Mit Genauigkeit zum Ziel

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Halle hat in Kooperation mit der Firma Carl Zeiss eine Methode weiter entwickelt, die fokussierende Ionenstrahltechnik mit einem Rasterelektronenmikroskop kombiniert.Wegen des großen Bedarfs der Industrie plant das Fraunhofer IWM jetzt, die Kapazitäten erneut zu erweitern.

Ob Aluminiumleitbahnen oder Kupfertechnologie, neue Materialien und Verbindungstechniken: Die Entwicklung in der Mikroelektronik ist rasant. Doch wer in der Dimension von Millionstel Zentimetern neue Bauelemente entwirft und produziert, riskiert mindestens in der Entwicklungsphase Fehler. \"Diesen Fehler im komplexen Aufbau der Bauelemente zu finden, stellt höchste Ansprüche an die Analysetechnik\", erläutert Frank Altmann. Der Leiter des Bereichs Fehlerdiagnostik am Fraunhofer IWM und seine zehn Mitarbeiter suchen in Mikrochips mit bis zu mehreren 10 Millionen einzelner Transistoren nach Ursachen für das Versagen mikroelektronischer und mikromechanischer Bauteile. Wer diese Bauelemente analysieren will, muss die Fehlerstellen zunächst in komplexen Schichtstapeln unterhalb der Oberfläche finden und sie dann für die Analyse - beispielsweise mit dem Transmissionselektronenmikroskop - im Querschnitt frei legen. Die dafür notwendige Genauigkeit liegt in der Größenordnung von ca. 100 Nanometer, also einem Tausendstel eines Haardurchmessers. Wie also an die Fehlerstelle kommen, ohne dabei den vielleicht entscheidenden Teil des kleinen, oft hochkomplexen Bauteils zu zerstören?
Dafür ist heute und auch in den kommenden Jahren die fokussierende Ionenstrahltechnik, auf Englisch \"focused ion beam\" (kurz FIB) das Mittel der Wahl\", erläutert Frank Altmann. Sie erlaube es, Proben mit Nanometer-Präzision zu präparieren und so an die vermutete Fehlerstelle überhaupt heranzukommen. \"Die dafür erforderliche Arbeit ähnelt der eines Chirurgen mit einem Skalpell, aber mit mehr als 10000-fach höherer Genauigkeit\".

Damit könnten die Forscher in Echtzeit beobachten, wie sie Material abtragen, den Prozess genau steuern und die Probe so noch präziser herstellen, betont Frank Altmann. Das sei nur möglich, weil diese FIB-Anlage der Firma Carl Zeiss die so genannte CrossBeam Technologie nutzt und somit simultan mit Ionenstrahlen für die Bearbeitung und Elektronenstrahlen für die Abbildung arbeiten könne.