高アスペクト比 (HAR) AFMプローブ

原子間力顕微鏡（AFM）プローブを製造する場合、、基本的にシリコン結晶をエッチングしてAFM探針を形成します。結晶をエッチングする場合、エッチング速度（エッチングレート）は結晶格子の配向に依存します。シリコンウェハの初期状態に応じて、マスキングパターンをアンダーエッチングすることによってピラミッド型探針を形成するか、シリコンにピラミッド型ピットをエッチングし窒化シリコン層を堆積することによって探針を成形します。

作製したAFM探針ピラミッドの開き角は50°〜70°です。このAFMプローブで表面をスキャンすると、一部の表面形状を再構成する際に、探針の開き角が影響を与える場合があります。平らなサンプルをスキャンしている限りは、AFM探針による歪みは取得画像に含まれませんが、特定の高さ勾配の形状をイメージングする場合、AFM探針ピラミッドの開き角度によってスキャン画像が歪められます。試料に垂直なステップがある場合、開き角の角度の斜めステップとしてマッピングされます。また、狭い溝や穴を正しく画像化できません。この効果は、測定対象の形状により数百ナノメートルのステップ高さにおいて発生します。

ほとんどの場合、これらの歪みは許容できるレベルで、AFMスキャン画像をどう解釈するかといった問題になります。しかし、狭いギャップや、トレンチ、ホールなどの特定のサンプルでは、主に半導体製造プロセスのコントロールにおいては受け入れられません。このようなニーズのために、特別に調整された高アスペクト比のAFMプローブが製造されています。このタイプのAFMプローブは針状の探針を備えており、イメージング時にサンプル表面に垂直にコンタクトするよう、AFM機器に取り付けた時の取り付け角度を補正してあります。理想的には、可能な限り最小の直径と平行な側壁も備えている必要があります。

高アスペクト比のAFMプローブは、2つの異なるアプローチで製造しています。一つ目のアプローチは、シリコンAFM探針の頂点をさらに先鋭化する方法です。シリコンピラミッドから針を削り出します。いわゆる集束イオンビーム（FIB）ミリングプロセスでは、シリコン原子がスパッタリングによって除去されます。ガリウム原子の非常に狭いビームがAFM先端の頂点に向かって飛ばされ、それらが表面にぶつかると、AFM探針ピラミッドからシリコン原子を弾き飛ばします。ガリウム原子の入射ビームを巧みに制御することで、針状の構造を作ることができます。しかし、このテクノロジーにはいくつかの欠点があります。平行な側壁を持つ完全な円柱を作成することはできず、常にわずかながら円錐形になってしまいます。また、達成できる最小の直径は限られています。しかし、測定する構造が数百ナノメートル以上である限り、この種類のAFMプローブでうまく測定ができます。

集束イオンビーム（FIB）によって作られた高アスペクト比AFM探針も適さない、極小の構造や穴を画像化する必要がある場合、可能な限り小さい直径と完全に平行な側壁を備えた針が不可欠です。高密度カーボンから作られた高アスペクト比のAFMプローブがこの用途に適しています。いわゆる電子ビーム蒸着（EBD）技術により、シリコンAFM探針ピラミッドの頂点に新たにAFM探針を成長させます。まず、カーボンガスをAFMチップを配置した真空中に導入します。電子ビームを照射し局所的に表面を活性化すると、炭素原子が凝集します。この方法により単純な形状を生成することができ、例えば細いシリンダー形状に成長させると、高アスペクト比のAFM探針にすることができます。この技術で、直径10ナノメートルまで、または長さ数マイクロメートルまでの非常に細い針を製造できます。これらのカーボンエクストラAFMティップは、ダイヤモンドのような高い硬度を持っています。これらのAFMプローブの高アスペクト比部分の寸法レンジは、直径10 nm、長さ100 nmから、長さ約8ミクロンまでさまざまです。

通常のAFM探針は通常、一度に数百のAFMチップのフルウェハで製造されます。一方、高アスペクト比AFMプローブなどの特殊なAFMプローブは、一本づつAFM探針を加工するプロセスであるため、比較的販売価格が高額になります。小さく浅い穴など、狭くてアスペクト比の高い形状の測定については、高分解能AFMプローブが適している場合もあります。探針の最先端部分については、高アスペクト比AFM探針よりも高分解能AFMプローブのほうが優れたアスペクト比を持っているからです。

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最高品質

AR10T-NCHR

高アスペクト傾斜補正タッピングモードAFMプローブ

コーティング: 反射アルミコート
AFMティップ形状: 高アスペクト比