Wafer-/PCB-Inspektion mit hochauflösenden Farbzeilenkameras
Halbleitergeometrien und Leiterplattenkomponenten werden immer kleiner. Gleichzeitig steigen die Ansprüche an die Qualitätsprüfung. Die Farbzeilenkamera allPixa evo von Chromasens ist dank ihres hochauflösenden, quadlinearen Vollfarben-CMOS-Zeilensensors für diese Anwendungsfelder prädestiniert.
Bild 1 | Die Quadlineare allPixa evo CMOS-Farbzeilenkameras ermöglicht laterale Auflösungen von 10,5µm bei der Halbleiterinspektion. Mit dem Sensor wird erstmals die Auflösungsgrenze von 10.000 Pixeln bei echten Farbsensoren in RGB durchbrochen. (Bild: ©gorodenkoff/©c1a1p1c1o1m1/istockphoto.com / Chromasens GmbH)
Die Anforderungen an eine optische Inspektion in der Halbleiterfertigung liegen aufgrund der kleinen Strukturen inzwischen im Bereich von wenigen Mikrometern. Die Detektion von Defekten und Verschmutzungen in diesen Dimensionen stellt höchste Ansprüche an die Inspektionssysteme. Extrem hochauflösende Farbzeilenkameras mit CMOS-Technologie können diese kleinen Strukturen mit hoher Geschwindigkeit für bildanalytische Auswertungen erfassen. Auch vor den Leiterplatten (PCB) macht die Miniaturisierung nicht halt. Sie durchlaufen mit hohem Durchsatz eine 100% Kontrolle. Auch hier bieten hochauflösende Farbzeilenkameras ideale Lösungsoptionen.
Mit der allPIXA evo lassen sich z.B. bei der Wafer Inspektion in einem Scan mehrere Beleuchtungskonfigurationen kombinieren. (Bild: Chromasens GmbH / ©nicolas_/istockphoto.com)
Quadlinearer VollfarbenCMOS-Zeilensensor
Für die Zeilenkamera-Modellreihe allPixa evo von Chromasens wird ein neuer quadlinearer Vollfarben-CMOS-Zeilensensor eingesetzt. Mit diesem wird erstmals die Auflösungsgrenze von 10.000 Pixeln bei echten Farbsensoren in RGB durchbrochen. Die Zeilenkameras verbinden die hohe Bildqualität eines CCD-Sensors mit der Leistung der CMOS-Technologie. Sie bieten Zeilenlängen bis zu 15.360 Pixeln x 4 Zeilen, sowie Zeilenfrequenzen von bis zu 48kHz bei 2,2 Gigapixel/s. Dabei hängt die maximale Übertragungsleistung von der Leistung des PCs und der verwendeten Netzwerkkarte ab. Die neue Kameraserie ist besonders für die anspruchsvolle Halbleiterinspektion und die Prüfung von Leiterplattenkomponenten geeignet. Im Zusammenwirken mit einer speziell angepassten Linienbeleuchtung wird die hohe Leistungsfähigkeit der Zeilenkameras weiter optimiert. Das Beleuchtungssystem leuchtet eine Linie auf dem Objekt mit sehr hoher Lichtstärke homogen aus, wobei sich die Lichtfarbe und die Beleuchtungsgeometrie genau und variabel an die geforderte Bilderfassung anpassen lassen.
Multi-Field-Imaging bei Halbleiterinspektion
Die Scan- und Beleuchtungsverfahren bieten einen guten Lösungsansatz für die Halbleiterinspektion. In der Regel erfolgt die Waferinspektion bei Dunkelfeldbeleuchtung und koaxialer Hellfeldbeleuchtung. Mit der Mehrkanal-Beleuchtung oder der Multi-Field-Imaging-Option der allPixa evo kann ein Inspektionssystem in einem einzigen Scanvorgang mit verschiedenen Beleuchtungsarten scannen. Um Mikro- und Makrodefekte auf der Waferoberfläche zu erfassen, kann der Benutzer in einem Scan Dunkelfeld-, Hellfeld- und Hintergrundbeleuchtung, sowie zusätzlich koaxiales oder ein anderes Licht kombinieren. Mit der Zeilenkamera lässt sich die Bilderfassung in einem erweiterten Dynamikbereich durchführen. Für das Multi-Field-Imaging nutzt das System bis zu vier Kanäle. Zwei Kanäle können jeweils für eine Beleuchtungsgeometrie mit verschiedener Bildaussteuerung verwendet werden. Anschließend lässt sich eine HDR Aufnahme aus den Daten rekonstruieren. Mit der Master-Slave-Synchronisation des Kamerasystems lassen sich auch mehrere Kameras integrieren. Die nachgehende Bildauswertung wird durch die kamerainterne, zeilengenaue Synchronisation vereinfacht und stabilisiert. Die einstellbare Full Well Kapazität (FWC) des CMOS Sensors ermöglicht den optimierten Betrieb für verschiedene Anforderungen. Die maximale FWC beträgt 40ke-, was ein ideales Signal-Rausch-Verhältnis ermöglicht. Der Blooming resistente CMOS-Sensor ermöglicht die zuverlässige Bildererfassung, selbst bei einem extrem hohen dynamischen Bereiches des rückgestreuten Lichtes, was für Anwendungen der Halbleiter- und PCB-Inspektion meist zutrifft.
Leiterplatteninspektion
Bei Leiterplatten (PCB) und den darauf angelegten Komponenten setzt sich der Trend zur Miniaturisierung fort. Er führt hier zur sogenannten Panelisierung, bei der mehrere Leiterplatten auf einem Panel gefertigt werden. Bei der optischen Inspektion müssen beispielsweise vorhandene Lötfehler wie Unterbrechungen, Lötbrücken, Lötkurzschlüsse oder überschüssiges Lötmittel identifiziert werden sowie Komponentenfehler wie abgehobenes Lot, fehlende oder verlegte Komponenten. Das Farbzeilenkamerasystem kann solche Inspektionsaufgaben aufgrund der hohen Arbeitsgeschwindigkeit und lateralen Auflösung exakt erledigen. Auch oxidierte Kupferdrähte müssen auf Leiterplatten identifiziert werden. Monochrome Systeme können diese oxidierten Bereiche nicht zuverlässig erkennen. Hochleistungs-Farbzeilenkameras wie die allPixa evo, in Kombination mit einer performanten Beleuchtung, dagegen schon. Auch bei der Leiterplatteninspektion ist eine optimierte Beleuchtung für zuverlässige und präzise Inspektionsergebnisse unverzichtbar. So sorgen beispielsweise der reduzierte Schattenwurf und die Homogenität einer Tunnelbeleuchtung für eine sehr gute Bildqualität. Wo koaxiale Beleuchtung benötigt wird, lässt sich diese mit weißem Licht oder einer bestimmten Wellenlänge konfigurieren (aufgrund des Strahlteilers auf 680nm begrenzt).
