电子束分束模块及电子束分束模块制备方法

    专利2025-03-16  26


    本发明涉及电子束,尤其涉及一种电子束分束模块及电子束分束模块制备方法。


    背景技术:

    1、电子束光刻机通过高能电子束轰击光刻胶,刻写数据图案,在高分辨率、高精度掩模制备中具有不可替代的作用。但是,随着芯片特征尺寸的不断减小,使用单电子束光刻机制备掩模存在产率过低的问题,限制了其在工业中的应用。近些年研发的多电子束光刻机通过大量电子束阵列方式进行曝光,可极大地提高掩模版的加工制作效率。但是,作为产生阵列电子束的关键器件——电子束分束模块,其工作原理是依靠其上设置的光阑孔阵列来产生阵列电子束,即来自电子枪的电子束在通过光阑孔阵列后形成所需的阵列电子束,来自电子枪的大部分电子会被分束模块上未设置光阑孔的区域所截留。因此,电子束分束模块在工作过程中会截留来自电子枪的大部分电子,而这些高能电子撞击在分束模块上会产生严重的热效应,导致其上面的光阑孔在热应力的作用下发生畸变,影响通过光阑孔的电子束在掩模板上形成的束斑形状,导致图形精度下降,严重影响多电子束光刻机的性能。由于分束模块的特殊结构(多光阑孔结构)和工作中所处的真空密闭环境因而难以实现通过外接散热结构(如风冷或液冷等方式)对其进行散热,这严重制约了对分束模块的散热方式的选择,使得现有的针对分束模块的散热方式只能是依靠分束模块表面辐射散热和通过四周零部件以热传导的方式将部分热量散出,这种散热方式的散热效果并不理想。因此,寻找一种新型有效的散热技术,降低分束模块在工作过程中的热效应,以提高其在工作过程中的稳定性、精确性和一致性就显得尤为重要。


    技术实现思路

    1、本发明实施例提供一种电子束分束模块及电子束分束模块制备方法,以缓解现有技术中电子束分束模块在工作过程中容易产生热效应从而导致发生畸变的问题。

    2、根据本发明的第一方面,提供了一种电子束分束模块,包括有分束模块本体,所述分束模块本体的一侧面上设置有反射层,所述反射层上设置有荧光粉层,所述荧光粉层由阴极射线荧光粉沉积形成。

    3、本发明的电子束分束模块通过在其一侧面上设置有荧光粉层和反射层,从而当电子枪发射出的电子束撞击到该电子束分束模块的荧光粉表面时,能够利用阴极射线荧光粉的受到电子轰击而发光的特性,将高速运动的电子所具有的能量转化成光能,再利用反射层将阴极射线荧光粉发出的光反射到了真空腔的四周的壁面上,从而实现将照射在分束模块上的部分电子束能量转移到真空腔的四周的壁面上,由此,本发明实施例的方案在不依赖惯常使用的外接散热结构的基础上,实现了在真空环境下对电子束分束模块的散热,有效减少了电子束分束模块所吸收到的电子束的能量,大幅降低了电子束分束模块产生的热效应,进而能够有效缓解电子束分束模块发生热形变影响整体电子束光柱体的图形精度的问题。

    4、在一些实施方式中,所述分束模块本体包括第一基底和第二基底,所述第一基底和所述第二基底组合形成分束模块本体,所述反射层设置在第一基底的远离第二基底的一面上。

    5、由此,通过这样设置,能够结合第一基底和第二基底的结构,充分发挥第一基底和第二基底各自的作用。第一基底用来涂覆荧光粉层和反射层,由于受到制备工艺的限制,第一基底的厚度较薄,导致机械强度低,容易断裂,而第二基底比第一基底厚度大,机械强度高,能够起到支撑固定作用,两者结合能够防止第一基底发生断裂现象,还能够有效利用第一基底上设置的荧光粉层和反射层为分束模块本体分散热量,降低产生的热效应,保证电子束光柱体的图像精度。

    6、在一些实施方式中,所述荧光粉层厚度为9μm。

    7、由此,通过这样设置,使得荧光粉层不会太薄,确保荧光粉层对电子束具有较高的光转换效率,从而有效地降低电子束的热效应;也使得荧光粉层不会过厚,以降低制备难度,同时减少荧光粉层的重量,确保不会影响整体分束模块的结构强度,保证分束模块的使用寿命。

    8、在一些实施方式中,所述反射层厚度为1μm。

    9、反射层的作用是能够将荧光粉层发出的朝向基底的光反射出去,助力荧光粉层的能量转换效率,有效降低电子束轰击基底的热效应。通过这样设置,能够使得反射层不会太薄,从而保证对荧光粉层的反光作用,避免荧光粉层发出的光照在基底上还会再次转换成热能的问题出现;也能够使得反射层不会太厚,降低制备难度与重量,确保不会影响整体分束模块的结构强度,保证分束模块的使用寿命。

    10、在一些实施方式中,所述第一基底厚度为20μm,所述第二基底厚度为500μm。

    11、由此,通过这样设置,能够确保形成得到的分束模块本体的结构强度,同时第一基底厚度设置为20μm,能够降低在通过模具制备荧光粉层和反射层的时候的制备难度,确保模具的结构强度,并且能够确保在制备第一基底以及在第一基底上的荧光粉层和反射层的时候的结构质量,防止制备荧光粉层的时候,荧光粉层的荧光粉胶会在光阑孔上方发生搭桥现象,保证荧光粉层不会阻塞光阑孔,并且不会影响光阑孔的大小和形状。第二基底厚度设置为500um,能够避免出现其他额外的特殊加工需求,从而能够降低加工制备的成本。

    12、根据本发明的第二方面,提供了一种电子束分束模块的制备方法,包括以下步骤:

    13、在单晶硅晶圆片上制备得到第一基底和第二基底;

    14、将第一基底与预先制备好的模具嵌合,得到第一组合体,其中,所述模具包括底板和凸设在底板上的与第一基底上的光阑孔对应的柱体,所述柱体的数量、分布、大小和形状均与要制备的分束模块上的光阑孔的数量、分布、大小和形状相同;

    15、在第一组合体上的第一基底远离所述模具的一面采用真空镀膜工艺制备反射层,得到第二组合体;

    16、在第二组合体的反射层上涂覆荧光粉层,得到第三组合体,其中,所述荧光粉层由阴极射线荧光粉形成;

    17、将所述模具从制得的所述第三组合体上取下,得到第四组合体;

    18、将第二基底与第四组合体中的第一基底叠放,得到电子束分束模块。

    19、本发明的电子束分束模块制备方法通过对电子束分束模块进行分段制备,同时利用模具制备电子束分束模块上的反射层与荧光粉层,模具的使用能够保证荧光粉层和反射层在基底上的精确位置,避免荧光粉层和反射层制备过程中阻塞光阑孔的问题发生,确保光阑孔的大小和形状不会因为荧光粉层和反射层的遮挡而发生改变,从而保证光阑孔所通过电子束的束斑形状和精度,确保最终制备得到的电子束分束模块上的反射层与荧光粉层不会影响电子束分束模块的正常工作性能。制备得到的电子束分束模块在工作时,被阻挡的电子束会先撞击在荧光粉层上,以使得高速运动的电子所具有的能量转化成光能,再利用反射层将阴极射线荧光粉发出的光反射到了真空腔的四周的壁面上,从而实现将照射在分束模块上的部分电子束能量转移到真空腔的四周的壁面上减少了电子束分束模块所吸收到的电子束的能量,降低了电子束分束模块产生的热效应,进而能够有效缓解电子束分束模块发生热形变影响整体电子束光柱体的图形精度的问题。

    20、在一些实施方式中,所述模具的柱体的高度大于要制备的第四组合体的高度。

    21、由此,通过这样设置,能够确保在制备第四组合体的时候,荧光粉层的高度不会高于柱体的高度,从而确保最终制备得到的电子束分束模块在工作的时候的效果。

    22、在一些实施方式中,所述模具上底板的厚度为465μm,所述模具上柱体高度为35μm。

    23、由此,通过这样设置,能够使得模具的整体高度为500μm,确保模具在使用的时候的结构强度,降低模具的加工难度。

    24、在一些实施方式中,所述第一基底、第二基底以及模具均采用mems技术加工得到。

    25、由此,通过这样设置,能够确保制备得到的第一基底和第二基底的加工精度,提高最终所形成的分束模块本体的精度。

    26、在一些实施方式中,所述在第一组合体上的第一基底远离模具的一面采用真空镀膜工艺制备反射层,得到第二组合体之前,还包括:

    27、依次使用丙酮、无水乙醇、去离子水对第一基底远离模具的一面进行清洗。

    28、由此,通过这样设置,能够确保在制备反射层的时候不会出现灰尘等杂质的污染,提高制备得到的反射层的平整性,保证反射效果。


    技术特征:

    1.一种电子束分束模块,其特征在于,包括有分束模块本体,所述分束模块本体的一侧面上设置有反射层,所述反射层上设置有荧光粉层,所述荧光粉层由阴极射线荧光粉形成。

    2.根据权利要求1所述的电子束分束模块,其特征在于,所述分束模块本体包括第一基底和第二基底,所述第一基底和所述第二基底组合形成分束模块本体,所述反射层设置在第一基底的远离第二基底的一面上。

    3.根据权利要求1所述的电子束分束模块,其特征在于,所述荧光粉层厚度为9μm。

    4.根据权利要求1所述的电子束分束模块,其特征在于,所述反射层厚度为1μm。

    5.根据权利要求2所述的电子束分束模块,其特征在于,所述第一基底厚度为20μm,所述第二基底厚度为500μm。

    6.一种电子束分束模块的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述模具的柱体的高度大于要制备的第四组合体的高度。

    8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述模具使用mems工艺制备得到,其中,所述底板的厚度为465μm,所述柱体高度为35μm。

    9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述第一基底、第二基底以及模具均采用mems技术加工得到。

    10.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述在第一组合体上的第一基底远离模具的一面采用真空镀膜工艺制备反射层,得到第二组合体之前,还包括:


    技术总结
    本发明公开一种电子束分束模块及其制备方法,电子束分束模块包括有分束模块本体,所述分束模块本体的一侧面上设置有反射层,所述反射层上设置有荧光粉层,所述荧光粉层由阴极射线荧光粉沉积形成。当电子枪发射出的电子束撞击到本发明的电子束分束模块的表面时,能够利用阴极射线荧光粉的受到电子轰击而发光的特性,将高速运动的电子所具有的能量转化成光能,再利用反射层将阴极射线荧光粉发出的光反射到了真空腔的四周的壁面上,从而实现将部分电子束分束模块的热量传递到真空腔的四周的壁面,减少了电子束分束模块所吸收到的能量,降低了电子束分束模块产生的热效应,能够缓解电子束分束模块发生热形变影响整体电子束光柱体的图形精度的问题。

    技术研发人员:张衍俊,刘珠明,陈志涛
    受保护的技术使用者:广东省科学院半导体研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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