[go: up one dir, main page]

KR100418881B1 - Ａｆｍ 용 고감도 압전저항 캔틸레버 - Google Patents

Ａｆｍ 용 고감도 압전저항 캔틸레버 Download PDF

Info

Publication number
KR100418881B1
KR100418881B1 KR10-2001-0028403A KR20010028403A KR100418881B1 KR 100418881 B1 KR100418881 B1 KR 100418881B1 KR 20010028403 A KR20010028403 A KR 20010028403A KR 100418881 B1 KR100418881 B1 KR 100418881B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piezoelectric
cantilever
stress
resistor
piezo
Prior art date
Application number
KR10-2001-0028403A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020089624A (ko
Inventor
김영식
남효진
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR10-2001-0028403A priority Critical patent/KR100418881B1/ko
Priority to US10/151,102 priority patent/US6851301B2/en
Publication of KR20020089624A publication Critical patent/KR20020089624A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100418881B1 publication Critical patent/KR100418881B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q20/00—Monitoring the movement or position of the probe
    • G01Q20/04—Self-detecting probes, i.e. wherein the probe itself generates a signal representative of its position, e.g. piezoelectric gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/34—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • 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
    • 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
    • G01Q10/045—Self-actuating probes, i.e. wherein the actuating means for driving are part of the probe itself, e.g. piezoelectric means on a cantilever probe
    • 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
    • G01Q60/38—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/86—Scanning probe structure
    • Y10S977/868—Scanning probe structure with optical means
    • Y10S977/87—Optical lever arm for reflecting light
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/86—Scanning probe structure
    • Y10S977/873—Tip holder

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

본 발명은 압전저항 센서의 구조를 변형하여 압전저항 센서의 민감도를 향상시키기 위한 AFM 용 고감도 압전저항 캔틸레버를 제공하기 위한 것으로서, 팁(tip)을 갖는 기판과, 상기 기판 위에 응력과 종방향을 갖고 붕소의 하이(high) 도핑 또는 금속으로 형성된 제 1 압전저항과 응력과 횡방향을 갖고 상기 제 1 압전저항과 전기적으로 연결된 제 2, 제 3 압전저항으로 구성되어 신호를 감지하는 센싱부와, 상기 센싱부에 전기 신호를 전달하는 센싱 신호 전달부를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

ＡＦＭ 용 고감도 압전저항 캔틸레버{cantilever for high sensitivity piezoresistive of Atomic Force Microscope type}
본 발명은 AFM(Atomic Force Microscope)용 캔틸레버(cantilever)에 관한 것으로, 특히 압전저항(piezoresistive) 센서를 내장한 캔틸레버로서 압전저항 센싱 신호의 민감도를 향상시키기 위해 설계구조를 변형한 캔틸레버에 관한 것이다.
AFM(Atomic Force Microscope)은 시료의 표면을 원자적 배율로 관찰하기 위해 원자 상호간의 힘을 이용하여 표면을 분석하기 위한 것으로서, 시료의 국소적인 원자와 팁(tip) 끝에 달려 있는 원자사이의 힘을 이용하기 때문에 시료의 전도성에 관계없이 도체, 반도체, 자성체 그리고 유전체 등 거의 대부분의 시료를 공기 중에서 쉽게 관찰 할 수 있는 장점이 있다.
이때 상기 AFM은 마이크로머시닝으로 제조된 캔틸레버(cantilever)라는 부드러운 스프링에 달려있는 팁을 사용하여 원자와 시료의 원자들 사이에 작용하는 힘에 의해 상기 캔틸레버가 휘는 정도를 측정한다.
따라서 상기 캔틸레버는 미세한 힘에 의해서도 위아래로 쉽게 휘어지도록 만들어졌고, 끝 부분에는 원자 몇 개 정도의 크기로 뾰족한 바늘, 즉 탐침이 달려있다. 이 탐침을 시료 표면에 접근시키면 탐침 끝의 원자와 시료표면의 원자 사이에 서로의 간격에 따라 끌어당기는 인력이나, 밀치는 척력이 작용하는데, AFM은 이 힘을 적절한 방법으로 측정하여 전기적인 신호로 변환한 다음, 이 신호를 탐침과 시료사이의 거리를 일정하게 유지하도록 역 되먹임하면 시료 표면에 대한 3차원적인 정보를 얻을 수 있다.
이와 같은 AFM의 원리는 현재 나노-노광장치(nano-lithography) 및 데이터 저장장치(data storage system) 등에도 적용되고 있다.
AFM의 동작모드 중 접촉 모드(Contact mode)의 경우는 척력을 사용하는데 그 힘의 크기는 1~10[nN] 정도로 아주 미세하지만 캔틸레버 역시 아주 민감하므로 그 힘에 의해 휘어지게 된다.
이 캔틸레버가 위아래로 휘는 것을 측정하기 위하여 레이저 광선을 캔틸레버에 비추고 캔틸레버 윗면에서 반사된 광선의 각도를 포토다이오드(photodiode)를 사용하여 측정한다.
이러한 탐침 끝의 움직임을 압전튜브(piezotube) 구동기에 역되먹임(feedback)하여 AFM의 캔틸레버가 일정하게 휘도록 유지시키면 탐침 끝과 시료사이의 간격도 일정해지므로 STM(Scanning tunneling microscope)의 경우에서와 같이 시료의 형상을 측정해낼 수 있다.
이와 같이 레이저와 포토다이오드를 이용한 감지 장치는 복잡하고 정교한 장치를 필요로 하기 때문에, 미국특허 5,386,720A 및 미국특허 5,266,801A 등에서 캔틸레버에 압전저항(piezoresistive) 센서를 집적하여 감지하는 장치를 사용하는 방법이 제안된바 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 압전저항 센서(piezoresistor)를 포함하는 캔틸레버의 사시도이고, 도 1b는 도 1a를 A-A'선상에 따른 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 평면도이다.
이 구조를 살펴보면, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 팁(tip)을 갖는 기판(9)과, 상기 기판(9) 위에 붕소(boron)를 도핑하여 압전저항으로 작용하는 센싱부(4)와, 상기 센싱부(4)에 전기 신호를 전달하는 센싱 신호 전달부(6)로 구성된다.
그리고 센싱 신호 전달부(6)와 센싱부(4)사이에 저항(ohmic) 접촉을 형성하기 위한 접촉부(7)와, 기판(9)과 센싱 신호 전달부(6) 사이에 전기적 신호를 발생시키지 못하도록 하는 절연막(8)을 더 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 압전저항 센서(piezoresistor)를 내장한 캔틸레버는 압전저항 센서의 민감도가 매우 중요하기 때문에 이 민감도를 높이기 위해서 다양한 방법들이 제안되고 있으며, 종래에 발표된 기술들을 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째 방법으로는 "Thin Solid Films, Vol. 264, pp. 159~164, 1995"에서 제안된 방법으로 캔틸레버의 끝단에 부하(load)가 걸릴 때 베이스(base)단(supporting point)에서 가장 많은 응력(stress)이 발생하므로, 캔틸레버의 베이스단에 압전저항 센서를 위치시키는 방법이다.
두 번째 방법으로는 "Proc. Transducers'91, Int. Conf. Solid-stateSensors and Actuators, pp. 448-451, 1991"에서 제안된 방법으로 n-타입의 실리콘보다 p-타입의 실리콘의 경우가 압전저항 계수가 크므로 압전저항 센서로 붕소(boron)가 도핑된 p-타입 실리콘을 사용하고, 기판 방향에서도 응력과 종방향(longitudinal)으로 가장 압전저항 계수가 크게 나타나므로 캔틸레버를 이 방향으로 제작하는 방법이다.
세 번째 방법으로는 "Appl. Phys. Lett., Vol.75, pp. 289-291, 1999"에서 제안된 방법으로 실리콘 캔틸레버의 두께와 붕소(boron)가 도핑된 영역의 깊이를 비교했을 때, 도핑된 깊이가 얕을수록 그 민감도가 증가하는 특징을 이용하기 위해 이온-주입(ion-implant)으로 도핑후 RTA(Rapid Thermal Annealing)로 가열냉각(annealing)하여 도핑 깊이를 최소화하는 방법이다.
네 번째 방법으로는 "J. Vac. Sic. Technol. B Vol. 14, pp. 856-860, 1996"에서 제안된 방법으로 캔틸레버에 가해진 부하에 의해 발생하는 응력(stress)이 압전저항 센서에 집중하게 하기 위해서 캔틸레버에 압전저항 센서가 있는 부분 이외에 구멍(hole)을 뚫어 응력이 압전저항 센서에 집중되도록 하는 방법이다.
그러나 이와 같은 종래의 기술로도 여전히 압전저항 센서의 민감도를 향상시키는데 한계가 있으며, 현재 캔틸레버는 위의 방법들을 모두 종합하여 사용하고 있다. 그러나 이 역시도 여전히 민감도를 향상시키기에는 한계가 존재한다.
이와 같이 압전저항 센서의 민감도를 보다 향상시키려는 이유는 센싱의 효율뿐만 아니라 주변 회로의 기술 개발이 보다 용이하다는 2 차적 장점도 있기 때문이다. 따라서 압전저항 센서의 민감도를 향상시키기 위한 보다 많은 기술개발이 요망되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 압전저항 센서의 구조를 변형하여 압전저항 센서의 민감도를 향상시키기 위한 AFM 용 고감도 압전저항 캔틸레버를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 응력(stress)의 방향을 고려하여 센서를 구성함으로써, 민감도를 향상하는데 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 압전저항 센서(piezoresistor)를 포함하는 캔틸레버의 사시도
도 1b는 도 1a를 A-A'선상에 따른 단면도
도 1c는 도 1a의 평면도
도 2 는 본 발명에 따른 압전저항 센서(piezoresistor)를 포함하는 캔틸레버의 제 1 실시예
도 3 는 본 발명에 따른 압전저항 센서(piezoresistor)를 포함하는 캔틸레버의 제 2 실시예
도 4 는 본 발명에 따른 압전저항 센서(piezoresistor)를 포함하는 캔틸레버의 제 3 실시예
도 5 는 본 발명에 따른 압전저항 센서(piezoresistor)를 포함하는 캔틸레버의 제 4 실시예
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 캔틸레버 2 : 탐침
3 : 접촉부 4 : 센싱부
5 : 홀 6 : 센싱 신호 전달부
7 : 접촉부 8 : 절연막
9 : 기판 40 : 제 2 압전저항
41, 43 : 제 1 압전저항 42 : 제 3 압전저항
44 : 연결부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 AFM 용 고감도 압전저항 캔틸레버의 특징은 팁(tip)을 갖는 기판과, 상기 기판 위에 응력과 종방향을 갖고 붕소의 하이(high) 도핑 또는 금속으로 형성된 제 1 압전저항과 응력과 횡방향을 갖고 상기 제 1 압전저항과 전기적으로 연결된 제 2, 제 3 압전저항으로 구성되어 신호를 감지하는 센싱부와, 상기 센싱부에 전기 신호를 전달하는 센싱 신호 전달부를 포함하여 구성되는데 있다.
상기 제 1 압전저항은 응력 방향과 수직인 영역 및 수평인 영역이 다수개 형성되도록 구부러지게 형성되는데 다른 특징이 있다.
상기 제 1 압전저항은 상기 제 2, 제 3 압전저항과 연결된 양 끝단이 상기 제 2, 제 3 압전저항 방향으로 소정길이 만큼 길게 형성되는데 또 다른 특징이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 AFM 용 고감도 압전저항캔틸레버의 또 다른 특징은 팁(tip)을 갖는 기판과, 상기 기판 위에 응력과 종방향을 갖고 응력 방향과 수직인 영역 및 수평인 영역이 다수개 형성되도록 구부러지게 형성된 제 1 압전저항과 응력과 횡방향을 갖고 상기 제 1 압전저항과 전기적으로 연결된 제 2, 제 3 압전저항으로 구성되어 신호를 감지하는 센싱부와, 상기 센싱부에 전기 신호를 전달하는 센싱 신호 전달부를 포함하여 구성되는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 AFM 용 고감도 압전저항 캔틸레버의 또 다른 특징은 팁(tip)을 갖는 기판과, 상기 기판 위에 응력과 종방향을 갖고 양 끝단에 소정길이로 횡방향을 갖는 제 1 압전저항과 응력과 횡방향을 갖고 상기 제 1 압전저항의 양 끝단에 형성된 횡방향 영역과 전기적으로 연결된 제 2, 제 3 압전저항으로 구성되어 신호를 감지하는 센싱부와, 상기 센싱부에 전기 신호를 전달하는 센싱 신호 전달부를 포함하여 구성되는데 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 AFM 용 고감도 압전저항 캔틸레버의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 따른 압전저항 센서(piezoresistor)를 포함하는 캔틸레버의 제 1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2를 보면, 팁(tip)을 갖는 기판(9)과, 상기 기판(9) 위에 응력과 종방향을 갖고 붕소의 하이(high) 도핑으로 형성된 제 1 압전저항(41)과 응력과 횡방향을 갖고 상기 제 1 압전저항(41)과 전기적으로 연결된 제 2, 제 3 압전저항(40)(42)으로 구성되어 신호를 감지하는 센싱부(4)와, 상기 센싱부(4)에 전기 신호를 전달하는 센싱 신호 전달부(6)를 포함하여 구성된다.
그리고 기판(9)위에 형성된 n-타입 실리콘 캔틸레버에 붕소(boron)를정도로 도핑한 압전저항(4)을 <110>방향으로 캔틸레버의 베이스(supporting point)단에 형성하고 캔틸레버에 가해지는 응력(stress)이 압전저항(4)에 집중할 수 있도록 캔틸레버에 구멍(5)을 형성한다.
그리고 압전저항(4) 중 응력과 종방향으로 구성된 영역인 R2 영역(41)에 붕소(boron)를정도로 하이 도핑(high doping)하여 구성한다.
이때 실리콘 압전저항 센서의 경우 캔틸레버에 가해진 응력(stress)은 저항의 변화로 나타나는데, 이 경우 저항의 상대적 변화는 다음 수학식 1과 같은 관계로 표현된다.
이때 상기 수학식 1에서은 종방향 압전저항 계수(longitudinal piezoresistive coefficient)를 나타내며, 이는 응력(stress)과 저항이 수평일 때의 값이다. 그리고는 횡방향 압전저항 계수(transversal piezoresistive coefficient)를 나타내며, 이는 응력과 저항이 수직일 때의 값이다. 그리고 sigma 는 그 물질에 가해지는 기계적 응력(stress)을 나타낸다.
이때 실리콘 p-타입에서 방향이 <110>쪽 방향으로, 도핑이정도일때, 종방향 압전저항 계수는정도의 값을 갖고, 횡방향 압전저항 계수는정도의 값을 갖는다.
그러므로 종래의 방법대로 압전저항 센서(4)를 구성한다면, R1과 R3은 응력에 의해 저항이 증가하고 R2의 경우는 응력에 의해 저항값이 감소하게 된다.
즉, 이들이 직렬로 연결되어 있기 때문에 그 변화량은 다음 수학식 2와 같이 된다.
만약 R1=R2=R3, 그리고 △R1=△R2=△R3이라고 가정하면, 수학식 3과 같이 상대적 저항의 변화량은 감소하게 된다.
이러한 현상을 줄이기 위한 방법으로 도 2에서와 같이 R2 영역을 하이 도핑(high doping)하면, 저항 R2가 줄어들어 횡방향 압전저항 계수의 절대값이 줄어들고 △R2도 줄어들게 된다. 그에 따라 상대적 저항의 변화량에서 R2의 영향을 줄일 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 압전저항 센서(piezoresistor)를 포함하는 캔틸레버의 제 2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3을 보면, 도 2의 도면에서 R2 영역(43)(응력 방향과 압전저항이 수직인 영역)을 금속 도선으로 구성한 경우이다.
즉, 연결부(44)를 통해 상기 R2 영역(43)과 압전 저항 R1(40) 및 R3(42) 영역을 전기적으로 연결한다.
이는 금속의 경우 일반적으로 실리콘에 비해 압전 저항 계수가 100 배정도 작기 때문에 저항 R2를 줄일 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 압전저항 센서(piezoresistor)를 포함하는 캔틸레버의 제 3 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4를 보면, 도 2의 도면에서의 R2 영역(41)을 응력 방향과 수직인 영역과 수평인 영역으로 다수개 구성한 경우이다.
이는 수직인 영역에서의 종방향 압전저항 계수과 수평인 영역에서의 횡방향 압전저항 계수를 통해 발생되는 저항의 변화를 서로 상쇄시켜 저항 R2값을 줄일 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 압전저항 센서(piezoresistor)를 포함하는 캔틸레버의 제 4 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5를 보면, 도 2에서 R2의 영역(41)을 캔틸레버의 베이스에서 멀리 구성한 구조로서, R2 영역(41)의 양 끝단을 캔틸레버의 베이스 방향으로 소정 길이만큼 늘려서 구성하고 있다.
이는 R2 영역(41)을 캔틸레버 베이스에서 멀리 두어 응력 효과를 약화시켜,횡방향 압전저항 계수의 절대값을 줄어들게 함으로써, 저항 R2값을 줄어들게 하고 있다.
이와 같이 도 2, 도 3, 도 4 그리고 도 5와 같은 실시예를 이용함으로서, R2영역(41)에 미치는 응력을 미약하게 구성하고 있으며, 다음과 같은 관계가 성립되게 된다.
즉, R1=R2=R3, 이고 △R1=△R3, △R2=0 이라 하면 수학식 4와 같이 표현된다.
이때 도 5를 참조하면, 상기 수학식 4에서 R2 영역(41)을 캔틸레버의 베이스에서 멀리 위치시키면, 압전 저항 구조상 R1(40)과 R3(42)의 저항이 역시 증가하게 된다. 그러나 그에 비례하여 △R1과 △R3은 커지지 않기 때문에 저항의 상대적 변화값은 증가하지 않게 된다.
즉, R1의 저항을 도 1c와 같이 두 영역으로 분해해서 생각해 본다면 R1 = R11 + R22로 되며, R11의 경우 캔틸레버의 베이스 단에 위치하고 R22는 캔틸레버의 베이스단에서 멀리 위치하고 있다.
이때 저항의 상대적 변화량에서 △R11>>△R12의 관계가 성립하므로 수학식 5의 관계가 성립한다.
즉, 상기 수학식 5에 따르면 R12의 저항값을 줄인다면 저항의 상대적 변화량을 크게 할 수 있음을 알 수 있다.
또한 도 4와 도 5에서도 R12의 영역(41)을 하이 도핑(high doping)하거나, 금속(metal)으로 구성한다면 저항의 상대적 변화량을 더욱 크게 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 AFM 용 고감도 압전저항 캔틸레버는 종래의 기술과 함께 적용하면서도 압전저항 센서의 민감도를 향상시킬 수 있다. 또한 제작 공정시 추가 마스크가 필요 없는 경우이므로 압전저항 센서를 적용하는 모든 경우에 확장하여 적용이 용이한 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 팁(tip)을 갖는 기판과,
    상기 기판 위에 응력과 종방향을 갖고 붕소의 하이(high) 도핑 및 금속 중 적어도 하나이상으로 형성된 제 1 압전저항과 응력과 횡방향을 갖고 상기 제 1 압전저항과 전기적으로 연결된 제 2, 제 3 압전저항으로 구성되어 신호를 감지하는 센싱부와,
    상기 센싱부에 전기 신호를 전달하는 센싱 신호 전달부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 AFM 용 고감도 압전저항 캔틸레버.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 붕소의 하이 도핑은
    붕소(boron)를정도로 도핑(high doping)하는 것을 특징으로 하는 AFM 용 고감도 압전저항 캔틸레버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압전저항은 응력 방향과 수직인 영역 및 수평인 영역이 다수개 형성되도록 구부러지게 형성되는 것을 특징으로 하는 AFM용 고감도 압전저항 캔틸레버.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압전저항은 상기 제 2, 제 3 압전저항과 연결된 양 끝단이 상기제 2, 제 3 압전저항 방향으로 소정길이 만큼 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 AFM용 고감도 압전저항 캔틸레버.
  5. 팁(tip)을 갖는 기판과,
    상기 기판 위에 응력과 종방향을 갖고 응력 방향과 수직인 영역 및 수평인 영역이 다수개 형성되도록 구부러지게 형성된 제 1 압전저항과 응력과 횡방향을 갖고 상기 제 1 압전저항과 전기적으로 연결된 제 2, 제 3 압전저항으로 구성되어 신호를 감지하는 센싱부와,
    상기 센싱부에 전기 신호를 전달하는 센싱 신호 전달부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 AFM 용 고감도 압전저항 캔틸레버.
  6. 팁(tip)을 갖는 기판과,
    상기 기판 위에 응력과 종방향을 갖고 양 끝단에 소정길이로 횡방향을 갖는 제 1 압전저항과 응력과 횡방향을 갖고 상기 제 1 압전저항의 양 끝단에 형성된 횡방향 영역과 전기적으로 연결된 제 2, 제 3 압전저항으로 구성되어 신호를 감지하는 센싱부와,
    상기 센싱부에 전기 신호를 전달하는 센싱 신호 전달부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 AFM 용 고감도 압전저항 캔틸레버.
KR10-2001-0028403A 2001-05-23 2001-05-23 Ａｆｍ 용 고감도 압전저항 캔틸레버 KR100418881B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0028403A KR100418881B1 (ko) 2001-05-23 2001-05-23 Ａｆｍ 용 고감도 압전저항 캔틸레버
US10/151,102 US6851301B2 (en) 2001-05-23 2002-05-21 Cantilever for scanning probe microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0028403A KR100418881B1 (ko) 2001-05-23 2001-05-23 Ａｆｍ 용 고감도 압전저항 캔틸레버

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020089624A KR20020089624A (ko) 2002-11-30
KR100418881B1 true KR100418881B1 (ko) 2004-02-19

Family

ID=19709835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0028403A KR100418881B1 (ko) 2001-05-23 2001-05-23 Ａｆｍ 용 고감도 압전저항 캔틸레버

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6851301B2 (ko)
KR (1) KR100418881B1 (ko)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100451435B1 (ko) * 2001-12-27 2004-10-06 학교법인 포항공과대학교 고종횡비 팁을 갖는 압전 캔티레버 및 그 제조 방법
KR100746768B1 (ko) * 2002-03-19 2007-08-06 주식회사 엘지이아이 캔틸레버를 이용한 정보 기록 및 판독 장치
JP3828030B2 (ja) * 2002-03-25 2006-09-27 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 温度測定プローブおよび温度測定装置
KR100468850B1 (ko) * 2002-05-08 2005-01-29 삼성전자주식회사 저항성 팁을 구비하는 반도체 탐침 및 그 제조방법 및 이를 구비하는 정보 기록장치, 정보재생장치 및 정보측정장치
JP3969228B2 (ja) * 2002-07-19 2007-09-05 松下電工株式会社 機械的変形量検出センサ及びそれを用いた加速度センサ、圧力センサ
US7552645B2 (en) * 2003-05-07 2009-06-30 California Institute Of Technology Detection of resonator motion using piezoresistive signal downmixing
US7302856B2 (en) * 2003-05-07 2007-12-04 California Institute Of Technology Strain sensors based on nanowire piezoresistor wires and arrays
US7434476B2 (en) * 2003-05-07 2008-10-14 Califronia Institute Of Technology Metallic thin film piezoresistive transduction in micromechanical and nanomechanical devices and its application in self-sensing SPM probes
US7436753B2 (en) * 2003-12-17 2008-10-14 Mejia Robert G Contact probe storage FET sensor
KR100608633B1 (ko) * 2004-05-13 2006-08-08 엘지전자 주식회사 주사형 현미경(ｓｐｍ)용 캔틸레버 및 그 제조방법
US7002820B2 (en) * 2004-06-17 2006-02-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Semiconductor storage device
US7936176B2 (en) 2004-06-21 2011-05-03 Capres A/S Method for providing alignment of a probe
EP2463668A2 (en) 2004-06-21 2012-06-13 Capres A/S A method and an apparatus for testing electrical properties
JP2006118867A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd 走査型プローブ顕微鏡及びそれを用いた計測方法
US7787350B2 (en) * 2005-01-13 2010-08-31 International Business Machines Corporation Data storage device
US7185440B2 (en) * 2005-07-18 2007-03-06 Seagate Technology Llc Sensing contact probe
KR100718140B1 (ko) * 2005-11-12 2007-05-14 삼성전자주식회사 반도체 탐침 및 이를 이용한 기록 재생 방법
KR100876139B1 (ko) 2006-02-20 2008-12-26 학교법인 포항공과대학교 전기역학적 캔틸리버 센서
US7579856B2 (en) * 2006-04-21 2009-08-25 Formfactor, Inc. Probe structures with physically suspended electronic components
JP5376790B2 (ja) * 2006-12-04 2013-12-25 キヤノン株式会社 センサ、及びその製造方法
EP1944763A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-16 STMicroelectronics S.r.l. Reading circuit and method for data storage system
DE102007031112A1 (de) * 2007-06-27 2009-01-02 Technische Universität Ilmenau Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung von Oberflächeneigenschaften verschiedenartiger Materialien
KR100999838B1 (ko) * 2008-05-09 2010-12-09 한국과학기술원 다중외팔보 mems 센서의 제조방법 및 다중외팔보 mems 센서를 이용한 음원위치 추정방법
US8141427B2 (en) * 2008-06-04 2012-03-27 Georgia Tech Research Corporation Piezoelectric and piezoresistive cantilever sensors
JP5840697B2 (ja) * 2011-10-30 2016-01-06 株式会社日本マイクロニクス 半導体プローブによる量子電池の試験装置及び試験方法
WO2016181325A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Method and apparatus of using a scanning probe microscope
US12091313B2 (en) 2019-08-26 2024-09-17 The Research Foundation For The State University Of New York Electrodynamically levitated actuator

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06307852A (ja) * 1993-04-22 1994-11-04 Olympus Optical Co Ltd 集積型ａｆｍセンサー及びその製造方法
JPH0835976A (ja) * 1994-07-21 1996-02-06 Olympus Optical Co Ltd 集積型ｓｐｍセンサーおよび変位検出回路

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3030574B2 (ja) * 1990-08-16 2000-04-10 キヤノン株式会社 微小変位型情報検知探針素子及びこれを用いた走査型トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、情報処理装置
JP2741629B2 (ja) * 1990-10-09 1998-04-22 キヤノン株式会社 カンチレバー型プローブ、それを用いた走査型トンネル顕微鏡及び情報処理装置
US5444244A (en) * 1993-06-03 1995-08-22 Park Scientific Instruments Corporation Piezoresistive cantilever with integral tip for scanning probe microscope
US5354985A (en) * 1993-06-03 1994-10-11 Stanford University Near field scanning optical and force microscope including cantilever and optical waveguide
US5883705A (en) * 1994-04-12 1999-03-16 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Jr. University Atomic force microscope for high speed imaging including integral actuator and sensor
US5936237A (en) * 1995-07-05 1999-08-10 Van Der Weide; Daniel Warren Combined topography and electromagnetic field scanning probe microscope
JP2000065718A (ja) * 1998-06-09 2000-03-03 Seiko Instruments Inc 走査型プロ―ブ顕微鏡（ｓｐｍ）プロ―ブ及びｓｐｍ装置
US6477132B1 (en) * 1998-08-19 2002-11-05 Canon Kabushiki Kaisha Probe and information recording/reproduction apparatus using the same
FR2786005B1 (fr) * 1998-11-17 2002-04-12 Commissariat Energie Atomique Procede d'ecriture et de lecture d'un support d'informations comprenant un materiau avec une succession de zones presentant respectivement un premier et un deuxieme etats physiques
JP2000329681A (ja) * 1999-03-16 2000-11-30 Seiko Instruments Inc 自己励振、自己検知型プローブ及び走査型プローブ装置
JP3892198B2 (ja) * 2000-02-17 2007-03-14 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 マイクロプローブおよび試料表面測定装置
EP1197726A1 (en) * 2000-10-04 2002-04-17 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Multipurpose Sensor and cantilever for it

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06307852A (ja) * 1993-04-22 1994-11-04 Olympus Optical Co Ltd 集積型ａｆｍセンサー及びその製造方法
JPH0835976A (ja) * 1994-07-21 1996-02-06 Olympus Optical Co Ltd 集積型ｓｐｍセンサーおよび変位検出回路

Also Published As

Publication number Publication date
US6851301B2 (en) 2005-02-08
US20020174715A1 (en) 2002-11-28
KR20020089624A (ko) 2002-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100418881B1 (ko) Ａｆｍ 용 고감도 압전저항 캔틸레버
KR100214152B1 (ko) 원자력 현미경용 압저항 캔틸레버
US5856672A (en) Single-crystal silicon cantilever with integral in-plane tip for use in atomic force microscope system
JP2940643B2 (ja) 振れセンサを組み込んだカンチレバー
US5959200A (en) Micromachined cantilever structure providing for independent multidimensional force sensing using high aspect ratio beams
US6237399B1 (en) Cantilever having sensor system for independent measurement of force and torque
US7082838B2 (en) Extraordinary piezoconductance in inhomogeneous semiconductors
US5729026A (en) Atomic force microscope system with angled cantilever having integral in-plane tip
EP0922930B1 (en) Scanning probe microscope with integrated deflection sensor
JP3700910B2 (ja) 半導体歪センサ及びその製造方法ならびに走査プローブ顕微鏡
JPH09304409A (ja) 力変位センサ付カンチレバー
KR100418907B1 (ko) Ｓｐｍ용 캔틸레버
KR100408031B1 (ko) 캔틸레버의 구조
JP5523497B2 (ja) 片持梁を備えたマイクロマシン構成部材及び一体化された電気的な機能エレメント
JP3768639B2 (ja) カンチレバー型プローブ及び該プローブを備えた走査型プローブ顕微鏡
Inomata et al. Piezoresistive property of an aluminum‐doped zinc oxide thin film deposited via atomic‐layer deposition for microelectromechanical system/nanoelectromenchanical system applications
JP2005300490A (ja) メカニカル検出素子および検出器
Hsu et al. Piezoresistive response induced by piezoelectric charges in n-type GaAs mesa resistors for application in stress transducers
Nam et al. Calibration of non linear properties of Pb (Zr, Ti) O3 cantilever using integrated piezoresistive sensor for high speed atomic force microscopy
JP4211913B2 (ja) 半導体力検出装置
Vallin et al. High-temperature piezoresistive gauge fabricated on commerciallyavailable silicon-on-insulator wafers
JP2500331B2 (ja) 微小変位検出器
Nguyen et al. Insertion force sensor by sidewall-doping with rapid thermal diffusion
Aonuma et al. Piezoresistive rotation angle sensor in micromirror for feedback control
KR100682921B1 (ko) 수직 ｐｎ접합구조의 압전저항센서를 구비한 반도체 탐침

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20010523

PA0201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20020603

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20030827

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20031231

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20040203

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20040204

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20080110