KR102207711B1 - 시료 관찰 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 시료를 지지할 수 있는 지지부와 마주보고, 내부에 진공 공간이 형성되며, 지지부를 향하는 일측이 개구되는 컬럼부, 컬럼부의 내부에 설치되는 전자빔 발생부, 컬럼부의 개구와 결합되며, 전자빔 및 전자를 통과시킬 수 있는 투과창을 구비하는 커버부, 및 투과창의 외측을 둘러 감싸도록 커버부에 설치되는 바이어스 전극부를 포함하고, 전자빔을 이용하여 대기압 중의 시료를 관찰하는 장치 및 이를 이용한 시료 관찰 방법으로서, 시료의 변형을 방지하면서 시료 이미지의 해상력을 높일 수 있는 시료 관찰 장치 및 방법이 제시된다.

Description

시료 관찰 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OBSERVING SPECIMEN}
본 발명은 시료 관찰 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시료의 변형을 방지하며 시료 이미지의 해상력을 높일 수 있는 시료 관찰 장치 및 방법에 관한 것이다.
주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)은 시료의 이미지 생성 및 성분 분석 등에 사용되는 장치이다. 주사전자현미경은 표시장치, 태양전지 및 반도체 칩 등의 제조 분야에서 시료를 검사하는 공정에 다양하게 사용된다.
주사전자현미경으로 대기압 중의 시료를 관찰할 때, 시료에서 방출되는 후방산란전자(back scattered electron) 및 2차전자(secondary electron)를 주사전자현미경에 도달시키기 위하여, 시료에 바이어스 전원을 인가해야 한다.
따라서, 전자 소자가 형성된 기판을 관찰할 때 기판과 바이어스 전극을 접촉시키고 기판에 바이어스 전원을 인가해야 하는 어려움이 있다. 그리고 기판에 바이어스 전극을 접촉시킬 때 기판이 변형될 수 있다. 또한, 기판에 인가된 바이어스 전원에 의해 기판이 변형될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 비전도성 시료와 같이 바이어스 전원을 인가할 수 없는 시료는 바이어스 전원을 이용하여 시료로부터 방출된 2차전자를 주사전자현미경 쪽으로 가속시켜줄 수 없고, 2차전자의 수집이 어렵다. 따라서, 주사전자현미경으로 고품질의 시료 이미지를 생성할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.
KR 10-2016-0134235 A
본 발명은 대기압 중의 시료에 바이어스 전원을 인가하지 않으면서 전자빔을 이용하여 시료의 이미지를 관찰할 수 있는 시료 관찰 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 시료의 전기적 성질에 상관없이 시료의 이미지를 정밀하게 관찰할 수 있는 시료 관찰 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 시료 관찰 장치는, 전자빔을 이용하여 대기압 중의 시료를 관찰하는 시료 관찰 장치로서, 상기 시료를 지지할 수 있는 지지부와 마주보도록 배치되고, 내부에 진공 공간이 형성되며, 상기 지지부를 향하는 일측이 개구되는 컬럼부; 상기 컬럼부의 내부에 설치되는 전자빔 발생부; 상기 컬럼부의 개구와 결합되고, 전자빔 및 전자를 통과시킬 수 있는 투과창을 구비하는 커버부; 및 상기 투과창의 외측을 둘러 감싸도록 상기 커버부에 설치되는 바이어스 전극부;를 포함한다.
상기 커버부는, 중심부에 관통구가 형성되고, 상기 컬럼부의 개구와 결합되며, 전자빔 입사에 의해 상기 시료로부터 방출되는 상기 전자를 수집할 수 있는 메인 바디; 및 상기 관통구와 결합되고, 전자빔 입사에 의해 상기 시료로부터 방출되는 상기 전자를 수집할 수 있는 수집 바디;를 포함하고, 상기 수집 바디는, 중심부에 상기 투과창이 형성되고, 상기 바이어스 전극부와 결합할 수 있다.
상기 바이어스 전극부는 절연 막을 통하여 상기 수집 바디의 주변부와 결합될 수 있다.
상기 바이어스 전극부는, 상기 지지부와 마주보는 상기 커버부의 일면에 설치되고, 상기 투과창의 외측을 둘러싸는 전극 부재; 상기 전극 부재에 연결되는 바이어스 전원 공급기;를 포함할 수 있다.
상기 전극 부재는 상기 지지부와 이격될 수 있다.
상기 전극 부재는 판 형상으로 형성되고, 중심부가 전자빔 진행 방향으로 관통될 수 있다.
상기 전극 부재는 금속 재질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 시료 관찰 방법은, 대기압 중의 시료를 관찰하는 시료 관찰 방법으로서, 내부에 진공이 형성된 컬럼부와 마주보도록 대기압 중에 시료를 마련하는 과정; 상기 컬럼부의 개구에 형성되어 상기 시료와 마주보는 투과창의 직하에 형성된 전자빔 방출 영역의 둘레에 전기장 커튼을 생성하는 과정; 상기 전자빔 방출 영역을 따라 상기 시료를 향하여 전자빔을 방출하는 과정; 상기 시료에 입사되는 전자빔이 상기 시료에 충돌 후, 시료로부터 방출되는 전자를 수집하는 과정; 상기 전자에 의하여 야기되는 전류를 검출하는 과정; 및 검출된 전류를 처리하여 시료 이미지로 생성하는 과정;을 포함한다.
상기 전기장 커튼을 생성하는 과정은, 상기 투과창의 외측을 감싸도록 설치되며 상기 시료와 이격되는 전극 부재에 바이어스 전압을 인가하는 과정; 상기 투과창의 직하에 상기 전기장 커튼으로 둘러싸인 전자 통로를 형성하는 과정; 전자빔 진행 방향으로 연장된 상기 전자 통로 내의 기체를 전기 분극시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 바이어스 전압을 인가하는 과정에서, 상기 전극 부재와 상기 시료 사이에 전위차를 형성하며 상기 전극 부재와 상기 시료 사이에서 상기 투과창의 외측을 둘러싸는 전기장 커튼을 형성하고, 상기 전자 통로를 형성하는 과정에서, 상기 전자 통로를 상기 시료와 접촉시킬 수 있다.
상기 전자를 수집하는 과정은, 상기 전자를 상기 전자 통로의 중심으로 모아주며 상기 투과창을 향하여 당겨주는 과정; 상기 전자 통로를 통하여 상기 시료로부터 방출되는 전자를 획득하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 시료와 상기 투과창 사이의 공간에 불활성 가스 분위기를 형성하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 대기압 중의 시료에 바이어스 전원을 인가하지 않으면서 전자빔을 이용하여 시료의 이미지를 관찰할 수 있다. 즉, 시료에 바이어스 전극부를 접촉시키지 않고, 전자빔을 이용하여 시료의 이미지를 관찰할 수 있고, 시료의 전기적 성질에 상관없이 시료의 이미지를 정밀하게 관찰할 수 있다.
더욱 구체적으로, 전자빔이 통과되는 투과창의 외측을 둘러 바이어스 전극부를 형성하고, 바이어스 전극부에 소정의 전압으로 바이어스 전압을 인가하여, 바이어스 전극부와 시료 사이에 전기장 커튼을 형성할 수 있다. 이에, 투과창의 직하의 전기장 커튼으로 둘러싸인 공간에 전자 통로를 형성할 수 있고, 시료로부터 방출되는 2차전자 및 후방산란전자를 전자 통로를 통하여 고효율로 원활하게 수집할 수 있다. 특히, 에너지 준위가 낮은 2차전자를 고효율로 원활하게 수집할 수 있다.
이처럼 전자 통로를 통하여 2차전자 및 후방산란전자를 원활하게 수집할 수 있으므로, 시료에 바이어스 전원을 인가할 필요가 전혀 없다. 따라서, 시료와 바이어스 전극부의 기계적 접촉을 원천 방지할 수 있다. 이에, 바이어스 전극부 및 바이어스 전원에 의한 시료의 물리적 형상 및 전기적 성질의 변형을 원천 방지할 수 있다.
또한, 시료의 전기적 성질과 무관하게 시료 이미지를 정밀하게 관찰할 수 있다. 이를테면 비전도성 시료로부터 방출된 2차전자 및 후방산란전자도 원활하게 수집하여 고품질의 시료 이미지로 생성할 수 있다.
또한, 전기장 커튼 및 전자 통로가 2차전자를 모아주고 당겨주는 효과가 있으므로, 전자 통로를 통하여 2차전자를 고효율로 원활하게 수집할 수 있다. 이처럼 고효율로 원활하게 수집된 2차전자를 시료 이미지 생성에 사용할 수 있으므로, 시료 이미지의 해상력(resolution)을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기장 커튼 및 전자 통로의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 커버부의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 방법의 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 시료 관찰 장치 및 방법을 적용하여 시료를 관찰한 결과를 보여주는 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치의 부분 확대도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기장 커튼 및 전자 통로의 모식도이며, 도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 커버부의 개략도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치 및 방법은, 전자빔을 이용하여 대기압 중의 시료를 관찰할 때, 바이어스 전극부를 시료에 접촉시키지 않고 고품질의 시료 이미지를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치 및 방법은 비접촉 방식의 시료 관찰 장치 및 방법이라고 할 수 있다.
도 1 및 도 2을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치를 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치는, 시료(10)를 지지할 수 있는 지지부(20)와 마주보도록 배치되고, 내부에 진공 공간이 형성되며 지지부(20)를 향하는 일측이 개구된 컬럼부(100), 컬럼부(100) 내부에 설치되는 전자빔 발생부(200), 컬럼부(100)의 개구(110)와 결합되고, 전자빔 및 전자를 통과시킬 수 있는 투과창(330A)을 구비하는 커버부(300), 및 투과창(330A)의 외측을 둘러싸도록 커버부(300)에 설치되는 바이어스 전극부(400)를 포함한다.
또한, 시료 관찰 장치는, 투과창(330A)을 통과하는 전자에 의하여 발생되는 전류를 검출하는 검출부(500, 600, 700)를 포함할 수 있다. 여기서, 검출부는 제1검출부(500), 제2검출부(600) 및 제3검출부(700)를 포함할 수 있다.
시료(10)는 LCD, OLED 및 LED를 포함하는 각종 표시장치, 태양전지 및 반도체 칩 등이 제조되는 공정에서, 각종 전자 소자의 제조에 사용되는 웨이퍼 또는 유리 패널일 수 있다.
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.
시료(10)는 전기 전도성 재질을 포함할 수 있다. 또한, 시료(10)는 비전도성 재질을 포함할 수 있다. 즉, 시료(10)의 전기적 성질은 다양할 수 있다.
지지부(20)는 시료(10)의 크기 및 형상에 대응하는 판 타입으로 형성될 수 있다. 지지부(20)는 컬럼부(100)의 개구(110)와 대향하여 위치할 수 있다. 구체적으로 지지부(20)는 컬럼부(100)의 개구(110)의 하측에 위치할 수 있다. 지지부(20)는 시료(10)를 지지할 수 있는 소정의 형상 및 크기로 형성될 수 있다. 지지부(20)의 구성 및 방식은 다양할 수 있다. 지지부(20)는 대기압에서 시료(10)를 지지 가능한 각종 스테이지일 수 있다. 지지부(20)에는 별도의 리프트 핀(미도시)과 클램프(미도시)가 구비될 수도 있다. 한편, 본 발명의 실시 예에서는 시료(10)에 바이어스 전원을 인가하지 않아도 되므로, 지지부(20)의 구조가 간단할 수 있다.
컬럼부(100)는 지지부(20)와 마주보도록 배치될 수 있다. 컬럼부(100)는 지지부(20)의 상측으로 소정 높이 이격될 수 있다. 컬럼부(100)는 지지부(20)와 예컨대 상하방향으로 마주볼 수 있다. 컬럼부(100)는 내부에 진공 공간이 형성될 수 있다. 컬럼부(100)는 지지부(20)를 향하는 일측이 개구될 수 있다. 더욱 상세하게는, 컬럼부(100)는 하부에 개구(110)가 형성될 수 있다.
컬럼부(100)는 상하방향으로 연장될 수 있다. 컬럼부(100)는 내부에 전자빔 발생부(200)를 수용할 수 있는 것을 만족하는 다양한 형상의 진공 용기일 수 있다. 컬럼부(100)는 스테인리스 스틸(SUS) 재질을 포함할 수 있다. 컬럼부(100)의 내부는 전자빔의 발생 및 가속을 위하여 소정 크기 예컨대 10-5 내지 10-7 torr 정도의 진공으로 제어될 수 있다.
개구(110)는 중공의 원통체 형상일 수 있다. 개구(110)는 외주면에 나사산이 형성될 수 있다. 나사산에 커버부(300)가 용이하게 탈착될 수 있다.
컬럼부(100)는 전기적으로 접지(earth)될 수 있다. 시료(10)로부터 방출되는 전자는 커버부(300)의 후술하는 수집 바디(320) 및 메인 바디(310)의 상부층(311)에 집중될 수 있다.
전자빔 발생부(200)는 지지부(20)를 향하도록 컬럼부(100)의 내부에 설치될 수 있다. 전자빔 발생부(200)는 컬럼부(100)의 내부에서 전자빔을 발생할 수 있고, 전자빔을 가속시킬 수 있다. 전자빔 발생부(200)는 전자 방출기(210) 및 복수의 렌즈(220, 230)를 포함할 수 있다. 전자 방출기(210)는 개구(110)를 향하여 전자빔을 방출할 수 있도록 컬럼부(100)의 상부에 배치될 수 있다. 복수의 렌즈는 전자 방출기(210) 및 개구(110) 사이에 배치되어 전자빔을 집속 및 가속시킬 수 있다.
전자 방출기(210)는 전자 총(Electron gun)을 포함할 수 있다. 전자 총은 전계방사 및 열방사 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여, 원하는 크기의 가속 전압 및 프로브 전류로 전자를 방출할 수 있다. 구체적으로, 전자 방출기(210)는 전계방사형 쇼트키 방식의 전자총을 포함할 수 있다.
복수의 렌즈는 집속 렌즈(220) 및 대물 렌즈(230)를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 전자 방출기(210)에서 방출되는 전자 다발을 전자기적 힘을 이용하여 모아줄 수 있다. 전자 방출기(210)에서 개구(110)를 향하는 방향으로, 집속 렌즈(220) 및 대물 렌즈(230)의 순서로 배치될 수 있다.
전자빔 발생부(200)는 전자빔을 통과시키는 어퍼쳐(aperture, 미도시), 전자빔의 수차를 제어해주는 수차보정 전자석(stigmator, 미도시), 전자빔의 편향을 보정하는 주사 코일(Scanning coil, 미도시), 및 전자빔 발생기(120)에 의한 전자빔의 발생 및 가속을 제어할 수 있도록 전자빔 발생기(120)와 연결되는 소정의 컨트롤러(미도시)를 더 포함할 수 있다.
커버부(300)는 컬럼부(100)의 개구(110)에 장착되고, 컬럼부(100)의 내부 진공을 유지시킬 수 있다. 이때, 커버부(300)는 전자빔, 후방산란전자 및 X선을 통과시킬 수 있고, 2차전자를 수집할 수 있다. 한편, 2차전자는 수십 내지 수백 eV 정도의 에너지를 가진 전자일 수 있고, 후방산란전자는 2차전자보다 에너지가 큰 전자일 수 있다.
도 2를 참조하면, 커버부(300)는, 컬럼부(100)의 개구(110)와 결합되며 중심부에 관통구(H1)가 형성되는 메인 바디(310), 전자빔 입사에 의해 시료(10)로부터 방출되는 전자를 수집할 수 있도록 관통구(H1)와 결합되는 수집 바디(320),및 수집 바디(320)의 중심부에 형성되는 투과창(330A)을 포함할 수 있다.
또한, 커버부(300)는, 메인 바디(310)를 컬럼부(100)의 개구(110)에 탈착 가능하게 결합시키는 이음 부재(340), 및 메인 바디(310)를 컬럼부(100)의 개구(110)에 기밀하게 결합시키도록 메인 바디(310)와 컬럼부(110) 사이에 구비되는 절연성 밀폐링(350)을 포함할 수 있다.
메인 바디(310)는 이음 부재(340)에 의하여 컬럼부(100)의 개구(110)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 메인 바디(310)는 커버부(300)의 본체로서, 전체 형상은 원판 형상일 수 있다. 메인 바디(310)는 전자빔 진행 방향으로 상호 적층된 전기 전도층 및 적어도 하나의 절연층을 포함할 수 있다. 전자빔 진행 방향은 예컨대 상하방향일 수 있다.
구체적으로, 메인 바디(310)는 상하방향으로 적층 결합되는 상부층(311), 중간층(312) 및 하부층(313)을 포함할 수 있다. 여기서, 상부층(311) 및 하부층(313)이 전기 전도층일 수 있고, 중간층(312)이 절연층일 수 있다. 상부층(311) 및 하부층(313)은 예컨대 스테인리스 스틸 재질을 포함할 수 있다. 투과창(330A)을 통과한 2차전자의 일부가 상부층(311)에 수집될 수 있다. 상부층(311)은 수집 바디(320) 및 제1검출부(500)와 접촉하여 전자 전달 경로를 형성할 수 있다. 수집 바디(320) 및 상부층(311)에 수집된 2차전자는 제1검출부(500)에서 검출될 수 있다.
중간층(312)은 일체형 부재로 구비되거나, 분리형 복수 부재로 구비되어 방사상으로 배치될 수 있다. 중간층(312)은 예컨대 고무 및 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 중간층(312)에 의해 상부층(311) 및 하부층(313)이 전기적으로 절연될 수 있다. 수집 바디(320)에서 수집된 2차전자는 손실없이 상부층(311)으로 전달될 수 있다.
메인 바디(310)의 중심부를 관통하도록 관통구(H1)가 형성될 수 있다. 이때, 상부층(311) 및 하부층(312)은 중심부 부근이 하측으로 볼록할 수 있다. 그리고 상부층(311) 및 하부층(313)은 중심부 부근이 수집 바디(320)를 향하여 하향 경사지는 구조일 수 있다. 상부층(311)의 중심부 부근의 관통 단부는 하부층(313)의 중심부 부근의 관통 단부에 둘러싸일 수 있다. 상부층(311)의 중심부 부근의 관통 단부는 하부층(313)의 중심부 부근의 관통 단부의 내측에서 하방으로 노출될 수 있다.
상부층(311)의 중심부 부근의 관통 단부와 하부층(313)의 중심부 부근의 관통 단부 사이에 이격 공간(H2)이 형성될 수 있다. 이격 공간(H2)에 후술하는 가스 분사구(360A)가 위치할 수 있다. 이격 공간(H2)은 가스 분사구(360A)에서 분사되는 불활성 가스를 임시 수용하여 버퍼 역할을 수행할 수도 있다.
수집 바디(320)는 상부층(311)의 중심부 부근의 관통 단부에 접착 또는 접합되는 방식으로 메인 바디(310)의 관통구(H1)와 결합될 수 있고, 관통구(H1)를 밀봉할 수 있다. 수집 바디(320)는 상부층(311)에 전기적으로 연결될 수 있다.
수집 바디(320)는 원판 형상 및 사각판 형상을 포함한 다양한 형상일 수 있다. 수집 바디(320)는 전기 전도성 재질일 수 있다. 수집 바디(320)는 예컨대 전기 전도성을 갖도록 도핑된 실리콘(Si) 단결정 재질을 포함하는 실리콘 웨이퍼나 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼 또는 그라파이트(C) 웨이퍼 등을 포함하는 전도성 웨이퍼일 수 있다. 수집 바디(320)는 대기압 중의 시료(10)에 입사되는 전자빔에 의하여 시료(10)에서 방출되는 전자 예컨대 2차전자를 원활하게 수집할 수 있다. 수집 바디(320)에 수집되는 2차전자는 상부층(311)을 통해 제1검출부(500)에서 검출될 수 있다.
투과창(330A)은 전자빔 및 전자를 통과시킬 수 있고, 컬럼부(100)의 내부 진공을 유지시킬 수 있다. 투과창(330A)은 전자빔을 컬럼부(100)의 외부로 통과시킬 수 있다. 투과창(330A)은 시료(10)로부터 발생되는 후방산란전자 및 X선을 컬럼부(100)의 내부로 통과시킬 수 있다. 투과창(330A)은 시료(10)로부터 발생되는 2차전자를 컬럼부(100)의 내부로 통과시키거나 혹은 수집할 수 있다. 후방산란전자(BSE) 및 X선은 2차전자보다 에너지가 크기 때문에 투과창(330A)를 통과하여 제2검출부(600) 및 제3검출부(700)에 도달할 수 있다. 2차전자는 에너지가 작아 제2검출부(600)에 도달하기 어렵다. 따라서, 수집 바디(320)를 이용하여 2차전자(SE)를 원활하게 수집할 수 있다. 수집 바디(320)에서 수집한 2차전자는 제1검출부(500)에서 고해상도의 시료 이미지의 생성에 활용될 수 있다.
투과창(330A)은 얇은 두께의 멤브레인(membrane)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 투과창(330A)은 예컨대 100㎚ 이하의 두께, 상세하게는, 3 내지 100㎚ 의 두께의 실리콘 나이트라이드(SiN) 막을 포함할 수 있다. 투과창(330A)은 수집 바디(320)의 중심부에 형성될 수 있다.
투과창(330A)을 수집 바디(320)의 중심부에 형성하는 과정을 간단히 설명한다. 수집 바디(320)의 일면에 투과성 박막(330) 예컨대 실리콘 나이트라이드 막을 형성한다. 투과성 박막(330)이 형성되지 않은 수집 바디(320)의 타면에서 수집 바디(320)의 상술한 일면을 향하는 방향으로 수집 바디(320)의 중심부에 비아홀을 식각한다. 비아홀에 의하여 수집 바디(320)의 중심부에 투과창(330A)이 형성될 수 있다. 물론, 투과창(330A)을 형성하는 방식은 다양할 수 있다.
이음 부재(340)는 내부가 상하방향으로 개방된 중공의 원통체 형상일 수 있다. 이음 부재(340)의 내주면에 메인 바디(310)가 안착되고, 끼움 결합될 수 있다. 이음 부재(340)는 메인 바디(310)보다 상하방향의 두께가 클 수 있다.
이음 부재(340)의 내주면의 하부에 돌출 단부가 형성될 수 있다. 돌출 단부는 이음 부재(340)의 내주면을 따라 둘레방향으로 연장될 수 있다. 돌출 단부에 메인 바디(310)가 안착될 수 있다. 이음 부재(340)의 내주면의 상부에 나사산이 형성될 수 있다. 이음부재(340)는 나사산을 통하여 컬럼부(110)의 개구(110)에 나사 결합될 수 있다. 이음 부재(340)는 스테인리스 스틸 재질 혹은 플라스틱 재질을 포함할 수 있다.
절연성 밀폐링(350)은 예컨대 오링(O ring)일 수 있다. 절연성 밀폐링(350)은 메인 바디(310)의 상부층(311)과 컬럼부(100)의 개구(110) 사이에 마련될 수 있다. 절연성 밀폐링(350)을 통하여 메인 바디(310)가 컬럼부(100)의 개구(110)와 결합할 수 있다. 절연성 밀폐링(350)은 메인 바디(310)와 컬럼부(100)의 사이를 절연 및 밀봉시킬 수 있다.
커버부(300)는, 가스를 하향 경사지게 분사하는 가스 분사구(360A), 및 가스 분사구(360A)에 연결되어 가스를 공급하는 가스 경로(360)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 가스 경로(360)는 메인 바디(310)의 복수의 층 사이에서 가스 분사구(360A)를 향하여 연장될 수 있다. 구체적으로 가스 경로(360)는 중간층(312)을 관통하여 연장될 수 있고, 상부층(311) 및 하부층(313)과 이격되거나, 혹은, 절연성 막으로 피복될 수 있다. 가스 경로(360)는 커버부(300)의 외측에 구비되는 가스 공급원(미도시)에 연결되어 가스를 공급받을 수 있다.
물론, 이 외에도 다양한 구조로 가스 경로(360)를 형성할 수 있다. 예컨대 중간층(312)이 분리형의 복수 부재들로 구비되어 방사상으로 배치되는 경우, 가스 경로(360)는 상부층(311), 하부층(313) 및 중간층(312) 사이에 형성되는 이격 공간일 수 있다.
가스 분사구(360A)는 수집 바디(320) 측을 향하는 메인 바디(310)의 관통 단부에 구비될 수 있다. 예컨대 가스 분사구(360A)는 상부층(311)의 관통 단부 및 하부층(313)의 관통 단부 사이에서 수집 바디(320)의 하측의 중심부를 향하는 방향으로 하향 경사지게 연장되는 가스 경로(360)의 단부일 수 있다.
가스 분사구(360A)는 복수개 형성되고, 수집 바디(320)를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다. 이에, 가스 분사구(360A)는 수집 바디(320)의 360° 전방위에서 불활성 가스를 분사하여 수집 바디(320)의 하측에 국부적으로 불활성 가스 분위기를 조성할 수 있다. 불활성 가스는 예컨대 헬륨(He), 네온(Ne) 및 아르곤(Ar) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 가스일 수 있다.
가스 경로(360)가 상부층(311), 하부층(313) 및 중간층(312) 사이에 형성되는 이격 공간으로 형성되는 경우, 가스 분사구(360A)는 상부층(311)의 관통 단부 및 하부층(313)의 관통 단부 사이에 형성되는 환형의 이격 공간일 수 있다.
도 2를 참조하면, 바이어스 전극부(400)는 투과창(330A)의 외측을 둘러 감싸도록 커버부(300)에 설치될 수 있다. 바이어스 전극부(400)는, 커버부(300)의 일면에 설치되고, 투과창(330A)의 외측을 둘러싸는 전극 부재(410), 및 바이어스 전원 공급선(430)을 통하여 전극 부재(410)에 연결되는 바이어스 전원 공급기(420)를 포함할 수 있다.
전극 부재(410)는 절연 막(411)를 통하여 수집 바디(320)의 주변부에 결합할 수 있다. 구체적으로, 전극 부재(410)는 투과창(330A)의 외측을 둘러, 투과성 박막(330)의 하면에 설치될 수 있다. 이때, 전극 부재(410)와 투과성 박막(330) 사이에 절연 막(411)이 마련될 수 있다. 절연 막(411)은 중심부가 전자빔 진행 방향으로 관통될 수 있다. 절연 막(411)의 중심부를 통하여 투과창(330A)이 노출될 수 있다. 절연 막(411)에 의해 전극 부재(410)와 수집 바디(320) 사이의 전기적 연결이 절연될 수 있다.
전극 부재(410)는 원판 또는 사각판 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대 수집 바디(320)가 원판 형상일 경우, 전극 부재(410)는 원판 형상으로 형성될 수 있다. 전극 부재(410)는 얇은 두께의 금속 막일 수 있다. 전극 부재(410)는 중심부가 전자빔 진행 방향으로 관통될 수 있다. 전극 부재(410)의 중심부를 통하여 투과창(330A)이 시료(10)에 노출될 수 있다. 전극 부재(410)는 지지부(20)와 이격될 수 있다. 또한, 전극 부재(410)는 지지부(20)상의 시료(10)와 이격될 수 있다.
전극 부재(410)는 전기 전도성의 금속 재질을 포함할 수 있다. 예컨대 전극 부재(410)는 알루미늄 재질을 포함할 수 있다. 바이어스 전원 공급기(420)는 전극 부재(410)에 수십 내지 수백 볼트(V)의 바이어스 전압을 인가할 수 있다. 이때, 바이어스 전압은 마이너스 전압일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전극 부재(410)는 바이어스 전압을 공급받아 투과창(330A)의 외측을 둘러싸는 전기장 커튼(E) 및 투과창(330A)의 직하에 전기장 커튼(E)으로 둘러싸인 전자 통로를 형성할 수 있다.
투과창(330A)과 시료(10) 사이의 공간(B)은 전자빔 방출 영역(A) 및 그 둘레 영역(C)을 포함할 수 있고, 전기장 커튼(E)은 둘레 영역(C)에 형성될 수 있고, 전자 통로는 전자빔 방출 영역(A)에 형성될 수 있다. 전자 통로는 전자빔 진행 경로를 따라 연장되어 시료(10)와 접촉할 수 있고, 전기장 커튼(E)은 전자 통로 내의 기체를 전기 분극시킬 수 있다. 이때, 전기장 커튼(E)의 외경은 수 ㎜ 일 수 있다. 또한, 전자 통로의 외경은 수백 ㎛ 일 수 있고, 높이는 수십 내지 수백 ㎛ 정도일 수 있다.
시료(10)에 전자빔이 입사되면 시료(10)에서 후방산란전자(BSE), X선 및 2차전자가 방출된다. 후방산란전자 및 X선은 실리콘 나이트라이드(SiN) 재질의 투과창(330A)을 통과하여 컬럼부(100)의 내부로 입사된다. 이때, 시료(10)에 입사되는 전자빔의 스팟 크기는 수 ㎚ 정도일 수 있다.
2차전자는 일부가 실리콘 나이트라이드(SiN) 재질의 투과창(330A)에 흡수되어 실리콘(Si) 단결정 재질의 수집 바디(320)에 수집되고, 나머지가 실리콘 나이트라이드(SiN) 재질의 투과창(330A)을 통과하여 수집 바디(320)에 직접 수집된다.
이때, 전기장 커튼(E)과 2차전자의 반발력(f1)이 전자 통로의 중심을 향하는 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 전기장 커튼(E)이 2차전자가 전자 통로의 외측으로 퍼지는 것을 막아줄 수 있다. 상술한 반발력(f1)에 의해, 시료(10)로부터 방출되는 2차전자가 전자 통로의 중심으로 모일 수 있다. 또한, 전자 통로 내에서 전기 분극된 기체는 전자 통로의 중심에 모인 2차전자를 투과창(330A)쪽으로 당겨줄 수 있다. 예컨대 편향된 극성을 가진 기체 분자가 전자 통로 내에서 전기장 커튼(E)에 의해 극성 편극되어 2차전자를 이동시켜주는 전선과 같은 역할을 할 수 있다. 따라서, 전자 통로의 내부에서 2차전자를 상측으로 당겨주는 힘(f2)이 형성될 수 있다. 따라서, 에너지 준위가 낮은 2차전자가 전자 통로를 따라서 투과창(330A)으로 원활하게 수집될 수 있다.
투과창(330A) 및 수집 바디(320)에 수집되는 2차전자는 전류를 야기하고, 이를 제1검출부(500)가 검출할 수 있다. 이때, 투과창(330A)과 시료(10) 사이에 형성되는 예컨대 200㎛ 이하 너비의 공간(D)에는 불활성 가스 분위기가 국부적으로 형성될 수 있으며, 이에 2차 전자가 원활하게 수집 바디로 수집될 수 있다.
시료(10)의 이미지를 관찰함에 있어, 투과창(330A)의 하측에 전기장 커튼(E) 및 전자 통로를 형성하는 경우에는 투과창(330A)의 하측에 전기장 커튼(E) 및 전자 통로를 형성하지 않는 경우에 비하여 이미지의 해상력이 예컨대 5 내지 10 배 정도 증가할 수 있다.
제1검출부(500)는 커버부(300)와 연결되고, 투과창(330A)을 통과하는 전자에 의하여 발생되는 전류를 검출할 수 있다. 제1검출부(500)는, 커버부(300)에서 수집된 전자에 의해 발생된 전류를 검출할 수 있도록 메인 바디(310) 또는 수집 바디(320)와 접촉할 수 있는 접촉침(510), 접촉침(510)과 연결되고, 전류를 전달하는 전달 라인(520), 및 검출된 전류를 처리하여 이미지로 형성하는 신호 처리기(530)를 포함할 수 있다.
접촉침(510)은 컬럼부(100)의 내부에서 커버부(300)의 메인 바디(310) 상부층(311)에 접촉 연결될 수 있다. 물론, 접촉침(510)의 접촉 위치는 다양할 수 있다. 전달 라인(520)은 일부가 컬럼부(100)를 관통하고, 일측 단부가 접촉침(510)에 연결되고, 타측 단부가 신호 처리기(530)에 연결될 수 있다. 전달 라인(420)는 절연 가능한 피복선을 포함할 수 있다.
신호 처리기(530)는 검출된 전류를 처리하여 이미지로 형성할 수 있다. 예컨대 투과창(330A)의 하측에 위치하는 시료(10)의 관찰 대상 영역을 복수의 픽셀로 구분하고, 복수의 픽셀 중 어느 하나에 전자빔을 주사한다. 전자빔에 의하여 시료(10)에서 전자가 방출되어 수집 바디(320)에 수집되면, 수집되는 전자에 의하여 야기되는 전류를 검출한다. 검출되는 전류는 신호 처리기(530)에서 증폭 및 처리되어 이에 해당하는 이미지 신호 예컨대 해당 픽셀의 밝기 값으로 선택 출력된다. 상술한 과정을 반복하여 복수의 픽셀 각각의 이미지 신호를 형성 가능하고, 이로부터 시료(10)의 관찰 대상 영역의 이미지를 형성 가능하다.
제2검출부(600)는 컬럼부(100) 내로 산란되는 후방산란전자를 수집하여 신호 처리기(530)로 전달할 수 있다. 제2검출부(600)는 예컨대 소정의 판 형상으로 구비되는 반도체 디텍터일 수 있다. 제2검출부(600)는 컬럼부(100) 내에서 커버부(300)의 수집 바디(320)에 상하방향으로 정렬될 수 있다. 제2검출부(600)는 중심부가 상하방향으로 관통되어 전자빔이 통과할 수 있는 통로가 형성될 수 있다.
제2 검출부(600)는 컬럼부(100) 내로 입사되는 후방산란전자를 획득하고, 후방산란전자에 의하여 야기되는 전류를 신호 처리기(530)로 전달하여, 이미지 생성에 활용할 수 있다.
제3검출부(700)는 컬럼부(100) 내로 산란되는 X선을 수집하여 이로부터 시료(10)의 성분을 검사할 수 있다. 제3검출부(700)는 예컨대 에너지 분산형 분광 검출기(Energy dispersive X-ray spectroscopy Detector, EDS Detector)를 포함하며, 일부가 컬럼부(100)를 관통하여, 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 표면 성분을 검사 가능하도록 형성될 수 있다. 제3검출부(700)는 데이터 처리기(미도시)에 연결될 수 있다. 데이터 처리기는 제3검출부(700)에서 출력되는 X선의 에너지 세기 데이터 및 각 에너지 세기별 검출 빈도수 데이터를 기 입력된 각 성분별 방출 X선 고유 에너지 크기 데이터에 대비하여, 시료(10)의 성분을 정량 및 정성적으로 분석하고, 이를 시각 정보로 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 방법을 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 방법은, 내부에 진공이 형성된 컬럼부(100)와 마주보도록 대기압 중에 시료(10)를 마련하는 과정, 컬럼부(100)의 개구(110)에 형성되어 시료(10)와 마주보는 투과창(330A)의 직하에 형성된 전자빔 방출 영역(A)의 둘레 영역(C)에 전기장 커튼(E)을 생성하는 과정, 전자빔 방출 영역(A)을 따라 시료를(10) 향하여 전자빔을 방출하는 과정, 시료(10)에 입사되는 전자빔이 시료(10)에 충돌 후, 시료(10)로부터 방출되는 전자를 수집하는 과정, 전자에 의하여 야기되는 전류를 검출하는 과정, 및 검출된 전류를 처리하여 시료 이미지로 생성하는 과정을 포함한다.
먼저, 컬럼부(100)와 마주보도록 대기압 중에 시료(10)를 마련(S100)한다. 예컨대 이송 로봇(미도시)를 이용하여 지지부(20)의 상면에 시료(10)를 로딩한다.
시료(10)가 지지부(20)의 상면에 마련되면, 컬럼부(100)를 시료(10)의 상측에서 시료(10)와 마주보도록 위치시키고, 컬럼부(100) 및 지지부(20) 중 적어도 하나를 상하방향으로 승강시키고, 투과창(330A)과 시료(10) 사이의 공간(D)을 예컨대 200㎛ 이하의 범위 내에서 정밀하게 조절할 수 있다.
이후, 투과창(330A)의 직하에 형성된 전자빔 방출 영역(A)의 둘레에 전기장 커튼(E)을 생성(S200)한다. 구체적으로, 투과창(330A)의 외측을 감싸도록 설치되며 시료(10)와 이격되는 전극 부재(410)에 수십 내지 수백 볼트의 바이어스 전압을 인가하고, 투과창(330A)의 직하에 전기장 커튼(E)으로 둘러싸인 전자 통로를 형성하고, 전자빔 진행 방향으로 연장된 전자 통로 내의 기체를 전기 분극시킬 수 있다.
여기서, 바이어스 전압을 인가하는 과정에서, 전극 부재(410)와 시료(10) 사이의 이격 공간에 전위차를 형성하며, 전극 부재(410)와 시료(10)의 사이에서 투과창(330A)의 외측을 둘러싸는 전기장 커튼(E)을 형성할 수 있다.
이때, 시료(10)와 전극 부재(410)는 이격될 수 있고, 시료(10)에는 바이어스 전원이 인가되지 않고, 전극 부재(410)에만 바이어스 전원이 인가될 수 있다. 따라서, 시료(10)에 대한 시료 관찰 장치의 불필요한 접촉을 방지할 수 있다.
전자 통로의 형성 과정에서, 전자 통로를 시료(10)와 접촉시킬 수 있다. 구체적으로, 전자 통로는 상부가 투과창(330A)과 접촉할 수 있고, 하부가 시료(10)와 접촉할 수 있다.
이후, 전자빔 방출 영역(A)을 따라 시료(10)를 향하여 전자빔을 방출(S300)한다. 더욱 구체적으로, 전자빔 발생부(120)를 이용하여 전자를 소정 가속 전압 예컨대 수십 kV의 가속 전압 및 프로브 전류로 방출 및 가속시킨다. 가속된 전자빔은 컬럼부(100)의 개구(110)에 장착된 커버부(300)를 통과하여 수 내지 수백 ㎚의 프로브 크기로 제어되며 시료(10) 상의 목적하는 위치에 초점이 형성될 수 있다. 이때, 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.
이후, 시료(10)에 입사되는 전자빔이 시료(10)에 충돌 후, 시료(10)로부터 방출되는 전자를 대기압 분위기에서 수집(S400)한다. 이때, 전자를 전자 통로의 중심으로 모아주며 투과창(330A)을 향하여 당겨주고, 전자 통로를 통하여 시료(10)로부터 방출되는 전자를 획득할 수 있다.
시료(10)에 입사된 전자빔에 의하여 시료(10)로부터 방출되는 전자는 상대적으로 높은 에너지 준위에 의하여 방향성을 가지고 소정 방향 예컨대 시료(10)로부터 컬럼부(100)를 향하는 방향으로 직진하는 후방산란전자를 포함할 수 있다. 또한, 시료(10)로부터 방출되는 전자는 후방산란전자보다 상대적으로 낮은 에너지 준위를 가지는 2차전자를 포함할 수 있다.
이 과정에서, 전자 통로를 통하여 2차전자를 수집함에 따라, 2차전자의 산란을 억제 혹은 방지할 수 있고, 2차전자를 종래보다 더 많이 수집할 수 있다.
시료(10)로부터 방출되는 전자를 획득하는 구체적인 과정은, 2차전자를 투과창(330A)에서 수집하는 과정 및 후방산란전자를 컬럼부(100)의 내부에서 수집하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 투과창(330A)을 통하여 획득하는 2차전자는 수집 바디(320) 및 메인 바디(310)의 상부층(311)에 수집되며, 수집된 2차전자는 상부층(311)을 거쳐, 제1검출부(500)에 전기적으로 전달될 수 있다.
시료(10)로부터 방출되는 후방산란전자는 제2검출부(600)에서 수집할 수 있다. 예컨대 후방산란전자는 커버부(300)의 투과창(330A)를 통과하여 제2검출부(600)로 수집되고, 제2검출부(600)는 수집된 후방산란전자를 신호 처리기(530)에 전기적으로 전달할 수 있다.
이후, 획득된 전자에 의하여 야기되는 전류를 검출(S500)한다. 즉, 2차전자 및 후방산란전자를 제1검출부(500) 및 제2검출부(600)에서 검출한다.
이후, 검출된 전류를 처리하여 시료 이미지로 생성(S600)한다. 구체적으로, 2차전자 및 후방산란전자에 의해 야기되는 전류를 더하여 이미지로 전환한다. 신호 처리기(530)가 수집된 2차전자로부터의 신호와 수집된 후방산란전자로부터의 신호를 더하여 이미지로 전환할 수 있다. 검출된 전류로부터 이미지를 형성하는 과정 및 방식에는 공지의 기술이 적용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 방법은 시료(10)와 투과창(330A) 사이의 공간에 불활성 가스 분위기를 형성하는 과정을 포함할 수 있다. 예컨대 가스 분사구(360A)에서 불활성 가스를 분사하고, 투과창(330A)과 시료(10) 사이의 공간(D)을 불활성 분위기로 형성하여, 2차전자를 용이하게 고효율로 수집할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 시료 관찰 장치를 이용하여 시료를 관찰한 결과를 보여주는 사진이다. 여기서, 본 발명의 비교 예에 따른 시료 관찰 장치는 본 발명의 실시 예에 따른 시료 관찰 장치에서 바이어스 전극부를 제거된 상태의 시료 관찰 장치일 수 있다.
도 6의 (a) 및 (b)를 보면, 유기물로 추정되는 이물(점선 동그라미)이 선명한 이미지로 나타나서 금속 패턴과 명확히 구분되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 7의 (a) 및 (b)를 보면, 유기물로 추정되는 이물이 어둡게 표현되고, 이물과 금속 패턴의 경계도 불명확하게 보이는 것을 확인할 수 있다. 이러한 이유는 본 발명의 비교 예에서는 2차전자를 원활하게 수집하지 못하여 후방산란전자만을 이용하여 시료의 이미지를 생성(한편, 후방산란전자 이미지 원리상 유기물로 추정되는 이물은 어둡게 표현된다)할 수 있기 때문이다.
참고로, 본 발명의 비교 예에 따른 시료 관찰 장치로는, 후방산란전자를 검출하는 제2검출부에서 획득되는 전류를 제외하고, 2차전자를 검출하는 제1검출부에서 획득되는 전류로 시료 이미지를 생성하는 경우, 아무 신호도 없는 회색 화면만 얻을 수 있었다. 즉, 본 발명의 비교 예에 따르면, 시료 관찰 장치가 2차전자를 수집하지 못하고 후방산란전자만 수집할 수 있기 때문에 검출 신호량이 적어서 도 7의 (a) 및 (b)와 같은 저품질의 시료 이미지를 생성하는 것을 확인할 수 있다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따르면 시료 관찰 장치가 2차전자를 원활하게 수집할 수 있기 때문에, 도 6의 (a) 및 (b)와 같이 고품질의 시료 이미지를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 한편, 실시 예의 경우, 시료 관찰 장치가 2차전자를 수집하여 이미지로 생성하기 때문에 관찰 대상 예컨대 시료상의 이물의 조성과 상관없이 고품질의 이미지를 얻을 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 컬럼부 200: 전자빔 발생부
300: 커버부 400: 바이어스 전극부
410: 전극 부재 500: 제1검출부
600: 제2검출부 700: 제3검출부

Claims (12)

  1. 전자빔을 이용하여 대기압 중의 시료를 관찰하는 시료 관찰 장치로서,
    상기 시료를 지지할 수 있는 지지부와 마주보도록 배치되고, 내부에 진공 공간이 형성되며, 상기 지지부를 향하는 일측이 개구되는 컬럼부;
    상기 컬럼부의 내부에 설치되는 전자빔 발생부;
    상기 컬럼부의 개구와 결합되고, 전자빔 및 전자를 통과시킬 수 있는 투과창을 구비하는 커버부; 및
    상기 투과창의 외측을 둘러 감싸도록 상기 커버부에 설치되는 바이어스 전극부;를 포함하고,
    상기 바이어스 전극부는,
    전극 부재; 및
    상기 전극 부재와 상기 시료 간에 전위차를 형성하고 전자빔 방출 영역의 둘레 영역에 상하 방향으로 전기장 커튼을 형성하도록 하는 바이어스 전압을 인가할 수 있도록, 상기 전극 부재와 연결되는 바이어스 전원 공급기;를 포함하는 시료 관찰 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버부는,
    중심부에 관통구가 형성되고, 상기 컬럼부의 개구와 결합되며, 전자빔 입사에 의해 상기 시료로부터 방출되는 상기 전자를 수집할 수 있는 메인 바디; 및
    상기 관통구와 결합되고, 전자빔 입사에 의해 상기 시료로부터 방출되는 상기 전자를 수집할 수 있는 수집 바디;를 포함하고,
    상기 수집 바디는, 중심부에 상기 투과창이 형성되고, 상기 바이어스 전극부와 결합하는 시료 관찰 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 바이어스 전극부는 절연 막을 통하여 상기 수집 바디의 주변부와 결합되는 시료 관찰 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 부재는, 상기 지지부와 마주보는 상기 커버부의 일면에 설치되고, 상기 투과창의 외측을 둘러싸며,
    상기 바이어스 전원 공급기는, 상기 전극 부재에 마이너스 전압을 바이어스 전압으로 인가하는 시료 관찰 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전극 부재는 상기 지지부와 이격되는 시료 관찰 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 전극 부재는 판 형상으로 형성되고, 중심부가 전자빔 진행 방향으로 관통되는 시료 관찰 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 전극 부재는 금속 재질을 포함하는 시료 관찰 장치.
  8. 대기압 중의 시료를 관찰하는 시료 관찰 방법으로서,
    내부에 진공이 형성된 컬럼부와 마주보도록 대기압 중에 시료를 마련하는 과정;
    상기 컬럼부의 개구에 형성되어 상기 시료와 마주보는 투과창의 직하에 형성된 전자빔 방출 영역의 둘레에 전기장 커튼을 생성하는 과정;
    상기 전자빔 방출 영역을 따라 상기 시료를 향하여 전자빔을 방출하는 과정;
    상기 시료에 입사되는 전자빔이 상기 시료에 충돌 후, 시료로부터 방출되는 전자를 수집하는 과정;
    상기 전자에 의하여 야기되는 전류를 검출하는 과정; 및
    검출된 전류를 처리하여 시료 이미지로 생성하는 과정;을 포함하고,
    상기 전기장 커튼을 생성하는 과정은,
    상기 투과창의 외측을 둘러 감싸도록 설치된 전극 부재에 바이어스 전압을 인가하여 상기 전극 부재와 상기 시료 간에 전위치를 형성하고 상기 전자빔 방출 영역의 둘레 영역에 상하 방향으로 전기장 커튼을 형성하는 시료 관찰 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전기장 커튼을 생성하는 과정은,
    상기 전극 부재에 바이어스 전압으로 마이너스 전압을 인가하는 과정;
    상기 전자빔 방출 영역에 전자 통로를 형성하는 과정;
    상하 방향으로 연장된 상기 전자 통로 내의 기체를 전기 분극시키는 과정;을 포함하는 시료 관찰 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전자 통로를 형성하는 과정에서, 상기 전자 통로를 상기 시료와 접촉시키는 시료 관찰 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 전자를 수집하는 과정은,
    상기 전자를 상기 전자 통로의 중심으로 모아주며 상기 투과창을 향하여 당겨주는 과정;
    상기 전자 통로를 통하여 상기 시료로부터 방출되는 전자를 획득하는 과정;을 포함하는 시료 관찰 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 시료와 상기 투과창 사이의 공간에 불활성 가스 분위기를 형성하는 과정;을 포함하는 시료 관찰 방법.
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