使用 AFM 进行半导体晶圆形貌成像的仪器校准、实验设置和参数调整

首先操作AFM软件，将晶圆上的样品衬底加载到AFM系统中。确保与样品接触的底面平行于顶面。要定位感兴趣的区域，请确保在使用 AFM 载物台上的千分尺调整平面内 XY 位置之前微调样品载物台。

然后将悬臂探针阵列安装并固定在探针支架上。执行频率扫描以自动识别每个悬臂的共振频率以进行成像。选择悬臂阵列在要成像的第一个感兴趣区域上的相对位置。

接下来，在关闭和密封隔音罩之前，通过单击 XYZ 零按钮建立全局坐标。通过选择成像参数设置选项卡开始形貌成像和参数调整。在扫描单个全景图像的大小之前，输入左上角的坐标。

然后，输入所需的平面内像素分辨率，并使用软件默认推荐的线扫描速度进行成像。对于攻丝模式操作，请使用软件中从悬臂特性获得的默认攻丝驱动幅度、频率和设定点。接下来，让系统自动使样品和探头接触。

在保存数据并卸下探头之前，根据每个图像的扫描轨迹调整每个悬臂的比例积分导数控制器参数。为了验证有源悬臂阵列的空间分辨率，以5×5微米和1028×1028像素的小平面内图像范围捕获了高度定向热解石墨的高分辨率图像。通过捕获四个并行操作的校准分级的拼接图像，证明了使用平行主动悬臂的AFM的有效性。

AFM扫描显示，硅晶圆校准结构具有45微米长的特征，高度为14纳米。每个悬臂覆盖 125 x 125 微米的区域，从而提供 500 x 125 微米的拼接全景图像。用于创建半导体特征的成像和极紫外光刻掩模显示了具有 5 纳米空间分辨率覆盖 505 x 130 微米区域的整体拼接全景图像。

在图像中可以清楚地看到电路的各个区域。以每秒 10 行的速度，在大约 40 分钟内捕获 101， 000 x 26， 000 像素，这比传统的 AFM 系统快得多。