FIB und REM Grundlagen

Die Kombination von REM (Rasterelektronenmikroskopie) und FIB (Focus Ion Beam) Systemen, die in den TDSU 1 Einrichtungen verfügbar sind, erlauben die detaillierte Abbildung von prozessierten Mikro- und Nanostrukturen, so wie die präzise Modifikation und Strukturierung von Materialien im Nanometerbereich.

Das Hitachi REM System nutzt einen fokussierten Strahl hochenergetischer Elektronen um verschieden Signale auf der Oberfläche einer festen Probe zu erzeugen. Diese Signale, die durch eine Wechselwirkung der Elektronen mit der Probenoberfläche entstehen, enthalten Informationen über die Topographie und Zusammensetzung der Proben. Die Auflösung liegt bei dieser Anlage bis zu 1,2 mm.

Die neue Abbildungstechnik des Zeiss Orion NanoFab FIB Systems erlaubt sogar eine noch bessere Auflösung, indem die Oberfläche anstatt des Elektronenstrahls mit einem fokussierten Heliumionenstrahl gerastert wird. Die extrem fokussierte Ionenquelle in Kombination mit dem größeren Impuls der Helium-Ionen im Vergleich zu Elektronen führt zu einem sub-nm Sondenfeld. Zusammen mit der sehr geringen Strahlaufweitung über eine große Eindringtiefe ergibt sich ein sehr kleines Volumen in dem eine Wechselwirkung stattfindet. Dies ermöglicht eine Auflösung von 0,5 nm.

Der Hauptfokus bei den FIB Systemen liegt allerdings auf der Strukturierung von Proben. In diesem Fall wird der fokussierte Ionenstrahl dazu benutzt lokal Material zu entfernen oder in Kombination mit einem Gaseinlass Material abzuscheiden. Die Strukturgröße und die Schnelligkeit der Herstellung hängen dabei extrem von den verwendeten Ionen ab. Gallium-und Neon-Ionen erlauben eine schnelle Strukturierung und somit einen hohen Durchsatz, während für das Strukturieren von heiklen 10 nm Strukturen der Heliumionenstrahl benutzt wird.