KR20110034430A - Particle beam mass spectroscopy - Google Patents
Particle beam mass spectroscopyInfo
- Publication number
- KR20110034430A KR20110034430A KR1020090091953A KR20090091953A KR20110034430A KR 20110034430 A KR20110034430 A KR 20110034430A KR 1020090091953 A KR1020090091953 A KR 1020090091953A KR 20090091953 A KR20090091953 A KR 20090091953A KR 20110034430 A KR20110034430 A KR 20110034430A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- particle beam
- magnetic field
- electron gun
- filament
- pillar
- Prior art date
Links
- 238000001302 particle beam mass spectrometry Methods 0.000 title abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 79
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/09—Diaphragms; Shields associated with electron or ion-optical arrangements; Compensation of disturbing fields
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/0027—Methods for using particle spectrometers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/28—Static spectrometers
- H01J49/284—Static spectrometers using electrostatic and magnetic sectors with simple focusing, e.g. with parallel fields such as Aston spectrometer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
- H01J49/408—Time-of-flight spectrometers with multiple changes of direction, e.g. by using electric or magnetic sectors, closed-loop time-of-flight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
본 발명의 진공 용기에서 발생하는 나노 파티클을 측정하는 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 입자 빔 질량 분석기에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring nanoparticles generated in a vacuum vessel of the present invention, and more particularly to a particle beam mass spectrometer.
공정 중 발생하는 입자는 반도체 생산 수율에 가장 큰 영향을 미치는 원인으로 파악되고 있다. 반도체 공정 중에 발생하는 입자는 제어되고 있지 않다. 대부분의 반도체 공정은 저압에서 수행되고, 저압에서 동작하는 입자 측정 장치가 필요하다. 입자 발생에 대한 실시간 모니터링을 통하여, 오염원을 즉각적으로 제거하는 기술이 필요하다. 특히, 화학 기상 증착 공정은 반도체 공정의 수십 퍼센트를 차지하고 있으며, 오염 입자를 실시간으로 모니터링하여 불생 발생을 저지하는 기술이 요구된다.Particles generated during the process are considered to have the biggest influence on the yield of semiconductor production. Particles generated during the semiconductor process are not controlled. Most semiconductor processes are performed at low pressures and require a particle measuring device that operates at low pressures. Through real-time monitoring of particle generation, there is a need for a technique for removing pollutants immediately. In particular, chemical vapor deposition processes account for tens of percent of the semiconductor process, and there is a need for a technology that monitors contaminants in real time and prevents occurrence of fire.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 고 효율의 입자 빔 질량 분서기를 제공하는 것이다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a high efficiency particle beam mass spectrometer.
본 발명의 일 실시예에 따른 입자 빔 질량 분석기는 가스 유동(gas flow)을 입력받아 가스 유동을 가속하여 입자 빔을 형성하는 공기 역학 렌즈, 열전자를 가속하여 입자 빔을 이온화시키어 하전 입자 빔을 형성하는 전자총, 상기 하전 입자빔을 운동 에너지 대 전하 비(kinetic energy to charge ratio)에 따라 굴절시키는 디플렉터, 및 굴절된 상기 하전 입자 빔에 의한 전류를 측정하는 감지부를 포함한다. 상기 전자총은 상기 입자 빔을 통과시키는 원통 형상의 내부 그물, 상기 내부 그물의 외부에 배치된 원통 형상의 외부 그물, 상기 내부 그물 및 상기 내부 그물의 사이에 배치되어 상기 열전자를 생성하는 필라멘트, 및 상기 외부 그물의 외부에 배치되어 상기 열전자를 구속하는 구속 자기장을 생성하는 자기장 생성부를 포함한다.Particle beam mass spectrometer according to an embodiment of the present invention is an aerodynamic lens that receives a gas flow (gas flow) to accelerate the gas flow to form a particle beam, accelerates the hot electrons to ionize the particle beam to form a charged particle beam An electron gun, a deflector that refracts the charged particle beam according to a kinetic energy to charge ratio, and a detector that measures an electric current by the refracted charged particle beam. The electron gun is a cylindrical inner net for passing the particle beam, a cylindrical outer net disposed outside the inner net, a filament disposed between the inner net and the inner net to generate the hot electrons, and the And a magnetic field generator disposed outside the outer net to generate a confining magnetic field that constrains the hot electrons.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자총은 상기 필라멘트의 일단에 연결된 제1 기둥, 상기 제1 기둥과 이격되어 배치되고 상기 필라멘트의 타단에 연결된 제2 기둥을 더 포함한다. 상기 외부 그물 및 상기 제1 기둥은 음의 제1 전압에 인가되고, 상기 제2 기둥은 음의 제2 전압에 인가되고, 상기 내부 그물은 접지될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electron gun further comprises a first pillar connected to one end of the filament, a second pillar disposed spaced apart from the first pillar and connected to the other end of the filament. The outer net and the first pillar may be applied to a negative first voltage, the second pillar may be applied to a negative second voltage, and the inner net may be grounded.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 필라멘트는 복수 개이고 서로 다른 층에 배치되어 루프를 형성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the filament is a plurality and may be disposed on different layers to form a loop.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자총은 상기 필라멘트의 일단이 연결된 상부 와셔, 상기 필라멘트의 타단에 연결되고 상기 상부 와셔와 수직으로 이격되어 배치된 하부 와셔, 상기 상부 와셔를 지지하고 전류를 공급하는 지지 기둥을 더 포함할 수 있다. 상기 외부 그물 및 상기 상부 와셔는 음의 제1 전압에 인가되고, 상기 하부 와셔는 음의 제2 전압에 인가되고, 상기 내부 그물은 접지될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electron gun is an upper washer connected to one end of the filament, a lower washer connected to the other end of the filament and spaced vertically from the upper washer, and supports the upper washer and supplies current It may further include a support pillar. The outer net and the upper washer are applied to a negative first voltage, the lower washer is applied to a negative second voltage, and the inner net can be grounded.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기장 생성부는 상기 입자 빔의 진행 방향에 수직한 평면에 구속 자기장을 생성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the magnetic field generating unit may generate a confining magnetic field in a plane perpendicular to the advancing direction of the particle beam.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디플렉터와 상기 전자총 사이에 배치되어 상기 전자총으로부터 출력된는 하전 입자 빔을 집속시키어 상기 디플렉터에 입사시키는 집속부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, it may further include a focusing unit disposed between the deflector and the electron gun to focus the charged particle beam output from the electron gun to enter the deflector.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 집속부는 상기 입자 빔의 진행 방향과 평행한 집속 자기장을 생성하고, 상기 집속 자기장의 세기는 상기 디플렉터의 위치 근처에서 최대값을 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the focusing unit generates a focused magnetic field parallel to the direction of travel of the particle beam, the intensity of the focused magnetic field may have a maximum value near the position of the deflector.
본 발명의 일 실시예에 따른 입자 빔 질량 분석기는 저압(10-5 Torr) 영역에서 열전자의 손실 없이 고 효율의 전자총을 가지고 동작할 수 있다. 고효율 전자총 으로 인해 입자 빔 질량분석기 사용압력을 낮출 수 있어 장비제작 비용 또한 줄일 수 있는 강정을 가질 수 있다. 상기 입자 빔 질량 분석기는 구속 자기장을 가지고 열전자를 포획할 수 있고, 포획시간 증가 및 포획량 증가로 인해 입자 이온화 효율 또한 극대화시킬 수 있다. 상기 구속 자기장 및 집속 자기장은 하전 입자 빔의 퍼짐을 방지할 수 있다. 특히, 상기 구속 자기장 및 집속 자기장은 입자 유입부에서 감지부 사이의 수송 손실을 최소화하고 입자 이온화 후 추가 집속장치로 인해 검출기까지의 전달 효율을 극대화할 수 있는 장점도한 확보할 수 있다. 특히, 상기 입자 빔 질량 분석기는 반도체 등의 화학 기상 증착 공정 및 식각공정에서 실시간으로 나노 입자를 모니터링하여, 진공 고정 최적화, 진행 적정성 및 용기의 청소 시기 등을 제공하여 수율 및 생산량을 향상시킬 수 있다.The particle beam mass spectrometer according to an embodiment of the present invention may operate with a high efficiency electron gun in the low pressure (10 -5 Torr) region without loss of hot electrons. The high efficiency electron gun can lower the operating pressure of the particle beam mass spectrometer, thereby reducing the cost of equipment manufacturing. The particle beam mass spectrometer can capture hot electrons with a confining magnetic field, and can maximize particle ionization efficiency due to increased capture time and increased capture amount. The constrained magnetic field and focused magnetic field may prevent the spread of the charged particle beam. In particular, the confining magnetic field and the focusing magnetic field can secure the advantages of minimizing the transport loss between the particle inlet and the sensing unit and maximizing the transfer efficiency to the detector due to the additional focusing device after particle ionization. In particular, the particle beam mass spectrometer may monitor nanoparticles in real time in a chemical vapor deposition process and an etching process such as a semiconductor, thereby improving yield and yield by providing vacuum fixation optimization, process adequacy, and cleaning time of a container. .
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components have been exaggerated for clarity. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 빔 질량 분석기를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a particle beam mass spectrometer according to an embodiment of the present invention.
도 2a는 도 1의 입자 빔 질량 분석기의 전자총을 설명하는 분해 사시도이다.FIG. 2A is an exploded perspective view illustrating the electron gun of the particle beam mass analyzer of FIG. 1. FIG.
도 2b는 도 2a의 단면도이다. FIG. 2B is a cross-sectional view of FIG. 2A.
도 2c는 도 2b의 전압을 설명하는 도면이다.FIG. 2C is a diagram illustrating the voltage of FIG. 2B.
도 2d는 2a의 z축 방향의 자기장의 세기를 설명하는 도면이다.It is a figure explaining the intensity of the magnetic field of the z-axis direction of 2a.
도 1, 및 도 2a 내지 도2d를 참조하면, 상기 입자 빔 질량 분석기(particle beam mass spectroscopy: PBMS)는 가스 유동(GF)을 입력받아 가스 유동(GF)을 가속하여 입자 빔(PB)을 형성하는 공기 역학 렌즈(10), 열전자를 가속하여 입자 빔(PB)을 이온화시키어 하전 입자 빔(CPB)을 형성하는 전자총(30), 상기 하전 입자빔(CPB)을 운동 에너지 대 전하 비(kinetic energy to charge ratio)에 따라 굴절시키는 디플렉터(40), 굴절된 상기 하전 입자 빔(CPB)에 의한 전류를 측정하는 감지부(50)를 포함한다. 상기 전자총(30)은 상기 입자 빔(PB)을 통과시키는 원통 형상의 내부 그물(214), 상기 내부 그물(214)의 외부에 배치된 원통 형상의 외부 그물(230), 상기 내부 그물(214) 및 상기 내부 그물(214)의 사이에 배치되어 상기 열전자를 생성하는 필라멘트(226), 및 상기 외부 그물(230)의 외부에 배치되어 상기 열전자를 구속하는 구속 자기장(Bz)을 생성하는 자기장 생성부(240)를 포함한다.1 and 2A to 2D, the particle beam mass spectroscopy (PBMS) receives a gas flow GF to accelerate the gas flow GF to form a particle beam PB. An
상기 입자 빔 질량 분석기(particle beam mass spectroscopy: PBMS)는 저압 챔버(미도시)에서 상기 가스 유동(GF)을 입력받아 분석할 수 있다. 상기 가스 유동(GF)은 상기 공기 역학 렌즈(10)를 통하여 상기 입자 빔(PB)의 형태로 상기 공기 역학 렌즈(10)의 중심부에 모여지고, 노즐(11)의 팽창에 의하여 가속된다. 상기 입 자 빔(PB)은 충분한 관성 모멘트(inetia moment)을 가지고, 전자총(electron gun, 30)에 입사한다. 상기 전자총(30)은 필라멘트를 이용하여 열전자를 방출한다. 상기 열전자는 가속되어 상기 입자 빔(PB)을 이온화시킨다. 상기 하전 입자 빔(CPB)은 디플렉터(40)에 의하여 운동 에너지와 하전량의 비에 따라 분류된다. 분류된 입자의 전류량은 파라데이 센서(52)와 전류계(54)에 의하여 측정된다.The particle beam mass spectroscopy (PBMS) may receive and analyze the gas flow GF in a low pressure chamber (not shown). The gas flow GF is collected in the center of the
상기 가스 유동(GF)의 스토크 넘버(Stokes number)는 1 정도일 수 있다. 상기 가스 유동(GF)은 나노 파티클(nano paticle)을 포함할 수 있다. 상기 나노 파티클은 상기 공기 역학 렌즈(10)를 통하여 중심선 상에 위치할 수 있다. 또한, 상기 나노 파티클들은 집속될 수 있다. 상기 나노 파티클은 노즐 팽창에 의하여 가속될 수 있다.The stoke number of the gas flow GF may be about one. The gas flow GF may include nano particles. The nanoparticles may be located on a centerline through the
스키머(skimmer,20)는 상기 공기 역학 렌즈(10)와 상기 전자 총(30) 사이에 배치될 수 있다. 상기 스키머(20)는 집속되지 않는 상기 나노 파티클들을 차단할 수 있다. 상기 스키머(20)와 상기 공기 역학 렌즈(10) 사이의 공간은 제1 챔버(15)를 구성할 수 있다. 상기 스키머(20)와 상기 디플렉터(40) 사이의 공간은 제2 챔버(17)를 구성할 수 있다. 상기 제1 챔버(15)는 제1 배관(71)을 통하여 제1 펌프(72)에 연결될 수 있다. 상기 제2 챔버(17)는 제2 배관(73)을 통하여 제2 펌프(74)에 연결될 수 있다. 상기 제1 챔버(15)의 압력은 수 10-3 토르 이하일 수 있다. 상기 제2 챔버(17)의 압력은 수 10-5 토르 이하일 수 있다. 상기 제1 펌브(72) 및 상기 제2 펌프(74)는 제3 배관(75)을 통하여 저진공 펌프(76)에 연결될 수 있 다. 상기 제1 펌프(72) 및 상기 제2 펌프(74)는 고진공 펌프일 수 있다.A
상기 전자총(electron gun,30)은 지지 절연부(200)을 포함할 수 있다. 상기 지지 절연부(200)은 중심에 관통홀(200c)을 포함할 수 있다. 상기 입자 빔(PB)은 상기 관통홀(200c)로 입사할 수 있다. 상기 지지 절연부(200)는 큰 외경을 가진 제1 너트부(200a)와 상기 제1 너트부(200a) 상에 배치되고 작은 외경을 가진 제2 너트부(200b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 너트부(200a)와 상기 제2 너트부(200b)는 일체화될 수 있다. 상기 제2 너트부(200b) 상에 서로 마주보는 제1 기둥(224) 및 제2 기둥(222)이 배치될 수 있다. 상기 제1 기둥(224)은 상기 필라멘트(226)의 일단에 연결될 수 있다. 상기 제2 기둥(222)은 상기 필라멘트(226)의 타단에 연결될 수 있다. 상기 제1 기둥(224)과 상기 제2 기둥(222)은 상기 관통홀(200c)을 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 상기 제1 기둥(224) 및 상기 제2 기둥(222)은 중심축 방향(z축 방향)으로 정렬할 수 있다.The
상기 제2 너트부(200b)의 외곽에 외부 그물 지지부(222)가 배치될 수 있다. 상기 외부 그물 지지부(232)는 링 형상을 가질 수 있다. 상기 외부 그물 지지부(232)와 상기 외부 그물(230)은 기계적 및 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 외부 그물(232)은 뚜껑을 가진 원통 형상일 수 있다. 상기 외부 그물(232)의 뚜껑은 중심부에 관통 홀(234)을 포함할 수 있다.An outer
내부 그물 지지부(212)는 상기 제2 너트부(200b) 상에 배치될 수 있다. 상기 내부 그물 지지부(212)는 와셔 형상일 수 있다. 상기 내부 그물 지지부(212)와 상기 내부 그물(214)은 기계적 및 전기적으로 결합할 수 있다. 상기 내부 그물(214) 은 뚜껑을 가진 원통 형상일 수 있다. 상기 내부 그물(214)의 뚜껑은 중심에 관통홀(216)을 가질 수 있다. 보조 전극(201)은 상기 내부 그물 지지부(212)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 보조 전극(201)은 와셔 형태이고 플로팅될 수 있다.The inner
상기 외부 그물(230) 및 상기 제1 기둥(224)은 음의 제1 전압(V1)에 인가된다. 상기 제2 기둥(222)은 음의 제2 전압(V2)에 인가된다. 상기 내부 그물(214)은 접지된다. 상기 제 1 전압(V1)의 절대값은 상기 제2 전압(V2)의 절대값보다 수 볼트 정도 클 수 있다. 상기 제 1 전압(V1)은 -200 V 정도 일 수 있다. 이에 따라, 전류(I1,I2)는 상기 제2 기둥(222), 상기 필라멘트(226), 및 상기 제2 기둥(222)을 통하여 흐를 수 있다. 전기장은 상기 내부 그물(214)에서 상기 외부 그물(230) 사이에 반경 방향으로 형성될 수 있다. 상기 필라멘트(226)는 상기 제1 기둥(224) 및 제2 기둥(22)을 감싸는 루프 형태일 수 있다. 상기 필라멘트(226)는 열전자를 방출할 수 있다. 상기 열전자는 상기 전기장에 의하여 가속되어 상기 내부 그물(214)의 내부로 입사할 수 있다. 상기 가속된 열 전자는 상기 입자 빔(PB)을 이온화할 수 있다. 이에 따라, 상기 하전 입자 빔(CPB)은 양의 전하로 대전될 수 있다.The
상기 자기장 생성부(240)는 상기 입자 빔(PB)의 진행 방향의 성분을 가지는 구속 자기장(Bc)을 생성할 수 있다. 상기 하전 입자 빔(CPB)은 질량이 매우 커서 상기 구속 자기장(Bc)에 영향을 거의 받지 않을 수 있다. 하지만, 상기 열 전자는 빨리 상기 전자총(30)으로부터 제거될 필요가 있다. 상기 구속 자기장(Bc)은 상기 내부 그물(214) 내부에 존재하는 상기 열전자를 상기 구속 자기장의 방향(z축)으로 제거할 수 있다. 즉, 상기 구속 자기장(Bc)은 자기장의 수직방향으로 상기 열전자 의 이동을 제한하고, 상기 자기장의 방향으로 상기 열전자의 이동을 촉진할 수 있다. 한편, 상기 구속 자기장(Bc)은 상기 내부 그물(214)과 상기 외부 그물(230) 사이에서 상기 열전자가 운동 에너지를 얻는 것을 방해할 수 있다. 따라서, 상기 구속 자기장(Bc)은 상기 열전자가 상기 입자 빔을 이온화할 수 있도록 충분히 작을 수 있다.The
집속부(90)는 상기 디플렉터(40)와 상기 전자총(30) 사이에 배치되어 상기 전자총으로부터 출력되는 하전 입자 빔(CPB)을 집속시키어 상기 디플렉터(40)에 입사시킬 수 있다. 상기 집속부(90)는 양이온 및 전자를 집속 자기장(Bf)을 이용하여 집속할 수 있다. 상기 집속 자기장은 상기 입자 빔의 방향 성분을 가질 수 있다. 상기 집속 자기장의 세기는 상기 디플렉터의 위치(z2)에 가장 클 수 있다. 이에 따라, 상기 전자 총의 출구의 위치(z1)로부터 출력된 상기 하전 입자 빔은 상기 집속 자기장에 구속되어 상기 디플렉터에 입사할 수 있다. The focusing
상기 디플렉터(40)는 복층 구조의 메쉬를 이용할 수 있다. 상기 디플렉터(40)는 차례로 이격되어 적층된 제1 내지 제3 메쉬를 포함할 수 있다. 상기 제1 메쉬는 플로딩 상태일 수 있다. 상기 제2 메쉬는 양의 전압으로 스캔될 수 있다. 상기 제3 메쉬는 접지될 수 있다. 상기 제1 메쉬에 입사한 상기 하전 입자 빔(CPB)은 상기 제2 메쉬의 전압에 따라 굴절할 수 있다. 상기 입사각과 상기 제1 메쉬의 법선 성분 사이의 입사각은 45 도 내외일 수 있다. 상기 제2 메쉬에 인가되는 전압은 수백 내지 수천 볼트일 수 있다. 상기 제2 메쉬에 인가되는 1 볼트의 전압은 대략 0.2 nm의 입자 크기에 대응될 수 있다. 상기 디플렉터(40)는 입사하는 하전 입 자 빔을 굴절시킬 수 있다.The
상기 디플렉터에 인가되는 전압은 다음과 같이 주어질 수 있다.The voltage applied to the deflector may be given as follows.
여기서, mp, up, Zp는 각각 입자의 질량, 속도, 및 하전량이다. A는 입사각에 의존하는 상수이고, e는 단위 전하량이다.Where m p , u p , and Z p are the mass, velocity, and charge amount of the particles, respectively. A is a constant depending on the angle of incidence, and e is the unit charge amount.
상기 굴절된 하전 입자 빔(CPB)은 상기 감지부(50)에 입사할 수 있다. 상기 감지부(50)는 센서(52)를 포함할 수 있다. 상기 센서(52)는 파라데어 컵(Faraday cup)을 포함할 수 있다. 상기 감지부(50)는 전류계(54)를 포함할 수 있다. 상기 센서(52)에 흐르는 전류는 상기 전류계(54)를 통하여 검출될 수 있다. 상기 디플렉터(40)에 인가되는 전압에 따라 상기 감지부(50)에 흐르는 전류를 측정하여 하전된 입자의 질량을 검출할 수 있다.The refracted charged particle beam CPB may be incident on the
보조 감지부(55)는 상기 입자 빔을 방향을 따라 상기 디플렉터(40)의 뒤에 배치될 수 있다. 상기 보조 감지부(55)는 상기 디플렉터가 없는 경우의 상기 하전 입자빔을 측정할 수 있다. 상기 보조 감지부(55)는 센서(56) 및 전류계(58)를 포함할 수 있다.The auxiliary detecting
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자 빔 질량 분석기의 전자총을 설명하는 분해 사시도이다. 도 3b는 도 3a의 단면도이다. 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.3A is an exploded perspective view illustrating an electron gun of a particle beam mass spectrometer according to another embodiment of the present invention. 3B is a cross-sectional view of FIG. 3A. Description overlapping with those described in FIGS. 1 and 2 will be omitted.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 전자총(30a)은 입자 빔을 통과시키는 원통 형상의 내부 그물(214), 상기 내부 그물(214)의 외부에 배치된 원통 형상의 외부 그물(230), 상기 내부 그물(214) 및 상기 내부 그물(214)의 사이에 배치되어 상기 열전자를 생성하는 필라멘트(326), 및 상기 외부 그물(230)의 외부에 배치되어 상기 열전자를 구속하는 구속 자기장(Bz)을 생성하는 자기장 생성부(240)를 포함한다.3A and 3B, the
상부 와셔(327)는 상기 필라멘트(326)의 일단에 연결된다. 하부 와셔(328)는 상기 필라멘트(326)의 하단에 연결되고 상기 상부 와셔(327)와 수직으로 이격되어 배치된다. 지지 기둥(322,324)은 상기 상부 와셔(327)를 지지하고 전류를 공급한다. 상기 외부 그물(230) 및 상기 상부 와셔(327)는 음의 제1 전압(V1)에 인가되고, 상기 하부 와셔는 음의 제2 전압(V2)에 인가되고, 상기 내부 그물(214)은 접지된다. 상기 필라멘트는 복수 개 일 수 있다. 상기 필라멘트는 상기 지지 기둥과 같은 방향으로 연장될 수 있다. 상기 필라멘트는 상기 상부 와셔의 방위각을 따라 대칭적으로 배치될 수 있다. An
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자 빔 질량 분석기의 전자총을 설명하는 분해 사시도이다. 도 4b는 도 4a의 개념도이다. 도 4c는 4a의 단면도이다. 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.4A is an exploded perspective view illustrating an electron gun of a particle beam mass analyzer according to another embodiment of the present invention. 4B is a conceptual diagram of FIG. 4A. 4C is a cross-sectional view of 4A. Descriptions overlapping with those described in FIGS. 1 and 2 will be omitted.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 상기 전자총(30b)은 입자 빔을 통과시키는 원통 형상의 내부 그물(214), 상기 내부 그물(214)의 외부에 배치된 원통 형상의 외 부 그물(230), 상기 내부 그물(214) 및 상기 내부 그물(214)의 사이에 배치되어 상기 열전자를 생성하는 필라멘트(226), 및 상기 외부 그물(230)의 외부에 배치되어 상기 열전자를 구속하는 구속 자기장(Bz)을 생성하는 자기장 생성부(240)를 포함한다.4A to 4C, the
필라멘트(226)는 루프 형상일 수 있다. 상기 필라멘트는 복수 개일 수 있다. 상기 필라멘트는 서로 다른 층에 배치될 수 있다. 제1 기둥(224)은 상기 필라멘트(226)의 일단에 연결될 수 있다. 상기 제2 기둥(222)은 상기 필라멘트(226)의 타단에 연결될 수 있다. 상기 제1 기둥(224)과 상기 제2 기둥(222)은 상기 관통홀(200c)을 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 상기 제1 기둥(224) 및 상기 제2 기둥(222)은 중심축 방향(z축 방향)으로 정렬할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자 빔 질량 분석기의 전자총을 설명하는 도면이다. 5 is a view for explaining the electron gun of the particle beam mass spectrometer according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 상기 전자총(30c)은 입자 빔을 통과시키는 원통 형상의 내부 그물(214), 상기 내부 그물(214)의 외부에 배치된 원통 형상의 외부 그물(230), 상기 내부 그물(214) 및 상기 내부 그물(214)의 사이에 배치되어 상기 열전자를 생성하는 필라멘트(226), 및 상기 외부 그물(230)의 외부에 배치되어 상기 열전자를 구속하는 구속 자기장(Bz)을 생성하는 자기장 생성부(240)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the
자기장 생성부(240)는 적어도 하나의 전자석 또는 영구 자석을 포함할 수 있다. 상기 자기장 생성부(240)는 적어도 한 쌍의 자석들(240a,240b,241a,241b)을 포함할 수 있다. 제1 자석(240a,240b)는 x축 방향으로 자기장을 생성할 수 있다. 제2 자석(241a,241b)는 y축 방향으로 자기장을 생성할 수 있다. 상기 자기장 생성부(240)는 상기 내부 그물(214) 및 상기 내부 그물(214)에 의하여 형성된 전기장과 나란한 자기장을 생성할 수 있다. 이에 따라, 상기 필라멘트에서 발생한 열전자는 상기 자기장을 따라 상기 내부 그물(214)로 입사할 수 있다.The magnetic
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 빔 질량 분석기를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a particle beam mass spectrometer according to an embodiment of the present invention.
도 2a는 도 1의 입자 빔 질량 분석기의 전자총을 설명하는 분해 사시도이다.FIG. 2A is an exploded perspective view illustrating the electron gun of the particle beam mass analyzer of FIG. 1. FIG.
도 2b는 도 2a의 단면도이다.FIG. 2B is a cross-sectional view of FIG. 2A.
도 2c는 도 2b의 전압을 설명하는 도면이다.FIG. 2C is a diagram illustrating the voltage of FIG. 2B.
도 2d는 2a의 z축 방향의 자기장의 세기를 설명하는 도면이다.It is a figure explaining the intensity of the magnetic field of the z-axis direction of 2a.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자 빔 질량 분석기의 전자총을 설명하는 분해 사시도이다. 도 3b는 도 3a의 단면도이다.3A is an exploded perspective view illustrating an electron gun of a particle beam mass spectrometer according to another embodiment of the present invention. 3B is a cross-sectional view of FIG. 3A.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자 빔 질량 분석기의 전자총을 설명하는 분해 사시도이다. 도 4b는 도 4a의 개념도이다. 도 4c는 4a의 단면도이다.4A is an exploded perspective view illustrating an electron gun of a particle beam mass analyzer according to another embodiment of the present invention. 4B is a conceptual diagram of FIG. 4A. 4C is a cross-sectional view of 4A.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자 빔 질량 분석기의 전자총을 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining the electron gun of the particle beam mass spectrometer according to another embodiment of the present invention.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090091953A KR101104213B1 (en) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Particle beam mass spectroscopy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090091953A KR101104213B1 (en) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Particle beam mass spectroscopy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110034430A true KR20110034430A (en) | 2011-04-05 |
KR101104213B1 KR101104213B1 (en) | 2012-01-09 |
Family
ID=44043033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090091953A KR101104213B1 (en) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Particle beam mass spectroscopy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101104213B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160052863A (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-13 | 한국표준과학연구원 | Particle Beam Mass Spectrometer and a method for Measuring a particle beam |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101345781B1 (en) | 2012-04-04 | 2013-12-27 | 성균관대학교산학협력단 | Apparatus and method for measuring particles |
KR101360891B1 (en) * | 2012-04-17 | 2014-02-12 | 한국표준과학연구원 | Particle Complex Characteristic Measurement Apparatus |
KR101401742B1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-07-01 | 한국표준과학연구원 | Particle Complex Characteristic Measurement Apparatus Exhaust System having Detachable particle focusing unit |
KR101585024B1 (en) | 2013-09-27 | 2016-01-13 | 주식회사 이엘 | Cartridge Type Particle Measuring Apparatus |
KR101757215B1 (en) | 2015-07-23 | 2017-07-13 | (주)코셈 | Particle beam mass analyzer having a second electronic controller |
KR20170012747A (en) | 2015-07-23 | 2017-02-03 | (주)코셈 | Deflector of a particle beam mass spectrometer |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4874947A (en) | 1988-02-26 | 1989-10-17 | Micrion Corporation | Focused ion beam imaging and process control |
JP2713692B2 (en) * | 1994-09-07 | 1998-02-16 | 株式会社日立製作所 | Ion implantation equipment |
US20050061997A1 (en) * | 2003-09-24 | 2005-03-24 | Benveniste Victor M. | Ion beam slit extraction with mass separation |
KR100744006B1 (en) * | 2005-03-25 | 2007-07-30 | 부산대학교 산학협력단 | Single-particle mass spectrometer |
-
2009
- 2009-09-28 KR KR1020090091953A patent/KR101104213B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160052863A (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-13 | 한국표준과학연구원 | Particle Beam Mass Spectrometer and a method for Measuring a particle beam |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101104213B1 (en) | 2012-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101104213B1 (en) | Particle beam mass spectroscopy | |
JP4616938B2 (en) | Environmental scanning electron microscope and detector | |
US7629578B2 (en) | Charged particle beam device | |
JP2005539359A5 (en) | ||
TWI488211B (en) | Charged particle detection device, charged particle beam device, and method of operating thereof | |
US20090200484A1 (en) | Dual mode gas field ion source | |
TWI829901B (en) | Multi-beam apparatus and method of measuring beam current in multi-beam apparatus | |
CN1695222A (en) | Particle-optical device and detection means | |
US20170064806A1 (en) | Plasma generation apparatus including measurement device and plasma thruster | |
US7947953B2 (en) | Charged particle detection apparatus and detection method | |
US20110215256A1 (en) | Focused ion beam apparatus | |
US8389953B2 (en) | Focused ion beam apparatus | |
JP4497925B2 (en) | Cycloid mass spectrometer | |
JP5101438B2 (en) | Particle monitor and substrate processing apparatus having the same | |
US8729465B2 (en) | Vacuum measurement device with ion source mounted | |
EP2175473A1 (en) | Charged particle detection apparatus and detection method | |
Bonnie et al. | Resonance‐enhanced multiphoton ionization for diagnosis of a weakly ionized plasma | |
KR101757215B1 (en) | Particle beam mass analyzer having a second electronic controller | |
US5969354A (en) | Electron analyzer with integrated optics | |
JP2002082173A (en) | Large current beam monitor | |
JP5606002B2 (en) | Gas cluster ion beam irradiation apparatus and gas cluster ion beam irradiation method | |
JP5592136B2 (en) | Chip tip structure inspection method | |
JP2003194700A (en) | Particle counting method and particle counter | |
Itagaki et al. | Spectroscopic analysis of linear shaped Inertial Electrostatic Confinement Fusion (IECF) device | |
Mori et al. | A design of large current ion gun employing liquid metal ion source |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151230 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170103 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |