KR101416559B1 - 전자빔얼라인먼트 조정장치 및 이를 이용한 전자빔얼라인먼트 조정방법 - Google Patents

전자빔얼라인먼트 조정장치 및 이를 이용한 전자빔얼라인먼트 조정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔얼라인먼트 조정장치는 내부에 시료가 안착되는 챔버와 연통되도록 챔버의 상부에 설치되고, 내부가 중공된 형상을 가진 전자빔조사본체; 전자빔조사본체의 내부에 설치되고, 시료로 전자빔을 조사하는 전자빔조사부재와, 전자빔을 안내하는 안내관이 구비된 전자총; 및 안내관을 기준으로 상호 간에 동일 간격으로 방사형으로 이격 배치되고 외주면에 코일이 감겨진 복수의 제 1 극자보빈들로 이루어진 제 1 사중극자유닛과, 안내관을 기준으로 복수의 제 1 극자보빈과 나란하게 2열 병렬배치되고 상호 간에 동일 간격으로 방사형으로 이격 배치되고 외주면에 코일이 감겨진 복수의 제 2 극자보빈들로 이루어진 제 2 사중극자유닛이 구비된 빔얼라인먼트부를 포함하고, 빔얼라인먼트부는 제 1 사중극자유닛과 제 2 사중극자유닛으로의 전류인가시 복수의 제 1 극자보빈 사이에 발생된 제 1 척력과 복수의 제 2 극자보빈 사이에 발생된 제 2 척력에 의해 안내관을 통과하는 전자빔이 안내관의 중심축과 일직선상으로 조사되도록 전자빔의 얼라인먼트(alignment)를 조정하는 것이 바람직하다.

Description

전자빔얼라인먼트 조정장치 및 이를 이용한 전자빔얼라인먼트 조정방법{Apparatus For Controlling Alignment Of Electron Beam Irradiator And Method thereof}
본 발명은 전자빔얼라인먼트 조정장치 및 이를 이용한 전자빔얼라인먼트 조정방법에 있어서, 상세하게는 전자총에서 조사된 전자빔이 안내관의 중심축을 따라 조사되도록 전자빔의 조사경로를 얼라인먼트하기 위한 전자빔얼라인먼트 조정장치 및 이를 이용한 전자빔얼라인먼트 조정방법에 관한 것이다.
현대로 올수록 초미세 가공기술의 발달에 따라 소정의 시료를 나노(nano) 치수로 가공할 수 있는 나노가공장치들이 지속적으로 개발되고 있다. 이에 따라, 나노가공장치에서 가공된 초미세 가공품을 측정하기 위한 장비로서 나노계측기인 전자주사현미경의 기술 개발 역시 지속적으로 발전하고 있다.
종래기술(출원번호 10-20077-7000614호)에는 이온주입균일도를 개선하는 이온 빔 주사 시스템 및 방법에 대한 기술이 개시되어 있다. 종래기술은 단일의 전기사중극자를 사용하여, 공작물에 제공되는 이온 빔을 균일하게 주사할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
다만, 종래기술에 개시된 이온주입균일도를 개선하는 이온 빔 주사 시스템을 사용하여 이온 빔을 공작물에 주사하는 경우에, 빔 얼라인먼트(beam alignment)는 수동핸들에 의해, 센터 빔 얼라인먼트(center beam alignment)에 빔 얼라인머느가 이루어졌는지에 대한 확인차언의 용도로 주로 사용되고 있다고 볼 수 있다.
즉, 종래기술로서 개시된 이온주입균일도를 개선하는 이온 빔 주사 시스템의 사중극자를 이용하여 빔 얼라인먼트를 조정하는 경우에 작업자는 별도로 구비된 수동핸들을 통해 빔 얼라인먼트를 조정하고 있다.
본 발명은 작업자가 전자빔의 조사경로를 안내관의 중심축 상에 놓이도록 하는 별도의 수동핸들의 조작없이도, 이중 병렬구조로 전자총의 안내관 주변에 설치된 빔얼라인먼트부를 통해 자동으로 전자빔이 안내관의 중심축을 따라 전자빔의 얼라인먼트를 조정할 수 있는 전자빔얼라인먼트 조정장치 및 이를 이용한 전자빔얼라인먼트 조정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔얼라인먼트 조정장치는 내부에 시료가 안착되는 챔버와 연통되도록 챔버의 상부에 설치되고, 내부가 중공된 형상을 가진 전자빔조사본체; 전자빔조사본체의 내부에 설치되고, 시료로 전자빔을 조사하는 전자빔조사부재와, 전자빔을 안내하는 안내관이 구비된 전자총; 및 안내관을 기준으로 상호 간에 동일 간격으로 방사형으로 이격 배치되고 외주면에 코일이 감겨진 복수의 제 1 극자보빈들로 이루어진 제 1 사중극자유닛과, 안내관을 기준으로 복수의 제 1 극자보빈과 나란하게 2열 병렬배치되고 상호 간에 동일 간격으로 방사형으로 이격 배치되고 외주면에 코일이 감겨진 복수의 제 2 극자보빈들로 이루어진 제 2 사중극자유닛이 구비된 빔얼라인먼트부를 포함하고, 빔얼라인먼트부는 제 1 사중극자유닛과 제 2 사중극자유닛으로의 전류인가시 복수의 제 1 극자보빈 사이에 발생된 제 1 척력과 복수의 제 2 극자보빈 사이에 발생된 제 2 척력에 의해 안내관을 통과하는 전자빔이 안내관의 중심축과 일직선상으로 조사되도록 전자빔의 얼라인먼트(alignment)를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 빔얼라인먼트부는, 안내관이 관통되는 중공홀이 마련된 형상을 가지고, 전자빔조사부재의 하부에서 안내관을 둘러싸도록 설치된 제 1 지지부재; 일단이 전자빔조사부재의 하부에서 제 1 지지부재에 연결되고, 복수의 제 1 극자보빈들에 감겨진 코일로의 전류인가시 제 1 자기장을 형성하면서 안내관으로 제 1 척력을 제공하는 제 1 사중극자유닛; 및 일단이 제 1 사중극자유닛의 하부로 이격되어 제 1 지지부재에 연결되고, 복수의 제 2 극자보빈들에 감겨진 코일로의 전류인가시 제 2 자기장을 형성하면서 안내관으로 제 2 척력을 제공하는 제 2 사중극자유닛을 포함하고, 안내관을 통과하는 전자빔이 제 1 척력에 의해 제 1 사중극자유닛의 중심을 통과하고, 제 2 척력에 의해 제 2 사중극자유닛의 중심을 통과하도록 전자빔의 얼라인먼트(alignment)를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 빔얼라인먼트부는 제 1 지지부재로부터 제 1 사중극자유닛과 제 2 사중극자유닛의 길이만큼 이격되어 전자빔조사본체 내부에 설치되어, 제 1 사중극자유닛과 제 2 사중극자유닛을 지지하는 제 2 지지부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 1 사중극자유닛은, 복수의 제 1 극자보빈 중 안내관을 기준으로 서로 마주보게 배치된 한 쌍의 제 1 극자보빈에 감겨진 코일에 각각 서로 반대방향으로 흐르는 전류가 인가되어, 서로 마주보게 한 쌍의 제 1 극자보빈 사이에 위치된 안내관으로 제 1 척력이 제공되도록 하고, 제 2 사중극자유닛은, 복수의 제 2 극자보빈 중 안내관을 기준으로 서로 마주보게 배치된 한 쌍의 제 2 극자보빈에 감겨진 코일에 각각 서로 반대방향으로 흐르는 전류가 인가되어, 서로 마주보게 한 쌍의 제 2 극자보빈 사이에 위치된 안내관으로 제 2 척력이 제공되도록 하여, 안내관을 경유하는 전자빔이, 제 1 척력과 제 2 척력에 의해, 안내관의 중심축과 일직선상에 놓이도록 조사되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수의 제 1 극자보빈들은, 외주면에 제 1 코일이 감겨지고, 제 1 지지부재와 제 2 지지부재 사이에 설치된 제 1a 극자보빈; 일단이 제 1a 극자보빈과 동일축상에서 제 1a 극자보빈과 마주보게 위치되도록 제 1 지지부재에 연결되고, 타단이 제 2 지지부재에 설치되고, 외주면에 제 2 코일이 감겨진 제 1b 극자보빈; 제 1a 극자보빈과 제 1b 극자보빈에 대해 직교되도록 위치되고, 제 1 지지부재와 제 2 지지부재에 연결되며, 외주면에 제 3 코일이 감겨진 제 1c 극자보빈; 및 제 1c 극자보빈과 동일축상에서 제 1c 극자보빈과 마주보게 위치되도록, 일단이 제 1 지지부재에 연결되고 타단이 제 2 지지부재에 연결되고, 외주면에 제 4 코일이 감겨진 제 1d 극자보빈을 포함하고, 전류인가시, 제 1 코일에 흐르는 전류방향은 제 2 코일에 흐르는 전류방향과 반대방향으로 흐르고, 제 3 코일에 흐르는 전류방향은 제 4 코일에 흐르는 전류방향과 반대방향으로 흐르는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수의 제 2 극자보빈들은, 외주면에 제 5 코일이 감겨지고, 제 1a 극자보빈의 하부에서 제 1 지지부재와 제 2 지지부재 사이에 설치된 제 2a 극자보빈; 제 1b 극자보빈의 하부에서, 일단이 제 2a 극자보빈과 동일축상에서 제 2a 극자보빈과 마주보게 위치되도록 제 1 지지부재에 연결되고, 타단이 제 2 지지부재에 설치되고, 외주면에 제 6 코일이 감겨진 제 2b 극자보빈; 제 1c 극자보빈의 하부에서, 제 2a 극자보빈과 제 2b 극자보빈에 대해 직교되도록 위치되고, 제 1 지지부재와 제 2 지지부재에 연결되며, 외주면에 제 7 코일이 감겨진 제 2c 극자보빈; 및 제 1d 극자보빈의 하부에서, 제 2c 극자보빈과 동일축상에서 제 2c 극자보빈과 마주보게 위치되도록, 일단이 제 1 지지부재에 연결되고 타단이 제 2 지지부재에 연결되고, 외주면에 제 8 코일이 감겨진 제 2d 극자보빈을 포함하고, 전류인가시, 제 5 코일에 흐르는 전류방향은 제 6 코일에 흐르는 전류방향과 반대방향으로 흐르고, 제 7 코일에 흐르는 전류방향은 제 8 코일에 흐르는 전류방향과 반대방향으로 흐르는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 1 사중극자유닛과 제 2 사중극자유닛에서 생성된 자기장의 세기는 제 1 코일 내지 제 8 코일에 흐르는 전류밀도(J)가 높을수록 커지며, 전류밀도(J)는 제 1a 극자보빈 내지 제 2d 극자보빈에 각각 감긴 제 1 코일 내지 제 8 코일의 감긴수(N)와 제 1 코일 내지 제 8 코일에 흐르는 전류의 세기(I)에 비례하고, 제 1 코일 내지 제 8 코일의 길이(L)와, 제 1a 극자보빈 내지 제 2d 극자보빈에 각각 감긴 제 1 코일 내지 제 8 코일의 두께(RO-Ri)에 반비례하고, 여기서,
Figure 112013096736368-pat00001
인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 1 사중극자유닛에서 생성된 자기장의 세기는 제 1a 극자보빈의 일단과 제 1b 극자보빈 일단 사이의 간격, 제 1c 극자보빈의 일단과 제 1d 극자보빈의 일단 사이의 간격이 좁을수록 커지며, 제 2 사중극자유닛에서 생성된 자기장의 세기는, 제 2a 극자보빈의 일단과 제 2b 극자보빈의 일단 사이의 간격, 제 2c 극자보빈의 일단과 제 2d 극자보빈의 일단 사이의 간격이 좁을수록 커지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전자빔은 제 1a 극자보빈과 제 2a 극자보빈 사이의 간격, 제 1b 극자보빈과 제 2b 극자보빈 사이의 간격, 제 1c 극자보빈과 제 2c 극자보빈 사이의 간격, 및 제 1d 극자보빈과 제 2d 극자보빈 사이의 간격이 멀수록, 안내관의 중심축을 따라 조사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 1a 극자보빈과 제 2a 극자보빈 사이의 간격, 제 1b 극자보빈과 제 2b 극자보빈 사이의 간격, 제 1c 극자보빈과 제 2c 극자보빈 사이의 간격, 및 제 1d 극자보빈과 제 2d 극자보빈 사이의 간격은 각각 8 mm 내지 12 mm의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 1 사중극자유닛과 제 2 사중극자유닛에서 생성된 자기장 세기는 제 1a 극자보빈 내지 제 2d 극자보빈의 재질이 투자율이 높은 재질일수록 커지는 것이 바람직하다.
삭제
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 1a 극자보빈 내지 제 2d 극자보빈은 S10C 또는 S20C 재질로 이루어진 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔얼라인먼트 조정장치를 이용하여 전자빔의 얼라인먼트를 조정하기 위한 전자빔얼라인먼트 조정방법은 (A) 전자빔얼라인먼트 조정장치의 안내관을 따라 조사되는 전자빔의 X좌표의 스캔이 설정되는 단계; (B) (A)단계에서 설정된 전자빔의 X좌표의 스캔이 시작되는 단계; (C) 전자빔얼라인먼트 조정장치에 장착된 스캔너에 의해, (B)단계에서 스캔된 전자빔의 X좌표 이미지데이터가 얻어지는 단계; (D) (C)단계에서 얻어진 전자빔의 X좌표의 데이터값의 합이 계산되는 단계; (E) (D)단계로부터 최대밝기(max brightness) 지점이 선택되는 단계; (F) 상기 전자빔얼라인먼트 조정장치의 안내관을 따라 조사되는 전자빔의 Y좌표의 스캔이 설정되는 단계; 및 (G) (F)단계 후, (B)단계 내지 (E)단계가 전자빔의 X좌표에서 전자빔의 Y좌표로 치환된 상태로 실행되는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 본 발명은 작업자가 전자빔의 조사경로를 안내관의 중심축 상에 놓이도록 하는 별도의 수동핸들의 조작없이도, 이중 병렬구조로 전자총의 안내관 주변에 설치된 빔얼라인먼트부를 통해 자동으로 전자빔이 안내관의 중심축을 따라 전자빔의 얼라인먼트를 조정할 수 있어, 초보작업자라도 버튼만 누루면 빔의 얼라인먼트를 조정할 수 있어 작업시간의 절약 및 작업효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 이중 배열된 빔 집속부를 통해 빔의 편향 정도를 두번에 걸쳐 집속하여, 빔이 지정된 센터로 조사될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔얼라인먼트 조정장치가 챔버에 설치된 상태도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔얼라인먼트 조정장치의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔얼라인먼트부의 전체 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 X-X을 따라 절단한 부분의 내부구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 4의 상태에서 전자총이 설치된 상태도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6의 (a)는 한개의 사중극자유닛을 사용한 경우의 안내관을 따라 조사되는 전자빔의 조사경로를 도시한 것이고, 도 6의 (b)는 두 개의 사중극자유닛이 0.5전자빔얼라인먼트 조정방법 이하의 간격으로 배치된 경우에 안내관을 따라 조사되는 전자빔의 조사경로를 도시한 것이며, 도 6의 (c)는 두 개의 사중극자유닛이 8 mm 내지 12 mm 간격으로 배치된 경우에 안내관을 따라 조사되는 전자빔의 조사경로를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔얼라인먼트 조정방법의 순서도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 빔 집속부의 사중극자의 간격에 따른 빔 집속 효율을 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자빔얼라인먼트 조정장치 및 이를 이용한 전자빔얼라인먼트 조정방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔얼라인먼트 조정장치(100)는 전자빔조사본체(110), 전자총(120), 빔얼라인먼트부(130) 및 집속렌즈부(180)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 전자빔조사본체(110)는 챔버(20)의 상부에 위치되고, 챔버(20)의 내부공간과 연통되도록 설치된다. 전자빔조사본체(110)의 상부에는 본체커버(111)가 탈착가능하게 설치된다. 전자빔조사본체(110)는 챔버(20)의 상부를 덮는 외부하우징(40)에 의해 보호된다.
전자빔조사본체(110) 내부에는 전자총(120), 빔얼라인먼트부(130), 집속렌즈부(180)가 설치된다. 본체커버(111)가 전자빔조사본체(110)의 상부에 결합될 때, 빔얼라인먼트부(130)를 보호하는 부재이다.
본 발명의 일 실시예에서, 챔버(20)는 기초프레임(10)에 설치된다. 챔버(20)는 내부에 시료가 안착되는 부재(미도시)를 가진다. 챔버(20)의 일측에는 챔버(20) 내부로 진공압력을 제공하는 진공발생부(30)가 설치된다. 진공발생부(30)의 작동시, 외부하우징(40)과 챔버(20)의 내부공간은 진공상태가 된다. 여기서 진공발생부(30)는 공지된 기술인 바 본 명세서에서는 진공발생부(30)에 대한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 전자총(120)은 전자빔조사부재(121)와 안내관(122)을 포함한다. 본 실시예에 따른 전자총(120)은 공지기술인바, 전자총(120)의 세부구성 및 작동원리에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 다만, 본 실시예에서는 전자총(120)에서 전자빔을 조사하는 부분인 전자빔조사부재(121)와 전자빔을 시료로 안내하는 안내관(122)에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
전자빔조사부재(121)는 필라멘트하우징(미도시), 필라멘트(미도시)와 웨넬트(미도시)로 이루어진다. 필라멘트는 안내관(122)의 상부에 연결된 필라멘트하우징에 의해 보호된다. 필라멘트는 필라멘트하우징의 내부에서 웨넬트에 의해 감싸여진 구조를 가진다.
필라멘트는 전류인가선에 의해 전원공급장치에 전기적으로 연결되고, 전원공급장치로부터 전원을 공급받아 작동된다. 필라멘트로 전원인가시, 필라멘트에서는 전자가 튀어나온다.
웨넬트에 전류가 인가되면, 필라멘트에서 튀어나온 전자에 고압을 걸어 가속시켜 전자빔을 형성하며, 전자빔은 하부로 조사된다. 웨넬트에서 형성된 전자빔은 안내관(122)을 따라 집속렌즈부(180)의 집속렌즈(미도시)로 조사된다.
본 명세서에 개시된 집속렌즈는 안내관(122)을 경유하여 조사된 전자빔을 한군데로 모이는 렌즈이다. 집속렌즈는 전자주사현미경에서 일반적으로 사용되는 광학렌즈이므로, 본 명세서에서는 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔얼라인먼트부(130)에 대해 설명하기로 한다.
빔얼라인먼트부(130)는 전자빔이 안내관(122)의 중심축(Co)과 일직선상으로 조사되도록 전자빔의 얼라인먼트(alignment)를 조정하는 부재이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 빔얼라인먼트부(130)는 전자빔조사부재(121)의 하부에서 안내관(122)을 둘러싸도록 위치되고, 이중 병렬 배치 구조로 집속렌즈부(180)의 상부에 고정된다. 여기서, 빔얼라인먼트부(130)는 전자빔조사본체(110)의 상부에 결합되는 본체커버(111)에 의해 보호된다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔얼라인먼트부(130)는, 제 1 지지부재(140), 제 2 지지부재(150), 제 1 사중극자유닛(160)과 제 2 사중극자유닛(170)을 포함한다.
본 실시예에서, 제 1 지지부재(140)와 제 2 지지부재(150)는 제 1 사중극자유닛(160)과 제 2 사중극자유닛(170)을 지지하기 위한 부재이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 지지부재(140)는 제 1 지지몸체(141)와 밀폐오링부(142)로 이루어진다. 제 1 지지몸체(141)는 전자빔조사부재(121)의 하부에서 안내관(122)을 둘러싸도록 집속렌즈부(180)의 상부에 설치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 지지몸체(141)는 안내관(122)이 관통되는 중공홀(141a)이 마련된 형상을 가진다. 제 1 지지몸체(141)의 외주면에는 제 1 사중극자유닛(160)의 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 2d 극자보빈(174)이 끼움결합되는 복수의 끼움홈(149)이 마련된다.
본 발명의 일 실시예에서, 밀폐오링부(142)는 전자빔조사본체(110) 내부공간의 환경이 진공상태가 될 때, 제 1 지지몸체(141)의 중공홀을 관통하여 제 1 지지몸체(141)에 연결된 안내관(122)과 제 1 지지몸체(141)의 중공홀 사이의 공간도 진공상태가 유지될 수 있도록 제공된 부재이다.
본 발명의 일 실시예에서, 밀폐오링부(142)는 상부오링(142a)과 하부오링(142b)으로 이루어진다. 여기서, 상부오링(142a)은 전자빔조사부재(121)의 하부와 인접한 위치에서, 제 1 지지몸체(141)의 상부에 설치된다. 반면, 하부오링(142b)은 집속렌즈부(180)의 상부와 인접한 위치에서, 제 1 지지몸체(141)의 하부에 설치된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 지지부재(150)는 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 2d 극자보빈(174)의 길이간격만큼 제 1 지지부재(140)로 이격되어, 집속렌즈부(180)의 상부에 고정된 부재이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 2 지지부재(150)는 제 1 지지바(151) 내지 제 4 지지바(154)로 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 지지바(151) 내지 제 4 지지바(154)는 제 1 지지부재(140)를 기준으로 하여, 방사형으로 배치된다. 제 1 지지바(151) 내지 제 4 지지바(154)의 하단은 집속렌즈부(180)의 상부에 볼팅결합되어 고정된다.
이하에서는 제 1 사중극자유닛(160)에 대해 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 사중극자유닛(160)은 전류인가시 제 1 자기장을 형성하여, 안내관(122)을 따라 시료로 조사되는 전자빔이 안내관(122)의 중심축(Co)을 따라 일직선상으로 조사될 수 있도록 전자빔에 척력을 제공하는 부재이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 사중극자유닛(160)은 제 1 지지부재(140)를 기준으로 상호 간에 동일 간격으로 방사형으로 이격 배치된 복수의 제 1 극자보빈들과, 복수의 제 1 극자보빈들의 외주면에 감진 코일을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 복수의 제 1 극자보빈들을 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 1d 극자보빈(164)으로 구분하여 지칭하기로 하며, 각각의 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 1d 극자보빈(164)에 감긴 코일을 제 1 코일(165) 내지 제 4 코일(168)로 구분하여 지칭하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1a 극자보빈(161)은 제 1 지지몸체(141)와 제 1 지지바(151) 사이에 설치된다. 제 1a 극자보빈(161)의 외주면에는 제 1 코일(165)이 감겨진다. 제 1a 극자보빈(161)과 제 1 지지몸체(141)의 이음부와, 제 1a 극자보빈(161)과 제 1 지지바(151)의 이음부에는 와셔(145)와 같은 부재가 설치되어, 제 1a 극자보빈(161)이 제 1 지지몸체(141)와 제 1 지지바(151)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1b 극자보빈(162)의 외주면에는 제 2 코일(166)이 감겨진다. 제 1b 극자보빈(162)은 일단이 제 1a 극자보빈(161)과 동일축상에서 제 1a 극자보빈(161)과 마주보게 위치되도록 제 1 지지몸체(141)에 끼움결합되고, 타단이 제 2 지지바(152)에 설치된다. 여기서, 제 1b 극자보빈(162)과 제 1 지지몸체(141)의 이음부와, 제 1b 극자보빈(162)과 제 2 지지바(152)의 이음부에는 와셔(145)와 같은 부재가 설치되어, 제 1b 극자보빈(162)이 제 1 지지몸체(141)와 제 2 지지바(152)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1c 극자보빈(163)의 외주면에는 제 3 코일(167)이 감겨진다. 제 1c 극자보빈(163)의 일단은 제 1a 극자보빈(161)과 제 1b 극자보빈(162)에 대해 직교되는 위치에서 제 1 지지부재(140)에 끼움결된다. 제 1c 극자보빈(163)의 타단은 제 2 지지부재(150)의 제 3 지지바(153)에 연결된다. 여기서, 제 1c 극자보빈(163)과 제 1 지지몸체(141)의 이음부와, 제 1c 극자보빈(163)과 제 3 지지바(153)의 이음부에는 와셔(145)와 같은 부재가 설치되어, 제 1c 극자보빈(163)이 제 1 지지몸체(141)와 제 3 지지바(153)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1d 극자보빈(164)의 외주면에는 제 4 코일(168)이 감겨진다. 제 1d 극자보빈(164)은 제 1c 극자보빈(163)과 동일축상에서 제 1c 극자보빈(163)과 마주보게 위치되며, 이때, 제 1d 극자보빈(164)은 제 1a 극자보빈(161)과 제 1b 극자보빈(162)과 직교되게 위치된다. 제 1d 극자보빈(164)의 일단은 제 1 지지부재(140)에 끼움결합되고 제 1d 극자보빈(164)의 타단은 제 2 지지부재(150)의 제 4 지지바(154)에 연결된다.
여기서, 제 1d 극자보빈(164)과 제 1 지지몸체(141)의 이음부와, 제 1d 극자보빈(164)과 제 4 지지바(154)의 이음부에는 와셔(145)와 같은 부재가 설치되어, 제 1d 극자보빈(164)이 제 1 지지몸체(141)와 제 4 지지바(154)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 사중극자유닛(160)에는 제 2 코일(166)에 흐르는 전류방향이 제 1 코일(165)에 흐르는 전류방향과 반대방향인 전류가 인가된다. 이에, 제 1a 극자보빈(161)의 일단과 제 1b 극자보빈(162)의 일단 사이의 공간에는 제 1 척력(F1)이 발생하게 되고, 이로 인해 전자빔은 안내관(122)을 통과하면서 제 1a 극자보빈(161)의 일단과 제 1b 극자보빈(162)의 일단 사이의 공간에 발생된 제 1 척력(F1)에 의해 안내관(122)의 중심축(Co)쪽으로 조사경로가 조정될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 사중극자유닛(160)에는 제 4 코일(168)에 흐르는 전류방향이 제 3 코일(167)에 흐르는 전류방향과 반대방향으로 흐르는 전류가 인가된다. 이에, 제 1c 극자보빈(163)의 일단과 제 1d 극자보빈(164)의 일단 사이의 공간에는 제 1 척력(F1)이 발생하게 되고, 이로 인해 전자빔은 안내관(122)을 통과하면서 제 1c 극자보빈(163)의 일단과 제 1d 극자보빈(164)의 일단 사이의 공간에 발생된 제 1 척력(F1)에 의해 안내관(122)의 중심축(Co)쪽으로 조사경로가 조정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 1 코일(165) 내지 제 4 코일(168)로의 전류인가시 제 1 사중극자유닛(160)에 생성된 제 1 자기장의 세기는 제 1 코일(165) 내지 제 4 코일(168)에 흐르는 전류밀도(J)가 높을수록 커지며, 전류밀도(J)는 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 1d 극자보빈(164)에 각각 감긴 제 1 코일(165) 내지 제 4 코일(168)의 감긴수(N)와 제 1 코일(165) 내지 제 4 코일(168)에 흐르는 전류의 세기(I)에 비례하고, 제 1 코일(165) 내지 제 4 코일(168)의 길이(L)와, 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 1d 극자보빈(164)에 각각 감긴 제 1 코일(165) 내지 제 4 코일(168)의 두께(RO-Ri)에 반비례한다.
여기서,
Figure 112013096736368-pat00002
인 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 1 사중극자유닛(160)에서 생성된 제 1 자기장의 세기는 제 1a 극자보빈(161)의 일단과 제 1b 극자보빈(162) 일단 사이의 간격, 제 1c 극자보빈(163)의 일단과 제 1d 극자보빈(164)의 일단 사이의 간격이 좁을수록 커진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 1 사중극자유닛과 제 2 사중극자유닛의 중심을 통과하는 전자빔은 후술할 도 6의 (b)와 도 6의 (c)의 비교에서와 같이, 제 1a 극자보빈(161)과 제 2a 극자보빈(171) 사이의 간격, 제 1b 극자보빈(162)과 제 2b 극자보빈(172) 사이의 간격, 제 1c 극자보빈(163)과 제 2c 극자보빈(173) 사이의 간격, 및 제 1d 극자보빈(164)과 제 2d 극자보빈(174) 사이의 간격이 멀수록, 안내관(122)의 중심축(Co)를 따라 조사된다.
여기서, 제 1a 극자보빈(161)과 제 2a 극자보빈(171) 사이의 간격, 제 1b 극자보빈(162)과 제 2b 극자보빈(172) 사이의 간격, 제 1c 극자보빈(163)과 제 2c 극자보빈(173) 사이의 간격, 및 제 1d 극자보빈(164)과 제 2d 극자보빈(174) 사이의 간격은 각각 8 mm 내지 12 mm의 범위 내인 것이 바람직하다.
아울러, 제 1 자기장 세기는 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 1d 극자보빈(164)의 재질이 투자율이 높은 재질일수록 커지는 것이 바람직하다. 여기서, 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 1d 극자보빈(164)은 투자율이 높은 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 투자율이 높은 재질로는 S10C 또는 S20C 재질이 해당될 수 있으며, 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 1d 극자보빈(164)은 S10C 또는 S20C 재질로 이루어진 것이 바람직하나, S10C 또는 S20C 재질 외에 투자율이 높은 재질이라면 이에 한정되지 않고 당업자의 입장에서 자명한 범위 내에서 가변가능함은 물론이다.
이하에서는 제 2 사중극자유닛(170)에 대해 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 사중극자유닛(170)은 전류인가시 제 2 자기장을 형성하여, 안내관(122)을 따라 시료로 조사되는 전자빔이 안내관(122)의 중심축(Co)을 따라 일직선상으로 조사될 수 있도록 전자빔에 척력을 제공하는 부재이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 사중극자유닛(170)은 제 1 지지부재(140)를 기준으로 상호 간에 동일 간격으로 방사형으로 이격 배치된 복수의 제 2 극자보빈들과, 복수의 제 2 극자보빈들의 외주면에 감진 코일을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 복수의 제 2 극자보빈들을 제 2a 극자보빈(171) 내지 제 2d 극자보빈(174)으로 구분하여 지칭하기로 하며, 각각의 제 2a 극자보빈(171) 내지 제 2d 극자보빈(174)에 감긴 코일을 제 5 코일(175) 내지 제 8 코일(178)로 구분하여 지칭하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 2a 극자보빈(171)은 제 1a 극자보빈(161)의 하부에서 제 1 지지몸체(141)와 제 1 지지바(151) 사이에 설치된다. 제 2a 극자보빈(171)의 외주면에는 제 5 코일(175)이 감겨진다. 제 2a 극자보빈(171)과 제 1 지지몸체(141)의 이음부와, 제 2a 극자보빈(171)과 제 1 지지바(151)의 이음부에는 와셔(145)와 같은 부재가 설치되어, 제 2a 극자보빈(171)이 제 1 지지몸체(141)와 제 1 지지바(151)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 2b 극자보빈(172)의 외주면에는 제 6 코일(176)이 감겨진다. 제 2b 극자보빈(172)은 제 1b 극자보빈(162)의 하부로 소정의 간격만큼 이격되어 위치된다. 제 2b 극자보빈(172)은 일단이 제 2a 극자보빈(171)과 동일축상에서 제 2a 극자보빈(171)과 마주보게 위치되도록 제 1 지지몸체(141)에 끼움결합되고, 타단이 제 2 지지바(152)에 설치된다.
여기서, 제 2b 극자보빈(172)과 제 1 지지몸체(141)의 이음부와, 제 2b 극자보빈(172)과 제 2 지지바(152)의 이음부에는 와셔(145)와 같은 부재가 설치되어, 제 2b 극자보빈(172)이 제 1 지지몸체(141)와 제 2 지지바(152)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 2c 극자보빈(173)의 외주면에는 제 7 코일(177)이 감겨진다. 제 2c 극자보빈(173)은 제 1c 극자보빈(163)의 하부로 소정의 간격만큼 이격되어 위치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 2c 극자보빈(173)의 일단은 제 2a 극자보빈(171)과 제 2b 극자보빈(172)에 대해 직교되는 위치에서 제 1 지지부재(140)에 끼움결된다. 제 2c 극자보빈(173)의 타단은 제 2 지지부재(150)의 제 3 지지바(153)에 연결된다. 여기서, 제 2c 극자보빈(173)과 제 1 지지몸체(141)의 이음부와, 제 2c 극자보빈(173)과 제 3 지지바(153)의 이음부에는 와셔(145)와 같은 부재가 설치되어, 제 2c 극자보빈(173)이 제 1 지지몸체(141)와 제 3 지지바(153)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 2d 극자보빈(174)의 외주면에는 제 8 코일(178)이 감겨진다. 제 2d 극자보빈(174)은 제 2c 극자보빈(173)과 동일축상에서 제 2c 극자보빈(173)과 마주보게 위치되며, 이때, 제 2d 극자보빈(174)은 제 2a 극자보빈(171)과 제 2b 극자보빈(172)과 직교되게 위치된다. 제 2d 극자보빈(174)의 일단은 제 1 지지부재(140)에 끼움결합되고 제 2d 극자보빈(174)의 타단은 제 2 지지부재(150)의 제 4 지지바(154)에 연결된다.
여기서, 제 2d 극자보빈(174)과 제 1 지지몸체(141)의 이음부와, 제 2d 극자보빈(174)과 제 4 지지바(154)의 이음부에는 와셔(145)와 같은 부재가 설치되어, 제 2d 극자보빈(174)이 제 1 지지몸체(141)와 제 4 지지바(154)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 사중극자유닛(170)에는 제 6 코일(176)에 흐르는 전류방향이 제 5 코일(175)에 흐르는 전류방향과 반대방향으로 흐르는 전류가 인가된다. 이에, 제 2a 극자보빈(171)의 일단과 제 2b 극자보빈(172)의 일단 사이의 공간에는 제 2 척력(F2)이 발생하게 되고, 이로 인해 전자빔은 안내관(122)을 통과하면서 제 2a 극자보빈(171)의 일단과 제 2b 극자보빈(172)의 일단 사이의 공간에 발생된 제 2 척력(F2)에 의해 안내관(122)의 중심축(Co)쪽으로 조사경로가 조정될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 사중극자유닛(170)에는 제 8 코일(178)에 흐르는 전류방향이 제 7 코일(177)에 흐르는 전류방향과 반대방향인 전류가 인가된다. 이에, 제 2c 극자보빈(173)의 일단과 제 2d 극자보빈(174)의 일단 사이의 공간에는 제 2 척력(F2)이 발생하게 되고, 이로 인해 전자빔은 안내관(122)을 통과하면서 제 2c 극자보빈(173)의 일단과 제 2d 극자보빈(174)의 일단 사이의 공간에 발생된 제 2 척력(F2)에 의해 안내관(122)의 중심축(Co)쪽으로 조사경로가 조정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 5 코일(175) 내지 제 8 코일(178)로의 전류인가시 제 2 사중극자유닛(170)에 생성된 제 2 자기장의 세기는 제 5 코일(175) 내지 제 8 코일(178)에 흐르는 전류밀도(J)가 높을수록 커지며, 전류밀도(J)는 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 1d 극자보빈(164)에 각각 감긴 제 5 코일(175) 내지 제 8 코일(178)의 감긴수(N)와 제 5 코일(175) 내지 제 8 코일(178)에 흐르는 전류의 세기(I)에 비례하고, 제 5 코일(175) 내지 제 8 코일(178)의 길이(L)와, 제 1a 극자보빈(161) 내지 제 1d 극자보빈(164)에 각각 감긴 제 5 코일(175) 내지 제 8 코일(178)의 두께(RO-Ri)에 반비례한다.
여기서,
Figure 112013096736368-pat00003
인 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 2 사중극자유닛(170)에서 생성된 제 2 자기장의 세기는 제 2a 극자보빈(171)의 일단과 제 2b 극자보빈(172) 일단 사이의 간격, 제 2c 극자보빈(173)의 일단과 제 2d 극자보빈(174)의 일단 사이의 간격이 좁을수록 커진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 2 자기장 세기는 제 1a 극자보빈(161)과 제 2a 극자보빈(171) 사이의 간격, 제 1b 극자보빈(162)과 제 2b 극자보빈(172) 사이의 간격, 제 1c 극자보빈(163)과 제 2c 극자보빈(173) 사이의 간격, 및 제 1d 극자보빈(164)과 제 2d 극자보빈(174) 사이의 간격이 멀수록 세기가 커지는 것이 바람직하다.
여기서, 제 1a 극자보빈(161)과 제 2a 극자보빈(171) 사이의 간격, 제 1b 극자보빈(162)과 제 2b 극자보빈(172) 사이의 간격, 제 1c 극자보빈(163)과 제 2c 극자보빈(173) 사이의 간격, 및 제 1d 극자보빈(164)과 제 2d 극자보빈(174) 사이의 간격은 각각 8 mm 내지 12 mm의 범위 내인 것이 바람직하다.
이하에서는 도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)를 참조하여 한 개의 사중극자유닛이 사용될 때와 두 개의 사중극자유닛을 사용하여 전자빔을 얼라인먼트하는 경우와, 두개의 사중극자유닛을 사용하더라도 두 개의 사중극자유닛 간의 간격에 의해 전자빔의 조사경로가 어느정도로 얼라인먼트되는지 여부에 대해 살펴보기로 한다.
다만, 본 명세서에 도시된 도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)에 개시된 그래프값은 예시적인 것에 불과하며, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)에 개시된 그래프값은 각각의 보빈에 감긴 코일수, 코일길이, 코일에 인가되는 전류의 세기 등의 조건변화에 따라 가변될 수 있음은 물론이다.
도 6의 (a)에 도시된 그래프는 한 개의 사중극자유닛을 전자빔조사부재(121)와 집속렌즈부(180) 사이에서 안내관(122)을 둘러싸도록 설치되고, 안내관(122)을 통과하는 전자빔으로 척력을 제하는 경우를 도시한 것이다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 한 개의 사중극자유닛을 이용하여 전자빔의 얼라인먼트를 조정하는 경우에, 전자빔이 안내관(122)의 중심축(Co)을 따라 조사되기 보다는 중심축(Co)의 좌측으로 편향된 위치에서 조사되는 것을 볼 수 있다.
도 6의 (b)에 도시된 그래프는 두 개의 사중극자유닛이 0.5전자빔얼라인먼트 조정방법이하의 간격으로 배치된 상태에서 전자빔이 안내관(122)으로 조사된 경우에 전자빔의 조사경로를 도시한 것이고, 도 6의 (c)에 도시된 그래프는 두 개의 사중극자유닛이 8 mm 내지 12 mm 간격의 범위내에서 배치된 경우에 전자빔의 조사경로를 도시한 것이다.
도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 두 개의 사중극자유닛을 사용하더라구도 두 개의 사중극자유닛 사이이 간격이 0.5전자빔얼라인먼트 조정방법이하의 간격으로 배치된 경우에는, 한 개의 사중극자유닛을 사용한 도 6의 (a)에 도시된 그래프에 도시된 전자빔보다는 안내관(122)의 중심축(Co)에 보다 인접한 위치에서 안내관(122)을 경유하는 것을 볼 수 있으나, 도 6의 (a)에 도시된 그래프에 도시된 전자빔의 조사경로와 마찬가지로 안내관(122)의 왼쪽으로 편향되어 조사됨을 알 수 있다.
반면, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 두 개의 사중극자유닛을 사용하더라구도 두 개의 사중극자유닛 사이이 간격이 8 mm 내지 12 mm 간격의 범위내로 배치된 경우에는, 안내관(122)을 따라 조사되는 전자빔은 제 2 척력(F2)이 미치는 부분에서부터는 안내관(122)의 중심축(Co)을 따라 전자빔의 조사경로가 얼라인먼트되는 것을 볼 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 2 자기장 세기는 상술한 조건 외에, 제 2a 극자보빈(171) 내지 제 2d 극자보빈(174)의 재질이 투자율이 높은 재질일수록 커지는 것이 바람직하다. 여기서, 제 2a 극자보빈(171) 내지 제 2d 극자보빈(174)은 투자율이 높은 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 투자율이 높은 재질로는 S10C 또는 S20C 재질이 해당될 수 있으며, 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2a 극자보빈(171) 내지 제 2d 극자보빈(174)은 S10C 또는 S20C 재질로 이루어진 것이 바람직하나, S10C 또는 S20C 재질 외에 투자율이 높은 재질이라면 이에 한정되지 않고 당업자의 입장에서 자명한 범위 내에서 가변가능함은 물론이다.
한편, 이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따라, 전자빔얼라인먼트 조정장치(100)를 이용하여 전자빔의 얼라인먼트를 조정하기 위한 전자빔얼라인먼트 조정방법에 대해 설명하기로 한다.
우선, (A) 단계에서, 전자빔의 X좌표의 스캔이 설정되는 단계가 진행된다. 이때, 전자빔의 X좌표는 전자빔이 전자빔얼라인먼트 조정장치(100)의 안내관(122)을 따라 조사되는 조사경로 상의 X좌표이다.
(B)단계에서, 전자빔얼라인먼트 조정장치(100)에 장착된 스캔너(미도시)에서, (A)단계에서 설정된 전자빔의 X좌표의 스캔이 시작된다. 이후, (C)단계에서, 전자빔얼라인먼트 조정장치(100)에 장착된 스캔너에 의해 스캔된 전자빔의 X좌표 이미지데이터가 얻어진다.
(D)단계에서, (C)단계에서 스캔너에 의해 얻어진 전자빔의 X좌표가 핏팅된 후, X좌표에 따른 전자빔의 데이터값이 계산된다. 이 후, (D)단계에서 계산된 X좌표의 데이터값으로부터 전자빔의 최대밝기(max brightness) 지점이 선택되는 단계((E) 단계)가 진행된다.
상기의 (B) 단계 내지 (E) 단계에 의해, X좌표에서의 전자빔의 최대밝기가 선택되면, Y좌표에서의 전자빔의 최대밝기가 설정되기 위해 전자빔의 Y좌표의 스캔이 설정되는 단계((F) 단계)가 진행된다. (F)단계 후, (B)단계 내지 (E)단계가 전자빔의 X좌표에서 전자빔의 Y좌표로 치환된 상태로 실행되는 단계((G) 단계)가 진행되어, Y좌표의 데이터값으로부터 전자빔의 최대밝기(max brightness) 지점이 선택된다.
상기의 과정에 의해 X좌표값이 Y좌표값이 산출되면, 제 1 사중극자유닛(160)과 제 2 사중극자유닛(170)에 인가되는 전류값을 가변시키면서 제 1 척력(F1)과 제 2 척력(F2)에 의해, 전자빔의 조사경로가 안내관(122)의 중심축(Co)을 따라 조사되도록 전자빔을 얼라인먼트할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100: 전자빔얼라인먼트 조정장치 110: 전자빔조사본체
120: 전자총 121: 전자빔조사부재
122: 안내관 130: 빔얼라인먼트부
140: 제 1 지지부재 150: 제 2 지지부재
160: 제 1 사중극자유닛 161: 제 1a 극자보빈
162: 제 1b 극자보빈 163: 제 1c 극자보빈
164: 제 1d 극자보빈 165: 제 1 코일
166: 제 2 코일 167: 제 3 코일
168: 제 4 코일 170: 제 2 사중극자유닛
171: 제 2a 극자보빈 172: 제 2b 극자보빈
173: 제 2c 극자보빈 174: 제 2d 극자보빈
175: 제 5 코일 176: 제 6 코일
177: 제 7 코일 178: 제 8 코일
180: 집속렌즈부

Claims (14)

  1. 내부에 시료가 안착되는 챔버와 연통되도록 상기 챔버의 상부에 설치되고, 내부가 중공된 형상을 가진 전자빔조사본체;
    상기 전자빔조사본체의 내부에 설치되고, 상기 시료로 전자빔을 조사하는 전자빔조사부재와, 상기 전자빔을 안내하는 안내관이 구비된 전자총; 및
    상기 안내관을 기준으로 상호 간에 동일 간격으로 방사형으로 이격 배치되고 외주면에 코일이 감겨진 복수의 제 1 극자보빈들로 이루어진 제 1 사중극자유닛과, 상기 안내관을 기준으로 상기 복수의 제 1 극자보빈과 나란하게 2열 병렬배치되고 상호 간에 동일 간격으로 방사형으로 이격 배치되고 외주면에 코일이 감겨진 복수의 제 2 극자보빈들로 이루어진 제 2 사중극자유닛이 구비된 빔얼라인먼트부를 포함하고,
    상기 빔얼라인먼트부는 상기 제 1 사중극자유닛과 상기 제 2 사중극자유닛으로의 전류인가시 상기 복수의 제 1 극자보빈 사이에 발생된 제 1 척력과 상기 복수의 제 2 극자보빈 사이에 발생된 제 2 척력에 의해 상기 안내관을 통과하는 상기 전자빔이 상기 안내관의 중심축과 일직선상으로 조사되도록 상기 전자빔의 얼라인먼트(alignment)를 조정하는 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 빔얼라인먼트부는,
    상기 안내관이 관통되는 중공홀이 마련된 형상을 가지고, 상기 전자빔조사부재의 하부에서 상기 안내관을 둘러싸도록 설치된 제 1 지지부재;
    일단이 상기 전자빔조사부재의 하부에서 상기 제 1 지지부재에 연결되고, 상기 복수의 제 1 극자보빈들에 감겨진 코일로의 전류인가시 제 1 자기장을 형성하면서 상기 안내관으로 상기 제 1 척력을 제공하는 상기 제 1 사중극자유닛; 및
    일단이 상기 제 1 사중극자유닛의 하부로 이격되어 상기 제 1 지지부재에 연결되고, 상기 복수의 제 2 극자보빈들에 감겨진 코일로의 전류인가시 제 2 자기장을 형성하면서 상기 안내관으로 상기 제 2 척력을 제공하는 상기 제 2 사중극자유닛을 포함하고,
    상기 안내관을 통과하는 상기 전자빔이 상기 제 1 척력에 의해 상기 제 1 사중극자유닛의 중심을 통과하고, 상기 제 2 척력에 의해 상기 제 2 사중극자유닛의 중심을 통과하도록 상기 전자빔의 얼라인먼트(alignment)를 조정하는 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 빔얼라인먼트부는
    상기 제 1 지지부재로부터 상기 제 1 사중극자유닛과 상기 제 2 사중극자유닛의 길이만큼 이격되어 상기 전자빔조사본체 내부에 설치되어, 상기 제 1 사중극자유닛과 상기 제 2 사중극자유닛을 지지하는 제 2 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 사중극자유닛은,
    상기 복수의 제 1 극자보빈 중 상기 안내관을 기준으로 서로 마주보게 배치된 한 쌍의 제 1 극자보빈에 감겨진 코일에 각각 서로 반대방향으로 흐르는 전류가 인가되어, 서로 마주보게 상기 한 쌍의 제 1 극자보빈 사이에 위치된 안내관으로 상기 제 1 척력이 제공되도록 하고,
    상기 제 2 사중극자유닛은, 상기 복수의 제 2 극자보빈 중 상기 안내관을 기준으로 서로 마주보게 배치된 한 쌍의 제 2 극자보빈에 감겨진 코일에 각각 서로 반대방향으로 흐르는 전류가 인가되어, 서로 마주보게 상기 한 쌍의 제 2 극자보빈 사이에 위치된 안내관으로 상기 제 2 척력이 제공되도록 하여,
    상기 안내관을 경유하는 전자빔이, 상기 제 1 척력과 상기 제 2 척력에 의해, 상기 안내관의 중심축과 일직선상에 놓이도록 조사되는 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 복수의 제 1 극자보빈들은,
    외주면에 제 1 코일이 감겨지고, 상기 제 1 지지부재와 상기 제 2 지지부재 사이에 설치된 제 1a 극자보빈;
    일단이 상기 제 1a 극자보빈과 동일축상에서 상기 제 1a 극자보빈과 마주보게 위치되도록 상기 제 1 지지부재에 연결되고, 타단이 상기 제 2 지지부재에 설치되고, 외주면에 제 2 코일이 감겨진 제 1b 극자보빈;
    상기 제 1a 극자보빈과 상기 제 1b 극자보빈에 대해 직교되도록 위치되고, 상기 제 1 지지부재와 상기 제 2 지지부재에 연결되며, 외주면에 제 3 코일이 감겨진 제 1c 극자보빈; 및
    상기 제 1c 극자보빈과 동일축상에서 상기 제 1c 극자보빈과 마주보게 위치되도록, 일단이 상기 제 1 지지부재에 연결되고 타단이 상기 제 2 지지부재에 연결되고, 외주면에 제 4 코일이 감겨진 제 1d 극자보빈을 포함하고,
    전류인가시, 상기 제 1 코일에 흐르는 전류방향은 상기 제 2 코일에 흐르는 전류방향과 반대방향으로 흐르고, 상기 제 3 코일에 흐르는 전류방향은 상기 제 4 코일에 흐르는 전류방향과 반대방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 제 2 극자보빈들은,
    외주면에 제 5 코일이 감겨지고, 상기 제 1a 극자보빈의 하부에서 상기 제 1 지지부재와 상기 제 2 지지부재 사이에 설치된 제 2a 극자보빈;
    상기 제 1b 극자보빈의 하부에서, 일단이 상기 제 2a 극자보빈과 동일축상에서 상기 제 2a 극자보빈과 마주보게 위치되도록 상기 제 1 지지부재에 연결되고, 타단이 상기 제 2 지지부재에 설치되고, 외주면에 제 6 코일이 감겨진 제 2b 극자보빈;
    상기 제 1c 극자보빈의 하부에서, 상기 제 2a 극자보빈과 상기 제 2b 극자보빈에 대해 직교되도록 위치되고, 상기 제 1 지지부재와 상기 제 2 지지부재에 연결되며, 외주면에 제 7 코일이 감겨진 제 2c 극자보빈; 및
    상기 제 1d 극자보빈의 하부에서, 상기 제 2c 극자보빈과 동일축상에서 상기 제 2c 극자보빈과 마주보게 위치되도록, 일단이 상기 제 1 지지부재에 연결되고 타단이 상기 제 2 지지부재에 연결되고, 외주면에 제 8 코일이 감겨진 제 2d 극자보빈을 포함하고,
    전류인가시, 상기 제 5 코일에 흐르는 전류방향은 상기 제 6 코일에 흐르는 전류방향과 반대방향으로 흐르고, 상기 제 7 코일에 흐르는 전류방향은 상기 제 8 코일에 흐르는 전류방향과 반대방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 사중극자유닛과 상기 제 2 사중극자유닛에서 생성된 자기장의 세기는 상기 제 1 코일 내지 상기 제 8 코일에 흐르는 전류밀도(J)가 높을수록 커지며,
    상기 전류밀도(J)는
    상기 제 1a 극자보빈 내지 상기 제 2d 극자보빈에 각각 감긴 상기 제 1 코일 내지 상기 제 8 코일의 감긴수(N)와 상기 제 1 코일 내지 상기 제 8 코일에 흐르는 전류의 세기(I)에 비례하고,
    상기 제 1 코일 내지 상기 제 8 코일의 길이(L)와, 상기 제 1a 극자보빈 내지 상기 제 2d 극자보빈에 각각 감긴 상기 제 1 코일 내지 상기 제 8 코일의 두께(RO-Ri)에 반비례하고,
    여기서,
    Figure 112013096736368-pat00004
    인 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 사중극자유닛에서 생성된 자기장의 세기는 상기 제 1a 극자보빈의 일단과 상기 제 1b 극자보빈 일단 사이의 간격, 상기 제 1c 극자보빈의 일단과 상기 제 1d 극자보빈의 일단 사이의 간격이 좁을수록 커지며,
    상기 제 2 사중극자유닛에서 생성된 자기장의 세기는, 상기 제 2a 극자보빈의 일단과 상기 제 2b 극자보빈의 일단 사이의 간격, 상기 제 2c 극자보빈의 일단과 상기 제 2d 극자보빈의 일단 사이의 간격이 좁을수록 커지는 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자빔은, 상기 제 1a 극자보빈과 상기 제 2a 극자보빈 사이의 간격, 상기 제 1b 극자보빈과 상기 제 2b 극자보빈 사이의 간격, 상기 제 1c 극자보빈과 상기 제 2c 극자보빈 사이의 간격, 및 상기 제 1d 극자보빈과 상기 제 2d 극자보빈 사이의 간격이 멀수록, 상기 안내관의 중심축을 따라 조사되는 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1a 극자보빈과 상기 제 2a 극자보빈 사이의 간격, 상기 제 1b 극자보빈과 상기 제 2b 극자보빈 사이의 간격, 상기 제 1c 극자보빈과 상기 제 2c 극자보빈 사이의 간격, 및 상기 제 1d 극자보빈과 상기 제 2d 극자보빈 사이의 간격은 각각 8 mm 내지 12 mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 사중극자유닛과 상기 제 2 사중극자유닛에서 생성된 자기장 세기는 상기 제 1a 극자보빈 내지 상기 제 2d 극자보빈의 재질이 투자율이 높은 재질일수록 커지는 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  12. 삭제
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1a 극자보빈 내지 상기 제 2d 극자보빈은 S10C 또는 S20C 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정장치.
  14. 제 1 항의 전자빔얼라인먼트 조정장치를 이용하여 전자빔의 얼라인먼트를 조정하기 위한 전자빔얼라인먼트 조정방법에 있어서,
    (A) 상기 전자빔얼라인먼트 조정장치의 안내관을 따라 조사되는 상기 전자빔의 X좌표의 스캔이 설정되는 단계;
    (B) 상기 (A)단계에서 설정된 상기 전자빔의 X좌표의 스캔이 시작되는 단계;
    (C) 상기 전자빔얼라인먼트 조정장치에 장착된 스캔너에 의해, 상기 (B)단계에서 스캔된 상기 전자빔의 X좌표 이미지데이터가 얻어지는 단계;
    (D) 상기 (C)단계에서 얻어진 상기 전자빔의 X좌표의 데이터값의 합이 계산되는 단계;
    (E) 상기 (D)단계로부터 최대밝기(max brightness) 지점이 선택되는 단계;
    (F) 상기 전자빔얼라인먼트 조정장치의 안내관을 따라 조사되는 상기 전자빔의 Y좌표의 스캔이 설정되는 단계; 및
    (G) 상기 (F)단계 후, 상기 (B)단계 내지 상기 (E)단계가 상기 전자빔의 X좌표에서 상기 전자빔의 Y좌표로 치환된 상태로 실행되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔얼라인먼트 조정방법.
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