Beschaffung eines High-Performance TOF-SIMS mit SPM-System

1 Stück high-performance TOF-SIMS with SPM (IMWS-13.1) Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS ist ein methodisch ausgerichtetes Fraunhofer-Institut in den Fachdisziplinen Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Das Fraunhofer IMWS ist Ansprechpartner für die Industrie und öffentliche Auftraggeber für alle Fragestellungen, die die Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen betreffen - mit dem Ziel, Materialeffizienz und Wirtschaftlichkeit zu steigern und Ressourcen zu schonen. Im Rahmen des EU Chips Acts plant das Fraunhofer IMWS die Anschaffung eines Kombinationsgerätes, welches die Möglichkeit der gekoppelten Probenanalyse durch Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (ToF-SIMS) sowie Rastersondenmikroskopie (scanning probe microscopy, SPM) der gleichen Probenstelle in situ bietet. Gefragt ist ein Gerät zur Spurenanalyse an µm-skaligen Kontaktschnittstellen von hochintegrierten 2,5/3D- und QMI-Bauelementen, zum Nachweis der elementaren Zusammensetzung bzw. der lateralen und räumlichen Verteilung von Elementen und chemischen Verbindungen auf Probenoberflächen und Probengefügen, mit dem primären Ziel des Nachweises von (Spuren-)Verunreinigungen auf Proben und in Probenvolumina sowie dem Nachweis möglicher Interdiffusionsprozesse. Aufgrund ihrer inhärent hohen Nachweisempfindlichkeit für fast alle Elemente und chemischen Verbindungen wurde die ToF-SIMS-Technik als geeignetes Verfahren identifiziert, um Spurenelemente und (auch organische) Verunreinigungen auf funktionalen Strukturen quasi zerstörungsfrei nachzuweisen, da mit TOF-SIMS der Nachweis von Spurenelementen im ppm-ppb-Bereich möglich ist. Für die Oberflächenanalyse ist eine laterale Auflösung < 100 nm erforderlich. Die Möglichkeit zur Darstellung der flächigen Verteilung der durch die Analyse aufgespürten Elemente und Verbindungen muss gegeben sein. Es muss außerdem die Möglichkeit bestehen, durch sukzessiven Probenabtrag während der Akquise tiefenprofilometrisch auch die Verteilung der chemischen Elemente und Verbindungen im Probenvolumen zu registrieren und dreidimensional darzustellen. Proben mit einer heterogenen 3D-Struktur stellen eine große Herausforderung für die Analyse dar, weil die Abtragsrate materialabhängig ist und zusätzliche Herausforderungen wie Abschattungs- und Aufraueffekte die Interpretation von 3D-Datensätzen solch anspruchsvoller Proben einschränken. Deshalb wird ein Gerät benötigt, das eine Kombination von ToF-SIMS mit SPM innerhalb derselben Plattform in situ bietet. Zur Analyse der realen Probentopographie ist eine hohe Vorschubgenauigkeit < 1 µm zwischen der SPM- und der ToF-SIMS-Tiefenprofilierungsposition erforderlich. Ziel ist es, die 3D ToF-SIMS-Datensätze mit den SPM-Topographieinformationen zu kombinieren, um topographiekorrigierte 3D-Datensätze für Heterostrukturen oder -Bauteile zu erzeugen. Für die Analyse organischer Probensysteme oder komplexer, integrierter heterogener anorganisch-organischer Probensysteme wird zusätzlich die Möglichkeit zur schonenden Tiefenprofilierung gewünscht - in dem Sinn, dass eine durch den Energieeintrag der zerstäubenden Ionenspeziies induzierte Durchmischung oder Auflösung (organischer) Probenbestandteile auf ein Minimum reduziert wird. Zudem soll die Möglichkeit bestehen, Proben mit 10 Zoll Durchmesser ohne vorherige Verkleinerung in das Gerät überführen zu können. Optionen: siehe Leistungsverzeichnis