KR20180062604A - 엑스-레이 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엑스-레이 발생장치에 관한 것으로, 진공챔버 내에 구비된 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 타겟과 충돌시켜 검사대상물에 엑스-레이(X-ray)를 발생시키는 엑스-레이 발생장치에 있어서, 상기 타겟의 하부측에 구비되며, 상기 전자 빔이 상기 타겟에 충돌되기 이전에 자기장에 의해 일측 방향으로 편향시키는 적어도 하나의 타겟 편향코일부와, 상기 타겟의 특정 영역 내에 미리 설정된 편향 패턴으로 상기 전자 빔의 충돌 위치가 변경될 수 있도록 상기 타겟 편향코일부의 동작을 제어하는 제어부를 포함함으로써, 비교적 간단한 구조를 가지면서도 타겟의 사용수명을 최대한 연장할 수 있을 뿐만 아니라 엑스-레이 발생장치의 유지비용을 최대한 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

엑스-레이 발생장치{APPARATUS FOR GENERATING X-RAY}
본 발명은 엑스-레이(X-ray) 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타겟의 사용수명을 최대한 연장할 수 있도록 한 엑스-레이 발생장치에 관한 것이다.
일반적으로, 엑스-레이(X-ray) 검사시스템은 엑스-레이 차폐를 위한 공간을 형성하도록 제작된 캐비넷의 내부에서 검사 위치에 세팅되는 인쇄회로기판(Printed circuit board, PCB), 반도체소자, 저항칩, 카메라 모듈, 플라스틱 성형품, 농산물 등과 같은 시편에 엑스-레이(X-ray)를 조사하고, 시편을 통해 투영된 영상을 엑스-레이 디텍터(Detector)로 촬상한 다음, 엑스-레이 디텍터로부터 출력되는 영상정보를 통해 시편의 검사대상 부위의 결함여부를 판정하는 장치로, 엑스-레이를 발생하는 엑스-레이 발생장치를 구비한다.
도 1은 종래의 엑스-레이 발생장치에 구비된 타겟의 회전 동작에 따른 집속 스폿의 형태를 설명하기 위한 평면도이다.
도 1을 참고하면, 도면에 도시되진 않았지만, 통상의 엑스-레이 발생장치는 전자 빔을 발생하는 전자총(elelctron gun)과, 상기 전자총에서 발생된 전자 빔을 시편으로 유도하는 자기 렌즈계와, 상기 자기 렌즈계에서 시편으로 유도되는 전자 빔을 엑스-레이로 변환하는 타겟유닛(Target unit) 등으로 구성된다.
상기 타겟유닛은 상기 전자총에서 상기 자기 렌즈계를 통해 시편으로 방출되는 전자 빔과 충돌하여 전자 빔을 엑스-레이로 변환하며, 텅스텐(W) 등과 같은 타겟 물질로 형성된 타겟(10), 및 타겟(10)을 고정하는 타겟홀더(Target holder)(미도시)로 구성된다. 상기 타겟홀더는 고정캡(미도시)에 의해 하우징(미도시)에 고정된다.
이러한 상기 타겟유닛은 전자 빔이 집속되는 집속 스폿(Spot)(S) 부위의 타겟 물질이 소멸되어 수명이 다하면 엑스-레이 발생장치로부터 분리되어 새 타겟으로 교체된다.
즉, 상기 자기 렌즈계에서 방출되는 전자 빔은 타겟(10)에 집속 스폿(S)을 형성한다. 전자 빔은 집속 스폿(S)에서 타겟(10)의 타겟 물질과 충돌하여 타겟 물질을 소멸시키면서 엑스-레이로 변환된다.
이러한 집속 스폿(S)에서 타겟 물질이 소멸되면, 전자 빔은 타겟(10)과 충돌하여도 엑스-레이로 변환되지 않으므로, 상기 타겟홀더는 도시하지 않은 사람이 손이나 회전공구에 의해 한 집속 스폿의 간격만큼 회전된다.
이때, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 자기 렌즈계의 빔 축은 전자 빔이 타겟(10)의 중심(O)으로 일정거리 떨어진 지점에서 집속 스폿(S)을 형성하도록 위치하기 때문에, 상기 타겟홀더가 한 집속 스폿의 간격만큼 회전하면, 전자 빔은 타겟(10)에 다음 집속 스폿(S1)을 형성하게 된다.
이어서, 전자 빔은 다음 집속 스폿(S1)에서 타겟(10)의 타겟 물질과 충돌하여 엑스-레이로 변환된다. 다시 집속 스폿(S1)에서 타겟(10)의 타겟 물질이 소멸되면, 상기 타겟홀더는 한 집속 스폿의 간격만큼 회전하고, 전자 빔은 다음 집속 스폿(S2)에서 타겟 물질과 충돌하여 엑스-레이로 변환된다.
이러한 동작은 상기 타겟홀더가 일 회전하여 도 1에 도시한 바와 같이, 하나의 원을 형성하는 집속 스폿(S, S1, S2...Sn)들에서 타겟 물질이 소멸될 때까지 반복된다. 그 후, 사용된 타겟(10)을 보유한 상기 타겟홀더를 교체하기 위해, 상기 고정캡은 상기 하우징으로부터 분리되어 제거되고, 상기 타겟홀더는 새 타겟을 보유한 타겟홀더로 교체된다.
하지만, 위와 같은 구성의 종래의 타겟유닛은 전자 빔이 타겟(10)의 중심(O)으로 일정거리 떨어진 지점에서 집속스폿(S, S1, S2...Sn)을 형성하도록 함과 함께 상기 타겟홀더가 상기 하우징의 상단면에서 사람의 손이나 회전공구에 의해 회전만 하도록 구성된다.
따라서, 종래의 타겟유닛은, 상기 타겟홀더가 일 회전하여 하나의 원을 형성하는 집속스폿(S, S1, S2...Sn)에 대응하는 타겟(10)의 타겟 물질이 소멸되면 타겟(10)의 사용수명이 다하므로, 타겟(10)이 전자 빔을 엑스-레이로 변환할 수 있는 타겟 물질이 많이 남아 있음에도 불구하고 완전히 사용되지 않는 채로 상기 타겟홀더와 함께 교체 및 폐기되는 문제점이 있다.
그 결과, 자원이 낭비될 뿐만 아니라 상기 타겟홀더의 교환 주기가 빨라지게 되어, 상기 타겟유닛 및 그것을 구비한 엑스-레이 발생장치의 유지비용이 증가하게 된다.
국내등록특허 제10-1136482호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 빔 커터 이후 측에 즉, 빔 커터를 통과하는 전자 빔을 소정 방향으로 편향시키는 타겟 편향코일부를 구비함과 아울러 타겟의 특정 영역 내에 미리 설정된 편향 패턴으로 전자 빔의 충돌 위치가 변경되도록 제어함으로써, 비교적 간단한 구조를 가지면서도 타겟의 사용수명을 최대한 연장할 수 있을 뿐만 아니라 엑스-레이 발생장치의 유지비용을 최대한 감소시킬 수 있도록 한 엑스-레이 발생장치를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 진공챔버 내에 구비된 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 타겟과 충돌시켜 검사대상물에 엑스-레이(X-ray)를 발생시키는 엑스-레이 발생장치에 있어서, 상기 타겟의 하부측에 구비되며, 상기 전자 빔이 상기 타겟에 충돌되기 이전에 자기장에 의해 일측 방향으로 편향시키는 적어도 하나의 타겟 편향코일부; 및 상기 타겟의 특정 영역 내에 미리 설정된 편향 패턴으로 상기 전자 빔의 충돌 위치가 변경될 수 있도록 상기 타겟 편향코일부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 전자총과 상기 타겟 편향코일부 사이에 배치되며, 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 정형화하여 상기 타겟에 도달될 수 있도록 하는 빔 커터가 더 구비됨이 바람직하다.
바람직하게, 상기 전자총과 상기 빔 커터 사이에 배치되며, 자기장에 의해 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 상기 타겟 쪽으로 집속하는 자기 대물렌즈가 더 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 자기 대물렌즈는, 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 감싸도록 구비된 코어와, 상기 코어에 다수의 횟수로 감긴 코일로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 전자총과 상기 자기 대물렌즈 사이에 배치되며, 자기장에 의해 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 상기 자기 대물렌즈 쪽으로 집속하는 자기 집속렌즈가 더 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 자기 집속렌즈는, 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 감싸도록 구비된 코어와, 상기 코어에 다수의 횟수로 감긴 코일로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 자기 대물렌즈와 상기 자기 집속렌즈 사이에 배치되며, 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 소정 방향과 면적으로 상기 자기 대물렌즈 쪽으로 편향시키는 편향코일이 더 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 전자총과 상기 자기 집속렌즈 사이에 배치되며, 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 소정 방향과 면적으로 상기 자기 집속렌즈 쪽으로 편향시키는 편향코일이 더 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 타겟은, 동심원상으로 배치된 복수의 타겟 물질막 패턴이 형성되고, 각 타겟 물질막 패턴은 서로 다른 타겟 물질에 의해 일정 두께로 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 타겟에 형성된 각 타겟 물질막 패턴은 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 미리 설정된 편향 패턴은, 상기 전자 빔의 어느 한 집속 포인트를 기준으로 일정 반경을 따라 일정 간격으로 다수의 전자 빔 집속 포인트가 배열 형성되도록 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 미리 설정된 편향 패턴은, 다수의 전자 빔의 집속 포인트가 랜덤(random)하게 형성되도록 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 미리 설정된 편향 패턴은, 다수의 전자 빔의 집속 포인트가 규칙적 또는 비규칙적으로 배열 형성되도록 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 타겟은 외부의 힘에 의해 그 중심축을 기준으로 일정 시간간격으로 일정 각도 회전되도록 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 타겟의 특정 영역은 평면에서 보았을 때 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 또는 다각형 중 어느 하나의 형상으로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 엑스-레이 발생장치에 따르면, 빔 커터 이후 측에 즉, 빔 커터를 통과하는 전자 빔을 소정 방향으로 편향시키는 타겟 편향코일부를 구비함과 아울러 타겟의 특정 영역 내에 미리 설정된 편향 패턴으로 전자 빔의 충돌 위치가 변경되도록 제어함으로써, 비교적 간단한 구조를 가지면서도 타겟의 사용수명을 최대한 연장할 수 있을 뿐만 아니라 엑스-레이 발생장치의 유지비용을 최대한 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 타겟에 서로 다른 타겟 물질에 의해 복수의 타겟 물질막 패턴을 형성함과 아울러 빔 커터 이후 측에 구비된 타겟 편향코일부를 이용하여 전자 빔의 충돌 위치를 자유롭게 변경하여 타겟에 필요한 재질에 충돌할 수 있게 함으로써, 타겟의 수명을 최대한 연장할 수 있을 뿐만 아니라 종래 기술과 같이 진공을 파기하고 타겟의 종류를 교체해야하는 불편함을 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 엑스-레이 발생장치에 구비된 타겟의 회전 동작에 따른 집속 스폿의 형태를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스-레이 발생장치를 설명하기 위한 전체적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 타겟유닛을 설명하기 위한 일부 확대 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 타겟을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 적용된 타겟의 회전 동작에 따른 편향 패턴의 형태를 설명하기 위한 평면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스-레이 발생장치를 설명하기 위한 전체적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 타겟유닛을 설명하기 위한 일부 확대 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 타겟을 설명하기 위한 평면도이며, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 적용된 타겟의 회전 동작에 따른 편향 패턴의 형태를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스-레이 발생장치(100)는, 크게 하우징(110), 전자총(120), 자기 렌즈계(130), 타겟유닛(140), 타겟 편향코일부(145), 및 제어부(150) 등을 포함하여 이루어진다. 한편, 도 2 내지 도 5에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 엑스-레이 발생장치(100)는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.
이러한 엑스-레이 발생장치(100)는 전자 빔을 타겟(141)과 충돌시켜 검사대상물(예컨대, 인쇄회로기판(Printed circuit board, PCB), 반도체소자, 저항칩, 플라스틱 성형품, 농산물 등)에 엑스-레이(X-ray)를 발생시키는 기능을 수행하는 것으로, 개방형 또는 폐쇄형 장치가 될 수 있다.
즉, 1회용으로 공급되는 폐쇄형과 진공 상태를 임의로 만들어낼 수 있어 소모품인 필라멘트나 타겟(Target)(141) 등을 교환할 수 있는 개방형으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 내부 구성부품을 교환할 수 있도록 내부를 개방할 수 있는 개방형 장치를 설명하기로 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스-레이 발생장치(100)의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
하우징(110)은 전체적인 몸체를 이루는 것으로서, 제1 및 제2 하우징(111 및 112)으로 구성될 수 있다. 제1 하우징(111)은 원통 형태로 형성되어 그 내측에 진공 상태가 형성되는 진공챔버(C)를 구비함과 아울러 진공챔버(C) 내에 전자총(120)을 내장하고 있으며, 제2 하우징(112)은 원통 형태로 형성되어 내부에 자기 렌즈계(130)를 내장한다.
또한, 제1 및 제2 하우징(111 및 112)의 내측에는 전자총(120)에서 방출된 전자 빔을 타겟(141)까지 안내하기 위한 전자통로(113)가 구비되어 있다. 이 경우, 전자통로(113)는 전자 빔의 이동방향을 정렬하기 위한 자기 렌즈계(130) 즉, 자기 집속렌즈(132) 및 자기 대물렌즈(135) 등에 의해 둘러싸여 있다.
전자총(120)은 전자 빔을 발생하는 것으로, 전자를 방출하는 텅스텐과 같은 금속재질의 필라멘트(121), 캐소드(cathode) 전극(122), 필라멘트(121)를 수용하는 그리드(123), 및 필라멘트(121)에서 방출된 전자를 가속하기 위한 애노드(anode) 전극(124) 등을 구비한다. 고전압 커넥터(125)는 외부 전압발생장치(미도시)와 연결되어, 제어부(150)의 제어에 따라 필라멘트(121), 캐소드 전극(122), 그리드(123), 애노드 전극(124) 등에 전원을 공급할 수 있다.
따라서, 상기 외부 전압발생장치로부터 고전압 커넥터(125)를 통해 필라멘트(121)에 가열전류가 인가되어 필라멘트(121)가 가열되면, 필라멘트(121)는 표면으로부터 전자 빔을 방출한다. 필라멘트(121)에서 방출된 전자 빔은 고전압 커넥터(125)를 통해 가속전압이 인가된 애노드 전극(124)에 의해 가속되어 자기 렌즈계(130)쪽으로 이동된다.
그리고, 필라멘트(121)에는 애노드 전극(124)에 비해 음의 전압이 인가되고, 그리드(123)에는 필라멘트(121)에 비해 더 높은 음의 전압이 인가된다. 이때, 필라멘트(121)는 예컨대, 텅스텐, CeB6(Cerium Hexaboride) 및 LaB6(Lanthanum Hexaboride) 등과 같은 열전자원으로 이루어질 수 있다. 이러한 필라멘트(121)는 약 1000℃ 내지 3300℃ 범위의 온도가 되면 전자를 방출하기 시작한다.
자기 렌즈계(130)는 엑스-레이 디텍터(Detector)(미도시)에서 검사대상물의 투영 영상을 얻도록 전자총(120)에서 발생된 전자 빔을 해당 검사대상물을 통해 상기 엑스-레이 디텍터쪽으로 유도하는 것으로서, 편향코일(Deflection Coil)(131), 자기 집속렌즈(Magnetic Condensor Lens)(132), 자기 대물렌즈(Magnetic Object Lens)(135), 및 빔 커터(Beam Cutter)(138) 등으로 구성될 수 있다.
이때, 자기 집속렌즈(132)는 전자총(120)과 자기 대물렌즈(135) 사이에 배치되어 있으며, 제1 하우징(111)의 내측에 일체로 형성됨과 아울러 전자총(120)으로부터 방출된 전자 빔을 감싸도록 즉, 전자통로(113)를 감싸도록 구비된 제1 코어(133), 및 제1 코어(133)에 다수의 횟수로 감긴 제1 코일(134)로 구성되어 있다.
이러한 자기 집속렌즈(132)는 자기장에 의해 필라멘트(121)에서 발생되어 애노드 전극(124)에 의해 가속 방출되는 전자 빔을 자기 집속렌즈(132)의 중심에서 편향코일(131) 및 자기 대물렌즈(135)쪽으로 전자통로(113)를 따라 1차 집속하는 기능을 수행한다.
한편, 상기 엑스-레이 디텍터는 엑스-레이 발생장치(100)로부터 발생된 엑스-레이가 검사대상물에 조사할 때 투영되는 영상을 촬상 검출하는 기능을 수행하는 것으로서, 엑스-레이(X-ray)를 가시광선으로 변환하여 영상을 형성할 수 있는 일반적인 엑스-레이 디텍터를 사용할 수 있다.
즉, 상기 엑스-레이 디텍터는 영상 증배관(Image Intensifier)을 부착한 비젼 카메라(예를 들면, CCD(Charged Coupled Device) 카메라) 또는 평판 디텍터(Flat Panel Detector)로 구성될 수 있다. 이외에도, 검사대상물을 투과한 엑스-레이를 사람이 볼 수 있는 영상으로 촬상할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 엑스-레이 디텍터로 사용할 수 있다.
편향코일(131)은 자기 대물렌즈(135)와 자기 집속렌즈(132) 사이에 배치되어 있으며, 필라멘트(121)에서 발생되어 애노드 전극(124)에 의해 가속 방출되는 전자 빔을 소정 방향과 면적으로 전자통로(113)를 따라 자기 대물렌즈(135)쪽으로 편향시키는 기능을 수행한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 편향코일(131)을 자기 집속렌즈(132)와 자기 대물렌즈(135) 사이에 배치되도록 구성하였지만, 이에 국한하지 않으며, 자기 집속렌즈(132)를 편향코일(131)과 자기 대물렌즈(135) 사이에 배치되도록 구성할 수도 있다.
자기 대물렌즈(135)는 전자총(120)과 빔 커터(138) 사이에 배치되어 있으며, 제2 하우징(112)의 내측에 일체로 형성됨과 아울러 전자총(120)으로부터 방출된 전자 빔을 감싸도록 즉, 전자통로(113)를 감싸도록 구비된 제2 코어(136), 및 제2 코어(136)에 다수의 횟수로 감긴 제2 코일(137)로 구성되어 있다.
이러한 자기 대물렌즈(135)는 자기장에 의해 전자 빔을 자기 대물렌즈(135)의 중심에서 후술하는 타겟유닛(140)의 타겟(141)쪽으로 전자통로(113)를 따라 2차 집속하는 기능을 수행한다.
빔 커터(138)는 전자총(120)과 타겟 편향코일부(145) 사이에 배치되어 있으며, 자기 대물렌즈(135)에 의해 집속되는 전자 빔을 정형화하여 타겟(141)에 도달되도록 하는 기능을 수행한다.
타겟유닛(140)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 자기 렌즈계(130)의 자기 대물렌즈(135)에 의해 검사대상물로 유도되는 전자 빔과 충돌하여 엑스-레이(X-ray)로 변환하는 것으로, 제2 하우징(112)에 탈착할 수 있게 장착된다.
타겟유닛(140)은 타겟(141) 및 타겟홀더(143) 등을 구비한다.
타겟(141)은 전자 빔을 통과시키면서 전자 빔과 충돌하여 엑스-레이(X-ray)로 변환하는 예컨대, Cr, Fe, Co, Cu, Mo, Ag, 및 텅스텐(W) 등과 같은 타겟 물질에 의해 약 2∼20㎛의 두께로 형성된 타겟 물질막을 갖는 원판으로 형성될 수 있다.
또한, 타겟(141)은 외부의 힘 예컨대, 사람의 손이나 회전공구에 의해 그 중심축(O)을 기준으로 일정 시간간격으로 일정 각도 회전되도록 이루어질 수 있다.
이때, 원판은 예컨대, 베릴륨(Be), 알루미늄(Al), 또는 다이아몬드 등과 같은 엑스-레이 투과 손실률이 거의 없는 재료에 의해 형성된 원형기판에 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 타겟 물질막을 형성하는 것에 의해 형성될 수 있다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 타겟(141)은 원판 형태로 이루어지되, 동심원상으로 배치된 복수의 타겟 물질막 패턴(141a 내지 141e)이 형성됨이 바람직하고, 각 타겟 물질막 패턴(141a 내지 141e)은 서로 다른 타겟 물질에 의해 일정 두께로 형성될 수 있다. 그리고, 각 타겟 물질막 패턴(141a 내지 141e)은 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 형성됨이 바람직하다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 적용된 타겟(141)을 원판 형태로 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 다양한 여러 형태로 구현할 수도 있다.
타겟홀더(143)는 타겟(141)을 접합 고정되고, 제2 하우징(112)의 상단면에 탈착할 수 있게 고정된다.
타겟 편향코일부(145)는 타겟(141)의 하부측 및 빔 커터(138)의 상부측에 적어도 하나 이상으로 구비되어 있으며, 빔 커터(138)에 의해 정형화 된 전자 빔이 타겟(141)에 충돌되기 이전에 자기장에 의해 일측 방향으로 편향시키는 기능을 수행한다.
그리고, 제어부(150)는 엑스-레이 발생장치(100)의 전반적인 제어를 담당하는 것으로서, 특히 타겟(141)의 특정 영역(A∼D) 내에 미리 설정된 편향 패턴으로 전자 빔의 충돌 위치가 변경될 수 있도록 타겟 편향코일부(145)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 미리 설정된 편향 패턴은 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 전자 빔의 어느 한 집속 포인트(S)를 기준으로 일정 반경을 따라 일정 간격으로 다수의 전자 빔 집속 포인트(S)가 배열 형성되도록 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 상기 미리 설정된 편향 패턴은 다수의 전자 빔의 집속 포인트가 랜덤(random)하게 형성되도록 이루어지거나, 다수의 전자 빔의 집속 포인트가 규칙적 또는 비규칙적으로 배열 형성되도록 이루어질 수도 있다.
그리고, 타겟유닛(140)에 구비된 타겟(141)의 특정 영역(A∼D)은 평면에서 보았을 때 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 예컨대, 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 또는 다각형 중 어느 하나의 형상으로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 소정의 면적을 갖는 형상이라면 어떠한 형상이든 상관없다.
또한, 제어부(150)는 엑스-레이 발생장치(100) 및 상기 엑스-레이 디텍터를 제어하여 검사대상물을 촬상하고, 촬상된 영상을 이용하여 해당 검사대상물의 불량여부를 판단하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 타겟유닛(140)에 구비된 타겟(141)의 재질 및 종류에 따라 전자 빔이 충돌할 때 전자 빔의 강도와 스펙트럼이 달라지기 때문에, 종래 기술에서는 보고자하는 검사대상물에 따라 타겟(141)의 종류를 교체하여 사용해야 하는데, 이때 타겟(141)의 회전과 마찬가지로 진공을 파기하고 교체해야하는 번거로움이 있었다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 적용된 타겟(141)에 서로 다른 타겟 물질에 의해 복수의 타겟 물질막 패턴(141a 내지 141e)을 형성함과 아울러 빔 커터(138) 이후 측에 구비된 타겟 편향코일부(145)를 이용하여 전자 빔의 충돌 위치를 자유롭게 변경하여 타겟(141)에 필요한 재질에 충돌할 수 있게 함으로써, 타겟(141)의 수명을 최대한 연장할 수 있을 뿐만 아니라 종래 기술과 같이 진공을 파기하고 타겟(141)의 종류를 교체해야하는 불편함을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
전술한 본 발명에 따른 엑스-레이 발생장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 엑스-레이 발생장치,
110 : 하우징,
120 : 전자총,
130 : 자기 렌즈계,
140 : 타겟유닛,
145 : 타겟 편향코일부,
150 : 제어부

Claims (15)

  1. 진공챔버 내에 구비된 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 타겟과 충돌시켜 검사대상물에 엑스-레이(X-ray)를 발생시키는 엑스-레이 발생장치에 있어서,
    상기 타겟의 하부측에 구비되며, 상기 전자 빔이 상기 타겟에 충돌되기 이전에 자기장에 의해 일측 방향으로 편향시키는 적어도 하나의 타겟 편향코일부; 및
    상기 타겟의 특정 영역 내에 미리 설정된 편향 패턴으로 상기 전자 빔의 충돌 위치가 변경될 수 있도록 상기 타겟 편향코일부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전자총과 상기 타겟 편향코일부 사이에 배치되며, 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 정형화하여 상기 타겟에 도달될 수 있도록 하는 빔 커터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전자총과 상기 빔 커터 사이에 배치되며, 자기장에 의해 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 상기 타겟 쪽으로 집속하는 자기 대물렌즈가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 자기 대물렌즈는, 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 감싸도록 구비된 코어와, 상기 코어에 다수의 횟수로 감긴 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 전자총과 상기 자기 대물렌즈 사이에 배치되며, 자기장에 의해 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 상기 자기 대물렌즈 쪽으로 집속하는 자기 집속렌즈가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 자기 집속렌즈는, 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 감싸도록 구비된 코어와, 상기 코어에 다수의 횟수로 감긴 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 자기 대물렌즈와 상기 자기 집속렌즈 사이에 배치되며, 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 소정 방향과 면적으로 상기 자기 대물렌즈 쪽으로 편향시키는 편향코일이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 전자총과 상기 자기 집속렌즈 사이에 배치되며, 상기 전자총으로부터 방출되는 전자 빔을 소정 방향과 면적으로 상기 자기 집속렌즈 쪽으로 편향시키는 편향코일이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟은, 동심원상으로 배치된 복수의 타겟 물질막 패턴이 형성되고, 각 타겟 물질막 패턴은 서로 다른 타겟 물질에 의해 일정 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 타겟에 형성된 각 타겟 물질막 패턴은 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 편향 패턴은, 상기 전자 빔의 어느 한 집속 포인트를 기준으로 일정 반경을 따라 일정 간격으로 다수의 전자 빔 집속 포인트가 배열 형성되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 편향 패턴은, 다수의 전자 빔의 집속 포인트가 랜덤(random)하게 형성되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 편향 패턴은, 다수의 전자 빔의 집속 포인트가 규칙적 또는 비규칙적으로 배열 형성되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟은 외부의 힘에 의해 그 중심축을 기준으로 일정 시간간격으로 일정 각도 회전되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟의 특정 영역은 평면에서 보았을 때 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 또는 다각형 중 어느 하나의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스-레이 발생장치.
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