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マルチサンプルスキャンTM スキャン機能により最も便利な試料測定が可能

Park XE15 マルチサンプルTM スキャンシステム

  • 1回のパスで複数のサンプルの自動イメージング
  • 最大16の個別のサンプルのローディングのため、特別に設計されたマルチサンプルチャック
  • 完全電動XY試料ステージ150mm×150mmまで移動します

電動試料台を使用して、マルチサンプルスキャン™は、ステップ•アンド•スキャンの自動化におけるプログラム可能な複数の領域イメージングを可能にします。

マルチサンプル™スキャン

1. ユーザーによって定義された複数のスキャン位置を登録します
2. 最初のスキャン位置からイメージを開始
3. カンチレバーをリフトする
4. 自動ステージにより次のユーザー指定座標に移動
5. プローブのアプローチ
6. 繰り返しスキャン

複数のスキャン位置の登録は、試料ステージ座標情報を入力するか或いは2つのサンプルの基準点によって簡単に行われます。この自動化機能により、走査プロセスの手間を減らすことができる為に生産性を大いに向上できます。

xe15 afm sys
 

クロストーク排除によるA正確なXYスキャン

パークシステムの先進的なクロストーク除去(XE)スキャンシステムは、効果的に上記の問題のすべてを解決します。この構成では当社は、XY方向にサンプルをスキャンする2次元屈曲ステージを使用し、積層型圧電アクチュエータは、Z方向のみプローブのカンチレバーをスキャンします。 XYスキャナのために使われる屈曲ステージは、固体アルミニウムでできています。それは、高い直交性と優れた面外モーションプロファイルを示しています。屈曲ステージは、XY方向で数100Hzまで大きなサンプル(~1 kg)を調べることができます。XY軸の帯域幅必要条件は、Z軸用のものよりもはるかに低いので、この走査速度は十分です。適切に事前にロードされたときに、Zスキャナの積層型圧電アクチュエータは、高いプッシュプル力の高共振周波数(〜10 kHz)を持っています。

 

XE スキャンシステム

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  • 独立したXYスキャナ(試料)とZスキャナ(プローブ)

XY フレクチャースキャナ

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  • 平坦で湾曲が無く、直交したXYスキャナ
 

XEの性能

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XEシリーズAFMの水平なバックグラウンド (a)、市販のチューブスキャナの湾曲したバックグラウンド(b)、(c)は、(b)のクロスセクションを示します。図9

図9 はベアSiウエハのAFMによるイメージを示しています。図(a)は、Park社XEシリーズAFMで計測したイメージで、図(b)は市販AFMで測定したイメージです。シリコンウエハは非常に平坦なので図(b)の湾曲はスキャナの持つアーティファクトを示します。図(c)は湾曲のクロスセクションを示し、この図から15μmのスキャンで80nm以上の湾曲エラーが示されています。XEシステムでは同じスキャン範囲で僅かに1nm以下の湾曲しかありません。他のXEシステムのスキャンにおける優位性はZサーボの応答スピードがあります。 図10はポーラスポリマー球面 (Styrene Divinyl Benzene)で直径5μmでXEシステムのノンコンタクトモードで計測されました。Zサーボ応答が高速であるために非常に正確にプローブが追従できます。その為にポリマー球面上の急峻な形状を正確に追従し、スクラッチや吸着の現象が起きません。図11は、平坦なバックグラウンドを持ちZサーボ応答が高性能であることを示しています。

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図10 & 図11
 

真のノンコンタクトTM モードにより、更なるチップの長寿命化、サンプル形状の維持及び正確なAFM計測実現

完全非接触™モードは、チップ試料間距離が正常に原子間力のネットアクティブ体制が数ナノメートルに維持されます。先端振動の小振幅は、結果として見事な先端保全とわずかなサンプルの修正で、チップ試料の相互作用を最小限に抑えることができます。

真 のノンコンタクトTM モード

non-contact
  • 少ない先端摩耗=長時間の高解像度走査
  • 先端と試料との非破壊的な相互作用=試料損傷の最小化
  • 耐パラメータ依存性

タッピング モード

tapping-imaging
  • 急激なチップ磨耗 = ぼやけた低解像度走査
  • 探針先端と試料の破壊的な相互作用 = サンプルダメージと形状変形
  • 大きなパラメータ依存性

より長いチップ寿命とより少ない試料ダメージ

AFM先端の鋭い端部は、一旦試料に触れたら、瞬時に鈍るとともにAFMの分解能を制限し、画像の品質を低下させるほど脆いです。柔らかいサンプルについては、先端がサンプルにダメージを与え、そして試料の高さ測定に不正確さをもたらします。その結果、先端完全性を保存することは、一貫した高解像度と正確なデータを可能にします。XE-AFMの完全非接触モードが先端を、見事に保存することで、結果チップ寿命がとても長く、サンプル損傷がすくなくなります。1:1のアスペクト比で示される図は、深さが走査型電子顕微鏡(SEM)でも確かめらるXE-AFMで、画像化される浅い溝隔離サンプルの未処理の荒々しいデータ画像を示します。試料の画像化に使用される同じチップでも、20枚の撮影後でも先端の摩耗を示しません。xe-afm
 

Park XE15の特徴

2D フレクチャー式スキャナ (100μmx100μm)

2D-Flexure-Guided-ScannerXYスキャナは対称形の二次元の屈曲と高力圧電スタックで構成され、最小限の平面外の動きと高い直交運動だけでなく、ナノメートルスケールでの正確なサンプルのスキャンに不可欠な高い応答性を提供します。

フレクチャー式高速Zスキャナ

高力圧電スタックによって駆動され、たわみ構造により誘導され、その剛性で従来のAFMで用いられるスキャナよりも垂直方向に高い速度で移動することを可能にしています。最大Zスキャン範囲は、オプションのロングレンジZスキャナ(オプション)で12µm程度から25µmに拡張することができます。

サイド スライドイン式 SLDヘッド
sld-head

AFMヘッドは、ダブテールレールに沿ってスライドさせ、容易に挿入または除去できます。スーパールミネッセンスダイオード(SLD)の低干渉性は、ピコニュートンフォース-距離分光学のために、高反射する表面と正確な寸法の正確なイメージングを可能にします。SLDの波長は、可視スペクトル内の実験で、AFMを組み合わせるに興味があるユーザーのために、干渉問題を除きます。

マルチサンプルチャック
xe15 afm multisample chuck

特注のマルチサンプルチャックは、最高16の個々のサンプルをロードすることができそして、マルチサンプルスキャンオートメーションによって順次、走査することができます。ユニークなヘッドデザインにより、サンプル•チップに簡単にサイドアクセスが可能になります。

光学エンコーダ付電動XY 試料ステージ
encoders

試料の測定位置は、統合した自動化されたXYステージによって簡単かつ、正確にコントロールされます。XY試料ステージの移動範囲は、150mm×150mmか200mm x 200mmで設定ができます。電動ステージを使用した場合のエンコーダは、正確なサンプル位置決めのための、より高い位置決め再現性を可能にします。エンコードされたXYステージは、2μmの再現性で1μmの解像度で、Zステージは1μmの再現性で0.1μmの解像度です。

デジタルズーム付高分解能デジタルCCDカメラ
デジタルズーム機能を備えた直接軸上の高解像度デジタルCCDカメラは、流し撮りにかかわらず、高透明度および高解像度画質を可能にします。
垂直アラインド電動Z ステージ&フォーカス ステージ
focus-stage

常にユーザに対して視覚の明瞭な視野を維持しながら、Zステージとフォーカスステージは、試料表面とカンチレバーと係合します。フォーカスステージは電動化し、ソフトウェア制御されるので、透明な試料及び液体セルの用途に必要な精度を有しています。

Park XE 制御エレクトロニクス( DSP ボード)
1 1 Controller

AFMのナノスケール信号は、高性能なXEエレクトロニクスによって制御・処理されます。低ノイズ設計と高速処理ユニットとの組み合わせにより、XEエレクトロニクスはナノスケールのイメージングに最適な真のノンコンタクトTMモードや、精密な電圧・電流測定も可能にしています。

•  600MHz、4800MIPSの高性能処理ユニット
•  電圧・電流の精密な測定を可能にする低ノイズ設計
•  様々なSPM技術が活用できる多目的システム
•  AFMの入出力信号にアクセスする外部信号アクセスモジュール
•  最大データサイズ:16画像、データサイズ;4096×4096ピクセル
•  16ビット、500kHzのAD/DAコンバーター
•  TCP/IP接続による、PCからの電気的ノイズ遮断

 

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