음향방출을 이용한 실리콘 웨이퍼(100)의 AFM 가공 모드 특성 연구

Abstract

나노테크놀로지가 주요 국가 연구과제 중 하나로 선택되어 분야별 전공별로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 주로 나노소재 등 특정 주제에 연구가 편중되는 경향이 있어, 특히 차세대 가공매체 등 초정밀 기계가공 (nano machining)에 관한 연구가 절실하다. 최근 들어 주사터널링 현미경 (STM:Scanning Tunneling Micorscope)의 발전된 형태인 원자힘현미경 (AFM:Atomic Force Microscope)이 측정분야 뿐만 아니라, 기존의 lithography 방법 등을 대체하여 초정밀 가공 분야에서 활용 가능함이 알려졌으며, 그에 대한 기초 연구가 진행되고 있으나, 기계 가공 측면에서의 체계적 연구가 부족하다. 본 연구는 nano scale의 가공에 있어서 음향방출 센서와 AFM tip을 이용하여 나노 가공에 대한 기초실험을 수행하고, 특히 취성재료인 실리콘 웨이퍼(100)의 ploughing/cutting 가공 모드 변환에 대한 연구를 목적으로 한다. AE signal 분석을 통하여 Si(100)의 ploughing/cutting 모드가 구별됨을 확인 할 수 있고, pile-up에 대한 분석을 통해서도 ploughing/cutting 모드가 구별됨을 확인 할 수 있었다. 그 결과 나노 가공에서 AE sensor, pile-up을 이용한 가공 모드 분석에 대한 방법론을 제기 함과 동시에 다른 재료에서도 동일한 방법의 가공 모드 분석 연구에 적용할 수 있는 가능성을 보였다.; This study aims to gain a deformation mode understanding of AFM(Atomic Force Microscope) machining using acoustic emission in the silicon wafer(100). The study revealed that there generally exist two distinct regimes of deformation, i.e. the ploughing regime and cutting regime. In the ploughing regime, there is no chip and has low RMS values than the cutting regime. However, in the cutting regime, the chip exists and RMS values are higher than ploughing regime. Through this study, we know the possibility that acoustic emission method can apply the monitoring technique of nanomachining. Therefore, AFM techniques are used for tribological studies of engineering surfaces in the variable materials.