Сканирующая зондовая микроскопия методом Кельвина (SKPM)
Высокое разрешение и чувствительность к распределению поверхностного потенциала
Усовершенствованный электросиловой микроскоп (EFM)
Три дополнительных режима электросиловой микроскопии реализованы в усовершенствованном микроскопе EFM серии XE. Это DC-EFM (на режим DC-EFM получен патент Park Systems, США 6185991), метод пьезоэлектрической силовой микроскопии (PFM, аналогично DC-EFM) и сканирующий метод зонда Кельвина (SKPM), также известный как микроскопия распределения поверхностного потенциала.
В усовершенствованном микроскопе EFM серии XE, схема которого представлена на рисунке 1, внешний синхронный усилитель подключается к АСМ-ХЕ, чтобы: во-первых, выделить и использовать сигнал переменного тока частотой ω в дополнение к сигналу постоянного тока, который используется контроллером XE для подачи его на зонд. Во-вторых, выделить частоту сигнала ω в выходном сигнале. Эта уникальная возможность серии XE в усовершенствованном варианте микроскопа EFM – основное преимущество по сравнению со стандартными системами микроскопов EFM.
Рис 1. Схема усовершенствованного EFM серии XE
Почему стоит выбрать усовершенствованный микроскоп EFM серии XE?
Стандартный микроскоп EFM производит детектирование поверхности в два прохода зонда (один проход выполняется практически в «холостую»), поэтому обладает ограниченным пространственным разрешением при определении распределения поверхностного потенциала. Усовершенствованный микроскоп EFM серии XE позволяет сканировать поверхность по однопроходной методике, при этом воспроизводится топография и распределение поверхностного потенциала без потери разрешения. Кроме того, это позволяет реализовать режим измерения сигналом высокой частоты.
- Распределение поверхностного заряда и потенциала
- Анализ неисправностей в контактах микроэлектронных цепей
- Механическое измерение твердости (DC-EFM)
- Измерение плотности заряда для областей самопроизвольной поляризации
- Падение напряжения на микрорезисторах
- Функционирование полупроводникового устройства
SKPM
Принцип действия SKPM аналогичен усовершенствованному EFM с обратной связью по постоянному току (рис. 2). Смещение по постоянному току (перенастройка) определяет по цепи обратной связи и используется для обнуления амплитуды колебания кантилевера на частоте ω. Смещение по постоянному току DC, которое обнуляет усилие, и является мерой поверхностного потенциала. Обрабатывается сигнал, полученный от синхронного усилителя. Как отмечено в предыдущем разделе материала, сигнал ω, полученный от синхронного усилителя, можно выразить следующим уравнением:
2 x (C / d) x (VDC - VS) x VAC sin ωt
Сигнал ω можно сам по себе использовать для измерения поверхностного потенциала. Амплитуда сигнала ω равна нулю, если VDC = VS, или если смещение по постоянному току соответствует поверхностному потенциалу образца. Контур обратной связи можно добавить в систему и изменять смещение по постоянному току таким образом, чтобы на выходе синхронного усилителя, измеряющего амплитуду сигнала ω, присутствовал ноль. Это значение смещения по постоянному току, которое обнуляет амплитуду сигнала ω соответствует поверхностному потенциалу образца. Изображение, полученное вариацией смещения постоянного тока, показано на следующем рисунке и является абсолютным значением поверхностного потенциала (рисунок 3).
Рис 2. VDC контролируется, чтобы амплитуда синала ω была равна нулю, чтобы VDC соответствовал поверхностному потенциалу
Рис 3. Распределение поверхностного потенциала на ASIC
Микроскопы, работающие в режиме сканирующей зондовой микроскопии методом Кельвина (SKPM):
- 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
- 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
- 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
- Анализ дефектов полупроводников
- Сканирующий диапазон: 100 мкм×100 мкм (50 мкм×50 мкм, 25 мкм×25 мкм)
- Бесконтактный режим True Non-Contact
- Z-детектор с низким уровнем шума
- Автоматизированный интерфейс