Highspeed-Mikroskopie zur Qualitätskontrolle

Viele großflächige Objekte müssen zur Qualitätskontrolle auf winzige Details hin untersucht werden, die nur unter dem Mikroskop zu erkennen sind. In der Halbleiter- und Elektronikindustrie ist der Bedarf an mikroskopischen Prüfverfahren aufgrund des hohen Miniaturisierungsgrads besonders groß. Der Aufnahmeprozess bei der mikroskopischen Prüfung großer Objekte ist jedoch sehr langwierig, weil Tausende von Einzelaufnahmen erstellt und ausgewertet werden müssen. Für jede einzelne Aufnahme muss das Bauteil exakt mit dem Probentisch positioniert werden. Die Anzahl der Aufnahmen und damit der Zeitbedarf ist von der eingesetzten Vergrößerung abhängig. Der Aufnahmeprozess dauert bei hohen Vergrößerungen meist so lange an, dass 100-Prozent-Prüfungen aus Zeitgründen nicht durchzuführen sind.

Unsere Lösung

Das Fraunhofer IPT hat deshalb einen neuen Aufnahmeprozess entwickelt, mit dem großflächige Bauteile in Sekundenschnelle mikroskopiert werden können. Der Tisch  bewegt das Objekt dabei im Gegensatz zum herkömmlichen »Stop-and-Go«-Betrieb kontinuierlich während des Aufnahmevorgangs. Dadurch kann die Probe mit sehr hohen Bildraten (je nach Kamera mit mehr als 100 fps) digitalisiert werden. Da das Objekt dabei nur extrem kurz mit einem Blitz belichtet wird, ist die Aufnahme zudem frei von Bewegungsunschärfe.

Während des kontinuierlichen Scanvorgangs wird der Fokus über echtzeitfähige Hardware-Autofokussysteme nachgeregelt, sodass die Probe an jeder Stelle scharf abgebildet wird. Der zeitoptimierte Scanprozess ist mit einem echtzeitfähigen Datenhandling und Bildvorverarbeitungsschritten kombiniert. Selbst rechenintensive Schritte wie Stitching-Prozesse laufen dank GPU-Unterstützung nahezu ohne Verzögerung ab.

Automatisierte Bildverarbeitungsaufgaben zur Qualitätskontrolle können bereits parallel zum Scan durchgeführt werden, sodass die Ergebnisse des Prüfprozesses unmittelbar im Anschluss an den Hochdurchsatz-Scanvorgang zur Verfügung stehen. Mit dem System ist erstmals eine mikroskopische 100-Prozent-Prüfung im industriellen Umfeld möglich.

Unsere Leistungen

• Entwicklung hochdurchsatzfähiger Mikroskopielösungen mit kundenindividueller Software
• Bildverarbeitungsbasierte Bilddatenauswertung
• Integration in die Fertigung