
Mehrere Ionenstrahlen – ein System Multi-Ionenstrahl-Mikroskop für Anwendungen im sub-10 nm Bereich
Präzision im Nanometerbereich
Weltweit einzigartiger Multi-Ionenstrahl-Plattform
Erstes kommerziell verfügbares Multi-Ionenstrahl-System
Das NanoFab ist eine Weiterentwicklung der branchenführenden Gas-Feld-Ionen-Technologie (gas field ion source, GFIS) und verfügt über ein Ein-Säulen-Doppelstrahlsystem, mit dem sich fokussierte Helium- oder Neon-Ionenstrahlen in derselben GFIS-Säule erzeugen lassen. Optional lässt sich noch eine Gallium-FIB-Säule integrieren.
Anwendungs-Highlights von ZEISS NanoFab
Gallium-freie Nanolithographie
Mit herkömmlichen fokussierten Gallium-Ionenstrahlen (Gallium-FIB) lassen sich üblicherweise nur Strukturen im Mikrometer-Bereich abtragen. Das NanoFab hingegen erlaubt den unterbrechungsfreien Wechsel zwischen Gallium-, Neon- und Heliumstrahlen. Der Neonstrahl bearbeitet Nanostrukturen bis 10 Nanometern effizient, mit hoher Geschwindigkeit sowie hohem Durchsatz. Mittels Heliumstrahl lassen sich sehr feine Strukturen von unter 10 Nanometern herstellen. Beim Einsatz von Neon- und Helium-Ionenstrahlen können zudem Verunreinigungen durch Ablagerungen vermieden werden.
Fehleranalyse in Echtzeit
Defektlokalisation mit gleichzeitig stattfindender 3D-Charakterisierung erlauben es, Defekte detailliert und dank des Live-Imagings in Echtzeit darzustellen. Damit ist eine hochpräzise Fehlerbehebung der Untersuchungsproben möglich. Mit einer Auflösung von 0,5 nm und einer hohen Schärfentiefe bei analog passivem Spannungskontrast durch den Einsatz der Helium- und Neon-Ionenstrahlen, sind kleinste Oberflächendefekte lokalisierbar.

Kürzere Markteinführungszeiten bei IC-Bauteilen unter 10 nm
Die Nanofabrikation erfolgt mit hoher Bearbeitungstreue, ohne die Maske wechseln zu müssen – das spart Zeit. Mit präzisen Schnitten und Materialabtragungen lassen sich zudem nanometergenaue Schaltkreisanpassungen durchführen und Prototypen validieren.

Prozessanalyse kleinster Strukturen
Durch höchste Oberflächensensitivität lassen sich selbst dünnste Materialien auf ihre Qualität untersuchen und mittels hoher Schärfentiefe kleinste Strukturen nachverfolgen. Für zusätzlich verstärkte Kantenkontraste im Millionstel-Bereich (ppm), kann optional ein Modul zur Erkennung von Sekundärelektronen (SIMS) integriert werden.

Schnell, präzise, hochauflösend
Das NanoFab ist die einzige Plattform weltweit, die das vollständige Applikationsspektrum von Mikro- bis Nanobearbeitung in einem System abdeckt. ZEISS ermöglicht Forschenden eine präzise, schnelle Bearbeitung und detailreiche Bildgebung mit enormer räumlicher Auflösung.

Hochauflösende Bildgebung durch lokalisierte Ionenstrahlen
Wenn ein Ionenstrahl auf eine Oberfläche trifft, wird er durch die Wechselwirkung mit dem umgebenden Material gestreut. Dies führt zur Emission von Sekundärionen aus einem Bereich, der etwas größer ist als die Größe des Strahls selbst. Je kleiner der Bereich der Oberflächenwechselwirkung ist, desto besser ist die Bildauflösung. Wenn nun Helium-Ionenstrahlen auf die Probe treffen, gibt es in der näheren Umgebung keine Streuung auf der Probenoberfläche. Dies führt zu einer Verminderung der Oberflächenwechselwirkungen und gleichzeitig zu einer wesentlich höheren Auflösung der Bilder im Heliumionenmikroskop.

Ultrapräzise Strahlfokussierung
NanoFab erzeugt mit fokussierten Ionenstrahlen Bilder mit einer Auflösung von 0,5 Nanometern im selben System, das für die Fertigung der Probe verwendet wurde. Dies ermöglicht eine fünf bis zehnmal größere Schärfentiefe im Vergleich zu Bildern, die mit Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopen (FE-SEM) aufgenommen wurden – bei höherer Oberflächensensitivität. Das NanoFab eignet sich dank der Ladungskompensationstechnologie besonders gut für die Abbildung nicht-leitender Proben.

Höheres Qualitätsniveau mit der Gas-Feld-Ionen-Technologie
NanoFab ist ein Multi-Ionenstrahl-System, das auf der Gasfeld-Ionenquelle (GFIS) basiert. Einer kryogen gekühlten, geschliffenen Iridium-Spitze, die in ihrer Vorspannung gegenüber einer geerdeten Gegenelektrode positiv geladen ist, wird unter Vakuum Helium (oder Neon) zugeführt. Mit einem patentierten Verfahren wird die Metallspitze so verändert, dass nur drei Atome am Ende der Spitze verbleiben (sogenannte Trimer). Unter starker positiver Vorspannung emittiert das Trimer drei Ströme von Helium- oder Neon-Ionen. Einen dieser Ionenströme richtet die Säulenoptik aus, bündelt ihn und bildet dann den fokussierten Helium- oder Neon-Ionenstrahl.