HYPERION II - атомно-силовой зондирующий микроскоп

Атомно-силовой зондирующий микроскоп HYPERION II Thermo Fisher Scientific

Система Hyperion II включает в себя зондовую станцию AFP, защитную акустическую оболочку с продувкой азотом,  активную виброизоляционную верхнюю панель и платформу Nano-Accurate Positioning (SNAP) для точной навигации по образцу в интересующую область исследования (ROI). Система предназначена для локализации дефектов до 10 нм и измерения электрических параметров в целях повышения надежности полупроводниковых устройств, увеличения эффективности разработки технологий производства и снижения числа отказов.

Система Hyperion II может быть сконфигурирована с четырьмя (4), шестью (6) или восемью (8) головками зонда AFP. В системе Hyperion II также используется бесконтактный (наводящий режим), который создает изображения топографии поверхности с высоким разрешением при минимизации повреждения образца и зонда.

Работа системы Hyperion II и электрическими измерениями выполняется с помощью программного обеспечения MultiScan IV, которое отслеживает положение каждого зонда относительно друг друга и образца. Дополнительный функционал MultiScan IV включает в себя автоматическую коммутацию зондов и программного управления переключением между CV, DC IV и Pulsing режимами, что устраняет необходимость в ручном переподключении. Система Hyperion II также автоматизирует сближение зонда и подвод с обратной связью по замкнутому контуру, что упрощает работу и повышает производительность.

Атомно-силовая микроскопия в системе Hyperion II объединяет две уникальные методики локализации дефектов (основаны на анализе изображений):

• PicoCurrent (сканирование в контактном режиме); 
• Scanning Capacitance Microscopy (SCM - сканирующая емкостная микроскопия).

Эти методики позволяют увеличить производительность за счет уменьшения времени, необходимого для локализации дефекта. В методиках PicoCurrent и SCM осуществляется сканирование относительно больших участков образца для выявления коротких замыканий, обрывов, мест утечек и резистивных перемычек. 

Подозрительные ошибки, выявленные с помощью PicoCurrent или SCM, затем исследуются методом нанозондового тестирования, что снижает количество нанозондовых приборов, используемых для диагностики.

Hyperion II идеально решает задачи тестирования транзисторов микросхем, выполненных по передовым технологиям.   

Состав и принципы работы HYPERION II Thermo Fisher Scientific

Система Hyperion II имеет в своем составе: 


• станция с атомно-силовым микроскопом (AFP); 
• кожух для защиты от звуковых вибраций с возможностью продувки азотом;
• активный виброизоляционный стол с гранитной поверхностью;
• столик прецизионного нанопозиционирования образца Nano-Accurate Positioning (SNAP);
• 4,6 или 8 зондовых головок AFP. 

В системе Hyperion II применяется бесконтактная (прерывистый режим) визуализация, в ходе которой создается изображение топографии образца с высоким разрешением и минимальными повреждениями образца и зонда. 

Управление работой системы Hyperion II и проведение электрических измерений осуществляется с помощью программного обеспечения (ПО) MultiScan IV, которое контролирует положение зондов друг относительно друга и относительно образца.  


Такие дополнительные функции MultiScan IV, как автоматизированная смена наконечников зондов и программное управление переключением между CV, DC, IV и импульсными измерениями, исключают ручное переключение между режимами с заменой кабеля. Система Hyperion II в автоматическом режиме подводит зонд к образцу и выполняет его позиционирование с использованием обратной связи с замкнутым контуром, что способствует упрощению работы и повышению производительности.

Основные преимущества HYPERION II Thermo Fisher Scientific 

• Быстрая локализация дефектов, встроенная поддержка методик PicoCurrent и SCM для быстрого выявления возможных неисправностей с целью последующего нанотестирования
• Направленные операции eFast, пошаговая работа в полуавтоматическом режиме, повышающая простоту использования, производительность труда и снижающая трудности обучения
• Отсутствие взаимодействия между электронным лучом и образцом, атомная силовая микроскопия исключает необходимость в использовании вакуумной системы и получении СЭМ-изображений 

Область применения HYPERION II Thermo Fisher Scientific  

Изображение PicoCurrent

Технология PicoCurrent системы Hyperion II позволяет выявлять возможные короткие замыкания, обрывы, места утечек и резистивные дефекты на большие площади при сканирования зондом AFP в контактном режиме. Зонд подключен ко входу усилителя тока с высоким коэффициентом усиления, при этом на зонд или образец подается напряжение смещения. В процессе сканирования зондом интересующей области происходит измерение тока, в результате чего формируется карта распределения токов. Возможные неисправности идентифицируются по карте визуально. Так, если интересующая структура не соответствует аналогичным структурам на изображении, то это может свидетельствовать о вероятном наличии дефекта. Затем потенциальные сбойные области могут быть проверены путем построения и анализа вольт-амперной характеристики.

Вольтамперные  характеристики (I-V)

Система Hyperion II обеспечивает построение графиков зависимостей тока от напряжения без искажений, вызванных взаимодействием электронного луча с образцом. ПО DC Measurement позволяет пользователям легко создавать, сохранять и запускать электрические тесты через главный пользовательский интерфейс. Система измерений постоянного тока (DC) включает в себя промышленный параметрический анализатор, предназначенный для проведения малошумящих измерений.

Технология управляемых рабочих процессов eFast

eFast – это технология создания полуавтоматических управляемых рабочих процессов, которая позволяет пользователям пошагово выполнять типичные задачи, что обеспечивает автоматическую реализацию распространенных операций с предоставлением конкретных инструкций. eFast позволяет достичь единообразия результатов и минимизировать время обучения новых пользователей.

Емкостное сканирование (опционально)

Емкостная сканирующая микроскопия (Scanning Capacitance Microscopy, SCM) позволяет обнаружить дефект на большой площади в результате ее сканирования атомно-силовым зондом Hyperion II в контактном режиме. Зонд подключен к высокочастотному детектору (1 ГГц), с помощью которого выполняется измерение отклонений зонда, которое определяется значением емкости участка образца. На зонд или образец подается переменное напряжение смещения.  После обработки результатов с помощью метода Lock-In, сигнал dC/dV представляется в виде изображения, анализ которого позволяет установить наличие дефекта путем сравнения изображений подозрительного блока и заведомо исправной структуры.  Сигнал dC/dV также может быть разделен на данные о амплитуде и фазе, раскрывающие информацию о типе носителей зарядов и относительной концентрации носителей в полупроводнике.

Измерение вольт-фарадных характеристик C-V  (опционально) 

C-V применяется для изучения оксидных пленок, эффекта граничного поглощения и плотностей распределения носителей заряда. Система Hyperion II обеспечивает C-V измерения высокого разрешения с хорошим контролем импеданса, малыми потерями сигнала и очень низким уровнем шума для определения характеристик отдельных транзисторов и емкостных структур. 

Импульсные I-V измерения (опционально)

В ходе импульсных I-V измерений строятся графики зависимостей токов от напряжений, формирующиеся при подаче на затвор транзистора высокоскоростных сигналов. Эта методика позволяет локализовать отказы, связанные с   возникновением резистивных перемычек, которые могут быть пропущены в ходе стандартных I-V измерений постоянного тока. Для проведения импульсных I-V измерений параметрический анализатор объединен с высокоскоростным генератором и осциллографом.


Температурные исследования (опционально)

Данная опция позволяет обнаружить дефекты, которые проявляются только при высоких температурах, а также выполнить оценку производительности устройства при в широком температурном диапазоне.