JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

Abstract

Engineering

Aktiv sondatomkraftsmikroskopi med Quattro-parallella konsoler för storskalig provinspektion med hög genomströmning

Published: June 13th, 2023

DOI:

10.3791/65210

1Mechatronics Research Lab, Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, 2Mechatronics Group, Department of Mechanical Engineering, Ilmenau University of Technology, 3Production and Precision Measurement Technology Group, Institute of Process Measurement and Sensor Technology, Ilmenau University of Technology, 4Nanoscale Systems Group, Institute of Process Measurement and Sensor Technology, Ilmenau University of Technology, 5nano analytik GmbH

Abstract

Ett atomkraftsmikroskop (AFM) är ett kraftfullt och mångsidigt verktyg för ytstudier i nanoskala för att fånga 3D-topografibilder av prover. Men på grund av deras begränsade bildgenomströmning har AFM inte använts i stor utsträckning för storskaliga inspektionsändamål. Forskare har utvecklat höghastighets-AFM-system för att spela in dynamiska processvideor i kemiska och biologiska reaktioner med tiotals bilder per sekund, till priset av en liten bildyta på upp till flera kvadratmikrometer. Inspektion av storskaliga nanofabricerade strukturer, såsom halvledarskivor, kräver däremot avbildning av en statisk provtagning i nanoskala över hundratals kvadratcentimeter med hög produktivitet. Konventionella AFM:er använder en enda passiv fribärande sond med ett optiskt strålavböjningssystem, som bara kan samla in en pixel åt gången under AFM-avbildning, vilket resulterar i låg bildgenomströmning. Detta arbete använder en rad aktiva konsoler med inbyggda piezoresistiva sensorer och termomekaniska ställdon, vilket möjliggör samtidig multi-cantilever-drift i parallell drift för ökad bildgenomströmning. I kombination med nanolägesställare med stor räckvidd och korrekta kontrollalgoritmer kan varje konsol styras individuellt för att ta flera AFM-bilder. Med datadrivna efterbehandlingsalgoritmer kan bilderna sys ihop och defektdetektering kan utföras genom att jämföra dem med önskad geometri. Detta dokument introducerar principerna för den anpassade AFM med hjälp av de aktiva fribärande arrayerna, följt av en diskussion om praktiska experimentöverväganden för inspektionsapplikationer. Utvalda exempelbilder av kiselkalibreringsgitter, högorienterad pyrolytisk grafit och extrema ultravioletta litografimasker fångas med hjälp av en uppsättning av fyra aktiva konsoler ("Quattro") med ett spetsseparationsavstånd på 125 μm. Med mer teknisk integration kan detta storskaliga avbildningsverktyg med hög genomströmning tillhandahålla 3D-metrologiska data för extrema ultravioletta (EUV) masker, inspektion av kemisk mekanisk planarisering (CMP), felanalys, displayer, tunnfilmsstegmätningar, grovhetsmätningsmatriser och lasergraverade torra gastätningsspår.

Explore More Videos

Aktiv sond atomkraftsmikroskopi

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved