Compact-Objektiv lose digitale holografische Mikroskop für MEMS-Inspektion und Charakterisierung

Zusammenfassung

Wir präsentieren eine kompakte Reflexion digitale holografische System (CDHM) zur Inspektion und Charakterisierung von MEMS-Bauelementen. Ein linsenloses Design einen divergierenden Eingangswelle bietet natürliche geometrische Vergrößerung verwendet wird demonstriert. Sowohl statische als auch dynamische Studien vorgestellt.

Zusammenfassung

Ein mikro-elektromechanisches System (MEMS) ist eine weit verbreitete Komponente in vielen Branchen, einschließlich Energie, Biotechnologie, Medizin, Kommunikation und Automobil. Um die Funktionssicherheit von MEMS zu gewährleisten, sind jedoch effektive Prüf- und Charakterisierungsmesssysteme erforderlich. In dieser Studie wird ein System vorgestellt, das auf digitaler Holografie als Werkzeug für die MEMS-Messtechnik basiert. Die digitale Holografie hat in den letzten 20 Jahren zunehmend an Aufmerksamkeit gewonnen. Mit der schnellen Entwicklung und den sinkenden Kosten von Sensorarrays hat sich die Auflösung solcher Systeme erhöht, was die Anwendungsmöglichkeiten erweitert. Damit hat es sowohl von Forschungs- als auch von Industrieseite als potenziell zuverlässiges Werkzeug für die industrielle Messtechnik Aufmerksamkeit erregt. Durch die Aufzeichnung des Interferenzmusters zwischen einem Objektstrahl (der Informationen über die Probenhöhe enthält) und einem Referenzstrahl auf einer CCD-Kamera kann man die quantitativen Phaseninformationen eines Objekts abrufen. Die meisten digitalen holografischen Systeme sind jedoch sperrig und daher nicht einfach in industriellen Produktionslinien zu implementieren. Die Neuheit des vorgestellten Systems besteht darin, dass es linsenlos und damit sehr kompakt ist. In dieser Studie wird gezeigt, dass das Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) zur Bewertung mehrerer Merkmale verwendet werden kann, die typischerweise als Kriterien bei MEMS-Inspektionen gelten. Es werden die Oberflächenprofile von MEMS sowohl unter statischen als auch unter dynamischen Bedingungen dargestellt. Der Vergleich mit AFM wird untersucht, um die Genauigkeit des CDHM zu validieren.

Einleitung

Metrology von Mikro- und Nanoobjekten ist von großer Bedeutung für die Industrie und Forscher. Tatsächlich stellt die Miniaturisierung von Objekten eine neue Herausforderung für die optische Messtechnik. Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind allgemein definiert elektromechanische Systeme miniaturisiert und in der Regel umfasst Komponenten wie Mikrosensoren, Mikroaktuatoren, Mikroelektronik und Mikrostrukturen. Es hat viele Anwendungen in vielfältigen Bereich wie Biotechnologie, Medizin, Kommunikation und Sensor ¹ gefunden. Vor kurzem verfügt die zunehmende Komplexität sowie die fortschreitende Miniaturisierung der Testobjektaufruf für die Entwicklung....

Protokoll

1. Vorläufige Vorbereitung der Messung

Anmerkung: Die für das Experiment verwendete Probe eine MEMS-Elektrode ist. Die Goldelektroden werden auf einem Siliziumwafer unter Verwendung Abhebeverfahren hergestellt. Die Probe ist ein 18 mm x 18 mm Wafer mit periodischen Strukturen (Elektroden) mit 1 mm Periode

1. Melden Sie sich in das Logbuch, bevor Sie das System verwenden.
2. Schalten Sie den Computer, LASER und Übersetzungsstufe Macht.
3. Legen Sie die MEMS-Elektrode / Mikromembranprobe.
   1. Platzieren Sie die MEMS Probe in der Mitte des Probenhalters ein pinzetten verwenden.
   2. Stellen Sie den Probenhalter um die Elektroden i....

Ergebnisse

Die oben beschriebenen Protokoll wurde entworfen, MEMS- und Micro Devices unter Verwendung CDHM System zu untersuchen und zu charakterisieren. In unserem System wird eine Monomode-Faser mit einem Diodenlaser gekoppelt mit einer 633 nm Wellenlänge arbeitet. Aufgrund der divergierenden Strahlkonfiguration ist es wichtig, den Objektstrahl und Referenzstrahlengang anzupassen, um ein Hologramm zu erhalten, die rekonstruiert werden können. Dies wird durch eine sorgfältige vertikale Positionier.......

Diskussion

In diesem Beitrag stellen wir ein Protokoll, um genau die quantitative Morphologie verschiedener MEMS-Geräte durch die Verwendung eines kompakten Systems sich auf der digitalen Holografie erholen. MEMS Charakterisierung in statischen und dynamischen Modus wird demonstriert. Quantitative 3D-Daten eines Mikrokanal MEMS erhalten. Um die Genauigkeit des Systems zu bestätigen, wurden Ergebnisse zwischen dem CDHM und dem AFM verglichen. Eine gute Übereinstimmung wird, was bedeutet, dass gefunden digitalen Holografie eine zuve.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
2 MP Kamera	Imaging Source	DMX 41BU02	zur Aufnahme des Hologramms. 4.65  Mikrometer Pixelgröße
Motorisierter X,Y,Z-Verschiebungstisch	Zaber Technology	TLS28-M	Halterung für das System
Strahlteiler	Edmund optics	49-003	Cube Strahlteiler. Trennen und erneutes Kombinieren des Objekts und des Referenzstrahls
Laser	Micro Laser Systems, Inc.	SRT-F635S-20/OSYS	Diodenlaser
Spiegel	Edmund Optics	#43-412-566	1" Ø Geschützt Gold, λ/20 Flat Zerodur
Monomode Faser	Thorlabs	S405-XP	Singlemode Optische Faser, 400 - 680 nm, Ø 125 & Mikro; m Cladding
Probenhalter	Edmund Optics	#39-930	Ideale Positionierungsplattform, ± 35  mm Verfahrweg sowohl in X- als auch in Y-Heizplatte
	Thermolyne Mirak Heizplatte	Barnstead International HP72935-60	Temperaturbereich 40-370 &Grad; C
Holoscope Software	d'Optron Pte Ltd		Software, die von den NTU-Forschern entwickelt wurde