Предназначен для измерения нанорельефа поверхности, коэффициента трения, нанотвердости, распределения магнитных и электрических сил на поверхности, распределения зарядов на поверхности; определения локальной емкости, сопротивления растекания. Полученные изображения представляют собой профилограммы — карты распределения высот.
Оборудование
Калибровка и поверка АСМ проводится по мере ширины и периода специальной МШПС-2.0К и/или мере длины 3D субмикронного диапазона NGR 11010.
Основные характеристики
- Методы микроскопии, доступные с имеющимся набором модулей: атомно-силовая (АСМ), поперечно-силовая, магнито-силовая (МСМ), электро-силовая (ЭСМ), емкостная, микроскопия сопротивления растекания, туннельная атомно-силовая, проводящая атомно-силовая, а так же силовые измерения, оксидная литография, наноиндентирование;
- режимы сканирования: контактный и полуконтактный;
- максимальная область сканирования (90 х 90) мкм;
- разрешение по вертикали 1нм;
- диапазон измерений линейных размеров по вертикали (0,02 — 0,60) мкм;
- пределы допускаемой систематической составляющей погрешности измерений линейных размеров в плоскости XY ± 0,06 мкм;
- пределы допускаемой систематической составляющей погрешности измерений высоты шаговой структуры (линейных размеров по оси Z) ± 0,02 мкм;
- среднеквадратичное отклонение измерений линейных размеров в плоскости XY не более 0,05 мкм;
- среднеквадратичное отклонение измерений высоты шаговой структуры (линейных размеров по оси Z) не более 0,002 мкм;
- максимальный размер образца 150 мм;
- максимальная толщина образца 12 мм;
- максимально-допустимый перепад высот образца 7 мкм
Что можно измерить
|
Вид микроскопии |
Принцип работы |
Что измеряется |
|
Атомно-силовая |
Регистрация сил, действующих на кантилевер со стороны поверхности |
Рельеф поверхности (шероховатость) |
|
Поперечно-силовая |
Закручивание кантилевера под действием сил трения |
Позволяет находить области с различным коэффициентом трения (качественные измерения) |
|
Проводящая атомно-силовая |
В процессе сканирования на образец подается электрическое напряжение относительно иглы, и происходит измерение тока, протекающего через образец. |
Корреляция топографии и токового изображения |
|
Магнито-силовая (МСМ) |
При первом проходе определяется рельеф, затем кантилевер приподнимается, чтобы подвергаться воздействию только магнитных сил, и сканирование осуществляется в соответствии с полученным рельефом |
Карта распределения магнитных сил по поверхности |
|
Электро-силовая микроскопия (ЭСМ) |
Метод аналогичен МСМ |
Карта распределения электрических сил по поверхности |
|
Емкостная микроскопия |
Система игла—образец образует конденсатор, состоящий из металла, изолятора и полупроводника. Если приложить некоторое смещение к полупроводниковому образцу, электрическое поле заставит заряды собираться или рассасываться в области около иглы, таким образом варьируя емкость конденсатора. Измеряя изменение емкости в зависимости от напряжения смещения, можно визуализировать области p- и n- проводимости в полупроводниках. |
Карты распределения зарядов в полупроводниках; определение малых изменений емкости |
|
Микроскопия сопротивления растекания |
В процессе сканирования методом АСМ к образцу прикладывается напряжение относительно иглы кантилевера. Логарифмический усилитель тока с входным диапазоном от 10 пА до 0,1 мА позволяет измерить ток, протекающий через образец. |
Ток; сопротивление |
Примеры работы
Определение геометрии столбчатых выступов
Профилограмма, профиль вдоль выделенного направления.
Трехмерная визуализация поверхности.
Использование емкостной микроскопии для исследования интегральной схемы
Фрагмент интегральной схемы.
Данные атомно-силовой и емкостной микроскопии. Метод позволяет наглядно показать области с различной концентрацией зарядов (темные и светлые участки).
