KR101839693B1 - 영상정보를 이용한 하전입자소스모듈 정렬 장치 및 정렬방법 - Google Patents

Abstract

하전입자소스모듈의 정렬 장치 및 방법을 개시한다. 일 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 장치는, 베이스, 상기 베이스로부터 이격되고, 상기 모듈 케이스를 지지하는 지지플레이트, 상기 베이스에 설치되며, 상기 모듈 케이스에 대한 상기 필라멘트 조립체의 상대적인 수평 위치를 조절 하는 위치조절모듈, 상기 지지플레이트에 설치되고, 상기 모듈 케이스에 대한 상기 웨넬트의 상대적인 수직 높이를 조절하는 높이조절모듈 및 상기 첨두와 상기 웨넬트에 대한 영상정보를 수집하는 영상수집모듈을 포함할 수 있다.

Description

영상정보를 이용한 하전입자소스모듈 정렬 장치 및 정렬방법 {ALIGNMENT DEVICE AND METHOD OF CHARGED PARTICLE BEAM SOURCE MODULE USING IMAGE INFORMATION}

아래의 실시예는 영상정보를 이용한 하전입자소스모듈 정렬 장치 및 방법에 관한 것이다.

진공 상태에서 재료의 표면형태 또는 내부구조를 나노 수준 또는 원자 수준으로 관찰하기 위한 방법으로, 전자 또는 이온의 하전입자빔을 이용할 수 있다. 이러한 하전입자빔을 이용하게 되면, 광학현미경에서 제한되는 분해능의 한계를 넘어 관찰하고자 하는 대상을 나노 또는 원자 수준에서 관찰 가능한 고 분해능의 현미경을 제작할 수 있다.

하전입자 현미경은, 하전입자빔을 대상 시료에 조사하고, 대상시료로부터 방출되거나 대상 시료를 투과하는 입자를 검출기에 의해 검출함으로써, 대상 시료의 확대 화상을 취득하게 된다. 하전입자 현미경의 종류로는 내부구조의 구성을 투과하여 파악하는 투과전자현미경(TEM, Transmission Electron Microscope)이나 반사되는 정보를 통해 표면위의 정보를 획득하는 주사 전자 현미경(SEM, Scanning Electron Microscope), 헬륨이온현미경(HIM, Helium Ion Microscope) 및 시료의 표면을 갈륨 이온으로 가공할 수 있는 집속이온빔현미경(FIB, Focused Ion Microscope)등이 있다.

하전입자 현미경은 전자총 또는 이온총 내부의 금속 필라멘트에 일정 크기를 가진 전압과 전류를 인가함으로써 전자 또는 이온 형태의 하전입자가 발생하게 된다. 이 때, 하전입자총에 구비된 정전 또는 전자기 렌즈에 의해 방출되는 하전입자빔은 여러 다발로 방출 되는데, 이를 하전입자 빔(전자빔 또는 이온빔) 이라 한다. 하전입자총으로부터 방출되는 하전입자빔이 목표지점에 도달하기 위해서는 하전입자빔의 경로를 정전(electrostatic) 또는 전자기(electromagnetic) 렌즈들을 이용하여 제어해야 한다.

일반적으로, 하전입자빔을 만들기 위한 하전입자총은 필라멘트를 주요 구성품으로 한 하전입자소스, 하전입자소스 주변을 감싸고 있는 웨넬트(wehnelt)로 불리는 축출기(extractor), 축출기 아래쪽에 가속전극 역할을 하는 양극판(anode plate)으로 구성되어 있다.

하전입자 현미경에서는 고해상도의 시료 영상을 얻기 위하여 매우 밝은 하전입자빔이 필요한데, 이 경우, 필라멘트에 인가하는 전류의 크기, 웨넬트에 인가하는 바이어스(Bias) 전압의 크기에 따라 하전입자빔의 방출전류(Emission current)와 밝기(Brightness)에 상관 관계가 있다. 특히, 필라멘트에 인가하는 전류의 크기가 증가하면 방출되는 전류도 인가 전압의 크기에 따라 증가하는데, 방출전류의 크기가 인가 전류의 어느 값 이상에서는 변하지 않고 일정한 값을 유지하는 포화지점이 존재한다.

최대 하전입자빔의 밝기를 가진 조건을 만들기 위하여 필라멘트에 인가하는 전류의 크기와 웨넬트에 인가하는 바이어스 전압의 최적값을 찾는 것은 매우 중요하다. 우선, 필라멘트에 최대 방출전류를 갖는 조건에서 웨넬트에 인가하는 전압을 조정하면 최대 밝기를 가지는 하전입자빔을 만들 수 있다.

이러한 전기적 조건을 인가하기 전에 하전입자현미경 제조업체에서는 최적의 밝기 값을 갖기 위한 웨넬트와 필라멘트 첨두 사이의 물리적인 거리를 제공한다. 구체적으로, 하전입자현미경의 시스템이 준비된 상태에서 하전입자총 모듈에서의 하전입자소스의 첨두부분과 웨넬트 사이 간격 및 중심 위치를 기계적으로 정렬하는 것을 우선으로 한다. 이러한 기계적 정렬이 잘못 되면, 하전입자빔의 밝기가 매우 떨어지며, 하전입자소스의 수명도 짧아지는 문제를 초래하게 된다.

따라서, 하전입자 현미경의 작동을 위해서는 웨넬트와 하전입자소스로 사용되는 필라멘트의 첨두의 정렬과정이 필수적으로 수반되어야 한다.

일반적으로, 하전입자 현미경은 진공상태에서 작동하므로, 진공상태를 형성하는데 오랜 기간이 걸리며, 진공챔버안에 하전이자소스모듈이 하전입자총에 결합되면, 웨넬트와 하전입자소스의 첨두 부분의 기계적 정렬이 불가능하다.

종래에는, 제조업체에서 제공한 정렬 기구물을 이용하여 숙련된 기술자가 수작업으로 해당 부분을 정렬하였기 때문에, 그 정렬 기준이 주관적이고, 기술자에 따라 편차가 존재하여, 이에 따른 오차를 확인하여 재설치를 하는 과정에서 오랜 시간과 노력이 요구되었다. 따라서, 하전입자소스의 첨두와 웨넬트를 기계적으로 신속히 정렬하는 기술이 필요한 실정이다.

이와 관련하여, 한국 공개특허 제10-2015-0143907호는 하전입자 현미경의 주사신호 제어방법 및 이를 이용하는 장치를 개시한다.

일 실시예에 따른 목적은, 하전입자빔의 방출과정이 없이도, 하전입자소스모듈을 정렬할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

일 실시예에 따른 목적은, 영상수집모듈을 통하여 수집된 영상정보를 기반으로, 정밀하게 하전입자소스모듈을 정렬할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

일 실시예에 따른 목적은, 정렬과정에서의 진행 정도를 사용자에게 신속하게 제공할 수 있는 하전입자소스모듈 정렬장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

일 실시예에 따른 하전입자빔을 방출하는 첨두를 갖는 필라멘트가 고정된 필라멘트 조립체와, 상기 필라멘트 조립체를 내부에 수용하는 모듈 케이스와, 상기 모듈 케이스에서 상기 필라멘트 조립체의 위치를 고정하는 고정 나사와, 상기 모듈 케이스의 상측에 나사 결합되는 웨넬트를 포함하는 하전입자소스모듈의 정렬 장치는, 베이스, 상기 베이스로부터 이격되고, 상기 모듈 케이스를 지지하는 지지플레이트, 상기 베이스에 설치되며, 상기 모듈 케이스에 대한 상기 필라멘트 조립체의 상대적인 수평 위치를 조절 하는 위치조절모듈, 상기 지지플레이트에 설치되고, 상기 모듈 케이스에 대한 상기 웨넬트의 상대적인 수직 높이를 조절하는 높이조절모듈 및 상기 첨두와 상기 웨넬트에 대한 영상정보를 수집하는 영상수집모듈을 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 위치조절모듈은 상기 필라멘트 조립체를, 상기 베이스와 평행하고 서로 교차하는 2가지 방향으로 각각 병진 운동시키는 X-스테이지 및 Y-스테이지를 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 위치조절모듈은 상기 베이스에 대해 상기 필라멘트 조립체를 회전시킴으로써, 상기 첨두의 빔축과 상기 베이스의 수직여부를 확인 하기 위한 R-스테이지를 더 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 높이조절모듈은 상기 웨넬트와 결합된 상태로 상기 지지플레이트에 대해 회전 가능한 H-스테이지 및 상기 H-스테이지를 회전시키기 위한 H-액츄에이터를 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 영상수집모듈은 상기 하전입자소스모듈의 위치에 대한 영상정보를 수집하기 위한 적어도 하나 이상의 카메라를 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 카메라가 상기 첨두와 상기 웨넬트의 다양한 위치관계에 대한 정보를 수집하도록, 상기 카메라의 이동을 안내하는 가이드레일을 더 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 영상수집모듈은 상기 첨두와 상기 웨넬트의 수평위치에 대한 영상정보를 수집하기 위한 제1카메라 및 상기 첨두와 상기 웨넬트의 수직위치에 대한 영상정보를 수지하기 위한 제2카메라를 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 수집된 상기 영상정보를 사용자에게 출력하는 디스플레이를 더 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 디스플레이는 상기 영상정보를 기반으로, 상기 첨두 또는 상기 웨넬트가 이동하여야 할 가상의 목표선을 표시할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 위치조절모듈 또는 상기 높이조절모듈은, 상기 사용자가 입력한 제어 명령에 기초하여 상기 첨두와 상기 웨넬트의 상대적인 위치를 조절할 수 있다.

일 측에 있어서, 하전입자소스모듈 정렬 장치는 상기 위치조절모듈 또는 상기 높이조절모듈을 작동시키는 액츄에이터 및 상기 영상정보를 기반으로, 상기 액츄에이터를 제어하는 제어 신호를 생성하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 전자를 방출하는 첨두를 갖는 필라멘트가 고정된 필라멘트 조립체와, 상기 필라멘트 조립체를 내부에 수용하는 모듈 케이스와, 상기 모듈 케이스에서 상기 필라멘트 조립체의 위치를 고정하는 고정 나사와, 상기 모듈 케이스의 상측에 나사 결합되는 웨넬트를 포함하는 하전입자소스모듈의 정렬 방법은, 상기 첨두와 상기 웨넬트의 상대적인 위치에 대한 영상정보를 수집하는 영상수집단계 및 사용자의 명령 또는 수집된 상기 영상정보에 기초하여, 상기 첨두와 상기 웨넬트의 상대적인 위치를 정렬하는 정렬단계를 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 정렬단계는 상기 첨두와 상기 웨넬트의 상대적인 수평위치를 정렬하는 수평정렬단계 및 상기 첨두와 상기 웨넬트의 상대적인 수직높이를 정렬하는 수직정렬단계를 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 하전입자소스모듈 정렬방법은 상기 필라멘트 조립체를 회전시킴으로써, 상기 첨두의 가상의 빔축이 지면에 수직하는지 여부를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 장치는 하전입자빔의 방출이 없이도, 필라멘트 첨두와 웨넬트의 위치관계를 정렬할 수 있다.

일 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 장치는 간단한 작동만으로 첨두와 웨넬트의 위치관계를 정밀하게 조절할 수 있다.

일 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 방법은 정렬과정에서의 진행정도를 신속하고 정확하게 파악할 수 있다.

일 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 장치 및 방법의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은, 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 장치의 사시도이다.
도 2는, 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 장치의 정면도이다.
도 3은, 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 장치의 분해 사시도이다.
도 4는, 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 장치의 블록도이다.
도 5a는, 실시예에 따른 영상수집모듈이 하전입자소스모듈의 영상정보를 수집하는 방식을 도시하는 개략도이다.
도 5b는, 실시예에 따른 영상수집모듈의 카메라가 가이드레일을 따라 이동하는 모습을 나타낸 것이다.
도 6은, 실시예에 따른 위치조절모듈이 필라멘트 조립체를 병진운동시키는 과정을 도시한다.
도 7은, 위치조절모듈의 작동에 따른 필라멘트 조립체와 모듈 케이스의 위치관계를 도시한다.
도 8은, 실시예에 따른 위치조절모듈이 필라멘트 조립체를 회전시키는 구성을 도시한다.
도 9는, 필라멘트 조립체의 회전을 측면에서 바라본 형상을 도시한다.
도 10은, 실시예에 따른 높이조절모듈이 웨넬트를 회전시키는 과정을 도시한다.
도 11은, 높이조절모듈의 작동에 따른 웨넬트와 모듈 케이스의 위치관계를 도시한다.
도 12는, 디스플레이에 출력된 영상에 가상의 목표지점이 표시되는 일 예를 도시한다.
도 13은, 디스플레이에 출력된 영상에 가상의 목표지점이 표시되는 다른 예를 도시한다.
도 14는, 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 방법의 순서도이다.
도 15는, 실시예에 따른 정렬단계를 도시하는 순서도이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은, 하전입자소스모듈 정렬 장치(10)의 사시도이고, 도 2는 하전입자소스모듈 정렬 장치(10)(10)의 정면도이며, 도 3은 하전입자소스모듈 정렬 장치(10) 의 구성을 도시하는 분해사시도이다.

하전입자소스모듈 정렬 장치(10)는 하전입자소스모듈(M)과 연결되어, 하전입자소스모듈 (M)의 구성요소들을 정렬할 수 있다.

하전입자소스모듈 (M)은 필라멘트 조립체 (M10), 필라멘트 조립체(M10) 를 내부에 수용하는 모듈 케이스(M20) 및 모듈 케이스(M20)와 나사 결합되는 웨넬트(M30)(wehnelt)를 포함할 수 있다.

필라멘트 조립체(M10)는 조립체 바디 및 상기 조립체 바디에 고정된 필라멘트(M11)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 필라멘트 조립체(M10)는 조립체 바디를 관통하는 로드를 더 포함하고, 상기 로드에는 필라멘트(M11)가 삽입되어 고정될 수 있다.

필라멘트(M11)는 하전입자빔을 방출하는 단부인 첨두(M111)를 포함할 수 있다. 하전입자빔은 필라멘트 조립체(M10)와 수직방향인 빔축의 경로를 따라 방출 될 수 있다.

모듈 케이스(M20)는 필라멘트 조립체(M10)를 내부에 수용할 수 있다. 모듈 케이스(M20)는 필라멘트 조립체(M10)의 직경보다 큰 구멍을 포함하며, 필라멘트 조립체(M10)는 모듈 케이스(M20)의 구멍 내에서 이동할 수 있다.

모듈 케이스(M20)의 측면에는 관통홀이 형성되며, 관통홀에는 필라멘트 조립체(M10)를 모듈 케이스(M20) 내부에 고정하기 위한 고정 나사가 삽입될 수 있다. 예를 들어, 관통홀은 복수개가 이격되게 형성되고, 각각의 관통홀에 고정 나사가 삽입될 수 있다.

이 경우, 각각의 고정 나사가 모듈 케이스(M20)를 관통하여 필라멘트 조립체(M10)의 측면에 외력을 가하여, 모듈 케이스(M20) 내부에서 필라멘트 조립체(M10)가 움직이지 않도록 필라멘트 조립체(M10)를 지지할 수 있다.

웨넬트(M30)는 모듈 케이스(M20)와 나사결합 할 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스(M20)의 상측 외면에는 나사산이 형성되고, 웨넬트(M30)의 측벽 내면에는 이에 대응하는 나사산이 형성될 수 있다. 이 경우, 웨넬트(M30)는 모듈 케이스(M20)와의 나사결합의 정도에 따라 모듈 케이스(M20)와의 상대적인 거리가 변경될 수 있다.

다시 말하면, 웨넬트(M30)가 모듈 케이스(M20)의 나사산을 따라 회전하는 정도에 따라 모듈 케이스(M20) 내부에 위치한 필라멘트 조립체(M10)와의 간격이 조절될 수 있다.

웨넬트(M30)는 첨두(M111)로부터 방출되는 전자를 통과시키기 위한 웨넬트(M30) 홀을 포함한다. 다시 말하면, 필라멘트(M11)의 빔축은 웨넬트(M30) 홀을 지나갈 수 있다.

또한, 웨넬트(M30)에는 다른 기구를 이용하여 웨넬트(M30)를 용이하게 파지할 수 있게 하는 위한 고정용 홀이 복수개 형성될 수 있다. 예를 들면, 고정용 홀에 웨넬트(M30)에 회전력을 가하기 위한 장비 등이 삽입될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 장치(10)는 베이스(100), 지지플레이트(120), 지지프레임(150), 위치조절모듈(110), 높이조절모듈(130) 및 영상수집모듈(140)을 포함할 수 있다.

베이스(100)는 지면에 배치되며, 상단이 지면에 대해 평행한 면을 가질 수 있다. 따라서, 베이스(100)는 후술할 위치조절모듈(110) 및 위치조절모듈(110)과 연결되는 다른 구성들을 지면에 평행하게 배치시킬 수 있다.

지지플레이트(120)는 베이스(100)와 평행하도록 베이스(100)의 상부에 배치될 수 있다. 이 경우, 지지플레이트(120)는 베이스(100)와 일정 간격 이격되어, 베이스(100)에 위치조절모듈(110)이 배치될 공간을 마련할 수 있다.

지지플레이트(120)에는 위치조절모듈(110)의 일부가 통과할 수 있도록 중공이 형성될 수 있다. 따라서, 중공을 통해 베이스(100)에 배치된 위치조절모듈(110)이 지지플레이트(120)를 통과하여 필라멘트 조립체(M10)와 연결될 수 있다.

지지프레임(150)은 베이스(100)와 지지플레이트(120)에 각각 연결되어, 지지플레이트(120)를 베이스(100)로부터 이격시킬 수 있다. 예를 들어, 지지프레임(150)은 베이스(100) 및 지지플레이트(120)와 나사결합을 통해 연결될 수 있다.

또한, 지지프레임(150)은 지지플레이트(120)와의 나사 결합위치를 통해 베이스(100)와 지지플레이트(120) 사이의 거리를 조절할 수 있다.

지지프레임(150)은 하전입자소스모듈(M)의 양측 및 상측을 감싸는 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 것과 같이, 지지프레임(150)은 하측이 개방된 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다. 다만, 지지프레임(150)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 지지프레임(150)의 양측과 상측의 연결지점은 모서리가 둥글게 형성될 수 있다. 또한, 지지프레임(150)에는 영상수집모듈(140)이 위치할 수 있도록 관통홀이 형성될 수 있으며, 영상수집모듈(140)이 지지프레임(150)의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 가이드레일(151)이 구비될 수 있다.

위치조절모듈(110)은 베이스(100)에 설치되고, 필라멘트 조립체(M10)의 하부에 연결되어, 모듈 케이스(M20) 내부에서의 필라멘트 조립체(M10)의 위치를 조절할 수 있다.

위치조절모듈(110)은 X-스테이지(111), Y-스테이지(112), R-스테이지(113), 가이드블록(114) 및 지지체(115)를 포함할 수 있다.

X-스테이지(111) 및 Y-스테이지(112)는 베이스(100)와 평행하고 서로 직교하는 '제1방향' 및 '제2방향'으로 각각 병진 운동하도록 연결될 수 있다.

구체적으로, 도 3을 참조하면, 베이스(100)의 상부에는 가이드블록(114)이 배치되고, 가이드블록(114)의 상부에는 Y-스테이지(112) 및 X-스테이지(111)가 순차적으로 배치될 수 있다.

이 경우, 가이드블록(114)의 상부면에는 Y-스테이지(112)가 제2방향(도 3의 y축 방향)으로 이동되도록 가이드 홈이 형성되고, Y-스테이지(112)의 하부면에는 이에 대응되는 가이드 돌기가 형성될 수 있다.

Y-스테이지(112)의 상부면에는 X-스테이지(111)가 제1방향(도 3의 x축 방향)으로 이동되도록 가이드 돌기가 형성되고, X-스테이지(111)의 하부면에는 이에 대응하는 가이드 홈이 형성될 수 있다.

정리하면, 가이드블록(114), Y-스테이지(112), X-스테이지(111)는 서로 맞물리도록 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, Y-스테이지(112)는 가이드블록(114) 상에서 이동 가능하도록 연결되고, X-스테이지(111)는 Y-스테이지(112) 상에서 이동 가능하도록 연결될 수 있다.

참고적으로, 도면에는 가이드블록(114)의 상부에 가이드 홈이 형성되고, Y-스테이지(112) 하부에 가이드 돌기가 형성된 것으로 도시되었으나, 이는 일 예에 불과하며, 가이드블록(114), Y-스테이지(112) 및 X-스테이지(111)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 가이드블록(114)의 상부에 가이드 돌기가 형성되고, Y-스테이지(112)의 하부에 이에 대응하는 가이드 홈이 형성되는 것도 가능하다.

또한, 도면에는 가이드 홈 및 가이드 돌기가 사각형의 단면 형상을 가지는 것으로 도시되었으나, 이는 일 예시에 불과하며, 가이드 홈 및 가이드 돌기의 형상이 반원의 단면 형상 등을 가지는 것도 가능하다.

지지체(115)는 X-스테이지(111)의 상부에 배치되어, 필라멘트 조립체(M10)를 지지할 수 있다. 이 경우, 지지체(115)는 베이스(100)와 지지플레이트(120)의 간격에 따라 필라멘트 조립체(M10)가 지지플레이트(120) 상부에 위치하도록 다양한 높이로 마련될 수 있다. 따라서, 지지체(115)는 지지플레이트(120)에 형성된 중공을 통과하여 필라멘트 조립체(M10)와 연결될 수 있다.

R-스테이지(113)는 베이스(100)에 대하여 회전 가능하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, R-스테이지(113)는 베이스(100)의 상부에 설치되어 자유회전 할 수 있다. 따라서, R-스테이지(113)의 상부에 연결된 구성들을 회전시킬 수 있다.

비록, 도면에는 R-스테이지(113)가 X-스테이지(111) 및 Y-스테이지(112)의 하부에 배치된 것으로 도시되었으나, R-스테이지(113)의 배치가 이에 한정되는 것은 아니며, 위치조절모듈(110)의 다양한 위치에 배치될 수 있다.

예를 들어, R-스테이지(113)는 X-스테이지(111)의 상부에 배치될 수 있다. 즉, 필라멘트 조립체(M10)를 회전시킬 수 있는 위치라면 위치조절모듈(110)의 어느 위치에 배치되어도 무방하다.

높이조절모듈(130)은 지지플레이트(120)에 설치되어, 모듈 케이스(M20)와 웨넬트(M30)의 상대적인 수직 거리를 조절할 수 있다.

높이조절모듈(130)은 웨넬트(M30)와 연결되는 H-스테이지(131), H-스테이지(131)를 회전시키는 H-액츄에이터(132)를 포함할 수 있다.

H-스테이지(131)는 지지플레이트(120)에 대해 회전 할 수 있다. 그리고, 웨넬트(M30)와 결합되어 웨넬트(M30)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, H-스테이지(131)는 웨넬트(M30)의 고정용 홀에 각각 삽입 가능한 복수개의 고정용 돌기를 포함할 수 있다.

예를 들면, H-액츄에이터(132)는 H-스테이지(131)와 기어 결합 방식 등에 의하여 접촉하여, H-스테이지(131)를 회전시킬 수 있다. 따라서, H-액츄에이터(132)가 작동하게 되면, 마찰에 의해 H-스테이지(131)가 회전할 수 있다. 다른 예로, H-액츄에이터(132)는 H-스테이지(131)와 타이밍 벨트 등을 이용하여 연결될 수도 있을 것이다.

영상수집모듈(140)은 하전입자소스모듈(M)의 위치관계에 대한 영상정보를 수집할 수 있도록 하전입자소스모듈(M)의 주변에 배치될 수 있다.

예를 들어, 영상수집모듈(140)은 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 수평 위치 또는 수직위치에 대한 영상정보를 수집할 수 있다.

영상수집모듈(140)은 하전입자소스모듈(M)의 영상을 촬영하는 카메라(141)를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 카메라(141)는 지지프레임(150)에 설치되어, 하전입자소스모듈(M)을 상부에서 촬영하거나, 측면에서 촬영할 수 있다.

도 4는, 하전입자소스모듈 정렬 장치(10)의 블록도이다. 도 4를 참조하여, 하전입자소스모듈(M)을 정렬하기 위한 구성을 설명한다.

하전입자소스모듈 정렬 장치(10)는, 영상수집모듈(140), 위치조절모듈(110), 높이조절모듈(130), 제어부(170) 및 디스플레이(160)를 포함할 수 있다.

영상수집모듈(140)은 하전입자소스모듈(M)의 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 상대적인 위치에 대한 영상정보를 수집할 수 있다. 또한, 하전입자소스모듈(M)을 정렬 시키기 위한 영상정보를 사용자 또는 제어부(170)에 제공할 수 있다.

일 예로, 위치조절모듈(110) 및 높이조절모듈(130)은 사용자가 입력하는 제어 명령에 기초하여, 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 상대적인 위치를 수동적으로 조절할 수 있다.

다른 예로, 위치조절모듈(110) 및 높이조절모듈(130)은 제어부(170)가 생성하는 제어신호에 의해 작동하여, 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 상대적인 위치를 자동적으로 조절할 수도 있다.

예를 들어, 위치조절모듈(110)은 X-스테이지(111), Y-스테이지(112) 및 R-스테이지(113)를 각각 작동시키기 위한 X-액츄에이터(116), Y-액츄에이터(117) 및 R-액츄에이터(118)를 포함할 수 있다.

X-액츄에이터(116) 및 Y-액츄에이터(117)는 제어부(170)의 제어 명령에 의해 X-스테이지(111) 및 Y-스테이지(112)를 각각 병진 운동시킬 수 있다. 예를 들어, X-액츄에이터(116)는 X-스테이지(111)를 제1방향으로 이동하도록 외력을 가할 수 있다.

R-액츄에이터(118)는 제어부(170)의 제어 명령에 의해 R-스테이지(113)를 회전 시킬 수 있다. 예를 들어, R-액츄에이터(118)는 R-스테이지(113)와 접촉하여, 마찰에 의해 R-스테이지(113)를 회전시킬 수 있다.

높이조절모듈(130)은, H-스테이지(131)를 회전시키기 위한 H-스테이지(131)를 포함할 수 있다. X-액츄에이터(116), Y-액츄에이터(117), R-액츄에이터(118) 및 H-액츄에이터(132)를 통칭하여 '액츄에이터'라고 할 수 있다.

제어부(170)는, 영상수집모듈(140)이 수집한 영상정보를 기반으로, 각각의 액츄에이터(116, 117, 118, 131)를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 영상정보를 기반으로, 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)를 이동시키기 위한 설정위치를 정하고, 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)가 설정위치까지 이동하도록 각각의 액츄에이터(116, 117, 118, 131)에 제어 신호를 송신할 수 있다.

디스플레이(160)는, 영상수집모듈(140)이 수집한 영상정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 카메라(141)가 촬영한 영상을 출력하여, 웨넬트(M30)와 첨두(M111)의 위치관계에 대한 정보를 제공할 수 있다.

또한, 디스플레이(160)는 출력되는 영상에 가상의 목표선을 표시함으로써, 첨두(M111) 또는 웨넬트(M30)가 이동해야 할 목표에 대한 좌표를 사용자에게 제공할 수 있다.

도 5a는 영상수집모듈(140)이 2개의 카메라(141a, 141b)를 통하여 하전입자소스모듈(M)의 영상을 촬영하는 일 실시예를 도시하며, 도 5b는 하나의 카메라(141)가 지지프레임(150)에 마련된 가이드레일(151)을 따라 이동하면서 하전입자소스모듈(M)의 영상을 촬영하는 다른 실시예를 도시한다.

도 5a를 참조하면, 영상수집모듈(140)은 하전입자소스모듈(M)의 상부에 배치되어 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 수평위치에 대한 영상정보를 수집하는 제1카메라(141a) 및 하전입자소스모듈(M)의 측면에 배치되어 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 수직위치에 대한 영상정보를 수집하는 제2카메라(141b)를 포함할 수 있다.

제1카메라(141a)는 웨넬트(M30)의 상부에 위치하는 지지프레임(150)에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1카메라(141a)는 모듈 케이스(M20) 내부에서의 필라멘트 조립체(M10)의 수평위치에 대한 영상을 촬영할 수 있다. 또한, 제1카메라(141a)는 웨넬트(M30) 홀을 통해 첨두(M111)가 관측되는지에 대한 영상정보를 촬영할 수 있다. 즉, 제1카메라(141a)는, 첨두(M111)의 빔축이 웨넬트(M30) 홀을 통과하는지에 대한 영상을 제공할 수 있다.

제2카메라(141b)는 하전입자소스모듈(M)의 측면에 위치하는 지지프레임(150)에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(141b)는 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 수직위치에 대한 영상을 촬영할 수 있다. 따라서, 제2카메라(141b)가 촬영하는 영상을 통해, 웨넬트(M30) 홀이 첨두(M111)로부터 이격되어야 하는 거리에 대한 정보가 제공될 수 있다.

반면, 도 5a에는, 제2카메라(141b)가 하전입자소스모듈(M)의 일 측면의 영상정보를 촬영하도록 배치되었으나, 이와 달리, 제2카메라(141b)가 반대 측면의 지지프레임(150)에 배치되는 것도 가능하다. 즉, 제2카메라(141b)의 위치는 도면에 한정되지 않는다.

도 5b를 참조하면, 영상수집모듈(140)은 하나의 카메라를 통하여 하전입자소스모듈(M)의 영상정보를 수집할 수 있다. 이 경우, 카메라는 하전입자소스모듈(M)의 주변을 따라 이동하며, 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 상대적인 위치관계에 대한 영상을 촬영할 수 있다.

예를 들어, 지지프레임(150)에는 길이방향을 따라서 가이드 레일이 형성되고, 카메라가 가이드 레일을 따라 이동하면서 하전입자소스모듈(M)을 촬영할 수 있다. 도 5b와 같이, 카메라는 웨넬트(M30)의 상부에서 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 수평위치에 대한 영상을 촬영하고, 하전입자소스모듈(M)의 측면으로 이동하여 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 수직위치에 대한 영상을 촬영할 수 있다.

또한, 도면과 달리, 복수개의 카메라(141)가 가이드레일(151)에 배치되어, 가이드레일(151)을 따라 각각 이동하여 하전입자소스모듈(M)을 촬영하는 것도 가능하다.

이하, 도 6 내지 도 11을 참조하여, 일 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 장치(M)의 작동 구성에 대하여 상세하게 설명한다.

도 6은 위치조절모듈(110)이 필라멘트 조립체(M10)를 모듈 케이스(M20) 내부에서 병진 운동 시키는 작동 과정을 도시하며, 도 7은 필라멘트 조립체(M10)의 병진 운동에 대응하여, 필라멘트 조립체(M10)와 모듈 케이스(M20)의 수평 위치가 조절되는 과정을 도시한다.

도 6 내지 도 7을 참조하면, 위치정렬모듈의 X-스테이지(111) 및 Y-스테이지(112)가 작동하게 되면, 필라멘트 조립체(M10)가 모듈 케이스(M20) 내부에서 병진 운동할 수 있다.

먼저, Y-스테이지(112)가 제2방향(도 6의 y축 방향)으로 이동하면, 위치정렬모듈과 연결된 필라멘트 조립체(M10)는 모듈 케이스(M20) 내부에서 제2방향으로 병진운동 할 수 있다. 따라서, 도 7에 도시된 것과 같이, 필라멘트 조립체(M10)는 모듈 케이스(M20) 내부의 목표지점과 Y축이 일치하게 된다.

다음으로, X-스테이지(111)가 제1방향(도 6의 x축 방향)으로 이동하면, 필라멘트 조립체(M10)도 제1방향으로 병진운동 할 수 있다. 따라서, 도 7에 도시된 것과 같이, 필라멘트 조립체(M10)는 모듈 케이스(M20) 내부의 목표지점과 X축이 일치하게 된다.

제1방향과 제2방향은 서로 직교하기 때문에, 필라멘트 조립체(M10)는 모듈 케이스(M20) 내부의 전 수평방향으로 이동할 수 있다. 결국, X-스테이지(111) 및 Y-스테이지(112)의 작동에 의해, 필라멘트 조립체(M10)는 모듈 케이스(M20) 내부의 목표하는 수평위치에 도달할 수 있다.

따라서, 위치조절모듈(110)은 첨두(M111)의 위치를 목표하는 모듈 케이스(M20) 내부의 수평 위치로 이동시켜, 첨두(M111)의 빔축이 모듈 케이스(M20)와 결합하는 웨넬트(M30)의 홀을 통과하도록 할 수 있다.

다만, 도면에서는 Y-스테이지(112) 및 X-스테이지(111)가 순차적으로 작동되는 과정을 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, X-스테이지(111)가 Y-스테이지(112)에 앞서 작동되어도 무방하며, 동시에 작동되는 것도 가능하다.

도 8은, 위치정렬모듈이 필라멘트 조립체(M10)를 회전시키는 작동 구성을 도시하는 도면이며, 도 9는 첨두(M111)의 빔축이 지면에 대하여 수직한지 여부를 확인하는 과정을 도시한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, R-스테이지(113)는 위치조절모듈(110)과 연결된 필라멘트 조립체(M10)를 회전시킬 수 있다.

이 경우, 영상수집모듈(140)이 수집한 영상을 통해 필라멘트(M11)의 첨두(M111)가 이루는 빔축이 지면에 수직한지 여부를 확인할 수 있다.

하전입자소스모듈(M)을 측면에서 촬영한 영상을 예로 들면, 필라멘트 조립체(M10)의 첨두(M111)가 이루는 빔축이 지면에 수직한 경우, 첨두(M111)는 점(dot) 또는 지면에 평행한 직선의 궤적을 그리게 된다.

반대로 첨두(M111)가 이루는 빔축이 지면에 수직하지 않은 경우, 필라멘트(M11)의 첨두(M111)는 지면에 평행하지 않은 사선의 궤적을 그리는 세차운동(precessional motion)을 하게 된다.

따라서, R-스테이지(113)의 작동을 통하여, 필라멘트(M11) 첨두(M111)의 빔축이 지면에 수평한지 여부를 확인하고, 첨두(M111)의 빔축이 지면에 수평하도록 필라멘트 조립체(M10)의 위치를 조절할 수 있다.

도 10은 높이정렬모듈의 작동구성을 도시하며, 도 11은 높이정렬모듈의 작동에 따라 웨넬트(M30)와 첨두(M111)의 간격이 조절되는 과정을 도시한다.

도 10 및 도 11을 참조하면, H-스테이지(131)는 지지플레이트(120)에 대해 회전하여, 웨넬트(M30)를 모듈 케이스(M20)의 나사산을 따라 회전시킬 수 있다. 따라서, H-스테이지(131)의 회전 방향에 따라 웨넬트(M30)와 모듈 케이스(M20)의 결합 정도가 조절될 수 있다.

이 경우, 모듈 케이스(M20) 내부에는 필라멘트 조립체(M10)가 배치되어 있기 때문에, 웨넬트(M30) 및 필라멘트 조립체(M10)의 상대적인 수직거리도 조절될 수 있다.

이 경우, 카메라(141)를 통해 하전입자소스모듈(M)의 측면 영상정보를 촬영함으로써, 웨넬트(M30) 홀이 첨두(M111)로부터 이격되는 거리를 실시간으로 확인하고, 목표하는 수직거리만큼 첨두(M111) 및 웨넬트(M30) 홀의 거리를 조절할 수 있다.

예를 들어, 웨넬트(M30) 및 모듈 케이스(M20)에 형성된 나사산의 피치(Pitch)를 통해, 웨넬트(M30)의 회전수에 따른 수직거리의 변화를 계산하여, R-스테이지(113)의 작동 정도를 결정할 수 있다.

도 12 내지 도 13은, 디스플레이(160)에 표시되는 영상에 가상의 목표선이 표시되는 구성을 도시한다.

도 12 내지 도 13을 참조하면, 디스플레이(160)는 카메라(141)가 촬영한 하전입자소스모듈(M)의 영상정보를 출력하면서, 가상의 목표선을 표시할 수 있다.

예를 들어, 도 12와 같이, 디스플레이(160)는 하전입자소스모듈(M)을 상부에서 촬영한 영상을 출력하면서, 모듈 케이스(M20)의 중심을 표시할 수 있다.

따라서, 실시간으로 출력되는 첨두(M111)의 위치와 모듈 케이스(M20)의 중심을 비교함으로써, 첨두(M111)가 모듈 케이스(M20)의 중심에 위치하도록 필라멘트 조립체(M10)의 수평위치를 조절할 수 있다.

또한, 디스플레이(160)는 카메라(141)가 촬영한 하전입자소스모듈(M)의 측면 영상을 출력하면서, 웨넬트(M30)를 이동시키기 위한 가상의 목표선을 표시할 수 있다.

예를 들어, 도 13에 도시된 것과 같이, 웨넬트(M30) 홀을 위치시키기 위한 가상의 목표선이 설정되면, 디스플레이(160)는 이를 화면에 표시할 수 있다. 따라서, 실시간으로 출력되는 웨넬트(M30) 홀의 실제 위치와, 가상의 목표선을 비교하여, H-스테이지(131)의 작동 정도에 대한 정보를 제공할 수 있다.

하전입자소스모듈 정렬 장치(10)는 영상수집모듈 (140)을 통해 수집된 하전입자소스모듈 (M)의 영상정보를 기반으로, 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 위치관계를 용이하게 정렬할 수 있다.

즉. 하전입자소스모듈(M)을 작동시켜, 첨두(M111)로부터 방출되는 전자가 웨넬트(M30) 홀을 통과하는지를 직접 확인하지 않아도, 영상수집장치가 수집한 영상정보를 통해 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 위치관계를 실시간으로 확인할 수 있으며, 위치조절모듈(110) 및 높이조절모듈(130)의 작동을 통해, 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 위치를 정확하고 신속하게 정렬할 수 있다.

또한, 디스플레이(160)를 통해 출력되는 영상에 가상의 목표선을 표시함으로써, 웨넬트(M30) 및 필라멘트 조립체(M10)의 위치를 가상의 목표선과 실시간으로 비교함으로써, 보다 정밀하게 필라멘트 조립체(M10) 및 웨넬트(M30)의 위치를 정렬할 수 있다.

이하, 일 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 방법에 대해 상세하게 설명한다. 하전입자소스모듈 정렬 방법을 설명함에 있어서, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 14는, 일 실시예에 따른 하전입자소스모듈 정렬 방법을 나타내는 순서도이며, 도 15는 정렬단계(220)를 나타내는 순서도이다.

도 14를 참조하면, 하전입자소스모듈 정렬 방법은, 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 상대적인 위치에 대한 영상정보를 수집하는 영상수집단계(210) 및 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 상대적인 위치를 정렬하는 정렬단계(220)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 영상수집단계(210)는 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 상대적인 수평위치 또는 수직위치에 대한 영상정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 영상수집단계(210)는 카메라를 통해 하전입자소스모듈(M)을 상부 또는 측면에서 촬영함으로써, 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 상대적인 위치에 대한 정보를 사용자에게 실시간으로 제공할 수 있다.

정렬단계(220)는, 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 상대적인 위치를 조절할 수 있다. 예를 들어, 정렬단계(220)는 영상수집단계(210)를 통해 수집된 영상정보를 기반으로, 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 상대적인 위치를 실시간으로 파악하여, 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 위치관계를 정렬할 수 있다.

정렬단계를 통해 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 상대적인 위치관계가 변경되면, 영상수집단계를 통해 수집되는 영상정보도 변경되므로, 정렬단계(220)가 종료되기 전까지 영상수집단계(210) 및 정렬단계(220)는 지속적으로 반복된다.

도 15를 참조하면, 정렬단계(220)는 수평정렬단계(222), 수직정렬단계(223) 및 첨두(M111)의 가상의 빔축이 지면에 수직하는지 여부를 확인하는 수직확인단계(221)를 포함할 수 있다.

수평정렬단계(222)는 지면을 기준으로, 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 상대적인 수평위치를 조절할 수 있다. 수평정렬단계(222)는 웨넬트(M30) 및 첨두(M111)의 수평위치에 대한 영상정보를 활용하여 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)를 정렬할 수 있다.

예를 들어, 수평정렬단계(222)는 영상수집단계에서 수집한 영상에 나타나는 웨넬트(M30)의 중심에 가상의 목표선을 설정하고, 첨두(M111)의 실제 수평위치와 가상의 목표선의 오차를 사용자에게 실시간으로 제공할 수 있다.

수직정렬단계(223)는 지면을 기준으로, 첨두(M111)와 웨넬트(M30)의 상대적인 수직위치를 조절할 수 있다. 수직정렬단계(223)는 영상정보를 활용할 수 있다.

예를 들어, 수직정렬단계(223)는 웨넬트(M30) 및 첨두(M111)의 수직위치에 대한 영상정보를 수신하고, 수신된 영상에 웨넬트(M30) 홀을 위치시키기 위한 가상의 목표선을 설정하여, 웨넬트(M30) 홀의 실제 수직위치와 가상의 목표선의 오차를 사용자에게 제공할 수 있다.

첨두(M111)의 가상의 빔축이 지면에 수직하는지 여부를 확인하는 수직확인단계(221)는, 영상수집단계에서 수집한 영상을 통해, 첨두(M111)의 가상의 빔축이 지면에 수직하는지를 확인할 수 있다. 예를 들어, 수직확인단계(211)는 R-스테이지(113)는 R-스테이지(113)를 회전시키고, 세차운동이 발생하는지 여부를 확임함으로써 수행될 수 있다.

도 15와 같이, 수직확인단계(211)는 수평정렬단계(222) 및 수직정렬단계(223)에 선행하여 수행될 수 있다. 만약, 수평정렬단계(222) 및 수직정렬단계(223) 이전에 수직확인단계(221)가 수행되지 않으면, 첨두(M111)의 위치가 정확히 정렬되더라도, 가상의 빔축이 웨넬트 홀을 정확하게 통과하지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 그 결과 수평정렬단계(222) 및 수직정렬단계(223)가 다시 수행되어야 하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 수직확인단계(221)를 수평정렬단계(222) 및 수직정렬단계(223)에 선행하여 수행하면, 이와 같은 문제를 방지할 수 있다.

다만, 수직확인단계(221)가 반드시 다른 단계에 선행하여 수행되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 최종 확인의 차원에서 수평정렬단계(222) 및 수직정렬단계(223) 이후에 수행될 수도 있고, 효율성 및 정확성의 향상 차원에서 수평정렬단계(222) 및 수직정렬단계(223)의 수행 전후로 복수 회 수행될 수도 있을 것이다.

이와 같은 하전입자소스모듈 정렬 방법은, 영상수집단계를 통해 웨넬트(M30) 및 첨두(M111)의 위치관계에 대한 정보를 수집하고, 이를 실시간으로 제공함으로써, 신속하고 간단하게 첨두(M111) 및 웨넬트(M30)의 위치관계가 정렬되도록 할 수 있다.

또한, 수집된 영상을 제공할 뿐만 아니라, 가상의 목표선을 제공함으로써, 정렬과정의 진행 정도를 신속하게 파악할 수 있도록 하여, 보다 정밀하게 하전입자소스모듈(M)을 정렬하도록 할 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 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 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

10: 하전입자소스모듈 정렬 장치
M10: 필라멘트 조립체
M20: 모듈 케이스 M30: 웨넬트
100: 지지체 110: 위치조절모듈
111: X-스테이지 112: Y-스테이지
113: R-스테이지 120: 지지플레이트
130: 높이조절모듈 131: H-스테이지
140: 영상수집모듈 141: 카메라
160: 디스플레이 170: 제어부
210: 영상수집단계 220: 정렬단계

Claims (14)

1. 하전입자빔을 방출하는 첨두를 갖는 필라멘트가 고정된 필라멘트 조립체와, 상기 필라멘트 조립체를 내부에 수용하는 모듈 케이스와, 상기 모듈 케이스에서 상기 필라멘트 조립체의 위치를 고정하는 고정 나사와, 상기 모듈 케이스의 상측에 나사 결합되는 웨넬트를 포함하는 하전입자소스모듈의 정렬 장치에 있어서,
   베이스;
   상기 베이스로부터 이격되고, 상기 모듈 케이스를 지지하는 지지플레이트;
   상기 베이스에 설치되며, 상기 모듈 케이스에 대한 상기 필라멘트 조립체의 상대적인 수평 위치를 조절 하는 위치조절모듈;
   상기 지지플레이트에 설치되고, 상기 모듈 케이스에 대한 상기 웨넬트의 상대적인 수직 높이를 조절하는 높이조절모듈; 및
   상기 첨두와 상기 웨넬트에 대한 영상정보를 수집하는 영상수집모듈을 포함하고,
   상기 영상수집모듈은, 상기 첨두와 상기 웨넬트의 수평위치에 대한 영상정보를 수집하기 위한 제1카메라; 및
   상기 첨두와 상기 웨넬트의 수직위치에 대한 영상정보를 수집하기 위한 제2카메라를 포함하는, 하전입자소스모듈 정렬 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 위치조절모듈은,
   상기 필라멘트 조립체를, 상기 베이스와 평행하고 서로 교차하는 2가지 방향으로 각각 병진 운동시키는 X-스테이지 및 Y-스테이지를 포함하는, 하전입자소스모듈 정렬 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 위치조절모듈은,
   상기 베이스에 대해 상기 필라멘트 조립체를 회전시킴으로써,
   상기 첨두의 빔축과 상기 베이스의 수직여부를 확인 하기 위한 R-스테이지를 더 포함하는, 하전입자소스모듈 정렬 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 높이조절모듈은,
   상기 웨넬트와 결합된 상태로 상기 지지플레이트에 대해 회전 가능한 H-스테이지; 및
   상기 H-스테이지를 회전시키기 위한 H-액츄에이터를 포함하는, 하전입자소스모듈 정렬 장치.
   
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6. 하전입자빔을 방출하는 첨두를 갖는 필라멘트가 고정된 필라멘트 조립체와, 상기 필라멘트 조립체를 내부에 수용하는 모듈 케이스와, 상기 모듈 케이스에서 상기 필라멘트 조립체의 위치를 고정하는 고정 나사와, 상기 모듈 케이스의 상측에 나사 결합되는 웨넬트를 포함하는 하전입자소스모듈의 정렬 장치에 있어서,
   베이스;
   상기 베이스로부터 이격되고, 상기 모듈 케이스를 지지하는 지지플레이트;
   상기 베이스에 설치되며, 상기 모듈 케이스에 대한 상기 필라멘트 조립체의 상대적인 수평 위치를 조절 하는 위치조절모듈;
   상기 지지플레이트에 설치되고, 상기 모듈 케이스에 대한 상기 웨넬트의 상대적인 수직 높이를 조절하는 높이조절모듈; 및
   상기 첨두와 상기 웨넬트의 위치에 대한 영상정보를 수집하기 위한 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하는 영상수집모듈; 및
   상기 카메라가 상기 첨두와 상기 웨넬트의 다양한 위치관계에 대한 정보를 수집하도록, 상기 카메라의 이동을 안내하는 가이드레일을 포함하는, 하전입자소스모듈 정렬 장치.
   
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8. 제1항에 있어서,
   수집된 상기 영상정보를 사용자에게 출력하는 디스플레이를 더 포함하는, 하전입자소스모듈 정렬 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 디스플레이는,
   상기 영상정보를 기반으로, 상기 첨두 또는 상기 웨넬트가 이동하여야 할 가상의 목표선을 표시 가능한, 하전입자소스모듈 정렬 장치.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 위치조절모듈 또는 상기 높이조절모듈은, 상기 사용자가 입력한 제어 명령에 기초하여 상기 첨두와 상기 웨넬트의 상대적인 위치를 조절하는, 하전입자소스모듈 정렬 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 위치조절모듈 또는 상기 높이조절모듈을 작동시키는 액츄에이터; 및
    상기 영상정보를 기반으로, 상기 액츄에이터를 제어하는 제어 신호를 생성하는 제어부를 더 포함하는, 하전입자소스모듈 정렬 장치.
    
12. 하전입자빔을 방출하는 첨두를 갖는 필라멘트가 고정된 필라멘트 조립체와, 상기 필라멘트 조립체를 내부에 수용하는 모듈 케이스와, 상기 모듈 케이스에서 상기 필라멘트 조립체의 위치를 고정하는 고정 나사와, 상기 모듈 케이스의 상측에 나사 결합되는 웨넬트를 포함하는 하전입자소스모듈의 정렬 방법에 있어서,
    상기 첨두와 상기 웨넬트의 상대적인 위치에 대한 영상정보를 수집하는 영상수집단계; 및
    사용자의 명령 또는 수집된 상기 영상정보에 기초하여, 상기 첨두와 상기 웨넬트의 상대적인 위치를 정렬하는 정렬단계를 포함하고,
    상기 정렬단계는,
    상기 필라멘트 조립체를 회전시킴으로써, 상기 첨두의 가상의 빔축이 지면에 수직하는지 여부를 확인하는 단계;
    상기 첨두와 상기 웨넬트의 상대적인 수평위치를 정렬하는 수평정렬단계; 및
    상기 첨두와 상기 웨넬트의 상대적인 수직높이를 정렬하는 수직정렬단계를 포함하는, 하전입자소스모듈 정렬 방법.
    
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