(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバアレイを形成する方法であって、この方法は、
第１の面と、対向する第２の面とを有する基板を与えることを具備し、前記基板には、前記第１の面から前記第２の面に前記基板を貫通して延びた複数のアパーチャが設けられており、
この方法は、
前記アパーチャの最小直径よりも小さな直径を備えたファイバ端部を有する複数のファイバを与えることと、
前記基板の前記第１の面に曲げ構造体を与えることと、
各ファイバに対して、前記ファイバ端部が前記第２の面に近接して位置決めされるように、前記基板の前記第１の面の側から対応するアパーチャにファイバを挿入して、前記ファイバが所定の位置で前記アパーチャの側壁と当接するように、前記ファイバを前記曲げ構造体の上で所定の方向に曲げることと、
接着材料を使用して前記曲げられたファイバを互いに結合させることと、を具備し、
前記曲げられたファイバを互いに結合させることは、
複数の前記曲げられたファイバの周りにモールドを形成することと、
前記モールドを接着剤で充填することと、
前記接着剤を硬化させることとを含む、方法。
【請求項２】
全てのファイバが同じ方向に曲げられる請求項１の方法。
【請求項３】
前記曲げられたファイバは、所定の空間配置で束にされる請求項１又は２の方法。
【請求項４】
前記接着材料は、にかわ、エポキシ又はエポキシ封止剤を含む請求項１ないし３のいずれか１の方法。
【請求項５】
前記アパーチャ内に前記ファイバ端部を取着することをさらに具備する請求項１ないし４のいずれか１の方法。
【請求項６】
前記アパーチャは、円形部分と、溝の形態の追加部分とからなる横断面形状を有し、
前記ファイバは、前記ファイバが前記アパーチャの側壁と当接する所定の位置が前記追加部分内にあるような方向に曲げられる請求項１ないし５のいずれか１の方法。
【請求項７】
荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステムで使用する変調装置を製造する方法であって、この方法は、
請求項１−６のいずれか１項に記載の方法により光ファイバアレイを形成することと、
所定のパターンに従って複数の小ビームをパターニングするための小ビームブランカアレイを与えることと、
前記光ファイバアレイを前記小ビームブランカアレイに結合することと、を具備し、
前記小ビームブランカアレイは、複数の変調器と、複数の感光素子とを有し、
前記感光素子は、光ビームを伝送するパターンデータを受信して、前記光ビームを電気信号に変換するように構成され、
前記感光素子は、前記少なくとも１つの変調器に前記受信したパターンデータを与えるように、少なくとも１つの変調器に電気的に接続され、
光ファイバの構成体内のファイバは、光ビームを伝送する前記パターンデータを与えるように構成されている、方法。
【請求項８】
複数の荷電粒子小ビームを使用してターゲット面にパターンを転写するための荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステムを製造する方法であって、この方法は、
請求項１−６のいずれか１項に記載の方法により光ファイバアレイを形成することと、
複数の荷電粒子小ビームを発生させるためのビーム発生器を与えることと、
所定のパターンに従って前記複数の小ビームをパターニングするための小ビームブランカアレイを与えることと、
前記ターゲット面に前記パターニングされた小ビームを投影するための投影システムを与えることと、
前記光ファイバアレイを前記小ビームブランカアレイに結合することと、を具備し、
前記小ビームブランカアレイは、複数の変調器と、複数の感光素子とを有し、
前記感光素子は、光ビームを伝送するパターンデータを受信して、前記光ビームを電気信号に変換するように構成され、
前記感光素子は、前記少なくとも１つの変調器に前記受信したパターンデータを与えるように、少なくとも１つの変調器に電気的に接続されている、
方法。
【請求項９】
第１の面と、対向する第２の面とを有する基板であって、前記基板には、前記第１の面から前記第２の面に前記基板を貫通して延びた複数のアパーチャが設けられている基板と、
各々が前記基板の対応するアパーチャの最小直径よりも小さな直径を備えたファイバ端部を有する複数のファイバと、を具備し、
各ファイバは、前記基板の前記第１の面の側から対応するアパーチャに挿入されていて、前記ファイバ端部が前記第２の面に近接して位置決めされており、
前記ファイバは、前記第１の面から出て前記アパーチャから延びている所定の長さを有し、
複数の前記ファイバの延びている長さの部分が、結合されたファイバ構成体を規定し、
前記ファイバの延びている長さの部分が、全て同じ方向に曲げられており、
前記ファイバの延びている長さの部分の少なくとも一部は、複数の光ファイバーの回りで硬化する接着剤を使用して互いに結合されており、
硬化する接着剤及び前記ファイバの延びている長さの部分は、湾曲し、結合された構造が形づくられている、光ファイバの構成体。
【請求項１０】
前記基板の前記アパーチャは、感光素子のアレイに対応する位置にアレイ状に配置され、これにより、前記ファイバ端部は、前記ファイバ端部から出射された光が前記感光素子に向けられるように位置決めされる、請求項９の光ファイバの構成体。
【請求項１１】
前記ファイバ端部は、前記アパーチャ内に取着されている請求項９又は１０の光ファイバの構成体。
【請求項１２】
前記アパーチャは、円形部分と、溝の形態の追加部分とからなる横断面形状を有し、
前記ファイバは、前記ファイバが前記アパーチャの側壁と当接する所定の位置が前記追加部分内にあるような方向に曲げられている請求項９ないし１１のいずれか１の光ファイバの構成体。
【請求項１３】
荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステムで使用する変調装置であって、この変調装置は、
所定のパターンに従って複数の小ビームをパターニングするための小ビームブランカアレイと、
請求項９ないし１２のいずれか１の光ファイバの構成体とを具備し、
前記小ビームブランカアレイは、複数の変調器と、複数の感光素子とを有し、
前記感光素子は、光ビームを伝送するパターンデータを受信して、前記光ビームを電気信号に変換するように構成され、
前記感光素子は、前記少なくとも１つの変調器に前記受信したパターンデータを与えるように、少なくとも１つの変調器に電気的に接続され、
前記光ファイバの構成体内の前記ファイバは、光ビームを伝送する前記パターンデータを与えるように構成されている変調装置。
【請求項１４】
複数の荷電粒子小ビームを使用してターゲット面にパターンを転写するための荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステムであって、このシステムは、
複数の荷電粒子小ビームを発生させるためのビーム発生器と、
所定のパターンに従って前記複数の小ビームをパターニングするための小ビームブランカアレイと、
前記ターゲット面に前記パターニングされた小ビームを投影するための投影システムとを具備し、
前記小ビームブランカアレイは、複数の変調器と、複数の感光素子とを有し、
前記感光素子は、光ビームを伝送するパターンデータを受信して、前記光ビームを電気信号に変換するように構成され、
前記感光素子は、前記少なくとも１つの変調器に前記受信したパターンデータを与えるように、少なくとも１つの変調器に電気的に接続され、
前記小ビームブランカアレイは、請求項９ないし１２のいずれか１の光ファイバの構成体に結合される荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの構成体に関する。本発明は、さらに、光ファイバアレイを形成する方法に関する。最後に、本発明は、変調装置、及びこのような構成体を有するリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子マルチ小ビームシステムは、例えば、本出願人の名前の米国特許第６，９５８，８０４号や国際公開第２００９／１２７６５９号から、当技術分野で周知であり、後者は、特に、非常に大容量のスループットの操作に適合される。このようなリソグラフィシステムは、ターゲット面にパターンを転写するために複数の荷電粒子小ビームを使用する。このシステムは、連続的な放射線源を用いて、又は一定の周波数で動作する源を用いて動作することができる。パターンデータは、変調装置に光ビームを伝送するパターンデータによって送信される。変調装置は、受信した光信号を対応する電気信号に変換することが可能な感光素子を有することができる。そして、電気信号が、静電偏向によって小ビームを変調するために使用される。最後に、変調された小ビームがターゲット面に転写される。
【０００３】
変調された光ビームは、光ファイバを使用して転送されることができる。しかしながら、正確なデータ転送を得るために、このような光ファイバは、正確で信頼できるデータ転送を可能にするように感光素子に対して非常に正確にアライメントされる必要がある。上で述べられたようなマルチビーム荷電粒子リソグラフィシステムでは、光ファイバの本数がかなり多く、優に１０，０００のオーダでありうる。従って、ファイバの位置決めが非常に正確に行われる必要がある。このような正確な配置は、簡単ではない。さらに、このような大量の光ファイバによって占有される容積は、装置のサイズを制限することができるように、好ましくは、できるだけ小さい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，９５８，８０４号
【特許文献２】国際公開第２００９／１２７６５９号公報
【発明の概要】
【０００５】
それ故、本発明の目的は、限られた空間を占有し、光ファイバの構成体又はファイバアレイに非常に正確な位置決めを提供することである。
【０００６】
本発明は、一態様では、光ファイバアレイを形成する方法を提供し、この方法は、第１の面と、対向する第２の面とを有する基板を与えることを具備し、前記基板には、前記第１の面から前記第２の面に前記基板を貫通して延びた複数のアパーチャが設けられており、この方法は、さらに、前記アパーチャの最小直径よりも小さな直径を備えたファイバ端部を有する複数のファイバを与えることと、各ファイバに対して、前記ファイバ端部が前記第２の面に近接して位置決めされるように、前記基板の前記第１の面の側から対応するアパーチャにファイバを挿入して、前記ファイバが所定の位置で前記アパーチャの側壁と当接するように、前記ファイバを所定の方向に曲げることと、接着材料を使用して前記曲げられたファイバを互いに結合させることとを具備する。
【０００７】
基板のこれらアパーチャは、フォトダイオードのような感光素子のアレイに対応する位置にアレイ状に配置されることができる。基板は、フォトダイオードのような感光素子のアレイに対応する位置にファイバ端部を位置決めするために使用されることができ、基板の第２の面は、感光素子に面しており、第１の面は、感光素子から離れて面している。ファイバ端部は、ファイバ端部から出射された光が感光素子に向けられるように位置決めされることができる。
【０００８】
ファイバは、アパーチャに挿入されるファイバの部分から取り去られた外側ジャケット又はコーティングを有することができるか、ファイバは、取り去ることなくアパーチャに挿入されることができる。ファイバ端部は、アパーチャの最小直径よりも小さな直径を有し、外側ジャケット又はコーティングを取り去ることによりアパーチャの必要な直径を減少させる。
【０００９】
ファイバは、ファイバ端部が第２の面と面一であるように、基板の第１の面の側からアパーチャに十分に離れて挿入されるか、アパーチャの内側にあるが第２の表面に近いか、アパーチャのわずかに外側に延びている。代わって、ファイバは、アパーチャを完全に貫通して挿入されることができ、ファイバの突出している部分は、第２の面に近接して位置決めされるファイバ端部となるように切り落とされることができる。
【００１０】
各ファイバは、第１の面の側でアパーチャから外に延びているファイバの長さ部分を残して、基板の第１の面の側から対応するアパーチャに挿入されて、前記延びているファイバの長さ部分が所定の方向に曲げられる。全てのファイバが同じ方向に曲げられることができる。各ファイバの曲げ量は、対応するアパーチャに位置決めされたファイバの少なくとも一部が所定の位置でアパーチャの側壁と当接するよう押し込まれるのに十分な量である。各ファイバの曲げ量は、対応するアパーチャに位置決めされたファイバの少なくとも一部が所定の位置で前記アパーチャの側壁と当接して押し込まれるように、所定の量及び対応するアパーチャに十分に近い所定の位置で行われることができる。これらファイバの各々は、基板の第１の面の側でアパーチャから外に延びているファイバの長さ部分を有し、前記延びているファイバの長さ部分の少なくとも一部は、所定の方向に曲げられることができる。基板のアパーチャは、複数の列を有する２次元アレイで配置されることができ、ファイバの各々は、基板の第１の面の側でアパーチャから外に延びているファイバの長さ部分を有し、これらファイバの曲げ量は、第１の曲率半径でアパーチャの第１の列に挿入されたファイバを曲げ、比較的大きな第２の曲率半径でアパーチャの次の隣接する列に挿入されたファイバを曲げることによって行われることができる。
【００１１】
前記曲げられたファイバは、所定の空間配置で束にされることができ、これら曲げられたファイバは、矩形配置で束にされることができる。これらファイバの各々は、基板の第１の面の側でアパーチャから外に延びている長さ部分を有することができる。前記延びているファイバの長さ部分の少なくとも一部は、第１の面にほぼ平行であるように配置されることができる。前記延びているファイバの長さ部分の少なくとも一部は、所定の空間配置で同じ方向で互いにほぼ平行であるように配置されることができる。所定の空間配置は、アレイ形態で前記延びているファイバの長さ部分の等距離間隔を有することができ、間隔要素は、互いに対して前記延びているファイバの長さ部分を位置決めするように、前記延びているファイバの長さ部分間に位置されることができる。
【００１２】
前記延びているファイバの長さ部分の少なくとも一部は、接着材料を使用して互いに結合されることができる。互いに結合される前記延びているファイバの長さ部分は、曲げられた部分、又は曲げられていない部分、あるいは曲げられた部分と曲げられていない部分との両方を含むことができる。前記接着材料は、にかわ、エポキシ又はエポキシ封止剤を含むことができる。結合されることは、ファイバに塗布された接着剤を硬化させることを含むことができる。硬化させることは、接着剤をＵＶ光に晒すことと、接着剤に熱を加えることとの少なくとも一方を含むことができる。
【００１３】
ファイバ端部は、アパーチャ内に取着されることができる。アパーチャにファイバ端部を取着することは、対応するアパーチャに全てのファイバを挿入した後に実行されることができる。ファイバ端部は、接着剤を使用してアパーチャに取着されることができる。アパーチャにファイバを挿入するのに先立って、接着剤がファイバ端部に塗布されることができ、ファイバ端部を取着することは、ファイバ端部に塗布された接着剤を硬化させることを含むことができる。硬化させることは、接着剤をＵＶ光に晒すことと、接着剤に熱を加えることとの少なくとも一方を含むことができる。代わって、ファイバ端部は、クランプによって取着されてもよい。
【００１４】
この方法は、さらに、基板の第２の面を研磨することを具備することができる。研磨することは、ファイバ端部及び第２の面を同時に研磨することを含むことができる。
【００１５】
前記アパーチャは、円形部分と、溝の形態の追加部分とからなる横断面形状を有することができ、前記ファイバは、前記ファイバが前記アパーチャの側壁と当接する所定の位置が前記追加部分内にあるような方向に曲げられることができる。溝は、くさび形状を取ることができ、ファイバは、くさび形状の対向する２つの部分と当接する。各ファイバの曲げ量は、対応するアパーチャに位置決めされたファイバの少なくとも一部が溝に押し込まれるのに十分な量である。基板のアパーチャは、フォトダイオードのような感光素子のアレイに対応する位置にアレイ状に配置されることができ、各アパーチャの溝は、ファイバ端部が感光素子に対して所望の位置に位置決めされるように位置されることができる。
【００１６】
前記ファイバは、曲げ構造体の上部で曲げられることができる。前記曲げ構造体は、基板の第１の面の側で基板の一体部分を形成することができるか、前記曲げ構造体は、一時的に取り外し可能な構造体であることができる。ファイバの曲げは、ファイバの部分の曲げられた部分の曲率が曲げ構造体の曲率に追従するように、曲げ構造体の湾曲部分の上でファイバの一部を曲げることによって果たされることができる。基板のアパーチャは、複数の列を有する２次元アレイで配置されることができ、ファイバの各々は、基板の第１の面の側でアパーチャから外に延びているファイバの長さ部分を有し、ファイバの曲げは、アパーチャの第１の列でのファイバの曲げられた部分の曲率が曲げ構造体の曲率に追従するように、曲げ構造体の湾曲部分の上でアパーチャの第１の列に挿入されたファイバを曲げることによって果たされることができる。アパーチャの次の隣接する列に挿入されたファイバの曲げは、アパーチャの第１の列に挿入されたファイバの湾曲部分の上でアパーチャの次の隣接する列に挿入されたファイバを曲げることによって果たされることができる。アパーチャの各列に挿入されたファイバの曲げは、アパーチャの前の列に挿入されたファイバの湾曲部分の上でファイバを曲げることによって果たされることができる。
【００１７】
前記曲げられたファイバを互いに結合させることは、複数の前記曲げられたファイバの周りにモールドを形成することと、前記モールドを接着材料で充填することと、前記接着材料を硬化させることとを含む。結果として結合された構造体は、曲げられたファイバの剛性及び構造的完全性を向上させる。
【００１８】
他の態様では、本発明は、第１の面と、対向する第２の面とを有する基板を具備し、前記基板には、前記第１の面から前記第２の面に前記基板を貫通して延びた複数のアパーチャが設けられており、各々が前記アパーチャの最小直径よりも小さな直径を備えたファイバ端部を有する複数のファイバを具備する。各ファイバは、前記ファイバ端部が前記第２の面に近接して位置決めされるように、前記基板の前記第１の面の側から対応するアパーチャに挿入され、前記ファイバは、前記第１の面から出て前記アパーチャから延びている長さ部分を有する。各ファイバの前記延びている長さ部分は、前記ファイバが所定の位置で前記対応するアパーチャの側壁と当接するように、所定の方向に曲げられ、前記ファイバの前記延びている長さ部分は、接着剤を使用して互いに結合される。
【００１９】
前記基板のアパーチャは、感光素子のアレイに対応する位置にアレイ状に配置されることができ、これにより、ファイバ端部は、前記ファイバ端部から出射された光が前記感光素子に向けられるように位置決めされる。
【００２０】
前記ファイバの前記延びている長さは、全て同じ方向に曲げられていることができる。前記基板の前記アパーチャは、複数の列を有する２次元アレイで配置されることができ、前記アパーチャの第１の列に挿入されたファイバは、第１の曲率半径で曲げられたこれらの延びている長さ部分の一部を有し、前記アパーチャの次の隣接する列に挿入されたファイバは、比較的大きな第２の曲率半径で曲げられたこれらの延びている長さ部分の一部を有する。代わって、前記基板の前記アパーチャは、複数の列を有する２次元アレイで配置されることができ、アパーチャの各列に挿入されたファイバの全てが、同じ曲率半径で曲げられたこれらの延びている長さ部分の一部を有することができ、各列のファイバの曲率半径も同じであることができる。
【００２１】
前記ファイバの前記延びている長さ部分の少なくとも一部は、所定の空間配置で束にされることができ、また、矩形配置で束にされることができる。前記延びているファイバの長さ部分の少なくとも一部は、前記第１の面にほぼ平行であるように配置されることができる。前記延びているファイバの長さ部分の少なくとも一部は、所定の空間配置で同じ方向に互いにほぼ平行であるように配置されることができる。所定の空間配置は、アレイ形態で前記延びているファイバの長さ部分の等距離間隔を有することができ、間隔要素は、互いに対して前記延びているファイバの長さ部分を位置決めするために、前記延びているファイバの長さ部分間に位置されることができる。
【００２２】
前記ファイバの前記延びている長さ部分の少なくとも一部は、接着剤を使用して互いに結合されることができる。ファイバ端部は、アパーチャ内に取着されることができ、接着剤は、ファイバ端部を取着するために使用されることができる。前記延びている長さ部分と前記ファイバ端部との少なくとも一方を結合させるための接着剤は、にかわ、エポキシ又はエポキシ封止剤を含むことができる。
【００２３】
前記ファイバの前記延びている長さ部分の少なくとも一部は、ここに記載されるようにして曲げられ、ここに記載されるようにして空間配置で束にされ、一体構造体を形成するためにここに記載されるようにして互いに結合されることができる。この一体構造体は、ほぼ剛体であることができ、囲まれた構造体に囲まれることができる。
【００２４】
前記アパーチャは、円形部分と、溝の形態の追加部分とからなる横断面形状を有することができ、前記ファイバは、前記ファイバが前記アパーチャの前記側壁と当接する所定の位置が前記追加部分内にあるような方向に曲げられることができる。
【００２５】
本発明のさまざまな態様が、さらに、図面に示される実施の形態を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態で使用されることができるマスクレスリソグラフィシステムを概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１のリソグラフィシステムにおける小ビームブランカアレイの一実施の形態の動作を概略的に示す図である。
【図３】図３は、モジュール式リソグラフィシステムの簡略化したブロック図である。
【図４】図４は、図１のリソグラフィシステムにおいて使用されることができる小ビームブランカアレイの一部の概略的な断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態で使用されることができる小ビームブランカアレイのレイアウトの概略的な上面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態で使用されることができる小ビームブランカアレイのより詳細なレイアウトの概略的な上面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図５の小ビームブランカアレイの上部にある光ファイバ配置を概略的に示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ’線に沿って示される配置の概略的な横断面図である。
【図８】図８は、光ファイバと対応する感光素子との間のアライメントを概略的に示すより詳細な図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ファイバアレイ基板をブランカアレイに接続するやり方を概略的に示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、ファイバアレイ基板をブランカアレイに接続するやり方を概略的に示す図である。
【図１０】図１０は、ファイバアレイ基板をブランカアレイにアライメントする他のやり方を概略的に示す図である。
【図１１】図１１は、ファイバアレイ基板の一部の概略的な横断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、ファイバアレイ基板のアパーチャの概略的な上面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ファイバアレイ基板のアパーチャの概略的な上面図である。
【図１３】図１３は、光ファイバの配置を形成するために使用されることができる把持装置を概略的に示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の一実施の形態に係る光ファイバの配置を形成する方法における一段階を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の一実施の形態に係る光ファイバの配置を形成する方法における一段階を示す図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、本発明の一実施の形態に係る光ファイバの配置を形成する方法における一段階を示す図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、本発明の一実施の形態に係る光ファイバの配置を形成する方法における一段階を示す図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｅは、本発明の一実施の形態に係る光ファイバの配置を形成する方法における一段階を示す図である。
【図１５】図１５は、図１４ないし図１４Ｅに示される方法を使用して準備されたファイバの空間的配置を示す横断面図である。
【図１６】図１６は、光ファイバ配置の他の実施の形態を概略的に示す図である。
【図１７】
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下は、単なる例によって、図面を参照して与えられる、本発明のさまざまな実施の形態の説明である。図面は、スケール合わせされておらず、単に例示目的であることを意図している。
【００２８】
図１は、荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステム１の一実施の形態の簡略化された概略図である。リソグラフィシステム１は、好適には、複数の小ビームを発生させる小ビーム発生器と、変調された小ビームを形成するためにこれら小ビームをパターニングする小ビーム変調器と、変調された小ビームをターゲット面に投影するための小ビームプロジェクタとを有する。
【００２９】
小ビーム発生器は、代表的には、ソースと、少なくとも１つのビームスプリッタとを有する。図１におけるソースは、ほぼ均質な、拡大する電子ビーム４を生成するように配置された電子源３である。電子ビーム４のビームエネルギは、好ましくは、約１ないし１０ｋｅＶの範囲で比較的低く維持される。これを達成するために、加速電圧は、好ましくは、低く、また、電子源３は、接地電位でターゲットに対して約−１０ないし−１ｋＶの電圧に保たれることができるが、他の設定が使用されてもよい。
【００３０】
図１では、電子源３からの電子ビーム４は、電子ビーム４をコリメートするためのコリメータレンズ５を通過する。コリメータレンズ５は、任意のタイプのコリメート光学系であることができる。コリメーションの前に、電子ビーム４は、２つのオクトポール（図示されない）を通過することができる。続いて、電子ビーム４は、図１の実施の形態ではアパーチャアレイ６であるビームスプリッタに入射する。アパーチャアレイ６は、好ましくは、貫通孔を備えたプレートを有する。アパーチャアレイ６は、ビーム４の一部を遮断するように配置されている。さらに、アレイ６は、複数の平行な電子小ビーム７を生成するように、複数の小ビーム７を通過させる。
【００３１】
図１のリソグラフィシステム１は、非常に多くの、好ましくは約１０，０００ないし１，０００，０００の小ビームを発生させる。もちろん、これ以上又はこれ以下の小ビームが発生されることが可能である。他の既知の方法もまた、コリメートされた小ビームを発生させるために使用されうることに留意する。第２のアパーチャアレイは、電子ビーム４のサブビームを生成して、これらサブビームから電子小ビーム７を生成するように、システム中に加えられることができる。これは、さらなる下流側でのサブビームの操作を可能にし、これは、特に、システム中の小ビームの数が５，０００以上であるとき、システムの動作に有益であることがわかっている。
【００３２】
変調システム８として図１に示される小ビーム変調器は、代表的には、複数のブランカの構成体を含む小ビームブランカアレイ９と、小ビーム停止アレイ１０とを有する。これらブランカは、電子小ビーム７の少なくとも１つを偏向させることが可能である。本発明の実施の形態では、これらブランカは、特に、第１の電極と、第２の電極と、アパーチャとが設けられた静電偏向器である。そして、これら電極は、アパーチャを横切る電場を発生させるために、アパーチャの両側に位置されている。一般的に、第２の電極は、接地電極、即ち、接地電位に接続される電極である。
【００３３】
ブランカアレイ９の平面内に電子小ビーム７を集束させるために、リソグラフィシステムは、さらに、コンデンサレンズアレイ（図示されない）を有することができる。
【００３４】
図１の実施の形態では、小ビーム停止アレイ１０は、小ビームを通過させるためのアパーチャのアレイを有する。小ビーム停止アレイ１０は、その基本形態では、代表的には円形孔であるが他の形状も使用されることができる貫通孔が設けられた基板を有する。いくつかの実施の形態では、小ビーム停止アレイ１０の基板は、規則的に離間された貫通孔のアレイを備えたシリコンウェーハから形成されており、表面の帯電を防止するために金属の表層で覆われることができる。いくつかのさらなる実施の形態では、金属は、ＣｒＭｏのような自然酸化物皮膜を形成しないタイプである。
【００３５】
小ビームブランカアレイ９と小ビーム停止アレイ１０とは、小ビーム７を遮断するか通過させるように協働する。いくつかの実施の形態では、小ビーム停止アレイ１０のアパーチャは、小ビームブランカアレイ９において静電偏向器のアパーチャとアライメントされている。小ビームブランカアレイ９が小ビームを偏向させると、小ビームは、小ビーム停止アレイ１０に対応するアパーチャを通過しない。代わって、小ビームは、小ビームブロックアレイ１０の基板によって遮断される。小ビームブランカアレイ９が小ビームを偏向しなければ、小ビームは、小ビーム停止アレイ１０の対応するアパーチャを通過する。いくつかの代わりの実施の形態では、小ビームブランカアレイ９と小ビーム停止アレイ１０との間の協働は、ブランカアレイ９の偏向器による小ビームの偏向が小ビーム停止アレイ１０の対応するアパーチャの小ビームの通過をもたらし、一方、非偏向は、小ビーム停止アレイ１０の基板による遮断をもたらす。
【００３６】
変調システム８は、制御ユニット２０によって与えられた入力に基づいて小ビーム７にパターンを追加するように配置されている。制御ユニット２０は、データ記憶ユニット２１と、読み出しユニット２２と、データコンバータ２３とを有することができる。制御ユニット２０は、システムの残りの部分から離れて、例えば、クリーンルームの内部の外側に位置されることができる。制御システムは、さらに、アクチュエータシステム１６に接続されることができる。アクチュエータシステムは、図１に破線で示される電子光学鏡筒とターゲット位置決めシステム１４との相対移動を実行するように配置されている。
【００３７】
パターンデータを保持している変調された光ビーム２４は、光ファイバを使用して小ビームブランカアレイ９に伝送される。特に、光ファイバ端部からの変調された光ビーム２４は、小ビームブランカアレイ９上に位置された対応する感光素子上に投影される。感光素子は、光信号を異なるタイプの信号に、例えば、電気信号に変換するように配置されることができる。変調された光ビーム２４は、対応する感光素子に結合された少なくとも１つのブランカを制御するためにパターンデータの一部を伝送する。いくつかの実施の形態において、光ビームは、少なくとも部分的に、光導波路によって感光素子に向けて転送されることができる。
【００３８】
小ビーム変調器から出てくる変調された小ビームは、小ビームプロジェクタによってターゲット１３のターゲット面にスポットとして投影される。小ビームプロジェクタは、代表的には、変調された小ビームをターゲット面上で走査するための走査偏向器と、変調された小ビームをターゲット面に集束させるための投影レンズ系とを有する。これらの構成要素は、単一のエンドモジュール内に存在することができる。
【００３９】
このようなエンドモジュールは、好ましくは、挿入可能で交換可能なユニットとして構成されている。従って、エンドモジュールは、偏向器アレイ１１と、投影レンズ構成体１２とを有することができる。挿入可能で交換可能なユニットもまた、小ビーム変調器を参照して上で述べられたように、小ビーム停止アレイ１０を含むことができる。エンドモジュールを出た後、小ビーム７は、ターゲット面に位置されたターゲット面に衝突する。リソグラフィアプリケーションのために、ターゲット１３は、通常、荷電粒子感光層、即ちレジスト層が設けられたウェーハを有する。
【００４０】
偏向器アレイ１１は、小ビーム停止アレイ１０を通過した各小ビーム７を偏向するように配置された走査偏向器アレイの形態を取ることができる。偏向器アレイ１１は、比較的小さな駆動電圧の印加を可能にする複数の静電偏向器を有することができる。偏向器アレイ１１は、投影レンズ構成体１２の上流側に描かれているが、偏向器アレイ１１は、投影レンズ構成体１２とターゲット面との間に配置されてもよい。
【００４１】
投影レンズ構成体１２は、偏向器アレイ１１によって偏向の前又は後に小ビーム７を集束させるように配置されている。好ましくは、集束は、直径約１０ないし３０ナノメートルの幾何学的なスポットサイズをもたらす。このような好ましい実施の形態では、投影レンズ構成体１２は、好ましくは、約１００ないし５００倍の縮小、より好ましくはできるだけ大きな、例えば、３００ないし５００倍の縮小を与えるように配置されている。この好ましい実施の形態では、投影レンズ構成体１２は、効果的には、ターゲット面の近くに位置されることができる。
【００４２】
いくつかの実施の形態では、ビームプロテクタ（図示されない）が、ターゲット面と投影レンズ構成体１２との間に位置されることができる。ビームプロテクタは、適切に配置された複数のアパーチャが設けられたフォイル又はプレートであることができる。ビームプロテクタは、放出されたレジスト粒子がリソグラフィシステム１の感光素子に到達する前にこれら粒子を吸収するように配置されている。
【００４３】
このように、投影レンズ構成体１２は、ターゲット面上の単一の画素のスポットサイズが正しいことを確実にすることができ、また、偏向器アレイ１１は、ターゲット面上の画素の位置がマイクロスケールで正確であることを適切な走査動作によって確実にすることができる。特に、偏向器アレイ１１の動作は、画素がターゲット面にパターンを最終的に構成する画素のグリッドに収まるようになっている。ターゲット面上の画素のマクロスケールの位置決めがターゲット位置決めシステム１４によって適切に与えられることが理解される。
【００４４】
一般的に、ターゲット面は、基板の上部にレジスト膜を有する。レジスト膜の部分は、荷電粒子、即ち電子の小ビームの適用によって化学的に変質される。その結果として、膜の照射された部分は、現像液に多少溶解し、ウェーハ上にレジストパターンをもたらす。ウェーハ上のレジストパターンは、半導体製造の技術分野で周知であるようにして、インプリメンテーション、エッチング、蒸着工程によって、下層に転写されることができる。明らかに、照射が均一でない場合には、レジストは、均一であるようにして溶解されることができず、パターンのミスにつながる。それ故、高品質の投影が、再現可能な結果を与えるリソグラフィシステムを得ることと関連している。照射の差は偏向工程に起因すべきである。
【００４５】
図２は、図１のリソグラフィシステムにおける小ビームブランカアレイ９の一実施の形態の動作を示す図である。特に、図２は、小ビームブランカアレイ９と小ビーム停止アレイ１０とを有する小ビーム変調器の一部を概略的に示す横断面図である。小ビームブランカアレイ９には、複数のアパーチャが設けられている。参照のために、ターゲット１３もまた示されている。図は、スケール合わせされて描かれていない。
【００４６】
小ビーム変調器の図示される部分は、３つの小ビーム７ａ、７ｂ、７ｃを変調するように配置されている。これら小ビーム７ａ、７ｂ、７ｃは、単一のソースに、又は単一のサブビームに由来するビームから発生されることができる小ビームの１つのグループの一部を形成することができる。図２の小ビーム変調器は、各グループの共通収束点Ｐに向かって小ビームのグループを収束させるように配置されている。この共通収束点Ｐは、好ましくは、小ビームのグループの光軸Ｏ上に位置されている。
【００４７】
図２に示される小ビーム７ａ、７ｂ、７ｃを考えると、小ビーム７ａ、７ｃは、小ビームと光軸Ｏとの間に延びた入射角を有する。小ビーム７ｂの向きは、光軸にほぼ平行である。小ビーム停止アレイ１０の基板により偏向された小ビームの遮断を確立するために、小ビームの偏向の方向は、各小ビームに対して異なることができる。小ビーム７ａは、左側に向かって、即ち、破線７ａ−で示される図２の「−」の方向に向かって偏向により遮断される。一方、小ビーム７ｂ、７ｃは、それぞれの小ビームの遮断を確立するために、右側に向かって、即ち、「＋」の方向に向かって偏向される。これら遮断方向は、それぞれ、破線７ｂ＋及び７ｃ＋で示される。偏向方向の選択は任意であることができないことに留意する。例えば、小ビーム７ａに対して、破線７ａ＋は、右側に向かう小ビーム７ａの偏向が小ビーム停止アレイ１０の通過をもたらすことを示している。それ故、線７ａ＋に沿った小ビーム７ａの偏向は不適切である。一方、破線７ｂ−で示される、左側に向かう小ビーム７ｂの偏向は、選択できる。
【００４８】
図３は、モジュール式リソグラフィシステム５０の簡略化されたブロック図である。リソグラフィシステムは、好ましくは、メンテナンスを容易にするために、モジュール方式で設計されている。主要なサブシステムは、好ましくは、自蔵式の取り外し可能なモジュールで構成され、これにより、これらは、他のサブシステムへの外乱をできる限り少なくしてリソグラフィマシンから取り外されることができる。これは、特に、マシンへのアクセスが制限されている真空チャンバに囲まれたリソグラフィマシンにとって効果的である。このように、障害のあるサブシステムは、他のシステムを不必要に切断したり妨害したりすることなく、速やかに取り外して交換されることができる。
【００４９】
図３に示される実施の形態では、これらモジュール式のサブシステムは、荷電粒子ビーム源７１とビームコリメートシステム７２とを含む照明光学モジュール８１と、アパーチャアレイ７３とコンデンサレンズアレイ７４とを含むコンデンサレンズモジュール８２と、小ビームブランカアレイ７５を含むビーム切替モジュール８３と、ビーム停止アレイ７６、ビーム偏向器アレイ７７及び投影レンズアレイ７８を含む投影光学モジュール８４とを有する。モジュールは、アライメントフレームの内外に摺動するように設計されることができる。図３に示される実施の形態では、アライメントフレームは、アライメント内側サブフレーム８５と、アライメント外側サブフレーム８６とを有する。投影光学モジュール８４は、少なくとも１つの撓み部によって、アライメント内側サブフレーム８５及びアライメント外側サブフレーム８６の少なくとも１つに接続されることができる。
【００５０】
照明光学モジュール８１、アパーチャアレイ及びコンデンサレンズモジュール８２、ビーム切替モジュール８３及び投影光学モジュール８４である上述の構成要素は、図１のリソグラフィシステム１における同様の構成要素の機能に対応して動作されるように構成されることができる。
【００５１】
図３の実施の形態では、フレーム８８は、振動減衰マウント８７を介してアライメントサブフレーム８５、８６を支持している。この実施の形態では、ウェーハ５５は、ウェーハテーブル８９に置かれ、続いて、さらなる支持構造体９０に装着される。ウェーハテーブル８９及びさらなる支持構造体９０の組合せは、以下では、チャック９０と称されることができる。チャック９０は、ステージのショートストローク９１とロングストローク９２とに置かれる。リソグラフィマシンは、真空チャンバ６０で囲まれ、この真空チャンバは、好ましくは、ミューメタルシールド層又は複数の層６５を含む。マシンは、フレーム部材９６で支持されたベースプレート９５に置かれる。
【００５２】
各モジュールは、その動作のための多くの電気信号、光信号、及び電力を必要としうる。真空チャンバ内のモジュールは、代表的にはチャンバの外側に位置された少なくとも１つの制御システム９９からこれら信号を受信する。真空チャンバ６０は、ケーブルの周りの真空シールを維持しながら、真空ハウジングに制御システムからの信号を伝送するケーブルを導入するために、ポートと称される開口を含む。各モジュールは、好ましくは、そのモジュール専用の少なくとも１つのポートを経由される電気ケーブル、光学ケーブルあるいは電力ケーブルの接続の集合体を有する。これは、他のモジュールのいずれかのケーブルを乱すことなく、切断され、取り外され、交換される特定のモジュールのためのケーブルを可能にする。いくつかの実施の形態では、パッチパネルは、真空チャンバ６０内に設けられることができる。パッチパネルは、少なくとも１つのモジュールを取り外し可能に接続するための少なくとも１つのコネクタを有する。少なくとも１つのポートは、真空チャンバ内に取り外し可能なモジュールの少なくとも１つの接続部を収容するために使用されることができる。
【００５３】
図４は、図１のリソグラフィシステムで使用されることができる小ビームブランカアレイ９の一部の概略的な横断面図である。小ビームブランカアレイ９は、複数の変調器１０１を有する。変調器は、第１の電極１０３ａと、第２の電極１０３ｂと、アパーチャ１０５とを有する。これら電極１０３ａ、１０３ｂは、アパーチャを横切る電場を発生させるためにアパーチャ１０５の両側に位置されている。
【００５４】
受光素子１０７は、光ビーム（図示されない）を伝送するパターンデータを受信するように配置されている。受光素子１０７は、電気接続１０９を介して少なくとも１つの変調器１０１に電気的に接続されている。受光素子１０７は、光ビームを介してパターンデータを受信して、光信号を電気信号に変換して、少なくとも１つの接続された変調器１０１に向かって電気接続１０９を介して受信され変換されたパターンデータを転送する。そして、少なくとも１つの変調器１０１は、受信したパターンデータに応じて、電子小ビーム７のような通過する荷電粒子小ビームを変調する。受光素子１０７には、光ビームによって運ばれるデータの正しい読み出しを乱しうる反射光によって引き起こされるバックグラウンド放射線を低減させるように、反射防止膜１０８が設けられることができる。
【００５５】
図５は、本発明の実施の形態で使用されることができる小ビームブランカアレイ９のレイアウトを概略的に示す上面図である。図５に示される小ビームブランカアレイ９は、ビーム領域１２１と、非ビーム領域１２２とに分割されている。ビーム領域１２１及び非ビーム領域１２２の幅はほぼ同じであることが示されているが、これは必須ではない。これら領域の寸法は、使用されるレイアウトに基づいて異なっていてもよい。
【００５６】
ビーム領域１２１は、小ビームを変調するための少なくとも１つの変調器を有する。非ビーム領域１２２は、少なくとも１つの感光素子を有する。マスクレスリソグラフィシステムにおける鏡筒でのビーム領域１２１及び非ビーム領域１２２の使用は、変調器及び感光領域の密度が増加されることができるという利点を有する。
【００５７】
ビーム領域１２１及び非ビーム領域１２２は、完全な矩形を形成している配置で示されているが、領域は、当業者に実際に理解されるように、ターゲット表面への小ビームの最適な投影を可能にするために斜めの配置を形成することができる。
【００５８】
図６は、本発明の実施の形態で使用されることができる小ビームブランカアレイ９の一部のより詳細なレイアウトを示す上面図である。ブランカアレイ部分は、シールド構造体１４１のために用意された領域で囲まれたビーム領域１２１を有する。小ビームブランカアレイ９は、さらに、効果的には、ビーム領域１２１及びシールド構造体１４１のために用意されていない全ての領域である非ビーム領域を有する。シールド構造体１４１は、非ビーム領域内に、例えば、フォトダイオードのような感光素子の近傍に、外部で発生された電場をほぼシールドするように配置されている。
【００５９】
シールド構造体１４１は、オープンエンドのボックス状構造体を形成している側壁を有するものとして記載されることができる。シールド構造体１４１は、必ずしも物理的に小ビームブランカアレイ９に接続されていないことに留意する。小ビームブランカアレイ９の十分に近い距離内に位置されれば、シールド構造体１４１は、十分に電場をシールドすることができる。
【００６０】
シールド構造１１１に適した材料は、十分に高い電気伝導度を有する材料である。さらに、この材料は、十分な強度及び加工性を有しなければならない。シールド構造の主成分として使用する例示的な適切な材料は、チタン（Ｔｉ）である。使用されることができる他の例示的な材料は、モリブデン（Ｍｏ）及びアルミニウム（Ａｌ）を含む。例示的な実施の形態では、シールド構造は、Ｍｏで覆われたＴｉのプレートを使用して作られる。他の例示的な実施の形態では、シールド構造は、Ａｌスペーサを備えたＭｏシートのスタックを有する。
【００６１】
図６の小ビームブランカアレイ部分は、さらに、小ビームブランカアレイ９内の光信号及び感光要素を運ぶために配置された光ファイバ間の光インターフェースを確立するために用意された光インターフェース領域１４３を有する。フォトダイオードのような感光素子は、かくして、光インターフェース領域１４３内に配置される。光ファイバは、全体の光インターフェース領域１４３又はその一部を覆うことができる。光ファイバは、物理的にリソグラフィシステムの使用中にビーム領域１２１内の電子小ビームを遮断しないように、適切に配置されている。
【００６２】
さらに、小ビームブランカアレイ９の非ビーム領域は、電力インターフェース領域１４５を有する。電力インターフェース領域１４５は、光インターフェース領域１４３内に、感光素子に、及び、好適には他の要素に電力を適切に供給するように、電力構成体を収容するように構成されている。電力構成体１４５は、ブランカアレイ９にほぼ垂直な方向に、ブランカアレイ９から離れるように延びていることができる。このような構成体１４５は、大きな表面積にわたって電力線の広がりを可能にし、これにより、効率を改善し、例えば、増加した放射面領域によって引き起こされる熱抵抗の減少起因する損失を減少させる。
【００６３】
光インターフェース領域１４３の両側にある電力インターフェース領域１４５の位置は、感光素子への比較的短い電力供給線の使用を可能にする。従って、異なる電力線、即ち、近くの感光素子対さらに離れた感光素子の接続間の電圧降下のばらつきが低減されることができる。
【００６４】
非ビーム領域は、さらに、例えば、クロック回路や制御回路であるさらなる回路の収容を可能にするために、追加のインターフェース領域１４７を有することができる。電力インターフェース領域１４５内の電力構成体もまた、追加のインターフェース領域１４７に十分な電力を提供するように構成されることができる。
【００６５】
図６は、いくつかの領域のかなり特定のレイアウトを概略的に示しているが、さまざまなレイアウトを有することが可能であることが理解される。同様に、さまざまなインターフェース領域のサイズ及び形状は、特定のアプリケーションに応じて変わることができる。
【００６６】
図７Ａは、図５の小ビームブランカアレイ９の上に選択的に載置された光ファイバ構成体１６１の例示的な一実施の形態を概略的に示す図である。光ファイバ構成体１６１は、非ビーム領域１２２内の感光素子に向かって光ビームを伝送するパターンデータを導くように配置された複数の光ファイバ１６３を有する。これらファイバ１６３は、これらが小ビームブランカアレイ９のビーム領域１２１内でアパーチャを通過するように配置された荷電粒子小ビームの通過を妨げないように位置決めされている。
【００６７】
図７Ａの例示的な光ファイバ構成体１６１は、非ビーム領域１２２当たり２つの部分を有する。第１の部分１６１ａは、一方の側から非ビーム領域１２２の上の空間に入る複数のファイバ１６３を有し、一方、第２の部分１６１ｂは、対向している側から非ビーム領域の上の空間に入る複数のファイバ１６３を有する。各部分１６１ａ、１６１ｂ内のファイバ１６３の数は、互いに等しいことができる。さまざまな部分の使用は、ファイバ１６３当たりにより多くの空間を与え、ファイバ１６３を損傷する危険性を低減させる。
【００６８】
代わって、全てのファイバ１６３が、一方の側からの非ビーム領域１２２の上の空間に入ることができる。このような場合には、他方の側は、例えば、図６の電力インターフェース領域１４５で電力インターフェース内の電力線に電力を供給するために、電力回路を収容するために使用されることができる。さらに、一方の側のファイバの入口は、メンテナンス動作を単純化することができる。例えば、ファイバの交換の場合には、システムの一方の側のみが解体される必要がある。
【００６９】
図７Ｂは、図７Ａに示されるＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ’線に沿った構成体を概略的に示す横断面図である。構成体１６１内のファイバ１６３は、ファイバアレイを形成している本体１６５で終わっている。本体１６５は、代表的には、基板の形態を取り、以下では、基板１６５と称される。基板１６５内のファイバの端部は、小ビームブランカアレイ９の非ビーム領域内の感光素子（図示されない）に向けられている。より詳細に説明されるように、基板１６５は、小ビームブランカアレイ９の表面に近接して載置されるか、取り付けられるか、固定される。このような位置は、基板１６５内で不完全に向けられたファイバ１６３に因るアライメント誤差を最小にする。
【００７０】
図８は、基板１６５内の光ファイバ１６３と、ブランカアレイ９の非ビーム領域内の対応する感光素子１０７との間のアライメントを概略的に示すより詳細な図である。基板１６５は、好ましくは、約１００マイクロメートル未満の間隔で、より好ましくは、約５０マイクロメートル未満の間隔で、感光素子１０７に近接して載置される。感光素子１０７とファイバ端部との間の短い間隔により、光ビーム１７０を使用した光通信が、低減された光損失で達成されることができる。
【００７１】
基板１６５内のファイバ１６３とブランカアレイ９の感光素子１０７とのアライメントは、固定される。これは、ブランカアレイ９上の、光学マーカのようなマーカの使用を含みうるアライメント手順の後に行われることができる。代わって、基板１６５と、ブランカアレイ９上の感光素子１０７のアレイとの両方が、互いに対する２つの構造体のアライメントが対応するファイバ１６３と感光素子１０７との間に十分なアライメントにつながるように、十分な精度で製造される。リソグラフィシステムの実際の動作の前の試験結果が、特定のファイバ１６３と対応する感光素子１０７との組合せが所定の仕様に従って動作しないことを示している場合には、このような組合せは、リソグラフィ処理中に制御ユニットによって除外されることができる。
【００７２】
図９Ａ並びに図９Ｂは、ブランカアレイ９に基板１６５を接続する２通りのやり方を概略的に示す図である。図９Ａ並びに図９Ｂには、ファイバ１６３及び受光素子１０７の単一の組合せのみが示される。
【００７３】
図９Ａでは、基板１６５は、接着剤１７５を使用してブランカアレイ９に接続されている。接着剤１７５は、適切なにかわであり、例えば、エポキシ接着剤である。接着剤１７５は、ブランカアレイ９に接触し、接着剤と受光素子１０７との間には接触がない。この固定するやり方は、少量の接着剤の使用を与え、実行が容易である。
【００７４】
また、図８に示されるように、ファイバ１６３を出る光ビーム１７０が発散する。結果として、ブランカアレイ９の表面上のビームのスポットサイズは、基板１６５とブランカアレイ９との間の間隔の増加に伴い増加する。さらに、単位領域当たりのビームスポットの光強度は減少する。それ故、基板１６５とブランカアレイ９との間の間隔の増加は、受光素子１０７によって捕捉されることができる光ビーム１７０の一部を減少させることができる。特に、受光素子１０７上に形成された光のスポットが感光素子１０７の感光面内に完全に収まるように設計されている場合には、アライメント誤差は、基板１６５とブランカアレイ９との間の距離が大きすぎるようになった場合には、より顕著な影響を有しうる。
【００７５】
いくつかの場合には、特に、ファイバと感光素子との間の間隔を減少させることが望ましくないとき、固定は、好ましくは、図９Ｂに概略的に示されるように、しばしば下層と称される適切な透明接着層１７７を使用して行われる。透明接着層１７７は、ブランカアレイ９と基板１６５との両方の大部分と接触しており、ブランカアレイ９と基板１６５との間のギャップを効果的に充填するシリカのような充填剤として作用することができる。好ましくは、透明接着層１７７は、基板１６５及びブランカアレイ９の材料にできるだけ近い熱膨張係数を有する材料である。
【００７６】
図９Ａに示される接着剤１７５とは逆に、図９Ｂの実施の形態に使用される接着層１７７も感光素子１０７に接触している。接着層１７７内の材料は、好ましくは、光ファイバ１６３を出る光ビーム１７０の開口角を減少させるように十分に高い屈折率を有する。十分に高い屈折率を有する接着層１７７の使用は、アライメントの許容範囲が改良されるという利点を有する。
【００７７】
例えば、図９Ａでは、光ファイバ１６３を出る光ビーム１７０は、感光素子１０７が完全に覆われるような開口角αを有する。しかしながら、光ファイバ１６３と受光素子１０７との間のアライメントが完全でなければ、光の一部が受光素子１０７上に収まらない。この結果、受光素子１０７で受光された光出力は、不完全なアライメントにより容易に減少する。
【００７８】
図９Ｂでは、十分に高い屈折率を有する材料を含む接着層１７７の存在により、ファイバ１６３を出る光の開口角が角度αよりも小さな開口角α’を有する。小さな開口角は、感光素子上に収まる小ビームのスポットサイズを減少させ、一方、スポットの光出力は同じである。その結果、図９Ｂに概略的に示されるように、光ファイバ１６３と受光素子とが間隔ｄｘにわたってミスアライメントされていても、受光素子１０７は全体のビーム１７０を捕捉したままであり、受光素子によって受光された光出力は、ミスアライメントがこのような間隔ｄｘよりも大きくなれば、単に減少し始める。このように、図９Ｂに示される実施の形態は、小さなアライメント誤差によって引き起こされる性能の低下を受けにくい。
【００７９】
接着層１７７に適した材料は、ファイバ１６３によって放出される光に対して実質的に透明なエポキシ接着剤又はにかわであり、接着剤は、例えば、１．４よりも高い、好ましくは、約１．５よりも高い十分に高い屈折率を有する。
【００８０】
他の固定する構造が同様に使用されることができることが認識される。例えば、基板１６５とブランカアレイ９とは、ノックピン等のコネクタ要素を使用することによって接続されることができる。
【００８１】
さらに、小ビームブランカアレイの少なくとも１つと固定されたファイバ基板とには、少なくとも１つの相互位置決め要素が設けられることができる。このような位置決め要素の例は、突起部及びストッパであるが、これらに限定されるものではない。
【００８２】
アライメント誤差の影響を制限するための他の可能なやり方は、図１０に概略的に示されるように、光ビーム１７０のスポットサイズが感光素子１０７の感光面よりも大きくなるようにすることである。このような場合には、受光素子１０７上に投影された光ビーム部分の強度は、その適切な動作のために十分であるべきである。図１０の実施の形態では、光がビーム１７０全体にわたってほぼ均一に分散されていると仮定すると、間隔ｄｘ又はそれ未満にわたる受光素子１０７に対する光ファイバ１６３のミスアライメントは、感光素子１０７によって捕捉される光の量に影響を与えない。ミスアライメントが間隔ｄｘを超えたら、受光素子１０７によって受光される光出力が減少し始める。その結果、図１０に示される実施の形態は、小さなアライメント誤差によって引き起こされる性能の低下を受けにくい。
【００８３】
図１１は、ファイバアレイの一部を概略的に示す横断面図である。ファイバアレイは、複数のファイバ１６３を収容するように配置された複数のアパーチャ１８０を備えた基板１６５を有する。明確にするために、単一のアパーチャ１８０及び対応するファイバ１６３のみが図１１に示される。
【００８４】
基板１６５は、第１の面として称されるファイバ受光側面１８５ａと、第２の面として称される光伝送側面１８５ｂとを有する。アパーチャ１８０は、基板を貫通して第１の面から第２の表面に延びている。ファイバ１６３は、伝送端部１８６ａと、トレイル端部１８６ｂとを有する。ファイバ１６３の長さは、代表的には、図１１に示される長さよりもはるかに長い。
【００８５】
アパーチャ１８０のファイバ１６３の配置は、ファイバ端部がアパーチャ１８０の少なくとも大部分を貫通して延びているように、第１の側面からアパーチャ１８０にファイバ１６３を挿入することによって行われることができる。換言すれば、ファイバ１６３の光伝送端部１８６ａは、基板１６５の第２の側面１８５ｂに近接している。挿入後、少なくとも１つのファイバ１６３は、ファイバが（破線１８１で図１１に示される）アパーチャを貫通して中心線の方向とは異なる方向に延びるように曲げられている。
【００８６】
上で説明され図１１に概略的に示される配置の技術は、ファイバ１６３の弾力性を利用している。この弾性力は、アパーチャ１８０の側（図１１において左側にある側壁）にファイバ１６３を向かわせる。換言すれば、ファイバの曲げは、ファイバ１６３と基板１６５との間に、ファイバをアパーチャ側に向かって移動させる予圧を加える。その結果、所定の方向にファイバ１６３を曲げることによって、ファイバ１６３は、所定の位置で、即ち、ファイバ１６３が曲げられる方向とほぼ反対に、アパーチャ１８０の側壁と当接する。曲げにより生じた力は、ファイバ１６３の剛性及びその曲げ半径によって決まる。アパーチャ１８０の側壁に曲げられたファイバ１６３によって加えられた力の結果としての基板の変位と変形との少なくとも一方を最小にするために、基板１６５は、好ましくは、例えば、真空チャック構成体のようなチャック構成体を使用することによって、ファイバの配置中に取着される。
【００８７】
アパーチャのサイズは、好ましくは、ファイバの載耐性を向上させるために、ファイバ１６３の外径と比較して大きい。代表的には、光ファイバ１６３は、クラッド層で囲まれたコアを有し、クラッド層は、外側コーティング又は「ジャケット」によって囲まれている。いくつかの実施の形態において、ファイバ１６３は、挿入前に取り去られる、即ち、外側コーティングが除去される。いくつかの他の実施の形態では、ファイバ１６３は取り去られていない。アパーチャ１８０に挿入されるファイバ１６３の部分が取り去られた場合、アパーチャのサイズは、好ましくは、ファイバのコア及びクラッド層の直径よりも大きい。ファイバ１６３が取り去られていない場合、アパーチャのサイズ１８０は、好ましくは、外側コーティングを含むファイバ１６３の外径よりも大きい。より好ましくは、アパーチャの直径は、基板１６５内で取り去られていないファイバの使用を可能にするために、取り去られていないファイバ１６３の外径よりも大きい。取り去られていないファイバ１６３の使用は、ファイバ１６３を取り去る必要がないので、ファイバの前処理に費やされる時間を短縮する。
【００８８】
ファイバ１６３の挿入及び曲げの後、ファイバ１６３は、取着されることができ、固定される又は固定とも称される。固定は、適切なにかわのような接着剤を使用して果たされることができる。好ましくは、接着剤は、ファイバ１６３に接触して接着剤を広げることができる毛管力を与えるために、約１００〜５００ｍＰａｓの低粘度である。さらに、接着剤の熱膨張係数は、好ましくは、基板１６５の材料にできるだけ近い。いくつかの実施の形態では、接着剤は、ＵＶ光で硬化可能である。あるいは、接着剤は、異なるやり方で、例えば、熱を加えることによって硬化可能であることができる。一般的に、硬化には時間がかかる。それ故、ファイバ１６５の取着は、好ましくは、全てのファイバ１６３の挿入及び曲げの後に行われる。
【００８９】
代わって、又はさらに、機械クランプのような異なるタイプの固定を使用することも可能である。接着剤の使用の場合には、接着剤は、アパーチャ１８０のファイバ１６３の配置に先立って光伝送ファイバ端部１８６ａに設けられることができる。このような手順は、ファイバ端部１８６ａへの接着剤の正確な配置を可能にし、一方、使用される接着剤の量が制限されうる。そして、接着剤の硬化は、それぞれのファイバ１６３を曲げた後、又は他の全てのファイバの挿入及び曲げの後に起こることができる。
【００９０】
ファイバ１６３の位置の許容誤差を向上させるために、アパーチャ１７０は、好ましくは、ファイバの曲げの結果として、ファイバ１６３を上述の所定の位置に導く形状を有する。図１２Ａ並びに図１２Ｂは、基板１６５のアパーチャ１８０を概略的に示す上面図であり、アパーチャ１８０は、曲げ中、ファイバが所定の位置に向かって移動することを可能にするように、非対称形状を有する。アパーチャ１８０の横断面形状は、２つの部分１９１、１９２を有する。第１の部分１９１は、アパーチャ１８０に挿入されるファイバ部分の直径よりも大きな直径を有する円形部分１９１（白い破線の円で示される）である。第２の部分１９２は、円形部分１９１に直接隣接している追加部分であり、溝の形態を取る。追加部分１９２の図示される形状は、単なる例にすぎない。代替形状も同様に使用されうることが理解される。
【００９１】
図１２Ａ並びに図１２Ｂに示されるアパーチャでは、ファイバ１６３がアパーチャ１８０に挿入されて、右に曲げられたならば、ファイバ１６３は、図１２Ｂに概略的に示されるようにして、アパーチャ１８０の追加の「溝形状」部分１９２にそれ自身を位置決めさせる。追加部分１９２の形状により、ファイバ１６３が取り去られるファイバの位置は、予期されることができる。従って、追加部分１７４の形状及びサイズは、ファイバ１６３が、アパーチャの側壁と当接する所定の位置にそれ自信を位置決めすることを可能にする。追加部分１９２の形状及びサイズは、使用されるファイバ１６３のタイプや大きさに合わせて調整されることができる。
【００９２】
図１３は、上に説明されたようなファイバアレイのような光ファイバの構成体を形成するために使用されることができるグリップ装置２００を概略的に示す図である。グリップ装置２００は、第１のグリッパ２１０と、第２のグリッパ２２０と、第３のグリッパ２３０とを有する。第１のグリッパ２１０は、光伝送端部１８６ａよりもトレイル端部１８６ｂに近い位置でファイバ１６３を保持するように配置されている。第１のグリッパ２１０は、その目的のためにＶ字溝２１１のような溝を有することができる。第２のグリッパ２２０は、トレイル端部１８６ｂよりも光伝送端部１８６ａに近い位置でファイバ１６３を保持するように配置されている。第２のグリッパ２２０もまた、その目的のためにＶ字溝２２１のような溝を有することができる。第３のグリッパ２３０は、接着するためにファイバを固定するように配置されている。第３のグリッパは、その目的のために切り欠きを有することができる。グリップ装置２００は、ファイバに予圧を与えるように配置されることができ、これにより、ファイバは、対応するアパーチャへの挿入に先立って、わずかに予め曲げられる。予圧を与えることは、ファイバの取り扱いを楽にする。
【００９３】
図１４Ａないし図１４Ｆは、本発明の一実施の形態に係る光ファイバの構成体を形成する方法におけるさまざまな段階を示す図である。これら図から明らかなように、さまざまなタイプのグリップ装置が使用されることができる。
【００９４】
図１４Ａは、グリップ装置２００が回転部材２４０と曲げ構造体２５０とを有する比較的大きな装置の一部である状況を示す図である。グリップ装置は、グリップ装置２００がファイバ１６３を曲げることを可能にする方向に回転することができるように、回転部材２４０に装着されている。
【００９５】
図示される実施の形態では、グリップ装置は、対応するアパーチャにファイバ１６３を挿入して、曲げ構造体２５０を使用してファイバ１６３を曲げるように構成されている。そして、曲げは、ファイバアレイ基板の第１の面から延びたファイバ１６３の部分が曲げ構造体２５０の上で曲げられることができるか、他のファイバ１６３が既にこの構造体２５０の上部で曲げられている場合には、既に曲げられたファイバ１６３の上で曲げられることができる。曲げ構造体２５０は、所定の曲率での曲げを可能にする。曲げ構造２５０の上での実際の曲げの側面図が、図１４Ｂに示される。
【００９６】
好ましくは、特に、他のファイバ１６３が先に曲げられている場合には、結合の完了に先立って、接着剤２６０が、先に曲げられたファイバ１６３に曲げられたファイバを接着するために塗布される。好ましくは、ファイバは、例えば、図１５に概略的に示されるような矩形配置である所定の空間配置で互いの上部で束にされる。矩形配置では、ファイバは、所定の長さ部分を有する。この長さ部分の知識は、ファイバを介して送信された信号を制御する精度を向上させることができる。
【００９７】
他のファイバ１６３の上部にファイバ１６３を位置決めした後、グリップ装置２００が、予め塗布された接着剤２６０の硬化を可能にするように、上方のファイバ１６３を固定するために使用されることができる。この目的のために、第３のグリッパ２３０が、例えば、適切な切り欠きを用いることによって、使用されることができる。この状況が図１４Ｄに示される。
【００９８】
図１４Ｅは、最後のファイバが上部に置かれている状況を示す図である。ファイバのパケットが斜線領域として図示される。
【００９９】
図１６は、光ファイバ構成体の一実施の形態を概略的に示す図であり、ファイバ１６３は、装置を配置して曲げた後、例えば、適切なにかわである接着材料３６０を使用することによって取着される。この実施の形態に示されるように、ファイバ１６３は、アパーチャを貫通して延びることができる。好ましくは、基板１６５のアパーチャを貫通して延びているファイバ１６３の高さの差は、０．２マイクロメートル未満である。これは、ファイバ１６３の配置及び固定の後、基板を研磨することによって達成されることができる。
【０１００】
ファイバ１６３は、基板１６５に、永久的に、又は一時的に接続された支持ユニット３５０を介してアパーチャに向かって導かれることができる。支持ユニット３５０は、ファイバ１６３の曲げを簡単にすることができる。さらに、支持ユニット３５０の存在は、曲げ加工中にキンクのような欠陥が発生するのを回避することができる。支持ユニット３５０が、好ましくは、例えば、接着剤２６０を使用することによって、支持ユニット３５０に常設される場合には、ファイバ１６３及び基板１６５の全体構成は、ファイバ１６３を互いに接続することによってさらに補強されることができる。基板１６５のアパーチャ内で使用される接着剤３６０は、接着剤２６０と同じであることができる。固定基板１６５にファイバ１６３を固定することにより、信頼できる光出力を提供するロバストなファイバアレイを提供する。ファイバ１６３を互いに固定することにより、設計のロバスト性をさらに向上させる。
【０１０１】
図１７は、小ビームブランカアレイ４００の表面に位置された複数の感光素子に近接して配置された結合されたファイバ構成体４１０を示す図であり、例えば、図５に示されるような非ビーム領域があり、レイアウトは、図６を参照してさらに説明される。構造体４２０は、電磁放射線をシールドするためのシールドに関する。結合された構造体を形成するために、モールドが、複数の曲げられたファイバの周りに形成されることができ、モールドは、接着材料で充填されることができる。最後に、接着材料は、例えば、ＵＶ照射、蒸発及び熱を使用することによって、硬化される。結果として結合された構造は、限られた空間を占有するロバストな構造である。
【０１０２】
本発明は、上述の所定の実施の形態を参照して説明した。これらの実施の形態は、本発明の意図並びに範囲から逸脱することなく、当業者に周知のさまざまな変更並びに代替形態とされうることが認識される。従って、特定の実施の形態が説明されてきたが、これらは単なる例であり、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲を限定するものではない。
以下に、本出願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］光ファイバアレイを形成する方法であって、この方法は、第１の面と、対向する第２の面とを有する基板を与えることを具備し、前記基板には、前記第１の面から前記第２の面に前記基板を貫通して延びた複数のアパーチャが設けられており、この方法は、前記アパーチャの最小直径よりも小さな直径を備えたファイバ端部を有する複数のファイバを与えることと、各ファイバに対して、前記ファイバ端部が前記第２の面に近接して位置決めされるように、前記基板の前記第１の面の側から対応するアパーチャにファイバを挿入して、前記ファイバが所定の位置で前記アパーチャの側壁と当接するように、前記ファイバを所定の方向に曲げることと、接着材料を使用して前記曲げられたファイバを互いに結合させることとを具備する方法。
［２］全てのファイバが同じ方向に曲げられる［１］の方法。
［３］前記曲げられたファイバは、所定の空間配置で束にされる［１］又は［２］の方法。
［４］前記接着材料は、にかわ、エポキシ又はエポキシ封止剤を含む［１］ないし［３］のいずれか１の方法。
［５］前記アパーチャ内に前記ファイバ端部を取着することをさらに具備する［１］ないし［４］のいずれか１の方法。
［６］前記ファイバ端部を取着することは、前記基板の対応するアパーチャへの全てのファイバの挿入の後に実行される［５］の方法。
［７］前記ファイバ端部は、接着剤を使用することによって取着され、この方法は、挿入に先立って、前記ファイバ端部に接着剤を塗布することをさらに具備する［５］又は［６］の方法。
［８］前記アパーチャは、円形部分と、溝の形態の追加部分とからなる横断面形状を有し、前記ファイバは、前記ファイバが前記アパーチャの側壁と当接する所定の位置が前記追加部分内にあるような方向に曲げられる［１］ないし［７］のいずれか１の方法。
［９］前記ファイバは、曲がる構造体の上部で曲げられる［１］ないし［８］のいずれか１の方法。
［１０］前記曲げられたファイバを互いに結合させることは、複数の前記曲げられたファイバの周りにモールドを形成することと、前記モールドを接着剤で充填することと、
前記接着剤を硬化させることとを含む［１］ないし［９］のいずれか１の方法。
［１１］第１の面と、対向する第２の面とを有する基板を具備し、前記基板には、前記第１の面から前記第２の面に前記基板を貫通して延びた複数のアパーチャが設けられており、各々が前記アパーチャの最小直径よりも小さな直径を備えたファイバ端部を有する複数のファイバを具備し、各ファイバは、前記ファイバ端部が前記第２の面に近接して位置決めされるように、前記基板の前記第１の面の側から対応するアパーチャに挿入され、前記ファイバは、前記第１の面から出て前記アパーチャから延びている所定の長さを有し、各ファイバの前記延びている長さは、前記ファイバが所定の位置で前記対応するアパーチャの側壁と当接するように、所定の方向に曲げられ、前記ファイバの前記延びている長さは、接着剤を使用して互いに結合される光ファイバの構成体。
［１２］前記アパーチャは、感光素子のアレイに対応する位置にアレイ状に配置され、これにより、前記ファイバ端部は、前記ファイバ端部から出射された光が前記感光素子に向けられるように位置決めされる［１１］の構成体。
［１３］前記ファイバの前記延びている長さは、全て同じ方向に曲げられている［１１］又は［１２］の構成体。
［１４］前記基板の前記アパーチャは、複数の列を有する２次元アレイで配置され、前記アパーチャの第１の列に挿入されたファイバは、第１の曲率半径で曲げられたこれらの延びている長さの一部を有し、前記アパーチャの次の隣接する列に挿入されたファイバは、比較的大きな第２の曲率半径で曲げられたこれらの延びている長さの一部を有する［１１］ないし［１３］のいずれか１の構成体。
［１５］前記基板の前記アパーチャは、複数の列を有する２次元アレイで配置され、前記アパーチャの各列に挿入された全てのファイバが、同じ曲率半径で曲げられたこれらの延びている長さの一部を有し、各列のファイバの曲率半径も同じである［１１］ないし［１３］のいずれか１の構成体。
［１６］前記ファイバの前記延びている長さの少なくとも一部は、所定の空間配置で束にされている［１１］ないし［１５］のいずれか１の構成体。
［１７］前記ファイバの前記延びている長さの少なくとも一部は、互いに平行である［１６］の構成体。
［１８］前記ファイバの前記延びている長さの少なくとも一部は、接着剤を使用して互いに結合されている［１１］ないし［１７］のいずれか１の構成体。
［１９］前記ファイバ端部は、前記アパーチャ内に取着されている［１１］ないし［１８］のいずれか１の構成体。
［２０］前記アパーチャは、円形部分と、溝の形態の追加部分とからなる横断面形状を有し、前記ファイバは、前記ファイバが前記アパーチャの側壁と当接する所定の位置が前記追加部分内にあるような方向に曲げられている［１１］ないし［１９］のいずれか１の方法。
［２１］荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステムで使用する変調装置であって、この変調装置は、所定のパターンに従って複数の小ビームをパターニングするための小ビームブランカアレイと、［１１］ないし［２０］のいずれか１の光ファイバの構成体とを具備し、前記小ビームブランカアレイは、複数の変調器と、複数の感光素子とを有し、前記感光素子は、光ビームを伝送するパターンデータを受信して、前記光ビームを電気信号に変換するように構成され、前記感光素子は、前記少なくとも１つの変調器に前記受信したパターンデータを与えるように、少なくとも１つの変調器に電気的に接続され、前記光ファイバの構成体内の前記ファイバは、光ビームを伝送する前記パターンデータを与えるように構成されている変調装置。
［２２］複数の荷電粒子小ビームを使用してターゲット面にパターンを転写するための荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステムであって、このシステムは、複数の荷電粒子小ビームを発生させるためのビーム発生器と、所定のパターンに従って前記複数の小ビームをパターニングするための小ビームブランカアレイと、前記ターゲット面に前記パターニングされた小ビームを投影するための投影システムとを具備し、前記小ビームブランカアレイは、複数の変調器と、複数の感光素子とを有し、前記感光素子は、光ビームを伝送するパターンデータを受信して、前記光ビームを電気信号に変換するように構成され、前記感光素子は、前記少なくとも１つの変調器に前記受信したパターンデータを与えるように、少なくとも１つの変調器に電気的に接続され、前記小ビームブランカアレイは、［１１］ないし［２０］のいずれか１のファイバの構成体に結合される荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステム。
【図１５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１６】
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【図１７】
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