專利名稱：高壓屏蔽裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種根據(jù)權利要求I的前序所定義的高壓屏蔽設計，具體源自于在現(xiàn)代帶電粒子光刻系統(tǒng)中應用已知的高壓技術的愿望和需求。主要在高壓工程領域遇到這些屏蔽設計。在已知的結(jié)構中，通常通過以特定的和相當大的距離間隔設置電路的正極和負極以防止電擊穿。在其它的方案中，放電路徑被延長了，例如，通過在所述路徑中提供波動或其它類型的不平整。實踐中已知類型的解決方案導致龐大的結(jié)構和/或復雜的結(jié)構。這在技術密集型領域尤其突出，并因此產(chǎn)生了非常不希望的光刻的成本和資本密集型環(huán)境。因此，本發(fā)明的ー個目的是實現(xiàn)相當小的空間消耗和/或相對簡單的屏蔽設計，特別是使高壓部件能夠在光刻環(huán)境中應用，更具體地在帶電粒子光刻機器內(nèi)部應用。
背景技術：
這樣的屏蔽設計特別適于(但不限干)用在帶電粒子束投影系統(tǒng)中用以無掩模光亥|J。該系統(tǒng)一般是已知的，并由于缺少使用、改變和安裝掩模的的必要性而具有按需制造和可能較低的工具成本的優(yōu)點。該系統(tǒng)的ー個例子，被公開在WO 2007/013802中，包括在真空室中操作的帶電粒子柱以及帶電粒子源，所述帶電粒子源包括帶電粒子提取裝置，用于從所述所提取的帶電粒子創(chuàng)建多個平行小射束的裝置，包括電極和多個靜電透鏡結(jié)構。該靜電透鏡用于聚焦和消除小射束的目的，其中消除是通過偏轉(zhuǎn)ー個或多重的這種帶電離子束以防止該粒子束或多重小射束到達目標(例如晶片)來實現(xiàn)的。為了實現(xiàn)基于計算機的圖像圖案被投影到所述目標上的最終部分，未被消除的小射束在最后ー組靜電透鏡處被投影到所述目標上。所述帶電粒子柱也需要多重電引線向該粒子柱饋電以提供信號接入。為了向真空室提供所述信號接入，一般必須提供饋電通道，該饋電通道使所述電引線通過真空室壁以在真空室和外部環(huán)境之間提供電耦接?？赡苄枰鲭娨€以提供和維持高壓信號。在使用了通常高于IkV的電位的高壓的地方，大體上必須提供充分的電絕緣和屏蔽以防止高壓信號電擊穿或?qū)е码娮尤渥兊陌l(fā)生。當正極和負極之間的電位足夠高，以致于所產(chǎn)生的電場導致從ー個電極到另ー個電極的通過隔離這些電極的空間的放電，這就發(fā)生了電擊穿。當各個電子跨正極和負極之間的表面遷移時發(fā)生電子蠕變，所述電子被從負極上高效地抽取。隨著電位増加到更高的值或當金屬部件非常薄吋，該效應變得更加明顯，例如當使用了導電涂覆層的情形下。當發(fā)生了電場增強時，由于該電場的幾何構造的效應，這些兩種現(xiàn)象都更有可能發(fā)生。在電場和相應的電場線或等壓線被規(guī)范地均衡間隔的地方，產(chǎn)生了恒定和統(tǒng)ー的電場強度，在電場幾何形狀中的畸變(例如由凸出或尖銳邊緣所導致的)有效地將等壓線推在一起，局部地増加了電場強度。該所增加的電場強度將增加電擊穿和電子蠕變的概率。在ー個典型的應用中，該電場可達10kV/mm，而在某些高性能帶電粒子應用系統(tǒng)中將發(fā)生高達30kV/mm的電場強度。為了防止前面所提到的現(xiàn)象的發(fā)生，通常在兩極之間保持足夠大的距離以防止電擊穿，這意味著這樣的屏蔽設計本質(zhì)上具有大的尺寸。在以平面樣式間隔開所述電極時，該尺寸的劣勢可能很明顯并且導致大的直徑，這意味著例如在真空室中的端ロ需要比所期望的更大。可選地，這樣的屏蔽設計能夠垂直于平面間隔所述電極，導致所述屏蔽所占的體積增加?？蓮腢S4231003中了解到這樣實際體現(xiàn)的屏蔽設計，其中公開了同軸的真空饋電通道。該已知的饋電通道包括具有ー個真空端和一個大氣端以連接外部和內(nèi)部引線的第ー圓形金屬棒。金屬針被第一陶瓷圓柱體封閉，該第一陶瓷圓柱體再以氣密的方式被第一金屬圓柱體封閉。第二陶瓷圓柱體封閉該第一金屬圓柱體。第二金屬圓柱體氣密地封閉第ニ陶瓷圓柱體并且被氣密地固定到真空腔。在這種方式下，為ー個引線提供了饋電通道，同時保持了真空密封并在真空腔和該電信號之間提供了電絕緣。
在高壓隔離的另ー個領域，US7045794描述了防止電擊穿的疊層透鏡結(jié)構和使用該透鏡結(jié)構的方法。在該疊層透鏡結(jié)構中，其包括導電層和在導電層之間的絕緣層，在電擊穿可能發(fā)生的表面上制作凹槽以增加擊穿路徑的長度。此外，可在所述凹槽中形成鋸齒狀以進一歩地增加該表面擊穿路徑長度。在另ー個實施例中，用斷流器形成了硅透鏡。該方案依賴于該表面擊穿路徑的長度的増加。從例如US5117117和US4176901中可獲知其它的屏蔽設計。

發(fā)明內(nèi)容
因為上述的已知屏蔽設計的缺點，正如上面所例證的，本發(fā)明的ー個目的是為上面所指出的在否則為低電位裝置或結(jié)構內(nèi)的如上示例的各種高電位結(jié)構的各種類型的間隔和/或距離要求提供ー個通用的解決方案。在這樣的情況和環(huán)境中，在根據(jù)手冊的解決方案或至少實踐中的解決方案中的電蠕變或者甚至電擊穿通過具有充足的相互距離(至少在電位結(jié)構點之間具有充足的電氣路徑長度，該電位結(jié)構點相對于彼此帶負電或帶正電，其中電子從相對帶負電的部分向其它的相對帶正電的部分傳輸)的結(jié)構設計而被抵消。在這一方面該已知的結(jié)構性解決方案在現(xiàn)今的帶電粒子光刻環(huán)境中非常的沒有優(yōu)勢，在現(xiàn)今的帶電粒子光刻環(huán)境中應用非常高電位的結(jié)構，并且在其中，不同于從公知的高壓電場分布所已知的結(jié)構，間隔是關鍵的設計因素。為了提供對于前面所描述的問題的技術方案，本發(fā)明包括至少ー個相對帶負電的金屬部件，該金屬部件至少部分被絕緣體封裝，因此防止了對正極的電擊穿和電子蠕變兩者。通過在負電位上封裝所述金屬部件，電場線被強制進入所述封裝絕緣體中，使得電擊穿和電子蠕變兩者都不可能。該新型設計的ー個優(yōu)點是大大地減小了屏蔽的空間要求，而不必須增加表面擊穿路徑的相互距離。這里所提供的主要解決方案可以優(yōu)選地被應用在帶電粒子型光刻機內(nèi)部的不同位置上，但是也可適宜地被應用于任何高電壓應用中，即，也應用在除了投影単元外的那些高壓應用中的其它部件上。在后一種情況中，例如，在高壓真空饋電通道上，將不采用第二金屬部件實質(zhì)上薄的特征。在空間受限的應用中或者尺寸限制在適當位置不是必須的但仍然不希望龐大體積的屏蔽裝置的應用中，減小的空間要求是ー個優(yōu)勢。后者例如為真空腔，其中要避免在該腔中采用大的開ロ，而在帶電粒子透鏡應用中通常采用減小的徑向距離?？傊景l(fā)明涉及一種如所附權利要求I所述的高壓屏蔽裝置，以及ー種包括該屏蔽裝置的帶電粒子光刻機。該裝置包括第一金屬部件和在距所述第一金屬部件一定距離處(優(yōu)選為鄰近于所述第一金屬部件)定位的第二金屬部件。包括在所述裝置中的所述第ニ金屬部件將例如通過設定第二金屬部件的電位比第一金屬部件的電位低，被設定在導致相對于第一金屬部件帶負電的電位上。所述第二金屬部件包括一個或多個邊緣和絕緣體。該第二金屬部件被面向所述第一金屬部件的該絕緣體至少部分地封裝。在所附的從屬權利要求中描述了優(yōu)選的實施例。
在說明書中描述和示出的各方面和特征可在可能的情況下單獨地實施。這些單獨的方面，特別是在所附從屬權利要求中所描述的方面和特征，可作為分案專利申請的主題。


以示例的方式，在下面的根據(jù)本發(fā)明的帶電粒子光學系統(tǒng)的實施例中將進ー步地闡述本發(fā)明，其中圖I描述了包括晶片臺元件的已知帶電粒子系統(tǒng)的示意圖；圖2描述了用于光刻的公知的高壓屏蔽裝置的一個實施例的剖面；圖3描述了被采用的根據(jù)本發(fā)明的以提供有饋電通道凸邊的容器壁部件的形式的高壓屏蔽的第一實施例和應用的剖面。圖4描述了用于光刻的帶電粒子投影透鏡裝置的一個實施例的剖面，以及圖5描述了示出了根據(jù)本發(fā)明適用的透鏡結(jié)構的形式的高壓屏蔽的第二實施例和應用的剖面。在這些圖中，具有相應結(jié)構或功能的特征被相同的附圖標記指代。
具體實施例方式圖I是現(xiàn)有技術的用于投影圖像的帶電粒子系統(tǒng)I的示意圖，具體地，控制系統(tǒng)將圖像提供到目標上。它包括晶片臺元件，本發(fā)明的部件特別地涉及該晶片臺元件。在該設計中，該帶電粒子系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)2，安裝在基座框8上的真空室3，包括帶電粒子柱4，計量框架6和目標定位系統(tǒng)9-13。所述目標9通常為在基板平面上提供有帶電粒子敏感層的晶片。目標9被放置在晶片臺10的頂部，它們再被放置在卡盤12和長沖程驅(qū)動13上。測量系統(tǒng)11被連接到計量框架6并提供晶片臺10和計量框架6的相對定位的測量。該計量框架6典型地具有相對高的質(zhì)量并被振動絕緣體7懸掛，絕緣體7例如被實現(xiàn)為彈簧單元以緩沖擾動。該電子光柱4使用投影器5進行最終的投影。該投影器5包括靜電或電磁投影透鏡二者之一的系統(tǒng)。在所述優(yōu)選實施例中，該透鏡系統(tǒng)包括靜電帶電粒子透鏡陣列。投影器5被定位成非常接近于目標9。為了達到在大范圍的運動中所述所需的準確性，該晶片定位系統(tǒng)典型地包括長沖程元件13和短沖程元件12，長沖程元件13用以在掃描方向上和垂直于掃描方向在相對大的距離上移動該晶片臺，短沖程元件12用以準確地進行目標9的定位和校正擾動。通過測量系統(tǒng)11測量晶片臺相對于計量框架6的相對定位。目標9被夾緊到晶片臺10上以確保在投影期間固定目標9。
該系統(tǒng)包括多個允許電引線33通過真空腔的壁的真空饋電通道14。引線33傳導例如來自于控制系統(tǒng)2的信號或者向帶電粒子柱4供電。信號和電カ二者都可在負或正電位上被設定為從IkV到IOkV的范圍內(nèi)的高電壓電位。圖2示出了在光刻環(huán)境中用作真空饋電通道的已知結(jié)構的剖面。在已知的饋電通道凸邊中，信號線33通過用于提供到真空室30內(nèi)的信號連接的外部金屬載體31a和內(nèi)部金屬載體31b而被饋電。真空室30在地電位上，而信號線33的屏蔽在高電壓電位上操作。為了防止金屬載體31a和31b和信號線33之間的閃絡，包括了絕緣體29a和29b。必須小心地在真空室30和金屬載體31a和31b之間提供足夠大的空間距離。所述所需的空間距離導致了同時進入真空室內(nèi)和在真空室外部的面上的顯著的侵擾。圖3示出了根據(jù)圖I的系統(tǒng)的壁部件的剖面，設置有根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的饋電通道凸邊，在該實施例中，在高壓屏蔽真空饋電通道凸邊中包括了高壓屏蔽設計。信號線33通過用于提供通過真空室的壁的信號連接的金屬載體31被饋電。
該載體被面對第二金屬部件30的絕緣體32部分地封裝。絕緣體32可在制造部分封裝的金屬載體31的過程中被模制?？蛇x地，如圖3中所示出的一祥，可通過從幾個層來構建該絕緣體，圍繞著金屬載體31來構建該絕緣體，從而部分地封裝該金屬載體。通過優(yōu)選地用絕緣體封裝金屬載體的兩個邊緣，因為通過該載體的邊緣形成的發(fā)射端的封裝，防止了電子蠕變和電擊穿。在其它的帶電粒子實施例中，該電位差可高達50kV。所述第二金屬部件用作在凸邊和該真空室之間的連接。該凸邊被氣密地連接到真空室。因為在高壓上的金屬載體與金屬凸邊之間的絕緣體，該凸邊仍然可以被設定在地電位上以確保安全工作。金屬載體的局部封裝允許減小饋電通道凸邊的總直徑。在圖4中，為帶電粒子透鏡應用示出了結(jié)構的剖面。薄金屬涂層39被部分地包括在絕緣載體37上，并被設定在高電壓上，并且與透鏡疊層體35電連接。也被部分地包括在所述絕緣載體上的薄的第二金屬涂層38被設定在地電位上并與投影透鏡外殼36電連接。該投影透鏡外殼結(jié)合有封閉整個投影透鏡裝置的絕緣頂蓋34。為了防止金屬涂層39和透鏡外殼36之間的電閃絡或電擊穿,在金屬涂層39和透鏡外殼36之間必須存在一個有效的間隙。否則，當金屬涂層39被設定在負電位上吋，電子很可能從金屬涂層39的形狀邊緣發(fā)射。在圖5中示出了本發(fā)明的另ー個實施例的剖面，其中，所述高壓屏蔽設計包括在帶電粒子光刻系統(tǒng)中的投影透鏡5中。薄金屬涂層39被部分地包括在絕緣載體37上并被設定在高電壓上并且與透鏡疊層35電連接。也被部分地包括在所述絕緣載體上的薄的第ニ金屬涂層38被設定在地電位上并與投影透鏡外殼36電連接。該投影透鏡外殼結(jié)合有封閉整個投影透鏡裝置的絕緣頂蓋34。在該實施例中，所述第一金屬涂層和第二金屬涂層相對緊密地互相鄰近。為了防止電子蠕變和電擊穿，包括絕緣體40以部分地封裝該第一金屬涂層以使得緊密鄰近于所述第二金屬涂層的區(qū)域被封裝，因此防止了電子從由涂層的邊緣所形成的發(fā)射端逃逸。本實施例確保所述投影透鏡的不同部件可被設定在不同的電位和地電位上，而在高電壓的部件和地電位的部件之間不需要大的間隔。應該明白，上面的描述是用于說明優(yōu)選實施例的操作而并不意味著限制了本發(fā)明的范圍。除了概念和如在前面所述的所有的附屬細節(jié)之外，本發(fā)明涉及在下面一組權利要求中所限定的所有的特征，以及作為可直接地和毫無疑義地被本領域技術人員得到的在附圖中的所有細節(jié)。對于包括在權利要求中的附圖標記， 它們唯一地指定一個示例性的部件，因此不限定前面的術語，并因為這一原因被包括在括號中。
權利要求
1.一種用于在帶電粒子系統(tǒng)中使用的高壓屏蔽裝置，包括 第一金屬部件，包括在所述裝置中以被設定為第一電位； 實質(zhì)上薄的第二金屬部件，例如涂層； 所述第二金屬部件被包括在所述裝置中以被設定在第二電位上，導致了關于第一金屬部件相對帶負電； 所述第二金屬部件被定位在距所述第一金屬部件一定距離處； 所述第一和第二金屬部件之間的所述距離限定了其中存在電場的放電區(qū)域； 所述第二金屬部件包括一個或多個邊緣部件；以及 所述裝置進ー步包括絕緣體，其特征在于 面對放電區(qū)域的所述ー個或多個邊緣部件被該絕緣體至少部分地封裝，并且該第二金屬部件被包括作為導電涂層。
2.如權利要求I所述的屏蔽裝置，所述屏蔽裝置被包括在用于在目標上投影圖像的投影裝置設備中。
3.如權利要求I或2所述的屏蔽裝置，所述屏蔽裝置被包括在帶電粒子光刻系統(tǒng)的投影透鏡中。
4.如權利要求1，2或3所述的屏蔽裝置，所述屏蔽裝置被包括在投影透鏡中以屏蔽高壓投影光學器件和該投影透鏡的外壁。
5.如權利要求1，2，3或4所述的屏蔽裝置，其中，第一金屬部件作為導電涂層而被包括在環(huán)狀的絕緣載體的外部邊緣上，并與投影透鏡的外壁相接觸，第二金屬部件作為環(huán)狀的導電涂層而被包括在環(huán)狀的絕緣載體的中央部件上，并且絕緣體作為放置在第二金屬涂層的邊緣上并全部覆蓋第二金屬涂層的邊緣的環(huán)而被包括。
6.如前述權利要求的任一個所述的屏蔽裝置，其中，第一和第二金屬部件之間的相對電位差在IkV至IOkV的范圍內(nèi)。
7.如前述權利要求的任一個所述的屏蔽裝置，其中，放電區(qū)中的電場強度在10kV/_至30kV/mm的范圍內(nèi)。
8.如前述權利要求的任一個所述的屏蔽裝置，其中，該屏蔽裝置防止電擊穿和/或電子蠕變。
9.如前述權利要求的任一個所述的屏蔽裝置，其中，第一金屬部件被設定在地電位。
10.ー種包括根據(jù)前述權利要求的任一個所述的屏蔽裝置的帶電粒子光刻機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓屏蔽裝置，該裝置包括第一金屬部件和鄰近于所述第一金屬部件定位的第二金屬部件。包括在所述裝置中的所述第二金屬部件的被設定在比第一金屬部件的電位低的電位上。所述第二金屬部件包括一個或多個邊緣以及一個絕緣體。該第二金屬部件至少部分地被面對著第一金屬部件的該絕緣體封裝。
文檔編號H01J37/317GK102687231SQ201080055147
公開日2012年9月19日 申請日期2010年10月5日 優(yōu)先權日2009年10月9日
發(fā)明者B·席佩爾, J·J·科寧, N·H·R·巴斯, S·W·H·K·施藤布里克 申請人:邁普爾平版印刷Ip有限公司