Атомно-силовой микроскоп ХЕ-3DM

Атомно-силовой микроскоп NX-3DM/ХЕ-3DM

  • Измерение выступающих элементов профилей, получение изображений боковых стенок с высоким разрешением, измерение критических углов
  • Неразрушающее измерение мягких поверхностей фоторезистов
  • Система раздельного сканирования в латеральной плоскости XY и по оси Z и поворотным Z-сканером
  • Полностью автоматизированный АСМ

Производитель Park Systems

Преимущества

Полностью автоматизированный АСМ для измерения выступающих элементов профилей, получение изображений боковых стенок, измерений критических углов.

С запатентованной системой раздельного сканирования в латеральной плоскости XY и по оси Z и поворотным Z-сканером АСМ решает сложнейшие задачи с помощью стандартных и конических наконечников (зондов) при точном анализе боковых стенок. Метод True Non-ContactTM  позволяет проводить неразрушающее измерение мягких поверхностей фоторезисторов с помощью зондов при высоком соотношении сторон.

Полностью автоматизированный промышленный АСМ

  • Возможность использования в чистых комнатах за счет полной автоматизации измерений и анализа полученных данных
  • Современные технологии позволяют автоматически получать топографические изображения высочайшего качества для сбора необходимых данных о структуре подложки
  • В данных АСМ используется ультрасовременный независимый Z-детектор с самым низким уровнем собственных шумов, работающий по замкнутому циклу для минимизации ошибок при анализе топографии
  • Запатентованный бесконтактный режим измерений (True Non-Contact) позволяет получать изображения с самым высоким разрешением без повреждения как поверхности образца, так и кантилевера – продлевая срок службы последнего и уменьшая затраты на расходные материалы

Инновационный дизайн измерительной головки для измерения сложных структур

  • Уникальный дизайн измерительной головки с боковым доступом позволяет производить измерения срезанных и выступающих структур различных промышленных материалов
  • Запатентованные независимые системы сканирования XY и Z совместно с наклоняющимся Z-сканером позволяют Вам производить измерения не только горизонтальных плоскостей, но и высокоточный анализ боковых поверхностей
  • С помощью данного АСМ Вы можете измерять такие параметры, как профиль бороздок на боковых и наклонных поверхностях, их шероховатость, критические углы и размеры
  • Механизм наклона Z-сканера позволяет исследовать боковые стороны с помощью сверхострого кантилевера – это позволяет получать изображения с таким же высоким разрешением, как и при сканировании горизонтальных поверхностей

Надежный инструмент для измерения материалов во всех плоскостях

  • Для измерения боковых и наклонных поверхностей не требуется абсолютно никакой пробоподготовки (резка, крепление, нанесение покрытий и т.п.)
  • Использование бесконтактного режима измерений с помощью наклонной головки также позволяет сохранять целостность образца и предотвращает повреждение кантилевера

Применение

Измерение срезанных и выступающих структур

АСМ NX-3DM позволяет получить уникальный доступ к измерению срезанных и выступающих структур фоторезистов и прочих промышленных материалов, гарантируя пользователю получение полной информации об образце.

Профилирование нависающих структур

Изображения, полученные при трех разных углах наклона Z-сканера, могут быть сшиты автоматически для получения полной трехмерной картины.

Измерение критических размеров

Технология True Non-Contact позволяет измерять сложные критические структуры без потерь в качестве получаемого изображения.

Измерение критических размеровСравнение измерений АСМ и SEM

Из проведенного анализа видно, что АСМ изображение хорошо согласуется с SEM изображением, причем с лучшим контрастом и четкостью.

Измерение шероховатости боковых поверхностей

Инновационный дизайн наклоняющейся измерительной головки позволяет исследовать боковые поверхности с помощью сверхострого кантилевера с целью получения высококачественной информации о топографии и шероховатости исследуемых областей образца.

Измерение шероховатости боковой стенки

Изображение верхней, нижней и боковой областей фоторезиста, полученное с помощью NX-3DM, имеет высокое разрешение – далее оно может быть использовано для анализа шероховатости

Особенности

Лидирующий в отрасли Z-детектор с низким уровнем шума

Наши АСМ оснащены самыми эффективными в отрасли Z-детекторами с низким уровнем шума. Уровень шума не превышает 0.02 нм в широком диапазоне частот. Это позволяет выполнять измерение рельефа образца с высокой точностью, без смещения краев и калибровки. Поэтому Park NX-3DM экономит время и выдает отличные данные.

Точное топографическое изображение образца, полученное с помощью Z-детектора с низким уровнем шума.

Малошумящий Z-детектор высоты

Отсутствие артефактов в результате сканирования АСМ на топографическом изображении с низким уровнем шума и обратной связью

  • Используется сигнал Z-детектора низкого уровня шума для получения рельефа изображения
  • Низкий уровень шума Z-детектора 0.02 нм в широком диапазоне частот
  • Отсутствие смещения краев (начальных и замыкающих)
  • Выполняется только одна калибровка на заводе

Профиль без эффекта сползания

Минимальный уровень собственных шумов

Для обнаружения минимальных фрагментов при сканировании изображений и плоских поверхностей Park разработал микроскоп с минимальным уровнем собственного шума – менее 0,05 нм. Характеристики собственного шума определяются с помощью «нулевого сканирования». Системный шум измеряется в момент контакта кантилевера с поверхностью образца в одной точке с учетом следующих условий:

  • сканирование 0 нм × 0 нм, в одной точке
  • коэффициент усиления 0.5 в режиме контакта
  • 256 × 256 пикселей

Низкий уровень шума сканера

Автоматическая замена зонда (АТХ)

Режим автоматической замены наконечника (зонда) производит полностью автоматическую замену данных компонентов для выполнения непрерывного автоматизированного измерения. При этом автоматически калибруется положение кантилевера и оптимизируются настройки измерения на основе данных справочных образцов. Наш магнитный метод замены зондов обеспечивает 99% успешных исходов по сравнению с традиционными вакуумными технологиями.

Воспроизводимость показаний

Вследствие снижения размера компонентов производителям необходим высочайший уровень контроля качества. Park AFM обеспечивает стандартное отклонение 1 σ для 1 Å

График повторяемости измерений

Совместимость с другими инструментами

Благодаря революционной платформе Park АСМ, которая была разработана для промышленной метрологии, модель Park NX-HDM совместима с любым существующим Park AFM, который ранее использовался для производства, проверки, анализа или исследования.

Корреляция между приборами

Инновационная система сканирования вдоль оси Z 

Большинство уникальных особенностей АСМ NX-3DM появилось благодаря использованию независимо наклоняющегося Z-сканера, размещенного на специальной платформе для устранения собственного шума (запатентованная технология Crosstalk Elimination), а также использованию независимых систем сканирования в плоскости XY и вдоль оси Z. Данное исполнение позволяет пользователю исследовать вертикальные стенки, а также проводить измерения срезанных структур под различными углами. В отличие от обычных систем с расширяющимся к основанию острием кантилевера, данный АСМ использует кантилеверы с высоким соотношением сторон, что позволяет получать изображения очень высокого разрешения.

Наклонный Z-сканер головки

XY-сканер с закрытой обратной связью

XY-сканер состоит из двух симметричных предметных столиков и высокосильных пьезоэлектрических датчиков, обеспечивающих высокую ортогональность перемещений с минимальными внеплоскостными биениями, а также имеет сверхбыстрое время обратного отклика для улучшения точности сканирования образца. Каждая из осей предметного столика имеет по два симметричных сенсора с низким уровнем шума для поддержания ортогональности при сканировании больших площадей и образцов. Вторичные сенсоры предназначены для компенсации возникающих нелинейных и внеплоскостных ошибок позиционирования, появляющихся при использовании только одной пары сенсоров на обе оси сканирования.

Автоматическая смена кантилеверов (ATX)

Данная система автоматически распознает кантилеверы и меняет их с помощью изменения магнитного поля (для снятия/крепления кантилевера к держателю) с высочайшей точностью до 99.9%. Затем лазерный луч автоматически наводится на новый кантилевер по осям X и Y с помощью автоматизированных вращающихся ручек.

Система ионизации

Система ионизации эффективно снижает действие электростатических зарядов. Она ионизирует заряженные объекты, поддерживая идеальное равновесие положительных и отрицательных ионов, не загрязняя окружающую среду. Данная система также снижает риск случайного возникновения электростатического заряда в результате перемещения образца.

Микроскоп Park FX40 с камерой

Автоматический манипулятор

АСМ NX-3DM может быть оснащен различными автоматическими манипуляторами для перемещения подложек на анализ и обратно (EFEM или FOUP). Данный инструмент гарантирует пользователям, что они каждый раз смогут получать результаты быстро и надежно.

Столик с полупроводниковой пластиной

 Автоматический контроль процесса измерений для увеличения эффективности

АСМ NX-3DM поставляется совместно с автоматизированным программным обеспечением, которое выполняет операции последовательно и без прерываний. Все, что Вам нужно сделать, - это выбрать желаемую программу измерений для автоматической оптимизации настроек кантилевера, скорости сканирования, усиления и точек измерения. Также данное ПО позволяет Вам писать собственные алгоритмы для измерения – получение максимальной производительности при минимальных усилиях. Написание скрипта занимает всего около 10 минут, а изменение существующего порядка 5 минут.

Программа автоматических измерений

Технологии Park AFM

Программное обеспечение

ХЕА – Промышленная автоматизация и анализ

ХЕА – системная программа автоматизации, которая выполняет измерение образца с помощью АСМ согласно процедуре,  указанной в методе. Удобная архитектура программы ХЕА подстраивает работу программы под требования оператора для решения разных задач.

  • Поддержка автоматического, полуавтоматического и ручного режимов сканирования.
  • Метод измерения для каждой автоматизированной процедуры.
  • Естественный мониторинг процесса измерения.
  • Автоматизированный анализ полученных данных измерения
Программа Park XEA

ХЕР – Получение данных

Все органы управления измерениями АСМ управляются с помощью ХЕР, которая представляет собой программу получения данных. Пользовательский интерфейс позволяет без труда работать с АСМ.

  • Одновременное получение до 16 изображений.
  • Максимальный размер изображения 4096×4096.
  • Силовая спектроскопия и спектроскопия I-V с пакетной обработкой данных.
  • Постоянная калибровка пружины кантилевера.
  • Управление скриптами с помощью внешней программы (LabVIEW, C++)
Программа Park XEP

ХЕI – Обработка и анализ изображений

XEI представляет собой программу обработки и анализа изображений АСМ. Мощные алгоритмы обработки делают анализ простым и непрерывным. С наиболее передовым и универсальным инструментом обработки изображений пользователи ХЕ способны получить важную информацию в своих экспериментах.

  • Анализ профиля линии, области и 3D визуализация изображения.
  • Модуль анализа данных спектроскопии (F-d, I-V).
  • Программа копирования/вставки в презентацию.
  • Множественное сравнение изображений.
  • Наложение двух разных изображений
Программа Park XEI

Технические характеристики Park ХЕ-3DM

Характеристики системы
Моторизированный столик XY 200 мм перемещается на расстояние  до 275 мм × 200 мм, разрешение – 0,5 мкм
Моторизированный столик XY 300 мм перемещается на расстояние  до 375 мм × 300 мм, разрешение – 0,5 мкм, воспроизводимость менее 1 мкм
Моторизированный столик Z дистанция перемещения 30 мм
разрешение 0,08 мкм, воспроизводимость менее 1 мкм
Моторизированный фокусный столик (автофокусирующая подача) дистанция перемещения вдоль Z: 11 мм для осевой оптики
Моторизация углового диапазона -19 и +19 оС
-38 и +38 оС
Угловая воспроизводимость менее 0,5 оС
Допуск толщины образца до 20 мм
Биение по оси Z в режиме максимального сканирования менее 2 нм, воспроизводимость <1 нм
Распознавание  образцов COGNEX Образец разрешением ¼ пикселя
Характеристики сканера
Диапазон сканера XY 100 мкм × 100 мкм (максимальный режим)
50 мкм × 50 мкм (средний режим)
10 мкм ×10 мкм (минимальный режим)
Разрешение сканера XY 1,5 нм (режим высокого напряжения)
менее 0,2 нм (режим низкого напряжения)
Диапазон сканера Z 12 мкм (режим высокого напряжения)
1,7 мкм (режим низкого напряжения)
Разрешение сканера Z менее 0,2 нм
Собственный шум сканера Z Менее 0,05 нм (с активной системой защиты от вибраций)
Электронное управление столиком XY и АСМ
ЦПУ 600 МГц и 4800 MIPS
ADC и DAC сигналы, 16-бит
Диапазон частот 500 кГц, внутренняя фиксация
Характеристики вибрации, акустических шумов и ESD
Вибрация пола Менее 0,5 мкм/с
(10 Гц до 200 Гц с активной системой защиты от вибраций)
Акустический шум свыше 20 дБ - поглощение в акустической камере
Размеры и вес
Система 200 мм 880 × 1050 × 2024 (Ш × Г × В) без EFEM
примерно 800 кг (вкл. корпус XE-WAFER)
1820 × 1050 × 2024 (Ш × Г × В) с EFEM
примерно 1010 кг (вкл. корпус XE-WAFER)
Шкаф управления 800 × 800 × 1000 (Ш × Г × В) вес примерно 160 кг (вкл. контроллеры)
600 × 800 × 2000  (Ш × Г × В) в форме «Tower»
вес примерно 220 кг (вкл. контроллеры)
Основание системы 1780 × 980 (Ш × Г) без EFEM
Основание системы 3050 × 980 (Ш × Г) с EFEM
Высота потолка 2000 и более
Рабочее пространство оператора 3300 × 1950 (Ш × Г), минимум (в мм)
Система 300 мм 1220 × 1200 × 2024 (Ш × Г × В) без EFEM
примерно 1150 кг (вкл. корпус XE-WAFER)
2490 × 1720 × 2024 (Ш × Г × В) с EFEM
примерно 1450 кг (вкл. корпус XE-WAFER)
Шкаф управления 800 × 800 × 1000 (Ш × Г × В)
примерно 160 кг (вкл. контроллеры)
600 × 800 × 2000  (Ш × Г × В) в форме «Tower»
примерно 220 кг (вкл. контроллеры)
Держатель подложки (EFEM) 1270 × 1720 × 2024 (Ш × Г × В), примерно 300 кг
Основание системы 1220 × 1200 (Ш × Г) без EFEM
Основание системы 2490 × 1720 (Ш × Г) с EFEM
Высота потолка 2000 и более
Рабочее пространство оператора 4500 × 3120 (Ш × Г), (в мм)
Рабочие условия
Температура в помещении (режим ожидания) 10 - 40°С
Температура в помещении (при работе) 18 - 24°С
Влажность 30 - 60% (без учета конденсации)
Уровень вибрации пола VC-E (3 мкм/сек)
Акустический шум Ниже 65 дБ
Пневматическая система Разрежение: -80 кПа
CDA: 0,7 мПа
Электропитание 208 - 240 В, однофазное, 15 А (макс.)
Расход электроэнергии 2 кВт (стандартное значение)
Сопротивление заземления Менее 100 Ом

Габаритный чертёж XE-3DM

Технические характеристики Park NХ-3DM

Типоисполнение 200 мм 300 мм
Диапазон перемещений XY сканера 275 × 200 мм, разрешение 0.5 мкм 400 × 300 мм, разрешение 0.5 мкм
Диапазон сканирования в плоскости XY 100 × 100 мкм (large mode)
50 × 50 мкм (medium mode)
10 × 10 мкм (small mode)
Разрешение по области сканирования в XY 0.28 нм (large mode)
0.03 нм (small mode)
Диапазон перемещений Z сканера 27 мм, разрешение 0.08 мкм, воспроизводимость < 1 мкм
Диапазон сканирования вдоль оси Z 15 мкм (large mode)
2 мкм (small mode)
Разрешение по области сканирования вдоль Z 0.016 нм (large mode)
0.002 нм (small mode)
Уровень шума Z-сканера на детекторе 0.02 нм при 1 кГц
Диапазон перемещений системы наблюдения 9 мм вдоль оси Z
Диапазон углов наклона Z-сканера ±19° и ±38°
Габаритные характеристики
Габаритные размеры  и вес без манипулятора 1500 × 980 × 2050 мм
1020 кг
1840 × 1170 × 2050 мм
1320 кг
Габаритные размеры и вес с манипулятором 2465 × 1000 × 2050 мм
1230 кг
3260 × 1350 × 2050 мм
2120 кг
Минимальная высота потолков 2.5 м
Минимальное пространство для оператора 3.3 × 2.3 м 4.54 × 2.85 м
Требования по эксплуатации
Комнатная температура (при простое) 10 – 40 °C
Комнатная температура (рабочий режим) 18 – 24 °C
Влажность 30 – 60%, неконденсированный воздух
Уровень вибраций пола VC-E (3 мкм/сек)
Уровень акустических шумов Ниже 65 дБ
Напряжение питания 208 – 240 В, однофазное, 15 А (макс.)
Энергопотребление 2 кВт
Сопротивление заземления Ниже 100 Ом

 

Другие приборы раздела «Атомно-силовые микроскопы Park Systems»Все приборы раздела
  • Измерение электрических, магнитных, температурных и механических свойств в нанометровом масштабе
  • Метод сканирования на основе микропипеток
  • Диапазон сканирования в плоскости XY: 100 × 100 мкм
  • Доступно сканирование АСМ головкой или SICM модулем
  • Различные режимы измерения: бесконтактный режим, полуконтактный режим, PinPoint режим и т.д.
  • Анализ отказов, обнаружение дефектов
  • Сканирование в условиях высокого вакуума
  • Сканер XY: 50 × 50 мкм Z: 15 мкм
  • Высокая чувствительность и разрешение измерений
  • Двумерный консольный сканер с диапазоном сканирования 10 мкм × 10 мкм
  • Консольный Z-сканер высокого усилия
  • Удобное крепление головки SLD по направляющей
  • Удобный держатель образца
  • Предметный столик XY с ручным управлением
  • Двумерный консольный сканер с диапазоном сканирования 100 мкм × 100 мкм
  • Консольный Z-сканер высокого усилия
  • Удобное крепление головки SLD по направляющей
  • Множественный зажим
  • Моторизированный предметный столик XY
  • Функция устранения перекрестных помех
  • Лучшая в отрасли скорость и линейность Z-сервопривода
  • Плоское ортогональное сканирование по XY без изгиба сканера
  • Автоматическое считывание кантилеверов
  • Автоматическая смена кантилеверов
  • Автоматическая настройка лазера
  • Бесконтактный режим анализа True Non-Contact
  • Самый оснащенный и универсальный АСМ
  • Сканирующий диапазон: 50 мкм × 50 мкм (10 мкм × 10 мкм, 100 мкм × 100 мкм)
  • Бесконтактный режим True Non-Contact
  • Длительный срок службы зонда, высочайшее разрешение
  • Точное латеральное сканирование XY в режиме «Crosstalk Elimination» (устранение помех)
  • Точная топография АСМ с применением малошумного Z-детектора