KR20170046072A - 지지 케이스 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 - Google Patents

지지 케이스 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 Download PDF

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Abstract

본 실시 형태에 의한 지지 케이스는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치에서 복수의 빔을 개별로 블랭킹 편향하는 블랭킹 플레이트의 실장 기판을 지지하는 지지 케이스이며, 저판부, 상기 저판부의 주연으로부터 기립되는 하측 주위벽부, 및 상기 저판부의 판 중앙부에 형성된 하측 개구의 주연으로부터 기립되는 하측 지지 통부를 갖는 하측 케이스부와, 덮개부, 상기 덮개부의 주연으로부터 매달리는 상측 주위벽부, 및 상기 덮개부의 판 중앙부에 형성된 상측 개구의 주연으로부터 매달리는 상측 지지 통부를 갖는 상측 케이스부를 구비한다. 상기 하측 주위벽부와 상기 상측 주위벽부가 겹치고, 상기 하측 지지 통부 및 상기 상측 지지 통부가 상기 실장 기판을 끼움 지지한다. 상기 실장 기판 중, 상기 하측 지지 통부 및 상기 상측 지지 통부에 의한 끼움 지지 지점보다 주연측의 주연 영역이, 상기 하측 케이스부의 상기 저판부, 상기 하측 주위벽부 및 상기 하측 지지 통부와, 상기 상측 케이스부의 상기 덮개부, 상기 상측 주위벽부 및 상기 상측 지지 통부로 둘러싸인 공간 내에 배치된다.

Description

지지 케이스 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치{SUPPORTING CASE AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS}
본 발명은, 블랭킹 플레이트를 실장하는 기판을 지지하는 지지 케이스, 및 이 지지 케이스를 구비한 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치에 관한 것이다.
LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로선 폭은 해마다 미세화되어 가고 있다. 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 축소 투영형 노광 장치를 사용하여, 석영 상에 형성된 고정밀도의 원화 패턴(마스크, 또는 특히 스테퍼나 스캐너에서 사용되는 것은 레티클이라고도 함)을 웨이퍼 상에 축소 전사하는 방법이 채용되고 있다. 고정밀도의 원화 패턴은, 전자 빔 묘화 장치에 의해 묘화되고, 소위, 전자 빔 리소그래피 기술이 사용되고 있다.
멀티 빔을 사용한 묘화 장치는, 하나의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 비하여, 한번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 스루풋을 대폭으로 향상시킬 수 있다. 이러한 멀티 빔 묘화 장치에서는, 예를 들어 전자총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 구멍을 가진 애퍼쳐 부재에 통과시켜서 멀티 빔(복수의 전자 빔)을 형성한다. 멀티 빔은, 블랭킹 플레이트의 각각 대응하는 블랭커 내를 통과한다. 블랭커는, 각각 개별로 통과하는 전자 빔의 블랭킹 편향을 행한다. 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은 차폐되고, 편향되지 않은 전자 빔은 시료 상에 조사된다.
멀티 빔의 개개의 빔의 크기는 작고, 스루풋을 향상시키기 위해서는 다수의 멀티 빔이 필요하며, 블랭킹 플레이트는, 각 블랭커의 전극 전위를 독립 제어하기 위한 배선이나 회로를 탑재할 필요가 있다. 블랭킹 플레이트에는 각 빔의 온 또는 오프를 정의하는 데이터가 전송된다. 블랭킹 플레이트로의 데이터 전송량은 하나의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 필요한 데이터에 비하여 매우 커진다.
블랭킹 플레이트는 실장 기판에 다이 본딩되어 있다. 이 실장 기판에는, 전원 안정화를 위한 회로 소자나 제어 회로, 데이터 전송의 중계 회로 등이 설치되어 있다. 블랭킹 플레이트를 실장한 실장 기판이 배치되는 묘화 장치의 컬럼 내는 진공이며, 배열 효율이 낮다. 그로 인해, 회로 소자의 냉각이 불충분해지고, 회로 소자가 고열이 되어서 가스가 발생할 수 있다. 또한, 회로 소자에, 진공에서 가스 발생하는 소재가 사용되고 있을 경우, 진공의 컬럼 내에서 회로 소자로부터 가스가 발생할 수 있다. 컬럼 내에서 가스가 발생하면, 애퍼쳐 부재가 오염되어 멀티 빔을 형성하기 위한 구멍을 폐색할 우려가 있었다. 또한, 회로 소자가 고열이 되면, 회로 소자가 동작 이상을 일으킬 가능성이 있었다.
또한, 애퍼쳐 부재에서 발생한 산란 전자가, 실장 기판 상의 회로 소자의 표면이나 내부를 차지 업시켜서 동작 이상을 일으킬 우려가 있었다. 또한, 회로 소자나 실장 기판을 흐르는 전류에 의한 전자장이 전자 빔의 궤도를 흐트러뜨리고, 묘화 정밀도를 저하시킬 우려가 있었다.
본 발명은, 블랭킹 플레이트를 실장하는 실장 기판을 지지함과 함께, 실장 기판이나 실장 기판 상의 회로 소자로부터의 가스 발생의 영향을 억제하고, 회로 소자를 효율적으로 냉각할 수 있는 지지 케이스 및 회로 소자나 실장 기판을 흐르는 전류에 의한 전자장이 전자 빔에 끼치는 영향을 억제하여, 묘화 정밀도의 저하를 방지하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 의한 지지 케이스는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치에서 복수의 빔을 개별로 블랭킹 편향하는 블랭킹 플레이트의 실장 기판을 지지하는 지지 케이스이며, 저판부, 상기 저판부의 주연으로부터 기립되는 하측 주위벽부, 및 상기 저판부의 판 중앙부에 형성된 하측 개구의 주연으로부터 기립되는 하측 지지 통부를 갖는 하측 케이스부와, 덮개부, 상기 덮개부의 주연으로부터 매달리는 상측 주위벽부, 및 상기 덮개부의 판 중앙부에 형성된 상측 개구의 주연으로부터 매달리는 상측 지지 통부를 갖는 상측 케이스부를 구비하고, 상기 하측 주위벽부와 상기 상측 주위벽부가 겹치고, 상기 하측 지지 통부 및 상기 상측 지지 통부가 상기 실장 기판을 끼움 지지하고, 상기 실장 기판 중, 상기 하측 지지 통부 및 상기 상측 지지 통부에 의한 끼움 지지 지점보다 주연측의 주연 영역이, 상기 하측 케이스부의 상기 저판부, 상기 하측 주위벽부 및 상기 하측 지지 통부와, 상기 상측 케이스부의 상기 덮개부, 상기 상측 주위벽부 및 상기 상측 지지 통부로 둘러싸인 공간 내에 배치되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 묘화 장치의 개략도.
도 2는 블랭킹 플레이트 실장 기판을 지지한 지지 케이스의 사시도.
도 3은 지지 케이스의 상면도.
도 4는 도 3의 IV-IV선 단면도.
도 5는 도 3의 V-V선 단면도.
도 6은 하측 케이스부의 사시도.
도 7은 상측 케이스부의 사시도.
도 8은 실장 기판의 사시도.
도 9는 지지 케이스의 분해 사시도.
도 10은 제2 실시 형태에 따른 지지 케이스의 단면도.
도 11은 제3 실시 형태에 따른 지지 케이스의 단면도.
도 12는 제4 실시 형태에 따른 지지 케이스의 단면도.
도 13은 제5 실시 형태에 따른 지지 케이스의 단면도.
이하, 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일례로서, 전자 빔을 사용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자 빔에 한하는 것은 아니며, 이온빔 등이어도 된다.
[제1 실시 형태]
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 묘화 장치의 개략 구성도이다. 도 1에 도시하는 묘화 장치(100)는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화 장치(100)는, 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는, 전자총(111), 조명 렌즈(112), 애퍼쳐 부재(113), 블랭킹 플레이트(114), 축소 렌즈(115), 제한 애퍼쳐 부재(116), 대물 렌즈(117) 및 편향기(118)가 배치되어 있다. 블랭킹 플레이트(114)는 실장 기판(40)에 실장(탑재)되고, 이 실장 기판(40)을 지지하는 지지 케이스(10)가 전자 경통(102) 내에 배치되어 있다.
전자 경통(102)에는, 지지 케이스(10)를 수평 회전시키는 회전부(140), 및 냉각수를 흐르게 한 냉각판(150)이 설치되어 있다. 지지 케이스(10)와 냉각판(150)이 전열 케이블(58)에 의해 접속되어 있다.
묘화실(103) 내에는, XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 시에는 묘화 대상 기판이 되는 마스크 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는, 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크, 또는, 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한, 시료(101)에는, 레지스트가 도포된, 아직 아무것도 묘화되지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다.
애퍼쳐 부재(113)에는, 세로 m열×가로 n열(m, n≥2)의 구멍(개구부)이 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 각 구멍은, 모두 동일 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 구멍의 형상은 원형이어도 상관없다. 이들 복수의 구멍을 전자 빔(130)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔(130a 내지 e)이 형성되게 된다.
블랭킹 플레이트(114)에는, 애퍼쳐 부재(113)의 각 구멍의 배치 위치에 맞추어 통과 구멍이 형성되고, 각 통과 구멍에는, 쌍을 이루는 2개의 전극의 조(블랭커)가 각각 배치된다. 각 통과 구멍을 통과하는 전자 빔은, 쌍을 이루는 2개의 전극에 인가되는 전압에 의해 각각 독립적으로 편향된다. 이와 같이, 복수의 블랭커가, 애퍼쳐 부재(113)의 복수의 구멍(개구부)을 통과한 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
전자총(111)(방출부)으로부터 방출된 전자 빔(130)은, 조명 렌즈(112)에 의해 거의 수직으로 애퍼쳐 부재(113) 전체를 조명한다. 애퍼쳐 부재(113)에는, 직사각형의 구멍(개구부)이 형성되고, 전자 빔(130)은, 모든 복수의 구멍이 포함되는 영역을 조명한다. 이러한 애퍼쳐 부재(113)의 복수의 구멍을 통과함으로써, 직사각형 형상의 복수의 전자 빔(멀티 빔)(130a 내지 e)이 형성된다. 이러한 멀티 빔(130a 내지 e)은, 블랭킹 플레이트(114)의 각각 대응하는 블랭커 내를 통과한다. 블랭커는, 각각 개별로 통과하는 전자 빔을 편향시킨다.
블랭킹 플레이트(114)를 통과한 멀티 빔(130a 내지 e)은, 축소 렌즈(115)에 의해 축소되고, 제한 애퍼쳐 부재(116)에 형성된 중심의 구멍을 향하여 진행된다. 여기서, 블랭킹 플레이트(114)의 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은, 제한 애퍼쳐 부재(116) 중심의 구멍으로부터 위치가 어긋나, 제한 애퍼쳐 부재(116)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 플레이트(114)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자 빔은, 제한 애퍼쳐 부재(116) 중심의 구멍을 통과한다. 블랭커의 온/오프에 의해, 블랭킹 제어가 행해지고, 빔의 온/오프가 제어된다.
이와 같이, 제한 애퍼쳐 부재(116)는, 복수의 블랭커에 의해 빔 오프의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 온이 되고 나서 빔 오프가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼쳐 부재(116)를 통과한 빔에 의해 1회분의 샷의 빔이 형성된다.
제한 애퍼쳐 부재(116)를 통과한 멀티 빔은, 대물 렌즈(117)에 의해 초점이 맞춰지고, 원하는 축소율의 패턴 상이 된다. 편향기(118)에 의해 멀티 빔 전체가 동일 방향으로 합해져서 편향되고, 각 빔의 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. XY 스테이지(105)가 연속 이동되고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 편향기(118)에 의해 제어된다. 한번에 조사되는 멀티 빔은, 이상적으로는 애퍼쳐 부재(113)의 복수의 구멍의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 배열하게 된다. 묘화 장치(100)는, 샷 빔을 연속하여 순서대로 조사해 가는 래스터 주사 방식으로 묘화 동작을 행하고, 원하는 패턴을 묘화할 때, 불필요한 빔은 블랭킹 제어에 의해 빔 오프로 제어된다.
회전부(140)가 지지 케이스(10)를 수평 회전시킴으로써, 블랭킹 플레이트(114)가 수평 회전하고, 시료(101)에 조사되는 멀티 빔의 배열 방향과, XY 스테이지(105)의 이동 방향을 합할 수 있다.
이어서, 블랭킹 플레이트(114)를 실장하는 실장 기판(40) 및 실장 기판(40)을 지지하는 지지 케이스(10)에 대하여 도 2 내지 도 9를 사용하여 설명한다. 도 2는 실장 기판(40)을 지지하고 있는 지지 케이스(10)의 사시도이며, 도 3은 상면도이다. 도 4는 도 3의 IV-IV선 단면도이며, 도 5는 도 3의 V-V선 단면도이다.
지지 케이스(10)는, 하측 케이스부(20)와 상측 케이스부(30)를 구비하고, 하측 케이스부(20) 및 상측 케이스부(30)에 의해 실장 기판(40)을 끼움 지지하여 지지하고 있다. 하측 케이스부(20) 및 상측 케이스부(30)는 비자성 재료를 포함하고, 예를 들어 구리를 사용할 수 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 하측 케이스부(20)는, 대략 직사각 형상의 저판부(21), 저판부(21)의 주연으로부터 기립되는 하측 주위벽부(22), 및 저판부(21)의 판 중앙부(중앙부)에 형성된 하측 개구(23)(도 4 참조)의 주연으로부터 기립되는 하측 지지 통부(24)를 갖는다. 하측 개구(23)는 전자 빔이 통과하기 위한 개구이다. 저판부(21)에는, 후술하는 압력 릴리프 밸브(16)가 설치되어 있다. 하측 주위벽부(22)에는, 피드 쓰루(26)가 형성되어 있다. 하측 주위벽부(22)는 하측 지지 통부(24)보다도 상하 방향의 높이가 크게 되어 있다.
도 7은 상측 케이스부(30)의 사시도이다. 도 7에서는, 상측 케이스부(30)의 상하를 반전하여 도시하고 있다. 하측 케이스부(30)는, 대략 직사각 형상의 덮개부(31), 덮개부(31)의 주연으로부터 매달리는 상측 주위벽부(32), 및 덮개부(31)의 판 중앙부(중앙부)에 형성된 상측 개구(33)(도 4, 도 9 참조)의 주연으로부터 매달리는 상측 지지 통부(34)를 갖는다. 상측 개구(33)는 전자 빔이 통과하기 위한 개구이다. 상측 주위벽부(32)는 상측 지지 통부(34)보다도 상하 방향의 높이가 크게 되어 있다.
상측 지지 통부(34)의 하단부면(34a)의 일부로부터, 돌기부(35)가 하방으로 돌출되어 있다. 돌기부(35)는 하단부면(34a)을 따라 원환상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 상측 지지 통부(34)와 돌기부(35)는 내경이 동등하고, 상측 지지 통부(34)의 내주면과 돌기부(35)의 내주면은 단차 없이 연속되어 있다. 상측 지지 통부(34)의 외경은, 돌기부(35)의 외경보다도 크다.
하측 케이스부(20)의 저판부(21)와 하측 케이스부(30)의 덮개부(31)는 사이즈가 동일 또는 대략 동일하게 되어 있다. 또한, 하측 지지 통부(24)와 상측 지지 통부(34)는, 내경 및 외경이 동일 또는 대략 동일하게 되어 있다.
도 8은 블랭킹 플레이트(114)를 실장하는 실장 기판(40)의 사시도이다. 실장 기판(40)은 대략 직사각 형상이며, 판 중앙부(중앙부)에 전자 빔 통과용 개구(41)가 형성되어 있다. 개구(41)의 근방에는, 블랭킹 플레이트(114)의 패드부(114a)와 와이어(12)(도 3, 도 4 참조)로 접속되는 패드부(42)가 설치되어 있다.
실장 기판(40)의 주연부 및 패드부(42)가 배치되는 장소 이외의 영역은 금 도금 처리되고, 개구(41)의 측면을 포함하는 표면이 금 도금(44)으로 덮여 있다. 후술하는 바와 같이 실장 기판(40)을 지지 케이스(10)로 지지했을 때, 적어도 지지 케이스(10)의 공간 S 내에 위치하지 않는 영역은 금 도금(44)으로 덮인다. 실장 기판(40)의 전체면을 금 도금 처리해도 된다.
실장 기판(40)의 상면의 주연부에는 회로 소자(45)가 형성되어 있다. 도 8에 도시하는 예에서는, 실장 기판(40)의 길이 방향의 양단에 회로 소자(45)가 형성되어 있다. 회로 소자(45)는, 전원 안정화를 위한 회로 소자나 제어 회로, 데이터 전송의 중계 회로 등 복수의 회로 소자가 형성된다. 또한, 실장 기판(40)의 하면의 주연부에는, 신호 전송용 광 파이버(56)를 접속하기 위한 커넥터(46)(도 4 참조)가 설치되어 있다. 데이터 전송의 중계 회로로서 FPGA를 사용하여 광 파이버로 실장 기판(40)에 보내진 데이터를 FPGA에서 버퍼하고, 전기 신호로서 블랭킹 애퍼쳐에 전송할 수 있다. 고속인 FPGA는 발열이 크고 열저항이 낮은 냉각 기구가 필요하다.
실장 기판(40)은, 예를 들어 세라믹스 기판을 포함하고, 하측 케이스부(20)의 저판부(21)나 하측 케이스부(30)의 덮개부(31)보다도 사이즈는 작게 되어 있다.
실장 기판(40)의 개구(41)를 덮도록 블랭킹 플레이트(114)를 배치하고, 다이 본딩에 의해 실장 기판(40)에 블랭킹 플레이트(114)를 고착한다. 그리고, 와이어 본딩에 의해, 패드부(114a)와 패드부(42)를 와이어(12)로 접속한다. 이와 같이 하여 블랭킹 플레이트(114)가 실장된 실장 기판(40)을, 도 9에 도시하는 바와 같이, 하측 케이스부(20)와 상측 케이스부(30)의 사이에 배치하고, 하측 케이스부(20)의 주위벽 상단부면(22a)와, 상측 케이스부(30)의 주위벽 하단부면(32a)(도 7 참조)을 맞닿게 하여, 하측 주위벽부(22)와 상측 주위벽부(32)를 겹친다.
이때, 실장 기판(40)과 하측 지지 통부(24)의 사이에 O링(51)을 배치한다. 또한, 실장 기판(40)과 상측 지지 통부(34)의 사이에 O링(52)을 배치한다. 또한, 회로 소자(45) 상에 열전도 시트(53)를 배치한다.
O링(51)의 직경은, 하측 지지 통부(24)의 내경보다 크고, 하측 지지 통부(24)의 외경보다 작다. O링(52)의 직경은, 돌기부(35)의 직경보다 크고, 상측 지지 통부(34)의 외경보다 작다.
하측 주위벽부(22)와 상측 주위벽부(32)의 간극을 가스킷(도시 생략)으로 막고, 하측 케이스부(20) 및 상측 케이스부(30)를 고정함으로써, 지지 케이스(10)가 구성된다.
도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 하측 지지 통부(24) 및 상측 지지 통부(34)가, O링(51, 52)을 개재하여 실장 기판(40)을 끼움 지지하여, 실장 기판(40)을 지지한다. 상측 케이스부(30)의 상측 개구(33)를 통하여 블랭킹 플레이트(114)가 노출된다.
실장 기판(40) 중, 하측 지지 통부(24) 및 상측 지지 통부(34)에 의한 끼움 지지 지점보다 주연측(O링(51, 52)보다도 외측)의 주연 영역이, 하측 케이스부(20)의 저판부(21), 하측 주위벽부(22) 및 하측 지지 통부(24)와, 상측 케이스부(30)의 덮개부(31), 상측 주위벽부(32) 및 상측 지지 통부(34)로 둘러싸인 공간 S 내에 위치한다.
공간 S는, 하측 주위벽부(22)와 상측 주위벽부(32)의 간극을 막는 가스킷과, O링(51, 52)에 의해 기밀성을 갖고 있다. 이 공간 S 내에 회로 소자(45)가 배치된다. 또한, 하측 케이스부(20) 및 상측 케이스부(30)의 고정 전에, 피드 쓰루(26)에 광 파이버(56)가 통과되고, 실장 기판(40)의 커넥터(46)에 접속된다.
회로 소자(45)는, 열전도 시트(53)를 사이에 끼우고 덮개부(31)에 접촉된다. 열전도 시트(53)에는, 예를 들어 실리콘 고무나 탄소 섬유를 사용할 수 있다.
이와 같이 하여 블랭킹 플레이트(114)를 실장한 실장 기판(40)을 지지하는 지지 케이스(10)가, 묘화 장치(100)의 전자 경통(102) 내의 회전부(140) 상에 설치된다.
묘화 장치(100)의 묘화 처리 시, 전자 경통(102) 내는 진공화된다. 지지 케이스(10)에는, 양방향의 차압 밸브인 압력 릴리프 밸브(16)가 설치되어 있다. 그로 인해, 전자 경통(102)의 진공화/대기화에 맞추어, 지지 케이스(10)의 공간 S도 진공화/대기화된다. 공간 S 내의 압력을 전자 경통(102) 내의 압력에 맞출 수 있기 때문에, 지지 케이스(10)에 요구되는 강도를 억제하고, 지지 케이스(10)의 사이즈나 중량을 억제할 수 있다. 이 목적에서는 공간 S 내의 압력과 전자 경통(102) 내의 압력차는 다소 있어도 되고, 자력식 차압 밸브를 사용해도 된다.
회로 소자(45)나 열전도 시트(53) 등의 재료가 저진공에서 가스 발생하는 것이어도, 공간 S는 기밀성을 갖고 있기 때문에, 발생한 가스는 공간 S 내에 머무르고, 지지 케이스(10) 밖으로는 배출되지 않으며, 애퍼쳐 부재(113) 등이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 회로 소자(45)나 열전도 시트(53)의 재료 선택 범위를 확장할 수 있다. 다소의 가스 발생이 있어도 고성능의 회로 소자나 열전도율이 높은 열전도 시트를 사용할 수 있다.
애퍼쳐 부재(113)로 형성된 멀티 빔은, 상측 케이스부(30)의 상측 개구(33), 블랭킹 플레이트(114)의 통과 구멍, 실장 기판(40)의 개구(41), 및 하측 케이스부(20)의 하측 개구(23)를 통과한다. 블랭킹 플레이트(114)의 블랭커는, 통과하는 전자 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
블랭킹 플레이트가 데이터 전송이나 블랭킹 편향 등의 동작을 행할 때, 회로 소자(45)가 동작하여, 열이 발생한다. 이 열은, 열전도 시트(53)를 통하여 지지 케이스(10)에 배열된다. 지지 케이스(10)는, 전열 케이블(58)에 의해 냉각판(150)에 접속되어 있고, 회로 소자(45)는 진공의 전자 경통(102) 내에서도 효율적으로 배열할 수 있다. 그로 인해, 회로 소자(45)가 고열이 되는 것을 방지하여, 동작 이상의 발생을 방지할 수 있다.
블랭킹 플레이트가 데이터 전송이나 블랭킹 편향 등의 동작을 행할 때, 회로 소자(45)나 실장 기판(40)을 흐르는 전류에 의해 공간 S에서 고주파의 전자파가 발생할 수 있지만, 이 전자파는 지지 케이스(10)에 의해 차단되고, 통과하는 전자 빔의 궤도에 대한 영향을 억제하여, 묘화 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.
전자 빔이 애퍼쳐 부재(113)로 성형될 때, 애퍼쳐 부재의 구멍(개구부)의 에지에서 산란 전자가 발생한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 상측 케이스부(30)의 상측 지지 통부(34)로부터, 돌기부(35)가 하방으로 돌출되어 있다. 이 돌기부(35)는, O링(52)의 내주측에 위치하고 있으며, 산란 전자로부터 O링(52)을 보호한다. 그로 인해, 산란 전자가 O링(52)에 닿아서 O링(52)이 차지 업되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 돌기부(35)는, 애퍼쳐 부재(113)에 전자 빔이 닿음으로써 발생한 X선이 공간 S 내에 진입하는 것을 방지하고, 회로 소자(45)를 X선에 의한 대미지로부터 보호할 수 있다.
실장 기판(40) 중, 공간 S 내에 위치하지 않는 영역, 즉 하측 지지 통부(24) 및 상측 지지 통부(34)에 의한 끼움 지지 지점보다 중심측의 영역은 금 도금 처리되어 있다. 그로 인해, 실장 기판(40)으로부터의 가스 발생을 방지할 수 있다. 또한, 산란 전자에 의한 실장 기판(40)의 차지 업을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 회로 소자(45)가 배치된 실장 기판(40)의 주연 영역을 지지 케이스(10)의 기밀성을 갖는 공간 S 내에 배치함으로써, 회로 소자(45)로부터의 가스 발생의 영향을 억제할 수 있다. 또한, 열전도 시트(53)를 개재하여 회로 소자(45)를 지지 케이스(10)에 접촉시키고, 이 지지 케이스(10)를 냉각판(150)에 접속함으로써, 회로 소자(45)를 효율적으로 냉각할 수 있다. 또한, 회로 소자(45)를 공간 S 내에 배치하여 전자장이 전자 빔에 끼치는 영향을 억제하고, 묘화 정밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서, 압력 릴리프 밸브(16)는 상측 케이스부(30)에 설치되어 있어도 된다. 또한, 하측 지지 통부(24)의 상단부면으로부터 상방으로 돌출되는 돌기부를 추가하여, 산란 전자로부터 O링(51)을 보호하도록 해도 된다.
[제2 실시 형태]
도 10은 제2 실시 형태에 따른 지지 케이스의 도 4에 상당하는 단면도이다. 도 4에 도시하는 제1 실시 형태와 마찬가지의 지점은 동일한 참조 번호를 부여하고 설명을 생략한다. 도 10에 도시하는 지지 케이스(10A)는, 공간 S에 가스를 공급하는 가스 봄베(60)를 구비한다.
가스 봄베(60)는 공간 S 내를 일정한 압력의 가스로 채우고, 가스의 대류에 의한 방열 효과를 갖게 한다. 이에 의해, 회로 소자(45) 등의 배열을 더 효율적으로 행할 수 있다. 가스 봄베(60)가 공급하는 가스는, 예를 들어 질소 가스가 적합하다.
공간 S를 불소계 불활성 액체 등의 절연성의 액체로 채우도록 하여, 회로 소자(45) 등의 배열 효율을 향상시켜도 된다.
[제3 실시 형태]
도 11은 제3 실시 형태에 따른 지지 케이스의 도 4에 상당하는 단면도이다. 도 4에 도시하는 제1 실시 형태와 마찬가지의 지점은 동일한 참조 번호를 부여하고 설명을 생략한다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 실장 기판(40)은 길이 방향의 길이가 지지 케이스(10B)보다도 길고, 지지 케이스(10B)의 측벽부를 관통하여 실장 기판(40)이 배치된다.
실장 기판(40)이 지지 케이스(10B)를 관통하는 지점에는 충전제(70)를 충전하여, 공간 S의 기밀성을 유지한다. 충전제(70)는, 에폭시계 접착제 등의 진공에 있어서 가스 발생하기 어려운 재료를 사용하는 것이 적합하다.
예를 들어, 하측 케이스부(20)의 주위벽 상단부면(22a) 및 상측 케이스부(30)의 주위벽 하단부면(32a)에 오목부를 형성한다. 그리고, 하측 주위벽부(22)와 상측 주위벽부(32)를 겹쳐서 오목부끼리를 대향시킴으로써, 실장 기판(40)을 관통시키기 위한 관통 구멍을 형성할 수 있다. 관통 구멍을 형성하는 오목부는, 하측 주위벽부(22) 또는 상측 주위벽부(32) 중 어느 한쪽에만 형성해도 된다.
지지 케이스(10B)로부터 돌출된 실장 기판(40)의 길이 방향 단부의 하면에 커넥터(46)가 설치되고, 지지 케이스(10B)의 외측에서 케이블 C와 커넥터(46)를 접속할 수 있다.
실장 기판(40) 중, 지지 케이스(10B)로부터 돌출된, 진공에 노출되는 길이 방향 단부는, 금 도금 처리되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 실장 기판(40)으로부터의 가스 발생을 방지할 수 있다.
[제4 실시 형태]
도 12는 제4 실시 형태에 따른 지지 케이스의 도 4에 상당하는 단면도이다. 도 4에 도시하는 제1 실시 형태와 마찬가지의 지점은 동일한 참조 번호를 부여하고 설명을 생략한다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 블랭킹 플레이트(114)를 탑재하는 기판(40A)과, 회로 소자(45)를 탑재하는 기판(40B)이 별체로 되어 있다.
기판(40A)의 하면에 설치된 커넥터(80)와, 기판(40B)의 상면에 설치된 커넥터(82)가 접속된다. 지지 케이스(10C)의 주위벽부(32)의 내벽면으로부터 내측으로 수평으로 방열부(18)가 연장되어 있다. 기판(40B) 상의 회로 소자(45)는, 열전도 시트(53)를 사이에 끼워서 방열부(18)의 하면에 접촉한다.
기판(40B)은, 지지 케이스(10C)의 측벽부를 관통하여 배치되고, 관통 지점에는 충전제(86)를 충전하여, 공간 S의 기밀성을 유지한다. 충전제(86)는, 상술한 충전제(70)와 마찬가지의 것을 사용할 수 있다.
지지 케이스(10C)로부터 돌출된 기판(40B)의 길이 방향 단부의 하면에 커넥터(84)가 설치되고, 지지 케이스(10C)의 외측에서 케이블 C와 커넥터(84)를 접속할 수 있다.
블랭킹 플레이트(114)를 탑재하는 기판(40A)과, 회로 소자(45)를 탑재하는 기판(40B)을 별체로 함으로써, 블랭킹 플레이트(114)를 탑재하는 기판(40A)만을 교환할 수 있다.
[제5 실시 형태]
도 13은 제5 실시 형태에 따른 지지 케이스의 도 4에 상당하는 단면도이다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 지지 케이스(10D)의 상측 케이스부(30)는, 상측 개구(33)의 주연의 적어도 일부로부터 내측(개구 중심측)으로 돌출된 차양부(36)를 구비한다.
차양부(36)는, 블랭킹 플레이트(114)의 패드부(114a)를 덮고, 또한 블랭커를 통과하는 전자 빔을 차폐하지 않도록 설치한다. 차양부(36)를 설치함으로써, 패드부(114a) 간의 절연막이나, 실장 기판(40)의 패드부(42) 사이의 절연막에 산란 전자 빔이 닿아서 차지 업되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것은 아니며, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적당한 조합에 의해, 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 나타나는 전체 구성 요소로부터 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 상이한 실시 형태에 관계되는 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.

Claims (15)

  1. 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치에서 복수의 빔을 개별로 블랭킹 편향하는 블랭킹 플레이트의 실장 기판을 지지하는 지지 케이스이며,
    저판부, 상기 저판부의 주연으로부터 기립되는 하측 주위벽부, 및 상기 저판부의 판 중앙부에 형성된 하측 개구의 주연으로부터 기립되는 하측 지지 통부를 갖는 하측 케이스부와,
    덮개부, 상기 덮개부의 주연으로부터 매달리는 상측 주위벽부, 및 상기 덮개부의 판 중앙부에 형성된 상측 개구의 주연으로부터 매달리는 상측 지지 통부를 갖는 상측 케이스부를 구비하고,
    상기 하측 주위벽부와 상기 상측 주위벽부가 겹치고, 상기 하측 지지 통부 및 상기 상측 지지 통부가 상기 실장 기판을 끼움 지지하고,
    상기 실장 기판 중, 상기 하측 지지 통부 및 상기 상측 지지 통부에 의한 끼움 지지 지점보다 주연측의 주연 영역이, 상기 하측 케이스부의 상기 저판부, 상기 하측 주위벽부 및 상기 하측 지지 통부와, 상기 상측 케이스부의 상기 덮개부, 상기 상측 주위벽부 및 상기 상측 지지 통부로 둘러싸인 공간 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하측 지지 통부와 상기 실장 기판의 사이에는 제1 O링이 배치되고, 상기 상측 지지 통부와 상기 실장 기판의 사이에는 제2 O링이 배치되며, 상기 하측 지지 통부 및 상기 상측 지지 통부는 각각 상기 제1 O링 및 상기 제2 O링을 개재하여 상기 실장 기판을 끼움 지지하고,
    상기 상측 지지 통부의 하단부면에는, 하방으로 돌출된 돌기부가 원환상으로 형성되어 있고, 상기 돌기부의 직경은, 상기 제2 O링의 직경보다도 작은 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 실장 기판의 주연 영역 상에 회로 소자가 형성되어 있고,
    상기 회로 소자 상에는 열전도 시트가 마련되어 있고,
    상기 열전도 시트는 상기 상측 케이스부에 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 상측 주위벽부로부터 상기 공간 측으로 방열부가 연장되어 있고,
    상기 열전도 시트는, 상기 방열부에 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 실장 기판은, 상기 블랭킹 플레이트를 실장하는 제1 기판과, 상기 회로 소자를 탑재하는 제2 기판을 갖는 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하측 케이스부 또는 상기 상측 케이스부에는, 압력 릴리프 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공간에 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 공간은 절연성 액체로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 하측 주위벽부 및/또는 상기 상측 주위벽부에, 상기 실장 기판을 관통시키기 위한 관통 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 상측 케이스부는, 상기 상측 개구의 주연으로부터 개구 중심측으로 돌출된 덮개부를 구비하는 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 하측 케이스부 및 상기 상측 케이스부는 비자성 재료를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 지지 케이스.
  12. 시료를 적재하는, 연속 이동 가능한 스테이지와,
    하전 입자 빔을 방출하는 방출부와,
    복수의 개구부를 갖고, 상기 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 상기 하전 입자 빔의 조사를 받고, 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자 빔의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔을 형성하는 애퍼쳐 부재와,
    상기 애퍼쳐 부재의 복수의 개구부를 통과한 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커를 갖는 블랭킹 플레이트와,
    상기 블랭킹 플레이트를 실장하는 실장 기판과,
    상기 실장 기판을 지지하는 지지 케이스와,
    상기 지지 케이스를 회전시키는 회전부와,
    상기 복수의 블랭커에 의해 빔 오프의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 제한 애퍼쳐 부재와,
    상기 제한 애퍼쳐 부재를 통과한 멀티 빔의 초점을 상기 시료 상에 맞추는 렌즈를 구비하고,
    상기 지지 케이스는,
    저판부, 상기 저판부의 주연으로부터 기립되는 하측 주위벽부, 및 상기 저판부의 판 중앙부에 형성된 하측 개구의 주연으로부터 기립되는 하측 지지 통부를 갖는 하측 케이스부와,
    덮개부, 상기 덮개부의 주연으로부터 매달리는 상측 주위벽부, 및 상기 덮개부의 판 중앙부에 형성된 상측 개구의 주연으로부터 매달리는 상측 지지 통부를 갖는 상측 케이스부를 구비하고,
    상기 하측 주위벽부와 상기 상측 주위벽부가 겹치고, 상기 하측 지지 통부 및 상기 상측 지지 통부가 상기 실장 기판을 끼움 지지하고,
    상기 실장 기판 중, 상기 하측 지지 통부 및 상기 상측 지지 통부에 의한 끼움 지지 지점보다 주연측의 주연 영역이, 상기 하측 케이스부의 상기 저판부, 상기 하측 주위벽부 및 상기 하측 지지 통부와, 상기 상측 케이스부의 상기 덮개부, 상기 상측 주위벽부 및 상기 상측 지지 통부로 둘러싸인 공간 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  13. 제12항에 있어서, 냉각수를 흐르게 한 냉각판을 더 구비하고,
    상기 지지 케이스는 전열 케이블에 의해 상기 냉각판에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 실장 기판의 판 중앙부에는 빔 통과용 개구가 형성되어 있고, 상기 실장 기판의 표면 중, 상기 공간 내에 배치되지 않는 영역의 적어도 일부는 금 도금으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 빔 통과용 개구의 측면이 금 도금으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
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