Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Kompakt Lens mindre Digital Holographic Mikroskop för MEMS inspektion och karakterisering

Published: July 5, 2016 doi: 10.3791/53630

Summary

Vi presenterar en kompakt reflektion digitala holografiska systemet (CDHM) för inspektion och karakterisering av MEMS-enheter. En lins-mindre design med en divergerande ingång våg ger naturlig geometrisk förstoring visas. Både statiska och dynamiska studier presenteras.

Introduction

Metrology av mikro- och nanoobjekt är av stor betydelse för både industrin och forskare. Faktum är att miniatyrisering av föremål utgör en ny utmaning för optisk mätteknik. Mikro elektromekaniska system (MEMS) är allmänt definierade har miniatyriserade elektromekaniska system och vanligen omfattar komponenter såsom mikrosensorer, mikro ställdon, mikroelektronik och mikrostrukturer. Det har funnit många tillämpningar inom diverse fält som bioteknik, medicin, kommunikation och avkänning en. Nyligen den ökande komplexiteten samt progressiv miniatyrisering av testobjektet har krav på utveckling av lämpliga karakteriseringstekniker för MEMS. Hög genomströmning tillverkning av dessa komplexa mikro kräver genomförandet av avancerade inline mättekniker, att kvantifiera karaktäristiska parametrar och relaterade defekter orsakade av processbetingelserna 2. Till exempel, avvikelsen för geometrisk parammetrar i en MEMS-anordning påverkar systemegenskaper och måste karaktäriseras. Dessutom kräver industrin upplösning mätprestanda hög, såsom hela tre dimensioner (3D) metrologi, stor fi eld perspektiv, hög avbildning upplösning och realtidsanalys. Således är det viktigt att se en tillförlitlig kvalitetskontroll och inspektionsprocessen. Dessutom kräver det mätsystemet för att vara lätt genomförbart på en produktionslinje och sålunda relativt kompakt för att installeras på existerande infrastrukturer.

Holografi, som först introducerades av Gabor 3, är en teknik som möjliggör återvinning av den fullständiga kvantitativ information av ett föremål genom registrering av interferens mellan en referens och ett objektvågen in i ett fotokänsligt medium. Under denna process känd som inspelning, är amplituden, fasen och polariseringen av ett fält lagrat i mediet. Sedan objektet vågfältet kan återvinnas genom att sända referensstrålen på meDIUM, en process som kallas optisk avläsning av hologrammet. Eftersom en konventionell detektor registrerar endast intensiteten av vågen, har holografi varit föremål för stort intresse under de senaste femtio åren, eftersom det ger tillgång till ytterligare information om det elektriska fältet. Men flera aspekter av konventionell holografi gör det opraktiskt för industriapplikationer. Faktiskt, ljuskänsliga material är dyra och inspelningsprocessen i allmänhet kräver en hög grad av stabilitet. Framsteg inom kamera med hög upplösning sensorer såsom laddade kopplade anordningar (CCD) har öppnat en ny strategi för digital mätteknik. En av dessa tekniker kallas digital holografi 4. I Digital Holography (DH), är hologrammet registreras på en kamera (inspelningsmedium) och numeriska processer används för att rekonstruera fasinformationen och intensitet. Som med konventionella holografi, kan resultatet uppnås efter två huvudförfaranden: den inspelning och återuppbyggnad som visas i Figur 1. Om inspelningen liknar konventionell holografi, är återuppbyggnaden bara siffer 5. Den numeriska återuppbyggnadsprocessen visas i figur 2. Två förfaranden är involverade i återuppbyggnadsprocessen. För det första är objektvågen fältet hämtas från hologrammet. Hologrammet multipliceras med en numerisk referens våg för att få objektet vågfronten på hologramplanet. För det andra är den komplexa objekt vågfront numeriskt fortplantas till bildplanet. I vårt system, är detta steg utförs med hjälp av faltning metod 6. Den rekonstruerade fältet erhålls är en komplex funktion och därmed fas och intensitet kan utvinnas ge kvantitativ höjdinformation om föremålet för intresse. Förmågan hos hela fi eld informationslagring i holografi metod och användning av datorteknik för snabb databehandling ger mer flexibilitet i experimentell konfiguration och avsevärt öka Speed av den experimentella processen, öppnar nya möjligheter att utveckla DH som ett dynamiskt metrologisk verktyg för MEMS och mikrosystem 7,8.

Användning av digital holografi i faskontrast avbildning är nu väl etablerad och presenterades för första gången mer än tio år sedan nio. I själva verket har undersökning av mikroskopiska enheter genom att kombinera digital holografi och mikroskopi utförts på många studier 10, 11, 12, 13. Flera system baserade på hög koherens 14 och låga koherens 15 källor såväl som olika typer av geometri 13, 16, 17 (i linje, från axeln, gemensam väg ...) har presenterats. Dessutom, i linje digital holografi har använts tidigare i karakterisering av MEMS-anordning 18, 19. Men dessa system är i allmänhet svårt att genomföra och skrymmande, vilket gör dem olämpliga för industriella applikationer. I denna studie, föreslår vi en kompakt, enkel och linsfritt system baserat på off axiär digital holografi kapacitet för realtids MEMS inspektion och karakterisering. Compact Digital Holografisk mikroskop (CDHM) är en lins mindre digitala holografiska systemet utvecklat och patenterat för att få 3D-morfologi av mikrostorlek speglande objekt. I vårt system, en 10 mW, mycket stabil, är temperaturstyrd diod laser som arbetar vid 638 nm kopplad till en monomods fiber. Såsom visas i fig 3, är den divergerande strålen som utgår från fibern delas upp i en referens och en objektstråle genom en stråldelare. Referensstrålens väg innefattar en lutande spegel för att realisera den off axeln geometri. Objektstrålen sprids och reflekteras av provet. De två strålarna interfererar på CCD som ger hologrammet. Interferensmönstret tryckt på bilden kallas en rumslig bärare och tillåter återvinning av kvantitativ information fasen med bara en bild. Den numeriska rekonstruktionen utförs med hjälp av en gemensam Fouriertransformen och faltning algoritm som stated tidigare. Konfigurationen lins mindre har flera fördelar som gör det attraktivt. Eftersom inga linser används, är ingångsstrålen en divergerande våg ger en naturlig geometrisk förstoring och på så sätt förbättra systemets upplösning. Dessutom är den fri från aberrationer påträffas i typiska optiska system. Såsom kan ses i figur 3B, kan systemet göras kompakt (55x75x125 mm 3), lätt (400 g), och kan således enkelt integreras i industriella produktionslinjer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Inledande Beredning av mätning

Obs: Det prov som används för experimentet är en MEMS-elektrod. De guldelektroder tillverkas på en kiselskiva med hjälp av lyft processen. Provet är ett 18 mm x 18 mm wafer med periodiska strukturer (elektroder) med en mm period

  1. Logga in på loggboken innan du använder systemet.
  2. Slå på datorn, laser och översättningsstadiet makt.
  3. Placera MEMS elektrod / mikromembranprov.
    1. Placera MEMS provet i mitten av provhållaren med hjälp av en pincett.
    2. Justera provhållaren för att placera elektroderna i strålgången. Den maximala mätning synfältet definieras av kamerans sensor storlek. Det är en rektangel av 2,3 mm x 1,8 mm.
  4. Använda den vertikala riktningen motoriserade skede flytta systemet approximativt 1,5 cm från provet.

2. Software Settings Justering

  1. Öppna 3DViewprogramvara. 3DView är vår egen program utvecklat i C ++.
  2. Klicka på avbildningskälla för att välja rätt kamera för experimentet. Välj den svartvita CCD-kamera. Undvika en färgkamera i denna inställning, eftersom en monokromatisk diodlaser används. Dessutom, för samma antal pixlar, skulle upplösning bli lägre vid användning av färgkameror.
    1. På fliken Enhetsinställningar, väljer Y800 (1280 x 960) videoformat och 15 bilder per sekund video hastighet.
  3. Klicka gul play-knappen för att starta kameran. En bild av objektet med märkta fransmönster (hologram) ska visas.
    1. Justera optimala parametrarna förstärkning och exponering för att undvika bild mättnad om det behövs.
  4. Använda Live videofönstret kameravyn, justera provposition för att välja den exakta området för att undersöka på provet.
  5. Öppna fliken Inställningar.
    1. På fliken konfiguration väljer du vilken typ av yta (reflekterande eller transparent), våglängd laSer och pixelstorlek på kameran. Lasern är en diodlaser som arbetar vid 633 nm. Den pixelstorlek på kameran är 4650 nm. Provet är en speglande MEMS elektrodanordning så reflekterande läge bör väljas.
      Obs: CDHM konfiguration tillåter endast reflekterande ytor som skall mätas. Dock kan mjukvaran också användas för att mäta transparenta prover när en annan digital holografi system används 13. En förändring i den här inställningen ändrar höjd beräkningsformeln från fas. I själva verket är den optiska vägskillnaden beräkning något annorlunda för transparenta prover som innehåller objektet brytningsindex.
    2. Välja faltningen rekonstruktionsalgoritm och ställa rekonstruktionsavståndet till noll. Välj en rekonstruktion steg av en eller två.
      Obs: Parametern rekonstruktionsavståndet kan definieras senare genom att betrakta intensitetsbilden som erhållits från hologrammet och med användning av auto-fokus. Återuppbyggnaden steg definierar antaletsteg som används för att genomföra Fresnel integral och simulera strålen förökning. Den första metoden utvärdera integralen gång som en enda Fourier Transform. Ett steg av två kommer att utvärdera integralen två gånger. Detta ger mer flexibilitet i rutnätet, men är beräknings mindre effektiv 20.
    3. På fliken efterbearbetning, välj uppackning algoritm som krävs för att få den slutliga oinslagna bilden. Välj kvalitet mappas algoritm.
      Obs: I programvaran valet mellan Goldstein och kvalitet Mapped algoritm kan göras. Den senare har visat robust och snabb rumslig fas uppackning. Kvaliteten mappade Algoritmen är baserad på styrt fas uppackning som beskrivs i 21.

3. Data Acquisition

  1. Tryck på Fouriertransformen ikonen för att öppna fönstret Fourierspektrum. En 0 ordning och två 1, -1 order ska visas. Om så inte är fallet, kontrollera att provet är i rätt position och justera få end exponeringstid igen.
  2. Stoppa den levande mätmod. Välj en av de brutna order (positiv eller negativ frekvens) med hjälp av filterverktyget. Det markerade området bör vara tillräckligt stor, så att alla de frekvenser som behövs för fasen hämtning är närvarande. Slå på live-läge igen.
    Obs: Valet av negativa beställning kommer bara att påverka tecken fasen i det slutliga resultatet, det vill säga, kommer den slutliga 3D-bilden inverteras.
  3. Öppna fasen fönstret. Kontrollera att oinslagna läget inte är aktiverat. Grå fas bild av objektet märkta med inslagna fransar ska visas.
  4. Utnyttja den motoriserade vertikala stadium för att minska antalet fransar i fasen bilden. När endast en eller 2 fransar är kvar på bilden, stoppa den motoriserade steget.
    Obs: Systemet bygger på interferometri. Det är således känslig för vibrationer. Efter att ha flyttat z-riktningen motoriserade skede bör användaren vänta en eller två sekunder innan den inslagna fas bilden visas again. Det är också viktigt att undvika vibrationer under mätningen för att få en stabil fas bild.
  5. Klicka på autofokus 22 för att hitta den bästa rekonstruktionsavståndet. Man kan behöva använda autofokus flera gånger för att närma sig det optimala rekonstruktionsavståndet tills intensitetsbilden visas skarp och tydlig. Autofokusen är baserad på ett effektivt och tidseffektivt vinkel metod spektrum som beskrivs i 22.
    Obs! Skjutfokusfältet kan användas för finjustering. Klicka sedan på fokusknappen centrum för att spela in aktuellt rekonstruktionsavståndet. Det verkar ibland som bäst fokus inte finns med autofokus alternativ. I detta fall, för att manuellt mata rekonstruktionsavståndet hitta bästa fokus.
  6. Aktivera oinslagna läge att se oinslagna fas bilden genom att klicka på uppackning knappen.

4. Datavisualisering och analys för statisk mätning

  1. Öppna 3D-bilden fönstret för att se den slutliga 3Dbild av provet. Använda tillgängliga alternativ för att observera det slutliga resultatet (rotera, färgkarta, visare ...).
  2. Klicka på knappen kakel fönster för att ordna fönstren som icke överlappande och visa alla mätningar fönster.
  3. Använd linjen linjal för att rita en linje på ett område av intresse på oinslagna fas bilden. I linjediagram fönstret, kan observeras en tvärsnittsprofil tomt på området av intresse. Använd de två gröna linjen markörer för att extrahera en ungefärlig höjd av objektet (Figur 5).
    Ytojämnheten kan även erhållas på den plana övre delen av provet.
  4. Spara slutfasen bilden i JPEG-format för att importera den till andra program om det behövs.

5. Beredning av provet och dataanalys för dynamisk mätning

  1. Placera mikro membranet på en värmestationsplattan. Provet kommer inte att tas bort från plattan tills experimentet avslutas.
  2. Spela in ett hologram av MICRo membranet vid rumstemperatur genom att följa det förfarande som beskrivs ovan i avsnitt 2 och 3. Det kommer att användas som en referens för deformationsanalys.
  3. Spara fasdata på datorn.
  4. Slå på laboratorievärmeplatta.
  5. Med hjälp av temperaturratten, varierar temperaturen i steg om 50 ° C från 50 ° C till 300 ° C. För varje steg temperatur, spara fas kartbilden i JPEG-format.
  6. Subtrahera den initiala omgivningstemperaturen fas karta från den andra fasen kartan registreras för att erhålla deformation data.
    Obs: Det här inlägget processteg kan realiseras med enkla MATLAB kod. De olika faserna erhållna laddas i MATLAB och enkel matris subtraktion utförs. Då kan erhållas tvärsnitts tomter av olika deformation stegen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Protokollet som beskrivs ovan var utformad för att inspektera och karakterisera MEMS och Micro enheter med CDHM systemet. I vårt system, är en mono-mode fiber kopplad till en diodlaser som arbetar vid en 633 nm våglängd. På grund av den divergerande strålen konfiguration är det viktigt att matcha objektstrålen och referensstrålen vägen i syfte att erhålla ett hologram som kan rekonstrueras. Detta uppnås genom noggrann vertikal positionering av provet med avseende på systemet. I den beräknade lindade fasbilden, är antalet fransar reduceras till ett minimum genom att ändra systemet höjdläge. Det säkerställer att de optiska banorna är matchade. Figur 4 visar resultatet som erhållits från en mätning med hjälp av CDHM efter korrekt axiell positionering av provet. Data erhålls i realtid från en enda bild. I detta experiment, är en USAF mål består i gittermönster av olika toppar och perioder valt som ett prov.Såsom förklarats ovan, är den fas kartan (Figur 4A) extraheras från den enda bild hologrammet. En linje plot av ett särskilt mönster visas i figur 4A. Den gula linjen (Figur 4A) representerar tvärsnittet läge på provet. Två gröna markeringslinjer används för att uppskatta det absoluta värdet av den provhöjd. För att validera resultatet av den digitala holografiska systemet, är ett atomkraftsmikroskop (AFM) undersökning av provet utförs. Ett tvärsnitt av samma prov området visas i figur 4B. För samma struktur, är en höjdskillnad på 2,1 nm hittades mellan AFM och CDHM mätningen. Således, jämförelse mellan de två metoderna visar förmågan hos CDHM.

Att specifikt karaktärisera en MEMS-anordning, är 3D statisk undersökning av en MEMS elektrod utförs. Anordningen är tillverkad av kisel med guldelektroder pattleras med hjälp av en lyft process. Generellt är kiselbaserade MEMS tillverkas med användning av känsliga metoder såsom etsning eller lyft av processen. I båda fallen, är förmågan att kvantifiera ändringen av prov morfologi under tillverkningsprocessen av stor betydelse. Figur 5 visar mätresultatet för detta prov. kan observeras full 3D morfologin hos provet. En tvärsektionslinjen (figur 5A) plot visar djupet karta som kan användas för inspektion. Djupet av kanalen befinns vara 632 nm och det laterala avståndet mellan elektroderna också av CDH visar att det är i stånd att ge en fullständig kvantitativ 3D analys av provet. Ett tomt i den andra dimensionen (figur 5B) uppvisar ytgrovheten hos elektroden som bevisar att CDHM är också lämplig för ojämnhets mätningar.

Statiska applikationer i MEMS karakterisering är av great värde men de flesta intressanta processer kräver dynamisk kontroll. Genom val av lämpliga inspelningsmetoder, är CDHM system som kan inspektion och karakterisering mikro anordningar för både statiska och dynamiska situationer. Figur 6 visar en serie av 3D-data för ett mikro membran erhålls vid olika temperaturer. Membranet framställdes genom att binda en tunn platta på en SOI (Silicon On Insulator) skivprov. Provet placeras på en värmeplatta. För att mäta den termiska deformationen, är temperaturen varieras i 50 ° C steg utgående från 50 ° C och fram till 300 ° C. Den numeriska rekonstruktionen av hologrammen utförs för varje temperatur. Hologrammet och fas vid omgivningstemperatur har registrerats tidigare. Det används som en referensfas. Subtraktion av det deformerade tillståndet (termisk belastning) och referenstillståndet (omgivningstemperatur) ger deformationen kartor. Sålunda ett helt fält analys av den termiska deformationen av d iaphragm erhålls. Figur 6G belyser deformationen för olika temperaturer. I detta fall, de linjediagram visar att mätningen visar signifikant råhet jämfört med resultat som erhölls under statiska mätningar.

Figur 1
Figur 1. Digital holografi inspelning och återuppbyggnadsprocessen systemet. Denna figur visar detalj av två steg process för att erhålla tredimensionell bild av ett objekt. En tecknad film av inspelningsprocessen och resulterande hologrammet visas. Från hologrammet, amplitud och fas (modulo 2π) av föremålet utvinns. Fasen oförpackade för att avlägsna 2π tvetydighet. 3D-rekonstruktion utförs sedan. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

"Fo: keep-together.within-page =" 1 "> figur 2
Figur 2. Detaljerad system för återuppbyggnadsprocessen. Denna figur visar en schematisk bild av återuppbyggnadsprocessen systemet. Det digitala hologrammet registreras och den Fast Fourier Transform (FFT) av bilden utförs. Efter att ha valt användbar information i spektrat, är bilden Fourier Transformed tillbaka. Då numerisk generering av referensstråle och förökning av hologrammet simuleras för att hämta fas och amplitud av objektet oberoende. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3. Schematisk av CDHM installationen. Denna figur visar en schematisk bild av CDHM installationen ( (B). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 4
Figur 4. Jämförelse mellan CDHM och atomkraftsmikroskop (AFM) höjdmätning av en amerikanska flygvapnet mål. Denna siffra visar linjediagram från en amerikanska flygvapnet mål mikrostruktur som erhålls genom att använda CDHM (A) och ett atomkraftsmikroskop (AFM ) (B). klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 5
Figur 5. 3D-profil och linjediagram av en MEMS el ectrode enheter. mätresultaten för en kisel MEMS elektrodenhet med hjälp av CDHM. Linjediagram med gröna markörer används för att uppskatta djupet av provet vid en viss tvärsnitt i x-riktningen (A) och y-led (B) och hela fältet bild som visar 3D-resultat (C). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 6
Figur 6. Deformation studie av en mikro membran enligt termisk belastning. Bilderna visar 3D-deformationsegenskaper bilder av en mikro membran under varierande termisk belastning (AF) och linjediagram som visar utvecklingen av deformationen vid en speciell tvärsektion (G).t = "_ blank"> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I denna översyn ger vi ett protokoll för att exakt återskapa den kvantitativa morfologi olika MEMS-enheter med hjälp av ett kompakt system förlitar sig på digital holografi. MEMS karakterisering både statiskt och dynamiskt läge visas. Kvantitativa 3D-data i en mikrokanal MEMS erhålls. I syfte att validera noggrannheten i systemet har resultaten jämförts mellan CDHM och AFM. God överensstämmelse hittas betyder att digital holografi kan vara en tillförlitlig teknik för 3D-röntgen. Resultaten indikerar att systemet är i stånd att 10 nm djupupplösning. Vidare är de erhållna resultaten på mikro-kanalen visar att systemet kan användas i MEMS karakterisering som morfologin hos provet kan styras under MEMS tillverkningsprocessen. Dessutom förstoringen erhölls med användning av CDHM motsvara vad som ska användas för MEMS storlek (4.2x). Systemet är också i stånd att fullt fältmätning. Detta är en viktig tillgång när compare tekniker som vanligtvis används för MEMS inspektion som konfokalmikroskopi, som kräver långa svepmätning. Dessutom kan den laterala upplösningen av systemet vara enkelt förbättra genom att ändra den röda diodlaser till en UV-laser. Slutligen den höga känsligheten hos systemet möjliggör råhets mätningar.

Dynamisk mätning på mikro membran avslöjar att CDHM är ett lämpligt verktyg för att observera deformation i MEMS-enheter när termisk eller elektrisk laddning tillämpas. Med hjälp av en dubbel exponering metod för att bygga deformationen kartan är dynamisk deformation studie av en mikro membran utförs. Man kan se att membranet formen kan observeras noggrant i realtid. Detta resultat är möjligt eftersom 3D morfologin beräknas med hjälp av endast en bild. Men till skillnad från vad som observerades under statiska mätningar, dynamisk mätning med termisk belastning visar en onormalt grov profil. I själva verket kan man betrakta linjediagram shäger i figur 6G som grov jämfört med de statiska mätresultaten. Eftersom systemet kan lösa struktur så liten som 10 nm, betyder grovheten inte verkar komma från objektet. En möjlig förklaring kan vara att den värme som genereras av värmesteget stör de interferenser mellan de två vågorna och påverkar objektvågen vågfronten. Dessutom har dynamiska studier utförts med användning av den CDHM på MEMS som använder elektriska belastningen 12 och denna grovhet betyder tycks inte visas.

Protokollet innehåller flera kritiska steg, såsom provet vertikal positionering, valet av rekonstruktionsavståndet, rekonstruktionsmetod, en vibrationsfri miljö och kvaliteten på fransar på CCD. För att säkerställa en tillförlitlig och stabil resultat bör alla dessa steg utföras noggrant. Till exempel, behöver föremålet strålbanan att vara samma som en referens, t ex, är kritisk provet avståndet till systemetatt få tydliga fransmönster på CCD. Vidare bör den numeriska rekonstruktionsavståndet vara väl anpassad för att säkerställa att hologrammet rekonstrueras i bildplanet. Slutligen kommer ett prov med skarp struktur högre än hälften av våglängden för lasern orsaka otillförlitliga fas resultat. I själva verket kan en fas hoppa visas på grund av att fasa uppackning fel.

Dessa resultat illustrerar förmågan hos CDHM att utföra 3D kvantitativ djupmätningar av MEMS-enheter. Faktum är att för reflekterande yta som påträffas i MEMS och mikroelektronikindustrin, är CDHM ett portabelt system som kan användas för in situ-processmätningar såväl som karakterisera och inspektera mikrosystemanordningar. En valideringsstudie visar att de resultat som erhållits av systemet är mycket tillförlitliga. Den CDHM täcker ett större skanningsområde och mätning i realtid kan utföras. Det är en stor fördel jämfört med andra tekniker, såsom AFM eller konfokala microskopia som kräver tidsödande scanning. Förutom de resultat som presenteras, kan systemet ge värdefulla information på andra MEMS processer. Till exempel har det en bevisad förmåga att mäta mycket snabba förlopp med hjälp av tidsmedelvärdes och intensitet bilder att följa resonansmoder i MEMS-enheter 11. Framtida arbete kommer att inriktas på avbildning i realtid böjning förändring av MEMS fribärande under elektrisk belastning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2 MP Camera Imaging Source DMX 41BU02 used to record the hologram. 4.65 microns pixel size
Motorized X,Y,Z Translation Stage Zaber Technology  TLS28-M Holder for the system 
Beam splitter Edmund optics 49-003 Cube Beam splitter. Separate and recombine the object and reference beam
Laser  Micro Laser Systems, Inc. SRT-F635S-20/OSYS Diode laser
Mirror Edmund Optics #43-412-566 1" Dia. Protected Gold, λ/20 Flat Zerodur
monomode Fiber Thorlabs S405-XP Single Mode Optical Fiber, 400 - 680 nm, Ø 125 µm Cladding
Sample holder Edmund Optics #39-930 Ideal Positioning Platform, ±35 mm Travel in Both X and Y
Hotplate Thermolyne Mirak hotplate Barnstead International HP72935-60 temperature range 40-370 °C
Holoscope Software d'Optron Pte Ltd software developed by the NTU researchers 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Maluf, N. An introduction to Microelectromechanical Systems. , Artech House. Boston. (2002).
  2. Novak, E. MEMS metrology techniques. Proc. SPIE. 5716, 173-181 (2005).
  3. Gabor, D. A New Microscopic Principle. Nature. 161 (4098), 777-778 (1948).
  4. Schnars, U., Jüptner, W. Direct recording of holograms by a CCD target and numerical reconstruction. Appl. Opt. 33 (2), 179-181 (1994).
  5. Schnars, U., Jüptner, W. Digital recording and numerical reconstruction of holograms. Meas. Sci. Technol. 13 (9), 85-101 (2002).
  6. Pedrini, G., Schedin, S., Tiziani, H. Lensless digital holographic interferometry for the measurement of large objects. Opt. Commun. 171 (1-3), 29-36 (1999).
  7. Dubois, F., Joannes, L., Legros, J. C. Improved three-dimensional imaging with a digital holography microscope with a source of partial spatial coherence. Appl. Opt. 38 (34), 7085-7094 (1999).
  8. Lei, X., Xiaoyuan, P., Jianmin, M., Asundi, A. K. Studies of digital microscopic holography with applications to microstructure testing. Appl. Opt. 40 (28), 5046-5051 (2001).
  9. Cuche, E., Bevilacqua, F., Depeursinge, C. Digital holography for quantitative phase-contrast imaging. Opt. Lett. 24 (5), 291-293 (1999).
  10. Qu, W., Yu, Y., Chee Oi, C., Raj Singh, V., Asundi, A. Quasi-physical phase compensation in digital holographic microscopy. J. Opt. Soc. Am. 26 (9), 2005-2011 (2009).
  11. Schedin, S., Pedrini, G., Tiziani, H. J., Santoyo, F. M. Simultaneous three-dimensional dynamic deformation measurements with pulsed digital holography. Appl. Opt. 38 (34), 7056-7062 (1999).
  12. Lei, X., Xiaoyuan, P., Jianmin, M., Asundi, A. K. Development and validation of digital microholo interferometric system for micromechanical testing. Proc. SPIE. 4778, 11-20 (2002).
  13. Qu, W., Bhattacharya, K., Choo, C. O., Yu, Y., Asundi, A. Transmission digital holographic microscopy based on a beam-splitter cube interferometer. Appl. Opt. 48 (15), 2778-2783 (2009).
  14. Potcoava, M. C., Kim, M. K. Fingerprint biometry applications of digital holography and low-coherence interferography. Appl. Opt. 48 (34), 9-15 (2009).
  15. Kolman, P., Chmelìk, R. Coherence-controlled holographic microscope. Opt. Express. 18 (21), 21990-22003 (2010).
  16. Lee, M., Yaglidere, O., Ozcan, A. Field-portable reflection and transmission microscopy based on lensless holography. Biomed. Opt. Express. 2 (9), 2721-2730 (2011).
  17. Mico, V., Zalevsky, Z., Garcìa, J. Common-path phase-shifting digital holographic microscopy: a way to quantitative phase imaging and superresolution. Opt. Commun. 281 (17), 4273-4281 (2008).
  18. Singh, V. R., Miao, J., Wang, Z., Hedge, G. M., Asundi, A. Dynamic characterization of MEMS diaphragm using time averaged in-line digital holography. Opt. Commun. 280 (2), 285-290 (2007).
  19. Singh, V. R., Anderi, A., Gorecki, C., Nieradko, L., Asundi, A. Characterization of MEMS cantilevers lensless digital holographic microscope. Proc. SPIE. 6995, 69950F-1 (2008).
  20. Schmidt, J. D. Numerical Simulation of Optical Wave Propagation with Examples in MATLAB. SPIE PRESS BOOK. , (2010).
  21. Zhao, M., Huang, L., Zhang, Q. C., Su, X. Y., Asundi, A., Qian, K. M. Quality-guided phase unwrapping technique: comparison of quality maps and guiding strategies. Appl. Opt. 50 (33), 6214-6224 (2011).
  22. Wang, Z., Qu, W., Yang, F., Wen, Y., Asundi, A. A new autofocus method based on angular spectrum method in digital holography. Proc. SPIE. 9449, 2-7 (2015).

Tags

Engineering Digital holografi bildsystem kvantitativ mätning fas mikroskopi oförstörande provning MEMS
Kompakt Lens mindre Digital Holographic Mikroskop för MEMS inspektion och karakterisering
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bourgade, T., Jianfei, S., Wang, Z., More

Bourgade, T., Jianfei, S., Wang, Z., Elsa, R., Asundi, A. Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization. J. Vis. Exp. (113), e53630, doi:10.3791/53630 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter