Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Nové možnosti ve světelné mikroskopii
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.
Nomenklatura:

Nové možnosti ve světelné mikroskopii

V současné době rostou stále více nároky na nestandardní způsoby měření velmi jemných součástek, povlaků, spojů, sledování struktur rozličných materiálů a na kontrolu drsností povrchů s vysokou přesností měření. Z tohoto důvodu společnost Olympus vyvinula optické zařízení s názvem Lext – konfokální laserový rastrovací měřicí mikroskop, umožňující až submikronové zobrazení povrchů materiálů s nestandardní rozlišovací schopností zobrazení a s možností přesného trojrozměrného měření. Obrovskou výhodou je nyní i možnost kombinace takového zařízení s AFM (Atomic Force Microscope) a tím dosažení plynulého zvětšení od 120x až do 150 000x, přesně ve zvoleném místě.

Představitel nové generace optických systémů s vysokou přesností 3D zobrazování a měření nabízí nové možnosti při vývoji a kontrole rozličných materiálů a součástek. Je zvláště vhodný pro nově vznikající aplikace v mikro- a nanotechnologických odvětvích, které kladou stále vyšší nároky na nestandardní způsoby měření a kontrolu materiálů, miniaturních součástek, velmi jemných spojů a také na kontrolu drsnosti povrchů se submikronovou přesností.

Anotace
Konfokální laserový řádkovací mikroskop Lext OLS 3100

Princip konfokálního mikroskpu Lext (UV)

Lext OLS 3100 je konfokální laserový řádkovací mikroskop umožňující submikronové zobrazení povrchů materiálů a součástí s nestandardním rozlišením 0,10 µm a se schopností přesného 3D měření. Rozsah zvětšení od 120x do 14 400x uspokojí požadavky nejen vědců, kteří se při práci pohybují mezi hranicemi optických světelných mikroskopů a elektronových řádkovacích mikroskopů (SEM). Navíc na rozdíl od SEM, popř. AFM (rastrovací mikroskopy na principu měření atomárních sil), se v Lextu mohou vzorky umisťovat přímo na mikroskopický stolek, bez použití vakuové komory a povlakování.

Lext OLS 3100 využívá laserový paprsek o vlnové délce 408 nm (UV) s optickými prvky uzpůsobenými pro tuto krátkou vlnovou délku tak, aby se optimalizovala kvalita zobrazení a omezily se případné odchylky. Ovládací software poskytuje jednoduché uživatelsky velmi příjemné rozhraní, s pokročilou analýzou obrazu. Základním principem rastrovacího mikroskopu je to, že netvoří obraz vcelku, najednou, ale bod po bodu, řádkováním. Pomocí řádkování jsou tedy snímány optické řezy v rovině X-Y a díky přesnému definovanému posuvu objektivu v ose Z, tedy i jednotlivé optické řezy. Konfokální obrazy jsou vždy zaostřené a představují jednotlivé optické řezy vzorkem. Složení trojrozměrných obrazů vychází z možnosti postupného snímání desítek až stovek optických řezů v ose Z.

Lext OLS 3100 využívá navíc novou inteligentní softwarovou funkci výpočtu ohnisek (CFO), která k vytvoření obrazu celé plochy vzorku vybírá vždy pouze její nejlépe zobrazené časti. Pro každou jednotlivou část plochy se přitom optimalizuje ohnisko. CFO nejen zobrazování výrazně urychluje, ale umožňuje také získat velmi přesný, opakovatelný výsledný 3D obraz. Další velkou výhodou zařízení OLS 3100 je možnost využití laserového svazku společně s tradičními mikroskopovacími technikami (pozorování ve světlém/temném poli, polarizovaném světle a D. I. C. interferenční kontrast), a to jak v režimu video - „živý obraz" -, tak i v režimu laserového konfokálního zobrazení. Tento nový konfokální laserový D. I. C. režim je zvláště užitečný pro zvýraznění jemných texturových změn při analýze povrchů.

Lext OLS 3100 je první systém, který tak umožňuje získat simultánní zobrazení vzorků ve třech rozměrech a ve skutečných barvách tím, že kombinuje laserové 3D zobrazení s plnobarevným zobrazením ve světlém poli, což je užitečné zejména při pozorování barevného vzorku, jako je např. vzorek CCD chipu - viz porovnání snímku pořízeného SEM a snímku stejného vzorku pořízeného systémem Lext.

Anotace
Lext OLS 3100 využívá laserový paprsek o vlnové délce 408 nm (UV) s optickými prvky uzpůsobenými pro tuto krátkou vlnovou délku.

Kombinace CLSM Lext (UV) s AFM modulem

Ideálním řešením pro sledování povrchů v submikronovém rozlišení je kombinace stávajícího CLSM (Confocal Laser Scanning Mikroskope) v kombinaci s AFM modulem.

Takovým řešením získáváme ucelené kompaktní zařízení umožňující 3D zobrazení a přesné měření v osách X-Y-Z v oblasti zvětšení 120x-150 000x, s rozlišením až 1 nm v jednom integrovaném systému. Další obrovskou výhodou je možnost sledování povrchů přesně v definovaném místě, plynule v celém rozsahu zvětšení. Základní AFM modul obsahuje kontaktní měření s možností rozšíření o většinu známých metod, jako například:

  • přerušovaná kontaktní metoda;
  • fázový kontrast;
  • mikroskopické metody polí (FMM):

- kontrastní metoda magnetického pole;

- kontrastní metoda elektrostatického pole;

- metoda elasticity povrchu;

  • Kelvinův snímač:

- mikroskopická metoda měření povrchového napětí;

  • litografie.

Anotace
Lext OLS 3100 se výborně uplatňuje při kontrole výroby komponentů s velmi malou tolerancí přesnosti výroby.

Lext OLS 3000IR, varianta s infračerveným svazkem

Do rodiny „Lext systems" náleží i další velmi pozoruhodné zařízení - Lext OLS3100 IR, které umožňuje sledovat nejen povrch součástí, ale i jejich vnitřní strukturu. Lext OLS 3000 IR je unikátní měřicí laserový konfokální mikroskop se zvětšeními 120x až 12 960x. Principem je obdobně rastrující laserový svazek (technologie MEMS) o dlouhé vlnové délce 1 310 nm, která je ideální pro kontrolu součástí propustných pro tuto vlnovou délku, jako jsou křemenné krystaly, sklo, čipy, propustné substráty atd. Mikroskop poskytuje vysoký kontrast pořízených obrázků, umožňuje provádět vysoce spolehlivé, opakovatelné měření v osách X, Y, Z s přesností 0,1 µm, včetně analýzy obrazu. Lext OLS 3000 IR je velice operativní systém, který také nevyžaduje pracnou přípravu vzorků a vakuum.

Nejčastější aplikace jsou v oblastech vývoje a kontroly výroby případných miniaturních defektů „IC patterns" po implementaci „flip" čipů, zjištění přesné pozice „alignment marks" a stav povrchu „bamp pads". Dále je umožněno měření defektů v křemíku a měření stupňovitosti, MEMS, duté konstrukce, styčné plochy a pro měření odbroušení „SOI" destiček. Lext OLS3000 IR dále podporuje budoucí technologie a aplikace, jako jsou SiP a MEMS, technologie CCD snímačů (např. metoda FCB), kontroly pájení kontaktů a výzkumu sledování vlastností mezivrstev tenkých povlaků na substrátu, který je transparentní pro IR oblast.

Anotace
Konfokální obrazy jsou vždy zaostřené a představují jednotlivé optické řezy vzorkem.

Aplikace

Lext OLS 3100 se výborně uplatňuje při kontrole výroby komponentů s velmi malou tolerancí přesnosti výroby, např. MEMS (Micro Electro Mechanical System), automobilových součástek, lomových ploch, vodivých i nevodivých materiálů, jako jsou polovodiče, keramiky, plasty, povlaky, vrstvy a kovy. Pro řízení jakosti nabízí měření drsnosti, měření profilů, analýzu částic a objemovou analýzu přímo v 3D zobrazení. Schopnosti systému Lext OLS 3100 nyní v kombinaci s AFM modulem lze také velmi dobře využít při analýze vad a poruch, navíc výrazně překračuje rámec konvenční mikroskopie také tím, že představuje velmi výkonný 3D metrologický nástroj s přesností měření (3 sigma) v ose X-Y až 1 nm a v ose Z také až 1 nm.

Závěr

Konfokální mikroskop Lext OLS 3100 navíc v kombinaci s AFM mikroskopem nabízí nejen v metrologii nové možnosti kontroly materiálů, povlaků a vrstev, elektrotechnických vzorků a součástek s vysokou přesností měření v 3D, ale hodí se zejména pro nově vznikající aplikace v mikro- a nanotechnologickém odvětví.

Ing. Karel Jiřikovský

Olympus

www.olympus.cz

jirikovsky@olympus.cz

Další články

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: