KR20140015834A - 전기장 형성방식의 렌즈를 갖는 전자현미경 - Google Patents

전기장 형성방식의 렌즈를 갖는 전자현미경 Download PDF

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장동영
김승재
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Abstract

본 발명은 전기장 형성방식의 렌즈를 갖는 전자현미경에 관한 것이다.
본 발명의 전자현미경은, 전자빔이 통과되도록 전자빔통과홀을 갖는 렌즈몸체를 가지며, 상기 렌즈몸체 중 전자빔통과홀을 중심으로 대칭인 지점에 그라운드처리부를 갖는 전기장 형성방식을 통해 전자빔을 모아주는 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)를 갖는 구조이다.
본 발명의 전자현미경에는 전자빔을 모아주기 위해 고전압을 인가하는 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)가 구비되어 있되 자기장을 형성하는 방식이 아닌 전기장을 형성하는 방식으로 구현되어 있어 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)가 소형화되고, 이로 인해 전자현미경의 전체적인 크기가 소형화되는 특징이 있다.

Description

전기장 형성방식의 렌즈를 갖는 전자현미경{omited}
본 발명은 전자현미경에 관한 것이다.
반도체 제조분야 등 다양한 산업분야에서 각종 전자현미경이 사용되고 있다.
전자현미경은 크게 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)과 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope)으로 구분되는데 모두 전자빔을 방출하여 시료를 관찰할 수 있도록 된 것이다.
일반적으로 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope)은 물질의 상(phase), 성분, 특성 및 불량을 분석하기 위한 것으로서 박막(약 1000Å 이하)의 시료를 제조하여 고정시킨 후 고전위차로 가속시킨 전자빔을 시료에 입사 및 투과시켜서 물질의 상 및 성분 등을 얻는 구조이다.
주사전자현미경은 시료면 위에 전자빔이 주사(scanning)될 때 시료에서 발생되는 여러 가지 신호 중 이차전자(secondary electron) 또는 반사전자(back scattered electron)를 검출하는 것으로 대상 시료를 관찰한다.
주사전자현미경이나 투과전자현미경 모두 광원과 광원렌즈를 대신하여 전자선과 전자 렌즈가 사용되며, 전자빔은 고진공 상태에서 방출된다.
전자현미경에서 전자빔이 방출되는 방식은 발생된 전자가 필드이미션팁(field emissoin tip)의 작은 전자빔방출홀을 통과하면서 전자빔이 되어 방출되는 방식이다.
한국 특허출원 제10-1999-0039586호 및 한국 특허출원 제10-2008-0133625호에는 주사전자현미경과 투과전자현미경의 구조에 대하여 제시되어 있다.
이러한 전자현미경은 고전압을 인가하여 전자빔을 모아주는 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)를 갖는다.
그런데 종래의 콘덴서 렌즈나 오브젝티브 렌즈는 코일을 감아서 만든 자기장 방식으로 구현된 것이었다.
즉, 자기장을 발생시키는 방식의 콘덴셔 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)를 사용하고 있는 것이었다.
이러한 자기장 방식의 렌즈는 부피가 커 전자현미경의 소형화에 장애 요인이 되고 있었다.
전자현미경이 소형화되지 못하기 때문에 전자현미경을 각종 장치에 설치하지 못하는 등으로 전자현미경의 사용이 제약을 받는 경우가 많았다.
한국 특허출원 제10-1999-0039586호 한국 특허출원 제10-2008-0133625호 한국 특허출원 제10-1997-0011106호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)가 소형화되어 종래보다 크기가 작아져 다양한 장소에 설치 가능한 전자현미경을 제공하려는데 목적이 있다.
본 발명에서는 전자현미경에 구비되어 전자빔을 모아주기 위해 고전압을 인가하는 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)를 구현함에 있어 자기장을 형성하는 방식이 아닌 전기장을 형성하는 방식으로 구현함으로써 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)가 소형화되고, 이로 인해 전체적인 크기가 소형화된 전자현미경이 되도록 한다.
따라서 본 발명의 전자현미경에 구비된 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)는 전자빔이 통과되도록 전자빔통과홀을 갖는 렌즈몸체를 가지며, 렌즈몸체 중 전자빔통과홀을 중심으로 대칭인 지점에 그라운드처리부를 갖는 전기장 방식으로 구현된다.
본 발명의 전자현미경에는 전자빔을 모아주기 위해 고전압을 인가하는 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)가 구비되어 있되 자기장을 형성하는 방식이 아닌 전기장을 형성하는 방식으로 구현되어 있어 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)가 소형화되고, 이로 인해 전체적인 크기가 소형화되는 특징이 있다.
도 1은 종래 일반적인 주사전자현미경의 개략도
도 2는 본 발명의 구성요소인 콘덴서 렌즈의 구조를 설명하기 위한 개략도
도 3은 본 발명의 구성요소인 오브젝티브 렌즈 등의 구조를 설명하기 위한 개략도
이하, 첨부된 도면을 사용해서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하나 첨부된 도면은 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 예시를 도시한 것에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상 및 특허청구범위의 기재가 첨부된 도면의 형태로 한정되는 것은 아님을 밝힌다.
본 발명은 주사전자현미경이나 투과전자현미경과 같은 전자현미경에 관한 것이다.
그러므로 일반적인 구성은 주사전자현미경이나 투과전자현미경 등의 전자현미경과 같다.
다만, 본원발명은 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)가 소형화되어 종래보다 크기가 작아져 다양한 장소에 설치 가능한 전자현미경을 제공하려는 목적을 갖는다.
따라서 본원발명은 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens) 부분이 종래기술과 다른 것이다.
본 출원의 발명자는 콘덴서 렌즈(10)와 오브젝티브 렌즈(20)의 소형화를 위한 연구 과정에서 자기장을 형성하여 전자빔을 모아주는 방식이 아니라 전기장을 형성하는 방식으로도 전자빔을 모아줄 수 있고, 이를 통해 콘덴서 렌즈나 오브젝티브 렌즈를 소형화할 수 있다는 결론을 얻었다.
즉, 종래의 콘덴서 렌즈와 오브젝티브 렌즈는 감겨있는 코일을 통해 자기장을 형성하여 전자빔을 모아주는 방식인데 이러한 방식은 코일 등으로 인해 그 부피가 큰 것이다.
그러나 전기장을 형성하는 방식은 그 부피가 작은 특징이 있는데 이러한 전기장을 형성하는 방식을 통해서도 전자빔을 모아줄 수 있다는 결론을 얻은 것이다.
따라서 본 발명의 전자현미경은, 전자빔이 통과되도록 전자빔통과홀(11a, 21a)을 갖는 렌즈몸체(11, 21)를 가지며, 상기 렌즈몸체(11, 21) 중 전자빔통과홀(11a, 21a)을 중심으로 대칭인 지점에 그라운드처리부(12, 22)를 갖는 전기장 방식의 콘덴서 렌즈(10)와 오브젝티브 렌즈(20)를 갖는다.
소정의 지점을 중심으로 대칭인 지점에 그라운드처리부를 형성하여 전기장을 형성하는 방식은 다양한 산업분야에 적용되고 있다.
다만, 본원발명은 그라운드처리부(12, 22)의 대칭이 되는 기준이 전자빔통과홀(11a, 21a)이 되고, 이러한 경우 전자빔통과홀(11a, 21a)을 전자빔이 통과하게 될 때 통과 전에 퍼져있던 전자빔이 모아져서 통과된다는 연구결과를 얻은 것이다.
또, 상기와 같은 전기장 형성방식의 콘덴서 렌즈(10)와 오브젝티브 렌즈(20)가 되도록 함으로써 소형화된 전자현미경이 되도록 하는 것이다.
한편, 전자현미경은 관찰을 위한 물체에 전자빔이 조사되도록 하여 스캐닝이 이루어지도록 하는 쿼더플 디플렉터(Quadruple Deflectol)를 갖는다.
이러한 쿼더플 디플렉터(30)는 전자빔이 통과되는 전자빔통과홀(31a)이 형성된 디플렉터몸체(31)를 갖는 형태이다.
이러한 쿼더플 디플렉터(30)를 구현함에 있어 디플렉터몸체(31)의 전자빔통과홀(31a)을 중심으로 대칭인 지점에 그라운드처리부(32)를 갖는 전기장 형성방식(전술한 콘덴서 렌즈(10)나 오브젝티브 렌즈(20)에서와 같은 방식임)으로 구현하여 그 크기를 소형화할 수 있다.
10. 콘덴서 렌즈
11. 렌즈몸체
11a. 전자빔통과홀
12. 그라운드처리부
20. 오브젝티브 렌즈
21. 렌즈몸체
21a. 전자빔통과홀
22. 그라운드처리부
30. 쿼더플 디플렉터
31. 디플렉터몸체
31a. 전자빔통과홀
32. 그라운드처리부

Claims (3)

  1. 전자빔의 모아주기 위해 고전압을 인가하는 콘덴서 렌즈(Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(Objective Lens)를 갖는 전자현미경에 있어서,
    전자빔이 통과되도록 전자빔통과홀(11a, 21a)을 갖는 렌즈몸체(11, 21)를 가지며, 상기 렌즈몸체(11, 21) 중 전자빔통과홀(11a, 21a)을 중심으로 대칭인 지점에 그라운드처리부(12, 22)를 갖는 전기장 형성방식을 통해 전자빔을 모아주는 콘덴서 렌즈(10, Condenser Lens)와 오브젝티브 렌즈(20, Objective Lens)를 갖는 것을 특징으로 하는, 전기장 형성방식의 렌즈를 갖는 전자현미경.
  2. 제 1항에 있어서,
    관찰을 위한 물체에 전자빔이 조사되도록 하여 스캐닝이 이루어지도록 하는 쿼더플 디플렉터(30, Quadruple Deflectol)는 디플렉터몸체(31)의 전자빔통과홀(31a)을 중심으로 대칭인 지점에 그라운드처리부(32)를 갖는 전기장 형성방식으로 구현된 것을 특징으로 하는, 전기장 형성방식의 렌즈를 갖는 전자현미경.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    주사전자현미경이나 투과전자현미경인 것은 특징으로 하는, 전기장 형성방식의 렌즈를 갖는 전자현미경.
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