KR101723922B1 - Apparatus for observing specimen And Cover assembly - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부에 진공 공간을 형성하고 일 측에 개방구가 형성되며 전자빔 발생이 가능한 전자빔 발생수단을 구비하는 컬럼부, 상기 컬럼부의 개방구와 대향하여 위치하고 대기압에서 시료를 지지하는 지지부, 상기 컬럼부의 개방구와 결합되고 전자빔이 통과할 수 있는 복수의 투과창을 가지는 커버부를 포함하는 시료 관찰 장치로서 대기압 중의 시료를 관찰함에 있어 전자빔이 투과되는 막의 사용 수명을 향상시킬 수 있는 시료 관찰 장치 및 커버 어셈블리가 제시된다.The present invention relates to a column part having a vacuum space formed therein and having an opening at one side and electron beam generating means capable of generating an electron beam, a supporting part positioned opposite to the opening part of the column part and supporting the sample at atmospheric pressure, A sample observation apparatus comprising a cover portion having a plurality of transmission windows coupled to an opening and capable of passing an electron beam, comprising: a sample observation device and a cover assembly capable of improving a service life of a film through which an electron beam is transmitted, Are presented.
Description
본 발명은 시료 관찰 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대기압 중의 시료를 관찰 및 분석함에 있어 전자빔이 투과되는 막의 사용 수명을 향상시킬 수 있는 시료 관찰 장치 및 이에 적용되는 커버 어셈블리에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample observation apparatus, and more particularly, to a sample observation apparatus and a cover assembly applied thereto, which can improve the service life of a film through which an electron beam is transmitted in observing and analyzing a sample at atmospheric pressure.
주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)은 시료의 이미지 생성 및 성분 분석 등에 사용되는 장치이며, 각종 표시장치나 태양전지 또는 반도체 칩 등의 제조 분야에서 시료 또는 기판(wafer) 등을 검사하는 공정 등에 적용되고 있다.Scanning Electron Microscope is a device used for image formation and composition analysis of a sample and is applied to a process of inspecting a sample or a wafer in a manufacturing field of various display devices, a solar cell, a semiconductor chip, or the like have.
그러나 주사전자현미경으로 대기압 중의 시료 또는 기판 등을 검사함에 있어 전자빔이 투과되는 막(이하, 투과성 박막)을 자주 교체해야 하는 문제점이 있고, 이에 전체 공정의 비용이 상승하는 문제점이 있다. 이는 주사전자현미경의 투과성 박막이 전자빔의 잦은 투과로 인하여 소모되며 주사전자현미경의 내외부 압력차를 견디기 어려울 정도로 두께가 얇아지게 되어, 투과성 박막을 1 내지 2 주 정도의 짧은 주기로 자주 교체해야 하기 때문이다.However, when inspecting a sample or a substrate in an atmospheric pressure using a scanning electron microscope, there is a problem that a film through which an electron beam is transmitted (hereinafter referred to as a transmissive thin film) must be frequently replaced, thereby increasing the cost of the entire process. This is because the transmissive thin film of the scanning electron microscope is consumed due to the frequent transmission of the electron beam and becomes thin enough to withstand the pressure difference between the inside and the outside of the scanning electron microscope and the transmissive thin film should be frequently replaced by a short period of about 1 to 2 weeks .
한편, 투과성 박막의 두께는 전자빔 및 각종 전자들이 원활하게 통과되는 것을 만족하도록 예컨대 수십 ㎚ 이하의 두께를 가져야 하므로, 투과성 박막의 두께를 증가시키는 방식으로 상기 문제점에 대처하는 것은 한계가 있다.On the other hand, since the thickness of the transmissive thin film must have a thickness of several tens nm or less, for example, to satisfy the smooth passage of the electron beam and various electrons, there is a limit to cope with the above problem by increasing the thickness of the transmissive thin film.
또한, 주사전자현미경은 내부 진공이 예컨대 1.5E-6 torr 내지 1.5E-7 torr 범위의 압력으로 제어되기 때문에, 주사전자현미경의 내부 진공 분위기에 노출되는 투과성 박막의 일부 예컨대 실질적으로 전자빔이 투과하는 영역(이하, 투과창)의 면적은 대기와의 압력 차이에 의한 파손을 방지하도록 수백 ㎛ X 수백 ㎛ 이하의 면적을 가져야 한다. 그러므로 투과창의 면적을 증가시키는 방식으로 상기 문제점에 대처하는 것은 한계가 있다.In addition, since the scanning electron microscope is controlled by a pressure in the range of 1.5E-6 torr to 1.5E-7 torr, for example, the inner vacuum is controlled by a part of the transmissive thin film exposed to the inner vacuum atmosphere of the scanning electron microscope, The area of the region (hereinafter referred to as a transmission window) should have an area of hundreds of micrometers and several hundreds of micrometers or less to prevent breakage due to a pressure difference with the atmosphere. Therefore, there is a limit to cope with the above problem by increasing the area of the transmission window.
이에, 각종 표시장치나 태양전지 또는 반도체 칩 등의 제조 분야에 적용되어 투과성 박막의 사용 수명을 증가시킬 수 있는 새로운 구조 및 방식의 장치가 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for an apparatus of a new structure and system that can be used in various display apparatuses, solar cells, semiconductor chips, and the like to increase the service life of the transmissive thin film.
본 발명은 대기압 중의 시료를 관찰 및 분석함에 있어 투과성 박막의 사용 수명을 향상시킬 수 있는 시료 관찰 장치 및 이에 적용되는 커버 어셈블리를 제공한다.The present invention provides a sample observation apparatus and a cover assembly applied thereto that can improve the useful life of a transparent thin film in observing and analyzing a sample at atmospheric pressure.
본 발명은 대기압 중의 시료를 관찰 및 분석함에 있어 하나의 장치에서 투과창의 두께를 각각 다르게 선택 및 교체할 수 있는 시료 관찰 장치 및 이에 적용되는 커버 어셈블리를 제공한다.The present invention provides a sample observation apparatus and a cover assembly applied thereto that can select and change the thickness of a transmission window in one apparatus in observing and analyzing a sample at atmospheric pressure, respectively.
본 발명은 대기압 중의 시료를 관찰 및 분석함에 있어 하나의 장치에서 투과창의 면적을 각각 다르게 선택 및 교체할 수 있는 시료 관찰 장치 및 이에 적용되는 커버 어셈블리를 제공한다.The present invention provides a sample observation apparatus and a cover assembly applied thereto that can select and change the area of a transmission window in one apparatus in observing and analyzing samples in an atmospheric pressure, respectively.
본 발명의 실시 형태에 따른 시료 관찰 장치는 대기 중의 시료를 관찰하는 장치로서, 내부에 진공 공간을 형성하고 일 측에 개방구가 형성되며, 전자빔 발생이 가능한 전자빔 발생수단을 구비하는 컬럼부; 상기 컬럼부의 개방구와 대향하여 위치하고, 대기압에서 시료를 지지하는 지지부; 상기 컬럼부의 개방구와 결합되고, 전자빔이 통과할 수 있는 복수의 투과창을 가지는 커버부;를 포함하고, 상기 커버부를 이동시킬 수 있도록 상기 커버부와 연결되는 구동부;를 더 포함할 수 있다.A sample observing apparatus according to an embodiment of the present invention is an apparatus for observing a sample in the air, comprising: a column section having an electron beam generating means capable of generating an electron beam, the electron emitter being provided with a vacuum space therein; A support positioned opposite the opening of the column and supporting the sample at atmospheric pressure; And a cover part having a plurality of transmission windows through which the electron beam can pass, the driving part being connected to the cover part so as to move the cover part.
상기 커버부는, 중앙 영역에 관통구가 형성되고, 상기 컬럼부의 개방구와 결합되는 메인 바디; 상기 관통구에 결합되는 보조 바디; 및 상기 보조 바디의 중앙 영역에 형성되는 복수의 상기 투과창;을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 투과창은 크기가 동일할 수 있다. 또는, 상기 복수의 투과창은 각기 두께가 다르게 형성될 수 있다. 상기 복수의 투과창 중 두께가 얇은 투과창의 크기가 두꺼운 투과창의 크기 보다 작을 수 있다.The cover portion includes a main body having a through-hole formed in a central region thereof and coupled with an opening of the column portion; An auxiliary body coupled to the through-hole; And a plurality of transmission windows formed in a central region of the auxiliary body, wherein the plurality of transmission windows may be the same size. Alternatively, the plurality of transmission windows may be formed to have different thicknesses. The size of the thin transmission window may be smaller than the size of the transmission window of the plurality of transmission windows.
상기 보조 바디는 상하로 관통되는 복수의 비아홀을 포함하며, 상기 투과창은 상기 보조 바디의 일면에 형성되는 투과성 박막을 포함할 수 있다.The auxiliary body includes a plurality of via holes passing through the upper and lower sides, and the transmission window may include a transmissive thin film formed on one side of the auxiliary body.
본 발명의 실시 형태에 따른 커버 어셈블리는 전자빔을 이용하여 시료를 관찰하는 장치에 결합되는 커버 어셈블리로서, 상부면 및 하부면을 구비하고, 중앙 영역에 상하방향으로 관통되는 관통구가 형성되는 메인 바디; 상기 관통구에 결합되는 보조 바디; 및 상기 보조 바디의 중앙 영역에 형성되고, 전자빔이 통과할 수 있는 복수의 투과창;을 포함한다.A cover assembly according to an embodiment of the present invention includes a cover assembly coupled to an apparatus for observing a sample using an electron beam, the cover assembly having an upper surface and a lower surface, the main body having a through- ; An auxiliary body coupled to the through-hole; And a plurality of transmission windows formed in a central region of the auxiliary body, through which the electron beam can pass.
상기 투과창의 직경 또는 일변의 길이는 20㎛ 내지 300㎛ 범위일 수 있다.The diameter of the transmission window or the length of one side may be in the range of 20 mu m to 300 mu m.
상기 보조 바디는 가장자리 영역이 메인 바디에 결합되며, 중앙 영역에 상하로 관통하는 복수의 비아홀을 포함하고, 상기 투과창은 상기 보조 바디의 일면에 형성된 투과성 박막을 포함할 수 있으며, 상기 투과성 박막의 두께는 100㎚ 이하일 수 있다.The auxiliary body may include a plurality of via holes connected to the main body at an edge region and vertically penetrating the central region, and the transmission window may include a transmissive thin film formed on one side of the auxiliary body, The thickness may be 100 nm or less.
상기 복수의 투과창은, 제1 두께를 가지는 제1 투과창과, 상기 제1 두께 보다 얇은 두께인 제2 두께를 가지는 제2 투과창과, 상기 제1 두께 및 제2 두께를 모두 가지는 제3 투과창을 포함할 수 있고, 상기 제1 투과창의 크기가 상기 제2 투과창의 크기보다 크게 형성될 수 있다.The plurality of transmissive windows may include a first transmissive window having a first thickness, a second transmissive window having a second thickness that is thinner than the first thickness, and a third transmissive window having a first thickness and a second thickness, The size of the first transmission window may be larger than the size of the second transmission window.
상기 복수의 투과창은, 서로 다른 크기의 투과창을 포함하고, 상기 복수의 투과창 중 크기가 큰 투과창의 두께가 크기가 작은 투과창의 두께보다 두꺼울 수 있다.The plurality of transmission windows may include transmission windows of different sizes and the thickness of the transmission windows of the plurality of transmission windows may be thicker than that of the transmission window of smaller size.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 대기압 중의 시료를 관찰 및 분석함에 있어 복수개의 투과창 중 어느 하나를 선택하여 전자빔을 투과시키는 방식으로 투과성 박막의 전자빔 투과 위치를 선택할 수 있다. 즉, 전자빔이 어느 하나의 투과창을 일정 횟수 이상 투과하면 투과창의 위치를 이동시켜 다른 투과창으로 전자빔을 투과시킬 수 있다. 이에 투과성 박막의 전체 면적을 고르게 사용할 수 있어, 투과성 박막의 사용 수명을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in observing and analyzing a sample at atmospheric pressure, an electron beam transmission position of a transmissive thin film can be selected in a manner that any one of a plurality of transmission windows is selected and an electron beam is transmitted. That is, when the electron beam passes through any one transmission window a predetermined number of times or more, the position of the transmission window can be moved to transmit the electron beam to another transmission window. Therefore, the entire area of the transmissive thin film can be uniformly used, and the service life of the transmissive thin film can be improved.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 대기압 중의 시료를 관찰 및 분석함에 있어 하나의 장치에서 투과창의 두께 및 면적 각각을 각각 다르게 선택 및 교체하여 사용할 수 있다. 즉, 복수개의 투과창 각각의 면적 및 두께를 서로 다르게 형성하여, 시료의 관찰 및 분석 각각에 적합한 투과창을 선택 사용할 수 있다. 이로부터 시료의 이미지를 관찰하는 경우에는 고품질의 이미지를 생성 가능하도록 상대적으로 두께가 얇은 투과창을 사용할 수 있다. 또한, 시료의 성분을 분석하는 경우에는 정밀한 성분 분석이 가능하도록 상대적으로 면적이 넓은 투과창을 사용할 수 있다. 이 외에도 다양한 시료의 특성에 대응하여 투과창의 두께나 면적을 선택 가능하다. 이처럼 장치의 사용 목적이나 시료의 특성에 대응하여 하나의 장치에서 서로 다른 두께 및 면적의 투과창을 선택하여 사용함으로써, 하나의 장치를 보다 다양한 공정에서 활용할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, in observing and analyzing samples in the atmospheric pressure, the thickness and the area of the transmission window can be selected and replaced in different apparatuses, respectively. That is, an area and a thickness of each of the plurality of transmission windows may be formed to be different from each other, and a transmission window suitable for each observation and analysis of the sample may be selected. When observing the image of the sample from this, a relatively thin transmissive window can be used to produce a high quality image. Further, when analyzing the components of the sample, a transmission window having a relatively large area can be used so that accurate component analysis can be performed. In addition, the thickness and area of the transmission window can be selected in response to various sample characteristics. Thus, one device can be utilized in various processes by selecting transmission windows having different thicknesses and areas in one device in accordance with the purpose of use of the device or the characteristics of the sample.
예컨대 각종 표시장치나 태양전지 또는 반도체 칩 등의 제조 분야에서 시료 또는 기판을 검사하는 공정에 적용되는 경우, 시료 관찰 장치는 구동부를 이용하여 커버부의 메인 바디를 수평 방향으로 이동시키고, 이에 메인 바디의 관통구에 구비된 보조 바디가 수평 방향으로 움직이며, 투과창의 위치가 이동될 수 있다. 이에 전자빔이 투과되는 위치가 복수개의 투과창 중 하나로 선택될 수 있다.For example, when the present invention is applied to a process of inspecting a sample or a substrate in a manufacturing field of various display devices, solar cells, semiconductor chips, etc., the sample observing device moves the main body of the cover part in the horizontal direction by using a driving part, The auxiliary body provided in the through hole moves in the horizontal direction, and the position of the transmission window can be moved. So that the position through which the electron beam is transmitted can be selected as one of the plurality of transmission windows.
이로부터, 투과창의 사용 빈도나 마모 정도에 대응하여 복수의 투과창을 선택적으로 사용할 수 있고, 이에 전체 투과창의 사용 수명을 종래보다 현저히 증가시킬 수 있다. 이는 시료 관찰 장치가 적용되는 전체 공정에 있어 장치의 유지 보수에 사용되는 비용을 상당히 절감시키는 요인이 된다.Accordingly, it is possible to selectively use a plurality of transmission windows corresponding to the frequency of use and the degree of wear of the transmission window, so that the service life of the entire transmission window can be remarkably increased. This significantly reduces the cost of maintenance of the apparatus in the entire process in which the sample observation apparatus is applied.
또한, 각 투과창의 두께 및 면적을 다르게 형성할 수 있고, 이에 다양한 장치의 사용 목적 및 다양한 시료의 상태에 대응하여 전자빔이 투과되는 투과창의 두께 및 면적을 다양하게 선택할 수 있다. 이에, 하나의 장치로 서로 다른 시료의 이미지를 관찰하는 경우나, 시료의 이미지 관찰과 시료의 성분 분석을 함께 실시하는 경우 등에 대응하여, 전자빔이 투과되는 투과창의 두께 및 면적을 적절하게 선택 가능하다. 이로부터 시료 이미지의 품질 수준을 고르게 할 수 있고, 보다 정밀하게 시료의 성분을 분석할 수 있어, 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, the thickness and area of each transmission window can be formed differently, and the thickness and area of the transmission window through which the electron beam is transmitted can be variously selected in accordance with the purpose of use of various apparatuses and the state of various samples. Accordingly, the thickness and the area of the transmission window through which the electron beam is transmitted can be appropriately selected in accordance with the case of observing images of different samples with one apparatus, analyzing the image of the sample, and analyzing the components of the sample . From this, it is possible to uniform the quality level of the sample image, analyze the components of the sample more accurately, and improve the reliability of the process.
도 1 내지 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치 및 커버 어셈블리를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 투과창이 커버부에 형성되는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치에 적용되는 시료 관찰 방법을 설명하기 위한 도면.1 to 4 are views for explaining a sample observation apparatus and a cover assembly according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a process of forming a transmission window on a cover according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a sample observation method applied to a sample observation apparatus 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 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장되거나 확대될 수 있으며, 도면상에서 동일한 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 are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings may be exaggerated or enlarged to illustrate embodiments of the invention, wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치 및 커버 어셈블리를 설명하기 위한 개략도 이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 커버 어셈블리를 설명하기 위한 시료 관찰 장치의 부분 확대도 이다. 또한, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 투과창을 설명하기 위한 시료 관찰 장치의 부분도 이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 투과창이 커버부에 형성되는 방식을 설명하기 위한 공정도 이다. 또한, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치가 적용되는 시료 관찰 방법을 설명하기 위한 부분 모식도 이다.FIG. 1 is a schematic view for explaining a sample observation apparatus and a cover assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of a sample observation apparatus for explaining a cover assembly according to an embodiment of the present invention. 3 and 4 are partial views of a sample observation apparatus for explaining a transmission window according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 illustrates a method of forming a transmission window in the cover unit according to an embodiment of the present invention. Fig. 6 is a partial schematic view for explaining a sample observation method to which a sample observation apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치, 이에 장착되는 커버 어셈블리 및 이에 적용되는 시료 관찰 방법은 대기압 중의 시료를 관찰함에 있어 전자빔이 투과되는 위치를 선택할 수 있어 전자빔이 투과되는 막의 사용 수명을 향상시킬 수 있는 기술적인 특징을 제시한다. 또한, 전자빔이 투과되는 막의 두께를 선택할 수 있어 시료 이미지의 해상력(resolution)을 높일 수 있는 기술적인 특징을 제시한다. 또한, 전자빔이 투과되는 막의 면적을 선택할 수 있어 시료 성분 분석 결과의 정확도를 향상시킬 수 있는 기술적인 특징을 제시한다.The sample observation apparatus according to the embodiment of the present invention, the cover assembly mounted thereon, and the sample observation method applied thereto can select the position through which the electron beam is transmitted in observing the sample at atmospheric pressure, thereby improving the service life of the film through which the electron beam is transmitted It presents the technical features that can be achieved. In addition, the thickness of a film through which an electron beam is transmitted can be selected, thereby providing a technical feature capable of increasing the resolution of a sample image. In addition, the present invention provides a technical feature that can improve the accuracy of the analysis result of the sample component by selecting the area of the film through which the electron beam is transmitted.
먼저, 도 1 내지 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치를 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치는, 대기 중의 각종 시료(10)를 관찰 및 분석 가능하도록 형성되는 장치로서, 컬럼부(100), 지지부(200) 및 커버부(300)를 포함한다.First, a sample observation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig. A sample observing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
시료(10)는 예컨대 LCD, OLED 및 LED를 포함하는 각종 표시장치나 태양전지 또는 반도체 칩 등이 제조되는 공정에서 각종 전자 소자의 제조에 사용되는 웨이퍼 또는 유리 패널일 수 있다.The
물론, 시료(10)는 상기한 바에 특별히 한정하지 않으며, 크기나 모양 등에 관계 없이 표준 대기압 상태에서 고체상 또는 액체상 또는 고체상과 액체상의 혼합된 상태로 마련되는 각종 유기물 또는 무기물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 광범위한 의미의 시료일 수 있다.Of course, the
컬럼부(100)는 내부에 진공 공간을 형성하고 일 측에 개방구(110)가 형성될 수 있으며, 전자빔 발생이 가능한 전자빔 발생수단(120)을 내부에 구비할 수 있다. 컬럼부(100)는 일 방향으로 연장 형성되고, 지지부(200)의 상측에서 지지부(200)에 교차하는 방향으로 배치될 수 있다. 컬럼부(100)는 예컨대 전자빔 발생수단(120)을 내부에 수용할 수 있는 것을 만족하는 다양한 형상의 용기일 수 있으며, 스테인리스 스틸(SUS) 재질로 형성될 수 있다. 컬럼부(100)의 내부는 전자빔의 발생 및 가속을 위하여 소정 크기 예컨대 1.5E-6 torr 내지 1.5E-7 torr 정도의 진공으로 제어될 수 있다.The
컬럼부(100)의 하측 단부에는 개방구(110)가 형성될 수 있다. 예컨대 개방구는 중공의 원통체 형상으로 형성될 수 있고, 외주면에는 소정의 나사산(미도시)이 형성될 수 있어, 이를 이용하여 커버부(300)가 컬럼부(100)에 용이하게 탈착될 수 있다.An
전자빔 발생수단(120)은 진공 분위기로 제어되는 컬럼부(100)의 내부에서 소정의 전자빔을 발생 및 가속시키도록 형성될 수 있다. 예컨대 전자빔 발생수단(120)은 컬럼부(100)의 내부 상측에서 컬럼부(100)의 개방구 측으로 전자를 방출하도록 컬럼부(100)의 내부 상측에 배치되는 전자 방출수단(121)을 포함할 수 있다. 또한, 전자빔 발생수단(120)은 전자 방출수단(121)에서 방출되는 전자를 컬럼부(100)의 개방구 측으로 집속 및 가속시키도록 컬럼부(100)의 내부 하측에 배치되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.The electron beam generating means 120 may be formed to generate and accelerate a predetermined electron beam within the
전자 방출수단(121)은 예컨대 전계방사 방식 및 열방사 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여 목적하는 크기의 가속전압 및 프로브 전류로 전자를 방출 가능한 전자 총(Electron gun)을 포함할 수 있다. 본 실시 예에서는 전계방사형 쇼트키 방식의 전자총을 전자 방출수단(121)으로서 예시하며, 상기의 전자총은 전자총의 제1 양극에서 소정의 고전압을 가하여 전자총의 팁으로부터 전자를 방출시키고, 전자총의 제2 양극에서 소정의 가속전압을 가하여 전자빔을 가속 방출시킬 수 있다.The electron emitting means 121 may include 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 method and a heat radiation method. In the present embodiment, the electron gun of the field emission type Schottky type is exemplified as the electron emitting means 121. 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, It is possible to accelerate and discharge the electron beam by applying a predetermined acceleration voltage from the anode.
복수의 렌즈는 전자빔을 집속하는 집속 렌즈(Condenser lens, 122) 및 전자빔의 초점을 조절하는 대물 렌즈(Objective lens, 123)를 포함할 수 있다. 여기서, 집속 렌즈(122)와 대물 렌즈(123)는 전자 방출수단(121)에서 방출되는 전자 다발을 전자기적 힘을 이용하여 모아주는 역할을 한다. 복수의 렌즈는 전자 방출수단(121) 측에서 컬럼부(100)의 개방구(110) 측을 향하는 방향을 기준으로, 집속 렌즈(122) 및 대물 렌즈(123)의 순서로 배치될 수 있으며, 전자빔을 통과시키는 어퍼쳐(aperture, 미도시), 전자빔의 수차를 제어해주는 수차보정 전자석(stigmator, 미도시), 전자빔의 편향을 보정하는 주사 코일(Scanning coil, 미도시)이 더 배치될 수 있다. 한편, 전자빔 발생수단(120)에 의한 전자빔의 발생 및 가속을 제어 가능하도록, 전자빔 발생수단(120)에는 소정의 컨트롤러(미도시)가 연결될 수 있다.The plurality of lenses may include a
지지부(200)는 컬럼부(100)의 개방구와 대향하여 위치할 수 있으며, 시료(10)가 지지 가능한 소정 형상 및 크기의 지지면을 구비하는 다양한 형상 및 구조로 형성될 수 있다. 예컨대 지지부(200)는 대기압에서 시료(10)를 지지 가능한 다양한 구성 및 방식의 스테이지일 수 있고, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.The
다음으로, 도 2 내지 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 커버부(300)를 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 커버부(300)는 전자빔이 통과 가능한 복수의 투과창(330A)을 구비하며, 컬럼부(100)의 개방구에 기밀하게 결합되어 컬럼부(100)의 내부 진공을 유지시키는 커버 어셈블리일 수 있다.Next, referring to Figs. 2 to 4, a
상기의 커버부(300)는 컬럼부(100)의 내부에서 외부로 전자빔을 투과시킴과 함께 전자빔의 입사에 의하여 시료(10)로부터 발생되는 반사전자 및 X선 등의 신호를 컬럼부(100)의 외부에서 내부로 투과시키는 역할을 한다.The
커버부(300)는 커버부(300)의 본체 역할을 하는 메인 바디(310)를 포함할 수 있다. 메인 바디(310)는 예컨대 원판 형상의 부재로서, 컬럼부(100)의 개방구와 결합될 수 있다. 메인 바디(310)는 전기 전도성의 재질 예컨대 스테인리스 스틸(SUS) 재질로 형성되는 전기 전도성 부재일 수 있다. 한편, 메인 바디(310)는 일체형의 단일 부재로 구비될 수 있다. 또는, 메인 바디(310)는 도면으로 도시하지는 않았으나, 분리형의 복수 부재들로 구비될 수 있고, 복수 부재들은 상하 방향으로 적층 결합되어 복수의 층을 형성할 수 있다.The
메인 바디(310)는 중앙 영역 및 이의 부근이 하측으로 만곡하게 돌출 형성될 수 있고, 하측으로 만곡하게 돌출된 상기의 중앙 영역을 상하 방향으로 관통하여 관통구(311)가 형성될 수 있다. 상기에 의하여, 메인 바디(310)의 중앙 영역 부근의 관통 단부는 메인 바디(310)의 하측으로 돌출되어 중앙 영역의 중심을 향하여 하향 경사지는 구조를 가질 수 있다.The
커버부(300)는 메인 바디(310)의 관통구(311)를 밀봉하는 보조 바디(320)를 포함할 수 있다. 보조 바디(320)는 메인 바디(310)의 관통 단부에 직접 접착 또는 접합되는 방식으로 메인 바디(310)의 관통구(311)에 결합되어, 메인 바디(310)의 관통구(311)를 밀봉할 수 있다. 보조 바디(320)는 원판 형상 또는 사각판 형상 등의 다양한 형상을 가지는 전도성의 판 부재일 수 있고, 예컨대 실리콘(Si) 단결정 재질의 실리콘 웨이퍼나 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼 또는 그라파이트(C) 웨이퍼 등을 포함하는 전도성의 웨이퍼일 수 있다. 보조 바디(320)는 보조 바디(320)의 중심 영역을 상하 방향으로 관통하는 복수개의 비아홀(321)을 포함할 수 있다. 복수개의 비아홀(321)의 하측에는 투과창(330A)이 형성될 수 있으며, 투과창(330A)은 비아홀(321)을 통하여 컬럼부(100)의 내부에 연접할 수 있다.The
커버부(300)는 전자 및 전자빔 등을 투과시키는 역할을 하는 투과창(330A)을 포함할 수 있다. 투과창(330A)은 보조 바디(320)의 일면에 형성되는 얇은 두께의 멤브레인(membrane) 예컨대 3㎚ 내지 100㎚의 두께의 실리콘 나이트라이드(SiN) 막을 포함할 수 있으며, 보조 바디(320)의 중앙 영역에 복수개로 형성되어 전자빔, 반사전자 등과 X선을 투과시키는 역할을 한다.The
복수의 투과창(330A)은 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 각각의 크기 또는 면적이 서로 동일할 수 있고, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 각각의 크기 또는 면적이 서로 다를 수 있다. 이에 대응하여, 복수의 투과창(330A)은 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 각각의 두께가 서로 동일할 수 있고, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 각각의 두께가 서로 다를 수 있다. 이때, 투과창의 두께와 면적은 서로 반비례 관계이다.The plurality of
즉, 복수의 투과창(330A) 중 상대적으로 두께가 얇은 투과창의 직경 또는 일변의 길이(즉, 투과창의 크기)는 상대적으로 두께가 두꺼운 투과창의 직경 또는 일변의 길이보다 작을 수 있고, 이의 이유는 컬럼부(100)의 내외부 압력 차이에 있다. 즉, 투과창은 두께가 얇을수록 강도(strength)가 약해지기 때문에, 투과창의 두께가 얇을수록 투과창의 크기 또는 면적을 작게하여 투과창이 컬럼부(100)의 내부에 노출되는 면적을 작게하고, 이로부터 컬럼부(100)의 내외부 압력 차이에 의하여 투과창(330A)에 작용하는 하중을 줄일 수 있다.That is, the diameter or the length of one side of the transmission window (i.e., the size of the transmission window), which is relatively thin in the plurality of
복수의 투과창(330A) 중에 상대적으로 두께가 얇은 투과창은 상대적으로 두께가 두꺼운 투과창보다 시료(10)로부터 발생하는 반사전자를 컬럼부(100)의 내부로 원활하게 통과시킬 수 있다. 따라서, 복수의 투과창(330A) 중에 상대적으로 두께가 얇은 투과창은 시료의 이미지 생성에 활용되며, 이의 경우 시료 관찰 장치는 고품질의 시료 이미지를 생성할 수 있다.The transmission window having a relatively thin thickness in the plurality of
복수의 투과창(330A) 중에 상대적으로 크기가 큰 투과창은 상대적으로 크기가 작은 투과창보다 시료(10)로부터 발생하는 X선을 컬럼부(100)의 내부로 더 많이 통과시킬 수 있다. 따라서, 복수의 투과창(330A) 중에 상대적으로 크기가 큰 투과창은 시료의 성분 분석에 활용되며, 이의 경우 시료 관찰 장치는 보다 정확한 시료의 성분 분석 결과를 도출할 수 있다.The transmission window having a relatively large size among the plurality of
물론, 복수의 투과창(330A) 각각은 크기는 서로 다르되 두께가 서로 동일하게 형성되거나, 두께는 서로 다르되 크기가 서로 동일하게 형성될 수 있다. 이처럼 복수의 투과창(330A) 각각의 크기 및 두께는 다양하게 선택 적용될 수 있다.Of course, each of the plurality of
다음으로, 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 투과창(330A)이 보조 바디(320)의 중앙 영역에 형성되는 과정을 설명한다.5, a process of forming the
보조 바디(320)의 일면에 투과성 박막(330) 예컨대 실리콘 나이트라이드 막을 형성한다. 투과성 박막(330)이 형성되지 않은 보조 바디(320)의 타면에서 보조 바디(320)의 상기 일면을 향하는 방향으로 보조 바디(320)의 중앙 영역에 복수개의 비아홀을 식각한다. 복수개의 비아홀에 의하여 보조 바디(320)의 중앙 영역에 전자빔이 통과 가능한 복수개의 투과창(330A)이 형성될 수 있다. 이때, 비아홀의 너비 및 형상을 조절하여 복수개의 투과창(330A) 각각의 크기를 다르거나 같게 형성할 수 있다. 이어서, 복수개의 투과창(330A) 중 두께를 다르게 제어할 투과창을 선택하고, 선택된 투과창의 투과성 박막을 더 식각한다. 이의 과정을 반복하여, 복수개의 투과창(330A) 각각의 두께를 다르게 형성할 수 있고, 이에 복수의 투과창(330A)은 제1 두께(t)를 가지는 제1 투과창과 제1 두께(t)보다 얇은 두께인 제2 두께(t')를 가지는 제2 투과창을 포함할 수 있다.A transparent
이때, 도면으로 도시하지는 않았으나, 하나의 투과창이 제1 두께(t)와 제2 두께(t')를 모두 가지도록 투과성 박막을 식각하여 제3 투과창(미도시)을 형성할 수 있다. 예컨대 제1 두께(t)를 가지는 제1 투과창의 중앙 영역을 제2 두께(t')로 식각하여, 상대적으로 얇은 두께의 중앙 영역과 상대적으로 두꺼운 두께의 가장자리 영역을 가지는 이종 두께의 제3 투과창을 형성 가능하다. 여기서, 이종 두께의 제3 투과창은 상대적으로 얇은 두께의 중앙 영역으로 각종 전자들을 용이하게 투과시킬 수 있고, 상대적으로 두꺼운 가장자리 영역을 가짐으로써 투과창의 전체 크기를 더욱 키울 수 있어, 가장자리 영역만큼 X선의 투과량을 더욱 증가시킬 수 있다.At this time, although not shown in the drawing, a third transmission window (not shown) may be formed by etching the transmissive thin film so that one transmissive window has both the first thickness t and the second thickness t '. For example, the central region of the first transmissive window having the first thickness t is etched with a second thickness t 'to form a third transmissive layer of a different thickness having a relatively thin central region and an edge region of relatively thick thickness It is possible to form a window. Here, the third transparent window having a different thickness can easily transmit various electrons to a central region having a relatively thin thickness, and can have a relatively thick edge region to further increase the overall size of the transparent window, The transmission amount of the wire can be further increased.
한편, 도 5는 컬럼부(100) 내부의 진공 유지 등을 위한 투과성 박막(330) 및 투과창(330A)을 보조 바디(320)의 일면에 형성하기 위한 하나의 예시일 뿐이며, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다. 상술한 과정 외에도 투과성 박막(330) 및 투과창(330A)을 형성하기 위한 어떠한 방식이 적용되어도 무방하다.5 is only one example for forming the transmissive
다음으로, 도 1 내지 2를 참조하여, 커버부(300)의 나머지 구성부들을 설명한다. 커버부(300)의 메인 바디(310)는 컬럼부(100)의 개방구에 탈착 가능하게 결합될 수 있으며, 이를 위하여. 커버부(300)는 이음 부재(340) 예컨대 소켓(socket) 또는 커넥터(connector)를 구비할 수 있다. 또한, 커버부(300)의 메인 바디(310)는 컬럼부(100)의 개방구에 기밀하게 결합될 수 있으며, 이를 위하여 메인 바디(310)의 상부면 가장자리 및 이를 마주보는 컬럼부(100)의 개방구 사이에는 밀폐링(350) 또는 절연성 밀폐링이 구비될 수 있다. 따라서, 메인 바디(310)는 이음 부재(340) 및 밀폐링(350)을 통하여 컬럼부(100)와 서로 기밀하게 결합되어, 컬럼부(100)의 내부를 진공으로 유지시킬 수 있다.Next, with reference to Figs. 1 and 2, the remaining components of the
이음 부재(340)는 내부가 상하 방향으로 개방된 중공의 원통체 형상 또는 환형의 링 형상으로 형성될 수 있다. 메인 바디(310)가 이음 부재(340)의 내주면에 끼움 결합될 수 있도록 하기 위하여 이음 부재(340)의 내주면 크기 및 형상은 메인 바디(310)의 크기 및 형상에 대응하는 크기 및 형상일 수 있다. 이음 부재(340)의 내주면의 상하 방향으로의 너비는 메인 바디(310)의 상하 방향으로의 두께보다 크게 형성될 수 있다. 이음 부재(340)의 내주면 하측에는 돌출 단부가 내주면의 둘레방향으로 연장되어 형성되고, 이음 부재(340)의 상기 돌출 단부에 메인 바디(310)의 하부면이 접촉 또는 밀착 지지될 수 있다. 또한, 도면으로 도시하지는 않았으나, 이음 부재(340)의 내주면 상측에는 나사산이 내주면의 둘레 방향으로 연장되어 형성되고, 이음 부재(340)의 상기의 나사산이 컬럼부(100)의 개방구 나사산에 나사 결합될 수 있다. 이음 부재(340)의 재질은 스테인리스 스틸(SUS) 재질 또는 플라스틱(plastic) 재질을 포함할 수 있다.The
밀폐링(350)은 예컨대 오링(O ring)을 포함할 수 있으며, 메인 바디(310)의 상부면과 컬럼부(100)의 개방구 사이에서 이들을 상하 방향으로 기밀하게 결합시키는 역할을 하여, 컬럼부(100)의 내부 진공이 유지될 수 있다. 한편, 밀폐링(350)이 예컨대 고무재질을 포함하는 절연성 밀폐링일 경우 컬럼부(100)와 메인 바디(310)의 상부면이 전기적으로 절연될 수 있다.The sealing
또한, 밀폐링(350)은 후술하는 구동부(400)가 커버부(300)의 메인 바디(310)를 수평 방향으로 이동시킬 때, 이에 탄력적으로 대응하며 메인 바디(310)의 위치 변화를 수용하여, 컬럼부(100)의 내부 진공을 유지시킬 수 있다.The sealing
한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 커버부(300)는 가스를 하향 경사지게 분사하는 가스 분사구 및 가스 분사구에 연결되어 가스를 공급하는 가스 경로를 포함할 수 있고, 가스 경로는 커버부(300)의 외측에 별도로 구비되는 가스 공급원에 연결되어 가스를 공급받을 수 있다. 가스 경로는 메인 바디(310)의 내부를 관통하여 연장 형성될 수 있고, 메인 바디(310)의 관통구(311) 부근에서 메인 바디(310)의 하측으로 개방되어 가스 분사구를 형성할 수 있다.Although not shown in the drawings, the
또는, 메인 바디(310)가 분리형의 복수 부재들로 구비되어 적층 결합되는 경우, 가스 경로는 상하 방향으로 적층된 복수 부재의 사이에 형성되는 이격 공간일 수 있다.Alternatively, when the
가스 분사구는 보조 바디(320) 측을 향하는 메인 바디(310)의 관통 단부에 구비될 수 있다. 예컨대 가스 분사구는 메인 바디(310)의 관통 단부 부근에서 보조 바디(320)의 하측 중심 위치를 향하는 방향으로 하향 경사지게 연장되는 가스 경로의 개방된 단부일 수 있다.The gas injection port may be provided at the end portion of the
가스 분사구는 복수개 형성되되, 그 배치 구조는 보조 바디(320)를 중심으로 방사상으로 배치되는 구조일 수 있다. 이에, 보조 바디(320)의 360° 전 방위에서 불활성 가스 예컨대 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 가스 또는 이들 가스를 적어도 둘 이상 혼합한 혼합 가스를 분사하여 보조 바디(320)의 하측에 국부적으로 불활성 가스 분위기를 조성할 수 있다.A plurality of gas ejection openings may be formed, and the arrangement thereof may be such that the
한편, 가스 경로가 메인 바디(310)의 분리형의 복수 부재 사이의 이격 공간으로 형성되는 경우, 가스 분사구는 메인 바디(310)의 관통 단부 부근에서 분리형의 복수 부재 사이에 형성되는 환형의 이격 공간일 수 있다.On the other hand, when the gas path is formed as a spaced-apart space between a plurality of detachable members of the
커버부(300)의 메인 바디(310)는 컬럼부(100)의 개방구에 결합되되, 수평 방향으로 위치 조절이 가능하게 결합될 수 있다. 이를 위하여, 커버부(300)는 구동부(400)를 더 포함할 수 있다. 다음으로, 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 구동부(400)를 설명한다.The
구동부(400)는 커버부(300)를 이동시키도록 형성되어, 커버부(300)에 연결될 수 있으며, 예컨대 컬럼부(100)의 개방구 외측에서 이를 방사상으로 둘러싸도록 이격 배치되는 구동 모터(410), 커버부(300)의 메인 바디(310)의 하부면 복수 위치에 장착되는 방사상 또는 환형 구조 구동 블록(420), 구동 모터(410)와 구동 블록(420) 사이를 연결하는 방사상의 구동 로드(430)를 포함할 수 있다.The driving
구동 모터(410)는 구동 로드(430)의 움직임을 수백 ㎛ 의 범위 내에서 정밀하게 조절하여 구동 블록(420)을 수평 방향으로 이동시킨다. 구동 블록(420)과 결합된 커버부(300)의 메인 바디(310)는 구동 블록(420)의 움직임에 의하여 수평 방향으로 이동될 수 있다. 이때, 밀폐링(350)이 메인 바디(310)의 상대적인 이동을 탄력적으로 수용하며 컬럼부(100)과 메인 바디(310) 사이를 실링하여 컬럼부(100)의 내부 진공이 파괴되지 않고 유지될 수 있다.The driving
예컨대 복수개의 투과창(330A)이 형성되는 보조 바디(320)의 중앙 영역의 직경 또는 일변의 길이는 예컨대 600㎛ 내지 700㎛ 의 이하 범위일 수 있고, 구동부(400)가 상기의 범위 내에서 커버부(300)의 메인 바디(310)를 수평 방향으로 이동시키는 동안, 밀폐링(350)에 의하여 컬럼부(100)의 내부 진공을 유지할 수 있다.For example, the diameter or the length of one side of the central region of the
상술한 구동부(400)는 메인 바디(310)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있는 것을 만족하는 다양한 구조 및 방식으로 다양하게 변경 가능하며, 본 발명의 실시 예에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.The driving
본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치는 컬럼부(100) 내로 반사되는 전자 예컨대 반사전자를 수집하는 제1 검출부(500) 및 컬럼부(100) 내로 입사되는 X선을 수집하여 시료(10)의 성분을 검사하는 제2 검출부(600)를 포함할 수 있다.The sample observing apparatus according to the embodiment of the present invention includes a
제1 검출부(500)는 예컨대 소정의 판 형상으로 구비되는 반도체 디텍터일 수 있으며, 컬럼부(100) 내에서 커버부(300)의 보조 바디(320)에 상하 방향으로 정렬되어 보조 바디(320)를 마주보도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 검출부(500)의 중앙 영역은 상하 방향으로 관통되어 소정의 전자빔 통로가 형성될 수 있고, 이를 통과하여 전자빔이 커버부(300)의 투과창(330A)으로 입사될 수 있다.The
투과창(330A)를 투과하여 컬럼부(100) 내로 입사되는 반사전자는 제1 검출부(500)에서 획득되고, 반사전자에 의해 야기되는 전류는 신호 처리부(미도시)로 전달되고, 신호 처리부는 이를 처리하여 이미지로 생성한다.The reflected electrons transmitted through the
시료의 이미지 생성 과정은 예컨대 다음과 같다. 투과창(330A) 하측에 위치하는 시료(10)의 관찰 대상 영역을 복수의 픽셀로 구분하고, 복수의 픽셀 중 어느 하나에 전자빔을 주사한다. 전자빔에 의하여 시료(10)로부터 방출되는 반사전자는 제1 검출부(500)에서 수집되고, 이에 의하여 야기되는 전류는 신호 처리부에서 증폭 및 처리되어, 처리되는 값에 해당하는 이미지 신호 예컨대 해당 픽셀의 밝기 값으로 선택 출력된다. 상기의 과정을 반복하여 복수의 픽셀 각각의 이미지 신호를 형성하고, 이로부터 시료(10)의 관찰 대상 영역의 전체 이미지를 형성한다.The image generation process of the sample is as follows. An observation target region of the
제2 검출부(600)는 예컨대 에너지 분산형 분광 검출기(Energy dispersive X-ray spectroscopy Detector, EDS Detector)를 포함하고, 일부가 컬럼부(100)를 관통하며, 단부가 컬럼부(100)의 내부에서 커버부(300)의 투과창(330A)을 향하도록 배치될 수 있다. 에너지 분산형 분광 검출기는 전자빔의 주사에 의하여 시료(10)로부터 얻어지는 X선의 에너지를 실리콘 단결정의 p-i-n 반도체 소자를 이용하여 에너지의 형태로 검출하는 방식으로 시료(10)의 성분을 검사 가능하다. 또한, 제2 검출부(600)는 데이터 처리부(미도시)에 연결되며, 데이터 처리부는 제2 검출부(600)로부터 출력되는 X선의 에너지 세기 데이터 및 에너지 세기별 검출 빈도수 데이터를 기 입력된 각 성분별 방출 X선 고유 에너지 크기 데이터에 대비하여 시료(10) 성분을 정량 및 정성적으로 분석하고, 이를 시각 정보로 출력 가능하다.The
상기한 시료 관찰 장치의 커버부(300)는 전자빔을 이용하여 다양한 시료를 관찰하는 각종 장치에 장착되는 커버 어셈블리로서 적용 가능하다. 이를 이하에서 설명하며, 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치의 상술한 설명 내용과 중복되는 커버 어셈블리에 대한 구체적인 설명은 생략하거나 간단히 설명한다.The
본 발명의 실시 예에 따른 커버 어셈블리는 전자빔을 이용하여 시료(10)를 관찰 및 분석하는 각종 장치에 결합되는 커버 어셈블리로서, 메인 바디(310), 보조 바디(320) 및 투과창(330A)을 포함한다.A cover assembly according to an embodiment of the present invention includes a
메인 바디(310)는 예컨대 스테인리스 스틸 재질을 포함할 수 있으며, 상부면 및 하부면을 구비하고, 중앙 영역에 상하방향으로 관통되는 관통구(311)가 형성될 수 있다. 이때, 관통구(311)를 둘러싸는 메인 바디(310)의 관통 단부는 하측으로 돌출되어 관통구(311)의 중심을 향하는 방향으로 하향 경사지는 구조일 수 있다.The
보조 바디(320)는 가장자리 영역이 메인 바디(310)의 관통 단부에 접합 또는 접착되어 관통구(311)에 결합될 수 있고, 중앙 영역에 보조 바디(320)를 상하 방향으로 관통하는 복수의 비아홀(321)이 형성될 수 있다. 보조 바디(320)의 일면 전체에는 투과성 박막(330)이 형성되고, 투과창(330A)은 투과성 박막(330)의 전체 영역 중에 비아홀(321)에 의하여 보조 바디(320)의 상측으로 노출되는 투과성 박막(330)의 각 부분 영역들로 형성될 수 있다.The
투과창(330A)은 보조 바디(320)의 중앙 영역에 복수개 형성되며, 전자빔 및 각종 전자, 그리고 X선 등을 통과시키는 역할을 한다. 투과성 박막(330) 및 투과성 박막(330)의 전체 영역 중에 비아홀(321)의 내부에 연접하는 부분 영역들로 이루어지는 투과창(330A) 각각의 두께는 100㎚ 이하일 수 있다. 예컨대 투과창(330A)의 두께가 100㎚를 초과하는 경우 시료(10)로부터 방출되는 각종 전자 또는 X선 등의 투과율이 시료(10)의 이미지 생성 및 성분 분석 등이 가능한 소정 값의 투과율보다 낮아지게 된다. 한편, 투과창(330A) 각각의 두께는 3 ㎚ 이상일 수 있으며, 예컨대 이의 두께가 3 ㎚ 미만으로 너무 얇아지면 커버 어셈블리가 장착되는 컬럼부(100)의 내부와 시료(10)가 위치하는 대기 분위기와의 압력 차이에 의하여 찢어지며 파괴될 수 있다.A plurality of
복수개의 투과창(330A)은 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 크기가 동일하거나, 서로 다를 수 있다. 복수의 투과창(330A) 각각의 크기가 동일한 경우, 보조 바디(320)의 중앙 영역에 쉽게 배치될 수 있다. 예컨대 복수의 투과창(330A) 각각이 서로 동일한 크기일 경우에는 보조 바디(320)의 중앙 영역에 사각 격자 구조 또는 육방 격자 구조로 용이하게 배치될 수 있다. 복수의 투과창(330A) 각각의 크기가 다를 경우, 상대적으로 큰 크기의 투과창들이 서로 고르게 이격되고, 이들 사이에 상대적으로 크기가 작은 투과창들이 배치될 수 있다. 복수의 투과창(330A)은 상기한 배치 구조 외에도 서로 다른 다양한 구조로 배치될 수 있고, 이를 특별히 한정하지는 않는다.The plurality of
한편, 본 발명의 상기 실시 예에서는 투과창(330A)의 형상을 사각형의 평면 형상으로 설명하였으나, 투과창(330A)의 형상은 다양할 수 있으며, 예컨대 원형의 평면 형상일 수 있고, 이때, 복수의 투과창(330A)은 각각의 크기 및 형상이 서로 같거나 다르도록 형성될 수 있다.In the above embodiment of the present invention, the
또한, 복수개의 투과창(330A)은 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제1 두께(t)를 가지는 제1 투과창과, 제2 두께(t')를 가지는 제2 투과창을 포함할 수 있고, 제1 두께(t) 및 제2 두께(t')를 모두 가지는 제3 투과창을 더 포함할 수 있다. 이때, 제3 투과창의 경우, 가장자리 영역이 상대적으로 두꺼운 두께인 제1 두께를 가지며, 가장자리 영역으로 둘러싸인 중앙 영역이 상대적으로 얇은 두께인 제2 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 여기서, 가장자리 영역의 제1 두께는 100㎚ 이하의 두께일 수 있고, 중앙 영역의 제2 두께는 50㎚ 이하의 두께일 수 있다. 이처럼, 복수의 투과창(330A) 각각의 두께는 서로 다를 수 있으며, 이때, 복수의 투과창(330A) 각각의 두께는 수 ㎚ 내지 100㎚ 범위 예컨대 3 ㎚ 내지 100㎚ 범위 내에서 선택되어 적용될 수 있다.4A and 4B, the plurality of
복수의 투과창(330A) 각각의 직경 또는 일변의 길이는 20㎛ 내지 300㎛의 범위일 수 있고, 복수의 투과창(330A) 각각의 두께에 대응하여 상기 수치 범위 내에서 각각 선택 적용될 수 있다. 예컨대 상대적으로 두꺼운 제1 투과창의 직경 또는 일변의 길이는 상대적으로 얇은 제2 투과창의 직경 또는 일변의 크기에 비하여 크게 형성될 수 있다.The diameter or the length of one side of each of the plurality of
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치에 적용되는 시료 관찰 방법을 설명한다. 시료 관찰 방법은 대기 중에 위치하는 시료를 관찰하는 방법으로서, 내부에 진공이 형성된 컬럼부와 이격되어 대기 중에 시료를 마련하는 과정, 컬럼부를 이용하여 시료를 향하는 방향으로 전자빔을 방출하는 과정, 시료에 입사된 전자빔이 시료에 충돌함에 의하여 시료로부터 방출되는 신호를 수집하는 과정, 수집된 신호를 처리하는 과정을 포함한다. 특히, 시료 관찰 방법은 전자빔을 방출하기 전에, 전자빔의 사용 조건을 확인하여 전자빔이 투과하는 투과창의 교환 여부를 판단하는 투과창 점검 과정을 더 포함할 수 있다.Hereinafter, a sample observation method applied to the sample observation apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. A sample observation method is a method of observing a sample placed in the atmosphere, a process of preparing a sample in the air separated from a column portion in which a vacuum is formed, a process of emitting an electron beam in a direction toward the sample using a column portion, A process of collecting a signal emitted from the sample by the incident electron beam colliding with the sample, and a process of processing the collected signal. Particularly, the sample observation method may further include a transmission window inspection process for checking whether the transmission window transmitted through the electron beam is exchanged by confirming the use condition of the electron beam before emitting the electron beam.
먼저, 대기 중에 시료를 마련한다. 소정의 이송 로봇(미도시)를 이용하여 시료 관찰 장치의 지지부(200)에 시료(10)를 로딩한다. 이때, 지지부(200)는 시료의 크기 및 형상에 대응하는 판 타입의 스테이지일 수 있으며, 스테이지에는 별도의 리프트 핀(미도시)이 더 구비될 수 있다.First, prepare samples in the atmosphere. The
시료(10)는 예컨대 LCD, OLED 및 LED를 포함하는 각종 표시장치나 태양전지 또는 반도체 칩 등이 제조되는 공정에서 각종 전자 소자의 제조에 사용되는 웨이퍼 또는 유리 패널 등을 포함할 수 있다. 물론, 시료(10)는 상술한 바에 한정하지 않으며, 크기나 모양 등에 관계 없이 표준 대기압 상태에서 고체상 또는 액체상 또는 고체상과 액체상의 혼합된 상태로 마련되는 각종 유기물 또는 무기물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 광범위한 의미의 시료일 수 있다.The
시료(10)가 지지부(200)에 마련되면, 컬럼부(100)를 시료(10)의 상측에서 시료(10)와 마주보도록 위치시키고, 컬럼부(100)나 지지부(200)를 상하 방향으로 승강시키며, 시료 관찰 장치의 투과창(330A)과 시료(10) 사이의 거리를 예컨대 200㎛ 내에서 정밀하게 조절한다.When the
다음으로, 전자빔의 경로 상에 위치하는 투과창을 점검한다. 예컨대 투과창으로 전자빔이 조사된 횟수, 전자빔 사용 시간 및 전자빔 강도 중 적어도 어느 하나를 누적 계산한다. 누적 계산으로부터 전자빔 사용 조건을 산출한다. 산출된 사용 조건을 기 설정 조건과 대비한다. 대비 결과에 따라 투과창의 교환 여부를 판단한다.Next, the transmission window located on the path of the electron beam is checked. For example, at least one of the number of times the electron beam is irradiated to the transmission window, the electron beam use time, and the electron beam intensity. The electron beam use condition is calculated from the cumulative calculation. The calculated usage conditions are compared with the preset conditions. It is judged whether or not the transmission window is exchanged according to the contrast result.
이때, 전자빔 사용 조건을 산출하는 과정은, 전자빔 조사 횟수, 전자빔 사용 시간 및 전자빔 강도 중 적어도 하나가 누적 계산된 것을 사용 전하량으로 전환하여, 이를 사용 조건으로 산출하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 산출되는 사용 조건은 하나의 투과창 내의 복수 위치 각각에 대한 사용 조건일 수 있다.At this time, the step of calculating the electron beam use condition may include a step of calculating the use condition by switching the accumulated charge of at least one of the number of times of electron beam irradiation, electron beam use time and electron beam intensity to the used charge amount. At this time, the calculated use condition may be a use condition for each of a plurality of positions in one transmission window.
산출된 사용 조건을 기 설정 조건과 대비하는 과정은, 복수의 사용 조건의 평균 값을 기 설정 조건과 비교하는 과정을 포함할 수 있고, 이의 경우, 투과창 교환 여부를 판단함에 있어, 사용 조건의 평균 값이 기 설정 조건을 초과하는 경우 투과창 전체를 교환하도록 판단한다.The process of comparing the calculated use condition with the preset condition may include a process of comparing the average value of the plurality of use conditions with the preset condition. In this case, in judging whether the transmission window is exchanged, If the average value exceeds the preset condition, it is determined to exchange the entire transmission window.
또는, 산출된 사용 조건을 기 설정 조건과 대비하는 과정은, 하나의 투과창 내의 복수 위치에 대한 사용 조건을 나타내는 맵핑을 수행하고, 각 위치에서의 사용 조건 값을 기 설정 조건과 각각 비교하는 과정을 포함할 수 있다. 이의 경우, 투과창의 교환 여부를 판단함에 있어, 맵핑된 전체 사용 조건 중 하나 이상이 기 설정 조건 예컨대 0.1 쿨롱(C)을 초과하는 경우 투과창을 교환하도록 판단한다.Alternatively, the process of comparing the calculated use conditions with the preset conditions may include mapping the usage conditions of the plurality of locations in one transmission window, comparing the use condition values at each location with the preset conditions . ≪ / RTI > In this case, when determining whether or not the transmission window is exchanged, it is determined to exchange the transmission window when at least one of the mapped overall use conditions exceeds a predetermined condition, for example, 0.1 Coulomb (C).
다음으로, 투과창을 교환하도록 결정되는 경우, 컬럼부(100)를 진공으로 유지한 상태에서 전자빔이 투과되는 경로 상에 새로운 투과창이 위치하도록 커버부(300)의 메인 바디(310) 및 보조 바디(320)의 위치를 조절한다. 이를 도 6에 도시하였다.Next, when it is determined to exchange the transmission window, the
상기의 과정으로 복수개의 투과창(330A) 중 전자빔이 투과되는 투과창(330A)을 선택함으로써, 전체 투과창의 사용 횟수가 증가될 수 있고, 교체 주기가 종래보다 상당히 길어질 수 있다.By selecting the
물론 이 외에도 공정 상의 다른 이유로 투과창의 크기나 두께를 바꿔야 할 경우에도, 투과창을 교환하여 전자빔이 투과되는 경로 상에 새로운 투과창을 위치시킬 수 있다.Of course, even if the size and thickness of the transmission window need to be changed for other reasons in the process, a new transmission window can be placed on the path through which the electron beam is transmitted by exchanging the transmission window.
또한, 복수개의 투과창에 대하여 상술한 투과창 점검 과정을 반복 실시하여, 복수의 투과창 전체가 교환하도록 결정되는 경우, 도면으로 도시하지는 않았으나, 컬럼부(100)를 대기압으로 전환하고 커버부(300)를 교체하는 방식으로 사용 중인 투과창(330A)을 전부 탈착하고 새로운 투과창(300A)들을 설치한다.In the case where a plurality of transmission windows are repeatedly subjected to the transmission window checking process described above so that the entire transmission windows are determined to be exchanged, although not shown in the drawing, the
다음으로, 시료(10)를 향하여 전자빔을 방출한다. 컬럼부(100) 내에 구비된 전자빔 발생수단(120) 및 각 렌즈들을 이용하여 전자를 소정의 가속전압 및 프로브 전류로 방출 및 가속시킨다. 전자빔은 컬럼부(100)의 개방구에 장착된 커버부(300)를 통과하여 수㎚ 내지 수백㎚의 프로브 크기로 제어되며 시료(10) 상의 목적하는 위치에 초점이 형성될 수 있다. 이때, 커버부(300)의 투과창(330A) 하측으로 이격된 소정의 위치에서 수㎛ 내지 수백㎛ 범위의 높이로 전자빔의 초점을 정밀하게 조절하며 시료(10)의 원하는 위치에 전자빔을 방출하여 충돌시킬 수 있다.Next, an electron beam is emitted toward the
다음으로, 시료(10)로부터 방출되는 신호를 대기압 분위기에서 수집한다. 여기서, 시료로부터 방출되는 신호는 시료에 입사된 전자빔이 시료에 충돌 후, 시료로부터 방출되는 전자 및 X선을 의미한다. 이때, 시료에 입사된 전자빔에 의하여 시료로부터 방출되는 전자로는 상대적으로 높은 에너지 준위에 의하여 방향성을 가지고 소정 방향 예컨대 시료(10)로부터 컬럼부(100)를 향하는 방향으로 직진하는 반사전자(back scattered electron)가 있다. 또한, 시료에 입사된 전자빔에 의하여 시료로부터 방출되는 전자로는 상대적으로 낮은 에너지 준위에 의하여 시료(10) 부근으로 산란되는 2차 전자(secondary electron)가 있다. 시료로부터 방출되는 전자 중 적어도 반사전자는 제1 검출부(500)에서 수집될 수 있고, 시료로부터 방출되는 X선은 제2 검출부(600)에서 수집될 수 있다.Next, the signal emitted from the
다음으로, 수집된 신호를 처리한다. 예컨대 수집되는 전자로부터 야기되는 전류를 활용하여 시료의 이미지를 생성할 수 있고, 수집되는 X선을 활용하여 시료의 성분을 분석할 수 있다. 이의 처리 과정에는 공지의 기술이 적용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Next, the collected signal is processed. For example, an image of a sample can be generated by utilizing the electric current generated from an electron to be collected, and the component of the sample can be analyzed by utilizing the X-rays to be collected. A well-known technique can be applied to the process, and a detailed description thereof will be omitted.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 대기압 분위기에서 전자를 수집하는 과정을 실시하기 전에, 또는 동시에, 컬럼부(100)와 시료(10) 사이의 공간에 불활성 가스 분위기를 형성하는 과정을 포함할 수 있다. 예컨대 전자빔의 방출 전 또는 전자빔의 방출과 동시에 커버부(300)의 가스 분사구(미도시)에서 헬륨, 네온, 아르곤 가스 또는 이들 가스의 혼합 가스를 분사할 수 있다. 이에 투과창(330A)과 시료(10) 사이의 예컨대 200㎛ 이하 너비의 이격 공간을 국부적으로 불활성 가스 분위기로 형성할 수 있어, 시료에서 방출되는 전자를 용이하게 고효율로 수집할 수 있다. 이처럼 전자를 고효율로 수집함에 따라, 고품질의 시료 이미지를 생성할 수 있다.Meanwhile, the embodiment of the present invention may include a process of forming an inert gas atmosphere in the space between the
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 본 발명의 특허청구범위 및 이와 균등한 기술 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It should be noted that the above-described embodiments of the present invention are for the purpose of illustrating the present invention and not for the purpose of limitation of the present invention. That is, the present invention may be embodied in various forms without departing from the scope of the appended claims and equivalents thereof, and it is to be understood and appreciated by one skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention It will be understood that various embodiments are possible.
100: 컬럼부 200: 지지부
300: 커버부 310: 메인 바디
320: 보조 바디 321: 비아홀
330A: 투과창 330: 투과성 박막
350: 밀폐링 400: 구동부
500: 제1 검출부 600: 제2 검출부100: column portion 200: support portion
300: cover part 310: main body
320: auxiliary body 321: via hole
330A: Transmission window 330: Transmissive thin film
350: sealing ring 400: driving part
500: first detection unit 600: second detection unit
Claims (11)
내부에 진공 공간을 형성하고 일 측에 개방구가 형성되며, 전자빔 발생이 가능한 전자빔 발생수단을 구비하는 컬럼부;
상기 컬럼부의 개방구와 대향하여 위치하고, 대기압에서 상기 시료를 지지하는 지지부;
상기 컬럼부의 개방구와 결합되고, 전자빔이 통과할 수 있는 복수의 투과창을 가지는 커버부; 및
상기 커버부의 내부에 연장 형성되고, 단부가 상기 복수의 투과창이 형성된 상기 커버부의 보조 바디를 중심으로 방사상으로 배치되어 개방되며, 상기 보조 바디의 하측에 가스 분위기를 조성 가능한 가스 경로;를 포함하고,
상기 복수의 투과창은 크기가 서로 다른 시료 관찰 장치.As an apparatus for observing a sample in the atmosphere,
A column portion having a vacuum space formed therein and having an opening at one side thereof and electron beam generating means capable of generating an electron beam;
A support positioned opposite the opening of the column and supporting the sample at atmospheric pressure;
A cover portion coupled to an opening of the column portion and having a plurality of transmission windows through which an electron beam can pass; And
And a gas path extending radially from the auxiliary body of the cover portion formed in the cover portion and having an end portion formed with the plurality of transmission windows to open a gas atmosphere below the auxiliary body,
Wherein the plurality of transmission windows are different in size.
상기 커버부는, 중앙 영역에 관통구가 형성되고, 상기 컬럼부의 개방구와 결합되는 메인 바디; 상기 관통구에 결합되는 보조 바디; 및 상기 보조 바디의 중앙 영역에 형성되는 복수의 상기 투과창;을 포함하고,
상기 보조 바디는 상하로 관통되는 복수의 비아홀을 포함하며,
상기 투과창은 상기 보조 바디의 일면에 형성되는 투과성 박막을 포함하는 시료 관찰 장치.The method according to claim 1,
The cover portion includes a main body having a through-hole formed in a central region thereof and coupled with an opening of the column portion; An auxiliary body coupled to the through-hole; And a plurality of the transmissive windows formed in a central region of the auxiliary body,
Wherein the auxiliary body includes a plurality of via holes penetrating up and down,
Wherein the transmission window comprises a transmissive thin film formed on one side of the auxiliary body.
상기 복수의 투과창은 각기 두께가 다르게 형성되고,
상기 복수의 투과창 중 두께가 얇은 투과창의 크기가 두꺼운 투과창의 크기 보다 작은 시료 관찰 장치.The method according to claim 1 or 2,
The plurality of transmission windows are formed to have different thicknesses,
Wherein a size of the thin transmission window is smaller than a size of the large transmission window among the plurality of transmission windows.
상기 커버부를 이동시킬 수 있도록 상기 커버부와 연결되는 구동부를 더 포함하는 시료 관찰 장치.
The method according to claim 1 or 2,
And a driving unit connected to the cover unit to move the cover unit.
상부면 및 하부면을 구비하고, 중앙 영역에 상하방향으로 관통되는 관통구가 형성되는 메인 바디;
상기 관통구에 결합되는 보조 바디;
상기 보조 바디의 중앙 영역에 형성되고, 전자빔이 통과할 수 있는 복수의 투과창; 및
상기 메인 바디의 내부에 연장 형성되고, 단부가 상기 보조 바디를 중심으로 방사상으로 배치되어 개방되며, 상기 보조 바디의 하측에 가스 분위기를 조성 가능한 가스 경로;를 포함하고,
상기 복수의 투과창은 크기가 서로 다른 커버 어셈블리.A cover assembly coupled to an apparatus for observing a sample using an electron beam,
A main body having an upper surface and a lower surface and having a through hole penetrating through the central area in a vertical direction;
An auxiliary body coupled to the through-hole;
A plurality of transmission windows formed in a central region of the auxiliary body and through which the electron beam can pass; And
And a gas path extending inside the main body and having an end radially disposed to open around the auxiliary body and capable of forming a gas atmosphere below the auxiliary body,
Wherein the plurality of transmissive windows are different in size.
상기 보조 바디는 가장자리 영역이 메인 바디에 결합되며, 중앙 영역에 상하로 관통하는 복수의 비아홀을 포함하고,
상기 투과창은 상기 보조 바디의 일면에 형성된 투과성 박막을 포함하는 커버 어셈블리.The method of claim 6,
Wherein the auxiliary body includes a plurality of via holes connected to the main body at an edge region and vertically penetrating the central region,
Wherein the transmissive window comprises a transmissive thin film formed on one side of the auxiliary body.
상기 투과성 박막의 두께는 100㎚ 이하인 커버 어셈블리.The method of claim 7,
Wherein the thickness of the transparent thin film is 100 nm or less.
상기 복수의 투과창은, 제1 두께를 가지는 제1 투과창과, 상기 제1 두께 보다 얇은 두께인 제2 두께를 가지는 제2 투과창과, 상기 제1 두께 및 제2 두께를 모두 가지는 제3 투과창을 포함하고,
상기 제1 투과창의 크기가 상기 제2 투과창의 크기보다 큰 커버 어셈블리.The method according to any one of claims 6 to 8,
The plurality of transmissive windows may include a first transmissive window having a first thickness, a second transmissive window having a second thickness that is thinner than the first thickness, a third transmissive window having a first thickness and a second thickness, / RTI >
Wherein a size of the first transmission window is larger than a size of the second transmission window.
상기 복수의 투과창은, 서로 다른 크기의 투과창을 포함하며,
상기 복수의 투과창 중 크기가 큰 투과창의 두께가 크기가 작은 투과창의 두께 보다 두꺼운 커버 어셈블리.The method according to any one of claims 6 to 8,
Wherein the plurality of transmission windows include transmission windows of different sizes,
Wherein a thickness of the transmission window having a larger size is larger than a thickness of the transmission window having a smaller size among the plurality of transmission windows.
상기 투과창의 직경 또는 일변의 길이는 20㎛ 내지 300㎛ 범위인 커버 어셈블리.The method according to any one of claims 6 to 8,
Wherein the diameter of the transmission window or the length of one side is in the range of 20 to 300 mu m.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) |