原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope, AFM）の主な原理は、探針と試料間に働く原子の力を利用してカンチレバーに微細な変位を生じさせサンプル表面の起伏を測定するというものです。
iSTのサービス
AFMは原子レベルの解像度を備え、表面構造を観察する重要な分析ツールです。多種多様な材料表面検査に応用できます。
iSTの強み
- 中国と台湾で唯一、12インチウェハーを分析できるAFMラボです。ウェハーを無傷に保つため、後続の他の実験に用いることができます。
- 高解像度を維持しながら、業界で最大スキャン領域を持つのAFM Profiler です。
- また他の機能を持つ顕微鏡を備え、幅広い分析と応用が可能です。例：CAFMコンダクティブ原子間力顕微鏡（Conductive Atomic Force Microscopy, CAFM）、SCM走査型容量顕微鏡（Scanning Capacitance Microscopy, SCM）。詳しくは、下表をご覧ください
| AFM | AFM profiler | CAFM | SCM | |
|---|---|---|---|---|
| 分析原理 | 探針と試料間の原子作用力により表面の起伏を測定する | 探針と試料間の原子作用力により表面の起伏を測定する | 導電性探針により微分容量信号を得、2次元ドーピング分布影像に転換する。 | |
| 分析の応用 | 1.材料表面粗さ検査と構造観察 2. 2D/3D材料表面形状影像 3. ナノレベル深度プロフィルおよびサイズ測定 | 1. 高抵抗値または漏電の検出 2. P+/ N+ /Poly contactの区別 3. 単点のI-V curve測定 | P-N型エリアおよびその境界面 | |
| ユニット規格 | 1. 試料サイズ（mm) 200 x 200 x 15 2. 300 mm x 300 mm (12"wafer) 3. 対応可能 分析範囲 (um)：90 x 90 x 5 | 1. 試料サイズ (mm) ：300mmx300mm 2. 最大スキャン長さ (μm)：50000 | 1. 拡大器倍率：107~1011 2. バイアス範囲：-10V~10V | 1. 平面解像度：20nm 2. ドーピング濃度範囲：1015~1019atom/cm3 3. 走査範囲：90*90um/高度制限は2cm以内 |
事例紹介
2Dおよび3D表面粗さ分析図からSAD比率、RqおよびRa値が得られます。
最長50000 μm のスキャン距離で原子レベルの解像度を持つ、サンプルの表面粗さまたは構造の高さの分布の違いをより明確に理解できます。
AFM分析後の表面形状
SCMからP/N well位置を正確に判断
SCMによりN Well/ P Well /N Epi layerを明確に判別
正電圧（+1v）を加えた時のContact VC、異常点灯は生じていない。
負電圧（-1v）を加えた時のContact VC、異常点灯が生じている。
SCMを使用して、真性層の空乏領域の幅（Wd）の変化を観察する
画像出典：978-1-5386-4513-0/18 ©2018 IEEE
- 薄膜粗さ検査
- 微視的表面構造研究
- 2D/3D材料表面形状
- ナノレベル深度プロフィル
- シリコンフォトニック部品の空乏領域の解析
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