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Mittwoch, 10 Mai 2023 11:59

Ein scharfes Hyperspektral-Auge für die Chipproduktion

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Geschätzte Lesezeit: 2 - 3 Minuten
Das ‚Dive‘-Team (v.l.n.r.): Dr. Philipp Wollmann, Dr. Wulf Grählert, Oliver Throl und Livia Szathmáry Das ‚Dive‘-Team (v.l.n.r.): Dr. Philipp Wollmann, Dr. Wulf Grählert, Oliver Throl und Livia Szathmáry Bild: Amac Garbe/Fraunhofer IWS

Forschende des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden gründen sich als DIVE imaging systems aus. Ziel der Ausgründung ist es, eine vielversprechende Technologie, mit der eine präzise flächige Analyse von Hightech-Schichten in der Mikroelektronik oder in Batteriefabriken möglich wird, zu kommerzialisieren.

Dazu wird ein am IWS entwickeltes Messsystem eingesetzt, das Hyperspektral-Sensorik, künstliche Intelligenz und spezielle Beleuchtungstechniken zu einem leistungsfähigen und flexiblen Inspektionssystem integriert. Im Fokus steht zunächst die Halbleiterindustrie, in der stabile Prozesse und höhere Ausbeuten erreicht werden sollen. Dresden als ein Zentrum der Mikroelektronik ist dafür ein gut geeigneter Standort. Später soll die Technologie auch für die Inspektion und Analyse von Oberflächen und Schichten in anderen Branchen etabliert werden. Von vielen möglichen Anwendungen sind die schnelle flächige Schichtdickenmessung, das Erkennen und Lokalisieren kleinster Formfehler oder von Verunreinigungen nur einige Beispiele.

Das Licht in 1000 Farben zerteilt

Das Inspektionssystem von DIVE beleuchtet mit sichtbarem Licht und Infrarotstrahlung in Frequenzen zwischen 0,4 und 2,5 µm die Wafer. Eine Hyperspektralkamera erfasst dabei das reflektierte Licht. Die Hyperspektralkamera unterscheidet bis zu 1000 Spektralfarben bzw. Wellenlängen. Anschließend werden die Rohdaten, deren Menge schnell auf mehrere Gigabyte anwachsen kann, an eine künstliche Intelligenz (KI) weitergeleitet. Diese KI kann Schadstellen oder Verunreinigungen erkennen und auch die Qualität von Einzelchips oder des gesamten Wafers bewerten. Das Inspektionssystem kann somit z. B. feststellen, ob ein Beschichtungsschritt auf dem Wafer gelungen ist, wie homogen, dünn, eben oder defektarm die Schicht ist. So kommen nur einwandfreie Wafer in den anschließenden Fertigungsschritt.

Auftaktprojekt mit Infineon

Selbstverständlich werden schon jetzt die Wafer in den Halbleiterfabriken bei den vielen Fertigungsschritten bis zum finalen Mikrochip hinsichtlich vieler Eigenschaften überwacht. Die Analyse der gesamten Waferfläche ist vergleichsweise langsam und erfolgt daher in vielen Fällen stichprobenartig.

An dieser Stelle setzt DIVE an: Gemeinsam mit dem Halbleiterhersteller Infineon entwickelt das Team zunächst ein Hyperspektralsystem für Labore außerhalb des Reinraums und im nächsten Schritt ein System, das sich in einem solchen einsetzen lässt. Perspektivisch plant DIVE eine inline-Lösung, die sich direkt in die Reinraumanlagen integrieren lässt. Damit wird dann sogar eine Echtzeitanalyse bei vielen Prozessschritten möglich.

Das vierköpfige Team rechnet angesichts des großen Potenzials dieser Technologie mit einem raschen Wachstum. Die Gründerinnen und Gründer bringen vom IWS das komplette Systemkonzept einschließlich der Probenbeleuchtung sowie die anspruchsvolle Software zur Systemsteuerung und für die KI-gestützte Datenauswertung mit. DIVE wird die konzipierten Geräte, Systeme und später ganze Anlagenteile in einer eigenen Produktionslinie selbst fertigen. Außerdem wird das Team Dienstleistungen, technische Hilfe und kundenspezifische Entwicklungen anbieten. Maßgebliche Unterstützung erhält die Ausgründung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klima (BMWK), das eine Förderung von 1,2 Mio. € gewährt.

Nach der Ausgründung wird das Fraunhofer IWS auch weiterhin die Hyperspektraltechnologie in unterschiedliche Richtungen weiterentwickeln. Auf der Forschungsagenda stehen z. B. Konzepte, die zum Beleuchten der Proben einen Laser nutzen oder Hyperspektralsysteme miniaturisieren. Außerdem wollen die Forschenden mithilfe von Algorithmen deutlich mehr Informationen aus den Rohdaten extrahieren.

www.dive.eu
www.iws.fraunhofer.de

Weitere Informationen

  • Ausgabe: 4
  • Jahr: 2023
  • Autoren: Viola Krautz

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