ヘリウムイオンビーム誘発堆積による高アスペクト比AFMプローブ処理

スキャンヘリウムイオン顕微鏡（SHIM）は、両方の機器がイオンまたは電子の細かく焦点を合わせた粒子ビームを使用するため、スキャン電子顕微鏡（SEM）に似た高解像度表面観測機器です[1]。明らかな違いは、シムは、サブナノメートルスケール解像度の顕微鏡研究だけでなく、非常に細かい製造とナノスケールの寸法での表面の直接リソグラフィの用途にも使用できることです。一方、原子間力顕微鏡（AFM）は、標本の表面に鋭い先端頂点で細かいプローブをトレースすることにより、3次元表面の形態を測定できる別のタイプの高解像度顕微鏡法です。-AFMによる凸面面、鋭い先端を持つ高アスペクト比のプローブは、一般的な四角形のピラミッド形状のプローブよりもはるかに必要です。この論文では、プラチナ有機化合物のナノスケールヘリウムイオンビームを使用したイオンビーム誘導ガス堆積による高アスペクト比のプローブ先端の製造を報告しました。。ガスの分解と関連する金属の沈殿により、通常の市販のAFMプローブチップの柱形状のプラチナナノオブジェクトが発生しました。ガス注入システム（Omniprobe、Omnigis）を装備したShimシステム（Carl Zeiss、Orion Plus）が研究に使用されました。真空が動作している間、プラチナ有機化合物（（CH3）3（CH3C5H4）PT）をサンプル近傍に注入し、AFMプローブチップの頂点上のポイントの形状をヘリウムイオンビームに照射しました。ヘリウムイオンビームの照射時間により、PTナノピラーの長さを制御できることがわかります。PTナノピラーを育てたAFMプローブを図1に示します。直径約40nmの高アスペクト比PTナノピラーと〜2000 nmの長さまでの長さを栽培できることが明らかになります。さらに、ヘリウムイオンビームによる加熱のために、元のプローブ形状が変換されたことが観察されました。上記のプローブを使用して、線とスペースの参照サンプル（ピッチ100-500 nm、深さ100 nm）のAFM測定を実行しました。プラチナを育てなかった従来のプローブは、十分に溝に入ることができませんでした。したがって、顕著なものが大きく、リエントラントが浅いことがわかりました。一方、プラチナを育てたプローブは、ditch.jmicro; 63/suppl_1/i30-a/dfu075f1f1f1dfu075f1fig.1.ptナノピラーのafmプローブのシム画像に十分に入ることができました。イオンビーム誘導堆積によって。

A Scanning Helium Ion Microscope (SHIM) is a high resolution surface observation instrument similar to a Scanning Electron Microscope (SEM) since both instruments employ finely focused particle beams of ions or electrons [1]. The apparent difference is that SHIMs can be used not only for a sub-nanometer scale resolution microscopic research, but also for the applications of very fine fabrication and direct lithography of surfaces at the nanoscale dimensions. On the other hand, atomic force microscope (AFM) is another type of high resolution microscopy which can measure a three-dimensional surface morphology by tracing a fine probe with a sharp tip apex on a specimen's surface.In order to measure highly uneven and concavo-convex surfaces by AFM, the probe of a high aspect ratio with a sharp tip is much more necessary than the probe of a general quadrangular pyramid shape. In this paper we report the manufacture of the probe tip of the high aspect ratio by ion-beam induced gas deposition using a nanoscale helium ion beam of SHIM.Gas of platinum organic compound was injected into the sample surface neighborhood in the vacuum chamber of SHIM. The decomposition of the gas and the precipitation of the involved metal brought up a platinum nano-object in a pillar shape on the normal commercial AFM probe tip. A SHIM system (Carl Zeiss, Orion Plus) equipped with the gas injection system (OmniProbe, OmniGIS) was used for the research. While the vacuum being kept to work, we injected platinum organic compound ((CH3)3(CH3C5H4)Pt) into the sample neighborhood and irradiated the helium ion beam with the shape of a point on the apex of the AFM probe tip. It is found that we can control the length of the Pt nano-pillar by irradiation time of the helium ion beam. The AFM probe which brought up a Pt nano-pillar is shown in Figure 1. It is revealed that a high-aspect-ratio Pt nano-pillar of ∼40nm diameter and up to ∼2000 nm length can be grown. In addition, for possible heating by the helium ion beam, it was observed that an original probe shape was transformed. AFM measurement of a reference sample (pitch 100-500 nm, depth 100 nm) of the lines and spaces was performed using the above probes. The conventional probes which did not bring up platinum was not able to get into the ditch enough. Therefore it was found that a salient was big and a reentrant was shallow. On the other hand, the probe which brought up platinum was able to enter enough to the depths of the ditch.jmicro;63/suppl_1/i30-a/DFU075F1F1DFU075F1Fig.1.SHIM image of the AFM probe with the Pt nano-pillar fabricated by ion-beam induced deposition.