KR101680293B1 - Apparatus and method for detecting component in gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부에 기체가 통과되는 통로가 형성되는 기체 공급부와, 내부에 상기 통로와 연통하는 기체 검사공간이 형성되고, 상기 기체 검사공간의 적어도 일부를 감싸는 전자빔 투과부재를 구비하는 기체 수용부와, 상기 기체 수용부로 전자빔을 주사 가능한 전자빔 발생수단을 구비하는 전자빔 주사부와, 상기 전자빔 투과부재를 향하는 방향으로 상기 전자빔 주사부의 일측에 연결되는 검출부와, 상기 검출부에 연결되는 데이터 처리부를 포함하는 기체 성분 검사 장치로서, 기체 검사공간으로 검사 대상 기체를 통과시키는 과정과, 상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정과, 상기 기체 검사공간에서 생성되는 X-선을 검출하는 과정과, 검출되는 상기 X-선을 이용하여 상기 기체의 성분을 분석하는 과정을 수행하여 다양한 성분의 기체를 하나의 장치에서 용이하게 분석할 수 있고, 기체의 정성적 검사 결과 및 정량적 검사 결과를 한번에 획득할 수 있으며, 그 결과의 해석이 종래보다 용이한 기체 성분 검사 장치 및 기체 성분 검사 방법이 제시된다.The present invention relates to a gas detection apparatus comprising a gas supply section in which a passage through which gas flows is formed, a gas containing section formed with a gas inspecting space communicating with the gas passage therein, and an electron beam transmitting member surrounding at least a part of the gas inspecting space An electron beam scanning unit having electron beam generating means capable of scanning an electron beam to the gas receiving unit; a detecting unit connected to one side of the electron beam scanning unit in a direction toward the electron beam transmitting member; and a data processing unit connected to the detecting unit A method for inspecting a component, comprising the steps of passing a gas to be inspected into a gas inspection space, scanning an electron beam into the gas inspection space, detecting X-rays generated in the gas inspection space, - By analyzing the components of the gas using a line, Of can be easily analyzed by the device, to obtain a qualitative test and a quantitative test result of gas at one time, and the analysis of the result, the easy-to-gas component inspection device and a gas component than the conventional inspection method is provided.
Description
본 발명은 기체 성분 검사 장치 및 기체 성분 검사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장치의 구성 및 기체의 성분 검사 과정을 단순화시킬 수 있는 기체 성분 검사 장치 및 기체 성분 검사 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas component inspection apparatus and a gas component inspection method, and more particularly, to a gas component inspection apparatus and a gas component inspection method that can simplify the configuration of a device and the process of inspecting components of a gas.
기체(gas)의 성분 분석에는 기체크로마토그래피(Gas Chromatography, GC) 및 질량 분광분석(Mass Spectroscopy, MS)이 사용되며, 예컨대 미국 특허문헌 제5,426,300호에는 기체 분석 시스템이 제시되고 있다. 이하에서는 상기의 특허문헌에 제시되고 있는 기체의 분석 방식 등을 포함하는 종래의 분석 방식을 설명하면서, 이의 문제점을 함께 설명한다.Gas chromatography (GC) and mass spectroscopy (MS) are used for analyzing the composition of the gas. For example, US Patent No. 5,426,300 discloses a gas analysis system. Hereinafter, the conventional analysis method including the analysis method of the gas and the like presented in the above patent document will be described, and the problems thereof will be described together.
먼저, 기체크로마토그래피의 경우에는, 복수의 성분이 혼합된 기체를 이동상(mobile phase)으로 준비되는 운반 기체(carrier gas)와 함께 컬럼(column) 내로 주입시킨다. 컬럼 내로 주입되는 기체의 각 성분은 컬럼 내의 고정상(stationary phase)과 물리 화학적으로 서로 다르게 상호 반응하며 그 분포를 달리하게 되고, 검출기에 도달하는 각각의 성분은 전기적 신호로 변환되어 기록된다. 기록된 전기적 신호를 인증된 표준 시료들의 이미 알려진 기체크로마토그래피 값과 대비하여, 일치되는 값에 해당하는 표준 시료를 확인하는 방식으로 기체 성분을 분석한다.First, in the case of gas chromatography, a mixed gas of a plurality of components is injected into a column together with a carrier gas prepared as a mobile phase. Each component of the gas injected into the column interacts with the stationary phase physically and chemically differently in the column and differs in its distribution, and each component arriving at the detector is converted into an electrical signal and recorded. The gas component is analyzed in such a way that the recorded electrical signal is compared with an already known gas chromatographic value of the authentic reference samples and a standard sample corresponding to the agreed value is identified.
하지만, 사용자가 표준 시료들의 기체크로마토그래피 값들을 적게 보유하고 있을 경우 기체의 성분 분석이 어려워진다. 또한, 사용자가 다수의 기체크로마토그래피 값들을 가지고 있는 경우라도, 기체의 성분을 검사하는 과정에서 얻어지는 결과값이 기체의 오염 등 외란에 민감함에 따라, 기체크로마토그래피 만으로는 분석의 정확도가 상당히 떨어진다. 또한, 기체크로마토그래피의 경우 캐필러리의 종류에 따라 분리 가능한 물질이 달라지며, 특히, 캐필러리의 종류에 따라 예컨대 무극성 기체에는 적용되지 못하는 등의 문제점이 있다.However, if the user has fewer gas chromatographic values of standard samples, analysis of the gas composition becomes difficult. In addition, even if the user has a plurality of gas chromatographic values, the accuracy of the analysis is significantly lowered only by gas chromatography because the result obtained in the process of inspecting the gas component is sensitive to disturbance such as gas contamination. In addition, in the case of gas chromatography, a separable substance varies depending on the type of capillary, and in particular, there is a problem that it can not be applied to a non-polar gas depending on the kind of the capillary.
따라서, 복수의 성분이 혼합된 기체를 진공 분위기에서 이온화시키고, 생성된 이온들을 비전하 값에 따라 분리하여, 검출기에서 그 값을 분석하는 기체의 질량 분광분석 방식을 기체크로마토그래피와 함께 실시하여야 한다.Therefore, mass spectrometric analysis of a gas in which a gas mixed with a plurality of components is ionized in a vacuum atmosphere, the generated ions are separated according to a non-electric charge value, and the value is analyzed in a detector, should be carried out together with gas chromatography .
하지만, 기체의 질량 분광분석의 경우에는 소수점 네 자리 이상의 높은 분해능을 가지는 분광분석기기를 사용하더라도 기체에 혼합된 성분들 정확하게 판단하기 어려운 문제점이 있다.However, in the case of gas mass spectrometry, even if a spectroscopic analyzer having a resolution higher than four decimal places is used, it is difficult to accurately determine the components mixed in the gas.
이 외에도, 상기의 방식들로는 성분 분석에 사용되는 기체의 변형 및 손상을 피할 수 없어, 분석하고자 하는 기체가 특정 공정에서 사용되어야 하는 기체일 경우 성분 분석에 따른 손실분이 발생되는 문제점이 있다. 또한, 대규모의 공정에서 발생되는 각 기체마다 상기와 같은 방식으로 성분 분석을 하기에는 기체의 체취와 그 분석에 소모되는 시간 및 인력이 상당하다.In addition, the methods described above can not avoid the deformation and damage of the gas used for the component analysis, and there is a problem in that a loss due to the component analysis occurs when the gas to be analyzed is a gas to be used in a specific process. Further, in order to analyze the components in the above-described manner for each gas generated in a large-scale process, the time and manpower consumed in the body odor and its analysis are significant.
따라서, 상기의 문제점 없이 다양한 공정에서 발생되는 각종 기체에 혼합된 성분들을 신속하고 용이하게 검사 가능한 새로운 기체 성분 검사 방식이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for a new gas component inspection method capable of quickly and easily inspecting components mixed in various gases generated in various processes without the above-described problems.
본 발명은 장치의 구성을 단순화시킬 수 있는 기체 성분 검사 장치 및 기체의 성분 검사 과정을 단순화시킬 수 있는 기체 성분 검사 방법을 제공한다.The present invention provides a gas component inspecting apparatus that can simplify the structure of a device and a gas component inspecting method that can simplify a gas component inspecting process.
본 발명은 기체의 변화 및 손상을 방지할 수 있는 기체 성분 검사 장치 및 기체 성분 검사 방법을 제공한다.The present invention provides a gas component inspecting apparatus and a gas component inspecting method capable of preventing change and damage of a gas.
본 발명의 실시 형태에 따른 기체 성분 검사 장치는 기체의 성분을 검사하는 장치로서, 내부에 기체가 통과되는 통로가 형성되는 기체 공급부; 내부에 상기 통로와 연통하는 기체 검사공간이 형성되고, 상기 기체 검사공간의 적어도 일부를 감싸는 전자빔 투과부재를 구비하는 기체 수용부; 상기 기체 수용부로 전자빔을 주사 가능한 전자빔 발생수단을 구비하는 전자빔 주사부; 상기 전자빔 투과부재를 향하는 방향으로 상기 전자빔 주사부의 일측에 연결되는 검출부; 및 상기 검출부에 연결되는 데이터 처리부;를 포함한다.A gas component inspecting apparatus according to an embodiment of the present invention is an apparatus for inspecting a component of a gas, comprising: a gas supply unit in which a passage through which gas flows is formed; A gas receiving portion having an inside of a gas inspecting space communicating with the passage and an electron beam transmitting member surrounding at least a part of the gas inspecting space; An electron beam scanning unit including electron beam generating means capable of scanning an electron beam to the gas receiving portion; A detecting unit connected to one side of the electron beam scanning unit in a direction toward the electron beam transmitting member; And a data processor connected to the detector.
상기 기체 수용부는 상측으로 개방된 상기 기체 검사공간을 가지는 기체 홀더를 구비하며, 상기 전자빔 투과부재는 상기 기체 홀더의 개방된 상부에 장착되어, 상부면이 전자빔 주사부 내에 위치하고, 하부면이 기체 검사공간과 접할 수 있다.Wherein the gas receiving portion has a gas holder having the gas inspection space opened upward and the electron beam transmitting member is mounted on an open upper portion of the gas holder so that the upper surface is located in the electron beam scanning portion, Space.
상기 전자빔 투과부재의 측면에는 기체 유입홀이 형성되고, 상기 전자빔 투과부재의 하부면에는 기체 분사홀이 형성되며, 상기 전자빔 투과부재의 내부에는 상기 기체 유입홀 및 기체 분사홀을 연결하는 연결관이 형성될 수 있다.A gas injection hole is formed in a side surface of the electron beam transmitting member, a gas injection hole is formed in a lower surface of the electron beam transmitting member, and a connection pipe for connecting the gas introduction hole and the gas injection hole is formed in the electron beam transmission member .
상기 기체 분사홀은 복수개 형성되되, 상기 전자빔 투과부재 하부면의 중심위치를 중심으로 방사상으로 형성될 수 있다.The plurality of gas injection holes may be formed, and may be radially formed around the center position of the lower surface of the electron beam transmitting member.
상기 기체 분사홀은 상기 기체 검사공간의 중심위치를 향하는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.The gas injection holes may be inclined in a direction toward a center position of the gas inspection space.
상기 기체 홀더의 일측을 관통하여 배기관이 형성되되, 상기 배기관은 내측 개구가 상기 기체 검사공간의 가장자리부에서 개방되며, 상기 통로, 기체 유입홀, 연결관, 기체 분사홀 및 배기관을 포함하여 기체의 유동 경로가 형성될 수 있다.Wherein the exhaust pipe is opened at an edge of the gas inspecting space and has an inner opening opened at an edge portion of the gas inspecting space and including the passage, the gas inlet hole, the connecting pipe, the gas injection hole and the exhaust pipe, A flow path can be formed.
상기 전자빔 투과부재의 일측에는 전자빔 투과막이 구비되며, 상기 전자빔 투과막은 실리콘나이트라이드 재질을 포함할 수 있다.An electron beam transmitting film may be provided on one side of the electron beam transmitting member, and the electron beam transmitting film may include a silicon nitride material.
상기 전자빔 주사부는, 상기 전자빔 투과부재를 향하는 방향으로 연장되는 내부공간을 가지는 컬럼; 상기 전자빔 투과부재의 중심위치를 향하는 방향으로 상기 컬럼의 내부공간에 배치되는 전자 방출수단; 및 상기 전자빔 투과부재의 중심위치를 향하는 방향으로 상기 전자 방출수단에서 방출되는 전자를 집속시키도록 배치되는 복수의 렌즈;를 포함하고, 상기 전자 방출수단은 전계방사 방식 및 열방사 방식 중 어느 하나의 방식으로 전자를 방출 가능하도록 형성되는 전자총을 포함할 수 있다.Wherein the electron beam scanning unit includes: a column having an internal space extending in a direction toward the electron beam transmitting member; Electron emitting means disposed in an inner space of the column in a direction toward a center position of the electron beam transmitting member; And a plurality of lenses arranged to focus the electrons emitted from the electron emitting means in a direction toward the center position of the electron beam transmitting member, wherein the electron emitting means includes a light emitting element And an electron gun configured to be capable of emitting electrons in a manner that can emit electrons.
상기 검출부는 상기 전자빔 투과부재를 향하는 방향으로 연장되고, 적어도 일부가 상기 전자빔 주사부의 하부 일측을 관통하여 장착될 수 있다.The detecting portion may extend in a direction toward the electron beam transmitting member, and at least a portion of the detecting portion may be mounted through the lower one side of the electron beam scanning portion.
상기 데이터 처리부는, 상기 검출부로부터 출력되는 X-선의 에너지 세기 데이터 및 각 에너지 세기별 검출 빈도수 데이터로부터 상기 기체의 성분을 정량 및 정성적으로 분석하는 연산부; 상기 연산부로부터 출력되는 상기 기체의 정성분석 및 정량분석 정보를 저장하는 저장부; 및 상기 연산부로부터 출력되는 상기 기체의 정성분석 및 정량분석 정보를 시각 정보로 출력하는 출력부;를 포함할 수 있다.Wherein the data processing unit comprises: an operation unit for quantitatively and qualitatively analyzing the gas component from X-ray energy intensity data output from the detection unit and detection frequency data for each energy intensity; A storage unit for storing qualitative analysis and quantitative analysis information of the gas outputted from the operation unit; And an output unit for outputting qualitative analysis and quantitative analysis information of the gas output from the operation unit as time information.
본 발명의 실시 형태에 따른 기체 성분 검사 방법은 기체의 성분을 검사하는 방법으로서, 기체 검사공간으로 검사 대상 기체를 통과시키는 과정; 상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정; 상기 기체 검사공간에서 생성되는 X-선을 검출하는 과정; 검출되는 상기 X-선을 이용하여 상기 기체의 성분을 분석하는 과정;을 포함한다.A gas component inspection method according to an embodiment of the present invention is a method of inspecting a component of a gas, comprising: passing a gas to be inspected through a gas inspection space; Scanning the electron beam to the gas inspection space; Detecting X-rays generated in the gas inspection space; And analyzing the component of the gas using the detected X-ray.
상기 검사 대상 기체를 통과시키는 과정은, 상기 기체 검사공간의 중심위치를 향하여 상기 기체를 분사하여 상기 기체 검사공간으로 기체를 유입시키는 과정; 상기 기체 검사공간의 가장자리부에서 상기 기체를 상기 기체 검사공간의 외부로 배기하는 과정;을 포함할 수 있다.Passing the gas to be inspected includes the steps of injecting the gas toward the center of the gas inspection space and introducing the gas into the gas inspection space; And discharging the gas outside the gas inspection space at an edge portion of the gas inspection space.
상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정은, 상기 기체 검사공간의 중심위치로 전자빔을 주사하되, 5㎸ 내지 20㎸의 가속전압으로 전자빔을 주사할 수 있다.The scanning of the electron beam into the gas inspection space may include scanning the electron beam to a center position of the gas inspection space, and scanning the electron beam with an acceleration voltage of 5 kV to 20 kV.
상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정은, 상기 기체 검사공간의 중심위치로 전자빔을 주사하되, 0.02㎁ 내지 5㎁의 프로브 전류로 전자빔을 주사할 수 있다.The scanning of the electron beam into the gas inspection space may include scanning the electron beam to a central position of the gas inspection space, and scanning the electron beam with a probe current of 0.02 to 5 kPa.
상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정은, 상기 기체 검사공간의 중심위치로 전자빔을 주사하되, 10㎚ 내지 500㎚의 프로브 크기로 전자빔을 주사할 수 있다.The scanning of the electron beam into the gas inspection space may include scanning the electron beam to a central position of the gas inspection space, and scanning the electron beam with a probe size of 10 nm to 500 nm.
상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정은, 상기 기체 검사공간의 중심위치로 전자빔을 주사하되, 기체 검사공간의 상부에서 하부를 향하는 방향으로 50㎛ 내지 80㎛ 이격된 위치에 전자빔의 초점이 형성되도록 전자빔을 주사할 수 있다.The scanning of the electron beam into the gas inspection space may include scanning the electron beam to a central position of the gas inspection space, focusing the electron beam at a position spaced apart by 50 to 80 μm from the upper portion of the gas inspection space So that the electron beam can be scanned as much as possible.
상기 기체의 성분을 분석하는 과정은, 검출되는 상기 X-선의 에너지 세기 정보 및 각 에너지 세기별 검출 빈도 정보를 획득하는 과정; 획득되는 에너지 세기 정보 및 각 에너지 세기별 검출 빈도 정보에서 노이즈를 제거하는 과정; 노이즈가 제거된 에너지 세기 정보를 기 설정된 에너지 세기별 기체 성분 정보 데이터와 대비하여 상기 기체의 성분을 정성적으로 분석하는 과정; 및 노이즈가 제거된 각 에너지 세기별 검출 빈도 정보를 이용하여 상기 기체의 성분을 정량적으로 분석하는 과정;을 포함할 수 있다.The step of analyzing the components of the gas may include acquiring energy intensity information of the X-ray to be detected and detection frequency information of each energy intensity; Removing noise from the obtained energy intensity information and detection frequency information for each energy intensity; Analyzing the noise-removed energy intensity information with respect to the gas-component data by the predetermined energy intensity; And quantitatively analyzing the component of the gas using the detection frequency information of each energy intensity from which the noise is removed.
상기 검사 대상 기체는 반도체 제조 공정의 부산물 또는 결과물로 발생되는 기체를 포함하며, 상기 기체 검사공간으로 검사 대상 기체를 통과시키는 과정은, 상기 반도체 제조 공정이 진행되는 동안 상기 반도체 제조 공정을 진행하는 설비로부터 공급받을 수 있다.Wherein the gas to be inspected includes a gas generated as a by-product or an output of a semiconductor manufacturing process, and the step of passing the gas to be inspected into the gas inspection space includes a step of performing the semiconductor manufacturing process during the semiconductor manufacturing process As shown in FIG.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 장치의 구성을 단순화시킬 수 있고, 기체의 성분 검사 과정을 단순화시킬 수 있으며, 기체의 변화 또는 변형 및 손상을 방지할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to simplify the configuration of the apparatus, simplify the process of inspecting the constituents of the gas, and prevent change or deformation and damage of the gas.
또한, 기체의 종류, 상(phase) 및 물리 화학적 성질에 관계없이 다양한 성분의 기체를 하나의 장치에서 동일한 과정으로 분석할 수 있고, 기체의 정성적 검사 결과 및 정량적 검사 결과를 한번에 획득할 수 있으며, 그 결과의 해석이 종래보다 용이할 수 있다.In addition, it is possible to analyze the gas of various components in the same process in one apparatus regardless of the type, phase and physicochemical properties of the gas, and obtain qualitative test results and quantitative test results of the gas at a time , The interpretation of the result can be made easier than in the past.
따라서, 대학 연구소 등의 소규모 시설 및 반도체 제조 설비 등의 대규모 시설 모두에 활용 가능하다.Therefore, it can be applied to both large-scale facilities such as a university research institute and a semiconductor facility.
예컨대 반도체 제조 공정의 부산물 또는 결과물로서 발생되는 기체의 성분 검사에 적용되는 경우, 반도체 제조 공정이 실시되는 중에 반도체 제조 설비로부터 검사하고자 하는 기체를 공급받아 기체 검사공간으로 통과시키면서, 기체에 전자빔을 주사하여 발생되는 X-선을 검출하는 방식으로, 기체의 성분을 실시간으로 정밀하게 검사할 수 있다.For example, when the present invention is applied to inspection of a component of a gas generated as a by-product or an output of a semiconductor manufacturing process, a gas to be inspected is supplied from a semiconductor manufacturing facility while passing through a gas inspection space while a semiconductor manufacturing process is being performed, And the X-ray generated by the X-ray detector is detected, the component of the gas can be precisely inspected in real time.
이때, 그 결과는 기체의 고유 성분에 일대일 대응되는 전자볼트 값(eV) 및 고유 성분의 혼합 비율에 일대일 대응하는 초당 카운트 값(count per sec)으로 얻어짐에 따라 결과의 해석이 쉬울 뿐만 아니라, 보다 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있다.At this time, the result is obtained by counting the number of counts per second corresponding to the one-to-one correspondence of the electronic volt value (eV) and the intrinsic component mixing ratio, which correspond one-to-one to the intrinsic component of the gas, A more reliable result can be obtained.
또한, 발생되는 기체의 일부를 시료로 채취하여 챔버에 마운트시키거나 고정상으로 채워진 컬럼에 주입하는 등의 복잡한 처리 과정 대신, 설비로부터 기체를 공급받아 기체 검사공간으로 통과시키면서 전자빔을 주사하고 기체 검사공간에서 방사되는 X-선을 검출하는 단순한 과정으로 기체의 성분을 분석 가능하다. 이때, 상기의 기체 검사공간은 챔버 및 컬럼 등과 같이 내부가 별도의 분위기로 제어되는 공간이 아니며, 기체가 소정의 압력과 유량으로 통과되는 것을 만족하는 다양한 공간일 수 있다. 이로부터 성분 검사 과정 및 이에 소모되는 시간이 현저히 감소될 수 있어, 신속하게 결과를 얻을 수 있다. 물론, 이로부터 기체의 변형 및 손상 또한 방지할 수 있다.Instead of complicated processes such as mounting a sample in a chamber and injecting it into a column packed with a fixed phase, a gas is supplied from the facility and the electron beam is scanned while passing through the gas inspection space. The X-ray diffractometer is capable of analyzing the components of the gas. At this time, the gas inspecting space is not a space in which the inside is controlled in a separate atmosphere such as a chamber and a column, and may be various spaces satisfying that the gas is passed at a predetermined pressure and flow rate. From this, the component inspection process and the time consumed in the component inspection can be significantly reduced, and the result can be obtained quickly. Of course, it is also possible to prevent deformation and damage of the gas.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기체 성분 검사 장치 및 기체 성분 검사 방법을 각각 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기체 성분 검사 방법을 설명하기 위한 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and FIG. 2 illustrate a gas component inspection apparatus and a gas component inspection method according to an embodiment of the present invention, respectively.
3 to 5 are graphs for explaining a gas component inspection method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여, 도면은 과장되거나 확대될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. For the purpose of illustrating embodiments of the present invention, the drawings may be exaggerated or enlarged, and the same reference numbers refer to the same elements throughout the drawings.
본 발명의 실시 예에 따른 기체 성분 검사 장치 및 기체 성분 검사 방법은 다양한 공정 예컨대 반도체를 제조하는 공정이 진행되는 동안, 반도체를 제조하는 설비로부터 반도체를 제조하는 공정의 부산물 또는 결과물로 발생되는 기체를 공급받아 이의 성분을 신속하고 정밀하게 검사할 수 있는 기술적인 특징을 제시한다.The gas component inspecting apparatus and the gas component inspecting method according to the embodiment of the present invention can be applied to a gas component inspecting apparatus and a gas component inspecting apparatus, It provides a technical feature that can quickly and precisely inspect the components of the product.
예컨대 본 발명의 실시 예에서는 진공으로 제어되지 않는 즉, 일반적인 대기압 분위기에서 소정의 공간으로 기체를 통과시키면서 멤브레인을 통하여 전자빔을 쏘아 기체에서 발생되는 이차 전자, 후방 산란전자 및 X-선 신호 중 적어도 하나를 수집 및 분석하는 방식으로 기체의 성분을 신속하고 정밀하게 검사할 수 있는 기술적 특징을 제시한다. 이때, 검사 대상 기체의 성분은 스펙트럼의 형태로 표시될 수 있다.For example, in the embodiment of the present invention, at least one of the secondary electrons, the backscattering electrons, and the X-ray signal generated in the gas by emitting the electron beam through the membrane while passing the gas through the membrane in a predetermined atmospheric pressure atmosphere This paper presents a technical feature that can quickly and precisely inspect the components of the gas by collecting and analyzing the gas. At this time, the component of the gas to be inspected can be displayed in the form of a spectrum.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기체 성분 검사 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an apparatus for inspecting a gas component according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 기체 성분 검사 장치는 기체의 성분을 검사하는 장치로서, 내부에 기체가 통과되는 통로가 형성되는 기체 공급부(100), 내부에 기체 공급부(100)의 통로와 연통하는 기체 검사공간(210)이 형성되고, 기체 검사공간(210)의 적어도 일부를 감싸는 전자빔 투과부재(230)를 구비하는 기체 수용부(200), 기체 수용부(200)로 전자빔을 주사 가능한 전자빔 발생수단(330)을 구비하는 전자빔 주사부(300), 전자빔 투과부재(230)를 향하는 방향으로 전자빔 주사부(300)의 일측에 연결되는 검출부(400), 검출부(400)에 연결되는 데이터 처리부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a gas component inspecting apparatus is an apparatus for inspecting a component of a gas. The gas component inspecting apparatus includes a
기체 공급부(100)는 기체가 통과되는 통로를 가지는 공급 배관(110), 공급 배관(110)에 연결되어 기체를 공급하는 기체 공급원(120), 공급 배관(110)의 일측에 장착되는 유량계(130), 유량계(130)가 장착된 공급 배관(110)의 일측에서 기체 공급원(120)을 향하여 이격되어 공급 배관(110)의 타측에 장착되는 제어밸브(140)를 포함할 수 있다.The
공급 배관(110)은 후술하는 기체 수용부(200)에 기체를 일정하게 공급 가능하도록 제공되는 구성부이며, 소정의 길이로 연장되어 후술하는 기체 공급원(120) 및 기체 수용부(200)의 사이를 연결한다. 공급 배관(110)의 구조 및 형상은 특별히 한정하지 않으며, 예컨대 반도체 제조 설비와의 구조적인 충돌 및 간섭이 방지되는 것을 만족하는 다양한 구조 및 형상일 수 있다. 한편, 공급 배관(110)의 내부에는 반도체 제조 공정의 부산물 또는 결과물로 발생되는 기체가 통과될 수 있으며, 이에 대응하여, 공급 배관(110)의 재질에는 예컨대 기판 처리 챔버 내의 가스를 배기시키도록 반도체 제조 설비에 구비되는 각종 배관의 재질이 적용될 수 있다.The
기체 공급원(120)은 공급 배관(110)으로 검사하고자 하는 기체를 원활하게 공급 가능하도록 제공되는 구성부이다. 기체 공급원(120)은 예컨대 반도체 제조 설비의 유틸리티 라인(Utility Line)에서 분기되는 소정의 분관일 수 있으며, 이때, 도면으로 도시하지는 않았으나, 공급 배관(110)은 기체 공급원(120)에 탈착 가능하도록 장착될 수 있다.The
한편, 본 발명의 실시 예는 반도체 제조 설비 등을 포함하는 대규모의 생산라인 외에도, 예컨대 소량의 기체를 분석하는 상대적으로 작은 규모의 연구 시설 등에 적용될 수 있다. 이와 같은 경우에는, 기체 공급원(120)은 검사하고자 하는 소정의 기체가 임시 저장되는 저장 용기일 수 있다.Meanwhile, the embodiment of the present invention can be applied not only to a large-scale production line including a semiconductor manufacturing facility, but also to a relatively small scale research facility for analyzing a small amount of gas, for example. In such a case, the
또한, 본 발명의 실시 예는 소정의 작업 공간 또는 대기 중으로 비산되는 기체를 분석하는 등의 역할을 수행하는 휴대용 기기로서 적용될 수 있다. 이와 같은 경우에는, 기체 공급원(120)은 상기의 작업 공간 또는 대기 중으로 비산되는 기체를 흡기하여 공급 배관(110)으로 배기하는 송풍기 또는 압축기일 수 있다.In addition, the embodiment of the present invention can be applied to a portable device performing a role of analyzing a gas scattered to a predetermined work space or the atmosphere. In such a case, the
유량계(130)는 공급 배관(110)의 일측에 장착되어 공급 배관(110)을 통과하는 기체의 유량 및 압력을 측정하도록 제공되는 구성부이다. 이때, 유량계(130)는 공급 배관(110)을 통과하여 기체 수용부(200)로 공급되는 기체가 기체 수용부(200) 내에서 기 설정된 기준 유량값 및 기준 압력값을 추종하도록 공급 배관(110) 일측의 통로 단면적을 변화시킬 수 있는 예컨대 면적 유량계일 수 있다. 여기서, 기준 유량값 및 기준 압력값은 후술하는 기체 수용부(200)로 전자빔을 주사하였을 때, 기체의 성분 검사를 위한 충분한 양의 X-선이 발생되도록 기체 수용부(200) 내로 공급되어야 하는 기체의 유량값 및 압력값을 의미한다. 기준 유량값 및 기준 압력값은 본 발명의 실시 예가 적용되는 공정에 따라 달라질 수 있으며, 기체의 성분 검사를 반복적으로 실시하면서 특정 범위의 값으로 획득 가능하므로, 이의 상세한 설명은 생략한다. 한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 유량계(130)에는 소정의 대시보드가 연결될 수 있고, 이를 이용하여 기체 수용부(200)로 공급 중인 기체의 유량값 및 압력값을 실시간으로 표시할 수 있다.The
제어밸브(140)는 공급 배관(110)의 기체 유입구측 통로의 개도를 조절 가능하도록 제공되는 구성부이다. 제어밸브(140)는 유량계(130)로부터 기체의 유량값 또는 압력값을 전달받아 공급되는 기체의 유량이 기준 유량값 및 압력값을 추종하도록 제어밸브(140)의 개도를 제어하는 방식으로 유량계(130)의 기체 유량 및 압력 제어를 보조할 수 있다.The
한편, 기체 공급부(100)로 공급되는 기체는 기체 성분 검사 장치가 적용되는 공정 및 설비등에 따라 그 공급량의 상한이 정해질 수 있으며, 그 상한 값이 상술한 기준 유량값 및 압력값보다 작을 수 있다. 이에 따라 기체 공급부(100)는 상술한 기준 유량값 및 압력값으로 검사 대상 기체를 공급되지 못하는 경우가 있다.On the other hand, the gas supplied to the
이를 방지하고자, 기체 공급부(100)는 예컨대 운반용 기체(carrier gas)가 저장되는 소정의 용기인 운반용 기체 공급원(150)을 더 포함할 수 있으며, 이때, 유량계(130)와 제어밸브(140)의 사이에서 공급 배관(110)으로부터 공급 배관의 분관(160)이 분기되어 운반용 기체 공급원(150)에 연결될 수 있다. 또한, 공급 배관의 분관(160)에는 운반용 기체 제어밸브(170)가 장착될 수 있다. 운반용 기체 제어밸브(170)는 유량계(130)와 연결되어, 유량계(130)로부터 출력되는 기체의 유량값 및 압력값과 기준 유량값 및 압력값을 대비하여, 그 부족분만큼의 운반용 기체를 공급 배관(110)으로 공급 가능하도록 공급 배관 분관(160)의 개도를 제어할 수 있고, 이에 유량계(130)의 기체 유량 및 압력 제어를 보조할 수 있다.In order to prevent this, the
상기의 운반용 기체는 불활성 기체일 수 있으며, 예컨대 불활성 기체로서 고순도의 헬륨(He), 네온(Ne) 및 아르곤(Ar) 각각이 사용되거나, 이들 불활성 기체의 혼합물이 사용될 수 있다.The transporting gas may be an inert gas, for example, helium (He), neon (Ne) and argon (Ar) of high purity may be used as the inert gas, respectively, or a mixture of these inert gases may be used.
상기와 같이 형성되는 기체 공급부(100)는 상술한 구성 및 방식 외에도 후술하는 기체 수용부(200)로 검사하고자 하는 기체를 일정하게 공급 가능한 것을 만족하는 다양한 구성 및 방식으로 변경될 수 있다.In addition to the above-described configuration and method, the
기체 수용부(200)는 상측으로 개방된 기체 검사공간(210)을 구비하는 기체 홀더(220) 및 기체 홀더(220)의 개방된 상부에 장착되는 전자빔 투과부재(230)를 포함할 수 있다.The
기체 홀더(220)는 기체 공급부(100)로부터 공급받은 기체를 안정적으로 통과시키도록 제공되는 구성부이며, 소정의 기체 검사공간(210)을 형성할 수 있는 것을 만족하는 다양한 형상 및 크기의 용기일 수 있다. 예컨대 기체 홀더(220)는 소정 크기를 가지는 원통 형상의 용기일 수 있고, 상부면의 중심 영역이 하측으로 오목하게 형성되어 상부가 개방된 기체 검사공간(210)으로 형성될 수 있다. 한편, 기체 홀더(220)는 상술한 공급 배관(110)의 재질 및 후술하는 전자빔 투과부재(230)의 재질 중 어느 하나의 재질일 수 있다. 예컨대 본 실시 예에서는 기체 홀더(220)의 재질로서 SUS 합금을 예시한다.The
기체 홀더(220)에는 기체 검사공간(210)으로 공급되는 가스의 원활한 탈출을 위한 배기관(250c)이 형성될 수 있다. 이때, 배기관(250c)은 기체 홀더(220)의 일측을 관통하여 형성되되, 기체 검사공간(210)의 가장자리부의 일측에서 기체 홀더(220)의 측면 또는 바닥면을 관통하여 형성될 수 있다. 따라서, 배기관의 내측 개구(250a)는 기체 검사공간(210)의 가장자리부에서 개방될 수 있으며, 예컨대 배기관의 내측 개구(250a)는 기체 홀더(220)의 내부면의 측면에 형성될 수 있다. 이로부터, 기체 검사공간(210)으로 유입되는 기체는 소정의 시간동안 기체 검사공간(210)의 중심위치를 흐르면서 기체 검사공간(210)에 잠시 머무른 뒤에 기체 검사공간(210)의 가장자리부에서 배기관(250c)으로 배기될 수 있다. 즉, 기체의 체류 시간을 증가시킬 수 있다. 한편, 배기관의 외측 개구(250b)는 그 형성 위치를 특별히 한정하지 않으며, 배기관의 내측 개구(250a)의 위치에 대응하는 기체 홀더(220)의 외부면의 측면 또는 바닥면에 형성될 수 있다. 예컨대 배기관의 외측 개구(250b)는 기체 홀더(220)의 외부면의 측면에 형성될 수 있다.The
전자빔 투과부재(230)는 기체 홀더(220)의 개방된 상부에 장착 가능하도록 예컨대 소정 크기의 원판 형상으로 형성되되, 하부면의 중심부가 하측으로 돌출되는 형상으로 형성될 수 있다.The electron
또한, 전자빔 투과부재(230) 예컨대 멤브레인(membrane)의 일측에는 전자빔 투과막(232)이 구비되되, 후술하는 기체 분사홀(240b)들의 배치 구조에 대응하도록 전자빔 투과부재(230)의 하부면의 중심위치에 구비될 수 있다. 보다 상세하게는 다음과 같다. 전자빔 투과부재(230)의 중심위치를 상하 방향으로 관통하여 전자빔 안내홀(231)이 형성되며, 상술한 전자빔 투과막(232)은 전자빔 안내홀(231)의 하측 단부에 기밀하게 씌워진다. 여기서, 전자빔 투과막(232)은 얇은 필름 형상으로 형성되어 전자빔 안내홀(231)을 밀봉하도록 씌워지는 막으로서, 후술하는 컬럼(320)의 내부 진공을 유지하는 역할 및 전자빔과 X-선을 기체 검사공간(210)의 내외부로 통과시키는 역할을 한다.An electron
한편, 전자빔 투과막(232)과 전자빔 안내홀(231)의 사이에는 소정의 판 부재(미도시) 예컨대 실리콘 기판이 더 구비될 수 있다. 보다 상세하게는 다음과 같다. 전자빔 안내홀(231)의 하측 단부를 밀봉하도록 실리콘 기판이 예컨대 접착될 수 있고, 실리콘 기판의 중심부에는 관통구가 마련되며, 관통구를 밀봉하도록 전자빔 투과막(232)이 씌워지는 방식으로 실리콘 기판이 전자빔 투과부재(230)와 전자빔 투과막(232)의 사이에 구비될 수 있다. 이에 전자빔 투과막(232)과 전자빔 투과부재(230)의 결합이 용이할 수 있다.Meanwhile, a predetermined plate member (not shown) such as a silicon substrate may be further provided between the electron
상기의 전자빔 투과부재(230)는 기체 검사공간(210)의 상부면을 감싸도록 기체 홀더(220)의 개방된 상부에 장착될 수 있으며, 전자빔 투과부재(230)의 상부면은 후술하는 전자빔 주사부(300) 내에 위치하여 그 내부공간과 연접하고, 하부면은 기체 검사공간(210)과 연접할 수 있다.The electron
한편, 도면 상에 도시하지는 않았으나, 전자빔 투과부재(230)는 예컨대 볼팅 방식으로 기체 홀더(220)의 개방된 상부에 탈착 가능하게 장착되거나, 예컨대 접착제에 의한 접합 방식으로 기체 홀더(220)의 개방된 상부에 장착될 수 있다. 또한, 전자빔 투과부재(230)와 기체 홀더(220)의 사이에는 실링부재(미도시)가 마련되어, 기체 검사공간(210)의 개방된 상부면을 기밀하게 밀폐시킬 수 있다.Although not shown in the drawing, the electron
전자빔 투과부재(230)는 후술하는 컬럼(320)과의 결합이 용이하도록 예컨대 SUS 합금을 재질로서 포함할 수 있고, 전자빔 투과막(232)은 기체 검사공간(210)의 내 외부로 기체의 성분 검사를 위한 전자빔 및 X-선 등을 통과시키도록 전자빔 및 X-선 등이 투과 가능한 재질 예컨대 실리콘나이트라이드를 재질로서 포함한다.The electron
전자빔 투과부재(230)의 측면에는 기체 유입홀(240a)이 형성되고, 전자빔 투과부재(230)의 하부면에는 기체 분사홀(240b)이 형성되며, 전자빔 투과부재(230)의 내부에는 기체 유입홀(240a) 및 기체 분사홀(240b)을 연결하는 연결관(240c)이 형성될 수 있다.A
기체 유입홀(240a)는 기체 수용부(200)의 외측에서 전자빔 투과부재(230)의 측면을 관통하여 형성될 수 있고, 형성된 기체 유입홀(240a)에는 기체 공급부(100)의 공급 배관(110)이 연결될 수 있어, 검사하고자 하는 기체는 기체 유입홀(240a)을 통하여 기체 공급부(100)에서 기체 수용부(200)로 전달될 수 있다. 즉, 기체는 기체 유입홀(240a)을 통하여 전자빔 투과부재(230) 및 기체 검사공간(210)과 연결될 수 있다.The
기체 분사홀(Gas diffusion hole)(240b)은 복수개 형성되되, 그 배치 형상은 전자빔 투과부재(230) 하부면의 중심위치를 중심으로 방사상으로 형성될 수 있다. 즉, 360° 전방위에서 가스가 분사되도록 그 구조가 형성될 수 있다. 특히, 기체 분사홀(240b)은 기체 검사공간의 중심위치를 향하는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 이로부터 기체 검사공간(210)으로 분사되는 기체는 기체 검사공간(210) 내에서 하나의 방향으로만 흐르는 하나의 기체 흐름을 형성하는 대신에, 기체 검사공간(210)의 중심위치를 향하는 복수의 방향으로 흐르는 복수의 기체 흐름을 형성할 수 있다. 이는, 후술하는 전자빔 주사부(300)에서 전자빔의 초점을 형성하는 위치인 기체 검사공간(210)의 중심위치로 기체를 모여들게 하여 중심위치에서의 기체의 농도를 목적하는 농도로 형성하기 위함이며, 이로부터 전자빔과 기체와의 충돌이 활발하게 진행됨과 함께 X-선이 원활하게 방사될 수 있다.A plurality of
즉, 본 발명의 실시 예에서는 기체 수용부(200)의 기체 검사공간(210) 및 기체 분사홀(240b)을 상기의 구조로 구성함에 따라, 종래와 같이 기체로부터 시료를 추출하여 챔버 내에 고정시키지 않더라도, 기체를 특정 위치로 용이하게 모아줄 수 있으며, 따라서, 기체에 전자빔을 입사시켜 X-선을 방사시키는 과정을 원활하게 실시할 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, the
연결관(240c)은 전자빔이 전자빔 투과부재(230)를 통과하는 것을 방해 내지 간섭하지 않으면서, 기체 유입홀(240a)과 기체 분사홀(240b)의 사이를 연결하는 것을 만족하는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 예컨대 연결관(240c)은 전자빔 투과부재(230) 내에 형성되는 환형의 링부, 수평방향으로 연장되어 링부와 기체 유입홀(240a)을 연결하는 제1 연결관부 및 링부의 둘레를 따라 이격되는 복수의 위치에서 링부와 기체 분사홀(240b)을 연결하도록 형성되는 복수의 제2 연결관부를 포함하는 구조로 형성될 수 있다.The
상기의 기체 공급부(100) 및 기체 수용부(200)는 후술하는 전자빔 주사부(300) 및 검출부(400)에서 기체를 향하여 전자빔을 분사하여 X-선을 방사시키기 용이하도록 검사 대상 기체가 유동하는 경로를 제공하는 역할을 한다. 여기서 기체의 유동 경로는 공급 배관(110)의 통로, 기체 유입홀(240a), 연결관(240c), 기체 분사홀(240b) 및 배기관(250c)을 포함하여 형성되는 유동 경로이다.The
특히, 상기에서 설명한 바와 같이, 배기관의 내측 개구(250a)가 기체 검사공간(210)의 중심위치가 아닌 기체 검사공간(210)의 가장자리부에서 개방됨에 따라, 기체 유동 경로를 통과하는 기체는 기체 검사공간(210)의 중심위치에서 그 흐름이 다소 정체되며 목적하는 농도를 가질 수 있다. 이에 후술하는 전자빔 주사부(300)는 기체 검사공간(210)의 중심위치로 전자빔을 주사하여 목적하는 만큼의 X-선을 발생시킬 수 있다.
Particularly, as described above, as the
전자빔 주사부(300)는 기체 수용부(200)의 상측에서 전자빔 투과부재(230)의 상부면 상에 전자빔 투과부재(230)에 교차하는 방향으로 배치될 수 있다. 전자빔 주사부(300)는 전자빔 투과부재(230)를 향하는 방향으로 연장되는 내부공간(310)을 가지는 컬럼(320), 고진공 분위기로 제어되는 전자빔 주사부(300)의 내부에서 전자빔을 발생 및 가속시키도록 형성되는 전자빔 발생수단(330) 및 전자빔 발생수단(330)에 의한 전자빔 발생 및 가속을 제어 가능하도록 전자빔 발생수단(330)을 제어하는 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 전자빔 발생수단(330)은 기체 검사공간(210)을 향하여 전자빔을 발생 및 가속시킬 수 있는 것을 만족하는 다양한 구성 및 방식으로 형성될 수 있으며, 예컨대 전자빔 투과부재(230)의 중심위치를 향하는 방향으로 컬럼의 내부공간(310)에 배치되는 전자 방출수단(331) 및 전자빔 투과부재(230)의 중심위치를 향하는 방향으로 전자 방출수단(331)에서 방출되는 전자를 집속 및 가속시키도록 배치되는 복수의 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다.The electron
컬럼(320)은 전자빔 발생수단(330)을 내부에 수용할 수 있는 것을 만족하는 다양한 형상의 용기일 수 있으며, 그 내부공간(310)은 전자빔의 발생 및 가속을 위하여 소정 크기의 진공으로 제어될 수 있다. 한편, 컬럼(320)은 내부의 진공을 유지하는 것을 만족하면서도, 적어도 일측이 컬럼(320)의 내부에서 생성 및 집속되는 전자빔을 통과시키도록 형성되어야 하며, 또한, 전자빔과 기체와의 상호 작용에 의하여 컬럼(320)의 외부에서 생성되는 X-선을 통과시키도록 형성되어야 한다. 이를 모두 만족하도록, 컬럼(320)의 개방된 하측 개구에는 기체 수용부(200)의 전자빔 투과부재(230)가 기밀하게 장착되며, 이로부터 컬럼(320)의 내부 진공이 외부로부터 분리됨과 함께 전자빔 및 X-선이 컬럼(320)의 내외부를 통과할 수 있다.The
전자 방출수단(311)은 전계방사 방식 및 열방사 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여 목적하는 크기의 가속전압 및 프로브 전류로 전자를 방출 가능한 예컨대 전자 총(Electron gun)을 포함할 수 있다. 본 실시 예에서는 전계방사형 쇼트키형 전자총을 전자 방출수단(311)으로서 예시하며, 상기의 전자총은 전자총의 제1 양 극에서 소정의 고전압을 가하여 전자총의 팁으로부터 전자를 방출시키고, 전자총의 제2 양극에서 소정의 가속전압을 가하여 전자빔을 가속 방출시킬 수 있다. 여기서, 상술한 전계방사 방식 및 설명되지 않은 열방사 방식은 공지의 기술로서 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위하여 구체적인 설명을 생략한다.The electron emitting means 311 may include, for example, an electron gun capable of emitting electrons with an acceleration voltage and a probe current of a desired size by using any one of an electric field emission system and a heat radiation system. In this embodiment, the field emission type Schottky type electron gun is illustrated as an electron emitting means 311. The electron gun emits electrons from the tip of the electron gun by applying a predetermined high voltage from the first anode of the electron gun, A predetermined acceleration voltage is applied to accelerate the electron beam. Here, the electric field emission system and the unillustrated thermal radiation system described above are not known in the art, so that the gist of the present invention is not obscured and a detailed description thereof will be omitted.
전자 방출수단(331)에서 방출되는 전자를 집속 및 가속시키도록 배치되는 복수의 렌즈는 예컨대 전자빔을 모아주는 집속 렌즈(Condenser lens)(332) 및 목적하는 위치로 전자빔의 초점을 맞춰주는 대물 렌즈(Objective lens)(333)를 포함할 수 있고, 전자 방출수단(331)에서 전자빔 투과부재(230)를 향하는 방향으로 집속 렌즈(332) 및 대물 렌즈(333)의 순으로 배치될 수 있다. 이들 렌즈의 사이에는 전자빔의 편향을 보정 가능한 주사 코일(scanning coil)(미도시)이 더 배치될 수 있다. 상술한 복수의 렌즈는 목적하는 초점 형성 위치로 목적하는 프로브 크기의 전자빔을 입사시키도록 다양한 구조로 배치될 수 있다. 전자빔은 복수의 렌즈에 의하여 형성되는 전자빔 안내 경로를 따라 유도되며 목적하는 크기 및 위치로 조절되어 집속될 수 있다. 이때, 전자빔의 경로를 안내하는데 필요한 힘은 전자의 속도벡터와 자기장벡터를 외적한 벡터에 전하량을 스칼라곱하여 계산되어질 수 있다. 한편, 전자빔의 집속 및 가속을 위한 복수의 렌즈의 배치 구조에는 공지의 기술이 적용될 수 있으므로, 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위하여 이의 구체적인 설명은 생략한다.The plurality of lenses arranged to focus and accelerate the electrons emitted from the electron emitting means 331 are, for example, a condenser lens 332 for collecting electron beams and an objective lens 332 for focusing the electron beam to a desired position And an
검출부(400)는 전자빔 투과부재(230)를 향하는 방향으로 연장되고, 적어도 일부가 전자빔 주사부(300)의 하부 일측을 관통하여 장착될 수 있다. 검출부(400)는 에너지 분산형 분광 검출기(Energy dispersive X-ray spectroscopy Detector, EDS Detector)를 포함할 수 있다. 상술한 에너지 분산형 분광 검출기는 전자빔의 주사에 의하여 기체로부터 얻어지는 X-선의 에너지를 실리콘 단결정의 p-i-n 반도체 소자를 이용하여 에너지의 형태로 검출하는 방식으로 기체의 성분을 검사 가능하도록 형성될 수 있다.The detecting
예컨대 전자빔이 기체로 입사되어 전자빔과 충돌하게 된 기체의 성분원소는 내각전자가 축출되며 여기되었다가, 다시 안정화되면서 외각 전자가 천이하는 과정에서 원소별로 고유한 크기의 X-선을 발생시키며, 전자빔 주사부(300)의 컬럼(320)에 꽂혀 있는 검출부(400)는 기체에서 나오는 상기의 X-선들을 검출하여 이들의 크기로부터 각각의 성분원소를 알 수 있고, 본 발명의 실시 예에서는 이러한 원리를 이용하여 기체의 성분을 검사 가능하다. 이를 구체적으로 설명하면, 기체 검사공간(210)을 통과하는 기체로부터 방사되어 검출부(400)로 입사하는 X-선은 검출부(400)의 반도체 소자 내의 원자 및 전자와 충돌하면서 가전자대역에 위치한 전자를 전도대역으로 천이시키고 공공을 남긴다. 공공의 개수는 전류로 측정되고 전압펄스로 변화되어 증폭된 후 스펙트럼 형태로 출력된다. 이때, 획득되는 데이터로부터 기체가 포함하고 있는 성분 예컨대 원소의 스펙트럼 및 종류, 그리고 각 원소의 Atomic% 값 및 wt% 값을 도출 가능하다. 한편, 상술한 바와 같이 형성되는 검출부(400)는 기체로부터 방사되는 서로 다른 크기의 X-선들을 동시에 검출 가능하며, 예컨대 125eV 내지 130ev의 분해능을 가질 수 있다.For example, an elemental component of a gas which is incident on a gas and collided with an electron beam is excited and excited by internal electrons, and generates X-rays of an inherent size for each element in the process of transition of external electrons while being stabilized again. The
데이터 처리부(500)는 검출부(400)로부터 출력되는 X-선의 에너지 세기 데이터 및 각 에너지 세기별 검출 빈도수 데이터로부터 기체의 성분을 정량 및 정성적으로 분석하는 연산부(510), 연산부(510)로부터 출력되는 기체의 정성분석 및 정량분석 정보를 저장하는 저장부(520) 및 연산부(510)로부터 출력되는 기체의 정성분석 및 정량분석 정보를 시각 정보로 출력하는 출력부(530)를 포함할 수 있다.The
데이터 처리부(500)에는 원소별 방출 X-선의 고유 에너지 크기 정보가 저장된 데이터 베이스가 제공되고, 연산부(510)는 검출되는 X-선의 에너지 세기 데이터를 기 입력된 원소별 방출 X-선의 고유 에너지 크기 정보가 저장된 데이터 베이스와 대비하여 검출되는 X-선의 에너지 세기와 일치하는 데이터 베이스의 성분원소를 기체의 성분원소로 분석한다. 또한, 연산부(510)는 검출되는 X-선의 각 에너지 세기별 검출 빈도수를 서로 대비하여 성분원소의 Atomic% 값들을 분석하고, 이로부터 wt% 값을 도출 가능하다. 상기의 과정으로 분석되는 결과들은 저장부(520)에 저장되어 기체 성분 검사 장치가 적용되는 공정의 데이터 베이스로 구축되고, 출력부(530) 예컨대 모바일 디스플레이 기기를 포함하는 다양한 디스플레이 장치 즉, 모니터에서 시작 정보로 출력된다.
The
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기체 성분 검사 방법의 순서도이다.2 is a flowchart of a gas component inspection method according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 기체 성분 검사 방법은 기체에 포함된 각종 성분원소를 검사하는 방법으로서, 기체 검사공간(210)으로 검사 대상 기체를 통과시키는 과정, 기체 검사공간(210)으로 전자빔을 주사하는 과정, 기체 검사공간(210)에서 생성되는 X-선을 검출하는 과정 및 검출되는 X-선을 이용하여 기체의 성분을 분석하는 과정을 포함한다. 여기서, 검사 대상 기체는 반도체 제조 공정의 부산물 또는 결과물로 발생되는 기체를 포함한다.Referring to FIG. 2, the gas component inspection method includes the steps of passing a gas to be inspected into a
먼저, 기체 검사공간(310)으로 기체를 통과(S100)시킨다. 이때, 검사 대상 기체를 통과시키는 상기의 과정은, 반도체 제조 공정이 진행되는 동안 반도체 제조 공정을 진행하는 설비로부터 기체를 공급받아, 이를 기체 검사공간(210)의 중심위치를 향하는 방향으로 분사하여 기체 검사공간(210)으로 기체를 유입시키는 과정 및 기체 검사공간(210)의 가장자리부에서 기체를 기체 검사공간(210)의 외부로 배기하는 과정을 포함할 수 있다. 예컨대 반도체 제조 설비로부터 공급되는 기체는 기체 공급원(120)을 통하여 공급 배관(110)으로 유입되고, 유량계(130) 및 제어밸브(140)에 의하여 0.3 psi 내지 0.5 psi의 압력으로 제어되며 기체 검사공간(210)으로 공급된다. 기체는 기체 검사공간(210)의 중심위치로 모이는 흐름을 형성하고, 이어서 기체 검사공간(210)의 가장자리부에서 배기관(250c)으로 유입되어 배기된다. 이때, 배기관(250c)에는 기체 회수관(180) 및 배기 기체 제어밸브(190)가 마련될 수 있고, 배기 기체 제어밸브(190)의 개도를 조절하며 목적하는 일정 압력 및 유량으로 기체를 배기할 수 있다. 배기된 기체는 반도체 제조 설비로 회수되어 재처리되거나, 반도체 제조 공정에서 반도체의 제조 및 각종 처리에 활용될 수 있다.First, the gas is passed through the gas inspection space 310 (S100). At this time, the above-described process of passing the gas to be inspected is performed by receiving gas from the equipment for conducting the semiconductor manufacturing process during the semiconductor manufacturing process and injecting the gas in the direction toward the center position of the
한편, 검사 대상 기체를 통과시키는 과정은, 기체 검사공간으로 검사 대상 기체와 함께 고순도의 운반용 기체를 통과시키는 과정을 더 포함할 수 있으며, 운반용 기체를 검사 대상 기체와 함께 통과시키는 방식 및 그 의미는 상기에서 기체 성분 검사 장치를 설명하면서 충분히 설명되었으므로, 구체적인 설명을 생략한다.Meanwhile, the process of passing the gas to be inspected may further include a process of passing high-purity transport gas with the gas to be inspected into the gas inspection space, and a method of passing the transport gas with the gas to be inspected, Since the gas-component-inspecting apparatus has been fully described above, a detailed description thereof will be omitted.
다음으로, 기체 검사공간(210)으로 전자빔을 주사(S200)한다. 이때, 기체 검사공간(210)으로 전자빔을 주사하는 과정에서 기체 검사공간(210)의 중심위치로 전자빔을 주사하되, 5㎸ 내지 20㎸의 가속전압으로 전자빔을 주사하고, 또한, 0.02㎁ 내지 5㎁의 프로브 전류로 전자빔을 주사한다. 상술한 가속전압 및 프로브 전류의 범위 값들은 기체 검사공간(210)의 중심위치에서 목적하는 만큼의 X-선이 방사되는 것을 만족하도록 전자빔을 주사하기 위한 수치들이며, 예컨대 기체의 공급 상태 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이때, 기체 검사공간(210)의 중심위치로 주사되는 전자빔의 프로브 크기는 10㎚ 내지 500㎚의 프로브 크기로 제어될 수 있고, 상기와 같이 제어되며 주사되는 전자빔의 초점은 기체 검사공간의 상부에서 하부를 향하는 방향으로 50㎛ 내지 80㎛ 이격된 위치에 형성될 수 있다.Next, the electron beam is scanned into the gas inspection space 210 (S200). At this time, in scanning the electron beam into the
여기서, 가속전압은 전자빔이 가속되어지는 정도를 조절하는 인자로서, 가속전압이 상술한 가속전압의 수치 범위보다 낮을 경우, 즉, 5kV 미만일 경우 전자빔 투과부재(230)를 기준으로 하여 기체 검사공간(210)을 통과하는 기체와 전자빔과의 반응 깊이 예컨대 X-선이 발생되는 깊이가 적어지게 된다. 이는 발생되는 X-선의 양이 기체 검사를 위하여 요구되는 X-선의 양보다 줄어드는 것을 의미한다.Here, the acceleration voltage is a factor for controlling the degree to which the electron beam is accelerated. When the acceleration voltage is lower than the numerical range of the acceleration voltage, that is, less than 5 kV, The depth at which the reaction between the gas passing through the
즉, 가속전압이 5kV 미만일 경우, 기체 성분을 검사하는 과정에서 얻어지는 결과값의 정확성이 저하되는 문제점이 있다.That is, when the acceleration voltage is less than 5 kV, there is a problem that the accuracy of the result obtained in the process of inspecting the gas component is lowered.
반면에, 가속전압이 상술한 수치 범위보다 높을 경우, 즉, 20kV를 초과하는 경우 X-선의 양이 많아지게 되어 기체 성분을 검사하기 위한 결과값이 정확해지지만, 가속전압을 발생시키기 위한 제너레이터(generator) 즉, 전자빔 발생수단(330)의 성능이 높아져야 하므로 컬럼(320)의 부피 및 전자빔 주사부(300)을 제조하기 위한 가격이 높아지는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 전자빔의 가속전압으로 5kV 내지 20kV의 가속전압을 예시한다.On the other hand, when the acceleration voltage is higher than the above-described numerical range, that is, when the acceleration voltage is higher than 20 kV, the amount of X-ray is increased and the resultant value for inspecting the gas component becomes correct. However, the capacity of the
한편, 본 실시 예에서는 기체 검사공간의 상부에서 하부를 향하는 방향으로 50㎛ 내지 80㎛ 이격된 위치에 전자빔의 초점이 형성되나, X-선은 전자빔의 초점이 형성되는 위치에서만 발생되는 것이 아니며, 초점이 형성되는 위치와 인접하는 위치에서도 발생될 수 있다. 또한, 기체 검사공간 전체에 대하여 X-선이 발생되는 위치는 각 파라메터(parameter) 값들 예컨대 가속전압, 프로브 전류 및 렌즈의 초점 상태 등에 따라 유동적일 수 있으며, 또한 기체의 종류에 따라 다를 수 있다. 이에 대응하여, 기체 검사공간의 상부에서 하부를 향하는 방향으로 0㎛를 초과하는 위치에 전자빔의 초점이 형성되어도 X-선의 방출 및 이를 이용한 기체의 성분 검사가 가능하며, 그 범위를 보다 좁혀 경우 50㎛ 내지 200㎛의 위치에 전자빔의 초점이 형성되어도 X-선의 방출 및 이를 이용한 기체의 성분 검사가 가능하다.Meanwhile, in this embodiment, the focal point of the electron beam is formed at a position spaced apart by 50 μm to 80 μm in the direction from the upper portion to the lower portion of the gas inspection space, but the X-ray is not generated only at the position where the focus of the electron beam is formed, But also at a position adjacent to the position where the focus is formed. The position at which the X-ray is generated with respect to the entire gas inspection space may be variable depending on parameter values such as acceleration voltage, probe current, and focus state of the lens, and may also be different depending on the type of gas. In response to this, even if the focal point of the electron beam is formed at a position exceeding 0 mu m in the direction from the upper portion to the lower portion of the gas inspection space, the emission of X-rays and the inspection of the components of the gas using this can be made. Even if the focal point of the electron beam is formed at a position of 占 퐉 to 200 占 퐉, it is possible to radiate X-rays and inspect the composition of the gas using the X-ray.
상기와 같은 수치 범위로 제어되는 전자빔이 기체 검사공간(210)으로 주사됨에 따라, 기체 검사공간(210)을 통과하는 기체로부터 X-선이 방출된다.X-rays are emitted from the gas passing through the
다음으로, 기체 검사공간(210)에서 생성되는 X-선을 검출(S300)한다. 기체 검사공간(210)에서 방사되는 X-선은 전자빔 투과부재(230)을 통과하여 전자빔 주사부(300)의 컬럼(320)의 하부 일측을 관통하여 마련되는 검출부(400)로 검출할 수 있다.Next, the X-ray generated in the
다음으로, 검출되는 X-선을 이용하여 기체의 성분을 분석(S400)한다. 우선, 검출되는 X-선의 에너지 세기 정보 및 각 에너지 세기별 검출 빈도 정보를 획득한다. 여기서, X-선의 에너지 세기(eV)는 기체에 포함된 각 성분원소와 일대일 대응한다. 또한, X-선의 에너지 세기별 검출 빈도(CPS/eV) 값은 기체 전체에 대한 각 성분원소의 상대적인 함유량과 일대일 대응한다.Next, the component of the gas is analyzed using the detected X-ray (S400). First, the detected X-ray energy intensity information and detection frequency information for each energy intensity are obtained. Here, the energy intensity (eV) of the X-ray corresponds one-to-one with each component element contained in the gas. In addition, the detection frequency (CPS / eV) value of the X-ray energy intensity corresponds one-to-one with the relative content of each component element with respect to the whole gas.
이어서, 연산부(510)를 이용하여 획득되는 에너지 세기 정보 및 각 에너지 세기별 검출 빈도 정보로부터 노이즈를 제거한다. 여기서 노이즈 값은 예컨대 전자빔 투과부재(230)에서 방출되는 X-선에 대한 에너지 세기 정보 및 이의 검출 빈도 정보일 수 있다. 즉, 전자빔이 전자빔 투과부재(230)를 투과하는 과정에서도 소정의 X-선이 방출되며, 따라서, 본 실시 예에서는 검출부(400)에서 검출되는 값을 분석하기 전에, 소정의 값을 전자빔 투과부재(230)에서 방출되는 X-선에 대응하는 노이즈로 정하고, 검출되는 값들로부터 이러한 노이즈를 제거하는 과정을 실시한다. 이때, 전자빔 투과부재(230)의 재질은 알려진 재질이므로, 그 재질에 대응하는 X-선의 에너지 세기 및 이의 초당 카운트 값은 예컨대 실험 등에 의하여 그 값은 그 획득이 용이할 수 있다.Next, the noise is removed from the energy intensity information obtained using the
다음으로, 노이즈가 제거된 에너지 세기 정보를 기 설정된 에너지 세기별 기체 성분 정보 데이터와 대비하여 기체의 성분을 정성적으로 분석한다. 즉, 원소별 방출 X-선의 고유 에너지 크기 정보가 저장된 데이터 베이스를 이용하여, 상기의 데이터 베이스에 저장된 기 설정된 에너지 세기별 기체 성분 정보 데이터와 검출된 에너지 세기 정보를 대비, 일치하는 에너지 세기에 대한 기체의 성분을 현재 검사되고 있는 기체의 성분원소로 분석한다.Next, the noise-removed energy intensity information is qualitatively analyzed with respect to the gas component in comparison with the gas component information data according to the predetermined energy intensity. That is, by using the database storing the intrinsic energy magnitude information of the emission X-ray for each element, it is possible to compare the detected energy intensity information with the gas component information data for each predetermined energy intensity stored in the database, Analyze the components of the gas with the component elements of the gas currently being inspected.
또한, 노이즈가 제거된 각 에너지 세기별 검출 빈도 정보를 이용하여 기체의 성분을 정량적으로 분석한다. 즉, 검출된 X-선 별 검출 빈도를 서로 대비하여 검출된 X-선에 대응하는 각 성분원소에 대한 함유 비율을 구할 수 있다. 예컨대 1 keV의 X-선의 CPS/eV 값이 800이고, 2 keV 의 X-선의 CPS/eV 값이 200 일 경우, 1 keV의 X-선 세기에 대응하는 일 원소와 2 keV의 X-선 세기에 대응하는 타 원소의 성분 함량비를 8:2의 비율로 구할 수 있다.
In addition, quantitative analysis of gas components is performed using the detection frequency information for each energy intensity from which noises are removed. That is, the detection ratios of the detected X-rays may be compared with each other, and the content ratios for the respective component elements corresponding to the detected X-rays may be obtained. For example, when the CPS / eV value of the X-ray of 1 keV is 800 and the CPS / eV value of the X-ray of 2 keV is 200, the one element corresponding to the X-ray intensity of 1 keV and the X- Can be obtained at a ratio of 8: 2.
본 발명의 실시 예에 따른 기체 검사 장치를 이용한 기체 검사 방법으로 공기의 성분을 검사하고, 그 결과를 분석하여 도 3 내지 도 5로 나타내었다.The gas inspection method using the gas inspecting apparatus according to the embodiment of the present invention inspects the components of the air and analyzes the results thereof to show the results as shown in FIG. 3 to FIG.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기체 성분 검사 방법으로 공기의 성분을 검사하여 검출되는 X-선의 에너지 세기 및 이의 초당 카운트 수를 도시한 그래프이고, 도 4는 검출되는 값들로부터 노이즈를 제거한 후의 X-선의 에너지 세기 및 이의 초당 카운트 값을 도시한 그래프이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기체 성분 검사 방법으로 공기의 성분을 검사하는 과정을 반복 실시하고, 그 결과를 중첩하여 도시한 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the energy intensity of the X-ray detected by inspecting the air component by the gas component inspection method according to the embodiment of the present invention and the number of counts per second, and FIG. FIG. 5 is a graph showing the energy intensity of the X-ray and the count value per second, and FIG. 5 is a graph showing the result of repeatedly examining the components of air by the gas component inspection method according to the embodiment of the present invention, Graph.
기체 검사공간(210)으로 공기를 통과시키면서, 이에 전자빔을 주사하고, 기체 검사공간으로부터 방사되는 X-선을 검출하였다. 그 결과, 검출부(400)에서 획득되는 데이터는 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 크기의 전자볼트 값 및 이에 대한 초단 카운트 값으로 획득되며, 그 형상은 도면으로 도시된 바와 같이 정규분포를 따랐다. 이때, 각 전자볼트 값에 대응되는 성분원소를 도 3의 그래프 상에 함께 도시하였다.While passing air through the
그리고, 검출된 정보로부터 노이즈를 제거하였다. 예컨대 도 3에서 볼 때, 그래프 상의 파란색으로 표시된 부분이 노이즈이다. 그 결과 도 4에 도시된 바와 같이, 공기의 질소 및 산소 성분에 대응되는 정보만이 그래프에 남았고, 노이즈에 해당하는 실리콘나이트라이드 재질에 대응되는 정보는 제거되었다.Then, the noise was removed from the detected information. For example, as shown in Fig. 3, the portion indicated by blue in the graph is noise. As a result, as shown in FIG. 4, only information corresponding to the nitrogen and oxygen components of air remained in the graph, and information corresponding to the silicon nitride material corresponding to the noise was removed.
즉, 도 3을 보면, 검출부로 검출되는 X-선의 에너지 세기 및 서로 세기가 다른 X-선 각각에 대한 초당 카운트(CPS/eV) 값이 전부 그래프에 도시되어 있으나, 도 4를 보면, 도 3에서 노이즈에 해당하는 정보 즉, 실리콘나이트라이드 재질과 일대일 대응되는 X-선의 에너지 세기 정보가 그래프에서 제거된 것을 볼 수 있다.3, all of the energy intensities of the X-rays detected by the detector and the counts per second (CPS / eV) of X-rays having different intensities are shown in the graph, The information corresponding to the noise, that is, the energy intensity information of the X-ray corresponding to the one-to-one correspondence with the silicon nitride material, is removed from the graph.
노이즈가 제거된 상기의 정보를 보면, 공기의 주요 성분인 질소와 산소 성분이 정성분석의 결과로서 잘 나타나고 있다. 또한, 이들의 초당 카운트 정보 즉 CPS/eV 값의 피크를 보면, 질소에 대응하는 값이 0.808임을 알 수 있고, 산소에 대응하는 값이 0.280임을 알 수 있다. 따라서 정량분석 결과 질소와 산소의 분자량 비가 74.26 : 25.74 의 비로 잘 나타나고 있다.From the above information, in which noises are removed, nitrogen and oxygen components, which are the main components of the air, appear well as a result of the qualitative analysis. It can be seen that the value corresponding to the nitrogen is 0.808 and that the value corresponding to oxygen is 0.280, as seen from the per-second count information, that is, the peak of the CPS / eV value. Therefore, quantitative analysis showed that the molecular weight ratio of nitrogen and oxygen is 74.26: 25.74.
마지막으로, 상기의 검사 과정을 반복 실시하여 그 결과를 중첩하여 도 5의 그래프로 나타내었다. 이의 결과, 재연성 있는 결과 검사 정보를 얻을 수 있었고, 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 기체 성분 검사 장치 및 방법의 신뢰성 및 타당성을 입증할 수 있었다.
Finally, the above inspection process is repeated, and the results are superimposed and shown in the graph of FIG. As a result, it was possible to obtain reproducible inspection information, and thus it was possible to verify the reliability and validity of the gas component inspection apparatus and method according to the embodiment of the present invention.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예는 다양한 공정의 부산물 또는 결과물로서 발생되는 각종 기체의 성분을 용이하게 검사 가능할 뿐 아니라 신뢰성있는 검사 결과를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에서는 소정의 공간을 통과하는 기체에 전자빔을 주사하여 기체로부터 방사되는 전자선 예컨대 X-선을 검출하는 방식으로 기체의 성분을 분석 가능한 기술적인 특징이 있다. 즉, 기체로부터 시료를 추출하여 소정의 챔버 내에 마운트 시키는 등의 복잡한 준비 과정 없이, 단지 대기압 상태의 공간으로 기체를 통과시키면서 기체의 성분을 검사 가능하다. 또한, 검사 대상 기체가 기체의 유동 경로를 따라 일정하게 흐르지만, 이를 국소적으로 보면 기체 검사공간(210)의 중심위치에서는 기체 일부가 상대적으로 안정 또는 정체되는 흐름을 가질 수 있고, 이로부터 기체가 목적하는 농도로 제어되는 동안 기체 검사공간(210)으로 전자빔을 입사하여 X-선을 방사시키는 일련의 과정을 원활하게 실시할 수 있다.
As described above, the embodiment of the present invention can easily inspect components of various gases generated as byproducts or outcomes of various processes, and obtain reliable inspection results. Particularly, in the embodiment of the present invention, there is a technical feature that an electron beam is scanned on a gas passing through a predetermined space to analyze an element of the gas by a method of detecting an electron beam, for example, X-rays emitted from the gas. That is, it is possible to inspect the components of the gas while allowing the gas to pass through the space at atmospheric pressure without complicated preparation such as sample extraction from the gas and mounting in a predetermined chamber. In addition, although the gas to be inspected flows uniformly along the flow path of the gas, the gas may locally have a relatively stable or stagnant flow at the central position of the
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같이 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상과 균등한 기술적 사상 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 또한, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Will be implemented. It is to be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
100: 기체 공급부 130: 유량계
200: 기체 수용부 220: 기체 홀더
230: 전자빔 투과부재 240b: 기체 분사홀
300: 전자빔 주사부 400: 검출부
500: 데이터 처리부100: gas supply unit 130: flow meter
200: gas receiving part 220: gas holder
230: electron
300: electron beam scanning unit 400: detecting unit
500:
Claims (18)
내부에 전자빔 발생수단을 구비하고, 하측이 개방되는 전자빔 주사부;
내부에 기체가 통과되는 통로가 형성되는 기체 공급부;
상기 전자빔 주사부의 하측 개구에 장착되고, 상측으로 개방되고 상기 통로와 연통하는 기체 검사공간이 내부에 형성되는 기체 홀더 및 상기 기체 홀더의 개방된 상부에 장착되어 상기 기체 검사공간의 적어도 일부를 감싸는 전자빔 투과부재를 구비하는 기체 수용부;
상기 전자빔 투과부재를 향하는 방향으로 상기 전자빔 주사부의 일측에 연결되는 검출부; 및
상기 검출부에 연결되는 데이터 처리부;를 포함하며,
상기 전자빔 발생수단은 상기 기체 검사공간으로 전자빔을 방출 가능하게 형성되고,
상기 전자빔 투과부재는 하부면이 상기 기체 검사공간과 연접하도록 상기 기체 홀더의 개방된 상부를 감싸 장착되고, 상부면이 전자빔 주사부의 내부공간과 연접하도록 상기 전자빔 주사부에 교차하는 방향으로 전자빔 주사부의 개방된 하측 개구에 장착되며,
상기 전자빔 투과부재를 상하 방향으로 관통하여 전자빔 안내홀이 형성되고,
상기 전자빔 안내홀의 하측 단부를 밀봉하여 전자빔 투과막이 구비되는 기체 성분 검사 장치.An apparatus for inspecting a component of a gas,
An electron beam scanning unit having an electron beam generating unit inside and opening downward;
A gas supply unit in which a passage through which gas flows is formed;
A gas holder mounted on a lower opening of the electron beam scanning unit and opening upwardly and having a gas inspecting space formed therein communicating with the gas passage and an electron beam inserting unit mounted on an open upper portion of the gas holder and surrounding at least a part of the gas inspecting space A gas receiving portion having a permeable member;
A detecting unit connected to one side of the electron beam scanning unit in a direction toward the electron beam transmitting member; And
And a data processing unit connected to the detecting unit,
Wherein the electron beam generating means is formed to be capable of emitting an electron beam to the gas inspection space,
Wherein the electron beam transmitting member is mounted on an open upper portion of the gas holder so that the lower surface thereof is in contact with the gas inspection space, and the upper surface is in contact with the inner space of the electron beam scanning portion, Mounted on an open lower opening,
An electron beam guide hole is formed through the electron beam transmitting member in a vertical direction,
And an electron beam transmission membrane is provided by sealing the lower end of the electron beam guide hole.
상기 전자빔 투과부재의 측면에는 기체 유입홀이 형성되고,
상기 전자빔 투과부재의 하부면에는 기체 분사홀이 형성되며,
상기 전자빔 투과부재의 내부에는 상기 기체 유입홀 및 기체 분사홀을 연결하는 연결관이 형성되는 기체 성분 검사 장치.The method according to claim 1,
A gas inlet hole is formed in a side surface of the electron beam transmitting member,
A gas injection hole is formed in a lower surface of the electron beam transmitting member,
And a connection pipe connecting the gas inlet hole and the gas injection hole is formed in the electron beam transmitting member.
상기 기체 분사홀은 복수개 형성되되, 상기 전자빔 투과부재 하부면의 중심위치를 중심으로 방사상으로 형성되는 기체 성분 검사 장치.The method of claim 3,
Wherein a plurality of the gas spray holes are formed and formed radially around the center position of the lower surface of the electron beam transmitting member.
상기 기체 분사홀은 상기 기체 검사공간의 중심위치를 향하는 방향으로 경사지게 형성되는 기체 성분 검사 장치.The method of claim 4,
Wherein the gas injection hole is formed to be inclined in a direction toward a center position of the gas inspection space.
상기 기체 홀더의 일측을 관통하여 배기관이 형성되되,
상기 배기관은 내측 개구가 상기 기체 검사공간의 가장자리부에서 개방되며,
상기 통로, 기체 유입홀, 연결관, 기체 분사홀 및 배기관을 포함하여 기체의 유동 경로가 형성되는 기체 성분 검사 장치.The method of claim 3,
An exhaust pipe is formed through one side of the base holder,
Wherein the exhaust pipe has an inner opening opened at an edge portion of the gas inspection space,
Wherein the gas flow path including the passage, the gas inlet hole, the connection pipe, the gas injection hole, and the exhaust pipe is formed.
상기 전자빔 투과막은 실리콘나이트라이드 재질을 포함하는 기체 성분 검사 장치.The method according to claim 1,
Wherein the electron beam transmitting film comprises a silicon nitride material.
상기 전자빔 주사부는,
상기 전자빔 투과부재를 향하는 방향으로 연장되는 내부공간을 가지는 컬럼;
상기 전자빔 투과부재의 중심위치를 향하는 방향으로 상기 컬럼의 내부공간에 배치되는 전자 방출수단; 및
상기 전자빔 투과부재의 중심위치를 향하는 방향으로 상기 전자 방출수단에서 방출되는 전자를 집속시키도록 배치되는 복수의 렌즈;를 포함하고,
상기 전자 방출수단은 전계방사 방식 및 열방사 방식 중 어느 하나의 방식으로 전자를 방출 가능하도록 형성되는 전자총을 포함하는 기체 성분 검사 장치.The method according to claim 1,
The electron beam scanning unit includes:
A column having an inner space extending in a direction toward the electron beam transmitting member;
Electron emitting means disposed in an inner space of the column in a direction toward a center position of the electron beam transmitting member; And
And a plurality of lenses arranged to converge the electrons emitted from the electron emitting means in the direction toward the center position of the electron beam transmitting member,
Wherein the electron emission means comprises an electron gun configured to emit electrons in one of an electric field emission system and a heat radiation system.
상기 검출부는 상기 전자빔 투과부재를 향하는 방향으로 연장되고, 적어도 일부가 상기 전자빔 주사부의 하부 일측을 관통하여 장착되는 기체 성분 검사 장치.The method according to claim 1,
Wherein the detecting section extends in a direction toward the electron beam transmitting member and at least a part of the electron beam is passed through the lower one side of the electron beam scanning section.
상기 데이터 처리부는,
상기 검출부로부터 출력되는 X-선의 에너지 세기 데이터 및 각 에너지 세기별 검출 빈도수 데이터로부터 상기 기체의 성분을 정량 및 정성적으로 분석하는 연산부;
상기 연산부로부터 출력되는 상기 기체의 정성분석 및 정량분석 정보를 저장하는 저장부; 및
상기 연산부로부터 출력되는 상기 기체의 정성분석 및 정량분석 정보를 시각 정보로 출력하는 출력부;를 포함하는 기체 성분 검사 장치.The method according to claim 1,
Wherein the data processing unit comprises:
An operation unit for quantitatively and qualitatively analyzing the components of the gas from X-ray energy intensity data output from the detection unit and detection frequency data for each energy intensity;
A storage unit for storing qualitative analysis and quantitative analysis information of the gas outputted from the operation unit; And
And an output unit for outputting qualitative analysis and quantitative analysis information of the gas output from the operation unit as time information.
기체 홀더의 내부에 형성되어 상부면이 전자빔 투과부재로 감싸인 기체 검사공간으로 검사 대상 기체를 통과시키는 과정;
상기 전자빔 투과부재를 상하 방향으로 관통하여 형성된 전자빔 안내홀 및 이의 하측 단부를 밀봉하는 전자빔 투과막을 통하여 상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정;
상기 기체 검사공간에서 생성되는 X-선을 검출하는 과정;
검출되는 상기 X-선을 이용하여 상기 기체의 성분을 분석하는 과정;을 포함하는 기체 성분 검사 방법.A method of inspecting a component of a gas,
Passing a gas to be inspected through a gas inspecting space formed inside the gas holder and having an upper surface surrounded by an electron beam transmitting member;
Scanning the electron beam to the gas inspection space through an electron beam guide hole formed through the electron beam transmitting member in a vertical direction and an electron beam transmission membrane sealing the lower end of the electron beam guide hole;
Detecting X-rays generated in the gas inspection space;
And analyzing the component of the gas using the detected X-ray.
상기 검사 대상 기체를 통과시키는 과정은,
상기 기체 검사공간의 중심위치를 향하여 상기 기체를 분사하여 상기 기체 검사공간으로 기체를 유입시키는 과정;
상기 기체 검사공간의 가장자리부에서 상기 기체를 상기 기체 검사공간의 외부로 배기하는 과정;을 포함하는 기체 성분 검사 방법.The method of claim 11,
The process of passing the gas to be inspected comprises:
Injecting the gas toward the center of the gas inspecting space and introducing the gas into the gas inspecting space;
And exhausting the gas from the edge of the gas inspection space to the outside of the gas inspection space.
상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정은,
상기 기체 검사공간의 중심위치로 전자빔을 주사하되, 5㎸ 내지 20㎸의 가속전압으로 전자빔을 주사하는 기체 성분 검사 방법.The method of claim 12,
The step of scanning the electron beam to the gas inspection space includes:
And scanning the electron beam at an acceleration voltage of 5 kV to 20 kV while scanning the electron beam to the center position of the gas inspection space.
상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정은,
상기 기체 검사공간의 중심위치로 전자빔을 주사하되, 0.02㎁ 내지 5㎁의 프로브 전류로 전자빔을 주사하는 기체 성분 검사 방법.The method of claim 12,
The step of scanning the electron beam to the gas inspection space includes:
And scanning the electron beam to a center position of the gas inspection space, wherein the electron beam is scanned with a probe current of 0.02 to 5 kPa.
상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정은,
상기 기체 검사공간의 중심위치로 전자빔을 주사하되, 10㎚ 내지 500㎚의 프로브 크기로 전자빔을 주사하는 기체 성분 검사 방법.The method of claim 12,
The step of scanning the electron beam to the gas inspection space includes:
And scanning the electron beam with a probe size of 10 nm to 500 nm while scanning the electron beam to the center position of the gas inspection space.
상기 기체 검사공간으로 전자빔을 주사하는 과정은,
상기 기체 검사공간의 중심위치로 전자빔을 주사하되, 기체 검사공간의 상부에서 하부를 향하는 방향으로 50㎛ 내지 80㎛ 이격된 위치에 전자빔의 초점이 형성되도록 전자빔을 주사하는 기체 성분 검사 방법.The method of claim 12,
The step of scanning the electron beam to the gas inspection space includes:
Scanning an electron beam to a central position of the gas inspection space and scanning the electron beam such that a focus of the electron beam is formed at a position spaced apart by 50 to 80 占 퐉 from the upper portion of the gas inspection space toward the lower portion.
상기 기체의 성분을 분석하는 과정은,
검출되는 상기 X-선의 에너지 세기 정보 및 각 에너지 세기별 검출 빈도 정보를 획득하는 과정;
획득되는 에너지 세기 정보 및 각 에너지 세기별 검출 빈도 정보에서 노이즈를 제거하는 과정;
노이즈가 제거된 에너지 세기 정보를 기 설정된 에너지 세기별 기체 성분 정보 데이터와 대비하여 상기 기체의 성분을 정성적으로 분석하는 과정; 및
노이즈가 제거된 각 에너지 세기별 검출 빈도 정보를 이용하여 상기 기체의 성분을 정량적으로 분석하는 과정;을 포함하는 기체 성분 검사 방법.18. The method of claim 16,
The process of analyzing the components of the gas includes:
Obtaining energy-intensity information of the X-ray to be detected and detection frequency information of each energy intensity;
Removing noise from the obtained energy intensity information and detection frequency information for each energy intensity;
Analyzing the noise-removed energy intensity information with respect to the gas-component data by the predetermined energy intensity; And
And quantitatively analyzing the component of the gas using the detection frequency information for each energy intensity from which the noise is removed.
상기 검사 대상 기체는 반도체 제조 공정의 부산물 또는 결과물로 발생되는 기체를 포함하며,
상기 기체 검사공간으로 검사 대상 기체를 통과시키는 과정은,
상기 반도체 제조 공정이 진행되는 동안 상기 반도체 제조 공정을 진행하는 설비로부터 공급받는 기체 성분 검사 방법.The method according to any one of claims 11 to 16,
Wherein the gas to be inspected includes a gas generated as a by-product or an output of a semiconductor manufacturing process,
The process of passing the gas to be inspected into the gas inspection space includes:
Wherein the semiconductor component is supplied from a facility for performing the semiconductor manufacturing process during the semiconductor manufacturing process.
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