碾碎使用 ORION® 的納諾毛孔加上氦氣離子顯微鏡卡爾蔡司

包括的事宜

Nanosized 毛孔的應用
製造和想像使用 Focusd 離子束的 Nanoscale 功能
Focusd 離子束的限制
氦氣離子顯微鏡和子毫微米範圍探測
創建使用氦氣離子顯微鏡的納諾毛孔
應用
ORION® 加上功能

Nanosized 毛孔的應用

毛孔或 vias 與單數位毫微米範圍為許多應用的認識是必要的。 這些包括:

  • 化工傳感器,例如局限化的表面胞質基因共鳴 (LSPR)探測器,要求感覺的功能有範圍處理那被評定的份額
  • 排序通過電泳法的脫氧核糖核酸,要求有一條直徑的绝緣的膜接近那脫氧核糖核酸分子
  • 原生質濾清和分析,要求與小型,充分地高總處理量的納諾毛孔列陣
  • X-射線全息術,小的開口,裂縫,或者其他衍射開口是需要的導致參考波前

應用經常要求毛孔有高長寬比 10 : 1 或更多。 因而有做的方法有高用機器製造的精確度和仿造的靈活性的還原或研究設備是理想的。

製造和想像使用 Focusd 離子束的 Nanoscale 功能

荷電粒子射線是最靈活的工具為在這個納諾縮放比例的製造和想像功能。 有實際限額對荷電粒子射線的能力創建對於上面應用是必需的功能。 這個最公用的使用的方法今天是集中的離子束 (FIB),根據鎵液體金屬離子源 (Ga LMIS)。

Focusd 離子束的限制

然而此方法在它被限制能力從事在範圍縮放比例利益。 此的一個原因是更大的光點直徑,典型地 3-7 毫微米,分析一條小謊射線。 除這條射線的中央地點之外, LMIS (5 的大能源傳播 eV) 導致放重大的離子當前到延長的射線尾標的變型。 當他們使更深,此尾標大於此造成用機器製造的功能變得。 這是一個內在的限制。

圖 1 說明這些 LMIS 射線尾標的作用對用機器製造的精確度,顯示一套小謊被碾碎的地點在 100 毫微米厚實的金箔。 碾碎由增輝執行在幾個地點的射線,不同的時間的。 為最小規模應用 (20 msec),被創建的這個功能超過 20 毫微米,并且在漏洞裡面的非零灰級在此 SEM 圖像表明它沒有審閱整個箔厚度。 為一個 80 msec 地點磨房,通過不完全地擊穿這個目標。 在 1 個秒數設備使用時間,舍入 50 毫微米通過看上去被創建了。

與 Ga 小謊的另一議題是這條射線造成的故障對膜。 最近的工作在表示的 graphene 碾碎的 Gierak 旁邊獨立 graphene 膜在附近顯著捲曲了應用了的地方小謊射線。 一個高壓 (200 keV) 集中的電子束,例如詞根,在某些材料可能也用於創建 vias 通過敲擊效果,但是這個進程是慢和有限的在材料選擇。

圖 1. 小謊碾碎了在金箔的地點。 結果由 SEM 是印象的。

氦氣離子顯微鏡和子毫微米範圍探測

氦氣離子顯微鏡 (HIM)導致與一個誦經彌撒離子的子毫微米範圍探測。 這條射線有一個嚴密的空間的配置文件由於其低能源分佈的 (1 eV) 和一個小的匯合角度,其中之二減少變型。 飛濺費率低比對於鎵射線,但是這相反地意味著範例交往不分佈這條射線作為迅速。 所以飛濺活動是可能發生接近射線軸。 我們在此附註給出此進程的一個具體實例,根據創建 nmscale vias 的應用在一塊 100 塊毫微米厚實的金子層,用創建 LSPR 探測器的結尾目標,如介紹以上。

創建使用氦氣離子顯微鏡的納諾毛孔

Vias 可以用創建通過直接飛濺金子。 放光在表 1. Vias 可能順利地創建這些 vias 產生下來到 8 直徑的毫微米可以用這種方式被創建的情況。 如果這條射線在一個地點停放而不是瀏覽,一 5 毫微米通過是可能的。 圖 2 給這個用機器製造的精確度的指示。 通過形狀保真度由相當數量舍入在這種情況下分析角落和側壁角度。 壁角舍入,評定由麴率半徑在四個角落,是大約 5 毫微米。 被評定的側壁漁從 88 的範圍 - 90º。 這些非常好的值允許太小準確用機器製造的功能以至於不能由傳統小謊得到。 為離子碾碎的需要的需時若乾說明。 对碾碎在一部多晶的澳大利亞影片,這種碾碎的費率可能取決於通過安置地方的穀物取向。 這在圖 2a 被看見,用機器製造在被編程的光柵區正確的邊緣由一種大穀物妨礙。 因而可以產生仅一種通用概測法。 金返回的再沉澱在側壁上的為高長寬比功能增加這種必需的劑量。 設備使用時間的概測法通過一塊 100 塊毫微米厚實的金子層在表下 1 的條件是 a 通過 x nm 寬度將需要 x 秒鐘碾碎。 因此,一 5 毫微米通過在 5 秒被創建。 對於更加統一的材料,結果將是順應的對更加嚴密程序控制。

圖 2. 在 100 毫微米厚實的澳大利亞被創建的方形 vias。 在 a) 的範圍是 100 毫微米,在 b) 的範圍是 50 毫微米。

碾碎的表 1. 設置納諾vias 在與他的澳大利亞

參數 設置
射線能源 35 keV
射線當前 1 pA
工作距離 5.0 mm
掃描類型 光柵
像素密度 256 × 256
停留時間 1 µsec
時刻碾碎 1 秒數/nm width*

*Milling 的時間是近似的,參見文本。

關於這個碾碎的進程的終點的結束語是需要的。 通過以高長寬比確定 a 的終點是相當難的,為了從這樣功能底層的二次電子信號是太弱的。 二個方法為執行此任務被描述這裡。 第一是 vias 的橫斷面的考試。 從穿過一子10 nm 通過是不切實際的,一個方法將首先創建這個橫斷面的垂直的表面,并且通過面對的剪切安置近。 這是可適用的對薄膜範例和說明在表 3。 一個單遍磨房被執行用一個傾斜的底部和垂直的表面 (在圖 3a) 的前刃面創建觀察坑。 隨後 vias 在垂直的表面的邊緣附近檢驗的 (圖 3b) 被形成。 這可能產生這個碾碎的進程的一個快速觀點。 因為被飛濺的原子的副換碼路徑可能修改飛濺動力,為定量評定獨自地不是滿足的。 另一個方法為分析在膜的 vias 是可適用的。 這個解決方法將檢查前方,然後翻轉這個範例和檢查後側方。 此檢驗是可能的,因為飛濺產量是足够低一個高放大圖像可以被採取使用創建的同一條射線。 這要求一些註冊功能應該取得到駕駛到同一區在膜的兩邊。 圖 4 顯示 100 毫微米厚實的膜的後側方視圖哪些從屬於對碾碎。 (離地升空使用的方法創建此膜創建複雜後部形態學的附註,但是 vias 退出了在平面的區。) 一些更小的 vias (箭頭) 在被上升的區退出了。 在他的高放大想像,頂層和底層通過空缺數目可以被比較為確定飛濺產量或通過配置文件。

圖 3. 確定的碾碎的終點橫斷面方法。 a) 短剖面表面的創建, b) 在被掀動的範例的用機器製造 vias (自頂向下,插頁) 和觀察。

圖 4. 退出側視圖在澳大利亞膜的 vias。

當然在詞根或 TEM 的檢驗是可能的,并且為檢查最小的 vias 是有用的在膜範例。 为例,明亮的域傳輸氦氣離子微寫器 (一個實驗技術) 在表 5. Vias 顯示下來到在澳大利亞的毫微米仍然保留基本上方形形狀的 20。 在那下他們被舍入,一致與 5 條毫微米麴率半徑用機器製造的精確度。 因為評估與 S/TEM,是更加容易的膜範例可能在開發的處方過程中也使用為碾碎薄膜,允許入口和退出的檢驗通過和提供指導為碾碎的時間需求。

圖 5. 實時核實由傳輸想像的終點。 實際 (編程) 通過寬度,在 nm : a) 20 ± 3 (20) 毫微米, b) 8 ± 1 (5) 毫微米, c) 5.2 ± 0.5 (地點模式)。

應用

要求毛孔或 vias 的創建的設備製造與重要維數少於 10 毫微米。

ORION® 加上功能

毫微米碾碎精確度的離子,也強調表面詳細資料的高空間分辨率想像,對一個非沾染的離子種類的使用; 平版印刷模式工具連接。

來源: 「碾碎與氦氣離子顯微鏡的納諾毛孔」卡爾蔡司

關於此來源的更多信息,请請拜訪卡爾蔡司

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

Last Update: 14. June 2013 03:58

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