KR101236489B1 - High vacuum apparatus for electron gun in FE-SEM - Google Patents
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Abstract
전계 방출 주사 전자 현미경용 전자 빔 가속 장치에서 초고진공을 효율적으로 발생시키기 위한 장치가 제공된다. 진공 챔버를 포함하는 전계 방출 주사 전자 현미경용 전자빔 가속 장치의 초고진공 발생 장치는, 진공 챔버에 포함된 전자빔을 방출하고 가속시키는 전자 총과, 전자 총에 전자빔을 방출시키고 가속시키기 위한 고압 전원을 공급하는 빔 가속 전원 공급부와, 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여 게터 펌프의 가열기를 가열하기 위한 구동 전원을 공급하는 게터 펌프 전원 공급부와, 진공 챔버 내부에 설치되며, 게터 펌프 전원 공급부의 구동 전원을 이용하여 동작하는 게터 펌프를 포함한다. An apparatus for efficiently generating ultra-high vacuum in an electron beam acceleration device for a field emission scanning electron microscope is provided. The ultra-high vacuum generator of an electron beam accelerator for a field emission scanning electron microscope including a vacuum chamber supplies an electron gun for emitting and accelerating an electron beam included in the vacuum chamber, and a high voltage power source for emitting and accelerating the electron beam to the electron gun. A getter pump power supply for supplying driving power for heating a heater of the getter pump using the high voltage power of the beam acceleration power supply as a reference potential, and a inside of the vacuum chamber; And a getter pump that operates using a drive power source.
Description
본 발명은, 전계 방출 주사 전자 현미경용 전자 빔 가속 장치에서 초고진공을 발생시키기 위한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for generating ultra-high vacuum in an electron beam acceleration device for a field emission scanning electron microscope.
전계 방출 주사 전자 현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope)은 시료의 형태, 미세구조의 관찰이나 구성원소의 분포, 정성, 정량 등을 분석하는 장치이다. 주로, 금속 등 도체, IC, 산화물 등 반도체, 고분자 재료나 세라믹 등 절연물의 고체, 분말, 박막 시료가 표본이 된다. 전계 방출 주사 전자 현미경은 자기 렌즈를 이용하여 전자빔을 가늘게 집속하며, 이를 시료면 위에 주사함으로써 발생하는 전자를 검출한다. 전계 방출 주사 전자 현미경은 시편(specimen)으로부터 방사되는 전자를 모아서 모아진 전자들을 가시광 영상으로 변환하여 제공할 수 있다. Field emission scanning electron microscope (Field Emission Scanning Electron Microscope) is a device for observing the shape of the sample, microstructure, distribution of members, qualitative, quantitative and the like. Samples are mainly solid, powder and thin film samples of conductors such as metals, semiconductors such as ICs and oxides, insulating materials such as polymer materials and ceramics. A field emission scanning electron microscope uses a magnetic lens to narrow the electron beam, and detects electrons generated by scanning the electron beam on a sample surface. The field emission scanning electron microscope collects electrons emitted from a specimen and converts the collected electrons into a visible light image.
전계 방출 주사 전자 현미경에서는 전자 빔은 고진공 상태에서 방사된다. 진공을 유지시키는 이유는 전자 총으로부터 방출된 하전 입자들이 시편에 이를 때까지 공기중의 분자들과 충돌하여 진로를 잃는 것을 방지하기 위해서이다. 고진공을 유지하기 위하여 복수 개의 이온 펌프가 전계 방출 주사 전자 현미경의 상부에 설치되어 이용된다. 그러나, 복수 개의 이온 펌프 및 복수 개의 이온 펌프를 지지하기 위한 지지체 등 부수적인 구성부품이 전계 방출 주사 전자 현미경에 추가되어, 전자 현미경의 부피가 커지고, 제조 비용이 증가하는 경향이 있다. In field emission scanning electron microscopy, the electron beam is emitted in a high vacuum. The reason for maintaining the vacuum is to prevent charged particles emitted from the electron gun from colliding with molecules in the air until they reach the specimen. In order to maintain high vacuum, a plurality of ion pumps are installed and used on top of the field emission scanning electron microscope. However, additional components such as a plurality of ion pumps and a support for supporting the plurality of ion pumps are added to the field emission scanning electron microscope, which tends to increase the volume of the electron microscope and increase the manufacturing cost.
한편, 전자 현미경의 전자 빔 가속을 위하여 약 30kV에 달하는 고전압이 이용된다. 이에 비해, 이온 펌프에 공급되는 구동 전압(예를 들어, 5V)은 매우 낮으므로, 이온 펌프와 전자 빔 가속을 위한 고전압 사이의 거리가 가까우면 불꽃 방전(spark discharge)이 일어난다. 불꽃 방전을 방지하기 위하여, 이온 펌프를 전자 현미경으로부터 일정 거리만큼 이격시켜 설치하게 되며, 이로 인해, 이온 펌프의 펌핑 능력이 저하되어 고진공 도달 시간이 지연된다. On the other hand, a high voltage of up to about 30 kV is used for the electron beam acceleration of the electron microscope. In contrast, the drive voltage supplied to the ion pump (eg, 5V) is very low, so that spark discharge occurs when the distance between the ion pump and the high voltage for electron beam acceleration is close. In order to prevent spark discharge, the ion pump is installed spaced apart from the electron microscope by a certain distance, which lowers the pumping capacity of the ion pump and delays the high vacuum arrival time.
전계 방출 주사 전자 현미경용 전자 빔 가속 장치에서 초고진공을 효율적으로 발생시키기 위한 장치에 관한 것이다. An apparatus for efficiently generating ultra-high vacuum in an electron beam acceleration device for a field emission scanning electron microscope.
일 측면에 따른 진공 챔버를 포함하는 전계 방출 주사 전자 현미경용 전자빔 가속 장치의 초고진공 발생 장치는, 진공 챔버에 포함된 전자빔을 방출하고 가속시키는 전자 총과, 전자 총에 전자빔을 방출시키고 가속시키기 위한 고압 전원을 공급하는 빔 가속 전원 공급부와, 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여 게터 펌프의 가열기를 가열하기 위한 구동 전원을 공급하는 게터 펌프 전원 공급부와, 진공 챔버 내부에 설치되며, 게터 펌프 전원 공급부의 구동 전원을 이용하여 동작하는 게터 펌프를 포함한다. An ultra-high vacuum generator of an electron beam acceleration device for a field emission scanning electron microscope including a vacuum chamber according to one aspect includes an electron gun for emitting and accelerating an electron beam included in the vacuum chamber, and for emitting and accelerating an electron beam to the electron gun. A beam acceleration power supply for supplying a high voltage power, a getter pump power supply for supplying driving power for heating a heater of the getter pump with the high voltage power of the beam acceleration power supply as a reference potential, and is provided inside the vacuum chamber, It includes a getter pump that operates using the driving power supply of the pump power supply.
게터 펌프 전원 공급부는, 게터 펌프에 공급되는 전원의 전위와 고압 전원의 전위 사이에 불꽃 방전이 일어나지 않도록 설정된 구동 전원을 공급할 수 있다. The getter pump power supply may supply the driving power set such that spark discharge does not occur between the potential of the power supplied to the getter pump and the potential of the high voltage power.
전자 총은, 전자를 방출하는 이미터(emitter)와, 방출된 전자를 포커싱하는 서프레서 전극과, 이미터에서 전자가 방출되도록 방출 고압 전원이 인가되는 1차 양극과, 방출된 전자가 가속되도록 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원이 인가되는 2차 양극을 포함할 수 있다. The electron gun includes an emitter that emits electrons, a suppressor electrode that focuses the emitted electrons, a primary anode to which emission high voltage power is applied so that the electrons are emitted from the emitter, and the emitted electrons are accelerated. It may include a secondary anode to which the high voltage power of the beam acceleration power supply unit is applied.
또한, 초고진공 발생 장치는, 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여 이미터를 가열하기 위한 전원을 공급하는 이미터 가열 공급부와, 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여 서프레서 전극의 동작 전원을 공급하는 서프레서 전원 공급부와, 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여 1차 양극에 방출 고압 전원을 인가하는 전자 방출 전원 공급부를 더 포함할 수 있다. The ultra-high vacuum generator includes an emitter heating supply for supplying power for heating the emitter using the high voltage power of the beam acceleration power supply as a reference potential, and a suppressor using the high voltage power of the beam acceleration power supply as the reference potential. A suppressor power supply for supplying the operating power of the electrode, and an electron emission power supply for applying the discharge high-voltage power to the primary anode by using the high-voltage power supply of the beam acceleration power supply to the reference potential.
게터 펌프는, 2차 양극보다 상부에 위치되도록 설치될 수 있다. The getter pump may be installed to be located above the secondary anode.
다른 측면에 따른, 전계 방출 주사 전자 현미경은, 전자빔을 방출하고 가속시키는 전자 총과, 전자 총에 전자빔을 방출시키고 가속시키기 위한 고압 전원을 공급하는 빔 가속 전원 공급부와, 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여 게터 펌프의 가열기를 가열하기 위한 구동 전원을 공급하는 게터 펌프 전원 공급부와, 진공 챔버 내부에 설치되며, 게터 펌프 전원 공급부의 구동 전원을 이용하여 동작하는 게터 펌프를 포함한다. According to another aspect, a field emission scanning electron microscope includes an electron gun for emitting and accelerating an electron beam, a beam acceleration power supply for supplying a high voltage power for emitting and accelerating the electron beam, and a high voltage power supply for the beam acceleration power supply. And a getter pump power supply for supplying driving power for heating the heater of the getter pump at a reference potential, and a getter pump installed in the vacuum chamber and operated using the driving power of the getter pump power supply.
본 발명에 따르면, 전자 현미경의 진공 챔버 내부에 게터 펌프를 설치하고, 게터 펌프의 구동 전압을 전자빔 가속을 위한 고전압을 기준 전위로 하여 생성함으로써 종래에 진공 챔버에 이격되어 설치되는 이온 펌프를 이용하는 경우에 비하여, 전자 현미경에서 요구되는 고진공 상태에 신속하게 도달하게 할 수 있다. 또한, 전자 현미경의 전자 현미경의 구동 중에도 게터 펌프를 안전하게 동작시켜서 고진공 상태를 유지할 수 있다. According to the present invention, when a getter pump is installed inside a vacuum chamber of an electron microscope and a drive voltage of the getter pump is generated using a high voltage for accelerating electron beams as a reference potential, a conventional use of an ion pump that is spaced apart from a vacuum chamber is used. In comparison, it is possible to reach the high vacuum state required by the electron microscope quickly. In addition, the getter pump can be safely operated while the electron microscope of the electron microscope is being driven to maintain a high vacuum state.
도 1은 전자 현미경 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1에 포함된 전자 현미경의 상부 구조 및 전원 공급부의 상세 구조를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of an electron microscope structure.
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed structure of an upper structure and a power supply of the electron microscope included in FIG. 1 according to an exemplary embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, and this may vary depending on the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 전자 현미경 구조의 일 예를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of an electron microscope structure.
전자 현미경(100)은 전계 방사 팁(112), 양극(anode; 114), 집속 렌즈(116, 118), 조리개(aperture; 120), 주사 코일(scanning coil; 122), 대물 포커싱 전극(124), 검출기(140), 포토멀티플라이어(photomultiplier;150), 게터 펌프(160) 및 전원 공급부(200)를 포함할 수 있다. The
전자 현미경(100)은 시편(130)에 전자 빔을 조사하여 시편(130)에 대한 정보를 제공한다. 전자 현미경에 포함된 구성부품들(112, 114, 116, 118, 120, 122, 124, 140)은 진공 챔버(110)에 포함된다. The
전계 방사 팁(112)으로부터 나오는 전자 빔(10)은 양극(114)에서 가속되어, 전자기 렌즈인 집속 렌즈(116, 118)에 의해서 집속되고 파장이 일정한(mono-chromatic) 전자빔을 형성한다. 전계 방사 팁(112)은 끝이 뾰족한 텅스텐 팁으로 구성될 수 있다. 전계 방사 팁(112) 및 양극(114)을 포함하는 구성은 전자 총에 대응되며, 전자 빔을 방출하여 가속하기 위하여 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 전자 총의 구성의 상세는 도 2를 참조하여 후술한다. The
집속 렌즈(116, 118)는 코일이 감아진 원통형의 전자석으로 형성되어, 전자가 자장에 의해 휘는 성질을 이용하여 전자를 한 곳으로 모으는 역할을 한다. 이 전자빔은 대물 렌즈(124)을 통해 시편(130)상에 초점을 형성한다. 전자 빔(10)은 주사 코일(122)을 이용하여 좌우 및 상하로 스캔된다. The focusing
전자 빔(10)을 형성하는 하전 입자들이 시편(130)의 표면에 충돌하면, 시편(130)의 표면으로부터 이차전자들(secondary electrons)이 생성된다. 이차전자는 시편(130)의 표면 부위에서 많이 방출되므로 표면의 형상에 관한 정보를 제공한다. 시편(130)에 고속으로 충돌한 전자들 중 일부는 표면에서 반사되거나 튕겨나가기도 한다. 반사된 전자들(back-scattered electrons)은 시료의 성분 분석에 이용된다. When the charged particles forming the
검출기(140)는 신틸레이터(도시되지 않음) 및 광 가이드(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 신틸레이터는 전자에 의해 충돌될 때 빛을 발하는 장치(또는 물질)을 가리킨다. 이차전자가 형광물질이 도포된 신틸레이터에 충돌하면, 이차전자가 형광물질을 자극하여 빛을 방출하고, 이 빛은 투명합성수지(lucite)나 쿼츠(qurtz)로 구성될 수 있는 광 가이드를 따라서 이동된다.
포토멀티플라이어(150, 이하에서 PMT라 함)는 광 가이드를 따라 도달된 빛을 전기적 펄스로 변환한다. 도시되지는 않았으나, PMT(150)의 출력 전압은 증폭되어 디지털 신호로 변환되고, 영상 처리가 수행되어, 시편(130)의 스캔 영역에 대한 영상을 제공할 수 있다. 이차전자는 결국 광전자라는 매개체를 거치게 되므로 방출량이 많을 경우 밝게, 그렇지 않을 경우 어둡게 나타나므로 시편(130)에 대한 명암의 이미지를 얻을 수 있다. The photomultiplier 150 (hereinafter referred to as PMT) converts the light reached along the light guide into electrical pulses. Although not shown, the output voltage of the
게터 펌프(160)는 비-증발성 게터 재료(non evaporable getter)에 의해 제조된 소자들에 산소, 수소, 물 및 탄소 산화물과 같은 반응성 가스총의 화학 흡착되는 특성을 이용하여, 진공 챔버(110)를 고진공 상태, 예를 들어, 약 10-10 torr로 만들도록 구성될 수 있다. 비-증발성 게터 재료는 티타늄 또는 지르코늄-계 합금을 포함할 수 있다. 게터 펌프(160)는 다공성분말의 형태로 소결되어 있으며 일반적으로 내부에 몰리브덴(Mo)이나 텅스텐(W)등과 같은 가열 물질이 감겨져있다. The
게터 펌프(160)는 비-증발성 게터 물질을 활성화시키고, 게터 물질의 흡착 특성을 제어하기 위한 효과적인 온도로 게터 물질을 가열하기 위한 가열기(도시되지 않음)를 포함한다. 가열기는 예를 들어, 내부에 감겨져 있는 몰리브덴(Mo)이나 텅스텐(W)등의 물질로 구성될 수 있다. 이와 같은 게터 펌프(160)에 포함된 가열기를 가열하기 위하여 구동 전압이 인가된다. 도 1에 도시된 게터 펌프(160)는 중심축이 전자 빔(10)의 경로와 평행하며, 중심이 비어있는 원반형 게터 펌프의 단면을 나타낸다. The
이온 펌프(170)는 진공 챔버(110) 고진공을 유지하기 위하여 진공 챔버(110)의 상부에 설치되어 선택적으로 이용될 수 있다. 도 1에는 도면의 간명화를 위하여 하나의 이온 펌프(170)가 도시되어 있으나, 통상적으로 복수 개의 이온 펌프가 이용되며, 복수 개의 이온 펌프를 지지하기 위한 지지체 등 이온 펌프(170)를 위한 부수적인 구성부품이 전계 방출 주사 전자 현미경에 추가 설치된다. 일 실시예에 따른 게터 펌프(160)를 이용하여, 이용되는 이온 펌프(170)의 개수를 줄이거나, 이온 펌프(170)를 대체할 수 있다. The
전원 공급부(200)는 전자 빔(10)을 가속하기 위하여 전자 총(112, 114)에 연결되어 고전압을 공급한다. 고전압은 예를 들어, -1kV 내지 -30kV의 전압일 수 있다. 또한, 전원 공급부(200)는 게터 펌프(160) 특히, 게터 펌프(160)에 포함된 가열기에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. The
도면을 간명화를 위하여, 도시되지 않았으나, 집속 렌즈(116, 118), 주사 코일(122), 시편(130)을 움직이기 위한 시편 홀더, 검출기(140) 및 PMT(150) 등에도 전원 공급부(200)와 같은 전원 공급 수단이 연결된다. 또한, 도 1에 도시되어 있지 않지만, 전계 방출 주사 전자 현미경(100)은 진공을 제어하는 회로, 주사 회로 및 영상 신호 처리 회로 등 다양한 전자 회로 및 부품을 더 포함할 수 있다. Although not shown for clarity, the power supply unit may also be used for the focusing
도면부호 300은 도 1의 전자 현미경의 상부 구조 및 전원 공급부(300)를 나타내며, 도 2를 참조하여, 전자 현미경의 상부 구조 및 전원 공급부(300)의 구조 및 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1에 포함된 전자 현미경의 상부 구조 및 전원 공급부(300)의 상세 구조를 나타내는 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed structure of an upper structure and a
도 2에서, 이미터(emitter; 102), 서프레서 전극(104), 1차 양극(106) 및 2차 양극(114)을 포함하는 구성이 전자 총에 대응한다. In FIG. 2, a configuration including an
이미터(102)는 전자를 방출한다. 이미터(102)는 텅스텐 필라멘트로 구성될 수 있다. 이미터(102)가 가열되면, 열이온화 및 전계 방출 효과로 인하여 전자가 텅스텐 표면밖으로 방출된다. 이미터(102)로부터 전자가 방출되는 뾰족한 부분은 도 1의 전계 방사 팁(112)에 대응된다.
서프레서 전극(104)는 방출된 전자들로 인한 빔이 작은 반경을 가지도록 방출된 전자들을 포커싱하고 제어하는데 이용된다. 서프레서 전극(104)은 이미터(102)와 1차 양극(106) 사이에 위치된다. 서프레서 전극(104)은 Wehnlelt 실린더 또는 그리드 캡(grid cap)이라고도 한다. 서프레서 전극(104)에는 이미터(102)에 비하여 약간 낮은 바이어스 전압, 예를 들어, 300V 정도의 전압이 인가되어, 방출된 전자들을 좁은 범위로 집중시킨다. 서프레서 전극(104)은 도 2에 도시된 바와 같이, 아래부분의 중심에 구멍이 있어서, 이미터(102)로부터 방출된 전자가 1차 양극(106)을 향하여 가속되도록 형성된다. The
1차 양극(106)은 이미터에서 전자가 방출되도록 방출 고압 전원이 인가된다. 예를 들어, 1차 양극(106)에는, 전계 방사 팁(112)으로 전자가 방출되도록 빔 가속 전원 공급부(210)의 고압 전원을 기준 전위로 3 내지 5kV의 고전압이 인가되도록 구성될 수 있다. The
도 1의 양극(114)에 대응하는 2차 양극(114)은 방출된 전자가 가속되도록 빔 가속 전원 공급부(210)의 가속 고압 전원이 인가된다. 2차 양극(114)은 방출된 전자가 가속되도록 2차 양극과 전계방사 팁(112) 사이에 최대 30kV의 고전압이 인가되도록 구성될 수 있다. The
이미터(emitter; 102), 서프레서 전극(104), 1차 양극(106) 및 2차 양극(114)을 포함하는 구성은, 전자 총의 일 예를 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않고, 다른 다양하게 변경된 구성에 따른 전자 총이 이용될 수도 있다. The configuration including the
도 1의 전원 공급부(200)는 도 2의 빔 가속 전원 공급부(210; beam accerlation power supply), 전자 방출 전원 공급부(220; electron extraction power supply), 서프레서 전원 공급부(230; supressor power supply), 이미터 가열 전원 공급부(240; emitter heating power supply), 게터 펌프 전원 공급부(250; getter heating power supply)를 포함할 수 있다. The
빔 가속 전원 공급부(210)는 전자 총(112, 114)에 전자 총에 전자빔을 방출시키고 가속시키기 위한 고압 전원을 공급한다. 빔 가속 전원 공급부(210)의 음(-)의 전극은 전자 방출 전원 공급부(220), 서프레서 전원 공급부(230), 이미터 가열 전원 공급부(240) 및 게터 펌프 전원 공급부(250)에 연결되고, 빔 가속 전원 공급부(210)의 양(+)의 전극은 전자 빔(10)을 가속하는 2차 양극(114)에 연결된다. 예를 들어, 이미터(102)와 1차 전극(106) 사이에는 3 내지 5kV의 방출 전압이 인가되고, 이미터(102)와 2차 전극(114) 사이에는 -30kV의 가속 전압이 인가될 수 있다. The beam
전자 방출 전원 공급부(220)는 빔 가속 전원 공급부(210)의 고압 전원을 기준 전위로 하여 1차 양극(106)에 2차 양극(114)에 공급되는 고압 전압보다는 낮은 방출 고압 전원을 인가한다. The electron emission
서프레서 전원 공급부(230)는, 빔 가속 전원 공급부(210)의 고압 전원을 기준 전위로 하여 서프레서 전극(104)에 예를 들어, -300V의의 동작 전원을 공급할 수 있다. The
이미터 가열 전원 공급부(240)는, 빔 가속 전원 공급부(210)의 고압 전원을 기준 전위로 하여 이미터(102)를 가열하기 위한 전원을 공급한다. The emitter
게터 펌프(160)의 구동 전원은 빔 가속 전원 공급부(210)의 고압 전원에 비하여 극히 낮다. 또한, 게터 펌프(160)는 진공 챔버(110) 내부에 설치되고, 빔 가속 전원 공급부(210)에서 공급되는 고압 전원과 가깝게 설치된다. 따라서, 이미터(102)와 양극(114)에 인가되는 빔 가속 전원 공급부(210)의 고압 전원에 비하여 접지 전위에 가까운 구동 전원이 게터 펌프(160)에 공급되면, 불꽃 방전이 발생될 수 있다. The driving power of the
이러한 불꽃 방전의 발생을 방지하기 위하여, 게터 펌프 전원 공급부(250)는 빔 가속 전원 공급부(210)의 고압 전원을 기준 전위로 하여 게터 펌프(160)의 가열기를 가열하기 위한 구동 전원을 공급한다. 예를 들어, 게터 펌프 전원 공급부(250)는 고압 전원에 해당하는 기준 전위에서 게터 펌프(160)를 구동시키기 위한 전위차만큼 강하된 공급 전위를 게터 펌프(160)에 공급할 수 있다. In order to prevent the occurrence of such spark discharge, the getter pump
게터 펌프 전원 공급부(250)는, 게터 펌프(160)에 공급되는 전원의 전위와 빔 가속 전원 공급부(210)에 인가되는 고압 전원의 전위 사이에 불꽃 방전이 일어나지 않도록 설정된 구동 전원을 공급한다. The getter
게터 펌프(160)는 진공 챔버(110) 내부에 설치되며, 게터 펌프 전원 공급부(250)의 구동 전원을 이용하여 가열된 게터 물질이 가열됨으로써 동작된다. 게터 펌프(160)는 특히, 전계 방사 주사 전자 현미경(100)의 진공 챔버(110) 중 전자 총을 포함하는 상단의 초고진공을 위하여, 2차 양극(114)보다 상부에 위치될 수 있다. The
이와 같이, 게터 펌프(160)가 진공 챔버(110)내에 불꽃 방전이 발생되지 않도록 안전하게 설치될 수 있으므로, 진공 챔버(110)는 고진공 상태에 신속하게 도달할 수 있다. 또한, 전자 총(102, 104, 106, 112, 114)에서 전자 빔(10)이 발생되는 전계 방출 주사 전자 현미경(100)이 동작되는 상태에서도, 게터 펌프(160)를 안전하게 동작시킬 수 있다. In this way, since the
또한, 이와 같은 구성에 의해, 고진공을 위하여 종래에 이용되던 복수 개의 이온 펌프 대신에 진공 챔버(110)에 게터 펌프(160)를 설치하여 이용함으로써, 전계 방출 주사 전자 현미경(100)의 부피를 줄일 수 있다. 따라서, 종래에 진공 챔버에 이격되어 설치되는 이온 펌프를 이용하는 경우에 비하여, 전자 현미경에서 요구되는 고진공 상태에 신속하게 도달하게 할 수 있다. In addition, such a configuration reduces the volume of the field emission
이상에서는, 전자 총(102, 104, 106, 112, 114), 게터 펌프(160) 및 전원 공급부(200)를 이용하는 전자 현미경(100)을 중심으로 설명하였으나, 전자 총(102, 104, 106, 112, 114), 게터 펌프(160) 및 전원 공급부(200)의 구성은 진공 상태에서 전자 빔을 가속하는 다른 전자 빔 가속 장치에서도 이용되도록 변형될 수 있다. In the above description, the
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be construed to include various embodiments within the scope of the claims.
Claims (6)
상기 진공 챔버에 포함된 전자빔을 방출하고 가속시키는 전자 총;
상기 전자 총에 전자빔을 방출시키고 가속시키기 위한 고압 전원을 공급하는 빔 가속 전원 공급부;
상기 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여, 게터 펌프의 가열기를 가열하기 위한 구동 전압 만큼 강하된 구동전원을 생성하여 공급하는 게터 펌프 전원 공급부; 및
상기 진공 챔버 내부에 설치되며, 상기 게터 펌프 전원 공급부의 구동 전원을 이용하여 상기 가열기를 가열하며 상기 진공 챔버가 고진공 상태가 되도록 동작하는 게터 펌프를 포함하는 초고진공 발생 장치. An ultra-high vacuum generator of an electron beam acceleration device for a field emission scanning electron microscope including a vacuum chamber,
An electron gun that emits and accelerates an electron beam included in the vacuum chamber;
A beam acceleration power supply for supplying a high voltage power for emitting and accelerating the electron beam to the electron gun;
A getter pump power supply for generating and supplying a driving power dropped by a driving voltage for heating the heater of the getter pump, using the high voltage power of the beam acceleration power supply as a reference potential; And
And a getter pump installed inside the vacuum chamber and configured to heat the heater using a driving power supply of the getter pump power supply and to operate the vacuum chamber in a high vacuum state.
상기 게터 펌프 전원 공급부는, 상기 게터 펌프에 공급되는 구동 전원의 전위와 상기 고압 전원의 전위 사이에 불꽃 방전이 일어나지 않도록 설정된, 상기 구동 전원을 공급하는 초고진공 발생 장치. The method of claim 1,
And the getter pump power supply is configured to supply the drive power, so that spark discharge does not occur between the potential of the drive power supplied to the getter pump and the potential of the high voltage power.
상기 전자 총은,
전자를 방출하는 이미터(emitter);
상기 방출된 전자를 포커싱하는 서프레서 전극;
상기 이미터에서 전자가 방출되도록 방출 고압 전원이 인가되는 1차 양극;
상기 방출된 전자가 가속되도록 상기 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원이 인가되는 2차 양극을 포함하는 초고진공 발생 장치. The method of claim 1,
The electron gun,
Emitters that emit electrons;
A suppressor electrode for focusing the emitted electrons;
A primary anode to which emission high voltage power is applied to emit electrons from the emitter;
And a secondary anode to which a high voltage power of the beam acceleration power supply unit is applied to accelerate the emitted electrons.
상기 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여 상기 이미터를 가열하기 위한 전원을 공급하는 이미터 가열 공급부;
상기 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여 상기 서프레서 전극의 동작 전원을 공급하는 서프레서 전원 공급부; 및
상기 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여 상기 1차 양극에 상기 방출 고압 전원을 인가하는 전자 방출 전원 공급부를 더 포함하는 초고진공 발생 장치. The method of claim 3,
An emitter heating supply unit configured to supply power for heating the emitter using the high voltage power of the beam acceleration power supply unit as a reference potential;
A suppressor power supply unit supplying operation power of the suppressor electrode using the high voltage power of the beam acceleration power supply unit as a reference potential; And
And an electron emission power supply unit configured to apply the emission high voltage power to the primary anode using the high voltage power of the beam acceleration power supply unit as a reference potential.
상기 게터 펌프는, 상기 2차 양극보다 상부에 위치되도록 설치되는 초고진공 발생 장치. The method of claim 3,
The getter pump, ultra-high vacuum generating device is installed to be located above the secondary anode.
전자빔을 방출하고 가속시키는 전자 총;
상기 전자 총에 전자빔을 방출시키고 가속시키기 위한 고압 전원을 공급하는 빔 가속 전원 공급부;
상기 빔 가속 전원 공급부의 고압 전원을 기준 전위로 하여 게터 펌프의 가열기를 가열하기 위한 구동 전원을 공급하는 게터 펌프 전원 공급부; 및
진공 챔버 내부에 설치되며, 상기 게터 펌프 전원 공급부의 구동 전원을 이용하여 상기 가열기를 가열하며 상기 진공 챔버가 고진공 상태가 되도록 동작하는 게터 펌프를 포함하는 전계 방출 주사 전자 현미경. As a field emission scanning electron microscope,
An electron gun that emits and accelerates an electron beam;
A beam acceleration power supply for supplying a high voltage power for emitting and accelerating the electron beam to the electron gun;
A getter pump power supply for supplying driving power for heating a heater of the getter pump using the high voltage power of the beam acceleration power supply as a reference potential; And
And a getter pump installed inside the vacuum chamber, the getter pump heating the heater using a driving power supply of the getter pump power supply and operating the vacuum chamber to a high vacuum state.
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