KR100280869B1 - Head of atomic force microscope - Google Patents
Head of atomic force microscope Download PDFInfo
- Publication number
- KR100280869B1 KR100280869B1 KR1019980023941A KR19980023941A KR100280869B1 KR 100280869 B1 KR100280869 B1 KR 100280869B1 KR 1019980023941 A KR1019980023941 A KR 1019980023941A KR 19980023941 A KR19980023941 A KR 19980023941A KR 100280869 B1 KR100280869 B1 KR 100280869B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- head
- lever
- atomic force
- force microscope
- laser beam
- Prior art date
Links
Abstract
본 발명은 미세레버와 레이져다이오드와 감광장치로 구성되며, 미세하게 조작되는 레버 끝에 위치한 미세팁이 검사물의 표면에 작용하여 레버가 휘어지는 정도를 측정하므로서 반도체 칩등으로 구성되는 검사물의 표면 형상정보를 측정하는 원자간력 현미경의 헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2개의 판이 강성의 유연힌지로 연결되어 레이져 이동기구를 구성하되, 고정판으로 4개의 나사구멍을 구성하고 하판과는 기울기 조절나사가 일체로 연결되어 상기 기울기 조절나사의 작동에 따른 유연힌지의 탄성변형에 의해 회동판의 일측으로 설치되는 레이져빔의 위치조절이 이루어지게하여 정확한 검사물의 형상정보를 측정할 수 있는 유연힌지를 이용한 원자간력 현미경의 헤드에 관한 것이다.The present invention comprises a micro lever, a laser diode and a photosensitive device, and measures the surface shape information of an inspection object composed of a semiconductor chip by measuring the degree of bending of the lever by acting on the surface of the inspection object by a fine tip positioned at a finely operated lever. More specifically, the head of an atomic force microscope, in which two plates are connected by a rigid flexible hinge to constitute a laser moving mechanism, which comprises four screw holes with a fixed plate, and an inclination adjusting screw integrally with the lower plate. Atomic force using a flexible hinge that can be connected to the position of the laser beam installed on one side of the rotating plate by the elastic deformation of the flexible hinge according to the operation of the tilt adjustment screw to measure the exact shape information of the inspection object It relates to the head of the microscope.
본 발명의 목적은 자체강성에 의해 회동되는 유연힌지를 통해 레이져와 미세레버가 각,각 위치 및 각도조절되게하여 표면측정을 위한 위치설정 작업이 간편하고, 미세한 변형량까지 측정되게하여 검사물의 정확한 표면높이정보를 얻을 수 있도록 한 원자간력 현미경의 헤드를 제공함에 있다.The object of the present invention is to make the positioning of the laser and the micro lever angle, angle, and angle through the flexible hinge rotated by its own stiffness, so that the positioning work for surface measurement is simple, and even the smallest deformation amount is measured so that the exact surface of the inspection object To provide a head of an atomic force microscope to obtain height information.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;As a specific means of the present invention for achieving the above object;
검사물이 고정되는 홀더를 X,Y,Z 측으로 이동시키는 수단으로서의 3축 스테이지와, 미세레버와 레이져다이오드와 감광장치로 구성되며 상기 검사물의 표면상에 미세레버의 미세팁을 놓이게 하고 이 미세레버의 끝단으로 레이져빔을 입사시켜 그 반사되는 레이져빔을 감광장치로 측정하여 검사물의 표면높이정보를 산출하는 헤드로 구성되는 반도체 칩 등의 원자간력 현미경에 있어서,It consists of a three-axis stage as a means for moving the holder on which the test piece is fixed to the X, Y, and Z sides, a micro lever, a laser diode, and a photosensitive device, and puts the micro lever of the micro lever on the surface of the test object. In an atomic force microscope such as a semiconductor chip composed of a head for injecting a laser beam to the end of the head and measuring the reflected laser beam with a photosensitive device to calculate the surface height information of the inspection object,
상기 레이져와 미세레버의 위치와 각도조절 수단으로서,As the position and angle adjusting means of the laser and the fine lever,
회동판과 고정판이 유연힌지에 의해 일체로 연결되며 상기 고정판으로는 4방향으로 나사구멍이 일정간격 구성되어 이 나사구멍으로 기울기 조절나사가 결합구성되는 위치결정부를 각,각 구성시켜 상기 레이져다이오드와 미세레버를 설치시키므로서 레이져빔과 미세레버의 위치와 각도조절에 따라 상기 미세레버에 반사되는 레이져빔의 위치가 제어되도록 한 원자간력 현미경의 헤드를 구비하므로서 달성된다.The rotating plate and the fixing plate are integrally connected by the flexible hinge, and the fixing plate has a predetermined interval of screw holes in four directions. It is achieved by providing a head of an atomic force microscope to control the position of the laser beam reflected by the microlever according to the position and angle adjustment of the laser beam and the microlever by installing the microlever.
Description
본 발명은 미세레버와 레이져다이오드와 감광장치로 구성되며, 미세하게 조작되는 레버 끝에 위치한 미세팁이 검사물의 표면에 작용하여 레버가 휘어지는 정도를 측정하므로서 반도체 칩 등의 검사물의 표면 형상정보를 측정하는 원자간력 현미경의 헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2개의 판이 강성의 유연힌지로 연결되어 레이져 이동기구를 구성하되, 고정판으로 4개의 나사구멍을 구성하고 하판과는 기울기 조절나사가 일체로 연결되어 상기 기울기 조절나사의 작동에 따른 유연힌지의 탄성변형에 의해 회동판의 일측으로 설치되는 레이져빔의 위치조절이 이루어지게 하여 정확한 검사물의 형상정보를 측정할 수 있는 유연힌지를 이용한 원자간력 현미경의 헤드에 관한 것이다.The present invention comprises a fine lever, a laser diode, and a photosensitive device, and measures the surface shape information of an inspection object such as a semiconductor chip by measuring the degree of bending of the lever by acting on the surface of the inspection object. More specifically, the head of an atomic force microscope, more specifically, the two plates are connected by a rigid flexible hinge to constitute a laser moving mechanism, which consists of four screw holes with a fixed plate, and the tilt adjustment screw is integrally connected to the lower plate. Atomic force microscope using a flexible hinge to adjust the position of the laser beam installed on one side of the rotating plate by the elastic deformation of the flexible hinge in accordance with the operation of the tilt adjustment screw Is about the head.
일반적으로, 반도체 칩 등의 표면을 검사를 위해서는 초정밀위치결정기구가 요구되는 것으로, 이러한 초정밀 위치결정기구로는 레이져빔 반사법을 적용하는 원자간력 현미경(ATOMIC FORCE MICROSCOPY)이 주로 사용되고 있는바, 여기서 레이져빔 반사법이란 상기한 원자간력 현미경의 헤드(HEAD)부분으로 저면에 미세한 팁을 갖는 미세레버와, 감광장치(PHOTO SENSITIVE DEVICE)와, 더불어 레이져다이오드를 구성시켜고, 상기 미세팁으로 하여금 검사물(시편)의 표면에 작용케하여 미세레버의 휘어지는 정도를 측정하므로서 검사물(시편)의 표면 높이정보를 얻게되는 방법인데, 그 수단으로서 도 1에 도시된 바와같이 상기 레이져다이오드(10)에서 입사되는 레이져빔(L)을 적용하여 상기 미세레버(20)의 끝으로 위치시킨 후 그 반사되는 레이져빔(L')을 상기 감광장치(30)로 측정하게 되며, 각각 다른 위치에서의 측정에 의해 반사되는 레이져빔(L')의 위치변화에 따라 이에 비례하게 감광장치(30)에서 전류가 발생되어 이 전류를 측정하므로서 미세레버(20)의 휘어짐에 따른 표면형상을 측정, 불량 유무를 확인하게 된다.In general, an ultra-precision positioning mechanism is required to inspect a surface of a semiconductor chip, and the like, and an atomic force microscope (ATOMIC FORCE MICROSCOPY) applying a laser beam reflection method is mainly used as the ultra-precision positioning mechanism. The laser beam reflection method is a head of the atomic force microscope, and a micro lever having a fine tip on the bottom surface, a photosensitive device, and a laser diode are formed together, and the micro tip is inspected. It is a method of obtaining the surface height information of the test object (test piece) by measuring the degree of bending of the microlever by acting on the surface of the water (test piece), as shown in FIG. 1 as a means of the laser diode (10) After the incident laser beam (L) is applied to position the end of the fine lever 20, the reflected laser beam (L ') to the photosensitive device 30 As the position of the laser beam L 'reflected by the measurement at each other position changes, a current is generated in the photosensitive device 30 in proportion to the bending of the microlever 20 by measuring the current. The shape of the surface is measured to check for defects.
이와같은 레이져빔 반사방식을 이용한 원자간력 현미경은 자체가 갖는 측정 분해능이 나노미터(10-9m)이하의 수직, 수평분해능을 가지고 있기때문에 약간의 지반흔들림이나 소음 등의 외란에도 측정에 영향을 받는 것이며, 또한 100㎛ 정도의 길이를 갖는 레버에 30㎛ 정도의 스폿(SPOT) 사이즈를 갖는 레이져빔(L,L')를 맞춘 후, 다시 그 반사되는 빛을 감광장치(30)에 맞쳐 주어야하므로 레이져다이오드(10)와 감광장치(30)가 고정된 부분을 미세하게 움직여 레이져빔(L,L')을 원하는 위치로 가져갈 수 있는 메카니즘이 요구되는 것이다.The atomic force microscope using the same laser beam reflected method is the measurement resolution having a self-nm (10- 9 m) due to its vertical and horizontal resolution of less effect on the measurement to external disturbance, such as some of the ground vibration or noise After fitting the laser beams L and L 'having a spot size of about 30 μm to a lever having a length of about 100 μm, the reflected light is again fitted to the photosensitive device 30. Since the laser diode 10 and the photosensitive device 30 is to be finely moved, a mechanism for moving the laser beams L and L 'to a desired position is required.
이에, 기존의 원자간력 현미경의 헤드(100)에 적용되는 미세 이동 메카니즘에 대하여 살펴보면; 이는 주로 일반적인 힌지 즉, 일측에 회동구(40)가 구성되어 회동할 수 있는 구조를 갖는 힌지(50)와 스프링(S)을 이용한 구조로서 레이져다이오드(10) 이동기구(200)를 구성하게 되는데, 도 2에 도시된 바와같이 고정되는 미세레버(20)로 레이져빔(L,L')의 위치를 맞추기 위해 도 3에 도시된 바와같이 작동되는 상기 힌지(50)를 중앙으로 구성시키고 그 일측으로는 스프링(S)을 구성시키며, 각도조절을 위한 기울기 조절나사(60)를 4방향에 구성하므로서 상기 힌지(50)의 회동력에 스프링(S)에 의해 자체강성을 부여하여 상기 기울기 조절나사(60)의 조작을 통해 상기 미세레버(20)로 입사되는 레이져빔(L,L')의 위치를 조절하게 되는 것이며, 또한 미세레버(20)에서 반사되는 레이져빔(L,L')이 2분할되는 감광장치(30)의 포토다이오드(70)의 중앙에 정확히 위치하지 않음으로 중앙을 맞추기 위해 상기 감광장치(30)로 별도의 XY축 모션 메카니즘(300)을 구성시켜 감광장치(30)의 중앙에 정확히 맞추는 작업을 통하여 기존의 레이져빔 반사법이 이루어지는 것이었다.Thus, looking at the micro-movement mechanism applied to the head 100 of the conventional atomic force microscope; This is a general hinge, that is, a structure using the hinge 50 and the spring (S) having a structure that can be rotated by the rotational opening 40 is configured on one side to configure the laser diode 10 moving mechanism 200. In order to adjust the position of the laser beams L and L 'with the micro levers 20 fixed as shown in FIG. 2, the hinge 50 operated as shown in FIG. In order to configure the spring (S), and by adjusting the tilt adjustment screw 60 for the angle adjustment in four directions by giving the rigidity to the rotational force of the hinge 50 by the spring (S) the tilt adjustment screw The position of the laser beams L and L 'incident to the fine lever 20 is adjusted through the manipulation of 60, and the laser beams L and L' reflected from the micro lever 20 are adjusted. Because it is not exactly located in the center of the photodiode 70 of the photosensitive device 30 divided into two The conventional laser beam reflection method was achieved by constructing a separate XY axis motion mechanism 300 with the photosensitive device 30 so as to center it, and precisely aligning it with the center of the photosensitive device 30.
하지만, 상기와 같은 종래 원자간력 현미경의 헤드(100)에 있어, 미세레버(20)로 입사되는 레이져빔(10)의 위치설정과 반사되는 레이져빔(L,L')이 포토다이오드(70)로 2분할되도록 중앙위치를 설정하는 수단으로 역학적인 구조가 복잡한 일반 힌지(50)와 스프링(S)을 사용함에 따라 기울기 조절나사(60)의 조작에 의한 레이져빔(L,L')의 위치선정 조작이 복잡할 뿐만 아니라, 스프링(S)을 이용한 구조는 강성또한 하락하게 되어 그 정밀성에 한계를 갖는 것이며, 상기 미세레버(20)에서 반사되는 레이져빔(L,L')을 포토다이오드(70)로 2분할되도록 중앙위치로의 위치이동을 위해 비교적 부피가 큰 감광장치(30)를 XY축상으로 이동시켜야 하는 메카니즘상의 문제점을 갖는 것이었다.However, in the head 100 of the conventional atomic force microscope as described above, the positioning of the laser beam 10 incident on the microlever 20 and the laser beams L and L 'reflected are photodiodes 70. As a means for setting the center position to be divided into 2) by using the general hinge 50 and the spring (S) with a complicated mechanical structure of the laser beam (L, L ') by the operation of the tilt adjustment screw (60) In addition to the complicated positioning operation, the structure using the spring (S) is also reduced in rigidity and has a limit in its precision, and the photodiodes of the laser beams (L, L ') reflected from the fine lever (20) There was a problem in the mechanism that the relatively bulky photosensitive device 30 must be moved on the XY axis in order to move to the center position so as to be divided into two by 70.
따라서, 본 발명은 전술한 종래 원자간력 현미경에 있어 헤드부분이 갖는 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 자체강성에 의해 회동되는 유연힌지를 통해 레이져다이오드와 미세레버가 각,각 위치 및 각도조절되게하여 표면측정을 위한 위치설정 작업이 간편하고, 미세한 변형량까지 측정되게하여 검사물의 정확한 표면높이정보를 얻을 수 있도록 한 원자간력 현미경의 헤드를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention was devised to solve the general problems of the head portion in the conventional atomic force microscope described above, and an object of the present invention is that the laser diode and the microlever are angled through the flexible hinge rotated by the self rigidity. By providing angular position and angle adjustment, the positioning work for surface measurement is simple, and even the small amount of deformation can be measured to obtain accurate surface height information of the inspection object.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는; 검사물이 고정되는 홀더를 X,Y,Z 축으로 이동시키는 수단으로서의 3축 스테이지와, 미세레버와 레이져다이오드와 감광장치로 구성되며 상기 검사물의 표면상에 미세레버의 미세팁을 놓이게 하고 이 미세레버의 끝단으로 레이져빔을 입사시켜 그 반사되는 레이져빔을 감광장치로 측정하여 검사물의 표면높이정보를 산출하는 헤드로 구성되는 반도체 칩 등의 원자력간 현미경에 있어서, 상기 레이져와 미세레버의 위치와 각도조절 수단으로서, 회동판과 고정판이 유연힌지에 의해 일체로 연결되며 상기 고정판으로는 4방향으로 나사구멍이 일정간격 구성되어 이 나사구멍으로 기울기 조절나사가 결합구성되는 위치결정부를 각,각 구성시켜 상기 레이져다이오드와 미세레버를 설치시키므로서 레이져빔과 미세레버의 위치와 각도조절에 따라 상기 미세레버에 반사되는 레이져빔의 위치가 제어되도록 한 원자간력 현미경의 헤드를 구비하므로서 달성된다.As a specific means of the present invention for achieving the above object; It consists of a three-axis stage as a means for moving the holder on which the test object is fixed to the X, Y, and Z axes, a micro lever, a laser diode, and a photosensitive device. In an atomic force microscope, such as a semiconductor chip, comprising a head in which a laser beam is incident on an end of a lever and the reflected laser beam is measured by a photosensitive device to calculate surface height information of an inspection object. As the angle adjusting means, the rotating plate and the fixing plate are integrally connected by the flexible hinge, and the fixing plate is composed of the screw holes in the four directions at regular intervals, and the positioning portion to which the tilt adjusting screw is coupled to each of the fixing holes. By installing the laser diode and the micro lever by adjusting the position and angle of the laser beam and the micro lever This is achieved by having a head of an atomic force microscope that allows the position of the laser beam reflected by the burr to be controlled.
제1도는 종래 원자간력 현미경 헤드의 작용상태도.1 is an operational state diagram of a conventional atomic force microscope head.
제2도는 종래 원자간력 현미경 헤드의 구성도.2 is a block diagram of a conventional atomic force microscope head.
제3도는 종래 원자간력 현미경 헤드에 있어 레이져 다이오드의 이동기구의 작동상태를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing an operating state of a laser diode moving mechanism in a conventional atomic force microscope head.
제4도는 본 발명에 따른 원자간력 현미경 헤드의 사시도.4 is a perspective view of an atomic force microscope head according to the present invention.
제5도는 본 발명에 따른 원자간력 현미경 헤드에 있어, 위치결정부의 작용 단면도.5 is a cross-sectional view of an operation of the positioning portion in the atomic force microscope head according to the present invention.
제6도는 본 발명에 따른 원자간력 현미경 헤드의 사용 상태도.6 is a state diagram of use of the atomic force microscope head according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 : 원자간력 현미경 헤드 2 : 3축 스테이지1: atomic force microscope head 2: 3-axis stage
3, 3' : 위치결정부 4 : 검사 대상물3, 3 ': positioning part 4: inspection object
11 : 레이져다이오드 12 : 미세레버11 laser diode 12 fine lever
13 : 감광장치 21 : 홀더13: photosensitive device 21: holder
31, 31' : 고정판 32, 32' : 회동판31, 31 ': fixed plate 32, 32': rotating plate
33, 33' : 기울기 조절나사 34, 34' : 유연힌지33, 33 ': Tilt adjustment screw 34, 34': Flexible hinge
121 : 미세팁 131 : 포토다이오드121: fine tip 131: photodiode
311 : 나사구멍 P : 고정프레임311: screw hole P: fixed frame
L, L' : 레이져빔L, L ': Laser beam
이하, 본 발명에 따른 원자간력 현미경 헤드의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the atomic force microscope head according to the present invention will be described in detail by the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 원자간력 현미경 헤드의 사시도이고 도 5는 본 발명에 따른 원자간력 현미경 헤드에 있어, 위치결정부의 작용단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 원자간력 현미경 헤드의 사용 상태도로서 그 구성상태를 살펴보면; 고정 프레임(P)의 일측 상단과 하단으로 한쌍의 위치결정부(3,3')가 일정간격을 두고 설치되어지되, 상기 상, 하단의 위치결정부(3,3')로는 레이져다이오드(11)와 미세레버(12)를 상호 대향되게 고정설치하고, 고정 플레임(P)의 타측으로는 2분할 포토다이오드(131)를 갖는 감광장치(13)가 고정결합되므로서 구성된다.4 is a perspective view of an atomic force microscope head according to the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view of the action of the positioning portion in the atomic force microscope head according to the present invention, Figure 6 is an atomic force microscope head of the present invention Looking at the configuration of the state of use; A pair of positioning parts 3 and 3 'is installed at a predetermined interval to one side top and bottom of the fixed frame P, and the laser diodes 11 are positioned as the upper and lower positioning parts 3 and 3'. ) And the micro lever 12 are installed to face each other, and the photosensitive device 13 having the two-split photodiode 131 is fixedly coupled to the other side of the fixing frame P.
이때, 상기 위치결정부(3,3')는 도 4에 도시된 바와같이 사각체를 취하는 회동판(32,32')과 고정판(31,31')이 그 표면과 이면 정 중앙으로 유연힌지(34,34')에 의해 일체로 연결되므로서 구성되는 것으로, 상기 유연힌지((34,34')FLEXIBLE HINGE)는 강성이 높은 재료(예 : 알류미늄 등)가 도 5에 도시된 바와같이 막대형태로 구성되어 상기와 같이 회동판(32,32')과 고정판(31,31')으로의 고정시 자체강성에 의해 임의의 한점을 중심으로 힌지작용을 행할 수 있도록 구성되며, 상기 고정판(31,31')의 상단면 모서리 4방향으로는 일정 간격을 두고 나사구멍(311,311')을 구성시켜, 이 나사구멍(311,311')을 통해 기울기 조절나사(33,33')를 회동판(32,32')에 근접한 거리에 위치하도록 고정결합하게 되는데, 이와같은 위치결정부(3,3')는 각 고정판(31,31')의 일측면이 고정프레임(P)에 일체로서 결합시키므로서 도 4에서와 같이 상,하 적층되는 형태로서 설치되는 것이다.At this time, the positioning section (3, 3 ') is the flexible plate (32, 32') and the fixed plate (31, 31 ') taking a quadrangular body as shown in Figure 4 is flexible to the front and back The flexible hinge (34, 34 ') FLEXIBLE HINGE is a rod of high rigidity material (for example, aluminum, etc.) as shown in FIG. It is configured in such a way that the hinge plate 32 and 32 'and the fixing plate 31 and 31' can be hinged about any one point by its own rigidity when fixed to the fixing plate 31, and the fixing plate 31 31 '), the screw holes 311 and 311' are formed at regular intervals in the four corners of the upper end edge, and the inclination adjustment screws 33 and 33 'are rotated through the screw holes 311 and 311'. 32 ') is fixedly positioned so as to be positioned at a distance close to each other. In this positioning part 3, 3', one side of each fixing plate 31, 31 'is integrally fixed to the fixing frame P. Because it must be installed as a form of upper and lower stacked as in Figure 4 stand.
또한, 상기 레이져다이오드(11)와 미세레버(13)는 도 4 또는 도 6에 도시된 바와같이 전술한 위치결정부(3,3')의 회동판(32,32') 일측으로 각,각 설치고정되는 것으로, 이들은 통상의 그것과 상이함이 없이 상기 레이져다이오드(11)는 외부전원과 연결되어 레이져빔(L,L')을 상기 미세레버(12)로 입사시키게 되는 것이며, 상기 미세레버(12)는 저면에 미세팁(121)이 형성되어 검사하고자 하는 대상물(4)의 표면과 맞닿게 되는 것으로서, 이와같은 레이져다이오드(11)와 미세레버(12)는 상,하 수직구조로서 위치되는 것이다.In addition, the laser diode 11 and the fine lever 13 are each, as shown in Fig. 4 or 6 toward the one side of the rotating plate (32, 32 ') of the positioning portion (3, 3'). It is fixed to the installation, they are not different from the conventional one that the laser diode 11 is connected to an external power source to enter the laser beam (L, L ') to the fine lever 12, the fine lever 12 is a micro tip 121 is formed on the bottom surface to be in contact with the surface of the object (4) to be inspected, the laser diode 11 and the micro lever 12 is positioned as a vertical structure Will be.
또한, 상기 감광장치(13)는 도 4에 도시된 바와같이 사각체를 취하는 본체의 일측으로 한쌍의 포토다이오드(131)가 설치되어 상기 고정 프레임(P)의 타측에 고정결합되는 것으로, 이와같이 고정결합되는 감광장치(13)는 후술하는 3축 스테이지(2)의 조정기 회로와 전기적으로 연결되며, 전술한 미세레버(12)로부터 반사되는 레이져빔(L')이 2분할되도록 상기 포토다이오드(131)가 수직선상으로 구성되는 것이며, 본체의 일측으로는 상기 포토다이오드(131)를 통해 산출된 표면정보를 외부표시기로 보내는 출력라인과 외부전원 입력선이 구성된다.In addition, the photosensitive device 13 is a pair of photodiodes 131 is installed to one side of the main body taking a rectangular body as shown in Figure 4 is fixed to the other side of the fixing frame (P), it is fixed in this way The photosensitive device 13 to be coupled is electrically connected to the regulator circuit of the three-axis stage 2 to be described later, and the photodiode 131 so that the laser beam L 'reflected from the aforementioned fine lever 12 is divided into two. ) Is formed in a vertical line, and one side of the main body includes an output line and an external power input line for sending surface information calculated through the photodiode 131 to an external display device.
한편, 상기와 같이 구성되는 현미경 헤드(1)의 하단으로는 검사물이 고정되는 홀더(21)와 이 홀더(21)를 X,Y,Z축으로 이동시켜 상기한 미세레버(12)의 미세팁(121)간의 간격 및 검사하고자하는 위치를 조절하는 3축 스테이지(2)가 구성된다.On the other hand, at the lower end of the microscope head 1 configured as described above, the holder 21 to which the test object is fixed and the holder 21 are moved to the X, Y, and Z axes so that the fine lever 12 is fine. A three-axis stage 2 is configured to adjust the distance between the tips 121 and the position to be inspected.
따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 원자간력 현미경(M)의 결합상태와 그에따른 상호작용상태를 살펴보면; 상기 3축스테이지(2)의 상단에 구성되는 고정프레임(P)의 일측 상,하단으로 회동판(32,32')이 유연힌지에 의해 결합된 각 고정판(31,31')을 고정수단에 의해 고정결합하되, 상기 상단 위치결정부(3)의 회동판(32)의 일측에 상기 레이져다이오드(11)를 고정설치하고, 상기 하단 위치결정부(3')의 회동판(32')의 일측으로는 미세레버(12)를 고정결합하며, 이때 상기 감광장치(13)를 상기 고정프레임(P)의 타측으로 고정결합하므로서 그 조립이 완성된다.Thus, looking at the bonding state and the resulting interaction state of the atomic force microscope (M) according to the present invention having the configuration as described above; Each of the fixing plates 31 and 31 'coupled to the upper and lower ends of the fixing frame P formed at the upper end of the triaxial stage 2 by the flexible hinges is fixed to the fixing means. Fixedly coupled to each other, the laser diode 11 is fixedly installed on one side of the rotating plate 32 of the upper positioning portion 3, and the rotating plate 32 'of the lower positioning portion 3' is One side is fixedly coupled to the micro lever 12, in which the assembly is completed by fixing the photosensitive device 13 to the other side of the fixed frame (P).
이때, 레이져다이오드(11)와 감광장치(13)로는 외부전원이 연결되며, 각 구성요소는 프레임(P)으로 결합시 나사 또는 용접 등에 의한 체결수단에 의해 그 결합이 이루어지는 것이다.At this time, an external power source is connected to the laser diode 11 and the photosensitive device 13, and each component is coupled by a fastening means by screws or welding when the components are coupled to the frame P.
이렇게 결합되는 본 발명에 따른 현미경 헤드(1)는 도 6에 도시된 바와같이 3축 스테이지(2)의 홀더(21)상에 검사대상물(4)인 시편을 고정설치하되, 이를 압전 소자에 의해 X(전,후), Y(좌,우), Z(상,하)으로 이동시켜, 검사대상물(4)상의 원하는 위치로 미세팁(121)을 놓이게 한 후, 레이져다이오드(11)를 작동시켜 미세레버(12)의 끝단으로 레이져빔(L)을 입사시키고, 미세레버(12)상으로의 레이져빔(L) 위치조절은 레이져다이오드(11)가 고정설치된 위치결정부(3)의 기울기 조절나사(33)를 통해 이루어지게 되는데, 이때, 고정판(31)상에 4방향으로 구성된 기울기조절나사(33)는 전,후,좌,우로의 위치조절에 각,각 사용되는 것으로, 원하는 방향으로의 위치조절을 위해 기울기 조절나사(33)를 조임방향으로 조작하면 나사의 끝단이 회동판(32)에 맞닿게되어 회동판(32)상의 일측지점으로 압력을 가하게 되고, 유연힌지(34)가 압력지점의 반대쪽으로 미세하게 탄성변형을 일으키게 되어 회동판(32)이 기울어지게되므로서 회동판(32)의 일측으로 부착된 레이져다이오드(11)또한 위치변형되는 것이다.In this way, the microscope head 1 according to the present invention is fixed to the specimen of the test object 4 on the holder 21 of the three-axis stage 2, as shown in Figure 6, by the piezoelectric element Move the X (front, back), Y (left, right), Z (up, down) to place the microtip 121 in the desired position on the test object (4), then operate the laser diode (11) The laser beam L is incident on the end of the fine lever 12, and the position of the laser beam L on the fine lever 12 is adjusted by the inclination of the positioning unit 3 on which the laser diode 11 is fixed. It is made through the adjustment screw 33, in which the inclination adjustment screw 33 is configured in four directions on the fixed plate 31 is used to adjust the position of the front, rear, left, right, respectively, the desired direction When the tilt adjusting screw 33 is operated in the tightening direction to adjust the position thereof, the end of the screw is brought into contact with the rotating plate 32, and the rotating plate 32 The pressure is applied to the geodetic point, the flexible hinge (34) causes a slight elastic deformation to the opposite side of the pressure point, so that the rotating plate 32 is inclined so that the laser diode (11) attached to one side of the rotating plate 32 The position is also transformed.
미세레버(12)상으로의 레이져빔(L) 입사위치를 올바르게 맞춘 후에는 반사되는 레이져빔(L)의 반사각도를 조절하여 감광장치(13)의 2분할 포토다이오드(131) 중앙으로 정확하게 맞추는 작업이 실시되는데, 이는 종래와 같은 감광장치의 X,Y운동 대신 미세레버(12)의 각도를 조절하므로서 반사되는 레이져빔(L')을 감광장치(13)로 맞추게 되는 것으로, 이와같은 각도 조절은 전술한 레이져다이오드(11)의 위치조절방식과 같이 미세레버(12)가 고정설치된 위치조절부(3')의 회동판(32')을 기울기 조절나사(33')의 조작에 의한 위치변환시키므로서 이루어지게 되며, 이렇게 올바른 각도조절에 의해 감광장치(13)로 반사되는 레이져빔(L')의 위치변화와 비례 감지장치(13)내에서 전류가 발생하고, 이 전류를 외부표시기 등에 의해 측정하여 미세레버(12)의 휘어짐을 측정, 이를 통해 검사대상물(4)의 표면높이정보를 얻을 수 있는 것이다.After the laser beam L incident position on the micro lever 12 is correctly aligned, the angle of reflection of the reflected laser beam L is adjusted to accurately align the center of the two-split photodiode 131 of the photosensitive device 13. The work is carried out, which is to adjust the angle of the fine lever 12 instead of the X, Y motion of the conventional photosensitive device to adjust the reflected laser beam (L ') with the photosensitive device 13, such an angle adjustment In the same manner as the position adjustment method of the laser diode 11 described above, the position change by the operation of the tilt adjusting screw 33 'of the rotating plate 32' of the position adjusting part 3 'on which the micro lever 12 is fixed is installed. In this way, the position change of the laser beam L 'reflected by the photosensitive device 13 and the current in the proportional sensing device 13 are generated by the correct angle adjustment, and the current is generated by an external display or the like. By measuring the bending of the fine lever 12, Through it can get the surface height information of the object to be inspected (4).
따라서, 본 발명에 의한 원자간력 현미경(M)의 헤드(1)는 종래 사용되던 스프링과 힌지작용에 의한 레이져다이오드의 위치 변환 메카니즘과 감광장치의 위치 조절을 위한 X,Y모션메카니즘 대신 높은 강성에 의해 미세움직임 측정에 용이한 유연힌지(34,34')를 각,각 레이져다이오드(11)와 미세레버(12)의 위치와 각도조절수단으로서 사용하므로서 검사의 정확성은 물론 현미경의 조작또한 간단한 것이다.Therefore, the head 1 of the atomic force microscope M according to the present invention has a high rigidity instead of the X and Y motion mechanisms for adjusting the position of the laser diode and the position adjustment of the photosensitive device. By using the flexible hinges 34 and 34 ', which are easy to measure fine movements, as the position and angle adjusting means of each of the laser diodes 11 and the fine levers 12, the accuracy of the inspection and the operation of the microscope are also simple. will be.
이상과 같이 본발명에 따른 반도체 칩 등의 원자간력 현미경의 헤드는 기울기를 조절하는 메카니즘으로서 스프링을 부가적으로 사용하지 않고 높은 자체강성을 갖는 유연힌지를 적용하므로서 검사대상물의 표면검사시 미세한 변형량까지도 측정이 가능하여 그 정밀성이 향상됨과 동시에 구조가 간소화 되어 각 구성요소의 위치 또는 각도조절을 위한 조작이 용이한 것으로 생산자 및 사용자에게 매우 괄목할 만한 기대효과를 제공할 수 있는 것이다.As described above, the head of an atomic force microscope, such as a semiconductor chip according to the present invention, is a mechanism for adjusting the inclination, and uses a flexible hinge having a high self-stiffness without additionally using a spring, so that a small amount of deformation during surface inspection of the inspection object It is possible to measure and improve the precision and at the same time, the structure is simplified and easy to operate for adjusting the position or angle of each component, which can provide a remarkable effect to producers and users.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980023941A KR100280869B1 (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Head of atomic force microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980023941A KR100280869B1 (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Head of atomic force microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980065083A KR19980065083A (en) | 1998-10-07 |
| KR100280869B1 true KR100280869B1 (en) | 2001-03-02 |
Family
ID=65908704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980023941A KR100280869B1 (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Head of atomic force microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100280869B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102601670B1 (en) * | 2021-06-16 | 2023-11-13 | 한국표준과학연구원 | Tilt Stage for Atomic Force Microscope and Step Measurement Method Using The Same |
-
1998
- 1998-06-24 KR KR1019980023941A patent/KR100280869B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980065083A (en) | 1998-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7591171B2 (en) | Atomic force microscope | |
| US5656769A (en) | Scanning probe microscope | |
| EP0406413A1 (en) | Scanning type tunnel microscope | |
| KR100280869B1 (en) | Head of atomic force microscope | |
| CN105320152B (en) | Three-dimensional micromovement measuring device | |
| US5874669A (en) | Scanning force microscope with removable probe illuminator assembly | |
| JPH08233836A (en) | Scanning probe microscope, standard device for calibrating height direction thereof and calibration method | |
| JPH11125520A (en) | Member for supporting semiconductor wafer, and flatness measuring instrument for semiconductor wafer | |
| JP5974094B2 (en) | Scanning probe microscope | |
| CN110307805A (en) | A kind of white light interference system for three-dimensional surface shape measurement | |
| KR100280870B1 (en) | High Precision 3-Axis Stage for Atomic Force Microscopy | |
| CN217765008U (en) | Optical dynamic target device | |
| JPS59148016A (en) | Optical supporting device | |
| JP2791121B2 (en) | Micro surface shape measuring device | |
| KR100302179B1 (en) | 3- axes stage apparatus using kinematic joint | |
| JP6735382B2 (en) | Three-dimensional fine movement measuring device | |
| JP2769397B2 (en) | Mounting device for distance measuring projector | |
| JPH1190869A (en) | Parallel link mechanism | |
| JPH06294638A (en) | Surface profile measuring equipment | |
| JP3218711B2 (en) | Interferometer device | |
| JP4071971B2 (en) | Optical member position adjustment mechanism | |
| JP2004219251A (en) | Surface property measuring instrument, tool for surface property measuring instrument, and adjustment method | |
| JPH0486539A (en) | Measuring apparatus for diameter of laser beam | |
| JP2000206024A (en) | Wide-area three-dimensional scanning device for spm | |
| JP3207508B2 (en) | Alignment device in interferometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| G15R | Request for early opening | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20031027 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |