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TWI793114B - 帶電粒子源模組及具有所述帶電粒子源模組之曝光系統 - Google Patents

帶電粒子源模組及具有所述帶電粒子源模組之曝光系統 Download PDF

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Abstract

本發明是關於一種用於產生及發射例如是電子束的帶電粒子束之帶電粒子源模組，其包括：框架，該框架包含第一框架部件、第二框架部件、以及一或多個剛性支撐構件，其被配置在該第一框架部件以及該第二框架部件之間；用於產生例如是電子束的帶電粒子束的帶電粒子源裝置，其中例如是電子源的該帶電粒子源裝置被配置在該第二框架部件；以及電源連接組件，其被配置在該第一框架部件，其中該帶電粒子源裝置經由電性佈線來電連接至該連接組件。

Description

帶電粒子源模組及具有所述帶電粒子源模組之曝光系統
本發明關於一種用於產生及發射一帶電粒子束之帶電粒子源模組。本發明進一步有關於一種具有該帶電粒子源模組的曝光系統、一種帶電粒子源裝置、一種用於製造半導體元件之方法、以及一種用於檢視目標物之方法。
帶電粒子源被配置以用於產生及發射一射束的帶電粒子，該射束的帶電粒子可被導引朝向一表面或是一目標物。已知的帶電粒子源包括源陰極以及多個位在該源陰極的下游的電極。
一種得知於本案申請人的WO 2015/101538 A1的帶電粒子源，其中該源被應用在微影曝光系統中。該帶電粒子源包括陰極裝置，其包括：熱離子的陰極，其包括被設置有用於發射電子的發射表面的發射部分、以及一用 於保持一種材料的貯存器，其中該材料當被加熱時，其釋放功函數降低的粒子，該些粒子朝向該發射部分擴散，並且以一第一蒸發速率在該發射表面處發出；一聚焦電極，其包括一用於聚焦從該陰極的發射表面所發射的電子的聚焦表面；以及熱源，其被配置以用於加熱在該貯存器中所保持的材料。
另一種帶電粒子源係得知於Proc.of SPIE,Vol.8680,86800O-1至-12，見於圖6、7及8。
除了使用在例如是帶電粒子微影系統的帶電粒子曝光系統中之外，該些已知的帶電粒子源亦被應用在帶電粒子檢視系統或是顯微鏡中。至少在這些應用中，該帶電粒子源的個別的構件必須相對於彼此精確地對準。此外，連接該帶電粒子源的個別的構件至對應的電源供應器裝置是麻煩的，而且必須小心地加以執行而不干擾到該帶電粒子源的個別的構件相對於彼此的對準。
本發明之一目的是改善或消除習知技術的一或多個缺點、或是至少提供一種替代的帶電粒子源。
根據第一特點，本發明提供一種用於產生及發射帶電粒子束之帶電粒子源模組，其包括：-框架，其係包含第一剛性框架部件、第二剛性框架部件、以及一或多個剛性支撐構件，其被配置在該第一框架部件以及該第二框架部件之間，並且剛性連接至該第一框架部件以及該第二框架部件；-帶電粒子源裝置，其用於產生一帶電粒子束，其中該帶電粒子源裝置被配置在該第二框架部件；以及-電源連接組件，其被配置在該第一框架部件， 其中該帶電粒子源裝置經由電性佈線來電連接至該電源連接組件。
根據本發明的第一特點，該帶電粒子源裝置被配置在該第二框架部件，並且經由電性佈線來電連接至該電源連接組件，該電源連接組件被配置在該第一框架部件。
由於該電源連接組件被配置在該第一框架部件，因此例如是在外部電源供應器至該電源連接組件的連接期間被施加至該電源連接組件的力將會被引導到該第一框架部件之中。被引導到該第一框架部件之中的該力將會經由該些剛性支撐構件，從該第一框架部件而被轉移至該第二框架部件，此於是防止該力作用在該帶電粒子源裝置或是其之該些個別的構件上。藉此，應變消除的裝置被設置。由於該應變消除的裝置，因此該帶電粒子源裝置的該些個別的構件相對於彼此的對準以及相對的位置被維持。
該帶電粒子源裝置可被配置以用於產生電子束。該帶電粒子源裝置可包括用於發射電子的發射體裝置，電子束從該發射體裝置來加以形成。
此外，根據本發明的帶電粒子源模組的使用可以提供一種強健的配置，其例如是在該源模組的運送期間、在該源模組安裝到曝光系統中的期間、以及在外部電源供應器連接至該帶電粒子源模組的期間，降低或者在理想情形中消除一或多個被施加在該帶電粒子源裝置上的外力。
再者，該電源連接組件係提供一適當的實質單一連接端子，該帶電粒子源模組可以在該連接端子處連接至所需的電源供應器、以及用於控制該帶電粒子源裝置的功能的控制引線。
根據第二特點，本發明係提供一種用於產生及發射帶電粒子束之帶電粒子源模組，其包括：-框架，其係包含第一框架部件、第二框架部件、以及一或多個剛性支撐構件，其被配置在該第一框架部件以及該第二框架部件之間； -帶電粒子源裝置，其用於產生一帶電粒子束，其中該帶電粒子源裝置被配置在該第二框架部件；以及-電源連接組件，其被配置在該第一框架部件，其中該帶電粒子源裝置經由電性佈線來電連接至該電源連接組件，其中該電性佈線包括一或多個具有維修環的導線。
在本專利申請案的上下文中，維修環必須被理解為一額外長度的電性導線，較佳的是以彎曲或環來加以設置，其係被納入作為應變消除的手段。此種彎曲例如可被納入作為該電性導線的一部分，其以在實質垂直於該一或多個電性導線的方向之方向上的彎曲來延伸。在使用期間，電源流動通過該一或多個電性導線，因而增高該一或多個電性導線的溫度。該一或多個電性導線的增高的溫度產生該一或多個電性導線的熱膨脹。該一或多個電性導線的熱膨脹將會被該個別的電性導線的維修環所吸收。因此，所避免的是由於該一或多個電性導線的熱膨脹所造成的力被施加至該帶電粒子源裝置。
此外，假設一(小)部分的一被施加至該電源連接組件的力經由該電源連接組件而被轉移朝向該帶電粒子源裝置，則該力藉由該電性導線的維修環來加以吸收。因此，所避免的是一力被施加至該帶電粒子源裝置。
在一實施例中，該框架包括安裝構件，其藉由撓曲連接來連接至該第二框架部件，較佳的是其中該第二框架部件包括安裝板，並且該些撓曲連接的每一個包括被設置在該安裝板的該外側的周邊的連接唇部，其中每一個連接唇部係在該安裝板以及該連接唇部之間界定一狹縫。該些安裝構件欲將該帶電粒子源模組安裝到曝光系統、或是曝光系統的帶電粒子的光學配置。在操作上，該帶電粒子源裝置產生及發射帶電粒子束，其被導引朝向該第二框架部件。可能發生的是該帶電粒子束的一部分、或是一些帶電粒子直接或間接地撞擊在該第二框架部件上，此導致該第二框架部件的增高的溫度。由於該增高的 溫度，該第二框架部件可能會在相關於該帶電粒子源模組的縱長中心軸的實質徑向方向上變形。具有該些連接唇部以及該些狹縫的撓曲連接使得該第二框架部件能夠在相關於該帶電粒子源模組的縱長中心軸的實質徑向方向上變形，同時該些安裝構件保持在適當的位置，並且該帶電粒子源模組保持對準至該曝光系統或是該帶電粒子的光學配置，較佳的是在一交叉該帶電粒子源模組的縱軸的方向上保持對準的。
此外，藉由撓曲連接來連接至該第二框架部件的安裝構件提供將該帶電粒子源模組安裝到一非完美平坦的表面的可能性。由於在該些撓曲連接之內的該些安裝構件，該帶電粒子源模組至例如帶電粒子的光學配置的適當的鄰接被建立。
在一實施例中，該第一框架部件、該第二框架部件及/或該一或多個剛性支撐構件由非鐵質材料所做成的。非鐵質材料包含非磁性的性質，其必須被理解為非磁性的，而且是非可磁化的。此實施例的優點是在藉由該帶電粒子源裝置所產生的帶電粒子束之內的帶電粒子並不受到該框架或是其之構件的影響。
在一實施例中，該電源連接組件剛性連接至該第一框架部件，並且該帶電粒子源裝置剛性連接至該第二框架部件。當該電源連接組件剛性連接至該第一框架部件時，所避免的是該第一框架部件以及該電源連接組件相對於彼此來移動，例如是當被施加至該電源連接組件的力被引導到該第一框架部件之中時，相對於該框架的縱軸周圍而旋轉及/或傾斜。此種移動可能是不利於例如該帶電粒子源裝置、或是在該帶電粒子源裝置以及該電源連接組件之間的電性佈線。該帶電粒子源裝置為了實質相同的原因而剛性連接至該第二框架部件。
在一實施例中，該電源連接組件包括一非導電的連接板，其被 配置在該框架的該第一框架部件，其中該電源連接組件包括一或多個連接器。藉由利用結合連接器的非導電的連接板，該電源連接組件使得外部電源供應器能夠連接至該電源連接組件以用於提供電能至該帶電粒子源裝置，同時避免的是該電能被施加至該框架。
在一實施例中，該一或多個連接器在實質平行於該框架的該些支撐構件的方向上延伸穿過該非導電的連接板。由於該些連接器實質平行或平行於該些剛性支撐構件來延伸，因此在例如外部電源供應器至該些連接器的連接期間被施加至該些連接器的力將會輕易地被引導朝向並且進入到該些支撐構件中，因為該被施加的力在和其被施加的實質相同的方向上繼續。任何力被施加至該帶電粒子源裝置的風險因此被降低、或者在理想情況中被消除的。
在一實施例中，該第一框架部件包括兩個實質平行的板，其中該電源連接組件被固定、較佳的是被夾箝在該兩個板之間。該電源連接組件在平行於該些支撐構件的方向上的移動將會施加不利的力到該帶電粒子源裝置、或是在該帶電粒子源裝置以及該電源連接組件之間的電性佈線。此種不利的力是負面地扭曲該帶電粒子源裝置及/或其之電性佈線。藉由將該電源連接組件夾箝在兩個板之間，當一力被施加到該電源連接組件之上時，所避免的是該電源連接組件沿著實質平行於該些支撐構件的方向移動、或是繞著在一實質垂直於該些支撐構件的方向上延伸穿過該電源連接組件的旋轉軸旋轉。
在一實施例中，該帶電粒子源裝置包括一被配置以用於發射帶電粒子的發射體裝置、以及用於從藉由該發射體裝置所發射的該些帶電粒子形成帶電粒子束的電極，較佳的是其中該帶電粒子源裝置包括兩個或多個用於從藉由該發射體裝置所發射的該些帶電粒子形成一帶電粒子束的電極，其中該兩個或多個電極的一最下游的電極較佳的是被配置在該框架的該第二框架部件，其中該最下游的電極以及該第二框架部件較佳的是被形成為單一部件。藉由利 用最下游的電極以成形藉由該發射體裝置產生及發射的帶電粒子束並且將該帶電粒子源裝置固定至該框架的該第二框架部件，該帶電粒子源模組的部件的數目可被保持為最小的。
在一實施例中，該發射體裝置以及該電極係連接至一或多個非導電的支承件，該一或多個支承件被定向為實質平行於藉由該發射體裝置以及該電極所界定的光學軸，其中該一或多個支承件的每一個和該發射體裝置的外側的周邊以及該電極的外側的周邊連接，並且其中該一或多個支承件維持該發射體裝置以及該電極相對於彼此的該方位及/或該位置，較佳的是其中該發射體裝置以及該電極中的至少一個藉由撓曲連接來和該一或多個支承件連接。該些支承件被設置以用於維持該電極以及該發射體裝置相對於彼此的該方位及/或位置。在操作期間，該發射體裝置產生並且發射帶電粒子束，其藉由該電極而被成形。來自該發射體裝置的該帶電粒子束的一部分或是一些個別的帶電粒子可能會撞擊在該電極上，此導致該電極的增高的溫度。該電極的增高的溫度可能會導致變形，尤其是該電極的膨脹。由於該電極連接至該些支承件，因而當未設置有撓曲連接時，此種變形導致該電極的彎曲及/或翹曲，此於是扭曲被形成在該電極以及該發射體裝置之間的電場。該撓曲連接使得該電極能夠實質在相關於該帶電粒子源裝置的縱長中心軸的徑向方向上變形，而該些支承件維持其之位置，因而該電極的翹曲及/或彎曲被避免。再者，該電極維持其之(所要的)帶電粒子的光學功能。
在一實施例中，複數個該電極被設置。藉由被設置在每一個電極的撓曲連接，該相互的方位及/或位置可被維持。藉此，該帶電粒子的光學功能(例如是透鏡功能)被維持。
在一實施例中，該發射體裝置以及該電極中的至少一個剛性連接至該一或多個支承件，較佳的是其中該最下游的電極剛性連接至該一或多個 支承件。最下游的電極被配置在該第二框架部件，並且在操作期間可以連接至曝光系統或是其之帶電粒子的光學配置。由撞擊在最下游的電極上並且被該最下游的電極所吸收的帶電粒子所引入的熱能被引導朝向該第二框架部件及/或該曝光系統或是其之帶電粒子的光學配置。選配的是，該帶電粒子的光學配置是主動式加以冷卻。由於撞擊到最下游的電極之上的帶電粒子所造成的最下游的電極的溫度的增高則因此被抵消。
在一實施例中，該發射體裝置以及該電極包括板狀電極主體，其中該撓曲連接包括被設置在該板狀電極主體的該外側的周邊的連接唇部，其中該連接唇部在該連接唇部以及該板狀電極主體之間界定一狹縫。如同先前所解說的，由於撞擊到該電極之上的帶電粒子，該電極的溫度增高，此可能會導致該電極相對於該框架的縱長中心軸徑向地向外的熱膨脹。該電極的此種熱膨脹被具有該連接唇部以及藉由該連接唇部所界定的狹縫的撓曲連接所致能。該狹縫的內側端可被設置有一圓形的內側的形狀、或是作為一具有圓形的形狀的孔洞，其半徑係大於藉由該狹縫所形成的在該唇部以及該電極之間的距離。在某些實施例中，該狹縫進一步包括一彎曲。此彎曲亦可包括圓形的內側的形狀。該圓形的內側的形狀可以貢獻到發生在徑向方向上的熱膨脹。
在一實施例中，當該電源連接組件包括一被配置在該框架的該第一框架部件的非導電的連接板時，其中該電源連接組件包括一或多個連接器，該電性佈線係在周邊上連接至該電極並且連接至該一或多個連接器，並且其中該電性佈線係延伸在一實質平行於該框架的該些支撐構件的方向上。因此，該電性佈線從該電極的周邊直接，尤其是一直線的延伸至一個別的連接器。由於該連接器在該非導電的連接板的位置係實質由在下面的電極的周邊來加以決定的，因此該些連接器可以與彼此為遠端地加以置放。此實施例的一優點是該些連接器可以與彼此相隔一安全的距離來加以設置，使得在該些連接器 之間的相互的電性接觸被避免。
在一實施例中，該電性佈線是撓性的電性佈線。在本專利申請案的上下文中，該術語'撓性的'必須被理解為能夠彎曲的、或是彎曲的，但仍然具有一所決定的剛性程度。在該力係被施加至該電源連接組件，並且該力的一部分係被轉移到該撓性的電性佈線之中的狀況中，由於該電性佈線之彈性，因此該被轉移的力將會(至少部份地)被該電性佈線所吸收。由於該撓性的電性佈線吸收該力的至少一部分，因此所避免的是該被轉移的力係作用在該帶電粒子源裝置的該些個別的構件上。由於其之緣故，該帶電粒子源裝置的該些個別的構件相對於彼此的對準以及相對的位置係被維持。
在一實施例中，當該第一框架部件是一第一剛性框架部件，該第二框架部件是一第二剛性框架部件，並且該一或多個剛性支撐構件係剛性連接至該第一框架部件以及該第二框架部件時，該撓性的電性佈線包括一或多個具有一維修環的導線。
根據一第三特點，本發明提供一種用於朝向一表面或是一目標物發射帶電粒子束之曝光系統，其包括：-根據本發明的第一特點或是根據本發明的第二特點的用於產生及發射帶電粒子束之帶電粒子源模組；以及-帶電粒子的光學配置，其被配置以接收藉由該帶電粒子源模組所產生及發射的該帶電粒子束，並且導引該帶電粒子束朝向該表面或是該目標物，其中該框架的該第二框架部件被配置在該帶電粒子的光學配置。
由於該電源連接組件被配置在該第一框架部件，並且該第二框架部件被配置在該帶電粒子的光學配置，因此例如在連接外部電源供應器至該電源連接組件的期間，被施加至該電源連接組件的力將會被引導到該第一框架部件之中。被引導到該第一框架部件之中的該力將會從該第一框架部件，經由 該些剛性支撐構件以及該第二框架部件而被轉移至該帶電粒子的光學配置，並且將會被該帶電粒子的光學配置所吸收。於是，所避免的是該力作用在該帶電粒子源裝置上，並且一應變消除的配置藉此而被設置。具有該電源連接組件的該框架在該電源連接組件以及該第二框架部件之間，尤其是在該電源連接組件以及該曝光工具的帶電粒子的光學配置之間提供一力路徑。
在一實施例中，該帶電粒子的光學配置包括一準直儀，其中該帶電粒子源模組被配置在該準直儀。
在該曝光工具的操作期間，源自於該帶電粒子源裝置的帶電粒子可能會從一所產生的帶電粒子束偏離，並且撞擊到該帶電粒子源裝置或是該框架的一部分之上。此種偏離的帶電粒子的動能被該帶電粒子源裝置或是該框架的該部分所吸收，此最終係導致其之一增高的溫度。
藉由將該帶電粒子源裝置被配置在其上的該第二框架部件配置在該帶電粒子的光學配置，被該第二框架部件或是被配置在該第二框架部件的該帶電粒子源裝置的該部分所吸收的熱能將會被引導朝向並且進入到該帶電粒子的光學配置中。於是，所避免的是該第二框架部件或是該帶電粒子源裝置的該部分的溫度是增高或是顯著地增高。選配的是，該帶電粒子的光學配置或是該帶電粒子源模組被配置在其上的其之一部分可以主動式加以冷卻。
在一實施例中，該曝光系統從包括微影系統、檢視系統或是顯微鏡系統的群組選擇的。
根據一第四特點，本發明提供一種用於產生一帶電粒子束之帶電粒子源裝置，其包括：-發射體裝置，其被配置以用於發射帶電粒子；-電極，其用於從藉由該發射體裝置所發射的該些帶電粒子形成帶電粒子束；以及 -一或多個非導電的支承件，其被定向為實質平行於藉由該發射體裝置以及該電極所界定的光學軸，其中該一或多個支承件的每一個係和該發射體裝置的外側的周邊以及該電極的外側的周邊連接，並且其中該一或多個支承件維持該發射體裝置以及該電極相對於彼此的該方位及/或該位置，其中該電極藉由一撓曲連接來和該一或多個支承件連接，其中該電極及/或該發射體裝置包括一或多個用於電性佈線的連接的電性導線連接，其中該一或多個電性導線連接中的至少一個被配置在該撓曲連接上。
該些支承件被配置以將該發射體裝置以及該電極維持在該些支承件之間，以便於維持該電極以及該發射體裝置相對於彼此的方位及/或位置。在操作期間，該發射體裝置產生並且發射例如是電子的帶電粒子，其藉由該電極而被形成為一帶電粒子束。來自該發射體裝置的該帶電粒子束或是帶電粒子的一部分可能會撞擊到該電極之上，此導致該電極的增高的溫度。該電極的增高的溫度可能會導致該電極的變形，尤其是膨脹。由於該電極被設置在該些支承件之間，在沒有該些撓曲連接之下，此種變形將會導致該電極的彎曲及/或翹曲，於是改變該電極相對於該發射體裝置的方位及/或位置。被改變的方位及/或位置係扭曲在該發射體裝置以及該電極之間所形成的電場。該些撓曲連接使得該電極能夠實質在一相關該帶電粒子源裝置的縱長中心軸的徑向方向上變形，同時防止該電極在一平行於該帶電粒子源裝置的縱長方向的方向上的翹曲及/或彎曲。
再者，實際上，用於連接該帶電粒子源裝置至一外部電源供應器的電性導線延伸在一垂直例如該電極的主要平面的方向上。若該電性導線由於溫度增高而膨脹的話，則作用在該些電極上的膨脹的力可能會導致干擾到該電極相對於該發射體裝置的對準。藉由連接該些電性導線至該撓曲連接，該撓 曲連接將會吸收該膨脹的力，並且導引這些力到該些支承件中。
應注意的是，該帶電粒子源裝置可被配置以用於產生電子束，其中該發射體裝置被調適以用於發射電子，而電子束從該些電子來加以形成的。
在一實施例中，該一或多個電性導線連接位在該些撓曲連接的一部分處，其中該撓曲連接相對於該些支承件的一位置及/或方位是實質上被固定的。在另一實施例中，該一或多個電性導線連接中的該至少一個被配置在該至少一撓曲連接的連接唇部的一遠端上，該遠端是該連接唇部的自由端。將該些電性導線連接配置成靠近/在該些支承件之處貢獻到維持該電極的對準。再者，藉由將該些電性導線連接配置在該遠端，任何膨脹的力(其係由該些電性導線的膨脹所引起)作用在該電極上的風險進一步被降低、或是在理想情況中被避免掉。
在一實施例中，該電極包括具有射束孔的板狀電極主體，該射束孔相關於該光學軸來居中的。在另一實施例中，該撓曲連接包括被設置在該板狀電極主體的該外側的周邊的連接唇部，其中該連接唇部在該連接唇部以及該板狀電極主體之間界定一狹縫。若該電極並未被設置有一或多個撓曲連接，則由於撞擊到該電極之上的帶電粒子，該電極的溫度增高可能會導致該電極相關於該帶電粒子源裝置的縱長中心軸徑向地向外的熱膨脹。該電極的此種熱膨脹藉由該一或多個具有該些連接唇部以及由該些連接唇部所界定的該些狹縫的撓曲連接所致能，同時該些支承件保持在適當位置，並且該電極避免翹曲及/或彎曲。藉此，該電極的(所要的)方位及/或位置以及其之帶電粒子的光學功能被維持。該狹縫的內側端可被設置有圓形的內側的形狀、或是作為一具有圓形的形狀的孔洞，該孔洞的半徑大於在該唇部以及該電極之間藉由該狹縫所形成的距離。在某些實施例中，該狹縫進一步包括一彎曲。此彎曲亦可包括一圓形的 內側的形狀。該圓形的內側的形狀可以貢獻到發生在徑向方向上的熱膨脹。
在一實施例中，複數個該電極被設置。藉由被設置在每一個電極的撓曲連接，該相互的方位及/或位置可被維持。藉此，例如是透鏡功能的帶電粒子的光學功能被維持。
在一實施例中，該帶電粒子源裝置包括兩個或多個用於從藉由該發射體裝置所發射的該些帶電粒子形成一帶電粒子束的電極，其中該兩個或多個電極中的至少一個係剛性連接至該一或多個支承件，較佳的是該兩個或多個電極的最下游的電極係剛性連接至該一或多個支承件。在該帶電粒子源裝置的使用期間，該最下游的電極最可能被配置在曝光系統的帶電粒子的光學配置上。由於該配置，被該最下游的電極吸收的熱能被引導朝向並且進入到該帶電粒子的光學配置中，此於是最小化或防止該最下游的電極的任何的溫度增高。
在一實施例中，該發射體裝置包括一用於發射該些帶電粒子的陰極，其中該陰極被收納到陰極承載元件之內，該陰極承載元件藉由撓曲連接來連接至該一或多個支承件。在另一實施例中，該陰極承載元件包括板狀承載主體，其具有用於收納該陰極的至少一部分的陰極孔，較佳的是其中該撓曲連接包括被設置在該板狀承載主體的該外側的周邊的連接唇部，其中該連接唇部在該連接唇部以及該板狀承載主體之間界定一狹縫。在該帶電粒子源裝置的操作期間，該帶電粒子源裝置及/或該陰極承載元件的溫度可能會增高，此可能會導致變形，尤其是該板狀承載元件在徑向方向上的膨脹。如上相關於該電極所解說的，該些撓曲連接避免該陰極承載元件在該帶電粒子源裝置的縱長方向上的彎曲及/或翹曲。
在一實施例中，該帶電粒子源裝置包括一框架，該框架包含第一框架部件、第二框架部件、以及一或多個剛性支撐構件，其被配置在該第一框架部件以及該第二框架部件之間、以及電源連接組件，其被配置在該第一框 架部件，其中該帶電粒子源裝置被配置在該第二框架部件，並且經由電性佈線來電連接至該連接組件。在外部電源供應器至該電源連接組件的連接期間，一力被施加到該電源連接組件之上。由於該電源連接組件在該第一框架部件上的配置，此力被導引到該第一框架部件中。被引導到該第一框架部件之中的該力將會經由該些剛性支撐構件，從該第一框架部件而被轉移至該第二框架部件，此於是防止該力作用在該帶電粒子源裝置上，並且提供應變消除的配置。
根據一第五特點，本發明提供根據本發明的第一或第二特點的一種帶電粒子源模組，其中該帶電粒子源裝置是根據本發明的第四特點的一種帶電粒子源裝置。
根據一第六特點，本發明提供一種藉由根據本發明的第一或第二特點的帶電粒子源模組、或是藉由根據本發明的第四特點的帶電粒子源裝置來製造半導體元件之方法，該方法包括下列步驟：-在該帶電粒子源模組或是該帶電粒子源裝置的下游設置晶圓；-處理該晶圓，其包含藉由該帶電粒子源模組或是該帶電粒子源裝置所產生及發射的一帶電粒子束，以在該晶圓上投影影像或圖案；以及-藉由該經處理的晶圓來執行後續的步驟以便於產生半導體元件。
從該經處理的晶圓來製造半導體元件的後續的步驟係在製造半導體元件的技術領域中已知的。一些後續的步驟例如是在本案申請人的美國專利申請案號US 2014/0176920 A1中所敘述的。
根據一第七特點，本發明提供一種用於藉由根據本發明的第一或第二特點的帶電粒子源模組、或是藉由根據本發明的第四特點的帶電粒子源裝置來檢視目標物之方法，該方法包括下列步驟：-在該帶電粒子源模組或是該帶電粒子源裝置的下游定位該目標物；-將該帶電粒子源模組或是該帶電粒子源裝置所產生及發射的帶電粒子束導 引朝向該目標物；-響應於該帶電粒子束被導引朝向該目標物以偵測被該目標物發送、發射及/或反射的帶電粒子；以及-藉由來自偵測帶電粒子的步驟的資料以執行後續的步驟，以便於檢視該目標物。
在說明書中所敘述及展示的各種方面及特點在任何可能的情況下都可以個別地加以應用。這些個別的方面，尤其是在所附的附屬項申請專利範圍中所敘述的方面及特點可以被做成為分割專利申請案的標的。
1:帶電粒子源裝置
2:發射體裝置
4:玻璃桿
5:電性導線
6:維修環
10:電極(板狀承載主體)
11:電極
12:電極
13:電極
14:電極
15:發射體主體
16:第一細絲連線
17:第二細絲連線
18:承載元件
21:電性導線
60:板狀電極主體
61:射束孔
62:電連接元件
63:板狀連接的突出
64:開口
65:撓曲連接
66:連接唇部
67:第一唇部部件
68:第二唇部部件
69:狹縫
69a:內側端
69b:彎曲
70:連接元件
100:曝光系統
101:殼體
102:帶電粒子源模組
103:第一剛性框架部件
104:第二剛性框架部件
105:剛性棒
106:帶電粒子源裝置
107:撓性的電性導線
108:帶電粒子的光學配置
109:目標物
110:真空部件
200:帶電粒子源模組
201:第一框架部件
202:第二框架部件
203:剛性棒
204:帶電粒子源裝置
206:電性導線
207:電源連接組件
208:支撐板
209:緊固凹處
210:電連接器
211:連接器開口
212:玻璃密封
220:環狀的板
221:環狀的板
223:緊固突出
224:附接孔
227:螺絲(螺栓)
229:間隔件
240:環狀的安裝板
242:板狀連接的突出
243:孔
244:連接唇部
245:緊固孔
246:緊固螺絲(螺栓)
247:狹縫
B:帶電粒子束
F1:力
F2:力
F3:力的路徑
L:縱長方向
OA:光學軸
V:平面
本發明將會以如同在所附的圖式中所示的範例實施例為基礎來加以說明，其中：圖1係概要地展示帶有一帶電粒子源模組的一曝光設備的一個例子；圖2A係展示一種具有一發射體裝置與電極的帶電粒子源裝置的等角視圖；圖2B係展示一電極的等角視圖；圖3A係展示一種帶電粒子源模組的等角視圖；以及圖3B係展示3A的帶電粒子源模組沿著線IIIB的橫截面圖
圖1係概要地展示一種具有一帶電粒子源模組102的曝光系統100的一個例子。該曝光設備100包括一殼體101，而一帶電粒子源模組102係與一第一剛性框架部件103、一第二剛性框架部件104、以及剛性棒105一起被設置於其中，該些剛性棒105係被配置在該第一框架部件103以及該第二框架部件104之間，並且剛性連接至該第一框架部件103以及該第二框架部件104。該帶 電粒子模組102包括一在該第一框架部件103上的電源連接組件、以及一帶電粒子源裝置106，其係被配置在該第二框架部件104並且經由撓性的電性導線107來電連接至該電源連接組件。該帶電粒子源裝置模組102係被配置在一帶電粒子的光學配置108，例如是一磁性或一靜電的準直儀。該帶電粒子的光學配置108係適配於導引從該帶電粒子源模組接收到的一帶電粒子束，沿著一光學軸OA朝向一目標物109。該帶電粒子源模組102、該帶電粒子的光學配置108以及該目標物109係被設置在該曝光系統100的一真空部件110之內。該曝光系統100可以是一微影系統、一檢視系統或是一顯微鏡系統中之一。該曝光系統100係被概要地展示在圖1中，並且該些所提及的已知的系統的每一個的結構細節是在相關的技術領域內已知的。
例如當該曝光系統100是一微影系統時，該微影系統可以進一步尤其包括一用於準直來自該帶電粒子源模組102的帶電粒子束的準直儀、一用於產生個別的小射束的孔陣列、以及一具有多個偏轉器的偏轉器陣列(射束阻斷器陣列)，每一個偏轉器係被配置以用於偏轉一個別的小射束。再者，該曝光系統100可包括一具有一陣列的孔的射束阻擋陣列，每一個別的小射束分別有一孔、以及一具有一陣列的透鏡的透鏡陣列，以用於將該些帶電粒子小射束聚焦到該目標物109之上。該微影系統的部分的配置是在相關的技術領域內已知的。一種微影系統的一個例子例如是展示在本案申請人的國際專利申請案WO 2009/127659 A2中。
例如，當該曝光系統100是一電子顯微鏡系統時，該顯微鏡系統可以進一步包括一光學系統，其係被配置以從該帶電粒子源模組102導引一電子束朝向數個電子透鏡，該些電子透鏡係被配置以將該電子束聚焦到該目標物109的表面之上。該曝光系統100可被設置有一或多個偏轉器，以用於將該電子束掃描在該目標物109的表面之上。該曝光系統100可被設置有感測器，其可以 偵測來自該目標物109的散射的電子、二次電子及/或所產生的光。
圖2A係展示一種帶電粒子源裝置1的一個例子，其可以對應於圖1的帶電粒子源裝置106。該帶電粒子源裝置1包括一發射體裝置2，其係被設置以用於在一發射方向上發射帶電粒子朝向一表面或是一目標物(例如一晶圓)。該帶電粒子源裝置1包括多個在該發射體裝置2的下游的電極10-14，其亦以成形電極著稱的，該些電極11-14係被配置以用於抽取由該發射體裝置2所發射的帶電粒子，並且將該些帶電粒子形成為一射束的帶電粒子。該發射體裝置2以及該些電極11-14係連接至例如是玻璃桿4的支柱，並且被維持在該些支柱之間，該些支柱係被配置以用於將該發射體裝置2以及該些電極11-14維持在相對於彼此的一所要的位置及方位。該些支柱的每一個係連接至該發射體裝置2以及該些電極11-14的每一個。該發射體裝置2以及該些電極11-14可以經由具有維修環6的電性導線5來連接至一未顯示的外部電源供應器。如同在圖2A中所繪，這些維修環可被設置為U形彎曲，其係實質垂直於該電性導線的延伸來延伸的。在圖2A中並未展示所有的電性導線。然而，所理解的是至少一電性導線係連接至每一個電極。
或者是，該些維修環可被設置為完整的環，其係藉由該電性導線做成一完整的360°轉彎來加以形成。應注意的是，相較於被塑形為完整的環的維修環，被塑形為U形彎曲的維修環需要較少的能量來變形。
如同在圖2A中所繪，該發射體裝置2包括一發射體主體15。一第一細絲連線16以及一第二細絲連線17係連接至該發射體主體15，其中該第一及第二細絲連線16及17兩者都連接至電性導線5，以便於將該發射體裝置2連接至一外部電源供應器。如同在圖2A中所繪，該發射體裝置2包括一承載元件18，其係附接至一板狀承載主體10，該板狀承載主體10包含一發射體孔，其容許通過至少一從該發射體裝置2所發射的例如是電子束的帶電粒子束。該板狀 承載主體10係被設置有一電性導線21，以用於將該板狀承載主體19連接至一未展示的外部電源供應器。因此，該板狀承載主體10亦可被視為一電極。
該發射體裝置2可包括用於發射一帶電粒子束的單一陰極，例如是一藉由一細絲加熱的熱離子的陰極、或是一熱離子的陰極藉由另一陰極來加熱的串聯配置。針對於具有一串聯配置的發射體裝置2的結構及工作的詳細說明係參考到本案申請人的國際專利申請案WO 2015/101538 A1，該國際專利申請案係完整地被納入在此作為參考。應注意的是，其它種類的發射體裝置也是可行的。
如同在圖2A及2B中所示，該些電極11-14以及該板狀承載主體10的每一個包括一板狀電極主體60，藉此每一個板狀電極主體60包括一射束孔61，其係容許通過一帶電粒子束B。該些電極11-14的每一個的後續的射束孔61的每一個的直徑係隨著在平行於該帶電粒子源裝置1的縱長方向L(亦被稱為光學軸)的下游方向上的每一個接著的射束孔61而增加。因此，藉由該帶電粒子源裝置1來產生及發射一發散的帶電粒子束是可能的。
被設置在最下游的電極14的上游並且在該發射體裝置2的下游的電極11-13包括一或兩個電連接元件62，以用於電連接該些電極11-13的每一個至一未展示的外部電源供應器。圖2B只展示一電極11，並且其餘的電極12-13係不同於所展示的電極10在於該電連接元件62的位置。每一個電極11-13的一或兩個連接元件62係以兩個電性導線連接至該些電極11-13的每一個的此種方式來加以配置。
如同在圖2B中所繪的，撓曲連接65係被設置在該電極主體60的周邊，該些撓曲連接65係被設置以用於將該些電極11-13以及該承載主體10連接至該些玻璃桿4。該些撓曲連接65的每一個包括一連接唇部66，該連接唇部66係被設置在該電極主體60的外部的周邊，稍微從其徑向地突出並且在其之圓周 方向上延伸。該些連接唇部66係在該電極主體60的外部的周邊上均等地分布。該些連接唇部66的每一個係具有一第一唇部部件67以及一第二唇部部件68，其中該第一唇部部件67係在一端連接至該電極主體60，並且在另一端連接至該第二唇部部件68。該些連接唇部66的每一個係在該連接唇部66以及該電極主體60的外部的周邊之間界定一狹縫69。如同在圖2B中可見的，該狹縫69的內側端69a係具有一圓形的內側的形狀。如同在該舉例說明的實施例中，假設該狹縫69包括一彎曲69b，則此彎曲亦包括一圓形的內側的形狀。該些圓形的內側的形狀可以貢獻到吸收發生在徑向方向上的熱膨脹。每一個連接唇部66的第二唇部部件68包括連接元件70，該些連接元件70係佔據在該些玻璃桿4中之一內，以將該些撓曲連接65剛性連接至該些玻璃桿4，藉此使得該些電極11-13以及該承載主體10能夠由於溫度的一增高而徑向地擴張，同時該熱膨脹係被該些狹縫69所吸收。在所示的實施例中，最下游的電極14並沒有此種撓曲連接65。如同在圖2A中所示，該些電連接元件62可被設置在該些電極11-13中的一或多個的撓曲連接65中之一處。
最下游的電極14進一步包括未展示的連接元件，其係類似於該些電極11-13的連接元件70。該些連接元件係從最下游的電極14的電極主體60徑向地向外延伸，以用於將最下游的電極14剛性連接至該玻璃桿4。如同在圖2A中所示，最下游的電極14的電極主體60包括徑向地向外延伸的板狀連接的突出63，其係具有一被設置於其中的開口64。該些板狀連接的突出63可被使用於藉由一形封閉(form closure)以將該帶電粒子源裝置1連接及/或對準至一未展示的曝光系統或是其之一帶電粒子的光學配置。
如同在圖2A中所示，該些玻璃桿4係在一平行於該縱長方向的方向上延伸超出最下游的電極14，因而該些玻璃桿4的下方的末端可以貢獻到相對於該帶電粒子源裝置1可被配置在其上的一曝光系統或是其之一帶電粒子 的光學配置，來對準該帶電粒子源裝置1。
圖3A係展示一種帶電粒子源模組200的一個例子，其可以對應於圖1的帶電粒子源模組102。該帶電粒子源模組200包括一框架，其係具有一第一框架部件201、一第二框架部件202、以及具有剛性棒203的形式的剛性支撐構件，其係被配置在該第一框架部件201以及該第二框架部件202之間。該框架的不同的部件可以是由非磁性材料或是非鐵質材料所做成的，例如是一種包括鈦的材料。該帶電粒子源模組200進一步包括一帶有電性導線206的帶電粒子源裝置204，其係被配置在該第二框架部件202。為了描述該帶電粒子源模組200，假設的是該帶電粒子源裝置204係對應於如上所述的帶電粒子源裝置1。該帶電粒子源模組200進一步包括一電源連接組件207，其中該帶電粒子源裝置204係經由該些電性導線206來電連接至該電源連接組件207。
如同在圖3A及3B中所繪，該電源連接組件207包括一非導電的圓形的支撐板208，其係被配置在該第一框架部件201。該支撐板208可以是由例如是Macor®，一種可加工的玻璃-陶瓷來加以製造。該支撐板208係具有緊固凹處209，其係被係設置在該支撐板208的上表面及下表面中，並且是欲用於將該支撐板208配置在該第一框架部件201上。該些緊固凹處209係被設置在該支撐板208的外部的周邊，並且在該支撐板208的圓周方向上均勻地分布。該電源連接組件207進一步包括電連接器210以用於電連接該些電性導線206至一未展示的外部電源供應器，該些電連接器210係在一實質平行於該些剛性棒203的方向上延伸穿過該支撐板208。如同最佳在圖3B中所示的，該些電連接器210係被收納到該支撐板208的連接器開口211之內，藉此一密封，尤其是一玻璃密封212係被設置在該些連接器開口211的每一個的內部的邊緣以及被收納到該個別的連接器開口211之內的電連接器210之間。
如同概要地在圖3B中所示，當一力F1被施加到該電源連接組件 207的電連接器210中的一或多個之上，因而施加一力到平面V之上時，一力F2係透過該第一框架部件201而被施加到該些剛性棒203之上。該力F1、F2係被引導朝向並且進入到該些剛性棒203中，即如同藉由力的路徑F3概要所指出者。經由該些剛性棒203，該力係被引導朝向並且進入到該第二框架部件202中，該力例如可以經由該第二框架部件202而被轉移到該帶電粒子源模組200可被配置在其上的一曝光系統或是其之一帶電粒子的光學配置。藉此一應變消除的配置係被達成。
如同在圖3A及3B中所示，該第一框架部件201包括兩個實質平行的環狀的板220、221，其例如是由一種像是一包括鈦的材料的非鐵質材料所做成的。在內側的周邊處，該些環狀的板220、221的每一個係具有徑向地向內延伸的緊固突出223，其係均勻地分布在該些環狀的板220、221的內側的周邊上。該些緊固突出223係被設置以用於將該支撐板208夾箝在其之間。在該夾箝的配置中，該下方的環狀的板220的緊固突出223係被收納到在該支撐板208的下表面的緊固凹處209之內，並且該上方的環狀的板220的緊固突出223係被收納到在該支撐板208的上表面的緊固凹處209之內。
該些環狀的板220、221包括附接孔，其係被調適以用於接收被設置在該些剛性棒203的上方端的附接螺絲或螺栓227及/或復原(rejuvenation)，使得該些環狀的板220、221變成是連接至彼此的。如同在圖3B中所繪，間隔件229係被設置在該上方及下方的環狀的板220、221之間，該些間隔件229係被調適以用於接收被設置在該些剛性棒203的上方端的附接螺絲或螺栓227及/或復原。該些間隔件229的厚度係稍微小於該支撐板208的厚度。
如同在圖3A中所繪，該第二框架部件202包括一環狀的安裝板240，其例如是由像是一種包括鈦的材料的非鐵質材料所做成的。在該內側的周邊處，該環狀的安裝板240包括板狀連接的突出242，其係徑向地向內延伸。 該些板狀連接的突出242係被設置有孔243，其可被配置以用於接收例如一接腳或是另一緊固裝置。如同在圖3B中所繪，該電極14的板狀連接的突出63的上方側係連接至該第二框架部件202的板狀連接的突出242的下方側，藉此將該電極14配置在該第二框架部件202以及一曝光工具或是其之一帶電粒子的光學配置之間。該帶電粒子源裝置204的縱軸較佳的是與該框架的縱軸重合。藉此，該帶電粒子源裝置204在一實質垂直於其之縱軸的平面中的定位係在將該帶電粒子源模組200配置到一曝光系統或是其之一帶電粒子的光學配置之際加以執行。
應注意的是，在另一實施例中，最下游的電極14以及該環狀的安裝板240可被形成為單一部件。
該環狀的安裝板240包括安裝構件，其係包含被配置以用於接收緊固螺絲或螺栓246的緊固孔245，以用於將該帶電粒子源模組200固定到一曝光系統或是其之一帶電粒子光學系統。該些緊固孔245的每一個係被配置在一撓曲連接的一連接唇部244之內。該些連接唇部244的每一個係被設置在接近該環狀的安裝板240的外側的周邊，並且延伸在其之圓周方向上。該些連接唇部244係均等地被分布在該環狀的安裝板240的外側的周邊上。該些連接唇部244的每一個係在該連接唇部244以及該環狀的安裝板240的其餘部分之間界定一狹縫247。藉此，在將該帶電粒子源模組200配置到一曝光系統或是其之一帶電粒子的光學配置之際係避免該帶電粒子源模組200的傾斜。
應注意的是，在該第一框架部件201中的附接孔224係被設置成與該些緊固孔245以及被接收到其中的緊固螺栓或螺絲246一致的，使得該些緊固螺栓或螺絲246係可經由該些附接孔224而被一工具所接達的。
應注意的是，該些剛性棒203係例如是藉由焊接來剛性連接至該第二框架部件202，尤其是其之環狀的安裝板240。
將瞭解到的是，以上的說明係被納入以描繪該些較佳實施例的操作，因而並非意謂限制本發明的範疇。從以上的討論來看，許多的變化對於熟習此項技術者而言將會是明顯的，其仍然會被本發明的範疇所涵蓋。
200:帶電粒子源模組
201:第一框架部件
202:第二框架部件
203:剛性棒
204:帶電粒子源裝置
206:電性導線
207:電源連接組件
208:支撐板
209:緊固凹處
210:電連接器
220:環狀的板
221:環狀的板
223:緊固突出
224:附接孔
227:螺絲(螺栓)
240:環狀的安裝板
242:板狀連接的突出
243:孔
244:連接唇部
245:緊固孔
246:緊固螺絲(螺栓)
247:狹縫

Claims (21)

  1. 一種用於產生及發射一帶電粒子束之帶電粒子源模組，其包括：一框架，其包含一第一剛性框架部件(rigid frame part)、一第二剛性框架部件、以及一或多個剛性支撐構件(support members)，其被配置在該第一框架部件以及該第二框架部件之間，並且剛性連接至該第一框架部件以及該第二框架部件；一帶電粒子源裝置(arrangement)，其用於產生一帶電粒子束，其中該帶電粒子源裝置被配置在該第二框架部件處；以及一電源連接組件(assembly)，其係被配置在該第一框架部件處，其中該帶電粒子源裝置經由電性佈線(electrical wiring)來電連接至該電源連接組件，其中該第二框架部件包括一環狀的安裝板，該環狀的安裝板包括安裝構件，該等安裝構件包含緊固孔，該些緊固孔之各者係被配置在一撓曲連接的一連接唇部之內。
  2. 如請求項1之帶電粒子源模組，其中該連接唇部之各者在該連接唇部與該環狀的安裝板之其餘部分之間界定一狹縫。
  3. 如請求項2之帶電粒子源模組，其中該些撓曲連接之各者包括被設置在該安裝板的外側周邊處的一連接唇部。
  4. 如請求項1至3中任一項之帶電粒子源模組，其中該電源連接組件係剛性 連接至該第一框架部件，並且該帶電粒子源裝置係剛性連接至該第二框架部件。
  5. 如請求項1至3中任一項之帶電粒子源模組，其中該電源連接組件包括一非導電的連接板，其被配置在該框架的該第一框架部件處，其中該電源連接組件包括一或多個連接器。
  6. 如請求項5之帶電粒子源模組，其中該一或多個連接器在實質平行於該框架的該些支撐構件的一方向上延伸穿過該非導電的連接板。
  7. 如請求項5之帶電粒子源模組，其中該第一框架部件包括兩個實質平行的板，其中該電源連接組件被固定。
  8. 如請求項7之帶電粒子源模組，其中該電源連接組件被夾箝在該兩個板之間。
  9. 如請求項1至3中任一項之帶電粒子源模組，其中該帶電粒子源裝置包括被配置以用於發射帶電粒子的一發射體(emitter)裝置、以及用於從藉由該發射體裝置所發射的該等帶電粒子形成一帶電粒子束的一電極。
  10. 如請求項9之帶電粒子源模組，其中該帶電粒子源裝置包括用於從藉由該發射體裝置所發射的該等帶電粒子形成一帶電粒子束的兩個或多個電極。
  11. 如請求項10之帶電粒子源模組，其中該兩個或多個電極的一最下游電極被配置在該框架的該第二框架部件處。
  12. 如請求項10之帶電粒子源模組，其中該最下游電極以及該第二框架部件被形成為單一部件。
  13. 如請求項9之帶電粒子源模組，其中該發射體裝置以及該電極連接至一或多個非導電的支承件(supports)，該一或多個支承件被定向為實質平行於藉由該發射體裝置以及該電極所界定的一光學軸，其中該一或多個支承件之各者係與該發射體裝置的一外側周邊以及該電極的一外側周邊連接，並且其中該一或多個支承件維持該發射體裝置以及該電極相對於彼此的方位及/或位置。
  14. 如請求項13之帶電粒子源模組，其中該發射體裝置以及該電極中的至少一個藉由一撓曲連接件來和該一或多個支承件連接。
  15. 如請求項13之帶電粒子源模組，其中該發射體裝置以及該電極中的至少一個係剛性連接至該一或多個支承件。
  16. 如請求項15之帶電粒子源模組，其中該最下游電極係剛性連接至該一或多個支承件。
  17. 如請求項13之帶電粒子源模組，其中該發射體裝置以及該電極包括一板狀電極主體，其中該撓曲連接件包括被設置在該板狀電極主體的外側周邊處的 一連接唇部，其中該連接唇部在該連接唇部以及該板狀電極主體之間界定一狹縫。
  18. 如請求項9之帶電粒子源模組，其中該電源連接組件包括一非導電的連接板，其被配置在該框架的該第一框架部件，該電源連接組件包括一或多個連接器，其中該電性佈線係周邊連接至該電極並且連接至該一或多個連接器，並且其中該電性佈線沿實質平行於該框架的該等支撐構件的一方向上延伸。
  19. 如請求項1至3中任一項之帶電粒子源模組，其中該電性佈線係撓性的電性佈線。
  20. 如請求項1至3中任一項之帶電粒子源模組，其中該電性佈線包括一或多個具有一維修環(service loop)的導線。
  21. 一種用於朝向一表面或是一目標物(target)發射一帶電粒子束之曝光系統，其包括：如請求項1至20中任一項所述之用於產生及發射一帶電粒子束之一帶電粒子源模組；以及一帶電粒子的光學配置，其被配置以接收藉由該帶電粒子源模組所產生及發射的該帶電粒子束，並且導引該帶電粒子束朝向該表面或是該目標物，其中該框架的該第二框架部件被配置在該帶電粒子的光學配置處。
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