Многоэлектродная охлаждаемая конструкция

Многоэлектродная охлаждаемая конструкция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

[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.

Уровень техники

[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 силу наличия более сильных токов пучка частиц и электрических полей столкновения частиц и теплообразование в системе литографии должны становиться более интенсивными. Результирующие температурные деформации могут оказывать значительное негативное влияние на точность поля и на точность обработки пучков.

Сущность изобретения

[0008] 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 существенной термомеханической устойчивости даже при сильных токах пучка и в условиях сильных электрических полей.

[0009] Следовательно, согласно первому аспекту, предусмотрен электрод коллиматора, содержащий тело электрода, при этом тело электрода снабжено центральной апертурой электрода. Тело электрода задает высоту электрода между двумя противоположными основными поверхностями, и тело электрода вмещает охлаждающий канал внутри тела электрода для переноса охлаждающей жидкости.

[0010] 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.

[0011] Согласно варианту осуществления электрод коллиматора содержит тело электрода, снабженное центральной апертурой электрода. Тело электрода задает высоту электрода между двумя противоположными основными поверхностями, и тело электрода вмещает охлаждающий канал внутри тела электрода для переноса охлаждающей жидкости. Предпочтительно, тело электрода имеет дисковую форму или сплющенную кольцевую форму.

[0012] Согласно варианту осуществления, охлаждающий канал сформирован в виде трубки канала.

[0013] Предпочтительно, трубка 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 в алюминиевом теле электрода посредством литья тела электрода вокруг канала (вследствие гораздо более низкой температуры плавления алюминия).

[0014] Использование трубки канала в качестве охлаждающего канала предоставляет возможность надлежащего выбора материала канала. В частности, может использоваться относительно прочный материал, который является тепло- и электропроводящим, в то время как электрод коллиматора может быть изготовлен из другого материала.

[0015] Согласно варианту осуществления тело электрода изготовлено 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 вариантах применения для управления пучком заряженных частиц. Кроме того, алюминий имеет хорошую теплопроводность, что помогает в рассеивании тепловой энергии, обусловленном рассеянием и столкновениями заряженных частиц.

[0016] Согласно варианту осуществления, охлаждающий канал содержит первое отверстие для соединения со структурой для подачи жидкости и второе отверстие для соединения со структурой для выпуска жидкости.

[0017] Согласно дополнительному варианту осуществления, первое отверстие и второе отверстие расположены в боковой поверхности первого и второго электродов коллиматора.

[0018] Нахождение первого отверстия и второго отверстия охлаждающего канала в боковой поверхности кольцеобразного тела электрода помогает поддерживать пространство между различными электродами коллиматора свободным от потенциально создающих помехи структур. В частности, поскольку подача и/или извлечение охлаждающей жидкости возникает со стороны пакета электродов (т.е. преимущественно вдоль радиального и/или углового направления), структура для подачи жидкости и/или структура для выпуска жидкости не должна занимать пространство между электродами коллиматора.

[0019] Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления первое отверстие и второе отверстие каждого электрода коллиматора расположены близко друг к другу в боковой поверхности электрода коллиматора.

[0020] Нахождение первого и второго отверстия рядом друг с другом в боковой поверхности 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. Это обеспечивает больше пространства для помещения других компонентов рядом с коллиматорной системой при необходимости.

[0021] Согласно варианту осуществления охлаждающий канал соединяет первое отверстие и второе отверстие через траекторию канала, обеспеченную внутри тела электрода и вокруг апертуры.

[0022] Благодаря тому что охлаждающий канал имеет траекторию через электрод вокруг апертуры, электрод может охлаждаться более однородно.

[0023] Согласно варианту осуществления апертура имеет круговую симметрию относительно оптической оси электрода коллиматора, и при этом охлаждающий канал содержит практически круглую часть, простирающуюся вокруг апертуры, и две практически прямые концевые части для соединения круглой части с первым отверстием и вторым отверстием.

[0024] Эта конструкция является, в частности, предпочтительной, если электрод коллиматора имеет круглую апертуру. 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 электрода может быть сформирована посредством практически кругового сквозного отверстия в теле электрода и проходить вдоль осевого направления.

[0025] Согласно дополнительному варианту осуществления соотношение между диаметром ∅ апертуры электрода, с одной стороны, и радиальным расстоянием ΔR2 между периметром апертуры электрода и круглой частью охлаждающего канала, с другой стороны, задается посредством 3·ΔR2≥∅.

[0026] Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления, трубка канала интегрирована внутри тела электрода коллиматора.

[0027] Интегрирование трубки канала в электрод коллиматора повышает эффективность охлаждения. Кроме того, значительно снижается риск создания локальных концентраций электрического поля в местоположении трубки канала.

[0028] Согласно варианту осуществления, тело электрода по меньшей мере частично состоит из литого материала, и при этом трубка канала заключена в упомянутый литой материал. Тело электрода предпочтительно сформировано посредством алюминиевого корпуса.

[0029] Согласно варианту осуществления верхняя поверхность тела электрода снабжена пазом, имеющим форму, соответствующую трубке канала, и трубка канала расположена внутри паза.

[0030] Электрод коллиматора с надлежащим образом сформированным пазом для размещения трубки канала относительно просто изготавливать.

[0031] Согласно варианту осуществления трубка канала присоединена внутри паза к электроду коллиматора посредством теплопроводящего клейкого материала.

[0032] Присоединение трубки канала к электроду коллиматора посредством теплопроводящего клейкого материала повышает теплопроводность и за счет этого приводит к более эффективному охлаждению.

[0033] Согласно варианту осуществления трубка канала содержит: нижнюю часть желобка с прямоугольными поверхностями, образованными с внешней стороны, и искривленным желобком, образованным с внутренней стороны, и верхнюю часть крышки для герметизации искривленного желобка, образованного с внутренней стороны нижней части желобка, формируя посредством этого проточный канал для охлаждающей жидкости.

[0034] Согласно варианту осуществления электрод коллиматора содержит по меньшей мере две опорных части электрода и поддерживающих электрод элемента вдоль наружного периметра тела электрода. Каждый поддерживающий электрод элемент соединяет периметр электрода с соответствующей опорной частью электрода, образуя посредством этого пространство для теплового расширения между опорной частью электрода и внешним периметром электрода. Поддерживающие электрод элементы выполнены с возможностью совместно удерживать на себе вес тела электрода в осевом направлении.

[0035] Согласно дополнительному 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.

[0036] Согласно дополнительному варианту осуществления подвижный удлиненный держатель имеет сужение держателя, которое позволяет сгибание соответствующей опорной части электрода относительно тела электрода в радиально-угловой плоскости при предотвращении сгибания соответствующей опорной части электрода относительно тела электрода в осевом направлении.

[0037] Согласно второму аспекту и в соответствии с эффектами и преимуществами, описанными в данном документе выше, предусмотрен пакет электродов коллиматора для использования в генераторе пучков заряженных частиц. Пакет электродов коллиматора содержит множество электродов коллиматора согласно первому аспекту изобретений и выполнен с возможностью коллимации пучка заряженных частиц. По меньшей мере каждый из первого электрода коллиматора и второго электрода коллиматора снабжены охлаждающим каналом для переноса охлаждающей жидкости. Охлаждающий канал содержит первое отверстие для соединения со структурой для подачи жидкости и второе отверстие для соединения со структурой для выпуска жидкости. Пакет электродов коллиматора содержит соединительный канал, выполненный с возможностью устанавливать жидкостное соединение между вторым отверстием первого электрода коллиматора и первым отверстием второго электрода коллиматора.

[0038] Конструкция уложенных стопой электродов коллиматора делает возможным конструирование генератора пучков с относительно низким весом. Охлаждающие каналы в первом и втором электродах коллиматора делают возможной транспортировку охлаждающей жидкости вдоль электродов для обмена тепловой энергией между телами электродов и охлаждающей жидкостью. Охлаждающая жидкость в силу этого может поглощать чрезмерное тепло из электродов коллиматора и делать возможным регулирование термически наведенной деформации электродов коллиматора. Соединительный канал позволяет установить жидкостные соединения между электродами. Соединительный канал, например, может быть сформирован посредством промежуточных трубчатых элементов. Соединительный канал соединяет первое и второе отверстия 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 для подачи охлаждающей жидкости и структуры для выпуска охлаждающей жидкости, чтобы подавать и извлекать охлаждающую жидкость.

[0039] При конструировании пакета электродов коллиматора с активным охлаждением довольно сложно максимизировать эффективность теплопередачи из электродов в охлаждающую жидкость при одновременной минимизации потерь заряда электродов через охлаждающую жидкость.

[0040] Предложенный пакет многоэлектродного коллиматора выполнен с возможностью получения постепенного (пошагового) варьирования распределения электрического потенциала вдоль осевого направления. Посредством последовательного соединения первого и второго отверстий 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 через соединительный канал между двумя электродами, потери заряда электродов через ток рассеяния через охлаждающую жидкость предположительно должны быть меньшими.

[0041] Два, несколько или даже все электроды коллиматора в пакете электродов коллиматора могут быть сформированы в виде электродов, снабженных соединительными каналами между соответствующими первым и вторым отверстиями. Последовательная конфигурация охлаждающей жидкости с соединительными каналами 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.

[0042] Согласно вариантам осуществления тела первого электрода коллиматора и второго электрода коллиматора размещены коаксиально с апертурами электродов, совмещенными вдоль оптической оси пакета электродов коллиматора.

[0043] Согласно варианту осуществления второй электрод коллиматора расположен выше по потоку от первого электрода коллиматора при наблюдении вдоль оптической оси.

[0044] 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.

[0045] Предпочтительно, первый электрод коллиматора и второй электрод коллиматора являются непосредственно соседними электродами коллиматора в пакете электродов коллиматора.

[0046] Согласно варианту осуществления соединительный канал сформирован в виде промежуточного трубчатого элемента, содержащего первую практически прямую часть, обращенную от первого отверстия, вторую практически прямую часть, обращенную от второго отверстия, и в целом искривленную часть, соединяющую первую прямую часть со второй прямой частью.

[0047] 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.

[0048] Согласно варианту осуществления по меньшей мере часть соединительного канала изготовлена из электроизоляционного материала, предпочтительно из оксида алюминия.

[0049] Оксид алюминия является предпочтительным материалом, поскольку он имеет относительно низкую плотность массы, имеет низкую объемную электропроводность и является простым в использовании для производственных целей.

[0050] Согласно варианту осуществления соединительный канал снабжен по меньшей мере одной сильфонной структурой, которая выполнена с возможностью компенсации дифференциальных температурных деформаций между первым электродом коллиматора и вторым электродом коллиматора.

[0051] Согласно варианту осуществления охлаждающая жидкость является ультрачистой водой или маслом с низкой электропроводностью.

[0052] Согласно варианту осуществления тело электрода снабжено верхней поверхностью, обращенной к источнику заряженных частиц, и нижней поверхностью, обращенной от источника заряженных частиц, причем нижняя поверхность и верхняя поверхность соединены через боковую поверхность, образующую внешний периметр электрода.

[0053] Согласно варианту осуществления электроды коллиматора взаимно смещены посредством дистанцирующих структур, изготовленных из электроизоляционного материала.

[0054] Согласно дополнительному варианту осуществления дистанцирующие структуры обеспечивают межэлектродное разнесение между электродами коллиматора вдоль осевого направления.

[0055] Согласно третьему аспекту и в соответствии с эффектами и преимуществами, описанными в данном документе выше, предусмотрен генератор пучков заряженных частиц для использования в системе литографии пучками заряженных частиц. Генератор пучков заряженных частиц содержит: источник заряженных частиц для генерирования пучка заряженных частиц и пакет электродов коллиматора согласно второму аспекту изобретения.

[0056] Согласно четвертому аспекту и в соответствии с эффектами и преимуществами, описанными в данном документе выше, предусмотрена система литографии пучками заряженных частиц для воздействия на целевой объект. Система литографии пучками заряженных частиц содержит: генератор пучков заряженных частиц для генерации пучка заряженных частиц согласно третьему аспекту изобретения; апертурную матрицу для формирования множества элементарных пучков из пучка заряженных частиц и проектор элементарных пучков для проецирования элементарных пучков на поверхность целевого объекта.

[0057] Согласно варианту осуществления система литографии пучками заряженных частиц содержит модулятор элементарных пучков для формирования рисунка элементарных пучков, чтобы формировать модулированные элементарные пучки, при этом проектор элементарных пучков выполнен с возможностью проецирования модулированных элементарных пучков на поверхность целевого объекта.

[0058] Согласно варианту осуществления система литографии пучками заряженных частиц содержит структуру для подачи жидкости, чтобы переносить охлаждающую жидкость из насоса для охлаждающей жидкости к коллиматорной системе, и структуру для выпуска жидкости, чтобы переносить охлаждающую жидкость из коллиматорной системы обратно в насос для охлаждающей жидкости.

[0059] Согласно дополнительному варианту осуществления система литографии пучками заряженных частиц содержит насос для охлаждающей жидкости, соединенный с по меньшей мере одной из структуры для подачи жидкости и структуры для выпуска жидкости, для циркуляции охлаждающей жидкости через пакет электродов коллиматора.

[0060] Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления насос для охлаждающей жидкости выполнен с возможностью рециркуляции охлаждающей жидкости из структуры для выпуска жидкости к структуре 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 для выпуска жидкости, посредством блока теплообменника.

[0061] Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления, система литографии пучками заряженных частиц содержит конструкцию фильтров, выполненную с возможностью удаления электропроводящих частиц из рециркулирующей охлаждающей жидкости в ходе работы.

Краткое описание чертежей

[0062] 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:

[0063] Фиг. 1 схематично показывает вид в перспективе системы литографии пучками заряженных частиц согласно варианту осуществления;

[0064] Фиг. 2 представляет фронтальный вид вакуумной камеры системы литографии пучками заряженных частиц согласно варианту осуществления;

[0065] Фиг. 3 показывает схематичный вид сбоку генератора пучков согласно варианту осуществления;

[0066] Фиг. 4 показывает вид в перспективе пакета электродов коллиматора согласно варианту осуществления;

[0067] Фиг. 5 показывает вид в перспективе электрода коллиматора согласно варианту осуществления;

[0068] Фиг. 6 показывает схематичный вид сбоку в поперечном разрезе пакета электродов коллиматора согласно варианту осуществления.

[0069] Фиг. 7a-7d показывают виды сверху и сбоку в поперечном сечении электродов коллиматора согласно вариантам осуществления;

[0070] Фиг. 8 показывает подробный вид сверху генератора пучков согласно варианту осуществления;

[0071] Фиг. 9-11 показывают виды в перспективе генератора пучков согласно другому варианту осуществления;

[0072] Фиг. 12 показывает вид сбоку в поперечном сечении нижней части генератора пучков согласно варианту осуществления;

[0073] Фиг. 13 показывает вид сбоку в поперечном сечении опорного столбика в пакете электродов коллиматора согласно варианту осуществления;

[0074] Фиг. 14 показывает вид сбоку в поперечном сечении охлаждающих каналов в пакете электродов коллиматора согласно варианту осуществления, и

[0075] Фиг. 15 показывает опорную систему в пакете электродов коллиматора согласно другому варианту осуществления.

[0076] Чертежи предназначены только в качестве иллюстрации и не служат в качестве ограничения объема защиты, установленного посредством формулы изобретения.

Описание иллюстративных вариантов осуществления

[0077] Ниже приводится описание конкретных вариантов осуществления изобретения, приведенных только в качестве примера и со ссылкой на чертежи.

Система литографии

[0078] 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.

[0079] 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.

[0080] 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.

[0081] 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.

[0082] 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.

[0083] Пучок 54 заряженных частиц формируется посредством генератора 50 пучков заряженных частиц и затем управляется посредством различных оптических элементов, предоставленных в столбике 46 для проецирования.

[0084] 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

[0085] 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.

[0086] 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).

[0087] 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 существования излучения.

[0088] 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.

[0089] 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.

[0090] 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.

[0091] 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.

[0092] 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.

[0093] 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).

[0094] 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.

[0095] 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).

[0096] 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

[0097] 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.

[0098] Первый электрод 71 коллиматора содержит элементы сцепления с источником для фиксации источника 52 пучков заряженных