KR20060097601A - 주사형 프로브 현미경 - Google Patents

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KR20060097601A
KR20060097601A KR1020060020303A KR20060020303A KR20060097601A KR 20060097601 A KR20060097601 A KR 20060097601A KR 1020060020303 A KR1020060020303 A KR 1020060020303A KR 20060020303 A KR20060020303 A KR 20060020303A KR 20060097601 A KR20060097601 A KR 20060097601A
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Abstract

관찰 대상이나 관찰 목적에 따라 스캐너를 교환할 필요 없이 고분해능을 유지한 채로 미소 영역에서 광역까지 관찰할 수 있는 주사형 프로브 현미경이 개시된다. 탐침(13)을 X-Y-Z축 방향으로 이동시키는 탐침측 스캐너(10)와 시료(12)를 X-Y-Z축 방향으로 이동시키는 시료측 스캐너(11) 2개를 설치한다. 탐침측 스캐너(10)로 최대 주사 범위가 작은 스캐너를 사용하고, 시료측 스캐너(11)로 최대 주사 범위가 큰 스캐너를 사용하나, 관찰 대상이나 관찰 목적에 따라 양자를 교환하여 사용한다. 또는, 탐침측 스캐너(10)에서 미소 영역의 주사를 행함과 동시에 시료측 스캐너(11)에 의해 관찰 시야를 이동시킨다.

Description

주사형 프로브 현미경{SCANNING PROBE MICROSCOPE}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자힘 현미경의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원자힘 현미경의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 원자힘 현미경의 일 예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 종래의 원자힘 현미경의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10：탐침측 스캐너 11：시료측 스캐너
10a, 11a：압전 소자 12, 32：시료
13, 33：탐침 14, 34：캔틸레버
15, 35：레이저 광원 16, 36：광 검출기
17：탐침측 스캐너 구동부 18：시료측 스캐너 구동부
19：변위량 산출부 20：스캐너 제어부
21：제어/처리부 22：모니터
23：입력부 24：위치 센서
본 발명은 주사형 프로브 현미경(Scanning Probe Microscope; SPM)에 관한 것이다.
주사형 프로브 현미경은 대체로 미소한 탐침(프로브)에 의해 시료의 표면을 주사하면서 시료와의 사이의 상호 작용을 검출함으로써, 시료의 표면의 형상이나 물리량을 검출하여 영상화할 수 있는 현미경으로서, 상기 상호 작용으로서 탐침과 시료와의 사이에 흐르는 전류를 이용하는 주사형 터널 현미경(Scanning Tunneling Microscope: STM)이나 탐침과 시료와의 사이에 작용하는 원자간 힘을 이용하는 원자힘 현미경(Atomic Force Microscope: AFM) 등이 있다.
종래부터 알려져 있는 원자힘 현미경(AFM)의 요부의 구성을 도 3에 나타낸다(예를 들면, 일본 공개 특허 2000-338027호 공보(단락 [0003], 단락 [0004] 및 도 7 등 참조). 종래의 원자힘 현미경(AFM)은, 선단에 날카로운 탐침(33)을 구비한 캔틸레버(34), 상기 캔틸레버(34)의 변위를 검출하기 위한 변위 검출계 및 상면에 시료(32)를 재치하여 상기 시료(32)를 X-Y-Z축 방향으로 이동시키기 위한 3차원 스캐너(31)를 구비하며, 탐침(33)의 선단을 3차원 스캐너(31) 상에 재치된 시료(32)의 가장 근방(수 ㎚ 이하의 간극)에 가깝게 하면, 탐침(33)의 선단과 시료(32)의 원자와의 사이에는 원자간 힘(인력 또는 반발력)이 작용한다. 이러한 상태에서, 시료(32)의 표면을 따라 탐침(33)과 시료(32)가 X-Y 평면 내에서 상대 이동하도록 스캐 너(31)에 의한 주사를 행하면서, 상기 원자간 힘을 일정하게 유지하도록 탐침(33)의 시료(32)로부터의 거리(Z축 방향 높이)를 피드백 제어한다. 이 때의 Z축 방향의 피드백 량은 시료(32)의 표면의 요철에 따른 것이 되므로, 이에 근거하여 시료 표면의 3차원 영상을 얻을 수 있다.
상기 변위 검출계는, 상기 캔틸레버(34)의 Z축 방향의 변위를 검출하기 위한 것으로서, 캔틸레버(34)의 선단 부근에 레이저광을 조사하기 위한 레이저 광원(35) 및 캔틸레버(34)에서 반사한 상기 레이저광을 검출하기 위한 광 검출기(36) 등을 갖고, 광 레버의 원리를 이용하여 캔틸레버(34)의 휨각을 검출함으로써, 캔틸레버(34)의 상ㆍ하동을 검출할 수 있는 것이다.
또한, 종래의 주사형 프로브 현미경(SPM)에는, 상술한 바와 같이 3차원 스캐너 상에 시료를 재치하고, 상기 3차원 스캐너에 의해 시료를 이동시켜서 관찰을 행하는 것 외에도, 도 4에 나타낸 바와 같이, 캔틸레버(34)에 3차원 스캐너(30)를 장착하여, 상기 3차원 스캐너(30)에 의해 탐침(33)을 이동시켜서 관찰하는 것도 있다. 이 경우에도, 변위 검출계로부터의 신호에 근거하여, 탐침(33)과 시료(32)의 사이에 작용하는 원자간 힘이 일정해지도록 3차원 스캐너(30)의 Z축 방향의 변위를 피드백 제어하면서, X-Y 평면 내의 주사를 행함으로써 시료 표면의 3차원 영상이 취득된다.
스캐너는 압전 소자(piezo 소자)를 포함하는 실질적으로 원통 형상체이고, 외부로부터 인가되는 전압에 의해 X축, Y축 및 Z축 방향으로 각각 소정 범위에서 자재(自在)로 변위한다. 주사형 프로브 현미경(SPM)에 의해 관찰 가능한 범위는, 그 스캐너의 X-Y축 방향의 가동 범위(즉, 최대 주사 범위)에 의해 결정되며, 최대 주사 범위가 큰 스캐너에서는 보다 큰 관찰 영역을 확보할 수 있다. 상기 스캐너의 최대 주사 범위를 크게 하기 위해서는 스캐너의 사이즈를 크게 하면 되지만, 고분해능의 영상을 얻기 위해서는 장치 전체의 강성을 높이기 위하여, 스캐너의 사이즈를 작게 할 필요가 있다. 즉, 일반적으로 최대 주사 범위가 큰 스캐너에서는, 고분해능의 영상이 얻기 어렵게 된다고 하는 난점이 있고, 큰 관찰 영역의 확보와 고분해능에서의 관찰을 동시에 실현하는 것은 곤란하였다.
이로 인하여, 종래의 주사형 프로브 현미경(SPM)에 있어서는, 관찰 대상이나 관찰 목적에 따라 최대 주사 범위가 다른 스캐너를 구별하여 사용할 필요가 있었지만, 스캐너의 교환이나 그 후의 설정 변경 등에 수고가 드는 문제가 있었다.
또한, 최근에는 압전 소자의 비선형성에 기인하는 스케일 오차를 보정하기 위하여, 위치 센서를 형성한 스캐너가 실용화되어 있다. 이는 스캐너의 변위를 위치 센서에서 검출하고, 그 변위 신호를 스캐너의 구동 기구에 피드백 함으로써 선형성을 유지한 채 광역의 관찰 영상을 얻을 수 있는 것이다. 그러나, 이러한 경우, 위치 센서를 형성함으로써, 장치가 더욱 대형화되고 고분해능 관찰이 곤란해지는 등의 문제가 발생하였다.
또한, 종래의 주사형 프로브 현미경(SPM)에서는 시료의 열 드리프트 등에 의해 관찰 시야가 시간과 함께 이동하여 버리는 경우가 있다. 이 때문에, 통상적으로는 얻어진 관찰 영상을 기초로 열 드리프트 등에 의해 시야가 이동한 양을 검출하 고 스캐너에서 이를 보정함으로써, 동일한 시야에서의 관찰을 계속할 수 있도록 하고 있다. 그러나, 고분해능 관찰이 가능한 소형 스캐너의 경우, 최대 주사 범위가 작기 때문에 장시간 관찰을 행하고 있으면 관찰 시야의 이동을 보정할 수 없게 되고, 관찰하고 싶은 영역이 시야의 바깥으로 이동해버리는 경우가 있었다.
따라서, 본 발명의 일 목적은, 스캐너를 교환하지 않고 미소 영역부터 광역까지의 관찰을 행할 수 있는 주사형 프로브 현미경(SPM)을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 높은 분해능을 유지한 채, 광역의 관찰이나 선형성을 유지한 관찰 및 동일 시야에서의 장시간 관찰 등을 실현할 수 있는 주사형 프로브 현미경(SPM)을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 주사형 프로브 현미경(SPM)은 미소한 탐침에 의해 시료의 표면을 주사함으로써, 시료 표면의 3차원 형상이나 물리량을 검출하는 주사형 프로브 현미경에 있어서, a) 탐침을 X-Y-Z축 방향으로 이동시키는 탐침 이동 기구 및 b) 시료를 X-Y-Z축 방향으로 이동시키는 시료 이동 기구를 갖는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 시료 이동 기구의 X-Y축 방향의 가동 범위가 상기 탐침 이동 기구의 X-Y축 방향의 가동 범위보다도 큰 것으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 주사형 프로브 현미경은, c) 상기 탐침 이동 기구를 이용하여 시료 표면의 데이터를 취득하는 미소 영역 관찰 수단 및 d) 상기 시료 이동 기구를 이용하여 상기 시료 표면의 데이터를 취득하는 광역 관찰 수단을 구비하며, 상기 미소 영역 관찰 수단과 상기 광역 관찰 수단을 교환함으로써, 관찰 시야의 넓이를 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 주사형 프로브 현미경은, c) 상기 탐침 이동 기구를 이용하여 시료 표면의 데이터를 취득하는 미소 영역 관찰 수단 및 d) 상기 시료 이동 기구를 이용하여 관찰 시야를 이동시키는 관찰 시야 이동 수단을 구비하며, 상기 관찰 시야 이동 수단에 의해 관찰 시야를 이동시키면서, 상기 미소 영역 관찰 수단에 의해 상기 시료 표면의 데이터의 취득을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 주사형 프로브 현미경은, 전술한 제1 또는 제2 실시예에 따른 주사형 프로브 현미경에 있어서,
e) 상기 시료 이동 기구의 위치를 검출하는 위치 센서 및 f) 상기 위치 센서에 의해 검출된 상기 시료 이동 기구의 위치 정보를 토대로 각 시료 이동 기구의 비선형성을 보정하는 비선형 보정 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 주사형 프로브 현미경은, 전술한 제1 내지 제3 실시예에 따른 주사형 프로브 현미경 중 어느 하나에 있어서,
g) 열 드리프트에 의한 관찰 시야의 이동 방향 및 이동량을 검출하는 드리프트 검출 수단 및 h) 상기 드리프트 검출 수단에 의해 검출된 관찰 시야의 이동 방향 및 이동량을 토대로 상기 시료 이동 기구를 제어함으로써, 열 드리프트를 보정하는 드리프트 보정 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 주사형 프로브 현미경에 의하면, 상기 시료 이동 기구 및 상기 탐침 이동 기구에 의해 시료 및 탐침을 각각 X-Y-Z축 방향으로 이동시킴으로써, 지금까지 곤란 했던 다양한 관찰을 실현할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 주사형 프로브 현미경을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 1에 본 발명에 따른 주사형 프로브 현미경(SPM)의 일 실시예인 원자힘 현미경(AFM)의 개략적 구성을 나타낸다. 본 실시예에 따른 원자힘 현미경은, 상면에 시료(12)를 유지하고 각 시료(12)를 X-Y축 방향으로 주사함과 동시에 Z축 방향으로 변위시킬 수 있는 시료측 스캐너(11), 그리고 탐침(13)을 구비하는 캔틸레버(14)에 장착되고 탐침(13)을 X-Y축 방향으로 주사함과 동시에 Z축 방향으로 변위시킬 수 있는 탐침 측 스캐너(10)를 구비하고 있다.
상기 탐침측 스캐너(10)와 시료측 스캐너(11)는 그 최대 주사 범위가 서로 다르고, 여기에서는, 시료측 스캐너(11)로 최대 주사 범위가 큰 스캐너(광역 주사용 스캐너)를 사용하고, 탐침측 스캐너(10)로 최대 주사 범위가 작은 스캐너(미소 영역 주사용 스캐너)를 사용하고 있다.
상기 탐침측 스캐너(10)와 시료측 스캐너(11)는 각기 탐침측 스캐너 구동부(17)와 시료측 스캐너 구동부(18)에 접속되어 있고, 각 스캐너 구동부들(17, 18)이 스캐너 제어부(20)로부터의 신호에 따라 각 스캐너(10, 11)를 구성하는 압전 소자 (10a, 11a)에 적당한 전압을 인가함으로써, 각 스캐너(10, 11)를 X-Y-Z축 방향으로 구동시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 원자힘 현미경은, 변위 검출계의 광 검출기(16)로부터의 검출 신호를 토대로 캔틸레버(14)의 변위량을 산출하는 변위량 산출부(19)를 더 구비하고 있고, 각 변위량 산출부(19)에 의해 산출된 캔틸레버(14)의 변위량은 스캐너 제어부(20)에 입력된다. 스캐너 제어부(20)는 각 변위량을 토대로 탐침(13)과 시료 표면 사이의 원자간 힘이 항상 일정하게 유지되도록, 다시 말하면, 탐침(13)과 시료 표면 사이의 거리가 항상 일정하게 되도록, 탐침측 스캐너(10) 또는 시료측 스캐너(11)를 Z축 방향으로 변위시키기 위한 전압치를 산출하고, 탐침측 스캐너 구동부(17) 또는 시료측 스캐너 구동부(18)를 통하여 탐침측 스캐너(10) 또는 시료측 스캐너(11)를 Z축 방향으로 미동시킨다.
또한, 스캐너 제어부(20)는 미리 결정된 주사 패턴에 따라, 시료(12)가 X-Y 평면 내에서 탐침(13)에 대하여 상대 이동하도록 X축 및 Y축 방향의 전압치를 산출하고, 탐침측 스캐너 구동부(17) 또는 시료측 스캐너 구동부(18)를 통하여 스캐너(10, 11)를 X축 및 Y축 방향으로 미동시킨다.
Z축 방향의 피드백 량(스캐너 전압)을 반영한 신호는 제어/처리부(21)에도 전송되고, 제어/처리부(21)는 X축 및 Y축방향의 각 위치에서 그 신호를 처리함으로써, 상기 시료 표면의 3차원 영상을 재현하고, 이를 모니터(22) 상에 표시한다. 또한, 제어/처리부(21)는 범용 컴퓨터에 탑재된 전용 소프트웨어 등에 의해 실현할 수 있고, 각 범용 컴퓨터에 접속된 키보드나 마우스 등의 입력부(23)에 의해 조작 자의 지시가 제어/처리부(21)에 입력된다.
본 실시예에 따른 원자힘 현미경에 의한 시료 관찰을 행할 때에는, 먼저, 조작자가 입력부(23)에서 소정의 조작을 행하는 것으로, 관찰하고 싶은 영역의 크기에 따라 적절한 스캐너를 선택한다. 여기서, 탐침측 스캐너(10)가 선택된 경우에는, 스캐너 제어부(20)로부터의 구동 신호는 탐침측 스캐너 구동부(17)로 보내어 지고, 각 구동 신호에 따라 전압이 탐침측 스캐너(10)의 각 압전 소자(10a)에 인가된다. 또한, 시료측 스캐너(11)가 선택된 경우에는, 시료측 스캐너 구동부(18)에 구동 신호가 보내어 지고, 각 구동 신호에 따라 전압이 시료측 스캐너(11)의 각 압전 소자(11a)에 인가된다. 미소 영역의 관찰을 행할 때에는, 최대 주사 범위가 작은 탐침측 스캐너(10)를 이용한 주사를 행하여 영상을 취득하고, 이때 시료측 스캐너(11)는 사용하지 않는다. 또한, 광역 관찰을 행할 때에는, 최대 주사 범위가 큰 시료측 스캐너(11)를 사용하여 영상을 취득하고, 이때 탐침측 스캐너(10)는 사용하지 않는다.
또한, 상술한 바와 같이 사용하는 스캐너를 조작자가 선택하는 대신에, 조작자가 입력한 관찰 범위의 크기에 따라, 제어/처리부(21)가 어느 쪽을 사용하는지를 자동적으로 판단하여 스캐너 제어부(20)로 명령을 보낼 수 도 있다.
또한, 상술한 바와 같이 탐침측 스캐너(10)와 시료측 스캐너(11)를 관찰하고 싶은 넓이에 따라 구별하여 사용하고, 양자를 공용하는 것으로서 탐침측 스캐너(10)에 의한 미소 영역의 주사를 행하여 영상을 취득함과 동시에, 시료측 스캐너(11)에 의한 관찰 시야를 이동시킬 수 있고, 이에 따라. 고분해능을 유지하면서 광 범위의 관찰을 행할 수 있다. 이와 같은 경우에는, 스캐너 제어부(20)에서 탐침측 스캐너 구동부(17)에 대하여 시료 표면을 주사하여 영상을 취득하기 위한 구동 신호가 출력됨과 동시에, 시료측 스캐너 구동부(18)에 대하여 임의의 위치로 시료(12)를 이동시키기 위한 구동 신호가 출력된다. 이 때, 시료측 스캐너에 의해 시료(12)를 이동시키는 양은 조작자가 입력부(23)를 이용하여 실시한 설정을 토대로 제어/처리부(21)에서 산출되고 스캐너 제어부(20)로 보내어진다.
또한, 열 드리프트 등에 의해 관찰 시야가 이동한 경우에는, 제어/처리부(21)에 의해 연속하여 취득된 2장의 관찰 영상으로부터 동일 부위가 표시되고, 이러한 부위의 이동량과 방향이 자동적으로 산출된다. 나아가, 제어/처리부(21)에서는 이와 같은 정보로부터 각 시야의 이동을 보정하는 방향으로 시료(12)를 이동시키는 양이 산출되고, 그 결과가 스캐너 제어부(20)를 통하여 시료측 스캐너(11)로 보내어진다. 이에 따라, 다음의 관찰 대상에는 드리프트한 양 만큼 시료(12)가 역방향으로 이동되기 때문에, 모니터(22)상에서 시료(12)가 이동되지 않은 것으로 관찰된다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 원자힘 현미경에서는, 최대 주사 범위가 작은 탐침측 스캐너(10)를 이용하여 고해상도 관찰을 하면서, 최대 주사 범위가 큰 시료측 스캐너(11)를 이용하여 드리프트 보정을 실시할 수 있어, 동일 시야를 유지한 채로, 장시간의 고해상도 관찰을 실시 가능하게 된다.
실시예 2
본 실시예에 따른 원자힘 현미경은, 상술한 실시예 1에 따른 원자힘 현미경 에 시료측 스캐너(11)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서(24)를 더 설치한 구성을 가진다. 이와 같은 구성을 취함으로써, 위치 센서(24)로부터의 신호를 스캐너 제어부(20)에 피드백하여, 압전 소자의 비선형성에 의한 스케일 오차를 보상할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 원자힘 현미경에 의하면, 상술한 바와 같이 시료측 스캐너(11)와 탐침측 스캐너(10)를 공용하여, 고해상도로 광범위의 관찰을 실시하는 경우에도, 선형성을 유지한 채로 시료(12)를 광범위하게 이동시킬 수 있고, 종래의 곤란한 문제였던 시료의 정확한 위치 결정과 고분해능 관찰을 양립시키는 것이 가능해진다.
이상, 실시예들을 이용한 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대한 설명을 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경이 허용된다. 예를 들어, 본 발명의 구성은, 상술한 실시예들과 같은 원자힘 현미경 뿐 만아니라, 주사형 터널 현미경(STM) 등 각종 주사형 프로브 현미경에 적용할 수 있다. 또한, 전술한 실시예들과는 반대로, 최대 주사 범위의 작은 스캐너를 시료측 스캐너로 하고, 최대 주사 범위가 큰 스캐너를 탐침측 스캐너로 하여도 무방하다. 이 경우, 상기의 같은 드리프트 보정시 시야 이동에는 탐침측 스캐너를 사용한다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 주사형 프로브 현미경에 의하면, 상기 시료 이동 기구 및 상기 탐침 이동 기구에 의해 시료 및 탐침을 각각 X-Y-Z축 방향으로 이동시킴으로써, 지금까지 곤란 했던 다양한 관찰을 실현 할 수 있게 된다.
예를 들어, 상술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 주사형 프로브 현미경에 있어서, X-Y축 방향의 가동 범위가 작은(즉, 최대 주사 범의가 작은) 탐침 이동 기구 및 X-Y축 방향의 가동 범위가 큰(즉, 최대 주사 범위가 큰) 시료 이동 기구를 전환하여 사용할 수 있고, 미소 영역의 관찰을 실시 할 때에는 전자를 사용하고, 넓은 영역의 관찰을 실시할 때에는 후자를 사용함으로써, 종래와 같은 관찰 대상이나 관찰 목적에 따라 스캐너를 교환할 필요가 없어지며, 스캐너의 교환이나 설정 변경에 걸리는 시간을 절약할 수 있게 된다.
또한, 상술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 주사형 프로브 현미경에 의하면, X-Y축 방향의 가동 범위가 작은 탐침 이동 기구와 X-Y축 방향의 가동 범위가 큰 시료 기구를 병용하고, 탐침 이동 기구를 이용한 미소 영역의 주사를 행함과 동시에, 시료 이동 기구를 이용하여 관찰 시야를 이동시킬 수 있고, 고분해능을 유지한 채로 미소 영역에서 광역까지의 관찰을 실시할 수 있게 된다.
또한, 전술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 주사형 프로브 현미경에 있어서, X-Y축 방향의 가동 범위가 큰 시료 이동 기구의 위치를 검출하기 위한 위치 센서를 설치하고, 각 시료 이동 기구의 위치 정보를 토대로 시료 이동 기구를 피드백 제어 함으로써, 스캐너의 비선형성을 보상하여, 광역 주사에서 선형성을 유지한 영상 취득을 행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 주사형 프로브 현미경에 있어서, 열 드리프트에 의한 관찰 시야의 이동 방향 및 이동량을 검출하는 드리프트 검출 수단 및 시료 이동 기구에 의한 각 관찰 시야의 이동을 소거하도록 시료 이동 기구를 움 직이는 드리프트 보정 수단을 설치함으로써, 미소 영역 주사용 탐침 이동 기구를 이용한 관찰을 행하면서 시료 이동 기구에 의해 드리프트 보정을 행할 수 있고, 고분해능 관찰에 있어서도 동일 시야를 장시간 유지 가능하게 한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 미소한 탐침에 의해 시료의 표면을 주사함으로써, 시료 표면의 3차원 형상이나 물리량을 검출하는 주사형 프로브 현미경에 있어서,
    a) 상기 탐침을 X-Y-Z축 방향으로 이동시키는 탐침 이동 기구; 및
    b) 상기 시료를 X-Y-Z축 방향으로 이동시키는 시료 이동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 프로브 현미경.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시료 이동 기구의 X-Y축 방향의 가동 범위가 상기 탐침 이동 기구의 X-Y축 방향의 가동 범위보다 큰 것을 특징으로 하는 주사형 프로브 현미경.
  3. 제 2 항에 있어서, c) 상기 탐침 이동 기구를 이용하여 시료 표면의 데이터를 취득하는 미소 영역 관찰 수단; 및
    d) 상기 시료 이동 기구를 이용하여 상기 시료 표면의 데이터를 취득하는 광역 관찰 수단을 더 구비하며,
    상기 미소 영역 관찰 수단과 상기 광역 관찰 수단을 교환함으로써 관찰 시야의 넓이를 변화시키는 것을 특징으로 하는 주사형 프로브 현미경.
  4. 제 2 항에 있어서, c) 상기 탐침 이동 기구를 이용하여 시료 표면의 데이터 를 취득하는 미소 영역 관찰 수단; 및
    d) 상기 시료 이동 기구를 이용하여 관찰 시야를 이동시키는 관찰 시야 이동 수단을 더 구비하며,
    상기 관찰 시야 이동 수단에 의해 관찰 시야를 이동시키면서, 상기 미소 영역 관찰 수단에 의한 상기 시료 표면의 데이터의 취득을 수행하는 것을 특징으로 하는 주사형 프로브 현미경.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, e) 상기 시료 이동 기구의 위치를 검출하는 위치 센서; 및
    f) 상기 위치 센서에 의해 검출된 상기 시료 이동 기구의 위치 정보에 근거하여 상기 시료 이동 기구의 비선형성을 보정하는 비선형성 보정 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 프로브 현미경.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, g) 열 드리프트에 의한 관찰 시야의 이동 방향 및 이동량을 검출하는 드리프트 검출 수단; 및
    h) 상기 드리프트 검출 수단에 의해 검출된 관찰 시야의 이동 방향 및 이동량에 근거하여 상기 시료 이동 기구를 제어함으로써, 상기 열 드리프트를 보정하는 드리프트 보정 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 프로브 현미경.
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