Automatische Optische Inspektion (AOI) von

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR PHOTONISCHE MIKROSYSTEME IPMS
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1 Gutreferenz eines
Mikrosystems.
2 Beispiele defekter Chips eines
Mikrosystems.
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AUTOMATISCHE OPTISCHE
INSPEKTION (AOI) VON
MIKROSYSTEM-CHIPS
Motivation
Das Fraunhofer IPMS entwickelt und
Deshalb hat das Fraunhofer IPMS eine
fertigt Mikrosystem-Chips auf der Basis
Testausrüstung entwickelt und aufgebaut,
Fraunhofer-Institut für
von Siliziumwafern und Technologien
die Mikrosystem-Wafer optisch prüft.
Photonische Mikrosysteme IPMS
analog denen der Halbleiterproduktion. Die
Wafertester sind von Hause aus mit einem
Maria-Reiche-Str. 2
Produkte haben oft optisch oder sensorisch
computergesteuerten Präzisionskreuztisch
01109 Dresden
aktive Flächen oder winzige mechanische
und einem Justage-Mikroskop ausgestattet,
Strukturen, bei denen es auf hohe Qualität
es lag daher nahe, digitale Bildaufnahme-
Ansprechpartner
ankommt, die aber nicht elektrisch geprüft
technik zu adaptieren und die optischen
Dr. Michael Scholles
werden können. Deshalb ist zur Qualitäts-
Tests über produktspezifische Bildverarbei-
Telefon +49 351 8823-201
sicherung eine optische Inspektion dieser
tungsprogramme zu realisieren.
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Regionen erforderlich, die das Ergebnis des
Dr. Uwe Schelinski
Telefon +49 351 8823-204
[email protected]
www.ipms.fraunhofer.de
aoi-d
elektrischen Tests ergänzt. Bild 1 zeigt ein
Beispiel für ein solches Mikrosystem und
Hardwareausrüstung
mögliche, nur optisch erkennbare Fehler.
Kleine Stückzahlen solcher Chips können
Der optische Tester besteht aus einem
visuell unter einem Mikroskop begutachtet
Waferprober PA-200 der SÜSS MicroTec
und selektiert werden, jedoch ist diese
AG, einem Mitutoyo Mikroskop FS70Z
Methode für große Stückzahlen nicht mehr
mit M Plan Apo 5x Objektiv für großen
effektiv, ihr Ergebnis hängt zudem stark
Arbeitsabstand, einer digitalen IEEE
von der prüfenden Person, ihrer aktuellen
1393-Kamera A102fc der BASLER AG und
Konzentration und Verfassung ab.
einem Standard-PC mit einem Matrox
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Anwendungsgebiete
Framegrabber. Der Kreuztisch verfügt über
Nach der vollständigen Auswertung wird
eine Waferaufnahme für verschiedene Wa-
das binäre Ergebnis der optischen Prü-
fertypen, lediglich das Laden und Entladen
fung – Pass (Gutchip) oder Fail (Defektchip)
Die hier beschriebene Ausrüstung zum op-
des Wafers muss noch manuell vorgenom-
in die Chiptabelle des Wafers (wafer map)
tischen Test wird für die Qualitätskontrolle
men werden, es ist aber potenziell ebenfalls
eingetragen. Jeder Chip muss sowohl die
der folgenden Produkte eingesetzt, die das
automatisierbar. Bild 2 zeigt eine Fotografie
elektrischen als auch die optischen Tests
Fraunhofer IPMS für seine Schlüsselkunden
der beschriebenen Tester-Konfiguration.
bestehen, um als Gutchip weiter verarbeitet
fertigt:
zu werden. Die VITool-Software besitzt eine
grafische Nutzeroberfläche (Bild 3), in der
Software
„„ So genannte Mikro-(Opto-) Elektro-
während der Verarbeitung Testfortschritt
Mechanische Systeme (MEMS / MOEMS)
und Ausbeutetendenz sichtbar sind.
Bauelemente
Die zugehörige optische Testsoftware namens VITool (Visual Inspektion Tool) steuert
Bei einigen Mikrosystem-Chips sind sehr
die Kreuztischbewegung entsprechend
feine Strukturen optisch zu untersuchen,
der Chippositionen und die Aufnahme der
die in einer Aufnahme über die gesamte
jeweils benötigten Bilder. Für die Bildverar-
Chipfläche nicht mehr aufgelöst werden
beitung wird der als Dynamic Link Library
können. In diesem Fall muss der Chip
(DLL) bereitgestellte produktspezifische
partitioniert werden, z. B. wird je Teilbild
Algorithmus aufgerufen, der auf die
eine Hälfte oder ein Viertel aufgenommen
MATROX MIL Imaging Library zurückgreift.
und anschließend mit dem Kreuztisch für
Die Schnittstelle zwischen beiden Schichten
das nächste Teilbild positioniert. Vor der
ist so definiert, dass alle Testoptionen
Bildanalyse werden die Teilbilder dann
und -parameter interaktiv oder über
zunächst zu einem Gesamtbild zusammen-
Konfigurationsdateien modifizierbar sind,
gesetzt. Bild 4 zeigt eine solche Teilstruktur
ohne den Programmcode selbst zu ändern.
als Beispiel.
„„ Mikrotechnisch hergestellte
Drucksensoren
„„ Mehrfeld-Fotodetektoren für optische
Messsysteme
„„ Organische Leuchtdioden (OLED), hier
auch zur Prüfung der Homogenität der
Lichtemission
3 Foto des automatischen
optischen Inspektionsplatzes.
4 VITool-Schnappschuss eines
laufenden Tests: Gutchips sind
grün, fehlerhafte sind rot markiert,
blaue Chips sind noch nicht
geprüft.
5 Feine Kammstruktur eines
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MEMS, die Subbildverarbeitung
erfordert.