Großflächige Bauteile mit winzigen Details müssen zur Qualitätskontrolle oft unter dem Mikroskop untersucht werden. 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.
Herkömmliche Aufnahmeprozesse bei großen Bauteilen dauern bei hohen Vergrößerungen oft so lange an, dass 100-Prozent-Prüfungen aus Zeitgründen entfallen müssen und nur Stichproben untersucht werden können. Denn die Anzahl der Aufnahmen und damit der Zeitbedarf sind bei der Mikroskopie von der eingesetzten Vergrößerung abhängig: Das großflächige Bauteil muss exakt mit dem Probentisch positioniert werden, bevor die einzelnen Aufnahmen erstellt und ausgewertet werden können.
Leistungsfähige Daten- und Bildverarbeitung
Das Fraunhofer IPT hat nun 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 digitalisiert werden – je nach Kamera mit mehr als 100 Bildern pro Sekunde. 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 neuen System gelingt nun erstmals eine mikroskopische 100-Prozent-Prüfung, die mit dem schnellen Takt der industriellen Fertigung mithalten kann.
(Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, 11.11.2015 – AKR)
