KR102665934B1 - Air SEM의 멤브레인 박막 교체/이동 시기 결정 방법, 및 Air SEM 멤브레인 박막의 교체/이동 시기 자동 통지 시스템 - Google Patents

Air SEM의 멤브레인 박막 교체/이동 시기 결정 방법, 및 Air SEM 멤브레인 박막의 교체/이동 시기 자동 통지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 Air-SEM의 멤브레인 박막이 파손되기 전에 미리 교체 신호를 사용자에게 보냄으로써 멤브레인 박막의 파손에 따른 손해를 방지할 수 있도록 한다.

Description

Air SEM의 멤브레인 박막 교체/이동 시기 결정 방법, 및 Air SEM 멤브레인 박막의 교체/이동 시기 자동 통지 시스템 {Methods of determining time to replace or move of membrane thin film provided in Air SEM, and automatic notification system using the same}
본 발명은 Air SEM 멤브레인 박막의 교체/이동 시기 자동 통지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 Air SEM의 멤브레인 박막이 파손되기 전에 미리 사용자에게 알림으로써 멤브레인 박막의 파손에 따른 손해를 방지할 수 있도록 하는 시스템에 대한 것이다.
아울러, 본 발명은 이러한 교체/이동 시기를 결정하는 방법에 대한 것이기도 하다.
일반적으로, AIR SEM(Air Scanning Electron Microscope)은 대물렌즈와 시료 사이에 전자가 통과할 수 있는 두께(통상 수백 나노미터 두께)의 매우 얇은 멤브레인 박막을 설치하여 전자빔 발생부와 시료 영역을 공간적으로 분리한다.
이로 인하여, 시료 영역이 진공 상태가 아닌 대기압 또는 저진공 환경일 경우에도 시료의 표면 형태 또는 구조를 나노 스케일 또는 원자 스케일로 관찰 가능하게 된다.
이러한 AIR SEM은 대기압 또는 저진공 환경에서 하전 입자빔을 이용하기 때문에 일반적인 고진공 환경에서 관찰할 수 없는 생물, 수분을 포함한 시료와 같은 비전도성 시료, 또는 휘발성 성분을 포함하고 있는 시료를 금속 코팅없이 그 이미지를 용이하게 얻거나 시료의 표면을 가공할 수 있다.
그런데, 멤브레인 박막은 전자빔이 통과하는 부분이므로 사용 시간(스캔 시간)이 경과함에 따라 손상이 발생하게 되며, 손상이 발생하게 되면 촬영된 이미지에 블러(blur)가 발생하게 된다. 블러가 발생하게 되면 이미지가 흐려지므로(즉, 휘도가 낮아지므로) 선명한 영상을 얻을 수 없게 된다.
그리고, 손상이 더욱 진행되면 멤브레인 박막이 파손되는데, 멤브레인 박막이 파손되면 외부 공기가 전자빔 발생부(컬럼의 내부와 챔버의 내부)에 유입되어 내부 부품이 파손되는 문제점이 생긴다. 따라서, 멤브레인 박막이 파손되기 전에 적절하게 교체하거나 전자빔이 손상이 없는 부분을 통과하도록 멤브레인 박막을 수평 이동시키는 것이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, Air-SEM의 멤브레인 박막이 파손되기 전에 미리 교체/이동하도록 사용자에게 알림으로써 멤브레인 박막의 파손에 따른 손해를 방지할 수 있는 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 멤브레인 박막의 교체 또는 이동 시기를 결정하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멤브레인 박막의 교체 또는 이동시기 결정 방법은, (a) 새로운 멤브레인 박막을 Air-SEM의 챔버에 설치하는 단계; (b) 멤브레인 박막을 통과한 전자빔이 시료대에 닿아서(照射되어) 발생하는 빔 전류(I)를 소정 시간마다 측정 및 저장하고 시료의 이미지를 저장하는 단계; (c) 시료의 이미지에 블러(blur)가 발생할 때의 빔 전류(I)인 손상 전류(Iblur)와, 블러(blur)가 발생할 때까지의 사용 시간(스캔 시간)인 손상 시간(Tblur)을 측정하고 저장하는 단계; 및, (d) 전자빔의 가속 전압을 변경하여 상기 (a) ~ (c) 단계를 반복함으로써 해당 가속 전압의 손상 전류(Iblur)와 손상 시간(Tblur)을 측정하고 저장하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 빔 전류(I)는 멤브레인 박막의 손상이 커질수록 증가하는데, 이를 이용하여 본 발명은 멤브레인 박막을 교체하거나 전자빔이 손상이 없는 부분을 통과하도록 멤브레인 박막을 이동시키는 시기를 결정하기 위해서 손상 전류(Iblur)와 손상 시간(Tblur) 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다.
구체적으로, 빔 전류의 측정값이 손상 전류(Iblur)에 도달 또는 초과하거나 멤브레인 박막의 사용 시간이 손상 시간(Tblur)에 도달 또는 초과하면 멤브레인 박막을 교체하거나 전자빔이 손상이 없는 부분을 통과하도록 멤브레인 박막을 수평 이동시킬 수 있다.
바람직하게, 상기 (c) 단계와 (d) 단계의 사이에는 파손 전류(Ifailure)와 파손 시간(Tfailure)을 측정하고 저장하는 단계((c1) 단계);가 포함될 수 있다.
구체적으로, 상기 (c1) 단계는, 멤브레인 박막이 파손될 때까지 소정 시간 간격으로 상기 (b) 단계(빔 전류를 소정 시간마다 측정 및 저장하고 시료의 이미지를 저장하는 단계)를 반복하되 멤브레인 박막이 파손될 때의 빔 전류인 파손 전류(Ifailure)와, 멤브레인 박막이 파손될 때까지의 사용 시간인 파손 시간(Tfailure)을 측정하고 저장한다. 그리고, 상기 (d) 단계는 (a) ~ (c1) 단계를 반복함으로써 해당 가속 전압의 손상 전류(Iblur), 손상 시간(Tblur), 파손 전류(Ifailure) 및 파손 시간(Tfailure)을 측정하고 저장할 수 있다.
멤브레인 박막은 적어도 사용 시간이 파손 시간(Tfailure)에 도달하기 전에 교체되거나 빔전류가 파손 전류(Ifailure)에 도달하기 전에 교체될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면인 멤브레인 박막의 교체/이동 시간(TRM)을 자동으로 알려주는 시스템은 멤브레인 박막의 교체/이동 시간(TRM)이 되면 사용자에게 자동으로 이를 알린다.
구체적으로, 교체/이동 시간(TRM)은 전자빔이 시료대에 닿아서(照射되어) 발생하는 빔 전류(I)가 손상 전류(Iblur)에 도달 또는 초과하거나 멤브레인 박막의 사용 시간(T, 스캔 시간)이 손상 시간(Tblur)에 도달 또는 초과하는 때일 수 있다. 제어부는 교체/이동 시간(TRM)이 되면 통지수단을 이용하여 사용자에게 알린다.
손상 전류(Iblur)와 손상 시간(Tblur)은 상술한 방법으로 결정될 수 있다.
바람직하게, 교체/이동 시간(TRM)은 빔 전류(I)가 손상 전류(Iblur) 보다 크고 파손 전류(Ifailure) 보다 작을 때이거나 멤브레인 박막의 사용시간(T)이 손상 시간(Tblur)을 경과한 후 파손 시간(Tfailure)에 도달하기 전일 수 있다. 파손 전류(Ifailure)와 파손 시간(Tfailure)은 상술한 방법으로 결정될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, Air-SEM의 멤브레인 박막이 파손되기 전 또는 이미지에 블러가 발생한 경우에 미리 교체 또는 이동하도록 사용자에게 알림으로써 멤브레인 박막의 파손 또는 손상에 따른 손해를 방지할 수 있다.
둘째, 멤브레인 박막의 교체 또는 이동시기를 결정하는 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멤브레인 박막 교체/이동 시기 자동 통지 시스템을 구비하는 Air SEM을 보여주는 주요 구성도.
도 2는 도 1의 Air SEM에 구비된 멤브레인 박막, 1차 전자(전자빔), 2차 전자(후방 산란 전자), 및 후방산란전자 검출기를 보여주는 주요 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 각 가속 전압에 따른 이미지 blur 발생 시간(손상시간, Tblur)과, 손상시간(Tblur)일 때의 빔 전류(손상전류, Iblur)와, 박막이 파손될 때의 시간(파손시간, Tfailure) 및, 파손시간(Tfailure)일 때의 빔 전류(파손전류, Ifailure)를 측정하는 과정을 보여주는 플로우 차트.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 멤브레인 박막의 교체/이동 시기를 사용자에게 통지하는 과정을 보여주는 플로우 차트.
도 5a는 Air SEM을 이용하여 가속전압 10kV로 Cu를 30분 스캔한 후 Cu 그리드를 200배 확대하여 촬영한 사진.
도 5b는 Air SEM을 이용하여 가속전압 10kV로 Cu를 60분 스캔한 후 Cu 그리드를 200배 확대하여 촬영한 사진.
도 6a는 손상(blur)이 발생된 멤브레인 박막을 보여주는 도면이고, 도 6b는 도 6a의 손상이 파손된 것을 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[멤브레인 박막의 교체/이동 시기를 자동으로 통지하는 시스템을 구비하는 Air-SEM]
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템을 구비하는 Air SEM을 보여주는 주요 구성도이고, 도 2는 상기 Air SEM의 멤브레인 박막, 1차 전자(전자빔), 2차 전자(후방 산란 전자), 및 후방산란전자 검출기를 보여주는 주요 구성도이다.
도면에 나타난 바와 같이, Air SEM은 컬럼과, 컬럼의 하단에 설치된 챔버와, 챔버의 하단에 설치된 멤브레인 박막과, 시료가 놓이는 시료대와, 멤브레인 박막의 교체/이동 시기를 자동으로 통지하기 위한 자동통지 시스템을 포함할 수 있다. 그리고, 자동통지 시스템은 시료대에 전기적으로 연결된 암페어 미터와, 데이터 저장부(도면에 미도시)와, 제어부(도면에 미도시) 및, 통지수단(도면에 미도시)을 구비할 수 있다.
상기 구성 요소 중에서 컬럼과 챔버 및 시료대는 통상적인 Air SEM에 구비되는 것으로서 그 구성이 이미 공지되어 있으므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
컬럼의 내부에는 전자총(Electronic Gun, E. Gun, 도면에 미도시), 집속렌즈(도면에 미도시), 및 대물렌즈(도면에 미도시) 등이 설치된다. 그리고, 챔버는 컬럼의 하단에 설치된다. 컬럼과 챔버의 내부는 진공펌프(도면에 미도시)에 의해 진공 상태(예를 들어, 고진공 상태)로 유지될 수 있다. 그리고, 챔버의 아래(시료가 위치하는 부분)는 진공보다 압력이 높은 상태(예를 들어, 대기압 상태)를 유지할 수 있다.
챔버의 하단에는 전자빔(1차 전자)이 통과하는 관통공이 형성되고, 이 관통공에는 멤브레인 박막이 설치된다. 멤브레인 박막은 공기는 통과할 수 없지만 전자빔(1차 전자)과 후방산란전자(2차 전자)는 통과할 수 있는 매우 얇은 막이다. 따라서, 멤브레인 박막은 진공 영역(챔버의 내부)과 시료 영역(챔버의 아래)을 구획한다. 바람직하게, 멤브레인 박막은 Si3N4로 만들어질 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 멤브레인 박막을 챔버의 하단에 착탈 가능하게 설치하는 구성 또는 챔버의 하단에 착탈 가능하게 설치하되 수평 이동 가능하도록 설치하는 구성 등은 이미 알려져 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다. 구체적으로, 이 구성들은 대한민국 특허등록 10-1798473, 10-1954328, 10-2027559 등에 기재되어 있는데 이 등록특허의 등록공보에 기재된 내용은 본 명세서에 모두 포함된다.
전자총에서 발생된 전자빔(1차 전자)은 멤브레인 박막을 통과하여 시료에 조사(照射)되고, 시료에 의해 반사된 전자(후방산란전자, 2차 전자)는 멤브레인 박막을 다시 통과하여 후방산란전자 검출기에 의해 검출된다. 이 때, 시료에 조사된 전자빔(1차 전자) 중의 일부는 시료대에 닿고 이에 따라 시료대에 전기적으로 연결된 암페어 미터에 전류(빔 전류)가 측정된다.
멤브레인 박막은 전자 현미경의 사용 시간(스캔 시간)이 증가함에 따라 1, 2차 전자에 의해 그 손상 정도가 커진다. 그런데, 본 발명자는 멤브레인 박막의 손상 정도가 증가할수록 상기 빔 전류가 커진다는 것을 발견하고 이를 이용하여 멤브레인 박막의 교체 또는 이동시간(TRM)을 결정하는 방법을 개발하였다. 아래에서는 교체/이동 시간(TRM)을 결정하고 이를 사용자에게 통지하는 과정을 설명하기로 한다.
[교체 또는 이동 시간(T RM )의 결정 방법]
상술한 바와 같이, 멤브레인 박막이 파손(파괴)되면 챔버와 컬럼의 내부에 외부 공기가 유입되어 진공이 깨지므로 내부 기기에 심각한 손해가 발생한다. 따라서, 멤브레인 박막이 파손(파괴)되기 이전에 멤브레인 박막을 교체하는 것이 필요하다. 바람직하게는 촬영된 이미지에 블러(손상, blur)가 발생되면 멤브레인 박막을 교체하거나 전자빔이 멤브레인 박막의 손상되지 않은 부분을 통과하도록 멤브레인 박막을 이동시킬 수 있다. 아래에서는 멤브레인 박막을 교체 또는 이동시키는 시간(TRM)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 각 가속 전압에 따른 이미지 blur 발생 시간(손상시간, Tblur)과, 손상시간(Tblur)일 때의 빔 전류(손상전류, Iblur)와, 박막이 파손될 때의 시간(파손시간, Tfailure) 및, 파손시간(Tfailure)일 때의 빔 전류(파손전류, Ifailure)를 측정하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
먼저, 새로운 멤브레인 박막을 챔버 하단에 설치한다(S110). 멤브레인 박막을 챔버의 하단에 착탈 가능하게 설치하는 구성 또는 챔버의 하단에 착탈 가능하게 설치하되 수평 이동 가능하도록 설치하는 구성 등은 이미 알려져 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.
이어서, 진공 펌프를 작동하여 챔버와 컬럼의 내부를 진공(예를 들어, 고진공 상태)으로 만든다(S120). 다음으로, 전자총(Electronic gun, E. Gun)을 작동하고(S130), 가속 전압과 빔 스팟(beam spot)을 설정 또는 변경한다(S140). 가속 전압은 전자총에서 발생된 전자빔을 가속하기 위한 전압이고 빔 스팟(beam spot)은 전자빔이 멤브레인 박막을 통과하는 부분을 의미한다.
이어서, 일정 시간, 예를 들어 30분마다 시료의 이미지와 빔 전류(I)를 측정하고 저장한다(S150).
상기 이미지에 블러(blur, 손상)가 발생되면 이 때의 시간(손상시간, Tblur)을 측정 및 저장하고 이 때의 빔 전류(손상 전류, Iblur)를 측정하고 저장한다(S160).
이어서, 계속해서 전자빔을 조사하여 이미지를 촬영하고 빔전류를 측정하되, 박막이 파손되는 시간(파손시간, Tfailure)을 측정 및 저장하고 이 때의 빔전류(파손 전류, Ifailure)를 측정하고 저장한다(S170).
파손시간(Tfailure)과 파손전류(Ifailure)를 측정한 후에는 전자총(Electronic gun, E. Gun)의 전원을 끄고(S180), 파손된 멤브레인 박막을 제거한다(S190).
가속 전압이 바뀌면 손상시간(Tblur), 손상 전류(Iblur), 파손시간(Tfailure) 및 파손 전류(Ifailure)가 변경되므로, 이를 측정하기 위해 새로운 멤브레인 박막을 설치하여 S110~190 단계를 반복할 수 있다
한편, S160 단계 이후에 S170 단계로 진행하지 않고 S110 단계로 진행하여 S110~160 단계를 반복하되 S140 단계에서 가속전압과 빔 스팟(beam spot)을 변경하여 이 변경된 가속전압에 대한 손상시간(Tblur)과 손상 전류(Iblur)를 측정할 수도 있다. 이 때, 빔 스팟(beam spot) 변경은 전자빔(1차 전자)의 beam spot 사이즈(size, 탐침의 굵기)를 변경하는 것이다.
위와 같은 방법으로 측정된 손상시간(Tblur), 손상 전류(Iblur), 파손시간(Tfailure) 및 파손 전류(Ifailure)에 대한 데이터는 데이터 저장부에 저장된다.
아래의 표는 위의 방법으로 측정되되 멤브레인 박막이 Si3N4로 만들어지고 가속전압이 15kV일 때의 손상시간(Tblur), 손상 전류(Iblur), 파손시간(Tfailure) 및 파손 전류(Ifailure)를 보여준다.
　가속 전압 15 kV
초기 전류 2.7 nA
손상 전류 (Iblur) 3.0 nA
파손 전류 (Ifailure) 3.2 nA
손상 시간 (Tblur) 60 min
파손 시간 (Tfailure) 120 min
위 표에 나타난 바와 같이, 전자빔의 스캔 시간(사용 시간)이 증가할수록 멤브레인 박막의 손상이 증가하고 빔 전류가 증가함을 알 수 있다. 그리고, 초기전류는 전자빔을 조사하기 시작할 때 측정된 빔전류를 의미한다.
그리고, 도 5a는 Air SEM을 이용하여 가속전압 10kV로 Cu를 30분 스캔한 후 Cu 그리드를 200배 확대하여 촬영한 사진이고, 도 5b는 Air SEM을 이용하여 가속전압 10kV로 Cu를 60분 스캔한 후 Cu 그리드를 200배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 5a~5b에서 붉은 색 점선의 내부는 전자빔으로 스캔이 이루어진 영역(부분)을 나타내는데, 이 붉은 색 점선의 내부는 다른 부분에 비해 휘도(luminance)가 낮음을 알 수 있고, 특히 도 5b의 스캔 영역이 도 5a의 스캔 영역 보다 휘도(luminance)가 더 낮아짐을 알 수 있는데 이것은 스캔 시간이 길어질수록 휘도가 낮아지며 블러 현상이 심해진다는 것을 보여준다.
본 발명에 따른 시스템에서 상기 휘도는 Air SEM과 전기적으로 연결된 컴퓨터(예를 들어 ㈜코셈의 제품명 'NanoStation')에 정량적으로 표시될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 블러가 발생했다는 것을 휘도의 감소로 감지할 수 있다. 시험편(샘플)에 대해 스캔을 처음 시작할 때에 측정된 이미지의 휘도에 비해서 휘도가 10~50% 감소한 경우에 블러가 발생했다고 판단할 수 있고, 바람직하게는 휘도가 20~40% 감소한 경우에 블러가 발생했다고 판단할 수 있으며, 가장 바람직하게는 휘도가 25~35% 감소한 경우에 블러가 발생했다고 판단할 수 있다.
한편, 도 6a는 손상(blur)이 발생된 멤브레인 박막을 보여주는 도면이고, 도 6b는 도 6a의 손상이 파손된 것을 보여주는 도면이다. 도면에 나타난 바와 같이, 전자빔에 의해 박막이 얇아지며 손상된 후 파손된다. 이 때, 손상 정도가 증가할수록 빔 전류가 증가한다.
참고로, 멤브레인 박막의 '손상'은 챔버와 컬럼 내부의 진공은 유지되지만 멤브레인 박막이 전자빔에 의해 얇아지므로 이미지 블러(blur)가 발생된 상태를 의미하는 것으로서, 손상시에는 멤브레인 박막을 수평 이동하여 손상 없는 멤브레인 박막 영역에서 이미지 측정이 가능하다.
그리고, 멤브레인 박막의 '파손'은 물리적으로 박막에 구멍 혹은 관통이 발생하여 진공 유지가 안되는 상태를 의미하는 것으로서, 컬럼과 챔버 내부의 장비가 파손될 위험이 있으므로 멤브레인 박막을 교체해야 한다.
[멤브레인 박막의 교체/이동 시기 자동 통지 과정]
아래에서는 데이터 저장부에 저장된 손상시간(Tblur), 손상 전류(Iblur), 파손시간(Tfailure) 및 파손 전류(Ifailure)에 대한 데이터를 이용하여 멤브레인 박막의 교체/이동 시기를 자동으로 통지하는 과정을 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 진공펌프를 작동하여 컬럼과 챔버의 내부를 진공으로 만든다(S210). 이어서, 전자총(Electronic gun, E. Gun)을 작동하여(S220) 소정 시간(예를 들어 30분마다) 시료의 이미지와 빔 전류를 측정하고 그 데이터를 데이터 저장부에 저장한다(S230). 참고로, 빔 전류는 시료대에 전기적으로 연결된 암페어 미터에서 측정된다.
제어부는 멤브레인 박막의 사용 시간(스캔 시간, T)을 해당 가속 전압에서의 손상시간(Tblur)과 비교(S240)하여 손상시간(Tblur) 보다 작으면 S230 단계를 수행하고 손상시간(Tblur)과 동일하거나 손상시간(Tblur) 보다 크면 통지수단으로 하여금 알람 등을 울려서 사용자에게 알리도록 하고 컬럼과 챔버 내부의 진공을 해소한다(즉, 압력을 올린다)(S250).
위에 대한 대안으로서, 제어부는 빔 전류(I)를 해당 가속 전압에서의 손상전류(Iblur)와 비교(S240)하여 손상전류(Iblur) 보다 작으면 S230 단계를 수행하고 손상전류(Iblur)와 동일하거나 손상전류(Iblur) 보다 크면 통지수단으로 하여금 알람 등을 울려서 사용자에게 알리도록 하고 컬럼과 챔버 내부의 진공을 해소한다(즉, 압력을 올린다)(S250).
S250 단계 후에는 멤브레인 박막을 새 것으로 교체한다(S250). 한편, S250 단계에서는, 멤브레인 박막을 새것으로 교체하는 대신에, 전자빔이 멤브레인 박막의 손상되지 아니한 부분을 통과하도록 멤브레인 박막을 수평 이동시킬 수도 있다.
그리고, 위에서는 S240 단계에서 사용 시간(스캔 시간, T)을 손상시간(Tblur)과 비교(이하, '제1 비교'라 함)하거나 빔 전류(I)를 손상전류(Iblur)와 비교(이하, '제2 비교'라 함)하였으나, 제1,2 비교를 모두 수행하여 제1,2 비교 중에서 어느 하나라도 긍정(Yes)되는 경우에는 S250 단계를 수행하고 제1,2 비교 모두가 부정(No)되는 경우에만 S230 단계를 수행할 수도 있다. 이 방법은 사용 시간(스캔 시간, T)이 손상시간(Tblur)에 도달하기 전에 멤브레인 박막의 손상이 심각한 경우를 대비할 수 있다.
한편, S240 단계 이후에 곧바로 S250 단계를 수행하지 않고 빔 전류(I)가 파손전류(Ifailure)에 도달하기 전까지 스캔을 계속하거나 사용시간(스캔시간, T)이 파손시간(Tfailure)에 도달하기 전까지 스캔을 계속할 수도 있다. 바람직하게, 안전을 위해서 파손전류(Ifailure) 보다 소정치(예를 들어, 0.1~0.2nA) 작은 전류값에 도달할 때까지 스캔을 계속하거나 파손시간(Tfailure) 보다 10~20분 앞서서 스캔을 중지할 수도 있다.
아울러, 빔 전류(I)와 파손전류(Ifailure)의 비교(이하, '제3 비교'라 함)와 사용시간(스캔시간, T)과 파손시간(Tfailure)의 비교(이하, '제4 비교'라 함)를 모두 수행하여 제3,4 비교 중 어느 하나라도 긍정(Yes)되는 경우에는 S250 단계를 수행하고 제3,4 비교 모두가 부정(No)되는 경우에만 스캔을 계속 수행할 수도 있다.
나아가, 위에서는 S240 단계에서 제1,2 비교가 수행되었으나 S240 단계에서 제1,2 비교를 대신하여 제3,4 비교가 수행될 수도 있다.

Claims (4)

  1. (a) 새로운 멤브레인 박막을 Air-SEM의 챔버에 설치하는 단계;
    (b) 멤브레인 박막을 통과한 전자빔이 시료대에 닿아서 발생하는 빔 전류를 소정 시간마다 측정 및 저장하고 시료의 이미지를 저장하는 단계;
    (c) 시료의 이미지에 블러(blur)가 발생할 때의 빔 전류인 손상 전류(Iblur)와, 블러(blur)가 발생할 때까지의 사용 시간인 손상 시간(Tblur)을 측정하고 저장하는 단계; 및,
    (d) 전자빔의 가속 전압을 변경하여 상기 (a) ~ (c) 단계를 반복함으로써 해당 가속 전압의 손상 전류(Iblur)와 손상 시간(Tblur)을 측정하고 저장하는 단계;를 포함하고,
    상기 빔 전류는 멤브레인 박막의 손상이 커질수록 증가하는 것을 이용하여, 손상 전류(Iblur)와 손상 시간(Tblur) 중에서 적어도 어느 하나는 멤브레인 박막을 교체하거나 전자빔이 손상이 없는 부분을 통과하도록 멤브레인 박막을 이동시키는 시기를 결정하는 데 이용되되, 빔 전류의 측정값이 손상 전류(Iblur)에 도달 또는 초과하거나 멤브레인 박막의 사용 시간이 손상 시간(Tblur)에 도달 또는 초과하면 멤브레인 박막을 교체하거나 전자빔이 손상이 없는 부분을 통과하도록 멤브레인 박막을 이동시키는 것을 특징으로 하는, 멤브레인 박막의 교체 또는 이동시기 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계와 (d) 단계의 사이에는,
    (c1) 멤브레인 박막이 파손될 때까지 소정 시간 간격으로 상기 (b) 단계를 반복하되 멤브레인 박막이 파손될 때의 빔 전류인 파손 전류(Ifailure)와, 멤브레인 박막이 파손될 때까지의 사용 시간인 파손 시간(Tfailure)을 측정하고 저장하는 단계;가 포함되고,
    상기 (d) 단계는 (a) ~ (c1) 단계를 반복함으로써 해당 가속 전압의 손상 전류(Iblur), 손상 시간(Tblur), 파손 전류(Ifailure) 및 파손 시간(Tfailure)을 측정하고 저장하며,
    멤브레인 박막은 적어도 사용 시간이 파손 시간(Tfailure)에 도달하기 전에 교체되거나 빔전류가 파손 전류(Ifailure)에 도달하기 전에 교체되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 박막의 교체 또는 이동 시기 결정 방법.
  3. Air-SEM의 챔버에 배치되어 챔버 내부의 진공 영역과 챔버 외부를 구획하는 멤브레인 박막을 교체 또는 이동시켜야 하는 교체/이동 시간(TRM)을 자동으로 알려주는 시스템이고,
    교체/이동 시간(TRM)은 전자빔이 시료대에 닿아서 발생하는 빔 전류(I)가 손상 전류(Iblur)에 도달 또는 초과하거나 멤브레인 박막의 사용 시간(T)이 손상 시간(Tblur)에 도달 또는 초과하는 때이며, 교체/이동 시간(TRM)이 되면 통지수단을 이용하여 사용자에게 알리며,
    손상 전류(Iblur)와 손상 시간(Tblur)은 제1항 또는 제2항의 방법으로 결정된 것을 특징으로 하는, Air-SEM의 멤브레인 박막 교체 시기 자동 통지 시스템.
  4. 삭제
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