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.

  •     Gallium focused ion beam with liquid metal source (resolution 3 nm @ 30 kV)
  •     Neon ion beam (resolution 1.9 nm @ 30 kV)
  •     Helium ion beam (resolution 0.5 nm@25 kV)
  •     Feature sizes smaller than 10 nm
  •     High resolution imaging down to 0.5 nm
  •     Electron flood gun for charge compensation
  •     Software for dimension analysis
  •     Cold cathode field emission
  •     Accelerating voltage 0.5 - 30 kV
  •     SEM and BSE detector
  •     Resolution 1 nm (15 kV and 4 mm working distance) - 2 nm (1 kV and 1.5 mm working distance)
  •     Software for simple dimension analysis
  •     Implemented EDX Detector XFlash 5010 of Bruker (Energy resolution of 123 eV, active area 10 mm2)
  •     Hot cathode field emission
  •     Accelerating voltage SEM 0.1 - 30 kV
  •     SEM, SEM In-lens and BSE detector
  •     Gallium focused ion beam with liquid metal source (resolution 4 nm @ 30 kV)
  •     Feature sizes down to 20 nm
  •     Gas injection system: Au; W, C
  •     Software for dimension analysis

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