激光掃描共聚焦顯微鏡（LSCM）自20世紀80年代興起以來，以其高分辨和深度層析成像的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于生物學(xué)研究、材料科學(xué)及電子或半導(dǎo)體工業(yè)檢測等多個學(xué)科領(lǐng)域。為了更好的了解激光掃描共聚焦顯微鏡的技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用情況，91儀器信息網(wǎng)特向各儀器廠商和應(yīng)用專家發(fā)起“激光掃描共聚焦顯微鏡”主題征稿，以增強業(yè)界專家與儀器企業(yè)之間的信息交流，同時向儀器用戶提供更加豐富、專業(yè)的技術(shù)文章。

奧林巴斯是一個具有百年歷史的老牌日本光學(xué)儀器品牌，也是激光掃描顯微鏡的主流生產(chǎn)廠商。本文特別邀請到奧林巴斯工業(yè)部門激光共焦顯微鏡資深產(chǎn)品應(yīng)用專家汪林娜，就激光掃描共聚焦顯微鏡在工業(yè)檢測領(lǐng)域的應(yīng)用以及奧林巴斯工業(yè)用激光掃描共聚焦顯微鏡的發(fā)展做了介紹。

奧林巴斯 汪林娜 

LSCM應(yīng)用優(yōu)勢：三維成像、分辨率高、樣品無損

傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡作為一種微觀形態(tài)學(xué)工具，在工業(yè)測試方面的應(yīng)用，主要包括以下2個方面：單獨作為形態(tài)學(xué)工具，進行材料組織分析和外觀缺陷檢查，其典型的產(chǎn)品是金相顯微鏡和立體顯微鏡；與光柵量測結(jié)合，進行部件的精密尺寸測量，其典型的產(chǎn)品是工具顯微鏡，測量顯微鏡。光學(xué)顯微鏡的局限在于，它是一種二維的形態(tài)學(xué)工具，其極限有效分辨率是0.35 µm，而且分辨率下的景深在1 µm以下。因此如果要在高倍率下觀察部件表面的三維形態(tài)，特別是縱向方向的形態(tài)，通常需借助電子顯微鏡（SEM）。

SEM具有放大倍率高，焦深大的特點，是非常成熟有效的標(biāo)準(zhǔn)工具。但有些樣品使用SEM會碰到以下困難：如樣品本身比較大，且不能做分割的器件組，雖然被觀察的部分是微小的局部，但整個樣品很難進行SEM觀測；或樣品為絕緣體，且不適合做導(dǎo)電性處理，特別是一些對微小處理很敏感的樣品；此外，如需要在一個樣品上獲得多種尺寸數(shù)據(jù)，比如體積，面積，粗糙度等等，SEM也難以應(yīng)對。

針對這些問題，SEM生產(chǎn)廠商在不斷推出更新的技術(shù)。同時，光學(xué)顯微鏡開發(fā)者也在探索如何使光學(xué)顯微鏡成為一種三維的微觀形態(tài)學(xué)工具，目前比較有成效的技術(shù)就是激光掃描共聚焦顯微鏡。

激光掃描共聚焦顯微鏡的發(fā)展是從80年代末期開始的，目前已成為一種被廣泛采用的技術(shù)。在工業(yè)檢測領(lǐng)域，既可以用來觀察樣品表面亞微米程度的三維形態(tài)和形貌，又可以測量多種微小的尺寸，諸如體積、面積、晶粒、膜厚、深度、長寬、線粗糙度、面粗糙度等等。

總結(jié)激光掃描共聚焦顯微鏡的主要特點如下：

1、分辨率高，采用單色激光成像以及共聚焦技術(shù)，能夠觀察普通光學(xué)顯微鏡不能觀察到的細節(jié)；

2、使用方便，與一般光學(xué)顯微鏡相似，且全部采用計算機直觀控制；

3、基本無須制樣，不損傷樣品，不需要做導(dǎo)電處理，也容許大尺寸樣品直接觀察，完全不破壞樣品；

4、幾十秒到一兩分鐘即完成全部的掃描，成像，測量采樣工作。

因此，作為一種新的檢測儀器，也是SEM的一種補充，激光共聚焦顯微鏡越來越受到重視。

奧林巴斯工業(yè)專用LSCM市場占有率領(lǐng)先

奧林巴斯公司是較早將激光共聚焦顯微鏡應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域的廠家，早在上世紀70年代年就開發(fā)了世界上第一臺激光掃描顯微鏡，之后不斷根據(jù)客戶需要進行技術(shù)改進，產(chǎn)品升級。經(jīng)過40多年的技術(shù)積累，于2017年底，推出了最新款的工業(yè)激光共聚焦顯微鏡OLS5000。 

奧林巴斯工業(yè)激光共聚焦顯微鏡發(fā)展歷程

OLS5000激光共聚焦顯微鏡

目前，奧林巴斯工業(yè)專用激光共聚焦顯微鏡在中國市場的占有率處于領(lǐng)先地位，國內(nèi)用戶達五百余家，包括中科院半導(dǎo)體所、清華大學(xué)等在內(nèi)的多家科研院所、企業(yè)和學(xué)校。

奧林巴斯工業(yè)激光掃描共聚焦顯微鏡產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于包括半導(dǎo)體、MEMS（微機電系統(tǒng)）、高精密PCB（印制電路板）制造、化學(xué)薄膜在內(nèi)的多個工業(yè)領(lǐng)域。在半導(dǎo)體和MEMS（微機電系統(tǒng)）領(lǐng)域，樣品經(jīng)顯影、金屬化、焊接等工藝后，可利用激光掃描共聚焦顯微鏡進行表面的形貌觀察；高精密PCB（印制電路板）制造、化學(xué)薄膜等領(lǐng)域，利用激光掃描共聚焦顯微鏡可進行微米和亞微米級別部件尺寸觀察測量的工作。 

MEMS形貌觀察 

光刻膠厚度測量

隨著科技的發(fā)展，半導(dǎo)體、材料、電子部品等顯微鏡主要目標(biāo)客戶群體的研究越來越趨向小型化、精細化，而檢測樣品數(shù)量越來越多，因而各行業(yè)對檢測的要求越來越高。在工業(yè)檢測領(lǐng)域，對測量儀器的智能化也提出了更高的要求。對于顯微鏡儀器而言，客戶需要在保證檢測精度同時，提高檢測效率，提高檢測的便捷性，這也是激光掃描共聚焦顯微鏡未來研究的發(fā)展方向。