Атомно-силовой микроскоп Veeco Dimension V. 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.
Калибровка и поверка АСМ проводится по мере ширины и периода специальной МШПС-2.0К и/или мере длины 3D субмикронного диапазона NGR 11010.
Основные технические 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 | |
1. | Атомно-силовая | Регистрация сил, действующих на кантилевер со стороны поверхности | Рельеф поверхности (шероховатость) |
2. | Поперечно-силовая | Закручивание кантилевера под действием сил трения | Позволяет находить области с различным коэффициентом трения (качественные измерения) |
3. | 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 |
4. | 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 |
5. | Электро-силовая микроскопия (ЭСМ) | Метод аналогичен МСМ | Карта распределения электрических сил по поверхности |
6. | 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 |
7. | 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 использования микроскопа Veeco Dimension V
Определение геометрии столбчатых выступов
Профилограмма (вверху слева), профиль вдоль выделенного направления (внизу слева) и трехмерная визуализация поверхности (вверху справа).
Использование емкостной микроскопии для исследования интегральной схемы
Фрагмент интегральной схемы (слева). Данные атомно-силовой (в центре) и емкостной (справа) микроскопии. Метод позволяет наглядно показать области с различной концентрацией зарядов (темные и светлые участки).