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초소형 전자공학과 칼럼 연구 원문보기
(A) Basic Study of Microcolumn System

  • 저자

    박성순

  • 학위수여기관

    선문대학교 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    물리학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2003

  • 총페이지

    v, 71p.

  • 키워드

    초소형 전자공학 칼럼;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10067215&outLink=K  

  • 초록

    전자방출원, source 렌즈, double octupole deflector와 Einzel 렌즈로 구성되어진, 전체 길이가 8 mm의 초소형 전자칼럼을 완성하여 STEM mode, sample current image mode, lithography로서 성공적인 성능을 평가하였다. 전자방출원은 텅스텐 재질의 와이어를 전기화학적 에칭 방법을 이용하여 반경이 50 nm 정도로 제작되었다. 이 때 조건은 전해액인 KOH 용액 농도는 15 wt%, 인가된 전압은 약 DC 7 V이다. 전자렌즈는 두께가 약 3 ㎛ 정도의 얇은 실리콘(Si) 막(membrane)의 중앙에 원형 aperture로 구성되어 있으며, 최적화된 반도체공정을 이용하여 제작하였다. 전자렌즈의 aperture 정렬은 laser diffraction pattern 방식을 이용하였으며, 정렬 오차가 약 3 ㎛ 이내의 정확도를 가지고 조립되었다. Si과 절연체인 pyrex는 anodic bonding으로 결합하였다. 제작된 초소형 전자칼럼은 초고진공(∼5×10^(-10) torr) 쳄버에서 아래와 같은 성능 테스트를 하였다. 1) Phosphor screen image를 이용한 deflection 기능 평가 2) Retarding mode에서 Einzel 렌즈의 빔 집속기능 평가 3) F-N plot을 통한 방출원 특성 분석 4) STEM mode image 측정 5) Sample current image 측정 6) 저에너지(300 eV) lithography 전자칼럼은 약 300∼1000 eV의 저에너지로 구동하여 표준 시료에 대한 STEM(scanning transmission electron microscope) mode image와 sample current image를 얻었다. 특히 저에너지 lithography를 수행하여 150 nm급 선폭을 구현하였다. 이 때 샘플(sample)은 Einzel 렌즈의 마지막 렌즈로부터 약 1 mm 거리에 위치하였고, beam scan 범위는 60×60 ㎛ 이었다.


    A microcolumn is composed of an electron emitter, source lens, double octupole deflector, and Einzel lens. The whole column length fabricated in this experiment was 8 mm. The electron emitter was made of tungsten wire by using an electrochemical etching method in 15 wt% of KOH solution under applying ∼7V DC. The fabricated tip radius was ∼50 nm. Micro-lenses were fabricated by piercing a precise circular aperture on a ∼3 ㎛ thin Si membrane following semiconductor micro-fabrication processes. The Si micro-lenses and the pyrex spacers were bonded using the anodic bonding method and aligned using the laser diffraction patterns through circular apertures. The accuracy of aligned is about 3 ㎛. The fabricated microcolumn was tested the followings in the UHV system. ; 1) Electron beam characteristics with I-V data 2) Deflection effect with phosphor screen image 3) Einzel lens effect with retarding mode 4) STEM image with channeltron 5) Sample current image with high beam current 6) Low energy lithography demonstration This microcolumn was operated at a low energy of about 300∼1000 eV. We obtained STEM(scanning transmission electron microscope) images and sample current images. For the low energy lithography(300 eV), the line and space of 600 nm have demonstrated. The scan range is 60×60 ㎛ with a working distance of ∼1 mm.


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