TW201532103A - 帶電粒子光學元件 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種用於操控多重帶電粒子小射束之軌跡的帶電粒子光學元件。該帶電粒子光學元件包含一電磁偏轉器，該電磁偏轉器包含一平面形基板，該平面形基板具有該基板之一上側與一下側，以及一均勻之厚度。該基板包含：一穿孔，用以讓該等小射束通過，其中該穿孔進出該基板之該上側及下側；一第一及一第二線圈，其中該等線圈中的每一者較佳之實施方式係一大致螺旋形線圈，且包含配置於該上側處之導電上方導線、配置於該下側處之導電下方導線以及延伸穿過該基板之通路，且其導電性地連接該等上方導線的其中一者與該等下方導線的其中一者以形成該線圈；其中該第一與第二線圈被配置於該穿孔的任一側之上。

Description

帶電粒子光學元件

本發明係有關於一種用於操控一或多個帶電粒子小射束之軌跡的帶電粒子光學元件，特別是使用於一帶電粒子多重小射束曝光系統以利用複數帶電粒子小射束曝光一靶材。此外，本發明係有關於一種包含此一元件之帶電粒子光學元件。此外，本發明係有關於一種在一帶電粒子多重小射束曝光系統之中用於操控一或多個帶電粒子小射束之軌跡的方法。

WO 2010/125526描述一種帶電粒子光學元件。此帶電粒子光學元件包含一大致扁平基板，該基板包含一用以讓該複數小射束通過之孔隙。該扁平基板支承用於偏轉該複數帶電粒子小射束之一靜電偏轉器(electrostatic deflector)之電極，該等電極至少局部地且大致上適當地覆蓋該位於基板中之孔隙。該靜電偏轉器包含一第一與一第二筆直且長條形電極，被沿著一長條形通行窗孔之縱向側邊配置，且該靜電偏轉器偏轉該複數小射束，而該等小射束藉由介於該第一與第二電極之間之一電場之運作而通過該窗孔。

如WO 2010/125526之中所述，該靜電偏轉器包含平行配置之複數窗孔。該等窗孔各自均相當地長以獲得最大的均勻性。此外，該等 窗孔較佳的實施方式係各自均具有相當小的寬度，以使得電極上的電位差可以顯著地縮減，同時仍獲得足夠之偏轉角度。此一設計之優點詳細描述於WO 2010/125526之中。

在該習知的靜電偏轉器之中，該長條形通行窗孔可以被配置成用以讓大量的緻密小射束通過，且該大量小射束可以被同時偏轉。

該習知靜電偏轉器之一缺點在於該大量同時偏轉小射束僅能夠被往一大致垂直該等電極的方向上偏轉。該等小射束因此僅能夠被往一大致垂直於該等長條形窗孔之縱向方向的方向上偏轉。

本發明之一目的在於提出一種能夠往一大致平行於該(等)長條形窗孔之縱向方向的方向上同時偏轉該大量小射束之帶電粒子光學元件。

依據一第一特色，本發明提出一種用於操控一或多個帶電粒子小射束之軌跡的帶電粒子光學元件，該帶電粒子光學元件包含一第一電磁偏轉器，該第一電磁偏轉器包含一大致平面形基板，該大致平面形基板在其之一上側或該上側附近處具有一第一表面，在其之一下側或該下側附近處具有一第二表面，並具有一大致均勻之厚度，其中該基板包含：一穿孔，用以讓該一或多個小射束通過，其中該穿孔進出該大致平面形基板之該上側及下側；一第一與一第二線圈，其中該第一與第二線圈各自均包含配置於該第一表面上之一或多條導電上方導線、配置於該第二表面上之一或多條導電下方導線以及延伸穿過該基板之一或多個通路(via)，其中該等通路各自均被 配置成用以導電性地連接該等上方導線的其中一者與該等下方導線的其中一者以形成該線圈；其中該第一與第二線圈被配置於該穿孔的任一側之上。

當一電流被引導通過該第一與第二線圈，特別是往同一方向通過該第一與第二線圈之時，一磁場被建立。此磁場具有延伸通過第一線圈之場力線，通過該穿孔並延伸通過該第二線圈。通過該穿孔之一或多個小射束被磁場往一垂直該等場力線的方向偏轉，因此被往一大致平行於該等螺旋線圈之該上方與下方導線的方向偏轉。

相形之下，其注意到，在先前技術的靜電偏轉器之中，通過該穿孔之一或多個小射束被電場往一大致垂直於該第一與第二電極的方向偏轉。第一與第二電極被沿著一長條形通行窗孔之縱向側邊配置。

本發明之電磁偏轉器之另一優點在於電磁偏轉器被配置於一大致扁平基板之上，正如先前技術之靜電偏轉器。本發明之電磁偏轉器所需之內建空間，至少在平行於帶電粒子小射束軌跡的方向上是微小的，特別是小於10毫米，較佳之實施方式係小於5毫米，更佳之實施方式是小於3毫米。

在一實施例之中，該第一及/或該第二線圈包含一大致螺旋形線圈。配置於第一表面之上的一或多個導電上方導線、配置於第二表面之上的一或多個導電下方導線以及延伸通過該基板的一或多個通路，構成各別線圈的繞組(winding)。

線圈的螺旋結構可以往二個可能的方向扭轉，此被稱為旋向性(handedness)。在較佳的實施方式之中，第一與第二線圈具有相同的旋向 性。

在一實施例之中，第一與第二線圈具有大致相同之繞線行程。此繞線行程係沿著被一繞組之一完全旋轉(360°)所涵蓋之線圈中軸之距離。

在一實施例之中，前述之穿孔界定出具有二縱向側邊與二橫向側邊之一大致長方形窗孔，其中該第一及第二線圈被配置成毗鄰該縱向側邊。

在一實施例之中，此帶電粒子光學元件另包含一磁通量限制構件，被配置於位於背對該(等)穿孔之一側的線圈周圍。在一實施例之中，該磁通量限制構件被配置成環繞該大致平面形基板。此一磁通量限制構件大致限制了該平面形基板之平面中的磁場，以在基板的穿孔處或穿孔之中提供所需之偏轉。若無該磁通量限制構件，則在基板之上方及下方將存在回返之場力線，此將造成一或多個小射束朝相反於預計偏轉方向之偏轉。

在一實施例之中，該磁通量限制構件包含一可磁化材料，較佳之實施方式係鐵氧磁體(ferrite)。

在一實施例之中，該穿孔係用以讓一第一組一或多個小射束通過之一第一穿孔，且其中該基板包含：一第二穿孔，用以讓一第二組一或多個小射束通過，其中該第二穿孔進出該大致平面形基板之上側及下側，且其中該第二穿孔被配置於該第二線圈背對該第一穿孔之一側，以及一第三線圈，其中該第三線圈包含配置於該第一表面之上的一或多個導電上方導線、配置於該第二表面之上的一或多個導電下方導線以及延伸 通過該基板的一或多個通路，其中該等通路各自均被配置成用以導電性地連接該等上方導線的其中一者與該等下方導線的其中一者以形成該線圈；其中該第三線圈被配置於該第二穿孔背對該第二線圈的一側之上。

此實施例，具有至少二穿孔，適合使用於具有極大量數目小射束之一多重小射束曝光系統之中，例如10,000或更多。該大量數目小射束此處被分成二或多組小射束，每一組均穿越其中一對應穿孔，該等穿孔中的每一者均具有一限定之尺寸，至少在介於該等線圈之間的一方向上，以在該等穿孔之中獲得一大致均勻之磁場。

在一實施例之中，該第三線圈包含一大致螺旋形線圈。配置於第一表面之上的一或多個導電上方導線、配置於第二表面之上的一或多個導電下方導線以及延伸通過該基板的一或多個通路，構成各別線圈的繞組。在較佳的實施方式之中，該第三線圈具有與第一及第二線圈相同的旋向性。在較佳的實施方式之中，該第三線圈具有與第一及第二線圈大致相同的繞線行程。

在一實施例之中，該大致扁平基板具備一或多個額外的穿孔，配置於第一與第二穿孔之間，其中該第一、第二及額外穿孔被配置於彼此相距一距離處，且其中在位於該等穿孔的其中二者之間的一區域處配置有一線圈。該二或多個穿孔被分佈於該大致扁平基板之表面上。

在該等穿孔係長條矩形窗孔的情形下，該二或多個穿孔較佳之實施方式係被配置成在一垂直於該長條形窗孔縱向方向之一方向上彼此毗鄰。

在一實施例之中，該磁通量限制構件被配置成毗鄰二最外圍 線圈，特別是第一與第三線圈，當其係該二最外圍線圈之時。藉由將該磁通量限制構件配置成毗鄰該等最外圍線圈，回返磁場被有效地限制於該磁通量限制構件之內，且雜散磁場(magnetic stray field)之效應至少被縮減，較佳之實施方式係被大致抵銷。

在一實施例之中，第二線圈之線圈匝數數目等於第一線圈之線圈匝數數目加上第三線圈之線圈匝數數目。當該磁通量限制構件被配置成直接毗鄰該第一及第三線圈之時，由該第一線圈所產生的完整磁通量大致受該限制構件所限且被導引至該第三線圈，反向的情況亦然成立。因此，第一線圈之磁通量受第三線圈磁通量之增補，反之亦然。位於第一線圈處之磁通量大致等於一個其線圈匝數數目等於第一線圈之線圈匝數數目加上第三線圈之線圈匝數數目的虛擬線圈所產生之磁通量。若提供具有與該虛擬線圈相同數目線圈匝數之第二線圈，則當使用大致相同之電流驅動該線圈之時，將在磁性偏轉器的所有穿孔上產生一大致均勻之磁場。

在一實施例之中，至少該大致平面形基板之第一與第二表面，除了該(等)穿孔之外，均被一第一疊層電性絕緣材料及一第二疊層導電材料所大致覆蓋，其中該第一疊層係夾置於該第二疊層與該大致平面形基板之間。該第二疊層導電材料可以提供通往一散熱體(heat sink)之一較佳熱傳導，其將降低偏轉器之熱負載。此外，第二疊層可以連接至接地端電位以供電荷之移除，在使用之時，電荷可能累積於第一及第二表面之上。第一疊層被配置以保護線圈之導線以及通路，並用以使導線及通路與第一疊層電性隔離。

在一實施例之中，該(等)穿孔包含一內側周邊，其中該內側 周邊大致被一層導電材料所覆蓋。在一實施例之中，該平面形基板包含一外側周邊，其中該外側周邊大致被一層導電材料所覆蓋。此在該大致平面形基板的第一及第二表面上的導電層之間提供一較佳之電性及/或熱連接。

在一實施例之中，該第二疊層包含一鉬層(layer of Molybdenum)，該鉬層被配置於該第二疊層背對該大致平面形基板之一側。因此，該鉬層被配置於基板之最外層表面處。使用一外側鉬層之一優點在於即使當此外側層氧化之時，產生的氧化物仍然是導電的。

在一實施例之中，該帶電粒子光學元件包含一第二電磁偏轉器，大致係該第一電磁偏轉器之一複件，且被配置於距該第一電磁偏轉器一距離處，特別是在沿著軌跡之一方向上，其中該第二電磁偏轉器之一或多個穿孔的其中一者與第一電磁偏轉器之一或多個穿孔的其中一者成一直線。

在一實施例之中，該第二電磁偏轉器相對於該第一電磁偏轉器被配置成使得該第二電磁偏轉器的至少第一與第二線圈大致平行於該第一電磁偏轉器的第一與第二線圈延伸。

在一實施例之中，該第二電磁偏轉器被配置及/或控制以在一大致相反於該第一電磁偏轉器之偏轉的方向上偏轉一或多個小射束。

在一實施例之中，具有至少該第一電磁偏轉器之帶電粒子光學元件另包含一第一靜電偏轉器，該第一靜電偏轉器包含具有一大致均勻厚度之一第二大致平面形基板，其中該第二基板包含一或多個穿孔以讓該一或多個小射束通過，其中該一或多個穿孔進出該第二基板之一上側與一下側，其中位於每一穿孔 處，該第二基板包含一第一及一第二電極，被配置於穿孔的任一側之上以在該穿孔之中提供一電場，其中該第一靜電偏轉器被配置於距該第一電磁偏轉器一距離處，特別是在沿著軌跡之一方向上，其中該第一靜電偏轉器之一或多個穿孔的其中至少一者與該第一電磁偏轉器之一或多個穿孔的其中一者成一直線。

因此，本發明之電磁偏轉器可以被配置成毗鄰或者甚至毗連一靜電偏轉器，其中該電磁偏轉器所提供之偏轉大致正交於該靜電偏轉器所提供之偏轉，此使得其能夠在該電磁及靜電偏轉器的大致正交偏轉範圍內的任何方向導引該一或多個小射束。

在一實施例之中，該第一靜電偏轉器相對於該第一電磁偏轉器被配置成使得該第一靜電偏轉器的至少第一與第二電極大致平行於該第一電磁偏轉器的第一與第二線圈延伸。

在一實施例之中，包含第一靜電偏轉器之帶電粒子光學元件亦包含一第二靜電偏轉器，該第二靜電偏轉器大致係該第一靜電偏轉器之一複件，且被配置於距該第一靜電偏轉器一距離處，特別是在沿著軌跡之一方向上，其中該第二靜電偏轉器之一或多個穿孔的其中至少一者與第一靜電偏轉器之一或多個穿孔的其中一者成一直線。

在一實施例之中，該第二靜電偏轉器相對於該第一靜電偏轉器被配置成使得該第二靜電偏轉器的至少第一與第二電極大致平行於該第一靜電偏轉器的第一與第二電極延伸。

在一實施例之中，該第二靜電偏轉器被配置及/或控制以在一大致相反於該第一靜電偏轉器之偏轉的方向上偏轉一或多個小射束。

在一實施例之中，該帶電粒子光學元件包含一冷卻裝置(cooling arrangement)，或者被裝載於一冷卻裝置之上。該冷卻裝置充當一散熱體，且將在使用時降低偏轉器之熱負載。

在一實施例之中，該冷卻裝置包含具有一大致均勻厚度之一第三大致平面形基板，其中該第三基板包含一或多個穿孔以讓該一或多個小射束通過，其中該一或多個穿孔進出該第三基板之一上側與一下側，其中該第三基板具備一冷卻流體之流動通道，該等流動通道被配置成毗鄰該等穿孔，其中該冷卻裝置之一或多個穿孔的其中至少一者與該第一電磁偏轉器之一或多個穿孔的其中一者成一直線。此一平面形冷卻裝置能夠容易地與本發明之平面形電磁偏轉器以及靜電偏轉器結合。若干此種電磁偏轉器及靜電偏轉器可以被堆疊於該平面形冷卻裝置之上。

依據一第二特色，本發明提出一種帶電粒子多重小射束曝光系統以使用複數帶電粒子小射束曝光一靶材，其中該系統包含：一小射束產生器，以產生該複數帶電粒子小射束；一小射束投射器，以將該複數帶電粒子小射束中的一或多者投射至該靶材的一表面之上，其中該小射束投射器包含如前所述或者依據前述實施例中的任一者之一帶電粒子光學元件。

在一實施例之中，該系統另包含一小射束調變器，用於圖案化該等小射束以形成經過調變之小射束，且其中該小射束投射器被配置成用以將該等經過調變之小射束投射至該靶材的該表面之上。

在一實施例之中，該系統係一微影系統(lithography system)或者一顯微系統(microscopy system)。

依據一第三特色，本發明提出一種用於操控如前所述之一帶電粒子多重小射束曝光系統中之一或多個帶電粒子小射束之軌跡的方法，其中該方法之步驟包含：導引一電流通過該第一與第二線圈以在該穿孔內部提供一磁場，其將穿過該穿孔之一或多個小射束往一大致垂直於該磁場之方向偏轉。

說明書之中所描述及顯示的各種特色及特徵在適用處均可以被個別地套用。此等個別特色，特別是描述於所附申請專利範圍附屬請求項之中的特色及特徵，可以做為分案專利申請之主題。

1‧‧‧電磁偏轉器

2‧‧‧印刷電路板(PCB)

3‧‧‧穿孔

4‧‧‧縱向邊緣

5‧‧‧上方導線

6‧‧‧下方導線

7‧‧‧接墊

8‧‧‧通路

9‧‧‧連結接墊

10‧‧‧線圈

11‧‧‧第一線圈

12‧‧‧最末線圈

13‧‧‧鐵氧體磁芯

20‧‧‧多重疊層PCB

21‧‧‧中央PCB層

22‧‧‧上方導線

23‧‧‧下方導線

24、24'‧‧‧通路

25‧‧‧頂部PCB層

26‧‧‧底部PCB層

27、28、29‧‧‧銅質疊層

30‧‧‧電磁偏轉器

31‧‧‧PCB

32‧‧‧穿孔

33、34、35、36‧‧‧初級線圈

37、38、39‧‧‧回返線圈

37'、38'、39'‧‧‧回返線圈

40‧‧‧偏轉器組件

41‧‧‧電磁偏轉器

42‧‧‧靜電偏轉器

43‧‧‧電子射束

44、45‧‧‧穿孔

46‧‧‧電極

50‧‧‧偏轉器組件

51‧‧‧第一電磁偏轉器

52‧‧‧第二電磁偏轉器

53‧‧‧射束阻擋器陣列或透鏡陣列

54、55、56‧‧‧穿孔

57‧‧‧小射束

58、59‧‧‧線圈

60‧‧‧多重小射束曝光系統

61‧‧‧來源

62‧‧‧發散帶電粒子射束

63‧‧‧準直器

64‧‧‧準直化射束

65‧‧‧孔隙陣列

66‧‧‧帶電粒子小射束

67‧‧‧射束阻擋器陣列

71、72‧‧‧電磁偏轉器

73、74‧‧‧靜電偏轉器

80‧‧‧冷卻裝置

81、82‧‧‧隔離件

83‧‧‧投射透鏡組件

84‧‧‧裝載套環

85‧‧‧懸架

86‧‧‧粘膠連接

B‧‧‧磁場

B1‧‧‧磁通量

B2‧‧‧回返磁通量

d‧‧‧PCB之厚度

dx、dy‧‧‧偏轉方向

△x、△y‧‧‧樣本位置處之偏移

E‧‧‧電場

+dy1‧‧‧第一電磁偏轉器之偏轉方向

-dy2‧‧‧第二電磁偏轉器之偏轉方向

B51、B52‧‧‧磁場

I‧‧‧電流

本發明之闡述將以所附圖式之中所顯示的示範性實施例為基礎，其中：圖1藉由本發明之一電磁偏轉器顯示一帶電粒子光學元件之一第一實例之一示意圖；圖2示意性地顯示位於圖1實例中之基板之第一及第二側上的導線以及連接該等導線之通路；圖3示意性地顯示圖1之電磁偏轉器所產生的磁場；圖4A藉由本發明之一電磁偏轉器顯示一帶電粒子光學元件之一第二實例之一示意性剖面圖；圖4B顯示圖4A中之第二實例之一示意性分解圖；圖5藉由本發明之一電磁偏轉器，顯示一帶電粒子光學元件之一第三 實例之一示意圖；圖6藉由一偏轉器組件顯示一帶電粒子光學元件之一第一實例之一示意圖，該偏轉器組件包含本發明之一電磁偏轉器與一靜電偏轉器；圖7藉由一偏轉器組件顯示一帶電粒子光學元件之一第二實例之一剖面示意圖，該偏轉器組件包含本發明之二電磁偏轉器；圖8顯示本發明之一帶電粒子多重小射束曝光系統之一實例之簡化示意性剖面圖；以及圖9顯示用以使用於一帶電粒子多重小射束曝光系統中之一投射組件之簡化示意性剖面圖。

在圖式之中，相同的參考編號關聯相同或者至少類似的技術特徵。圖式未必按比例繪製，且僅係做為例示之用。圖式顯示之實例不應以任何方式被視為限制申請專利範圍。

圖1藉由本發明之一電磁偏轉器1顯示一帶電粒子光學元件之一第一實例之一上視圖。電磁偏轉器1包含一大致矩形印刷電路板(PCB)2，印刷電路板2充當電磁偏轉器1之線圈之大致平面形基板。PCB 2具備五個穿孔3以讓眾多帶電粒子小射束通過。在個別穿孔3之間以及介於穿孔3與PCB的縱向邊緣4之間的區域上，銅質上方導線5被配置於上表面之上。此外，銅質下方導線6被配置於上表面對立側的下表面之上。上方導線5與下方導線6均具備銅質接墊7。至少一些銅質接墊7被用以提供通路8，其中該等通路8中的每一者均被配置以將該等上方導線5的其中一者導電性地連接該等下方導線6的其中一者以形成一線圈繞匝，如圖2 所示。

如同圖1實例中的示意性顯示，二穿孔3之間的區域各自均包含具有六個線圈繞匝之一線圈10，而介於一穿孔3與PCB縱向邊緣4之間的區域則各自均包含具有三個線圈繞匝之線圈11、12。所有此等線圈10、11、12均以串聯形式連接，且該串聯結構中的第一線圈11與最末線圈12(在所附申請專利範圍請求項3之中亦表示為第三線圈)連接至位於PCB邊緣上之一連結接墊9以提供大致相同之電流I通過電磁偏轉器的所有線圈10、11、12。如同圖2中的示意性顯示，當導引一電流I通過該線圈繞匝之時，一磁場B產生於該線圈繞匝之內。

其應注意，本發明之電磁偏轉器中所使用的線圈10、11、12均係扁而寬的形式。該等線圈之高度大致等於PCB 2之厚度，例如，1.5毫米。該等線圈之寬度延伸超過穿孔3之長度，該長度可以是大至若干厘米，例如，大於3.0厘米。

如圖1之示意性顯示，PCB 2被一正方形封閉鐵氧體磁芯13所環繞。PCB 2被裝載於該正方形封閉鐵氧體磁芯13內部的矩形開孔之內。第一線圈11與最末線圈12被配置成毗鄰鐵氧體磁芯13，在使用之時，鐵氧體磁芯13係充當一磁通量限制構件。如圖3之示意性顯示，當導引一電流I通過電磁偏轉器1的線圈之時，產生一磁通量B1，其穿越PCB 2中的所有線圈及穿孔3。在第一線圈11離開PCB 2的磁通量B1被鐵氧體磁芯13捕獲並限制。鐵氧體磁芯13限制環繞PCB 2的磁通量並使其返回最末線圈12，磁通量在此處進入PCB 2。返回的磁通量B2被有效地限制於該鐵氧體磁芯13之內，並大致位於電磁偏轉器1的平面之中。位於電磁偏轉器1 上方或下方的雜散磁場之效應至少被縮減，實際上大致被抵銷。

圖4A藉由本發明之一電磁偏轉器，顯示一帶電粒子光學元件之一第二實例之大致扁平基板之一示意性剖面圖。圖4B於一分解圖之中顯示此基板。

此第二實例之扁平基板包含一多重疊層PCB 20。該多重疊層PCB 20具備五個穿孔3以讓眾多帶電粒子小射束通過。在個別穿孔3之間以及介於穿孔3與PCB 20的縱向邊緣之間的區域上，藉由銅質上方導線22、銅質下方導線23以及通路8配置出線圈，如下文所解釋。

該多重疊層PCB 20包含一中央PCB層21，攜載上方導線22及下方導線23。中央PCB具備通路24，其中該等通路24中的每一者均被配置以將上方導線22的其中一者導電性地連接下方導線23的其中一者以形成一線圈繞匝，其方式與圖2所示的第一實例相同。

中央PCB層21夾置於一較薄之頂部PCB層25與較薄之底部PCB層26之間。該頂部PCB層25與底部PCB層26分別保護上方導線22與下方導線23，以及通路24。此一多重疊層PCB 20之厚度係，例如，2毫米。

如圖4A及4B之示意性顯示，此第二實施例之連結接墊9被提供於該頂部PCB層25之頂部，該等接墊9藉由位於頂部PCB層25中的通路24'電性連接中央PCB層21之導線22、23。

頂部PCB層25背對中央PCB層21的側邊大致被一銅質疊層27所完全覆蓋。底部PCB層26背對中央PCB層21的側邊亦大致被一銅質疊層28所完全覆蓋。此外，多重疊層PCB之外側周邊大致被一銅質疊層 29所完全覆蓋，如圖4A之剖面所示。該(等)穿孔3之內側周邊亦大致被一銅質疊層(圖中未顯示)所完全覆蓋。因此，多重疊層PCB 20的完整外側均大致被銅質疊層27、28、29所覆蓋，而該銅質疊層之外側具備一鉬質塗層。

通常多重疊層PCB 20係裝載於正方形封閉鐵氧體磁芯(圖4A及4B中未顯示)內部的矩形開孔之內，其方式與圖1所示之第一實例相同。

圖5藉由本發明之一電磁偏轉器30顯示一帶電粒子光學元件之一第三實例之一上視圖。此第三實例之扁平基板包含一PCB 31。PCB 31具備三個穿孔32以讓眾多帶電粒子小射束通過。在個別穿孔32之間以及介於穿孔32與PCB 31的縱向邊緣之間的區域上，藉由銅質上方導線、銅質下方導線以及通路配置出初級線圈33、34、35、36，其方式與第一或第二實例相同。

如同圖5之示意性顯示，具有穿孔32及初級線圈33、34、35、36的PCB 31之區域被回返線圈37、38、39、37'、38'、39'所環繞。使用之時，回返線圈充當磁通量限制構件。此第三實例並非如同第一與第二實例使用一鐵氧體磁芯，而是具備與初級線圈33、34、35、36相同的方式製做之回返線圈，利用銅質上方導線、銅質下方導線以及通路以配置成使得該等上方導線的其中一者導電性地連接該等下方導線的其中一者而形成線圈繞匝。

在一實施例之中，回返線圈37、38、39、37'、38'、39'串聯初級線圈33、34、35、36。使用之時，大致相同的電流被導引通過所有的初級及回返線圈。

在一替代實施例之中，回返線圈37、38、39、37'、38'、39'與初級線圈33、34、35、36分離。使用之時，通過回返線圈37、38、39、37'、38'、39'的電流可以被設定成一個異於通過初級線圈33、34、35、36之電流的位準以獲得所需之磁通量限制。

當導引一電流I通過電磁偏轉器30的初級及回返線圈之時，一磁通量被產生，其穿越PCB 31之中的所有線圈以及穿孔32。PCB 31上的初級及回返線圈提供一大致封閉之磁通量路徑，其中由初級及回返線圈所產生的磁通量被限制。因此，磁通量大致被限制於PCB 31之內。

圖6藉由一偏轉器組件40顯示一帶電粒子光學元件之一第一實例之一示意圖，偏轉器組件40包含本發明之一電磁偏轉器41與一靜電偏轉器42。針對一帶電粒子射束，例如電子射束43，在一區域上之對齊或掃描，電子射束43需要在二個大致正交的方向上被偏轉，此例中表示成X方向及Y方向。

如圖6所示，電子射束43穿過電磁偏轉器41中的穿孔44的其中一者。當一電流I被導引通過線圈之時，一磁場B被產生，其使得電子射束43之軌跡往方向dx偏轉。此在一預定被該電子射束43曝光的樣本的位置處提供一△x之偏移。

電子射束43亦穿過靜電偏轉器42中的穿孔45的其中一者。當一電位差被施加於穿孔45任一側的電極46上之時，一電場E被產生，其使得電子射束43之軌跡往方向dy偏轉。此在一預定被該電子射束43曝光的樣本的位置處提供一△y之偏移。

其應注意，相對於電磁偏轉器41以及靜電偏轉器42之尺寸 的偏轉量在圖6之中被相當程度地誇大，以解釋偏轉器組件40的組合效應。舉例而言，在一多重小射束無遮罩帶電粒子微影系統之中，晶圓上△y所需的範圍極其有限，例如大約+/- 100奈米。

雖然未顯示於圖6之中，但如同第一或第三實例，電磁偏轉器41具備一磁通量限制構件，其被配置成環繞電磁偏轉器41，以將回返磁場大致限制於電磁偏轉器41的平面之中，如先前之更詳細描述。

圖7藉由一偏轉器組件50顯示一帶電粒子光學元件之一第二實例之剖面示意圖，偏轉器組件50包含本發明之二電磁偏轉器51、52，其中一第二電磁偏轉器52沿著小射束57之軌跡被配置於距一第一電磁偏轉器51一距離處，特別是偏轉器51、52未有偏轉的軌跡上。

如同圖7的剖面之中所示意性地描繪，第二電磁偏轉器52之穿孔55與第一電磁偏轉器51之穿孔54成一直線。第二電磁偏轉器52相對於第一電磁偏轉器51被配置成使得第二電磁偏轉器52的至少線圈58大致平行於第一電磁偏轉器51的線圈59延伸。線圈58、59在圖7的剖面之中藉由通路表示。

第一電磁偏轉器51被配置成用以將小射束57往示意性地表示於圖7中之一+ dy1方向偏轉(請注意+ dy1實際上係導引進入圖面平面的方向)，藉由驅動一電流通過第一電磁偏轉器51之線圈59而達成，並建立磁場B51。第二電磁偏轉器52被配置成用以將小射束57往示意性地表示於圖7中之- dy2方向偏轉(請注意- dy2實際上係導引離開圖面平面的方向)，藉由驅動一電流通過第二電磁偏轉器52之線圈58而達成，並建立磁場B52。因此，第二電磁偏轉器52被配置及/或控制以在一大致相反於第一電 磁偏轉器51之偏轉的方向上偏轉小射束57。

具有二電磁偏轉器51、52的組件50可被用以提供各種方式以操控小射束57之軌跡。例如，當第二電磁偏轉器52之偏轉與第一電磁偏轉器之偏轉具有相同強度但方向相反之時，離開組件50的小射束57大致平行於進入之小射束，但往進入或離開圖7圖面平面的方向偏移。

在圖7所示的例子之中，其達成小射束57通過一射束阻擋器陣列或透鏡陣列53之一穿孔56之中央部分，即使是在被偏轉之時亦然。因此，其可以防止小射束57在射束阻擋器陣列或透鏡陣列53上之移動。

其應注意，小射束57在一射束阻擋器陣列上之移動將至少局部地阻隔小射束57，此將造成劑量誤差。小射束57在一透鏡陣列上之移動將通過該透鏡陣列中之透鏡的中心，此將造成小射束57之像差(aberration)，例如，小射束57之球狀像差。

第一與第二電磁偏轉器51、52之間的相互距離以及磁場之強度被調整以導引小射束57通過射束阻擋器或透鏡之中央部分。磁場B51、B52之強度較佳之實施方式係彼此耦合。其可以被以某一方式改變成使得小射束57之樞轉點位於射束阻擋器陣列或透鏡陣列53的平面之中並位於射束阻擋器或透鏡的中央部分。

操控帶電粒子小射束的同樣方式亦可以利用二靜電偏轉器達成，此描述於WO 2010/125526之中，其整體透過引用特此納入，讓予本發明之擁有者。

雖然未顯示於圖7之中，但如同第一或第三實例，電磁偏轉器51、52二者具備一磁通量限制構件，其被配置成環繞對應的電磁偏轉器 51、52，以將回返磁場大致限制於該等電磁偏轉器51、52的平面之中，如先前之更詳細描述。

圖8顯示本發明之一帶電粒子多重小射束曝光系統60之一實例之簡化示意性剖面圖。此一曝光系統60適當地包含一射束產生器、一準直器(collimator)63以及一孔隙陣列65，其中該射束產生器包含一來源61以發出一發散的帶電粒子射束62，準直器63用以將帶電粒子射束62準直化成一準直化射束64，而孔隙陣列65則用以產生複數大致平行之帶電粒子小射束66。

此外，孔隙陣列65對於每一帶電粒子小射束66均包含一遮敝偏轉器(blanking deflector)。一射束阻擋器陣列67配置於距孔隙陣列65一距離處。當帶電粒子小射束66未被該遮敝偏轉器偏轉之時，帶電粒子小射束66通過位於射束阻擋器陣列67中的開孔並透過一配置於該射束阻擋器陣列67正下方之投射透鏡系統被導引至一樣本68之上。當該等帶電粒子小射束67的其中一者的遮敝偏轉器被啟動之時，對應的帶電粒子小射束被偏轉並被射束阻擋器陣列67阻擋。藉由啟動或關閉該遮敝偏轉器可以調制小射束67。

為了正確地將帶電粒子小射束66對齊射束阻擋器陣列67，二電磁偏轉器71、72以及二靜電偏轉器73、74配置於位於孔隙陣列65處之遮敝偏轉器與射束阻擋器陣列67之間，如同圖8之示意性顯示。該二電磁偏轉器71、72可以是前述實例的其中任一者或者是具有如申請專利範圍第1項所述之發明特徵的任何其他電磁偏轉器。

一更詳細之圖面顯示於圖9。圖9顯示用以使用於一帶電粒 子多重小射束曝光系統中之一投射組件之簡化示意性剖面圖。如圖9中的例子所示，該二電磁偏轉器71、72及二靜電偏轉器73、74被裝載於彼此的頂部之上以形成一裝載於一冷卻裝置80頂部之上的偏轉器堆疊。此一冷卻裝置80之一實例描述於PCT/EP2013/059948之中，其整體藉由引用特此納入，讓予本發明之擁有者。

冷卻裝置80主要是提供用以冷卻配置於冷卻裝置80正下方的射束阻擋器陣列67。然而，藉由將偏轉器堆疊71、72、73、74配置於冷卻裝置80的頂部之上，冷卻裝置80充當一散熱體，且在使用時將降低堆疊中的偏轉器71、72、73、74的熱負載。

在射束阻擋器67下方，其配置一投射透鏡組件83。投射透鏡組件83一方面透過一隔離件81連接至射束阻擋器陣列67，另一方面，投射透鏡組件83透過一隔離件82，例如使用一粘膠連接86，連接至一裝載套環84。此外，冷卻裝置80亦連接至該裝載套環84，例如使用一粘膠連接86。

裝載套環84藉由懸架85裝載於曝光系統60的外殼內部。

其應理解，以上說明係用以例示較佳實施例之運作，並非意味限制本發明之範疇。基於以上之說明，許多變異對於相關領域之熟習者將是顯而易見的，該等變異涵蓋於本發明之精神和範疇之中。

綜而言之，本發明係有關於一種用於操控多重帶電粒子小射束之軌跡的帶電粒子光學元件。該帶電粒子光學元件包含一電磁偏轉器，該電磁偏轉器包含一平面形基板，該平面形基板具有該基板之一上側與一下側，以及一均勻之厚度。該基板包含： 一穿孔，用以讓該等小射束通過，其中該穿孔進出該基板之該上側及下側；一第一及一第二線圈，其中該等線圈中的每一者較佳之實施方式係一大致螺旋形線圈，且包含配置於該上側處之導電上方導線、配置於該下側處之導電下方導線以及延伸穿過該基板之通路，且其導電性地連接該等上方導線的其中一者與該等下方導線的其中一者以形成該等線圈；其中該第一與第二線圈被配置於該穿孔的任一側之上。

1‧‧‧電磁偏轉器

2‧‧‧印刷電路板(PCB)

3‧‧‧穿孔

4‧‧‧縱向邊緣

5‧‧‧上方導線

6‧‧‧下方導線

7‧‧‧接墊

8‧‧‧通路

9‧‧‧連結接墊

10‧‧‧線圈

11‧‧‧第一線圈

12‧‧‧最末線圈

13‧‧‧鐵氧體磁芯

Claims (29)

1. 一種帶電粒子光學元件，其是用於操控一或多個帶電粒子小射束之軌跡，該帶電粒子光學元件包含一第一電磁偏轉器，該第一電磁偏轉器包含一大致平面形基板(substantially planar substrate)，該大致平面形基板在其之一上側或該上側附近處具有一第一表面，在其之一下側或該下側附近處具有一第二表面，並具有一大致均勻之厚度，其中該基板包含：一穿孔，用以讓該一或多個小射束通過，其中該穿孔進出(debouch)該大致平面形基板之該上側及下側；一第一與一第二線圈，其中該第一與第二線圈各自均包含配置於該第一表面上之一或多條導電上方導線、配置於該第二表面上之一或多條導電下方導線以及延伸穿過該基板之一或多個通路，其中該一或多個通路各自均被配置成用以導電性地連接該等上方導線的其中一者與該等下方導線的其中一者以形成該線圈；其中該第一與第二線圈被配置於該穿孔的任一側之上。
2. 依據申請專利範圍第1項的帶電粒子光學元件，其中該第一及/或該第二線圈包含一大致螺旋形線圈。
3. 依據申請專利範圍第1或2項的帶電粒子光學元件，其中該穿孔界定出具有二縱向側邊與二橫向側邊之一大致長方形窗孔，其中該第一及第二線圈被配置成毗鄰該縱向側邊。
4. 依據前述申請專利範圍任一項的帶電粒子光學元件，其中該穿孔係用以讓一第一組一或多個小射束通過之一第一穿孔，且其中該基板包含：一第二穿孔，用以讓一第二組一或多個小射束通過，其中該第二穿孔 進出該大致平面形基板之該上側及下側，且其中該第二穿孔被配置於該第二線圈背對該第一穿孔之一側，以及一第三線圈，其中該第三線圈包含配置於該第一表面之上的一或多個導電上方導線、配置於該第二表面之上的一或多個導電下方導線以及延伸通過該基板的一或多個通路，其中該一或多個通路各自均被配置成用以導電性地連接該等上方導線的其中一者與該等下方導線的其中一者以形成該線圈；其中該第三線圈被配置於該第二穿孔背對該第二線圈的一側之上。
5. 依據申請專利範圍第4項的帶電粒子光學元件，其中該第三線圈包含一大致螺旋形線圈。
6. 依據申請專利範圍第4或5項的帶電粒子光學元件，其中該大致扁平基板具備一或多個額外的穿孔，配置於該第一與第二穿孔之間，其中該第一、第二及額外穿孔被配置於彼此相距一距離處，且其中在位於該等穿孔的其中二者之間的一區域處配置有一線圈。
7. 依據前述申請專利範圍任一項的帶電粒子光學元件，另包含一磁通量限制構件，被配置於位於背對該(等)穿孔之一側的線圈周圍。
8. 依據申請專利範圍第7項的帶電粒子光學元件，其中該磁通量限制構件被配置成環繞該大致平面形基板。
9. 依據申請專利範圍第7或8項的帶電粒子光學元件，其中該磁通量限制構件包含一可磁化材料，較佳之實施方式係鐵氧磁體。
10. 依據申請專利範圍第7至9項而當附屬於申請專利範圍第4或5項時的帶電粒子光學元件，其中該磁通量限制構件被配置成毗鄰該第一及第 三線圈。
11. 依據申請專利範圍第10項的帶電粒子光學元件，其中該第二線圈之線圈匝數數目等於該第一線圈之線圈匝數數目加上該第三線圈之線圈匝數數目。
12. 依據前述申請專利範圍任一項的帶電粒子光學元件，其中至少該大致平面形基板之第一與第二表面，除了該(等)穿孔之外，均被一第一疊層電性絕緣材料及一第二疊層導電材料所大致覆蓋，其中該第一疊層係夾置於該第二疊層與該大致平面形基板之間。
13. 依據申請專利範圍第12項的帶電粒子光學元件，其中該(等)穿孔包含一內側周邊，其中該內側周邊大致被一層導電材料所覆蓋。
14. 依據申請專利範圍第12項或第13項的帶電粒子光學元件，其中該平面形基板包含一外側周邊，其中該外側周邊大致被一層導電材料所覆蓋。
15. 依據申請專利範圍第12至14項的帶電粒子光學元件，其中該第二疊層包含一鉬層，該鉬層被配置於該第二疊層背對該大致平面形基板之一側。
16. 依據前述申請專利範圍任一項的帶電粒子光學元件，其中該帶電粒子光學元件包含一第二電磁偏轉器，該第二電磁偏轉器大致係該第一電磁偏轉器之一複件，且被配置於距該第一電磁偏轉器一距離處，特別是在沿著該軌跡之一方向上，其中該第二電磁偏轉器之一或多個穿孔的其中一者與該第一電磁偏轉器之一或多個穿孔的其中一者成一直線。
17. 依據申請專利範圍第16項的帶電粒子光學元件，其中該第二電磁偏轉器相對於該第一電磁偏轉器被配置成使得該第二電磁偏轉器的至少第 一與第二線圈大致平行於該第一電磁偏轉器的第一與第二線圈延伸。
18. 依據申請專利範圍第16或17項的帶電粒子光學元件，其中該第二電磁偏轉器被配置及/或控制以在一大致相反於該第一電磁偏轉器之偏轉的方向上偏轉該一或多個小射束。
19. 依據前述申請專利範圍任一項的帶電粒子光學元件，其中該帶電粒子光學元件另包含一第一靜電偏轉器，該第一靜電偏轉器包含具有一大致均勻厚度之一第二大致平面形基板，其中該第二基板包含一或多個穿孔以讓該一或多個小射束通過，其中該一或多個穿孔進出該第二基板之一上側與一下側，其中位於每一穿孔處，該第二基板包含一第一及一第二電極，其被配置於穿孔的任一側之上以在該穿孔之中提供一電場，其中該第一靜電偏轉器被配置於距該第一電磁偏轉器一距離處，特別是在沿著該軌跡之一方向上，其中該第一靜電偏轉器之一或多個穿孔的其中至少一者與該第一電磁偏轉器之一或多個穿孔的其中一者成一直線。
20. 依據申請專利範圍第19項的帶電粒子光學元件，其中該第一靜電偏轉器相對於該第一電磁偏轉器被配置成使得該第一靜電偏轉器的至少第一與第二電極大致平行於該第一電磁偏轉器的第一與第二線圈延伸。
21. 依據申請專利範圍第19或20項的帶電粒子光學元件，其中該帶電粒子光學元件包含一第二靜電偏轉器，該第二靜電偏轉器大致係該第一靜電偏轉器之一複件，且被配置於距該第一靜電偏轉器一距離處，特別是在沿著該軌跡之一方向上，其中該第二靜電偏轉器之一或多個穿孔的至少其中一者與該第一靜電偏轉器之一或多個穿孔的其中一者成一直線。
22. 依據申請專利範圍第21項的帶電粒子光學元件，其中該第二靜電偏轉器相對於該第一靜電偏轉器被配置成使得該第二靜電偏轉器的至少第一與第二電極大致平行於該第一靜電偏轉器的第一與第二電極延伸。
23. 依據申請專利範圍第21或22項的帶電粒子光學元件，其中該第二靜電偏轉器被配置及/或控制以在一大致相反於該第一靜電偏轉器之偏轉的方向上偏轉該一或多個小射束。
24. 依據前述申請專利範圍任一項的帶電粒子光學元件，其中該帶電粒子光學元件包含一冷卻裝置，或者被裝載於一冷卻裝置之上。
25. 依據申請專利範圍第24項的帶電粒子光學元件，其中該冷卻裝置包含具有一大致均勻厚度之一第三大致平面形基板，其中該第三基板包含一或多個穿孔以讓該一或多個小射束通過，其中該一或多個穿孔進出該第三基板之一上側與一下側，其中該第三基板具備一冷卻流體之流動通道，該等流動通道被配置成毗鄰該一或多個穿孔，其中該冷卻配置之一或多個穿孔的其中至少一者與該第一電磁偏轉器之一或多個穿孔的其中一者成一直線。
26. 一種帶電粒子多重小射束曝光系統，以使用複數帶電粒子小射束曝光一靶材，其中該系統包含：一小射束產生器，用以產生該複數帶電粒子小射束；一小射束投射器，用以將該複數帶電粒子小射束中的一或多者投射至該靶材的一表面之上，其中該小射束投射器包含依據前述申請專利範圍任一項之一帶電粒子光學元件。
27. 依據申請專利範圍第26項之帶電粒子多重小射束曝光系統，其中該系統另包含一小射束調變器，用於圖案化該等小射束以形成經過調變之小射束，且其中該小射束投射器被配置成用以將該等經過調變之小射束投射至該靶材的該表面之上。
28. 依據申請專利範圍第26或27項之帶電粒子多重小射束曝光系統，其中該系統係一微影系統或一顯微系統。
29. 一種用於操控依據申請專利範圍第26至28項之帶電粒子多重小射束曝光系統中之一或多個帶電粒子小射束之軌跡的方法，其中該方法之步驟包含：導引一電流通過該第一與第二線圈以在該穿孔內部提供一磁場，其將穿過該穿孔之一或多個小射束往一大致垂直於該磁場之方向偏轉。