// Showcase

Marken finden: Kantenfindung gegen Mustersuche

Eine Anlage, die Glaswafer und Werkzeug auf ±1 µm zusammenbringt, muss zuerst wissen, wo beide Teile liegen.

Photonik & Laser Halbleiter & Mikrofabrikation Sensorik & Messtechnik

Marken finden: Kantenfindung gegen Mustersuche

Photonik & Laser Halbleiter & Mikrofabrikation Sensorik & Messtechnik

01Ausgangslage

Eine Anlage, die Glaswafer und Werkzeug auf ±1 µm zusammenbringt, muss zuerst wissen, wo beide Teile liegen. Dafür gibt es Positionsmarken – und zwei ganz unterschiedliche Wege, sie zu finden. Der eine sucht die Kanten der Marke und schneidet sie; der andere lernt die Marke als Muster an und sucht sie wieder. Die Abnahmekriterien waren klar: ±1 µm in x und y, ±0,5° im Winkel, jeweils bei einer Standardabweichung. Nur: Bei 0,6 µm pro Pixel ist ein Mikrometer keine zwei Pixel breit. Das ist von Anfang an ein Subpixel-Problem.

02Vorgehen

Wir haben beide Verfahren auf denselben Marken gegeneinander laufen lassen, hundertfach und tausendfach, und dabei nicht nur die Streuung protokolliert, sondern auch die Trefferquote. Das Ergebnis war unbequem. Die Kantenfindung misst mit 0,04 µm in X – ein Fünfzehntel Pixel. Sie fand die Marke aber je nach Beleuchtungsrichtung 99-mal, 100-mal oder eben nur 37-mal von hundert. Die Mustersuche lieferte in drei Durchgängen 1000 von 1000 Treffern, ohne einen einzigen Ausfall, dafür mit 0,18 bis 0,64 µm.

03Ergebnis

Statt eines Siegers gibt es eine Aufgabenteilung. Die robuste Mustersuche führt den Prozess bis auf gut zweihundert Mikrometer Spalt heran, wo ein paar Mikrometer noch nichts kosten. Für die letzten hundert Mikrometer übernimmt die Kantenfindung – denn dort verschärft sich das Winkelkriterium um drei Grössenordnungen, und nur ein Geradenfit über drei kalibrierte Kameras erreicht das. Der Kunde bekommt damit eine Anlage, die jedes Teil verarbeitet und trotzdem am Ende die Genauigkeit hat, für die er sie gekauft hat.

Was steckt drin

Eine vermessene Gegenüberstellung beider Verfahren mit Trefferquote, Standardabweichung und Spannweite in x, y und Winkel. Dazu eine Vision-Abnahmeliste mit 68 nummerierten Prüffällen, die für jede Prozessphase und jeden Schichtaufbau festlegt, welches Verfahren mit welcher Toleranz zuständig ist – vom blanken Wafer auf dem Chuck bis zum Werkzeugglas mit Epoxy im Strahlengang.

Und wie ging's weiter

Die grösste Überraschung war, wie stark die Beleuchtung wiegt: dieselbe Mustersuche, dieselben Marken, nur ein flacher statt ein steiler Lichteinfall – und die Streuung verdreieinhalbfacht sich. Und beim Winkel, nicht bei der Position, liegen die beiden Verfahren am weitesten auseinander: Faktor sieben bis fünfundzwanzig. Seither wird die Beleuchtungsgeometrie bei uns nicht mehr in den Inbetriebnahme-Notizen geführt, sondern in der Abnahmeliste – und jeder Prüffall nennt seinen Schichtaufbau.

Alle Showcases

Kontakt aufnehmen

Wir sind bereit für neue Herausforderungen

Du bringst die Herausforderung. Wir entwickeln die Lösung. Von der ersten Idee über Konzept und Entwicklung bis zur validierten Anlage begleiten wir dein Projekt.