KR100607874B1 - Objective aperture for eliminating background noise of high resolution image and pattern forming apparatus using thereof - Google Patents

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KR100607874B1 KR1020040050049A KR20040050049A KR100607874B1 KR 100607874 B1 KR100607874 B1 KR 100607874B1 KR 1020040050049 A KR1020040050049 A KR 1020040050049A KR 20040050049 A KR20040050049 A KR 20040050049A KR 100607874 B1 KR100607874 B1 KR 100607874B1
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Abstract

본 발명은 투과전자 현미경용 또는 전자 빔 리소그라피 장치중에서 원자이미지를 이용한 패턴형성 장치용 대물렌즈의 조리개에 관한 것으로, 특히 시편에 조사된 전자빔이 시편을 통과하여 나오는 투과빔(transmitted beam)과 회절빔(diffracted beam)의 간섭에 의해 상이 형성되는 고분해능 이미지형성에 있어서의 배경잡음을 제거할 수 있는 투과전자 현미경용 또는 전자 빔 리소그라피 장치중에서 원자이미지를 이용한 패턴형성 장치용 대물렌즈 조리개의 구조에 관한 것이다. The present invention relates to an aperture of an objective lens for a pattern forming apparatus using atomic images in a transmission electron microscope or an electron beam lithography apparatus, and in particular, a transmitted beam and a diffracted beam from which an electron beam irradiated onto the specimen passes through the specimen. The present invention relates to a structure of an objective lens stop for a pattern forming apparatus using an atomic image in a transmission electron microscope or an electron beam lithography apparatus capable of eliminating background noise in high resolution image formation in which an image is formed by interference of a diffracted beam. .

대물렌즈 조리개, 배경잡음, 고분해능 이미지, 투과전자현미경, 전자빔 리소그라피 장치, 원자 이미지 Objective aperture, background noise, high resolution image, transmission electron microscope, electron beam lithography device, atomic image

Description

고분해능 이미지의 배경 잡음 제거를 위한 대물 렌즈 조리개 및 이를 이용한 패턴형성장치 {OBJECTIVE APERTURE FOR ELIMINATING BACKGROUND NOISE OF HIGH RESOLUTION IMAGE AND PATTERN FORMING APPARATUS USING THEREOF}OBJECTIVE APERTURE FOR ELIMINATING BACKGROUND NOISE OF HIGH RESOLUTION IMAGE AND PATTERN FORMING APPARATUS USING THEREOF}

도1은 투과전자현미경의 광학시스템에서 일어나는 현상을 모식적으로 나타낸 도면BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 schematically shows a phenomenon occurring in an optical system of a transmission electron microscope.

도2a는 다이아몬드 결정구조의 물질에서 얻을 수 있는 투과전자 현미경의 회절상의 형태를 나타내는 도면Fig. 2A is a diagram showing the form of diffraction images of a transmission electron microscope obtained from a diamond crystal material;

도2b는 BCC 결정구조의 물질에서 얻을 수 있는 투과전자현미경의 회절상의 형태를 나타내는 도면Fig. 2B is a diagram showing the form of diffraction images of transmission electron microscopes obtained from a material of BCC crystal structure;

도2c는 FCC 결정구조의 물질에서 얻을 수 있는 투과전자현미경의 회절상의 형태를 나타내는 도면Fig. 2C is a diagram showing the form of diffraction images of transmission electron microscopes obtained from materials of FCC crystal structure.

도2d는 HCP 결정구조의 물질에서 얻을 수 있는 투과전자현미경의 회절상의 형태를 나타내는 도면Fig. 2D is a diagram showing the form of diffraction images of transmission electron microscopes obtained from HCP crystal structures;

도3은 전자 현미경의 회절상과 대물 렌즈 조리개 사이의 관계를 나타내는 도면Fig. 3 shows the relationship between the diffraction image of an electron microscope and the objective lens aperture

도4는 실리콘 단결정의 고분해능 이미지를 나타내는 도면4 shows a high resolution image of a silicon single crystal

도5는 도4의 이미지를 컴퓨터 처리를 통하여 푸리에 변환한 이미지를 나타내 는 도면FIG. 5 shows an image of Fourier transforming the image of FIG. 4 through computer processing. FIG.

도6은 투과빔과 6개의 회절빔만 통과할 수 있는 형태의 대물렌즈 조리개를 나타내는 도면FIG. 6 is a view showing an objective lens aperture in which only a transmission beam and six diffraction beams can pass

도7은 도6의 대물렌즈 조리개를 사용시 얻어지는 고분해능 이미지 도면7 is a high resolution image diagram obtained when using the objective lens aperture of FIG.

도8은 투과빔과 16개의 회절빔을 통과시킬 수 있는 대물렌즈 조리개를 나타내는 도면8 shows an objective lens aperture capable of passing a transmitted beam and 16 diffracted beams.

도9는 도8의 대물렌즈 조리개를 사용시 얻어지는 실리콘 고분해능 이미지 도면 9 is a high resolution image of silicon obtained when using the objective lens aperture of FIG.

도10은 링 형태의 대물렌즈 조리개를 나타내는 도면10 is a view showing an objective lens aperture in the form of a ring

도11은 도10의 대물렌즈 조리개 사용시 얻어지는 실리콘 고분해능 이미지를 나타내는 도면11 is a view showing a silicon high resolution image obtained when using the objective lens aperture of FIG.

도12a, 12b, 12c와 12d는 도4의 실리콘 고분해능 이미지와 도6, 도8 및 도10의 대물렌즈 조리개 사용시 얻어지는 전자빔 강도 분포를 나타내는 도면12A, 12B, 12C and 12D show the electron beam intensity distribution obtained when using the silicon high resolution image of FIG. 4 and the objective lens aperture of FIGS. 6, 8 and 10;

본 발명은 투과전자 현미경(Transmission Electron Microscopy)에 사용되는 대물렌즈의 조리개에 관한 것으로, 특히 고분해능 이미지의 배경잡음을 제거할 수 있는 투과전자 현미경용 대물렌즈 조리개의 구조에 관한것이다. 이러한 구조의 대 물렌즈 조리개는 또한 전자 빔 리소그라피 장치중에서 원자이미지를 이용한 패턴형성방법 및 장치(METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING A PATTERN USING A CRYSTAL STRUCTURE OF MATERIAL)의 대물렌즈의 조리개에도 적용 가능하다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aperture of an objective lens used in transmission electron microscopy, and more particularly to a structure of an objective aperture stop for a transmission electron microscope capable of removing background noise of a high resolution image. The objective lens aperture of this structure is also applicable to the objective lens aperture of the METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING A PATTERN USING A CRYSTAL STRUCTURE OF MATERIAL in an electron beam lithography apparatus.

이하에서는 투과전자현미경에 대해서 설명하고자 한다. 투과전자현미경은 전자빔을 시편에 조사하여 투과된 전자빔으로 영상을 얻고 회절된 전자 빔으로 얻어진 회절 도형으로 상의 결정 구조를 해석하는 현미경이다. 투과전자현미경은 전자총에서 전자를 발생하여 고압으로 가속된 전자 빔을 집속렌즈로 모아서 시편에 투과시켜 대물렌즈로 상을 만들고 이를 중간렌즈를 사용하여 확대하여 형광판에 영상이 맺히도록 구성되어 있다. Hereinafter, the transmission electron microscope will be described. The transmission electron microscope is a microscope that irradiates the specimen with an electron beam, obtains an image with the transmitted electron beam, and analyzes the crystal structure of the image with a diffraction figure obtained with the diffracted electron beam. The transmission electron microscope generates electrons from the electron gun, collects the electron beam accelerated at high pressure with the focusing lens, and transmits it to the specimen to make an image with an objective lens.

일반적인 투과전자현미경의 경우 최대 배율이 100만 배정도 확대가 가능하며 현대에 와서는 주사전자현미경의 기능을 추가하여 STEM(Scanning Transmission Electron Microscope)으로 많이 사용되기도 한다. 또한, 최근에는 성분분석장치를 부착하여 미소부위의 성분분석이 함께 이루어지기도 한다. In the case of general transmission electron microscope, the maximum magnification can be magnified by 1 million times, and nowadays, it is used as STEM (Scanning Transmission Electron Microscope) by adding the function of scanning electron microscope. In addition, recently, a component analysis device is attached to the component analysis of the minute portion is also performed.

투과전자현미경에서의 광원은 높은 진공 상태(1x10-4 Pa이상)에서 고속으로 가속되는 전자선이다. 전자선이 표본(시편)을 투과하여 일련의 전기자기장 (electromagnetic field) 또는 정전기장 (electrostatic field)을 거쳐 형광판이나 사진필름에 초점을 맞추어 투사된다. 이 전자의 파장은 가속전압에 따라 다르며 100 kV 전압에서의 전자파장은 0.004nm이다. 전자현미경의 이론적 분해능(해상력)은 약 0.001nm이나 생물학적 표본에서 사용되는 분해능은 약 0.2nm(side entry), 0.14nm(top entry)이다. The light source in the transmission electron microscope is an electron beam accelerated at high speed in a high vacuum state (1x10 -4 Pa or more). The electron beam penetrates the specimen (sample) and is projected through a series of electromagnetic or electrostatic fields, focusing on the fluorescent plate or photographic film. The wavelength of these electrons depends on the accelerating voltage and the electron wavelength at 100 kV is 0.004 nm. The theoretical resolution (resolution) of the electron microscope is about 0.001 nm, but the resolution used in biological samples is about 0.2 nm (side entry) and 0.14 nm (top entry).

최근에는 고전압(500~1,000 kV)을 사용하는 투과전자현미경이 개발되어 비교적 두꺼운 조직표본도 투과할 수 있게 됨으로써 관찰이 가능해 졌다. 전자현미경은 확대율과 해상력이 뛰어나 광학현미경으로 관찰할 수 없는 세포 및 조직의 미세한 구조를 관찰할 수 있으며, 단백질과 같은 거대분자보다 더 작은 구조도 관찰할 수 있다. In recent years, transmission electron microscopes using high voltages (500-1,000 kV) have been developed, allowing the observation of relatively thick tissue specimens. Electron microscopes have excellent magnification and resolution, and can observe the microstructure of cells and tissues that cannot be observed by optical microscopes, and even smaller structures than macromolecules such as proteins.

투과전자현미경에서 전자빔이 물체(시편)를 투과하면 브래그(Bragg)법칙에 따라 회절하여 후방초점면(Back Focal Plane)에 회절도형(Diffraction Pattern)을 만든다. 시료를 투과한 빔중에서 회절하지 않는 투과빔만을 대물조리개(Objective Aperture)로 선택하여 관찰하는 영상을 명시야상(Bright Field Image : BFI)이라 하고, 특정면에서 회절한 회절빔 만을 선택하여 관찰하는 영상을 암시야상(Dark Field Image : DFI)이라고 한다.In a transmission electron microscope, when an electron beam penetrates an object (sample), it diffracts according to Bragg's law to form a diffraction pattern on a back focal plane. The image which selects and observes only the transmission beam which does not diffract out of the beam transmitted through the sample by the objective aperture is called Bright Field Image (BFI), and the image which selects and observes only the diffraction beam diffracted from the specific surface. This is called Dark Field Image (DFI).

이러한 투과전자 현미경의 광학 시스템은 전자총과 여러 개의 집속 렌즈, 대물 렌즈, 투사 렌즈, 형광판 등 많은 복잡한 체계로 구성되어 있지만, 이 복잡한 시스템에서 일어나고 있는 현상을 전자빔, 시편, 렌즈 하나로 구성된 시스템으로 단순화할 수 있다. 도1은 투과전자현미경의 광학시스템에서 일어나는 현상을 모식적으로 나타낸 도면으로 이러한 단순화한 시스템을 나타내고 있다.The optical system of the transmission electron microscope is composed of many complex systems such as electron guns, multiple focusing lenses, objective lenses, projection lenses, and fluorescent plates, but the phenomena occurring in this complex system can be simplified to a system consisting of an electron beam, a specimen, and a single lens. Can be. Fig. 1 is a diagram schematically showing a phenomenon occurring in an optical system of a transmission electron microscope, and shows this simplified system.

도1에서 중앙의 수평선(가로선)은 광축을 의미하며 물체(시편)에 조사되어 믈체와 상호 작용한 후(물체를 통과한 후) 나온 전자빔은 대물렌즈를 지나면서 렌즈의 후방 초점면에 회절상을 형성한다. 다음에 그 회절상 뒤에는 렌즈의 배율만큼 확대된 이미지가 상면에 형성된다. In Fig. 1, the horizontal line (horizontal line) in the center refers to the optical axis, and the electron beam emitted after interacting with the object (after passing through the object) after being irradiated to the object (the specimen) passes the objective lens and forms a diffraction image on the rear focal plane of the lens. Form. Next, behind the diffraction image, an image enlarged by the magnification of the lens is formed on the image surface.

이러한 현상을 수학적으로 표현하면 물체를 나타내는 함수

Figure 112004028745598-pat00001
가 렌즈에 의해 생기는 회절상은 물체함수
Figure 112004028745598-pat00002
를 푸리에 변환(Fourier Transformation)한
Figure 112004028745598-pat00003
로 표현할 수 있다. 여기서 k는 역공간(reciprocal space)에서의 좌표를 나타낸다. 회절상 뒤에 형성되는 상은 이 회절상의 함수
Figure 112004028745598-pat00004
를 다시 푸리에 변환한
Figure 112004028745598-pat00005
로 표현할 수 있다. 여기서 -부호는 원래의 물체에 대해 반전(inversion)되어 있음을 의미하며
Figure 112004028745598-pat00006
Figure 112004028745598-pat00007
와 같은 실공간에서의 좌표를 의미한다.Mathematically, this is a function that represents an object
Figure 112004028745598-pat00001
The diffraction image produced by the lens is the object function
Figure 112004028745598-pat00002
Fourier Transformation
Figure 112004028745598-pat00003
Can be expressed as Where k represents the coordinate in reciprocal space. The phase formed after the diffraction image is a function of this diffraction image
Figure 112004028745598-pat00004
Fourier transformed back
Figure 112004028745598-pat00005
Can be expressed as Where the-sign means inversion of the original object
Figure 112004028745598-pat00006
Is
Figure 112004028745598-pat00007
It means the coordinates in real space, such as

여기서 회절상이 형성되는 후방 초점 면에 조리개로 투과 전자 빔만 투과하도록 하여 상을 만들면 명시 야상이 되고, 조리개로 회절된 빔만으로 상을 만들면 암시 야상이 되는데 이들이 위에서 언급한 투과전자현미경의 영상의 여러형태 중 하나이다. Here, when the image is made by transmitting only the transmission electron beam through the aperture to the rear focal plane where the diffraction image is formed, it becomes a clear night image. Is one of.

그리고 조리개를 사용하지 않음(또는 상당히 큰 조리개를 사용함)으로써 투과 빔과 회절 빔을 함께 사용하여 상을 만들면 고분해능 투과 전자 현미경 이미지를 형성할 수 있다.And by not using an aperture (or using a fairly large aperture), images can be formed by using a transmission beam and a diffraction beam together to form a high resolution transmission electron microscope image.

투과전자현미경에서 고분해능 이미지는 물체를 통과한 투과빔과 회절빔 사이의 간섭으로 인한 위상차(phase difference)에 의해 나타나는 이미지이다. 이러한 고분해능이미지를 관찰할 때에는 광축에서 멀리 떨어져 있는 회절 빔과 상의 배경 잡음(background noise)때문에 생기는 빔에 의해 고분해능 이미지가 선명해지지 않는 현상을 발견할 수 있다. In a transmission electron microscope, a high resolution image is an image caused by a phase difference due to interference between a transmission beam and an diffraction beam passing through an object. When observing such high resolution images, it can be found that high resolution images are not sharpened by diffraction beams far from the optical axis and beams generated by background noise.

이러한 현상을 제거하기 위하여 전자 현미경 이미지의 컴퓨터 처리 기술을 이용하기도 한다. 전자 현미경 이미지의 컴퓨터 처리 기술은 현미경에서 직접 얻어진 이미지의 분석이 용이하도록 하기 위해 이미지를 컴퓨터로 입력하여 처리 대상 이미지의 강도 분포에서 투과 함수를 계산할 수 있고, 이 투과 함수를 푸리에 변환하여 후방 초점면의 회절파를 얻을 수 있다. 이 회절파와 그 공액 복소수를 곱해주면 회절 파의 강도, 즉 회절상이 얻어진다.Computer processing techniques of electron microscopy images are often used to eliminate this phenomenon. Computer processing techniques of electron microscopy images allow the computer to enter an image to calculate the transmission function in the intensity distribution of the image to be processed to facilitate the analysis of the image obtained directly from the microscope, and Fourier transform the transmission function to the rear focal plane. The diffraction wave of can be obtained. Multiplying this diffraction wave by its conjugate complex number yields the intensity of the diffraction wave, that is, the diffraction image.

이러한 회절상에서 현미경 전달 함수나 위상 콘트라스트 전달 함수의 형태 가, 관심 있는 영역에서 만들어진 정보를 포함하고 있는 공간 주파수와 회절점의 정보를 잘 전달하고 배경 잡음은 전달되지 않는 형태의 마스크를 회절파와 곱하고 이것을 푸리에 변환하여 상면에서의 파를 얻고, 이 파와 공액 복소수 파를 곱해 주어 배경 잡음이 소거된 선명한 이미지를 얻을 수 있다. In this diffraction mode, the form of the microscope transfer function or the phase contrast transfer function multiplies the diffraction wave with a mask of the form in which it transmits the information of the spatial frequency and diffraction point containing the information produced in the region of interest and does not transmit the background noise. Fourier transform to obtain a wave at the top and multiply it by a conjugate complex wave to get a clear image with background noise canceled.

이러한 과정은 컴퓨터를 이용하여 쉽게 할 수 있다. 그러나 이러한 전자 현미경 이미지의 컴퓨터 처리 기술은 투과 전자 현미경에서 얻어진 이미지를 다시 컴퓨터에 입력하여 처리해야 하므로 컴퓨터 및 이미지 처리를 할 수 있는 컴퓨터 소프트웨어를 추가로 설치해야 하는 문제점이 있다. This can be done easily using a computer. However, the computer processing technology of the electron microscope image has a problem in that an additional computer software capable of processing a computer and an image may be additionally installed since the image obtained from the transmission electron microscope needs to be input to the computer for processing.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 고분해능 이미지를 관찰 할 때에 광축에서 멀리 떨어져 있는 회절 빔과 상의 배경 잡음 때문에 생기는 빔에 의해 고분해능 이미지가 선명해지지 않는 현상을 방지하고자 함에 있다.
An object of the present invention is to prevent the phenomenon that the high resolution image is not clear by the beam caused by the background noise of the diffraction beam and the image distant from the optical axis when observing the high resolution image as described above.

본 발명의 또 다른 목적은 고분해능 이미지를 관찰 할 때에 광축에서 멀리 떨어져 있는 회절 빔과 상의 배경 잡음 때문Another object of the present invention is due to the background noise on the diffraction beam and the distant optical axis when observing high resolution images.

에 생기는 빔에 의해 고분해능 이미지가 선명해지지 않는 현상을 컴퓨터 처리를 사용하지 않고도 방지할 수 있는 대물렌즈 조리개의 구조를 제공하고자 함에 있다.
It is an object of the present invention to provide a structure of an objective lens aperture that can prevent a phenomenon in which a high resolution image is not sharpened by a beam generated in a beam without using computer processing.

본 발명의 또 다른 목적은 고분해능 이미지 관찰을 위한 투과전자현미경 또는 원자이미지를 이용한 패턴형성 장치내에서 배경 잡음을 제거한 이미지를 얻기 위하여 이미지의 컴퓨터 처리 과정에서 배경 잡음을 제거하는데 사용하는 마스크 형태의 대물 렌즈 조리개를 제공하고자 함에 있다.

It is still another object of the present invention to obtain a mask-like object used in computer processing of an image to obtain a background noise-free image in a pattern forming apparatus using a transmission electron microscope or an atomic image for high resolution image observation. It is to provide a lens aperture.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 투과전자현미경 또는 원자이미지를 이용한 패턴형성 장치에서 고분해능이미지의 배경 잡음(background noise)을 제거할 수 있는 개선된 대물 렌즈 조리개를 사용함으로써 이미지 컴퓨터 처리(image computer processing) 과정과 같은 추가 처리 과정 없이도 선명한 분해능 이미지를 얻을 수 있는 조리개 구조를 제공하고자 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an image computer process by using an improved objective lens aperture that can remove background noise of a high resolution image in a pattern forming apparatus using a transmission electron microscope or an atomic image. It is intended to provide an aperture structure capable of obtaining a clear resolution image without additional processing such as processing.

이하 투과전자현미경으로 설명하고자 한다. 투과전자현미경에서 전자가 시편(물체)을 통과하면서 시편의 결정 구조에 따라 렌즈의 후방 초점면에 회절상을 형성하게 된다. 이 회절상의 모습을 보면, 시편의 결정 구조에 따라 그 회절상의 형태가 바뀌게 되며, 투과점과 회절점사이의 거리는 회절점이 나타내는 면의 면간 거리(dhkl)에 의해 결정되게 된다. Hereinafter, the transmission electron microscope will be described. In the transmission electron microscope, electrons pass through the specimen (object) to form a diffraction image on the rear focal plane of the lens according to the crystal structure of the specimen. When the diffraction image is seen, the shape of the diffraction image changes depending on the crystal structure of the specimen, and the distance between the transmission point and the diffraction point is determined by the interplanar distance d hkl of the plane indicated by the diffraction point.

도2는 대표적인 결정 구조의 시편에서 얻을 수 있는 투과전자현미경의 회절상의 형태를 나타내는 도면이다. Fig. 2 is a diagram showing the form of diffraction images of transmission electron microscopes obtained from specimens of typical crystal structures.

구체적으로는 도2a는 다이아몬드 결정구조의 물질에서 얻을 수 있는 투과전자현미경의 회절상의 형태를 전자빔방향에 따라 나타내는 도면이며, 도2b는 BCC(body centered cubic)결정구조의 물질에서 얻을 수 있는 투과전자현미경의 회절상의 형태를 전자빔방향에 따라 나타내는 도면이며, 도2c는 FCC(face centered cubic) 결정구조의 물질에서 얻을 수 있는 투과전자현미경의 회절상의 형태를 전자빔방향에 따라 나타내는 도면이고, 도2d는 HCP(hexagonal closed packed) 결정구조의 물질에서 얻을 수 있는 투과전자현미경의 회절상의 형태를 전자빔방향에 따라 나타내는 도면이다. Specifically, FIG. 2A shows a diffraction image of a transmission electron microscope obtained from a diamond crystal material in the electron beam direction, and FIG. 2B is a transmission electron obtained from a material of a BCC (body centered cubic) crystal structure. Figure 2c is a view showing the form of the diffraction image of the microscope along the electron beam direction, Figure 2c is a view showing the form of the diffraction image of the transmission electron microscope obtained in the material of the FCC (face centered cubic) crystal structure along the electron beam direction, Figure 2d The diffraction image of the transmission electron microscope obtained from the material of the HCP (hexagonal closed packed) crystal structure along the direction of the electron beam.

어느 미지의 재료로부터 회절도형을 얻게 되면 그것의 격자 상수를 구할 수 있는데,이때 Bragg의 식이 사용된다. 이 때 필요한 카메라상수(L)는 보통 금(Au)과 같이 알려진 표준시료를 사용하여 미리 측정하여 둔다. If we obtain a diffraction plot from an unknown material, we can find its lattice constant, using Bragg's equation. The camera constant (L) required at this time is usually measured in advance using a known standard sample such as Au.

도3은 전자 현미경의 회절상과 대물 렌즈 조리개 사이의 관계를 나타내는 도 면이다. 전자 현미경의 회절상은 에왈드구(Ewald sphere)와 역격자(reciprocal lattice)의 교점이 확대되어 만들어지는 것이므로 도3의 회절상에서 측정된 거리는 실제 역격자 벡터를 확대한 것으로 간주한다. 현미경의 배율은 도3에서 L 과 에왈드 구의 반경의 비이며 다음의 식으로 나타낼 수 있다.3 is a diagram showing a relationship between a diffraction image of an electron microscope and an objective lens aperture. Since the diffraction image of the electron microscope is made by enlarging the intersection of the Ewald sphere and the reciprocal lattice, the distance measured in the diffraction image of FIG. 3 is considered to be an enlargement of the actual reverse lattice vector. The magnification of the microscope is the ratio of the radius of L and Ewald sphere in FIG. 3 and can be expressed by the following equation.

L/k = λLL / k = λL

여기서 L은 시편에서 대물 렌즈 조리개가 위치한 면까지 거리로 현미경의 결상 렌즈의 배율에서 결정되는 거리이고 k는 파동 벡터의 크기이며 λ는 전자빔의 파장이다. Where L is the distance from the specimen to the surface where the objective lens aperture is located, which is determined from the magnification of the imaging lens of the microscope, k is the magnitude of the wave vector, and λ is the wavelength of the electron beam.

도3에 나타나는 rhkl을 회절상의 투과점에서 회절점까지의 거리라고 하면, 전자 회절과 같이 회절각이 아주 작을 경우에는 rhkl = L tanθ

Figure 112004028745598-pat00008
L sin2θB
Figure 112004028745598-pat00009
L2θB 이 된다. When r hkl shown in Fig. 3 is the distance from the transmission point to the diffraction point of the diffraction image, r hkl = L tanθ when the diffraction angle is very small, such as electron diffraction.
Figure 112004028745598-pat00008
L sin2θ B
Figure 112004028745598-pat00009
L2θ B is obtained.

한편, 브래그 법칙(Bragg law)으로부터 λ

Figure 112004028745598-pat00010
dhkl sinθB 이며, 여기에서 회절각이 아주 작은 경우에는 λ
Figure 112004028745598-pat00011
2dhklθB 이므로, rhkl = λL/dhkl결국 이 된다On the other hand, λ from Bragg's law
Figure 112004028745598-pat00010
d hkl sin θ B , where λ if the diffraction angle is very small
Figure 112004028745598-pat00011
Since 2d hkl θ B , r hkl = λL / d hkl is

그리고 일반적인 경우 고분해능 이미지를 얻기 위해서는 시편에 전자빔을 평행하게 조사하지 않고 수렴각을 갖고 시편에 조사하게 된다. 이 경우 회절상의 투 과빔 및 회절빔은 점이 아닌 원반(disc)의 형태를 갖게 되며, 이 원반의 지름 bdisc는 다음의 식에 의해 결정된다.In general, in order to obtain a high resolution image, the specimen is irradiated with a convergence angle without irradiating the electron beam in parallel with the specimen. In this case, the diffraction beam and the diffraction beam have a disc shape instead of a point, and the diameter b disc of the disc is determined by the following equation.

bdisc = 2Lab disc = 2La

여기서 a는 전자빔의 수렴반각(convergence semiangle)이다.Where a is the convergence semiangle of the electron beam.

고분해능 이미지는 투과빔과 회절빔 사이의 간섭 현상으로 인한 위상 차에 의해 이미지가 형성되므로 고분해능 이미지를 형성하기 위해서는 반드시 투과빔과 회절빔을 함께 통과시킬 수 있는 구조를 가지는 조리개가 필요하다. 이러한 조리개의 구조는 시편의 결정 구조에서 정의되는 회절상의 형태와 회절빔과 투과빔 사이의 거리 및 전자빔의 수렴반각에 의해 변화할 수 있다. Since the high resolution image is formed by the phase difference due to the interference phenomenon between the transmission beam and the diffraction beam, an aperture having a structure capable of passing the transmission beam and the diffraction beam together is necessary to form the high resolution image. The structure of the aperture can be changed by the shape of the diffraction image defined in the crystal structure of the specimen, the distance between the diffraction beam and the transmission beam, and the convergence half angle of the electron beam.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같으며, 본 발명을 적용시 얻어지는 효과는 전자 현미경 이미지의 컴퓨터 처리를 이용하여 예측할 수 있을 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the effects obtained when the present invention is applied will be predicted by using computer processing of an electron microscope image.

도4는 다이아몬드 구조를 갖는 실리콘 단결정의 고분해능 이미지를 나타내는 도면이다. 즉, 도4는 다이아몬드구조를 갖는 실리콘 단결정을 대물 렌즈 조리개를 쓰지 않고 투과전자현미경을 이용하여 [011]정대축(zone axis)[(011)면에 수직방향으로 전자빔이 입사하는 경우임]에서 얻은 고분해능 이미지이다. 도5는 도4의 이미 지를 컴퓨터 처리를 통하여 푸리에 변환한 이미지를 나타내는 도면으로, 도4의 이미지를 컴퓨터 처리를 통하여 푸리에 변환을 하면 대물 렌즈의 후방 초점면에서 얻어지는 회절상이 나타나는데 이는 배경잡음이 제거되지 않은 이미지이다. 이러한 이미지에서 배경잡음을 제거하기 위해서는 투과빔과 회절빔을 함께 통과시키면서 다른 배경잡음은 통과시키지 않는 구조의 조리개가 필요하게 된다.4 is a diagram showing a high resolution image of a silicon single crystal having a diamond structure. In other words, Fig. 4 shows a silicon single crystal having a diamond structure in which the electron beam is incident in a direction perpendicular to the plane of the zone axis (011) using a transmission electron microscope without using an objective lens aperture. High resolution image obtained. FIG. 5 shows a Fourier transformed image of the image of FIG. 4 through computer processing. When Fourier transformed the image of FIG. 4 through computer processing, a diffraction image obtained at the rear focal plane of the objective lens appears. Is not an image. In order to remove background noise from such an image, an aperture of a structure that passes the transmission beam and the diffraction beam together but does not pass other background noise is required.

도6은 배경잡음은 통과시키지 않고 투과빔과 6개의 회절빔만 통과할 수 있는 형태의 대물렌즈 조리개를 나타내는 도면이다. 즉, 대물 렌즈의 후방 초점면에 도6와 같이 투과빔과 투과빔에 가까운 6개의 회절빔만 통과할 수 있는 형태의 대물 렌즈 조리개를 사용하면 투과전자현미경에서 선명한 고분해능 이미지를 얻을 수 있다. FIG. 6 is a view showing an objective lens aperture in which only a transmission beam and six diffraction beams can pass without passing the background noise. That is, by using the objective lens aperture of the type that can pass only the transmission beam and six diffraction beams close to the transmission beam as shown in FIG. 6 on the rear focal plane of the objective lens, a clear high resolution image can be obtained in the transmission electron microscope.

도7은 도6의 구조를 가지는 대물렌즈 조리개를 사용하여 얻어지는 고분해능 이미지를 나타내는 도면이다. 이 도면은 도4의 이미지를 푸리에 변환한 회절상(도5)에 도6과 동일한 형태의 마스크를 적용하는 컴퓨터 처리를 한 다음, 이것을 다시 푸리에 변환한 이미지와 동일할 것이다.FIG. 7 is a diagram showing a high resolution image obtained by using an objective lens aperture having the structure of FIG. This figure will be the same as the Fourier transformed image after performing a computer process of applying a mask having the same shape as that of FIG. 6 to a Fourier transformed diffraction image (FIG. 5).

도 4의 이미지를 컴퓨터 처리를 통하여 푸리에변환하여 얻은 도 5의 이미지에 도 6과 같은 형태의 마스크를 적용하여 컴퓨터처리를 한다고 하는 것은, 도 5의 이미지에 있는 정보 중에서 이미지 형성을 위해, 원하는 정보의 빔의 정보(여기서 는 6개의 회절빔과 투과빔)만 보존하고 그 이외의 정보를 제거하는 작업을 마스크를 적용하는 것과 같은 컴퓨터 처리를 하는 것을 의미한다. 이와 같이 마스크를 적용한 이미지, 즉 6개의 회절빔과 투과빔에 대한 정보만 갖고 있는 이미지를 푸리에 변환을 하게 되면 배경 잡음을 제거한 이미지를 얻을 수 있다. 따라서 마스크를 적용하여 원하는 이미지의 정보만 남겨두고 그 외의 이미지 정보를 제거하는 컴퓨터 처리 과정은, 실제 도6에 나타나 있는 구조의 조리개를 사용하여 조리개의 구멍을 통과한 1개의 투과빔과 6개의 회절빔만 이용하여 상을 형성하고 나머지 구멍을 통과하지 못하는 빔은 조리개를 이용하여 차단시켜 이미지 형성에 관여하지 못하도록 하는 과정과 동일한 기술적 효과를 얻을 수 있을 것이다.The computer processing by applying the mask of the form as shown in FIG. 6 to the image of FIG. 5 obtained by Fourier transforming the image of FIG. 4 through computer processing is desired information for forming an image among the information in the image of FIG. The task of preserving only the beam information (here six diffraction beams and transmitted beams) and removing other information means performing computer processing such as applying a mask. The Fourier transform of the masked image, that is, the image having only the information of six diffracted beams and transmitted beams, can obtain an image without background noise. Therefore, the computer processing process of applying a mask to remove only the information of the desired image and removing other image information is performed by using one aperture beam and six diffraction beams passing through the aperture of the aperture using the aperture of the structure shown in FIG. The same technical effect as the process of forming an image using only the beam and not passing through the remaining holes may be blocked by using an aperture so as not to be involved in image formation.

도6에서 조리개의 회절빔을 통과시키는 구멍의 위치는 실리콘의 단결정의 회절상에서 111과 002 회절빔의 위치와 동일하며 투과빔을 통과시키는 구멍과 회절빔을 통과시키는 회절빔 구멍 사이의 거리는 r111 = λL/d111, r002 = λL/d002이고 각 구멍의 지름은 bdisc = 2La이하 이어야 한다. 지름(bdisc)이 2La보다 크면 배경잡음이 완전히 제거되지 않기 때문이다.In Fig. 6, the position of the hole for passing the diffraction beam of the aperture is the same as that of the 111 and 002 diffraction beams on the diffraction of the single crystal of silicon, and the distance between the hole for passing the transmission beam and the diffraction beam hole for passing the diffraction beam is r 111. = λL / d 111 , r 002 = λL / d 002 and the diameter of each hole should be less than b disc = 2La. Because the diameter (b disc) is not greater than 2La background noise is completely removed.

도8은 실리콘 단결정을 시편으로 사용한 경우의 투과빔과 16개의 회절빔을 통과시킬 수 있는 대물렌즈 조리개를 나타내는 도면이다. 이러한 다른 형태의 대물 렌즈 조리개로서, 투과빔과 16개의 회절빔을 통과할 수 있는 대물 렌즈 조리개를 사용할 경우 조리개의 회절빔을 통과시키는 구멍의 위치는 실리콘의 단결정의 회절상에서 111, 002, 220, 113, 222 회절빔의 위치와 동일하며 투과빔을 통과시키는 구멍과 각 회절빔을 통과시키는 구멍 사이의 거리는 r111 = λL/d111, r002 = λL/d002, r220 = λL/d220, r113 = λL/d113, r222 = λL/d 222 이고 각 구멍의 지름은 bdisc = 2La이하 이어야 한다. 지름(bdisc)이 2La보다 크면 배경잡음이 완전히 제거되지 않기 때문이다.Fig. 8 is a diagram showing an objective lens aperture capable of passing a transmission beam and 16 diffraction beams when a silicon single crystal is used as a specimen. As another type of objective lens aperture, when using an objective lens aperture capable of passing through a transmission beam and 16 diffraction beams, the positions of the holes for passing the diffraction beams of the aperture are 111, 002, 220, on the diffraction of the single crystal of silicon. 113, 222 The position of the diffraction beam is the same, and the distance between the hole passing through the transmission beam and the hole passing through each diffraction beam is r 111 = λL / d 111 , r 002 = λL / d 002 , r 220 = λL / d 220 , r 113 = λL / d 113 , r 222 = λL / d 222 and the diameter of each hole should be less than b disc = 2La. Because the diameter (b disc) is not greater than 2La background noise is completely removed.

이 조리개를 사용하여 얻을 수 있는 고분해능 이미지는 컴퓨터 처리를 통하여 도4 이미지를 푸리에변환한 회절상(도5)에 도8과 동일한 형태의 마스크를 적용하는 컴퓨터처리를 한 다음 이것을 다시 푸리에변환한 이미지와 동일할 것이다. 도9는 도8의 대물렌즈 조리개를 사용시 얻어지는 실리콘 고분해능 이미지를 나타내는 도면이다.The high resolution image obtained by using this aperture is obtained by performing computer processing of applying a mask having the same shape as that of FIG. 8 to a diffraction image (FIG. 5) obtained by Fourier transforming the image of FIG. Will be the same. 9 is a view showing a silicon high resolution image obtained when using the objective lens aperture of FIG.

도10은 링 형태의 대물렌즈 조리개를 나타내는 도면이다. 이는 또 다른 형태의 대물 렌즈 조리개로서, 전술한 조리개는 시편의 결정 구조에 따라 구멍의 배치 및 구멍 사이의 거리가 변화하게 되므로, 결정 구조가 다르지만 비슷한 면간 거리를 갖는 회절빔을 갖는 시편들에 사용할 수 있는 도10와 같은 형태의 조리개를 제작할 수 있다. 또한 도6이나 도8의 형태의 조리개를 시편의 회절상에 정렬시키기 위해서는 조리개의 2축(

Figure 112004028745598-pat00012
,
Figure 112004028745598-pat00013
축) 이동 및 회전이동의 기능이 필요하지만, 도10의 조 리개는 회전이동없이 2 축의 이동만으로 시편의 회절상에 정렬시킬 수 있는 장점이 있다.이러한 조리개에서 투과빔용 구멍의 중심에서 회절빔용 링구멍의 중심까지의 거리(두께)는 rhkl = λL/dhkl 에 의해 결정된다. 투과빔용 구멍의 지름(bdisc )과 링의 내주면에서 외주면까지의 길이(두께:bhkl)는 빔의 수렴반각(a)와 대물 렌즈 조리개가 위치한 면까지 현미경의 결상 렌즈의 배율에서 결정되는 거리(L)에 의해 결정된다. bdisc는 2La보다 작아야 하며, bhkl도 마찬가지이다. 이 또한 배경잡음을 완전히 제거하기 위함이다. 전자빔의 수렴반각이 0이 되면 이론적으로는 구멍의 지름이 0에 가까워질 수 있다. 또한 링의 갯수도 변화시킬 수 있다. 링의 갯수는 얼마나 많은 회절빔을 포함시켜 이미지를 형성할 것인가에 대한 선택의 문제로서, rhkl = λL/dhkl 에서 면간거리 dhkl 에 의해 투과빔용 구멍의 중심에서 회절빔용 링의 외주면까지의 정해지는 거리에 따라 복수의 링을 선택할 수 있으며, 링의 분포는 관찰하는 시편에서 나오는 회절상의 형태에 따라 변화될 수 있다. Fig. 10 is a view showing an objective lens aperture in the form of a ring. This is another type of objective lens aperture, and the above-described aperture is used for specimens having diffraction beams having different crystal structures but having similar interplanar distances because the arrangement of the holes and the distance between the holes vary according to the crystal structure of the specimen. A diaphragm of the form shown in FIG. 10 may be manufactured. In addition, in order to align the diaphragm of FIG. 6 or FIG.
Figure 112004028745598-pat00012
,
Figure 112004028745598-pat00013
Although the function of axial) rotation and rotational movement is required, the aperture of Fig. 10 has the advantage of being able to align on the diffraction of the specimen by only two axis movements without rotational movement. The distance (thickness) to the center of is determined by r hkl = λL / d hkl . The diameter (b disc ) of the hole for the transmission beam and the length (thickness: b hkl ) from the inner circumferential surface to the outer circumferential surface of the ring are determined by the magnification of the imaging lens of the microscope from the converging half angle (a) of the beam and the plane where the objective lens aperture is located. Determined by (L). b disc must be less than 2La, and b hkl is the same. This is also to completely remove the background noise. If the convergence half of the electron beam is zero, the diameter of the hole can theoretically be close to zero. You can also change the number of rings. The number of rings is a matter of choice as to how many diffraction beams are included to form an image, from r hkl = λL / d hkl to the center of the hole for transmission beams to the outer circumferential surface of the ring for diffraction beams by the interplanar distance d hkl . A plurality of rings can be selected according to a predetermined distance, and the distribution of the rings can be changed according to the shape of the diffraction image coming out of the specimen to be observed.

도11은 도10의 대물렌즈 조리개 사용시 얻어지는 실리콘 고분해능 이미지를 나타내는 도면이다. 도11에 나타난 것은 이러한 링 형태의 조리개를 사용하여 얻을 수 있는 실리콘의 고분해능 이미지는 전술한 바와 같은 컴퓨터 처리 방법으로 예상할 수 있는 바와 같다. FIG. 11 is a diagram illustrating a silicon high resolution image obtained when the objective lens aperture of FIG. 10 is used. As shown in Fig. 11, the high resolution image of silicon obtained using such a ring-type aperture can be expected by a computer processing method as described above.

본 발명의 이러한 구조의 대물렌즈 조리개는 또한 원자이미지를 이용한 패턴형성방법 및 장치전자 빔 리소그라피 장치용 대물렌즈 조리개에도 적용 가능하다. 원자이미지를 이용한 패턴형성방법 및 장치는 한국출원 제 2001-17694에 기술되어 있는데, 이러한 방법 및 장치에 적용함으로써 본 발명의 목적이 구현될 수 있다.The objective lens aperture of this structure of the present invention is also applicable to the pattern forming method using atomic images and the objective lens aperture for device electron beam lithography apparatus. A method and apparatus for forming a pattern using an atomic image are described in Korean Patent Application No. 2001-17694. By applying the method and apparatus, the object of the present invention can be realized.


도12a, 12b, 12c와 12d는 도4의 실리콘 고분해능 이미지와 도6, 도8 및 도10의 대물렌즈 조리개 사용시 얻어지는 전자빔 강도 분포를 나타내는 도면이다.

12A, 12B, 12C, and 12D are diagrams showing electron beam intensity distributions obtained when the silicon high resolution image of FIG. 4 and the objective lens aperture of FIGS. 6, 8, and 10 are used.

상기한 바와 같이 대물 렌즈 조리개를 투과빔과 회절빔만 통과할 수 있도록 제작하게 되면 투과전자현미경에서 시편으로부터 발생하는 배경잡음을 제거할 수 있어서 전자빔의 배경강도가 균일해지는 효과가 있고, 고분해능 이미지에서 전자빔의 강도가 높은 부분들이 한 이미지 내에서 거의 동일한 전자빔의 강도를 나타낼 수 있다. 이러한 효과를 컴퓨터 처리 방법을 이용하여 예측한 결과 전술한 3가지의 대물 렌즈 조리개를 사용하였을 경우에 대해 도12에서 알 수 있는 바와 같이 거의 동일한 부분에서의 전자빔의 강도 분포를 통하여 확인할 수 있다.
As described above, when the objective lens diaphragm is manufactured so that only the transmission beam and the diffraction beam can pass, the background noise generated from the specimen can be removed from the transmission electron microscope, so that the background intensity of the electron beam is uniform. Higher intensity portions of the electron beam may exhibit nearly identical intensity of the electron beam in an image. As a result of estimating such an effect using a computer processing method, as shown in FIG. 12, the above-mentioned three objective lens apertures can be confirmed through the distribution of the intensity of the electron beam in almost the same area.

이러한 본 발명은 전자 빔 리소그라피 장치중에서 원자이미지를 이용한 패턴 형성방법 및 장치용 대물렌즈의 조리개 구조에도 적용 가능하다. 원자이미지를 이용한 패턴 형성 방법 및 장치는 한국출원 제 2001-17694호(명칭: 물질의 결정구조를 이용한 패턴형성방법 및 장치)에 기술되어 있다. 이 장치에도 위에서 설명한 대물렌즈 조리개가 적용되면 위에서 언급한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. The present invention is also applicable to the pattern formation method using the atomic image in the electron beam lithography apparatus and the aperture structure of the objective lens for the device. A method and apparatus for forming patterns using atomic images are described in Korean Patent Application No. 2001-17694 (name: Pattern forming method and apparatus using crystal structure of material). If the objective lens aperture described above is applied to this apparatus, the same effect as described above can be obtained.

Claims (16)

시편에 조사되고 상기 시편을 통과한 전자빔이 대물렌즈를 통과하여 형성한 투과빔과 회절빔의 위상차 이미지를 선명하게 하기 위한 대물렌즈 조리개에 있어서,In the objective lens aperture for sharpening the retardation image of the transmission beam and the diffraction beam formed by passing the electron beam passed through the specimen and the specimen through the objective lens, 상기 투과빔만을 통과시키는 투과빔 구멍; 및A transmission beam hole for passing only the transmission beam; And 상기 시편의 격자 상수에 따라 상기 투과빔 구멍과의 거리가 정해지고, 상기 시편의 결정구조에 따라 개수와 방향이 정해져서 상기 회절빔만을 통과시키는 회절빔 통과 위치에 위치하는 다수의 회절빔 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 조리개.The distance from the transmission beam hole is determined according to the lattice constant of the specimen, and the number and direction are determined according to the crystal structure of the specimen, and the plurality of diffraction beam holes are positioned at the diffraction beam passing position passing only the diffraction beam. Objective lens aperture characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 시편이 실리콘 단결정이고, 상기 회절빔 구멍의 위치는 상기 실리콘 단결정의 회절상에서 111과 002 회절빔의 위치와 동일하며, 상기 111 회절빔에 대하여는 상기 투과빔 구멍과 상기 회절빔 구멍 사이의 거리 r111 = λL/d111이고, 상기 002 회절빔에 대하여는 r002 = λL/d002 이며, 상기 각 구멍의 지름은 2La(여기서 a는 전자빔의 수렴반각)이하임을 특징으로 하는 대물렌즈 조리개.The method of claim 1, wherein the specimen is a silicon single crystal, the position of the diffraction beam hole is the same as the position of the 111 and 002 diffraction beams on the diffraction image of the silicon single crystal, the transmission beam hole and the diffraction for the 111 diffraction beam The distance between the beam holes r 111 = lambda L / d 111 , for the 002 diffraction beam is r 002 = lambda L / d 002 , the diameter of each hole is less than 2La (where a is the convergence half angle of the electron beam) Objective aperture. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 시편이 실리콘 단결정이고, 상기 회절빔 구멍의 위치는 상기 실리콘 단결정의 회절상에서 111, 002, 220, 113, 222방향의 회절빔의 위치와 동일하며, 상기 각 회절빔에 대하여는 상기 투과빔 구멍과 상기 회절빔 구멍 사이의 거리는 각각 r111 = λL/d111, r002 = λL/d002, r220 = λL/d220, r113 = λL/d113, r222 = λL/d222 이며, 상기 각 구멍의 지름은 2La(여기서 a는 전자빔의 수렴반각)이하임을 특징으로 하는 대물렌즈 조리개.The specimen is a silicon single crystal, and the position of the diffraction beam hole is the same as the position of the diffraction beam in the directions of 111, 002, 220, 113, and 222 on the diffraction image of the silicon single crystal, and for each of the diffraction beams, The distance between the diffraction beam holes is r 111 = λ L / d 111 , r 002 = λ L / d 002 , r 220 = λ L / d 220 , r 113 = λ L / d 113 , r 222 = λ L / d 222 , respectively. The aperture of each objective is characterized in that the diameter of each hole is less than 2La (where a is the convergence half angle of the electron beam). 삭제delete 시편에 조사되고 시편을 통과한 전자빔이 대물렌즈를 통과하여 형성한 투과빔과 회절빔을 통과시키는 대물렌즈 조리개에 있어서,In the objective lens aperture in which an electron beam irradiated to a specimen and passed through the specimen passes through a transmission beam and a diffraction beam formed through the objective lens, 상기 투과빔만을 통과시키는 투과빔 구멍; 및A transmission beam hole for passing only the transmission beam; And 상기 시편의 격자 상수에 따라 상기 투과빔 구멍과의 거리가 정해져서 상기 투과빔 구멍의 중심으로부터 상기 링 구멍의 중심까지의 거리는 λL/dhkl이고, 상기 회절빔만을 통과시키는 링 형태의 회절빔 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 조리개. The distance from the transmission beam hole is determined according to the lattice constant of the specimen so that the distance from the center of the transmission beam hole to the center of the ring hole is λ L / d hkl , and the ring diffraction beam hole allows only the diffraction beam to pass. Objective lens aperture characterized in that made. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 시편에 조사되고 시편을 통과한 전자빔이 대물렌즈를 통과하여 형성한 투과빔과 회절빔을 통과시키는 대물렌즈 조리개를 가지는 원자이미지를 이용한 패턴형성장치에 있어서,In the pattern forming apparatus using an atomic image having an objective lens aperture through which a beam of electrons irradiated onto a specimen and passed through the specimen passes through the objective lens and a diffraction beam passes through 상기 투과빔만을 통과시키는 투과빔 구멍; 및A transmission beam hole for passing only the transmission beam; And 상기 시편의 격자 상수에 따라 상기 투과빔 구멍과의 거리가 정해지고, 상기 시편의 결정구조에 따라 개수와 방향이 정해져서 상기 회절빔만을 통과시키는 회절빔 통과 위치에 위치하는 다수의 회절빔 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 조리개를 가짐을 특징으로 하는 원자이미지를 이용한 패턴형성장치.The distance from the transmission beam hole is determined according to the lattice constant of the specimen, and the number and direction are determined according to the crystal structure of the specimen, and the plurality of diffraction beam holes are positioned at the diffraction beam passing position passing only the diffraction beam. Pattern forming apparatus using an atomic image, characterized in that having an objective lens aperture. 제13항에 있어서, 상기 시편이 실리콘 단결정이고, 상기 회절빔 구멍의 위치는 상기 실리콘 단결정의 회절상에서 111과 002 회절빔의 위치와 동일하며, 상기 111 회절빔에 대하여는 상기 투과빔 구멍과 상기 회절빔 구멍 사이의 거리 r111 = λL/d111이고, 상기 002 회절빔에 대하여는 r002 = λL/d002 이며, 상기 각 구멍의 지름은 2La(여기서 a는 전자빔의 수렴반각)이하인 대물렌즈 조리개를 가짐을 특징으로 하는 원자이미지를 이용한 패턴형성장치.The method of claim 13, wherein the specimen is a silicon single crystal, the position of the diffraction beam hole is the same as the position of the 111 and 002 diffraction beams on the diffraction image of the silicon single crystal, the transmission beam hole and the diffraction for the 111 diffraction beam The distance between the beam holes is r 111 = lambda L / d 111 , and for the 002 diffraction beam, r 002 = lambda L / d 002 , and the diameter of each hole is less than 2La (where a is the convergence half angle of the electron beam). Pattern forming apparatus using an atomic image characterized by having. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 시편이 실리콘 단결정이고, 상기 회절빔 구멍의 위치는 상기 실리콘 단결정의 회절상에서 111, 002, 220, 113, 222 회절빔의 위치와 동일하며, 상기 각 방향의 회절빔에 대하여는 상기 투과빔 구멍과 상기 회절빔 구멍 사이의 거리는 각각 r111 = λL/d111, r002 = λL/d002, r220 = λL/d220, r113 = λL/d113, r222 = λL/d222 이며, 상기 각 구멍의 지름은 2La(여기서 a는 전자빔의 수렴반각)이하인 대물렌즈 조리개를 가짐을 특징으로 하는 원자이미지를 이용한 패턴형성장치.The specimen is a silicon single crystal, and the position of the diffraction beam hole is the same as the position of the 111, 002, 220, 113, and 222 diffraction beams on the diffraction image of the silicon single crystal. The distance between the diffraction beam holes is r 111 = λ L / d 111 , r 002 = λ L / d 002 , r 220 = λ L / d 220 , r 113 = λ L / d 113 , r 222 = λ L / d 222 , respectively. Wherein each hole has an objective lens aperture of less than 2 La (where a is the convergence half of the electron beam). 시편에 조사되고 시편을 통과한 전자빔이 대물렌즈를 통과하여 형성한 투과빔과 회절빔을 통과시키는 대물렌즈 조리개를 가지는 원자이미지를 이용한 패턴형성장치에 있어서,In the pattern forming apparatus using an atomic image having an objective lens aperture through which a beam of electrons irradiated onto a specimen and passed through the specimen passes through the objective lens and a diffraction beam passes through 상기 투과빔만을 통과시키는 투과빔 구멍; 및A transmission beam hole for passing only the transmission beam; And 상기 시편의 격자 상수에 따라 상기 투과빔 구멍과의 거리가 정해져서 상기 투과빔 구멍의 중심으로부터 상기 링 구멍의 중심까지의 거리는 λL/dhkl이고, 상기 회절빔만을 통과시키는 링 형태의 회절빔 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 조리개를 가지는 것을 특징으로 하는 원자이미지를 이용한 패턴형성장치.The distance from the transmission beam hole is determined according to the lattice constant of the specimen so that the distance from the center of the transmission beam hole to the center of the ring hole is λ L / d hkl , and the ring diffraction beam hole allows only the diffraction beam to pass. Pattern forming apparatus using an atomic image, characterized in that having an objective lens aperture, characterized in that made.
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