Egy éles hiperspektrális szem a chipgyártáshoz

Dr. Philipp Wollmann, Dr. Wulf Grählert, Oliver Throl és Livia Szathmáry (balról) alapítják a BMWK által támogatott "DIVE imaging systems GmbH" céget, amely egy a Fraunhofer IWS-nél kifejlesztett ígéretes technológiát kíván kereskedelmi forgalomba hozni. © Amac Garbe/Fraunhofer IWS / Dr. Philipp Wollmann, Dr. Wulf Grählert, Oliver Throl és Livia Szathmáry (balról) alapították a BMWK által támogatott "DIVE imaging systems GmbH" céget, hogy egy a Fraunhofer IWS-nél kifejlesztett ígéretes technológiát kereskedelmi forgalomba hozzanak. © Amac Garbe/Fraunhofer IWS

A középpontban egy mérőrendszer áll, amely a hiperspektrális érzékelő technológiát, a mesterséges intelligenciát és speciális megvilágítási technikákat egy erőteljes, rendkívül rugalmas ellenőrzőrendszerbe integrálja. © Amac Garbe/Fraunhofer IWS / A hangsúly egy olyan mérőrendszeren van, amely a hiperspektrális érzékelő technológiát, a mesterséges intelligenciát és speciális megvilágítási technikákat egy erőteljes, rendkívül rugalmas ellenőrzőrendszerbe ötvözi. © Amac Garbe/Fraunhofer IWS

A alapítók nemcsak félvezetőipari ügyfelekre gondolnak. A jövőben a kvartett tervezi, hogy széles körben elterjeszti innovatív DIVE-technológiáját a felületek és rétegek vizsgálatára és elemzésére különböző iparágakban. © Amac Garbe/Fraunhofer IWS

Az összetett felületi elemzés a high-tech rétegekről mikroelektronikában, akkumulátorgyárakban vagy az autóiparban egyre elérhetőbb közelségbe kerül. Ezt lehetővé teszi egy, a Fraunhofer Anyag- és Sugártechnikai Intézetében (IWS) kifejlesztett mérőrendszer, amely hyperspektrális érzékelést, mesterséges intelligenciát és speciális világítási technikákat integrál egy erőteljes, nagyfokú rugalmasságot biztosító ellenőrző rendszerbe. A Dresdner Intézet kutatócsoportja most a BMWK támogatásával, a »DIVE imaging systems GmbH« nevű vállalkozást alapítja, amely ezt a ígéretes technológiát kívánja kereskedelmi forgalomba hozni.

A DIVE (rövidítés a »Digital Vision Experts«-ből) elsődleges fókusza a félvezetőipar. Itt a alapítók, Dr. Philipp Wollmann, Dr. Wulf Grählert, Oliver Throl és Livia Szathmáry célja, hogy segítsenek stabil folyamatokat biztosítani, növeljék a hozamokat és takarékoskodjanak az erőforrásokkal. A helyszínválasztás nem volt véletlen: »Dresden kiemelkedően alkalmas a vállalkozásunk számára«, hangsúlyozza Philipp Wollmann. »Itt koncentrálódnak a mikroelektronikában fontos szerepet játszó szereplők egy nagyvárosban. Annak érdekében, hogy technológiánkat a lehető legjobban ügyfélközpontúan fejlesszük tovább, ebben a városban a legrövidebb utakat tudjuk megtalálni, és a már meglévő hálózat bővítésével további partnereket is azonosíthatunk.«

A alapítók nemcsak a félvezetőipari ügyfelekre gondolnak. A jövőben a négyes tervezi, hogy innovatív DIVE-technológiáját széles körben alkalmazza felületek és rétegek ellenőrzésére és elemzésére különböző iparágakban. A számos lehetőség közül csak egy kis szelet a gyors felületi rétegvastagság-mérés, a legkisebb formahibák vagy szennyeződések felismerése és lokalizálása.

A fény ezernyi színre bontva

A DIVE rendszer látható fényt és láthatatlan infravörös sugárzást használ, amelyek frekvenciája 0,4 és 2,5 mikrométer között van (ez ezredmilliméterben mérve). Ezekkel világítja meg azokat a szilíciumlapokat (wafereket), amelyekből világszerte mikrochipeket gyártanak laptopokhoz, mobiltelefonokhoz, autókhoz stb. a félvezetőgyárakban. Egy speciális, ún. hyperspektrális kamera rögzíti a visszavert fényt. Míg az emberi szem például csak három alapszínt – piros, zöld, kék – érzékel, addig a hyperspektrális kamera akár 1000 »színt« vagy hullámhosszt különböztet meg. Ezután a magas dimenziójú nyers adatokat, amelyek gyorsan elérhetik több gigabájt méretet, egy mesterséges intelligenciának (MI) továbbítják. Ez az MI a »1000 színű kép« alapján képes felismerni esetleges hibákat vagy szennyeződéseket, valamint értékelni az egyedi chipek vagy az egész wafer minőségét. A DIVE rendszer például felismerheti, hogy a bevonási lépés sikeres volt-e a waferen, mennyire homogén, vékony, sima vagy hibamentes a réteg. Ezáltal biztosítható, hogy csak hibátlan wafereket használjanak a következő gyártási lépésekben.

Indítóprojekt a német Infineon chipgyártóval

Jelenleg is ellenőrzik a wafereket a félvezetőgyárakban a gyártási lépések során, több tulajdonság szerint. Az egész wafer felületének elemzése viszonylag lassú, ezért sok esetben mintavételesen történik.

Itt lép be a DIVE: a csapat először egy hyperspektrális rendszert fejleszt a laboratóriumok számára, amelyek nem a tisztatérben működnek, majd a következő lépésben egy olyan rendszert, amely beépíthető ilyen környezetbe. A jövőben a DIVE tervezi egy inline megoldás kialakítását, amely közvetlenül integrálható a tisztatéri berendezésekbe. Ez lehetővé teszi majd valós idejű elemzést sok gyártási folyamat során.

A négyfős csapat a technológia nagy potenciálja miatt gyors növekedést vár. A Fraunhofer IWS-től a alapítók több egyedülálló jellemzővel rendelkeznek: ide tartozik a teljes rendszerkoncepció, beleértve a minták világítását, valamint a fejlett szoftver a rendszer irányítására és az MI-alapú adatkiértékeléshez. A DIVE saját gyártósorán fogja készíteni a tervezett eszközöket, rendszereket és később akár egész berendezésrészeket. Emellett szolgáltatásokat, műszaki támogatást és ügyfél-specifikus fejlesztéseket is kínál majd. A támogatást a Szövetségi Gazdasági és Klímatárca (BMWK) nyújtja, amely egy 1,2 millió eurós, 18 hónapos támogatási programot biztosít az EXIST kutatás-fejlesztési átállási program keretében.

Új szemlélet az idős könyvek vizsgálatában

A vállalkozás alapítása után a Fraunhofer IWS továbbra is intenzíven fejleszti a hyperspektrális technológiát különböző irányokban. Kutatási terveik között szerepel például olyan koncepciók kidolgozása, amelyek lézert használnak a minták megvilágítására, vagy hyperspektrális rendszerek drasztikus miniaturizálása. Emellett a kutatók algoritmusok segítségével sokkal több információt kívánnak kinyerni a nyers adatokból. Ezekből a megközelítésekből számos további gazdasági és társadalmi alkalmazási lehetőség alakulhat ki, például a hyperspektrális technológia fejlesztése könyvtárak számára, hogy értékes, nagy érzékenységű kulturális örökségeket digitális formába öntsenek, nyilvánosan hozzáférhetővé téve azokat. Így jövőben digitális ikrek jöhetnének létre, amelyek a hagyományos kép- és szöveginformáció mellett számos más adatot is megőriznének, például papírvastagságokat és típusokat, a dokumentum korát vagy az alkalmazott színpigmenteket.

Ez a gyakorlati tudásátadás különösen fontos a Dresdner Intézet számára. A kiváló kutatási eredmények gyors és ügyfélközpontú átültetése a gazdasági gyakorlatba a Fraunhofer egyik alapelve. »Konkrétan egy több mint tíz éve fejlesztett technológiai portfóliót viszünk át, amely óriási potenciállal bír«, összegzi Philipp Wollmann. »Segíteni fogjuk a német és európai félvezetőipart abban, hogy hatékonyabban, magas minőségben és hozammal gyártsák a wafereket. Ezzel támogatjuk az EU célkitűzéseit is, hogy jelentősen növelje az európai mikroelektronika részarányát a globális piacon. Másrészt ez munkahelyeket és értékláncot biztosít a régióban.«