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3차원 나노수준의 고정밀도 가공이 가능한 집속이온빔 가공법

전문가 제언: □ 집속이온빔 가공장치
FIB(Focused Ion Beam : 집속이온빔)는 미세하게 교축 시킨 이온빔을 이용하여 반도체, 금속 고분자 재료 등의 시료를 가공하는 장치로서 본래 전자현미경 관찰을 할 때 특정 부위의 단면 가공 또는 시료를 두께 100nm 정도로 박판화 하기위한 시료의 전(前) 처리 장치로서 이용하여 왔다. 그러나 빔 사용은 직선 가공에 한정되어왔다.

□ FIB 가공
최근 FIB 장치에서도 이온 빔의 스폿(spot) 직경이 미세화(여기서 FIB의 빔 직경은 6nm)되어 나노 크기의 가공을 할 수 있는데 까지 도달하였다. FIB장치에서는 주로 갈륨 이온빔을 집속시켜 점의 직경을 작게 하여 피 가공물에 조사하여 미세 가공을 하면 초경질 재료인 다이아몬드에 대해서도 가공이 가능하다.

□ FIB가공의 실례

○ 합성 다이아몬드 단결정에 대한 2.5차원 가공 예
○ 합성 다이아몬드 단결정에 대한 3차원 가공 예
○ 평판 다이아몬드에 대한 2.5차원 가공의 예
○ 평판 다이아몬드에 대한 3차원 가공 예
○ 실리콘에 대한 2.5차원 가공 및 전사 가공 예
○ 완전 3차원 형상 나노 가공의 예

□ 우리나라에서는 아직 생소한 FIB에 의한 미세 가공 기술을 현장에 응용시킬 수 있도록, 가공 실례를 여러 가지 들어가며 가공 방법을 소개하였다. 나노 정밀도를 생산에 적용시키려는 연구자 및 기술자들이 눈여겨보아야 할 내용을 두루 갖추고 있다.

저자: Masao MURAKAWA, Hiroyuki NOGUCHI
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