カールツァイス著ヘリウムイオン顕微鏡と ORION® を使用して製粉する Nano 気孔

カバーされるトピック

Nanosized の気孔のアプリケーション
Focusd のイオンビームを使用して製造およびイメージ投射 Nanoscale 機能
Focusd のイオンビームの限定
ヘリウムイオン顕微鏡および副ナノメーターのサイズのプローブ
ヘリウムイオン顕微鏡を使用して Nano 気孔の作成
アプリケーション
機能と ORION®

Nanosized の気孔のアプリケーション

1桁のナノメーターのサイズの気孔か vias は多くのアプリケーションの認識に必要です。 これらは下記のものを含んでいます:

  • 化学センサー、感知機能は (LSPR)サイズが測定された一部分のそれに近づくことをあるように要求する集中させた表面のプラズモン共鳴探知器のような、
  • DNA の分子のそれの近くの直径が付いている絶縁の膜を必要とする電気泳動によって配列する DNA
  • 小型けれども十分に高い総スループットの nano 気孔のアレイを必要とする生体物質のろ過および分析、
  • 参照の波頭を作り出すために小さい開口が、スリット、か他の回折の開口必要である X 線のホログラフィー

アプリケーションは頻繁に気孔は 10 の高いアスペクトレシオがあるように要求します: 1 または多く。 従って高い機械化の精密および模造の柔軟性のプロトタイプまたは研究装置を作る方法を持っていることは好ましいです。

Focusd のイオンビームを使用して製造およびイメージ投射 Nanoscale 機能

荷電粒子ビームは nano スケールの製造およびイメージ投射機能のための最も適用範囲が広いツールです。 荷電粒子ビームの機能へ物理的な限界が上記のアプリケーションに必要な機能を作成するあります。 今日使用される共通方法はガリウム液体の金属イオン (FIB)ソース (Ga LMIS) に基づいて集中されたイオンビーム、です。

Focusd のイオンビームの限定

しかしこの方法はそれで興味のサイズのスケールで働く能力限定されます。 これの 1 つの理由はより大きい点サイズ、他愛ない嘘のビームを特徴付ける普通 3-7 nm です。 ビームの中央点に加えて、 LMIS (5 eV) の大きいエネルギー広がりは拡張ビームテールに重要なイオン流れを入れる異常の原因となります。 より深く作られると同時にこのテールにより機械で造られた機能はこれより大いに大きくなります。 これは固有の限定です。

図 1 は 100 nm の厚い金ホイルで一組の他愛ない嘘製粉された点を示す機械化の精密に対するこれらの LMIS のビームテールの効果を説明します。 製粉してアンブランキングによって異なった時間のための複数の点のビーム、遂行されました。 三流の応用のために (20 msec)、作成される機能は以上 20 nm あり、全体のホイルの厚さによって行かなかったことをこの SEM の画像の穴の中のゼロ以外の灰色レベルは示します。 80 msec の点の製造所のために、を経てターゲットを完全に突き通しません。 1 つの秒の機械化時に、作成されるようですによって円形 50 nm は。

Ga 他愛ない嘘の別の問題はビームによって与えられる膜への損害です。 他愛ない嘘のビームがどこにの近くで加えられたか支えがない graphene の膜が劇的にカールしたことを明らかにされる graphene の製粉の Gierak 著最近の作業。 また高圧 (200 の keV) 集中された電子ビームが、茎のような、波及効果によってある特定の材料で vias を作成するのに使用することができますがプロセスは材料の選定で遅く、限られています。

図 1. 他愛ない嘘は金ホイルの点を製粉しました。 結果は SEM によって視覚化されています。

ヘリウムイオン顕微鏡および副ナノメーターのサイズのプローブ

ヘリウムイオン顕微鏡は (HIM)低い大容量イオンが付いている副ナノメーターのサイズのプローブを作り出します。 ビームに広がる異常を減らす小さい収束の角度よる堅く空間的なプロフィールがありますおよび低負荷に (1 つの eV)。 放出させるレートはガリウムビームより低いですが、サンプル相互作用がすぐにとしてビームを広げないことを逆にこれは意味します。 従って放出させるイベントはビーム軸線の近くに発生するためにが大いに本当らしいです。 私達は上で導入されるように LSPR の探知器の作成の終わりの目的と nm の厚い金の層 100 つで nmscale の vias を、作成することのアプリケーションに基づいてこのノートでこのプロセスの具体的な例を、与えます。

ヘリウムイオン顕微鏡を使用して Nano 気孔の作成

Vias は金の直接に放出させることによってと作成することができます。 直径の nm がこのようなやり方で作成することができる 8 に表 1. Vias で与えられる正常にこれらの vias を作成できる条件を発して下さい。 ビームが 1 つの点でスキャンされるの代りに駐車されれば、 5 つ nm はを経て可能です。 図 2 は機械化の精密の徴候を与えます。 形の忠誠によってコーナーおよびサイドウォールの角度の四捨五入の量この場合特徴付けられます。 4 つのコーナーで湾曲の半径測定される角の四捨五入はおよそ 5 nm です。 測定されたサイドウォールは 88 からの範囲を - 90º 曲げます。 これらの優秀な値は小さい機能の精密な機械化を従来の他愛ない嘘によって得られるには余りにも可能にします。 イオン製粉の必要性に必要な時間説明。 多結晶性 Au のフィルムの製粉のために、製粉のレートはによって置かれている点の穀物のオリエンテーションによって決まることができます。 これはプログラムされたラスター領域の右の端の機械化が大きい穀物によって妨害された図 2a で見られます。 従って汎用経験則だけ与えることができます。 サイドウォールに金の背部の再沈殿は高いアスペクトレシオ機能のために必須の線量を高めます。 表 1 の状態の下の nm の厚い金の層 100 つによる機械化時間の経験則は x nm の幅のによる a は製粉するように x の秒が要求することです。 従って、 5 つ nm はを経て 5 秒に作成されます。 均一材料のために、結果はより堅いプロセス制御に従う義務があります。

100 nm の厚い Au で作成される図 2. 正方形の vias。 a) のサイズは 100 nm の b) のサイズです 50 nm です。

彼が付いている Au で nanovias 製粉のための表 1. の設定

パラメータ セット
ビームエネルギー 35 の keV
ビーム流れ 1 pA
作動距離 5.0 mm
スキャンタイプ ラスター
ピクセル密度 256 × 256
ドウェル時間 1 つの µsec
製粉する時間 1 つの秒/nm の width*

*Milling 時間はおおよそ、見ますテキストをです。

製粉プロセスのエンドポイントについての最終的な注記は必要です。 最高アスペクトレシオのによって a のためのエンドポイントを定めることはかなり困難ですなぜならそのような機能の底からの二次電子のシグナルは余りに弱いです。 2 つの方法はこのタスクを遂行するためにここに記述されています。 第 1 は vias の横断面の検査です。 副10 nm をを経て通り過ぎること以来実際的でないです、 1 つの方法は横断面の縦の表面を最初に作成すること直面する切口によって近く置きます。 これは薄膜のサンプルに適当で、図 3. で説明されます。 単一パスの製造所は傾斜させた最下および縦の表面 (図 3a の上面) と観察ピットを作成するために実行されます。 続いて vias は点検 (図 3b) のための縦の表面の端の近くで形作られます。 これは製粉プロセスの速い概観を与えることができます。 それは放出させた原子のための側面の脱出の経路が放出させる原動力を変えるかもしれないので、量的な測定のために自分自身で十分ではないです。 もう一つの方法は膜の vias を特徴付けるために適当です。 解決は前側を点検し、そしてサンプルを移行し、裏側を点検するために単にです。 この点検は放出の収穫が十分に低く作成した同じビームを使用して撮られるには高い拡大の画像はできることであるので可能です。 これはある登録機能が膜の両側で同じ領域にナビゲートして使用できるべきであることを必要とします。 服従したかどれが製粉に図 4 は 100 nm の厚い膜の裏側の眺めを示します。 (この膜を作成するのに使用された離昇方法が複雑な裏側の形態を作成したが、 vias は平らな領域で。) 出ましたノート あるより小さい vias (矢) は上げられた領域で出ました。 の高い拡大イメージ投射を使うと、開始による上そして底は放出させる収穫を定めるためにまたはプロフィールによって比較することができます。

製粉のエンドポイントを定めるための図 3. 横断面方法。 a) 断面表面の作成、 b) (の差込みトップダウン) vias の機械化および傾けられたサンプルの観察。

図 4. 出口の Au の膜の vias の側面図。

当然茎または TEM の点検はまた可能で、膜のサンプルに最も小さい vias を点検するために有用です。 一例として、明るいフィールド伝達ヘリウムイオン顕微鏡写真 (実験技術) は Au の nm がまだ基本的に正方形の形を保つ 20 に図 5. Vias で示されています。 それの下でそれらは、湾曲の機械化の精密の 5 つの nm の半径に一貫した四捨五入されます。 膜のサンプルはまたために成長の調理法の過程において S/TEM と評価することは容易であるので、許可し、製粉時間の条件に指導を提供する薄膜を製粉すること、の入口そして出口両方の点検をを経て使用することができます。

伝達イメージ投射によるエンドポイントの 5. のリアルタイムの確認。 (プログラムされる)、 nm の幅によって実際: a) 20 ± 3 (20) nm、 b) 8 ± 1 (5) nm、 c) 5.2 ± 0.5 (点のモード)。

アプリケーション

重大な次元の気孔または vias の作成を必要とする装置製造 10 ナノメーター以下。

機能と ORION®

製粉するナノメーターの精密イオンまた表面の細部を強調する高い空間分解能イメージ投射、非汚染イオン種の使用; 石版パターンツールのインターフェイス。

ソース: 「カールツァイス著ヘリウムイオン顕微鏡によって」製粉する Nano 気孔

このソースのより多くの情報のために、カールツァイスを訪問して下さい。

Date Added: Nov 17, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:20

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