KR101724954B1 - Micro vacuum probe station - Google Patents
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Abstract
Description
반도체 장치의 제조 공정에서, 웨이퍼 상에 형성된 디바이스의 전기적, 유전적, 광학적, 화학적 특성을 검사하기 위한 장치로서, 진공, 또는 가스 및 온습도 분위기가 조절된 환경 하에서 검사하는 진공 프로브 시스템이 사용된다.As a device for inspecting the electrical, genetic, optical, and chemical characteristics of a device formed on a wafer in a manufacturing process of a semiconductor device, a vacuum probe system is used which is inspected under a vacuum, or an environment in which a gas and temperature and humidity atmosphere is controlled.
진공 프로브 시스템은 프로브 포지셔너(탐지장치)가 진공 챔버 내에 있는 것과 외부에 프로브 포지셔너가 있어서 내부의 프로브 핀의 위치를 조절하는 방식의 두 가지가 있다. 여기서, 프로브 포지셔너가 진공 챔버 내부에 있는 방식의 경우에는 내부 공간이 커지기 때문에 진공 배기에 시간이 오래 걸리게 된다. 여기서, 진공 챔버의 내부공간의 크기에 비례하여 습도, 온도 제어가 어려워지고, 불필요한 아웃가스 등의 외부적 요인이 개입되기 때문에, 진공 챔버의 크기가 크면 정확한 측정 및 분석을 하는데 정밀도가 떨어지는 요인이 발생한다. 또한, 진공 챔버의 크기가 커지면 진공펌프의 용량도 커지게 되고, 다른 시스템과의 호환성이 떨어지게 된다.There are two types of vacuum probe system: the probe positioner (detection device) is in the vacuum chamber and the probe positioner is located outside to adjust the position of the probe pin inside. Here, in the case where the probe positioner is located inside the vacuum chamber, since the internal space becomes large, the vacuum exhaust takes a long time. Here, since humidity and temperature control are difficult to control in proportion to the size of the internal space of the vacuum chamber, and external factors such as unnecessary outgas are involved, if the size of the vacuum chamber is large, Occurs. Further, when the size of the vacuum chamber is increased, the capacity of the vacuum pump is also increased and compatibility with other systems is deteriorated.
예를 들어, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2000-260839호 공보)에 프로브실 전체를 진공 용기로 형성한 저온 시험 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 저온 시험 장치는 소자 측정을 위해서 프로브의 위치를 바꾸는 경우, 프로브실 전체에 형성된 진공을 제거한 후 프로브의 위치를 바꾼 후 다시 프로브실 전체를 진공 배기하여 진공을 형성하여 측정하여야 한다. 그런데, 특허문헌 1의 경우, 프로브 실의 용적이 크기 때문에 진공 형성을 위한 진공 배기 시 및 가스 퍼징에 소요되는 시간이 길어진다. 또한, 특허문헌 1 기재의 저온 시험 장치의 경우에는 시편과 프로브 바늘의 위치 조정 기술에 대해서는 개시하고 있지 않다.For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-260839) discloses a low-temperature testing apparatus in which a probe chamber is entirely formed of a vacuum container. In the low-temperature testing apparatus of
특허문헌 2(일본 특허 공개 제2004-128202호 공보)에는, 프로브실 내에 진공 챔버를 배치하고, 진공 챔버 내에 탑재대를 배치함으로써, 진공 챔버 내에서 시편의 전기적 특성을 검사하는 프로브 장치가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 2에서는, 진공 챔버 내에서 탑재대를 X, Y, Z 방향으로 이동할 수 없기 때문에, 복수의 시편을 검사하기 위해서는 탑재대(탐지대, 머니퓰레이터(manipulator), 포지셔너(positioner)의 위치 이동이 불가능하다.Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2004-128202) discloses a probe apparatus for inspecting electrical characteristics of a test piece in a vacuum chamber by disposing a vacuum chamber in a probe chamber and placing a table in a vacuum chamber have. However, in Patent Document 2, since the table can not be moved in the X, Y, and Z directions in the vacuum chamber, the position of the table (the detection table, the manipulator, and the positioner) It is impossible to move.
그리고 진공 챔버 외부에 프로브 포지셔너가 있는 경우에는, 진공 챔버 내외부의 진공 실링을 위한 기구부의 구성이 복잡하고 고가이며, 전체적인 크기가 커지게 된다. 또한, 진공 챔버의 진공 배기의 용적 역시 상술한 방식에 비해 작지만, 여전히 진공 배기를 위한 용적이 크다. 여기서, 가스 환경에 대한 특성분석에서는 진공 챔버 내부 용적이 크면 분석에 치명적으로 불리하며, 때에 따라 분석이 어려울 수도 있다.When the probe positioner is provided outside the vacuum chamber, the structure of the mechanism for vacuum sealing in and out of the vacuum chamber is complicated, expensive, and the overall size becomes large. In addition, the volume of the vacuum exhaust of the vacuum chamber is also smaller than that of the above-described method, but the volume for the vacuum exhaust is still large. Here, in the characteristic analysis for the gas environment, if the volume inside the vacuum chamber is large, it is disadvantageously disadvantageous in analysis, and analysis may sometimes be difficult.
한편, 기존의 진공 프로브 시스템에서 사용되는 프로브 핀에는 두 가지가 있다. 하나는 텅스텐 프로브 핀으로, 스프링 역할을 하는 부분 없이 바늘과 같은 형상의 핀으로 이루어진다. 이 텅스텐 프로브 핀의 경우, 200℃ 정도의 온도에서도 핀의 탄성이 변화되지는 않는다. 그러나 리노핀과 같은 용수철(보통 고온용은 인코넬 니켈합금으로 이루어짐)이 들어있는 프로브 핀으로, 이 경우는 고온에서 또는 장시간 사용할 경우 분석에 영향을 미칠 만큼의 탄성변화가 일어나서 계측의 정확성이 저하되기 때문에, 고온용일 경우 가격이 비싸다.On the other hand, there are two types of probe pins used in the conventional vacuum probe system. One is a tungsten probe pin, consisting of pins shaped like a needle without a part acting as a spring. In the case of the tungsten probe pin, the elasticity of the pin is not changed even at a temperature of about 200 ° C. However, a probe pin such as a linolefin pin (usually made of an Inconel nickel alloy for high temperature) is used. In this case, when used at a high temperature or for a long time, the elasticity changes to affect the analysis, Therefore, if the temperature is high, the price is high.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 마이크로 진공 프로브 시스템에서 온도 변화에 의해 계측의 정확성이 저하되는 것을 방지하여 정확한 계측이 가능하고, 용적이 작고 현미경 스테이지 등과 호환이 용이한 진공 프로브 시스템을 제공하기 위한 것이다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to provide a vacuum probe system which can precisely measure the temperature of a micro vacuum probe system due to a change in temperature and prevent the accuracy of measurement from being degraded, and is small in volume and easy to be compatible with a microscope stage .
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따르면, 마이크로 진공 프로브 시스템은, 상부가 개방되고 내부에 수용 공간이 형성된 프레임의 측면 중 적어도 하나 이상의 위치에 진공 포트가 형성되고, 상기 수용 공간 내부에 진공을 형성하기 위한 배기라인이 형성된 진공 챔버, 상기 진공 챔버의 개방된 상부에 탑재되고 상기 진공 포트에서 진공 배기가 실행되면 상기 프레임에 밀폐되는 커버부, 상기 진공 챔버의 수용 공간 내부에 구비되어 시편이 안착되는 스테이지 블록, 상기 스테이지 블록 상에 상기 시편의 검사를 위한 검사단부가 위치하도록 구비되고 상기 검사단부의 타단부인 고정단부에는 스프링부가 형성된 복수의 프로브 핀, 상기 스테이지 블록의 주변에 구비되고 상기 복수의 프로브 핀에 각각 연결되어 상기 프로브 핀을 구동하는 복수의 구동부, 상기 진공 챔버 일측에 구비되어 상기 진공 챔버 내부로 냉각수를 제공하여 상기 스테이지 블록을 냉각시키는 냉각 블록을 포함하여 구성된다.According to the embodiments of the present invention, a vacuum port is formed in at least one side of a side of a frame in which an upper portion is opened and a receiving space is formed therein, A cover part which is mounted on an open upper part of the vacuum chamber and is sealed in the frame when the vacuum exhaust is performed in the vacuum port, A plurality of probe pins provided on the stage block for inspecting the test specimen and having a spring portion at a fixed end portion at the other end of the test end portion, And are connected to the plurality of probe pins, respectively, And a cooling block provided at one side of the vacuum chamber for cooling the stage block by supplying cooling water into the vacuum chamber.
일 측에 따르면, 상기 커버부는 석영 재질로 형성된 투명한 석영 커버를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 석영 커버는 석영, 사파이어, 일반 유리, 강화 유리 및 아크릴 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 석영 커버는 1mm 내지 5mm의 두께로 형성될 수 있다. 그리고 상기 커버부는 스테인레스 스틸을 포함하는 스틸 재질로 형성되는 메탈 커버를 포함하고, 상기 메탈 커버에는 뷰 포트, 액체 시료의 주입을 위한 주입 포트, 광섬유를 포함하는 기구를 설치하기 위한 피드스루(feed-through) 포트 중 어느 하나 이상의 포트가 형성될 수 있다. 또한, 상기 뷰 포트는 석영, 사파이어, 일반 유리, 고릴라 글라스 중 어느 하나의 재질이 사용될 수 있다. 또한, 상기 뷰 포트는 3mm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 뷰 포트에는 열선이 구비될 수 있다.According to one aspect, the cover portion may include a transparent quartz cover formed of a quartz material. For example, the quartz cover may be formed of any one of quartz, sapphire, plain glass, tempered glass, and acrylic. The quartz cover may have a thickness of 1 mm to 5 mm. And the cover portion includes a metal cover formed of a steel material including stainless steel, and the metal cover has a feed port for installing a view port, an injection port for injecting a liquid sample, and an optical fiber- through ports may be formed. The viewport may be made of any one material selected from quartz, sapphire, ordinary glass, and gorilla glass. The view port may be formed to a thickness of 3 mm or less. In addition, the view port may be provided with a heat ray.
일 측에 따르면, 상기 프로브 핀은 상기 스프링부의 면적이 상기 검사단부의 면적에 비해 넓게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 검사단부는 구형, 세운 디스크 형태에서 에지 부위를 둥글게 연마한 모양, 역삼각뿔 모양, 일반 탐침 모양 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다. 상기 프로브 핀은 상기 스프링부의 폭과 상기 프로브 핀의 두께를 조절함으로써 상기 스프링부의 스프링 상수가 결정될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the area of the spring portion of the probe pin may be larger than the area of the inspection end. For example, the inspection end may have any one of a spherical shape, a rounded disc shape, a rounded edge shape, an inverted triangular shape, and a general probe shape. The spring constant of the spring portion can be determined by adjusting the width of the spring portion and the thickness of the probe pin.
일 측에 따르면, 상기 고정단부는 상기 검사단부에 비해서 면적이 크고 절개 패턴이 형성된 스프링부가 형성되고, 상기 고정단부의 단부에는 시그널 와이어와 접속되는 접점부가 형성될 수 있다. 상기 접점부는 상기 시그널 와이어를 웰딩이나 클램핑할 수 있도록 소정의 홀이 형성될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the fixed end is formed with a spring portion having an area larger than that of the inspection end and formed with a cutting pattern, and a contact portion connected to the signal wire may be formed at the end of the fixed end. The contact portion may be formed with a predetermined hole so that the signal wire can be welded or clamped.
일 측에 따르면, 상기 프로브 핀은 상기 검사단부와 상기 고정단부의 사이에 사용자가 상기 프로브 핀의 각도 및 위치를 조절할 수 있도록 절곡 또는 홈으로 형성된 조절부가 형성될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the probe pin may be formed with a bend or a groove formed between the probe end and the fixed end so that a user can adjust the angle and position of the probe pin.
일 측에 따르면, 상기 프로브 핀은 열전도율이 낮은 재질로 형성되고, 표면에는 전기 전도도가 높은 재질이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로브 핀은 스테인리스, 인코넬, 텅스텐 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 상기 프로브 핀은 표면에 금 또는 백금 재질의 코팅층이 형성될 수 있다.According to one aspect, the probe pin may be formed of a material having a low thermal conductivity, and a material having high electrical conductivity may be formed on a surface thereof. For example, the probe pin may be formed of any one of stainless steel, inconel, and tungsten. The probe pin may have a coating layer of gold or platinum on its surface.
일 측에 따르면, 상기 구동부는 상기 프로브 핀을 두 개의 직선 이동 또는 직선 이동 및 회전시키도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 구동부 하부에는 석영 또는 테프론 재질의 절연 플레이트가 구비될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the driving unit may be configured to linearly move or rotate the probe pin in two directions. In addition, an insulating plate made of quartz or Teflon may be provided under the driving part.
일 측에 따르면, 상기 프레임의 상면에는 적어도 하나 이상의 공기 통로가 형성되고, 상기 공기 통로는 서로 연결되도록 형성되며, 상기 공기 통로 주위에는 밀폐를 위한 보조 오링이 구비될 수 있다. 상기 진공 챔버에서 상기 수용 공간의 주위에는 상기 수용공간을 배기 또는 상기 수용공간에 가스를 주입할 때 상기 수용 공간의 밀폐를 위한 메인 오링이 구비되고, 상기 메인 오링의 높이가 상기 보조 오링의 높이보다 돌출되도록 구비될 수 있다. 상기 프레임에는 상기 메인 오링이 설치되는 메인 오링홈과, 상기 보조 오링이 설치되는 보조 오링홈이 형성되고, 상기 메인 오링과 보조 오링의 높이는 상기 각 오링홈의 깊이로 조절되며, 상기 보조 오링홈의 깊이가 상기 메인 오링홈의 깊이에 비해 0~30 % 깊게 형성될 수 있다. 상기 공기 통로는 상기 커버부에 대해서 진공을 형성하고, 상기 배기라인은 상기 수용 공간에 진공을 형성하며, 서로 독립된 경로를 통해서 진공을 형성하도록 형성될 수 있다.According to one aspect of the present invention, at least one air passage is formed on the upper surface of the frame, and the air passage is formed to be connected to each other. Around the air passage, an auxiliary O-ring for sealing may be provided. Wherein a main o-ring is provided around the accommodating space in the vacuum chamber for exhausting the accommodating space or for sealing the accommodating space when gas is injected into the accommodating space, the height of the main o- As shown in FIG. Wherein the main O-ring groove and the auxiliary O-ring groove are formed in the frame, the height of the main O-ring and the auxiliary O-ring is adjusted to the depth of the O-ring groove, The depth may be 0 to 30% deeper than the depth of the main O-ring groove. The air passage forms a vacuum with respect to the cover portion, and the exhaust line forms a vacuum in the accommodation space, and can be formed to form a vacuum through independent paths.
일 측에 따르면, 상기 스테이지 블록은 열전소자로 이루어지고, 상기 스테이지 블록의 하부에는 냉각을 위한 냉각 블록이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 스테이지 블록은 질화 알루미늄(AlN) 재질로 형성될 수 있다. 상기 스테이지 블록은 가열을 위한 위한 열전소자를 제외한 히팅 수단이 구비되고, 상기 스테이지 블록은, 알루미나(AlN), SiC, 인코넬, SiC가 코팅된 인코넬, Cu, C, Mo 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.According to one aspect, the stage block is made of a thermoelectric element, and a cooling block for cooling may be provided in a lower portion of the stage block. For example, the stage block may be formed of an aluminum nitride (AlN) material. The stage block may be formed of any one of AlN, SiC, Inconel, Inconel coated with SiC, Cu, C, and Mo. The stage block may be formed of any material other than thermoelectric elements for heating. .
본 발명의 다양한 실시 예는 아래의 효과 중 하나 이상을 가질 수 있다.Various embodiments of the invention may have one or more of the following effects.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 프로브 핀을 선형 이동과 로테이션 회전시키고, 스프링이 내장된 프로브 핀을 이용하여 제작하므로 포지셔너를 소형화 할 수 있어서, 내부 공간을 최소화 하여 진공 배기 시간을 단축시키고 가스 퍼징(purging)시 가스 포화가 매우 빠르다.As described above, according to the embodiments of the present invention, since the probe pin can be miniaturized by linearly moving and rotating the probe pin and using the probe pin with the spring incorporated therein, it is possible to miniaturize the positioner, And the gas saturation at the time of gas purging is very fast.
또한, 본 실시 예들에 따른 마이크로 진공 프로브 시스템은 현미경 스테이지 등에 결합하여 작동될 수 있도록 소형으로 구현할 수 있기 때문에, 분광분석기 등과의 호환이 용이하다. 또한, 스테이지 블록을 펠티에 소자로 형성함으로써 수초 내에 반복적으로 영하에서 200℃까지 빠르고 정확하게 온도를 제어할 수 있다. 그리고 스테이지 블록에 냉각수를 유동시켜 냉각시킴으로써 보다 효과적으로 냉각을 수행할 수 있다. 그리고 프로브 핀의 형상을 통해서 프로브 핀이 열에 의해서 변형되어 계측 결과가 부정확하게 되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 프로브 핀을 각각 개별적으로 선형 이동과 φ 방향의 회전을 시킴으로써 계측의 정확성을 높일 수 있다.In addition, since the micro vacuum probe system according to the present embodiments can be miniaturized so as to be coupled to a microscope stage or the like, compatibility with the spectroscopic analyzer and the like is easy. Further, by forming the stage block with a Peltier element, it is possible to control the temperature quickly and accurately from subzero to 200 deg. C repeatedly within a few seconds. By cooling the cooling water in the stage block, cooling can be performed more effectively. Also, the probe pin can be deformed by the heat due to the shape of the probe pin, thereby preventing the measurement result from being inaccurate. The accuracy of the measurement can be increased by linearly moving the probe pins individually and rotating them in the φ direction.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 진공 프로브 시스템의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 진공 프로브 시스템 측면도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 석영 커버의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 메탈 커버의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로브 핀의 평면도이다.1 is a plan view of a micro vacuum probe system according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of a micro vacuum probe system according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a quartz cover according to one embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a metal cover according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of a probe pin according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the difference that the embodiments of the present invention are not conclusive.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 마이크로 진공 프로브 시스템(10)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 진공 프로브 시스템(10)의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 진공 프로브 시스템(10) 측면도들이다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 석영 커버(16)의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 메탈 커버(17)의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로브 핀(14)의 평면도이다.Hereinafter, a micro
이하에서는, 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 마이크로 진공 프로브 시스템(10)에 형상 및 구조에 대해서 살펴보면, 우선, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 마이크로 진공 프로브 시스템(10)은 진공 챔버(11) 내부에 시편 스테이지 역할을 하는 열전소자(DC 전압/전류의 방향에 따라 상부를 히팅 또는 냉각시킬 수 있는 소자)로 구성되는 스테이지 블록(12)이 구비되고, 스테이지 블록(12)의 아래에는 스테이지 블록(12)의 냉각 시 열전소자 하부 측에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 냉각 블럭(0℃~30℃ 정도의 냉각수를 흘리면서 냉각시킴)이 구비된다. 여기서, 냉각 블록의 역할은 특성 검사 시의 스테이지의 온도, 시편 크기(부하량), 주위환경(진공도, 온도) ... 등에 상관없이 스테이지 블록(12)의 온도를 일정하게 유지하게 하고, 스테이지 블록(12)의 온도를 정밀하게 제어하기 위해 구비된다. 스테이지 블록(12) 주변에는 복수의 프로브 핀(14)과 프로브 핀(14)을 움직이는 구동부(15)가 배치된다. 도 2의 (a)와 (b)를 참조하면, 마이크로 진공 프로브 시스템(10)은 진공 챔버(11)의 측면에 복수의 탭(141)이 구비된다. 이러한 복수의 탭(141)은 현미경 또는 다른 장치와 결합해서 사용 할 때, 다른 장치를 고정시키기 위한 것으로, 호환성과 안정성을 높이기 위해 구비된다.1 and 2, a micro
도 1을 참고하면, 진공 챔버(11)는 상부가 개방되게 형성되고, 내부에 스테이지 블록(12) 및 프로브 핀(14)이 수용될 수 있도록 소정의 수용 공간(112)(112)이 형성된 대략 박스 형태의 프레임(111)을 포함한다. 그리고 프레임(111)의 개방된 상부에는 내부를 밀폐시키기 위한 커버(16, 17)가 구비된다. 본 실시 예들에 따르면, 진공 챔버(11)의 수용 공간(112)의 내부 용적이 100 cc 이내로 매우 작기 때문에, 진공 배기가 빠를 뿐 아니라 가스 퍼징(purging)시 가스 포화가 매우 빠르다. 따라서 주위환경에 느리게 반응하는 시편(1)뿐만 아니라, 주위 환경에 빠르게 변화하는 시편(1)의 특성을 관측하기가 용이하여, 다양한 반응속도의 시편(1)의 특성을 정확하게 측정 분석 할 수 있다.1, the
진공 챔버(11) 주변에는 복수의 포트들(13)이 구비된다. 상세하게는, 진공 챔버(11) 내부에서 공기를 배기시켜 진공을 형성하는 배기라인과 진공 유로가 구비되는 진공 포트(131)가 구비된다. 또한, 진공 챔버(11)는 냉각 블럭에 냉각수를 주입 및 배출시켜서 순환시키는 냉각수 포트(138, 139), 진공 챔버(11) 내부에 가스를 주입하는 가스 주입 포트(133), 상기 가스를 배기시키는 가스 배출 포트(배기라인과 공유함)(136), 프로브 핀(14)에서 전기적 신호를 송수신하는 복수의 신호선이 연결되는 복수의 신호 포트(132, 134, 135, 137)가 구비된다(신호선을 위한 신호 포트(132, 134, 135, 137)는 coaxial cable에 대응할 수 있는 coaxial port가 사용된다). 또한, 스테이지의 온도를 측정하기 위한 서모커플(thermocouple)의 작동을 위한 신호선(140)(서모커플 한 개당 2개의 선)과 열전소자 하나당 파워선 2개로 이루어지는 서모커플 신호 및 전력 라인도 구비될 수 있다.A plurality of ports (13) are provided around the vacuum chamber (11). In detail, the
이러한 다수의 포트들(13)은 진공 챔버(11)의 주변을 따라 적당한 위치에 배치될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 진공 챔버(11)에 연결되는 포트들(13)의 수와 위치들은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.The plurality of
커버부(이하에서 설명하는 석영 커버(16)와 메탈 커버(17)를 통칭하여 '커버부(16, 17)'라 함)는 진공 챔버(11) 내부가 관측될 수 있도록 투명한 석영 재질로 형성되는 석영 커버(16)와, 스테인레스 스틸 재질로 형성되는 메탈 커버(17)로 구성된다.The
도 3을 참조하면, 석영 커버(16)는 투명한 석영 재질로 형성되기 때문에, 광학적 특성분석을 위해 용이하게 사용될 수 있다. 여기서, 석영 커버(16)는 석영, 사파이어, 일반 유리, 강화 유리 및 아크릴 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 또한, 석영 커버(16)는 1mm 내지 5mm의 두께로 형성되며, 5mm 이하의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3, since the
커버부(16, 17)를 구비함으로써 진공 챔버(11)는 내부의 청정도를 유지할 수 있고, 진공 상태를 유지할 수 있다. 커버부(16, 17)는 진공 챔버(11)와 결합되기 위해서 나사나 클램프와 같은 별도의 체결 수단 없이, 오직 커버부(16, 17)의 네 모서리에서 진공을 형성하는 것만으로 커버가 고정될 수 있다. 여기서, 커버부(16, 17)를 체결함에 있어서 별도의 체결 수단이 사용되지 않기 때문에, 비교적 가공이 비싸고 어려운 석영판을 그대로 이용할 수 있고, 석영 커버(16)의 상부면이 평탄하기 때문에 현미경 등 다른 시스템(10)과의 호환성이 좋아지는 장점도 가지고 있다. 또한, 체결 수단이 석영 커버(16)를 가리는 부분이 없기 때문에 석영 커버(16)를 통해서 진공 챔버(11) 전체를 관찰 가능하다. (진공 챔버(11) 내부의 밀폐를 위한 과정이 단지 석영 커버(16)를 진공 챔버(11)에 장착하는 것만으로도 가능하기 때문에 진공 챔버(11)의 개방과 밀폐가 신속하고 편리하게 이루어질 수 있다.)By providing the
그리고 도 4를 참조하면, 메탈 커버(17)를 구비함으로써, 진공 챔버(11) 내부를 암실로 만들 수 있고, 메탈 커버(17)에 복수의 뷰 포트(view ports)(171)를 설치할 수 있으며, 액체 시료 주입을 위한 포트의 설계가 가능하고, 광섬유와 같은 기구들을 설치하기 위한 피드스루(feed-through) 포트를 설치하여 광학/물리화학적 융복합 실험이 가능하게 설계가 가능하다. 참고적으로, 고진공을 위해 넓은 진공 포트가 요구되는 상황에서는 커버부(16, 17)에 넓은 진공 포트를 설치 할 수 있다. 뷰 포트(171)는 내부를 관찰할 수 있도록 투명한 재질로 형성되며, 예를 들어, 석영, 사파이어, 일반 유리, 고릴라 글라스 중 어느 하나의 재질이 사용될 수 있다. 또한, 뷰 포트(171)는 3mm 이하의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 내부의 스테이지 블록(12)의 냉각에 따른 뷰 포트(171)의 아이싱(서리가 끼는 현상)을 방지하기 위해서 뷰 포트(171)에 열선이 구비되는 것도 가능하다.4, by providing the
진공 챔버(11)는 네 모서리에 공기 통로(113)가 진공 챔버(11) 내부벽의 바깥에 형성되어 있으며, 네 모서리의 공기 통로(113)는 모두 연결되어 있기 때문에 공기 통로(113)를 통해 진공 챔버(11)의 커버부(16, 17)를 이용하여 진공 챔버(11) 내부를 외부 환경으로부터 밀폐시킬 수 있다. 도 1의 진공 챔버(11)의 프레임(111) 상면에 도시된 포트가 그것이다.The
공기 통로(113)는 진공 챔버(11)를 형성하는 프레임(111)의 상면에서 4개의 모서리에 형성된 것을 예시하였으나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 공기 통로(113)의 위치와 수는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 진공 챔버(11)의 상면에 커버가 결합된 상태에서 공기 통로(113)를 통해 진공을 형성하면 커버부(16, 17)가 진공 챔버(11)의 상면에 밀착되면서 진공 챔버(11) 내부가 밀폐된다. 그러나 공기 통로(113)와 진공 챔버(11) 내부의 진공과는 독립되어 있어서, 진공 챔버(11) 내부는 진공이 형성되지 않는다.The
또한, 진공 챔버(11) 내부에 가스를 주입할 때도 공기 통로(113)를 통해서 진공 챔버(11) 내부와는 독립된 경로를 통해 별도로 배기를 수행할 수 있기 때문에, 커버부(16, 17)를 별도의 체결 수단 없이도 매우 단단하고 균일하게 고정시킬 수 있다. 또한, 커버부(16, 17)가 진공 챔버(11)에 밀폐된 상태에서는, 진공 챔버(11) 내부에 가스를 1기압 이상으로 주입할 때 커버부(16, 17)가 들리는 것을 방지하고, 1기압 이상의 압력도 만들 수 있고, 외부 공기가 진공 챔버(11) 내부로 유입되는 누출(leak)을 방지할 수 있다.In addition, when the gas is injected into the
이를 위해서, 본 실시 예에서는 진공 챔버(11)의 내부 수용 공간(112)을 진공으로 형성하기 위한 오링(이하, '메인 오링(114)'이라 함)과 모서리에 있는 공기 통로(113) 주위의 오링(이하, '보조 오링(115)' 이라 함)의 높이에 차이를 두게 형성한다. 메인 오링(114)의 높이가 소정 높이만큼 보조 오링(115)의 높이보다 위로 돌출되어야 한다. 상세하게는, 메인 오링(114)이 보조 오링(115)보다 높게 돌출 형성되면, 공기 통로(113)를 통해서 진공 배기를 할 경우에도 커버부(16, 17)와 메인 오링(114)이 밀폐된 상태를 유지하기 때문에, 수용 공간(112) 내부의 밀폐 상태가 효과적으로 유지된다. 만약, 메인 오링(114)이 보조 오링(115)보다 낮게 형성된다면, 진공 배기가 이루어지는 동안 커버부(16, 17)와 메인 오링(114) 사이의 밀폐가 유지되지 못하고 수용 공간(112) 내부의 진공이 깨지게 된다. 메인 오링(114)(진공 챔버(11) 내부 부분)과 보조 오링(115)(공기 통로(113) 부분)의 높이 조절은 진공 챔버(11) 오링홈의 표면에서 깊이를 달리하여 가능하고, 오링홈 깊이 차이는 0~30 % 정도로 보조 오링(115)의 오링홈이 깊게 형성된다. 더욱 바람직하게는 오링홈의 깊이 차이는 10 % 내외가 효과적이다. 본 실시 예에 따르면 2개의 오링의 높이차를 이용함으로써 기존의 밀폐 방식에 비해 편리하게 진공을 유지할 수 있으며, 별도의 체결 수단을 이용하여 커버부(16, 17)를 고정시키는 방식에 비해서도 균일한 힘으로 커버부(16, 17)를 밀폐 및 고정시킬 수 있어서, 실링에 효과적이다.For this purpose, in the present embodiment, an O-ring (hereinafter referred to as a 'main O-ring 114') for forming a vacuum in the
스테이지 블록(12)은 진공 챔버(11) 내부에 배치되며, 검사를 위한 시편(1)이 안착된다. 스테이지 블록(12)은 시편(1)의 검사를 위해서 소정 온도로 조정할 수 있도록 히팅 수단이 구비된다. 예를 들어, 스테이지 블록(12)이 펠티에(peltier) 소자를 포함하는 열전소자로 이루어질 수 있다. 스테이지 블록(12)(열전소자 상판)에 열전소자를 적용함으로써 수초 내에 영하에서 200℃ 이상의 온도 범위를 빠르고 정확하게 온도를 조절하는 것이 가능하다. 그리고 스테이지 블록(12)에 열전소자를 적용하는 경우에는 스테이지 블록(12)의 냉각을 위해서 열전소자 아래의 냉각 블록에 냉각수 포트(138, 139)를 통해 냉각수가 유입 및 유출되면서 냉각이 이루어진다. 냉각수를 이용하여 수냉 방식으로 스테이지 블록(12)을 냉각시킴으로써 빠른 냉각이 가능하고, 소자에 전류가 흐름에 따라 발생하는 열이 잘 배출되도록 함으로써, 상부의 시편(1) 쪽을 측정 시 원하는 온도로 정확하게 조절하고 유지하는 것이 가능하다. 여기서, 스테이지 블록(12)(열전소자의 상판)의 상부면은 온도 균일도를 높이기 위해 열전도율이 높은 재질로 형성되며, 예를 들어, 질화 알루미늄(AlN) 재질로 형성될 수 있다. 질화 알루미늄을 사용하는 경우, 기존의 열전소자로 온도를 제어하는 프로브 스테이션의 스테이지로 사용되던 Al2O3 알루미나 세라믹에 비해, 약 20배가량 열전도도가 높기 때문에, 스테이지 블록(12)의 온도 균일도를 향상시킬 수 있다.The
한편, 스테이지 블록(12)에 열전소자를 사용하지 않는 경우, 냉각이 필요하지 않은데, 이 경우에는 일반적인 세라믹 히터를 이용할 수도 있다. 이 경우, 스테이지 블록(12)의 재질은 알루미나, SiC, 인코넬, SiC가 코팅된 인코넬, Cu(산화분위기에서는 Au 등의 코팅이 필요), C(진공 중에서만 사용가능), Mo 재질 등이 사용될 수 있다.On the other hand, when a thermoelectric element is not used for the
또 다른 실시 예로는, 스테이지 블록(12)의 상판을 고온에 견디는 재질, 예를 들어, SiC, 인코넬 등으로 형성하고, 웨이브 가이드(wave guide RTP)를 이용하여 스테이지 블록(12)을 1000℃ 이상으로 가열하는 것도 가능하다. 이 경우에도 스테이지 블록(12)의 냉각을 위해서 공기 또는 냉각수를 유동시키는 냉각 블록이 구비될 수 있다.In another embodiment, the upper plate of the
웨이브가이드 RTP(rapid thermal processing)를 이용한 열원은 적외선 램프, 구체적으로는 텅스텐 할로겐 램프, 제논 램프 등에서 발생되는 적외선을 타원 미러를 이용하여 집속하고 석영성분의 웨이드가이드 로드를 통해 전반사시켜 시편(1)을 가열하는 장치이다. 웨이브가이드 RTP는 적외선 열원, 타원 미러, 웨이브가이드를 기본 구성으로 하여 이루어진다. 웨이브가이드 RTP를 이용할 경우 장점은 시편(1) 부분만 선택적으로 균일하게 1000℃ 이상의 고온으로 가열할 수 있다는 것이다. 가열부가 넓어지면 진공 챔버(11) 자체도 가열되기 때문에 진공 챔버(11)의 냉각을 추가로 실시해야 하는 필요성이 있다.The heat source using the wave guide RTP (rapid thermal processing) focuses infrared rays generated from an infrared lamp, specifically, a tungsten halogen lamp, a xenon lamp, etc., using an elliptical mirror, . The waveguide RTP is composed of an infrared heat source, an elliptical mirror, and a wave guide as basic components. The advantage of using the waveguide RTP is that only the portion of the
도 5를 참조하면, 프로브 핀(14)은 자유단인 검사단부(141)가 스테이지 블록(12) 상에 위치하고, 타단인 고정단부(144)가 구동부(15)에 연결된다. 예를 들어, 마이크로 진공 프로브 시스템(10)은 4개의 프로브 핀(14)이 구비될 수 있다. 그리고 프로브 핀(14)은 스테이지 블록(12)의 4개의 모서리 위치에 배치될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 프로브 핀(14)의 수와 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.5, the
프로브 핀(14)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 검사단부(141)가 얇고 핀(14) 형상을 가지며, 구동부(15)에 연결되는 고정단부(144)가 검사단부(141)에 비해서 면적이 커지고 소정의 절개 패턴이 형성되어서 스프링부(143)가 형성되고, 단부에 시그널 와이어와 접속되는 접점부(145)로 이루어진다.The
예를 들어, 검사단부(141)는 구형, 세운 디스크 형태에서 에지 부위를 둥글게 연마한 모양, 역삼각뿔 모양, 일반 탐침 모양을 포함한다. 이는 프로브 핀(14)의 가공 시, 판상의 메탈 시트를 레이저 절단이나 에칭으로 가공하는데, 이와 같은 모양을 가짐으로써 가공이 용이하다.For example, the
접점부(145)는 시그널 와이어를 웰딩이나 클램핑할 수 있도록 소정의 홀이 형성될 수 있다. 그러나 접점부(145)의 형상은 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 접점부(145)의 홀 아래 부분은 수평의 직선 형태의 수평부(146)가 형성되는데, 수평부(146)는 수평 기준부이면서 스프링 탄성에 의한 토크에 대한 지지부가 된다.The
스프링부(143)는 프로브 핀(14)이 탄성을 갖도록 하며, 시편(1)의 열팽창이 발생하는 경우에도 접점을 안정적으로 유지할 수 있도록 한다. 스프링부(143)는 굴곡되는 부분이 둥글게 형성되어서 탄성변형으로 인한 스트레스를 줄일 수 있는 구조를 갖는다.The
프로브 핀(14)을 스프링부(143) 없이 리지드(rigid) 바디로 형성하는 경우, 시편(1)의 온도가 고온에서 저온으로 변화할 때 프로브 핀(14)의 팁 부분과 시편(1)이 접촉되는 접점 부분이 미세하게 움직이게 되는데, 이러한 접점 부분이 미끄러지거나 접촉된 정도가 미세하게 변할 수 있다. 저전류 측정이나 극저온 측정일 경우, 그와 같이 접점의 미세 변화에 의한 영향력이 크게 미치게 된다. 그러나 본 실시 예들에 따르면, 프로브 핀(14)에 스프링부(143)가 형성되어 있기 때문에, 온도 변화에 따른 접점의 미세 변화를 방지할 수 있으며, 접점 변화에 따른 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 기존의 단단하고 휘지 않는 텅스텐 재질의 프로브 핀(14)의 경우, 이와 같은 미세 접점 변화에 따른 영향이 큰데 반해, 본 실시 예에서는 이러한 영향을 텅스텐 재질의 프로브 핀(14)에 비해 효과적으로 최소화할 수 있다. 또한, 프로브 핀(14)은 시편(1)에서 먼 쪽에 스프링부(143)가 배치되기 때문에, 시편(1)의 온도 제어에 따른 온도 변화가 스프링부(143)에 최소한으로 전달되며, 온도에 따른 스프링 상수의 변화를 최소화할 수 있다.When the temperature of the
여기서, 프로브 핀(14)은 스프링부(143)의 폭과 프로브 핀(14)의 두께를 조절함으로써 용이하게 원하는 세기의 스프링 상수를 얻을 수 있다. 이는 시편(1)이 누르는 힘에 의한 특성 분석에서의 데이터의 왜곡을 방지하고 시편(1)에 발생할 수 있는 데미지를 최소화 할 수 있다.Here, the
프로브 핀(14)은 열전도율이 낮은 재질로 형성되며, 예를 들어, 스테인리스 또는 인코넬 또는 텅스텐 재질로 형성될 수 있다. 그리고 프로브 핀(14)의 표면에는 전기 전도도가 높은 재질, 예를 들어, 금 또는 백금이 코팅되어 형성될 수 있다.The
프로브 핀(14)의 중간에는 소정의 절곡 또는 홈이 형성되는데(이하, '조절부(142)'라 한다), 이러한 조절부(142)는 프리스탑 또는 매뉴얼 방식에서 사용자가 프로브 핀(14)의 각도 및 위치를 조정하는데 이용된다. 상세하게는, 프로브 핀(14)은 검사단부(141)와 스프링부(143) 사이에 트위저(핀(14)셋, 또는 지그)로 들어올려서 검사단부(141)를 원하는 위치로 이동하기 용이하도록 조절부(142)가 형성된다. 프로브 핀(14)의 탄성 때문에 프로브 핀(14)을 움직이는 것이 어려운데, 조절부(142)를 형성함으로써 사용자가 조절부(142)에 트위저를 걸게 되면 프로브 핀(14)의 이동이 용이하게 된다.A predetermined bend or groove is formed in the middle of the
이와 같이 프로브 핀(14)이 스프링부(143)를 구비하며, 스프링부(143)는 시편(1)에서 비교적 먼 위치에 배치되기 때문에, 스테이지 블록(12) 및 시편(1)에서 발생하는 온도 변화에 의해 계측 결과가 부정확해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 프로브 핀(14)의 형상은 스테이지 블록(12)에 가까운 검사단부(141)의 면적은 작고, 구동부(15) 쪽의 면적이 크기 때문에 스테이지 블록(12)에서 전달되는 열이 프로브 핀(14)의 검사단부(141)까지 전달되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 프로브 핀(14)의 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.Since the
프로브 핀(14)의 구동부(15)는 각각의 프로브 핀(14)에 구비되며, 각 프로브 핀(14)을 일축 방향으로 선형 이동시킴과 더불어, φ 방향의 회전이 가능하도록 한다. 여기서, 프로브 핀(14)의 구동부(15)는 z축 포지셔너를 제거하고 두 개의 직선 이동 또는 직선 이동 및 회전시키는 동작을 통해서 디바이스의 대부분의 영역을 탐지 가능하며, 2개 이상으로는 전 영역을 탐지 가능하다. 이로 인해 포지셔너를 소형화 할 수 있어서, 내부 공간을 최소화 하여 진공 배기 시간을 단축시키고 가스 퍼징(purging)시 가스 포화가 매우 빠르다.The driving
여기서, 구동부(15)는 마이크로미터를 통해 프로브 핀(14)을 움직이는 것이 아니라, 사용자가 손으로 직접 프로브 핀(14)을 조절하는 프리스탑(free stop) 방식이 사용된다. 이와 같은 프리스탑(free stop) 방식에서는 매우 빠르고 간단하게 원하는 위치로 프로브 핀(14)의 위치를 조절할 수 있다.Here, the driving
구동부(15) 하부에는 석영 재질의 절연 플레이트(151)가 구비됨으로써 쇼트(short)를 방지하고, 구동부(15)에서의 오염 등을 방지할 수 있다. 여기서, 진공 챔버(11) 내부의 오염은 진공도에 악영향을 미치게 되는데, 오염에 강한 석영 재질로 절연 플레이트(151)를 구비함으로써, 오염을 방지할 수 있다. 또한, 석영 재질은 활성 가스에 의한 반응이 안정적이기 때문에, 시료의 검사 시 진공 챔버(11) 내부에 가스가 퍼징될 때 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 절연 플레이트(151)는, 상술한 석영 재질 이외에도 테프론, 아노다이징한 알루미늄 절연코팅한 메탈, 세라믹, 고분자폴리머 재료는 다양한 재질이 사용될 수 있다.A
본 실시 예들에 따르면, 프로브 핀(14)을 선형 이동과 로테이션 회전시키고, 스프링이 내장된 프로브 핀(14)을 이용하여 제작하므로 구동부(15)를 소형화 할 수 있어서, 내부 공간을 최소화 하여 진공 배기 시간을 단축시키고 가스 퍼징(purging)시 가스 포화가 매우 빠르다.According to the present embodiments, since the
또한, 본 실시 예들에 따른 마이크로 진공 프로브 시스템(10)은 현미경 스테이지 등에 결합하여 작동될 수 있도록 소형으로 구현할 수 있기 때문에, 분광분석기 등과의 호환이 용이하다. 또한, 스테이지 블록(12)을 펠티에 소자로 형성함으로써 수초 내에 반복적으로 영하에서 200℃까지 빠르고 정확하게 온도를 제어할 수 있다. 그리고 스테이지 블록(12)에 냉각수를 유동시켜 냉각시킴으로써 보다 효과적으로 냉각을 수행할 수 있다. 그리고 프로브 핀(14)의 형상을 통해서 프로브 핀(14)이 열에 의해서 변형되어 계측 결과가 부정확하게 되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 프로브 핀(14)을 각각 개별적으로 선형 이동과 φ 방향의 회전을 시킴으로써 계측의 정확성을 높일 수 있다.In addition, since the micro
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.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. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments and equivalents to the claims are within the scope of the following claims.
1: 시편
10: 마이크로 진공 프로브 시스템
11: 진공 챔버
111: 프레임
112: 수용 공간
113: 공기 통로
114: 메인 오링
115: 보조 오링
12: 스테이지 블록
13: 포트들
131: 진공 포트
132, 134, 135, 137: 신호 포트
133: 가스 주입 포트
136: 가스 배출 포트
138, 139: 냉각수 포트(138, 139)
140: 신호선
14: 프로브 핀
141: 검사단부
142: 조절부
143: 스프링부
144: 고정단부
145: 접점부
146: 수평부
15: 구동부
151: 절연 플레이트
16: 석영 커버
17: 메탈 커버
171: 뷰포트1: The Psalms
10: Micro vacuum probe system
11: Vacuum chamber
111: frame
112: accommodation space
113: air passage
114: Main O-ring
115: auxiliary o-ring
12: stage block
13: Ports
131: Vacuum port
132, 134, 135, 137: signal port
133: gas injection port
136: gas exhaust port
138, 139: cooling water ports (138, 139)
140: Signal line
14:
141: inspection end
142:
143: spring portion
144: fixed end
145:
146:
15:
151: Insulation plate
16: Quartz cover
17: Metal cover
171: Viewport
Claims (26)
상기 공기 통로 주위를 밀폐시키도록 구비되는 보조 오링;
상기 수용 공간에서 배기하거나 상기 수용 공간에 가스를 주입할 때 상기 수용 공간을 밀폐시키도록 상기 수용 공간의 주위에 구비되며, 상기 보조 오링의 높이보다 돌출되도록 구비되는 메인 오링;
상기 진공 챔버의 개방된 상부에 탑재되고 상기 진공 포트에서 진공 배기가 실행되면 상기 프레임에 밀폐되는 커버부;
상기 진공 챔버의 수용 공간 내부에 구비되어 시편이 안착되는 스테이지 블록;
상기 스테이지 블록 상에 상기 시편의 검사를 위한 검사단부가 위치하도록 구비되고 상기 검사단부의 타단부인 고정단부에는 스프링부가 형성된 복수의 프로브 핀;
상기 스테이지 블록의 주변에 구비되고 상기 복수의 프로브 핀에 각각 연결되어 상기 프로브 핀을 구동하는 복수의 구동부; 및
상기 진공 챔버 일측에 구비되어 상기 진공 챔버 내부로 냉각수를 제공하여 상기 스테이지 블록을 냉각시키는 냉각 블록;
을 포함하는 마이크로 진공 프로브 시스템.
A vacuum port is formed in at least one position of a side of a frame in which an upper portion is opened and a receiving space is formed therein, an exhaust line for forming a vacuum is formed in the receiving space, A vacuum chamber in which at least one air passage is formed;
An auxiliary o-ring provided to close the air passage;
A main o-ring provided around the accommodating space to seal the accommodating space when exhausting gas from the accommodating space or injecting gas into the accommodating space, the main o-ring being provided to protrude from the auxiliary o-ring;
A cover part mounted on an opened top of the vacuum chamber and being sealed to the frame when the vacuum exhaust is performed in the vacuum port;
A stage block disposed inside the accommodating space of the vacuum chamber to seat the specimen;
A plurality of probe pins provided on the stage block for inspecting the test specimen and having a spring portion at a fixed end, which is the other end of the probe end;
A plurality of driving units provided around the stage block and connected to the plurality of probe pins to drive the probe pins; And
A cooling block provided at one side of the vacuum chamber to cool the stage block by supplying cooling water into the vacuum chamber;
And a micro vacuum probe system.
상기 커버부는 석영 재질로 형성된 투명한 석영 커버를 포함하는 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the cover portion comprises a transparent quartz cover formed of a quartz material.
상기 석영 커버는 석영, 사파이어, 일반 유리, 강화 유리 및 아크릴 중 어느 하나의 재질로 형성되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the quartz cover is formed of any one of quartz, sapphire, plain glass, tempered glass, and acrylic.
상기 석영 커버는 1mm 내지 5mm의 두께로 형성되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the quartz cover is formed to a thickness of 1 mm to 5 mm.
상기 커버부는 스테인레스 스틸을 포함하는 스틸 재질로 형성되는 메탈 커버를 포함하고,
상기 메탈 커버에는 뷰 포트, 액체 시료의 주입을 위한 주입 포트, 광섬유를 포함하는 기구를 설치하기 위한 피드스루(feed-through) 포트 중 어느 하나 이상의 포트가 형성되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the cover portion includes a metal cover formed of a steel material including stainless steel,
Wherein the metal cover is formed with at least one port of a view port, an injection port for injecting a liquid sample, and a feed-through port for installing a mechanism including an optical fiber.
상기 뷰 포트는 석영, 사파이어, 일반 유리, 고릴라 글라스 중 어느 하나의 재질이 사용되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the view port is made of any one material selected from the group consisting of quartz, sapphire, ordinary glass, and gorilla glass.
상기 뷰 포트는 3mm 이하의 두께로 형성되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the view port is formed to a thickness of 3 mm or less.
상기 뷰 포트에는 열선이 구비되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
6. The method of claim 5,
And the view port is provided with a heat line.
상기 프로브 핀은 상기 스프링부의 면적이 상기 검사단부의 면적에 비해 넓게 형성된 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the probe pin has an area of the spring portion larger than an area of the inspection end.
상기 검사단부는 구형, 세운 디스크 형태에서 에지 부위를 둥글게 연마한 모양, 역삼각뿔 모양, 일반 탐침 모양 중 어느 하나의 형상을 갖는 마이크로 진공 프로브 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the inspection end has a shape selected from a spherical shape, a rounded shape of an edge portion in a disc shape, an inverted triangular shape, and a general probe shape.
상기 프로브 핀은 상기 스프링부의 폭과 상기 프로브 핀의 두께를 조절함으로써 상기 스프링부의 스프링 상수가 결정되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein a spring constant of the spring portion is determined by adjusting a width of the spring portion and a thickness of the probe pin.
상기 고정단부는 상기 검사단부에 비해서 면적이 크고 절개 패턴이 형성된 스프링부가 형성되고,
상기 고정단부의 단부에는 시그널 와이어와 접속되는 접점부가 형성되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the fixed end is formed with a spring portion having an area larger than that of the inspection end and formed with an incision pattern,
And a contact portion connected to the signal wire is formed at an end of the fixed end.
상기 접점부는 상기 시그널 와이어를 웰딩이나 클램핑할 수 있도록 소정의 홀이 형성되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the contact portion has a predetermined hole formed therein for welding or clamping the signal wire.
상기 프로브 핀은 상기 검사단부와 상기 고정단부의 사이에 사용자가 상기 프로브 핀의 각도 및 위치를 조절할 수 있도록 절곡 또는 홈으로 형성된 조절부가 형성되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the probe pin has an adjusting part formed between the inspection end and the fixed end so as to allow the user to adjust the angle and position of the probe pin.
상기 프로브 핀은 스테인리스, 인코넬, 텅스텐 중 어느 하나의 재질로 형성되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the probe pin is formed of one of stainless steel, inconel, and tungsten.
상기 프로브 핀은 표면에 금 또는 백금 재질의 코팅층이 형성된 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the probe pin has a coating layer of gold or platinum on the surface thereof.
상기 구동부는 상기 프로브 핀을 두 개의 직선 이동 또는 직선 이동 및 회전시키는 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the driving unit linearly moves or linearly moves the probe pin in two directions.
상기 구동부 하부에는 석영 또는 테프론 재질의 절연 플레이트가 구비되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
And an insulating plate made of quartz or Teflon is provided under the driving unit.
상기 프레임에는 상기 메인 오링이 설치되는 메인 오링홈과, 상기 보조 오링이 설치되는 보조 오링홈이 형성되고,
상기 메인 오링과 보조 오링의 높이는 상기 각 오링홈의 깊이로 조절되며, 상기 보조 오링홈의 깊이가 상기 메인 오링홈의 깊이에 비해 0~30 % 깊게 형성된 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the frame has a main O-ring groove on which the main O-ring is installed and an auxiliary O-ring groove on which the auxiliary O-ring is installed,
Wherein the height of the main O-ring and the auxiliary O-ring is adjusted to the depth of the O-ring groove and the depth of the auxiliary O-ring groove is 0 to 30% deeper than the depth of the main O-ring groove.
상기 공기 통로는 상기 커버부에 대해서 진공을 형성하고, 상기 배기라인은 상기 수용 공간에 진공을 형성하며, 서로 독립된 경로를 통해서 진공을 형성하도록 형성된 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the air passage forms a vacuum with respect to the cover portion, the exhaust line forms a vacuum in the accommodation space, and forms a vacuum through independent paths.
상기 스테이지 블록은 열전소자로 이루어지고, 상기 스테이지 블록의 하부에는 냉각을 위한 냉각 블록이 구비되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the stage block comprises a thermoelectric element and a cooling block for cooling is provided below the stage block.
상기 스테이지 블록은 질화 알루미늄(AlN) 재질로 형성되는 마이크로 진공 프로브 시스템.
25. The method of claim 24,
Wherein the stage block is formed of an aluminum nitride (AlN) material.
상기 스테이지 블록은 가열을 위한 위한 열전소자를 제외한 히팅 수단이 구비되고,
상기 스테이지 블록은, 알루미나(AlN), SiC, 인코넬, SiC가 코팅된 인코넬, Cu, C, Mo 중 어느 하나의 재질로 형성되는 마이크로 진공 프로브 시스템. The method according to claim 1,
The stage block is provided with a heating means except a thermoelectric element for heating,
Wherein the stage block is formed of any one material selected from the group consisting of alumina (AlN), SiC, inconel, Inconel coated with SiC, Cu, C, and Mo.
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