KR101176742B1 - 광학 신호 또는 분석 기체의 오염 방지 장치 - Google Patents
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본 발명은 전하를 가진 입자를 포집하여 광학 창 또는 계측기로 유입되는 기체의 오염을 방지하기 위한 장치에 관한 것으로서, 자세하게는 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판과 음극판으로 구성되며, 상기 구멍을 통과하는 하전입자를 포집하여 광학 신호 또는 분석 기체의 오염을 방지하는 하전입자 수집장치에 대한 것이다.
Description
본 발명은 전하를 가진 입자를 포집하여 광학 창 또는 계측기로 유입되는 기체의 오염을 방지하기 위한 장치에 관한 것으로서, 자세하게는 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판과 음극판으로 구성되며, 상기 구멍을 통과하는 하전입자를 포집하여 광학 신호 또는 분석 기체의 오염을 방지하는 오염 방지 장치에 대한 것이다.
반도체의 집적도가 높아짐에 따라 플라즈마를 이용한 반도체 생산공정의 엄격한 관리가 매우 중요한 이슈로 부각되고 있다. 반도체 제작 공정에 사용되는 플라즈마 공정을 계측하기 위하여 레이저 형광 분광 분석법, 발광 분광 분석법, 흡수 분광 분석법 등 여러 가지 광학기법과, 전기 탐침, 질량분석기, ICP(inductive coupled plasma) 분석법 등 다양한 접촉식 계측 기법이 활용되고 있다.
그러나, 광학 기법을 이용하여 플라즈마를 계측할 경우 수광하는 광학창의 오염에 의해 측정되는 광학 신호의 세기가 감소하고 이에 따라 계측기의 수신감도가 낮아져서 계측이 불가능해지는 경우가 자주 발생한다.
또한 질량분석기, ICP(inductively coupled plasma) 분광분석기, 등과 같이 기체를 흡입하여 성분을 분석하는 장치에서도 기체를 흡입하는 과정에서 반응성 이온, 입자가 검출기로 흡입되면서 전체적인 검출기의 성능을 저하시킨다.
본 발명은 이러한 문제를 방지하기 위하여 광학창의 오염을 방지하고, 계측기로 유입되는 기체 속의 하전 입자를 포집하여 계측기의 오염을 방지할 수 있는 장치를 개발하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 플라즈마 공정 등에서 주로 발생하는 전하를 가진 이온 혹은 입자를 포집하여 광학창의 오염을 방지하고, 계측기로 유입되는 기체 속의 하전 입자를 포집하여 계측기의 오염을 방지할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명은 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판과 음극판으로 구성되며, 상기 구멍을 통과하는 하전입자를 포집하는 광학 신호 또는 분석 기체의 오염 방지 장치를 제공한다.
여기서, 상기 양극판과 음극판 사이가 부도체로 절연되는 것이 바람직하며, 상기 부도체 표면에 하전입자에 의해 오염되어 양극판과 음극판이 서로 통전되는 것을 막기 위하여, 상기 부도체는 i) 양극판과 음극판 사이에 삽입되는 절연부, ⅱ) 양극판 및 음극판과 일정한 간격을 두고 이격되도록 형성된 오염 방지부, 및 ⅲ) 상기 절연부와 오염 방지부를 연결하는 연결부로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전극판 배열은 외부 몸체와 부도체로 절연될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명은 i) 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판과 음극판으로 구성되며, 상기 구멍을 통과하는 하전입자를 포집하는 광학 신호의 오염 방지 장치, ⅱ) 상기 오염 방지 장치를 통과한 광신호가 유입되는 수광렌즈, 상기 수광렌즈를 통과한 광신호의 상이 맺히는 핀홀, 상기 핀홀과 수광렌즈 사이에 설치되어 수광 각도를 정하는 개구, 상기 핀홀을 통과한 광신호를 전달하는 전달광학계로 이루어진 광학계 몸체, ⅲ) 상기 광학계 몸체를 통과한 광신호를 분석기로 전달하는 광파이버, 및 ⅳ) 상기 광파이버를 통해 수집된 광신호를 분석하는 분광분석기를 포함하는 발광분광계를 제공한다.
이때, 상기 오염 방지 장치를 구성하는 양극판과 음극판에 형성되는 내부 동심원의 크기가 광의 수광 각도에 따라 결정되며, 빛의 산란을 방지하기 위하여 상기 양극판과 음극판이 전도성 물질로 흑색 도색 또는 흑염 처리되고, 수광렌즈의 오염을 막기 위하여, 상기 오염 방지 장치에 수광렌즈 전면부에 위치하는 보호창이 별도로 형성될 수 있다.
또한, 상기 광파이버에 연결되는 레이저 장치를 추가로 포함하며, 상기 레이저 장치로부터 방출되는 레이저 광이 집속되는 위치와 측정 대상의 위치를 일치시킴으로써 측정 위치와 렌즈들을 정렬할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명은 i) 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판과 음극판으로 구성되며, 상기 구멍을 통과하는 하전입자를 포집하는 분석 시료의 오염 방지 장치, ⅱ) 상기 분석 시료를 이온화시켜 가속화시키는 이온화 장치, ⅲ) 상기 가속화된 이온을 질량에 따라 분리하는 분리 장치, 및 ⅳ) 상기 분리된 이온을 검출 측정하는 검출 장치를 포함하는 질량 분석기를 제공한다.
본 발명의 오염 방지 장치는 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판과 음극판으로 구성되며, 상기 동심원 구멍으로 광학신호 또는 분석기체가 지나가게 함으로써, 플라즈마 공정 등에서 발생하는 하전 입자를 포집하게 되어 광학신호를 계측하는 광학 창 또는 기체 분석기의 오염을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 오염 방지 장치를 구성하는 전극판 배열의 사시도이다.
도 2, 3은 부도체로 절연된 본 발명의 오염 방지 장치의 단면도이다.
도 4, 5는 발광분광계에 적용된 오염 방지 장치의 단면도이다.
도 6은 질량 분석기에 적용된 오염 방지 장치의 단면도이다.
도 2, 3은 부도체로 절연된 본 발명의 오염 방지 장치의 단면도이다.
도 4, 5는 발광분광계에 적용된 오염 방지 장치의 단면도이다.
도 6은 질량 분석기에 적용된 오염 방지 장치의 단면도이다.
본 발명에 따른 광학 신호 또는 분석 기체의 오염 방지 장치는, 도면 1에서 보는 바와 같이 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판(3)과 음극판(4)으로 구성되며, 상기 교대로 배열된 전극판들은 상기 동심원 모양의 구멍을 지나가는 하전입자를 포집하게 된다.
전극판에 인가되는 전압은 발생하는 하전입자의 종류와 주변 압력을 고려하여 결정하게 되는데, 일반적인 반도체 플라즈마 공정에서는 수 V - 수십 V 정도가 된다. 일반적인 플라즈마 공정의 압력이 수 mTorr ~ 수십 mTorr 인 점을 고려할 때, 대기압에서 수만 배 전압을 인가한 효과를 거둘 수 있다.
상기 양극판(3)과 음극판(4) 사이는 부도체(2)로 절연되는 것이 바람직하며, 전극판 배열은 외부 금속 몸체(1)와 부도체(5)를 이용하여 절연될 수 있으며, 상기 외부 몸체는 접지되어 플라즈마 등의 반응 용기와 연결될 수 있다.
도 2, 3은 양극판(3)과 음극판(4) 사이가 부도체(2)로 절연된 오염 방지 장치의 구조를 나타내는 것으로서, 교대로 배열된 양극판과 음극판의 사이에 절연체가 삽입되어 있는 것을 볼 수 있다.
이때, 포집되는 하전 입자가 상기 부도체 표면에 쌓이게 되어 전극 간에 절연이 파괴될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 상기 부도체는 이를 방지할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 도 2, 3에서 볼 수 있듯이 양극판과 음극판 사이에 삽입되는 절연부, 양극판 및 음극판과 일정한 간격을 두고 이격되도록 형성된 오염 방지부, 및 상기 절연부와 오염 방지부를 연결하는 연결부로 이루어질 수 있다.
상기에서 설명한 오염 방지 장치는 광학 신호 또는 분석 기체 등을 계측하는 다양한 광학 기법 또는 접촉식 계측 기법에 활용될 수 있다.
도 4, 5는 상기 오염 방지 장치가 적용된 발광분광계의 단면도를 나타낸 것으로서, 상기 발광분광계는 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판(3)과 음극판(4)으로 구성되며, 상기 구멍을 통과하는 하전입자를 포집하는 광학 신호의 오염 방지 장치, 상기 오염 방지 장치를 통과한 광신호가 유입되는 수광렌즈(10), 상기 수광렌즈를 통과한 광신호의 상이 맺히는 핀홀(12), 상기 핀홀과 수광렌즈 사이에 설치되어 수광 각도를 정하는 개구(11), 상기 핀홀을 통과한 광신호를 전달하는 전달광학계(13)로 이루어진 광학계 몸체, 상기 광학계 몸체를 통과한 광신호를 분석기로 전달하는 광파이버(15), 및 상기 광파이버를 통해 수집된 광신호를 분석하는 분광분석기(16)를 포함하는 발광분광계로 구성된다.
이때, 상기 오염 방지 장치는 플라즈마 등의 측정대상(7)에서 발생된 광을 수집하기 위한 발광분광계 전면에 부착하여 사용하게 된다. 플라즈마 등 관측 대상에서 방사된 광은 상기 오염방지장치를 거쳐서 발광분광기의 수광렌즈(10)에 의해 핀홀(12)에 상을 맺게 되며, 상기 핀홀을 통과한 광은 전달광학계(13)을 거쳐서 광파이버 결합장치(14)로 입사되어 광파이버(15)를 거쳐 최종적으로 분광분석기(16)로 입사된다.
상기 오염 방지 장치를 구성하는 양극판과 음극판에 형성되는 내부 동심원의 크기는 광의 수광 각도에 따라 다양하게 조절될 수 있으며, 이를 통하여 측정부위를 제외한 곳에서 방출되는 광신호가 분광기로 입사되는 것을 방지하고, 특정한 곳을 한정하여 공간 분해능을 가진 계측을 하고자 할 때 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 오염 방지 장치를 구성하는 각 전극판들은 빛의 산란을 방지하기 위하여 전도성 물질로 흑색 도색 또는 흑염 처리하여 제작하는 것이 바람직하며, 상기 수광렌즈 전면부에 보호창을 별도로 형성함으로써, 상기 오염 방지 장치에 오염입자가 많이 쌓여서 교체를 할 경우 상기 오염 방지 장치 전체를 교환함으로써 발광분광기 수광부의 오염을 방지할 수 있다.
한편, 상기 오염방지장치를 발광분광기 전면에 부착하는 경우, 발광분광기의 시야각이 제한되어 장치의 정렬에 어려움을 겪을 수 있는데, 이러한 문제를 해결하기 위하여 레이저 광이 출력되는 레이저 장치를 광파이버에 연결할 수 있다.
상기 레이저 장치로부터 레이저광이 파이버와 파이버 결합기를 통해 입사되면 레이저 광이 발광분광기 전면으로 방출되면서 플라즈마를 측정하는 위치에 한점으로 모이게 되는데, 이때 발광분광기를 통해 방출되는 레이저 광이 집속되는 위치와 측정대상의 위치를 일치시킴으로써 발광분광기를 정렬할 수 있게 된다.
도 6은 상기 오염 방지 장치가 적용된 질량 분석기의 단면도를 나타낸 것으로서, 상기 질량 분석기는 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판과 음극판으로 구성되며, 상기 구멍을 통과하는 하전입자를 포집하는 분석 시료의 오염 방지 장치, 상기 분석 시료를 이온화시켜 가속화시키는 이온화 장치, 상기 가속화된 이온을 질량에 따라 분리하는 분리 장치, 및 상기 분리된 이온을 검출 측정하는 검출 장치로 구성되며, 상기 오염 방지 장치를 분석기체가 유입되는 질량분석기 전면에 부착하여 사용하게 된다.
질량분석 대상인 분석 기체를 흡입하는 과정에서 공정 플라즈마에서 생성된 하전 입자가 검출기로 흡입되면 검출기 성능이 저하될 수 있으므로, 발광분광계와 마찬가지로 상기 전극판들의 동심원 구멍으로 분석기체가 지나가게 함으로써 분석 기체 내의 하전입자를 포집하여 기체 분석기의 오염을 방지할 수 있다.
아울러, 본 장치는 플라즈마 공정에서 기체를 포집하여 공정을 분석하고자 할 경우 기체에 포함되어 흡입되는 이온 분자를 제거함으로써 측정의 신뢰도를 높이고, 장치의 오염을 방지할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
1. 오염방지장치 몸체 2. 절연 구조물
3. 양극판 4. 음극판
5. 절연체 6. 보호창
7. 측정대상 8. 발광분광기의 수광 각도
9. 발광분광기 광학계 몸체 10. 대물랜즈
11. 개구 12. 핀홀
13. 전달광학계 14. 광 파이버 결합기
15. 광 파이버 16. 분광분석기 혹은 레이저
20. 이온화 장치 21. 분리 장치
22. 검출 장치
3. 양극판 4. 음극판
5. 절연체 6. 보호창
7. 측정대상 8. 발광분광기의 수광 각도
9. 발광분광기 광학계 몸체 10. 대물랜즈
11. 개구 12. 핀홀
13. 전달광학계 14. 광 파이버 결합기
15. 광 파이버 16. 분광분석기 혹은 레이저
20. 이온화 장치 21. 분리 장치
22. 검출 장치
Claims (17)
- 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판과 음극판으로 구성되며, 상기 구멍을 통과하는 하전입자를 포집하며, 상기 양극판과 음극판 사이가 부도체로 절연되는 것을 특징으로 하는 광학 신호 또는 분석 기체의 오염 방지 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 부도체 표면이 하전입자에 의해 오염되어 양극판과 음극판이 서로 통전되는 것을 막기 위하여, 상기 부도체가 i) 양극판과 음극판 사이에 삽입되는 절연부, ⅱ) 양극판 및 음극판과 일정한 간격을 두고 이격되도록 형성된 오염 방지부, 및 ⅲ) 상기 절연부와 오염 방지부를 연결하는 연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 신호 또는 분석 기체의 오염 방지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 양극판과 음극판이 외부 몸체와 부도체로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 신호 또는 분석 기체의 오염 방지 장치.
- i) 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판과 음극판으로 구성되며, 상기 구멍을 통과하는 하전입자를 포집하는 광학 신호의 오염 방지 장치,
ⅱ) 상기 오염 방지 장치를 통과한 광신호가 유입되는 수광렌즈, 상기 수광렌즈를 통과한 광신호의 상이 맺히는 핀홀, 상기 핀홀과 수광렌즈 사이에 설치되어 수광 각도를 정하는 개구, 상기 핀홀을 통과한 광신호를 전달하는 전달광학계로 이루어진 광학계 몸체,
ⅲ) 상기 광학계 몸체를 통과한 광신호를 분석기로 전달하는 광파이버, 및
ⅳ) 상기 광파이버를 통해 수집된 광신호를 분석하는 분광분석기를 포함하는 발광분광계.
- 제5항에 있어서, 상기 오염 방지 장치의 양극판과 음극판 사이가 부도체로 절연되는 것을 특징으로 하는 발광분광계.
- 제6항에 있어서, 부도체 표면이 하전입자에 의해 오염되어 양극판과 음극판이 서로 통전되는 것을 막기 위하여, 상기 부도체가 i) 양극판과 음극판 사이에 삽입되는 절연부, ⅱ) 양극판 및 음극판과 일정한 간격을 두고 이격되도록 형성된 오염 방지부, 및 ⅲ) 상기 절연부와 오염 방지부를 연결하는 연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광분광계.
- 제5항에 있어서, 상기 양극판과 음극판이 외부 몸체와 부도체로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 발광분광계.
- 제5항에 있어서, 상기 오염 방지 장치를 구성하는 양극판과 음극판에 형성되는 내부 동심원의 크기가 광의 수광 각도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 발광분광계.
- 제5항에 있어서, 빛의 산란을 방지하기 위하여 상기 양극판과 음극판이 전도성 물질로 흑색 도색 또는 흑염 처리되는 것을 특징으로 하는 발광분광계.
- 제5항에 있어서, 수광렌즈의 오염을 막기 위하여, 상기 오염 방지 장치에 수광렌즈 전면부에 위치하는 보호창이 별도로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광분광계.
- 제5항에 있어서, 상기 광파이버에 연결되는 레이저 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광분광계.
- 제12항에 있어서, 상기 레이저 장치로부터 방출되는 레이저 광이 집속되는 위치와 측정 대상의 위치를 일치시킴으로써 측정 위치와 렌즈들을 정렬하는 것을 특징으로 하는 발광분광계.
- i) 동심원 모양의 구멍이 가운데 형성되며 서로 겹쳐지도록 교대로 배열된 다수의 양극판과 음극판으로 구성되며, 상기 구멍을 통과하는 하전입자를 포집하는 분석 시료의 오염 방지 장치,
ⅱ) 상기 분석 시료를 이온화시켜 가속화시키는 이온화 장치,
ⅲ) 상기 가속화된 이온을 질량에 따라 분리하는 분리 장치, 및
ⅳ) 상기 분리된 이온을 검출 측정하는 검출 장치를 포함하며,
상기 양극판과 음극판 사이가 부도체로 절연되는 것을 특징으로 하는 질량 분석기.
- 삭제
- 제14항에 있어서, 부도체 표면이 하전입자에 의해 오염되어 양극판과 음극판이 서로 통전되는 것을 막기 위하여, 상기 부도체가 i) 양극판과 음극판 사이에 삽입되는 절연부, ⅱ) 양극판 및 음극판과 일정한 간격을 두고 이격되도록 형성된 오염 방지부, 및 ⅲ) 상기 절연부와 오염 방지부를 연결하는 연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 질량 분석기.
- 제14항에 있어서, 상기 양극판과 음극판이 외부 몸체와 부도체로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 질량 분석기.
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| KR20100112508A KR101176742B1 (ko) | 2010-11-12 | 2010-11-12 | 광학 신호 또는 분석 기체의 오염 방지 장치 |
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| KR20100112508A KR101176742B1 (ko) | 2010-11-12 | 2010-11-12 | 광학 신호 또는 분석 기체의 오염 방지 장치 |
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| KR100885940B1 (ko) | 2000-06-27 | 2009-02-26 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 하전입자선에 의한 검사장치 및 그 검사장치를 사용한장치제조방법 |
| KR101052335B1 (ko) | 2003-05-09 | 2011-07-27 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 전자선장치, 전자선 검사방법, 전자선 검사장치, 노광조건 결정방법, 패턴검사방법, 기판검사방법, 패턴검사장치, 기판검사장치 및 검출기 위치결정방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR100885940B1 (ko) | 2000-06-27 | 2009-02-26 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 하전입자선에 의한 검사장치 및 그 검사장치를 사용한장치제조방법 |
| KR101052335B1 (ko) | 2003-05-09 | 2011-07-27 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 전자선장치, 전자선 검사방법, 전자선 검사장치, 노광조건 결정방법, 패턴검사방법, 기판검사방법, 패턴검사장치, 기판검사장치 및 검출기 위치결정방법 |
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