WO2010147296A1 - 에이에프엠 측정 방법 및 에이에프엠 측정 시스템 - Google Patents

에이에프엠 측정 방법 및 에이에프엠 측정 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2010147296A1
WO2010147296A1 PCT/KR2010/002073 KR2010002073W WO2010147296A1 WO 2010147296 A1 WO2010147296 A1 WO 2010147296A1 KR 2010002073 W KR2010002073 W KR 2010002073W WO 2010147296 A1 WO2010147296 A1 WO 2010147296A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
intensity
cantilever
tip
incident light
light
Prior art date
Application number
PCT/KR2010/002073
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
홍재완
송원영
Original Assignee
(주)나노포커스
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
Application filed by (주)나노포커스 filed Critical (주)나노포커스
Priority to JP2012515960A priority Critical patent/JP2012530258A/ja
Priority to US13/378,514 priority patent/US8434159B2/en
Publication of WO2010147296A1 publication Critical patent/WO2010147296A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
    • G01Q30/02—Non-SPM analysing devices, e.g. SEM [Scanning Electron Microscope], spectrometer or optical microscope
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00—Details not covered by any other group of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams

Definitions

  • the present invention relates to AFM, and more particularly to an AFM measurement method and an AFM measurement system.
  • An Atomic Force Microscope is a high-precision surface analysis instrument that measures the shape of a sample surface in atomic units using the interaction force between atoms.
  • the AFM is equipped with a cantilever to measure the sample, and the tip of the cantilever is equipped with a pointed probe or tip, which is the size of several atoms (a few nm). Very sharp) When the probe approaches the sample surface, a pulling (pulling) or pushing force (repulsive force) is applied depending on the distance between the probe tip atom and the sample surface atom.
  • AFM is used for surface roughness measurement in semiconductor processes and the like, and for defect reading such as chips or masks.
  • AFM however, lacked chemical selectivity and did not have the ability to distinguish the chemical properties of the sample.
  • methods such as incorporating an optical microscope into an AFM or providing chemical selectivity through chemical treatment of an AFM tip have been studied. One of them is using Raman Spectroscopy.
  • the scattered light may retain its original energy, but may have less or more energy than the original light. .
  • the process of scattering while maintaining the original energy of the scattered light is called Rayleigh scattering, and the process of scattering while losing or gaining energy is called Raman Scattering or inelastic scattering.
  • Raman scattering is the case of returning to the ground state after absorbing or releasing the vibration energy of molecules.
  • the electronic state does not change, but the transition of the vibration state occurs.
  • the stroke effect is called a stroke effect.
  • the energy of the radiation is absorbed by the molecules, so that light having a lower wavelength than the incident light source, that is, light having a longer wavelength, is scattered.
  • the molecule emits vibration energy and returns to the ground state, it is called anti-strokes effect. Since radiation is obtained from the molecule, energy of shorter wavelength than that of incident light source Scattered out Through this Raman scattering process, energy exchange between the incident light source and the material occurs.
  • analyzing the scattered light can infer the molecular structure of the material. In general, this change can be measured by observing how much energy lost or gained before and after scattering.
  • the change in the spectrum before and after the scattering is called Raman Shift.
  • the Raman shift corresponds to the vibrational frequency of the molecule.
  • An object of the present invention is to provide an AFM scanning method capable of scanning in a state where the tip of the cantilever is positioned at the point where the intensity of incident light becomes the highest during AFM scanning.
  • the method includes providing a tip of a cantilever to a plurality of points on a substrate to which incident light is irradiated from a light source, measuring the intensity of scattered light generated between the tip of the cantilever and the substrate by the incident light, and the intensity of the scattered light Inputting the data processing unit to find the point where the intensity of the incident light is the highest, and moving the tip of the cantilever to the point where the intensity of the incident light is the highest.
  • the method further includes moving and measuring the substrate while fixing the relative position of the tip of the cantilever and the light source.
  • the data processing unit may find a point where the intensity of the incident light is the highest by substituting a Gaussian function for the plurality of points and the intensity of the scattered light.
  • the data processor is characterized by finding a point where the intensity of the incident light is the highest by substituting a Gaussian function for the plurality of points and the intensity of the scattered light at the plurality of points.
  • providing the cantilever to the plurality of points includes irradiating the incident light to the tip of the cantilever and moving the cantilever while the incident light is fixed.
  • the system includes a measuring unit including a cantilever and a tip provided at an end of the cantilever, a driving unit providing the cantilever to a plurality of points on a substrate to which incident light is irradiated from the light source unit, scattered light generated between the tip of the cantilever and the substrate.
  • a sensor unit for measuring the intensity of the; and a data processing unit for receiving the intensity of the scattered light to find a point where the intensity of the incident light is the highest.
  • the tip of the cantilever is characterized in that the surface treatment with a metal material.
  • the driving unit may further move the tip to the point where the intensity of the incident light is the highest.
  • the data processor is characterized by finding a point where the intensity of the incident light is the highest by using a Gaussian function.
  • the data processing unit may find a point where the intensity of the incident light is the highest by substituting the plurality of points and the intensity of the scattered light into a Gaussian function.
  • Scanning can be performed with the tip of the cantilever positioned at the point where the incident light intensity is the highest, thereby enabling more accurate AFM scanning.
  • FIG. 1 is a process flowchart of an AFM measuring method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining an AFM measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are diagrams showing the movement path of the tip of the cantilever according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a curve illustrating the intensity distribution of scattered light according to a-a 'of FIG. 4.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating an AFM measurement method according to an embodiment of the present invention.
  • 2 to 5 are diagrams for explaining the AFM measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • the tip 122 of the cantilever 121 is irradiated with light (S1).
  • the light may be generated in the light source unit 110.
  • the light source unit 110 may be a laser light source.
  • it may be Nd: YAG laser (neodymium-doped yttriym aluminum ganet laser) or Ti: sapphire laser.
  • the light generated by the light source unit 110 may be irradiated to the upper part of the cantilever during the scanning of the substrate to be described below through a splitter (not shown) and used to measure the movement of the cantilever.
  • the light generated by the light source unit 110 arrives at the measurement unit 120.
  • the measurement unit 120 includes a cantilever 121.
  • a tip 122 may be provided at the end of the cantilever 121.
  • the shape of the tip 122 may be a triangular pyramid, a square pyramid, or a cone.
  • the tip of the tip 122 may be very sharp with the size of several atoms.
  • attraction force or repulsive force may act between the atoms of the tip 122 and the atoms of the surface to be measured.
  • the end of the tip 122 may be surface treated with a metal material 123 for Raman scattering.
  • the metal material 123 may be gold (Au) or silver (Ag).
  • the tip 122 may be provided as a metal material 123 for Raman scattering.
  • the Raman signal since the signal strength is very small compared to fluorescence or infrared spectroscopy, the Raman signal itself needs to be enhanced. Since the metal material 123 is locally formed at the end of the tip 122, the area of the Raman scattering may be limited when measuring the measurement object to be described below, thereby increasing sensitivity and resolution.
  • the light generated by the light source unit 110 is generally larger than the size of the metal material 123 formed at the end of the tip 122. It is possible to improve the resolution by focusing light using a lens or the like, but there may be a limit in the concentration of light in an optical manner. In one embodiment of the present invention, by measuring the measurement target by disposing the tip of the tip 122 in the region of the highest intensity of the incident region of the light reaching the measurement object, it is possible to increase the sensitivity and resolution of the measurement target measurement. .
  • Scattered light generated between the metal material 123 and the substrate 160 may be measured by the sensor unit 140.
  • the substrate 160 is not limited to the semiconductor substrate and includes all measurement objects.
  • the sensor unit 140 may measure the intensity of the changed wavelength before and after scattering generated between the substrate 160 and the metal material 123.
  • the intensity of wavelengths changed before and after scattering is measured at various positions while moving the cantilever 121 (S2).
  • the cantilever 121 may be moved by the driver 130.
  • the driving unit 130 may move the measuring unit 120 finely.
  • the driving unit 130 may be a piezo-electric device.
  • the driver 130 may obtain data by measuring the intensities of scattered light according to points at which the tip 122 is positioned on the substrate 160.
  • the movement path of the tip 122 is shown.
  • the movement path of the tip 122 may be any path that can obtain the intensity of scattered light in the incident light region.
  • data for five points may be obtained starting from point A and moving in random intervals and directions to point B.
  • FIG. 4 data for 25 points starting from the point C, that is, the point where the tip 122 is located until the point D is reached at predetermined intervals, is shown. You can get it.
  • FIG. 5 is a curve illustrating the intensity distribution of scattered light according to a-a 'of FIG. 4.
  • the intensity distribution of the scattered light may be in the form of a three-dimensional Gaussian function.
  • the data may be transmitted to the data processor 150 (S3).
  • the data processor 150 may derive a point T having the highest intensity of incident light in the incident light region using the data.
  • a method of deriving a point where the intensity of incident light is the highest may use a Gaussian function (S4).
  • S4 Gaussian function
  • the intensity of the scattered light is large, the intensity of incident light is also large, so that the intensity of the scattered light is measured by measuring the intensity of the scattered light at the position of the tip 122 and the position of the tip 122 on the substrate 160.
  • the point (peak: T of the Gaussian function graph) having the highest intensity of the incident light can be derived.
  • the tip 122 of the cantilever is moved to a point T where the intensity of the incident light is the highest (S5).
  • the relative position of the light source 110 may be in a fixed state.
  • sensitivity and resolution may be increased when scanning the substrate 160, which will be described later.
  • the tip 122 of the cantilever may be moved to the point where the intensity of the incident light is highest by the driving unit 130.
  • the substrate 160 may be scanned while the tip 122 of the cantilever is fixed at a point where the intensity of the incident light is the highest (S6).
  • the scanning may be performed by moving the substrate 160 while the relative position of the tip 122 of the cantilever and the light source 110 is fixed.
  • the tip 122 of the cantilever and the light source 110 may be simultaneously moved while the relative position is fixed to scan the substrate 160.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

AFM 측정 방법 및 AFM 측정 시스템을 제공한다. 광원으로부터 입사광이 조사되는 기판 상의 복수개의 지점들에 캔틸레버의 팁을 제공하고, 상기 입사광에 의해 상기 캔틸레버의 팁과 상기 기판 사이에서 발생한 산란광의 강도를 측정하고, 상기 산란광의 강도를 데이터처리부에 입력하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는다. 상기 캔틸레버의 팁을 상기 입사광의 강도가 최고인 지점으로 이동시킨다.

Description

에이에프엠 측정 방법 및 에이에프엠 측정 시스템
본 발명은 AFM에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 AFM 측정 방법 및 AFM 측정 시스템에 관련된 것이다.
원자힘 현미경(Atomic Force Microscope, 이하 AFM)은 원자간의 상호 작용력을 이용하여 시료 표면의 형상을 원자 단위로 측정하는 고정밀 표면 분석 장비이다. AFM은 시료를 측정하기 위한 캔틸레버(cantilever)가 장착되어 있으며, 상기 캔틸레버의 끝 부분에는 뾰족한 탐침(probe) 또는 팁(tip)이 달려 있으며, 이 탐침의 끝은 원자 몇 개 정도의 크기(수nm)로 매우 첨예하다. 이 탐침을 시료 표면에 접근시키면 탐침 끝 원자와 시료 표면 원자 사이의 간격 정도에 따라 끌어당기거나(인력) 밀치는 힘(척력)이 작용한다.
AFM은 반도체 공정 등에서 표면의 거칠기 측정, 칩 또는 마스크 등의 결함 판독 등에 사용된다. 다만 AFM은 화학적 선택성이 없어 샘플의 화학적 특성을 구별해내는 능력이 없었다. 최근에는 AFM에 광학 현미경을 결합하거나 AFM 팁의 화학적처리를 통하여 화학적 선택성을 부여하는 등의 방법이 연구되고 있다. 그 중 한 가지로 라만 분광법(Raman Spectroscopy)을 이용하는 방법이 있다.
빛이 매질을 통과할 때 빛의 일부는 산란되어 진행방향에서 이탈해 다른 방향으로 진행하는데 산란된 빛은 원래의 에너지를 그대로 가지고 있기도 하지만 원래의 빛의 에너지 보다 적거나 많은 에너지를 가진 경우도 있다. 산란된 빛 중 원래의 에너지를 그대로 유지하면서 산란되는 과정을 레일리 산란(Rayleigh scattering)이라 하고, 에너지를 잃거나 얻으면서 산란되는 과정을 라만 산란(Raman Scattering 또는 inelastic scattering)이라 한다. 분자가 빛을 받았을 때 분자는 여기 상태(excited vibration state)로 들뜨게 되고 이 여기 상태의 분자는 세 가지 방식을 거쳐 다시 바닥 상태로 내려오게 된다. 먼저 입사 광원의 에너지를 모두 방출하면서 바닥 상태로 떨어지게 되면 입사된 광원과 같은 에너지의 빛이 산란되어 방출되는데 이 경우가 상기 레일리 산란이다. 이에 반하여 분자의 진동에너지 만큼을 흡수하거나 방출한 후 바닥 상태로 돌아오는 경우를 라만 산란이라고 한다. 이때 전자 상태는 바뀌지 않지만 진동 상태의 전이가 일어난다. 분자가 진동에너지를 흡수한 후 바닥 상태로 돌아오는 경우를 스트로크(Strokes) 효과라 하고 이때 복사선의 에너지가 분자에 의해 흡수되었으므로 입사된 광원보다 낮은 에너지, 즉 보다 긴 파장의 빛이 산란된다. 반면 분자가 가지고 있던 진동 에너지를 방출하고 바닥상태로 돌아오는 경우를 안티-스트로크(Anti-strokes)효과라고 하고 복사선이 분자로부터 에너지를 얻은 상태이므로 입사된 광원 보다 높은 에너지, 즉 짧은 파장의 빛이 산란되어 나온다. 이러한 라만 산란 과정을 통하여 입사된 광원과 물질간의 에너지 교환이 일어나게 된다. 물질이 흡수 또는 방출하는 에너지는 각 물질을 구성하는 분자 구조와 밀접한 관계가 있고 라만 산란에 따른 산란광은 각 물질에 따라 고유하므로 산란광을 분석하면 물질의 분자구조를 추론할 수 있다. 일반적으로 이와 같은 변화는 빛이 산란 전후 얼마만큼 에너지를 잃거나 얻었는가를 관찰함으로써 측정될 수 있다. 상기 산란 전후의 스펙트럼의 변화를 라만 쉬프트(Raman Shift)라고 한다. 상기 라만 쉬프트는 분자의 진동 주파수에 해당한다. 이와 같은 라만 분광기가 AFM과 결합되는 경우 AFM의 탐침과 접촉되는 영역에 한정되어 증폭된 라만 신호가 발생하여 고 분해능의 라만 분광 분석이 가능하다. 이와 같은 방식을 TERS(Tip-Enhances Raman Spectroscopy)라고 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 AFM 스캐닝 시, 입사광의 강도가 최고가 되는 지점에 캔틸레버의 팁이 위치된 상태에서 스캐닝할 수 있는 AFM 스캐닝 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 AFM 측정 방법을 제공한다. 이 방법은 광원으로부터 입사광이 조사되는 기판 상의 복수개의 지점들에 캔틸레버의 팁을 제공하는 것, 상기 입사광에 의해 상기 캔틸레버의 팁과 상기 기판 사이에서 발생한 산란광의 강도를 측정하는 것, 상기 산란광의 강도를 데이터처리부에 입력하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 것, 및 상기 캔틸레버의 팁을 상기 입사광의 강도가 최고인 지점으로 이동시키는 것을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캔틸레버의 팁과 상기 광원의 상대적 위치를 고정한 상태로 상기 기판을 이동하며 측정하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 데이터처리부는 상기 복수개의 지점들과 상기 산란광의 강도를 가우시안함수 대입하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르며, 상기 데이터처리부는 상기 복수개의 지점들과 상기 복수개의 지점들에서의 상기 산란광의 강도를 가우시안함수 대입하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수개의 지점들에 캔틸레버를 제공하는 것은 상기 입사광을 상기 캔틸레버의 팁에 조사하는 것, 상기 입사광이 고정된 상태에서 상기 캔틸레버를 이동시키는 것을 포함한다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 AFM 시스템을 제공한다. 이 시스템은 캔틸레버와 상기 캔틸레버의 단부에 제공된 팁을 포함하는 측정부, 상기 광원부로부터 입사광이 조사되는 기판 상의 복수개의 지점들에 상기 캔틸레버를 제공하는 구동부, 상기 캔틸레버의 팁과 상기 기판 사이에 발생한 산란광의 강도를 측정하는 센서부, 및 상기 산란광의 강도를 입력받아 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 데이터처리부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캔틸레버의 팁은 금속물질로 표면처리되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동부는 추가로 상기 팁을 상기 입사광의 강도가 최고인 지점으로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 데이터처리부는 가우시안함수를 이용하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 데이터처리부는 상기 복수개의 지점들과 상기 산란광의 강도를 가우시안함수에 대입하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 것을 특징으로 한다.
입사광의 강도가 최고가 되는 지점에 캔틸레버의 팁이 위치된 상태에서 스캐닝하게 되어, 보다 정밀하게 AFM 스캐닝 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AFM 측정 방법의 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AFM 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔틸레버의 팁의 이동경로를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4의 a-a'에 따른 산란광의 강도 분포를 나타내는 곡선이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서의 다양한 실시예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 특정 단계 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이는 단지 어느 특정 단계 등을 다른 단계와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이며, 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AFM 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 AFM 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 캔틸레버(121)의 팁(122)에 빛을 조사한다(S1). 상기 빛은 광원부(110)에서 발생될 수 있다. 상기 광원부(110)는 레이저 광원일 수 있다. 일 예로 Nd:YAG laser(neodymium-doped yttriym aluminium ganet laser) 또는 Ti:사파이어 레이저 일 수 있다. 상기 광원부(110)에서 발생된 빛은 스플리터(splitter)(미도시)를 통하여 이하 설명될 기판의 스캐닝 시에 캔틸레버 상부로 조사되어 캔틸레버의 움직임을 측정하도록 사용될 수 있다.
상기 광원부(110)에서 발생된 빛은 측정부(120)에 도착된다. 상기 측정부(120)는 캔틸레버(121)를 포함한다. 상기 캔틸레버(121)의 단부에는 팁(122)이 제공될 수 있다. 일 예로 상기 팁(122)의 형상은 삼각뿔, 사각뿔, 원뿔일 수 있다. 상기 팁(122)의 말단은 원자 몇 개 정도의 크기로 매우 첨예할 수 있다. 측정대상 표면에 상기 팁(122)을 접근시키면 상기 팁(122)의 원자와 측정 대상 표면의 원자 사이에 인력 또는 척력이 작용할 수 있다. 상기 팁(122)의 말단은 라만 산란을 위한 금속물질(123)로 표면처리될 수 있다. 일 예로 상기 금속물질(123)은 금(Au),은(Ag)일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 팁(122)이 라만 산란을 위한 금속물질(123)로 제공될 수 있다. 라만 산란의 경우 형광이나 적외선 분광에 비해 신호세기가 매우 작으므로 라만 신호 자체의 증강이 필요하다. 상기 금속물질(123)이 상기 팁(122)의 말단에 국부적으로 형성되어 있기 때문에, 상기 이하 설명될 측정대상 측정 시 라만 산란의 영역이 제한되어 감도, 해상도가 증가될 수 있다.
상기 광원부(110)에서 발생한 빛은 상기 팁(122)의 말단에 형성된 금속물질(123)의 사이즈 보다 일반적으로 크다. 렌즈 등을 이용한 빛의 집중(focusing)에 의한 해상도의 개선이 가능하나, 광학적인 방식의 빛의 집중에는 한계가 있을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 측정 대상에 도달되는 빛의 입사영역 중 가장 강도가 높은 영역에 상기 팁(122)의 말단을 배치하여 측정 대상을 측정함으로써 측정 대상 측정의 감도, 해상도를 증가시킬 수 있다.
상기 금속물질(123)과 기판(160)사이에서 발생된 산란광은 센서부(140)에서 측정될 수 있다. 상기 기판(160)은 반도체 기판에 한정되지 않고, 모든 측정 대상을 포함한다. 상기 센서부(140)는 상기 기판(160)과 상기 금속물질(123) 사이에서 발생한 산란 전후 변화된 파장의 강도를 측정할 수 있다.
도 1을 계속 참조하여, 상기 캔틸레버(121)를 이동하면서 산란 전후 변화된 파장의 강도들을 여러 위치에서 측정한다(S2). 상기 캔틸레버(121)는 구동부(130)에 의하여 이동될 수 있다. 상기 구동부(130)는 상기 측정부(120)를 미세하게 이동시킬 수 있다. 상기 구동부(130)는 압전소자(piezo-electric device)일 수 있다. 상기 구동부(130)에 의해 상기 팁(122)이 상기 기판(160) 상에 위치하는 지점들에 따른 산란된 빛의 강도들을 측정하여 데이터를 얻을 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하여, 상기 팁(122)의 이동경로가 도시된다. 상기 팁(122)의 이동 경로는 상기 입사광 영역 내에서 산란광의 강도를 획득할 수 있는 어떠한 경로로도 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이 A지점에서 시작하여 무작위적인 간격과 방향으로 이동하여 B지점까지 5개의 지점에 대한 데이터를 얻을 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 C지점 즉, 최초 상기 팁(122)이 위치한 지점에서 시작하여 소정의 간격으로 D지점에 도달될 때 까지 25개의 지점에 대한 데이터를 얻을 수 있다. 도 5는 도 4의 a-a'에 따른 산란광의 강도 분포를 나타내는 곡선이다. 상기 산란광의 강도 분포는 3차원적인 가우시안 함수의 형태일 수 있다.
도 1 내지 도 5를 계속 참조하여, 상기 데이터들이 데이터처리부(150)로 전송될 수 있다(S3). 상기 데이터처리부(150)는 상기 데이터들을 이용하여 입사광 영역 내에서 입사광의 강도가 최고인 지점(T)을 도출할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 도출하는 방법은 가우시안 함수를 이용할 수 있다(S4). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 산란광의 강도가 크면 입사광의 강도도 크므로, 상기 기판(160) 상의 상기 팁(122)의 위치와 상기 팁(122)의 위치에서 산란광의 강도를 측정하여 이를 가우시안 함수에 대입하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점(가우시안 함수 그래프의 피크: T )을 도출할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 계속 참조하여, 상기 캔틸레버의 팁(122)을 상기 입사광의 강도가 최고인 지점(T)으로 이동한다(S5). 이 경우 상기 광원(110)의 상대적 위치는 고정된 상태일 수 있다. 상기 캔틸레버의 팁(122)이 상기 입사광의 강도가 최고인 지점으로 이동시킬 경우, 이하 설명될 상기 기판(160)의 스캐닝 시 보다 감도, 해상도가 증가될 수 있다. 상기 캔틸레버의 팁(122)은 상기 구동부(130)에 의해 상기 입사광의 강도가 최고인 지점으로 이동될 수 있다.
도 1을 계속 참조하여, 상기 캔틸레버의 팁(122)이 상기 입사광의 강도가 최고인 지점에 고정된 상태에서 상기 기판(160)이 스캐닝될 수 있다(S6). 상기 스캐닝은 상기 캔틸레버의 팁(122)과 상기 광원(110)의 상대적 위치가 고정된 상태에서 상기 기판(160)을 이동시키며 이루어질 수 있다. 또한 상기 캔틸레버의 팁(122)과 상기 광원(110)을 상대적 위치가 고정된 상태에서 동시에 이동시키며 상기 기판(160)을 스캐닝할 수도 있다.
상기 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 그리고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론이다.

Claims (10)

  1. 광원으로부터 입사광이 조사되는 기판 상의 복수개의 지점들에 캔틸레버의 팁을 제공하는 것;
    상기 입사광에 의해 상기 캔틸레버의 팁과 상기 기판 사이에서 발생한 산란광의 강도를 측정하는 것;
    상기 산란광의 강도를 데이터처리부에 입력하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 것; 및
    상기 캔틸레버의 팁을 상기 입사광의 강도가 최고인 지점으로 이동시키는 것을 포함하는 AFM 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 캔틸레버의 팁과 상기 광원의 상대적 위치를 고정한 상태로 상기 기판을 이동하며 측정하는 것을 더 포함하는 AFM 측정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 데이터처리부는 가우시안함수를 이용하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 것을 특징으로 하는 AFM 측정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 데이터처리부는 상기 복수개의 지점들과 상기 복수개의 지점들에서의 상기 산란광의 강도를 가우시안함수 대입하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 것을 특징으로 하는 AFM 측정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 지점들에 캔틸레버를 제공하는 것은:
    상기 입사광을 상기 캔틸레버의 팁에 조사하는 것;
    상기 입사광이 고정된 상태에서 상기 캔틸레버를 이동시키는 것을 포함하는 AFM 측정 방법.
  6. 광원부;
    캔틸레버와 상기 캔틸레버의 단부에 제공된 팁을 포함하는 측정부;
    상기 광원부로부터 입사광이 조사되는 기판 상의 복수개의 지점들로 상기 캔틸레버를 이동시키는 구동부;
    상기 캔틸레버의 팁과 상기 기판 사이에 발생한 산란광의 강도를 측정하는 센서부; 및
    상기 산란광의 강도를 입력받아 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 데이터처리부를 포함하는 AFM 측정 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 캔틸레버의 팁은 금속물질로 표면처리되어 있는 것을 특징으로 하는 AFM 측정 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 구동부는 추가로 상기 팁을 상기 입사광의 강도가 최고인 지점으로 이동시킬 수 있는 AFM 측정 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 데이터처리부는 가우시안함수를 이용하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 것을 특징으로 하는 AFM 측정 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 데이터처리부는 상기 복수개의 지점들과 상기 산란광의 강도를 가우시안함수에 대입하여 상기 입사광의 강도가 최고인 지점을 찾는 것을 특징으로 하는 AFM 측정 시스템.
PCT/KR2010/002073 2009-06-17 2010-04-05 에이에프엠 측정 방법 및 에이에프엠 측정 시스템 WO2010147296A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012515960A JP2012530258A (ja) 2009-06-17 2010-04-05 Ａｆｍ測定方法及びａｆｍ測定システム
US13/378,514 US8434159B2 (en) 2009-06-17 2010-04-05 AFM measuring method and system thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090053911A KR101045059B1 (ko) 2009-06-17 2009-06-17 에이에프엠 측정 방법 및 에이에프엠 측정 시스템
KR10-2009-0053911 2009-06-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010147296A1 true WO2010147296A1 (ko) 2010-12-23

Family

ID=43356571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2010/002073 WO2010147296A1 (ko) 2009-06-17 2010-04-05 에이에프엠 측정 방법 및 에이에프엠 측정 시스템

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8434159B2 (ko)
JP (1) JP2012530258A (ko)
KR (1) KR101045059B1 (ko)
WO (1) WO2010147296A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015209219A1 (de) * 2015-05-20 2016-11-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung einer Oberfläche einer Maske
CN113567441B (zh) * 2021-09-27 2021-12-28 板石智能科技(武汉)有限公司 纳米量级物体探测方法、系统、设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10214868A (ja) * 1997-01-29 1998-08-11 Shimadzu Corp Ｃｍｐ処理の評価方法
US20050242283A1 (en) * 2002-02-05 2005-11-03 Tsuyoshi Hasegawa Scanning probe microscope and specimen surface structure measuring method
KR20060002299A (ko) * 2004-07-01 2006-01-09 엘지전자 주식회사 원자간력 현미경의 자동 이득값 조절방법
US20070091977A1 (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Research And Industrial Corporation Group Method and system for forming periodic pulse patterns
KR100720456B1 (ko) * 2004-12-30 2007-05-22 동부일렉트로닉스 주식회사 Ａｆｍ 장치의 레이저 광선의 자동 조준 방법 및 그 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6850323B2 (en) * 2001-02-05 2005-02-01 California Institute Of Technology Locally enhanced raman spectroscopy with an atomic force microscope
US6985223B2 (en) * 2003-03-07 2006-01-10 Purdue Research Foundation Raman imaging and sensing apparatus employing nanoantennas
JP4498081B2 (ja) * 2004-09-21 2010-07-07 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 散乱型近接場顕微鏡およびその測定方法
WO2009085184A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-09 University Of Akron Protected metallic tip or metallized scanning probe microscopy tip for optical applications

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10214868A (ja) * 1997-01-29 1998-08-11 Shimadzu Corp Ｃｍｐ処理の評価方法
US20050242283A1 (en) * 2002-02-05 2005-11-03 Tsuyoshi Hasegawa Scanning probe microscope and specimen surface structure measuring method
KR20060002299A (ko) * 2004-07-01 2006-01-09 엘지전자 주식회사 원자간력 현미경의 자동 이득값 조절방법
KR100720456B1 (ko) * 2004-12-30 2007-05-22 동부일렉트로닉스 주식회사 Ａｆｍ 장치의 레이저 광선의 자동 조준 방법 및 그 장치
US20070091977A1 (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Research And Industrial Corporation Group Method and system for forming periodic pulse patterns

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012530258A (ja) 2012-11-29
KR20100137596A (ko) 2010-12-31
KR101045059B1 (ko) 2011-06-29
US8434159B2 (en) 2013-04-30
US20120117695A1 (en) 2012-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3035033A1 (en) Terahertz wave measuring device, measuring method, and measuring rig
JPH1090174A (ja) 物品の検査方法とその装置
WO2009031838A1 (en) Spectral analyzer for measuring the thickness and identification of chemicals of organic thin films using cars microscopy
TWI687674B (zh) 對薄膜執行計量分析的裝置及方法與獲得薄膜性質的方法
CN108844914A (zh) 一种基于金属探针的太赫兹超分辨成像装置及成像方法
US10539495B2 (en) Systems and methods for generating an image of an inspection object using an attenuated beam
Kossakovski et al. Topographical and chemical microanalysis of surfaces with a scanning probe microscope and laser-induced breakdown spectroscopy
US7604406B2 (en) Microchip and analyzing method and device employing it
WO2010147296A1 (ko) 에이에프엠 측정 방법 및 에이에프엠 측정 시스템
US20130265407A1 (en) Method and device for determining a critical angle of an excitation light beam
CN111579491B (zh) 一种平面式激光诱导击穿光谱扫描仪
JP2011085412A (ja) テラヘルツ合焦方法、テラヘルツ合焦装置及びテラヘルツ合焦プログラム
JP2010190595A (ja) レーザー分光分析装置およびそれを用いたレーザー分光分析方法
Huang et al. Confocal controlled LIBS microscopy with high spatial resolution and stability
CN105319196B (zh) 一种超分辨结构探测共焦荧光成像装置及其成像方法
JP7429256B2 (ja) サンプルを画像化およびアブレーションするためのシステムおよび方法
Zhao et al. A confocal-controlled Raman-LIBS hybrid microscope with high stability and spatial resolution
GB2379011A (en) Apparatus for measuring the thickness of materials using the focal length of a lensed fibre
WO2011108518A1 (ja) 電磁波波面整形素子及びそれを備えた電磁波イメージング装置、並びに電磁波イメージング方法
CN109030463A (zh) 单次多点同时测量的激光诱导击穿光谱系统及测量方法
JP5462779B2 (ja) 基板検査装置及び基板検査方法
JP2004151004A (ja) 溝側壁の膜厚測定方法及びその装置
US20240183777A1 (en) Measuring apparatus and testing apparatus having the same
Itoh et al. Reliable evaluation of the lateral resolution of a confocal Raman microscope by using the tungsten-dot array certified reference material
RU2014113337A (ru) Способ и устройство для ввода светового пучка в пленку

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10789623

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13378514

Country of ref document: US

Ref document number: 2012515960

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10789623

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1