KR20230074093A - 원자간력 현미경용 틸트 스테이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 nm이하의 두께와 거칠기 특성을 측정할 수 있도록 압전-Z 스캐너의 변위를 최소화하기 위하여 경사조절이 가능한 AFM용 스테이지에 관한 것으로, 본 발명의 압전-Z 스캐너의 변위를 최소화하는 틸트 스테이지를 채택한 원자간력 현미경은 종래 기술의 스테이지에서 10마이크로미터를 스캔할 때 높이 변화에 따른 각도가 평균 2.27도 이던 것을 0.15도까지 낮추어주므로, 단차 측정시 압전-Z 스캐너의 휨(bowing)으로 인한 왜곡이 사라지기 때문에 측정 정밀도를 개선하여 nm이하의 단차측정도 가능하게 된다.

Description

원자간력 현미경용 틸트 스테이지{Tilt Stage for Atomic Force Microscope}
본 발명은 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope)에 사용되는 압전-Z(piezo-Z) 스캐너의 이동으로 인한 측정오류 영향을 제거하기 위한 스테이지에 관한 것으로, 특히 상세하게는 nm이하의 두께와 거칠기 특성을 측정할 수 있도록 압전-Z 스캐너의 변위를 최소화하기 위하여 경사조절이 가능한 AFM용 스테이지에 관한 것이다.
바이오센서 칩의 표면에 자기조립단층(SAM: Self-Assembled Monolayer)을 형성하는 데 사용되는 덱스트란(dextran)은 바이오 리셉터의 결합면을 결정하여 칩의 특성을 제어하므로, 덱스트란의 두께와 거칠기는 작용기의 결합력과 안정성을 평가할 때 중요하다. nm이하(sub-nm) 덱스트란의 특성을 측정하는 기기 중 원자간력 현미경(原子間力顯微鏡, Atomic Force Microscope, AFM)은 표면의 모양과 단계를 직접 측정할 수 있어 높은 신뢰성을 제공하므로 국제표준측정에 일반적으로 사용된다. 그러나 nm이하 스케일에서 정확한 단차를 결정하려면 상하 단차를 측정하는 압전-Z 스캐너의 이동으로 인한 측정 오류의 영향을 제거해야 한다. 압전-Z 스캐너는 큰 높이변화가 발생할 경우 휨(bowing) 현상의 발생 등 비선형성을 보이기 때문에 선형성을 유지하기 위해서는 압전-Z 스캐너의 이동 범위를 제한하는 것이 필요하다.
미국 등록특허 US-7687767호는 “scanning stage for a scanning probe microscope”에 관한 것으로, 시료 스테이지가 스캔 방향의 급격한 변화와 관련된 왜곡이 방지되도록 변환 스테이지의 고유 공진 주파수에서 구동되는 적어도 하나의 변환축에 관한 기술을 개시한다. 그러나 상기 특허는 시료가 공진 주파수에서 스캔 주파수를 따라 이동하게 하는 기술에 관한 것으로 단차 측정을 위한 일 방향의 이동 범위를 제한하는 기술과는 거리가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 원자간력 현미경 측정 중에 시료가 기울어진 각도를 줄이기 위해 각도 조절이 가능한 틸트 스테이지를 원자간력 현미경에 채택하고, 이를 이용해 단차를 측정하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 원자간력 현미경용 틸트 스테이지로, 상기 스테이지는: 시료를 고정하는 상판 시료홀더; 상기 상판 시료홀더와 틈새부를 사이에 두고 경첩 연결되는 하판 고정부; 상기 상판 시료홀더의 일모서리와 상기 하판 고정부의 일모서리를 연결하는 경첩부(hinge); 및 상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부의 경첩 연결되는 모서리의 반대편에서 상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부의 간격을 조절하는 이격부를 포함하고, 상기 이격부는 상기 시료홀더에서 시료 고정을 위해 사용하는 접착제로 인한 시료홀더 대비 시료의 기울기를 조절하는, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 스테이지는, 수평에 대해 상기 스테이지 전체의 경사각을 조절하는 스테이지 기울기 조절 모터 및 상기 이격부의 경사각을 조절하는 이격부 조절 모터, 및 수평에 대해 상기 스테이지 전체의 경사각 및 이격부의 경사각을 측정하는 각도측정부를 더 구비하는, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 이격부는, 상기 상판 시료홀더를 관통하고 상기 하판 고정부와 접하는 볼트이고, 상기 볼트의 나사산 간격은 1마이크로미터 이하이며, 상기 볼트의 일 단부는 상기 하판 고정부 상면의 정해진 위치에 접하며, 타 단부는 상기 상판 시료홀더위로 돌출하여 간격조절 가능한, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 틈새부는, 일체형 몸체로부터 상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부 사이에 간격을 형성하도록 공간을 형성한, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부는 정사각형이고, 상기 틈새부의 두께는 상판 시료홀더의 두께보다 짧으며, 상기 틈새부에서 상판 시료홀더와 하판 고정부가 접하는 부위는 평균 간격보다 두께가 긴, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지를 제공한다.
본 발명은 또한, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지를 이용한 단차 측정방법으로, 상기 측정방법은: 제 1항 내지 제 5항의 틸트 스테이지를 준비하고, 시료를 상기 틸트 스테이지의 상판 시료홀더에 고정하는 단계; 상기 틸트 스테이지를 상기 원자간력 현미경에 장착하고, 수평면에 대한 상기 시료의 제1 경사각에서 상기 틸트 스테이지의 상기 경첩부와 상기 이격부 사이 단차를 반복해서 정한 수만큼 측정하는 단계; 상기 이격부를 조절하면서 상기 시료의 제n 경사각까지, 상기 경첩부와 상기 이격부 사이 단차를 반복해서 정한 수만큼 측정하는 단계; 상기 각 경사각별로 라인 프로파일을 획득한 뒤, 단차 변화 위치 부분에서 전체 라인 프로파일의 변화가 일어나는 20 내지 40% 구간을 제거하는 단계; 상기 단차 변화 위치 부분 프로파일 제거 후 잔존 라인 프로파일 양단에서 두개의 추세선을 구하는 단계; 상기 두 개의 추세선의 기울기를 이용하여 기울기 변화율을 구하는 단계; 상기 기울기 변화율 값을 통해 직교하는 축에서 두 추세선의 거리로 높이 단차를 구하는 단계; 및 높이 단차들의 값의 정규분포를 적용하여 정해진 95% 신뢰구간에서 측정값을 구하는 단계를 포함하고, 상기 시료는 단차가 상기 틸트 스테이지의 상기 경첩부와 상기 이격부 사이에 오도록 상기 시료홀더에 장착되는, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지를 이용한 단차 측정방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 제거하는 단계는, 상기 라인 프로파일에서 경계부분의 좌우측 범위를 설정하는 단계를 더 포함하는, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지를 이용한 단차 측정방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 추세선을 구하는 단계는, 상기 잔존 라인 프로파일을 평탄화(Flatten)하는 단계를 더 포함하는, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지를 이용한 단차 측정방법을 제공한다.
본 발명의 압전-Z 스캐너의 변위를 최소화하는 틸트 스테이지를 채택한 원자간력 현미경은 종래 기술의 스테이지에서 10마이크로미터를 스캔할 때 높이 변화에 따른 각도가 평균 2.27도 이던 것을 0.15도까지 낮추어주므로, 단차 측정시 압전-Z 스캐너의 휨(bowing)으로 인한 왜곡이 사라지기 때문에 측정 정밀도를 개선하여 nm이하의 단차측정도 가능하게 된다.
도 1은 압전-Z 스캐너의 높이 변화에 따른 선형성 분석 그래프이다.
도 2는 종래기술(a)과 본 발명(b)의 원자간력 현미경용 틸트 스테이지 각각에 부착된 시료를 압전-Z 스캐너로 스캔하는 비교 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지의 (a)사시도, (b)측면도 및 (c)평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지의 경사각을 변화시키면서 단차를 측정한 그래프이다. 각각의 경사각별로 시료의 높이 차이 및 측정시 스캐너의 휨을 나타냈다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 틸트 스테이지를 사용하여 압전-Z 스캐너의 움직임을 달리하여 측정구간에 따른 경사 오차(slope error) 범위 신뢰성을 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, (a)덱스트란과 실란층 사이의 단차 영역의 광학현미경과 원자간력 현미경 이미지 및 (b)서로 다른 기울기 각도 (2.27°1.07°및 0.15°에서 덱스트란과 실란 층 사이의 단차 프로파일이다.
다양한 구현예가 도면을 참조하여 개시된다. 아래 설명에서는 하나 이상의 구현예에서 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나 각 구현예는 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점이 인식되어야 한다. 이후의 기재 및 첨부된 도면은 하나 이상의 구현예의 특정한 예시를 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 예시는 예시적인 것이고 다양한 구현예의 원리에서 다양한 방법 중 일부가 이용될 수 있으며 기술되는 설명은 그러한 구현예 및 균등물을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
다양한 구현예 및 특징이 다수의 부품 및 구성부를 포함할 수 있는 장치에 의하여 제시될 것이다. 다양한 장치가 추가적인 부품, 구성부를 포함할 수 있고 그리고/또는 도면과 관련하여 논의된 부품, 구성부 모두를 포함할 수 없다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징, 단계, 동작, 구성요소 및/또는 구성부가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 단계, 동작, 구성요소, 구성부 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 압전-Z 스캐너의 높이 변화에 따른 선형성 분석 그래프이다. (a)는 압전-Z 스캐너의 위치변위가 1.9um이고, (b)는 500nm, (c)는 100nm, 그리고 (d)는 30nm이다. 표면에 나노미터 수준의 단차가 있는 부품, 예를 들어 바이오 센서의 성능 향상을 위해서는 베이스에 해당하는 층의 정확한 두께와 거칠기(roughness)를 분석해야 한다. 원자간력 현미경(AFM)의 검출기(detector)를 이용하여 1nm 이하의 두께를 가지는 바이오 층의 두께를 분석할 경우 분해능(resolution)의 한계로 인해 어려움이 있고, 이를 해결하기 위해서는 원자간력 현미경의 압전-Z 스캐너의 값을 이용하여 데이터를 분석해야 한다. 일반적으로 박막의 두께를 측정하는데 사용하는 엘립소미터(ellipsometer)는 측정 영역에서 평균값으로 두께를 얻을 수 있는데, 빔 사이즈가 약 25 um로 크기 때문에 시료의 위치 변화에 따른 두께 측정의 신뢰도가 떨어지고 시료의 거칠기가 있는 경우에는 정확한 단차를 얻기가 불가능하다. 이는 두께를 이미징으로 얻는 방식이 아니기 때문이다. 또한, 표면측정에 많이 사용되는 전자현미경(bio-SEM, TEM)은 전자빔을 이용하는 관계로 시료가 타거나(burning) 변형이 일어날 수 있고, 이를 방지하기 위해 저전압을 사용하면 낮은 분해능으로 인해 수 nm의 단차나 거칠기 상태를 정확히 알기 어렵다. 이러한 이유 때문에 국제도량형국(Bureau International des Poids et Mesures: BIPM)에서는 수 nm 크기 이하의 단차나 거칠기는 직접 시료에 접촉하는 촉침식 방식인 원자간력 현미경(AFM)을 기준으로 표준 값을 정하고 있다.
그런데 압전-Z 스캐너(10)는 상대적으로 큰 높이 변화가 발생할 경우 비선형성을 보이기 때문에 이미지가 부정확해진다. 따라서 압전-Z 스캐너가 작은 높이 변화에 반응 할 수 있도록 측정 영역에서 시료의 높이를 맞추어 주어야 한다. 도 1의 그래프에서 확인할 수 있듯이 압전-Z 스캐너의 높이 변화에 따른 선형성을 분석하면, 압전-Z 스캐너의 Z축 이동변위가 30 nm 이하로 되면 선형성이 확보됨을 알 수 있다. 이는 압전-Z 스캐너(10)의 이동변위가 클 때 촉침(20)이 휘는 현상(bowing)으로 인한 왜곡이 생기기 때문이다.
도 2는 종래기술과 본 발명의 원자간력 현미경용 틸트 스테이지 각각에 부착된 시료를 압전-Z 스캐너(10)로 스캔하는 비교 개념도이다. 본 발명은 원자간력 현미경용 틸트 스테이지로, 상기 스테이지는: 시료를 고정하는 상판 시료홀더(300); 상기 상판 시료홀더와 틈새부(250)를 사이에 두고 경첩 연결되는 하판 고정부(100); 상기 상판 시료홀더의 일모서리와 상기 하판 고정부의 일모서리를 연결하는 경첩부(hinge)(200); 및 상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부의 경첩 연결되는 모서리의 반대편에서 상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부의 간격을 조절하는 이격부(400)를 포함한다. 이는 종래기술의 원자간력 현미경용 스테이지(50)가 별도의 틸트 기능을 구비하지 못한 것과 구별되는 특징이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 이격부는 상기 시료홀더에서 시료(30) 고정을 위해 사용하는 접착제(40)로 인한 시료홀더 대비 시료의 기울기를 조절한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지의 (a)사시도, (b)측면도 및 (c)평면도이다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 이격부(400)는, 상기 상판 시료홀더(300)를 관통하고 상기 하판 고정부(100)와 접하는 볼트이고, 상기 볼트의 나사산 간격은 1마이크로미터 이하이며, 상기 볼트의 일 단부는 상기 하판 고정부 상면의 정해진 위치에 접하며, 타 단부는 상기 상판 시료홀더위로 돌출하여 간격조절 가능하다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 볼트의 바람직한 나사산 간격은 0.1마이크로미터 이하이다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 틈새부(200)는, 일체형 몸체로부터 상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부 사이에 간격을 형성하도록 공간을 형성한 형상일 수 있다. 또한 상기 상판 시료홀더(300)와 상기 하판 고정부(100)는 정사각형이고, 상기 틈새부(200)의 두께는 상판 시료홀더(300)의 두께보다 짧으며, 상기 틈새부(200)에서 상판 시료홀더(300)와 하판 고정부(100)가 접하는 부위(255)는 평균보다 두께가 길다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 스테이지는, 수평에 대해 상기 스테이지 전체의 경사각을 조절하는 스테이지 기울기 조절 모터 및 상기 이격부의 경사각을 조절하는 이격부 조절 모터(미도시), 및 수평에 대해 상기 스테이지 전체의 경사각 및 이격부의 경사각을 측정하는 각도측정부(미도시)를 더 구비한다. 상기 스테이지 조절 모터, 이격부 조절 모터 및 각도 측정부는 표준형 또는 주문형 등 상업용 구매가 가능하고 정밀제어가 가능한 것이면 어느 것이든 채택 가능하다.
실시예 1. 틸트 스테이지 상판 시료홀더 경사 조절
도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 종래기술의 시료 스테이지에서는 10 um 이동(scan)하면서 분석할 때 높이 변화에 따른 각도가 2.27도 정도 되지만, 본 발명의 틸트 스테이지는 상판 시료홀더의 경사조절을 통해 시료의 높이 변화를 0.15도까지 줄일 수 있다. 이렇게 되면 압전-Z 스캐너로 측정시 촉침(20)이 휘는 현상(bowing)으로 인한 왜곡이 사라지므로 nm 수준의 단차를 측정할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 원자간력 현미경용 틸트 스테이지의 경사각을 변화시키면서 단차를 측정한 그래프로 (a)는 경사각이 3.65°이고, (b)는 2.27°(c)는 1.07°그리고 (d)는 0.15°이다. 각각의 경사각별로 시료의 높이 차이 및 측정시 스캐너의 휨을 나타냈다. 각도 2.27°는 은 접착제(silver paste)로 시료를 접착했을 때의 각도이다. 시료 원자간력 현미경 시료 스테이지에 장착되었을 때, 압전-Z 스캐너의 이동 거리는 2.27°의 기울기 각도로 인해 10μm 위치 이동 스캔에서 394nm이다. 기울기 각도를 0.15°로 조정하면 압전-Z 스캐너의 이동 거리는 26nm로 줄어든다. 따라서 압전-Z 스캐너의 이동 길이가 30nm 보다 작기 때문에 측정 위치 이동거리가 10μm 일 때 비선형 성이 감소하고 휘어짐 효과가 최소화된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 틸트 스테이지를 사용하여 압전-Z 스캐너의 움직임을 달리하여 측정구간에 따른 경사 오차(slope error) 범위 신뢰성을 측정한 그래프이다. (a)는 측정 경로를 표시하고, (b)는 측정된 결과를 계산한 라인 프로파일이며 (c)는 경사오차에 대한 가우스분포, 그리고 (d)는 가우스 분포곡선의 95% 신뢰도 구간이다. 본 발명은 원자간력 현미경용 틸트 스테이지를 이용한 단차 측정방법으로, 상기 측정방법은: 제 1항 내지 제 5항의 틸트 스테이지를 준비하고, 시료를 상기 틸트 스테이지의 상판 시료홀더에 고정하는 단계; 상기 틸트 스테이지를 상기 원자간력 현미경에 장착하고, 수평면에 대한 상기 시료의 제1 경사각에서 상기 틸트 스테이지의 상기 경첩부와 상기 이격부 사이 단차를 반복해서 정한 수만큼 측정하는 단계; 상기 이격부를 조절하면서 상기 시료의 제n 경사각까지, 상기 경첩부와 상기 이격부 사이 단차를 반복해서 정한 수만큼 측정하는 단계; 상기 각 경사각별로 라인 프로파일을 획득한 뒤, 단차 변화 위치 부분에서 전체 라인 프로파일의 변화가 일어나는 20 내지 40% 구간을 제거하는 단계; 상기 단차 변화 위치 부분 프로파일 제거 후 잔존 라인 프로파일 양단에서 두개의 추세선을 구하는 단계; 상기 두 개의 추세선의 기울기를 이용하여 기울기 변화율을 구하는 단계; 상기 기울기 변화율 값을 통해 직교하는 축에서 두 추세선의 거리로 높이 단차를 구하는 단계; 및 높이 단차들의 값의 정규분포를 적용하여 정해진 95% 신뢰구간에서 측정값을 구하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 시료는 단차가 상기 틸트 스테이지의 상기 경첩부와 상기 이격부 사이에 오도록 상기 시료홀더에 장착된다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 제거하는 단계는, 상기 라인 프로파일에서 경계부분의 좌우측 범위를 설정하는 단계를 더 포함한다. 또한, 상기 추세선을 구하는 단계는, 상기 잔존 라인 프로파일을 평탄화(Flatten)하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 경사오차(Slope error)는 상기 각 경사각별로 라인 프로파일을 획득한 뒤, 단차 변화 위치 부분에서 전체 라인 프로파일의 변화가 일어나는 20 내지 40% 구간을 제거하는 단계 및 상기 단차 변화 위치 부분 프로파일 제거 후 잔존 라인 프로파일 양단에서 두개의 추세선을 구하는 단계를 거쳐서 상기 양단의 추세선 기울기를 각각 구한다. 상기 양단의 기울기 2개 중 제1 기울기를 a로 두고, 제2 기울기를 a’으로 두면 두 기울기의 비(100(a’-a)/a)를 구할 수 있으며, 이 값을 경사오차로 정의한다. 만약 양 단 중 제1 기울기를 구하는 제1 단의 데이터가 매우 균일하게 일정한 값을 가진다면 a의 값이 아주 작게 되어서 기울기 값도 작게 나온다. 이 상황에서 제2 기울기를 구하는 제2 단의 데이터도 매우 균일하게 일정한 값을 가진다면 a‘값도 매우 작게 될 수가 있어서, 경사오차는 크게 된다. 그러므로 원자간력 현미경(AFM)이 측정하고 스캐너(scanner)의 문제로 인해 측정된 데이터를 평탄화하는 과정을 거치게 됩니다. 이럴 때 만약 한쪽이 잘 평탄화되어서 진행하면 다른 쪽의 기울기가 커지게 될 수 있다. 그러면 높이를 잴 때 기울기가 커진 구간의 앞부분 측정값과 뒷부분 측정값이 서로 다르게 될 수 있다. 그래서 위치별 측정값을 신뢰할 수 없기 때문에 양단의 기울기가 서로 일정하다는 기준이 필요하면 그것을 보여주는 것이 경사오차(slope error)이다. 본 발명의 일 구현예에서 기울기 각도와 경사오차의 가우스 분포 신뢰도가 95% 이상일 때는 양단의 기울기가 동일하다고 보고 양단의 단차를 구한다. 신뢰도가 95%보다 크면 정밀도는 증가하지만, 반면에 범위 내에 들어오는 데이터가 너무 적게 되어 측정 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 기울기가 서로 같다면 양단의 어느 위치에서 측정을 하더라도 동일한 단차를 구할 수 있다.
실시예 2. 틸트 스테이지를 이용한 덱스트란(Dextran) 높이 측정
바이오 센서 칩의 표면에서 자기조립단층(SAM)을 형성하는 데 사용되는 덱스트란은 바이오 리셉터의 결합면을 결정하여 센서 칩의 특성을 제어한다. 따라서 덱스트란의 두께와 거칠기는 작용기의 결합력과 안정성을 평가할 때 중요하다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, (a)덱스트란과 실란층 사이의 단차 영역의 광학현미경과 원자간력 현미경 이미지 및 (b)서로 다른 기울기 각도 (2.27°1.07°및 0.15°에서 덱스트란과 실란 층 사이의 단차 프로파일이다. 실리콘-덱스트란 계면의 라인 프로파일은 2.27°1.07°및 0.15°의 다른 각도에서 80회씩 측정되었다. 덱스트란 층은 소수성이고 실란 층은 상대적으로 친수성이라는 점을 감안하여, 그림 6(a)와 같이 물방울을 사용하여 덱스트란 층과 실란 층 사이의 단계를 관찰했다. 2.27°의 경사각에서는 휨(bowing) 효과가 라인 프로파일의 단계에 영향을 미치는 것으로 관찰되었다. 1.07°와 0.15°의 경사각에서는 그림 6(b)와 같이 라인 프로파일에서 계단 높이의 변화가 작아서 휨 효과의 영향을 구별하기 어려웠다. 이를 통해 경사오차 값 95%에서 실리콘-덱스트란 계면의 단차를 구할 수 있었다. 단차 값은 1.07°에서 0.754nm, 0.15°에서 0.674nm로 측정되었다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현 예를 이용하여 설명한 것으로써, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명된 구현 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 구현 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10. 압전-Z 스캐너
20. 촉침
30. 시료
40. 접착제
50. 종래기술의 원자간력 현미경용 스테이지
100. 하판 고정부
100. 정사각형
200. 경첩부(hinge)
250. 틈새부
255. 틈새부에서 상판 시료홀더와 하판 고정부가 접하는 부위
300. 상판 시료홀더
400. 이격부

Claims (5)

  1. 원자간력 현미경용 틸트 스테이지로, 상기 스테이지는:
    시료를 고정하는 상판 시료홀더;
    상기 상판 시료홀더와 틈새부를 사이에 두고 경첩 연결되는 하판 고정부;
    상기 상판 시료홀더의 일모서리와 상기 하판 고정부의 일모서리를 연결하는 경첩부(hinge); 및
    상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부의 경첩 연결되는 모서리의 반대편에서 상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부의 간격을 조절하는 이격부를 포함하고,
    상기 이격부는 상기 시료홀더에서 시료 고정을 위해 사용하는 접착제로 인한 시료홀더 대비 시료의 기울기를 조절하는,
    원자간력 현미경용 틸트 스테이지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이지는, 수평에 대해 상기 스테이지 전체의 경사각을 조절하는 스테이지 기울기 조절 모터 및 상기 이격부의 경사각을 조절하는 이격부 조절 모터, 및
    수평에 대해 상기 스테이지 전체의 경사각 및 이격부의 경사각을 측정하는 각도측정부를 더 구비하는,
    원자간력 현미경용 틸트 스테이지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이격부는, 상기 상판 시료홀더를 관통하고 상기 하판 고정부와 접하는 볼트이고,
    상기 볼트의 나사산 간격은 1마이크로미터 이하이며,
    상기 볼트의 일 단부는 상기 하판 고정부 상면의 정해진 위치에 접하며, 타 단부는 상기 상판 시료홀더위로 돌출하여 간격조절 가능한,
    원자간력 현미경용 틸트 스테이지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 틈새부는, 일체형 몸체로부터 상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부 사이에 간격을 형성하도록 공간을 형성한,
    원자간력 현미경용 틸트 스테이지.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 상판 시료홀더와 상기 하판 고정부는 정사각형이고,
    상기 틈새부의 두께는 상판 시료홀더의 두께보다 짧으며,
    상기 틈새부에서 상판 시료홀더와 하판 고정부가 접하는 부위는 평균 간격보다 두께가 긴,
    원자간력 현미경용 틸트 스테이지.
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