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새로운 탁상용 광원의 개발로 10-100nm의 어플리케이션에 더 쉽게 액세스할 수 있습니다. |
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극자외선의 응용 분야로는 계측, 나도 스케일 이미징, 전자 분광학이 있습니다. |
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극자외선 시스템은 높은 흡수율로 굴절이 불가능한 반사형 옵틱을 사용합니다. |
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파장이 짧을수록 산란이 더 많이 발생함에 따라 표면 거칠기가 매우 중요합니다. |
극자외선(EUV: Extreme ultraviolet)은 X-ray와 deep UV(DUV) 스펙트럼 영역 사이인 대략 10nm - 100nm를 아우르는 파장 대역입니다. 최근에는 리소그래피, 나노스케일 이미징 및 분광법과 같이 극자외선 영역을 다루는 수많은 압착 성형 응용 분야를 위해 콤팩트한 극자외선 소스 개발에 많은 노력이 집중되어 왔습니다. 이와 같은 노력의 결과 몇몇 유형의 상용화된 EUV 광원을 이용할 수 있게 되었습니다.
대다수의 소재가 극자외선에 대한 강력한 흡수력을 갖기 때문에 광학 부품 대부분은 투과성이 아닌 반사성을 띱니다. 따라서 파장이 짧은 극자외선 광학 제품들은 가시광 부품보다 더욱 엄격한 표면 품질 요건이 필요합니다. 이처럼 까다로운 요건으로 인해 극자외선 광학 제품의 양산이 쉽지는 않지만, 고해상도 이미징, 분광법 및 소재 가공 용도에서 다양한 이점을 보임에 따라 극자외선 광학 제품 양산에 더 많은 노력을 기울일 필요가 있습니다.
최초의 실용 극자외선 광원은 대형 연구실과 리소그래피 업체에서만 사용할 수 있는 거대 장치의 형태였으나 최근에는 극자외선 기술의 발달로 더 작고 사용이 간편한 탁상형 극자외선 시스템을 제작할 수 있는 길이 열렸습니다. 새로 개발된 고조파 생성(HHG: Hight Harmonic Generation) 시스템과 모세관 방전 레이저(capillary discharge laser)는 전도유망한 탁상용 극자외선 광원을 대표하는 유형으로서 분산이 적은 간섭빔을 생산합니다.
소형 타입의 새로운 극자외선 광원은 고해상도 이미징, 전자 분광학, 분자 및 고체 역학 연구, 그리고 나노머시닝과 같은 다양한 극자외선 어플리케이션 창출에 큰 역할을 하고 있습니다.
100nm 미만의 파장은 공기를 통해 전달될 수 없기 때문에 극자외선 시스템은 진공 상태로 보관해야 합니다. 극자외선은 대다수의 소재에서 극히 높은 흡수율을 보임에 따라 극자외선 용도에서 광학 부품은 거의 반사형입니다. 산란은 단파장에서 더 많이 발생함에 따라 극자외선 광학에서는 표면 거칠기, 표면 평탄도 및 기타 표면 허용오차 중요한 역할을 합니다. 극자외선 응용 분야에서 주로 사용되는 미러의 타입은 멀티레이어의 브레그 미러(Bragg mirror)입니다. 이러한 미러는 두 개의 서로 다른 소재가 주기적으로 적층된 구조로서 특정 파장의 밴드가 간헐적으로 간섭하고 반사하도록 합니다. 입사빔의 일부는 적층의 경계면에서 반사하게 됩니다. EUV multilayer mirror는 1nm 정도로 대역폭이 매우 좁기 때문에 이러한 유형의 극자외선 광학은 특히 광원의 파장과 반드시 일치해야 합니다.
Extreme Ultraviolet (EUV) Flat Mirror는 다층의 Bragg reflector로서 초정밀 연마된 단결정 실리콘 기판에 반사 코팅이 증착되어 있어 3Å 미만의 표면 거칠기를 자랑합니다. 이 미러는 설계 파장과 입사각에서 최대 반사율을 달성하도록 설계되었습니다. 5° 또는 45°의 입사각(AOI)을 갖는 제품으로 제공됩니다.
더 알아보기Extreme Ultraviolet (EUV) Spherical Mirrors는 Extreme Ultraviolet (EUV) Flat Mirrors와 마찬가지로 다층의 Mo/Si 코팅을 특징으로 하지만 5°의 입사각에서 비편광 EUV 광원을 포커싱하기 위해 곡면의 기판을 활용합니다. 이 미러는 13.5nm에서 60%가 넘는 반사율, 3Å 미만의 RMS 표면 거칠기, 0.5mm의 좁은 투과 대역을 제공합니다.
더 알아보기극자외선 광학 제품의 일부에는 용융 실리카 기판이 사용되긴 하지만, EO에서는 용융 실리카에 비해 열적 안정성이 우수한 단결정 실리콘 기판으로 제작된 Extreme Ultraviolet (EUV) Flat Mirror를 취급합니다.
극자외선 광자는 대략 90eV의 에너지를 갖습니다. 유기 물질과 금속의 전형적인 이온화 에너지는 각각 7-9eV와 4-5eV입니다. 결과적으로 극자외선 광자는 쉽게 흡수가 되면서 광전자와 제2차 전자가 생성되고 이를 통해 극자외선이 사실상 모든 물질을 투과하지 못하도록 막아줍니다.
피사체에서 산란된 빛은 디텍터 상에서 역격자 공간 회절 패턴(reciprocal space diffraction pattern)을 생성합니다. 역푸리에 변환 알고리즘(inverse Fourier transform algorithm)을 기록된 패턴에 적용하면 이미지가 재구성됩니다. 디텍터 상에 이미지를 형성하는 렌즈 시스템을 사용하는 대신에 소프트웨어를 이용해 산란된 회절 패턴을 피사체의 하이트맵(height map)으로 변환합니다.
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