KR20200106260A - 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치 - Google Patents

표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치 Download PDF

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송수준
윤명섭
박종윤
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Abstract

본 발명은 표면 가공 및 성분 분석 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 표면 가공 및 성분 분석을 하나의 장치로 수행할 있는 통합 장치에 관한 것이다. 본 발명은 시료를 이동시키지 않고 표면 가공 및 성분을 분석 다이렉트로 할 수 있는 통합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 FIB, SEM, PMT 및 EDS를 일체형으로 형성하는 것에 의해 시료를 이동시키지 않고 표면 가공 및 성분 분석을 수행할 수 있으며, 이에 따라, 시료를 이동시키는 과정에서 발생되는 시료의 오염을 방지하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 본 발명은 FIB, SEM, PMT 및 EDS를 일체형으로 형성하는 것에 의해 챔버 내부의 진공을 유지할 수 있어 시료를 이동시키는 과정에서 발생되는 추가적인 진공 구현 공정을 생략하여 작업에 소모되는 시간 및 비용을 감소시키는 효과를 가질 수 있다.

Description

표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치{INTEGRATED DEVICE FOR SURFACE PROCESSING AND INGREDIENT ANALYSIS}
본 발명은 표면 가공 및 성분 분석 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 표면 가공 및 성분 분석을 하나의 장치로 수행할 있는 통합 장치에 관한 것이다.
일반적으로 FIB(Focus Ion Beam) 장치는 이온 집속 빔을 시료 표면에 조사해 발생하는 2차 이온 등을 검출해서 현미경 상을 관찰 또는 시료 표면을 가공하는 장치이다.
또한, SEM(Secondary Electron Microscope) 장치는 전자 현미경의 일종으로, 전자 빔을 시료 표면에 조사해 발생하는 2차 전자, 반사 전자, X-Ray, 음극선, 내부 기전력 등을 검출하여 대상 시료를 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.
종래에는 FIB(Focus Ion Beam) 장치 및 SEM(Secondary Electron Microscope) 장치는 각각 구비되어 시료에 FIB(Focus Ion Beam) 장치를 통해 이온 빔을 조사한 후 SEM(Secondary Electron Microscope) 장치로 이동시켜 전자 빔을 조사하는 것에 의해 시료의 가공 및 성분을 분석했다.
그러나 FIB(Focus Ion Beam) 장치 및 SEM(Secondary Electron Microscope) 장치를 따로 사용하게 되면 시료를 옮기는 과정에서 시료가 오염되거나 표면 가공 및 성분 분석을 하기 위한 챔버 내부를 기 설정된 수치의 진공 상태로 구현하는 과정에서 과도한 시간이 소비된다는 문제점이 있다.
1. 한국공개특허 제10-2010-0109579호(2010.10.11 공개)
본 발명은 시료를 이동시키지 않고 표면 가공 및 성분을 분석할 수 있는 통합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치는 내부에 수용 공간이 형성되며, 일측에 경사면이 구비되는 챔버, 상기 챔버의 상부에 결합되며, 이온 빔을 조사하여 시료의 표면을 가공 및 2차 이온을 발생시키는 FIB, 상기 경사면에 결합되며, 시료에 전자 빔을 조사하여 2차 전자 및 X-Ray를 발생시키는 SEM, 상기 SEM의 일측에서 상기 경사면에 결합되며, 상기 2차 전자를 수집하여 영상화하는 PMT, 상기 SEM의 타측에서 상기 경사면에 결합되며, 상기 X-Ray를 이용하여 시료의 성분을 분석하는 EDS 및 상기 챔버의 내부에서 틸팅 가능하게 형성되며, 상부에 시료가 고정되는 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스테이지는 상기 챔버의 내부에 구비되며, 상부에 제 1 가이드가 형성되는 베이스, 상기 베이스의 상부에 구비되며, 하부가 상기 제 1 가이드에 결합되고, 상부에 형성되는 제 2 가이드를 포함하는 X축 보드, 상기 X축 보드의 상부에 구비되며, 하부가 상기 제 2 가이드에 결합되고, 상부에 수직으로 돌출 형성되는 제 3 가이드를 포함하는 Y축 보드, 상기 Y축 보드의 상부에 구비되며, 일측이 제 3 가이드에 결합되는 Z축 보드, 상기 Z축 보드의 상부에 회전 가능하게 구비되며, 상부면에 시료 고정대가 형성되는 회전부 및 상기 베이스의 일측에서 상기 베이스와 수직으로 형성되며, 일단에 축 연결부가 형성되는 틸팅부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 틸팅부는 상기 챔버의 일측에 구비되는 모터부와 회전축에 의해 연결되며, 상기 모터부의 동력을 이용하여 상기 베이스가 상기 경사면과 평행을 이루는 각도로 틸팅시키는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 FIB, SEM, PMT 및 EDS를 일체형으로 형성하는 것에 의해 시료를 이동시키지 않고 표면 가공 및 성분 분석을 수행할 수 있으며, 이에 따라, 시료를 이동시키는 과정에서 발생되는 시료의 오염을 방지하는 것과 동시에 가공 및 분석의 정확도를 상승시키는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 FIB, SEM, PMT 및 EDS를 일체형으로 형성하는 것에 의해 챔버 내부의 진공을 유지할 수 있어 시료를 이동시키는 과정에서 발생되는 추가적인 진공 구현 공정을 생략하여 작업에 소모되는 시간 및 비용을 감소시키는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치의 정면도
도 3은 도 2의 A-A 단면도
도 4는 도 3의 스테이지가 회전한 단면도
도 5는 도 본 발명에 따른 스테이지의 사시도
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 다기능 블라인드 창에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치의 정면도이다. 도 3은 도 2의 A-A 단면도이다. 도 4는 도 3의 스테이지가 회전한 단면도이다. 도 5는 도 본 발명에 따른 스테이지의 사시도이하에서 종래 주지된 사항에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략하거나 간단히 한다.
도 1 내지 5를 참조하면, 본 발명에 따른 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치(1)는 하나의 장치를 이용하여 시료를 이동시키지 않고 표면 가공 및 성분 분석을 수행하여 시료의 오염을 방지하는 것과 동시에 가공 및 분석의 정확도를 상승시킬 수 있다. 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치(1)는 챔버(100), FIB(200), SEM(300), PMT(400), EDS(500) 및 스테이지(600)를 포함할 수 있다.
챔버(100)는 내부에 수용 공간이 형성될 수 있으며, 일측에 경사면(110)이 구비될 수 있다.
FIB(200)는 챔버(100)의 상부에 결합될 수 있으며, 시료에 이온 빔을 조사할 수 있다. FIB(200)는 이온 빔을 생성 및 조절하여 시료에 조사할 수 있으며, 시료에 이온 빔을 조사하는 것에 의해 2차 이온 등을 발생시킬 수 있다.
또한, FIB(200)는 이온 빔을 생성하는 이온 빔 생성부(210), 이온 빔을 집속 및 조절하는 이온빔 조절부(220) 및 이온 빔을 시료에 조사하는 이온 빔 조사부(230)를 포함할 수 있다.
SEM(300)은 챔버(100)의 경사면(110)에 결합될 수 있으며, 시료에 전자 빔을 조사할 수 있다. SEM(300)은 전바 빔을 생성 및 조절하여 시료에 조사할 수 있으며, 시료에 전자 빔을 조사하는 것에 의해 2차 전자, 반사전자, X-Ray(투과전자 X선), 음극선 및 내부 기전력 등을 발생시킬 수 있다. 이 때, 발생되는 2차 전자는 PMT(400)를 통해 수집되어 영상화 될 수 있으며, X-Ray는 EDS(500)를 통해 시료의 성분 분석에 이용될 수 있다.
또한, SEM(300)은 전자 빔을 생성하는 전자 빔 생성부(310), 전자 빔을 집속 및 조절하는 전자빔 조절부(320) 및 전자 빔을 시료에 조사하는 전자 빔 조사부(330)를 포함할 수 있다.
PMT(400)는 SEM(300)의 일측에서 챔버(100)의 경사면(110)에 결합될 수 있으며, SEM(300)이 전자 빔을 조사하는 것에 의해 발생되는 2차 전자를 수집하여 영상화 할 수 있다.
EDS(500)은 SEM(300)의 타측에서 챔버(100)의 경사면(110)에 결합될 수 있으며, SEM(300)이 전자 빔을 조사하는 것에 의해 발생되는 X-Ray를 이용하여 시료의 성분을 분석할 수 있다.
스테이지(600)는 챔버(100)의 내부에 구비될 수 있으며, 상부에 시료가 고정될 수 있다. 스테이지(600)는 고정된 시료의 정확한 위치에 이온 빔 및 전자 빔을 조사하기 위해 시료를 X축 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있으며, 시료를 Z축으로 이동시켜 시료에 조사되는 이온 빔 또는 전자 빔의 포커싱을 조절할 수 있다. 또한, 스테이지(600)는 이온 빔 또는 전자 빔을 시료에 형성된 격자에 정확히 조사하기 위해 회전시킬 수 있으며, FIB(200)를 이용하여 시료에 이온 빔 조사 후 SEM(300)을 이용하여 시료에 전자 빔을 조사하기 위해 챔버(100)의 경사면(110)과 평행을 이루는 각도로 틸팅시킬 수 있다. 스테이지(600)는 베이스(610), X축 보드(620), Y축 보드(630), Z축 보드(640), 회전부(650), 틸팅부(660) 및 모터부(670)를 포함할 수 있다.
베이스(610)는 챔버(100)의 내구에 구비될 수 있으며, 상부에 제 1 슬라이드부(621)가 결합되는 제 1 가이드(611)가 형성될 수 있다.
X축 보드(620)는 베이스(610)의 상부에 구비될 수 있으며, 하부에 제 1 슬라이드부(621)가 형성될 수 있다. 제 1 슬라이드부(621)는 제 1 가이드(611)에 결합될 수 있으며, 제 1 가이드(611)를 따라 시료를 X축 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, X축 보드(620)는 상부에 제 2 슬라이드부(631)가 결합되는 제 2 가이드(622)가 형성될 수 있다.
Y축 보드(630)는 X축 보드(620)의 상부에 구비될 수 있으며, 하부에 제 2 슬라이드부(631)가 형성될 수 있다. 제 2 슬라이드부(631)는 제 2 가이드(622)에 결합될 수 있으며, 제 2 가이드(622)를 따라 시료를 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, Y축 보드(630)는 상부에 제 3 슬라이드부(641)가 결합되는 제 3 가이드(632)가 형성될 수 있으며, 제 3 가이드(632)는 Y축 보드(630)와 수직으로 돌출 형성될 수 있다.
이에 따라, X축 보드(620) 및 Y축 보드(630)를 이용하여 시료의 정확한 위치에 이온 빔 및 전자 빔을 조사할 수 있다.
Z축 보드(640)는 Y축 보드(630)의 상부에 구비될 수 있으며, 일측에 제 3 슬라이드부(641)가 형성될 수 있다. 제 3 슬라이드부(641)는 제 3 가이드(632)에 결합될 수 있으며, 제 3 가이드(632)를 따라 시료를 Z축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 시료에 조사되는 이온 빔 및 전자 빔의 포커싱을 조절할 수 있다.
회전부(650)는 Z축 보드(640)의 상부에 회전 가능하게 구비될 수 있으며, 상부면에 시료 고정대가 형성될 수 있다. 회전부(650)는 Z축 보드(640)의 상부에서 회전하는 것에 의해 시료 고정대(651)가 회전하여 시료를 회전시킬 수 있으며, 이에 따라, 시료에 조사되는 이온 빔 및 전자 빔이 시료에 형성된 격자에 정확히 조사될 수 있다.
틸팅부(660)는 베이스(100)의 일측에 수직으로 형성될 수 있으며, 일단에 축 연결부(661)가 형성될 수 있다. 틸팅부(660)은 일단에 형성된 축 연결부(661)에 결합되는 회전축(미도시)에 의해 모터부(670)와 결합될 수 있으며, 모터부(670)의 동력을 이용하여 베이스(100)를 챔버(100)의 경사면(110)과 평행을 이루는 각도까지 틸팅시킬 수 있다. 즉, 기울기를 조절할 수 있다. FIB(200)를 통해 이온 빔을 조사한 후 틸팅부(660)가 베이스(100)를 챔버(100)의 경사면(110)과 평행을 이루는 각도까지 기울기를 조절하는 것에 의해 SEM(300)을 통해 조사되는 전자 빔을 시료에 수직으로 조사될 수 있으며, 이에 따라, SEM(300)의 일측에 구비된 PMT(400)를 이용한 2차 전자 수집 및 EDS(500)를 이용하여 X-Ray 분석을 용이하게 할 수 있다.
모터부(670)는 챔버(100)의 일측에 구비될 수 있으며, 회전축(미도시)에 의해 틸팅부(660)에 구비된 축 연결부(661)에 연결되어 동력을 전달할 수 있다. 모터부(670)는 회전축을 통해 틸팅부(660)로 동력을 전달하는 것에 의해 스테이지(600)를 챔버(100)의 경사면(110)과 평행한 각도로 틸팅시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1 : 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치
100 : 챔버
110 : 경사면
200 : FIB
210 : 이온 빔 생성부
220 : 이온 빔 조절부
230 : 이온 빔 조사부
300 : SEM
310 : 전자 빔 생성부
320 : 전자 빔 조절부
330 : 전자 빔 조사부
400 : PMT
500 : EDS
600 : 스테이지
610 : 베이스
611 : 제 1 가이드
620 : X축 보드
621 : 제 1 슬라이드부
622 : 제 2 가이드
630 : Y축 보드
631 : 제 2 슬라이드부
632 : 제 3 가이드
640 : Z축 보드
641 : 제 3 슬라이드부
650 : 회전부
651 : 시료 고정대
660 : 틸팅부
661 : 축 연결부
670 : 모터부

Claims (3)

  1. 내부에 수용 공간이 형성되며, 일측에 경사면이 구비되는 챔버;
    상기 챔버의 상부에 결합되며, 이온 빔을 조사하여 시료의 표면을 가공 및 2차 이온을 발생시키는 FIB;
    상기 경사면에 결합되며, 시료에 전자 빔을 조사하여 2차 전자 및 X-Ray를 발생시키는 SEM;
    상기 SEM의 일측에서 상기 경사면에 결합되며, 상기 2차 전자를 수집하여 영상화하는 PMT;
    상기 SEM의 타측에서 상기 경사면에 결합되며, 상기 X-Ray를 이용하여 시료의 성분을 분석하는 EDS; 및
    상기 챔버의 내부에서 틸팅 가능하게 형성되며, 상부에 시료가 고정되는 스테이지; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이지는
    상기 챔버의 내부에 구비되며, 상부에 제 1 가이드가 형성되는 베이스,
    상기 베이스의 상부에 구비되며, 하부가 상기 제 1 가이드에 결합되고, 상부에 형성되는 제 2 가이드를 포함하는 X축 보드,
    상기 X축 보드의 상부에 구비되며, 하부가 상기 제 2 가이드에 결합되고, 상부에 수직으로 돌출 형성되는 제 3 가이드를 포함하는 Y축 보드,
    상기 Y축 보드의 상부에 구비되며, 일측이 제 3 가이드에 결합되는 Z축 보드,
    상기 Z축 보드의 상부에 회전 가능하게 구비되며, 상부면에 시료 고정대가 형성되는 회전부 및
    상기 베이스의 일측에서 상기 베이스와 수직으로 형성되며, 일단에 축 연결부가 형성되는 틸팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 틸팅부는
    상기 챔버의 일측에 구비되는 모터부와 회전축에 의해 연결되며, 상기 모터부의 동력을 이용하여 상기 베이스가 상기 경사면과 평행을 이루는 각도로 틸팅시키는 것을 특징으로 하는 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치.
KR1020190024522A 2019-03-04 2019-03-04 표면 가공 및 성분 분석이 가능한 통합 장치 KR20200106260A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20230082179A (ko) * 2021-12-01 2023-06-08 (주)코셈 대기 비개방형 시료대

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100109579A (ko) 2009-03-19 2010-10-11 삼성테크윈 주식회사 Ｆⅰｂ/ｓｅｍ 복합기 및 그 진공 제어방법

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