KR20040085146A - 멀티-포인트 프로브를 위한 전기적 피드백 검출 시스템 - Google Patents

멀티-포인트 프로브를 위한 전기적 피드백 검출 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20040085146A
KR20040085146A KR10-2004-7010609A KR20047010609A KR20040085146A KR 20040085146 A KR20040085146 A KR 20040085146A KR 20047010609 A KR20047010609 A KR 20047010609A KR 20040085146 A KR20040085146 A KR 20040085146A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrical
detection system
test sample
point probe
feedback detection
Prior art date
Application number
KR10-2004-7010609A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100978699B1 (ko
Inventor
크리스찬 레쓰 피터센
피터 포머 니엘센
Original Assignee
카프레스 에이/에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=8160957&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20040085146(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 카프레스 에이/에스 filed Critical 카프레스 에이/에스
Publication of KR20040085146A publication Critical patent/KR20040085146A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100978699B1 publication Critical patent/KR100978699B1/ko

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/073Multiple probes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q70/00General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
    • G01Q70/06Probe tip arrays
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/041Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q10/00Scanning or positioning arrangements, i.e. arrangements for actively controlling the movement or position of the probe
    • G01Q10/04Fine scanning or positioning
    • G01Q10/06Circuits or algorithms therefor
    • G01Q10/065Feedback mechanisms, i.e. wherein the signal for driving the probe is modified by a signal coming from the probe itself
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/24AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
    • G01Q60/30Scanning potential microscopy
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06794Devices for sensing when probes are in contact, or in position to contact, with measured object

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

멀티-포인트 프로브와 전기적 도전 재료 테스트 샘플 표면 사이의 전기적 접촉을 검출하기 위한 전기적 피드백 검출 시스템이 개시되어 있다. 이 전기적 피드백 검출 시스템은, 상기 멀티-포인트 프로브 내의 다수의 전극들에 접속되고, 임의적으로(optionally) 상기 테스트 샘플 표면에 직접 접속되는 전기적 검출기 유닛을 포함한다. 이 검출기 유닛은, 상기 멀티-포인트 프로브가 상기 테스트 샘플 표면과 전기적 접촉하고 있는지를 판정하기 위해 사용될 수 있는, 멀티-포인트 테스팅 장치에 전기 신호를 제공한다. 상기 검출기 유닛은, 상기 멀티-포인트 프로브의 제1 다수의 전극들을 통하여 구동되는 전기 신호를 발생시키기 위한 전기 발생기 수단과, 제2 다수의 스위치 임피던스 검출 소자들(switched impedance detection elements)을 포함한다. 이 임피던스 검출 소자들을 가로지르는 전위로 테스트 샘플 표면에 대한 전기적 접촉을 판정한다.

Description

멀티-포인트 프로브를 위한 전기적 피드백 검출 시스템{ELECTRICAL FEEDBACK DETECTION SYSTEM FOR MULTI-POINT PROBES}
도전성 샘플 표면 쪽으로의 단일 팁(tip) 전극의 접근을 제어하는 것과 관계된 스캐닝 터널링 마이크로스코프(scanning tunneling microscope)는 문헌 등에 잘 공지되어 있는데, 예를 들어, 'Binnig and Rohrer,Scanning tunneling microscopy, Helv. Phys. Acta, vol. 55, pg.355(1982)' 를 참조하라. 스캐닝 터널링 마이크로스코프는, 도1의 (a)에 도시된 대로, 도전성 샘플 및 팁으로 구성된다. 만일 팁과 샘플이 매우 짧은 거리 d 만큼 분리되어 있고 이들 사이에 전위 V가 걸린다면, 하기의 터널링 전류 I가 팁과 샘플 사이에서 흐르게 된다.
I ∝ e-√φd.
여기서, φ는 재료들의 평균 일함수이다. 만약 거리 d 가 1nm 정도의 크기를 갖는다면, 검출가능한 전류가 발생될 수 있다. 도1의 (b)는 다른 테스트 지점들에서 테스트 샘플로부터의 터널링 거리 내에 팁을 배치시킬 수 있어서 테스트 샘플에 대한 나노미터 크기의 지형적(topographic) 및 전기적 특성들의 지도를 발생시킬 수 있는 스캐닝 터널링 장치의 전체 개략도이다.
도2의 (a) 및 도2의 (b)는 종래의 네 지점 프로브를 도시하였다(예를 들어, 'S.M.Sze, Semiconductor devices - Physics and Technology, Wiley New York(1985), 및 국제 특허 출원 공개 번호 WO 94/11745 를 참조하라). 종래의 네 지점 프로브는 도2의 (a)에 도시된 일렬(in-line)로 배치된 네개의 전극으로 구성된다. 전류를 두개의 주변 전극들에 가함으로써, 전압이 내측의 두개의 전극들 사이에서 측정될 수 있다. 이는 테스트 샘플의 전기적 시트 저항율이 다음 등식을 통해 결정되도록 한다.
ρ=c·(V/I)
여기서, V는 측정된 전압이고, I는 가해진 전류이고, c는 네 지점 프로브의 전극 이격 거리 및 테스트 샘플의 디멘젼들에 의해 결정되는 기하 인자이다. 네 지점프로브에 접속된 전자 회로의 주요부가 도 2의 (b)에 도시되었다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 종래의 미세 멀티-포인트 프로브의 개략도이다(예를 들어 유럽 특허 공개 번호 EP 1 085 327 A1 을 보라). 도 3의 (a)는 지지체 및 지지체의 기저로부터 자유로이 연장되는 다수의 도전성 프로브 아암(arm)들로 구성된 멀티-포인트 프로브를 도시하였다. 도 3의 (b)는 테스트 샘플의 전기적 특성을 측정하는 미세 멀티 포인트 프로브를 사용하기 위한 기계적 전기적 수단들을 구현하는 멀티-포인트 테스팅 장치를 도시하였다.
본 발명은, 일반적으로, 멀티-포인트 프로브(multi-point probe)와 국소적인 도전성 또는 반도전성(semi-conducting) 또는 초전도성 재료의 테스트 샘플 표면 사이의 물리적 접촉 및/또는 근접도를 검출하는 전기적 피드백 검출 시스템에 관한 것이고, 또한 멀티-포인트 프로브와 재료 테스트 샘플 표면 사이의 상대적 위치를 제어하는 기술에 관한 것인데, 더 특정하게는, 유럽 특허 출원 번호 제98610023.8호(피터센), 국제 특허 출원 번호 PCT/DK99/00391(카프레스 에이피에스 등), 유럽 특허 출원 번호 제99932677.0호(카프레스 에이피에스 등), 유럽 특허 출원 번호 제 99610052.5호(피터슨 등), 및 국제 특허 출원 번호 PCT/DK00/00513(카프레스 에이피에스 등)에 설명된 멀티-포인트 프로브 및 멀티 포인트 테스팅 장치를 위한 전기적 피드백(electrical feedback) 검출 시스템에 관한 것이다.
도 1의 (a)-(b)는 종래의 스캐닝 터널링 마이크로스코프의 전체적인 예시도를 나타낸다. (a)는 도전성 팁과 테스트 샘플 사이의 터널링 영역의 개략도이다. (b)는 종래의 스캐닝 터널링 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2의 (a)-(b)는 종래의 4-포인트 프로브의 개략도를 제공한다. (a)는 테스트 샘플과 전기적으로 접촉하는 종래의 4-포인트 프로브의 개략도를 나타내고, (b)는 종래의 4-포인트 프로브에 접속된 전류원 및 전위계의 전기 회로 개략도이다.
도 3의 (a)-(b)는 종래의 멀티-포인트 프로브와 테스팅 장치의 전체적인 개략도를 나타낸다. (a)는 멀티-포인트 프로브 전극들을 나타내고, (b)는 멀티-포인트 테스팅 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기 피드백 검출 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 5의 (a)-(b)는 본 발명에 따른 전기적 피드백 검출 시스템의 실시예를 나타내는데, 멀티-포인트 프로브는 테스트 샘플에 전기적으로 접속되지 않는다. (a)는 전기적 피드백 검출 시스템의 상세한 전기 회로 구성도를 나타내고, (b)는 이 시스템의 등가 전기 회로도를 나타낸다.
도 6의 (a)-(b)는 본 발명에 따른 전기적 피드백 검출 시스템의 실시예로서, 멀티-포인트 프로브가 테스트 샘플에 전기적으로 접촉한다. (a)는 전기적 피드백 검출 시스템의 상세한 전기 회로 구성도를 나타내고, (b)는 이 시스템의 등가 전기 회로도를 나타낸다.
도 7의 (a)-(b)는 본 발명에 따른 전기적 피드백 검출 시스템의 실시예들을나타내며, 이 피드백 검출 시스템은 정전류 발생기를 포함한다. (a)는 제어 회로 내의 단일 스위치 임피던스 검출 소자를 나타내고, (b)는 제어 회로 내의 다수의 스위치 임피던스 검출 소자들을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 전기적 피드백 검출 시스템의 실시예를 나타내며, 이 피드백 검출 시스템은 정전류 발생기를 포함하고, 검출 신호는 다수의 멀티-프로브 전극들과 테스트 샘플 물질 사이에서 측정된다.
본 발명의 목적은 멀티-포인트 프로브와 샘플 테스트 재료 표면 사이의 물리적 접촉 또는 그렇지 않다면 전기적 접촉을 허용하는 신규의 전기적 검출기 메커니즘을 제공하는 것이다.
본 발명의 특별한 이점은, 신규의 전기적 검출기 메커니즘이 다수의 멀티-포인트 프로브 전극들 사이의 전기적 접속의 검출을 허용하여서 다수의 멀티-포인트 프로브의 전극들의 전기적 접촉에 대한 정보를 제공할 수 있다는 사실과 관계된다.
본 발명의 특별한 특징은, 신규의 전기적 검출기 메커니즘이 거시적으로 도전성인 샘플 표면을 요구하지 않아서, 멀티-포인트 프로브의 특정 지점들에서 멀티-포인트 프로브의 몇몇 전극들 사이의 국소적 도전 경로를 포함하는 임의의 재료 표면에 대한 전기적 접촉의 검출을 제공할 수 있다는 점이다.
상기의 목적, 상기의 이점 및 상기의 특징들은 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해지는 다수의 그 밖의 이점들 및 특징들과 함께,테스트 샘플의 특정 지점으로의 전기적 접촉을 검출하기 위한 전기적 피드백 제어 시스템에 의해 본 발명에 따라 획득되는데, 상기 시스템은,
(a) 멀티-포인트 프로브의 제1 다수의 전극들에 접속된 전기 발생기 수단과;
(b) 상기 멀티-포인트 프로브의 상기 제1 다수의 전극들을 접속하는 제2 다수의 스위치 임피던스 검출 소자들(switched impedance detection elements)과;
c) 상기 제2 다수의 스위치 임피던스 검출 소자들을 가로지르는 전기 신호로부터 측정 신호를 검출하기 위한 전기적 검출기 수단
을 포함한다.
멀티-포인트 프로브 전극들에서 흐르는 전기 신호를 활용함으로써 멀티-포인트 프로브와 테스트 샘플의 테스트 지점들 사이의 접촉을 검출하는 본 발명의 기술적 특징은 미세 캔틸레버(cantilever) 기반 멀티-포인트 전극들의 경우에 쓰이는 레이저 편향 검출 메커니즘들의 사용을 회피하게 만드는데, 이는 원자력 마이크로스코프와 스캐닝 저항 마이크로스코프 등의 미세 캔틸레버 기반 테스팅 장치를 위한 종래의 광 피드백 제어 시스템들을 크게 단순화시키는 것이다.
본 발명에 따른 제1 다수의 멀티-포인트 프로브 전극들에 접속된 전기 발생기 수단은, 저항, 인덕턴스, 캐패시턴스, 또는 이것들의 조합에 대한 민감성 요구 등의 특정 검출 요구 사항들에 따라서, 테스트 지점에서의 테스트 샘플을 통해서 발생기 신호, 즉 전류 또는 전압일 수 있고, 펄스 신호 또는 신호들일 수 있고, DC 또는 사인파형, 정방형, 삼각형 신호 모양 또는 이것들의 조합일 수 있고 LF 에서 HF 까지의 범위를 갖는 신호를 전달하는데, 바람직한 실시예에서는 LF 사인파형 AC전류 신호를 갖는다.
본 발명에 따른 멀티-포인트 프로브의 제1 다수의 전극들은 적어도 두개로부터 64개 까지의 개수를 가지며, 바람직한 실시예에서는, 두개의 주변 배치된 멀티-포인트 프로브 전극들을 갖는다. 두개의 주변 배치된 멀티-포인트 프로의 전극들에 발생기 신호를 가하는 것은 본 발명에 따른 제2 다수의 임피던스 검출 소자들 상에서의 검출기 신호로 귀결되고, 제3 다수의 멀티-포인트 프로브 전극들의 전기적 접촉 조건들에 관한 정보를 추측케 한다. 전기적 접촉 조건은, 물리적 접촉, 터널링 근접도, 중간 유체 메니스커스(intermediate fluid meniscus), 또는 전류가 멀티-포인트 프로브 전극들과 테스트 샘플 사이에서 흐르는 것을 허용해 주는 임의의 그 밖의 효과와 관계될 수 있다.
본 발명에 따른 제2 다수의 스위치 임피던스 검출 소자들은 한개부터 열개까지의 범위이고, 바람직한 본 실시예에서는 세개를 갖는다. 임피던스 검출 소자들의 저항부의 정격값(nominal value)은 1mΩ부터 100GΩ까지의 범위이고, 바람직한 본 실시예에서는 1kΩ, 10KΩ, 및 100kΩ을 갖는다.
전기 검출기 수단은 본 발명에 따른 제2 다수의 임피던스 검출 소자들을 가로지르는 전기 신호를 측정하고, 바람직한 실시예에서와 같이 위상 고정 증폭기(a phase-locked lock-in amplifier)에 접속된 감응 전위계를 갖는다.
본 발명의 부가적인 목적들 및 특징들은 첨부 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명 및 청구 범위를 통해 더 명백히 알 수 있을 것이다.
바람직한 실시예는 멀티-포인트 프로브를 위한 전기적 피드백 검출 시스템을 제조하는 것에 관련되고, 도 4 내지 8을 참조하여 설명된다. 도 4는 전기적 피드백 검출 시스템을 채용한 멀티-포인트 테스팅 장치(100)의 개략도를 나타낸다. 멀티-포인트 테스팅 장치는 제어기(106)를 이용하여 모터 스테이지(motor stage)(108)에 의해 이동될 수 있는 테스트 샘플에 근접한 멀티-포인트 프로브(102)를 포함한다. 멀티-포인트 프로브(102)의 주변에 배치된 전극들은 전기적 피드백 검출 시스템(110)에 접속되고, 전기적 피드백 검출 시스템(110)은 멀티-프로브(102)가 테스트 샘플(104)과 전기적으로 접촉하는지를 판정할 수 있다. 검출기 신호(112)는 전기적 피드백 검출 시스템(110)으로부터 제어기(106)에 제공되어, 테스트 샘플(104) 상의 테스트 위치에 멀티-포인트 프로브(102)의 배치 및 측정의 제어를 가능하게 해준다.
도 5의 (a)-(b)와 도 6의 (a)-(b)는 함께 본 발명의 바람직한 실시예의 원리를 나타낸다. 도 5의 (a)-(b)는 멀티-포인트 프로브(302)와 테스트 샘플(304) 사이에 전기적 접촉이 존재하지 않는 상황에서, 본 발명에 따른 전기적 피드백 검출 시스템(300)의 전기적 구성의 원리를 나타내는데, 이다. 전기 발생 수단은 정전류 Ic를 발생시키고, 멀티-포인트 프로브(302)의 주변 전극들(302a, 302b)에 접속된다. 저항 검출 소자 R을 구성하는 임피던스 검출 소자는 닫힌 스위치 SW를 통해 회로에 접속되고, 저항 검출 소자 R을 가로지른 전위 Vr이 증폭기 회로 A에 의해 측정된다. 도 5의 (a)에 도시된 상황에서 본 발명에 따른 피드백 검출 시스템의 등가 전기 회로도는 도 5의 (b)에 도시된다. 정전류 Ic는 저항 검출 소자 R을 통해 흐름으로써, 전위차
Vr=RㆍIc
를 발생시킨다. 이것은 증폭기 A에 의해 측정되고, 피드백 검출 시스템의 출력에 제공된다. 도 6의 (a)-(b)는 멀티-포인트 프로브(502)가 테스트 샘플(504)의 표면에 전기적으로 접촉하는 경우에 피드백 검출 시스템(500)의 개략도 및 등가 회로도를 나타낸다. 전기 발생 수단은 멀티-포인트 프로브(502)의 주변에 배치된 전극들(502a, 502b)에 접속된다. 발생된 전류 Ic는 닫힌 스위치 SW 및 저항 검출 소자 R을 통해 부분적으로 흐르고, 대응하는 전위 Vr은 증폭기 회로 A에 의해 측정되고, 공지되지 않은 저항 소자 Rx로 표시된 테스트 샘플(504)를 통해 부분적으로 흐른다. 이 경우, 전위차 Vr은
Vr=(RㆍRx)/(R+Rx)ㆍIc
이다.
따라서, 도 5 및 도 6을 참조하여 멀티-포인트 프로브와 테스트 샘플 간의전기적 접촉의 도입이 피드백 검출 시스템의 출력 내의 잘 정의된 변화를 일으킨다는 것이 성립되므로, 멀티-포인트 프로브와 테스트 샘플의 접촉 조건에서 변화들의 검출이 가능해진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 전기 발생기 수단에 의해 발생된 정전류 Ic는 1㎂이고 저항 검출 소자 R은 정격값 100㏀을 가지므로, 멀티-포인트 프로브와 테스트 샘플 간에 어떤 전기적 접촉도 성립되지 않는다면, 검출기 신호 Vr은 10V이다. 테스트 샘플에 전기적 접촉이 존재한다면, 테스트 샘플의 전기적 특성은 테스트 샘플의 유효 저항값 Rx를 발생시킨다. 다음의 표는 테스트 샘플에 대한 서로 다른 유효 저항값들 Rx의 범위에 대한 결과 검출 신호 Vr을 나타낸다.
Rx Vr 어떤 전기 접촉도 없는 상황에서부터 Vr의 상대적 변화
10Ω 9.99 ㎶ 1,100,000
10㏀ 9.99 ㎷ 1,100
1㏁ 909 ㎷ 11
100㏁ 9.09 V 1.1
이것은, 10Ω 내지 100㏁의 범위 내의 유효 전기 저항값을 갖는 테스트 샘플들에 대한 접촉을 검출할 수 있는 본 발명의 특정한 바람직한 실시예 내에 전기적 피드백 검출 시스템이 있음을 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 검출기 신호는 테스트 샘플의 테스트 위치에 대한 멀티-포인트 프로브의 전기적 접촉 조건을 결정하고, 멀티-포인트 프로브와 테스트 샘플의 상대적 위치를 정의하는 모터 스테이지에 대한 전기 신호들에 의하여 접촉 조건을 활발히 변화시키기 위해서 멀티-포인트 테스팅 장치들의 제어기에서 사용된다.
도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 구현을 나타낸다. 도 7의 (a)에서, 본 발명에 따른 전기적 피드백 검출 시스템(700)은 증폭기 G, 저항 검출 소자 Rset 및 전압 폴로어 A1로 구성된 차동 전압 대 전류 변환기에 접속된 멀티-포인트 프로브(702)의 주변에 위치된 전극들(702a 및 702b)을 갖는다. 저항 검출 소자 R은 스위치 SW를 통해 전류 변환기에 대한 전압의 출력에 접속된다. 전류 변환기에 대한 전압의 출력은 전압차 V1-V2에 비례한다. 검출 신호 Vr은 증폭기 A2에 의해 측정된다. 전류 변환기에 대한 전압으로부터의 전류 Ic는 닫힌 스위치 SW 및 저항 검출 소자 R을 통해 그리고, 테스트 샘플(704) 내의 공지되지 않은 유효 저항값 Rx를 통해 흐른다. 도 7의 (b)는 테스트 샘플(804)에 접속된 멀티-포인트 프로브(802) 및 멀티-포인트 프로브(802)의 주변 전극들(802a 및 802b)에 접속된 전기적 피드백 검출 회로를 구비한 본 발명에 따른 전기적 피드백 검출 시스템 나타낸다. 전기적 피드백 검출 회로는, 스위치 SW에 의해 전기 발생 수단의 신호 경로 내로 개별적으로 스위치될 수 있는 다수의 저항 검출 소자들 R1및 R2을 포함하며, 바람직한 애플리케이션은 100Ω 내지 10㏁의 범위 내의 정격값들을 갖는 이들 상기 저항 검출 소자들을 갖는다.
도 8은 테스트 샘플(1004)에 접속된 멀티-포인트 프로브(1002) 및 멀티-포인트 프로브(1002)의 주변 전극들(1002a 및 1002b)과 테스트 샘플(1004) 사이에 접속된 전기적 피드백 검출 회로를 구비한, 본 발명에 따른 전기적 피드백 검출 시스템(1000)의 또 다른 바람직한 실시예를 나타낸다. 발생된 전류 Ic는 테스트 샘플(1004)를 통해 일부분 흐르고, 다수의 멀티-포인트 프로브 전극들 중 하나만이 테스트 샘플과 전기적으로 접촉할 때, 저항 검출 소자 R을 가로지르는 검출기 신호 Vr 내에 변화를 발생시킨다.

Claims (6)

  1. 재료 테스트 샘플 표면에 대한 멀티-포인트 프로브(multi-point probe)의 전기적 접촉을 검출하기 위한 전기적 피드백 검출 시스템으로서,
    a. 멀티-포인트 프로브의 제1 다수의 전극들에 접속된 전기 발생기 수단과;
    b. 상기 멀티-포인트 프로브의 상기 제1 다수의 전극들을 접속하는 제2 다수의 스위치 임피던스 검출 소자들(switched impedance detection elements)과;
    c. 상기 제2 다수의 스위치 임피던스 검출 소자들을 가로지르는 전기 신호로부터 측정 신호를 검출하기 위한 전기적 검출기 수단
    을 포함하는 전기적 피드백 검출 시스템.
  2. 제1항에 따른 전기적 도전 재료 표면에 대한 멀티-포인트 프로브의 전기적 접촉을 검출하기 위한 전기적 피드백 검출 시스템으로서, 상기 재료 테스트 샘플 표면에 대한 상기 전기 발생기 수단 사이의 전기적 접속부를 더 포함하는 전기적 피드백 검출 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 따른 전기적 도전 재료 표면에 대한 멀티-포인트 프로브의 전기적 접촉을 검출하기 위한 전기적 피드백 검출 시스템으로서, 상기 전기 발생기 수단은,
    a. 2개의 차동 입력, 하나의 출력, 및 하나의 기준 입력을 구비하는 정밀도증폭기(precision amplifier)와;
    b. 내부 및 외부 포트를 구비하는 정밀도 저항 소자 -상기 내부 포트는 상기 정밀도 증폭기의 상기 출력에 접속됨- 와;
    c. 입력 및 출력을 구비하는 전압 폴로어(voltage follower) -상기 입력은 상기 정밀도 저항 소자의 상기 외부 포트에 접속되고, 상기 출력은 상기 정밀도 증폭기의 상기 기준 입력에 접속됨-
    를 포함하는 차동 전압 대 전류 변환기(differential voltage to current converter)인 전기적 피드백 검출 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 전기적 도전 재료 테스트 샘플 표면에 대한 멀티-포인트 프로브의 전기적 접촉을 검출하기 위한 전기적 피드백 검출 시스템으로서, 저역 통과 필터(low-pass filter), 고역 통과 필터(high-pass filter), 대역 통과 필터(band-pass filter), 또는 이들의 임의 조합을 포함하는, 상기 전기적 검출기 수단의 출력을 필터링하기 위한 필터를 더 포함하는 전기적 피드백 검출 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 전기적 도전 재료 테스트 샘플 표면에 대한 멀티-포인트 프로브의 전기적 접촉을 검출하기 위한 전기적 피드백 검출 시스템으로서, 상기 멀티-포인트 프로브는,
    a. 제1 표면을 정의하는 지지체와;
    b. 제1 다수의 도전성 프로브 아암들(conductive probe arms) -상기 도전성 프로브 아암들 각각은 상기 지지체의 제1 표면과 동일 평면상의(co-planar) 관계로 위치하는 가까운 쪽의 단부(proximal end)와 먼 쪽의 단부(distal end)를 정의하고, 상기 도전성 프로브 아암들은 그들의 상기 가까운 쪽의 단부들에서 상기 지지체에 접속되고 상기 지지체로부터 자유로이 연장하는 상기 먼 쪽의 단부들을 구비하여, 상기 제1 다수의 도전성 프로브 아암들에게 개별적으로 유연성 있는 운동(flexible motion)을 부여함-을 포함하고,
    c. 상기 도전성 프로브 아암들은, 지지 웨이퍼 보디(supporting wafer body) 상에 상기 지지 웨이퍼 보디와 면 접촉(facial contact)하여 상기 도전성 프로브 아암들을 제조하고 상기 지지체를 제공하는 상기 웨이퍼 보디의 일부를 제거하여 상기 지지체로부터 자유로이 연장하는 상기 도전성 프로브 아암들을 제공하는 것을 포함하는 상기 멀티-포인트 프로브를 제조하는 프로세스로부터 생성되는
    전기적 피드백 검출 시스템.
  6. 테스트 샘플의 특정 위치에 대한 전기적 특성을 테스트하기 위한 멀티-포인트 테스팅 장치로서,
    a. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 전기적 피드백 검출 시스템과;
    b. 상기 테스트 샘플을 수용하고 지지하기 위한 수단과;
    c. 테스트 신호를 발생시키기 위한 전기 발생기 수단 및 측정 신호를 검출하기 위한 전기적 측정 수단을 포함하는 전기적 특성 테스팅 수단
    을 포함하는 멀티-포인트 테스팅 장치.
KR1020047010609A 2002-01-07 2003-01-07 전기적 피드백 검출 시스템 및 멀티 포인트 테스팅 장치 KR100978699B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200200020 2002-01-07
DKPA200200020 2002-01-07
PCT/DK2003/000006 WO2003058260A1 (en) 2002-01-07 2003-01-07 Electrical feedback detection system for multi-point probes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040085146A true KR20040085146A (ko) 2004-10-07
KR100978699B1 KR100978699B1 (ko) 2010-08-30

Family

ID=8160957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047010609A KR100978699B1 (ko) 2002-01-07 2003-01-07 전기적 피드백 검출 시스템 및 멀티 포인트 테스팅 장치

Country Status (9)

Country Link
US (2) US7135876B2 (ko)
EP (1) EP1466182B1 (ko)
JP (1) JP4500546B2 (ko)
KR (1) KR100978699B1 (ko)
CN (1) CN1628251B (ko)
AT (1) ATE519119T1 (ko)
AU (1) AU2003206667A1 (ko)
IL (1) IL162847A0 (ko)
WO (1) WO2003058260A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100868071B1 (ko) * 2006-09-27 2008-11-10 연세대학교 산학협력단 차동 전극 임피던스의 상대적인 측정을 이용한 전극의 접촉모니터링 방법
KR20200085316A (ko) * 2017-11-15 2020-07-14 카프레스 에이/에스 테스트 샘플의 전기적 특성을 테스트하기 위한 프로브 및 연관된 근접성 검출기

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE519119T1 (de) 2002-01-07 2011-08-15 Capres As Elektrisches rückkopplungs-detektionssystem für mehrpunktsonden
US7936176B2 (en) * 2004-06-21 2011-05-03 Capres A/S Method for providing alignment of a probe
US7541219B2 (en) * 2004-07-02 2009-06-02 Seagate Technology Llc Integrated metallic contact probe storage device
JP4665704B2 (ja) * 2005-10-17 2011-04-06 セイコーインスツル株式会社 計測プローブ及び表面特性計測装置並びに表面特性計測方法
US7268571B1 (en) * 2006-03-20 2007-09-11 Texas Instruments Incorporated Method for validating and monitoring automatic test equipment contactor
EP2016433A1 (en) * 2006-04-24 2009-01-21 Capres A/S Method for sheet resistance and leakage current density measurements on shallow semiconductor implants
US8113038B2 (en) * 2006-12-20 2012-02-14 International Business Machines Corporation Systems and methods for detecting a coating on an item such as a magnetic head
EP1970714A1 (en) * 2007-03-12 2008-09-17 Capres Aps Device including a contact detector
EP2237052A1 (en) 2009-03-31 2010-10-06 Capres A/S Automated multi-point probe manipulation
CN102436334A (zh) * 2011-10-27 2012-05-02 苏州瀚瑞微电子有限公司 电容触摸屏系统测试机
EP2677324A1 (en) 2012-06-20 2013-12-25 Capres A/S Deep-etched multipoint probe
US9194888B2 (en) 2012-10-11 2015-11-24 Tektronix, Inc. Automatic probe ground connection checking techniques
US9170273B2 (en) * 2013-12-09 2015-10-27 Globalfoundries U.S. 2 Llc High frequency capacitance-voltage nanoprobing characterization
CN105445557A (zh) * 2015-01-04 2016-03-30 宁波英飞迈材料科技有限公司 一种高通量电阻率测试装置
DE102015105075A1 (de) * 2015-04-01 2016-10-06 Infineon Technologies Ag Stromsensor
WO2017136468A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-10 Bio-Rad Laboratories, Inc. Direct contact instrument calibration system
CN107656146B (zh) * 2016-07-25 2019-10-18 中核建中核燃料元件有限公司 一种预防测头触碰格架的测量装置的测量方法
CN108982950B (zh) * 2018-07-02 2021-10-22 东北大学 测试ybco膜超导环流电压信号的传感器及其制作方法
CN110850126B (zh) * 2018-08-03 2022-12-27 均豪精密工业股份有限公司 检测系统、探针装置及面板检测方法
TWI827809B (zh) * 2019-04-04 2024-01-01 丹麥商卡普雷斯股份有限公司 測量測試樣本之電性的方法,以及多層測試樣本
KR102512651B1 (ko) * 2021-03-25 2023-03-23 연세대학교 산학협력단 주사탐침 현미경용 프로브 및 이를 포함하는 이진 상태 주사탐침 현미경
EP4332558A1 (en) * 2022-09-05 2024-03-06 Stichting IMEC Nederland Methods and devices for liquid impedance measurement using a four-electrode device

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA665756A (en) * 1959-06-08 1963-06-25 Western Electric Company, Incorporated Resistivity measuring circuit
US3611125A (en) * 1969-06-04 1971-10-05 Sylvania Electric Prod Apparatus for measuring electrical resistance
NL7008274A (ko) * 1970-06-06 1971-12-08
US3995213A (en) * 1975-10-02 1976-11-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Surface impedance tester
DE3246669A1 (de) 1982-12-16 1984-06-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Leckwaechter
JPS59103288U (ja) * 1982-12-27 1984-07-11 富士通株式会社 抵抗測定回路
JPS59119276A (ja) * 1982-12-27 1984-07-10 Hitachi Ltd 絶縁抵抗測定装置
IT1206837B (it) * 1987-01-09 1989-05-11 Fiat Auto Spa Procedimento e dispositivo per il controllo non distruttivo di puntidi saldatura di lamiera realizzati mediante saldatura elettrica
US5136252A (en) * 1990-12-17 1992-08-04 At&T Bell Laboratories Apparatus and methods for evaluating resistive bodies
US5214389A (en) * 1992-01-06 1993-05-25 Motorola, Inc. Multi-dimensional high-resolution probe for semiconductor measurements including piezoelectric transducer arrangement for controlling probe position
US5627522A (en) * 1992-03-27 1997-05-06 Abbott Laboratories Automated liquid level sensing system
WO1994011745A1 (en) 1992-11-10 1994-05-26 David Cheng Method and apparatus for measuring film thickness
US5691648A (en) * 1992-11-10 1997-11-25 Cheng; David Method and apparatus for measuring sheet resistance and thickness of thin films and substrates
EP0650067B1 (en) * 1993-04-13 2004-09-01 Agilent Technologies, Inc. Electrooptic instrument
KR0138618B1 (ko) * 1993-08-04 1998-06-15 이노우에 아끼라 프로브카드, 프로브카드용 동축 프로브빔 및 그 제조방법
US6091248A (en) * 1994-08-29 2000-07-18 Imec Vzw Method for measuring the electrical potential in a semiconductor element
JP3577839B2 (ja) * 1996-06-04 2004-10-20 株式会社日立製作所 不良検査方法および装置
EP0974845A1 (en) 1998-07-08 2000-01-26 Christian Leth Petersen Apparatus for testing electric properties using a multi-point probe
EP1085327B1 (en) * 1999-09-15 2006-06-07 Capres A/S Multi-point probe
ATE373830T1 (de) 1998-07-08 2007-10-15 Capres Aps Mehrspitzenfühler
JP2000214181A (ja) * 1999-01-21 2000-08-04 Hioki Ee Corp コンタクトプロ―ブおよび回路基板検査装置
CA2309412A1 (en) * 2000-05-24 2001-11-24 Michael Thompson Scanning of biochemical microassays by kelvin microprobe
JP3638865B2 (ja) * 2000-07-13 2005-04-13 喜萬 中山 ナノチューブ端子を用いた四端子測定装置
ATE519119T1 (de) 2002-01-07 2011-08-15 Capres As Elektrisches rückkopplungs-detektionssystem für mehrpunktsonden

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100868071B1 (ko) * 2006-09-27 2008-11-10 연세대학교 산학협력단 차동 전극 임피던스의 상대적인 측정을 이용한 전극의 접촉모니터링 방법
KR20200085316A (ko) * 2017-11-15 2020-07-14 카프레스 에이/에스 테스트 샘플의 전기적 특성을 테스트하기 위한 프로브 및 연관된 근접성 검출기

Also Published As

Publication number Publication date
ATE519119T1 (de) 2011-08-15
US7307436B2 (en) 2007-12-11
EP1466182B1 (en) 2011-08-03
US20070024301A1 (en) 2007-02-01
CN1628251B (zh) 2010-08-18
US7135876B2 (en) 2006-11-14
JP4500546B2 (ja) 2010-07-14
AU2003206667A1 (en) 2003-07-24
US20050127929A1 (en) 2005-06-16
EP1466182A1 (en) 2004-10-13
CN1628251A (zh) 2005-06-15
JP2005514625A (ja) 2005-05-19
KR100978699B1 (ko) 2010-08-30
IL162847A0 (en) 2005-11-20
WO2003058260A1 (en) 2003-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100978699B1 (ko) 전기적 피드백 검출 시스템 및 멀티 포인트 테스팅 장치
Hochwitz et al. Capacitive effects on quantitative dopant profiling with scanned electrostatic force microscopes
EP0433604B1 (en) Electrical probe incorporating scanning proximity microscope
JP4200147B2 (ja) 微細構造体、カンチレバー、走査型プローブ顕微鏡及び微細構造体の変形量測定方法
EP0584233B1 (en) Submicron tip structure with opposed tips
JP3402512B2 (ja) 走査型プローブ顕微鏡
JP3638865B2 (ja) ナノチューブ端子を用いた四端子測定装置
KR102675691B1 (ko) 테스트 샘플의 전기적 특성을 테스트하기 위한 프로브 및 연관된 근접성 검출기
Klein et al. Contact potential differences measurement: Short history and experimental setup for classroom demonstration
JP2002156409A (ja) 集積回路における電気信号の検出のための測定ゾンデ及びこの測定ゾンデの使用法及びこの測定ゾンデの製造方法及びこの測定ゾンデによる測定システム
JPH0854403A (ja) 複合顕微鏡の導電性カンチレバ−構造
US7116115B2 (en) Micromachined probe apparatus and methods for making and using same to characterize liquid in a fluidic channel and map embedded charge in a sample on a substrate
US6208151B1 (en) Method and apparatus for measurement of microscopic electrical characteristics
JP3240309B2 (ja) 原子間力顕微鏡用プローバ及び原子間力顕微鏡
JP3361311B2 (ja) 基板検査装置および基板検査方法
JP2518301B2 (ja) 間隔測定装置
JP2000162219A (ja) チューブ型アクチュエータ
Dupeyrat et al. Studying Functional Electrode Structures with Combined Scanning Probe Techniques
JPH06273110A (ja) 走査型トンネル顕微鏡
JPH06291171A (ja) 界面特性測定装置
JPH0735773A (ja) 電気計測装置のプローブ
JPH03229103A (ja) 表面測定装置
JP2000097838A (ja) 表面観察装置及び表面観察方法
JPH06273111A (ja) 走査型探針顕微鏡及びそれを用いた加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130801

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140807

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150803

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160809

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170811

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180716

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190805

Year of fee payment: 10