[AFM]原子間力顕微鏡法

AFM:Atomic Force Microscopy

装置外観

特徴

AFM は、微細な探針で試料表面を走査し、ナノスケールの凹凸形状を三次元的に計測する手法です。

  • 金属・半導体・酸化物など、絶縁体から軟質の有機物まで幅広い試料を測定可能
  • 接触圧力が弱いタッピングモードを用いることで、試料ダメージを最小限に抑えることが可能

適用例

  • 基板(Si・化合物半導体・ガラス・金属・有機物など)の表面粗さ評価
  • 薄膜(ポリシリコン・酸化物・金属・有機物など)の表面粗さ評価
  • MEMS の形状評価

原理

使用する探針

シリコン単結晶ウエハを加工して作られた鋭い探針で試料表面を走査します。先端径は10nm未満にまで加工されています。

使用する探針

タッピングモード

タッピングモードは、探針を約300kHzの高周波で強制振動させ、試料表面を走査します。
走査の過程で、探針が試料表面に近づくと探針の振動振幅は減少し、逆に遠ざかると増加します。この変化を打ち消して、ある一定の振動振幅を保つように探針の高さを制御しながら走査する方法です。
探針の位置は、探針にレーザーを照射し、その反射光をフォトディテクタで検出することで行います。

タッピングモード

データ例

Pt コート表面

AFM 像(凹凸像) ・鳥瞰図

測定データを三次元表示した図です。複数試料間で比較を行うときに効果的です。

鳥瞰図

液中AFM像(凹凸像)

水温を変化させた溶液中での測定が可能です。

液中AFM像

面内粗さ解析

測定データを元に、面の粗さを計算した結果を示します。粗さには平均面粗さ(Ra)・自乗平均面粗さ(RMS)・面内最大高低差(Rmax)などがあり、面の凹凸の具合を定量比較するときの指標として有効です。

面内粗さ解析

任意断面解析

ある断面の形状をグラフ化し、任意の二点間の距離や高低差を計測できます。

任意断面解析

※その他ヒストグラム解析や粒径解析なども可能です。

データ形式

  • PDFファイル

仕様

搬入可能試料サイズ 水平方向: 5mm×5mm~8インチ基板
垂直方向: ~ 20mm
※測定したい面が水平であること
※特殊な形状の場合も測定面を水平に固定できれば測定可能
測定可能領域 水平方向: ~ 80μm×80μm (512点×512点)
垂直方向: ~ 2μm (65536点)
水平方向分解能 10nm 未満~ 200nm
※探針先端径と測定領域の大きさに依存
垂直方向分解能 0.1nm 未満
測定環境 大気
水溶液中(詳細はお問い合わせください)
温度可変領域 室温~300℃程度まで
仕様

必要情報

  1. 目的/測定内容
  2. 試料情報
    (1)数量、予備試料の有無など
    (2)材質、構造、形状、試料破壊(分割・試料台への接着固定)の可否、測定希望箇所と視野の大きさ、予想される粗さや傾向など
    (3)注意事項
  3. 納期のご要望
    ご希望の速報納期
    試料数が多い場合には、優先順位をご指定ください
  4. その他の留意点

[AFM]原子間力顕微鏡法の分析事例はこちらからご覧ください。

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