WO2011126232A2 - 원자현미경 - Google Patents

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WO2011126232A2
WO2011126232A2 PCT/KR2011/002185 KR2011002185W WO2011126232A2 WO 2011126232 A2 WO2011126232 A2 WO 2011126232A2 KR 2011002185 W KR2011002185 W KR 2011002185W WO 2011126232 A2 WO2011126232 A2 WO 2011126232A2
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WO
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substrate
scan head
probe
stage
unit
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PCT/KR2011/002185
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English (en)
French (fr)
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WO2011126232A3 (ko
Inventor
홍재완
송원영
Original Assignee
(주)나노포커스
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Publication date
Application filed by (주)나노포커스 filed Critical (주)나노포커스
Publication of WO2011126232A2 publication Critical patent/WO2011126232A2/ko
Publication of WO2011126232A3 publication Critical patent/WO2011126232A3/ko

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q10/00—Scanning or positioning arrangements, i.e. arrangements for actively controlling the movement or position of the probe
    • G01Q10/04—Fine scanning or positioning

Definitions

  • the present invention relates to an atomic force microscope, and more particularly, to an atomic force microscope capable of measuring the surface of a substrate to the size of an atom.
  • Atomic Force Microscopes can measure down to the atomic level with probe tips scanned along the substrate surface.
  • the probe may be scanned onto the substrate surface in a contact manner, a non-contact manner, an intermittent contact manner, or the like.
  • Atomic Force Microscopy can be represented by imaging changes in position of the probe.
  • the atomic force microscope can be applied to measure the frictional force, hardness, magnetic properties, electrical properties, electrochemical properties, capacitance of the substrate surface.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an atomic force microscope capable of measuring a large area substrate.
  • Another object of the present invention is to provide an atomic force microscope capable of randomly measuring a large area substrate at high speed. There is.
  • the atomic force microscope of the present invention for achieving the above object, the micro-movement stage for rapidly approaching the probe to the surface of the substrate during scanning of the substrate surface, and rapidly moving the probe from the surface of the substrate during horizontal movement of the substrate Contains wealth.
  • the microscope includes: a substrate stage portion supporting the substrate and moving horizontally; A scan head unit scanning an upper portion of the substrate facing the substrate stage unit with a probe and a cantilever; A frame supporting the scan head portion; A movement stage portion which detaches the scan head portion from the frame and moves the scan head portion in a direction perpendicular to the substrate when the probe and the cantilever are replaced in the scan head portion; And connecting the behavior stage part and the scan head part, and approaching the probe to the surface of the substrate during scanning of the scan head part and from the surface of the substrate during horizontal movement of the substrate by the substrate stage part. It includes an accessible variable stage spaced apart.
  • variable access stage unit may include a micro moving stage unit for raising and lowering the probe at intervals from nanometer units to sub-micro units on the substrate surface.
  • the micro-movement stage unit may raise and lower the probe to about ⁇ 100 ⁇ m from the surface of the substrate.
  • the micro moving stage may include a stacked piezoelectric ceramic bar that is contracted or expanded in the behavior stage.
  • the stacked piezoelectric ceramic bar may include a plurality of piezoelectric plates stacked in one direction, stack electrodes formed between the plurality of piezoelectric plates, and a ground terminal and a power terminal connected to the stack electrodes, respectively.
  • the micro moving stage unit may further include a leaf spring which is lifted and lowered by the stack piezoelectric ceramic bar.
  • the leaf spring is an atomic force microscope connected to the micro moving stage and the behavior stage.
  • the scan head portion may include a scanner, and the scanner may include a piezoelectric ceramic tube.
  • the behavior stage unit may include a macro movement stage unit for elevating the probe at intervals of sub-micro units to millimeters on the surface of the substrate.
  • the macro moving stage unit includes a linear motor that contracts and expands in the frame, and a linear guide that restricts movement of the scan head unit and the accessible variable stage unit in a direction perpendicular to the substrate according to the contraction and expansion of the linear motor. can do.
  • the frame may include a vertical frame in which the linear guide is formed vertically on the table outside the substrate stage, and a horizontal frame fixing the stepping motor in the vertical frame.
  • An atomic force microscope includes a table; A substrate stage unit supporting the substrate and moving horizontally on the table; A scan head portion including a piezoelectric ceramic tube for scanning an upper portion of the substrate facing the substrate stage portion with a probe and a cantilever; A frame supporting the scan head portion on the table; A macro moving stage part which detaches the scan head part from the frame and moves the scan head part in a direction perpendicular to the substrate when the probe is replaced in the scan head part; And connecting the behavior stage part and the scan head part, and approaching the probe to the surface of the substrate during scanning of the scan head part and from the surface of the substrate during horizontal movement of the substrate by the substrate stage part. And a micro moving stage having a stacked piezoelectric ceramic bar spaced apart from each other.
  • variable access stage portion may be disposed between the scan head portion and the behavior stage portion.
  • the variable access stage unit may approach the probe to the surface of the substrate during scanning of the scan head unit.
  • the variable access stage unit may space the probe from the surface of the substrate to prevent damage to the probe due to the step of the substrate surface during the horizontal movement of the substrate. Therefore, when the approach variable stage part wants to randomly scan a plurality of measurement positions on a large area substrate with the scan head part, there is an effect that enables high-speed measurement.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an atomic force microscope according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing in more detail the atomic microscope of Figure 1;
  • FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating the scan head portion and the fine movement stage portion and the behavior stage portion in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a perspective view of the scanner of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating the fine motion stage unit and the behavior stage unit of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating the fine motion stage unit and the behavior stage unit of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating the stacked piezoelectric ceramic bar of FIG. 5.
  • the present invention discloses an atomic force microscope capable of randomly scanning large area substrates at high speed.
  • the microscope includes a substrate stage portion for supporting a substrate and moving horizontally, a scan head portion for scanning an upper portion of the substrate facing the substrate stage portion with a probe and a cantilever, a frame for supporting the scan head portion, A behavior stage portion for attaching and detaching the scan head portion to a frame and moving the scan head portion in a direction perpendicular to the substrate when the probe and the cantilever are replaced in the scan head portion, the behavior stage portion and the scan head portion And a micro-movement stage unit which connects the probe to the surface of the substrate during scanning of the scan head unit and spaces the probe from the surface of the substrate during horizontal movement of the substrate by the substrate stage unit.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an atomic force microscope according to an embodiment of the present invention.
  • an atomic force microscope includes a scan head unit 60 scanning a substrate 30 on a substrate stage 20 of a table 10, and the scan head unit 60. It may include a micro-moving stage (70) for approaching the surface of the substrate (62) at a high speed (approach), or at a high speed (lifting).
  • the fine movement stage 70 contacts / closes the probe 62 to the surface of the substrate 30 when scanning the substrate 30 of the scan head 60, and moves the substrate 30 horizontally of the substrate stage 20.
  • the probe 62 and the cantilever 64 may be spaced apart from the substrate 30 at the time.
  • the atomic force microscope includes a microscopic stage portion 70 for contacting or spaced apart from the probe 62 of the scan head portion 60 on the surface of the substrate 30. 30 can be scanned at high speed randomly.
  • the substrate stage unit 20 may move the substrate 30 horizontally.
  • the probe 62 may be spaced apart from the surface of the substrate 30 by a predetermined distance or more by the microscopic stage 70 when the substrate 30 is horizontally moved. Because of this, the probe 62 can prevent collisions from patterns (not shown) on the substrate 30 or steps (not shown) on the surface of the substrate 30.
  • the surface of the substrate 30 may be measured when the probe 62 and the cantilever 64 of the scan head 60 are close to the substrate 30.
  • the scan head 60 may scan the probe 62 and the cantilever 64 on the surface of the substrate 30.
  • the probe 62 may be in contact with the surface of the substrate 30 or may be scanned in a non-contact manner.
  • the probe 62 may be formed to protrude sharply from the end of the cantilever 64.
  • the probe 62 may be formed in a pyramid, tetrahedron, or cone shape.
  • the contact probe 62 may be formed to have a rounded tip than the non-contact probe 62.
  • the probe 62 may be manufactured by a micro-machining method and then connected to the cantilever 64.
  • the cantilever 64 may be bent as the probe 62 moves up and down.
  • the cantilever 64 may have a modulus of elasticity lower than the bond modulus (for example, 10 N / m) between atoms of the substrate 30.
  • the cantilever 64 to which the contact probe 62 is connected may have a smaller modulus of elasticity than the cantilever 64 to which the non-contact probe 62 is connected.
  • the cantilever 64 to which the non-contact probe 62 is connected may be quickly vibrated at a resonance frequency of about several tens of kHz to several hundreds of kHz. Therefore, the cantilever 64 to which the non-contact probe 62 is connected may have higher horizontal resolution and stability as the elastic modulus is larger.
  • the cantilever 64 may be formed to be horizontal or inclined with the substrate 30 in a triangular shape.
  • the cantilever 64 may be formed of single crystal silicon, a silicon nitride film, or the like.
  • the scan head portion 60 may include a scanner 66 that scans with the probe 62 and cantilever 64 along the surface of the substrate 30.
  • the scanner 66 may be connected to the frame 40 on the table 10 through the microscopic moving stage 70 and the macro-moving stage 50.
  • the behavior stage 50 may raise the scan head 60 and the fine stage 70 in a direction perpendicular to the substrate 30 when the new probe 62 and the cantilever 64 are replaced.
  • the behavior stage unit 50 may be a component replacement stage unit.
  • the scan head portion 60 and the fine movement stage portion 70 and the movement stage portion 50 are supported by the frame 40, which will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 6.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the atomic microscope of FIG. 1 in more detail, and is an exploded perspective view showing the scan head portion and the fine moving stage portion and the behavior stage portion of FIG. 2.
  • 4 is a perspective view illustrating the scanner of FIG. 3
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating the fine motion stage unit and the behavior stage unit of FIG. 3
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating the stack piezoelectric ceramic bar of FIG. 5.
  • the table 10 may fix the substrate stage 20 and the frame 40.
  • the substrate stage unit 20 may move the substrate 30 horizontally in a plane formed by the X and Y axes.
  • the frame 40 may include a column frame 42 formed in a direction perpendicular to the table 10 and a plate frame 44 extending from the column frame 42 to the upper portion of the substrate 30.
  • the column frame 42 may fix the plate frame 44 on the table 10.
  • the plate frame 44 may support the behavior stage unit 50.
  • the movement stage unit 50 may support the fine movement stage unit 70 and the scan head unit 60.
  • the behavior stage unit 50 may be supported by the column frame 42 and the plate frame 44.
  • the behavior stage unit 50 may be moved up and down along the column frame 42 in a direction perpendicular to the substrate 30.
  • the behavior stage unit 50 may be moved vertically along the linear guide 56 fastened to the column frame 42 by the driving of the linear motor 52 fixed to the plate frame 44.
  • the linear motor 52 may be disposed between the plate frame 44 and the scan head portion 60.
  • the linear motor 52 may generate a force for moving the shaft 54 in a straight line according to a current applied from the outside.
  • the linear guide 56 may assist the vertical movement of the scan head unit 60 and the fine moving stage unit 70.
  • the movement stage unit 50 may vertically move the scan head unit 60 and the fine movement stage unit 70 in a range of about 10 mm.
  • the behavior stage unit 50 may be a macro moving stage unit for elevating the probe 62 on the surface of the substrate 30 at intervals from sub-micro units to millimeters.
  • the behavior stage 50 can be moved vertically when the cantilever 64 and the probe 62 are replaced in the scanner 66 of the scan head 60.
  • the cantilever 64 and the probe 62 may be replaced periodically as the cumulative usage time elapses, and may be replaced in an emergency due to breakage.
  • the scan head unit 60 may include an optical system 68 for detecting a rising / lowering position of the probe 62 and the cantilever 64.
  • the optical system 68 can detect the rising / lowering position change of the probe 62 by an optical method.
  • the optical system 68 generates a laser light 65 and emits a laser source 67 that irradiates the cantilever 64 on the probe 62, and a light that detects the laser light 65 reflected by the cantilever 64.
  • Sensor 69 may be included.
  • the laser source 67 may pass through the inside of the scanner 66 to irradiate the laser light 65 to the end of the cantilever 64.
  • the optical sensor 69 may detect the laser light 65 reflected at the end of the cantilever 64.
  • the optical system 68 can continuously detect the rising / lowering position change of the probe 62 corresponding to the change in the reflection angle of the laser light 65.
  • the scanner 66 can precisely move the cantilever 64 and the probe 62 horizontally and vertically.
  • the scanner 66 may include the piezoelectric ceramic tube 80 of FIG. 4. Piezoelectrics may be contracted or expanded by a power supply voltage applied from the outside.
  • the piezoelectric ceramic tube 80 may have a small mass while passing the laser light 65 of the optical system 68 therein.
  • the piezoelectric ceramic tube 80 is small in mass so that the scanner 66 can be quickly scanned at the measurement position.
  • the scanner 66 has a surface of the substrate 30 parallel to a plane formed by the X and Y axes according to voltages applied to the ⁇ X power terminals 86 and the ⁇ Y power terminals 88.
  • the probe 62 and the cantilever 64 may be scanned along the same.
  • the ⁇ X power terminals 86 may be connected to the X electrodes 82
  • the ⁇ Y power terminals 88 may be connected to the Y electrodes 84.
  • the scanner 66 may be driven by a raster.
  • the scanner 66 may scan all the two-dimensional areas by scanning the first line and then moving back and moving one space in the vertical direction to repeatedly perform the second, third, and nth lines.
  • the scanner 66 may be vibrated in the Z-axis direction according to the height of the patterns formed on the surface of the substrate 30.
  • the scanner 66 expands and contracts by the first variable height ⁇ L1 from the existing first height L1 when the same voltage is applied to the ⁇ X power terminals 86 and the ⁇ Y power terminals 88.
  • the scanner 66 of the piezoelectric ceramic tube 80 may be contracted and expanded to within ⁇ 5 ⁇ m.
  • the piezoelectric ceramic tube 80 is small in mass, which allows the scanner 66 to enable fast scanning at the measurement position.
  • the vibration frequency in the Z-axis direction of the scanner 66 may be represented by Equation 1.
  • the scanner 66 can quickly scan the surface of the substrate 30 when the mass is small.
  • the scanner 66 of the piezoelectric ceramic tube 80 may move the probe 62 vertically to within ⁇ 5 ⁇ m from the surface of the substrate 30.
  • the scanner 66 may damage the probe 62 when scanning the surface of the substrate 30 having a step of ⁇ 5 ⁇ m or more. Therefore, the scanner 66 may be spaced apart from the surface of the substrate 30 in the vertical direction by the fine moving stage 70 during the horizontal movement of the substrate 30.
  • the fine moving stage 70 may move the scan head 60 to the surface of the substrate 30 or may be spaced apart from the surface of the substrate 30 by a predetermined distance or more.
  • the fine movement stage unit 70 may be a contact variable stage unit for moving the probe 62 of the scan head unit 60 to a height of about ⁇ 100 ⁇ m from the surface of the substrate 30.
  • the micro-movement stage unit 70 may be a micro-movement stage unit for elevating the probe 62 at intervals from nanometer units to sub-micro units on the surface of the substrate 30.
  • the fine motion stage unit 70 may be connected to the behavior stage unit 50 by at least one leaf spring 72.
  • the leaf spring 72 may include a plate contact surface 76 between the fine motion stage portion 70 and the behavior stage portion 50.
  • the leaf spring 72 may move the fine motion stage 70 in a direction perpendicular to the substrate 30 by contraction and expansion of the stacked piezoelectric ceramic bar 74.
  • the stacked piezoelectric ceramic bars 74 may be supported inside the behavior stage 50.
  • the stacked piezoelectric ceramic bar 74 may include a plurality of piezoelectric plates 73 stacked with each other, and stack electrodes 75 between the piezoelectric plates 73.
  • the stack electrodes 75 may be alternately connected between the ground terminal and the power supply terminal 78 between the plurality of front plates 73.
  • the stacked piezoelectric ceramic bars 74 may be shrunk or expanded in proportion to the number of piezoelectric plates 73.
  • the stacked piezoelectric ceramic bars 74 may be expanded or contracted by a distance of the second variable height ⁇ L2 from the second height L2.
  • Stacked piezoelectric ceramic bar 74 may have more mass and length than piezoelectric ceramic tube 80 of scanner 66.
  • Stacked piezoelectric ceramic bar 74 may be shrunk or expanded at a significantly longer distance than piezoelectric ceramic tube 80 of scanner 66.
  • the stacked piezoelectric ceramic bars 74 can be quickly shrunk or expanded.
  • the power supply voltage input to the power supply terminal of the stacked piezoelectric ceramic bar 74 may be interrupted by a signal output from the optical system 68 that detects the rising and falling positions of the probe 62 and the cantilever 64.
  • the atomic force microscope according to the embodiment of the present invention is used at any measurement position of the large-area substrate 30 by using the microscopic stage portion 70 including the stacked piezoelectric ceramic bars 74 that contract and expand in a linear direction. Scanning at high speed.
  • the fine stage 70 may access a probe 62 having a height of about 100 ⁇ m from the surface of the substrate 30 to the surface of the substrate 30 within about 1 second.
  • the scan head portion 60 can scan the surface of the substrate 30 in an area of about 1 cm 2 within about 3 seconds.
  • the fine stage 70 may separate the probe 62 within about 1 second from the surface of the substrate 30 to a height of about 100 ⁇ m.
  • the atomic force microscope according to the embodiment of the present invention can measure the surface of the substrate 30 within about 5 seconds at any measurement position on the large area substrate 30.
  • the atomic force microscope according to the embodiment of the present invention uses high-speed stage portions 70 that move or separate the scan head portion 60 to the substrate 30 at high speed. Can be scanned by

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Abstract

본 발명은 대면적 기판을 고속으로 렌덤하게 스캐닝할 수 있는 원자현미경을 개시한다. 그의 현미경은, 기판을 지지하여 수평으로 이동시키는 기판 스테이지부와, 상기 기판 스테이지부에 대향되는 상기 기판의 상부를 탐침 및 캔틸레버로 스캐닝하는 스캔 헤드부와, 상기 스캔 헤드부를 지지하는 프레임과, 상기 프레임에 상기 스캔 헤드부를 탈부착시키고, 상기 스캔 헤드부에서 상기 탐침 및 상기 캔틸레버가 교체될 때 상기 기판에 수직하는 방향으로 상기 스캔 헤드부를 이동시키는 거동 스테이지부와, 상기 거동 스테이지부 및 상기 스캔 헤드부를 연결하고, 상기 스캔 헤드부의 스캐닝 시 상기 탐침을 상기 기판의 표면으로 접근시키고, 상기 기판 스테이지부에 의한 상기 기판의 수평 이동 시에 상기 기판의 표면으로부터 상기 탐침을 이격시키는 미동 스테이지부를 포함한다.

Description

원자현미경
본 발명은 원자현미경에 관한 것으로, 구체적으로 기판 표면을 원자의 크기까지 계측할 수 있는 원자현미경에 관한 것이다.
원자현미경(Atomic Force Microscope: AFM)은 기판 표면을 따라 스캐닝되는 탐침(prove tip)으로 원자 레벨까지 계측할 수 있다. 탐침은 접촉 방식, 비접촉 방식, 간헐적 접촉(intermittent contact) 방식 등으로 기판 표면에 스캐닝될 수 있다. 원자현미경은 탐침의 승하강 위치 변화를 이미지화하여 나타낼 수 있다. 이외에도, 원자현미경은 기판 표면의 마찰력, 경도, 자기적 특성, 전기적 특성, 전기화학적 특성, 전기용량 등을 계측할 수 있도록 응용될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대면적 기판을 계측할 수 있는 원자현미경을 제공하는 데 있다.또한, 본 발명의 다른 과제는, 대면적 기판을 고속으로 랜덤하게 계측할 수 있는 원자현미경을 제공하는 데 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 원자현미경은, 기판 표면의 스캐닝 시 탐침을 상기 기판의 표면으로 빠르게 접근시키고, 상기 기판의 수평 이동 시 상기 탐침을 상기 기판의 표면에서 빠르게 이격시키는 마이크로 이동 스테이지부를 포함한다. 그의 현미경은, 기판을 지지하여 수평으로 이동시키는 기판 스테이지부; 상기 기판 스테이지부에 대향되는 상기 기판의 상부를 탐침 및 캔틸레버로 스캐닝하는 스캔 헤드부; 상기 스캔 헤드부를 지지하는 프레임; 상기 프레임에 상기 스캔 헤드부를 탈부착시키고, 상기 스캔 헤드부에서 상기 탐침 및 상기 캔틸레버가 교체될 때 상기 기판에 수직하는 방향으로 상기 스캔 헤드부를 이동시키는 거동 스테이지부; 및 상기 거동 스테이지부와 상기 스캔 헤드부를 연결하고, 상기 스캔 헤드부의 스캐닝 시 상기 탐침을 상기 기판의 표면으로 접근시키고, 상기 기판 스테이지부에 의한 상기 기판의 수평 이동 시에 상기 기판의 표면으로부터 상기 탐침을 이격시키는 접근가변 스테이지부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접근가변 스테이지부는 상기 기판 표면에서 상기 탐침을 나노미터 단위부터 서브 마이크로 단위까지의 간격으로 승강시키는 마이크로 이동 스테이지부를 포함할 수 있다. 상기 마이크로 이동 스테이지부는 상기 탐침을 상기 기판 표면에서부터 ±100㎛내외까지 승하강시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 마이크로 이동 스테이지부는 상기 거동 스테이지부에서 수축 또는 팽창되는 스택 압전 세라믹 바를 포함할 수 있다. 스택 압전 세라믹 바는 일방향으로 적층되는 복수개의 압전판들과, 상기 복수개의 압전판들사이에 형성된 스택 전극들과, 상기 스택 전극들에 각기 엇갈리게 연결된 접지단 및 전원단을 포함할 수 있다. 또한, 상기 마이크로 이동 스테이지부는 상기 스택 압전 세라믹 바에 의해 승하강되는 판 스프링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 판 스프링은 상기 마이크로 이동 스테이지부와 상기 거동 스테이지부에 연결된 원자현미경.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 스캔 해드부는 스캐너를 포함하고, 상기 스캐너는 압전 세라믹 튜브를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 거동 스테이지부는 상기 기판의 표면에서 상기 탐침을 서브 마이크로 단위 내지 밀리미터 단위의 간격으로 승강시키는 매크로 이동 스테이지부를 포함할 수 있다. 상기 매크로 이동 스테이지부는 상기 프레임에서 수축 및 팽창되는 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 수축 및 팽창에 따라 상기 기판에 수직한 방향으로 상기 스캔 헤드부와 상기 접근가변 스테이지부의 이동을 제한하는 리니어 가이드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프레임은 상기 기판 스테이지부 외곽의 상기 테이블 상에서 수직으로 상기 리니어 가이드가 형성된 수직 프레임과, 상기 수직 프레임에서 상기 스테핑 모터를 고정하는 수평 프레임을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 원자현미경은, 테이블; 상기 테이블 상에서 기판을 지지하여 수평으로 이동시키는 기판 스테이지부; 상기 기판 스테이지부에 대향되는 상기 기판의 상부를 탐침 및 캔틸레버로 스캐닝하는 압전 세라믹 튜브를 포함하는 스캔 헤드부; 상기 스캔 헤드부를 상기 테이블 상에서 지지하는 프레임; 상기 프레임에 상기 스캔 헤드부를 탈착시키고, 상기 스캔 헤드부에서 탐침이 교체될 때 상기 기판에 수직하는 방향으로 상기 스캔 헤드부를 이동시키는 매크로 이동 스테이지부; 및 상기 거동 스테이지부와 상기 스캔 헤드부를 연결하고, 상기 스캔 헤드부의 스캐닝 시 상기 탐침을 상기 기판의 표면으로 접근시키고, 상기 기판 스테이지부에 의한 상기 기판의 수평 이동 시에 상기 기판의 표면으로부터 상기 탐침을 이격시키는 스택형 압전 세라믹 바를 구비한 마이크로 이동 스테이지부를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 스캔 헤드부와 거동 스테이지부사이에 접근가변 스테이지부가 배치될 수 있다. 접근가변 스테이지부는 스캔 헤드부 스캔 시 기판의 표면으로 탐침을 근접시킬 수 있다. 또한, 접근가변 스테이지부는 기판의 수평 이동 시, 기판 표면의 단차에 의한 탐침의 손상을 방지하기 위해 기판의 표면으로부터 탐침을 이격시킬 수 있다. 따라서, 접근가변 스테이지부는 스캔 헤드부로 대면적 기판에서 복수의 계측 위치를 랜덤하게 스캐닝 하고자 할 때, 고속 계측이 가능하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자현미경을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 원자현미경을 보다 상세하게 나타낸 사시도.
도 3 도 2의 스캔 헤드부 및 미동 스테이지부와, 거동 스테이지부를 나타내는 분해 사시도들.
도 4는 도 3의 스캐너를 나타내는 사시도.
도 5는 도 3의 미동 스테이지부 및 거동 스테이지부를 나타내는 사시도.
도 6은 도 5의 스택 압전 세라믹 바를 나타내는 사시도.
본 발명은 대면적 기판을 고속으로 렌덤하게 스캐닝할 수 있는 원자현미경을 개시한다. 그의 현미경은, 기판을 지지하여 수평으로 이동시키는 기판 스테이지부와, 상기 기판 스테이지부에 대향되는 상기 기판의 상부를 탐침 및 캔틸레버로 스캐닝하는 스캔 헤드부와, 상기 스캔 헤드부를 지지하는 프레임과, 상기 프레임에 상기 스캔 헤드부를 탈부착시키고, 상기 스캔 헤드부에서 상기 탐침 및 상기 캔틸레버가 교체될 때 상기 기판에 수직하는 방향으로 상기 스캔 헤드부를 이동시키는 거동 스테이지부와, 상기 거동 스테이지부 및 상기 스캔 헤드부를 연결하고, 상기 스캔 헤드부의 스캐닝 시 상기 탐침을 상기 기판의 표면으로 접근시키고, 상기 기판 스테이지부에 의한 상기 기판의 수평 이동 시에 상기 기판의 표면으로부터 상기 탐침을 이격시키는 미동 스테이지부를 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
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, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자현미경을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원자현미경은, 테이블(10)의 기판 스테이지부(20) 상에서 기판(30)을 스캐닝하는 스캔 헤드부(60), 및 상기 스캔 헤드부(60)의 탐침(62)을 상기 기판(30)의 표면에 고속으로 접근(approach)시키거나, 고속으로 이격(lifting)시키는 미동 스테이지(micro-moving stage)부(70)를 포함할 수 있다. 미동 스테이지부(70)는 스캔 헤드부(60)의 기판(30) 스캐닝 시에 탐침(62)을 기판(30) 표면에 접촉/근접시키고, 기판 스테이지부(20)의 기판(30) 수평 이동 시에 상기 탐침(62)과 캔틸레버(64)를 기판(30)으로부터 이격시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 원자현미경은, 기판(30)의 표면에 스캔 헤드부(60)의 탐침(62)을 접촉시키거나 이격시키는 미동 스테이지부(70)를 포함하기 때문에 대면적 기판(30)을 고속으로 렌덤하게 스캐닝할 수 있다.
기판 스테이지부(20)는 기판(30)을 수평으로 이동시킬 수 있다. 탐침(62)은 기판(30)의 수평이동 시, 미동 스테이지부(70)에 의해 기판(30) 표면으로부터 일정거리 이상으로 이격될 수 있다. 때문에, 탐침(62)은 기판(30) 상의 패턴들(미도시) 또는 기판(30) 표면의 단차들(미도시)로부터의 충돌이 방지될 수 있다.
스캔 헤드부(60)의 탐침(62) 및 캔틸레버(64)가 기판(30)에 근접될 때 상기 기판(30) 표면을 계측할 수 있다. 스캔 헤드부(60)는 탐침(62) 및 캔틸레버(64)를 기판(30) 표면에 스캐닝시킬 수 있다. 탐침(62)은 기판(30)의 표면에 접촉되거나, 비접촉되어 스캐닝될 수 있다. 탐침(62)은 캔틸레버(64)의 말단에서 뾰족하게 돌출되게 형성될 수 있다. 탐침(62)은 피라미드형, 사면체형, 또는 콘모형으로 형성될 수 있다. 접촉방식의 탐침(62)은 비접촉방식의 탐침(62)보다 끝(tip)이 라운드지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 탐침(62)은 마이크로머시닝(micro-machining) 방법으로 제작된 후 캔틸레버(64)에 연결될 수 있다.
캔틸레버(64)는 탐침(62)의 승하강에 따라 휘어질 수 있다. 캔틸레버(64)는 기판(30)의 원자들 사이의 결합 탄성계수(예를 들면, 10N/m)보다 낮은 탄성계수를 가질 수 있다. 접촉방식의 탐침(62)이 연결되는 캔틸레버(64)는 비접촉방식의 탐침(62)이 연결되는 캔틸레버(64)보다 탄성계수가 작을 수 있다. 또한, 비접촉방식의 탐침(62)이 연결되는 캔틸레버(64)는 수십kHz 내지 수백 kHz정도의 공진주파수로 빠르게 진동될 수 있다. 따라서, 비접촉방식의 탐침(62)이 연결되는 캔틸레버(64)는 탄성계수가 클수록 수평 분해능과 안정성을 높을 수 있다. 예를 들어, 캔틸레버(64)는 삼각형 모양으로 기판(30)과 수평하거나 경사지게 형성될 수 있다. 캔틸레버(64)는 단결정 실리콘 또는 실리콘 질화막 등으로 형성될 수 있다.
스캔 헤드부(60)는 기판(30) 표면을 따라 탐침(62) 및 캔틸레버(64)로 스캐닝하는 스캐너(66)를 포함할 수 있다. 스캐너(66)는 미동 스테이지부(70)와 거동 스테이지(macro-moving stage)부(50)를 통해 테이블(10) 상의 프레임(40)에 연결될 수 있다. 거동 스테이지부(50)는 새로운 탐침(62) 및 캔틸레버(64)가 교체될 때, 스캔 헤드부(60)와 미동 스테이지부(70)를 기판(30)에 수직하는 방향으로 상승시킬 수 있다. 따라서, 거동 스테이지부(50)는 부품교체이동 스테이지부가 될 수 있다. 스캔 헤드부(60) 및 미동 스테이지부(70)와, 거동 스테이지부(50)는 프레임(40)에 의해 지지되며, 도 2 내지 도 6 통해 보다 구체적으로 설명될 수 있다.
도 2는 도 1의 원자현미경을 보다 상세하게 나타낸 사시도이고, 도 3 도 2의 스캔 헤드부 및 미동 스테이지부와, 거동 스테이지부를 보여주는 분해 사시도들이고. 도 4는 도 3의 스캐너를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 3의 미동 스테이지부 및 거동 스테이지부를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5의 스택 압전 세라믹 바를 나타내는 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 테이블(10)은 기판 스테이지부(20)와 프레임(40)을 고정할 수 있다. 기판 스테이지부(20)는 기판(30)을 X축 및 Y축이 이루는 평면에서 수평으로 이동시킬 수 있다. 프레임(40)은 테이블(10)에 수직하는 방향으로 형성된 컬럼 프레임(42)과, 상기 컬럼 프레임(42)에서 기판(30)의 상부로 연장된 플레이트 프레임(44)을 포함할 수 있다. 컬럼 프레임(42)은 플레이트 프레임(44)을 테이블(10) 상에서 고정할 수 있다. 플레이트 프레임(44)은 거동 스테이지부(50)를 지지할 수 있다. 거동 스테이지부(50)는 미동 스테이지부(70)와 스캔 헤드부(60)를 지지할 수 있다. 거동 스테이지부(50)는 컬럼 프레임(42)과 플레이트 프레임(44)에 지지될 수 있다. 거동 스테이지부(50)는 컬럼 프레임(42)을 따라 기판(30)에 수직한 방향으로 승하강될 수 있다.
거동 스테이지부(50)는 플레이트 프레임(44)에 고정된 리니어 모터(52)의 구동에 의해, 컬럼 프레임(42)에 체결된 리니어 가이드(56)를 따라 수직방향으로 이동될 수 있다. 리니어 모터(52)는 플레이트 프레임(44)와 스캔 헤드부(60)사이에 배치될 수 있다. 리니어 모터(52)는 외부에서 인가되는 전류에 따라 샤프트(54)를 직선으로 이동시키는 힘을 발생시킬 수 있다. 리니어 가이드(56)는 스캔 헤드부(60) 및 미동 스테이지부(70)의 수직이동을 도울 수 있다.
예를 들어, 거동 스테이지부(50)는 스캔 헤드부(60) 및 미동 스테이지부(70)를 약 10mm 정도의 범위에서 수직으로 이동될 수 있다. 거동 스테이지부(50)는 기판(30)의 표면에서 탐침(62)을 서브 마이크로 단위부터 밀리미터 단위까지의 간격으로 승강시키는 매크로 이동 스테이지부가 될 수 있다. 상술한 바와 같이, 거동 스테이지부(50)는 스캔 헤드부(60)의 스캐너(66)에서 캔틸레버(64) 및 탐침(62)이 교체될 때, 수직방향으로 이동될 수 있다. 캔틸레버(64) 및 탐침(62)은 누적사용시간의 경과에 따라 주기적으로 교체될 수 있으며, 파손 발생으로 인해 유사시에 교체될 수 있다.
스캔 헤드부(60)는 탐침(62)과 캔틸레버(64)의 승하강 위치를 검출하는 광학계(68)를 포함할 수 있다. 광학계(68)는 탐침(62)의 승하강 위치 변화를 광학적인 방법으로 검출할 수 있다. 광학계(68)는 레이저광(65)을 발생시켜 탐침(62) 상의 캔틸레버(64)에 조사하는 레이저 소스(67)와, 상기 캔틸레버(64)에서 반사되는 상기 레이저광(65)을 검출하는 광 센서(69)를 포함할 수 있다. 레이저 소스(67)는 스캐너(66) 내부를 통과하여 캔틸레버(64)의 말단에 레이저광(65)을 조사할 수 있다. 광센서(69)는 캔틸레버(64)의 말단에서 반사되는 레이저광(65)을 검출할 수 있다. 광학계(68)는 레이저광(65)의 반사각의 변화에 대응되는 탐침(62)의 승하강 위치 변화를 연속적으로 검출할 수 있다.
스캐너(66)는 캔틸레버(64) 및 탐침(62)을 수평 및 수직으로 정밀하게 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 스캐너(66)는 도 4의 압전 세라믹 튜브(80)를 포함할 수 있다. 압전체(piezoelectrics)는 외부에서 인가되는 전원전압에 의해 수축 또는 팽창될 수 있다. 압전 세라믹 튜브(80)는 광학계(68)의 레이저광(65)를 내부로 통과시키면서 작은 질량을 가질 수 있다. 압전 세라믹 튜브(80)는 질량이 작기 때문에 스캐너(66)로 하여금 측정 위치에서의 빠른 스캔이 가능하게 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 스캐너(66)는 ±X 전원단들(86) 및 ±Y 전원단들(88)에 인가되는 전압에 따라 X축 및 Y축이 이루는 평면과 평행한 기판(30) 표면을 따라 탐침(62) 및 캔틸레버(64)를 스캐닝시킬 수 있다. 여기서, ±X 전원단들(86)은 X 전극들(82)에 연결되고, ±Y 전원단들(88)은 Y 전극들(84)에 연결될 수 있다. 스캐너(66)는 선 주사방식(raster)으로 구동될 수 있다. 스캐너(66)는 첫번째 라인을 스캔하며 지나가고 다시 돌아와서 수직한 방향으로 한 칸 이동하여 두번째, 세번째, n 번째 라인을 반복적으로 수행하여 원하는 2차원 영역을 모두 스캐닝할 수 있다.
또한, 스캐너(66)는 기판(30) 표면에 형성된 패턴들의 높이에 따라 Z축 방향으로 진동될 수 있다. 스캐너(66)는 ±X 전원단들(86)과, ±Y 전원단들(88)에 모두 동일한 전압이 인가되면 기존의 제 1 높이(L1)에서 제 1 가변높이(ΔL1)만큼 팽창 및 수축될 수 있다. 예를 들어, 압전 세라믹 튜브(80)의 스캐너(66)는 ±5㎛ 내외까지 수축 및 팽창될 수 있다.
특히, 압전 세라믹 튜브(80)는 질량이 작기 때문에 스캐너(66)로 하여금 측정 위치에서의 빠른 스캐닝을 가능하게 할 수 있다. 압전 세라믹 튜브(80)는 스캐너(66)에서 Z축 방향의 진동 주파수는 수식 1과 같이 나타날 수 있다.
[수식1]
Figure PCTKR2011002185-appb-I000001
여기서, 2π는 탄성계수이고, m은 스캐너(66)의 질량이다. 스캐너(66)의 Z방향 진동 주파수는 질량에 반비례한다. 따라서, 스캐너(66)는 질량이 작아지면 기판(30) 표면을 빠르게 스캐닝할 수 있다. 압전 세라믹 튜브(80)의 스캐너(66)는 탐침(62)을 기판(30)의 표면에서 수직으로 ±5㎛ 내외까지 이동시킬 수 있다. 스캐너(66)는 단차가 ±5㎛이상인 기판(30) 표면을 스캐닝할 경우, 탐침(62)을 손상시킬 수 있다. 따라서, 스캐너(66)는 기판(30)의 수평 이동시에 미동 스테이지부(70)에 의해 수직방향으로 기판(30)의 표면에서 이격될 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 미동 스테이지부(70)는 스캔 헤드부(60)를 기판(30) 표면에 근접시키거나, 상기 기판(30) 표면으로부터 소정 거리이상 이격시킬 수 있다. 미동 스테이지부(70)는 스캔 헤드부(60)의 탐침(62)을 기판(30) 표면으로부터 약 ±100㎛ 내외의 높이까지 이동시키는 접점가변 스테이지부가 될 수 있다. 또한, 미동 스테이지부(70)는 기판(30) 표면에서 탐침(62)을 나노미터 단위부터 서브 마이크로 단위까지의 간격으로 승강시키는 마이크로 이동 스테이지부가 될 수 있다.
미동 스테이지부(70)는 거동 스테이지부(50)와 적어도 하나의 판 스프링(72)에 의해 연결될 수 있다. 판 스프링(72)은 미동 스테이지부(70) 및 거동 스테이지부(50) 사이의 판 접면(76)을 포함할 수 있다. 판 스프링(72)은 스택 압전 세라믹 바(74)의 수축 및 팽창에 의해 미동 스테이지부(70)를 기판(30)에 수직한 방향으로 이동시킬 수 있다. 스택 압전 세라믹 바(74)는 거동 스테이지부(50)의 내부에서 지지될 수 있다.
도 6을 참조하면, 스택 압전 세라믹 바(74)는 적층되는 복수개의 압전판(disk)들(73)과, 상기 압전판들(73) 사이에 스택 전극들(75)을 포함할 수 있다. 스택 전극들(75)은 복수개의 앞전판들(73) 사이에서 접지단과, 전원단(78)사이에 서로 엇갈리게 연결될 수 있다. 스택 압전 세라믹 바(74)는 복수개의 압전판들(73)의 개수에 비례하여 수축 또는 팽창될 수 있다. 스택 압전 세라믹 바(74)는 제 2 높이(L2)에서 제 2 가변높이(ΔL2) 거리만큼 팽창 또는 수축될 수 있다. 스택 압전 세라믹 바(74)는 스캐너(66)의 압전 세라믹 튜브(80)보다 많은 질량과 길이를 가질 수 있다. 스택 압전 세라믹 바(74)는 스캐너(66)의 압전 세라믹 튜브(80)에 비해 월등히 긴 거리로 수축 또는 팽창될 수 있다. 또한, 스택 압전 세라믹 바(74)는 빠르게 수축 또는 팽창될 수 있다. 스택 압전 세라믹 바(74)의 전원단으로 입력되는 전원전압은 탐침(62) 및 캔틸레버(64)의 승하강 위치를 검출하는 광학계(68)에서 출력되는 신호에 의해 단속될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 원자현미경은, 직선 방향으로 수축 및 팽창되는 스택 압전 세라믹 바(74)를 포함한 미동 스테이지부(70)를 이용하여 대면적 기판(30)의 임의의 계측 위치에 대해 고속으로 스캐닝할 수 있다.
예를 들어, 미동 스테이지부(70)는 기판(30) 표면에서 약 100㎛ 정도의 높이를 갖는 탐침(62)을 기판(30) 표면까지 약 1 초 이내에 접근시킬 수 있다. 스캔 헤드부(60)는 약 1㎝2면적의 기판(30) 표면을 약 3 초이내에 스캐닝할 수 있다. 다시, 미동 스테이지부(70)는 탐침(62)을 기판(30)표면에서 약 100㎛ 정도의 높이까지 약 1초 이내에 이격시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 원자현미경은 대면적 기판(30)에서 임의의 계측 위치에서 약 5초 이내에 기판(30) 표면을 계측할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 원자현미경은, 스캔 헤드부(60)를 기판(30)에 근접시키거나 이격시키는 미동 스테이지부(70)를 이용하여 대면적 기판(30)의 랜덤 위치들을 고속으로 스캐닝할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (12)

  1. 기판을 지지하여 수평으로 이동시키는 기판 스테이지부;
    상기 기판 스테이지부에 대향되는 상기 기판의 상부를 탐침 및 캔틸레버로 스캐닝하는 스캔 헤드부;
    상기 스캔 헤드부를 지지하는 프레임;
    상기 프레임에 상기 스캔 헤드부를 탈부착시키고, 상기 스캔 헤드부에서 상기 탐침 및 상기 캔틸레버가 교체될 때 상기 기판에 수직하는 방향으로 상기 스캔 헤드부를 이동시키는 거동 스테이지부; 및
    상기 거동 스테이지부와 상기 스캔 헤드부를 연결하고, 상기 스캔 헤드부의 스캐닝 시 상기 탐침을 상기 기판의 표면으로 접근시키고, 상기 기판 스테이지부에 의한 상기 기판의 수평 이동 시에 상기 기판의 표면으로부터 상기 탐침을 이격시키는 접근가변 스테이지부를 포함하는 원자현미경.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접근가변 스테이지부는 상기 기판 표면에서 상기 탐침을 나노미터 단위부터 서브 마이크로 단위까지의 간격으로 승하강시키는 마이크로 이동 스테이지부를 포함하는 원자현미경.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로 이동 스테이지부는 스택 압전 세라믹 바를 포함하는 원자현미경.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스택 압전 세라믹 바는 일방향으로 적층되는 복수개의 압전판들과, 상기 복수개의 압전판들사이에 형성된 스택 전극들과, 상기 스택 전극들에 각기 엇갈리게 연결된 접지단 및 전원단을 포함하는 원자현미경.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 마이크로 이동 스테이지부는 상기 스택 압전 세라믹 바에 의해 승하강되는 판 스프링을 더 포함하는 원자현미경.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 판 스프링은 상기 마이크로 이동 스테이지부와 상기 거동 스테이지부에 연결된 판 접면을 포함하는 원자현미경.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캔 해드부는 스캐너를 포함하는 원자현미경.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스캐너는 압전 세라믹 튜브를 포함하는 원자현미경..
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 거동 스테이지부는 상기 기판의 표면에서 상기 탐침을 서브 마이크로 단위부터 밀리미터 단위까지의 간격으로 승하강시키는 매크로 이동 스테이지부를 포함하는 원자현미경.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 매크로 이동 스테이지부는 상기 프레임에서 수축 및 팽창되는 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 수축 및 팽창에 따라 상기 기판에 수직한 방향으로 상기 스캔 헤드부와 상기 접근가변 스테이지부의 이동을 제한하는 리니어 가이드를 포함하는 원자현미경.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 기판 스테이지부 외곽의 상기 테이블 상에서 수직으로 상기 리니어 가이드가 형성된 수직 프레임과, 상기 수직 프레임에서 상기 스테핑 모터를 고정하는 수평 프레임을 포함하는 원자현미경.
  12. 테이블;
    상기 테이블 상에서 기판을 지지하여 수평으로 이동시키는 기판 스테이지부;
    상기 기판 스테이지부에 대향되는 상기 기판의 상부를 탐침 및 캔틸레버로 스캐닝하는 압전 세라믹 튜브를 포함하는 스캔 헤드부;
    상기 스캔 헤드부를 상기 테이블 상에서 지지하는 프레임;
    상기 프레임에 상기 스캔 헤드부를 탈착시키고, 상기 스캔 헤드부에서 탐침이 교체될 때 상기 기판에 수직하는 방향으로 상기 스캔 헤드부를 이동시키는 매크로 이동 스테이지부; 및
    상기 거동 스테이지부와 상기 스캔 헤드부를 연결하고, 상기 스캔 헤드부의 스캐닝 시 상기 탐침을 상기 기판의 표면으로 접근시키고, 상기 기판 스테이지부에 의한 상기 기판의 수평 이동 시에 상기 기판의 표면으로부터 상기 탐침을 이격시키는 스택형 압전 세라믹 바를 구비한 마이크로 이동 스테이지부를 포함하는 원자현미경.
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