Mikroanalytik


Zur Kontrolle einzelner Prozessschritte sowie zur Untersuchung und Vermessung fertiger Mikrostrukturen stehen uns verschiedene Mess- und Analyseverfahren zur Verfügung.

Rasterelektronenmikroskopie (REM):

Bei der Rasterelektronenmikroskopie werden die zu untersuchenden Proben mit einem sehr feinen Elektronenstrahl abgerastert. Das im Detektor entstandene Signal wird dabei synchron zur Position aufgezeichnet. So entstehen Abbildungen der zu untersuchenden Proben mit Auflösungen bis ca. 10 nm.

Typische Eigenschaften

  • Laterale Auflösung: ca. 10 nm
  • Topographiekontrast und Materialkontrast
 

Röntgenmikroelementanalyse (EDX):

Bei der Bestrahlung von Elementen mit Elektronen emittieren Atome eine charakteristische Röntgenstrahlung, deren Energieverteilung vom jeweiligen Element abhängt. Damit lassen sich Materialbestimmungen an mikroskopisch kleinen Proben durchführen. Da diese Analyse ebenfalls wie bei der Rasterelektronenmikroskopie rasternd erfolgt, kann eine bildgebende Elementanalyse mit mikroskopischer Auflösung erfolgen.

Typische Eigenschaften

  • Elementanalyse ab Ordnungszahl 7 (Stickstoff)
 

Rasterkraftmikroskopie (AFM):

Bei der Rasterkraftmikroskopie wird die zu untersuchende Probe mit einer mikrotechnisch gefertigten Tastspitze mit einem Radius von wenigen Nanometern abgerastert. Die Höheninformation der Tastspitze wird dabei synchron zur Rasterposition aufgezeichnet. Die so entstehenden Abbildungen können Auflösungen bis in den atomaren Bereich erreichen.

Typische Eigenschaften

  • Laterale Auflösung: ca. 1 nm
  • Nur Topographiekontrast, kein Materialkontrast
 

Profilometrie:

Bei der Profilometrie wird die zu untersuchende Probe entweder optisch mit einem fokussierten Lichtstrahl oder genauso wie bei der Rasterkraftmikroskopie mit einer Tastspitze abgerastert. Die laterale Auflösung ist deutlich geringer als beim Rasterkraftmikroskop, dafür lassen sich wesentlich größere Messstrecken erfassen.

 
 

Spektrale Reflektometrie:

Die spektrale Reflektometrie eignet sich zur Dickenbestimmung optisch transparenter Schichten. An jeder Grenzfläche zweier Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex findet eine teilweise Reflexion der einfallenden optischen Welle statt. Bei einer auf einem Substrat befindlichen Schicht entstehen mindestens zwei Reflexionen, eine an der Grenzfläche Luft-Schicht und eine an der Grenzfläche Schicht-Substrat. Abhängig vom Brechungsindex und der Dicke der Schicht interferieren die beiden Reflexionen konstruktiv oder destruktiv. Bei Kenntnis des Brechungsindexes und der spektralen Reflexion kann so die Dicke der jeweiligen Schicht bestimmt werden.

Typische Eigenschaften

  • Dickenmessbereich: wenige 10nm - einige 10µm

Messbare Schichten:

Dielektrische Schichten bis einige 10µm, Metalle bis wenige 10 nm, Silizium bis ca. 10µm

 

 
 

Ellipsometrie:

Im Gegensatz zur spektralen Reflektometrie wird bei der Ellipsometrie zusätzlich zur reflektierten Intensität die Polarisation des vor der Reflektion linear polarisierten Lichts gemessen. Durch diese zusätzliche Information gewinnt die Ellipsometrie gerade bei sehr dünnen Schichten deutlich an Messgenauigkeit.

Typische Eigenschaften

  • Dickenmessbereich: 1nm - einige 10µm

Messbare Schichten:

Dielektrische Schichten und Silizium bis einige µm, Metalle bis wenige 10 nm.