CN109075004A

CN109075004A - 用于移除和/或避免带电粒子束系统中污染的方法和系统

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Publication number: CN109075004A
Application number: CN201780024598.XA
Authority: CN
Inventors: M·斯米茨; J·J·科宁; C·F·J·洛德韦克; H·W·穆克; L·阿塔尔德
Original assignee: Mapper Lithopraphy IP BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-12-21
Anticipated expiration: 2037-04-21
Also published as: RU2018140708A; TW202235180A; CN113871279A; KR20230027325A; US20210237129A1; KR20180132884A; US20170304878A1; KR102501182B1; KR102626796B1; WO2017183980A4; CN113871279B; TWI824520B; US12202019B2; JP7065027B2; US11738376B2; WO2017183980A2; US9981293B2; WO2017183980A3; US10987705B2; EP3446325A2

Abstract

公开了一种带电粒子束系统，其包括：带电粒子束发生器，其用于产生带电粒子的射束；带电粒子光学列，其布置在真空腔中，带电粒子光学列被布置成将带电粒子的射束投射到目标上，带电粒子光学列包括影响带电粒子的射束的带电粒子光学元件；提供清洁剂的源；导管，其连接到源并且布置成将清洁剂朝向带电粒子光学元件引入；其中带电粒子光学元件包括：带电粒子传输孔，其用于传输和/或影响带电粒子的射束；以及至少一个通气孔，其在带电粒子光学元件的第一侧和第二侧之间提供流动路径；其中通气孔的横截面大于带电粒子传输孔的横截面。此外，公开了一种用于防止或移除带电粒子传输孔中污染的方法，其包括在射束发生器运行时引入清洁剂的步骤。

Description

用于移除和/或避免带电粒子束系统中污染的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于清洁带电粒子束系统中的表面和/或用于至少部分地避免表面污染的方法和系统。例如，这种带电粒子束系统可包括带电粒子光刻系统或电子显微镜。

背景技术

在带电粒子束系统中，目标表面可以暴露于一个或多个带电粒子束，所述一个或多个带电粒子束高精度地指向并聚焦于该表面。

在带电粒子束光刻系统中，可以高精度和可靠性地形成小的结构。在带电粒子多射束光刻中，在表面上形成的图案由每个单独的射束与表面上的抗蚀剂相互作用的位置来确定。在其他带电粒子束暴露系统(诸如电子显微镜或检查系统)中，可以基于带电粒子与样品的相互作用来分析样品。因此，到达表面的射束对特定射束特性(诸如射束位置和强度)具有顺应性是非常重要的。

带电粒子束系统的准确性和可靠性受到污染的负面影响。带电粒子束系统包括带电粒子光学元件，用于将一束或多束带电粒子投射到目标表面上。带电粒子束系统中污染的重要贡献是，在表面(诸如带电粒子光学组件的表面)上导致污染物沉积的累积。

在带电粒子束系统(诸如电子显微镜，例如扫描电子显微镜)和带电粒子光刻系统中，带电粒子可与存在于系统中的残留气体或污染物(例如碳氢化合物)相互作用。这些污染物可能来自出气，所述出气来自系统内的组件和/或待暴露的目标。带电粒子束和污染物之间的相互作用会在带电粒子光学元件的表面上引起电子射束诱导沉积(Electron BeamInduced Deposition，EBID)或离子射束诱导沉积(Ion Beam Induced Deposition，IBID)。由EBID或IBID形成的污染层会扰乱这些元件的功能，因此对带电粒子在目标表面上的投射产生负面影响。因此，非常希望移除污染或防止污染增加，特别是在具有相对高的碳氢化合物分压和相对高的射束流密度的区域中。

申请人也在US 2015/028223A1中描述了一种用于移除污染的方法。US 2015/028223A1描述了用于输送自由基的装置和方法，例如用于移除污染物沉积。该装置包括等离子体发生器和引导体。等离子体发生器包括等离子体可以在其中形成的腔室。腔室具有用于接收输入气体的入口，以及用于移除在其中产生的等离子体和/或自由基的一个或多个出口。引导体被布置成用于将在等离子体中形成的自由基引导向污染物沉积待被移除的区域或体积。此外，描述了包括这种装置的带电粒子光刻系统。

US 2013/0206999A1对电子透镜阵列(特别是物镜)进行了教导，从变形和损坏的观点来看，通过等离子体处理或热处理来移除污染是不利的。US 2013/020699A1描述了一种带电粒子束透镜，其包括：在带电粒子束行进方向上位于下游侧的第一电极和位于上游侧的第二电极；距离限定构件，其设置在第一电极和第二电极之间，使得第一电极和第二电极彼此分开放置；以及由第一电极、第二电极和距离限定构件所围绕的间隙，其中：第一电极和第二电极中的每一个都具有形成在其中的第一通孔，带电粒子束通过该第一通孔；所述第二电极还具有形成于其中的第二通孔，带电粒子束不通过该第二通孔；第一通孔和第二通孔两者都与间隙连通。

US 2001/0028044 A1描述了一种用于使晶片暴露于多个电子射束的电子射束暴露设备，该电子射束暴露设备包括具有多个透镜开口和多个虚设开口的多轴电子透镜。透镜开口允许电子射束分别通过其中，以便使彼此独立的电子射束会聚。虚设开口不允许电子射束通过其中。US 2001/0028044 A1教导了，虚设开口布置在透镜中，以使每个透镜开口中的透镜强度基本上等于其他透镜开口中的透镜强度。设置在透镜中的这种虚设开口使得透镜强度能够调节为在所有透镜开口中基本相等，即，使得在所有透镜开口处的磁场强度基本均匀。

尽管US 2015/028223 A1中描述的方法和装置使得能够在带电粒子光刻系统内进行清洁，但是观察到清洁效率、特别是从表面移除沉积物的速率是有限的。本发明的一个目的是提供一种方法和系统，其减少带电粒子束系统中的污染和/或提高带电粒子束系统中的清洁效率。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种带电粒子束系统，其包括：

-带电粒子束发生器，其用于产生带电粒子的射束；

-带电粒子光学列，其布置在真空腔中，其中带电粒子光学列被布置成用于将带电粒子的射束投射到目标上，其中带电粒子光学列包括用于影响带电粒子的射束的带电粒子光学元件；

-用于提供清洁剂的源；

-导管，其连接到所述源并且布置成用于将清洁剂朝向带电粒子光学元件引入；

其中带电粒子光学元件包括：

-带电粒子传输孔，其用于传输和/或影响带电粒子的射束；以及

-通气孔，其用于在带电粒子光学元件的第一侧和第二侧之间提供流动路径；

其中通气孔的横截面大于带电粒子传输孔的横截面。

通气孔具有传导性，其能够使污染物质流过或通过带电粒子光学元件。与没有通气孔的情况相比，在带电粒子光学元件处，从带电粒子光学元件的一侧流过或穿过的压力降低。因此，在带电粒子传输孔处或带电粒子传输孔中，减少了由于EBID或IBID而导致的可用于污染增长的物质的量。通常将通气孔的横截面或面积和/或所提供的通气孔的数量选择为使得压力能够充分减小。通气孔是单独的孔，不用于传输带电粒子。除了带电粒子光学传输孔之外还设置有通气孔，所述带电粒子光学传输孔通常具有相对小的尺寸。清洁剂有助于将污染从带电粒子光学元件的表面移除。除了将清洁剂朝向带电粒子元件引导之外，带电粒子光学元件还设置有一个或多个通气孔。因此，根据第一方面的系统不仅能够在带电粒子束系统内进行有效清洁，而且还能够防止或至少降低带电粒子光学元件上污染层的形成和/或增长的可能性。

通气孔大于带电粒子传输孔。在具有圆形通气孔的实施例中，通气孔的直径可以是带电粒子传输孔直径的5倍或10倍。在一个示例中，至少在基材的上游侧，带电粒子传输孔具有12μm的直径，并且通气孔具有50或60μm的直径，或甚至高达300μm的直径，或者在其之间的任何值。

通气孔在带电粒子光学列的具有从列内部到连接到腔室的一个或多个真空泵的有限传导性的区域中是特别有利的。在这些区域中，在带电粒子光学元件附近或在带电粒子光学元件处可能存在不可忽略的压力。在带电粒子光学列和目标之间的距离非常小的系统中，通气孔也是有利的，这制约了从位于列下方的目标表面的部分到真空泵的流动路径。在这样的系统中，从目标表面脱气(degassing)或解吸(desorbing)的物质可以至少在一定程度上进入带电粒子光学列。在用于将大量带电粒子束投射到目标表面上的多射束系统中，投射透镜的最后元件与目标表面之间的空间通常小到使得抗蚀剂层的分子或簇经受朝向真空泵的受制约或受限制的流动路径，所述抗蚀剂层的分子或簇蒸发或以其他方式离开位于投射透镜下方的目标表面一部分。因此，这些物质会以不可忽略的程度通过投射透镜孔而进入带电粒子光学列。这导致存在靠近布置在投射透镜上游的带电粒子光学元件(诸如射束停止元件)的物质(诸如CxHy化合物)。该物质可能导致该带电粒子光学元件的污染，特别是导致带电粒子光学元件的带电粒子传输孔的污染。

例如污染物质的流动或移动不一定限于通过通气孔。物质可以从带电粒子光学列的内部经由通气孔流向真空泵，但是也可以至少在某种程度上经由不通过通气孔的路径离开带电粒子光学列。离开目标表面的物质可以至少在某种程度上朝向真空泵流动或移动而不进入带电粒子光学列。

在一个实施例中，所述带电粒子光学元件被布置成用于停止或至少部分地阻挡所述带电粒子的射束和/或所述带电粒子传输孔用作限流孔。在一些带电粒子光学元件中，带电粒子传输孔具有的直径使得带电粒子的射束在距离孔的边缘的近距离处通过孔，或者甚至至少部分地撞击到带电粒子光学元件上。这种带电粒子光学元件对污染是敏感的，这是由于沉积的污染减小孔的尺寸和/或改变孔的形状或甚至堵塞孔的风险。孔尺寸的减小可能导致通过孔的传输损失，并且孔形状的变化会导致带电粒子束横截面的变化和/或会导致带电粒子光学元件影响带电粒子束的方式的变化。孔处的污染可能会经受充电，这会干扰带电粒子束的轨迹。

带电粒子束系统可以是任何类型的带电粒子暴露系统，例如带电粒子多射束光刻系统，或检查系统，诸如任何类型的电子显微镜或使用离子来分析样品的工具。带电粒子可以是电子或上述系统中使用的任何种类的离子。

带电粒子光学元件也可以被称为电子光学元件或离子光学元件或透镜。影响带电粒子的射束包括以下各项中的一个或多个：改变带电粒子的能量；偏转带电粒子束，从而改变射束的方向；停止或至少部分地阻挡射束，例如通过用作限流孔的所述带电粒子传输孔中的一个或多个；和/或从带电粒子的射束形成多个带电粒子束；将带电粒子束聚焦、散焦或发散等。限流孔是仅允许带电粒子的射束的一部分通过的孔。导管布置成将清洁剂朝向带电粒子光学元件或其表面引导(所述带电粒子光学元件包括一个或多个带电粒子传输孔)，从而能够对其进行清洁。

在一个实施例中，用于提供清洁剂的源是如US 2015/028223 A1中描述的源。可选地，可以使用另一种类型的等离子体源、分子气体源或活性物质的发生器，例如臭氧发生器。

在一个实施例中，清洁剂包含原子氧自由基、分子氧气、分子或原子氧离子和/或臭氧。可选地，可以使用其他类型的物质或分子。使用原子氧自由基和分子氧的混合物已经观察到良好的结果。发明人已经观察到，这种混合物，特别是在存在带电粒子束时，能够有效地移除污染而不会干扰带电粒子束系统的功能。优选地，源被配置为提供受控的清洁剂流。

在一些系统中(诸如带电粒子光刻系统)，目标表面可能在与清洁剂接触时劣化。因此，清洁剂的流动和一个或多个通气孔的总横截面或面积通常是这样来确定的：在避免清洁剂流到目标表面的情况下，在通过清洁剂提供带电粒子光学元件的有效清洁和在带电粒子光学元件处提供足够的压力降低之间折衷确定。

在一个实施例中，带电粒子光学元件包括多个通气孔和多个带电粒子传输孔，通气孔布置在带电粒子传输孔的旁边。这使得能够防止多射束系统中的污染增长。带电粒子传输孔可以布置成一个或多个组或阵列。通气孔优选地布置在这些带电粒子传输孔组附近和/或之间。包括一组或多组带电粒子传输孔的带电粒子光学元件的区域通常被称为射束区域，表示通过带电粒子光学列的带电粒子束轨迹内的区域。类似地，不用于接收带电粒子束的区域(其位于带电粒子束轨迹之外)被称为非射束区域。带电粒子多射束系统通常包括以交替的周期性方式布置的多个细长的射束区域和非射束区域，每个射束区域位于两个非射束区域之间。在申请人的US 8,653,485和US 8,492,731中描述了这种布置。通气孔优选布置在一个或多个非射束区域中。在一些实施例中，通气孔紧邻一个或多个射束区域布置。可选地和/或另外地，可以在射束区域中设置通气孔。然而，在后一种情况下，带电粒子通过通气孔的风险更高。

在一个实施例中，带电粒子光学元件包括基本平坦的基材，其中通气孔设置为延伸穿过基材的通孔。通孔优选地基本上笔直地穿过基材。在一个实施例中，基材包括具有涂层的硅基材，例如包含钼的涂层。

在一个实施例中，通气孔具有圆形横截面。带电粒子传输孔通常也是圆形的。然后，通气孔的直径大于带电粒子传输孔的直径。

在一个实施例中，通气孔具有狭缝形横截面或椭圆形横截面。这种通气孔在狭缝或椭圆的纵向方向上(即沿着长轴)具有第一尺寸，并且在基本垂直于纵向方向的方向上(即沿着短轴)具有第二尺寸。第一尺寸大于跨带电粒子束传输孔的尺寸，即带电粒子传输孔的直径。在一些实施例中，第二尺寸也大于带电粒子传输孔的直径。

在一个实施例中，带电粒子传输孔布置成一组或多组，并且通气孔基本上沿着所述一组或多组带电粒子传输孔布置。

在一个实施例中，所述通气孔布置成一个或多个二维阵列。通气孔可以布置成规则的矩形点阵。可选地，通气孔可以布置成通气孔的行或列相对于彼此移位的图案，例如形成倾斜的阵列。

在一个实施例中，所述通气孔布置在所述多个带电粒子传输孔的任一侧。通常，多个带电粒子传输孔布置在基本上一个或多个矩形组或阵列中，其第一尺寸大于第二尺寸。通气孔优选地沿着一组或多组带电粒子传输孔的长边布置。

在一个实施例中，所述通气孔布置成具有等于或大于所述通气孔的尺寸的间距，所述间距特别地在所述通气孔尺寸的1至3倍的范围内。间距应理解为相邻通气孔的中心之间的距离。

在一个实施例中，沿着通气孔的对准方向，间距等于或大于通气孔的尺寸。如上所述，通气孔可以沿着一组或多组带电粒子传输孔布置。然后，通气孔可以成排布置，其布置成具有等于或大于通气孔在排方向上的尺寸的间距。

在一个实施例中，该系统被布置成使得防止穿过通气孔的任何带电粒子到达目标。尽管一个或多个通气孔优选地布置在预期的带电粒子束轨迹之外，但是一个或多个元件或组件可以布置在带电粒子光学元件的下游，以阻挡传输通过通气孔的任何带电粒子的另一路径。可选地，可以在通气孔的上游设置元件或组件，以防止带电粒子到达通气孔。

在一个实施例中，带电粒子光学元件包括射束停止元件，所述射束停止元件包括：

-用于带电粒子束通过的多个带电粒子传输孔和用于阻挡带电粒子通过的非孔区域；以及

-多个通气孔，其用于提供通过射束阻挡元件的流动路径，

该系统进一步优选包括：

-投射透镜，其包括用于将带电粒子束聚焦的多个投射透镜孔，其中投射透镜布置在射束停止元件的下游，并且其中投射透镜和射束停止元件被布置成使得通过一个或者更多的通气孔的任何带电粒子被投射透镜的非开口区域阻挡。

已经看出，设置有通气孔的射束停止元件减少了射束停止孔处的污染的累积。通气孔能够实现这样的流动路径：从目标开始，通过投射透镜和射束停止元件，并进一步朝向真空泵。投射透镜孔通常布置为对应于射束停止元件的带电粒子传输孔的组或阵列。扫描偏转器通常布置在射束停止元件和投射透镜之间，用于在目标表面的一部分上扫描带电粒子束。

在一个实施例中，投射透镜还包括围绕成组的投射透镜孔布置的多个虚设孔，其中通气孔布置成使得通过通气孔的任何带电粒子被位于虚设孔外侧的区域阻挡。通过这种布置，防止带电粒子经由通气孔到达目标。通常包括虚设孔，从而为通过投射透镜的所有带电粒子束提供类似的静电场。虚设孔本身不为带电粒子束提供通道。

在一个实施例中，该系统还包括：

-第二孔元件，其包括用于由带电粒子的射束形成多个带电粒子束的多个孔，第二孔元件布置在带电粒子束发生器和带电粒子光学元件之间；以及

-制约(restriction)元件，其设置在带电粒子束发生器和第二孔元件之间，该制约元件布置成用于防止或至少减少清洁剂或其产物流过或通过而到达带电粒子束发生器。

制约元件有助于使得在射束发生器运行时引入清洁剂。这允许在目标暴露期间将清洁剂引入到系统中。射束发生器可以包括带电粒子源，其在操作期间需要高真空并且其对包含在清洁剂中和/或由清洁剂形成的物质的存在是敏感的。例如，如果在过高的氧分压和/或氧自由基或臭氧存在下运行，则会损坏经常用作电子源的热离子阴极。因此，为了能够在射束发生器运行时引入清洁剂，重要的是至少限制清洁剂或其产物或组分流到射束发生器。清洁剂优选包含分子氧和氧原子自由基和/或臭氧。氧原子自由基和臭氧分子通常沿着带电粒子光学列内的其流动路径来与分子氧重新结合。因此，在射束发生器处，源自清洁剂的气体将主要包括分子氧。对于一些系统而言，至少在某种程度上，通过对包括源的空间进行差异性地泵送，可以充分地限制带电粒子源处的压力。然而，对射束发生器的流动路径的额外密封或制约可能是有利的。限制元件不一定是基本上完全阻挡气态物质的流过或通过的密封元件。重要的是带电粒子源保持在特定源的可操作范围内的真空下。不使用完全阻挡通道的密封元件的原因是，为了实现有效的密封，必须在密封元件上施加力。如果添加这种密封元件，则这种力可能需要对现有系统进行修改。

在一个实施例中，带电粒子束系统还包括：

-射束发生器模块，带电粒子束发生器布置在射束发生器模块中；

-调节模块，第二孔元件布置在调节模块中；

其中，制约元件可移动地连接到射束发生器模块，并且通过重力和/或弹簧力布置成抵接调节模块。因此，清洁剂或其他气态物质进入射束发生器模块内的流动路径被限制为通过第二孔元件的孔或经由带电粒子光学列的外部(通过制约元件以及制约元件搁置于其上的调节模块的表面之间的受限制的流动路径)。模块可以作为可移除模块提供，布置在系统的框架中。通过重力将制约元件布置成抵接或搁置在调节模块上，以限制制约元件施加到调节模块上的力，同时制约流入射束发生器内的流动路径。

在一个实施例中，制约元件连接到射束发生器模块的第一壁，制约元件至少部分地围绕第一壁中的用于带电粒子的射束通过的开口的周边，其中制约元件包括：至少部分环形元件，特别是陶瓷环，该至少部分环形元件布置为在朝向或远离调节模块的方向上相对于第一壁可移动。

在一个实施例中，该系统还包括约束(confining)元件，用于约束环形元件相对于第一壁的移动。在一个实施例中，环形元件至少部分地松散地布置在第一壁内的沟槽或凹槽内，并且由约束元件防止掉出。

在一个实施例中，约束元件由包含铝或钛的材料制成。

在一个实施例中，制约元件设置有一个或多个突起，并且约束元件布置成与突起配合以对制约元件的移动进行约束。这种流动制约装置使得能够容易地移除和/或更换射束发生器模块，同时保持指定的流动制约。在一个实施例中，约束元件具有至少部分环形形状。

将包括制约元件和约束元件的流动制约装置设计成使其不影响系统内的电磁场，因此不影响通过列的带电粒子束路径。

在一个实施例中，该系统还包括：

-调节元件，其布置在第二孔元件下游，所述调节元件包括用于带电粒子束通过的第二多个孔和与第二多个孔相关联的第二多个偏转器，偏转器布置成选择性地偏转或不偏转带电粒子束；以及

-射束停止元件，其包括用于带电粒子束通过的第三多个孔和用于阻挡带电粒子束的阻挡区域，该射束停止元件布置在调节元件的下游；

调节元件和射束停止元件布置成一起工作以使得选择性偏转的带电粒子束通过或阻挡选择性偏转的带电粒子束；

其中导管布置成将清洁剂朝向射束停止元件引导，并且优选地也朝向调节元件引导。由此可以防止或至少移除射束停止元件的污染。射束停止元件代表如上所述的带电粒子光学元件。通过阻挡带电粒子束，可以防止它们继续朝向目标前进。该射束停止元件可以是上述的射束停止元件。调节元件的每个孔可以设置有偏转器。因此，调节元件(也被称为消隐器)可以根据图案数据而偏转一个或多个单独的带电粒子束，同时不偏转其他单独的射束。

在一个实施例中，带电粒子光学系统内的电连接设置有保护涂层，诸如环氧树脂(epoxy)和/或金属层。这种保护涂层防止电连接(诸如导线、电接触、接触点等)被清洁剂或其物质损坏。

在一个实施例中，设置有第二带电粒子束发生器，其被布置成使得从其发射的带电粒子的射束被朝向带电粒子光学元件或其表面引导、沿着带电粒子光学元件或其表面引导、或者在带电粒子光学元件或其表面上方引导，但是不到达目标。提供附加的带电粒子束发生器(其产生电子或离子)可以增强污染的防止或移除。当设置用于目标暴露的带电粒子束发生器未运行时，其还能够由带电粒子促进清洁。

可以组合上述实施例的各种特征中的一个或多个，也可以组合不同的实施例。

根据第二方面，本发明提供一种用于防止或移除根据第一方面的任一个实施例的带电粒子束系统中的带电粒子传输孔的污染的方法，该方法包括以下步骤：

-朝向带电粒子光学元件引入清洁剂，同时射束发生器产生带电粒子的射束和/或同时第二带电粒子束源产生带电粒子的射束，该带电粒子的射束被朝向带电粒子光学元件引导；以及

-在引入清洁剂的同时在真空腔中保持真空；

其中保持真空的步骤包括，至少经由通气孔来通过带电粒子光学元件，以提供物质到连接到真空腔的真空泵的流动或移动。

该方法使得能够防止或至少限制污染在带电粒子传输孔中或附近的沉积和增长，并且能够移除在表面上形成的污染。孔可以保持在开放状态下(即保持其尺寸)，并且可以保持孔的形状。由此，保持了带电粒子束特性(诸如电流密度、形状和位置)。如上面关于第一方面所论述的那样，通气孔使得带电粒子光学元件处的压力降低。由此减少了会引起污染的物质的量。在射束发生器运行时引入清洁剂可能看起来很直观，因为如上所述，带电粒子束可以与物质相互作用以在表面上形成沉积物。然而，发明人已经观察到，在带电粒子束存在时引入清洁剂会导致带电粒子光学元件的清洁更有效。发明人已经看出，与US 2015/028223 A1中公开的方法相比，在带电粒子束发生器运行(即产生带电粒子束)时引入清洁剂会提高清洁速率。具体地，在包括孔的带电粒子光学元件中(在与所述孔周边相距非常近的位置处，带电粒子束通过该孔)和/或带电粒子束至少部分地被孔周围的区域阻挡的位置处，已经观察到了污染的有效移除或防止。这种限流孔通常设置在由入射束形成多个射束的孔元件中、设置在射束形成或成形元件中、设置在带电粒子束调节元件(消隐器)中、或设置在带电粒子束阻挡元件(射束停止元件)中。行进通过带电粒子光学列的至少一部分的带电粒子束能够在特定位置处进行清洁。已经看出，使用第二方面的方法，可以以高于污染在表面上累积速率的速率进行清洁。由此，实现了污染水平在时间上至少基本恒定的稳定状态。当基本上连续地应用该方法时，已观察到带电粒子光学列的稳定性增加。这被认为与例如带电粒子光学表面不在清洁和污染状态之间转换有关。

已经看出该方法不会干扰系统的正常操作。该方法可以在例如制备或交换目标期间进行，和/或在目标暴露于带电粒子束期间(例如，晶片的光刻图案化期间)进行。

在一个实施例中，在射束发生器的操作期间，基本上连续地引入清洁剂。这有利于基本上连续地移除污染，或防止污染在带电粒子光学元件上增长。

在一个实施例中，保持真空包括主动地操作连接到真空腔的一个或多个真空泵。

在一个实施例中，清洁剂被引导到包括一个或多个限流孔的带电粒子光学元件，和/或被引导到其中的污染可能影响或限制元件的正常功能的元件，例如，否则组件的寿命可能受到污染的限制。

在一个实施例中，该方法包括防止穿过至少一个通气孔的任何带电粒子到达目标的步骤。在一个实施例中，通过布置在带电粒子光学元件下游的另一个孔元件中包括的非孔区域阻挡带电粒子，以防止穿过通气孔的带电粒子到达目标，该另一个孔元件包括用于使得穿过带电粒子传输孔的带电粒子束通过的一个或多个孔。这种孔元件可以包括在上述投射透镜中。可选地或另外地，带电粒子可以在通气孔的上游被阻挡，防止带电粒子束到达通气孔。

在一个实施例中，该方法还包括以下步骤：

-布置带电粒子束系统，使得防止或至少减少清洁剂或其产物到带电粒子束发生器的流动。

在一个实施例中，该方法还包括以下步骤：

-将带电粒子束发生器布置在射束发生器模块中，并将带电粒子光学元件布置在调节模块中，

-提供制约元件，其可移动地连接到射束发生器模块，并且通过重力和/或弹簧力抵接调节模块。该制约元件可以是上文所述的制约元件。

在一个实施例中，该方法包括将清洁剂引入到带电粒子光学列的以下区域中：在所述区域中，带电粒子具有1-10keV的能量，特别是约为或低于5keV的能量。可在正常暴露期间引入清洁剂。带电粒子的能量由施加到例如系统内的带电粒子束源、目标和带电粒子光学元件的电势确定。在该方法特别适合的本文所述的多射束系统中，在目标暴露期间，带电粒子的能量通常约为5keV。如果在不暴露目标的情况下应用该方法，则可以调节带电粒子束的能量以改善清洁。

在一个实施例中，一个或多个带电粒子束存在于带电粒子光学元件处或附近，同时将清洁剂朝向带电粒子光学元件引导。术语“在……或……附近”包括将带电粒子束朝向带电粒子光学元件传输和/或将带电粒子束传输通过带电粒子传输孔(即，带电粒子束至少部分地传输通过带电粒子光学列的至少一部分)。

在引入清洁剂期间，压力保持在这样的水平，在这样的压力水平下清洁剂物质的平均自由路径使得物质最可能与带电粒子光学元件的表面碰撞，或者被泵送远离系统而没有任何其他碰撞，特别是没有与带电粒子束的带电粒子的碰撞。因此，带电粒子束几乎不会与清洁剂相遇，因此不会受到清洁剂的影响。此外，系统中的压力保持在低于一定压力下，在所述压力下可能存在带电粒子光学元件之间的电击穿或闪络(flashover)的风险。

可以组合上述实施例的各种特征中的一个或多个，和/或一个或多个不同的实施例。根据第二方面的方法可以在根据第一方面的任何一个或多个实施例或替代方案的带电粒子束系统中执行或应用。该方法的各种实施例，特别是不同的步骤，可以由第一方面的带电粒子束系统的一个或多个特征来实现。

根据第三方面，本发明提供一种用于防止或移除布置在真空腔中的带电粒子束系统中的带电粒子传输孔的污染的方法，该带电粒子束系统包括用于将带电粒子的射束投射到目标上的带电粒子光学列，带电粒子光学列包括用于影响带电粒子的射束的带电粒子光学元件，

带电粒子光学元件包括用于传输和/或影响带电粒子的射束的带电粒子传输孔，以及用于提供从带电粒子光学元件的第一侧到第二侧的流动路径的至少一个通气孔；

该方法包括以下步骤：

-在带电粒子的射束存在于带电粒子光学元件处或附近时，将清洁剂朝向带电粒子光学元件引入；以及

-在真空腔中保持真空；

其中保持真空的步骤包括提供这样的流动路径：通过通气孔从带电粒子光学元件的第一侧到第二侧，并进一步到达连接到真空腔的真空泵。

根据第三方面的方法提供上述根据第二方面的方法的相同或相应的优点。第三方面的方法可以包括针对第二方面的方法的上述实施例的特征、替代方案或方法步骤中的任何一个或多个。

根据第四方面，本发明提供一种带电粒子束系统，其包括：

-用于产生带电粒子的射束的带电粒子束发生器；

-布置在真空腔中的带电粒子光学列，其中带电粒子光学列被布置成用于将带电粒子的射束投射到目标上，并且其中带电粒子光学列包括带电粒子光学元件，该带电粒子光学元件包括多个带电粒子传输孔；

-提供清洁剂的源；

-导管，其连接到所述源以便将清洁剂朝向带电粒子光学元件引入；

-制约元件，其设置在带电粒子束发生器和第二孔元件之间，所述制约元件防止或至少最小化清洁剂和/或其产物到带电粒子束发生器的流动和通过。

制约元件防止或至少制约清洁剂到布置在射束发生器中的带电粒子源的流动和通过。因此，可以在系统的正常操作期间引入清洁剂，从而提供有效的清洁和/或减少系统的停机时间。制约元件可以是如上所述的制约元件。

第四方面的系统可以包括上面针对第一方面的系统描述的实施例的任何一个或多个特征或替代方案中的任何一个或多个，或者可以与针对第一方面的系统描述的实施例的任何一个或多个特征或替代方案中的任何一个或多个结合。

在第五方面，本发明提供一种用于防止或移除根据第四方面的带电粒子束系统中的带电粒子光学元件中的带电粒子传输孔的污染的方法，该方法包括以下步骤：

-在射束发生器产生带电粒子的射束时和/或在第二带电粒子束源产生朝向带电粒子光学元件引导的带电粒子的射束时，将清洁剂朝向带电粒子光学元件引导；以及

-在引入清洁剂时，在真空腔中保持真空，

其中带电粒子束系统布置成使得防止或至少最小化清洁剂或其产物到带电粒子束发生器的流动。

根据第五方面的方法提供的优点与针对第四方面所述的优点相同或相应。第五方面的方法可以包括针对第二和/或第三方面的方法的上述实施例的特征或替换方案中的任何一个或多个，或与针对第二和/或第三方面的方法的上述实施例的特征或替换方案中的任何一个或多个组合。可以通过针对第一和/或第四方面的上述实施例的任何一个或多个特征来实现方法步骤。

根据第六方面，本发明提供一种带电粒子束系统，其包括：

-带电粒子束发生器，其用于产生带电粒子的射束；

-带电粒子光学列，其布置在真空腔中，其中带电粒子光学列被布置成用于将带电粒子的射束投射到目标上，并且其中带电粒子光学列包括用于影响带电粒子的射束的带电粒子光学元件；

-用于提供清洁剂的源；

-导管，其连接到所述源，并且布置为将清洁剂朝向带电粒子光学元件引入；

其中带电粒子光学元件包括：用于传输和/或影响带电粒子的射束的带电粒子传输孔，和用于在带电粒子光学元件的第一侧和第二侧之间提供流动路径的至少一个通气孔，通气孔布置在带电粒子的射束的预期轨迹之外。

第六方面的系统提供与第一方面的系统类似的优点和效果。第六方面的系统可以包括针对第一和第四方面的系统的上述实施例的任何一个或多个特征。如由第二或第三方面的方法步骤限定的方法可以应用于第六方面的系统。

附图说明

将参考附图中所示出的实施例来进一步解释说明系统和方法的各个方面。

图1示意性地示出了多射束光刻系统；

图2A和图2B示意性地示出了在带电粒子传输孔处的带电粒子束诱导的沉积和增长的污染；

图3A示意性地示出了根据本发明实施例的带电粒子束系统；

图3B示意性地示出了图3A的细节；

图4A-图4D示意性地示出了包括带电粒子传输孔和通气孔的带电粒子光学元件的细节；

图5示意性地示出了在带电粒子束系统中布置在图4A中所示的带电粒子光学元件下游的元件的细节；

图6示意性地示出了用于制约进入带电粒子束系统的射束发生器模块内的流动路径的布置；

图7示意性地示出了用于将清洁剂引入到带电粒子束系统内的布置；

图8示意性地示出了清洁剂源；

图9A和图9B示意性地示出了用于防止或移除带电粒子束系统中的污染的方法；

图10示意性地示出了根据本发明实施例的带电粒子束系统。

具体实施方式

在下文中，参考附图，仅通过示例的方式来对用于防止或移除带电粒子传输孔的污染的带电粒子束系统和方法的各种实施例进行了描述。

图1示出了带电粒子多射束光刻系统的实施例的简化示意图。这种光刻系统在以下的美国专利中有所描述：6,897,458；6,958,804；7,019,908；7,084,414；7,129,502；7,709,815；7,842,936；8,089,056和8,254,484；并且在属于本申请的申请人的以下美国专利申请公开中有所描述，并且这些文献的全部内容通过引用并入本文：2007/0064213；2009/0261267；US 2011/0073782和US 2012/0091358。对于US 2014/0197330也是如此，其图1中所示的实施例提供了功能上等同的系统。US 2014/0197330中描述了有利的安装布置、悬吊机构和振动隔离布置，其可以与上面列出的公开中的系统结合或在所述系统中使用。尽管参照电子射束描述了光刻系统，但是该教导也适用于其他类型的带电粒子束，诸如离子射束。如本领域内技术人员所理解的，术语“电子”在这种情况下由“带电粒子”或“离子”代替。多射束光刻系统1包括真空腔2，其包括电子源4和电子光学系统6，电子光学系统6也被称为带电粒子光学列(optical column)，用于形成和控制电子射束8，该电子射束8用于图案化目标12的表面10。目标12通常包括涂覆有电子敏感抗蚀剂层的硅晶片。电子源4和电子光学系统6的组件沿光轴14对准。下文中会更详细描述的电子光学装置的组件有利地布置在由框架7支撑的一个或多个可更换模块中。框架和/或模块被配置成用于提供模块沿光轴14的对准。虽然本文描述了对不同模块的特定划分或布置，但这不应被解释为限制性的，因为其他布置也是可能的。

包括电子源4和射束准直系统18的射束发生器模块16产生准直电子射束20。准直电子射束20在孔阵列和聚光透镜模块22中被分成多个单独的射束8。准直射束20通过包括一个或多个孔组或孔阵列的孔阵列元件而分成多个射束。射束8被指引到射束消隐器24，其也被称为调节元件，其配置成根据图案数据来选择性地使单独的射束8消隐，即，偏转或不偏转。在一些实施例中，多孔阵列(未示出)设置在孔阵列元件和射束消隐器阵列之间，或者与射束消隐器一体地布置。这种多孔阵列被布置成用于进一步将每个射束8分成更小的射束，这些更小的射束成组地被指引到射束消隐器。可以通过单独调节一组的射束8内的射束来形成图案化射束。射束消隐器24布置在调节模块25中，调节模块25也被称为射束切换模块。可选地，孔阵列元件、多孔阵列(如果设置)和消隐器阵列可以布置在相同模块中。

射束停止元件26布置成停止被射束消隐器24偏转的射束8。没有被消隐器阵列24偏转的电子射束8至少部分地传输穿过射束停止元件26。因此射束消隐器24和射束停止元件26一起运行以通过停止或允许单独的电子射束8通过来对射束进行调节。在一些实施例中，射束停止元件布置在投射光学装置模块28中。该模块还包括扫描偏转器和投射透镜(图1中未示出)。扫描偏转器使射束8偏转，以便在表面10上的各个写入区域、条带上扫描它们。投射透镜将射束8聚焦到目标表面10。投射光学装置28的细节在图3B中示出，图3B示意性地示出了射束停止元件26、扫描偏转器27和投射透镜29的布置。射束消隐器24、射束停止元件26和投射透镜29形成为孔元件，其包括多个带电粒子束传输孔，优选地布置于一个或多个阵列。

目标12由目标支撑件30支撑，在此，晶片台32安装在卡盘34上。目标支撑致动器36设置成相对于电子光学列6(特别是相对于电子光轴14)来移动目标支撑件30。致动器36包括短行程致动器38和长行程致动器40，使得在垂直于电子光轴的平面中能够以高精度进行目标的二维移动。

控制单元42控制光刻系统的操作。图案数据从控制单元42传输到调节元件24。在一个实施例中，数据传输的一部分由指向调节元件上接收器的经调节的光线射束来实现。控制单元42可以控制和/或使用各种测量装置(诸如电子射束特性的测量装置和目标相对于投射光学装置的位置的测量装置)，以控制系统的操作。

至少一个真空泵44连接到真空腔2，以便在其中保持所需的真空。通常使用一个或多个涡轮泵。此外，一个或多个泵，通常是(离子)吸气泵连接到射束发生器，以便在其中保持指定的真空。射束发生器模块内的压力通常低于主真空腔中的压力。可选地，射束发生器模块布置在连接到主真空腔的单独真空腔中。

下面描述了的本发明的实施例，本发明的教导可以用作对图1的系统的修改。如图7和图10中所示，清洁剂源可以连接到框架7，并且设置有一个或多个导管，用于将清洁剂引导向一个或多个带电粒子光学元件(例如，调节元件24和/或射束停止元件26)。包括带电粒子传输孔阵列的一个或多个元件(特别是射束停止元件226)，除了带电粒子传输孔之外还设置有通气孔，如图3A和图9B中所示。在一些实施例中，在射束发生器模块16和孔阵列模块22或组合孔阵列和消隐器模块225之间设置有制约元件，如图6所示。本发明的教导不限于图1中所示的系统类型，而是也可以应用于其他类型的带电粒子束系统。

图2A和图2B示意性地示出了在带电粒子束传输孔46处由带电粒子束诱导沉积(EBID或IBID)引起的污染的形成。这种孔存在于带电粒子束系统中的各种组件中。在图1中所示的多电子射束光刻系统中，限流带电粒子传输孔存在于孔阵列22、多孔阵列(如果提供的话)、消隐器24(特别是如果包括多孔阵列)以及射束停止元件26中。

图2A示出了用于影响一个或多个带电粒子束8的带电粒子光学元件48的细节，至少一些带电粒子束8被指引向基材12。带电粒子光学元件48设置有至少一个带电粒子传输孔46。残余气体或污染物50至少在某种程度上存在于真空系统中。这些污染物50可以源自抗蚀剂(resist)出气(由附图标记52示出)，通常提供氢-碳化合物或分子(CxHy)。其他污染物50的源是来自带电粒子列本身内的表面的出气。碳氢化合物或其他分子50可以吸附到带电粒子光学元件48的表面上(由附图标记54示出)。非常近距离经过孔46边界或甚至至少部分地击中孔46边界的带电粒子束8中的带电粒子可以与存在于表面附近或吸附在表面上的残余气体相互作用，从而引起带电粒子束诱导的沉积(EBID，IBID)。在此相互作用下，分子内的键可能断裂，由此分子50的挥发性部分被真空泵泵送走。分子的剩余部分(特别是包含碳的剩余部分)保留在表面上或表面附近，在那里它们可以形成层56。含碳材料层56影响射束稳定性(例如由于组分的充电)，并且可能导致投射到目标表面上的带电粒子束的强度损失和/或诸如像差等的失真。如图2B中所示，在孔46中和孔46周围的这种污染层56的形成会减小孔46的尺寸。随着污染层56增长(例如由于在带电粒子束系统的操作期间，持续的电子或离子射束诱导的沉积)，有效孔变得越来越小，且最终有效地被完全堵塞。

图3A和图3B示出了根据本发明一方面的带电粒子光学系统或至少其组件。图3A和3B中示出的各种特征可代替图1的现有技术系统的相应特征，和/或可以添加到图1的系统中。该教导也可以应用于其他类型的系统。在附图中，用相同的附图标记表示的元件与上述元件类似。

图3A示出了带电粒子束系统201，其包括用于产生带电粒子的射束20的带电粒子束发生器16以及布置在真空腔2中的带电粒子光学列206。带电粒子光学列206被布置成用于将由带电粒子的射束20形成的一个或多个带电粒子束8投射到目标12上。带电粒子光学列206包括用于影响带电粒子束的带电粒子光学元件。在图3A中所示的实施例中，该系统包括调节元件24、射束停止元件226和投射透镜29形式的带电粒子光学元件，其功能类似于参考图1所述的相应元件。为了保持真空腔2中的真空，设置有一个或多个真空泵44。

调节元件24包括用于使所述带电粒子束通过的多个孔46和每个都与孔相关联的相应的多个偏转器或电极。偏转器布置成选择性地偏转或不偏转一个或多个带电粒子束。布置在调节元件下游的射束停止元件226包括用于使带电粒子束通过的多个孔46、以及用于阻挡带电粒子束的阻挡区域(通常是与孔相邻的表面)。在调节元件24和射束停止元件226两者中，孔46均可以用作限流孔。

如上所述，抗蚀剂层10中包含的诸如碳氢化合物的物质可以从其中释放。这些物质可以在系统内沿着不同的流动路径移动(如由系统内的电导值和泵送速度来确定的)，最终流向真空泵44。如图3A中所示，存在于目标表面10和带电粒子光学列206之间的空间中的分子或簇50可以沿由箭头F1所示的路径流动，大致径向地到达带电粒子光学列的外部，或者如箭头F2所示，经由投射透镜孔58而进入带电粒子光学列206。在一些系统中，目标表面10与最接近目标表面的带电粒子光学列部分之间的距离d非常小。例如，在图1中所示的系统中，该距离约为50μm(微米)，而投射透镜阵列的孔通常具有100μm的直径，即具有相当或甚至更大尺寸的直径。因此，相比于沿路径F1，污染物50可以沿路径F2而经受相当或甚至更低的流动阻力。这可能导致至少部分带电粒子光学列中的碳氢化合物的相对高的分压。在如图1中所示的系统中，带电粒子束8以与投射透镜孔58的周边相距一定距离的方式而行进通过投射透镜孔58。因此，在原则上，投射透镜孔58对带电粒子束诱导的沉积是相对不敏感的。然而，射束停止元件226形成射束阻挡元件和限流元件两者，因此如果污染物质存在，则射束停止元件226对带电粒子束诱导的沉积是敏感的。因此，期望避免污染物质在射束停止元件周围的区域中积聚。

为了解决与射束停止元件226的孔46的污染相关的问题，根据本发明，射束停止元件226设置有多个通气孔60。这些通气孔使得污染物质能够从射束停止元件226的面向投射透镜29的下游侧流过或穿过射束停止元件而到达射束停止元件的上游侧，并随后离开带电粒子光学列，如箭头F3所示。因此，通气孔提供从列的内部部分朝向真空泵的增加的传导性，从而能够减小射束停止孔46处的污染物质的压力，因此减少可能导致带电粒子光学元件的污染的材料量。因此在带电粒子光学元件处防止或至少最小化压力(特别是污染物质)的累积。这又减少带电粒子传输孔中或带电粒子传输孔处的污染。如图3A中所示，每个通气孔的横截面大于单个带电粒子传输孔的横截面。

图3A中所示的系统还包括提供清洁剂的源62和将清洁剂指引向调节元件24和射束停止元件226的导管64。将清洁剂指引向这些元件24、226使得能够进行清洁，如由发明人所观察到的那样，所述清洁由于带电粒子束的存而增强。以这种方式，可以将清洁引导到最易受污染的位置。作为气体存在的污染物、清洁剂物质和通过清洁剂和污染层56之间的反应形成的产物可以离开带电粒子光学列206并被真空泵44泵送走。

图3B示出了分别在图1和图3A的系统中使用的投射透镜模块28，228的细节。图3B的细节示出了阵列中的多个孔中的一个射束停止孔46和一个投射透镜孔58。如示意性所示的那样，射束停止元件26，226的带电粒子传输孔46通常小于投射透镜孔58。当射束停止孔46阻挡带电粒子束8的一部分时，投射透镜被配置成使得带电粒子束8非有意地接触投射透镜29。投射透镜通常包括三个透镜元件29a、29b、29c，他们将传输通过透镜的带电粒子束进行聚焦，但是其他配置也是可能的。在射束停止元件26，226和投射透镜29之间设置扫描偏转器27，用于在目标表面10的区域上方扫描带电粒子束。投射透镜孔58与射束停止元件26，226的带电粒子传输孔46相对应地布置。

图4A-图4D分别示出了带电粒子光学元件的细节，该带电粒子光学元件设置有用于允许带电粒子束通过的多个带电粒子传输孔46、以及用于使得气态物质能够通过的多个通气孔60。如图3A中所示，并且也可以在图9B中看到，带电粒子光学元件优选地包括基本平坦的基材，其中通气孔60设置为延伸穿过基材的多个通孔。在图4A-图4D中所示的实施例中，带电粒子传输孔46布置于一个或多个阵列68(其中一个阵列在图4A-图4D中示出)，并且通气孔60布置在带电粒子传输孔的阵列68附近。在所示实施例中，通气孔直接布置在阵列68附近。孔阵列68在一个或多个射束区域中以二维阵列延伸，基本上沿着带电粒子光学元件的宽度。通气孔可以设置在带电粒子传输孔的组或阵列68的任一侧或两侧上，特别是设置在一个或多个非射束区域中。如可在图4A-图4D中看到的那样，通气孔通常定位为与带电粒子传输孔分开。将通气孔的位置选择为，在系统的正常操作期间，带电粒子不可能穿过通气孔。此外，可以提供一个或多个阻挡元件，以防止带电粒子进入通气孔，或用于阻挡已经穿过通气孔的带电粒子的进一步通过。

还如图4A-图4D中所示，通气孔通常大于带电粒子传输孔。例如，在具有圆形通气孔的实施例中，通气孔的直径可以是带电粒子传输孔的直径的5倍或10倍。在一些实施例中，至少在元件的上游侧，带电粒子传输孔的直径为12μm，并且通气孔的直径为50或60μm，或甚至高达300μm，或者在其之间的任意值。提供的通气孔数量可与其尺寸相关。通气孔的直径越大，则实现穿过通气孔的流动路径所需的通气孔的数量越少。

在图4A中所示的实施例中，在带电粒子传输孔的任一侧上设置有一排通气孔。通气孔沿着该排布置为距彼此规则距离。在所示的示例中，间距p约为通气孔直径的两倍。

可选地，可以提供多排通气孔。通气孔可以布置成二维阵列。在图4B中，通气孔60在带电粒子传输孔46的阵列68的两侧上布置成两排。在图4B中所示的实施例中，所述排相对于彼此偏移半个间距。

在替代实施例中，如图4C和图4D中所示，通气孔60a，60b具有细长形状，例如，狭缝形状或椭圆形形状。在图4C中，通气孔60a是狭缝形状，多个这样的通气孔在阵列68的任一侧上沿一排布置。可选地，可以设置两个或更多个这样的排。在图4D中示出了具有狭缝形通气孔60b的实施例。这些通气孔60b比图4C的通气孔60a更细更长。在图4D中，一个或多个通气孔60b可以设置在带电粒子传输孔46的阵列68的任一侧。

将通气孔60，60a，60b的数量、通气孔60，60a，60b的横截面、相邻通气孔之间的间距p、以及通气孔的布置(即，在一维或二维组或阵列)以及它们与带电粒子传输孔的距离选择成使得产生流动路径，并且在光学元件处获得指定的真空。

图5示出了用于防止带电粒子经由设置在射束停止元件226中的通气孔60而到达目标表面的布置。图5示出了投射透镜29的表面区域的一部分，通常是最上面的投射透镜电极29a的面向射束停止元件226的上游表面。示出了投射透镜孔58阵列的一部分，并且多个虚设孔66位于投射透镜孔58阵列的边界处。阴影区域72表示射束停止元件226的通气孔60相对于投射透镜孔58的位置。换言之，区域72示出了通气孔60在投射透镜29上的投影。如可以看出的那样，通气孔被布置成使得穿过通气孔的任何带电粒子束撞击在投射透镜的未设置孔的区域上(特别是位于投射透镜孔外侧的区域上)和虚设孔的横向外侧(如果设置有虚设孔)。图5示出了如图4A中所示的通气孔布置。然而，应该清楚的是，在实施例中，图4B，图4C或图4D中所示的任何布置都可以布置成使得通气孔60，60a，60b位于投射透镜孔横向外侧的区域上方和虚设孔70(如果存在)的横向外侧，因此产生相应的阴影区域。

图6中示出了本发明的另一个特征。为了防止带电粒子源(未示出)的损坏，重要的是在其操作期间保持特定的真空度。因此，为了能够在系统中存在清洁剂时操作射束发生器，重要的是防止或至少限制流动路径进入到射束发生器模块中。对于如图1中所示的带电粒子束系统而言，增加制约流动路径进入到射束发生器模块中的制约元件已被认为有利于保持带电粒子源的正常功能。

图6示出了装置74，其至少在一定程度上制约或减小从带电粒子光学列6，206的外部(此处由模块22表示)进入到射束发生器模块216中的流动路径。带电粒子束系统包括射束发生器模块216，其包括带电粒子源和可能的一个或多个带电粒子光学元件，如上面参考图1所述。在图6的实施例中设置有孔阵列23，在此也称为第二孔元件，其包括多个孔66，用于由射束发生器发射的带电粒子的射束20形成多个带电粒子束8。制约装置74设置在带电粒子束发生器模块和第二孔元件23之间，用于防止或至少最小化清洁剂或其产物流入或进入带电粒子束发生器中。制约元件76可移动地连接到射束发生器模块16，并且布置成抵接或搁置于下游模块22，或者布置成抵接或搁置在围绕孔阵列23的表面上。所施加的力可以仅由重力产生，或者可以由弹簧板、弹簧片或类似物提供。因此，射束发生器模块的流入或进入限于通过第二孔元件23的孔66和/或经由带电粒子光学列206的外部(通过制约元件76和制约元件所搁置在其上的元件的表面之间的受制约的流动路径)发生。装置74可以应用于图1所示的系统，用于在射束发生器模块16和随后的下游模块之间提供流动制约。流动制约装置74可以结合在图1的系统中，而基本上对系统的其余部分没有进行任何修改或仅进行微小修改。

在图6中所示的实施例中，制约元件76包括环形元件，所述环形元件围绕设置在第一壁82中的用于带电粒子的射束20通过的开口80。环形元件可移动地部分布置在第一壁82的凹部内。环形元件76的移动由止动元件或约束元件78约束。环形元件76还包括一个或多个突起77，其与约束元件78配合。这种流动路径制约布置能够使得射束发生器模块易于去除和/或更换，同时保持指定的流量制约。此外，制约装置74不影响系统内的电场。

图7示意性地示出了布置在带电粒子束系统的框架7中的清洁剂源62的实施例，其连接到导管64，用于将清洁剂引入到带电粒子光学列中。这种布置可以用在图3A中所示的系统中。可选地，清洁剂源62可以布置在真空腔外部，导管64延伸到真空腔中。清洁剂源和一个或多个导管可以是图8中所示的布置，其从US 2015/028223A1中已知。

图8中所示的装置84包括射频(radio frequency，RF)等离子体发生器，其包括设置有RF线圈88的腔室86。形成自由基先质的输入气体(诸如氧气)通过入口90引入。等离子体、气体分子和/或自由基经由一个或多个出口92离开腔室86。在图8中所示的实施例中，出口92由设置在阵列板或类似物中的多个孔92提供。然而，已经观察到这种孔板的设置不是必需的。这样的板可以被省却，出口92由漏斗形件94提供。装置84还包括压力调节器(诸如漏斗形件94)和导管64，用于将清洁剂朝向带电粒子光学元件聚集和引导。由控制单元100控制的阀或泵96可以设置为用于将具有受控流量的输入气体引入到腔室86中。

图9A和图9B示意性地示出了带电粒子束系统中的带电粒子光学元件48中设置的带电粒子传输孔46的污染的防止和/或移除。该方法可以应用于上面参考图1、图3-6描述的带电粒子束系统。图9A示出了设置有带电粒子传输孔46的带电粒子光学元件48，其中带电粒子束8撞击在孔46的边界处。污染层56形成在孔46处，例如通过带电粒子束与污染物的相互作用。根据本方法，在带电粒子束8的存在下，这些污染物通过引入清洁剂100而被移除(由附图标记57指示)。

图9B通过示出带电粒子光学列206的一部分(例如图3A中所示的列)而示意性地示出了方法。调节元件24和射束停止元件226包括用于传输和/或影响一个或多个带电粒子束8的多个带电粒子传输孔46。清洁剂100被引入到调节元件24和射束停止元件226之间的空间102中。通过导管64将清洁剂引导向射束停止元件226，并且优选地引导向消隐器24。同时，带电粒子束8投射通过带电粒子光学列，至少到达射束停止元件226。射束停止元件226设置有多个通气孔60，其使得能够在射束停止元件226的第一侧和第二侧之间形成流动路径F3。在所示的示例中，污染物50可以从射束停止元件226的下游侧流入或进入空间102，从而防止在射束停止元件226的下游侧产生压力。经由路径F3穿过通气孔的物质、以及清洁剂100和通过清洁剂而从表面移除的污染物在连接到真空腔(未示出)的真空泵的影响下如箭头F4所示地离开带电粒子光学列。因此，减少了可用于污染孔的材料。已经观察到带电粒子束和清洁剂的组合提供了污染物56的有效移除，特别是在存在带电粒子束8的区域中。这些区域通常是污染层最可能形成并最终对带电粒子光学元件的功能造成严重干扰的区域。这对于包括用于带电粒子束的形成、成形和/或通过的小孔的元件来说是适用的。

如果任何带电粒子将穿过一个或多个通气孔60，则这些粒子被布置于带电粒子光学元件下游的元件中包含的非孔区域阻挡，如参考图3-图5所示。

可以防止清洁剂或其产物进入带电粒子束发生器模块，特别是如参考图6所述。

图10示出了带电粒子系统301，其包括上述几个特征，特别是关于图3A、图3B、图4和图6。带电粒子束系统301包括带电粒子光学元件24，226，带电粒子光学元件226包括带电粒子传输孔46。除了带电粒子传输孔46之外，带电粒子光学元件226还设置有通气孔60。流动制约装置74设置在射束发生器模块216和第二孔元件23之间。制约装置74防止或至少减少经由射束发生器模块和调节模块225之间的空间而进入射束发生器中的流动路径。具有导管64的清洁剂源62将清洁剂引导向设置有多个带电粒子传输孔的带电粒子光学元件226，并且优选地，还引导向带电粒子光学元件24。设置有真空装置44，用于在系统操作期间保持系统内真空。

本文公开的系统和方法不仅提供带电粒子多射束系统内的有效清洁，而且还防止系统内的孔的污染。通过限制形成污染层的物质的存在以及通过在系统操作期间施加清洁来限制污染层的增长。通过以高于污染在表面上积聚速率的速率来移除污染(即，以过快速率清洁)，避免了污染的积累。

已经参考上面论述的某些实施例描述了本发明的系统和方法。在不脱离所附权利要求限定的保护范围的情况下，这些实施例易于进行各种修改和得到替换形式。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于防止或移除带电粒子传输孔的污染的方法，带电粒子传输孔布置在真空腔中的带电粒子束系统中，带电粒子束系统包括用于将带电粒子的射束投射到目标上的带电粒子光学列，所述带电粒子光学列包括用于影响带电粒子的射束的带电粒子光学元件；

所述带电粒子光学元件包括用于传输和/或影响所述带电粒子的射束的所述带电粒子传输孔、以及提供从所述带电粒子光学元件的第一侧到第二侧的流动路径的通气孔；

所述方法包括以下步骤：

-在带电粒子的射束存在于所述带电粒子光学元件处或附近的情况下，将清洁剂引向所述带电粒子光学元件；

-在所述真空腔中保持真空，其中保持真空的步骤包括，使得物质能够至少经由所述通气孔而穿过所述带电粒子光学元件，以流动或移动到连接到所述真空腔的真空泵；以及

-防止穿过所述至少一个通气孔的任意带电粒子到达所述目标，或防止带电粒子到达通气孔。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带电粒子光学元件停止或至少部分地阻挡所述带电粒子的射束，和/或所述带电粒子传输孔用作限流孔。

3.一种带电粒子束系统(201，301)，其包括：

-带电粒子束发生器(16，216)，其用于产生带电粒子的射束(20)；

-带电粒子光学列(206，306)，其布置在真空腔中的，其中所述带电粒子光学列被布置成用于将所述带电粒子的射束投射到目标(12)上，并且其中所述带电粒子光学列包括用于影响所述带电粒子的射束的带电粒子光学元件(226)；

-源(62)，其用于提供清洁剂(100)；

-导管(64)，其连接到所述源并且布置成用于将所述清洁剂引向所述带电粒子光学元件；

其中，所述带电粒子光学元件包括：

-带电粒子传输孔(46)，其用于传输和/或影响所述带电粒子的射束；以及

-通气孔(60，60a，60b)，其用于在所述带电粒子光学元件的第一侧和第二侧之间提供流动路径(F3)；

其中，通气孔的横截面大于带电粒子传输孔的横截面，

其中，在带电粒子光学元件的下游布置一个或多个元件或组件，以阻挡传输通过通气孔的任何带电粒子的另一路径，或者在通气孔上游提供元件或组件，以防止带电粒子到达通气孔。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述带电粒子光学元件被布置成用于停止或至少部分地阻挡所述带电粒子的射束，和/或所述带电粒子传输孔用作限流孔。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于带电粒子光学元件包括多个所述通气孔和多个所述带电粒子传输孔，所述通气孔布置在所述带电粒子传输孔旁边。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的系统，其特征在于所述通气孔布置成具有等于或大于所述通气孔尺寸的间距(p)，所述间距具体地在所述通气孔尺寸的1至3倍的范围内。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的系统，其特征在于所述带电粒子光学元件包括射束停止元件(226)，所述射束停止元件包括：

-用于带电粒子束通过的多个所述带电粒子传输孔(46)和用于阻挡带电粒子通过的非孔区域；以及

-多个通气孔(60，60a，60b)，其用于提供通过所述射束停止元件的流动路径(F3)。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于所述系统还包括：

-投射透镜(29)，其包括多个用于聚焦所述带电粒子束(8)的投射透镜孔(58)，其中所述投射透镜布置在所述射束停止元件的下游，并且其中所述投射透镜和所述射束停止元件布置成使得通过一个或多个所述通气孔的任何带电粒子被所述投射透镜的非孔区域阻挡。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于所述通气孔具有横截面，该横截面在所述投射透镜孔的横截面的一半到所述投射透镜孔的横截面的两倍的范围内。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于所述投射透镜还包括多个虚设孔(70)，所述虚设孔(70)布置于成组的所述投射透镜孔周围，其中所述通气孔布置成使得通过所述通气孔的任何带电粒子被位于所述虚设孔横向外侧的区域阻挡。

11.根据权利要求3-10中任一项所述的系统，其特征在于还包括：

-第二孔元件(23)，其包括用于由所述带电粒子的射束(20)形成多个带电粒子束(8)的多个孔(66)，所述第二孔元件布置在所述带电粒子束发生器和所述带电粒子光学元件之间；以及

-制约元件(76)，其设置在所述带电粒子束发生器和所述第二孔元件之间，所述制约元件布置成用于防止或至少减少所述清洁剂和/或其产物流动到所述带电粒子束发生器。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于还包括：

-射束发生器模块，所述带电粒子束发生器布置在所述射束发生器模块中；

-调节模块(225)，所述第二孔元件布置在所述调节模块中；

其中所述制约元件可移动地连接到所述射束发生器模块，并且布置成借助于重力和/或弹簧力来抵接所述调节模块。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于所述制约元件(76)连接到所述射束发生器模块的第一壁(82)，所述制约元件至少部分地围绕所述第一壁中的用于所述带电粒子的射束通过的开口(80)周边，其中所述制约元件包括至少部分环形元件(76)，特别是陶瓷环，所述至少部分环形元件布置为在朝向或远离所述调节模块的方向上相对于所述第一壁可移动。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于还包括约束元件(78)，其用于约束所述制约元件相对于所述第一壁的移动，其中所述约束元件设置有一个或多个突起(77)，并且所述约束元件(78)布置成与所述突起配合以约束所述制约元件的移动。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的系统，其特征在于还包括：

-调节元件(24)，其布置在所述第二孔元件(23)的下游，所述调节元件包括用于使所述带电粒子束通过的第二多个孔(46)和与所述第二多个孔相关联的偏转器，所述偏转器布置成选择性地偏转或不偏转所述带电粒子束；以及

-所述带电粒子光学元件，其包括射束停止元件(226)，所述射束停止元件(226)包括用于带电粒子束(8)通过的第三多个孔(46)和用于阻挡带电粒子束的阻挡区域，所述射束停止元件布置在所述调节元件的下游；

所述调节元件和所述射束停止元件布置成一起工作以使所述选择性偏转的带电粒子束通过或阻挡所述选择性偏转的带电粒子束，

其中所述导管(64)布置成将所述清洁剂引导向所述射束停止元件。

16.一种用于防止或移除根据前述权利要求3-15中任一项所述的带电粒子束系统中的带电粒子传输孔的污染的方法，该方法包括以下步骤：

-在所述射束发生器(16，216)产生所述带电粒子的射束时和/或在第二带电粒子束源产生被引导向所述带电粒子粒子光学元件的带电粒子的射束时，将清洁剂朝向所述带电粒子光学元件引入；以及

-在引入所述清洁剂时在所述真空腔(2)中保持真空；

其中保持真空的步骤包括，至少经由所述通气孔(60，60a，60b)来提供物质通过所述带电粒子光学元件到连接到所述真空腔的真空泵的流动或移动；

还包括防止通过所述至少一个通气孔的任何带电粒子到达所述目标和/或在所述至少一个通气孔的上游阻挡带电粒子的步骤。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于通过包括在另一孔元件中的非孔区域阻挡带电粒子来防止通过所述通气孔的所述带电粒子到达所述目标(12)，所述另一孔元件布置于所述带电粒子光学元件的下游，所述另一孔元件包括用于使得已经通过所述带电粒子传输孔的带电粒子束通过的一个或多个孔。

18.根据权利要求16至17中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

-将所述带电粒子束发生器布置在射束发生器模块中，并将所述带电粒子光学元件布置在调节模块中；

-提供制约元件，其可移动地连接到所述射束发生器模块，并通过重力和/或弹簧力而抵接所述调节模块。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其特征在于包括将所述清洁剂引入所述带电粒子光学列的区域中，在所述区域中所述带电粒子具有的能量在1-10keV的范围内，特别是约为或低于5keV。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述清洁剂引导向带电粒子光学元件时，一个或多个带电粒子束存在于带电粒子光学元件处或附近。

21.一种带电粒子束系统，其包括：

-带电粒子束发生器，其用于产生带电粒子的射束；

-源，其用于提供清洁剂；

-导管，其连接到所述源，用于将清洁剂朝向带电粒子光学元件引入；

-制约元件，其设置在带电粒子束发生器和第二孔元件之间，所述制约元件防止所述清洁剂和/或其产物流到或进到带电粒子束发生器，或至少将所述清洁剂和/或其产物到带电粒子束发生器的流动和进入最小化。

22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于还包括：

-射束发生器模块(216)，所述带电粒子束发生器布置在所述射束发生器模块中；

-调节模块(225)，所述第二孔元件布置在所述调节模块中；

其中所述制约元件可移动地连接到所述射束发生器模块，并布置成借助于重力和/或弹簧力而抵接所述调节模块。

23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于所述制约元件(76)连接到所述射束发生器模块的第一壁(82)，所述制约元件至少部分地围绕所述第一壁中的用于所述带电粒子的射束通过的开口(80)周边，其中所述制约元件包括至少部分环形元件(76)，所述至少部分环形元件布置为在朝向或远离所述调节模块的方向上相对于所述第一壁可移动。

Claims

所述方法包括以下步骤：

-在带电粒子的射束存在于所述带电粒子光学元件处或附近的情况下，将清洁剂引向所述带电粒子光学元件；以及

-在所述真空腔中保持真空，其中保持真空的步骤包括，使得物质能够至少经由所述通气孔而穿过所述带电粒子光学元件，以流动或移动到连接到所述真空腔的真空泵。

3.一种带电粒子束系统(201，301)，其包括：

-源(62)，其用于提供清洁剂(100)；

其中，所述带电粒子光学元件包括：

其中，通气孔的横截面大于带电粒子传输孔的横截面。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的系统，其特征在于，布置为使得防止穿过所述通气孔的带电粒子到达所述目标。

8.根据权利要求3-7中的任一项所述的系统，其特征在于，所述带电粒子光学元件包括射束停止元件(226)，所述射束停止元件包括：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于所述系统还包括：

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于所述通气孔具有横截面，该横截面在所述投射透镜孔的横截面的一半到所述投射透镜孔的横截面的两倍的范围内。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于所述投射透镜还包括多个虚设孔(70)，所述虚设孔(70)布置于成组的所述投射透镜孔周围，其中所述通气孔布置成使得通过所述通气孔的任何带电粒子被位于所述虚设孔横向外侧的区域阻挡。

12.根据权利要求3-11中任一项所述的系统，其特征在于还包括：

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于还包括：

-调节模块(225)，所述第二孔元件布置在所述调节模块中；

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于所述制约元件(76)连接到所述射束发生器模块的第一壁(82)，所述制约元件至少部分地围绕所述第一壁中的用于所述带电粒子的射束通过的开口(80)周边，其中所述制约元件包括至少部分环形元件(76)，特别是陶瓷环，所述至少部分环形元件布置为在朝向或远离所述调节模块的方向上相对于所述第一壁可移动。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于还包括约束元件(78)，其用于约束所述制约元件相对于所述第一壁的移动，其中所述约束元件设置有一个或多个突起(77)，并且所述约束元件(78)布置成与所述突起配合以约束所述制约元件的移动。

16.根据权利要求12-15中任一项所述的系统，其特征在于还包括：

17.一种用于防止或移除根据前述权利要求3-16中任一项所述的带电粒子束系统中的带电粒子传输孔的污染的方法，该方法包括以下步骤：

-在引入所述清洁剂时在所述真空腔(2)中保持真空；

其中保持真空的步骤包括，至少经由所述通气孔(60，60a，60b)来提供物质通过所述带电粒子光学元件到连接到所述真空腔的真空泵的流动或移动。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于还包括防止通过所述至少一个通气孔的任何带电粒子到达所述目标的步骤。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于通过包括在另一孔元件中的非孔区域阻挡带电粒子来防止通过所述通气孔的所述带电粒子到达所述目标(12)，所述另一孔元件布置于所述带电粒子光学元件的下游，所述另一孔元件包括用于使得已经通过所述带电粒子传输孔的带电粒子束通过的一个或多个孔。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其特征在于包括将所述清洁剂引入所述带电粒子光学列的区域中，在所述区域中所述带电粒子具有的能量在1-10keV的范围内，特别是约为或低于5keV。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述清洁剂引导向带电粒子光学元件时，一个或多个带电粒子束存在于带电粒子光学元件处或附近。

23.一种带电粒子束系统，其包括：

-带电粒子束发生器，其用于产生带电粒子的射束；

-源，其用于提供清洁剂；

24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于还包括：

-调节模块(225)，所述第二孔元件布置在所述调节模块中；

25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于所述制约元件(76)连接到所述射束发生器模块的第一壁(82)，所述制约元件至少部分地围绕所述第一壁中的用于所述带电粒子的射束通过的开口(80)周边，其中所述制约元件包括至少部分环形元件(76)，所述至少部分环形元件布置为在朝向或远离所述调节模块的方向上相对于所述第一壁可移动。