Compact Lens-less Digital Holographic Microscope de Inspeção MEMS e Caracterização

Resumo

Nós apresentamos um sistema holográfico digital compacta reflexão (CDHM) para inspeção e caracterização de dispositivos de MEMS. Um design de lente-less usando uma onda de entrada divergentes proporcionando ampliação geométrica natural é demonstrado. Ambos os estudos estáticos e dinâmicos são apresentados.

Resumo

Um sistema micro-eletromecânico (MEMS) é um componente amplamente utilizado em muitas indústrias, incluindo energia, biotecnologia, médica, comunicações e automotiva. No entanto, sistemas eficazes de metrologia de inspeção e caracterização são necessários para garantir a confiabilidade funcional do MEMS. Este estudo apresenta um sistema baseado na holografia digital como ferramenta para metrologia MEMS. A holografia digital ganhou cada vez mais atenção nos últimos 20 anos. Com o rápido desenvolvimento e a diminuição do custo das matrizes de sensores, a resolução de tais sistemas aumentou as aplicações potenciais de ampliação. Assim, tem atraído a atenção tanto do lado da pesquisa quanto da indústria como uma ferramenta potencialmente confiável para a metrologia industrial. De fato, registrando o padrão de interferência entre um feixe de objeto (que contém informações de altura de amostra) e um feixe de referência em uma câmera CCD, pode-se recuperar as informações quantitativas de fase de um objeto. No entanto, a maioria dos sistemas holográficos digitais são volumosos e, portanto, não são fáceis de implementar nas linhas de produção da indústria. A novidade do sistema apresentado é que ele não tem lentes e, portanto, é muito compacto. Neste estudo, mostra-se que o Microscópio Holográfico Digital Compacto (CDHM) pode ser utilizado para avaliar diversas características tipicamente consideradas como critérios em inspeções MEMS. Os perfis de superfície de MEMS em condições estáticas e dinâmicas são apresentados. A comparação com o AFM é investigada para validar a precisão do CDHM.

Introdução

Metrologia de micro e nano objetos é de grande importância para a indústria e pesquisadores. Na verdade, a miniaturização de objetos representa um novo desafio para metrologia óptica. sistemas micro eletro mecânicos (MEMS) são geralmente definidos tem miniaturizado sistemas eletromecânicos e normalmente compreende componentes, tais como micro-sensores, atuadores micro, microeletrônica e microestruturas. Ele encontrou muitas aplicações em diversos campos como a biotecnologia, medicina, comunicação e detecção ^1. Recentemente, a crescente complexidade, bem como a miniaturização progressiva do objeto de teste apresenta apelo ao desenvolvimento de técnicas de c....

Protocolo

1. Preparação preliminar da Medição

Nota: A amostra utilizada para o experimento é um eletrodo de MEMS. Os eletrodos de ouro são fabricados em um wafer de silício usando lift off processo. A amostra é um 18 milímetros wafer x 18 mm com estruturas periódicas (eletrodos) com prazo de 1 milímetro

1. Entre no diário de bordo antes de usar o sistema.
2. Ligue a alimentação do computador, laser e fase de tradução.
3. Colocar a amostra MEMS eletrodo / micro-diafragma.
   1. Colocar a amostra de MEMS no meio de suporte da amostra usando uma pinça.
   2. Ajustar o suporte de amostras para posicionar os eléctrodos no caminho do feixe. O cam....

Resultados

O protocolo acima descrito foi concebido para inspeccionar e caracterizar MEMS e dispositivos usando o sistema Micro CDHM. No nosso sistema, uma fibra mono-modo é acoplado a um diodo de laser que opera num comprimento de onda 633 nm. Devido à configuração de feixe divergente, é importante fazer corresponder o feixe de objecto e percurso do feixe de referência, a fim de obter um holograma que pode ser reconstruído. Isto é conseguido através de posicionamento vertical cuidadosa da amostra .......

Discussão

Nesta revisão, nós fornecemos um protocolo para recuperar com precisão a morfologia quantitativa de diferentes dispositivos MEMS usando um sistema compacto contando com holografia digital. caracterização MEMS no modo estático e dinâmico é demonstrada. dados 3D quantitativos de um micro MEMS canal é obtido. A fim de validar a precisão do sistema, os resultados têm sido comparadas entre o CDHM e a AFM. Bom acordo é encontrado o que significa que a holografia digital pode ser uma técnica confiável para imagens 3D. Os resul.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Fonte de imagem	de câmera de 2 MP	DMX 41BU02	usada para gravar o holograma. 4.65  tamanho de pixel de mícrons
Estágio de Tradução Motorizado X,Y,Z	Tecnologia Zaber	Suporte TLS28-M	para o sistema
Divisor de feixe	Edmund óptica	49-003	Cubo Divisor de feixe. Separe e recombine o objeto e o feixe de referência
Laser	Micro Laser Systems, Inc.	SRT-F635S-20/OSYS	Diodo laser
Espelho	Edmund Optics	#43-412-566	1" Dia. Ouro Protegido, λ/20 Fibra monomodo plana Zerodur
Thorlabs	S405-XP	monomodo	, 400 - 680 nm, Ø 125 µ m
Suporte de amostra	Edmund Optics	#39-930	Plataforma de posicionamento ideal, ± 35  mm Curso em X e Y
Placa de aquecimento	Thermolyne Mirak placa de aquecimento	Barnstead International HP72935-60	faixa de temperatura 40-370 ° C
Holoscope Software	d'Optron Pte Ltd		software desenvolvido pelos pesquisadores da NTU

Fibra óptica de revestimento