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  • Park
    XE15
    AFM Technology
 

The most convenient sample measurements with MultiSample™ scan

Park XE15 MultiSample™ scan system

  • 한 번에 여러 샘플을 자동으로 이미징
  • 최대 16개 샘플을 올려 놓을 수 있는 다중-샘플 척
  • 최대 150mm x 150mm을 이동할 수 있는 전자동 XY 샘플 스테이지

다중샘플스캔™은 자동화 샘플 단계를 이용하여, 스텝-앤드-스캔 자동화 내에서 프로그램 작동이 가능한 다중 영역 이미징을 수행

Here’s how it works:
1. 사용자가 다중 스캔 위치를 등록
2. 첫 번째 스캔 위치에서 이미징을 수행
3. 캔틸레버를 들어올리기
4. 사용자가 지정한 다음 좌표로 스테이지를 이동시킴
5. 접근
6. 스캔을 반복

샘플-스테이지 좌표 값 또는 두 개의 참조 포인트에 의한 샘플 위치를 조정 함으로서 다중 스캔 위치를 쉽게 등록할 수 있습니다. 이 자동화된 특징은 스캔 공정 동안에 사용자의 높은 참여를 요구하지 않기 때문에 생산성을 향상시켜 줍니다.

xe15 afm sys
 

Accurate XY Scan by Crosstalk Elimination

Park Systems의 진보된 교차간섭 제거(XE) 스캔 시스템은 상기에서 언급된 모든 문제들을 효율적으로 해결해 줍니다. 이러한 구성에서는, XY 방향으로만 존재하는 샘플을 스캔하기 위해 2차원 플렉셔 스테이지를 사용하였고, Z 방향으로만 존재하는 탐침 캔틸레버를 스캔하기 위해 압전작동기를 사용하였습니다. XY 스캐너를 위한 플렉셔 스테이지는 고체 알루미늄으로 만들어 졌으며 이것은 XY 스캐너가 높은 직교성과 우수한 면 외 운동 프로파일을 가졌음을 입증합니다. 플렉셔 스테이지는 XY 방향에서 최대 수 백 Hz인 상태의 큰 샘플(최대 1 kg)을 스캔할 수 있습니다. XY 축들이 요구하는 대역폭이 Z 축이 요구하는 대역폭에 비해 훨씬 낮기 때문에 이 스캔 속도는 충분합니다. Z 스캐너를 위한 압전장동기가 사전에 적절하게 미리 설치된다면 큰 푸시풀 힘과 함께 높은 공명 주파수(최대 10 kHz)를 갖습니다.
 

XE scan system

XE-systems
  • 시료 및 탐침 팁을 위한 독립적인 루프XY 와 Z 플랙셔 스캐너 사용

XY flexure scanner

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  • 낮은 선형성과 함께 평면과 직교 XY 스캔
 

XE-Peformence

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그림 9. (a)파크시스템스의 XE-시스템에 의해 제로 백그라운드 곡률 , (b)튜브 스캐너와 같이 기존의 AFM 시스템의 전형적인 백그라운드 곡률. (C) 백그라운드 곡률의 단면을 보여줍니다.

그림 9는 XE-시스템의 (a)와 기존의 AFM (b)를 베어 실리콘 웨이퍼에서 미처리한 AFM 이미지를 보여줍니다. 실리콘웨이퍼는 원자적으로 평탄하기에 대부분 이미지의 곡률은 스캐너에의해 유도된 아티팩트이다. 그림9의(c)는 그림9의 (a)와(b) 의 이미지 단면도를 나타냅니다. 튜브스캐너는 고유의 백그라운드 곡률을 가지고 있기 때문에 x축이 15μm 이동할 때 최대 면외 운동은 거의 80nm 정도이다. XE스캔 시스템은 같은 범위 안에서 적어도 1nm의 면외운동을 보인다. XE 스캔 시스템의 또 다른 장점은 Z-서보 응답입니다. 그림 10은 비접촉 모드에서 XE 시스템으로 직경약 5µm의 다공성 고분자 구(스틸렌 디 비닐 벤젠)를 촬영한 이미지입니다. XE 시스템의 Z-서보응답은 매우 정확하기 때문에 탐침은 고분자 구의 가파른 곡률과 작은 다공성 표면의 구조를 충돌 또는 접촉 없이 정확하게 측정할 수 있습니다. 그림 11은 Z-서보응답의 높은 성능으로 평평한 백그라운드 스캔한 다른 예입니다.

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Figure 10. Figure 11.
 

Better tip life, sample preservation, and accuracy with True Non-Contact™ Mode

완전 비접촉 모드TM의 원자간 힘의 인력 구간에서는 팁-샘플간의 거리가 수 나노미터 수준에서 성공적으로 유지됩니다. 팁의 작은 진폭은 팁-샘플 상호작용을 최소화시키며 이것은 최상의 팁 보존과 극소량의 샘플 변형이라는 좋은 결과를 야기합니다.

True Non-Contact™ Mode

non-contact
  • 작은 팁 마모 = 장기적인 고해상도 스캔
  • 비파괴적인 팁-샘플 상호 작용 = 견본 수정의 최소화
  • 파라미터에 의존하는 결과의 면제

Tapping Imaging

tapping-imaging
  • 빠른 팁의 마모 = 흐릿한 저해상도 스캔
  • 파괴적 팁-샘플 상호작용 = 샘플 손상 및 변경
  • 파라미터에 의존적

Longer Tip Life and Less Sample Damage

AFM의 끝부분은 날카로우며 부러지기 쉽기 때문에 샘플과 맞닿게 되면 순간적으로 무뎌지고 AFM의 해상도를 제한하며 이미지의 질을 감소시킵니다. 연한 샘플은 팁에 의해 손상을 입을 수 있으며 샘플의 높이가 부정확하게 측정될 수 있습니다. 따라서, 팁의 온전함을 유지해야 일관된 고해상도로 정확한 데이터를 습득할 수 있습니다. XE-AFM의 완전 비접촉 모드 TM는 팁을 보존해주기 때문에 팁의 수명이 연장되고 샘플이 손상되지 않을 것입니다. 1:1 형상비로 나타낸 다음 그림은 XE-AFM에 의해 이미징된 얕은 트렌치 소자격리 샘플의 가공되지 않은 데이터 이미지를 보여주며, 이 샘플의 깊이는 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 측정되었습니다. 이러한 방식으로 이미징을 하는 팁은 20회의 샘플 이미징 이후에도 마모가 되지 않습니다.xe-afm
 

Park XE15 features

2D Flexure-Guided Scanner with 100 µm x 100 µm Scan Range

2D-Flexure-Guided-ScannerXY 스캐너는 대칭인 2차원 플랙셔와 고출력 압전기 스택으로 구성되며, 면 외 운동을 최소화 하는 동시에 정확한 직각 움직임이 가능합니다. 또한, 나노미터 스케일의 정밀한 샘플 스캐닝에 필수적인 높은 민감도를 지니고 있습니다.

Flexure-Guided High Force Z Scanner

Z 스캐너의 고출력 압전기 스택과 플랙셔 구조를 사용하여 기존 원자현미경에 사용된 스캐너보다 수직 방향으로 더욱 빠르게 이동할 수 있습니다. 옵션을 통해 최대 Z 스캔 범위를 12 µm에서 25 µm로 넓힐 수 있습니다.

Slide-to-Connect SLD Head
sld-head

초발광성 다이오드(SLD)는 가간섭성이 낮으므로 반사율이 높은 표면을 정확하게 이미징하고 pN 힘-거리 분광을 정밀하게 측정할 수 있습니다. SLD 헤드에는 가시광선 스펙트럼을 활용하는 실험에 적합하다는 장점도 있습니다.

Multi-sample Chuck
xe15 afm multisample chuck

특별히 설계된 다중-샘플 척에는 최대 16개의 샘플을 올려 놓을 수 있으며, 다중샘플 스캔 자동화에 의해 연속적으로 스캔이 진행됩니다. 독특한 헤드 설계는 측면에서 샘플과 팁에 접근하는 것을 가능하게 합니다.

Motorized XY Sample Stage with Optional Encoders
encoders

샘플의 측정 위치는 통합된 전동 XY 스테이지에 의해 쉽고 정확하게 제어됩니다. XY 샘플 스테이지의 이동 범위는 150 mm x 150 mm 혹은 200 mm x 200 mm으로 설정될 수 있습니다. 전동 스테이지에서 인코더가 함께 사용된다면 샘플의 위치를 정확하게 선정하기 위해서 높은 반복성을 제공합니다. 암호화된 XY 스테이지는 2 µm의 반복성을 가지고 1 µm의 해상도를 이동하며, 암호화된 Z 스테이지는 1 µm의 반복성을 가지고 2 µm의 해상도를 이동합니다.

High Resolution Digital CCD Camera with Digital Zoom
디지털 줌 기능을 갖춘 고해상도 디지털 CCD 카메라로 패닝에 관계없이 선명한 고해상도 이미지를 얻을 수 있습니다.
focus-stage

사용자의 가시범위를 깔끔하게 유지하는 동안, Z 스테이지와 초점 스테이지에서 캔틸레버는 샘플 표면에 맞닿게 됩니다. 소프트웨어가 제어를 하는 초점 스테이지는 동력화 되어있기 때문에 투명한 샘플과 액상용 셀 응용을 위한 정밀함을 요구합니다.

Park XE Control Electronics with DSP Board in Controller
1 1 Controller

원자현미경의 나노 규모 신호는 고성능 XE 전자회로에 의해 제어 및 처리됩니다. 저 노이즈 설계와 고속 처리 장치를 갖춘 XE 전자회로는 나노 규모 형상 이미징에 이상적인 완전 비접촉 모드를 실현하고 정밀한 전압 및 전류 측정을 가능하게 합니다.

• 600MHz 및 4800MIPS 속도의 고성능 처리 장치
• 정밀한 전압 및 전류 측정을 위한 저 노이즈 설계
• 다양한 SPM 기술을 활용할 수 있는 다용도 시스템
• 원자현미경 입출력 신호에 접근할 수 있는 외부 신호 접속 모듈
• 최대 16채널 데이터 이미지
• 최대 데이터 크기: 4096 × 4096
• 16비트 500kHz 속도의 ADC/DAC
• TCP/IP 연결을 통해 PC의 전기 노이즈 차단

 

XE15-Technical Info