09.01.2018

Vollautomatisierte optische Oberflächenmessung bietet Potenzial für Ihre Produktion

Wareneingangskontrolle, die Überwachung einzelner Fertigungsschritte oder die Qualitätssicherung fertiger Produkte – die optische Oberflächenmesstechnik setzt sich dank ihrer schnellen, flexiblen und automatisier­ten Messverfahren mehr und mehr in der Produktion durch. Die Integration von optischer Oberflächenmes­sung in Produktionsumgebungen bietet ein beachtliches Potenzial.

Besonders in der technologieintensiven Industrie steigen die Anforderungen an die Oberflächen von Materialien permanent und die Komplexität der Produkte nimmt stetig zu. Solartechnik, Mikroelektronik oder Medi­zintechnik, um nur drei Bereiche zu nennen, nutzen Oberflächen als Funktionsträger, etwa in Bezug auf Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität, elektrische Leitfähigkeit oder optische und haptische Eigenschaften. Die Fer­tigungsverfahren wie das Fügen, Formen und Beschichten spielen sich häufig im Mikro- und Nanometerbereich ab. Wenn nur minimale Abweichungen im Sub-Nanometerbereich schon die Funktionalität eines Produktes – wie dies zum Beispiel in der Wafertechnologie der Fall ist – massiv beein­flussen und verschlechtern, ist eine perma­nente Überwachung des Produktionsprozesses und entsprechende Qualitätssicherung überle­benswichtig für ein Unternehmen. Eine präzise und zuverlässige Charakterisierung durch Kon­trollmessungen ist mittlerweile unumgänglich. Dafür hat sich optische Oberflächenmessung, die berührungslos und dadurch zerstörungsfrei misst, als das Nonplusultra erwiesen.

Die immer komplexer werdenden Produkte wie Solarzellen, künstliche Kniegelenke, optische Linsen oder Mikroelektronik-Bauteile lassen sich nur mit einer entsprechend vielseitigen Messtechnik überprüfen. Mit einem Verfahren allein ist es in solchen Fällen nicht getan.

Multi-Sensor Messgeräte von FRT wer­den diesen Anforderungen gerecht. Sie kom­binieren verschiedene Messmethoden und Sensoren, mit denen sich unterschiedlichste Oberflächeneigenschaften wie Geometrie oder 3D-Topographie mit hoher Präzision messen lassen. Auf Wafer-Level interessieren sich die Hersteller z. B. für die Charakterisierung der Rauheit, die absolute Dickenvariati­on (TTV), die Durchbiegung, Welligkeit oder die Höhe und Breite der elektrischen Leiterbahnen. Hier liefern Multi-Sensor Messgeräte schnell wertvolle Informatio­nen über die optimalen Fertigungsparameter.

Die Automatisierung in der Qualitäts­sicherung umfasst zwei Aspekte: die Automatisierung des Messvorgangs an sich und die Integration in die automa­tisierten Produktionsprozesse. Ersteres versetzt möglichst viele Mitarbeiter in die Lage, die Produktgüte zu kontrol­lieren. Dafür haben sich One-Button-Lösungen durchgesetzt: Automatische Messprogramme für unterschiedliche Verfah­ren, Parameter und Bereiche, die der Bedie­ner nach Auflegen der Probe auf Knopfdruck abfährt. Bei solchen Lösungen werden selbst komplexe Messungen an Solarwafern bei­spielsweise auf verständliche „gut/schlecht-Auswertungen“ abstrahiert. Ein zweiter Aspekt bei der Automatisierung des Messvorgangs ist die Platzierung der Probe. Gerade im Bereich der Wafer­technologie lässt sich mit verschie­denen Handling- und Grabbersy­stemen die Zuführung vereinfachen und beschleunigen. Leistungsfähige Bilderfassungshardware, intelli­gente Mustererkennung, integrier­ter Kalibrierung und automatisierte Messvorgänge sorgen bei den Gerä­ten für kurze Durchlaufzeiten und reproduzierbare Ergebnisse.

Entscheidend ist außerdem, die Er­gebnisse in die Produktionsabläufe einfließen zu lassen. Eine gute Software-Plattform der Messgeräte leitet z.B. in der Halbleiterindustrie die gewonnenen Informationen über eine SEMI-konforme SECS/GEM Schnittstelle anschließend nahtlos an den nächsten Schritt in der Ferti­gungslinie weiter. Auch Materialeinsparungen sind so leichter möglich. Gerade bei teuren Rohstoffen, wie in der Solarindustrie, ist dies ein wichtiger Pluspunkt. Die Industrie ist immer stärker bestrebt, op­tische 3D-Messtechnik direkt in die Fertigungs­linie (den sog. Inline-Bereich) zu integrieren und damit eine 100%-Kontrolle unterschied­licher Parameter zu ermöglichen Dies erfolgt aus gutem Grund: Eine automatisierte optische Oberflächenmessung sorgt dafür, dass Mess­vorgänge zuverlässig, schnell, reproduzierbar und nachweisbar ablaufen. Dies bedeutet einen Entwicklungsschub für die Qualitätssicherung in der Produktion.

Der MicroProf® MHU ist komplett integriert in den Produktions-Workflow und vollständig automatisiert. Mit ihm wird allen Waferherstellern und der Halbleiterindustrie das Instrument angeboten, um die Produktionsparameter zu überwachen und die Qualität deutlich zu steigern. Somit lassen Sich Durchsatz und Ausbeute ebenfalls erhöhen. Mit einem Multi-Kassetten-Handling ist der MicroProf® MHU das Instrument für die vollautomatisierte Vermessung von Wafern. Das Gerät prüft Wafer mit einem Durchmesser von 2″ bis 12″ und misst beidseitig die absolute Dickenvariation (TTV) der Proben sowie Ebenheit, Bow, Warp, Rauheit, 3D Topographie und Schichtdicke. Vor allem bei den Bearbeitungsschritten Sägen, Schleifen, Läppen und Polieren sowie im Wareneingang findet das Gerät seinen Einsatz. Wegen der extrem hohen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit eignet sich der MicroProf® MHU für die Messung von Thin Wafern, gebondeten und getapten Wafern aus Silicium, Saphir, Verbindungshalbleitern, Glass oder Quarz. Ein zweiarmiger Vakuum-Greifarm legt die Wafer aus bis zu vier Kassetten automatisch an die Messposition. Der Endeffektor lässt sich leicht wechseln und an Wafer in den Größen von 2 bis 12 Zoll (300 mm) anpassen. Optional kann der MicroProf® MHU mit einer Wafersortierung ausgestattet werden. Mit dem MicroProf® MHU können Durchsatz, Ausbeute, Präzision und Qualität Ihrer Produkte signifikant gesteigert werden.

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