6. 애플리케이션 예시

레이저 스캐닝 현미경은 다양한 시장에서 사용되고 있습니다. 아래 표는 일반적인 애플리케이션 예시들을 소개합니다.

반도체

정전식 미러 어레이용 전극 기판

MEMS와 같은 장치의 성능은 형상에 따라 변하는 경우가 있습니다. 그래서 형상 계측은 매우 중요한 제어 요소입니다. 레이저 스캐닝 현미경은 장치의 3차원 형상을 정확하게 획득하여 각 단계와 다른 형상들을 계측합니다.

마이크로렌즈

레이저 스캐닝 현미경은 샘플 표면이 몇 % 수준의 반사율을 가지고 있을 경우 투명 대상의 형상을 획득할 수 있습니다. 이 샘플은 20 μm 직경과 10 μm 높이를 가진 마이크로 렌즈입니다.

웨이퍼 범프

고밀도 패키지 웨이퍼 범프의 크기는 지속적으로 작아지고 있습니다. 일반적인 제어 요소는 범프 높이, 직경, 범프 피치 계측이며, 범프 부피, 범프 꼭짓점 거칠기 등의 요소도 최근에 모니터링되기 시작했습니다. 그림은 12 μm 직경과 3 μm 높이를 가진 납땜 웨이퍼 범프의 테스트 패턴입니다.

전자 부품

CCD

OLS5100은 색 정보를 획득하는 광학 현미경 기능을 가지고 있어 획득한 3차원 정보를 디스플레이하기 전에 색 정보를 추가하는 것이 가능합니다.

PCB 기판 레진 부품

OLS5100은 PCB 기판의 미세 구리 배선 폭을 관리하는데 사용되며, 경우에 따라 구리 배선의 저항값을 평가하기 위해 구리 배선의 단면을 평가하기도 합니다. CSP 펌프가 납땜되어 있는 패드 섹션의 표면 거칠기도 평가됩니다. 이에 더해 최신 기판 러프닝 기술은 구리박의 접착력과 전도성을 향상시켰습니다. 이 기능의 평가에 레이저 스캐닝 현미경을 사용하는 빈도가 증가하고 있습니다.

플렉시블판 커넥터 섹션

커넥터 섹션은 플렉시블판을 사용하는 전자기기의 안정성을 유지하는데 있어 중요한 역할을 수행합니다. 커넥터 래치 역할을 하는 덴트의 형상과 깊이와 실제로 커넥터가 연결되었을 때 생성되는 홈의 깊이를 정확하게 계측합니다.

소재

광학 도파관 프리즘

기존 광학 계측 장치는 경사면 반사률이 낮은 것과 샘플 벽 표면 주변이 선명하지 않은 단점을 가지고 있었습니다. OLS5100은 급경사면을 탐상하는 능력이 크게 개선되었고, 광학 도파관 프리즘에 결상된 급경사면의 형상도 획득하는 것이 가능합니다.

불투명 유리

OLS5100은 샘플 표면이 몇 % 수준의 반사율을 가지고 있을 경우 투명 샘플의 형상7. 획득할 수 있습니다. OLS5100이 3차원 정보 획득 및 표면 거칠기 계측이 가능하기 때문에 다양한 모래분사 조건에서 제조된 다양한 불투명 유리의 거칠기를 평가 및 제어할 수 있습니다.

접착 테이프

과거에 스타일러스 거칠기 계측 장치는 무른 샘플을 스캔할 때 샘플 표면을 긁어야 했습니다. 레이저 스캐닝 현미경의 경우 비접촉 계측이 가능하기 때문에 샘플 표면의 점도, 탄성, 강도에 관계 없이 프로필을 계측할 수 있습니다.

탄소

OLS5100은 샘플 표면이 몇 % 수준의 반사율을 가지고 있을 경우 데이터를 획득할 수 있습니다. 탄소와 같이 반사율이 낮은 검정색 샘플의 표면 상태도 정확하게 관찰하는 것이 가능합니다.

자동차 부품

필터 이물질

레이저 스캐닝 현미경은 초점이 설정된 상태로 샘플 전체에 대한 이미지를 획득할 수 있기 때문에 대형 결함을 가진 샘플도 있는 그대로 관찰 및 평가할 수 있습니다. 이 샘플은 필터의 이물질입니다. 이물질의 폭은 약 30 μm 수준입니다.

기계 가공

칼날 팁

기존 광학 계측 장치는 경사면 반사률이 낮은 것과 샘플 벽 표면 주변이 선명하지 않은 단점을 가지고 있었습니다. OLS5100은 급경사면을 탐상하는 능력이 크게 개선되었고, 최대 87.5°의 급경사면의 형상도 계측하는 것이 가능합니다.

금속 절단면/연마면

OLS5100의 가장 작은 레이저빔 직경은 약 0.2 μm 수준입니다. 이를 통해 OLS5100은 스타일러스 거칠기 게이지가 들어갈 수 없는 깊은 미세 틈의 데이터도 정확하게 획득하는 것이 가능합니다.

미사용 도구 비트 깨짐

레이저 스캐닝 현미경은 광학 현미경보다 높은 면 해상력을 가지고 있으며, 초점을 유지한 상태로 샘플 전체의 이미지를 얻을 수 있습니다. 이를 통해 도구 비트의 균열, 마모, 기타 미세 깨짐을 관찰할 수 있습니다.

초미세 와이어

수 마이크론 수준의 직경을 가진 와이어를 스타일러스 거칠기 계측 장치로 스캔하는 것은 어렵지만, 레이저 스캐닝 현미경은 이와 같은 미세 영역에 적용할 수 있어 사용자가 쉽게 표면 거칠기를 측정하게 해줍니다.

기타

치아 표면

레이저 스캐닝 현미경은 소재 반사율이 어느 수준 이상인 경우 3차원 데이터를 획득할 수 있습니다. 그래서 레이저 스캐닝 현미경은 산업용 제품 외에도 머리카락, 치아, 피부 등 여러 샘플을 관찰하는데 사용됩니다.

결론

미세 크기의 대상에 대한 3차원 계측을 위한 레이저 스캐닝 현미경의 애플리케이션 범위는 컨포칼 현미경과 소프트웨어에 추가되는 새로운 기능을 통해 더욱 확대될 것으로 기대됩니다. 이와 더불어 사용자들이 더 높은 수준의 정확성과 해상력을 요구하게 될 것으로 예상됩니다.

참고 자료

• Hirohisa Fujimoto: Outline of Nano-material Engineering Vol. 1 (Edited by Kazuyuki Hirao, et al.), 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.

• 1. 레이저 스캐닝 현미경의 기본 원리
• 2. 레이저 스캐닝 현미경의 해상력
• 3. 레이저 스캐닝 현미경의 계측 정확성
• 4. 레이저 스캐닝 현미경 소프트웨어
• 5. Olympus 산업용 레이저 스캐닝 현미경의 기본 기능
• 6. 애플리케이션 예시

> 여기를 클릭하여 레이저 컨포칼 현미경 OLS5100에 대한 자세한 정보 확인
> 여기를 클릭하여 나노 서치 현미경 OLS4500에 대한 자세한 정보 확인