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为什么在Engage的同时CCD视野中的探针和样品台会发生相对位移(Dimension Icon)?

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Yu GW posted on Fri, Jul 29 2011 8:22 PM

孙博士,

您好!在Dimension Icon的使用过程中,发现有如下现象:每次在点击执行Engage的同时,软件界面上所显示的激光斑的Horizontal 和Vertical分量都会发生零点几伏的改变,而且CCD视野中的探针和样品台会发生固定大小的相对位移(在检测完毕执行Withdraw时又会可逆地自动复位)。所以,想请教您可能存在的原因。

谢谢! 

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Verified by Hao Sun

于老师,通过跟工厂的专家沟通,现解释您所遇到的问题如下:

1. 每次在点击执行Engage的同时,软件界面上所显示的激光斑的Horizontal 和Vertical分量都会发生零点几伏的改变:当您点击engage时,软件会将显示出的sum、vert、hori冻结,此时的读数是没有意义的,因此不用担心这个问题。

2. CCD视野中的探针和样品台会发生固定大小的相对位移(在检测完毕执行Withdraw时又会可逆地自动复位):这是经过Co-Axis Colinearity Calibration后的正常现象,只有没有经过Co-Axis Colinearity Calibration,才不会产生相对位移。Co-Axis Colinearity Calibration的目的如下:

因为光学系统位于扫描管的一侧,如果不进行此校正,光学系统所显示的探针样品相对位置与真实的探针样品位置之间的关系存在一个偏置量。当进行此项校正后,软件就可以知道这个偏置量并在进针时移动一个距离抵消此偏置量。

希望上图可以帮助您理解这个过程。

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Suggested by Ang Li

我们怀疑是光学系统需要校准,请您尝试以下步骤:

1. 打开Nanoscope软件,在Optics Calibration菜单中,选择Calibrate,Optics,Co-axis of linearity。

2. 将head移动到optical standard alignment station上方。

3. 调整焦距使显微镜聚焦到optical standard alignment station上10um的格栅区域。

4. 将显微镜的放大倍数置于最大,根据视野中格栅的数目得到横向和纵向的实际距离,将其填入Optical Field of View参数中。

5. 点击Next按钮,保持最大的放大倍数,移动XY stage直到看到格栅结构的边缘。将其一角置于视野中部,点击鼠标,将十字符号标记在格栅一角处。

6. 点击Next按钮,Z stage将会上移,在视野中用鼠标标记与刚才相同的位置。

7. 点击Finish结束操作。

进行以下步骤后,请再次验证是否还有上述问题出现。如有问题请及时与我联系。

 

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Yu GW replied on Wed, Aug 3 2011 5:19 PM

孙博士,谢谢您的回复。我会在验证后告知您结果。

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麻烦告知验证后的结果。我们的catalyst有同样的问题,并且在进针前,样品台会有一个大幅度的左右移动,进针过程中,探针会和样品台有相对位移,特别是进针到表面是,探针突然相对于样品有一个向右5um左右的位移,然后开始扫描。不知道ICON是否有同样问题?

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Catalyst 上样品台的移动同上述提到的Icon上的现象本质上不同。Catalyst 采用xy和z分离的扫描器设计,其Stage包含XY方向的平面扫描器。进针前,扫描管需要移动以释放其上的应力。此动作与Icon扫描管进针前的晃动作用一致。进针到样品表面突然有个偏移,其原因是catalyst上XY piezo的零点位置和XY sensor的零点位置略有不同。如果您设置成open loop,则不会有此现象。

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Yu GW replied on Mon, Aug 8 2011 1:16 AM

孙博士,您好。我按步骤对光学系统做了校正,但所提及的现象依然存在。我发现在实际操作过程中,当结束Align步骤进入Navigate时这一现象就已经存在了。不知在操作软件中,两个状态下的默认的初始坐标各按怎样的原则进行确定?

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孙博,那是不是说进针偏移是closeloop没有calibrate好的问题?

Hao Sun:

Catalyst 上样品台的移动同上述提到的Icon上的现象本质上不同。Catalyst 采用xy和z分离的扫描器设计,其Stage包含XY方向的平面扫描器。进针前,扫描管需要移动以释放其上的应力。此动作与Icon扫描管进针前的晃动作用一致。进针到样品表面突然有个偏移,其原因是catalyst上XY piezo的零点位置和XY sensor的零点位置略有不同。如果您设置成open loop,则不会有此现象。

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lujie replied on Wed, Aug 10 2011 12:11 AM

孙博士,你好,我们组用的是Multimode 8,最近在扫图种也遇到相同的问题,不管在空气中还是液相中, 在Engage之后,Horizontal value 从0不断的增加,但是withdraw 以后又恢复了接近于0左右的值。在这个过程中,Vertical vale并没有太大变化,软件里面的 Z-piezo voltage value 也会变大,刚开始我们觉得是因为样品的移动,可是发现就算是固定好的样品还是这样,是base 的信号出现问题了吗?

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MultiMode上的这个现象,和上述提到的Catalyst还有Icon的现象完全不同。MultiMode没有stage系统,上述讲的都是和stage系统有关的。您提到的这个问题,可能性有以下几点:1. 固定样品的双面胶。如果您使用的是市售的普通双面胶,我们发现用这种双面胶固定样品时,双面胶会慢慢膨胀起来,导致样品与探针越来越近,如果膨胀不均匀,Horizontal值就有变化,此时z方向也在变化,由于设置了setpoint,系统要维持vertical deflection恒定,就要不断去调整z piezo的电压,这通常会最终导致加在piezo上的电压超过正常范围。您可以尝试将固定好的样品放置一段时间后,再去进行测量,验证还有没有这个问题。2. 硬件上的问题。测试方法是断开控制器前面板的cable,运行D盘DI Service里面的NSV Diagnose system软件,在functional测试中,选择add all,all tests,xml report,运行完毕后,去report文件夹查看xml格式的报告,查看ADC和DAC有无问题。3. 还有可能是扫描管本身的问题,但出现这种问题时比较容易判断,这时扫描管扫描大范围所走的路径会比较奇怪,测试方法是按下ctrl+alt+F 假进针,然后设置最大的扫描范围,在ccd下观察扫描管的运动轨迹。

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于老师,通过跟工厂的专家沟通,现解释您所遇到的问题如下:

1. 每次在点击执行Engage的同时,软件界面上所显示的激光斑的Horizontal 和Vertical分量都会发生零点几伏的改变:当您点击engage时,软件会将显示出的sum、vert、hori冻结,此时的读数是没有意义的,因此不用担心这个问题。

2. CCD视野中的探针和样品台会发生固定大小的相对位移(在检测完毕执行Withdraw时又会可逆地自动复位):这是经过Co-Axis Colinearity Calibration后的正常现象,只有没有经过Co-Axis Colinearity Calibration,才不会产生相对位移。Co-Axis Colinearity Calibration的目的如下:

因为光学系统位于扫描管的一侧,如果不进行此校正,光学系统所显示的探针样品相对位置与真实的探针样品位置之间的关系存在一个偏置量。当进行此项校正后,软件就可以知道这个偏置量并在进针时移动一个距离抵消此偏置量。

希望上图可以帮助您理解这个过程。

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Yu GW replied on Mon, Sep 12 2011 6:12 AM

孙博士,非常感谢您的帮助,顺祝中秋佳节愉快!

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