AFMウェビナー

目に見えない物を拡大して可視化する顕微鏡技術の一種として、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscopy: AFM）は発展してきました。最表面の微小な凹凸形状をナノレベルで拡大表示するのみでなく、導電率、静電気力、表面電位、静電容量等様々な物性値も同時に検出、表示する事が可能で、大気、真空、液中等多様な環境下で用いることが可能です。
AFMの操作にはカンチレバーという片持ち梁形状の部品を用います。先端には数～十数ナノメートルに尖らせた探針が付属します。探針が表面をどのようになぞるかによって、色々な測定方法があります。今回のウェビナーでは代表的な測定方法としてコンタクトモードとタッピングモードを紹介します。

AFMの復習をしたい方から、上司や同僚、新入生等、関連する周囲の方にAFMとは何かををわかりやすく紹介する必要がある方迄を主な対象として、AFMとは何かから、装置構成、測定の前準備、注意点、コンタクトモードとタッピングモードの原理と測定例をわかりやすく解説します。　2023年4月20日 (約30分)

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原子間力顕微鏡（AFM）を用いたナノスケール形状測定方法を大別すると、コンタクトモード、タッピングモード（ＡＣモード、ダイナミックモード、共振モード）、そしてブルカー独自の測定手法であるピークフォースタッピングモードに分けることができます。コンタクトモードは最も接触力が大きく、特殊な条件を除き形状の分解能は、他の二つの方法に比べて低下します。
　タッピングモードは、カンチレバーを共振周波数、ナノメータースケールで振動振幅させ、試料と探針間の距離を精密に制御することにより比較的高い分解能で形状像を得ることが出来るようになっています。しかしながら、試料表面近傍におけるカンチレバーの挙動（ダイナミクス）は複雑であり、得られた画像の確からしさが明確でない等の課題も残っています。
　ブルカーの独自技術であるピークフォースタッピングは、非共振モードであり、カンチレバーを数kHzのサイン波で試料表面に断続接触させる非常にシンプルな挙動（ダイナミクス）で形状像を取得します。試料にかかる荷重が一定となるようにフィードバックを掛け、タッピングモードの1/10以下程度の接触力で試料表面を走査することにより、極めて高い分解能で確からしい形状像を得ることができます。
今回のウェビナーでは、ピークフォースタッピングの基礎と動作原理を解説し、このモードで測定された高分解能形状像を紹介します。

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1986年に原子間力顕微鏡(AFM)が登場して30年以上が経ち、微小探針を用いるという特徴的な測定原理から、これまで様々な試料の表面微細構造だけでなく、その材料のナノオーダーでの硬さや吸着力などの物理特性が評価されてきました。

　本ウェビナーでは、最初に、AFMの原理、AFMを用いてどんなことができるのか？など、基本的なことを紹介したあと、AFMを用いてどのように機械特性評価がなされているのかなどその研究報告例とともにご紹介いたします。本ウェビナーを通じて、現在はAFMを形状評価にしか用いていない方にも、機械特性評価が思ったより簡単にできることを知っていただければと思います。

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AFM-nDMAをテーマにしたブルカーのわかる！AFMシリーズは、アプリケーションエンジニアにる技術解説と装置デモンストレーションを通して、AFM-nDMAの基礎とコツをご紹介致します。　

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KPFM（ケルビンプローブフォース顕微鏡）に関するウェビナーを企画しました。今回は特別講師にAFMの表面電位可視化技術において先駆的な業績で知られております神戸大学の大西先生をお招きし、KPFMの基礎や測定例に関してご講演頂きます。
引き続き、ブルカーアプリケーションエンジニアより弊社デモルームでKPFM測定を行いWEBデモにて配信致します。皆様のご参加をお待ちしています。

プログラム　
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<60分＞特別講演　神戸大学　大西洋教授
『原子間力顕微鏡の最前線− KPFMの原理と測定実例：TiO₂表面電位と電荷移動の高分解能可視化 –』
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【概要】KPFM（ケルビンプローブフォース顕微鏡）は様々な物質の表面電位と電荷移動の計測に用いられてきました。
KPFMのベースとなるAFM装置の高性能化にともなって、KPFMを測定できる環境は真空からガス中、さらに液体中へと広がりつつあります。
本講演ではKPFMの原理をできるだけやさしく紹介すると共に、酸化チタン（TiO₂）に吸着した増感色素分子や白金ナノ粒子を
KPFMで測定した実例を紹介します。
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<30分＞WEBデモ　ブルカージャパン株式会社アプリケーションエンジニア　横川雅俊
『ブルカー原子間力顕微鏡を利用したKPFM測定のご紹介』
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【概要】ピークフォースタッピングを利用したPF-KPFMを始めとする弊社のKPFM測定に関して、実際の測定を示しながら、
わかりやすく操作の実例やTipsについて解説します。

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わかる！AFM シリーズの今回は、SCM, SSRM, sMIM を用いた半導体解析に関するウェビナーをお届けします。本ウェビナーではブルカーアプリケーションエンジニアよりAFMを用いた電気測定の基礎や各種解析結果、更に最新のデータキューブ測定例についてご紹介し、最後に試料作製方法を簡単に紹介します。
（右図：SRAM pnpトランジスターのDCUBE-SCMデータ。これらのイメージは、SCMのdc/dvアンプリチュードデータをもとに各ポイントで dc/dv-V カーブを取得し X, Y, VDC の3次元キューブを構築したものです。データポイント：128 x 128ピクセル。）

＜こんな方におススメ＞
これからAFMを用いた半導体解析を始めたい方
ドーパントプロファイル可視化に興味のある方
マクロな電気測定に課題を感じている方

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ナノスケールの空間分解能で材料表面の局所転移温度を分析できるナノスケール熱分析（AFM Nano-TA）は、定量的な特性評価を行うことで材料やその相分離、成分分布（凝集）等の特定に役立ちます。また、熱特性マッピング（SThM）は、サンプル温度または熱伝導率マッピング情報を提供します。これらの測定は、専用のサーマルプローブを用いることによりコンタクトモードやタッピングモード等の測定手法を使って高解像度の形状イメージを取得するのと合わせて、AFM形状イメージから熱分析の対象箇所を特定し、数秒～AFMイメージ取得時間と同等程度で熱分析を実行することが可能です。本講演では、これら二種類の熱分析手法Nano-TaおよびSThMと測定事例を紹介します。

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わかる！AFMシリーズの今回は、SCM, SSRM, sMIM を用いた半導体解析に関するウェビナーを企画しました。ウェビナーでは、ブルカーアプリケーションエンジニアよりAFMを用いた電気測定の基礎や各種解析結果、更に最新のデータキューブ測定例についてご紹介し、最後に試料作製方法を簡単に紹介します。
（右図：SRAM pnpトランジスターのDCUBE-SCMデータ。これらのイメージは、SCMのdc/dvアンプリチュードデータをもとに各ポイントで dc/dv-V カーブを取得し X, Y, VDC の3次元キューブを構築したものです。データポイント：128 x 128ピクセル。）

＜こんな方におススメ＞
これからAFMを用いた半導体解析を始めたい方
ドーパントプロファイル可視化に興味のある方
マクロな電気測定に課題を感じている方                         

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ウェビナーは2部構成となります。
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【0:00～】30分　AFMベーシック ウェビナー ① 基礎編 　
～30分で学ぶAFMの構成と基礎知識～
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AFM (Atomic Force Microscope, 原子間力顕微鏡) は先端の局率半径を10nm程度に鋭くした探針を試料表面に近づけて、探針と試料の原子間相互作用を検出しながら走査し、試料表面の形状を三次元的に画像化する顕微鏡技術です。SPM (Scanning Probe Microscope, 走査型プローブ顕微鏡) とも呼ばれます。肉眼では観察できないナノ構造を立体的に可視化することが可能で、凹凸形状と同時に粘弾性、表面電位、抵抗、摩擦力等の物性値も取得可能なことから、日常的な表面形状の観察に留まらず、製造工場の品質管理から生体を含む各種材料の研究開発まで様々な用途において幅広く活用されています。今回はAFMの基礎やPeak Force Tappingモードの原理についてご紹介いたします。

《こんな方におすすめ》
・AFMを用いたナノスケールの表面形状評価にご興味のある方 
・古いAFMをご活用中で最新の測定モードにご興味のある方　

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【35:55～】　AFMベーシック ウェビナー  ② 機械特性
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原子間力顕微鏡（AFM）は，微小な針（探針）を用いてナノスケールのイメージングを行う顕微鏡です。また，その名が示すように微小な力を測定するのを得意とし，観察されたミクロな構造がどれくらい硬いのか？ そして，そこにどのような相互作用があるのか？ といった素朴な疑問に答えることの出来る装置です。こうした新しい視点は，例えば高分子材料や生体分子の，そしてそれを取り巻く現象のナノレベルからの理解を助け，基礎研究から産業応用まで様々なレベルにおいて必要不可欠な技術となりつつあります。本ウェビナーでは，こうしたAFMによるナノ機械特性測定にフォーカスし，その基礎から応用までを，豊富な測定例を交えてご紹介していきます。

《こんな方におすすめ》
・AFMを用いたナノスケールの表面形状評価・機械特性評価にご興味のある方
・材料の構造と物性をナノスケールで理解したい方
・古いAFMをご活用中で最新の測定モードにご興味のある方

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ウェビナーは2部構成となります。

本ウェビナーは2部構成となります。②のみをご聴講希望の方は42:12まですすめてご覧ください。
【プログラム】

【00:00～】 30分　AFMベーシック ウェビナー ③ 応用編  電気特性 
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原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscopy : AFM）は形状測定だけでなく、様々特性を評価することが出来ます。AFMベーシックウェビナー①、②でのAFMの基礎、機械特性のご紹介に続きまして、本ウェビナーではAFMを用いた電気特性モードをご紹介します。電気特性モードには様々手法があります。半導体の不良解析、様々な導電性材料の解析、また、近年開発が頻繁に開発されているリチウムイオンバッテリーの解析の測定例など交えて、各電気的特性モードのご紹介していきます。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
《こんな方におすすめ》　　　　
・初めて電気特性モードを使用される方　
・どのような電気特性モードがあるのかを知りたい方
・最新のマイクロ波顕微鏡にご興味のある方　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

【42:12～】　50分　AFMベーシック ウェビナー ④ 液中測定の基礎 （測定実演有り）
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液中測定のための事前準備手順から測定までの流れを説明します。

- システムとプローブセットアップ
- システムセッティング（タッピングモード）
- 測定例（タッピングモード）
- システムセッティング（ピークフォースタッピングモード）および測定例

また、Webinar後半では、デモ機を使用した液中測定を実演します。

《こんな方におすすめ》
・AFMを用いた液中測定にご興味のある
・装置の操作方法について知りたい方

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AFM測定方法 - Tapping mode、 PeakForce Tapping mode - それぞれに適した、
表面形状および表面粗さ測定用プローブの選択方法と種類について解説します。

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AFM測定方法 - PeakForce Tapping mode、AMF-nDMA, フォースカーブおよびコンタクトリゾナンス　-　弾性率・凝着力・押込み量および粘弾性特性E’・E”・Tanδ測定に適したプローブの選択方法と種類について解説します。

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ライフサイエンス用AFM測定は、
1．DNAや細胞等の形状
２．サンプルの機械的特性
３．タンパク質などの動的挙動の高速測定
等、多岐にわたります。
多種多様にわたるライフサイエンスサンプルを測定するためのプローブ選択方法について
分かりやすく解説します。

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ライフサイエンス用AFM測定は、
AFMを利用した試料の電気特性測定は広く使用されており、形状測定、機械的特測定に次ぐ比率を占めている。Contact mode, Tapping, modeおよびPeakForce Tapping modeを使用した、微小電流(CAFM)、広がり抵抗(SSRM)、静電容量（SCM）、表面電位(KPFM)、静電気力（EFM）等を測定するためのプローブ選択方法について解説します。

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AFM測定方法 - Tapping mode、 PeakForce Tapping mode – による表面形状測定用プローブの選択方法、および、実機（録画デモ）を交えた測定フローとパラメーター設定、測定方法のヒントについて説明します。

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PeakForce TappingおよびForce Curveを用いたナノ機械特性マッピング用プローブの選択方法、および、実機（録画デモ）を交えた測定フローとパラメーター設定、測定方法のヒントについて説明します。

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所要時間65分
＜プログラム＞※②をご希望の場合は30:21～からご視聴下さい

①『Bio AFM - NanoWizadのご紹介および最新機種 NanoWizard Vによるデモンストレーション』30分

【概要】近年、がんや様々な難病だけでなく、新規感染症など、ゲノム解析を含めた分子生物学的な研究はもちろん、それら原因となる細胞や微生物の顕微鏡学的な観察はますます重要になってきています。BioAFMは、電子顕微鏡と異なり、無染色かつ液中で生きた状態のナノメーターオーダーの表面微細構造観察だけでなく、観察領域の機械特性（弾性率、粘弾性評価）も同時計測可能な唯一の手法です。　本ウェビナーでは、NanoWizardの紹介とともに最新機種であるNanoWizard Vによるデモンストレーションを行います。

ブルカージャパン株式会社ナノ表面計測事業部　アプリケーション部

②『Webinar - AFMプローブの選び方＃7　~ ライフサイエンスサンプル測定用AFMプローブの選択方法とヒント ~ 』35分

【概要】BioAFMを用いた生細胞、微生物などの生体サンプルにおける、ナノ構造測定や粘弾性・凝着力などのナノ力学特性測定に利用可能な様々な種類のプローブをご紹介します。また、当社の最新機種であるNanoWizard Vにおける測定例を交えながら測定のヒントについて説明します。

　ブルカージャパン株式会社ナノ表面計測事業部　アプリケーション部

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AFM装置メーカーで唯一プローブを自社開発・製造するブルカーがお届けするプローブWEBセミナーです。ブルカーはこれまで世界中の方々にご愛顧頂き、製品やアプリケーションに適応する幅広いプローブの開発・製造をし、提供してまいりました。本WEBセミナーでは、長年の経験と実績により培った技術をもつエンジニアが、各モードに対する標準プローブと、多数あるプローブラインナップから最適なプローブを選択する方法をわかりやすく説明します。また形状測定だけでなく、機械特性、電気特性測定モードについてもご紹介致します。4月からAFMを扱い始めるビギナーから、プローブの種類について知識や最新情報を得たい方まで幅広くご参加頂けます。

各モードに対する標準プローブについて
プローブ選定方法とコツ
機械特性、電気特性測定モード
最新プローブのご紹介　など

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2009年以降、ブルカー原子間力顕微鏡（AFM）は，材料のナノスケール力学的特性を測定するためのモードが実装されています。
ナノスケールの力学特性を適切に定量化するために、非共振モードであるBruker PeakForce Tappingモードは、弾性率と凝着力を明確に分離することが出来るなどの重要な利点があります。

具体的には、Bruker PeakForce Tapping モードとAFM-nDMAモードは、ソフトマターの弾性率と粘弾性挙動の定量的かつ包括的な測定を可能にします。

このウェビナーでは、「形状依存性を最小限に抑えた、材料表面の物理的・科学的特性に起因するの凝着特性マッピング」を可能にしたRinging modeにフォーカスし、この新しいモードの使用方法や測定例を紹介いたします。

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新材料固有の特性及び機能発現メカニズムの解明や製造・品質を管理する上で、その表面・界面を正確に理解することは重要です。ポリマーから金属、電池や半導体材料等、いかなる材料にも表面は存在し、その形状・組成・物性など様々な要素が複雑に組み合わされることにより新たな機能が発現されます。こうした表面・界面に対応すべく、多くの表面分析技術が開発されてきております。

本ウェビナーでは、受託分析会社日産アークと分析装置メーカー Bruker から、各種分析装置の特徴を活かした測定・解析技術とその事例を通じて、表面分析を材料開発にどのようにアプローチさせ、活用できるかについてご紹介します。皆様のご参加をスタッフ一同心よりお待ちしております。

【プログラム内容】 

＜20分＞ラマン分光法による三次元構造解析 
                 　                                       株式会社日産アーク 　機能解析部　小林 健一

＜20分＞ ナノ赤外分光技術AFM-IRで挑む表面・界面の化学 
                 　                                  ブルカージャパン株式会社　アプリケーション部　横川雅俊

＜20分＞ 原子間力顕微鏡（AFM）による様々なナノ表面特性評価 
                 　                                  ブルカージャパン株式会社　アプリケーション部　二軒谷亮

＜20分＞ 高分解能オージェ電子分光法による局所元素分布調査 
                 　                                        株式会社日産アーク 　現象解析部　荒木 祥和

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多くの場面で二次電池の活用が進み、その性能や品質を向上させることの重要度はさらに高くなっています。しかしながら、劣化や機能発現メカニズムの解析や構成材料の評価等、分析･解析技術の開発はまだまだ十分とは言えず、分析装置からのアプローチや解析手法の開発が日々行われています。

　本ウェビナーでは、特殊な分析･解析を得意とする日産アークと、分析装置の特徴と活用方法を提案しているBruker から、LIB電極･全固体電池の分析･解析技術をテーマに、解析アプローチから測定事例まで、様々な分析･解析手法ををご紹介します。皆様のご参加をスタッフ一同心よりお待ちしております。

＜プログラム＞

＜20分＞ ①各種分光法を用いたLIB用電極の劣化解析 
                 　                                       株式会社日産アーク 　機能解析部　真田 貴志
＜30分＞SPMを用いたLIB電極の解析 ～電気特性評価からIn Situ観察～
                 　                                   ブルカージャパン株式会社　アプリケーション部　寺山剛司
＜20分＞ 全固体電池電極スラリーの構造解析 
                 　                          株式会社日産アーク 　解析プラットフォーム開発部　髙坂　晋平
＜20分＞ 全固体電池の空孔分析とシミュレーション事例 
                 　                             株式会社日産アーク 　解析プラットフォーム開発部　穐場　亨

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＜プログラム＞
＜50分＞  【招待講演】
『AFMによって明かされる湾曲超分子ポリマーが織りなす多様なカタチ』

千葉大学 グローバルプロミネント研究基幹教授
千葉大学大学院工学研究院　融合理工学府共生応用化学コース教授 (兼任)　矢貝史樹  先生

【概要】超分子ポリマーとは、モノマー分子が非共有結合でつながれたポリマーであり、次世代のポリマー材料としてその高機能化が切望されている。主鎖が脆弱な超分子ポリマーはとりわけタンパク質や機能性ポリマーのような高次構造の制御が困難である。当研究室は、湾曲しながら超分子重合するモノマー分子を偶然発見したことを発端に、多様なトポロジー（カタチ）を有する湾曲超分子ポリマーを開発してきた。本講演では、AFMと共に歩んできた湾曲超分子ポリマーの10年間の進展について振り返ってみたい。

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<26分＞『AFMによる大気中・液中環境下での高分解能イメージ測定事例』                              
ブルカージャパン株式会社　ナノ表面計測事業部　アプリケーション部  鈴木　操

【概要】AFM使用用途は、依然として形状測定・高分解能イメージングが主であり、かつ、需要は多い。ほとんどのAFMユーザーは、従来法であるタッピングモード（ACモード、ダイナミックモード）を使用しているが、測定原理上、高分解能・超高分解能測定に対しては空間分解能に制約が出てくる。

　ブルカーのピークフォースタッピング法は、瞬間的なチップ - サンプル間に作用する接触力を制御することによって、高分解能・超高分解能イメージングを比較的容易に達成することが出来るブルカー独自の方法である。高分解能を達成するための基本的な考え方と測定事例について説明する。

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分子材料、高分子薄膜の結晶評価・解析技術の最前線をテーマにしたオンラインセミナーをブルカーＸ線事業部とナノ表面計測事業部の共催でお届けします。

＜こんな方におすすめ＞
・フィルム・繊維・薄膜などの高分子系材料の研究・開発に携わる方
・高分子温度変化、局所熱分析、結晶構造分析、高分子の結晶評価にご興味のある方
・X線回折装置や原子間力顕微鏡の測定手法によるできること、わかることが知りたい方
・測定手法について新たな知識を得たい方

＜プログラム＞60分
①「最新のX線回折装置で見るアプリケーション」
概要：ブルカーが誇る最新のX線回折装置を使用した、フィルム・繊維・薄膜へのアプローチを、様々な測定の事例を交えてお話しいたします。
X線事業部　営業部　満岡謙祐

②「AFMを用いた高分子薄膜のIn-Situ解析 ～AFMの基礎から応用測定～」
概要：ブルカーの最新機種であるDimension IconXRを用いて、高分子薄膜解析への様々なアプローチを、測定モード及び測定例を交えて紹介いたします。
ナノ表面計測事業部　アプリケーションエンジニア　寺山剛司

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めっき・はんだ・実装評価・ナノインデンターをテーマにしたマイクロエレクトロニクスウェビナーです。半導体・MEMS・電子部品材料分野のお客様に評価技術をお届けします。

＜プログラム＞
①「ナノインデンターを用いたエレクトロニクス材料の機械的特性評価技術」３０分

近年、ますます小型化・微小化してきているエレクトロニクス材料において、その微小な領域の機械的特性を把握することは材料開発・品質管理・プロセス設計上きわめて有効である。本発表では、ナノ～マイクロスケールの定量的機械的特性評価装置であるナノインデンターを用いて、エレクトロニクス材料の機械的特性を評価した事例をご紹介する。

ブルカージャパン株式会社　ナノ表面計測事業部　二軒谷　亮

②「マイクロエレクトロニクスおけるAFMナノオーダー解析」

パワー半導体はスマートフォンやパソコンなどの一般向け商品から、電気自動車や電車などの電力制御に使用されています。

本講演ではナノオーダーで解析可能な原子間力顕微鏡（AFM）を用いて金属、はんだ、パワー半導体材料の形状評価から電気特性を評価した事例を紹介する。

ブルカージャパン株式会社　ナノ表面計測事業部　寺山　剛司

※ブルカーのプログラムのみとなります
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※ 同業企業様のご参加はご遠慮いただいております。予めご了承願います。

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これまで原子間力顕微鏡（AFM）は半導体各工程において、ウェーハーの表面粗さ、凹凸形状、欠陥、膜厚の自動測定から、不純物濃度や機械・化学特性の微細解析迄、多種多様な目的に使われてきました。今回のウェビナーでは特に近年実用化された技術を中心に、AFMのみならずX線評価技術・装置も併せて紹介致します。製品開発のみならず材料、素材、分析技術、製造装置など半導体に関わる多種多様な分野の方に興味を持っていただけるセミナーです。

＜プログラム＞

①25分 「半導体研究開発向け：
　　　　　表面形状・欠陥計測からナノスケール機械特性・電気特性評価への応用」

②20分「半導体研究開発向け：
　　　　　10 nm の微小異物が分かる - ナノ赤外分光装置Dimension IconIR -」

③15分 「半導体製造ライン向け：　
　　　　　　　　　　　　表面形状及び欠陥測定用全自動高速（原子間力）顕微鏡」　

④15分   「半導体製造ライン向け：
　　　　　　　　　　X線を使用した各種全自動測定システムとウェハ洗浄機の紹介」

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