Spectrum 161

Elektronenmikroskopie
Die Vielseitigkeit des Sputter Coaters –
Patterning für die Grauwertkorrelation
Abb. 1: Schematische Darstellung des fibDAC-Verfahrens
Die häufigste Anwendung eines
Desktopbeschichters ist es, leitfähige
Schichten auf nichtleitenden
Proben aufzubringen.
Folgende Parameter beeinflussen
dabei die Feinheit dieser
Schichten. Zum einen können
wir unterschiedliche Sputtermaterialien
wählen, die verschiedene
Eigenschaften haben. Zum
anderen spielt das Vakuum, das
der Beschichter erreichen kann,
sowie auch der Sputterstrom eine
entscheidende Rolle. Je besser der
Basiskammerdruck, umso feinkörniger
ist auch die Schicht. Für
möglichst hohe Auflösungen haben
wir also das Ziel, die Schicht
so fein wie möglich zu Sputtern,
damit wir nicht diese, sondern
eben unsere Probe selbst analysieren.
Frau Auerswald vom Fraunhofer
ENAS in Chemnitz und ihre Kollegen
Frau Kowol und Herr Rittrich
vom Zentrum für Mikrotechnologien
der TU Chemnitz haben
neben der hochauflösenden Abbildung
ihrer Proben noch eine
andere Anwendung für den Sputter
Coater Q150V ES Plus in ihrem
Labor und beschreiben diese in
einem Anwenderbericht für uns.
Sie verwenden das vom Fraunhofer
IZM entwickelte Verfahren
fibDAC (engl.: Focused-Ion-Beam
based Deformation Analysis by
Correlation) [1] um Eigenspannungen
anhand von Slot-(Graben)-Geometrien,
die mittels fokussiertem
Ionenstrahl (FIB) in
das Probenmaterial gemillt wurden,
zu analysieren. Abb. 1 zeigt
eine solche Beispielmessung. Um
mittel Grauwertkorrelation die
experimentellen Verschiebungsfelder
zu bestimmen, bedarf es
aber einer zufälligen Struktur -
ein sog. Patterning - auf der Probenoberfläche.
Wenn diese nicht
schon selbst eine solche Struktur
aufweist, muss sie nachträglich
hergestellt werden. Während bekannte
Methoden dafür z.B. das
Aufbringen kleiner Punkte (Dots)
mittels Gasinjektion der FIB [2]
oder gezieltes Abtragen von Oberflächenmaterial
durch Einziehen
eines FIB-Bildes sind, wurde hier
versucht eine solche Struktur im
Sputter Coater zu erzeugen.
Das Basisvakuum des Q150V Plus
wurde absichtlich niedrig im Bereich
von 10 -5 mbar gehalten (also
ein vergleichsweise hoher Druck zu
den üblichen 10 -6 mbar dieses Beschichters),
damit die Struktur der
Goldschicht sichtbar bleibt. Dazu
wurden dann verschiedene Parameter
wie Sputterstrom und Schichtdicke
variiert, bis ein vielversprechendes
Ergebnis erzielt werden konnte.
Abb. 2 zeigt beispielhaft die Versuche
bei denen mit 2 mA einmal
10 nm und einmal 5 nm Gold auf
polierte, unstrukturierte Si-Waferstücke
gesputtert wurden. Man sieht,
dass mit geringerer Dicke bei diesem
Strom eine vielversprechende
Struktur für die Grauwertkorrelation
hergestellt werden kann.
Die rein optische Begutachtung
ist aufgrund subjektiver Einflüsse
nicht ausreichend für die Bewertung,
ob die Oberfläche für die Grauwertkorrelation
geeignet ist. Deshalb
wurden als Testmethode zwei
REM-Bilder mit einem definierten
Beam Shift-Versatz aufgenommen.
Diese beiden Bilder wurden mit
Hilfe der Software VEDDAC 7 der
Chemnitzer Werkstoffmechanik
GmbH (CWM Chemnitz) korreliert.
Die Daten wurden mittels Medianund
Gaussfilter geglättet. Generell
ist nun für das Eigenspannungsmessverfahren
von Bedeutung,
bis zu welcher Vergrößerung die
Eigenstruktur, die mit dem Sputter
Coater erzeugt wurde, verwendet
werden kann. Als Korrelationsmethode
wurde zunächst der klassische
Kreuzkorrelationsalgorithmus
(Default) angewendet [3]. Abb. 3 zeigt
die Korrelationskoeffizienten nachdem
eine Haar-Wavelet-Korrelation
(Noisy) eingesetzt wurde um die
Streubreite zu verringern.
Abb. 2: Vergleich verschiedener Dicken der Goldschicht bei gleichem Sputterstrom (2mA).
Durch diese Experimente sind
Frau Auerswald und ihre Kollegen
zu dem Schluss gekommen, dass
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