Intelligente Kamera für die Inspektion von Glas-Wafern

Der smarte Blick auf dünne Scheiben

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Wafer dienen als Grundplatte für elektronische Bauteile. In den meisten Fällen bestehen die Scheiben aus Silizium. Für Anwendungen in der Mikrosystemtechnik kommen auch Glas-Wafer zum Einsatz, auf welche Dotierungssubstrat aufgebracht wird. Für die Kontrolle des aufgetragenen Substrats hat EVT ein autonomes Inspektionssystem entwickelt.

Das Dotierungssubstrat wird in einem frühen Stadium der Wafer-Produktion auf die Glasscheibe aufgebracht. Hierbei kann es zu vielen Fehlern kommen:

  • die Oberfläche bleibt teilweise unbeschichtet
  • Schmutzpartikel hinterlassen einen Schweif
  • auf den Wafern sind Kratzer.
Mit Eye Vision bietet EVT Eye Vision Technology mit Sitz in, Karlsruhe die passende Software, um diese Art von Fehler zu 100 % erkennen zu können. Jedoch fehlte die geeignete Hardware. Hierbei war es wichtig, dass das Prüfsystem kompakt aufgebaut ist und es einfach in einer Produktionsstraße als zusätzliches Modul hinzugefügt werden kann. Eine mögliche Lösung besteht aus einer Kamera, die auf einen Wafer schaut, welcher von unten mit einem hochleistungsfähigen LED-Licht beleuchtet wird und so für passende, kontrastreiche Bilder sorgt.
Dazu wäre aber ein separater Auswerte-PC mit Prüfsoftware, Kontrolleinheit für die Beleuchtung, ein Frame Grabber sowie eine Schnittstelle zum Gesamtsystem nötig, was das Prüfsystem wiederum komplexer machen würde. Einfacher geht es mit einer intelligenten Kamera: Diese kann sowohl die Beleuchtung steuern, die komplette Prüfung durch das Ausführen der Prüfsoftware übernehmen als auch die Prüfergebnisse mit Bild an das Gesamtsystem übermitteln.
Die richtige Kamera mit hochauflösendem Sensor
Für die geforderte Genauigkeit in der Fehlererkennung war ein hochauflösender Sensor nötig. Ferner musste auf der Kamera Eye Vision lauffähig und ausreichend Rechenleistung vorhanden sein. Die Wahl fiel auf die MV Bluelynx-X, die neueste Generation der intelligenten Kameras von Matrix Vision. Die Kamera-Serie bietet eine breite Auswahl an Sensoren an. Für die Wafer-Inspektion wurde die 5 MPixel CMOS-Variante ausgewählt. Für die Bildverarbeitung stellt die Kamera die Rechenleistung eines 1 GHz ARM-Prozessors sowie einen zusätzlichen DSP mit 800 MHz zur Verfügung. Für die Kommunikation zum Gesamtsystem bietet sie mit USB, Ethernet und RS-232 genügend Schnittstellen an. Zusätzlich kann über eine VGA-Schnittstelle ein Monitor zur Darstellung der Ergebnisse angeschlossen werden.
EVT hat für das finale Produkt „Glass Wafer Inspection“ (GWI) die Prüfsoftware Windows-PC basierend mithilfe der Eye Vision Software programmiert. Die Inspektion und Fehlererkennung beruht auf einem Remote-Protokoll. Das heißt, dass am Ende der Programmierung der Windows-PC von der Kamera getrennt wird und die Prüfung autonom stattfindet. Durch den kompakten und modularen Aufbau kann das GWI-System einfach in Produktionsstraßen integriert werden, wo die Wafer automatisch von einem Handler in das Prüfsystem eingelegt werden.
Neben Oberflächenfehlern sind auch andere Defekte detektierbar
Der Kundenleitrechner stößt danach die Prüfung in der Kamera an und bekommt über das Protokoll die Fehler zurückgeliefert. Für den Datentransfer kann entweder Ethernet oder RS-232 verwendet werden. Optimiert ist das GWI-System für Oberflächenfehler, wofür die Prüfsoftware mit Basisprüfabläufen ausgestattet ist. Der Kunde kann jedoch die Prüfsoftware einfach per Drag-and-drop-Programmierung für andere Defekte fit machen. In einer zukünftigen Software-Version kann das Einlernen von Prüfprogrammen auch mit Linux-System durchgeführt werden. ■
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