ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001] Изобретение в основном относится к пакету электродов, к генератору пучков заряженных частиц и к системе литографии пучками заряженных частиц.
Кроме того, изобретение относится к электроду для использования в пакете электродов.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] В полупроводниковой промышленности имеется постоянно растущая потребность в изготовлении более компактных структур с высокой точностью и надежностью. Литография является важнейшей частью такого процесса изготовления. В системе безмасочной литографии элементарные пучки заряженных частиц могут использоваться для того, чтобы переносить рисунок на целевой объект. Элементарные пучки могут быть индивидуально управляемыми, чтобы получать требуемый рисунок.
[0003] Для обеспечения коммерческой целесообразности системы литографии пучками заряженных частиц должны иметь возможность удовлетворять серьезным требованиям по существенной выработке полупроводниковых пластин и строгим пределам допустимой ошибки. Более высокая выработка может быть получена посредством использования большего числа элементарных пучков и в силу этого большего тока.
[0004] Тем не менее, обработка большего числа элементарных пучков приводит к потребности в большем числе схем управления. Схемы функционального управления могут вызывать нагрев в системе литографии. Кроме того, увеличение тока приводит к большему числу заряженных частиц, которые взаимодействуют с компонентами в системе литографии. Столкновения между заряженными частицами и системными компонентами в системе литографии могут вызывать значительный нагрев соответствующих компонентов. Результирующий нагрев компонентов управления пучком может приводить к температурным деформациям, что снижает точность процесса литографии.
[0005] Использование большого числа элементарных пучков дополнительно повышает риск недопустимой неточности вследствие межчастичных взаимодействий между элементарными пучками (например, кулоновых взаимодействий).
[0006] Эффекты межчастичных взаимодействий могут быть уменьшены посредством сокращения пути между источником и целевым объектом для частиц. Сокращение пути может быть достигнуто посредством использования более сильных электрических полей для управления заряженными частицами, что требует приложения больших разностей электрических потенциалов между различными электродами в системе литографии пучками заряженных частиц.
[0007] В присутствии более сильных электрических полей механические смещения в источнике частиц, полевых электродах и других элементах управления пучком (например, смещение, получающееся в результате механических резонансов) оказывают большее влияние на точность поля и, следовательно, на точность обработки пучков.
[0008] Кроме того, при более сильных электрических полях, все временные изменения геометрической конфигурации элементов управления пучком повышают риск электрического разряда, что может иметь негативные последствия для структурной целостности и достижимой точности системы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0009] Было бы желательным предоставить генератор пучков заряженных частиц и систему литографии, а также их компоненты, которые позволяют использовать большое число элементарных пучков заряженных частиц при обеспечении высокой механической устойчивости даже в условиях сильных электрических полей.
[0010] Следовательно, согласно первому аспекту предусмотрен пакет электродов, содержащий: множество уложенных стопой электродов для управления пучком заряженных частиц вдоль оптической оси, при этом каждый электрод содержит тело электрода с апертурой электрода, чтобы делать возможным прохождение пучка заряженных частиц, при этом тела электродов взаимно разнесены вдоль осевого направления, которое является практически параллельным оптической оси, и при этом апертуры электродов коаксиально совмещены вдоль оптической оси, и дистанцирующие структуры, по существу состоящие из электроизоляционного материала и размещенные между каждой парой соседних электродов для позиционирования электродов на заранее заданных взаимных расстояниях вдоль осевого направления. Каждый из первого электрода и второго электрода (71-80) содержит тело электрода с одной или более опорных частей. Каждая опорная часть выполнена с возможностью размещения по меньшей мере одной дистанцирующей структуры. Пакет электродов сформирован с по меньшей мере одним зажимным элементом, который выполнен с возможностью скрепления соответствующих опорных частей первого и второго электродов с по меньшей мере одной дистанцирующей структурой, расположенной между ними.
[0011] Цилиндрические координаты используются в данном документе, чтобы описывать пространственные соотношения генератора пучков заряженных частиц. Макроскопическое направление потока заряженных частиц называется "осевым направлением" Z'. Термин "выше по потоку" используется в данном документе, чтобы обозначать направление, противоположное потоку заряженных частиц. С другой стороны, термин "ниже по потоку" используется в данном документе, чтобы обозначать направление вместе с потоком заряженных частиц. В текущем примере, термины "выше по потоку" и "ниже по потоку" соответствуют отрицательному осевому направлению Z и положительному осевому направлению Z, соответственно. Центр тяжести (т.е. средняя позиция) распределения плотности потока частиц в пучке, перпендикулярный осевому направлению Z, задает так называемую "оптическую ось" A. "Радиальное направление" R соответствует любому направлению в секущей плоскости, которое ориентировано радиально от оптической оси A. "Угловое направление" ориентировано вдоль (бесконечно малого) угла поворота радиальной позиции в секущей плоскости.
[0012] Согласно варианту осуществления тело первого электрода и/или второго электрода имеет дисковую форму или сплющенную кольцевую форму.
[0013] Согласно варианту осуществления по меньшей мере один из первого и второго электродов содержит три опорных части вдоль радиально наружного периметра тела электрода, и три опорных части совместно удерживают на себе вес тела электрода.
[0014] Согласно варианту осуществления, опорные части являются достаточно жесткими, чтобы предотвращать отклонение опорных частей относительно тела электрода вдоль осевого направления.
[0015] Согласно варианту осуществления опорные части соседних электродов и размещенных между ними дистанцирующих структур аксиально совмещены, чтобы образовать опорный столбик параллельно осевому направлению.
[0016] Согласно дополнительному варианту осуществления каждый опорный столбик соединен с соответствующим зажимным элементом для скрепления опорных частей и размещенных между ними дистанцирующих структур.
[0017] Зажимные элементы для соответствующих опорных столбиков обеспечивают эффективный разъемный крепежный механизм для сборки и разборки пакета электродов коллиматора и дистанцирующих структур, обеспечивая возможность быстрой замены и/или повторного позиционирования каждой части при необходимости.
[0018] Согласно варианту осуществления опорная часть соединена радиально подвижным способом с телом соответствующего электрода посредством поддерживающего электрод элемента.
[0019] Согласно дополнительному варианту осуществления поддерживающий электрод элемент предоставлен вдоль наружного периметра электрода, образуя посредством этого пространство для теплового расширения между опорной частью электрода и внешним периметром электрода.
[0020] Согласно варианту осуществления поддерживающий электрод элемент содержит подвижный удлиненный держатель, который соединен на первом конце с внешним периметром электрода и соединен посредством второго конца с соответствующей опорной частью электрода.
[0021] Согласно дополнительному варианту осуществления подвижный удлиненный держатель имеет гибкое сужение держателя, которое делает возможным отклонение соответствующей опорной части электрода относительно тела электрода в радиально-угловой плоскости при предотвращении отклонения соответствующей опорной части электрода относительно тела электрода в осевом направлении.
[0022] Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления гибкое сужение держателя включено в по меньшей мере одну концевую часть подвижного удлиненного держателя.
[0023] Согласно варианту осуществления подвижный удлиненный держатель простирается практически вдоль углового направления, а пространство для теплового расширения принимает форму прорези, которая простирается практически вдоль углового направления.
[0024] Согласно варианту осуществления опорные части и дистанцирующие структуры соответствующего опорного столбика содержат аксиально совмещенные сквозные отверстия. Сквозные отверстия совместно образуют полость, которая вмещает соответствующий зажимной элемент, а зажимной элемент предварительно натянут, чтобы прикладывать сжимающую силу к опорному столбику параллельно осевому направлению.
[0025] Размещение зажимного элемента столбика в совмещенных сквозных отверстиях в опорной частях и дистанцирующих структурах дает в результате прочный зажимной механизм, который эффективно удерживает опорные части и дистанцирующие структуры аксиально совмещенными и гарантирует, что ширина столбика в радиально-угловой плоскости остается относительно небольшой (что позволяет повышать эффективность откачки во время удаления молекул из полости, образованной в пакете коллиматора).
[0026] Согласно дополнительному варианту осуществления внутренний диаметр сквозного отверстия в опорной части и/или дистанцирующей структуре существенно больше внешнего диаметра зажимного элемента.
[0027] Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления разность во внутреннем диаметре сквозного отверстия и внешнем диаметре зажимного элемента оставляет открытой радиальную полость для обеспечения электрической изоляции между зажимным элементом, с одной стороны, и опорной частью и/или дистанцирующей структурой, с другой стороны.
[0028] Согласно варианту осуществления при наблюдении вдоль осевого направления толщина тела первого электрода и/или второго электрода имеет порядок величины межэлектродного расстояния между первым электродом и вторым электродом.
[0029] Согласно второму аспекту и в соответствии с эффектами и преимуществами описанными в данном документе выше, предусмотрен генератор пучков заряженных частиц, содержащий: источник пучков для генерирования пучка заряженных частиц вдоль оптической оси; и пакет электродов с опорной системой пакета согласно первому аспекту. Первый электрод предоставлен на находящемся выше по потоку конце пакета электродов, а источник пучков предоставлен выше по потоку от первого электрода. Источник пучков и апертуры электродов коаксиально совмещены вдоль оптической оси.
[0030] Согласно варианту осуществления генератор пучков заряженных частиц выполнен с возможностью работы в качестве коллиматора пучков частиц. В частности, генератор пучков заряженных частиц может быть выполнен с возможностью приложения разности электрических потенциалов между первым электродом и вторым электродом и дополнительной разности электрических потенциалов между вторым электродом и третьим электродом. Упомянутая дополнительная разность электрических потенциалов превышает упомянутую разность электрических потенциалов.
[0031] Согласно дополнительному варианту осуществления по меньшей мере третий электрод снабжен охлаждающим каналом для пропускания охлаждающей жидкости.
[0032] Согласно варианту осуществления генератор пучков заряженных частиц содержит вакуумную камеру генератора для размещения пакета электродов. Вакуумная камера генератора содержит апертуры камеры, выполненные с возможностью проходить через выступающие опорные части опорной системы пакета, с тем чтобы позволять выступающим опорным частям устанавливать отдельное опорное соединение за пределами вакуумной камеры генератора и относительно внешней базовой рамки. Генератор пучков заряженных частиц содержит уплотнительные прокладки, при этом каждая уплотнительная прокладка выполнена с возможностью герметизировать полость между соответствующей апертурой камеры и соответствующей выступающей опорной частью.
[0033] Согласно варианту осуществления генератор пучков заряженных частиц сформирован в виде модуля генератора пучков. Вакуумная камера генератора пучков выполнена с возможностью вставляться, закрепляться и выниматься из несущей, предоставленной в вакуумной камере системы литографии пучками заряженных частиц.
[0034] Согласно варианту осуществления генератор пучков заряженных частиц содержит: камеру источника, расположенную на находящемся выше по потоку конце пакета электродов и выполненную с возможностью размещения источника пучков внутри нее, и опорных элементов камеры источника, чтобы непосредственной служить опорой камеры источника на опорной системе пакета.
[0035] Опорные элементы камеры источника делают возможным, чтобы камера источника опиралась на внешнюю базовую рамку посредством опорной структуры пакета, в то же время избегая прямого механического соединения между камерой источника и пакетом электродов. Эта опорная конфигурация может преимущественно уменьшать эффекты наведенных давлением деформаций в камере источника на совмещение пакета коллиматора. С другой стороны, опорная конфигурация может преимущественно уменьшать эффекты термически наведенных деформаций пакета электродов на геометрию камеры источника.
[0036] Согласно третьему аспекту и в соответствии с эффектами и преимуществами, описанными в данном документе выше, предусмотрена система литографии пучками заряженных частиц для обработки целевого объекта. Система содержит: вакуумную камеру, заключающую в себе несущую рамку; и генератор пучков заряженных частиц согласно второму аспекту изобретения. Генератор пучков размещен в несущей рамке. Пакет электродов содержит три опорных элемента пакета. Каждый опорный элемент соединен со средней областью пакета электродов на первом конце и с несущей рамкой на втором конце, так чтобы служить опорой пакета электродов на несущей рамке.
[0037] Согласно четвертому аспекту и в соответствии с эффектами и преимуществами, описанными в данном документе выше, предусмотрен электрод, выполненный с возможностью использования в генераторе пучков заряженных частиц. Электрод содержит кольцеобразное тело электрода, снабженное верхней поверхность и нижнюю поверхность. Нижняя поверхность и верхняя поверхность соединены между собой через боковую поверхность и образуют внешний периметр электрода. Электрод имеет три опорных части вдоль периметра электрода. Каждая опорная часть выполнена с возможностью размещения по меньшей мере одной дистанцирующей структуры.
[0038] Согласно варианту осуществления электрод содержит три радиально подвижных поддерживающих электрод держателя вдоль внешнего периметра электрода. Каждый поддерживающий электрод держатель соединяет внешний периметр электрода с соответствующей опорной частью электрода, образуя посредством этого пространство для теплового расширения между опорной частью электрода и внешним периметром электрода.
[0039] Согласно дополнительному варианту осуществления поддерживающий электрод держатель содержит радиально удлиненное тело, которое соединено на одном конце с внешним периметром электрода и соединено посредством противоположного конца с опорной частью электрода. Удлиненное тело простирается практически вдоль в угловом направлении, а пространство для теплового расширения принимает форму прорези, которая также простирается практически вдоль углового направления.
[0040] Согласно варианту осуществления электрод содержит монолитное тело электрода. Тело электрода предпочтительно изготовлено из литого металла. Более предпочтительно, литой металл тела электрода по существу состоит из алюминия.
[0041] Алюминий является легким материалом (который упрощает конструирование и удобство обслуживания пакета коллиматора), имеет хорошую электрическую проводимость и немагнитные свойства (что является предпочтительным в применениях для управления пучком заряженных частиц) и имеет хорошую теплопроводность (что помогает в рассеивании тепловой энергии, обусловленной рассеянием и столкновениями заряженных частиц).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0042] Варианты осуществления далее описываются только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые схематичные чертежи, на которых соответствующие ссылочные обозначения указывают соответствующие части и на которых:
[0043] Фиг. 1 схематично показывает вид в перспективе системы литографии пучками заряженных частиц согласно варианту осуществления;
[0044] Фиг. 2 представляет фронтальный вид вакуумной камеры системы литографии пучками заряженных частиц согласно варианту осуществления;
[0045] Фиг. 3 показывает схематичный вид сбоку генератора пучков согласно варианту осуществления;
[0046] Фиг. 4 показывает вид в перспективе пакета электродов коллиматора согласно варианту осуществления;
[0047] Фиг. 5 показывает вид в перспективе электрода коллиматора согласно варианту осуществления;
[0048] Фиг. 6 показывает схематичный вид сбоку в поперечном разрезе пакета электродов коллиматора согласно варианту осуществления.
[0049] Фиг. 7a-7d показывают виды сверху и сбоку в поперечном сечении электродов коллиматора согласно вариантам осуществления;
[0050] Фиг. 8 показывает подробный вид сверху генератора пучков согласно варианту осуществления;
[0051] Фиг. 9-11 показывают виды в перспективе генератора пучков согласно другому варианту осуществления;
[0052] Фиг. 12 показывает вид сбоку в поперечном сечении нижней части генератора пучков согласно варианту осуществления;
[0053] Фиг. 13 показывает вид сбоку в поперечном сечении опорного столбика в пакете электродов коллиматора согласно варианту осуществления;
[0054] Фиг. 14 показывает вид сбоку в поперечном сечении охлаждающих каналов в пакете электродов коллиматора согласно варианту осуществления, и
[0055] Фиг. 15 показывает опорную систему в пакете электродов коллиматора согласно другому варианту осуществления.
[0056] Чертежи предназначены только в качестве иллюстрации и не служат в качестве ограничения объема защиты, установленного посредством формулы изобретения.
ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0057] Ниже приводится описание конкретных вариантов осуществления изобретения, приведенных только в качестве примера и со ссылкой на чертежи.
Система литографии
[0058] Фиг. 1 схематично показывает вид в перспективе машины для обработки целевых объектов, к примеру, системы 10 литографии. Такая система 10 литографии выполнена с возможностью литографической обработки полупроводникового целевого объекта 31 (например, создания структур на покрытой резистом полупроводниковой подложке). Система 10 литографии содержит (с нижней стороны) вакуумную камеру 30 для размещения столбика 46 для проецирования и (с верхней стороны, т.е. позиционированной выше вакуумной камеры 30) кожух 12 для размещения электронного оборудования 22.
[0059] Кожух 12 содержит закрываемый корпус, образованный посредством стеновых панелей и снабженный на передней стороне отверстием 14 для предоставления доступа к внутренней части кожуха 12. Две дверцы 15 предоставлены для закрытия отверстия 14. Стенки и дверцы образуют кубоидную форму, которая может быть закрыта с герметизацией, с тем чтобы предотвратить поступление воздуха в кожух 12. Кожух 12 заключает в себе поперечно разнесенные стойки 18, удерживающие на себе полки 20 для размещения электронного оборудования 22. На верхней стороне 32 вакуумная камера 30 снабжена утопленной секцией, которая содержит разделительную стенку 35 с портами 36 доступа для подведения каналов/кабелей 26, исходящих от столбика 46 для проецирования пучков в вакуумной камере 30, к электронному оборудованию 22 в кожухе 12.
[0060] Вакуумная камера 30 выполнена с возможностью размещения целевого объекта 31 и столбика 46 для проецирования. Вакуумная камера 30 содержит вакуумный корпус 39 (наружный слой), который выполнен с возможностью сохранять условия вакуума в его внутренней части (типично 10-3 бар или ниже). В вакуумном корпусе 39 предусмотрен поддерживающий корпус 40 (промежуточный слой) и несущий корпус 41 с несущей рамкой 42 (крайняя внутренняя область). Столбик 46 для проецирования опирается на несущую рамку 42 внутри несущего корпуса 41. Столбик 46 для проецирования выполнен с возможностью генерации и управления несколькими элементарными пучками 47 обработки, которые используются для обработки целевого объекта 31. Столбик 46 для проецирования может содержать различные оптические элементы. Примерные элементы могут быть следующими: апертурная матрица для формирования множества элементарных пучков из пучка заряженных частиц, модулятор элементарных пучков для формирования рисунка элементарных пучков, чтобы формировать модулированные элементарные пучки, и проектор элементарных пучков для проецирования модулированных элементарных пучков на поверхность целевого объекта 31.
[0061] Фиг. 2 показывает упрощенный схематичный чертеж варианта осуществления системы 10 литографии пучками заряженных частиц. Такие системы литографии описываются, например, в патентах США № 6897458, 6958804, 7019908, 7084414, 7129502, 8089056 и 8254484, в публикациях заявок на патент США № 2007/0064213, 2009/0261267, US 2011/0073782, US 2011/0079739 и US 2012/0091358, которые принадлежат автору настоящего изобретения и во всей полноте включены в данный документ по ссылке.
[0062] Фиг. 2 представляет фронтальный вид вакуумной камеры 30 системы 10 для обработки целевых объектов. Столбик 46 для проецирования с генератором 50 пучков заряженных частиц размещен в несущей рамке 42 внутри вакуумной камеры 30. Генератор 50 пучков заряженных частиц сформирован в виде модуля генератора пучков, который может вставляться и выниматься из несущей рамки 42 в вакуумной камере 30 системы 10 литографии пучками заряженных частиц. Несущий корпус 41 и несущая рамка 42 подвижно подвешены в поддерживающем корпусе 40 посредством подвесных элементов 44 (например, пластинчатых пружин), которые соединяются с подвесным основанием 43, которое, в свою очередь, подвижно соединяется с несущим корпусом 41 посредством множества жестких, но поперечно шарнирных подвесных стержней 45.
[0063] Пучок 54 заряженных частиц формируется посредством генератора 50 пучков заряженных частиц и затем управляется посредством различных оптических элементов, предоставленных в столбике 46 для проецирования.
[0064] Термин "преломление" используется в данном документе, чтобы, в общем, указывать действие отклонения частей пучка. Термин "коллимация" используется в данном документе, чтобы указывать на действие по получению более параллельных различных частей пучка.
Первый вариант осуществления генератора пучков
[0065] Фиг. 3 показывает схематичный вид в поперечном сечении модуля 50 генератора пучков согласно варианту осуществления. Вид в поперечном сечении задается в осерадиальной плоскости, т.е. плоскости, которая охватывается посредством осевого направления Z и радиального направления R.
[0066] На фиг. 3 показана камера 51 генератора пучков, которая заключает в себе элементы, компоненты и/или модули, которые составляют генератор 50 пучков. Генератор 50 пучков содержит источник 52 пучков заряженных частиц, пакет 70 коллиматора и вакуумные насосы 122, 123 для создания вакуума в камере 51 генератора пучков (показан только вакуумный насос 122).
[0067] Источник 52 пучков размещен в вакуумной камере 53 источника пучков, которая, в свою очередь, расположена в камере 51 генератора пучков. Источник 52 пучков крепится к верхней стороне пакета 70 коллиматора и выполнен с возможностью генерировать пучок 54 заряженных частиц вдоль оптической оси A. Камера 53 источника пучков заключает в себе блоки 120 вакуумных насосов источника, которые дают возможность локального создания сверхнизкого вакуума около источника 52 пучков, чтобы повышать его эффективность выпуска излучения и продлевать его эффективное время жизни излучения.
[0068] Пучок 54 заряженных частиц, сгенерированный посредством источника 52 заряженных частиц, может первоначально иметь свойства расхождения радиально наружу при прохождении вдоль оптической оси A. Пакет 70 электродов коллиматора затем может служить для того, чтобы избирательно преломлять части пучка 54 заряженных частиц, коллимируя посредством этого пучок, т.е. делая так, чтобы различные части распределения пучка проходили ниже по потоку с большей колинеарностью вдоль оптической оси A.
[0069] Пакет 70 коллиматора содержит аксиально размещенный пакет (т.е. последовательность) электродов 71-80 коллиматора, которые взаимно смещены вдоль осевого направления Z посредством дистанцирующих структур 89, которые изготовлены из электроизоляционного материала. Электроды 71-80 коллиматора сформированы посредством плоских кольцеобразных тел 81, каждое из которых содержит апертуру 82 электрода. В показанном варианте осуществления кольцеобразные тела 81 смещены через равные расстояния Hd вдоль оптической оси A, а апертуры электродов 82 коаксиально совмещены вдоль оптической оси A. Тела 81 электродов предпочтительно изготовлены из электропроводящего и механически жесткого материала. Достаточная электропроводность обеспечивает простое приложение гомогенно распределенного электрического заряда к каждой соответствующей поверхности электродов 71-80 коллиматора. Достаточная механическая жесткость позволяет электродам 71-80 коллиматора сохранять фиксированную пространственную конфигурацию и, следовательно, поддерживать устойчивые разности электрических потенциалов во время генерирования пучка 54 частиц. Предпочтительно, электроды 71-80 изготовлены из алюминия. Алюминий является легким материалом с хорошей электрической проводимостью и немагнитными свойствами, который дополнительно предоставляет достаточную теплопроводность для рассеивания тепловой энергии, которая накапливается во время генерирования пучков заряженных частиц.
[0070] Формирование множества электродов 71-80 коллиматора и дистанцирующих структур 89 в коаксиально совмещенном пакете 70 электродов позволяет оптимизировать распределение электрического поля в пакете 70 коллиматора в различных позициях вдоль оптической оси A. Использование множества отделенных электродов 71-80 коллиматора обеспечивает относительно легкую конструкцию.
[0071] Толщины H1, H5, He электродов 71-80 коллиматора вдоль вертикального направления Z могут быть достаточными, чтобы вместить канал 105 для жидкости внутри соответствующих тел 81 электродов, при обеспечении достаточной структурной целостности тела 81 электрода во время генерирования пучков даже при значительных термических механических напряжениях.
[0072] Самый верхний электрод 71 коллиматора в пакете 70 коллиматора (т.е. электрод 71 коллиматора, который первым встречается и проходится пучком 54 заряженных частиц, находящимся выше по потоку от пакета 70) содержит расходящуюся искривленную апертуру. Последний электрод 80 коллиматора в пакете 70 коллиматора (т.е. находящийся ниже по потоку вдоль оптической оси A электрод коллиматора, который пучок 54 заряженных частиц проходит последним) имеет относительно небольшую внутреннюю толщину H10. Свойства электродов пакета пояснены подробнее со ссылкой на фиг. 6.
[0073] Электроды 71-80 коллиматора разнесены относительно друг друга посредством электроизоляционных дистанцирующих структур 89. Дистанцирующие структуры 89 задают минимальное расстояние Hd между электродами 71-80, которое предотвращает возникновение электрического разряда между соседними электродами, даже при относительно больших разностях электрических потенциалов, которые должны прикладываться между электродами во время генерирования пучков (разностях потенциалов порядка киловольт на миллиметр).
[0074] Дистанцирующие структуры 89 изготовлены из электроизоляционного материала, который также имеет высокое сопротивление механическому сжатию, чтобы поддерживать расстояния между электродами фиксированными и исключать электрическое соединение электродов (т.е. появление электрически эквипотенциальных поверхностей). Дистанцирующие структуры 89, например, могут быть изготовлены из керамики. Предпочтительно, каждая дистанцирующая структура 89 предоставлена между парой соседних электродов коллиматора. Три таких дистанцирующих структуры 89 предоставлены между каждой парой соседних электродов коллиматора, чтобы обеспечить две устойчивые плоскости опоры на 3 точки, т.е. по одной для каждого соседнего электрода коллиматора, при поддержании четко заданного межэлектродного расстояния Hd.
[0075] Пакет 70 коллиматора подвешен в камере 51 генератора пучков посредством опорных выступов 92b и опорных ножек 93, которые окружают пакет 70 с трех сторон. Опорные ножки 93 используются для того, чтобы зафиксировать пакет 70 коллиматора относительно внешней базовой рамки (например, несущей рамки 42).
[0076] Варианты осуществления охлаждающей конструкции (например, содержащего элементы 110-114 и 116-119) описываются в данном документе ниже, в сочетании с фиг. 7a-7d.
Первый вариант осуществления пакета электродов коллиматора
[0077] Фиг. 4 показывает вид в перспективе пакета 70 электродов коллиматора согласно варианту осуществления. Этот вариант осуществления содержит десять электродов 71-80 коллиматора для придания формы пучку 54 электронов, распространяющемуся вдоль оптической оси A в осевом направлении Z.
[0078] Первый электрод 71 коллиматора содержит элементы сцепления с источником для фиксации источника 52 пучков заряженных частиц к первому электроду 71 коллиматора на его верхней стороне и элементы совмещения источника для совмещения оптической оси A сгенерированного пучка 54 заряженных частиц с осевой линией апертур коллиматора.
[0079] Каждый из выбранных электродов 71-74, 76-80 коллиматора содержит три опорных части 86 вдоль внешнего периметра электрода. Каждая опорная часть 86 размещает дистанцирующую структуру 89 на одной стороне и возможно другую дистанцирующую структуру 89 на противоположной стороне. В этом варианте осуществления дистанцирующие структуры 89 сформированы посредством цилиндрических объектов с плоскими торцевыми поверхностями, которые служат опорой или опираются посредством опорных частей 86 электродов. Цилиндрические дистанцирующие структуры 89 с однородными диаметрами просто изготавливать в больших объемах, что упрощает конструирование и техническое обслуживание пакета 70 коллиматора. Помимо этого, скругленная форма цилиндрических дистанцирующих структур 89 помогает уменьшать возмущающее влияние дистанцирующих структур на электрическое поле в пакете 70 электродов коллиматора. Конструирование пакета 70 коллиматора дополнительно упрощено и стандартизировано посредством изготовления дистанцирующих структур 89 с универсальной заранее заданной высотой Hs прокладки. Это позволяет всем электродам 71-80 коллиматора быть эффективно совмещенными и разнесенными на равные заранее заданные взаимные расстояния Hd вдоль осевого направления Z.
[0080] В показанном варианте осуществления три из таких электроизоляционных цилиндрических дистанцирующих структур 89 размещены между каждой соседней парой электродов. Три дистанцирующих структуры 89 формируют в радиальном и угловом направлении равномерно разнесенную треногу, т.е. каждая дистанцирующая структура 89 расположена на равном радиальном расстоянии от оптической оси A, и три дистанцирующих структуры 89 взаимно разнесены под углами на 180° вокруг оптической оси A. Результирующая опора на три точки дает возможность стабильного переноса электродов коллиматора вдоль их соответствующих секущих плоскостей и дает возможность совмещения электродов с высокой точностью (типично с максимальной ошибкой совмещения ниже 10 микрометров). Равное радиальное и/или угловое разнесение не важно, но дает в результате предпочтительную прочную конструкцию, которая упрощает точное совмещение коллиматора.
[0081] Опорные части 86 электродов для соседних электродов коллиматора и размещенные между ними дистанцирующие структуры 89 аксиально совмещены, чтобы образовать опорные столбики 90, направленные параллельно осевому направлению Z. Три опорных столбика 90 образованы в этом варианте осуществления.
[0082] Каждый опорный столбик 90 снабжен зажимными элементами 91a, 91b для скрепления опорных частей 86 и размещенных между ними дистанцирующих структур 89. Поперечины 91a предоставлены на осевых оконечностях опорных столбиков 90. Поперечины 91a стягиваются между собой вдоль осевого направления Z посредством двух предварительно натянутых стержней 91b, которые соединяют поперечины 91a на концах стержня. Зажимные элементы 91a, 91b изготовлены из жесткого материала, который имеет достаточную прочность на растяжение, чтобы обеспечивать прочный зажимной механизм, с помощью которого электроды 71-80 коллиматора и дистанцирующие структуры 89 могут аксиально сжиматься во взаимно фиксированные позиции. Каждый предварительно натянутый стержень 91b может быть снабжен сужением 91c, чтобы компенсировать дифференциальное тепловое расширение между пакетом 70 коллиматора и соответствующим предварительно натянутым стержнем 91b. Зажимные элементы 91a, 91b предпочтительно изготовлены из немагнитного материала, с тем чтобы исключать генерирование возмущающих реакций поля на магнитные поля, сгенерированные посредством пучка 54 заряженных частиц. С учетом вышеизложенного, зажимные элементы 91a, 91b предпочтительно изготовлены из титана.
[0083] Пакет 70 электродов коллиматора содержит три опорные ножки 93 пакета. Каждая опорная ножка соединена со средней областью 75a пакета 70 коллиматора. Опорные ножки 93 действуют совместно, чтобы служить опорой пакета 70 коллиматора относительно внешней базовой рамки. Внешняя базовая рамка, например, может быть несущей рамкой 42, подвешенной в вакуумной камере 30 системы 10 литографии пучками заряженных частиц, показанной на фиг. 1.
[0084] Во время генерирования пучков механические резонансы могут быть наведены в пакете 70 коллиматора от внешних источников (например, из колебаний пола, которые достигают пакета 70 коллиматора через несущую рамку 42, и из флуктуаций потока, возникающих в охлаждающей жидкости, которая прокачивается через охлаждающие каналы 105 в электродах 71-80 коллиматора). Благодаря опиранию пакета 70 коллиматора через соединения опорных ножек 93 со средней областью 75a уменьшаются длины и веса частей пакета, которые участвуют в наведенных механических резонансах.
[0085] Наведенные механические резонансы могут относиться к прямолинейному движению, к вращательному движению либо и к тому, и к другому. Посредством уменьшения эффективных длин пакета повышается коэффициент линейной жесткости для отклонений, перпендикулярных осевому направлению Z, поскольку более короткие столбики 90 создают более жесткие столбики. Более жесткие столбики уменьшают ответное поперечное отклонение электродов 71-80 в пакете. При более жестких столбиках 90 электроды 71-80 должны вибрировать меньше относительно друг друга и, следовательно, вибрировать меньше относительно окружающей среды, что в конечном счете повышает точность проецирования пучков.
[0086] Кроме того, посредством зацепления пакета приблизительно наполовину в вертикальном центре массы пакета уменьшаются моменты инерции для пакета в целом и вокруг осей вращения в поперечной плоскости, что также уменьшает ответное вращательное отклонение пакета в целом на внешние наведенные более низкими частотами колебания крутящего момента.
[0087] В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, средняя область 75a пакета 70 коллиматора (т.е. вертикальный центр массы) выбирается с возможностью соответствовать среднему электроду 75 коллиматора пакета 70 коллиматора. Здесь, средний электрод 75 сформирован посредством пятого электрода 75 коллиматора при подсчете вниз по потоку от источника 52 (не показан на фиг. 4, но показан на фиг. 3). Предпочтение в данном случае для пятого электрода в качестве среднего электрода (в отличие, например, от шестого электрода 76) связано с дополнительными весами более толстого первого электрода 71 и источника 52 в пакете 70.
[0088] Средний электрод 75 коллиматора содержит тело 92a электрода, которое снабжено тремя опорными выступами 92b пакета вдоль внешнего периметра электрода. Радиально простирающиеся опорные выступы 92b пакета вдоль внешнего периметра среднего электрода 75 обеспечивают прочную опорную конструкцию, которая может быть легко изготовлена, например, через цельное литье среднего электрода 75. Тело 92a электрода и выступы 92b имеют достаточную механическую прочность, чтобы совместно выдерживать на себе общий веса W пакета 70 электродов коллиматора. Каждая опорная ножка 93 пакета соединена с соответствующим опорным выступом 92b пакета.
[0089] В альтернативных вариантах осуществления (не показаны) опорные ножки 93 могут зацепляться с дистанцирующими структурами 89 в опорных столбиках 90 (альтернативно или в дополнение к зацеплению среднего электрода 75 коллиматора), чтобы устанавливать сбалансированное опорное соединение с внешней базовой рамкой.
[0090] В варианте осуществления по фиг. 4 каждая опорная ножка 93 пакета содержит место соединения 94 ножки для соединения опорной ножки со средней областью 75a пакета (например, в опорном выступе 92b). Кроме того, каждая опорная ножка 93 пакета содержит основание 95 ножки для соединения опорной ножки 93 с внешней базовой рамкой. Около основания 95 ножки опорная ножка 93 пакета имеет треугольную опорную структуру с отдельными элементами 93a-93b ножки, направленными по меньшей мере частично вдоль противоположных угловых направлений. Элементы 93a-93b ножки могут быть изготовлены из механически жесткого, но электроизоляционного материала. Выше и ниже этих элементов 93a-93b ножки каждая опорная ножка 93 содержит две части 96a-96b для радиального отклонения для предоставления возможности месту соединения 94 ножки смещаться в радиальном направлении R относительно основания 95 ножки. В варианте осуществления по фиг. 4, части 96a-96b для радиального отклонения содержат балки с поперечным сечением, имеющим искривленный I-профиль, задающий гибкую узкую среднюю область. Каждая балка ориентирована практически перпендикулярно (локальному) радиальному направлению, позволяя посредством этого I-профилю сгибаться только в локальной радиально-осевой плоскости при сохранении механической жесткости в локальном угловом направлении. Разрешенные радиальные смещения между местами соединения 94 ножки и соответствующими основаниями 95 ножки, например, могут получаться в результате радиально-направленной температурной деформации средней области 75a пакета (например, среднего электрода 75) относительно оснований 95 ножки во время генерирования пучков. Средний электрод 75 коллиматора предположительно должен поддерживаться при относительно высоком положительном электрическом потенциале во время генерирования пучков, что должно приводить к большому числу вторичных/обратнорассеянных электронов, ударяющихся об этот средний электрод 75. Результирующий нагрев будет вызывать радиальное расширение электрода 75 коллиматора, в то время как внешняя базовая рамка не будет подвергаться такой тепловой деформации. Дифференциальная радиальная деформация может быть эффективно согласована посредством частей для радиального отклонения 96a, 96b и радиального наклона элементов 93a-93b ножки между этими частями 96a, 96b для отклонения.
[0091] В альтернативных вариантах осуществления (не показаны) опорной системе также может быть придана другая форма. Например, дополнительные сегменты ножки могут быть включены выше и/или ниже треугольных структур с элементами 93a-93b ножки, с тем чтобы сформировать, например, A-образные опорные ножки. Кроме того, части 96a-96b для радиального отклонения могут быть сформированы по-другому, например, иметь другой профиль поперечного сечения.
[0092] Согласно различным вариантам осуществления внешняя базовая рамка (например, несущая рамка 42) может служить опорой пакета 70 электродов в средней области 75a посредством опорных элементов 93, которые могут быть ориентированы в любом из осевого направления Z вниз (сжимающие механические напряжения, прикладываемые к опорным ножкам 93; показано на фиг. 4), осевого направления -Z вверх (механические напряжения при растяжении, прикладываемые к опорным элементам 93; не показаны), радиального направления R (механические напряжения при изгибе на опорных элементах 93; не показаны) или комбинаций вышеозначенного.
Электрод коллиматора
[0093] Фиг. 5 показывает вид в перспективе варианта осуществления промежуточного электрода 72-74, 76-79 коллиматора. Промежуточный электрод 72-74, 76-79 коллиматора сформирован посредством плоского тела 81 электрода, изготовленного из электропроводящего и механически жесткого материала, с апертурой 82 коллиматора, предоставленной в центре плоского тела 81. Апертура 82 коллиматора является практически круглой при наблюдении вдоль осевого направления Z и задает внутренний диаметр ∅ апертуры. Кроме того, круглая апертура 82 имеет скругленный (т.е. обрезанный с искривлением) периметр 82a апертуры при наблюдении в поперечном сечении вдоль углового направления Ф (т.е. в поперечном сечении в осерадиальной плоскости). Скругленный периметр 82a апертуры помогает избежать высоких локальных концентрации электрического поля вдоль периметра 82a апертуры. Скругленные периметры 82a апертуры могут иметь такую форму, чтобы исключать генерирование локальных напряженностей электрического поля выше 5 киловольт на миллиметр.
[0094] Электрод 71-80 коллиматора содержит три опорных части 86 вдоль внешнего периметра 85 электрода. Каждая опорная часть 86 выполнена с возможностью размещать одну дистанцирующую структуру 89 на одной стороне (например, для первого и последнего электродов 71, 80) или дистанцирующие структуры 89 на каждой стороне (например, для промежуточных электродов 72, 73, 74, 76, 77, 78, 79).
[0095] Дистанцирующие структуры 89 между электродами 71-80 коллиматора предпочтительно имеют равные высоты Hs вдоль осевого направления Z. Дистанцирующие структуры 89 с равной высотой упрощают стандартизацию изготовления для прокладок 89, а также для других структур, которые должны присоединяться между электродами коллиматора (например, промежуточных охлаждающих каналов, поясняемых ниже). Предпочтительно, высота Hs прокладки меньше одной трети кратчайшего радиального расстояния ΔR1 от периметра 82a апертуры коллиматора до поперечной поверхности близлежащей прокладки 89. Возмущения электрического поля в апертуре 82 коллиматора вследствие присутствия прокладочных структур 89 за счет этого уменьшаются до пренебрежимо малых уровней.
[0096] Электрод 71-80 коллиматора снабжен тремя поддерживающими электрод держателями 87 вдоль внешнего периметра 85 электрода у тела 81 электродной пластины. Три поддерживающих электрод держателя 87 предпочтительно распределены с равномерным разнесением вокруг внешнего периметра 85 электрода (через равные расстояния вдоль угловой координаты). Поддерживающие электрод держатели 87 немного выступают радиально вдоль внешнего периметра 85 и простираются практически вдоль углового направления Ф. Каждый поддерживающий электрод держатель 87 может содержать по меньшей мере одну жесткую часть 87a держателя, которая соединена на одном дистальном конце через гибкое сужение 87b держателя с внешним периметром 85 тела 81 электрода. Каждый поддерживающий электрод держатель 87 может быть соединен на противоположном дистальном конце с соответствующей опорной частью 86 электрода. Каждая опорная часть 86 электрода может быть сформирована посредством круглой платформы. Второе гибкое сужение 87c держателя может быть обеспечено между жесткой частью 87a держателя и опорной частью 86 электрода. Жесткая часть 87a держателя и гибкие сужения 87b-87c держателя предпочтительно имеют высоту вдоль осевого направления, которая является идентичной или по меньшей мере сравнимой с высотой соответствующего электрода коллиматора, с тем чтобы предоставлять достаточную механическую жесткость/прочность для поддержки электрода коллиматора в осевом направлении Z. Сужение, обеспеченное в каждом из гибких сужений 87b-87c держателя преимущественно задано в направлении в радиально-угловой плоскости и более предпочтительно направлено вдоль (локального) радиального направления R. В этом варианте осуществления гибкие сужения 87b-87c держателя эффективно формируют пластинчатые пружины, которые в основном дают возможность деформации и сгибания соответствующей опорной части 86 относительно тела 81 электрода в радиально-угловой плоскости при предотвращении сгибания соответствующей опорной части 86 электрода относительно тела 81 электрода в осевом направлении Z. Каждый поддерживающий электрод держатель 87 образует прорезь 88 для обеспечения теплового расширения между поддерживаемым телом 81 электрода и поддерживающим электрод держателем 87. Прорезь 88 для обеспечения теплового расширения также простирается в радиально-угловой плоскости и практически вдоль углового направления Ф.
[0097] Радиально подвижный держатель 87 с одним или более гибких сужений 87b-87c держателя, а также пространством 88 для теплового расширения позволяет телу 81 электрода деформироваться (расширяться/сжиматься) преимущественно в радиально-угловой плоскости, а более конкретно в радиальном направлении R, при поддержании опорных частей 86 аксиально совмещенными с соответствующими опорными частями 86 смежных электродов коллиматора. Предполагается, что во время использования пакета 70 электродов коллиматора, электроды 71-80 коллиматора будут поддерживаться при разных значениях электрического потенциала и принимать различные количества излучения (вторичных/обратнорассеянных) электронов и результирующей тепловой энергии. Подвижные держатели 87 и пространства 88 для расширения эффективно адаптируются к варьирующимся и различным термически наведенным радиальным деформациям электродов 71-80, возникающим во время генерирования и коллимации пучка 54 заряженных частиц, за счет чего опорные столбики 90 (см. фиг. 4) остаются взаимно совмещенными вдоль осевого направления Z.
[0098] Средний электрод 75 коллиматора и соседние промежуточные электроды коллиматора в варианте осуществления, показанном на фиг. 4, выполнены с возможностью подвергаться большим положительным электрическим потенциалам во время генерирования пучков. Кроме того, последний электрод 80 в пакете 70 выполнен с возможностью подвергаться значительному электрическому потенциалу (порядка от +0,5 до +1,5 киловольт). Результирующие значительные силы притяжения, которые любой из этих электродов должен прикладывать ко вторичным электронам и обратнорассеянным электронам, будут обуславливать значительное столкновение и абсорбцию электронов и, следовательно, значительное теплообразование. Например, радиальное расширение среднего электрода 75 коллиматора заставит электродные опорные столбики 90 перемещаться радиально наружу, что должно выталкивать опорные части 86 других электродов коллиматора наружу. Тем не менее, радиально подвижные поддерживающие держатели 87, предоставленные на оставшихся электродах коллиматора, будут адаптироваться к этому радиальному расширению, поддерживая посредством этого все электроды 71-80 коаксиально совмещенными.
Приложение электрических потенциалов
[0099] Фиг. 6 показывает схематичный вид сбоку в поперечном сечении пакета 70 электродов коллиматора согласно варианту осуществления. Пакет 70 электродов коллиматора содержит десять электродов 71-80 коллиматора, при этом пятый электрод 75 коллиматора представляет собой средний электрод коллиматора. Показанное поперечное сечение только схематично иллюстрирует несколько характерных размеров этого варианта осуществления пакета 70 электродов коллиматора. Множество конструктивных подробностей этого варианта осуществления опускаются для простоты (например, подробные формы апертур коллиматора, опорных частей электродов и дистанцирующих структур не показаны).
[00100] В общем, использование нескольких электродов 71-80 коллиматора, отделенных посредством дистанцирующих структур 89, с тем чтобы сформировать коаксиально размещенный пакет 70 электродов коллиматора, предоставляет возможность для оптимизации распределения электрического поля в пакете 70 коллиматора в различных позициях вдоль оптической оси A. Пошаговое варьирование разностей электрических потенциалов между по меньшей мере пятью соседними электродами коллиматора приводит к относительно плавно варьирующемуся распределению электрического поля вдоль осевого направления A. Пакет электродов, содержащий пять или более электродов коллиматора, позволяет генерировать распределение электрического поля, которое может иметь множество отрицательных минимумов электрического поля, а также множество положительных максимумов электрического поля, и, следовательно, дает в результате достаточные степени свободы для генерирования электрических полей, которые могут коллимировать пучок 54 заряженных частиц, а также уменьшать сферические аберрации в пучке 54 заряженных частиц. Нахождение предпочтительных характеристик пучка для конкретного варианта применения достигается легко с помощью пакета из множества электродов коллиматора через варьирование значений прикладываемого электрического потенциала.
[00101] Авторы изобретения отметили, что в одном конкретном варианте осуществления использование десяти электродов 71-80 коллиматора в пакете 70 коллиматора предоставляет хороший баланс между степенями свободы для создания относительно постепенного распределения электрического потенциала вдоль осевого направления Z, с одной стороны, и получения достаточного межэлектродного расстояния Hd для предоставления хорошей линии прямой видимости с вакуумными насосами 122, 123, достаточного охлаждения электродов и конструктивной простоты, с другой стороны.
[00102] В варианте осуществления пакета 70 электродов коллиматора, показанном на фиг. 6, толщины He промежуточных электродов для всех промежуточных электродов 72, 73, 74, 76, 77, 78, 79 коллиматора являются практически идентичными. Термин, "практически идентичный" в данном документе означает толщины He промежуточных электродов, которые имеют идентичное значение в пределах достижимых технологических допусков. Для электродов коллиматора, изготовленных из алюминия, толщина He промежуточного электрода может находиться в диапазоне от 10 миллиметров до 20 миллиметров, предпочтительно в диапазоне от 12 миллиметров до 15 миллиметров и более предпочтительно равна 13,6 миллиметрам. Использование промежуточных электродов равной толщины дает возможность серийного производства тел электродов и упрощает сборку промежуточных электродов коллиматора в пакет коллиматора. В альтернативных вариантах осуществления все электроды могут иметь идентичные толщины. В еще одних других вариантах осуществления некоторые или все толщины электродов могут отличаться.
[00103] Самый верхний электрод 71 коллиматора в пакете 70 коллиматора (т.е. электрод 71 коллиматора, который первым встречается и проходится пучком 54 заряженных частиц, находящимся выше по потоку от пакета 70 и вдоль оптической оси A) содержит меньший верхний диаметр ∅1 апертуры, за которым следует отверстие 71a расходящейся искривленной апертуры. Небольшой верхний диаметр ∅1 апертуры и отверстие 71a искривленной апертуры позволяют пучку 54 заряженных частиц, сгенерированному посредством источника 52 пучков, подвергаться постепенному изменению электрического поля. Толщина H1 первого электрода для первого электрода 71 коллиматора находится в диапазоне, заданном посредством 1,5·He≤H1≤2,5·He. Первый электрод 71 коллиматора, имеющий толщину в конкретном диапазоне, позволяет находящемуся выше по потоку концу (т.е. вершине) пакета 70 коллиматора иметь плавный переход от относительно небольшой апертуры источника пучков к относительно большим апертурам коллиматора и позволяет первому электроду иметь достаточную прочность, чтобы непосредственно держать вес источника 52 пучков, который смонтирован на нем. Термин "плавный" используется в данном документе, чтобы указывать то, что поверхность (здесь, апертурная поверхность) не имеет резких изменений по кривизне (т.е. резких выступов, углов или щелей) в макроскопическом масштабе. Резкие изменения кривизны генерировали бы нежелательно большие локальные варьирования электрического поля.
[00104] Средний электрод 75 коллиматора предоставлен между первым электродом 71 коллиматора и последним электродом 80 коллиматора. Промежуточные электроды 72, 73, 74, 76, 77, 78, 79 коллиматора расположены между первым электродом 71 коллиматора и последним электродом 80 коллиматора и с обеих сторон среднего электрода 75 коллиматора. Толщина H5 среднего электрода 75 коллиматора находится в диапазоне, заданном посредством 1,5·He≤H5≤2,5·He. Предпочтительно, толщина H5 среднего электрода находится в диапазоне от 22 миллиметров до 26 миллиметров и более предпочтительно равна 24 миллиметрам. Средний электрод 75 коллиматора, имеющий толщину H5 в указанном диапазоне, позволяет центральной области 75a пакета 70 коллиматора иметь достаточную прочность и жесткость при изгибе для недопущения вибрации пакета 70 электродов коллиматора, например, вокруг секущих осей (перпендикулярных осевому направлению Z).
[00105] В альтернативных вариантах осуществления средний электрод 75 может иметь толщину H5, которая практически равна толщине He промежуточных электродов 72-74, 76-79. Это, например, может достигаться посредством использования механически более прочных материалов либо в случае, если опорная структура пакета сцеплена с другими одним и/или более электродами в пакете коллиматора. Это подробнее поясняется со ссылкой на фиг. 15.
[00106] Последний электрод 80 коллиматора в пакете 70 коллиматора (т.е. электрод коллиматора, который встречается последним посредством пучка 54 заряженных частиц) имеет радиально внутреннюю часть 80a с внутренней толщиной H10 последнего электрода. Внутренняя толщина H10 находится в диапазоне, заданном посредством H10<He/3. Внутренняя толщина H10 последнего электрода 80 предпочтительно имеет относительно небольшое значение, чтобы эффективно поддерживать электрический потенциал с противоположной полярностью относительно пучка 54 заряженных частиц при простирании только на небольшое осевое расстояние. Это формирует сильно локализованное притягивающее электрическое поле около периметра апертуры. Тонкий последний электрод 80 с противоположной полярностью формирует отрицательную сферическую аберрацию для пучка заряженных частиц, чтобы компенсировать положительные сферические аберрации в пучке, которые сгенерированы в предыдущей части пакета 70 коллиматора.
[00107] Последний электрод 80 коллиматора имеет внешнюю толщину H10' последнего электрода в радиально внешней части 80b. Внешняя толщина H10' последнего электрода предпочтительно равна толщине He промежуточного электрода, чтобы сделать последний электрод 80 механически более прочным, а также обеспечить достаточную высоту для размещения охлаждающего канала в наружной части. Как показано на фиг. 6, переход от внутренней части 80a к наружной части 80b может заключать в себе осевое пошаговое увеличение от внутренней толщины H10 до внешней толщины H10'. Это создает внутренний диаметр ∅10 апертуры для радиально внутренней части 80a и внешний диаметр ∅10' апертуры для радиально внешней части 80b. Согласно предпочтительному варианту осуществления внутренняя толщина H10 тела последнего электрода 80 коллиматора находится в диапазоне 5 миллиметров или меньше, внешняя толщина H10' тела находится в диапазоне 10 миллиметров или больше, внутренний диаметр ∅10 апертуры составляет 60 миллиметров, а внешний диаметр ∅10' апертуры составляет 100 миллиметров.
[00108] Ниже по потоку от последнего электрода 80 предусмотрена апертурная матрица 58 для формирования множества элементарных пучков из пучка 54 заряженных частиц. Апертурная матрица 58 может быть структурным компонентом пакета 70 электродов коллиматора. Альтернативно, апертурная матрица 58 может формировать частью модуля 56 конденсорных линз, который размещается в столбике 46 для проецирования непосредственно ниже по потоку от модуля 50 генератора пучков (при наблюдении вдоль оптической оси A). Апертурная матрица 58 содержит нижнюю центральную поверхность и наклонные боковые поверхности. В ходе работы апертурная матрица 58 предпочтительно поддерживается при потенциале земли. Форма апертурной матрицы 58 создает достаточное расстояние между внутренним периметром (относительно) тонкой радиально внутренней части 80a электрода для последнего электрода 80 коллиматора, чтобы исключать электрический разряд между (резкими краями) заряженным последним электродом 80 коллиматора и апертурной матрицей 58. Форма апертурной матрицы 58 также обеспечивает то, что разнесение между апертурной матрицей 58 и радиально наружной частью 80b электрода для последнего электрода 80 коллиматора поддерживается небольшим, чтобы сохранять вакуум в пакете 70 электродов коллиматора относительно области за пределами модуля 50 генератора пучков и/или за пределами модуля 56 конденсорных линз.
[00109] Фиг. 6 помогает иллюстрировать примерные способы работы этого варианта осуществления пакета 70 электродов коллиматора во время генерирования и обработки пучков. В этом варианте осуществления электроды 71-80 коллиматора позиционируют через равные расстояния Hd вдоль оптической оси A в коаксиальной конструкции.
[00110] В других вариантах осуществления электроды коллиматора могут быть позиционированы на различных межэлектродных расстояниях. См., например, варианты осуществления, поясненные со ссылкой на фиг. 9-11.
[00111] Различные значения электростатического потенциала (т.е. напряжения) прикладываются к электродам 71-80 коллиматора. Пакет 70 электродов коллиматора, генератор 50 пучков заряженных частиц или система 10 литографии пучками заряженных частиц могут содержать набор различных источников 151-160 напряжения. Каждый источник 151-160 напряжения содержит выходной контактный вывод для приложения выбранного электрического потенциала к соответствующему электроду 71-80 коллиматора. Электрическое соединение обеспечено между выходным контактным выводом каждого источника 151-160 напряжения и электрическим контактом 109 соответствующего электрода 71-80 коллиматора. Предпочтительно, источники 151-160 напряжения являются независимо и динамически регулируемыми в ходе работы генератора 50 пучков. Альтернативно, источники 151-160 напряжения могут быть сформированы в виде одного источника питания с подходящими адаптерами и делителями, чтобы преобразовывать свою выходную мощность(и) в различные выбранные значения напряжения, которые должны быть приложены к соответствующим электродам 71-80 коллиматора.
[00112] Ниже приведена таблица двух численных моделирований (по одному для каждого столбика), что соответствует предпочтительной конструкции относительно электродов коллиматора и двум предпочтительным распределениям электрических потенциалов, прикладываемых к электродам 71-80. Последовательность электродных чисел в таблице соответствует последовательности электродов 71-80 коллиматора, как использовано в описании в отношении, например, фиг. 4 и 6.
[00113] Перечисленные значения электрического потенциала для различных электродов соответствуют разностям потенциалов относительно потенциала земли. Каждое из значений электрического потенциала может быть приложено к электродам 71-80 коллиматора посредством соответствующего источника 151-160 напряжения. В ходе работы апертурная матрица 58, которая расположена непосредственно ниже по потоку от последнего электрода 80 коллиматора, предпочтительно поддерживается при потенциале земли. Способ управления генератором 50 пучков заряженных частиц может содержать: генерирование пучка 54 электронов с помощью источника 52 пучков; проецирование сгенерированного пучка электронов вдоль оптической оси A через апертуры 82 пакета 70 электродов коллиматора; приложение электрических потенциалов к электродам 71-80 коллиматора, содержащее: поддержание первого электрода 71 коллиматора при потенциале земли; поддержание среднего электрода 75 коллиматора при наибольшем положительном электрическом потенциале и поддержание последнего электрода 80 коллиматора при низком положительном электрическом потенциале.
[00114] Разности электрических потенциалов, прикладываемые через электроды коллиматора, служат для того, чтобы получить однородную плотность тока на секущей поверхности пучка электронов при уменьшении угловой погрешности. Во время генерирования пучков пучок 54 электронов исходит из источника 52 пучков с локально расходящимся контуром при наблюдении в поперечном сечении в радиально-осевой плоскости.
[00115] Сильно увеличивающиеся значения электрического потенциала, прикладываемые к третьему, четвертому и пятому электродам 73-75 коллиматора, создают локальное распределение электрического поля, которое действует в качестве положительной линзы на проходящий пучок 54 электронов. Это служит для того, чтобы преломлять локальный контур пучка 54 электронов в радиально-осевом поперечном сечении к оптической оси A, и заставляет сходиться распределение пучка 54 электронов. Вследствие радиального варьирования напряженности электрического поля в радиально-угловой плоскости, эффект положительной линзы может заставлять электроны в пучке 54 электронов получать неоднородное распределение осевой скорости при наблюдении в радиально-угловой плоскости (которое вызывает эффекты сферической аберрации).
[00116] Сильно снижающиеся значения электрического потенциала, прикладываемые к шестому, седьмому, восьмому и девятому электродам 76-79 коллиматора, создают локальное распределение электрического поля, которое действует в качестве отрицательной линзы на проходящий пучок 54 электронов. Это также преломляет локальный контур пучка 54 электронов в радиально-осевом поперечном сечении, но теперь в направлении от оптической оси A. Варьирования радиальных распределений пучка электронов и электрического поля могут снова способствовать эффектам сферической аберрации.
[00117] Положительный электрический потенциал (относительно заземленного поддерживающего напряжения), прикладываемый к последнему электроду 80 коллиматора, формирует отрицательную сферическую аберрацию в проходящем пучке 54 электронов (либо для пучка отрицательно заряженных частиц в целом). Сгенерированные отрицательные сферические аберрации (по меньшей мере частично) должны компенсировать все положительные сферические аберрации пучка, которые сгенерированы в предыдущей части пакета 70 коллиматора.
[00118] Источники 151-160 напряжения предпочтительно заданы с возможностью создавать электрические потенциалы на электродах 71-80 коллиматора, так что конечный локальный контур пучка 54 электронов надлежащим образом коллимируется, поскольку он исходит ниже по потоку от генератора 50 пучков (т.е. пучок задан параллельным в радиально-осевом поперечном сечении по меньшей мере в максимально возможной степени). Электрические потенциалы, созданные посредством источников 151-160 напряжения, могут динамически регулироваться, чтобы изменять распределение значений электрического потенциала вдоль осевого направления и/или изменять локальные амплитуды электрических полей. Осевые центры положительных и отрицательных линз в силу этого могут перемещаться вдоль осевого направления, и/или амплитуды поля могут изменяться. Независимая регулируемость электрических потенциалов, прикладываемых к электродам 71-80 коллиматора в ходе работы, упрощает переконфигурирование и оптимизацию согласно изменению рабочих режимов (например, тока пучка, вакуумного режима, режима экранирования и т.д.)
[00119] Способ дополнительно может содержать: поддержание второго электрода 72 коллиматора, предшествующего среднему электроду 75, при отрицательном электрическом потенциале. Помимо этого, способ также может содержать поддержание по меньшей мере одного из двух промежуточных электродов 78, 79 коллиматора, непосредственно предшествующих последнему электроду 80 коллиматора, при низком отрицательном электрическом потенциале. Приложение отрицательного электрического потенциала к одному или двум из последних промежуточных электродов коллиматора 78-79, предшествующих последнему электроду 80 коллиматора, помогает отклонять вторичные электроны и/или обратно рассеянные электроны, исходящие из области ниже по потоку от пакета 70 электродов коллиматора. Вторичные электроны, например, могут быть созданы во время столкновений первичных электронов в пучке 54 электронов с апертурной матрицей 58. Локальный отрицательный электрический потенциал помогает сокращать число электронов, которые ударяются о сильно положительно заряженный средний электрод 75 коллиматора.
[00120] Согласно вышеуказанным конкретным числовым примерам дополнительные варианты осуществления способа для управления генератором 50 пучков могут содержать: поддержание по меньшей мере одного из двух промежуточных электродов 78, 79 коллиматора, непосредственно предшествующих последнему электроду 80 коллиматора, при фиксированном электрическом потенциале со значением от -300 Вольт до -500 Вольт; поддержание второго электрода 72 коллиматора при фиксированном электрическом потенциале со значением от -3 киловольт до -4 киловольта; поддержание среднего электрода (75) коллиматора при фиксированном электрическом потенциале со значением от +20 киловольт до +30 киловольт и поддержание последнего электрода 80 коллиматора при положительном потенциале в диапазоне от +500 Вольт до +1100 Вольт.
Первый вариант осуществления охлаждающей конструкции
[00121] Фиг. 7a-7d показывают виды сверху и сбоку в поперечном сечении электродов 71-80 коллиматора согласно вариантам осуществления. Показанные электроды 71-80 коллиматора снабжены охлаждающим каналом 105 для переноса охлаждающей жидкости 102, причем охлаждающий канал 105 содержит первое отверстие 103 для соединения со структурой 117 для подачи жидкости и второе отверстие 104 для соединения со структурой 118 для выпуска жидкости.
[00122] Присутствие охлаждающего канала 105 дополнительно может повышать точность и надежность управления электрическим полем, поскольку термически наведенная деформация электрода 71-80 коллиматора может регулироваться. Охлаждающий канал 105 может уменьшать расширение электрода 71-80 коллиматора вследствие теплового нагрева, например, вызываемого посредством подвергания воздействию рассеянными и/или вторичными электронами. Электрическая проводимость в охлаждающей жидкости 102 должна быть минимизирована, чтобы исключать транспортировку электрического заряда, накопленного на по меньшей мере одном из электродов коллиматора, к другим электродам коллиматора в величинах, которые являются достаточно большими для того, чтобы изменять электрические потенциалы, прикладываемые к электродам. Хотя более мощные источники заряда могут использоваться для того, чтобы компенсировать транспортировку заряда через охлаждающую жидкость, такое рассеяние заряда является менее желательным вследствие резистивного нагрева от результирующего тока через охлаждающую жидкость, что оказывает отрицательное влияние на охлаждающую способность жидкости. Электрическое разделение может достигаться посредством использования ультрачистой воды (UPW) или непроводящего масла в качестве охлаждающей жидкости. Предпочтительно, UPW постоянно или прерывисто фильтруется в ходе работы генератора 50 пучка частиц.
[00123] Как показано на фиг. 7a-7d, электроды коллиматора содержат кольцеобразное тело 81 электрода (простые числа для различных вариантов осуществления подразумеваются, если применимо), снабженное верхней поверхностью 83, обращенной к источнику 52 заряженных частиц, и нижней поверхностью 84, обращенной от источника 52 заряженных частиц. Нижняя поверхность 84 и верхняя поверхность 83 соединены между собой через боковую поверхность 85, которая образует внешний периметр электрода. Первое отверстие 103 и второе отверстие 104 расположены в боковой поверхности 85. Нахождение первого отверстия 103 и второго отверстия 104 охлаждающего канала 105 в боковой поверхности 85 помогает поддерживать пространство между различными электродами 71-80 коллиматора в пакете 70 свободным от создающих потенциальные помехи (т.е. возмущающих электрическое поле) структур. В частности, поскольку подача и/или извлечение охлаждающей жидкости возникает из боковой стороны электродов 71-80, структура 117 для подачи жидкости и/или структура 118 для извлечения жидкости не должна занимать пространство между электродами 71-80 коллиматора.
[00124] Первое отверстие 103 и второе отверстие 104 расположены на одной и той же стороне электрода 71-80 коллиматора. Нахождение первого и второго отверстий 103, 104 на одной и той же стороне предоставляет возможность размещения как структуры 117 для подачи охлаждающей жидкости, так и структуры 118 для выпуска охлаждающей жидкости на одной и той же стороне пакета 70 коллиматора, что обеспечивает большее пространство для помещения других компонентов рядом/около пакета 70 коллиматора.
[00125] Охлаждающий канал 105 соединяет первое отверстие 103 со вторым отверстием 104 вдоль траектории, проходящей через тело 81 электрода вокруг апертуры 82 электрода. Охлаждающий канал 105 содержит практически круглую часть 105a вокруг апертуры 82 и две практически прямые концевые части 105b для соединения круглой части 105a с первым отверстием 103 и вторым отверстием 104. Эта конструкция является, в частности, предпочтительной, если апертура 82 электрода является круглой апертурой. Здесь, практически круглая часть 105a канала отслеживает траекторию на постоянном расстоянии от периметра 82a апертуры, что приводит к более гомогенному охлаждению центральной части электрода 71-80 коллиматора.
[00126] Охлаждающий канал 105 сформирован посредством трубчатой конструкции с отверстиями 103, 104 трубки, которые ориентированы в радиальных направлениях. Относительно прочный тепло- и электропроводящий материал является предпочтительным в качестве конструкционного материала для охлаждающей трубки. Титан, например, представляет собой прочный металлический немагнитный металл. Титановая охлаждающая трубка 105, предоставленная в/на теле 81 электрода коллиматора, не формирует значительные возмущения магнитного поля или магнитные механические напряжения в ответ на поток (близлежащих) заряженных частиц, проходящих вдоль оптической оси. Кроме того, титан имеет относительно высокую температуру плавления (примерно 1940 градус Кельвина), что делает его очень подходящим металлом для изготовления охлаждающих каналов 105 в электроде коллиматора посредством литья тела 82 электрода коллиматора из металла с существенно более низкой точкой плавления (например, алюминия, имеющего температуру плавления примерно 930 градусов Кельвина) вокруг титановой охлаждающей трубки 105. Альтернативно, молибден может использоваться в качестве материала для конструирования охлаждающих трубок.
[00127] Охлаждающая трубка 105 может иметь круглое поперечное сечение для достижения потока относительно однородной жидкости внутри. Внешний диаметр такой круглой охлаждающей трубки 105 может находиться в диапазоне 0,6 сантиметров до 1 сантиметра, а соответствующий внутренний диаметр - в диапазоне 0,4 сантиметра до 0,8 сантиметра.
[00128] Как показано на фиг. 7a, трубка 105 канала может быть интегрирована (например, отлита) внутри тела 81 электрода 71-80 коллиматора. Неразъемное формирование повышает эффективность охлаждения. Кроме того, благодаря интегрированию трубок в электроде, трубки не будут выступать из поверхности тела и создавать локальные концентрации электрического поля, что в противном случае должно возмущать требуемое распределение поля через апертуру 82 электрода. Вероятность искровых разрядов между электродами 71-80 также уменьшается (что не имело бы место для трубок канала, позиционированных поверх или выступающих из поверхности электрода). Кроме того, интегрирование трубок 105 канала внутри тела 81 электрода коллиматора увеличивает поперечное пространство (т.е. средний свободный пробег), доступное для прохождения свободных молекул, перемещающихся в пакете 70 коллиматора, радиально наружу и удаления, например, поглощения посредством геттерных насосов 122, 123, позиционированных радиально снаружи на расстоянии от пакета 70 коллиматора. В случае если тепловая эффективность теплопередачи между электродом коллиматора и охлаждающей жидкостью 102 должна быть максимизирована, предпочтительно, если электрод формируется через литье электродного материала вокруг охлаждающего канала 105.
[00129] Круглая часть 105a трубки 105 канала предпочтительно находится на достаточном радиальном расстоянии ΔR2 канала от периметра 82a апертуры для апертуры 82 электрода. Это обеспечивает то, что эффект охлаждения охлаждающей жидкости 102, протекающей через круглую часть 105a охлаждающего канала 105, остается относительно однородным вдоль угловой координаты (т.е. разность температур между втекающей жидкостью и вытекающей жидкостью остается относительно небольшой), так что дифференциальное тепловое расширение тела 81 электрода остается примерно тем же самым в виде функции угловой координаты.
[00130] Например, для варианта осуществления пакета коллиматора с алюминиевыми электродами коллиматора (с типичной объемной теплопроводностью 237 Вт, деленной на (метр * Кельвин)), содержащими апертуры электродов 82 с диаметром ∅ апертуры примерно 60 миллиметров, которые имеют толщину электрода примерно 13,6 миллиметров, которые вмещают поток воды в качестве охлаждающей жидкости и в которых по меньшей мере один из электродов коллиматора нагревается с возрастанием температуры до 60° C в ходе работы, радиальное расстояние ΔR2 канала предпочтительно выбрано равным 20 миллиметров или более. Следует отметить, что в этом примере, типичный полный диаметр круглой части 105a канала должен составлять 100 миллиметров или более.
[00131] Альтернативно, как показано на фиг. 7c, трубка 105 канала может быть размещена в пазе 106, обеспеченном в теле 81' электрода на его верхней стороне 83'. Фрезерование паза 106 в тело 81' электрода и размещение трубки 105 канала в нем является относительно дешевым способом для изготовления электрода. Теплопроводящий клейкий материал 107 может быть обеспечен в пазе 106 вокруг охлаждающей трубки 105, чтобы прикрепить трубку к телу 81' электрода и увеличить эффективную поверхность теплопередачи. Присоединение трубки канала в пазе также будет уменьшать локальные механические резонансы, распространяющиеся вдоль трубки 105.
[00132] В еще одном другом варианте осуществления, который показан на фиг. 7d, трубка 105'' канала может иметь прямоугольное внешнее поперечное сечение, т.е. прямоугольный внешний периметр при наблюдении в поперечном сечении вдоль радиально-осевой плоскости. Эта трубка 105'' канала также размещена в пазе 106', обеспеченном в теле 81'' электрода и с отверстием на его верхней стороне 83'. Паз 106' снабжен комплементарным прямоугольным контуром в (аксиально) внутренней части паза, с тем чтобы размещать прямоугольную трубку 105'' канала способом, который улучшает термоконтакт между нижними и боковыми сторонами трубки 105'' канала, с одной стороны, и нижними и боковыми сторонами паза 106', с другой стороны. В этом варианте осуществления трубка 105'' канала имеет нижнюю часть 105c желобка с искривленной внутренней полостью для размещения охлаждающей жидкости 102' и плоскую верхнюю часть 105d крышки для закрытия искривленной внутренней полости с герметизацией (например, посредством лазерной сварки верхней части 105d крышки на вертикальных боковых стенках нижней части 105c желобка). (Аксиально) внешняя часть паза 106' может иметь скругленную (округленную) форму, чтобы упрощать вставку трубки 105'' канала в паз 106'.
[00133] В любом из вариантов осуществления промежуточные каналы 110 (например, трубчатые элементы) предоставлены для соединения второго отверстия 104 электрода коллиматора с первым отверстием 103 последующего электрода коллиматора пакета 70 электродов. Использование промежуточных трубчатых элементов 110 позволяет охлаждать более одного электрода коллиматора в пакете 70 коллиматора, тогда как только одна структура 117 для подачи охлаждающей жидкости и структура 118 для извлечения охлаждающей жидкости необходимы для подачи и извлечения охлаждающей жидкости, соответственно. Если должны быть охлаждены более одного электрода коллиматора пакета 70 электродов коллиматора, этот вариант осуществления относительно просто реализовывать.
[00134] В варианте осуществления с фиг. 3 промежуточный трубчатый элемент 110 изготовлен из электроизоляционного материала, например, оксида алюминия. Это предотвращает электрическое соединение электродов (между которыми установлено жидкостное соединение) (т.е. появление электрически эквипотенциальных поверхностей). Такое электрическое соединение препятствовало бы начальной цели иметь различные электроды. В альтернативных вариантах осуществления промежуточные трубчатые элементы могут содержать части, изготовленные из электропроводящего материала, а связывающие части, изготовленные из электроизоляционного материала (см., например, фиг. 14).
[00135] В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, охлаждающие каналы 105 в электродах 71-80 коллиматора соединены последовательно, чтобы транспортировать охлаждающую жидкость последовательно через последовательные электроды 71-80 коллиматора. Отверстие 103 подающего канала последнего электрода 80 коллиматора соединяется с трубкой 117 для транспортировки охлаждающей жидкости для передачи охлаждающей жидкости в пакет 70 коллиматора. Отверстие 104 выпускного канала первого электрода 71 коллиматора соединяется с трубкой 118 для выпуска охлаждающей жидкости для транспортировки охлаждающей жидкости из пакета 70 коллиматора. Насос 116 для охлаждающей жидкости (со средством для отвода тепла) обеспечен за пределами камеры 51 генератора пучков. Подающая трубка 117 и выпускная трубка 118 проникают через камеру 51 генератора пучков в заранее заданном местоположении и воздухонепроницаемым способом. За пределами камеры 51 генератора пучков подающая трубка 117 и выпускная трубка 118 соединяются с подающими и выпускными портами (не указаны) насоса 116 для охлаждающей жидкости. Внутри камеры 51 генератора пучков подающая трубка 117 и выпускная трубка 118 снабжены дополнительными сильфонными структурами 119 для гашения двигательных флуктуаций, с тем чтобы предотвращать передачу неустановившихся сил и механических резонансов с внешней стороны через подающие и выпускные трубки 117, 118 в пакет 70 коллиматора. Предпочтительно, дополнительные сильфонные структуры 119 меньше диаметра трубки, чтобы эффективно ослаблять колебания.
[00136] Согласно показанному варианту осуществления охлаждающая жидкость предпочтительно первоначально закачивается в пакет 70 коллиматора в расположенной ниже по потоку области (т.е. подается в последний электрод 80), а нагретая охлаждающая жидкость откачивается из пакета 70 коллиматора в находящейся выше по потоку области (т.е. выпускается из первого электрода 71). Эта конструкция формирует чистый поток охлаждающей жидкости вдоль отрицательного осевого направления -Z. Во многих вариантах применения электроды коллиматора, находящиеся ниже по потоку от пакета 70 электродов, подвергаются дополнительным столкновениям и абсорбции обратнорассеянных и/или вторичных электронов, что приводит к более высокой тепловой нагрузке. Начальная подача охлаждающей жидкости в находящиеся ниже по потоку электроды и последующая транспортировка (подогретой) охлаждающей жидкости в более вышерасположенные электроды является предпочтительной здесь для того, чтобы обеспечивать более эффективный теплообмен между нагретыми электродами и охлаждающей жидкостью.
[00137] Также на фиг. 3 показано то, что промежуточный трубчатый элемент 110 содержит первую практически прямую часть 111, радиально обращенную от первого отверстия 103, вторую практически прямую часть 112, радиально обращенную от второго отверстия 104, и в целом искривленную часть 113, соединяющую первую прямую часть 111 со второй прямой частью 112. Промежуточный трубчатый элемент 110, содержащий эти прямые части 111, 112 и промежуточную искривленную часть 113, снижает риск прогибания и более надежно гарантирует непрерывный перенос охлаждающей жидкости через промежуточный трубчатый элемент 110. Промежуточный трубчатый элемент 110 может быть снабжен по меньшей мере одной сильфонной структурой 114. Сильфон 114 обеспечивает двигательную компенсацию любых дифференциальных температурных деформаций между электродом коллиматора и соседним электродом коллиматора. Неоднородный нагрев этих электродов и результирующих разностей деформации не должен приводить к приложению дополнительных механических напряжений между электродами через промежуточный трубчатый элемент 110. Сильфонная структура 114 также поможет в гашении/исключении механических вибраций, которые связываются с пакетом 70 коллиматора.
Вариант осуществления вакуумной насосной системы
[00138] Фиг. 8 показывает подробный вид сверху генератора пучков согласно варианту осуществления. Этот генератор пучков может содержать источник 52 заряженных частиц и пакет 70 коллиматора, как пояснено выше в данном документе.
[00139] Генератор 50 пучков заряженных частиц размещен в вакуумной камере 51 генератора пучков. Генератор 50 пучков заряженных частиц содержит по меньшей мере один блок 122, 123 вакуумного насоса, обеспеченный на расстоянии ΔR от внешнего периметра пакета 70 электродов коллиматора. Блок 122, 123 вакуумного насоса формирует удлиненную структуру с апертурой 122a, 123a откачки, которая направлена параллельно оптической оси и которая имеет высоту Hp апертуры, которая охватывает по меньшей мере часть высоты коллиматора.
[00140] В варианте осуществления с фиг. 8 камера 51 генератора пучков снабжена по меньшей мере двумя блоками 122, 123 вакуумных насосов для поддержания низкого вакуума в камере 51 генератора и пакете 70 коллиматора в ходе работы. Блоки 122, 123 вакуумных насосов обеспечены на радиальных расстояниях ΔR от внешнего периметра пакета 70 электродов коллиматора. Число блоков вакуумных насосов может быть увеличено, например, до трех или четырех, в зависимости от ожидаемого притока молекул газа из окружающей среды в камеру 51 генератора пучков. Блоки 122, 123 вакуумных насосов поддерживают вакуум посредством удаления молекул, проходящих через камеру 51 генератора пучков. Насосные блоки 122, 123, например, могут содержать два геттерных насоса, которые удаляют свободно движущиеся молекулы газа из камеры 51 генератора пучков через химическую реакцию или поверхностную адсорбцию.
[00141] Активные поверхности 122a, 123a откачки насосных блоков 122, 123 простираются вдоль существенной части или предпочтительно вдоль всей высоты Hc пакета 70 коллиматора. Позиционирование насосных блоков 122, 123 с соответствующими поверхностями 122a, 123a откачки, простирающимися практически вдоль высоты Hc пакета 70 коллиматора, дает в результате экономию пространства в камере 51 генератора пучков. Апертуры 122a, 123a откачки предпочтительно обращены к внешнему периметру коллиматора (который очерчен посредством внешних периметров 85 электродов 71-80 коллиматора).
[00142] Пакет 70 электродов коллиматора содержит три опорных столбика 90 с опорными частями 86. Каждый опорный столбик 90 (например, его опорные части 86) простирается по соответствующему диапазону ΔФ1, ΔФ2, ΔФ3 углов вдоль внешнего периметра 85 электрода. Каждая апертура 122a, 123a откачки насосного блока 122, 123 охватывает диапазон ΔФp углов насоса, который не имеет перекрытия ни с одним из трех диапазонов ΔФ1, ΔФ2, ΔФ3 углов. Показанная конфигурация предоставляет хорошую эффективность откачки.
[00143] Пакет 70 электродов может содержать электроды 71-80 коллиматора с охлаждающими каналами 105, обеспеченными в них (т.е. "охлаждаемые электроды коллиматора"). В этом случае пакет 70 электродов также содержит промежуточные трубчатые элементы 110 для соединения второго отверстия 104 первого электрода коллиматора с первым отверстием 103 соседнего электрода коллиматора. Промежуточные трубчатые элементы 110 обеспечены на внешних периметрах 85 электродов, охватывающих диапазон ΔФt углов трубки. В дополнение к вышеуказанным свойствам углового позиционирования для насосных блоков 122, 123, диапазоны ΔФp углов насоса апертур 122a, 123a откачки также не имеют перекрытия с диапазоном ΔФt углов трубки.
Второй вариант осуществления генератора пучков
[00144] Фиг. 9 показывает вид в перспективе генератора 50' пучков согласно другому варианту осуществления. Признаки и эффекты, связанные с пакетом 70 электродов коллиматора, описанным выше (в частности, со ссылкой на фиг. 3-8), также могут присутствовать в варианте осуществления пакета 70' электродов коллиматора, показанном на фиг. 9-13, и не поясняются здесь повторно. При пояснении варианта осуществления генератора 50' пучков на фиг. 9-13 аналогичные ссылки с номерами используются для аналогичных признаков, но указываются посредством простого числа, с тем чтобы отличать варианты осуществления.
[00145] Генератор 50' пучков с фиг. 9 содержит пакет 70' электродов коллиматора и вакуумную камеру 53' источника пучков (или "камеру источника"), заключающую в себе источник 52' пучков для генерирования пучка заряженных частиц вдоль оптической оси A'. Оптическая ось A' простирается вдоль внутренней части пакета 70' электродов коллиматора.
[00146] Пакет 70' электродов коллиматора содержит десять электродов 71'-80' коллиматора, имеющих апертуру 82' электрода. Апертуры 82' электродов коаксиально совмещены вдоль оптической оси A' и выполнены с возможностью электрического управления пучком электронов, который распространяется практически параллельно осевому направлению Z' вдоль оптической оси A'.
[00147] Первый электрод 71' коллиматора предоставлен на находящемся выше по потоку конце пакета 70' коллиматора. Источник 52' пучков зафиксирован еще выше по потоку на или около наружной поверхности первого электрода 71' коллиматора (см. фиг. 11). Каждый из выбранных электродов 71'-74', 76'-80' коллиматора содержит три опорных части 86' вдоль внешнего периметра электрода. Опорные части 86' размещают дистанцирующие структуры 89' на одной стороне, обращенной к осевому направлению Z'. Опорные части 86' дополнительно могут размещать другую дистанцирующую структуру 89' на противоположной стороне, обращенной к отрицательному осевому направлению -Z'. Дистанцирующие структуры 89' являются электроизоляционными и устойчивыми к механическому сжатию. Дистанцирующие структуры 89' могут быть сформированы в виде цилиндрических объектов с однородной высотой прокладки и плоскими торцевыми поверхностями, которые служат опорой или поддерживаются посредством опорных частей 86' электродов для соседних электродов 71'-74', 76'-80'.
[00148] В показанном варианте осуществления три таких дистанцирующих структуры 89' размещены между каждой соседней парой электродов. Предпочтительно, три дистанцирующих структуры 89' формируют конфигурацию треноги. Дистанцирующие структуры 89' расположены на практически равных радиальных расстояниях от оптической оси A' и взаимно разнесены на угловых расстояниях приблизительно в 180° градусов вокруг оптической оси A'. Конструкция дистанцирующих структур 89' и опорных столбиков 90' подробнее поясняется ниже, со ссылкой на фиг. 13.
[00149] Пакет 70' электродов коллиматора содержит три опорных ножки 93' пакета. Каждая опорная ножка соединена со средней областью 75a' пакета 70' коллиматора относительно осевого направления Z'. Опорные ножки 93' взаимодействуют с возможностью служить опорой пакета 70' коллиматора относительно внешней базовой рамки, которая может быть сформирована посредством несущей рамки 42 системы 10 литографии пучками заряженных частиц на фиг. 1. Эффекты резонансной регуляризации, описанные для пакета электродов коллиматора с фиг. 4, также являются достижимыми посредством текущей описанной конфигурации коллиматора.
[00150] Средняя область 75a' пакета 70' коллиматора выбирается с возможностью соответствовать среднему электроду 75' коллиматора, который в этом случае является пятым электродом 75' коллиматора при подсчете вниз по потоку, начиная от источника 52' и продолжая вдоль осевого направления Z'. Средний электрод 75' коллиматора содержит тело электрода, сформированное посредством механически прочной треугольной пластины с тремя углами 92b' и тремя краями 92c тела промежуточного электрода. Каждый угол 92b' размещает дистанцирующую структуру 89' на одной стороне в осевом направлении Z' и другую дистанцирующую структуру 89' на противоположной стороне в отрицательном осевом направлении -Z'.
[00151] Каждая опорная ножка 93' пакета соединена с соответствующим краем 92c тела электрода. В варианте осуществления фиг. 9-11, каждая опорная ножка 93' пакета содержит радиально выступающую треногу 93a'-96c', которая соединена с пакетом 70' коллиматора в трех различных областях. Опорная ножка 93' пакета содержит основание 95' ножки с опорным башмаком 99 для соединения опорной ножки 93' с внешней базовой рамкой. Опорная ножка 93' пакета содержит первый и второй элементы 93a'-93b' ножки, которые простираются радиально внутрь и в локально противоположных угловых направлениях от основания 95' ножки к средней области 75a' пакета. Опорная ножка 93' пакета содержит два места соединения 94a'-94b' ножки для соединения первого и второго элементов 93a'-93b' ножки со средней областью 75a' пакета, например, с соответствующим краем 92c' тела электрода для пятого электрода 75'. В этом варианте осуществления, места соединения 94a'-94b' ножки находятся на одном уровне с верхней поверхностью тела электрода, чтобы сохранять угловую симметрию электрического поля, сгенерированного посредством пятого электрода 75'.
[00152] Каждая опорная ножка 93' пакета также может содержать третий элемент 93c ножки, который простирается из основания 95' ножки к одному из самых нижних электродов 79'-80' в пакете 70' электродов.
[00153] Элементы 93a'-93c ножки предпочтительно изготовлены из механически жесткого материала. По меньшей мере промежуточная часть каждого элемента 93a'-93c' ножки по существу изготовлены из электроизоляционного материала, с тем чтобы электрически изолировать поддерживаемые электроды друг от друга, а также от основания 95' ножки. Каждый из первого и второго элементов 93a'-93b' ножки содержит часть 96a'-96b' для радиального отклонения, которая выполнена с возможностью предоставления возможности соответствующему месту соединения 94a'-94b' ножки смещаться в радиальном направлении R' относительно основания 95' ножки. В варианте осуществления с фиг. 9, части 96a'-96b' для радиального отклонения содержат балки с искривленным I-образным поперечным сечением, которое задает гибкую узкую среднюю область. Каждая I-балка ориентирована в основном поперечно к (локальному) радиальному направлению и позволяет I-профилю сгибаться в (локальной) радиально-осевой плоскости при сохранении механической жесткости в (локальном) угловом направлении.
[00154] Как показано на фиг. 10, основание 95' ножки соединено с опорным башмаком 99, который содержит первую часть 99a опорного башмака и вторую часть 99b опорного башмака. Части 99a-99b опорного башмака формируют различные тела, которые подвижно размещаются относительно друг друга. Части 99a-99b опорного башмака могут соединяться посредством упругого элемента 100, позиционированного между первой частью 99a опорного башмака и второй частью 99b опорного башмака. Упругий элемент 100 позволяет первой и второй частям 99a-99b башмака взаимно смещаться в заранее заданном диапазоне. Упругие элементы 100, например, могут быть сформированы посредством двух пластинчатых пружин 100a-100b, которые простираются параллельно с осевым направлением Z' и (локальным) угловым направлением Ф'. Две пластинчатых пружины 100a-100b ориентированы взаимно параллельно на различных радиальных расстояниях от оптической оси A'. Каждая пластинчатая пружина обращена практически к радиальному направлению R' (т.е. имеет нормаль поверхности листа, указывающую по меньшей мере частично в радиальном направлении R'). Каждая из пластинчатых пружин 100a-100b одного опорного башмака 99 отдельно обеспечивает возможность упругого сгибания вдоль радиально-осевых направлений. Пластинчатые пружины 100a-100b совместно позволяют первой части 99a башмака и второй части 99b башмака упруго сгибаться вдоль радиального направления R' способом параллелограмма. Это позволяет первой части 99a башмака сохранять свою ориентацию во время радиального сгибания относительно второй части 99b башмака (и внешней базовой рамки). Пластинчатые пружины 100a-100b, например, могут состоять из листовой стали.
[00155] Описанная опорная конфигурация пакета обеспечивает возможность радиальных смещений между местами соединения 94a'-94b' ножки и соответствующими основаниями 95' ножки для каждой опорной ножки 93' пакета, а также радиальных смещений между первой частью 99a башмака и второй частью 99b башмака каждой опорной ножки 93' пакета. Взаимодействие трех опорных ножек 93' пакета дает в результате опорную конфигурацию пакета, которая может легко компенсировать дифференциальную радиальную деформацию среднего электрода 75' относительно оснований 95' ножки при поддержании пакета 70' электродов коллиматора совмещенным вдоль оптической оси A'.
[00156] Опорный башмак 99 может содержать один или более регулирующих элементов 99c для подстройки высоты соответствующей опорной ножки 93'. Посредством отдельного варьирования высот опоры трех опорных ножек 93' можно точно регулировать полную высоту и наклон пакета 70' коллиматора относительно внешней рамки 42.
[00157] Основание 95' ножки также может содержать уплотнительную прокладку 98, которая взаимодействует с окружающей камерой 51' генератора пучков способом, подробнее описанным в данном документе ниже.
[00158] В варианте осуществления фиг. 9-13 вакуумная камера 53' источника заключает в себе источник 52' пучков.
[00159] Вакуумная камера 53' источника сформирована посредством стенок камеры с поперечным сечением, заданным в радиально-угловой плоскости, которая имеет преимущественно треугольную форму с тремя скошенными углами. Результирующая нерегулярная шестиугольная форма поперечного сечения стенок вакуумной камеры источника размещается таким образом, что три скошенных угла стенки совмещаются с тремя опорными столбиками 90' расположенного ниже пакета 70' коллиматора. Пакет 70' электродов коллиматора и вакуумная камера 53' источника не соединены непосредственно механически. Аналогично, источник 52' пучков и вакуумная камера 53' источника не соединены непосредственно механически. Вместо этого, первый электрод 71' коллиматора содержит зацепляющие элементы для фиксации источника 52' пучков заряженных частиц к первому электроду 71' коллиматора на верхней стороне и совмещающие элементы источника для ориентации оптической оси A' сгенерированного пучка заряженных частиц по осевой линии апертур 82' электродов.
[00160] Каждая опорная ножка 93' пакета содержит два опорных элемента 101 камеры для совмещения и поддержки вакуумной камеры 53' источника. В этом варианте осуществления каждый опорный элемент камеры сформирован посредством удлиненного опорного стержня 101, который простирается из соединения 101a с ножкой в соответствующем основании 95 ножки к соединению 101b с камерой, которое локально поддерживает камеру 53' источника. По меньшей мере одно сужение 101c может быть обеспечено вдоль опорного элемента 101, чтобы компенсировать дифференциальное тепловое расширение. Вариант осуществления, показанный на фиг. 9-10, содержит шесть таких опорных стержней 100, которые простираются вверх и радиально внутрь.
[00161] Опорная конфигурация, показанная на фиг. 9, дает возможность, чтобы камера 53' источника пучков и пакета 70' электродов коллиматора была оперта на идентичную внешнюю базовую рамку 42 посредством вышеуказанной опорной структуры 93'-101c, избегая прямого механического связывания между камерой 53' источника пучков и пакетом 70' электродов коллиматора. Эта опорная конфигурация может преимущественно уменьшать эффекты наведенных давлением деформаций в камере 53' источника пучков на совмещение пакета 70' коллиматора. С другой стороны, опорная конфигурация может преимущественно уменьшать эффекты термически наведенных деформаций пакета 70' электродов на геометрию и вакуумный режим в камере 53' источника. Альтернативно или помимо этого, предложенная опорная конфигурация механически развязывает дополнительный вес и размер камеры 53' источника от пакета 70' электродов коллиматора, за счет этого уменьшая или даже исключая долю камеры 53' источника в (собственных) частотах механического резонанса пакета 70' электродов коллиматора. Результирующие механические резонансные частоты для пакета 70' коллиматора в силу этого становятся более высокими и более локализованными в частотном пространстве. Предложенная опорная конфигурация для развязывания вакуумной камеры 53' источника и пакета 70' электродов коллиматора может реализовываться как отдельное улучшение, независимо от решения для механического развязывания между пакетом 70' электродов коллиматора и вакуумной камерой 51' генератора пучков, которая пояснена непосредственно ниже.
Второй вариант осуществления вакуумной системы
[00162] Фиг. 10-11 показывают виды в перспективе варианта 50' осуществления генератора пучков, включающего в себя вакуумную камеру 51' генератора пучков (или "камеру генератора") и вакуумные насосные системы. Признаки и эффекты, связанные с генератором 50 пучков с камерой 51 генератора с фиг. 8, также может присутствовать в генераторе 50' пучков с камерой 51' генератора, описанных ниже, и не поясняются здесь повторно. В пояснении варианта осуществления с фиг. 10-11, аналогичные ссылки с номерами используются для аналогичных признаков, но указываются посредством простого числа, с тем чтобы отличать варианты осуществления.
[00163] Вакуумная камера 51' генератора пучков только частично показана на фиг. 10-11. На фиг. 10 проиллюстрированы только задняя часть 51a камеры и нижняя часть 51b камеры для камеры 51' генератора пучков. Верхняя часть камеры и боковые части камеры являются частью общей камеры 51' генератора пучков, но опускаются из фиг. 10, чтобы показать генератор 50' пучков заряженных частиц в камере 51' генератора. Боковые части 51c-51e камеры для камеры 51' генератора проиллюстрированы на фиг. 11.
[00164] Вакуумная камера 51' генератора пучков снабжена блоками 122'-123' вакуумных насосов (например, геттеры) для поддержания низкого вакуума в камере 51' генератора в ходе работы. Вакуумные насосы 122'-123' присоединены к опорной структуре 124 насосов и ориентированы с осями их тел, практически параллельными осевому направлению Z. Опорная структура 124 насосов имеет части искривленной поверхности, которые обращены фактически к пакету 70' коллиматора (при наблюдении вдоль радиального направления R). Вакуумные насосы 122'-123' присоединены на части поверхности опорной структуры 124 насосов, которая обращена фактически от пакета 70' коллиматора. Электрическое экранирование посредством опорной структуры 124 насосов и направление вакуумных насосов 122'-123' наружу помогает уменьшать возмущающее влияние, например, многоугольной формы вакуумных насосов 122'-123' на электрические поля, созданные в пакете 70' коллиматора.
[00165] Каждый опорный столбик 90' пакета 70' электродов коллиматора простирается по соответствующему диапазону ΔФ1', ΔФ2', ΔФ3' углов вдоль внешнего периметра электрода. На фиг. 11 показан только диапазон ΔФ1'. Конфигурация с зажимными элементами 91a'-91b' в совмещенных сквозных отверстиях в каждом опорном столбике 90' преимущественно уменьшает ширину столбика и, следовательно, также диапазон ΔФ1', ΔФ2', ΔФ3' углов, по которому простирается каждый опорный столбик 90'. Уменьшенная ширина столбика обеспечивает в результате большее окно для прохождения молекул в области коллиматора без преграды к блокам 122'-123 вакуумных насосов, приводя к более высокой эффективности откачки.
[00166] Ниже описывается механизм механического развязывания между пакетом 70' электродов коллиматора и камерой 51' генератора пучков.
[00167] При наблюдении вдоль осевого направления A', опорные ножки 93' пакета 70' электродов коллиматора простираются радиально наружу и выступают за пределы внешнего периметра электродов 71'-80' коллиматора. Также при наблюдении вдоль осевого направления A' нижняя часть 51b вакуумной камеры 51' генератора формирует рисунок внешнего периметра 130 камеры, который простирается за пределы внешнего периметра электродов 71'-80' коллиматора (при условии, что пакет 70' электродов коллиматора позиционируется в камере 51' генератора). В угловых координатах опорных ножек 93' пакета внешняя окружность 130 камеры "вписывается" относительно оснований 95' опорной ножки пакета (т.е. внешний периметр 130 камеры локально находится на меньшем радиальном расстоянии от оптической оси A', чем основания 95' ножки).
[00168] Чтобы разместить выступающие опорные ножки 93' пакета, нижняя часть 51b вакуумной камеры снабжена тремя боковыми апертурами 132 камеры в стенке камеры. Апертуры 132 камеры расположены в угловых координатах, которые соответствуют соответствующим опорным ножкам 93' пакета. Предпочтительно, каждая боковая апертура 132 камеры имеет форму, которая является комплементарной локальному внешнему периметру соответствующей опорной ножки 93'. В варианте осуществления по фиг. 10, каждая боковая апертура 132 камеры имеет преимущественно прямоугольную форму, чтобы размещать соответствующее основание 95' ножки с локально прямоугольным поперечным сечением. Боковые апертуры 132 камеры предпочтительно формируются аналогично (т.е. конгруэнтно) локальным периметрам (поперечным сечениям) соответствующих опорных ножек 93', но другие формы апертур являются возможными при условии, что может быть размещена (локальный периметр) опорная ножка, и что опорной ножке разрешено выступать через стенку камеры, избегая прямого жесткого соединения со стенкой камеры 51' генератора.
[00169] Как описано выше, каждый из опорных элементов 93' пакета может содержать уплотнительную прокладку 98 для соединения с окружающей камерой 93' генератора. Уплотнительная прокладка 98 размещена и выполнена с возможностью гибко соединять соответствующий опорный элемент 93' пакета с нижней частью 51b вакуумной камеры вдоль края боковой апертуры 132 камеры. Помимо этого, уплотнительная прокладка 98 сформирована, чтобы покрывать и герметизировать полость между боковой апертурой 132 камеры и опорной ножкой 93'. Результирующая конфигурация герметизации дает возможность применения различных условий вакууммирования с обеих сторон боковой апертуры 132 камеры (т.е. внутри и снаружи камеры 51' генератора). В варианте осуществления с фиг. 10-11 уплотнительная прокладка 98 каждого опорного элемента 93' пакета сформирована посредством плоской прямоугольной шайбы, изготовленной из синтетического каучука (более конкретно, совместимого с вакуумом фторполимерного эластомера, такого как Viton®), который окружает основание 95' ножки опорного элемента 93' пакета.
[00170] Результирующая конфигурация генератора пучков дает возможность размещения пакета 70' коллиматора внутри камеры 51' генератора при обеспечении того, чтобы пакет 70' коллиматора и камера 51' генератора были независимо оперты на внешнюю базовую рамку. В силу этого исключается прямое жесткое механическое связывание между пакетом 70' коллиматора и камерой 51' генератора.
[00171] Предложенное механическое развязывание между пакетом 70' коллиматора и камерой 51' генератора пучков может преимущественно уменьшать эффекты наведенных давлением деформаций камеры источника 51 генератора' на совмещение пакета 70' коллиматора и/или уменьшать эффекты термически наведенных деформаций пакета 70' электродов на геометрию камеры 51' генератора.
[00172] Альтернативно или помимо этого, предложенное механическое развязывание может уменьшать или даже исключать вклад камеры 51' генератора в (собственных) частоты механического резонанса пакета 70' электродов коллиматора.
[00173] Альтернативно или помимо этого, предложенная конфигурация генератора пучков позволяет пакету 70' коллиматора работать в условиях вакуума, созданных в камере 51' генератора, в то время как положение и совмещение пакета 70' коллиматора по-прежнему могут регулироваться снаружи вакуумной камеры 51'. Это значительно упрощает тестирование совмещения и производительности пакета коллиматора и помогает повышать точность пучка.
[00174] Предложенная опорная конфигурация с механическим развязыванием делает возможным конструирование камеры 51' генератора, которая имеет относительно тонкие стенки и малую массу. Следовательно, описанный вариант 50' осуществления генератора пучков может быть легко сформирован в виде модуля, который выполнен с возможностью вставляться и выниматься из несущей рамки 42, предоставленной в вакуумной камере 30 системы 10 литографии пучками заряженных частиц (например, показанной на фиг. 1).
[00175] Как указано выше, любая из предложенных опорных конфигураций (т.е. для механического развязывания камеры 51' генератора пучков и пакета 70' электродов коллиматора, с одной стороны, и для механического развязывания вакуумной камеры 53' источника и пакета 70' электродов коллиматора, с другой стороны) может реализовываться отдельно. Тем не менее, вариант осуществления, описанный со ссылкой на фиг. 9-10, иллюстрирует то, что эти решения для развязывания также могут реализовываться совместно посредством использования одинаковой опорной структуры пакета и за счет этого поддержания требуемого пространства и конструктивной сложности на относительно низком уровне.
[00176] Оба из решений для механического развязывания могут считаться различными решениями, и ни одно из этих решений не требует соединения опорных элементов 93'-96b коллиматора со средней областью 75a' пакета 70' коллиматора. Описанное механическое развязывание между камерой 51' генератора пучков и пакетом 70' электродов коллиматора, в общем, может применяться в любом генераторе пучков, который содержит вакуумную камеру с пакетом электродов внутри и опорные элементы пакета, которые присоединяются к поперечной области пакета электродов коллиматора.
[00177] Тем не менее, вариант осуществления, описанный со ссылкой на фиг. 9-10, иллюстрирует то, что эти решения для развязывания могут реализовываться совместно с опорными элементами 93'-96b коллиматора, которые зацепляются в средней области 75a' пакета 70' коллиматора, чтобы преимущественно понижать резонансную чувствительность пакета 70' электродов коллиматора ко всем трем эффектам резонансной частоты, поясненным выше, при использовании той же самой опорной структуры пакета и за счет этого поддержании требуемого пространства и конструктивной сложности на относительно низком уровне.
[00178] Фиг. 12 схематично показывает то, что на нижней (т.е. находящейся ниже по потоку) стороне этого второго варианта осуществления генератора 50' пучков, пакет 70' электродов коллиматора и камера 51' генератора пучков выполнены с возможностью оставаться механически отделенными. Камера 51' генератора пучков и пакет 70' электродов коллиматора в силу этого могут оставаться поддерживаемыми отдельно посредством внешней базовой рамки 42. Фиг. 12 показывает то, что камера 51' генератора пучков содержит нижнюю пластину 134, которая формирует нижнюю часть 51b камеры, показанной на фиг. 10. Нижняя пластина 134 содержит радиальную внутреннюю пластинчатую часть 134a камеры, которая является относительно тонкой и находится радиально рядом с пакетом электродов коллиматора, и радиально наружную пластинчатую часть 134b камеры, которая толще радиально внутренней пластинчатой части 134a камеры и которая расположена радиально ближе ко внешнему периметру 130 камеры. Внутренняя пластинчатая часть 134a расположена рядом с последним электродом 80' коллиматора. В частности, внутренняя пластинчатая часть 134a находится рядом в радиально внутренней части 80a' электрода в радиальном направлении R' и рядом с радиальной внешней частью 80b' электрода в осевом направлении Z'. Узкий зазор ΔZ образован между внутренней пластинчатой частью 134a и последним электродом 80' коллиматора. Этот зазор ΔZ предпочтительно имеет постоянную высоту вдоль радиального направления R'. Предпочтительно, высота зазора ΔZ составляет приблизительно 0,5 миллиметра или меньше.
[00179] Кроме того, поверхности, разграничивающие этот зазор ΔZ, предпочтительно имеют плавную кривизну, в частности, на радиально входящем дистальном конце внутренней пластинчатой части 134a, чтобы исключать электрический разряд между последним электродом 80' коллиматора (который может поддерживаться равным электрическому потенциалу порядка 1 киловольта в ходе работы) и внутренней пластинчатой частью 134a камеры 51' генератора пучков (которая предпочтительно поддерживается при потенциале земли в ходе работы).
[00180] Результирующая опорная конфигурация дает возможность, чтобы камера 51' генератора пучков и пакет 70' электродов коллиматора были независимо оперты на внешнюю базовую рамку 42. Например, внешняя базовой рамка 42 может поддерживать камеру 51' генератора пучков на нижней пластине 134, тогда как выступающие вбок опорные ножки 93' пакета несут пакет 70' электродов коллиматора и, в свою очередь, опираются за пределами камеры 51' генератора пучков посредством внешней базовой рамки 42.
[00181] Фиг. 12 также иллюстрирует, что опорная ножка 93' пакета может соединяться с предпоследним электродом 79' коллиматора, чтобы повышать устойчивость. Опорная ножка 93' пакета содержит третье место соединения 94c ножки для соединения третьего элемента ножки 93c' с краем тела предпоследнего электрода 79'. Третье место соединения 94c ножки, например, может крепиться к предпоследнему электроду 79' коллиматора посредством резьбового соединения или других известных способов. Третий элемент 93c ножки может содержать третью часть 96c для отклонения, которая позволяет опорной ножке 93 пакета компенсировать дифференциальные температурные деформации между средним электродом 75' коллиматора, поддерживаемым посредством первого и второго элементов 93a'-93b' ножки, с одной стороны (см. фиг. 9), и предпоследним электродом 79', поддерживаемым посредством третьего элемента 93c ножки, с другой стороны.
[00182] Кроме того, фиг. 12 иллюстрирует то, что межэлектродные высоты Hd' между электродами 78'-80' коллиматора могут быть постоянными. В частности, межэлектродная высота Hd' между предпоследним электродом 79' и радиально внутренней частью 80a' электрода для последнего электрода 80' предпочтительно равна межэлектродной высоте Hd' между предпредпоследним электродом 78' и предпоследним электродом 79'.
Второй вариант осуществления опорного столбика
[00183] Фиг. 13 иллюстрирует конфигурацию опорных столбиков 90' во втором варианте осуществления пакета 70' коллиматора. Опорные части 86' электродов для соседних электродов коллиматора и размещенных между ними дистанцирующих структур 89' являются аксиально совмещенными, чтобы образовать опорные столбики 90' пакета, которые ориентированы практически параллельно осевому направлению Z'. Три опорных столбика 90' сформированы в этом варианте осуществления. Каждая из опорных частей 86' электродов и дистанцирующих структур 89' снабжена сквозным отверстием, которое простирается практически параллельно осевому направлению Z'. Сквозные отверстия в каждом опорном столбике 90' взаимно совмещены, чтобы сформировать неразъемное сквозное отверстие столбика. Совмещенные сквозные отверстия опорного столбика 90' вмещают зажимной элемент 91a'-91d' для скрепления опорных частей 86' и промежуточных дистанцирующих структур 89'. Зажимной элемент содержит, например, осевой предварительно натянутый стержень 91b', который стягивает два дистальных конца 91a' предварительно натянутого стержня. Два дистальных конца 91a' стержня соединены с первым и последним (т.е. внешним) электродами 71', 80', соответственно. Каждый предварительно натянутый стержень 91b' снабжен двумя сужениями 91c', чтобы компенсировать дифференциальную температурную деформацию между пакетом 70' коллиматора и соответствующим предварительно натянутым стержнем 91b'. Помимо этого, пружинный элемент 91d может быть предоставлен на одном или обоих дистальных концах 91a' стержня каждого предварительно натянутого стержня 91b', чтобы обеспечить дополнительный компенсационный механизм для дифференциальной осевой температурной деформации между пакетом 70' коллиматора и соответствующим предварительно натянутым стержнем 91b'. Зажимные элементы 91a', 91b' предпочтительно изготовлены из прочного и немагнитного материала, например, титана. Достаточное радиальное взаимное разнесение обеспечивается между внешним периметром каждого предварительно натянутого стержня 91b' и внутренними периметрами сквозных отверстий в опорных частях 86' электродов, внутри которых размещен предварительно натянутый стержень 91b'.
[00184] В случае цилиндрических сквозных отверстий и стержней внутренние диаметры ∅su сквозных отверстий в опорных частях 86 и внутренние диаметры ∅sp сквозных отверстий в дистанцирующих структурах 89 существенно превышают внешний диаметр ∅r предварительно натянутого стержня 91b'.
[00185] Радиальное взаимное разнесение служит для того, чтобы поддерживать электрическое разделение между соответствующими электродами 71'-80', с одной стороны, и каждым предварительно натянутым стержнем 91b', с другой стороны, даже если электроды подвергаются тепловым радиальным деформациям в ходе работы пакета 70' электродов коллиматора. Вследствие требуемых сквозных отверстий в опорных частях 86' электродов этого варианта осуществления типичный диаметр опорной части 86' электрода должен превышать диаметр опорной части 86 электрода в варианте осуществления электрода коллиматора, показанном на фиг. 4-5, например, приблизительно в 1,5 раза.
Второй вариант осуществления охлаждающего канала
[00186] Фиг. 14 схематично иллюстрирует часть охлаждающей конструкции в варианте осуществления пакета 70' электродов коллиматора, показанной на фиг. 9-11. Фиг. 14 показывает второй, третий и четвертый электроды 72'-74' коллиматора, которые сформированы в виде электродов коллиматора, которые снабжены охлаждающим каналом 105' внутри тела электрода. Соединительные каналы 110' (сформированные в виде промежуточных трубчатых элементов) обеспечены между первыми отверстиями 103' канала первых электродов (например, четвертого электрода 74') и вторыми отверстиями 104' канала вторых электродов (например, третьего электрода 73'). В этом варианте осуществления каждая пара соединенных электродов является непосредственно соседней, а результирующий каскад электродов и соединительных каналов формирует последовательную охлаждающую конструкцию. В этом варианте осуществления каждый соединительный канал 110' содержит первую прямую часть 111' канала, искривленную часть 113' канала и вторую прямую часть 112' канала. В этом варианте осуществления части 111'-113' канала изготовлены из механически прочного и немагнитного материала, например, титана. В отличие от варианта осуществления, показанного на фиг. 3, не предусмотрен сильфон канала между частями 111'-113' канала. Вместо этого по меньшей мере одна из прямых частей 111'-112' канала каждого соединительного канала 110' снабжена соединителем 115 изоляционной трубки. Соответствующая часть 111'-112' канала прекращается в соединителе 115 изоляционной трубки и завершается на двух дистальных концах канала. Эти дистальные концы канала крепятся к двум противоположным концам соединителя 115 изоляционной трубки непроницаемым для жидкости способом посредством соединителей 115a-115b изоляционной трубки. Соединители 115a-115b изоляционной трубки могут быть сформированы посредством компрессионных фитингов с уплотнительными кольцами. Соединитель 115 изоляционной трубки изготовлен из электроизоляционного материала (например, оксида алюминия), который предоставляет электрическую изоляцию между частями соединенных каналов. Предложенная конструкция каналов с соединителем 115 изоляционной трубки обеспечивает то, что электрический разряд между соединенными электродами коллиматора уменьшается.
[00187] Также в отличие от варианта осуществления, показанного на фиг. 3, подающая трубка 117' и выпускная трубка 118' во второй охлаждающей конструкции не снабжены дополнительным сильфоном канала. Вместо этого подающая трубка 117' и выпускная трубка 118' (показаны на фиг. 9-10) имеют значительные длины и снабжены искривленными областями для гашения механических резонансов, возникающих снаружи генератора 50' пучков.
Третий вариант осуществления пакета коллиматора
[00188] Фиг. 15 показывает другой вариант осуществления пакета 70'' электродов коллиматора, содержащего опорную систему 93'' пакета, чтобы служить опорой пакета 70'' электродов коллиматора относительно внешней базовой рамки (42 не показана), соединенную с боковой областью 97 пакета 70'' электродов коллиматора. Боковая область соответствует наружному периметру пакета 70'' коллиматора, который обращен преимущественно наружу вдоль радиальной координаты. В этом варианте осуществления один элемент 93a'' опорной ножки 93'' пакета зацепляется с третьим электродом 73'' коллиматора. Дополнительный элемент 93c'' опорной ножки 93'' пакета зацепляется с восьмым электродом 78'' коллиматора. В этом варианте осуществления высоты He электродов 71''-80'' коллиматора практически равны. Помимо этого, межэлектродные расстояния Hd практически равны. Третий электрод 73'' коллиматора и восьмой электрод 78'' коллиматора содержат опорные части 86'' электродов с поддерживающими держателями электрода, которые имеют достаточную механическую прочность, чтобы совместно выдерживать на себе вес всего пакета 70'' электродов коллиматора относительно опорных ножек 93'' пакета. Как результат, также третий электрод 73'' коллиматора и восьмой электрод 78'' коллиматора содержат пространства 88'' для теплового расширения для компенсации дифференциальной температурной деформации между телами 81'' электродов и опорными частями 86'' при поддержании опорного столбика 90'' в фиксированной позиции.
[00189] Вышеприведенные описания имеют намерение быть иллюстративными, а не ограничивающими. Специалистам в области техники должно быть очевидным то, что альтернативные и эквивалентные варианты осуществления изобретения могут изобретаться и применяться на практике, без отступления от объема формулы изобретения, изложенного ниже.
[00190] Например, вышеприведенные описания вариантов осуществления пакета электродов коллиматора и вариантов осуществления генератора пучков заряженных частиц предлагают присутствие именно трех опорных столбиков пакета электродов и трех опорных ножек пакета электродов. Хотя число три является предпочтительным для высокой устойчивости и конструктивной простоты, также возможны конфигурации только с двумя столбиками и/или ножками или более чем с тремя столбиками и/или ножками.
[00191] Опорные ножки в пакете коллиматора могут зацепляться с дистанцирующими структурами в опорных столбиках в качестве альтернативы или в дополнение к зацеплению среднего электрода коллиматора, чтобы устанавливать сбалансированную подвеску относительно внешней базовой рамки.
[00192] Опорная система пакета может иметь форму, отличную от описанных треугольных и треножных структур ножек. Опорные системы пакета, приведенные в вышеописанных вариантах осуществления, простираются из пакета электродов преимущественно вниз во внешнюю базовую рамку. В общем, внешняя базовая рамка (например, несущая рамка 42) может служить опорой пакета электродов в средней области через опорные элементы, которые могут быть ориентированы в любом из осевого направления Z вниз (сжимающие механические напряжения, прикладываемые к опорным ножкам 93 на фиг. 4), осевого направления -Z вверх (механические напряжения при растяжении, прикладываемые к опорным элементам), радиального направления R (механические напряжения при изгибе на опорных элементах), сбалансированных противоположных угловых направлений Ф или комбинаций вышеозначенного. Кроме того, части для радиального отклонения могут быть сформированы по-разному, например, иметь различную форму, профиль поперечного сечения или изготавливаться из других упругих материалов.
[00193] Различные варианты осуществления пояснены в отношении обработки электронно-лучевой литографией. Тем не менее, принципы, поясненные выше, могут с равным успехом быть применены к генерированию других типов пучков заряженных частиц (например, пучков положительных или отрицательных ионов) и к другим типам способов обработки пучков заряженных частиц (например, к проверке целевых объектов на основе пучков электронов).
[00194] Варианты осуществления пояснены в отношении пакета электродов коллиматора, который выполнен с возможностью коллимации пучка заряженных частиц. Следует понимать, что также охватываются пакеты электродов, которые, в целом выполнены с возможностью управления путем, формой и кинетической энергией одного или более пучков заряженных частиц.
[00195] Непосредственно ниже представлены части формулы изобретения, которые задают аспекты и варианты осуществления электродов, конструкций электродов и генераторов пучков. Эти части формулы изобретения могут быть предметом выделенных заявок. Эти части формулы изобретения также связаны с альтернативными вариантами осуществления, которые включают в себя элементы, описанные в данном документе выше, для которых ссылки с номерами указаны с помощью простых чисел. Только для краткости и ясности, ссылки с номерами элементов, помеченные с помощью простых чисел, опущены из (неограничивающих) ссылок с номерами, указываемых в формуле изобретения и нижеприведенных частях формулы изобретения, но при этом считаться вставленными, если это применимо.
НАБОР ПУНКТОВ A
a1. Пакет (70) электродов коллиматора, содержащий:
- по меньшей мере три электрода (71-80) коллиматора для коллимации пучка (54) заряженных частиц вдоль оптической оси (A), при этом каждый электрод коллиматора содержит тело (81) электрода с апертурой (82) электрода, чтобы делать возможным проход пучка заряженных частиц, при этом тела электродов разнесены вдоль осевого направления (Z), которое является практически параллельным оптической оси, и при этом апертуры электродов коаксиально совмещены вдоль оптической оси;
- множество дистанцирующих структур (89), предоставленных между каждой парой соседних электродов коллиматора и изготовленных из электроизоляционного материала для позиционирования электродов коллиматора на заранее заданных расстояниях вдоль осевого направления, и при этом каждый из электродов (71-80) коллиматора электрически соединен с отдельным выходным напряжением (151-160).
a2. Пакет (70) электродов коллиматора по п. a1, причем каждое выходное напряжение (151-160) является отдельно регулируемым.
a3. Пакет (70) электродов коллиматора по п. a1 или a2, причем тело (81) электрода имеет дисковую форму, размещенную в радиально-угловой плоскости, практически перпендикулярной осевому направлению (Z), при этом апертура (82) электрода сформирована посредством практически круглой выемки, простирающейся через тело электрода и вдоль осевого направления.
a4. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. a1-a3, причем, по меньшей мере три электрода (71-80) коллиматора размещены вдоль осевого направления (Z) следующим образом:
- первый электрод (71) коллиматора, предоставленный на находящемся выше по потоку конце пакета коллиматора;
- последний электрод (80) коллиматора, предоставленный на находящемся ниже по потоку конце пакета коллиматора, и
- по меньшей мере один промежуточный электрод (72-79), предоставленный между первым электродом (71) коллиматора и последним электродом (80) коллиматора.
a5. Пакет (70) электродов коллиматора по п. a4, причем по меньшей мере один промежуточный электрод (72, 73, 74, 76, 77, 78, 79) имеет толщины (He) электродов вдоль осевого направления (Z).
a6. Пакет (70) электродов коллиматора по п. a4 или a5, причем межэлектродные расстояния (Hd) между соседними промежуточными электродами (72, 73, 74, 76, 77, 78, 79), с одной стороны, и толщина (He) промежуточного электрода вдоль осевого направления (Z), с другой стороны, ограничены посредством соотношения 0,75·He≤Hd≤1,5·He.
a7. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. a4-a6, причем первый электрод (71) коллиматора имеет первую толщину (H1) в диапазоне, заданном посредством 1,5·He≤H1≤2,5·He.
a8. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. a4-a7, причем первый электрод (71) коллиматора содержит апертуру первого электрода с осевым отверстием (71a), которое расходится вдоль оптической оси (A) в направлении ниже по потоку с плавной искривленной траекторией в радиальном направлении (R) от оптической оси (A).
a9. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. a4-a8, причем толщина (H10) последнего электрода у радиально внутренней части (80a) последнего электрода (80) коллиматора находится в диапазоне, заданном посредством 3·H10≤He.
a10. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. a4-a9, причем толщина (H10') радиально наружной части (80b) последнего электрода (80) коллиматора практически равна толщине (He) промежуточного электрода.
a11. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. a4-a10, причем электроды (71-80) коллиматора размещены вдоль осевого направления (Z) так, что по меньшей мере три промежуточных электрода (72-79) предоставлены между первым электродом (71) коллиматора и последним электродом (80) коллиматора.
a12. Пакет (70) электродов коллиматора по п. a11, причем средний электрод (75) коллиматора из по меньшей мере трех промежуточных электродов (72-79) имеет толщину (H5) в диапазоне, заданном посредством 1,5·He≤H5≤2,5·He.
a13. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. a1-a12, причем соотношение между высотой (Hs) каждой дистанцирующей структуры (89) и кратчайшим радиальным расстоянием (ΔR1) между прокладкой (89) и периметром (82a) апертуры (82) коллиматора задается посредством 3·Hs≤ΔR1.
a14. Генератор (50) пучков заряженных частиц, содержащий:
- источник (52) пучков для генерирования пучка (54) заряженных частиц вдоль оптической оси (A);
- пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. a1-a13;
при этом первый электрод (71) коллиматора предоставлен на верхнем по потоку конце пакета коллиматора, при этом апертуры (82) электродов (71-80) коллиматора совмещены вдоль оптической оси, и при этом источник пучков непосредственно зафиксирован на верхней стороне первого электрода (71) коллиматора.
a15. Коллиматорная система, содержащая пакет (70) электродов, содержащий множество электродов (71-80) для коллимации пучка (54) заряженных частиц вдоль оптической оси (A) упомянутого пакета, причем каждый электрод коллиматора содержит тело (81) электрода с апертурой (82) электрода, чтобы делать возможной передачу пучка заряженных частиц, и электрическое соединение для подачи на электрод электрического потенциала, при этом тела электродов размещены с разнесением вдоль осевого направления (Z), и при этом апертуры электродов коаксиально совмещены вдоль оптической оси;
при этом при использовании средний электрод (75) пакета (70) электродов заряжен так, чтобы поддерживаться при наибольшем положительном электрическом потенциале по сравнению с другими электродами (71-74, 76-80) коллиматора, и при этом каждый из двух электродов, предшествующих среднему электроду (75) в направлении по потоку пакета (70) электродов, выполнен с возможностью поддерживаться при более низком электрическом потенциале, чем его соседний электрод в направлении по потоку;
a16. Коллиматорная система по п. a15, причем при использовании последний электрод (80) коллиматора заряжен так, чтобы поддерживаться при положительном электрическом потенциале, и при этом по меньшей мере один электрод (76-79), расположенный между средним электродом (75) и последним электродом (80), снабжен электрическим потенциалом, который ниже электрического потенциала последнего электрода (80).
a17. Коллиматорная система по п. a15, причем по меньшей мере два электрода (76-79) включены между средним электродом (75) и последним электродом (80), причем их предпоследний электрод заряжается для получения отрицательного электрического потенциала.
a18. Способ управления генератором (50) пучков заряженных частиц по п. a14, содержащий:
- генерирование пучка (54) электронов с помощью источника (52) пучков;
- проецирование сгенерированного пучка электронов вдоль оптической оси (A) через апертуры (82) пакета (70) электродов коллиматора, и
- приложение электрических потенциалов (V1-V10) к электродам (71-80) коллиматора, содержащее:
- поддержание первого электрода (71) коллиматора при потенциале земли;
- поддержание среднего электрода (75) коллиматора при наибольшем положительном электрическом потенциале, и
- поддержание последнего электрода (80) коллиматора при низком положительном электрическом потенциале.
a19. Способ управления генератором (50) пучков по п. a18, причем приложение электрических потенциалов (V1-V10) к электродам (71-80) коллиматора содержит:
- приложение разности электрических потенциалов между средним электродом (75) коллиматора и соседним электродом (74) коллиматора, находящимся непосредственно выше по потоку от среднего электрода коллиматора, и
- приложение дополнительной разности электрических потенциалов между соседним электродом (74) коллиматора и дополнительным соседним электродом (73) коллиматора, находящимся непосредственно выше по потоку от соседнего электрода коллиматора;
при этом упомянутая дополнительная разность электрических потенциалов превышает упомянутую разность электрических потенциалов.
a20. Способ управления генератором (50) пучков по п. a18 или a19, причем приложение электрических потенциалов (V1-V10) к электродам (71-80) коллиматора содержит:
- поддержание второго электрода (72) коллиматора, находящегося выше по потоку от среднего электрода (75), при отрицательном электрическом потенциале.
a21. Способ управления генератором (50) пучков по любому из пп. a18-a19, причем приложение электрических потенциалов (V1-V10) к электродам (71-80) коллиматора содержит:
- поддержание по меньшей мере одного из предпоследнего электрода (79) и предпредпоследнего электрода (78) при низком отрицательном электрическом потенциале.
a22. Способ управления генератором (50) пучков по любому из пп. a18-a21, причем приложение электрических потенциалов (V1-V10) к электродам (71-80) коллиматора содержит:
- поддержание по меньшей мере одного из двух промежуточных электродов (78, 79) коллиматора, стоящего непосредственно перед последним электродом (80) коллиматора, при фиксированном электрическом потенциале со значением между -300 Вольт и -500 Вольт;
- поддержание второго электрода (72) коллиматора при фиксированном электрическом потенциале со значением между -3 киловольт и -4 киловольт;
- поддержание среднего электрода (75) коллиматора при фиксированном электрическом потенциале со значением между +20 киловольт и +30 киловольт, и
- поддержание последнего электрода (80) коллиматора при положительном электрическом потенциале со значением между +500 Вольт и +1100 Вольт.
НАБОР ПУНКТОВ C
c1. Электрод коллиматора, содержащий тело (81) электрода, которое предпочтительно имеет дисковую форму или сплющенную кольцевую форму, при этом тело электрода снабжено центральной апертурой (82) электрода, при этом тело электрода задает высоту (He) электрода между двумя противоположными основными поверхностями, и при этом тело электрода вмещает охлаждающий канал (105) внутри тела электрода для переноса охлаждающей жидкости (102).
c2. Электрод коллиматора по п. c1, причем охлаждающий канал (105) сформирован в виде трубки (105) канала, предпочтительно изготовленной из титана.
Использование трубки канала в качестве охлаждающего канала предоставляет возможность надлежащего выбора материала канала. В частности, может быть использован относительно прочный материал, который является тепло- и электропроводящим, в то время как электрод коллиматора может быть изготовлен из другого материала.
c3. Электрод коллиматора по п. c1 или c2, причем тело (81) электрода изготовлен из алюминия.
Алюминий является легким материалом, который упрощает конструирование и удобство обслуживания пакета коллиматора. Алюминий также имеет хорошую электрическую проводимость и немагнитные свойства, что является предпочтительным в применения для управления пучком заряженных частиц. Кроме того, алюминий имеет хорошую теплопроводность, что помогает в рассеивании тепловой энергии, обусловленном рассеянием и столкновениями заряженных частиц.
c4. Электрод коллиматора по любому из пп. c1-c3, причем охлаждающий канал (105) содержит первое отверстие (103) для соединения со структурой (117) для подачи жидкости и второе отверстие (104) для соединения со структурой (118) для выпуска жидкости.
c5. Электрод коллиматора по п. c4, причем первое отверстие (103) и второе отверстие (104) расположены в боковой поверхности (85) первого и второго электродов коллиматора.
Нахождение первого отверстия (103) и второго отверстия (104) охлаждающего канала (105) в боковой поверхности (85) кольцеобразного тела (81) электрода помогает поддерживать пространство между различными электродами (71-80) коллиматора свободным от потенциально создающих помехи структур. В частности, поскольку подача и/или извлечение охлаждающей жидкости возникает со стороны пакета (70) электродов (т.е. преимущественно вдоль радиального и/или углового направления), структура (117) для подачи жидкости и/или структура (118) для выпуска жидкости не должна занимать пространство между электродами коллиматора.
c6. Электрод коллиматора по п. c5, причем первое отверстие (103) и второе отверстие (104) каждого электрода коллиматора расположены близко друг к другу в боковой поверхности (85) электрода коллиматора.
Нахождение первого и второго отверстия рядом друг с другом в боковой поверхности (85) электрода коллиматора предоставляет возможность размещения как структуры для подачи охлаждающей жидкости, так и структуры для выпуска охлаждающей жидкости на одной и той же стороне коллиматорной системы, что обеспечивает большее пространство для помещения других компонентов рядом с коллиматорной системой при необходимости.
c7. Электрод коллиматора по любому из пп. c4-c6, причем охлаждающий канал (105) соединяет первое отверстие (103) и второе отверстие (104) через траекторию (105a-105d) канала, обеспеченную внутри тела (81) электрода и вокруг апертуры (82).
Благодаря тому, что охлаждающий канал имеет траекторию через электрод вокруг апертуры, электрод охлаждается более однородно.
c8. Электрод коллиматора по п. c5 или c6, причем апертура (82) имеет круговую симметрию относительно оптической оси (A) электрода коллиматора, и при этом охлаждающий канал (105) содержит практически круглую часть (105a), простирающуюся вокруг апертуры (82), и две практически прямые концевые части (105b) для соединения круглой части с первым отверстием (103) и вторым отверстием (104).
Эта конструкция является, в частности, предпочтительной, если апертура электрода коллиматора является круглой апертурой. В таком случае, практически круглая часть охлаждающего канала вокруг апертуры расположена на том же самом расстоянии от боковой стенки апертуры вдоль ее траектории, что приводит к более однородному охлаждению центральной части электрода коллиматора. Апертура (82) электрода может быть сформирована посредством практически круглого сквозного отверстия в теле (81) электрода и проходить вдоль осевого направления (Z).
c9. Электрод коллиматора по п. c8, причем соотношение между диаметром (∅) апертуры (82) электрода, с одной стороны, и радиальным расстоянием (ΔR2) между периметром (82a) апертуры (82) электрода и круглой частью (105a) охлаждающего канала (105), с другой стороны, задается посредством 3·ΔR2≥∅.
c10. Электрод коллиматора по любому из пп. c2-c9, причем трубка (105) канала интегрирована внутри тела (81) электрода коллиматора.
Интегрирование трубки (105) канала в электрод коллиматора повышает эффективность охлаждения. Кроме того, значительно снижается риск создания локальных концентраций электрического поля в местоположении трубки канала.
c11. Электрод коллиматора по любому из пп. c2-c10, причем тело (81) электрода по меньшей мере частично состоит из литого материала, в частности литого алюминия, и при этом трубка (105) канала заключена в упомянутый литой материал.
Предпочтительно, трубка (105) канала изготовлена из титана. Титан является прочным металлом, демонстрирующим низкую реакцию на магнитное поле и имеющим относительно высокую температуру плавления. Титановые каналы могут быть эффективно сформированы внутри алюминиевого тела электрода посредством литья тела электрода вокруг канала (вследствие гораздо более низкой температуры плавления алюминия).
c12. Электрод коллиматора по любому из пп. c2-c9, причем верхняя поверхность (83) тела (81) электрода снабжена пазом (106), имеющим форму, соответствующую трубке (105) канала, и при этом трубка канала расположена в пазе.
Электрод коллиматора с надлежащим образом сформированным пазом (106) для размещения трубки (105) канала относительно просто изготавливать.
c13. Пакет (70) электродов коллиматора по п. c12, причем трубка (105) канала присоединена внутри паза (106) к электроду (71-80) коллиматора посредством теплопроводящего клейкого материала (107).
Присоединение трубки канала к электроду коллиматора посредством теплопроводящего клейкого материала повышает теплопроводность и за счет этого приводит к более эффективному охлаждению.
c14. Электрод коллиматора по любому из пп. c2-c13, причем трубка (105) канала содержит:
- нижнюю часть (105c) желобка с прямоугольными поверхностями, образованными с внешней стороны, и искривленным желобком, образованным с внутренней стороны, и
- верхнюю часть (105d) крышки для герметизации искривленного желобка, образованного с внутренней стороны нижней части желобка, формируя посредством этого проточный канал для охлаждающей жидкости (102).
c15. Электрод коллиматора по любому из пп. c2-c14, содержащий по меньшей мере две опорных части (86) электрода и поддерживающих электрод элемента (87) вдоль наружного периметра (85) тела (81) электрода, при этом каждый поддерживающий электрод элемент соединяет периметр электрода с соответствующей опорной частью (86) электрода, образуя посредством пространство (88) для теплового расширения между опорной частью электрода и внешним периметром электрода, и при этом поддерживающие электрод элементы (87) выполнены с возможностью совместно удерживать на себе вес тела (81) электрода в осевом направлении (Z).
c16. Электрод коллиматора по п. c15, причем поддерживающий электрод элемент (87) содержит подвижный удлиненный держатель (87a-87c), который соединен на первом конце с внешним периметром (85) электрода и соединен посредством второго конца с опорной частью (86) электрода.
c17. Электрод коллиматора по п. c16, причем подвижный удлиненный держатель (87a-87c) имеет сужение (87b-87c) держателя, которое позволяет сгибание соответствующей опорной части (86) электрода относительно тела (81) электрода в радиально-угловой плоскости, предотвращая посредством этого сгибание соответствующей опорной части (86) электрода относительно тела (81) электрода в осевом направлении (Z).
c18. Электрод коллиматора по любому из пп. c1-c17, причем охлаждающий канал (105) соединен с электроизоляционным элементом канала, предоставленным за пределами внешнего периметра (85) тела (81) электрода.
c19. Пакет (70) электродов коллиматора для использования в генераторе (50) пучков заряженных частиц, содержащий:
- множество электродов (71-80) коллиматора по любому из пп. c1-c18, выполненных с возможностью коллимации пучка (54) заряженных частиц,
при это, по меньшей мер каждый из первого электрода коллиматора и второго электрода коллиматора снабжен охлаждающим каналом (105) для переноса охлаждающей жидкости (102), причем охлаждающий канал содержит первое отверстие (103) для соединения со структурой (117) для подачи жидкости и второе отверстие (104) для соединения со структурой (118) для выпуска жидкости,
и при этом пакет электродов коллиматора содержит соединительный канал (110), выполненный с возможностью устанавливать жидкостное соединение между вторым отверстием (104) первого электрода коллиматора и первым отверстием (103) второго электрода коллиматора.
Конструкция уложенных стопой электродов (71-80) коллиматора делает возможным конструирование генератора пучков с относительно низким весом. Охлаждающие каналы (105) в первом и втором электродах коллиматора делают возможной транспортировку охлаждающей жидкости (102) вдоль электродов для обмена тепловой энергией между телами электродов и охлаждающей жидкостью (102). Охлаждающая жидкость (102) в силу этого может поглощать чрезмерное тепло из электродов коллиматора и делать возможным регулирование термически наведенной деформации электродов коллиматора.
Соединительный канал (110) позволяет установить жидкостные соединения между электродами. Соединительный канал (110), например, может быть сформирован посредством промежуточных трубчатых элементов. Соединительный канал (110) соединяет первое и второе отверстия (103-104) соответствующих электродов коллиматора и, следовательно, устанавливает последовательное жидкостное соединение между этими электродами коллиматора. Последовательное жидкостное соединение нескольких электродов коллиматора в пакете делает возможным одновременное охлаждение при необходимости только одной структуры (117) для подачи охлаждающей жидкости и структуры (118) для выпуска охлаждающей жидкости, чтобы подавать и извлекать охлаждающую жидкость (102).
При конструировании пакета (70) электродов коллиматора с активным охлаждением довольно сложно максимизировать эффективность теплопередачи из электродов в охлаждающую жидкость (102) при одновременной минимизации потерь заряда электродов через охлаждающую жидкость (102).
Предложенный пакет (70) многоэлектродного коллиматора выполнен с возможностью получения постепенного (пошагового) варьирования распределения электрического потенциала вдоль осевого направления (Z). Посредством последовательного соединения первого и второго отверстий (103-104) соответствующих электродов в предложенной конструкции пакета электродов коллиматора, разности электрических потенциалов, прикладываемые между соседними электродами в ходе работы, предположительно должны быть меньше, чем разности потенциалов для пакета электродов коллиматора с параллельной конструкцией для охлаждения электродов (т.е. с конструкцией для охлаждения, которая содержит разные соединения каналов подачи и выпуска охлаждающей жидкости с каждым электродом). Как результат относительно меньшей разности электрических потенциалов, испытываемой охлаждающей жидкостью (102) через соединительный канал (110) между двумя электродами, потери заряда электродов через ток рассеяния через охлаждающую жидкость (102) предположительно должны быть меньшими.
Два, несколько или даже все электроды коллиматора в пакете (70) электродов коллиматора могут быть сформированы в виде электродов, снабженных соединительными каналами (110) между соответствующими первым и вторым отверстиями (103-104). Последовательная конфигурация охлаждающей жидкости с соединительными каналами (11) между электродами коллиматора является относительно простой в конструировании и/или переконфигурировании, что значительно упрощает техническое обслуживание, тестирование возможности оптимизации и адаптацию к изменению требований к рабочим характеристикам.
c20. Пакет (70) электродов коллиматора по п. c17, причем тела (81) первого электрода коллиматора и второго электрода коллиматора размещены коаксиально с апертурами (82) электродов, совмещенными вдоль оптической оси (A) пакета электродов коллиматора.
c21. Пакет (70) электродов коллиматора по п. c20, причем второй электрод коллиматора находится выше по потоку от первого электрода коллиматора при наблюдении вдоль оптической оси (A).
Во многих реализациях коллиматора пучка заряженных частиц электроды коллиматора, находящиеся ниже по потоку, более подвержены соударению с обратнорассеянными и/или вторичными электронами, что приводит к более высокой тепловой нагрузке. Благодаря подаче охлаждающей жидкости в первый электрод, находящийся ниже по потоку, до переноса охлаждающей жидкости во второй электрод, находящийся выше по потоку, более низкая температура охлаждающей жидкости в первом электроде предоставляет возможность поглощения дополнительного избыточного тепла, обеспечивая посредством этого лучшую общую эффективность теплообмена между нагретыми электродами и охлаждающей жидкостью.
Предпочтительно, первый электрод коллиматора и второй электрод коллиматора являются непосредственно соседними электродами коллиматора в пакете электродов коллиматора.
c22. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. c18-c21, причем соединительный канал (110) сформирован в виде промежуточного трубчатого элемента (110), содержащего первую практически прямую часть (111), обращенную от первого отверстия (103), вторую практически прямую часть (112), обращенную от второго отверстия (104), и в целом искривленную часть (113), соединяющую первую прямую часть со второй прямой частью.
Промежуточный трубчатый элемент, содержащий две прямых части и промежуточную искривленную часть, снижает риск прогибания промежуточного трубчатого элемента и более надежно гарантирует непрерывный перенос охлаждающей жидкости через промежуточный трубчатый элемент.
c23. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. c18-c22, причем по меньшей мере часть соединительного канала (110) изготовлены из электроизоляционного материала, предпочтительно оксида алюминия.
Оксид алюминия является предпочтительным материалом, поскольку он имеет относительно низкую плотность массы, имеет низкую объемную электропроводность и является простым в использовании для производственных целей.
c24. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. c18-c23, причем соединительный канал (110) снабжен по меньшей мере одной сильфонной структурой (114), которая выполнена с возможностью компенсации дифференциальных температурных деформаций между первым электродом коллиматора и вторым электродом коллиматора.
c25. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. c18-c24, причем охлаждающая жидкость (102) является ультрачистой водой или маслом с низкой электропроводностью.
c26. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. c18-c25, причем тело (81) электрода снабжено верхней поверхностью (83), обращенной к источнику (52) заряженных частиц, и нижней поверхностью (84), обращенной от источника заряженных частиц, причем нижняя поверхность и верхняя поверхность соединены через боковую поверхность (85), образующую внешний периметр электрода.
c27. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. c18-c26, причем электроды коллиматора взаимно смещены посредством дистанцирующих структур (89), изготовленных из электроизоляционного материала.
c28. Пакет (70) электродов коллиматора по п. c27, причем дистанцирующие структуры (89) обеспечивают межэлектродное расстояние (Hd) между электродами коллиматора вдоль осевого направления (Z).
c29. Генератор (50) пучков заряженных частиц для использования в системе (10) литографии пучками заряженных частиц, содержащий:
- источник (52) заряженных частиц для генерирования пучка (54) заряженных частиц, и
- пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. c18-c28.
c30. Система (10) литографии пучками заряженных частиц для воздействия на целевой объект (31), содержащая:
- генератор (50) пучков заряженных частиц для генерирования пучка (54) заряженных частиц по п. c29;
- апертурную матрицу (58) для формирования множества элементарных пучков из пучка заряженных частиц, и
- проектор (66) элементарных пучков для проецирования элементарных пучков на поверхность целевого объекта.
c31. Система (10) литографии пучками заряженных частиц по п. c30, дополнительно содержащая модулятор (56, 60) элементарных пучков для формирования рисунка элементарных пучков, чтобы формировать модулированные элементарные пучки, при этом проектор (66) элементарных пучков выполнен с возможностью проецирования модулированных элементарных пучков на поверхность целевого объекта (31).
c32. Система (10) литографии пучками заряженных частиц по п. c30 или c31, содержащая структуру (117) для подачи жидкости, чтобы переносить охлаждающую жидкость из насоса (116) для охлаждающей жидкости к коллиматорной системе, и структуру (118) для выпуска жидкости, чтобы переносить охлаждающую жидкость из коллиматорной системы обратно в насос (116) для охлаждающей жидкости.
c33. Система (10) литографии пучками заряженных частиц по п. c32, содержащая насос (116) для охлаждающей жидкости, соединенный с по меньшей мере одной из структуры (117) для подачи жидкости и структуры (118) для выпуска жидкости, для циркуляции охлаждающей жидкости через пакет (70) электродов коллиматора.
c34. Система (10) литографии пучками заряженных частиц по п. c33, причем насос (116) для охлаждающей жидкости выполнен с возможностью рециркуляции охлаждающей жидкости (102) из структуры (118) для выпуска жидкости к структуре (117) для подачи жидкости в замкнутом контуре, и при этом система литографии пучками заряженных частиц выполнена с возможностью удаления тепловой энергии из охлаждающей жидкости, исходящей из структуры (118) для выпуска жидкости, посредством блока теплообменника.
c35. Система (10) литографии пучками заряженных частиц по п. c34, содержащая конструкцию фильтров, выполненную с возможностью удаления электропроводящих частиц из рециркулирующей охлаждающей жидкости (102) в ходе работы.
НАБОР ПУНКТОВ D
d1. Генератор (50) пучков заряженных частиц для использования в системе (10) литографии пучками заряженных частиц, содержащий:
- источник (52) заряженных частиц для генерирования пучка (54) заряженных частиц вдоль оптической оси (A);
- пакет (70) электродов коллиматора для коллимации пучка заряженных частиц, при этом пакет электродов охватывает высоту (Hc) коллиматора вдоль оптической оси;
- вакуумную камеру (51) генератора для размещения пакета (70) электродов коллиматора и источника (52) заряженных частиц, и
- по меньшей мере одну вакуумную насосную систему (122, 123), предоставленную в вакуумной камере (51) генератора на расстоянии (ΔRp) от внешнего периметра (85) пакета электродов коллиматора, при этом по меньшей мере одна вакуумная насосная система охватывает эффективную поверхность (122a, 123a) откачки, которая направлена практически параллельно оптической оси (A), и при этом эффективная поверхность откачки имеет высоту (Hp) поверхности, которая охватывает по меньшей мере часть высоты (Hc) коллиматора
d2. Генератор (50) пучков заряженных частиц по п. d1, причем высота (Hp) эффективной поверхности (122a, 123a) откачки имеет значение, которое минимально составляет порядка диаметра (∅c) пакета (70) электродов коллиматора.
d3. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d1-d2, причем вакуумная насосная система содержит по меньшей мере четыре геттера (122, 123), размещенные соседними друг другу и практически параллельно осевому направлению (Z) и простирающиеся с соответствующими эффективными поверхностями (122a, 123a) откачки вдоль наибольшей части высоты (Hc) коллиматора.
d4. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d1-d3, причем расстояние (ΔRp) между вакуумной насосной системой (122, 123) и внешним периметром (85) пакета (70) электродов коллиматора превышает типичное межэлектродное расстояния (Hd) между двумя соседними электродами в пакете электродов коллиматора.
d5. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d1-d4, содержащий опорную структуру (124) насосов, размещенную в вакуумной камере (51) генератора и выполненную с возможностью нести на себе блоки (122, 123) насосов вакуумной насосной системы посредством избирательно разъемных соединений.
d6. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d1-d5, причем пакет (70) коллиматора содержит три опорных столбика (90), простирающиеся по трем различным диапазонам (ΔФ1, ΔФ2, ΔФ3) углов столбиков вдоль внешнего периметра коллиматора, и при этом эффективная поверхность (122a, 123a) откачки насосной системы (122, 123) охватывает диапазон (ΔФp) углов насоса, который не имеет перекрытия ни с одним из трех диапазонов углов столбиков.
d7. Генератор (50) пучков заряженных частиц по п. d6, причем диапазон (ΔФp) углов насоса, охватываемый посредством эффективной поверхности (122a, 123a) откачки, в основном совпадает с диапазоном углов, образованным между двумя опорными столбиками (90).
d8. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d1-d7, причем пакет (70) коллиматора содержит последовательность электродов (71-80) коллиматора, причем каждый электрод коллиматора содержит тело (81) электрода для поддержания электрического потенциала, и снабжен апертурой (82) для обеспечения возможности прохождения пучка (54) заряженных частиц.
d9. Генератор (50) пучков заряженных частиц по п. d8, причем электроды (71-80) коллиматора содержат, размещенные вдоль осевого направления (Z):
- первый электрод (71) коллиматора, предоставленный на находящемся выше по потоку конце пакета коллиматора;
- последний электрод (80) коллиматора, предоставленный на находящемся ниже по потоку конце пакета коллиматора;
- по меньшей мере один промежуточный электрод (72, 73, 74, 76, 77, 78, 79), предоставленный между первым электродом коллиматора и последним электродом коллиматора.
d10. Генератор (50) пучков заряженных частиц по п. d9, причем по меньшей мере один промежуточный электрод коллиматора имеет толщину (He), и при этом электроды коллиматора взаимно разнесены на заранее заданные расстояния (Hd) вдоль оптической оси (A), при этом заранее заданное взаимное расстояние (Hd) ограничено посредством 0,75·He≤Hd≤1,5·He.
d11. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d8-d10, причем по меньшей мере один электрод (71, 72, 73, 74, 76, 77, 78, 79, 80) коллиматора содержит три опорных части (86), простирающиеся по трем соответствующим диапазонам (ΔФ1, ΔФ2, ΔФ3) углов вдоль внешнего периметра (85) электрода, при этом каждая опорная часть (86) выполнена с возможностью размещать по меньшей мере одну дистанцирующую структуру (89) для взаимного разнесения тела соседнего (81) электрода на заранее заданное расстояние (Hd).
d12. Генератор (50) пучков заряженных частиц по п. d11, причем опорные части (86) соседних электродов коллиматора и размещенных между ними дистанцирующих структур (89) коаксиально совмещены, чтобы образовать опорный столбик (90) вдоль осевого направления (Z) в одном из трех диапазонов (ΔФ1, ΔФ2, ΔФ3) углов столбиков.
d13. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d8-d12, причем по меньшей мере два из электродов коллиматора содержат охлаждающие каналы (105) для переноса охлаждающей жидкости (102), причем каждый охлаждающий канал содержит первое отверстие (103) для соединения со структурой для подачи жидкости и второе отверстие (104) для соединения со структурой для выпуска жидкости, и при этом пакет электродов содержит промежуточный трубчатый элемент (110) для соединения упомянутого второго отверстия первого электрода коллиматора с упомянутым первым отверстием второго электрода коллиматора.
d14. Генератор (50) пучков заряженных частиц по п. d13, причем электроды (71-80) коллиматора содержат кольцеобразное тело (81, 81') электрода, снабженное верхней поверхностью (83), обращенной к источнику (52) заряженных частиц, и нижней поверхностью (84), обращенной от источника заряженных частиц, причем нижняя поверхность и верхняя поверхность соединены между собой через боковую поверхность (85), образующую внешний периметр электрода, и при этом первое отверстие (103) и второе отверстие (104) расположены в боковой поверхности.
d15. Генератор (50) пучков заряженных частиц по п. d14, причем первое отверстие (103) и второе отверстие (104) расположены в одной и той же боковой поверхности электрода (71-80) коллиматора.
d16. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d13-d15, причем промежуточный трубчатый элемент (110) обеспечен на внешнем периметре (85) электрода, охватывающем диапазон (ΔФt) углов трубки вдоль внешнего периметра (85) электрода, и при этом диапазон (ΔФp) углов апертуры (122a, 123a) откачки не имеет перекрытия с диапазоном углов канала.
d17. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d13-d16, причем охлаждающий канал (105) сформирован посредством трубки канала, которая интегрирована внутри тела (81) электрода коллиматора.
Интегрирование трубок канала внутри тела электрода коллиматора увеличивает поперечное пространство (т.е. средний свободный пробег), доступное для прохождения свободных молекул, перемещающихся в пакете коллиматора, радиально наружу и удаления, например, поглощения посредством геттерных насосов, позиционированных радиально наружу на некотором расстоянии от пакета коллиматора.
d18. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d1-d17, содержащий вакуумную камеру (53) источника пучков, размещенную в камере (51) генератора пучков, при этом источник (52) пучков размещен в вакуумной камере источника пучков, и при этом пакет (70) коллиматора позиционирован за пределами вакуумной камеры источника пучков.
d19. Генератор (50) пучков заряженных частиц по п. d18, причем камера источника пучков (53) заключает в себе по меньшей мере один блок (120) вакуумного насоса источника для создания перепада давлений между камерой источника пучков и камерой (51) генератора пучков.
Сверхнизкий вакуум на основе дифференциального давления около источника (52) пучков помогает повышать его эффективность эмиссии излучения и продлевать его эффективное время существования излучения.
d20. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. d1-d19, причем генератор пучков сформирован в виде модуля генератора пучков, который выполнен с возможностью вставляться и выниматься из несущей рамки (42), предоставленной в вакуумной камере (30) системы (10) литографии пучками заряженных частиц, при этом генератор пучков содержит камеру (51) генератора пучков, заключающую в себе источник (52) пучков и пакет (70) коллиматора.
d21. Генератор (50) пучков заряженных частиц, в частности, по любому из пп. d1-d20, причем пакет (70) электродов коллиматора содержит опорную систему (93-101c) пакета, чтобы служить опорой пакета электродов коллиматора относительно внешней базовой рамки (42), при этом вакуумная камера (51) генератора содержит апертуры (132) камеры, выполненные с возможностью прохождения через выступающие опорные части (95, 99-100b) опорной системы (93-101c) пакета, чтобы позволить выступающим опорным частям устанавливать отдельную опорную поверхность с внешней базовой рамкой (42) за пределами вакуумной камеры (51) генератора.
d22. Генератор (50) пучков заряженных частиц по п. d21, содержащий уплотнительные прокладки (98), при этом каждая уплотнительная прокладка выполнена с возможностью герметизировать полость между соответствующей апертурой (132) камеры и соответствующей выступающей опорной частью (95, 99-100b), так чтобы устанавливать вакуумный барьер между внешней частью и внутренней частью вакуумной камеры генератора.
d23. Генератор (50) пучков заряженных частиц, в частности, по любому из пп. d1-d22, содержащий вакуумную камеру (53) источника, вмещающую источник (52) пучков в ее внутренней части, при этом источник (52) заряженных частиц и вакуумная камера (53) источника предоставлены выше по потоку от пакета электродов коллиматора и в вакуумной камере (51) генератора, и при этом опорная система (93-101c) пакета содержит опорные элементы (101-101c) камеры источника, чтобы непосредственно служить опорой вакуумной камеры (53) источника на опорной системе (93-96b) пакета.
d24. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. 1-23, причем ширина эффективной поверхности (122a, 123a) откачки имеет значение, которое минимально составляет порядка диаметра (∅c) пакета (70) электродов коллиматора.
d25. Система (10) литографии пучками заряженных частиц для воздействия на целевой объект (31), содержащая:
- генератор (50) пучков заряженных частиц для генерирования пучка (54) заряженных частиц по любому из пп. d1-d24;
- апертурную матрицу (58) для формирования множества элементарных пучков из пучка заряженных частиц; и
- проектор (66) элементарных пучков для проецирования элементарных пучков на поверхность целевого объекта.
НАБОР ПУНКТОВ E
e1. Пакет (70) электродов коллиматора, содержащий:
- множество уложенных стопой электродов (71-80) коллиматора для коллимации пучка (54) заряженных частиц вдоль оптической оси (A);
при этом каждый электрод коллиматора содержит тело (81) электрода с апертурой (82) электрода, чтобы делать возможным прохождение пучка заряженных частиц, при этом тела электродов взаимно разнесены вдоль осевого направления (Z), которое является практически параллельным оптической оси, и при этом апертуры электродов коаксиально совмещены вдоль оптической оси, и
- опорную систему (93-101c) пакета, чтобы служить опорой пакета электродов коллиматора относительно внешней базовой рамки (42), соединенную с боковой областью (75a, 92b, 97) пакета электродов коллиматора.
e2. Пакет (70) электродов коллиматора по п. 1, причем опорная система (93-96b) пакета содержит опорные элементы (93-101c) пакета, которые распределены вдоль внешнего периметра пакета (70) электродов коллиматора, причем периметр простирается в угловом направлении (Ф) вокруг оптической оси (A), при этом опорные элементы пакета взаимодействуют, чтобы служить опорой пакета электродов коллиматора относительно внешней базовой рамки (42).
e3 Пакет (70) электродов коллиматора по п. e2, причем каждый опорный элемент (93-101c) пакета содержит:
- место соединения (94-94b) для соединения опорного элемента пакета с боковой областью (75a, 92b, 97) пакета электродов коллиматора;
- основание (95, 99, 99a-99b) для соединения опорного элемента пакета с внешней базовой рамкой (42), и
- по меньшей мере одну гибкую часть (96a-96b, 100a-100b) для радиального отклонения, чтобы позволять месту соединения смещаться относительно основания в радиальном направлении (R).
e4. Пакет (70) электродов коллиматора по п. e2 или e3, причем каждый опорный элемент пакета содержит опорную ножку (93'-101c') пакета, которая соединена со средним электродом (75) коллиматора, расположенным в средней области (75a) пакета электродов коллиматора.
e5. Пакет (70'') электродов коллиматора по п. e2 или e3, содержащий десять уложенных стопой электродов (71''-80'') коллиматора, при этом каждый опорный элемент пакета имеет опорную ножку (93''-101c'') пакета, содержащую:
- элемент (93a'') ножки, который соединен со вторым или третьим электродом (72''-73'') коллиматора, и
- дополнительный элемент (93c'') ножки, который соединен с восьмым или девятым электродом (78''-79'') коллиматора.
e6. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. e1-e5, причем опорная система (93-101c) соединена со средней областью (75a) пакета электродов коллиматора.
e7. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. e1-e6, содержащий дистанцирующие структуры (89) из электроизоляционного материала для позиционирования электродов (71-80) коллиматора на заранее заданных взаимных расстояниях вдоль осевого направления (Z).
e8. Пакет (70) электродов коллиматора по п. e7, причем по меньшей мере один из электродов (71-80) коллиматора содержит три опорных части (86) вдоль внешнего периметра (85) электрода, при этом каждая опорная часть выполнена с возможностью размещать по меньшей мере одну дистанцирующую структуру (89).
e9. Пакет (70) электродов коллиматора по п. e8, причем опорные части (86) соседних электродов (71-80) коллиматора и размещенных между ними дистанцирующих структур (89) аксиально совмещены, чтобы образовать опорный столбик (90) параллельно осевому направлению (Z).
e10. Пакет (70) электродов коллиматора по п. e9, причем каждый опорный столбик (90) снабжен зажимным элементом (91-91c) для скрепления опорных частей (86) и размещенных между ними дистанцирующих структур (89).
e11. Пакет (70) электродов коллиматора по п. e10, причем опорные части (86) и дистанцирующие структуры (89) соответствующего опорного столбика (90) содержат аксиально совмещенные сквозные отверстия, которые вмещают зажимной элемент (91-91c), и при этом зажимной элемент предварительно натянут, чтобы прикладывать силы сжатия к опорному столбику (90) параллельно осевому направлению (Z).
e12. Пакет (70) электродов коллиматора по любому из пп. e8-e11, причем электроды (71-80) коллиматора содержат три радиально подвижных опорных элемента (87) электродов вдоль внешнего периметра (85) электрода, при этом каждый опорный элемент электрода соединяет внешний периметр электрода с соответствующей опорной частью (86) электрода, образуя посредством этого пространство (88) для теплового расширения между опорной частью электрода и внешним периметром электрода.
e13. Пакет (70) электродов коллиматора по п. e12, причем опорный элемент (87) электрода содержит радиально подвижный удлиненный держатель, который соединен на первом конце с внешним периметром (85) электрода и соединен посредством второго конца с опорной частью (86) электрода, при этом держатель простирается практически вдоль углового направления (Ф), и при этом пространство (88) для теплового расширения принимает форму прорези, которая также простирается практически вдоль углового направления.
e14. Генератор (50) пучков заряженных частиц, содержащий:
- источник (52) пучков для генерирования пучка (54) заряженных частиц вдоль оптической оси (A);
- пакет (70) электродов коллиматора с опорной системой (93-101c) пакета по любому из пп. e1-e13;
при этом первый электрод (71) коллиматора предоставлен на находящемся выше по потоку конце пакета коллиматора, при этом источник пучков предоставлен выше по потоку от первого электрода коллиматора, и при этом источник (52) пучков и апертуры (82) электродов (71-80) коллиматора коаксиально совмещены вдоль оптической оси.
e15. Генератор (50) пучков заряженных частиц по п. e14, содержащий:
- вакуумную камеру (51) генератора для размещения пакета (70) электродов коллиматора в ее внутренней части, при этом вакуумная камера генератора содержит апертуры (132) камеры, выполненные с возможностью прохождения через выступающие опорные части (95, 99-100b) опорной системы (93-101c) пакета, чтобы позволять выступающим опорным частям устанавливать отдельную опорную поверхность с внешней базовой рамкой (42) за пределами вакуумной камеры генератора, и
- уплотнительные прокладки (98), при этом каждая уплотнительная прокладка выполнена с возможностью герметизировать полость между соответствующей апертурой (132) камеры и соответствующей выступающей опорной частью (95, 99-100b).
e16. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. e12-e15, сформированный в виде модуля генератора пучков, при этом вакуумная камера (51) генератора пучков выполнена с возможностью вставляться, закрепляться и выниматься из несущей рамки (42), предоставленной в вакуумной камере (30) системы (10) литографии пучками заряженных частиц.
e17. Генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. e12-e16, содержащий:
- камеру (53) источника, расположенную на находящемся выше по потоку конце пакета (70) электродов коллиматора и выполненную с возможностью размещения источника (52) пучков в ее внутренней части, и
- опорные элементы (101-101c) камеры источника, чтобы непосредственно служить опорой камеры (53) источника на опорной системе (93-96b) пакета.
e18. Система (10) литографии пучками заряженных частиц для обработки целевого объекта (31), содержащая:
- вакуумную камеру (30), заключающую в себе несущую рамку (42);
- генератор (50) пучков заряженных частиц по любому из пп. e12-e17, при этом генератор пучков размещен в несущей рамке;
- при этом пакет (70) коллиматора содержит три опорных элемента (93-101c) пакета, причем каждый опорный элемент соединен со средней областью (75a) пакета коллиматора на первом конце и с несущей рамкой на втором конце, так чтобы служить опорой пакета коллиматора на несущей рамке.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Многоэлектродная охлаждаемая конструкция | 2014 |
|
RU2644388C2 |
| КАТОДНОЕ УСТРОЙСТВО, ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА И УСТАНОВКА ЛИТОГРАФИИ, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКУЮ ЭЛЕКТРОННУЮ ПУШКУ | 2014 |
|
RU2689391C2 |
| Способ монохроматизации энергии протонов синхроциклотрона и устройство для его осуществления | 2022 |
|
RU2786487C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ПУЧКА НЕЙТРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ | 2014 |
|
RU2653581C2 |
| СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ПОТОКА ЧАСТИЦ ВЫСОКОЙ ЭНЕРГИИ И ИСТОЧНИК ЧАСТИЦ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ТАКОГО СПОСОБА | 2007 |
|
RU2496284C2 |
| СИСТЕМА ПРОИЗВОДСТВА ИЗОТОПОВ С РАЗДЕЛЕННЫМ ЭКРАНИРОВАНИЕМ | 2010 |
|
RU2543613C2 |
| СИСТЕМА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, СОДЕРЖАЩАЯ УСТРОЙСТВО-МАНИПУЛЯТОР ДЛЯ МАНИПУЛЯЦИИ ОДНИМ ИЛИ БОЛЕЕ ПУЧКАМИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ | 2012 |
|
RU2589276C2 |
| ИНЖЕКТОР ПУЧКА НЕЙТРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ НА ОСНОВЕ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ | 2012 |
|
RU2619923C2 |
| ИНЖЕКТОР ПУЧКА НЕЙТРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ НА ОСНОВЕ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ | 2017 |
|
RU2741793C2 |
| ПРОИЗВОДСТВО МОЛИБДЕНА-99 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ | 2014 |
|
RU2667072C2 |
Изобретение относится к пакету электродов, содержащему уложенные стопой электроды (71-80) для управления пучком заряженных частиц вдоль оптической оси (A), и может использоваться для изготовления полупроводниковых структур методами литографии. Каждый электрод содержит тело электрода с апертурой для пучка заряженных частиц. Тела электродов взаимно разнесены, а апертуры электродов коаксиально совмещены вдоль оптической оси. Пакет электродов содержит электроизоляционные дистанцирующие структуры (89) между каждой парой соседних электродов для позиционирования электродов (71-80) на заранее заданных взаимных расстояниях вдоль осевого направления (Z). Каждый из первого электрода и второго электрода содержит тело электрода с одной или более опорной частью (86), при этом каждая опорная часть выполнена с возможностью размещать по меньшей мере одну дистанцирующую структуру (89). Пакет электродов имеет по меньшей мере один зажимной элемент (91-91c), выполненный с возможностью скреплять опорные части (86) первого и второго электродов, а также промежуточную дистанцирующую структуру (89). Техническим результатом является повышение точности при управления пучком заряженных частиц. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 15 ил.
1. Пакет электродов, в частности пакет электродов коллиматора, содержащий:
- множество уложенных стопой электродов для управления пучком заряженных частиц вдоль оптической оси, при этом каждый электрод содержит тело электрода с апертурой электрода, чтобы делать возможным проход пучка заряженных частиц, при этом тела электродов взаимно разнесены вдоль осевого направления, которое является практически параллельным оптической оси, и при этом апертуры электродов коаксиально совмещены вдоль оптической оси, и
- дистанцирующие структуры, по существу, состоящие из электроизоляционного материала и размещенные между каждой парой соседних электродов, для позиционирования электродов на заранее заданных взаимных расстояниях вдоль осевого направления;
при этом каждый из первого электрода и второго электрода содержит тело электрода с одной или более опорной частью, при этом каждая опорная часть выполнена с возможностью размещения по меньшей мере одной дистанцирующей структуры,
при этом пакет электродов сформирован с по меньшей мере одним зажимным элементом, который выполнен с возможностью скрепления соответствующих опорных частей первого и второго электродов с по меньшей мере одной дистанцирующей структурой, расположенной между ними.
2. Пакет электродов по п. 1, причем тело первого электрода и/или второго электрода имеет дисковую форму или сплющенную кольцевую форму.
3. Пакет электродов по п. 1, причем по меньшей мере один из первого и второго электродов содержит три опорных части вдоль радиально наружного периметра тела электрода, при этом три опорных части совместно удерживают на себе вес тела электрода.
4. Пакет электродов по п. 3, причем опорные части являются достаточно жесткими, чтобы предотвращать отклонение опорных частей относительно тела электрода вдоль осевого направления.
5. Пакет электродов по п. 3, причем опорные части соседних электродов и размещенных между ними дистанцирующих структур аксиально совмещены, чтобы образовать опорный столбик параллельно осевому направлению.
6. Пакет электродов по п. 5, причем каждый опорный столбик соединен с соответствующим зажимным элементом для скрепления опорных частей и размещенных между ними дистанцирующих структур.
7. Пакет электродов по п. 3, причем опорная часть соединена радиально подвижным способом с телом соответствующего электрода посредством поддерживающего электрод элемента.
8. Пакет электродов по п. 7, причем поддерживающий электрод элемент предусмотрен вдоль наружного периметра электрода, образуя посредством этого пространство для теплового расширения между опорной частью электрода и внешним периметром электрода.
9. Пакет электродов по п. 7, причем поддерживающий электрод элемент содержит подвижный удлиненный держатель, который соединен на первом конце с внешним периметром электрода и соединен посредством второго конца с соответствующей опорной частью электрода.
10. Пакет электродов по п. 9, причем подвижный удлиненный держатель имеет гибкое сужение держателя, которое позволяет отклонение соответствующей опорной части электрода относительно тела электрода в радиально-угловой плоскости при предотвращении отклонения соответствующей опорной части электрода относительно тела электрода в осевом направлении.
11. Пакет электродов по п. 10, причем гибкое сужение держателя включено в по меньшей мере одну концевую часть подвижного удлиненного держателя.
12. Пакет электродов по п. 9, причем подвижный удлиненный держатель простирается практически вдоль углового направления и при этом пространство для теплового расширения принимает форму прорези, которая простирается практически вдоль углового направления.
13. Пакет электродов по п. 5, причем опорные части и дистанцирующие структуры соответствующего опорного столбика содержат аксиально совмещенные сквозные отверстия, при этом сквозные отверстия совместно образуют полость, которая вмещает соответствующий зажимной элемент и при этом зажимной элемент предварительно натянут, чтобы прикладывать сжимающую силу к опорному столбику параллельно осевому направлению.
14. Пакет электродов по п. 13, причем внутренний диаметр сквозного отверстия в опорной части и/или дистанцирующей структуре существенно больше внешнего диаметра зажимного элемента.
15. Пакет электродов по п. 14, причем разность во внутреннем диаметре сквозного отверстия и внешнем диаметре зажимного элемента оставляет открытой радиальную полость для обеспечения электрической изоляции между зажимным элементом, с одной стороны, и опорной частью и/или дистанцирующей структурой, с другой стороны.
16. Пакет электродов по п. 1, причем при наблюдении вдоль осевого направления толщина тела первого электрода и/или второго электрода имеет порядок величины межэлектродного расстояния между первым электродом и вторым электродом.
17. Генератор пучков заряженных частиц, содержащий:
- источник пучков для генерирования пучка заряженных частиц вдоль оптической оси;
- пакет электродов с опорной системой пакета по п. 1;
при этом первый электрод предусмотрен на находящемся выше по потоку конце пакета электродов, а источник пучков предусмотрен выше по потоку от первого электрода, и
при этом источник пучков и апертуры электродов коаксиально совмещены вдоль оптической оси.
18. Генератор пучков заряженных частиц по п. 17, выполненный с возможностью работы в качестве коллиматора пучков частиц, в частности, при этом генератор пучков заряженных частиц выполнен с возможностью приложения разности электрических потенциалов между первым электродом и вторым электродом и дополнительной разности электрических потенциалов между вторым электродом и третьим электродом, при этом упомянутая дополнительная разность электрических потенциалов превышает упомянутую разность электрических потенциалов.
19. Генератор пучков заряженных частиц по п. 18, причем по меньшей мере третий электрод снабжен охлаждающим каналом для пропускания охлаждающей жидкости.
20. Генератор пучков заряженных частиц по п. 17, содержащий:
- вакуумную камеру генератора для размещения пакета электродов, при этом вакуумная камера генератора содержит апертуры камеры, выполненные с возможностью проходить через выступающие опорные части опорной системы пакета, чтобы позволять выступающим опорным частям устанавливать отдельное опорное соединение за пределами вакуумной камеры генератора и относительно внешней базовой рамки, и
- уплотнительные прокладки, при этом каждая уплотнительная прокладка выполнена с возможностью герметизировать полость между соответствующей апертурой камеры и соответствующей выступающей опорной частью.
21. Генератор пучков заряженных частиц по п. 17, сформированный в виде модуля генератора пучков, при этом вакуумная камера генератора пучков выполнена с возможностью вставляться, закрепляться и выниматься из несущей рамки, предусмотренной в вакуумной камере системы литографии пучками заряженных частиц.
22. Генератор пучков заряженных частиц по п. 17, содержащий:
- камеру источника, расположенную на находящемся выше по потоку конце пакета электродов и выполненную с возможностью размещения источника пучков внутри нее, и
- опорные элементы камеры источника, чтобы непосредственно служить опорой камеры источника на опорной системе пакета.
23. Система литографии пучками заряженных частиц для обработки целевого объекта, содержащая:
- вакуумную камеру, заключающую в себе несущую рамку;
- генератор пучков заряженных частиц по п. 17, при этом генератор пучков размещен в несущей рамке;
- при этом пакет электродов содержит три опорных элемента пакета, причем каждый опорный элемент соединен со средней областью пакета электродов на первом конце и с несущей рамкой на втором конце, так чтобы служить опорой пакета электродов на несущей рамке.
24. Электрод, выполненный с возможностью использования в генераторе пучков заряженных частиц и содержащий кольцеобразное тело электрода, снабженное верхней поверхностью и нижней поверхностью, причем нижняя поверхность и верхняя поверхность соединены между собой через боковую поверхность, образующую внешний периметр электрода, при этом электрод содержит три опорных части вдоль периметра электрода, при этом каждая опорная часть выполнена с возможностью размещения по меньшей мере одной дистанцирующей структуры.
25. Электрод по п. 24, содержащий три радиально подвижных поддерживающих электрод держателя вдоль внешнего периметра электрода, при этом каждый поддерживающий электрод держатель соединяет внешний периметр электрода с соответствующей опорной частью электрода, образуя посредством этого пространство для теплового расширения между опорной частью электрода и внешним периметром электрода.
26. Электрод по п. 25, причем поддерживающий электрод держатель содержит радиально удлиненное тело, которое соединено на одном конце с внешним периметром электрода и соединено посредством противоположного конца с опорной частью электрода, при этом удлиненное тело простирается практически вдоль в угловом направлении и при этом пространство для теплового расширения принимает форму прорези, которая также простирается практически вдоль углового направления.
27. Электрод по п. 24, содержащий монолитное тело электрода предпочтительно из литого металла, более предпочтительно, по существу, состоящее из алюминия.
| US3702951 A, 14.11.1972 | |||
| JP2004055166 A,19.02 | |||
| Способ приготовления мыла | 1923 |
|
SU2004A1 |
| US2006227306 A1, 12.10.2006 | |||
| Ротор геликоптера с автоматом перекоса и гироскопическим устройством для поддержания устойчивости | 1946 |
|
SU87565A1 |
