KR100679620B1 - Method for fabricating afm nanotube probe and afm nanotube probe thereby - Google Patents

Abstract

본 발명은 AFM(Atomic Force Microscope)의 나노튜브 탐침(nanotube-probe)의 제조 방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 나노튜브 탐침에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 나노튜브가 부착되는 탐침의 팁(tip)과 나노튜브 사이의 이종접합(heterojunction)에 의해 나노튜브가 탐침의 팁에 보다 견고하게 고착되고, 이종접합에 의해 탐침과 나노튜브 사이의 전도성을 개선 수 있으며, 기존의 나노튜브 탐침과는 달리 탐침의 팁에 부착되는 나노튜브에 불순물이 부착되는 것을 근원적으로 방지하여 기존의 나노튜브 탐침보다 우수한 스캐닝 영상을 얻을 수 있는, AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 나노튜브 탐침에 관한 것이다. 본 발명에 따른 AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법은, 상기 나노튜브를 상기 탐침의 팁(tip)에 부착시키는 단계와, 상기 나노튜브가 부착된 상기 탐침을 금속 기판 위에 올려 놓는 단계와, 상기 탐침이 올려져 있는 상기 금속 기판에 레이저(laser)를 조사하여 상기 금속 기판을 가열하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for manufacturing a nanotube probe of an atomic force microscope (AFM) and a nanotube probe manufactured by such a method, and more particularly, a tip of a probe to which a nanotube is attached. The heterojunction between the nanotubes and the nanotubes allows the nanotubes to be more firmly fixed to the tip of the probe, and the heterojunction can improve the conductivity between the probe and the nanotubes, unlike conventional nanotube probes. The method of manufacturing AFM nanotube probes and nanotube probes manufactured by such methods, which can fundamentally prevent impurities from adhering to nanotubes attached to the tip of the nanotube probe, can provide a scanning image superior to conventional nanotube probes. It is about. Method of manufacturing a nanotube probe of the AFM according to the present invention, the step of attaching the nanotube to the tip (tip) of the probe, the step of placing the probe on the metal substrate attached to the probe, the probe Irradiating a laser on the raised metal substrate to heat the metal substrate.

Description

ＡＦＭ 나노튜브 탐침의 제조 방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 ＡＦＭ 나노튜브 탐침{METHOD FOR FABRICATING AFM NANOTUBE PROBE AND AFM NANOTUBE PROBE THEREBY}Method for manufacturing AFM nanotube probe and AFM nanotube probe manufactured by such method

도 1a는 일반적인 AFM에 사용되는 탐침을 나타내는 도면.1A shows a probe used in a typical AFM.

도 1b는 도 1a의 AFM 탐침의 팁에 나노튜브가 부착된 것을 나타내는 도면.FIG. 1B shows the nanotubes attached to the tip of the AFM probe of FIG. 1A. FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AFM 나노튜브 탐침의 제조 방법의 일 단계를 구현하기 위해 나노튜브가 부착된 상태로 금속 기판에 올려져 있는 AFM 나노튜브 탐침을 도시한 도면.2 is a view showing an AFM nanotube probe mounted on a metal substrate with nanotubes attached to implement one step of a method of manufacturing an AFM nanotube probe according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 AFM 나노튜브 탐침의 제조 방법에 사용될 수 있는 진공 또는 불활성 기체 환경을 제공하기 위한 장치의 일 실시예를 나타내는 도면.3 illustrates one embodiment of an apparatus for providing a vacuum or inert gas environment that may be used in the method of making an AFM nanotube probe according to one embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AFM 나노튜브 탐침의 제조 방법을 구현하기 위한 장치의 개략도를 나타내는 도면.4 shows a schematic diagram of an apparatus for implementing a method of making an AFM nanotube probe according to another embodiment of the present invention.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : AFM 탐침 11 : 캔틸레버10: AFM probe 11: cantilever

12 : 팁 13 : 나노튜브12: Tip 13: Nanotube

20 : AFM 나노튜브 탐침 21 : 금속 기판20: AFM nanotube probe 21: metal substrate

22 : 레이저 31, 41 : 챔버22: laser 31, 41: chamber

32 : 반사판 42 : UV 램프 32: reflector 42: UV lamp

본 발명은 AFM(Atomic Force Microscope)의 나노튜브 탐침(nanotube-probe)의 제조 방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 나노튜브 탐침에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 나노튜브가 부착되는 탐침의 팁(tip)과 나노튜브 사이의 이종접합(heterojunction)에 의해 나노튜브가 탐침의 팁에 보다 견고하게 고착되고, 이종접합에 의해 탐침과 나노튜브 사이의 전도성을 개선할 수 있으며, 기존의 나노튜브 탐침과는 달리 탐침의 팁에 부착되는 나노튜브에 불순물이 부착되는 것을 근원적으로 방지하여 기존의 나노튜브 탐침보다 우수한 스캐닝 영상을 얻을 수 있는, AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 나노튜브 탐침에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a nanotube probe of an atomic force microscope (AFM) and a nanotube probe manufactured by such a method, and more particularly, a tip of a probe to which a nanotube is attached. Heterojunction between the nanotubes and the nanotubes allows the nanotubes to be more firmly fixed to the tip of the probe, and the heterojunction can improve the conductivity between the probe and the nanotubes, unlike conventional nanotube probes. A method for producing nanotube probes of AFM and nanotube probes produced by such methods, which can fundamentally prevent impurities from adhering to the nanotubes attached to the tip of the probe to obtain a scanning image superior to conventional nanotube probes. It is about.

AFM은 원자 수준의 3차원 표면 영상을 얻을 수 있는 나노 스케일의 기술분야에서 매우 강력하고 유용한 장비이다. 시료의 3차원 표면 영상을 얻기 위한 AFM에 사용되는 탐침(probe)은 일반적으로 실리콘(silicon)을 그 재질로 하여 반도체 미세 가공 기술(semiconductor micromachining technique)에 의해 제조된다.AFM is a very powerful and useful instrument in the nanoscale field of technology for obtaining atomic-level three-dimensional surface images. Probes used in AFM to obtain a three-dimensional surface image of a sample are generally manufactured by semiconductor micromachining technique using silicon as a material.

그런데, 원자 수준의 3차원 표면 영상의 분해능을 보다 향상시키기 위해서는 AFM에 사용되는 탐침의 선단부, 즉 팁(tip)을 첨예화할 필요성이 있지만, 기존의 탐침의 제조 방법인 반도체 미세 가공 기술로는 팁의 첨예화, 즉 탐침의 종횡비(aspect ratio)를 높이는 데는 어느 정도 한계가 있었다.However, in order to further improve the resolution of the atomic level three-dimensional surface image, it is necessary to sharpen the tip of the probe used in AFM, that is, the tip. There was some limit to the sharpening of, i.e., increasing the aspect ratio of the probe.

반도체 미세 가공 기술의 한계를 넘어 탐침의 종횡비를 높이고자 하는 시도는 탄소나노튜브(carbon-nanotube)의 발견으로 일대 전환점을 맞게 되었다. 즉, 우수한 기계적 특성과 전도성, 그리고 반도체 미세 가공 기술로는 도달할 수 없는 종횡비를 갖는 탄소나노튜브를 탐침의 팁에 부착시키고자 하는 시도가 이루어졌다.Attempts to increase the aspect ratio of probes beyond the limits of semiconductor micromachining technology have led to a major turning point with the discovery of carbon-nanotubes. In other words, attempts have been made to attach carbon nanotubes to the tip of a probe having excellent mechanical properties, conductivity, and aspect ratios that cannot be achieved by semiconductor microfabrication techniques.

발명의 명칭이 "전자장치의 표면신호조작용 프로우브 및 그 제조방법"인 한국등록특허 제0398276호는 그와 같은 시도의 일환으로 이루어진 기술적인 구성을 개시하고 있다. 즉, 한국등록특허 제0398276호는 탐침의 팁에 나노튜브를 접근시켜 부착시킨 후 전자빔을 탐침의 팁과 나노튜브가 부착된 부분에 조사함으로써 부착 부위에 코팅막을 형성하여 AFM을 포함하는 SPM(Scanning Probe Microscope)의 탐침의 제조 방법을 개시하고 있다.Korean Patent No. 0398276, entitled "Surface Signal Probe Probe of Electronic Device and Manufacturing Method thereof," discloses a technical configuration made as part of such an attempt. That is, Korean Patent No. 0398276 discloses a SPM (Scanning) including an AFM by forming a coating film on an attachment site by attaching a nanotube to a tip of a probe by attaching the nanotube to the tip, and then irradiating an electron beam to a portion where the tip and the nanotube are attached. Disclosed is a method for producing a probe of Probe Microscope.

그러나, 이와 같은 방법 또는 이와 같은 방법으로 제조되는 SPM용 탐침은 다음과 같은 기술적인 문제점을 가지고 있다.However, the SPM probe manufactured by the above method or the above method has the following technical problems.

즉, 전자빔에 의해 형성되는 코팅막은 반응성의 코팅 가스가 전자빔에 의해 분해되어 탐침의 팁과 나노튜브가 부착된 부분에 형성되지만, 이러한 과정에서 부착 부위 이외의 나노튜브 부분에도 불필요한 불순물이 쌓여 탐침의 팁에 부착되는 나노튜브의 기계적인 탄성 특성을 왜곡시켜 이상적인 나노튜브 탐침을 제조할 수 없는 문제점이 있다.That is, the coating film formed by the electron beam is formed on the portion where the reactive coating gas is decomposed by the electron beam and attached to the tip of the probe and the nanotube. There is a problem in that the ideal nanotube probe cannot be manufactured by distorting the mechanical elastic properties of the nanotubes attached to the tip.

또한, 전자빔에 의해 형성되는 코팅막의 형성은 단순히 나노튜브를 탐침의 팁에 고착시키는 역할만을 할 뿐이므로 탐침의 팁과 나노튜브 사이의 전도성의 증진에는 아무런 역할을 할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 특히, 리소그라피(lithography)용 탐침을 제조하는 경우에 코팅막의 형성 공정 이외의 추가적인 공정이 필요하게 되므로 그 제조 비용이 증가하게 되는 문제로 비화하게 된다.In addition, since the formation of the coating film formed by the electron beam merely serves to fix the nanotube to the tip of the probe, there is a problem in that it does not play any role in enhancing conductivity between the tip of the probe and the nanotube. This problem, in particular, when manufacturing a lithography probe is required because an additional process other than the formation process of the coating film becomes a problem that the manufacturing cost increases.

그리고, 나노튜브 탐침을 제조하는 경우에 전자빔에 의한 코팅막의 형성으로는 나노튜브와 탐침 사이의 결합 강도를 보장할 수 없는 문제점이 제기될 수도 있다.In addition, in the case of manufacturing the nanotube probe, the formation of the coating film by the electron beam may pose a problem that cannot guarantee the bond strength between the nanotube and the probe.

따라서, 종래기술이 안고 있는 이러한 다양한 문제점을 극복할 수 있는 새로운 유형의 나노튜브 탐침의 제조 방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 나노튜브 탐침의 필요성이 존재한다.Accordingly, there is a need for methods of making new types of nanotube probes that can overcome these various problems encountered in the prior art and the need for nanotube probes produced by such methods.

본 발명의 목적은 나노튜브가 부착되는 탐침의 팁과 나노튜브 사이의 결합 강도를 증진시킬 수 있는 AFM 나노튜브 탐침의 제조 방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 AFM 나노튜브 탐침을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for producing an AFM nanotube probe capable of enhancing the bond strength between the tip of the probe to which the nanotube is attached and the nanotube, and an AFM nanotube probe produced by such a method.

본 발명의 다른 목적은 나노튜브가 부착되는 탐침의 팁과 나노튜브 사이의 전도성을 개선할 수 있는 AFM 나노튜브 탐침의 제조 방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 AFM 나노튜브 탐침을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing an AFM nanotube probe capable of improving the conductivity between the tip of the probe to which the nanotube is attached and the nanotube, and an AFM nanotube probe produced by such a method.

본 발명의 또 다른 목적은 나노튜브의 탐침의 제조 과정에서 결합 부위 이외의 나노튜브에 불필요하게 부착되는 불순물을 근원적으로 방지하여 이상적인 나노튜브 탐침을 제조가 가능한 AFM 나노튜브 탐침의 제조 방법 및 그러한 방법에 의 해 제조되는 AFM 나노튜브 탐침을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for preparing an AFM nanotube probe capable of producing an ideal nanotube probe by fundamentally preventing impurities that are unnecessarily attached to the nanotubes other than the binding site in the manufacturing process of the nanotube probe, and such a method. It is to provide an AFM nanotube probe produced by.

본 발명의 목적은 나노튜브를 탐침의 팁(tip)에 부착시키는 제 1 단계와, 상기 나노튜브가 부착된 상기 탐침을 금속 기판 위에 올려 놓는 제 2 단계와, 상기 탐침이 올려져 있는 상기 금속 기판에 레이저(laser)를 조사하여 상기 금속 기판을 가열하는 제 3 단계를 포함하는 AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법에 의해 달성된다.An object of the present invention is a first step of attaching a nanotube to a tip of a probe, a second step of placing the probe on which a nanotube is attached on a metal substrate, and the metal substrate on which the probe is mounted. A method of manufacturing an AFM nanotube probe comprising a third step of heating the metal substrate by irradiating a laser to the laser beam.

상기 제 3 단계는 상기 레이저가 상기 금속 기판을 가열함에 따라 상기 금속 기판으로부터 상기 탐침으로의 열전도가 이루어져 상기 탐침의 팁에 부착된 상기 나노튜브가 상기 탐침의 팁과 이종접합(heterojunction)을 형성하여 상기 나노튜브가 상기 탐침의 팁에 고착되는 것을 특징으로 한다.In the third step, as the laser heats the metal substrate, heat conduction from the metal substrate to the probe is performed, and the nanotube attached to the tip of the probe forms a heterojunction with the tip of the probe. The nanotube is fixed to the tip of the probe.

또한, 적어도 상기 제 1 단계는 전자 현미경(electron microscope) 내에서 수행되는 것이 바람직하며, 상기 AFM의 탐침은 실리콘(silicon)으로 구성되고, 상기 나노튜브는 탄소나노튜브(carbon-nanotube)인 것이 바람직하다.In addition, at least the first step is preferably carried out in an electron microscope, the probe of the AFM is made of silicon (silicon), the nanotube is preferably carbon-nanotube (carbon-nanotube) Do.

또한, 적어도 상기 제 3 단계는 진공(vacuum) 또는 불활성 기체 환경(inert gas atmosphere)에서 수행된다.In addition, at least the third step is carried out in a vacuum or inert gas atmosphere.

본 발명의 목적은 또한 나노튜브가 탐침의 팁에 부착된 상태에서 상기 나노튜브가 부착된 상기 탐침을 금속 기판에 올려 놓은 후, 상기 탐침이 올려져 있는 상기 금속 기판에 레이저를 조사하여 상기 금속 기판을 가열함으로써 상기 금속 기판으로부터 상기 탐침으로의 열전도에 의해 상기 탐침의 팁에 부착된 상기 나노튜 브가 상기 탐침의 팁과 이종접합을 이루도록 하여 상기 나노튜브를 상기 탐침의 팁에 고착시킨 것을 특징으로 하는 AFM의 나노튜브 탐침에 의해 달성될 수 있다.It is also an object of the present invention to place the nanotube-attached probe on a metal substrate in a state in which the nanotube is attached to the tip of the probe, and then irradiate a laser to the metal substrate on which the probe is mounted to the metal substrate. The nanotube attached to the tip of the probe by the heat conduction from the metal substrate to the probe by heating to form a heterojunction with the tip of the probe, the nanotube is fixed to the tip of the probe Can be achieved by AFM nanotube probes.

그리고, 본 발명의 목적은 나노튜브를 탐침의 팁에 부착시키는 단계와, 진공 또는 불활성 기체 환경에서 상기 나노튜브가 부착된 탐침을 UV 램프(ultraviolet lamp)로 복사 가열하여 상기 탐침의 팁에 부착된 상기 나노튜브가 상기 탐침의 팁과 이종접합을 형성하도록 함으로써 상기 나노튜브를 상기 탐침의 팁에 고착시키는 단계를 포함하는 AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법에 의해서도 달성될 수 있다.In addition, an object of the present invention is to attach the nanotube to the tip of the probe, and in the vacuum or inert gas environment by radiant heating the nanotube attached probe with an ultraviolet lamp (ultraviolet lamp) attached to the tip of the probe It can also be achieved by a method of making a nanotube probe of AFM comprising the step of fixing the nanotube to the tip of the probe by allowing the nanotube to form a heterojunction with the tip of the probe.

지금부터 단지 예시로서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments will now be described in detail with reference to the accompanying drawings as examples only.

도 1a는 일반적으로 실리콘을 재질로 하여 반도체 미세 가공 기술에 의해 제조되는 AFM용 탐침(10)을 도시한 것이고 도 1b는 탐침의 팁에 나노튜브(13)가 부착되어 고착된 AFM 나노튜브 탐침(20)을 도시한 것이다. 도 1a에 도시된 바와 같이 AFM 탐침은 캔틸레버(11), 캔틸레버(11)의 아래쪽으로 뻗은 팁(12)으로 구성된다.FIG. 1A illustrates an AFM probe 10 manufactured by a semiconductor microfabrication technique generally made of silicon, and FIG. 1B illustrates an AFM nanotube probe attached to a tip of the probe by attaching a nanotube 13 to the tip of the probe. 20) is shown. As shown in FIG. 1A, the AFM probe consists of a cantilever 11 and a tip 12 extending downward of the cantilever 11.

도 1b에 도시되어 있듯이, 앞서 언급한 한국등록특허 제0398276호 등에 개시되어 있는 바와 같이 나노튜브 탐침(20)은 원뿔 또는 피라미드 형으로 미세 가공된 탐침의 팁의 선단부에 나노튜브(13)를 부착시킨 후 전자빔 등을 부착 부위에 조사하여 코팅막(14)을 형성하여 나노튜브를 탐침의 팁에 고착시켜 제조된다.As shown in FIG. 1B, the nanotube probe 20 attaches the nanotube 13 to the tip of the tip of the probe finely processed into a cone or pyramid shape, as disclosed in the aforementioned Korean Patent No. 0398276. After irradiating an electron beam or the like to the attachment site, the coating film 14 is formed to fix the nanotube to the tip of the probe.

한국등록특허 제0398276호는 앞서 언급한 기술적인 문제점을 갖고 있으므로 본 발명의 발명자는 그러한 기술적인 문제점을 극복할 수 있는 새로운 방식의 AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법을 창안하게 되었다. Korean Patent No. 0398276 has the above-mentioned technical problems, and the inventor of the present invention has devised a new method of manufacturing a nanotube probe of AFM that can overcome such technical problems.

본 발명의 일 실시예에 따른 AFM 나노튜브 탐침의 제조 방법은 나노튜브를 AFM의 탐침의 팁에 부착시키는 단계, 나노튜브가 부착된 AFM 탐침을 금속 기판 위에 올려 놓는 단계, 그리고 나노튜브가 부착된 탐침이 올려져 있는 금속 기판에 레이저를 조사하여 금속 기판을 가열하는 단계로 구성된다.A method of manufacturing an AFM nanotube probe according to an embodiment of the present invention includes attaching a nanotube to a tip of an AFM probe, placing an AFM probe with a nanotube attached on a metal substrate, and attaching a nanotube to the tip. And irradiating a laser onto the metal substrate on which the probe is mounted to heat the metal substrate.

각 단계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Each step will be described in detail as follows.

나노튜브 더 구체적으로는 탄소나노튜브를 AFM 탐침에 부착시키는 단계는, 단지 예시적으로 발명의 명칭이 "주사형 탐침 현미경용 나노니들팁과 그 제조 장치 및 제조방법"인 본 발명의 출원인에 의해 출원된 한국특허출원번호 제10-2002-0052591호에 개시되어 있듯이 나노튜브 카트리지를 만들어 나노니들 조작기(nanoneedle manipulator)를 이용하여 AFM 탐침의 팁에 나노튜브를 부착시키는 과정으로 이루어질 수 있다.Nanotube More specifically, the step of attaching carbon nanotubes to the AFM probe is merely exemplified by the applicant of the present invention entitled “Nanoneedle Tips for Scanning Probe Microscopes and Apparatus and Manufacturing Method thereof”. As disclosed in Korean Patent Application No. 10-2002-0052591 filed, it can be made by attaching the nanotube to the tip of the AFM probe by using a nanoneedle manipulator (nanoneedle manipulator).

이 과정에서 나노튜브는 AFM 탐침의 팁과 나노튜브 사이의 반 데르 발스 힘(van der Waals force)에 의해 나노튜브 카트리지에서 AFM의 탐침의 팁으로 전이하게 된다. 이렇게 나노튜브를 AFM 탐침에 부착시키는 단계는 전자 현미경(electron microscope), 더 구체적으로는 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope) 내에서 직접 관찰하면서 수행하는 것이 바람직하다.In this process, the nanotubes are transferred from the nanotube cartridge to the tip of the AFM probe by the van der Waals force between the tip of the AFM probe and the nanotubes. This step of attaching the nanotubes to the AFM probe is preferably performed while observing directly in an electron microscope, more specifically in a scanning electron microscope.

반 데르 발스 힘에 의해 나노튜브가 AFM의 탐침에 부착된 상태에서, 도 2에 도시된 바와 같이 나노튜브(13)가 부착된 AFM 탐침(20)을 금속 기판(21) 위에 올려 놓는다.With the nanotubes attached to the AFM probe by van der Waals forces, the AFM probe 20 with the nanotubes 13 attached thereto is placed on the metal substrate 21 as shown in FIG. 2.

그 후 도 2에 도시된 바와 같이 금속 기판(21)에 레이저(22)를 조사하여 금 속 기판(21)을 가열하게 된다. 레이저(22)에 의해 금속 기판(21)을 가열하게 되면, 금속 기판(21)으로부터 나노튜브(13)가 부착된 탐침으로의 열전도가 이루어져 실리콘으로 이루어진 탐침의 팁(12)과 탄소로 구성된 나노튜브(13) 사이의 고체-고체 반응(solid-solid reaction)에 의해 AFM 탐침의 팁(12)과 나노튜브(13) 사이에 이종접합(hetrojunction)이 형성되어 탄소나노튜브가 실리콘으로 구성된 AFM 탐침의 팁에 고착되게 된다.Thereafter, as shown in FIG. 2, the metal substrate 21 is irradiated with a laser 22 to heat the metal substrate 21. When the metal substrate 21 is heated by the laser 22, thermal conduction from the metal substrate 21 to the probe to which the nanotubes 13 are attached is performed, and the tip 12 of silicon and the nano carbon A Heterojunction is formed between the tip 12 of the AFM probe and the nanotube 13 by a solid-solid reaction between the tubes 13 so that the carbon nanotubes are made of silicon. Will stick to the tip.

이 과정에서 나노튜브 또는 탐침이 산화되는 것을 방지하기 위해 레이저를 이용한 금속 기판의 가열 과정은 진공 또는 불활성 기체 환경에서 수행되는 것이 바람직하다.In order to prevent the nanotubes or the probe from being oxidized in this process, the heating process of the metal substrate using the laser is preferably performed in a vacuum or inert gas environment.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 AFM 탐침의 제조 방법에는 CO₂ 레이저, YAG 레이저, Ar-ion 레이저, 또는 Excimer 레이저 등이 이용될 수 있다.In addition, a CO ₂ laser, a YAG laser, an Ar-ion laser, an Excimer laser, or the like may be used in the method of manufacturing the AFM probe according to the embodiment of the present invention.

도 3은 그러한 진공 또는 불활성 기체 환경을 제공하기 위한 장치의 일 실시예를 나타내는 것이다.3 illustrates one embodiment of an apparatus for providing such a vacuum or inert gas environment.

도 3에 도시된 바와 같이 챔버(chamber)(31)를 진공 상태 또는 불활성 기체로 채워 넣은 상태에서 윈도우(33)를 통해 레이저(22)를 반사판(32)으로 조사하면 반사판(32)을 통해 레이저 빔은 금속 기판(21)을 가열하게 된다. 레이저 빔에 의해 이렇게 금속 기판(21)이 가열되게 되면 금속 기판(21) 위에 놓여져 있는 나노튜브(13)가 부착된 AFM 탐침(20)은 고체-고체 반응에 의해 나노튜브(13)가 탐침의 팁(12)에 고착되게 된다. As shown in FIG. 3, when the chamber 31 is filled in a vacuum state or filled with an inert gas, the laser 22 is irradiated onto the reflector 32 through the window 33. The beam heats the metal substrate 21. When the metal substrate 21 is heated by the laser beam, the AFM probe 20 to which the nanotubes 13 are placed on the metal substrate 21 is attached to the nanotubes 13 by the solid-solid reaction. It will stick to the tip 12.

본 발명의 발명자의 실험에 따르면 탄소나노튜브와 실리콘으로 이루어진 탐 침의 탑 사이의 고체-고체 반응에는 대략 700^oC 내지 1000^oC의 온도가 필요하고 가열 시간은 10분 내지 20분 정도가 바람직하다는 것을 알 수 있었다. 금속 기판은 그러한 온도를 견딜 수 있는 텡스텐 등이 바람직하다.According to the inventor's experiment, the solid-solid reaction between the carbon nanotube and the tower of the probe made of silicon requires a temperature of about 700 ^o C to 1000 ^o C and a heating time of about 10 to 20 minutes is preferable. I could see that. The metal substrate is preferably tungsten or the like capable of withstanding such a temperature.

도 2 또는 도 3에는 하나의 AFM 탐침이 금속 기판에 올려져 있는 것이 도시되어 있지만, 제조 수율 등을 고려하여 여러 개의 탐침을 금속 기판 위에 올려 놓은 후 레이저로 금속 기판을 가열하여 대량으로 AFM의 나노튜브 탐침을 제조할 수도 있다.2 or 3 shows that one AFM probe is mounted on a metal substrate. However, in consideration of manufacturing yield, several AFM probes are placed on the metal substrate, and then the metal substrate is heated with a laser to generate a large amount of nanometers of the AFM. Tube probes may also be prepared.

레이저를 사용하지 않는 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.Another embodiment according to the present invention without using a laser is described as follows.

앞서 언급한 방식 등으로 탄소나노튜브를 AFM 탐침의 팁에 부착시킨 후, 진공 또는 불활성 기체 환경에서 나노튜브가 부착된 탐침을 UV 램프로 복사 가열하여 탐침의 팁에 부착된 나노튜브가 고체-고체 반응에 의해 탐침의 팁과 이종접합을 형성하도록 함으로서 나노튜브를 탐침의 팁에 고착시킴으로써, AFM의 나노튜브 탐침을 제조할 수도 있다.After attaching the carbon nanotubes to the tip of the AFM probe in the above-described manner, the nanotubes attached to the tip of the probe are solid-solid by radiatively heating the nanotube-attached probe with a UV lamp in a vacuum or inert gas environment. The nanotube probe of AFM can also be prepared by fixing the nanotube to the tip of the probe by allowing the reaction to form a heterojunction with the tip of the probe.

도 4는 그러한 과정을 실행하기 위한 예시적인 장치를 도시한 것이다. 도 4를 통해 알 수 있는 바와 같이 진공 또는 불활성 기체가 찬 챔버(41) 내에서 반 데르 발스 힘에 의해 나노튜브가 부착된 탐침(20)을 UV 램프(42)로 복사 가열하게 되면, 고체-고체 반응에 의해 탄소나노튜브(13)와 실리콘으로 이루어진 탐침의 팁(12) 사이의 이종접합에 의해 전도성과 부착 강도가 높은 AFM의 탐침(20)의 제조가 가능하다.4 illustrates an example apparatus for performing such a process. As can be seen from FIG. 4, the radiant heating of the nanotube-attached probe 20 with the UV lamp 42 by van der Waals forces in the chamber 41 in which the vacuum or inert gas is filled, solid- The heterojunction between the carbon nanotube 13 and the tip 12 of the probe made of silicon by the solid reaction enables the manufacture of the AFM probe 20 having high conductivity and adhesion strength.

이와 같은 과정으로 제조되는 AFM 나노튜브 탐침은 전자빔을 이용한 것과는 달리 탄소나노튜브에 불필요한 불순불이 부착되지 않으므로 이상적인 나노튜브 탐침의 제조가 가능하며, 고체-고체 반응에 의해 탐침과 나노튜브 사이의 전도성을 개선하여 리소그라피용 탐침의 제조가 가능하며, 아울러 고체-고체 반응에 의해 보다 우수한 고착 강도를 갖는 나노튜브 탐침의 제조가 가능하다.Unlike the electron beam, the AFM nanotube probe manufactured by the above process does not have unnecessary impurities attached to the carbon nanotubes, thus making it possible to manufacture an ideal nanotube probe, and the conductivity between the probe and the nanotube by a solid-solid reaction It is possible to manufacture a probe for lithography by improving the above, and it is possible to manufacture a nanotube probe having a better fixing strength by a solid-solid reaction.

본 발명은 또한 앞서 설명한 제조 방법에 따라 제조되는 AFM의 팁에 관한 것이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 AFM 나노튜브 탐침은 탄소나노튜브를 실리콘으로 구성되는 AFM 탐침의 팁에 부착한 상태에서 금속 기판 위에 올려 놓은 후, 진공 또는 불활성 기체 환경에서 금속 기판에 레이저를 조사하여 금속 기판을 가열함으로써 금속 기판으로부터 탄소나노튜브가 부착된 AFM 탐침으로 열전도가 이루어져 탄소나노튜브와 실리콘으로 이루어진 AFM 탐침의 고체-고체 반응에 의해 나노튜브와 탐침의 팁 사이에 이종접합을 형성함으로써 나노튜브를 탐침의 팁에 고착시키게 된다.The invention also relates to a tip of an AFM made according to the manufacturing method described above. That is, the AFM nanotube probe according to an embodiment of the present invention is placed on a metal substrate in a state in which carbon nanotubes are attached to the tip of an AFM probe made of silicon, and then the laser is applied to the metal substrate in a vacuum or inert gas environment. The metal substrate is irradiated and heated to heat conduction from the metal substrate to the carbon nanotube-attached AFM probe to form a heterojunction between the nanotube and the tip of the probe by the solid-solid reaction of the AFM probe composed of carbon nanotubes and silicon. This allows the nanotubes to stick to the tip of the probe.

지금까지 본 발명에 관한 바람직한 실시예가 설명되었다. 그러나, 이제까지 설명된 실시예는 단지 예시로서만 받아들여야 한다. 즉, 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 다양한 변형을 도출해 낼 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적인 권리 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 해석되어야 한다.So far, a preferred embodiment of the present invention has been described. However, the embodiments described so far should only be taken as examples. That is, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to derive various modifications with reference to the preferred embodiment of the present invention. Accordingly, the technical scope of the present invention should be interpreted only by the appended claims.

본 발명은 나노튜브가 부착되는 탐침의 팁과 나노튜브 사이의 이종접합에 의 해 나노튜브가 탐침의 팁에 보다 견고하게 고착되고, 이종접합에 의해 탐침과 나노튜브 사이의 전도성을 개선 수 있으며, 기존의 나노튜브 탐침과는 달리 탐침의 팁에 부착되는 나노튜브에 불순물이 부착되는 것을 근원적으로 방지하여 기존의 나노튜브 탐침보다 우수한 스캐닝 영상을 얻을 수 있는, AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 나노튜브 탐침을 제공하는 등의 효과가 있다.According to the present invention, the nanotube is more firmly fixed to the tip of the probe by the heterojunction between the tip of the probe and the nanotube to which the nanotube is attached, and the conductivity between the probe and the nanotube can be improved by the heterojunction. Unlike conventional nanotube probes, the method of manufacturing AFM nanotube probes, which can prevent the adhesion of impurities to the nanotubes attached to the tip of the probes to obtain a scanning image superior to the conventional nanotube probes, and There is an effect such as providing a nanotube probe produced by the method.

Claims (11)

AFM(Atomic Force Microscope)의 나노튜브 탐침(nanotube probe)을 제조하는 방법으로서,As a method of manufacturing a nanotube probe of Atomic Force Microscope (AFM), 상기 나노튜브를 상기 탐침의 팁(tip)에 부착시키는 제 1 단계와,Attaching the nanotubes to a tip of the probe; 상기 나노튜브가 부착된 상기 탐침을 금속 기판 위에 올려 놓는 제 2 단계와,Placing the nanotube-attached probe on a metal substrate; 상기 탐침이 올려져 있는 상기 금속 기판에 레이저(laser)를 조사하여 상기 금속 기판을 가열하는 제 3 단계를 포함하는,And a third step of heating the metal substrate by irradiating a laser onto the metal substrate on which the probe is mounted. AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법.Method for preparing AFM nanotube probes. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3 단계는 상기 레이저가 상기 금속 기판을 가열함에 따라 상기 금속 기판으로부터 상기 탐침으로의 열전도가 이루어져 상기 탐침의 팁에 부착된 상기 나노튜브가 상기 탐침의 팁과 이종접합(heterojunction)을 형성하여 상기 나노튜브가 상기 탐침의 팁에 고착되는 것을 특징으로 하는,In the third step, as the laser heats the metal substrate, heat conduction from the metal substrate to the probe is performed, and the nanotube attached to the tip of the probe forms a heterojunction with the tip of the probe. Characterized in that the nanotubes are fixed to the tip of the probe, AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법.Method for preparing AFM nanotube probes. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 적어도 상기 제 1 단계는 전자 현미경(electron microscope) 내에서 수행되 는 것을 특징으로 하는,At least the first step is carried out in an electron microscope, AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법.Method for preparing AFM nanotube probes. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 AFM의 탐침은 실리콘(silicon)으로 구성되고, 상기 나노튜브는 탄소나노튜브(carbon-nanotube)인 것을 특징으로 하는,The AFM probe is made of silicon (silicon), characterized in that the nanotubes are carbon nanotubes (carbon-nanotube), AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법.Method for preparing AFM nanotube probes. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 적어도 상기 제 3 단계는 진공(vacuum) 또는 불활성 기체 환경(inert gas atmosphere)에서 수행되는 것을 특징으로 하는,At least the third step is carried out in a vacuum or inert gas atmosphere, AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법.Method for preparing AFM nanotube probes. AFM의 나노튜브 탐침으로서,As AFM nanotube probe, 상기 나노튜브가 상기 탐침의 팁에 부착된 상태에서 상기 나노튜브가 부착된 상기 탐침을 금속 기판에 올려 놓은 후, 상기 탐침이 올려져 있는 상기 금속 기판에 레이저를 조사하여 상기 금속 기판을 가열함으로써 상기 금속 기판으로부터 상기 탐침으로의 열전도에 의해 상기 탐침의 팁에 부착된 상기 나노튜브가 상기 탐침의 팁과 이종접합을 이루도록 하여 상기 나노튜브를 상기 탐침의 팁에 고착시킨 것을 특징으로 하는,The nanotube is attached to the tip of the probe in the state that the nanotube attached to the probe on the metal substrate, the metal substrate on which the probe is mounted by heating the metal substrate by irradiating a laser Characterized in that the nanotubes attached to the tip of the probe are bonded to the tip of the probe by thermal conduction from the metal substrate to the probe, thereby fixing the nanotube to the tip of the probe. AFM의 나노튜브 탐침.AFM nanotube probe. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 AFM의 탐침은 실리콘으로 구성되고, 상기 나노튜브는 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는,The AFM probe is made of silicon, characterized in that the nanotubes are carbon nanotubes, AFM의 나노튜브 탐침.AFM nanotube probe. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7, 상기 레이저에 의한 상기 금속 기판의 가열은 진공 또는 불활성 기체 환경에서 수행되는 것을 특징으로 하는,The heating of the metal substrate by the laser is characterized in that performed in a vacuum or inert gas environment, AFM의 나노튜브 탐침.AFM nanotube probe. AFM의 나노튜브 탐침을 제조하는 방법으로서,As a method of manufacturing a nanotube probe of AFM, 상기 나노튜브를 상기 탐침의 팁에 부착시키는 단계와,Attaching the nanotube to the tip of the probe, 진공 또는 불활성 기체 환경에서 상기 나노튜브가 부착된 탐침을 UV 램프(ultraviolet lamp)로 복사 가열하여 상기 탐침의 팁에 부착된 상기 나노튜브가 상기 탐침의 팁과 이종접합을 형성하도록 함으로써 상기 나노튜브를 상기 탐침의 팁에 고착시키는 단계를 포함하는,The nanotubes may be formed by radiation heating the nanotube-attached probe with a UV lamp in a vacuum or inert gas environment such that the nanotubes attached to the tip of the probe form a heterojunction with the tip of the probe. Fixing to the tip of the probe, AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법.Method for preparing AFM nanotube probes. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 적어도 상기 부착 단계는 전자 현미경 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는,At least said attaching step is carried out in an electron microscope, AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법.Method for preparing AFM nanotube probes. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,The method according to claim 9 or 10, 상기 AFM의 탐침은 실리콘으로 구성되고, 상기 나노튜브는 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는,The AFM probe is made of silicon, characterized in that the nanotubes are carbon nanotubes, AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법.Method for preparing AFM nanotube probes.

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