KR100455644B1 - X-ray generating apparatus and inspection apparatus using the x-ray - Google Patents

X-ray generating apparatus and inspection apparatus using the x-ray Download PDF

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KR100455644B1 KR10-2001-0066373A KR20010066373A KR100455644B1 KR 100455644 B1 KR100455644 B1 KR 100455644B1 KR 20010066373 A KR20010066373 A KR 20010066373A KR 100455644 B1 KR100455644 B1 KR 100455644B1
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Abstract

엑스선 발생장치 및 이를 구비한 엑스선 검사장치가 개시되어 있다.An X-ray generator and an X-ray inspection apparatus having the same are disclosed.

본 발명에 따른 엑스선 발생장치는, 진공상태가 유지되는 전자빔 이동통로가 내부에 형성되고, 일측부에 개방구가 형성된 몸체부, 입사되는 전자빔과 반응하여 소정 스팟 사이즈의 제 1 엑스선을 발생시키는 제 1 타겟, 상기 제 1 타겟 후면에 고정되어 상기 스팟 사이즈보다 팽창된 제 2 엑스선을 발생시키는 제 2 타겟, 및 상기 제 2 타겟 후면에 고정되어 상기 제 2 엑스선의 스팟 사이즈보다 축소된 소정 스팟 사이즈의 제 3 엑스선을 발생시키는 제 3 타겟으로 이루어지고, 상기 몸체부의 개방구를 폐쇄하여 상기 전자빔 이동통로를 진공상태로 유지하는 타겟부, 상기 타겟부와 마주보는 상기 전자빔 이동통로 내부에 설치되어 상기 전자빔 이동통로에 전자빔을 발생시키는 전계 방사형 전자총, 상기 전계 방사형 전자총에서 발생된 전자빔을 절곡시켜 상기 타겟부의 제 1 타겟에 입사되는 전자빔의 스팟의 형상을 조절할 수 있도록 상기 전자빔 이동통로 주변부에 설치된 전자빔 절곡수단, 상기 타겟부의 제 1 타겟에 주사된 전자빔의 반응에 의해서 발생되는 이차전자 및 후방산란전자를 검출하여 상기 제 1 타겟의 표면 이미지에 대응하는 전기신호를 발생시키는 제 1 디텍터를 구비하여 이루어지고, 본 발명에 따른 엑스선 검사장치는, 일측부에 분석 대상물 출입용 도어가 형성된 공정챔버; 상기 공정챔버 상부에 설치된 엑스선 발생장치; 상기 엑스선 발생장치 주변부의 상기 공정챔버 상부에 설치되어 입사되는 엑스선을 분석하여 상기 분석 대상물 표면에 존재하는 불순물을 정성 및정량 분석할 수 있는 제 2 디텍터; 상기 엑스선 발생장치 하부의 상기 공정챔버 내부에 설치된 분석 대상물 홀더; 및 상기 분석 대상물 홀더 하부의 상기 공정챔버 내부에 설치된 엑스선 검출수단;을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the X-ray generator according to the present invention, an electron beam movement path for maintaining a vacuum state is formed therein, a body portion having an opening on one side thereof, and a first X-ray having a predetermined spot size in response to an incident electron beam. A first target, a second target fixed to the rear surface of the first target to generate a second X-ray expanded than the spot size, and a predetermined spot size fixed to the rear surface of the second target and smaller than the spot size of the second X-ray; A third target configured to generate a third X-ray, a target portion configured to close the opening of the body to maintain the electron beam movement path in a vacuum state, and installed inside the electron beam movement path facing the target portion, the electron beam A field radial electron gun for generating an electron beam in the moving passage, and the electron beam generated by the field radial electron gun is bent Electron beam bending means provided around the electron beam movement path to adjust the shape of the spot of the electron beam incident on the first target of the target portion, secondary electrons and backscattered electrons generated by the reaction of the electron beam scanned on the first target of the target portion And a first detector configured to generate an electrical signal corresponding to the surface image of the first target, wherein the X-ray inspection apparatus includes: a process chamber in which an analyte entrance door is formed at one side; An X-ray generator installed above the process chamber; A second detector installed at an upper portion of the process chamber around the X-ray generator and capable of qualitatively and quantitatively analyzing impurities present on the surface of the analyte by analyzing incident X-rays; An analyte holder installed inside the process chamber below the X-ray generator; And X-ray detecting means installed in the process chamber below the analyte holder.

따라서, 스팟 사이즈가 아주 작게 조절된 엑스선을 이용하여 미세선폭의 반도체소자 등의 분석 대상물의 표면에 존재하는 불순물을 정성 및 정량적으로 분석할 수 있고, 분석 대상물의 내부를 비파괴방식으로 촬영 분석할 수 있는 효과가 있다.Therefore, by using X-rays with a very small spot size, impurities present on the surface of an analyte such as a semiconductor device having a fine line width can be qualitatively and quantitatively analyzed, and the inside of the analyte can be analyzed by non-destructive method. It has an effect.

Description

엑스선 발생장치 및 이를 구비한 엑스선 검사장치{X-ray generating apparatus and inspection apparatus using the x-ray}X-ray generating apparatus and X-ray inspection apparatus having same {X-ray generating apparatus and inspection apparatus using the x-ray}

본 발명은 엑스선 발생장치 및 이를 구비한 엑스선 검사장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 스팟(Spot) 사이즈가 조절된 엑스선을 발생시켜 분석 대상물의 단면을 촬영할 수 있고, 분석 대상물 내면 및 표면에 존재하는 불순물을 정성 및 정량적으로 분석할 수 있는 엑스선 발생장치 및 이를 구비한 엑스선 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an X-ray generator and an X-ray inspection apparatus having the same, and more specifically, it is possible to take a cross-section of an analyte by generating a spot size controlled X-ray, and present on the inside and surface of the analyte. The present invention relates to an X-ray generator capable of qualitatively and quantitatively analyzing impurities and an X-ray inspection apparatus having the same.

최근에, 반도체소자가 256MDRAM, 1GDRAM 등으로 고집적화됨에 따라 반도체기판 상에 적층되는 레이어(Layer)의 수는 증가하고, 회로선폭(Critical Dimension)의 크기는 점점 작아지고, 신호대 응답속도는 빨라지고 있다.Recently, as semiconductor devices are highly integrated with 256MDRAM, 1GDRAM, etc., the number of layers stacked on a semiconductor substrate increases, the size of the circuit dimension becomes smaller, and the signal-to-response speed becomes faster.

그리고, 상기 반도체소자 제조공정은 높은 정밀도 및 균일도를 요구하고 있으며, 상기 정밀도 및 균일도의 요구에 대응하기 위하여 반도체 단위 제조공정 과정에 검사공정을 진행함으로써 적층된 레이어 표면 및 내면을 촬영 분석하고 있다.In addition, the semiconductor device manufacturing process requires high precision and uniformity, and in order to respond to the demands for the precision and uniformity, the stacked layer surface and the inner surface are photographed and analyzed by performing an inspection process during the semiconductor unit manufacturing process.

이와 같은 적층된 레이어 표면 및 내면에 대한 검사공정은 주사전자현미경(Scanning Electro Microscope) 및 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope) 등의 계측장치를 이용하여 이루어진다.The inspection process for the stacked layer surface and the inner surface is performed using a measuring device such as a scanning electron microscope and a transmission electron microscope.

상기 주사전자현미경을 이용한 검사공정은, 주사전자현미경의 전자총(Electron gun)은 고에너지를 가진 전자빔을 높은 진공상태에서 발생시켜 분석대상 웨이퍼 상에 주사한다. 이때, 분석대상 웨이퍼 표면에 주사된 전자빔은 반도체기판 표면의 원자와 반응하여 후방산란전자(Backscattered electron), 이차전자(Secondary electron) 및 엑스선(X-ray) 등을 발생시키게 된다.In the inspection process using the scanning electron microscope, an electron gun of the scanning electron microscope generates an electron beam having high energy in a high vacuum state and scans it on the wafer to be analyzed. In this case, the electron beam scanned on the surface of the wafer to be reacted reacts with atoms on the surface of the semiconductor substrate to generate backscattered electrons, secondary electrons, and X-rays.

그리고, 상기 후방산란전자, 이차전자 및 엑스선 중의 이차전자는 디텍터(Detector)에 의해서 검출되고, 상기 디텍터는 이차전자의 검출량에 따른 웨이퍼 표면의 이미지(Image)를 전기신호로 모니터(Monitor)에 전송함으로써 모니터에는 웨이퍼 표면의 3차원 이미지가 명암으로 디스플레이된다.The back scattering electrons, the secondary electrons, and the secondary electrons in the X-rays are detected by a detector, and the detector transmits an image of the wafer surface according to the detection amount of the secondary electrons as an electric signal to the monitor. The monitor then displays the three-dimensional image of the wafer surface in contrast.

그러나, 상기 주사전자현미경을 이용한 검사공정은 분석대상 웨이퍼 표면에 대해서만 관찰할 수 있고, 분석대상 웨이퍼 내부에 대해서는 분석할 수 없는 문제점이 있었다.However, the inspection process using the scanning electron microscope can only observe the surface of the wafer to be analyzed, and there is a problem that cannot be analyzed inside the wafer to be analyzed.

만일, 분석대상 웨이퍼의 내부를 분석하고자 할때는 분석 대상 웨이퍼를 절단하여 시료를 제작한 후, 상기 시료의 단면에 전자빔을 주사하여 시료의 단면을 분석할 수 있다.When analyzing the inside of the wafer to be analyzed, after cutting the wafer to be analyzed to prepare a sample, the cross section of the sample may be analyzed by scanning an electron beam on the cross section of the sample.

또한, 반도체 웨이퍼, 평판디스플레이 패널 등과 같은 분석 대상물의 내면을 분석하고자 할 경우에는 투과전자현미경을 사용하였다.In addition, a transmission electron microscope was used to analyze the inner surface of an analyte such as a semiconductor wafer or a flat panel display panel.

상기 투과전자현미경을 이용한 검사공정은, 투과전자현미경의 전자총(Electron gun)이 고에너지를 가진 전자빔을 높은 진공상태에서 발생시켜 전자빔이 투과할 수 있도록 매우 얇게 절단된 시료 상에 주사한다.In the inspection process using the transmission electron microscope, an electron gun of the transmission electron microscope generates an electron beam having a high energy in a high vacuum state and scans on a very thinly cut sample so that the electron beam can be transmitted.

이때, 시료 표면에 주사된 전자빔은 시표 원자와의 반응에 의해서 후방산란전자, 이차전자 및 엑스선 등을 발생시키게 된다.In this case, the electron beam scanned on the sample surface generates backscattered electrons, secondary electrons, X-rays, and the like by reaction with the target atoms.

그리고, 일부 전자빔은 얇게 절단 준비된 시료를 투과하여 표면에 인(P)이 도포된 스크린(Screen)에 주사되어 빛을 발생시키게 된다.In addition, some electron beams pass through a sample prepared to be thinly cut and are scanned on a screen on which phosphorus (P) is coated on a surface to generate light.

또한, 상기 빛을 디텍터가 디텍션하여 빛의 세기에 대응하는 시료 표면의 이미지를 전기신호로 모니터에 전송함으로써 모티터에는 시료의 2차원 이미지가 디스플레이된다.In addition, the detector detects the light and transmits an image of the sample surface corresponding to the light intensity to the monitor as an electric signal, thereby displaying a two-dimensional image of the sample on the monitor.

그러나, 상기 주사전자현미경 및 투과전자현미경은 전자빔을 발생시키기 위한 전자총에 고진공 형성을 위한 진공펌프가 구비되어야 함으로써 검사장비의 크기를 증가시키고, 진공펌프 가동에 따른 장비 운영비가 높고, 진공 형성을 위한 검사장비 초기화에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.However, the scanning electron microscope and the transmission electron microscope have to be provided with a vacuum pump for forming a high vacuum in the electron gun for generating an electron beam to increase the size of the inspection equipment, high operating cost of the equipment due to the operation of the vacuum pump, There was a problem that takes a long time to initialize the test equipment.

그리고, 상기 주사전자현미경 및 투과전자현미경은 전자빔을 분석대상 웨이퍼 또는 시료에 주사함으로써 전자빔에 의해서 분석대상 웨이퍼 또는 시료가 전기적으로 충격(Damage)을 받아 분석대상 반도체 웨이퍼, 시료 등의 분석 대상물의 전기적 특성을 변화시키는 문제점이 있었다.In addition, the scanning electron microscope and the transmission electron microscope scan the electron beam on the wafer or sample to be analyzed, and thus the wafer or sample to be analyzed is electrically impacted by the electron beam, thereby causing the electrical analysis of the analyte, such as the semiconductor wafer and the sample to be analyzed. There was a problem of changing the characteristics.

즉, 상기 전자빔은 음으로 대전된 전자의 흐름이므로 분석 대상물에 주사될 경우에 분석 대상물에 양전자를 정렬시켜 전기적으로 충격을 가하게 되는 문제점이 발생한다.That is, since the electron beam is a flow of electrons that are negatively charged, a problem arises in that when the electron beam is scanned on the analyte, the electron beam is aligned and electrically impacted.

또한, 투과전자현미경을 이용한 검사공정은, 분석 대상물을 절단하여 시료를 제작하여야 하므로 시료를 파괴하여야 하고, 시료 제작에 따른 로스타임(Loss time)이 발생할뿐만 아니라 제조원가를 상승시키는 문제점이 있었다.In addition, the inspection process using the transmission electron microscope, the sample to be produced by cutting the analyte to destroy the sample, there is a problem that not only causes loss time (Loss time) caused by the sample production but also increase the manufacturing cost.

그리고, 현재 반도체소자 제조공정에 의해서 제조된 반도체 칩이 실장된 PCB(Printed Circuit Board) 등은 엑스선을 이용한 PCB 검사장치를 이용하여 단면 분석이 이루어진다.In addition, a printed circuit board (PCB) on which a semiconductor chip manufactured by a semiconductor device manufacturing process is currently mounted is subjected to cross-sectional analysis using a PCB inspection apparatus using X-rays.

여기서, 상기 엑스선을 이용한 PCB 검사장치는, 분석대상 시료를 고정시킨 후, 엑스선 발생기가 시료 상부에서 회전에 의해서 그 위치를 변경시키며 시료 상에 엑스선을 주사한다.Here, the PCB inspection apparatus using the X-ray, after fixing the sample to be analyzed, the X-ray generator scans the X-rays on the sample while changing its position by rotation on the upper portion of the sample.

이때, 상기 엑스선 발생기는 전자총의 텅스텐 필라멘트재질의 뾰족한 팁에 수 KeV에서 수십만 eV까지 전압을 인가하여 팁을 2,700℃ 이상 충분히 가열함으로써 가열된 팁은 열전자를 발생시키게 되고, 상기 열전자는 타겟에 충돌하여 타겟 물질의 원자핵에 에너지를 인가하여 원자핵주위를 회전하는 전자와의 상호작용에의하여 엑스선을 발생시킨다.At this time, the X-ray generator applies a voltage from several KeV to several hundred thousand eV to the pointed tip of the tungsten filament material of the electron gun and heats the tip sufficiently by 2,700 ° C. or more to generate hot electrons, and the hot electrons collide with the target. Energy is applied to the nucleus of the target material to generate X-rays by interaction with electrons rotating around the nucleus.

그리고, 상기 시료 하부에 구비된 엑스선 검출기가 상기 엑스선 발생기와 연동하여 회전에 의해서 그 위치를 변경시키며 상기 사료를 투과한 엑스선을 검출하여 시료의 단면에 대한 분석이 이루어진다.The X-ray detector provided at the lower part of the sample changes its position by rotation in conjunction with the X-ray generator, and detects the X-rays passing through the feed and analyzes the cross section of the sample.

그러나, 상기 엑스선을 이용한 PCB 검사장치는, 기계적인 장치에 의해서 엑스선 발생기 및 엑스선 검출기가 회전하여야 함으로써 엑스선 발생기 및 엑스선 검출기의 회전을 위한 기계적인 장치의 구비에 따른 검사장치의 외형이 커져 검사장치가 분석실 내부에서 차지하는 점유면적이 증가하고, 장비의 구동에 따른 에너지의 소모량이 과도한 문제점이 있었다.However, the PCB inspection apparatus using the X-ray, the X-ray generator and the X-ray detector must be rotated by a mechanical device, the appearance of the inspection device is increased according to the provision of a mechanical device for the rotation of the X-ray generator and the X-ray detector is increased The occupied area inside the analysis room increases, and there is an excessive problem of energy consumption due to the operation of the equipment.

그리고, 상기 엑스선을 이용한 PCB 검사장치의 엑스선 발생기는, 보다 많은 엑스선을 발생시켜 큰 에너지로 가속시키기 위한 가속전압 발생장치, 장비 통제장치, 및 발생된 엑스선이 누출되는 것을 방지하기 위한 각종 부수장치 등이 필요한 문제점이 있었다.In addition, the X-ray generator of the PCB inspection apparatus using the X-ray, an acceleration voltage generator for generating more X-rays to accelerate to a large energy, equipment control device, and various auxiliary devices for preventing the generated X-rays leak There was a necessary problem.

또한, 발생된 엑스선의 스팟(Spot) 사이즈를 아주 작게 조절할 수 없으므로 고집적화된 반도체소자 등의 분석에 사용할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, since the spot size of the generated X-rays cannot be adjusted very small, there is a problem that cannot be used for analysis of highly integrated semiconductor devices.

본 발명의 목적은, 고진공펌프를 구비하지 않고 분석 대상물 분석용 엑스선을 발생시킬 수 있는 엑스선 발생장치 및 이를 구비한 엑스선 검사장치를 제공하는 데 있다.Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide an X-ray generator capable of generating X-rays for analyzing an analyte without providing a high vacuum pump and an X-ray inspection apparatus having the same.

본 발명의 다른 목적은, 엑스선의 스팟 사이즈를 조절함으로써 고집적화된반도체소자 등을 분석할 수 있는 엑스선 발생장치 및 이를 구비한 엑스선 검사장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an X-ray generator capable of analyzing a highly integrated semiconductor device and the like by adjusting the spot size of the X-ray, and an X-ray inspection apparatus having the same.

본 발명의 또 다른 목적은, 분석 대상물이 전기적으로 충격을 받는 것을 방지할 수 있는 엑스선 검사장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide an X-ray inspection apparatus capable of preventing an analyte from being electrically shocked.

본 발명의 또 다른 목적은, 분석 대상물을 비파괴방식으로 적층구조의 분석 대상물을 분석할 수 있는 엑스선 검사장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide an X-ray inspection apparatus capable of analyzing an analyte in a stacked structure in a non-destructive manner.

본 발명의 또 다른 목적은, 점유면적이 작고, 장비구동에 따른 에너지 소모량이 작고, 부속장치를 간소화할 수 있는 엑스선 검사장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide an X-ray inspection apparatus which has a small occupied area, small energy consumption according to equipment driving, and can simplify an accessory device.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 발생장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an X-ray generator according to an embodiment of the present invention.

도2는 도1에 도시된 정전장 렌즈의 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view of the electrostatic lens shown in FIG.

도3은 일반적인 마그네틱 렌즈의 사시도이다.3 is a perspective view of a general magnetic lens.

도4는 도1에 도시된 편향코일의 평면도이다.4 is a plan view of the deflection coil shown in FIG.

도5는 도1에 도시된 타겟의 작용을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the operation of the target shown in FIG.

도6는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 검사장치의 구성도이다.6 is a block diagram of an X-ray inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 검사장치를 이용하여 분석 대상물의 단면 이미지를 검출해내는 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a diagram for describing a method of detecting a cross-sectional image of an analysis target by using an X-ray inspection apparatus according to an exemplary embodiment.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

2 : 엑스선 발생장치 4 : 엑스선 검사장치2 X-ray generator 4 X-ray inspection device

10 : 몸체부 12 : 팁10: body 12: tip

14 : 전계 방사형 전자총 16 : 전자빔 이동통로14 electric field radial electron gun 16 electron beam movement path

18 : 정전장 렌즈 20 : 편향코일18: electrostatic field lens 20: deflection coil

22 : 제 1 디텍터 24 : 제 1 타겟22: first detector 24: first target

26 : 제 2 타겟 28 : 제 3 타겟26: second target 28: third target

30 : 타겟부 32 : 원통30: target portion 32: cylinder

34, 40 : 코일 36 : 전원34, 40: coil 36: power

38 :절편 50 : 공정챔버38: Intercept 50: Process Chamber

52 : 엑스선 수용관 54 : 제 2 디텍터52: X-ray receiving tube 54: Second detector

56 : 홀더 58 : 웨이퍼56 holder 58 wafer

60 : 도어 62 : 진공라인60: door 62: vacuum line

64 : 진공펌프 66 : CCD 카메라64: vacuum pump 66: CCD camera

68 : 피스톤 70 : 구동원68: piston 70: drive source

72 : 로봇아암 74 : 로더72: robot arm 74: loader

76 : 카세트 80 : 전자빔76: cassette 80: electron beam

82 : CuKα엑스선 84 : BeKα엑스선82: CuKα X-ray 84: BeKα X-ray

86 : 제 1 전극 88 : 제 2 전극86: first electrode 88: second electrode

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스선 발생장치는, 진공상태가 유지되는 전자빔 이동통로가 내부에 형성되고, 일측부에 개방구가 형성된 몸체부; 입사되는 전자빔과 반응하여 소정 스팟 사이즈의 제 1 엑스선을 발생시키는 제 1 타겟, 상기 제 1 타겟 후면에 고정되어 상기 스팟 사이즈보다 팽창된 제 2 엑스선을 발생시키는 제 2 타겟, 및 상기 제 2 타겟 후면에 고정되어 상기 제 2 엑스선의 스팟 사이즈보다 축소된 소정 스팟 사이즈의 제 3 엑스선을 발생시키는 제 3 타겟으로 이루어지고, 상기 몸체부의 개방구를 폐쇄하여 상기 전자빔 이동통로를 진공상태로 유지하는 타겟부; 상기 타겟부와 마주보는 상기 전자빔 이동통로 내부에 설치되어 상기 전자빔 이동통로에 전자빔을 발생시키는 전계 방사형 전자총(Field Emission Gun); 상기 전계 방사형 전자총에서 발생된 전자빔을 절곡시켜 상기 타겟부의 제 1 타겟에 입사되는 전자빔의 스팟의 형상을 조절할 수 있도록 상기 전자빔이동통로 주변부에 설치된 전자빔 절곡수단; 상기 타겟부의 제 1 타겟에 주사된 전자빔의 반응에 의해서 발생되는 이차전자 및 후방산란전자(Backscattered electron)를 검출하여 상기 제 1 타겟의 표면 이미지에 대응하는 전기신호를 발생시키는 제 1 디텍터;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.An X-ray generating apparatus according to the present invention for achieving the above object is, the electron beam movement path is maintained therein is maintained in a vacuum state, the body portion formed with an opening in one side; A first target that reacts with an incident electron beam to generate a first X-ray of a predetermined spot size, a second target that is fixed to a rear surface of the first target to generate a second X-ray expanded than the spot size, and the second target rear surface A third target fixed to the third target to generate a third X-ray having a predetermined spot size smaller than the spot size of the second X-ray, and closing the opening of the body to maintain the electron beam movement path in a vacuum state ; A field emission gun installed inside the electron beam moving path facing the target unit to generate an electron beam in the electron beam moving path; Electron beam bending means installed at the periphery of the electron beam movement path to bend the electron beam generated by the field emission electron gun to adjust the shape of the spot of the electron beam incident on the first target of the target portion; And a first detector configured to detect secondary electrons and backscattered electrons generated by the reaction of the electron beam scanned by the first target of the target unit and to generate an electric signal corresponding to the surface image of the first target. Characterized in that made.

여기서, 상기 전자빔 절곡수단은 상기 전계 방사형 전자총에서 발생된 전자빔을 1차 절곡시키도록 상기 전자빔 이동통로 주변부에 설치된 마그네틱 렌즈와 상기 마그네틱 렌즈에 의해서 1차 절곡된 상기 전자빔을 2차 절곡시키도록 상기 전자빔 이동통로 주변부에 설치된 편향코일로 이루어질 수 있다.Herein, the electron beam bending means may perform the second bending of the magnetic beam installed by the magnetic lens and the magnetic lens installed at the periphery of the electron beam moving passage so as to first bend the electron beam generated by the field emission electron gun. It may be made of a deflection coil installed around the moving passage.

그리고, 상기 전자빔 절곡수단은 상기 전계 방사형 전자총에서 발생된 전자빔을 1차 절곡시키도록 상기 전자빔 이동통로 주변부에 설치된 정전장 렌즈와 상기 정전장 렌즈에 의해서 1차 절곡된 상기 전자빔을 2차 절곡시키도록 상기 전자빔 이동통로 주변부에 설치된 편향코일로 이루어질 수 있다.The electron beam bending means is configured to secondaryly bend the electron beam firstly bent by the electrostatic lens and the electrostatic lens installed in the periphery of the electron beam movement path to firstly bend the electron beam generated by the field emission electron gun. It may be made of a deflection coil installed around the electron beam movement passage.

또한, 상기 제 1 타겟은, 구리(Cu), 루비듐(Rh), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 백금(Pt) 및 크롬(Cr) 중의 어느 하나의 재질로 이루어지고, 상기 제 2 타겟은 베릴륨(Be) 재질로 이루어지고, 상기 제 3 타겟은 알루미늄(Al) 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the first target is made of one of copper (Cu), rubidium (Rh), molybdenum (Mo), tungsten (W) and platinum (Pt) and chromium (Cr), and the second target Silver may be made of beryllium (Be) material, and the third target may be made of aluminum (Al).

그리고, 상기 제 1 타겟 내지 제 3 타겟의 두께는 0.01㎛ 내지 50㎛로 이루어지고, 상기 제 1 타겟 내지 제 3 타겟은 1㎜ 내지 100㎜의 지름을 가지는 원판 형상으로 이루어질 수 있다.The first to third targets may have a thickness of 0.01 μm to 50 μm, and the first to third targets may have a disc shape having a diameter of 1 mm to 100 mm.

또한, 본 발명에 따른 엑스선 검사장치는, 일측부에 분석 대상물 출입용 도어가 형성된 공정챔버; 상기 공정챔버 상부에 설치된 엑스선 발생장치; 상기 엑스선 발생장치 주변부의 상기 공정챔버 상부에 설치되어 입사되는 엑스선을 분석하여 상기 분석 대상물 표면에 존재하는 불순물을 정성 및 정량 분석할 수 있는 제 2 디텍터; 상기 엑스선 발생장치 하부의 상기 공정챔버 내부에 설치된 분석 대상물 홀더; 및 상기 분석 대상물 홀더 하부의 상기 공정챔버 내부에 설치된 엑스선 검출수단;을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the X-ray inspection apparatus according to the present invention, the process chamber formed in one side door for the analysis object entrance; An X-ray generator installed above the process chamber; A second detector installed at an upper portion of the process chamber around the X-ray generator and capable of qualitatively and quantitatively analyzing impurities present on the surface of the analyte by analyzing incident X-rays; An analyte holder installed inside the process chamber below the X-ray generator; And X-ray detecting means installed in the process chamber below the analyte holder.

여기서, 상기 제 2 디텍터는 XRF(X-Ray Flourescence Spectrometry)로 이루어질 수 있고, 상기 엑스선 검출수단은 구동원의 구동에 의한 피스톤의 상하운동에 의해서 상하이동이 가능한 CCD 카메라로 이루어질 수 있다.Here, the second detector may be made of X-Ray Flourescence Spectrometry (XRF), and the X-ray detecting means may be made of a CCD camera capable of moving up and down by vertical movement of the piston by driving of a driving source.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 발생장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an X-ray generator according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 엑스선 발생장치(2)는, 도1에 도시된 바와 같이 몸체부(10) 내부에 형성된 진공상태의 전자빔 이동통로(16) 내부에 전자빔(Electron beam)을 주사할 수 있는 전계 방사형 전자총(Field Emission Gun : 14)을 구비한다.X-ray generator 2 according to the present invention, as shown in Figure 1, the electric field radial type that can scan the electron beam (Electron beam) inside the electron beam movement passage 16 in a vacuum state formed in the body portion 10 A field emission gun (14) is provided.

여기서, 상기 전계 방사형 전자총(14)은, (1,0,0)의 방향을 가진 텅스텐(W) 싱글 크리스탈(Single crystal) 표면에 산화지르코늄(ZrO)이 코팅된 팁(12)을 구비한다.Here, the field emission electron gun 14 includes a tip 12 coated with zirconium oxide (ZrO) on a surface of a tungsten (W) single crystal having a direction of (1,0,0).

그리고, 상기 팁(12)은 인가된 고압의 전위차에 의해서 강한 전기장(Electri field)를 형성하고, 약 1,800℃ 정도의 온도로 가열되어 전자빔을 방출하도록 되어있다.The tip 12 forms a strong electric field by applying a high voltage potential difference, and is heated to a temperature of about 1,800 ° C. to emit an electron beam.

그리고, 상기 전계 방사형 전자총(14)은 약 2,800℃ 정도의 온도에서 전자빔을 방출하는 열전자총(Thermionic gun)보다 현저히 낮은 약 1,800℃ 정도의 온도에서 전자빔을 방출함으로써 전자빔의 움직임은 상기 열전자총에 의해서 방출된 전자빔보다 떨어진다.In addition, the field radial electron gun 14 emits an electron beam at a temperature of about 1,800 ° C., which is significantly lower than a thermal electron gun that emits an electron beam at a temperature of about 2,800 ° C., thereby moving the electron beam by the thermo electron gun. Falls below the emitted electron beam.

그러나, 상기 팁(12)의 표면에 코팅된 산화지르코늄(ZrO)에 의해서 팁(12)에서 외부로 튀어 나오는데 필요한 필요에너지(Potential barrier)를 낮추어 주는 소위, 쇼트키 효과(Schottky effect)에 의해서 상기 팁(20)은 열전자총보다 약 500배 이상의 전자빔을 방출할 수 있다.However, the zirconium oxide (ZrO) coated on the surface of the tip 12 lowers the potential barrier required to protrude from the tip 12 to the outside by the so-called Schottky effect. Tip 20 may emit an electron beam about 500 times more than a thermoelectron gun.

따라서, 같은 가속전압으로 타겟부에 발생되는 엑스선의 광자(Photo)의 개수가 적어도 수백배 이상 증대되며, 열전자총의 가속전압을 증대시킴으로써 발생하는 여러 가지 문제점들을 해소할 수 있는 것이다.Therefore, the number of photons of X-rays generated in the target unit is increased by at least several hundred times by the same acceleration voltage, and various problems caused by increasing the acceleration voltage of the thermo electron gun can be solved.

그리고, 상기 전계 방사형 전자총(14)와 근접한 전자빔 이동통로(16) 주변부에 전계 방사형 전자총(14)에서 방출되는 전자빔을 1차 절곡시키는 정전장 렌즈(18)가 설치되어 있다.In addition, an electrostatic field lens 18 is provided at the periphery of the electron beam movement path 16 adjacent to the field emission electron gun 14 to firstly bend the electron beam emitted from the field emission electron gun 14.

여기서, 상기 정전장 렌즈(18)는 도2에 도시된 바와 같이 서로 이격된 한쌍의 원통형의 제 1 전극(86) 및 제 2 전극(88)에 전위차를 주어 전기장을 형성함으로써 원통형의 제 1 전극(86) 및 제 2 전극(88) 내부를 통과하는 전자빔을 전기장에 의해서 절곡시킬 수 있다.Here, the electrostatic field lens 18 is a cylindrical first electrode by forming an electric field by giving a potential difference to the pair of cylindrical first electrode 86 and the second electrode 88 spaced apart from each other, as shown in FIG. The electron beam passing through the inside of the 86 and the second electrode 88 can be bent by the electric field.

그리고, 상기 전자빔 1차 절곡수단으로써 정전장 렌즈(18)를 대신하여 마그네틱 렌즈로 교체 사용할 수도 있다.In addition, the electron beam may be replaced with a magnetic lens in place of the electrostatic lens 18 as the primary bending means.

이때, 상기 마그네틱 렌즈는 도3에 도시된 바와 같이 원통(32)에 감겨진 코일(34)에 전원(36)에서 고전력을 인가하여 전기장을 형성함으로써 원통(32)의 내부로 이동하는 전자빔이 전기장에 의해서 1차 절곡되도록 하는 기능을 수행한다.At this time, the magnetic lens is applied to the coil 34 wound around the cylinder 32, as shown in Figure 3 by applying a high power from the power source 36 to form an electric field to move the electron beam moving into the interior of the cylinder 32 It performs the function to make the first bend by.

또한, 상기 정전장 렌즈(18)와 근접한 전자빔 이동통로(16) 주변부에 정전장 렌즈(18)에 의해서 1차 절곡되어 내부를 통과하는 전자빔을 소정각도 2차 절곡되도록 하는 편향코일(20)이 설치되어 있다.In addition, the deflection coil 20 is bent by the electrostatic lens 18 around the electron beam moving path 16 adjacent to the electrostatic lens 18 so as to bend the electron beam passing through the inside at a predetermined angle. It is installed.

여기서, 상기 편향코일(20)은 도4에 도시된 바와 같이 방사형으로 소정간격 이격되어 설치된 복수의 절편(38)에 감겨진 코일(38)에 선택적으로 전원(도시되지 않음)이 고전력을 인가함으로써 전기장을 발생시켜 방사형 절편(38) 내부를 통과하는 전자빔이 전기장에 의해서 소정각도 2차 절곡되도록 하여 전자빔이 한점으로 주사될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.Here, the deflection coil 20 is a power source (not shown) by selectively applying a high power to the coil 38 wound around a plurality of segments 38 provided radially spaced apart as shown in FIG. By generating an electric field, the electron beam passing through the radial fragment 38 is bent at a predetermined angle by the electric field so that the electron beam can be scanned to one point.

즉, 상기 편향코일(20)은 절편에 감겨진 코일(38)의 전류를 조절함으로써 타겟부(30)에 입사되는 전자빔의 입사 방향을 조절할 수 있어서 결과적으로 타겟부(30)에서 발생된 엑스선이 분석 대상물의 표면의 소정부에 주사될 수 있도록 하는 기능을 수행하는 것이다.That is, the deflection coil 20 may adjust the incidence direction of the electron beam incident on the target portion 30 by adjusting the current of the coil 38 wound around the section, and as a result, the X-rays generated by the target portion 30 It is to perform a function to be scanned in a predetermined portion of the surface of the analyte.

또한, 상기 편향코일(20)과 근접한 전자빔 이동통로(16) 주변부에 타겟부(30)에서 형성된 이차전자 및 후방산란전자(Backscattered electron)를 디텍션할 수 있는 제 1 디텍터(22)가 설치되어 있다.In addition, a first detector 22 capable of detecting secondary electrons and backscattered electrons formed in the target part 30 is provided at the periphery of the electron beam movement path 16 adjacent to the deflection coil 20. .

여기서, 상기 제 1 디텍터(22)는 이차전자 및 후방산란전자를 디텍션하여 이차전자 및 후방산란전자의 검출량에 따른 타겟부(30)의 표면 이미지를 외부의 제 1 모니터(도시되지 않음)에 전기신호로 전송할 수 있도록 되어 있다.Here, the first detector 22 detects the secondary electrons and the backscattered electrons and transmits the surface image of the target unit 30 according to the detection amount of the secondary electrons and the backscattered electrons to an external first monitor (not shown). It can be transmitted as a signal.

이때, 작업자는 제 1 모니터를 모니터링한 후, 전자빔의 스팟이 타원을 형성할 경우에 정전장 렌즈(18) 및 편향코일(20)을 적절히 조절하여 전자빔의 절곡되는 정도를 조절하여 전자빔의 스팟이 진원을 형성하도록 함으로써 전자빔의 스팟 사이즈를 축소 조절할 수 있도록 되어 있다.At this time, after monitoring the first monitor, the operator adjusts the degree of bending of the electron beam by appropriately adjusting the electrostatic lens 18 and the deflection coil 20 when the spot of the electron beam forms an ellipse. By forming a circle, the spot size of the electron beam can be reduced.

그리고, 상기 제 1 디텍터(22) 주변부의 전자빔 이동통로(16) 단부에 개방구(25)를 폐쇄하여 전자빔 이동통로(16)를 진공상태로 유지하는 타겟부(30)가 구비되어 있다.In addition, a target part 30 is provided at the end of the electron beam movement passage 16 around the first detector 22 to close the opening 25 to maintain the electron beam movement passage 16 in a vacuum state.

여기서, 상기 타겟부(30)는 진공상태의 전자빔 이동통로(16)와 직접 접촉하는 구리(Cu) 재질의 제 1 타겟(24), 상기 제 2 타겟(26) 후면과 전면이 접촉하는 베릴륨(Be) 재질의 제 2 타겟(26) 및 상기 제 2 타겟(26) 후면과 전면이 접촉하고 후면이 대기상태에 노출된 알루미늄(Al) 재질의 제 3 타겟(28)이 적층된 구조로 이루어진다.Here, the target portion 30 is a copper (Cu) first target 24 in direct contact with the electron beam movement passage 16 in the vacuum state, the beryllium (Billium) in contact with the front and rear surfaces of the second target 26 ( The second target 26 of the Be material and the third target 28 of the aluminum (Al) material having a front surface in contact with the rear surface of the second target 26 and the rear surface exposed to the atmospheric state are laminated.

여기서, 상기 제 1 타겟(24)은 구리(Cu) 이외에 루비듐(Rb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 백금(Pt) 및 크롬(Cr) 중의 어느 하나의 재질로 형성할 수도 있고, 상기 각 타겟(24, 26, 28)은 0.01㎛ ~ 50㎛, 바람직하게는 제 1 타겟(24) 및 제 3 타겟(28)은 0.1㎛ 정도의 두께로 형성하고, 상기 제 2 타겟(26)은 10㎛ 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 상기 각 타겟(24, 26, 28)은 1㎜ ~ 100㎜, 바람직하게는 약 3㎜ 정도의 지름을 가지는 원판 형상으로 이루어진다.Here, the first target 24 may be formed of any one material of rubidium (Rb), molybdenum (Mo), tungsten (W), platinum (Pt) and chromium (Cr) in addition to copper (Cu), Each of the targets 24, 26, and 28 has a thickness of about 0.01 μm to 50 μm, preferably, the first target 24 and the third target 28 are about 0.1 μm, and the second target 26 is formed. Is formed to a thickness of about 10㎛. Each of the targets 24, 26, 28 has a disk shape having a diameter of about 1 mm to 100 mm, preferably about 3 mm.

따라서, 전계 방사형 전자총(14)의 팁(Tip : 12)에 고압의 전위차를 걸어주게 되면, 상기 팁(12)은 전기장을 형성하며 전자빔을 발생시켜 전자빔 이동통로(16) 내부로 전자빔을 방출하게 된다.Therefore, when a high-voltage potential difference is applied to the tip 12 of the field radial electron gun 14, the tip 12 forms an electric field and generates an electron beam to emit the electron beam into the electron beam movement path 16. do.

이때, 상기 전계 방사형 전자총(14)는 필라멘트(Filament)를 고온으로 가열시켜서 필라멘트의 표면으로부터 자유전자가 진공 중으로 방출되도록 하는 열전자건(Thermionic gun)보다 발생되는 전자빔의 에너지분포가 일정하여 균일한 엑스선을 발생시킬 수 있다.In this case, the field radial electron gun 14 heats the filament to a high temperature so that the energy distribution of the electron beam generated from the thermal electron gun is higher than that of the thermal electron gun to allow free electrons to be released into the vacuum from the surface of the filament. Can be generated.

다음으로, 상기 전계 방사형 전자총(14)에 의해서 전자빔 이동통로(16) 내부로 방출된 전자빔은 전자빔 이동통로(16) 주변부에 설치된 정전장 렌즈(18)에 의해서 1차 절곡된다.Next, the electron beam emitted into the electron beam movement path 16 by the field emission electron gun 14 is firstly bent by the electrostatic lens 18 provided around the electron beam movement path 16.

이때, 상기 정전장 렌즈(18)는 한쌍의 원통형의 제 1 전극(86) 및 제 2 전극(88)에 전위차를 주어 전기장을 형성함으로써 원통형의 제 1 전극(86) 및 제 2 전극(88) 내부를 통과하는 전자빔은 전기장에 의해서 1차 절곡된다.In this case, the electrostatic field lens 18 forms an electric field by applying a potential difference to the pair of cylindrical first electrodes 86 and the second electrode 88 to form the cylindrical first electrode 86 and the second electrode 88. The electron beam passing through the interior is firstly bent by the electric field.

그리고, 상기 정전장 렌즈(18)를 대신하여 마그넥틱 렌즈를 사용할 경우의 전자빔은, 전원(36)으로부터 원통(32)에 감겨진 코일(34)에 인가된 고전압에 의해서 형성된 전기장에 의해서 소정각도로 1차 절곡된다.The electron beam in the case of using the magnetic lens in place of the electrostatic lens 18 is a predetermined angle by an electric field formed by the high voltage applied to the coil 34 wound from the power source 36 to the cylinder 32. 1st bending

이어서, 상기 1차 절곡된 전자빔은 전자빔 이동통로(16) 주변부에 설치된 편향코일(20)에 의해서 2차 절곡된다.Subsequently, the primary bent electron beam is secondarily bent by the deflection coil 20 provided around the electron beam movement path 16.

이때, 상기 전자빔은 방사형으로 소정간격 이격되어 설치된 복수의 절편(38)에 감겨진 코일(40)에 전원(도시되지 않음)이 선택적으로 고전력을 인가함으로써전기장을 발생시켜 방사형으로 설치된 복수의 절편(38) 내부를 통과하는 전자빔이 전기장에 의해서 소정각도 2차 절곡되도록 한다.In this case, the electron beam generates a electric field by selectively applying a high power to a coil 40 wound around the plurality of segments 38 installed radially spaced by a predetermined interval, thereby generating an electric field. 38) The electron beam passing through the inside is bent at a predetermined angle by the electric field.

다음으로, 상기 편향코일(20)에 의해서 2차 절곡된 전자빔은 타겟부(30)의 제 1 타겟(24)과 부딪히게 된다.Next, the electron beam bent second by the deflection coil 20 hits the first target 24 of the target portion 30.

이때, 제 1 타겟(24) 표면에 입사된 전자빔의 일부는 제 1 타겟(24)과 반응하여 후방산란전자, 이차전자 등을 발생시키게 되고, 상기 후방산란전자 및 이차전자는 제 1 타겟(24)에 의해서 반사되어 제 1 디텍터(22)에 의해서 검출된다.In this case, a part of the electron beam incident on the surface of the first target 24 reacts with the first target 24 to generate backscattered electrons, secondary electrons, and the like, and the backscattered electrons and secondary electrons are formed on the first target 24. Is detected by the first detector 22.

그리고, 상기 제 1 디텍터(22)는 검출된 후방산란전자 및 이차전자의 검출량에 따른 제 1 타겟(24)의 표면 이미지를 외부의 제 1 모니터(도시되지 않음)에 전기신호로 전송하게 된다.The first detector 22 transmits the surface image of the first target 24 according to the detected amounts of the backscattered electrons and the secondary electrons to an external first monitor (not shown) as an electric signal.

그리고, 작업자는 상기 제 1 모니터를 모니터링하며 제 1 타겟(24)에 입사된 전자빔의 스팟의 형상이 타원형상 등으로 형성되어 전자빔 스팟 사이즈가 큰 경우에는 정전장 렌즈(18) 및 편향코일(20)의 동작을 적절히 조절함으로써 전자빔 스팟의 형상을 진원형상으로 조절하여 전자빔 스팟 사이즈를 축소 조절하게 된다.In addition, the operator monitors the first monitor and the shape of the spot of the electron beam incident on the first target 24 is formed in an elliptical shape or the like, so that when the electron beam spot size is large, the electrostatic lens 18 and the deflection coil 20 are used. By appropriately adjusting the operation of), the shape of the electron beam spot is adjusted to a round shape to reduce the size of the electron beam spot.

그리고, 도5에 도시된 바와 같이 제 1 타겟(24)에 입사된 전자빔(80)의 다른 일부는 제 1 타겟(24)을 이루는 구리(Cu)의 최외각 궤도와 인접하는 내측 궤도의 전자 하나를 방출시키고 최외각 궤도의 전자를 내측 궤도로 이동시킴으로써 CuKα엑스선(82)을 발생시킨다. 이때, 상기 CuKα엑스선(82)의 스팟 사이즈는 입사되는 전자빔(80)의 스팟 사이즈와 동일하다.As shown in FIG. 5, another part of the electron beam 80 incident on the first target 24 includes one electron of an inner track adjacent to the outermost track of copper Cu forming the first target 24. The CuKα X-ray 82 is generated by releasing the electrons and moving the electrons of the outermost orbit into the inner orbit. In this case, the spot size of the CuKα X-ray 82 is the same as the spot size of the incident electron beam 80.

또한, 상기 제 1 타겟(24)에서 발생된 CuKα엑스선(82)은 베릴륨(Be) 재질의제 2 타겟(26)의 표면에 도달한 후 반응에 의해서 스팟 사이즈가 확장되고, CuKα엑스선을 포함하는 BeKα엑스선(84)을 발생시키게 된다.In addition, the CuKα X-ray 82 generated by the first target 24 reaches the surface of the second target 26 of beryllium (Be), and then the spot size is expanded by the reaction, and includes the CuKα X-ray. BeK alpha X-rays 84 are generated.

그리고, 상기 제 2 타겟(26)에서 발생된 CuKα엑스선을 포함하는 BeKα엑스선(84)은 알루미늄(Al) 재질의 제 3 타겟(28)의 표면에 도달한 후 다시 스팟 사이즈가 축소되며 BeKα엑스선을 필터링하여 CuKα엑스선(82)만을 외부로 방출하게 된다.In addition, the BeKα X-ray 84 including the CuKα X-rays generated by the second target 26 reaches the surface of the third target 28 made of aluminum (Al), and then the spot size is reduced again to form a BeKα X-ray. By filtering, only the CuKα X-rays 82 are emitted to the outside.

도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 검사장치의 구성도이다.6 is a block diagram of an X-ray inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 엑스선 검사장치는, 도6에 도시된 바와 같이 일측부에 분석 대상물이 출입하는 도어(Door : 60)가 설치된 공정챔버(50)를 구비한다.As shown in FIG. 6, the X-ray inspection apparatus according to the present invention includes a process chamber 50 in which a door 60 to which an analyte enters and exits is installed at one side.

그리고, 상기 공정챔버(50) 상부 중앙에는 도1에 도시된 바와 같은 엑스선 발생장치(2)가 설치되고, 상기 엑스선 발생장치(2)와 인접하는 공정챔버(50) 상부에 제 2 디텍터(54)와 연결된 엑스선 수용관(52)이 설치되어 있다.In addition, an X-ray generator 2 as illustrated in FIG. 1 is installed at an upper center of the process chamber 50, and a second detector 54 is disposed on an upper portion of the process chamber 50 adjacent to the X-ray generator 2. ) Is connected to the X-ray accommodation tube (52).

이때, 상기 제 2 디텍터(54)는 XRF(X-Ray Flourescence Spectrometry)로 이루어진다.In this case, the second detector 54 is made of X-Ray Flourescence Spectrometry (XRF).

그리고, 상기 제 2 디텍터(54)는 엑스선 수용관(52)을 통해서 유입된 특성 엑스선을 파장별로 검출하여 엑스선 파장에 따라 분석 대상물의 표면에 존재하는 불순물을 정성적으로 분석하고, 상기 엑스선 파장의 세기를 측정하여 분석 대상물 표면에 존재하는 불순물을 정량적으로 분석할 수 있다.The second detector 54 detects characteristic X-rays introduced through the X-ray receiving tube 52 for each wavelength and qualitatively analyzes impurities present on the surface of the analyte according to the X-ray wavelengths. The intensity can be measured to quantitatively analyze impurities present on the surface of the analyte.

그리고, 상기 엑스선 발생장치(2) 및 엑스선 수용관(52) 하부의 공정챔버(50) 내부에 웨이퍼(58) 등과 같은 분석 대상물을 지지할 수 있는홀더(Holder : 56)가 설치되어 있다.In addition, a holder 56 for supporting an analyte such as a wafer 58 is installed in the process chamber 50 under the X-ray generator 2 and the X-ray accommodation tube 52.

또한, 상기 공정챔버(50) 하부에는 홀더(56) 상에 위치한 분석 대상물을 투과한 엑스선을 수신하여 분석 대상물의 단면 이미지에 대응하는 신호의 강약을 외부의 제 2 모니터(도시되지 않음)에 디지털 신호로 전송하는 CCD 카메라(Charge Coupled Device Camera : 66)가 설치되어 있다.In addition, a lower portion of the process chamber 50 receives X-rays transmitted through the analyte positioned on the holder 56 to digitally store the intensity of the signal corresponding to the cross-sectional image of the analyte to an external second monitor (not shown). A CCD camera (Charge Coupled Device Camera: 66) for transmitting signals is installed.

이때, 상기 CCD 카메라(66)는 배율을 조절하기 위하여 구동원(70)의 구동에 의한 피스톤(68)의 상하이동에 상하로 이동할 수 있도록 되어 있다.At this time, the CCD camera 66 is able to move up and down in the shanghaidong of the piston 68 by the drive of the drive source 70 to adjust the magnification.

그리고, 상기 공정챔버(50)의 일측부에는 공정챔버(50)의 내부압력을 조절하기 위하여 펌핑동작을 수행하는 진공펌프(64)와 연결된 진공라인(62)이 형성되어 있다.In addition, a vacuum line 62 connected to a vacuum pump 64 performing a pumping operation is formed at one side of the process chamber 50 to adjust the internal pressure of the process chamber 50.

또한, 상기 공정챔버(50)의 도어(60) 외측부에는 로더(Loader : 74)에 위치한 카세트(76)에 적재된 웨이퍼(58)를 잡아 홀더(56)로 반입하고, 홀더(56) 상의 웨이퍼(58)를 외부로 반출하는 로봇아암(72)이 설치되어 있다.In addition, the outside of the door 60 of the process chamber 50, the wafer 58 loaded in the cassette 76 located in the loader (74) is held and brought into the holder 56, the wafer on the holder 56 The robot arm 72 which carries out 58 is provided.

따라서, 로봇아암(72)이 카세트(76)에 적재된 복수의 웨이퍼(58) 중의 하나의 웨이퍼(58)를 잡아 개방된 도어(60)를 통해서 홀더(56)로 이송한다.Therefore, the robot arm 72 catches one wafer 58 of the plurality of wafers 58 loaded on the cassette 76 and transfers it to the holder 56 through the open door 60.

다음으로, 상기 도어(60)가 폐쇄되면, 상기 진공펌프(64)가 가동됨에 따라 공정챔버(64)의 내부기체는 진공라인(62)을 통해서 외부로 강제 펌핑됨으로써 공정챔버(50)는 소정의 진공상태가 형성된다.Next, when the door 60 is closed, as the vacuum pump 64 is operated, the internal gas of the process chamber 64 is forcibly pumped to the outside through the vacuum line 62 so that the process chamber 50 is predetermined. Vacuum state is formed.

이어서, 상기 구동원(70)의 구동에 의한 피스톤(68)의 상하이동에 의해서 CCD 카메라(66)를 소정의 위치로 이동시킨다.Next, the CCD camera 66 is moved to a predetermined position by moving the piston 68 by the drive of the drive source 70.

계속해서, 본 발명에 따른 엑스선 발생장치(2)는 CuKα엑스선을 발생시켜 홀더 (56)상에 위치한 웨이퍼(58)의 표면 소정부에 주사하게 된다.Subsequently, the X-ray generator 2 according to the present invention generates CuKα X-rays and scans the predetermined portion of the surface of the wafer 58 located on the holder 56.

이때, CuKα엑스선은 분석 대상물로의 웨이퍼(58)를 투과하여 CCD 카메라(66)에 입사되게 되고, 상기 CCD 카메라(66)는 웨이퍼(58)를 통과한 엑스선 신호를 수신하여 웨이퍼(58)의 단면 이미지에 대응하는 신호의 강약을 제 2 모니터에 전송하게 됨으로써 작업자는 웨이퍼의 단면 이미지를 분석할 수 있다.At this time, the CuKα X-rays penetrate the wafer 58 to the analyte and enter the CCD camera 66. The CCD camera 66 receives the X-ray signal passing through the wafer 58 to receive the wafer 58. The intensity of the signal corresponding to the cross-sectional image is transmitted to the second monitor so that the operator can analyze the cross-sectional image of the wafer.

특히, 도6에 도시된 바와 같이 엑스선 발생장치(2)의 정전장 렌즈(18) 및 편향코일(20)을 적절히 조절함으로써 CuKα엑스선의 웨이퍼(58) 표면 입사위치를 조절하여 서로 상이한 위치에서 CCD 카메라(66)가 웨이퍼(58)를 투과한 웨이퍼(58)의 2차원적인 단면 이미지를 합성하여 3차원적인 단면 이미지를 창출해낼 수도 있다.In particular, as shown in FIG. 6, by appropriately adjusting the electrostatic lens 18 and the deflection coil 20 of the X-ray generator 2, the incident position of the surface of the wafer 58 of the CuKα X-ray is adjusted to control the CCD at different positions. The camera 66 may synthesize a two-dimensional cross-sectional image of the wafer 58 passing through the wafer 58 to generate a three-dimensional cross-sectional image.

즉, 복수의 위치에서 검출한 CuKα엑스선를 검출하여 2차원적인 웨이퍼(58)의 단면 이미지를 합성하여 3차원적인 단면 이미지를 창출해낼 수 있는 것이다.That is, the CuKα X-rays detected at a plurality of positions can be detected to synthesize a cross-sectional image of the two-dimensional wafer 58 to generate a three-dimensional cross-sectional image.

그리고, 본 발명에 따른 엑스선 발생장치(2)에서 웨이퍼(58) 표면에 주사된 CuKα엑스선의 일부는 웨이퍼(58) 표면에서 반응하여 CuKα엑스선과 다른 엑스선을 만들고 이는 엑스선 수용관(52)을 통해서 제 2 디텍터(54)로 입사된다.In the X-ray generator 2 according to the present invention, a part of the CuKα X-rays scanned on the surface of the wafer 58 reacts on the surface of the wafer 58 to form X-rays different from the CuKα X-rays, which are formed through the X-ray receiving tube 52. Is incident on the second detector 54.

이때, 상기 제 2 디텍터(54)는 엑스선 수용관(52)을 통해서 유입된 엑스선을 파장별로 선별 검출하여 엑스선 파장에 따라 웨이퍼(58)의 표면에 존재하는 불순물을 정성분석하고, 상기 엑스선 파장의 세기에 따라 불순물을 정량적으로 분석하게 된다.In this case, the second detector 54 selectively detects X-rays introduced through the X-ray receiving tube 52 for each wavelength, and qualitatively analyzes impurities present on the surface of the wafer 58 according to the X-ray wavelengths. The impurities are analyzed quantitatively according to the intensity.

또한, 웨이퍼(58)에 입사되는 CuKα엑스선의 입사 에너지를 조절하여 레이어적층구조의 웨이퍼(58) 내면에 CuKα엑스선을 주사함으로써 웨이퍼(58) 내면에 존재하는 불순물도 검사할 수 있다.In addition, the impurities present on the inner surface of the wafer 58 can also be inspected by adjusting the incident energy of the CuKα X-ray incident on the wafer 58 and scanning the CuKα X-ray on the inner surface of the wafer 58 having a layered structure.

본 발명에 의하면, 엑스선 발생장치는 몸체부 내부의 전자빔 이동통로의 내부압력은 초기에 진공상태가 계속 유지 형성됨으로써 별도의 진공펌프가 구비되지 않는다.According to the present invention, the X-ray generator is not provided with a separate vacuum pump because the internal pressure of the electron beam movement passage in the body portion is initially maintained to maintain a vacuum state.

따라서, 장비의 크기를 감소시킬 수 있고, 진공펌프의 가동에 따른 장비 운영비를 감소시킬 수 있고, 진공 형성을 위한 장비 초기화에 필요한 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.Therefore, it is possible to reduce the size of the equipment, to reduce the operating cost of the equipment due to the operation of the vacuum pump, there is an effect that can reduce the time required for the initialization of the equipment for forming the vacuum.

그리고, 엑스선을 분석 대상물 표면에 주사함으로써 분석 대상물이 전기적으로 충격을 받아 전기적 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by scanning the X-rays on the surface of the analyte, the analyte may be electrically shocked to prevent deterioration of electrical characteristics.

또한, 별도의 시료 제작공정을 생략하고 비파괴 방식으로 분석 대상물을 바로 분석할 수 있으므로 시료 제작에 따른 로스타임의 발생을 억제할 수 있고, 시료 제작비를 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, since the analysis object can be directly analyzed in a non-destructive manner by omitting a separate sample manufacturing process, it is possible to suppress the occurrence of loss time due to the sample preparation and to reduce the sample preparation cost.

그리고, 엑스선의 스팟 사이즈를 조절할 수 있으므로 고집적화된 반도체소자의 콘택홀 등과 같이 미세선폭 내부에 존재하는 불순물을 정성 및 정량 분석할 수 있을 뿐만 아니라 분석 대상물의 단면을 촬영 분석할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the spot size of the X-rays can be adjusted, the present invention can not only qualitatively and quantitatively analyze impurities present in the microwire width, such as contact holes of highly integrated semiconductor devices, but also analyze the cross-section of the analyte.

또한, 전계 방사형 전자총을 이용함으로써 가속전압의 증대없이 보다 많은 양의 엑스선을 생성할 수 있으므로 가속전압 증대에 따른 제반 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.In addition, since a larger amount of X-rays may be generated without increasing the acceleration voltage by using the field emission electron gun, there is an effect of solving the problems caused by the acceleration voltage increase.

그리고, 본 발명에 따른 엑스선 검사장치는, 보다 많은 엑스선을 발생시키기 위한 가속전압 발생장치, 장비 통제장치 및 발생된 엑스선이 누출되는 것을 방지하기 위한 각종 부수장치 등이 구비되지 않음으로써 장비가 간단하여 분석실 점유면적을 축소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the X-ray inspection apparatus according to the present invention is not equipped with an accelerating voltage generator for generating more X-rays, a device control device, and various auxiliary devices for preventing leakage of the generated X-rays. This can reduce the size of the analysis room.

또한, 본 발명에 따른 엑스선 검사장치는, 타겟부에 입사되는 전자빔을 정전장 렌즈 또는 마그네틱렌즈와 편향코일을 이용하여 절곡함으로써 분석 대상물에 입사되는 엑스선 입사지점을 조절할 수 있으므로 분석 대상물의 부위별로 단면 형상을 분석할 수 있는 효과가 있다.In addition, the X-ray inspection apparatus according to the present invention, by bending the electron beam incident on the target portion using the electrostatic lens or the magnetic lens and the deflection coil to adjust the X-ray incident point incident on the analysis target, so It is effective to analyze the shape.

이상에서는 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical spirit of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims.

Claims (13)

전자빔 이동통로가 내부에 형성되고 일측부에 개방구가 형성된 몸체부에 전자빔을 발생시키는 전계 방사형 전자총과, 상기 전계 방사형 전자총에서 발생된 전자빔을 절곡시키는 전자빔 절곡수단과, 상기 전자빔 절곡수단을 경유한 전자빔이 입사되어 소정 스팟 사이즈의 제 1 엑스선을 발생시키는 제 1 타겟과 상기 제 1 타겟 후면에 고정되어 상기 스팟 사이즈보다 팽창된 제 2 엑스선을 발생시키는 제 2 타겟으로 구성되는 타겟부와, 상기 타겟부의 제 1 타겟에 주사된 전자빔의 반응에 의해서 발생되는 이차전자 및 후방산란전자(Backscattered electron)를 검출하여 상기 제 1 타겟의 표면 이미지에 대응하는 전기신호를 발생시키는 제 1 디텍터가 설치되는 엑스선 발생장치에 있어서,An electron beam bending path for generating an electron beam in a body portion having an electron beam movement path formed therein and having an opening at one side thereof, an electron beam bending means for bending an electron beam generated from the field radiation electron gun, and the electron beam bending means A target portion including a first target incident on an electron beam to generate a first X-ray having a predetermined spot size, a second target fixed to a rear surface of the first target to generate a second X-ray expanded than the spot size, and the target portion X-ray generation in which a first detector for detecting secondary electrons and backscattered electrons generated by a reaction of an electron beam scanned on a negative first target and generating an electrical signal corresponding to the surface image of the first target is installed In the apparatus, 상기 타겟부는 상기 제 2 타겟 후면에 고정되어 상기 제 2 엑스선의 스팟 사이즈보다 축소된 소정 스팟 사이즈의 제 3 엑스선을 발생시키는 제 3 타겟을 포함하며, 상기 몸체부의 개방구를 폐쇄하여 상기 전자빔 이동통로를 진공상태로 유지하도록 구성됨을 특징으로 하는 엑스선 발생장치.The target part includes a third target fixed to a rear surface of the second target to generate a third X-ray having a predetermined spot size smaller than the spot size of the second X-ray, and closing the opening of the body to allow the electron beam movement passage. X-ray generator, characterized in that configured to maintain a vacuum state. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 타겟은 알루미늄(Al) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스선 발생장치.The X-ray generator of claim 1, wherein the third target is made of aluminum (Al). 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 타겟의 두께는 0.01㎛로 구성됨을 특징으로 하는 엑스선 발생장치.The X-ray generator of claim 1, wherein the third target has a thickness of 0.01 μm. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 타겟 내지 제 3 타겟은 1㎜ 내지 100㎜의 지름을 가지는 원판 형상으로 구성됨을 특징으로 하는 엑스선 발생장치.The X-ray generator of claim 3, wherein the first to third targets have a disk shape having a diameter of about 1 mm to about 100 mm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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