从概念上来理解,接触模式是AM最直接的成像模式。正如名字所描述的那样,AFM在整个扫描成像过程,探针针尖始终与样品表面保持亲密的接触,而相互作用力是排斥力。 KA278R33CTU扫描时,悬臂施加在针尖卜的力有可能破坏试样的表面结构,因此力的大小范围在10Ⅱ~10ⅡN。若样品表面柔嫩而不能承受这样的力,便不宜选用接触模式对样品表面进行成像。

   非接触模式探测试样表面时悬臂在距离试样表面上方5~10nm的距离处振荡。这时,样品勹针尖之间的相互作用由范德华力控制,通常为10ⅡN,样品不会被破坏,而且针尖也不会被污染,特别适合于研究柔嫩物体的表面。这种操作模式的不利之处在于要在室温大气环境下实现这种模式十分困难,为样品表面不叮避免地会积聚薄薄的一层水,它会在样品与针尖之间搭起一小小的毛细桥,将针尖与表面吸在一起,从「ll增加尖端对表面的压力。

   高能电子射人固体样品,与原子核和核外电子发生弹性和非弹性散射过程,激发固体样 品产生各种物理信号,这些物理信号有背散射电子、工次电子、吸收电子、透射电子(如果样 品很薄,电子可以穿透的话)、特征X射线、俄歇电子、阴极荧光、电子束感生电效应等。用 不同的方式接收和处理这些物理信号,构成了电子显微分析的基础。扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscope,SEM)就是通过侦测二次电子或背散射电子,实现高分辨 率、高放大倍数和大景深的观测,非常适合于微小尺寸的测量。工次电子是被入射电子轰击 出来的核外电子,通常能力只有几个电子伏特,来自于固体表面十几到几十埃范围内,在这 样浅的表层里,入射电子与样品原子只发生次数很有限的散射,基本未向侧向扩展,因此叮 以认为在样品上方检测到的二次电子主要来自于扫描束斑相当、深度为几十埃的样品体积 内,二次电子信号源于被观测样品的表面,可以提供更高的空问分辨率,在CD SEM(critical dimension)中广泛应用。

   敲击模式介于接触模式和非接触模式之闸,是一个杂化的概念。悬臂在试样表面上方以其共振频率振荡,针尖仅仅是周期性地短暂地接触敲击样品表面。这就意味着针尖接触样品时所产生的侧向力被明显地减小了。囚此当检测柔嫩的样品时,AFM的敲击模式是最好的选择之一。一旦A「M开始对样品进行成像扫描,装置随即将有关数据输入系统,如表面粗糙度、平均高度、峰谷峰顶之间的最大距离等,用于物体表面分析。同时,AFM还可以完成力的测量I作,测量悬臂的弯曲程度来确定针尖与样品之间的作用力大小。

   ΛFM在集成电路生产过程中主要用于测量STI的深度、STI Oxidc的step hcight以及其他沟槽的深度和栅极、互连线的剖面轮廓等。