Kreuzreinigung
Dieses Anwendungsbeispiel zeigt, wie die Closed-Loop-Positionsregelung der Sonden durchgängig sichere und benutzerfreundliche Kreuzreinigungsprozesse gewährleistet.
In der fortschrittlichen Fehleranalyse von Halbleitern und der Bauelementcharakterisierung werden Nano-Sonden eingesetzt, um elektrischen Kontakt zu einzelnen Strukturen tief in integrierten Schaltkreisen herzustellen. Mit der Zeit werden diese Sondenspitzen durch Oxide, Kohlenstoffrückstände oder andere Materialien aus vorherigen Kontakten verunreinigt. Diese Verunreinigung kann zu schlechtem elektrischem Kontakt und instabilen Messergebnissen führen. Zur Wiederherstellung der Sondenleistung wird unter anderem eine Technik eingesetzt, die als elektrische Kreuzreinigung bekannt ist.
Bei der elektrischen Kreuzreinigung werden zwei Nano-Sonden in direkten Kontakt gebracht, und zwischen ihnen wird ein präziser, konstanter Strom angelegt. Der Stromfluss erzeugt eine lokale Erwärmung am Kontaktpunkt, die dazu beitragen kann, angesammelte Verunreinigungen von den Sondenoberflächen zu entfernen und ein zuverlässiges elektrisches Verhalten wiederherzustellen.
Diese Methode ist jedoch nicht ohne Risiken. Ein großes Problem ist die Überhitzung, die zum Schmelzen oder zur Verformung der Sondenspitzen führen kann, wenn der Strom zu hoch ist oder der Kontakt zu lange aufrechterhalten wird. Zusätzlich kann längeres Erwärmen dazu führen, dass die Spitzen stumpf werden, wodurch ihre Schärfe und folglich ihre Fähigkeit verringert werden, präzisen und niederohmigen Kontakt mit Strukturen im Nanomaßstab herzustellen. Die Wirksamkeit der elektrischen Kreuzreinigung hängt außerdem stark vom Bediener ab, da dem Prozess eine Standardisierung fehlt. Variablen wie Kontaktkraft, Ausrichtung, Dauer und Stromstärke müssen sorgfältig geregelt werden, wodurch der Erfolg des Verfahrens uneinheitlich und mitunter unvorhersehbar ist.
Ein weiteres wichtiges Risiko betrifft die mechanische Fragilität der Nano-Sonden. Aufgrund ihrer extrem feinen und empfindlichen Struktur können sie sich beim Kontakt leicht verbiegen oder verformen, insbesondere wenn die Bewegung Vibrationen oder mechanische Schwingungen in den Sonden verursacht. Selbst geringfügige unkontrollierte Bewegungen können die Spitzengeometrie beeinträchtigen und die Sondiergenauigkeit verringern.
Trotz dieser Herausforderungen bleibt die elektrische Kreuzreinigung aufgrund ihrer Geschwindigkeit und einfachen Handhabung eine häufig eingesetzte Methode. Um Risiken zu minimieren, ist es entscheidend, die angelegten elektrischen Parameter sorgfältig zu kontrollieren und, wo immer möglich, standardisierte Verfahren einzuhalten.
Die elektrische Kreuzreinigung erfordert eine präzise und stabile Sondensteuerung, um Beschädigungen zu vermeiden. Unser System verwendet Closed-Loop-piezoangetriebene Achsen, sodass Sonden sanft und sicher Kontakt herstellen können.
Dank integrierter Positionssensoren an allen Achsen eliminieren wir Kriechen und Hysterese, die in Piezo-Systemen typisch sind und andernfalls zu unkontrolliertem Verbiegen der Sonden führen könnten.
Diese Kombination aus SmarActs bewährter Motion-Technologie und intuitiver Software macht den Kreuzreinigungsprozess sicherer, zuverlässiger und einfacher durchführbar – wie im folgenden Beispielvideo gezeigt.
Zur Unterstützung der Benutzer bei komplexen Verfahren stellt unsere Software Guided Workflows bereit – anwendungsspezifische, standardisierte Prozesse, die die Bedienung vereinfachen und absichern. Einer dieser Workflows ist der Kreuzreinigung von Nano-Sonden gewidmet.
Zu Beginn des Prozesses wählt der Benutzer die beiden zu verwendenden Sonden aus. Ihre Positionen werden anschließend automatisch im REM erkannt, und das System richtet sie an zwei vordefinierten Kreuzungspunkten aus. Der Benutzer muss lediglich die obere Sonde absenken, bis mechanischer Kontakt hergestellt ist.
Sobald die Kontaktpunkte festgelegt sind, wechselt das System mithilfe seiner integrierten Positionssensoren automatisch zwischen ihnen. Die Erwärmung erfolgt an der hinteren Position, während der Kontaktwiderstand gemessen wird. Mit jedem Zyklus wird der Strom schrittweise erhöht.
Diese Automatisierung gewährleistet einen kontrollierten und wiederholbaren Prozess, der:
- Überhitzung verhindert, da der Strom niedrig beginnt und nur bei Bedarf erhöht wird.
- Eine übermäßige Erwärmungsdauer vermeidet, da der Stromfluss beim Erreichen voreingestellter Grenzwerte automatisch stoppt.
- Mechanische Beschädigungen verhindert, durch gleichmäßige, vibrationsfreie Sondenbewegungen.
- Reproduzierbare Ergebnisse sicherstellt, da alle Prozessparameter von der Software präzise verwaltet werden.
Das Video zeigt, wie dieser intelligente Workflow die Kreuzreinigung für jeden Benutzer einfacher, schneller und sicherer macht.