带电粒子多子束光刻系统和冷却配置制造方法技术方案

本发明专利技术提供了一种带电粒子多子束光刻系统，包括用于生成子束的子束发生器、用于形成经调节子束的子束调制器，以及用于将经调制子束投影至目标表面上的子束投影器。发生器、调制器和/或投影器包括一个或多个设置有孔径的板，其孔径使子束通过板。孔径被分组，以形成波束区域，其区别于无子束孔径的非波束区域。具有孔径的板中至少一个设置有冷却配置(93)，冷却配置被部署在其非波束区域中表面上。冷却配置包括板形主体，其具有用于接收冷却液体的入口(31)、用于在其中运送冷却液体的多个冷却通路(94)，以及用于移除冷却液体的出口(35)。在冷却通路之间，板形主体具有与波束区域对准的缝隙(34)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带电粒子多子束光刻系统和冷却配置制造方法
本专利技术涉及带电粒子多子束光刻系统。本专利技术进一步涉及制造在这种光刻系统中使用的冷却配置。
技术介绍
在半导体工业中，对于制造出具有高准确性和可靠性的更小结构的期望不断增加。光刻就是这种制造工艺的关键部分。当前，大多数商用光刻系统使用光波束和掩模作为一种手段来复制图案数据用于曝光目标，例如在其上具有抗蚀涂层的晶片。在无掩模光刻系统中，带电粒子子束可被用于将图案转移至这样的目标上。这些子束可单独控制以获得期望的图案。但是，为了这样的带电粒子光刻系统成为商业可行的，它们需要处理特定最小吞吐量，即，每小时处理的晶片数量不应比当前每小时使用光学光刻系统所处理的圆晶数量低太多。而且，带电粒子光刻系统需要达到较低的误差余量。相对高吞吐量与达到低误差余量组合的这种组合是具有挑战性的。较高吞吐量可通过使用更多的子束并因此具有更多电流来获得。但是，处理数量更多的子束导致需要更多的控制电路。而且，电流的提高导致更多的带电粒子与光刻系统中的组件相互作用。电路以及带电粒子与组件碰撞二者都可引起光刻系统内相应的组件生热。这样的生热可使在光刻系统内图案处理的准确性降低。在最差的情况下，这样的生热可使光刻系统内的一个或多个组件停止发挥作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有关于热管理的改进性能的带电粒子多子束光刻系统。为了这一目的，本专利技术提供了一种带电粒子多子束光刻系统，用于使用多个带电粒子子束来曝光目标，该系统包括：用于生成带电粒子子束的子束发生器；用于使子束图案化以形成经调制子束的子束调制器，用于将经调制的子束投影至目标表面上的子束投影器；其中，子束发生器、子束调制器和/或子束投影器包括一个或多个设置有多个孔径的板，孔径用于让子束通过板，这些孔径被布置成组，以在一个或多个板的表面上形成多个波束区域，这些波束区域与多个不含子束通路的孔径的非波束区域相区别开或分开；并且其中，在该光刻系统中具有孔径的至少一个板设置有冷却配置，该冷却配置被部署在其表面上的一个或多个非波束区域中，该冷却配置包括板形主体，其设置有用于接收冷却液体的入口、多个用于在其上布置冷却液体流动的冷却通道，以及移除冷却液体的出口。该冷却配置的板形主体设置有位于冷却通路之间的多个缝隙，其中，这些缝隙在孔径板表面上与波束区域基本对准。术语“波束区域”在本文中是指(例如，在子束发生器、子束调制器，或子束投影器中的)板表面上的区域，其中，孔径被布置成组，这些孔径被布置成为子束提供通道。“非波束区域”是未曝光给带电粒子子束的区域。将具有板形主体的形式的冷却配置部署在孔径板上能够在那些区域中有效冷却，其中冷却配置并不干扰光刻系统的操作。使用被连接至入口和出口的多个冷却通路能够结合虽然占据光刻系统中的有限空间但遍及冷却配置的充分空间分布的冷却液体以充分供给冷却液体。冷却配置的板形主体可基本形成为平面部，即，平坦表面。尤其是，板形主体可包括平坦表面，其跨越接触面以连接至配备孔径的板。该平坦表面提供了接口区，以使板形主体形成与具有孔径的板的平坦区热接触，通过这样的方式，平坦的主体表面和平坦的板区域基本平行并直接邻接，或者基本平行并且经由导热材料居间层(例如，粘合层)热接触。冷却通路可被布置成相互平行以限定出与接触平面平行的流动方向。因此冷却通路可并排平行蔓延穿过主体的平面部，并且平行于平面部的平面。在可获得的制造和对准容限内可达到(基本)平行对准。板形主体和/或通道相对较大的失准并不希望出现，这是因为这将相当大地干扰由子束生成器、子束调制器和/或子束投影器所执行的带电粒子波束生成和操纵功能，这将因此使光刻结果恶化。针对配备具有冷却通路和在毫米范围内(例如，依据本文下面说明的实施例)的缝隙的冷却配置的光刻系统，任何偏离平行对准将优选地导致停留在0.5毫米以下，更优选地在100mm以下的绝对位移。缝隙能够使带电粒子子束的通路穿过冷却配置的板形主体。而且，使用单个具有缝隙的板形结构减少了冷却配置内的组件数量。而且，将缝隙适当对准能够使冷却配置在所有的地方都与孔径板接触，此时这样的接触具有合理的可能性，而不会干扰光刻系统的操作。接触面积的曾加可增加冷却配置所吸收的热量。缝隙可为沿流动方向的细长形状，并且每一个缝隙可位于垂直于流动方向观看的两个相邻的冷却通路之间。在一些实施例中，入口和多个冷却通路经由单个分配通路彼此连接，该单个分配通路包括用于分散冷却液体的分散器部段和用于在多个冷却通路上分割冷却液体的分割部段，其中，分散器部段在面向入口的一侧处具有第一横截面积，且在面向多个冷却通路的一侧具有第二横截面积；其中，第一横截面积和第二横截面积相等；并且其中，第一横截面积的高度大于第二横截面积的高度，该高度沿垂直于板形主体的平面部的方向，冷却通路穿过该板形主体的平面部蔓延。使用这样的分配通路能够以可控制的速度供给相对大量的冷却液体。在一些实施例中，在平坦表面所跨越的接触平面的一侧上整体提供具有入口和出口的板形主体。在一些实施例中，冷却配置的板形主体通过粘合层的方式连接至至少一个设置有孔径的板。粘合层确保冷却配置的整个连接表面都可被用于从孔径板移除热量。优选地，粘合层的总传热系数大于100kW/m2·K，优选地大于150kW/m2·K。在一些实施例中，该系统进一步包括冷却系统，其被布置成以足够高的流速向冷却配置的入口提供冷却液体以产生通过多个冷却通路的冷却液体湍流。湍流可比层流容纳更多来自孔径板的热量。而且，流速的提高缩小了退出冷却通道和进入冷却通道之间冷却液体温度差异。在一些实施例中，子束调制器包括子束抑制(blanker)阵列和子束停止阵列，并且冷却配置的板形主体被部署在子束抑制阵列的表面上。由于存在用于调制从此通过的子束的控制电路，子束抑制阵列经历明显的加热。在一些实施例中，冷却系统可被布置成用于以明显较低的流速向冷却配置的板形主体的入口提供冷却液以产生通过多个冷却通路的冷却液体层流。层流引入较少振动可能危及正进行冷却的孔径板的性能。组件可受益于设置有处于层流态的冷却液体的冷却结构，包括但不限于，在子束投影器内的子束停止阵列和透镜板。优选地，冷却液体包括水。水具有充足的热容量，并比其他已知的冷却液体，例如,氨，更易使用。本专利技术的实施例进一步涉及制造冷却主体的方法,该冷却主体用于在设置有多个孔径的板的表面顶部上使用，以用在多子束带电粒子光刻系统中。这些孔径被布置成组，以在板的表面上形成多个波束区域。在一些实施例中，该方法包括：提供第一板形主体，第一主体的表面侧设置有依据第一布局的第一断流体；提供第二板形主体，第二主体的表面侧设置有依据第二布局的第二断流体；在第一和第二板形主体上提供多个缝隙，其中，这些缝隙被布置成与孔径板面积上的波束面积对准，以及将第一主体和第二主体的表面彼此连接，使得第一断流体和第二断流体在组装后的主体内形成多个冷却通路，其中，在冷却通路之间布置缝隙，多个冷却通路将在组装后主体的一侧处的入口与装配后的主体的另一侧的出口连接起来。连接可通过在第一主体和第二主体的表面之间提供粘合层来执行。在第一主体和第二主体中至少一个包括氮化铝的情况下，这样的方法尤其有用。在一些实施例中，该方法包括：提供板形主体，该主体的表面侧设置有依据布局的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用多个带电粒子子束(7)曝光目标(13)的带电粒子多子束光刻系统(1)，该系统包括：子束发生器(2)，用于生成所述带电粒子子束；子束调制器(8)，用于使所述子束图案化以形成经调制的子束；子束投影器(12)，用于将所述经调制的子束投影至所述目标的表面上；其中，所述子束发生器、子束调制器和/或子束投影器包括一个或多个板，所述板设置有多个孔径，所述孔径用于让所述子束通过所述板，所述孔径被布置成组以在所述一个或多个板的所述表面上形成多个波束区域(91)，所述波束区域区别于多个非波束区域(92)并与所述多个非波束区域(92)分开，所述非波束区域不包含用于使所述子束通过的孔径；并且其中，在所述光刻系统中具有孔径的所述板中的至少一个设置有冷却配置(93)，所述冷却配置被部署在其表面上的一个或多个非波束区域中，所述冷却配置包括设置有用于接收冷却液体的入口(31)的板形主体，被配置成使冷却液体在其中流动的多个冷却通路(94)，和用于移除所述冷却液体的出口(35)，其中，所述板形主体在所述冷却通路之间设置有多个槽(34)，并且其中，所述槽基本上与所述孔径板表面上的所述波束区域对准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.14 US 61/646,3981.一种使用多个带电粒子子束(7)曝光目标(13)的带电粒子多子束光刻系统(1)，该系统包括：子束发生器(2)，用于生成所述带电粒子子束；子束调制器(8)，用于使所述子束图案化以形成经调制的子束；子束投影器(12)，用于将所述经调制的子束投影至所述目标的表面上；其中，所述子束发生器、子束调制器和/或子束投影器包括一个或多个板，所述板设置有多个孔径，所述孔径用于让所述子束通过所述板，所述孔径被布置成组以在所述一个或多个板的所述表面上形成多个波束区域(91)，所述波束区域区别于多个非波束区域(92)并与所述多个非波束区域(92)分开，所述非波束区域不包含用于使所述子束通过的孔径；其中，在所述光刻系统中具有孔径的所述板中的至少一个设置有冷却配置(93)，所述冷却配置被部署在其表面上的一个或多个非波束区域中，所述冷却配置包括设置有用于接收冷却液体的入口(31)的板形主体，被配置成使冷却液体在其中流动的多个冷却通路(94)，和用于移除所述冷却液体的出口(35)，其中，所述板形主体在所述冷却通路之间设置有多个槽(34)，并且其中，所述槽与设置有孔径的所述板的表面上的所述波束区域对准；并且其中，所述入口和所述多个冷却通路经由单个分配通路彼此连接，所述单个分配通路包括用于分散冷却液体的分散部段(41)，以及用于在所述多个冷却通路(94)上分割所述冷却液体的分割部段(42)。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述分散部段在面向所述入口(31)的一侧具有第一横截面积，并且在面向所述多个冷却通路具有第二横截面积；其中，所述第一横截面积和所述第二横截面积相等；并且其中，所述第一横截面积的高度大于所述第二横截面积的高度，所述高度的方向与所述冷却通路蔓延通过的所述板形主体的平面状部垂直。3.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述板形主体包括平坦表面(37)，所述平坦表面跨越用于连接设置有孔径的所述板的接触平面(P)，其中，所述冷却通路(94)被布置成相互平行以限定流动方向(F)，所述流动方向(F)平行于所述接触平面(P)。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述冷却配置的所述板形主体通过粘合层(97)被连接至设置有孔径的所述板中的至少一个板。5.如权利要求4所述的系统，其中，所述粘合层(97)的总体传热系数大于100kW/m2·K。6.如权利要求1所述的系统，进一步包括冷却系统(25)，其被布置成以足够高的流动速度向所述冷却配置的所述入口提供冷却液体，以产生通过所述多个冷却通路的冷却液体湍流。7.如权利要求6所述的系统，其中，所述子束调制器包括子束抑制阵列(9)和子束停止阵列(10)，并且其中，所述冷却配置的所述板形主体被部署在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP斯普伦杰斯，C奥滕，R贾杰，SWHK斯廷布林克，JJ科宁，WH厄尔巴努斯，AHV范维恩，
申请(专利权)人：迈普尔平版印刷IP有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL