EU-Projekt DIAMONIQ: Entwicklung einer innovativen Mikroskopie-Technologie zur Qualitätskontrolle in der Halbleiterindustrie

Die kontinuierliche Verkleinerung von Bauteilen in der Halbleiterindustrie treibt jede technologische Innovation voran. Mit zunehmender Miniaturisierung wird es jedoch immer schwieriger, Chipdefekte während des Herstellungsprozesses zu identifizieren. Herkömmliche Methoden stoßen hier an ihre Grenzen. Im Rahmen des EU-Projekts DIAMONIQ arbeitet die Münchner Firma Quantum Diamonds GmbH an einer neuartigen Mikroskopie-Technologie, um dieses Problem zu lösen.

Halbleiter bilden die Grundlage für sämtliche moderne elektronische Geräte wie Computer, Smartphones und Fernseher. Die fortschreitende Verkleinerung dieser Bauteile führt zu ständigen technologischen Fortschritten, bringt aber auch eine zunehmende Komplexität der Halbleiterchips mit sich. Herkömmliche Qualitätskontrollmethoden wie Wärmebildaufnahmen oder Spannungsmessungen sind nicht mehr ausreichend, um Chipdefekte während des Herstellungsprozesses zu erkennen. Zudem mussten bisherige Techniken stets einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Bildqualität eingehen, was zeitaufwändig und kostspielig war.

Ineffiziente Fertigungsprozesse können zu einer Ausschussrate von bis zu 20 Prozent führen

Ineffiziente Fertigungsprozesse können zu einer Ausschussrate von bis zu 20 Prozent führen, was für ein einzelnes Werk Verluste von bis zu 140 Millionen Euro pro Jahr bedeuten kann. Daher ist eine effektive Qualitätssicherung während des Herstellungsprozesses von entscheidender Bedeutung.

Die Lösung liegt in der Quantensensorik. Diese Technologien ermöglichen präzise Messungen von Größen wie Beschleunigung, Rotation, Magnetfeldern und Schwerkraft mit bisher unerreichter Genauigkeit und Empfindlichkeit. Quantensensoren haben das Potenzial, herkömmliche Sensoren in verschiedenen Anwendungen zu übertreffen, sei es in der Navigation, Geophysik, Medizin, Luft- und Raumfahrt oder Materialprüfung.

Neue, innovative Mikroskopietechnik von Quantum Diamonds

Quantum Diamonds hat deshalb eine Mikroskopietechnik mit diamantbasierter Quantensensorik entwickelt, die kleinste Magnetfeldveränderungen bei fehlerhaften Chips erkennen kann.

Im Gegensatz zu anderen Methoden funktioniert die Lösung von Quantum Diamonds bei Raumtemperatur, sie verfügt über lange Kohärenzzeiten und erfordert keine Abschirmung durch das Erdmagnetfeld. Um Änderungen der Magnetfelder in der Probe zu messen, werden die Diamanten optisch aktiviert – so lassen sich die Veränderungen ihrer Helligkeit beobachten. Diese Methode ermöglicht Magnetometrie (Methode, um das Magnetfeld der Erde oder magnetische Eigenschaften von Materialien zu messen) mit einer außergewöhnlichen räumlichen Auflösung (unter 100 Nanometer), schnellen Messzeiten (unter 1 Minute) und einem großen Sichtfeld (unter 50 Mikrometer). Die Lösung umfasst eine eigene Optik und Software, die ohne weiteres in industriellen Anwendungen eingesetzt werden kann.

„Unsere Technologie hat das Potenzial, bestehende Probleme in verschiedenen Branchen zu lösen, einschließlich der Halbleiterindustrie, wo herkömmliche Sensoren an ihre Grenzen stoßen. Unsere Sensoren können winzige Defekte erkennen und so die Effizienz der Halbleiterproduktion deutlich verbessern.“, so Kevin Berghoff, CEO der Quantum Diamonds GmbH.

Mit Hilfe der BayFOR - Partner im Enterprise Europe Network Bayern -  2,5 Mio. Euro für den nächsten strategischen Schritt eingeworben

Die Quantum Diamonds GmbH ist ein bayerisches High-Tech-Unternehmen, das hochinnovative Sensortechnologien entwickelt. Quantum Diamonds gehört zu den 172 Start-ups aus ganz Europa, die es 2023 geschafft haben, das hoch-kompetitives Bewerbungsverfahren durchzugehen und die Jury in Brüssel zu überzeugen. Mit den EU-Geldern will die Firma bis 2026 ihre Technologie zur Marktreife bringen.

Als auf EU-Förderungen spezialisierter EEN-Partner unterstützte die Bayerische Forschungsallianz (BayFOR) die Verantwortlichen von Quantum Diamonds dabei, sich erfolgreich für die extrem kompetitive europäische „EIC Accelerator Challenges“-Förderung zu bewerben. Das EIC-Accelerator-Förderinstrument richtet sich ausschließlich an innovative, international orientierte KMU und Start-ups mit disruptiven Ideen und Wachstumspotential und hilft ihnen dabei, konkrete und hochriskante Innovationen zur Marktreife zu entwickeln. Das Antragsverfahren ist dreistufig:

1. Stufe: Kurzantrag (Short Application)
2. Stufe: Voll-Antrag (Full Application)
3. Stufe: Interview (Pitch) vor der Jury in Brüssel

Die BayFOR unterstützte die Quantum Diamonds GmbH durch intensive Pitch-Trainings bei der Vorbereitung auf das Interview vor der Jury in Brüssel. Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Quantum Diamonds und der BayFOR unterstreicht die Bedeutung einer langfristigen und professionellen Betreuung von Start-Ups durch die EEN-Partner – hier durch die BayFOR bei einer Förderung im Bereich Innovation und Technologieentwicklung.

BayFOR@Work 

„Die BayFOR bot uns maßgeschneiderte Pitch-Trainings an und gab uns wertvolle Ratschläge zur Verbesserung unseres Auftritts vor der Jury in Brüssel. In enger Zusammenarbeit haben wir die Stärken von Quantum Diamonds herausgearbeitet, um sie optimal präsentieren zu können. So konnten wir uns vor der Jury von unserer besten Seite zeigen und das Vertrauen der Juroren gewinnen.“ 

Kevin Berghoff, Quantum Diamonds GmbH

Kontakt BayFOR: Natalia García Mozo
Bereichsleiterin KMU-Beratung
Telefon: +49 89 9901888-171
E-Mail: mozo@bayfor.org

Link zum Programm: Horizon Europe, EIC Accelerator Challenges

Quelle: BayFOR