微透镜阵列精准全检,白光干涉3D自动量测方案提效70%

广泛应用的微透镜阵列

微透镜是一种常见的微光学元件,通过设计微透镜,可对入射光进行扩散、光束整形、光线均分、光学聚焦、集成成像等调制,进而实现许多传统光学元器件难以实现的特殊功能。

微透镜阵列(Microlens Array,MLA )是由数十个或数千万个通光孔径及浮雕深度为微米级的微透镜,按照特定排列而成的阵列。通过调整阵列中微透镜的形状、焦距、排布结构方式、占空比(填充因子)等,我们就可以实现特定光学功能。根据对光束调制原理的不同,可分为衍射微透镜、折射型微透镜、混合(菲涅尔)微透镜和超透镜。

来源:采用优可测超景深显微镜拍摄的MLA

微透镜阵列的应用范围从光纤耦合的光束转换到激光均质化,到相同波长的激光堆的有效组合,再到光场3D显示、光场成像、投影照明、高灵敏度探测、光学安全和广视阈成像等领域,应用非常广泛。

来源:真三维显示技术概述与现状:原理和展望

客户需求

晶圆MLA全检如何又快又准

全球材料、网络和激光领域的全球领导者之一某国际品牌,其福州工厂需要为了一批晶圆MLA产品进行全检,需要引入多台“满足检测精度同时,实现检测效率快速提升”的自动化检测设备。

MLA的产品属性决定了检测量,一张8寸晶圆片上面大约包含了10000+的微透镜,评价微透镜阵列的指标包含有曲率半径(ROC)、表面粗糙度(Ra/Sa等)、非球面K值、表面轮廓偏差(SPD)、透镜间距(Pitch)等。微透镜的尺寸是微米级,而表面粗糙度(Ra/Sa等)则是纳米级。

对检测设备而言,效率和精度大多数都是相对矛盾对比的指标。如何在满足检测精度要求下,对晶圆MLA进行全量的快速检测,这不仅考验设备的精度,更考验其数据处理软件的效率与自动化的能力。

优可测方案

晶圆3D自动量测NX230系列

单颗透镜10s速检,总效率提升75%

在经过多轮测试、对比与验证后, 客户最终选择了晶圆3D自动量测设备—NX230系列。

优可测晶圆3D自动量测NX230系列

NX230系列,标配晶圆吸附载台,测量模块包含白光干涉仪与光谱共焦位移传感器单元。白光干涉仪标配高精度压电陶瓷(PZT),最高扫描速度为400μm/秒,搭载高感光度、高像素、最高3200Hz扫描帧率的CMOS相机,配合业内首创SST+GAT算法,可瞬间完成最高500万点云采集,是业内首家精度可达0.03nm的晶圆3D自动量测设备。

设备还可实现自动化检测,包括自动对焦、自动定位以及自动跑位;自动完成每颗透镜的数据输出,并可进行OK/NG的判断,根据测量数据,进行分级、分拣以及热力3D图输出,便于下一道工序的自动挑选。

设备检测项目包含曲率半径(ROC)、数值孔径(NA)、表面粗糙度(Ra/Sa等)、K值、表面轮廓偏差(SPD)等。

微透镜阵列(MLA)三维形貌

来源:优可测白光干涉仪扫描成像


微透镜阵列(MLA)三维形貌

来源:优可测白光干涉仪扫描成像

该设备可实现从“离线检测”到“在线全检”,在满足精度要求的前提下,设备对单颗透镜检测效率,相比之前方案提升了75%,且稳定性达到0.2%以内单台设备的检测量可提升6倍以上(设备工作时间按1天24小时计)

此外,该设备自动化运营,一名工程师可管理多台设备,设备正常运营后,大幅提高了客户的出货数量与质量。

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