AFMによる半導体ウェーハトポグラフィーイメージングのための装置のキャリブレーション、実験セットアップ、およびパラメータ調整

まず、AFMソフトウェアを操作し、ウェーハ上のサンプル基板をAFMシステムにロードします。サンプルと接触する底面が上面と平行であることを確認してください。関心領域を特定するには、AFMステージのマイクロメーターを使用して面内XY位置を調整する前に、サンプルステージを微調整してください。

次に、AFMカンチレバープローブアレイをプローブホルダーに取り付けて固定します。周波数スイープを実行して、イメージング用の各カンチレバーの共振周波数を自動的に識別します。カンチレバーアレイの相対位置を、画像化する最初の関心領域に選択します。

次に、音響シールドを閉じて密封する前に、XYZゼロボタンをクリックしてグローバル座標を確立します。トポグラフィーのイメージングとパラメーターの調整を開始するには、イメージング パラメーターの設定タブを選択します。1 つのパノラマ画像のサイズをスキャンする前に、左上隅の座標を入力します。

次に、目的の面内ピクセル解像度を入力し、ソフトウェアのデフォルトの推奨ラインスキャン速度を使用してイメージングします。タッピングモード動作では、カンチレバー特性から得られたソフトウェアのデフォルトのタッピング駆動振幅、周波数、および設定値を使用します。次に、システムが自動的にサンプルとプローブを接触させます。

データを保存してプローブを取り外す前に、画像ごとにスキャンされたトレースに基づいて、各カンチレバーの比例積分微分コントローラーパラメーターを調整します。アクティブカンチレバーアレイの空間分解能を検証するために、5 x 5マイクロメートル、1028 x 1028ピクセルの小さな面内画像範囲で、高配向熱分解グラファイトの高解像度画像を取得しました。平行アクティブカンチレバーを使用したAFMの有効性は、4つのカンチレバーを並列に操作したキャリブレーショングレーディングのステッチ画像をキャプチャすることで実証されました。

AFMスキャンにより、シリコンウェーハのキャリブレーション構造には、長さ45マイクロメートル、高さ14ナノメートルの特徴があることが明らかになりました。各カンチレバーは125 x 125マイクロメートルの領域をカバーし、500 x 125マイクロメートルのステッチされたパノラマ画像を提供しました。半導体の特徴を作成するためのイメージングおよび極端UVリソグラフィーマスクは、505 x 130マイクロメートルの領域をカバーする5ナノメートルの空間分解能で全体的にステッチされたパノラマ画像を示しました。

画像には回路のさまざまな領域がはっきりと見えました。毎秒10ラインで、101, 000 x 26, 000ピクセルを約40分でキャプチャし、従来のAFMシステムよりも大幅に高速です。