從概念上來(lái)理解,接觸模式是AM最直接的成像模式。正如名字所描述的那樣,AFM在整個(gè)掃描成像過(guò)程,探針針尖始終與樣品表面保持親密的接觸,而相互作用力是排斥力。 KA278R33CTU掃描時(shí),懸臂施加在針尖卜的力有可能破壞試樣的表面結(jié)構(gòu),因此力的大小范圍在10Ⅱ~10ⅡN。若樣品表面柔嫩而不能承受這樣的力,便不宜選用接觸模式對(duì)樣品表面進(jìn)行成像。

   非接觸模式探測(cè)試樣表面時(shí)懸臂在距離試樣表面上方5~10nm的距離處振蕩。這時(shí),樣品勹針尖之間的相互作用由范德華力控制,通常為10ⅡN,樣品不會(huì)被破壞,而且針尖也不會(huì)被污染,特別適合于研究柔嫩物體的表面。這種操作模式的不利之處在于要在室溫大氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)這種模式十分困難,為樣品表面不叮避免地會(huì)積聚薄薄的一層水,它會(huì)在樣品與針尖之間搭起一小小的毛細(xì)橋,將針尖與表面吸在一起,從「ll增加尖端對(duì)表面的壓力。

   高能電子射人固體樣品,與原子核和核外電子發(fā)生彈性和非彈性散射過(guò)程,激發(fā)固體樣 品產(chǎn)生各種物理信號(hào),這些物理信號(hào)有背散射電子、工次電子、吸收電子、透射電子(如果樣 品很薄,電子可以穿透的話)、特征X射線、俄歇電子、陰極熒光、電子束感生電效應(yīng)等。用 不同的方式接收和處理這些物理信號(hào),構(gòu)成了電子顯微分析的基礎(chǔ)。掃描電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope,SEM)就是通過(guò)偵測(cè)二次電子或背散射電子,實(shí)現(xiàn)高分辨 率、高放大倍數(shù)和大景深的觀測(cè),非常適合于微小尺寸的測(cè)量。工次電子是被入射電子轟擊 出來(lái)的核外電子,通常能力只有幾個(gè)電子伏特,來(lái)自于固體表面十幾到幾十埃范圍內(nèi),在這 樣淺的表層里,入射電子與樣品原子只發(fā)生次數(shù)很有限的散射,基本未向側(cè)向擴(kuò)展,因此叮 以認(rèn)為在樣品上方檢測(cè)到的二次電子主要來(lái)自于掃描束斑相當(dāng)、深度為幾十埃的樣品體積 內(nèi),二次電子信號(hào)源于被觀測(cè)樣品的表面,可以提供更高的空問(wèn)分辨率,在CD SEM(critical dimension)中廣泛應(yīng)用。

   敲擊模式介于接觸模式和非接觸模式之閘,是一個(gè)雜化的概念。懸臂在試樣表面上方以其共振頻率振蕩,針尖僅僅是周期性地短暫地接觸敲擊樣品表面。這就意味著針尖接觸樣品時(shí)所產(chǎn)生的側(cè)向力被明顯地減小了。囚此當(dāng)檢測(cè)柔嫩的樣品時(shí),AFM的敲擊模式是最好的選擇之一。一旦A「M開始對(duì)樣品進(jìn)行成像掃描,裝置隨即將有關(guān)數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng),如表面粗糙度、平均高度、峰谷峰頂之間的最大距離等,用于物體表面分析。同時(shí),AFM還可以完成力的測(cè)量I作,測(cè)量懸臂的彎曲程度來(lái)確定針尖與樣品之間的作用力大小。

   ΛFM在集成電路生產(chǎn)過(guò)程中主要用于測(cè)量STI的深度、STI Oxidc的step hcight以及其他溝槽的深度和柵極、互連線的剖面輪廓等。