ZEISS NanoFab

Mehrere Ionenstrahlen – ein System Multi-Ionenstrahl-Mikroskop für Anwendungen im sub-10 nm Bereich

Präzise Validierung und Prototyping

Für Halbleiterstrukturen der nächsten Generation

Neue Schaltungsarchitekturen und neue Prozesse und Materialien erlauben eine immer höhere Transistordichte. So verschiebt sich die Grenze des technologisch Machbaren und die Skalierbarkeit von Bauelementen nimmt weiter zu. Mit jeder Generation photolithographischer Belichtungssysteme steigen auch die Anforderungen an die Messtechnik und 3D-Tomographie, die der Halbleiterfertigung eine zuverlässige Designvalidierung, Prototypenentwicklung und 3D-Analyse ermöglichen.

Schneller Wechsel

Mit ZEISS NanoFab, einer Multi-Ionenstrahl-Plattform, ermöglicht ZEISS SMT effiziente Messungen und Anpassungen von Halbleiterstrukturen durch den unkomplizierten Wechsel zwischen Neon- und Helium-Ionenstrahlen in einem System. Für mehr Präzision. Für mehr Geschwindigkeit. Für den nächsten Technologiesprung.

Präzision im Nanometerbereich

0,5 nm

Hochauflösendes Live-Imaging von Untersuchungsproben mit 0,5 nm Auflösung
<10 nm

Präzises Fertigen von Strukturen kleiner als 10 nm
3 Strahlen

Helium- und Neonsäule in einem System – mit Option, eine Gallium-FIB zu integrieren

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.

Ionenstrahlen ermöglichen hochauflösende Bildgebung

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.

Hohe Bildauflösung durch lokalisierte Ionenstrahlen

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.

GFIS Technologie als schematische Darstellung

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.

Alles ist denkbar – vieles ist möglich

ZEISS befähigt Hersteller weltweit mit Lithographie-Optiken und Prozesskontrollsystemen für die Halbleiterfertigung. Mit zunehmender Komplexität, neuen Materialien und der Miniaturisierung von Halbleiterstrukturen steigen auch die Anforderungen an die Metrologie- und Prozesskontrollsysteme.
NanoFab kombiniert bis zu drei Ionenstrahlen in nur einem System. Das ermöglicht hocheffiziente Defektlokalisation, Fehlerbehebung und Rapid Prototyping. Für weitere Informationen kontaktieren Sie gerne unsere Expertinnen und Experten.

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