Park Systems

Park FX200

200 mm 샘플 측정에 최적화된 원자현미경

Park FX200은 최대 200 mm 샘플을 측정할 수 있도록 설계된 파크시스템스의 혁신적인 원자현미경(AFM) 제품입니다. 낮은 노이즈 플로어, 최소화된 열 드리프트, 기계적 안정성 향상 등의 기능을 통해 FX200은 최고의 정밀도와 신뢰성을 제공합니다. 모든 Park AFM 제품과 마찬가지로 FX200은 직교 스캔 시스템과 True Non-contact™ 모드를 탑재하고 있어, 손상되기 쉬운 샘플에서도 정확한 고해상도 측정이 가능합니다.

FX200의 주요 기능으로는 자동 프로브 교환, 레이저 빔 자동 정렬, 200mm 샘플 전체를 확인할 수 있는 샘플 뷰 카메라 등이 있습니다. 이는 Park FX AFM 제품군의 대표적인 특징으로, 사용자의 편의성을 높이고 생산성을 극대화합니다. 자동 스캔 파라미터 최적화, 광학 오토포커스, 다중 위치에서의 순차 측정, 강력한 데이터 분석 도구 등의 추가 기능을 통해 복잡한 작업도 간편하게 수행할 수 있습니다.

첨단 기능과 사용자 친화적 인터페이스를 갖춘 FX200은 연구 및 산업 환경 전반에 걸쳐 나노스케일 이미징 및 분석에 최적화된 솔루션입니다.

핵심 기능

탁월한 Park FX AFM의 기계적 설계

FX AFM 제품군은 기계적 노이즈를 최소화하도록 설계되었습니다. 광학현미경이 Z 스테이지와 분리되어 있어, Z 스테이지에 가해지는 하중이 감소하고, 결과적으로 기계적 진동에 대한 민감도가 최소화됩니다. Z 스테이지는 고강성 크로스 롤러가이드와 2개의 베어링 블록을 적용하여 더욱 견고하게 제작되었습니다. 사다리꼴 구조 지지대는 FX200의 기계적 강도를 더욱 강화시켰으며, 열팽창 계수가 낮은 소재로 열 드리프트를 줄여 장시간 사용해도 안정적인 성능이 보장됩니다.

FX 레이저 빔 경로

FX의 광학 구조는 광섬유 결합 레이저(SLD)를 광학 현미경에 통합한 설계입니다. 레이저 빔은 대물렌즈를 통해 초점을 맞추고, 광학 시야의 중심에 고정된 상태를 유지합니다. 레이저 빔의 스폿 크기를 줄여 빔 누출을 최소화했기 때문에, 고주파 특성을 지닌 소형 캔틸레버도 손쉽게 사용할 수 있습니다.

레이저 빔 자동 정렬

비전 기반의 정렬 시스템은 캔틸레버의 형상과 위치를 감지한 후, 광학 XY 스테이지를 이동시켜 빔 스폿 중심에 캔틸레버를 정확하게 정렬시킵니다. FX 헤드에 내장된 2개의 정밀 모터가 스티어링 미러를 조정하여 레이저 빔이 위치감지광검출기(PSPD) 중심에 정확히 정렬되도록 합니다. 레이저 빔 자동 정렬과 PSPD 자동 중심 맞춤 기능이 결합되어 설정 시간을 단축하고, 일관성 있는 정렬을 보장합니다. 초보자와 전문가 모두 손쉽게 사용할 수 있습니다.

자동 프로브 교체

AFM 프로브 교체는 경험 많은 사용자에게도 난이도가 높은 작업이며, 종종 캔틸레버 파손으로 이어집니다. Park AFM은 이러한 문제 해결을 위해, 사전 정렬된 프로브 칩 캐리어와 정밀한 위치 재현이 가능한 정밀 위치 조정점으로 팁 위치를 신뢰성 있고 일관되게 유지합니다.

각각의 칩 캐리어에는 프로브 유형, 일련번호, 제조일, 세부사양 등이 포함된 QR 코드가 부착되어 있습니다. FX 헤드의 Z 스캐너에는 3개의 정밀한 볼 시트가 있어 키네마틱 마운팅이 가능하며, 하단에 내장된 자석이 결합되어 견고하고 항상 동일한 장착 위치를 보장합니다.

자동 팁 교환기(ATX) 모듈은 최대 16개의 사전 장착된 프로브를 보관할 수 있습니다. ATX 카메라가 각 프로브의 QR 코드를 스캔하면, SmartScan™ AFM 운영 소프트웨어에서는 각 슬롯의 프로브 정보가 표시되므로 사용자는 마우스 클릭 한 번으로 장착된 슬롯이나 빈 슬롯을 선택할 수 있습니다. 슬롯이 선택되면, AFM 헤드는 장착된 프로브를 슬롯에 배치하거나 새로운 프로브를 슬롯에서 장착하기 위해 하강합니다. 이때 하부에 위치한 강력한 자석 위치에 따라 동작이 결정됩니다.

샘플 뷰 카메라

샘플 뷰 카메라는 전체 샘플의 매크로 이미지를 촬영합니다. 사용자가 이미지에서 원하는 위치를 클릭하면 XY 스테이지가 해당 지점으로 자동 이동하여, 관심 영역을 쉽게 찾을 수 있습니다. 특히 200 mm 웨이퍼처럼 대형 샘플에서 같은 위치로 정확히 반복 이동할 수 있습니다.

동축 광학 시스템 개선

레이저 빔의 스폿 크기를 줄여 빔의 누출을 최소화하였기에 고주파 특성을 가진 소형 캔틸레버를 손쉽게 사용할 수 있습니다. 방해 요소가 없는 광학 현미경을 통해 명확한 시야를 확보할 수 있어, 최소 0.87 μm의 라인 폭까지 확인할 수 있습니다.

Park AFM 기술

직교 스캔 시스템

전통적인 튜브 스캐너 방식의 AFM은 Z축 움직임 이탈과 축간 신호 간섭 문제가 발생하기 쉬우며, 특히 대형 스캔 영역에서는 이미지 왜곡이 자주 발생합니다. 모든 Park AFM과 마찬가지로, FX200은 플렉셔 기반 구조를 갖춘 최첨단 직교 스캔 시스템을 사용합니다. 2D 플렉셔 스캐너가 XY 평면에서 샘플을 이동시킬 때, 별도의 1D 플렉셔 스캐너가 Z축 방향에서 팁의 움직임을 독립적으로 제어합니다. 이처럼 분리된 스캐너 구조는 스캔 과정에서 축간 간섭을 최소화하고, 뛰어난 직교성, 선형 스캔, 그리고 우수한 동적 응답성을 통해 Z축 움직임 이탈을 최소화하는 정밀 계측을 지원합니다. XY 피드백을 위해 낮은 노이즈 광학 센서와 Z축 제어를 위해 초저노이즈 스트레인 게이지 센서를 장착한 클로즈드 루프 서보 제어 시스템이 모든 축에서 정밀하고 재현성 높은 스캔을 구현합니다.

라지 샘플의 경우 단일 서보 방식의 XY 스캔 아키텍처를 적용하면 샘플 척 회전 동작에 취약합니다. 이러한 회전 동작은 위치 센서에서 거리가 멀어질수록 오차를 증가시켜, 정확한 위치 제어에 문제를 일으킬 수 있습니다. FX200은 이러한 문제 해결을 위해, 듀얼 서보 XY 스캐너 아키텍처를 적용했습니다. 각각의 축에 두 쌍의 액추에이터와 위치 센서를 배치하고, 총 4개의 액추에이터를 독립적으로 제어하여, 200 × 200 mm² 전체 샘플 영역에서 정확한 위치 지정이 가능합니다.