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).