KR100659158B1 - 배기압 완충 장치 및 이를 갖는 시료 검사 장치 - Google Patents

배기압 완충 장치 및 이를 갖는 시료 검사 장치 Download PDF

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Abstract

공정 챔버의 배기 압력을 완충시킬 수 있는 배기압 완충 장치에 있어서, 버퍼 챔버는 공정 챔버로부터 잔류 가스를 배기시키기 위한 제1배기 배관 및 공정 챔버 외부에 배치된 배기 펌프와 연결되는 제2배기 배관 사이에 구비되고, 소정의 액체를 수용함으로써 잔류 가스가 수용되는 제1영역 및 액체가 수용되는 제2영역으로 분리된다. 버퍼 챔버 내부에 배치되는 보조 배관은 제1배기 배관과 연결되고, 제1배기 배관으로부터 액체 내부로 연장되며, 상기 가스를 상기 액체 내에서 버블링시킨다. 상기와 같은 구성을 갖는 배기압 완충 장치는 배기 펌프의 배기 압력이 변동하더라도 공정 챔버 내의 잔류 가스를 일정한 압력으로 배기시킬 수 있다.

Description

배기압 완충 장치 및 이를 갖는 시료 검사 장치{Apparatus for cushioning the impact of exhaust pressure and apparatus for analyzing a sample having the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 완충 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기압 완충 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2의 배기압 완충 장치를 갖는 시료 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200 : 배기압 완충 장치 102, 202 : 버퍼 챔버
104, 204 : 유입구 106, 206 : 제1영역
108, 208 : 제2영역 110, 210 : 보조 배관
220 : 저장 용기 222 : 개구
310 : 공정 챔버 312 : 제1배기 배관
314 : 제2배기 배관 320 : 검출기
322 : 투명 창(window) 350 : 배기 펌프
본 발명은 배기압 완충 장치 및 이를 갖는 시료 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 X선을 이용하여 시료의 성분을 검사하는 시료 검사 장치 및 상기 시료 검사 장치에 구비되는 배기압 완충 장치에 관한 것이다.
근래에 반도체 장치는 고용량 및 고속의 응답 속도 등을 구현하기 위해 초고집적화, 초정밀화되고 있다. 이에 따라, 보다 미세한 영역의 구조적이고 화학적인 분석에 필요한 분석 장치 또는 그 기술의 중요성이 날로 커지고 있다.
특히, 상기 화학적인 분석을 위한 장치의 대표적인 예로는 전자 현미 분석기(electron probe micro analyzer; EPMA)가 있다. 상기 전자 현미 분석기는 광물학과 암석학, 고체 물리, 금속학, 무기재료학, 치학에 이르기까지 고체 시료 연구에 광범위하게 쓰이고 있는 정량분석이 가능한 전자 현미경이다. 다른 전자 현미경처럼 이차 전자상 (secondary electron image; SEI)이나 후방 산란 전자상(back scattered electron image; BESI)을 관찰할 수 있으므로, 육안으로는 관찰되지 않는 시료의 미세조직을 관찰할 수도 있다. 그러나, EPMA의 가장 중요한 근본적인 기능은 최소 직경 1㎛ 이하 영역의 정확한 화학 조성을 알아낼 수 있다는데 있다. 이론적으로는 4Be에서부터 92U까지 측정이 가능하기 때문에 고체 상태 시료의 작은 세계를 규명하는데 매우 효과적이다.
EPMA와 같은 전자 현미경은 공통적으로 높은 전압의 전자를 시료에 때려주는 원리를 가지고 있다. 이 때, X선을 비롯한 여러 종류의 전자들이 튀어 올라오는데, 이는 시료의 표면 상태나 성분과 관련이 있다. 그러므로, 원하는 목적에 따라 검출기를 설치하면, 원하는 종류의 전자 현미경이 되는 것이다. 흔히 전자 현미경이라고 하면 주사 전자 현미경(scanning electron microscope; SEM) 또는 투과 전자 현미경(transmitted electron microscope; TEM)을 뜻하지만, EPMA도 그 원리상 전자 현미경과 동일하다.
EPMA는 X선을 발생시켜 시료에 투사하는 전자 광학 장치(electron optical system)와 상기 시료에 의해 방출된 X선을 검출하는 검출기를 포함한다. 상기 검출기는 이온화 상자(ionization chamber), 비례 계수기(proportional counter), Geiger 관을 포함한다. 상기 이온화 상자에는 불활성 가스가 수용되고, 상기 시료에 의해 회절된 X선이 상기 이온화 상자 내부로 제공되면서, 상기 불활성 가스가 상기 X선과 반응하여 이온화된다. 상기 이온화된 가스는 상기 비례 계수기 및 Geiger 관에서 전류 신호로 변환되고 증폭됨으로써, 상기 신호에 의해 상기 시료의 분석이 이루어진다.
상기 이온화 상자로 제공되는 불활성 가스는 그 내부를 통과하여 외부로 배출된다. 여기서 상기 가스의 흐름 속도(flow rate)를 일정하게 만들어 주는 것이 중요한데, 이는 상기 전류 신호의 정확도와 직접적으로 연관되기 때문이다. 이에 따라, 상기 불활성 가스를 상기 이온화 상자로 공급하는 공급 배관 상에는 조절기(regulator)가 구비된다.
그러나, 상기 조절기에 의해 일정한 유속으로 상기 검출기 내부로 도입된 불 활성 가스가 배기 압력의 유동으로 인하여 상기 검출기 내부에서 그 유속을 유지하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 상기 배기 압력의 유동은 배기 시스템에 의해 흔히 발생하는 것으로서, 상기 검출기의 분석 정확도를 떨어뜨리는 원인으로 작용할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1목적은 펌프에 의해 상기 공정 챔버에 제공되는 배기 압력을 완충시킬 수 있는 배기압 완충 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 제2목적은 상기 배기압 완충 장치를 구비함으로써, 시료 분석의 정확도를 향상시킬 수 있는 시료 검사 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 제1목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 완충 장치는, 공정 챔버로부터 잔류 가스를 배기시키기 위한 제1배기 배관 및 상기 공정 챔버 외부에 배치된 배기 펌프와 연결되는 제2배기 배관 사이에 구비되고 소정의 액체를 수용함으로써 상기 가스가 수용되는 제1영역 및 상기 액체가 수용되는 제2영역으로 분리되는 버퍼 챔버와, 상기 제1배기 배관과 연결되고 상기 제1배기 배관으로부터 상기 액체 내부로 연장되며 상기 가스를 상기 액체 내에서 버블링시키기 위한 보조 배관을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 배기압 완충 장치는 상기 버퍼 챔버 내부에 배치되어 상기 액체를 별도로 수용함으로써 상기 제2영역을 한정하며, 상기 버퍼 챔버 내부와 연통하는 개구를 갖는 저장 용기를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 배기압 완충 장치는 상기 공정 챔버 내부의 잔류 가스가 배기 압력의 영향을 받지 않는 자연 배기 상태를 제공할 수 있다. 따라서, 배기 펌프의 배기 압력이 유동하더라도 상기 잔류 가스가 상기 유동하는 압력에 따라 배기되는 것이 억제될 수 있다.
상기 본 발명의 제2목적을 달성하기 위한 본 발명의 시료 검사 장치는, 시료에 대한 검사 공정을 수행하기 위한 광이 제공되고 상기 광에 의해 상기 검사 공정이 수행되는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버 내에 배치되어 상기 시료의 성분 분석을 위한 가스가 제공되고 상기 시료에 의해 회절된 광을 이용하여 상기 가스를 이온화시키며 상기 이온화된 가스의 이온 전류를 검출하기 위한 검출기와, 상기 검출기로부터 배출되는 가스에 가해지는 배기압을 완충시키기 위한 배기압 완충부를 포함한다. 상기 배기압 완충부는, 상기 검출기로부터 상기 가스를 배기시키기 위하여 상기 공정 챔버 외부로 연장하는 제1배기 배관 및 상기 공정 챔버 외부에 배치된 배기 펌프와 연결되는 제2배기 배관 사이에 구비되고 소정의 액체를 수용함으로써 상기 가스가 수용되는 제1영역 및 상기 액체가 수용되는 제2영역으로 분리되는 버퍼 챔버와, 상기 제1배기 배관과 연결되고 상기 제1배기 배관으로부터 상기 액체 내부로 연장되며 상기 가스를 상기 액체 내에서 버블링시키기 위한 보조 배관을 포함한다.
상기와 같은 시료 검사 장치는 상기 배기압 완충 장치를 구비함으로써, 상기 검출기 내부를 통과하는 상기 가스의 유량 및 유속이 상기 배기 압력의 변동에 따 라 바뀌는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 검출기를 이용하여 수행되는 시료 분석의 정확도가 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 배기압 완충 장치는 특정한 공정을 수행하는 챔버에 한정되지 않고, 소정의 공정을 수행하기 위한 가스가 제공되며 상기 가스가 배기되는 다양한 챔버에 사용될 수 있다. 특히, X선을 이용하여 시료의 성분을 검사하는 시료 검사 장치에 적용되는 것이 바람직하다. 이하에서는 EPMA을 이용하여 본 발명을 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 완충 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 배기압 완충 장치(100)는, 외부로부터 배기된 가스를 버블링시키기 위한 액체가 수용됨으로써 배기압을 완충시키는 공간을 제공하는 버퍼 챔버(102)와, 상기 버블링을 위하여 상기 외부로부터 배기된 가스를 상기 버퍼 챔버(102)에 수용된 상기 액체 내부로 제공하기 위한 보조 배관(110)을 포함하여 구성된다.
상기 배기압 완충 장치(100)는 피처리물에 대한 소정의 공정을 수행하기 위한 공정 챔버(310), 상기 공정 챔버(310) 내부로 상기 공정에 소요되는 가스를 공 급하기 위한 가스 공급부(미도시), 상기 가스를 상기 공정 챔버(310)로부터 외부로 배기시키기 위한 배기 펌프(350) 사이에 배치될 수 있다.
상기 가스 공급부와 상기 공정 챔버(310)는 공급 배관(미도시)을 통해 연결된다. 또한, 상기 공정 챔버(310)와 상기 버퍼 챔버(102)는 제1배기 배관(312)을 통해 연결되고, 상기 버퍼 챔버(102)와 상기 배기 펌프(350)는 제2배기 배관(314)을 통해 연결된다. 즉, 상기 버퍼 챔버(102)는 공정 챔버(310)의 잔류 가스를 배기시키기 위한 상기 제1배기 배관(312) 및 상기 배기 펌프(350)와 연결되는 제2배기 배관(314) 사이에 배치되어, 상기 가스가 외부로 배기되기 전에 머무는 완충 공간으로 기능한다.
상기 버퍼 챔버(102)는 상기 가스를 버블링시키기 위한 액체를 수용함으로써, 상기 제1배기 배관(312)을 통해 제공되는 가스가 수용되는 제1영역(106) 및 상기 액체가 수용되는 제2영역(108)으로 분리된다. 여기서, 상기 제1 및 제2배기 배관(312, 314)은 상기 제1영역(106)과 연통하도록 상기 버퍼 챔버(102)와 연결된다.
상기 버퍼 챔버(102) 내부에는 보조 배관(110)이 구비된다. 구체적으로, 상기 보조 배관(110)은 상기 제1배기 배관(312)의 일단에 연결되고, 상기 액체 내부로 연장되어 있다. 그러므로, 상기 공정 챔버(310) 내부에 잔류하는 가스는 제1배기 배관(312)을 통해 상기 버퍼 챔버(102)로 공급되고, 이어서 상기 보조 배관(110)을 통해 상기 액체 내부로 도입된다.
따라서, 상기 공정 챔버(310)에서 배기된 가스는 상기 제1배기 배관(312), 상기 보조 배관(110), 상기 제2영역(108), 상기 제1영역(106) 및 상기 제2배기 배 관(314)을 순차적으로 통과하여 외부, 예컨대 스크러버와 같은 가스 정화 장치로 배출된다. 즉, 상기 제1 및 제2배기 배관(312, 314)이 상기 버퍼 챔버(102) 내부에서 분리되고, 상기 제1배기 배관(312)을 통해 배기된 가스가 상기 보조 배관(110)을 통해 상기 액체 내부로 진입하게 된다.
이로써, 상기 버퍼 챔버(102)는 상기 공정 챔버(310) 내부의 잔류 가스가 상기 배기 펌프의 배기 압력에 큰 영향을 받지 않고 배기될 수 있는 자연 배기 시스템을 제공한다. 다시 말하면, 상기 배기 펌프(350)에 의한 배기 압력은 상기 공정 챔버(310)에 잔류하는 가스에 직접적으로 압력을 미치지 못하게 된다. 따라서, 배기 펌프(350)의 배기 압력이 급격히 상승하더라도 공정 챔버(310) 내의 잔류 가스가 상기 변동 압력에 의해 상기 공정 챔버(310)로부터 급격히 배기되는 현상이 억제될 수 있다.
또한, 상기 버퍼 챔버(102)의 일측에는 외부 공기를 상기 버퍼 챔버(102)의 상기 제1영역(106)으로 유입시키기 위한 유입구(104)가 형성된다. 구체적으로, 상기 유입구(104)는 상기 제2영역(108)과 충분히 이격되도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 유입구(104)는 상기 버퍼 챔버(102)의 상부면에 형성된다.
상기 유입구(104)는 상기 배기 펌프의 배기압이 급격히 커지는 경우에 상기 버퍼 챔버(102)의 압력이 급격히 낮아짐으로써, 상기 액체가 상기 제2배기 배관(314)으로 유출되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 상기 버퍼 챔버(102)의 압력이 낮아지면, 외부 공기가 상기 유입구(104)를 통해 상기 버퍼 챔버(102)로 유입됨으로서, 상기 버퍼 챔버(102)의 압력이 낮아지는 것이 억제될 수 있다.
이 때, 상기 배기 가스가 유독성 가스일 경우에, 상기 유입구(104)는 상기 제1영역(106)의 배기 가스가 상기 유입구(104)를 통해 상기 버퍼 챔버(102) 외부로 유출되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
실시예 2
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기압 완충 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 배기압 완충 장치(200)는 공정 챔버(310)로부터 잔류 가스를 배기시키기 위한 제1배기 배관(312) 및 상기 공정 챔버(310) 외부에 배치된 배기 펌프(350)와 연결되는 제2배기 배관(314) 사이에 구비되고 소정의 액체를 수용하는 버퍼 챔버(202)와, 상기 제1배기 배관(312)과 연결되고 상기 제1배기 배관(312)으로부터 상기 액체 내부로 연장되며 상기 가스를 상기 액체 내에서 버블링시키기 위한 보조 배관(210), 상기 버퍼 챔버(202)의 일측에 구비되고 외부 공기를 상기 버퍼 챔버(202) 내부로 유입시키기 위한 유입구(204)를 포함하여 구성된다.
상기한 바와 같은 구성 요소들은 도 1을 참조하여 기 설명된 부분들과 동일한 구성과 기능을 가지므로 이들에 대한 추가적인 상세 설명은 생략한다.
상기 버퍼 챔버(202) 내부에는 상기 액체를 별도로 수용하기 위한 저장 용기(220)가 배치된다. 구체적으로, 상기 저장 용기(220)의 일측에는 상기 버퍼 챔버(202) 내부와 연통하는 개구(222)가 형성된다. 이에 따라, 상기 저장 용기(220)는 상기 개구(222)를 통하여 상기 버퍼 챔버(202)의 내부와 연통하게 된다.
이에 따라, 상기 버퍼 챔버(202)는 상기 가스가 수용되는 제1영역(206) 및 상기 액체가 수용되는 제2영역(208)으로 분리된다. 따라서, 상기 배기압 완충 장치(200)는 상기 제1실시예의 배기압 완충 장치(100)와 마찬가지로, 상기 공정 챔버(310) 내부로부터 배기되는 가스가 상기 제1배기 배관(312), 상기 보조 배관(210), 상기 제2영역(208), 상기 제1영역(206) 및 상기 제2배기 배관(314)을 순차적으로 통과하여 외부로 배출된다.
그러나, 상기 제2영역(208)이 상기 저장 용기(220)에 의해 한정됨으로써, 상기 버퍼 챔버(202)의 제1영역(206)은 제1실시예의 제1영역(106)보다 확장된 영역으로 형성될 수 있다.
상기 제1영역(206)은 상기 배기 펌프(350)의 배기 압력을 직접적으로 받아 상기 배기 압력이 완충되는 공간이다. 따라서, 본 실시예에 따른 확장된 제1영역(208)을 갖는 배기압 완충 장치(200)는 상기 배기 압력이 보다 효과적으로 완충되는 효과를 가질 수 있다.
도 3은 도 2의 배기압 완충 장치를 갖는 시료 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 도시된 시료 검사 장치(300)는 X선 등의 광을 이용하여 시료의 화학 성분을 검사하기 위한 전자 현미경이다.
상기 시료 검사 장치(300)는 시료(미도시)에 대한 검사 공정을 수행하기 위한 광이 제공되고 상기 광에 의해 상기 검사 공정이 수행되는 공정 챔버(310)와, 상기 공정 챔버(310) 내에 배치되어 상기 시료의 성분 분석을 위한 가스가 제공되고 상기 시료에 의해 회절된 광을 이용하여 상기 가스를 이온화시키며 상기 이온화 된 가스의 이온 전류를 검출하기 위한 검출기(320)와, 상기 검출기(320)로부터 배출되는 가스에 가해지는 배기압을 완충시키기 위한 배기압 완충부(200)를 포함하여 구성된다.
상기 공정 챔버(310)는 전자를 발생시켜 시료에 투사하기 위한 전자 광학 장치(electron optical system, 미도시) 및 상기 시료에 의해 회절된 X선과 같은 광을 검출하기 위한 검출기(320)를 포함한다. 상기 전자 광학 장치의 예로는 SEM, TEM 등이 있다. 또한, 상기 검출기의 예로는 이미지를 얻을 수 있는 SEI, BSEI 검출기, 화학 분석을 할 수 있는 WDS(wavelengths dispersive X-ray spectrometer), EDS(energy dispersive X-ray spectrometer) 등이 있다.
상기 검출기(310)는 기체-충전 방식의 검출기로서, 투명 창(window, 322), 이온화 상자(ionization chamber, 미도시), 비례 계수기(proportional counter, 미도시)를 포함하여 구성된다. 상기 이온화 상자에는 양극판(미도시) 및 음극판(미도시)이 구비되고, X선 등의 광을 검출하기 위한 가스가 수용된다. 상기 이온화 상자는 상기 가스가 일정 속도로 그 내부를 통과하면서 X선과 반응하는 플로우 타입(flow-typed)의 상자이다. 상기 가스는 아르곤(Ar), 제논(Xe), 크립톤(Kr) 등의 불활성 가스를 포함하며, 특히 P-10으로 통칭되는 아르곤(Ar) 및 메탄(CH4)이 혼합된 가스이다.
구체적으로, 상기 시료에 의해 방출된 X선은 상기 투명 창(322)을 통과하여 상기 이온화 상자 내부로 도입되고, 상기 X선의 광전자(photoelectron)가 상기 아 르곤(Ar) 원자와 상호 작용함으로써 아르곤 양이온과 전자(이온 쌍)가 생성된다. 상기 전자는 상기 양극판으로 이동하고, 상기 양이온은 상기 음극판으로 이동함으로써, 상기 양극판과 연결된 전선(미도시)에 전류가 발생하도록 되어 있다. 상기 전류는 증폭 부재(미도시)를 통해 증폭되고, 상기 비례 계수기에 의해 전자 공학적으로 분리됨으로써 상기 시료의 성분이 판독될 수 있다.
여기서, 상기 플로우 타입의 이온화 상자는 상기 가스가 일정한 유량과 속도를 갖고 연속적으로 흐르는 상태에서 동작할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 시료의 성분을 정확히 검사하기 위해서는 상기 가스의 유량 제어가 매우 중요하다.
상기 공정 챔버(310)의 일 측에는 가스 공급부(330)가 구비되며, 상기 가스 공급부(330)는 공급 배관(332)을 통해 상기 공정 챔버(310)의 검출기(320) 내부로 상기 가스를 공급한다. 여기서, 상기 공급 배관(332) 상에는 상기 검출기(320)로 공급되는 가스의 유량 및 유속을 제어하기 위한 조절기(regulator, 340)가 구비된다. 상기 조절기(340)에 의해 상기 가스가 일정한 유량으로 제공됨으로써, 상기 검출기(320)가 기 설정된 방식으로 동작할 수 있다.
상기 공정 챔버(310)의 다른 측에는 상기 검출기(320)를 흘러나온 가스를 배기시키기 위한 배기부(360)가 설치된다. 상기 배기부(360)는 상기 가스를 정화시킨 후 외부로 배출하기 위한 스크러버(scrubber)를 포함한다.
상기 공정 챔버(310)의 검출기(320)와 배기부(360)는 서로 연통하는 제1 및 제2배기 배관(312, 314)에 의해 연결되고, 상기 제1 및 제2배기 배관(312, 314) 사이에는 배기압 완충부(200)가 구비된다. 구체적으로, 상기 제1배기 배관(312)은 상 기 검출기(320) 및 배기압 완충부(200)를 연결하고, 상기 제2배기 배관(314)은 상기 배기압 완충부(200) 및 배기부(360)를 연결한다. 상기 제2배기 배관(314) 상에는 상기 공정 챔버(310) 내부의 가스를 배기시키기 위한 압력을 제공하는 배기 펌프(350)가 구비된다.
구체적으로, 상기 배기압 완충부(200)는 제1 및 제2영역(206, 208)으로 이루어지는 버퍼 챔버(202), 상기 버퍼 챔버(202) 내부에 구비되는 저장 용기(220), 상기 저장 용기(220) 내부로 연장되는 보조 배관(210) 및 유입구(204)를 포함하여 구성된다.
상기한 바와 같은 구성 요소들을 포함하는 배기압 완충부(200)는 도 2를 참조하여 기 설명된 부분들과 동일한 구성과 기능을 가지므로 이들에 대한 추가적인 상세 설명은 생략한다.
설명한 바와 같이, 상기 배기압 완충부(200)는 상기 배기 펌프(350)에 의해 제공되는 배기 압력이 상기 공정 챔버(310)에 가해지지 않도록 하는 완충 기능을 한다.
따라서, 상기 배기 압력이 과도하게 높아지더라도, 상기 공정 챔버(310)의 검출기(320)를 통과하는 가스에는 상기 고압의 배기 압력이 전달되지 않는다. 이로써, 상기 가스는 상기 조절기(340)에 의해 제어된 유량 및 유속이 유지된 상태로 상기 검출기(320)를 통과할 수 있기 때문에 시료 분석의 정확도가 향상될 수 있다. 한편, 상기 가스의 압력이 급상승하는 경우에는 상기 검출기(320)의 투명 창(322)이 파손될 수 있는데, 이는 상기 배기압 완충부(200)로 인해 미연에 방지될 수 있 다.
덧붙여서, 상기 공정 챔버(310)에 구비되는 전자 광학 장치(미도시)가 시료에 조사된 전자가 X선을 발생시키는 원리를 간단하게 설명하면 다음과 같다.
원자핵과 특정한 결합 에너지로 구속되어 있는 시료에 임계 에너지 보다 높은 에너지의 가속 전자를 때리면, 에너지 준위가 낮은 K각에서부터 전자가 떨어져 나가게 되는데, 이 상태를 원자의 불안정한 여기 상태라고 한다. 이러한 불안정한 상태에서 안정한 상태로 가기 위해 상대적으로 에너지 준위가 높은 L각, M각의 전자가 이동하여 낮은 에너지 준위의 빈자리를 채우게 된다. 이 때 발생하는 여분의 에너지가 X선이다.
시료에서 방출된 X선은 공간 중에 임의의 방향으로 무질서하게 회절되어 나온다. 이때 일정한 면간 거리를 가지는 단결정을 X선이 진행하는 방향에 놓으면 브래그 회절(Bragg diffraction)에 맞는 X선만 정해진 방향으로 강하게 회절된다. 이 때 회절되는 X선의 파장 및 회절 각도는 단결정의 면간 거리와 하기하는 식과 같은 함수 관계를 갖는다.
nλ =2d sinθ
(여기서, n은 정수로 흔히 1이고 λ, d 와 θ는 각각 X선의 파장, 면간 거리와 회절방향이다.)
따라서, 강하게 회절되는 방향에 X선을 검출할 수 있는 검출기를 놓으면 공간 중에 존재하는 X선의 파장을 브래그 회절각으로부터 알아낼 수 있다. 회절시키는 단결정을 점차 적으로 회전시키면서 θ각도를 변화시키면, 상기 브래그 법칙에 맞는 X선을 모두 검출해 낼 수 있으며, 이렇게 해서 얻어지는 X선 스펙트럼을 WDS(wavelengths dispersive X-ray spectrum)라고 한다. 이때 X선의 검출을 위하여 상기 P-10 가스를 이용하고, 비례 계수기(proportional counter)를 통해 분석이 이루어진다. 정량 분석을 위한 X선의 세기를 구하기 위해서는 미리 정해 놓은 각도에서 정해진 시간 동안 X선을 검출하게 된다.
상기와 같은 본 발명에 따른 배기압 완충 장치는 배기 압력의 유동을 완충시킴으로써, 시료 검사 공정이 수행되는 공정 챔버 내부로 제공되는 X선 검출용 가스가 유량 및 유속이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 가스에 의해 수행되는 시료 분석의 정확도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 급격한 배기 압력에 의해 검출기의 투명 창이 손상되는 문제를 미연에 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 시료 검사 장치의 가동률을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 공정 챔버로부터 잔류 가스를 배기시키기 위한 제1배기 배관 및 상기 공정 챔버 외부에 배치된 배기 펌프와 연결되는 제2배기 배관 사이에 구비되고, 소정의 액체를 수용함으로써, 상기 가스가 수용되는 제1영역 및 상기 액체가 수용되는 제2영역으로 분리되는 버퍼 챔버; 및
    상기 제1배기 배관과 연결되고, 상기 제1배기 배관으로부터 상기 액체 내부로 연장되며, 상기 가스를 상기 액체 내에서 버블링시키기 위한 보조 배관을 포함하는 배기압 완충 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 챔버의 일측에는 내부 압력을 일정하게 유지하기 위하여 외부 공기를 상기 버퍼 챔버의 상기 제1영역으로 유입시키기 위한 유입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기압 완충 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 챔버 내부에 배치되어 상기 액체를 별도로 수용함으로써 상기 제2영역을 한정하며, 상기 버퍼 챔버 내부와 연통하는 개구를 갖는 저장 용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기압 완충 장치.
  4. 시료에 대한 검사 공정을 수행하기 위한 광이 제공되고, 상기 광에 의해 상기 검사 공정이 수행되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에 배치되어 상기 시료의 성분 분석을 위한 가스가 제공되며, 상기 시료에 의해 회절된 광을 이용하여 상기 가스를 이온화시키고, 상기 이온화된 가스의 이온 전류를 검출하기 위한 검출기; 및
    상기 검출기로부터 상기 가스를 배기시키기 위하여 상기 공정 챔버 외부로 연장하는 제1배기 배관 및 상기 공정 챔버 외부에 배치된 배기 펌프와 연결되는 제2배기 배관 사이에 구비되고 소정의 액체를 수용함으로써 상기 가스가 수용되는 제1영역 및 상기 액체가 수용되는 제2영역으로 분리되는 버퍼 챔버와, 상기 제1배기 배관과 연결되고 상기 제1배기 배관으로부터 상기 액체 내부로 연장되며 상기 가스를 상기 액체 내에서 버블링시키기 위한 보조 배관을 포함하는 배기압 완충부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
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