KR20230089276A - 하전입자를 이용한 시료 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하전입자를 이용한 시료 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시료의 관찰 또는 가공을 위해 하전입자를 발생시키고 시료로 조사하는 경로에 어퍼쳐를 형성하여 하전입자가 시료로 전달되는 효율을 높일 수 있고, 어퍼쳐가 형성된 어퍼쳐 모듈을 전도성 재질로 구성하여 어퍼쳐와 시료 사이에 전기장을 형성하고 이를 통해 하전입자의 경로를 조절하여 가공 및 관찰의 정밀도를 높일 수 있고, 다단계 어퍼쳐 플레이트를 통해 하전입자를 이용한 가공 및 관찰의 정밀도를 높일 수 있는 하전입자를 이용한 시료 처리 장치에 관한 것이다.

Description

하전입자를 이용한 시료 처리 장치{Specimen treating apparatus using charged particles}

본 발명은 하전입자를 이용하여 시료를 가공하는 시료 처리 장치에 대한 것이다. 보다 상세하게는 하전입자를 이용하여 시료를 정밀하게 가공하는 장치에서 대기압 하에서 시료를 처리할 때 하전입자가 대기 중의 공기 입자와 충돌하여 발생하는 산란을 최대한 방지하여 정밀한 가공을 수행할 수 있는 하전입자를 이용한 시료 처리 장치에 대한 것이다.

최근 디스플레이 및 반도체의 고집접화로 인해 시료를 정밀하게 가공할 필요성이 높아지고 있다. 이 때문에 종래 레이저를 이용한 가공으로는 정밀한 가공을 할 수 없거나 재질에 따른 한계가 있어왔다. 레이저 가공은 기본적으로 열에 의한 가공으로 플랙서블한 기판에 가공할 경우 열에 의한 시료 변형이 발생하기 때문이다.

이 때문에 집속 이온 빔(FIB : Focused Ion Bim)을 이용한 가공이 대두되었는데 집속 이온 빔을 이용한 가공은 이온을 시료에 충돌시켜 물리적인 가공을 기본으로 하고 이온빔을 정밀하게 제어하기 위해 고진공의 챔버 내에서 가공이 이루어지는 것이 통상적이다.

하지만 챔버 내에서 가공이 이루어지는 경우 시료가 대면적의 디스플레이 패널일 경우 챔버 또한 대면적에 맞도록 구성하여야 하므로 장비의 크기가 커질 뿐만 아니라 가공할 수 있는 시료에 제한이 있고 챔버 내로 시료를 이동시키고 가공 후 반출하여야 하므로 가공에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

최근 들어 시료를 대기 중에 놓고 관찰하는 주사전자현미경에 대한 연구가 진행되고 디스플레이의 공정 최적화를 위해 디스플레이의 특정 부분을 정밀하게 관찰하거나 이물의 성분을 분석하기 위해 대면적의 디스플레이를 대기압 하에서 분석하는 데에 활용되기도 한다.

시료를 대기 중에 놓고 가공할 경우 챔버 내에서 가공하는 단점인 시료의 크기 제한, 가공을 위해 진공형성에 소요되는 시간을 극복할 수 있는 장점이 있지만 대기의 기체 분자와 하전입자가 충돌하여 산란됨에 따라 가공 정밀도를 유지하는데 한계가 있고 효율적인 가공이 어려운 문제가 있다.

대기 중의 공기 분자와 하전입자의 충돌은 밀도에 의한 문제로, 진공 챔버에서 사용되는 것이 아닌 대기 중에서 하전입자를 이용해 시료를 원하는 정도로 가공하기 위해서는 대기 분자의 밀도를 낮추어 평균자유행로(Mean Free Path)를 늘이거나 대기 분자와 충돌 되어 산란된(Scattered) 하전입자들을 다시 시료로 재집속 시켜주거나 산란된 하전입자들을 최대한 제거하거나 샘플과 장비 사이에서 반사 충돌을 일으키는 하전입자들을 최대한 제거해 줄 필요가 있다.

대한민국 공개특허 제2014-0027687호에는 전자통과막의 수명단축을 방지하기 위한 전자통과막 보호장치 및 이를 구비한 주사전자현미경이 개시되어 있는데 대한민국 공개특허 제2014-0027687호에 개시된 주사전자현미경은 기본적으로 전자통과막이 마련되므로 전자통과막의 유지관리가 필요한 문제가 있고, 시료와 전자통과막 사이의 대기에 의한 산란과 2차 전자 등의 소멸을 막을 수가 없어 정밀한 관찰 및 가공이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시료의 가공을 위해 하전입자를 발생시키고 시료로 조사하는 경로에 어퍼쳐를 형성하여 하전입자가 시료로 전달되는 효율을 높일 수 있고, 발생된 하전입자가 대물렌즈에서 시료를 향해 집속된 후 시료에 도달하기 전에 전도성 재질의 어퍼쳐에 전압을 인가하여 전기장을 형성하고 이를 통해 하전입자의 경로를 조절하여 가공의 정밀도를 높일 수 있고, 다층 구조의 어퍼쳐에 전압을 인가하여 하전입자의 경로를 다시 모아주거나 시료에 충돌 후 이차적인 가공을 방지하는 시료 처리 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 하전입자를 이용한 시료 처리 장치는 하전입자를 이용하여 대기압 하에서 시료를 가공하는 시료 처리 장치에 있어서, 상기 시료를 대기압 하에서 가공하기 위해 시료가 놓여지는 시료 재치대와, 상기 시료 재치대에 놓여진 시료를 가공하기 위해 하전입자를 방출하는 컬럼부와, 상기 컬럼부가 내부에 수납되고 컬럼부에서 방출된 하전입자를 시료로 조사하는 컬럼 하우징과, 상기 컬럼 하우징의 하부에 마련되어 상기 컬럼부에서 방출된 하전입자가 시료로 조사되는 경로 상에 어퍼쳐가 형성된 전도성 재질의 어퍼쳐 모듈과, 상기 어퍼쳐 모듈과 시료 사이에 전기장을 형성하기 위해 어퍼쳐 모듈에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 어퍼쳐 모듈과 시료 사이에 형성되는 전기장의 세기를 조절하기 위해 상기 전원공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 전원공급부로부터 어퍼쳐 모듈로 공급되는 전원을 제어하여 상기 어퍼쳐 모듈에 하전입자의 경로를 조절하기 위해 양전압 또는 음전압을 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 어퍼쳐 모듈은 2 이상의 어퍼쳐 플레이트를 포함하고, 상기 2 이상의 어퍼쳐 플레이트는 하전입자의 이동 경로 상에 적층형성되며, 시료로부터 가장 멀리 떨어진 어퍼쳐 플레이트에 형성된 어퍼쳐의 단면적이 가장 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 어퍼쳐 모듈에는 3개의 어퍼쳐 플레이트로 구성되고, 시료와 가장 가까운 하부 어퍼쳐 플레이트와 중앙 어퍼쳐 플레이트에는 각기 다른 전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부 어퍼쳐 플레이트에는 음전압이 인가되고, 중앙 어퍼쳐 플레이에는 양전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중앙 어퍼쳐 플레이트는 2 개의 어퍼쳐 플레이트로 이루어지고 2개의 어퍼쳐 플레이트 사이에는 전기적 부도체 재질의 이격부재가 삽입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2개의 어퍼쳐 플레이트 중 하나에는 양전압이 인가되고, 다른 하나는 접지로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 하전입자의 특성, 어퍼쳐 모듈과 시료 사이의 간격, 시료의 재질에 따라 상기 전원공급부를 제어하여 어퍼쳐 모듈에서 형성되는 전기장의 세기를 를 조절하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명은 하전입자가 통과하는 컬럼 하우징의 하부에 어퍼쳐 모듈에 전압을 인가하여 하전입자가 시료로 조사될 때 산란되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 어퍼쳐 모듈에 양전압 또는 음전압을 인가하여 가공하고자 하는 위치에서만 가공이 이루어지고 원하지 않는 위치에서 가공이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

또한, 어퍼쳐 플레이트를 다층으로 마련하고 상부 어퍼쳐의 단면적을 가장 작게 형성하여 하전입자의 빔 사이즈(Probe size)를 의도한 형상으로 유지할 수 있고, 하전입자의 경로 상에 다단계의 전기장을 형성하여 하전입자의 산란을 방지하고 원하지 않은 부위에 산란된 하전입자가 조사되거나 가공 후 주변부를 2차 가공하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하전입자를 이용한 시료 처리 장치의 국부진공 유지장치의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 어퍼쳐 모듈에 하전입자의 이동방향과 같은 방향의 전기장을 형성하였을 때 시료 처리 상태를 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 어퍼쳐 모듈에 하전입자의 이동방향과 반대 방향의 전기장을 형성하였을 때 시료 처리 상태를 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 복수의 어퍼쳐 플레이트를 포함하는 제1실시예의 시료 처리 상태를 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 복수의 어퍼쳐 플레이트를 포함하는 제2실시예의 시료 처리 상태를 나타내는 도면이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 시료 처리 장치의 국부진공 유지장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하전입자를 이용한 시료 처리 장치의 국부진공 유지장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 어퍼쳐 모듈에 하전입자의 이동방향과 같은 방향의 전기장을 형성하였을 때 시료 처리 상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 어퍼쳐 모듈에 하전입자의 이동방향과 반대 방향의 전기장을 형성하였을 때 시료 처리 상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 복수의 어퍼쳐 플레이트를 포함하는 제1실시예의 시료 처리 상태를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 복수의 어퍼쳐 플레이트를 포함하는 제2실시예의 시료 처리 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명은 고 에너지를 갖는 하전입자를 이용하여 시료를 가공하는 장치에 대한 것으로 시료의 가공에 Ga, Xe과 같은 입자를 이온화하고 전기장을 통해 집속하여 사용한다. 집속 이온빔(Focused Ion Beam)은 시료를 가공하는데 사용되기도 하지만 기본적으로 SEM과 같은 전자현미경과 사용되는 이온의 종류가 다를 뿐 구조가 유사하므로 FIB를 시료의 관찰에 사용하기도 한다. 종래에는 FIB를 이용한 가공이 주로 고진공환경이 구비된 챔버에서 이루어졌지만 디스플레이 기판과 같이 시료의 크기가 큰 경우 고진공 상태를 유지하기 위해 챔버의 크기가 매우 커질 뿐만 아니라 디스플레이 기판을 챔버 내로 위치시키고 가공이 끝난 후 챔버 밖으로 보내는 과정에서 진공을 형성, 유지, 해제하는 과정에 많은 시간이 소요되므로 대기압 하에서 가공할 필요성이 컸었다. 하지만 대기압 하에서 가공할 경우 하전입자가 공기 입자들과 충돌하여 산란하므로 가공의 효율성이 떨어지고 가공 정밀도를 확보할 수 없는 문제가 있어 가공할 부위에 국부적인 진공을 확보하는 것이 필요하지만 챔버가 없는 대기압 하에서 국부적인 진공을 확보하는 것이 어렵고 국부적인 진공을 형성하더라도 남아있는 공기입자에 의한 산란을 완전히 막는 것이 불가능한 문제가 있다.

본 발명의 시료 처리 장치는 이렇게 공기 입자와의 충돌에 의해 산란되는 하전입자를 최대한 가공에 관여하지 않도록 하여 가공의 정밀도를 향상시키기 위한 것으로 본 발명의 하전입자를 이용한 시료 처리 장치는 하전입자를 이용하여 대기압 하에 마련된 시료를 가공하는 시료 처리 장치에 있어서 시료(S)를 대기압 상태에서 가공하거나 관찰하기 위해 시료(S)를 고정하는 시료 재치대(100)와 시료 재치대(100)에 고정된 시료(S)를 가공하기 위해 에너지를 갖는 하전입자를 방출하는 컬럼부(200)와 컬럼부(200)가 내부에 수납되고 컬럼부(200)에서 방출되는 하전입자가 시료(S)로 조사되는 경로를 둘러싸고 하부에 하전입자가 시료(S)로 조사하도록 내부에 고진공 상태를 유지하는 컬럼 하우징(300)과 하전입자가 시료(S)로 조사되는 경로 상에 어퍼쳐(410)가 형성되는 전도성 재질의 어퍼쳐 모듈(400)과 어퍼쳐 모듈(400)과 시료(S) 사이에 전기장을 형성하기 위해 어퍼쳐 모듈(400)에 전원을 공급하는 전원공급부(500)와 어퍼쳐 모듈(400)과 시료(S) 사이에 형성되는 전기장의 세기를 조절하기 위해 전원공급부(500)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 시료 재치대(100)는 대기압 상태에서 관찰 또는 가공할 시료(S)가 놓여지는 구성이다. 시료 재치대(100)는 시료(S)가 놓여진 후 고정되는 구성으로 시료(S)의 크기에 맞춰 시료 재치대(100)의 사이즈를 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 시료(S) 내에 여러 곳을 가공할 수 있으므로 시료(S)를 고정한 채 X축, Y축으로 이동 가능하도록 구성되는 것이 바람직하고 시료(S)에 따라 컬럼 하우징(300)과의 이격거리를 조절할 수도 있으므로 Z축으로도 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 무엇보다 시료(S)의 가공이 매우 높은 정밀도로 이루어져야 함에 따라 시료 재치대(100)는 주위의 진동 등에 영향을 받지 않도록 재진 설계가 반영되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 대면적의 디스플레이를 가공하거나 관찰할 경우에는 디스플레이의 이송을 위한 장치를 부가하여 in-line 처리가 가능하도록 할 수 있고 디스플레이의 고정을 위해 시료 재치대(100) 상에 음압이 형성되도록 하는 구성이 부가될 수 있고 필요에 따라 시료 재치대(100) 하부에 조명장치를 마련할 수도 있다.

본 발명의 컬럼부(200)는 시료 재치대(100)에 마련된 시료(S)를 가공하기 위한 하전입자를 방출하는 구성이다. 앞서 설명한 바와 같이 시료(S)를 가공할 수 있는 입자를 방출하는 구성이면 모두 해당함은 물론이다. 본 발명의 시료 처리 장치는 시료(S)를 가공하기 위한 장치이므로 컬럼부(200)는 전자빔을 방출하는 구성보다는 에너지가 높고 효율적인 가공이 가능한 FIB를 활용하는 것이 바람직하다. FIB는 크게 하전입자를 방출하는 이온 소스와 이온 소스로부터 방출된 이온빔을 정렬하고 집속하는 부분으로 나뉘고 이온 소스로부터 이온 빔의 추출은 이온 소스의 일단을 tip으로 구성하고 강한 전기장을 가해 추출한다. 추출된 이온빔은 렌즈, 편향기(deflector) 등을 이용하여 정렬하고 원하는 위치로 집속한다. FIB에서 방출되는 이온빔은 시료를 관찰하거나 밀링, 드릴링 등 정밀한 가공을 하나의 소스로 수행할 수 있으므로 복합적인 시료처리를 하는 장치에 활용할 수 있는 장점이 있다. 컬럼부(200)는 하전입자를 발생시키고 정렬한 후 집속하여야 하므로 하전입자를 효율적으로 발생시키고 정밀하게 정렬, 집속하기 위해서는 고진공 분위기에 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 컬럼 하우징(300)은 하전입자를 발생시키는 컬럼부(200)가 내부에 마련되는 챔버 형태로 이루어진 구성이다. 컬럼 하우징(300)에는 하전입자를 발생시키는 컬럼부(200)와 컬럼부(200)에서 발생된 하전입자를 원하는 위치로 조사하기 위해 정렬하고 집속하는 것이 필요한데 이를 위해 광학현미경의 렌즈에 해당하는 구성과 편향기 등이 내부에 마련되며 시료를 관찰하는 경우 시료로부터 방출되는 2차 전자 등 하전입자를 수집하기 위한 검출기가 내부에 포함될 수 있다. 컬럼 하우징(300)에는 앞서 설명한 것과 같이 다양한 구성이 내부에 마련되며 각 구성이 수행하는 역할에 따라 필요한 진공도가 다를 수 있으므로 컬럼 하우징(300) 내부에 격벽을 마련하여 필요한 진공도를 달리 형성할 수 있다.

본 발명의 컬럼 하우징(300)의 하부에는 대기압 하에 마련된 시료(S)를 처리하기 위해 하전입자를 정밀하게 조사하기 위해 어퍼쳐(410)가 형성된 어퍼쳐 모듈(400)이 마련된다. 종래에는 진공 분위가 형성된 챔버 내에서 시료를 처리하므로 별도의 어퍼쳐라는 구성이 필요 없거나 박막으로 차폐되는 구조였으나 챔버 내에서 시료를 처리하는 경우 시료 전처리가 필요하거나 대면적의 시료의 경우 챔버에 시료 삽입을 위해 시료를 파괴, 채취해야 하는 문제가 있다. 본 발명의 하전입자를 이용한 시료 처리 장치에는 어퍼쳐(410)를 마련하여 정밀한 시료 처리가 가능하며 효율적인 운용이 가능한 효과가 있다. 다만, 종래의 밀폐된 챔버형태보다 어퍼쳐(410)로 인해 컬럼 하우징(300) 내부의 고진공을 유지하는 것이 어렵고 시료(S)가 대기 중에 재치되어 있어 공기를 이루는 기체분자와 하전입자가 충돌에 의해 산란이 일어나는 문제가 있다. 이를 도 2, 3을 참조하여 설명하면 하전입자가 시료(S)로 진행하는 경로 상에 존재하는 기체분자로 인해 정상 경로를 이탈하게 되고 그에 따라 원래 가공하여야 하는 폭보다 넓은 범위를 가공하게 된다. 즉, 기체분자와의 충돌에 의해 편차가 생기고 이 때문에 정밀한 가공에 한계가 발생하게 된다. 이는 관찰의 경우에도 마찬가지 인데 시료를 향해 집속된 하전입자의 빔 사이즈(Probe size)를 작게 유지 해야만 분해능이 높은 이미지를 얻을 수 있다는 점에서 대기 분자에 의한 산란으로 빔 사이즈(Probe size)가 커지는 것과 같은 효과를 나타내므로 분해능이 나빠진다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 시료 처리 장치는 어퍼쳐 모듈(400)을 전도성 재질로 하고 어퍼쳐 모듈(400)에 전원을 공급하여 양전압 또는 음전압을 형성한다. 어퍼쳐 모듈(400)과 시료(S) 사이에 전기장을 형성하여 공기 입자와의 충돌에 의한 산란의 효과를 최대한 감쇄시키기 위한 것인데 대기 중의 공기입자와 하전입자의 충돌은 밀도와 관련된 문제이기 때문이다. 즉, 고진공이 형성된 챔버 내에서 가공이 이루어지는 것이 아닌 대기 중에서 하전입자를 이용해 시료(S)를 원하는 정밀도로 가공하기 위해서는 대기 내 공기입자의 밀도를 낮추어 평균자유행로(Mean Free Path)를 늘이거나 공기입자와 충돌되어 산란된 하전입자들을 다시 시료로 재집속 시켜주거나 제거하여 어퍼쳐 모듈(400)과 시료(S) 사이에 반사 충돌을 방지할 필요가 있다. 따라서 본 발명의 시료 처리 장치는 전도성 재질의 어퍼쳐 모듈(400)에 전원공급부(500)를 통해 전원을 공급하여 양전압 또는 음전압을 형성함으로써 산란된 하전입자를 제어하고 원하는 가공부위에만 가공이 이루어지도록 한다.

하전입자와 공기입자 사이의 충돌은 충돌하는 각도가 제각각인데 도 2에는 충돌각이 작을 경우를 예시로 한 것이고, 도 3은 충돌각이 큰 경우를 예시로 한 것이다. 충돌각이 작을 경우 도 2에 예시한 것과 같이 약간 비켜가는 정도로 경로가 틀어지는데 이때 어퍼쳐 모듈(400)에 양전압을 인가하여 시료(S) 방향으로 전기장이 형성되도록 한다면 양이온인 하전입자가 본래 경로로 모아지게 된다. 따라서 도시한 것과 같이 본래 산란에 의해 주변부가 가공되는 것을 방지하여 가공 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다. 도 3은 충돌각이 큰 경우를 예시한 것인데 충돌각이 클 경우 이를 본래 경로 다시 모아주는 것이 힘들기 때문에 차라리 어퍼쳐 모듈(400)에 음전압을 인가하여 어퍼쳐 모듈(400) 쪽으로 하전입자가 향하도록 제어하고 이를 통해 하전입자가 시료(S)에 충돌하는 것을 방지하는 것이 더 효율적이다.

도 4는 본 발명의 복수의 어퍼쳐 플레이트를 포함하는 제1실시예의 시료 처리 상태를 나타내는 도면인데 어퍼쳐 모듈(400)을 2 이상의 어퍼쳐 플레이트가 포함되도록 구성하고 각 어퍼쳐 플레이트에 서로 다른 전압을 인가하여 산란된 하전입자를 다시 모아주거나 제거하는 효율을 높인 것이다. 도 4에 도시한 것과 같이 시료(S)와 가까운 하부 어퍼쳐 플레이트(430)에는 양전압을 인가하여 하전입자를 모아주는 역할을 수행하도록 하고 중앙 어퍼쳐 플레이트(420)에는 음전압을 인가하여 컬럼 하우징(300)을 통과하면서 흩어진 하전입자를 제거하여 원하는 빔 사이즈를 유지하는 역할을 수행하도록 한다. 물론 중앙 어퍼쳐 플레이트(420)과 하부 어퍼쳐 플레이트(430)는 부도체 재질의 이격부재를 삽입하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 복수의 어퍼쳐 플레이트를 포함하는 제2실시예의 시료 처리 상태를 나타내는 도면인데 어퍼쳐 모듈(400)에 총 3개의 어퍼쳐 플레이트를 마련한다. 시료(S)로부터 가장 멀리 떨어진 상부 어퍼쳐 플레이트(450)은 하부 어퍼쳐 플레이트(430)에 비해 어퍼쳐(410)의 단면적을 작게하여 물리적으로 빔 사이즈를 조절하는 구성이다. 이를 통해 컬럼 하우징(300)을 통과하면서 흩어진 하전입자를 기구적으로 제거하여 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 제1실시예와는 달리 중앙 어퍼쳐 플레이트(420)에는 양전압을 인가하여 하전입자를 모아주는 역할을 수행하도록 하고 하부 어퍼쳐 플레이트(430)에는 음전압을 인가하여 산란된 하전입자를 제거하는 역할을 수행하도록 한다. 중앙 어퍼쳐 플레이트(420)를 2개의 어퍼쳐 플레이트로 구성하고 그 사이에 전기적 부도체 재질의 이격부재를 삽입한 후 하나에는 양전압을 인가하고 다른 하나는 접지로 연결하여 하전입자의 경로 조절을 더욱 효율적으로 수행할 수 있다. 또한 이렇게 접지와 연결되는 어퍼쳐 플레이트를 둠으로써 전기적 간섭, 쇼트 등을 방지할 수 있다. 물론 시료(S)를 가공하는 환경에 따라 전기적인 구성, 간격, 어퍼쳐 플레이트의 배치, 개수 등을 달리할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 제어부는 시료(S)의 재질, 가공 정밀도, 시료(S)와 어퍼쳐 사이의 이격거리 등 가공이 이루어지는 환경에 따라 어퍼쳐 모듈(400)로 인가되는 전압의 크기, 인가되는 전압을 포함하여 전원공급부(500)로부터 어퍼쳐 모듈(400)로 공급되는 전원을 제어하는 구성이다.

본 발명의 시료 처리 장치는 앞서 설명한 것과 같이 어퍼쳐 모듈(400)에 전원을 공급하여 하전입자의 경로를 조절하는 구성뿐만 아니라 시료(S) 부근에 국부적인 진공도를 확보하기 위한 구성이나 불활성 기체를 이용한 에어커튼, 차단막 등을 같이 활용한다면 가공의 정밀도를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

시료 재치대 : 100 컬럼부 : 200
컬럼 하우징 : 300 어퍼쳐 모듈 : 400
어퍼쳐 : 410 중앙 어퍼쳐 플레이트 : 420, 440
하부 어퍼쳐 플레이트 : 430 상부 어퍼쳐 플레이트 : 450
전원공급부 : 500

Claims (8)

1. 하전입자를 이용하여 대기압 하에서 시료를 가공하는 시료 처리 장치에 있어서,
   상기 시료를 대기압 하에서 가공하기 위해 시료가 놓여지는 시료 재치대와,
   상기 시료 재치대에 놓여진 시료를 가공하기 위해 하전입자를 방출하는 컬럼부와,
   상기 컬럼부가 내부에 수납되고 컬럼부에서 방출된 하전입자를 시료로 조사하는 컬럼 하우징과,
   상기 컬럼 하우징의 하부에 마련되어 상기 컬럼부에서 방출된 하전입자가 시료로 조사되는 경로 상에 어퍼쳐가 형성된 전도성 재질의 어퍼쳐 모듈과,
   상기 어퍼쳐 모듈과 시료 사이에 전기장을 형성하기 위해 어퍼쳐 모듈에 전원을 공급하는 전원공급부와,
   상기 어퍼쳐 모듈과 시료 사이에 형성되는 전기장의 세기를 조절하기 위해 상기 전원공급부를 제어하는 제어부를 포함하는 하전입자를 이용한 시료 처리 장치.
   
2. 청구항 1에서,
   상기 제어부는 상기 전원공급부로부터 어퍼쳐 모듈로 공급되는 전원을 제어하여 상기 어퍼쳐 모듈에 하전입자의 경로를 조절하기 위해 양전압 또는 음전압을 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 하전입자를 이용한 시료 처리 장치.
   
3. 청구항 1에서,
   상기 어퍼쳐 모듈은 2 이상의 어퍼쳐 플레이트를 포함하고, 상기 2 이상의 어퍼쳐 플레이트는 하전입자의 이동 경로 상에 적층형성되며, 시료로부터 가장 멀리 떨어진 어퍼쳐 플레이트에 형성된 어퍼쳐의 단면적이 가장 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 하전입자를 이용한 시료 처리 장치.
   
4. 청구항 3에서,
   상기 어퍼쳐 모듈에는 3개의 어퍼쳐 플레이트로 구성되고, 시료와 가장 가까운 하부 어퍼쳐 플레이트와 중앙 어퍼쳐 플레이트에는 각기 다른 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 하전입자를 이용한 시료 처리 장치.
   
5. 청구항 4에서,
   상기 하부 어퍼쳐 플레이트에는 음전압이 인가되고, 중앙 어퍼쳐 플레이에는 양전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 하전입자를 이용한 시료 처리 장치.
   
6. 청구항 4에서,
   상기 중앙 어퍼쳐 플레이트는 2 개의 어퍼쳐 플레이트로 이루어지고 2개의 어퍼쳐 플레이트 사이에는 전기적 부도체 재질의 이격부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 하전입자를 이용한 시료 처리 장치.
   
7. 청구항 6에서,
   상기 2개의 어퍼쳐 플레이트 중 하나에는 양전압이 인가되고, 다른 하나는 접지로 연결되는 것을 특징으로 하는 하전입자를 이용한 시료 처리 장치.
   
8. 청구항 1에서,
   상기 제어부는 하전입자의 특성, 어퍼쳐 모듈과 시료 사이의 간격, 시료의 재질에 따라 상기 전원공급부를 제어하여 어퍼쳐 모듈에서 형성되는 전기장의 세기를 를 조절하는 것을 특징으로 하는 하전입자를 이용한 시료 처리 장치.
   

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