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전자현미경의 종류와 기능

전자현미경은 전자를 고전압으로 가속시켜 물질을 분석하는 장비로, 투과전자현미경(TEM)과 주사전자현미경(SEM)으로 나뉩니다. TEM은 시료에 전자를 투과시킬 때 생기는 전자 속도의 미세한 변화를 감지하여 이를 기반으로 2차원 이미지를 생성합니다. 반면에 SEM은 시료에 1차 전자를 쏠 때 시료 표면에서 튕겨 나오는 2차 전자 신호를 이용하여 이미지를 출력합니다. SEM은 시료의 강약이나 굴곡에 따라 튕겨 나오는 속도와 양상이 달라져서 다양한 정보를 얻을 수 있는데, 이를 통해 TEM으로는 얻을 수 없는 3차원 이미지 생성이 가능합니다. 그러나 TEM은 SEM에 비해 더 높은 해상도를 가지고 있습니다.

또한, 원자힘현미경(AFM)은 물질을 원자 단위에서 들여다보는 장비로, 탐침을 이용하여 시료에 접근시킬 때 발생하는 미세한 힘을 측정하여 나노미터 단위에서 3차원 형상을 보여줍니다.

현미경에서 필요한 표준물질

현미경을 사용하기 위해서는 표준물질이 필요한데, 이는 마이크로미터(㎚) 스케일을 측정할 수 있는 가늠자가 반드시 있어야 합니다. 이를 위해 국내 중소기업인 킴스레퍼런스가 고배율 현미경인 전자현미경과 원자현미경을 위한 교정용 표준물질을 개발하여 특허를 취득하였습니다.

고배율 단위 교정용 표준물질 개발 과정

킴스레퍼런스는 규소와 이산화규소 박막을 표준이 될 두께로 맞추어 실리콘 웨이퍼 위에 교대로 쌓아 올린 뒤 박막들이 마주 보게 서로 접합시킵니다. 이렇게 만들어진 웨이퍼는 작은 사각형 형태로 자르고 표면을 연마하고 식각(에칭)하여 이산화규소층은 녹이지만 규소층은 남아있어 요철 모양이 형성됩니다. 각 요철은 고유의 ㎚ 값을 가지며, 고배율 현미경으로 대상을 측정할 때 표준이 됩니다.

킴스레퍼런스의 역할

킴스레퍼런스는 전자현미경과 원자현미경을 위한 표준물질 개발과 상용화를 통해 이 분야에서 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 이러한 기술은 한국표준과학연구원과 함께 발전하여 국내 외에도 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대됩니다.

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