이 논문은 전계방사형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electro Microscope : FE-SEM) 과 열방사형 주사전자현미경(Thermionic Scanning Electro Microscope : Thermal SEM)의 주요광학계 계산에 관한 연구이다. 주사전자현미경은 광학현미경으로는 관찰할 수 없는 미세시료의 관찰이 가능한 나노미터수준의 ...
이 논문은 전계방사형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electro Microscope : FE-SEM) 과 열방사형 주사전자현미경(Thermionic Scanning Electro Microscope : Thermal SEM)의 주요광학계 계산에 관한 연구이다. 주사전자현미경은 광학현미경으로는 관찰할 수 없는 미세시료의 관찰이 가능한 나노미터수준의 분해능을 가지는 표면분석장비이다. 광학현미경은 광원으로 사용되는 가시광선의 파장은 최하 2000Å에서 최대 7000Å 정도이기 때문에 회절한계로 인해 분해능은 최대 0.1㎛ 보다 좋아질 수 없다. 반면 주사전자현미경의 경우 광원으로 사용하는 전자빔의 파장은 전자빔가속전압 20kV에서 0.086Å이 되고, 이론적 분해능은 4.3Å이다. 이 값은 광학현미경의 분해능 0.1㎛ 보다 250~400배 더 좋은 값이므로 나노미터수준의 입자와 석출물들의 관찰이 가능하다. 반도체소자의 소형화와 나노기술의 발달로 표면분석장비의 수요와 필요성의 증가로 주사전자현미경의 성능향상 및 개발을 위한 연구가 세계적으로 진행되고 있다. 주사전자현미경을 개발하기 위해 필요한 연구는 크게 광학계 계산, 기구설계, 전자제어계 개발 3가지로 나눌 수 있다. 주사전자현미경의 광학계 계산이란 전자총을 통해 방출된 전자빔이 자기 렌즈를 통해 시료에 주사되기까지의 광학계를 계산하는 것으로, 최종적으로 시료에 주사되는 프로브의 크기와 프로브전류량, 전자빔의 궤도 등을 계산하는 것을 의미한다. 기구설계란 광학계구현을 위한 전자총, 자기렌즈, 시료챔버 등을 설계, 제작하는 것을 의미한다. 마지막으로 전자제어계는 광학계 계산에 맞춰 제작한 전자총과 자기렌즈, 시료챔버 등을 제어하여 광학계 계산 값을 실제로 구현할 수 있는 전자제어 기술을 의미한다. 본 연구에서는 주사전자현미경을 구성하는 주요장비인 전자총, 자기렌즈의 구조 및 동작원리를 설명한다. 또한 주사전자현미경의 전자총으로부터 방출되는 전자빔이 자기렌즈를 거쳐 시료에 주사되기까지의 과정을 광학계 계산을 통하여 설명할 것이다.
이 논문은 전계방사형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electro Microscope : FE-SEM) 과 열방사형 주사전자현미경(Thermionic Scanning Electro Microscope : Thermal SEM)의 주요광학계 계산에 관한 연구이다. 주사전자현미경은 광학현미경으로는 관찰할 수 없는 미세시료의 관찰이 가능한 나노미터수준의 분해능을 가지는 표면분석장비이다. 광학현미경은 광원으로 사용되는 가시광선의 파장은 최하 2000Å에서 최대 7000Å 정도이기 때문에 회절한계로 인해 분해능은 최대 0.1㎛ 보다 좋아질 수 없다. 반면 주사전자현미경의 경우 광원으로 사용하는 전자빔의 파장은 전자빔가속전압 20kV에서 0.086Å이 되고, 이론적 분해능은 4.3Å이다. 이 값은 광학현미경의 분해능 0.1㎛ 보다 250~400배 더 좋은 값이므로 나노미터수준의 입자와 석출물들의 관찰이 가능하다. 반도체소자의 소형화와 나노기술의 발달로 표면분석장비의 수요와 필요성의 증가로 주사전자현미경의 성능향상 및 개발을 위한 연구가 세계적으로 진행되고 있다. 주사전자현미경을 개발하기 위해 필요한 연구는 크게 광학계 계산, 기구설계, 전자제어계 개발 3가지로 나눌 수 있다. 주사전자현미경의 광학계 계산이란 전자총을 통해 방출된 전자빔이 자기 렌즈를 통해 시료에 주사되기까지의 광학계를 계산하는 것으로, 최종적으로 시료에 주사되는 프로브의 크기와 프로브전류량, 전자빔의 궤도 등을 계산하는 것을 의미한다. 기구설계란 광학계구현을 위한 전자총, 자기렌즈, 시료챔버 등을 설계, 제작하는 것을 의미한다. 마지막으로 전자제어계는 광학계 계산에 맞춰 제작한 전자총과 자기렌즈, 시료챔버 등을 제어하여 광학계 계산 값을 실제로 구현할 수 있는 전자제어 기술을 의미한다. 본 연구에서는 주사전자현미경을 구성하는 주요장비인 전자총, 자기렌즈의 구조 및 동작원리를 설명한다. 또한 주사전자현미경의 전자총으로부터 방출되는 전자빔이 자기렌즈를 거쳐 시료에 주사되기까지의 과정을 광학계 계산을 통하여 설명할 것이다.
This paper is the research on the main optical system calculation of the field emission-scanning electron microscope and heat radiation type scanning electron microscope. The scanning electron microscope is a surface analysis instrument with nanometer-scale resolution capable of observing microscopi...
This paper is the research on the main optical system calculation of the field emission-scanning electron microscope and heat radiation type scanning electron microscope. The scanning electron microscope is a surface analysis instrument with nanometer-scale resolution capable of observing microscopic samples. As to the optical microscope, the resolution cannot become better than 0.1㎛ due to the diffraction limit because of using the visible ray as the light source. On the other hand, the scanning electron microscope has the resolution of 4.3Å in the acceleration voltage 20kV because of using the electron beam as the light source. As to the scanning electron microscope, the resolution is better than the optical microscope over 200 times. The observation of the particle of the nano-scale and precipitates can be taken if the scanning electron microscope is used. The demand for the surface analysis equipment and necessity increased due to the development of the miniaturization of the semiconductor device and nanotechnology. Because of that, the research for the performance improvement of the scanning electron microscope and development are proceeding globally. In order to develop a scanning electron microscope, it is necessary to study optical system calculation, instrument design, and electronic control system. The calculation of the optical system of the scanning electron microscope is to calculate an optical system until the electron beam emitted through the electron gun is scanned into the sample. Instrument design means to design and manufacture electron gun, magnetic lens and sample chamber for optical system implementation. Finally, the electronic control system means a technique for controlling the electron gun, the magnetic lens, and the sample chamber. This paper describes the structure and operation principle of the electron gun and the magnetic lens, which are the main components of the scanning electron microscope. In addition, the process until the electron beam emitted from the electron gun of the scanning electron microscope is scanned on the sample will be explained through the calculation of the optical system.
This paper is the research on the main optical system calculation of the field emission-scanning electron microscope and heat radiation type scanning electron microscope. The scanning electron microscope is a surface analysis instrument with nanometer-scale resolution capable of observing microscopic samples. As to the optical microscope, the resolution cannot become better than 0.1㎛ due to the diffraction limit because of using the visible ray as the light source. On the other hand, the scanning electron microscope has the resolution of 4.3Å in the acceleration voltage 20kV because of using the electron beam as the light source. As to the scanning electron microscope, the resolution is better than the optical microscope over 200 times. The observation of the particle of the nano-scale and precipitates can be taken if the scanning electron microscope is used. The demand for the surface analysis equipment and necessity increased due to the development of the miniaturization of the semiconductor device and nanotechnology. Because of that, the research for the performance improvement of the scanning electron microscope and development are proceeding globally. In order to develop a scanning electron microscope, it is necessary to study optical system calculation, instrument design, and electronic control system. The calculation of the optical system of the scanning electron microscope is to calculate an optical system until the electron beam emitted through the electron gun is scanned into the sample. Instrument design means to design and manufacture electron gun, magnetic lens and sample chamber for optical system implementation. Finally, the electronic control system means a technique for controlling the electron gun, the magnetic lens, and the sample chamber. This paper describes the structure and operation principle of the electron gun and the magnetic lens, which are the main components of the scanning electron microscope. In addition, the process until the electron beam emitted from the electron gun of the scanning electron microscope is scanned on the sample will be explained through the calculation of the optical system.
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