增強集成度的投射透鏡組件的製作方法

2023-06-04 15:09:36 2

專利名稱：增強集成度的投射透鏡組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於將大量帶電粒子小射束引導至圖像平面的投射透鏡組件。具體地講，本發明涉及易於控制的健壯且緊湊的投射透鏡組件。
背景技術：
美國專利6，946，662公開了用於將大量帶電粒子小射束引導至圖像平面上的透鏡組件。該透鏡組件包括多個電極，這些電極具有形成多個帶電射束孔徑的射束通過區。這些電極沿光路進行堆疊，其中，通過絕緣部件將這些電極進行隔離。在電極的邊沿處，所述電極被夾持在一起以形成透鏡組件。經由減小電子光學系統，由透鏡組件提供的圖像被減小並且投射到晶片上。該透鏡組件用於校正後來當射束縮小時在投射路徑上出現的射束象 差。在美國專利6，946，662中公開的系統的缺點在於為了提供所需的校正該透鏡組件需要是複雜的。美國專利7，091, 504公開了一種電子束曝光設備,包括會聚電子光學系統,包括靜電透鏡的陣列，其中，每個透鏡將對應的各個小射束直接會聚在晶片上並且截面小於300nm。由於這個系統不需要減小電子光學系統，所以能夠避免由於這個減小電子光學系統導致的射束象差的影響。在美國專利7，091，504中公開的系統的缺點在於該電子光學系統需要被布置為更靠近目標。另外，為了在下遊方向上提供穩定的靜電場，例如在美國專利6，946，662中公開的現有技術的電極基片是薄的並且布置為彼此靠近，即在電極的側面使用絕緣部件隔離較小距離。這些薄電極形成投射透鏡組件的最弱部分；當受到操控時這些電極易於破裂或變形，並且當由於電極之間的高電勢差在電極之間出現火花時，電極經常受到嚴重損壞而不能夠繼續使用。置換電極會導致使用它們的平板印刷設備的大量停工時間。本發明的目的在於提供用於將大量帶電粒子小射束例如幾萬束或更多直接投射到目標上的結構健壯和緊湊的模塊化投射透鏡組件。本發明的另一個目的在於提供能夠易於操控和維護並且可以作為一個單元進行安置的模塊化投射透鏡組件。本發明的另一個目的在於提供易於在精度規範內組裝的緊湊模塊化投射透鏡組件和用於組裝這個投射透鏡組件的方法。

發明內容
因此，根據第一方面，本發明提供了一種用於將大量帶電粒子小射束引導至圖像平面的投射透鏡組件，所述投射透鏡組件包括用於會聚大量帶電粒子小射束中的一個或多個帶電粒子小射束的第一電極和第二電極、包括用於允許所述大量帶電粒子小射束通過的通孔的外殼，所述第一和第二電極均包括用於使得所述大量帶電粒子小射束中的一個或多個帶電粒子小射束通過的、與所述通孔對齊的透鏡孔陣列，其中所述外殼包括周圍壁並且具有上遊遠邊和下遊遠邊，以及所述投射透鏡組件還包括至少一個支撐元件，包括用於使得大量帶電粒子小射束通過的通孔，其中，所述至少一個支撐元件附連到外殼，以及其中，第一電極和第二電極由所述至少一個支撐元件進行支撐，其中，第一和第二電極布置在由外殼的下遊遠邊限定的平面內或附近。在投射透鏡組件的操縱過程中，這些電極基本上由外殼的周圍壁進行保護。此外，由於各個電極位於外殼的下遊部分，所以用於帶電粒子小射束的投射透鏡可以被布置為靠近目標。 在一個實施例中，第一電極和第二電極通過粘合劑連接的方式附連到支撐元件。由於沒有使用與第二電極自身相比更向下遊凸起的夾具或螺釘，所以第二電極由此能夠被安置為非常靠近目標，即處於在50微米到100微米的範圍的距離內。此外，在投射透鏡組件的構造過程中，通過在粘合劑連接中使用或多或少粘合劑並且然後將粘合劑進行固化可以容易地調整電極之間的距離。在一個實施例中，支撐元件由非導電材料構造。支撐元件可以由此用作電絕緣體。在一個實施例中，投射透鏡組件包括所述一個或多個支撐元件中位於外殼的下遊遠邊和上遊遠邊之一或二者處的支撐元件。在一個優選實施例中，投射透鏡組件包括位於外殼的下遊遠邊的支撐元件和位於外殼的上遊遠邊的另一個支撐元件。在一個實施例中，第二電極在下遊方向形成投射透鏡組件的遠端。因此，第二電極可以安置為非常靠近目標，例如在50微米內。在一個實施例中，第一和第二電極分別布置在支撐兀件的上遊表面和下遊表面上，第一電極與所述周圍壁隔離，並且支撐元件橋接第一電極與周圍壁之間的距離。由於投射透鏡組件的最下遊電極也是投射透鏡組件的下遊遠端，所以投射透鏡組件的最下遊電極與要進行圖案化的目標之間的距離可以被最小化。此外，除了對電極進行支撐以外，支撐元件用於分散在電極上施加的力並且防止其變形。優選的是，支撐元件包括諸如硼矽玻璃的絕緣材料的主層，它可以被容易地加工到精度規範和公差。由於電極由此健壯安裝在投射透鏡組件內並且在一定程度上防止受到震動和其它衝擊力的作用，所以本發明提供了可以相對容易進行置換並且整塊的健壯模塊。在一個實施例中，支撐元件的上遊表面至少部分由連接到第一電極的第一導電塗層進行覆蓋。導線可以容易地附連到第一塗層上的任何地方以向第一電極提供用於會聚帶電粒子小射束的電勢。或者，導線可以直接連接到第一電極。在一個實施例中，支撐元件的下遊表面基本由連接到第二電極的第二導電塗層進行覆蓋。這兩個塗層具有雙重功能。首先，它們用作用於建立各個電極之間的電勢差的導體，並且第二，這些塗層基本將透鏡組件的下遊端與外部電磁輻射屏蔽，並且由此可以形成法拉第籠(Faraday cage)的一部分。在一個實施例中，投射透鏡組件還包括布置在第一電極的上遊的第三電極。優選的是，第三電極和第二電極保持恆定電勢，而第一電極的電勢可以被校準以將用於各個獨立投射透鏡組件的會聚強度固定到指定水平。因此，形成了用於可調整的會聚帶電粒子小射束的透鏡的陣列，對於其會聚的調整基本不會影響由第三電極和第二電極橫跨的空間外部的電場。在一個實施例中，第二塗層從支撐元件的下遊表面上的通孔，跨越支撐元件的外沿，徑向延伸至支撐元件的上遊表面的外圍區域，並且第一塗層從支撐元件的上遊表面上的通孔朝外徑向延伸。優選的是，第二塗層完全覆蓋支撐元件的下遊面對表面和外邊沿。用於第一電極的導電導線可以附連到第一塗層上的任何地方，第一塗層與它進行導電連接。這有利於為電極安置導線。在一個實施例中，通過粘合劑的徑向延伸帶加強支撐元件的下遊面對表面和/或上遊面對表面。即使在製造以後，也能由此增強支撐元件的支撐能力。
在一個實施例中，周圍壁導電並且連接到第二塗層。周圍壁和第二塗層由此為橫穿投射透鏡組件的帶電粒子小射束提供基本的電磁屏蔽。此外，使用導電粘合劑可以將這種結構的支撐元件粘結到周圍壁的下遊遠邊而不需要向第二塗層或第二電極附連任何其它導線。在一個實施例中，支撐元件還包括通孔的周圍處或附近的介電擊穿保護結構。優選的是，支撐元件的通孔具有臺階式直徑，該臺階式直徑在支撐元件的上遊表面附近較小而在支撐元件的下遊表面附近較大。此外，在第一塗層和/或第二塗層的外圍處或之間也可以具有介電擊穿保護結構。保護結構防止在第一電極與第二電極之間出現火花，允許在第一電極和第二電極之間施加更高電壓以及產生用於會聚帶電粒子小射束的更加均勻的電場。在一個實施例中，優選包括硼娃玻璃的支撐兀件的非導電材料將第一電極和第二電極分開大約200微米或更小的距離。在一個實施例中，支撐元件以及第一電極和/或第二電極基本是平面的。在一個實施例中，所述至少一個支撐元件包括第一支撐元件、第二支撐元件和蓋元件，它們各自具有用於大量帶電粒子小射束的通孔，其中，所述蓋元件布置在周圍壁的上遊遠邊，第二支撐元件將蓋元件與第一電極或第一支撐元件進行互連。在透鏡組件的製造過程中，一旦周圍壁和支撐元件彼此附連以後，蓋元件能夠用於基本上密封外殼的上遊側。第二支撐元件與蓋元件之間的任何空間能夠填充粘合劑。這種設計在一定程度上減輕了對製造公差的要求並且增加整個投射透鏡組件的結構集成度。在一個實施例中，第二支撐元件設置有偏轉器單元，用於在掃描方向上形成大量小射束的偏轉。優點在於，僅僅在投射透鏡組件的構造過程中(而非在向平板印刷系統內插入投射透鏡組件的過程中)需要對齊偏轉器單元與會聚透鏡電極，由此減少了當檢查或置換投射透鏡組件時的平板印刷系統的停工時間。在一個實施例中，蓋兀件包括蓋兀件的上遊面對表面上的導電材料和與外殼的周圍壁進行鄰接的非導電材料。導電上遊表面可與偏轉器單元進行導電連接。蓋元件由此可以在與周圍壁電隔離的同時提供對外部電磁輻射的一定屏蔽。在一個實施例中，投射透鏡陣列還包括射束停止器陣列，用於至少部分阻止由射束阻擋器陣列進行偏轉的帶電粒子小射束到達目標。當射束停止器陣列布置在偏轉器單元的上遊時，用於掃描其移動的帶電粒子小射束的軸心點可以被布置為基本靠近由至少兩個電極形成的透鏡的圖像平面。或者，射束停止器陣列可以布置在透鏡與偏轉器單元之間。用於掃描其移動的小射束的軸心點於是可以被布置在基本與射束停止器陣列相同的平面內。在一個實施例中，偏轉器單元適於將大量小射束繞它們的關聯的軸心點進行偏轉，這些軸心點位於基本與射束停止器陣列相同的平面內。結果，由偏轉器單元執行的帶電粒子小射束的任何掃描偏轉基本不會改變小射束光斑在射束停止器陣列上的位置。射束停止器陣列中的孔徑由此能夠保持較小，尤其小於單個小射束的直徑。顯而易見，例如由位於偏轉器單元的上遊的射束阻擋器執行的小射束的任何非掃描偏轉將射束停止器陣列上的小射束光斑移至遠離它的關聯孔徑的位置，從而防止小射束傳播通過射束停止器陣列。在一個實施例中，至少一個支撐元件包括蓋元件,蓋元件具有用於允許大量帶電粒子小射束通過的通孔，其中，外殼包括由上遊邊沿定義的上遊開口端，其中，蓋元件適於基本覆蓋外殼的上遊開口端，其中，第一和第二電 極被包括在射束光學器件內，以及其中，通過在蓋元件的下遊面對表面上施用的粘合劑體，由蓋元件支撐射束光學器件。在這個實施例中，射束光學器件的下遊部分基本上可以是自由懸掛的。因此，當射束光學器件處於基本垂直的定向時，與通常在帶電粒子射束平板印刷系統中一樣，不再需要在外殼的周圍壁的下遊部分上支撐射束光學器件的重量。在構造過程中通過改變蓋元件與射束光學器件之間的距離可以調整投射透鏡組件的高度而不需要考慮下遊支撐元件與外殼的下遊遠邊之間的距離。在一個實施例中，至少在透鏡組件的製造過程中，蓋元件設置有額外通孔，用於從所述蓋元件的上遊位置向蓋元件的下遊面對表面應用粘合劑。此外，一旦蓋被安置在周圍壁上，這些通孔還可用於到達投射透鏡組件的內部的某些部分。例如，可以經由這些通孔將蓋元件粘結到射束光學器件。除了有利於構造投射透鏡組件以外，當氣體被排出投射透鏡組件的內部時，額外通孔還縮短氣體分子必須傳播的路徑。 在一個實施例中，下遊方向上粘合劑體的高度適於將蓋元件與第二電極分開預定距離，優選在2毫米到2釐米的範圍內。在一個實施例中，第二電極在下遊方向形成射束光學器件的遠端。在一個實施例中，第二電極在下遊方向上形成投射透鏡組件的遠端。由此可以將要暴露給帶電粒子小射束的目標安置為非常靠近第二電極，從而提供所述小射束的銳利會聚。在一個實施例中，投射透鏡組件還包括在基本與通孔的方向垂直的定向上固定附連到所述射束光學器件和周圍壁並且適於將射束光學器件定位在距離周圍壁的基本固定距離處的一個或多個定位元件。儘管當投射透鏡組件處於基本垂直使用位置時這些定位元件通常不適於支撐射束光學器件的整個重量，但是通過這些定位元件能夠充分實現射束光學器件的水平對齊和/或固定，從而提供更加健壯更加準確對齊的投射透鏡組件。在一個實施例中，周圍壁包括導電材料，從而提供改進的投射透鏡組件的內部的電磁屏蔽。在一個實施例中，定位元件的至少一個是導電的並且將第二電極與所述周圍壁進行導電連接。外殼和第二電極就可以由此保持相同電勢而不需要使用額外的電線。優選的是，一個或多個導電定位元件使用導電粘合劑附連到射束光學器件和周圍壁。在另一個實施例中，定位元件將射束光學器件的另一個部分例如另一個電極與周圍壁進行電連接。在一個實施例中，蓋元件包括蓋元件的上遊面對表面上的導電錶面和與外殼的周圍壁鄰接的非導電材料。蓋元件由此在與周圍壁進行電隔離的同時提供對外部電磁輻射的
一些屏蔽。在一個實施例中，蓋元件的下遊面對表面包括導電錶面，所述蓋元件的上遊表面和下遊表面上的導電錶面沿蓋元件中的一個或多個通孔進行連接和延伸。導電錶面還改進了電磁屏蔽並且還降低了蓋元件上靜電的增加。在一個實施例中，粘合劑體是電連接射束光學器件與蓋元件的下遊面對表面上的導電錶面的導電粘合劑體。蓋元件的上遊面對導電錶面和下遊面對導電錶面二者由此可以與射束光學器件的至少一部分進行導電連接而不需要在它們之間附連額外的導線。在一個實施例中，蓋兀件還包括含有電絕緣材料並且布置在蓋兀件 的導電錶面與非導電材料的整個邊界處的一個或多個封裝環。這些封裝環基本上降低了在投射透鏡組件內出現火花的可能。在一個實施例中，射束光學器件還包括布置在第一電極的上遊並且適於提供大量小射束的掃描偏轉的偏轉器單元。優選的是，偏轉器單元包括導電連接到蓋元件的導電錶面以為通過射束光學器件的小射束提供高度的電磁屏蔽的導電外表面。在一個實施例中，射束光學器件還包括布置在偏轉器單元與第二電極之間的射束停止器陣列。通過相對靠近第二電極安置射束停止器陣列，降低了在小射束通過第二電極之前小射束的分散，即小射束輪廓保持銳利地限定。在一個實施例中，投射透鏡組件還包括導電隔離物，所述隔離物與射束停止器陣列和第一電極鄰接並且將它們進行導電連接。在這個實施例中，第一電極和射束停止器陣列的電勢相同。通過測量第一電極的電勢，能夠測量由入射在射束停止器陣列或者通過所述射束停止器陣列的帶電粒子導致的電壓。此外，在這個實施例中，由於射束停止器陣列和第一電極的電勢相同，所以避免了它們之間的帶電粒子的加速。在一個實施例中，偏轉器單元適於使得大量小射束繞它們的關聯的軸心點進行掃描偏轉，這些軸心點基本位於與射束停止器陣列相同的平面內。在這個實施例中，帶電粒子小射束的任何掃描偏轉基本不會改變射束停止器陣列上小射束光斑的位置。射束停止器陣列中的孔徑由此能夠保持較小，尤其小於單個小射束的直徑。顯而易見，例如由位於偏轉器單元的上遊的射束阻擋器執行的小射束的任何非掃描偏轉將阻擋器陣列上的小射束光斑移至遠離它的關聯孔徑的位置，從而防止小射束通過射束停止器陣列。在一個實施例中，投射透鏡組件包括布置在偏轉器單元的上遊的射束停止器陣列，其中，偏轉器單元適於繞基本位於第一電極與第二電極之間的平面內的關聯的軸心點偏轉大量小射束。由此在與掃描偏轉無關地保持會聚的同時，這些小射束可以使得它們的軸心點非常靠近目標平面。在一個實施例中，在蓋元件與接下來的下遊結構之間應用粘合劑體以在它們之間形成基本環形連接。在一個優選實施例中，這個連接是氣密的。在一個實施例中，該組件適於作為單個單元在平板印刷系統內進行安置和/或置換。根據第二方面，本發明提供了用於將大量帶電粒子小射束引導至目標的帶電粒子射束平板印刷系統，所述系統包括如本文所述的投射透鏡組件。具體地講，這個系統包括布置在投射透鏡組件的上遊用於提供大量帶電粒子小射束的射束源和用於提供大量小射束中被選擇的小射束的阻擋偏轉的射束阻擋器。更具體地講，這個系統適於在真空環境下工作。在目標的圖案化過程中，優選例如通過將目標與周圍壁二者都導電連接到大地，使得它們保持在相同電勢。
根據第三方面，本發明提供了一種用於組裝用於將大量帶電粒子小射束引導至圖像平面的投射透鏡組件的方法，所述投射透鏡組件包括外殼，包括周圍壁並且具有上遊遠邊和下遊遠邊，射束光學器件，包括用於會聚大量帶電粒子小射束中的一個或多個帶電粒子小射束的第一電極和第二電極，以及蓋元件，所述外殼和蓋元件包括用於使得大量帶電粒子小射束通過的通孔，並且所述第一和第二電極均包括用於使得所述大量帶電粒子小射束中的一個或多個帶電粒子小射束通過的透鏡孔陣列，其中，蓋元件適於基本覆蓋外殼的上遊邊，其中，所述方法包括如下步驟將射束光學器件與蓋元件的通孔對齊，從而使得大量帶電粒子小射束通過，以及使得射束光學器件與蓋元件隔開一定間隙，將蓋元件固定到外殼，從而使得蓋元件覆蓋外殼的上遊邊，在射束光學器件與蓋元件之間的間隙中填入粘合劑體，從而基本上以支撐方式將射束光學器件與蓋元件進行接合，使得粘合劑體固化。通過這種組裝投射透鏡組件的方法，不需要手頭具有不同高度的大量隔離物就可以容易地調整透鏡組件的總高度。此外，由於還可包括用於提供小射束的掃描偏轉的偏轉器單元的射束光學器件基本上以支撐方式與蓋元件接合，所以組件的構造和維護被簡化；僅僅從射束光學器件到蓋元件的距離需要進行對齊，並且由於投射透鏡組件基本上可以在下遊側上開口，所以易於接近外殼內的部件。最後，由於在下遊側支撐射束光學器件不需要額外的支撐元件，所以可以製造更輕和更緊湊的投射透鏡組件。在一個實施例中，該方法包括在粘合劑還沒有固化時調整射束光學器件與蓋元件之間的距離的附加步驟。由此與當使用預先形成的固體隔離物時相比較，能夠在短得多的時間內非常準確地調整這個距離。當在投射透鏡組件的構造過程中蓋元件與射束光學器件進一步分開時，粘合劑體的高度將增加並且它的寬度將減小，並且可以採用更多粘合劑補償這個減小。類似的是，當射束光學器件與蓋元件更靠近時，粘合劑體的高度將下降並且它的寬度將增加。在這種情況下，可以去除一些粘合劑。相比較，當僅僅使用薄片粘合劑時，這種調整是不可行的，這是因為當蓋元件與射束光學器件彼此離開時這個薄片將被撕開。優選的是，使用當固化時熱膨脹係數同與之接合的表面類似的粘合劑。即使當投射透鏡組件加熱或冷卻時，蓋元件相對於射束光學器件的定向由此保持基本恆定。當粘合劑是非常低收縮粘合劑時，固化過程中與它接合的表面上的應力被最小化。在一個實施例中，調整射束光學器件與蓋元件之間的距離，從而使得第二電極與蓋元件之間的距離等於預定距離。由此，即使當單個射束光學器件的高度在一定程度上發生變化時，仍可以生成基本相同高度的投射透鏡組件。在一個實施例中，在調整所述距離的步驟中包括如下步驟通過射束光學器件引 導大量小射束朝向布置在目標平面內的小射束輪廓傳感器，所述小射束輪廓傳感器適於測量對應的大量小射束輪廓並且改變所述距離直到達到所述大量小射束的最佳測量會聚。只要粘合劑還沒有固化，投射透鏡組件的會聚和其它屬性就能夠被測量並且通過略微改變射束光學器件相對於蓋元件的位置至少部分地進行調整。優選的是，在這個步驟的過程中，小射束的強度小於在目標曝光過程中通常使用的小射束的強度。在一個實施例中，至少在組裝過程中，在通孔周圍布置有額外通孔，並且填充射束光學器件與蓋元件之間的間隙的步驟包括經由所述額外通孔注入粘合劑。由此通過從各個角度在蓋元件上施用粘合劑可以容易地形成粘合劑體，這是因為通過用於使得大量小射束通過的通孔可以到達粘合劑體的內側並且通過額外通孔可以到達粘合劑體的外側。相反，這些通孔還可用於去除過多粘合劑，只要它還沒有固化即可。在已經形成粘合劑體以後，例如可以通過採用粘合劑填充額外通孔將額外通孔進行封閉。或者，當保持敞開時，額外通孔可用於抽取投射透鏡組件內的真空或者通過投射透鏡組件循環清潔氣體或等離子體。在一個實施例中，投射透鏡組件還包括適於將射束光學器件定位在距離周圍壁的預定距離處的定位元件，並且該方法還包括將定位元件附連到射束光學器件和周圍壁的步驟。在粘合劑的構造和固化過程中，這些定位元件幫助將射束光學器件與周圍壁隔開期望距離。此外，一旦構造了投射透鏡組件以後，定位元件防止射束光學器件的下遊端的鐘擺狀 運動。根據第四方面，本發明提供了用於將大量帶電粒子小射束引導至圖像平面的投射透鏡組件，所述投射透鏡組件包括外殼，具有周圍壁並且設置有上遊遠邊和下遊遠邊 』第一電極和第二電極，用於會聚大量帶電粒子小射束的一個或多個；和支撐兀件，包括非導電材料，所述外殼和支撐元件包括用於允許大量帶電粒子小射束通過的通孔，並且所述第一電極和第二電極均包括與用於使得大量帶電粒子小射束中的一個或多個帶電粒子小射束通過的通孔對齊的透鏡孔陣列，其中，支撐元件附連到外殼的下遊遠邊，第二電極在下遊方向上形成投射透鏡組件的遠端，並且第一電極與所述周圍壁隔開，支撐元件橋接第一電極與周圍壁之間的距離。在一個實施例中，第一電極和第二電極由支撐元件進行支撐並且布置在支撐元件上或附近。因此，這兩個電極可以布置在支撐元件的下遊。在一個優選實施例中，第一電極和第二電極分別布置在支撐元件的上遊表面和下遊表面上。因此，通過外殼和支撐元件防止第一電極受到損壞。能夠獨立地在任何可行地方應用在說明書中描述和所示的各個方面和特徵。這些各個方面尤其是在權利要求中描述的方面和特徵可以形成分案專利申請的主題。


將基於在附圖中所示的示例性實施例闡述本發明，其中圖IA示出了現有技術的帶電粒子曝光系統的示意圖；圖IB和圖IC示出了另外帶電粒子曝光系統的示意圖及其細節；圖2A示出了根據本發明的投射透鏡組件的實施例的截面圖；圖2B示出了圖2A的部分260的放大圖；圖2C示出了投射透鏡組件的另外實施例的截面圖；圖2D示出了投射透鏡組件的另一個實施例的截面圖；圖3示出了根據本發明的投射透鏡組件的另外電極布置的示意圖4A和圖4B分別示出了沿圖2B的線A-A的截面圖和投射透鏡組件的俯視圖；圖5A示出了根據本發明的投射透鏡組件的截面示意圖，其中在偏轉器單元與電極之間布置射束停止器；圖5B示出了根據本發明的投射透鏡組件的截面示意圖，其中在偏轉器單元的上遊布置射束停止器；圖6示出了根據本發明的另一個實施例的投射透鏡組件的實施例的示意性截面圖；圖7示出了根據本發明的投射透鏡組件的另一個實施例的示意性截面圖； 圖8A、8B和SC分別示出了根據本發明的投射透鏡組件的另一個實施例的示意性截面圖、俯視圖和仰視圖；圖9示出了根據本發明的投射透鏡組件的另一個實施例的一部分的截面示意圖；圖10示出了根據本發明的投射透鏡組件的一部分的截面示意圖；圖11示出了根據本發明的投射透鏡組件的一部分的截面示意圖；圖12A和圖12B示出了根據本發明的方法的實施例的流程圖。
具體實施例方式在圖IA中示出了從現有技術獲知的光學柱I。帶電粒子射束源2發射帶電粒子射束，該帶電粒子射束橫穿雙重八極3和準直透鏡4，然後撞擊在孔徑陣列5上。孔徑陣列然後將射束分解成大量帶電粒子小射束，這些帶電粒子小射束然後由聚光器陣列6進行會聚。在射束阻斷器(beam blanker)陣列7處，各個小射束可被阻斷(即可被偏轉)，從而使得以後它們在它們的軌跡上遇到射束停止器陣列8而非穿過射束停止器陣列8中的孔。沒有被阻斷的小射束然後穿過偏轉器單元9，偏轉器單元9適於形成X和Y方向上所述小射束的掃描偏轉。偏轉器單兀通常是宏偏轉器(macro deflector),在它的外表面上覆蓋有導電材料。在它們的軌跡的末端，沒有被阻斷的小射束穿過透鏡陣列10，透鏡陣列10適於將所述小射束會聚在目標11的表面上。射束停止器陣列8、偏轉器單元9和透鏡陣列10 —起構成投影透鏡組件12，投影透鏡組件12提供被阻斷的束的阻擋、大量小射束的掃描偏轉和未阻斷的小射束的縮小。圖IB示出了另一個光學柱31。帶電粒子射束源32發射帶電粒子射束，該帶電粒子射束橫穿雙重八極33和準直透鏡34，然後撞擊在孔徑陣列35上。孔徑陣列然後將射束分解成多個帶電粒子子射束，這些帶電粒子子射束然後由聚光器陣列36進行會聚。在射束阻斷器陣列37處，這些子射束被分解成大量小射束。各個小射束可被阻斷(即可被偏轉)從而使得以後它們在它們的軌跡上遇到射束停止器陣列38而非穿過射束停止器陣列38中的孔。沒有被阻斷的小射束然後穿過偏轉器單元39，偏轉器單元39適於提供X和/或Y方向上所述小射束的掃描偏轉。偏轉器單元通常包括微機電系統(MEMS)元件，適於提供所述多組小射束的掃描偏轉。在它們的軌跡的末端，沒有被阻斷的小射束穿過透鏡陣列40，透鏡陣列40適於將所述小射束會聚在目標41的表面上。射束停止器陣列38、偏轉器單元39和透鏡陣列40 —起構成投影透鏡組件42，投影透鏡組件42提供被阻斷的小射束的阻擋、大量小射束的掃描偏轉和未阻斷的小射束的縮小。圖IC示意性示出了如圖IB所示的光學柱的細節，示出了三個小射束bl、b2和b3的軌跡。來自帶電粒子射束源的射束的子射束從孔徑陣列35出射並且由聚光器陣列36進行會聚。然後，在射束阻擋器陣列37處，子射束被分解成小射束bl、b2和b3，射束阻擋器陣列37適於向各個小射束提供阻擋偏轉。在所示的附圖中，小射束bl、b2和b3的都沒有發生阻擋偏轉，從而使得所述小射束穿過射束停止器陣列38中的公共孔。未被阻擋的小射束然後由偏轉器單兀39執行掃描偏轉,偏轉器單兀39包括適於向多個小射束提供掃描偏轉的MEMS元件39a和39b。在它們軌跡的末端，沒有被阻擋的小射束穿過適於將所述小射束聚焦在目標41的表面上的透鏡陣列40。射束停止器陣列38、偏轉器單元39和透鏡陣列40 一起構成投射透鏡組件42，投射透鏡組件42提供阻擋的小射束的阻擋、大量小射束的掃描偏轉和未被阻擋的小射束的縮小。圖2A示出了根據本發明的改進的投射透鏡組件200的實施例的截面圖。所示的實施例包括具有導電周圍壁230 (優選金屬性)的外殼。投射透鏡組件還包括蓋元件210和 位於所述外殼的下遊末端的支撐元件240。用於帶電粒子小射束通過的通孔213從蓋元件210的上遊表面進行延伸，穿過投射透鏡組件的內部，朝向第一電極201，穿過支撐元件240並且最終在第二電極202中流出。大量帶電粒子小射束可以穿過所述通孔，然後撞擊在目標270上。在所示的實施例中，支撐元件平行於第一和第二電極延伸。優選的是，支撐元件在離開第一和第二電極中的透鏡孔陣列的方向徑向延伸。為了避免在目標與投射透鏡組件之間形成電場，二者可以都接地和/或彼此電連接。根據本發明的結構健壯的投射透鏡組件可以完整地安置在已知平板印刷系統中或者可以出於維修目的而被置換或移除。大量帶電粒子小射束首先穿過蓋元件210中的通孔213。蓋元件210的主體由非導電材料形成，儘管它的上遊表面包括導電塗層211和它的下遊表面的一部分包括另一個導電塗層212，這兩個導電塗層用於將透鏡組件的內部與外部電磁幹擾進行屏蔽。優選的是，兩個導電塗層在通孔的側面接合，形成單個連續的表面。由非導電材料(優選陶瓷材料)形成的封裝環251和252封裝這些塗層與蓋元件210之間的角，從而減少在這些角形成火花的機會。一旦帶電粒子小射束橫穿通孔，它們穿過偏轉器單元220，偏轉器單元220適於提供大量小射束的掃描偏轉。偏轉器單元可以使用對應數目的偏轉器將帶電粒子小射束偏轉任何次數。在一個優選實施例中，偏轉器單元包括X和Y偏轉器。偏轉器單元的基底222處的導線224a和224b (優選三軸導線)適於攜帶指示偏轉器單元是否正確工作的控制信號。偏轉器單元基本由支撐元件240進行支撐，然而還優選通過導電粘合連接件221附連到蓋元件210。偏轉器單元由此用作第二支撐元件，用於將蓋元件與支撐元件240進行互連，從而增加組件的結構健壯性。優點在於，採用導電粘合劑以便於投射透鏡組件的構建，即允許加寬公差，從而一方面降低元件製造的成本和精力以及另一方面這些元件的組裝的成本和精力。根據在這個方面的本發明主要見識，通過在蓋元件210的下遊面對導電塗層212與偏轉器單元220之間的間隙中填入或多或少量的導電粘合劑來補償它們之間的距離的輕微變化。在一個優選實施例中，粘合劑是這樣一種類型的粘合劑一旦固化就而在真空中具有很低揮發性和與粘合劑所粘合的表面對應的熱膨脹係數(如果不與之相同的話)。偏轉器單元的基底222安裝在絕緣體223上，絕緣體223將偏轉器單元與第一電極201進行電絕緣。第一和第二電極201和202都包括透鏡孔陣列，每個透鏡孔與可穿過它的帶電粒子小射束對應。支撐元件240包括非導電材料的層243、支撐元件的上遊面對表面上的第一導電塗層241和支撐元件的下遊面對表面上的第二導電塗層242。第一和第二導電塗層彼此電絕緣。第一電極201導電連接到支撐元件的上遊面對表面上的第一導電塗層241。附連到第一塗層的導線209a和209b適於向第一電極提供電信號,優選使得第一和第二電極之間的電勢差產生用於聚焦帶電粒子小射束的場，其中，所述電極之間的電勢差在4kV的範圍內。布置在支撐元件240的下遊面對表面上的第二電極202電連接到所述第二導電塗層242，第二導電塗層242優選覆蓋所述下遊面對表面的全部或大部分。在一個優選實施例中，第二塗層跨過支撐元件的外沿進行延伸並且與外殼的周圍壁230進行電接觸。周圍壁和第一塗層由此適於提供透鏡組件的內部的至少部分電磁屏蔽。 優點在於，支撐元件的優選包括硼矽玻璃的絕緣層243足夠強壯到基本支撐偏轉器單元的重量，然而足夠薄從而使得在第一和第二電極之間產生強大和均勻的電場。圖2B示出了圖2A的部分260的放大視圖。能夠清楚地看出，已經沉積在絕緣層243上的第一和第二塗層241和242通過絕緣層和間隙244a彼此進行電絕緣。間隙244a填入了非導電粘合劑。優選的是，用於投射透鏡組件的粘合劑具有低熱膨脹係數。為了防止在第一和第二塗層的角處產生火花，介電擊穿保護結構253安置在周圍壁230與支撐元件240之間的接觸點。支撐元件240的通孔處的絕緣層243中的小凹口 246用於防止在第一和第二電極之間以及在它們對應的靠近通孔的塗層產生火花。圖2C示出了投射透鏡的另一個實施例，其中，偏轉器單元220的重量基本上完全由支撐元件240進行支撐，即偏轉器單元沒有以支撐方式連接到蓋元件210。優選通過可拆卸連接器附連到偏轉器單元的隔離的電線225以導電方式將偏轉器單元的外表面連接到蓋元件的下遊面對導電塗層，從而確保它們具有基本相同電勢。在這個實施例中，蓋元件可去除地附連到周圍壁230。在另一個實施例中，電線225穿過周圍壁以與蓋元件的上遊面對表面連接。圖2D示出了根據本發明的投射透鏡組件的另一個實施例。第二電極202和第三電極203電連接到外殼並且基本處於地電勢。第一電極201通過支撐元件240與第二電極202進行電絕緣並且通過絕緣體223與第三電極203進行電絕緣。導線209a和209b附連到第一電極201以向第一電極提供電信號，從而使得在第一和第二電極之間以及第一和第三電極之間產生電場，以會聚帶電粒子小射束。通常，在這個實施例中所述第一電極201與第二電極202及第三電極203之間的電勢差在-3，4kV的範圍內。第一電極201的外沿通過非導電粘合劑體進行封裝，用於防止在第一電極201的外沿處形成火花。圖3示出了根據本發明的另一種投射透鏡組件的一部分的示意圖。該投射透鏡組件以與圖2所示的投射透鏡組件類似的方式進行構造，並且除了第一電極301和第二電極302以外還包括布置在第一電極301的上遊的第三電極303。支撐元件340通過膠帶345進行增強，膠帶345沉積在第一導電塗層341上。優選的是，相鄰元件使用合適粘合劑進行彼此接合。第三電極303和第一電極301彼此間隔並且通過絕緣隔離物324進行電絕緣。第三電極穿過導電射束停止器陣列322和導電隔離物323導電連接到偏轉器單元320的外表面。偏轉器單元320的外表面以及由此第三電極303優選相對於大地保持恆定電勢(例如，-4kV)。第二電極302再次通過第二導電塗層342導電連接到周圍壁(未示出)。優選的是，周圍壁和第二電極302保持在與要進行圖案化的目標相同的基本恆定電勢(通常，大地電勢)。通過改變第一電極301的電勢,第一電極與第三電極303之間的電場以及第一電極301與第二電極302之間的電場發生變化。第一電極的電勢通常可以在-4. 3kV的範圍內變化。以這種方式形成靜電透鏡的陣列，能夠產生用於會聚大量帶電粒子小射束的自適應電場。在另一個實施例中，第三電極和第二電極基本保持在大地電勢，第一電極相對於第三電極和第二電極基本保持恆定電勢(例如，_3、4kV)。在這個實施例中，優選通過在第一電極與第三電極之間應用電絕緣粘合劑形成將第一電極與第三電極進行彼此電絕緣的絕緣隔離物324。圖4A示出了沿線A-A的圖2B的投射透鏡組件的截面圖。徑向延伸遠離第一電極201和第二電極202 (未示出)的透鏡孔陣列的支撐元件240包括位於它的上遊表面的第一導電塗層241。另外更加詳細地示出了周圍壁230和介電保護結構253。支撐元件240的 上遊表面設置有徑向延伸的粘合劑帶245，從而進一步增加支撐元件的支撐能力。在優選非導電粘合劑帶設置在支撐元件的下遊面對表面上的情況下，必須小心粘合劑帶的脊背在下遊方向上不能夠投射越過第二電極。第二電極於是可以仍安置為非常靠近目標。圖4B示出了圖2A的投射透鏡組件的俯視圖，其中，大量小射束的通孔213、介電擊穿保護環251和蓋元件210的上遊面對導電塗層211是可見的。優選包括非導電陶瓷材料的環251封裝上遊面對導電塗層211的外沿以防止在該沿形成火花。在圖5A中給出了根據本發明的投射透鏡組件的實施例中的帶電粒子小射束軌跡的示意圖。在這個實施例中，射束停止器陣列522已經布置在偏轉器單元520與第三電極503之間。小射束510a、510b和510c穿過偏轉器單元520，偏轉器單元520適於在X和/或Y方向上提供所述小射束的掃描偏轉。通過偏轉器單元520的導電外表面進行封裝的是偏轉器板527,偏轉器板527通過含有絕緣材料526的隔離物與偏轉器單兀的外表面進行電隔離。在到達偏轉器單元之前，小射束510a已經被給定阻擋偏轉，並且由此被引導至射束停止器陣列522的非小射束通過區。未被阻擋的小射束510b和510c橫穿偏轉器單元，並且繞它們的對應軸心點(pivot point)Pb和Pc進行偏轉，軸心點Pb和Pc基本位於與射束停止器陣列522相同的平面內。由於每個小射束的軸心點基本位於與射束停止器陣列相同的平面內，所以未被阻擋的射束光斑不會在射束停止器陣列上移動，即由偏轉器單元執行的偏轉基本不會影響未被阻擋的小射束在其對應軸心點處的強度分布。未被阻擋的小射束510b和510c然後通過第一電極501和第二電極502中的透鏡孔，在第一電極501和第二電極502之間產生電場505a，該電場505a適於將帶電粒子小射束會聚到目標570上。這些電極通過隔離物523、524和525進行隔離。由於在這個布置中射束停止器陣列和小射束的軸心點可以定位為相對靠近透鏡電極，尤其是靠近透鏡電極的主平面(與射束停止器陣列安置在偏轉器單元的上遊相比較)，所以小射束象差明顯減小。這使得在目標上形成更加銳利地限定的小射束光斑並且能夠以更高解析度對目標進行圖案化。圖5B示出了根據本發明的投射透鏡組件的另一個實施例，其中，射束停止器陣列522布置在偏轉器單元520的上遊。帶電粒子小射束510a在到達射束停止器陣列之前已經被給定阻擋偏轉並且由此撞擊在射束停止器陣列的非小射束通過區上。帶電粒子小射束510b和510c通過射束停止器陣列522並且由偏轉器單元520給出掃描偏轉。然後，在撞擊目標570之前，使用電極501、502和503將這些小射束進行會聚。由於第二電極502形成投射透鏡組件的下遊遠端，所以帶電粒子小射束的軸心點的位置非常靠近目標570並且基本與掃描偏轉無關保持會聚狀態。圖6示出了根據本發明的改進的投射透鏡組件600的實施例。所示的實施例包括具有導電周圍壁230 (優選金屬性)的外殼。投射透鏡組件還包括蓋元件210，基本上覆蓋所述外殼的上遊端處的開口。用於帶電粒子小射束通過的通孔213從蓋元件210的上遊表面進行延伸，穿過投射透鏡組件的內部，朝 向第一電極201，穿過非導電隔離物215，並且最終在第二電極202中流出。大量帶電粒子小射束可以橫穿所述通孔，然後撞擊在目標270上。為了避免在目標與投射透鏡組件之間形成電場，這二者可以都連接到大地和/或彼此導電連接。根據本發明的投射透鏡組件可以整體地安置在已知平板印刷系統中或者可以出於維修目的而被置換或移除。大量的帶電粒子小射束首先穿過蓋元件210中的通孔213。蓋元件210的主體由非導電材料形成，儘管它的上遊表面包括導電錶面211和它的下遊表面的一部分包括另一個導電錶面212，這兩個導電錶面用於將透鏡組件的內部與外部電磁幹擾進行屏蔽。優選的是，兩個導電錶面在通孔的側面接合，形成單個連續表面。由非導電材料(優選陶瓷材料)形成的封裝環251和252封裝這些導電錶面與蓋元件210之間的角，從而減少在這些角形成火花的機會。一旦帶電粒子小射束橫穿蓋元件的通孔，它們穿過射束光學器件217，射束光學器件217將大量小射束引導至目標270。在所示的實施例中，射束光學器件包括安裝在非導電隔離物223上的基底222處的掃描偏轉器單元220，還包括第一電極201、非導電隔離物215和第二電極202。偏轉器單元220適於提供大量小射束的掃描偏轉。偏轉器單元可以使用對應數目的偏轉器將帶電粒子小射束偏轉任何次數。在一個優選實施例中，偏轉器單元包括X和Y偏轉器。偏轉器單元的基底222處的導線224a和224b (優選三軸導線)適於攜帶指示偏轉器單元是否正確工作的控制信號。射束光學器件基本由蓋元件210進行支撐並且通過導電粘合劑連接件221與之附連。根據在這個方面的本發明主要見識，通過調整填充間隙的導電粘合劑體221的高度，能夠在投射透鏡組件的構造過程中補償蓋元件210的下遊面對導電錶面212與偏轉器單元220之間的距離的變化。在一個優選實施例中，粘合劑是這樣一種類型一旦固化就在真空中具有很低揮發性和具有對應於所粘合的表面的熱膨脹係數(如果不相同的話)。偏轉器單元的基底222安裝在絕緣體223上，絕緣體223將偏轉器單元與第一電極201進行電絕緣。第一電極201和第二電極202均包括透鏡孔陣列，所述陣列的每個孔與可穿過它的帶電粒子小射束對應。導線209附連到第一電極201並且適於向其提供電信號，優選使得產生用於會聚帶電粒子小射束的場的第一電極201和第二電極202之間的電勢差在4kV的範圍內。布置在定位元件240的下遊面對表面上的第二電極202通過導線218導電連接到周圍壁230。通常，一旦射束光學器件被組裝以後，射束光學器件的高度(在這種情況下，從第二透鏡陣列202的下遊遠端到偏轉器單元220的上遊遠端的距離)不能夠進行調整。根據本發明的方法，然而，通過改變將第二電極與蓋元件粘合在一起的粘合劑體221的高度，可以十分容易地調整從第二電極的遠邊到蓋元件的上遊表面的總距離。在投射透鏡組件的構造過程中可以使用蓋元件210中的另外的通孔214a和214b，以注入粘合劑以填充射束光學器件與蓋元件之間的間隙。圖7示出了根據本發明的投射透鏡組件700的另一個實施例。在這個實施例中，射束光學器件717沒有包括用於提供大量帶電粒子小射束的掃描偏轉的偏轉器單元。偏轉器單元可以位於平板印刷系統中的投射透鏡組件的上遊。射束光學器件717包括第一電極201和第二電極202，它們由非導電隔離物215進行隔離，非導電隔離物215還形成射束光學器件的一部分。第一電極201導電連接到蓋兀件210的下遊面對表面。包括導電錶面212的下遊面對表面與第一電極之間的連接由導電粘合劑體221形成。導線218將第二電極202與周圍壁230進行電連接，從而二者都是大地電勢。尤其是當這些電極較薄並且安置為彼此靠近以形成強且均勻的電場時，粘合劑體的高度是整個投射透鏡組件的高度的重 要因素。在投射透鏡組件的構造的過程中，通過改變粘合劑體的高度可以便利地將整個投射透鏡組件的高度調整到期望高度。圖8A示出了與圖6所示實施例類似的投射透鏡組件的另一個實施例，還包括定位元件249a和249b。在外殼的下遊開口附近，通過這些定位元件249a和249b，射束光學器件被排列為與通孔的方向大致垂直。除了提供射束光學器件相對於外殼的位置的額外穩定性以外，定位元件還可以有利於投射透鏡組件的構造，即簡化與通孔的方向垂直的射束光學器件的對齊。在這個實施例中，定位元件包括延長的、較薄且基本剛性的結構，並且優選使用導電粘合劑附連到周圍壁230和射束光學器件217。在所示的實施例中，定位元件包括導電材料並且附連到第二電極202和周圍壁230，從而將它們保持在相同電勢。定位元件249a和24%保持射束光學器件的遠端與周圍壁之間的距離基本恆定(否則射束光學器件的遠端將自由懸掛)，增加投射透鏡組件的結構整體性並且限制第二電極202相對於周圍壁的平移和/或振蕩運動。在另一個實施例中，定位元件僅僅用於投射透鏡組件的構造過程中而不出現在完成的廣品中。圖SB示出了沿由線A指示的截面的圖6的投射透鏡組件的俯視圖，即沒有示出蓋元件210的最外圍區域。在從所述蓋元件210的通孔213徑向向外的方向上移動，能夠看見上遊面對導電錶面211包圍額外通孔214a和214b。額外通孔布置在通孔213周圍並且有利於注射針頭等等通過以在蓋元件的下遊面對表面與射束光學器件的上遊面對表面之間沉積粘合劑體。進一步向外移動，上遊面對導電錶面211與蓋元件210的非導電部分之間的邊沿通過由非導電材料形成的封裝環251進行封裝，以減少在該邊沿出現火花的機會。圖SC示出了沿線A指示的截面的圖6的投射透鏡組件的仰視圖。第二電極202通過定位元件249a和249b電連接到周圍壁230。在第二電極202的後面，能夠看見非導電隔離物215的一部分，也能看見部分額外通孔214a和214b。這些額外通孔在蓋元件210的導電錶面212中流出，所述材料增強投射透鏡組件的電磁屏蔽屬性。導電錶面212與蓋元件210的非導電部分之間的邊沿由封裝環252進行封裝，以防止在該邊沿處出現火花。定位元件249a和24%與通孔213的方向大致垂直地延伸，並且適於基本上沿它們橫跨的平面固定射束光學器件的位置。換言之，當第二電極202和定位元件249a和24%處於水平定向時，定位元件基本上限制射束光學器件相對於周圍壁的水平移動。由於定位元件限制沿它們延伸的方向的移動，所以即使當定位元件已經固定附連到射束光學器件和周圍壁時仍能夠執行射束光學器件與蓋元件之間的距離的微小調整。在另一個實施例中，定位元件可以由膜形成，該膜在基本與通孔的方向垂直的定向上固定附連到射束光學器件和周圍壁並且適於將射束光學器件定位在距離周圍壁的基本固定距離處。圖9示出了根據本發明的另一個投射透鏡組件的一部分的示意圖。該投射透鏡組件按照與圖8A所示的投射透鏡組件類似的方式進行構造，並且除了包括第一電極301和第二電極302以外，還設置有孔徑陣列的第三電極303布置在第一電極301的上遊。優選的是，使用合適粘合劑將相鄰元件接合在一起。第三電極303和第一電極301彼此隔離並且通過絕緣隔離物324進行電隔離。第三電極通過導電射束停止器陣列322和導電隔離物323導電連接到偏轉器單元320的外表面。偏轉器單元320的外表面以及由此第三電極優選相對於大地保持恆定電勢(例如，_4kV)。第二電極302經由定位元件349a和349b電連接到周圍壁(未示出)並且通過非導電隔離物315與第一電極301絕緣和分開。定位元件用於沿由第二電極跨越的平面 對齊射束光學器件的下遊端，即，在所示的定向上，定位元件水平對齊射束光學器件的下遊端。非導電隔離物315設置有臺階部分346，從而增加沿隔離物315的表面從第一電極到第二電極的路徑的長度。這種增大的路徑長度有助於降低在第一電極和第二電極之間出現火花的可能性。周圍壁和第二電極302優選保持在與要進行圖案化的目標相同的基本恆定電勢(通常，大地電勢)。通過改變第一電極301的電勢,第一電極301與第三電極303之間的電場以及第一電極301與第二電極302之間的電場發生變化。第一電極的電勢通常可以在-4. 3kV的範圍內變化。以這種方式形成靜電透鏡的陣列，從而能夠產生用於會聚大量帶電粒子小射束的自適應電場。在圖10中給出了根據本發明的投射透鏡組件700的實施例中的帶電粒子小射束的示意圖。在這個實施例中，射束停止器陣列522布置在偏轉器單元520與第三電極503之間。小射束510a、5IOb和510c穿過偏轉器單元520，偏轉器單元520適於在X和Y方向上提供所述小射束的掃描偏轉。被偏轉器單兀520的導電外表面包圍的是偏轉器板527,偏轉器板527通過含有絕緣材料的隔離物526與偏轉器單元的外表面進行電隔離。在到達偏轉器單元之前，小射束510a已經被給出阻擋偏轉，並且由此被引導入射到射束停止器陣列522的非小射束通過區。未被阻擋的小射束510b和510c橫穿偏轉器單元並且繞它們對應軸心點Pb和Pc進行偏轉，軸心點Pb和Pc位於基本與射束停止器陣列522相同的平面內。由於每個小射束的軸心點基本位於與射束停止器陣列相同的平面內，所以未被阻擋的射束光斑不會在射束停止器陣列上移動，即由偏轉器單元執行的偏轉基本不會影響未被阻擋的小射束在其對應軸心點處的強度分布。未被阻擋的小射束510b和510c然後通過第一電極501和第二電極502中的透鏡孔,在第一電極501和第二電極502之間產生電場505a，該電場505a適於將帶電粒子小射束會聚到目標570上。這些電極通過隔離物523、524和515分開。由於在這個布置中射束停止器陣列和小射束的軸心點可以定位為相對靠近各個電極，尤其是靠近各個電極所橫跨的平面(與射束停止器陣列安置在偏轉器單元的上遊相比較)，所以小射束象差明顯降低。這使得在目標上形成更加銳利地限定的小射束光斑並且以更高解析度對目標進行圖案化。
圖11示出了根據本發明的投射透鏡組件的另一個實施例，其中，射束停止器陣列522布置在偏轉器單元520的上遊。在到達射束停止器陣列之前，帶電粒子小射束510a已經被給定阻擋偏轉並且由此撞擊在它的非小射束通過區上。帶電粒子小射束510b和510c通過射束停止器陣列522並且由偏轉器單元520給出掃描偏轉。然後，在撞擊目標570之前，使用電極501、502和503將這些小射束進行會聚。由於第二電極502形成投射透鏡組件的下遊遠端，所以帶電粒子小射束的軸心點的位置非常靠近目標570並且基本與掃描偏轉無關地保持會聚狀態。儘管在所示的實施例中，使用適於提供兩個電場的宏偏轉器(macrodeflector)執行小射束的掃描偏轉，但是在另一個實施例中，偏轉器單元可適於提供用於小射束的掃描偏轉的多個場(例如，如圖IA所示的每個小射束一個或多個電場或者每組小射束一個或多個電場)。
圖12A示出了組裝上述一些實施例的方法的流程圖。在步驟901中，射束光學器件與蓋元件的通孔進行對齊從而使得射束光學器件和蓋元件彼此保持預定距離。接下來，在步驟902，對齊的蓋元件附連到外殼的上遊從而使得它覆蓋外殼的上遊邊沿。在步驟903，射束光學器件與蓋元件之間的間隙被填入粘合劑體，從而基本上以支撐方式將射束光學器件與蓋元件進行接合。最後，在步驟904，粘合劑體被固化。該方法可以更加便利地製造這些投射透鏡組件並且還可以利用該方法更加準確地得到所需的投影透鏡組件尺寸。圖12B示出了該方法的另一個實施例，其中，在粘合劑固化之前，在步驟903b中，在投射透鏡組件的構造過程中調整投射透鏡組件的蓋元件與射束光學器件的下遊遠邊之間的距離。這種方法可以將所述距離調整到預定值。在這個調整步驟中，例如通過在構造過程中在投射透鏡組件的下遊布置用於大量小射束的射束輪廓傳感器，以及在調整距離的同時測量對應的射束輪廓，可以測量射束會聚屬性。在另一個實施例中，該距離被調整到預定值。總而言之，本發明公開了用於將大量帶電粒子小射束引導至位於下遊方向上的圖像平面的投射透鏡組件和用於組裝這種投射透鏡組件的方法。具體地講，本發明公開了結構整體性增強和/或最下遊電極的位置精度增大的模塊化投射透鏡組件。應該明白，以上說明用於示出優選實施例的操作並非用於限制本發明的範圍。基於以上描述，本領域技術人員可以明白由本發明的精神和範圍包圍的許多變型。例如，本發明的原理還可以應用到用於將一個或更多光束引導至圖像屏幕的投射透鏡組件。在這種情況下，電極可替換為光學器件，並且射束阻擋器可替換為光調製器。作為另一個例子，多個小射束可以穿過第一和第二電極的透鏡孔陣列中的相同孔。此外，在不脫離本發明的範圍的情況下，根據本發明的投射透鏡組件可以包括大於或等於兩個的任何數目的電極。
權利要求
1.一種用於將大量帶電粒子小射束引導至圖像平面的投射透鏡組件，所述投射透鏡組件包括用於會聚大量帶電粒子小射束中的一個或多個帶電粒子小射束的第一電極和第二電極、包括用於允許所述大量帶電粒子小射束通過的通孔的外殼， 所述第一和第二電極均包括用於使得所述大量帶電粒子小射束中的一個或多個帶電粒子小射束通過的、與所述通孔對齊的透鏡孔陣列， 其特徵在於 所述外殼包括周圍壁並且具有上遊遠邊和下遊遠邊，以及 所述投射透鏡組件還包括 至少一個支撐元件，包括用於使得大量帶電粒子小射束通過的通孔，其中，所述至少一個支撐元件附連到外殼，以及 其中，第一電極和第二電極由所述至少一個支撐元件進行支撐，其中，第一和第二電極布置在由外殼的下遊遠邊限定的平面內或附近。
2.根據權利要求I的投射透鏡組件，其中，第一電極和第二電極通過粘合劑連接的方式附連到支撐元件。
3.根據權利要求I或2的投射透鏡組件，其中，支撐元件由非導電材料構造。
4.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，包括所述一個或多個支撐元件中位於外殼的下遊遠邊和上遊遠邊之一或二者處的支撐元件。
5.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，其中，第二電極在下遊方向形成投射透鏡組件的遠端。
6.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，其中，第一和第二電極分別布置在支撐元件的上遊表面和下遊表面上，第一電極與所述周圍壁隔離，並且支撐元件橋接第一電極與周圍壁之間的距離。
7.根據權利要求6的投射透鏡組件，其中，支撐元件的上遊表面至少部分由連接到第一電極的第一導電塗層進行覆蓋。
8.根據權利要求6或7的投射透鏡組件，其中，支撐元件的下遊表面基本由連接到第二電極的第二導電塗層進行覆蓋。
9.根據權利要求8的投射透鏡組件，其中，第二塗層從支撐元件的下遊表面上的通孔，跨越支撐元件的外沿，徑向延伸至支撐元件的上遊表面的外圍區域，並且第一塗層從支撐元件的上遊表面上的通孔朝外徑向延伸。
10.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，還包括定位在第一電極的上遊的第三電極。
11.根據權利要求10的投射透鏡組件，其中，第三電極和第二電極均保持在基本恆定電勢，並且其中，第一電極的電勢適於帶電粒子小射束的預定會聚。
12.根據權利要求5到11的任何一個的投射透鏡組件，其中，周圍壁導電並且導電連接到第二塗層。
13.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，其中，通過固化粘合劑材料帶，優選徑向延伸的帶，加強支撐元件的下遊面對表面和/或上遊面對表面。
14.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，其中，支撐元件還包括通孔周圍處或附近的介電擊穿保護結構。
15.根據權利要求14的投射透鏡組件，其中，所述介電擊穿保護結構沿支撐元件的通孔的方向具有臺階式直徑。
16.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，其中，支撐元件將第一電極和第二電極分開小於200微米。
17.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，其中，支撐元件、第一電極和第二電極基本是平的。
18.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，包括布置在電極的上遊並且適於提供大量帶電粒子小射束的掃描偏轉的偏轉器單元。
19.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，其中，至少一個支撐元件包括第一支撐元件、第二支撐元件和蓋元件，它們各自具有用於大量帶電粒子小射束的通孔，其中，所述蓋元件布置在周圍壁的上遊遠邊，其中，第二支撐元件將蓋元件與第一電極或第一支撐元件進行互連。
20.根據權利要求18和19的投射透鏡組件，其中，所述第二支撐元件包括所述偏轉器單元。
21.根據權利要求19或20的投射透鏡組件，其中，蓋元件包括蓋元件的上遊面對表面上的導電材料和與外殼的周圍壁進行鄰接的非導電材料。
22.根據權利要求18到21的任何一個的投射透鏡組件，還包括布置在偏轉器單元與第二電極之間的射束停止器陣列。
23.根據權利要求22的投射透鏡組件，其中，射束停止器陣列與最上遊電極通過導電隔離物進行隔開並且被導電連接。
24.根據權利要求22或23的投射透鏡組件，其中，偏轉器單元適於將大量帶電粒子小射束繞它們的關聯的軸心點進行偏轉，這些軸心點位於基本與射束停止器陣列相同的平面內。
25.根據權利要求18到21的任何一個的投射透鏡組件，包括布置在偏轉器單元的上遊的射束停止器陣列，所述偏轉器單元適於將大量帶電粒子小射束繞它們的關聯的軸心點進行偏轉，這些軸心點基本位於第一和第二電極之間的平面內。
26.一種用於將大量帶電粒子小射束引導至目標上的帶電粒子射束平板印刷系統，所述系統包括根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件。
27.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，其中，至少一個支撐元件包括蓋元件，蓋元件包括用於使得大量帶電粒子小射束通過的通孔， 其中，外殼包括由上遊邊定義的上遊開口端， 其中，蓋元件適於基本覆蓋外殼的上遊開口端， 其中，第一和第二電極被包括在射束光學器件內，以及 其中，通過在蓋元件的下遊面對表面上施用的粘合劑體，由蓋元件支撐射束光學器件。
28.根據權利要求27的投射透鏡組件，其中，至少在構造過程中，蓋元件設置有額外通孔。
29.根據權利要求27或28的投射透鏡組件，其中，粘合劑體的高度適於將蓋元件與第二電極隔開預定距離。
30.根據權利要求27到29的任何一個的投射透鏡組件，其中，第二電極在下遊方向形成射束光學器件的遠端。
31.根據權利要求27到30的任何一個的投射透鏡組件，還包括在基本與通孔的方向垂直的定向上固定附連到所述射束光學器件和周圍壁並且適於將射束光學器件定位在距離周圍壁的基本固定距離處的一個或多個定位元件。
32.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，其中，周圍壁包括導電材料。
33.根據權利要求31或32的投射透鏡組件，其中，定位元件的至少一個是導電的並且將第二電極與所述周圍壁進行導電連接。
34.根據權利要求27到33的任何一個的投射透鏡組件，其中，蓋元件包括蓋元件的上遊面對表面上的導電錶面和與外殼的周圍壁鄰接的非導電材料。
35.根據權利要求34的投射透鏡組件，其中，蓋元件包括位於蓋元件的下遊面對表面上的導電錶面，位於蓋元件的上遊表面和下遊表面上的所述導電錶面沿蓋元件中的一個或多個通孔連接並延伸。
36.根據權利要求35的投射透鏡組件，其中，粘合劑體是將射束光學器件與位於蓋元件的下遊面對表面上的導電錶面導電連接的導電粘合劑體。
37.根據權利要求27到36的任何一個的投射透鏡組件，所述蓋元件還包括一個或多個封裝環，所述一個或多個封裝環包括電絕緣材料並且布置在蓋元件的導電錶面與非導電材料的邊界上。
38.根據權利要求27到37的任何一個的投射透鏡組件，其中，所述射束光學器件還包括布置在第一電極的上遊並且適於提供大量小射束的掃描偏轉的偏轉器單元。
39.根據權利要求38的投射透鏡組件，其中，射束光學器件還包括布置在偏轉器單元與第二電極之間的射束停止器陣列。
40.根據權利要求39的投射透鏡組件，還包括導電隔離物，所述隔離物與射束停止器陣列和第一電極鄰接，並且把射束停止器陣列和第一電極進行導電連接。
41.根據權利要求38或39的投射透鏡組件，其中，偏轉器單元適於使得大量小射束繞它們的關聯軸心點進行掃描偏轉，這些軸心點基本位於與射束停止器陣列相同的平面內。
42.根據權利要求38的投射透鏡組件，包括布置在偏轉器單元的上遊的射束停止器陣列，其中，偏轉器單元適於使大量小射束繞關聯的軸心點偏轉，這些軸心點基本位於第一電極與第二電極之間的平面內。
43.根據權利要求27到42的任何一個的投射透鏡組件，其中，在蓋元件與鄰近的下遊結構之間應用粘合劑體以在它們之間形成基本環形連接。
44.根據權利要求27到43的任何一個的投射透鏡組件，其中，粘合劑體在下遊方向上具有在2毫米與2釐米之間的高度。
45.根據權利要求27到44的任何一個的投射透鏡組件，其中，蓋元件基本完全支撐射束光學器件。
46.根據權利要求27到45的任何一個的投射透鏡組件，其中，蓋元件是至少一個或多個支撐兀件之一。
47.根據上述任何一個權利要求的投射透鏡組件，其中，該組件適於作為單個單元在平板印刷系統內進行安置和/或置換。
48.一種利用多個帶電粒子小射束的平板印刷系統，包括根據權利要求I到47的任何一個的投射透鏡組件。
49.一種用於組裝投射透鏡組件的方法，所述投射透鏡組件用於將大量帶電粒子小射束引導至圖像平面，所述投射透鏡組件包括 外殼，包括周圍壁並且具有上遊遠邊和下遊遠邊， 射束光學器件，包括用於會聚大量帶電粒子小射束中的一個或多個帶電粒子小射束的第一電極和第二電極，以及 蓋元件， 所述外殼和蓋元件包括用於使得大量帶電粒子小射束通過的通孔，並且所述第一和第二電極均包括用於使得所述大量帶電粒子小射束中的一個或多個帶電粒子小射束通過的透鏡孔陣列， 其中，蓋元件適於基本覆蓋外殼的上遊邊， 其中，所述方法包括如下步驟 將射束光學器件與蓋元件的通孔對齊，從而使得大量帶電粒子小射束通過，以及使得射束光學器件與蓋兀件隔開一定間隙， 將蓋元件固定到外殼，從而使得蓋元件覆蓋外殼的上遊邊， 在射束光學器件與蓋元件之間的間隙中填入粘合劑體，從而基本上以支撐方式將射束光學器件與蓋元件進行接合， 使得粘合劑體固化。
50.根據權利要求49的方法，包括如下附加步驟 在粘合劑還沒有固化時調整射束光學器件與蓋元件之間的距離。
51.根據權利要求50的方法，其中，調整射束光學器件與蓋元件之間的距離，從而使得第二電極與蓋元件之間的距離等於預定距離。
52.根據權利要求51的方法，在調整所述距離的步驟中包括如下步驟通過射束光學器件引導大量小射束朝向布置在目標平面內的小射束輪廓傳感器，所述小射束輪廓傳感器適於測量對應的大量小射束輪廓並且改變所述距離直到達到所述大量小射束的最佳測量會聚。
53.根據權利要求49到52的任何一個的方法，其中，至少在組裝過程中，蓋元件包括布置在通孔周圍的額外通孔，其中，在射束光學器件與蓋元件之間的間隙中進行填充的步驟包括通過所述額外通孔注入粘合劑。
54.根據權利要求49到53的任何一個的方法，其中，投射透鏡組件還包括適於將射束光學器件定位在距離周圍壁的預定距離處的定位元件，並且其中，所述方法還包括將定位元件附連到射束光學器件和周圍壁的步驟。
全文摘要
本發明涉及用於將大量帶電粒子小射束引導至位於下遊方向上的圖像平面上的投射透鏡組件模塊和用於組裝這種投射透鏡組件的方法。具體地講，本發明公開了結構集成度增強和/或最下遊電極的安置精度增大的模塊化投射透鏡組件。
文檔編號H01J37/317GK102648509SQ201080053362
公開日2012年8月22日 申請日期2010年10月8日 優先權日2009年10月9日
發明者B·施普爾, J·J·科寧, S·W·H·斯藤布林克 申請人:邁普爾平版印刷Ip有限公司