Fallstudie: SiMPore Inc.

Der Bericht von Filmetrics hat uns nicht nur genau die Informationen, die wir wollten, geliefert, sondern auch unser Vertrauen in die Messgenauigkeit gestärkt.

Dr. Christopher Striemer, Vizepräsident der Membranentwicklung, SiMPore Inc.

Ein junges Unternehmen steht Herausforderungen in der Membranmessung gegenüber

SiMPore ist ein Nanotechnologieunternehmen, welches ultradünne Membrane für biologische und Halbleiteranwendungen entwickelt. (Abbildung 1) Allerdings stellt die einzigartige Technik von SiMPore eine Herausforderung im Bereich der Membranmessung dar. „Die Dicke der Membrane ist kritisch, da davon das Betriebsverhalten und das Ergebnis abhängt”, erklärt Dr. Christopher Striemer, Vizepräsident der Membranentwicklung für SiMPore.

Als Startup Unternehmen, dessen Gründungskapital sich auf die Produktentwicklung konzentriert, brauchte SiMPore eine kostengünstige Möglichkeit, erste Dickemessungen durchzuführen bevor das Budget vorhanden ist, um ein Gerät zu erwerben.

Die Grenzen der spektralen Ellipsometrie

Obwohl die spektroskopische Ellipsometrie eine etablierte Technik darstellt, um die Eigenschaften von Dünnschichten zu messen, stellte Dr. Striemer fest, dass man so nicht mit einem besonders kleinen Messfleck auf den ultradünnen Membranen seines Unternehmens messen kann.

Die Einschränkungen der spektroskopischen Ellipsometrie beinhalten im Fall von SiMPore unter anderem das folgende:

• Bei der spektroskopischen Ellipsometrie ist der Lichteinfall bei der Schichtdickenmessung nicht senkrecht, so dass das Licht sich über die Probenoberfläche aufweitet und sich nicht auf einen einzelnen Punkt konzentrieren kann.
• Spektroskopische Ellipsometrie kann keine Membrane messen. Stattdessen wird eine zusätzliche Probe benötigt, was zu abweichenden Messergebnissen führen kann.
• Viele spektroskopische Ellipsometriesysteme sind nicht mit einem Mikroskop verbunden, sodass es schwierig sein kann, die gemessene Fläche auf der Probe eindeutig zuzuordnen. "Man benötigt ein Bild in Echtzeit um zu sehen, was gemessen wird und um sicherzustellen, dass der richtige Punkt auf der Membran getroffen wird", sagte Striemer.
• Mitarbeiter von SiMPore müssen reisen, um Zugang zu einem spektroskopischen Ellipsometriesystem in einem öffentlich zugänglichen Labor zu erhalten.

Außerdem wollte Dr. Striemer eine Lösung finden, die SiMPore erwerben kann, sobald das Budget zur Verfügung steht, entweder durch kleine Unternehmenskredite oder zusätzliche Kapitalinvestitionen. „Spektroskopische Ellipsometriesysteme sind sehr teuer und können von kleinen Privatfirmen normalerweise nicht finanziert werden. In der Wissenschaft müssen solche Instrumente oft durch spezielle Fördermittel finanziert werden und in einem Labor anderen Wissenschaftlern zugänglich gemacht werden,“ sagte Dr. Striemer.

Eine ökonomische Lösung durch Messungen als Serviceleistung

Striemer fand mit dem Filmetrics F40-UV und dem Messservice von Filmetrics, was er brauchte. „Das System von Filmetrics beleuchtet die Membranprobe“, so Dr. Striemer. „Daher kann man leicht ein Spektrum an einer genau ausgewählten Stelle (33x33µm) aufnehmen und es ist vollkommen klar, was gemessen wird, sogar wenn die Membran nicht komplett flach ist."

”Dies war das erste Mal während unserer Experimente, dass wir die Möglichkeit hatten, direkt die Dicke einer einzelnen isolierten Membran zu messen, da unsere bisherigen ellipsometrischen Messungen größere unstrukturierte Flächen erforderten", erläutert Dr. Striemer. Diese präzisen Messungen erlauben es SiMPore, genauere Informationen über die Dicke einer Membran an den Kunden zu geben.

Die Messungen wurden von Dr. Striemer zusammen mit Ingenieuren von Filmetrics als Serviceleistung seitens Filmetrics durchgeführt. Dieser Service ermöglicht es Forschern und Unternehmern, kostengünstig Schichtdicken zu messen ohne ein System zu kaufen oder zu mieten.

Jedes Projekt beinhaltet einen Messbericht mit Bildern und tabellarischen Daten der Testergebnisse. (Abbildung 2) “Der Bericht von Filmetrics hat uns nicht nur die Informationen zur Verfügung gestellt, die wir wollten, sondern auch unser Vertrauen in die Genauigkeit der Messungen gestärkt“, so Dr. Striemer.

Mit dem Filmetrics F40-UV hat Dr. Striemer auch ein kostengünstiges Messinstrument gefunden, das SiMPore erwerben wird, sobald das nötige Budget vorhanden ist. Auf Grund der geringen Kosten ist die Anschaffung eines F40-UV für kleinere Unternehmungen deutlich realistischer.

SiMPore beabsichtigt in naher Zukunft ein Filmetrics System zu erwerben, um Projekte weiterzuentwickeln und Qualitätskontrolle zu betreiben. „Spektroskopische Ellipsometrie ist sehr komplex und erforderte schwierige Modelle, sodass viele Leute sich bei der Nutzung dieses Systems unwohl fühlen,“ sagte Striemer. „Das Filmetrics Instrument würden alle meine Techniker begeistert nutzen, weil es so einfach in der Bedienung ist.“