주사전자현미경의 구조

안녕하세요, 나노시대를 이끌어가는 e-beam 전문기업 쎄크입니다.

오늘은 어제에 이어 주사전자현미경의 구조에 대해 알려드리려고 합니다.

 

 

 

 

축조정 코일

---

 

전자총의 중심축과 집속렌즈의 중심축이 기계적으로 위치가 흩어져 있으면

전자총에서 방사되어 집속렌즈에 들어가는 전자선이 어긋나게 됩니다.

이는 렌즈의 수차발생의 원인이 되며 분리능을 떨어뜨리게 되는데,

이때 전자총의 음극 바로 밑에서 전극 코일을 통해 X-Y축방향으로 적당량을

편향하여 집속렌즈의 축에 일치하게 하는 기능을 말합니다.

 

주사코일

---

 

주사 코일은 집속렌즈와 대물렌즈 사이에 위치하여 전자선을 대물렌즈 중심의

한 점에 편향시키는 역할을 하는 것입니다.

이 점에서 대물렌즈에 의해 다시 확대되며 이를 전자선이 시간에 따라 왕복하게

하는 작용을 하게 됩니다. 시편에 충돌한 뒤 여러지점에서 전자선의 전류는

CRT에서 동시에 전류가 같은 지점에 흐르게 됩니다. 그러므로 직사각형 모양으로 시편에서 주사를 하게 되면 CRT에서도 같이 주사하게 된답니다.

 

비점보정 코일

---

 

오염물 등에 의해 생기는 산란전자 등은 전자선의 빔상을 비뚤게 합니다.

이 결과 초점이 맞지 않게 되어 해상도를 떨어뜨리게 되는데, 이를 보정하게 하는

코일을 비점보정 코일이라 말하며, 적당한 전류를 통해 보완하는 방법입니다.

 

 

 

시편과 시편 홀더

---

 

SEM시료는 스터드 등의 금속제 받침에 놓이고, 이 받침은 홀더를 통하여

접지되어 있답니다. 시편으로 입사된 전자가 방전되지 않으면, 뒤에 입사되는

전자빔에 척력을 가하여 시료에 입사되는 전자의 수가 감소되며 2차 전자의

진로에 영향을 주어 영상의 질을 떨어뜨리게 됩니다.

따라서, 세라믹이나 고분자 등의 부도체시료는 탄소막의 진공증착이나

금-팔라듐을 스퍼터링(sputtering)하여 전도성 코팅을 하여야 합니다.

 

시편 홀더는 X, Y와 Z축 방향의 이동과 회전 및 기울임이 가능한 고니오미터인데, 넓은 시편을 이동하면서 관찰하거나, 파면 등을 유리한 방향과 위치에서 관찰할 수 있습니다. EDS 등의 분석기능을 갖춘 SEM과 반도체 웨이퍼와 같은 대면적의 시료 관찰을 위한 SEM 등의 홀더는 모터를 장착하여 사용하기도 합니다.

 

 

 

 

검출기

---

 

가속전자는 고체시료와 반응하여 여러 가지의 신호를 발생시키는 데 이들을

영상화하기 위한 검출기들이 SEM에 붙어 있습니다.

대표적인 것으로는 2차 전자 및 시료표면에서 반사되어 후방으로 산란된

전자입니다. 이 전자들은 매우 다른 에너지를 가지므로 두 개의 다른 전자검출기로 측정합니다. 에너지가 비교적 낮은 2차 전자는 시료에 비해 125∼250V의

바이어스가 걸려 있는 검출기로 측정합니다. 후방산란 전자의 에너지는 매우 크고 후방향으로 대부분 산란하므로 후방산란 전자검출기는 흔히 원통형태로

대물렌즈 밑에 위치합니다.

또한 1차 전자와 고체시료 사이의 작용으로 X선 및 장파장의 가시광선이

방출되는데, 이들을 검출하기 위하여 EDX(Energy Dispersive X-ray)와

WDX(Wave Dispersive X-ray)검출기 및 Cathodoluminescence검출기가

시편실 공간에 위치합니다.

화상 신호증폭기

---

 

광전자 증폭기 및 증폭기의 제어를 타고 시료에서 발생한 2차 전자에 따라

증폭하여 CRT에 보내게 됩니다. 신호 증폭율은 광전자 증배관(PM)의 광모듈을

가변하여 대조를 조정하므로써 조정하게 됩니다.

그 밖에 진공을 위해 펌프등을 사용한 배기계가 있습니다.

 

지금까지 쎄크에서 취급하는 주사전자현미경의 구조에 대해 알아봤습니다.

궁금하신 점이나 문의사항은 쎄크 홈페이지를 통해서 알려드리겠습니다.