KR101536788B1 - 자동 스캐닝 탐침 이미지화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

스캐닝 탐침 현미경(SPM)(10)의 동작 방법은 SPM(10)의 탐침(14)이 샘플(22)과 상호작용할 때 샘플(22)을 스캐닝하는 단계(36), 및 스캐닝 단계(36)에 응하여 샘플 표면 데이터를 수집하는 단계를 포함한다. 방법은 샘플 표면 데이터로부터 샘플(22)의 피처(feature)를 식별하고(38) 식별단계(38)에 기초하여 피처의 줌인 스캔(42)을 자동으로 수행한다. 방법은 피처의 지시된 고해상 이미지를 용이하게 수행하기 위해서 나노-거칠기들과 같은 관심 피처들의 위치를 신속하게 식별하고 이를 확인하게 동작한다.

Description

자동 스캐닝 탐침 이미지화 방법 및 장치{Method and Apparatus of Automatic Scanning Probe Imaging}

관련출원의 상호참조

이 출원은 참조로 전체를 여기에 포함시키는 2007년 9월 12일에 출원된 미국 가 출원번호 60/971,828의 이익을 청구한다.

본 실시예들은 스캐닝 탐침 현미경(SPM)을 사용하여 샘플을 이미지화하는 방법에 관한 것으로, 특히 고 이미지 해상과 고 스캔율의 SPM으로 나노-거칠기(asperity)와 같은 소규모 샘플 피처(feature)들을 자동으로 인지하여 검증하는 방법에 관한 것이다.

원자힘 현미경(AFM)과 같은 스캐닝 탐침 현미경은 샘플의 하나 이상의 특성들을 측정하면서 측정탐침과 샘플간에 상대적 스캔 운동을 제공함으로써 동작한다. 전형적인 AFM 시스템이 도 1에 개략적으로 도시되었다. 캔틸레버(15)를 구비한 탐침(14)을 포함하는 탐침장치(12)를 채용하는 AFM(10)이 도시되었다. 스캐너(24)는 탐침-샘플 상호작용이 측정되는 중에 탐침(14)과 샘플(22) 간에 상대적 운동을 발생한다. 이에 따라, 샘플의 이미지들 혹은 그외 다른 측정치들이 얻어질 수 있다. 스캐너(24)는 전형적으로 3개의 직교하는 방향들(XYZ)로 움직임을 발생하는 하나 이상의 작동기들로 구성된다. 흔히, 스캐너(24)는 모든 3개의 축들로 샘플 혹은 탐침을 이동시키는 하나 이상의 작동기들로서, 예를 들면 압전관 작동기를 포함하는 단일의 일체형 장치이다. 대안적으로, 스캐너(24)는 복수의 개별적 작동기들의 조칩체일 수 있다. 일부 AFM들은 스캐너를 복수의 구성성분들로서 예를 들면 샘플을 이동시키는 XY 스캐너와 탐침을 이동시키는 별도의 Z-작동기로 분리한다.

일반적인 구성에서 탐침(14)은 흔히 캔틸레버(15)의 공진주파수로 혹은 이 근처로 탐침(14)을 구동하기 위해 사용되는 진동 작동기 혹은 드라이브(16)에 결합된다. 대안적인 장치들은 편향, 비틀림, 혹은 그외 캔틸레버(15)의 운동을 측정한다. 탐침(14)은 흔히 일체형 팁(17)을 구비한 마이크로 제조 캔틸레버이다.

일반적으로, 전자신호는 탐침(14)을 구동하는 작동기(16)(혹은 대안적으로 스캐너(24))가 진동되게 SPM 제어기(20)의 제어하에 AC 신호원(18)으로부터 인가된다. 탐침-샘플 상호작용은 전형적으로 제어기(20)에 의해 피드백을 통해 제어된다. 특히, 작동기(16)는 스캐너(24) 및 탐침(14)에 결합되나 자체-작동되는 캔틸레버/탐침의 일부로서 탐침(14)의 캔틸레버(15)와 일체로 형성될 수 있다.

흔히, 선택된 탐침(14)은 진동되어 위에 기술된 바와 같이 샘플 특징들이 탐침(14)의 하나 이상의 진동 특성들에 변화들을 검출함으로써 모니터될 때 샘플(22)과 접촉하게 된다. 이에 관하여, 편향 검출장치(25)는 전형적으로 탐침(14)의 후부를 향하여 빔을 지향시키기 위해 채용되며, 이때 빔은 4상한 광검출기와 같은 검출기(26)를 향하여 반사된다. 장치(25)의 감지 광원은 전형적으로 레이저이며 흔히 가시 혹은 적외 레이저 다이오드임에 유의한다. 감지 광 빔은 다른 광원들, 예를 들어 He-Ne 혹은 다른 레이저원, 슈퍼루미네슨트 다이오드(SLD), LED, 광섬유, 혹은 작은 스폿에 집점될 수 있는 그외 어떤 다른 광원에 의해 발생될 수도 있다. 빔이 검출기(26)를 병진할 때, 적합한 신호들이 제어기(20)에 전달되고, 이 제어기는 탐침(14)의 진동 변환들을 판정하기 위해 신호들을 처리한다. 일반적으로 제어기(20)는 전형적으로 탐침(14)의 진동의 셋포인트 특징을 유지하기 위해서, 팁과 샘플간에 상대적인 일정한 상호작용(혹은 레버(15)의 편향)을 유지하기 위해 제어신호들을 발생한다. 예를 들어, 제어기(20)는 팀과 샘플간에 일반적으로 일정한 힘을 보증하기 위해서 셋포인트 값 A_S의 진동 진폭을 유지하기 위해 사용된다. 대안적으로, 셋포인트 위상 혹은 주파수가 사용될 수도 있다.

또한, 제어기(20)에 및/또는 연결된 혹은 독자형 제어기들의 별도의 제어기 혹은 시스템에는 제어기로부터 수집된 데이터를 수신하여 스캐닝동안 얻어진 데이터를 조작하여 점 선택, 곡선맞춤, 및 거리판정 동작들을 수행하는 워크스테이션이 제공된다. 워크스테이션은 결과적인 정보를 메모리에 저장하고 이를 추가의 계산들을 위해 사용하며, 및/또는 이를 적합한 모니터에 표시하며, 및/또는 이를 유선 혹은 무선으로 다른 컴퓨터 혹은 장치에 전송할 수 있다. 메모리는 예를 들어 다음으로 제한되는 것은 아니지만 컴퓨터 RAM, 하드디스크, 네트워크 저장장치, 플래시 드라이브, 혹은 CD ROM을 포함한, 임의의 적합한 컴퓨터 판독가능 데이터 저장매체를 포함할 수 있다. 특히, 스캐너(24)는 흔히 측정탐침과 샘플표면간에 상대적 운동을 발생하기 위해 사용되는 압전기 스택(여기에서 "압전 스택"이라고도 함) 혹은 압전관을 포함한다. 압전스택은 스택 상에 배치된 전극들에 인가되는 전압들에 기반하여 하나 이상의 방향들로 이동하는 장치이다. 압전 스택들은 흔히 압전스택들의 운동을 안내, 제약, 및/또는 증폭하는데 사용되는 기계적 굴곡부들과 결합하여 사용된다. 또한, 굴곡부들은 "Fast-Scanning SPM Scanner and Method of Operating Same" 명칭으로 2007년 3월 16일에 출원된 함께 계류중의 출원번호 11/687,304에 기술된 바와 같이 하나 이상의 축에 작동기의 강성을 증가시키기 위해 사용된다. 작동기들은 탐침, 샘플, 혹은 둘 다에 결합될 수 있다. 대부분 전형적으로, 작동기 조립체는 수평, 혹은 XY 평면으로 탐침 혹은 샘플을 구동하는 XY-작동기 및 수직 혹은 Z 방향으로 탐침 혹은 샘플을 구동하는 Z-작동기 형태로 제공된다.

SPM의 유용성이 계속하여 개발됨에 따라, 더 큰 샘플 영역들을 이미지화는 것을 포함하여, 샘플 측정 수율을 개선하기 위해 더 빠른 속도로 서로 다른 유형들의 샘플들을 이미지화할 필요성이 발생하였다. AFM이 본질적으로 일반적으로 수 나노미터의 탐침 정점에 의해 결정되는 해상도를 가질지라도, AFM 이미지에 상세 수준은 스캔 크기에 달려있다. 예를 들어, 통상의 512 x 512 화소 이미지는 스캔 크기가 1μm이면 2nm의 상세를 가지지만 스캔 크기가 10 μm 및 100 μm이면 화소당 각각 20 nm 및 200nm가 된다. 명백히, 고 해상도 및 큰 스캔 크기는 수율의 대가로 이어진다. 같은 예에서, 10μm 이미지 크기가 2nm 상세를 요구한다면, 화소 밀도는 512 x 512가 아니라 5000 x 5000일 필요가 있다. AFM이 이미지들을 얻기 위해 더 빠른 스캔를 사용하기 때문에, 각 스캔 라인에서 10배만큼 데이터 증가는 각 화소에 대한 데이터를 얻기 위해서 Z 피드백 루프가 10 배 더 빠를 것을 요구할 것이다. 스캔 시간은 5000 라인들의 데이터가 일련으로 얻어지기 때문에 이미지를 얻기 위해 10배 더 걸릴 것이며 프레임당 8분에서 프레임당 1시간 이상으로 보통의 이미를 얻는 시간이 증가한다.

캔틸레버 응답시간, X, Y, 및 Z 방향들로 사용가능한 스캐너 대역폭, 스캐너를 구동하는 고전압 증폭기의 슬루 레이트 및 대역폭, 캔틸레버 힘 감지 속도, 및 복조 시스템 및 추적 힘 피드백 시스템을 포함한 그외 다른 요인들도 이미지화 속도를 제한할 수 있다.

SPM 이미지들은 전형적으로 샘플 상에 서로 다른 위치들에서 기록된 다수 어레이들의 측정들로 구성된다. 예를 들어, 이미지는 샘플 상에 서로 다른 XY 위치들의 어레이에 대해 측정된 상대적 샘플 높이의 국부적 값을 내포할 수 있다. 대안적 측정들은 전기적 및 자기적 힘들, 마찰, 및 샘플의 강성뿐만 아니라, 캔틸레버의 진폭, 위상 및 주파수 응답, 등을 포함할 수 있다. 측정된 데이터는 샘플 표면을 나타낸다.

위에 언급된 속도 제약 외에도, 큰 영역 샘플에 고 해상 이미지화는 일반적으로 점진적으로 달성된다. 특히, 샘플이 관심 피처를 포함하는지를 판정하기 위해 이미지 영역에서 조사(survey) 스캔이 흔히 사용된다. 피처가 확인된다면, AFM은 요망되는 해상도가 얻어지거나 팁 반경 한계에 도달될 때까지 사용자가 피처를 수배 줌인할 수 있게 할 것이다. 피처가 더 이미지화해야 할지(더 큰 해상도)의 판단은 훈련된 조작자에 의해 제공되고 줌인 스캔은 대부분의 AFM 도구들을 사용하여 수동으로 개시될 수 있다.

나노미터 피처 검출 및 측정의 특정한 적용은 데이터 저장장치에 사용되는 나노-거칠기 측정이다. 나노-거칠기는 하드디스크 매체들 상에 높이가 수 나노미터이고 직경이 20 ~ 40 nm인 범위인 오목한 피처들이다. 데이터 판독/기입 프로세스 동안, 판독/기입 헤드의 자기 극 팁에서 디스크 매체까지의 거리도 수 나노미터의 범위이다. 나노-거칠기는 높이가 판독/기입 헤드들의 비행높이를 초과한다면 디스크 판독/기입 헤드를 영구적으로 손상 혹은 "파손"시킬 수 있다. 결국 디스크 매체들은 정례적으로 바람직하게는 AFM을 사용하여 나노-거칠기의 발생을 모니터하기 위해 조사된다.

이에 대한 한 문제는 확인하고자 할 결함들의 크기를 고려할 때 분석될 디스크 영역이 비교적 크다는 것이다. 광학적 기술들은 비교적 짧은 시간에 큰 영역들을 측정할 수 있으나, 이러한 기술들은 나노-거칠기를 식별할 수 없다. AFM은 이에 관하여 이상적 해결책을 제공한다. 그러나, 절충은 AFM이 약 1 Hz의 범위의 스캔 속도에서 비교적 긴 시간이 걸려 10 마이크론 스캔 크기에서 고 데이터 밀도로 위치들을 이미지화하려는 것은 금지나 다름없이 시간 소모적이 된다는 것이다.

또한, 관련된 문제는 1 ~ 2 나노미터 높이의 나노-거칠기에서는 1 옹스트롬보다 큰 정밀도가 요구된다는 것이다. 이 수준의 정밀도를 달성하기 위해서 AFM은 사용가능한 데이터를 얻기 위해 비교적 느린 속도로 동작되어야 한다. 현 관행에서 사용되는 절충은 이미지당 512 x 512 라인들로 비교적 큰 샘플링 커버리지에 대해 10 μm x 10 μm 영역을 스캔하는 것으로, 이는 한 이미지를 완료하기 위해 약 8.5 분이 걸리고, 샘플의 작은 부분으로서 예를 들어 디스크의 선택된 영역을 조사하는데 1시간 넘게 걸린다. 그러나, 이러한 주의 깊은 느린 속도로 이미지화할 때에도 각 데이터 점의 화소 크기는 약 20 nm인데 이는 크기가 나노-거칠기와 비슷하다. 그러므로, 측정은 쉽게 작은 거칠기를 놓칠 수 있을 뿐만 아니라 화소가 나노-거칠기에 상응할 때 높이 데이터는 단일 혹은 심지어 몇개의 데이터 점들로 오목 거칠기의 실체 높이 및 형상을 거의 반영하지 못한다.

AFM을 사용함에 있어서는 나노-거칠기의 특성들을 정확하게 구분지어 식별하려고 할 때, 특히 시스템 잡음을 고려할 때 어려움을 제기한다. 시스템 잡음은 이를테면 작동기들, 탐침 캔틸레버(15), 전기 신호 잡음, 등과 같은 매우 많은 수의 소스들에 의해 야기될 수 있다. 시스템 잡음은 나노-거칠기의 잘못된 확정적 식별, 나노-거칠기의 오 특징화, 등을 야기할 수 있다. 잡음은 일관되지 않는다. 결국, 피처들이 클 때 이들은 전형적으로 능숙한 사용자에 의해 쉽게 구별될 수 있다. 그러나, 피처 크기가 작아짐에 따라, 이 잡음의 특성은 덜 구별될 수 있게 된다. 저속의 고 해상 스캔 동안에 잡음은 느린 속도들로서 대략 1Hz로 데이터 평균화를 사용하여 상쇄될 수 있다. 그러나, 이 기술은 관심 점에 연관된 데이터 점들의 수가 훨씬 적을 경우 더 빠른 속도 스캔들 동안엔 적용할 수 없어 검출된 피처들을 향상시키기보다는 왜곡시키는 경향이 있어 여전히 훈련된 조작자에 의존한다.

그러나, 사용자가 훈련된 조작자일 때라도 사람 판단에 의지하는 단점들이 있다. 이것은 특히 피처가 매우 작고 이미지가 비교적 잡음이 있을 때 그러하다. 도 2를 참조하면 실시예에 따라 표준 AFM 이미지화 기술들을 사용하여 생성된 개략적 샘플 AFM 이미지(27)가 도시되었다. 이미지(27)는 복수의 잡음 발생들(29)과 함께 나노-거칠기(28)의 식별을 포함한, AFM(10)에 의해 발생된 출력을 도시한 것이다. 기술에서 이해되는 바와 같이 나노-거칠기의 규모로 샘플 피처들(28)을 식별하고 이미지화려고 할 때, 이러한 관심 피처들은 보통의 사람 조작자 인식을 통해 잡음 발생들(28)로부터 구별될 수 없다. 결국, 나노-거칠기를 식별하고 이미지화기 위해 AFM을 사용하는 것은 이익이 되지 않았다.

판독/기입 헤드들의 비행 높이를 감소시키려는 계속적인 경향으로 더 작은 거칠기에 대해 디스크들을 적격화하는 중요성이 계속하여 증가하고 있다. 따라서, 소규모 결함 검출 기술은 충분한 데이터질 제어뿐만 아니라, 고 해상도 데이터를 제공할 수 있으면서도 고속으로 AFM을 동작시키는 기술의 필요성이 있다.

나노미터 규모의 피처들의 자동 줌인 스캔을 수행함으로써 고해상도 데이터가 얻어진다. 줌인 스캔은 데이터 해상도가 실제 개선되는 디지털 카메라 상의 광학 줌과 유사하다. 유경험 조작자가 일반적으로 줌인 위치를 판정할 수 있을지라도, 피드백 루프의 잡음 및 간혹 불안정성에 기인하여, 유경험 조작자로도 몇개의 화소들에 대응하는 데이터를 분석할 때 거칠기 이벤트를 오판할 수 있다. 결국, 유경험 AFM 조작자라도 나노-거칠기와 같은 소규모 피처들을 확인하려고 할 때 영역에서 줌의 실시간 판단을 하기에 적합하게 유효하지 않다. 발명의 일 목적은 실시간으로 다차원 데이터를 통해 조사 스캔에서 거칠기 이벤트를 검출하는 알고리즘을 개발하는 것이다. 일단 거칠기 이벤트가 검출되면, 스캐너 혹은 스테이지는 고해상 이미지화를 수행하기 위해 정밀 위치로 자동으로 이동할 것이다. 발명의 또 다른 목적은 패턴(이를테면 나노-거칠기) 검출, 고 해상 줌인 이미지화, 및 보고 생성 프로세스들뿐만 아니라 전체 기기 셋업을 자동화하는 것이다.

조사 스캔 목적을 측정이 아니라 검출로 전환함으로써, 조사 스캔은 더 높은 속도로 더 큰 영역에서 수행될 수 있어 수율 및 데이터 해상도 둘 다를 증가시킨다.

바람직한 실시예들은 큰 영역에서 조사 스캔을 행하고 요망되는 피처(들)을 식별하고 이어서 피처 특성들에 따라 고 해상 측정들을 수행하는 것을 포함해서, SPM으로 일련의 측정들을 자동으로 수행한다.

특히, 사람의 눈은 한번에 한 이미지만을 볼 수 있다. 반면 AFM 도구는 일반적으로 높이, 진폭, (혹은 접촉모드 AFM이 사용될 경우엔 편향), 위상에 대한 트레이스/리트레이스 데이터를 포함해서, 동시에 6채널의 데이터를 생성한다. 이들 이미지들의 상관은 실제 데이터로부터 잡음을 효과적으로 구별시킬 수 있게 한다. 이러한 상관은 실시간 이미지화 동안 조작자가 확정하기는 불가능하며 불행히도 팁은 드리프트 및 히스테리시스 효과들 때문에 위치에 신뢰성있게 위치될 수 없기 때문에 오프라인으로 수행된다면 이러한 상관은 사실상 쓸모없다. 실시간의 피처 유무를 검출하며(즉, 스캐닝 이미지화가 진행될 때) 고 해상 데이터에 대한 피처 위치에 줌인하는 자동 도구가 요망된다. 이러한 도구는 과도하게 큰 고해상 스캔들을 피하기 위해 줌인 스캔의 영역을 합리적으로 선택할 것이며, 이에 따라 소정의 관심 피처들이 검출될 때 및 경우에만 고해상 데이터를 제공한다.

발명의 한 주요 잇점은 큰 영역 조사 스캔들 동안 요망되는 피처를 자동으로 식별하는 것이다. 피처 검출은 위상 및 진폭 데이터뿐만 아니라, 트레이스/리트레이스 스캐닝에서 피드백 응답을 포함한, 다차원 데이터를 사용한다. 다차원 데이터의 실시간 분석으로 피처의 양성(positive) 식별 결과가 얻어진다. 피처의 좌표들 및 특성들은 자동으로 적합한 줌인 스캔 크기 및 속도로 피처의 고해상 측정을 수행하는데 사용된다. 피처 검출은 압전 스캐너에 의해서 그리고 동력사용 스테이지의 오프셋을 통해 달성될 수 있는 영역에 대해 행해진다. 자동화 프로세스는 반전기반 반복적 피드 포워드 알고리즘을 통해 스캐너 제어를 설정하고, 캔틸레버 피드백 제어를 위한 이미지화 파라미터들을 설정하고 AFM 팁을 자동으로 연관 및 해제시키는 것을 포함한다.

바람직한 실시예의 일면에 따라서, 하나 이상의 샘플 피처들을 식별하고 이들에 대한 큰 해상도를 제공하기 위해 탐침-기반 기기가 기술된다. 기기는 팁을 탑재한 캔틸레버를 구비한 탐침을 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경(SPM), 적어도 2개의 식별 파라미터들을 사용하여 샘플 표면 데이터에 기초하여 검출된 피처를 포함하는, 상기 샘플의 일부분을 식별하게 구성된 피처 식별 엔진, 및 상기 SPM의 탐침이 상기 샘플의 일부분과 상호작용할 때 제 1 해상도보다 큰 제 2 해상도로 상기 샘플의 일부분을 스캔하기 위해 상기 SPM에 제어신호들을 제공하게 구성된 피처 스캐닝 제어기를 포함한다.

바람직한 실시예들의 또 다른 면에 따라서, 상기 SPM의 탐침이 상기 샘플과 상호작용할 때 제 1 해상도로 샘플을 스캐닝하는 단계 및 스캐닝 단계에 응하여 샘플 표면 데이터를 수집하는 단계를 포함하는 스캐닝 탐침 현미경(SPM)을 동작시키는 방법. 방법은 적어도 2개의 식별 파라미터들을 사용하여 상기 샘플 표면 데이터로부터 샘플의 피처를 식별하고, 식별단계에 기초하여 제 1 해상도보다 큰 제 2 해상도로 피처의 줌인 스캔을 자동으로 수행한다.

바람직한 실시예들의 또 다른 면에서, 식별단계는 피처의 진위를 확인하는 단계를 포함하고, 확인단계는 하나 이상의 검증 테스트들을 사용하여 샘플 표면 데이터의 트레이스 및 리트레이스 데이터 세트들을 분석하는 단계를 포함한다.

바람직한 실시예들의 또 다른 면에 따라서, 확인단계는 샘플 표면 데이터의 트레이스 및 리트레이스 데이터 세트들을 분석하는 단계, 신경망의 주 성분 분석에 기초하여 진위를 확인하는 단계, 및 패턴 인식 분석에 의해 기지의 패턴을 피처와 비교하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.

바람직한 실시예들의 또 다른 실시예에 따라서, 하나 이상의 샘플 피처들을 식별하고 이들에 대한 큰 해상도를 제공하기 위해 스캐닝 탐침 현미경을 동작시키는 방법이 기술된다. 방법은 상기 SPM의 탐침과 상기 샘플 간에 상호작용에 기초하여 제 1 해상도로 샘플 표면 데이터를 발생하기 위해 적어도 5 Hz의 주파수로 샘플의 조사 스캔을 수행하는 단계; 약 1 나노미터보다 큰 높이를 갖는 피처를 포함한 상기 샘플의 일부분을 식별하는 단계; 피드백 역 상관 테스트, 패턴 일치 테스트, 및 역 대칭 테스트 중 적어도 하나를 포함한 적어도 2개의 검증 테스트들에 기초하여 잡음으로부터 상기 피처를 식별하기 위해 상기 일부분을 검증하는 단계; 및 상기 SPM의 탐침이 상기 샘플의 상기 일부분과 상호작용할 때 제 1 해상도보다 큰 제 2 해상도로 상기 샘플의 검증된 일부분의 데이터 스캔을 수행하는 단계를 포함한다.

바람직한 실시예들의 한 면은 상기 피처가 공간적 재현을 갖지 않는 일부분들을 제거하기 위해 상기 샘플 표면 데이터의 트레이스 및 리트레이스 데이터 세트들을 분석하는 단계를 상기 검증 단계를 포함하는 경우를 더 포함한다. 또 다른 면은 확인된 히스테리시스에 기초한 범위에 따라 상기 공간적 재현이 정의되게 상기 트레이스 및 리트레이스 데이터 세트들에서 히스테리시스를 확인하는 단계를 포함한다. 또 다른 면은 피처 높이, 탐침 진폭, 탐침 위상, 탐침 고조파 응답, 탐침 편항, 및 마찰, 탐침 팁 확장부와 상기 샘플 간에 전기적 응답 및 자기적 응답에 대응하는 적어도 한 신호를 포함한다.

바람직한 실시예들의 또 다른 면에 따라서, 상기 검증단계는 신경망의 주 성분 분석에 기초하거나 패턴 인식 분석을 사용하여 피처를 기지의 패턴와 비교하는 것을 포함한다. 발명의 또 다른 면은 제 2 해상도로 스캐닝하기에 앞서 상기 검출된 피처의 하나 이상의 특징들에 기초하여 상기 SPM의 동작의 하나 이상의 파라미터들을 변경하는 단계를 포함한다.

발명의 이들 및 다른 특징들 및 잇점들은 다음 상세한 설명 및 첨부한 도면들로부터 당업자들에게 명백하게 될 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 구체적 예들은 2본 발명의 바람직한 실시예들을 나타내나 예시로서 제한하려 하지 않고 주어진 것임을 알아야 한다. 많은 변경들 및 수정들이 본 발명의 정신 내에서 본 발명의 범위 내에서 행해질 수 있고 발명은 모든 이러한 수정들을 포함한다.

발명의 바람직한 실시예들은 동일 구성요소들에 동일 참조부호를 사용한 첨부한 도면들에 도시되었다.
도 1은 적합하게 "종래기술"로 표기한 종래기술의 AFM의 개략도이다.
도 2는 적합하게 "종래기술"로 표기한 표준 AFM 이미지화 기술들을 사용하여 생성된 샘플 AFM 출력 그래프이다.
도 3은 바람직한 실시예들의 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 도 2의 방법에 따라 피처 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5d는 공간 상관 테스트를 도시한 트레이스/리트레이스 데이터 분석을 보인 일련의 개략적인 그래프들이다.
도 6은 트레이스/리트레이스 동작에서 발생하는 공간적 상관을 도시한 그래프들이다.
도 7a 내지 도 7d는 역 대칭 테스트를 도시한 것으로 트레이스/리트레이스 데이터 분석을 보인 일련의 그래프들이다.
도 8은 바람직한 실시예들에 따라 얻어진 조사 및 데이터 스캔 이미지들의 개략도이다.
도 9는 다차원 데이터 상관을 보인 것으로 도 8과 유사하게 조사 및 데이터 스캔 이미지들의 개략도이다
도 10은 줌인 스캔을 도시한 일련의 AFM 이미지들을 도시한 것이다.
도 11은 발명의 대안적 실시예를 도시한 흐름도이다.

먼저 도 3을 참조하면, 바람직한 실시예들의 자동 이미지화 프로세스(30)는 다음의 단계들을 내포한다. 실시예에 따라, 프로세스(30)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어로 구현되고 여기 기술된 방법들을 구현하게 구성된 피처 식별 엔진을 사용하여 구현될 수 있다. 실시예에 따라서, 피처 식별 엔진은 AFM 제어/컴퓨터(20) 내에 소프트웨어 프로세스로서 구현될 수 있고, 관심 피처를 식별하고 잡음과 같은 다른 데이터로부터 이 확인된 관심 피처를 구별하기 위해 실시간 이미지화 동안에 예를 들어 진폭, 위상, 편향, 트레이스 및 리트레이스 데이터, 등을 포함한 다차원 데이터를 사용할 것이다.

블록(32)에서 기동 및 초기화 단계 후에, 이미지화 동작의 상태는 블록(34)에서 시스템에 자동으로 캔틸레버 탐침 동작 파라미터들이 설정되게 하는 것을 포함한다. AFM 시스템 셋업은 탐침이 샘플과 상호작용하게 탐침을 샘플에 관련시키고 필요한 피드백 대역폭을 달성하기 위해서 진폭, 잡음 및 피드백 응답 잡음 레벨을 분석한 것을 토대로 피드백 이득 제어를 최적화하는 것을 포함한다. 이득 제어는 탐침이 샘플과 상호작용하는 중에 시스템의 전달함수로부터 도출되는 모델 기반 제어기에 의해 달성될 수도 있다. AFM을 적합하게 셋업하고, 방법(30)은 블록(36)에서 큰 영역에 대한 고속 스캔, 즉 조사 스캔을 시작한다. 이 블록에서는 시스템 공진에 의해 야기되는 것과 같은 스캐너의 기계적 불안정을 피하기 위해 스캐너 드라이브를 최적화하기 위해 본 양수인(비코 인스트루먼츠, 인크)의 계류중의 미국특허출원("Closed Loop Controller and Method for Fast Scanning Probe Microscopy" 명칭의 미국출원번호 11/800,679)에 기술된 반전-기반 반복 피드 포워드 제어기가 사용된다.

블록(38)에서 조사 스캔이 진행됨에 따라, 피처 검출을 위해 각각의 한 쌍의 트레이스/리트레이스 데이터 세트들이 분석된다. 각각의 한 쌍의 트레이스/리트레이스 데이터 세트들이 특정의 좌표, 한 라인의 좌표들, 및 샘플의 영역, 등과 같은 이들 데이터 세트들의 일부에 연관될 수도 있다. 관심 피처들이 검출된다면, 이들 피처들은 실질적으로 실시간으로 이들의 좌표들 x_i 및 y_i로 표시되고, 조사 스캔이 계속된다. 일단 조사 스캔이 완료되면, 스캐너는 블록(40)에서 제 i 관심 피처에 오프셋하기 위해 제어되고, 방법(30)은 블록(42)에서 이 제 i 피처에 대해 고속 및 해상도로 작은 크기 스캔(줌인 스캔)을 수행한다. 이어서 블록(44)에서 대응하는 피처 특성들이 기록되고 통보된다. 이어서 방법(30)은 블록(46)에서 탐침과 샘플간에 위치를 제 i+1 피처에 오프셋하고 데이터 (줌인) 스캔을 수행하며 조사 영역에 모든 피처들이 스캔될 때까지 계속한다.

모든 피처들이 스캔되어 줌인 고 퀄리티의 데이터를 생성할 때(혹은 관심 피처로서 예를 들어 나노-거칠기들이 없다면), 블록(48)에서 탐침은 그 장소로부터 철수되어 AFM 스테이지 의해 다음 장소로 이동되고, 방법(30)이 반복된다. 다음 장소의 샘플이 스캐너 XY 범위의 도달범위 내에 있다면, 탐침은 철수될 필요가 없다. 새로운 장소의 스캔은 프로그램된 위치들을 통해서 XY 스캐너로 새로운 장소의 좌표에 단순히 오프셋함으로써 혹은 예를 들어 사용자 제어 하에 다른 유형들의 제어에 의해 수행될 수 있다.

따라서 피처 검출은 도 4에 도시된 방법(50)의 다음 단계들로 진행한다. 블록(52)에서 방법(50)은 나노-거칠기 검출을 위해 패턴 피처 높이, 위상 및/또는 진폭을 분석함으로써 한 특정 위치에서 양성 이벤트가 검출되었는지를 판정한다. 이러한 이벤트 검출은 위에서 데이터에 예를 들어 1nm 임계값의 어떤 변화에 대한 것으로서, 1nm보다 큰 높이를 갖는 피처의 존재를 나타낼 수 있다. AFM 동작의 실시간 이미지화에서 일련으로 매 화소마다 데이터가 분류된다.

방법(50)의 블록들(54 ~ 58)은 이벤트 양성 피처들의 틀린 ID를 피하기 위해서 피처 특징들의 추가의 검증에 대한 것이다. 블록들(54 ~ 58)이 복수의 피처 식별 파라미터들을 기술할지라도, 당업자는 피처 식별은 이들 파라미터들 중 하나 이상을 사용하는 것을 포함할 수 있음을 알 것이다. 바람직한 실시예에 따라서 피처 식별을 위해 적어도 2개의 식별 파라미터들이 사용될 수 있다. 피처 식별은 스캔 라인 내에 샘플에 대한 피처의 초기 식별에 이어 피처의 존재 및/또는 특징들이 판정되는 하나 이상의 검증 테스트들을 수행하는 것을 포함할 수 있다.

블록(54)에서 크기 기준들이 체크된다. 예상되는 측면 크기를 가져 이벤트 검출을 통과한 피처들을 선택하기 위해 피처의 측면 및 수직 치수의 사전 지식이 사용된다. 고속 스캔은 수집된 데이터가 피드백 응답 및 캔틸레버 다이나믹스의 지연에 기인하여 스캔 방향으로 신장된 크기를 갖게 할 수 있음에 유의한다. 이 요인은 피드백 특징들에 따라 고려될 수 있다. 피처 치수의 지식은 소정의 패턴일 수도 있고, 혹은 신경망에 의해 분석되는 주 성분들일 수 있다. 블록(56)에서, 공간 상관이 분석된다. 잡음과는 달리 물리적 피처들은 동일 기하학적 위치에서 항시 발생해야 하며, 유사한 형상을 가져야 한다. 결국, 트레이스 및 리트레이스 스캔 라인은 실질적으로 동일 기하학적 위치에서 동일 피처를 만나야 한다. 반면 잡음 및 교란은 무작위 시간열로 발생하는데, 즉 현상들은 트레이스 및 리트레이스 라인들에서 동일 기하학적 위치에서 거의 상관되지 않는다.

다음에 블록(58)에서 피드백 역 상관이 수행된다. 이 특징은 지형적 장벽에 마주쳤을 때 피드백 응답 대칭을 고려한다. 일반적으로 피드백은 장벽을 만났을 때 첨예하게 응답하나 장벽을 지나가면서 패러슈트 효과(parachuting effect)를 나타낸다(이 현상의 설명에 대해서는 "Closed Loop Controller and Method for Fast Scanning Probe" 명칭의 계류중의 미국특허출원 번호 11/800,679를 참조한다). 이 특징은 트레이스 및 리트레이스 스캔 라인들에 대해 피처 위치에 관하여 대칭이다. 트레이스 및 리트레이스 라인의 국부적 데이터 부분집합은 수평으로 서로 반대가 되어 동일 진폭으로 스케일된다. 상관 스케일링 패턱들은 피처의 또 하나의 시그내처로서 판단된다. 이벤트가 모든 이들 테스트들을 통과하였을 때 이것은 항시 자체를 양성 피처 ID으로서 확정한다. 이의 좌표는 이에 대해 예를 들어 실체 피처들로부터 잡음을 판별하는 수단을 제공하는 줌인 스캔을 위해 사용된다.

도 5a 내지 도 5d에 공간 상관 동작이 도시되었다. 먼저 도 5a를 참조하면 단일 이미지화 라인에 대한 트레이스 타이밍도(400)가 도시되었다. 도(400)는 단일 이미지화 라인에 대해서 동일 표면의 복수의 트레이스들이 복수 세트들의 데이터를 얻기 위해 행해질 것임을 도시한다. 제 1 트레이스(401)는 샘플에 대한 제 1 패스에서 초기 데이터를 모은다. 제 2 트레이스(402)는 역 트레이스 방향으로 동일 영역을 거친다. 제 1 트레이스(401) 및 리트레이스(402)는 트레이스의 방향, 한 혹은 다른 트레이 동안에 잡음, 등에 기초하여 차이들이 있을 수 있다. 트레이스(402)의 완료에 이어 추가의 한 세트의 데이터를 제공하기 위해 제 2 트레이스(403)가 수행될 수 있다.

도 5b를 참조하면 제 1 실선의 사각형(410)은 트레이스들(401, 403)에 의해 발생된 트레이스 데이터를 도시한 것으로, 트레이스 데이터는 이미지화 동안 발생한 데이터 이벤트들(412, 422, 414, 424)을 포함한다. 모든 이벤트들(412 ~ 424)은 이벤트 검출 기준을 만족한다. 그러나, 도 5c를 참조하면 트레이트 및 리트레이스 데이터가 동일 공간에 작도될 때 412 및 422는 실질적으로 동일 위치에 보일 수 없다. 결국, 412 및 422은 잠재적 관심 피처들, 예를 들면 나노-거칠기들로서는 부적격이 된다. 도 5d를 참조하면 다른 2개의 이벤트들로서 414 및 424은 한 쌍의 트레이스-리트레이스 라인에서 동일 기하학적 위치에서 발생하고 따라서 피처 ID 테스트를 통과하였다. 이때, 전형적으로, 추가의 테스트들이 수행된다.

도 6을 참조하면 트레이스/리트레이스 동작에서 일어나는 공간적 상관을 예시한 그래프들이 도시되었다. 그래프들(430, 440)은 탐침이 샘플의 한 라인을 순방향 및 역방향, 즉 트레이스-리트레이스 동작으로 스캔할 때 탐침의 위치의 함수로서 작도된 데이터 세트를 나타낸다. 트레이스 그래프(430) 및 리트레이스 그래프(440)는 실질적으로 동일 선형 공간적 위치의 AFM 스캔들을 나타내었다. 그래프들(430, 440)에서 보인 바와 같이, 잡음 발생들(432)이 시간열에서 무작위로 발생하고 따라서 그래프들(430, 440)에 임의의 곳에서 발생할 수 있다. 반대로, 피처(434)는 동일 높이를 갖고 동일 위치에서 일관되게 발생한다. 따라서 이러한 상관은 데이터의 공간 상관으로서 정의된다. 피처(434)가 일반적으로 동일 공간 위치에서 일관하여 발생할지라도, 피처의 위치 변동들은 트레이스 및 리트레이스 스캔들에서 히스테리시스에 기인하여 약간 이동될 수 있으나 실질적으로 동일 위치에 있을 수 있다.

트레이스 그래프(430)는 피처(434)를 만났을 때 생성된 데이터 세트를 도시한 것이다. 피처(434)는 피처를 만나고 탐침이 피처(434)를 통과한 후 강하(438)가 이어질 때 초기 스파이크(436)를 야기하는데 이는 일단 하강에지를 만나 제어 시스템이 가능한한 신속히 탐침 팁을 샘플에 다시 연관시키려고 시도하여 탐침에 의한 패러슈트 영향에 기인한다. 리트레이스 그래프(440)는 스파이크(436) 및 강하(438)가 리트레이스 동작에서 역순서이고 트레이스 동작에서 피처의 하강에지는 상승에지가 됨을 도시한다.

다음에 도 7a ~ 도 7d에서 트레이스/리트레이스 동작동안 일어나는 역 대칭을 도시한 그래프들 및 도면들이 분석된다. 먼저 도 7a를 참조하면 제 1 실선의 사각형(510)은 트레이스들에 의해 발생된 트레이스 데이터를 도시한 것으로, 트레이스 데이터는 이미지화 동안 발생한 데이터 이벤트들(512, 522, 514, 524)을 포함한다. 모든 이벤트들(512 ~ 524)은 이벤트 검출 기준을 만족한다. 또한, 알 수 있는 바와 같이, 이벤트들(512, 514)은 도 5를 참조로 위에 기술된 공간 상관 테스트를 만족시킨다. 역 대칭은 "패러슈팅"이라고도 하는 것으로서 피드백 루프가 피처에 완전히 응답하지 않을 때 고속 및 큰 크기 스캔에서 피드백 특징들의 반영이다. 도 7b를 참조하면 패러슈팅을 야기하지 않는 이벤트가 도시되었다. 그러나, 도 7c를 참조하면 이벤트들(514, 524)은 패러슈트 효과를 나타낸다. 탐침 팁이 이벤트(514)에서 피처를 만났을 때, 뚜렷한 진폭 감소는 피처(514)의 트레이스 라인에서 z의 첨예한 상승으로서 나타낸 바와 같이 피드백이 신속히 응답하게 한다. 팁이 피처(514)를 떠났을 때, 진폭은 캔틸레버 다이나믹스에 의해 정의되는 바와 같이 서서히 성장하여 피드백 루프의 느린 응답을 야기한다. 리트레이스 라인(524)에서, 팁은 우측으로부터 피처와 마주친다. 그러므로 패러슈트는 좌측에 있다. 도 7d를 참조하면 본 분석 도구를 사용하여, 국부적 데이터는 제거되고 트레이스/리트레이스 세트의 데이터는 이의 최대값에 관하여 서로 반대가 된다. 반대로 된 리트레이스 세그먼트(530)는 트레이스 세그먼트와 동일 높이를 갖게 스케일되고, 두 세그먼트들의 상관 팩터 및 스케일링 팩터가 계산된다. 결과들은 피처 ID에 대한 추가의 필터로서 사용되는데, 수정 및 수정되지 않은 데이터의 상응이 클수록 양성 ID의 표시는 더 커진다. 예를 들어 "1"의 상관 팩터는 전형적으로 양성 피처 ID의 강한 표시를 제공할 것이다. 반면, 잡음이 있을 땐, 적격화는 예를 들어 0.7 혹은 0.8 상관 팩터로 충족될 수도 있다.

다음에 도 8을 참조하면, 트레이스/리트레이스 스캔(610)을 도시한 그래프(600)는, 큰 크기를 가지며 고 스캔 속도로 동작하는 AFM으로 얻어진 조사 스캔 이미지를 나타낸다. 각각의 데이터 라인은 이미지화가 진전됨에 따라 실시간으로 분석된다. 피처(612)는 다차원 데이터 세트(예를 들면, 높이, 진폭, 위상, 및 패턴 형상)에 고유 특성을 나타내며 데이터 상관은 트레이스-리트레이스 라인들(610)에서 고찰된다. 이러한 상관은 피처의 식별을 표시하기 위해 사용된다. 더 작은 스캔 크기에 이미지화 프로세스를 재 중심화하기 위해 오프셋이 사용되어, 더 높은 데이터 밀도 및 질을 갖는 향상된 데이터 세트(620)를 제공한다.

도 9를 참조하면, 그래프(700)는 큰 크기의 조사 스캔을 도시한 것으로(스캔 710), 고속 스캔 라인들은 보통 큰 잡음에 묻힌 불충분한 데이터 점들을 갖는다. 바람직한 일실시예에서, 블록(714)에 나타낸 바와 같이 피처 ID가 잡음 및 교란들의 있을 때 고 검출율과 가장 낮은 있을 수 있을 오 ID 율을 갖도록 높이, 진폭, 위상 및 고조파들와 같은 다차원 데이터에 대해 크기, 공간, 및 역 대칭 테스트들이 수행된다. 스캔(710)이 수행되고 스캐닝동안 피처(712)가 확정적으로 식별된 후에, 이어서 고 해상 데이터를 달성하기 위해 줌인 스캔(720)이 수행된다.

도 10을 참조하면, 일련의 줌인 스캔이 패턴 인식 프로세스에 의해 수행된다. 먼저 기지의 패턴 영역(820)을 가진 큰 스캔(810)이, 높이, 진폭, 위상, 및 고조파 응답을 포함한 이전에 언급된 데이터 유형들 중 임의의 것을 사용하여 분석된다. 일단 큰 스캔(810) 내에서 패턴(820)이 확인되면, 줌인 스캔이 자동으로 수행된다. 패턴(830)이 패턴(820) 내에서 발생한다. 관심 피처의 가장 큰 해상도를 가진 이 패턴은 언급된 데이터 유형들 중 어느 것 혹은 전부에 대해 스캔(830)에서 더욱 줌인된다.

대안적 실시예에서, 테스트 중의 특정 샘플에 연관된 기지의 패턴(위치/파라미터/등)은 조사 스캔 데이터의 전체 세트 혹은 부분 세트와 비교된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 방법(70)은 패턴 일치 분석(블록(72))을 수행하는 것을 포함하며 일치가 발생하였을 때 피처 ID가 기록되고(블록(74)) 일치가 발생하였을 때 피처 ID가 기록되고(블록(74)) AFM은 고 해상 데이터를 얻기 위해 검출된 영역에서 줌인 스캔을 진행한다. 패턴 일치 프로세스는 단순 패턴 상관, 주 성분 분석, 및/또는 그외 다른 패턴 인식 도구들을 포함한다.

일예에서, 한 바람직한 실시예는 다음 명세들을 갖고 수행할 수도 있다.

수율:	20um x 10um의 8개의 영역들에 대해 ~ 30분 및 이에 더하여 나노-거칠기 마다 추가 1분.
NA 최소 측면 검출(nm/화소)	2048 x 1024 조사 스캔에서 15nm
검출된 NA 측면 해상도(nm/화소)	512 x 512 상세 스캔에서 2nm
NA 높이 검출:	1.2nm 내지 10nm **
NA 높이 반복율:	20%, 1 시그마 **
전형적 높이 잡음	<0.6 옹스트롬
스캔 영역 크기:	20um x 10um 영역
기정의된 영역 스캔:	현 고객 요건당 최대 8
스캔 속도:	≥조사 스캔에 대해 7Hz ≥ 상세 스캔에 대해 10Hz
스캔 해상도:	조사 스캔: X 라인당 2048 화소; 1024 라인 Y방향 상세 스캔; X 라인당 512 화소; 512 라인 Y 방향
평균 팁 수명	~ 120 스캔(20um x 10um); 실제 수명은 기판 오염 수준을 포함한 환경에 따른다.**

**: 이들은 양수인에 의해 사용된 작은 샘플 세트에 기초한 임시 명세들이다.

발명자들에 의해 고찰된 본 발명을 수행하는 최상의 형태가 위에 개시되었을지라도, 본 발명의 실시는 이것으로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 특징들의 다양한 추가, 수정 및 재배열이 발명의 기반 개념의 정신 및 범위 내에서 행해질 수 있음이 자명할 것이다.

Claims (31)

1. 하나 이상의 샘플 피처들을 식별하고 이들에 대한 큰 해상도를 제공하기 위해 스캐닝 탐침 현미경(SPM)(10)을 동작시키는 방법에 있어서,
   상기 SPM(10)의 탐침(14)이 샘플(22)과 상호작용할 때 제 1 해상도(36)로 상기 샘플(22)을 스캐닝하는 단계;
   상기 스캐닝 단계(22)에 응하여 샘플 표면 데이터를 수집하는 단계; 및
   상기 샘플 표면 데이터의 수집동안에,
   적어도 2개의 식별 파라미터들을 사용하여 상기 샘플 표면 데이터에 기초하여 검출된 피처를 포함한 상기 샘플의 일부분을 식별하는 단계(38); 및
   상기 SPM(10)의 탐침(14)이 샘플(22)의 상기 일부분과 상호작용할 때 상기 제 1 해상도보다 큰 제 2 해상도(42)로 상기 샘플의 상기 일부분을 자동으로 스캐닝하는 단계를 포함하고,
   상기 식별단계(38)는 상기 피처의 진위를 확인하는 단계(50)를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 확인단계(50)는 상기 샘플 표면 데이터의 트레이스 및 리트레이스 데이터 세트들을 분석하는 단계를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 데이터 세트들은 피처 높이, 탐침 진폭, 탐침 위상, 탐침 고조파 응답, 탐침 편항, 및 마찰, 탐침 팁(17) 확장부와 상기 샘플(22) 간에 전기적 응답 및 자기적 응답에 대응하는 적어도 한 신호를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 확인단계(50)는 신경망의 주 성분 분석에 기초한 것인, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 확인 단계(50)는 패턴 인식 분석(72)을 사용하여 기지의 패턴을 상기 피처와 비교하는 단계를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 해상도(42)로 스캐닝하기에 앞서 상기 검출된 피처의 하나 이상의 특징들에 기초하여 상기 SPM(10)의 동작의 하나 이상의 파라미터들을 변경하는 단계를 더 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플(22)의 일부분을 식별하는 단계는 나노-거칠기(asperity)를 포함한 상기 샘플(22)의 일부분을 식별하는 단계를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 해상도는 상기 검출된 피처의 하나 이상의 특징들에 기초하여 결정되는 것인, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플(22)의 일부분을 식별하는 단계는 잡음에 기초하여 검출된 피처를 제거하는 리트레이스 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
11. 하나 이상의 샘플(22) 피처들을 식별하고 이들에 대한 큰 해상도를 제공하는 탐침-기반 기기(10)에 있어서,
    팁(17)을 탑재한 캔틸레버(15)를 구비한 탐침(14)을 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경(SPM)(10);
    적어도 2개의 식별 파라미터들을 사용하여 샘플 표면 데이터에 기초하여 검출된 피처를 포함하는, 상기 샘플(22)의 일부분을 식별(38)하게 구성된 피처 식별 엔진(20); 및
    상기 SPM(10)의 탐침(14)이 상기 샘플(22)의 일부분과 상호작용할 때 제 1 해상도보다 큰 제 2 해상도로 상기 샘플(22)의 일부분을 스캔(42)하기 위해 상기 SPM(10)에 제어신호들을 제공하게 구성된 피처 스캐닝 제어기(20)를 포함하고,
    상기 샘플(22)의 일부분을 식별하는 것(38)은 상기 피처의 진위를 확인하는 것(50)을 포함하는, 탐침-기반 기기.
12. 삭제
13. 제 11 항에 있어서, 상기 피처의 진위를 확인하는 것(50)은 상기 샘플 표면 데이터의 트레이스 및 리트레이스 데이터 세트들을 분석하는 것을 포함하는, 탐침-기반 기기.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 데이터 세트들은 피처 높이, 탐침 진폭, 탐침 위상, 탐침 고조파 응답, 탐침 편항, 및 마찰, 탐침 팁(17) 확장부와 상기 샘플(22)간에 전기적 응답 및 자기적 응답에 대응하는 적어도 한 신호를 포함하는, 탐침-기반 기기.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 피처의 진위를 확인하는 것(50)은 신경망의 주 성분 분석에 기초한 것인, 탐침-기반 기기.
16. 제 11 항에 있어서, 상기 피처의 진위를 확인하는 것(50)은 패턴 인식 분석을 사용하여 기지의 패턴을 상기 피처와 비교하는 것을 포함하는, 탐침-기반 기기.
17. 제 11 항에 있어서, 상기 피처 스캐닝 제어기(20)는 상기 제 2 해상도로 스캐닝하기에 앞서 상기 검출된 피처의 하나 이상의 특징들에 기초하여 상기 SPM(10)의 동작의 하나 이상의 파라미터들을 변경하게 구성된, 탐침-기반 기기.
18. 하나 이상의 샘플(22) 피처들을 식별하고 이들에 대한 큰 해상도를 제공하기 위해 스캐닝 탐침 현미경(SPM)(10)을 동작시키는 방법에 있어서,
    상기 SPM(10)의 캔틸레버된 탐침(14)과 상기 샘플(22) 간에 상호작용에 기초하여 제 1 해상도(36)로 샘플 표면 데이터를 발생하기 위해 샘플(22)을 스캐닝하는 단계;
    상기 샘플 표면 데이터에 기초하여 검출된 피처를 포함하는 상기 샘플(22)의 일부분을 식별하는 단계(38);
    피드백 역 상관 테스트(58), 패턴 일치 테스트, 및 역 대칭 테스트 중 적어도 하나를 포함한 적어도 2개의 검증 테스트들에 기초하여 상기 일부분을 확인하는 단계(50); 및
    상기 SPM(10)의 탐침(14)이 상기 샘플(22)의 상기 일부분과 상호작용할 때 제 1 해상도보다 큰 제 2 해상도(42)로 상기 샘플의 확인된 일부분을 스캐닝하는 단계를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 식별단계(38)는 상기 피처의 진위를 확인하는 단계(50)를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 확인단계(50)는 상기 샘플 표면 데이터의 트레이스 및 리트레이스 데이터 세트들을 분석하는 것을 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 데이터 세트들은 피처 높이, 탐침 진폭, 탐침 위상, 탐침 고조파 응답, 탐침 편항, 및 마찰, 탐침 팁 확장부와 상기 샘플간에 전기적 응답 및 자기적 응답에 대응하는 적어도 한 신호를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
22. 제 19 항에 있어서, 상기 확인단계(50)는 신경망의 주 성분 분석에 기초한 것인, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
23. 제 19 항에 있어서, 상기 확인단계(50)는 패턴 인식 분석(72)을 사용하여 기지의 패턴을 상기 피처와 비교하는 것을 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
24. 제 18 항에 있어서, 상기 제 2 해상도(42)로 스캐닝하기에 앞서 상기 검출된 피처의 하나 이상의 특징들에 기초하여 상기 SPM(10)의 동작의 하나 이상의 파라미터들을 변경하는 단계를 더 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
25. 하나 이상의 샘플(22) 피처들을 식별하고 이들에 대한 큰 해상도를 제공하기 위해 스캐닝 탐침 현미경(SPM)(10)을 동작시키는 방법에 있어서,
    상기 SPM(10)의 탐침(14)과 상기 샘플(22) 간에 상호작용에 기초하여 제 1 해상도로 샘플 표면 데이터를 발생하기 위해 적어도 5 Hz의 주파수로 샘플(22)의 조사 스캔(36)을 수행하는 단계;
    약 1 나노미터보다 큰 높이를 갖는 피처를 포함한 상기 샘플(22)의 일부분을 식별하는 단계;
    피드백 역 상관 테스트(58), 패턴 일치 테스트, 및 역 대칭 테스트 중 적어도 하나를 포함한 적어도 2개의 검증 테스트들에 기초하여 잡음으로부터 상기 피처를 식별하기 위해 상기 일부분을 확인하는 단계(50); 및
    상기 SPM(10)의 탐침(14)이 상기 샘플(22)의 상기 일부분과 상호작용할 때 제 1 해상도보다 큰 제 2 해상도로 상기 샘플의 확인된 일부분(42)의 데이터 스캔을 수행하는 단계를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 확인단계(50)는 상기 피처가 공간적 재현을 갖지 않는 일부분들을 제거하기 위해 상기 샘플 표면 데이터의 트레이스 및 리트레이스 데이터 세트들을 분석하는 단계를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
27. 제 26 항에 있어서, 확인된 히스테리시스에 기초한 범위에 따라 상기 공간적 재현이 정의되게 상기 트레이스 및 리트레이스 데이터 세트들에서 히스테리시스를 확인하는 단계를 더 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
28. 제 26 항에 있어서, 상기 데이터 세트들은 피처 높이, 탐침 진폭, 탐침 위상, 탐침 고조파 응답, 탐침 편항, 및 마찰, 탐침 팁 확장부와 상기 샘플간에 전기적 응답 및 자기적 응답에 대응하는 적어도 한 신호를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
29. 제 25 항에 있어서, 상기 확인단계(50)는 신경망의 주 성분 분석에 기초하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
30. 제 25 항에 있어서, 상기 확인단계(50)는 패턴 인식 분석을 사용하여 기지의 패턴을 상기 피처와 비교하는 단계를 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.
31. 제 25 항에 있어서, 상기 제 2 해상도로 스캐닝하기에 앞서 상기 식별된 피처의 하나 이상의 특징들에 기초하여 상기 SPM(10)의 동작의 하나 이상의 파라미터들을 변경하는 단계를 더 포함하는, 스캐닝 탐침 현미경 동작방법.

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