KR102231035B1 - Lens-type retarding field energy analyzer without a grid-electrode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지연 에너지 분석기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 또는 이온 빔과 같은 하전 입자의 에너지를 점차 감소시켜가며 에너지 분포를 측정하는 지연 에너지 분석기에 관한 것이다.The present invention relates to a delayed energy analyzer, and more particularly, to a delayed energy analyzer that measures an energy distribution while gradually decreasing the energy of charged particles such as electrons or ion beams.
전자현미경과 이온현미경의 광원에서 발생하는 빔의 에너지 분포와 같은 특성은 광원과 현미경의 성능을 좌우하며, 이를 정확히 파악하는 것은 매우 중요하다.Characteristics such as the energy distribution of the beam generated from the light source of the electron microscope and the ion microscope influence the performance of the light source and the microscope, and it is very important to accurately grasp it.
이때, 에너지 분포의 퍼짐이 클 수록 큰 색수차를 발생시킨다. 이는 시료면에 도달하는 빔의 크기를 증가시켜 현미경의 성능을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 에너지 분포를 정확히 측정할수록 색수차를 보다 더 정확히 계산할 수 있고, 정확한 에너지 분포의 측정은 현미경의 성능을 개선하는데 있어서 중요하다.At this time, the larger the spread of the energy distribution, the greater the chromatic aberration. This increases the size of the beam reaching the sample surface, which degrades the performance of the microscope. Therefore, the more accurately the energy distribution is measured, the more accurately the chromatic aberration can be calculated, and the accurate measurement of the energy distribution is important in improving the performance of the microscope.
한편, 정확한 에너지 분포를 측정하기 위하여 지연 에너지 분석기가 사용된다. 지연 에너지 분석기는 전자 또는 이온 빔(이하 빔)과 같은 하전 입자의 에너지를 입사하여 지연 전극을 통과시키고, 지연 전극에서 지연 전위를 발생시켜 입사된 하전 입자의 에너지를 점차 감소시켜가며 에너지 분포를 측정하는 장치이다. Meanwhile, a delayed energy analyzer is used to measure an accurate energy distribution. The delayed energy analyzer measures the energy distribution by injecting energy of charged particles such as electrons or ion beams (hereinafter referred to as beams), passing through the delay electrode, and generating a delayed potential at the delay electrode, gradually reducing the energy of the incident charged particles. It is a device to do.
이는 지연 전극 내부에서 발생하는 전위보다 큰 에너지를 가지는 하전 입자는 지연 전극을 통과하여 수집기에 수집되고, 작은 에너지를 가지는 하전 입자는 지연 전극을 통과하지 못하는 원리를 이용한 것이며, high-pass filter와 같은 원리로 에너지 분포를 측정하는 것이다.This is to use the principle that charged particles with energy greater than the potential generated inside the delay electrode pass through the delay electrode and are collected in the collector, and charged particles with small energy do not pass through the delay electrode. The principle is to measure the energy distribution.
그러나 이러한 지연 에너지 분석기는 지연 전극 내부의 광축과 수직인 전위의 불균일함 때문에, 에너지 분석기의 분해능이 저하되는 문제점이 존재한다.However, the delayed energy analyzer has a problem in that the resolution of the energy analyzer is deteriorated due to the non-uniformity of the potential perpendicular to the optical axis inside the delay electrode.
한편, 종래의 지연 에너지 분석기에서는 지연 전극으로 그리드 전극을 사용하였으며, 이 경우 빔이 그리드 전극에 충돌을 함에 따라 그리드 전극에 오염물이 축적되었다. 이러한 오염물은 수집된 신호에 히스테리시스를 유발하여 측정 결과가 왜곡되는 현상을 발생시킨다(H.K. Fang, K.-I. Oyama, C.Z. Cheng, Electrode contamination effects of retarding potential analyzer, Rev. Sci. Instrum. 85 (2014) 015104. doi:10.1063/1.4856515.).Meanwhile, in the conventional delay energy analyzer, a grid electrode was used as a delay electrode. In this case, contaminants were accumulated in the grid electrode as the beam collided with the grid electrode. These contaminants cause hysteresis in the collected signals, resulting in distortion of measurement results (HK Fang, K.-I. Oyama, CZ Cheng, Electrode contamination effects of retarding potential analyzer, Rev. Sci. Instrum. 85 ( 2014) 015104.doi:10.1063/1.4856515.).
또한, 그리드 전극에 빔이 충돌함에 따라 수집되는 신호의 양이 감소하며, 이는 그리드 전극의 메쉬의 수와 정렬 상태와 관련이 있다(K. Landheer, A.A. Kobelev, A.S. Smirnov, J. Bosman, S. Deelen, M. Rossewij, A.C. de Waal, I. Poulios, A.F. Benschop, R.E.I. Schropp, J.K. Rath, Note: Laser-cut molybdenum grids for a retarding field energy analyzer, Rev. Sci. Instrum. 88 (2017) 066108. doi:10.1063/1.4986229., T.H.M. Van De Ven, C.A. De Meijere, R.M. Van Der Horst, M. Van Kampen, V.Y. Banine, J. Beckers, Analysis of retarding field energy analyzer transmission by simulation of ion trajectories, Rev. Sci. Instrum. 89 (2018). doi:10.1063/1.5018269.). 그러므로, 처음 신호의 양이 매우 작은 경우, 수집되는 신호는 더 작을 것이며, 만약 노이즈 레벨과 비슷할 경우, 노이즈와 빔의 신호의 구분이 어렵게 되는 문제가 발생한다.In addition, as the beam collides with the grid electrode, the amount of collected signal decreases, which is related to the number of meshes and the alignment state of the grid electrode (K. Landheer, AA Kobelev, AS Smirnov, J. Bosman, S. Deelen, M. Rossewij, AC de Waal, I. Poulios, AF Benschop, REI Schropp, JK Rath, Note: Laser-cut molybdenum grids for a retarding field energy analyzer, Rev. Sci. Instrum. 88 (2017) 066108. :10.1063/1.4986229., THM Van De Ven, CA De Meijere, RM Van Der Horst, M. Van Kampen, VY Banine, J. Beckers, Analysis of retarding field energy analyzer transmission by simulation of ion trajectories, Rev. Sci. Instrum .89 (2018).doi:10.1063/1.5018269.). Therefore, if the amount of the initial signal is very small, the collected signal will be smaller, and if it is similar to the noise level, there is a problem in that it is difficult to distinguish the signal between the noise and the beam.
또한, 그리드 전극의 메쉬 사이의 전위의 차이에 의해 부분적으로 균일하지 않은 전위가 형성되어, 측정 결과의 왜곡이 발생한다(S.D. Johnson, M.M. El-Gomati, L. Enloe, High-resolution retarding field analyzer, J. Vac. Sci. Technol. B Microelectron. Nanom. Struct. 21 (2003) 350. doi:10.1116/1.1516180., M. Talley, S. Shannon, ?? L.C.-?? S.S. and, undefined 2017, IEDF distortion and resolution considerations for RFEA operation at high voltages, Iopscience.Iop.Org. (n.d.). https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6595/aa9465/pdf.).In addition, due to the difference in the potential between the meshes of the grid electrodes, a potential that is partially non-uniform is formed, resulting in distortion of the measurement result (SD Johnson, MM El-Gomati, L. Enloe, High-resolution retarding field analyzer, J. Vac. Sci. Technol. B Microelectron. Nanom. Struct. 21 (2003) 350. doi:10.1116/1.1516180., M. Talley, S. Shannon, ??LC-?? SS and, undefined 2017, IEDF distortion and resolution considerations for RFEA operation at high voltages, Iopscience.Iop.Org. (nd).https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6595/aa9465/pdf.).
따라서, 빔과 전극의 충돌에 따른 오염물 축적을 감소시키고, 빔과 전극의 충돌에 따른 수집 신호 감소를 방지하며, 균일한 전위를 형성시키는 지연 에너지 분석기의 개발이 필요하다.Accordingly, there is a need to develop a delayed energy analyzer that reduces the accumulation of contaminants due to collision between the beam and the electrode, prevents reduction of a collection signal due to collision between the beam and the electrode, and forms a uniform potential.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 지연 에너지 분석기가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로 빔에 의하여 전극이 손상되는 것을 방지하여 내구성을 향상시키고, 오염물 축적에 의한 측정 결과 왜곡을 방지하여 신뢰성을 향상시킨 지연 에너지 분석기를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created to improve the problems of the conventional delay energy analyzer as described above, and improves durability by preventing the electrode from being damaged by the beam, and improving reliability by preventing distortion of the measurement result due to accumulation of contaminants. Its purpose is to provide a delayed energy analyzer.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 지연 에너지 분석기는, 입사되는 하전 입자 빔을 굴절시키는 정전 렌즈, 상기 정전 렌즈에서 굴절된 하전 입자 빔의 초점이 내부에 만들어지고, 내부에 전위를 발생시켜 입사된 하전 입자 빔의 에너지를 감소시키며, 내부에 발생된 전위보다 에너지가 큰 하전 입자만 통과시키는 지연 전극, 및 상기 지연 전극을 통과한 하전 입자가 도달되어 하전 입자 빔의 에너지 분포를 측정하는 수집기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the delayed energy analyzer according to the present invention includes an electrostatic lens that refracts an incident charged particle beam, and a focus of the charged particle beam refracted by the electrostatic lens is created inside, and a potential is generated therein. It reduces the energy of the generated and incident charged particle beam, and measures the energy distribution of the charged particle beam as the delay electrode passes only charged particles having energy greater than the potential generated inside, and the charged particles passing through the delay electrode reach It characterized in that it comprises a collector.
이때, 상기 정전 렌즈와 상기 지연 전극 사이에 배치되고 상기 정전 렌즈와 상기 지연 전극 사이에서 발생하는 전위의 간섭을 차단하도록 구비된 차단 전극을 더 포함하는 것도 가능하다.In this case, it is possible to further include a blocking electrode disposed between the electrostatic lens and the delay electrode and provided to block interference of a potential generated between the electrostatic lens and the delay electrode.
이때, 상기 정전 렌즈는 전압이 인가되어 입사되는 하전 입자 빔을 굴절시키는 렌즈 전극, 및 하전 입자 빔이 입사되는 방향으로 상기 렌즈 전극보다 전면에 배치되고 접지된 상태로 구비된 전면 접지 전극을 포함하는 것도 가능하다.In this case, the electrostatic lens includes a lens electrode that refracts an incident charged particle beam by applying a voltage, and a front ground electrode disposed in front of the lens electrode in a direction in which the charged particle beam is incident and provided in a grounded state. It is also possible.
또한, 상기 정전 렌즈는 하전 입자 빔이 입사되는 방향으로 상기 렌즈 전극보다 후면에 배치되고 접지된 상태로 구비된 후면 접지 전극을 더 포함하는 것도 가능하다.In addition, the electrostatic lens may further include a rear ground electrode disposed on the rear surface of the lens electrode in a direction in which the charged particle beam is incident and provided in a grounded state.
한편, 중공형으로 형성되어 상기 정전 렌즈, 상기 차단 전극, 상기 지연 전극 및 상기 수집기를 내부에 고정시키는 광학계 프레임을 더 포함하는 것도 가능하다.Meanwhile, it is possible to further include an optical system frame formed in a hollow shape to fix the electrostatic lens, the blocking electrode, the delay electrode, and the collector therein.
이때, 상기 정전 렌즈로 입사되는 하전 입자 빔을 조절하는 조리개를 더 포함하는 것도 가능하다.In this case, it is also possible to further include a diaphragm for adjusting the charged particle beam incident on the electrostatic lens.
이때, 원통 형태로 형성되어 상기 광학계 프레임을 내부에 수용하고, 외부의 전기장을 차단하도록 구비된 하우징 본체를 더 포함하는 것도 가능하다.At this time, it is possible to further include a housing body formed in a cylindrical shape to accommodate the optical system frame therein and to block an external electric field.
이때, 상기 하우징 본체의 축 방향 일측 단부에 결합되어 상기 하우징 본체의 축 방향 일측 단부를 덮도록 원판 형태로 형성되고, 일면에 상기 조리개가 결합되며, 타면에 상기 광학계 프레임이 결합되는 전면 하우징 커버를 더 포함하는 것도 가능하다.At this time, the front housing cover is coupled to one end in the axial direction of the housing body and formed in a disc shape to cover one end in the axial direction of the housing body, the diaphragm is coupled to one surface, and the optical system frame is coupled to the other surface. It is also possible to include more.
또한, 상기 전면 하우징 커버와 결합하여 상기 조리개를 고정시키고, 하전 입자 빔이 외부에서 상기 조리개로 입사되도록 빔 입사홀이 형성된 조리개 커버를 더 포함하는 것도 가능하다.In addition, it is possible to further include an aperture cover in which a beam incidence hole is formed so that the aperture is fixed by being combined with the front housing cover, and a charged particle beam is incident on the aperture from the outside.
또한, 상기 하우징, 상기 전면 접지 전극, 상기 후면 접지 전극, 상기 차단 전극 또는 상기 수집기에 소정 전압을 균일하게 인가하는 것도 가능하다.In addition, it is possible to uniformly apply a predetermined voltage to the housing, the front ground electrode, the rear ground electrode, the blocking electrode, or the collector.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 지연 에너지 분석기에 의하면, 그리드 대신 전극을 사용하여 빔과 전극의 충돌을 최소화시켰으며, 이를 통해 내구성과 측정의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다. As described above, according to the delayed energy analyzer according to the present invention, the collision between the beam and the electrode is minimized by using an electrode instead of a grid, thereby improving durability and reliability of measurement.
또한, 정전 렌즈를 사용하여 지연 전극 내부의 전위의 불균일함에 따른 측정 오차를 줄여 분석 성능을 향상시키는 효과가 있다.In addition, there is an effect of improving analysis performance by reducing a measurement error due to a non-uniform potential inside the delay electrode by using an electrostatic lens.
또한, 정전 렌즈와 지연 전극 사이에 접지된 차단 전극을 두어 전위의 간섭을 줄임으로써 측정의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다. In addition, there is an effect of improving the reliability of measurement by reducing potential interference by placing a grounded blocking electrode between the electrostatic lens and the delay electrode.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기의 결합사시도,
도 2는 도 1의 분해사시도,
도 3은 도 1의 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 광학계에 대한 사시도,
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 렌즈 전극에 대한 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 지연 전극에 대한 사시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 수집기에 대한 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 차단 전극에 대한 사시도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 광학계 프레임에 대한 사시도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기의 구성 및 작동에 대한 개략도,
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 빔의 궤적을 시뮬레이션한 개략도,
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 렌즈 전극과 지연 전극에 전압이 인가되지 아니한 경우의 빔의 궤적을 시뮬레이션한 개략도,
도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 렌즈 전극에 전압이 인가된 경우의 빔의 궤적을 시뮬레이션한 개략도,
도 12c는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 렌즈 전극과 지연 전극에 전압이 인가된 경우의 빔의 궤적을 시뮬레이션한 개략도,
도 12d는 도 12c에서 지연 전극의 음전위를 증가시킨 경우의 빔의 궤적을 시뮬레이션한 개략도,
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 지연 전위에 따른 수집률에 대한 그래프,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 렌즈 전극의 전압의 변화에 따른 분해능 변화를 표현한 그래프,
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 정전 렌즈와 차단 전극 사이의 거리 및 지연 전극의 길이에 따른 분해능의 변화 그래프,
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 빔의 초기 에너지에 따른 분해능의 변화 그래프,
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지연 에너지 분석기의 단면도,
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 광학계에 대한 사시도,
도 19은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 렌즈 전극에 대한 사시도,
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 빔의 궤적을 시뮬레이션한 개략도,
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지연 에너지 분석기의 단면도,
도 22는 본 발명의 제3 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 광학계에 대한 사시도,
도 23은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 빔의 궤적을 시뮬레이션한 개략도이다.1 is a combined perspective view of a delay energy analyzer according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1,
Figure 3 is a cross-sectional view of Figure 1,
4 is a perspective view of an optical system in a delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
5 is a perspective view of a lens electrode in a delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention,
6 is a perspective view of a delay electrode in the delay energy analyzer according to an embodiment of the present invention,
7 is a perspective view of a collector in a delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention,
8 is a perspective view of a blocking electrode in a delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention,
9 is a perspective view of an optical system frame in a delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
10 is a schematic diagram of the configuration and operation of a delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
11 is a schematic diagram simulating a trajectory of a beam in a delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
12A is a schematic diagram simulating a trajectory of a beam when a voltage is not applied to a lens electrode and a delay electrode in a delay energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
12B is a schematic diagram simulating a trajectory of a beam when a voltage is applied to a lens electrode in a delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
12C is a schematic diagram simulating a trajectory of a beam when a voltage is applied to a lens electrode and a delay electrode in a delay energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
12D is a schematic diagram simulating a trajectory of a beam when the negative potential of the delay electrode is increased in FIG. 12C;
13 is a graph of a collection rate according to a delay potential in a delay energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
14 is a graph representing a change in resolution according to a change in voltage of a lens electrode in a delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
15 is a graph of a change in resolution according to a distance between an electrostatic lens and a blocking electrode and a length of a delay electrode in the delay energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
16 is a graph of a change in resolution according to initial energy of a beam in a delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention;
17 is a cross-sectional view of a delay energy analyzer according to a second embodiment of the present invention;
18 is a perspective view of an optical system in a delayed energy analyzer according to a second embodiment of the present invention;
19 is a perspective view of a lens electrode in a delayed energy analyzer according to a second embodiment of the present invention;
20 is a schematic diagram simulating a trajectory of a beam in a delayed energy analyzer according to a second embodiment of the present invention;
21 is a cross-sectional view of a delay energy analyzer according to a third embodiment of the present invention;
22 is a perspective view of an optical system in a delayed energy analyzer according to a third embodiment of the present invention;
23 is a schematic diagram illustrating a beam trajectory simulation in a delayed energy analyzer according to a third embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. This is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, and should be construed as including all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements may not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.
"및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다. The term “and/or” may include a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is said that it is directly connected to or may be connected to the other component, but other components may exist in the middle. Can be understood. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it may be understood that the other component does not exist in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more other features It may be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다. Unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary may be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, it is interpreted as an ideal or excessively formal meaning. It may not be.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, the following embodiments are provided to more completely describe to those with average knowledge in the art, and the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기는, 정전 렌즈(100), 스페이서(140), 지연 전극(200), 수집기(300), 차단 전극(400), 광학계 프레임(500), 조리개(600), 하우징(700) 및 조리개 커버(800)를 포함한다.1 to 3, the delay energy analyzer according to an embodiment of the present invention includes an
이때, 상기 하우징(700)의 일측에 상기 조리개(600)가 결합되고, 상기 조리개(600)의 외측에 상기 조리개 커버(800)가 결합된다. 한편, 상기 하우징(700)의 내부에는 상기 광학계 프레임(500)이 장착되고, 상기 광학계 프레임(500)의 내부에는 상기 정전 렌즈(100), 상기 지연 전극(200), 상기 수집기(300), 상기 차단 전극(400) 및 상기 스페이서(140)가 구비된다.At this time, the
또한, 상기 정전 렌즈(100), 상기 지연 전극(200), 상기 수집기(300) 및 상기 차단 전극(400)은 하전 입자 빔(전자 또는 이온 빔)이 입사되는 방향을 따라(축 방향)을 따라 배치되어 빛이 진행하는 통로를 이룬다(이하 '광학계'라 부른다). 즉, 본 발명에서는 입사되는 방향을 기준으로 축 방향을 따라 상기 정전 렌즈(100)의 후측에 상기 차단 전극(400)이 배치되고, 상기 차단 전극(400)의 후측에 상기 지연 전극(200)이 배치되며, 상기 지연 전극(200)의 후측에 상기 수집기(300)가 배치되어 광학계를 이룬다.In addition, the
한편, 상기 정전 렌즈(100)와 상기 차단 전극(400)의 사이, 상기 차단 전극(400)과 상기 지연 전극(200) 사이, 상기 지연 전극(200)과 상기 수집기(300)의 사이에는 각각 스페이서(140)가 배치된다(도 4 참조).Meanwhile, a spacer between the
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 정전 렌즈(100)는 상기 광학계 프레임(500)의 내부에 배치되고, 렌즈 전극(110)를 포함한다. 3 and 4, the
도 5를 참조하면, 상기 렌즈 전극(110)은 상기 차단 전극(400) 전면에 배치되고, 상기 스페이서(140)를 통하여 상기 차단 전극(400)과의 간격이 유지된다. 이때, 상기 렌즈 전극(110)은 렌즈 전극 본체(111) 및 렌즈 전극 결합부(112)를 포함하고, 중심에는 하전 입자 빔이 통과할 수 있는 통로가 구비되어 있다. 즉, 원통 형태로 상기 렌즈 전극 본체(111)가 구비되고, 상기 렌즈 전극 본체(111)의 외주면 상에서 반경 방향 외측으로 복수 개의 상기 렌즈 전극 결합부(112)가 돌출 형성되어 상기 광학계 프레임(500)의 내주면과 결합된다.Referring to FIG. 5, the
한편, 본 실시예에서 상기 렌즈 전극(110)은 원통형 정전 렌즈를 사용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 하전 입자 빔을 굴절시킬 수 있는 다양한 형태의 정전 렌즈를 적용시킬 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the
도 3을 참조하면, 상기 스페이서(140)는 원통 형태로 형성되고, 상기 렌즈 전극(110)과 상기 차단 전극(400)의 사이, 상기 차단 전극(400)과 상기 지연 전극(200)의 사이 및 상기 지연 전극(200)과 상기 수집기(300)의 사이에 배치된다. 한편, 본 실시예에서 상기 스페이서(140)는 알루미나(alumina)를 사용하였으나, 이에 구속되는 것은 아니고 각각의 전극을 절연시킬 수 있는 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 스페이서(140)는 상기 렌즈 전극(110), 상기 지연 전극(200) 및 상기 차단 전극(400)의 크기 및 인가되는 전압에 따라 다양한 크기(길이 또는 직경)로 변형 가능하다.3, the
도 6을 참조하면, 상기 지연 전극(200)은 전압이 인가될 수 있도록 구성되어 상기 수집기(300)와 상기 차단 전극(400) 사이에 배치되고, 상기 차단 전극(400)과 상기 지연 전극(200) 사이 및 상기 지연 전극(200)과 상기 수집기(300) 사이에는 상기 스페이서(140)로 간격이 유지된다. 6, the
또한 상기 지연 전극(200)은 원통형의 지연 전극 본체(210) 및 상기 지연 전극 본체(210)에서 반경 방향 외측으로 돌출 형성된 지연 전극 결합부(220)를 포함한다. 이때, 상기 지연 전극 본체(210)는 전압이 인가될 수 있는 재질로 구성된다. 한편, 상기 지연 전극 결합부(220)는 상기 광학계 프레임(500)의 내주면에 결합된다.In addition, the
도 7을 참조하면, 상기 수집기(300)는 하전 입자 빔이 입사되는 방향에서 상기 지연 전극(200)의 후측에 배치되고, 원판 형태의 수집기 본체(310)와 수집기 본체(310)에서 반경 방향 외측으로 연장 형성된 수집기 결합부(320)를 포함하며, 상기 수집기 본체(310)의 중심에는 하전 입자가 모이는 수집부(330)가 구비되며, 상기 수집부(330)는 하전 입자 빔의 하전 입자 전류를 측정할 수 있는 전류계가 연결된다.Referring to FIG. 7, the
도 8을 참조하면, 상기 차단 전극(400)은 상기 렌즈 전극(110)과 상기 지연 전극(200) 사이에 배치되고, 상기 스페이서(140)를 통하여 상기 렌즈 전극(110) 및 상기 지연 전극(200)과의 간격이 유지된다. 이때, 상기 차단 전극(400)은 디스크 형태의 차단 전극 본체(410)와 상기 차단 전극 본체(410)에서 반경 방향 외측으로 연장 형성된 차단 전극 결합부(420)을 포함한다.Referring to FIG. 8, the blocking
도 2, 도 3 및 도 9를 참조하면, 상기 광학계 프레임(500)은 상기 하우징(700)에 결합되고, 프레임 본체(510) 및 프레임 커버(520)를 포함한다. 이때, 상기 프레임 본체(510)는 외주면 상에 복수 개의 홀(511, 512)이 형성되어 있는 원통 형태로 형성되고, 내부에는 상기 렌즈 전극(110), 상기 전면 접지 전극(120), 복수 개의 상기 스페이서(140), 상기 지연 전극(200), 상기 수집기(300) 및 상기 차단 전극(400)이 수용된다. 또한, 상기 프레임 커버(520)는 상기 프레임 본체(510)의 축 방향 일측 단부를 막도록 형성되고, 중심에는 하전 입자 빔이 통과할 수 있는 통로(521)가 형성되어 있으며, 상기 하우징(700)과 결합을 위한 결합홀(522)가 복수 개 형성된다.2, 3, and 9, the
즉, 프레임 본체(510)의 외주면 상에는 상기 지연 전극(200)의 수평 위치(축 방향 위치)를 변경 가능하도록 축 방향을 따라 장홀(511)이 길게 형성되고, 상기 정전 렌즈(100)의 위치를 가이드하도록 복수 개의 원형홀(512)이 형성된다.That is, on the outer circumferential surface of the
한편, 본 실시예에서 상기 광학계 프레임(500)은 알루미나(alumina)를 사용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 절연성이 있는 재질로 변경 가능하다.Meanwhile, in the present embodiment, the
상기 조리개(600)는 원판 형태로 형성되어, 상기 하우징(700)과 상기 조리개 커버(800) 사이에 구비되며, 하전 입자 빔이 통과하는 양을 조절 가능하도록 구비된다. 한편, 본 실시예에서 상기 조리개(600)의 내경은 0.5mm를 사용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 하우징(700)은 내부에 상기 광학계 프레임(500)을 수용하고, 하우징 본체(710), 전면 하우징 커버(720) 및 후면 하우징 커버(730)를 포함한다. 이때, 상기 하우징 본체(710)는 원통 형태로 형성되고, 외주면에 복수 개의 홀이 형성되어 있다. 상기 하우징 본체(710)의 축 방향 일측 단부는 상기 전면 하우징 커버(720)가 결합되어 덮어지고, 상기 하우징 본체(710)의 축 방향 타측 단부는 상기 후면 하우징 커버(730)가 결합되어 덮어진다. 1 to 3, the
상기 전면 하우징 커버(720)는 원판 형태의 전면부(721)과 상기 전면부(721)의 반경 방향 단부에서 절곡 연장 형성되어 상기 하우징 본체(710)의 내주면 상에 결합되는 결합부(722)를 포함하고, 상기 전면부(721)의 중심에는 상기 조리개(600)가 안착되고, 하전 입자 빔이 통과하는 입사홀(724)이 형성되고, 상기 입사홀(724)의 반경 방향 외측에는 상기 광학계 프레임(500)과 결합을 위한 결합홀(723)이 두개 형성되어 있다. 또한, 상기 조리개 커버(800)와 결합을 위한 홀도 형성되어 있다.The
상기 후면 하우징 커버(730)는 원판 형태로 형성되어 상기 하우징 본체(710)의 내주면에 결합된다.The
상기 조리개 커버(800)는 상기 전면 하우징 커버(720)와 결합되고, 조리개 커버 본체(810), 경사부(820) 및 빔 입사홀(830)을 포함한다. 이때, 상기 조리개 커버 본체(810)는 원형 돌기 형태로 형성되고, 상기 조리개 커버 본체(810)의 중심에 상기 경사부(820)가 형성되며, 상기 경사부(820)의 중심에 상기 빔 입사홀(830)이 형성된다. 즉, 상기 조리개 커버 본체(810)에서 윗 부분은 폭이 넓고 아랫부분은 폭이 좁게 원뿔 형태로 파여 상기 빔 입사홀(830)로 이어지도록 경사면이 형성된다.The
한편, 상기 렌즈 전극 결합부(112), 상기 지연 전극 결합부(220), 상기 수집기 결합부(320) 및 상기 차단 전극 결합부(420)가 돌출된 사이의 홈에 상기 광학계 프레임(500)에 형성된 장홀(511) 및 원형홀(512)을 통하여 외부에서 삽입된 나사가 수용된다. 따라서, 나사를 돌려 상기 렌즈 전극(110), 상기 지연 전극(200), 상기 수집기(300) 및 상기 차단 전극(400)의 정렬을 미세하게 조절하는 것도 가능하다.On the other hand, in the groove between the lens
도 1 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기의 효과를 설명하면, 하전 입자 빔이 입사되면, 상기 빔 입사홀(830)을 통과한다. 이때, 상기 빔 입사홀(830)에 구비된 상기 조리개(600)를 통과하면서 하전 입자 빔의 양이 조절된다.When the effect of the delayed energy analyzer according to an embodiment of the present invention is described with reference to FIGS. 1 to 16, when a charged particle beam is incident, it passes through the
상기 조리개(600)를 통과한 하전 입자 빔은 상기 정전 렌즈(100)에 의하여 굴절된다. 즉, 전류가 인가된 상기 렌즈 전극(110)에 전기장이 발생하면서 하전 입자 빔의 굴절이 발생된다.The charged particle beam passing through the
상기 정전 렌즈(100)를 통과하면서 굴절된 하전 입자 빔은 상기 차단 전극(400)을 통과하여 상기 지연 전극(200)의 내부에 초점이 형성된다. The charged particle beam refracted while passing through the
이때, 상기 지연 전극(200)에서는 전압이 인가되어, 하전 입자 빔의 하전 입자에 지연이 발생한다. 그 결과 상기 지연 전극(200) 내부에서 발생하는 전위보다 큰 에너지를 가지는 하전 입자는 상기 지연 전극(200)을 통과하여 상기 수집기(300)에 수집되며, 상기 지연 전극(200) 내부에서 발생하는 전위보다 작은 에너지를 가지는 하전 입자는 상기 지연 전극(200)을 통과하지 못하게된다. 그 결과 상기 수집기(300)에 연결된 전류계가 하전 입자의 전류를 측정한다. In this case, a voltage is applied to the
한편, 상기 차단 전극(400)은 상기 지연 전극(200)과 상기 정전 렌즈(100)에서 발생하는 전위의 간섭을 차단한다.Meanwhile, the blocking
도 10 및 도 11를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 에너지 분석기에서 구성요소의 배치 및 전극의 간격에 따른 빛의 진행을 알 수 있다. 이때, 상기 정전 렌즈(100)와 상기 차단 전극(400) 사이의 간격(D), 상기 지연 전극(200)의 축 방향 길이(L) 및 상기 정전 렌즈(100)와 상기 지연 전극(200)에 인가되는 전위를 조절하여 하전 입자 빔의 초점이 상기 지연 전극(200) 내부에 형성되도록 설계하였다. 10 and 11, in the delay energy analyzer according to an embodiment of the present invention, it is possible to know the progress of light according to the arrangement of components and the spacing of the electrodes. At this time, the distance (D) between the
한편, 본 실시예에서는 상기 렌즈 전극(110)은 외경이 20mm, 내경이 16mm, 길이가 15mm인 원통형 정전 렌즈를 사용하였고, 상기 차단 전극(400)은 외경이 16mm, 내경이 2mm, 길이가 3mm이며, 상기 지연 전극(200)은 외경이 16mm, 내경이 2.5mm, 길이가 8mm이다. 또한 상기 수집기는 외경이 16mm 길이가 3mm이다. 이때, 하전 입자 빔을 500eV의 에너지를 가지고 방출 각도 ±7mrad로 입사시켜 결과를 시뮬레이션 하였다. 이하에서는 본 실시예를 적용한 결과데이터를 통하여 본 발명의 효과를 설명한다.Meanwhile, in this embodiment, the
도 12a에는 상기 정전 렌즈(100) 및 상기 지연 전극(200)에 아무런 전압을 가하지 않은 경우의 하전 입자 빔의 궤적이 도시되어 있다. 상기 정전 렌즈(100) 및 상기 지연 전극(200)에 아무런 전압이 인가되지 않을 경우에는 하전 입자 빔이 광원으로부터 직진하여 그대로 상기 수집기(300)에 수집된다. 12A shows the trajectory of the charged particle beam when no voltage is applied to the
이와 대비하여 도 12b에는 상기 렌즈 전극(110)에 -492.193V를 인가한 경우의 궤적이 도시되어 있다. 이와 같이 상기 렌즈 전극(100)에 음전위가 인가되면, 하전 입자 빔에 포함된 하전 입자는 상기 렌즈 전극(100)을 통과하면서 굴절하여 상기 지연 전극(200)의 내부에서 초점이 형성된다. 한편, 본 실시예에서는 상기 지연 전극(200)의 빔이 입사되는 방향 단부로부터 0.75mm 지점에 초점이 형성된다.In contrast, FIG. 12B shows a trajectory when -492.193V is applied to the
한편, 도 12c에는 상기 렌즈 전극(110)에 -492.193V를 인가함과 더불어 상기 지연 전극(200)에 -500V를 인가한 경우의 하전 입자 빔의 궤적이 도시되어 있다. 이 경우, 하전 입자가 상기 지연 전극(200)의 전위에 의하여 에너지가 감소하나, 초기에 방출(입사)된 빔이 모두 상기 수집기(300)에 도달한다.Meanwhile, in FIG. 12C, a trajectory of a charged particle beam when -492.193V is applied to the
이와 비교하여 도 12d에는 상기 렌즈 전극(110)에 -492.193V를 인가함과 더불어 상기 지연 전극(200)에 -500.07V를 인가한 경우의 하전 입자 빔의 궤적이 도시되어 있다. 이 경우에는 초기에 방출(입사)된 빔이 모두 상기 수집기(300)에 도달하지 못한다.In comparison, FIG. 12D shows the trajectory of the charged particle beam when -492.193V is applied to the
한편, 상기한 도 12a 내지 도 12d에서 보는 바와 같이 상기 렌즈 전극(110)을 통과한 하전 입자 빔이 상기 지연 전극(200) 내부의 초점을 향하여 모이게 되므로, 상기 지연 전극(200)에는 하전 입자가 충돌하지 않는다. 그 결과, 수집되는 신호의 양이 감소하는 현상이나, 충돌에 의한 오염이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.On the other hand, as shown in FIGS. 12A to 12D, since the charged particle beam that has passed through the
따라서, 상기한 바와 같이 상기 렌즈 전극(110)의 전위를 조절하여 최적화된 분해능을 얻을 수 있는 조건을 찾을 수 있고, 이러한 조건에서, 상기 지연 전극(200)의 전위를 조절함에 따라 상기 수집기(300)에 도달하는 하전 입자의 수를 조절하여 에너지 퍼짐(또는 에너지 분포(Energy spread 또는 Energy distribution))을 측정하는 것이 가능하다.Therefore, it is possible to find a condition for obtaining an optimized resolution by adjusting the potential of the
즉, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 지연 전극(200)에 인가되는 상대 지연 전압(본 실시예에서는 -500V를 기준으로 한 상대 전압을 의미한다.)에 따라 상기 수집기(300)에 수집되는 하전 입자의 수집률이 변한다. 본 실시예의 경우에는 상대 지연 전압이 -65mV일 경우까지는 90% 이상의 수집률을 유지하다가 -65mV에서 -70mV 구간에서 수집률이 급격하게 감소하여 -70mV 이상의 구간에서는 수집률이 0%에 수렴하게 된다. 따라서 이 구간에서의 수집률의 미분값 분포(도 13의 그래프 상의 점선)가 가장 커진다. 이는 이 구간에서 입사된 하전 입자를 에너지에 따라 분해할 수 있다는 것을 의미하며, 해당 구간에서 빔의 에너지 퍼짐이 작을수록(voltage가 작을수록) 분해능이 좋다는 것을 의미한다. 본 실시예에서의 분해능은 500eV의 빔 에너지에서 3.1meV이다.That is, as shown in FIG. 13, charges collected by the
한편, 도 14에는 상기 렌즈 전극(110)의 전압에 따른 분해능의 변화가 도시되어 있다. 초점이 상기 지연 전극(200)에서 빔이 입사되는 방향의 단부에 생길 때, 상기 렌즈 전극(110)에 인가한 전압을 0V라고 하면, 상대 전압(Relative lens voltage)은 이에 대해 상대적인 상기 렌즈 전극(110)의 전압을 의미한다. 도 14의 그래프를 보면 상기 렌즈 전극(110)의 전압이 바뀜에 따라 초점의 위치가 바뀌게 되는 것을 알 수 있다. 그러므로, 특정 지점에서 분해능이 최소가 되는 것으로 보아, 성능을 최적화할 수 있는 상기 렌즈 전극(110)의 전압이 존재하는 것을 알 수 있다.Meanwhile, in FIG. 14, a change in resolution according to the voltage of the
한편, 도 15에는 상기 정전 렌즈(100)와 상기 차단 전극(400) 사이의 간격(D) 및 상기 지연 전극(200)의 축 방향 길이(L)에 따른 에너지 분해능의 변화가 도시되어 있다. 도 15의 그래프에서는 상기 정전 렌즈(100)와 상기 차단 전극(400) 사이의 간격(D) 및 상기 지연 전극(200)의 축 방향 길이(L)가 길어짐에 따라 분해능이 감소하여 성능이 향상되는 것을 알 수 있다.Meanwhile, FIG. 15 shows a change in energy resolution according to a distance D between the
한편, 도 16에는 하전 입자 빔의 초기 에너지에 따른 분해능의 변화가 도시되어 있다. 도 16에 따르면, 하전 입자 빔의 초기 에너지가 증가함에 따라 분해능이 증가한다는 것을 알 수 있다.Meanwhile, FIG. 16 shows a change in resolution according to the initial energy of the charged particle beam. According to FIG. 16, it can be seen that the resolution increases as the initial energy of the charged particle beam increases.
도 17 내지 도 20에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지연 에너지 분석기가 도시되어 있다. 본 실시예의 지연 에너지 분석기는 정전 렌즈(1100), 스페이서(1140), 지연 전극(1200), 수집기(1300), 차단 전극(1400), 광학계 프레임(1500), 조리개(1600), 하우징(1700) 및 조리개 커버(1800)를 포함한다.17 to 20 illustrate a delay energy analyzer according to a second embodiment of the present invention. The delay energy analyzer of the present embodiment includes an electrostatic lens 1100, a
한편 본 실시예의 상기 지연 전극(1200), 상기 수집기(1300), 상기 차단 전극(1400), 상기 광학계 프레임(1500), 상기 조리개(1600), 상기 하우징(1700) 및 상기 조리개 커버(1800)는 본 발명의 일 실시예에서의 상기 지연 전극(200), 상기 수집기(300), 상기 차단 전극(400), 상기 광학계 프레임(500), 상기 조리개(600), 상기 하우징(700) 및 상기 조리개 커버(800)와 구조 및 효과가 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.Meanwhile, the
본 실시예에서의 상기 정전 렌즈(1100)는 렌즈 전극(1110), 전면 접지 전극(1120) 및 후면 접지 전극(1130)을 포함한다. 이때, 상기 렌즈 전극(1110)은 음전위가 인가되도록 구비되고, 상기 렌즈 전극(1110)의 빔이 입사되는 방향으로 전측에 상기 전면 접지 전극(1120)이 배치되며, 상기 렌즈 전극(1110)의 빔이 입사되는 방향으로 후측에 상기 후면 접지 전극(1130)이 배치된다. 한편, 상기 렌즈 전극(1110)과 상기 전면 접지 전극(1120)의 사이 및 상기 렌즈 전극(1110)과 상기 후면 접지 전극(1130)의 사이에는 상기 스페이서(1140)이 배치된다.The electrostatic lens 1100 in this embodiment includes a
도 19를 참조하면, 상기 렌즈 전극(1110)은 상기 전면 접지 전극(1120)과 상기 후면 접지 전극(1130)의 사이에 배치되고, 렌즈 전극 본체(1111)와 렌즈 전극 결합부(1112)를 포함하며, 중심에는 하전 입자 빔이 통과할 수 있는 통로가 구비되어 있다. 즉, 디스크 형태로 상기 렌즈 전극 본체(1111)가 구비되고, 상기 렌즈 전극 본체(1111)의 외주면 상에서 반경 방향 외측으로 복수 개의 상기 렌즈 전극 결합부(1112)가 연장 형성되어 상기 광학계 프레임(1500)의 내주면과 결합된다. Referring to FIG. 19, the
한편, 본 실시예에서 상기 렌즈 전극(1110)은 아인젤(Einzel) 렌즈가 적용되었으나 이에 한정되는 것은 아니고 다른 렌즈로 대체되는 것도 가능하다.Meanwhile, in the present embodiment, an Einzel lens is applied to the
한편, 본 실시예의 상기 전면 접지 전극(1120) 및 상기 후면 접지 전극(1130)은 본 발명의 일 실시예의 상기 렌즈 전극(1110)과 구조가 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 다만, 상기 전면 접지 전극(1120) 및 상기 후면 접지 전극(1130)은 접지(earth) 되어있다. 따라서, 상기 렌즈 전극(1110)에 전압이 인가되면, 상기 전면 접지 전극(1120) 및 상기 후면 접지 전극(1130)과의 전압차에 의하여 전기장이 발생한다. Meanwhile, since the
또한 본 실시예에서의 상기 스페이서(1140)는 본 발명의 일 실시예의 상기 스페이서(140)과 구조 및 효과가 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.In addition, since the
한편, 본 실시예에 따르면 상기 렌즈 전극(1110)에 -282.858V의 전압을 인가하여 2.8meV의 분해능을 얻을 수 있다.Meanwhile, according to the present embodiment, a resolution of 2.8 meV may be obtained by applying a voltage of -282.858V to the
도 21 내지 도 23에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 지연 에너지 분석기가 도시되어 있다. 본 실시예의 지연 에너지 분석기는 정전 렌즈(2100), 스페이서(2140), 지연 전극(2200), 수집기(2300), 차단 전극(2400), 광학계 프레임(2500), 조리개(2600), 하우징(2700) 및 조리개 커버(2800)를 포함한다.21 to 23 illustrate a delay energy analyzer according to a third embodiment of the present invention. The delay energy analyzer of the present embodiment includes an electrostatic lens 2100, a
한편 본 실시예의 상기 지연 전극(2200), 상기 수집기(2300), 상기 차단 전극(2400), 상기 광학계 프레임(2500), 상기 조리개(2600), 상기 하우징(2700) 및 상기 조리개 커버(2800)는 본 발명의 일 실시예에서의 상기 지연 전극(200), 상기 수집기(300), 상기 차단 전극(400), 상기 광학계 프레임(500), 상기 조리개(600), 상기 하우징(700) 및 상기 조리개 커버(800)와 구조 및 효과가 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.Meanwhile, the
본 실시예에서의 상기 정전 렌즈(2100)는 렌즈 전극(2110) 및 전면 접지 전극(2120)을 포함한다. 이때, 상기 렌즈 전극(2110)은 음전위가 인가되도록 구비되고, 상기 렌즈 전극(2110)의 빔이 입사되는 방향으로 전측에 상기 전면 접지 전극(1120)이 배치된다. 한편, 상기 렌즈 전극(2110)과 상기 전면 접지 전극(2120)의 사이에는 상기 스페이서(2140)이 배치된다.The electrostatic lens 2100 in this embodiment includes a
한편, 본 실시예에서 상기 렌즈 전극(2110)은 아인젤(Einzel) 렌즈가 적용된다. 본 실시예의 경우 하나의 음전위 전극과 2개의 접지 전극을 사용하는 일반적인 아인젤 렌즈와는 달리 상기 렌즈 전극(2110)과 하나의 접지 전극인 상기 전면 접지 전극(2120)으로 빔을 굴절시키나 상기 차단 전극(2400)의 존재에 의하여 아인젤 렌즈로서 기능을 구현시킬 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the
한편, 본 실시예의 상기 전면 접지 전극(2120)은 본 발명의 일 실시예의 상기 전면 접지 전극(120)과 구조 및 효과가 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 또한 본 실시예에서의 상기 스페이서(2140)는 본 발명의 일 실시예의 상기 스페이서(140)과 구조 및 효과가 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.Meanwhile, since the
한편, 본 실시예에 따르면 상기 렌즈 전극(2110)에 -320.475V의 전압을 인가하여 2.6meV의 분해능을 얻을 수 있다.Meanwhile, according to the present embodiment, a resolution of 2.6 meV may be obtained by applying a voltage of -320.475V to the
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art within the spirit of the present invention. It is clear that the transformation or improvement is possible by the ruler.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다. All simple modifications to changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.
100, 1100, 2100 : 정전 렌즈
110, 1110, 2110 : 렌즈 전극
200, 1200, 2200 : 지연 전극
300, 1300, 2300 : 수집기
400, 1400, 2400 : 차단 전극
500, 1500, 2500 : 광학계 프레임
600, 1600, 2600 : 조리개
700, 1700, 2700 : 하우징
800, 1800, 2800 : 조리개 커버100, 1100, 2100: electrostatic lens
110, 1110, 2110: lens electrode
200, 1200, 2200: delay electrode
300, 1300, 2300: collector
400, 1400, 2400: blocking electrode
500, 1500, 2500: optical system frame
600, 1600, 2600: aperture
700, 1700, 2700: housing
800, 1800, 2800: aperture cover
Claims (10)
상기 정전 렌즈에서 굴절된 하전 입자 빔의 초점이 내부에 만들어지고, 내부에 전위를 발생시켜 입사된 하전 입자 빔의 에너지를 감소시키며, 내부에 발생된 전위보다 에너지가 큰 하전 입자만 통과시키는 지연 전극; 및
상기 지연 전극을 통과한 하전 입자가 도달되어 하전 입자 빔의 에너지 분포를 측정하는 수집기;
를 포함하는 지연 에너지 분석기.
An electrostatic lens that refracts the incident charged particle beam;
A delay electrode in which the focus of the charged particle beam refracted by the electrostatic lens is created inside, generates an electric potential inside to reduce the energy of the incident charged particle beam, and passes only charged particles with energy greater than the potential generated inside ; And
A collector for measuring the energy distribution of the charged particle beam by reaching the charged particles passing through the delay electrode;
Delayed energy analyzer comprising a.
상기 정전 렌즈와 상기 지연 전극 사이에 배치되고, 상기 정전 렌즈와 상기 지연 전극 사이에서 발생하는 전위의 간섭을 차단하도록 구비된 차단 전극;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지연 에너지 분석기.
The method of claim 1,
A blocking electrode disposed between the electrostatic lens and the delay electrode and provided to block interference of a potential generated between the electrostatic lens and the delay electrode;
Delayed energy analyzer, characterized in that it further comprises.
상기 정전 렌즈는,
전압이 인가되어 입사되는 하전 입자 빔을 굴절시키는 렌즈 전극를 포함하는 것을 특징으로 하는 지연 에너지 분석기.
The method of claim 1,
The electrostatic lens,
Delayed energy analyzer comprising a lens electrode to refract the incident charged particle beam by applying a voltage.
상기 정전 렌즈는,
하전 입자 빔이 입사되는 방향으로 상기 렌즈 전극보다 전면에 배치되고, 접지된 상태로 구비된 전면 접지 전극;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지연 에너지 분석기.
The method of claim 3,
The electrostatic lens,
A front ground electrode disposed in front of the lens electrode in a direction in which the charged particle beam is incident, and provided in a grounded state;
Delayed energy analyzer, characterized in that it further comprises.
상기 정전 렌즈는,
하전 입자 빔이 입사되는 방향으로 상기 렌즈 전극보다 후면에 배치되고, 접지된 상태로 구비된 후면 접지 전극;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지연 에너지 분석기.
The method of claim 4,
The electrostatic lens,
A rear ground electrode disposed at a rear surface of the lens electrode in a direction in which the charged particle beam is incident, and provided in a grounded state;
Delayed energy analyzer, characterized in that it further comprises.
중공형으로 형성되어 상기 정전 렌즈, 상기 차단 전극, 상기 지연 전극 및 상기 수집기를 내부에 고정시키는 광학계 프레임;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지연 에너지 분석기.
The method of claim 2,
An optical system frame formed in a hollow shape to fix the electrostatic lens, the blocking electrode, the delay electrode, and the collector therein;
Delayed energy analyzer, characterized in that it further comprises.
상기 정전 렌즈로 입사되는 하전 입자 빔을 조절하는 조리개;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지연 에너지 분석기.
The method of claim 6,
An aperture for controlling a charged particle beam incident on the electrostatic lens;
Delayed energy analyzer, characterized in that it further comprises.
원통 형태로 형성되어 상기 광학계 프레임을 내부에 수용하고, 외부의 전기장을 차단하도록 구비된 하우징 본체;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지연 에너지 분석기.
The method of claim 7,
A housing body formed in a cylindrical shape to accommodate the optical system frame therein and to block an external electric field;
Delayed energy analyzer, characterized in that it further comprises.
상기 하우징 본체의 축 방향 일측 단부에 결합되어 상기 하우징 본체의 축 방향 일측 단부를 덮도록 원판 형태로 형성되고, 일면에 상기 조리개가 결합되며, 타면에 상기 광학계 프레임이 결합되는 전면 하우징 커버;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지연 에너지 분석기.
The method of claim 8,
A front housing cover coupled to one end of the housing body in the axial direction and formed in a disc shape so as to cover one end of the housing body in the axial direction, the diaphragm coupled to one surface, and the optical system frame coupled to the other surface;
Delayed energy analyzer, characterized in that it further comprises.
상기 전면 하우징 커버와 결합하여 상기 조리개를 고정시키고, 하전 입자 빔이 외부에서 상기 조리개로 입사되도록 빔 입사홀이 형성된 조리개 커버;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지연 에너지 분석기.The method of claim 9,
An aperture cover in which a beam incidence hole is formed so that a beam of charged particles is incident on the aperture from the outside by being combined with the front housing cover to fix the aperture;
Delayed energy analyzer, characterized in that it further comprises.
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KR1020190118073A KR102231035B1 (en) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Lens-type retarding field energy analyzer without a grid-electrode |
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- 2019-09-25 KR KR1020190118073A patent/KR102231035B1/en active IP Right Grant
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- 2020-03-04 WO PCT/KR2020/003086 patent/WO2021060634A1/en active Application Filing
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