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KR101321049B1 - Electron detector - Google Patents

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KR101321049B1
KR101321049B1 KR1020130019017A KR20130019017A KR101321049B1 KR 101321049 B1 KR101321049 B1 KR 101321049B1 KR 1020130019017 A KR1020130019017 A KR 1020130019017A KR 20130019017 A KR20130019017 A KR 20130019017A KR 101321049 B1 KR101321049 B1 KR 101321049B1
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electrons
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임선종
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한국기계연구원
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Abstract

시료와 충돌하는 전자빔에 의해 생성되는 역확산 전자(Back Scattered Electron)와 이차 전자를 수집하는 전자 검출기에 관한 것으로서, 전자 검출기 웨이퍼부 외주에 전압 인가부를 설치하고 전압을 인가하여, 시료로부터 발생한 역확산 전자(Back Scattered Electron) 및 이차 전자를 유도하고, 이로써 전자 검출기의 전자 검출 능력 및 주사 전자 현미경의 이미지 해상도를 향상시킬 수 있다.The present invention relates to an electron detector for collecting back scattered electrons and secondary electrons generated by an electron beam colliding with a sample. Back Scattered Electron and secondary electrons can be induced, thereby improving the electron detection capability of the electron detector and the image resolution of the scanning electron microscope.

Description

전자 검출기{ELECTRON DETECTOR}ELECTRON DETECTOR {ELECTRON DETECTOR}

시료와 충돌하는 전자빔에 의해 생성되는 역확산 전자(Back Scattered Electron)와 이차 전자를 수집하는 전자 검출기에 관한 것이다.The present invention relates to an electron detector for collecting back scattered electrons and secondary electrons generated by an electron beam colliding with a sample.

도 1을 참조하면, 일반적인 주사 전자 현미경은 전자총(1)으로부터 시료(7)를 향하여 전자빔이 출사되고, 출사된 전자빔은 콘덴서 렌즈(2)로 편향되어 설정된 경로를 따라 시료(7)로 주사된다.Referring to FIG. 1, in a typical scanning electron microscope, an electron beam is emitted from the electron gun 1 toward the sample 7, and the emitted electron beam is deflected by the condenser lens 2 and scanned along the set path. .

콘덴서 렌즈(2)을 통과한 전자빔은 대물 렌즈(3)에 위치하는 여기 코일(4)에 의해 가늘게 조절되어 시료(7)에 조사된다.The electron beam passing through the condenser lens 2 is narrowly adjusted by the excitation coil 4 located in the objective lens 3 and irradiated to the sample 7.

전자빔의 조사에 의하여 시료(7)로부터 이차 전자(9)와 역확산 전자(BSE)(8)등의 전자가 발생한다.By the irradiation of the electron beam, electrons such as secondary electrons 9 and despread electrons (BSE) 8 are generated from the sample 7.

이와 같이 시료(7)로부터 발생한 전자를 전자 검출기(6)에서 검출하고 이를 전기적인 신호로 전환하여 시료(7)의 이미지를 디스플레이한다.As such, the electrons generated from the sample 7 are detected by the electron detector 6 and converted into electrical signals to display an image of the sample 7.

상기와 같이 디스플레이되는 시료(7)의 이미지 해상도는 전자 검출기(6)에서 검출되는 전자의 양에 따라 결정되는데, 전자가 많이 검출되면 이미지의 해상도가 높고, 전자가 적게 검출되면 이미지 해상도가 낮게 된다.The image resolution of the sample 7 to be displayed as described above is determined according to the amount of electrons detected by the electron detector 6. When a lot of electrons is detected, the resolution of the image is high, and when there are few electrons, the image resolution is low. .

전자 검출기(6)에서 검출되는 전자의 양을 증가시키기 위해, 다양한 방법이 제시되었으며, 한국실용신안등록 20-0291788에는 시료 표면에서 발생되는 전자를 다각도에서 검출함으로써 전자의 검출량을 증가시키는 기술이 개시되고 있다.In order to increase the amount of electrons detected by the electron detector 6, various methods have been proposed, and Korean Utility Model Registration 20-0291788 discloses a technique for increasing the amount of detection of electrons by detecting electrons generated from a sample surface at various angles. It is becoming.

본 발명은 전자 검출기에 전압 인가부를 설치하고 전압을 인가하여, 시료 표면에서 발생된 전자를 유도하여, 전자 검출기에서 검출되는 전자의 양을 증가시켜 전자 현미경의 이미지 해상도를 증가시키는 전자 검출기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides an electron detector that installs a voltage applying unit and applies a voltage to the electron detector to induce electrons generated on the sample surface, thereby increasing the amount of electrons detected by the electron detector to increase the image resolution of the electron microscope. The purpose is.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전자총에서 방출된 전자빔을 시료에 조사하여 상기 시료로부터 발생되는 전자를 검출하는 전자 검출기에 있어서, 본체부와, 상기 본체부에 위치하며 상기 전자를 수집하는 웨이퍼부와, 상기 웨이퍼부 외주를 따라 형성되며, 상기 전자와 전위차를 형성하여 상기 전자를 유도하는 전압 인가부를 포함하는 전자 검출기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an electron detector for detecting electrons generated from the sample by irradiating an electron beam emitted from the electron gun, the body portion, a wafer located in the body portion and collecting the electrons And an electrical detector formed along an outer circumference of the wafer portion and including a voltage applying portion which forms a potential difference with the electrons to induce the electrons.

이때, 상기 본체부는 중앙에 상기 전자빔이 통과하는 개구부가 형성될 수 있다.In this case, an opening through which the electron beam passes may be formed in the main body portion.

또한, 상기 웨이퍼부는 상기 개구부 주위에 복수로 설치될 수 있다.In addition, the wafer may be provided in plurality around the opening.

또한, 상기 전압 인가부에 연결되며, 상기 전압 인가부에 인가되는 전압을 조절하는 전압 조절부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a voltage adjusting unit connected to the voltage applying unit and adjusting a voltage applied to the voltage applying unit.

또한, 상기 웨이퍼부와 상기 전압 인가부 사이에 위치하며, 상기 웨이퍼부 외주를 따라 형성되는 절연부를 더 포함할 수 있다.The semiconductor device may further include an insulating part disposed between the wafer part and the voltage applying part and formed along an outer circumference of the wafer part.

이때, 상기 절연부는 전압 인가부에 비해 높게 형성될 수 있다.In this case, the insulating part may be formed higher than the voltage applying part.

이상의 구성에 의한 본 발명에 따르면, 전압 인가부에 전압을 인가하여 전자와 전위차를 형성함으로써, 전자 검출기에서 검출되는 전자의 양을 증가시킬 수 있다.According to the present invention having the above configuration, the amount of electrons detected by the electron detector can be increased by applying a voltage to the voltage applying unit to form a potential difference with the electrons.

또한, 웨이퍼부와 전압 인가부 사이에 절연부를 위치시켜, 전압 인가부에 고압이 걸리는 경우라도, 웨이퍼부가 전압에 영향을 받지 않고 안정적으로 전자를 수집할 수 있다.In addition, by placing the insulating portion between the wafer portion and the voltage applying portion, even when high voltage is applied to the voltage applying portion, the wafer portion can stably collect electrons without being affected by the voltage.

이로써, 전자 검출기의 전자 검출 능력 향상 및 이에 따른 주사 전자 현미경의 이미지 해상도 향상의 효과를 얻을 수 있다.Thereby, the effect of the improvement of the electron detection ability of an electron detector, and the improvement of the image resolution of a scanning electron microscope by this can be acquired.

도 1은 종래 주사 전자 현미경의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자 검출기를 구비하는 전자 현미경의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 검출기의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 검출기의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 검출기의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 검출기의 측단면도이다.1 is a schematic diagram of a conventional scanning electron microscope.
2 is a schematic diagram of an electron microscope with an electron detector according to the present invention.
3 is a plan view of an electronic detector according to an embodiment of the present invention.
4 is a side cross-sectional view of an electronic detector according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of an electronic detector according to another embodiment of the present invention.
6 is a side cross-sectional view of an electronic detector according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명과 관련된 전자 검출기의 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the electronic detector related to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 전자 검출기(100)를 구비하는 전자 현미경의 개략도이다.2 is a schematic diagram of an electron microscope having an electron detector 100 according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전자 검출기(100)를 구비하는 전자 현미경은 전자총(1), 콘덴서 렌즈(2), 대물 렌즈(3) 및 대물 렌즈(3) 상측에 설치되는 전자 검출기(100)가 구비된다.Referring to FIG. 2, an electron microscope including an electron detector 100 according to the present invention includes an electron detector 1 installed above an electron gun 1, a condenser lens 2, an objective lens 3, and an objective lens 3. 100).

전자빔은 전자총(1)에서 방출되며, 방출된 전자빔은 제 1콘덴서 렌즈(2)와 제 2콘덴서 렌즈(2)를 통과하며 집속된다.The electron beam is emitted from the electron gun 1, and the emitted electron beam is focused while passing through the first capacitor lens 2 and the second capacitor lens 2.

전자빔의 집속은 전자빔이 솔레노이드 코일에 의한 자기장을 통과함에 따라, 자속의 방향 및 전자의 이동 방향과 관련하여 전자를 자기장의 중심선 방향으로 이동시키려는 힘이 발생하고, 이러한 힘에 의해 전자가 자기장의 중심선 내에서 일정한 초점에 집속됨으로써 이루어진다.The focusing of the electron beam generates a force to move the electron in the direction of the center line of the magnetic field in relation to the direction of the magnetic flux and the direction of movement of the electron as the electron beam passes through the magnetic field by the solenoid coil, and by this force, the electron causes the centerline of the magnetic field. By focusing on a certain focus within.

집속된 전자빔은 시료(7) 표면에 입사하게 되고, 전자빔이 시료(7)에 입사하게 되면 시료(7)로부터 역확산 전자(BSE)(8) 및 이차 전자(9)가 발생한다.The focused electron beam is incident on the surface of the sample 7, and when the electron beam is incident on the sample 7, despread electrons (BSE) 8 and secondary electrons 9 are generated from the sample 7.

이러한 전자는 대물렌즈(3)에 감겨져 있는 여기 코일(4)에 의한 자기장에 의해 끌려 올라가고, 전자 검출기(100)에서 상기 전자를 검출하며, 수차례 증폭현상을 거쳐 검출된 전자를 증폭시킨 후 A/D 컨버터를 거쳐 모니터상에 화상으로 시료(7)의 이미지를 디스플레이한다.These electrons are attracted by the magnetic field by the excitation coil 4 wound on the objective lens 3, the electron detector 100 detects the electrons, and amplifies the detected electrons through amplification several times. The image of the specimen 7 is displayed as an image on the monitor via the / D converter.

도 3은 본 발명의 일 실시예 따른 전자 검출기(100)의 평면도이며 도 4는 본 실시예에 따른 전자 검출기(100)의 단면도이다.3 is a plan view of the electron detector 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the electron detector 100 according to the present embodiment.

본 실시예에 따른 전자 검출기(100)는 본체부(110), 웨이퍼부(120), 전압 인가부(130)를 포함한다.The electron detector 100 according to the present exemplary embodiment includes a main body 110, a wafer 120, and a voltage applying unit 130.

본체부(110)는 주사 경로상에 전자빔 주사 방향에 수직으로 위치한다.The main body 110 is positioned perpendicular to the electron beam scanning direction on the scanning path.

본체부(110)는 장방형의 판상인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니고 다른 다각형이나 원형일 수 있다.The main body 110 is preferably a rectangular plate, but is not limited thereto, and may be another polygon or a circle.

본체부(110)의 중앙에는 개구부가 형성되며, 개구부의 직경은 주사된 전자빔이 통과할 수 있는 크기로 형성된다.An opening is formed in the center of the main body 110, and the diameter of the opening is formed to a size through which the scanned electron beam can pass.

웨이퍼부(120)는 전자빔이 시료에 충돌하여 발생된 역확산 전자(BSE)(8) 와 이차 전자(9)를 수집하여 검출한다.The wafer unit 120 collects and detects the despread electrons (BSE) 8 and the secondary electrons 9 generated when the electron beam collides with the sample.

웨이퍼부(120)는 다각형일 수 있으며, 개구부를 중심으로 하여 복수개가 설치될 수 있다.The wafer unit 120 may be polygonal, and a plurality of wafers 120 may be installed around the opening.

웨이퍼부(120)에서 검출된 전자(8,9)는 이후 A/D 컨버터를 거쳐 비디오 신호로 변환되며, 변환된 비디오 신호를 음극선관을 통해 표시하여 줌으로써, 작업자가 표시된 시료(7)의 이미지를 이용하여 시료(7)의 표면, 회로 선폭 및 두께등을 측정할 수 있도록 한다.The electrons 8 and 9 detected by the wafer unit 120 are then converted into a video signal via an A / D converter, and the converted video signal is displayed through a cathode ray tube, whereby an image of the sample 7 displayed by the operator is displayed. The surface, circuit line width and thickness of the sample 7 can be measured by using.

전압 인가부(130)는 웨이퍼부(120) 외주를 따라 기설정된 간격을 두고 일정한 두께로 형성된다.The voltage applying unit 130 is formed to have a predetermined thickness at predetermined intervals along the outer circumference of the wafer unit 120.

전압 인가부(130)는 외부 전원을 통해 전압이 인가되고, 전압 인가부(130)에 인가된 전압이 전자(8,9)와 전위차를 형성하여 전자(8,9)를 웨이퍼부(120)로 유도한다.The voltage applying unit 130 is applied with a voltage through an external power source, and the voltage applied to the voltage applying unit 130 forms a potential difference with the electrons 8 and 9 so that the electrons 8 and 9 are transferred to the wafer unit 120. To guide.

이로써, 웨이퍼부(120)에서 수집되는 전자(8,9)의 양이 증가하여, 전자 검출기(100)의 전자(8,9) 검출 능력 향상되고 이에 따른 주사 전자 현미경의 이미지 해상도도 향상된다.As a result, the amount of the electrons 8 and 9 collected by the wafer unit 120 increases, thereby improving the detection capability of the electrons 8 and 9 of the electron detector 100, thereby improving the image resolution of the scanning electron microscope.

전압 인가부(130)에 인가되는 전압은 전자(8,9)의 성질을 고려하여 (+) 전압인 것이 바람직하다.The voltage applied to the voltage applying unit 130 is preferably a positive voltage in consideration of the properties of the electrons 8 and 9.

전압 인가부(130)에는 전압 조절부(미도시)가 연결될 수 있다.A voltage adjusting unit (not shown) may be connected to the voltage applying unit 130.

전압 조절부(미도시)는 전압 인가부(130)에 인가되는 전압을 조절할 수 있으며, 전압의 세기에 따라 웨이퍼부(120)로 유도되는 전자(8,9)의 양을 달리할 수 있다.The voltage adjusting unit (not shown) may adjust the voltage applied to the voltage applying unit 130 and may vary the amount of electrons 8 and 9 guided to the wafer unit 120 according to the strength of the voltage.

도 5는 본 발명의 다른 실시예 따른 전자 검출기(100)의 평면도이며 도 6은 본 실시예에 따른 전자 검출기(100)의 단면도이다.5 is a plan view of an electron detector 100 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the electron detector 100 according to the present embodiment.

본 실시예의 전자 검출기(100)는 절연부(140)의 구성을 제외하고 앞선 실시예와 동일한 구성을 가지며, 동일한 구성에 대한 설명은 앞선 설명에 갈음하기로 한다.The electron detector 100 of the present embodiment has the same configuration as the previous embodiment except for the configuration of the insulation unit 140, and the description of the same configuration will be replaced with the foregoing description.

절연부(140)는 웨이퍼부(120) 외주를 따라 형성되며, 전압 인가부(130)와 기설정된 간격을 두고 웨이퍼부(120)와 전압 인가부(130) 사이에 위치한다.The insulating part 140 is formed along the outer circumference of the wafer part 120, and is positioned between the wafer part 120 and the voltage applying part 130 at a predetermined interval from the voltage applying part 130.

즉, 도 6의 단면도를 참조하면, 좌측에서 우측 방향으로 전압 인가부(130), 절연부(140), 웨이퍼부(120)가 차례로 위치하도록 설치된다.That is, referring to the cross-sectional view of FIG. 6, the voltage applying unit 130, the insulating unit 140, and the wafer unit 120 are disposed in order from left to right.

절연부(140)는 전압 인가부(130)에 걸린 전압에 의해 웨이퍼부(120)가 영향을 받지 않고 안정적으로 전자(8,9)를 수집할 수 있도록 한다.The insulator 140 enables the wafer unit 120 to stably collect electrons 8 and 9 without being affected by the voltage applied to the voltage applying unit 130.

이때, 절연부(140)의 높이는 전압 인가부(130)에 비해 높게 형성될 수 있으며, 절연부(140)의 높이가 높을수록 전압 인가부(130)에 공급되는 전압에 의해 웨이퍼부(120)가 받는 영향을 감소시킬 수 있다.In this case, the height of the insulation unit 140 may be higher than that of the voltage applying unit 130. The higher the height of the insulation unit 140 is, the higher the height of the insulation unit 140 is, the wafer unit 120 is driven by the voltage supplied to the voltage applying unit 130. Can reduce the impact.

이상에서는 본 발명에 따른 전자 검출기를 첨부한 도면들을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.Although the above has been described with reference to the accompanying drawings, the electronic detector according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, various modifications by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention This can be done.

1 : 전자총 2 : 콘덴서 렌즈 3 : 대물 렌즈
4 : 여기 코일 7 : 시료
8 : 역확산 전자(Back Scattered Electron)
9 : 이차 전자 100 : 전자 검출기 110 : 본체부
120 : 웨이퍼부 130 : 전압 인가부 140 : 절연부1: electron gun 2: condenser lens 3: objective lens
4: excitation coil 7: sample
8: Back Scattered Electron
9 secondary electron 100 electron detector 110 body portion
120 wafer portion 130 voltage applying unit 140 insulating portion

Claims (6)

전자총에서 방출된 전자빔을 시료에 조사하여 상기 시료로부터 발생되는 전자를 검출하는 전자 검출기에 있어서,
본체부;
상기 본체부에 위치하며, 상기 전자를 수집하는 웨이퍼부;
상기 웨이퍼부 외주를 따라 형성되며, 상기 전자와 전위차를 형성하여 상기 전자를 유도하는 전압 인가부; 및
상기 웨이퍼부와 상기 전압 인가부 사이에 위치하며, 상기 웨이퍼부 외주를 따라 형성되는 절연부를 포함하는 전자 검출기.An electron detector for irradiating an electron beam emitted from an electron gun to a sample to detect electrons generated from the sample,
A body portion;
A wafer part located in the main body part and collecting the electrons;
A voltage applying unit formed along an outer circumference of the wafer portion and forming a potential difference with the electrons to induce the electrons; And
And an insulating part disposed between the wafer part and the voltage applying part and formed along an outer circumference of the wafer part. 제 1항에 있어서,
상기 본체부는 중앙에 상기 전자빔이 통과하는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 검출기.The method of claim 1,
And an opening through which the electron beam passes, in the main body portion. 제 2항에 있어서,
상기 웨이퍼부는 상기 개구부 주위에 복수로 설치되는 것을 특징으로 하는 전자 검출기.The method of claim 2,
And the wafer portion is provided in plural around the opening. 제 1항에 있어서,
상기 전압 인가부에 연결되며, 상기 전압 인가부에 인가되는 전압을 조절하는 전압 조절부를 더 포함하는 전자 검출기.The method of claim 1,
And a voltage adjusting unit connected to the voltage applying unit and configured to adjust a voltage applied to the voltage applying unit. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 절연부는 상기 전압 인가부의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 검출기.The method of claim 1,
And the insulating part is formed to be thicker than the thickness of the voltage applying part.
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