I. About NanoFocus Inc. ------ 3 · 2017-08-25 · -Ph. D. Dept. Physics, Seoul National University (1994~1999)-NanoFocusInc, CEO and CTO (2002~Present) ㈜나노포커스는나노및바이오과학기술분야에핵심적인역할을하는

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I. About NanoFocus Inc. ------ 3

II. About SPM ------ 4

III. NanoFocus core technology ------ 10

IV. NanoFocus Products ------ 15

V. Measuring image gallery ------ 23

Contents

Contents

3Ⅰ. About NanoFocus Inc.

CEO. Jaewan, Hong. Ph.D.

- Ph. D. Dept. Physics, Seoul National University (1994~1999)

- NanoFocus Inc, CEO and CTO (2002~Present)

㈜나노포커스는 나노 및 바이오 과학 기술 분야에 핵심적인 역할을 하는 최첨단 나노현미경인 주사탐

침현미경(Scanning Probe Microscopy)을 개발하여, 이 분야의 연구자나 산업체에 공급하는 벤처

기업입니다. 당사는 주사탐침현미경 관련 핵심 기술과 풍부한 경험 및 노하우를 보유하고 있으며, 우수

한 성능을 보유한 다양한 연구용, 산업용 주사탐침현미경을 자체 개발 및 공급하고 있습니다. 아울러 축

적된 기술력과 노하우를 통하여 장비 관련 기술적 지원에 항상 최선을 다하고 있습니다. 앞으로도 끊임

없는 도전과 개척정신으로 고객이 필요로 하는 신제품 개발에 매진하여, 고객을 위한 적극적인 기술 지

원 및 사후 관리를 위해 최선을 다할 것입니다.

㈜ 나노포커스 대표이사 홍 재 완

서울 구로구 디지털1단지로 사업장 이전2004. 04.

『나노코리아 2007.』나노 산업기술상 수상(고속 SPM)2007. 08.

자본금 증액(5억원)2005. 07.

정부 출연(산자부) 산업기술 개발사업(핵심기술 개발사업)주관 연구 기관 선정

2005. 06.

벤처기업 인증(신기술기업) 및 기업부설 연구소 설립2005. 06.

법인 전환 (㈜나노 포커스, 자본금 1억원)2005. 04.

서울대 물리학부 실험실 연구 성과 활용한 창업2002. 12.

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기존의 현미경은 빛이나 전자 빔을 시료에 쪼이고 시료와 상호작용한 후 되돌아 나오는 빛이나 전자를

분석함으로써 영상을 얻는 현미경이다. 이에 반해 주사 탐침 현미경은 나노 크기 정도의 매우 예리한

바늘이 달린 캔티레버(Cantilever, probe)가 시료 표면을 비행할 때 시료 표면의 원자와 탐침 끝의 원자

사이에 작용하는 원자력을 감지함으로써 시료의 형상을 측정하는 3세대 현미경으로 불리는 나노 현미

경이다. 따라서 주사 탐침 현미경은 나노 단위로 근접한 탐침에서 발생한 극미세 원자력에 기인하기 때

문에 분해능이 탐침 끝의 날카로움에 의해 결정된다. 최근 마이크로 머시닝의 발달로 원자 크기에 가까

운 바늘 직경를 갖는 예리한 탐침이 개발되어 분해능이 원자 분자 수준에 도달하였다. 또한 주사 탐침

현미경은 다른 현미경 비해 기능이 매우 다양하고 대기중이나 액체 속에서도 동작이 가능하여 응용 분

야가 매우 다양하다. 특히 탐침의 기능과 특성에 따라 여러 가지 나노 분석이 가능하여 재료, 소자, 바

이오 기술 분야 등에서 영상 분석, 전자기 분석, 조작 연구에서 핵심 도구로 활용되고 있다. 또한 나노

탐침은 매우 예리한 펜이나 판화에 사용되는 칼, 잉크젯 프린트의 노즐과 같은 역할을 할 수 있으므로,

나노 세계를 조작하고 정보를 저장하거나 프린팅하는 기술에 활용될 수 있다. 또한 나노 탐침의 끝으로

전류를 흘려 시료를 전기 화학적으로 산화시켜 물질을 변화를 시킬 수 있는 나노 리쏘그라피 기술에 적

용될 수 있다. 이런 이유로 주사 탐침 현미경은 향후 나노 바이오 기술 발전에 큰 기여를 할 수 있는 핵

심 기술로 평가받고 있다.

Ⅱ. About SPM

XY Raster Scan

Z-feedbackXY Scan ControlData Acquisition

ZCommunication

Digital Signal Processor (DSP)

Data process

Scanner

1. SPM 개요

5

2-1. 접촉모드(Contact mode)

탐침과 시료 사이에 척력의 힘을 인가하여 스캔하는 방법으로, 상대적으로 초보자도 쉽게 동작할 수 있는 기법이며, 시료가 단단하거나 표면 단차가 거칠지 않을 경우에 적합한 방법이다. 접촉 모드 동작 시탐침에 작용하는 Lateral force는 시료나 탐침의 손상에 직접적인 요인이며 피드백 오차도 상대적으로크게 발생시킨다. 극히 부드러운 시료나 단차가 큰 시료의 경우에는 탐침의 손상이 일어나 미세 구조측정을 어렵게 만들기도 하지만, 작은 영역에서 평탄한 표면 영상을 얻거나 원자상을 얻을 시 고속 스캔이 가능하여 때로는 고분해 상을 얻는데 활용된다.

2-2. 비접촉 모드(Noncontact mode)

비접촉 모드는 탐침을 수nm ~ 수십nm 정도로 진동시키면서 탐침과 시료 사이에 작용하는 힘의 크기에따라 변동하는 탐침의 진폭과 위상 정보를 이용하여 탐침과 시료 사이의 거리를 피드백하는 기술이다. 이때 탐침을 진동시키는 주파수는 캔티레버의 공진 주파수로 설정해야만 충분한 분해능 상을 얻을 수 있다. 캔티레버가 자신의 공진 주파수로 진동할 경우 매우 미약한 힘에 의해서도 진폭이나 위상이 변화된다. 이러한 진동 진폭과 위상을 Lock-in 증폭기로 증폭하여 매우 정밀하게 측정할 수 있다. 비접촉 모드동작시 실제로 탐침이 받는 힘은 거의 무시할 수 있는 까닭에, 부드러운 시료나 표면과 결합력이 매우 약한 물질을 쉽게 이미지 할 수 있으며, 스캐닝하는 동안 시료와 탐침 끝을 보호할 수 있다. 하지만 접촉모드에 비해 속도가 느리고 피드백 파라미터 조절이 다소 어려운 단점이 있다. 대부분의 시료에 대해 접촉 모드보다 비접촉 모드에서 좋은 영상을 얻을 수 있으며, 특히 Trench 구조물 측정에 적합하다.

0.20um

40 nm 크기 금 입자( 50 nm x 50 nm )

식물 세포벽의 섬유질DNA

(2 um x 2 um)Trench

비접촉 모드 이미지의 예

2. SPM 동작 모드

0.79um

0.6nm 원자 계단 박테리아

운모 원자상(5 nm x 5 nm)

접촉 모드 이미지의 예

1.0um

Ⅱ. About SPM

6

2-3. Closed loop Scan

통상 주사 탐침 현미경에 사용되는 3차원 스캐너는 압전 세라믹 재료를 사용한다. 압전 세라믹은 전기적 신호를 변위로 변환하는 특성을 가지고 있다. 압전 구동기는 정밀도가 매우 높고 소형화와 고속응답이 가능하여 오늘날 나노 기술 분야에서 널리 활용되고 있다. 하지만 압전 구동기는 비선형성, 이력, Creep 현상으로 인하여 구동의 재현성과 정확성에 한계가 있다. 주사 탐침 현미경의 스캐너도압전 구동자로 구성되므로 이러한 한계를 가지고 있다. 이러한 현상이 주사탐침 현미경의 동작에 직접적인 영향을 주는 것은 위치 정확성, 이미지 왜곡 및 Drift 현상이다. 이러한 문제를 해결하기 위해사용되는 기술이 Closed loop scan 기술이다. Closed loop scan의 핵심 요소는 XY 스캐너의 위치를정밀하게 측정할 수 있는 내장된 정밀 위치 센서와 센서에서 검출된 위치 오차를 실시간 보정할 수 있는 제어 알고리즘이다. 제어기가 하는 역할은 XY 위치 센서가 검출한 위치와 목표치를 비교하여 오차를 계산하고 이를 최소화 하기 위한 조절 기능이다. 따라서 Closed loop 성능은 위치 센서의 분해능, 선형성, Drift 및 속도 특성에 의해 결정된다.

Closed loop scan이 중요한 응용 분야

- 초정밀 nanometrology- Spectroscopy (IV, FD)- Vector nanolithography- Data storage

-16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

-2600

-2400

-2200

-2000

-1800

-1600

-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

Det

ecto

r Sig

nal [

mV

]

X Position [ μm]

5μm 10μm 15μm

압전세라믹 구동자의 비선형, 이력 특성

2.0um

All Letters = +10V

2.0um

“Nano” = 0 V“Focus = -10V

2.0um

“Nano” = -10V“Focus = +10V

“Nano” = -10V“Focus = -10V

2.0um

0.20um

0.04um

0.04um

0.10um

0.10um

0.20um

500 nm x 500 nm1000 nm x 1000 nm 200 nm x 200 nm

Open Loop Scan

Closed Loop Scan

500 nm x 500 nm1000 nm x 1000 nm 200 nm x 200 nm

50 nm 크기의 금입자를 open loop, closed loop 모드에서 측정. 200 nm X 200 nm 스캔 크기에서 충분한 closed loop scan 성능을 보여준다.

Closed loop scan 성능을 검정하기 위한 실험으로. PZT 박막 위에 vector lithography mode로 글자를 새긴 후 특정 문자열을 지우고 다시 쓰는 작업을 반복적으로 수행. Open loop scan 방식으로는 이러한 결과를 얻을 수없다.

Ⅱ. About SPM

7

2-4. Spectroscopy Tools

나노포커스의 Spectroscopy Tool은 특정 위치의 물리적 성질을 측정하는데 있어서 매우 강력하고

유용한 기능이다. 이것은 Force vs. Distance와 Current vs. Voltage 및 Polarization vs. Electric

filed 측정 등 여러가지 Spectroscopy 기능을 제공한다. Closed loop scanner는 Spectroscopy가

실행되는 동안 발생할 수 있는 Piezoelectric scanner의 Drift, Creep, 비선형성과 Hysteresis 등의

위치 에러를 최소화시킨다.

F-D spectroscopy

탐침과 시료 사이에 작용하는 힘을 측정함으로써 분자 간의 상호 작용력, 결합력, 시료의 탄성력을 측정할 수 있음.

I-V Spectroscopy

나노 수준에서 부도체, 반도체, 도체의 전기적 특성인 전기 전도도, 에너지 갭, 전기적 위상 변화를 측정 가능.

D-E Spectroscopy

강유전체의 전기적 분극 현상 측정.

Ⅱ. About SPM

I

VAu

ZnOWire

Nano wire의 I-V 특성

8

VI

1.0um

1.0um 0 2 4 6 8 100

20

40

60

80

100

Cur

rent

[ nA

]

Bias Voltage [ V ]

IV 특성, Ge2Sb2Te5 (phase change material)

2-5. Conductive AFM(C-AFM)

1.0um 1.0um

0 1 2 3 4

-4

-2

0

2

4

6

8

X[um]

Z[pA

]

Topography CurrentTaO2

+

-

Current

Negative sample bias

positive sample bias

탄탈륨 금속 박막 위에 나노리쏘그라피 기법으로 형성한 산화선의 C-AFM 영상(시료에 인가 전압: -9V)

Topography

C-AFM

Ⅱ. About SPM

금속으로 코팅된 탐침과 시료 사이에 인가된 전압에 의해 흐르는 전류를 측정함으로써 시료 국소전도도를 측정할 수 있는 모드로서, 주로 접촉모드에서 수행된다.

0 1 2 3 40

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

X[um]

Z[nm

]

탄탈륨 금속 박막 위에 탐침에 10 Vfmf 인가하여 형성한 산화선의 topography 영상.

9

금속으로 코팅된 탐침과 시료 사이에 인가된 전압에 의해 탐침에 발생하는 정전기력을 측정하는 모드를일반적으로 EFM(Electrostatic force microscope)라 한다. 탐침과 시료 사이에 작용하는 힘은 정전용량과 탐침과 시료 사이의 거리, 시료 표면 형상, 전위, 전하, 유전특성, 정전용량에 의해 영향을 받는다. 통상 EFM 신호는 특정 주파수 교류 전압에 여기되는 정전기력을 Lock-in 증폭기로 추출해낸다. EFM으로측정되는 대부분의 물리량은 인가된 교류 주파수와 동일한 주파수에서 발생한다. 특별히 KFM(KelvinForce Microscope)은 시료의 절대적 전위차를 측정하기 위한 방법으로, 추가적인 피드백이 필요하다. KFM 모드에서는 시료의 전위변화에 따라 탐침의 전위를 동일하게 유지하는 피드백 제어가 작동하므로탐침이 받는 정전기력을 상쇄한다. 이러한 평형 상태에서는 탐침과 시료는 동일한 전위를 가진다는 것을의미한다. 따라서 탐침에 피드백되는 전압을 데이터로 취하면 시료 표면의 국소적 전위를 직접 읽어낼 수있다.

Amplitude

phase

-10 -5 0 5 10-7000

-6000

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

Ampl

itude

& P

hase

[ m

V ]

B ias [ V ]

P u lse M ode강유전체 박막의 D-E Hysteresis Curve

1.0um

Phase

1.0um

Amplitude

+

-

EFM 응용 예

2-6. EFM and KFM

Ⅱ. About SPM

강유전체 TGS 단결정 EFM Image

10um10um 10um

0.60um 0.60um 0.60um

Topography Amplitude Phase

강유전체 PZT 박막의 EFM Image

Topography Amplitude Phase

Topography

Closed loop EFM (KFM)

Z-feedbackXY Scan Control

KFM controller(DSP)

Scanner

Z

Lock-in Amplifier

XY

Tip bias

Open loop EFM1.8um

1.8um

~

1.8um

+

Surface potential

Surface potential

10

20 Hz scan

2048x2048 pixels

1. 고속 주사 탐침 현미경 기술

원자현미경은 나노크기의 예리한 탐침이 시료 표면을 비행할 때 발생하는 미약한 원자력을 감지하

여 나노형상을 측정하기 때문에 예리한 탐침이 표면을 비행하는 동안 탐침의 마모나 손상을 방지하

기 위해 상하 방향으로 역되먹임 제어가 필요하다. 원자현미경의 속도를 제한하는 가장 중요한 요소

가 바로 역되먹임 제어의 속도에 달려 있으며, 역되먹임 제어 속도는 디지털 신호 처리기(DSP)와

압전세라믹 구동자의 속도에 의해 좌우된다. 마이크로머시닝 공정을 사용하여 원자현미경 수직축

압전구동자를 수백 마이크로미터 크기로 작게 만들면 기존보다 100배 이상 빠른 응답 속도를 얻을

수 있다. 나노포커스의 원자 현미경은 마이크로머시닝에 의해 제작된 고속 탐침을 적용하고 세계 최

고의 속도를 자랑하는 디지털 신호처리장치 및 디지털 제어 기술 개발을 통하여 기존 제품보다 100

배 정도 빠른 고속 원자현미경 기술을 구현하였다.

기존 제품의 경우 느린 영상 속도 때문에 대개 한 영상의 화소수는 256x256(VGA 화소의 절반)정도

로 정하는 것이 일반적이다. 하지만 넓은 영역에 걸친 형상과 매우 미세한 구조를 한번에 얻은 영상

으로 구분해 내려면 고가의 디지털 카메라 수준의 높은 화소 밀도(4096x4096 화소)가 요구된다. 고

화소 이미지 한장을 얻는데 소요되는 시간은 기존 제품의 경우 1~2시간 가량 소요되지만, 고속 주

사 탐침 현미경 기술로는 10분 이내로 가능하여 고속 고화소 영상분석의 진면목이 발휘될 수 있다.

2048 x 2048 픽셀 영상을 얻은 후 소프트웨어 상에서 확대한 영상으로, 충분한 픽셀 수로 인하여 디지털 영상 확대 시 나타나는 디지털 효과가 나타나지 않음

0.60um 0.33um

1st Zoom-in

0.16um

2nd Zoom-in

0.05um

3rd Zoom-in

Piezoresitive sensor

Si tipPZT actuator

자체 구동기가 내장된 고속 탐침

Software Zoom in

1.2um

20Hz rescan

512X512 pixels

0.30um

0.30um

Ⅲ. NanoFocus core technology

위쪽 영상은 중앙부 사각형 영역을 소프트웨어로 디지털 확대한 영상이며,아래 영상은 512 x 512 픽셀로 다시 스캔한 영상으로, 두 이미지 사이에 차이가 거의 없음을 알 수 있다.

[5 x 5 um 20 Hz 고속 스캔2048 x 2048 픽셀 영상]

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2. SPM 기반 nanolithography

원자현미경의 매우 중요한 응용 분야 중의 하나는 나노 조작과 나노 리쏘그라피이다. 원자현미경을

이용한 나노 리쏘그라피는 예리한 탐침 끝으로 시료 표면에 전류나 힘을 가함으로써 시료 표면의 전

기적, 화학적 구조를 변경하거나 형상을 조작할 수 있는 기술이다. 이러한 기술은 나노 리쏘그라피

기술의 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술로 대두되고 있으며, 향후 나노 프린팅, 나노 저장장치,

나노소자 제작 분야에서 응용 가능성이 매우 높으며, 나노 및 바이오 기술에 매우 큰 파급효과를 줄

것으로 기대된다.

현재 대부분의 상용 원자현미경의 경우 영상 분석 기능에 치우쳐 있고 나노 리쏘그라피 응용 기술은

매우 초보적인 단계이며, 사용하기가 불편하고 기술이 가진 잠재성을 제대로 발휘하지 못하고 있다.

본 제품에서는 기존 제품이 갖고 있는 이러한 단점을 최대한 보완하여 초보자라도 복잡한 나노 형상

을 쉽게 제작할 수 있도록 구현되었다. 또한 기존 제품에 비해 고속에서 정밀한 제어가 가능하고 다

양한 리쏘그라피 기법이 내장되어 있어 사용자의 선택도가 높다는 것이 특징이다.


Electromagnetic wave

Electric field

Voltage current

Force/diffusion

Force/scratching/plowing

탐침-시료 사이에작용하는 물리량

화학적/형상 변화

전기적 특성 변화

전기적/화학적

Deposition

형상 변형

형성된 패턴 특성

SMOM

EFM

Anodic oxidation

Dip pen

Topography

결과 측정 방법

Soft material, 폴리머Indentation

유기물, 폴리머Light induced modification

Electric field-assisted modification

Electric field-assisted modification

Voltage currentAnodic oxidation

Force/diffusionDip pen

적용 시료SPM 기반

나노리쏘그라피

12

Raster writing 기법은 먼저 시료에 전사하고자 하는 패턴을

gray scale 색상을 갖는 이미지로 작성한 후, 작성된 초본 그

림을 픽셀 단위로 탐침의 물리적 작용으로 변환한다. 이렇게

변환된 데이터는 탐침 위치와 탐침 작용 세기의 정보로서, 탐

침이 2차원 평면을 raster scan하는 동안 마치 잉크젯 프린트

가 인쇄하는 방식으로 그림을 나노 영역에 프린팅하는 방식이

다. 이러한 기법은 복잡한 형상과 색상을 갖는 패턴을 전사할

때 매우 효과적이다.

이 기법은 마치 XY 플로터나 CAD 도구에서 도면을 그리는 방

법과 유사하다. 패턴의 오브젝트는 점과 점을 연결하는 좌표

와 탐침에 작용하는 물리적인 작용, 탐침 속도로 구성된다. 복

잡한 패턴은 수많은 오브젝트의 조합으로 구성되며 패턴의 도

면 작성시 일련의 순서가 정해진다. Raster 기법과는 달리

vector 기법에서는 패턴이 그려질 위치만 탐침이 지나가므로

탐침의 이동 궤적은 훨씬 짧다. 따라서 이 기법은 단순하고 정

형화된 요소로 조합된 형상이나 단조로운 색상을 갖는 패턴을

전사할 때 매우 효과적이다. 주로 점, 선, 다각형, 원형, 자유

곡선을 그리는데 빠르고 정확하게 그릴 수 있는 방법이다.

원본 그림을 raster 방식으로 Tl 금속 박막 위에 전사. 명암은 탐침과 Tl 박막이 산화시부피 팽창으로 형성(10 x 10 cm 크기사진을 1/1억배 축소)

원본 그림

2.0um 0.20um

2.0um

AFM 영상

Vector 기법을 이용한nano indentation

Vector 기법을 이용한25nm 양자점 제작

2-1. 패턴 제작 기법


전압, 전류, Scratch, Indentation, Dip-pen 등다양한 제작 기법 활용 가능

전압, 전류, Scratch, Indentation, Dip-pen 등다양한 제작 기법 활용 가능

제작 기법

나노 소자, Bio-chip, 정보 저장 장치

• 고속 패터닝

• 점, 직선, 복잡한 윤형 곡선 표현 용이

Vector Lithography

나노 소자, Bio-chip, 정보 저장 장치

• 저속 패터닝

• 복잡한 형상 및 색상을 갖는 정교한 형상

제작 용이

Raster Lithography

T Y P E

응용 분야

특 징

구 분

Raster 기법

Vector 기법

13

주사 탐침 현미경을 이용한 전자빔 리쏘그라피는 탐침과 시료 사이에 저에너지 전자를 제어함으로써 극미

세 패턴을 제작하는 방법이다. 시료는 전통적인 전자빔 리쏘그라피에 사용되는 레지스터나 유기물, 금속

박막 등이 사용되어 진다. 때로는 금속이나 반도체 표면에 직접 전류를 흘려 레지스터 없이 패턴 형성이

가능하다. “Constant current lithography”는 탐침과 시료 사이에 인가되는 전압을 제어하기 보다는 피드

백에 의해 전류를 제어함으로써 전자의 노출 량을 정확하게 조절할 수 있다.

반도체 공정에 사용되는 전자빔 리쏘그라피는 수 keV~수십 keV정도의 고 에너지를 사용한다. 이 경우

시료에 입사된 전자가 산란하여 2차 전자를 발생함으로써 proximity 효과를 발생시켜 수 십 nm 이하의 패

턴 제작에는 한계를 가지고 있다. 반면 주사 탐침 현미경을 사용한 전자빔 리쏘그라피는 수 eV 에너지로

전자빔 리쏘그라피가 가능하여 전통적인 전자빔 리쏘그라피의 한계를 벗어날 수 있다.

2-2. Constant current feedback nanolithography


Scanner

Z-feedbackXY Scan ControlData Acquisition

ZCommunication

Digital Signal Processor (DSP)

Data process

Current Feedback(DSP)

Current Amp

Set Current

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

1

2

3

4

5

X[um]

Z[nm

]

10pA20pA

30pA40pA

50pA

60pA

70pA

80pA

1.0um

탄탈륨 금속 박막에 전자 노출량를 전류 조절하여 패턴 제작(조절 전류량 : 10 pA~ 80 pA)

14

Adaptive Scan

- 스캔속도: 형상에 따라 시스템이 자동조절

- 탐침 마모 최소화

- 측정 오차 최소화

- 초보자도 쉽게 동작 가능

Normal Scan

- 스캔속도: 사용자가 결정

- 단차가 큰 시료 측정시 탐침 마모

- 측정 오차가 큼

- 숙련된 동작이 요구됨

4.0um 4.0um6.0um 6.0um

Topography Error Topography Error

보통 10 Hz 스캔 속도 이상에서는 수평 방향 스캐너의 비정상적인 거동이 영상 왜곡의 주요인이 된다. 본

제품은 고속에서 이러한 문제를 해결하기 위해 진보적 스캐닝 기법과 실시간 보정 기술을 적용하여 영상 왜

곡을 최소화하였다. 이 기술은 전 세계에서 당사만이 적용하고 있는 독창적인 기술이다.

원자 현미경은 광학 현미경이나 전자 현미경에 비해 사용하기가 매우 까다로우며 사용자에 따라 측정 결과

의 편차가 심하다. 특히 원자 현미경의 역되먹임 제어 파라미터를 적절하게 설정하는 것은 초보자에게 어려

운 문제이며, 향후 원자 현미경이 산업용 장비로 발전하는데 큰 장애가 되는 요인이다. 이러한 어려움을 극

복하기 위해 당사는 시스템이 스스로 나노 형상을 실시간으로 해석하여 탐침의 속도를 스스로 조절할 수 있

는 인공 지능적인 스캐닝 기술을 개발하여 제품에 적용하였다(Adaptive scanning). 이 기술은 초보자도 쉽

게 양질의 영상을 얻는 수 있고 측정의 신뢰도를 향상시키는데 매우 유용한 기술로써, 현재 나노포커스의 원

자 현미경 제품에서만 유일하게 구현되는 기술이다.

2-3. 진보된 Raster scan 기술 적용


Adaptive scan 방식을 사용한 이미지

Slow scan 구간

Fast scan 구간

15

● 고분해능, 다양한 응용 모드 지원

● 기존 제품보다 수십 배 이상 빠른 고속 원자현미경 기술 적용

● 고성능 디지털 제어기를 적용한 시스템 제어　-인공지능 피드백 제어 제어(adaptive scan)

-실시간 영상 보정 기술(real time remapping)

● 최고의 나노 리쏘그라피 기술 적용

- 편리한 사용자 인터페이스

- 고속에서 정교한 타이밍 제어

- 편리하고 다양한 기법 구현

- 고속 제어(1 cm/s)

● 유무선 이더넷 통신으로 원격제어가 기능

Contact mode

Dynamic force microscopy(DFM)

Noncontact mode

Lateral force microscopy(LFM)

Phase imageing mode

F-D spectroscopy

Standard Application Mode

Force modulation microscopy(FMM)

Nanolithography(Vector/raster) mode

Conductive AFM(Current imaging mode)

I-V spectroscopy

Scanning tunneling microscopy(STM)

Magnetic force microscopy(MFM)

Constant current lithography

Electric force microscopy(EFM) and KFM

High speed AFM mode

Advanced Mode

1. 주요 특징 및 적용 모드

Ⅳ. NanoFocus Products

16

2. 고성능 SPM Controller & Software

고속 부동 소수점 디지털 신호처리기 (300 MHz)

14 채널, 1 MPS 고속 16 bit ADC 채택

4 채널, 24 bit 분해능의 DAC 채택 (XYZ 스캐너 제어)

편리한 이더넷 통신을 이용해 PC와 연결

다수의 사용자 ADC/DAC

2 채널 32 bit digital 펄스 카운트 내장

정확한 타이밍으로 외부 신호 주파수 및 펄스 카운팅 가능

정밀 포톤 카운팅에 사용 가능

External signal I/O 모듈을 통해 시스템 신호 입출력 용이

Digital zoom

20um

4096x4096 pixels

2-1. SPM controller

Au Nanoparticle200 nm X 200 nm

(Topography)

PMN-PT nanowire(Topography/Noncontact mode)

Ferroelectric TGS(Noncontact mode)


D-RAM, 20 um x 20 umNoncontact mode

2-2. SPM 제어 및 영상 처리 software

이미징과 동시에 line profile/FFT 측정, 분석 가능

다양한 영상처리 기능(3D, flattening, surface/line analysis 등)

다양한 이미지 픽셀: 32x32~4096x4096, 최대 16M pixels/image

8채널 동시 이미징 가능

편리한 스캐너 네비게이션 및 자동화된 noncontact mode 셋팅

분할된 영역을 연속적으로 이미징할 수 있는 연속 찰영 모드

이미징 도중에 XY 스캔 속도를 자동으로 조절하는 adapted

scanning technique 기술

고속 스캔시 스캐너의 비선형 오차를 실시간 보정하는 Remapping

scan 기술

편리한 나노 패턴 에디터 및 진보된 나노 리쏘그라피 기술


PZT thin film(Noncontact mode)

17

• Resonable cost/performance ratio

• Small foot-print

• Exceptional stability against vibration

• Easy to exchange sample and probe

• Powerful nanolithography tools

SPM : 150 W x 180 D x 285 H

Controller : 142 W x 410 D x 410 HSIZE (mm)

기계적

특 성

Built-in the most fast digital signal processor on the world marketFast and high resolution imaging are realized by a high performanceDSP technology, AD & DA converter

300 MHz floating point DSP3 ch 24 bit DAC & 4 ch 16 bit DAC(±10 V output)Independent 12 ch 16 bits, 1 MPS ADC(±10 V input)Dual phase lock-in amplifier: 1 KHz ~ 1 MHz8 bit digital input / 8 bit digital output

전기적 특성

XY direction : 40 mm x 40 mm scan sizeZ direction : 25 mm travel and 0.05 ㎛ resolution

Stage

XY direction : < 0.2 nmZ direction : < 0.05 nm

Scanning resolution

6 ㎛ scan rangeZ scanner

30 ㎛ x 30 ㎛ with open loop scanXY scanner

Sample scan typeScan type

보급형 Scanning probe microscope 용 도

3. Scanning probe microscope

3-1. my-Scope


18

SPM : 200 W x 200 D x 374 H


기계적

특 성


300 MHz floating point DSP4 ch 24 bit DAC & 8 ch 12 bit DAC(±10 V output)14 ch 16 bits, 1 MPS ADC(±10 V input)8 bit digital input / 24 bit digital output2 ch, dual phase lock-in amplifier : 1 KHz ~ 1 MHz

전기적 특성


Stage


Scanning resolution


100 ㎛ x 100 ㎛ with closed loop scan(5, 30 ㎛ open loop scan 선택 가능)

XY scanner


고급 연구용 Scanning probe microscope 용 도

• Compact and stable mechanical desidn

• Closed loop XY scan


• Easy probe positioning system

• Multi-functional research grade system


3-2. n-Tracer


19

SPM : Changeable for user specification


기계적

특 성



전기적 특성

XY direction : 100 mm x 100 mm scan size(150, 200, 300 mm 선택 가능)

Z direction : 25 mm travel and 0.05 ㎛ resolutionStage


Scanning resolution


100 ㎛ x 100 ㎛ with closed loop scanXY scanner

Tip scan typeScan type

고급 연구용 & 산업용 Scanning probe microscope 용 도

3-3. n-Tracer II


• Scanning for large area(Tip scan type)

• Closed loop XY scan


• Easy probe positioning system

• Multi-functional research grade system


20

SPM : 310 W x 760 D x 610 H


기계적

특 성



전기적 특성


Stage


Scanning resolution




Bio technology용 Scanning probe microscope용 도

3-4. Albatross


• Multi functional research grade system

• Flexure scanner and closed-loop scanning

• Acceptable large samples

• Easy to add environmental aperture

• Easy to exchange sample, probe and positioning

• Liquid operation and temperature control of sample

• Confocal microscope, raman and PL spectroscopy


21

SPM : 295 W x 367 D x 440 H


기계적

특 성



전기적 특성


Stage


Scanning resolution




고급 연구용 Scanning probe microscope용 도

3-5. Albatross II


• Multi functional research grade system

• Flexure scanner and closed-loop scanning

• Acceptable large samples

• Easy to add environmental aperture

• Easy to exchange sample, probe and positioning

• Support powerful nanolithography tools

22

• No laser and detector alignmant

• Ease to change the probe and sample

• Noncontact mode with self sensing probe

• Fully digital frequency detection(digital-PLL)

3-6. finger


Length : 310 ㎛, Thickness : 3.7 ㎛, Width : 39 ㎛ each.Material : n+ silicon(0.01~0.025 Ω·cm)AdvancedTECTM-likeTip radius : <15nm, Tip height : 28 ㎛5 N/m(Si cantilever), ~50 kHz

Probe specification

SPM : 80 W x 80 D x 130 H


기계적

특 성


300 MHz floating point DSP3 ch 24 bit DAC & 4 ch 16 bit DAC(±10 V output)Independent 12 ch 16 bits, 1 MPS ADC(±10 V input)Dual phase lock-in amplifier: 1 KHz ~ 1 MHz8 bit digital input / 8 bit digital output

전기적 특성

XY direction : 20 mm x 20 mm scan sizeZ direction : 10 mm travel

Stage


Scanning resolution


30 ㎛ x 30 ㎛ with open loop scanXY scanner


Topography용 Scanning probe microscope(Akiyama probe)용 도

23

2.0um2.4um

2.0um0.20um

1.9um

1.0um

1) Vector nanolithography

2) Raster nanolithography

0.40um

2.0um

1.0um

1. Nanolithography image

Ⅴ. Measuring image gallery

2.0um

Anodic oxidation Anodic oxidationAnodic oxidation Anodic oxidation

Polycarbonate Polycarbonate Nano-indentation Polycarbonate

Anodic oxidation Anodic oxidation Anodic oxidation Anodic oxidation

Anodic oxidation Anodic oxidation Anodic oxidation

2.0um

3.0um2.1um

2.0um2.0um

Anodic oxidation

Nano-indentation Nano-indentation Nano-indentation Nano-indentation

2.0um

2.0um

24Ⅴ. Measuring image gallery

2. Material and Device images

10um

Ferroelectric TGS(Topography evolution)




1.0um


PZT thin film(Topography/Noncontact mode)

PZT thin film(Noncontact mode)

Ferroelectric thin film(Contact mode)

PZT thin film(Contact mode)

Pt thin film(Noncontact mode)

Ta thin film(Noncontact mode)

0.10um

PZT thin film grown by CVD(Noncontact mode)

PZT thin film grown by PLD(Noncontact mode)

1.0um

Sn thin film(Noncontact mode)






PZT Grain(Noncontact mode)

1.2um 0.4um

1.0um

0.6um 2.0um

0.3um 1.0um 1.0um

0.2um 0.1um0.2um


2. Material and Device images

Standard sample(Noncontact mode)

Single walled carbon nanotube(Closed loop scan)

PMN-PT nanowire(Topography/Noncontact mode)

PMN-PT nanowire(Noncontact mode)

PMMA on Si wafer(DFM-Topography)

Mica atomic image(Contact mode)

Au nano particle(Noncontact mode)

Au nano particle(Noncontact mode)

0.79um

TGS atomic step (Noncontact mode)

PZT grain(sol-gel growth)(Contact mode)

Mono atomic step(HOPG)(Noncontact mode)

Mono atomic step(HOPG)(Contact mode)

Mica surface(Noncontact mode)



ITO thin film(Topography)

Graphite(HOPG)(Contact mode)

Hollow fiber surface(Noncontact mode)

Welding wire surface(Noncontact mode)

D-RAM(Noncontact mode)

0.04um 0.5 um

0.03um

0.6 um 0.6 nm 1.0 um

2.0 um

2.0 um 2.0 um 20 um

1.0 nm 1.0 um


3. Biology and confocal images

1.0um

Tobacco virus(DFM mode)

DNA on Mica(DFM mode)

Grape skin(Noncontact mode)

4.0um

6.0um

5.0um

혐기배양 shewanella(Contact mode)

다래세포 엽록체(Noncontact mode)

Shewanella bacterium(Contact mode)

4.0um

Bovine serum albumin protein(Contact mode)



DNA(Contact mode)

Actinidia plant cell(Noncontact mode)

Actinidia cell wall(Noncontact mode)

8.0um

4GBit DRAM/ Confocal

5.8um10um 10um

Topography Confocal image

PMN-PT nano-wire on glass

PMN-PT nano wire(Photoluminescence)

Au nano particle(Confocal image)

Cr grating(Confocal image)

Confocal image Confocal image

1.2 um 1.0 um

0.4 um0.13 um

1.0 um3.3 um

1.25 um

27

0.40um

LSMO thin film(Topography)

0.40um

LSMO thin film(MFM mode)

MnAs thin film(Topography)

1.0um

MnAs thin film(MFM mode)

4.0um

Zip driver disk(MFM mode)

5.0 um

Hard disk surface(Noncontact mode)

3.0um

Hard disk surface(MFM mode)

Ⅴ. Measuring image gallery

0.20um

PZT film - Before Poling(EFM mode)

1.0um

PZT film - after Poling(EFM mode)

4. Electric and Magnetic images

(Nanoscale ferroelectric domain control)EFM/Amplitude EFM/Phase

Ferroelectric domain(EFM/Amplitude)

Ferroelectric domain(EFM/Phase)

Ferroelectric film(Contact mode)

PZT thin film(EFM mode)

(Nanoscale data-storage on ferroelectric film)EFM/Amplitude EFM/Phase

PZT single crystal(EFM mode)

PZT single crystal(KFM mode)

Zip driver disk(MFM mode)

1.0 um

28

Room 701. Ace Techno Tower 1, 197-17,Guro 3-Dong, Guro Gu, Seoul, Korea.Tel:82-2-864-3955/Fax:82-2-864-3056

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I. About NanoFocus Inc. ------ 3 · 2017-08-25 · -Ph. D. Dept. Physics, Seoul National University (1994~1999)-NanoFocusInc, CEO and CTO (2002~Present) ㈜나노포커스는나노및바이오과학기술분야에핵심적인역할을하는