Лазерный сканирующий микроскоп используется во многих отраслях. Типичные примеры применения приведены в Табл. ниже.
Полупроводники
Электродная подложка для электростатического зеркала
Производительность такого устройства, как МЭМС, часто зависит от его формы.
Соответственно, измерение формы является важным этапом контроля. Лазерные
сканирующие микроскопы могут с высокой точностью определить трехмерный
профиль устройства, измерить ступени или другие формы.
Микролинзы
Лазерные сканирующие микроскопы могут измерять форму прозрачных объектов,
если поверхность образца имеет отражательную способность в несколько
процентов. Данный образец представляет собой микролинзу диаметром 20 мкм и
высотой 10 мкм.
Cтолбиковые выводы полупроводниковой пластины
Размер столбиковых выводов п/п пластин в корпусах с высокой плотностью монтажа
постоянно уменьшается. Обычно, измеряются высота, диаметр и шаг выводов п/п
пластины, хотя объем выводов, шероховатость поверхности и другие элементы также
отслеживаются в последнее время. На Рис. представлена схема контроля паяных
выводов диаметром 12 мкм и высотой 3 мкм.
Электронные компоненты
ПЗС
Микроскоп OLS5000 имеет оптическую функцию, позволяющую получать информацию о цвете и
добавлять ее к полученным 3D-данным перед отображением на экране.
Эпоксидная смола на печатной плате (ПП)
OLS5000 используется для определения ширины тончайших медных проводников на
печатных платах, а также для измерения площади поперечного сечения проводника и
оценки коэффициента сопротивления медного провода. Также оценивается
шероховатость поверхности участка подложки с паяными выводами CSP-корпуса.
Обработка поверхности печатных плат и придание ей шероховатости улучшает
адгезию и проводимость медной фольги. Лазерные сканирующие микроскопы все чаще
используются для оценки данной технологии.
Гибкая печатная плата (ГПП) в районе разъема
Прочность участков ГПП в районах разъемов обеспечивает надежность
электронных компонентов. Форма и глубина оттисков, которые служат фиксаторами
для разъемов, а также глубина выемки, создаваемой при фактическом соединении
измеряются с высокой точностью.
Материалы
Оптическая волноводная призма-отражатель
Недостаток традиционных оптических измерительных систем заключается в
низкой отражательной способности уклонов и в том, что область вокруг
поверхности стенки образца трудноразличима. С микроскопом OLS5000, возможность
измерения поверхностей с крутым уклоном значительно улучшается, позволяя
определить форму такого уклона на оптической волноводной призме-отражателе.
Матовое стекло
OLS5000 может определить форму прозрачного образца, если поверхность образца имеет
коэффициент отражения в несколько процентов. Поскольку OLS5000 способен получать
3D-данные и измерять шероховатость поверхности, можно контролировать степень
шероховатости различных видов матовых стекол в условиях пескоструйной
обработки.
Клейкая лента
Раньше, для определения степени шероховатости использовались специальные
измерители в виде стилуса, которые царапали поверхность мягкого образца.
Лазерный сканирующий микроскоп обеспечивает бесконтактное измерение,
позволяя измерять профиль вне зависимости от состояния поверхности образца
(его вязкости, упругости и мягкости).
Углерод
OLS5000 может получить данные, если коэффициент отражения поверхности образца
достигает несколько процентов. Следовательно, можно четко видеть состояние
поверхности черного образца с низкой отражательной способностью (такого как
углерод).
Автомобильные детали
Инородное тело на фильтре
Лазерный сканирующий микроскоп позволяет получить изображение всего объекта
в целом (в фокусе), даже при наличии больших неровностей. В данном случае, четко
видно инородное тело на фильтре. Ширина инородного тела составляет около 30 мкм.
Механическая обработка
Лезвие бритвы
Недостаток традиционных оптических измерительных систем заключается в
низкой отражательной способности уклонов и в том, что область вокруг
поверхности стенки образца трудноразличима. С микроскопом OLS5000, существенно
улучшена возможность измерения наклонных поверхностей, позволяя измерять
поверхности под углом 85°.
Резка металла/поверхность шлифа
Наименьший радиус пятна лазерного пучка в OLS5000 составляет около 0,2 мкм. Таким образом,
OLS5000 способен получить данные мельчайших глубоких канавок, которые невозможно
измерить с помощью контактного профилометра.
Сколы режущей части инструмента
Лазерные сканирующие микроскопы имеют лучшую разрешающую способность
плоскости, по сравнению с оптическими микроскопами, что делает возможным
получить изображение всего объекта в целом (в фокусе). Соответственно, можно
выявлять трещины, износ или другие повреждения на крошечных сколах режущей
части инструмента.
Очень тонкая проволока
Проволоку диаметром в несколько десятков микрон очень сложно измерить с
помощью контактного профилометра. Лазерный сканирующий микроскоп упрощает
позиционирование в таких крошечных зонах, позволяя измерять шероховатость
поверхности.
Прочее
Поверхность зуба
Лазерные сканирующие микроскопы позволяют получить 3D-данные любого материала с
отражающей способностью. Таким образом, лазерные сканирующие микроскопы можно
использовать для наблюдения не только промышленных изделий, но и волос, зубов и
кожи.
Университеты
Государственные научно-исследовательские учреждения
Независимые научно-исследовательские центры
Прочее
Косметика
Волосы
Кожа
Эритроциты
Таблетки
Эмульсии
Банкноты
Монеты
Заключение
Диапазон применения лазерного сканирующего микроскопа, предназначенного для 3D-измерений мельчайших объектов, будет расширяться за счет использования функций конфокального микроскопа и добавления новых функций в программное обеспечение. Также ожидается, что пользователям потребуется еще более высокий уровень точности и разрешающей способности устройства.
Справочная литература
Hirohisa Fujimoto: Outline of Nano-material Engineering Vol. 1 (отредактировано Kazuyuki Hirao и соавт.), pp. 604–612, FUJITECHNOSYSTEM, 2005.
Kentaro Yamazaki: O plus E, 26(8): pp. 901–906, 2004.
Shigeru Nishida: Science and Engineering of Materials, 40(5): pp. 220–224, 2003.
H. Miyajima, et al: Journal of Microlectromechanical Systems, 12(3): pp. 243–251, 2003.
Hirohumi Miyamoto, Takefumi Ito: The Tribology, 19(7): pp. 30–33, 2005.
Chikara Nagano: Latest Optical Technology Handbook (Edited by Junpei Tsujiuchi, et al.), pp. 685–705, Asakura Publishing, 2002.