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Research Microscopy Solutions
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Fokussiertes Ionenstrahl-SEM für Elektronik und Halbleiter

Schadensanalyse und Gerätecharakterisierung in 3D

Führen Sie physische Schadensanalysen, Pathfinding und Yield-Control an Halbleitern und Elektrobauteilen durch.

Das fokussierte Ionenstrahl-SEM ZEISS Crossbeam steht für höchste Präzision bei Querschnitten, TEM-Lamellenpräparation und 3D-Tomografie an Halbleitern. Echtzeitbildgebung und integrierte Analysefunktionen erlauben Einblicke in verborgene Strukturen und produzieren belastbare Ergebnisse in hoher Auflösung.

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Schneller zu neuen Technologien – ohne Kompromisse in Sachen Sicherheit

Bei der Skalierung von Elektronikkomponenten benötigen Halbleiterteams Zugang zu tieferliegenden Strukturen und eine präzise, reproduzierbare Präparation zur Vermeidung unerwünschter Variabilität. ZEISS Crossbeam nutzt die hochauflösende Gemini-SEM-Bildgebung und eine präzise FIB-Verarbeitung und ermöglicht damit integrierte dreidimensionale Workflows rund um Materialabtrag, Bildverarbeitung und Analyse. Echtzeitüberwachung, automatisierte TEM-Lamellenpräparation und serielle Tomografie erhöhen die Endpunktgenauigkeit und ermöglichen die zuverlässige Rekonstruktion komplexer Gerätestrukturen.

TEM-Lamellenpräparation für Elektronik-Workflows

Das fokussierte Ionenstrahl-SEM ZEISS Crossbeam unterstützt die geführte und automatisierte TEM-Lamellenpräparation in ZEN core EM. Eine exakte FIB-Verarbeitung und hochauflösendes SEM-Imaging sorgen dabei für kontrolliertes Dünnen und präzises Endpointing. Das wiederum erlaubt die Charakterisierung der strukturellen, chemischen und physikalischen Eigenschaften im Nanometerbereich.
  • Automatisierte, geführte TEM-Lamellenpräparation mehrerer Probenflächen

    Automatisierte, geführte TEM-Lamellenpräparation mehrerer Probenflächen
  • Lamellen-Chunk-Präparation

    Lamellen-Chunk-Präparation

  • Lift-out
  • Anbringen der Lamelle am Gitter

    Anbringen der Lamelle am Gitter

  • Dünnen und Endpointing

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    Lamellen-Chunk-Präparation

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    Lift-out

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    Dünnen und Endpointing
Benutzeroberfläche ZEN core EM

Hier die wichtigsten Vorteile von Crossbeam:

  • Erfassen Sie Daten dank automatisierter Lamellenpräparation besonders schnell und untersuchen Sie wertvolle Proben noch gründlicher, ohne die Kontrolle über das Verfahren aus der Hand zu geben.
  • Untersuchen Sie mehrere Werkstoffe parallel. Passen Sie die FIB-Parameter an unterschiedliche Materialien an und bauen Sie sich Ihr eigenes Rezeptverzeichnis auf.
  • Führen Sie den gesamten Workflow an ein und derselben Benutzeroberfläche durch – ZEN core EM beschleunigt alle Schritte der Lamellenpräparation.

Das Crossbeam Produktportfolio

Beim Materialabtrag alles im Blick – wählen Sie die passende Lösung

  • Crossbeam 750

    Produktbild ZEISS Crossbeam 750 FIB-SEM

    Präzisionsplattform für Lamellen bis 20 nm und besonders wichtige Geräte

    • Optimiertes Signal-Rausch-Verhältnis selbst im geneigten Zustand – dank Gemini 4 Optik
    • HDR Mill + SEM für transparenteren Materialabtrag bei hoher Stromstärke
    • Spannungsarmes SEM-Imaging in Echtzeit und Niederspannungs-FIB sorgen für präzise Endpunktkontrolle
    • Erhöhte Stabilität für die deterministische Probenvorbereitung
    Übersicht ZEISS Crossbeam 750

  • Crossbeam Samplefab

    Produktbild ZEISS Crossbeam Samplefab

    Automatisierte Plattform für die TEM-Lamellenherstellung im großen Stil.

    • Vollständig automatisierte Lamellenpräparation vom Rohmaterial bis zum Gitter
    • Einheitliche unbeaufsichtigte und standortübergreifende Workflows
    • Konstante spannungsarme Bearbeitung für gleichbleibende Lamellenqualität
    • Durchgehende Prozessprotokollierung und Rückverfolgbarkeit in Produktionsumgebungen
    Übersicht ZEISS Crossbeam Samplefab

  • Crossbeam 550

    Produktbild ZEISS Crossbeam 550

    Hochauflösende Plattform für fortschrittliche Präparation und Auswertung.

    • Gemini 2 Optik für noch mehr Oberflächendetails bei geringer Spannung
    • Stufenlose Sondenstromeinstellung für kontrollierte Bildgebungsbedingungen
    • FIB-Säule Ion-sculptor für weniger Beschädigungen und niederenergetische Bearbeitung
    • Rezeptgesteuerte TEM-Lamellenworkflows für einheitliche Ergebnisse
    Übersicht ZEISS Crossbeam 550

  • Crossbeam 350

    Produktbild ZEISS Crossbeam 350

    Eine vielseitige Plattform für physikalische Analyselabore mit mehreren Anwendern.

    • Gemini 1 Optik für unterschiedlichste Materialien
    • Druckvariables SEM für leitende und ausgasende Proben
    • Geführte TEM-Lamellenworkflows in ZEN core
    • Stabile Justierung in Mehrbenutzerumgebungen
    Übersicht ZEISS Crossbeam 350
Automatisierte Workflows

ZEISS Crossbeam in der Praxis

Geführte und automatisierte Workflows mit ZEN core EM

Alle Modelle von ZEISS Crossbeam unterstützen die TEM-Lamellenpräparation mit vorkonfigurierten Workflows für ZEN core EM. Diese beinhalten strukturierte Abläufe für Trenching, Dünnen, Lift-out und Verfeinerung auf dem Gitter, die eine durchgehende Prozesssteuerung ermöglichen.

Die wichtigsten Workflows

  • Leistungsstarke Stapelverarbeitung anhand von Vorgangslisten, unbeaufsichtigten Durchläufen und Sequenzen mit mehreren Materialien und Einstellungen.
  • Erhöhte Bediensicherheit dank Sicherheitskontrollen, Eingabeaufforderungen und Pause/Log/Resume-Funktion für eine ordnungsgemäße Präparation.
  • Nudging per Drehen und Abwinkeln des FIB-Scanmusters für eine genauere Ausrichtung und präziseres Endpointing.

„See while you mill“ beim Dünnen

Das abschließende Polieren ist für die Qualität der TEM-Lamellen entscheidend. Die feldfreie Gemini Optik sorgt bei der Präparation für klares SEM-Imaging und ermöglicht die unmittelbare Anpassung wichtiger Parameter:

  • Energie/Stromstärke
  • Nudging
  • Scanverfahren

HDR Mill + SEM mit Crossbeam 750

ZEISS Crossbeam 750 bietet HDR Mill + SEM für paralleles SEM- und FIB-Scanning und eine hohe Bildqualität selbst bei hohem Strahlstrom ohne Unterbrechung des Materialabtrags. Dabei wird der grobe Abtrag beschleunigt, ohne die Prozesstransparenz zu beeinträchtigen.

Vollautomatische volumenstarke TEM-Präparation

ZEISS Crossbeam Samplefab ist eine spezielle Automatisierungslösung für die volumenstarke TEM-Lamellenherstellung. Dabei wird die Präparation vom Rohmaterial bis zum Gitter vereinheitlicht, um Wiederholgenauigkeit, Rückverfolgbarkeit und eine gleichbleibende Lamellenqualität zu gewährleisten, die unabhängig von Bediener, Schicht und Standort ist.

HDR Mill und SEM-Imaging einer 5 nm großen SRAM-Struktur mit Crossbeam 750 (l.) mit gut erkennbaren Details im Nanobereich während des Materialabtrags.
HDR Mill und SEM-Imaging einer 5 nm großen SRAM-Struktur mit Crossbeam 750 (r.) mit gut erkennbaren Details im Nanobereich während des Materialabtrags.

Zielgenaue Schnitte und Defektlokalisierung

Crossbeam synchronisiert FIB-Milling und SEM-Echtzeitbildgebung. So kann die Defektlokalisierung mit durchgehend justierbaren Parametern und einer feineren Sonden- und Detektorsteuerung optimiert werden. Bei hohem Strahlstrom nehmen Elektronenrauschen und Alias-Effekte zu. Deshalb werden bei HDR Mill + SEM die Signale miteinander verschränkt, um die Bildschärfe ohne Unterbrechungen des Materialabtrags zu bewahren. Das erleichtert eine einheitliche Präparation selbst komplexerer Strukturen.

Schlüsselfunktion
Hochauflösende Querschnittsaufnahmen zur Gewinnung von Daten zu Bereichen unter der Probenoberfläche. Crossbeam bietet zahlreiche Detektoren für die umfassende Probencharakterisierung. Bis zu vier Detektorsignale können gleichzeitig aufgezeichnet werden.

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    Großflächige FIB-Tomografie eines 5 nm großen SRAM-Bauteils mit gut erkennbaren Nanostrukturen.

    Dreidimensionale FIB-SEM-Tomografie und Analysefunktionen für die Bauteilcharakterisierung

    Bei der FIB-SEM-Tomografie mit ZEISS Crossbeam werden für die Bildgebung und die dreidimensionale Rekonstruktion des Probenvolumens serielle Querschnitte angefertigt. Intelligente Softwarelösungen unterstützen unbeaufsichtigte Langzeit-Tomografien und liefern effizient zuverlässige, präzise Resultate.

  • Dreidimensionale EDX-Übersicht aus der FIB-SEM-Tomografie

    EDX-Übersicht und FIB-Tomografie eines mit Crossbeam 550L vorbereiteten Leistungs-MOSFET-Bauteils mit Elementverteilung und Nanostruktur in 3D.

    3D-Analysen

    Mit ZEISS Crossbeam können Sie dreidimensionale Aufnahmen für Forschung, Entwicklung und Fehleranalyse anfertigen und dank integrierter EBSD und EDX Daten zur Struktur und Zusammensetzung komplexer Bauteile zueinander in Beziehung setzen.

  • Korrelativer „XRM zu FIB-SEM“-Workflow mit zielgenauem Übergang von der Röntgenmikroskopie zur Analyse per SEM mit fokussiertem Ionenstrahl.
    Korrelativer „XRM zu FIB-SEM“-Workflow mit zielgenauem Übergang von der Röntgenmikroskopie zur Analyse per SEM mit fokussiertem Ionenstrahl.

    Korrelativer „XRM zu FIB-SEM“-Workflow mit zielgenauem Übergang von der Röntgenmikroskopie zur Analyse per SEM mit fokussiertem Ionenstrahl.

    Korrelativer „XRM zu FIB-SEM“-Workflow mit zielgenauem Übergang von der Röntgenmikroskopie zur Analyse per SEM mit fokussiertem Ionenstrahl.

    Mehrskalige Korrelation

    Mit Atlas 5, der korrelativen Imaging-Software von ZEISS, erstellen Sie mehrskalige multimodale Workflows, indem Sie Aufnahmen und Röntgenvolumendaten miteinander korrelieren. So können Sie auch Bereiche unter der Oberfläche in den Blick nehmen und laufen weniger Gefahr, wichtige Stellen zu übersehen.

Hardware für Halbleiter-Workflows

  • Der Femtosekundenlaser entfernt innerhalb von Minuten millimeterweise Material, erhöht so den Durchsatz und verbessert die Erreichbarkeit tieferliegender Strukturen für Röntgenmikroskopie, APT-Säulen und die großflächige TEM-Lamellenpräparation. Er erzeugt saubere Querschnitte für EBSD und EDX. Der fokussierte Ionenstrahl wiederum übernimmt das abschließende Polieren, um den Zeitaufwand zu verringern und Beschädigungen vorzubeugen.

    Vorteile

    • Schnelle Einblicke in verborgene Strukturen
    • Präparation millimetergroßer Schnitte in Breite und Tiefe
    • Weniger Beschädigungen und Wärmeeinwirkung dank extrem kurzer Laserimpulse
    • Bestimmung verborgener Interessensbereiche durch die Korrelation mit Röntgenmikroskopiedaten
    • Aufgabenautomatisierung und reibungsloser Transfer in die FIB-Kammer

  • ZEISS Crossbeam ist in zwei Kammergrößen erhältlich und eignet sich damit für unterschiedliche Analyse-, Bildgebungs- und Bearbeitungsanforderungen. Die Ausführung mit großer Kammer ermöglicht die Bearbeitung großer Proben und ganzer Wafer bis 200 mm und erhöht damit die Flexibilität in Halbleiter-Workflows.

    Highlights

    • 150 oder 200 mm großer Probentisch: Standardtisch oder optional erhältlicher Hochpräzisionstisch (HP)
    • 200 mm Luftschleuse mit Verlängerungsschienen für die Übertragung von Wafern
    • Höhenverstellbare NavCam für die Aufnahme ganzer Wafer und schnelles Navigieren im Interessensbereich
    • Eingebaute Schutzmechanismen verhindern Interferenzen zwischen Wafer und Säule bzw. Kammer
    • Hohe Tragfähigkeit (>500 g) und ein robustes Träger-/Halterungssystem

  • In der FE-SEM-Säule des Crossbeam ist eine Gemini Elektronenoptik mit einer feldfreien Objektivlinse verbaut, die sie vom Magnetfeld abschirmt und unverzerrte, hochauflösende Aufnahmen mit großem Sehfeld ermöglicht. Selbst im geneigten Zustand bleibt die Probe so unversehrt und damit für empfindliche Halbleiteruntersuchungen geeignet.

    • Gemini 1: Sorgt bei Crossbeam 350 für Flexibilität und ermöglicht bei leitenden und ausgasenden Proben Aufnahmen im variablen Druckmodus.
    • Gemini 2: Liefert bei Crossbeam 550 in Verbindung mit dem bei anspruchsvollen Analysen und Präparationen erforderlichen Strahlstrom hochauflösende Bilder bei geringer Spannung.
    • Gemini 4: Verbessert bei Crossbeam 750 bei geringer Spannung die Auflösung und das Signal-Rausch-Verhältnis auch im geneigten Zustand. Außerdem wird bei hoher Auflösung der Einfluss des Objektivlinsenfelds auf die niederenergetische FIB-Sonde verringert.

    FIB-Säule Ion-sculptor
    Die FIB-Säule Ion-sculptor für 1 pA bis 100 nA bündelt zügigen Materialabtrag und eine kontrollierte niederenergetische Bearbeitung in einem skalierbaren Workflow.

Zubehör und Zusatzausstattung für die elektronische Charakterisierung

  • Mit Crossbeam FIB-SEM erstellte ToF-SIMS Ionenkarten eines GaN-Bauteils zur räumlichen Verteilung von Aluminium, Sauerstoff, Stickstoffverbindungen und Titan.

    ToF-SIMS

    Ermöglicht die parallele ppm-genaue Erkennung atomarer und molekularer Ionen sowie die Analyse leichter Elemente wie Lithium und Isotope.

  • STEM-Bildgebungsmodi (BF, DF, ADF, HAADF, ODF) eines GaN-Querschnitts mit Crossbeam FIB-SEM und Hervorhebung von Strukturkontrast und Grenzflächen.

    STEM

    Imaging dünner Proben direkt in der Kammer des FIB-SEM mittels ausziehbarem STEM-Detektor, ADF-Segmentierung und Dunkelfeld-Ringbeleuchtung aus hohem Winkel (HAADF) – für kontrastreiche Nanostrukturanalysen, Orientierung, Mängellokalisierung in situ und kritische Abmessung.

  • EDX-Elementverteilungsbilder eines GaN-Bauteilequerschnitts mit Crossbeam FIB-SEM zur Verteilung von Al, O, Au, Ga, N und Si in mehrschichtigen Strukturen.

    EDX

    Fertigen Sie Elementaranalysen im Laufe von Querschnitten und 3D-Workflows zeitgleich mit der detektorübergreifenden Erfassung an und erstellen Sie umfassende Materialbeschreibungen.

Downloads

  • Vorschaubild von ZEISS Crossbeam 750

    ZEISS Crossbeam 750

    Deliver first-time-right sample preparation for even the most challenging targets

    3 MB
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