KR101529607B1 - 탐침현미경, 이를 이용한 탐침현미경의 정렬방법, 기록매체 및 정렬 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캔틸레버와 대물렌즈 사이에 반사판인 스크린을 삽입하여 광학빔을 대물렌즈로 직접 확인하는 방법으로 광학빔 정렬을 용이하게 하기 위한 탐침현미경, 이를 이용한 탐침현미경의 광학빔 정렬방법, 기록매체 및 탐침현미경의 광학빔 자동정렬 시스템에 관한 것이다. 이를 위하여 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 광학빔이 입사되는 목표위치; 목표위치가 포함된 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단; 확대수단에 의해 확대표시된 캔틸레버를 영상으로 표시하는 영상표시부; 및 캔틸레버의 연직상부에 구비되고, 광학빔의 반사광에 의해 광학빔의 입사위치가 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린;을 포함하고, 스크린의 영상에 캔틸레버의 영상이 오버랩되도록 하고, 스크린에서 반사되는 광학빔의 반사광에 의한 입사위치을 이용하여, 광학빔을 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경이 제공될 수 있다. 이에 따르면, 캔틸레버의 상부면에 정밀한 광학빔을 정밀하게 정렬하여 탐침현미경의 정밀도를 향상시키고, 분석결과의 오차가 최소화되는 효과가 있다.

Description

탐침현미경, 이를 이용한 탐침현미경의 정렬방법, 기록매체 및 정렬 시스템{Scanning Probe Microscope, Aligning Method, Recording Medium and Aligning System using the same}

본 발명은 광학빔 정렬을 용이하게 하는 탐침현미경, 이를 이용한 탐침현미경의 광학빔 정렬방법, 기록매체 및 탐침현미경의 광학빔 자동정렬 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캔틸레버와 대물렌즈 사이에 반사판인 스크린을 삽입하여 광학빔을 대물렌즈로 직접 확인하는 방법으로 광학빔 정렬을 용이하게 하기 위한 탐침현미경, 이를 이용한 탐침현미경의 광학빔 정렬방법, 기록매체 및 탐침현미경의 광학빔 자동정렬 시스템에 관한 것이다.

나노테크놀로지(Nano Technology)는 원자나 분자 크기의 극미세 세계에서 물질의 구조와 특성을 규명하고, 이를 조작, 제어하는 기술로서, IT, BT와 더불어 첨단 핵심기술로 주목받고 있다. 과거의 기계공학, 전기 및 전자공학 등이 산업발전을 주도했듯이 앞으로는 나노테크놀로지가 산업발전의 견인차 역할을 하게 될 것이 분명하기 때문이다. 이러한 나노테크놀로지에 중요한 기반이 되는 것은 나노 영역에서의 형상과 물성을 측정할 수 있는 나노측정과학과 관련 장비산업이라고 할 수 있다.

나노 크기의 형상을 측정할 수 있는 나노 측정 장비로는 전자현미경(SEM, TEM)과 탐침현미경(SPM, 예를 들어 AFM, STM)으로 대별될 수 있다. 탐침현미경은 나노 탐침(probe)을 이용한 원자 힘 현미경으로서, 탐침과 샘플 원자간에 작용하는 힘을 기초로 나노 영역의 표면 혹은 표면특성을 측정 및 분석하는 현미경이다. 이러한 힘에는 척력, 인력, 마찰력, 정전기력, 자기력 등을 포함할 수 있다.

탐침현미경에 관하여, 도 1은 탐침현미경의 일예인 원자 힘 현미경을 도시한 개념도, 도 2는 탐침현미경의 일예인 원자 힘 현미경을 도시한 모식도이다. 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 탐침현미경은 종단에 팁(2)이 구비된 캔틸레버(1), 샘플(3), 광원(4), 검출기(Position Sensitive Photo-Detector, PSPD, 7), X-Y 스캐너(10), Z 스캐너(12), 캔틸레버(1)에 진동을 부여하는 진동수단(14), 캔틸레버(1)를 지지하는 암(60), 광학빔(5)의 경로를 변경하는 프리즘(40), 반사경(42), 광학빔(5)의 정렬을 확인하는 대물렌즈(20), 영상정보 취득장치(22), 조명장치(24), 제어부(30), 호스트 컴퓨터(32), 광학빔 조절부(50), 검출기 조절부(52)로 구성될 수 있다.

이러한 탐침현미경은 캔틸레버(1)가 포함된 칩을 장착하고, 샘플(3)을 장착하는 준비단계, 확대수단 정렬단계, 광학빔(5) 정렬단계, 검출기(7) 정렬단계, 파라미터 설정단계, 어프로치 단계, 탐색 단계, 데이터 취득 및 저장단계 및 리프트 단계의 순서로 동작될 수 있다.

상기 단계 중 광학빔(5) 정렬단계에 있어서, 도 3은 캔틸레버의 상부면에 광학빔이 입사되는 모습을 도시한 확대영상이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 대물렌즈(20)에 포착되는 캔틸레버(1)의 확대영상에는 캔틸레버(1)와 칩의 모서리 부분인 엣지면(62)이 관찰된다. 광학빔(5)이 캔틸레버(1)의 목표위치에 정확히 위치하도록 광학빔(5)을 정렬하지 못하면, 캔틸레버(1)의 움직임이 둔감하게 측정되어 샘플(3)의 분석이 정밀하지 못할 수 있다. 따라서, 광학빔(5)이 캔틸레버(1)의 목표위치에 정확히 위치하도록 광학빔(5)을 정렬하는 것이 중요하다.

그러나, 광학빔(5)을 캔틸레버(1)의 목표위치에 정렬하는 데에 있어서, 대물렌즈(20)에 광학빔(5)의 반사광이 보이지 않는 문제점이 있다. 이는 검출기(7)에 검출되는 광학빔(5)의 양을 최대로 하기 위해서, 캔틸레버(1)의 상부면의 반사도가 높게 제작되기 때문이다. 이 때문에 캔틸레버(1)의 상부면에서 난반사가 일어나지 않아 대물렌즈(20)를 향하는 반사광이 거의 없게 된다. 결국, 광학빔(5)이 캔틸레버(1)에 입사되는 경우, 대물렌즈(20)에서 광학빔(5)의 반사광이 보이지 않는 것이다.

이러한 문제를 극복하기 위해 종래에는 다음과 같은 방법이 제시되었다. 도 4는 제1종래기술을 도시한 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1종래기술은 캔틸레버(1)의 모서리에서 발생하는 난반사를 이용하는 방법이다. 목표위치를 설정하고, 광학빔(5)을 엣지면에 올린 후, 엣지면을 따라서 광학빔(5)을 캔틸레버(1)의 상방까지 이동시킨다. 캔틸레버(1)의 모서리를 따라 광학빔(5)을 하방으로 이동시킨다. 목표위치에 근접하면, 광학빔(5)을 그대로 목표위치로 이동시키는 방법이다. 이러한 첫번째 방법은 캔틸레버(1)의 모서리에서 발생하는 난반사를 이용하여 대물렌즈(20)에 감지되는 광학빔(5)의 반사광을 이용해 광학빔(5)을 정렬하는 방법이다.

도 5는 제2종래기술을 도시한 흐름도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2종래기술은 샘플(3)의 표면에서 발생되는 광학빔(5)의 반사광을 이용하는 방법이다. 캔틸레버(1)를 샘플(3)에 어프로치하고, 대물렌즈(20)의 초점을 캔틸레버(1)가 아닌 샘플(3) 표면에 맞춘다. 샘플(3)에서 반사되는 광학빔(5)의 반사광을 이용하여 광학빔(5)을 정렬하는 방법이다.

그러나, 이러한 종래의 기술은 여전히 정밀도가 떨어지고, 번거로우며, 광학빔(5)의 정렬에 시간이 오래걸리는 문제점이 상존하므로, 이러한 문제점을 극복할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.

등록특허 10-0496457 등록특허 10-1031835 등록특허 10-0571860

Han, Lee, and Chung. Automatic approaching method for atomic force microscope using a Gaussian laser beam. REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, 80, 073705 (2009).

따라서 본 발명은 상기 제시된 문제점을 개선하기 위하여 창안되었다.

본 발명의 목적은, 광학빔 정렬을 용이하게 하는 탐침현미경, 이를 이용한 탐침현미경의 광학빔 정렬방법, 기록매체 및 탐침현미경의 광학빔 자동정렬 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캔틸레버와 대물렌즈 사이에 반사판인 스크린을 삽입하여 광학빔을 대물렌즈로 직접 확인하는 방법으로 광학빔 정렬을 용이하게 하기 위한 탐침현미경, 이를 이용한 탐침현미경의 광학빔 정렬방법, 기록매체 및 탐침현미경의 광학빔 자동정렬 시스템을 제공하는 데에 있다.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1목적은, 분석 대상인 샘플, 일단은 상기 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경에 있어서, 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치; 상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단; 및 상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되어 상기 광학빔을 상기 확대수단으로 반사시키고, 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 광학빔의 입사위치가 상기 확대수단에 의해 표시되도록 구성되는 스크린;을 포함하고, 상기 스크린에서 반사되는 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 입사위치를 이용하여, 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경을 제공하여 달성될 수 있다.

또한 상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치; 및 상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부;를 더 포함하고, 상기 스크린은, 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 광학빔의 입사위치가 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되며, 상기 스크린의 영상에 상기 캔틸레버의 영상이 오버랩되도록 하고, 상기 스크린에서 반사되는 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 입사위치을 이용하여, 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 확대수단의 관측축과 상기 캔틸레버에 입사되는 상기 광학빔의 광축이 일치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 광원의 위치 또는 방향을 조정하여, 상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 조정하는 광학빔 조절부;를 더 포함하고, 상기 광학빔 조절부는, 구동모터를 더 포함하여, 상기 확대수단에 의해 표시되는 상기 목표위치와 상기 광학빔의 반사광의 위치를 기초로, 자동으로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 스크린은, 일측에 기설정된 넓이의 개구부가 구성되고, 상기 확대수단에 의해 표시되는 영상에서, 상기 개구부 내에 표시되는 상기 목표위치 및 상기 스크린에서 반사되는 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 입사위치를 이용하여, 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 스크린은, 상기 목표위치가 상기 개구부 내의 기설정된 위치에 위치되도록 삽입 또는 고정되고, 상기 스크린의 기설정된 위치에 설정되어, 상기 목표위치와 기설정된 위치로 구비되는 가목표위치;를 더 포함하며, 상기 가목표위치와 상기 입사위치를 일치시키고, 상기 가목표위치와 상기 목표위치의 기설정된 위치를 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 스크린에 구현되고, 직교좌표를 표시하는 눈금;을 더 포함하고, 상기 눈금을 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치; 및 상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부;를 더 포함하고, 상기 스크린은, 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 광학빔의 입사위치가 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되며, 상기 영상표시부에 의해 표시되는 상기 스크린의 영상에 직교좌표를 표시하는 눈금이 구현되고, 상기 눈금을 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은, 분석 대상인 샘플, 일단은 상기 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 자동정렬 시스템에 있어서, 상기 탐침현미경은, 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치; 상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단; 상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치; 상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부; 상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되어 상기 광학빔을 상기 확대수단으로 반사시키고, 상기 광학빔의 반사광이 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린; 및 상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 판명하는 위치판명부;를 포함하고, 상기 위치판명부에 의해 판명되는 상기 입사위치 및 상기 목표위치를 토대로, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 자동으로 제어하여, 상기 입사위치와 상기 목표위치가 서로 일치시키는 것을 특징으로 하는 탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템을 제공하여 달성될 수 있다.

또한 상기 스크린이 설치되기 전의 상기 목표위치의 영상을 저장하여, 상기 스크린이 설치된 후에 상기 영상표시부에 표시되는 상기 스크린의 영상에 상기 목표위치의 영상을 오버랩하도록 구성되는 영상처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 스크린은, 일측에 기설정된 넓이로 구성되는 개구부를 포함하고, 상기 영상표시부에 의한 영상에서, 상기 개구부 내에 표시되는 상기 목표위치 및 상기 스크린에서 반사되는 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 입사위치를 이용하여, 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 스크린은, 상기 목표위치가 상기 개구부 내의 기설정된 위치에 위치되도록 삽입되고, 상기 스크린의 기설정된 위치에 설정되어, 상기 목표위치와 기설정된 위치로 구비되는 가목표위치;를 더 포함하며, 상기 가목표위치와 상기 입사위치를 일치시키고, 상기 가목표위치와 상기 목표위치의 기설정된 위치를 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 스크린에 구현되거나 상기 스크린의 영상에 구현되고, 직교좌표를 표시하는 눈금;을 더 포함하고, 상기 눈금을 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적은, 분석 대상인 샘플, 일단은 상기 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법에 있어서, 상기 탐침현미경은, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제어부; 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치; 상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단; 상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치; 상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부; 상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되어 상기 광학빔을 상기 확대수단으로 반사시키고, 상기 광학빔의 반사광이 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린; 상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 판명하는 위치판명부; 및 상기 스크린이 설치되기 전의 상기 목표위치의 영상을 저장하여, 상기 스크린이 설치된 후에 상기 영상표시부에 표시되는 상기 스크린의 영상에 상기 목표위치의 영상을 오버랩하도록 구성되는 영상처리부;를 포함하고, 상기 영상표시부가 상기 캔틸레버의 확대영상을 표시하고, 상기 영상처리부가 상기 캔틸레버의 확대영상을 저장하는 제1단계; 상기 스크린을 상기 캔틸레버의 상단에 삽입하는 제2단계; 상기 영상표시부가 상기 스크린의 영상을 표시하는 제3단계; 상기 영상처리부가 상기 영상표시부에 표시된 상기 스크린의 영상에 저장된 상기 캔틸레버의 확대영상을 오버랩하는 제4단계; 상기 위치판명부가 상기 입사위치를 판명하는 제5단계; 및 상기 제어부가, 오버랩된 상기 캔틸레버의 확대영상을 토대로 상기 입사위치와 상기 목표위치가 일치되도록, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제6단계;를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법을 제공하여 달성될 수 있다.

또한, 분석 대상인 샘플, 일단은 상기 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법에 있어서, 상기 탐침현미경은, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제어부; 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치; 상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단; 상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치; 상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부; 상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되어 상기 광학빔을 상기 확대수단으로 반사시키고, 일측에 기설정된 넓이로 구성되는 개구부를 포함하며, 상기 광학빔의 반사광이 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린; 상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 판명하는 위치판명부;를 포함하고, 상기 개구부가 상기 목표위치의 연직상방에 위치하도록 상기 스크린을 삽입 또는 고정하는 제1단계; 상기 영상표시부가 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 제2단계; 상기 위치판명부가 상기 입사위치를 판명하는 제3단계; 및 상기 제어부가, 상기 입사위치를 토대로, 상기 입사위치와 상기 목표위치가 일치되도록, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제4단계;를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법을 제공하여 달성될 수 있다.

또한 상기 탐침현미경은, 상기 스크린의 기설정된 위치에 설정되는 가목표위치;를 더 포함하고, 상기 제1단계에서 상기 스크린은, 상기 목표위치가 상기 개구부 내의 기설정된 위치에 위치되도록 삽입 또는 고정되며, 상기 제3단계 이후에, 상기 가목표위치와 상기 입사위치를 일치시키는 단계를 더 포함하며, 상기 제4단계는, 상기 가목표위치와 상기 목표위치를 기초로 상기 입사위치을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 탐침현미경은, 상기 스크린에 구현되거나 상기 스크린의 영상에 구현되고 직교좌표를 표시하는 눈금;을 더 포함하고, 상기 눈금을 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제4목적은, 분석 대상인 샘플, 일단은 상기 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법이 저장된 기록매체에 있어서, 상기 탐침현미경은, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제어부; 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치; 상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단; 상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치; 상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부; 상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되어 상기 광학빔을 상기 확대수단으로 반사시키고, 상기 광학빔의 반사광이 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린; 상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 판명하는 위치판명부; 및 상기 스크린이 설치되기 전의 상기 목표위치의 영상을 저장하여, 상기 스크린이 설치된 후에 상기 영상표시부에 표시되는 상기 스크린의 영상에 상기 목표위치의 영상을 오버랩하도록 구성되는 영상처리부;를 포함하고, 상기 영상표시부가 상기 캔틸레버의 확대영상을 표시하고, 상기 영상처리부가 상기 캔틸레버의 확대영상을 저장하는 제1단계; 상기 스크린이 상기 캔틸레버 상단에 삽입된 후, 상기 영상표시부가 상기 스크린의 영상을 표시하는 제2단계; 상기 영상처리부가 상기 영상표시부에 표시된 상기 스크린의 영상에 저장된 상기 캔틸레버의 확대영상을 오버랩하는 제3단계; 상기 위치판명부가 상기 입사위치를 판명하는 제4단계; 및 상기 제어부가, 오버랩된 상기 캔틸레버의 확대영상을 토대로 상기 입사위치와 상기 목표위치가 일치되도록, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제5단계;를 실행하는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하여 달성될 수 있다.

또한 분석 대상인 샘플, 일단은 상기 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법이 저장된 기록매체에 있어서, 상기 탐침현미경은, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제어부; 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치; 상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단; 상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치; 상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부; 상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되고, 일측에 기설정된 넓이로 구성되는 개구부를 포함하며, 상기 광학빔의 반사광이 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린; 및 상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 판명하는 위치판명부;를 포함하고, 상기 개구부가 상기 목표위치의 연직상방에 위치하도록 상기 스크린이 삽입 또는 고정된 후, 상기 영상표시부가 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 제1단계; 상기 위치판명부가 상기 입사위치를 판명하는 제2단계; 및 상기 제어부가, 상기 입사위치를 토대로, 상기 입사위치와 상기 목표위치가 일치되도록, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제3단계; 를 실행하는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하여 달성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따르면, 캔틸레버의 상부면에 정밀한 광학빔을 정밀하게 정렬하여 탐침현미경의 정밀도를 향상시키고, 분석결과의 오차가 최소화되는 효과가 있다.

둘째, 본 발명에 따르면, 캔틸레버의 상부면에 광학빔을 정렬하는 데에 걸리는 시간이 단축되는 효과가 있다.

셋째, 본 발명에 따르면, 캔틸레버의 상부면에 광학빔을 정렬하는 작업을 자동화 시스템으로 구현할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 본 발명에 따르면, 탐침현미경의 구성에 변화를 주지않고 광학빔 정렬을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 탐침현미경의 일예인 원자 힘 현미경을 도시한 개념도,
도 2는 탐침현미경의 일예인 원자 힘 현미경을 도시한 모식도,
도 3은 캔틸레버의 상부면에 광학빔이 입사되는 모습을 도시한 확대영상,
도 4는 제1종래기술을 도시한 흐름도,
도 5는 제2종래기술을 도시한 흐름도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 캔틸레버에 확대수단의 초점을 맞추는 방법을 도시한 모식도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 확대영상의 정렬방법을 도시한 모식도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경의 일부를 도시한 개념도,
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 탐침현미경 광학빔 정렬방법을 도시한 흐름도,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 탐침현미경 광학빔 정렬방법을 도시한 흐름도,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 광학빔 자동정렬 시스템의 블럭도를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경은, 캔틸레버가 포함된 칩을 장착하고, 샘플을 장착하는 준비단계, 확대수단 정렬단계, 광학빔 정렬단계, 검출기 정렬단계, 파라미터 설정단계, 어프로치 단계, 탐색 단계, 데이터 취득 및 저장단계 및 리프트 단계의 순서로 동작될 수 있다.

준비단계는 샘플의 종류와 분석목적에 맞는 캔틸레버가 포함된 칩을 암 말단에 장착하고, 샘플을 샘플디스크에 양면테이프, 실버 페이스트, 테이프 또는 순간접착제로 고정하는 단계이다.

확대수단 정렬단계는, 광학빔 정렬을 위해 확대수단을 이용하여 캔틸레버의 위치를 탐색하는 단계이다. 캔틸레버에 확대수단의 초점을 맞추고, 확대수단에 의한 영상에 캔틸레버의 위치를 기준위치에 정렬하게 된다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 캔틸레버에 확대수단의 초점을 맞추는 방법을 도시한 모식도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 확대영상의 정렬방법을 도시한 모식도이다. 도 6, 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 확대수단 정렬단계는 캔틸레버의 위치를 검출하고, 확대수단의 초점을 맞추며, 확대수단 영상의 기준위치에 캔틸레버가 위치하도록 정렬하게 된다.

이러한 확대수단 정렬단계에 관하여, 확대수단의 초기 위치는 캔틸레버 상단에서 확대수단의 초점거리 이상으로 이격되어 위치하게 된다. 이러한 상태에서 확대수단의 Z축 정밀 스테이지를 이용하여, 확대수단이 샘플표면과 수직방향으로 상하 이동되어 캔틸레버가 확대영상에 검출되도록 한다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 패턴 매칭 기법을 이용하여 캔틸레버를 검출하고 좌표를 추출하게 된다. 이때, 패턴이 매칭된 관심영역에서 캔틸레버의 모서리를 정의하고, 모서리의 미분값이 가장 크게 되는 위치를 초점거리로 정의하여 캔틸레버에 확대수단의 초점을 맞추게 된다.

이후, 도 7에 도시된 바와 같이 확대영상 내에서 캔틸레버를 확대수단 영상의 기준위치에 정렬하기 위하여, 확대수단에 결합된 X-Y 스테이지를 이용할 수 있다. 패턴 매칭 기법으로 검출된 캔틸레버의 위치와 확대수단 영상의 기준위치를 대비하고, 확대수단의 동작을 계산하여, 확대수단에 결합된 X-Y 스테이지를 동작시키는 방법으로 확대영상 내에서 캔틸레버를 기준위치에 정렬할 수 있다.

위와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 확대수단 정렬단계는 수동 또는 자동으로 구현이 가능하며, 수동 시에는 사용자가 영상 정보를 이용하여 직접 Z축 스테이지 또는 X-Y 스테이지를 움직여 정렬할 수 있고, 자동 시에는 영상정보를 피드백 신호로 이용하여 Z축 스테이지 또는 X-Y 스테이지에 모터를 장착하여 정렬할 수 있다.

광학빔 정렬단계는 광학빔이 캔틸레버의 종단에 입사되도록 정렬(Align)하는 단계이다.

검출기 정렬단계는 영상정보 취득장치를 이용하여 캔틸레버의 위치를 찾고, 캔틸레버의 종단에서 반사되는 광학빔의 반사광을 검출하여 캔틸레버의 휘어짐을 감지하는 검출기의 영점을 맞추는 단계이다. 수동 또는 자동으로 구성될 수 있다.

파라미터 설정단계는 샘플의 탐색범위, 분해능, 속도 및 세트포인트를 설정하고 확인하는 단계이다. 이때 세트포인트란 정밀한 분석을 위해 설정되는 샘플 표면과 캔틸레버의 팁 사이에 작용하는 힘을 의미한다.

어프로치 단계는 Z축 코오스 모션 스테이지(Coarse motion stage)와 파인 모션 스캐너(Fine motion scanner)를 이용하여 캔틸레버의 팁과 시료 표면의 사이에 작용하는 힘을 사용자가 지정한 세트포인트에 일치하도록 캔틸레버의 팁과 시료 표면 사이의 거리를 좁히는 과정을 진행한다. 이러한 어프로치 동작에서는 캔틸레버, 검출기와 프리즘을 함께 연직 하방으로 이동시키거나, 시료 표면을 연직 상방으로 이동시킨다. 이때, 광학빔의 정렬이 이미 완료된 상태이므로, 광학빔의 정렬이 흐트러지지 않도록 캔틸레버, 검출기 및 프리즘이 함께 이동된다.

탐색 단계, 데이터 취득 및 저장단계 및 리프트 단계는 시료를 분석하는 단계로서, 모드의 종류에 따라서 달라질 수 있다.

이하에서는 상기 단계 중 광학빔 정렬단계에 관련하여 기재한다.

< 탐침현미경 >

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경의 일부를 도시한 개념도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경은, 도 1, 2에 도시된 종래의 탐침현미경에 스크린(100)을 더 포함할 수 있다.

탐침현미경은, 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 종단에 팁(2)이 구비된 캔틸레버(1), 샘플(3), 광원(4), 검출기(Position Sensitive Photo-Detector, PSPD, 7), X-Y 스캐너(10), Z 스캐너(12), 캔틸레버(1)에 진동을 부여하는 진동수단(14), 캔틸레버(1)를 지지하는 암(60), 광학빔(5)의 경로를 변경하는 프리즘(40), 반사경(42), 광학빔(5)의 정렬을 확인하는 확대수단인 대물렌즈(20), 영상정보 취득장치(22), 조명장치(24), 제어부(30), 호스트 컴퓨터(32), 광학빔 조절부(50), 검출기 조절부(52)로 구성될 수 있다. 대물렌즈(20)는 확대수단으로 이용될 수 있다. 영상정보 취득장치(22)는 CCD카메라 등을 포함할 수 있으며, 영상표시부와 연결되어, 확대수단인 대물렌즈에 의한 영상을 디지털화하여 호스트 컴퓨터(32)에 표시할 수 있다. 광학빔(5)은 레이저광 뿐만 아니라 X선 등의 가능한 모든 빛을 의미할 수 있다.

본 발명에서 탐침현미경은 접촉모드(Contact mode), 반접촉모드(Semi-contact mode), 비접촉모드(Non-Contact mode)가 포함될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경이 분석하는 표면특성은, 표면굴곡, 자기력, 점성, 마찰력 등이 포함될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경은 분석하려는 표면특성에 따라 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 또는 휨정도를 측정하게 된다.

본 발명에서 목표위치는 캔틸레버(1)의 종단에 설정되고, 캔틸레버(1)의 구동 또는 휘어짐에 가장 민감하고 예민한 목표위치는 팁(2)의 연직상부가 될 수 있다. 그러나, 탐침현미경의 모드, 분석하려는 표면특성, 시료의 종류 등에 따라 적절한 위치로 설정하는 것이 바람직하다.

영상정보 취득장치(22), 영상표시부는 대물렌즈(20)를 통해 육안으로 광학빔을 정렬하는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경에 포함되지 않을 수 있다.

스크린(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 대물렌즈(20)에 광학빔(5)의 반사광(102)이 입사되도록 캔틸레버(1)의 연직상방에 삽입될 수 있다. 이러한 스크린(100)을 이용하여, 캔틸레버(1)에서 광학빔(5)이 대물렌즈(20)로 반사되지 않아서 정밀하고 신속한 광학빔(5)의 정렬이 쉽지 않았던 종래의 문제점을 해결할 수 있다. 이러한 스크린(100)의 이용방법으로 2가지의 실시예를 들 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 호스트 컴퓨터(32)에 표시되는 스크린(100)의 영상에 선행적으로 저장되는 캔틸레버(1)의 영상을 오버랩하여 목표위치와 광학빔(5)의 입사위치를 영상 혹은 육안으로 확인하면서 일치시킬 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 일측에 캔틸레버(1)의 3~4배 정도 넓이를 가지는 개구부를 스크린(100)에 구성하고, 개구부를 통하여 캔틸레버(1)를 관측할 수 있도록 스크린(100)을 배치하여 삽입하며, 스크린(100)의 개구부 주변에 눈금으로 직교좌표를 표시하거나, 목표위치와 스크린(100)의 배치를 고정하는 방식을 이용하여 광학빔(5)을 정렬할 수 있다.

눈금의 경우, 스크린(100)의 개구부 외측에 눈금을 기제작하여 사용하거나, 영상 내에서 임의의 눈금을 생성하여 사용할 수도 있다. 영상 내에서 임의의 눈금을 생성하여 사용하는 경우, 스크린(100)의 제작이 수월해지고 영상 정보 피드백이 용이해지는 장점이 있다.

목표위치와 스크린(100)의 배치를 고정하는 방식의 경우, 스크린(100)의 일측에 가목표위치를 설정할 수 있고, 가목표위치의 위치가 고정되는 경우, 목표위치와 가목표위치의 위치가 고정되어 결정되므로, 사용자가 쉽게 광학빔(5)을 정렬할 수 있는 효과가 있다.

이러한 개구부가 구성된 스크린(100)은 삽입, 제거가 가능하도록 구성될 수 있고, 탐침현미경에 고정되도록 구성될 수도 있다. 개구부가 구성된 스크린(100)이 탐침현미경에 고정되도록 구성되는 경우 광학빔 정렬단계가 간소화되며, 매번 스크린(100)을 삽입, 제거할 필요가 없어지는 장점이 있다. 또한, 탐침현미경에 스크린(100)을 고정하는 구성은 이러한 개구부가 구성된 스크린(100)만 가능한 장점이 있다.

이러한 스크린(100)의 재질은 반사율이 높을수록 바람직하고, 난반사 및 완전반사에 관계없이 가능하나, 스크린(100)의 삽입각도와 관련하여 난반사 재질이 보다 바람직하다.

스크린(100)이 난반사 재질로 구성되는 경우, 스크린(100)의 삽입각도는 크게 중요하지 않다. 다만, 충분한 양의 빛이 대물렌즈(20)로 반사될 수 있는 각도로 삽입되는 것이 바람직하다.

이때, 광학빔(5)이 캔틸레버(1)로 입사하는 축과 대물렌즈(20)로 관측하는 축이 일치되도록 탐침현미경을 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면, 영상표시부인 호스트 컴퓨터(32)에서 표시되는 광학빔(5)의 입사위치와 실제로 캔틸레버(1)에 입사되는 위치가 동일하게 된다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경을 이용한 광학빔의 정렬방법에 관하여 기술한다.

< 탐침현미경 광학빔 정렬방법>

탐침현미경의 광학빔 정렬방법과 관련하여, 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 탐침현미경 광학빔 정렬방법을 도시한 흐름도, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 탐침현미경 광학빔 정렬방법의 흐름도를 도시한 것이다. 도 9, 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경의 광학빔 정렬방법은 대표적으로 2가지 실시예의 스크린을 이용할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 탐침현미경 광학빔 정렬방법은 도 9에 도시된 바와 같이, 개구부가 없는 형태의 스크린을 이용할 수 있다.

캔틸레버 영상 획득 단계는, 대물렌즈(20)와 영상정보 취득장치(22)를 통해 획득되는 캔틸레버(1)의 영상을 호스트 컴퓨터(32)의 영상처리부에서 저장하는 단계이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 입사되는 광학빔(5)의 초기위치(Home)가 획득되는 영상 밖에 있는 것을 알 수 있다.

스크린 영상 획득 단계는, 스크린(100)을 캔틸레버(1)의 상부에 삽입하고, 스크린의 영상을 획득하는 단계이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 호스트 컴퓨터(32)의 영상표시부에서 표시되는 영상은 화이트스크린이 될 것이다.

영상 오버랩 단계는, 호스트 컴퓨터(32)의 영상처리부에서 상기 단계에서 표시되는 스크린(100)의 영상에 저장된 캔틸레버(1)의 영상을 오버랩하는 단계이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 화이트스크린에 캔틸레버(1)의 형태가 오버랩된 형태가 호스트 컴퓨터(32)의 영상표시부에 의해 표시된다.

목표위치 선정 단계는, 사용자가 캔틸레버(1)의 상부에 설정되는 목표위치를 스크린(100)의 영상에 선정하는 단계이다. 목표위치는 탐침현미경의 모드, 분석하려는 표면특성, 시료의 종류 등에 따라 적절한 위치로 설정될 수 있다. 이때 광학빔의 자동정렬을 위하여 좌표화 할 수 있으며, 수동정렬을 위하여 단순히 스크린(100)의 영상에 표시할 수도 있다.

광학빔 입사위치 판명 단계는, 광학빔 조절부(50)를 이용하여 광학빔(5)의 입사위치를 스크린(100)의 영상 내에 표시되도록 준비하고, 광학빔(5)의 입사위치를 스크린(100)의 영상 내에서 판명하는 단계이다. 호스트 컴퓨터(32)의 위치 판명부가 직교좌표로 위치를 판명할 수 있고, 사용자가 육안으로 판명할 수도 있다.

목표위치 이동 단계는, 선정된 목표위치와 판명된 입사위치의 이격거리를 점차 줄여서 입사위치가 목표위치에 도달하도록 사용자가 광학빔 조절부(50)를 직접 조절하거나, 호스트 컴퓨터(32)와 연결된 제어부(30)에서 광학빔 조절부(50)를 조절하는 단계이다.

스크린 제거 단계는, 입사위치가 목표위치에 도달한 뒤에 스크린을 제거하여 광학빔 정렬을 마치는 단계이다. 이때, 광학빔(5)이 캔틸레버(1)로 입사하는 광축과 대물렌즈(20)로 관측하는 축이 일치되도록 탐침현미경을 구성하게되면 영상표시부인 호스트 컴퓨터(32)에서 표시되는 광학빔(5)의 입사위치와 실제로 캔틸레버(1)에 입사되는 위치가 동일하게 된다. 따라서, 광축과 관측축이 일치되지 않는다면 그에 따라 별도의 보정이 요구된다.

본 발명의 제2실시예에 따른 탐침현미경 광학빔 정렬방법은 도 10에 도시된 바와 같이, 개구부가 구비되는 스크린을 이용할 수 있다.

제2실시예에서 스크린(100)은 캔틸레버(1)의 상부에 고정되거나 삽입될 수 있고 호스트 컴퓨터(32)의 영상표시부에서 스크린의 영상이 표시된다. 이때, 스크린(100)은, 스크린(100)의 개구부를 통하여 캔틸레버(1)를 관측할 수 있도록 고정 또는 삽입된다. 또한 개구부를 갖는 스크린은 영상처리 기법 등으로 직교좌표가 표시될 수 있다.

목표위치 선정 단계는, 본 발명의 제1실시예와 마찬가지로 사용자가 적절한 목표위치를 탐침현미경의 모드, 분석하려는 표면특성, 시료의 종류 등에 따라 설정할 수 있다.

광학빔 입사위치 판명단계는, 본 발명의 제1실시예와 마찬가지로 광학빔 조절부(50)를 이용하여 광학빔(5)의 입사위치를 스크린(100)의 영상 내에 표시되도록 준비하고, 광학빔(5)의 입사위치를 스크린(100)의 영상 내에서 판명하는 단계이다. 호스트 컴퓨터(32)의 위치 판명부가 직교좌표로 위치를 판명할 수 있고, 사용자가 육안으로 판명할 수도 있다.

목표위치 추출 단계는, 직교좌표를 표시한 눈금을 이용하여 목표위치를 추출하는 단계이다. 스크린(100)의 세로축 눈금에 광학빔(5)의 입사위치를 위치시키고, 원점에서 광학빔(5)의 입사위치를 이동시켜서 목표위치의 Y축 좌표를 추출한다. 또한 스크린(100)의 가로축 눈금에 광학빔(5)의 입사위치를 위치시키고 원점에서 광학빔(5)의 입사위치를 이동시켜서 목표위치의 X축 좌표를 추출한다. 이렇게 추출된 목표위치의 X, Y 좌표를 통하여 광학빔(5)의 입사위치와 목표위치를 정렬하게 된다. 이때, X축 좌표 및 Y축 좌표는 예를 들어, 광학빔 조절부(50)의 회전변위와 연계되어 추출될 수 있고, 이러한 점을 통해 구동모터와 센서 또는 구동모터와 영상정보 피드백을 통해 자동화가 가능하다.

목표위치 이동 단계는, 추출된 좌표를 기초로 입사위치를 목표위치로 이동시킨다. 즉, 육안으로 확인하여 목표위치와 입사위치를 일치시키는 것이 아니라, 추출된 좌표를 기초로 이동방향 및 거리를 계산하고, 이를 통해 광학빔 조절부(50)의 회전변위를 계산하며, 계산된 회전변위만큼 광학빔 조절부(50)를 회전시키게 되는 것이다.

본 발명의 제3실시예에 따른 탐침현미경 광학빔 정렬방법은 개구부와 가목표위치가 구비되는 스크린을 이용할 수 있다. 가목표위치는 스크린 내에서 기설정된 위치에 설정된다. 본 발명의 제3실시예에 따른 정렬방법은 제2실시예와 유사하게 구성된다.

스크린(100)은 캔틸레버(1)의 상부에 고정 또는 삽입될 수 있고 호스트 컴퓨터(32)의 영상표시부에서 스크린의 영상이 표시된다. 이때, 스크린(100)은, 스크린(100)의 개구부를 통하여 캔틸레버(1)를 관측할 수 있도록 고정 또는 된다. 목표위치는 개구부 내의 기설정된 위치에 위치하도록 구성된다. 이때, 개구부를 갖는 스크린은 영상처리기법 등으로 직교좌표가 표시될 수 있다.

광학빔 입사위치 판명 및 가목표위치 선정단계는, 광학빔(5)의 입사위치를 스크린(100)의 영상 내에 들어오도록 조절하여, 광학빔(5)의 입사위치를 판명하게 된다. 또한, 스크린(100)의 일측에 구비되는 가목표위치의 좌표를 선정하거나, 육안으로 위치를 선정하게 된다.

가목표위치 이동 단계는, 광학빔 조절부(50)를 조절하여 광학빔(5)의 입사위치를 스크린(100) 일측의 가목표위치로 이동시키는 단계이다.

목표위치 이동 단계는, 광학빔 조절부(50)를 조절하여 광학빔(5)의 입사위치를 목표위치로 이동시키는 단계이다. 본 발명의 제3실시예에서는 가목표위치와 목표위치의 위치가 정해지기 때문에 별도로 목표위치의 좌표를 추출할 필요없이, 기설정된 거리만큼 광학빔 조절부(50)를 조절하면 입사위치와 목표위치를 일치시킬 수 있는 효과가 있다.

< 탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템>

탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템과 관련하여, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 광학빔 자동정렬 시스템의 블럭도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템은, 호스트 컴퓨터, 영상정보취득장치, PSPD 검출기, 광학빔 정렬 제어장치, 확대수단 Z 스테이지, 확대수단 X-Y 스테이지, X-Y 광학빔 PSPD 검출기 정렬 스테이지, X-Y 광학빔 캔틸레버 정렬 스테이지, 스크린 동작 구동기로 구성될 수 있다.

영상정보취득장치는, 광학빔의 입사위치와 목표위치를 판명하는 위치판명부를 포함할 수 있다. 확대수단에 의해 확대된 영상을 취득하여 영상정보 피드백을 구현할 수 있다.

광학빔 정렬 제어장치는 제어부를 의미한다. 제어부는 확대수단 Z 스테이지, 확대수단 X-Y 스테이지, X-Y 광학빔 PSPD 검출기 정렬 스테이지, X-Y 광학빔 캔틸레버 정렬 스테이지, 스크린 동작 구동기를 제어할 수 있다.

확대수단 Z 스테이지는 캔틸레버의 배면에 확대수단의 초점을 맞추기 위해 확대수단을 샘플 표면에 수직 방향으로 이동시키는 스테이지를 의미한다.

확대수단 X-Y 스테이지는 확대영상에서 캔틸레버를 확대영상의 기준 위치에 정렬하기 위해 확대수단을 샘플 표면에 수평 방향으로 이동시키는 스테이지를 의미한다.

X-Y 광학빔 캔틸레버 정렬 스테이지는 광학빔을 캔틸레버의 목표위치에 자동으로 정렬하기 위하여 광학빔 또는 캔틸레버를 이동시키는 스테이지를 의미한다. 광학빔 정렬방법으로는 본 발명의 제1, 2, 3실시예에 따른 탐침현미경의 광학빔 정렬방법을 이용할 수 있다.

X-Y 광학빔 PSPD 검출기 정렬 스테이지는 PSPD 검출기의 원점 정렬을 자동화하기 위해 광학빔 또는 PSPD 검출기를 이동시키는 스테이지를 의미한다.

스크린 동작 구동기는, 스크린의 삽입과 제거를 자동으로 구동할 수 있는 구성이다. 이를 자동화함으로써 본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템을 전과정 자동화할 수 있는 장점이 있다. 특히 개구부가 있는 스크린을 이용하는 경우에 목표위치가 개구부 내에서 항상 특정위치에 위치되도록 구성할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템의 X-Y 광학빔 캔틸레버 정렬 스테이지와 관련하여, 구동모터, 광학빔 조절부, 회전변위 센서를 포함할 수 있고, 영상정보 피드백을 이용하거나, 회전변위 센서에 의한 정보와의 피드백을 이용할 수 있다.

제어부는 구동모터를 제어하여 광학빔 조절부를 역학적으로 구동시키고, 영상정보 취득정치와 센서로 위치정보와 광학빔 조절부의 회전변위를 피드백하여 광학빔 조절부를 조절하는 방법으로 광학빔을 자동으로 정렬하게 된다. 광학빔 정렬방법으로는 본 발명의 제1, 2, 3실시예에 따른 탐침현미경의 광학빔 정렬방법을 이용할 수 있다.

이때, 광학빔의 입사위치는 영상정보 취득장치에서 특정 RGB값을 갖는 위치를 광학빔의 입사위치로 판명할 수 있다. 예를 들어, R,G,B가 각각 250, 50, 50 에 가까울 때 광학빔의 입사위치로 판명한다는 알고리즘을 구성할 수 있다. 또는 광학빔 조절부로 입사위치를 이동시킨 영상과 이동 전의 영상을 분석하여 변경된 부분을 광학빔의 입사위치로 판명할 수 있다.

이때, 광학빔 조절부는 구동모터와 센서로 제어될 수 있다. 구동모터에 의해 광학빔 조절부에 회전변위가 발생하고, 이러한 회전변위를 센서가 측정하여 제어부에 전달하게 된다. 제어부는 전달된 회전변위를 토대로 구동모터를 제어하게 된다. 이때 센서는 회전변위 센서를 이용할 수 있다. 회전변위 센서로는 싱크로, 리졸버, 포텐셔미터류, 회전형 차동변압기형, 로터리 엔코더 등이 사용될 수 있다.

광학빔 조절부에 의해 광원의 위치 또는 프리즘의 위치가 변경될 수 있다.

<기록매체>

본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템상에서 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체는, 상술한 바 중 어느 하나의 탐침현미경 광학빔 정렬방법의 각 단계에 의해 수행되도록 컴퓨터 시스템상에서 판독 가능한 프로그램이 기록된 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 캔틸레버
2: 팁
3: 샘플
4: 광원
5: 광학빔
7: 검출기
10: X-Y 스캐너
12: Z 스캐너
14: 진동수단
20: 대물렌즈
22: 영상정보 취득장치
24: 조명장치
30: 제어부
32: 호스트 컴퓨터
40: 프리즘
42: 반사경
50: 광학빔 조절부
52: 검출기 조절부
60: 암
62: 엣지면
100: 스크린
102: 반사광

Claims (19)

1. 일단은 분석 대상인 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경에 있어서,
   상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치;
   상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단; 및
   상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되어 상기 광학빔을 상기 확대수단으로 반사시키고, 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 광학빔의 입사위치가 상기 확대수단에 의해 표시되도록 구성되는 스크린;
   을 포함하고,
   상기 스크린에서 반사되는 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 입사위치를 이용하여, 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치; 및
   상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부;를 더 포함하고,
   상기 스크린은, 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 광학빔의 입사위치가 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되며,
   상기 스크린의 영상에 상기 캔틸레버의 영상이 오버랩되도록 하고, 상기 스크린에서 반사되는 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 입사위치을 이용하여, 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 확대수단의 관측축과 상기 캔틸레버에 입사되는 상기 광학빔의 광축이 일치되는 것을 특징으로 하는 탐침현미경.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 광원의 위치 또는 방향을 조정하여, 상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 조정하는 광학빔 조절부;
   를 더 포함하고,
   상기 광학빔 조절부는, 구동모터를 더 포함하여, 상기 확대수단에 의해 표시되는 상기 목표위치와 상기 광학빔의 반사광의 위치를 기초로, 자동으로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 스크린은, 일측에 기설정된 넓이의 개구부가 구성되고,
   상기 확대수단에 의해 표시되는 영상에서, 상기 개구부 내에 표시되는 상기 목표위치 및 상기 스크린에서 반사되는 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 입사위치를 이용하여, 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 스크린은, 상기 목표위치가 상기 개구부 내의 기설정된 위치에 위치되도록 삽입 또는 고정되고,
   상기 스크린의 기설정된 위치에 설정되어, 상기 목표위치와 기설정된 위치로 구비되는 가목표위치;를 더 포함하며,
   상기 가목표위치와 상기 입사위치를 일치시키고, 상기 가목표위치와 상기 목표위치의 기설정된 위치를 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 스크린에 구현되고, 직교좌표를 표시하는 눈금;
   을 더 포함하고,
   상기 눈금을 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치; 및
   상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부;를 더 포함하고,
   상기 스크린은, 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 광학빔의 입사위치가 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되며,
   상기 영상표시부에 의해 표시되는 상기 스크린의 영상에 직교좌표를 표시하는 눈금이 구현되고,
   상기 눈금을 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경.
   
9. 일단은 분석대상인 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 자동정렬 시스템에 있어서,
   상기 탐침현미경은,
   상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치;
   상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단;
   상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치;
   상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부;
   상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되어 상기 광학빔을 상기 확대수단으로 반사시키고, 상기 광학빔의 반사광이 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린; 및
   상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 판명하는 위치판명부;
   를 포함하고,
   상기 위치판명부에 의해 판명되는 상기 입사위치 및 상기 목표위치를 토대로, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 자동으로 제어하여, 상기 입사위치와 상기 목표위치가 서로 일치시키는 것을 특징으로 하는 탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 스크린이 설치되기 전의 상기 목표위치의 영상을 저장하여, 상기 스크린이 설치된 후에 상기 영상표시부에 표시되는 상기 스크린의 영상에 상기 목표위치의 영상을 오버랩하도록 구성되는 영상처리부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 스크린은, 일측에 기설정된 넓이로 구성되는 개구부를 포함하고,
    상기 영상표시부에 의한 영상에서, 상기 개구부 내에 표시되는 상기 목표위치 및 상기 스크린에서 반사되는 상기 광학빔의 반사광에 의한 상기 입사위치를 이용하여, 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 스크린은, 상기 목표위치가 상기 개구부 내의 기설정된 위치에 위치되도록 삽입되고,
    상기 스크린의 기설정된 위치에 설정되어, 상기 목표위치와 기설정된 위치로 구비되는 가목표위치;를 더 포함하며,
    상기 가목표위치와 상기 입사위치를 일치시키고, 상기 가목표위치와 상기 목표위치의 기설정된 위치를 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 스크린에 구현되거나 상기 스크린의 영상에 구현되고, 직교좌표를 표시하는 눈금;
    을 더 포함하고,
    상기 눈금을 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경 광학빔 자동정렬 시스템.
    
14. 일단은 분석대상인 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법에 있어서,
    상기 탐침현미경은,
    상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;
    상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치;
    상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단;
    상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치;
    상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부;
    상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되어 상기 광학빔을 상기 확대수단으로 반사시키고, 상기 광학빔의 반사광이 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린;
    상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 판명하는 위치판명부; 및
    상기 스크린이 설치되기 전의 상기 목표위치의 영상을 저장하여, 상기 스크린이 설치된 후에 상기 영상표시부에 표시되는 상기 스크린의 영상에 상기 목표위치의 영상을 오버랩하도록 구성되는 영상처리부;
    를 포함하고,
    상기 영상표시부가 상기 캔틸레버의 확대영상을 표시하고, 상기 영상처리부가 상기 캔틸레버의 확대영상을 저장하는 제1단계;
    상기 스크린을 상기 캔틸레버의 상단에 삽입하는 제2단계;
    상기 영상표시부가 상기 스크린의 영상을 표시하는 제3단계;
    상기 영상처리부가 상기 영상표시부에 표시된 상기 스크린의 영상에 저장된 상기 캔틸레버의 확대영상을 오버랩하는 제4단계;
    상기 위치판명부가 상기 입사위치를 판명하는 제5단계; 및
    상기 제어부가, 오버랩된 상기 캔틸레버의 확대영상을 토대로 상기 입사위치와 상기 목표위치가 일치되도록, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제6단계;
    를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법.
    
15. 일단은 분석대상인 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법에 있어서,
    상기 탐침현미경은,
    상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;
    상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치;
    상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단;
    상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치;
    상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부;
    상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되어 상기 광학빔을 상기 확대수단으로 반사시키고, 일측에 기설정된 넓이로 구성되는 개구부를 포함하며, 상기 광학빔의 반사광이 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린;
    상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 판명하는 위치판명부;
    를 포함하고,
    상기 개구부가 상기 목표위치의 연직상방에 위치하도록 상기 스크린을 삽입 또는 고정하는 제1단계;
    상기 영상표시부가 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 제2단계;
    상기 위치판명부가 상기 입사위치를 판명하는 제3단계; 및
    상기 제어부가, 상기 입사위치를 토대로, 상기 입사위치와 상기 목표위치가 일치되도록, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제4단계;
    를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 탐침현미경은, 상기 스크린의 기설정된 위치에 설정되는 가목표위치;를 더 포함하고,
    상기 제1단계에서 상기 스크린은, 상기 목표위치가 상기 개구부 내의 기설정된 위치에 위치되도록 삽입 또는 고정되며,
    상기 제3단계 이후에, 상기 가목표위치와 상기 입사위치를 일치시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 제4단계는, 상기 가목표위치와 상기 목표위치를 기초로 상기 입사위치을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법.
    
17. 제15항에 있어서,
    상기 탐침현미경은, 상기 스크린에 구현되거나 상기 스크린의 영상에 구현되고 직교좌표를 표시하는 눈금;을 더 포함하고,
    상기 눈금을 기초로 상기 광학빔을 상기 목표위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법.
    
18. 일단은 분석대상인 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법이 저장된 기록매체에 있어서,
    상기 탐침현미경은,
    상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;
    상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치;
    상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단;
    상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치;
    상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부;
    상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되어 상기 광학빔을 상기 확대수단으로 반사시키고, 상기 광학빔의 반사광이 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린;
    상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 판명하는 위치판명부; 및
    상기 스크린이 설치되기 전의 상기 목표위치의 영상을 저장하여, 상기 스크린이 설치된 후에 상기 영상표시부에 표시되는 상기 스크린의 영상에 상기 목표위치의 영상을 오버랩하도록 구성되는 영상처리부;
    를 포함하고,
    상기 영상표시부가 상기 캔틸레버의 확대영상을 표시하고, 상기 영상처리부가 상기 캔틸레버의 확대영상을 저장하는 제1단계;
    상기 스크린이 상기 캔틸레버 상단에 삽입된 후, 상기 영상표시부가 상기 스크린의 영상을 표시하는 제2단계;
    상기 영상처리부가 상기 영상표시부에 표시된 상기 스크린의 영상에 저장된 상기 캔틸레버의 확대영상을 오버랩하는 제3단계;
    상기 위치판명부가 상기 입사위치를 판명하는 제4단계; 및
    상기 제어부가, 오버랩된 상기 캔틸레버의 확대영상을 토대로 상기 입사위치와 상기 목표위치가 일치되도록, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제5단계;
    를 실행하는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
    
19. 일단은 분석대상인 샘플의 표면 특성과 연동되는 팁이 구비되고 상기 샘플의 원자와의 힘에 의해 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나가 변화하는 캔틸레버, 상기 캔틸레버에 입사되는 광학빔을 생성하는 광원, 및 상기 캔틸레버에 입사한 상기 광학빔의 반사광을 측정하여 상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 검출부를 포함하는 탐침현미경의 광학빔 정렬방법이 저장된 기록매체에 있어서,
    상기 탐침현미경은,
    상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;
    상기 캔틸레버의 동작변위, 동작주파수 및 휨정도 중 적어도 하나의 정밀한 측정을 위하여, 상기 캔틸레버의 상부면 종단에 설정되고, 상기 광학빔이 입사되는 목표위치;
    상기 목표위치가 포함된 상기 캔틸레버를 확대하여 표시하는 확대수단;
    상기 확대수단에 의해 확대표시된 상기 캔틸레버의 영상을 취득하는 영상정보 취득장치;
    상기 영상정보 취득장치에 의해 취득된 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 영상표시부;
    상기 캔틸레버의 연직상부에 구비되고, 일측에 기설정된 넓이로 구성되는 개구부를 포함하며, 상기 광학빔의 반사광이 상기 영상표시부에 의해 영상으로 표시되도록 구성되는 스크린; 및
    상기 광학빔이 상기 캔틸레버에 입사되는 입사위치를 판명하는 위치판명부;
    를 포함하고,
    상기 개구부가 상기 목표위치의 연직상방에 위치하도록 상기 스크린이 삽입 또는 고정된 후, 상기 영상표시부가 상기 캔틸레버의 영상을 표시하는 제1단계;
    상기 위치판명부가 상기 입사위치를 판명하는 제2단계; 및
    상기 제어부가, 상기 입사위치를 토대로, 상기 입사위치와 상기 목표위치가 일치되도록, 상기 광원 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 제어하는 제3단계;
    를 실행하는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
    

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