KR20180073111A - Euv high harmonic generation apparatus - Google Patents

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KR20180073111A
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한승회
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한국과학기술원
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    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
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    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
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    • G02B5/0231—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having microprismatic or micropyramidal shape

Abstract

Disclosed is an EUV high harmonic generation apparatus. According to an embodiment, the apparatus comprises: a light transmission means transmitting light outputted from a femtosecond laser generator; and a sapphire having a metal film to cause near field amplification when the light transmitted through the light transmission means passes.

Description

극자외선 고차 조화파 생성 장치{EUV HIGH HARMONIC GENERATION APPARATUS}[0001] The present invention relates to an EUV HIGH HARMONIC GENERATION APPARATUS,

아래 실시예들은 극자외선 고차 조화파 생성 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to an extreme ultra violet harmonic generation apparatus.

극자외선은 10~124 nm 대역의 파장(wavelength)을 갖는 전자기파를 의미하며, 파장 혹은 주파수에 따라 가시광선, 적외선, 자외선 등으로 분류될 수 있다. 사람의 눈을 통하여 볼 수 있는 가시광선(visible)의 파장 대역은 390~700 nm 이며, 가시광선보다 긴 파장을 갖는 대역을 적외선(infra-red, IR)으로, 가시광선보다 짧은 파장을 갖는 대역을 자외선(ultra-violet, UV)으로 구분한다. 자외선보다 짧은 파장대역(10 nm 이하)은 X-ray 로 정의되며, 상대적으로 높은 광자 에너지를 갖는다.Extreme ultraviolet rays are electromagnetic waves having a wavelength in the range of 10 to 124 nm, and can be classified into visible rays, infrared rays, and ultraviolet rays according to wavelengths or frequencies. The wavelength band of visible light visible through human eyes is 390 to 700 nm. A band having a longer wavelength than that of visible light is divided into infra-red (IR) and a band having a shorter wavelength than that of visible light is divided into ultraviolet (ultra-violet, UV). A shorter wavelength band (less than 10 nm) is defined as an X-ray and has relatively high photon energies.

극자외선은 자외선과 X-ray 파장 대역의 사이에 위치하는 전자기파로 짧은 파장에 의한 우수한 회절 한계 특성과 높은 광자 에너지를 갖는 특성으로 인해 많은 산업 분야에서 이용될 수 있다. 극자외선을 구현하는 방법의 일 예로 펨토초 레이저가 고차 조화파를 생성하는 방법이 있을 수 있다.Extreme ultraviolet radiation is an electromagnetic wave located between the ultraviolet and X-ray wavelength bands, and can be used in many industrial fields due to its excellent diffraction limit characteristics due to short wavelength and high photon energy. As an example of a method of realizing extreme ultraviolet rays, a femtosecond laser may generate a high harmonic wave.

실시예들은 고차 조화파 생성 장치가 극자외선을 생성하는 효율을 높이는 기술을 제공할 수 있다.Embodiments can provide a technique for increasing the efficiency with which the high harmonic generation device generates extreme ultraviolet rays.

또한, 실시예들은 고차 조화파 생성 장치가 우수한 가간섭 특성을 갖는 극자외선을 생성하는 기술을 제공할 수 있다.Furthermore, the embodiments can provide a technique for generating a high-harmonic wave having high coherence characteristics by a high-harmonics generating device.

일 실시예에 따른 고차 조화파 생성 장치는 펨토초 레이저 발생기에서 출력되는 빛을 전달하는 광 전달수단과, 상기 광 전달수단을 통해 전달받은 빛이 통과할 때 근접장 증폭이 일어날 수 있는 금속 박막이 포함된 사파이어를 포함한다.The high harmonic generation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a light transmission unit that transmits light output from a femtosecond laser generator and a metal thin film that can amplify near-field light when the light transmitted through the light transmission unit passes through Includes sapphire.

상기 금속 박막이 포함된 사파이어는, 깔때기(funnel) 형상일 수 있다.The sapphire containing the metal thin film may be in the form of a funnel.

상기 금속 박막은, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 재질로 구성될 수 있다.The metal thin film may be made of at least one of gold (Au), silver (Ag), and aluminum (Al).

상기 장치는 상기 금속 박막이 포함된 사파이어를 진공 환경 내에서 수용하기 위한 진공 챔버를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a vacuum chamber for accommodating the sapphire containing the metal thin film in a vacuum environment.

상기 광 전달수단은, 상기 펨토초 레이저 발생기로부터 출력되는 빛을 상기 금속 박막이 포함된 사파이어에 집광시키는 포커싱 렌즈와, 상기 출력되는 빛의 분산을 보상하기 위한 웨지 프리즘(wedge prism)과 처프 미러(chirped mirror)를 더 포함할 수 있다.The optical transmission unit includes a focusing lens for condensing the light output from the femtosecond laser generator into a sapphire containing the metal thin film, a wedge prism for compensating dispersion of the output light, and a chirped mirror).

상기 금속 박막이 포함된 사파이어는, 상기 근접장 증폭의 비율이 최소 20 dB 이상일 수 있다.In the sapphire including the metal thin film, the ratio of the near-field amplification may be at least 20 dB.

다른 일 실시예에 따른 고차 조화파 생성 장치는 펨토초 레이저 발생기에서 출력되는 빛을 전달하는 광 전달수단과, 상기 광 전달수단을 통해 전달받은 빛이 통과할 때 근접장 증폭이 일어날 수 있는 패턴(pattern) 사파이어와, 상기 전달받은 빛을 사용하여 극자외선 고차 조화파를 생성하는 베어(bare) 사파이어 결정구조를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for generating harmonics of high harmonics, comprising: a light transmitting unit for transmitting light output from a femtosecond laser generator; a pattern generating unit for generating a pattern capable of amplifying near-field when light transmitted through the light transmitting unit passes, Sapphire crystal and a bare sapphire crystal structure for generating an ultraviolet high harmonic wave using the transmitted light.

상기 패턴 사파이어는 깔때기(funnel) 형상일 수 있다.The patterned sapphire may be in the form of a funnel.

상기 장치는 상기 패턴 사파이어 및 상기 베어 사파이어 결정구조를 진공 환경 내에서 수용하기 위한 진공 챔버를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further comprise a vacuum chamber for receiving the pattern sapphire and the bare sapphire crystal structure in a vacuum environment.

상기 광 전달수단은, 상기 펨토초 레이저 발생기로부터 출력되는 빛을 상기 패턴 사파이어에 집광시키는 포커싱 렌즈와, 상기 출력되는 빛의 분산을 보상하기 위한 웨지 프리즘(wedge prism)과 처프 미러(chirped mirror)를 더 포함할 수 있다.The optical transmission unit may further include a focusing lens for focusing the light output from the femtosecond laser generator onto the patterned sapphire and a wedge prism and a chirped mirror for compensating dispersion of the output light .

상기 패턴 사파이어는 상기 근접장 증폭의 비율이 최소 20 dB 이상일 수 있다.In the patterned sapphire, the ratio of the near-field amplification may be at least 20 dB.

도 1은 일 실시예에 따른 고차 조화파 생성 장치의 블록도의 일 예를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 결정 구조체의 일 예를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 결정 구조체에서의 광 강도 증폭 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 결정 구조체의 전기장 분포의 일 예를 나타낸다.
도 5는 결정 구조체로 입사하는 전기장 및 증폭된 전기장을 비교하기 위한 그래프를 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 결정 구조체를 형성하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 극자외선 분광 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 8은 도 7에 도시된 극자외선 분광 시스템이 측정한 극자외선의 스펙트럼의 예들을 나타낸다.
도 9는 도 7에 도시된 극자외선 분광 시스템이 측정한 극자외선 대역의 조화파의 에너지 대역폭을 비교하기 위한 그래프를 나타낸다.
도 10은 결정 구조체가 극자외선을 생성한 후의 구조도의 예들을 나타낸다.
도 11은 변형된 결정 구조체의 광 강도 증폭 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 변형된 결정 구조체의 광 강도 증폭 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 일 실시예에 따른 극자외선 분광 시스템의 다른 예를 나타낸다.
도 14a는 도 13에 도시된 극자외선 분광 시스템이 측정한 극자외선의 스펙트럼의 예들을 나타낸다.
도 14b는 도 13에 도시된 극자외선 분광 시스템이 측정한 극자외선과 입사되는 펨토초 레이저의 세기의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 15a는 결정 구조체가 생성하는 극자외선 영역의 조화파들의 특성의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 15b는 펨토초 레이저의 편광 방향과 결정 구조체가 생성하는 고차 조화파의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은 사파이어의 결정 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 결정 구조체의 결정면의 방향에 따라 생성된 고차 조화파의 예들을 나타낸 그래프이다.
도 18은 결정 구조체가 이산화규소인 경우 생성되는 극자외선의 스펙트럼을 나타낸다.1 shows an example of a block diagram of a higher order harmonic generation apparatus according to an embodiment.
Fig. 2 shows an example of the crystal structure shown in Fig.
FIG. 3 is a view for explaining light intensity amplification characteristics in the crystal structure shown in FIG. 1; FIG.
4 shows an example of the electric field distribution of the crystal structure.
5 shows a graph for comparing an electric field and an amplified electric field incident on the crystal structure.
6 is a view for explaining an example of a method of forming a crystal structure according to an embodiment.
FIG. 7 shows an example of an extreme ultraviolet spectroscopy system according to an embodiment.
Fig. 8 shows examples of extreme ultraviolet spectra measured by the extreme ultraviolet spectroscopy system shown in Fig.
9 is a graph for comparing the energy bandwidths of the harmonic waves of the extreme ultraviolet band measured by the extreme ultraviolet spectroscopy system shown in Fig.
10 shows examples of the structure after the crystal structure has generated extreme ultraviolet rays.
11 is a diagram for explaining the light intensity amplification characteristic of the modified crystal structure.
12 is a graph for explaining the light intensity amplification characteristic of the modified crystal structure.
13 shows another example of an extreme ultraviolet spectroscopy system according to an embodiment.
14A shows examples of extreme ultraviolet spectra measured by the extreme ultraviolet spectroscopy system shown in FIG.
14B is a graph showing the relationship between extreme ultraviolet rays measured by the extreme ultraviolet spectroscopy system shown in FIG. 13 and intensities of incident femtosecond lasers.
15A is a graph showing an example of characteristics of harmonic waves in an extreme ultraviolet ray region generated by a crystal structure.
15B is a graph showing the relationship between the polarization direction of the femtosecond laser and the higher harmonics generated by the crystal structure.
16 is a view for explaining the crystal structure of sapphire.
17 is a graph showing examples of high harmonic waves generated along the direction of the crystal plane of the crystal structure.
18 shows the spectrum of the extreme ultraviolet ray generated when the crystal structure is silicon dioxide.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are presented for the purpose of describing embodiments only in accordance with the concepts of the present invention, May be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the specific disclosure forms, but includes changes, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, or the like may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element being referred to as the second element, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Expressions that describe the relationship between components, for example, "between" and "immediately" or "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms " comprises ", or " having ", and the like, are used to specify one or more of the features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 일 실시예에 따른 고차 조화파 생성 장치의 블록도의 일 예를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 결정 구조체의 일 예를 나타낸다.FIG. 1 shows an example of a block diagram of a higher order harmonic generation apparatus according to an embodiment, and FIG. 2 shows an example of the crystal structure shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 고차 조화파 생성 장치(110)는 극자외선(extreme ultraviolet(EUV)) 영역의 고차 조화파를 생성한다. 고차 조화파 생성 장치(110)는 펨토초 레이저 발생기(600), 광 전달 수단(200), 결정 구조체(310), 및 진공 챔버(500)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a higher harmonics generating device 110 generates a higher harmonics wave in an extreme ultraviolet (EUV) region. The high harmonic generation apparatus 110 includes a femtosecond laser generator 600, a light transmission means 200, a crystal structure 310, and a vacuum chamber 500.

도 1에서는 펨토초 레이저 발생기(600)가 고차 조화파 생성 장치(110)의 내부에 구현된 것으로 도시하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 실시예에 따라 펨토초 레이저 발생기(600)는 고차 조화파 생성 장치(110)의 외부에 구현될 수 있다.1, the femtosecond laser generator 600 is illustrated as being implemented in the high-harmonic generation device 110, but the present invention is not limited thereto. For example, the femtosecond laser generator 600 may include a high- (110). ≪ / RTI >

펨토초 레이저 발생기(600)는 펨토초(femtosecond) 레이저를 출력할 수 있다. 펨토초 레이저 발생기(600)는 1011 W/cm2 광 강도 정도의 펨토초 레이저를 출력할 수 있다. 펨토초 레이저는 펄스 신호일 수 있다. 예를 들어, 펨토초 레이저는 12 fs 의 펄스 폭(pulse width, τ)과 75 MHz 의 반복률(repetition rate, frep)을 갖고 400 mW 의 세기로 발진하는 펄스 신호일 수 있다.The femtosecond laser generator 600 may output a femtosecond laser. The femtosecond laser generator 600 can output a femtosecond laser with a light intensity of 10 11 W / cm 2 . The femtosecond laser may be a pulse signal. For example, a femtosecond laser can be a pulsed signal with a pulse width of 12 fs (τ) and a repetition rate (frep) of 75 MHz and oscillating at an intensity of 400 mW.

펨토초 레이저 발생기(600)는 레이저 발진기를 포함할 수 있다. 레이저 발진기는 티타늄 사파이어(Ti:sapphire)를 레이저 이득 매질로 사용할 수 있다. 예를 들어, 레이저 발진기는 Ti:sapphire 기반 레이저 발진기(Ti:sapphire femtosecond laser oscillator)일 수 있다. 펨토초 레이저 발생기(600)는 Ti:sapphire 기반 레이저 발진기를 사용하여 10 fs 의 펄스 폭을 갖는 펨토초 레이저를 출력할 수 있다. 펨토초 레이저의 펄스 폭, 파장 등의 조건은 사용 목적이나 환경에 따라 광섬유(optical fiber) 기반의 펨토초 레이저 등의 다양한 실시예로 변경할 수 있다.The femtosecond laser generator 600 may include a laser oscillator. The laser oscillator can use titanium sapphire (Ti: sapphire) as a laser gain medium. For example, the laser oscillator may be a Ti: sapphire femtosecond laser oscillator (Ti: sapphire femtosecond laser oscillator). The femtosecond laser generator 600 can output a femtosecond laser having a pulse width of 10 fs using a Ti: sapphire-based laser oscillator. The pulse width and the wavelength of the femtosecond laser can be changed to various embodiments such as an optical fiber based femtosecond laser depending on the purpose and environment of use.

펨토초 레이저 발생기(600)에서 출력되는 펨토초 레이저는 수 MHz 이상의 레이저 반복률을 갖고, 최대 펄스당 에너지가 수 nJ 이고, 최대 광 강도가 1013 W/cm2 를 넘지 않는 원자시계(atomic clock)에 안정화 가능한 펨토초 레이저일 수 있다.Stabilizing the femtosecond laser generator 600 femtosecond laser is to have the laser repetition rate than MHz, and the energy can nJ per maximum pulse, the maximum light intensity of 10 13 atomic clocks (atomic clock) does not exceed W / cm 2 that is output from the It may be possible femtosecond laser.

광 전달 수단(200)은 펨토초 레이저 발생기(600)에서 출력되는 빛을 미세 패턴(300)으로 전달할 수 있다.The light transmitting unit 200 may transmit the light output from the femtosecond laser generator 600 to the fine pattern 300.

광 전달수단(200)은 여러 광학 부품에서 생길 수 있는 분산을 보상하기 위한 웨지 프리즘(wedge prism), 처프 미러(chirped mirror), 및 전달받은 광을 집광시켜주는 포커싱 렌즈(focusing lens)를 포함할 수 있다.The optical transmission unit 200 includes a wedge prism, a chirped mirror, and a focusing lens for condensing the transmitted light to compensate dispersion that may occur in various optical components .

결정 구조체(310)는 근적외선의 펨토초 레이저(IR pulse)가 입사되면 극자외선 영역의 고차 조화파를 생성할 수 있다.When the femtosecond laser (IR pulse) of the near infrared rays is incident, the crystal structure 310 can generate a high harmonic wave in the extreme ultraviolet ray region.

일 실시예에 따른 결정 구조체(310)는 유전체(dielectric; 311) 및 금속 박막(313)을 포함할 수 있다. 이때, 유전체(311)는 표 1에 나타난 바와 같이 사파이어(sapphire(Al2O3)), 이산화규소(SiO2), 니오브산리튬(LiNbO3), 또는 다이아몬드(diamond) 등의 성분을 포함할 수 있다.The crystal structure 310 according to one embodiment may include a dielectric 311 and a metal thin film 313. At this time, the dielectric 311 includes components such as sapphire (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), or diamond .

Figure pat00001
Figure pat00001

다른 실시예에 따른 결정 구조체(310)는 패턴(pattern) 사파이어 및 베어(bare) 사파이어 결정구조를 포함할 수 있다. 베어 사파이어는 맨 사파이어 또는 아무것도 덮이지 않은 사파이어를 의미할 수 있다.The crystal structure 310 according to another embodiment may include a pattern sapphire and a bare sapphire crystal structure. Bear sapphire can mean man sapphire or anything but uncovered sapphire.

패턴 사파이어는 광 전달 수단200)을 통해 전달받은 빛이 통과할 때 근접장 증폭(또는 전기장 증폭)을 일으킬 수 있다. 이때, 패턴 사파이어는 금속 박막(313) 없이 극자외선 고차 조화파를 생성할 수 있다.The patterned sapphire can cause near field amplification (or electric field amplification) when light transmitted through the light transmission means 200 passes. At this time, the patterned sapphire can generate an ultraviolet high harmonic wave without the metal thin film 313.

베어 사파이어 결정구조는 극자외선 고차 조화파를 생성할 수 있다. 이때, 베어 사파이어 결정구조는 근접장 증폭(또는 전기장 증폭) 없이 극자외선 고차 조화파를 생성할 수 있다.The bare sapphire crystal structure can produce extreme ultra violet harmonic waves. At this time, the bare sapphire crystal structure can generate an ultraviolet high harmonic wave without near-field amplification (or electric field amplification).

고차 조화파 생성 장치(110)는 펨토초 레이저 발생기(600)의 빛을 증폭시키는 결정 구조체(310)로서 금속 박막(313)이 포함된 유전체(311) 또는 패턴 사파이어 및 베어 사파이어 결정구조를 사용할 수 있다.The higher harmonics generating device 110 may use a dielectric 311 or a pattern sapphire and a bear sapphire crystal structure including a metal thin film 313 as a crystal structure 310 for amplifying light of the femtosecond laser generator 600 .

결정 구조체(310)는 높은 원자 밀도를 가져 광전자 방출체(emitter)의 수가 많고, 레이저 장과 반응하는 원자의 수가 많으므로 극자외선(또는 고차 조화파) 생성 효율을 높일 수 있다. 또한, 결정 구조체(310) 내 원자는 일정 간격으로 존재하여 높은 원자 밀도를 유지하고, 생성되는 극자외선(또는 고차 조화파)에 높은 가간섭 특성을 부여할 수 있다.Since the crystal structure 310 has a high atom density and a large number of photoelectron emitters and a large number of atoms reacting with the laser field, the efficiency of generation of extreme ultraviolet rays (or higher harmonic waves) can be increased. In addition, the atoms in the crystal structure 310 exist at regular intervals to maintain a high atom density, and can impart a high interference property to the generated extreme ultraviolet (or high harmonic wave).

결정 구조체(310)를 포함하는 고차 조화파 생성 장치(110)는 외부로 방출되는 이온 및 전자가 거의 없고 구성이 간단하여, 새로운 나노 스케일의 극자외선 광원 개발에 적용될 수 있다.The high harmonic generation device 110 including the crystal structure 310 can be applied to the development of a new nanoscale extreme ultraviolet light source because it has almost no ions and electrons emitted to the outside and has a simple structure.

결정 구조체(310)는 광 전달 수단(200)을 통해 전달받은 빛이 통과할 때 근접장(near field) 증폭을 발생시킬 수 있다. 결정 구조체(310)는 근접장 증폭의 비율이 20 dB 이상 일 수 있다.The crystal structure 310 may cause near field amplification when light transmitted through the light transmission means 200 passes through. The crystal structure 310 may have a ratio of near-field amplification of 20 dB or more.

근접장 증폭은 매질(예를 들어, 결정 구조체(310))의 표면에서 수십 nm이내의 매우 좁은 영역에서 얻을 수 있는 것으로, 기본 이론은 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)과 피뢰침 효과(lightning-rod effect)로 설명될 수 있다.The near field amplification can be obtained in a very narrow region within a few tens of nanometers from the surface of the medium (e.g., the crystal structure 310). The basic theory is that surface plasmon resonance and lightning-rod effect ).

표면 플라즈몬 공명 효과는, 금속 박막(313)과 유전체(311)의 경계면에 빛(또는 펨토초 레이저)가 입사하는 경우 경계면에서 유도된 표면 전자의 움직임이 입사파와 공진조건을 만족하게 되면 표면파가 발생하는 효과를 의미한다.In the surface plasmon resonance effect, when light (or femtosecond laser) enters the interface between the metal thin film 313 and the dielectric 311, surface waves are generated when the movement of the surface electrons derived from the interface satisfies the resonance condition with the incident wave Effect.

피뢰침 효과는, 입사된 빛(또는 펨토초 레이저)에 의해 유도된 표면 전자들이 결정 구조체(310)의 끝이 뾰족한 곳에 모이는 경우 표면 전자 밀도가 급속히 커져 큰 증폭을 얻는 효과를 의미한다.The lightning rod effect means that surface electrons induced by incident light (or femtosecond laser) gather on a pointed end of the crystal structure 310, thereby rapidly increasing the surface electron density and obtaining a large amplification.

즉, 표면 플라즈몬 공명 효과 및 피뢰침 효과는 매질에 입사되는 빛(또는 펨토초 레이저)과 전자의 상호작용에 의한 현상일 수 있다. 표면 플라즈몬 공명 효과는 결정 구조체(310)의 유전상수와 관계가 있고, 피뢰침 효과는 결정 구조체(310)의 모양과 관계가 있을 수 있다.That is, the surface plasmon resonance effect and lightning rod effect can be a phenomenon due to the interaction of light (or femtosecond laser) and electrons incident on the medium. The surface plasmon resonance effect is related to the dielectric constant of the crystal structure 310, and the lightning rod effect may be related to the shape of the crystal structure 310.

결정 구조체(310)는 깔때기(funnel, 또는 원뿔(cone)) 형상을 갖는, 금속 박막(313)의 사파이어(311) 구조일 수 있다. 금속 박막은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 재질로 구성될 수 있다. 결정 구조체(310)로 펨토초 레이저가 입사하는 경우, 펨토초 레이저는 사파이어(311)와 금속 박막(313)의 경계면에서 SPPs(surface plasmon polaritons) 현상을 일으키며 진행할 수 있다.The crystal structure 310 may be a sapphire 311 structure of a metal thin film 313 having a funnel (or cone) shape. The metal thin film may be made of at least one of gold (Au), silver (Ag), and aluminum (Al). In the case where the femtosecond laser is incident on the crystal structure 310, the femtosecond laser can proceed with SPPs (surface plasmon polaritons) at the interface between the sapphire 311 and the metal thin film 313.

또한, 결정 구조체(310)에서는 전기장 증폭이 일어날 수 있다. 상술한 근접장 증폭은 전기장 증폭의 일 예를 의미할 수 있다. 이때, 결정 구조체(310)의 크기가 작아지는 출구(exit aperture, 또는 끝 부분)에 가까워질수록 전기장 증폭이 크게 일어날 수 있다. 예를 들어, 결정 구조체(310)의 출구(또는 끝 부분)에서는 수 십 ~ 수 백 배의 전기장 증폭이 일어날 수 있다.In addition, electric field amplification may occur in the crystal structure 310. [ The above-mentioned near-field amplification may mean an example of electric field amplification. At this time, as the size of the crystal structure 310 gets closer to the exit aperture (or the end portion), the electric field amplification can be greatly increased. For example, at the exit (or tip) of the crystal structure 310, field amplification of several tens to several hundreds may occur.

증폭된 전기장은 결정 구조체(310) 표면의 전자를 진동시키고, 전자는 비선형적으로 움직일 수 있다. 결정 구조체(310)는 비선형적으로 움직이는 전자에 기초하여 극자외선 영역의 고차 조화파를 생성할 수 있다.The amplified electric field vibrates the electrons on the surface of the crystal structure 310, and the electrons can move nonlinearly. The crystal structure 310 can generate a high harmonics wave in the extreme ultraviolet region based on nonlinearly moving electrons.

결정 구조체(310)는 결정 구조가 구조체 전반에서 균일하게 유지될 수 있다. 결정 구조체(310)는 결정 구조와 편광의 방향성에 따라 극자외선의 생성 효율이 다를 수 있다. 예를 들어, 결정 구조체(310)에서 C-plane 방향의 결정 구조가 균일한 경우 극자외선 영역의 고차 조화파를 효율적으로 생성할 수 있다.The crystal structure 310 can keep the crystal structure uniform throughout the structure. The crystal structure 310 may have different extreme ultraviolet ray generating efficiencies depending on the crystal structure and the directionality of polarized light. For example, when the crystal structure in the C-plane direction in the crystal structure 310 is uniform, a high harmonic wave in the extreme ultraviolet ray region can be efficiently generated.

결정 구조체(310)의 규격(specification, 또는 치수)을 설계할 때, 깔때기(원뿔)의 지름(D), 높이(h), 깔때기(원뿔)의 각(cone angle(θ)), 출구 지름(exit aperture diameter(d))이 고려될 수 있다.Specification of the crystal structure (310) (specification, or dimension) the time to design, size of the funnel (cone) (D), height (h), each (cone angle (θ)) of a funnel (cone), the outlet diameter ( exit aperture diameter ( d )) can be considered.

깔때기(원뿔)의 각(θ)은 시편 제작 가능성을 고려하여 결정될 수 있다. 플라즈마 건식 부식 가공(plasma dry etching)을 사용하여 결정 구조체(310)를 사파이어(311) 결정 구조를 유지시키며 깔때기(원뿔) 모양으로 공정할 경우, 원뿔 각(θ)의 범위는 약 70~100˚ 일 수 있다. 일 실시예에 따른 결정 구조체(310)는 원뿔 각(θ)이 85˚이고, 이에 기초하여 나머지 규격(치수)들을 설계할 수 있다.The angle ( ? ) Of the funnel (cone) can be determined in consideration of the possibility of specimen production. When the crystal structure 310 is processed in the form of a funnel (cone) by maintaining the crystal structure of the sapphire 311 using plasma dry etching, the range of the cone angle ? Is about 70-100 ° Lt; / RTI > The crystal structure 310 according to an embodiment has a cone angle ? Of 85 占 and the remaining dimensions (dimensions) can be designed based thereon.

결정 구조체(310)는 원뿔의 지름(D)이 2.4 μm 이고, 높이(h)는 1.5 μm 의 값을 가질 수 있다. 결정 구조체(310)의 출구 지름(d)이 작아질수록 높은 전기장 증폭 특성을 보이지만, 너무 작아질 경우 극자외선 생성에 참여하는 결정 구조의 수가 줄어들어 신호 생성 효율이 오히려 감소할 수 있다. 이에, 결정 구조체(310)에서 10 배 이상의 전기장 증폭이 일어나는 영역이 가장 넓게 되도록 출구 지름(d)을 약 230 nm 로 설정할 수 있다.The crystal structure 310 may have a cone diameter D of 2.4 占 퐉 and a height h of 1.5 占 퐉. The smaller the exit diameter d of the crystal structure 310 is, the higher the electric field amplification characteristic is. However, if the crystal structure 310 is too small, the number of crystal structures participating in extreme ultraviolet ray generation may be reduced. Thus, the exit diameter d can be set to about 230 nm so that the region in which the electric field amplification occurs 10 times or more in the crystal structure 310 is the widest.

진공 챔버(500)는 고차 조화파 생성 장치(110)에 진공 환경을 제공할 수 있다. 진공 챔버(500) 내부에는 결정 구조체(310)가 위치할 수 있다. 진공 챔버(500)는 진공 환경을 제공하여 결정 구조체(310)가 생성한 극자외선 영역의 고차 조화파의 감소(또는 소멸)을 방지할 수 있다.The vacuum chamber 500 may provide a vacuum environment to the higher harmonic generation device 110. The crystal structure 310 may be positioned inside the vacuum chamber 500. The vacuum chamber 500 may provide a vacuum environment to prevent the reduction (or extinction) of the higher harmonic waves of the extreme ultraviolet region generated by the crystal structure 310.

도 3은 도 1에 도시된 결정 구조체에서의 광 강도 증폭 특성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a view for explaining light intensity amplification characteristics in the crystal structure shown in FIG. 1; FIG.

도 3을 참조하면, 결정 구조체(310)의 출구 지름(d)이 230 nm 일 때, 결정 구조체(310)서 일어나는 광 강도 증폭을 FDTD 계산한 결과를 알 수 있다. 도 3의 좌측은 결정 구조체(310)의 출구 방향에 수직한 xy-plane의 단면, 우측은 xz-plane의 단면에서의 광 강도 증폭비의 분포를 나타내며, 광 강도 증폭이 최대로 일어난 순간을 기준으로 계산하였다.Referring to FIG. 3, when the exit diameter d of the crystal structure 310 is 230 nm, the result of FDTD calculation of the light intensity amplification occurring in the crystal structure 310 can be seen. The left side of FIG. 3 shows the distribution of the light intensity amplification ratios in the xy-plane section perpendicular to the exit direction of the crystal structure 310 and the right side section of the xz-plane. Respectively.

결정 구조체(310)로 입사된 펨토초 레이저의 편광 방향은 x 축의 방향과 일치할 수 있다. 펨토초 레이저는 결정 구조체(310) 내부의 사파이어(311)에서 전파(진행)하고, 일부 펨토초 레이저는 금속 박막(313)과 사파이어(311)의 경계면에서 반사되어 중앙 영역에서 중첩되어 높은 광강도 증폭 특성을 보일 수 있다. 이때, 가장 높은 광 강도 증폭은 결정 구조체(310)의 출구(끝부분)의 금속 박막(313)과 사파이어(311)의 경계면에서 나타나고, 최대 광 강도 증폭 값은 약 145 정도 일 수 있다.The polarization direction of the femtosecond laser incident on the crystal structure 310 may coincide with the direction of the x-axis. The femtosecond laser propagates in the sapphire 311 inside the crystal structure 310 and some femtosecond lasers are reflected at the interface between the metal thin film 313 and the sapphire 311 and are superimposed in the central region, Lt; / RTI > At this time, the highest light intensity amplification occurs at the interface between the metal thin film 313 at the exit (end portion) of the crystal structure 310 and the sapphire 311, and the maximum light intensity amplification value may be about 145.

금속 박막(313)과 사파이어(311)의 경계면 외에도 결정 구조체(310) 내부에서 높은 광강도 증폭을 가지는 영역이 있을 수 있다. 결정 구조체(310) 내부에서 생성된 높은 전기장에 의해 생성된 극자외선은 생성된 후 바로 다음에 위치한 격자에 대부분 흡수될 수 있다.In addition to the interface between the metal thin film 313 and the sapphire 311, there may be a region having high light intensity amplification inside the crystal structure 310. Extreme ultraviolet rays generated by the high electric field generated inside the crystal structure 310 can be mostly absorbed in the next lattice immediately after being generated.

즉, 결정 구조체(310)에서 생성 및 측정되는 극자외선은 대부분 표면에 위치한 결정 구조에서 생성되는 것일 수 있다. 이를 바탕으로 FDTD 해석 결과를 분석하면, 표면에 있는 사파이어(311)는 가장자리에서 약 145 배, 중앙에서 약 10 배 정도의 광강도 증폭이 일어남을 알 수 있다. 즉, 결정 구조체(310)는 최소 10 배 이상의 광강도 증폭이 일어나고, 입사된 펨토초 레이저보다 10 배 이상 강한 세기의 레이저 장과 반응하여 높은 생성 효율을 가질 수 있다.That is, extreme ultraviolet rays generated and measured in the crystal structure 310 may be generated in a crystal structure mostly located on the surface. Based on this analysis, the analysis of the FDTD analysis results shows that the sapphire (311) on the surface has a light intensity amplification of about 145 times at the edge and about 10 times at the center. That is, the crystal structure 310 has a light intensity amplification of at least 10 times or more and can generate a high production efficiency by reacting with a laser field having an intensity 10 times stronger than that of the incident femtosecond laser.

도 4는 결정 구조체의 전기장 분포의 일 예를 나타낸다.4 shows an example of the electric field distribution of the crystal structure.

도 4를 참조하면, 결정 구조체(310)의 출구에서 최대 전자장 증폭이 일어날 때 형성되는 전기장 분포를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, the electric field distribution formed when maximum field amplification occurs at the exit of the crystal structure 310 can be confirmed.

금속 박막(313)과 사파이어(311)의 경계면에서 가장 강한 전기장이 형성되고, 시간이 지나면 전기장의 방향은 바뀔 수 있다. 결정 구조체(310)의 내부 경계면에서 형성되는 전기장의 방향을 참조하면, SPPs가 결정 구조체(310) 내부에서 일어나고, 결정 구조체(310) 내부에서 전기장 증폭이 일어남을 알 수 있다.The strongest electric field is formed at the interface between the metal thin film 313 and the sapphire 311, and the direction of the electric field may change over time. Referring to the direction of the electric field formed at the inner interface of the crystal structure 310, SPPs occur inside the crystal structure 310 and electric field amplification occurs inside the crystal structure 310.

도 5는 결정 구조체로 입사하는 전기장 및 증폭된 전기장을 비교하기 위한 그래프를 나타낸다.5 shows a graph for comparing an electric field and an amplified electric field incident on the crystal structure.

도 5를 참조하면, 결정 구조체(310)로 입사된 전기장 및 증폭된 전기장은 유사한 시간 축 분포(temporal profile)를 가질 수 있다. 입사된 전기장 및 증폭된 전기장은 펨토초 레이저의 레이저 장일 수 있다. 입사된 전기장(또는 레이저 장)은 12 fs 의 FWHM 펄스 폭을 갖고, 증폭된 전기장(또는 레이저 장)은 약 13~14 fs 의 펄스 폭을 가질 수 있다. 즉, 전기장(또는 레이저 장)이 증폭된 후 펄스 폭은 증가할 수 있다. 금속 박막(313)과 사파이어(311)의 경계면에서 SPPs 에 의해 전기장(또는 레이저 장)이 증폭될 때, 특정 파장 대역에서 증폭이 크게 일어나 주파수 필터링(spectral filtering) 현상이 일어난 것으로 볼 수 있다. 주파수 필터링 현상에도 증폭된 전기장(또는 레이저 장)의 시간 축 분포(temporal profile)는 잘 유지되고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, the electric field and the amplified electric field incident on the crystal structure 310 may have a similar temporal profile. The incident electric field and the amplified electric field may be the laser field of the femtosecond laser. The incident electric field (or laser field) has a FWHM pulse width of 12 fs and the amplified electric field (or laser field) can have a pulse width of about 13-14 fs. That is, the pulse width may increase after the electric field (or laser field) is amplified. When the electric field (or the laser field) is amplified by the SPPs at the interface between the metal thin film 313 and the sapphire 311, amplification occurs in a specific wavelength band and spectral filtering phenomenon may occur. It can be seen that the temporal profile of the amplified electric field (or laser field) is well maintained in the frequency filtering phenomenon.

도 6은 일 실시예에 따른 결정 구조체를 형성하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining an example of a method of forming a crystal structure according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 결정 구조체를 형성하는 과정을 SEM 이미지로 나타낸 것이다. 결정 구조체(310)는 사파이어(311)에 건식 플라즈마 식각(dry plasma etching) 공정을 이용하여 깔때기(또는 원뿔) 모양으로 형성될 수 있다. 사파이어(311)는 C-plane 의 결정 방향을 갖는 사파이어 웨이퍼(wafer)일 수 있다.Referring to FIG. 6, a process of forming a crystal structure is shown in an SEM image. The crystal structure 310 may be formed in the form of a funnel (or cone) using a dry plasma etching process on the sapphire 311. The sapphire 311 may be a sapphire wafer having a C-plane crystal orientation.

다음으로 화학적 증기 증착(chemical vapor deposition) 공정을 이용하여 사파이어(311)에 200 nm의 금(Au) 박막(313)을 증착할 수 있다. 이에, 금(Au) 박막(313) 및 사파이어(311) 사이에 전기장 증폭이 일어나는 경계면이 형성될 수 있다. 화학적 증기 증착에는 3 nm 의 크롬층이 접착층으로 사용될 수 있다.Next, a 200 nm gold (Au) thin film 313 can be deposited on the sapphire 311 using a chemical vapor deposition process. Thus, an interface between the gold (Au) thin film 313 and the sapphire 311 at which electric field amplification occurs can be formed. For chemical vapor deposition, a 3 nm chromium layer can be used as the adhesive layer.

다음으로 집속 이온빔을 이용하여 결정 구조체(310)의 출구(끝 부분)를 가공할 수 있다.Next, the exit (end) of the crystal structure 310 can be processed by using a focused ion beam.

도 7은 일 실시예에 따른 극자외선 분광 시스템의 일 예를 나타낸다.FIG. 7 shows an example of an extreme ultraviolet spectroscopy system according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 극자외선 분광 시스템(50)은 고차 조화파 생성 장치(130), 렌즈(960), 결정 구조체(310), 진공 챔버(500), 재집광거울(refocusing mirror; 1010), 슬릿(1045), 반사형 회절 격자(reflective grating chamber; 1060), 미세 전자 증폭관(micro channel plate(MCP); 1070), 및 카메라(1080)을 포함한다.7, the extreme ultraviolet spectroscopy system 50 includes a high harmonic generation device 130, a lens 960, a crystal structure 310, a vacuum chamber 500, a refocusing mirror 1010, A slit 1045, a reflective grating chamber 1060, a micro channel plate (MCP) 1070, and a camera 1080.

극자외선 분광 시스템(50)은 결정 구조체(310)을 이용한 극자외선(또는 고차 조화파) 생성 및 고분해능 스침 입사형(grazing incidence)의 시스템일 수 있다. 100 nm 이하의 파장 대역을 갖는 극자외선은 높은 광자 에너지로 인하여 입사각(angle of incidence(AOI))이 클수록 높은 반사 효율을 갖기 때문에 스침 입사형 구조를 이용하면 생성되는 극자외선(또는 고차 조화파)의 손실을 최소화 할 수 있다. 이에, 재집광거울(1010)은 80°의 입사각을 갖고, 반사형 회절 격자(1060)는 84°의 입사각을 가질 수 있다. 재집광거울(1010)은 도넛형 거울(toroidal mirror)일 수 있다.Extreme ultraviolet spectroscopy system 50 may be an extreme ultraviolet (or higher harmonic) generation and high resolution grazing incidence system using crystal structure 310. Extreme ultraviolet rays having a wavelength band of 100 nm or less have high reflection efficiency due to a high angle of incidence (AOI) due to high photon energy. Therefore, extreme ultraviolet rays (or high harmonics) Can be minimized. Thus, the re-condensing mirror 1010 has an incident angle of 80 °, and the reflection-type diffraction grating 1060 has an incident angle of 84 °. The re-condensing mirror 1010 may be a toroidal mirror.

결정 구조체(310)로 입사되는 펨토초 레이저는 펄스폭이 12 fs 이고, 펄스 반복률이 75 MHz 일 수 있다. 진공 챔버(500)는 챔버 내부를 10-6 torr 이하 수준으로 유지할 수 있다.The femtosecond laser incident on the crystal structure 310 may have a pulse width of 12 fs and a pulse repetition rate of 75 MHz. The vacuum chamber 500 can maintain the inside of the chamber at a level of 10 -6 torr or less.

결정 구조체(310)에서 생성되어 발산하며 진행하는 극자외선(또는 고차 조화파)은 재집광 거울(1010)에 의해 다시 집광되며, 집광되는 지점에서 슬릿(1045)을 지나게 된다. 슬릿(1045)은 입사 슬릿(entrance slit)일 수 있다. 슬릿(1045)을 통과한 극자외선(또는 고차 조화파)은 점광원과 같이 진행하게 되며, 반사형 회절 격자(1060)에 의해 각 파장 성분에 따라 회절격자(1060)의 Rowland 원 위에 집광되며 해당 파장 위치를 이동하는 미세 전자 증폭관(1070)을 통해 측정될 수 있다.The extreme ultraviolet ray (or higher harmonic wave) generated in the crystal structure 310 and diverging and advancing proceeds again through the re-condensing mirror 1010 and passes through the slit 1045 at the condensed point. The slit 1045 may be an entrance slit. The ultraviolet ray (or higher harmonics) passing through the slit 1045 proceeds as a point light source and is condensed on the Rowland circle of the diffraction grating 1060 according to each wavelength component by the reflection type diffraction grating 1060, And can be measured through the fine electron amplification tube 1070 which moves the wavelength position.

재집광 거울(1010)은 각각 1373 mm 와 41 mm 의 좌우, 상하 곡률 반지름(radius of curvature, ROC)값을 가지며, 낮은 비점수차(astigmatism)를 가져 높은 광 수집 효율을 가질 수 있다. 재집광된 극자외선(또는 고차 조화파)은 필터 휠(1020)에 설치된 박막 필터를 통과하여 박막 필터의 특정 투과대역에 해당하는 성분만 슬릿(1045)으로 입사할 수 있다.The re-condensing mirrors 1010 have left and right and right and left radii of curvature (ROC) values of 1373 mm and 41 mm, respectively, and have low astigmatism and high light collection efficiency. The re-condensed extreme ultraviolet (or higher harmonic wave) may pass through a thin film filter installed on the filter wheel 1020, and only a component corresponding to a specific transmission band of the thin film filter may enter the slit 1045.

슬릿(1045)을 통과한 극자외선(또는 고차 조화파)은 반사형 회절 격자(1060)에 반사한 후 각 파장 성분에 맞는 Rowland 원 상의 위치로 집광된다. 이때, 반사형 회절 격자(1060)는 84°의 입사각과 998.8 mm 의 곡률반지름을 갖고, 격자 간격이 각각 133.6 g/mm 와 600 g/mm인 두 가지를 사용하였다. 133.6 g/mm 회절 격자는 30~ 270 nm 대역에 대하여 0.16 nm 의 분해능(resolution)을 갖고, 600 g/mm 회절 격자는 0.1~60 nm 대역에 대하여 0.036 nm 의 분해능을 가질 수 있다.The ultraviolet ray (or higher harmonics) having passed through the slit 1045 is reflected on the reflection type diffraction grating 1060, and then is condensed to the position of the Rowland circle image corresponding to each wavelength component. At this time, the reflection type diffraction grating 1060 has an incident angle of 84 degrees and a radius of curvature of 998.8 mm, and two gratings having a lattice spacing of 133.6 g / mm and 600 g / mm, respectively. The 133.6 g / mm diffraction grating has a resolution of 0.16 nm for the 30 to 270 nm band and the 600 g / mm diffraction grating has a resolution of 0.036 nm for the 0.1 to 60 nm band.

미세 전자 증폭관(1070)은 Rowland 원 위를 움직이는 스테이지에 설치되어 원하는 위치에 재집광된 극자외선(또는 고차 조화파) 성분을 측정할 수 있다. 미세 전자 증폭관(1070)의 표면에는 CsI 코팅이 되어 있어 약 270 nm 이하의 파장을 갖는 빛을 전자로 변환시킬 수 있다.The fine electron amplification tube 1070 can be installed on a stage moving on the Rowland circle to measure the extrapolated ultraviolet (or higher harmonics) component at the desired position. The surface of the fine electron amplification tube 1070 is coated with CsI to convert light having a wavelength of about 270 nm or less into electrons.

빛에서부터 변환되어 생성된 전자는 미세 전자 증폭관(1070)의 전면과 후면에 가해지는 전압차에 의해 가속되면서 미세 전자 증폭관(1070)의 마이크로 채널(micro channel)의 벽면과 충돌한다. 벽면과 충돌한 하나의 전자는 복수의 전자를 생성하며, 이러한 과정의 반복을 통해 기하급수적으로 늘어난 전자는 측정 가능한 수준까지 그 수가 늘어난다. 전자가 증가하는 비율을 이득(gain)이라 하고, 높은 이득이 일어나도록 하여 작은 극자외선(또는 고차 조화파) 신호를 증폭시켜 측정한다.The electrons generated from the light are accelerated by a difference in voltage applied to the front and rear surfaces of the microelectronic amplification tube 1070, and collide with the wall surface of the microchannel of the microelectronic amplification tube 1070. An electron colliding with a wall generates a plurality of electrons, and the repetition of this process increases the number of exponentially increasing electrons to a measurable level. The rate of increase of the electrons is called gain, and a small extreme ultraviolet (or higher harmonics) signal is amplified and measured by causing a high gain.

미세 전자 증폭관(1070)의 이득 값은 마이크로 채널의 애스펙트 비(aspect ratio)에 의해 결정될 수 있다. 미세 전자 증폭관(1070)의 애스펙트 비는 하나의 마이크로 채널의 단면적과 길이의 비율이다. 단면적에 비해 길이가 길수록 전자가 벽면에 충돌하여 증폭되는 구간이 길어지기 때문에 더 높은 이득값을 가질 수 있다.The gain value of the fine electron amplifier tube 1070 can be determined by the aspect ratio of the microchannel. The aspect ratio of the fine electron amplification tube 1070 is a ratio of the cross-sectional area and length of one microchannel. As the length is longer than the cross-sectional area, electrons collide with the wall surface and the amplification period becomes longer, so that a higher gain value can be obtained.

예를 들어, 미세 전자 증폭관(1070)은 1:40 의 애스펙트 비를 가질 수 있다. 증폭된 신호는 인광판(phosphor)를 통해 545 nm 의 파장을 갖는 초록색 빛으로 전파되고, 카메라(1080)는 이 빛을 측정할 수 있다. 카메라(1080)는 CCD 카메라일 수 있다.For example, the fine electron amplification tube 1070 may have an aspect ratio of 1:40. The amplified signal is propagated through a phosphor to a green light having a wavelength of 545 nm, and the camera 1080 can measure the light. The camera 1080 may be a CCD camera.

도 8은 도 7에 도시된 극자외선 분광 시스템이 측정한 결정 구조체가 생성하는 극자외선의 스펙트럼의 예들을 나타내고, 도 9는 도 7에 도시된 극자외선 분광 시스템이 측정한 극자외선 대역의 조화파의 에너지 대역폭을 비교하기 위한 그래프를 나타낸다.FIG. 8 shows examples of extreme ultraviolet spectra generated by the crystal structure measured by the extreme ultraviolet spectroscopy system shown in FIG. 7, and FIG. 9 shows examples of harmonic waves of the extreme ultraviolet band measured by the extreme ultraviolet spectroscopy system shown in FIG. And the energy bandwidth of the second embodiment.

도 8 및 도 9를 참조하면, 펨토초 레이저의 세기를 조금씩 올릴 때 결정 구조체(310)가 생성하는 극자외선 영역의 고차 조화파의 스펙트럼을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 8 and 9, the spectrum of the higher harmonics of the extreme ultraviolet region generated by the crystal structure 310 can be confirmed when the intensity of the femtosecond laser is slightly increased.

결정 구조체(310)에 입사된 펨토초 레이저의 광 강도는 각각 0.23, 0.34, 0.42 TW/cm2, 즉 40, 60, 75 mW 이다. 전기장의 세기로 환산하면 각각 0.13, 0.16, 0.18 V/Å 에 해당한다.The light intensity of the femtosecond laser incident on the crystal structure 310 is 0.23, 0.34, and 0.42 TW / cm 2 , i.e., 40, 60, and 75 mW, respectively. It corresponds to 0.13, 0.16, and 0.18 V / Å in terms of electric field strength, respectively.

결정 구조체(310)로 40 mW 의 펨토초 레이저가 입사 될 때부터 7 차 조화파에 해당하는 극자외선 영역의 고차 조화파의 신호가 생성됨을 알 수 있다. 펨토초 레이저의 세기를 60 mW 로 증가시키면 7 차 조화파의 신호는 증가하고, 9 차 조화파 신호가 측정됐다. 펨토초 레이저의 세기를 75 mW 로 증가시키면 최대 13 차 조화파의 극자외선 신호가 검출되며 전체적인 신호 또한 크게 증가했다.From the incident of the femtosecond laser of 40 mW into the crystal structure 310, it can be seen that a signal of a higher order harmonic wave in the extreme ultraviolet region corresponding to the 7th harmonic wave is generated. Increasing the femtosecond laser power to 60 mW increased the signal of the 7th harmonic wave and measured the 9th harmonic wave signal. If we increase the femtosecond laser power to 75 mW, the extreme ultraviolet signal of the maximum 13th harmonic wave is detected and the overall signal is also greatly increased.

생성된 극자외선 영역의 고차 조화파의 신호는 입사된 펨토초 레이저의 조화파에 해당하는 대역폭(bandwidth)을 가질 수 있다. 결정 구조체(310) 표면의 사파이어(311) 결정에서 증폭된 레이저 장이 전자를 이온화시키고 진동시켜 해당 고차 조화파 신호를 생성할 수 있다. 사파이어(313)의 밴드갭 에너지는 약 126 nm 의 파장을 가질 수 있다.The signal of the higher order harmonic wave of the generated extreme ultraviolet ray region may have a bandwidth corresponding to the harmonic wave of the incident femtosecond laser. The laser beam amplified in the sapphire 311 crystal on the surface of the crystal structure 310 can ionize and vibrate electrons to generate the high harmonic wave signal. The band gap energy of the sapphire 313 may have a wavelength of about 126 nm.

펨토초 레이저의 광 강도가 증가함에 따라 생성되는 고차 조화파의 신호 또한 증가할 수 있다. 펨토초 레이저의 광 강도에 따른 7 차, 9 차 조화파의 신호 경향성은 도 8의 inset 그래프에서 확인할 수 있다. Inset 그래프 내 표기된 점선은 광강도의 7 제곱(I7)에 해당하는 선이고, 7 차 조화파의 경우 조금 작은 기울기를, 9 차 조화파의 경우 조금 큰 기울기를 갖는다. 입사된 펨토초 레이저의 크기에 따라 다른 신호 증가 경향을 보였다.As the light intensity of the femtosecond laser increases, the signal of the higher harmonics can also be increased. The signal tendency of the 7th and 9th harmonic waves according to the light intensity of the femtosecond laser can be confirmed in the inset graph of FIG. The dotted line in the Inset graph corresponds to the 7th power (I 7 ) of the light intensity, has a slightly smaller slope for the 7th harmonic wave and a slightly larger slope for the 9th harmonic wave. The signal tended to increase according to the size of the incident femtosecond laser.

생성된 극자외선 영역의 고차 조화파의 신호의 특성을 확인하기 위해 각 차수에 해당하는 신호의 에너지 대역폭(energy bandwidth)을 비교해 보았다. 고차 조화파의 각 차수 별 에너지 대역폭은 다음 수학식 1로 표현할 수 있다.In order to verify the characteristics of the signals of the higher order harmonics of the generated extreme ultraviolet region, we compare the energy bandwidths of the signals corresponding to each order. The energy bandwidth of each order of the higher order harmonic wave can be expressed by the following equation (1).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, n은 조화파의 차수이고, ΔEn은 n차 조화파의 에너지 대역폭, ΔE0는 입사된 펨토초 레이저의 에너지 대역폭을 나타낼 수 있다. 즉, 조화파의 차수가 증가하면 조화파의 에너지 대역폭은 증가할 수 있다. 따라서, 각각 측정된 조화파의 에너지 대역폭을 차수로 나누어 보정한 대역폭을 비교하면 생성된 극자외선이 조화파인지 아닌지 여부를 알 수 있고, 이는 도 9에 도시된 바와 같을 수 있다. 생성된 7, 9, 11 차 조화파의 보정된 대역폭이 모두 0.06 eV 로 동일함을 알 수 있다. 즉, 생성된 극자외선은 고차 조화파에 의해 생성된 것임을 확인할 수 있다.Here, n is the order of the harmonic wave,? E n is the energy bandwidth of the n-th harmonic wave, and? E 0 is the energy bandwidth of the incident femtosecond laser. That is, when the order of the harmonic waves increases, the energy bandwidth of the harmonic waves may increase. Accordingly, it is possible to know whether or not the generated extreme ultraviolet ray is a harmonic wave by comparing the corrected bandwidths by dividing the measured energy bandwidth of the harmonic wave by the order, which can be as shown in FIG. It can be seen that the corrected bandwidths of the generated 7th, 9th, and 11th harmonics are all 0.06 eV. That is, it can be confirmed that the generated extreme ultraviolet ray is generated by the high harmonic wave.

하지만, 0.06 eV 의 에너지 대역폭을 입사된 펨토초 레이저의 대역폭과 비교해보면 차이가 있을 수 있다. 입사 펨토초 레이저가 0.06 eV 의 에너지 대역폭을 가질 경우, 800 nm 를 중심파장으로 약 30 nm 의 대역폭을 가질 수 있다. 이를 펄스 폭으로 환산하면 약 30 fs 이고, 도 5에서의 결과와 차이를 보인다. 실제 고차 조화파 생성 과정에서 이론과 다르게 주파수 필터링 현상이 강하게 일어난 것으로 볼 수 있다.However, there is a difference when the energy bandwidth of 0.06 eV is compared with the bandwidth of an incident femtosecond laser. When the incident femtosecond laser has an energy bandwidth of 0.06 eV, it can have a bandwidth of about 30 nm with a center wavelength of 800 nm. The pulse width is about 30 fs, which is different from the result in Fig. In the process of generating high harmonic waves, it can be seen that the frequency filtering phenomenon is different from the theory.

도 10은 결정 구조체가 극자외선을 생성한 후의 구조도의 예들을 나타낸다.10 shows examples of the structure after the crystal structure has generated extreme ultraviolet rays.

도 10을 참조하면, 극자외선을 생성한 결정 구조체(310)의 변화를 전자 주사현미경을 이용하여 SEM 이미지로 확인할 수 있다. 좌측부터 각각 0.23, 0.42, 0.66 TW/cm2 의 펨토초 레이저를 입사한 결정 구조체(310)이다.Referring to FIG. 10, the change of the crystal structure 310 which generates extreme ultraviolet rays can be confirmed by SEM images using an electron microscope. And 0.23, 0.42, and 0.66 TW / cm 2 femtosecond laser beams are incident from the left side, respectively.

0.23 TW/cm2 의 펨토초 레이저를 결정 구조체(310)에 입사하면, 광 강도 증폭이 가장 강하게 일어나는 금(Au) 박막(313)과 사파이어(311)의 경계면에서 금(Au) 박막(313)의 융해(melting) 현상이 두드러지게 나타난다. 금(Au) 박막(313)이 융해되고 다시 굳으면서 표면 장력에 의해 둥근 모양을 형성할 수 있다.When a femtosecond laser with a wavelength of 0.23 TW / cm 2 is incident on the crystal structure 310, the gold (Au) thin film 313 at the interface between the gold (Au) thin film 313 and the sapphire 311, The phenomenon of melting is prominent. The gold (Au) thin film 313 is melted and solidified again to form a round shape by surface tension.

결정 구조체(310)로 입사되는 펨토초 레이저의 세기가 증가할수록 결정 구조체(310)의 출구(끝 부분)를 중심으로 금(Au) 박막(313)이 제거되면서 사파이어(311)가 드러나는 변형이 일어날 수 있다. 예를 들어, 0.66 TW/cm2 의 세기를 갖는 펨토초 레이저를 결정 구조체(310)로 입사하였을 때, 드러나는 사파이어(311)의 반경은 약 400 nm 정도일 수 있다.As the intensity of the femtosecond laser incident on the crystal structure 310 increases, the gold (Au) thin film 313 is removed around the exit (end portion) of the crystal structure 310 and deformation of the sapphire 311 may occur have. For example, when a femtosecond laser having an intensity of 0.66 TW / cm 2 is incident on the crystal structure 310, the radius of the exposed sapphire 311 may be about 400 nm.

도 11은 변형된 결정 구조체의 광 강도 증폭 특성을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 변형된 결정 구조체의 광 강도 증폭 특성을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 11 is a view for explaining the light intensity amplification characteristics of the modified crystal structure, and FIG. 12 is a graph for explaining the light intensity amplification characteristics of the modified crystal structure.

도 11 및 도 12를 참조하면, 금(Au) 박막(313)의 변형에 의해 드러난 사파이어(311)의 반경을 400 nm 로 가정하였고, 사파이어(311)의 원래 형태는 유지되도록 계산하였다. 이때 생성되는 광 강도는 금(Au) 박막(313)과 사파이어(311)의 경계면에서 53 배, 사파이어(311)의 중앙 부분에서 8 배의 값으로 계산된다. 즉, 결정 구조체(310)에 변형이 생겨도 광 강도 증폭이 유지되어 극자외선이 지속적으로 생성되었음을 알 수 있다.11 and 12, the radius of the sapphire 311 revealed by the deformation of the Au thin film 313 is assumed to be 400 nm, and the original shape of the sapphire 311 is calculated to be maintained. The intensity of light generated at this time is calculated to be 53 times at the interface between the gold (Au) thin film 313 and the sapphire 311 and 8 times at the center of the sapphire 311. [ That is, even when the crystal structure 310 is deformed, the intensity of the light intensity is maintained and extreme ultraviolet rays are continuously generated.

도 13은 일 실시예에 따른 극자외선 분광 시스템의 다른 예를 나타낸다.13 shows another example of an extreme ultraviolet spectroscopy system according to an embodiment.

도 13을 참조하면, 극자외선 분광 시스템(70)은 고차 조화파 생성 장치(110), 재집광거울(1010), 필터 휠(filter wheel; 1020), 게이트 밸브(gate valve; 1030), 복수의 슬릿(1040 및 1050), 반사형 회절 격자(1060), 미세 전자 증폭관(1070), 카메라(1080), 및 스텝 모터(stepped motor; 1090)를 포함할 수 있다.13, the extreme ultraviolet spectroscopy system 70 includes a high harmonic generation device 110, a re-condensing mirror 1010, a filter wheel 1020, a gate valve 1030, Slits 1040 and 1050, a reflective diffraction grating 1060, a fine electron amplification tube 1070, a camera 1080, and a stepped motor 1090.

극자외선 분광 시스템(70)은 결정 구조체(310)을 이용한 극자외선(또는 고차 조화파) 생성 및 고분해능 스침 입사형의 시스템일 수 있다. 100 nm 이하의 파장 대역을 갖는 극자외선(또는 고차 조화파)은 높은 광자 에너지로 인하여 입사각(AOI)이 클수록 높은 반사 효율을 갖기 때문에 스침 입사형 구조를 이용하면 생성되는 극자외선(또는 고차 조화파)의 손실을 최소화 할 수 있다. 이에, 재집광거울(1010)은 80°의 입사각을 갖고, 반사형 회절 격자(1060)는 84°의 입사각을 가질 수 있다. 재집광거울(1010)은 도넛형 거울일 수 있다.Ultraviolet spectroscopy system 70 may be an extreme ultraviolet (or higher harmonics) generation system using crystal structure 310 and a high resolution impregnation type system. Since the extreme ultraviolet (or higher harmonics) having a wavelength band of 100 nm or less has a higher reflection efficiency as the incident angle (AOI) is higher due to the higher photon energy, the extreme ultraviolet ray (or higher harmonic wave ) Can be minimized. Thus, the re-condensing mirror 1010 has an incident angle of 80 °, and the reflection-type diffraction grating 1060 has an incident angle of 84 °. The re-condensing mirror 1010 may be a donut-shaped mirror.

미세 패턴(300)에서 생성되어 발산하며 진행하는 극자외선은 재집광 거울(1010)에 의해 다시 집광되며, 집광되는 지점에서 복수의 슬릿(1040 및 1050)을 지나게 된다. 복수의 슬릿(1040 및 1050)은 입사 슬릿(entrance slit)일 수 있다. 복수의 슬릿(1040 및 1050)을 통과한 극자외선은 점광원과 같이 진행하게 되며, 반사형 회절 격자(1060)에 의해 각 파장 성분에 따라 회절격자(1060)의 Rowland 원 위에 집광되며 해당 파장 위치를 이동하는 미세 전자 증폭관(1070)을 통해 측정될 수 있다.Extreme ultraviolet rays generated in the fine pattern 300 and propagating and proceeding are condensed again by the condensing mirror 1010 and pass through the plurality of slits 1040 and 1050 at the condensed point. The plurality of slits 1040 and 1050 can be an entrance slit. Extreme ultraviolet rays passing through the plurality of slits 1040 and 1050 travel as a point light source and are condensed on the Rowland circle of the diffraction grating 1060 according to the respective wavelength components by the reflection type diffraction grating 1060, The microelectronic amplification tube 1070 can be measured.

재집광 거울(1010)은 각각 1373 mm 와 41 mm 의 좌우, 상하 곡률 반지름(radius of curvature, ROC)값을 가지며, 낮은 비점수차(astigmatism)를 가져 높은 광 수집 효율을 가질 수 있다. 재집광된 극자외선은 필터 휠(1020)에 설치된 박막 필터를 통과하여 박막 필터의 특정 투과대역에 해당하는 성분만 복수의 슬릿(1040 및 1050)으로 입사한다.The re-condensing mirrors 1010 have left and right and right and left radii of curvature (ROC) values of 1373 mm and 41 mm, respectively, and have low astigmatism and high light collection efficiency. The re-condensed extreme ultraviolet rays pass through a thin film filter provided on the filter wheel 1020, and only components corresponding to a specific transmission band of the thin film filter are incident on the plurality of slits 1040 and 1050.

제1 슬릿(1040)은 극자외선 생성에서 사용되는 가스에 의한 압력 상승 효과가 분광 시스템 측정기에 주는 영향을 최소화 하기 위해 설치되었다. 제1 슬릿(1040)은 1 x 5 mm2 의 너비와 12 mm 의 길이를 가지고, 이러한 길이 대비 좁은 단면적을 갖는 슬릿은 차동 펌핑(differential pumping)을 가능하게 하여 극자외선 분광 시스템(30)의 측정기 부분의 압력을 낮게 유지시켜 준다. 제2 슬릿(1050)은 Rowland 원의 점광원(point light source) 위치에 있으며, 약 0.1x4 mm2 의 너비를 갖고 있으며 그 너비는 조절 가능하다.The first slit 1040 is provided to minimize the influence of the gas pressure-increasing effect on the spectroscopic system measuring instrument used in the extreme ultraviolet ray generation. The first slit 1040 has a width of 1 x 5 mm 2 and a length of 12 mm and the slit having a narrow cross-sectional area compared to this length enables differential pumping, Thereby keeping the pressure of the part low. The second slit 1050 is located at the point light source of the Rowland circle, has a width of about 0.1 x 4 mm 2 , and its width is adjustable.

복수의 슬릿(1040 및 1050)을 통과한 극자외선은 반사형 회절 격자(1060)에 반사한 후 각 파장 성분에 맞는 Rowland 원 상의 위치로 집광된다. 이때, 반사형 회절 격자(1060)는 84°의 입사각과 998.8 mm 의 곡률반지름을 갖고, 격자 간격이 각각 133.6 g/mm 와 600 g/mm인 두 가지를 사용하였다. 133.6 g/mm 회절 격자는 30~ 270 nm 대역에 대하여 0.16 nm 의 분해능(resolution)을 갖고, 600 g/mm 회절 격자는 0.1~60 nm 대역에 대하여 0.036 nm 의 분해능을 가질 수 있다.The extreme ultra-violet rays passing through the plurality of slits 1040 and 1050 are reflected on the reflection type diffraction grating 1060 and are condensed to a position of the Rowland circle image corresponding to each wavelength component. At this time, the reflection type diffraction grating 1060 has an incident angle of 84 degrees and a radius of curvature of 998.8 mm, and two gratings having a lattice spacing of 133.6 g / mm and 600 g / mm, respectively. The 133.6 g / mm diffraction grating has a resolution of 0.16 nm for the 30 to 270 nm band and the 600 g / mm diffraction grating has a resolution of 0.036 nm for the 0.1 to 60 nm band.

미세 전자 증폭관(1070)은 Rowland 원 위를 움직이는 스테이지에 설치되어 원하는 위치에 재집광된 극자외선 성분을 측정할 수 있다. 미세 전자 증폭관(1070)의 표면에는 CsI 코팅이 되어 있어 약 270 nm 이하의 파장을 갖는 빛을 전자로 변환시킬 수 있다.The fine electron amplification tube 1070 can be installed on a stage moving on the Rowland circle to measure the extrapolated ultraviolet component at a desired position. The surface of the fine electron amplification tube 1070 is coated with CsI to convert light having a wavelength of about 270 nm or less into electrons.

빛에서부터 변환되어 생성된 전자는 미세 전자 증폭관(1070)의 전면과 후면에 가해지는 전압차에 의해 가속되면서 미세 전자 증폭관(1070)의 마이크로 채널(micro channel)의 벽면과 충돌한다. 벽면과 충돌한 하나의 전자는 복수의 전자를 생성하며, 이러한 과정의 반복을 통해 기하급수적으로 늘어난 전자는 측정 가능한 수준까지 그 수가 늘어난다. 전자가 증가하는 비율을 이득(gain)이라 하고, 높은 이득이 일어나도록 하여 작은 극자외선 신호를 증폭시켜 측정한다. 미세 전자 증폭관(1070)의 이득 값은 마이크로 채널의 애스펙트 비(aspect ratio)에 의해 결정될 수 있다. 미세 전자 증폭관(1070)의 애스펙트 비는 하나의 마이크로 채널의 단면적과 길이의 비율이다. 단면적에 비해 길이가 길수록 전자가 벽면에 충돌하여 증폭되는 구간이 길어지기 때문에 더 높은 이득값을 가질 수 있다.The electrons generated from the light are accelerated by a difference in voltage applied to the front and rear surfaces of the microelectronic amplification tube 1070, and collide with the wall surface of the microchannel of the microelectronic amplification tube 1070. An electron colliding with a wall generates a plurality of electrons, and the repetition of this process increases the number of exponentially increasing electrons to a measurable level. The rate of increase of the electrons is called gain, and a small extreme ultraviolet signal is amplified and measured by causing a high gain. The gain value of the fine electron amplifier tube 1070 can be determined by the aspect ratio of the microchannel. The aspect ratio of the fine electron amplification tube 1070 is a ratio of the cross-sectional area and length of one microchannel. As the length is longer than the cross-sectional area, electrons collide with the wall surface and the amplification period becomes longer, so that a higher gain value can be obtained.

미세 전자 증폭관(1070)은 1:40 의 애스펙트 비를 가질 수 있다. 증폭된 신호는 인광판(phosphor)를 통해 545 nm 의 파장을 갖는 초록색 빛으로 전파되고, 카메라(1080)는 이 빛을 측정할 수 있다. 카메라(1080)는 CCD 카메라일 수 있다.The fine electron amplification tube 1070 may have an aspect ratio of 1:40. The amplified signal is propagated through a phosphor to a green light having a wavelength of 545 nm, and the camera 1080 can measure the light. The camera 1080 may be a CCD camera.

이하에서는 극자외선 분광 시스템(70)으로 평가한 고차 조화파 생성 장치(110)의 성능을 설명한다. 결정 구조체(310)의 시편 마다 두께 및 분산 특성이 다르기 때문에 이에 따른 각각의 분산 보상을 진행하고, 집광 위치는 결정 구조체(310)의 표면을 중심으로 신호 생성 효율이 우수한 지점을 기준으로 삼았다.Hereinafter, the performance of the high harmonic generation device 110 evaluated by the extreme ultraviolet spectroscopy system 70 will be described. Each of the specimen of the crystal structure 310 has different thickness and dispersion characteristics. Accordingly, the respective dispersion compensation is proceeded, and the condensing position is based on a point having a good signal generation efficiency around the surface of the crystal structure 310.

도 14a는 도 13에 도시된 극자외선 분광 시스템이 측정한 극자외선의 스펙트럼의 예들을 나타내고, 도 14b는 도 13에 도시된 극자외선 분광 시스템이 측정한 극자외선과 입사되는 펨토초 레이저의 세기의 관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 14A shows examples of spectra of extreme ultraviolet rays measured by the extreme ultraviolet spectroscopy system shown in FIG. 13, FIG. 14B shows examples of intensity of extreme ultraviolet rays measured by the extreme ultraviolet spectroscopy system shown in FIG. 13 and intensities of incident femtosecond lasers Fig.

도 14a를 참조하면, 결정 구조체(310)는 C-plane 의 결정방향을 갖는 사파이어일 수 있다. 결정 구조체(310)의 사파이어 시편의 두께는 430 μm 이고, 펨토초 레이저는 시편에 수직하게 입사할 수 있다. 즉, 펨토초 레이저는 결정 구조체(310)의 C-plane 에는 수평 방향, A-plane 에는 수직 방향의 선형 편광 상태로 입사할 수 있다. 입사된 펨토초 레이저의 최대 출력은 260 mW 이고, 이는 약 1.5 TW/cm2 와 0.33 V/Å 에 해당한다. 입사되는 레이저의 세기가 증가할수록 생성되는 극자외선 신호의 크기가 증가하고, 생성된 극자외선은 입사된 레이저 장의 고차 조화파 특성을 가질 수 있다.Referring to FIG. 14A, the crystal structure 310 may be a sapphire having a C-plane crystal orientation. The thickness of the sapphire specimen of the crystal structure 310 is 430 μm, and the femtosecond laser can be incident perpendicular to the specimen. That is, the femtosecond laser can be incident on the C-plane of the crystal structure 310 as a linearly polarized state in the horizontal direction and perpendicular to the A-plane. The maximum power of the incident femtosecond laser is 260 mW, which corresponds to about 1.5 TW / cm 2 and 0.33 V / Å. As the intensity of the incident laser increases, the size of the generated extreme ultraviolet signal increases, and the generated extreme ultraviolet ray may have a high harmonic characteristic of the incident laser field.

또한, 펨토초 레이저의 세기가 증가함에 따라 생성되는 극자외선의 조화파 차수도 증가하였다. 최대 11 차 조화파까지 생성되었으며, 이는 약 73 nm 에 해당한다(입사되는 펨토초 레이저의 중심 파장은 800 nm 이다). 또한, 일정 세기 이상의 레이저가 입사되면 사파이어의 밴드갭 에너지에 해당하는 124 nm (9.9 eV) 대역의 신호가 측정되었다.Also, as the intensity of the femtosecond laser increases, the harmonic wave number of the extreme ultraviolet ray generated increases. Up to 11 harmonic waves were generated, which corresponds to about 73 nm (center wavelength of incident femtosecond laser is 800 nm). Also, when a laser of a certain intensity or more is incident, a signal of 124 nm (9.9 eV) corresponding to the band gap energy of the sapphire is measured.

도 14b를 참조하면, 결정 구조체(310)로 입사되는 펨토초 레이저 장의 세기와 결정 구조체(310)가 생성하는 극자외선의 조화파 차수 관계를 확인할 수 있다. 입사되는 펨토초 레이저의 세기를 레이저 장으로 변환하고, 이때 레이저 장의 세기에 선형적으로 생성되는 극자외선의 조화파의 차수가 증가함을 확인하였다.Referring to FIG. 14B, the intensity of the femtosecond laser field incident on the crystal structure 310 and the harmonic order of the extreme ultraviolet generated by the crystal structure 310 can be confirmed. The intensity of the incident femtosecond laser was converted into the laser field, and it was confirmed that the order of the harmonic wave of the extreme ultraviolet ray linearly generated in the intensity of the laser field was increased.

도 15a는 결정 구조체가 생성하는 극자외선 영역의 조화파들의 특성의 일 예를 나타내는 그래프이고, 도 15b는 펨토초 레이저의 편광 방향과 결정 구조체가 생성하는 고차 조화파의 관계를 나타내는 그래프이다.FIG. 15A is a graph showing an example of characteristics of harmonic waves in an extreme ultraviolet region generated by a crystal structure, and FIG. 15B is a graph showing a relationship between a polarization direction of a femtosecond laser and a high harmonic wave generated by a crystal structure.

도 15a를 참조하면, 결정 구조체(310)에서 생성된 고차 조화파의 차수는 각각 7, 9, 11 이다. 그래프 내 점선은 세기의 7 제곱 (I7)에 해당하는 직선으로 생성 효율을 비교하기 위해 같이 표기하였다.Referring to FIG. 15A, the orders of the higher harmonic waves generated in the crystal structure 310 are 7, 9, and 11, respectively. The dotted line in the graph is a straight line corresponding to 7th power (I 7 ) of intensity, and is expressed in order to compare the production efficiency.

결정 구조체(310)로 입사되는 펨토초 레이저의 세기가 증가함에 따라 조화파들의 세기가 각각의 차수에 해당하는 기울기를 갖고 증가함을 알 수 있다. 결정 구조체(310)로 입사되는 펨토초 레이저의 세기가 약 1 TW/cm2 에 도달하면, 7 차와 9 차 조화파의 세기가 거의 동일하게 측정됨을 알 수 있다. 즉, 생성되는 고차 조화파는 perturbation 영역이 아닌 plateau 영역일 수 있다. 결정 구조체(310)로 입사되는 레이저의 세기를 더 증가시켜 1 TW/cm2 이상 입사 될 경우, 9 차 조화파가 더 강하게 측정되었다.It can be seen that as the intensity of the femtosecond laser incident on the crystal structure 310 increases, the intensity of the harmonic waves increases with a slope corresponding to each order. When the intensity of the femtosecond laser incident on the crystal structure 310 reaches about 1 TW / cm 2 , the intensity of the 7th harmonic wave and the 9th harmonic wave are almost the same. That is, the generated higher harmonic wave may be a plateau region rather than a perturbation region. The intensity of the laser incident on the crystal structure 310 was further increased, and when the incident angle was more than 1 TW / cm 2 , the 9th harmonic wave was more strongly measured.

도 15b를 참조하면, 펨토초 레이저 광의 편광을 선형과 원형으로 바꾸고, 결정 구조체(310)에서 생성된 고차 조화파를 비교한 결과를 나타낸다. 결정 구조체(310)로 입사하는 펨토초 레이저의 선형 편광 방향은 C-plane 에 수평하며, A-plane 에 수직하게 입사되었으며, 두 편광 상태 모두 세기가 260 mW 이다. 그 외 실험 조건은 동일하게 진행되었다. 결정 구조체(310)의 격자 방향과 펨토초 레이저의 편광 방향이 일치하는 경우에는 높은 극자외선 영역의 고차 조화파 생성 효율을 보였으나, 원형 편광의 펨토초 레이저가 결정 구조체(310)로 입사한 경우 신호가 생성되지 않았다. 즉, 결정 구조체(310)의 격자 구조의 방향과 펨토초 레이저의 편광 방향이 극자외선 생성 효율에 큰 영향을 미침을 알 수 있다.Referring to FIG. 15B, the result of comparing the high harmonic waves generated in the crystal structure 310 by changing the polarization of the femtosecond laser light into a linear shape and a circular shape is shown. The linear polarization direction of the femtosecond laser incident on the crystal structure 310 is parallel to the C-plane, perpendicular to the A-plane, and the intensity of both polarization states is 260 mW. Other experimental conditions were the same. When the lattice direction of the crystal structure 310 and the polarization direction of the femtosecond laser coincide with each other, the high-harmonic generation efficiency of the high extreme ultraviolet region was shown. However, when the femtosecond laser of the circularly polarized light enters the crystal structure 310, It was not created. That is, it can be seen that the direction of the lattice structure of the crystal structure 310 and the polarization direction of the femtosecond laser greatly affect the EUV generation efficiency.

도 16은 사파이어의 결정 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 17은 결정 구조체의 결정면의 방향에 따라 생성된 고차 조화파의 예들을 나타낸 그래프이다.FIG. 16 is a view for explaining the crystal structure of sapphire, and FIG. 17 is a graph showing examples of higher harmonic waves generated along the crystal plane direction of the crystal structure.

도 16을 참조하면, 결정 구조체(310)는 Hexagonal/rhombohedral 구조의 사파이어이고, 4 개의 결정면(C, A, R, 및 M)을 포함할 수 있다. 격자 상수는 C-plane 에 수직한 방향으로 12.991 Å, A-plane 에 수직한 방향으로 4.758 Å 의 값을 갖는다. 4 개의 결정면(C, A, R, 및 M)의 단면에 수직 또는 수평 방향의 편광을 갖는 펨토초 레이저를 입사시켜 생성된 극자외선 영역의 고차 조화파는 도 17에 도시된 바와 같을 수 있다.Referring to FIG. 16, the crystal structure 310 is a sapphire having a hexagonal / rhombohedral structure and may include four crystal planes (C, A, R, and M). The lattice constants are 12.991 Å in the direction perpendicular to the C-plane and 4.758 Å in the direction perpendicular to the A-plane. The higher harmonics of the extreme ultraviolet ray region generated by entering the femtosecond laser having the polarization in the vertical or horizontal direction on the cross section of the four crystal planes (C, A, R, and M) may be as shown in Fig.

도 17을 참조하면, 최대 15 차에 해당하는 신호까지 측정되었다. 이는 파장으로 약 53 nm 에 해당한다. 생성 효율이 가장 높은 경우는, R-plane 과 C-plane 시편에 수직한 편광의 레이저를 입사시킨 경우이며, 생성 효율이 가장 낮을 때는 R-plane 과 C-plane 시편에 수평한 편광의 레이저가 입사되었을 때이다. 상대적으로 A-plane 과 M-plane 시편은 편광 방향에 크게 영향을 받지 않았다.Referring to FIG. 17, signals up to 15 orders of magnitude were measured. This corresponds to a wavelength of about 53 nm. The highest generation efficiency is obtained when a laser beam of a vertical polarization is incident on an R-plane and a C-plane specimen. When the generation efficiency is the lowest, a laser of horizontal polarization enters the R-plane and the C- It is time to be. Relatively, the A-plane and M-plane specimens were not significantly affected by the polarization direction.

즉, R-plane 과 C-plane 에서 결정 구조 방향과 편광 방향의 관계에 따라 극자외선의 생성 효율이 큰 영향을 받음을 알 수 있다. 전반적으로 편광 방향의 격자 상수에 비례하여 극자외선 생성 효율이 증가하는 경향이 보였다. 또한, M-plane 과 A-plane 샘플의 수직한 편광 방향은 격자 구조 외에 다른 결정 구조의 특성들이 극자외선 생성 효율에 영향을 미침을 알 수 있다.That is, the generation efficiency of the extreme ultraviolet ray is greatly influenced by the relationship between the crystal structure direction and the polarization direction in the R-plane and the C-plane. Generally, the ultraviolet ray generation efficiency tends to increase in proportion to the lattice constant of the polarization direction. In addition, the vertical polarization direction of the M-plane and A-plane samples shows that the characteristics of crystal structures other than the lattice structure affect the ultraviolet ray generation efficiency.

결정 구조체(310)의 방향과 레이저 편광 방향의 관계가 극자외선 생성 효율에 미치는 영향을 좀 더 명확히 알기 위해서는 좀 더 세밀한 각도 차이에 따른 생성 효율 비교가 필요할 수 있다.In order to more clearly understand the influence of the relationship between the direction of the crystal structure 310 and the laser polarization direction on the extreme ultraviolet ray generation efficiency, it may be necessary to compare the generation efficiency according to a more detailed angle difference.

결정 구조체(310)가 C-plane 사파이어의 경우, 반도체 공정 등에서 널리 쓰이고 있어 집적 회로에서 극자외선을 생성시켜 ultrafast optical modulator 및 극자외선 광자의 높은 에너지를 이용하여 ultrashort electron pulse 등으로 응용 분야를 넓혀 나갈 수 있다.In the case of C-plane sapphire, the crystal structure 310 is extensively used in semiconductor processing, etc., and generates extreme ultraviolet rays in an integrated circuit to broaden the application area by using ultrafast optical modulator and ultrashort electron pulse using high energy of extreme ultraviolet ray photon .

도 18은 결정 구조체가 이산화규소인 경우 생성되는 극자외선의 스펙트럼을 나타낸다.18 shows the spectrum of the extreme ultraviolet ray generated when the crystal structure is silicon dioxide.

도 18을 참조하면, 결정 구조체(310)는 이산화규소(SiO2)로 구성되고 극자외선을 생성할 수 있다. 결정 구조체(310)의 시편은 250 nm 의 두께를 갖는 SiO2 박막이고, 다결정 구조(poly-crystalline structure)일 수 있다. 결정 구조체(310)의 박막의 용발 문턱 값을 고려하여 최대 250 mW (~1.4 TW/cm2) 의 레이저를 입사시켰다.Referring to FIG. 18, the crystal structure 310 is made of silicon dioxide (SiO 2 ) and can generate extreme ultraviolet rays. The specimen of the crystal structure 310 is a SiO 2 thin film having a thickness of 250 nm and may be a poly-crystalline structure. A maximum of 250 mW (~ 1.4 TW / cm 2 ) laser was incident in consideration of the thin film threshold of the thin film of the crystal structure 310.

7 차 조화파 신호가 매우 강하게 생성되었으며, 9 차 조화파는 매우 약하게 생성되었다. 5차 조화파의 경우, 극자외선 영역에 해당하지 않지만 신호 생성 효율 비교를 위해 같이 측정하였다. 측정된 신호 값은 5 차 조화파가 7 차에 비해 작게 측정되었는데, 변환 효율을 고려하면 5 차 조화파가 7 차 보다 강하게 생성되었음을 알 수 있다.The 7th harmonic wave signal was generated very strongly, and the 9th harmonic wave was generated very weakly. In the case of the 5th harmonic wave, it was not measured in the extreme ultraviolet region but was measured in order to compare the signal generation efficiency. The 5th harmonic wave was measured smaller than the 7th harmonic wave. The 5th harmonic wave was stronger than the 7th harmonic wave when the conversion efficiency was considered.

또한, 결정 구조체(310)는 니오브산리튬(LiNbO3)으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 결정 구조체(310)의 시편은 500 μm 의 두께를 갖는 니오브산리튬(LiNbO3)이고, 3 가지 결정 방향을 가질 수 있다.In addition, the crystal structure 310 may be composed of lithium niobate (LiNbO 3 ). For example, the specimen of the crystal structure 310 is lithium niobate (LiNbO 3 ) having a thickness of 500 μm and may have three crystal orientations.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA) , A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing apparatus may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.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 disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (11)

펨토초 레이저 발생기에서 출력되는 빛을 전달하는 광 전달수단; 및
상기 광 전달수단을 통해 전달받은 빛이 통과할 때 근접장 증폭이 일어날 수 있는 금속 박막이 포함된 사파이어
를 포함하는 고차 조화파 생성장치.
Light transmitting means for transmitting light output from the femtosecond laser generator; And
A sapphire substrate including a metal thin film capable of amplifying near-field light when light transmitted through the light transmitting means passes through the sapphire substrate
And a high harmonic wave generating device.
제1항에 있어서,
상기 금속 박막이 포함된 사파이어는,
깔때기(funnel) 형상인 고차 조화파 생성장치.
The method according to claim 1,
The sapphire containing the metal thin film may be,
A high harmonic generation device having a funnel shape.
제1항에 있어서,
상기 금속 박막은,
금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 재질로 구성된 고차 조화파 생성장치.
The method according to claim 1,
The metal thin-
A high harmonic generation device comprising at least one of gold (Au), silver (Ag), and aluminum (Al).
제1항에 있어서,
상기 금속 박막이 포함된 사파이어를 진공 환경 내에서 수용하기 위한 진공 챔버
를 더 포함하는 고차 조화파 생성장치.
The method according to claim 1,
A vacuum chamber for accommodating the sapphire containing the metal thin film in a vacuum environment;
Wherein the high harmonic wave generating device further comprises:
제1항에 있어서,
상기 광 전달수단은,
상기 펨토초 레이저 발생기로부터 출력되는 빛을 상기 금속 박막이 포함된 사파이어에 집광시키는 포커싱 렌즈; 및
상기 출력되는 빛의 분산을 보상하기 위한 웨지 프리즘(wedge prism)과 처프 미러(chirped mirror)
를 더 포함하는 고차 조화파 생성장치.
The method according to claim 1,
Wherein the light transmitting means comprises:
A focusing lens for condensing the light output from the femtosecond laser generator onto a sapphire containing the metal thin film; And
A wedge prism and a chirped mirror for compensating dispersion of the output light,
Wherein the high harmonic wave generating device further comprises:
제1항에 있어서,
상기 금속 박막이 포함된 사파이어는,
상기 근접장 증폭의 비율이 최소 20 dB 이상인 고차 조화파 생성장치.
The method according to claim 1,
The sapphire containing the metal thin film may be,
Wherein the ratio of the near-field amplification is at least 20 dB.
펨토초 레이저 발생기에서 출력되는 빛을 전달하는 광 전달수단;
상기 광 전달수단을 통해 전달받은 빛이 통과할 때 근접장 증폭이 일어날 수 있는 패턴(pattern) 사파이어; 및
상기 전달받은 빛을 사용하여 극자외선 고차 조화파를 생성하는 베어(bare) 사파이어 결정구조
를 포함하는 고차 조화파 생성 장치.
Light transmitting means for transmitting light output from the femtosecond laser generator;
A pattern sapphire in which near-field amplification can occur when the light transmitted through the optical transmission means passes through; And
And a bare sapphire crystal structure for generating an ultraviolet high harmonic wave using the transmitted light
And a high harmonic wave generating device.
제7항에 있어서,
상기 패턴 사파이어는,
깔때기(funnel) 형상인 고차 조화파 생성 장치.
8. The method of claim 7,
In the pattern sapphire,
A high harmonic generation device having a funnel shape.
제7항에 있어서,
상기 패턴 사파이어 및 상기 베어 사파이어 결정구조를 진공 환경 내에서 수용하기 위한 진공 챔버
를 더 포함하는 고차 조화파 생성 장치.
8. The method of claim 7,
A vacuum chamber for accommodating the pattern sapphire and the bare sapphire crystal structure in a vacuum environment;
Wherein the high harmonic wave generating device further comprises:
제7항에 있어서,
상기 광 전달수단은,
상기 펨토초 레이저 발생기로부터 출력되는 빛을 상기 패턴 사파이어에 집광시키는 포커싱 렌즈; 및
상기 출력되는 빛의 분산을 보상하기 위한 웨지 프리즘(wedge prism)과 처프 미러(chirped mirror)
를 더 포함하는 고차 조화파 생성 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the light transmitting means comprises:
A focussing lens for condensing light output from the femtosecond laser generator onto the patterned sapphire; And
A wedge prism and a chirped mirror for compensating dispersion of the output light,
Wherein the high harmonic wave generating device further comprises:
제7항에 있어서,
상기 패턴 사파이어는,
상기 근접장 증폭의 비율이 최소 20 dB 이상인 고차 조화파 생성 장치.8. The method of claim 7,
In the pattern sapphire,
Wherein the ratio of the near-field amplification is at least 20 dB.
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