ケルビンプローブ
Complete Kelvin Probeは、Instytut Fotonowyによる発明であり、従来のケルビンプローブの150年にわたる限界を克服しています。接触電位差(CPD)の変化が観測された場合、その変化がサンプルの仕事関数(WF)に起因するのか、プローブ先端の仕事関数に起因するのかが不明瞭でした。
Complete Kelvin Probeは究極のCPD測定装置です。従来のケルビンプローブのすべての機能に加え、以下の測定機能を備えています。
- サンプルの接地電位に対するCPD
- チップの接地電位に対するCPD
この機能により、サンプルとチップの両方がサンプル先端間のCPDに及ぼす影響を明確に区別できます。
特徴
- サンプルとチップの両方がサンプル先端間のCPDに及ぼす影響を明確に区別
アプリケーション
- 半導体デバイス検査
製品情報
仕様:
- 重量:15 kg
- サイズ:40 x 40 x 45 cm
- PC接続:USB 2.0
- 電源:230 V、50
- Hz または 115 V、60 Hz
- 測定方式:2チャンネルロックインアンプ
- 基板を自動検出し、チップがサンプルに接触するのを防ぐレーザーバリア
- 補助センサー:湿度、温度
- 表面検査点表示用レーザーポインター
- サンプルホルダー:
– 上部コンタクトホルダー付きフリーシェイプソリッドステート
– 下部コンタクトホルダー
– 電気化学ホルダー
ファラデーケージ:
- 標準 / 気密型(不活性ガスフローシステム付き)
測定単位:
- バイアス電圧範囲:-5 ~ 5 V
- 電圧測定分解能:0.15 mV
- 電流範囲:300 nA、30 nA、3 nA 300 pA
プローブチップ:
- プローブチップタイプ:Auメッシュ、直径2.5 mm
- 垂直軸方向のチップ位置決め分解能:20 µm
- 自動共振周波数スキャン
- 振動振幅調整可能
- チップ寄生電流自動除去
- 光透過率(部分透過)
- CPD測定距離(標準):0.2~1 mm
XYテーブル:
- 電動式、ソフトウェア制御
- サイズ:50 x 50 mm
- 移動範囲:50 x 50 mm
サンプル-チップの接触電位差

サンプルチップ接触電位差(青)と記録された周囲空気温度(緑)および相対湿度(オレンジ)
サンプル-グラウンドの接触電位差

サンプルと接地面の接触電位差(赤)と、記録された周囲温度(緑)および相対湿度(オレンジ)。これはサンプル先端の変化のごく一部を表しています。
チップ-グラウンドの接触電位差

チップ-接地接触電位差(金色)と、記録された周囲温度(緑)および相対湿度(オレンジ)を示します。CPDの変化の大部分はチップ表面の変化によるものであることがわかります。
システム構成

構成内容
- 実験後にプローブチップを保管するための保護ベイ
- 測定領域を直接示すレーザーポインター、
- 装置がファラデーケージで覆われている場合でもサンプルの取り扱いを容易にする光源
- プローブチップとサンプル間の距離を正確に検出するレーザーバリア
- ゴールデンプローブチップ、
- サンプルホルダー
- 電動XYテーブル
プローブチップ



ケルビンプローブ装置の最も重要な部分はプローブチップです。参照電極は直径2.5mmの金メッシュでできており、サンプルから0.5mm離れた位置からでも高いS/N比を実現します。そのため、検査対象となるサンプル表面が粗面であっても研磨面であっても問題ありません。チップの振動は電磁石によって生成されます。
プローブチップは、Instytut Fotonowy Sp. z o.o. によって完全に設計・製造された部品です。
サンプルホルダー
標準のケルビンプローブのセットには2種類のサンプルスタンドが含まれています。


ファラデーケージ
装置全体はファラデーケージで覆われており、周囲の光や電磁場から装置を保護します。


不活性ガスフローシステムを備えた気密ファラデーケージ
CPD の科学測定は、温度、湿度、ほこり、化学汚染物質などの環境要因に敏感であることが多いため、ケルビン プローブは、不活性ガス フロー システムを備えたファラデー ケージの密閉バージョン内に配置することができます。
レーザーバリア

ケルビンプローブはレーザーバリアシステムを搭載しています。このシステムはサンプル基板を自動検出し、プローブが検査対象サンプルに近づくたびに、サンプル表面とプローブチップ間の正確な距離を20µmの精度で測定します。
サンプルへの照明


測定中、プローブチップ上部に設置された光ファイバーからサンプルを照射することができます。プローブチップは光を透過します。光ファイバー入力部への光は、LEDリボルバー、キセノンランプとモノクロメーターの組み合わせ、あるいはその他の必要な光源から供給できます。
測定例
アルミニウム



周期的な穴を持つ金属表面サンプル




誘電体表面上の電荷分布
