DE10216711B4

DE10216711B4 - Verfahren zur Herstellung eines als Blende dienenden dünnen Metallfilms mit einer durchgehenden Öffnung mit einem ultrakleinen Durchmesser und Verfahren zur Herstellung eines Metallfilms mit den sich darin befindenden Öffnungen

Info

Publication number: DE10216711B4
Application number: DE2002116711
Authority: DE
Inventors: Volodymyr Granovskyy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: DE10216711A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines als Blende dienenden dünnen Metallfilms mit einer durchgehenden Öffnung mit einem benötigten ultrakleinen Durchmesser, insbesondere einer Blende für elektronische Mikroskope, das folgende Schritte einschließt:
– eine Fläche des Metallfilms, in dem sich die Öffnung mit dem benötigten Durchmesser befindet und die der Größe nach einer Fassung eines Blendenträgers entspricht, wird aus dem Metallfilm, in dem sich chaotisch verteilte Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern befinden ausgesondert;
– wenn sich in einem Radius, der dem Radius der Fassung des Blendenträgers entspricht, von der Mitte der gewählten Öffnung mit dem benötigten Durchmesser aus gemessen, sich auf der ausgesonderten Fläche des Metallfilms keine anderen Öffnungen befinden, wird die Fläche des Metallfilms so in der Fassung plaziert, dass die gewählte Öffnung in der ausgesonderten Fläche des Metallfilms und die Fassung konzentrisch sind;
– wenn sich in einem Radius, der dem Radius der Fassung des Blendenträgers entspricht, von der Mitte...

Description

Die Erfindung gehört zur Labortechnik, insbesondere zur Herstellung von Blenden für Elektronen- und Rastermikroskope.
Das Auflösungsvermögen von Elektronen- und Rastermikroskopen hängt direkt von der Größe der Öffnungsblende ab: je kleiner der Durchmesser der Öffnungsblende, desto höher ist das Auflösungsvermögen des Mikroskops. Die Blende muss aus einem für den Elektronenstrom undurchlässigen Material (Metall} bestehen, die Öffnung der Blende muss vollkommen rund sein.

Heute werden Blenden in der Regel durch das Durchstehen einer Metallplatte mit der Spitze einer Nadel mit folgendem Ätzen und der Ausmusterung der in der Platte entstandenen Öffnungen und, wenn nötig, der Kalibrierung dieser Öffnungen mit einer Glasfaser. Mit diesem Verfahren kann man blenden mit einem Durchmesser von bis zu 10 μm, kleiner Öffnungsdurchmesser gelingen bei einem solchen Verfahren nicht.

Aus der US 5 698 934 ist es bekannt, chaotisch verteilte Öffnungen für Feldemissionsspitzen herzustellen, indem chaotisch verteilte, maskierende Teilchen aufgebracht werden. Die US 3 869 615 offenbart ein Verfahren, bei dem Metallfilme mit chaotisch verteilten Öffnungen miteinander kombiniert werden. Die Muster der Öffnungen in den Metallfilmen sind identisch, das Endprodukt dient als Kollimator.

Gleichzeitig aber werden für die Forschung Blenden mit Durchmessern von 1 μm und kleiner gebraucht. Der Erfinder schlägt ein Verfahren zur Herstellung von Blenden vor, welches in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 angegeben ist, die untergeordneten Ansprüche 3 und 4 bilden das Verfahren gemäß Anspruch 2 weiter.

Ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens wird anhand der Figur näher erläutert.
Die Blende für ein Elektronenmikroskop wird in folgender Art und Weise hergestellt: In das beheizbare Schiffchen 1, das sich unter der Haube 2 der Vakuumkammer befindet, wird ein Stück gereinigten Zuckers gelegt. Dann wird aus der Vakuumkammer die Luft durch das Rohrstück 3 abgepumpt und die Heizung des Schiffchens 1 eingeschaltet. Der sich auf ihr befindende Zucker verdampft und kristallisiert auf dem Träger 4. Dabei bildet sich auf der Oberfläche des Trägers ein Relief aus Zuckerkristallen. Sie Spitzen des so entstandenen Reliefs sind rund und haben einen Spitzenwinkel von ca. 10°.
Dann wird Luft in die Kammer gelassen, wobei die restlichen Zuckerdämpfe entfernt werden. Die Zuckerreste werden aus dem Schiffchen 1 entfernt und ein Stückchen sauerstofffreien Kupfers oder technischen Golds darin platziert. Danach wird die Luft aus der Vakuumkammer wieder durch das Rohrstück 3 abgepumpt und wieder die Heizung des Schiffchens 1 eingeschaltet. Kupfer oder Gold, die sich in dem Schiffchen 1 befinden, verdampfen und bilden auf dem Träger 4 einen Film, der sich auf dem früher auf dem Träger 4 gebildeten Relief aus Zuckerkristallen absetzt. Solange der sich bildende Film sehr dünn ist, setzt sich das Metall nicht auf den Spitzen ab.
Als Ergebnis bildet sich ein dünner Film mit einer großen Anzahl chaotisch verteilter Löcher (da die Spitzen des Reliefs chaotisch verteilt sind), der auf den Zuckerkristallen liegt. Nach dem Ende des Vorgangs wird der Zucker gelöst und man erhält einen kupfernen (oder goldenen) Film mir einer großen Anzahl chaotisch verteilter Löcher, unter anderem solcher mit ideal runden Öffnungen mit einem Durchmesser von 1 mm bis 0,1 μm und kleiner.
Der Film wird unter dem Mikroskop untersucht, ein Loch mit dem benötigten Durchmesser gefunden und mit Hilfe eines speziellen Messers ein Kreis mit einem Durchmesser von 3 mm, in dessen Zentrum sich das Loch mit dem benötigten Durchmesser befindet, ausgeschnitten.
Der ausgeschnittene Kreis und weitere ausgeschnittene Kreise werden übereinander gelegt, und falls nötig, so um das in ihnen ausgewählte Loch gedreht, dass alle in ihnen ausgewählten Löcher konzentrisch sind, es aber keine anderen durchgehenden Öffnungen in dem Satz der aufeinandergelegten Kreise gibt. Für gewöhnlich reichen 4 bis 5 aufeinandergelegte Kreise.
Auf die beschriebene Art und Weise wurden Öffnungsblenden mit Öffnungen von 1 nm hergestellt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines als Blende dienenden dünnen Metallfilms mit einer durchgehenden Öffnung mit einem benötigten ultrakleinen Durchmesser, insbesondere einer Blende für elektronische Mikroskope, das folgende Schritte einschließt: – eine Fläche des Metallfilms, in dem sich die Öffnung mit dem benötigten Durchmesser befindet und die der Größe nach einer Fassung eines Blendenträgers entspricht, wird aus dem Metallfilm, in dem sich chaotisch verteilte Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern befinden ausgesondert; – wenn sich in einem Radius, der dem Radius der Fassung des Blendenträgers entspricht, von der Mitte der gewählten Öffnung mit dem benötigten Durchmesser aus gemessen, sich auf der ausgesonderten Fläche des Metallfilms keine anderen Öffnungen befinden, wird die Fläche des Metallfilms so in der Fassung plaziert, dass die gewählte Öffnung in der ausgesonderten Fläche des Metallfilms und die Fassung konzentrisch sind; – wenn sich in einem Radius, der dem Radius der Fassung des Blendenträgers entspricht, von der Mitte der gewählten Öffnung mit dem benötigten Durchmesser aus gemessen, sich auf der ausgesonderten Fläche des Metallfilms weitere Öffnungen befinden, werden weitere Flächen des Metallfilms, in denen sich Öffnungen mit dem benötigtem oder etwas größerem Durchmesser befinden, ausgesondert, und so aufeinander gelegt, dass die genannten Öffnungen konzentrisch angeordnet sind, und, wenn nötig, so um die Mitte der genannten konzentrischen Öffnungen gedreht, dass keine anderen Öffnungen, die sich auf den genannten Flächen des Metallfilms befinden, sich auf einer Geraden liegen.
Verfahren zur Herstellung eines Metallfilms mit sich darin befindenden Öffnungen mit folgenden Schritten: – Kristallisierung einer ein gewisses Relief bildenden Substanz auf einen Träger, wobei die Substanz entweder von einem bezüglich des Metalls, aus dem der genannte Metallfilm besteht, inerten Lösungsmittel gelöst oder von einer bezüglich des Metalls, aus dem der genannte Metallfilm besteht, inerten Substanz geätzt oder bei einer Temperatur, die niedriger ist als die Schmelztemperatur des Metalls, aus dem der genannte Metallfilm besteht, geschmolzen werden kann und wobei das Relief entsprechend dem Prozess der Kristallisierung, des Aufstäuben, der Abscheidung oder ihrer Sedimentation, gebildet wird, aus einem kondensierenden Dampf oder aus einer Lösung, ihrem Aufstäuben, ihrer Abscheidung oder ihrer Sedimentation auf dem Träger; – Aufbringen einer Schicht des benötigten Metalls auf dem genannten kristallisierten, aufgestäubten, abgeschiedenen oder sedimentierten Relief mittels Abscheidung aus Dämpfen oder Aufstäubens mit einer hinreichend geringen Dichte, so dass sich auf dem Spitzen des Reliefs kein Metall absetzt; – darauffolgendes Entfernen der ersten genannten Substanz mittels Lösens, Ätzens oder Schmelzens.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei als Substanz, die auf dem bzw. den Träger kristallisiert, aufgestäubt, abgeschieden oder sedimentiert wird, eine Substanz genommen wird, die bei dem entsprechenden Prozess auf der Oberfläche ein Relief mit steilen Spitzen bildet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei als Substanz gereinigter Rübenzucker, der im Vakuum verdampft und aus Dampf auf dem genannten Träger kristallisiert wird, genommen wird, und als Metall, das auf das Relief aus Zuckerkristallen aufgebracht wird, aus Dämpfen abgeschiedenes oder aufgestäubtes sauerstofffreies Kupfer oder technisches Gold genommen wird.