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    XE7
    AFM 技術情報
 

クロストーク 除去による正確な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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  • i独立したZスキャナ(プローブ)とXYスキャナ(サンプル)

XY フレクチャースキャナ

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  • ボウイングの無い平坦で高い直交性の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™ モードで最高のプローブ寿命

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
  • より少ない先端の摩耗=長期の高解像度スキャン
  • 非破壊チップと試料との相互作用=最小化飼料の変更
  • パラメータに非依存的な結果

Tタッピング モード

tapping-imaging
  • クイックチップ磨耗=かすみ低解像度スキャン
  • 破壊的なチップ - 試料の相互作用=飼料の損傷や修正
  • 高度なパラメータ依存

より長いチップ寿命と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 XE7 の特長

2D フレクチャーXYスキャナ( 10 μm x 10 μm )

xe7 flexure-guideXY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。コンパクトで剛性構造は、低ノイズ、高速サーボの応答のために設計されました。

フレクチャー式高速Zスキャナー

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。

簡単ヘッドスライドイン接続式 SLD
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。

試料ホールダ

ユニークなヘッドデザインは、100mmのサンプルサイズまで対応し、サンプルと先端に簡単にサイドアクセスを可能にすることができます。

マニュアルXY試料ステージ

試料の測定位置は手動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13 mm x 13 mmです。

マニュアル光学ステージ
軸上光学用フォーカス機構は手動で調整されます。
Park XE 制御用エレクトロニクスとDSPボード
1 1 Controller

AFMから得られるナノスケールの信号は、高性能の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を有するXEシリーズのエレクトロニクスは、精密な電圧・電流の測定はもとより、ナノスケールの局所イメージングに理想的なトルーノンコンタクト計測の実現に成功しました。

• 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画像データで4096×4096
• 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

XE7-技術情報

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