Verbundprojekt: Zuverlässige Mikroelektronik durch KI-basierte Fehleranalyse - FA4.0; Teilvorhaben: Neuartiges SAM mit standardisierten Schnittstellen und Probenhalter für optimierte, teilautomatisierte Arbeitsabläufe in der Fehleranalyse

Abstract

Beim Forschungsvorhaben FA4.0 sollen die Abläufe in der Fehleranalyse optimiert und teilweise automatisiert werden. Dazu soll der sinnvolle Einsatz künstlicher Intelligenz erforscht und in verschiedenen Anwendungen evaluiert werden. Im dem Forschungskonsortium sind sowohl die führenden europäischen Halbleiterhersteller wie Infineon, Bosch und ST Microelectronics als auch Anlagenhersteller wie PVA TePla und reine Forschungseinrichtungen wie die Universität Stuttgart und Fraunhofer Institute tätig. Generell ist die Rollenverteilung so gestaltet, dass die Halbleiterhersteller die Aufgabenstellungen gestalten und Anwendungsbeispiele bereitstellen. Die Anlagenhersteller erarbeiten in ihrem Bereich führende Lösungen für die Fehleranalyse und die Forschungseinrichtungen entwickeln geräteunabhängige Technologie. In der jetzigen Projektphase werden die erforschten Lösungen auch im Bereich der Fehleranalyse evaluiert und anhand des erhaltenen Feedbacks verbessert und optimiert. Die Kernaufgaben von PVA TePla in diesem Forschungsv orhaben sind die Erforschung von einer signalbasierten KI Analyse von Ultraschalldaten zur automatischen Defekterkennung sowie eine für Ultraschallmikroskopie optimierte Volumenrekonstruktion mittels SAFT (Synthetic Aperture focussing technique). Beide Technologien sollen bei der Verwendung von PVA Ultraschallmikroskopen verwendbar sein. Beide Technologien erfordern die Auswertung von 3D Datensätzen. Daher war es erforderlich ein neues effizientes Dateiformat zu entwickeln, mit dem es möglich ist sehr umfangreiche 3D Daten in Echtzeit zu speichern und zu verarbeiten. Dieses Dateiformat soll von der Anlagensoftware Winsam8 vollumfänglich unterstützt werden und analog zu einem normalen Datengate dargestellt werden, so dass die Verwendung des Dateiformates für versierte Anlagenbenutzer intuitiv möglich ist. Im Arbeitspaket 2 werden der universelle Probenhalter und ein universeller Headerfile erforscht. Beides soll auch von PVA Ultraschallmikroskopen unterstützt werden. Als Gerätehersteller beteiligt sich PVA intensiv an den Arbeiten, um dabei beizutragen, dass beides problemlos von PVA Geräten unterstützt werden kann. Die im Projekt bisher erforschten Lösungen zu SAFT und dem signalbasierten maschinellen Lernen zur Ergebnisauswertung werden anhand von Anwendungsbeispielen und Feedback aus den Fehleranalyseabteilungen weiterentwickelt und optimiert. Im Verlauf des Projektes hat sich immer mehr gezeigt, dass neben der methodischen Arbeit an den Verfahren und Algorithmen auch Optimierungen und Studien in der Anwendungstechnik nötig sind, um die Anforderungen der Projektpartner an die neu entwickelten Methoden erfüllen zu können. Gerade bei neuen Bauteiltypen und neuen Versagensszenarien kann durch die optimierte Anwendung der neuen Methoden die Qualität der Ergebnisse deutlich verbessert werden. Ein gutes Beispiel sind hier die Arbeiten zur synthetischen Apertur, ein Verlegen der Punktquelle von der Oberfläche der Probe ins Volumen erhöht die Nachweisgrenze für tiefliegende Defekte deutlich - ohne Einbußen in oberflächennahen Schichten. Diese Erkenntnis kann auch in anderen Anwendungsbereichen wie z.B. der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung einen Fortschritt in der Anwendungstechnik ermöglichen. Datei-Upload durch TIB