KR20160049148A - 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법, 장치 및 이를 구비하는 원자 현미경 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매 지점마다 정지된 상태에서 토포그래피 신호 및 옵션 신호를 얻음으로써 신호들로부터 얻어지는 이미지의 신뢰성을 높일 수 있는 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법, 장치 및 이를 구비하는 원자 현미경에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법은, 팁을 가진 캔틸레버를 사용하여 측정 대상의 표면에 대한 토포그래피 신호 (topography signal) 및 옵션 신호 (option signal) 를 얻기 위한 방법이다. 상기 방법은, 상기 측정 대상을 일정 위치에 정지시킨 상태로 상기 캔틸레버를 사용하여 특정 지점의 토포그래피 신호를 얻는, 토포그래피 신호 획득 단계; 상기 토포그래피 신호 획득 단계 후 상기 캔틸레버와 상기 측정 대상 간을 Z 방향으로 떨어뜨리는, 리프팅 단계; 상기 리프팅 단계 후 옵션 신호를 얻는, 옵션 신호 획득 단계; 및 상기 측정 대상 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 XY 방향으로 이동시키는, 이동 단계; 를 포함하며, 상기 토포그래피 신호 획득 단계, 상기 리프팅 단계, 상기 옵션 신호 획득 단계 및 상기 이동 단계가 적어도 1회 반복된다.

Description

토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법, 장치 및 이를 구비하는 원자 현미경{TOPOGRAPHY SIGNAL AND OPTION SIGNAL ACQUISITION APPARATUS, METHOD AND ATOMIC FORCE MICROSCOPE HAVING THE SAME}

본 발명은 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법, 장치 및 이를 구비하는 원자 현미경에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 매 지점마다 정지된 상태에서 토포그래피 신호 및 옵션 신호를 얻음으로써 신호들로부터 얻어지는 이미지의 신뢰성을 높일 수 있는 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법, 장치 및 이를 구비하는 원자 현미경에 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 세분화된다.

원자현미경의 경우 캔틸레버 팁 (cantilever tip) 이 형성된 프로브를 사용하는데, 캔틸레버 팁에 특정 처리를 함으로써 토포그래피 (topography) 이외에도 시료의 표면의 다양한 물리적 성질을 매핑할 수 있다. 대표적으로 EFM (Electric Force Microscopy), MFM (Magnetic Force Microscopy) 등이 있는데, EFM 은 시료 표면의 전기적 특성, MFM은 자기적 특성을 매핑하는 원자 현미경 고유의 측정 방식이다.

EFM은 바이어스 전압이 인가된 캔틸레버와 표면 사이의 정전력을 측정하여 시료 표면의 전기적 특성을 매핑하는 측정 방식이다. EFM에서는, 캔틸레버 팁이 표면에 접촉하지 않고 표면 위를 선회하는 동안 팁과 시료 사이에 전압을 인가한다. 시료 표면과 캔틸레버 팁 간의 정전력에 의해 캔틸레버가 휘어지게 되고, 이를 통해 정전력을 측정할 수 있다.

MFM도 EFM과 측정 방식은 유사한데, 차이점은 팁을 강자성 박막으로 코팅시키거나 자화시킨 MFM용 팁을 사용한다는 점이다. 즉, MFM은 자성을 띄는 팁을 이용하여 표면과의 자기력을 측정하게 된다.

도 1은 원자현미경의 구조를 나타내는 개략적인 사시도이며, 도 2는 캔틸레버의 휨을 측정하는 원리를 설명한 개념도이며, 도 3은 원자현미경을 사용하여 표면 특성을 측정하는 방법을 설명한 순서도이며, 도 4는 EFM 및 MFM에 활용되는 2회 반복 기법을 설명한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 원자현미경 (10) 은, 측정 대상 (1) 의 표면을 접촉 또는 비접촉 상태로 따르는 캔틸레버 (프로브) (11) 와, 측정 대상 (1) 을 XY 평면에서 X 방향 및 Y 방향으로 스캔하는 XY 스캐너 (12) 와, 캔틸레버 (11) 와 연결되어 캔틸레버 (11) 를 Z 방향으로 상대적으로 작은 변위로 이동시키는 Z 스캐너 (13) 와, 캔틸레버 (11) 와 Z 스캐너 (13) 를 상대적으로 큰 변위로 Z 방향으로 이동시키는 Z 스테이지 (14) 와, XY 스캐너 (12) 와 Z 스테이지 (14) 를 고정하는 고정 프레임 (15) 을 포함하여 구성된다.

원자현미경 (10) 은 측정 대상 (1) 의 표면을 캔틸레버 (11) 로 스캔하여 토포그래피 등의 이미지를 얻는다. 측정 대상 (1) 의 표면과 캔틸레버 (11) 의 수평 방향의 상대이동은 XY 스캐너 (12) 에 의해 행하여질 수 있으며, 측정 대상 (1) 의 표면을 따르도록 캔틸레버 (11) 를 상하로 이동시키는 것은 Z 스캐너 (13) 에 의해 행하여질 수 있다.

도 2를 참조하면, 캔틸레버 (11) 의 휨 (deflection) 은 레이저 시스템에 의해 측정될 수 있는데, 구체적으로 휨 측정은 캔틸레버 (11) 에 주사되어 반사되는 레이저 빔 (16) 을 포토다이오드 센서 (17) 가 센싱함으로써 행할 수 있다. 이러한 포토다이오드 센서 (17) 에 의해 측정될 수 있는 것은 캔틸레버 (11) 의 휨 정보 뿐만이 아니라, 캔틸레버 (11) 가 진동하고 있는 경우에는 그 진폭이나 위상일 수도 있다.

이에 따라 토포그래피 신호를 얻는 경우, 캔틸레버 (11) 를 측정 대상 (1) 의 표면에 접촉하도록 한 상태로 XY 스캐너 (12) 에 의해 측정 대상 (1) 을 스캔 라인을 따라 스캔하면서 캔틸레버 (11) 의 휜 정도를 측정함으로써 토포그래피 이미지를 얻는 접촉 모드 (contact mode) 및 캔틸레버 (11) 를 공진 주파수로 진동시키면서 측정 대상 (1) 의 표면과 접촉시키지 않은 채로 캔틸레버 (11) 의 진동의 변동 (예를 들어, 주파수, 진폭, 위상 등) 을 피드백함으로써 토포그래피 이미지를 얻는 비접촉 모드 (non-contact mode) 가 도 2의 시스템으로서 구현 가능한 것이다.

도 3을 참조하면, 측정 대상 (1) 은 스캔 라인을 따라 표면 특성이 변화되는 표면을 가지고 (S10), 이에 따라 캔틸레버 팁과 측정 대상 (1) 표면 간의 상호 힘 (interaction force) 이 변화된다 (S20). 이러한 변화는 캔틸레버 (11) 의 휨 (접촉 모드일 경우) 또는 캔틸레버 (11) 의 진동의 진폭 및 위상의 변화 (비접촉 모드일 경우) 를 야기한다 (S30). 이로 인하여, 포토다이오드 센서 (17) 에 의해 측정되는 레이저 신호가 변화되게 되며 (S40), 이러한 변화되는 레이저 신호가 전기적 신호로 원자현미경 (또는 컨트롤러) 으로 송신된다 (S50). 이 전기적 신호를 처리하여 2차원 혹은 3차원의 이미지가 생성되며 (S60), 이에 따라 측정 대상 (1) 의 표면의 표면 특성이 매핑된다.

여기서, 표면 특성이란 토포그래피 (topography), 전기적 특성, 자기적 특성 등일 수 있는데, 기본적으로는 이러한 특성을 매핑하는 방식은 도 3의 측정 방식을 모두 따른다. 특히, 전기적 특성과 자기적 특성은 캔틸레버 (11) 에 바이어스 전압을 인가한다던지 (EFM의 경우), 캔틸레버 (11) 표면에 강자성 박막 코팅을 행하던지 (MFM의 경우) 하여 얻어질 수 있는데, 이는 토포그래피를 얻을 때 사용되는 반데르발스 힘 이외의 다른 힘 (정전력, 자기력 등) 을 발생하게 함으로써 다른 상호 힘을 발생시키기 위함이다.

필연적으로 상호 힘들은 서로 중첩될 수 있는데, 예를 들어 EFM 모드에서 정전력을 측정할 때 반데르발스 힘이 영향을 미칠 수 있다. 이러한 경우에 측정 대상 (1) 표면의 전기적 특성을 매핑한 이미지에는 표면의 굴곡 등이 반영되어 신뢰성이 떨어지는 이미지가 얻어질 수 있다. 따라서, 중첩되는 힘들을 각각 분리하여 중첩되지 않는 EFM 또는 MFM 이미지를 얻는 것이 이미지의 신뢰성 측면에서 중요하다.

위와 같은 문제점을 해결하고자, 당 업계에서는 힘 범위 기법 (force range technique) 과 2회 반복 기법 (two pass technique) 이 개발되었다. 힘 범위 기법이란 1차 스캔에서 반데르발스 힘이 우세한 영역에서 팁을 스캔하여 토포그래피 이미지를 얻고, 설정 지점을 변화시켜 정전력 또는 자기력이 우세한 권역으로 팁을 이동하고 스캔하여 EFM 혹은 MFM 이미지를 얻는 방식을 말한다.

도 4를 참조하면, 2회 반복 기법은 제1 스캔에서 토포그래피 이미지를 얻고, 제2 스캔에서는 팁 - 측정 대상 표면 간의 거리를 늘리고 1차 스캔에서 얻은 표면의 형상선을 따라 바이어스 전압이 인가된 팁을 스캔함으로써, EFM 이미지를 얻는 방식을 말한다 (여기서는 EFM 중심으로 설명하지만, MFM도 유사함).

형상선은 팁 - 측정 대상 표면 간의 거리가 일정한 선이며, 결과적으로 반데르발스 힘이 일정한 선과 같으므로, 제2 스캔의 신호에 영향을 주는 힘의 변화는 오로지 정전력의 변화이다. 이에 따라 토포그래피 이미지가 중첩되지 않은 EFM 이미지를 얻을 수 있다.

그러나, 위와 같은 2회 반복 기법은 제1 스캔 이후, 제2 스캔에서 캔틸레버 (11) 가 형상선을 정확히 따라 움직일 것이 요구되며, 이것이 담보되지 않을 경우 이미지의 신뢰성에 의문이 갈 수 밖에 없다. 이러한 2회 반복 기법을 통한 이미지의 신뢰성을 높이기 위해서는 XY 스캐너 (12) 와 Z 스캐너 (13) 의 정밀성을 높이는 것 이외에도 제1 스캔과 제2 스캔 간의 시간 차이에 의해 발생할 수 있는 위치 변동 요인들 (예를 들어, 온도 차에 의한 드리프트 (thermal drift), 크립 (creep)) 을 최소화하는 것이 필요하다.

더욱이, 제1 스캔 시에 정전력이 팁에 어느 정도 영향을 미칠 수 있는데, 이러한 정전력의 간섭으로 인해 토포그래피 이미지가 왜곡될 수 있다. 이에 따라, 토포그래피 이미지를 이용해 얻은 제2 스캔의 형상선을 따라 움직인다 하더라도, 팁- 측정 대상 표면 간의 거리가 일정하게 유지되지 않을 가능성이 존재한다.

하지만, 이러한 제1 스캔과 제2 스캔 간의 시간 차이에 의해 발생하는 위치 변동 요인들을 최소화하는 방법 및 제2 스캔 시 팁 - 측정 대상 표면 간의 거리를 일정하게 유지하는 방법에 대해 해결책을 제시한 원자현미경 장치는 현재 개시되어 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 매 지점마다 정지된 상태에서 토포그래피 신호 및 옵션 신호를 얻음으로써 신호들로부터 얻어지는 이미지의 신뢰성을 높일 수 있는 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법, 장치 및 이를 구비하는 원자 현미경을 제공함에 있다.

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

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법은, 팁을 가진 캔틸레버를 사용하여 측정 대상의 표면에 대한 토포그래피 신호 (topography signal) 및 옵션 신호 (option signal) 를 얻기 위한 방법이다. 상기 방법은, 상기 측정 대상을 일정 위치에 정지시킨 상태로 상기 캔틸레버를 사용하여 특정 지점의 토포그래피 신호를 얻는, 토포그래피 신호 획득 단계; 상기 토포그래피 신호 획득 단계 후 상기 캔틸레버와 상기 측정 대상 간을 Z 방향으로 떨어뜨리는, 리프팅 단계; 상기 리프팅 단계 후 옵션 신호를 얻는, 옵션 신호 획득 단계; 및 상기 측정 대상 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 XY 방향으로 이동시키는, 이동 단계; 를 포함하며, 상기 토포그래피 신호 획득 단계, 상기 리프팅 단계, 상기 옵션 신호 획득 단계 및 상기 이동 단계가 적어도 1회 반복된다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 옵션 신호 획득 단계는 상기 캔틸레버의 진동이 사라질 때까지 기다린 후 행하여진다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 리프팅 단계가 반복될 때, 상기 캔틸레버와 상기 측정 대상 간의 높이는 일정하다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 이동 단계에서 상기 측정 대상은 일직선의 스캔 라인을 따라 일직선으로 스캔된다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 토포그래피 신호 획득 단계는 상기 캔틸레버를 상기 측정 대상의 표면에 어프로치하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 어프로치하는 단계는 상기 캔틸레버가 상기 측정 대상의 표면에 접촉하도록 어프로치하는 단계이며, 상기 리프팅 단계는 힘-거리 곡선 (Force-Distance Curve) 을 추출하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 어프로치하는 단계 또는 상기 리프팅 단계에서, 상기 캔틸레버는 사인 모션 (sine motion) 으로 어프로치하거나 들어올려진다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 이동 단계에서, 상기 측정 대상은 사인 모션으로 이동된다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 옵션 신호는, 전기적 힘에 의한 신호 또는 자기적 힘에 의한 신호이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 장치는, 측정 대상과 캔틸레버 중 적어도 하나를 XY 방향으로 상대 이동시키는 XY 이동 수단; 상기 측정 대상과 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 Z 방향으로 상대 이동시키는 Z 이동 수단; 및 상기 XY 이동 수단과 상기 Z 이동 수단의 운동을 제어하고, 상기 캔틸레버로부터 얻어지는 신호들을 수신하는 제어장치; 를 포함하며, 상기 제어장치는, 상기 XY 이동 수단을 정지시킨 상태로 상기 Z 이동 수단으로 상기 캔틸레버를 특정 지점에 어프로치하여 상기 특정 지점의 토포그래피 신호를 얻고, 이후 상기 Z 이동 수단으로 상기 캔틸레버를 상기 측정 대상으로부터 Z 방향으로 들어올리고, 이후 옵션 신호를 얻음으로써, 상기 특정 지점에서의 토포그래피 신호 및 옵션 신호를 획득하고, 이후 상기 XY 이동 수단을 이용하여 상기 측정 대상과 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 XY 방향으로 이동시켜 상기 특정 지점과 다른 특정 지점에서의 토포그래피 신호 및 옵션 신호를 획득하는 것을 반복하도록, 상기 XY 이동 수단과 상기 Z 이동 수단을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 XY 이동 수단은 상기 측정 대상을 XY 방향으로 이동시키도록 구성된 XY 스캐너이다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 Z 이동 수단은 상기 캔틸레버를 Z 방향으로 이동시키도록 구성된 Z 스캐너이다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 옵션 신호는 전기적 힘에 의한 신호 또는 자기적 힘에 의한 신호이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자 현미경은 상술한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 장치를 포함한다.

본 발명에 따른 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법 및 장치에 따르면, 옵션 신호에 토포그래피 신호가 중첩되지 않고, 매 지점 (pixel) 마다 팁 - 측정 대상 표면 간의 거리를 일정하게 유지하기 때문에 시간 변화에 따라 발생할 수 있는 열 또는 크립 등에 의한 변형을 최소화하여 보다 신뢰성 높은 옵션 이미지를 얻을 수 있게 한다. 또한, 상술한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법 및 장치에 따르면, 정지된 상태에서 토포그래피 신호 및 옵션 신호가 얻어지므로, 이동하면서 얻어지는 기존의 토포그래피 신호 및 옵션 신호에 의한 이동 평균 (moving averaging) 효과를 최소화하여, 더욱 선명한 토포그래피 신호 및 옵션 신호를 얻을 수 있다. 또한, 토포그래피 신호에 옵션 신호의 중첩을 최소화하여 더욱 신뢰성 있는 신호를 얻을 수 있다.

도 1은 원자현미경의 구조를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 캔틸레버의 휨을 측정하는 원리를 설명한 개념도이다.
도 3은 원자현미경을 사용하여 표면 특성을 측정하는 방법을 설명한 순서도이다.
도 4는 EFM 및 MFM에 활용되는 2회 반복 기법을 설명한 개념도이다.
도 5는 측정 대상의 측정 표면을 상측에서 바라본 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 대상 표면의 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법의 순서도이다.
도 7은 어프로치 상태를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 8은 XY 스캐너 및 Z 스캐너의 운동 방식과 A-B 신호를 나타내는 그래프이다.

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.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

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.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

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

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 측정 대상 표면의 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법 및 장치에 대해 설명한다.

측정 대상 표면의 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법은 다양한 장치에서 활용될 수 있으나, 설명의 편의상 도 1 및 도 2의 원자 현미경 (10) 에서 구현되는 것을 예시한다.

도 5는 측정 대상의 측정 표면을 상측에서 바라본 평면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 대상 표면의 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법의 순서도이다. 또한, 도 7은 어프로치 상태를 개략적으로 도시한 개념도이며, 도 8은 XY 스캐너 및 Z 스캐너의 운동 방식과 A-B 신호를 나타내는 그래프이다.

도 5를 참조하면, 도 1과 같은 원자 현미경 (10) 에서는 측정 대상 (1) 의 표면 중 사각형의 스캔 영역 (MA) 에 대해 스캔을 행함으로써 토포그래피 신호 및 옵션 신호가 구해질 수 있다. 스캔 영역 (MA) 중에서 신호를 얻는 부분은 점 (A1, A2, A3 … ) 으로 표시되었으며, 이러한 각 지점 (즉, 픽셀 (pixel)) 마다 토포그래피 신호 및 옵션 신호가 얻어진다. 이러한 지점들은 그리드 형태로 매핑되어 미리 설정될 수 있다.

측정 대상 (1) 표면의 지점들의 측정 순서는 다양하게 설정될 수 있는데, 예를 들어 A1 (1, 1) → A2 (2, 1) → A3 (3, 1) 의 순서대로 측정할 수 있다. 이 경우 X 축과 평행한 방향으로 스캔 라인 l₁ 이 형성된다.

스캔 라인 l₁ 상의 신호 획득이 완료되면, 다음 스캔 라인인 l₂에서의 스캔이 진행된다. 이 때, 우측의 지점으로부터 좌측의 지점으로 스캔이 진행될 수도 있고, 그 반대일 수도 있다. 이러한 스캔 방향은 자유로이 선택될 수 있다. 예를 들어, 스캔 라인은 Y 축과 평행할 수도 있고, 직선이 아닐 수도 있다. 그러나, 신호의 획득 후 이미지 처리 과정의 복잡성 등을 고려할 때, 도 5와 같이 스캔 라인은 일직선인 것이 바람직하다.

스캔 영역 (MA) 내의 모든 지점에서의 신호 획득이 완료되면, 각 지점에서의 토포그래피 신호, 옵션 신호에 따른 이미지가 컨트롤러 (미도시) 의 프로세싱에 의해 도식화되어 도출될 수 있다. 이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여, 구체적인 신호 획득 방법에 대해 기술한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 대상 표면의 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법은, 토포그래피 신호 획득 단계 (S110), 리프팅 단계 (S120), 옵션 신호 획득 단계 (S130), 이동 단계 (S140) 를 포함하여 구성된다.

먼저, 측정 대상 (1) 을 일정 위치에 정지시킨 상태로 캔틸레버 (즉, 프로브) (11) 를 사용하여 특정 지점의 토포그래피 신호를 얻는다 (S110). 토포그래피 신호는 캔틸레버 (11) 에 형성된 팁을 측정 대상 (1) 의 표면에 어프로치 (approach) 상태에 있게 함으로써 얻어질 수 있다. 여기서, 특정 지점이란 도 5의 A1, A2, A3 와 같은 미리 결정된 지점일 수 있다.

도 7과 같이, 어프로치 상태란 측정 대상 (1) 의 표면과의 반데르발스 힘에 의해 상호 작용력이 어느 정도 작용한 상태에서 피드백 가능하게 유지된 채로 토포그래피 신호를 얻을 수 있도록 준비된 상태를 의미하며, 이러한 어프로치 상태는 원자현미경 (10) 의 측정 모드에 따라 다양하게 정의될 수 있다. 예를 들어, 이러한 어프로치 상태는 캔틸레버 (11) 의 팁을 측정 대상 (1) 의 표면에 접촉하도록 함으로써 일정 정도 휜 상태로 위치되도록 피드백한 상태 [이를 접촉 모드 (contact mode) 에서의 어프로치 상태라고 한다] 와, 캔틸레버 (11) 를 공진 주파수로 진동시킨 후 측정 대상 (1) 의 표면에 근접시켜 측정 대상 (1) 의 표면에 접촉하지 않은 채 진동되는 주파수가 일정 정도 이동된 상태로 캔틸레버 (11) 가 위치되도록 피드백한 상태 [이를 비접촉 모드 (non-contact mode) 에서의 어프로치 상태라고 한다] 를 포함할 수 있다. 또한, 어프로치 상태는, 캔틸레버 (11) 가 일정 주파수로 진동하면서 측정 대상 (1) 의 표면을 치도록 하여 피드백한 상태 [이를 탭핑 모드 (tapping mode) 에서의 어프로치 상태라고 한다] 도 포함할 수 있다.

토포그래피 신호는 어프로치 상태로 캔틸레버 (11) 가 위치할 때 캔틸레버 (11) 의 높이에 관한 신호 예를 들어, 피드백 온 상태 (Z servo on) 에서 Z 스캐너 (13) 의 길이 신호에 해당한다. 여기서, Z 스캐너 (13) 의 길이 신호란 Z 스캐너 (13) 를 구동하는 액츄에이터의 길이 변동 신호일 수 있는데, 예를 들어 액츄에이터에 인가되는 전압 신호, 또는 액츄에이터에 부착된 스트레인 게이지 센서 (strain gauge sensor) 에 의해 측정된 액츄에이터의 길이와 관련된 신호일 수 있다. 이외에도 다양한 방식으로 토포그래피 신호가 얻어질 수 있으며, 공지의 방식을 포함할 수 있다.

즉, 토포그래피 신호는 측정 대상 (1) 의 표면과 캔틸레버 (11) 의 팁 간의 반데르발스 힘에 의한 상호 힘이 작용되는 영역 내에서 얻어진다. 이에 따라 캔틸레버 (11) 는 하강되어 측정 대상 (1) 의 표면과 어프로치 상태에 있게 된다.

어프로치 이후에는 일정 시간 동안 대기시키면서 토포그래피 신호를 얻게 된다. 이때에는 피드백 온 상태를 유지함이 바람직한데, 피드백 온 상태란 접촉 모드에서는 캔틸레버의 휨이 일정 정도에 유지되도록 서로 접촉한 상태에서 Z 스캐너 (13) 를 피드백하는 상태를 나타내며, 비접촉모드에서는 캔틸레버의 공진 주파수가 일정 주파수로 유지되도록 Z 스캐너 (13) 를 피드백하는 상태를 나타낸다. 즉, 피드백 온 상태란 캔틸레버 (11) 의 팁과 측정 대상 (1) 의 표면 간에 일정한 간격을 유지하거나, 캔틸레버 (11) 의 휨이 일정하도록 피드백이 작동하는 상태를 의미한다.

여기서 토포그래피 신호를 얻는 일정 시간이란 수 밀리초일 수도 있고, 예를 들어 2~3ms 일 수도 있다. 토포그래피 신호는 여러 번 측정하여 평균값으로 얻어질 수도 있고, 이외의 다른 방식으로 얻어질 수도 있다.

토포그래피 신호가 얻어지면 캔틸레버 (11) 를 측정 대상 (1) 의 표면으로부터 Z 방향으로 들어올린다 (S120). 이 때, 피드백 오프 상태 (Z servo off) 를 먼저 만든 후 캔틸레버 (11) 를 들어올리는 것이 바람직하다.

캔틸레버 (11) 가 들어올려지는 높이는 토포그래피 신호가 얻어지지는 않으면서 (즉, 반데르발스 힘이 캔틸레버 (11) 에 영향을 적게 혹은 아예 미치지 않으면서) 옵션 신호가 효과적으로 얻어질 수 있도록 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 옵션 신호로서 EFM 신호를 얻고자 하는 경우, 캔틸레버 (11) 가 들어올려지는 높이는 약 50~200 nm 일 수도 있다. 이러한 높이의 설정은 측정 대상 (1) 의 전기적, 자기적 힘의 크기, 측정 대상 (1) 의 종류 등에 달라질 수 있으므로, 측정 시 적절히 선정하면 된다.

또한, 캔틸레버 (11) 가 들어올려지는 높이는 리프팅 단계 (S120) 가 반복될 경우에 일정하도록 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 하나의 스캔 영역 (MA) 의 이미지 동안에 캔틸레버 (11) 가 들어올려지는 높이는 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 접촉 모드로 어프로치되었던 캔틸레버 (11) 가 들어올려질 때 포토다이오드 센서 (17) 에 의해 캔틸레버 (11) 가 휘는 정도를 측정할 수 있고, 이를 활용하면 힘-거리 곡선 (Force-Distance curve) 이 얻어질 수 있다. 힘-거리 곡선에 의하면 표면 오염물의 점도, 윤할재 두께 등의 표면 정보가 획득될 수 있다. 이에 따라 힘-거리 곡선을 더 얻고 싶다면, 접촉 모드로 어프로치를 한 후 토포그래피 신호를 얻는 것이 바람직하다.

리프팅 단계 (S120) 이후, 옵션 신호를 얻는다 (S130). 여기서 옵션 신호는 전기적 힘에 의한 신호 (EFM 신호) 또는 자기적 힘에 의한 신호 (MFM 신호) 일 수 있다.

구체적으로는, 리프팅 단계 (S120) 직후에 예를 들어 캔틸레버 (11) 에 AC 바이어스를 인가하거나 (EFM의 경우), 캔틸레버 (11) 를 진동시킨다 (MFM의 경우). 자세한 설명은 후술한다.

옵션 신호를 얻기 위해서는 기본적인 원자 현미경에 부가적인 준비가 필요할 수도 있다. 예를 들어, EFM 신호를 얻기 위해서는 캔틸레버 (11) 가 도전성 물질로 도포되어야 하며, MFM 신호를 얻기 위해서는 캔틸레버 (11) 가 강자성 물질로 도포되거나 외부의 자석에 의해 자성화되어야 한다. EFM 용 캔틸레버의 예시로는 마이크로 매쉬 사 (Mikromasch) 사의 NSC14/CR-AU, NSC36/CR-AU, 나노센서스 사 (Nanosensors) 의 PPP-NCSTAu, PPP-EFM, CDT-CONTR, CDT-NCHR 등이 있다.

옵션 신호를 얻기 위해서는 다양한 방식이 채택될 수 있다. 예를 들어, 전기적 힘을 측정하기 위해서는 측정 대상 (1) 과 캔틸레버 (11) 에 V_accosωt의 형태를 가지는 AC 바이어스를 각각 인가하고, 포토다이오드 센서 (17) 로부터 캔틸레버 (11) 의 진동 정보를 락인 앰프 (lock in amplifier) 에 의해 처리하여 ω로 진동하는 캔틸레버 (11) 에 대한 진폭 (amplitude) 및 위상 (phase) 을 얻는다. 여기서, ω에 대한 진폭 및 위상은 캔틸레버 (11) 와 측정 대상 (1) 표면 간의 정전력에 의해 달라지게 되는데, 이를 측정하면 전기적 힘에 대한 정보를 얻을 수 있다.

또한, 예를 들어, 자기적 힘을 측정하기 위해서는 일정한 주파수로 캔틸레버 (11) 를 진동시킨 후, 자력으로 인한 캔틸레버의 진동의 진폭 또는 위상의 변화를 얻게 된다. 따라서, 캔틸레버의 진동의 진폭 및 위상 (또는 그 변화량) 이 MFM 신호에 해당될 수 있다. 이 때에도, 락인 앰프가 사용될 수 있다.

한편, 락인 앰프는 원자 현미경의 컨트롤러 내부에 내장될 수도 있고, 외부에 별도로 구비될 수도 있다는 점에 유의해야 한다.

위에서 설명한 EFM 신호 및 MFM 신호 이외에도 다양한 형식의 옵션 신호가 존재할 수 있는데, 옵션 신호란 토포그래피 신호 이외의 신호를 통칭함에 유의해야 한다.

한편, 리프팅 단계 (120S) 가 완료된 직후에는 측정 대상 (1) 으로부터 캔틸레버 (11) 가 떨어질 때 발생하는 진동이 남아있을 수 있으므로, 일정 시간 기다린 후 옵션 신호를 획득하는 것이 바람직하다.

또한, 도 8과 같이 옵션 신호 획득 단계 (S130) 를 일정 기간 유지하고 측정값을 에버리징 (averaging) 할 수 있으며, 이 경우 더욱 정확한 옵션 신호가 얻어질 수 있다.

측정 대상을 XY 방향으로 이동시킨다 (S140). 여기서 이동 단계 (S140) 는 옵션 신호 획득 단계 (S130) 가 완료된 후 행하여 져야 한다.

도 5에서 A1 (1, 1) 에서의 토포그래피 신호 및 옵션 신호가 얻어졌다면, 이동 단계 (S140) 완료 후에는 캔틸레버 팁이 A2 (2, 1) 를 향하고 있게 된다. 즉, 측정을 위한 다음 지점인 A2로 측정 대상 (1) 또는 캔틸레버 (11) 가 이동될 수 있다. 이 경우 정해진 스캔이 완료되지 않은 것으로 판단되면 (S150의 No) 다시 토포그래피 신호 획득 단계 (S110) 가 반복되며, 순차적으로 리프팅 단계 (S120), 옵션 신호 획득 단계 (S130) 및 이동 단계 (S140) 가 반복된다. 반복되다가 측정하고자 하는 모든 지점에서의 신호 획득이 완료되면 (S150의 Yes) 본 방법은 종료된다.

도 8을 참조하여, 다시 상술한 단계들을 시간에 따른 XY 방향의 이동량, A-B 신호 및 Z 방향의 이동량 그래프로 설명한다.

도 8의 (a) 를 참조하면, XY 방향으로 측정 대상 (1) 은 연속적으로 이동하는 것이 아니고 정지 구간을 과도적으로 가지면서 한쪽 방향 (즉, 스캔 방향) 으로 이동된다. 또한, 도 8의 (c) 를 참조하면, 캔틸레버 (11) 팁과 측정 대상 (1) 의 표면 간의 거리는 주기적으로 가까워졌다 멀어졌다를 반복하되, 정지 구간을 과도적으로 가진다.

도 8을 다시 참조하면, 토포그래피 신호 획득 단계 (S110) 에서는 Z 방향으로 캔틸레버 (11) 가 아래 방향으로 이동하여 측정 대상 (1) 의 표면에 어프로치되고, 일정 시간 동안 토포그래피 신호를 획득한다. 이 때, XY 방향으로는 측정 대상 (1) 이 이동되지 않는다. 이후, Z 방향으로 캔틸레버 (11) 가 들어올려지고 (S120), 이후 Z 방향으로 이동을 멈춘 채 옵션 신호를 얻는다 (S130). 옵션 신호를 얻는 동안 (S130) 에는 XY 방향으로 측정 대상 (1) 이 동되지 않고 정지된다. 옵션 신호가 얻어지면, 측정 대상 (1) 이 XY 방향으로 이동되고 (S140), 이후 다시 토포그래피 신호 획득 단계 (S110) 가 다른 지점에서 시작된다.

도 8의 (b) 를 참조하여, 신호 획득 방법에 대해서 설명한다. A-B 신호는 도 2의 포토다이오드 센서 (17) 의 상측 영역과 하측 영역에서 얻어지는 전압의 차이를 말하는데, 결과적으로 캔틸레버 (11) 의 휨 정도를 의미한다.

팁을 측정 대상 (1) 의 표면에 어프로치하는 동안에는 Z 방향으로 측정 대상 (1) 을 향해 하측으로 캔틸레버 (11) 가 이동하게 되며, 이때 하강 초기에는 캔틸레버 (11) 가 휘지 않다가 측정 대상 (1) 의 표면에 팁이 접촉하는 순간 (또는 반데르발스 힘에 의해 영향을 받는 순간) 캔틸레버 (11) 는 휘게 되며 (A-B 신호의 증가), 어프로치의 완료 후에는 A-B 신호가 피드백 온 상태 (Z servo on) 에 의해 일정하게 유지된다.

이후, 토포그래피 신호를 획득한 후 다시 캔틸레버 (11) 를 상승시키면 A-B 신호는 다시 감소하게 된다. 이후 옵션 신호 획득 단계 (S130) 에서는 AC 바이어스와 정전력의 상호 작용에 의해 (EFM의 경우), 팁의 자성과 자기력의 상호 작용에 의해 (MFM의 경우) 캔틸레버 (11) 가 진동하게 되며, A-B 신호가 진동하게 된다. 옵션 신호 획득 단계 (S130) 이후에 A-B 신호는 다시 일정하게 유지된다.

한편, 어프로치 과정 (S110에 포함) 및 리프팅 단계 (S120) 에서 캔틸레버 (11) 는 사인 모션 (sine motion) 으로 어프로치하거나 들어올려지는 것이 정지 후 진동을 최소화할 수 있다는 점, 캔틸레버 (11) 의 팁의 손상을 방지할 수 있다는 점에서 바람직하다.

또한, 이동 단계 (S140) 에서 측정 대상 (1) 도 사인 모션으로 이동되는 것이 정지 후 진동을 최소화할 수 있다는 점에서 바람직하다.

상술한 측정 대상 (1) 의 표면의 토포그래피 신호 및 옵션 신호를 얻기 위한 방법은 원자 현미경 (AFM; Atomic Force Microsope) 에 의해 행하여질 수 있다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적인 장치 구성에 대해서 설명한다.

이동 단계 (S140) 의 수행은 XY 이동 수단에 의해 행하여질 수 있다. XY 이동 수단은 측정 대상 (1) 및 캔틸레버 (11) 중 적어도 하나를 XY 방향으로 상대 이동시킨다. 도 1의 예시에서는 XY 이동 수단은 XY 스캐너 (13) 로서 측정 대상 (1) 을 XY 방향으로 이동시킨다.

XY 스캐너의 예시로서는, 한국특허 공개번호 제10-2004-0106699호 및 한국특허 공개번호 제10-2014-0065031호를 참조할 수 있으며, 이외에도 XY 방향으로 측정 대상 (1) 과 캔틸레버 (11) 간의 상대 위치를 정밀하게 포지셔닝할 수 있는 스캐너이면 어떤 종류의 스캐너도 사용될 수 있다.

토포그래피 신호 획득 단계 (S110) 및 리프팅 단계 (S120) 의 수행은 Z 이동 수단에 의해 행하여질 수 있다. Z 이동 수단은 측정 대상 (1) 및 캔틸레버 (11) 중 적어도 하나를 Z 방향으로 상대 이동시킨다. 도 1의 예시에서는 Z 이동 수단은 Z 스캐너 (14) 로서, 캔틸레버 (11) 를 Z 방향으로 이동시킨다.

Z 스캐너의 예시로서는, 한국특허 공개번호 제10-2003-0068375호 및 한국특허 출원번호 제10-2013-0078245호를 참조할 수 있으며, 이외에도 Z 방향으로 측정 대상 (1) 과 캔틸레버 (11) 간의 상대 위치를 정밀하게 포지셔닝할 수 있는 스캐너이면 어떤 종류의 스캐너도 사용될 수 있다.

제어장치는 XY 이동 수단과 Z 이동 수단의 운동을 제어하고, 캔틸레버 (11) 로부터 얻어지는 신호들을 수신하고, 이를 처리한다. 제어장치는, 상술한 도 8과 같이 XY 구동 수단 및 Z 구동 수단이 이동될 수 있도록 제어 신호를 생성하여 XY 구동 수단 및 Z 구동 수단에 보내고, 캔틸레버 (11) 의 피드백 온 상태에서는 피드백을 행하고, 얻어진 토포그래피 신호로부터 토포그래피 이미지를 만들고, 얻어진 옵션 신호로 옵션 신호에 대한 이미지 (예를 들어, EFM amplitude image, EFM phase image, MFM amplitude image, MFM phase image 등) 를 만드는 것 등을 수행하도록 구성된다.

제어장치는 여러 개의 보드로 구성된 컨트롤러, 컴퓨터, 락인 앰프 등을 포함할 수 있다. 즉, 제어장치는 모든 것이 하나로 내장된 시스템일 수도 있고, 물리적으로 떨어져서 각각의 기능을 수행하는 장치들의 집합일 수도 있다.

한편, 도 1 및 도 7과 관련된 레이저 시스템에 대해서는 공지의 시스템을 사용하면 되고, 특히 한국 특허등록 번호 제10-0646441호의 시스템이 사용될 수도 있다.

상술한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법 및 장치에 따르면, 옵션 신호에 토포그래피 신호가 중첩되지 않고, 매 지점 (pixel) 마다 팁 - 측정 대상 표면 간의 거리를 일정하게 유지하기 때문에 시간 변화에 따라 발생할 수 있는 열 또는 크립 등에 의한 변형을 최소화하여 보다 신뢰성 높은 옵션 이미지를 얻을 수 있게 한다. 또한, 상술한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법 및 장치에 따르면, 정지된 상태에서 토포그래피 신호 및 옵션 신호가 얻어지므로, 이동하면서 얻어지는 기존의 토포그래피 신호 및 옵션 신호에 의한 이동 평균 (moving averaging) 효과를 최소화하여, 더욱 선명한 토포그래피 신호 및 옵션 신호를 얻을 수 있다. 또한, 토포그래피 신호에 옵션 신호의 중첩을 최소화하여 더욱 신뢰성 있는 신호를 얻을 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.

1…측정 대상 10…원자 현미경
11…캔틸레버 12…XY 스캐너 (XY 이동 수단)
13…Z 스캐너 (Z 이동 수단) 14…Z 스테이지
16…레이저 광 17…포토다이오드 센서

Claims (14)

1. 팁을 가진 캔틸레버를 사용하여 측정 대상의 표면에 대한 토포그래피 신호 (topography signal) 및 옵션 신호 (option signal) 를 얻기 위한 방법으로서,
   상기 측정 대상을 일정 위치에 정지시킨 상태로 상기 캔틸레버를 사용하여 특정 지점의 토포그래피 신호를 얻는, 토포그래피 신호 획득 단계;
   상기 토포그래피 신호 획득 단계 후 상기 캔틸레버와 상기 측정 대상 간을 Z 방향으로 떨어뜨리는, 리프팅 단계;
   상기 리프팅 단계 후 옵션 신호를 얻는, 옵션 신호 획득 단계; 및
   상기 측정 대상 및 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 XY 방향으로 이동시키는, 이동 단계; 를 포함하며,
   상기 토포그래피 신호 획득 단계, 상기 리프팅 단계, 상기 옵션 신호 획득 단계 및 상기 이동 단계가 적어도 1회 반복되는 것을 특징으로 하는, 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 옵션 신호 획득 단계는 상기 캔틸레버의 진동이 사라질 때까지 기다린 후 행하여지는 것을 특징으로 하는, 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 리프팅 단계가 반복될 때, 상기 캔틸레버와 상기 측정 대상 간의 높이는 일정한 것을 특징으로 하는, 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 이동 단계에서 상기 측정 대상은 일직선의 스캔 라인을 따라 일직선으로 스캔되는 것을 특징으로 하는, 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 토포그래피 신호 획득 단계는 상기 캔틸레버를 상기 측정 대상의 표면에 어프로치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 어프로치하는 단계는 상기 캔틸레버가 상기 측정 대상의 표면에 접촉하도록 어프로치하는 단계이며,
   상기 리프팅 단계는 힘-거리 곡선 (Force-Distance Curve) 을 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 어프로치하는 단계 또는 상기 리프팅 단계에서, 상기 캔틸레버는 사인 모션 (sine motion) 으로 어프로치하거나 들어올려지는 것을 특징으로 하는, 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 이동 단계에서, 상기 측정 대상은 사인 모션으로 이동되는 것을 특징으로 하는, 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 옵션 신호는, 전기적 힘에 의한 신호 또는 자기적 힘에 의한 신호인 것을 특징으로 하는, 측정 대상 표면에 대한 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법.
10. 측정 대상과 캔틸레버 중 적어도 하나를 XY 방향으로 상대 이동시키는 XY 이동 수단;
    상기 측정 대상과 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 Z 방향으로 상대 이동시키는 Z 이동 수단; 및
    상기 XY 이동 수단과 상기 Z 이동 수단의 운동을 제어하고, 상기 캔틸레버로부터 얻어지는 신호들을 수신하는 제어장치; 를 포함하며,
    상기 제어장치는, 상기 XY 이동 수단을 정지시킨 상태로 상기 Z 이동 수단으로 상기 캔틸레버를 특정 지점에 어프로치하여 상기 특정 지점의 토포그래피 신호를 얻고, 이후 상기 Z 이동 수단으로 상기 캔틸레버를 상기 측정 대상으로부터 Z 방향으로 들어올리고, 이후 옵션 신호를 얻음으로써, 상기 특정 지점에서의 토포그래피 신호 및 옵션 신호를 획득하고, 이후 상기 XY 이동 수단을 이용하여 상기 측정 대상과 상기 캔틸레버 중 적어도 하나를 XY 방향으로 이동시켜 상기 특정 지점과 다른 특정 지점에서의 토포그래피 신호 및 옵션 신호를 획득하는 것을 반복하도록, 상기 XY 이동 수단과 상기 Z 이동 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는, 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 XY 이동 수단은 상기 측정 대상을 XY 방향으로 이동시키도록 구성된 XY 스캐너인 것을 특징으로 하는, 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 장치.
12. 제10 항에 있어서,
    상기 Z 이동 수단은 상기 캔틸레버를 Z 방향으로 이동시키도록 구성된 Z 스캐너인 것을 특징으로 하는, 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 장치.
13. 제10 항에 있어서,
    상기 옵션 신호는 전기적 힘에 의한 신호 또는 자기적 힘에 의한 신호인 것을 특징으로 하는, 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 장치.
14. 제10 항 내지 제13 항 중 어느 한 항의 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 장치를 포함하는 원자 현미경.

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