KR102409758B1 - 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경 및 이를 이용하여 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자 현미경에 의해 얻어지는 형상 정보를 이용하여 추출된 특성값을 참조하여 광학 측정 장치에 의해 형상 정보를 얻는, 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경 및 이를 이용하여 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경은, 측정 대상을 지지하는 XY 스캐너를 이용해 상기 측정 대상을 XY 평면 상에서 스캔하면서 프로브 (probe) 를 상기 측정 대상의 표면을 따르도록 하여 상기 측정 대상의 표면의 특성을 얻는 원자 현미경; 상기 측정 대상의 표면에 광을 입사시키는 조명부와, 상기 측정 대상의 표면으로부터 반사된 광을 검출하는 검출부를 포함하여, 상기 XY 스캐너의 스캔을 통해 상기 측정 대상의 표면에 대한 특성을 얻는 광학 측정 장치; 및 상기 원자 현미경 및 상기 광학 측정 장치의 작동을 제어하고, 상기 원자 현미경 및 상기 광학 측정 장치로부터 얻어지는 데이터를 수신받는 제어 장치; 를 포함한다. 상기 제어 장치는, 상기 원자 현미경에 의해 측정된 위치와, 상기 광학 측정 장치에 의해 측정된 위치를 서로 매칭시킬 수 있도록 제어된다.

Description

광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경 및 이를 이용하여 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법{ATOMIC FORCE MICROSCOPE EQUIPED WITH OPTICAL MEASUREMENT DEVICE AND METHOD FOR ACQUIRING DATA OF SURFACE OF MESUREMENT OBJECT USING THE SAME}

본 발명은 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경 및 이를 이용하여 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원자 현미경에 의해 얻어지는 형상 정보를 이용하여 추출된 특성값을 참조하여 광학 측정 장치에 의해 형상 정보를 얻는, 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경 및 이를 이용하여 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법에 관한 것이다.

광학 측정 장치는, 측정 대상의 표면 상의 반복적인 구조 (격자) 의 시뮬레이션 모델을 구축하고, 회절, 편광 등의 광의 특성을 이용하여 측정된 측정 결과들로 구축된 시뮬레이션 모델을 피팅 (fitting) 하는 것을 기반으로 하는, 스캐터로메트리 (scatterometry) 또는 OCD (Optical Critical Dimension) 기술에 의해 구현된 측정 장치를 말한다.

최근에는 반복적인 구조뿐만 아니라 비주기적인 구조에 대해서도 기계학습의 방법론을 사용하는 방식으로 광학 측정 장치가 활용되기도 한다. 물론, 이러한 기계학습의 방법론의 사용은 반복적인 구조 (주기적인 구조) 에서도 활용되고 있다.

이러한 광학 측정 장치는 고속 측정이 가능하고, 반복적으로 측정하더라도 재현성이 우수하다는 장점을 가지지만, 측정 수행 전에 셋업 시간이 길고, 복잡한 형상의 구조물을 측정할 경우 파라미터의 개수가 많아지게 됨에 따라 피팅 연산이 복잡해지고 정확한 형상을 얻기가 어렵다는 단점을 지닌다.

이러한 광학 측정 장치의 단점을 보완하고자, CD-SEM과 같은 추가적인 측정 장치를 활용할 수 있으나, CD-SEM의 정확성으로는 광학 측정 장치의 단점을 보완하기에 부족한 것이 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 원자 현미경에 의해 얻어지는 형상 정보를 이용하여 추출된 특성값을 참조하여 광학 측정 장치에 의해 형상 정보를 얻는, 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경 및 이를 이용하여 측정 대상의 표면의 형상 정보를 얻는 방법을 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 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경은, 측정 대상을 지지하는 XY 스캐너를 이용해 상기 측정 대상을 XY 평면 상에서 스캔하면서 프로브 (probe) 를 상기 측정 대상의 표면을 따르도록 하여 상기 측정 대상의 표면의 특성을 얻는 원자 현미경; 상기 측정 대상의 표면에 광을 입사시키는 조명부와, 상기 측정 대상의 표면으로부터 반사된 광을 검출하는 검출부를 포함하여, 상기 XY 스캐너의 스캔을 통해 상기 측정 대상의 표면에 대한 특성을 얻는 광학 측정 장치; 및 상기 원자 현미경 및 상기 광학 측정 장치의 작동을 제어하고, 상기 원자 현미경 및 상기 광학 측정 장치로부터 얻어지는 데이터를 수신받는 제어 장치; 를 포함한다. 상기 제어 장치는, 상기 원자 현미경에 의해 측정된 위치와, 상기 광학 측정 장치에 의해 측정된 위치를 서로 매칭시킬 수 있도록 제어된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 조명부는 상기 프로브 근방에 광을 입사시키도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 조명부와 상기 검출부 사이에 상기 프로브가 위치되도록, 상기 조명부는 비스듬히 상기 측정 대상의 표면에 광을 입사시킨다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 조명부는 상기 프로브의 상측에서 수직으로 광을 입사시키도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 프로브를 상기 측정 대상의 표면에 대해 이동시키거나, 상기 광학 측정 장치를 상기 측정 대상의 표면에 대해 이동시킴으로써, 상기 원자 현미경에 의해 측정되는 위치와 상기 광학 측정 장치에 의해 측정되는 위치를 일치시킬 수 있도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 원자 현미경에 의해 측정되는 위치와 상기 광학 측정 장치에 의해 측정되는 위치 간에 오프셋 (offset) 이 발생되도록, 상기 원자 현미경과 상기 광학 측정 장치가 배치된다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법은, 상술한 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경을 이용하여 측정 대상의 표면의 형상 정보를 얻는 방법으로서, 상기 원자 현미경을 이용하여, 상기 측정 대상의 표면의 특정 지점의 형상 정보를 얻는 원자 현미경 측정 단계; 상기 원자 현미경 측정 단계에서 얻어진 특정 지점의 형상 정보를 통해 형상에 대한 특성값을 추출하는 단계; 및 상기 특성값을 참조하면서, 상기 광학 측정 장치를 이용하여, 상기 측정 대상의 표면 중 상기 특정 지점을 포함하는 영역의 형상 정보를 얻는 광학 측정 단계; 를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 특성값은, 높이, 윗면 폭, 아래면 폭, 모서리의 라운딩 반경, 표면거칠기, 주기 및 측벽각 (SWA) 중 적어도 하나이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법은, 상술한 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경을 이용하여 측정 대상의 표면의 형상 정보를 얻는 방법으로서, 상기 광학 측정 장치로 특정 영역을 측정하는 단계; 및 상기 광학 측정 장치에 의한 측정 데이터에 근거하여, 일부 영역을 상기 원자 현미경으로 측정하는 단계; 를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 대상의 표면의 형상 정보를 얻는 방법은, 상술한 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경을 이용하여 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법으로서, 상기 원자 현미경의 프로브를 상기 측정 대상의 표면에 근접시키는 단계; 상기 광학 측정 장치의 조명부를 이용하여 상기 프로브와 상기 측정 대상의 표면 사이에 광을 조사함으로써 국소표면 플라즈몬 공명을 일으키는 단계; 상기 국소표면 플라즈몬 공명에 의해 발생되는 전기장과 상호작용하는 상기 프로브로부터 상기 측정 대상에 대한 정보를 얻는 단계; 및 상기 광학 측정 장치의 검출부로부터 적어도 증폭된 라만 스펙트럼 신호를 포함하는 신호를 얻는 단계; 를 포함하고, 상기 프로브는 금속으로 코팅된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 근접시키는 단계는, 상기 프로브를 비접촉 모드로 어프로치하는 단계이다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 신호를 얻는 단계에서, 흡수 스펙트럼에 관한 신호를 얻는 것을 더 포함한다.

본 발명의 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경 및 이를 이용하여 측정 대상의 표면의 형상 정보를 얻는 방법에 따르면, 원자 현미경의 긴 측정 시간이라는 단점 및 광학 측정 장치의 복잡한 형상에 대한 부정확한 피팅이라는 단점을 상호 보완하여, 빠른 시간 내에 보다 정확한 프로파일의 형상 데이터를 얻을 수 있다. 또한, 광학 측정 장치가 원자 현미경에 일체적으로 장착됨으로써, 원자 현미경으로부터 얻어지는 데이터와 광학 측정 장치로부터 얻어지는 데이터의 조합이 용이하다. 또한, 광학 측정 장치의 측정 데이터에 근거하여 필요한 부분만 원자 현미경에 의해 측정하여 전체적인 측정 속도의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 광학 측정 장치와 원자 현미경이 통합됨으로써 이 두 측정 장치를 모두 사용하는 것이 빈번한 반도체, 디스플레이 등 부품 제조회사에서 투자비, 유지비, 인건비 등의 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 XY 스캐너와 Z 스캐너가 분리된 원자 현미경의 개략적인 사시도이다.
도 2는 광학 시스템을 이용하여 측정 대상을 측정하는 방식을 설명한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경을 정면에서 바라본 개략적인 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경을 정면에서 바라본 개략적인 개념도이다.
도 5는 도 3 또는 도 4의 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경을 이용하여 측정 대상의 표면의 형상 정보를 얻는 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.
도 6은 특성값의 예시를 도시한 개념도이다.
도 7은 CD-SEM을 이용하여 물리적인 모델을 생성한 이미지 및 이 물리적인 모델로부터의 특성값을 활용하여 측정한 스펙트럼의 그래프이다.
도 8은 원자 현미경을 이용하여 물리적인 모델을 생성한 이미지 및 이 물리적 모델로부터의 특성값을 활용하여 측정한 스펙트럼의 그래프이다.
도 9는 도 5의 방법과는 다른 측정 대상의 표면의 형상 정보를 얻는 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.
도 10은 국소표면 플라즈몬 공명에 의한 물성값을 측정하기 위해 조작된, 도 3의 광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경을 정면에서 바라본 개략적인 개념도이다.
도 11은 도 10의 장치를 활용하여 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법의 순서도이다.

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.

원자 현미경의 구성

먼저, 광학 측정 장치가 장착되지 않은 원자 현미경의 구성에 대해 설명한다.

도 1은 XY 스캐너와 Z 스캐너가 분리된 원자 현미경의 개략적인 사시도이고, 도 2는 광학 시스템을 이용하여 측정 대상을 측정하는 방식을 설명한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 원자 현미경 (100) 은, 프로브 (probe, 110) 와, XY 스캐너 (120) 와, 헤드 (130) 와, Z 스테이지 (140) 와, 고정 프레임 (150) 과, 컨트롤러 (160) 를 포함하여 구성된다.

프로브 (110) 는 팁 (tip) 과 캔틸레버 (cantilever) 를 구비하고 팁이 측정 대상 (1) 의 표면을 접촉 또는 비접촉 상태로 따르도록 구성된다. 프로브 (110) 는 원자 현미경에서 사용되는 다양한 형태가 자유롭게 선정될 수 있다.

XY 스캐너 (120) 는 팁이 측정 대상 (1) 의 표면에 대해 적어도 제1 방향으로 상대이동하도록, 측정 대상 (1) 을 이동시키도록 구성된다. 구체적으로, XY 스캐너 (120) 는 측정 대상 (1) 을 XY 평면에서 X 방향 및 Y 방향으로 스캔하도록 기능한다.

헤드 (130) 는 프로브 (110) 가 장착될 수 있도록 구성되고, 캔틸레버의 진동 또는 휨을 측정할 수 있는 광학 시스템 및 이 광학 시스템에 의해 얻어지는 데이터에 기초하여 팁과 측정 대상의 표면 간의 거리를 제어하도록 프로브 (110) 를 적어도 제2 방향 및 그 반대 방향으로 이동시키도록 구성되는 Z 스캐너 (131) 를 포함한다. 광학 시스템은 도 2를 참조하여 후술한다. 여기서, Z 스캐너 (131) 는 프로브 (110) 를 비교적 작은 변위로 이동시킨다.

Z 스테이지 (140) 는 프로브 (110) 와 헤드 (130) 를 상대적으로 큰 변위로 Z 방향으로 이동시킨다.

고정 프레임 (150) 은 XY 스캐너 (120) 와 Z 스테이지 (140) 를 고정한다.

컨트롤러 (160) 는 적어도 XY 스캐너 (120), 헤드 (130) 및 Z 스테이지 (140) 를 제어하도록 구성된다. 컨트롤러 (160) 는 후술할 제어장치 그 자체일 수도 있고, 별도의 제어장치에 포함되는 구성일 수도 있다.

한편, 원자 현미경 (110) 은 큰 변위로 XY 스캐너 (120) 를 XY 평면 상에서 이동시킬 수 있도록 구성되는 미도시된 XY 스테이지를 더 포함할 수 있다. 이 경우, XY 스테이지는 고정 프레임 (150) 에 고정될 것이다.

원자 현미경 (100) 은 측정 대상 (1) 의 표면을 프로브 (110) 로 스캔하여 토포그래피 (topography) 등의 이미지를 얻는다. 측정 대상 (1) 의 표면과 프로브 (110) 간의 상대 이동은 XY 스캐너 (120) 에 의해 행하여질 수 있으며, 측정 대상 (1) 의 표면을 따르도록 프로브 (110) 를 상하로 이동시키는 것은 Z 스캐너 (131) 에 의해 행하여질 수 있다. 한편, 프로브 (110) 와 Z 스캐너 (131) 는 프로브 암 (probe arm, 132) 에 의해 연결된다.

도 2를 참조하면, XY 스캐너 (120) 는 측정 대상 (1) 을 지지하며, 측정 대상 (1) 을 XY 방향으로 스캔한다. XY 스캐너 (120) 의 구동은 예를 들어 압전 엑츄에이터 (piezoelectric actuator) 에 의해 발생할 수 있으며, 본 실시예와 같이 Z 스캐너 (131) 와 분리된 경우에는 적층된 압전구동기 (staced piezo) 를 사용할 수도 있다. XY 스캐너 (120) 에 대해서는 본 출원인이 등록권자인 한국등록특허 제10-0523031호 (발명의 명칭 : 주사 탐침 현미경에서의 XY 스캐너 및 그 구동방법) 및 제10-1468061호 (발명의 명칭 : 스캐너의 제어방법과 이를 이용한 스캐너 장치) 를 참조한다.

Z 스캐너 (131) 는 프로브 (110) 와 연결되어, 프로브 (110) 의 높이를 조절할 수 있다. Z 스캐너 (131) 의 구동도 XY 스캐너 (120) 와 같이 압전 엑츄에이터에 의해 행하여질 수도 있다. Z 스캐너 (131) 에 대해서는 본 출원인 등록권자인 한국등록특허 제10-1476808호 (발명의 명칭 : 스캐너 장치 및 이를 포함하는 원자 현미경) 를 참조한다. Z 스캐너 (131) 가 수축하면, 프로브 (110) 는 측정 대상 (1) 의 표면으로부터 멀어지고, Z 스캐너 (131) 가 확장되면, 프로브 (110) 는 측정 대상 (1) 의 표면에 가까워진다.

XY 스캐너 (120) 와 Z 스캐너 (131) 는 도 1 및 도 2에서와 같이 분리되어 별개의 부재로 존재함으로써, XY 스캐너 (120) 에 의한 측정 대상 (1) 의 스캔에 의해 광학 측정 장치의 측정이 가능해진다.

헤드 (130) 는 프로브 (110) 의 캔틸레버의 진동 또는 휨을 측정할 수 있는 광학 시스템을 가지며, 이 광학 시스템은 레이저 발생 유닛 (133) 과 디텍터 (detector, 134) 를 포함한다.

레이저 발생 유닛 (133) 에서는 레이저 광 (점선으로 도시) 을 프로브 (110) 의 캔틸레버의 표면에 조사하고, 캔틸레버의 표면으로부터 반사된 레이저 광은 PSPD (Position Sensitive Photo Detector) 와 같은 2축의 디텍터 (134) 에 맺힌다. 이러한 디텍터 (134) 에서 검출되는 신호는 제어를 위해 컨트롤러 (160) 로 보내진다.

AFM 컨트롤러 (160) 는 XY 스캐너 (120) 와 Z 스캐너 (131) 와 연결되어, XY 스캐너 (120) 와 Z 스캐너 (131) 의 구동을 제어한다. 또한, AFM 컨트롤러 (160) 는 디텍터 (134) 로부터 얻어진 신호를 ADC 컨버터에 의해 디지털 신호로 변환하고, 이를 활용하여 프로브 (110) 의 캔틸레버의 휨, 뒤틀림 등의 정도를 판단할 수 있다. AFM 컨트롤러 (160) 에는 컴퓨터가 통합되어 있을 수도 있고, 별도의 컴퓨터와 컨트롤러 (160) 와 연결되어 있을 수도 있다. AFM 컨트롤러 (160) 는 하나로 통합되어 랙에 담길 수도 있으나, 2개 이상으로 분할되어 존재할 수도 있다.

AFM 컨트롤러 (160) 는 측정 대상 (1) 을 XY 스캐너 (120) 에 의해 XY 방향으로 스캔할 수 있도록 XY 스캐너 (120) 를 구동하는 신호를 보내는 한편, 프로브 (110) 가 측정 대상 (1) 의 표면과 일정한 상호힘을 가지도록 (즉, 캔틸레버가 일정 정도의 휨을 유지하도록 또는 캔틸레버가 일정한 진폭으로 진동하도록) Z 스캐너 (131) 를 제어한다. 즉, AFM 컨트롤러 (160) 는 소프트웨어적인 또는 전기회로적인 폐루프 피드백 로직 (closed loop feedback logic) 을 가진다. 또한, 컨트롤러 (160) 는 Z 스캐너 (131) 의 길이 (또는 Z 스캐너 (131) 에 사용된 엑츄에이터의 길이) 를 측정하거나, Z 스캐너 (131) 에 사용된 엑츄에이터에 인가되는 전압 등을 측정함으로써, 측정 대상 (1) 의 표면의 형상 데이터 (topography) 를 얻는다.

여기서, 프로브 (110) 의 팁은 측정 대상 (1) 의 표면과 접촉한 상태로 측정 대상 (1) 의 표면과 상대 이동을 할 수도 있고 (이를 '접촉 모드'라고 함), 표면과 접촉하지 않은 상태로 진동하면서 측정 대상 (1) 의 표면과 상대 이동을 할 수도 있고 (이를 '비접촉 모드'라고 함), 또한 측정 대상 (1) 의 표면을 때리는 상태로 진동하면서 측정 대상 (1) 의 표면과 상대 이동을 할 수도 있다 (이를 '탭핑 모드'(tapping mode) 라고 함). 이러한 다양한 모드는 기존에 개발된 모드에 해당하므로, 자세한 설명은 생략한다.

한편, AFM 컨트롤러 (160) 가 얻는 측정 대상 (1) 의 표면에 관한 데이터는 형상 데이터 이외에 다양할 수 있다. 예를 들어, 프로브 (110) 에 자기력을 띄게 하거나, 정전력 등을 가하는 특수한 처리를 함으로써, 측정 대상 (1) 의 표면의 자기력에 관한 데이터, 정전기력에 관한 데이터 등을 얻을 수 있다. 이러한 원자 현미경의 모드들은 MFM (Magnetic Force Microscopy), EFM (Electrostatic Force Microscopy) 등이 있으며, 이는 공지의 방법을 사용하여 구현될 수 있다. 이외에도 측정 대상 (1) 의 표면에 관한 데이터는 표면의 전압, 표면의 전류 등일 수도 있다.

한편, 헤드 (130) 의 구성은 설명의 편의상 필수적인 구성요소만을 기재하였을 뿐, 이외의 광학 시스템 등의 구체적 구성은 생략했음에 유의해야 하며, 예를 들어 헤드 (130) 에는 한국 등록특허 제10-0646441호에 개시된 구성들이 더 포함될 수 있다.

광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경의 구성

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경의 실시예에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경을 정면에서 바라본 개략적인 개념도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경을 정면에서 바라본 개략적인 개념도이다.

참고로, 도 3 및 도 4는 도 1의 Y 방향으로 본 발명의 광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경을 바라본 것이다.

도 3을 참조하면, 광학 측정 장치 (200) 는 조명부 (210), 검출부 (220) 및 광학 컨트롤러 (230) 를 포함한다. 예를 들어서, 광학 측정 장치 (200) 는 스캐터로미터 (scatterometer) 일 수 있으며, 영역 (area) 을 측정하는 방식 및 스팟 (spot) 을 측정하는 방식에 구애받지 않는다. 광학 측정 장치 (200) 로서, 예컨대 또한 분광 엘립소미터 (spectroscopic ellipsometer) 가 사용될 수도 있다.

조명부 (210) 는 광을 생성하여 측정 대상 (1) 에 조사하는 구성으로서, 비도시하였으나 광원, 편광/위상 조정 유닛 및 렌즈를 포함할 수 있다. 즉, 조명부 (210) 는 광원으로부터 광을 생성하여, 편광 또는 위상을 조정하여, 렌즈를 이용하여 원하는 빔의 형태를 만들어, 측정 대상 (1) 에 광을 조사한다.

조명부 (210) 의 광원은 어떠한 측정 방식을 적용하느냐에 따라 적절히 선정될 수 있으나, 분광 엘립소미터를 예를 들어 설명하면, 광원은 선택된 파장 범위 (예컨대, 100~2500nm) 의 광을 생성하도록 구성될 수 있다.

한편, 조명부 (210) 는 측정 대상 (1) 에 광이 스팟 (spot) 형태로 입사되도록 구성될 수도 있고, 영역 (area) 을 형성하면서 입사되도록 구성될 수도 있다.

검출부 (220) 는 측정 대상 (1) 의 표면에서 반사된 광을 수신하도록 구성된다. 검출부 (220) 는 비도시하였으나 편광/위상 조정 유닛 및 슬릿부가 포함될 수 있다. 검출부 (220) 는 검출된 광의 정보를 광학 컨트롤러 (230) 로 전달한다.

광학 컨트롤러 (230) 는 검출부 (220) 에 의해 얻어진 데이터로서 측정 대상 (1) 의 표면의 구조체의 형상을 피팅한다. 광학 컨트롤러 (230) 는 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있으며, 전술한 AFM 컨트롤러 (160) 와 통합되어 제어장치로서 통칭될 수 있다.

조명부 (210) 와 검출부 (220) 를 이용한 광학 측정 장치로서, 이외에도 광학 리플렉토미터 (optical reflectometer), 분광 스캐터로미터, 오버레이 스캐터로미터, 각도 분해된 빔 프로파일 리플렉토미터, 편광 분해된 빔 프로파일 리플렉토미터, 빔 프로파일 리플렉토미터, 빔 프로파일 엘립소미터, 임의의 각도 또는 다중 파장 엘립소미터 등이 비제한적으로 적용될 수 있다.

조명부 (210) 와 검출부 (220) 는 그 사이에 프로브 (110) 가 위치되도록, 조명부 (210) 는 비스듬히 측정 대상 (1) 의 표면에 광을 입사시킨다. 즉, 광학 측정 장치 (200) 에 의해 측정되는 위치는 원자 현미경 (100) 에 의해 측정되는 위치와 가깝게 설정될 수 있다.

하지만, 꼭 비스듬히 조명부 (210) 가 측정 대상 (1) 의 표면에 광을 입사해야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 조명부 (210) 가 프로브 (110) 상측에서 수직으로 측정 대상 (1) 의 표면에 광을 입사시키는 방식으로 광학 측정 장치를 구성해도 좋다.

보다 바람직하게는, 광학 측정 장치 (200) 에 의해 측정되는 위치는 원자 현미경 (100) 에 의해 측정되는 위치에 일치시키는 것이 좋다. 이러한 일치는, 프로브 (110) 를 측정 대상 (1) 의 표면에 대해 이동시키거나, 광학 측정 장치 (200) 를 측정 대상 (1) 의 표면에 대해 이동시킴으로써 달성될 수 있다.

예를 들어, 원자 현미경 (100) 은 미도시하였지만 프로브 (110) 를 상측에서 볼 수 있도록 광학 현미경을 포함하는데, 이러한 광학 현미경을 통해 프로브 (110) 의 위치를 특정할 수 있고, 프로브 (110) 의 위치에 광이 맺히도록 조명부 (210) 의 입사각, 위치를 조절하고, 측정 대상 (1) 의 표면으로부터 반사된 광이 수신되도록 검출부 (220) 의 위치를 조절함으로써, 광학 측정 장치 (200) 에 의해 측정되는 위치는 원자 현미경 (100) 에 의해 측정되는 위치로 일치시킬 수 있다.

측정 대상 (1) 의 표면에 대한 조명부 (210) 로부터의 광의 입사각은 다양하게 설정될 수 있으며, 입사각을 조절할 수 있도록 조명부 (210) 를 구성함이 바람직하다.

한편, 도 3과는 달리, 도 4와 같이, 원자 현미경 (100) 에 의해 측정되는 위치와 광학 측정 장치 (200) 에 의해 측정되는 위치 간에 오프셋 (offset, A) 이 발생되도록, 원자 현미경 (100) 과 광학 측정 장치 (200) 가 배치될 수도 있다.

도 4와 같이 오프셋 (A) 이 발생되도록 광학 측정 장치 (200) 가 원자 현미경 (100) 에 설치되는 경우, 조명부 (210) 를 통한 입사각은 다양하게 설정될 수 있으며, 수직으로 입사하는 것도 포함된다. 수직으로 입사할 경우, 조명부 (210) 와 검출부 (220) 가 하나의 부재로 형성될 수도 있다.

제어 장치 (미도시) 는 AFM 컨트롤러 (160) 및 광학 컨트롤러 (230) 를 포함하며, 원자 현미경 (100) 및 광학 측정 장치 (200) 의 작동을 제어하고, 원자 현미경 (100) 및 광학 측정 장치 (200) 로부터 얻어지는 데이터를 수신받는다.

제어 장치는, 원자 현미경 (100) 에 의해 측정된 위치와, 광학 측정 장치 (200) 에 의해 측정된 위치를 서로 매칭시킬 수 있도록 제어된다. 예를 들어, 제어 장치는 도 3과 같이 원자 현미경 (100) 에 의해 측정된 위치와, 광학 측정 장치 (200) 에 의해 측정된 위치를 물리적으로 매칭시키도록, 원자 현미경 (100) 또는 광학 측정 장치 (200) 를 이동시킬 수 있게 하여 각 장치를 제어할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제어 장치는 도 4와 같이 물리적으로 서로 다른 측정 위치에서의 원자 현미경 (100) 및 광학 측정 장치 (200) 에 의한 측정을 하여 얻어진 데이터를 오프셋 (A) 을 고려하여 사후적으로 매칭시킬 수 있다. 즉, 매칭은 물리적 매칭일 수도 있고, 물리적 거리를 고려한 사후적 데이터 매칭일 수도 있다.

상술한 광학 측정 장치를 포함하는 원자 현미경을 이용해 측정 대상 표면의 형상 정보를 얻는 방법

도 5는 도 3 또는 도 4의 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경을 이용하여 측정 대상의 표면의 형상 정보를 얻는 방법을 순서대로 도시한 순서도이고, 도 6은 특성값의 예시를 도시한 개념도이다.

먼저, 원자 현미경 측정 단계 (S110) 에서 상술한 원자 현미경 (100) 을 이용하여 측정 대상 (1) 의 표면의 특정 지점의 형상 정보를 얻는다. 여기서 특정 지점은 반복되는 패턴의 일 구조물일 수 있다.

이후 원자 현미경 측정 단계 (S110) 에서 얻어진 특정 지점의 형상 정보를 통해 형상에 대한 특성값을 추출한다 (S120). 도 6을 참조하면, 형상에 대한 특성값은 높이 (height), 윗면 폭 (top), 아래면 폭 (bottom), 모서리의 라운딩 반경 (rounding 1, rounding 2), 표면거칠기 (roughness), 주기 (period) 및 측벽각 (SWA) 중 적어도 하나일 수 있다.

광학 측정 단계 (S130) 에서 이러한 특성값을 참조하면서, 상술한 광학 측정 장치 (200) 를 이용하여 측정 대상 (1) 의 표면 중 이러한 특정 지점을 포함하는 영역의 형상 정보를 얻는다. 이때, 원자 현미경 (100) 의 XY 스캐너 (120) 를 이용해 측정 대상 (1) 을 스캔함으로써, 측정이 수행된다.

도 7은 CD-SEM을 이용하여 물리적인 모델을 생성한 이미지 및 이 물리적인 모델로부터의 특성값을 활용하여 측정한 스펙트럼의 그래프이며, 도 8은 원자 현미경을 이용하여 물리적인 모델을 생성한 이미지 및 이 물리적 모델로부터의 특성값을 활용하여 측정한 스펙트럼의 그래프이다.

먼저 도 7의 (a) 를 참조하면, 높이 방향으로 이산화 (discretization) 가 적용되어, 반복되는 구조물의 물리적인 모델을 형성할 경우, CD-SEM의 이미지를 고려한다면, 파란색 선과 같은 외형을 가지는 단위 패턴의 물리적인 모델이 정의된다. 이러한 물리적인 모델의 단위 패턴을 이용하여, OCD (Optical Critical Dimension) 방법론을 적용하면, 도 6의 (b) 와 같이, 실제 측정된 n 스펙트럼, c 스펙트럼 및 s 스펙트럼 (각각 파란색, 빨간색, 연두색의 실선으로 도시됨) 은 이론값 (또는 시뮬레이션 값) (속이 빈 원, 사각형, 삼각형 형상으로 도시됨) 과 큰 차이를 나타낸다. 즉, 이러한 결과는 모델링이 잘못된 것을 나타낸다.

한편, 본 실시예에서는 측정값으로 n, c, s를 예시로 설명하였으나, 이에 국한되는 것은 아니고 다른 측정값을 사용할 수도 있다. 예를 들어, Psi, delta를 사용할 수도 있고, Mueller matrix 값을 사용할 수도 있다.

이러한 모델링의 잘못은 여러가지 요인에 의해 야기될 수 있다. 예를 들어, CD-SEM 자체의 측정 오차에 의해 야기될 수 있으며, 또한 CD-SEM에 의해 측정된 지점과 광학 측정 장치에 의한 측정된 지점이 상이하여 야기될 수도 있다. 물론, 두가지 요인이 복합적으로 작용될 수도 있다.

CD-SEM과 광학 측정 장치 간의 측정 위치의 매칭이 쉽지 않기 때문에, 도 6과 같은 모델링의 잘못은 쉽게 야기될 수 있다.

이러한 문제점은, 본 발명의 장치와 같이, 원자 현미경 (100) 의 XY 스캐너 (120) 를 통해 원자 현미경 (100) 의 측정 및 광학 측정 장치 (200) 의 측정이 행해짐에 따라, 측정 위치를 서로 매칭시키기 쉬운 구조를 택함으로써 해결될 수 있다.

도 8의 (a) 를 참조하면, 원자 현미경 (100) 에 의해 얻어진 프로파일 형상 데이터 (하늘색 실선) 에 의해 형성된 물리적인 모델 (높이 방향으로 이산화된 파란색 실선) 은 도 7의 (a) 와 다소 다른 형상을 가진다.

이러한 물리적인 모델을 통해 n 스펙트럼, c 스펙트럼 및 s 스펙트럼을 측정하면, 도 8의 (b) 와 같이 이론값과 정확히 일치함을 알 수 있다.

한편, 여기서도 측정값으로 n, c, s를 예시로 설명하였으나, 이에 국한되는 것은 아니고 다른 측정값을 사용할 수도 있다. 예를 들어, Psi, delta를 사용할 수도 있고, Mueller matrix 값을 사용할 수도 있다.

부연하지만, 도 7과 도 8 간의 차이점은 원자 현미경 (100) 을 활용함으로써 CD-SEM 보다 정확한 패턴의 물리적 형상을 얻을 수 있고, XY 스캐너 (120) 의 제어를 통해 정확히 동일한 위치에서 모델링된 형상을 OCD 방법론에 적용함으로써 발생되었다고 할 수 있다.

이렇게 신뢰할만한 특성값으로 OCD 방법론을 적용할 경우, 측정해야 할 변수를 줄일 수 있고, 이로 인해 OCD 방법론 적용에 의한 예측에 대한 정밀도 및 반복도를 향상시킬 수 있다.

도 9는 도 5의 방법과는 다른 측정 대상의 표면의 형상 정보를 얻는 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.

도 3, 도 4 및 도 9를 참조하면, 광학 측정 장치 (200) 로 먼저 넓은 특정 영역을 측정하고 (S210), 원자 현미경 (100) 으로 일부 영역을 측정하여 (S220), 광학 측정 장치 (200) 에 의한 측정 데이터와 원자 현미경 (100) 에 의한 측정 데이터를 조합함으로써 (S230), 측정 대상의 표면의 형상 정보를 얻을 수 있다.

원자 현미경 (100) 이 측정하는 일부 영역은 광학 측정 장치 (200) 에 의해 측정된 특정 영역의 일부일 수도 있고, 특정 영역에 포함되지 않은 영역일 수 있다.

원자 현미경 (100) 으로 측정하는 일부 영역의 선정은 측정 대상 (1) 의 특성에 따라 적절히 선정하면 되는데, 예를 들어 복잡하고 특징적인 형상을 가지는 구조물을 선정하는 것이 좋다. 또한, 사용자가 특별히 확인을 하고 싶은 영역을 지정해도 된다.

원자 현미경 (100) 은 측정 속도가 상대적으로 오래 소요되기 때문에, 빠른 측정 속도를 가지는 광학 측정 장치 (200) 로 넓은 영역을 빠르게 측정한 후, 광학 측정 장치 (200) 에 의한 측정 데이터에 근거하여 복잡한 모양을 가지는 구조물의 위치를 특정하고, 이 위치에서 원자 현미경 (100) 에 의한 측정이 이루어짐에 따라, 넓은 영역에서 정확성을 보완하면서도 빠른 측정 속도를 달성할 수 있다.

국소표면 플라즈몬 공명 (LSPR ; Localized Surface Plasmon Resonance) 발생 원리에 의한 측정 대상의 물성 측정 방법

국소표면 플라즈몬 공명은 전기장이 빛의 파장보다 작은 크기의 금속 나노구조체에 인가될 때, 특정한 파장에서 전기장과 금속의 전도 전자와 상호작용에 의해 발생되는 전자들의 집단 진동 현상이 표면 플라즈몬에 의한 공명 현상이다. 국소표면 플라즈몬 공명은 금속나노구조체의 크기, 형태, 배열, 금속의 종류, 주위 환경에 매우 큰 영향을 받는다.

도 10은 국소표면 플라즈몬 공명에 의한 물성값을 측정하기 위해 조작된, 도 3의 광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경을 정면에서 바라본 개략적인 개념도이다.

도 3에서 예시된 광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경의 구성으로부터 국소표면 플라즈몬 공명 현상을 유도하고, 이에 의해 측정 대상의 특성을 파악할 수 있다.

도 10을 참조하면, 도 3과는 달리, 프로브 (110) 가 측정 대상 (1) 의 표면에 매우 근접하여 배치된다. 프로브 (110) 는 국소표면 플라즈몬 공명에 의해 증폭된 전기장에 영향을 받을 수 있을 정도로 측정 대상 (1) 의 표면과 근접하면 된다. 예를 들어, 프로브 (110) 는 앞서 설명한 비접촉 모드로 측정 대상 (1) 의 표면과 상호 작용하고 있는 상태 (이를 일반적으로 어프로치 상태라고 함) 로 설정되는 것이 바람직하다. 이는 전기장을 측정하는 EFM (Electrostatic Force Microscopy) 모드에서 비접촉 모드로 전기장을 측정하는 원리를 활용하는 것이다.

프로브 (110) 를 전기장을 측정 가능하게 측정 대상 (1) 의 표면에 어프로치시킨 후에, 프로브 (110) 와 측정 대상 (1) 의 표면 사이에 조명부 (210) 를 이용하여 빛 (예를 들어, 레이저) 을 조사시킨다. 이때, 전기장을 측정하기 위해 프로브 (110) 는 금과 같은 금속이 코팅된 것을 활용하는 것이 바람직하다.

빛이 조사되면, 프로브 (110) 와 측정 대상 (1) 의 표면 사이에서 국소표면 플라즈몬 공명이 발생된다. 구체적으로 나노크기의 금속나노 입자에 레이저 또는 다파장 광원으로부터의 빛이 조사되면 국소표면 플라즈몬 공명의 에너지가 여기되며, 이때 일정 범위 안에 전기장이 유도된다. 유도된 전기장으로 인해 금속 나노입자 근처에 국소 전기장의 증강 현상을 보인다. 이러한 국소 전기장은 금속나노입자의 크기와 모양, 배열에 따라 달리 형성된다.

이러한 국소 전기장은 프로브 (110) 에 영향을 미침과 함께, 검출부 (220) 에도 영향을 미친다. 즉, 국소전기장은 바이어스 전압이 인가된 프로브 (110) 의 거동 변화를 일으키고, 일반적인 원자 현미경의 EFM 모드 등을 활용하여 국소전기장의 특성을 측정할 수 있다. 물론 이때 동시에 토포그래피 (topography) 정보도 같이 얻을 수 있다. 이와 함께, 검출부 (220) 에서 반사된 빛의 스펙트럼이나 강도 (intensity) 를 측정함으로써 추가적인 정보도 얻을 수 있다. 특히, 샘플의 화학적 특성은 빛의 흡수 스펙트럼과 밀접한 관련이 있다는 점에서 국소표면 플라즈몬 공명에 의한 흡수 스펙트럼을 측정하면 측정 대상 (1) 의 표면 물질이 어떤 것인지 알 수 있고, 또한 국소표면 플라즈몬 공명에 의해 증폭되는 스펙트럼 성분도 존재한다는 점에 착안하여, 물질의 고유 특성과 관련이 있는 라만 스펙트럼 신호를 국소표면 플라즈몬 공명으로 증폭하여 얻을 수 있다. 다시 말해, 측정 대상 (1) 의 표면의 물질의 고유 성질에 의한 흡수 스펙트럼과 증폭되는 라만 스펙트럼을 검출부 (220) 를 통해 측정할 수 있고, 이를 통해 측정 대상 (1) 의 표면의 물성을 알 수 있다.

여기서 발생되는 국소 전기장은 프로브 (110) 의 표면의 금속나노 입자 및/또는 측정 대상 (1) 의 표면의 금속나노 입자에 의해서 발생될 수 있다.

도 11은 도 10의 장치를 활용하여 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법의 순서도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경을 이용하여 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법은, 원자 현미경의 프로브 (110) 를 측정 대상 (1) 의 표면에 근접시키는 단계 (S310) 와, 광학 측정 장치의 조명부 (210) 를 이용하여 프로브와 측정 대상의 표면 사이에 광을 조사함으로써 국소표면 플라즈몬 공명 (LSPR) 을 일으키는 단계 (S320) 와, 국소표면 플라즈몬 공명에 의해 발생되는 전기장과 상호작용하는 프로브로부터 측정 대상에 대한 정보를 얻는 단계 (S330) 와, 광학 측정 장치의 검출부 (220) 로부터 적어도 증폭된 라만 스펙트럼 신호를 포함하는 신호를 얻는 단계 (S340) 를 포함한다.

원자 현미경의 프로브를 측정 대상의 표면에 근접시키는 단계 (S310) 는 프로브 (110) 를 비접촉 모드로 어프로치하는 것으로서 이루어질 수 있다. 또한, 신호를 얻는 단계 (S340) 에서 흡수 스펙트럼에 관한 신호를 얻는 것을 더 포함할 수 있다.

물론, 프로브 (110) 로 정보를 얻는 단계 (S330) 와 검출부 (220) 로부터 신호를 얻는 단계 (S340) 는 동시에 수행될 수 있다.

이러한 국소표면 플라즈몬 공명을 이용한, 본 실시예의 광학 측정 장치가 포함된 원자 현미경의 활용은, 반도체 제조공정에서 형성되거나 가공되는 나노 패턴에 대한 품질 계측 및 불량 분석, 단백질, 세포 등 바이오 물질 특성의 측정, 가스/환경/화학 물질 특성 측정 등에서 이루어질 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.

100…원자 현미경
110…프로브
120…XY 스캐너
130…헤드
131…스캐너
132…프로브 암
133…레이저 발생 유닛
134…디텍터
140…스테이지
150…고정 프레임
160…AFM 컨트롤러
200…광학 측정 장치
210…조명부
220…검출부
230…광학 컨트롤러

Claims (12)

1. 측정 대상을 지지하는 XY 스캐너를 이용해 상기 측정 대상을 XY 평면 상에서 스캔하면서 프로브 (probe) 를 상기 측정 대상의 표면을 따르도록 하여 상기 측정 대상의 표면의 특성을 얻는 원자 현미경;
   상기 측정 대상의 표면에 광을 입사시키는 조명부와, 상기 측정 대상의 표면으로부터 반사된 광을 검출하는 검출부를 포함하여, 상기 XY 스캐너의 스캔을 통해 상기 측정 대상의 표면에 대한 특성을 얻는 광학 측정 장치; 및
   상기 원자 현미경 및 상기 광학 측정 장치의 작동을 제어하고, 상기 원자 현미경으로부터 상기 측정 대상의 표면의 특정 지점의 형상 정보를 수신하고, 상기 원자 현미경으로부터 얻어진 특정 지점의 형상 정보를 통해 형상에 대한 특성값을 추출하고, 상기 특성값을 참조하면서, 상기 광학 측정 장치를 이용하여, 상기 측정 대상의 표면 중 상기 특정 지점을 포함하는 영역의 형상 정보를 수신받는 제어 장치; 를 포함하며,
   상기 제어 장치는, 상기 원자 현미경에 의해 측정된 위치와, 상기 광학 측정 장치에 의해 측정된 위치를 서로 매칭시킬 수 있도록 제어되는, 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 조명부는 상기 프로브 근방에 광을 입사시키도록 구성되는, 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 조명부와 상기 검출부 사이에 상기 프로브가 위치되도록, 상기 조명부는 비스듬히 상기 측정 대상의 표면에 광을 입사시키는, 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 조명부는 상기 프로브의 상측에서 수직으로 광을 입사시키도록 구성되는, 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경.
5. 제2 항에 있어서,
   상기 프로브를 상기 측정 대상의 표면에 대해 이동시키거나, 상기 광학 측정 장치를 상기 측정 대상의 표면에 대해 이동시킴으로써, 상기 원자 현미경에 의해 측정되는 위치와 상기 광학 측정 장치에 의해 측정되는 위치를 일치시킬 수 있도록 구성되는, 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 원자 현미경에 의해 측정되는 위치와 상기 광학 측정 장치에 의해 측정되는 위치 간에 오프셋 (offset) 이 발생되도록, 상기 원자 현미경과 상기 광학 측정 장치가 배치되는, 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경.
7. 측정 대상을 지지하는 XY 스캐너를 이용해 상기 측정 대상을 XY 평면 상에서 스캔하면서 프로브 (probe)를 상기 측정 대상의 표면을 따르도록 하여 상기 측정대상의 표면의 특성을 얻는 원자 현미경; 과, 상기 측정 대상의 표면에 광을 입사시키는 조명부와, 상기 측정 대상의 표면으로부터 반사된 광을 검출하는 검출부를 포함하여, 상기 XY 스캐너의 스캔을 통해 상기 측정 대상의 표면에 대한 특성을 얻는 광학 측정 장치; 및 상기 원자 현미경 및 상기 광학 측정 장치의 작동을 제어하고, 상기 원자 현미경 및 상기 광학 측정 장치로부터 얻어지는 데이터를 수신받고, 상기 원자 현미경에 의해 측정된 위치와, 상기 광학 측정 장치에 의해 측정된 위치를 서로 매칭시킬 수 있도록 구성되는 제어 장치; 를 포함하는 광학 측정 장치가 장착된 원자 현미경을 이용하여 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법으로서,
   상기 원자 현미경을 이용하여, 상기 측정 대상의 표면의 특정 지점의 형상 정보를 얻는 원자 현미경 측정 단계;
   상기 원자 현미경 측정 단계에서 얻어진 특정 지점의 형상 정보를 통해 형상에 대한 특성값을 추출하는 단계; 및
   상기 특성값을 참조하면서, 상기 광학 측정 장치를 이용하여, 상기 측정 대상의 표면 중 상기 특정 지점을 포함하는 영역의 형상 정보를 얻는 광학 측정 단계; 를 포함하는, 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 특성값은, 높이, 윗면 폭, 아래면 폭, 모서리의 라운딩 반경, 표면거칠기, 주기 및 측벽각 (SWA) 중 적어도 하나인, 측정 대상의 표면의 정보를 얻는 방법.
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