多機能プローブ顕微鏡システム AFM100シリーズ

「AFM測定におけるトータルスループットの向上」

多くのAFMユーザが『面倒な操作と、測定者起因のデータばらつき』の悩みや疑問を抱いています。
日立ハイテクでは『プリマウント方式カンチレバー』や『自動パラメータ設定機能』『オートパイロット』の活用によって、測定者起因の影響を軽減するとともに測定のトータルスループットの向上を実現しました。

AFM100 Plusの測定イメージ

ハイパワーSLDヘッドによる低ノイズ化（ノイズ削減による信頼性向上）

AFM100 / AFM100 Plusは、光ヘッド部分にスーパールミネッセントダイオード（SLD）を採用し、レーザ干渉の影響を軽減することで、レーザ干渉起因のノイズの発生を抑制するとともにトータルでのノイズ低減と高感度化を実現しました。

• SLDの特長である低コヒーレンス性により、高出力でも干渉縞影響を低減
• 光出力の高出力化により検出器のショットノイズを抑え高感度化を実現

熱源抑制構造によるドリフト対策（熱ドリフト低減による信頼性向上）

熱源抑制機構でユニット熱源を徹底して排除することで、従来と比べて30 ％以下のドリフト量を実現しました。
ドリフト量 0.03 nm/sec以下

• 時間がかかる測定でも熱ドリフトの影響によっての取得画像がブレ・歪みが生じにくくなります。
• 同じ場所の連続測定（タイムラプス測定）時の画像のブレ・歪みを防ぎやすくなります。

※ドリフト量は、測定環境により変わります。
上記データはAFM100 Plusの構成において、弊社工場の環境で測定した値です。

探針評価機能によるカンチレバーの探針径管理（先端径管理で信頼性向上）

AFMでは、使用するカンチレバーの探針径によって測定結果が大きく異なります。
そして、従来は粗さ測定の数値に結果に疑問が生じた際、カンチレバーの探針径の数値把握ができなかったため数値の違和感が、実際の試料表面の変質によるものなのか、探針の摩耗起因なのか測定パラメータ設定起因なのかという検証作業が困難でした。
探針評価機能は、ナノスケールの品質管理に欠かせない検証ファクターのひとつであるカンチレバーの探針径の数値化を実現することで、従来困難であった測定条件の管理把握の実現によるデータの信頼性向上に貢献します。

• カンチレバー探針径の管理によりデータ信頼性が向上します。
• カンチレバー交換のタイミングが判りやすくなります。

SISモードによる追従性向上（針先ダメージの軽減と追従性向上で信頼性向上）

SIS（Sampling Intelligent Scan）モードは、測定ポイントのみで探針を接近させて形状や物性情報を測定するとともに、水平方向の力を作用させずに、吸着が大きな表面や粗い凹凸などでも安定した測定ができるよう、探針の接近や退避を自動制御する測定モードです。

• 追従性を向させて信頼度の高いデータ取得が可能となります。
• 柔らかい試料の変形を軽減します。
• カンチレバー針先の摩耗を軽減します。

AFM/SEMの特長を生かした相関解析（故障解析の不具合解明率の向上）

日立ハイテクのAFMを語るうえで欠かせない特長のひとつに、電子顕微鏡（SEM）装置等との親和性を高めることで、従来にない多角的な解析手法を確立した【SÆMic.】の提案があります。

• SAEMICスペシャルコンテンツ

AFMマーキングによる手軽な相関解析（リンケージの効率と高精度化を実現）

AFMで特定した関心領域を、あらゆるSEMで容易に同一箇所観察を実現する革新的ツール、AFMマーキングは【SÆMic.】を支える技術のひとつで、AFMで観察したポイントをマーキングする「AFMマーキング」機能を用いることでSEMでの同一箇所観察を実現します。

• AFMマーキングにより小型AFMでのリンケージを実現
• 電動ステージや専用共通ホルダが不要
• FE-SEMだけではなく、卓上タイプやC-SEMにも適用可能

SIS-ACCESS/SIS-QuantiMech（微弱力対応と多角的データ解析）

SIS-ACCESSは、従来のコンタクトモードによるSISモードを高速・微弱力対応として進化させた次世代サンプリングモードです。SIS-QuantiMechは、各種接触理論モデル（Hertz、DMT、JKR2点法）に基づき、ナビゲーション機能に従って初心者でも容易に弾性率などの定量的な機械特性マッピングを実現します。

• 従来のコンタクトモードによるSISモードを進化させたたことで、高速かつ微弱力の設定が可能。
• SIS-ACCESSとSIS-QuantiMechを組み合わせることで、AFM形状像を含めて最大8データ（形状、形状微分、 弾性率、吸着力、硬さ、 変形、 散逸、 電流、 横振動摩擦力）の同時測定が可能。（※誤差信号、電流、横新藤摩擦力の中から1つ）

先進的電位測定モード AM-KFM/FM-KFM（定量性や感度など目的に応じたKFM使い分け）

AM-KFM（振幅変調方式KFM）は探針と試料間に作用する静電気力そのものを検出し、零位法で表面電位を 計測する手法です。一方、FM-KFM（周波数変調方式KFM）では、探針と試料間に作用する静電気力を微分して検出し、 同様に零位法で表面電位を計測しています。原理上、AM-KFMのほうがFM-KFMよりも感度が良いため、単一材料間での電位や仕事関数比較などにはAM-KFMが優れているとされますが、海島構造を持つような 複合材料の場合は、FM-KFMのほうが定量性で優れています。AFM100シリーズでは、目的に応じてAMとFMを ワンクリックで切り替えることが可能です。

• FM-KFMでは相互作用を微分して検出し、静電気力を探針先端部分での検出する方式なので、 AM-KFMと比較して電位定量性に優れます。
• AM-KFMは、探針先端の静電気力を検出するFM-KFMに比べて実効的なセンサー面積が広いため、SN比が優れています。
• AFM100シリーズでは、目的に応じてAMとFMをワンクリックで切り替えることが可能です。

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