KR101878753B1 - 수직 장착이 가능한 현미경용 시료 스테이지 및 이를 채용한 주사 탐침 현미경 - Google Patents

수직 장착이 가능한 현미경용 시료 스테이지 및 이를 채용한 주사 탐침 현미경 Download PDF

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Abstract

개시된 현미경용 시료 스테이지는, 몸체의 하측에 시료 장착부와 안착부가 마련되고 몸체의 상측에 장착수단용 파지부가 마련된 시료 홀더와, 시료 홀더가 장착되는 것으로서 시료 홀더의 안착부를 지지하는 지지부를 구비하는 시료 받침대와, 시료 받침대에 마련되며 안착부가 지지부에 지지된 상태에서 시료 홀더에 수직 방향에 대하여 경사진 가압력을 제공하여 시료 받침대에 고정시키는 탄성부재를 포함하여, 수직 장착이 가능하다.

Description

수직 장착이 가능한 현미경용 시료 스테이지 및 이를 채용한 주사 탐침 현미경{Sample stage used in microscopy for vertical loading and scanning probe microscopy using the same}
측정 대상이 되는 시료를 탈착할 수 있는 현미경용 시료 스테이지 및 이를 채용한 주사 탐침 현미경이 개시된다.
시료의 물성을 재기 위한 측정 작업을 할 때, 작업 특성이나 주변 환경 때문에 시편을 손쉽게 탈착할 수 있으면서도 단단하게 고정해야 하는 경우가 있다. 현미경, 예를 들어, 대기압, 상온에서 작동하는 주사탐침현미경(SPM: scanning probe microscopy)장비에서는 흔히 진공 척(vacuum chuck)으로 시료를 고정하여 실험을 수행한다. 비교적 다양한 형태의 샘플 홀더를 사용할 수 있고, 샘플을 진공 척 위에 올려놓고 진공을 뽑기만 하면 안정적으로 고정시킬 수 있다는 장점 때문에 일반적인 상압 SPM 장비에서 널리 쓰이고 있다. 하지만 샘플을 진공 중에서 측정하는 장비의 경우에는 진공 척에서 샘플 홀더를 고정해주는 힘은 대기압과 샘플 홀더 밑면 사이의 압력 차이에 의한 힘을 사용할 수 없기 때문에, 진공 척을 이용하는 샘플 고정 방식은 상압에서 쓰이는 현미경으로만 국한된다.
수직 방향으로 손쉽게 착탈이 가능하며, 상압, 및 그 이하의 저압 상태에서도 사용 가능한 현미경용 시료 스테이지 및 이를 채용한 주사 탐침 현미경을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 현미경용 시료 스테이지는, 몸체를 구비하며, 상기 몸체의 하측에 시료 장착부와 안착부가 마련되고 상기 몸체의 상측에 장착수단용 파지부가 마련된 시료 홀더; 상기 시료 홀더가 장착되는 것으로서, 상기 시료 홀더의 안착부를 지지하는 지지부를 구비하는 시료 받침대; 상기 시료 받침대에 마련되며, 상기 안착부가 상기 지지부에 지지된 상태에서 상기 시료 홀더에 수직 방향에 대하여 경사진 가압력을 제공하여 상기 시료 받침대에 고정시키는 탄성부재;를 포함하여, 수직 장착이 가능하다.
상기 탄성부재는 상기 시료 홀더가 상기 시료 받침대에 장착될 때에 상기 시료 홀더에 의하여 외측으로 밀릴 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 시료 받침대에 지지된 리프 스프링을 포함할 수 있다. 상기 탄성부재는 베릴륨동(BeCu), 탄탈륨(Ta), 스테인리스 스틸, 인코넬 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 시료 받침대에는 그 상면으로부터 몰입되어 상기 몸체를 수용하는 몰입부가 마련되며, 상기 지지부는 상기 몰입부의 저면일 수 있다.
상기 시료 받침대에는 상기 몰입부의 외측벽에 부분적으로 개구된 개구부가 마련되며, 상기 시료 홀더에는 상기 개구부에 삽입되는 날개부가 마련되어, 상기 시료 홀더의 회전이 규제될 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 개구부에 마련될 수 있다.
상기 안착부와 상기 지지부 중 어느 하나에는 서로 평행하지 않은 둘 이상의 V-홈이 마련되고, 상기 안착부와 상기 지지부 중 다른 하나에는 상기 V-홈에 삽입되는 구형의 위치결정돌기가 마련되어, 상기 시료 홀더의 회전과 횡방향의 이동이 규제될 수 있다.
상기 시료 받침대의 상기 지지부에는 제1전기접점부가 마련되며, 상기 시료 홀더의 상기 안착부에는 상기 제1전기접점부와 접촉되는 제2전기접점부가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 현미경용 시료 스테이지는, 몰입부와, 상기 몰입부의 저면에 서로 나란하지 않게 마련되는 다수의 V-홈을 구비하는 시료 받침대; 상기 몰입부에 삽입되는 몸체와, 상기 몸체의 상측에 마련되는 장착수단용 파지부와, 상기 몸체의 하면에 돌출형성되고 상기 다수의 V-홈에 지지되는 다수의 위치결정돌기를 구비하는 시료 홀더; 상기 시료 받침대에 마련되며, 상기 위치결정돌기가 상기 V-홈에 지지된 상태에서 상기 시료 홀더에 수직 방향에 대하여 경사진 가압력을 제공하여 상기 시료 받침대에 고정시키는 탄성부재;를 포함하여, 수직 장착이 가능하다.
상기 탄성부재는 상기 시료 홀더가 상기 시료 받침대에 장착될 때에 상기 시료 홀더에 의하여 외측으로 밀렸다가 다시 복귀되는 힘에 의하여 상기 시료 홀더에 상기 가압력을 제공하는 리프 스프링을 포함할 수 있다.
상기 시료 받침대에는 상기 몰입부의 외측벽에 부분적으로 개구된 개구부가 마련되며, 상기 시료 홀더에는 상기 개구부에 삽입되는 날개부가 마련될 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 개구부에 마련될 수 있다.
상기 시료 받침대의 상기 저면에는 제1전기접점부가 마련되며, 상기 시료 홀더의 상기 하면에는 상기 제1전기접점부와 접촉되는 제2전기접점부가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 현미경은, 상술한 시료 스테이지; 상기 시료 받침대에 마련된 중공부를 통하여 상기 시료 장착부에 장착된 시료에 액세스하는 프로브; 상기 프로브로부터 수신된 기계적, 전기적, 화학적 신호로부터 측정 결과를 도출하는 제어부;를 포함한다.
시료를 수직방향으로 장착/탈거할 수 있는, 구조가 간단하고 안정적인 현미경용 시료 스테이지 및 이를 채용한 주사 탐침 현미경이 구현될 수 있다.
장착/탈거 과정이 수직 방향으로 누르는 동작과 당기는 동작에 의하여 구현되므로, 시료 홀더에 전기를 안정적으로 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주사탐침현미경의 개략적인 구성도이다.
도 2는 시료 홀더의 일 실시예의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A' 단면도이다.
도 4는 시료 받침대의 일 실시예의 사시도이다.
도 5는 도 4의 B-B' 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 시료 홀더를 시료 받침대에 장착하는 과정을 보여주는 사시도들이다.
도 7은 시료 홀더를 장착하는 과정에서 탄성 부재가 변형되어 시료 홀더를 가압하는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 8은 탄성 부재의 다른 실시예의 단면도이다.
도 9는 탄성 부재의 다른 실시예의 부분 단면도이다.
도 10은 V-홈이 형성된 시료 받침대의 사시도이다.
도 11은 위치결정돌기가 마련된 시료 홀더의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 현미경용 시료 스테이지 및 주사 탐침 현미경의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면 상에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 현미경의 일 실시예의 개략적인 구성도이다. 도 1을 보면, 현미경은 시료(4)를 탑재하는 시료 스테이지(1)와, 시료(4)에 접근하여 측정 작업을 수행하는 프로브(2), 및 프로브(2)를 이용한 스캔 작업을 제어하고 프로브(2)로부터 수신된 기계적, 전기적, 화학적 신호로부터 측정 결과를 도출하는 제어부(3)를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 현미경은 주사탐침 현미경이다. 주사 탐침 현미경은 측정 팁(tip)(21)을 구비하는 프로브(2)를 이용하여 시료 표면 상의 원자로부터 물리적 화학적 반응을 검출하는 현미경을 말한다. 일반적으로 측정 팁(21)이 미세한 구조일수록 검출할 수 있는 물리량의 단위가 적어진다고 할 수 있다. 이러한 주사 탐침 현미경에는 터널 전류(Tunnel current)를 측정하는 주사 터널링 현미경(Scanning Tunneling Microscope: STM), 반데르발스힘(Van der Waals atomic force)을 이용해 표면 자국(surface indentation)을 검출하는 AFM(Atomic Force Microscope), 마찰력(friction force)에 의해 표면 차이를 검출하는 LFM(Lateral force Microscope), 자기장(magnetic field)의 특성을 자성을 띈 니들을 이용해 검출하는 MFM(Magnetic Force Microscope), 시료와 프로브 사이에 전압을 걸어서 전기장을 측정하는 EFM(Electric field force microscope), 화학적 기능그룹의 표면분포를 재는 CFM(Chemical Force Microscope), 샘플과 니들 사이의 커패시턴스(capacitance)를 측정하는 SCM(Scanning Capacitance Microscope), 표면의 열적분포도를 구분된 영상으로 표시하는 SThM(Scanning Thermal Microscope), 시료의 전기화학적 성질을 측정하는 EC-SPM(Eledctrochemistry Scanning Probe Microscope)등이 있다. 이러한 현미경은 일반적으로 원자수준까지의 높은 분해능을 가지고 표면신호를 검출한다.
시료(4)는 시료 스테이지(1)에 고정된다. 시료 스테이지(1)는 시료 받침대(200)와, 시료 홀더(100)를 포함할 수 있다. 시료 받침대(200)는 현미경의 몸체를 형성할 수 있다. 시료(4)는 시료 홀더(100)에 탑재된다. 시료 홀더(100)는 시료 받침대(200)에 착탈된다. 본 실시예의 시료 스테이지(1)는 시료 홀더(100)를 시료 받침대(200)에 수직 방향으로 착탈할 수 있는 구조를 채택한다.
일 방안으로서, 진공 척을 이용하는 방식을 고려할 수 있으나, 이 방안은 진공 내에서 작동하는 장비에서는 쓰기 곤란하다.
다른 방안으로서, 나사체결방식이 고려될 수 있다. 이 방식은 강한 체결 토크가 필요하고, 체결 과정에서 수나사와 암나사가 서로 어긋나는 경우(jamming)에는 시료 홀더(100) 또는 시료 받침대(200)가 파손될 가능성이 있다.
다른 방안으로서, 시료 홀더(100)를 시료 받침대(200)에 접촉시킨 상태에서 일정 각도만큼 돌려서 고정하는 베이오넷(bayonet) 방식이 고려될 수 있다. 이 방식은 장착시에는 시료 홀더(100)를 누르고 돌리며, 탈거시에는 돌리고 당겨야 하므로 착탈 동작이 복잡하다. 또한, 이를 위하여 일정 수준 이상의 힘과 토크가 필요하므로, 이 과정에서 시료 홀더(100) 또는 시료 받침대(200)의 파손 위험이 있다.
본 실시예에서는 수직 방향으로 단순히 누르고 당기는 동작에 의하여 시료 홀더(100)를 시료 받침대(200)에 안정적으로 장착/탈거할 수 있는 수직 장착형 시료 스테이지(1)를 제공한다.
도 2는 시료 홀더(100)의 사시도이다. 도 3은 도 2의 개략적인 A-A' 단면도이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 시료 홀더(100)는 몸체(101)와, 몸체(101)의 상측에 마련되는 파지부(102), 및 몸체(101)의 하측에 마련되는 시료 장착부(103)를 포함한다. 몸체(101)는 예를 들어 원반형으로서, 금속으로 제조될 수 있다. 파지부(102)는 예를 들어 원반형 몸체(101)의 상방으로 돌출된 형태로서, 그 측면에는 그로부터 몰입된 집게홈(102a)가 마련될 수 있다. 집게홈(102a)는 시료 홀더(100)를 시료 받침대(200)에/로부터 장착/탈거하는 과정에서 장착수단(300)이 이탈되지 않도록 하기 위한 것으로서, 그 형태가 도 3에 도시된 예에 의한 한정되는 것은 아니다.
시료(4)는 예를 들어, 원반형 몸체(101)의 하면(104)에는 장착될 수 있다. 이 경우, 하면(104)의 일부에는 시료가 장착되는 시료 장착부(103)가 마련된다. 시료 장착부(103)는 프로브(2)가 시료(4)에 액세스할 수 있도록 몸체(101)의 하면(104) 중에서 시료 받침대(200)의 중공부(도 4:201)에 대응되는 영역에 마련될 수 있다. 시료 장착부(103)는 하면(104)과 동일한 면일 수 있다. 또한, 도면으로 도시되지는 않았지만, 시료 장착부(103)는 하면(104)으로부터 몰입된 형태이거나 또는 하면(104)으로부터 돌출된 형태일 수도 있다. 시료(4)는 예를 들어 접착성 테이프에 의하여 시료 장착부(103)에 접착될 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 시료 홀더(100)에는 시료(4)를 시료 장착부(103)에 고정시키기 위한 클램퍼, 클립 등이 마련될 수도 있다.
원반형 몸체(101)의 하면(104)은 시료 홀더(100)가 시료 받침대(200)에 장착된 때에 시료 받침대(200)에 마련된 지지부(도 4: 203 )에 의하여 지지될 수 있다. 이 경우, 하면(104)이 안착부(105)가 된다. 안착부(105)는 몸체(101)의 하면(104) 중에서 시료 받침대(200)의 중공부(도 4:201)에 대응되는 영역의 외측에 마련될 수 있다. 안착부(105)는 몸체(101)의 하면(104)과 동일한 면일 수 있다. 또한, 도면으로 도시되지는 않았지만, 안착부(105)는 하면(104)으로부터 몰입되거나 또는 돌출된 형태일 수 있다. 또한, 안착부(105)는 시료 장착부(103)와 동일한 면이거나 그에 대하여 돌출 또는 몰입된 면일 수도 있다. 몸체(101)의 외측면(106)의 전부 또는 일부는 시료 홀더(100)가 시료 받침대(200)에 장착된 때에 횡방향의 움직임을 규제하기 위한 횡방향 규제부로서 기능할 수 있다.
시료 홀더(100)는 몸체(101)의 외측면(106)으로부터 외측으로 연장된 날개부(107)를 구비할 수 있다. 날개부(107)는 시료 홀더(100)가 시료 받침대(200)에 장착된 때에 시료 홀더(100)의 회전을 규제하기 위한 회전 규제부로서 기능할 수 있다. 날개부(107)는 다수 개일 수 있으며, 방사상으로 외측으로 연장될 수 있다. 도 2 및 도 3에는 3개의 날개부(107)를 구비하는 시료 홀더(100)가 개시되어 있으나 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 4는 시료 받침대(200)의 사시도이며, 도 5는 도 4의 B-B' 단면도이다. 도 4와 도 5를 참조하면, 시료 받침대(200)는 예를 들어 원통형으로서 금속으로 제조될 수 있다. 시료 받침대(200)에는 프로브(2)가 배치되는 중공부(201)가 마련될 수 있다. 도면으로 상세하게 도시되지는 않았지만, 시료 받침대(200)에는 프로브(2)를 시료(4)에 접근/이격시키고, 필요에 따라서 횡방향으로 미세구동하기 위한 구동요소가 마련될 수 있다. 시료 받침대(200)에는 그 상면(202)으로부터 하방으로 몰입된 몰입부(203)가 마련된다. 몰입부(203)의 저면(204)은 시료 홀더(100)의 안착부(105)를 지지하는 지지부(205)가 된다. 지지부(205)는 안착부(105)를 지지할 수 있는 어떠한 형태라도 무방하다. 예를 들어, 도면으로 도시되지는 않았지만, 지지부(205)는 몰입부(203)의 저면(204)으로부터 부분적으로 돌출된 형태일 수도 있다. 몰입부(203)의 형상은 시료 홀더(100)의 몸체(101)를 수용할 수 있는 형상일 수 있다. 예를 들어, 시료 홀더(100)의 원반형 몸체(101)의 외측면(106)을 수용할 수 있도록 몰입부(203)의 직경은 몸체(101)의 외측면(106)의 직경보다 공차 범위내에서 클 수 있다. 또한, 시료 홀더(100)가 시료 받침대(200)에 장착될 때에 몸체(101)가 용이하게 몰입부(203)에 삽입되도록 하기 위하여 몰입부(203)의 상측 가장자리에는 면취부(206)가 마련될 수 있다. 면취부(206)는 라운드 형상 또는 챔퍼(chamfer) 형상일 수 있다.
시료 받침대(200)에는 개구부(207)가 마련될 수 있다. 개구부(207)는 시료 홀더(100)의 날개부(107)를 수용하여 시료 홀더(100)의 회전을 규제하기 위한 것으로서, 날개부(107)의 형상에 대응되게 형성된다. 예를 들어, 개구부(207)는 몰입부(203)를 형성하는 외벽체에 방사상으로 개구되어 형성될 수 있다. 본 실시예의 시료 받침대(200)에는 3 개의 개구부(107)가 마련되나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 날개부(107)가 상방으로부터 용이하게 개구부(207)에 삽입될 수 있도록 개구부(207)의 상측 가장자리에는 면취부(208)가 마련될 수 있다. 면취부(208)는 예를 들어 라운드 형상 또는 챔퍼(chamfer) 형상일 수 있다.
시료 받침대(200)에는 탄성부재(250)가 마련된다. 탄성부재(250)는 시료 홀더(100)가 시료 받침대(200)에 장착되어 안착부(105)가 지지부(205)에 지지된 상태에서 시료 홀더(100)에 탄성력을 가하여 시료 받침대(200)에 고정시킨다. 탄성부재(250)는 시료 홀더(100)에 수직 방향에 대하여 경사진 가압력을 제공한다. 일 예로서, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 탄성부재(250)는 시료 받침대(200)에 고정되는 리프 스프링(leaf spring)일 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(250)의 일단부는 시료 받침대(200)에 고정되고, 타단부에는 시료 홀더(100)의 몸체(101)에 접촉되어 가압하는 가압부(251)가 마련된다. 가압부(251)는 도 5에 도시된 바와 같이 시료 받침대(200)의 내측을 향하여 볼록한 형태일 수 있다. 탄성부재(250)는 탄성을 가진 스프링 판재로 형성될 수 있다. 탄성 부재(250)로서 예를 들어 베릴륨동(BeCu), 탄탈륨(Ta), 스테인리스 스틸, 인코넬 등이 채용됨으로써 저온, 나아가서는 극저온 환경에서도 안정적인 가압력을 유지할 수 있다.
탄성부재(250)는 개구부(207)에 위치될 수 있다. 이에 의하여, 탄성부재(250)는 시료 홀더(100)가 시료 받침대(200)에 장착된 때에 날개부(107)를 가압할 수 있다.
도 6a, 도 6b, 도 6c는 시료 홀더(100)를 시료 받침대(200)에 장착하는 과정을 도시한 사시도들이다. 도 7은 시료 홀더(100)의 장착 과정에서 탄성부재(250)의 변형 상태의 변화를 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c 및 도 7을 참조하면, 시료 홀더(100)를 시료 받침대(200)에 장착하기 위하여 시료 홀더(100)를 상방으로부터 몰입부(203)에 삽입한다. 이때, 몸체(101)와 몰입부(203)를 정렬시키고 날개부(107)와 개구부(207)를 정렬시켜, 몸체(101)와 날개부(107)를 각각 몰입부(203)와 개구부(207)에 삽입시킨다. 시료 홀더(100)가 장착됨에 따라 날개부(107)의 외측면(108)이 탄성부재(250)의 가압부(251)에 접촉되며, 탄성부재(250)는 날개부(107)에 의하여 외측으로 밀려서 도 7에 점선으로 도시된 바와 같이 외측으로 탄성적으로 변형된다. 날개부(107)의 외측면(108)이 가압부(251)의 가장 볼록한 부분에 접촉된 때에 탄성부재(250)의 변형량이 가장 크다. 시료 홀더(100)가 더 하방으로 삽입되면 탄성부재(250)의 변형량이 줄어들면서 내측으로 복귀되기 시작한다. 시료 홀더(100)가 몰입부(203)에 완전히 삽입되어 안착부(105)가 지지부(205)에 지지된 때에도 가압부(251)는 날개부(107)의 외측면(108), 엄밀하게는 외측면(108)의 상측 모서리에 접촉되어 시료 홀더(100)를 가압한다. 이에 의하여 시료 홀더(100)에는 횡방향 및 하방 성분을 가진 경사진 가압력이 적용되어 시료 홀더(100)가 상방으로 들뜨지 않고 안착부(105)가 지지부(205)에 긴밀하게 지지된다. 또한, 시료 홀더(100)의 몸체(101)의 외측면(106)이 몰입부(203)의 내측면에 지지되어 시료 홀더(100)의 횡방향의 움직임이 규제된다. 또한, 날개부(107)가 개구부(207)에 삽입됨으로써 시료 홀더(100)의 회전이 규제된다. 따라서, 시료 홀더(100)는 시료 받침대(200)에 안정적으로 장착될 수 있다. 시료 홀더(100)를 탈거하는 과정은 장착 과정의 역순이다.
시료 받침대(200)와 시료 홀더(100)의 수직 방향으로 상호 대향되는 위치에는 제1, 제2전기접점부(220)(120)가 각각 마련될 수 있다. 도 4를 참조하면, 시료 받침대(200)의 저면(204)(또는 지지부(205))에 제1전기접점부(210)가 마련될 수 있다. 도 2를 참조하면, 시료 홀더(100)의 하면(104)(또는 안착부(105))에 제2전기접점부(110)가 마련될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 시료 홀더(100)가 시료 받침대(200)에 장착되면, 제1, 제2전기접점부(210)(110)가 서로 전기적으로 접촉되어 시료 홀더(100)에 파워(POWER)를 공급할 수 있다. 시료 홀더(100)에는 필요에 따라 시료(4)를 가열하기 위한 히터(미도시)가 마련될 수 있다. 또한, 시료(4)가 반도체 회로 소자 등인 경우에는 회로 소자를 구동하기 위한 파워의 공급이 필요할 수도 있다. 제1, 제2전기접점부(210)(110)가 전기적으로 연결됨으로써 히터 또는 회로 소자에 파워를 공급할 수 있다. 제1전기접점부(210) 또는 제2전기접점부(110)는 상하방향으로 탄력적으로 유동될 수 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조는 예를 들어 제1전기 접점부(210) 또는 제2전기접점부(110)로서 탄력을 가진 도전성 재료로 된 판스프링을 채용함으로써 구현될 수 있다. 다른 예로서는 제1전기접점부(210) 또는 제2전기접점부(110)를 시료 받침대(200) 또는 시료 홀더(100)에 대하여 탄력적으로 지지하는 탄성지지부재(미도시)를 채용함으로써 구현될 수도 있다.
상술한 실시예에서는 리프 스프링의 엠보싱 가공에 의하여 형성되는 가압부(251)를 채용하나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 가압부(251)는 시료 홀더(100)에 횡방향 성분 및 하방 성분의 가압력을 제공할 수 있는 어떠한 형태라도 무방하다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 리프 스프링을 절곡하여 내측으로 볼록한 형태의 가압부(251)를 형성하는 것도 가능하다.
또한, 탄성부재(250)는 상하방향으로 시료 받침대(200)에 지지된 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 탄성부재(250)는 횡방향으로 시료 받침대(200)에 지지될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 수직 장착 구조의 시료 스테이지(1)를 채용함으로써, 시료 홀더(100)의 장착/탈거 과정이 상하 방향의 누름 및 당김이라는 간단한 동작에 의하여 구현되며, 횡방향의 이동이나 회전이 필요치 않다. 그러므로, 매우 안정적으로 시료 홀더(100)를 시료 받침대(200)에 장착/탈거할 수 있으며, 장착/탈거 과정에서 시료 홀더(100) 및/또는 시료 받침대(200)의 파손 위험을 최소화할 수 있다. 또한, 매우 간단한 구조에 의하여 시료 홀더(100)의 장착/탈거 과정을 신뢰성 높에 안정적으로 자동화할 수 있다. 또한, 상하방향으로 시료 홀더(100)를 장착/탈거 할 수 있으므로, 제1, 제2전기접점부(210)(110)이 열적, 기계적 스트레스가 적게 전기적으로 안정적으로 접속될 수 있다. 또한, 저온, 저압(진공) 환경에서도 안정적으로 시료 홀더(100)의 장착/탈거가 가능하다.
상술한 실시예에서는 날개부(107)와 개구부(207)의 조합에 의하여 시료 홀더(100)의 회전을 규제하고, 몸체(101)의 외측면(106)과 몰입부(203)의 내측면의 조합에 의하여 시료 홀더(100)의 횡방향의 움직임을 규제하는 실시예에 관하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 10을 참조하면, 시료 받침대(200)에는 예를 들어 저면(204)(또는 지지부(205))로부터 하방으로 V자 형태로 몰입된 V-홈(220)이 마련될 수 있다. 도 11을 참조하면, 시료 홀더(100)의 하면(104)(또는 안착부(105))에는 그로부터 돌출된, 예를 들어 구형의, 위치결정돌기(120)가 마련될 수 있다. 시료 홀더(100)가 시료 받침대(200)에 장착되면, 위치결정돌기(120)가 V-홈(220)에 삽입된다. 횡방향의 위치 규제 및 회전 규제를 위하여는 서로 평행하지 않은 둘 이상의 V-홈(220) 및 이에 대응되는 둘 이상의 위치결정돌기(120)를 시료 받침대(200)와 시료홀더(100)에 각각 마련하면 된다. 이 경우, 날개부(107)와 개구부(207)가 반드시 필요한 것은 아니다. 다만, 개구부(207)를 날개부(107)보다 여유있게 크게 형성하여 시료 홀더(100)를 시료 받침대(200)에 장착할 때에 V-홈(220)과 위치결정돌기(120)의 정렬을 보조하도록 할 수도 있다. 위치결정돌기(120)가 V-홈(220)에 지지되는 구조에 의하면, 안착부(105)와 지지부(205)가 별도로 마련될 필요없이 위치결정돌기(120)가 V-홈(220)가 안착부(105)와 지지부(205)의 역할을 할 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1...시료 스테이지 2...프로브
3...제어부 4...시료
100...시료 홀더 101...몸체
103...시료 장착부 105...안착부
107...날개부 110...제2전기접점부
120...위치결정돌기 200...시료 받침대
203...몰입부 205...지지부
207,...개구부 210...제1전기접점부
220...V-홈

Claims (16)

  1. 현미경용 시료 스테이지로서,
    몸체를 구비하며, 상기 몸체의 하측에 시료 장착부와 안착부가 마련되고 상기 몸체의 상측에 장착수단용 파지부가 마련된 시료 홀더;
    상기 시료 홀더가 장착되는 것으로서, 상기 시료 홀더의 안착부를 지지하는 지지부를 구비하는 시료 받침대;
    상기 시료 받침대에 마련되며, 상기 안착부가 상기 지지부에 지지된 상태에서 상기 시료 홀더에 수직 방향에 대하여 경사진 가압력을 제공하여 상기 시료 받침대에 고정시키는 탄성부재;를 포함하여, 수직 장착이 가능한 현미경용 시료 스테이지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 시료 홀더가 상기 시료 받침대에 장착될 때에 상기 시료 홀더에 의하여 외측으로 밀리는 현미경용 시료 스테이지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 시료 받침대에 지지된 리프 스프링을 포함하는 현미경용 시료 스테이지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부재는 베릴륨동(BeCu), 탄탈륨(Ta), 스테인리스 스틸, 인코넬 중 어느 하나로 형성된 현미경용 시료 스테이지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시료 받침대에는 그 상면으로부터 몰입되어 상기 몸체를 수용하는 몰입부가 마련되며,
    상기 지지부는 상기 몰입부의 저면인 현미경용 시료 스테이지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 시료 받침대에는 상기 몰입부의 외측벽에 부분적으로 개구된 개구부가 마련되며, 상기 시료 홀더에는 상기 개구부에 삽입되는 날개부가 마련되어, 상기 시료 홀더의 회전이 규제되는 현미경용 시료 스테이지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 개구부에 마련되는 현미경용 시료 스테이지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안착부와 상기 지지부 중 어느 하나에는 서로 평행하지 않은 둘 이상의 V-홈이 마련되고, 상기 안착부와 상기 지지부 중 다른 하나에는 상기 V-홈에 삽입되는 구형의 위치결정돌기가 마련되어, 상기 시료 홀더의 회전과 횡방향의 이동이 규제되는 현미경용 시료 스테이지.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시료 받침대의 상기 지지부에는 제1전기접점부가 마련되며,
    상기 시료 홀더의 상기 안착부에는 상기 제1전기접점부와 접촉되는 제2전기접점부가 마련된 현미경용 시료 스테이지.
  10. 현미경용 시료 스테이지로서,
    몰입부와, 상기 몰입부의 저면에 서로 나란하지 않게 마련되는 다수의 V-홈을 구비하는 시료 받침대;
    상기 몰입부에 삽입되는 몸체와, 상기 몸체의 하측에 마련되는 시료 장착부와, 상기 몸체의 상측에 마련되는 장착수단용 파지부와, 상기 몸체의 하면에 돌출형성되고 상기 다수의 V-홈에 지지되는 다수의 위치결정돌기를 구비하는 시료 홀더;
    상기 시료 받침대에 마련되며, 상기 위치결정돌기가 상기 V-홈에 지지된 상태에서 상기 시료 홀더에 수직 방향에 대하여 경사진 가압력을 제공하여 상기 시료 받침대에 고정시키는 탄성부재;를 포함하여, 수직 장착이 가능한 현미경용 시료 스테이지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 시료 홀더가 상기 시료 받침대에 장착될 때에 상기 시료 홀더에 의하여 외측으로 밀렸다가 다시 복귀되는 힘에 의하여 상기 시료 홀더에 상기 가압력을 제공하는 리프 스프링을 포함하는 현미경용 시료 스테이지.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 시료 받침대에는 상기 몰입부의 외측벽에 부분적으로 개구된 개구부가 마련되며, 상기 시료 홀더에는 상기 개구부에 삽입되는 날개부가 마련된 현미경용 시료 스테이지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 개구부에 마련되는 현미경용 시료 스테이지.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰입부의 상기 저면에는 제1전기접점부가 마련되며,
    상기 몸체의 상기 하면에는 상기 제1전기접점부와 접촉되는 제2전기접점부가 마련된 현미경용 시료 스테이지.
  15. 제1항 내지 제8항 또는 제10항 내지 제13항 어느 한 항에 기재된 시료 스테이지;
    상기 시료 받침대에 마련된 중공부를 통하여 상기 시료 장착부에 장착된 시료에 액세스하는 프로브;
    상기 프로브로부터 수신된 기계적, 전기적, 화학적 신호로부터 측정 결과를 도출하는 제어부;를 포함하는 주사 탐침 현미경.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 시료 받침대와 상기 시료 홀더의 수직 방향으로 상호 대향되는 면에는 제1, 제2전기접점부가 각각 마련되어 상기 시료 홀더가 상기 시료 받침대에 장착된 때에 상호 접촉되는 주사 탐침 현미경.
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