Wolframsonden für Niederspannungs-Nanoprobing – kundenspezifische Fertigung
Nanoprobing bei niedrigen Beschleunigungsspannungen im REM stellt besondere Herausforderungen dar, denen Laboringenieure bei der Fehleranalyse fortschrittlicher Halbleiterbauelemente regelmäßig begegnen. Standard-Wolframsonden sind zwar mechanisch robust und leitfähig, können jedoch unerwartete Bildverzerrungen verursachen, wenn sie unterhalb von etwa 200 eV betrieben werden. Dies ist hauptsächlich auf die paramagnetische Natur von Wolfram zurückzuführen, die mit dem Elektronenstrahl des REM interagiert und die Auswirkungen selbst schwacher Magnetfelder verstärkt – was zu Strahlablenkung, Bilddrift oder verringerter Auflösung führt.
Um Stabilität und Präzision unter solch empfindlichen Bedingungen aufrechtzuerhalten, sind speziell vorbereitete Sondennadeln erforderlich. Diese müssen mechanisch scharf und sauber sein und die magnetische Wechselwirkung minimieren, um den Einfluss auf die Strahlausrichtung während des Sondierens zu reduzieren. Standardnadeln erfüllen diese Kriterien häufig nicht, insbesondere bei hochpräziser Kontaktierung von Sub-10- nm-Strukturen.
Diese Application Note beschreibt eine praktische, im Labor bewährte Methode zur Herstellung von Wolfram-Sondenspitzen, die für Low-Voltage-REM-Nanoprobing optimiert sind. Der Prozess ermöglicht die konsistente Fertigung scharfer, kontaminationsfreier Spitzen mit angepasster Geometrie – für stabile, hochauflösende Bildgebung und präzisen elektrischen Kontakt in anspruchsvollen Niedrig-kV-Umgebungen.
Produktion
Vor dem Ätzen müssen die Wolframdrähte ordnungsgemäß vorbereitet werden. Dazu gehört das Zuschneiden auf die gewünschte Länge. Wir bieten vorgeschnittene Wolframdrähte in verschiedenen Längen zu einem fairen Preis an und sparen Kunden damit Zeit und Aufwand. Nach dem Schneiden müssen die Nadeln auf den erforderlichen Winkel gebogen werden. Dafür stellen wir zusammen mit dem Ätzsystem eine Biegestation bereit. Sie ermöglicht es Benutzern, sowohl den Winkel als auch den Arbeitsabstand der Nadel präzise einzustellen und so eine konsistente Vorbereitung sicherzustellen. Der gesamte Prozess dauert nur wenige Sekunden und liefert jedes Mal wiederholbare Ergebnisse.
Komponentenhandhabung
Der vorbereitete Wolframdraht kann mit einer Pinzette schnell und einfach in die Ätzstation eingeklemmt werden. Dieser Schritt ist unkompliziert und dauert nur wenige Sekunden. Achten Sie lediglich darauf, dass der gebogene Teil des Drahts beim Einsetzen ungefähr nach unten zeigt.
Die Ätzstation ermöglicht die gleichzeitige Bearbeitung von bis zu drei Sonden, sodass ein vollständiger Satz Nanoprober-Sonden in sehr kurzer Zeit vorbereitet werden kann. Sobald die Drähte eingelegt sind, kann der Turm in die Ätzlösung abgesenkt und der Ätzprozess gestartet werden.
Aktive Justage
Die Ätzstation wird mit spezieller Software geliefert, die sowohl die Möglichkeit zur Erstellung kundenspezifischer Rezepte als auch eine Reihe von Standardvorgaben umfasst. Darunter befindet sich ein von uns speziell optimiertes Rezept für Sondengeometrien, die auf Anwendungen mit ultraniedriger Beschleunigungsspannung zugeschnitten sind. Rezepte können mit einem einzigen Klick geladen werden, und der Ätzprozess läuft von Anfang bis Ende vollautomatisiert ab.
Wenn spezielle Nadelformen erforderlich sind, bieten wir nach einer kurzen Machbarkeitsprüfung auch einen Service für kundenspezifische Rezepte an – kontaktieren Sie uns gerne für weitere Informationen.
Zufuhr und Entnahme
Am Ende des Ätzprozesses bewertet eine speziell entwickelte Prozessparameteranalyse die Qualität der gefertigten Sonden. Anhand eines einfachen Ampelfarbschemas zeigt sie an, ob die Nadelgeometrie hohen Qualitätsstandards entspricht. Dadurch können fehlerhaft gefertigte Sonden vor der Installation erkannt und aussortiert werden, was wertvolle Zeit spart.
Anschließend werden die Sonden kurz in einer speziellen Reinigungslösung gereinigt und sind dann sofort für den Einsatz im Nanoprober bereit.
Ergebnis
Abb. 1: 100-eV-REM-Aufnahme der Low-eV-Wolframsonden während des Nanoprobings.
Das Beispielbild zeigt deutlich, dass unsere Sonden selbst bei nur 100 eV eine hochwertige Bildgebung mit minimaler Verzerrung ermöglichen. Da die Sonden frisch gefertigt und unmittelbar in einer speziellen Lösung gereinigt werden, bleibt die Wolframoberfläche oxidfrei und frei von Verunreinigungen. Dies gewährleistet von Anfang an einen ausgezeichneten Kontaktwiderstand – eine Kreuzreinigung im REM ist nicht erforderlich, sodass Messungen sofort beginnen können.
Mit unserer All-in-One-Ätzlösung können Sie hochwertige Wolframsonden in nur wenigen Schritten vorbereiten. Vorgeschnittene Drähte und die mitgelieferte Biegestation gewährleisten jedes Mal eine konsistente Geometrie. Bis zu drei Sonden können gleichzeitig mithilfe unserer intuitiven Software mit optimierten Standardrezepten geätzt werden – perfekt für Niederspannungs-REM-Bildgebung bis hinunter zu 100 eV.
Eine integrierte Prozessanalyse zeigt sofort die Qualität jeder gefertigten Sonde an, und ein abschließender Reinigungsschritt gewährleistet kontaminationsfreie Spitzen. Da die Sonden frisch hergestellt werden, bleibt das Wolfram oxidfrei – dies ermöglicht die sofortige Verwendung ohne zusätzliche Kreuzreinigung.