蔡司激光共聚焦显微镜-微纳器件的表征分析

 　　对微纳器件进行表征时，常关注的便是器件的表面形貌和三维尺寸信息，比如粗糙度、深度、体积等，这些都是评价微纳加工工艺的重要指标。然而，在进行表面三维的分析工作中，我们可能常遇到这样的苦恼：

　　光学明场无法直接定位到亚微米级缺陷结构!

　　样品结构太复杂，微弱信号无法捕获，难以准确测量尺度信息!

　　三维接触式测量经常会损伤柔软样品，导致测试结果不准确!

　　今天，友硕小编将从下面几个角度来看看蔡司激光共聚焦显微镜如何帮助你更好地解决这些问题。

　　失效分析：多尺度多维度原位分析!

　　器件表面往往存在一些特殊的结构或缺陷，比如亚微米尺度的划痕，这些特征难以在光学明场下被直接观察到。C-DIC(圆微分干涉)观察模式可以让样品表面亚微米尺度的微小起伏都可以呈现出浮雕效果，帮助我们快速定位并开展下一步的分析工作。

　　▲ 不同观察方式下晶圆表面缺陷

　　在定位到感兴趣区域后，可以直接切换到共聚焦模式，进行表面三维形貌扫描，并进行尺寸测量及分析，无需转移样品即可完成样品多尺度多维度的表征。

　　▲共聚焦三维图像及深度测量

　　对于某些样品，暗场和荧光模式也是一种很好定位方法，表面起伏的结构在暗场下尤其明显，如蓝宝石这类能发荧光的晶圆，利用荧光成像也能帮助我们快速地定位到失效结构。甚至，共聚焦还可以和电镜或者双束电镜(FIB)(点击查看)实现原位关联，在共聚焦显微镜下进行定位后转移样品到电镜下进行更高分辨的表征分析。

　　深硅刻蚀：结构深，信号弱，蔡司激光共聚焦显微镜有办法!

　　深硅刻蚀的样品通常为窄而深的沟壑结构。接触式测量(如台阶仪)无法接触到沟壑底部测得信息，而由于结构特殊造成了反射光信号损失，常规白光干涉或者显微明场无法捕获底面的微弱信号。因此，不得不对样品进行裂片分析，这不仅破坏了样品，而且还使分析流程复杂化。

　　西湖大学张先锋老师用蔡司激光共聚焦显微镜对深163.905 μm，宽3.734μm的刻蚀坑进行成像，高灵敏探测器、大功率激光及Z Brightness Correction技术可以帮助成功检测到底部的微弱信号，完成大深宽比(近50：1)样品的三维形貌表征与测量，轻松实现无损检测分析。

　　▲ 深硅刻蚀沟壑深度测量

　　通过传统裂片测量沟壑深度，发现两种测试结果基本无差别。由此可见，蔡司材料激光共聚焦显微镜让复杂结构的表征和测量变得更简单。

　　▲裂片测量结果

　　膜厚分析：非接触式表征!

　　对光刻胶等一些接触易损伤的样品进行高度测量时，台阶仪的探针往往会在材料表面留下一道细小的划痕，导致测量数据不准确。

　　▲台阶仪测试后的表面损伤

　　共聚焦显微镜通过收集来自样品的反射光信号得到样品表面三维形貌，软件自动提取不同界面，完成薄膜的高度测量，做到测量数据和真实值的一致性。

　　▲ 光刻胶膜厚分析(阶跃高度)

　　测量无台阶的薄膜厚度，通过专用的层厚测量模块也可以得到准确的测量结果。共聚焦显微镜的高灵敏探测器可以接收到透明薄膜上下两个界面的反射信号，获取两层信号的距离再加上材料的折射率就可以得到薄膜的真实厚度。

　　▲光刻胶膜厚测量结果(层厚测量模块)

　　除了上面几个应用场景外，在微纳加工器件的表征分析工作中，激光共聚焦显微镜还能为您提供多种解决方案，比如器件的体积测量，加工截面分析，粗糙度、平面度分析等等，让您的研究变得更顺利。

　　▲共聚焦显微镜在微纳加工领域的不同应用场景