在失效分析过程中，通过光学显微镜主要观察和记录样品的形状。光学显微镜可以提供几倍到几千倍的放大倍数。此外，光学显微镜对半导体的某些多层结构具有透明度，如二氧化硅钝化层。光学显微镜要求样品为固态，由于景深的限制，样品表面应平整。
显微镜的应用一般是通过低倍显微镜观察整体外观和缺陷，然后使用高倍显微镜进一步确定缺陷，如裂纹、断裂、污染、变形等异常。常用的显微镜观测方法包括开放场、暗场、干预照明、偏振光、荧光显微镜等。苏州南光zoom645s显微镜明场照明失效分析：
光学显微镜照明场的图像是由折射光形成的。光源的入射光垂直照射到样品表面。从样品表面反射后，再次进入物镜。大部分反射光将返回。因此，照明强度高，适用于表面平整的样品。明亮场地观察到的黑暗或不清晰的区域可能是由于表面不均匀造成的。
暗场入射光是从一定的角度发出的，这样一些从侧面或不均匀表面反射的光就可以被光路系统接收。因此，可以观察到一些在开放场中看不到的微观形状，得到理想的图像，即暗场照明通过接收倾斜光和隔离入射光来提供对比度，对于检查缝隙和分层等一些精细特征。
偏振光：偏振光照明是利用偏振器将入射光转化为平面偏振光，提供对比度。偏振光过滤掉所有与分析仪不平行的光。这种方法可以提供不同相位金属和相位之间的微观结构对比度。此外，液晶热点检测在失效分析中应用较多(LCT),偏差过滤器没有极化入射光，将极化偏振光进入样品表面，旋转偏差检测器，直到达到理想的对比度，找到液晶温度异常点，即黑暗区域。微分干预照明(DIC)：微分干涉的原理是将光源均匀的光束分割，一束光作为参考，另一束光由样品改变，然后形成样品的完整图形。这一过程对图形的细微变化及其敏感性更为明显，尤其是在较高的放大倍数下。它可以使样品表面的细微细节非常明显，可以观察到许多明场无法观察到的细节，法观察到的细节，例如凹凸结构表面的存在，使用差动干预成像是非常有效的。荧光显微镜：紫外荧光显微镜是一种显微镜，用短波长的紫外光刺激英光观察。有些标本在能见光中无法检测到结构细节，但样品是用荧光染料染色的，由汞光源直接照射。当荧光物质被短光波的紫外线照亮时，它们发出可见光源并产生可见图像。有机材料通常会激发绿光，可以检测样品表面的污染物。在对塑料密封半导体器件的分析中，通常用于检查水蒸气通过密封材料2进入内部的渗透路径。方法是先填充荧光剂，然后抛光断面，然后在荧光显微镜下观察。染料进入的区域有分层、开裂、空洞等缺陷。
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