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불과 20여 년 전까지만 해도 원자나 분자 같은 나노 세계는 너무 미세해서 어떠한 측정장치로도 측정 할 수 없는 미지의 영역이었다. 그러나 원자현미경(AFM : Atomic Force Microscope)이 발명되면서 이러한 나노세계를 탐험할 길이 열렸다.
원자현미경의 시초는 l981년에 IBM 연구소의 Bining과 Rohrer에 의한 발명된 STM (Scanning Tunneling Microscope)이다. STM은 두 원자가 충분히 가까워졌을 때 두 원자가 닿지 않아도 전류가 흐르는 현상을 이용하여 표면형상을 측정하는 원자현미경이다. 이렇게 전류를 흘려서 측정하기 때문에 STM은 도체 시료만을 측정할 수 있었다. 이러한 도체만을 측정할 수 있다는 시료의 한계를 극복한 부도체 시료도 측정할 수 있는 주사(scanning) 방식의 현미경인 AFM(Atomic Force Microscope)가 l986년에 Stanford의 Quate 교수팀에 의해 고안되었고 '90년대에 이르러 본격적으로 산업화되었다. 시료의 제한으로 인해 STM 방식은 거의 상용화되지 못 하였고 AFM 원리의 SPM(Scanning Probe Microscope)이 상용화되였다.
주로 사용되는 분야는 실험실 수준의 연구용에서부터 산업용으로 LCD, 반도체 측정, 검사 공정까지 다양한 분야에 주로 분석 및 측정 기기로 사용되고 있다. 연구용으로 연마된 광학렌즈나 살아있는 생체의 두께나 형태, 굴곡도 측정에서부터 전연 광석의 표면분석에 이르기까지 나노 스케일의 정밀도가 요구되는 곳에 활용되고 있다. 산업용으로는 반도체의 표면 형상 계측, 결점 (defect) 분석, 콤팩트 디스크, 자기 디스크나 광 자기 디스크 등에 쓰인 비트(bit)의 형상 검사 등에 쓰이고 있으며 반도체 및 FPD(Flat Panel Display)의 인라인(in line) 측정장비로드 활용되고 있다.
SIA(Semiconductor Industry Association)의 International Technology roadmap for Semiconductor에 발표되어 있듯이 반드체산업에서는 원자현미경을 중요한 차세대 정밀 계측 장비로 인정하고 있다. 원자현미경은 진공 상태나 대기 중뿐만 아니라 액체 내에서도 측정이 가능하므로 샅아있는 세포 내의 구조나 세포 분열 등 바이오 산업 분야에서의 활용의 증대가 기대된다. 원자현미경은 관찰, 측정에 그치지 않고 가공, 조작(handling)의 기능도 할 수 있어 나노로봇, 나노리소그라피, 나노머시닝, 나아가 분자의 합성 등의 연구에 활용될 것이다.
원자현미경의 시초는 l981년에 IBM 연구소의 Bining과 Rohrer에 의한 발명된 STM (Scanning Tunneling Microscope)이다. STM은 두 원자가 충분히 가까워졌을 때 두 원자가 닿지 않아도 전류가 흐르는 현상을 이용하여 표면형상을 측정하는 원자현미경이다. 이렇게 전류를 흘려서 측정하기 때문에 STM은 도체 시료만을 측정할 수 있었다. 이러한 도체만을 측정할 수 있다는 시료의 한계를 극복한 부도체 시료도 측정할 수 있는 주사(scanning) 방식의 현미경인 AFM(Atomic Force Microscope)가 l986년에 Stanford의 Quate 교수팀에 의해 고안되었고 '90년대에 이르러 본격적으로 산업화되었다. 시료의 제한으로 인해 STM 방식은 거의 상용화되지 못 하였고 AFM 원리의 SPM(Scanning Probe Microscope)이 상용화되였다.
주로 사용되는 분야는 실험실 수준의 연구용에서부터 산업용으로 LCD, 반도체 측정, 검사 공정까지 다양한 분야에 주로 분석 및 측정 기기로 사용되고 있다. 연구용으로 연마된 광학렌즈나 살아있는 생체의 두께나 형태, 굴곡도 측정에서부터 전연 광석의 표면분석에 이르기까지 나노 스케일의 정밀도가 요구되는 곳에 활용되고 있다. 산업용으로는 반도체의 표면 형상 계측, 결점 (defect) 분석, 콤팩트 디스크, 자기 디스크나 광 자기 디스크 등에 쓰인 비트(bit)의 형상 검사 등에 쓰이고 있으며 반도체 및 FPD(Flat Panel Display)의 인라인(in line) 측정장비로드 활용되고 있다.
SIA(Semiconductor Industry Association)의 International Technology roadmap for Semiconductor에 발표되어 있듯이 반드체산업에서는 원자현미경을 중요한 차세대 정밀 계측 장비로 인정하고 있다. 원자현미경은 진공 상태나 대기 중뿐만 아니라 액체 내에서도 측정이 가능하므로 샅아있는 세포 내의 구조나 세포 분열 등 바이오 산업 분야에서의 활용의 증대가 기대된다. 원자현미경은 관찰, 측정에 그치지 않고 가공, 조작(handling)의 기능도 할 수 있어 나노로봇, 나노리소그라피, 나노머시닝, 나아가 분자의 합성 등의 연구에 활용될 것이다.
목차
개요
구조 및 기술
기타 AFM
개발 동향
응용 분야
참고문헌 (0)
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