AIS 2200AIS 2200AIS 2100AIS 2100IS 2000(Rev.0)IS 2000(Rev.0)

(1)

Copyright © 2005 Nano Biz Division, MIRERO Inc.

All Rights Reserved. Legal.

(전자 현미경 개발 역사) ( ( 전자 전자 현미경 현미경 개발 개발 역사 역사 ) )

¾ 근대 전자현미경 발전사 개요

¾ 현대 전자현미경 발전사

¾ 국내 전자현미경 발전사

¾ 21C 전자현미경 기술 동향 (주 ( 주) ) 새론 새론 테크놀로지 테크놀로지

구 구 정회 정회

(2)

● W. Roentgen, X-ray발견 (1895년)

● 1897년 J.J. Thomson, 전자 발견(1897년)

● Louis de Broglie, 전자 파동설 제안 (1924년)

● Hans Busch, 전자에 자계렌즈 작용 이론화(1926년)

● Max Knoll & Ernst Ruska, 최초 전자현미경 발명 TEM발명(1931년) -- (Germany)

Karl Zeiss 광학회사 설립

Airy 분해능 개념 Abbe

전자 파장 개념

Lister 구면수차억제 Robert Hooke

대안렌즈 적용 A.V. Leeuwenhoek

현미경 개발

전자가 입자인 동시에 파라는 개념을 도입하여 그 전자 파(electron wave)의 파장이 드 브로이 식으로 주어짐을 주장하였고 1927년, 데이비슨 (Davisson)과 저머(Germer)는 얇은 전자 회절 시편을 이용해서 간섭에 의한 전자 회절상을 얻는데 성공함으로써 전 자를 파동으로도 생각할 수 있다는 드 브로이의 가설을 실험적으로 증명하였다.

-1926년 슈뢰딩거는 파동 역학에서 유명한 슈뢰딩거 방정식을 만들었고, -1928년 베이터(Bethe)는 블로흐파 개념을 사용하여 동력학적 회절이론을

-1939년 코셀(Kossel)과 묄렌스테트는 수렴 성 빔 전자 회절에 대한 이론을 발표하여 전자 회절에 대한 거의 모든 이론이 다 나오게 되었다.

; 축 대칭 자계가 전자에 대해 렌즈 역할을 할 수 있다는 것을 증명!

(3)

- 집속렌즈, 대물렌즈, 대물렌즈에 pole piece적용

- 집속렌즈, 대물렌즈에 pole piece, 투사렌즈, 사진판, 시료방의 사전배기장치 - 2단 집속렌즈를 도입하여 시료에 대한 열영향 방지

1930년대

● Ernst Ruska

(독일) -- SIEMENS

● M.V. Ardennes

(독일)

- Double Diffraction Scanning & Electron Multipliers적용 제안

- STEM 최초 개발(1938년) — Scan Coil, 8000X, 20KeV ZnO crystal(50~100nm) - 2단 집속 렌즈를 도입하여 시료에 대한 열 영향 방지

● V.K. Zworykin

(러시아)

- RCA 에서 SEM 개발 연구, Field Emission Gun 개발(1942년)

- Secondary Detector(Photo-Multiplier와 Phosphor를 결합한 detector개발) - Slow Scan, 10KeV 4단 정전Lens, CRT를 적용하여 영상 개선(1942년)

● Mc Mullan

(영국) - Deflection Coil설치

- 가속전압 20KeV, 관찰각 증가로 50nm의 고분해능 영상 관찰(1952년)

1950년대

● K.C.A. Smith

(영국)

- Stigmator장착 / Tilting Stage개선(1955년) - 금속 Coating에 따른 생물시료 관찰

Mc Mullan’s SEM

● Hitachi

- 일본 최초 HU-1개발 (1940년)

Zworvkin’s SEM

(4)

●

The first serially produced electron microscope, by Siemens. General view(1939).

Sketch by the author (9 March 1931) of the cathode ray tube for testing one-stage and two stage electron-optical imaging by means of two magnetic electron lenses (electron microscope).

●

Philips Optics : Philips Electron Optics (part of FEI Company since 1997) was one of the first companies to start volume production of transmission electron microscopes in 1949.

(5)

● Charles Oatley

1960년대

- SEM상용화(1962년 ; Streroscan, Cambridge Instrument) - Cambridge Science Instrument Co.설립 (1965년)

The first ever Commercialized Cambridge SEM in the world

● JEOL

- Electron Microscope 연구 착수, - SEM상용화(1966년 ; 50nm JSM-1)

● Hitachi

- 500KeV HV Electron Microscope 세계 최초 개발(1965년) ; HU-500

1MeV HV EM(JEOL, JEM1000) 1966년

● Hitachi

- FE-SEM 개발 상용화 (HFS-2, 5nm분해능 1972년)

일본 전자현미경 중흥기

●

LaB6 Electron Cathode is developed by Nroers(1969년)

●

FE Cathode적용 상용화 적용 -- Crewe(1969년)

● Pease & Nixon

High Resolution개념 도입 (~5nm)

C A M B R ID G E 학 파 – 전 자 현 미 경 개 발

(6)

Standing (left to right): A N Broers; W C Nixon; R F W Pease; T E Everhart; D McMullan; K C A Smith;

O C Wells; C W B Grigson; A D G Stewart; P Chang; H Ahmed.

D McMullan K C A Smith;

T E Everhart

O C Wells W.C.Nixon

Charles Oatley R.F.W.Pease

O C Wells: 1953. Constructed SEM2 and applied it to study of fibres. Explored new types of detector; used scintillator/photomultiplier detector in many novel configurations; established theory of stereomicroscopy in the SEM; investigated ways of examining non-conducting specimens,

including the use of positive ion bombardment; investigated atomic number contrast.

P J Spreadbury: 1956. Constructed a simple SEM using a cathode-ray oscillograph as the display unit; made careful measurements of the perfor- mance of the electron gun. Constructed numerous pieces of electronic equipment which were used in other SEMs and projects in the laboratory.

A D G Stewart 1958. Completed construction of a new microscope begun by Oatley (SEM4). Addition of ion gun allowed the direct observation of specimens while undergoing sputtering. Later moved to Cambridge Instrument Co. to work on ‘Stereoscan’ project (see section 5).

H Ahmed 1959 (supervisor A H W Beck). Used SEM2 to investigate activation processes of dispenser cathodes. Direct observation of emitting cathodes at temperatures exceeding 1300 K.

R F W Pease 1960. Designed a new microscope (SEM5) - first SEM to achieve a resolution of 10 nm. Several of these instruments were made in the Engineering Dept. and used in other Groups. Also supplied to F P Bowden’s Group in the Cavendish Laboratory (see section 5).

A N Broers 1961. Made improvements to SEM4, including addition of magnetic lens. Added mass-filter to ion beam system to obtain pure ion beam species. Found that surface contaminants affected rates of sputtering and could thus be used to mask selected areas of the specimen surface.

Used this effect to lay down patterns of gold wires and other structures - one of the earliest successful attempts at electron beam microfabrication and micromachining.

C A M B R ID G E 학 파 – 전 자 현 미 경 개 발

(7)

Canadians interested in electron microscopy met in the Spring of 1947 at the Shawinigan Chemicals Co. in Shawinigan Falls, Quebec. Glen Ellis is at far left in the front row. Dr. Keyes of McGill University is beside him and Professor Burton and James Hillier are beside Keyes in the front row, with the Author's head between them in the second row. Others are

representatives from McGill University, the National Research Council and the staff of the Shawinigan Company.

Honourary Graduands, after a special summer convocation in 1978 held by the University of Toronto, during the annual meetings of the international Federation of Electron Microscopy Societies, hosted by the Canadian Microscopical Society, (l. to r.) Keith Porter, James Hillier, Ernst Ruska, Albert Prebus and Cecil Hall.

Professor Burton; front row (l. to r.) Lorne Newman, Chester Calbick, Cecil Hall, Professor Burton, James Hillier, Bill Ladd, John Watson; back row (l. to r.) Tom McLaughlan, Frank Boswell, Beatrice Deacon, Alice Grey, Mary Ferguson, Barbara Woods, Roy Sennett, Glen Ellis

C A N A D A — T O R O N T O 학 파

(8)

● Development of electron microscope in Tokyo Imperial University(1939~) Development of electron microscope in electro-technical laboratory

Early electron microscope at Osaka University 1934-1945

●

Crown Prince (current Emperor) visits JEOL(1948).

Emperor sees JEOL's electron microscope at Asahi Shimbun Lecture Hall(1949)

●

Japan Electron Optics Laboratory Co.,Ltd. established in Mitaka, Tokyo.

JEM-1 electron microscope completed(1955)

● Kenji Kazato and “Kazuo Itoh” Electrical Engineers ;

Kazato and Itoh are the founders of JEOL, a firm specializing in the design and manufacture of electron microscopes. After studying electrical engineering in the Navy. Kazato became interested in electron microscopes, which were then little known in Japan. After the war, he formed JEOL with Itoh and struggled to manufacture the company's first products. Eventually, JEOL became a highly respected firm in the field. The two discuss both engineering and management issues and focus on the problems of international business in the EM field.

● K. Ito; Development and application of electron microscopes, model SM-1 series, in Shimadzu Corporation, S.-i Shimadzu. (Part contents).

JEM-1(JEOL; 1955) DA-1(JEOL; 1949)

Grand Prix(Hitachi)

(9)

● In-Lens SEM개발(Hitachi S-900)

● FE-TEM 개발 상용화(HF-2000 ; 0.7nm분해능(1989))

● CD-SEM 및 Review SEM등 개발 (반도체 시장 주도)

●

Low Vacuum SEM개발(1990)

●

Digital SEM 상용화(1990년 중반)

●

ESEM개발(Philips, 1997년) 1980년대

Cold Field Emission vs. Shottky Field Emission

AMAT AMAT

DIGITAL CONTROL (EASY TO OPERATE!) -- Shottky Field Emission 주류

CD-SEM

Review SEM KLA-TENCOR

FEI ADC/ADR SEM AMAT ADC/ADR SEM

1970 년대

RJ LEE (closed) TOPCON (closed) CAMSCAN(M&A)

(10)

● 선일 옵트론

- 중국 정부 Project로 개발중인 중국 유명 대학교로 부터 Electron Optic 수입 Æ 제조실시(성능 구현 실패)

- 2 Set 제작 후, 포기

● ㈜ 코삼

- Electrostatic Lens를 적용한 주사 전자현미경 개발 착수 - 서울 시립대 박 선우 교수 주관 개발 -- 개발 중도 포기 1960년대

●

경북대학교(1958년)

- TEM(Hitachi, HM3) 최초 설치(기증)

●

성균관대 (1961년)

- TEM(Hitachi, HS-6) 최초 수입($18,000)

●

Akashi 社 국내 생산 공장 설립 - 8nm의 저가형 SEM OEM제작

The first ever import EM (대전 기.초.연. 소장)

●

전량 수입의존 (누적집계 : 1750 set 이상 수입 집계)

● Mirero Inc.

- 국내 최초 SEM(IS-2000) 개발 성공

- IS-2000상용화 실패(Tungsten Hair-pin SEM) - 제품경쟁력 갖춘 SEM(AIS2100)개발 성공(2003년) - 경쟁사 제품과 동일 사양으로 경쟁(2004년~ 판매) - Auto-Focus, Low Vacuum, Conical SEM 개발

● 새론 테크놀로지(Seron Technologies Inc.)

- (주)미래로 시스템, 나노사업부 독립 ; 핵심 인원들을

토대로 회사설립, 무한경쟁 돌입!

- FE-SEM Prototype 개발 진행 중

(11)

㈜ 새론테크놀로지 ; www.serontech.co.kr