微镜镜面翘曲程度检测装置以及检测方法制造方法及图纸

一种微镜镜面翘曲程度检测装置以及检测方法。所述装置包括：样品台，用于放置一待测微镜；入射光模块，用于产生一束照射至待测微镜表面的入射光，入射光照射在所述待测微镜镜面形成入射光斑；驱动模块，机械连接至样品台和/或入射光模块，驱动两者发生相对位移，以使入射光斑在所述待测微镜镜面发生移动；反射光模块，用于将待测微镜镜面的反射光汇聚形成一反射光斑，并测量驱动模块驱动样品台和入射光模块相对移动的过程中反射光斑的位移量，由此可以获得微镜镜面的翘曲程度。

Micro mirror surface warping degree detecting device and detecting method

Device for detecting warp degree of micro mirror surface and detecting method. The device comprises a sample stage for placing a microscope; the incident light module for incident light beam to produce a microscope on the surface of the incident light irradiation in the micro mirror formed incident spot driving module; mechanically connected to the sample stage and / or incident light module, drive both the relative displacement, so that the incident spot in the micro mirror movement; reflected light module for reflecting mirror optical micrometer will be brought together to form a spot, and the displacement measurement spot driver module drives the sample stage and the incident light module relative to the moving process, which can lead to warpage the degree of the micro mirror.

【技术实现步骤摘要】
微镜镜面翘曲程度检测装置以及检测方法
本专利技术涉及光学微机电系统领域，尤其涉及一种微镜镜面翘曲程度检测装置以及检测方法。
技术介绍
微镜是基于MEMS工艺技术制造的集成了光学微反射镜和微驱动器的MEMS芯片，是光学MEMS器件中的核心元件，其镜面尺寸通常为数百微米至数千微米。曲率半径是表征微镜表面变形、翘曲的主要技术参数。微镜通常采用表面镀有金或铝等金属材料、光学介质反射膜的硅薄膜，硅薄膜的厚度一般为数微米至数十微米厚，而金属薄膜的厚度通常仅为数百纳米。由于硅、金属两种薄膜材料的热膨胀系数、杨氏模量的不同，以及薄膜内部存在应力，导致微镜偏离标准平面而出现变形、翘曲。微镜的形状通常为圆形，其变形亦近似为球面。球面的曲率半径是衡量变形大小的一个重要参数。微镜镜面较大的形变会使芯片封装后的光器件光学插入损耗增大，降低了MEMS光学器件的光学性能指标，同时镜面较大的形变也意味着微镜受温度影响比较大，器件的热可靠性不太高。因此，在MEMS光学元件中，对微镜的形变及翘曲评价是非常重要的。但是，MEMS器件中采用的微镜的变形量实际上是很小的，直径1mm左右微镜面的最大变形高度仅在微米量级，无法用眼睛或常用的光学仪器(如显微镜)直接感知出来，给微镜面形变检测评估带来了很大的技术困难。现有技术中对于MEMS微镜面形变的分析手段主要采用光学形貌仪。但光学形貌仪设备昂贵，并且每次测试都需要严格校准光路，使用成本高，翘曲程度测量的精度也不高，因此仅能少量使用，仅限于镜面翘曲程度的定性测量，根本无法满足对微镜进行批量化、定量测试的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够满足批量化、定量测试要求的微镜镜面翘曲程度检测装置以及检测方法。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种微镜镜面翘曲程度检测装置，包括：样品台，用于放置一待测微镜；入射光模块，用于产生一束照射至待测微镜表面的入射光，入射光照射在所述待测微镜表面形成入射光斑，光斑尺寸小于微镜镜面；驱动模块，机械连接至样品台和/或入射光模块，驱动两者发生相对位移，以使入射光斑在所述待测微镜镜面发生直线移动；反射光模块，用于将待测微镜表面的反射光汇聚形成一反射光斑，并测量驱动模块驱动样品台和反射光模块相对移动的过程中反射光斑的位移量。可选的，所述检测装置还包括一分光镜，所述分光镜设置在反射射光的光路上，用以改变自于待测微镜的反射光的方向，使所述反射光入射至反射光模块。可选的，所述入射光模块产生的入射光以一夹角入射待测微镜的镜面，入射光在待测微镜上反射后直接入射至反射光模块。可选的，所述入射光模块包括一光源，以及一第一聚焦透镜，所述第一聚焦透镜用于将光源发出的光汇聚至待测微镜镜面形成入射光斑，光斑尺寸小于微镜镜面尺寸。可选的，所述入射光斑的形状选自于圆形光斑、椭圆光斑和十字叉丝型光斑中的一种。可选的，所述反射光模块包括一第二聚焦透镜以及一摄像头，所述第二聚焦透镜用于将待测微镜镜面的反射光汇聚并聚焦形成反射光斑，所述摄像头摄取所述第二聚焦透镜焦点处的反射光斑。所述摄像头的成像镜头位置，使反射光斑在摄像头成像面上形成为一个多像素的反射光斑。反射光斑在摄像头中所呈的像的尺寸不小于3×3像素。可选的，所述驱动模块驱动样品台和入射光模块发生相对位移，导致入射光斑在所述待测微镜镜面发生移动而形成经过所述待测微镜镜面的中心点的一运动轨迹。上述运动优选为直线运动，且入射光斑的移动轨迹在待测微镜的镜面内部。一种微镜翘曲程度检测方法，包括如下步骤：提供一待测微镜；将一束入射光照射至待测微镜镜面，在所述待测微镜镜面形成入射光斑，并将反射光汇聚形成一反射光斑；使待测微镜和入射光发生相对位移，以使入射光斑在所述待测微镜镜面发生直线移动；测量入射光斑在所述待测微镜镜面发生移动的过程中反射光斑的位移量；经过计算可以获得微镜镜面的翘曲程度。可选的，所述入射光与待测微镜的镜面垂直或接近垂直，所述将反射光汇聚形成一反射光斑的步骤具体是将一分光镜设置在反射光的光路上，用以改变自于待测微镜的反射光的传播方向。可选的，所述入射光斑的形状选自于圆形光斑、椭圆光斑和十字叉丝型光斑中的一种。可选的，使待测微镜与入射光发生相对位移，以使入射光斑在所述待测微镜镜面发生移动的步骤中，还包括调整待测微镜和入射光的相对位置，以形成经过所述待测微镜镜面中心点的一直线运动轨迹。可选的，所述调整待测微镜和入射光的相对位置，以形成经过所述待测微镜镜面中心点的一运动轨迹的步骤，是以反射光斑的随动轨迹为一直线为校准依据。可选的，测量入射光斑在所述待测微镜镜面发生移动的过程中反射光斑的位移量，同时记录一一对应的微镜移动位移量，包括如下步骤：采集反射光斑中像素点的灰度；根据灰度计算反射光斑的灰度质心点；将灰度质心点的位移距离作为反射光斑的位移量。可选的，测量入射光斑在所述待测微镜镜面发生移动的过程中反射光斑的位移量的步骤中，具体包括如下步骤：在所述移动的过程中进行间隔采样，获得多个入射光斑和对应的反射光斑的采样点；获得每个采样点的入射光斑在待测微镜表面的位移量，以及反射光斑的位移量；绘制出入射光斑在待测微镜镜面的位移量与反射光斑的位移量之间的曲线，并计算经过直线拟合后的直线斜率，即可以换算出微镜镜面的曲率半径。本专利技术的优点在于，采用的测试光路固定，且计算方法简单。将微镜置于测试区域即可以迅速完成测试，无需复杂的光路校准和对焦，也无需复杂的数据处理。附图说明附图1是本专利技术所述微镜翘曲程度检测装置的一具体实施方式的装置结构示意图。附图2是本专利技术所述微镜翘曲程度检测装置的另一具体实施方式的装置结构示意图。附图3是本专利技术所述微镜翘曲程度检测装置的具体实施方式中待测翘曲微镜镜面的反射光方向随入射位置变化的示意图。附图4是本专利技术所述微镜翘曲程度检测装置的具体实施方式中反射光斑灰度质心计算的成像面直角坐标图。附图5是本专利技术所述微镜翘曲程度检测装置的具体实施方式中入射光斑在待测微镜镜面的位移量与反射光斑的位移量之间的曲线。附图6是本专利技术所述微镜翘曲程度检测装置的具体实施方式中反射光斑的直线运动轨迹示意图。附图7是本专利技术所述微镜翘曲程度检测方法的具体实施方式中所述方法的实施步骤示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的微镜镜面翘曲程度检测装置以及检测方法的具体实施方式做详细说明。首先结合附图给出本专利技术所述微镜镜面翘曲程度检测装置的一具体实施方式。附图1是本具体实施方式所述装置的结构示意图，包括：样品台10、入射光模块11、反射光模块12以及驱动模块13。附图1仅作图示，不做测量依据，实际操作中待测芯片样品的尺寸是很小的，仅为毫米级，但芯片样品台的尺寸是厘米级的，以保证芯片能水平放置。本具体实施方式也可以设计晶圆级的测试装置，此时样品台可以是分米级的。所述样品台上放置一待测微镜19，其包含一个微反射镜面。待测微镜19为被测样品，不是本具体实施方式所述装置的一部分。在本具体实施方式中，所述待测微镜19是一光学MEMS芯片。所述MEMS芯片可以包括一个待测微镜19，或者包括多个待测微镜19构成的阵列，对应于晶圆级的微镜测试。对于包括由多个待测微镜19构成的阵列的具体实施方式，可以通过平移样品台10或者入射光模块11和反射光模块12的方式对多个待测微镜19本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，包括：样品台，用于放置一待测微镜；入射光模块，用于产生一束照射至待测微镜镜面的入射光，入射光照射在所述待测微镜镜面形成入射光斑，光斑尺寸小于微镜镜面；驱动模块，机械连接至样品台和/或入射光模块，驱动两者发生相对位移，以使入射光斑在所述待测微镜镜面发生移动；反射光模块，用于将待测微镜表面的反射光汇聚形成一反射光斑，并测量驱动模块驱动样品台和入射光模块相对移动的过程中反射光斑的位移量，由此可以获得微镜镜面的翘曲程度。

【技术特征摘要】
1.一种微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，包括：样品台，用于放置一待测微镜；入射光模块，用于产生一束照射至待测微镜镜面的入射光，入射光照射在所述待测微镜镜面形成入射光斑，光斑尺寸小于微镜镜面；驱动模块，机械连接至样品台和/或入射光模块，驱动两者发生相对位移，以使入射光斑在所述待测微镜镜面发生移动；反射光模块，用于将待测微镜表面的反射光汇聚形成一反射光斑，并测量驱动模块驱动样品台和入射光模块相对移动的过程中反射光斑的位移量，由此可以获得微镜镜面的翘曲程度。2.根据权利要求1所述的微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括一分光镜，所述分光镜设置在反射光的光路上，用以改变来自于待测微镜的反射光的传播方向，使所述反射光入射至反射光模块。3.根据权利要求1所述的微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，所述入射光模块产生的入射光以一夹角入射待测微镜的镜面，入射光在待测微镜上反射后直接入射至反射光模块。4.根据权利要求1所述的微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，所述入射光模块包括一光源，以及一第一聚焦透镜，所述第一聚焦透镜用于将光源发出的光汇聚至待测微镜表面形成入射光斑。5.根据权利要求1所述的微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，所述入射光斑的形状选自于圆形光斑、椭圆光斑和十字叉丝型光斑中的一种。6.根据权利要求1所述的微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，所述反射光模块包括一第二聚焦透镜以及一摄像头，所述第二聚焦透镜用于将待测微镜表面的反射光汇聚并聚焦形成反射光斑，所述摄像头摄取所述第二聚焦透镜焦点处的反射光斑。7.根据权利要求6所述的微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，所述摄像头的成像镜头位置使反射光斑在摄像头成像面上形成为一个多像素的反射光斑。8.根据权利要求7所述的微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，反射光斑在摄像头中所呈的像的尺寸不小于3×3像素。9.根据权利要求1所述的微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，所述驱动模块驱动样品台和入射光模块发生相对位移，导致入射光斑在所述待测微镜镜面发生移动而形成经过所述待测微镜镜面的中心点的一运动轨迹。10.根据权利要求9所述的微镜镜面翘曲程度检测装置，其特征在于，所述运动轨迹为直线，且入射光斑的移动轨迹在待...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚明，翟雷应，徐静，江火秀，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31