原子力顯微鏡 (AFM)
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技術原理 |
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原子力顯微鏡 ( Atomic Force Microscope ) 是利用奈米尺寸的探針在樣品表面做掃瞄，藉由原子之間的凡得瓦爾作用力產生接觸與排斥現象、再配合探針懸臂 ( cantilever ) 作為雷射光的反射介面，當探針因表面作用吸引排斥而導致雷射的偏移量，記錄這些偏移數值即可呈現出樣品的表面形貌。 |
 圖1 AFM量測示意圖 |
早期量測表面形貌模式是以接觸式 ( Contact mode ) 探針掃瞄方式進行，近來多以輕敲式 ( Tapping mode ) 為主，可以降低探針因表面靜電或其他污染的影響，並改善接觸式造成的刮傷問題。近年來AFM開發很多的量測應用：如電性、磁性等，這些都必須搭配各式的探針與模組方能進行量測，所附加的 SCM ( Scanning Capacitor Microscope ) 功能，能提供半導體應用分析。
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分析應用 |
- 表面 100um 範圍以下的形貌量測 ( <100um surface morphology )
- 表面粗糙度分析 ( Roughness analysis )
- 微區尺寸，高度分析量測
- 3D影像分析
- 薄膜鍍層、結構或缺陷影像掃瞄分析，最大樣品尺寸12”wafer
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機台種類 |
 圖2 AFM ( Bruker ICON ) |
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應用實例 |
圖3 (a) 表面粗糙度分析 |
圖4 (b)3D影像 |
圖5 剖面分析 (Section analysis) |
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常見問題 |
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Q1. AFM 可以提供什麼樣的數據 ? |
A. AFM除了提供Ra(平均粗糙度)、Rq(均方根粗糙度)及Rz(影像中最高點及最低點的差值)等基本粗糙度統計值之外，還可以藉由軟體計算得到截面高低起伏變化的資訊，如step height等。
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Q2. 12吋晶圓的樣品可以不裂片就進行量測嗎 ? |
A. 本公司於2018年五月新進一台Bruker ICON機台，可以直接量測12吋晶圓上的任意區域都不需要破片唷!
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Q3. AFM 的解析度及最大的掃瞄範圍可以到多少 ? |
A. AFM的Z軸解析度可以達到0.1 nm，最大的掃瞄範圍每張圖可以達到90um x 90um。
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Q4. AFM 有樣品的限制嗎 ? |
A. AFM任何樣品都可以進行分析，如金屬、薄膜、玻璃、氧化層、塑膠、軟板材料等，皆可以進行掃描。
最大可掃描高低差為5um，若高低差大於此範圍，可考慮白光干涉儀進行量測；另外若樣品表面結構開口太小，可能會導致探針無法量測到底部或無法下針，需要實際測試才能知道是否可以分析喔!
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Q5. AFM 針尖的尺寸 ? |
A. 本公司使用的AFM探針針尖半徑皆小於10nm，確保會有更佳的解析度。
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聯絡窗口 |
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