초소형 전자칼럼 및 마이크로칼럼 기술은 전자빔을 이용한 정밀 계측, 검사, 리소그래피 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 합니다. 본 연구실에서는 전자빔의 집속, 편향, 스캔 영역 확장 등 마이크로칼럼의 성능을 극대화하기 위한 다양한 구조적, 전기적 설계 및 최적화 연구를 수행하고 있습니다. 특히, MEMS 공정을 활용한 실리콘 기반의 미세 전극 제작, 4중극 및 8중극 디플렉터의 설계, 그리고 어라인먼트 및 집속 렌즈의 구조적 개선을 통해 전자빔의 해상도와 스캔 영역을 동시에 향상시키는 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 전자빔 장비의 소형화와 다중화에 필수적인 기반 기술로, 반도체 및 디스플레이 검사 장비, 차세대 리소그래피 장비 등 다양한 산업적 응용 분야에 직접적으로 연결됩니다. 예를 들어, 저에너지 전자빔을 활용한 TFT-LCD 패널의 결함 검사, 웨이퍼 표면의 비가시적 결함 탐지, 그리고 초고해상도 리소그래피 공정 등에서 마이크로칼럼의 성능이 중요한 역할을 합니다. 또한, 전자빔의 집속 특성, 전자렌즈의 전극 구조, 디플렉터의 전기장 분포 등 미세한 요소들이 전체 시스템의 성능에 미치는 영향을 수치해석 및 실험적으로 분석하고 있습니다. 본 연구실은 초소형 전자칼럼의 구조적 단순화, 대량 생산 가능성, 그리고 고해상도·고전류 전자빔의 안정적 구현을 목표로 다양한 특허와 논문을 발표해왔습니다. 이를 통해 차세대 전자빔 기반 계측 및 제조 장비의 핵심 기술을 선도하고 있으며, 실제 산업 현장에서 요구되는 신뢰성, 생산성, 유지보수의 용이성까지 고려한 실용적 연구를 지속하고 있습니다.

저에너지 전자빔 리소그래피는 기존의 광 리소그래피 한계를 극복하고, 나노미터급의 미세 패턴을 구현할 수 있는 차세대 패터닝 기술입니다. 본 연구실은 초소형 전자칼럼을 이용하여 저에너지(수백 eV~수 keV) 전자빔을 활용한 리소그래피 시스템을 개발하고, 이를 통해 50 nm 이하의 초고해상도 패턴을 구현하는 연구를 수행하고 있습니다. 전자빔의 에너지, 조사 농도, 집속 특성 등 다양한 변수에 따른 패턴 두께 및 품질 변화를 체계적으로 분석하며, PMMA 등 다양한 감광제의 최적화 조건을 도출하고 있습니다. 특히, 마이크로칼럼 기반의 저에너지 리소그래피는 전자빔의 집속 각도와 전류를 동시에 제어할 수 있어, 기존 고에너지 시스템 대비 소형화와 저비용화가 가능하며, 반도체, 디스플레이, 나노소자 제조 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 또한, 나노구조 팁을 이용한 전자방출원, 정전 4중극 및 8중극 디플렉터, 보조집속전극 등 다양한 부품의 설계 및 제작 기술을 바탕으로, 리소그래피 시스템의 성능을 극대화하고 있습니다. 이와 더불어, 나노미터 크기의 금속/실리콘 어퍼처 제작, 근접장 광센서용 팁, 서브웨이브길이 광학 소자 등 나노패터닝 응용 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 차세대 반도체 공정, 바이오센서, 광소자 등 첨단 산업 분야에서 요구되는 초미세 구조 구현에 필수적인 기반 기술을 제공하며, 실제 산업 현장과의 연계 및 기술 이전도 적극적으로 추진하고 있습니다.