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

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