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KR101060506B1 - System and method of lithography in atomic force microscope and for generating input signal to use on lithography thereof - Google Patents

System and method of lithography in atomic force microscope and for generating input signal to use on lithography thereof Download PDF

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KR101060506B1
KR101060506B1 KR1020090011068A KR20090011068A KR101060506B1 KR 101060506 B1 KR101060506 B1 KR 101060506B1 KR 1020090011068 A KR1020090011068 A KR 1020090011068A KR 20090011068 A KR20090011068 A KR 20090011068A KR 101060506 B1 KR101060506 B1 KR 101060506B1
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Abstract

본 발명은 원자현미경(AFM: Atomic Force Microscope)용 리소그래피(Lithography) 시스템 및 방법과 그 시스템에서의 리소그래피용 입력신호 생성장치 및 방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 원자현미경을 이용하여 이미지 리소그래피를 래스터 방식으로 구현할 시 이미지를 복수개의 픽셀로 나누고, 각 픽셀에 대한 명암을 산출한 후 각 픽셀의 명암을 산출된 명암에 상응하는 전압값 또는 전류값으로 변환하고, 소정 크기의 진폭값을 가지는 교류형태의 전기신호를 생성한 후 상기 변환된 전압값 또는 전류값에 상기 생성된 전기신호의 진폭값을 곱한 값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하여 원자현미경(AFM)으로 공급한다. 이렇게 함으로써 원자현미경을 이용하여 이미지를 리소그래피 할 시 산화막 단차 분해능(resolution)을 높여 이미지 선명도를 높일 수 있도록 한다.

Figure R1020090011068

원자현미경(AFM), 리소그래피, 전기 신호

The present invention relates to a lithography system and method for atomic force microscopy (AFM) and an input signal generating apparatus and method for lithography in the system.

When the image lithography is implemented in the raster method by using the atomic force microscope of the present invention, the image is divided into a plurality of pixels, the contrast for each pixel is calculated, and the intensity of each pixel is the voltage value or current corresponding to the calculated contrast. Converts to a value, generates an AC signal having an amplitude value of a predetermined magnitude, and then alternates the amplitude value of a value obtained by multiplying the converted voltage value or current value by the amplitude value of the generated electrical signal. AC signal is produced and supplied to AFM. This increases the resolution of the oxide film when the image is lithography using an atomic force microscope to increase image clarity.

Figure R1020090011068

Atomic Force Microscopy (AFM), Lithography, Electrical Signals

Description

원자현미경용 리소그래피 시스템 및 방법과 그 시스템에서의 리소그래피용 입력신호 생성장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF LITHOGRAPHY IN ATOMIC FORCE MICROSCOPE AND FOR GENERATING INPUT SIGNAL TO USE ON LITHOGRAPHY THEREOF}Lithography system and method for atomic force microscopy and apparatus and method for generating input signal for lithography in such system

본 발명은 원자현미경(AFM: Atomic Force Microscope) 리소그래피(lithography)를 수행 시 보다 높은 분해능(resolution)을 갖는 이미지를 형성하기 위한 원자현미경용 리소그래피 시스템 및 방법과 그 시스템에서의 리소그래피용 입력신호 생성장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an atomic force lithography system and method for forming an image having a higher resolution when performing atomic force microscopy (AFM) lithography, and an input signal generation apparatus for lithography therein. And to a method.

일반적으로, 원자현미경(AFM)은 원자수준의 3차원 표면 이미지(image)를 얻을 수 있는 장비로서 시료의 손상없이 시료의 표면을 형상화하는데 이용된다. 이러한 원자현미경(AFM)을 이용하면 시료 표면과 탐침 사이에 상호 작용하는 힘(전기 및 자기적 자극 등 다양한 에너지원에 의해 발생한 일체의 자극을 포괄함)을 이용하여 시료의 표면 구조를 나노 스케일로 파악할 수 있다.In general, atomic force microscopy (AFM) is a device capable of obtaining an atomic level three-dimensional surface image and is used to shape the surface of a sample without damaging the sample. This atomic force microscope (AFM) allows the surface structure of a sample to be scaled to nanoscale by using the forces interacting between the sample surface and the probe (which encompasses any stimulus generated by various energy sources such as electrical and magnetic stimuli). I can figure it out.

한편, 원자현미경(AFM)의 중요한 응용분야로서 나노 리소그래피(Nano Lithography)가 있는데, 나노 리소그래피는 탐침과 시료 표면 사이에 일정시간 동안 전기 신호를 인가함으로써 시료의 표면이 손상(변형)되는 만큼의 힘(전기 및 자 기적 자극 등)이 가해지도록 하여 시료 표면의 원자나 분자 배열을 조작하는 기술로서 시료에 초미세 패턴을 형성할 수 있다.An important application of atomic force microscopy (AFM) is nano lithography, in which nanolithography is applied to an electric signal between the probe and the surface of the sample for a certain amount of time so that the surface of the sample is damaged (deformed). As a technique for manipulating the arrangement of atoms or molecules on the surface of a sample by applying electrical (magnetic and magnetic stimulation, etc.), an ultrafine pattern can be formed on the sample.

그러면, 일반적인 원자현미경을 이용한 리소그래피 기술의 메커니즘에 대하여 도 1을 참조하여 살펴보도록 한다.Next, a mechanism of a lithography technique using a general atomic force microscope will be described with reference to FIG. 1.

도 1을 참조하면, 원자현미경의 탐침(100)이 기판(110)에 가까이 가면 표면장력에 의해서 물기둥(water column)이 형성되고, 탐침(100)과 기판(110) 사이에 전압을 인가하여 전자를 조사하면 하기와 같은 반응이 일어난다.Referring to FIG. 1, when the probe 100 of an atomic force microscope approaches the substrate 110, a water column is formed by surface tension, and a voltage is applied between the probe 100 and the substrate 110 to form electrons. Investigation into the reaction occurs as follows.

M + 2OH- + 4e- → MOx + 2H+M + 2OH- + 4e- → MOx + 2H +

이러한 반응에 의해 기판으로의 OH-와 O2-의 이온 확산(ionic diffusion)이 일어나며 결국 기판에서 양극 산화현상이 일어나 옥사이드 층의 산화물이 형성된다.This reaction results in ionic diffusion of OH- and O2- to the substrate, resulting in anodic oxidation in the substrate to form oxides in the oxide layer.

상기와 같은 원자현미경을 이용한 표면 산화 매커니즘을 이용하여 그림 또는 사진의 이미지에 대해 기판을 산화하는 방법으로 높이 단차를 이용하여 나노 리소그래피하는 방법이 있다.There is a method of nanolithography using a height step as a method of oxidizing a substrate for an image of a picture or a photo using the surface oxidation mechanism using the atomic microscope as described above.

이는 Si 기판 또는 금속 박막 증착 기판(Ta, Ti 등)에 전기적 신호를 주면 SiOx 및 금속산화물(TaOx, TiOx) 형태로 변형되며, 기판보다 높은 단차를 갖는 패턴이 형성된다. 이때 전기적 신호(전압 또는 전류)의 크기를 조정하면 각기 다른 높이의 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 특징을 이용하여 높이 차를 이용한 이미지를 형성할 수 있다.When the electrical signal is applied to the Si substrate or the metal thin film deposition substrate (Ta, Ti, etc.), it is transformed into SiOx and metal oxides (TaOx, TiOx), and a pattern having a higher level than the substrate is formed. At this time, by adjusting the magnitude of the electrical signal (voltage or current), patterns of different heights can be formed. By using this feature, an image using a height difference can be formed.

특히, 이미지 나노리소그래피를 래스터(raster) 방식으로 구현하는 방법은 전체 이미지를 픽셀(화소)로 나누고, 각각의 픽셀의 명암(contrast)에 따라 최고 전압(V_max)에서 0V를 단계로 나눈 값을 직류(DC)형태로 인가하고, 인가된 직류신호에 따라 원자현미경은 리소그래피를 수행한다. 이때, 인가되는 직류신호는 도 2와 같이 도시할 수 있다. 즉, 원자현미경으로 각 픽셀의 명암에 따른 스텝 직류 형태의 전기적 신호가 인가된다.In particular, the method of implementing image nanolithography in a raster manner divides the entire image into pixels (pixels), and dividing the value of the maximum voltage (V_max) by 0V in steps according to the contrast of each pixel. In the form of (DC), the atomic force microscope performs lithography according to the applied DC signal. In this case, the applied DC signal may be illustrated as shown in FIG. 2. That is, an atomic force microscope is applied an electric signal in the form of a step direct current according to the intensity of each pixel.

이와 같이 원자현미경 리소그래피용 입력신호로 스텝 직류 형태의 전기신호가 인가되면, 산화막이 형성되고, 이때 형성된 산화막에 의한 전도성 저하로 표면에 전하가 쌓이게 된다.When an electric signal in the form of a step direct current is applied as an input signal for atomic force lithography, an oxide film is formed, and charges are accumulated on the surface due to a decrease in conductivity caused by the formed oxide film.

이로 인해 기판에 차징된(charging) 전하를 제거하지 못하여 발생하는 전하 차징(charging) 효과로 다음 픽셀을 진행하여 산화막 형성 시 전류의 흐름을 방해 받게 되어 인가 전압에 비례하는 단차를 갖는 패턴을 형성하지 못하게 되는 문제점이 있다.As a result, the charge charging effect generated by failing to remove the charges charged to the substrate proceeds to the next pixel, thereby preventing the flow of current when forming the oxide film, thereby forming a pattern having a step proportional to the applied voltage. There is a problem that can not be.

본 발명은 원자현미경을 이용하여 이미지 나노리소그래피를 래스터(raster)방식으로 구현할 시 형성되는 이미지의 선명도를 향상시키도록 하기 위한 원자현미경용 리소그래피 시스템 및 방법과 그 시스템에서의 리소그래피용 입력신호 생성장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides an atomic force lithography system and method for improving the clarity of an image formed when an image nanolithography is implemented in a raster method using an atomic force microscope, and an input signal generating apparatus for lithography in the system, Provide a method.

본 발명은 원자현미경을 이용한 이미지 나노리소그래피를 래스터(raster) 방식으로 구현할 시 나노 구조물에 전하가 쌓이는 현상을 방지하여 인가 전압에 비례하는 단차를 갖는 패턴을 형성할 수 있도록 하기 위한 원자현미경용 리소그래피 시스템 및 방법과 그 시스템에서의 리소그래피용 입력신호 생성장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides a lithography system for forming a pattern having a step proportional to an applied voltage by preventing an accumulation of charge in a nanostructure when implementing an image nanolithography using an atomic force microscope in a raster manner. And an input signal generating apparatus and method for lithography in a system thereof.

또한 본 발명은 원자현미경을 이용하여 이미지 나노리소그래피 시 사용되는 기판의 표면 저항도 고려하여 정확한 산화막을 형성할 수 있도록 리소그래피를 제어하기 위한 원자현미경용 리소그래피 시스템 및 방법과 그 시스템에서의 리소그래피용 입력신호 생성장치 및 방법을 제공한다.The present invention also provides an atomic force lithography system and method for controlling the lithography to form an accurate oxide film in consideration of the surface resistance of a substrate used in image nanolithography using an atomic force microscope, and an input signal for lithography in the system. Provided are a generator and a method.

상기한 바를 달성하기 위한 본 발명은, 원자현미경(AFM: Atomic Force Microscope)을 이용하여 이미지를 리소그래피(lithography)하기 위한 시스템에 있어서, 리소그래피 패턴이 되는 이미지를 복수의 픽셀(pixel)로 나누고, 각 픽셀에 대한 명암을 산출한 후 산출된 명암에 따라 미리 설정된 전압값 또는 전류값으로 변환하는 신호 생성부를 포함하는 단말장치와, 진폭값을 가지는 교류 형태의 전기신호를 생성하여 출력하는 함수 발생기(Function Generation)와, 상기 단말장치에서 변환된 전압값 또는 전류값에 상기 함수 발생기로부터 생성된 전기신호의 진폭값을 곱한 값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하여 상기 원자현미경에 공급하는 입력신호 생성장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above, in a system for lithography the image using an atomic force microscope (AFM), the image to be a lithography pattern is divided into a plurality of pixels, each A terminal device including a signal generator for converting a pixel to a predetermined voltage value or a current value according to the calculated contrast, and a function generator for generating and outputting an AC signal having an amplitude value. Generation and an electric signal in the form of step-AC having an amplitude value multiplied by the amplitude value of the electric signal generated from the function generator by the voltage value or current value converted in the terminal device to generate an electric signal. And an input signal generator for supplying the atomic force microscope.

본 발명의 일례에 따라 상기 신호 생성부는, 상기 각 픽셀마다 변환된 전압값 또는 전류값을 매트릭스(metric) 형태로 저장하고, 상기 전압값 또는 전류값을 진폭값으로 갖는 스텝직류(step-DC) 형태의 전기신호를 생성하여 상기 입력신호 생성장치로 출력하는 것을 특징으로 한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the signal generation unit stores a voltage value or a current value converted for each pixel in a matrix form, and has a step-DC having the voltage value or current value as an amplitude value. It generates a type of electrical signal and outputs to the input signal generating device.

본 발명의 일례에 따른 상기 입력신호 생성장치는, 상기 함수 발생기로부터 입력되는 상기 교류 형태의 전기신호와 상기 신호 생성부로부터 입력되는 상기 스텝직류(step-DC) 형태의 전기신호를 곱하여 상기 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하여 상기 원자현미경으로 공급하는 멀티플라이어(multiplier)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The input signal generating apparatus according to an embodiment of the present invention, the step-AC exchange by multiplying the electrical signal of the alternating current type input from the function generator and the electrical signal of the step-DC type input from the signal generator. It characterized in that it comprises a multiplier (multiplier) for generating an electrical signal of the form (step-AC) and supplied to the atomic force microscope.

본 발명의 일례에 따른 상기 신호 생성부는, 명암에 비례하도록 최고전압(V-max)에서 최저전압(0V)을 나눈 값에 대한 정보를 미리 저장하고, 상기 정보를 이용하여 상기 산출된 명암에 따른 전압값을 확인한 후 명암을 상기 확인된 전압값으로 변환하는 것을 특징으로 한다.The signal generation unit according to an embodiment of the present invention, previously stored information about the value obtained by dividing the lowest voltage (0V) from the highest voltage (V-max) in proportion to the contrast, and according to the calculated contrast using the information After confirming the voltage value, it is characterized in that the contrast is converted to the identified voltage value.

본 발명의 일례에 따른 상기 신호 생성부는, 명암에 비례하도록 최고전류(I-max)에서 최저전류(0A)를 나눈 값에 대한 정보를 미리 저장하고, 상기 정보를 이용 하여 상기 산출된 명암에 따른 전류값을 확인한 후 명암을 상기 확인된 전류값으로 변환하는 것을 특징으로 한다.The signal generation unit according to an embodiment of the present invention, previously stored information on the value obtained by dividing the lowest current (0A) from the highest current (I-max) in proportion to the contrast, and according to the calculated contrast using the information After confirming the current value it is characterized in that the contrast is converted to the identified current value.

본 발명의 일례에 따른 상기 교류 형태의 전기신호는, 삼각파, 구형파, 정현파 형태 중 하나의 형태의 전기신호인 것을 특징으로 한다.The electrical signal of the alternating current form according to an example of the present invention is characterized in that the electrical signal of one of the form of a triangular wave, square wave, sine wave.

본 발명의 일례에 따른 상기 교류 형태의 전기신호가 구형파 형태의 전기신호이고, 상기 함수 발생기는, 상기 구형파 형태의 전기신호의 주기 및 하이(high) 신호 구간과 로우(low) 신호 구간의 비율 중 적어도 하나의 값을 조작자로부터 입력받아 입력된 값에 의해 구형파의 파형을 조정한 전기신호를 생성하여 상기 입력신호 생성장치로 출력하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the alternating current electrical signal is a square wave electrical signal, and the function generator includes a period of the square wave electrical signal and a ratio between a high signal period and a low signal period. At least one value is input from an operator, and generates an electrical signal in which a waveform of a square wave is adjusted based on the input value, and outputs the generated electrical signal to the input signal generator.

본 발명의 일례에 따른 상기 교류 형태의 전기신호는, 전압 형태의 전기신호 또는 전류 형태의 전기신호인 것을 특징으로 한다.The electrical signal of the alternating current form according to an example of the present invention is characterized in that the electrical signal of the voltage form or the electrical signal of the current form.

본 발명의 일례에 따른 상기 원자현미경은 상기 스텝교류 형태의 전기신호를 각 해당 픽셀로 이동하면서 상기 원자현미경의 팁 모듈에 공급하여 리소그래피를 수행하는 것을 특징으로 한다.The atomic force microscope according to an exemplary embodiment of the present invention is characterized in that lithography is performed by supplying an electric signal of the step-change type to a corresponding tip module of the atomic force microscope while moving to each corresponding pixel.

또한 본 발명은 원자현미경 리소그래피용 입력신호 생성장치에 있어서, 리소그래피 패턴이 되는 이미지의 각 픽셀에 대한 명암에 상응하는 전압값 또는 전류값을 이용하여 생성된 스텝 직류(step-DC) 형태의 전기신호가 입력되는 제1 입력단자와, 진폭값을 가지는 교류 형태의 전기신호가 입력되는 제2 입력단자와, 상기 제1 입력단자를 통해 입력된 스텝 직류(step-DC) 형태의 전기신호와 상기 제2 입력단자를 통해 입력된 교류 형태의 전기신호를 곱하여 상기 전압값 또는 전류값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하는 멀티플라이어와, 상기 생성된 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 상기 원자현미경에 공급하는 출력단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention, in the input signal generation device for atomic force lithography, an electric signal in the form of a step direct current generated using a voltage value or a current value corresponding to the contrast for each pixel of the image to be a lithography pattern The first input terminal to which is input, the second input terminal to which the AC signal of the AC type having an amplitude value is input, the step-DC type electric signal input through the first input terminal and the first A multiplier for generating a step-AC type electric signal having the voltage value or the current value as an amplitude value by multiplying an AC type electric signal input through an input terminal, and the generated step exchange step And an output terminal for supplying an AC signal of the present invention to the atomic force microscope.

또한 본 발명은 원자현미경을 이용하여 이미지를 나노 리소그래피하기 위하여 원자현미경으로 리소그래피용 입력신호 생성방법에 있어서, 리소그래피 패턴이 되는 이미지를 복수개의 픽셀로 나누는 과정과, 각 픽셀에 대한 명암을 산출한 후 산출된 명암에 따라 미리 설정된 전압값 또는 전류값으로 변환하는 과정과, 진폭값을 가지는 교류 형태의 전기신호를 생성하는 과정과, 상기 변환된 전압값 또는 전류값에 상기 생성된 전기신호의 진폭값을 곱한 값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a method for generating an input signal for lithography using an atomic force microscope in order to nanolithography an image using an atomic microscope, the process of dividing the image of the lithography pattern into a plurality of pixels, after calculating the contrast for each pixel Converting to a predetermined voltage value or current value according to the calculated contrast, generating an AC signal having an amplitude value, and amplitude value of the generated electric signal to the converted voltage value or current value It characterized in that it comprises a step of generating an electrical signal of the step-AC form having a value multiplied by the amplitude (step-AC).

본 발명의 일례에 따라 상기 변환 과정 후, 각 픽셀에 대해 변환된 전압값 또는 전류값을 매트릭스(matrix) 형태로 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the method may further include storing the converted voltage value or the current value for each pixel in a matrix form.

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본 발명의 일례에 따라 상기 이미지를 복수개의 픽셀로 나누는 과정 수행 전에, 최저전압(0V)에서 최고전압(V-max)까지를 복수개의 전압값으로 구분하고, 명암 정도에 따라 상기 구분된 전압값을 대응시킨 정보를 미리 저장하는 과정 또는 최저전류(0A)에서 최고전류(I-max)까지를 복수개의 전류값으로 구분하고, 명암 정도에 따라 상기 구분된 전류값을 대응시킨 정보를 미리 저장하는 과정을 더 포함하고, 상기 산출된 명암에 따라 미리 설정된 전압값 또는 전류값으로 변환할 시 상기 정보를 이용하여 상기 산출된 명암에 따른 전압값 또는 전류값을 확인하고, 산출된 명암을 상기 확인된 전압값 또는 전류값으로 변환하는 것을 특징으로 한다.Before performing the process of dividing the image into a plurality of pixels according to an example of the present invention, the voltage from the lowest voltage (0V) to the highest voltage (V-max) is divided into a plurality of voltage values, the divided voltage value according to the degree of contrast In the process of pre-store the corresponding information or to divide the current from the lowest current (0A) to the highest current (I-max) into a plurality of current values, and in advance to store the information corresponding to the divided current value according to the degree of contrast And converting the voltage value or the current value according to the calculated contrast into the preset voltage value or the current value by using the information, and confirming the voltage value or the current value according to the calculated contrast, and calculating the calculated contrast. It is characterized by converting into a voltage value or a current value.

본 발명의 일례에 따른 상기 교류 형태의 전기신호는, 삼각파, 구형파, 정현파 형태 중 하나의 형태의 전기신호인 것을 특징으로 한다.The electrical signal of the alternating current form according to an example of the present invention is characterized in that the electrical signal of one of the form of a triangular wave, square wave, sine wave.

본 발명의 일례에 따른 상기 교류 형태의 전기신호는 구형파 형태의 전기신호이고, 상기 구형파의 주기 및 하이 신호 구간과 로우 신호 구간의 비율은 조작자에 의해 설정된 값으로 조정이 가능한 것을 특징으로 한다.The alternating current electrical signal according to an example of the present invention is an electrical signal in the form of a square wave, and the period of the square wave and the ratio of the high signal section to the low signal section may be adjusted to a value set by an operator.

또한 본 발명은 원자현미경을 이용한 리소그래피 방법에 있어서, 리소그래피 패턴이 되는 이미지를 복수개의 픽셀로 나누는 과정과, 각 픽셀에 대한 명암을 산출한 후 산출된 명암에 따라 미리 설정된 전압값 또는 전류값으로 변환하는 과정과, 진폭값을 가지는 교류 형태의 전기신호를 생성하는 과정과, 상기 변환된 전압값 또는 전류값에 상기 생성된 전기신호의 진폭값을 곱한 값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하는 과정과, 상기 스텝교류 형태의 전기신호를 각 해당 픽셀로 이동하면서 상기 원자현미경의 팁 모듈에 공급하여 래스터 방식의 리소그래피를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the lithography method using an atomic force microscope, a lithography pattern is divided into a plurality of pixels, a contrast for each pixel is calculated, and then converted into a predetermined voltage value or current value according to the calculated contrast. And generating an AC signal having an amplitude value, and multiplying the converted voltage value or current value by the amplitude value of the generated electric signal as an amplitude value (step-AC). Generating an electrical signal of a step shape, and performing a raster type lithography by supplying the stepped electrical signal to each corresponding pixel while supplying it to the tip module of the atomic force microscope.

상기한 본 발명에 따르면, 이미지 나노리소그래피를 래스터 방식으로 구현함 에 있어서 기존의 스텝직류(step-DC) 형태의 전기적 신호를 스텝교류(step-AC)형태의 전기적 신호로 변환하여 산화막을 형성하도록 한다.According to the present invention described above, in implementing the image nanolithography in a raster manner, to convert an existing electrical signal in the form of step-DC into an electrical signal in the form of step-AC to form an oxide film. do.

이와 같이 스텝 교류(step-AC)형태를 인가해 주는 경우 기존 스텝직류(step-DC) 형태의 전기적 신호를 줄 때 기판에 발생되는 전하 차징(electric charge) 효과를 방지할 수 있다. When the step-AC type is applied as described above, an electric charge effect generated on the substrate may be prevented when an electric signal having a conventional step-DC type is applied.

즉, 각 픽셀에서 스텝 교류(step-AC)의 로우(low) 부분에 (-)형태의 전압(negative)을 인가함으로써 각각의 픽셀에서 기판에 차징된 전하를 빠르게 제거할 수 있게 된다. 이로 인해서 다음 화소를 진행 할 때에 보다 많은 전류가 산화막 형성에 기여하게 되고 최종적으로 기존의 직류(DC)형태의 전기적 신호를 줄 때 보다 패턴 높이 차이를 크게 확장할 수 있고, 높아진 단차를 이용하여 보다 높은 분해능(resolution)을 갖는 이미지를 형성할 수 있는 이점이 있다.That is, by applying a negative negative voltage to the low portion of step-AC in each pixel, it is possible to quickly remove the charge charged in the substrate in each pixel. As a result, more current contributes to the formation of the oxide film as the next pixel progresses, and the difference in pattern height can be greatly expanded than when the electric signal in the form of DC is finally obtained. There is an advantage to form an image with a high resolution.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same components in the figures represent the same numerals wherever possible. Specific details are set forth in the following description, which is provided to provide a more thorough understanding of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 실시 예에서는 종래와 같이 이미지의 각 픽셀의 명암 정도에 상응 하는 전압값에 따른 스텝 직류(step-DC)형태의 입력신호를 스텝 교류(step-AC)형태로 변환하여 입력하고, 상기 전압값을 교류(AC) 형태의 진폭(amplitude) 값으로 사용하는 방법을 특징으로 한다.According to the exemplary embodiment of the present invention, a step-DC type input signal according to a voltage value corresponding to the degree of contrast of each pixel of the image is converted into a step-AC type and inputted as described above. Characterized in that the voltage value is used as an amplitude value in the form of alternating current (AC).

그러면, 이하 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 원자현미경(AFM: Atomic Force Microscope) 리소그래피(Lithography) 시스템의 내부 구성에 대하여 살펴보도록 한다.Next, an internal configuration of an atomic force microscope (AFM) lithography system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

이러한 원자현미경용 리소그래피 시스템은 신호 생성부(Signal Generation)(310)를 구비하는 단말장치(300)와 함수 발생기(function Generation)(320)와 멀티플라이어(multiplier)(330)를 구비하는 입력신호 생성장치(330)와 원자현미경(AFM)(340)을 포함한다.The lithography system for an atomic force microscope includes an input signal generation including a terminal 300 having a signal generation unit 310, a function generation unit 320, and a multiplier 330. Device 330 and an atomic force microscope (AFM) 340.

먼저, 단말장치(300)는 PC(Personal Computer)와 같이 사진 또는 그림 이미지를 복수의 픽셀(pixel)로 나누고, 각 픽셀의 명암을 산출동작을 수행할 수 있는 단말장치이다.First, the terminal device 300 is a terminal device capable of dividing a photo or picture image into a plurality of pixels and performing a calculation operation of each pixel, like a personal computer (PC).

본 발명에 따른 단말장치(300)는 각 픽셀에 대해 산출된 명암에 따라 미리 설정된 전압값 또는 전류값으로 변환하고, 변환된 전압값 또는 전류값을 진폭값으로 갖는 스텝직류(step-DC) 형태의 전기신호를 생성하는 신호 생성부(310)를 포함한다.The terminal device 300 according to the present invention converts into a voltage value or a current value which is preset according to the contrast calculated for each pixel, and has a step-DC type having the converted voltage value or current value as an amplitude value. Signal generating unit 310 for generating an electrical signal of the.

이러한 신호 생성부(310)는 명암에 비례하도록 최고전압(V-max)에서 최저전압(0V)을 나눈 값에 대한 정보를 미리 저장하고, 각 픽셀에 대한 명암을 전압값 또는 전류값으로 변환할 시 미리 저장된 상기의 정보를 이용하여 산출된 명암에 따른 전압값을 확인한 후 각 픽셀에 대해 산출된 명암을 확인된 전압값으로 변환한다.The signal generator 310 may store in advance information about a value obtained by dividing the lowest voltage (0 V) from the highest voltage (V-max) in proportion to the contrast, and convert the contrast for each pixel into a voltage value or a current value. After checking the voltage value according to the calculated contrast using the previously stored information, the contrast calculated for each pixel is converted into the identified voltage value.

또 다른 실시 예에서는 신호 생성부(310)는 명암에 비례하도록 최고전류(I-max)에서 최저전류(0A)를 나눈 값에 대한 정보를 미리 저장하고, 각 픽셀에 대한 명암을 전압값 또는 전류값으로 변환할 시 미리 저장된 상기의 정보를 이용하여 산출된 명암에 따른 전류값을 확인하고, 명암을 확인된 전류값으로 변환한다.In another embodiment, the signal generator 310 previously stores information on a value obtained by dividing the lowest current (0A) from the highest current (I-max) in proportion to the contrast, and sets the contrast for each pixel to a voltage value or a current. When converting the value, the current value according to the calculated contrast is checked using the previously stored information, and the contrast is converted to the confirmed current value.

신호 생성부(310)는 각 픽셀마다 변환된 전압값 또는 전류값을 매트릭스(metric) 형태로 저장한다. 예를 들어, 소정 이미지를 픽셀로 나눈 형태가 100 * 100 픽셀이면, 각 픽셀에 대한 전압값 또는 전류값을 100 * 100 매트릭스 형태로 저장하는 것이다.The signal generator 310 stores the converted voltage value or current value for each pixel in a matrix form. For example, if a predetermined image divided by pixels is 100 * 100 pixels, the voltage or current values for each pixel are stored in a 100 * 100 matrix.

이후, 신호 생성부(310)는 변환된 전압값 또는 전류값을 이용하여 스텝직류 형태의 전기신호를 생성하여 입력신호 생성장치(330)로 출력하는데, 이때 출력하는 신호는 312와 같이 도시할 수 있다.Thereafter, the signal generator 310 generates an electric signal in the form of step DC using the converted voltage value or current value and outputs it to the input signal generator 330. The output signal may be shown as 312. have.

함수 발생기(Function Generation)(320)는 일정주기를 가지고, 소정 크기의 진폭값을 가지는 교류 형태의 전기신호를 생성하여 입력신호 생성장치(330)로 출력한다. 이때, 전기신호의 크기는 전압형태 또는 전류형태를 가질 수 있도록 구현할 수 있다.The function generator 320 generates an alternating current electrical signal having a predetermined amplitude and has an amplitude value, and outputs the generated electrical signal to the input signal generator 330. At this time, the magnitude of the electrical signal may be implemented to have a voltage form or a current form.

또한 교류 형태의 전기신호는 삼각파, 구형파, 정현파 형태 중 하나의 형태의 전기신호일 수 있다. 만약, 교류 형태의 전기신호가 구형파 형태의 전기신호이면, 구형파의 주기 및 하이 신호 구간과 로우 신호 구간의 비율의 조정이 가능할 수 있다. 이와 같이 함수 발생기(320)에서 출력되는 교류 형태의 전기신호가 구형 파인 경우 322와 같이 도시할 수 있다.In addition, the AC signal may be an electric signal of one of a triangular wave, square wave, and sinusoidal wave forms. If the alternating current electrical signal is a square wave electrical signal, it may be possible to adjust the period of the square wave and the ratio of the high signal period to the low signal period. As such, when the AC signal of the AC type output from the function generator 320 is a square wave, it may be illustrated as 322.

또한 함수 발생기(320)는 구형파 형태의 전기신호의 주기 및 하이 신호 구간과 로우 신호 구간의 비율 중 적어도 하나의 값을 조작자로부터 입력받아 입력된 값에 의해 구형파의 파형을 조정한 전기신호를 생성하여 입력신호 생성장치(330)로 출력한다. 이와 같은 경우 도 3에는 도시하지 않았지만, 함수 발생기(320)로 조작신호를 입력하기 위한 입력부가 더 구비되어야 할 것이다.In addition, the function generator 320 receives an input of at least one of the period of the square wave-type electrical signal and the ratio of the high signal section to the low signal section from the operator to generate an electrical signal by adjusting the waveform of the square wave by the input value Output to the input signal generator 330. In this case, although not shown in FIG. 3, an input unit for inputting an operation signal to the function generator 320 should be further provided.

입력신호 생성장치(330)는 소정 이미지에 대하여 원자현미경(340)에서 기판을 산화하는 방법으로 높이 단차를 이용하여 나노리소그래피하기 위한 입력신호를 생성한다.The input signal generator 330 generates an input signal for nanolithography using a height step by oxidizing a substrate in an atomic force microscope 340 with respect to a predetermined image.

이러한 입력신호 생성장치(330)는 신호 생성부(310)에서 각 픽셀의 명암에 따라 변환된 전압값 또는 전류값에 상기 생성된 함수 발생기(320)에서 생성된 교류형태의 전기신호의 진폭값을 곱한 값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하여 원자현미경(AFM)(340)에 공급한다. 예를 들어, 입력신호 생성장치(330)는 함수 발생기(320)로부터 -1 ~ +1에 해당하는 교류가 입력되면, 신호 생성부(310)에서 변환된 전압값 또는 전류값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성할 것이다. 하지만, 만약 입력신호 생성장치(330)는 함수 발생기(320)로부터 -2 ~ +2에 해당하는 교류가 입력되면, 신호 생성부(310)에서 변환된 전압값 또는 전류값과 2를 곱한 값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성할 것이다.The input signal generator 330 converts an amplitude value of an AC signal generated by the function generator 320 into a voltage value or a current value converted according to the intensity of each pixel in the signal generator 310. An electric signal in the form of a step-AC having a multiplied value as an amplitude value is generated and supplied to an atomic force microscope (AFM) 340. For example, when an AC corresponding to −1 to +1 is input from the function generator 320, the input signal generator 330 may have a voltage value or a current value converted by the signal generator 310 as an amplitude value. It will generate an electrical signal in the form of step-AC. However, if the input signal generator 330 receives an alternating current corresponding to −2 to +2 from the function generator 320, the input signal generator 330 multiplies the voltage value or the current value converted by the signal generator 310 and multiplied by two. It will generate an electrical signal in the form of a step-AC with an amplitude value.

구체적으로, 입력신호 생성장치(330)는 멀티플라이어(332)를 포함하고, 멀티 플라이어(332)가 함수 발생기(320)로부터 입력되는 교류 형태의 전기신호와 신호 생성부(310)로부터 입력되는 스텝직류(step-DC) 형태의 전기신호를 곱하여 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성한다. In detail, the input signal generator 330 includes a multiplier 332, and the multiplier 332 is input from the AC generator and the signal generator 310 of the AC type input from the function generator 320. The electrical signal in the form of step-AC is generated by multiplying the electrical signal in the form of step-DC.

이와 같은 입력신호 생성장치(330)는 도 4와 같이 도시할 수 있고, 신호 생성부(310)로부터 출력되는 스텝 직류(step-DC) 형태의 전기신호가 입력되는 제1 입력단자(323)와, 함수 발생기(320)로부터 출력되는 교류 형태의 전기신호가 입력되는 제2 입력단자(324)가 구비된다. 또한 멀티플라이어(332)에서 생성된 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 원자현미경(340)에 공급하는 출력단자(325)가 구비된다.The input signal generator 330 as shown in FIG. 4 may be illustrated as shown in FIG. 4, and may include a first input terminal 323 to which an electric signal in the form of a step-DC output from the signal generator 310 is input. The second input terminal 324 is provided to receive an alternating current electrical signal output from the function generator 320. In addition, an output terminal 325 is provided to supply an atomic force microscope 340 with an electric signal in the form of a step-AC generated by the multiplier 332.

상기와 같이 입력신호 생성장치(330)로부터 생성된 스텝교류전압 또는 교류스텝전류는 접촉형 원자현미경(AFM)(340)으로 공급되어 기판과 접촉형 AFM의 탐침 사이에 인가된다.As described above, the step AC voltage or the AC step current generated from the input signal generator 330 is supplied to the AFM 340 and is applied between the substrate and the probe of the AFM.

또한 원자현미경(340)은 기판과 접촉된 상태로 기판을 주사하게 되며, 상기 교류스텝전압 또는 교류스텝전류는 상기 원자현미경(340)의 탐침부와 상기 기판의 사이에 형성되어 상기 기판에 양극 산화현상이 일어나 산화물 형태의 나노 구조물이 형성된다. 이러한 나노 구조물의 크기는 상기 원자현미경(340)의 탐침부와 상기 기판 사이에 형성된 상기 교류스텝전압 또는 교류스텝전류의 크기에 비례한다.In addition, the atomic force microscope 340 scans the substrate in contact with the substrate, and the AC step voltage or the AC step current is formed between the probe portion of the atomic microscope 340 and the substrate to anodize the substrate. Phenomenon occurs and nanostructures in the form of oxides are formed. The size of the nanostructure is proportional to the size of the AC step voltage or AC step current formed between the probe portion of the atomic force microscope 340 and the substrate.

이와 같이, 원자현미경(340)의 탐침부와 상기 기판 사이에 교류스텝전압을 형성함으로써, 나노 구조물에 전하가 쌓이는 현상을 최소화하여 나노 구조물의 종횡비를 향상시켜 분해능(RESOLUTION)을 향상시킬 수 있게 된다.As such, by forming an AC step voltage between the probe portion of the atomic force microscope 340 and the substrate, the accumulation of charge in the nanostructure is minimized, thereby improving the aspect ratio of the nanostructure, thereby improving resolution. .

상기한 도 3의 실시예에서는 별도의 멀티플라이어(334)를 구비하여 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하는 예로 설명하였지만, 다른 실시 예로는 별도의 멀티플라이어(334)를 구비하지 않고 PC와 같은 단말장치(300)에서 소정 이미지에 대한 스텝직류(step-DC) 형태의 전기신호를 이용하여 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호로 생성할 수도 있다. 즉, PC와 같은 소정의 단말장치(300)에서 도 3의 344와 같은 신호를 생성하여 원자현미경(340)로 공급할 수도 있다.In the above-described embodiment of FIG. 3, an example of generating an electric signal having a step-AC type by using a separate multiplier 334 is described. However, another embodiment does not include a separate multiplier 334. Instead, the terminal device 300 such as a PC may generate an electrical signal in the form of step-AC using an electrical signal in the form of a step-DC for a predetermined image. That is, a predetermined terminal device 300 such as a PC may generate a signal such as 344 of FIG. 3 and supply it to the atomic microscope 340.

그러면, 이제 도 5를 참조하여 원자현미경을 이용하여 이미지를 나노 리소그래피하기 위하여 원자현미경으로 공급되는 입력신호를 생성하고, 생성된 입력신호를 이용하여 리소그래피 수행하는 과정에 대하여 살펴보도록 한다.Next, a process of generating an input signal supplied to the atomic force microscope to perform nanolithography on the image using the atomic force microscope and performing the lithography using the generated input signal will now be described with reference to FIG. 5.

500단계에서 사진 또는 그림 이미지를 복수개의 픽셀로 나눈 후 502단계로 진행한다.In step 500, the photo or picture image is divided into a plurality of pixels, and the flow proceeds to step 502.

502단계에서 각 픽셀의 명암을 산출하고, 산출된 각 픽셀의 명암에 상응하는 전압값 또는 전류값으로 변환하여 매트릭스 형태로 저장한다. 이를 위해서는 명암의 정도에 비례하도록 최고전압(V-max)에서 최저전압(0V)을 나눈 값 또는 명암에 비례하도록 최고전류(I-max)에서 최저전류(0A)를 나눈 값에 대한 정보를 미리 저장하여야 하고, 이 정보를 이용하여 각 픽셀의 명암에 대해 미리 설정된 전압값 또는 전류값을 확인한 후 확인된 값으로 변환하는 것이다.In operation 502, the contrast of each pixel is calculated, converted into a voltage value or a current value corresponding to the calculated contrast of each pixel, and stored in a matrix form. To this end, information about the value obtained by dividing the minimum voltage (0 V) by the maximum voltage (V-max) to be proportional to the intensity or the value by dividing the minimum current (0 A) by the maximum current (I-max) to be proportional to the contrast This information is used to check the voltage value or the current value which is set in advance for the intensity of each pixel, and convert the value to the identified value.

이렇게 각 픽셀마다 변환된 값들은 매트릭스(matrix) 형태로 저장된다. 예를 들어, 소정의 이미지가 100 * 100 픽셀로 나누어졌다고 가정하면, 도 6과 같은 각 픽셀의 위치에 변환된 전압값이 매트릭스 형태로 저장될 것이다. 이러한 도 6은 전 압값으로 변환된 경우의 예시도이고, 만약 전류값으로 리소그래피를 제어하는 경우에는 전압값 대신 전류값으로 변환되고, 변환된 전류값이 각 픽셀의 위치에 저장될 것이다.The converted values of each pixel are stored in a matrix form. For example, assuming that a predetermined image is divided into 100 * 100 pixels, the converted voltage values are stored in a matrix form at the position of each pixel as shown in FIG. 6. 6 is an exemplary diagram of a case where a voltage value is converted into a voltage value, and when the lithography is controlled by a current value, the current value is converted into a current value instead of a voltage value, and the converted current value is stored at each pixel position.

502단계에서 504단계로 진행하면 산출된 전압값 또는 전류값을 이용하여 스텝직류 형태의 전기신호를 생성한다.In step 502 to step 504, an electric signal in the form of step direct current is generated using the calculated voltage value or current value.

또한 506단계에서 일정주기를 가지고, 소정 크기의 진폭값을 가지는 교류(AC) 형태의 전기신호를 발생시킨다.In operation 506, an electric signal having an alternating current (AC) shape having a predetermined period and having an amplitude value is generated.

이후, 507단계에서는 504단계에서 생성된 스텝직류 형태의 전기신호와 506단계에서 발생된 전기신호를 곱하여 스텝교류 형태의 전기신호를 생성한다. 이때, 스텝교류 형태의 전기신호는 상기 변환된 전압값 또는 전류값에 상기 생성된 교류형태의 전기신호의 진폭값을 곱한 값 진폭값으로 하는 스텝교류 형태의 전기신호이다.Thereafter, in step 507, the step DC-type electric signal generated in step 504 and the electric signal generated in step 506 are multiplied to generate an electric signal of step exchange type. At this time, the electric signal of the step-change type is an electric signal of the step-exchange type that is a value amplitude value obtained by multiplying the converted voltage value or current value by the amplitude value of the generated AC type electric signal.

이후, 508단계로 진행하여 생성된 스텝교류 형태의 전기신호를 원자현미경으로 공급한다.Thereafter, the flow proceeds to step 508 to supply the generated electric signal in the form of step flow to the atomic force microscope.

본 발명의 일 실시 예에 따라 상기의 500단계 내지 504단계는 단말장치(300)의 신호 생성부(310)에서 수행되고, 506단계는 함수 발생기(320)에서 수행되고, 507단계 및 508단계는 멀티플라이어(332)에서 수행되는 단계이다.According to an embodiment of the present invention, steps 500 to 504 are performed by the signal generator 310 of the terminal device 300, and step 506 is performed by the function generator 320, and steps 507 and 508 are performed. The step performed in the multiplier 332.

또 다른 실시 예에 따라 상기의 500단계 내지 508단계를 단말장치(300)에서 수행할 수도 있다. 만약, 단말장치(300)에서 상기의 500단계 내지 508단계를 수행하는 경우에는 소정 이미지를 이용하여 스텝교류 형태의 전기신호를 생성하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리부(도면에 미도시)와 전기신호 생성을 제어하기 위한 제어부(도면에 미도시)가 단말장치(300)에 포함되어야 할 것이다.According to another embodiment, the steps 500 to 508 may be performed by the terminal device 300. If the terminal device 300 performs steps 500 to 508 above, a memory unit (not shown) and an electric signal storing a program for generating an electric signal in a step-change mode using a predetermined image are used. A control unit (not shown in the drawing) for controlling the generation should be included in the terminal device 300.

그러면, 스텝교류 형태의 전기신호를 공급받은 원자현미경은 각 해당 픽셀로 이동하면서 팁 모듈에 공급하여 래스터 방식의 리소그래피를 수행하게 된다.Then, the atomic force microscope, which receives the electric signal in the form of a step exchange, is moved to each corresponding pixel and supplied to the tip module to perform raster lithography.

상기한 바와 같이 본 발명은 스텝 교류(step-AC)형태를 인가해 주는 경우 각 픽셀에서 교류(AC)형태의 로우(low) 부분에서 (-)전압을 인가함으로써 기판에 차징(charging)된 전하를 제거할 수 있게 되어 종래에 스텝직류(step-DC) 형태의 전기적 신호를 공급하여 기판에 발생되는 전하 차징(electric charge) 효과를 방지할 수 있다.As described above, in the present invention, when a step-AC type is applied, a charge charged to a substrate by applying a negative voltage at a low portion of an AC type in each pixel. Since it is possible to remove the conventionally supplying an electrical signal in the form of step-DC (step-DC) it is possible to prevent the electric charge effect (electric charge) generated in the substrate.

이뿐 아니라 기판에 차징(charging)된 전하를 빠르게 제거함으로써 다음 픽셀로 진행할 때에 보다 많은 전류가 산화막 형성에 기여하게 되고, 최종적으로 종래와 같이 직류(DC)형태의 전기적 신호를 줄 때 보다 패턴 높이 차이를 크게 확장할 수 있다. 이와 같이 높아진 단차를 이용하여 보다 높은 분해능(resolution)을 갖는 이미지를 형성할 수 있게 된다.In addition, by quickly removing the charges charged to the substrate, more current contributes to the formation of the oxide film when proceeding to the next pixel, and finally, the pattern height difference is higher than when a DC signal is applied as in the prior art. Can be greatly expanded. By using such a high step, it is possible to form an image having a higher resolution.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모 든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, the embodiments described above are provided to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art, and should be understood as illustrative and not limiting in all aspects. The invention is only defined by the scope of the claims.

도 1은 일반적인 원자현미경을 이용한 리소그래피 기술의 메커니즘을 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining the mechanism of a lithography technique using a general atomic force microscope,

도 2는 종래기술에 따라 이미지 리소그래피를 위해 원자현미경으로 입력하기 위한 스텝 직류 형태의 전기적 신호를 도시하는 예시도.2 illustrates an electrical signal in the form of a step direct current for input into an atomic force microscope for image lithography according to the prior art.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원자현미경 리소그래피(Lithography)용 입력신호 생성 시스템 구성도,3 is a block diagram of an input signal generation system for atomic force lithography according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 입력신호 생성장치의 예시도,4 is an exemplary diagram of an input signal generator according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 원자현미경을 이용하여 이미지를 나노 리소그래피하기 위하여 원자현미경으로 공급되는 입력신호를 생성하고, 생성된 입력신호를 이용하여 리소그래피 수행하는 과정을 나타내는 흐름도,5 is a flowchart illustrating a process of generating an input signal supplied to an atomic force microscope to perform nanolithography on an image using an atomic force microscope and performing lithography using the generated input signal;

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 신호 생성부에 저장된 매트릭스 형태의 각 픽셀에 대한 전압값을 도시하는 예시도.6 is an exemplary diagram illustrating voltage values for each pixel in a matrix form stored in a signal generator according to an exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

300: 단말장치 310: 신호 생성부300: terminal device 310: signal generator

320: 함수 발생기 330: 입력신호 생성부320: function generator 330: input signal generator

332: 멀티플라이어 340: 원자현미경(AFM)332: multiplier 340: atomic force microscope (AFM)

Claims (17)

원자현미경(AFM: Atomic Force Microscope)을 이용하여 이미지를 리소그래피(lithography)하기 위한 시스템에 있어서,In a system for lithography of an image using an atomic force microscope (AFM), 리소그래피 패턴이 되는 이미지를 복수의 픽셀(pixel)로 나누고, 각 픽셀에 대한 명암을 산출한 후 산출된 명암에 따라 미리 설정된 전압값 또는 전류값으로 변환하는 신호 생성부를 포함하는 단말장치와,A terminal device including a signal generation unit for dividing an image, which becomes a lithography pattern, into a plurality of pixels, calculating contrast for each pixel, and converting the image into a predetermined voltage value or current value according to the calculated contrast; 진폭값을 가지는 교류 형태의 전기신호를 생성하여 출력하는 함수 발생기(Function Generation)와,A function generator for generating and outputting an AC signal having an amplitude value; 상기 단말장치에서 변환된 전압값 또는 전류값에 상기 함수 발생기로부터 생성된 전기신호의 진폭값을 곱한 값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하여 상기 원자현미경에 공급하는 입력신호 생성장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자현미경용 리소그래피 시스템.Generate and supply a step-AC electric signal having an amplitude value obtained by multiplying the converted voltage value or current value by the amplitude value of the electric signal generated from the function generator, and supplying it to the atomic force microscope. A lithographic system for an atomic force microscope, comprising: an input signal generator; 제 1항에 있어서, 상기 신호 생성부는,The method of claim 1, wherein the signal generator, 상기 각 픽셀마다 변환된 전압값 또는 전류값을 매트릭스(metric) 형태로 저장하고, 상기 전압값 또는 전류값을 진폭값으로 갖는 스텝직류(step-DC) 형태의 전기신호를 생성하여 상기 입력신호 생성장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 원자현미경용 리소그래피 시스템.The input signal is generated by storing the converted voltage value or current value for each pixel in a metric form, and generating an electric signal having a step-DC shape having the voltage value or current value as an amplitude value. An atomic force lithography system, characterized in that output to a device. 제 2항에 있어서, 상기 입력신호 생성장치는,The apparatus of claim 2, wherein the input signal generator comprises: 상기 함수 발생기로부터 입력되는 상기 교류 형태의 전기신호와 상기 신호 생성부로부터 입력되는 상기 스텝직류(step-DC) 형태의 전기신호를 곱하여 상기 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하여 상기 원자현미경으로 공급하는 멀티플라이어(multiplier)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자현미경용 리소그래피 시스템.The electrical signal of the alternating current type inputted from the function generator and the electrical signal of the step-DC type input from the signal generator are generated to generate the electrical signal of the step-AC type. A lithographic system for an atomic force microscope, comprising: a multiplier supplied with an atomic force microscope. 제 1항에 있어서, 상기 신호 생성부는,The method of claim 1, wherein the signal generator, 명암에 비례하도록 최고전압(V-max)에서 최저전압(0V)을 나눈 값에 대한 정보를 미리 저장하고, 상기 정보를 이용하여 상기 산출된 명암에 따른 전압값을 확인한 후 명암을 상기 확인된 전압값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 원자현미경용 리소그래피 시스템.Information about the value obtained by dividing the lowest voltage (0 V) by the highest voltage (V-max) in proportion to the contrast is stored in advance, and after confirming the voltage value according to the calculated contrast using the information, A lithographic system for an atomic force microscope, characterized in that it is converted to a value. 제 1항에 있어서, 상기 신호 생성부는,The method of claim 1, wherein the signal generator, 명암에 비례하도록 최고전류(I-max)에서 최저전류(0A)를 나눈 값에 대한 정보를 미리 저장하고, 상기 정보를 이용하여 상기 산출된 명암에 따른 전류값을 확인한 후 명암을 상기 확인된 전류값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 원자현미경용 리소그래피 시스템.Information about the value obtained by dividing the lowest current (0A) by the highest current (I-max) in proportion to the contrast is stored in advance, and after confirming the current value according to the calculated contrast using the information, the contrast is determined as the current A lithographic system for an atomic force microscope, characterized in that it is converted to a value. 제 3항에 있어서, 상기 교류 형태의 전기신호는,The electrical signal of claim 3, wherein the AC signal is 삼각파, 구형파, 정현파 형태 중 하나의 형태의 전기신호인 것을 특징으로 하는 원자현미경용 리소그래피 시스템.A lithographic system for an atomic force microscope, characterized in that it is an electrical signal in one of triangular, square and sinusoidal forms. 제 3항에 있어서, 상기 교류 형태의 전기신호가 구형파 형태의 전기신호이고,The electrical signal of claim 3, wherein the AC signal is an electrical signal in the form of a square wave. 상기 함수 발생기는, 상기 구형파 형태의 전기신호의 주기 및 하이 신호 구간과 로우 신호 구간의 비율 중 적어도 하나의 값을 조작자로부터 입력받아 입력된 값에 의해 구형파의 파형을 조정한 전기신호를 생성하여 상기 입력신호 생성장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 원자현미경용 리소그래피 시스템.The function generator may be configured to generate an electrical signal obtained by inputting at least one of a period of the square wave-type electrical signal and a ratio between a high signal section and a low signal section from an operator and adjusting a waveform of the square wave by the input value. A lithographic system for an atomic force microscope, characterized in that it is output to an input signal generator. 제 3항에 있어서, 상기 교류 형태의 전기신호는,The electrical signal of claim 3, wherein the AC signal is 전압 형태의 전기신호 또는 전류 형태의 전기신호인 것을 특징으로 하는 원자현미경용 리소그래피 시스템.A lithographic system for an atomic force microscope, characterized in that it is an electrical signal in the form of a voltage or an electrical signal in the form of a current. 제 1항에 있어서, 상기 원자현미경은 상기 스텝교류 형태의 전기신호를 각 해당 픽셀로 이동하면서 상기 원자현미경의 팁 모듈에 공급하여 리소그래피를 수행하는 것을 특징으로 하는 원자현미경용 리소그래피 시스템.The lithography system according to claim 1, wherein the atomic force microscope performs lithography by supplying the step-wise electrical signal to each corresponding pixel while supplying the tip module of the atomic force microscope. 원자현미경 리소그래피용 입력신호 생성장치에 있어서,In the input signal generator for atomic force lithography, 리소그래피 패턴이 되는 이미지의 각 픽셀에 대한 명암에 상응하는 전압값 또는 전류값을 이용하여 생성된 스텝 직류(step-DC) 형태의 전기신호가 입력되는 제1 입력단자와,A first input terminal to which an electric signal in the form of a step DC is generated using a voltage value or a current value corresponding to the contrast of each pixel of the image to be a lithographic pattern; 진폭값을 가지는 교류 형태의 전기신호가 입력되는 제2 입력단자와,A second input terminal to which an AC signal having an amplitude value is input; 상기 제1 입력단자를 통해 입력된 스텝 직류(step-DC) 형태의 전기신호와 상기 제2 입력단자를 통해 입력된 교류 형태의 전기신호를 곱하여 상기 전압값 또는 전류값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하는 멀티플라이어와,Step-AC current having the voltage value or the current value as an amplitude value by multiplying the step-DC type electric signal input through the first input terminal and the AC type electric signal input through the second input terminal. a multiplier for generating an electrical signal in the form of (step-AC), 상기 생성된 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 상기 원자현미경에 공급하는 출력단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자현미경 리소그래피용 입력신호 생성장치.And an output terminal for supplying the generated step-AC electrical signal to the atomic force microscope. 원자현미경을 이용하여 이미지를 나노 리소그래피하기 위하여 원자현미경 리소그래피용 입력신호 생성방법에 있어서,In the input signal generation method for atomic microscope lithography for nanolithography an image using an atomic force microscope, 리소그래피 패턴이 되는 이미지를 복수개의 픽셀로 나누는 과정과,Dividing the image into a lithographic pattern into a plurality of pixels, 각 픽셀에 대한 명암을 산출한 후 산출된 명암에 따라 미리 설정된 전압값 또는 전류값으로 변환하는 과정과,After calculating the contrast for each pixel and converting it to a predetermined voltage value or current value according to the calculated contrast, 진폭값을 가지는 교류형태의 전기신호를 생성하는 과정과,Generating an AC signal having an amplitude value; 상기 변환된 전압값 또는 전류값에 상기 생성된 전기신호의 진폭값을 곱한 값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 입력신호 생성 방법.And generating a step-AC electric signal having an amplitude value obtained by multiplying the converted voltage value or current value by the amplitude value of the generated electric signal. Signal generation method. 제 11항에 있어서, 상기 변환 과정 후,The method of claim 11, wherein after the conversion process, 각 픽셀에 대해 변환된 전압값 또는 전류값을 매트릭스(matrix) 형태로 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 입력신호 생성 방법.And storing the converted voltage value or current value for each pixel in a matrix form. 삭제delete 제 11항에 있어서, 상기 이미지를 복수개의 픽셀로 나누는 과정 수행 전에, 최저전압(0V)에서 최고전압(V-max)까지를 복수개의 전압값으로 구분하고, 명암 정도에 따라 상기 구분된 전압값을 대응시킨 정보를 미리 저장하는 과정 또는 최저전류(0A)에서 최고전류(I-max)까지를 복수개의 전류값으로 구분하고, 명암 정도에 따라 상기 구분된 전류값을 대응시킨 정보를 미리 저장하는 과정을 더 포함하고,The method of claim 11, wherein before performing the process of dividing the image into a plurality of pixels, the voltages are divided into a plurality of voltage values from a minimum voltage (0V) to a maximum voltage (V-max), and the divided voltage values according to the degree of contrast. In the process of pre-store the corresponding information or to divide the current from the lowest current (0A) to the highest current (I-max) into a plurality of current values, and in advance to store the information corresponding to the divided current value according to the degree of contrast Include more courses, 상기 산출된 명암에 따라 미리 설정된 전압값 또는 전류값으로 변환할 시 상기 정보를 이용하여 상기 산출된 명암에 따른 전압값 또는 전류값을 확인하고, 산출된 명암을 상기 확인된 전압값 또는 전류값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 입력신호 생성 방법.When converting into a predetermined voltage value or current value according to the calculated contrast, the voltage or current value according to the calculated contrast is checked using the information, and the calculated contrast is converted into the checked voltage value or current value. An input signal generation method for lithography, characterized in that for converting. 제 11항에 있어서, 상기 교류 형태의 전기신호는,The method of claim 11, wherein the electrical signal of the alternating current form, 삼각파, 구형파, 정현파 형태 중 하나의 형태의 전기신호인 것을 특징으로 하는 리소그래피용 입력신호 생성 방법.An input signal generation method for lithography, characterized in that the electrical signal of one of the form of a triangular wave, square wave, sine wave. 제 11항에 있어서, 상기 교류 형태의 전기신호는 구형파 형태의 전기신호이고, 상기 구형파의 주기 및 하이 신호 구간과 로우 신호 구간의 비율은 조작자에 의해 설정된 값으로 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피용 입력신호 생성 방법.12. The lithographic method of claim 11, wherein the AC signal is an electrical signal in the form of a square wave, and the period of the square wave and the ratio of the high signal section to the low signal section can be adjusted to a value set by an operator. Input signal generation method. 원자현미경을 이용한 리소그래피 방법에 있어서,In a lithography method using an atomic force microscope, 리소그래피 패턴이 되는 이미지를 복수개의 픽셀로 나누는 과정과,Dividing the image into a lithographic pattern into a plurality of pixels, 각 픽셀에 대한 명암을 산출한 후 산출된 명암에 따라 미리 설정된 전압값 또는 전류값으로 변환하는 과정과,After calculating the contrast for each pixel and converting it to a predetermined voltage value or current value according to the calculated contrast, 진폭값을 가지는 교류형태의 전기신호를 생성하는 과정과,Generating an AC signal having an amplitude value; 상기 변환된 전압값 또는 전류값에 상기 생성된 전기신호의 진폭값을 곱한 값을 진폭값으로 갖는 스텝교류(step-AC) 형태의 전기신호를 생성하는 과정과,Generating an electric signal in a step-AC form having an amplitude value obtained by multiplying the converted voltage value or current value by the amplitude value of the generated electric signal; 상기 스텝교류 형태의 전기신호를 각 해당 픽셀로 이동하면서 상기 원자현미경의 팁 모듈에 공급하여 래스터 방식의 리소그래피를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자현미경을 이용한 리소그래피 방법.And performing a raster-type lithography by supplying the step-wise electrical signal to each corresponding pixel while supplying it to the tip module of the atomic force microscope.
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