DE112005001585B4

DE112005001585B4 - Process for the manufacture of SPM and CD-SPM nano-needle probes

Info

Publication number: DE112005001585B4
Application number: DE112005001585.8T
Authority: DE
Inventors: Byong-Cheon Park; Ki-Young Jung; Won Young Song; Jae-Wan Hong; Beom-Hoan O; Sang-Jung Ahn
Original assignee: Korea Research Institute of Standards and Science KRISS
Current assignee: Korea Research Institute of Standards and Science KRISS
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2021-12-30
Anticipated expiration: 2025-07-02
Also published as: WO2006011714A1; DE112005001585T5

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Rastersonden-Mikroskop-(SPM)-Nanonadel-Sonde, bei dem eine Nanonadel (15) an einer Spitze (13) der Sonde befestigt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:- Positionieren der Sonde derart, dass eine Spitze der Sonde, auf welcher die Nanonadel befestigt ist, in eine Richtung zeigt, in welche ein Ionenstrahl strahlt; und- Ausrichten der Nanonadel, die an der Spitze der Sonde befestigt ist, durch Bestrahlen der Nanonadel mit dem Ionenstrahl zur Spitze der Sonde hin, auf welcher die Nanonadel befestigt ist, so dass die Nanonadel in eine Richtung parallel zu dem Ionenstrahl ausgerichtet wird.Process for the production of a scanning probe microscope (SPM) needle needle probe, in which a nano needle (15) is attached to a tip (13) of the probe, characterized by the following process steps: Positioning the probe in such a way that a tip of the probe , on which the nano-needle is attached, points in a direction in which an ion beam radiates; and aligning the nano-needle attached to the tip of the probe by irradiating the nano-needle with the ion beam toward the tip of the probe on which the nano-needle is attached, so that the nano-needle is aligned in a direction parallel to the ion beam.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Nanonadel-Sonde für die Rastersondenmikroskopie (SPM für Scanning Sonde Microscope) unter Einsatz eines Ionenstrahls. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer SPM-Nanonadel-Sonde, die fähig ist, in einfacher Weise mit einer vorgesehenen Zeigerichtung einer Nanonadel eingestellt zu werden, die auf einer Spitze der SPM-Nanonadel-Sonde befestigt ist, und in einfacher Weise abgerichtet zu werden, wenn die Nanonadel an der Spitze der SPM-Nanonadel-Sonde entlang der vorgesehenen Ausrichtungsrichtung befestigt ist, und auf eine durch hergestellte SPM-Nanonadel-Sonde.The present invention relates to a method for the production of a nano-needle probe for scanning probe microscopy (SPM for Scanning Sonde Microscope) using an ion beam. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing an SPM nanoneedle probe capable of being easily adjusted with a designated pointing direction of a nanoneeded probe attached to a tip of the SPM nanoneeded probe, and in FIG easy to be trained when the nano-needle is attached to the tip of the SPM-nano-needle probe along the intended alignment direction, and onto an SPM-nano-needle probe manufactured by.

Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer SPM-Nanonadel-Sonde für eine kritische Dimension (CD-SPM für Critical Dimension-Scanning Sonde Microscope), die fähig ist, in präziser Weise die Seitenwand eines Probenobjektes in Nanogröße abzutasten, unter Einsatz eines Ionenstrahls. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer CD-SPM-Nanonadel-Sonde, die fähig ist, in präziser Weise die Seitenwand des Probenobjektes in Nanogröße durch Verbiegen eines Abschnittes eines Endes der Nanonadel, welche auf der Spitze der SPM-Nanonadel-Sonde befestigt ist, in einem bestimmten Winkel auf eine bestimmte Richtung abzutasten, die anders ausgerichtet ist als die ursprüngliche Richtung, in der sich die Nanonadel auf der Spitze der SPM-Nanonadel-Sonde erstreckt.In addition, the present invention relates to a method for the production of an SPM nano-needle probe for a critical dimension (CD-SPM for Critical Dimension-Scanning Sonde Microscope), which is capable of precisely scanning the side wall of a sample object in nano-size, using an ion beam. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a CD-SPM nanoneedle probe capable of precisely nano-sized sidewall of the sample object by bending a portion of an end of the nanoneeded probe that is placed on the tip of the SPM nanoneeded probe is attached to scan at a certain angle in a certain direction that is differently oriented than the original direction in which the nano-needle extends on the tip of the SPM-nano-needle probe.

Technischer HintergrundTechnical background

Im Folgenden umfasst der Begriff „Nanonadel“ auch Gegenstände, auf die sich auch die Begriffe „Nanoröhrchen“ und „Nanodraht“ beziehen.In the following, the term “nanoneedle” also includes objects to which the terms “nanotube” and “nanowire” also refer.

Ein SPM ist eine Vorrichtung, die auf einem Gebiet der Nanogrößentechnologie eingesetzt wird, welche sehr mächtig und nützlich ist, wenn auch delikat in der Anwendung. Vorrichtungen, die unter den Begriff SPM fallen, werden in verschiedene Bereiche unterschieden wie die Rasterkraftmikroskope (AFM für Atomic Force Microscope), welche eine Atomkraft einsetzen, die zwischen einer Sonde und einem Probenobjekt wirken, ein Magnetrasterkraftmikroskop (MFM für Magnetic Force Microscope), welches eine Magnetkraft einsetzt, die zwischen Sonde und Probenobjekt angewandt wird, ein elektrostatisches Rastermikroskop (EFM) welches eine elektrostatische Kraft nutzt, die zwischen der Sonde und dem Probenobjekt angewandt wird, und ein optisches Rasternahfeldmikroskop (SNOM) welches eine optische Eigenschaft des Probenobjekts einsetzt, etc..An SPM is a device used in an area of nano-size technology that is very powerful and useful, albeit delicate to use. Devices that fall under the term SPM are divided into different areas such as the atomic force microscope (AFM for Atomic Force Microscope), which use an atomic force that acts between a probe and a sample object, a magnetic force microscope (MFM for Magnetic Force Microscope), which uses a magnetic force applied between the probe and the specimen, a scanning electrostatic microscope (EFM) which uses an electrostatic force applied between the probe and the specimen, and a scanning near-field optical microscope (SNOM) which uses an optical property of the specimen, etc. ..

Obwohl es weithin bekannt ist, dass das SPM als solches eine Auflösung im atomaren Bereich aufweist, besteht immer noch eine Notwendigkeit, ein Ende (oder eine Spitze) der Sonde anzuschärfen, die im SPM eingesetzt wird, um die Auflösung des SPM weiter zu erhöhen. Weil ein konventionelles Verfahren, welches das Aspektverhältnis einer Sonde unter Einsatz von Halbleiter-Mikrobearbeitungstechniken verbessert, eine inhärente Begrenzung bei der Verbesserung der Auslösung aufweist, besteht ein Bedarf für ein alternatives Verfahren für das Schärfen des Endes einer Sonde. Im Ergebnis ergab sich ein Verfahren, welches die Kohlenstoffnanoröhre als neue Alternative einsetzt.Although it is well known that the SPM has atomic resolution as such, there is still a need to sharpen an end (or tip) of the probe used in the SPM to further increase the resolution of the SPM. Because a conventional method that improves the aspect ratio of a probe using semiconductor micromachining techniques has an inherent limitation in improving tripping, there is a need for an alternative method of sharpening the end of a probe. The result was a process that uses the carbon nanotube as a new alternative.

Die Kohlenstoffnanoröhre hat ein hohes Aspektverhältnis wie auch exzellente elektrische und mechanische Eigenschaften, wie wohlbekannt ist. Demgemäß sind Untersuchungen in Bezug auf ein Verfahren zum Abtasten eines Probenobjektes durch die Kohlenstoffnanoröhre vorgenommen worden, welche an der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist (Muttersonde).The carbon nanotube has a high aspect ratio as well as excellent electrical and mechanical properties as is well known. Accordingly, studies have been made on a method of scanning a sample object through the carbon nanotube attached to the tip of the SPM probe (mother probe).

Als Techniken, die sich auf die oben genannte Forschung beziehen, bestehen das US-Patent US 6 528 785 B1 , welches eine Technologie der Befestigung der Kohlenstoffnanoröhre auf der Spitze der SPM-Sonde unter Einsatz eines Beschichtungsfilms offenbart, und das US-Patent US 6 759 653 B2 , welches eine Technologie der Befestigung der Kohlenstoffnanoröhre auf der Spitze der SPM-Sonde unter Einsatz eines fokussierten Ionenstrahles und Abschneiden der Kohlenstoffnanoröhre, welche an der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist, in einer geeigneten Länge offenbart.As techniques related to the above research, there exist the US patent US 6 528 785 B1 which discloses a technology of fixing the carbon nanotube on the tip of the SPM probe using a coating film, and the US patent US 6,759,653 B2 which discloses a technology of attaching the carbon nanotube to the tip of the SPM probe using a focused ion beam and cutting the carbon nanotube attached to the tip of the SPM probe to an appropriate length.

Es bestehen jedoch wesentliche technische Faktoren bei Einsatz einer Nanonadel, die an der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist, in Übereinstimmung mit der Abfolge dieser Technologien. Diese Faktoren sind wie folgt zu nennen: Erstens, die Befestigungsstärke der Nanonadel auf der Spitze der SPM-Sonde; Zweitens, die Längenanpassung der Nanonadel, die an der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist; Drittens, die Einstellung einer Ausrichtungsrichtung und Form der Nanonadel, die an der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist, unabhängig von der Form der Spitze der SPM-Sonde.However, there are major technical factors involved in using a nanoneedle attached to the tip of the SPM probe in accordance with the sequence of these technologies. These factors can be mentioned as follows: first, the strength of the attachment of the nano-needle to the tip of the SPM probe; Second, the length adjustment of the nano-needle attached to the tip of the SPM probe; Third, the setting of an alignment direction and shape of the nano-needle attached to the tip of the SPM probe regardless of the shape of the tip of the SPM probe.

Die oben erwähnten US-Patente US 6 528 785 B1 und US 6 759 653 B2 haben in erfolgreicher Weise von den drei Faktoren, die oben erwähnt worden sind, zwei dieser Faktoren erfolgreich erfüllt, wobei es sich um die Befestigungsstärke und die Längeneinstellung handelt. Der dritte Faktor verbleibt jedoch durch die derzeit bekannten Verfahren ungelöst.The U.S. patents referenced above US 6 528 785 B1 and US 6,759,653 B2 have successfully met two of the three factors mentioned above, namely fastening strength and length adjustment. The third factor, however, remains unsolved by the currently known methods.

Die koreanische Patentanmeldung mit der Publikationsnummer KR 10 2004 0 021 135 A , welche von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung eingereicht worden ist, beschreibt eine Herstellungsvorrichtung zur Einstellung der Ausrichtungsrichtung der Nanonadel, die an der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Nanonadel. Die koreanische Patentanmeldung KR 10 2004 0 021 135 A hat jedoch immer noch die technischen Nachteile der langen Prozesszeit und der hohen Kosten, die erforderlich sind, um eine Nanonadel SPM-Sonde herzustellen, sowohl als auch einen geringen Durchsatz, weil die Patentanmeldung einen Nanomanipulator und ein Medium einsetzt, welches an der Spitze der Sonde befestigt ist, um die Ausrichtungsrichtung der Nanonadel einzustellen.The Korean patent application with publication number KR 10 2004 0 021 135 A , which has been filed by the applicant of the present invention, describes a manufacturing device for adjusting the alignment direction of the nano-needle attached to the tip of the SPM probe, and a method for manufacturing such a nano-needle. The Korean patent application KR 10 2004 0 021 135 A however, still has the technical disadvantages of the long process time and the high costs required to manufacture a nano-needle SPM probe, as well as a low throughput, because the patent application uses a nanomanipulator and a medium which is at the tip of the probe is attached to adjust the alignment direction of the nano-needle.

Weiterhin, obwohl die Veränderung der Ausrichtungsrichtung der Nanonadel, welche an der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist, innerhalb von einem Bereich zwischen 2 und 3 Grad zu sein hat, um in der kritischen Richtung (CD) zu scannen, ist es nahezu unmöglich, die Ausrichtungsrichtung der Nanonadel jeweils durch konventionelle Technologien in korrekter Weise mit solch einer Genauigkeit einzustellen. Zusätzlich sollte festgehalten sein, dass das Einstellen der Genauigkeit der Ausrichtungsrichtung der Nanonadel nicht nur für das Abtasten in der kritischen Dimension wie oben genannt notwendig ist, sondern auch zum Erhalten eines korrekten Abtastbildes unter Einsatz einer allgemeinen Nanonadel-SPM-Sonde. Insbesondere in dem Fall, wo die Nanonadel, die an der Spitze der Sonde befestigt ist, lang ist, wird es ein wesentlicher technischer Faktor sein, die Genauigkeit der Ausrichtungsrichtung der Nanonadel einzustellen.Furthermore, although the change in the direction of alignment of the nanoneedle attached to the tip of the SPM probe has to be within a range between 2 and 3 degrees in order to scan in the critical direction (CD), it is almost impossible to correctly adjust the alignment direction of the nanoneedle each time by conventional technologies with such accuracy. In addition, it should be noted that the adjustment of the accuracy of the alignment direction of the nano-needle is necessary not only for scanning in the critical dimension as mentioned above, but also for obtaining a correct scanning image using a general nano-needle SPM probe. In particular, in the case where the nano-needle attached to the tip of the probe is long, it will be an essential technical factor to adjust the accuracy of the alignment direction of the nano-needle.

Daneben ist die Nanonadel, die an der Spitze SPM-Sonde befestigt ist, in einigen Fällen aufgrund von einigen Herstellungsproblemen mit einem Haken versehen oder aufgewickelt. Demgemäß ist ein technisches Mittel erforderlich, um die Nanonadel, die an der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist, für solche Fälle abzurichten.Besides, the nano-needle attached to the tip of the SPM probe is hooked or coiled in some cases due to some manufacturing problems. Accordingly, a technical means is required in order to train the nano-needle attached to the tip of the SPM probe for such cases.

Auch weist die konventionelle SPM-Sonde oder die SPM-Nanonadel-Sonde mit einem Ende, das die Form einer geraden Linie hat, eine Begrenzung bei der Abtastung der Form der Seitenwand des Probenobjekts bei Irregularitäten im Nanoskalenniveau auf. Mit anderen Worten heißt dies, dass im Falle der Abtastung der Seitenwand des Probenobjekts mit einer Irregularität im Nanoskalenbereich durch Einsatz der Sonde wie in 12 dargestellt, ein verzerrtes Bild anstelle des Bildes der 14 erhalten wird, welches demgemäß unterschiedlich zu der tatsächlichen Form der Seitenwand des Probenobjektes ist, weil die Sonde die Seitenwand wie in 13 dargestellt abtastet.Also, the conventional SPM probe or the SPM nano-needle probe having an end which is in the shape of a straight line has a limitation in scanning the shape of the side wall of the sample object for irregularities on the nanoscale level. In other words, in the case of scanning the side wall of the sample object with an irregularity in the nanoscale range by using the probe as in FIG 12th shown a distorted image instead of the image of the 14th is obtained which is accordingly different from the actual shape of the side wall of the specimen because the probe extends the side wall as in FIG 13th shown scans.

Obwohl das US-Patent US 6 246 054 B1 die SPM-Sonde mit einem Ende mit Formen offenbart hat, die in 15 dargestellt sind, ist es immer noch ein Nachteil, dass das Verfahren zur Herstellung solch einer Sonde und das Abtastverfahren zu kompliziert sind. Darüber hinaus besteht eine gewisse Begrenzung in der Genauigkeit der Abtastung einer Seitenwand eines Probenobjektes, welches abzutasten ist.Although the US patent US 6 246 054 B1 disclosed the SPM probe having an end with shapes shown in 15th as shown, there is still a disadvantage that the method of manufacturing such a probe and the scanning method are too complicated. In addition, there is a certain limitation in the accuracy of the scanning of a side wall of a sample object which is to be scanned.

Aufgrund von den oben genannten Problemen wird eine Alternative benötigt, um die technischen Probleme zu lösen, die sich mit einer SPM-Nanonadel-Sonde ergeben.Because of the above problems, an alternative is needed to solve the technical problems associated with an SPM nanoneedle probe.

Die US 2003/0122072 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Sonde für ein Rastersondenmikroskop. Das bekannte Herstellungsverfahren beruht darauf, die zylindrische Spitze (PROBE) der Sonde auf der Oberfläche eines Substrats auszubilden. Hierzu soll das bekannte CVD-Verfahren unter dem Einsatz eines fokussierten Ionenstrahls Anwendung finden. Das Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung CVD zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Oberfläche eines Substrats eine Feststoffkomponente aus der Gasphase zum Aufbau einer feinen Struktur abgeschieden wird. Folglich wird an dem Substrat nicht eine bereits geformte Nanonadel befestigt, sondern auf dem Substrat wird mittels FIB-VCD eine die Nanonadel bildende Struktur abgeschieden.the US 2003/0122072 A1 describes a method of manufacturing a probe for a scanning probe microscope. The known manufacturing process is based on forming the cylindrical tip (PROBE) of the probe on the surface of a substrate. For this purpose, the known CVD process is to be used with the use of a focused ion beam. The process of chemical vapor deposition (CVD) is characterized in that a solid component from the gas phase is deposited on the surface of a substrate in order to build up a fine structure. As a result, an already shaped nano-needle is not attached to the substrate, but a structure forming the nano-needle is deposited on the substrate by means of FIB-VCD.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer SPM-Nanonadel-Sonde anzugeben, welches fähig ist, in einfacher Weise mit einer vorgesehenen Ausrichtungsrichtung einer Nanonadel eingestellt zu werden, welche auf einer Spitze der SPM-Nanonadel-Sonde befestigt ist, und in einfacher Weise mit der Nanonadel, die auf der Spitze der SPM-Nanonadel-Sonde befestigt ist, entlang der vorgesehenen Ausrichtungsrichtung abgerichtet zu werden.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an SPM nanoneedle probe which is capable of being set in a simple manner with an intended alignment direction of a nanoneeded probe attached to a tip of the SPM nanoneeded probe , and to be easily straightened with the nano-needle attached to the tip of the SPM-nano-needle probe along the intended alignment direction.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren der Herstellung der CD-SPM-Nanonadel-Sonde zu liefern, welche fähig ist, die Seitenwand des Probenobjekts genau abzutasten.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the CD-SPM nano-needle probe which is capable of accurately scanning the side wall of the sample object.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.These objects are achieved according to the invention with the features of the independent claims. The dependent claims relate to advantageous embodiments of the invention.

Es ist vorzugsweise so, dass das Verfahren zur Herstellung der SPM-Nanonadel-Sonde weiterhin das Abschneiden der Nanonadel, welche an der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist, in einer vorbestimmten Länge umfasst durch Bestrahlen eines fokussierten Ionenstrahls in einem bestimmen Winkel zu der Nanonadel, die auf der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist, parallel ausgerichtet mit dem Ionenstrahl.It is preferable that the method for manufacturing the SPM nanoneedle probe further comprises cutting off the nanoneedle, which is attached to the tip of the SPM probe, in a predetermined length by irradiating a focused ion beam at a certain angle to the nano-needle, which is attached to the tip of the SPM probe, aligned parallel with the ion beam.

Es ist auch bevorzugt, dass der Ionenstrahl, welcher bei der Ausrichtung der Nanonadel eingesetzt wird, ein fokussierter Ionenstrahl ist.It is also preferred that the ion beam which is used in the alignment of the nano-needle is a focused ion beam.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, dass eine Beschleunigungsspannung des fokussieren Ionenstrahls zwischen 5 kV und 30 kV liegt, eine Strommenge zwischen 1 pA und 1 nA, und eine Zeit, während welcher die Nanonadel dem FIB (fokussierter Ionenstrahl) ausgesetzt ist, zwischen 1 und 60 Sekunden.In addition, it is advantageous that an acceleration voltage of the focused ion beam is between 5 kV and 30 kV, an amount of current between 1 pA and 1 nA, and a time during which the nanoneedle is exposed to the FIB (focused ion beam) between 1 and 60 seconds .

Zusätzlich ist es bevorzugt, dass der fokussierte Ionenstrahl ein Ga-Ionenstrahl ist, ein Au-Ionenstrahl, ein Ar-Ionenstrahl, ein Li-Ionenstrahl, ein Be-Ionenstrahl, ein He-Ionenstrahl und/oder ein Au-Si-Be-Ionenstrahl.In addition, it is preferable that the focused ion beam is a Ga ion beam, an Au ion beam, an Ar ion beam, a Li ion beam, a Be ion beam, a He ion beam and / or an Au-Si-Be ion beam .

FigurenlisteFigure list

Diese Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die nachfolgend beschriebenen Beispiele näher erläutert, obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist:

1 zeigt eine Darstellung, in schematischer Weise, eines Verfahren zur Herstellung einer Nanonadel-Sonde, die in einem Rastersonden-Mikroskop (SPM für scanning Sonde microscope) eingesetzt wird, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 und 3 zeigen Photographien einer Spitze eines Rasterelektronen-Mikroskops (SEM für scanning electron microscope), befestigt mit einer Nanonadel, vor der Bestrahlung des Ionenstrahls und nach der Bestrahlung des Ionenstrahls.
4 zeigt das Zuweisen eines Musterbereichs eines fokussierten Ionenstrahl-Systems (eines so genannten FIB-Systems) in schematischer Weise.
5 und 6 sind Photographien von SEM nach dem Bestrahlen mit dem Ionenstrahl auf den Musterbereich, der in der 3 dargestellt ist.
7 zeigt in schematischer Weise ein Verfahren zur Herstellung einer CD-SPM Nanonadel-Sonde gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt in schematischer Weise die Form einer CD-SPM Nanonadel-Sonde, die durch das Verfahren gemäß 7 hergestellt ist.
9 ist eine Photographie der SPM-Nanonadel, bevor sie durch das Verfahren nach 7 bearbeitet worden ist.
10 ist eine Photographie der CD-SPM Nanonadel-Sonde, nachdem sie durch das Verfahren nach 7 bearbeitet worden ist.
11 zeigt in schematischer Weise, wie eine CD-SPM Nanonadel-Sonde, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine Seitenwand einer Sonde scannt.
12-14 zeigen in schematischer Weise ein Verfahren des Scannens der eingebuchteten Seitenwand unter Einsatz einer konventionellen SPM-Sonde und ein Ergebnis dieses Scanning-Vorgangs.
15 zeigt verschiedene Formen eines Endes einer konventionellen SPM-Sonde, die hergestellt worden ist, um verschiedene Seitenwandmerkmale des Probenobjektes abzutasten.

These objects of the present invention will be explained in more detail with reference to the examples described below, although the present invention is not limited to this embodiment:

1 shows a representation, in a schematic manner, of a method for the production of a nano-needle probe, which is used in a scanning probe microscope (SPM for scanning probe microscope), according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 show photographs of a tip of a scanning electron microscope (SEM) attached with a nano needle before the irradiation of the ion beam and after the irradiation of the ion beam.
4th shows the assignment of a pattern area of a focused ion beam system (a so-called FIB system) in a schematic manner.
5 and 6th are photographs of SEM after irradiating the ion beam on the pattern area shown in FIG 3 is shown.
7th shows in a schematic manner a method for the production of a CD-SPM nano-needle probe according to another embodiment of the present invention.
8th FIG. 11 shows, in a schematic manner, the shape of a CD-SPM nano-needle probe which is produced by the method according to FIG 7th is made.
9 is a photograph of the SPM nano-needle before going through the procedure after 7th has been processed.
10 is a photograph of the CD-SPM nano-needle probe after going through the procedure 7th has been processed.
11th Figure 12 shows, schematically, how a CD-SPM nano-needle probe made in accordance with the present invention scans a sidewall of a probe.
12-14 show schematically a method of scanning the indented side wall using a conventional SPM probe and a result of this scanning process.
15th Figure 11 shows various shapes of an end of a conventional SPM probe made to scan various sidewall features of the specimen.

Bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Durchführung der ErfindungPreferred embodiment for carrying out the invention

Es wird nun im Detail auf Aspekte der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, wobei ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente durch die ganze Anmeldung hindurch bezeichnen. Die nachfolgenden Merkmale erläutern die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren.Reference will now be made in detail to aspects of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference characters indicate like elements throughout the application. The following features explain the present invention with reference to the figures.

Wie oben erwähnt, umfasst der Begriff „Nanonadel“ auch die Gegenstände, die durch die Begriffe „Nanoröhrchen“ (nanotube) und „Nanodraht“ (nanowire) bezeichnet werden. Auch kann das Verfahren der Herstellung der SPM-Nanonadel-Sonde oder der CD-SPM Nanonadel Sonde gemäß der vorliegenden Erfindung auf alle Arten von Nanoröhrchen angewandt werden, die die üblicherweise angewandten Nanoröhrchen wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen, BCN-Nanoröhrchen oder BN-Nanoröhrchen, ein einzelwandiges Nanoröhrchen, ein doppelwandiges Nanoröhrchen oder ein vielfach-wandiges Nanoröhrchen umfassen, unabhängig von der Art des Nanoröhrchens.As mentioned above, the term “nanoneedle” also includes the objects identified by the terms “nanotube” and “nanowire”. Also, the method of manufacturing the SPM nano-needle probe or the CD-SPM nano-needle probe according to the present invention can be applied to all types of nanotubes, including the commonly used nanotubes such as carbon nanotubes, BCN nanotubes or BN nanotubes single-walled nanotube, a double-walled nanotube or a multi-walled nanotube, regardless of the type of nanotube.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.Preferred exemplary embodiments according to the present invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Da die oben genannten Patentdokumente des Standes der Technik bereits ein Verfahren zur Befestigung der Nanonadel auf der Spitze eines SPM-Sonde beschreiben, verzichtet die vorliegende Anmeldung auf eine Beschreibung der detaillierten Technologie eines solchen Verfahrens.Since the above-mentioned prior art patent documents already describe a method for fastening the nanoneedle on the tip of an SPM probe, the present application dispenses with a description of the detailed technology of such a method.

Die 1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Nanonadel-Sonde, die in einem Rastersonden-Mikroskop (SPM) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, und dies in schematischer Weise. Ein SPM ist auf dem Boden der 1 dargestellt, welche insbesondere eine Spitze eines AFM-Mikroskops umfasst, umfassend einen Hebel 14 und eine Spitze 13, die sich von dem Hebel 14 ausgehend erstreckt, und eine Nanonadel 15' oder 15, die an einem Ende der Spitze 13 befestigt ist. Es wird später beschrieben, warum eine Nanonadel durch zwei Bezugszeichen 15' und 15 bezeichnet wird. Allgemein wird die Nanonadel 15' oder 15, die an der Spitze 13 der Sonde befestigt ist, an einem Ende der Spitze 13 der Sonde durch ein Verfahren des Schweißens mit Fremdstoffen 16 befestigt. Der obere Teil in der 1 zeigt in schematischer Weise eine Ionensäule 11 und einen von der Ionensäule 11 ausgestrahlten Ionenstrahl zu den Nanonadeln 15' oder 15.the 1 describes a method for the production of a nano-needle probe which has been produced in a scanning probe microscope (SPM) according to an exemplary embodiment of the present invention, and this in a schematic manner. An SPM is on the floor of the 1 shown, which in particular comprises a tip of an AFM microscope, comprising a lever 14th and a tip 13th that stand out from the lever 14th starting extends, and a nano-needle 15 ' or 15th that is at one end of the top 13th is attached. It will be described later why a nano-needle is identified by two reference numerals 15 ' and 15th referred to as. In general, the nano-needle 15 ' or 15th who are at the top 13th The probe is attached to one end of the tip 13th the probe by a method of welding with foreign matter 16 attached. The upper part in the 1 shows in a schematic way an ion column 11th and one from the ion column 11th emitted ion beam to the nano needles 15 ' or 15th .

Wie oben in der Beschreibung des Standes der Technik erwähnt, ist es nicht einfach, eine Ausrichtungsrichtung der Nanonadel 15' einzustellen, wenn die Nanonadel 15' an dem Ende der Spitze 13 der Sonde befestigt wird, unter Einsatz von Fremdstoffen 16, weil die Spitze 13 der Sonde eine Form hat, die eine Pyramide oder ein Konus sein kann.As mentioned above in the description of the prior art, it is not easy to determine an alignment direction of the nanoneedle 15 ' adjust when the nanoneedle 15 ' at the end of the tip 13th the probe is attached using foreign matter 16 because the top 13th the probe has a shape that can be a pyramid or a cone.

Die oben erwähnte koreanische Patentdokumentation beschreibt ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Medium an einer Spitze einer Sonde befestigt ist, so dass eine Oberfläche, auf welcher eine Nanonadel zu befestigen ist, vor Befestigung der Nanonadel präpariert werden kann, so dass sie in einer Ausrichtungsrichtung einer Nanonadel einstellbar ist oder dass die Ausrichtungsrichtung der Nanonadel unter Einsatz eines Nanonadel-Manipulators eingestellt werden kann. Jedoch kann ein solches Verfahren nicht eine erforderliche Genauigkeit der Richtung der Nanonadel (ungefähr 2-3 Grad), die an der Spitze der Sonde befestigt ist, garantieren, was für das Scannen kritischer Dimensionen (CD für scanning critical dimension) erforderlich ist. Selbst wenn durch Zufall die erforderliche Genauigkeit erreicht werden würde, würde es eine Vielzahl von Versuchen erfordern. Daher dürfte der Ausstoß relativ klein sein.The above-mentioned Korean patent documentation describes a method which is characterized in that a medium is attached to a tip of a probe so that a surface on which a nano-needle is to be attached can be prepared so that it can be inserted into an alignment direction of a nano-needle can be adjusted or that the alignment direction of the nano-needle can be adjusted using a nano-needle manipulator. However, such a method cannot guarantee a required accuracy of the direction of the nano-needle (about 2-3 degrees) attached to the tip of the probe, which is required for scanning critical dimension (CD) scanning. Even if the required accuracy were achieved by chance, it would require a large number of attempts. Therefore, the output should be relatively small.

Zwischenzeitlich kann das Verfahren der Herstellung der Nanonadel-Sonde, welche in SPM gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, solch ein fundamentales Problem im Vergleich zum Stand der Technik lösen.Meanwhile, the method of manufacturing the nano-needle probe used in SPM according to the present invention can solve such a fundamental problem as compared with the prior art.

In der 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 15' eine Nanonadel, die an der Spitze 13 der Sonde befestigt ist und eine Richtung und Form hat, bevor der Ionenstrahl 12 auf die Nanonadel 15 von der Ionensäule 11 ausgerichtet ist und bestrahlt wird. Ein Bezugszeichen 15' weist auf eine Nanonadel hin, die an der Spitze 13 der Sonde befestigt ist und eine Richtung und eine Form hat, nachdem der Ionenstrahl 12 auf die Nanonadel 15' von der Ionensäule 11 ausgerichtet ist.In the 1 denotes a reference numeral 15 ' a nano needle that is on top 13th the probe is attached and has a direction and shape before the ion beam 12th on the nano-needle 15th from the ion column 11th is aligned and irradiated. A reference number 15 ' indicates a nano-needle that is at the tip 13th the probe is attached and has a direction and a shape after the ion beam 12th on the nano-needle 15 ' from the ion column 11th is aligned.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, ist festzuhalten, dass nicht nur die Richtung der Nanonadel 15' parallel mit dem Ionenstrahl aufgrund der Wirkung des Ionenstrahls 12 wird, sondern dass auch die gebogene Nanonadel 15', die an der Spitze der Sonde angebracht ist, gerade gezogen wird.As shown in the drawing, it should be noted that not only the direction of the nano-needle 15 ' parallel with the ion beam due to the action of the ion beam 12th becomes, but that also the bent nanoneedle 15 ' attached to the tip of the probe.

Mit anderen Worten, nachdem die Spitze 13 der Sonde positioniert worden ist, so dass die Spitze 13 der Sonde in die Richtung zeigt, in welcher der Ionenstrahl 12 sie bestrahlen würde, bestrahlt der Ionenstrahl 12 die Spitze 13 der Sonde, auf welcher die Nanonadel 14' befestigt ist. Dann wird die Nanonadel 15', die an der Spitze 13 der Sonde befestigt ist, parallel zu dem Ionenstrahl 12 ausgerichtet. Daneben ist in der Zeichnung klar dargestellt, dass die Nanonadel 15', die auf der Spitze 13 der Sonde befestigt ist, entlang einer Richtung, in welcher der Ionenstrahl 12 bestrahlt wird, ausgerichtet wird.In other words, after the top 13th the probe has been positioned so that the tip 13th the probe is pointing in the direction in which the ion beam 12th would irradiate them, the ion beam irradiates 12th the summit 13th the probe on which the nano-needle 14 ' is attached. Then the nano-needle 15 ' who are at the top 13th the probe is attached, parallel to the ion beam 12th aligned. In addition, it is clearly shown in the drawing that the nano-needle 15 ' that are on the top 13th the probe is attached along a direction in which the ion beam 12th is irradiated, is aligned.

Die 2 und 3 sind Photographien der experimentellen Ergebnisse, welche die beschriebenen Fakten in klarer Weise unterstützen. Die 2 zeigt eine Photographie der Spitze des Rastersonden-Mikroskops (SEM), auf welcher die Nanonadel vor dem Bestrahlen mit Ionenstrahl befestigt ist, während 3 eine Photographie des SEM nach dem Bestrahlen des Ionenstrahls zeigt.the 2 and 3 are photographs of the experimental results which clearly support the facts described. the 2 FIG. 13 shows a photograph of the tip of the scanning probe microscope (SEM) on which the nano-needle is attached prior to ion beam irradiation, while FIG 3 shows a photograph of the SEM after irradiating the ion beam.

Wie in den 2 und 3 dargestellt, wird festgehalten, dass nicht nur die Nanonadel, die an der Spitze 13 der Sonde befestigt ist, in einer Richtung ausgerichtet wird, in welcher der Ionenstrahl einstrahlt, sondern dass auch die Nanonadel in Richtung des Ionenstrahls ausgerichtet wird. Ein Experiment, welches die Ergebnisse der Zeichnungen zeigt, wird unter Einsatz eines fokussierten Ionenstrahls (FIB)-System und einem Ga-Ionenstrahl, welcher als Ionenstrahl eingesetzt wird, implementiert.As in the 2 and 3 shown, it is noted that not only the nano-needle that is at the top 13th attached to the probe, is aligned in a direction in which the ion beam is incident, but that the nanoneedle is also aligned in the direction of the ion beam. An experiment showing the results of the drawings is implemented using a focused ion beam (FIB) system and a Ga ion beam which is used as an ion beam.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung veränderten eine Beschleunigungsspannung des Ionenstrahls, eine Menge des Stromes aus dem Ionenstrahl und die Zeit, während der die Nanonadel dem Ionenstrahl ausgesetzt ist, in einer Vielzahl von Experimenten, um eine optimale Bedingung zu erhalten, die für die Herstellung einer SPM-Nanonadel-Sonde mit exzellenten Eigenschaften erforderlich ist.The inventors of the present invention changed an accelerating voltage of the ion beam, an amount of current from the ion beam, and the time during which the nano-needle is exposed to the ion beam in a variety of experiments to obtain an optimal condition necessary for the production of an SPM - Needle needle probe with excellent properties is required.

Unter Bezugnahme auf solche Experimente wird festgehalten, dass die Ausrichtungsrichtung der Nanonadel in einfacher Weise auf die Richtung der Ausstrahlung des Ionenstrahls geändert werden kann, wenn die Beschleunigungsspannung und die Höhe des Stromes des Ionenstrahls größer und die Bestrahlungszeit länger wird. Neben diesen allgemeinen Ergebnissen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, dass es bevorzugt ist, dass die Beschleunigungsspannung des Ionenstrahls zwischen 5 kV und 30 kV sein sollte, die Menge des Stroms des Ionenstrahls zwischen 1 pA und 1 nA und die Zeit, während der die Nanonadel dem Ionenstrahl ausgesetzt ist, zwischen 1 und 60 Sekunden betragen sollte.With reference to such experiments, it is noted that the alignment direction of the nanoneedle can be easily changed to the direction of emission of the ion beam when the acceleration voltage and the The magnitude of the current of the ion beam is greater and the irradiation time becomes longer. Besides these general results, the inventors of the present invention have found that it is preferable that the acceleration voltage of the ion beam should be between 5 kV and 30 kV, the amount of current of the ion beam between 1 pA and 1 nA and the time during which the Nanoneedle exposed to the ion beam should be between 1 and 60 seconds.

Der Ionenstrahl, der bei dem Verfahren zur Herstellung der SPM-Nanonadel-Sonde gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, umfasst verschiedene Arten der Ionenstrahlen wie Au-Ionenstrahl, Ar-Ionenstrahl, Li-Ionenstrahl, Be-Ionenstrahl, He-Ionenstrahl und Au-Si-Be-Ionenstrahl sowohl als auch Ga-Ionenstrahl.The ion beam that can be used in the method for manufacturing the SPM nanoneedle probe according to an embodiment of the present invention includes various types of ion beams such as Au ion beam, Ar ion beam, Li ion beam, Be ion beam, He ion beam and Au-Si-Be ion beam as well as Ga ion beam.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ein weiteres Experiment implementiert, um in klarerer Weise ein Phänomen zu bestätigen, dass die Ausrichtungsrichtung und die Form der Nanonadel, die an der Spitze der Sonde befestigt ist, wie gewünscht geändert werden können. Die 4 zeigt in schematischer Weise das Zuweisen eines Musterbereichs, in welchem ein Ionenstrahl vor der Indizierung eines FIB-Systems hindurchführen würde. In der 4 ist das Mustergebiet durch ein Rechteck angezeigt, welches die Nanonadel, die an der Spitze der Sonde befestigt ist, durchquert. Mit anderen Worten, wird bei dem Experiment der Ionenstrahl zu dem oberen Teil des Rechtecks geführt, nachdem der Musterbereich wie in der 4 zugewiesen worden ist.The inventors of the present invention implemented another experiment to more clearly confirm a phenomenon that the alignment direction and the shape of the nano-needle attached to the tip of the probe can be changed as desired. the 4th shows in a schematic manner the assignment of a pattern area in which an ion beam would pass prior to the indexing of an FIB system. In the 4th the pattern area is indicated by a rectangle which the nanoneedle attached to the tip of the probe traverses. In other words, in the experiment, the ion beam is guided to the upper part of the rectangle after the pattern area as in FIG 4th has been assigned.

Die 5 ist eine Photographie des SEM nach der Bestrahlung des fokussierten Ionenstrahls auf die Nanonadel durch das FIB-System nach Zuweisung eines Musterbereichs. Die 6 ist eine Photographie des SEM, vergrößert an einem Ende der Spitze der Sonde, auf welcher die Nanonadel befestigt ist.the 5 Fig. 13 is a photograph of the SEM after the FIB system irradiates the focused ion beam onto the nano-needle after assigning a pattern area. the 6th Figure 13 is a photograph of the SEM enlarged at one end of the tip of the probe on which the nanoneedle is attached.

Wie in den 5 und 6 gezeigt, ist klar festzustellen, dass nicht nur die Nanonadel, die an der Spitze der Sonde befestigt ist, in der Richtung des Ionenstrahls ausgerichtet worden ist, sondern dass auch die Nanonadel entlang der Richtung des Ionenstrahls ausgerichtet worden ist.As in the 5 and 6th As shown in FIG. 1, it can be clearly seen that not only has the nano-needle attached to the tip of the probe been aligned in the direction of the ion beam, but also that the nano-needle has been aligned along the direction of the ion beam.

Mit solchen Ergebnissen, dass die Nanonadel, die an der Spitze der Sonde befestigt ist, parallel zu dem Ionenstrahl wie oben beschrieben ausgerichtet wird, kann die Ausrichtungsrichtung der Nanonadel, die an der Spitze der Sonde befestigt ist, mit der gewünschten Genauigkeit erreicht werden (im Bereich zwischen 2 und 3 Grad), was nicht durch bestehende kommerzielle Technologie erreicht werden kann. Auch kann mit denselben Ergebnissen eine Nanonadel-Sonde mit der Form und der Ausrichtungsrichtung mit ausreichender Genauigkeit implementiert werden, die das Scannen in der kritischen Dimension (CD) ermöglicht.With results such that the nano-needle attached to the tip of the probe is aligned in parallel to the ion beam as described above, the alignment direction of the nanone-needle attached to the tip of the probe can be achieved with the desired accuracy (in Range between 2 and 3 degrees) which cannot be achieved by existing commercial technology. Also, with the same results, a nano-needle probe can be implemented with the shape and orientation direction with sufficient accuracy that enables scanning in the critical dimension (CD).

Die vorliegende Erfindung kann erreichen, dass die Nanonadel-Sonde mit der Ausrichtungsrichtung und der Form mit der Genauigkeit geführt werden kann, die ausreichend ist, um die kritische Dimension (CD) zu scannen, was durch die konventionelle Technologie vorher nicht gegeben war.The present invention can achieve that the nano-needle probe can be guided with the alignment direction and the shape with the accuracy sufficient to scan the critical dimension (CD), which was not possible before by the conventional technology.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben dasselbe Experiment mit erhöhter Stärke des fokussierten Ionenstrahls des FIB-Systems implementiert, nachdem der Musterbereich wie in der 4 zugewiesen worden ist. In einem solchen Fall wird festgehalten, dass die Nanonadel wie in der vorgängig genannten US 6 759 653 B2 beschrieben abgeschnitten wird.The inventors of the present invention implemented the same experiment with increased strength of the focused ion beam of the FIB system after the pattern area as in FIG 4th has been assigned. In such a case, it is stated that the nanoneedle as in the previously mentioned US 6,759,653 B2 is cut off.

Mit solchen Ergebnissen konnten die Erfinder der vorliegenden Erfindung den Schluss ziehen, dass, während die Ausrichtungsrichtung und die Form der Nanonadel durch die Wirkung des Ionenstrahls mit einem spezifischen Schwellwert der Stärke des Ionenstrahls, welcher die Nanonadel bestrahlt, eingestellt wird, die Nanonadel oberhalb dieses Schwellwerts durchgetrennt wird.With such results, the inventors of the present invention were able to conclude that while the alignment direction and the shape of the nano-needle are adjusted by the action of the ion beam with a specific threshold value of the strength of the ion beam irradiating the nano-needle, the nano-needle above this threshold value is severed.

Demgemäß kann in klarer Weise vom Fachmann befunden werden, dass die Ausrichtungsrichtung und die Form der Nanonadel durch richtiges Einstellen der Beschleunigungsspannung, der Strommenge und der Bestrahlungszeit des Ionenstrahls, welcher die Nanonadel bestrahlt, welche an der Spitze der SPM-Sonde befestigt ist, richtig eingestellt werden kann.Accordingly, it can be clearly found by those skilled in the art that the alignment direction and the shape of the nano-needle are properly set by properly setting the accelerating voltage, the amount of current, and the irradiation time of the ion beam which irradiates the nano-needle attached to the tip of the SPM probe can be.

Auf der Basis von solchen Ergebnissen des Experimentes zeigt die 7 in schematischer Weise ein Verfahren zur Herstellung einer CD-SPM Nanonadel-Sonde gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In derselben Weise wie in der 1 wird eine SPM-Sonde auf dem Boden der 7 dargestellt, welche in spezifischer Weise eine Spitze eines AFM zeigt, welches einen Hebel 14 und eine Spitze 13 aufweist, welche sich von dem Hebel 14 erstreckt und eine Nanonadel 15' oder 15, die an einem Ende der Spitze 13 befestigt ist. Wie oben beschrieben, ist die Nanonadel 15 an der Spitze 13 der Sonde an einem Ende der Spitze der Sonde durch ein Verfahren des Schweißens mit Fremdstoffen 16 befestigt.On the basis of such results of the experiment, the 7th schematically shows a method for producing a CD-SPM nanoneedle probe according to another exemplary embodiment of the present invention. In the same way as in the 1 will place an SPM probe on the bottom of the 7th which specifically shows a tip of an AFM which has a lever 14th and a tip 13th has, which is from the lever 14th extends and a nano-needle 15 ' or 15th that is at one end of the top 13th is attached. As described above, is the nano-needle 15th at the top 13th the probe to one end of the tip of the probe by a method of welding with foreign matter 16 attached.

In derselben Art und Weise wie in der 1 dargestellt, ist die Ionensäule 11 und der Ionenstrahl, der die Nanonadel 15 bestrahlt, auf der linken Seite der 7 dargestellt. Der einzige Unterschied zwischen 1 und 7 ist derjenige, dass 7 eine Maske umfasst, die einen Abschnitt unter einem gewissen Teil der Nanonadel abschirmt.In the same way as in the 1 shown is the ion column 11th and the ion beam that the nano-needle 15th irradiated, on the left of the 7th shown. The only difference between 1 and 7th is the one that 7th comprises a mask that shields a portion under some part of the nanoneedle.

Dadurch wird, falls der bestimmte Abschnitt der Nanonadel 15, der an der Spitze 13 der Sonde befestigt ist, durch die Maske 17 abgeschirmt wird und der Ionenstrahl von der einen Seite wie in der 7 dargestellt einstrahlt, ein Teil der Nanonadel 15, der dem Ionenstrahl wie in 8 dargestellt ausgesetzt ist, gebogen.This will, in case the specific section of the nano-needle 15th who is at the top 13th The probe is attached through the mask 17th is shielded and the ion beam from one side as in the 7th shown irradiates a part of the nano-needle 15th that the ion beam as in 8th shown is exposed, bent.

Die Länge L des gebogenen Abschnitts der Nanonadel 15 kann durch Anpassen eines Bereichs der Nanonadel 15 eingestellt werden, die von der Maske 17 abgeschirmt wird. Auch der Winkel θ, um welchen die Nanonadel 15 gebogen wird, kann durch Einstellen eines Winkels, in dem die Ionensäule 11 den Ionenstrahl 12 beleuchtet, eingestellt werden.The length L of the bent portion of the nanoneedle 15th can be done by adjusting an area of the nano-needle 15th set by the mask 17th is shielded. Also the angle θ by which the nanoneedle 15th can be bent by adjusting an angle at which the ion column 11th the ion beam 12th illuminated, adjusted.

Demgemäß kann eine CD-SPM Nanonadel-Sonde der gewünschten Form hergestellt werden durch Einstellen eines Grades der Abschirmung durch die Maske 17 und dem Winkel der Bestrahlung des Ionenstrahls 12.Accordingly, a CD-SPM nano-needle probe of the desired shape can be manufactured by adjusting a degree of shielding by the mask 17th and the angle of irradiation of the ion beam 12th .

Auch kann die CD-SPM Nanonadel-Sonde entweder durch einen Prozess, wie in der 7 dargestellt, hergestellt werden, nachdem die Nanonadel, die an der Spitze der Sonde befestigt ist, ausgerichtet worden ist, unter Einsatz des Ionenstrahls gemäß dem Verfahren nach 1, oder durch ein Verfahren wie es in der 7 dargestellt ist, ohne dass die Nanonadel als solche vorab ausgerichtet worden ist.Also, the CD-SPM nano-needle probe can be processed by either a process such as that in the 7th shown, can be prepared after the nano-needle attached to the tip of the probe has been aligned using the ion beam according to the method of FIG 1 , or by a process such as that in the 7th is shown without the nano-needle as such having been previously aligned.

Die 9 ist eine Photographie der SPM-Nanonadel vor der Durchführung des Verfahrens, welches in der 7 dargestellt ist, während 10 eine Photographie der CD-SPM Nanonadel-Sonde ist, nachdem sie durch das Verfahren, welches in der 7 dargestellt ist, behandelt worden ist. Wie in der 10 dargestellt, kann in klarer Weise erkannt werden, dass ein Ende der Nanonadel gebogen ist.the 9 FIG. 10 is a photograph of the SPM nanoneedle prior to performing the procedure described in FIG 7th is shown while 10 A photograph of the CD-SPM nanoneedle probe is after going through the procedure outlined in the 7th is shown, has been treated. Like in the 10 illustrated, it can be clearly recognized that one end of the nanoneedle is bent.

Die 11 zeigt in schematischer Weise, wie eine CD-SPM Nanonadel-Sonde, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine Seitenwand 22 einer Probe scannt, die eine Irregularität 21 aufweist. Wie oben beschrieben, kann durch richtiges Einstellen der Länge und des Winkels des gebogenen Abschnitts der Nanonadel, abhängig vom Grad der Irregularität des Probenobjekts gemäß dem Verfahren gemäß der 7 die Seitenwand mit der Irregularität des Probenobjekts in präziser Weise gescannt werden. Die CD-SPM Nanonadel-Sonde, die in einer Weise hergestellt worden ist, wie sie bis jetzt beschreiben wurde, kann eingesetzt werden, um ein präzises Bild einer Seitenwand zu erhalten, welches die Irregularität der Probe zeigt, ohne eine Verzerrung des Bildes der Seitenwand auf dem Probenobjekt.the 11th Figure 12 shows schematically how a CD-SPM nano-needle probe made in accordance with the present invention shows a sidewall 22nd scans a sample that has an irregularity 21 having. As described above, by properly adjusting the length and the angle of the bent portion of the nanoneedle depending on the degree of irregularity of the sample object according to the method of FIG 7th the side wall with the irregularity of the specimen can be precisely scanned. The CD-SPM nano-needle probe, fabricated in the manner described so far, can be used to obtain a precise image of a sidewall showing the irregularity of the sample without distorting the sidewall image on the sample object.

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass die Genauigkeit der Ausrichtungsrichtung und die Form der SPM Nanonadel-Sonde verbessert wird durch Liefern eines Verfahrens der Herstellung der SPM-Nanonadel-Sonde, die fähig ist, in einfacher Weise mit der vorgesehenen Ausrichtungsrichtung der Nanonadel eingestellt zu werden, die an der Spitze der Sonde befestigt ist, und sie kann in einfacher Weise gestreckt werden mit der Nanonadel, die an der Spitze der SPM-Nanonadel-Sonde befestigt ist, entlang der vorgesehenen Ausrichtungsrichtung, und durch Liefern der SPM Nanonadel-Sonde, die entsprechend hergestellt worden ist. Daneben hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, den Ausstoß der SPM Nanonadel-Sonden, die durch solch ein Verfahren eingesetzt werden, zu verbessein.The present invention has an advantage that the accuracy of the alignment direction and the shape of the SPM nano-needle probe is improved by providing a method of manufacturing the SPM nano-needle probe capable of being easily adjusted with the intended alignment direction of the nano-needle attached to the tip of the probe, and it can be easily stretched with the nano-needle attached to the tip of the SPM nano-needle probe along the intended alignment direction, and by delivering the SPM nano-needle probe, which has been manufactured accordingly. In addition, the present invention has the advantage of improving the output of the SPM nano-needle probes used by such a method.

Zusätzlich hat die vorliegende Erfindung einen Vorteil dahingehend, dass die Seitenwand des Probenobjekts in präziser Weise in Nano-Skalenbereich gescannt werden kann durch Liefern des Verfahrens der Herstellung der CD-SPM Nanonadel-Sonde, die fähig ist, die Seitenwand des Probenobjektes in präziser Weise zu scannen, und die CD-SPM Nanonadel-Sonde als solche.In addition, the present invention has an advantage that the side wall of the sample object can be precisely scanned in the nano-scale range by providing the method of manufacturing the CD-SPM nano-needle probe capable of accurately measuring the side wall of the sample object scan, and the CD-SPM nano-needle probe as such.

Obwohl einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nun beschrieben und erläutert worden sind, wird es dem Fachmann klar erkenntlich sein, dass Änderungen zu den Merkmalen hinzugefügt werden können, ohne von den Prinzipien und dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.Although some embodiments of the present invention have now been described and illustrated, it will be clearly apparent to those skilled in the art that changes can be added to the features without departing from the principles and scope of the present invention, which is contained in the appended claims and their equivalents is defined.

Claims

Method for the production of a scanning probe microscope (SPM) needle needle probe, in which a nano needle (15) is attached to a tip (13) of the probe, characterized by the following method steps: Positioning the probe in such a way that a tip of the probe , on which the nano-needle is attached, points in a direction in which an ion beam radiates; and aligning the nano-needle attached to the tip of the probe by irradiating the nano-needle with the ion beam toward the tip of the probe on which the nano-needle is attached, so that the nano-needle is aligned in a direction parallel to the ion beam.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that by irradiating with the ion beam towards the tip of the probe on which the nano-needle is attached, a bent nano-needle is drawn straight in the direction of the ion beam.

Procedure according to Claim 1 or 2 , further comprising separating a portion having a predetermined length from the nanoneedle attached to the tip of the probe by irradiating the nanoneedle attached and aligned on the tip of the probe with a focused ion beam.

Procedure according to Claim 1 or 2 , further comprising: shielding a specific portion of the nanoneedle with a mask; and bending the portion of the nano-needle not shielded by the mask by re-irradiating with the ion beam at a certain angle to the direction in which the nano-needle is oriented, so that the portion of the nano-needle not shielded by the mask in the direction of the ion beam with which the part of the nano-needle is irradiated again, is aligned.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the ion beam is a focused ion beam.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the acceleration voltage of the focused ion beam is between 5 kV and 30 kV, the current intensity between 1 pA and 1 nA and the time in which the nanoneedle is exposed to the focused ion beam is between 1 and 60 seconds.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the focused ion beam is one of the ion beams from the group consisting of Ga ion beam, Au ion beam, Ar ion beam, Li ion beam, Be ion beam, He ion beam and Au-Si-Be ion beam.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the nano-needle is a nanotube or a nanowire.

Process for the production of a nano-needle probe for a scanning probe microscope of critical dimensions (CD-SPM) using an ion beam, with the following process steps: Shielding a specific portion of the nano-needle attached to the tip of a probe with a mask; and Bending of the portion of the nanoneedle not shielded by the mask by irradiating with the ion beam in order to align the portion of the nano needle not shielded by the mask in the direction of the ion beam.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the ion beam is a focused ion beam.

Procedure according to Claim 10 , characterized in that the acceleration voltage of the focused ion beam is between 5 kV or 30 kV, the amount of current between 1 pA and 1 nA, and the time in which the nanoneedle is exposed to the focused ion beam is between 1 and 60 seconds.

Procedure according to Claim 10 , characterized in that the focused ion beam is one of the following ion beams: Ga ion beam, Au ion beam, Ar ion beam, Li ion beam, Be ion beam, He ion beam and Au-Si-Be ion beam.

Method according to one of the Claims 9 until 12th , characterized in that the nano-needle is a nanotube or a nanowire.