KR101634568B1 - Side scannable electron beam scanning device - Google Patents

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임선종
최지연
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한국기계연구원
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Abstract

The present invention discloses an electron beam scanning apparatus. The electron beam scanning apparatus includes: an electron gun generating an electron beam; a column unit having a focusing lens which focuses the electron beam and an objective lens which focuses the electron beam on an object to be scanned; and a deflector unit installed at a beam output end of the column unit, and to which a plurality of deflectors, deflecting the electron beam due to an applied current, are articulated and connected so as to deflect a scanning direction of the electron beam toward a side surface.

Description

측면 주사가 가능한 전자빔 주사장치{SIDE SCANNABLE ELECTRON BEAM SCANNING DEVICE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electron beam scanning apparatus,

본 발명은 주사전자현미경, 전자빔 가공장치, 전자빔 용접기 등에 적용되는 전자빔 주사장치에 관한 것으로서, 구체적으로 측면 스캐닝 및 주사가이 가능하도록 전자빔의 주사가 가능한 전자빔 주사장치에 관한 것이다. The present invention relates to an electron beam scanning apparatus applied to a scanning electron microscope, an electron beam machining apparatus, an electron beam welding apparatus, and the like, and more particularly to an electron beam scanning apparatus capable of scanning an electron beam such that side scanning and scanning can be performed.

주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)은 시료 표면에 전자빔을 주사하여 시료 표면에서 발생하는 이차전자, 반사전자, X-선 등을 검출하여 분석함으로써 시료 표면의 형상 등을 관찰할 수 있는 장치이다. 이러한 전자빔 주사기술은 최근에는 주사전자현미경뿐 아니라 전자빔 가공기술, 전자빔 용접 기술 등 다양한 분야에 활용되고 있다.Scanning Electron Microscope (SEM) is a device that can observe the shape of the sample surface by detecting and analyzing secondary electrons, reflection electrons, and X-rays generated on the surface of the sample by scanning electron beam on the surface of the sample . Such electron beam scanning technology has recently been utilized not only in scanning electron microscopes but also in various fields such as electron beam processing technology and electron beam welding technology.

도 1은 일반적인 형태의 주사전자현미경의 구조를 개략적으로 나타내고 있다. Fig. 1 schematically shows the structure of a general type scanning electron microscope.

도 1과 같이 주사전자현미경은 일반적으로 시편(1)가 진공 상태로 배치되는 챔버(10)와, 전자빔을 발생시켜 시편(1)에 주사하는 전자빔 주사장치(20)로 이루어진다. As shown in Fig. 1, a scanning electron microscope generally comprises a chamber 10 in which a test piece 1 is placed in a vacuum state, and an electron beam scanning device 20 which generates an electron beam to scan the test piece 1.

챔버(10) 내에는 시편(1)이 놓이는 스테이지(11)와, 전자빔이 시편(1)에 주사되었을 때 발생하는 2차 전자를 검출하는 디텍터(12) 등이 설치된다.The chamber 10 is provided with a stage 11 on which the test piece 1 is placed and a detector 12 for detecting secondary electrons generated when the electron beam is scanned on the test piece 1.

전자빔 주사장치(20)는 전자빔을 발생시켜 가속시키는 전자총(21)과, 집속렌즈(23)와 대물렌즈(24) 및 주사코일(25)이 구비된 컬럼부(22)를 포함하는 구성을 갖는다. 전자총(21)에서 발생한 전자빔은 집속렌즈(23)에 의해 집속되어 대물렌즈(24)에 의해 시편에 포커싱되며, 주사코일(25)은 전자빔이 시편(1)에 스캐닝될 수 있도록 전자빔의 주사 각도 및 방향을 조절하는 기능을 한다.The electron beam scanning device 20 has a configuration including an electron gun 21 for generating and accelerating an electron beam and a column portion 22 provided with a focusing lens 23 and an objective lens 24 and a scanning coil 25 . The electron beam emitted from the electron gun 21 is converged by the focusing lens 23 and is focused on the specimen by the objective lens 24 so that the scanning coil 25 can be scanned with the scanning angle of the electron beam And to adjust the direction.

이와 같은 구성의 전자빔 주사장치에 따르면, 시편(1)의 수평면(즉, X-Y 평면)만을 스캐닝할 수 있으며, 이에 따라 주사전자 현미경의 경우 시편(1)의 X-Y 평면 영상만을 얻을 수 있을 뿐이다. 시편의 측면 영상(X-Z 평면 또는 Y-Z 평면 영상)을 얻기 위해서는 시편(1)을 챔버(10)로부터 꺼내어 설치 방향이 바뀌도록 다시 설치해야 한다. 이에 따라 시편(1)을 꺼내는 과정에서 시편(1)에 손상이 발생할 수 있으며, 시편의 재설치 과정에서 관찰 위치가 변할 수 있는 문제가 있다.According to the electron beam scanning apparatus having such a structure, only the horizontal plane (i.e., the X-Y plane) of the test piece 1 can be scanned, and thus only the X-Y plane image of the test piece 1 can be obtained in the case of the scanning electron microscope. In order to obtain a side image (X-Z plane or Y-Z plane image) of the specimen, the specimen 1 must be taken out of the chamber 10 and reinstalled so that the installation direction changes. Accordingly, the specimen 1 may be damaged during the removal of the specimen 1, and the position of the specimen may be changed during the reinstallation of the specimen.

한편 전자빔 가공기나 용접기의 경우에도 X-Y 평면 가공만이 가능하여 곡면 가공이나 용접이 불가능한 문제가 있었다.On the other hand, even in the case of the electron beam machining apparatus and the welding machine, only the X-Y plane machining is possible, so that the curved surface machining and welding are impossible.

공개특허공보 제10-2014-0108953 (2014.09.15)Published Japanese Patent Application No. 10-2014-0108953 (Apr. 15, 2014)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전자빔 주사 대상물의 수평면뿐 아니라 측면을 향해서도 전자빔의 주사가 가능한 구조의 전자빔 주사장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an electron beam scanning apparatus having a structure capable of scanning an electron beam not only in a horizontal plane but also in a lateral direction of an electron beam scanning object.

본 발명은 전자빔을 발생하는 전자총과, 전자빔을 집속하는 집속렌즈와 전자빔을 주사 대상에 포커싱하는 대물렌즈를 구비하는 컬럼부와, 컬럼부의 빔 출력단에 설치되며 인가된 전류에 의해 전자빔의 방향을 편향시키는 복수의 디플렉터가 관절식으로 연결되어 전자빔의 주사 방향을 측면 방향으로 편향시키는 디플렉터 유닛을 포함하는 전자빔 주사장치를 개시한다.The present invention relates to an electron beam apparatus, which includes a column portion having an electron gun for generating an electron beam, a focusing lens for focusing the electron beam and an objective lens for focusing the electron beam onto the object to be scanned, And a deflector unit that articulatively connects a plurality of deflectors for deflecting the scanning direction of the electron beam in the lateral direction.

또한 본 발명은 전자빔을 발생하는 전자총과, 상기 전자빔을 집속하는 집속렌즈를 구비하는 제1컬럼부와, 전자빔을 주사 대상에 포커싱하는 대물렌즈를 구비하며 상기 제1컬럼부의 출력단에 상기 제1컬럼부와 직렬로 배치되는 제2컬럼부와, 상기 제1 및 제2컬럼부의 사이에 설치되며 상기 제1컬럼부에서 나오는 전자빔의 방향을 편향시킴과 아울러 상기 제2컬럼부의 빔 출력단의 지향 방향을 측면 방향으로 기울이는 디플렉터 유닛을 포함하는 전자빔 주사장치를 개시한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electron beam apparatus including a first column section having an electron gun for generating an electron beam, a focusing lens for focusing the electron beam, and an objective lens for focusing an electron beam onto a scanning object, A second column portion disposed in series with the first column portion and a second column portion disposed between the first column portion and the second column portion and configured to deflect the direction of an electron beam emitted from the first column portion, An electron beam scanning apparatus including a deflector unit tilting in a lateral direction is disclosed.

본 발명의 전자빔 주사장치에 따르면, 상기 디플렉터 유닛은, 인가된 전류에 의해 상기 전자빔의 방향을 편향시키며 직렬로 배치되는 제1 및 제2디플렉터와, 상기 제1 및 제2디플렉터 사이를 연결하며 상기 제2디플렉터의 지향 방향이 상기 제1디플렉터에 대해 일정 각도까지 기울어질 수 있도록 구동되는 액츄에이터를 포함할 수 있다.According to the electron beam scanning apparatus of the present invention, the deflector unit includes first and second deflectors arranged in series for deflecting the direction of the electron beam by an applied current, and first and second deflectors connecting the first and second deflectors, And an actuator which is driven so that the directing direction of the second deflector can be inclined to an angle with respect to the first deflector.

본 발명의 전자빔 주사장치에 따르면, 상기 제1 및 제2디플렉터는, Z축 방향을 길이 방향으로 갖는 실린더 형태의 절연성 지지체와, 상기 지지체의 외곽에 X축 방향으로 서로 마주보게 설치되는 제1 및 제2코일체와, 상기 제1 및 제2코일체의 외곽에 Y축 방향으로 서로 마주보게 설치되는 제3 및 제4코일체를 포함할 수 있다.According to the electron beam scanning apparatus of the present invention, the first and second deflectors include: a cylindrical insulating support body having a longitudinal direction in the Z-axis direction; first and second deflector members provided on the outer periphery of the support body, And a third coil unit and a fourth coil unit provided on the outer periphery of the first and second coils so as to face each other in the Y axis direction.

본 발명의 전자빔 주사장치에 따르면, 상기 액츄에이터로서 상기 제1디플렉터의 지지체와 상기 제2디플렉터의 지지체에 각각 연결되는 헥사 포드가 사용될 수 있다.According to the electron beam scanning apparatus of the present invention, as the actuator, a hexapod connected to the support of the first deflector and the support of the second deflector, respectively, may be used.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 디플렉터 유닛을 통해 전자빔의 굴절각을 증가시킬 수 있으므로, 측면 방향으로 전자빔 주사가 가능한 효과가 있다.According to the present invention having the above-described configuration, since the deflection angle of the electron beam can be increased through the deflector unit, the electron beam can be scanned in the lateral direction.

따라서 측면 주사가 가능한 전자빔 주자장치를 주사전자 현미경에 적용할 경우 측면 영상을 얻을 수 있어 얻어진 각 평면의 영상을 합성함으로써 3차원 영상까지 얻을 수 있는 이점이 있으며, 전자빔 가공장치나 용접기에 적용할 경우 곡면 가공 등 복잡한 형상의 가공 또는 용접이 가능한 이점이 있다.Therefore, when an electron beam sputtering apparatus capable of side scanning is applied to a scanning electron microscope, a side image can be obtained and three-dimensional images can be obtained by synthesizing images of the respective planes obtained. When applied to an electron beam processing apparatus or a welding machine There is an advantage that machining or welding of a complicated shape such as curved surface machining is possible.

도 1은 일반적인 형태의 주사전자현미경의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔 주사장치의 개략도.
도 4는 도 2 및 3에 도시된 디플렉터 유닛의 내부 구조를 보인 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 디플렉터 유닛의 평면도.
도 6 및 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자빔 주사장치의 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 schematically shows the structure of a scanning electron microscope in a general form; FIG.
Figures 2 and 3 are schematic diagrams of an electron beam scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing the internal structure of the deflector unit shown in Figs. 2 and 3. Fig.
5 is a plan view of the deflector unit shown in Fig.
6 and 7 are schematic diagrams of an electron beam scanning apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명과 관련된 측면 주사가 가능한 전자빔 주사장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, an electron beam scanning apparatus capable of side scanning according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔 주사장치의 개략도이다.2 and 3 are schematic views of an electron beam scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자빔 주사장치는 전자총(110), 컬럼부(120), 디플렉터 유닛(130, deflector unit)을 포함한다.Referring to FIGS. 2 and 3, the electron beam scanning apparatus according to the present embodiment includes an electron gun 110, a column section 120, and a deflector unit 130.

전자총(110)은 전자빔을 발생시켜 가속시키는 기능을 한다. 예를 들어 전자총(110)은 필라멘트(예를 들면 텅스텐 재질)를 가열하여 전자를 발생시켜 전자빔을 생성하고, 생성된 전자에 전압을 걸어 전자빔을 가속시키도록 구성 가능하다.The electron gun 110 functions to generate and accelerate electron beams. For example, the electron gun 110 can be configured to generate electrons by heating filaments (e.g., tungsten) to generate electron beams, and to apply a voltage to the generated electrons to accelerate the electron beams.

컬럼부(120)는 전자총(110)에서 발생된 전자빔을 집속시켜 주사 대상에 포커싱하기 위한 구성으로서, 컬럼부(120)에는 집속렌즈(121,122)와 대물렌즈(123)가 구비된다.The column section 120 is provided with focusing lenses 121 and 122 and an objective lens 123 in the column section 120 for focusing the electron beam generated by the electron gun 110 onto the scanning object.

집속렌즈(121,122)는 전자빔이 특정 지점에 모이도록 전자빔을 집속하며, 본 실시예와 같이 1차 집속을 위한 제1집속렌즈(121)와, 2차 집속을 위한 제2집속렌즈(122)를 포함할 수 있다.The focusing lenses 121 and 122 converge the electron beams such that the electron beams converge at a specific point. The first focusing lens 121 and the second focusing lens 122 for the primary focusing and the secondary focusing, respectively, .

대물렌즈(123)는 빔의 출력 측에 설치되어 집속렌즈(121,122)를 통해 집속된 전자빔을 시편(1)에 포커싱한다. 대물렌즈(123)는 전자빔의 직경을 조절하여 시편 영상의 분해능을 조절할 수 있다.The objective lens 123 is provided on the output side of the beam and focuses the focused electron beam on the specimen 1 through the focusing lenses 121 and 122. [ The objective lens 123 can adjust the resolution of the specimen image by adjusting the diameter of the electron beam.

대물렌즈(123)의 내측에는 주사코일(124)이 설치되며, 주사코일(124)는 전자빔이 시편 전체를 스캐닝할 수 있도록 전자빔의 주사 각도 및 주사 방향을 조절할 수 있다.A scanning coil 124 is provided inside the objective lens 123 and the scanning coil 124 can adjust the scanning angle and the scanning direction of the electron beam so that the electron beam can scan the entire specimen.

디플렉터 유닛(130)은 컬럼부(120)의 빔 출력단에 설치되며, 인가된 전류에 의해 전자빔의 방향을 편향시키는 복수의 디플렉터(140,150)가 관절식으로 연결되어 전자빔의 주사 방향을 측면 방향으로 편향시키도록 구성된다.The deflector unit 130 is installed at a beam output end of the column part 120 and is connected articably to a plurality of deflectors 140 and 150 for deflecting the direction of the electron beam by the applied current to deflect the scanning direction of the electron beam in the lateral direction .

본 실시예에 따르면, 디플렉터 유닛(130)은 직렬로 배치되는 제1디플렉터(140), 제2디플렉터(150), 액츄에이터(160)를 포함할 수 있다. According to the present embodiment, the deflector unit 130 may include a first deflector 140, a second deflector 150, and an actuator 160 disposed in series.

제1 및 제2디프렉터(140,150)는 인가된 전류에 의해 전자빔의 방향을 X-Y 방향으로 편향시키도록 구성된다.The first and second deflectors 140 and 150 are configured to deflect the direction of the electron beam in the X-Y direction by the applied current.

액츄에이터(160)는 제1 및 제2디플렉터(140,150)의 사이를 연결하며, 제2디플렉터(150)의 지향 방향이 제1디플렉터(140)에 대해 일정 각도까지 기울어질 수 있도록 구동된다.The actuator 160 is connected between the first and second deflectors 140 and 150 and is driven so that the directing direction of the second deflector 150 can be inclined to a predetermined angle with respect to the first deflector 140.

도 2는 제1디플렉터(140)와 제2디플렉터(150)가 동일한 지향 방향을 갖는 상태를 나타내며, 도 3은 액츄에이터(160)가 가동되어 제2디플렉터(150)가 제1디플렉터(140)에 대해 기울어진 상태를 나타낸다. FIG. 2 shows a state in which the first deflector 140 and the second deflector 150 have the same direction. FIG. 3 shows a state in which the actuator 160 is operated and the second deflector 150 is moved to the first deflector 140 Indicating a tilted state.

도 3에 따르면 제1 및 제2디플렉터(140,150)는 전자빔의 조사 방향을 측 방향으로 편향시키되, 액츄에이터(160)의 동작에 의해 제2디플렉터(150)를 지향 방향을 측방향으로 전환되게 함으로써 전자빔이 디플렉터(150)의 내벽에 간섭되지 않으면서 전자빔의 굴절각을 증대시킬 수 있다. 이에 따라 도 3의 도시처럼 전자빔이 시편(1)의 측면으로 조사되게 할 수 있는 것이다.Referring to FIG. 3, the first and second deflectors 140 and 150 deflect the irradiation direction of the electron beam in the lateral direction, and cause the second deflector 150 to turn in the direction of the sideward by the operation of the actuator 160, It is possible to increase the refraction angle of the electron beam without interfering with the inner wall of the deflector 150. As a result, the electron beam can be irradiated to the side surface of the test piece 1 as shown in Fig.

본 실시예에서는 디플렉터(140,150)의 개수가 2개인 경우를 예시하였으나, 디플렉터의 개수를 그 이상으로 증가시키되 각 디플렉터를 액츄에이터(160)로 연결시킬 수 있다.In the present embodiment, the number of deflectors 140 and 150 is two, but it is possible to increase the number of deflectors and connect the deflectors to the actuators 160.

도 4는 도 2 및 3에 도시된 디플렉터 유닛의 내부 구조를 보인 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 디플렉터 유닛의 평면도이다.FIG. 4 is a perspective view showing the internal structure of the deflector unit shown in FIGS. 2 and 3, and FIG. 5 is a plan view of the deflector unit shown in FIG.

도 4 및 5를 참조하면, 제1디플렉터(140)는 지지체(141), 제1 및 제2코일체(142,143), 제3 및 제4코일체(144,145)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.4 and 5, the first deflector 140 may have a configuration including a support 141, first and second coils 142 and 143, and third and fourth coils 144 and 145.

지지체(141)는 Z축 방향을 길이 방향으로 갖는 실린더 형태를 가지며, 합성 수지 등의 절연성 재질로 형성된다.The support 141 has a cylinder shape having a Z-axis direction in the longitudinal direction, and is formed of an insulating material such as a synthetic resin.

제1 및 제2코일체(142,143)는 도전성 라인이 복수회 권선된 형태로서, 지지체(141)의 외곽에 X축 방향으로 서로 마주보게 설치된다. 제1 및 제2코일체(142, 143)에 인가되는 전류의 크기 및 방향에 따라 전자빔의 X축 방향 편향량을 조절할 수 있다.The first and second coils 142 and 143 are formed by winding the conductive lines a plurality of times and are provided on the outer periphery of the support 141 so as to face each other in the X axis direction. The amount of deflection of the electron beam in the X-axis direction can be adjusted according to the magnitude and direction of the current applied to the first and second coil units 142 and 143.

제3 및 제4코일체(144,145)는 제1 및 제2코일체(142,143)와 동일한 형태를 갖되, 제1 및 제2코일체(144,145)의 외곽에 Y축 방향으로 서로 마주보게 설치된다. 제3 및 제4코일체(144, 145)에 인가되는 전류의 크기 및 방향에 따라 전자빔의 Y축 방향 편향량을 조절할 수 있다.The third and fourth coil assemblies 144 and 145 have the same shape as the first and second coil assemblies 142 and 143 and are installed on the outer peripheries of the first and second coil assemblies 144 and 145 so as to face each other in the Y axis direction. The amount of deflection of the electron beam in the Y-axis direction can be adjusted according to the magnitude and direction of the current applied to the third and fourth coil units 144 and 145.

제2디플렉터(150) 또한 제1디플렉터(140)와 마찬가지로 지지체(151), 제1 및 제2코일체(152,153), 제3 및 제4코일체(154,155)를 포함하며, 이에 대한 설명은 앞선 설명에 갈음한다.The second deflector 150 also includes a support 151, first and second coils 152 and 153 and third and fourth coils 154 and 155 as in the first deflector 140, I'll give you an explanation.

한편 본 실시예의 경우 액츄에이터(160)로서 6개의 길이 조절 가능한 레그(161)를 포함하는 헥사포드(haxapod)를 사용한 것을 예시하고 있다. 헥사포드(haxapod)는 제1디플렉터(140)의 지지체(141)와 제2디플렉터(150)의 지지체(151)에 각각 연결되어 제1 및 제2디플렉터(140,150) 사이를 연결하고 있다.On the other hand, in the present embodiment, a hexapod including six length-adjustable legs 161 is used as the actuator 160. [ The hexapod is connected to the support 141 of the first deflector 140 and the support 151 of the second deflector 150 to connect the first and second deflectors 140 and 150 together.

헥사포드의 각 레그(161)는 신장 또는 압축이 가능하도록 길이 방향으로 상대 구동 가능한 상부레그(162)와 하부레그(163)를 포함하며, 상부 및 하부레그(162,163)는 제1 및 제2디플렉터(140,150)의 지지체(141,151)에 각각 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이러한 구성을 통해 제2디플렉터(150)가 제1디플렉터(140)에 대해 다자유도로 상대 운동 가능하게 구성할 수 있다.Each leg 161 of the hexapod includes an upper leg 162 and a lower leg 163 that are longitudinally movable relative to each other to be stretchable or compressible and the upper and lower legs 162, 150 may be rotatably connected to supports 141, 151, respectively. With this configuration, the second deflector 150 can be configured to be relatively movable with respect to the first deflector 140 in multiple degrees of freedom.

한편 액츄에이터(160)는 본 실시예에서 예시한 헥사포드뿐 아니라 다양한 구성으로서 변형 실시 가능하다 할 것이다.On the other hand, the actuator 160 may be modified as various configurations as well as the hexapod exemplified in this embodiment.

이상에서 설명한 구성의 전자빔 주사장치에 따르면 측면 방향으로 전자빔을 주사할 수 있는바, 전자빔 주자장치를 주사전자 현미경에 적용할 경우 X-Y 평면 영상뿐 아니라 측면 영상(X-Z 평면 또는 Y-Z 평면 영상)을 얻을 수 있으며, 얻어진 각 평면의 영상을 합성함으로써 3차원 영상을 얻을 수 있다.According to the electron beam scanning apparatus having the above-described configuration, the electron beam can be scanned in the lateral direction. When the electron beam runner is applied to the scanning electron microscope, not only the XY plane image but also the side image (XZ plane or YZ plane image) The three-dimensional image can be obtained by combining the obtained images of each plane.

아울러 본 발명의 전자빔 주사장치를 전자빔 가공장치나 용접기에 적용할 경우 가공툴 또는 용접툴의 Z축 방향 자유도를 추가할 수 있으므로, 곡면 가공이나 입체적 형상의 가공 등 복잡한 형상의 가공(또는 용접)이 가능하다.Further, when the electron beam scanning apparatus of the present invention is applied to an electron beam machining apparatus or a welding machine, it is possible to add a degree of freedom in the Z-axis direction of the machining tool or the welding tool. Therefore, machining (or welding) of complicated shapes such as curved machining or three- It is possible.

도 6 및 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자빔 주사장치의 개략도이다.6 and 7 are schematic views of an electron beam scanning apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 실시예의 전자빔 주사장치는 전자총(210), 제1컬럼부(220), 제2컬럼부(270), 디플렉터 유닛(230)를 포함한다.The electron beam scanning apparatus of this embodiment includes an electron gun 210, a first column section 220, a second column section 270, and a deflector unit 230.

본 실시예의 전자빔 주사장치는 앞선 실시예의 컬럼부(120)와 달리 컬럼부가 제1컬럼부(220)와 제2컬럼부(270)로 분할된 구조를 갖는다. 제1컬럼부(220)에는 전자빔을 집속하는 집속렌즈(221,222)가 구비되고, 제2컬럼부(270)에는 전자빔을 주사 대상에 포커싱하는 대물렌즈(223)이 구비된다. 제2컬럼부(270)의 대물렌즈(223)의 내측에는 주사코일(224)이 설치될 수 있다. 제2컬럼부(270)는 제1컬럼부(220)의 빔 출력단에 제1컬럼부(220)와 직렬로 배치된다.The electron beam scanning apparatus of this embodiment has a structure in which a column portion is divided into a first column portion 220 and a second column portion 270 unlike the column portion 120 of the previous embodiment. The first column portion 220 is provided with focusing lenses 221 and 222 for focusing an electron beam and the second column portion 270 is provided with an objective lens 223 for focusing an electron beam onto an object to be scanned. A scan coil 224 may be provided inside the objective lens 223 of the second column portion 270. The second column portion 270 is disposed in series with the first column portion 220 at the beam output end of the first column portion 220.

디플렉터 유닛(230)은 제1 및 제2컬럼부(220,270)의 사이에 설치되며, 제1컬럼부(220)에서 나오는 전자빔의 방향을 편향시킴과 아울러 제2컬럼부(270)의 빔 출력단의 지향 방향을 측면 방향으로 기울이는 기능을 한다. The deflector unit 230 is disposed between the first and second columnar portions 220 and 270 to deflect the direction of the electron beam emitted from the first columnar portion 220 and to deflect the beam output end of the second columnar portion 270 And tilts the directing direction to the lateral direction.

본 실시예의 디플렉터 유닛(230)은 제1컬럼부(220)의 출력단에 연결되는 제1디플렉터(240)와, 제2컬럼부(270)의 입력단에 연결되는 제2디플렉터(250)와, 제1 및 제2디플렉터(140,150)의 사이를 연결하는 액츄에이터(260)를 포함하는 구성을 갖는다. 본 실시예의 디플렉터 유닛(230)은 앞선 실시예의 디플렉터 유닛(130)과 동일한 구성 및 작동 방식을 갖는바, 이에 대한 상세한 설명은 앞선 설명에 갈음하기로 한다. 참고로, 도 6은 제1디플렉터(240)와 제2디플렉터(250)가 동일한 지향 방향을 갖는 상태를 나타내며, 도 7은 액츄에이터(260)가 가동되어 제2디플렉터(250)가 제1디플렉터(240)에 대해 기울어진 상태를 나타내고 있다. The deflector unit 230 of the present embodiment includes a first deflector 240 connected to the output terminal of the first column unit 220, a second deflector 250 connected to the input terminal of the second column unit 270, 1 and the second deflector 140, 150. The actuator 260 is connected to the first deflector 140, The deflector unit 230 of this embodiment has the same configuration and operation as the deflector unit 130 of the previous embodiment, and a detailed description thereof will be omitted. 6 shows a state in which the first deflector 240 and the second deflector 250 have the same direction. FIG. 7 shows a state in which the actuator 260 is operated and the second deflector 250 is moved to the first deflector 240, respectively.

본 실시예의 경우 집속렌즈(221,222)를 통과한 전자빔이 디플렉터 유닛(230)에 의해 측면 방향으로 편향된 후 대물렌즈(223)를 통과하는 점에서 앞선 실시예와 차이가 있으며, 이러한 경우 대물렌즈(223)와 시편(1) 사이의 거리를 감소시켜 빔 해상도를 증가시킬 수 있을 뿐 아니라 수차의 영향을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.In this embodiment, the electron beam passing through the focusing lenses 221 and 222 is deflected laterally by the deflector unit 230 and then passes through the objective lens 223. In this case, the objective lens 223 And the specimen 1, thereby reducing the influence of the aberration as well as increasing the beam resolution.

이상에서 설명한 측면 주사가 가능한 전자빔 주사장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있으며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.The electron beam scanning device capable of the above-described side scanning is not limited to the configuration and the method of the embodiments described above, but the embodiments may be configured such that all or some of the embodiments are selectively combined so that various modifications can be made And various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

110, 210: 전자총 120: 컬럼부
130, 230: 디플렉터 유닛 140, 240: 제1디플렉터
150, 250: 제2디플렉터 160, 260: 액츄에이터
220: 제1컬럼부 270: 제2컬럼부110, 210: electron gun 120: column part
130, 230: deflector unit 140, 240: first deflector
150, 250: second deflector 160, 260: actuator
220: first column portion 270: second column portion

Claims (5)

전자빔을 발생하는 전자총;
상기 전자빔을 집속하는 집속렌즈와, 전자빔을 주사 대상에 포커싱하는 대물렌즈를 구비하는 컬럼부; 및
상기 컬럼부의 빔 출력단에 설치되며, 인가된 전류에 의해 전자빔의 방향을 편향시키는 복수의 디플렉터가 관절식으로 연결되어 전자빔의 주사 방향을 측면 방향으로 편향시키는 디플렉터 유닛을 포함하고,
상기 디플렉터 유닛은,
인가된 전류에 의해 상기 전자빔의 방향을 편향시키며, 상기 컬럼부의 빔 출력단으로부터 직렬로 배치되는 제1 및 제2디플렉터; 및
상기 제1 및 제2디플렉터 사이를 연결하며, 상기 제2디플렉터의 지향 방향이 상기 제1디플렉터에 대해 일정 각도까지 기울어질 수 있도록 구동되는 액츄에이터를 포함하며,
상기 제1 및 제2디플렉터는, Z축 방향을 길이 방향으로 갖는 실린더 형태의 절연성 지지체와, 상기 지지체의 외곽에 X축 방향으로 서로 마주보게 설치되는 제1 및 제2코일체와, 상기 제1 및 제2코일체의 외곽에 Y축 방향으로 서로 마주보게 설치되는 제3 및 제4코일체를 포함하며,
상기 액츄에이터는 상기 제2디플렉터가 상기 제1디플렉터에 대해 다자유도로 상대 운동 가능하도록 길이 조절 가능한 복수의 레그가 구비된 헥사포드(hexapod)를 포함하며,
상기 헥사포드의 각 레그는, 길이 방향으로 상대 구동 가능하게 구성되되 상기 제1디플렉터의 절연성 지지체와 상기 제2디플렉터의 절연성 지지체에 각각 회전 가능하게 연결되는 상부 및 하부레그를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 주사장치.An electron gun for generating an electron beam;
A column portion having a focusing lens for focusing the electron beam, and an objective lens for focusing the electron beam onto the object to be scanned; And
And a deflector unit installed at a beam output end of the column portion and articulatively connected to a plurality of deflectors for deflecting the direction of the electron beam by the applied current to deflect the scanning direction of the electron beam in a lateral direction,
The deflector unit includes:
First and second deflectors which deflect the direction of the electron beam by an applied current and are arranged in series from a beam output end of the column portion; And
And an actuator connected between the first and second deflectors and driven so that the directing direction of the second deflector can be inclined to an angle with respect to the first deflector,
Wherein the first and second deflectors comprise: a cylindrical insulating support having a Z-axis direction in the longitudinal direction; first and second coils disposed opposite to each other in the X-axis direction on the outer periphery of the support; And third and fourth coils disposed opposite to each other in the Y axis direction on the outer periphery of the second coils,
Wherein the actuator includes a hexapod having a plurality of legs adjustable in length so that the second deflector is relatively free to move relative to the first deflector,
Wherein each leg of the hexapod includes upper and lower legs rotatably connected to an insulative support of the first deflector and an insulative support of the second deflector, Electron beam scanning device. 전자빔을 발생하는 전자총;
상기 전자빔을 집속하는 집속렌즈를 구비하는 제1컬럼부;
전자빔을 주사 대상에 포커싱하는 대물렌즈를 구비하며, 상기 제1컬럼부의 출력단에 상기 제1컬럼부와 직렬로 배치되는 제2컬럼부; 및
상기 제1 및 제2컬럼부의 사이에 설치되며, 상기 제1컬럼부에서 나오는 전자빔의 방향을 편향시킴과 아울러 상기 제2컬럼부의 빔 출력단의 지향 방향을 측면 방향으로 기울이는 디플렉터 유닛을 포함하고,
상기 디플렉터 유닛은,
인가된 전류에 의해 상기 전자빔의 방향을 편향시키며, 직렬로 배치되되 상기 제1 및 제2컬럼부에 각각 연결되는 제1 및 제2디플렉터; 및
상기 제1 및 제2디플렉터 사이를 연결하며, 상기 제2디플렉터의 지향 방향이 상기 제1디플렉터에 대해 일정 각도까지 기울어질 수 있도록 구동되는 액츄에이터를 포함하며,
상기 제1 및 제2디플렉터는, Z축 방향을 길이 방향으로 갖는 실린더 형태의 절연성 지지체와, 상기 지지체의 외곽에 X축 방향으로 서로 마주보게 설치되는 제1 및 제2코일체와, 상기 제1 및 제2코일체의 외곽에 Y축 방향으로 서로 마주보게 설치되는 제3 및 제4코일체를 포함하며,
상기 액츄에이터는 상기 제2디플렉터가 상기 제1디플렉터에 대해 다자유도로 상대 운동 가능하도록 길이 조절 가능한 복수의 레그가 구비된 헥사포드(hexapod)를 포함하며,
상기 헥사포드의 각 레그는, 길이 방향으로 상대 구동 가능하게 구성되되 상기 제1디플렉터의 절연성 지지체와 상기 제2디플렉터의 절연성 지지체에 각각 회전 가능하게 연결되는 상부 및 하부레그를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 주사장치.
An electron gun for generating an electron beam;
A first column section having a condensing lens for condensing the electron beam;
A second column portion having an objective lens for focusing an electron beam onto an object to be scanned, the second column portion being disposed in series with the first column portion at an output end of the first column portion; And
And a deflector unit disposed between the first and second columns for deflecting the direction of the electron beam emitted from the first column and for tilting the direction of the beam output of the second column in the lateral direction,
The deflector unit includes:
First and second deflectors arranged in series and connected to the first and second column portions, respectively, for deflecting the direction of the electron beam by an applied current; And
And an actuator connected between the first and second deflectors and driven so that the directing direction of the second deflector can be inclined to an angle with respect to the first deflector,
Wherein the first and second deflectors comprise: a cylindrical insulating support having a Z-axis direction in the longitudinal direction; first and second coils disposed opposite to each other in the X-axis direction on the outer periphery of the support; And third and fourth coils disposed opposite to each other in the Y axis direction on the outer periphery of the second coils,
Wherein the actuator includes a hexapod having a plurality of legs adjustable in length so that the second deflector is relatively free to move relative to the first deflector,
Wherein each leg of the hexapod includes upper and lower legs rotatably connected to an insulative support of the first deflector and an insulative support of the second deflector, Electron beam scanning device.
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