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AFM 原子力顯微鏡

Atomic Force Microscope

技術原理

原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope, AFM）是一種高解析度的掃描探針顯微鏡技術，可用於量測材料表面的奈米尺度形貌與結構特徵。AFM透過奈米尺寸的探針掃描樣品表面，利用探針與樣品之間的原子間作用力，使探針懸臂產生微小偏移。雷射光照射於懸臂背面並反射至光檢測器，偵測反射光的偏移量即可轉換為樣品表面的高度資訊，進而建立高解析度的表面形貌影像，因此廣泛應用於半導體材料與奈米材料研究。

早期AFM多採用**接觸式掃描（Contact Mode）進行量測，而目前常用的輕敲模式（Tapping Mode）可有效降低探針與樣品接觸造成的刮傷與污染影響，提升量測穩定性。此外，AFM亦可搭配不同模組進行多種物性量測，例如：電性分析、磁性分析、參雜分布分析(SCM模組)

AFM 量測原理示意圖

AFM利用奈米尺度的探針（Tip）掃描樣品表面，當探針與樣品之間產生原子間作用力（如凡得瓦力）時，會使探針懸臂（Cantilever）產生微小位移。

雷射光照射於懸臂背面並反射至光檢測器，當懸臂因表面作用力而偏移時，反射光的位置也會改變。透過偵測雷射偏移量並轉換為訊號，即可重建樣品的表面形貌與奈米尺度結構。

分析應用

半導體材料分析

最大樣品尺寸可支援 12 吋晶圓（12” wafer）的量測與分析。

薄膜與結構缺陷分析

可掃描觀察薄膜鍍層、微結構與表面缺陷。

三維表面影像分析

建立材料表面的3D形貌影像。

微區尺寸與高度量測

量測微小結構的尺寸與高度差異。

表面粗糙度分析

分析材料表面的奈米級粗糙度（Roughness）。

表面形貌量測

可量測 100 μm 以下範圍的高解析表面形貌。

機台種類

AFM ( Bruker ICON )

可進行奈米尺度的高解析表面形貌與物性分析。Dimension Icon 為研究級 AFM 平台，具備高穩定掃描系統與多種量測模式，可提供精確的奈米級結構與表面特性資訊。該系統可進行 奈米尺度三維表面形貌量測，並可搭配多種功能模組進行電性、機械性與材料特性分析，廣泛應用於半導體、奈米材料與先進封裝研究。