• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제4권4호
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• pp.344-353
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• 1991

무정형 SiC 박막을 수평형 CVD반응기로부터 SiH$_{4}$ 및 H$_{2}$를 반응기체로 하여 실리콘 웨이퍼위에 증착시켜 제조하였다. 박막 성장 속도는 상압에서 650.deg.C와 850.deg.C범위에서 측정되었다. 반응기체의 유량은 1000sccm으로 고정하였으며 SiH$_{4}$와 CH$_{4}$의 유량을 변화시켰다. 증착 반응속도식으로 표면 반응이 율속단계인 Eley-Rideal 모델과 SiH$_{4}$와 CH$_{4}$의 종도에 m차로 비례하는 두가지 속도식을 가정하였다. 증착시간에 따른 SiC 박막두께의 측정으로부터 얻은 증착 반응 속도로부터 회귀 분석법에 의하여 두가지 반응속도식의 반응속도 상수를 구하였다. 얻어진 반응속도식에 의해서 계산된 값과 실험치를 비교한 결과 0.15차의 반응속도식이 Eley-Rideal반응기구보다 약산 더 잘 맞음을 알 수 있으나 두 모델 다 약간씩 실험결과와 차이가 나고 있다. 이것은 본 실험의 증착 조건의 율속단계가 확산 단계와 표면 반응 단계의 전이영역 즉 본 실험의 증착조건에서 확산속도와 표면 반응속도가 비슷하기 때문으로 생각된다. 또한 Eley-Rideal 반응기구에서 부터 얻어진 SiH$_{4}$ 및 CH$_{4}$의 흡착평형상수 $K_{s}$ 와 $K_{c}$ 값을 비교하면 1000K이하에서는 $K_{s}$ 가 $K_{c}$ 보다 큰 값을 가지는데 이것은 Gibbs 자유에너지 최소화 방법에서 구한 결과와 일치하였다.

• Journal of Oral Medicine and Pain
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• 제30권4호
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• pp.411-426
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• 2005

이갈이나 이악물기 시 근활성, 하악의 이동, 악관절에 가해지는 부하, 그리고 교합에 미치는 영향 등에 대한 연구는 많았으나 하악운동에 미치는 영향에 대해서는 연구가 적었다. 따라서 측두하악장애의 주요한 기여요인으로 간주되는 이악물기나 강한 씹기에 의해 나타나는 하악의 미세한 운동양태에 대해서는 더 많은 연구가 수행될 필요가 있으며, 이에 본 연구에서는 하악의 비틀림 회전운동을 중심으로 이악물기 및 강한 씹기의 영향을 조사하였다. 저작계 이상이 없는 건강한 남자 14명을 선정하여 교합고경 및 형태의 변화와 수의적 이악물기 수준의 차이가 이악물기 및 씹기 운동 시 나타나는 하악의 비틀림 회전운동(torque rotational movement)에 미치는 영향을 조사하였다. 각 교합조건과 이악물기 힘에서의 씹기 운동은 먼저 나무젓가락(분리기)이 없는 한 번의 이악물기와 나무젓가락을 구치부에 위치시킨 상태에서 두 번에 걸친 씹는 운동 등 세 번의 하악운동으로 구성되었다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1. 좌측으로 씹을 때와 우측으로 씹을 때 간에 전두면 및 시상면상 운동거리는 두 가지 이악물기 힘 모두에서 차이가 없었으나 하악의 운동속도는 다른 양상을 보여 강한 이악물기에서는 차이가 없었으나 약한 이악물기에서는 좌측으로 씹을 때 우측에 비해 속도가 다소 빠른 경향을 보였다. 이때 하악의 비틀림 회전운동각은 두 가지 이악물기 모두에서 전두면상 차이는 거의 없었으나 수평면상 각도에서는 씹는 측에 따라 차이가 있는 경향을 보였다. 2. 이악물기 힘의 차이는 전두면 및 시상면상 운동거리와 속도에 영향을 미쳐 강한 씹기에서 약한 씹기에 비해 측정치가 크게 나타났으며 하악의 비틀림 회전운동각 역시 강한 씹기에서 수평면상 운동각이 다소 증가된 양상을 보였다. 3. 전두면 및 시상면상 개구거리는 교합조건에 따른 차이를 보였는데, 즉 웨이퍼나 레진블록 등 교합고경이 높은 교합형태일수록 운동거리가 감소하였으며, 이때 강한 씹기에서는 운동속도 역시 유사한 양상으로 감소하였다. 그러나 하악의 비틀림 회전운동각은 전두면 및 수평면 모두에서 교합조건에 따른 차이를 거의 나타내지 않았다. 4. 세 번의 씹는 운동에서 분리기가 없는 경우에 비해 있는 경우에서 대체로 전두면상 회전운동각을 제외한 나머지 하악의 비틀림 회전운동량은 모두 증가하는 양상을 보였다. 그러나 이때 각 교합형태 간 동일항목의 비교에서는 전두면상 회전운동거리가 이악물기 힘에 따른 차이를 보여 약한 이악물기에서 유의한 변화를 나타내었다. 이상의 연구를 통해 하악 비틀림 회전운동의 전체적인 양상은 관찰면에 따라 다르게 나타나 이악물기 힘에 따른 차이는 전두면에 비해 수평면상 측정치가 더 많이 변화되는 모습을 보였으나 교합조건에 따른 양상은 관찰면 간 차이를 보이지 않았다. 한편 이악물기 및 씹는 운동 각각에서의 하악 비틀림 회전운동량은 교합조건이나 이악물기 힘에 관계없이 대체로 분리기 씹기에 의해 수평면상 회전운동량의 변화가 전두면상 측정치에 비해 더 유의하게 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.115-115
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 에피웨이퍼공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 문제로 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만든다. 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현 할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 본 연구에서는 유도가열방식의 유도가열히터를 이용하여 기판과 히터의 간격에 차이에 따른 기판 균일도 측정했고, 회전에 의한 기판의 온도분포와 자기장분포의 실험적 결과를 상용화 유체역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 했다. 또한 가스의 inlet위치에 따른 기판의 온도 균일도를 측정하였다. 본 연구에서 사용된 가열원은 유도가열히터 (Viewtong, VT-180C2)를 사용했고, 가열된 흑연판 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라 (Fluke, Ti-10)를 이용하여 온도를 측정했다. 와전류에 의한 흑연판의 가열 현상을 누출 전계의 분포로 확인하기 위하여 Tektronix사의 A6302 probe와 TM502A amplifier를 사용했다. 흑연판 위에 1 cm2 간격으로 211곳에서 유도 전류를 측정했다. 유도전류는 벡터양이므로 $E{\theta}$를 측정했으며, 이때의 측정 방향은 흑연판의 원주방향이다. 또한 자기장에 의한 유도전류의 분포를 확인하기 위하여 KANETEC사의 TM-501을 이용하여 흑연판 중심으로부터 10 mm 간격으로 자기장을 측정 했다. 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가한 결과 gap이 3 mm일때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$에서 불균일도 6.5%를 얻었으며, 회전에 의한 온도 균일도 측정 결과는 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$에서 5.5%의 불균일도를 확인했다. 또한 CFD-ACE+를 이용한 모델링 결과 자기장의 분포는 중심이 높은 분포를 나타냄을 확인했고, 기판의 온도분포는 중심으로부터 55 mm되는 곳에서 300 W/m3로 가장 높은 분포를 나타냈다. 가스 inlet 위치를 흑연판 중심으로 수직, 수평 방향으로 흘려주었을 때의 불균일도는 각각 10.5%, 8.0%로 수평 방향으로 가스를 흘려주었을 때 2.5% 온도 균일도 향상을 확인했다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.212-212
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• 2016

2차원 탄소나노재료인 그래핀은 우수한 물성으로 인하여 광범위한 분야로 응용이 가능할 것으로 예상되어 많은 주목을 받아왔다. 이러한 그래핀의 응용가능성을 실현시키기 위해서는 보다 손쉽고 신뢰할 수 있는 합성방법의 개발이 필요한 실정이다. 그래핀의 합성 방법들로 흑연을 물리적 및 화학적으로 박리하거나, 특정 결정표면 위에 방향성 성장의 흑연화를 통한 합성, 그리고 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition; T-CVD) 등의 합성방법들이 제기되었다. 이중 T-CVD법은 대면적으로 두께의 균일성이 높은 그래핀을 합성하기 위한 가장 적합한 방법으로 알려져 있다. 그러나 일반적으로 T-CVD공정은 원료 가스인 탄화수소가스를 효율적으로 분해하기 위하여 $1000^{\circ}C$부근의 온공정이 요구되며, 이는 산업적인 응용의 측면에서 그래핀의 접근성을 제한한다. 따라서 대면적으로 고품질의 그래핀을 저온합성 할 수 있는 공정의 개발은 필수적이다. 본 연구에서는, 플라즈마를 이용하여 원료가스를 효율적으로 분해함으로써 그래핀의 저온합성을 도모하였다. 퀄츠 튜브로 구성된 수평형 합성장치는 플라즈마 방전영역과 T-CVD 영역으로 구분되며, 방전되는 유도결합 플라즈마는 원료가스를 효율적으로 분해하는 역할을 한다. 합성을 위한 기판과 원료가스로는 각각 전자빔 증착법을 통하여 300nm 두께의 니켈 박막이 증착된 실리콘 웨이퍼와 메탄가스를 이용하였다. 저온합성공정의 변수로는 인가전력과 합성시간으로 설정하였으며, 공정변수의 영향을 확인함으로써 그래핀의 저온합성 메커니즘을 고찰하였다. 연구결과, 인가전력이 증가되고 합성시간이 길어짐에 따라 원료가스의 분해효율과 공급되는 탄소원자의 반응시간이 보장되어 그래핀의 합성온도가 저하가능함을 확인하였으며, $400^{\circ}C$에서 다층 그래핀이 합성됨을 확인하였다. 또한 플라즈마 변수의 보다 정밀한 제어를 통해 합성온도의 저온화와 그래핀의 결정성 향상이 가능할 것으로 예상된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제6권3호
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• pp.360-367
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• 1996

실리콘 단결정에서 존재하는 산화저층결합(OISF)은 실리콘 웨이퍼의 전기적 성질에 많은 영향을 미치게 되는데 이 산화적층결함의 핵(nuclei)은 결정성장 과정에서 형성되며, 그 주요 원인으로는 초기 산소 농도, dopant의 종류 및 농도, 냉각속도 등이 있다. 본 연구에서는 냉각 속도에 따른 실리콘 단결정 내의 산화적층결함에 관하여 조사하였다. 수평관상로를 이용하여 실리콘 단결정괴를 Ar 분위기에서 $1400^{\circ}C$까지 승온후 각기 다른 냉각속도로 냉각하였다. 이후 $1150^{\circ}C$에서 산화처리를 한 후 실리콘 단결정 내의 산화적층결함의 농도를 조사하였으며, FTIR을 이용하여 산화석출물이 산화적층결함의 형성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 실리콘 단결정 내에서 산화적층결함이 가장 많이 형성되는 중간 단계의 냉각속도 범위가 있음을 확인하였으며 실리콘 단결정 내의 산소가 석출물의 형태로 존재할 때 산화적층결함이 많이 형성됨을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권4호
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• pp.17-23
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• 2001

3차원 홀 센서는 두 개의 수평 자계($\chi$, y성분) 검출부와 한 개의 수직 자계(z 성분) 검출부를 갖는다. 종래의 3차원 홀 센서는 일반적으로 $B_{z}$에 대한 감도가 $B_\chi, B_y$에 대한 감도의 약 1/10정도에 그친다. 본 연구에서는 새로운 구조를 갖는 3차원 홀 센서를 제안하였다. 이방성 식각을 이용하여 트랜치를 형성함으로써 감도를 약 6배 증가시켰다. 또한 자속을 집속시키기 위하여 웨이퍼 후면에 강자성체 박막을 증가시킴으로써 $B_{z}$에 대한 감도를 $B_\chi, B_y$에 대한 감도의 약 80% 정도로 증가시켰다. 전류 3 mA를 인가했을 때, Ni/Fe 박막을 증착하여 제작된 센서의 감도는 $B_\chi, B_y$, B$_{z}$ 에 대하여 각각 120.1 mV/T, 111.7 mV/T, 그리고 95.3 mV/T로 측정되었다. 센서의 선형성을 오차가 $\pm$3%로 우수하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.346-346
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• 2011

실리콘 나노와이어는 높은 표면적으로 인해 뛰어난 감지 능력을 가지는 재료 중 하나로 다양한 센서 응용 분야에 사용되고 있다. 이를 제작하는 방법에는 Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) 공정을 이용한 Top-down 방식과 Vapor-Liquid-Solid (VLS) 공정을 이용한 Bottom-up 방식이 널리 사용되고 있다. 특히 Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)와 Au 촉매를 이용한 Bottom-up 방식은 수십 나노미터 이하의 실리콘 나노와이어를 간단한 변수 조절을 통해 성장시킬 수 있다. 또한 Au/Si의 공융점인 363$^{\circ}C$보다 낮은 온도에서 $SiH_4$를 분해시킬 수 있어 열적 효과로 인한 손실을 줄일 수 있는 장점을 지니고 있다. 하지만 PECVD를 이용한 실리콘 나노와이어 성장은 VLS 공정을 통해 표면으로부터 수직으로 성장하게 되는데 이는 센서 응용을 위한 전극 사이의 수평 연결 어려움을 지니고 있다. 따라서 이를 피하기 위한 표면 성장된 실리콘 나노와이어가 요구된다. 본 연구에서는 PECVD VLS 공정을 이용하여 $HAuCl_4$를 촉매로 이용한 표면 성장된 Tree-like 실리콘 나노와이어를 성장시켰다. 공정가스로는 $SiH_4$와 이를 분해시키기 위해 Ar 플라즈마를 사용 하였고 웨이퍼 표면에 HAuCl4를 분사하고 고진공 상태에서 챔버 기판을 370$^{\circ}C$까지 가열한 후 플라즈마 파워(W) 및 공정 압력(mTorr)을 변수로 두어 실험을 진행하였다. 기존의 보고된 연구와 달리 환원된 금 입자 대신 $HAuCl_4$용액을 그대로 사용하였는데 이는 표면 조도(Surface roughness)를 가지는 Au 박막 상태로 존재하게 된다. 이 중 마루(Asperite) 부분에 PECVD로부터 발생된 실리콘 나노 입자가 상대적으로 높은 확률로 흡착하게 되어 실리콘 나노와이어의 표면성장을 유도하게 된다. 성장된 실리콘 나노와이어는 SEM과 EDS를 이용하여 직경, 길이 및 화학적 성분을 측정하였다. 직경은 약 100 nm, 길이는 약 10 ${\mu}m$ 정도로 나타났으며 Tree-like 실리콘 나노와이어가 성장되었다. 향후 전극이 형성된 기판위에 이를 직접 성장시킴으로써 이 물질의 I-V 특성을 파악 할 것이며 이는 센서 응용 분야에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 접착 및 계면
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• 제9권4호
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• pp.30-33
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• 2008

블락 고분자 박막과 기판 사이의 계면에 1 nm 두께의 얇은 단일 성분 고분자 나노 계면을 도입함으로써 블락 고분자 나노 구조의 배향을 조절하는 연구가 수행되었다. Polystyrene-block-poly (methyl methacrylate) (PS-b-PMMA) 블락 고분자 박막의 나노 구조를 조절하기 위하여 블락 고분자의 각각의 고분자들의 평균 조성을 가지며 한쪽 끝에 히드록시 기를 가지는 단일 성분 고분자인 폴리(4-아세톡시스티렌) (OH-PAS)과 폴리(4-메톡시스티렌) (OH-PMS)를 나이트록사이드를 이용한 라디칼 중합법(nitroxide-mediated radical polymerization, NMP)을 사용하여 성공적으로 합성하였다. 실리콘 웨이퍼 표면과 저압 탈수 반응을 통하여 OH-PAS와 OH-PMS 두 개의 고분자를 성공적으로 표면에 공유결합 하였으며 생성된 두 고분자가 결합된 1 nm 두께의 계면 위에 PS-b-PMMA 블락 고분자 박막을 도포하여 그 나노 구조의 배향을 분석하였다. OH-PMS를 사용하여 제작된 계면의 경우 블락 고분자에 대하여 약 30%의 수직 배향을 보여주었고 OH-PAS를 사용하여 제작된 계면의 경우 수직 배향을 전혀 보여주지 않았고 오직 수평 배향만을 보여주었다. 결과적으로 계면의 화학적 조성을 정밀하게 조절하는 것이 블락 고분자 박막의 나노 구조 배향을 조절하는 데 가장 중요한 요소라고 고려된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.75-75
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• 2010

단일벽 탄소나노튜브(SWNT)는 뛰어난 물리적 성질과 화학적 안정성을 가지고 있어서 다양한 분야의 응용이 기대되어 폭넓은 연구가 진행 되고 있다. 특히 SWNT의 전기적 및 기계적 특성들은 SWNT의 직경 및 뒤틀림도(chirality)에 의해 크게 좌우되기 때문에, 합성하는 단계에서 직경 또는 chirality를 제어에 관한 많은 이론적 연구가 진행되어 왔으며, 최근에는 초기 SWNT의 핵생성 단계에서의 촉매의 거동 및 상호 연관성 등에 관한 실험적인 연구결과들이 속속 보고되고 있는 실정이다. 하지만, 아직도 이에 관한 더욱 다양하고 활발한 연구 접근 및 결과들이 필요한 시점이다. 상기 배경을 바탕으로 본 연구에서는 균일한 직경을 갖는 SWNT의 합성을 위한 기초연구로서 SWNT의 직경과 촉매나노입자의 크기의 상호 연관성에 대해 체계적으로 조사하였다. 우선 SWNT합성을 위한 촉매나노입자를 얻기 위해 페리틴(ferritin)용액의 농도 및 스핀코팅 조건을 변화시킴으로써 기판 위에 분산농도를 제어한 후, 대기 열처리를 통하여 촉매나노입자의 농도를 제어하였다. 나노입자의 평균직경은 4 nm 정도로 비교적 균일하였으며, 고농도의 촉매입자는 SWNT의 다발화(bundling)를 유발하였다. 따라서, SWNT와 나노입자 직경의 상호연관성을 조사하기 위해서는 단분산(monodispersed) 된 나노입자를 이용하였으며, 아르곤 분위기에서 추가적으로 고온($900^{\circ}C$) 열처리를 실시함으로써 나노입자의 크기감소를 도모하였다. 실험결과, 열처리 시간의 증가에 따라 입자크기가 감소함을 확인하였으며, 이는 나노입자의 증발에 의한 것으로 예상된다. 다음으로는 열처리를 통하여 직경이 제어된 나노입자를 이용하여 SWNT를 합성한 후 SWNT와 촉매크기 사이의 크기 관계를 조사하였다. SWNT의 합성은 메탄을 원료가스로 열화학증기증착법을 이용하였고, 합성기판으로는 산화실리콘웨이퍼와 퀄츠기판을 이용하였다. 성장한 SWNT의 직경은 AFM을 이용하여 측정하였으며, 퀄츠기판에 수평배향 성장시킨 SWNT를 3차원 구조의 기판으로 전사(transfer)하여, 라만분석이 용이하도록 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.4121-4128
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• 2010

프로브 카드는 웨이퍼의 칩 검사에 사용된다. 또한 반도체의 고집적화에 따른 미세피치 대응으로 높은 위치 정도가 요구된다. 그러나 실제 장비에서는 하부 척에서 높은 열이 프로브 카드로 전달되어, 프로브 카드의 열변형을 초래하게 된다. 프로브 카드의 수직방향 열변형은 핀의 접촉관련 문제를 야기할 것이고, 수평방향의 열변형은 x-y 방향으로의 위치 오차를 만들 것이다. 따라서 프로브 카드는 허용 범위내의 열변형이 이루어지도록 재질과 구조를 갖게 설계되어야 한다. 본 연구에서는 유한요소 해석프로그램인 ANSYS$^{TM}$를 이용하여 프로브 카드의 실제 부하 조건들을 적용한 열전달 해석을 수행하였다. 정상상태 온도 구배에 대해 열변형이 계산되었으며, 최종적으로 적절한 설계변수들을 조정하여 열변형이 최소화 될 수 있는 새로운 구조를 제안하였다.