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제안 방법
- 최근 터보 펌프는 백업 라인의 압력이 10mbar 이하가 되면 가동이 가능한 turbo-drag 하이브리드 타입으로 개량되어, 배기 라인의 압력이 10 mbar만 되어도 터보펌프를 가동시킬 수 있다. 따라서 진공 제어보드를 교체하여 로터리펌프 가동 후 배기 라인의 압력이 10 mbar가 되면 터보펌프를 가동시킬 수 있도록 하였다. 시료실은 배기속도가 큰 로터리 펌프로 배기하고 다시 needle밸브 등으로 공기량을 조절하면서 다량 투입하면 원하는 저진공 상태를 빨리 얻을 수 있었다.
- 기존의 대물렌즈 애퍼쳐 직경은 30 μm이었으며, 이를 렌즈중심부의 애펴쳐로 대치시키기 위해 시뮬레이터를 사용하여 계산하여, 동일한 빔전류와 개구각을 얻을 수 있는 내경 150 μm이 애퍼쳐를 레즈 중심에 삽입하였다. 또한 빔 궤도 중심이 애퍼쳐 중심과 일치하지 않는 경우를 대비하여 대물렌즈 상단에 빔 얼라인먼트용 편향기를 추가 설치하였다. 편향기 구조는 전자총 얼라인먼트 평향기와 동일하며, 기존 전기 계통과 별도로 외부 전원을 사용하여 편향기를 제어하는 방식을 채택하였다.
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6] 대물렌즈 애퍼쳐의 장착 구조. 렌즈 중심에 애퍼쳐를 위치
위와 같은 애퍼쳐를 삽입한 후 저배율에서 시야가 좁아지는 문제의 발생 여부를 확인하기 위해 저배율에서 SEM을 테스트하였으며, 그림 8은 그 이미지를 보여준다
. 이미지는 기대대로 저배율에서의 시야 제한 현상이 없음을 보여주었다. - 저진공 SEM은 시료실의 가스 분자가 경통으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 시료실과 전자현미경 경통 사이에 내경 1mm 이하의 애퍼쳐를 삽입한 후 시료실의 압력을 0.1 mbar 이상의 저진공으로 유지한 상태에서 시료를 관찰한다. SEM은 전자빔을 편향기를 이용하여 시료위에 주사하여 이미지를 형성시키는데, 애퍼쳐에 의해 아래 그림 4처럼 빔 주사 범위가 좁아져 결과적으로 시료를 관찰하는 시야가 좁아지는 현상이 발생한다.
- 또한 빔 궤도 중심이 애퍼쳐 중심과 일치하지 않는 경우를 대비하여 대물렌즈 상단에 빔 얼라인먼트용 편향기를 추가 설치하였다. 편향기 구조는 전자총 얼라인먼트 평향기와 동일하며, 기존 전기 계통과 별도로 외부 전원을 사용하여 편향기를 제어하는 방식을 채택하였다.
대상 데이터
- 고진공 상태에서 SEM이미지는 시료의 대전(charging)에 의해 이미지의 왜곡이 심하나, 저진공 상태에서는 금속 코팅을 한 시료처럼 부도체 시료인 종이의 표면이 선명하게 이미징되는 것을 알 수 있다. 검출기로는 반도체 타입의 BSE(backscattered electron) 검출기를 사용하였으며, 그 기본 구조는 photodiode와 동일하다. 고전압을 가해주는 2차전자 (SE) 검출기는 저진공에서 방전이 발생하여 사용이 불가능하다.
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