• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1704-1705
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• 2011

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술과 니켈 전기도금공정을 이용하여 수십 내지 수백개의 탐침을 갖는 일체형 탐침 패드(Probe Pad)를 제작하였다. PI(Polyimide) Film은 일본 UBE사의 $50{\mu}m$ 두께를 갖는 유피렉스를 사용하였다. 일체형 탐침 패드는 Polyimide Film에 Cu를 증착 후 사진식각공정을 통하여 PR Mold 형성한 후 전류가 흐르는 Cu 라인(line) 배선을 형성하기 위해 Cu를 식각하였으며 형성된 Cu Line 위에 니켈 전해도금공정을 실시하여 니켈 배선을 형성하였다. Ni 배선 위에 니켈 범프를 형성하기 위하여 PR Strip을 실시한 후 다시 PR Mold를 형성하였다. PR Mold 형성 후 다시 니켈 전해도 금을 실시하여 니켈 범프(bump)를 형성하였다. 제작된 탐침패드의 니켈배선의 폭은 $18.0{\mu}m$이고 피치(Pitch)는 $35{\mu}m$이며, 니켈 범프의 두께(Thickness)는 $10.0{\mu}m$로 제작되었다. 본 연구에서 제작된 탐침패드를 더욱 더 고집적화(Fine Pitch)하여 일체형 탐침 패드를 제작하게 되면 이를 사용하는 프로브유니트의 제작에 있어서 비용 절감 및 생산성(Throughput)을 크게 향상 시킬 수 있을 것이다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.29 no.6
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• pp.355-364
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• 2010

Considering biological safety, it is very important to measure acoustic power from ultrasonic array probe for diagnostic ultrasound imaging applications. In this paper, to measure acoustic power from each element on array probe for ultrasonic diagnostic equipment, we reconstruct and automate the acoustic power measurement system. The acoustic power from linear, phased and curved array were measured and analyzed. As a result of measurement, the effects caused by directivity of sound beam from curved array were founded. To remove these effects, we developed and applied the correction model. The proposed system is useful to evaluate characteristics of the acoustical output power of array probe.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07d
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• pp.2501-2503
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• 2005

탐침형 정보 저장 장치는 원자 현미경의 원리를 이용한 차세대 고밀도 저장장치로 여겨진다. 정보의 크기가 수십 나노미터 이하이므로 정밀한 위치 제어 알고리즘이 필수적이다. 본 논문에서는 별도의 위치 센서없이 복수개인 탐침을 이용하여 원하는 데이터 위치로 이동하는 servo algorithm, 정보 추종을 위한 tracking algorithm 및 위치 검출용 탐침의 수를 줄이고 최적 제어기 설계를 위한 노이즈 특성 안정화를 위한 servo code 설계법을 제안하고 제어기 설계법을 제안한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.47 no.5
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• pp.538-545
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• 2009

The principle and application of a scanning probe microscopy(SPM) are reviewed briefly, and a low-invasive single cell manipulation and a gene delivery technique using an etched atomic force microscopy(AFM) probe tip, which we call a nanoneedle, are explained in detail. The nanoneedle insertion into a cell can be judged by a sudden drop of force in a force-distance curve. The probabilities of nanoneedle insertion into cells were 80~90%, which were higher than those of typical microinjection capillaries. When the diameter of the nanoneedle was smaller than 400 nm, the nanoneedle insertion into a cell over 1 hour had almost no influence on the cell viability. A highly efficient gene delivery and a high ratio of expressed gene per delivered DNA compared the conventional major nonviral gene delivery methods could be achieved using the gene modified nanoneedle.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.29 no.11 s.242
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• pp.1503-1508
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• 2005

Scanning Thermal Microscope (STU) has been known for its superior resolution for local temperature and thermal property measurement. However, commercially available STU probe which is the key component of SThM does not provide resolution enough to explore nanoscale thermal phenomena. Here, we developed a SThM probe fabrication process that can achieve spatial resolution around 50 m. The batch-fabricated probe has a thermocouple junction located at the end of the tip. The size of the thermocouple junction is around 200 m and the distance of the junction from the very end of the tip is 150 m. The probe is currently being used for nanoscale thermal probing of nano-material and nano device.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.02a
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• pp.162-163
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• 2000

근접장 주사 광학 현미경(Near-field scanning optical microscope)에서 가장 중요한 부분은 바로 근접장 탐침(Near-field optical probe)이다. 가간 널리 사용되는 근접장 탐침은 끝 부분에 매우 작은 구멍만 남기고 나머지 부분은 금속으로 코팅한 뾰족한 광섬유(Metal-clad tapered optical fiber)이다. 탐침의 끝에 형성된 작은 구멍은 진행하지 못하는 근접장(Near-field)을 진행하는 먼장(Far-field)으로 바꾸어줌으로서 회절한계를 뛰어넘는 분해능을 가능하게 한다. 그러나, 이러한 작은 구멍은 매우 작은 투과 효율(Transmission efficiency)을 가지기 때문에 고밀도 광기록(High-density optical recording)등에 이용하는데 큰 어려움이 있었다.$^{(1).(3)}$ 따라서 금속이 코팅된 뾰족한 광섬유 내에서 빛이 어떻게 진행되는지에 대한 연구를 통해 보다 높은 효율을 가지는 근접장 탐침을 개발하는 것이 중요한 과제가 되고 있다. 본 연구에서는 금속이 코팅된 뾰족한 광섬유 도파로 내에서 구멍의 크기와 빛의 투과 효율의 관계를 보고한다. (중략)

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.07a
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• pp.1743-1744
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• 2008

NSOM(Near-field Scanning Optical Microscopy) 조화 진동자(Tuning fork)와 광섬유 탐침을 결속시켜 미소신호를 검출하여 증폭과 잡음을 제거하기 위한 Pre-amplifier의 설계 및 제작과 더불어 시료-탐침간 거리를 파장보다 짧게 유지시키는 Shear force 검출, 효율적인 시료-탐침 거리유지 알고리즘 구연 및 탐침을 시료 표면에서 일정한 거리를 안정적으로 유지하도록 제어 및 시료의 높이 정보를 얻어내는 시스템을 설계 및 제작하였다. 또한 ����$CO_2Laser$를 이용한 Heat Pulling 장치개발을 통해 탐침을 제작, LabVIEW를 통해 개별적인 시스템을 하나로 통합하여 AFM 테스트 시료인 SiO 샘플의 표면 형상을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.580-580
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• 2013

공정 플라즈마에서 사용할 수 없는 단일 랭뮤어 탐침법의 단점을 극복하기 위해서 부유 고조화파 탐침법이 개발되었고, 개선되어왔다. 다중 주파수를 인가하여 발생하는 고조화파 신호들 중 상호간섭주파수의 진폭을 이용하는 Sideband 방법과 원신호의 주파수 진폭을 이용하는 이중 주파수 방법이 있는데, 본 연구에서는 위와 같이 응용된 방법들과 기존의 부유 고조화파 탐침법의 장단점을 파악하고, 차이점을 규명하였다. 플라즈마 변수를 이끌어내기 위해 사용된 베셀함수의 민감도를 통해 특정 전자온도 영역에서의 각 방법들의 신뢰성을 비교해보았고, 측정값에서의 차이를 주파수 응답 특성 차이 및 전자 에너지 분포의 차이로 설명하였다. 이런 비교 연구를 통해 상황 별 적합한 측정 방법을 선택적 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 통해 측정하는 플라즈마 변수의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.1058-1061
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• 2004

미세 소자를 관측, 가공 및 분석하기 위해 사용되는 기존 광학현미경은 빛으로 물체를 관측하므로 대물렌즈 (Object lens)에서의 회절한계 때문에 분해능의 있으므로 매우 뽀족한 탐침(Probe)을 시료의 표면에 근접시킨 후 표면을 주사하여 이미지를 얻는 방법이 개발되어 최근에는 Optical Fiber를 이용하여 fiber 끝단을 nano-scale 정도로 첨예화시키는 기술이 개발되었다. 이러한 광섬유 탐침은 구경의 직경이 작을수록 높은 분해능을 얻을 수 있으므로 광섬유 탐침의 제작 공정 확립은 매우 중요하다. 그 중에서 대표적인 방법이 $CO_2$ 레이저를 이용하여 가열한 후 인장 하는 방법 (Heating and Pulling)이 있다. 그래서 본 연구에서는 $CO_2$ 레이저를 이용하여 100nm 정도의 팁 반경을 갖는 뽀족한 탐침을 제작하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.132-132
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• 2012

압력 $10^{-9}$ Torr 이하의 초고진공(ultrahigh vacuum) 영역에서의 압력 측정에는 수 mA의 열전자로 잔류 가스를 이온화시켜 그 이온 전류를 측정하는 이온게이지를 주로 사용한다. 압력이 $10^{-12}$ Torr영역 이하인 극고진공(extreme high vacuum: XHV) 영역에 진입하면, ESD (electron stimulated desorption) 효과 등에 의한 이온 게이지 자체의 가스방출률이 커져 정확한 압력 측정이 곤란해 진다. 극고진공 영역에서 이온 게이지는 수 와트(W) 이상의 전력을 사용하여 수 mA의 열전자를 방출시키나, 신호인 이온 전류의 양은 1pA 이하이기 때문에 열전자에 의해 발생되는 백그라운드 전류에 묻혀 신호 전류가 측정되지 않는다고 할 수 있다. 100 nm 이하의 곡률을 가진 뾰족한 금속 탐침에 강한 전기장을 걸어주면 고체 내부의 전자가 터널링 효과에 의해 진공 중으로 방출되며, 이를 전계방출(Field Electron Emission) 효과라 부른다. 전계 방출 전류량은 탐침 표면의 일함수에 의존하며, 일함수가 클수록 지수함수 적으로 감소한다. 금속 표면에 진공 중의 잔류 가스가 부착하면 일함수가 증가한다. 가열에 의해 전계방출 탐침의 표면을 세정한 후에 전자 빔을 방출 시키면, 표면에 가스 분자가 흡착하여 방출 전류량은 점점 감소한다. 감소 속도는 압력에 비례하며, W(310) 탐침의 경우 $10^{-10}$ Torr 영역에서는 수분만에 최초 전류값의 1% 이하로 감소한다. 전계방출 전류의 감소속도가 압력에 비례하는 현상을 이용하여 압력을 측정하였다. Extractor Ionization Gauge 측정값 $5{\times}10^{-12}-3{\times}10^{-10}$ Torr의 범위에서 (111) 방향으로 정렬된 텅스텐 단결정 탐침을 사용하여 방출전류의 로그값을 시간의 함수로 semilog그래프를 그리면, 그래프는 직선을 그리며 그 기울기가 압력에 비례함을 알 수 있었다. 기울기 값과 게이지 측정값은 $10^{-11}{\sim}10^{-10}$ Torr 영역에서 거의 완벽한 비례관계를 보여주었으나, $10^{-12}$ Torr 영역에서 게이지 측정값은 기울기 값에서 추출한 압력치보다 높은 값을 보여주었으며, 이는 게이지 백그라운드 전류에 의한 차이라고 생각된다. W (310) 탐침의 방출전류는 그 감소속도가 W (111) 탐침과 마찬가지로 압력에 비례하였으나, 전류-시간 그래프는 가열 세정 직후에 전류가 거의 감소하지 않는 $2{\times}10^{-10}$ Torr에서 약 10분간 지속되는 '안정 영역'이 존재함을 보여주었다. '안정 영역'은 $10^{-11}$ Torr 영역에서는 수십분, $10^{-12}$ Torr 영역에서는 수시간 이상으로 증가하였다. 초-극고진공 영역에서의 잔류가스 주성분인 수소에서 물, 일산화탄소등의 가스로 바뀌면 '안정 영역'은 사라졌고, 이는 '안정 영역'이 수소 흡착에 의해서만 나타나는 고유 현상임을 말해준다.