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원자력현미경(AFM)을 이용한 나노스케일 기계가공시스템 개발

전문가 제언: ○ IT, 바이오 및 정밀전자기술 등 첨단기술을 견인하고 있는 마이크로(micro)․나노미터(nanometer) 크기 미세가공 기술은 레이저, 전자빔, 이온빔 등을 이용한 제조기술이 대부분이다. 이 기술들은 레이저빔, 전자빔, 이온빔, 플라스마(plasma)와 같은 고에너지밀도 집속과 제어에 의한 미세가공 방법으로서 고기능의 소형장치(micro device) 제작에 널리 응용되고 있다.

○ 20세기 후반부터 첨단기술의 초점이 되어온 “작은 것을 누가 먼저 잘 만들 수 있는가?”하는 과학기술적 과제는 1980년대 IBM이 주사 터널현미경(STM)과 원자현미경(AFM)을 발명하면서 이들 현미경 기술의 응용 능력과 결부되어 급속히 발전되고 있다. 이 기술은 장치를 직접 제조하는 기술보다 원자․분자 수준의 측정과 조작에 초점이 있다.

○ 초정밀 기계가공 기술에서 세계적 선도위치에 있는 일본은 최근 AFM을 이용한 나노미터 크기 기계가공을 시도하고 있다. 여기서는 일본 정부(NEDO)의 지원으로 일본 산업기술종합연구소(AIST) 연구진이 AFM을 이용하여 절삭가공 이미지에 가장 가까운 나노미터 크기 기계가공 시스템을 연구개발한 성과를 설명하고 있다.

○ 주사 전자현미경(SEM)에 내장된 AFM으로 기계가공하고, 가공 상황을 SEM으로 실시간 관찰하는 시스템 구축이 목표이다. AFM에 장착되어 있는 나노미터 크기 가공의 핵심 장치인 외팔보(cantilever)로 기계가공하는 시스템으로서 성공적인 가공실험 결과를 발표하였다. 이 사업은 3년(2002.10~2000.9)의 연구기간을 종료하였으며, 가공시스템을 더욱 발전시켜 실용화시킬 계획이다.

○ 국내에서도 나노미터 기술을 국책연구사업으로 추진 중이며, AFM을 포함한 주사 탐침현미경 응용기술이 축적 단계에 있다. 2000년대에 들어와서 국내 PSIA사와 같은 벤처기업이 이미 AFM 등 현미경 개발에 성공함으로써 나노미터 크기 측정과 조작기술이 성장과정에 있다. 이러한 잠재력을 결집하여 나노미터 크기 기계가공 시스템 기술개발에 도전할 수 있도록 국가 연구과제에 반영되어 추진되기를 기대한다.

저자: ASHIDA Kiwamu
자료유형: 학술정보