|お問い合わせ|
  • Park
    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・システムズの高度なクロストーク除去(XE)スキャンシステムは、下記の問題すべてを効果的に解決します。この構成では、2次元フレクチャーステージを使用してサンプルをXY方向にのみスキャンし、積層型圧電アクチュエーターを使ってプローブカンチレバーをZ方向にのみスキャンを行います。XYスキャナに使用される個体アルミニウム製フレクチャーステージは、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、XY方向に最大100Hzまでの大きなサンプル(約1 kg)をスキャンすることができます。XY軸の帯域幅要件は、Z軸の帯域幅要件よりもはるかに低いため、このスキャン速度でも十分なことがわかります。Zスキャナ用の積層型圧電アクチュエーターは、適切にプリロードされている場合、 高いプッシュル力の高共振周波数(約10 kHz)と高いプッシュル力を持ちます。
 

XE スキャンシステム

XE-systems
  • サンプルおよびプローブチップ用の独立したループXY、Zフレクチャースキャナ

XY フレクチャースキャナ

3img 4
  • ボウイングのないフラットで高い直交性のXYスキャナ

XEの性能

3img 7

図9 パーク・システムズXEシリーズによるフラットなバックグラウンド(a)。チューブスキャナを備えた従来のAFMシステムによる典型的な湾曲したバックグラウンド(b)。(a)と(b)のクロスセクション(c)

図9は、XEシステム(a)と従来のAFM(b)で撮影したベアシリコンウェーハのAFMによるイメージを示しています。シリコンウェーハは非常にフラットであるため、図(b)の湾曲はスキャナの持つアーチ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ており、 15μmのスキャンで80 nm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1 nm以下のわずかな湾曲しかありません。XEスキャンシステムのもう一つの長所は、Zサーボの応答スピードです。

3img 83img 9
図10. & 図11.

図10は、XEシステムのノンコンタクトモードでイメージングされた、直径約5 ㎛のポーラスポリマー球面 (Styrene Divinyl Benzene)のイメージです。XEシステムのZサーボの応答は非常に正確であるため、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も起きません。図11は、フラットなバックグラウンドでのZサーボ応答が高性能であることを別の例で示しています。

 

真のノンコンタクト™モードによる最高のプローブ寿命

真のノンコンタクト™モードでは、チップとサンプル間の距離が、原子間力のネットアクティブ体制において数ナノメートルに正常に維持されます。先端振動の振幅が小さいため、先端とサンプルの相互作用が最小限に抑えられ、見事な先端の保全とサンプル変更の頻度も抑えることができます。

真のノンコンタクト™モード

non-contact
  • 少ないチップ先端の摩耗 = 長時間の高解像度スキャンが可能
  • サンプルを非破壊観察 = 再現性の高い繰り返し観察を実現
  • 測定時のパラメータ依存から解放

タッピングモード

tapping-imaging
  • 早いチップ先端の摩耗 = ぼやけた低解像度スキャン
  • サンプルの損傷 = 繰り返し計測不可
  • 高い測定パラメータ依存性

より長いチップ寿命と少ないサンプルへのダメージ

AFMチップの鋭い先端は非常に脆く壊れやすいため、サンプルに触れるとすぐに鈍くなり、AFMの解像度に影響を及ぼすことで、イメージの品質が低下します。軟質サンプルの場合、先端がサンプルにダメージを与えるため、サンプルの高さ測定に不正確さをもたらします。その結果、チップの完全性を維持することで、一貫した高解像度と正確なデータ取得が可能になりました。XE-AFMの真のノンコンタクト™モードが先端を見事に維持させることで、寿命を大幅に延ばし、サンプルのダメージを低減します。この図は、1:1のアスペクト比で表示され、XE-AFMによって画像化された浅いトレンチ分離サンプルの未処理の生データ画像を示しています。その深さは、走査型電子顕微鏡(SEM)でも確認できます。サンプルのイメージングに同じチップを使用し、20回に渡ってイメージングを行ってもチップの摩耗は見られませんでした。xe-afm
 

Park XE7 の特長

10 ㎛ x 10 ㎛の範囲でスキャンできる2Dフレクチャーガイドスキャナー

xe7 flexure-guideXYスキャナは対称的な2次元フレクチャー式ピエゾスタックで構成されており、強力な圧電スタックにより面外運動を最小限に抑えながら高い直交移動を叶えます。また、ナノスケールでの正確なサンプルスキャンに不可欠な高い応答性も備えます。 コンパクトで剛性のある構造は、低ノイズ、高速サーボ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

強力な圧電スタックで駆動され、フレクチャー構造によってガイドされるため、その剛性により、従来のAFMに搭載されているスキャナよりもはるかに高速で垂直方向に移動できます。オプションのロングレンジZスキャナを使うことで、最大Zスキャン範囲を12 ㎛から25 ㎛に拡張することも可能です。

スライド装着式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ることで、容易に取り付けや取り外しができます。スーパールミネセンスダイオード(SLD)の低コヒーレンシ―により、高反射表面の正確なイメージングとピコニュートン力距離分光法の正確な測定が可能です。SLD波長は、AFMを可視スペクトルでの実験と組み合わせることに関心があるユーザーの干渉問題を解決します。

扱いやすいサンプルホルダー

ユニークなヘッドデザインは、最大100 mmのサンプルサイズに対応しており、サンプルとチップへのサイドアクセスも簡単にできます。

マニュアルXYサンプルステージ

サンプルの測定位置は手動XYステージによって、簡単かつ正確に制御されます。XYサンプルステージの移動範囲は13 mm x 13 mmです。

マニュアル光学ステージ
軸上光学系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XEエレクトロニクスによって制御および処理されます。その低ノイズ設計と高速処理ユニットにより、Park XEエレクトロニクスは、ナノスケールイメージングや正確な電圧および電流測定に理想的な真のノンコンタクト™モードを実現します。

• 600 MHz、4800 MIPS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技術を活用できる多目的システム
• AFM入出力信号にアクセスするための外部信号アクセスモジュール
• 最大16データ画像
• 最大データサイズ:4096 x 4096ピクセル
• 16ビット、500 KHzのAD/DA
TCP/IP接続によるPCからの電気的ノイズ遮断

XE7-技術情報