KR102182721B1 - 칩 캐리어 교환 장치 및 이를 포함하는 원자 현미경 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칩 캐리어를 보관하고 있다가 원자 현미경에 칩 캐리어를 공급하고 사용한 칩 캐리어를 수납할 수 있는 칩 캐리어 교환 장치 및 이를 포함하는 원자 현미경 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 칩 캐리어 교환 장치는, 자성체 재질의 캐리어 (carrier) 에 측정 수단을 부착하여 구성되는 칩 캐리어를 사용하여 측정을 행하는 주사탐침현미경의 헤드로부터 사용한 칩 캐리어를 받고, 상기 헤드에 새로운 칩 캐리어를 공급한다. 상기 칩 캐리어 교환 장치는, 영구자석; 자기흐름이 통할 수 있는 자성체로 이루어지며, 상기 캐리어에 자기적인 영향을 미쳐 상기 칩 캐리어를 고정할 수 있도록 구성되는 자기흐름연결부; 및 상기 영구자석을 구동시킴으로써, 상기 캐리어와 상기 자기흐름연결부 간의 자기력의 변화를 야기시키는 구동부; 를 포함한다.
본 발명의 칩 캐리어 교환 장치 및 이를 포함하는 원자 현미경 장치에 따르면, 온 상태와 오프 상태 간의 변경 시 필요한 로드를 줄임으로써 장치의 소형화를 이룰 수 있고, 가공성이 좋은 순철을 사용하고 표준품의 영구자석을 사용함으로써 불량률을 획기적으로 줄여 생산비용을 절감할 수 있다.

Description

칩 캐리어 교환 장치 및 이를 포함하는 원자 현미경 장치{CHIP CARRIER EXCHANGING APPARATUS AND ATOMIC FORCE MICROSCOPY APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 칩 캐리어 교환 장치 및 이를 포함하는 원자 현미경 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 칩 캐리어를 보관하고 있다가 원자 현미경에 칩 캐리어를 공급하고 사용한 칩 캐리어를 수납할 수 있는 칩 캐리어 교환 장치 및 이를 포함하는 원자 현미경 장치에 관한 것이다.

주사탐침현미경 (SPM, Scanning Probe Microscope) 은 MEMS공정 등을 통하여 제작된 미세한 프로브를 시료의 표면 위로 훑고 지나가게 하면서 (Scanning), 그 시료의 표면 특성을 측정하여 3D 이미지로 보여주는 현미경을 말한다. 이러한 주사탐침 현미경은 측정 방식에 따라, 원자현미경 (AFM, Atomic Force Microscope), 주사터널링현미경 (STM, Scanning Tunneling Microscope) 등으로 세분화될 수 있다.

프로브의 경우 다양한 제조사들에 의해 생산되는데, 이러한 프로브는 다양한 주사탐침현미경의 제조사들의 장비에 쓰이게 된다. 주사탐침현미경의 제조사들은 프로브를 활용하기 위해 프로브를 장비에 장착해야 할 필요성이 있다. 하나의 장비에서도 다양한 프로브를 사용해야 하기 때문에, 프로브를 현미경에 장착하기 위해 캐리어 (carrier) 를 활용한다. 즉, 프로브가 직접 주사탐침현미경에 장착되는 것이 아니라, 프로브는 캐리어에 부착되고, 캐리어가 주사탐침현미경에 고정됨으로써, 프로브가 측정에 활용될 수 있는 것이다.

한편, 프로브는 측정에 따라 닳게 되어 교환이 필요한 소모품이다. 프로브는 일정 정도의 시간 또는 일정 정도의 이미지 품질 저하가 발생되면 교환되어야 하는데, 캐리어와 함께 교환된다. 프로브의 교환은 일반적으로 수작업을 통해 행하여져 왔다.

그러나, 이러한 프로브의 교환은 자동화된 현미경 장비에서의 비효율성을 야기해왔기 때문에, 산업계에서는 프로브의 교환을 자동화하고자 하는 요구가 꾸준히 있어 왔다.

이에 따라, 본 출원인은 자동화된 프로브 교환 방식 (모드명칭 : ATX ; Auto Tip Exchange^TM) 을 개발하였고, 특허를 출원하여 등록받은바 있다 (특허문헌 1 참조).

(특허문헌 1)

한국 등록특허 제10-0825985호 (발명의 명칭 : 자동으로 탐침 교환이 가능한 주사 탐침 현미경)

본 발명은 상기와 같은 선행 연구를 개선하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 칩 캐리어를 보관하고 있다가 원자 현미경에 칩 캐리어를 공급하고 사용한 칩 캐리어를 수납할 수 있는 칩 캐리어 교환 장치 및 이를 포함하는 원자 현미경 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 캐리어 교환 장치는, 자성체 재질의 캐리어 (carrier) 에 측정 수단을 부착하여 구성되는 칩 캐리어를 사용하여 측정을 행하는 주사탐침현미경의 헤드로부터 사용한 칩 캐리어를 받고, 상기 헤드에 새로운 칩 캐리어를 공급한다. 상기 칩 캐리어 교환 장치는, 영구자석; 자기흐름이 통할 수 있는 자성체로 이루어지며, 상기 캐리어에 자기적인 영향을 미쳐 상기 칩 캐리어를 고정할 수 있도록 구성되는 자기흐름연결부; 및 상기 영구자석을 구동시킴으로써, 상기 캐리어와 상기 자기흐름연결부 간의 자기력의 변화를 야기시키는 구동부; 를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 구동부는 상기 영구자석을 상기 자기흐름연결부로부터 멀어지거나 가까워지도록 직선 구동시키도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 자기흐름연결부 및 상기 영구자석은 각각 복수 개가 배열되며, 상기 구동부는 상기 자기흐름연결부의 배열 방향을 따라 상기 영구자석을 직선 구동시키도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 구동부는, 상기 영구자석들이 상기 자기흐름연결부와 대면하는 온 상태와 상기 영구자석들이 상기 자기흐름연결부와 가장 멀리 떨어진 오프 상태 사이에서 직선 구동되도록 제어된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 구동부는 상기 영구자석을 회전 구동시키도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 자기흐름연결부는 순철로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 자기흐름연결부는, 상기 영구자석과 대면하는 면에 비해 상기 캐리어에 대면하는 면의 면적이 작게 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 자기흐름연결부는 상기 영구자석으로부터 상기 캐리어로의 자기흐름의 방향을 따라 그 두께가 점진적으로 변화하도록 외관 형상이 형성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 자기흐름연결부를 고정하며, 내부에 자기흐름을 발생시키지 않는 재질로 이루어지는 하우징을 더 포함하며, 상기 영구자석은 상기 하우징 하측에 배치된다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자 현미경 장치는, 적어도 Z-방향으로 구동 가능한 헤드를 포함하는 원자 현미경; 및 상기 제1 항의 구성을 가지는 칩 캐리어 교환 장치; 를 포함하며, 상기 헤드에 장착된 칩 캐리어의 프로브의 상태에 따라 자동으로, 혹은 사용자의 명령에 의해 상기 칩 캐리어 교환 장치로 상기 헤드를 보내어 상기 헤드에 장착된 칩 캐리어를 교환 가능하다.

본 발명의 칩 캐리어 교환 장치 및 이를 포함하는 원자 현미경 장치에 따르면, 온 상태와 오프 상태 간의 변경 시 필요한 로드를 줄임으로써 장치의 소형화를 이룰 수 있고, 가공성이 좋은 순철을 사용하고 표준품의 영구자석을 사용함으로써 불량률을 획기적으로 줄여 생산비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 캐리어 교환 장치가 원자 현미경 장치에 배치된 것을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 원자 현미경 장치의 헤드의 개략적인 측면도 및 프로브 핸드의 저면도이다.
도 3은 칩 캐리어의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 캐리어 교환 장치의 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4의 캐리어 교환 장치의 측단면도이다.
도 6은 온 상태와 오프 상태를 나타낸 영구자석와 자기흐름생성부의 개략적인 측면도이다.
도 7은 다른 실시 형태의 구동부를 포함하는 캐리어 교환 장치의 측면도를 도시한다.
도 8은 다양한 변형례의 자기흐름연결부의 개략적인 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 아울러, 제1 코팅 후 제2 코팅을 행한다 기재하였더라도, 그 반대의 순서로 코팅을 행하는 것도 본 발명의 기술적 사상 내에 포함되는 것은 물론이다.

본 명세서에서 도면부호를 사용함에 있어, 도면이 상이한 경우라도 동일한 구성을 도시하고 있는 경우에는 가급적 동일한 도면부호를 사용한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 캐리어 교환 장치의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 캐리어 교환 장치가 원자 현미경 장치에 배치된 것을 도시한 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1의 원자 현미경 장치의 헤드의 개략적인 측면도 및 프로브 핸드의 저면도이고, 도 3은 칩 캐리어의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 원자 현미경 장치 (1000) 는, 원자 현미경 (1100) 과, 칩 캐리어 교환 장치 (1200) 를 포함한다.

원자 현미경 (1100) 은 공지의 원자 현미경의 구성을 가진다. 도 1의 예시에서, 원자 현미경 (1100) 은, 헤드 (1110) 와, XY 스캐너 (1120) 와, XY 스테이지 (1130) 와, Z 스테이지 (1140) 와, 고정 프레임 (1150) 을 포함하여 구성된다.

헤드 (1110) 는, 도 2를 참조하면, Z-스캐너 (1111) 와, 프로브 핸드 (1112) 를 포함한다. Z-스캐너 (1111) 는 프로브 핸드 (1112) 를 상하로 변위시키며, 액추에이터로서는 피에조 스택이 활용될 수 있다. 프로브 핸드 (1112) 는 Z-스캐너 (1111) 의 구동을 단부에 고정되는 칩 캐리어 (10) 에 전달한다.

프로브 핸드 (1112) 는 칩 캐리어 (10) 를 고정하는데, 본 실시예에서는 3개의 볼 (1113~1115) 및 영구자석 (1116) 이 사용된다. 칩 캐리어 (10) 의 캐리어 (11) 는 영구자석에 붙을 수 있는 자성체 재질로 이루어진다. 이에 따라 영구자석 (1116) 에 의해 고정될 수 있다.

한편, 영구자석 (1116) 과 칩 캐리어 (10) 가 접촉하는 것은 바람직하지 않기 때문에, 전도성 재질의 제1 볼 (1113), 비전도성 재질의 제2 볼 (1114) 및 제3 볼 (1115) 에 의해 칩 캐리어 (10) 는 영구자석 (1116) 으로부터 떨어진다. 제2 볼 (1114) 및 제3 볼 (1115) 은 루비, 사파이어 등의 재질로 이루어질 수 있다.

도 3을 참조하면, 칩 캐리어 (10) 는 캐리어 (11) 및 프로브 (14, 캔틸레버라고도 불림) 를 포함한다. 캐리어 (11) 에는 제2 볼 (1114) 및 제3 볼 (1115) 중 어느 하나가 안착되는 원형공 (12) 과 다른 하나가 안착되는 장공 (13) 이 형성된다. 제1 볼 (1113) 은 캐리어 (11) 표면에 접촉된다.

이외에 헤드 (1110) 에는 레이저 장치, 이 레이저 장치를 통해 만들어진 레이저 광을 프로브 (14) 의 면에 정렬하기 위한 얼라인 수단 등의 공지 구성이 더 포함될 수 있으나, 도면의 도시 및 설명은 생략한다.

다시 도 1로 돌아오면, XY 스캐너 (1120) 는 측정 대상 (1) 을 XY 평면에서 X 방향 및 Y 방향으로 스캔하도록 구성된다. 또한, XY 스테이지 (1130) 는 측정 대상 (1), XY 스캐너 (1120) 및 칩 캐리어 교환 장치 (1200) 를 상대적으로 큰 변위로 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키도록 구성된다.

또한, Z 스테이지 (1140) 는 헤드 (1110) 를 상대적으로 큰 변위로 Z 방향으로 이동시키도록 구성된다. 또한, 고정 프레임 (1150) 은 XY 스테이지 (1130) 와 Z 스테이지 (1140) 를 고정하도록 구성된다.

앞서도 언급했으나, 이러한 구성은 일반적인 원자 현미경의 구성에 해당된다.

본 발명의 칩 캐리어 교환 장치 (1200) 는 XY 스캐너 (1120) 와 다른 위치에 XY 스테이지 (1130) 상에 배치된다. 칩 캐리어 교환 장치 (1200) 는 프로브 (14) 의 교환 필요 시에 XY 스테이지 (1130) 가 구동하여 교환 위치로 칩 캐리어 교환 장치 (1200) 를 위치시킨 후 캐리어를 교환한다. 구체적인 칩 캐리어 교환 장치 (1200) 의 구성은 이하에서 후술한다.

한편, Z-스캐너 (1111) 는 피에조 스택이 내장되어 프로브 핸드를 Z-방향으로만 구동시키는 경우를 예시하였으나, 튜브 스캐너가 내장되어 X-방향, Z-방향 및 Z-방향으로 모두 구동시키도록 구성될 수 있다. 도 1의 원자 현미경 장치의 경우 XY 스캐너 (1120) 를 별도로 가지고 있으므로, Z-스캐너 (1111) 가 Z 방향으로만 구동되도록 구성될 수 있다 (XY 스캔과 Z 스캔을 분리함). 그러나, 별도의 XY 스캐너를 가지지 않고, Z-스캐너가 튜브 스캐너를 내장함으로써 프로브를 XY 평면 방향 뿐만 아니라 Z-방향으로 스캔하도록 구성될 수도 있다.

한편, 프로브 핸드 (1112) 는 상술한 방식 이외에 다양한 방식으로 칩 캐리어 (10) 를 고정할 수 있다. 예를 들어, 클립을 사용하여 칩 캐리어를 기계적으로 고정할 수도 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 프로브 핸드 (1112) 와 칩 캐리어 (10) 의 고정 방식은 예시에 불과하다. 즉, 프로브 핸드 (1112) 의 형상 및 칩 캐리어 (10) 의 형상 등은 다양하게 변형될 수 있음에 유의해야 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 캐리어 교환 장치의 개략적인 사시도이고, 도 5는 도 4의 캐리어 교환 장치의 측단면도이며, 도 6은 온 상태와 오프 상태를 나타낸 영구자석와 자기흐름생성부의 개략적인 측면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 칩 캐리어 교환 장치 (1200) 는, 자성체 재질의 캐리어 (11) 에 측정 수단 (14, 본 실시예에서는 프로브) 을 부착하여 구성되는 칩 캐리어 (10) 를 사용하여 측정을 행하는 주사탐침현미경 (본 명세서에서는 원자 현미경으로 예시) 의 헤드 (1110) 로부터 사용한 칩 캐리어 (10) 를 받고, 헤드 (1110) 에 새로운 칩 캐리어 (10) 를 공급한다.

본 발명의 일실시예에 따른 칩 캐리어 교환 장치 (1200) 는, 영구자석 (1210) 과, 자기흐름연결부 (1220) 와, 구동부 (1230) 를 포함하여 구성된다.

영구자석 (1210) 은 N극 또는 S극이 자기흐름연결부 (1220) 를 향하도록 자기흐름연결부 (1220) 의 하측에 배치된다.

자기흐름연결부 (1220) 는 자기흐름이 통할 수 있는 자성체로 이루어지며, 캐리어 (11) 에 자기적인 영향을 미쳐 캐리어 (11) 를 고정할 수 있도록 구성된다. 자기흐름연결부 (1220) 의 재질로는 순철이 적합하나, 이외에도 다양한 재질이 선정될 수 있다.

한편, 자기흐름연결부 (1220) 는, 영구자석 (1210) 과 대면하는 면에 비해 캐리어 (11) 에 대면하는 면의 면적이 작게 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해 영구자석 (1210) 으로부터의 자기흐름이 캐리어 (11) 방향으로 집중될 수 있기 때문이다.

자기흐름연결부 (1220) 는 하우징 (1201) 에 의해 고정될 수 있다. 하우징 (1201) 은 장치 (1200) 의 외측면을 형성한다. 도 4를 특히 참조하면, 자기흐름연결부 (1220) 는 그 단부만 외부에 드러나도록 구성되며, 자기흐름연결부 (1220) 와 캐리어 (11) 가 직접 접촉하지 못하도록 볼들 (1203, 1204) 이 배치된다. 볼들 (1203, 1204) 은 프로브 핸드 (1112) 의 단부의 제2 볼 (1114) 또는 제3 볼 (1115) 과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 칩 캐리어 (10) 가 보관될 때, 프로브 (14) 가 안착되는 제1 안착홈 (1205) 및 제2 안착홈 (1206) 이 형성되는 것이 바람직하다.

칩 캐리어 (10) 가 보관될 때, 원형공 (12) 및 장공 (13) 은 각각 볼들 (1203, 1204) 에 안착됨으로써, 칩 캐리어 (10) 의 위치가 결정되며, 안착 시 프로브 (14) 는 제1 안착홈 (1205) 및 제2 안착홈 (1206) 에 의해 손상없이 보존될 수 있다.

구동부 (1230) 는 영구자석 (1210) 을 구동시킴으로써, 캐리어 (11) 와 자기흐름연결부 (1220) 간의 자기력의 변화를 야기시킨다. 구동부 (1230) 는 본 실시예에서와 같이 영구자석 (1210) 에 대해 직선 운동을 일으킬 수도 있고, 회전운동을 일으킬 수도 있다.

도 6을 특히 참조하면, 구동부 (1230) 는 온 상태와 오프 상태 사이에서 영구자석 (1210) 을 직선 구동한다. 도 6의 (a) 와 같이, 온 상태에서, 영구자석 (1210) 이 자기흐름연결부 (1220) 와 대면함에 따라 영구자석 (1210) 으로부터 야기되는 자기흐름이 캐리어 (11) 로 전달된다. 도 6의 (b) 와 같이, 오프 상태는 영구자석 (1210) 과 자기흐름연결부 (1220) 가 가장 멀리 떨어진 상태를 의미하며, 영구자석 (1210) 과 자기흐름연결부 (1220) 가 전혀 대면하지 않는 상태 뿐만 아니라, 일부 대면하는 상태를 포함한다. '가장 멀리 떨어진 상태'란 영구자석 (1210) 과 자기흐름연결부 (1220) 가 중심이 일치하는 상태 (온 상태) 를 벗어나, 중심이 일치하지 않음에 따라 자기흐름연결부 (1220) 를 통과하는 자기흐름이 저하된 상태를 포괄한다. 영구자석 (1210) 과 자기흐름연결부 (1220) 사이의 거리가 멀어질수록 급격히 (거리의 제곱에 비례하여) 캐리어 (11) 에 작용하는 자기력이 저하되는데, 캐리어 (11) 를 떼어내기 충분할 정도로 영구자석 (1210) 을 자기흐름연결부 (1220) 와 떨어뜨린 상태를 오프 상태라고 지칭할 수 있다. 즉, 오프 상태는 캐리어 (11) 에 대해 전혀 자기력을 작용하지 못하도록 하는 상태는 아님에 유의해야 한다.

한편, 오프 상태인 경우에도 도 6에서와 같이 자기흐름연결부 (1220) 가 영구자석 (1210) 에 일부 대면함으로써, 캐리어 (11) 에 약한 인력을 작용시키는 경우, 캐리어 (11) 가 프로브 핸드 (1112) 에 옮겨지기 전 오프 상태 시에 발생될 수 있는 예상치 못한 충격, 외부 자기력 등에 의한 캐리어 (11) 의 이탈을 방지할 수 있다.

구동부 (1230) 는 본 실시예에서와 같이 영구자석 (1210) 을 직선 구동할 경우, 모터가 사용될 수 있다. 리드 스크류 등에 의해 모터가 야기하는 회전 운동을 직선 운동으로 변환할 수 있다. 이외에도 구동부 (1230) 는 유압 실린더, 리니어 모터 등 다양한 방식이 채용될 수도 있다.

본 실시예에서, 다수의 칩 캐리어 (10) 의 고정을 제어하도록 자기흐름연결부 (1220) 와 영구자석 (1210) 은 일렬로 배치된다. 구동부 (1230) 는 배열 방향으로 영구자석 (1210) 을 직선 이동시키는데, 이와는 달리 영구자석 (1210) 을 상하로 이동시킬 수도 있다. 영구자석 (1210) 을 상하로 이동시키더라도 캐리어 (11) 에 대한 자기력을 제어할 수 있다. 그러나, 이러한 배치는 장치 (1200) 의 두께를 증가시키고, 영구자석 (1210) 을 이동시키는데 더 많은 힘을 들이게 되어 구동부 (1230) 의 요구치가 높아지게 되는 단점을 지닌다. 하지만, 두꺼워져도 상관없고, 구동부 (1230) 의 세기가 증가되어도 상관없다면 이러한 변형 실시도 충분히 가능하다.

한편, 하우징 (1201) 에는 슬라이드 이동 가능하도록 결합되는 커버 (1202) 가 구비되는 것이 바람직하다. 미작동시에는 커버 (1202) 로 보관된 칩 캐리어 (10) 를 가림으로써 칩 캐리어 (10) 를 안전하게 보호할 수 있다.

도 7은 다른 실시 형태의 구동부를 포함하는 캐리어 교환 장치의 측면도를 도시한다.

도 7을 참조하면, 구동부 (미도시) 는 영구자석 (1210') 을 회전시킴으로써 온 상태와 오프 상태를 제어할 수도 있다. 온 상태 (도 7의 (a)와 같은 상태) 에서, 영구자석 (1210') 의 N극 또는 S극이 자기흐름연결부 (1220) 와 대면하고, 오프 상태 (도 7의 (b)와 같은 상태) 에서 영구자석 (1210') 의 어떠한 자극도 자기흐름연결부 (1220) 와 대면하지 않게 배치된다.

도 8은 다양한 변형례의 자기흐름연결부의 개략적인 사시도이다.

도 8과 같이 자기흐름연결부 (1220', 1220'', 1220''') 는 다양한 형태로 가공되어 사용될 수 있다. 자기흐름연결부 (1220', 1220'', 1220''') 는 순철로 가공성이 좋아, 영구자석 자체를 가공하는 것에 비해 큰 정밀도를 얻을 수 있는 장점이 있다. 따라서, 캐리어 (11) 와의 간격을 정밀하게 조정할 수 있다는 장점을 가진다.

앞서 설명하였듯이, 자기흐름연결부 (1220', 1220'', 1220''') 는 공통적으로 영구자석 (1210, 1210') 과 대면하는 면 (도 8에서 하측면) 이 캐리어 (11) 와 대면하는 면 (도 8에서 상측면) 보다 크게 형성되는 것이 캐리어 (11) 방향으로의 자기력 집중에 있어서 바람직하다.

자기흐름연결부 (1220', 1220'', 1220''') 는 영구자석 (1210) 과 대면하는 면과 캐리어 (11) 를 향하는 면 사이에 도 8의 (a) 와 같이 각진 부분이 존재하게 구성될 수도 있고, 도 8의 (b) 및 (c) 와 같이 점진적으로 두께가 변하는 부분 (T) 이 존재하게 구성될 수도 있다.

도 8의 (a) 와 같이 각진 부분이 존재하면, 영구자석 (1210) 으로부터의 자기흐름이 캐리어 (11) 측으로 온전히 전달되지 않고 자기 손실이 발생한다. 따라서, 영구자석 (1210) 으로부터의 자기흐름을 더 좋은 효율로 전달하기 위해서는 도 8의 (b) 및 (c) 와 같이 영구자석 (1210) 으로부터 캐리어 (11) 로의 자기흐름의 방향을 따라 그 두께가 점진적으로 변화하도록 외관 형상이 형성되는 것이 바람직하다.

도 8의 (b) 와 같이 영구자석 (1210) 과 대면하는 면에 비해 캐리어 (11) 와 대면하는 면이 크게 형성될 수도 있고, 도 8의 (c) 와 같이 작게 형성될 수도 있다. 이러한 비율의 결정은 설계 사양에 맞춰 적절히 이루어질 수 있다.

상술한 칩 캐리어 교환 장치 (1200) 및 이를 포함하는 원자 현미경 장치 (1000) 에 따르면, 온 상태와 오프 상태 간의 변경 시 필요한 로드를 줄임으로써 장치의 소형화를 이룰 수 있고, 가공성이 좋은 순철을 사용하고 표준품의 영구자석을 사용함으로써 불량률을 획기적으로 줄여 생산비용을 절감할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1100…원자 현미경
1110…헤드
1111…Z 스캐너
1112…프로브 핸드
1120…XY 스테이지
1130…XY 스캐너
1140…Z 스테이지
1150…고정 프레임
1200…칩 캐리어 교환 장치
1210…영구자석
1220, 1220', 1220'', 1220'''…자기흐름연결부
1230…구동부

Claims (10)

1. 자성체 재질의 캐리어 (carrier) 에 측정 수단을 부착하여 구성되는 칩 캐리어를 사용하여 측정을 행하는 주사탐침현미경의 헤드로부터 사용한 칩 캐리어를 받고, 상기 헤드에 새로운 칩 캐리어를 공급하는 칩 캐리어 교환 장치에 있어서,
   상기 칩 캐리어 교환 장치는,
   상기 헤드와 별도로 구비되는 하우징;
   상기 하우징의 내부에 이동 가능하게 배치되는 영구자석;
   상기 하우징에 배치되고, 자기흐름이 통할 수 있는 자성체로 이루어지며, 상기 칩 캐리어에 자기적인 영향을 미쳐 상기 칩 캐리어를 고정할 수 있도록 구성되는 자기흐름연결부; 및
   상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 영구자석을 구동시킴으로써, 상기 칩 캐리어와 상기 자기흐름연결부 간의 자기력의 변화를 야기시키는 구동부; 를 포함하는, 칩 캐리어 교환 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 구동부는 상기 영구자석을 상기 자기흐름연결부로부터 멀어지거나 가까워지도록 직선 구동시키도록 구성되는, 칩 캐리어 교환 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 자기흐름연결부 및 상기 영구자석은 각각 복수 개가 배열되며,
   상기 구동부는 상기 자기흐름연결부의 배열 방향을 따라 상기 영구자석을 직선 구동시키도록 구성되는, 칩 캐리어 교환 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 구동부는, 상기 영구자석들이 상기 자기흐름연결부와 대면하는 온 상태와 상기 영구자석들이 상기 자기흐름연결부와 가장 멀리 떨어진 오프 상태 사이에서 직선 구동되도록 제어되는, 칩 캐리어 교환 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 구동부는 상기 영구자석을 회전 구동시키도록 구성되는, 칩 캐리어 교환 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 자기흐름연결부는 순철로 이루어지는, 칩 캐리어 교환 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 자기흐름연결부는, 상기 영구자석과 대면하는 면에 비해 상기 캐리어에 대면하는 면의 면적이 작게 구성되는, 칩 캐리어 교환 장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 자기흐름연결부는 상기 영구자석으로부터 상기 캐리어로의 자기흐름의 방향을 따라 그 두께가 점진적으로 변화하도록 외관 형상이 형성되는, 칩 캐리어 교환 장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 자기흐름연결부를 고정하며, 내부에 자기흐름을 발생시키지 않는 재질로 이루어지는 하우징을 더 포함하며,
   상기 영구자석은 상기 하우징 하측에 배치되는, 칩 캐리어 교환 장치.
10. 적어도 Z-방향으로 구동 가능한 헤드를 포함하는 원자 현미경; 및
    상기 제1 항의 구성을 가지는 칩 캐리어 교환 장치; 를 포함하며,
    상기 헤드에 장착된 칩 캐리어의 프로브의 상태에 따라 자동으로, 혹은 사용자의 명령에 의해 상기 칩 캐리어 교환 장치로 상기 헤드를 보내어 상기 헤드에 장착된 칩 캐리어를 교환 가능한, 원자 현미경 장치.

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