Forskere forfiner mikroprober og sikrer den digitale hukommelse
Forskere på DTU har i mange år arbejdet med at udvikle og senere forfine de meget små måleinstrumenter, mikroprober, der anvendes til kvalitetssikring, når datalagringschips produceres til mobiltelefoner eller pc’er.
Chipsene produceres på store siliciumskiver, wafers, ved at lægge mange lag af elektrisk ledende, elektrisk isolerende og magnetiske tyndfilm på skiven. De enkelte lag kan være blot få atomer tykt. Produktionen sker i store lukkede maskiner i et renrum for at hindre, at støvkorn ødelægger den. På hver skive er der adskillige chips med milliarder af små hukommelsesceller, som alle skal være funktionsdygtige, når produktionen afsluttes. Det er derfor væsentligt at kunne måle undervejs, at de elektriske kredsløb fungerer.
Kvalitetssikringen sker ved hjælp af utroligt små måleinstrumenter, mikroprober. Mikroproberne har eksempelvis fire eller flere små elektroder, der sættes ned på chipsene og måler, at deres elektriske kredsløb virker. Afstanden mellem elektroderne på proben afhænger af det kredsløb, der skal undersøges. Til nogle formål anvendes en nanoprobe, hvor afstanden mellem elektroderne er helt ned til 500 nm.
Forskning i mere effektive prober
Seniorforsker Dirch Hjorth Petersen fra DTU Fysik har forsket inden for området i over 15 år. Mange af forskningsprojekterne er sket i tæt samarbejde med virksomheden Capres, der udvikler og sælger måleudstyr til producenter af mikrochips.
- Vi forsker i, hvordan proberne kan gøres mere effektive og stabile. I de senere år har forskningen særlig drejet sig om at videreudvikle metrologi-metoden, CIPT (current-in-plane-tunnelling), så probernes målinger bliver endnu mere præcise, og elektroderne i proben bliver optimeret til at kunne tåle de vibrationer, der opstår under produktionen, eksempelvis fra de store ventilatorer, der skal sikre renrummets støvfri produktion, siger Dirch Hjorth Petersen.
20 år gammel DTU-startup
Capres er startet af tre tidligere DTU-ansatte i slutningen af 1990’erne. Virksomheden har valgt at bosætte sig på DTU’s campus for at kunne fortsætte et tæt samarbejde med forskerne om yderligere at forfine deres produktion.
- Særligt som nystartet virksomhed, der tilbød markedet en helt ny teknologi, var det væsentligt at kunne henvise til videnskabelige artikler, som har en høj troværdighed og kunne dokumentere, at vores teknologi var mulig, siger Peter F. Nielsen, teknologidirektør og medstifter af Capres.
Forskerne nyder også godt af samarbejdet.
- Det giver os mulighed for at anvende Capres’ måleinstrumenter til vores forsøg. Måleinstrumenterne er fuldautomatiske maskiner, der giver mig resultater på få timer. Hvis vi selv skulle gennemføre lignende analyser, ville det tage os måneder at få resultaterne, fortæller Dirch Hjorth Petersen.
Capres er netop blevet købt af en stor amerikansk virksomhed, KLA. Det er bl.a. sket på grund af det tætte samarbejde med DTU og med forventning om en fortsættelse af samarbejdet med forskerne. Derudover anvender virksomheden DTU Nanolabs renrum til produktion af deres unikke mikro- og nanoprober.
