일반기술

비접촉형 원자간력 현미경에 공진신호에 동기화된 구형파를 공급 하는 장치 및 방법

본 발명은 공진 신호를 입력받아 나노 리소그래피(nano-lithography)를 수행하는 비접촉형 원자간력 현미경 (Non-contact Atomic Force Microscope)에 입력 신호를 공급하는 장치 및 방법에 관한 것으로 구체적으로 상기 공진 신호에 동기화된 소정의 위상을 갖는 구형파를 발생시키는 구형파 발생 수단; 및 상기 구형파의 하이(high) 신호 구간의 지속시간을 소정의 값으로 조절하는 지속시간(duration time) 조절 수단을 포함하는 장치 및상기 장치를 이용하여 입력 신호를 공급하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 장치 및 방법에 의해서 비접촉형 원자간력 현미경을 이용하여 좀 더 정밀한 나노 리소그래피를 수행할 수 있게 된다.Non-contact Atomic Force Microscope(AFM : 원자간력 현미경)를 이용하여 nano-lithography를 하는 경우, Si-wafer나 poly-Si 등의 표면위에 캔티레버 고유의 resonance frequency로 진동하는 AFM tip의 전계에 의한 산화막형성 패턴을 얻는 방법을 이용하는데, 이때 nano-lithography를 위해 tip에는 일반적으로 제2도에서 보여지는 것처럼 resonance signal에 상관없이 일반적으로 -12～+12 V의 범위내의 일정한 크기의 DC전압을 가하게 된다. 하지만, nano-lithography를 하는 동안 resonance frequency에 동기화된 펄스 형태의 전압을 resonance frequency의 주기내에서 원하는 위상의 위치에 tip과 시료의 표면에 인가할 경우에 훨씬 정밀한 nano-lithography를 할 수 있을 뿐만 아니라, 팁의 신뢰도 향상에도 상당한 도움을 준다(Applied Physics Letters, vol 74, no. 26, pp. 4049-4051, JUNE, 1999). 본 발명품은 non-contact AFM의 resonance frequency에 동기화된 구형파를 resonance frequency의 주기내에서 원하는 위상의 위치에 발생시키고(제1도 Part I), 발생된 신호의 duration time을 조절하며(제1도 Part II), 그리고 전압의 크기를 사용자 임의로 조절(제1도 Part III)하는 것을 목적으로 한다. 먼저, 제2도의 resonance signal을 제3도의 슈미트 트리거 회로를 이용하여 제4도와 같이 resonance signal의 한 주기내의 사용자가 원하는 위치에 디지털 구형파를 발생시킨다. 발생된 구형파 nano-lithography 신호를 digital 논리 회로에 입력하여, 입력된 신호의 duration time을 digital 논리회로에 의해 제5도와 같이 100sec～0.01sec의 resolution으로 사용자 임의로 조절한다. 이 장치를 이용하여 기존의 non-contact AFM에서 nano-lithography할 경우, DC전압만 가해주는 대신 사용자 임의로 신호의 duration time과 전압의 크기, 그리고 신호의 위상을 조절하여 AFM장비에 공급함으로써 더욱 정밀한 nano-lithography를 할 수 있게 된다.