광학 현미경(OM)은 시료의 광범위한 영역에 빛을 조사하여, 반사된 모든 빛을 영상화합니다.
즉 초점이 안 잡힌 곳은 영상이 흐리거나 번져 보일 수 있다는 단점이 있습니다.
2차원의 이미지만을 얻을 수 있다는 것도 큰 단점이죠.
| OM | Confocal 현미경 | |
| 장비 | 간단함, 단순, 가격 쌈 | 보다 복잡함, 가격 비쌈 |
| 차웡 | 2차원 이미지 | 3차원 이미지 가능 |
| 영상화 | 초점 안 맞춰진 부분도 영상화 | 초점 맞춰진 부분만 영상화 |
Confocal 현미경
위 OM의 단점을 보완한 게Confocal 현미경입니다. 초점이 맞춰진 곳만 영상화를 진행하지요.
초점을 맞추는 영역을 지정하고, 그 영역만 Scanning 하여 영상화가 진행됩니다.
즉, OM과 다르게 정해진 영역에 있어 뚜렷하게 영상화가 가능하지요.
정해진 위치에 따라 초점 별 이미지를 획득할 수 있다는 것은 샘플의 깊이 방향으로 광학 절편을 획득한다는 것으로, 별다른 sample 절단 없이도 3차원 이미지를 관찰을 할 수 있습니다.
컴포칼 현미경은 광학 현미경과 레이저 현미경을 겸비시킨 것으로, 광원이 두 개인 현미경입니다.
즉, 정리하자면 다음과 같습니다.
컴포칼 현미경은 초점의 하한과 상한을 설정하여 범위를 설정할 수 있고, 그 지정한 범위 사이에서 촬영을 지정할 수 있으며, 이를 모두 결합하여 3D 영상을 확인할 수 있습니다.
Confocal 현미경의 원리
1. 집광원에서 빛이 나와 beam spliter에 반사됩니다.
2. 반사된 빛이 샘플의 초점면에 맺힙니다.
이 맺힌 광선은 시료의 특성에 따라 반사, 투과, 굴절 등 광학적 현상이 많이 일어납니다.
3. 시료 상에 반사되는 광원들은 다시 검출기 방향으로 가게 됩니다.
이때 '핀홀'을 이용하여 초점면에서 반사된 광원만이 검출기에 도달하게 되고, 다른 빛들은 핀홀에 의하여 차단되며, 이 빛을 통해 영상화가 진행됩니다.
Confocal 현미경 실습
샘플 : wafer위에 포토 과정을 걸쳐 일정한 pr패턴을 형성되어 있는 반도체를 실험하였습니다.
광원(레이저, 광학)에 따라 이미지가 달라, 프로그램에서 선택하는 란이 있습니다.
컴포칼현미경을 통하여 샘플의 이미지화를 진행하였습니다.
3D 이미지
pr과 wafer 사이에 단차가 있음을 확인할 수 있습니다. 즉, 단차도 확인할 수 있는 장비입니다.
프로파일을 들어가서 단차를 확인합니다. 측정하고자 하는 지점의 line을 맞추고 측정하면 됩니다.
샘플 표면의 roughness도 측정할 수 있습니다.
roughness 측정하는 방법은 크게 3가지로 구분됩니다.
1. 라인 2. 멀티라인 3. surface
이번 실습때는 3번, surface 방법을 이용하여 roughness을 측정하였습니다.
PR의 SA: 0.004마이크로미터로 매우 작아 단차가 거의 없음을 확인할 수 있습니다.
SA란, 산술평균높이로 기준길이의 절댓값의 평균입니다.
결론적으로, Confocal 현미경을 통해 3차원의 sample 이미지, 단차 및 두께, 표면 거칠기를 확인할 수 있었습니다.
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