FRT prophezeit der optischen 3D-Messtechnik eine große Zukunft in Fertigungslinien
Optische Oberflächenmesstechnik erobert die Produktion
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Flexibel dank Multisensor
Ob Solarzellen, Mikroelektronik-Bauteile, optische Linsen oder künstliche Kniegelenke - die komplexer werdenden Produkte lassen sich nur mit entsprechend vielseitiger Messtechnik überprüfen. »Mit einem Verfahren allein ist es in solchen Fällen meist nicht getan«, so Fries. »Optische Multisensor-Messgeräte werden diesen Anforderungen jedoch durchaus gerecht: Sie kombinieren je nach Bedarf chromatische Abstandssensoren, interferometrische Dickensensoren, Weißlichtinterferometer, konfokale Flächensensoren, Spektrometer oder Rasterkraftmikroskope, die Auflösungen bis in den Sub-Nanometerbereich ermöglichen. Außerdem sind die optischen Sensoren in der Lage, Oberflächen komplett und zügig dreidimensional, also in der x-, y- und z-Richtung abzurastern. Damit lassen sich unterschiedlichste Oberflächeneigenschaften wie Geometrie, 3D-Topografie oder Struktur präzise messen.«
Die Anwendungen sind vielseitig: Halbleiter-Hersteller interessieren sich zum Beispiel für die Charakterisierung der Rauheit, die absolute Dickenvariation, die Durchbiegung und Welligkeit ihrer Wafer. In der Solarindustrie müssen die mittels Siebdruck aufgebrachten elektrischen Leiterbahnen geprüft werden. Hier kommt es auf eine gleichmäßige Höhe und Breite an, weil Abweichungen von wenigen Mikrometern bereits Auswirkungen auf die elektrischen Eigenschaften der Solarzellen haben. Aber auch in vielen anderen Bereichen wie Medizintechnik, Automotive oder Mikrosystemtechnik können Multisensor-Geräte sinnvoll sein.
Automatisierte Messabläufe und robotergestützte Platzierung
»Die Automatisierung in der Qualitätssicherung umfasst zwei Aspekte«, fährt der Experte fort. »Die Automatisierung des Messvorgangs an sich und die automatische Integration in die 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 One-Button-Lösungen werden selbst komplexe Messungen an Solarwafern z.B. auf verständliche ‚gut/schlecht-Auswertungen’ abstrahiert.«
Ein zweiter Aspekt bei der Automatisierung des Messvorgangs ist die Platzierung der Probe. Mit verschiedenen Handling- und Grabber-Systemen lässt sich die Zuführung des zu charakterisierenden Objekts vereinfachen und beschleunigen. Solche Systeme müssen über leistungsfähige Bilderfassungshardware und intelligente Mustererkennung verfügen. »Nach dem Einsetzen zum Beispiel von Wafer-Kassetten werden sowohl die Kalibrierung als auch die Messvorgänge vollautomatisch durchgeführt«, so Fries. »Ein Robotiksystem für das Waferhandling oder ein Vakuum-Grabber stellen mit automatischem Prealignment dabei kurze Durchlaufzeiten und reproduzierbare Ergebnisse sicher, weil die Proben in immer gleicher Position auf den Messtisch gelegt werden. Die Messwerte sind miteinander vergleichbar und sichern so gleichbleibende Qualitätsstandards.«
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