KR20100109579A

KR20100109579A - Ｆⅰｂ/ｓｅｍ 복합기 및 그 진공 제어방법

Info

Publication number: KR20100109579A
Application number: KR1020090023455A
Authority: KR
Inventors: 백창훈
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-10-11

Abstract

본 발명에 따른 FIB/SEM 복합기 및 그 진공 제어방법은, 진공 챔버; 상기 챔버에 설치되어 시료 표면에 빔을 조사하는 FIB 칼럼; 상기 FIB 칼럼이 빛을 조사하는 시료를 관찰하는 SEM 칼럼; 상기 챔버에 설치되어 진공압력을 조절하는 주 게이트 밸브; 상기 주 게이트 밸브 제어와, 상기 챔버 내의 진공압력 레벨 설정과, 일반모드 또는 보조모드를 선택하는 제어부; 및 상기 제어부에 설정된 진공압력 레벨 값 이하가 될 경우, 상기 제어부의 신호에 의해 동작하여 상기 챔버 내의 압력을 본래의 압력으로 복귀시키는 보조 게이트 밸브;를 포함한다.

또한, 주 게이트 밸브만이 동작하는 일반모드와, 상기 주 게이트 밸브와 보조 게이트 밸브가 함께 동작하는 보조모드를 선택하는 모드선택단계; 상기 모드선택단계에서 상기 보조모드 선택시 진공압력 레벨을 제어부에 설정하는 진공설정단계; 상기 진공설정단계에서 설정된 상기 진공압력 레벨을 기준으로 챔버 내의 진공 압력을 감시하는 진공압력감시단계; 및 상기 진공압력감시단계에서 상기 진공압력 레벨 값 이하가 될 경우, 상기 보조 게이트 밸브를 동작시켜 원래의 진공압력으로 빠르게 복귀시키는 보조밸브동작단계;를 포함한다.

본 발명에 의하면, FIB/SEM 복합기의 전원 이상으로 인한 주 게이트 밸브의 오동작에 의해 설정된 진공압력 이하로 내려갈 경우, 자동으로 보조 게이트 밸브를 동작시킴으로써, 챔버 내의 진공이 파괴되지 않도록 본래의 설정된 진공압력으로 빠르게 복귀시킬 수 있는 장점이 있다.

FIB, SEM, 복합기, 챔버, 주 게이트 밸브, 보조 게이트 밸브

Description

ＦⅠＢ/ＳＥＭ 복합기 및 그 진공 제어방법{FIB/SEM complex radical and the vacuum control method}

본 발명은 FIB/SEM 복합기에 관한 것으로, 특히 FIB/SEM 복합기의 전원 이상으로 인한 주 게이트 밸브의 오동작이 발생할 경우, 진공 압력이 설정된 값 이하로 내려가는 것을 방지하기 위해 보조 게이트 밸브를 자동으로 동작시킴으로써, 챔버 내의 진공이 파괴되지 않고 본래의 진공압력으로 빠르게 복귀시킬 수 있는 FIB/SEM 복합기 및 그 진공 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 FIB(Focus Ion Beam)장치는 집속 빔을 시료 표면에 주사해서 발생하는 2차 이온 등을 검출해서 현미경 상을 관찰 또는 시료 표면을 가공하는 장치이다.

또한, SEM(Secondary Electron Microscope)장치는 전자현미경의 일종으로, 전자 빔을 시료 표면에 주사해서 발생하는 2차 전자, 반사전자, 투과전자 X선, 음극선, 내부 기전력 등을 검출하여 대상시료를 관찰하기 위한 것이다. 보통 2차 전자 상 관찰에 이용된다. 즉 고 진공 상태에서 전자빔을 주사하여 시료의 이상 유무를 확인하고, 시료 위의 물질들을 분석하는 장비를 일컫는다.

이러한 SEM 비전 장비에는 시료가 로딩 되는 챔버를 고 진공 상태로 유지하기 위한 펌프(건식 펌프, TMP(Turbo-Molecular Pump), 이온 펌프 등)가 구비된다.

도 1, 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 건식 진공 펌프 시스템에 있어 FIB/SEM 복합기 장비(1)의 챔버(2) 진공 제어는, 컨트롤 이상 또는 진공 컨트롤 전원 이상으로 인한 게이트 밸브(3) 오동작 및 이로 인한 진공 파괴를 가져올 수 있으며, 진공이 파괴된 뒤 원래 진공 레벨로 복귀하기까지는 상당한 시간이 걸리는 문제점이 있었다.

즉, FIB/SEM 복합기 장비(1)에 있어 챔버(2) 내의 진공은 10-6Torr 정도로 유지되어야 한다. 그러나 챔버(2)의 사이즈가 큰 경우 대기 상태에서 이 정도 레벨의 진공에 도달하기 위해서는 보통 3-4시간 이상 시간이 흘러야 도달하게 된다.

이는, 진공 컨트롤의 고장이나 진공 컨트롤에 공급되는 전원 이상 등으로 인해 진공 레벨이 파기될 경우 다시 진공을 유지하기 위해서는 상당한 시간을 허비해야 하는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, FIB/SEM 복합기의 전원 이상으로 인한 주 게이트 밸브의 오동작에 의해 설정된 진공 압력 이하로 내려갈 경우, 자동으로 보조 게이트 밸브를 동작시켜 본래의 진공압력으로 복귀시킴으로써, 챔버 내의 진공이 파괴되지 않고 빠르게 본래의 진공압력으로 복귀시킬 수 있는 FIB/SEM 복합기 및 그 진공 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 진공 챔버; 상기 챔버에 설치되어 시료 표면에 빔을 조사하는 FIB 칼럼; 상기 FIB 칼럼이 빛을 조사하는 시료를 관찰하는 SEM 칼럼; 상기 챔버에 설치되어 진공압력을 조절하는 주 게이트 밸브; 상기 주 게이트 밸브 제어와, 상기 챔버 내의 진공압력 레벨 설정과, 일반모드 또는 보조모드를 선택하는 제어부; 및 상기 제어부에 설정된 진공압력 레벨 값 이하가 될 경우, 상기 제어부의 신호에 의해 동작하여 상기 챔버 내의 압력을 본래의 압력으로 복귀시키는 보조 게이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 챔버 내에는 진공압력 감지를 위한 진공센서가 구비될 수 있다.

상기 제어부에는 설정된 진공압력 레벨 값 이하가 될 경우, 사용자에게 알려주기 위한 버저(Buzzer)가 구비될 수 있다.

상기 제어부는 상기 주 게이트 밸브와 상기 보조 게이트 밸브를 제어하는 밸 브 제어모듈; 상기 FIB 칼럼과 SEM 칼럼을 제어하기 위한 FIB/SEM 제어모듈; 및 상기 FIB/SEM 제어모듈과 밸브 제어모듈을 제어하기 위해 PC와 연결되는 메인 컨트롤러;를 포함할 수 있다.

상기 밸브 제어모듈은 상기 주 게이트 밸브를 제어하는 주 밸브제어기; 및 상기 보조 게이트 밸브를 제어하는 보조 밸브제어기;를 포함할 수 있다.

상기 제어부에서 일반모드 선택시 주 게이트 밸브만이 동작할 수 있다.

본 발명의 다른 특징은, 주 게이트 밸브만이 동작하는 일반모드와, 상기 주 게이트 밸브와 보조 게이트 밸브가 함께 동작하는 보조모드를 선택하는 모드선택단계; 상기 모드선택단계에서 상기 보조모드 선택시 진공압력 레벨을 제어부에 설정하는 진공설정단계; 상기 진공설정단계에서 설정된 상기 진공압력 레벨을 기준으로 챔버 내의 진공 압력을 감시하는 진공압력감시단계; 및 상기 진공압력감시단계에서 상기 진공압력 레벨 값 이하가 될 경우, 상기 보조 게이트 밸브를 동작시켜 원래의 진공압력으로 빠르게 복귀시키는 보조밸브동작단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보조밸브동작단계는 상기 보조 게이트 밸브 동작시 사용자에게 알려주는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 주 게이트 밸브의 오동작이 발생하여 챔버 내의 진공이 설정된 값 이하로 내려갈 경우, 자동으로 보조 게이트 밸브를 동작시킴으로써, 챔버 내의 진공이 파괴되지 않도록 본래의 설정된 진공압력으로 빠르게 복귀시 킬 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 FIB/SEM 복합기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 FIB/SEM 복합기의 진공 제어방법의 단계를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 FIB/SEM 복합기(100)는 챔버(200), FIB 칼럼(300), SEM 칼럼(400), 주 게이트 밸브(500), 제어부(600) 및 보조 게이트 밸브(700)를 포함한다.

상기 챔버(200)에는 내부에 진공을 형성시키기 위한 진공펌프(210)가 설치된다.

상기 진공펌프(210)는 외부에서 챔버(200) 내부로 연통 되도록 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 챔버(200)의 내부에는 진공압력을 감지하기 위한 진공센서(220)가 구비될 수 있다.

FIB 칼럼(300)은 상기 챔버(200)에 설치되어 시료 표면에 빔을 조사하기 위한 것으로, 챔버(200)의 외부에 설치되어 상기 챔버(200)의 내부로 빔 조사 부위가 삽입된 상태가 될 수 있다.

SEM 칼럼(400)은 상기 FIB 칼럼(300)이 빛을 조사하는 시료를 관찰하기 위한 것으로, 챔버(200)의 외부에 설치되어 상기 챔버(200)의 내부로 렌즈 부위가 삽입된 상태가 될 수 있다.

주 게이트 밸브(500)는 상기 챔버(200)에 설치되어 진공압력을 조절하기 위한 것으로, 후술 될 제어부(600)를 통해 일반모드로 설정할 때 상기 주 게이트 밸브(500)만이 동작하는 상태가 된다.

상기 제어부(600)는 상기 주 게이트 밸브(500) 제어와, 상기 챔버(200) 내의 진공압력 레벨 설정 및, 일반모드 또는 보조모드를 선택하는 기능을 가진다.

즉, 상기 챔버(200) 내부의 압력이 일정압력을 유지할 수 있도록 진공압력 레벨을 설정할 수 있고, 일반모드 선택시에는 주 게이트 밸브(500)만이 작동하는 상태가 된다.

반면, 보조모드 선택시에는 후술 될 보조 게이트 밸브(700)가 추가로 동작할 수 있다. 즉, 전원 공급 이상으로 인해 주 게이트 밸브(500)의 오동작이 발생할 경우, 보조 게이트 밸브(700)를 추가로 작동하여 본래의 설정된 압력으로 빠르게 복귀시킨다.

이와 같이, 상기 보조 게이트 밸브(700)는 상기 제어부(600)에 설정된 진공압력 레벨 이하로 내려갈 경우, 상기 제어부(600)의 신호에 의해 동작하여 상기 챔버(200) 내의 압력을 본래의 압력으로 복귀시키는 기능을 한다.

상기 제어부(600)는 상기 주 게이트 밸브(500)와 상기 보조 게이트 밸브(700)를 제어하는 밸브 제어모듈(610)과, 상기 FIB 칼럼(300)과 SEM 칼럼(400)을 제어하기 위한 FIB/SEM 제어모듈(620)과, 상기 FIB/SEM 제어모듈(620)과 밸브 제어 모듈(610)을 제어하기 위해 PC(640)가 연결되는 메인 컨트롤러(630)가 포함될 수 있다.

상기 밸브 제어모듈(610)은 챔버(200) 내에 설치된 진공센서(210)가 제어부(600)에 설정된 진공압력 레벨 이하가 되는 것을 감지할 경우, 상기 주 게이트 밸브(500)를 제어하기 위한 주 밸브제어기(611)와, 상기 보조 게이트 밸브(700)를 제어하기 위한 보조 밸브제어기(612)가 포함될 수 있다.

전술된 바와 같이, 상기 제어부(600)에서 일반모드를 선택할 경우에는 주 게이트 밸브(500)만이 동작하는 상태가 되고, 보조모드를 선택할 경우에는 상기 주 게이트 밸브(500)와 함께 보조 게이트 밸브(700)도 함께 동작할 수 있는 상태가 된다.

한편, 설정된 진공압력 레벨 이하가 될 경우, 사용자에게 알려주기 위한 버저(Buzzer: 미도시)가 더 구비될 수 있다. 상기 버저(미도시)의 설치 부위는 한정하지 않고 제어부(600) 또는 챔버(200) 외부 등에 선택적으로 설치할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 FIB/SEM 복합기의 진공 제어방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 FIB/SEM 복합기의 진공 제어방법은, 모드선택단계(S100), 진공설정단계(S200), 진공압력감시단계(S300) 및 보조밸브동작단계(S400)를 포함한다.

먼저, 모드선택단계(S100)는 주 게이트 밸브만(500)이 동작하는 일반모드와, 상기 주 게이트 밸브(500)와 보조 게이트 밸브(700)가 함께 동작하는 보조모드를 선택하는 단계이다.

즉, 상기 모드선택단계(S100)는 사용자가 제어부(600)의 메인 컨트롤러(630)를 조작하여 일반모드 또는 보조모드를 선택적으로 설정할 수 있다.

다음으로, 진공설정단계(S200)는 상기 모드선택단계(S100)에서 보조모드를 선택시, 진공압력 레벨을 제어부(600)에 설정하는 단계이다.

다음으로, 진공압력감시단계(S300)는 상기 진공설정단계(S200)에서 설정된 상기 진공압력 레벨을 기준으로 챔버(200) 내의 진공 압력을 감시하는 단계이다.

즉, 상기 진공압력감시단계(S300)에서는 보조 게이트 밸브(700)가 설정된 진공압력 레벨 이하가 되는 것을 감지하는 상태가 되고, 상기 진공압력 레벨은 챔버(200) 내에 설치된 진공센서(220)가 감지하게 된다.

다음으로, 보조밸브동작단계(S400)는 상기 진공압력감시단계에서 상기 진공압력 레벨 초과시, 보조 게이트 밸브(700)를 동작시켜 원래의 진공압력으로 빠르게 복귀시키는 EKS계이다.

여기서, 상기 보조밸브동작단계(S400)는 상기 보조 게이트 밸브(700) 동작시 사용자에게 알려주는 단계를 더 포함할 수 있다.

결과적으로, 주 게이트 밸브(500)의 오동작이 발생하여 챔버(200) 내의 진공이 설정된 값 이하로 내려갈 경우, 자동으로 보조 게이트 밸브(700)를 동작시킴으로써, 챔버(200) 내의 진공이 파괴되지 않도록 본래의 설정된 진공압력으로 빠르게 복귀시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 FIB/SEM 복합기 및 그 진공 제어방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.

도 1은 종래의 FIB/SEM 복합기의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 도 1에 따른 진공 제어방법을 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 FIB/SEM 복합기의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 FIB/SEM 복합기의 진공 제어방법의 단계를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: FIB/SEM 복합기 200: 챔버

210: 진공펌프 220: 진공센서

300: FIB 칼럼 400: SEM 칼럼

500: 주 게이트 밸브 600: 제어부

610: 밸브 제어모듈 611: 주 밸브제어기

612: 보조 밸브제어기 620: FIB/SEM 제어모듈

630: 메인 컨트롤러 640: PC

700: 보조 게이트 밸브

Claims

진공 챔버;

상기 챔버에 설치되어 시료 표면에 빔을 조사하는 FIB 칼럼;

상기 FIB 칼럼이 빛을 조사하는 시료를 관찰하는 SEM 칼럼;

상기 챔버에 설치되어 진공압력을 조절하는 주 게이트 밸브;

상기 주 게이트 밸브 제어와, 상기 챔버 내의 진공압력 레벨 설정과, 일반모드 또는 보조모드를 선택하는 제어부; 및

상기 제어부에 설정된 진공압력 레벨 값 이하가 될 경우, 상기 제어부의 신호에 의해 동작하여 상기 챔버 내의 압력을 본래의 압력으로 복귀시키는 보조 게이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 FIB/SEM 복합기.
제1항에 있어서,

상기 챔버 내에는 진공압력 감지를 위한 진공센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 FIB/SEM 복합기.
제1항에 있어서,

상기 제어부에는 설정된 진공압력 레벨 값 이하가 될 경우, 사용자에게 알려주기 위한 버저(Buzzer)가 구비되는 것을 특징으로 하는 FIB/SEM 복합기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제어부는 상기 주 게이트 밸브와 상기 보조 게이트 밸브를 제어하는 밸브 제어모듈;

상기 FIB 칼럼과 SEM 칼럼을 제어하기 위한 FIB/SEM 제어모듈; 및

상기 FIB/SEM 제어모듈과 밸브 제어모듈을 제어하기 위해 PC와 연결되는 메인 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 FIB/SEM 복합기.
제4항에 있어서,

상기 밸브 제어모듈은 상기 주 게이트 벨브를 제어하는 주 밸브제어기; 및

상기 보조 게이트 밸브를 제어하는 보조 밸브제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 FIB/SEM 복합기.
제1항에 있어서,

상기 제어부에서 일반모드 선택시 주 게이트 밸브만이 동작하는 것을 특징으로 하는 FIB/SEM 복합기.
주 게이트 밸브만이 동작하는 일반모드와, 상기 주 게이트 밸브와 보조 게이트 밸브가 함께 동작하는 보조모드를 선택하는 모드선택단계(S100);

상기 모드선택단계에서 상기 보조모드 선택시 진공압력 레벨을 제어부에 설정하는 진공설정단계(S200);

상기 진공설정단계에서 설정된 상기 진공압력 레벨을 기준으로 챔버 내의 진공 압력을 감시하는 진공압력감시단계(S300); 및

상기 진공압력감시단계에서 상기 진공압력 레벨 값 이하가 될 경우, 상기 보조 게이트 밸브를 동작시켜 원래의 진공압력으로 빠르게 복귀시키는 보조밸브동작단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 FIB/SEM 복합기의 진공 제어방법.
제7항에 있어서,

상기 보조밸브동작단계(S400)는 상기 보조 게이트 밸브 동작시 사용자에게 알려주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FIB/SEM 복합기의 진공 제어방법.