Bei der Qualitätskontrolle miniaturisierter Bauteile und Chips stoßen herkömmliche optische Inspektionssysteme schnell an ihre Grenzen: Ihre Auflösung reicht oft nicht mehr aus, um die nur einige hundert Nanometer kleinen Strukturen abzubilden. In dem neuen Fraunhofer-Röntgenkompetenzzentrum für Ultrafeinfokus, Röntgenprüfung, Computer-Tomographie und Dienstleistung in Fürth sollen nun leistungsfähige Röntgensysteme mit einer Auflösung von 500 Nanometern entwickelt werden.
Die Anforderungen an Prüfsysteme zur Qualitätssicherung steigen ständig: Sie müssen nicht nur immer komplexere Prüfaufgaben übernehmen, sondern auch immer kleinere und feinere Strukturen auf Fehler und Defekte untersuchen. Insbesondere die zunehmende Miniaturisierung in der Mikroelektronik und Halbleitertechnologie stellt immer höhere Anforderungen an die Auflösung der Inspektionssysteme. Denn viele Gatestrukturen und Bauteile sind nur noch einige hundert Nanometer klein. Doch wie kann bei diesen winzigen Strukturen geprüft werden, ob die Metal pitch und Kontaktlöcher tatsächlich exakt gefertigt wurden? Mit der herkömmlichen Röntgentechnologie, die eine Auflösung von 2 pm erreicht, können Siliziumwafer nicht auf Defekte untersucht werden. Um aber auch der Halbleiterindustrie eine hochwertige Analysemethode zur Verfügung zu stellen, richtet das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Bereich Angewandte Elektronik, in Fürth ein Kompetenzzentrum für Ultrafeinfokus-Röntgenprüfung, Computertomographie und Dienstleistung ein. Ziel des vom Freistaat Bayern mit zunächst 5 Mio DM geförderten Kompetenzzentrums ist es, Röntgensysteme zu entwickeln, die mit einer Auflösung von 500 nm und kleiner arbeiten.
»Die Arbeitsschwerpunkte des Kompetenzzentrums liegen neben der Entwicklung neuer Sensoren mit hoher Ortsauflösung und verbesserter Röntgenquellen mit Brennflecken kleiner als 1 pm, auch auf der Entwicklung leistungsfähiger Informations- und Datenverarbeitungssysteme«, umreißt Dr. Randolf Hanke, der künftige Leiter des Kompetenzzentrums, die Aufgaben. »Denn mit der erhöhten Auflösung müssen auch mehr Daten verarbeitet werden.« Damit die Auswertung der Bilddaten parallel zur Messung erfolgen kann, werden schnelle Rechner und gute Algorithmen benötigt.
»Der Vorstoß dieser Analysemethode in die Nanotechnologie würde die erste zerstörungsfreie Röntgen-Untersuchung von Chips direkt auf dem Silizium-Wafer ermöglichen«, betont Dr. Hanke. Aber nicht nur die Halbleiterindustrie, sondern auch die Mikrosystemtechnik kann von der neuen Technik profitieren. Denn sie ermöglicht die hochauflösende, zerstörungsfreie Überprüfung und Überwachung von Mikropumpen, Herzklappen oder implantierten Medikamentdosierungssystemen. »Eine solche Röntgentechnik ist ein wichtiger Schlüssel zur Sicherung und Verbesserung der Qualität von mikroelektronischen und medizintechnischen Produkten«, ist Dr. Hanke überzeugt.
Damit die neuen Röntgentechniken schnell und effektiv in die Industrie umgesetzt werden, will das Kompetenzzentrum sein Know-how auch als Dienstleistung anbieten. »Wir führen für Unternehmen verschiedene zerstörungsfreie Prüfungen von der Durchleuchtungsuntersuchung bis hin zur Computertomographie durch«, erläutert Dr. Hanke das Konzept. Von der engen Zusammenarbeit mit den Unternehmen profitieren auch die Wissenschaftler: Sie erfahren so, für welche Prüfaufgaben und Probleme die Industrie Lösungen braucht, und können dann zielgerichtet neue Systeme entwickeln.
– QE 311
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