[发明专利]基于多光学模式的MEMS器件测量系统、方法及设备

说明书

本申请提供一种基于多光学模式的MEMS器件测量系统、方法及设备，系统包括光源模块、光信号读取模块、数据处理运算模块、光束分光模块、光信号收集模块和待测MEMS器件，光源模块用于输入光信号；光信号读取模块用于将光信号转换为电信号；光信号收集模块用于投射光信号，并收集光调制信号；光束分光模块用于将光信号分别传导至光信号读取模块和光信号收集模块中；数据处理运算模块用于根据不同的光学测量模式对电信号进行相应的运算处理，得到待测MEMS器件的三维特征尺寸。本申请将多种光学测量模式融合进同一测量系统中，能够实现不同范围的三维特征尺寸所有参数的测量，测量范围更大，相对于单一光学测量模式下的测量精度更高。

技术领域

本申请涉及MEMS器件检测技术领域，尤其涉及一种基于多光学模式的MEMS器件测量系统、方法及设备。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)器件，一般采用硅材料作为基底。MEMS器件具有狭窄而垂直的空气间隙和较大的比表面积，能显著提高电荷的储存能力，增加叉指电容和传感器的灵敏度。因此，MEMS器件常被广泛应用于梳齿状微电极阵列、超级电容器、加速度传感器、陀螺、光栅和微纳谐振器等领域中。为了提高MEMS器件的制造质量及其产率，需要对MEMS器件的三维特征尺寸进行测量与分析，MEMS器件的三维特征尺寸主要包括对MEMS器件性能影响较大的深度参数、宽度参数和侧壁角参数，即通常需要对MEMS器件的深度参数、宽度参数和侧壁角参数进行测量分析。

现有技术中，通常采用光学测量系统快速对MEMS器件的深度参数或宽度参数或侧壁角参数进行非接触式无损测量。但是现有的光学测量系统中通常只包含单一的光学测量模式，单一的光学测量模式的测量精度有限，并且只能针对特定结构的MEMS器件在一定范围内对三维特征尺寸中的一个参数进行测量。

由于MEMS器件的结构类型多样，三维特征尺寸的变化范围大，现有的光学测量系统不能完成对多种结构类型的MEMS器件三维特征尺寸中所有参数的测量，尤其是对高深宽比结构的MEMS器件三维特征尺寸的测量精度较低。

因此，需要提供一种可以融合多种光学测量模式的MEMS器件测量系统，从而实现对多种结构类型的MEMS器件三维特征尺寸中所有参数的测量，并提高对高深宽比结构的MEMS器件三维特征尺寸的测量精度。

发明内容

本申请提供了一种基于多光学模式的MEMS器件测量系统、方法及设备，以解决现有技术中存在的由于单一光学测量模式的测量范围和精度有限，MEMS器件的结构类型多样，现有的光学测量系统不能完成对多种结构类型的MEMS器件三维特征尺寸的测量，尤其是对高深宽比结构的MEMS器件三维特征尺寸的测量精度较低的问题。

第一方面，本申请提供一种基于多光学模式的MEMS器件测量系统，所述MEMS器件测量系统包括：光源模块、光信号读取模块、数据处理运算模块、光束分光模块、光信号收集模块和待测MEMS器件，所述光源模块连接所述光束分光模块，所述光束分光模块分别与所述光信号读取模块和所述光信号收集模块连接，所述光信号读取模块与所述数据处理运算模块连接，所述待测MEMS器件设置在所述光信号收集模块远离所述光束分光模块的一侧；

其中，所述光源模块用于为所述MEMS器件测量系统输入光信号；

所述光信号读取模块用于将所述光信号转换为电信号；

所述光信号收集模块用于投射所述光源模块输入的光信号，并收集光调制信号，以及根据不同的光学测量模式切换不同的采集模块，所述光调制信号通过所述待测MEMS器件对所述光信号进行调制后得到；

所述光束分光模块用于将所述光源模块输入的光信号分别传导至所述光信号读取模块和所述光信号收集模块中，且所述光信号在所述光源模块、所述光信号读取模块和所述光信号收集模块中的传递互不干扰；