KR100723849B1 - 캔틸레버 어레이, 그 제조 방법 및 이를 이용한 주사형 프로브 현미경, 안내 및 회전 메카니즘을 구비하는 접동 장치, 센서, 호모다인 레이저 간섭 측정기, 시료의 광 여진 기능을 구비하는 레이저 도플러 간섭 측정기 및 캔틸레버의 여진 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 구성이 간단하고 시료의 표면의 정확한 검출이 가능한 캔틸레버 어레이, 그 제조 방법 및 이를 이용한 주사형 프로브 현미경, 안내ㆍ회전 메타니즘인 접동 장치, 센서, 호모다인 레이저 간섭 측정기, 시료의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기 및 캔틸레버의 여진 방법을 제공한다.

캔틸레버 어레이는 시료 (1) 의 표면 (2) 상에서 접동하는 다수의 컴플라이언트 캔틸레버 (3) 를 포함한다.

캔틸레버 (cantilever), 주사형 프로브 현미경 (scanning probe microscope), 레이저 도플러 간섭 측정기 (laser doppler interferometer), 광 여기 (light excitation)

Description

캔틸레버 어레이, 그 제조 방법 및 이를 이용한 주사형 프로브 현미경, 안내 및 회전 메카니즘을 구비하는 접동 장치, 센서, 호모다인 레이저 간섭 측정기, 시료의 광 여진 기능을 구비하는 레이저 도플러 간섭 측정기 및 캔틸레버의 여진 방법{CANTILEVER ARRAY, METHOD OF MANUFACTURING THE ARRAY, AND SCANNING PROBE MICROSCOPE, SLIDING DEVICE OF GUIDE AND ROTATING MECHANISM, SENSOR, HOMODYNE LASER INTERFEROMETER, AND LASER DOPPLER INTERFEROMETER WITH SPECIMEN LIGHT EXCITATION FUNCTION, USING THE ARRAY, AND CANTILEVER}

본 발명은, 나노 크기의 기계 진동자를 1 개 또는 평방 센티미터 당 약 100 만개 이상의 어레이 형상으로 배치된 나노 크기의 기계 진동자를 구비하는 캔틸레버 어레이, 그 제조 방법 및 이를 이용한 주사형 프로브 현미경, 안내 및 회전 메카니즘을 구비하는 접동 (摺動) 장치, 센서, 호모다인 레이저 간섭 측정기, 시료의 광 여진 기능을 구비하는 레이저 도플러 간섭 측정기 및 캔틸레버의 여진 방법에 관한 것이다.

본 발명자는 나노 크기의 기계 진동자 1 개 또는 평방 센티미터 당 약 100 만개 이상의 어레이 형상으로 배치된 나노 크기의 기계 진동자를 구비하는 캔틸레버를 제안하였다.

그러나, 제안된 나노캔틸레버는 실제 사용시에 다양한 문제점을 가지고 있다.

본 발명은, 나노캔틸레버를 더욱 개선시키기 위하여, 예를 들면, Si 웨이퍼 상에 반도체 공정 기술을 이용하여, 고유 진동수가 1 MHz 내지 1 GHz 인 프로브 나노 크기의 기계 진동자를 형성하고, 이 진동자를 접동면에 접촉시킨 칩을 배치하여, 자주식 (自走式) 프로브 (self-propelled probe) 를 제공하였으며, 각 진동자에 캔틸레버 형상의 부재를 제공하여 더욱 진동을 가하고, 표면 탄성파를 전파시키는 것에 의해, 진폭이 수 nm 인 표면 탄성파를 진동자의 Q 인자 (Q factor) 로 증폭시킴으로써 엑츄에이터 및 광변조소자의 효율을 향상시키거나, 캔틸레버 형상의 부재를 시료의 표면 상에 접동시키면서, 그 표면에 조사된 광의 반사 상태에 따른 휘도 변화로써 미소 요철을 검출한다.

또한, 각 캔틸레버를 광 여진 (光勵振) 시켜, 진동 주파수의 변화로부터 이미지를 얻는 주사형 프로브 현미경, 물질이나 질량을 측정하는 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 구성이 간단하고 시료 표면의 신뢰성 있는 검출이 가능한 캔틸레버 어레이, 그 제조 방법, 이를 이용한 주사형 프로브 현미경, 안내ㆍ회전 메카니즘을 구비하는 접동장치, 센서, 시료의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기 및 캔틸레버의 여진 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여,

[1] 캔틸레버 어레이에 있어서, 시료의 표면 상에 접동하는 다수의 컴플라이언트 캔틸레버 (compliant cantilever) 를 구비하는 것을 특징으로 한다.

[2] 상기 [1] 의 캔틸레버 어레이에 있어서, 상기 캔틸레버 어레이를 상기 시료의 표면에 밀접하게 배치하여, 상기 시료에 표면탄성파를 전파시키는 것을 특징으로 한다.

[3] 캔틸레버 어레이에 있어서, 복수의 캔틸레버 각각의 고유진동수는 다르게 배치되는 것을 특징으로 한다.

[4] 캔틸레버 어레이의 제조 방법에 있어서, 단결정 실리콘으로부터 제조된 캔틸레버 어레이의 각 열의 전위를 제어하여, 대향하는 프로브간에 고전계를 발생시킴으로써 액체 내의 전기영동 또는 기체 내의 전계를 이용한 휘스커 (whisker) 결정의 방향성을 지정하여 성장 제어를 하는 것을 특징으로 한다.

[5] 상기 [4] 의 캔틸레버 어레이의 제조 방법에 있어서, 상기 휘스커 결정은 탄소 나노 튜브인 것을 특징으로 한다.

[6] 캔틸레버 어레이의 제조 방법에 있어서, 단결정 실리콘 캔틸레버 어레이의 표면에 대향하는 형태로 평판 전극을 배치하여 각 프로브의 상부에 전계 집중을 발생시켜 기판의 법선방향으로 침상(針狀) 결정 성장을 행하는 것을 특징으로 한다.

[7] 주사형 프로브 현미경에 있어서, 각 프로브는 캔틸레버를 갖는 각각의 칩의 자체 하중 또는 외부 하중을 분담하거나, 상기 각 프로브의 표면 압력의 범위 내에서 수납되도록 수동적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.

[8] 안내ㆍ회전 메카니즘의 접동 장치에 있어서，각 프로브는, 각각이 캔틸레버를 가지는 칩의 자체 하중 또는 외부 하중을 분담하거나, 상기 각 프로브의 표면 압력의 범위 내에 수납되도록 수동적으로 제어되는 것을 특징으로 한다．

[9] 주사형 프로브 현미경에 있어서, 광 레버에 의한 다수의 캔틸레버의 변위에 대응하는 시료의 미소한 요철을, 촬상 장치에 의하여, 휘도 변화로서 검출하는 것을 특징으로 한다.

[10] 물질 또는 질량 센서에 있어서, 광 레버에 의한 다수의 캔틸레버의 변위에 대응하는 시료의 미소한 요철을, 촬상 장치에 의하여, 휘도 변화로서 검출하는 것을 특징으로 한다.

[11] 주사형 프로브 현미경에 있어서, 캔틸레버에 광을 조사하여, 각 캔틸레버가 기준면으로 하는 마이크로 캐비티의 길이에 따른 간섭 휘도를 촬상 장치를 이용하여 관측하는 것을 특징으로 한다.

[12] 물질 또는 질량 센서에 있어서, 캔틸레버에 광을 조사하여, 그 각 캔틸레버가 기준면으로 하는 마이크로 캐비티의 길이에 따른 간섭 휘도를 촬상 장치를 이용하여 관측하는 것을 특징으로 한다.

[13] 주사형 프로브 현미경에 있어서, 광 간섭 측정기에 의한 다수의 캔틸레버의 변위에 대응하는 시료의 미소한 요철을 촬상 장치에 의해 휘도 변화로서 검출하는 것을 특징으로 한다.

[14] 상기 [13] 의 주사형 프로브 현미경에 있어서, 광원으로서 낮은 간섭성을 갖는 광원을 사용하여, 간섭 발생의 위치 범위를 제한함으로써 기생 간섭의 영향을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

[15] 물질 또는 질량 센서에 있어서, 광 간섭 측정기에 의한 다수의 캔틸레버의 변위에 대응하는 시료의 미소한 요철을, 촬상 장치에 의해 휘도 변화로서 검출하는 것을 특징으로 한다.

[16] 상기 [15] 의 물질 또는 질량 센서에 있어서, 광원으로서 낮은 간섭성을 갖는 광원을 사용하여, 간섭 발생의 위치 범위를 제한함으로써, 기생 간섭의 영향을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

[17] 주사형 프로브 현미경에 있어서, 캔틸레버의 진동 검출에 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 이용하는 것을 특징으로 한다.

[18] 물질 또는 질량 센서에 있어서, 캔틸레버의 진동 검출에 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 이용하는 것을 특징으로 한다.

[19] 주사형 프로브 현미경에 있어서, 캔틸레버 검출 광학 시스템과 동축으로 광학 현미경을 지지하는 것을 특징으로 한다.

[20] 물질 또는 질량 센서에 있어서, 캔틸레버 검출 광학 시스템과 동축으로 광학 현미경을 지지하는 것을 특징으로 한다.

[21] 광 섬유식 호모다인 레이저 간섭 측정기에 있어서, 미소 캔틸레버에 레이저 스폿의 위치를 결정하는 미소 캔틸레버 검출 광학 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.

[22] 상기 [21] 의 광 섬유식 호모다인 레이저 간섭 시스템에 있어서, 상기 미소 캔틸레버에 레이저 스폿의 위치를 결정하는 미소 캔틸레버 검출 광학 시스템 및 이 미소 캔틸레버 검출 광학 시스템과 동축으로 배치된 광학 현미경을 구비하는 것을 특징으로 한다.

[23] 시료의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기에 있어서, 이 레이저 도플러 간섭 측정기의 출력 신호를 사용하여, 캔틸레버에 의해 상기 시료에 변조된 광을 조사하여 시료의 진동을 여기시킴으로써, 상기 시료의 주파수 특성 또는 기계적 특성을 측정하는 것을 특징으로 한다.

[24] 상기 [23] 의 시료의 광 여기 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기에 있어서, 상기 레이저 도플러 간섭 측정기를 루프에 포함하는 자체 여기 루프를 구성하는 것을 특징으로 한다.

[25] 상기 [23] 의 시료의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기에 있어서, 네트워크 애널라이저에 의해 주파수가 소인되는 신호를 사용하여 광을 변조하여, 이 변조된 광을 이용하여, 시료의 진동을 여기시켜, 상기 시료의 진동을 동시에 관측하는 상기 레이저 도플러 간섭 측정기의 출력을 상기 네트워크 애널라이저의 신호 입력에 접속하는 것에 의하여, 상기 시료의 주파수 특성을 측정하는 것을 특징으로 한다.

[26] 상기 [23] 의 시료의 광 여진 기능을 구비하는 레이저 도플러 간섭 측정기에 있어서, 상기 진동의 여기를 위한 광을 상기 레이저 도플러 간섭 측정기의 측정광에 중첩시키는 것에 의해, 단일 광로로 진동 측정 및 진동 여기를 행하는 것을 특징으로 한다.

[27] 상기 [23] 의 시료의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기에 있어서, 상기 캔틸레버의 고유 진동수의 자체 여기를 발생시켜, 상기 캔틸레버의 상부 및 상기 시료의 상호 작용 또는 상기 캔틸레버의 상부에 부착된 질량의 변화를, 자체 여기 진동 주파수의 변화, 자체 여기 진폭 또는 위상의 변화로서 검출하는 것을 특징으로 한다.

[28] 캔틸레버의 여진 방법에 있어서, 다수의 캔틸레버가 병렬 배치된 기판의 배면으로부터 일정 광량, 일정 파장의 광을 조사하여, 상기 캔틸레버를 각각의 고유 진동수로 자체 여기시키는 것을 특징으로 한다.

[29] 캔틸레버의 여진 방법에 있어서, 다수의 캔틸레버가 병렬 배치된 기판의 배면으로부터 강도 변조가 된 광을 조사하여, 변조 주파수 및 상기 캔틸레버의 고유진동수를 합치시킨 것을 특징으로 한다.

[30] 캔틸레버의 여진 방법에 있어서, 캔틸레버 어레이 내의 진동하는 캔틸레버의 그룹을 이용하여, 상기 캔틸레버 어레이 자체 또는 상기 캔틸레버 어레이에 의해 지지되는 물체를 변위시키는 것을 특징으로 한다.

[31] 캔틸레버의 여진 방법에 있어서, 캔틸레버 어레이 내의 진동하는 캔틸레버의 그룹을 이용하여, 감지 또는 가공을 수행하는 것을 특징으로 한다.

[32] 캔틸레버의 여진 방법에 있어서, 캔틸레버 어레이에 일정 광량의 광을 조사하여, 이 캔틸레버의 진동을 여기시키고, 결과적으로 공극의 간격을 어느 주파수에서 변화시켜, 반사광 또는 투과광의 광량을 동일한 주파수로 변조시키는 것을 특징으로 한다.

[33] 캔틸레버의 여진 방법에 있어서, 다른 고유 진동수를 가지는 캔틸레버의 집합으로 이루어진 캔틸레버 어레이에 일정량의 광을 조사하여, 반사광 또는 투과광으로서 복수의 변조 주파수로 변조된 광을 얻는 것을 특징으로 한다.

[34] 캔틸레버의 여진 방법에 있어서, 캔틸레버 어레이에 일정량의 광을 조사하여, 캔틸레버 표면 상에 진행파를 발생시켜, 반사광 또는 투과광의 주파수를 변조시키는 것을 특징으로 한다.

[35] 캔틸레버의 여진 방법에 있어서, 다른 고유 진동수를 갖는 캔틸레버의 집합으로 이루어진 캔틸레버 어레이에 일정 광량의 광을 조사하여, 반사광 또는 투과광으로서 복수의 주파수를 갖는 광을 얻는 것을 특징으로 한다.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 어레이의 개략도이다.

도 2 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 어레이의 개략도이다.

도 3 은, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 어레이의 개략도이다.

도 4 는, 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 어레이의 개략도이다.

도 5 는, 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 침상 결정의 성장 방법을 나타낸다.

도 6 은, 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 자주식 주사형 프로브 현미경의 개략도이다.

도 7 은, 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 주사형 프로브 현미경, 물질 센서, 또는 질량 센서의 개략도이다.

도 8 은, 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 주사형 프로브 현미경, 물질 센서, 또는 질량 센서의 개략도이다.

도 9 는, 각각 본 발명의 제 10 실시형태에 따른 헤테로다인 레이저 도플러 측정기 (heterodyne doppler meter) 를 이용한 주사형 현미경 (scanning force microscope), 물질 센서, 또는 질량 센서의 개략도(제 1 예)이다.

도 10 은, 각각 본 발명의 제 11 실시형태에 따른 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 이용한 주사형 현미경, 물질 센서, 또는 질량 센서의 개략도(제 2 예)이다.

도 11 은, 각각 본 발명의 제 12 실시형태에 따른 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 이용한 주사형 현미경, 물질 센서, 또는 질량 센서의 개략도(제 3 예)이다.

도 12 는, 각각 본 발명의 제 13 실시형태에 따른 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 이용한 주사형 현미경, 물질 센서, 또는 질량 센서의 개략도이다.

도 13 은, 각각 본 발명의 제 14 실시형태에 따른 캔틸레버 검출 광학 시스템과 동축으로 배치되는 광학 현미경을 가지는 주사형 현미경, 물질 센서, 또는 질량 센서의 개략도이다.

도 14 는, 본 발명의 제 15 실시형태에 따른 캔틸레버 여진 장치의 구조를 나타낸다.

도 15 는, 본 발명의 제 16 실시형태에 따른 미소 캔틸레버용 광 섬유식 호모다인 레이저 간섭 측정기의 구조를 나타낸다.

도 16 은, 캔틸레버 또는 시료의 이미지를 관측하기 위한 본 발명의 제 17 실시형태에 따른 미소 캔틸레버용 광섬유식 호모다인 레이저 간섭 측정기의 구조를 나타낸다.

도 17 은, 본 발명의 제 18 실시형태에 따른 시료를 여진시키는 광 여진 기능을 구비하는 레이저 도플러 간섭 측정기를 사용하여 시료의 특성을 측정하는 측정 장치의 구조를 나타낸다.

도 18 은, 본 발명의 제 19 실시형태에 따른 시료의 주파수 특성을 측정하는 측정 장치를 개략적으로 나타낸다.

도 19 는, 본 발명의 제 20 실시형태에 따른 캔틸레버를 여진시키는 방법을 나타낸다.

도 20 은, 본 발명의 제 21 실시형태에 따른 캔틸레버를 여진시키는 방법을 나타낸다.

도 21 은, 본 발명의 제 22 실시형태에 따른 캔틸레버를 여진시키는 방법을 나타낸다.

도 22 는, 본 발명의 제 23 실시형태에 따른 캔틸레버를 여진시키는 방법을 나타낸다.

도 23 은, 본 발명의 제 24 실시형태에 따른 캔틸레버를 여진시키는 방법을 나타낸다.

도 24 는, 본 발명의 제 25 실시형태에 따른 캔틸레버를 여진시키는 방법을 나타낸다.

도 25 는, 본 발명의 제 26 실시형태에 따른 캔틸레버를 여진시키는 방법을 나타낸다.

본 발명의 실시를 위한 최적 형태

이하, 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 나노캔틸레버 어레이의 개략도이다.

이 도면에서, 도면번호들 (1 내지 5) 에 있어서, 1 은 시료 (기판) 를 나타내고, 2 는 기판 (1) 의 접동 표면을 나타내고, 3 은 나노캔틸레버 어레이를 나타내고, 4 는 다수의 컴플라이언트 어레이 (진동자) 를 나타내며, 5 는 나노캔틸레버 어레이 (3) 의 접동 방향을 나타낸다.

다수의 컴플라이언트 나노캔틸레버 (4) 로 형성된 나노캔틸레버 어레이 (3) 를 접동 방향 (5) 으로 작동시키면, 접동면 (2) 이 마모 조건을 제공하기 어려운 조건을 얻을 수 있다.

도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 나노캔틸레버 어레이의 개략도이다.

본 도면에서, 도면번호들 (11 내지 16) 에 있어서, 11 은 시료 (기판) 를 나타내고, 12 는 기판 (11) 의 표면을 나타낸고, 13 은 기판 (11) 의 표면 (12) 에 조밀하게 배치된 나노캔틸레버 어레이를 나타내고, 14 는 캔틸레버 (진동자) 를 나타내고, 15 는 표면 탄성파의 전파 방향이며, 16 은 캔틸레버 (14) 의 진동 방향을 나타낸다.

도면에 나타낸 바와 같이, 캔틸레버 (14) 를 기판 (11) 의 표면 (12) 에 밀접하게 배치하여, 기판 (11) 에 표면 탄성파를 전파시킨다. 나노캔틸레버 어레이 (13) 는 진공 중에서 약 10,000 의 Q 값을 갖기 때문에, 수 nm 의 진폭을 갖는 표면 탄성파는 캔틸레버 (진동자) (14) 의 Q 값에 의해 증폭된다.

이러한 현상을 이용하여, 엑츄에이터 또는 광변조 소자의 효율을 향상시키는 것이 가능하다.

또한, 캔틸레버의 형상 또는 지지부에 대응하는 대칭성 및 비대칭성은 목적 에 따라 변화시킬 수 있다.

도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른, 각각 고유진동수가 다른 구조를 가지는 나노캔틸레버 어레이의 개략도이다.

본 도면에서, 도면번호들 (21 내지 27) 에 있어서, 21 은 시료 (기판) 를 나타내고, 22 는 기판의 상면을 나타내고, 23 은 캔틸레버 어레이를 나타내고, 24A 내지 24E 는 캔틸레버를 나타내고, 25 는 프로브 질량을 나타내고, 26 은 시료를 나타내고, 27 은 캔틸레버의 진동 방향을 나타낸다.

본 실시형태에서, 캔틸레버 어레이 (23) 에 있어서, 각각 다른 고유진동수를 가지도록 캔틸레버들 (24A 내지 24E) 을 형성할 수 있다. 즉, 캔틸레버 (24A) 는 가장 높은 고유 진동수를 가지며 (프로브의 질량은 작다), 캔틸레버 (24E) 는 가장 낮은 고유 진동수를 갖는다 (프로브의 질량은 크다). 캔틸레버 (24A - 24E) 의 고유 진동수를 서로 다르게 하기 위해서는, 캔틸레버의 질량에 대응하는 캔틸레버의 크기 또는 길이를 변화시킨다. 프로브의 크기를 서로 다르게 하기 위해서는, SOI 기판의 상부 실리콘 층의 두께에 구배를 미리 주어 설계한다. 캔틸레버의 길이를 서로 다르게 하기 위해서는 마스크의 피치에 구배를 갖게 하는 방법이 있다.

캔틸레버 어레이 (23) 에 특정의 시료 (26) 를 고정시켜, 스펙트로스코피 (spectroscopy) 를 수행한다. 즉, 시료 (26) 의 특정 주파수 특성에 최대로 근접하는 고유 진동 주파수를 갖는 캔틸레버 (24A - 24E) 중 어느 하나가 그 고유 진동 주파수와 반응하여, 캔틸레버의 진동 진폭으로서 검출된다.

또한, 단결정 실리콘을 사용하는 캔틸레버의 제조 방법을 이용하면, 수 평방 센티미터의 칩 상에 수 100 만 개 내지 수 억개의 캔틸레버의 일괄 제조가 가능해 진다.

또한, 관측 대상으로 하는 주파수 대역에 다수의 캔틸레버를 배치함으로써, 미세한 주파수 간격으로 스펙트로스코피를 수행할 수 있다.

도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따라 단결정 실리콘으로 제조한 캔틸레버 어레이를 나타내며, 도 4a 는 캔틸레버 어레이의 사시도이고, 도 4b 는 그 확대 사시도이다.

본 도면에서, 도면부호들 (31 내지 36) 에 있어서, 31 는 기저 기판을 나타내고, 32 는 캔틸레버 어레이를 나타내고, 33 은 상호 대향하는 프로브를 나타내고, 34 및 35 는 전극을 나타내며, 36 은 전원을 나타낸다.

단결정 실리콘으로 제작된 캔틸레버 어레이 (32) 의 각 열의 전위를 제어하여, 상호 대향하는 프로브 (33) 사이에 고전계를 발생시킨다. 이에 의하여, 액체 내의 전기영동 또는 기체 중의 전계를 이용하여, 탄소 나노튜브와 같은 휘스커 결정의 방향성을 지정하는 성장 제어가 가능해진다.

현재까지, 미소 침상 시료의 성장 점 (growing spot) 및 방향의 제어가 곤란하지만, 상호 대향하는 캔틸레버 어레이 (32) 내의 각 열의 전위를 제어함으로써, 이 문제는 해결된다. 또한, 캔틸레버 어레이 (32) 로서 수 백만개 내지 수 억개의 캔틸레버를 일괄적으로 제조하는 것이 가능하여, 미소 침상 시료의 일괄 제조도 가능해진다. 단결정 실리콘 캔틸레버 어레이는 각 캔틸레버의 열마다 기저 기판 (31) 의 실리콘으로부터 산화 실리콘층으로 전기적으로 절연되어 있다. 그 때문에, 외부에서 배선이나 전하 조사에 의해 열마다 전위를 인가하는 것이 가능하다.

도 5 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 침상 결정의 성장 방법을 나타낸다.

본 도면에서, 도면부호들 (41 내지 50) 에 있어서, 41 은 챔버를 나타내고, 42 는 가스 도입구를 나타내고, 43 은 가스 배기구를 나타내고, 44 는 기판을 나타내고, 45 는 기판 (44) 의 상면을 나타내고, 46 은 단결정 실리콘 캔틸레버 어레이를 나타내고, 47 은 침상 결정 성장 점을 나타내고, 48 은 평판 전극을 나타내고, 49 는 교류 전원을 나타내고, 50 은 리드선을 나타낸다.

단결정 실리콘 캔틸레버 어레이 (46) 와 대햐하도록 평판 전극 (48) 을 배치하여, 각 프로브 상부에 전계 집중을 발생시킴으로써, 기판 (44) 의 법선 방향에 침상 결정을 성장시킨다.

도 6 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 자주식 주사형 프로브 현미경의 개략도이다.

본 도면에서, 도면번호들 (51 내지 55) 에 있어서, 51 은 시료를 나타내고, 52 는 시료 (51) 의 접동면을 나타내고, 53 은 프로브 (나노캔틸레버 어레이) 를 나타내고, 54 는 다수의 컴플라이언트 어레이 (진동자) 를 나타내고, 55 는 시료 (51) 의 접동 방향을 나타낸다.

본 실시형태는, 자주식 주사형 프로브 현미경 또는 안내 메커니즘으로 구성한 것이며, 도 1 에서 나타낸 바와 같이, 각 프로브 (53) 는, 캔틸레버 (54) 를 구비하는 칩의 자체 하중을 분담하고 프로브 (53) 의 표면 압력이 어떤 범위내에 있도록 수동적으로 제어된다. 그 결과, 프로브 법선 방향으로 능동 제어를 수행하지 않아도 수 십 nN 이하의 힘으로 주사를 수행할 수 있는 자주식 주사형 프로브 현미경이 구현될 수 있다.

캔틸레버 (54) 의 변위 측정은, 캔틸레버 어레이 (53) 중의 1 개, 수 개, 또 는 전부를 대상으로 한다.

또한，자주식을 달성하기 위해, 기판과 캔틸레버 (54) 사이에 광의 정상파를 발생시켜, 각 캔틸레버 (54) 가 그 구조에 기인하는 접동 방향 (55) 의 이방성 진동을 발생시키는 방법이 채택된다.

선택적으로는, 시료 (51) 또는 캔틸레버 어레이 (53) 에 표면 탄성파를 발생시켜, 캔틸레버 어레이 (53) 를 변위시키는 방법이 가능하다.

도 7 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 주사형 프로브 현미경, 물질센서 또는 질량 센서의 모식도이다.

본 도면에서, 도면부호들 (60 내지 70) 에 있어서, 61 은 시료를 나타내고, 62 는 그 시료 (61) 의 표면을 나타내고, 63 은 프로브 (나노캔틸레버 어레이) 를 나타내고, 64 는 다수의 컴플라이언트 나노캔틸레버 (진동자) 를 나타내고, 65 는 반사 방지막을 나타내고, 66 은 빔 스플리터 또는 하프 미러를 나타내고, 67 은 광 레버 입사광을 나타내고, 68 은 반사광을 나타내고, 69 는 결상 렌즈를 나타내고, 70 은 CCD 카메라와 같은 촬상 장치 (촬상 소자) 를 나타내고, 60 은 시료 (61) 의 접동 방향을 나타낸다.

본 실시형태에서, 광 레버 입사광 (67) 을 프로브 (63) 에 입사시키고, 나노캔틸레버 (64) 의 변위에 의해, 시료 (61) 의 표면 (62) 의 미소 요철을 나타내는 반사광 (68) 이 결상 렌즈 (69) 를 통하여 촬상 장치 (70) 에 수용되도록 한다.

더욱 상세히는, 캔틸레버 (64) 를 결상 렌즈 (69) 및 CCD 카메라와 같은 촬상 장치 (70) 를 이용하여 관측하고, 캔틸레버 (64) 에 광 레버 입사광 (67) 을 조사한다. 각 캔틸레버 (64) 의 자세 (posture) 에 따른 반사광 (68) 이 촬상 장치 (70) 에 입사된다. 캔틸레버 (64) 의 각도 변위에 의하여, CCD 카메라와 같은 촬상 장치 (70) 에서, 시료 (61) 의 표면 (62) 의 미소한 요철이 휘도 변화로 변환된다.

캔틸레버 (64) 의 피치를 커버하기에 충분한 범위에서, 시료 (61) 를 면내 주사함으로써, 시료 (61) 의 표면 (62) 의 전체 관측이 가능하다.

이와 같이, 광 레버 입사광 및 다수의 캔틸레버를 이용함으로써, 시료의 전체 표면이 관측될 수 있다.

도 8 은, 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 주사형 프로브 현미경, 물질 센서 또는 질량 센서의 모식도이다.

본 도면에서, 도면번호들 (71 내지 81) 에 있어서, 71 은 시료를 나타내고, 72 는 시료의 표면을 나타내고, 73 은 프로브 (나노캔틸레버 어레이) 의 미소 간섭 캐비티이고, 74 는 다수의 컴플라이언트 나노캔틸레버 (진동자) 를 나타내고, 75 는 기준면을 나타내고, 76 은 빔 스플리터 또는 하프 미러를 나타내고, 77 은 입사광을 나타내고, 78 은 반사광을 나타내고, 79 는 결상 렌즈를 나타내고, 80 은 CCD 카메라와 같은 촬상 장치 (촬상 소자) 를 나타낸다.

도면에 나타낸 바와 같이, 결상 렌즈 (79) 및 CCD 카메라와 같은 촬상 장치 (80) 를 이용하여 캔틸레버 (74) 를 관측하며, 캔틸레버 (74) 에 광을 조사한다. 각 캔틸레버 (74) 와 기준면 (75) 사이의 마이크로 캐비티 길이에 따른 간섭 발광이 촬상 장치 (80) 에 입사된다.

상술한 바와 같이, 캔틸레버 (74) 의 피치를 커버하기에 충분한 범위로 시료 (71) 를 면내 주사하여, 시료 (71) 의 표면 (72) 전체의 관측이 가능하게 된다.

이 실시형태는, 광 간섭 측정기에 의해 다수의 캔틸레버의 변위를 검출하는 주사형 프로브 현미경, 물질 센서, 또는 질량센서를 구성하는 기능을 한다.

또한, 본 발명의 제 9 실시형태에 따르면, 광 간섭 측정기에 의해 다수의 캔틸레버의 변위를 검출하는 경우에, 광 레버 이외에 기인하는 간섭을 감소시키는 방법으로서, 광원으로서, SLD (슈퍼 발광 다이오드) (super-luminescent diode) 와 같은 저 간섭 광원 또는 백색 광원을 사용하여, 간섭이 발생하는 위치의 범위를 제한하여, 기생 간섭의 영향을 감소시키는 방법을 이용할 수 있다.

도 9 는 본 발명의 제 10 실시형태에 따른 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 각각 사용한 주사형 현미경, 물질 센서, 또는 질량센서의 모식도(제 1 실시예)이다.

본 도면에서, 도면번호들 (90 내지 106) 에 있어서, 90 은 광섬유를 나타내고, 91 은 레이저 방출기 (emitter) 를 나타내고, 92 는 1/4 파장판을 나타내고, 93 은 하프 미러를 나타내고, 94 는 대물 렌즈를 나타내고, 95 는 xyz 피에조 스캐너를 나타내고, 96 은 시료를 나타내고, 97 은 캔틸레버를 나타내고, 98 은 미러를 나타내고, 99 는 결상 렌즈를 나타내고, 100 은 xy 스테이지를 나타내고, 101 은 CCD 카메라와 같은 촬상 장치 (촬상 소자) 를 나타내고, 102 는 광학 시스템 유닛을 나타내고, 103 은 광학 시스템 유닛 (102) 의 xyz 위치 결정 메커니즘을 나타내고, 104 는 AFM 베이스 플레이트를 나타내고, 105 는 진공 챔버의 격벽을 나타내고, 106 은 스테이지 지지 스프링을 나타낸다.

도 10 은, 본 발명의 제 11 실시형태에 따른 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 각각 이용하는 주사형 현미경, 물질 센서, 또는 질량 센서의 모식도(제 2 실시예)이다.

본 도면에서, 도면번호들 (110 내지 121) 에 있어서, 110 은 진공 챔버를 나타내고, 111 은 광반도체 장치를 나타내고, 112 는 전극을 나타내고, 113 은 그 전극 (112) 으로 전력을 공급하는 리드선을 나타내고, 114 는 시료의 xyz 피에조 스캐너를 나타내고, 115 는 시료를 나타내고, 116 은 캔틸레버를 나타내고, 117 은 대물 렌즈를 나타내고, 118 은 반사광을 나타내고, 119 는 결상 렌즈를 나타내고, 120 은 xy 스테이지를 나타내고, 121 은 CCD 카메라와 같은 촬상 장치 (촬상 소자) 를 나타낸다.

도 11 은 본 발명의 제 12 실시형태에 따른 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 각각 사용하는 주사형 현미경, 물질 센서, 질량 센서의 모식도(제 3 실시예)이다.

본 도면에서, 도면 번호들 (122 내지 132) 에 있어서, 122 는 시료 준비용 진공 챔버이고, 123 내지 125 는 시료 및 캔틸레버의 수송 막대를 나타내고, 126 은 광 섬유를 나타내고, 127 은 광학 시스템 유닛을 나타내고, 128 은 레이저 방출기를 나타내고, 129 는 빔 스플리터를 나타내고, 130 은 시료를 나타내고, 131 은 캔틸레버를 나타내고, 132 는 CCD 카메라와 같은 촬상 장치 (촬상 소자) 를 나타낸다.

도 12 는 본 발명의 제 13 실시형태에 따른 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 각각 사용하는 주사형 현미경, 물질 센서, 또는 질량 센서의 모식도(제 4 실시예)이다.

본 도면에서, 도면번호 (133 내지 144) 에 있어서, 133 은 시료 준비용 진공 챔버를 나타내고, 134 및 135 는 시료 및 캔틸레버의 수송 막대를 나타내고, 136 은 시료 관측용 진공 챔버를 나타내고, 137 은 광 섬유를 나타내고, 138 은 캔틸레버 검출 광학 시스템을 나타내고, 139 는 레이저 방출기 XYZ 스테이지를 나타내고, 140 은 레이저 도플러 방출기를 나타내고, 141 은 시료의 XYZ 스테이지를 나타내고, 142 는 시료를 나타내고, 143 은 캔틸레버를 나타내고, 144 는 CCD 카메라와 같은 촬상 장치 (촬상 소자) 를 나타낸다.

도 9 내지 도 12 에 나타낸 바와 같이, 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 각각 사용한 주사형 현미경, 물질 센서, 또는 질량 센서를 구성하는 것이 가능하다. 즉, 캔틸레버의 진동검출에 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 이용하는 것이 가능하다.

종래 널리 사용되고 있는 광 레버 메카니즘은 레이저 스폿을 축소하여 검출 분해능이 저하된다. 레이저 도플러 측정기에서, 레이저 스폿의 직경은 1 마이크론 오더로 감소시키는 것이 가능하고, 또한 원칙적으로, 광 레버 측정기의 경우와 같이, 스폿 직경을 감소시키는 것은 검출 감도를 열화시키지 않는다.

광 레버 메카니즘 또는 호모다인 간섭 측정기에서는, 검출 신호의 주파수 증가는, 1/f 노이즈를 감소시키는 것을 제외하고는, S/N 비를 개선시키는 이점을 초래하지 않는다. 이에 대하여, 레이저 도플러 측정기의 신호는 도플러 효과를 검출하기 때문에, 피측정 대상의 속도 및 진동 주파수가 증가할수록 신호 강도가 더 높게 된다.

그 결과, 높은 고유 진동수를 갖는 소형 캔틸레버의 진동 검출에 레이저 도플러 측정기를 사용할 수 있는 이점이 있다. 즉, 헤테로다인 레이저 장치 측정을 수행하는 것에 의해, 보다 S/N 비가 높은 검출이 가능하다.

상기 제 10 내지 제 13 실시형태는, 캔틸레버의 비틀림 (torsion) 을 측정하는 것에도 적용이 가능하며, 딱딱한 캔틸레버의 비틀림의 높은 고유 진동수를 검출함으로써, 시료의 표면에 평행한 평면 내의 프로브의 진동 진폭을 측정하는 것에도 적용이 가능하다.

도 13 은 본 발명의 제 14 실시형태에 따른 광학 현미경을 캔틸레버 검출 광학 시스템과 동축으로 가지는 주사형 현미경, 물질 센서 또는 질량 센서의 모식도이다.

본 도면에서, 도면번호들 (151 내지 157) 에 있어서, 151 은 레이저 방출기를 나타내고, 152 는 1/4 파장판을 나타내고, 153 은 다이크로익 미러를 나타내고, 154 는 대물 렌즈를 나타내고, 155 는 캔틸레버를 나타내고, 156 은 결상 렌즈를 나타내고, 157 은 CCD 카메라와 같은 촬상 장치 (촬상 소자) 를 나타낸다.

이와 같이, 광학 현미경을 동축으로 가지는 각각의 레이저 헤테로다인 간섭 측정기, 레이저 호모 다인 간섭 측정기 또는 광 레버 메카니즘을 사용함으로써,광학 현미경의 시각 정보를 이용하여 미소 진동자 상의 레이저 스폿의 위치를 결정하는 것이 가능해진다.

도 14 는 본 발명의 제 15 실시헝티에 따른, 캔틸레버의 여진 장치의 구조를 나타낸다.

본 도면에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태의 구성은, 상기 제 14 실시형태의 구성에서 결상 렌즈 (156), CCD (157) 및 다이크로익 미러 (153) 를 제거하여 형성되어 있다.

이하, 본 발명의 제 16 및 제 17 실시형태에 대해서 설명하기로 한다.

종래의 광 섬유식 간섭 측정기에서는，약 632 nm 의 파장을 가지는 적색 레이저를 이용한 경우, 직경 4 μm 의 코어 및 직경 125 μm 의 클래딩 (cladding) 을 갖는 광 섬유의 절편을 캔틸레버로부터 떨어지게 배치하여，호모다인 간섭 측정을 수행한다. 이 경우에는 아래의 문제점이 존재한다.

(1) 4 μm 보다 작은 시료에 광을 조사하는 경우, 손실이 크다.

(2) 직경 125 μm 의 클래딩은 크기 때문에, 100 μm 보다 작은 캔틸레버는 캔틸레버의 기저와 클래딩 사이에서 위치 간섭을 초래한다.

(3) 광 섬유의 단면(端面)에서의 굴절율의 변화에 의하여 발생하고, 전체 광량의 약 4 % 정도의 반사광을 호모다인 측정의 기준광으로 사용하므로, 간섭의 신호 강도가 작다．

(4) 캔틸레버와 광 섬유와의 거리를 자유롭게 선택할 수 없다.

상기 문제점을 해소하기 위해, 다음의 구성을 채택한다.

도 15 는 본 발명의 제 16 실시형태에 따른 미소 캔틸레버용 광 섬유식 호모다인 레이저 간섭 측정기의 구조를 나타낸다.

본 도면에서，도면번호들 (160 내지 169) 에 있어서, 160 은 광 섬유를 나타내고，161 은 제 1 지지 부재를 나타내고，162 는 레이저 방출기를 나타내고, 163 은 빔 스플리터를 나타내고, 164 는 제 2 지지 부재를 나타내고, 165 는 미러 위치 결정 메카니즘을 나타내고, 166 은 기준 미러를 나타내고, 167 은 대물 렌즈를 나타내고, 168 은 캔틸레버 지지 부재를 나타내며, 169 는 캔틸레버를 나타낸다.

광 섬유 (160) 를 이용하여，진공 환경 또는 저온 환경에서의 광의 도입 및 광학 측정을 용이하게 함과 동시에，광 섬유 (160) 의 측정 단부에 콜리메이팅 (collimating) 렌즈 (미도시), 빔 스플리터 (163), 기준 미러 (166), 대물 렌즈 (167) 등을 배치하여, 마이크론 크기의 레이저의 초점을 대물 렌즈로부터 1mm 이상 이격된 위치에 배치한다.

이것에 의해，종래 캔틸레버에 광 섬유 코어를 직접 대향시키는 방법과 비교하여，마이크론 크기의 캔틸레버 (169) 의 변위 또는 진동 주파수의 측정을 더욱 가능하게 하고，고 강도의 기준 광을 이용하는 간섭 측정을 더욱 가능하게 할 수 있다. 또한, 보다 높은 신호대 잡음비를 실현하고, 보다 높은 공간 설계의 자유도를 제공할 수 있다．

이와 같은 구성에 의하여, 상기 문제점 (1) - (4) 모두를 해결할 수 있다.

또한, 호모다인 레이저 간섭 측정기를 가지고 캔틸레버나 시료의 이미지를 관측할 필요가 있는 경우에는, 미소 캔틸레버용 광 섬유는 하기의 구조를 갖도록 형성되어 있다.

도 16 은 본 발명의 제 17 실시형태에 따른 캔틸레버 또는 시료의 이미지를 관찰하기 위한 미소 캔틸레버용 광 섬유식 호모다인 레이저 간섭 측정기의 구조를 나타낸다.

본 도면에서, 도면번호들 (170 내지 181) 에 있어서, 170 은 광 섬유를 나타내고, 171 은 레이저 방출기를 나타내고, 172 는 다이크로익 미러를 나타내고, 173 은 제 1 지지 부재를 나타내고, 174 는 빔 스플리터를 나타내고, 175 는 제 2 지지 부재를 나타내고, 176 은 미러 위치 결정 메카니즘을 나타내고, 177 은 기준 미러를 나타내고, 178 은 대물 렌즈를 나타내고, 179 는 캔틸레버 지지 부재를 나타내고, l80 은 캔틸레버를 나타내고, 181 은 카메라를 나타낸다.

도면에 나타낸 바와 같이，다이크로익 미러 (172) 를 이용하여, 측정광을 도입시키고, 다이크로익 미러 (172) 를 투과한 광을 이용하여, 카메라 (181) 에 의하여 이미지를 관측한다.

이러한 방법들에 있어서，측정광의 파장과 다른 파장을 갖는 광을 변조시킴으로써, 캔틸레버를 진동시키는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 본 발명의 제 18 실시형태에 관하여 설명한다.

종래，피에조 소자에 의하여 여진 가능한 주파수는, 소자의 두께, 소자 내의 음속 및 온도, 그리고 소자의 구조 등의 영향을 받으며, 피에조 소자는 그 자신의 고유 주파수 특성을 갖는다. 이러한 문제점은, 여기하려는 주파수가 수 MHz 이상이 되는 경우에, 보다 현저해진다.

예를 들면, 전극과 절연판을 접착한 50 μm 두께의 피에조 소자에 의해 여진 가능한 진동은 수 MHz 주파수 정도까지이고, 그 이상의 주파수 범위에서는 진동이 단지 이산적인 주파수로 여진될 수 있다.

이러한 문제점 때문에, MHz 이상의 주파수 대역에서 피에조 소자등을 이용하여 시료를 진동 여진시켜, 시료의 주파수 특성의 측정을 수행한 경우, 시료의 주파수 특성에 피에조 소자의 주파수 특성이 중첩하여, 시료의 주파수 특성의 평가가 곤란 또는 불가능하게 된다. 또한, 주파수가 높을수록, 피에조 소자에의 시료의 고정 방법 또는 접착의 품질에 대한 측정 결과의 에러가 더 커지고，시료 특성의 평가를 보다 곤란하게 한다.

마찬가지로, 피에조 소자 등을 이용하여，주사형 프로브 현미경의 힘 검출용 캔틸레버를 진동여진시킨 경우, 캔틸레버의 고유 진동수가 MHz 이상의 주파수 대역으로 더 높아지게 되면, 캔틸레버의 여진이 보다 어렵게 된다. 이러한 문제의 원인으로는, 캔틸레버의 여진을 행한 경우에도, 피에조 소자와 캔틸레버 상호간의 고정 방법에 따라, 캔틸레버의 여진 특성의 측정 결과의 에러가 발생하기 때문이라고 생각된다. 또한, 진공 중에서 캔틸레버를 여진시키는 경우에는, 캔틸레버 지지 부재에 진동 여기용 피에조 소자의 설치를 필요로 하고, 이 피에조 소자에 배선을 행할 필요가 있으므로, 장치를 복잡하게 만든다.

그 결과, 장치 신뢰성의 저하, 진공도의 열화, 주사형 프로브 현미경의 대형화 및 고온 가열의 곤란 등의 문제를 초래한다.

상기 상황의 관점에서, 본 실시형태에서는 고주파 영역 또는 진공 환경에서의 측정을 가능하게 하고, 소형화，고신뢰성을 구비하는 시료의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기를 제공한다.

도 17 은, 본 발명의 제 18 실시형태에 따른, 시료의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기를 사용한 시료 특성의 측정 장치의 구조를 나타낸다.

본 도면에서, 이 실시형태에 따른 시료 특성의 측정 장치는, 광학적 여진 유닛 (200), 신호 처리 유닛 (300), 레이저 도플러 간섭 유닛 (400), AFM (atomic force microscope) 시료 스테이지 제어 유닛 (500)，및 네트워크 애널라이저 (600) 에 의해 형성되어 있다.

광학적 여진 유닛 (200) 은, 레이저 다이오드 (LD) 구동기 (201), 그 LD 구동기 (201) 에 의하여 구동되는 레이저 다이오드 (LD) (202), 및 미러 (203) 에 의해 형성되어 있다.

또한, 신호 처리 유닛 (300) 은, 제 1 스위치 (sw1) (301), 제 2 스위치 (sw2) (302), 좌표 판독 장치 (digitalizer) (303), 위상 시프터 (304), 필터 (305), 증폭기 (306) 에 의해 형성되어 있다.

레이저 도플러 간섭 유닛 (400) 은, He-Ne 레이저 (401), 제 1 PBS (편광 빔 스플리터) (402), 제 2 PBS (403), 광 다중화기 (optical multiplexer) (404), 렌즈 (405), 편광판 보존 섬유 (406), 센서 헤드 (레이저 방출기) (407) (렌즈 및 λ/4 파장 플레이트의 렌즈 조립체), 나노캔틸레버 (408), 프로브 (408A), 미러 (409), AOM (음향-광변조기) (410), λ/2 파장 플레이트 (411), 제 3 PBS (412), 편광자 (413), 광 다이오드 (414), BPF (밴드 패스 필터) (415), 증폭기 (416, 418, 및 423), 좌표 판독 장치 (417 및 419), 지연 라인 (420), DBM (double balanced mixer) (421), LPF (로우 패스 필터) (422) 에 의해 형성되어 있다.

또한，AFM 시료 스테이지 제어 유닛 (500) 은, LO (국소 진동자) (local ocillator) 에 접속된 DBM (501), 제어기 (502), 시료 (503), 그 시료 (503) 의 피에조 소자 (504) 에 의해 이루어져 있다.

네트워크 애널라이저 (600) 는, 신호 입력단자 (601), 평가 출력 단자 (602) 를 갖고 있다.

따라서, 이 실시형태에서는, 예를 들면, 780 nm 의 파장을 갖는 레이저 다이오드 (LD) (202) 의 출력광을, 632 nm 의 파장을 갖는 He-Ne 레이저 (401) 의 레이저 도플러 간섭 측정기의 측정광에 중첩시켜, 이 중첩된 광을 4 μm 코어를 갖는 편광 면 보존 섬유 (406) 에 도입시키고, 레이저 방출기 (407) 및 나노캔틸레버 (408) 를 경유하여 시료 (503) 에 조사한다. 단, 파장들은 상기 파장들에 한정되지 않는다.

측정 방법에 따라, 하기의 방법이 이용될 수 있다．

(1) 레이저 도플러 간섭 유닛 (400) 의 출력 신호를 위상 전환 (phase conversion) 및 증폭，필요한 경우에는, 필터링 또는 디지털화하며, 그 처리된 신호를 이용하여 780 nm 의 파장을 갖는 레이저 다이오드 (202) 의 변조를 행한다. 이러한 처리에 의하여, 시료 (503) 의 고유 진동수로 시료 (503) 를 자체 여진시킬 수 있다. 즉, 필터 특성을 선택하는 것에 의하여，특정 진동 모드를 여진시킬 수 있고, 나노미터 오더로부터 마이크로 오더의 크기를 갖는 시료로서 3 차원 구조체의 자체 여진을 발생시키는 것이 가능하다.

또한, 주사형 프로브 현미경의 힘 검출 소자로서 기능하는　캔틸레버 (408) 에 광을 조사하는 것에 의하여，캔틸레버 (408) 를 자체 여진시켜, 자체 여진 주파수의 변화로부터 캔틸레버 (408) 의 상부에 배치한 프로브 (408A) 와 시료 (503) 의 상호 작용 또는 질량 변화를 검출하는 것이 가능하다．

(2) 네트워크 애널라이저 (600) 에 의하여 주파수가 소인 (sweep) 되는 신호를 발생시켜, 그 신호를 이용하여, 780 nm 의 파장을 갖는 레이저 다이오드 (202) 의 변조를 수행한다. 레이저 도플러 간섭 유닛 (400) 의 출력 신호를 네트워크 애널라이저 (600) 의 신호 입력단자 (601) 에 접속한다. 이에 의해서, 네트워크 애널라이저 (600) 및 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 유닛 (400) 을 이용하여, 시료 (503) 의 주파수 특성을 측정하는 것이 가능하다.

또한，측정광과 진동 여기광을 중첩시켜 동일한 광학 시스템을 사용할 수 있으며, 각각 다른 광로를 이용하여 시료 상에 조사시키는 것도 가능하다.

또한, 레이저 도플러 간섭 유닛 (400) 의 광 측정 프로브 광 (401) 에, 캔틸레버 (408) 의 진동을 여기하는 LD (202) 에 의해 생성된 광을 중첩시킨다. 그 때, 여진을 위한 광으로서, 레이저 도플러 간섭 유닛 (400) 의 속도 신호 출력을 위상변환, 디지털화, 및 증폭과 같은 처리를 행하며, 그 신호를 이용하여, 레이저 다이오드 (202) 와 같은 광원의 광이 변조되거나, 진동자에 의하여 지정된 주파수, 또는 소인된 주파수로 변조된다．

이상의 구성에 의하여，레이저 도플러 간섭 측정기로 측정되는 측정 대상에 고유한 진동이 여기되어，측정 대상의 주파수 특성의 측정 및 진동을 이용한 측정 또는 가공이 가능해 진다．

다음으로，본 발명의 제 19 실시형태에 관하여 설명한다．

종래，레이저 도플러 간섭 측정기로 시료의 진동 특성의 평가를 수행하는 경우, 시료에 피에조 소자를 부착하여 시료를 여진시키거나, 변조된 광을 시료에 조사할 필요가 있었다.

도 18 은 본 발명의 제 19 실시형태에 따른 시료의 주파수 특성의 측정 장치의 모식도이다.

본 도면에서, 도면번호들 (701 내지 706) 에 있어서, 701 은 레이저를 나타내고, 702 는 렌즈를 나타내고, 703 은 렌즈 지지부를 나타내고, 704 는 간섭 캐비티 (공극) 를 나타내고, 705 는 시료를 나타내고, 706 은 시료 지지부를 나타낸다.

본 실시형태에서는，일정 광량을 측정하는 것으로 기능하는 레이저 (701), 및 시료 (705) 가 그 일단을 이루는 간섭 캐비티 (704) 를 이용하여 시료 (705) 를 그 고유 진동수로 여기시켜, 레이저 도플러 간섭 측정기에 의해, 그 진폭, 속도, 또는 주파수를 측정한다.

레이저 도플러 간섭 측정기의 측정광을 시료 (705) 에 조사할 때，시료 (705) 가 어떤 광학 면과 함께 간섭 캐비티 (704) 를 형성하도록 측정 장치를 배치한다. 간섭 캐비티 (704) 가 레이저 도플러 간섭 측정기의 1/2 파장의 정수배가 되는 경우, 시료 (705) 의 진동이 발생한다. 그 진동은 시료 (705) 의 고유 진동수와 동일한 주파수를 갖는다. 이 진동은 레이저 도플러 간섭 측정기에 의하여 측정된다.

이 진동 기능을 이용함으로써, 광여진용의 변조된 광을 이용하지 않아도 시료의 진동 여진이 가능해진다.

이하，본 발명의 제 20 실시형태에 대하여 설명한다.

종래，3 차원의 나노 마이크로 구조물을 진동시켜, 그것을 센서 또는 액추에이터로서 이용하는 경우에, 피에조 소자 또는 표면 탄성파 소자가 사용되어 왔다.

본 발명의 실시형태는, 진동 기능을 갖는 구조체에 광을 이용한 여진 기능을 적용하여, 엑츄에이션, 가공, 또는 감지를 수행한다. 또한, 간섭에 의하여 광의 정상파가 발생되는 구조체의 일부가 진동하는 경우, 자려(自勵) 진동이 발생하거나, 강도 변조된 광에 의하여 진동이 발생한다는 사실이 이하의 논문등을 통하여 이미 공지되어 있다.

(1) "Optically activated vibrations in a micromachined silica structure", S. Venkatesh, E1ecron letters, 21 315 (1985).

(2) "Optically activation of a silicon vibrating sensor", M. V. Andres, K. W. H. Foulds, M. J. Tudor, Electronics Letters, 22 1099 (1986).

(3) "Self-excited vibration of a self-supporting thin film caused by laser irradation", K. Hane, K. Suzuki, Sensors and Actuators A51, 179-182 (1996).

최근, 실리콘 마이크로 머신 기술에 의하여，1 O O 만개/cm² 이상의 고밀도를 갖는 캔틸레버 어레이를 제조할 수 있으며, 이를 이용한 측정, 가공, 액츄에션이 기대되고 있다. 그러나，캔틸레버 어레이 중의 특정의 캔틸레버 그룹의 여진 또는 모든 캔틸레버의 여진 방법은 아직 확립되어 있지 않다.

이하, 캔틸레버 어레이에 광 여진을 이용한 여진 방법을 적용하는 방법, 및 이 방법에 따른 새로운 기능을 실현한 것에 관하여 개시한다. 이하에서는，순차적으로 설명한다.

도 l9 는 본 발명의 제 20 실시형태에 따른 캔틸레버의 여진 방법을 나타낸다.

본 도면에서, 도면번호 (800 내지 804) 에 있어서, 800 은 기판을 나타내고, 801 은 간섭 캐비티를 나타내고, 802 는 기판 (800) 상에 형성되고 각각 대응하는 간섭 캐비티 (801) 를 갖는 복수의 프로브 부착 캔틸레버를 나타내고, 803 은 그러한 캔틸레버(802) 로 구성된 캔틸레버 어레이를 나타내며, 804 는 레이저 광을 나타낸다.

본 실시형태에서, 캔틸레버 어레이 (803) 와 기판 (800) 사이에 존재하는 각 간섭 캐비티 (공극) (801) 의 간격 (간섭 캐비티의 길이) 을, 광 여진에 이용되는 파장의 정수배가 되도록 선택하고, 기판 (800) 의 배면으로부터 일정 광량의 진동 여기 광인 레이저 광 (804) 를 조사한다. 대응하는 간섭 캐비티 (공극) (801) 에 존재하는 광의 정상파와 캔틸레버 (802) 의 특성 변화에 의하여, 각 캔틸레버 (802) 에 자체 여기가 발생한다. 캔틸레버 어레이 (803) 를 구성하는 캔틸레버 (802) 의 고유 진동수가 동일하지 않은 경우에도, 각 캔틸레버 (802) 는 그 고유 진동수로 자체 여기된다.

도 20 은 본 발명의 제 21 실시형태에 따른 캔틸레버의 여진 방법을 나타낸다.

본 도면에서, 도면번호들 (800 내지 815) 에 있어서, 800 은 기판을 나타내고, 815 내지 818 은 그 기판 (800) 상에 형성되고 각각 간섭 캐비티 (811, 812, 813 및 814) 를 갖는 프로브 부착 캔틸레버를 나타내고, 819 는 캔틸레버 (815,816, 817 및 818) 로 구성된 캔틸레버 어레이를 나타내며, (820) 은 일정 광량의 레이저 광 (파장 λ) 을 나타낸다.

본 실시형태에서, 캔틸레버 어레이 (819) 에 있어서, 캔틸레버의 그룹 (815, 816, 817 및 818) 마다，기판 (800) 에 의해 형성된 간섭 캐비티 (공극) (811, 812, 813 및 814) 의 간격이 변한다. 이에 의하여, 진동 여진 광의 파장을 선택하여, 소정의 캔틸레버의 그룹만을 여진시키는 것이 가능하다.

도 21 은 본 발명의 제 22 실시형태에 따른 캔틸레버의 여진 방법을 나타낸다.

본 도면에서, 도면번호들 (800, 832 내지 834) 에 있어서, 800 은 기판을 나타내고, 832 는 그 기판 (800) 상에 형성된 간섭 캐비티 (831) 를 갖는 프로브 부착 캔틸레버를 나타내고, 833 은 이 캔틸레버 (832) 로 형성된 캔틸레버 어레이를 나타내고, 834 는 강도 변조된 레이저 광을 나타낸다.

본 실시형태에서, 캔틸레버 어레이 (833) 의 기판 (800) 의 배면으로부터 광량 변조된 진동 여진 광으로 기능하는 레이저 광 (834) 을 조사한다. 광량 변조의 주파수와 일치하는 고유 진동수를 가지는 캔틸레버 (832) 가 여진된다. 이에 의해, 특정한 캔틸레버의 그룹을 선택적으로 여진시키는 것이 가능하다.

도 22 는 본 발명의 제 23 실시형태에 따른 캔틸레버의 여진 방법을 나타낸다.

본 도면에서, 도면번호들 (800 내지 842) 에 있어서, 800 은 기판을 나타내고, 842 는 그 기판 (800) 상에 형성된 간섭 캐비티 (841) 를 갖는 프로브 부착 캔틸레버를 나타내고, 843 은 이 캔틸레버 (842) 에 의해 형성된 캔틸레버 어레이를 나타내고, 844 는 균일한 강도를 가지는 레이저 광 (파장 λ) 을 나타내고, 845 는 각 프로브의 상부의 궤적을 나타내고, 846 은 슬라이더를 나타내고, 847 은 슬라이더 (846) 의 변위 방향을 나타낸다.

본 실시형태에서, 1 평방 센티미터 당 100 만개의 프로브 부착 캔틸레버 (842) 를 갖는 기판 (800) 의 자체 하중은 약 0.l g 이기 때문에, 모든 프로브로 자체 하중을 지지하는 경우, 각 프로브는 1nN 의 하중을 부담하는 것이 된다. 이 상태에서, 광 여진을 수행하면, 캔틸레버 (842) 의 진동이 여기된다. 각 프로브의 상부가 타원 진동을 나타내는 이방성을 가지면, 캔틸레버 어레이 (843) 를 갖는 기판 (800) 은 진동의 여기에 따라 이 면에 평행한 방향으로 변위한다.

또한, 프로브를 위로 향하게 하고, 그 위에 물체인　슬라이더 (846) 을 배치하는 경우에, 그 슬라이더 (846) 가 변위된다. 모든 프로브가 동시에 슬라이더 (846) 에 접촉하면, 슬라이더 (846) 의 Q 값이 감소하여, 진동체에 충분한 진동 에너지가 축적되지 않는 경우에는, 예를 들면, 프로브의 높이를 불균일하게 함으로써, 프로브와 슬라이더 (846) 와의 접촉 빈도가 작아지도록 설계한다.

도 23 은 본 발명의 제 24 실시형태에 따른 캔틸레버의 여진 방법을 나타낸다.

본 도면에서, 도면번호들 (800 내지 855) 에 있어서, 800 은 기판을 나타내고, 855, 856, 857 및 858 은 그 기판 (800) 상에 형성되고 각각 간섭 캐비티 (851, 852, 853 및 854) 를 갖는 캔틸레버를 나타내고 (여기서, 855 는 반응막 a 부착 캔틸레버를 나타내고, 856 은 반응막 b 부착 캔틸레버를 나타내고, 857 은 반응막 c 부착 캔틸레버를 나타내고, 858 은 반응막 d 부착 캔틸레버를 나타낸다), (859) 는 이 캔틸레버에 의해 형성된 캔틸레버 어레이를 나타내며, 860 은 일정한 광량을 가지는 레이저 광 (파장 λ) 을 나타낸다.

본 실시형태에서, 캔틸레버의 그룹에 특정 박막을 도포하여, 특정 물질과 반응하도록 한다. 특정 물질의 존재를 조사하기 위하여, 상기 방법에 따라, 그 캔틸레버의 그룹의 진동이 여기되는 진동 주파수 또는 광의 파장을 선택한다. 이에 의하여, 캔틸레버 어레이 (859) 중 특정 캔틸레버의 그룹만을 이용하여, 측정을 수행하는 것이 가능하다.

도 24 는 본 발명의 제 25 실시형태에 따른 캔틸레버의 여진 방법을 나타낸다.

본 도면에서, 도면부호들 (800 내지 832) 에 있어서, 800 은 기판을 나타내고, 862, 863, 864, 865 및 866 은 그 기판 (800) 상에 형성되고 간섭 캐비티 (861) 을 갖고 고유 진동수가 각각 다른 캔틸레버를 나타내고, 867 은 그러한 캔틸레버에 의해 형성된 캔틸레버 어레이를 나타내고, 868 은 기판 (800) 의 배면으로부터 조사되는 일정한 강도의 레이저 광 (파장 λ) 을 나타내고, 869 는 각각 다른 강도의 변조 주파수를 갖는 복수의 타입의 레이저 광 (파장 λ) 을 나타낸다.

본 실시형태에서, 캔틸레버 어레이 (867) 에 일정한 강도의 레이저 광 (868) 을 조사하여 캔틸레버 (862, 863, 864, 865 및 866) 의 진동을 여기하고, 각 간섭 캐비티 (861) 의 간격을 소정의 주파수로 변화시켜, 반사광 또는 투과광의 광량을 동일한 주파수로 변조시킨다. 각각 고유 진동수가 다른 캔틸레버의 그룹으로 이루어진 캔틸레버 어레이 (867) 에 일정한 강도의 레이저 광 (868) 을 조사하면, 반사광 또는 투과광으로서 복수의 변조 주파수로 변조된 광 (869) 을 얻을 수 있다.

도 25 는 본 발명의 제 26 실시형태에 따른 캔틸레버의 여진 방법을 나타낸다.

본 도면에서, 도면번호들 (800 및 872 내지 880) 에 있어서, 800 은 기판을 나타내고, 872, 873, 874, 875 및 876) 은 그 기판 (800) 상에 형성되고 간섭 캐비티 (871) 을 갖고 고유 진동수가 각각 다른 캔틸레버를 나타내고, 877 은 그러한 캔틸레버로 형성된 캔틸레버 어레이를 나타내고, 878 은 기판 (800) 의 배면으로부터 조사되는 일정한 강도의 레이저 광 (파장 λ) 을 나타내고, 879 는 기판 (800) 의 상방에서 비스듬히 조사되는 일정 파장의 입사광을 나타내며, 88O 는 각각 다른 주파수를 갖는 5 가지 종류의 레이저 광 (파장 λ1, λ2, ··, λ5) 을 나타낸다.

본 실시형태에서, 캔틸레버 어레이 (877) 에 일정한 강도의 레이저 광 (878) 을 조사하고, 그것에 의하여 캔틸레버 (877) 의 표면 상에 파동을 발생시켜, 반사광 또는 투과광의 주파수를 변조시킨다.

또한, 광 음향 변조를 발생시키는 구조체는 캔틸레버에 한정되지 않으며, 양단 지지빔과 같은 진동성 구조체를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상에 근거하여 다양한 변형이 가능하므로, 이들은 본 발명의 범위로부터 배제되어서는 안된다.

이상，상세히 설명한 바와 같이，본 발명에 의하면，다음의 효과를 달성할 수 있다.

(A) 간단한 구성을 얻을 수 있고，시료 표면을 나노미터 오더로 신뢰성 있게 검출을 할 수 있다.

(B) 다수의 컴플라이언트 캔틸레버로 이루어진 캔틸레버 어레이를 이용하여 접동 방향으로 작용시키면, 접동 표면의 마모 조건을 달성하는 것은 극히 어렵다고 할 수 있다.

(C) 진동을 가하고, 또 표면 탄성파를 전파시키면, 수 nm 의 진폭을 갖는 표면 탄성파는 진동자의 Q 값에 의하여 증폭되어, 액츄에이터 또는 광변조 소자의 효율을 향상시킬 수 있다.

(D) 광 레버 입사광 및 다수의 캔틸레버를 이용하여 시료의 전체 표면을 관측 할 수 있다.

(E) 캔틸레버 형상 부재가 시료 표면 상으로 접동되면, 그 표면에 조사된 광의 반사 상태에 따른 휘도 변화로서 미소 요철을 검출할 수 있다.

(F) 광 간섭 측정기에 의하여 다수의 캔틸레버의 변위를 검출하는 주사형 프로브 현미경을 제조할 수 있다.

(G) 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 이용하는 주사형 현미경을 제조할 수 있다. 즉, 캔틸레버의 진동 검출에 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 이용할 수 있다.

(H) 광학 현미경의 시각 정보를 이용하여 미소 진동자 상에 레이저 스폿을 위치 결정하는 것이 가능하다.

(I) 고주파 대역에서 시료인 3 차원 구조물의 주파수 특성에 대한 정확한 평가를 할 수 있다.

(J) 광에 의해 여진 및 검출을 함께 수행함으로써, 장치의 기계 부분이 단순화, 소형화될 수 있고, 이에 수반하여, 신뢰성 및 장치의 청결을 향상시킬 수 있다.

(K) 광에 의해 여진 및 검출을 함께 수행함으로써, 시료에 광을 조사하는 것만으로 측정이 가능하기 때문에, 높은 시간 효율로 다수의 시료를 평가할 수 있다.

(L) 광에 의해 여진 및 검출을 함께 수행함으로써, 초고진공 또는 극저온과 같은 특수 환경에서, 장치의 단순화 및 소형화와 고 청결화를 도모할 수 있다.

(M) 레이저 도플러 간섭 측정기의 측정광을 시료에 조사하는 경우, 시료를 특정 광학면에 배치하여 간섭 캐비티가 생기도록 하고, 시료를 시료의 고유 진동수로 자체 여진을 발생시켜, 상기 레이저 도플러 간섭 측정기를 이용하여 그 시료의 진폭이나 속도 및 주파수를 측정할 수 있다.

(N) 광 여진에 의한 여진 방법을 캔틸레버 어레이에 적용하여, 엑츄에이션, 물질 선별, 물질 인식, 광변조, 질량 감지등의 새로운 기능을 생성할 수 있다.

산업상이용가능성

본 발명에 따르면, 시료 표면에 대하여 나노미터 오더의 검출이 가능하고, 액츄에이터 및 광 변조 소자의 효율을 향상시키고, 미소 요철을 휘도 변화로서의 검출할 수 있고, 각 캔틸레버의 진동을 검출할 수 있고, 다수의 시료를 평가할 수 있고, 고유 진동수로 시료를 자체 여진시켜 시료의 진폭, 속도 및 주파수를 측정할 수 있으며, 엑츄에이션, 물질 선별, 물질 인식, 광변조 및 질량 감지를 수행할 수 있다. 또한, 본 발명은 시료의 특성의 측정 장치나 센서로서 매우 적합하다.

Claims (35)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 캔틸레버 어레이의 제조 방법에 있어서,

   단결정 실리콘으로 제조된 캔틸레버 어레이의 각 열의 전위를 제어하여, 대향한 프로브들 사이에 고전계를 발생시키는 단계; 및

   액체 내의 전기 영동 또는 기체 내의 전계를 이용한 휘스커 결정 (whisker crystal) 의 방향성을 지정하여 상기 휘스커 결정의 성장을 제어하는 단계를 포함하는, 캔틸레버 어레이의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 휘스커 결정이 탄소 나노 튜브인, 캔틸레버 어레이의 제조 방법.
6. 캔틸레버 어레이의 제조 방법에 있어서,

   단결정 실리콘 캔틸레버 어레이의 면과 대향하도록 평판 전극을 배치하는 단계;

   각 프로브 상부에 전계 집중을 생성시키는 단계; 및

   기판의 법선 방향으로 침상 결정을 성장 시키는 단계를 포함하는, 캔틸레버 어레이의 제조 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 광 레버에 의해 초래된, 캔틸레버 어레이의 하부의 복수의 지지부로부터 분지된 다수의 캔틸레버의 변위에 대응하는 시료의 미소한 요철을, 촬상 장치에 의하여, 휘도 변화로서 검출하는, 주사형 프로브 현미경.
10. 광 레버에 의해 초래된, 캔틸레버 어레이의 하부의 복수의 지지부로부터 분지된 다수의 캔틸레버의 변위에 대응하는 시료의 미소한 요철을, 촬상 장치에 의하여, 휘도 변화로서 검출하는, 센서．
11. 삭제
12. 삭제
13. 광 간섭 측정기에 의한 다수의 캔틸레버의 변위에 대응하는 시료의 미소한 요철을, 촬상 장치에 의하여，휘도 변화로서 검출하며, 광원으로서 낮은 간섭성 광원을 이용하여，간섭이 발생하는 위치의 범위를 제한함으로써, 기생 간섭의 영향을 감소시키는, 주사형 프로브 현미경.
14. 삭제
15. 삭제
16. 광 간섭 측정기에 의한 다수의 캔틸레버의 변위에 대응하는 시료의 미소한 요철을, 촬상 장치에 의하여, 휘도 변화로서 검출하며, 광원으로서 낮은 간섭성 광원을 이용하여, 간섭이 발생하는 위치의 범위를 제한함으로써, 기생 간섭의 영향을 감소시키는, 센서.
17. 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 이용하여, 레이저 스폿의 직경을 감소시키고 진동 주파수가 더 증가됨에 따라 신호 강도를 더 증가시켜, 높은 고유 진동수를 갖는 캔틸레버에 대하여 높은 신호 대 잡음비를 가지는 진동을 검출하는, 주사형 프로브 현미경.
18. 헤테로다인 레이저 도플러 측정기를 이용하여, 레이저 스폿의 직경을 감소시키고 진동 주파수가 더 증가됨에 따라 신호 강도를 더 증가시켜, 높은 고유 진동수를 갖는 캔틸레버에 대하여 높은 신호 대 잡음비를 가지는 진동을 검출하는,센서.
19. 삭제
20. 삭제
21. 미소 캔틸레버에서 작은 직경의 작은 레이저 스폿을 위치 결정하고, 높은 신호 대 잡음비로 높은 고유 진동수를 갖는 진동을 검출하기 위한 미소 캔틸레버 검출 광학 시스템을 포함하는, 광 섬유식 호모다인 레이저 간섭 측정기.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 미소 캔틸레버 검출 광학 시스템과 동축으로 배치된 광학 현미경을 더 포함하는, 광 섬유식 호모다인 레이저 간섭 측정기.
23. 측정 대상을 여진시키기 위한 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기에 있어서,

    광 여기 유닛, 신호 처리 유닛, 레이저 도플러 간섭 유닛, 원자력 현미경, 및 시료 스테이지 제어 유닛을 포함하고,

    상기 레이저 도플러 간섭 측정기의 출력 신호를 이용하여 변조된 진동 여기 광을 측정 대상으로서 기능하는 캔틸레버에 조사하여, 상기 캔틸레버를 여기시키고, 진동의 주파수, 진폭, 및 위상의 변화에 기초하여 상기 캔틸레버의 상부에 고정된 프로브의 상부와 시료 사이의 상호작용 및 질량 교환을 측정하는, 측정 대상의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 레이저 도플러 간섭 측정기를 포함하는 자체 여기 루프 (self excited loop) 가 형성된, 측정 대상의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기.
25. 제 23 항에 있어서,

    네트워크 애널라이저에 의하여 주파수를 소인 (sweep) 한 신호를 이용하여 광을 변조하고, 상기 변조된 광을 이용하여 측정 대상으로서 기능하는 시료의 진동을 여기하며,

    상기 시료의 진동을 동시에 관측하는 상기 레이저 도플러 간섭 측정기의 출력을 상기 네트워크 애널라이저의 신호 입력에 접속하여，상기 시료의 주파수 특성 및 진동 모드를 측정하는, 측정 대상의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기.
26. 제 23 항에 있어서,

    상기 진동 여기를 위한 광을, 상기 레이저 도플러 간섭 측정기의 측정광에 중첩시켜, 단일 광로에 의하여 진동 측정 및 진동 여진을 수행하는, 측정 대상의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기.
27. 제 23 항에 있어서,

    상기 캔틸레버의 고유 진동수에서 자체 여기를 발생시켜, 자체 여기 진동 주파수의 변화 또는, 자체 여기 진동 진폭 또는 위상의 변화로서, 상기 캔틸레버 상부와 상기 시료의 상호 작용 및 상기 캔틸레버 상부에 부착한 질량의 변화를 검출하는, 측정 대상의 광 여진 기능을 갖는 레이저 도플러 간섭 측정기.
28. 다수의 캔틸레버가 배치된 기판의 배면에 일정 광량 및 일정 파장의 광을 조사하여, 모든 상기 캔틸레버를 각각의 고유 진동수로 자체 여기시키는 단계를 포함하며,

    상기 캔틸레버의 각각은 대응하는 공극에 존재하는 상기 광의 정상파 및 상기 캔틸레버의 특성에 의하여 자체 여기되는, 캔틸레버의 여진 방법.
29. 다수의 캔틸레버가 배치된 기판의 배면에 강도 변조된 광을 조사하여, 변조 주파수와 상기 캔틸레버의 고유 진동수를 서로 일치시키는 단계를 포함하는, 캔틸레버의 여진 방법.
30. 캔틸레버 어레이 내의 진동하는 캔틸레버들의 그룹을 이용하여, 상기 캔틸레버 어레이 자체, 또는 상기 캔틸레버 어레이에 의해 지지되는 물체를 변위시키는 단계를 포함하는, 캔틸레버의 여진 방법.
31. 캔틸레버 어레이 내의 진동하는 캔틸레버들의 그룹을 이용하여, 특정 물질의 감지 또는 가공을 수행하는 단계를 포함하는, 캔틸레버의 여진 방법.
32. 캔틸레버 어레이에 일정 광량의 광을 조사하여, 상기 캔틸레버의 진동을 여기시키고, 결과적으로, 공극의 간격을 소정의 주파수로 변화시켜, 반사광 또는 투과광의 광량을 동일한 주파수로 변조시키는 단계를 포함하는, 캔틸레버의 여진 방법.
33. 각각 다른 고유 진동수를 갖는 캔틸레버의 그룹을 포함하는 캔틸레버 어레이에 일정 광량의 광을 조사하여, 반사광 또는 투과광으로서, 복수의 변조 주파수로 변조된 광을 제공하는 단계를 포함하는, 캔틸레버의 여진 방법.
34. 캔틸레버 어레이에 일정 광량의 광을 조사하여, 캔틸레버 표면 상에 진행파를 발생시키고, 결과적으로, 반사광 또는 투과광의 주파수를 변조시키는 단계를 포함하는, 캔틸레버의 여진 방법.
35. 각각 다른 고유 진동수를 갖는 캔틸레버의 그룹을 구비하는 캔틸레버 어레이에, 일정 광량의 광을 조사하여, 반사광 또는 투과광으로서, 복수의 주파수를 갖는 광을 제공하는 단계를 포함하는, 캔틸레버의 여진 방법.

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