KR20160108810A - electron beam generator, image apparatus including the same and optical apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention may include an electron beam generator, an image device including the same and an optical apparatus. The optical apparatus includes first and second laser devices which provide first and second laser beams to a substrate, and a first optical system which is provided between the substrate and the first and second laser devices and focuses the first and second laser beams. The first and second laser beams are overlapped with each other to generate an interference beam, and reduces the spot size of the interference beam on a focus so that the spot size of the interference beam can be smaller than the wavelength of each of the first and second beams.

Description

전자 빔 생성기, 그를 포함하는 이미지 장치, 및 광학 장치{electron beam generator, image apparatus including the same and optical apparatus}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electron beam generator, an imaging apparatus including the electron beam generator,

본 발명은 이미지 장치에 관한 것으로 상세하게는 전자 빔을 제공하는 전자 빔 생성기 및 그를 포함하는 이미지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an imaging device, and more particularly to an electron beam generator for providing an electron beam and an imaging device including the same.

일반적으로, 표면 검사 장치는 계측 대상의 표면을 확대하여 분석할 수 있다. 예를 들어, 광학현미경은 시료의 표면을 확대 투영하여 계측할 수 있다. 하지만, 광학현미경은 시료의 표면을 약 106배 내지 109배 이상의 배율로 확대할 수 없다. 광학현미경의 소스 광의 파장보다 작은 선폭의 이미지는 계측될 수 없다. Generally, the surface inspection apparatus can enlarge and analyze the surface of the object to be measured. For example, an optical microscope can magnify and project the surface of a sample. However, the optical microscope can not magnify the surface of the sample at a magnification of about 10 6 to 10 9 times. An image with a line width smaller than the wavelength of the source light of the optical microscope can not be measured.

본 발명의 다른 과제는 레이저 빔의 파장보다 작은 선폭의 전자 빔을 제공할 수 있는 전자 빔 생성기를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an electron beam generator capable of providing an electron beam having a line width smaller than the wavelength of the laser beam.

본 발명의 다른 과제는 고해상도를 갖는 이미지 장치를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an image device having a high resolution.

본 발명은 전자 빔 생성기를 개시한다. 전자 빔 생성기는, 기판 상에 빔 소스를 제공하는 빔 소스 공급 부; 상기 빔 소스와 상기 기판에 제 1 레이저 빔을 제공하는 제 1 레이저 장치; 상기 기판 상에 초점을 갖고, 상기 제 1 레이저 빔을 상기 기판 상에 집중하는 제 1 광학 계; 및 상기 제 1 광학계와 상기 제 1 레이저 장치 사이의 상기 제 1 레이저 빔과 중첩되는 제 2 레이저 빔을 제공하는 제 2 레이저 장치를 포함한다. 여기서, 상기 제 2 레이저 장치는 상기 제 1 레이저 빔의 위상과 반대되는 위상을 갖고, 상기 제 1 레이저 빔과의 상쇄간섭으로 상기 제 1 레이저 빔과의 상쇄간섭으로 생성되는 간섭 빔의 제 1 스팟 사이즈를 상기 초점에서 상기 제 1 레이저 빔의 파장보다 작게 감소시키는 상기 제 2 레이저 빔을 출력한다.The present invention discloses an electron beam generator. The electron beam generator includes: a beam source supply unit for supplying a beam source onto a substrate; A first laser device for providing said beam source and said substrate with a first laser beam; A first optical system having a focus on the substrate and focusing the first laser beam on the substrate; And a second laser device for providing a second laser beam superimposed on the first laser beam between the first optical system and the first laser device. Here, the second laser device has a phase opposite to the phase of the first laser beam, and generates a first spot of the interference beam generated by destructive interference with the first laser beam due to destructive interference with the first laser beam, And outputs the second laser beam whose size is reduced to be smaller than the wavelength of the first laser beam at the focal point.

본 발명의 일 예에 따른 이미지 장치는, 기판 상에 전자 빔을 제공하는 전자 빔 생성기; 상기 전자 빔에 의해 상기 기판으로부터 생성되는 이차 전자를 검출하는 검출기; 및 상기 전자 빔 생성기를 제어하고, 상기 검출기의 검출 신호에 따라 상기 기판의 이미지를 획득하는 제어 부를 포함한다. 여기서, 상기 전자 빔 생성기는: 상기 기판 상에 빔 소스를 제공하는 소스 공급 부; 상기 빔 소스와 상기 기판에 제 1 레이저 빔을 제공하는 제 1 레이저 장치; 상기 기판 상에 초점을 갖고, 상기 제 1 레이저 빔을 상기 기판 상에 집중하는 제 1 광학 계; 및 상기 제 1 광학계와 상기 제 1 레이저 장치 사이의 상기 제 1 레이저 빔과 중첩되는 제 2 레이저 빔을 제공하는 제 2 레이저 장치를 포함할 수 있다. 상기 제 2 레이저 장치는 상기 제 1 레이저 빔의 위상과 반대되는 위상을 갖고, 상기 제 1 레이저 빔과의 상쇄간섭으로 상기 초점에서 상기 제 1 레이저 빔의 제 1 스팟 사이즈를 상기 제 1 레이저 빔의 파장보다 작게 감소시키는 상기 제 2 레이저 빔을 출력할 수 있다.An image device according to an example of the present invention includes: an electron beam generator for providing an electron beam on a substrate; A detector for detecting secondary electrons generated from the substrate by the electron beam; And a control unit for controlling the electron beam generator and acquiring an image of the substrate in accordance with a detection signal of the detector. Here, the electron beam generator may include: a source supply unit for providing a beam source on the substrate; A first laser device for providing said beam source and said substrate with a first laser beam; A first optical system having a focus on the substrate and focusing the first laser beam on the substrate; And a second laser device for providing a second laser beam overlapping the first laser beam between the first optical system and the first laser device. Wherein the second laser device has a phase opposite to the phase of the first laser beam and the first spot size of the first laser beam at the focus is canceled by the destructive interference with the first laser beam, And outputting the second laser beam which is smaller than the wavelength.

본 발명의 일 예에 따른 광학 장치는, 기판에 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 제공하는 제 1 및 제 2 레이저 장치들; 및 상기 제 1 및 제 2 레이저 장치들과 상기 기판 사이에 제공되고, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 포커스 하는 제 1 광학계를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들은 서로 중첩되어 간섭 빔을 생성하고, 상기 초점에서 상기 간섭 빔의 스팟 사이즈를 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들 각각의 파장보다 작게 감소시킬 수 있다.An optical apparatus according to an example of the present invention includes: first and second laser devices for providing first and second laser beams to a substrate; And a first optical system provided between the first and second laser devices and the substrate, for focusing the first and second laser beams. Here, the first and second laser beams may overlap each other to generate an interference beam, and the spot size of the interference beam at the focal point may be reduced to be smaller than the wavelength of each of the first and second laser beams.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 전자 빔 생성기는 레이저 빔의 상쇄간섭으로 레이저 빔의 파장보다 작은 선폭의 전자 빔을 생성할 수 있다. 이미지 장치는 레이저 빔의 파장보다 작은 선폭의 전자 빔으로 고해상도의 이미지를 획득할 수 있다. As described above, the electron beam generator according to the embodiments of the present invention can generate an electron beam having a line width smaller than the wavelength of the laser beam due to destructive interference of the laser beam. The imaging device can acquire a high resolution image with an electron beam having a line width smaller than the wavelength of the laser beam.

도 1 내지 도 3은 일반적인 단일 파장 레이저 빔의 전자 빔 생성 과정을 보여주는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 이미지 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 전자 빔 생성기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 제 1 레이저 빔의 제 1 파장과 제 2 레이저 빔의 제 2 파장을 보여주는 그래프들이다.
도 7 내지 도 9는 도 5의 제 1 레이저 빔과 제 2 레이저 빔에 의한 전자 빔의 생성과정을 보여주는 도면들이다.
도 10은 도 9의 전자 빔의 폭, 제 1 파장 및 제 2 파장을 보여주는 도면이다.
도 11은 도 3의 일반적인 전자 빔의 폭과 단일 파장 레이저 빔의 파장을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 5의 빔 소스 공급 부의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 13은 도 5의 전자 빔 생성기의 일 예를 보여주는 도면이다.FIGS. 1 to 3 are diagrams showing an electron beam generating process of a general single-wavelength laser beam.
4 is a view showing an example of the image device of the present invention.
5 is a view showing an example of the electron beam generator of FIG.
FIG. 6 is a graph showing the first wavelength of the first laser beam and the second wavelength of the second laser beam of FIG. 5;
FIGS. 7 to 9 are views showing a process of generating an electron beam by the first laser beam and the second laser beam in FIG.
10 is a view showing a width, a first wavelength, and a second wavelength of the electron beam of FIG.
Fig. 11 is a view showing the width of a general electron beam and the wavelength of a single wavelength laser beam in Fig. 3; Fig.
12 is a view showing an example of the beam source supply unit of FIG.
13 is a view showing an example of the electron beam generator of FIG.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in different forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 레이저 빔, 전자 빔, 폭, 파장, 광축, 위상, 간섭, 스팟 사이즈, 단면은 광학 분야에서 주로 사용되는 의미로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is to be understood that the phrase "comprises" and / or "comprising" used in the specification exclude the presence or addition of one or more other elements, steps, operations and / or elements, I never do that. Also, in the specification, the laser beam, the electron beam, the width, the wavelength, the optical axis, the phase, the interference, the spot size, and the cross section may be understood as meaning mainly used in the optical field. The reference numerals shown in the order of description are not necessarily limited to those in the order of the preferred embodiments.

도 1 내지 도 3은 일반적인 단일 파장 레이저 빔(21)의 전자 빔(27a) 생성 과정을 보여준다.FIGS. 1 to 3 show a process of generating an electron beam 27a of a general single-wavelength laser beam 21. FIG.

도 1을 참조하면, 단일 파장 레이저 빔(21)은 비 구면 오목 미러(off-axis concave mirror, 24)에 제공될 수 있다. 비 구면 오목 미러(24)는 단일 파장 레이저 빔(21)을 초점(29)에 포커스(focus)할 수 있다. 비 구면 오목 미러(24)는 지지체(24a)에 고정될 수 있다. 단일 파장 레이저 빔(21)의 에너지 세기 분포(25)는 가우시안 분포일 수 있다. 단일 파장 레이저 빔(21)의 단면(23)은 원 모양을 가질 수 있다. 단일 파장 레이저 빔(21)의 스팟 사이즈(23a)는 비 구면 오목 미러(24)의 전단에서 일정할 수 있다. 반면, 단일 파장 레이저 빔(21)의 스팟 사이즈(23a)는 비 구면 오목 미러(24)과 그의 초점(29) 사이 즉, 초점 거리(28) 내에서 점진적으로 감소할 수 있다. 반면, 단일 파장 레이저 빔(21)의 에너지 세기 분포(25)는 초점(29)에서 최대로 밀집할 수 있다. 또한, 단일 파장 레이저 빔(21)의 스팟 사이즈(23a)는 초점(29) 내에서 단일 파장 레이저 빔(21)의 파장보다 클 수 있다. 즉, 단일 파장 레이저 빔(21)의 스팟 사이즈(23a)는 초점(29) 내에서 단일 파장 레이저 빔(21)의 파장보다 작을 수 없다.Referring to FIG. 1, the single-wavelength laser beam 21 may be provided on an off-axis concave mirror 24. The non-spherical concave mirror 24 may focus the single wavelength laser beam 21 onto the focal point 29. The non-spherical concave mirror 24 can be fixed to the support 24a. The energy intensity distribution 25 of the single-wavelength laser beam 21 may be a Gaussian distribution. The cross section 23 of the single wavelength laser beam 21 may have a circular shape. The spot size 23a of the single wavelength laser beam 21 may be constant at the front end of the spherical concave mirror 24. On the other hand, the spot size 23a of the single wavelength laser beam 21 may gradually decrease between the spherical concave mirror 24 and its focal point 29, i.e., within the focal length 28. [ On the other hand, the energy intensity distribution 25 of the single-wavelength laser beam 21 can be maximally concentrated at the focus 29. In addition, the spot size 23a of the single wavelength laser beam 21 may be greater than the wavelength of the single wavelength laser beam 21 within the focal point 29. [ That is, the spot size 23a of the single-wavelength laser beam 21 can not be smaller than the wavelength of the single-wavelength laser beam 21 in the focal point 29. [

도 2 및 도 3을 참조하면, 전자들(27)은 비 구면 오목 미러(24)의 초점 거리(28) 내에 제공될 수 있다. 전자들(27)은 단일 파장 레이저 빔(21)에 노출될 수 있다. 전자들(27)은 단일 파장 레이저 빔(21)을 따라 폰데르모티브의 힘(podermotive force) 및/또는 로렌츠의 힘에 의해 초점(29)으로 이동될 될 수 있다. 폰데르모티브의 힘및/또는 로렌츠의 힘은 전자들(27)의 전하 량 및/또는 전기장에 비례하여 증가할 수 있다. 2 and 3, the electrons 27 may be provided within the focal length 28 of the spherical concave mirror 24. Electrons 27 may be exposed to a single wavelength laser beam 21. The electrons 27 may be moved to the focal point 29 by a podermotive force and / or a Lorentz force along the single wavelength laser beam 21. The force of the phonder motive and / or the Lorentz force may increase in proportion to the amount of charge and / or the electric field of the electrons 27.

도 3을 참조하면, 전자들(27)은 초점(29)에 밀집(densed)될 수 있다. 전자들(27)은 단일 파장 레이저 빔(21)의 에너지에 의해 가속될 수 있다. 가속된 전자들(27)은 전자 빔(27a)에 대응될 수 있다. 전자 빔(27a)은 기판(22)에 제공될 수 있다. 전자 빔(27a)의 폭(d1)는 단일 파장 레이저 빔(21)의 스팟 사이즈(23a)와 동일할 수 있다. 이하, 빔들의 스팟 사이즈는 빔들의 폭에 대응될 수 있다. 전자 빔(27a)의 폭(d1)는 계측 대상의 기판(22)의 이미지 해상도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 빔(27a)의 폭(d1)는 이미지 해상도와 반비례할 수 있다. 전자 빔(27a)의 폭(d1)는 단일 파장 레이저 빔(21)의 파장보다 작을 수 없다. 이미지 해상도는 단일 파장 레이저 빔(21)의 파장에 따른 한계점을 가질 수 있다. Referring to FIG. 3, the electrons 27 may be densed at the focal point 29. The electrons 27 can be accelerated by the energy of the single-wavelength laser beam 21. The accelerated electrons 27 may correspond to the electron beam 27a. The electron beam 27a may be provided to the substrate 22. [ The width d 1 of the electron beam 27a may be the same as the spot size 23a of the single-wavelength laser beam 21. Hereinafter, the spot size of the beams may correspond to the width of the beams. The width d 1 of the electron beam 27a can determine the image resolution of the substrate 22 to be measured. For example, the width d 1 of the electron beam 27a may be inversely proportional to the image resolution. The width d 1 of the electron beam 27a can not be smaller than the wavelength of the single-wavelength laser beam 21. The image resolution may have a limit depending on the wavelength of the single-wavelength laser beam 21. [

도 4는 본 발명의 이미지 장치(10)의 일 예를 보여준다.4 shows an example of an imaging device 10 of the present invention.

도 4를 참조하면, 이미지 장치(10)는 전자현미경일 수 있다. 이와 달리, 이미지 장치(10)는 전자 빔 노광기일 수 있다. 일 예에 따르면, 이미지 장치(10)는 스테이지(12), 전자 빔 생성기(14), 검출기(16), 및 제어 부(18)를 포함할 수 있다. 기판(11)은 스테이지(12) 상에 제공될 수 있다. 스테이지(12)는 기판(11)을 이동시킬 수 있다. 전자 빔 생성기(14)는 기판(11) 상에 전자 빔(13)을 제공할 수 있다. 기판(11)의 표면에서는 전자 빔(13)에 의해 이차전자(15)이 방출될 수 있다. 검출기(16)은 방출된 이차전자(15)를 검출할 수 있다. 제어 부(18)는 검출기(16)의 검출신호에 따라 상기 기판의 표면 이미지를 획득할 수 있다. Referring to Figure 4, the imaging device 10 may be an electron microscope. Alternatively, imaging device 10 may be an electron beam exposer. According to one example, the imaging device 10 may include a stage 12, an electron beam generator 14, a detector 16, and a control 18. The substrate 11 may be provided on the stage 12. The stage 12 can move the substrate 11. The electron beam generator 14 may provide an electron beam 13 on the substrate 11. On the surface of the substrate 11, the secondary electrons 15 can be emitted by the electron beam 13. [ The detector 16 can detect the emitted secondary electrons 15. The control unit 18 can acquire the surface image of the substrate in accordance with the detection signal of the detector 16. [

도 5는 도 4의 전자 빔 생성기(14)의 일 예를 보여준다.FIG. 5 shows an example of the electron beam generator 14 of FIG.

도 5를 참조하면, 전자 빔 생성기(14)는 제 1 레이저 장치(30), 제 2 레이저 장치(40), 제 1 광학계(50), 제 2 광학계(60), 및 빔 소스 공급 부(62)를 포함할 수 있다. 5, the electron beam generator 14 includes a first laser device 30, a second laser device 40, a first optical system 50, a second optical system 60, and a beam source supply 62 ).

제 1 레이저 장치(30)는 제 1 광학계(50)에 제 1 레이저 빔(32)을 제공할 수 있다. 제 2 레이저 장치(40)는 상기 제 1 광학계(50)에 대해 제 1 레이저 빔(32)과 동일한 광축(optical axis)으로 제 2 레이저 빔(42)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이저 빔(32)과 제 2 레이저 빔(42)의 각각은 팸토초 또는 피코초 레이저 빔을 포함할 수 있다. 제 1 레이저 빔(32)과 제 2 레이저 빔(42)의 각각은 약 20 ~ 1,000 TW 의 에너지를 가질 수 있다. The first laser device 30 may provide the first laser beam 32 to the first optical system 50. The second laser device 40 may provide the second laser beam 42 to the first optical system 50 at the same optical axis as the first laser beam 32. [ For example, each of the first laser beam 32 and the second laser beam 42 may comprise a femto second or picosecond laser beam. Each of the first laser beam 32 and the second laser beam 42 may have an energy of about 20 to 1,000 TW.

제 1 광학계(50)는 제 1 및 제 2 레이저 장치들(30, 40) 및 기판(11) 사이에 배치될 수 있다. 제 1 광학계(50)는 제 1 레이저 빔(32) 및 제 2 레이저 빔(42)을 기판(11)으로 반사할 수 있다. 제 1 광학계(50)는 제 1 레이저 빔(32) 및 제 2 레이저 빔(42)을 기판(11) 상에 집중시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 광학계(50)는 비구면 오목 미러를 포함할 수 있다. The first optical system 50 may be disposed between the first and second laser devices 30 and 40 and the substrate 11. The first optical system 50 may reflect the first laser beam 32 and the second laser beam 42 to the substrate 11. The first optical system 50 can focus the first laser beam 32 and the second laser beam 42 on the substrate 11. For example, the first optical system 50 may include an aspherical concave mirror.

제 2 광학계(60)는 제 1 광학계(50)와 제 1 레이저 장치(30) 사이 및 제 1 광학계(50)와 제 2 레이저 장치(40) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 광학계(60)는 제 1 레이저 빔(32)과 제 2 레이저 빔(42)을 중첩시킬 수 있다. 제 2 광학계(60)는 제 1 레이저 빔(32)를 투과시킬 수 있다. 제 2 광학계(60)는 제 2 레이저 빔(42)을 제 1 레이저 빔(32)와 동일한 방향 및/또는 광축으로 반사할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 광학계(60)는 하프 미러를 포함할 수 있다. The second optical system 60 may be disposed between the first optical system 50 and the first laser device 30 and between the first optical system 50 and the second laser device 40. The second optical system 60 may superimpose the first laser beam 32 and the second laser beam 42. The second optical system 60 can transmit the first laser beam 32. The second optical system 60 can reflect the second laser beam 42 in the same direction and / or optical axis as the first laser beam 32. [ According to one example, the second optical system 60 may include a half mirror.

빔 소스 공급 부(62)는 기판(11)과 제 1 광학계(50) 사이에 전자들(64)을 제공할 수 있다. 전자들(64)은 제 1 레이저 빔(32)과 제 2 레이저 빔(42)에 의해 가속되어 기판(11)에 제공될 수 있다. 즉, 전자들(64)은 전자 빔(도 9의 66)의 빔 소스일 수 있다.The beam source supply unit 62 may provide electrons 64 between the substrate 11 and the first optical system 50. Electrons 64 may be accelerated by the first laser beam 32 and the second laser beam 42 and provided to the substrate 11. That is, the electrons 64 may be the beam source of the electron beam (66 in FIG. 9).

도 6은 도 5의 제 1 레이저 빔(32)의 제 1 파장(λ1)과 제 2 레이저 빔(42)의 제 2 파장(λ2)을 보여준다.6 shows a second wavelength (λ 2) of the first laser beam 32, the first wavelength (λ 1) and the second laser beam 42 of FIG.

도 6을 참조하면, 제 1 레이저 빔(32)의 제 1 파장(λ1)과 제 2 레이저 빔(42)의 파장(λ2)은 서로 다른 위상을 가질 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 파장(λ1)의 위상은 제 2 파장(λ2)의 위상과 반대될 수 있다. 즉, 제 1 레이저 빔(32)은 제 2 레이저 빔(42)의 각각은 동일한 파장을 갖고, 서로 반전된 위상을 가질 수 있다. 제 1 파장(λ1)은 제 2 파장(λ2)의 절반으로 쉬프트될 수 있다. 제 1 레이저 빔(32)과 제 2 레이저 빔(42)은 동일한 에너지를 가질 수 있다.Referring to FIG. 6, the first wavelength? 1 of the first laser beam 32 and the wavelength? 2 of the second laser beam 42 may have different phases. According to one example, the phase of the first wavelength (λ 1) can be opposite to the phase of the second wavelength (λ 2). That is, the first laser beam 32 may have the same wavelength and each of the second laser beams 42 may have an inverted phase with respect to each other. The first wavelength? 1 can be shifted to half of the second wavelength? 2 . The first laser beam 32 and the second laser beam 42 may have the same energy.

도 7 내지 도 9는 도 5의 제 1 레이저 빔(32)과 제 2 레이저 빔(42)에 의한 전자 빔(66)의 생성과정을 보여준다.FIGS. 7 to 9 show the generation process of the electron beam 66 by the first laser beam 32 and the second laser beam 42 of FIG.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 간섭 빔(72)은 제 1 레이저 빔(32)과 제 2 레이저 빔(42)의 상쇄간섭에 의해 생성될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 레이저 빔(32)의 단면(34)과 제 2 레이저 빔(42)의 단면(44)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이저 빔(32)은 원 모양의 단면(34)을 갖고, 제 2 레이저 빔(42)는 도넛 및/또는 링 모양의 단면(44)을 가질 수 있다. 제 1 레이저 빔(32)의 단면(34)의 직경은 제 2 레이저 빔(42)의 단면(44)의 직경은 동일할 수 있다. 즉, 제 1 레이저 빔(32)의 스팟 사이즈(34a)와 제 2 레이저 빔(42)의 스팟 사이즈(44a)는 동일할 수 있다. 간섭 빔(72)의 스팟 사이즈(74a)는 제 1 레이저 빔(32)의 스팟 사이즈(34a)와 제 2 레이저 빔(42)의 스팟 사이즈(44a)보다 작을 수 있다. 간섭 빔(72)의 단면(74)은 원 모양을 가질 수 있다. 제 1 레이저 빔(32)의 에너지 세기 분포(36)는 그의 단면(34) 내에서 가우시안 분포일 수 있다. 제 2 레이저 빔(42)의 에너지 세기 분포(46)는 그의 단면(44) 내에서 쌍봉(two-humped) 분포일 수 있다. 간섭 빔(72)의 에너지 세기 분포(76)는 그의 단면(74) 내에서 제 1 레이저 빔(32)의 에너지 세기 분포(36)보다 작은 폭의 가우시안 분포일 수 있다. 7 to 9, the interference beam 72 may be generated by destructive interference of the first laser beam 32 and the second laser beam 42. [ According to one example, the cross section 34 of the first laser beam 32 and the cross section 44 of the second laser beam 42 may be different. For example, the first laser beam 32 may have a circular cross section 34 and the second laser beam 42 may have a donut and / or ring-shaped cross section 44. The diameter of the end face 34 of the first laser beam 32 may be the same as the diameter of the end face 44 of the second laser beam 42. [ That is, the spot size 34a of the first laser beam 32 and the spot size 44a of the second laser beam 42 may be the same. The spot size 74a of the interference beam 72 may be smaller than the spot size 34a of the first laser beam 32 and the spot size 44a of the second laser beam 42. [ The cross section 74 of the interference beam 72 may have a circular shape. The energy intensity distribution 36 of the first laser beam 32 may be a Gaussian distribution within its cross section 34. [ The energy intensity distribution 46 of the second laser beam 42 may be a two-humped distribution within its cross-section 44. [ The energy intensity distribution 76 of the interference beam 72 may be a Gaussian distribution with a width less than the energy intensity distribution 36 of the first laser beam 32 within its cross section 74.

제 1 레이저 빔(32)의 스팟 사이즈(34a), 제 2 레이저 빔(42)의 스팟 사이즈(44a), 및 간섭 빔(72)의 스팟 사이즈(74a)는 제 1 광학계(50)의 초점 거리(54) 내에서 점진적으로 감소할 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이저 빔(32)의 스팟 사이즈(34a)와 제 2 레이저 빔(42)의 스팟 사이즈(44a)는 초점(52)에서 제 1 레이저 빔(32)의 파장(λ1) 및 제 2 레이저 빔(42)의 파장(λ2)과 동일하게 감소될 수 있다. 간섭 빔(72)의 스팟 사이즈(74a)는 제 1 레이저 빔(32)의 제 1 파장(λ1) 및 제 2 레이저 빔(42)의 파장(λ2)보다 작게 감소될 수 있다. 이와 같은 원리는 광학현미경에서의 STED(Stimulated Exitation and Depletion) 원리와 동일할 수 있다. The spot size 34a of the first laser beam 32, the spot size 44a of the second laser beam 42 and the spot size 74a of the interference beam 72 are different from the focal length of the first optical system 50 (54). For example, the spot size 34a of the first laser beam 32 and the spot size 44a of the second laser beam 42 are set to the wavelength? 1 of the first laser beam 32 at the focus 52, And the wavelength? 2 of the second laser beam 42 can be reduced. The spot size 74a of the interference beam 72 can be reduced to be smaller than the first wavelength lambda 1 of the first laser beam 32 and the wavelength lambda 2 of the second laser beam 42. [ This principle can be the same as the STED (Stimulated Exitation and Depletion) principle in an optical microscope.

도 8 및 도 9를 참조하면, 전자들(64)은 제 1 광학계(68)의 초점 거리(54) 내에 제공될 수 있다. 전자들(64)은 제 1 레이저 빔(32), 제 2 레이저 빔(42), 및 간섭 빔(72)을 따라 제 1 광학계(50)의 초점(52)으로 밀집할 수 있다. 밀집된 전자들(64)은 제 1 레이저 빔(32), 제 2 레이저 빔(42), 및 간섭 빔(72)의 에너지에 의해 가속될 수 있다. 예를 들어, 전자들(64)은 주로 간섭 빔(72)의 에너지에 따라 최고 높은 속도로 가속될 수 있다. 가속된 전자들(64)은 전자 빔(66)으로 정의될 수 있다. 간섭 빔(72)은 그의 스팟 사이즈(74a)와 동일한 폭(d2)의 전자 빔(66)을 생성시킬 수 있다. 8 and 9, the electrons 64 may be provided within the focal length 54 of the first optical system 68. [ Electrons 64 may be concentrated at the focal point 52 of the first optical system 50 along the first laser beam 32, the second laser beam 42, and the interference beam 72. The dense electrons 64 can be accelerated by the energy of the first laser beam 32, the second laser beam 42, and the interference beam 72. For example, the electrons 64 may be accelerated at the highest high speed, mainly depending on the energy of the interfering beam 72. Accelerated electrons 64 may be defined as an electron beam 66. The interference beam 72 can produce an electron beam 66 of the same width d 2 as its spot size 74a.

도 10은 도 9의 전자 빔(66)의 폭(d2), 제 1 파장(λ1) 및 제 2 파장(λ2)을 보여준다. Figure 10 shows the width (d 2), the first wavelength (λ 1) and second wavelength (λ 2) of the electron beam 66 of Fig.

도 9 및 도 10을 참조하면, 전자 빔(66)의 폭(d2)은 제 1 파장(λ1) 및 제 2 파장(λ2)보다 작을 수 있다. 간섭 빔(72)의 스팟 사이즈(74a)가 전자 빔(66)의 폭(d2)과 동일하고, 제 1 파장(λ1) 및 제 2 파장(λ2) 보다 작기 때문이다.9 and 10, the width d 2 of the electron beam 66 may be smaller than the first wavelength λ 1 and the second wavelength λ 2 . The spot size 74a of the interference beam 72 is equal to the width d 2 of the electron beam 66 and is smaller than the first wavelength lambda 1 and the second wavelength lambda 2 .

도 11은 도 3의 일반적인 전자 빔(27a)의 폭(d1)과 단일 파장 레이저 빔(21)의 파장(λ)을 보여준다.FIG. 11 shows the width d 1 of the general electron beam 27a and the wavelength? Of the single wavelength laser beam 21 in FIG.

도 10 및 도 11을 참조하면, 일반적인 전자 빔(27a)의 폭(d1)은 단일 파장 레이저 빔(21)의 파장(λ)보다 클 수 있다. 이와 달리, 일반적인 전자 빔(27a)의 폭(d1)은 단일 파장 레이저 빔(21)의 파장(λ)과 동일할 수 있다. 단일 파장 레이저 빔(21)의 파장(λ)이 제 1 파장(λ1) 및 제 2 파장(λ2)하면, 전자 빔(66)의 폭(d2)은 일반적인 전자 빔(27a)의 폭(d1)보다 작을 수 있다. 10 and 11, the width d 1 of the general electron beam 27a may be larger than the wavelength? Of the single-wavelength laser beam 21. [ Alternatively, the width d 1 of the general electron beam 27a may be equal to the wavelength? Of the single-wavelength laser beam 21. When the wavelength? Of the single-wavelength laser beam 21 is the first wavelength? 1 and the second wavelength? 2 , the width d 2 of the electron beam 66 is equal to the width of the general electron beam 27a (d 1 ).

다시 도 4 및 도 10을 참조하면, 제어 부(18)는 전자 빔(66)으로 고해상도의 이미지를 획득할 수 있다. 이미지의 해상도는 전자 빔(66)의 폭(d2)에 반비례하기 때문이다.Referring again to FIGS. 4 and 10, the control unit 18 can acquire a high-resolution image with the electron beam 66. FIG. Since the resolution of the image is inversely proportional to the width d 2 of the electron beam 66.

도 12는 도 5의 빔 소스 공급 부(62)의 일 예를 보여준다.Fig. 12 shows an example of the beam source supply unit 62 of Fig.

도 12를 참조하면, 빔 소스 공급 부(62)는 제 1 광학계(50)의 초점 거리(54) 내에 수소 가스(H2)를 제공할 수 있다. 수소 가스(H2)는 제 1 레이저 빔(32), 제 2 레이저 빔(42), 및 간섭 빔(72)에 의해 수소 이온(H+)으로 대전될 수 있다. 제 1 레이저 빔(32), 제 2 레이저 빔(42), 및 간섭 빔(72)은 수소 가스(H2)로부터 전자들(64)을 생성할 수 있다. 전자들(64)은 간섭 빔(72)에 의해 전자 빔(66)으로 가속될 수 있다. 전자 빔(66)은 제 1 파장(λ1) 및 제 2 파장(λ2)보다 작은 폭(d2)을 가질 수 있다. 12, the beam source supply 62 may provide hydrogen gas (H 2 ) within the focal length 54 of the first optical system 50. The hydrogen gas H 2 can be charged to the hydrogen ion H + by the first laser beam 32, the second laser beam 42, and the interference beam 72. The first laser beam 32, the second laser beam 42 and the interference beam 72 can produce electrons 64 from hydrogen gas (H 2 ). Electrons 64 may be accelerated to an electron beam 66 by an interference beam 72. The electron beam 66 may have a smaller width (d 2) than the first wavelength (λ 1) and second wavelength (λ 2).

도 13은 도 5의 전자 빔 생성기(14)의 일 예를 보여준다.FIG. 13 shows an example of the electron beam generator 14 of FIG.

도 13을 참조하면, 전자 빔 생성기(14)는 파워 공급 장치(90) 및 제 3 레이저 장치(94)를 포함할 수 있다. 파워 공급 장치(90)는 제 1 광학계(50)와 기판(11) 사이의 수소 가스(H2)에 고주파 파워(92)를 제공할 수 있다. 수소 가스(H2)는 전자들(64)을 발생시킬 수 있다. 파워 공급 장치(90)는 전자 감응 공명(electron cyclotron resonance) 장치를 포함할 수 있다. 제 3 레이저 장치(94)는 수소 가스(H2)에 제 3 레이저 빔(96)을 제공할 수 있다. 제 3 레이저 빔(96)은 수소 가스(H2)를 여기시켜 전자들(64)을 생성할 수 있다. Referring to FIG. 13, the electron beam generator 14 may include a power supply 90 and a third laser device 94. The power supply device 90 can provide the high frequency power 92 to the hydrogen gas H 2 between the first optical system 50 and the substrate 11. The hydrogen gas (H 2 ) can generate electrons 64. The power supply 90 may include an electron cyclotron resonance device. The third laser device 94 may provide a third laser beam 96 to the hydrogen gas (H 2 ). The third laser beam 96 may excite hydrogen gas (H 2 ) to produce electrons 64.

제 1 레이저 빔(32) 및 제 2 레이저 빔(42)은 도 7 내지 도 9와 동일할 수 있다.The first laser beam 32 and the second laser beam 42 may be the same as in FIGS.

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the exemplary embodiments or constructions. It can be understood that It is therefore to be understood that the above-described embodiments and applications are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (20)

기판 상에 빔 소스를 제공하는 빔 소스 공급 부;
상기 빔 소스와 상기 기판에 제 1 레이저 빔을 제공하는 제 1 레이저 장치;
상기 기판 상에 초점을 갖고, 상기 제 1 레이저 빔을 상기 기판 상에 집중하는 제 1 광학 계; 및
상기 제 1 광학계와 상기 제 1 레이저 장치 사이의 상기 제 1 레이저 빔과 중첩되는 제 2 레이저 빔을 제공하는 제 2 레이저 장치를 포함하되,
상기 제 2 레이저 장치는 상기 제 1 레이저 빔의 위상과 반대되는 위상을 갖고, 상기 제 1 레이저 빔과의 상쇄간섭으로 생성되는 간섭 빔의 제 1 스팟 사이즈를 상기 초점에서 상기 제 1 레이저 빔의 파장보다 작게 감소시키는 상기 제 2 레이저 빔을 출력하는 전자 빔 생성기.A beam source supply unit for supplying a beam source on a substrate;
A first laser device for providing said beam source and said substrate with a first laser beam;
A first optical system having a focus on the substrate and focusing the first laser beam on the substrate; And
And a second laser device for providing a second laser beam overlapping the first laser beam between the first optical system and the first laser device,
Wherein the second laser device has a phase opposite to the phase of the first laser beam and a first spot size of an interference beam generated by destructive interference with the first laser beam is set to a wavelength of the first laser beam at the focus And outputting the second laser beam. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 레이저 빔은 상기 제 1 스팟 사이즈와 동일한 제 2 스팟 사이즈를 갖는 전자 빔 생성기.The method according to claim 1,
And the second laser beam has a second spot size equal to the first spot size. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 레이저 빔은 상기 제 1 레이저 빔의 제 1 단면과 다른 모양의 제 2 단면을 갖는 전자 빔 생성기.The method according to claim 1,
Wherein the second laser beam has a second cross-section that is different from the first cross-section of the first laser beam. 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 단면이 원 모양일 때, 상기 제 2 단면은 상기 원의 직경과 동일한 직경을 갖는 도넛 또는 링 모양을 갖는 전자 빔 생성기.The method of claim 3,
And the second end face has a donut or ring shape having a diameter equal to the diameter of the circle when the first end face is circular. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광학계는 비구면 오목 미러를 포함하는 전자 빔 생성기.The method according to claim 1,
Wherein the first optical system includes an aspherical concave mirror. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광학계와 상기 제 1 레이저 장치 사이에 배치되고, 상기 제 2 레이저 빔을 상기 제 1 레이저 빔과 동일한 방향으로 제공하는 제 2 광학계를 더 포함하는 전자 빔 생성기.The method according to claim 1,
And a second optical system disposed between the first optical system and the first laser device and providing the second laser beam in the same direction as the first laser beam. 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 광학계는 하프 미러를 포함하는 전자 빔 생성기.The method according to claim 6,
And the second optical system includes a half mirror. 제 1 항에 있어서,
상기 빔 소스는 수소 가스를 포함하는 전자 빔 생성기.The method according to claim 1,
Wherein the beam source comprises hydrogen gas. 제 8 항에 있어서,
상기 수소 가스에 고주파 파워를 제공하는 고주파 공급 장치를 더 포함하는 전자 빔 생성기.9. The method of claim 8,
Further comprising a high-frequency supply device for supplying high-frequency power to the hydrogen gas. 제 9 항에 있어서,
상기 고주파 공급 장치는 전자 감응 공명 장치를 포함하는 전자 빔 생성기.10. The method of claim 9,
Wherein the high-frequency supply device includes an electron-sensitive resonance device. 제 8 항에 있어서,
상기 수소 가스에 제 3 레이저 빔을 제공하는 제 3 레이저 장치를 더 포함하는 전자 빔 생성기.9. The method of claim 8,
And a third laser device for providing a third laser beam to the hydrogen gas. 기판 상에 전자 빔을 제공하는 전자 빔 생성기;
상기 전자 빔에 의해 상기 기판으로부터 생성되는 이차 전자를 검출하는 검출기; 및
상기 전자 빔 생성기를 제어하고, 상기 검출기의 검출 신호에 따라 상기 기판의 이미지를 획득하는 제어 부를 포함하되,
상기 전자 빔 생성기는:
상기 기판 상에 빔 소스를 제공하는 소스 공급 부;
상기 빔 소스와 상기 기판에 제 1 레이저 빔을 제공하는 제 1 레이저 장치;
상기 기판 상에 초점을 갖고, 상기 제 1 레이저 빔을 상기 기판 상에 집중하는 제 1 광학 계; 및
상기 제 1 광학계와 상기 제 1 레이저 장치 사이의 상기 제 1 레이저 빔과 중첩되는 제 2 레이저 빔을 제공하는 제 2 레이저 장치를 포함하되,
상기 제 2 레이저 장치는 상기 제 1 레이저 빔의 위상과 반대되는 위상을 갖고, 상기 제 1 레이저 빔과의 상쇄간섭으로 상기 초점에서 상기 제 1 레이저 빔의 제 1 스팟 사이즈를 상기 제 1 레이저 빔의 파장보다 작게 감소시키는 상기 제 2 레이저 빔을 출력하는 이미지 장치.An electron beam generator for providing an electron beam on a substrate;
A detector for detecting secondary electrons generated from the substrate by the electron beam; And
And a control unit for controlling the electron beam generator and acquiring an image of the substrate in accordance with a detection signal of the detector,
Wherein the electron beam generator comprises:
A source supply for providing a beam source on the substrate;
A first laser device for providing said beam source and said substrate with a first laser beam;
A first optical system having a focus on the substrate and focusing the first laser beam on the substrate; And
And a second laser device for providing a second laser beam overlapping the first laser beam between the first optical system and the first laser device,
Wherein the second laser device has a phase opposite to the phase of the first laser beam and the first spot size of the first laser beam at the focus is canceled by the destructive interference with the first laser beam, And the second laser beam is reduced to be smaller than a wavelength. 기판에 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 제공하는 제 1 및 제 2 레이저 장치들; 및
상기 제 1 및 제 2 레이저 장치들과 상기 기판 사이에 제공되고, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 포커스 하는 제 1 광학계를 포함하되,
상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들은 서로 중첩되어 간섭 빔을 생성하고, 상기 초점에서 상기 간섭 빔의 스팟 사이즈를 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들 각각의 파장보다 작게 감소시키는 광학 장치.First and second laser devices for providing first and second laser beams to a substrate; And
And a first optical system provided between the first and second laser devices and the substrate for focusing the first and second laser beams,
Wherein the first and second laser beams overlap each other to produce an interference beam and reduce the spot size of the interference beam at the focus to less than the wavelength of each of the first and second laser beams. 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 레이저 빔은 원 모양의 제 1 단면을 갖고,
상기 제 2 레이저 빔은 상기 제 1 단면의 직경과 동일한 직경을 갖는 도넛 또는 링 모양의 제 2 단면을 갖는 광학 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the first laser beam has a circular first cross-section,
Wherein the second laser beam has a second cross section of a donut or ring shape having a diameter equal to the diameter of the first cross section. 제 14 항에 있어서,
상기 간섭 빔은 상기 제 1 단면보다 작은 직경의 원 모양의 제 3 단면을 갖는 광학 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the interference beam has a third section in the shape of a circle with a smaller diameter than the first section. 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 레이저 빔은 상기 제 1 단면 내에서 가우시안 분포의 에너지 세기 분포를 갖고,
상기 제 2 레이저 빔은 제 2 단면 내에서 쌍봉 분포의 에너지 세기 분포를 갖고,
상기 간섭 빔은 상기 제 1 레이저 빔의 에너지 세기 분포의 폭보다 작은 폭의 가우시안 분포의 에너지 분포를 갖는 광학 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the first laser beam has an energy intensity distribution of a Gaussian distribution in the first cross-
The second laser beam having an energy intensity distribution of a bimodal distribution in a second cross-section,
Wherein the interference beam has an energy distribution of a Gaussian distribution with a width less than the width of the energy intensity distribution of the first laser beam. 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들의 각각은 서로 동일한 스팟 사이즈를 갖는 광학 장치.14. The method of claim 13,
Wherein each of the first and second laser beams has the same spot size. 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들의 각각은 서로 동일한 파장을 갖는 광학 장치.14. The method of claim 13,
Wherein each of the first and second laser beams has the same wavelength as each other. 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들의 각각은 서로 반전된 위상을 갖는 광학 장치.14. The method of claim 13,
Wherein each of the first and second laser beams has an inverted phase with respect to each other. 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 레이저 장치들과 상기 제 1 광학계 사이에 배치되어, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 중첩시키는 제 2 광학계를 더 포함하되,
상기 제 2 광학계는 하프 미러를 포함하는 광학 장치.14. The method of claim 13,
Further comprising a second optical system disposed between the first and second laser devices and the first optical system for superimposing the first and second laser beams,
And the second optical system includes a half mirror.
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