KR20140144956A

KR20140144956A - 시편의 결함검출장치

Info

Publication number: KR20140144956A
Application number: KR20130067215A
Authority: KR
Inventors: 김규석; 정희석; 함석진; 차진욱; 양은주
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2014-12-22

Abstract

본 발명은 시편의 결함검출장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 시편의 결함검출장치는 다수의 전자현미경 설비를 구축한 후 다수의 작업자를 배치하는데 따른 고비용, 저효율의 문제점 및 한 대의 설비를 통해서는 적은 수량의 시편을 측정할 수밖에 없었던 종래의 문제점을 해결하기 위하여 전자현미경이 설치된 진공상태의 메인 챔버에 제1,2 보조 챔버를 연결하여 샘플홀더가 자동으로 이송되고 측정되는 시스템을 구축함으로써, 한 대의 전자현미경으로 지속적인 진공상태에서 연속적인 시편의 결함을 관찰하거나 미세구조를 측정할 수 있다. 따라서 비용대비 효율의 향상효과가 있다.

Description

시편의 결함검출장치{FLAW DETECTING DEVICE OF SPECIMEN}

본 발명은 시편의 결함검출장치에 관한 것이다.

공정 라인(Process Line)에서 시편의 결함을 검출하는 일반적인 방식은 여러 대의 주사전자현미경과 여러 명의 작업자를 두고, 많은 양의 시편을 관찰하는 방식으로, 기본적으로 측정을 위해서 고진공상태가 필요하기 때문에 시편을 투입하고 인출하데 시간이 소요되어 많은 양의 시편을 측정할 수 없거나, 많은 양의 주사전자현미경 설비를 구축하여야 하므로 비용상, 효율상에 있어서 문제가 있다.

즉 시편의 고배율 관찰을 하기 위해서는 주사전자현미경을 이용하는 것이 바람직한데, 이를 다수로 구축해야 하므로, 고비용, 저효율의 문제가 있으며, 또한 진공을 해제하고 다시 진공을 하는 시간이 길다는 점에서 공정 라인에 용이하게 적용할 수 없는 결정적인 이유로 작용하고 있다.

한편 (특허문헌 1)에서는 공정 라인에 광학현미경과 주사전자현미경을 동시에 구비하는 진공 챔버를 구축하고, 내부에 시편 이송용 스테이지를 장착하여 광학과 전자현미경의 두 가지 검사를 진행하여 측정하는 방법을 개시하고 있다.

그러나 상기 (특허문헌 1)에 따르면, 시편을 진공 챔버에 투입하고 인출하는데 있어서 지속적으로 진공을 해제하고 다시 진공을 하는 시간이 발생하기 때문에 작업 소요 시간이 오래 걸리는 문제점이 있으며, 이에 따라 공정 라인에 투입되는 설비로는 적합하지 않은 것으로 보고 있다.

KR

2009-0053274

A

따라서 본 발명은 (특허문헌 1)을 포함하여 일반적인 공정 라인에서 시편의 결함을 검출하는 방식의 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 관점은, 공정 라인에서 진공을 용이하게 유지하면서 시편의 결함을 검출하거나 미세구조를 측정할 수 있도록 한 시편의 결함검출장치를 제공하는 데 있다.

상기 관점을 달성하기 위해,

본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치는 샘플홀더가 투입 및 배출되는 밸브가 구비된 진공상태의 메인 챔버;

상기 메인 챔버의 내부에 설치된 전자현미경;

상기 메인 챔버에 이송통로를 통해 연결되며, 샘플홀더가 투입 및 배출되는 밸브가 구비된 진공상태의 제1 보조 챔버;

상기 제1 보조 챔버의 반대편에 배치되어 메인 챔버에 이송통로를 통해 연결되며, 샘플홀더가 투입 및 배출되는 밸브가 구비된 진공상태의 제2 보조 챔버; 및

상기 샘플홀더를 이송하는 이송장치;

를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치에 있어서, 상기 제1,2 보조 챔버는 메인 챔버보다 사이즈가 작게 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치에 있어서, 상기 제1,2 보조 챔버는 메인 챔버를 중심으로 수평으로 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치에 있어서, 상기 전자현미경은 시편의 고배율 관찰을 위한 주사전자현미경일 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치에 있어서, 상기 밸브는 게이트 밸브일 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치에 있어서, 상기 이송장치는 레일 또는 컨베이어일 수 있다.

이러한 해결 수단들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 전자현미경이 설치된 진공상태의 메인 챔버에 제1,2 보조 챔버를 연결하여 샘플홀더가 자동으로 이송되고 측정되는 시스템을 구축함으로써, 시편의 결함을 관찰하기 위해서 복수 개의 전자현미경 설비를 구축하여야 하거나, 다수의 작업자를 배치하지 않고도 한 대의 전자현미경으로 지속적인 진공상태에서 연속적인 시편의 결함을 관찰하거나 미세구조를 측정할 수 있다. 따라서 비용대비 효율의 향상효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치를 나타내 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 샘플홀더를 나타내 보인 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치를 나타내 보인 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치를 나타내 보인 평면도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어 지는 이하의 구체적인 내용과 실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 시편의 결함검출장치는 각 공정 라인(In-line)에 설치되어 박막기판, 웨이퍼를 포함하는 시편의 결함이나 미세구조를 관찰하여 문제점이 있으면 해당 공정을 재작업하고, 문제가 없으면 후속 공정으로 넘기는 시스템을 구축하게 된다.

이를 위해 상기 시편의 결함검출장치는 입구와 출구에 해당하는 밸브(Valve)를 각각 구비하는 세 개 이상의 진공 챔버(Vacuum chamber), 상기 진공 챔버 중 어느 하나에 구비된 주사전자현미경을 포함하는 전자현미경, 상기 진공 챔버에 시편을 공급하는 샘플홀더(Sample holder) 및 상기 샘플홀더를 이송하는 이송장치를 포함한다.

상기 세 개의 진공 챔버는 샘플홀더를 진공상태로 대기시키는 용도의 보조 챔버(Sub chamber), 주사전자현미경을 통한 시편의 관찰을 위한 메인 챔버(Main chamber) 및 상기 메인 챔버에서 인출된 샘플홀더를 대기시키는 용도의 또 다른 보조 챔버(Sub chamber)로 구분된다.

여기서 각각의 진공 챔버는 공정 라인의 형태에 따라 수평배치되거나 수직배치되어 이송통로를 통해 상호 연결될 수 있으며, 밸브를 개폐함으로써, 샘플홀더가 투입 및 배출되도록 하게 된다. 또한 상기 이송장치는 각각의 진공 챔버와 연결되어 샘플홀더를 각 진공 챔버로 이동시키게 되며, 통상의 레일(Rail) 또는 컨베이어(Conveyor)를 공정상에 설치하는 방식으로 운용될 수 있다.

한편 샘플홀더는 전술한 바와 같이, 박막기판, 웨이퍼를 포함하는 시편을 각 진공 챔버에 공급하기 위한 것으로, 정해진 위치에서의 측정이 용이하도록 특정 위치에 시편을 부착하는 표식이 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 보듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치(1)는 공정 라인에 세 개의 진공 챔버, 즉 하나의 메인 챔버(20) 및 이보다 사이즈가 작게 형성된 두 개의 보조 챔버(30)(40)를 수평으로 배치하게 운용하게 된다.

이때 상기 두 개의 보조 챔버(30)(40)는 메인 챔버(20)의 진공상태를 지속적으로 유지시키고, 시편의 결함검출을 연속적으로 실시하기 위하여 구비되는 것으로, 설명 및 이해의 용이함을 위해 이하에서는 각각 제1 보조 챔버(30)와 제2 보조 챔버(40)로 지칭함을 사전에 밝혀둔다.

상기 제1,2 보조 챔버(30)(40)는 메인 챔버(20)를 기준으로 좌측에 제1 보조 챔버(30)가 수평으로 배치되어 상기 메인 챔버(20)와 이송통로(50)를 통해 연결된다. 그리고 상기 제2 보조 챔버(40)는 메인 챔버(20)를 기준으로 우측에 수평으로 배치되어 상기 메인 챔버(20)와 이송통로(50)를 통해 연결된다. 즉 상기 제1,2 보조 챔버(30)(40)의 중심에 메인 챔버(20)가 배치된다.

여기서 상기 제1,2 보조 챔버(30)(40)와 메인 챔버(20)는 이송통로(50)와 함께 일체로 형성되거나 각각 분리 형성된 후 결합하는 방식으로 연결될 수 있다. 또한 상기 제1,2 보조 챔버(30)(40)와 메인 챔버(20)의 측면 양측에는 샘플홀더(10)를 투입하거나 배출할 수 있는 밸브(60)로써, 자동 또는 수동방식으로 개폐되는 게이트 밸브(Gate valve)가 설치되며, 각각의 게이트 밸브는 독립적으로 개별구동하거나 서로 연동하는 방식으로 운용된다.

한편 샘플홀더(10)를 이송하는 이송장치(11)는 통상의 컨베이어(Conveyor)를 제1 보조 챔버(30), 메인 챔버(20) 및 제2 보조 챔버(40)를 순차적으로 통과하도록 설치하여 샘플홀더(10)를 순차적으로 이송하는 방식으로 실시되며, 다만 상기 컨베이어 대신 레일(Rail)로 실시되어도 무방하다.

도 2에서 보듯이, 샘플홀더(10)는 상부에 박막기판 또는 웨이퍼를 포함하는 시편이 다수로 부착될 수 있는 크기의 육면체로 형성되어 이송장치(11)를 따라 제1 보조 챔버(30), 메인 챔버(20) 및 제2 보조 챔버(40)에 순차적으로 투입 후 배출된다.

여기서 본 발명의 실시 예에 따른 시편의 결함검출장치를 통한 시편의 결함검출방법을 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 4에서 보듯이, 샘플홀더(10)에 시편을 부착하고, 이송장치(11)를 통해 상기 샘플홀더(10)를 이송하여 제1 보조 챔버(30)의 근처로 위치시킨다.

이후 상기 제1 보조 챔버(30)의 투입용 밸브(60a)가 개방되면, 이송장치(11)를 통해 샘플홀더(10)가 제1 보조 챔버(30)의 내부로 투입하게 된다. 그리고 상기 투입용 밸브(60a)와 연동하여 제2 보조 챔버(40)의 배출용 밸브(60b)가 열리면 상기 이송장치(11)를 통해 측정이 끝난 샘플홀더(10)를 외부로 인출하게 된다.

한편 각각의 밸브(60)(60a)(60b)를 밀폐하여 제1,2 보조 챔버(30)(40)의 진공이 완료되면, 상기 제1 보조 챔버의 투입용 밸브(60a)와 제2 보조 챔버의 배출용 밸브(60b)를 제외한 나머지 밸브(60)를 모두 개방하여 이송장치(11)를 통해 샘플홀더(10)를 이동시키게 된다.

따라서 상기 제1 보조 챔버(30)의 샘플홀더(10)는 이송통로(50)를 거쳐 메인 챔버(20)로 이동하고, 상기 메인 챔버(20)의 샘플홀더(10)는 이송통로(50)를 거쳐 제2 보조 챔버(40)로 이동하게 된다.

이러한 샘플홀더(10)의 이동이 완료되면, 각각의 밸브(60)를 통해 진공상태를 유지한 상태에서 메인 챔버(20)의 내부에 구비된 주사전자현미경(21)을 통한 시편의 결함이나 미세구조를 고배율로 측정하여 관찰을 시작한다.

여기서 상기 메인 챔버(20)를 제외한 제1,2 보조 챔버(30)(40)는 압력을 상압으로 낮추고, 이송장치(11)를 통해 새로운 샘플홀더(10)를 투입하거나 관찰이 끝난 샘플홀더(10)를 외부로 인출하는 작업을 준비하게 된다.

이상 본 발명을 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 시편의 결함검출장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1 - 결함검출장치 10 - 샘플홀더
11 - 이송장치 20 - 메인 챔버
21 - 주사전자현미경 30 - 제1 보조 챔버
40 - 제2 보조 챔버 50 - 이송통로
60 - 밸브

Claims

샘플홀더가 투입 및 배출되는 밸브가 구비된 진공상태의 메인 챔버(Main chamber);
상기 메인 챔버의 내부에 설치된 전자현미경;
상기 메인 챔버에 이송통로를 통해 연결되며, 샘플홀더가 투입 및 배출되는 밸브가 구비된 진공상태의 제1 보조 챔버(Sub chamber);
상기 제1 보조 챔버의 반대편에 배치되어 메인 챔버에 이송통로를 통해 연결되며, 샘플홀더가 투입 및 배출되는 밸브가 구비된 진공상태의 제2 보조 챔버; 및
상기 샘플홀더를 이송하는 이송장치;
를 포함하는 시편의 결함검출장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1,2 보조 챔버는 메인 챔버보다 사이즈가 작게 형성된 것을 특징으로 하는 시편의 결함검출장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1,2 보조 챔버는 메인 챔버를 중심으로 수평으로 배치된 것을 특징으로 하는 시편의 결함검출장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전자현미경은 시편의 고배율 관찰을 위한 주사전자현미경인 것을 특징으로 하는 시편의 결함검출장치.
청구항 1에 있어서,
상기 밸브는 게이트 밸브(Gate valve)인 것을 특징으로 하는 시편의 결함검출장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이송장치는 레일(Rail) 또는 컨베이어(Conveyor)인 것을 특징으로 하는 시편의 결함검출장치.