平滑過渡，且允許第一電極具有足夠的強度以用於直接支撐可安裝於該第一電極上之束源52的重量。在本文中使用術語「平滑」來指示表面(此處為孔表面)不具有宏觀尺度上之急劇的曲率變化(亦即，尖銳的脊、角隅或裂縫)。急劇的曲率變化將在電場中產生不合乎需要的較大局部變化。
中部準直器電極75提供於第一準直器電極71與最後準直器電極80之間。中間準直器電極72、73、74、76、77、78、79位於第一準直器電極71與最後準直器電極80之間，且在中部準直器電極75之兩側上。中部準直器電極75之中部電極厚度H5在由1.5．HeH12.5．He界定之範圍內。較佳地，中部電極厚度H5處於22毫米至26毫米之間的範圍內，且更佳地等於24毫米。具有在指定範圍中之厚度H5的中部準直器電極75允許準直器堆疊70之中心區域75a具有足夠的強度及彎曲剛度以用於防止準直器電極堆疊70例如繞橫向軸(垂直於軸向方向Z)振動。
在替代實施例中，中部電極75可具有實質上等於中間電極72-74、76-79之厚度He的厚度H5。此可例如藉由使用機械強度較大之材料來達成，或在堆疊支撐結構嚙合準直器堆疊中之其他及/或更多電極之情況下達成。參考圖15對此加以進一步闡釋。
準直器堆疊70中之最後準直器電極80(亦即，帶電粒子束54最後遇到之準直器電極)具有徑向內部部分80a，該徑向內部部分80a具有最後電極內部厚度H10。內部厚度H10處於由H10<He/3界定之範圍內。最後電極80之內部厚度H10較佳地具有相對小的值以有效地維持具有與帶電粒子束54相反之極性的電位，同時僅延伸較小軸向距離。此在孔周邊附近產生高度局部化的吸引性電場。具有相反極性之較薄最後電極80產生針對帶電粒子束之負球面像差，以補償已在準直器堆疊70之在前部分中產生的束中正球面像差。
最後準直器電極80在徑向外部部分80b處具有最後電極外部厚度H10’。最後電極外部厚度H10’較佳地等於中間電極厚度He，以使最後電極80之機械強度更大，且亦提供足夠的高度以用於在向外部分內部容納冷卻導管。如在圖6中所展示，自內部部分80a至向外部分80b之過渡可涉及自內部厚度H10至外部厚度H10’之軸向逐步增加。此產生徑向內部部分80a之內部孔徑10，以及徑向外部部分80b之外部孔徑10’。根據較佳實施例，最後準直器電極80之內部主體厚度H10在5毫米或更小之範圍內，外部主體厚度H10’在10毫米或更大之範圍內，內部孔徑10為60毫米，且外部孔徑10’為100毫米。
在最後電極80之下游，提供有用於由帶電粒子束54形成複 數個細束的孔陣列58。孔陣列58可為準直器電極堆疊70之結構組件。或者，孔陣列58可形成聚光透鏡模組56之一部分，該聚光透鏡模組56在投射柱46中佈置成緊接於束產生器模組50之下游(沿著光軸A來觀察)。孔陣列58包含下部中心表面及傾斜側向表面。在操作期間，孔陣列58較佳地保持在接地電位。孔陣列58之形狀產生最後準直器電極80之(相對)薄的徑向內部電極部分80a之內周邊之間的足夠距離，以避免帶電的最後準直器電極80(之尖銳邊緣)與孔陣列58之間的放電。孔陣列58之形狀亦確保孔陣列58與最後準直器電極80之徑向向外部電極部分80b之間的間距保持為較小，以在準直器電極堆疊70內部保持相對於在束產生器模組50外部及/或在聚光透鏡模組56外部之區域的真空。
圖6有助於例示用於在束產生及處理期間操作準直器電極堆疊70之此實施例的示範性方法。在此實施例中，準直器電極71-80沿著光軸A以相等距離Hd呈同軸佈置來定位。
在其他實施例中，準直器電極可以不同的電極間距離來定位。參見例如參考圖9至圖11所論述之實施例。
將不同的靜電位值(亦即，電壓)施加至準直器電極71-80。準直器電極堆疊70、帶電粒子束產生器50或帶電粒子微影系統10可包含一組相異電壓源151-160。每一電壓源151-160包含用於將所選電位施加至各別準直器電極71-80之輸出端子。電連接提供於每一電壓源151-160之輸出端子與相應準直器電極71-80之電接點109之間。較佳地，電壓源151-160在束產生器50之操作期間可獨立地及動態地調整。或者，電壓源151-160可形成為單個電源供應器，該電源供應器具有適合之配接器及分壓器以將 該電源供應器之(諸多)輸出轉換成將被施加至相應準直器電極71-80之相異所選電壓值。
以下為兩個數值模擬(每個柱一個)之表，該表對應於準直器電極之較佳佈置，並且對應於施加至電極71-80之兩個較佳電位分佈。表中之電極編號的序列對應於在參考例如圖4及圖6之描述中所使用之準直器電極71-80的序列。
各種電極的所列出電位值對應於相對於接地電位之電位差。可藉由相應電壓源151-160將電位值中之每一者施加至準直器電極71-80。在操作期間，定位成緊接於最後準直器電極80之下游的孔陣列58較佳地保持在接地電位。用於操作帶電粒子束產生器50之方法可包含：-使用束源52產生電子束54；-沿著光軸A穿過準直器電極堆疊70之孔82投射所產生之電子束；-將電位施加於準直器電極71-80上，其包含：-將第一準直器電極71保持在接地電位；-將中部準直器電極75保持在最高正電位；以及-將最後準直器電極80保持在較低正電位。
跨準直器電極所施加之電位差用來產生均勻的橫向電子束表面電流密度，同時減少角度誤差。在束產生期間，電子束54自束源52 發射，該電子束54具有如在徑向-軸向平面中之橫截面中所觀察之局部漸擴的輪廓線。
施加至第三、第四及第五準直器電極73-75之大幅增加的電位值產生充當對貫穿之電子束54之正透鏡的局部電場分佈。此用來在徑向-軸向橫截面中朝向光軸A折射電子束54之局部輪廓線，且使電子束54之分佈聚斂。由於徑向-角向平面之電場強度的徑向變化，正透鏡效應可使電子束54中之電子獲得在徑向-角向平面中所觀察之不均勻的軸向速度分佈(此導致球面像差效應)。
施加至第六、第七、第八及第九準直器電極76-79之大幅減小的電位值產生充當對貫穿之電子束54之負透鏡的局部電場分佈。此亦在徑向-軸向橫截面中但現在遠離光軸A來折射電子束54之局部輪廓線。電子束及電場之徑向分佈的變化可同樣促成球面像差效應。
施加至最後準直器電極80之正電位(相對於接地參考)在貫穿之電子束54中(或一般而言，針對帶負電之粒子束)產生負球面像差。所產生的負球面像差將(至少部分地)補償已在準直器堆疊70之在前部分中產生的任何正球面束像差。
電壓源151-160較佳地經設置以在準直器電極71-80上產生電位，使得隨著電子束54自束產生器50向下游發射時，該電子束54之最終局部輪廓線經適當地準直(亦即，至少盡可能地使該束在徑向-軸向橫截面中平行)。可動態地調整由電壓源151-160產生之電位，以便更改沿著軸向方向之電位值的分佈及/或更改電場之局部幅度。正透鏡及負透鏡之軸向中心可因此沿著軸向方向及/或場幅度變化而移動。在操作期間施加至準直 器電極71-80之電位的可獨立調整性促進對改變操作條件(例如，束電流、真空條件、屏蔽條件等)之重新配置及最佳化。
該方法可進一步包含：-使在中部電極75之前的第二準直器電極72保持在負電位。另外，該方法亦可包含：-使緊接於最後準直器電極80之前的兩個中間準直器電極78、79中之至少一者保持在低負電位。將負電位施加於在最後準直器電極80之前的最後中間準直器電極78-79中之一者或兩者有助於偏轉源自於在準直器電極堆疊70下游之區域的次級電極及/或反向散射電極。次級電子可例如在電子束54中之初級電子與孔陣列58碰撞期間產生。局部負電位有助於減少衝擊帶強正電的中部準直器電極75之電子之數目。
根據上述特定數值實例，用於操作束產生器50之方法的另外實施例可包含：-使緊接於最後準直器電極80之前的兩個中間準直器電極78、79保持在具有-300伏特至-500伏特之值的固定電位；-使第二準直器電極72保持在具有-3千伏特至-4千伏特之值的固定電位；-使中部準直器電極(75)保持在具有+20千伏特至+30千伏特之值的固定電位；以及-使最後準直器電極80保持在處於+500伏特至+1100伏特之範圍內的正電位。
第一冷卻佈置實施例
圖7a至圖7d展示根據實施例之準直器電極71-80的橫截面俯視圖及側視圖。所展示之準直器電極71-80具備用於輸送冷卻液體102的冷卻導管105，冷卻導管105包含：第一開口103，其用於連接至液體供應結構117；以及第二開口104，其用於連接至液體排放結構118。
冷卻導管105之存在可進一步改良電場控制之準確度及可 靠性，此係因為可調節準直器電極71-80之熱致變形。冷卻導管105可減少由發熱引起的準直器電極71-80之膨脹，該發熱例如係由曝露於散射電子及/或次級電子導致。冷卻液體102內之導電性應最小化，以避免聚積於準直器電極中之至少一者上的電荷朝向其他準直器電極傳輸的數量足夠大以致於更改施加至電極之電位。儘管更強大的電荷源可用以補償經由冷卻液體之任何電荷傳輸，但是此種電荷散逸由於因穿過冷卻液體之所得電流的電阻式加熱而不太合乎需要，此加熱消極地影響液體之冷卻能力。可藉由使用超純水(UPW)或不導電油作為冷卻液體來達成電分離。較佳地，在粒子束產生器50之操作期間不斷地或間歇式地過濾UPW。
如在圖7a至圖7d中所展示，準直器電極包含環形電極主體81(在任何適用處，暗示針對各種實施例之上撇號)，該環形電極主體81具備面向帶電粒子源52的頂表面83以及背對帶電粒子源52的底表面84。底表面84與頂表面83經由側表面85彼此連接，該側表面85界定外電極周邊。第一開口103及第二開口104位於側表面85中。使冷卻導管105之第一開口103及第二開口104位於側表面85中有助於使堆疊70中之不同準直器電極71-80之間的空間不含潛在干擾性(亦即，電場擾動)結構。特定而言，由於冷卻液體供應及/或移除由電極71-80之側向側發生，因此液體供應結構117及/或液體移除結構118不需要佔據準直器電極71-80之間的任何空間。
第一開口103及第二開口104位於準直器電極71-80之相同側。使第一開口103及第二開口104位於相同側允許將冷卻液體供應結構117及冷卻液體排放結構118置放於準直器堆疊70之相同側，從而為在準 直器堆疊70旁邊/圍繞準直器堆疊70置放其他組件提供更多空間。
冷卻導管105沿著圍繞電極孔82之延伸穿過電極主體81之軌跡來連接第一開口103與第二開口104。冷卻導管105包含：圍繞孔82之實質上圓形部分105a；以及兩個實質上筆直端部分105b，其用於連接圓形部分105a與第一開口103及第二開口104。此佈置在電極孔82係圓形孔的情況下特別有利。此處，實質上圓形導管部分105a描繪出離孔周邊82a恆定距離之軌跡，從而產生準直器電極71-80之中心部分之更均勻冷卻。
冷卻導管105由管狀結構形成，其具有定向於徑向方向上的管開口103、104。相對堅硬的導熱及導電材料較佳作為用於冷卻管之構造材料。舉例而言，鈦為金屬非磁性金屬。提供於準直器電極主體81中/上的鈦冷卻管105將不會回應於沿著光軸行進之(附近)帶電粒子之通量而產生顯著的磁場干擾或磁應力。此外，鈦具有相對高的熔融溫度(約1940克耳文)，從而使鈦成為用於製造準直器電極內部之冷卻導管105之非常適合的金屬，此製造係藉由圍繞鈦冷卻管105由實質上較低熔點的金屬(例如，具有約930克爾文之熔融溫度的鋁)鑄造準直器電極主體82。或者，鉬可用作用於建構冷卻管的材料。
冷卻管105可具有圓形橫截面，以內部達成相對均勻的液體流。此圓形冷卻管105之外徑可在0.6釐米至1釐米之範圍內，且相應內徑在0.4釐米至0.8釐米之範圍內。
如圖7a中所展示，導管105可整合(例如，鑄造)於準直器電極71-80之主體81內。一體式形成改良了冷卻效率。此外，藉由將管整合於電極內，該等管將不會自主體表面突出且不會產生局部電場濃度， 否則其將擾動跨電極孔82之所要場分佈。電極71-80之間發電花的可能性亦減小(針對定位於電極表面之頂部上或自電極表面突出之導管，情況將並非如此)。此外，將導管105整合於準直器電極主體81內將增加可用於自由分子之側向空間(亦即，平均自由路徑)，該等自由分子在準直器堆疊70中移動以徑向向外行進且被移除，例如被吸氣泵122、123吸收，該等吸氣泵122、123徑向向外定位於離準直器堆疊70某一距離處。在準直器電極與冷卻液體102之間的熱傳遞效率必須最大化的情況下，較佳經由圍繞冷卻導管105鑄造電極材料來形成電極。
導管105之圓形部分105a較佳地位於遠離電極孔82之孔周邊82a足夠的徑向導管距離△R2處。此確保流經冷卻導管105之圓形部分105a的冷卻液體102之冷卻效應沿著角坐標保持相對均勻(亦即，流入液體與流出液體之間的溫差保持為相對小)，使得電極主體81之有差異的熱膨脹根據角坐標而保持大致相同。
舉例而言，對於具有鋁準直器電極(具有每米克爾文237瓦特之典型體熱導率)的準直器堆疊實施例，該等準直器電極包含具有約60毫米之孔徑的電極孔82，該等準直器電極具有約13.6毫米之電極厚度，該等準直器電極容納作為冷卻液體之水流，且其中在操作期間以高達60℃之溫度來加熱該等準直器電極中之至少一者，徑向導管距離△R2較佳被選擇為20毫米或更大。在此實例中應注意，圓形導管部分105a之典型總直徑將為100毫米或更大。
或者，如圖7c中所展示，導管105可容納於凹部106內部，該凹部106係在電極主體81’之頂側83’上提供於該電極主體81’中。將 凹部106銑削至電極主體81’中且將導管105置放於該凹部106中係用於製造電極之相對便宜的方法。可將導熱的黏合材料107圍繞冷卻管105提供於凹部106中，以便將管固定至電極主體81’且增加有效的熱傳遞介面。將導管附接於凹部中亦將減少沿著管105傳播之局部機械共振。
在圖7d中所展示之又一實施例中，導管105’’可具有矩形外橫截面，亦即，如在沿著徑向-軸向平面之橫截面中所觀察之矩形外周邊。此導管105’’亦容納於凹部106’中，該凹部106’提供於電極主體81’’內部且在電極主體81’’之頂側83’上具有開口。凹部106’在該凹部之(軸向)內部部分中具備互補的矩形輪廓線，從而以改良以下兩者之間的熱接觸之方式來容納矩形導管105’’：一方面為導管105’’之下側及側向側，且另一方面為凹部106’之下側及側向側。在此實施例中，導管105’’包含：下溝槽部分105c，其具有用於容納冷卻液體102’’之曲面內部空隙；以及平坦上蓋部分105d，其用於以密封方式(例如，藉由將上蓋部分105d雷射焊接至下溝槽部分105c之直立側向壁上)封閉該曲面內部空隙。凹部106’之(軸向)外部部分可具有圓角(修圓的)形狀，以促進將導管105’’插入至凹部106’中。
在該等實施例中之任一者中，提供中間導管(例如，管狀元件)110以用於連接準直器電極之第二開口104與電極堆疊70之後續準直器電極之第一開口103。使用中間管狀元件110提供了在僅需要單個冷卻液體供應結構117及冷卻液體移除結構118來分別供應及移除冷卻液體時冷卻準直器堆疊70內之一個以上準直器電極的能力。若將要冷卻準直器電極堆疊70之一個以上準直器電極，則此實施例相對易於實施。
在圖3之實施例中，中間管狀元件110由例如氧化鋁之電絕緣材料製成。此防止電極(在該等電極之間建立了液體連接)被電連接(亦即，變成等電位面)。此種電連接將抵消具有相異電極之最初目的。在替代實施例中，中間管狀元件可包含由導電材料製成之部分以及由電絕緣材料製成之耦合部分(參見例如圖14)。
在圖3中所展示之實施例中，準直器電極71-80中之冷卻導管105串聯連接，以傳送冷卻液體依序穿過後續準直器電極71-80。最後準直器電極80之供應導管開口103連接至用於將冷卻液體傳送至準直器堆疊70中的冷卻液體供應管117。第一準直器電極71之排放導管開口104連接至用於將冷卻液體自準直器堆疊70傳送出去的冷卻液體排放管118。冷卻液體泵116(具有排熱構件)提供於束產生器腔室51之外部。供應管117及排放管118在預定位置處且以氣密方式穿透束產生器腔室51。在束產生器腔室51之外部，供應管117及排放管118與冷卻液體泵116之供應埠及排放埠(未指示)耦合。在束產生器腔室51之內部，供應管117及排放管118具備另外的波紋管結構119以用於抑制運動波動，以便防止來自外部的瞬時力及機械共振經由供應管117及排放管118傳送至準直器堆疊70。較佳地，另外的波紋管結構119比管直徑短，以便有效地減弱振動。
根據所展示之實施例，冷卻液體較佳地最初在下游區域泵送至準直器堆疊70(亦即，供應至最後電極80)，且經加熱的冷卻液體在上游區域自準直器堆疊70泵送出去(亦即，自第一電極71排放)。此佈置產生冷卻液體沿著負軸向方向-Z之淨流。在諸多應用中，位於電極堆疊70下游的準直器電極經受反向散射電子及/或次級電子之更多碰撞及吸收，從而產 生更高熱負載。此處較佳的是將冷卻液體最初供應至下游電極且隨後將(變熱的)冷卻液體傳送至更靠上的電極，以便提供經加熱之電極與冷卻液體之間更有效率的熱交換。
亦在圖3中展示的是，中間管狀元件110包含：第一實質上筆直部分111，其徑向背對第一開口103；第二實質上筆直部分112，其徑向背對第二開口104；以及實質上彎曲部分113，其連接第一筆直部分111與第二筆直部分112。包含此等筆直部分111、112以及介於此等筆直部分111、112之間的彎曲部分113之中間管狀元件110減小了挫曲之風險，且更安全地保證冷卻液體穿過中間管狀元件110之連續輸送。中間管狀元件110可具備至少一個波紋管結構114。波紋管114實現針對準直器電極與相鄰準直器電極之間任何有差異的熱變形之運動補償。此等電極之不均勻加熱及所得之變形差異將不導致經由中間管狀元件110在電極之間施加額外應力。波紋管結構114亦有助於抑制/消除耦合至準直器堆疊70中之機械振動。
真空泵送系統實施例
圖8展示根據實施例之束產生器的詳細俯視圖。如本文中上文所論述，此束產生器可包含帶電粒子源52及準直器堆疊70。
帶電粒子束產生器50容納於束產生器真空腔室51內部。帶電粒子束產生器50包含提供於離準直器電極堆疊70之外周邊某一距離△R處的至少一個真空泵單元122、123。真空泵單元122、123形成具有泵送孔122a、123a之細長結構，該泵送孔122a、123a與光軸平行地定向且具有跨越準直器高度之至少一部分的孔高度Hp。
在圖8之實施例中，束產生器腔室51具備用於在操作期間 於產生器腔室51及準直器堆疊70內部維持低真空的至少兩個真空泵單元122、123。真空泵單元122、123提供於離準直器電極堆疊70之外周邊某一徑向距離△R處。取決於氣體分子自環境至束產生器腔室51中之期望流入量，真空泵單元之數目可增加至例如三個或四個。真空泵單元122、123藉由移除行進穿過束產生器腔室51之分子來維持真空。泵送單元122、123可例如包含兩個吸氣泵，該等吸氣泵經由化學反應或表面吸附自束產生器腔室51移除自由移動之氣體分子。
泵送單元122、123之有效泵送表面122a、123a沿著準直器堆疊70之實質部分或較佳地沿著準直器堆疊70之整個高度Hc延伸。具有實質上沿著準直器堆疊70之高度Hc延伸之各別泵送表面122a、123a的泵送單元122、123之定位產出束產生器腔室51內之空間節約。泵送孔122a、123a較佳地面向外準直器周邊(該外準直器周邊由準直器電極71-80之外周邊85描繪)。
準直器電極堆疊70包含具有支撐部分86之三個支撐柱90。每一支撐柱90(例如，其支撐部分86)沿著外電極周邊85延伸跨過各別角度範圍△Φ1、△Φ2、△Φ3。泵送單元122、123之泵送孔122a、123a各自跨越不與三個角度範圍△Φ1、△Φ2、△Φ3中任一者重疊之角度泵範圍△Φp。所展示之組態提供良好泵送效率。
電極堆疊70可包含具有提供於其中的冷卻導管105之準直器電極71-80(亦即，「可冷卻準直器電極」)。在此情況下，電極堆疊70亦包含用於連接第一準直器電極之第二開口104與相鄰準直器電極之第一開口103的中間管狀元件110。中間管狀元件110提供於外電極周邊85處， 跨越管角度範圍△Φt。除泵送單元122、123之以上角度定位性質之外，泵送孔122a、123a之角度泵送範圍△Φp亦不與管角度範圍△Φt重疊。
第二束產生器實施例
圖9展示根據另一實施例之束產生器50’之透視圖。與上文(特定而言參考圖3至圖8)描述之準直器電極堆疊70有關之特徵及效應亦可存在於圖9至圖13中所展示之準直器電極堆疊70’之實施例中，且此處將不再次全部論述。在圖9至圖13中之束產生器50’實施例的論述中，類似參考數字用於類似特徵，但由上撇號指示以區分實施例。
圖9中之束產生器50’包含準直器電極堆疊70’及束源真空腔室(或「源腔室」)53’，該束源真空腔室圍封用於產生沿著光軸A’之帶電粒子束的束源52’。光軸A’沿著準直器電極堆疊70’之內部延伸。
準直器電極堆疊70’包含十個準直器電極71’-80’，每一準直器電極71’-80’具有電極孔82’。電極孔82’沿著光軸A’同軸地對準，且經配置以用於電氣操縱沿著光軸A’與軸向方向Z’實質上平行地傳播的電子束。
第一準直器電極71’提供於準直器堆疊70’之上游端。束源52’在更上游處固定於第一準直器電極71’之外面上或附近(參見圖11)。所選準直器電極71’-74’、76’-80’中之每一者包含沿著外電極周邊之三個支撐部分86’。支撐部分86’在面向軸向方向Z’之一側上容納間隔結構89’。支撐部分86’可在面向負軸向方向-Z’之相反側上進一步容納另一間隔結構89’。間隔結構89’係電絕緣的且抗機械壓縮。間隔結構89’可形成為具有統一間隔物高度及扁平端表面的圓柱形物件，該等 圓柱形物件支撐相鄰電極71’-74’、76’-80’之電極支撐部分86’或由該等電極支撐部分86’支撐。
在所展示之實施例中，三個此類間隔結構89’佈置於每一對相鄰電極之間。較佳地，三個間隔結構89’形成三腳架組態。間隔結構89’位於離光軸A’實質上相等的徑向距離處，且繞光軸A’相互間隔約180°度的角距離。下文參考圖13進一步闡釋間隔結構89’及支撐柱90’之佈置。
準直器電極堆疊70’包含三個堆疊支撐腿93’。每一支撐腿連接至準直器堆疊70’之相對於軸向方向Z’的中部區域75a’。支撐腿93’協作以相對於外部參考框架來支撐準直器堆疊70’，該外部參考框架可由圖1中之帶電粒子微影系統10之載體框架42形成。亦可藉由當前描述之準直器組態達成針對圖4之準直器電極堆疊所描述之共振調節效應。
準直器堆疊70’之中部區域75a’經選擇以對應於中部準直器電極75’，在此情況下，中部準直器電極75’係自源52’開始且沿著軸向方向Z’繼續前進來向下游計數的第五準直器電極75’。中部準直器電極75’包含由機械強度較大之三角形平板形成之電極主體，該三角形平板具有三個角隅92b’及三個中間電極主體邊緣92c。每一角隅92b’在朝向軸向方向Z’之一側上容納間隔結構89’且在朝向負軸向方向-Z’的相反側上容納另一間隔結構89’。
每一堆疊支撐腿93’連接至各別電極主體邊緣92c。在圖9至圖11之實施例中，每一堆疊支撐腿93’包含徑向突出的三腳架93a’-96c’，該徑向突出的三腳架93a’-96c’在三個相異區域中連接至準 直器堆疊70’。堆疊支撐腿93’包含腿底座95’，該腿底座95’具有用於將支撐腿93’連接至外部參考框架之支撐腳99。堆疊支撐腿93’包含第一及第二腿構件93a’-93b’，該等第一及第二腿構件93a’-93b’徑向向內且在局部相反的角方向上自腿底座95’朝向中部堆疊區域75a’延伸。堆疊支撐腿93’包含兩個腿接頭94a’-94b’，該兩個腿接頭94a’-94b’用於將第一及第二腿構件93a’-93b’連接至中部堆疊區域75a’，例如連接至第五電極75’之相應電極主體邊緣92c’。在此實施例中，腿接頭94a’-94b與電極主體之上表面齊平，以保持由第五電極75’產生之電場的角對稱。
每一堆疊支撐腿93’亦可包含第三腿構件93c，該第三腿構件93c自腿底座95’朝向電極堆疊70’中之最下方電極79’-80’中之一者延伸。
腿構件93a’-93c較佳地由機械剛性材料製成。每一腿構件93a’-93c’之至少中間部分基本上由電絕緣材料製成，以使所支撐之電極彼此電絕緣並且與腿底座95’電絕緣。第一及第二腿構件93a’-93b’中之每一者包含徑向偏轉部分96a’-96b’，該徑向偏轉部分96a’-96b’經配置以用於允許相應腿接頭94a’-94b在徑向方向R’上相對於腿底座95’位移。在圖9之實施例中，徑向偏轉部分96a’-96b’包含具有曲面I形橫截面的梁，該橫截面界定撓性狹窄中部區域。每一I形梁主要垂直於(局部)徑向方向而定向，且允許I形輪廓在(局部)徑向-軸向平面內撓曲，同時在(局部)角方向上保持具有機械硬度。
如圖10中所展示，腿底座95’連接至支撐腳99，該支撐腳99包含第一支撐腳部分99a及第二支撐腳部分99b。支撐腳部分99a-99b形 成相對於彼此可移動地佈置的相異主體。支撐腳部分99a-99b可藉由定位於第一支撐腳部分99a與第二支撐腳部分99b之間的彈性構件100加以互連。彈性構件100容許第一腳部分99a與第二腳部分99b在預定範圍內相互位移。彈性構件100可例如由兩個板片彈簧100a-100b形成，該兩個板片彈簧100a-100b與軸向方向Z’及(局部)角方向Φ’平行地延伸。兩個板片彈簧100a-100b以離光軸A’之不同徑向距離相互平行地定向。每一板片彈簧實質上面向徑向方向R’(亦即，其薄片表面法線至少部分地指向徑向方向R’)。一個支撐腳99之板片彈簧100a-100b中之每一者單獨地允許沿著徑向-軸向方向之彈性撓曲。板片彈簧100a-100b共同地允許第一腳部分99a與第二腳部分99b以平行四邊形方式沿著徑向方向R’彈性撓曲。此允許第一腳部分99a在徑向撓曲期間保持其相對於第二腳部分99b(及外部參考框架)的定向。板片彈簧100a-100b可例如由薄片鋼構成。
所描述之堆疊支撐組態允許每一堆疊支撐腿93’之腿接頭94a’-94b’與相應腿底座95’之間的徑向位移，以及每一堆疊支撐腿93’之第一腳部分99a與第二腳部分99b之間的徑向位移。協作的三個堆疊支撐腿93’產出堆疊支撐組態，該堆疊支撐組態可方便地容納中部電極75’相對於腿底座95’之有差異的徑向變形，同時保持準直器電極堆疊70’沿著光軸A’對準。
支撐腳99可包含用於微調相應支撐腿93’之高度的一或多個調整構件99c。藉由單獨地改變三個支撐腿93’之支撐高度，可準確地調整準直器堆疊70’相對於外部框架42之總高度及傾斜。
腿底座95’亦可包含墊片98，該墊片98以本文中下文進一 步描述之方式與周圍束產生器腔室51’協作。
在圖9至圖13之實施例中，源真空腔室53’圍封束源52’。
源真空腔室53’由具有三個去角角隅之腔室壁形成，該等腔室壁具有在徑向-角向平面中界定之橫截面，該橫截面具有總體上三角形形狀。真空源腔室之壁的所得不規則六角形橫截面形狀係以使三個去角壁角隅與下伏準直器堆疊70’之三個支撐柱90’對準的方式來佈置。準直器電極堆疊70’與源真空腔室53’並不直接機械連接。類似地，束源52’與源真空腔室53’並不直接機械連接。相反，第一準直器電極71’包含：嚙合構件，其用於將帶電粒子束源52’在第一準直器電極71’之上側上固定至第一準直器電極71’；以及源對準構件，其用於定向所產生之帶電粒子束的光軸A’與電極孔82’之中線。
每一堆疊支撐腿93’包含用於對準及支撐源真空腔室53’的兩個腔室支撐構件101。在此實施例中，每一腔室支撐構件由自相應腿底座95處之腿連接件101a朝向腔室連接件101b延伸之細長支撐桿101形成，該細長支撐桿101局部地支撐源腔室53’。可沿著支撐構件101提供至少一個變窄部101c，以容納有差異的熱膨脹。圖9至圖10中所展示之實施例包含六個此類支撐桿100，該等支撐桿100向上且徑向向內延伸。
圖9中展示之支撐組態允許束源腔室53’及準直器電極堆疊70’經由相同支撐結構93’-101c支撐於相同外部參考框架42上，同時避免束源腔室53’與準直器電極堆疊70’之間的直接機械耦合。此支撐組態可有利地減少束源腔室53’中之壓致變形對準直器堆疊70’之對準的影響。相反地，該支撐組態可有利地減少電極堆疊70’之熱致變形對源腔室 53’之幾何形狀及源腔室53’內部之真空條件的影響。或者或另外，所提議之支撐組態使源腔室53’之額外重量及大小與準直器電極堆疊70’機械去耦，從而減少或甚至消除源腔室53’對準直器電極堆疊70’之機械共振(本征)頻率的貢獻。準直器堆疊70’之所得的機械共振頻率因此變得更高且在頻率空間中更加局部化。所提議的用於使源真空腔室53’與電極準直器堆疊70’去耦之支撐組態可獨立於以下緊接著論述之電極準直器堆疊70’與束產生器真空腔室51’之間的機械去耦解決方案來實施為單獨的改良。
第二真空系統實施例
圖10至圖11展示束產生器實施例50’之透視圖，該束產生器實施例50’包括束產生器真空腔室(或「產生器腔室」)51’及真空泵送系統。與圖8中具有產生器腔室51之束產生器50有關之特徵及效應亦可存在於下文所述的具有產生器腔室51’之束產生器50’中，且此處將不再次全部論述。在圖10至圖11中之實施例的論述中，類似參考數字用於類似特徵，但由上撇號指示以區分實施例。
圖10至圖11中僅部分地展示束產生器真空腔室51’。在圖10中，僅描繪束產生器腔室51’之後腔室部分51a及下腔室部分51b。上腔室部分及側向腔室部分形成完整束產生器腔室51’之一部分，但從圖10中省略以展示產生器腔室51’內部的帶電粒子束產生器50’。在圖11中描繪產生器腔室51’之側向腔室部分51c-51e。
束產生器真空腔室51’具備用於在操作期間於產生器腔室51’內部維持低真空的真空泵單元122’-123’(例如，吸氣器)。真空泵 122’-123’附接至泵支撐結構124，且真空泵122’-123’定向成其主體軸與軸向方向Z實質上平行。泵支撐結構124具有實質上面向準直器堆疊70’的彎曲表面部分(沿著徑向方向R來觀察)。真空泵122’-123’附接於泵支撐結構124之實質上背對準直器堆疊70’的表面部分上。藉由泵支撐結構124進行之電屏蔽及真空泵122’-123’之向外方向有助於減少真空泵122’-123’之例如多邊形形狀對準直器堆疊70’內部所產生之電場的擾動效應。
準直器電極堆疊70’之每一支撐柱90’沿著外電極周邊延伸跨過各別角度範圍△Φ1’、△Φ2’、△Φ3’。圖11中僅展示範圍△Φ1’。在每一支撐柱90’中之對準的通孔內部具有夾緊構件91a’-91b’之組態有利地減小柱寬度且因而亦減小每一支撐柱90’延伸跨過的角度範圍△Φ1’、△Φ2’、△Φ3’。減小的柱寬度產出更大窗口以用於準直器區域內部之分子不受阻礙地朝向真空泵單元122’-123行進，從而產生更高的泵送效率。
下文描述準直器電極堆疊70’與束產生器腔室51’之間的機械去耦機構。
如沿著軸向方向A’所觀察，準直器電極堆疊70’之堆疊支撐腿93’徑向向外延伸且突出超過準直器電極71’-80’之外周邊。亦沿著軸向方向A‘來觀察，產生器腔室51’之下真空腔室部分51b描繪延伸超過準直器電極71’-80’之外周邊的外腔室周邊130(只要準直器電極堆疊70’定位於產生器腔室51’內部即可)。在堆疊支撐腿93’之角坐標處，外腔室圓周130相對於堆疊支撐腿底座95’「內接」(亦即，外腔室周邊130 局部地位於離光軸A’某一徑向距離處，該徑向距離比腿底座95’離光軸A’之徑向距離小)。
為容納突出的堆疊支撐腿93’，下真空腔室部分51b在腔室壁中具備三個側向腔室孔132。腔室孔132位於與各別堆疊支撐腿93’對應的角坐標處。較佳地，每一側向腔室孔132具有與相應支撐腿93’之局部外周邊互補之形狀。在圖10之實施例中，每一側向腔室孔132具有總體上矩形形狀以容納具有局部矩形橫截面之相應腿底座95’。側向腔室孔132較佳地成形為與相應支撐腿93’之局部周邊(橫截面)類似(亦即，一致)，但其他孔形狀係可能的，只要可容納支撐腳(之局部周邊)且允許支撐腳穿過腔室壁突出，同時避免與產生器腔室51’之壁直接剛性連接即可。
如本文中上文所描述，堆疊支撐構件93’可各自包含用於連接至周圍產生器腔室93’的墊片98。墊片98經佈置且經配置以將相應堆疊支撐構件93’沿著側向腔室孔132之邊緣撓性地連接至下真空腔室部分51b。另外，墊片98經形成以覆蓋並密封側向腔室孔132與支撐腿93’之間的空隙。所得之密封組態允許在側向腔室孔132之兩側上(亦即，在產生器腔室51’內部及外部)施加不同的真空條件。在圖10至圖11之實施例中，每一堆疊支撐構件93’之墊片98由扁平矩形墊圈形成，該扁平矩形墊圈由合成橡膠(更特定而言，真空相容之氟聚合物彈性體，如Viton®)製成，該扁平矩形墊圈圍繞堆疊支撐構件93’之腿底座95’。
所得之束產生器組態允許在產生器腔室51’內部容納準直器堆疊70’，同時允許準直器堆疊70’及產生器腔室51’獨立地由外部參考框架支撐。從而避免準直器堆疊70’與產生器腔室51’之間的直接剛性 機械耦合。
所提議的準直器堆疊70’與束產生器腔室51’之間的機械去耦可有利地減少產生器源腔室51’之壓致變形對準直器堆疊70’之對準的影響，及/或減少電極堆疊70’之熱致變形對產生器腔室51’之幾何形狀的影響。
或者或另外，所提議之機械去耦可減少或甚至消除產生器腔室51’對準直器電極堆疊70’之機械共振(本征)頻率的貢獻。
或者或另外，所提議之束產生器組態允許準直器堆疊70’在產生器腔室51’內部所產生之真空條件下操作，而仍可自真空腔室51’外部調整準直器堆疊70’之位置及對準。此極大地促進了準直器堆疊之對準及效能測試，且有助於改良束準確度。
所提議的具有機械去耦之支撐組態允許建構具有相對薄的壁及低質量之產生器腔室51’。所描述之束產生器實施例50’可因此方便地形成為模組，該模組可插入至提供於帶電粒子微影系統10(例如，圖1中所展示)之真空腔室30內部的載體框架42中且可自該載體框架42移除。
如本文中上文所指出，可單獨實施所提議之支撐組態中之任一者(亦即，一方面用於使束產生器腔室51’與電極準直器堆疊70’機械去耦，且另一方面用於使源真空腔室53’與電極準直器堆疊70’機械去耦)。然而，參考圖9至圖10所描述之實施例例示，亦可藉由利用相同的堆疊支撐結構來同時實施此等去耦解決方案，且從而保持所需空間及構造複雜性相對低。
兩個機械去耦解決方案可被視為相異解決方案，且此等解決 方案中之任一者皆不需要準直器堆疊支撐件93’-96b連接至準直器堆疊70’之中部區域75a’。束產生器腔室51’與電極準直器堆疊70’之間的所描述之機械去耦可一般而言應用於任何束產生器中，該束產生器包含：真空腔室，其內部具有電極堆疊；以及堆疊支撐件，其附接至準直器電極堆疊之側向區域。
然而，參考圖9至圖10所描述之實施例例示，此等去耦解決方案可與嚙合於準直器堆疊70’之中部區域75a’中之準直器堆疊支撐件93’-96b一起實施，以有利地降低準直器電極堆疊70’對本文中上文所論述之所有三個共振頻率效應的共振敏感性，同時利用相同的堆疊支撐結構且從而保持所需空間及構造複雜性相對低。
圖12示意地展示，在束產生器50’之此第二實施例之下(亦即，下游)側上，準直器電極堆疊70’及束產生器腔室51’經配置以保持機械分離。束產生器腔室51’及準直器電極堆疊70’可因此保持單獨地由外部參考框架42支撐。圖12展示，束產生器腔室51’包含底板134，該底板134形成圖10中所展示之下腔室部分51b之一部分。底板134包含：徑向內部腔室板部分134a，其相對薄且位於徑向靠近準直器電極堆疊處；以及徑向向外腔室板部分134b，其比徑向內部腔室板部分134a厚且位於徑向更接近外腔室周邊130處。內部板部分134a位於靠近最後準直器電極80’處。特定而言，內部板部分134a在徑向方向R’上靠近徑向內部電極部分80a’，且在軸向方向Z’上靠近徑向外部電極部分80b’。在內部板部分134a與最後準直器電極80’之間界定狹窄間隙△Z。此間隙△Z較佳地沿著徑向方向R’具有恆定高度。較佳地，間隙△Z之高度為大約0.5毫米或 更小。
此外，描繪此間隙△Z之表面較佳地具有平滑曲率，特定而言在內部板部分134a之徑向向內遠端處具有平滑曲率，以避免最後準直器電極80’(其在操作期間可保持在大約1千伏特之電位)與束產生器腔室51’之內部板部分134a(其在操作期間較佳地保持在接地電位)之間的放電。
所得之支撐組態允許束產生器腔室51’及準直器電極堆疊70’獨立地由外部參考框架42支撐。舉例而言，外部參考框架42可在束產生器腔室51’之底板134處支撐束產生器腔室51’，而側向突出的堆疊支撐腿93’承載準直器電極堆疊70’且又在束產生器腔室51’外部由外部參考框架42支撐。
圖12亦例示，堆疊支撐腿93’可連接至倒數第二個準直器電極79’以增加穩定性。堆疊支撐腿93’包含用於連接第三腿構件93c’與倒數第二個電極79’之主體邊緣的第三腿接頭94c。第三腿接頭94c可例如藉助於螺紋式連接或其他已知的方法固定至倒數第二個準直器電極79’。第三腿構件93c可包含第三偏轉部分96c，該第三偏轉部分96c容許堆疊支撐腿93容納以下兩者之間有差異的熱變形：一方面由第一及第二腿構件93a’-93b’支撐之中間準直器電極75’(參見圖9)，與另一方面由第三腿構件93c支撐之倒數第二個電極79’。
此外，圖12例示，準直器電極78’-80’之間的電極間高度Hd’可為恆定的。特定而言，倒數第二個電極79’與最後電極80’之徑向內部電極部分80a’之間的電極間高度Hd’較佳地等於倒數第三個電極 78’與倒數第二個電極79’之間的電極間高度Hd’。
第二支撐柱實施例
圖13例示第二準直器堆疊70’實施例中之支撐柱90’之組態。相鄰準直器電極之電極支撐部分86’與居間的間隔結構89’軸向地對準以界定堆疊支撐柱90’，該等堆疊支撐柱90’與軸向方向Z’實質上平行地定向。在此實施例中形成三個支撐柱90’。電極支撐部分86’及間隔結構89’中之每一者具備通孔，該通孔與軸向方向Z’實質上平行地延伸。每一支撐柱90’中之通孔相互對準以形成一體式柱通孔。支撐柱90’之對準的通孔容納夾緊構件91a’-91d’，該等夾緊構件91a’-91d’用於將支撐部分86’及中間間隔結構89’固持在一起。夾緊構件包含例如軸向先拉預力桿91b’，該軸向先拉預力桿91b’將先拉預力桿之兩個遠端91a’拉在一起。兩個遠桿端91a’分別耦合至第一電極71’及最後(亦即，外部)電極80’。每一先拉預力桿91b’具備兩個變窄部91c’，以容納準直器堆疊70’與各別先拉預力桿91b’之間有差異的熱變形。另外，彈簧構件91d可提供於每一先拉預力桿91b’之一個或兩個遠桿端91a’上，以提供針對準直器堆疊70’與各別先拉預力桿91b’之間有差異的軸向熱變形之額外補償機構。夾緊構件91a’、91b’較佳地由例如鈦之堅硬且非磁性材料製成。足夠的徑向間隔提供於每一先拉預力桿91b’之外周邊與電極支撐部分86’中之通孔之內周邊之間，先拉預力桿91b’容納於該等通孔內部。
在圓柱形通孔及桿之情況下，支撐部分86中之通孔的內徑su及間隔結構89中之通孔的內徑sp皆大於先拉預力桿91b’之外徑r。
徑向間隔用來維持一方面各別電極71’-80’與另一方面每 一先拉預力桿91b’之間的電分離，即使該等電極在準直器電極堆疊70’之操作期間經歷熱徑向變形。歸因於此實施例之電極支撐部分86’內部的所需通孔，電極支撐部分86’之典型直徑將大於圖4至圖5中展示之準直器電極實施例中之電極支撐部分86的直徑，例如約為1.5倍大。
第二冷卻導管實施例
圖14示意地例示圖9至圖11中所展示之準直器電極堆疊70’之實施例中的冷卻佈置之一部分。圖14展示第二、第三及第四準直器電極72’-74’，該等準直器電極72’-74’形成為各自在電極主體內部具備冷卻導管105’的準直器電極。互連導管(形成為中間管狀元件)110’提供於第一電極(例如，第四電極74’)之第一導管開口103與第二電極(例如，第三電極73’)之第二導管開口104’之間。在此實施例中，每一對互連的電極直接相鄰，且電極及互連導管之所得串級形成串聯冷卻佈置。在此實施例中，每一互連導管110’包含第一筆直導管部分111’、彎曲導管部分113’，以及第二筆直導管部分112’。在此實施例中，導管部分111’-113’由例如鈦之機械強度較大且非磁性材料製成。與圖3中所展示之實施例形成對照，不存在提供於導管部分111’-113’之間的導管波紋管。相反，每一互連導管110’之筆直導管部分111’-112’中之至少一者具備絕緣管連接器115。相應導管部分111’-112’在絕緣管連接器115內部中斷，且於兩個遠導管端處終止。此等遠導管端藉助於絕緣管連接器115a-115b以不透液體之方式固定至絕緣管連接器115之兩個相反端。絕緣管連接器115a-115b可由具有O形環之壓縮配件形成。絕緣管連接器115由電絕緣材料(例如，氧化鋁)製成，該電絕緣材料提供互連的導管部分之 間的電絕緣。所提議之具有絕緣管連接器115之導管佈置確保減少互連的準直器電極之間的放電。
亦與圖3中所展示之實施例形成對照，第二冷卻佈置中之供應管117’及排放管118’不具備另外的導管波紋管。相反，供應管117’及排放管118’(在圖9至圖10中展示)具有相當大的長度且具備彎曲區域以用於抑制源自於束產生器50’外部之機械共振。
第三準直器堆疊實施例
圖15展示包含堆疊支撐系統93’’之準直器電極堆疊70’’的另一實施例，該堆疊支撐系統93’’用於相對於外部參考框架(42，未展示)支撐準直器電極堆疊70’’且連接至準直器電極堆疊70’’之側向區域97。側向區域對應於準直器堆疊70’’之外周邊，其沿著徑向坐標總體上面向外。在此實施例中，堆疊支撐腿93’’之一個腿構件93a’’與第三準直器電極73’’嚙合。堆疊支撐腿93’’之另一腿構件93c’’’與第八準直器電極78’’嚙合。在此實施例中，準直器電極71’’-80’’之高度He實質上相等。另外，電極間距離Hd實質上相等。第三準直器電極73’’及第八準直器電極78’’包含具有電極支撐臂之電極支撐部分86’’，該等電極支撐臂具有足夠的機械強度以相對於堆疊支撐腿93’’共同地支撐整個準直器電極堆疊70’’之重量。因此，第三準直器電極73’’及第八準直器電極78’’亦包含熱膨脹空間88’’，該熱膨脹空間88’’用於容納電極主體81’’與支撐部分86’’之間有差異的熱變形，同時將支撐柱90’’保持在固定位置中。
以上描述意欲為說明性的，而不具有限制性。熟習此項技術 者將顯而易見，在不背離下文闡述之申請專利範圍之範疇的情況下，可設想本發明之替代實施例及等效實施例並付諸實踐。
舉例而言，上文對準直器電極堆疊實施例及帶電粒子束產生器實施例之描述表明，存在剛好三個電極堆疊支撐柱及三個電極堆疊支撐腿。儘管數目三對於高穩定性及構造簡單性而言係較佳的，但亦可設想具有僅兩個柱及/或腿或具有三個以上柱及/或腿之組態。
準直器堆疊中之支撐腿可與支撐柱中之間隔結構嚙合(作為嚙合中部準直器電極的替代，或除嚙合中部準直器電極之外)以建立相對於外部參考框架之平衡懸置。
堆疊支撐系統可不同於所描述之三角形及三腳架腿結構來成形。在以上實施例中描述之堆疊支撐系統自電極堆疊總體上向下延伸至外部參考框架。一般而言，外部參考框架(例如，載體框架42)可經由支撐構件在中部區域中支撐電極堆疊，該等支撐構件可定向於以下方向中之任一者中：向下軸向方向Z(施加於圖4中之支撐腿93上的壓縮應力)、向上軸向方向-Z(施加於支撐構件上的拉伸應力)、徑向方向R(支撐構件上之彎曲應力)、平衡的相反角方向Φ，或上述各者之組合。此外，徑向偏轉部分可不同地形成，例如具有不同的形狀、橫截面輪廓，或由其他彈性材料製成。
已參考電子束微影術處理論述了各種實施例。然而，本文中上文所論述之原理可同樣適用於產生其他帶電粒子束類型(例如，正離子束或負離子束)，且同樣適用於其他類型之帶電粒子束處理方法(例如，基於電子束之靶件檢查)。
已參考適於準直帶電粒子束之準直器電極堆疊論述了實施例。應理解，亦涵蓋通常經配置以用於操縱一或多個帶電粒子束之路徑、形狀及動能之電極堆疊。
緊接於下文，呈現條款集，該等條款集界定電極、電極佈置及束產生器之觀點及實施例。此等條款集可為分案申請之主題。此等條款亦與包括本文中上文所描述之元件的替代實施例有關，針對替代實施例，用上撇號指示參考數字。僅為了簡潔及清晰起見，已自以下在申請專利範圍及條款中指示之(非限制性)參考數字中省略用上撇號標記的元件參考數字，但仍然應在任何適用處考慮插入該等元件參考數字。
條款集A
a1. 準直器電極堆疊(70)，其包含：- 至少三個準直器電極(71-80)，其用於準直沿著一光軸(A)之一帶電粒子束(54)，其中每一準直器電極包含具有一電極孔(82)之一電極主體(81)，該電極孔(82)用於允許該帶電粒子束通過，其中該等電極主體沿著與該光軸實質上平行之一軸向方向(Z)間隔開，且其中該等電極孔沿著該光軸同軸地對準；- 複數個間隔結構(89)，其提供於每一對相鄰準直器電極之間且由電絕緣材料製成，該複數個間隔結構(89)用於沿著該軸向方向以預定距離來定位該等準直器電極，且其中該等準直器電極(71-80)中之每一者電連接至一單獨的電壓輸出端(151-160)。
a2. 如條款a1之準直器電極堆疊(70)，其中每一電壓輸出端(151-160)可單獨調整。
a3. 如條款a1或a2之準直器電極堆疊(70)，其中該電極主體(81)具有佈置於實質上垂直於該軸向方向(Z)之一徑向-角向平面中之一圓盤形狀，其中該電極孔(82)由穿過該電極主體且沿著該軸向方向延伸的實質上圓形切口形成。
a4. 如條款a1至a3中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該至少三個準直器電極(71-80)沿著該軸向方向(Z)佈置為：- 一第一準直器電極(71)，其提供於該準直器堆疊之一上游端處；- 一最後準直器電極(80)，其提供於該準直器堆疊之一下游端處；以及- 至少一個中間電極(72-79)，其提供於該第一準直器電極(71)與該最後準直器電極(80)之間。
a5. 如條款a4之準直器電極堆疊(70)，其中該至少一個中間電極(72、73、74、76、77、78、79)具有沿著該軸向方向(Z)之一電極厚度(He)。
a6. 如條款a4或a5之準直器電極堆疊(70)，其中一方面相鄰中間電極(72、73、74、76、77、78、79)之間的電極間距離(Hd)以及另一方面沿著該軸向方向(Z)之該中間電極厚度(He)係由關係式0.75．HeHd1.5．He來限定。
a7. 如條款a4至a6中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該第一準直器電極(71)具有在由1.5．HeH12.5．He界定之一範圍內的一第一厚度(H1)。
a8. 如條款a4至a7中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該第一準直器電極(71)包含具有一軸向擴孔(71a)之一第一電極孔，該軸向擴孔(71a)沿著 該光軸(A)在一下游方向上以一平滑曲面軌跡朝向遠離該光軸(A)之一徑向方向(R)漸擴。
a9. 如條款a4至a8中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該最後準直器電極(80)之一徑向內部部分(80a)之一最後電極厚度(H10)在由3．H10He界定之一範圍內。
a10. 如條款a4至a9中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該最後準直器電極(80)之一徑向向外部分(80b)的一厚度(H10’)實質上等於該中間電極厚度(He)。
a11. 如條款a4至a10中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該等準直器電極(71-80)沿著該軸向方向(Z)佈置，使得至少三個中間電極(72-79)提供於該第一準直器電極(71)與該最後準直器電極(80)之間。
a12. 如條款a11之準直器電極堆疊(70)，其中該至少三個中間電極(72-79)之一中部準直器電極(75)具有在由1.5．HeH12.5．He界定之一範圍內的一厚度(H5)。
a13. 如條款a1至a12中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中每一間隔結構(89)之一高度(Hs)與介於該隔離物(89)與該準直器孔(82)之孔周邊(82a)之間的一最短徑向距離(△R1)之間的一關係由3．Hs△R1界定。
a14. 帶電粒子束產生器(50)，其包含：- 一束源(52)，其用於產生沿著一光軸(A)之一帶電粒子束(54)；- 如條款a1至a13中任一項之準直器電極堆疊(70)；其中第一準直器電極(71)提供於該準直器堆疊之一上游端處，其中準直器電極(71-80)之電極孔(82)沿著該光軸對準，且其中該束源直接固定至該第 一準直器電極(71)之一頂側上。
a15. 包含一電極堆疊(70)之準直器系統，該電極堆疊(70)包含複數個電極(71-80)，該複數個電極(71-80)用於準直沿著該堆疊之一光軸(A)之一帶電粒子束(54)，每一準直器電極包含：具有一電極孔(82)之一電極主體(81)，該電極孔(82)用於允許該帶電粒子束之傳輸；以及一電連接，其用於為該電極提供一電位，其中該等電極主體沿著一軸向方向(Z)間隔式地佈置，且其中該等電極孔沿著該光軸同軸地對準；其中在使用中，該電極堆疊(70)之一中部電極(75)經充電以與其他準直器電極(71-74、76-80)相比保持在一最高正電位，且其中在該電極堆疊(70)之上游方向上在該中部電極(75)之前的兩個電極中之每一者經配置以保持在比該中部電極(75)在下游方向上之相鄰電極之電位低的一電位。
a16. 如條款a15之準直器系統，其中在使用中，該最後準直器電極(80)經充電以保持在一正電位，且其中位於該中部電極(75)與該最後電極(80)之間的至少一個電極(76-79)具備比該最後電極(80)之該電位低的一電位。
a17. 如條款a15之準直器系統，其中至少兩個電極(76-79)包括於該中部電極(75)與該最後電極(80)之間，該至少兩個電極(76-79)中之倒數第二個電極經充電以獲得一負電位。
a18. 用於操作如條款a14之帶電粒子束產生器(50)的方法，其中該方法包含：- 使用束源(52)產生一電子束(54)；- 沿著一光軸(A)穿過準直器電極堆疊(70)之孔(82)投射所產生之電子束；以及 - 將電位(V1-V10)施加至準直器電極(71-80)上，其包含：- 使一第一準直器電極(71)保持在接地電位；- 使一中部準直器電極(75)保持在一最高正電位，以及- 使一最後準直器電極(80)保持在一低正電位。
a19. 用於操作如條款a18之束產生器(50)的方法，其中將電位(V1-V10)施加至準直器電極(71-80)上包含：- 在中部準直器電極(75)與定位成緊接於該中部準直器電極之上游的一相鄰準直器電極(74)之間施加一電位差，以及- 在相鄰準直器電極(74)與定位成緊接於相鄰準直器電極之上游的一另外相鄰準直器電極(73)之間施加一另外電位差；其中該另外電位差大於該電位差。
a20. 用於操作如條款a18或a19之束產生器(50)的方法，其中將電位(V1-V10)施加至準直器電極(71-80)上包含：- 使在該中部電極(75)上游的一第二準直器電極(72)保持在一負電位。
a21. 用於操作如條款a18至a19中任一項之束產生器(50)的方法，其中將電位(V1-V10)施加至準直器電極(71-80)上包含：- 使一倒數第二個電極(79)及一倒數第三個電極(78)中之至少一者保持在一低負電位。
a22. 用於操作如條款a18至a21中任一項之束產生器(50)的方法，其中將電位(V1-V10)施加至準直器電極(71-80)上包含：- 使緊接於該最後準直器電極(80)之前的兩個中間準直器電極(78、79)中之至少一者保持在具有在-300伏特與-500伏特之間的一值之一固定電位； - 使該第二準直器電極(72)保持在具有在-3千伏特與-4千伏特之間的一值之一固定電位；- 使該中部準直器電極(75)保持在具有在+20千伏特與+30千伏特之間的一值之一固定電位；以及- 使該最後準直器電極(80)保持在具有在+500伏特與+1100伏特之間的一值之一正電位。
條款集C
c1. 準直器電極，其包含一電極主體(81)，該電極主體(81)較佳地具有圓盤形狀或扁圓環形狀，其中該電極主體具備一中心電極孔(82)，其中該電極主體界定介於兩個相反的主要表面之間的一電極高度(He)，且其中該電極主體於該電極主體內部容納用於輸送一冷卻液體(102)的一冷卻導管(105)。
c2. 如條款c1之準直器電極，其中冷卻導管(105)形成為較佳地由鈦製成之一導管(105)。
使用導管作為冷卻導管允許對導管之材料之適合選擇。特定而言，可使用導熱且導電的相對堅硬材料，而準直器電極可由不同的材料製成。
c3. 如條款c1或c2之準直器電極，其中該電極主體(81)由鋁製成。
鋁為輕型材料，其促進準直器堆疊之建構及可用性。鋁亦具有良好的導電性及非磁性性質，此在帶電粒子束操縱應用中係有利的。此外，鋁具有良好的導熱性，此有助於消散由帶電粒子散射及碰撞引起之熱能。
c4. 如條款c1至c3中任一項之準直器電極，其中該冷卻導管(105)包含：一第一開口(103)，其用於連接至一液體供應結構(117)；以及一第二開口(104)，其用於連接至一液體排放結構(118)。
c5. 如條款c4之準直器電極，其中該第一開口(103)及該第二開口(104)位於第一及第二準直器電極之一側表面(85)上。
使冷卻導管(105)之第一開口(103)及第二開口(104)位於環形電極主體(81)之側表面(85)中有助於使相異準直器電極(71-80)之間的空間不含潛在干擾性結構。特定而言，由於冷卻液體供應及/或移除自電極堆疊(70)之側面(亦即，總體上沿著徑向方向及/或角方向)發生，因此液體供應結構(117)及/或液體排放結構(118)不需要佔據準直器電極之間的空間。
c6. 如條款c5之準直器電極，其中每一準直器電極之該第一開口(103)及該第二開口(104)彼此接近地位於該準直器電極之該側表面(85)中。
使第一及第二開口彼此靠近地位於準直器電極之側表面(85)中允許將冷卻液體供應結構及冷卻液體排放結構置放於準直器系統之相同側，從而為必要時在準直器系統旁邊置放其他組件提供更多空間。
c7. 如條款c4至c6中任一項之準直器電極，其中該冷卻導管(105)經由在該電極主體(81)內部且圍繞該孔(82)所提供之一導管軌跡(105a-105d)來互連該第一開口(103)與該第二開口(104)。
藉由允許冷卻導管具有圍繞該孔來穿過該電極之一軌跡，更均勻地冷卻該電極。
c8. 如條款c5或c6之準直器電極，其中該孔(82)具有關於該準直器電極之一光軸(A)的圓對稱，且其中該冷卻導管(105)包含：一實質上圓形部分(105a)，其圍繞該孔(82)延伸；以及兩個實質上筆直端部分(105b)，其用於連接該圓形部分與該第一開口(103)及該第二開口(104)。
在準直器電極之孔為圓形孔的情況下，此佈置係特別有利的。在此情 況下，冷卻導管之圍繞該孔之該實質上圓形部分在其軌跡上位於離該孔之側壁相同的距離處，從而產生準直器電極之中心部分的更均勻冷卻。電極孔(82)可由一實質上圓形通孔形成，該實質上圓形通孔位於該電極主體(81)中且沿著軸向方向(Z)延伸。
c9. 如條款c8之準直器電極，其中一方面該電極孔(82)之一直徑()與另一方面介於該電極孔(82)之一周邊(82a)與該冷卻導管(105)之該圓形部分(105a)之間的一徑向距離(△R2)之間的一關係由3．△R2界定。
c10. 如條款c2至c9中任一項之準直器電極，其中該導管(105)整合於該準直器電極之該電極主體(81)內部。
將導管(105)整合於準直器電極中改良了冷卻效率。此外，顯著減小在導管之位置處產生局部電場濃度的風險。
c11. 如條款c2至c10中任一項之準直器電極，其中該電極主體(81)至少部分地由鑄造材料組成，特定而言由鑄鋁組成，且其中該導管(105)包括於該鑄造材料中。
較佳地，導管(105)由鈦製成。鈦係表現出低磁場回應且具有相對高熔融溫度之堅硬金屬。藉由圍繞導管來鑄造電極主體，可有效地在鋁電極主體內部形成鈦導管(歸因於鋁之低得多的熔融溫度)。
c12. 如條款c2至c9中任一項之準直器電極，其中該電極主體(81)之一頂表面(83)具備一凹部(106)，該凹部(106)具有對應於該導管(105)之一形狀，且其中該導管位於該凹部內部。
具有經適當形成的凹部(106)以用於將一導管(105)置放於其中之準直器電極係相對易於製造的。
c13. 如條款c12之準直器電極堆疊(70)，其中該導管(105)藉助於一導熱的黏合材料(107)在該凹部(106)內部附接至該準直器電極(71-80)。
藉助於導熱的黏合材料將導管附接至準直器電極改良了熱導率，且因此產生更有效的冷卻。
c14. 如條款c2至c13中任一項之準直器電極，其中該導管(105)包含：- 一下溝槽部分(105c)，其具有界定於外部之矩形表面以及界定於內部之一曲面溝槽，以及- 一上蓋部分(105d)，其用於密封界定於該下溝槽部分之內部的該曲面溝槽，從而形成用於該冷卻液體(102)之一流道。
c15. 如條款c2至c14中任一項之準直器電極，其包含沿著該電極主體(81)之一向外電極周邊(85)的至少兩個電極支撐部分(86)以及電極支撐構件(87)，其中每一電極支撐構件將該電極周邊與一相應電極支撐部分(86)互連，從而在該電極支撐部分與該外電極周邊之間界定一熱膨脹空間(88)，且其中該等電極支撐構件(87)適於在該軸向方向(Z)上共同地支撐該電極主體(81)之一重量。
c16. 如條款c15之準直器電極，其中該電極支撐構件(87)包含一可移動細長臂(87a-87c)，該可移動細長臂(87a-87c)在一第一端處連接至該外電極周邊(85)且藉由一第二端連接至該電極支撐部分(86)。
c17. 如條款c16之準直器電極，其中該可移動細長臂(87a-87c)包含一臂變窄部(87b-87c)，該臂變窄部(87b-87c)允許相應電極支撐部分(86)在一徑向-角向平面中相對於該電極主體(81)之撓曲，同時防止該相應電極支撐部分(86)在該軸向方向(Z)上相對於該電極主體(81)之撓曲。
c18. 適用於一帶電粒子束產生器(50)之準直器電極堆疊(70)，其中該準直器電極堆疊包含：- 如條款c1至c17中任一項之複數個準直器電極(71-80)，且該複數個準直器電極(71-80)適於準直一帶電粒子束(54)，其中至少一第一準直器電極及一第二準直器電極各自具備用於輸送一冷卻液體(102)之一冷卻導管(105)，該冷卻導管包含：一第一開口(103)，其用於連接至一液體供應結構(117)；以及一第二開口(104)，其用於連接至一液體排放結構(118)，且其中該準直器電極堆疊包含一連接導管(110)，該連接導管(110)經佈置以在該第一準直器電極之該第二開口(104)與該第二準直器電極之該第一開口(103)之間建立一液體連接。
準直器電極(71-80)之堆疊佈置允許建構具有相對低重量之束產生器。第一及第二準直器電極中之冷卻導管(105)允許沿著該等電極傳輸冷卻液體(102)，從而在電極主體與冷卻液體(102)之間交換熱能。冷卻液體(102)因此可自該等準直器電極吸收過量熱，並容許調節該等準直器電極之熱致變形。
連接導管(110)允許在該等電極之間建立液體連接。連接導管(110)可例如由中間管狀元件形成。連接導管(110)使各別準直器電極之第一及第二開口(103-104)互連，且因此在此等準直器電極之間建立串聯的液體連接。堆疊內之數個準直器電極之串聯的液體連接允許同時冷卻，同時僅需要單個冷卻液體供應結構(117)及冷卻液體排放結構(118)來供應及移除冷卻液體(102)。
在設計一有效冷卻的準直器電極堆疊(70)中，挑戰在於，最大化電極至 冷卻液體(102)之熱傳遞的效率且同時最小化經由冷卻液體(102)之電極電荷損失。
所提議之多電極準直器堆疊(70)經配置以用於產生沿著軸向方向(Z)之電位分佈之漸進式(逐步)變化。藉由使所提議之準直器電極堆疊佈置中之各別電極之第一及第二開口(103-104)串聯地互連，在操作期間施加於相鄰電極之間的電位差預期小於針對具有平行電極冷卻佈置(亦即，包含冷卻供應導管及排放導管至每一電極之相異連接的冷卻佈置)之準直器電極堆疊的電位差。由於該冷卻液體(102)跨兩個電極之間的連接導管(110)所經歷的相對較小電位差，經由穿過冷卻液體(102)之散逸電流的電極電荷之損失預期為較小。
準直器電極堆疊(70)中之兩個、數個或甚至所有準直器電極可形成為在各別第一及第二開口(103-104)之間具備連接導管(110)的電極。在該等準直器電極之間具有連接導管(11)之串聯的冷卻液體組態相對易於建構及/或重新配置，此極大地促進維護、最佳化測試以及對變化的操作條件之適應。
c19. 如條款c17之準直器電極堆疊(70)，其中該第一準直器電極及該第二準直器電極之該等電極主體(81)同軸地佈置成該等電極孔(82)沿著該準直器電極堆疊之一光軸(A)對準。
c20. 如條款c19之準直器電極堆疊(70)，其中該第二準直器電極位於該第一準直器電極之上游，如沿著一光軸(A)所觀察。
在諸多帶電粒子束準直器實行方案中，位於下游之準直器電極更易受反向散射電子及/或次級電子之衝擊，從而產生更高熱負載。藉由在將冷卻液體輸送至位於上游之第二電極之前將冷卻液體供應至位於下游之第一電 極，第一電極處之冷卻液體的較低溫度將允許吸收更多的過量熱，從而產出經加熱之電極與冷卻液體之間更好的總體熱交換效率。
較佳地，第一準直器電極及第二準直器電極為準直器電極堆疊中之直接相鄰的準直器電極。
c21. 如條款c18至c20中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該連接導管(110)形成為一中間管狀元件(110)，該中間管狀元件(110)包含：一第一實質上筆直部分(111)，其背對該第一開口(103)；一第二實質上筆直部分(112)，其背對該第二開口(104)；以及一實質上彎曲部分(113)，其連接該第一筆直部分與該第二筆直部分。
包含兩個筆直部分以及一中間彎曲部分之中間管狀元件減小該中間管狀元件挫曲之風險，且更安全地保證冷卻液體穿過該中間管狀元件之連續輸送。
c22. 如條款c18至c21中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該連接導管(110)之至少部分由電絕緣材料製成，較佳地由氧化鋁製成。
氧化鋁為較佳材料，此係應為其具有相對低的質量密度、具有低的體電導率，且易於用來達成製造目的。
c23. 如條款c18至c22中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該連接導管(110)具備至少一個波紋管結構(114)，該至少一個波紋管結構(114)適於容納該第一準直器電極與該第二準直器電極之間有差異的熱變形。
c24. 如條款c18至c23中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該冷卻液體(102)為具有低電導率的超純水或油。
c25. 如條款c18至c24中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該電極主 體(81)具備面向該帶電粒子源(52)的一頂表面(83)，以及背對該帶電粒子源的一底表面(84)，該底表面與該頂表面經由一側表面(85)互連，該側表面(85)界定一外電極周邊。
c26. 如條款c18至c25中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該等準直器電極藉由間隔結構(89)相互位移，該等間隔結構(89)由電絕緣材料製成。
c27. 如條款c26之準直器電極堆疊(70)，其中該等間隔結構(89)沿著該軸向方向(Z)在該等準直器電極之間提供一電極間間距(Hd)。
c28. 適用於一帶電粒子微影系統(10)之帶電粒子束產生器(50)，該帶電粒子束產生器包含：- 一帶電粒子源(52)，其用於產生一帶電粒子束(54)，以及- 如條款c18至c27中任一項之準直器電極堆疊(70)。
c29. 用於曝露一靶件(31)之帶電粒子微影系統(10)，該系統包含：- 如條款c28之帶電粒子束產生器(50)，其用於產生一帶電粒子束(54)；- 一孔陣列(58)，其用於由該帶電粒子束形成複數個細束，以及- 一細束投射器(66)，其用於將該等細束投射至該靶件之一表面上。
c30. 如條款c29之帶電粒子微影系統(10)，其進一步包含一細束調變器(56、60)，該細束調變器(56、60)用於圖案化該等細束以形成經調變細束，且其中該細束投射器(66)經佈置以用於將該等經調變細束投射至該靶件(31)之該表面上。
c31. 如條款c29或c30之帶電粒子微影系統(10)，其包含：一液體供應結構(117)，其用於將冷卻液體自一冷卻液體泵(116)朝向該準直器系統輸送；以及一液體排放結構(118)，其用於將冷卻液體自該準直器系統中輸送 回至該冷卻液體泵(116)。
c32. 如條款c31之帶電粒子微影系統(10)，其包含該冷卻液體泵(116)，該冷卻液體泵(116)連接至該液體供應結構(117)及該液體排放結構(118)中之至少一者，以用於使該冷卻液體循環穿過該準直器電極堆疊(70)。
c33. 如條款c32之帶電粒子微影系統(10)，其中該冷卻液體泵(116)適於使該冷卻液體(102)在一閉合迴路中自該液體排放結構(118)朝向該液體供應結構(117)再循環，且其中該帶電粒子微影系統適於藉助於一熱交換器單元自流出該液體排放結構(118)之該冷卻液體移除熱能。
c34. 如條款c33之帶電粒子微影系統(10)，其包含一過濾器佈置，該過濾器佈置適於在操作期間自再循環冷卻液體(102)移除導電粒子。
條款集D
d1. 一種適用於一帶電粒子微影系統(10)之帶電粒子束產生器(50)，該帶電粒子束產生器包含：- 一帶電粒子源(52)，其用於產生沿著一光軸(A)之一帶電粒子束(54)；- 一準直器電極堆疊(70)，其用於準直該帶電粒子束，其中該電極堆疊沿著該光軸跨越一準直器高度(Hc)；- 一產生器真空腔室(51)，其用於容納該準直器電極堆疊(70)及該帶電粒子源(52)；以及- 至少一個真空泵系統(122、123)，其提供於該產生器真空腔室(51)內部離該準直器電極堆疊之一外周邊(85)一距離(△Rp)處，其中該至少一個真空泵系統跨越與該光軸(A)實質上平行地定向的一有效泵送表面(122a、123a)，且其中該有效泵送表面具有跨越該準直器高度(Hc)之至少一部分的 一表面高度(Hp)。
d2. 如條款d1之帶電粒子束產生器(50)，其中該有效泵送表面(122a、123a)之該表面高度(Hp)具有最低限度上大約為該準直器電極堆疊(70)之一直徑(c)的一值。
d3. 如條款d1至d2中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該真空泵系統包含至少四個吸氣器(122、123)，該至少四個吸氣器(122、123)佈置成相互鄰近且與該軸向方向(Z)實質上平行，且在各別有效泵送表面(122a、123a)沿著該準直器高度(Hc)之一最大部分的情況下延伸。
d4. 如條款d1至d3中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該真空泵系統(122、123)與該準直器電極堆疊(70)之該外周邊(85)之間的距離(△Rp)大於該準直器電極堆疊中兩個相鄰電極之間的一典型電極間距離(Hd)。
d5. 如條款d1至d4中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其包含一泵支撐結構(124)，該泵支撐結構(124)佈置於該產生器真空腔室(51)內部且經配置以用於藉助於可選擇性釋放的連接來承載該真空泵系統之泵單元(122、123)。
d6. 如條款d1至d5中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該準直器堆疊(70)包含三個支撐柱(90)，該三個支撐柱(90)沿著一外準直器周邊延伸跨過三個相異角度柱範圍(△Φ1、△Φ2、△Φ3)，且其中該泵送系統(122、123)之該有效泵送表面(122a、123a)跨越不與該三個角度柱範圍中之任一者重疊之一角度泵範圍(△Φp)。
d7. 如條款d6之帶電粒子束產生器(50)，其中該有效泵送表面(122a、123a)所跨越之該角度泵範圍(△Φp)與界定於兩個支撐柱(90)之間的一角度 範圍很大程度上重合。
d8. 如條款d1至d7中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該準直器堆疊(70)包含準直器電極(71-80)之一序列，每一準直器電極包含一電極主體(81)，該電極主體(81)用於維持一電位且具備一孔(82)，該孔(82)用於容許該帶電粒子束(54)通過。
d9. 如條款d8之帶電粒子束產生器(50)，其中該等準直器電極(71-80)包含沿著該軸向方向(Z)佈置的以下電極：- 一第一準直器電極(71)，其提供於該準直器堆疊之一上游端處；- 一最後準直器電極(80)，其提供於該準直器堆疊之一下游端處；- 至少一個中間電極(72、73、74、76、77、78、79)，其提供於該第一準直器電極與該最後準直器電極之間。
d10. 如條款d9之帶電粒子束產生器(50)，其中該至少一個中間準直器電極具有一厚度(He)，且其中該等準直器電極沿著該光軸(A)以預定距離(Hd)相互間隔開，其中該預定相互距離(Hd)藉由0.75．HeHd1.5．He來限定。
d11. 如條款d8至d10中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中至少一個準直器電極(71、72、73、74、76、77、78、79、80)包含三個支撐部分(86)，該三個支撐部分(86)沿著該外電極周邊(85)延伸跨過三個各別角度範圍(△Φ1、△Φ2、△Φ3)，其中每一支撐部分(86)經配置以容納用於以該預定距離(Hd)相互間隔一相鄰電極主體(81)的至少一個間隔結構(89)。
d12. 如條款d11之帶電粒子束產生器(50)，其中相鄰準直器電極之該等支撐部分(86)與居間的間隔結構(89)同軸地對準以沿著該軸向方向(Z)在該三個角度柱範圍(△Φ1、△Φ2、△Φ3)中之一者處界定一支撐柱(90)。
d13. 如條款d8至d12中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該等準直器電極中之至少兩者包含用於輸送一冷卻液體(102)之冷卻導管(105)，每一冷卻導管包含：一第一開口(103)，其用於連接至一液體供應結構，以及一第二開口(104)，其用於連接至一液體排放結構，且其中該電極堆疊包含一中間管狀元件(110)，該中間管狀元件(110)用於連接一第一準直器電極之該第二開口與一第二準直器電極之該第一開口。
d14. 如條款d13之帶電粒子束產生器(50)，其中該等準直器電極(71-80)包含一環形電極主體(81、81’)，該環形電極主體(81、81’)具備面向該帶電粒子源(52)的一頂表面(83)，以及背對該帶電粒子源的一底表面(84)，該底表面與該頂表面經由一側表面(85)互連，該側表面(85)界定一外電極周邊，且其中該第一開口(103)及該第二開口(104)位於該側表面中。
d15. 如條款d14之帶電粒子束產生器(50)，其中該第一開口(103)及該第二開口(104)位於該準直器電極(71-80)之相同側表面上。
d16. 如條款d13至d15中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該中間管狀元件(110)提供於該外電極周邊(85)處，沿著該外電極周邊(85)跨越一管角度範圍(△Φt)，且其中該泵送孔(122a、123a)之該角度泵範圍(△Φp)不與該導管角度範圍重疊。
d17. 如條款d13至d16中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該冷卻導管(105)由整合於該準直器電極主體(81)內之一導管形成。
使導管整合於準直器電極主體內將增加可用於自由分子之側向空間(亦即，平均自由路徑)，該等自由分子在該準直器堆疊中移動以徑向向外行進且被移除，例如被吸氣泵吸收，該等吸氣泵徑向向外定位於離該準直 器堆疊某一距離處。
d18. 如條款d1至d17中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其包含容納於該束產生器腔室(51)內之一束源真空腔室(53)，其中該束源(52)容納於一束源真空腔室內，且其中該準直器堆疊(70)定位於該束源真空腔室外部。
d19. 如條款d18之帶電粒子束產生器(50)，其中該束源腔室(53)圍封至少一個源真空泵單元(120)，該至少一個源真空泵單元(120)用於產生該束源腔室與該束產生器腔室(51)之間的一壓力差。
束源(52)附近的差壓超低真空有助於改良其輻射發射效率並延長其有效輻射壽命。
d20. 如條款d1至d19中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該束產生器形成為一束產生器模組，該束產生器模組可插入至提供於一帶電粒子微影系統(10)之一真空腔室(30)內部的一載體框架(42)中且可自該載體框架(42)移除，其中該束產生器包含圍封該束源(52)及該準直器堆疊(70)之一束產生器腔室(51)。
d21. 特定而言如條款d1至d20中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該準直器電極堆疊(70)包含一堆疊支撐系統(93-101c)，該堆疊支撐系統(93-101c)用於相對於一外部參考框架(42)來支撐該準直器電極堆疊，其中該產生器真空腔室(51)包含腔室孔(132)，該等腔室孔(132)適於使該堆疊支撐系統(93-101c)之突出支撐部分(95、99-100b)穿過，從而允許該等突出支撐部分在該產生器真空腔室(51)外部建立與該外部參考框架(42)之一單獨支撐介面。
d22. 如條款d21之帶電粒子束產生器(50)，其包含墊片(98)，其中每一 墊片適於密封介於一各別腔室孔(132)與一相應突出支撐部分(95、99-100b)之間的一空隙，以便在該產生器真空腔室之外部與內部之間建立一真空障壁。
d23. 特定而言如條款d1至d22中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其包含一源真空腔室(53)，該源真空腔室(53)在其內部容納該束源(52)，其中該帶電粒子源(52)及該源真空腔室(53)提供於該準直器電極堆疊之上游及該產生器真空腔室(51)內部，且其中該堆疊支撐系統(93-101c)包含源腔室支撐構件(101-101c)，該等源腔室支撐構件(101-101c)用於將該源真空腔室(53)直接支撐於該堆疊支撐系統(93-96b)上。
d24. 用於曝露一靶件(31)之帶電粒子微影系統(10)，該系統包含：- 如條款d1至d23中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其用於產生帶電粒子束(54)；- 一孔陣列(58)；其用於由該帶電粒子束形成複數個細束；以及- 一細束投射器(66)，其用於將該等細束投射至該靶件之一表面上。
條款集E
e1. 一種準直器電極堆疊(70)，其包含：- 複數個堆疊的準直器電極(71-80)，其用於準直沿著一光軸(A)之一帶電粒子束(54)；其中每一準直器電極包含具有一電極孔(82)之一電極主體(81)，該電極孔(82)用於容許該帶電粒子束通過，其中該等電極主體沿著與該光軸實質上平行之一軸向方向(Z)相互間隔開，且其中該等電極孔沿著該光軸同軸地對準；以及 - 一堆疊支撐系統(93-101c)，其用於相對於一外部參考框架(42)來支撐該準直器電極堆疊，且連接至該準直器電極堆疊之一側向區域(75a、92b、97)。
e2. 如條款1之準直器電極堆疊(70)，其中該堆疊支撐系統(93-96b)包含沿著該準直器電極堆疊(70)之一外周邊分佈的堆疊支撐構件(93-101c)，該周邊圍繞該光軸(A)在一角方向(Φ)上延伸，其中該等堆疊支撐構件協作以相對於該外部參考框架(42)來支撐該準直器電極堆疊。
e3. 如條款e2之準直器電極堆疊(70)，其中每一堆疊支撐構件(93-101c)包含：- 一接頭(94-94b)，其用於將該支撐構件連接至該準直器堆疊之該側向區域(75a、92b、97)；- 一底座(95、99、99a-99b)，其用於將該支撐構件連接至該外部參考框架(42)；以及- 至少一個撓性徑向偏轉部分(96a-96b、100a-100b)，其用於允許該接頭在該徑向方向(R)上相對於該底座位移。
e4. 如條款e2或e3之準直器電極堆疊(70)，其中每一堆疊支撐構件包含一堆疊支撐腿(93’-101c’)，該堆疊支撐腿(93’-101c’)連接至位於該準直器電極堆疊之該中部區域(75a)中的一中部準直器電極(75)。
e5. 如條款e2或e3之準直器電極堆疊(70’’)，其包含十個堆疊的準直器電極(71’’-80’’)，其中每一堆疊支撐構件具有一堆疊支撐腿(93’’-101c’’)，該堆疊支撐腿(93’’-101c’’)包含：- 一腿構件(93a’’)，其連接至一第二或一第三準直器電極 (72’’-73’’)；以及- 一另外腿構件(93c’’)，其連接至一第八或一第九準直器電極(78’’-79’’)。
e6. 如條款e1至e5中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該支撐系統(93-101c)連接至該準直器電極堆疊之一中部區域(75a)。
e7. 如條款e1至e6中任一項之準直器電極堆疊(70)，其包含具有一電絕緣材料之間隔結構(89)，該等間隔結構(89)用於沿著該軸向方向(Z)以預定相互距離來定位該等準直器電極(71-80)。
e8. 如條款e7之準直器電極堆疊(70)，其中該等準直器電極(71-80)中之至少一者包含沿著一外電極周邊(85)之三個支撐部分(86)，其中每一支撐部分經配置以容納至少一個間隔結構(89)。
e9. 如條款e8之準直器電極堆疊(70)，其中相鄰準直器電極(71-80)之該等電極支撐部分(86)與居間的間隔結構(89)軸向地對準以界定與該軸向方向(Z)平行之一支撐柱(90)。
e10. 如條款e9之準直器電極堆疊(70)，其中每一支撐柱(90)具備一夾緊構件(91-91c)，該夾緊構件(91-91c)用於將該等支撐部分(86)與居間的間隔結構(89)固持在一起。
e11. 如條款e10之準直器電極堆疊(70)，其中一相應支撐柱(90)之該等支撐部分(86)及該等間隔結構(89)包含軸向對準的通孔，該等通孔容納該夾緊構件(91-91c)，且其中該夾緊構件經先拉預力以將壓縮力施加於與該軸向方向(Z)平行的該支撐柱(90)上。
e12. 如條款e8至e11中任一項之準直器電極堆疊(70)，其中該等準直 器電極(71-80)包含沿著該外電極周邊(85)之三個可徑向移動的電極支撐構件(87)，其中每一電極支撐構件將該外電極周邊與一相應電極支撐部分(86)互連，從而在該電極支撐部分與該外電極周邊之間界定一熱膨脹空間(88)。
e13. 如條款e12之準直器電極堆疊(70)，其中該電極支撐構件(87)包含一可徑向移動的細長臂，該細長臂在一第一端處連接至該外電極周邊(85)且藉由由一第二端連接至該電極支撐部分(86)，其中該臂實質上沿著角方向(Φ)延伸，且其中該熱膨脹空間(88)形成亦實質上沿著該角方向延伸之一狹縫。
e14. 一種帶電粒子束產生器(50)，其包含：- 一束源(52)，其用於產生沿著一光軸(A)之一帶電粒子束(54)；- 如條款e1至e13中任一項之準直器電極堆疊(70)，其具有堆疊支撐系統(93-101c)；其中該第一準直器電極(71)提供於該準直器堆疊之一上游端處，其中該束源提供於該第一準直器電極之上游，且其中該束源(52)與該等準直器電極(71-80)之該等電極孔(82)沿著該光軸同軸地對準。
e15. 如條款e14之帶電粒子束產生器(50)，其包含：- 一產生器真空腔室(51)，其用於在其內部容納該準直器電極堆疊(70)，其中該產生器真空腔室包含腔室孔(132)，該等腔室孔(132)適於使該堆疊支撐系統(93-101c)之突出支撐部分(95、99-100b)穿過，從而允許該等突出支撐部分在該產生器真空腔室外部建立與該外部參考框架(42)之一單獨支撐介面，以及- 墊片(98)，其中每一墊片適於密封介於一各別腔室孔(132)與一相應 突出支撐部分(95、99-100b)之間的一空隙。
e16. 如條款e12至e15中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其形成為一束產生器模組，其中該束產生器真空腔室(51)可插入至提供於一帶電粒子微影系統(10)之一真空腔室(30)內部的一載體框架(42)中，可由該載體框架(42)支撐，且可自該載體框架(42)移除。
e17. 如條款e12至e16中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其包含：- 一源腔室(53)，其位於該準直器電極堆疊(70)之一上游端上且適於在其內部容納該束源(52)，以及- 源腔室支撐構件(101-101c)，其用於將該源腔室(53)直接支撐於該堆疊支撐系統(93-96b)上。
e18. 用於處理一靶件(31)之帶電粒子微影系統(10)，該系統包含：- 一真空腔室(30)，其圍封一載體框架(42)；- 如條款e12至e17中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該束產生器由該載體框架容納；- 其中該準直器堆疊(70)包含三個堆疊支撐構件(93-101c)，每一支撐構件在一第一端處連接至該準直器堆疊之一中部區域(75a)，且在一第二端處連接至該載體框架，以便將該準直器堆疊支撐於該載體框架上。

Claims (27)

  1. 一種電極堆疊(70)，特定而言為一準直器電極堆疊，其中該電極堆疊包含：- 複數個堆疊的電極(71-80)，其用於操縱沿著一光軸(A)之一帶電粒子束(54)，其中每一電極包含具有一電極孔(82)之一電極主體(81)，該電極孔(82)用於容許該帶電粒子束通過，其中所述電極主體沿著與該光軸實質上平行之一軸向方向(Z)相互間隔開，且其中所述電極孔沿著該光軸同軸地對準，以及- 間隔結構(89)，其基本上由一電絕緣材料組成，且佈置於每一對相鄰的電極之間，以用於沿著該軸向方向(Z)以預定相互距離來定位所述電極(71-80)；其中一第一電極及一第二電極(71-80)各自包含具有一或多個支撐部分(86)的一電極主體(81)，其中每一支撐部分經配置以容納至少一個間隔結構(89)，其中該電極堆疊形成有至少一個夾緊構件(91-91c)，所述至少一個夾緊構件(91-91c)經配置以用於將該第一電極及該第二電極之各別的支撐部分(86)與位於其之間的所述至少一個間隔結構(89)固持在一起。
  2. 如申請專利範圍第1項之電極堆疊(70)，其中該第一電極及/或該第二電極之該電極主體(81)具有一圓盤形狀或一扁圓環形狀。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電極堆疊(70)，其中該第一電極及該第二電極(71-80)中之至少一者包含沿著該電極主體(81)之一徑向外周邊(85)的三個支撐部分(86)，其中所述三個支撐部分共同地支撐該電極主體之一重 量。
  4. 如申請專利範圍第3項之電極堆疊(70)，其中所述支撐部分(86)具有足夠的剛性以防止所述支撐部分沿著該軸向方向(Z)相對於該電極主體(81)偏轉。
  5. 如申請專利範圍第3至4項中任一項之電極堆疊(70)，其中相鄰的電極(71-80)之所述電極支撐部分(86)與居間的間隔結構(89)軸向地對準以界定與該軸向方向(Z)平行之一支撐柱(90)。
  6. 如申請專利範圍第5項之電極堆疊(70)，其中每一支撐柱(90)與一各別的夾緊構件(91-91c)連接，以用於將所述支撐部分(86)與居間的間隔結構(89)固持在一起。
  7. 如申請專利範圍第3至6項中任一項之電極堆疊(70)，其中一支撐部分(86)藉助於一電極支撐構件(87)以一可徑向移動的方式連接至相應的電極(71-80)之該電極主體(81)。
  8. 如申請專利範圍第7項之電極堆疊(70)，其中該電極支撐構件(87)係沿著向外電極周邊(85)提供，從而在該電極支撐部分與該外電極周邊之間界定一熱膨脹空間(88)。
  9. 如申請專利範圍第7或8項之電極堆疊(70)，其中該電極支撐構件(87)包含一可移動細長臂(87a-87c)，該可移動細長臂(87a-87c)在一第一端處連接至該外電極周邊(85)且藉由一第二端連接至一相應的電極支撐部分(86)。
  10. 如申請專利範圍第9項之電極堆疊(70)，其中該可移動細長臂(87a-87c)包含一撓性臂變窄部(87b-87c)，該撓性臂變窄部(87b-87c)允許所述相應的電極支撐部分(86)在一徑向-角向平面中相對於該電極主體(81)之偏轉，同時防 止所述相應的電極支撐部分(86)在該軸向方向(Z)上相對於該電極主體(81)之偏轉。
  11. 如申請專利範圍第10項之電極堆疊(70)，其中該撓性臂變窄部(87b-87c)包括於該可移動細長臂之至少一個端部分上。
  12. 如申請專利範圍第9至11項之電極堆疊(70)，其中該可移動細長臂(87a-87c)實質上沿著角方向(Φ)延伸，且其中該熱膨脹空間(88)形成實質上沿著該角方向之一狹縫。
  13. 如申請專利範圍第5至12項中任一項之電極堆疊(70)，其中一相應的支撐柱(90)之所述支撐部分(86)及所述間隔結構(89)包含軸向對準的通孔，其中所述通孔共同地界定一空隙，該空隙容納一相應的夾緊構件(91-91c)，且其中該夾緊構件經先拉預力以將一壓縮力施加於與該軸向方向(Z)平行的該支撐柱(90)上。
  14. 如申請專利範圍第13項之電極堆疊(70)，其中一支撐部分(86)及/或一間隔結構(89)中之一通孔的一內徑(sp、su)實質上大於該夾緊構件(91a-91c)之一外徑(r)。
  15. 如申請專利範圍第14項之電極堆疊(70)，其中該通孔之該內徑(sp、su)與該夾緊構件(91a-91c)之該外徑(r)之間的一差異保持一徑向空隙開放，該徑向空隙用於提供一方面該夾緊構件(91a-91c)與另一方面該支撐部分(86)及/或間隔結構(89)之間的電絕緣。
  16. 如申請專利範圍第1至15項中任一項之電極堆疊(70)，其中沿著該軸向方向(Z)觀察，該第一電極及/或該第二電極之該電極主體(81)之一厚度(He)係在該第一電極與該第二電極之間的一電極間距離(Hd)之數量級中。
  17. 一種帶電粒子束產生器(50)，其包含：- 一束源(52)，其用於產生沿著一光軸(A)之一帶電粒子束(54)；- 如申請專利範圍第1至16項中任一項之電極堆疊(70)，其具有堆疊支撐系統(93-101c)；其中該第一電極(71)提供於該電極堆疊之一上游端處且該束源提供於該第一電極之上游，且其中該束源(52)及所述電極(71-80)之所述電極孔(82)沿著該光軸同軸地對準。
  18. 如申請專利範圍第17項之帶電粒子束產生器(50)，其適於作為一粒子束準直器來操作，特定而言，其中該帶電粒子束產生器經配置以用於在一第一電極與一第二電極之間施加一電位差，且在該第二電極與一第三電極之間施加一另外電位差，其中該另外電位差大於該電位差。
  19. 如申請專利範圍第18項之帶電粒子束產生器(50)，其中至少該第三電極具備用於傳導一冷卻液體(102)的一冷卻導管(105)。
  20. 如申請專利範圍第17至19項中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其包含：- 一產生器真空腔室(51)，其用於容納該電極堆疊(70)，其中該產生器真空腔室包含腔室孔(132)，所述腔室孔(132)適於使該堆疊支撐系統(93-101c)之突出支撐部分(95、99-100b)穿過，從而允許所述突出支撐部分在該產生器真空腔室的外部且相對於外部參考框架(42)建立一單獨支撐連接，以及- 墊片(98)，其中每一墊片適於密封一介於一各別的腔室孔(132)與一相應的突出支撐部分(95、99-100b)之間的空隙。
  21. 如申請專利範圍第17至20項中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其形成為一束產生器模組，其中該束產生器真空腔室(51)可插入至提供於一帶電粒子微影系統(10)之一真空腔室(30)的內部的一載體框架(42)中，可由該載體框架(42)支撐，且可自該載體框架(42)移除。
  22. 如申請專利範圍第11至13項中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其包含：- 一源腔室(53)，其位於該電極堆疊(70)之一上游端上且適於在其內部容納該束源(52)，以及- 源腔室支撐構件(101-101c)，其用於將該源腔室(53)直接支撐於該堆疊支撐系統(93-96b)上。
  23. 一種用於處理一靶件(31)之帶電粒子微影系統(10)，該系統包含：- 一真空腔室(30)，其圍封一載體框架(42)；- 如申請專利範圍第17至22項中任一項之帶電粒子束產生器(50)，其中該束產生器由該載體框架容納；- 其中該電極堆疊(70)包含三個堆疊支撐構件(93-101c)，每一支撐構件在一第一端處連接至該電極堆疊之一中部區域(75a)，且在一第二端處連接至該載體框架，以便將該電極堆疊支撐於該載體框架上。
  24. 一種電極(71-80)，其適於在一帶電粒子束產生器中使用且包含一環形電極主體(81)，該環形電極主體(81)具備一頂表面(83)及一底表面(84)，該底表面與該頂表面經由一側表面(85)而彼此連接，該側表面(85)界定一外電極周邊，其中該電極包含沿著該電極周邊(85)之三個支撐部分(86)，其中每一支撐部分經配置以容納至少一個間隔結構(89)。
  25. 如申請專利範圍第24項之電極(71-80)，其包含沿著該外電極周邊(85)之三個可徑向移動的電極支撐臂(87)，其中每一電極支撐臂將該外電極周邊與一相應的電極支撐部分(86)互連，從而在該電極支撐部分與該外電極周邊之間界定一熱膨脹空間(88)。
  26. 如申請專利範圍第25項之電極(71-80)，其中該電極支撐臂(87)包含一徑向細長主體，該徑向細長主體在一端處連接至該外電極周邊(85)且藉由一相反端連接至該電極支撐部分(86)，其中該細長主體實質上沿著該角方向(Φ)延伸，且其中該熱膨脹空間(88)形成一亦實質上沿著該角方向延伸的狹縫。
  27. 如申請專利範圍第24至26項中任一項之電極(71-80)，其包含一整體式電極主體(81)，該整體式電極主體(81)較佳地具有鑄造金屬，更佳地基本上由鋁組成。
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