[发明专利]静电透镜构件

说明书

技术领域

本发明涉及静电透镜或静电透镜阵列。而且，本发明涉及包括这样的静电透镜或静电透镜阵列的带电粒子微影系统。此外，本发明涉及制造在静电透镜中使用的绝缘构件的方法。

背景技术

静电透镜被用在带电粒子波束柱中，用于像扫描式电子显微镜和微影设备的应用中。静电透镜典型地包括在带电粒子波束的方向上堆叠的导电板，所述导电板通常是配备有导电层的硅板。该导电板可通过例如由玻璃或其它合适的绝缘材料制成的电绝缘隔离器分开。这些板和隔离器具有对准的孔径，这些孔径使带电粒子波束能够沿带电粒子传输路径穿过板。这些板可被充电成能够实现带电粒子波束的例如聚焦、阻断和转向的行为。

在这些板之间可施加的电场取决于这些板的材料性质和这些板相对于彼此的定位。而且，在这些板之间的绝缘屏障(例如由玻璃或真空装置制成的电绝缘隔离器)的性质和结构是很重要的。如果绝缘屏障被加载到超过其电介质强度，将发生从绝缘状态到高导电状态的骤变。这样的转变可能以放电或闪络(flashover)的形式发生。

固态绝缘体的表面经常为这样的放电提供路径。如果这样的放电发生在固态电介质中，典型地沿板间绝缘体表面发生，沿放电产生的放电路径的改变可能导致绝缘体电介质强度永久降低。结果，绝缘体被劣化而且静电透镜不能维持高电场，透镜的性能降低。

减少导电板之间的这种放电的常规尝试依赖于与直接距离(即板间最短距离)相比，增加沿电击穿很可能发生的表面的击穿路径的长度。在第JP2000260242和JP2005214908号日本专利的公开中描述了该方法的实例，其中与电极连接的位置处包括有斜面的或矩形的凹槽。

然而，保持电极板接近在一起的要求限制了增加电极间放电路径长度的能力。而且，如果需要在彼此近距离接近的导电板之间施加高电场，例如，引起10-50V/微米的将被覆盖的电场，则仅仅增加表面击穿路径长度可能是不够的。因此，需要进一步设计一种措施以使静电透镜能够在这些条件下操作，而不存在相当大的电击穿风险。

发明内容

本发明的目标是提供一种在电击穿方面的性能与现有技术相比有所改善的静电透镜或静电透镜阵列。

本发明的见解包括由电场造成的从其中一个导电(电极)板牵引电子以及电子从其中一个导电板的发射，使闪络发生，或至少使闪络发动。而且，在负电极处对电子的牵引将高于正电极处，因此在负电极处应该尤其保持较低的电场。

已经认识到，电场增强在导致闪络方面起到一定作用，并且对这种情况的认识引导产生防止闪络的更好的方法。应该避免或减少任何电场增强，尤其是在负电极处。绝缘构件的一部分和其中一个导电板之间的空隙造成该空隙中局部电场的增强或提高。与板间距离相比，该空隙的宽度越小，该空隙中电场的任何增强将会越大。这样的电场增强使得空隙的位置更加容易发生闪络。当这样的空隙在所谓的三重点(triple point)(即存在空气/真空、导体和绝缘体之间的边界处的点)处出现时，放电的可能性增加得相当大。三重点邻近电压更负的或更低的导电元件出现的情况尤其如此。这种在三重点处的空隙实际上可能会因为绝缘体边缘处的破裂或开裂而发生，或由于在制造导电板或绝缘构件期间制造失误或公差导致的表面不规则性而发生。

本发明试图提供一种尤其在三重点处，且尤其在与静电透镜或静电透镜阵列中电压更负或更低的电极相邻近处限制电场增强的措施，以容许透镜或透镜阵列经受住高电场，同时减少放电的发生。这些措施可用于避免采用路径延长措施的必要性。

为了这样的目的，依据本发明的一方面，静电透镜包括具有第一孔径的第一导电板，具有第二孔径的第二导电板，第二孔径与第一孔径基本对准；用于向第一导电板供应第一电压并向第二导电板供应第二电压的电压电源，第一电压低于第二电压；以及绝缘构件，用于将第一导电板与第二导电板分开。绝缘构件包括与第一导电板接触的第一部分和与第二导电板接触的第二部分，第一部分具有垂悬部分，而第二部分具有在绝缘构件的边缘处的齿状部分，其中在垂悬部分与第二导电板之间形成间隙。

通过这种措施，可减少在第一部分和第一导电板之间绝缘构件边缘处的空隙中的任何电场增强。电场增强将分布在小空隙上方和在出现空隙的绝缘材料悬垂部分下面的较大间隙上方。由于通常该空隙非常小而间隙大得多，在该空隙中场增强与场被完全集中在空隙中时相比将被显著减少。在电压为正的或较高的电极处(大的)间隙构件的位置进一步增强了有益效果，因为通过这种方式，在可能最容易导致闪络的电压为负的或较低的电极处的任意空隙的有害效果被减小。