Helium ionenmicroscoop biedt nieuwe kijk op oppervlakken en structuren op (sub)nanoschaal

29 september 2008 - Bij het Delftse TNO Nanolab NL is nu de eerste ORION® PLUS Helium ionen-microscoop in Europa in bedrijf. Helium ionenmicroscopie, ontwikkeld door Carl Zeiss SMT, is een nieuwe en uiterst nauwkeurige techniek voor oppervlaktekarakterisering. De microscoop maakt het mogelijk het oppervlak van (sub)nanometerstructuren rechtstreeks te bekijken en te analyseren. Het instrument is beschikbaar voor de wetenschappelijke gemeenschap en voor commerciële gebruikers. Met deze nieuwe microscoop hebben TNO en Carl Zeiss SMT hun samenwerking verder uitgebouwd in het project voor het demonstreren en ontwikkelen van de Scanning Helium Ion Microscope (SHIM). De Carl Zeiss SMT ORION® PLUS Scanning Helium ionenmicroscoop in TNO NanoLab NL De Carl Zeiss SMT ORION® PLUS Scanning Helium ionenmicroscoop in TNO NanoLab NL

TNO en Carl Zeiss SMT werken al samen aan de ontwikkeling van uiterst schone optische systemen voor de nieuwste generatie wafersteppers van ASML. Deze optieken worden gebruikt voor EUV en immersielithografie. De investering van beide partners in een Helium Ion Microscope maakt metrologie en inspectie voor de volgende stappen in lithografie mogelijk. De SHIM breidt het domein van de huidige Scanning Electron Microscopes (SEM) uit tot het bekijken van (sub)nanometerstructuren.

SHIM voor materiaalwetenschap en de halfgeleiderindustrie

Bij SEM bestaat de primaire bundel uit elektronen. Op nanometerschaal wordt deze bundel wazig doordat hij wordt `uitgesmeerd' over het oppervlak. De nieuwe microscooptechniek SHIM werkt met Heliumionen. Deze zijn veel zwaarder en worden daardoor niet zo snel versmeerd. Dat maakt scherpere beelden mogelijk en geeft gedetailleerde informatie over de samenstelling van de bovenste laag van het monster. De informatie op nanometerschaal die SHIM kan leveren is belangrijk voor de materiaalwetenschap en de halfgeleiderindustrie. Voor de productie van geïntegreerde schakelingen en chips is het bijvoorbeeld van vitaal belang om nauwkeurig de afmetingen en vorm van de geschreven structuur te kunnen bepalen. De kleinste structuren die momenteel worden gemaakt zijn 45 nm en die kunnen niet voldoende nauwkeurig worden afgebeeld met een SEM. SHIM kan dergelijke afbeeldingen veel nauwkeuriger maken en zal dat ook kunnen bij tenminste de drie of vier generaties nóg kleinere geïntegreerde structuren. Andere SHIM toepassingen zijn het precies inspecteren van geavanceerde coatings, katalysatordeeltjes en nano-additieven.

Sneller en scherper afbeelden

Als eerste stap in hun samenwerking zullen TNO en Carl Zeiss SMT de SHIM verder ontwikkelen zodat afbeeldingen nog sneller en scherper gemaakt kunnen worden. In een later stadium kan de He-SIM mogelijk ook worden gebruikt om nanostructuren te produceren. Verwacht wordt immers dat de subnanometerscherpte van de helium-ionenbundel het mogelijk zal maken zeer kleine structuren te produceren, zij het in kleine aantallen. De mogelijkheid om in één instrument structuren te produceren én af te beelden zonder ruimtelijke informatie te verliezen is uiterst veelbelovend voor nanotechnologie doordat een nieuwe blik wordt gegund op oppervlakten op (sub)nanometerschaal.