Blitzschnelle Prüfung

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 lang­wierig, weil Tausende von Einzel­aufnahmen erstellt und ausge­wertet werden müssen. Das Fraunhofer IPT stellt jetzt einen neuen Aufnahme­prozess vor, mit dem groß­flächige Objekte in Sekunden­schnelle mikroskopiert werden können.

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.

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 hundert 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.

Fh.-IPT / RK