Het Malen die van de nano-porie ORION® PLUS de IonenMicroscoop van het Helium door Carl Zeiss Gebruiken

Besproken Onderwerpen

Toepassingen van Poriën Nanosized
Het Vervaardigen en van de Weergave Ionenstraal Focusd van de Eigenschappen van Nanoscale de Gebruikende
Beperkingen van Ionenstraal Focusd
De IonenMicroscoop van het Helium en de Sonde van de Grootte sub-Nanometer
Het Creëren van nano-Poriën die de IonenMicroscopen van het Helium Gebruiken
Toepassing
ORION® PLUS Mogelijkheden

Toepassingen van Poriën Nanosized

De Poriën of vias met de grootte van enig-cijfernanometer zijn noodzakelijk voor de totstandbrenging van vele toepassingen. Deze omvatten:

  • De Chemische sensoren, zoals gelokaliseerde oppervlakteplasmon resonantie (LSPR)detectors, die het ontdekken vereisen komt voor om een grootte te hebben naderend dat gemeten delen
  • DNA die via elektroforese rangschikken, die vereist isolerend membranen met een diameter dicht bij dat van de molecule van DNA
  • De filtratie en de analyse van de Biomolecule, die nano-porieseries met kleine grootte nog voldoende hoge totale productie vereist
  • De holografie van de Röntgenstraal, waarvoor de kleine openingen, spleten, of andere diffractieopeningen nodig zijn om een verwijzingsgolffront te veroorzaken

De toepassingen vereisen vaak de poriën om een hoge aspectverhouding van 10 te hebben: 1 of meer. Aldus is het wenselijk om een methode te hebben om prototype of onderzoekapparaten met hoogte te maken die precisie machinaal bewerken en flexibiliteit vormen.

Het Vervaardigen en van de Weergave Ionenstraal Focusd van de Eigenschappen van Nanoscale de Gebruikende

De Geladen deeltjesstralen zijn de flexibelste hulpmiddelen zowel voor het vervaardigen als weergaveeigenschappen op de nano-schaal. Er zijn fysieke grenzen aan de capaciteit van geladen deeltjesstralen die de eigenschappen tot stand te brengen voor de toepassingen hierboven worden vereist. De gemeenschappelijkste vandaag gebruikte methode is de geconcentreerde die ionenstraal (FIB), op de ionenbron van het gallium vloeibare metaal (GA LMIS) wordt gebaseerd.

Beperkingen van Ionenstraal Focusd

Deze die methode is daarin capaciteit wordt beperkt om bij de grootteschaal van belang te werken, nochtans. Één reden voor dit is de grotere vlekgrootte, typisch 3-7 NM, die een FIB straal kenmerkt. Naast de centrale vlek van de straal, leidt de grote die energie van LMIS (eV 5) wordt uitgespreid tot aberraties die significante ionenstroom in een uitgebreide straalstaart zetten. Deze staart veroorzaakt machinaal bewerkte eigenschappen om veel groter te worden dan dit aangezien zij dieper worden gemaakt. Dit is een inherente beperking.

Figuur 1 illustreert het effect van deze LMIS straalstaarten bij het machinaal bewerken van precisie, die een reeks liegenen-Gemalen vlekken in een 100 NM dikke gouden folie tonen. Het Malen werd uitgevoerd door de straal in verscheidene vlekken, voor verschillende hoeveelheden tijd unblanking. Zelfs voor de kleinste toegepaste tijd (msec 20), is de gecreeerde eigenschap overdwars meer dan 20 NM, en het non-zero grijze niveau binnen het gat in dit beeld van SEM wijst erop dat het niet door de volledige foliedikte ging. Zelfs voor een molen van 80 msecvlek, via doordringt volledig niet het doel. Bij 1 seconde die tijd machinaal bewerken, schijnt een ronde 50 NM via gecreeerd te zijn.

Een Andere die kwestie met GA-liegt is de schade door de straal aan membranen wordt veroorzaakt. Het Recente werk door Gierak bij het graphenemalen openbaarde dat het freestanding graphenemembraan dramatisch dichtbij krulde waar de FIB straal was toegepast. Een hoogspannings (200 keV) geconcentreerde elektronenstraal, zoals in een STAM, kan ook worden gebruikt om vias in bepaalde materialen via knock-on gevolgen te creëren, maar die het proces is langzaam en beperkt in materiële keuzen.

Figuur 1. LIEG gemalen vlekken in een gouden folie. De Resultaten zijn imaged door SEM.

De IonenMicroscoop van het Helium en de Sonde van de Grootte sub-Nanometer

De helium ionenmicroscoop (HIM) veroorzaakt een subsonde van de nanometergrootte met een laag massaion. De straal heeft een strak ruimteprofiel toe te schrijven aan zijn lage uitgespreide energie (1 eV) en een kleine convergentiehoek, allebei waarvan aberraties verminderen. Het het sputteren tarief is lager dan voor een galliumstraal, maar betekent dit omgekeerd dat de steekproefinteractie niet de straal zoals snel uitspreiden. Daarom het sputteren zullen de gebeurtenissen waarschijnlijk dicht bij de straalas voorkomen. Wij geven in deze nota een concreet voorbeeld van dit die proces, op de toepassing van het creëren van nmscale vias in een 100 NM dikke gouden laag wordt gebaseerd, met het uiteindelijke doel van het creëren van een detector LSPR, zoals hierboven geïntroduceerd.

Het Creëren van nano-Poriën die de IonenMicroscopen van het Helium Gebruiken

Vias kan met HEM worden gecreeerd door directe van goud te sputteren. De voorwaarden van de Straal die tot deze vias kunnen met succes leiden worden gegeven in Lijst 1. Vias neer aan 8 NM in diameter kan op deze wijze worden gecreeerd. Als de straal op één vlek in plaats van afgetast wordt geparkeerd, is 5 NM via mogelijk. Figuur 2 geeft een aanwijzing van de het machinaal bewerken precisie. Via vorm wordt de trouw gekenmerkt in dit geval door de hoeveelheid het rond maken van de hoeken en de zijwandhoeken. Hoek rond maken, gemeten door de straal van kromming bij de vier hoeken, is ongeveer 5 NM. De gemeten zijwandhoeken strekken zich van 88 uit - 90º. Deze uitstekende waarden staan voor het nauwkeurige machinaal bewerken van te kleine eigenschappen toe om door traditioneel worden verkregen LIEGEN. De tijd voor het ionenmalen wordt vereist vergt één of andere verklaring die. Voor malen in een polycrystalline film van Au, kan het malentarief van de korrelrichtlijn van de vlek afhangen waar via wordt geplaatst. Dit wordt gezien in Cijfer 2a, waar het machinaal bewerken bij de juiste rand van het geprogrammeerde roostergebied door een grote korrel werd belemmerd. Aldus slechts kan een algemene vuistregel worden gegeven. Het re-Deposito van gouden rug op de zijwanden verhoogt de vereiste dosis voor hoge aspectverhouding eigenschappen. De vuistregel voor het machinaal bewerken van tijd door een 100 NM dikke gouden laag in de omstandigheden van Lijst 1 is dat a via van xNM breedte xseconden aan miljoen zal vereisen. Aldus, wordt 5 NM via gecreeerd in 5 seconden. Voor een meer eenvormig materiaal, zullen de resultaten voor strakkere procesbeheersing ontvankelijk zijn.

Figuur 2. Vierkante vias die in 100 NM van dik Au worden gecreeerd. De Grootte in a) is 100 NM, grootte in B) is 50 NM.

Lijst 1. Montages voor malen nano-vias in Au met HEM

Parameter Het Plaatsen
De Energie van de Straal 35 keV
De Stroom van de Straal 1 pa
Het Werk Afstand 5.0 mm
Het type van Aftasten Rooster
De dichtheid van het Pixel 256 × 256
Blijf Stilstaan tijd 1 µsec
Tijd te malen 1 seconde/NM width*

de *Milling tijd is benaderend, zie tekst.

Een definitieve nota over het eindpunt van het malenprocédé is nodig. Het is vrij moeilijk om het eindpunt voor a te bepalen via met een hoge aspectverhouding, voor secundair elektron is het signaal van de bodem van zulk een eigenschap te zwak. Twee methodes worden beschreven hier voor het uitvoeren van deze taak. De eerste is het onderzoek van dwarsdoorsneden van vias. Sinds knipsel door sub-10 NM via is onpraktisch, één methode is het verticale gezicht van de dwarsdoorsnede te creëren eerst, en via besnoeiingen dichtbij te plaatsen die onder ogen zien. Dit is van toepassing op dunne filmsteekproeven en is geïllustreerd in Figuur 3. Een single-pass molen wordt uitgevoerd om tot een observatiekuil met een gemorste bodem en een verticaal gezicht (het hoogste gezicht in Fig. 3a) te leiden. Later worden vias gevormd dichtbij de rand van het verticale gezicht voor inspectie (Fig. 3b). Dit kan een snelle mening van het malenprocédé geven. Het volstaat niet op zijn voor kwantitatieve metingen, aangezien de zijvluchtweg voor gesputterde atomen de het sputteren dynamica kan veranderen. Een Andere methode is toepasselijk voor het kenmerken van vias in membranen. De oplossing is eenvoudig de voorkant over te inspecteren, dan tik de steekproef en het achtereind te inspecteren. Deze inspectie is mogelijk omdat opbrengst genoeg laag is sputter dat een hoog vergrotingsbeeld kan worden genomen gebruikend de zelfde straal die tot via leidde. Dit vereist dat sommige registratieeigenschappen beschikbaar zouden moeten zijn om aan het zelfde gebied aan beide kanten van het membraan te navigeren. Figuur 4 toont de achtereindmening van een 100 NM dik membraan dat aan malen was onderworpen. (Merk op dat de lanceringsmethode wordt gebruikt om dit membraan tot stand te brengen tot de complexe achterkantmorfologie leidde, maar vias gingen bij vlakke gebieden dat weg.) Sommige kleinere vias (pijlen) gingen op opgeheven gebieden weg. Met hoge vergrotingsweergave in HEM, kunnen de bovenkant en de bodem via openingen voor het bepalen van het sputteren opbrengst of via profielen worden vergeleken.

Figuur 3. De methode van de Dwarsdoorsnede om maleneindpunt te bepalen. a) verwezenlijking van dwarsdoorsnedegezicht, B) het machinaal bewerken van top-down vias (, bijvoegsel) en observatie op overgehelde steekproef.

Figuur 4. Het zijaanzicht van de Uitgang van vias in het membraan van Au.

Natuurlijk is de inspectie in STAM of TEM eveneens mogelijk, en is nuttig om kleinste vias in membraansteekproeven te controleren. Als voorbeeld, worden de heldere het helium ionenmicrografen van de gebiedstransmissie (een experimentele techniek) getoond in Figuur 5. Vias aan 20 NM in Au behoudt neer nog een fundamenteel vierkante vorm. onder dat worden zij rond gemaakt, verenigbaar met de 5 NMstraal van kromming machinaal bewerkend precisie. De steekproeven van het Membraan kunnen ook tijdens het ontwikkelen van recepten worden gebruikt voor het malen van dunne films, het toestaan van inspectie van zowel de ingang als uitgang van via en het geven van raad voor de vereisten van de malentijd, aangezien het gemakkelijker is om met S/TEM te evalueren.

Figuur 5. Controle In Real Time van eindpunt door transmissieweergave. Daadwerkelijk (geprogrammeerd) via breedten, in NM: a) 20 ± 3 (20) NM, B) 8 ± 1 (5) NM, c) 5.2 ± 0.5 (vlekwijze).

Toepassing

De vervaardiging die van het Apparaat de verwezenlijking van poriën of vias met kritieke afmetingen vereisen minder dan 10 nanometers.

ORION® PLUS Mogelijkheden

De precisie ionenmalen van Nanometer, hoge ruimteresolutieweergave die ook oppervlaktedetail, gebruik van besmettingsvrije ionenspecies benadrukt; lithografische patroonhulpmiddel omzetting.

Bron: Het „Malen van de nano-porie met de IonenMicroscoop van het Helium“ door Carl Zeiss

Voor meer informatie over deze bron, te bezoeken gelieve Carl Zeiss.

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

Last Update: 14. June 2013 04:02

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit