激光處理 表面形貌測量






對測量設備的挑戰

  • 無損測量
  • 各種材質
  • 高縱橫比測量
  • 精準的數據
  • 可量化及可操作的數據
  • 方便快捷
  • 測量速度快
  • 節省成本

Zeta3D™ 測量技術的優勢

  • 非接觸式光學輪廓儀
  • 透明、不透明及鍍膜樣品
  • 高效的照明系統及先進的測量算法
  • 寬波帶及樣品本色成像 (無干涉效應的影響)
  • 高度、尺寸、體積等參數的自動測量及數據統計
  • 無需樣品製備
  • 掃描速度快、簡單易用
  • 實現全自動化測量

關鍵尺寸 (CD) 和體積測量 同時獲取樣品本色

技术

技術 2009年, Zeta發明了第一代基於共 聚焦網格結構光路系統(Confocal Grid Structured Illumination 簡稱CGSI)的光 學輪廓儀。該技術超越共聚焦技術,可簡 便、快速的對各種複雜樣品進行本色成 像。Zeta Instruments的設備基於ZDot™ 專利技術(CGSI),改進了傳統輪廓儀的 很多不足,是激光處理表面測量分析完美的 解決方案。

激光功率測定

鎢襯底表面鍍鋁

美國一研究脈衝功率激光器的著名大學​​,使用ZDot™ 技術對不同功率激光器燒灼的凹坑進行測量,發現激光器的功率與燒灼坑的深度及形狀有關,左圖所High 示圖片為Zeta測量結果,樣品襯底材料為鎢,表面鍍鋁。

柔性電路板中的盲孔

銅箔

柔性電路被廣泛應用於汽車、醫療、可穿戴及消費電子等領域,這種電路由一張很大的銅箔及柔性材料製成,非常柔軟且容易變形,這給傳統測量工具如白光干涉儀造成了極大的困難。然而,Zeta3D光 學輪廓儀卻可輕而易舉的測量柔性電路板上激光鑽取的盲孔,全自動獲取盲孔的直徑及深度,整個測 量過程快速高效並對測量環境沒有過高的要求。如上圖所示,採用ZDot™ (CGSI) 專利技術,Zeta 可全自動獲取測量數據,盲孔直徑100 μm 深度為28 μm ,並得到了樣品的真實顏色信息,從圖中可以看出,盲孔周圍存在明顯顏色變化。

軟激光打標

矽晶圓ID打標

在半導體領域,傳統的硬激光打標通常會給矽片帶來不可逆轉的翹曲,而軟激光打標則更加適合此類應用,特別是對於16nm以下製程的半導體廠來說,晶圓本身的價值是如此昂貴, 理想的晶圓編號(wafer ID)最好能夠隱形,同時其對比度要足夠大, 以方便其它光學設備識別。


此類特徵樣品的測量挑戰在於如何自動識別矽片上這些淺薄的編號,并快速的以納米級的精度進行測量。配備ZX100選項的Zeta光學輪廓儀器即可充分滿足此類測量的​​要求,如上圖所示,紅色光標標記的 區域為激光打標孔。

薄膜太陽能電池領域的激光刻劃

CIGS玻璃上的溝渠 / 微通道

在薄膜太陽能電池領域,電學隔離是工藝中必不可少的,最為常用的方式為在P型摻雜和N型摻雜間加入一條溝渠,而激光劃線目前是產生此類溝渠最為高效的方式。生產工藝中對激光劃線的溝渠 要求較高,既不可劃破玻璃襯底,又必須保證表面足夠粗糙用以增加光的吸收。因此,控制溝渠的 尺寸及表面紋理對提高電池效率有至關重要的作用。


基於如上考慮,超快脈衝激光通常被用來製作 此類溝渠。測量溝渠最關鍵的是自動識別測量並自動提供關鍵信息,如寬度,深度和粗糙度。 Zeta3D™ 光學輪廓儀配備自動識別軟件包及高精密自動XY載台,方便自動識別抓取特徵區域及多 點量測。

激光劃刻微流體槽

PDMS (聚二甲矽氧烷)

微流體器件為生物及化學分析試驗帶來了巨大 的發展空間,它可以精確控制多種液體的組份 及實驗環境,以滿足不同實驗的要求。在微流 體領域,光刻技術正被激光切割技術逐步取 代,短脈衝激光投射到襯底上面,通過控制激 光聚焦的尺寸來控制切割寬度,控制激光的功 率來控制切割的深度。由於激光切割所產生的熱形變、無規則、大傾斜角度、低對比度、低反射率等樣品特點,給很多傳統的干涉儀及共聚焦輪廓儀帶來了極大的挑戰,Zeta3D軟件的圖像識別及ZDot™ 專利技術卻可輕鬆應對這些挑戰。如左圖所示微流體槽寬度534μm深度 438μm.

激光劃刻薄膜玻璃

鍍膜玻璃(ITO)

激光刻劃銦錫氧化物(ITO)薄膜,主要應用於平板顯示及有機電子器件如OLED等領域,在玻璃或其它襯底上實現高效的透明傳輸層結構。激光直寫技術無需掩膜且是乾法工藝,對於圖案的加工處理更加簡單方便,導線兩側邊緣必須要刻劃完好,並實現優異的電學隔離,導線兩側尖銳的邊緣對其電學性能影響很大,特別是導線寬度低於10um以下時。激光共聚焦設備在測量此類透明襯底上的不規則圖形時容易受到干涉效應的影響,而Zeta3D光學輪廓儀採用ZDot專利技術,不受干涉效應的影響,可輕鬆得到準確可靠的數據信息,上圖所示Zeta測得劃線寬8.6μm深0.2μm。

LED裂片

藍寶石襯底的GaN

激光切割技術被廣泛應用於LED裂片工藝中。經過切割劃片後的LED晶圓上產生又深又窄的 溝槽以及很多殘渣材料,這對很多傳統干涉儀和共聚焦顯微鏡而言測量是不可能的。 Zeta設 備高效的光路設計及ZDot™ 專利技術能夠收集到盡可能多的溝槽底部光線,使測量變得簡 單準確。如上圖所示溝槽寬度為 9.1 μm深度為15.84 μm,並且溝渠兩側壁非常粗糙尖銳。

激光劃線

鍍膜矽襯底

缺陷追踪及失效分析是每個實驗室工作中必不可少的一部分,在顯微鏡下發現的特徵缺陷如若不能 被準確的標記下來,那麼在AFM和SEM上是很難被再次找到的。激光劃線極少產生碎屑材料,並能在各種材料表面準確的標記特徵缺陷的位置。上圖所示為鍍膜矽表面激光劃線的測量結果,真彩色信息可輔助用以校準及微調激光劃線的位置。樣品的高粗糙度表面、材料碎屑、低反射率等特點 均給傳統干涉儀帶來了挑戰,而Zeta光學輪廓儀的ZDot™ 專利技術卻可以輕鬆克服這一困難。