표준연, 헬륨이온현미경 이온빔 원천기술 개발... 차세대 현미경 핵심 구현

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국내 연구진이 헬륨이온현미경에 쓰이는 원자 세 개 크기의 탐침을 더 적은 공정으로 만들 수 있는 기술을 개발했다.

한국표준과학연구원(원장 박상열)은 박인용 광전자융합장비팀 박사가 이끄는 연구팀이 산화막으로 탐침을 식각하는 3원자 탐침 원천기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

산소를 이용해 탐침을 원자 3개 크기까지 식각하는 과정
<산소를 이용해 탐침을 원자 3개 크기까지 식각하는 과정>

헬륨이온현미경은 나노미터(㎚)를 밑도는 영상 분해능, 10㎚ 이하 정밀 가공이 가능한 현미경이다. 성능 구현을 위해서는 이온이 나오는 이온원 탐침을 세밀하게 만들어, 이온빔 방출 면적을 줄여야 한다. 그러나 기술 난이도가 높아 해외 기업 극소수만 원자 세 개 크기의 탐침을 구현할 수 있다. 가동에 필요한 공정도 많다.

기존에 활용하지 않던 탐침 표면 '산화막'을 이용한 것이 핵심이다. 산화막은 탐침이 공기에 노출될 때 탐침 재료인 텅스텐 표면에 생기는 막이다. 그동안 업계는 산화막을 이용하지 않고 추가 공정으로 제거해 왔다. 반면에 연구팀은 산화막을 탐침 식각에 활용했다. 산화막 내 산소원자가 높은 전압을 받을 때 텅스텐 원자와 함께 제거되는 원리를 이용했다.

연구팀은 산화막을 이용하면 탐침을 더욱 뾰족하게 만들 수 있다고 설명했다. 또 이전과 달리 산화막 제거 공정도 하지 않아 전체 탐침 제조 과정을 단순화 할 수 있다.

박인용 박사는 “기존 방법보다 단계를 줄여 헬륨이온현미경 탐침을 만들 수 있게 됐다”며 “앞으로 더욱 세밀한 단원자 탐침을 구현하는 것을 목표로 연구하겠다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com

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