Yüksek Verimli Büyük Ölçekli Numune Denetimi için Quattro-Paralel Konsol Dizileri ile Aktif Prob Atomik Kuvvet Mikroskobu

Özet

Nano ölçekli çözünürlüğe sahip büyük ölçekli numune incelemesi, özellikle nanofabrikasyon yarı iletken gofretler için geniş bir uygulama alanına sahiptir. Atomik kuvvet mikroskopları bu amaç için harika bir araç olabilir, ancak görüntüleme hızları ile sınırlıdır. Bu çalışma, yüksek verimli ve büyük ölçekli denetimler sağlamak için AFM'lerde paralel aktif konsol dizilerini kullanır.

Özet

Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), numunelerin 3B topografya görüntülerini yakalamak için nano ölçekli yüzey çalışmaları için güçlü ve çok yönlü bir araçtır. Bununla birlikte, sınırlı görüntüleme verimleri nedeniyle, AFM'ler büyük ölçekli inceleme amaçları için yaygın olarak benimsenmemiştir. Araştırmacılar, kimyasal ve biyolojik reaksiyonlarda dinamik süreç videolarını saniyede onlarca karede, birkaç mikrometrekareye kadar küçük bir görüntüleme alanı pahasına kaydetmek için yüksek hızlı AFM sistemleri geliştirdiler. Buna karşılık, yarı iletken gofretler gibi büyük ölçekli nanofabrikasyon yapıların incelenmesi, statik bir numunenin yüzlerce santimetre kare üzerinde yüksek verimlilikle nano ölçekli uzamsal çözünürlüklü görüntülenmesini gerektirir. Geleneksel AFM'ler, AFM görüntüleme sırasında bir seferde yalnızca bir piksel toplayabilen ve düşük görüntüleme verimine neden olan optik ışın saptırma sistemine sahip tek bir pasif konsol probu kullanır. Bu çalışma, daha fazla görüntüleme verimi için paralel çalışmada eşzamanlı çoklu konsol çalışmasına izin veren gömülü piezorezistif sensörlere ve termomekanik aktüatörlere sahip bir dizi aktif konsol kullanır. Geniş menzilli nano konumlandırıcılar ve uygun kontrol algoritmaları ile birleştirildiğinde, her konsol birden fazla AFM görüntüsü yakalamak için ayrı ayrı kontrol edilebilir. Veriye dayalı son işlem algoritmaları ile görüntüler birbirine dikilebilir ve istenen geometri ile karşılaştırılarak kusur tespiti yapılabilir. Bu belge, aktif konsol dizilerini kullanarak özel AFM'nin ilkelerini tanıtmakta ve ardından denetim uygulamaları için pratik deney hususları hakkında bir tartışma yapmaktadır. Silikon kalibrasyon ızgarası, yüksek düzeyde yönlendirilmiş pirolitik grafit ve aşırı ultraviyole litografi maskelerinin seçilmiş örnek görüntüleri, 125 μm uç ayırma mesafesine sahip dört aktif konsol ("Quattro") dizisi kullanılarak yakalanır. Daha fazla mühendislik entegrasyonu ile bu yüksek verimli, büyük ölçekli görüntüleme aracı, aşırı ultraviyole (EUV) maskeler, kimyasal mekanik düzlemselleştirme (CMP) denetimi, arıza analizi, ekranlar, ince film adım ölçümleri, pürüzlülük ölçüm kalıpları ve lazerle oyulmuş kuru gaz conta olukları için 3D metrolojik veriler sağlayabilir.

Giriş

Atomik kuvvet mikroskopları (AFM'ler), nano ölçekli uzamsal çözünürlüğe sahip 3D topografya görüntülerini yakalayabilir. Araştırmacılar, AFM'lerin mekanik, elektriksel, manyetik, optik ve termal alanlarda örnek özellik haritaları oluşturma yeteneğini genişletti. Bu arada, görüntüleme veriminin iyileştirilmesi, AFM'leri yeni deneysel ihtiyaçlara uyarlamak için yapılan araştırmaların odak noktası olmuştur. Yüksek verimli AFM görüntüleme için başlıca iki uygulama alanı vardır: ilk kategori, biyolojik veya kimyasal reaksiyonlar nedeniyle numunedeki dinamik değişiklikleri yakalamak için küçük bir alanın yüksek hızlı görüntülenmesidir ^1,2<....

Protokol

1. Büyük ölçekli inceleme için numune hazırlama

1. Numuneyi AFM için uygun boyutta hazırlayın (bkz.
   NOT: Düzlem içi çapı 75 mm'den 300 mm'ye ve beklenen düzlem dışı yükseklik değişimi 200 μm'nin altında olan yonga plakası şeklindeki numuneler, AFM numune aşamasına sığabilir. Bu çalışmada, 4 inçlik bir gofret üzerinde aşırı ultraviyole (EUV) maskesi kullanılmıştır (bkz.
2. Kirleticileri gidermek için numuneyi temizleyin ve numuneleri temiz bir odada veya vakum odası veya nitrojenle temizlenmiş bir kabin gibi düşük tozlu bir ortamda saklayın.
   1. Numuneyi sıkıştırılmış bir nitrojen püskürtme tabancas....

Tartışmalar

Temsili sonuçlarda gösterildiği gibi, statik bir numunenin birden fazla görüntüsünü paralel olarak yakalamak için aktif bir konsol dizisi kullanılabilir. Bu ölçeklenebilir kurulum, geniş alanlı numunelerin görüntüleme verimini önemli ölçüde artırabilir ve bu da onu yarı iletken gofretler üzerindeki nanofabrikasyon cihazları incelemek için uygun hale getirir. Teknik aynı zamanda insan yapımı yapılarla da sınırlı değildir; Bir grup aktif konsol içindeki topografya varyasyonu, konsol dizis.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Active-Cantilever	nano analytik GmbH	AC-10-2012	AFM Probe
E-Beam	EBX-30, INC	012323-15	Mask patterning instrument
Highly Oriented Pyrolytic Graphite – HOPG	TED PELLA, INC	626-10	AFM calibration sample
Mask Sample	Nanda Technologies GmbH	Test substrate	EUV Mask Sample substrate
NANO-COMPAS-PRO	nano analytik GmbH	23-2016	AFM Software
nanoMetronom 20	nano analytik GmbH	1-343-2020	AFM Instrument