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TW201801815A - 用以移除和／或避免帶電粒子束系統中的汙染的方法和系統 - Google Patents

用以移除和／或避免帶電粒子束系統中的汙染的方法和系統 Download PDF

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Abstract

茲主張一種帶電粒子束系統，包括：帶電粒子束產生器，用於產生帶電粒子束；帶電粒子光學柱，其設置在真空腔室中，其中帶電粒子光學柱被佈置用於將帶電粒子束投射到靶材上，並且其中帶電粒子光學柱包括用於影響帶電粒子射束的帶電粒子光學元件元件；來源，用於提供清潔劑；導管，連接到來源，並且佈置成用於將清潔劑引導朝向帶電粒子光學元件；其中帶電粒子光學元件包括：帶電粒子傳輸孔徑，用於傳輸和/或影響帶電粒子束，以及至少一個通氣孔，用於在帶電粒子光學元件的第一側和第二側之間提供流動路徑，其中所述通氣孔具有的橫截面大於帶電粒子傳送孔的橫截面。
此外，茲主張一種用於防止或去除帶電粒子傳輸孔徑中的污染物的方法，其包括在束產生器作用時引入清潔劑的步驟。

Description

用以移除和/或避免帶電粒子束系統中的汙染的方法和系統
本發明涉及用於清潔帶電粒子束系統中的表面和/或至少部分地避免表面的污染的方法和系統。此帶電粒子束系統可包括例如帶電粒子微影系統或電子顯微鏡。
在帶電粒子束系統中，靶材表面可被暴露於一個或多個帶電粒子束，其以高準確性被指向並聚焦在表面上。
在帶電粒子束微影系統中，可以高準確性和可靠性來形成小型結構。在帶電粒子多射束微影中，形成在表面上的圖案是藉由每個單獨射束與表面上的抗蝕劑相互作用的位置來確定。在其它帶電粒子束曝光系統(例如電子顯微鏡或檢查系統)中，可基於帶電粒子與樣品的相互作用來分析樣品。因此，到達表面的射束符合指定射束特性(諸如射束位置和強度)是非常重要的。
帶電粒子束系統的準確性和可靠性受到污染而有不利影響。帶電粒子束系統包括用於將一個或多個帶電粒子束投射到靶材表面上的帶電粒子光學元件。對帶電粒子束系統中的污染的重要貢獻是污染物沉積在表面上的積聚，諸如帶電粒子光學部件的表面。
在諸如電子顯微鏡(例如掃描電子顯微鏡)和電荷粒子微影系統的帶電粒子束系統中，帶電粒子可與存在於系統中的殘留氣體或污染物(例如烴)相互作用。此污染物可來自系統內部的部件的除氣和/或待暴露靶材。在帶電粒子束和污染物之間的相互作用可在帶電粒子光學元件的表面上導致電子束誘導沉積(EBID)或離子束誘導沉積(IBID)。由EBID或IBID形成的污染層可擾亂這些元件的功能，並且從而負面地影響帶電粒子在靶材表面上的投影。因此，去除污染或防止污染生長是非常期望的，特別是在具有相對高的烴分壓和相對較高的束流密度的區域。
同樣屬於申請人的US 2015/028223 A1中描述一種用於去除污染的方法。US 2015/028223 A1描述用於輸送自由基的裝置和方法，例如用於去除污染物沉積。該裝置包括電漿產生器和引導本體。電漿產生器包括其中可形成有電漿的腔室。腔腔室具有用於接收輸入氣體的入口，和用於去除電漿和/或在其中所產生的自由基的一個或多個出口。引導本體佈置成用於將形成在電漿中的自由基引導到污染物沉積要被去除的面積或體積處。此外，還描述包括此佈置的帶電粒子微影系統。
US 2013/0206999 A1教示到對於電子透鏡陣列，特別是物鏡，從變形和損壞的觀點來看，藉由電漿處理或熱處理去除污染是不利的。US 2013/020699 A1描述帶電粒子束透鏡，包括：位在帶電粒子束的行進方向中的下游側的第一電極和上游側的第二電極；設置在第一電極和第二電極之間的距離限制構件，使得第一電極和第二電極被設置為遠離彼此；以及由第一電極、第二電極和距離限制構件所圍繞的間隙，其中：第一電極和第二電極中的每一個具有形成在其中的第一通孔，而帶電粒子束通過第 一通孔；第二電極還具有形成在其中的第二通孔，帶電粒子束不通過第二通孔；並且第一通孔和第二通孔都與間隙連通。
US 2001/0028044 A1描述一種用以多個電子束來曝光晶圓的電子束曝光裝置，其包括具有多個透鏡開口和多個虛設開口的多軸電子透鏡。透鏡開口允許電子束分別通過其中，以便彼此獨立地會聚電子束。虛設開口不允許電子束通過。US 2001/0028044 A1教示虛設開口佈置在透鏡中，以便使每個透鏡開口中的透鏡強度基本上等於其它透鏡開口中的透鏡強度。設置在透鏡中的此虛設開口使得透鏡強度能夠得到調整，使得在所有透鏡開口中的透鏡強度基本相等，亦即使在所有透鏡開口處的磁場強度基本均勻。
儘管在US 2015/028223 A1中所描述的方法和佈置使得在帶電粒子微影系統內能夠進行清潔，但是觀察到的是清潔的效率受到限制，特別是在從表面去除沉積物的速率。本發明的目的在於提供方法和系統，以減少帶電粒子束系統中的污染和/或提高帶電粒子束系統中的清潔效率。
根據第一觀點，本發明提供一種帶電粒子束系統，包括：帶電粒子束產生器，用於產生帶電粒子束；設置在真空腔室中的帶電粒子光學柱，其中所述帶電粒子光學柱被佈置用於將帶電粒子束投射到靶材上，其中所述帶電粒子光學柱包括用於影響帶電粒子束的帶電粒子光學元件；用於提供清潔劑的來源；連接到所述來源並且佈置成用於將所述清潔劑引導朝向所 述帶電粒子光學元件的導管；其中所述帶電粒子光學元件包括：用於傳輸和/或影響帶電粒子束的帶電粒子傳輸孔徑；及用於在帶電粒子光學元件的第一側和第二側之間提供流動路徑的通氣孔，其中所述通氣孔具有的橫截面大於所述帶電粒子傳輸孔徑的橫截面。
通氣孔具有使污染物質得以流過或通過帶電粒子光學元件的傳導。相較於沒有通氣孔的情況，從帶電粒子光學元件的一側的流過或通過在帶電粒子光學元件處提供壓力降低。因此，由於EBID或IBID在帶電粒子傳輸孔徑處或其中用於污染生長的物質量得以減少。通氣孔的橫截面或面積和/或所設置的通氣孔數量通常經過選擇，以實現足夠的壓力降低。通風孔是分開的孔，不用於傳輸帶電粒子。除了經常具有相對較小尺寸的帶電粒子光學傳輸孔徑，還另外設置通氣孔。清潔劑有助於從帶電粒子光學元件的表面去除污染。除了將清潔劑引導朝向帶電粒子元件，帶電粒子光學元件還設置有一個或多個通氣孔。因此，根據第一觀點的系統不僅能夠在帶電粒子束系統內進行有效清潔，還可防止或至少降低在帶電粒子光學元件上形成和/或生長污染層的可能性。
通氣孔大於帶電粒子傳輸孔徑。在具有圓形通氣孔的實施例中，通氣孔的直徑可以比帶電粒子傳輸孔徑的直徑大5或10倍。在一個實例中，帶電粒子傳輸孔徑至少在基板的上游側上具有12μm的直徑，並且通氣孔的直徑為50或60μm、甚至高達300μm、或在前述兩者之間的任一 值。
通氣孔在帶電粒子光學柱的區域中是特別有利的，具有從柱的內部到連接到腔室的一個或多個真空泵的傳導。在此區域中，在帶電粒子光學元件處或其附近可存在不可忽略的壓力。通氣孔在其中帶電粒子光學柱和靶材之間的距離非常小的系統中也是有利的，其將流動路徑限制從位於柱下方的靶材表面的部分到真空泵。在此系統中，從靶材表面脫氣或脫附的物質至少在一定程度上可進入帶電粒子光學柱。在用於將大量帶電粒子束投射到靶材表面上的多射束系統中，在投影透鏡的最終元件與靶材表面之間的空間經常如此小，而使抗蝕劑層中蒸發或以其它方式離開位於投影透鏡下方的靶材表面的部分的分子或團簇經歷朝向真空泵的限制或有限流動路徑。如此，這些物質可經由投影透鏡孔徑進入帶電粒子光學柱達不可忽略的程度。如此導致諸如CxHy化合物的物質存在靠近被設置在投影透鏡上游的帶電粒子光學元件，諸如射束停止元件。此物質可導致帶電粒子光學元件的污染，特別是對於其帶電粒子傳輸孔徑。
例如污染物質的流動或移動不一定限於通過通氣孔。物質可經由通氣孔而從帶電粒子光學柱的內部流向真空泵，但至少在一定程度上也可經由不通過通氣孔的路徑離開帶電粒子光學柱。離開靶材表面的物質可以至少在某一角度流動或移動朝向真空泵，而不進入帶電粒子光學柱。
在一個實施例中，帶電粒子光學元件被佈置用於停止或至少部分地阻擋充當帶電粒子束和/或充當電流限制孔徑的帶電粒子傳輸孔徑。在一些帶電粒子光學元件中，帶電粒子傳輸孔徑的直徑使得帶電粒子束在接近其邊緣的距離處通過孔徑，甚至至少有一部分撞擊帶電粒子光學元 件。此帶電粒子光學元件因為下述風險而對污染是敏感的：由於沉積污染減小孔徑的尺寸和/或改變孔徑的形狀、甚至堵塞孔徑。孔徑尺寸的減小可導致通過孔徑的傳輸損失，並且孔徑形狀上的變化可能導致帶電粒子束的橫截面上的變化和/或帶電粒子光學元件影響帶電粒子束的方式上的變化粒子束。在孔徑處的污染可受限於充電，此可擾亂帶電粒子束的軌跡。
帶電粒子束系統可以是任何類型的帶電粒子曝光系統，例如帶電粒子多射束微影系統、或者是檢查系統，諸如任何類型的電子顯微鏡或使用離子以用於分析樣品的工具。帶電粒子可以是電子或上述系統中使用的任何種類的離子。
帶電粒子光學元件也可稱為電子光學或離子光學元件或透鏡。影響帶電粒子束包括下述中的一個或多個：改變帶電粒子的能量、偏轉帶電粒子束，從而改變射束的方向、停止或至少部分地阻擋射束，例如藉由帶電粒子傳輸孔徑作為限流孔徑、和/或從帶電粒子束形成多個帶電粒子束，聚焦、散焦或發散帶電粒子束等。限流孔徑是僅允許一部分或局部的帶電粒子束通過的孔徑。導管佈置成將清潔劑引向、引導或指向包含一個或多個帶電粒子傳輸孔徑的帶電粒子光學元件或其表面、上面或上方，從而予以進行清潔。
在一個實施例中，用於提供清潔劑的來源如US 2015/028223 A1中所述的來源。另或者，可使用另一類型的電漿源、分子氣體源、或活性物質的產生器，例如臭氧產生器。
在一個實施方案中，清潔劑包括原子氧自由基、分子氧氣、分子或原子氧離子和/或臭氧。另或者，可使用其它類型的物種或分子。使 用原子氧自由基和分子氧的混合物經觀察得到良好結果。發明人已經觀察到：此混合物(特別是在帶電粒子束存在的情況下)能有效去除污染而不干擾帶電粒子束系統的功能。優選地，來源經配置成提供流動受控的清潔劑。
在諸如帶電粒子微影系統的一些系統中，靶材表面在與清潔劑接觸時可發生惡化。因此，清潔劑的流動以及一個或多個通氣孔的總橫截面或區域通常是由下述兩者之間的折衷來確定：藉由清潔劑對帶電粒子光學元件提供有效的清潔，和在帶電粒子光學元件處提供足夠的壓力降低，同時避免清潔劑流動到靶材表面。
在一個實施例中，帶電粒子光學元件包括多個通氣孔和多個帶電粒子傳輸孔徑，通氣孔佈置在帶電粒子傳輸孔徑的旁邊。如此可防止在多射束系統中的污染生長。帶電粒子傳輸孔徑可被佈置成一個或多個群組或陣列。通氣孔優選地佈置在此帶電粒子傳輸孔徑的群組附近和/或之間。包含一個或多個群組的帶電粒子傳輸孔徑的帶電粒子光學元件的區域通常被稱為射束區域，其表示在通過帶電粒子光學柱的帶電粒子束軌跡內的區域。類似地，位於帶電粒子束軌跡外部的不用於接收帶電粒子束的區域被稱為非射束區域。帶電粒子多射束系統經常包括以交替的週期方式佈置的多個細長射束區域和非射束區域，每個射束區域位於兩個非射束區域之間。此安排描述在申請人的US 8,653,485和US 8,492,731中。通氣孔優選地設置在一個或多個非射束區域中。在一些實施例中，通氣孔被佈置成緊鄰一個或多個射束區域。另或者和/或替代地，可在射束區域中設置通氣孔。然而，在後述情況，使帶電粒子通過通氣孔的風險較高。
在一個實施例中，帶電粒子光學元件包括基本平坦的基板，其中通氣孔藉由延伸穿過基板的通孔來提供。通孔經過優選為大致上直線地定向穿過基板。在一個實施例中，基板包括具有塗層的矽基板，例如包含鉬的塗層。
在一個實施例中，通氣孔具有圓形橫截面。帶電粒子傳輸孔徑通常也是圓形的。通氣孔的直徑於是大於帶電粒子傳輸孔徑的直徑。
在一個實施例中，通氣孔具有狹縫狀橫截面或橢圓形截面。此通氣孔具有在狹縫或橢圓的縱向方向上(即沿著長軸)的第一尺寸，以及基本上垂直於縱向方向(即沿著短軸)的第二尺寸。第一尺寸大於橫跨帶電粒子束傳輸孔徑的尺寸，即帶電粒子傳輸孔的直徑。在一些實施例中，第二尺寸也大於帶電粒子傳輸孔徑的直徑。
在一個實施例中，帶電粒子傳輸孔徑被佈置成一個或多個群組，並且通氣孔基本上沿一個或多個群組佈置。
在一個實施例中，通氣孔佈置在一個或多個二維陣列中。通氣孔可佈置成規則的矩形格子。另或者，通氣孔可以其中通氣孔的行或列相對於彼此移位的圖案佈置，例如形成偏斜陣列。
在一個實施例中，所述通氣孔佈置在所述多個帶電粒子傳輸孔徑的兩側。通常，多個帶電粒子傳輸孔徑被佈置成基本上一個或多個矩形群組或陣列，其具有大於第二尺寸的第一尺寸。通氣孔優選地沿著一個或多個群組的帶電粒子傳輸孔徑的長邊佈置。
在一個實施例中，所述通氣孔以間距佈置，其等於或大於所述通氣孔的尺寸，所述間距特別是所述通氣孔的尺寸的1至3倍的範圍內。 間距應理解為相鄰通氣孔的中心之間的距離。
在一個實施例中，間距等於或大於通氣孔沿著其對準方向的尺寸。如上所述，通氣孔可沿著一個或多個群組的帶電粒子傳輸孔徑佈置。通氣孔然後可排列成列，排列成具有等於或大於通氣孔在列方向上的尺寸的間距。
在一個實施例中，系統被佈置成使得通過通氣孔的任何帶電粒子被阻止到達靶材。雖然一個或多個通氣孔優選地佈置在預期的帶電粒子束軌跡的外部，但是一個或多個元件或部件可佈置在帶電粒子光學元件的下游，以阻擋通過通氣孔傳輸的任何帶電粒子的另外路徑。另或者，可在通氣孔的上游設置元件或部件，以防止帶電粒子到達通氣孔。
在一個實施例中，帶電粒子光學元件包括射束停止元件，所述射束停止元件包括：用於帶電粒子束通過的多個帶電粒子傳輸孔徑和用於阻止帶電粒子通過的非孔徑區域；多個通氣孔，用於提供通過射束停止元件的流動路徑，該系統進一步優選包括：投影透鏡，其包括用於聚焦帶電粒子束的多個投影透鏡孔徑，其中所述投影透鏡佈置在所述射束停止元件的下游，並且其中所述投影透鏡和所述射束停止元件佈置成使得通過通氣孔中的一個或更多的任何帶電粒子被投影透鏡的非孔徑區域阻擋。
已經看到提供具有通氣孔的射束停止元件得以減少在射束停止孔徑處的污染的積聚。通氣孔致能從靶材、通過投影透鏡和通過射束 擋塊元件且進一步朝向真空泵的流動路徑。投影透鏡孔徑通常以對應於射束停止元件的帶電粒子傳輸孔徑的群組或陣列佈置。掃描偏轉器通常佈置在射束停止元件和投影透鏡之間，以用於掃描帶電粒子束經過靶材表面的一部分。
在一個實施例中，投影透鏡還包括圍繞一組投影透鏡孔徑佈置的多個虛設孔徑，其中通氣孔佈置成使得通過通氣孔的任何帶電粒子被位於虛設孔徑外側的側向位置上的區域所阻擋。藉由此佈置，防止帶電粒子經由通氣孔到達靶材。通常包括虛設孔徑以為通過投影透鏡的所有帶電粒子束提供類似的靜電場。虛設孔本身不對帶電粒子束提供通道。
在一個實施例中，系統還包括：第二孔徑元件，包括多個孔徑，用於從帶電粒子束形成多個帶電粒子束，所述第二孔徑元件佈置在帶電粒子束產生器和帶電粒子光學元件之間；以及設置在所述帶電粒子束產生器和所述第二孔徑元件之間的限制元件，所述限制元件佈置成用於防止或至少減少所述清潔劑或其產物流動或通過而到所述帶電粒子束產生器。
限制元件有助於在束產生器作用時能夠引入清潔劑。這允許在靶材曝光期間將清潔劑引入系統。束產生器可包括帶電粒子源，其在操作期間需要高真空，並且對於包含在清潔劑中和/或由清潔劑所形成的物質的存在有所敏感。例如，如果在太高的氧氣分壓下和/或在氧自由基或臭氧的存在下操作，通常用作電子源的熱離子陰極會受到損壞。因此，為了在射束產生器作用時能夠引入清潔劑，重要的是至少限制清潔劑或其產品或 成分到射束產生器的流動。清洗劑優選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兩者通常沿著在帶電粒子光學柱內的流動路徑與分子氧重組。因此，在射束產生器處，源自清潔劑的氣體主要包括分子氧。對於一些系統，至少在某種程度上，帶電粒子源處的壓力可藉由差分地泵浦包括源的空間而被充分地限制。然而，對於束產生器的流動路徑的附加密封或限制可以是有利的。限制元件不一定是基本上完全阻擋氣態物質的流動或通過的密封元件。重要的是，帶電粒子源以在特定源的可操作範圍內的真空加以保持。不使用將通道完全阻擋的密封元件的原因在於為了實現有效密封而在密封元件上必須確定的力。如果添加此密封元件，此力可能需要對現有系統進行修改。
在一個實施例中，帶電粒子束系統還包括：射束產生器模塊，所述帶電粒子束產生器佈置在所述射束產生器模塊中；調變模塊，所述第二孔徑元件佈置在所述調變模塊中；其中所述限制元件可移動地連接到所述射束產生器模塊，並且藉由重力和/或彈簧力佈置成鄰接所述調變模塊。因此，清潔劑或其它氣體物質進入束產生器模塊的流動路徑受限成通過第二孔徑元件的孔徑或經由帶電粒子光學柱的外部，而通過在限制元件及調變模塊上停駐有限制元件的表面之間的受限流動路徑。模塊可以被設置為可移動模塊，佈置在系統的框架中。藉由重力將限制元件排列成鄰接調變模塊或停駐在調變模塊上限制由限制元件施加在調變模塊上的力，同時限制流向射束產生器的流動路徑。
在一個實施例中，限制元件連接到射束產生器模塊的第一壁，限制元件至少部分地圍繞第一壁中的開口的周邊，用於使帶電粒子束通過，其中限制元件包括至少部分環形元件，特別是陶瓷環，所述至少部分環形元件在朝向或遠離調變模塊的方向上相對於第一壁進行可移動地佈置。
在一個實施例中，系統還包括用於限制環形元件相對於第一壁的移動的侷限元件。在一個實施例中，環形元件鬆散地佈置成至少部分在第一壁內的凹槽或凹口內，並且被侷限元件防止掉出。
在一個實施例中，侷限元件由包括鋁或鈦的材料製成。
在一個實施例中，限制元件設置有一個或多個突起部，並且侷限元件佈置成與突起部合作以侷限限制元件的移動。此流動限制佈置致能射束產生器模塊的容易移除和/或更換，同時保持指定的流動限制。在一個實施例中，侷限元件具有至少部分環形。
包括限制元件和侷限元件的流動限制佈置經過設計，而使得其不影響系統內的電磁場，並且因此不影響通過柱的帶電粒子束路徑。
在一個實施例中，系統還包括：調變元件，佈置在所述第二孔徑元件的下游，所述調變元件包括用於使所述帶電粒子束通過的第二多個孔徑以及與所述第二多個孔徑相關聯的第二多個偏轉器，所述偏轉器被佈置成選擇性偏轉或不偏轉帶電粒子束，和射束停止元件，其包括用於使帶電粒子束通過的第三多個孔徑以及用於阻擋帶電粒子束的阻擋區域，所述射束停止元件佈置在所述調 變元件下游，所述調變元件和所述射束停止元件佈置成一起作用，以使所述選擇性偏轉的帶電粒子束通過或予以阻擋，其中所述導管佈置成將所述清潔劑引導朝向所述射束停止元件，並且優選地還朝向所述調變元件。因此可防止或至少去除射束停止元件的污染。射束停止元件表示如上所述的帶電粒子光學元件。藉由阻擋帶電粒子束，防止這些帶電粒子束繼續朝向靶材。該射束停止元件可以是上述的射束停止元件。調變元件的每個孔徑可設置有偏轉器。調變元件(也稱為消隱器)因此根據圖案數據來偏轉一個或多個個別帶電粒子束，同時不偏轉其它個別射束。
在一個實施例中，帶電粒子光學系統內的電連接設置有保護塗層，例如環氧樹脂和/或金屬層。此保護塗層防止諸如導線、電觸頭、接觸墊等的電連接被清潔劑或其物質所損壞。
在一個實施例中，提供第二帶電粒子束產生器，其佈置成使得從其發射的帶電粒子束經引導指向、沿著或在帶電粒子光學元件或其表面上方，但不到達靶材。提供用以產生電子或離子的額外帶電粒子束產生器可增強對於污染的防止或去除。同樣地，當用於靶材曝光的帶電粒子束產生器不作用時，同樣可藉由帶電粒子來促進清潔。
可以組合上述實施例的各種特徵中的一個或多個，而不同的實施例亦如此。
根據第二觀點，本發明提供一種防止或去除根據第一觀點的任一實施例的帶電粒子束系統中的帶電粒子傳輸孔徑的污染的方法，所述 方法包括以下步驟：在射束產生器產生帶電粒子束的同時和/或在第二帶電粒子束源產生被指向帶電粒子光學元件的帶電粒子束的同時，向所述帶電粒子光學元件引入清潔劑；和在引入清潔劑的同時保持真空腔室中的真空，其中保持真空的步驟包括提供物質經由所述通氣孔而至少通過所述帶電粒子光學元件的流動或移動至經連接到所述真空腔室的真空泵。
該方法能夠既防止或至少限制在帶電粒子傳輸孔徑內或附近的污染沉積和生長，以及去除在表面上形成的污染。孔徑可保持在打開狀態，即保持其尺寸，並且可保持孔徑的形狀。由此，諸如電流密度、形狀、位置等的帶電粒子束特性得以保持。如上面關於第一觀點所討論，通氣孔在帶電粒子光學元件處提供壓力降低。從而減少能提高污染的物質的量。在射束產生器作用時引入清潔劑似乎是違反直觀的，因為如上所述，帶電粒子束可與物質相互作用以在表面上形成沉積物。然而，本發明人已經觀察到：在帶電粒子束的存在下引入清潔劑將導致對帶電粒子光學元件進行更有效的清潔。本發明人已經看到：與US 2015/028223 A1中揭示的方法相比，在帶電粒子束產生器作用(即產生帶電粒子束)的同時引入清潔劑改善清洗速率。特別地，在包括孔徑的帶電粒子光學元件中觀察到對污染的有效去除或防止，帶電粒子束通過此孔徑以非常接近孔徑的周邊的距離進行傳輸、和/或其中帶電粒子束至少部分地被圍繞孔徑的區域阻擋。此電流限制孔徑通常設置在從入射射束形成多個射束的孔徑元件中、在射束 形成或射束成形元件、在帶電粒子束調變元件(消隱器)、或帶電粒子束阻擋元件(射束停止元件)中的多個射束。行進穿過帶電粒子光學柱的至少一部分的帶電粒子束能夠在特定位置進行清潔。已經看到的是使用第二觀點的方法，可以比污染物積聚在表面上的速率還高的速率進行清潔。因此，實現其中污染水平在時間上至少基本上恆定的穩定狀態。當基本連續地應用該方法時，觀察到帶電粒子光學柱的穩定性提高。這被認為與例如在帶電粒子光學表面的清潔狀態和污染狀態之間不存在過渡有關。
已經看到此方法不會干擾系統的正常運行。該方法可例如在靶材的準備或交換期間和/或在將靶材曝光於帶電粒子束期間來進行，例如在晶圓的微影圖案化期間。
在一個實施例中，在射束產生器的操作期間，基本上連續地引入清潔劑。如這有助於基本上連續地去除污染、或防止在帶電粒子光學元件上的污染生長。
在一個實施例中，保持真空包括主動地操作被連接到真空腔室的一個或多個真空泵。
在一個實施方案中，清潔劑被引導到包含一個或多個限流孔徑的帶電粒子光學元件、和/或到其正常功能可受到污染影響或限制的元件，例如其中的部件壽命可另外受到污染限制。
在一個實施例中，該方法包括防止任何帶電粒子通過至少一個通氣孔到達靶材的步驟。在一個實施例中，藉由包含在帶電粒子光學元件下游所佈置的另一孔徑元件中的非孔徑區域阻擋帶電粒子，此些帶電粒子被阻止通過通氣孔而到達靶材，另一孔徑元件包括使已經穿過帶電粒子 傳輸孔徑的帶電粒子束通過的一個或多個孔徑。此開口元件可包括在上述投影透鏡中。另或者或額外的，帶電粒子可在通氣孔的上游處被阻擋，以防止帶電粒子束到達通氣孔。
在一個實施例中，該方法還包括以下步驟：-佈置帶電粒子束系統，而使得清潔劑或其產物到帶電粒子束產生器的流動被阻止或至少被減小。
在一個實施例中，該方法進一步包括以下步驟：將帶電粒子束產生器佈置在射束產生器模塊中，並將帶電粒子光學元件佈置在調變模塊中，提供限制元件，以可移動地連接到射束產生器模塊，並且藉由重力和/或彈簧力鄰接調變模塊。限制元件可以是如上所述的限制元件。
在一個實施例中，所述方法包括將所述清潔劑引入所述帶電粒子光學柱中所述帶電粒子具有範圍從1到10kEV的能量的區域，特別是約或低於5kEV。在正常曝光期間可引入清潔劑。帶電粒子的能量藉由電位來決定，此電位被施加到例如系統內的帶電粒子射束源、靶材和帶電粒子光學元件。在本文所述的本方法特別適用的多射束系統中，在靶材曝光期間，帶電粒子的能量通常約為5kEV。如果在靶材未受曝光的情況下應用該方法，則可調整帶電粒子束的能量以改善清潔。
在一個實施例中，一個或多個帶電粒子束存在於帶電粒子光學元件處或附近，同時將清潔劑引導朝向帶電粒子光學元件。術語“處或附近”包括傳輸帶電粒子束朝向帶電粒子光學元件和/或通過帶電粒子傳輸孔徑，亦即帶電粒子束至少部分地傳輸通過帶電粒子光學柱的至少一部分。
在引入清潔劑期間，將壓力保持在其中清潔劑的物質的平均自由路徑所處的水平處，使得物質最可能與帶電粒子光學元件的表面碰撞、或者是泵出遠離系統而沒有發生任何其它碰撞，特別是與帶電粒子束的帶電粒子。因此，清潔劑實際上對帶電粒子束是不可見的，因此不受清潔劑存在的影響。此外，系統中的壓力保持在低於其中在帶電粒子光學元件之間可能存在電擊穿或閃燃的風險的壓力。
可組合上述實施例的各種特徵中的一個或多個、和/或一個或多個不同實施例。根據第二觀點的方法可在根據第一觀點的實施例或替代方案中的任一個或多個的帶電粒子束系統中加以執行或應用。該方法的各種實施例(特別是不同步驟)可藉由第一觀點的帶電粒子束系統的一個或多個特徵來實現。
根據第三觀點，本發明提供一種用於防止或去除在真空腔室中所佈置的帶電粒子束系統中的帶電粒子傳輸孔徑的污染的方法，所述帶電粒子束系統包括用於將帶電粒子束投射於靶材的帶電粒子光學柱，所述帶電粒子光學柱包括用於影響帶電粒子束的帶電粒子光學元件，
帶電粒子光學元件包括用於傳輸和/或影響帶電粒子束的帶電粒子傳輸孔徑，以及用於提供從帶電粒子光學元件的第一側到第二側的流動路徑的至少一個通氣孔；該方法包括以下步驟：當帶電粒子束存在於帶電粒子光學元件處或其附近的同時，向所述帶電粒子光學元件引入清潔劑；和保持真空腔室中的真空， 其中保持真空的步驟包括提供從帶電粒子光學元件的第一側到第二側之通過通氣孔的流動路徑，並且進一步到被連接到真空腔室的真空泵。
根據第三觀點的方法提供與根據第二觀點的方法所述的相同或相對應優點。第三觀點的方法可包括上文關於第二觀點的方法所述實施例的特徵、替代方案或方法步驟中的任何一個或多個。
根據第四觀點，本發明提供一種帶電粒子束系統，包括：帶電粒子束產生器，用於產生帶電粒子束；設置在真空腔室中的帶電粒子光學柱，其中所述帶電粒子光學柱被佈置用於將帶電粒子束投射到靶材上，並且其中所述帶電粒子光學柱包括帶電粒子光學元件，其包括多個帶電粒子傳輸孔徑；用於提供清潔劑的來源；連接到來源的導管，用於將清潔劑引導朝向帶電粒子光學元件；第二孔徑元件，其包括多個孔徑，用於從所述帶電粒子束形成多個帶電粒子束，所述第二孔徑元件佈置在所述帶電粒子束產生器和所述帶電粒子光學元件之間，以及設置在帶電粒子束產生器和第二孔徑元件之間的限制元件，所述限制元件防止或至少最小化清潔劑和/或其產物到帶電粒子束產生器的流動或通過。
限制元件防止或至少限制清潔劑到射束產生器中所佈置的帶電粒子源的流動或通過。因此，可在系統的正常操作期間引入清潔劑， 以提供系統的有效清潔和/或減少停機時間。限制元件可以是如上所述的限制元件。
第四觀點的系統可包括上述關於第一觀點的系統所述實施例的任何一個或多個特徵或替代方案或與其組合。
在第五觀點，本發明提供一種防止或去除根據第四觀點的帶電粒子束系統中的帶電粒子光學元件中的帶電粒子傳輸孔徑的污染的方法，所述方法包括以下步驟：當束產生器產生帶電粒子束的同時和/或當第二帶電粒子束源產生被指向帶電粒子光學元件的帶電粒子束的同時，將清潔劑引導朝向帶電粒子光學元件；和在引入清潔劑的同時保持真空腔室中的真空，其中所述帶電粒子束系統被佈置成使得防止或至少最小化所述清潔劑或其產物到所述帶電粒子束產生器的流動。
根據第五觀點的方法提供相對於第四觀點所述的相同或相對應優點。第五觀點的方法可包括上述關於第二和/或第三觀點的方法所述實施例的特徵或替代方案中的任何一個或多個或與其組合。方法步驟可藉由關於第一和/或第四觀點所述實施例的任何一個或多個特徵來實現。
根據第六觀點，本發明提供一種帶電粒子束系統，包括：帶電粒子束產生器，用於產生帶電粒子束；設置在真空腔室中的帶電粒子光學柱，其中所述帶電粒子光學柱被佈置成用於將帶電粒子束投射到靶材上，並且其中所述帶電粒子光學柱包括用於影響帶電粒子束的帶電粒子光學元件； 用於提供清潔劑的來源；連接到所述來源並且佈置成用於將所述清潔劑引導朝向所述帶電粒子光學元件的導管；其中所述帶電粒子光學元件包括用於傳輸和/或影響帶電粒子束的帶電粒子傳輸孔徑，以及用於在帶電粒子光學元件的第一側和第二側之間提供流動路徑的至少一個通氣孔，通氣孔佈置在用於帶電粒子束的預期軌跡的外側。
第六觀點的系統提供與第一觀點的系統的類似優點和效果。第六觀點的系統可包括上文關於第一和第四觀點的系統所述實施例的任何一個或多個特徵。如第二或第三觀點的方法步驟所限定的方法可應用於第六觀點的系統。
1‧‧‧多射束微影系統
2‧‧‧真空腔室
4‧‧‧電子源
6‧‧‧電子光學系統/電子光學柱
7‧‧‧框架
8‧‧‧電子束/射束
10‧‧‧表面/靶材表面
12‧‧‧靶材
14‧‧‧光軸/電子光軸
16‧‧‧射束產生器模塊
18‧‧‧射束準直系統
20‧‧‧準直電子束/帶電粒子束
22‧‧‧孔徑陣列/孔徑陣列模塊/下游模塊/模塊
23‧‧‧孔徑陣列/第二孔徑元件
24‧‧‧射束消隱器/消隱器/調變元件
25‧‧‧調變模塊
26‧‧‧射束停止元件
27‧‧‧描偏轉器
28‧‧‧投影光學器件/投影透鏡模塊
29‧‧‧投影透鏡
29a、29b、29c‧‧‧投影透鏡電極
30‧‧‧靶材支撐件
32‧‧‧晶圓台
34‧‧‧卡盤
36‧‧‧靶材支撐致動器/致動器
38‧‧‧短衝程致動器
40‧‧‧長衝程致動器
42‧‧‧控制單元
44‧‧‧真空泵
46‧‧‧帶電粒子傳輸孔徑/射束停止孔徑/孔徑
48‧‧‧帶電粒子光學元件
50‧‧‧污染物
56‧‧‧污染層
58‧‧‧投影透鏡孔徑
60、60a、60b‧‧‧通氣孔
62‧‧‧清潔劑源
64‧‧‧導管
66‧‧‧虛設孔徑
68‧‧‧陣列
70‧‧‧虛設孔徑
72‧‧‧陰影區域
74‧‧‧限制佈置
76‧‧‧限制元件/環形元件
77‧‧‧突起部
78‧‧‧侷限元件
80‧‧‧開口
82‧‧‧第一壁
84‧‧‧佈置
86‧‧‧腔室
88‧‧‧RF線圈
90‧‧‧入口
92‧‧‧出口
94‧‧‧漏斗
96‧‧‧泵
100‧‧‧清潔劑/控制單元
102‧‧‧空間
201‧‧‧帶電粒子束系統
206‧‧‧帶電粒子光學柱
216‧‧‧射束產生器模塊
225‧‧‧組合孔徑陣列和消隱器模塊/調變模塊
226‧‧‧射束停止元件
228‧‧‧投影透鏡模塊
301‧‧‧帶電粒子系統
306‧‧‧帶電粒子光學柱
將參照附圖中所示實施例以進一步說明系統和方法的各個觀點。
圖1示意性示出多射束微影系統；圖2A和2B示意性示出在帶電粒子傳輸孔徑處的帶電粒子束誘導的沉積和污染生長；圖3A示意性示出根據本發明實施例的帶電粒子束系統；圖3B示意性示出圖3A的細節；圖4A-4D示意性示出包括帶電粒子傳輸孔徑和通氣孔的帶電粒子光學元件的細節；圖5示意性示出在帶電粒子束系統中被佈置在圖4A所示的帶電粒子光 學元件下游的元件的細節；圖6示意性示出用於限制進入帶電粒子束系統的束產生器模塊的流動路徑的裝置；圖7示意性示出用於將清潔劑引入帶電粒子束系統中的佈置；圖8示意性示出清潔劑來源；圖9A和9B示意性示出用於防止或去除帶電粒子束系統中的污染的方法；圖10示意性示出根據本發明實施例的帶電粒子束系統。
帶電粒子束系統及用於防止或去除此些系統的帶電粒子傳輸孔徑的污染的方法的各種實施例在下文僅藉由實例並參照附圖來描述。
圖1示出了帶電粒子多射束微影系統的實施例的簡化示意圖。此微影系統描述於US專利號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；在US專利申請公開號2007/0064213；2009/0261267；US 2011/0073782和US 2012/0091358，轉讓給本申請案的申請人並藉由引用方式將整體併入本文。對於US 2014/0197330也是如此，其中圖1所示實施例提供功能上等效系統。US 2014/0197330中描述有利的安裝佈置、暫停機構和隔振裝置，其可與上述列表公開案的系統組合或使用於上述此些系統中。儘管參考電子束來描述微影系統，但是此主張也適用於其它類型的帶電粒子束，例如離子束。術語“電子”在前述案例中被取代為“帶電粒子”或“離子”，其如本領域技術人員所理解的。多射束微影系統1包括真空腔室2，其包括電子源4和電 子光學系統6，也稱為帶電粒子光學柱，以用於形成和控制電子束8來對靶材12的表面10進行圖案化。靶材12通常包括塗覆有電子敏感抗蝕劑層的矽晶圓。電子源4和電子光學系統6的部件沿著光軸14對準。在下文更詳細描述的電子光學元件的部件有利地佈置在由框架7所支撐的一個或多個可替換模塊中。框架和/或模塊經配置以對沿著光軸14的模塊提供對準。儘管在此處描述不同模塊的特定劃分或佈置，但是不應被解釋為具有限制性，因為在於其它佈置也是可行的。
包括電子源4和射束準直系統18的射束產生器模塊16產生準直電子束20。準直電子束20在孔徑陣列22和聚光透鏡模塊中被劃分成多個個別射束8。準直射束20藉由包括一個或多個群組的孔徑陣列的孔徑陣列元件被劃分成多個射束。射束8被引導到射束消隱器24，也稱為調變元件，其被配置為根據圖案數據以選擇性地消隱(即偏轉或不偏轉)個別射束8。在一些實施例中，多孔徑陣列(未示出)設置在孔徑陣列元件和射束消隱器陣列之間、或者是佈置成與射束消隱器整合一體。此多孔徑陣列被佈置用於進一步將每個射束8劃分成更小的射束，其被指向到群組中的射束消隱器。藉由個別地調變一群組的射束8內的射束來形成圖案化射束。射束消隱器24被佈置在調變模塊25中，也稱為射束切換模塊。另或者，孔徑陣列元件、多孔徑陣列(如果有提供)和消隱器陣列可被佈置在相同模塊中。
射束停止元件26被佈置成阻擋由射束消隱器24所偏轉的射束8。不被消隱器陣列24所偏轉的電子束8至少部分地傳輸通過射束停止元件26。射束消隱器24和射束停止元件26因此一起作用，以藉由停止或 允許個別電子束8通過來調變射束。在一些實施例中，射束停止元件佈置在投影光學模塊28中。此模塊還包括掃描偏轉器和投影透鏡(圖1中未示出)。掃描偏轉器使射束8偏轉，以便掃描通過表面10上的相應寫入區域(帶狀區)。投影透鏡將射束8聚焦到靶材表面10上。投影光學器件28的細節在圖3B中示出，其示意性示出射束停止元件26、掃描偏轉器27和投影透鏡29的佈置。射束消隱器24、射束停止元件26和投影透鏡29被形成作為孔徑元件，其包括多個帶電粒子束傳輸孔徑，優選地佈置成一個或多個陣列。
靶材12由靶材支撐件30支撐，在此處的晶圓台32被安裝在卡盤(chuck)34上。提供靶材支撐致動器36以用於相對於電子光學柱6、特別是相對於電子光軸14、來移動靶材支撐件30。致動器36包括短衝程致動器38和長衝程致動器40，能夠以高準確性使靶材在垂直於電子光軸的平面上進行二維移動。
控制單元42控制微影系統的操作。圖案數據從控制單元42傳輸到調變元件24。在一個實施例中，數據傳輸的一部分藉由調變射束來實現，此調變射束被引導到調變元件上的接收器上。控制單元42可控制和/或使用各種測量，例如電子束特性的測量和靶材相對於投影光學器件的位置的測量，用以控制系統的操作。
至少一個真空泵44連接到真空腔室2，以便保持在其中所要的真空。通常使用一個或多個渦輪泵。此外，一個或多個泵(通常為(離子)吸氣泵)連接到束產生器，以便在此處保持特定的真空。射束產生器模塊內的壓力通常低於主真空腔室中的壓力。另或者，射束產生器模塊佈 置在被連接到主真空腔室的單獨真空腔室中。
本發明在下文描述其實施例的教示可被應用作為對圖1的系統的修改。如圖7和圖10所示，清潔劑的來源可連接到框架7，並且設置有一個或多個導管以用於將清潔劑引導到一個或多個帶電粒子光學元件，例如調變元件24和/或射束停止元件26。包含帶電粒子傳輸孔徑陣列、特別是射束停止元件226、的一個或多個元件被設置有帶電粒子傳輸孔徑以外的通氣孔，如圖3A和圖9B所示。在一些實施例中，在射束產生器模塊16和孔徑陣列模塊22或組合孔徑陣列和消隱器模塊225之間提供限制元件，如參考圖6所述。本發明的主張不限於圖1所示的系統類型，但也可應用於其它類型的帶電粒子束系統。
圖2A和2B示意性示出由帶電粒子束誘導沉積(EBID或IBID)在帶電粒子束傳輸孔徑46處所引起的污染的形成。此些孔徑存在於帶電粒子束系統中的各種部件中。在圖1所示的多電子束微影系統中，限流帶電粒子傳輸孔徑存在於孔徑陣列22、多孔徑陣列(如果有提供)、消隱器24中，特別是如果包括多孔徑陣列，以及在射束停止元件26中。
圖2A示出用於影響一個或多個帶電粒子束8的帶電粒子光學元件48的細節，其中至少一些被引導到基板12。帶電粒子光學元件48設置有至少一個帶電粒子傳輸孔徑46。殘餘氣體或污染物50至少在某種程度上存在於真空系統中。此污染物50可來自抗蝕劑除氣，由元件符號52表示，通常提供烴(Hydrocarbon)或分子(CxHy)。污染物的其它來源50從帶電粒子柱本身的表面脫氣。烴或其它分子50可被吸附到帶電粒子光學元件48的表面上，如元件符號54所示。帶電粒子束8中藉由非常接近孔徑 46的邊界的距離或甚至至少部分撞擊孔徑46的邊界的帶電粒子可與存在於表面附近或被吸附在表面上的殘留氣體相互作用，從而導致帶電粒子束誘導沉積(EBID、IBID)。在此相互作用中，分子內的鍵結可斷裂，由此分子50的揮發性部分被真空泵抽離開。分子中包含特定碳的剩餘部分保留在表面上或其附近，在此處可形成層56。含碳的材料層56例如由於部件的充電而影響射束穩定性，並且可引起帶電粒子束投射到靶材表面上的強度損失和/或諸如像差的失真等。如圖2B所示，此污染層56在孔徑46內和其周圍的積聚減小孔徑46的尺寸。當污染層56生長時，例如在帶電粒子束系統的操作期間由於持續電子或離子束的誘導沉積，有效孔徑變得越來越小，並且最終作用上完全被堵塞。
圖3A和3B示出根據本發明的一個觀點的帶電粒子光學系統或至少其部件。圖3A和3B所示的各種特徵可代替圖1的現有技術系統的相對應特徵，和/或可被添加到圖1的系統。如此主張也可應用於其它類型的系統。在附圖中，用相同標號表示與上述相似的元件。
圖3A示出帶電粒子束系統201，其包括用於產生帶電粒子束20的帶電粒子束產生器16、以及佈置在真空腔室2中的帶電粒子光學柱206。帶電粒子光學柱206佈置成用於由帶電粒子束20所形成的一個或多個帶電粒子束8投射到靶材12上。帶電粒子光學柱206包括用於影響帶電粒子束的帶電粒子光學元件。在圖3A所示的實施例中，此系統包括以調變元件24、射束停止元件226和投影透鏡29的形式存在的帶電粒子光學元件，其功能類似於參考圖1所述的相對應元件。為保持真空腔室2中的真空，設置有一個或多個真空泵44。
調變元件24包括用於使所述帶電粒子束通過的多個孔徑46、以及與孔徑相關聯的相對應的多個偏轉器或電極。偏轉器佈置成選擇性地偏轉或不偏轉一個或多個帶電粒子束。佈置在調變元件下游的射束停止元件226包括用於使帶電粒子束通過的多個孔徑46、以及用於阻擋帶電粒子束的阻擋區域，通常為鄰近孔徑的表面。在調變元件24和射束停止元件226兩者中，孔徑46可用作限流孔徑。
如上所述，包含在抗蝕劑層10中的物質(例如烴)可從其中被釋放。這些物質可在系統內沿著由系統內的傳導值和泵送速度所確定的不同流動路徑來移動，而最終朝向真空泵44。如圖3A所示，存在於靶材表面10和帶電粒子光學柱206之間的空間中的分子或團簇50可沿著由箭頭F1所示的路徑以大致徑向地流動直向帶電粒子光學柱的外部，或者是沿著由如箭頭F2所示的路徑以經由投影透鏡的孔徑58而流動進入帶電粒子光學柱206。在一些系統中，在靶材表面10與最靠近靶材表面的帶電粒子光學柱的部分之間的距離d非常小。例如，在圖1所示的系統中，此距離為大約50μm(微米)，而投影透鏡陣列的孔徑通常具有100μm的直徑，即具有相當或甚至更大尺寸的直徑。相較於沿著路徑F1，污染物50從而沿著路徑F2可經歷相當或甚至更低的流動阻力。如此可導致帶電粒子光學柱的至少部分中的相對較高的烴分壓。在圖1所示的系統中，帶電粒子束8以相距其周邊的距離處行進穿過投影透鏡孔徑58。因此，原則上，投影透鏡孔徑58對帶電粒子束感應沉積相對不敏感。然而，形成射束阻擋元件和限流元件兩者的射束停止元件226如果受到污染物質的存在的影響而因此對帶電粒子束誘導沉積敏感。因此，避免污染物質積聚在射束停止元件周圍 的區域中是所欲的。
為解決與射束停止元件26的孔徑46的污染相關的問題，根據本發明的射束停止元件226設置有多個通氣孔60。這些通氣孔使得污染物質能夠從面向投影透鏡29的射束停止元件226的下游側流過或通過射束停止元件而到射束停止元件的上游側，並且隨後離開帶電粒子光學柱，如箭頭F3所示。因此，通氣孔提供從柱的內部朝向真空泵的增加傳導，能夠減小在射束停止孔徑46處的污染物質的壓力，從而減少可引起帶電粒子光學的污染的物質量。因此，防止或至少最小化在帶電粒子光學元件處的壓力積聚，特別是污染物質。如此接著減少在帶電粒子傳輸孔徑中或其位置處的污染。如圖3A所示，每個通氣孔的橫截面大於個別帶電粒子傳輸孔徑的橫截面。
圖3A所示的系統還包括用於提供清潔劑的來源62、以及引導清潔劑朝向調變元件24和射束停止元件226的導管64。如本發明人所觀察到：引導清潔劑朝向此些元件24、26以進行清潔藉由帶電粒子束的存在而被增強。依此方式，清潔可被引導到最容易污染的位置。作為氣體存在的污染物、清潔劑的物質、以及由清潔劑和污染層56之間的反應所形成的產物可離開帶電粒子光學柱206並由真空泵44泵出。
圖3B示出分別在圖1和圖3A的系統中使用的投影透鏡模塊28、228的細節。圖3B的細節示出陣列中的多個孔徑中的一個射束停止孔徑46和一個投影透鏡孔58。如示意性地所示，射束停止元件26、226的帶電粒子傳輸孔徑46通常小於投影透鏡孔58。當射束停止孔徑46阻擋部分的帶電粒子束8時，投影透鏡被配置成使得帶電粒子束8沒有刻意地接 觸投影透鏡29。投影透鏡通常包括聚焦將傳輸穿過透鏡的帶電粒子束聚焦的三個透鏡元件29a、29b、29c，儘管其它配置也是可行的。在射束停止元件26、226與投影透鏡29之間設置有掃描偏轉器27，以用於將帶電粒子束掃描經過靶材表面10的區域。投影透鏡孔徑58經佈置以對應於射束停止元件26、226的帶電粒子傳輸孔徑46。
圖4A-4D分別示出設置有多個帶電粒子傳輸孔徑46及多個通氣孔60的帶電粒子光學元件的細節，此多個帶電粒子傳輸孔徑用於允許帶電粒子束的通過，而此多個通氣孔60使氣態物質能夠通過。如圖3A所示，並且也可在圖9B中看到，帶電粒子光學元件優選地包括基本平坦的基板，其中的通氣孔60是藉由延伸穿過基板的多個通孔來提供。在圖4A-4D所示的實施例中，帶電粒子傳輸孔徑46以一個或多個陣列68進行佈置(其中一個陣列在圖4A-4D中示出)，並且通氣孔60被佈置成與帶電粒子傳輸孔徑的陣列68相鄰。在所示實施例中，通氣孔直接佈置在陣列68附近。孔徑陣列68基本沿著帶電粒子光學元件的寬度而在一個或多個射束區域中以二維陣列延伸。通氣孔可設置在帶電粒子傳輸孔徑的陣列68或群組的任一側或兩側上，特別是在一個或多個非射束區域中。從圖4A-4D中可看出：通氣孔通常位於與帶電粒子傳輸孔徑分開的位置。通氣孔的位置經過選擇以使得在系統的正常操作期間，帶電粒子不太可能通過通氣孔。此外，可提供一個或多個阻擋元件，用以防止帶電粒子進入通氣孔，或阻止已經通過通氣孔的帶電粒子的進一步通過。
同樣如圖4A-4D所示，通氣孔通常大於帶電粒子傳輸孔徑。例如，在具有圓形通氣孔的實施例中，通氣孔的直徑可以比帶電粒子傳輸 孔徑的直徑大5或10倍。在一些實施例中，帶電粒子傳輸孔徑至少在元件的上游側具有12μm的直徑，而通氣孔的直徑為50或60μm、甚至高達300μm、或前述兩者之間的任一值。所設置的通氣孔的數量可與其尺寸有關。通氣孔的直徑越大，實現通過通氣孔的流動路徑所需的通氣孔數越少。
在圖4A所示的實施例中，在帶電粒子傳輸孔徑的任一側設置一排通氣孔。通氣孔沿著此排以相距彼此的規則距離進行排列。在所示實例中，間距p是通氣孔的直徑的大約兩倍。
另或者，可設置多排通氣孔。通氣孔可排列成二維陣列。在圖4B中，通氣孔60在帶電粒子傳輸孔徑46的陣列68的兩側上佈置成兩排。在圖4B所示的實施例中，排相對於彼此偏移有一半間距。
在替代實施例中，如圖4C和4D所示，通氣孔60a、60b具有細長形狀，例如狹縫形狀或橢圓形。在圖4C中，通氣孔60a為狹縫形狀，多個此通氣孔經佈置為沿著陣列68的任一側上的一排。另或者，可設置有兩個或更多個此排。在圖4D中，示出具有細的狹縫形狀的通氣孔60b的實施例。這些通氣孔60b比圖4C的通氣孔60a更細且更長。在圖4D中，可在帶電粒子傳輸孔徑48的陣列68的任一側上設置一個或多個通氣孔60b。
通氣孔60、60a、60b的數量，通氣孔60、60a、60b的橫截面，相鄰通氣孔之間的間距p，和通氣孔的佈置(即一個或兩個二維群組或陣列)以及其到帶電粒子傳輸孔徑的距離經過選擇，使得產生一條流動路徑，並且使得在光學元件處獲得指定真空。
圖5示出用於防止帶電粒子經由設置在射束停止元件226中的通氣孔60通過而到靶材表面的佈置。圖5示出投影透鏡29的表面積的一 部分，通常為面向射束停止元件226之最上面的投影透鏡電極29a的上游表面。投影透鏡孔58的陣列的一部分被示出，且數個虛設孔徑66位於投影透鏡孔徑58的陣列的邊界處。陰影區域72表示射束停止元件226的通氣孔60相對於投影透鏡孔徑58的位置。換句話說，陰影區域72示出通孔60在投影透鏡29上的投射。可以看出：通氣孔佈置成使得通過通氣孔的任何帶電粒子束撞擊在投影透鏡中不設置有孔徑的區域上，特別是在位於投影透鏡孔徑外側的側向位置上的區域上，並且如果設置有虛設孔徑，則位在此虛設孔外側的側向位置上。圖5如此示出如圖4A所示的通氣孔佈置。然而，應當清楚的是：在實施例中，圖4B、4C或4D中所示佈置的任一者被佈置成使得通氣孔60、60a、60b定位於投影透鏡孔徑外側的側向位置上的區域上方，並且如果存在位在外側的側向位置上的虛設孔徑70，則產生相對應的陰影區域。
圖6中示出本發明的另一個特徵。為防止帶電粒子源(未示出)的損壞，重要的是在其操作期間保持指定的真空程度。因此，為了在系統中存在清潔劑時能夠操作射束產生器，重要的是防止或至少限制進入射束產生器模塊的流動路徑。對於如圖1所示的帶電粒子束系統，添加用以限制進入射束產生器模塊的流動路徑的限制元件已經被認為對於保持帶電粒子源的正常功能是有利的。
圖6示出佈置74，其中至少在某一程度上限制或減少從帶電粒子光學柱6、206(在此處由模塊22表示)的外部進入射束產生器模塊216的流動路徑。帶電粒子束系統包括射束產生器模塊216，其包括帶電粒子源和可能的一個或多個帶電粒子光學元件，如上面參照圖1所述。在圖6 的實施例中，提供也被稱為第二孔徑元件的孔徑陣列23，其包括多個孔徑66，用於從束產生器所發射的帶電粒子束20形成多個帶電粒子束8。限制佈置74設置在帶電粒子束產生器模塊和第二孔徑元件23之間，用於防止或至少最小化清潔劑或其產物進入帶電粒子束產生器的流動或通過。限制元件76可移動地連接到射束產生器模塊16，並佈置成鄰接或停駐在下游模塊22上，或在圍繞孔徑陣列23的表面上。施加力可僅來自於重力，或可由彈簧片、葉片彈簧或類似物來提供。因此，進入射束產生器模塊的流動或通過被限制為發生在通過第二孔徑元件23的孔徑66、和/或經由帶電粒子光學柱206的外部而通過在限制元件76和元件中停駐有限制元件的表面之間的限制流動路徑。佈置74可應用於圖1所示的系統，以用於在射束產生器模塊16和後續的下游模塊之間提供流動限制。流動限制佈置74可被結合在圖1的系統中，而對系統的其餘部分基本上不進行任何修改、或只進行微小修改。
在圖6所示的實施例中，限制元件76包括環形元件，其圍繞在第一壁82中設置的開口80，以用於使帶電粒子束20通過。環形元件可移動地部分佈置在第一壁82中的凹部內。環形元件76的移動由停止元件或侷限元件78來侷限。環形元件76還包括與侷限元件78合作的一個或多個突起部77。此流動路徑的限制佈置使得能夠容易地移除和/或替換射束產生器模塊，同時保持指定的流動限制。此外，限制佈置74不影響系統內的電場。
圖7示意性示出佈置在帶電粒子束系統的框架7中的清潔劑源62的實施例，其連接到用於將清潔劑引入帶電粒子光學柱的導管64。此 佈置可用在圖3A所示的系統中。另或者，清潔劑源62可佈置在真空腔室的外部，導管64延伸到真空腔室中。清潔劑源和一個或多個導管可以是如圖8所示的佈置，其從US 2015/028223 A1已知。
圖8所示的佈置84包括射頻(RF)電漿產生器，其包括設置有RF線圈88的腔室86。通過入口90引入用以形成自由基的前驅物的輸入氣體(諸如氧)。電漿、氣體分子和/或自由基經由一個或多個出口92離開腔室86。在圖8所示的實施例中，出口92由在陣列板或類似物中所設置的多個孔徑92提供。然而，觀察到此孔徑板的設置不是必需的。此板可由漏斗94所提供的出口92加以排置。佈置84還包括壓力調節器(諸如漏斗94)和導管64，用於將清潔劑集中並引導朝向帶電粒子光學元件。可提供由控制單元100控制的閥或泵96，用於將具有受控流動的輸入氣體引入腔室86。
圖9A和9B示意性示出對在帶電粒子束系統中的帶電粒子光學元件48中所設置的帶電粒子傳輸孔徑46的污染物進行的防止和/或去除。此方法可應用於上面參考圖1、3-6描述的帶電粒子束系統。圖9A示出設置有帶電粒子傳輸孔徑46的帶電粒子光學元件48，其中帶電粒子束8撞擊於孔徑46的邊界處。污染層56形成在孔徑46處，例如藉由帶電粒子束與污染物的相互作用。根據本方法，藉由在帶電粒子束8的存在下引入清潔劑100來去除此些污染物，由元件符號57表示。
圖9B示意性示出藉由示出帶電粒子光學柱206的一部分的方法，例如圖3A所示的柱。調變元件24和射束停止元件226包括多個帶電粒子傳輸孔徑46，用於傳輸和/或影響一個或多個帶電粒子束8。清潔劑 100被引入在調變元件24和射束停止元件226之間的空間102。清潔劑藉由導管64被引導朝向射束停止元件226，並且優選地朝向消隱器24。同時，帶電粒子束8穿帶電粒子光學柱而至少被投射到射束停止元件226。射束停止元件226設置有多個通氣孔60，其致能在射束停止元件226的第一側和第二側之間的流動路徑F3。在所示實例中，污染物50可從射束停止元件226的下游側流動或通過而到空間102，從而防止壓力在射束停止元件226的下游側的積聚。經由路徑F3通過通氣孔的物質、以及清潔劑100和藉由清潔劑從表面除去的污染物，在連接到真空腔室(未示出)的真空泵的影響下而如箭頭F4所示離開帶電粒子光學柱。由此，減少可用於污染孔徑的材料。已經觀察到的是：帶電粒子束和清潔劑的組合對污染物56提供有效去除，特別是在帶電粒子束8存在的區域中。這些區域經常是污染層最可能形成的區域，並最終對帶電粒子光學元件的功能導致嚴重干擾。如此對於包括用於帶電粒子束的形成、塑形和/或通過的小型孔徑的元件尤其是如此。
如果任何帶電顆粒將通過一個或多個通氣孔60，則這些顆粒被包含在帶電粒子光學元件下游處所佈置的元件中的非孔徑區域加以阻擋，如參考圖3-5所述。
可防止清潔劑或其產品進入帶電粒子束產生器模塊，特別是如參考圖6所述。
圖10示出包括上述數個特徵的帶電粒子系統301，特別是關於圖3A、3B、4和6。帶電粒子束系統301包括帶電粒子光學元件24、226，其包括帶電粒子傳輸孔徑46。除了帶電粒子傳輸孔徑46，帶電粒子光 學元件226還設置有通氣孔60。流動限制佈置74設置在射束產生器模塊216和第二孔徑元件23之間。限制佈置74防止或至少減少經由在射束產生器模塊和調變模塊225之間的空間進入射束產生器的流動路徑。具有導管64的清潔劑源62將清潔劑引導朝向設置有多個帶電粒子傳輸孔徑的帶電粒子光學元件226，並且優選地同樣朝向帶電粒子光學元件24。設置有真空佈置44以在系統的操作期間保持系統內的真空。
在本文中主張的系統和方法不僅提供在帶電粒子多射束系統內進行有效清潔，而且防止在系統內的孔徑受到污染。藉由限制形成污染層的物質的存在以及藉由在系統的操作期間進行清潔來限制污染層的生長。藉由以高於在表面上積累的速率的速率來去除污染，即以愈限速率進行清洗，來避免污染的積聚。
已經參考上述某些實施例描述本發明的系統和方法。在不脫離後附申請專利範圍所定義的保護範圍的前提下，這些實施例可易於受到各種修改和替代形式。
2‧‧‧真空腔室
8‧‧‧電子束/射束
10‧‧‧表面/靶材表面
12‧‧‧靶材
16‧‧‧射束產生器模塊
18‧‧‧射束準直系統
20‧‧‧準直電子束/帶電粒子束
24‧‧‧射束消隱器/消隱器/調變元件
25‧‧‧調變模塊
29‧‧‧投影透鏡
44‧‧‧真空泵
46‧‧‧帶電粒子傳輸孔徑/射束停止孔徑/孔徑
50‧‧‧污染物
58‧‧‧投影透鏡孔徑
60‧‧‧通氣孔
62‧‧‧清潔劑源
64‧‧‧導管
201‧‧‧帶電粒子束系統
206‧‧‧帶電粒子光學柱
226‧‧‧射束停止元件
228‧‧‧投影透鏡模塊

Claims (25)

  1. 一種帶電粒子束系統(201、301)，其包括：帶電粒子束產生器(16、216)，其用於產生帶電粒子束(20)；帶電粒子光學柱(206、306)，其被設置在真空腔室中，其中所述帶電粒子光學柱經過佈置以用於將所述帶電粒子束投射到靶材(12)上，並且其中所述帶電粒子光學柱包括用於影響所述帶電粒子束的帶電粒子光學元件(226)；來源(62)，其用於提供清潔劑(100)；導管(64)，其被連接到所述來源，並且經過佈置以用於將所述清潔劑引導朝向所述帶電粒子光學元件；其中所述帶電粒子光學元件包括：帶電粒子傳輸孔徑(46)，其用於傳輸和/或影響所述帶電粒子束，及通氣孔(60、60a、60b)，其用於在所述帶電粒子光學元件的第一側和第二側之間提供流動路徑(F3)，其中所述通氣孔的橫截面大於所述帶電粒子傳輸孔徑的橫截面。
  2. 根據請求項1的帶電粒子束系統(201、301)，其中所述帶電粒子光學元件經過佈置以停止或至少部分阻擋所述帶電粒子束，和/或所述帶電粒子傳輸孔徑作為限流孔徑。
  3. 根據請求項1或2的帶電粒子束系統(201、301)，其中所述帶電粒子光學元件包括多個所述通氣孔和多個所述帶電粒子傳輸孔徑，所述通氣孔被佈置在所述帶電粒子傳輸孔徑的旁邊。
  4. 根據請求項1到3中任一項的帶電粒子束系統(201、301)，其中所 述通氣孔以間距(P)進行佈置，所述間距(P)等於或大於所述通氣孔的尺寸，所述間距特別是在所述通氣孔的所述尺寸的1至3倍的範圍內。
  5. 根據請求項1到4中任一項的帶電粒子束系統(201、301)，其中所述帶電粒子束系統經過佈置，而使得穿過所述通氣孔的帶電粒子被防止到達所述靶材。
  6. 根據請求項1到5中任一項的帶電粒子束系統(201、301)，其中所述帶電粒子光學元件包括射束停止元件(226)，所述射束停止元件包括：多個所述帶電粒子傳輸孔徑(46)，其用於使所述帶電粒子束通過，和非孔徑區域，其用於阻擋所述帶電粒子的通過；以及多個通氣孔(60、60a、60b)，以用於提供穿過所述射束停止元件的流動路徑(F3)。
  7. 根據請求項6的帶電粒子束系統(201、301)，其中所述帶電粒子束系統還包括：投影透鏡(29)，其包括用於聚焦所述帶電粒子束(8)的多個投影透鏡孔徑(58)，其中所述投影透鏡被佈置在所述射束停止元件的下游，並且其中所述投影透鏡和所述射束停止元件經過佈置，而使得通過所述通氣孔的一個或更多的任何帶電粒子被所述投影透鏡的非孔徑區域阻擋。
  8. 根據請求項7的帶電粒子束系統(201、301)，其中所述通氣孔所具有的橫截面的範圍從所述投影透鏡孔徑的橫截面的一半到所述投影透鏡孔徑的所述橫截面的2倍。
  9. 根據請求項7或8的帶電粒子束系統(201、301)，其中所述投影透鏡還包括多個虛設孔徑(70)，其被佈置成圍繞一組所述投影透鏡孔徑，其 中所述通氣孔經過佈置，而使得穿過所述通氣孔的任何帶電粒子被位於所述虛設孔徑外側的側向位置上的區域所阻擋。
  10. 根據請求項1到9中任一項的帶電粒子束系統(201、301)，其還包括：第二孔徑元件(23)，其包括多個孔徑(66)，以用於從所述帶電粒子束(20)形成多個帶電粒子束(8)，所述第二孔徑元件被佈置在所述帶電粒子束產生器和所述帶電粒子光學元件之間；以及限制元件(76)，其被設置在所述帶電粒子束產生器和所述第二孔徑元件之間，所述限制元件經過佈置以用於防止或至少減少所述清潔劑和/或其產物流向所述帶電粒子束產生器。
  11. 根據請求項10的帶電粒子束系統(201、301)，其還包括：射束產生器模塊，所述帶電粒子束產生器被佈置在所述射束產生器模塊中；以及調變模塊(225)，所述第二孔徑元件被佈置在所述調變模塊中；其中所述限制元件可移動地被連接到所述射束產生器模塊，並且藉由重力和/或彈簧力以被佈置成鄰接所述調變模塊。
  12. 根據請求項11的帶電粒子束系統(201、301)，其中所述限制元件(76)被連接到所述射束產生器模塊的第一壁(82)，所述限制元件至少部分地圍繞所述第一壁中的開口(80)的周邊，以用於使所述帶電粒子束通過，其中所述限制元件包括至少部分環形元件(76)，特別是陶瓷環，所述至少部分環形元件在朝向或遠離所述調變模塊的方向上相對於所述第一壁進行可移動地佈置。
  13. 根據請求項12的帶電粒子束系統(201、301)，其還包括用於限制所述限制元件相對於所述第一壁的移動的侷限元件(78)，其中所述限制元件設置有一個或多個突起部(77)，並且所述侷限元件(78)被佈置成與所述突起部合作以侷限所述限制元件的移動。
  14. 根據請求項10到13中任一項的帶電粒子束系統(201、301)，其還包括：調變元件(24)，其被佈置在所述第二孔徑元件(23)的下游，所述調變元件包括用於使所述帶電粒子束通過的第二多個孔徑(46)，以及與所述第二多個孔徑相關聯的偏轉器，所述偏轉器經過佈置以選擇性偏轉或不偏轉所述帶電粒子束，且所述帶電粒子光學元件包括射束停止元件(226)，其包括用於使帶電粒子束(8)通過的第三多個孔徑(46)，以及用於阻擋帶電粒子束的阻擋區域，所述射束停止元件被佈置在所述調變元件下游，所述調變元件和所述射束停止元件經過佈置成一起作用，以使所述經過選擇性偏轉的帶電粒子束通過或予以阻擋，其中所述導管(64)經過佈置以將所述清潔劑引導朝向所述射束停止元件。
  15. 一種用於防止或去除根據請求項1到14中任一項的所述帶電粒子束系統中的所述帶電粒子傳輸孔徑的污染的方法，所述方法包括：在所述射束產生器(16、216)產生所述帶電粒子束的同時和/或在第二帶電粒子束源產生被引導朝向所述帶電粒子光學元件的帶電粒子束的同時，向所述帶電粒子光學元件引入清潔劑；以及 在引入所述清潔劑的同時保持所述真空腔室(2)中的真空，其中保持真空的步驟包括提供物質經由所述通氣孔(60、60a、60b)而至少流動或移動通過所述帶電粒子光學元件，以到達經連接到所述真空腔室的真空泵。
  16. 根據請求項15的方法，其包括下述步驟：防止任何帶電粒子穿過所述至少一個通氣孔到達所述靶材。
  17. 根據請求項15或16的方法，其中藉由在所述帶電粒子光學元件下游所佈置的另一孔徑元件中的非孔徑區域阻擋所述帶電粒子，穿過所述通氣孔的所述帶電粒子被防止到達所述靶材(12)，所述另一孔徑元件包括使已經穿過所述帶電粒子傳輸孔徑的帶電粒子束通過的一個或多個孔徑。
  18. 根據請求項15到17中任一項的方法，其還包括下述步驟：將所述帶電粒子束產生器佈置在射束產生器模塊中，並且將所述帶電粒子光學元件佈置在所述調變模塊中；提供限制元件，以可移動地連接到所述射束產生器模塊，並且藉由重力和/或彈簧力以鄰接所述調變模塊。
  19. 根據請求項15到18中任一項的方法，其中包括將所述清潔劑引入所述帶電粒子光學柱中所述帶電粒子具有範圍從1到10kEV，特別是約或低於5kEV的能量的區域。
  20. 根據請求項15到19中任一項的方法，其中一個或多個帶電粒子束存在於所述帶電粒子光學元件處或附近的同時，將所述清潔劑引導朝向所述帶電粒子光學元件。
  21. 一種用於防止或去除在真空腔室中所佈置的帶電粒子束系統中的帶 電粒子傳輸孔徑的污染的方法，所述帶電粒子束系統包括用於將帶電粒子束投射於靶材的帶電粒子光學柱，所述帶電粒子光學柱包括用於影響所述帶電粒子束的帶電粒子光學元件，所述帶電粒子光學元件包括用於傳輸和/或影響所述帶電粒子束的所述帶電粒子傳輸孔徑，以及用於提供從所述帶電粒子光學元件的第一側到第二側的流動路徑的通氣孔；所述方法包括下述步驟：當帶電粒子束存在於所述帶電粒子光學元件處或其附近的同時，將清潔劑引導朝向所述帶電粒子光學元件；以及保持所述真空腔室中的真空，其中保持真空的步驟包括致能物質經由所述通氣孔而至少流動或移動通過所述帶電粒子光學元件，以到達經連接到所述真空腔室的真空泵。
  22. 根據請求項21的方法，其中所述帶電粒子光學元件停止或至少部分阻擋所述帶電粒子束，和/或所述帶電粒子傳輸孔徑作為限流孔徑。
  23. 一種帶電粒子束系統，其包括：帶電粒子束產生器，其用於產生帶電粒子束；帶電粒子光學柱，其被設置在真空腔室中，其中所述帶電粒子光學柱經過佈置以用於將所述帶電粒子束投射到靶材上，並且其中所述帶電粒子光學柱包括帶電粒子光學元件，其包括多個帶電粒子傳輸孔徑；來源，其用於提供清潔劑；導管，其被連接到所述來源，以用於將所述清潔劑引導朝向所述帶電粒子光學元件； 第二孔徑元件，其包括多個孔徑，以用於從所述帶電粒子束形成多個帶電粒子束，所述第二孔徑元件被佈置在所述帶電粒子束產生器和所述帶電粒子光學元件之間；以及限制元件，其被設置在所述帶電粒子束產生器和所述第二孔徑元件之間，所述限制元件防止或至少最小化所述清潔劑和/或其產物到達所述帶電粒子束產生器的流動或通過。
  24. 根據請求項23的帶電粒子束系統，其還包括：射束產生器模塊(216)，所述帶電粒子束產生器被佈置在所述射束產生器模塊中；以及調變模塊(225)，所述第二孔徑元件被佈置在所述調變模塊中；其中所述限制元件可移動地被連接到所述射束產生器模塊，並且經過佈置以藉由重力和/或彈簧力而鄰接所述調變模塊。
  25. 根據請求項24的帶電粒子束系統，其中所述限制元件(76)被連接到所述射束產生器模塊的第一壁(82)，所述限制元件至少部分地圍繞所述第一壁中的開口(80)的周邊，以用於使所述帶電粒子束通過，其中所述限制元件包括至少部分環形元件(76)，所述至少部分環形元件在朝向或遠離所述調變模塊的方向上相對於所述第一壁進行可移動地佈置。
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