JP2003300200A - 導電性ナノスケール構造の欠陥及び導電率の工学処理方法 - Google Patents
導電性ナノスケール構造の欠陥及び導電率の工学処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 本発明は、工学処理すべき導電性ナノス
ケール構造の個々の部分に集束した電子ビームを向ける
ことにより加熱によりナノスケール構造の導電性材料に
移動、溶融、スパッタリング及び／又は蒸発を生じさせ
ることによって、導電性ナノスケール構造の各部分にお
ける欠陥及び導電率を工学処理する方法に関する。更に
本発明は、この種の方法における後方散乱電子を検出す
るフィルタを有する走査電子顕微鏡の使用、及び後方散
乱電子を検出するこの種のフィルタを有する走査電子顕
微鏡に関する。
ケール構造の個々の部分に集束した電子ビームを向ける
ことにより加熱によりナノスケール構造の導電性材料に
移動、溶融、スパッタリング及び／又は蒸発を生じさせ
ることによって、導電性ナノスケール構造の各部分にお
ける欠陥及び導電率を工学処理する方法に関する。更に
本発明は、この種の方法における後方散乱電子を検出す
るフィルタを有する走査電子顕微鏡の使用、及び後方散
乱電子を検出するこの種のフィルタを有する走査電子顕
微鏡に関する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ナノスケール構造
内の個々の部分又は個々の領域、すなわちナノスケール
構造の要素における欠陥（defect）及び導電率（conduc
tivity）を工学処理（engineering）する工学処理方法
に関する。「欠陥及び導電率を工学処理する」という用
語は、本発明の意味において最広義に解されなければな
らず、導電性ナノスケール構造の欠陥の修復（repairin
g）、すなわちギャップエッジ間にギャップを有するナ
ノ構造を接続することと、ナノスケール構造における各
部分の導電率の改善（amendment）又は調整（tunin
g）、すなわちナノスケール構造の特定の部分又は要素
における導電率を増大及び減少させることとの両方を含
む。「個々の部分を工学処理すること」という用語は、
ナノスケール構造の部分、すなわち一部のみを目標とし
て、それに対する全ての処理を含むものであり、ナノス
ケール構造の全体を同一の方法で、すなわちナノスケー
ル構造を有する基板を全体的に加熱する方法で一括処理
することはしないという意味である。
内の個々の部分又は個々の領域、すなわちナノスケール
構造の要素における欠陥（defect）及び導電率（conduc
tivity）を工学処理（engineering）する工学処理方法
に関する。「欠陥及び導電率を工学処理する」という用
語は、本発明の意味において最広義に解されなければな
らず、導電性ナノスケール構造の欠陥の修復（repairin
g）、すなわちギャップエッジ間にギャップを有するナ
ノ構造を接続することと、ナノスケール構造における各
部分の導電率の改善（amendment）又は調整（tunin
g）、すなわちナノスケール構造の特定の部分又は要素
における導電率を増大及び減少させることとの両方を含
む。「個々の部分を工学処理すること」という用語は、
ナノスケール構造の部分、すなわち一部のみを目標とし
て、それに対する全ての処理を含むものであり、ナノス
ケール構造の全体を同一の方法で、すなわちナノスケー
ル構造を有する基板を全体的に加熱する方法で一括処理
することはしないという意味である。
【０００２】
【従来の技術】エス・フラム（S. Fullam）による刊行
物「カーボンナノチューブの鋳型による自己組織化及び
金ナノワイヤによる熱処理（Carbon Nanotube Template
Self-Assembly and Thermal Processing of Gold Nano
wires）」（先端技術（２０００年版）１２月号、Ｎ
ｏ．１９、１４３０頁（Advanced materials(200)）,1
2,No. 19 pages 1430 ff.）には、組織全体を最大１２
０秒間、３００℃のレンジ内で高温に加熱して、ナノス
ケール構造の隣接した結晶間に融合を生じさせることに
より、ナノ構造組織（assembly）の導電率を増大させる
方法が開示されている。
物「カーボンナノチューブの鋳型による自己組織化及び
金ナノワイヤによる熱処理（Carbon Nanotube Template
Self-Assembly and Thermal Processing of Gold Nano
wires）」（先端技術（２０００年版）１２月号、Ｎ
ｏ．１９、１４３０頁（Advanced materials(200)）,1
2,No. 19 pages 1430 ff.）には、組織全体を最大１２
０秒間、３００℃のレンジ内で高温に加熱して、ナノス
ケール構造の隣接した結晶間に融合を生じさせることに
より、ナノ構造組織（assembly）の導電率を増大させる
方法が開示されている。
【０００３】フロリアン・バンハート（Florian Banhar
t）による刊行物「電子ビームにおけるカーボンナノチ
ューブ間の接続の形成（The Formation of a Connectio
n between Carbon nanotubes in an Electric Beam）」
（ナノレター２００１年版、Ｖｏｌ．１、Ｎｏ．６、３
２９頁〜３３２頁（Nano Letters2001, Vol. 1, No.6,
pages 329 to 332））には、移動せずに照射領域に留ま
るアモルファスカーボンに、酸化水素を集めて送り込む
ことにより、交差多重壁ナノチューブ（crossing multi
walled nanotubes）を接続可能とし、これによって、２
つの交差ナノチューブが結合し、両者間に機械的接合を
形成することが開示されている。
t）による刊行物「電子ビームにおけるカーボンナノチ
ューブ間の接続の形成（The Formation of a Connectio
n between Carbon nanotubes in an Electric Beam）」
（ナノレター２００１年版、Ｖｏｌ．１、Ｎｏ．６、３
２９頁〜３３２頁（Nano Letters2001, Vol. 1, No.6,
pages 329 to 332））には、移動せずに照射領域に留ま
るアモルファスカーボンに、酸化水素を集めて送り込む
ことにより、交差多重壁ナノチューブ（crossing multi
walled nanotubes）を接続可能とし、これによって、２
つの交差ナノチューブが結合し、両者間に機械的接合を
形成することが開示されている。
【０００４】ティー・アール・グローブス（T.R. Grove
s）による「ビーム照射による基板加熱の理論（Theory
of beam-induced substrate heating）」（米国真空学
会による真空科学技術ジャーナル、Ｂ１４（６）、１１
月／１２月、１９９６年、３８３９頁（J.Vac.Sci. Tec
hnol.B 14(6), Nov/Dec, 1996, pages 3839 ff by Amer
ican Vacuum Society）には、ビームによる基板加熱に
関する一般的分析と共に、加熱、ビーム電力及びパター
ン密度間の依存関係が記載されている。
s）による「ビーム照射による基板加熱の理論（Theory
of beam-induced substrate heating）」（米国真空学
会による真空科学技術ジャーナル、Ｂ１４（６）、１１
月／１２月、１９９６年、３８３９頁（J.Vac.Sci. Tec
hnol.B 14(6), Nov/Dec, 1996, pages 3839 ff by Amer
ican Vacuum Society）には、ビームによる基板加熱に
関する一般的分析と共に、加熱、ビーム電力及びパター
ン密度間の依存関係が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、導電
性ナノスケール構造の個々の部分のみを対象とし、導電
性ナノスケール構造の他の部分は本質的に変更しないで
おくことにより、広い領域に対して高速で信頼性と選択
性があり、更なる側面によれば、好ましくは自動化した
欠陥及び導電率の検査方法と組み合わせて使用すること
のできる、導電性ナノスケール構造の各部分における欠
陥及び導電率を工学処理する工学処理方法を提供するこ
とである。
性ナノスケール構造の個々の部分のみを対象とし、導電
性ナノスケール構造の他の部分は本質的に変更しないで
おくことにより、広い領域に対して高速で信頼性と選択
性があり、更なる側面によれば、好ましくは自動化した
欠陥及び導電率の検査方法と組み合わせて使用すること
のできる、導電性ナノスケール構造の各部分における欠
陥及び導電率を工学処理する工学処理方法を提供するこ
とである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、請求項
１記載の工学処理方法及び請求項１８記載の走査電子顕
微鏡（scanning electron microscope：ＳＥＭ）の使用
方法により達成される。請求項２乃至１７は、本発明に
係る工学処理方法の特定の有利な実現例について言及し
ており、請求項１９及び２０は、本発明に係る工学処理
方法に使用する走査電子顕微鏡の有利な具体例について
言及している。
１記載の工学処理方法及び請求項１８記載の走査電子顕
微鏡（scanning electron microscope：ＳＥＭ）の使用
方法により達成される。請求項２乃至１７は、本発明に
係る工学処理方法の特定の有利な実現例について言及し
ており、請求項１９及び２０は、本発明に係る工学処理
方法に使用する走査電子顕微鏡の有利な具体例について
言及している。
【０００７】本発明によれば、工学処理すべきナノスケ
ール構造の個々の部分に集束した電子ビームを向けるこ
とによりナノスケール構造の導電性材料に加熱による移
動、溶融、スパッタリング及び／又は蒸発を発生させる
ことによって、導電性ナノスケール構造の各部分におけ
る欠陥及び導電率を工学処理する工学処理方法が提供さ
れる。
ール構造の個々の部分に集束した電子ビームを向けるこ
とによりナノスケール構造の導電性材料に加熱による移
動、溶融、スパッタリング及び／又は蒸発を発生させる
ことによって、導電性ナノスケール構造の各部分におけ
る欠陥及び導電率を工学処理する工学処理方法が提供さ
れる。
【０００８】対象の導電性構造をビームにより加熱する
ことは、材料の改質効果、すなわち移動、溶融、スパッ
タリング及び／又は蒸発を生じさせる原因である。これ
によって、本発明に係る工学処理方法は、種々の導電性
ナノスケール構造に沿う欠陥の修復並びに導電率の増大
及び調整のために容易に適用できる方法を提供するもの
であり、特に、本発明に係る工学処理方法は、種々の導
電性ナノスケール構造とその物理的特性、特に融点に対
して適応することができる。
ことは、材料の改質効果、すなわち移動、溶融、スパッ
タリング及び／又は蒸発を生じさせる原因である。これ
によって、本発明に係る工学処理方法は、種々の導電性
ナノスケール構造に沿う欠陥の修復並びに導電率の増大
及び調整のために容易に適用できる方法を提供するもの
であり、特に、本発明に係る工学処理方法は、種々の導
電性ナノスケール構造とその物理的特性、特に融点に対
して適応することができる。
【０００９】集束した電子ビームを使用することによ
り、導電性ナノスケール構造の他の部分に影響を与える
ことなく、欠陥、すなわち導電率の低下した部分あるい
は導電率がゼロにまで低下したギャップをも処理するこ
とができる。したがって、特定の要求に適合したナノス
ケール構造の工学処理、特に、特定のナノスケール設計
の構築が可能となり、このことは、例えば金属及び半導
体のナノ結晶又は他の材料から、データ処理装置、例え
ばナノメートルスケールの集積回路の面積を、小さく製
造する際の基礎となるナノスケール構造を提供する上で
極めて重要である。
り、導電性ナノスケール構造の他の部分に影響を与える
ことなく、欠陥、すなわち導電率の低下した部分あるい
は導電率がゼロにまで低下したギャップをも処理するこ
とができる。したがって、特定の要求に適合したナノス
ケール構造の工学処理、特に、特定のナノスケール設計
の構築が可能となり、このことは、例えば金属及び半導
体のナノ結晶又は他の材料から、データ処理装置、例え
ばナノメートルスケールの集積回路の面積を、小さく製
造する際の基礎となるナノスケール構造を提供する上で
極めて重要である。
【００１０】本発明は、例えば多結晶金属ナノワイヤの
ように、選択的な自己組織化による金属化によって高い
導電性が得られるＤＮＡ鋳型ナノワイヤ（DNA-template
d nanowire）から成る導電性ナノスケール構造を提供す
るのに特に有益である。
ように、選択的な自己組織化による金属化によって高い
導電性が得られるＤＮＡ鋳型ナノワイヤ（DNA-template
d nanowire）から成る導電性ナノスケール構造を提供す
るのに特に有益である。
【００１１】ＤＮＡ鋳型ナノワイヤから成る導電性ナノ
スケール構造は、厚さ２ｎｍ〜５００ｎｍの酸化膜を有
するシリコン基板上に通常作製されるが、本発明に係る
工学処理方法は種々の基板材料上の導電性ナノ構造にも
適用することができる。
スケール構造は、厚さ２ｎｍ〜５００ｎｍの酸化膜を有
するシリコン基板上に通常作製されるが、本発明に係る
工学処理方法は種々の基板材料上の導電性ナノ構造にも
適用することができる。
【００１２】更に、本発明に係る工学処理方法は、例え
ば粒子状導電性構造の導電率を増大するために、粒子状
境界（grain-boundaries）又は個々のナノ結晶を結合す
るのにも使用できる。これらの粒子状境界又は個々のナ
ノ結晶についても本発明の意味において「導電性ナノス
ケール構造」と解されるべきである。
ば粒子状導電性構造の導電率を増大するために、粒子状
境界（grain-boundaries）又は個々のナノ結晶を結合す
るのにも使用できる。これらの粒子状境界又は個々のナ
ノ結晶についても本発明の意味において「導電性ナノス
ケール構造」と解されるべきである。
【００１３】好ましくは、本発明に係る工学処理方法
は、導電性ナノスケール構造におけるギャップ領域に適
用可能であり、欠陥エッジを含むギャップ領域に集束し
た電子ビームを向ける。これにより、欠陥エッジにおい
て導電性材料の溶融、スパッタリング及び／又は蒸発に
よる移動が加熱により発生してギャップが埋まり、欠陥
エッジが接続され、これによりギャップが閉じ導電性ナ
ノスケール構造が得られる。
は、導電性ナノスケール構造におけるギャップ領域に適
用可能であり、欠陥エッジを含むギャップ領域に集束し
た電子ビームを向ける。これにより、欠陥エッジにおい
て導電性材料の溶融、スパッタリング及び／又は蒸発に
よる移動が加熱により発生してギャップが埋まり、欠陥
エッジが接続され、これによりギャップが閉じ導電性ナ
ノスケール構造が得られる。
【００１４】集束した電子ビームのパラメータは、所望
の効果に依存するとともに、導電性ナノスケール構造の
材料にも依存し、工学処理すべきナノスケール構造に合
わせて設定することができる。
の効果に依存するとともに、導電性ナノスケール構造の
材料にも依存し、工学処理すべきナノスケール構造に合
わせて設定することができる。
【００１５】例えば金の選択的メッキにより金属化可能
なＤＮＡ鋳型ナノワイヤに対して特に有効だが、他の材
料及び他のナノスケール構造に対しても適用できるビー
ム加速電圧は、例えば０．１ｋＶ〜５０ｋＶであり、特
に３ｋＶ〜１０ｋＶが好ましく、約５ｋＶのレンジが最
良である。
なＤＮＡ鋳型ナノワイヤに対して特に有効だが、他の材
料及び他のナノスケール構造に対しても適用できるビー
ム加速電圧は、例えば０．１ｋＶ〜５０ｋＶであり、特
に３ｋＶ〜１０ｋＶが好ましく、約５ｋＶのレンジが最
良である。
【００１６】好ましい電流密度は、例えば１Ａ／ｃｍ２
〜１００Ａ／ｃｍ２であり、特に１０Ａ／ｃｍ２〜５０
Ａ／ｃｍ２が好ましく、約２０Ａ／ｃｍ２のレンジが最
良である。好ましい絶対ビーム電流は、例えば１０ｐＡ
〜１０００ｐＡであり、２０ｐＡ〜５００ｐＡが好まし
く、２００ｐＡ〜４００ｐＡが最良である。このような
低いエネルギビームでも、工学処理、特に欠陥の修復と
導電率の増大を短い照射時間で実現するのに十分であ
る。ビーム照射時間は、約２秒〜約３０秒の範囲が好ま
しく、特に上述した金属化されたＤＮＡ鋳型ナノワイヤ
の場合には１０秒〜２０秒でよいが、照射時間又は走査
時間はナノスケール構造材料に依存する。照射時間は、
材料の性質、特に工学処理すべき材料の熱伝導率に依存
し、最大１分間まで延び、あるいは特定のケースでは数
分程度まで延びる。
〜１００Ａ／ｃｍ２であり、特に１０Ａ／ｃｍ２〜５０
Ａ／ｃｍ２が好ましく、約２０Ａ／ｃｍ２のレンジが最
良である。好ましい絶対ビーム電流は、例えば１０ｐＡ
〜１０００ｐＡであり、２０ｐＡ〜５００ｐＡが好まし
く、２００ｐＡ〜４００ｐＡが最良である。このような
低いエネルギビームでも、工学処理、特に欠陥の修復と
導電率の増大を短い照射時間で実現するのに十分であ
る。ビーム照射時間は、約２秒〜約３０秒の範囲が好ま
しく、特に上述した金属化されたＤＮＡ鋳型ナノワイヤ
の場合には１０秒〜２０秒でよいが、照射時間又は走査
時間はナノスケール構造材料に依存する。照射時間は、
材料の性質、特に工学処理すべき材料の熱伝導率に依存
し、最大１分間まで延び、あるいは特定のケースでは数
分程度まで延びる。
【００１７】電子ビームのスキャニングウィンドウ（sc
anning window）は、欠陥領域（一般には工学処理すべ
き領域）に合わせるのが好ましく、欠陥領域又は工学処
理すべき領域はスキャニングウィンドウの中央に置かれ
る。スキャニングウィンドウは、様々な形状を有するこ
とができ、典型的には略円形スキャニングウィンドウの
場合では径が１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、矩形スキャ
ニングウィンドウの場合では辺の長さが１０ｎｍ〜１０
０ｎｍである。
anning window）は、欠陥領域（一般には工学処理すべ
き領域）に合わせるのが好ましく、欠陥領域又は工学処
理すべき領域はスキャニングウィンドウの中央に置かれ
る。スキャニングウィンドウは、様々な形状を有するこ
とができ、典型的には略円形スキャニングウィンドウの
場合では径が１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、矩形スキャ
ニングウィンドウの場合では辺の長さが１０ｎｍ〜１０
０ｎｍである。
【００１８】なお、より小さな寸法のスキャニングウィ
ンドウを使用してもよく、また、電子ビームの走査を止
め、電子ビームを工学処理すべき中心又は位置にある特
定のスポットに直接フォーカスしてもよい。典型的に
は、走査の場合における電子ビーム径は、電子ビームの
直接フォーカスの場合より小さい。
ンドウを使用してもよく、また、電子ビームの走査を止
め、電子ビームを工学処理すべき中心又は位置にある特
定のスポットに直接フォーカスしてもよい。典型的に
は、走査の場合における電子ビーム径は、電子ビームの
直接フォーカスの場合より小さい。
【００１９】典型的な電子ビーム径は、１ｎｍ〜５０ｎ
ｍであり、特に５ｎｍ〜２０ｎｍが好ましく、更に好ま
しくは約１０ｎｍである。
ｍであり、特に５ｎｍ〜２０ｎｍが好ましく、更に好ま
しくは約１０ｎｍである。
【００２０】好ましい電子照射量は、ナノスケール構造
の特定領域に対する工学処理工程当たり１ｍＣ／ｃｍ２
〜５００ｍＣ／ｃｍ２であり、特に１０ｍＣ／ｃｍ２〜
２００ｍＣ／ｃｍ２が好ましく、更に好ましくは約５０
ｍＣ／ｃｍ２〜約１００ｍＣ／ｃｍ２である。なお、こ
の電子照射量の下限値は、数十Ｃ／ｃｍ２程度、好まし
くは１０Ｃ／ｃｍ２〜５０Ｃ／ｃｍ２の範囲にまで拡大
することもできる。
の特定領域に対する工学処理工程当たり１ｍＣ／ｃｍ２
〜５００ｍＣ／ｃｍ２であり、特に１０ｍＣ／ｃｍ２〜
２００ｍＣ／ｃｍ２が好ましく、更に好ましくは約５０
ｍＣ／ｃｍ２〜約１００ｍＣ／ｃｍ２である。なお、こ
の電子照射量の下限値は、数十Ｃ／ｃｍ２程度、好まし
くは１０Ｃ／ｃｍ２〜５０Ｃ／ｃｍ２の範囲にまで拡大
することもできる。
【００２１】特に、２０ｍＣ／ｃｍ２超の比較的高い電
子照射量により、非常に高い表面温度を達成でき、導電
性材料の移動、溶融、スパッタリング、及び／又蒸発に
よる構造変化を金属化されたナノ構造に生じさせること
ができる。
子照射量により、非常に高い表面温度を達成でき、導電
性材料の移動、溶融、スパッタリング、及び／又蒸発に
よる構造変化を金属化されたナノ構造に生じさせること
ができる。
【００２２】本発明の独立的な側面によれば、検査すべ
き構造部分に電子ビームを向けて後方散乱電子を検出す
ることにより、導電性ナノスケール構造を検査すること
もできる。
き構造部分に電子ビームを向けて後方散乱電子を検出す
ることにより、導電性ナノスケール構造を検査すること
もできる。
【００２３】この点に関して注目すべき重要な点は、後
方散乱電子は、ナノスケール構造の導電率を検査するこ
とを可能とする、表面に関する所要の電子的情報を担っ
ており、一方、電子ビームの一次電子によって生じる二
次電子は、一般に導電率変動に関する有益なコントラス
ト変動を示すことはなく、通常は表面の幾何学的情報を
担うだけであるということである。
方散乱電子は、ナノスケール構造の導電率を検査するこ
とを可能とする、表面に関する所要の電子的情報を担っ
ており、一方、電子ビームの一次電子によって生じる二
次電子は、一般に導電率変動に関する有益なコントラス
ト変動を示すことはなく、通常は表面の幾何学的情報を
担うだけであるということである。
【００２４】したがって、後方散乱電子のみを検出する
フィルタを設けることが好ましい。ここに、この意味に
おける「フィルタ」という用語は、最広義に解されなけ
ればならない。フィルタは、後方散乱電子のみに関す
る、又は主として後方散乱電子に基づく信号又は情報を
受信又は計算するために、例えば特定の検出器又は特定
の検出器構成又は様々な検出素子と組み合わせて使用可
能な１つ以上の加速又は減速界を有する。
フィルタを設けることが好ましい。ここに、この意味に
おける「フィルタ」という用語は、最広義に解されなけ
ればならない。フィルタは、後方散乱電子のみに関す
る、又は主として後方散乱電子に基づく信号又は情報を
受信又は計算するために、例えば特定の検出器又は特定
の検出器構成又は様々な検出素子と組み合わせて使用可
能な１つ以上の加速又は減速界を有する。
【００２５】したがって、本発明のこの側面により、後
方散乱電子を解析することによって、導電性ナノスケー
ル構造における欠陥の存在又はナノスケール構造におけ
る導電率に直接関係するコントラスト情報を持つ後方散
乱電子画像が得られる。
方散乱電子を解析することによって、導電性ナノスケー
ル構造における欠陥の存在又はナノスケール構造におけ
る導電率に直接関係するコントラスト情報を持つ後方散
乱電子画像が得られる。
【００２６】上述したように、電子ビームを検査すべき
構造の部分に向けることによる導電性ナノスケール構造
検査は、本発明の独立的な側面を成すものであるが、こ
の導電性ナノスケール検査方法を上述したように方向付
けた集束電子ビームを利用することによってなされる導
電性ナノスケール構造の欠陥及び導電率に対する工学処
理方法と組み合わせることにより特別の利点が得られ
る。
構造の部分に向けることによる導電性ナノスケール構造
検査は、本発明の独立的な側面を成すものであるが、こ
の導電性ナノスケール検査方法を上述したように方向付
けた集束電子ビームを利用することによってなされる導
電性ナノスケール構造の欠陥及び導電率に対する工学処
理方法と組み合わせることにより特別の利点が得られ
る。
【００２７】したがって、極めて簡単な方法によりかつ
単一の装置のみを使用することにより、まず導電性ナノ
スケール構造を検査し、「改善（amend）」又は工学処
理すべき所定の欠陥又はエリア／部分を検出した後、直
ちにナノスケール構造の当該所定部分を修復又は工学処
理することができる。
単一の装置のみを使用することにより、まず導電性ナノ
スケール構造を検査し、「改善（amend）」又は工学処
理すべき所定の欠陥又はエリア／部分を検出した後、直
ちにナノスケール構造の当該所定部分を修復又は工学処
理することができる。
【００２８】本発明の特別に有利な実現例によれば、検
査と工学処理の両方法を逐次、好ましくは交互に適用
し、まずナノ構造を検査し、欠陥があれば工学処理し、
工学処理工程後、改善したナノスケール構造の検査を再
度実行して、「過大な工学処理」、すなわち導電性材料
の望ましくない移動、溶融、スパッタリング及び／又は
蒸発を生じさせる過大加熱や望ましくない過大処理を避
けるようにする。
査と工学処理の両方法を逐次、好ましくは交互に適用
し、まずナノ構造を検査し、欠陥があれば工学処理し、
工学処理工程後、改善したナノスケール構造の検査を再
度実行して、「過大な工学処理」、すなわち導電性材料
の望ましくない移動、溶融、スパッタリング及び／又は
蒸発を生じさせる過大加熱や望ましくない過大処理を避
けるようにする。
【００２９】加熱による移動、溶融、スパッタリング及
び／又は蒸発の発生と同時に導電性ナノスケール構造を
検査する工程を実行することも可能である。
び／又は蒸発の発生と同時に導電性ナノスケール構造を
検査する工程を実行することも可能である。
【００３０】なお、導電性ナノスケール構造の検査に使
用する電子ビーム電力は、典型的には工学処理の場合よ
り低い電力とし、ナノスケール構造の検査のみを行う場
合には何らかの改善又は工学処理効果が生じないように
し、あるいはナノスケール構造の検査のみが要求される
場合にはこの種の効果を可及的に低く抑える必要があ
る。
用する電子ビーム電力は、典型的には工学処理の場合よ
り低い電力とし、ナノスケール構造の検査のみを行う場
合には何らかの改善又は工学処理効果が生じないように
し、あるいはナノスケール構造の検査のみが要求される
場合にはこの種の効果を可及的に低く抑える必要があ
る。
【００３１】工学処理に好ましい電子ビームパラメータ
については既に上述したが、検査用電子ビームの場合、
電子照射量は、典型的には数ｍＣ／ｃｍ２未満、好まし
くは１０ｍＣ／ｃｍ２未満である。好ましい電子照射量
は、１ｍＣ／ｃｍ２〜５ｍＣ／ｃｍ２であるが、１ｍＣ
／ｃｍ２未満の非常に少ない電子照射量も可能であり、
例えば１μＣ／ｃｍ２〜５００μＣ／ｃｍ２である。検
査用電子照射量を工学処理用電子照射量と比較すると、
工学処理用電子照射量の方が好ましくは約１マグニチュ
ード（magnitude）分多く、好ましい工学処理用電子照
射量は、検査用電子照射量の５倍〜１００倍多く、好ま
しくは１０倍〜５０倍、殆どの場合は１０倍〜３０倍で
ある。
については既に上述したが、検査用電子ビームの場合、
電子照射量は、典型的には数ｍＣ／ｃｍ２未満、好まし
くは１０ｍＣ／ｃｍ２未満である。好ましい電子照射量
は、１ｍＣ／ｃｍ２〜５ｍＣ／ｃｍ２であるが、１ｍＣ
／ｃｍ２未満の非常に少ない電子照射量も可能であり、
例えば１μＣ／ｃｍ２〜５００μＣ／ｃｍ２である。検
査用電子照射量を工学処理用電子照射量と比較すると、
工学処理用電子照射量の方が好ましくは約１マグニチュ
ード（magnitude）分多く、好ましい工学処理用電子照
射量は、検査用電子照射量の５倍〜１００倍多く、好ま
しくは１０倍〜５０倍、殆どの場合は１０倍〜３０倍で
ある。
【００３２】検査用ビーム電流は、例えば１０ｐＡ〜５
００ｐＡであり、２０ｐＡ〜１００ｐＡが好ましく、特
に好ましいのは約５０ｐＡである。
００ｐＡであり、２０ｐＡ〜１００ｐＡが好ましく、特
に好ましいのは約５０ｐＡである。
【００３３】好ましい検査用スキャニングウィンドウ
は、好ましい工学処理用スキャニングウィンドウと略同
一の範囲であり、矩形形状の場合の辺の長さは、約１０
ｎｍ〜約１００ｎｍであり、好ましくは５０ｎｍ〜１０
０ｎｍである。検査モードにおいても走査を止め、検査
すべき部分の特定のスポットに電子ビームを直接フォー
カスすることも可能ではあるが、この種の動作は通常、
検査中は好ましくなく、工学処理モードのみに適してい
る。
は、好ましい工学処理用スキャニングウィンドウと略同
一の範囲であり、矩形形状の場合の辺の長さは、約１０
ｎｍ〜約１００ｎｍであり、好ましくは５０ｎｍ〜１０
０ｎｍである。検査モードにおいても走査を止め、検査
すべき部分の特定のスポットに電子ビームを直接フォー
カスすることも可能ではあるが、この種の動作は通常、
検査中は好ましくなく、工学処理モードのみに適してい
る。
【００３４】検査モードにおける好ましい加速電圧は、
０．０１ｋＶ〜５０ｋＶであり、特に好ましいのは１ｋ
Ｖ〜１０ｋＶであり、したがって、工学処理用電子ビー
ムの場合におけるビーム加速電圧に匹敵するが、通常は
若干低く、好ましくは１／１．５〜１／３である。
０．０１ｋＶ〜５０ｋＶであり、特に好ましいのは１ｋ
Ｖ〜１０ｋＶであり、したがって、工学処理用電子ビー
ムの場合におけるビーム加速電圧に匹敵するが、通常は
若干低く、好ましくは１／１．５〜１／３である。
【００３５】検査モードの場合、ナノスケール構造を電
子貯蔵部（electron reservoir）として機能する電極に
接続することが特に好ましい。これにより、欠陥が存在
するときの画像コントラストが大幅に改善される。代わ
りに、外側からナノスケール構造に所定のバイアス電圧
をかける細い導電線にナノスケール構造を接続すること
もできる。これによっても所定のコントラスト改善が得
られる。
子貯蔵部（electron reservoir）として機能する電極に
接続することが特に好ましい。これにより、欠陥が存在
するときの画像コントラストが大幅に改善される。代わ
りに、外側からナノスケール構造に所定のバイアス電圧
をかける細い導電線にナノスケール構造を接続すること
もできる。これによっても所定のコントラスト改善が得
られる。
【００３６】一方、上述した工学処理の場合、ナノスケ
ール構造と、電極又は導電細線との接続は不要である
が、工学処理中においても工学処理に悪影響を与えるこ
となくナノスケール構造を電極に接続した状態にしてお
くこともできる。
ール構造と、電極又は導電細線との接続は不要である
が、工学処理中においても工学処理に悪影響を与えるこ
となくナノスケール構造を電極に接続した状態にしてお
くこともできる。
【００３７】導電性ナノスケール構造検査方法又は工程
の好ましい実現例において、一次電子ビームは、高電圧
の電界で加速された後、導電性ナノスケール構造に達す
る前に減速界により減速され、これにより、好ましい具
体例において、第１の検出手段は、この第１の検出手段
の方向において減速界により好ましくは加速された後方
散乱電子のみを検出し、第２の検出手段は、二次電子と
後方散乱電子の両方を検出し、これにより、両検出手段
の測定結果を比較することにより後方散乱電子信号又は
後方散乱電子画像を得ることができる。
の好ましい実現例において、一次電子ビームは、高電圧
の電界で加速された後、導電性ナノスケール構造に達す
る前に減速界により減速され、これにより、好ましい具
体例において、第１の検出手段は、この第１の検出手段
の方向において減速界により好ましくは加速された後方
散乱電子のみを検出し、第２の検出手段は、二次電子と
後方散乱電子の両方を検出し、これにより、両検出手段
の測定結果を比較することにより後方散乱電子信号又は
後方散乱電子画像を得ることができる。
【００３８】一具体例において、減速界は、高電圧電界
により発生した最大エネルギの約２％〜約１０％のエネ
ルギに電子ビームの一次電子を減速する。
により発生した最大エネルギの約２％〜約１０％のエネ
ルギに電子ビームの一次電子を減速する。
【００３９】なお、減速ビームは実際には約１００ｅＶ
〜約１０ｋｅＶのビーム電圧を有し得るので、高電圧電
界により発生した最大エネルギの１％未満〜１００％ま
での値を取り得るが、好ましくは１０％〜１００％であ
る。
〜約１０ｋｅＶのビーム電圧を有し得るので、高電圧電
界により発生した最大エネルギの１％未満〜１００％ま
での値を取り得るが、好ましくは１０％〜１００％であ
る。
【００４０】本発明の目的は、上述した方法における走
査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のシステムの使用によっても解
決されるものであり、走査電子顕微鏡は、後方散乱電子
及び二次電子を検出するフィルタと、本質的に後方散乱
電子のみを検出するフィルタとを有する（なお、上述し
たように、「フィルタ」は本発明の意味において「後方
散乱電子画像」又は信号を得るための任意の手段に関す
るものである）。
査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のシステムの使用によっても解
決されるものであり、走査電子顕微鏡は、後方散乱電子
及び二次電子を検出するフィルタと、本質的に後方散乱
電子のみを検出するフィルタとを有する（なお、上述し
たように、「フィルタ」は本発明の意味において「後方
散乱電子画像」又は信号を得るための任意の手段に関す
るものである）。
【００４１】
【発明の実施の形態】図１は、２個の電極１０とＤＮＡ
鋳型ナノワイヤ（DNA-templated nanowire）２０、２
２、２４のシステムの後方散乱電子画像を示したもので
あり、これらのＤＮＡ鋳型ナノワイヤ２０、２２、２４
は、選択的な自己組織化（self-assembly）による金属
化によって高い導電性を持たせたものである。この写真
は検査すべきシステムに電子ビームを向け、本発明の一
側面に従い後方散乱電子を検出することにより撮ったも
のである。図１に示す後方散乱電子画像は、ビーム電圧
４ｋＶ、作動距離（working distance：以下、ＷＤとい
う。）６ｍｍの条件下で得たものである。
鋳型ナノワイヤ（DNA-templated nanowire）２０、２
２、２４のシステムの後方散乱電子画像を示したもので
あり、これらのＤＮＡ鋳型ナノワイヤ２０、２２、２４
は、選択的な自己組織化（self-assembly）による金属
化によって高い導電性を持たせたものである。この写真
は検査すべきシステムに電子ビームを向け、本発明の一
側面に従い後方散乱電子を検出することにより撮ったも
のである。図１に示す後方散乱電子画像は、ビーム電圧
４ｋＶ、作動距離（working distance：以下、ＷＤとい
う。）６ｍｍの条件下で得たものである。
【００４２】図１の示すシステムにおいて、ＤＮＡ鋳型
ナノスケールワイヤ２０、２２、２４は、ランダムに配
置されているが、例えばナノエレクトロニクスの回路用
としてより規則的な配置を実現することができる。
ナノスケールワイヤ２０、２２、２４は、ランダムに配
置されているが、例えばナノエレクトロニクスの回路用
としてより規則的な配置を実現することができる。
【００４３】図１に明らかに見えるように、ＤＮＡ鋳型
ナノワイヤ２０、２２、２４は、明るいコントラスト又
は弱いコントラストのいずれかを示している。少なくと
も１つの電極１０に電気的に接続されたワイヤ部分２２
は、明るいコントラストを示しているのに対し、１つの
電極１０と直接的な電気接点を明らかに持たないワイヤ
部分２４は、弱いコントラストで現れている。
ナノワイヤ２０、２２、２４は、明るいコントラスト又
は弱いコントラストのいずれかを示している。少なくと
も１つの電極１０に電気的に接続されたワイヤ部分２２
は、明るいコントラストを示しているのに対し、１つの
電極１０と直接的な電気接点を明らかに持たないワイヤ
部分２４は、弱いコントラストで現れている。
【００４４】図１の白い円内に示すように、複数の欠陥
３０も図１に明らかに見える。
３０も図１に明らかに見える。
【００４５】比較のために、図２ａに図１のシステムを
示し、図２ｂに同じシステムにおいて、原始間力顕微鏡
（atomic force microscope：ＡＦＭ）のチップ（tip）
でＤＮＡ鋳型ナノワイヤの導電性部分を切断することに
より、同じく白い円で示す更なる欠陥３２をシステムに
追加して形成した後のシステムを示す。
示し、図２ｂに同じシステムにおいて、原始間力顕微鏡
（atomic force microscope：ＡＦＭ）のチップ（tip）
でＤＮＡ鋳型ナノワイヤの導電性部分を切断することに
より、同じく白い円で示す更なる欠陥３２をシステムに
追加して形成した後のシステムを示す。
【００４６】この欠陥３２を追加して形成したことによ
り、明らかに、ＤＮＡ鋳型ナノワイヤ２２の一部は、追
加的に形成した欠陥３２により電極１０との接続が切れ
た状態となり、これにより弱いコントラストで現れてい
る。
り、明らかに、ＤＮＡ鋳型ナノワイヤ２２の一部は、追
加的に形成した欠陥３２により電極１０との接続が切れ
た状態となり、これにより弱いコントラストで現れてい
る。
【００４７】追加的に形成した欠陥３２のために、新た
な欠陥３４が発見された。これは、ＤＮＡ鋳型ナノワイ
ヤ２２が欠陥３４の左側で明るいコントラストを示すの
に対し、欠陥３４の右側では弱いコントラストを示して
いることからよく見える。
な欠陥３４が発見された。これは、ＤＮＡ鋳型ナノワイ
ヤ２２が欠陥３４の左側で明るいコントラストを示すの
に対し、欠陥３４の右側では弱いコントラストを示して
いることからよく見える。
【００４８】図３は、後方散乱電子画像の拡大詳細図で
あり、ＤＮＡ鋳型ナノワイヤ２２は、電極（図示せず）
に接続されているため、明るいコントラストを示し、Ｄ
ＮＡ鋳型ナノワイヤ２４は、電極（図示せず）に接続さ
れていないので、弱いコントラストを示すのみである。
図３の後方電子画像の略中央によく見えるように、欠陥
３０を検出でき、この欠陥３０は、電極に接続されてい
ないＤＮＡ鋳型ナノワイヤ２４（欠陥３０上方の弱いコ
ントラスト）と電極に接続されているＤＮＡ鋳型ナノワ
イヤ２２（欠陥３０下方の明るいコントラスト）とを分
離している。
あり、ＤＮＡ鋳型ナノワイヤ２２は、電極（図示せず）
に接続されているため、明るいコントラストを示し、Ｄ
ＮＡ鋳型ナノワイヤ２４は、電極（図示せず）に接続さ
れていないので、弱いコントラストを示すのみである。
図３の後方電子画像の略中央によく見えるように、欠陥
３０を検出でき、この欠陥３０は、電極に接続されてい
ないＤＮＡ鋳型ナノワイヤ２４（欠陥３０上方の弱いコ
ントラスト）と電極に接続されているＤＮＡ鋳型ナノワ
イヤ２２（欠陥３０下方の明るいコントラスト）とを分
離している。
【００４９】本発明に係る工学処理方法を適用して、エ
ネルギ４ｋＶ、ＷＤ６ｍｍ、ビーム電流約２０ｐＡ、開
口３０μｍ、スキャニングウィンドウ約５０ｎｍ×１０
０ｎｍ、走査時間１０秒の条件下で集束電子ビームを利
用することにより、欠陥３０は、架橋されて修復された
（図４に指示符号３６で示す）。
ネルギ４ｋＶ、ＷＤ６ｍｍ、ビーム電流約２０ｐＡ、開
口３０μｍ、スキャニングウィンドウ約５０ｎｍ×１０
０ｎｍ、走査時間１０秒の条件下で集束電子ビームを利
用することにより、欠陥３０は、架橋されて修復された
（図４に指示符号３６で示す）。
【００５０】図４において、ＤＮＡ型ナノワイヤ２２
は、修復した欠陥３６の上方と下方の両側において後方
散乱電子画像上で明るいコントラストを示しており、Ｄ
ＮＡ鋳型ナノワイヤ２２は、修復した欠陥３６の両側と
もに１つの電極に接続されたことを明らかに示してお
り、欠陥（図３に示す３０）は、明らかに修復され、導
電的に架橋されたことを示している。
は、修復した欠陥３６の上方と下方の両側において後方
散乱電子画像上で明るいコントラストを示しており、Ｄ
ＮＡ鋳型ナノワイヤ２２は、修復した欠陥３６の両側と
もに１つの電極に接続されたことを明らかに示してお
り、欠陥（図３に示す３０）は、明らかに修復され、導
電的に架橋されたことを示している。
【００５１】図に示した具体例は、後方散乱電子画像を
示すことによって本発明に係る工学処理方法の効果を示
すものであり、本発明に係る欠陥及び導電率の工学処理
方法は、後方散乱電子画像によって上述の導電性ナノス
ケール構造を検査する方法又は工程と組み合わせること
により、その組合せ効果が得られる点で好ましいが、検
査方法又は工程とは独立して適用することができること
は明らかである。なお、例えば導電率が低下した欠陥又
は部分を見つけるために、例えば光又は赤外線の変動、
電気的測定、又は原始間力顕微鏡による構造検査によっ
ても導電性ナノスケール構造を検査することもできる。
示すことによって本発明に係る工学処理方法の効果を示
すものであり、本発明に係る欠陥及び導電率の工学処理
方法は、後方散乱電子画像によって上述の導電性ナノス
ケール構造を検査する方法又は工程と組み合わせること
により、その組合せ効果が得られる点で好ましいが、検
査方法又は工程とは独立して適用することができること
は明らかである。なお、例えば導電率が低下した欠陥又
は部分を見つけるために、例えば光又は赤外線の変動、
電気的測定、又は原始間力顕微鏡による構造検査によっ
ても導電性ナノスケール構造を検査することもできる。
【００５２】図５は、本発明に係る工学処理方法に使用
する具体的な走査電子顕微鏡装置の主要構成素の一部を
模式的に示したものである。一次電子ビーム１０２が電
子源１００により発生し、これに対する加速電圧は、本
発明に係る工学処理方法に従い広い範囲で、例えば１ｋ
Ｖ〜１０ｋＶの範囲で調整することができる。
する具体的な走査電子顕微鏡装置の主要構成素の一部を
模式的に示したものである。一次電子ビーム１０２が電
子源１００により発生し、これに対する加速電圧は、本
発明に係る工学処理方法に従い広い範囲で、例えば１ｋ
Ｖ〜１０ｋＶの範囲で調整することができる。
【００５３】一次電子ビーム１０２はナノスケール構造
を有する試料２００に向けられる。試料２００は模式的
に示されており、試料２００の上面には２個の電極２３
０が取り付けらていれる。
を有する試料２００に向けられる。試料２００は模式的
に示されており、試料２００の上面には２個の電極２３
０が取り付けらていれる。
【００５４】図５に模式的に示すように、試料２００に
向けられた一次電子ビーム１０２は、主として試料２０
０内の相互作用領域２１０内で効果を示す。相互作用領
域２１０の体積は、この図５では模式的に示している
が、試料２００の材料と電子ビームのパラメータに依存
する。
向けられた一次電子ビーム１０２は、主として試料２０
０内の相互作用領域２１０内で効果を示す。相互作用領
域２１０の体積は、この図５では模式的に示している
が、試料２００の材料と電子ビームのパラメータに依存
する。
【００５５】図５に模式的に示すように、一次電子ビー
ム１０２は、後方散乱電子１５０と二次電子１６０を発
生し、一次電子ビーム１０２と本質的に同一エネルギを
有する後方散乱電子１５０は、一次電子ビーム１０２と
本質的に反対方向に後方散乱し、二次電子１６０は側方
に発生する。
ム１０２は、後方散乱電子１５０と二次電子１６０を発
生し、一次電子ビーム１０２と本質的に同一エネルギを
有する後方散乱電子１５０は、一次電子ビーム１０２と
本質的に反対方向に後方散乱し、二次電子１６０は側方
に発生する。
【００５６】電子の方向は走査電子顕微鏡の磁力レンズ
１１０と静電レンズ１２０により制御される。
１１０と静電レンズ１２０により制御される。
【００５７】図５に示す走査電子顕微鏡は、後方散乱電
子１５０用の環状検出器１７０を備えており、これによ
り後方散乱電子信号を直接取り込み、「後方散乱電子画
像」を得ることができる。
子１５０用の環状検出器１７０を備えており、これによ
り後方散乱電子信号を直接取り込み、「後方散乱電子画
像」を得ることができる。
【００５８】図５には図示していないが、走査電子顕微
鏡は、更に二次電子１６０用の検出器、例えば側方検出
器を備えていてもよい。なお、二次電子１６０は、図５
に模式的に示すように、試料２００の上面領域における
二次放出領域２２０においてのみ発生する。
鏡は、更に二次電子１６０用の検出器、例えば側方検出
器を備えていてもよい。なお、二次電子１６０は、図５
に模式的に示すように、試料２００の上面領域における
二次放出領域２２０においてのみ発生する。
【００５９】明細書、特許請求の範囲及び／又は図面に
開示する本発明の諸特徴は、別個にあるいは任意の組合
せのいずれであれ、本発明を種々の形態で実現する上で
重要である。
開示する本発明の諸特徴は、別個にあるいは任意の組合
せのいずれであれ、本発明を種々の形態で実現する上で
重要である。
【図１】電極に接続したナノスケールの金属化されたＤ
ＮＡ鋳型ワイヤの後方散乱電子画像を示す写真である。
ＮＡ鋳型ワイヤの後方散乱電子画像を示す写真である。
【図２】ナノスケールの金属化されたＤＮＡ鋳型ワイヤ
の切断前（図２ａ）と切断後（図２ｂ）における、図１
に示すシステムの後方散乱電子画像を示す写真である。
の切断前（図２ａ）と切断後（図２ｂ）における、図１
に示すシステムの後方散乱電子画像を示す写真である。
【図３】１つの金属化されたＤＮＡ鋳型ナノワイヤに欠
陥を有するナノスケールの金属化されたＤＮＡワイヤシ
ステムの後方散乱電子画像の拡大詳細図を示す写真であ
る。
陥を有するナノスケールの金属化されたＤＮＡワイヤシ
ステムの後方散乱電子画像の拡大詳細図を示す写真であ
る。
【図４】１つの金属化ＤＮＡ鋳型ナノワイヤの欠陥修復
後における、図３に示すシステムの後方散乱電子画像の
同一拡大詳細図を示す。
後における、図３に示すシステムの後方散乱電子画像の
同一拡大詳細図を示す。
【図５】本発明に係る工学処理方法に採用した走査電子
顕微鏡の具体例の模式図であり、図中に後方散乱電子と
二次電子の経路を示す。
顕微鏡の具体例の模式図であり、図中に後方散乱電子と
二次電子の経路を示す。
１０ 電極、２０，２２，２４ ナノワイヤ、３０，３
２，３４ 欠陥、３５修復した欠陥、１００ 電子源、
１０２ 一次電子ビーム、１１０ 磁力レンズ、１２０
静電レンズ、１５０ 後方散乱電子、１６０ 二次電
子、１７０ 後方散乱電子用検出器、２００ 試料（ナ
ノスケール構造を有する）、２１０ 相互作用領域、２
２０ 二次放出領域、２３０ 電極
２，３４ 欠陥、３５修復した欠陥、１００ 電子源、
１０２ 一次電子ビーム、１１０ 磁力レンズ、１２０
静電レンズ、１５０ 後方散乱電子、１６０ 二次電
子、１７０ 後方散乱電子用検出器、２００ 試料（ナ
ノスケール構造を有する）、２１０ 相互作用領域、２
２０ 二次放出領域、２３０ 電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ハルナック オリバー
ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット
ゥガルト ヘインリッチハーツ通り １
アドヴァンスドテクノロジーセンター シ
ュトゥットゥガルト ソニー インターナ
ショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフ
ト ミット ベシュレンクテル ハフツン
グ内
(72)発明者 ウェッセルズ ジュリナ
ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット
ゥガルト ヘインリッチハーツ通り １
アドヴァンスドテクノロジーセンター シ
ュトゥットゥガルト ソニー インターナ
ショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフ
ト ミット ベシュレンクテル ハフツン
グ内
(72)発明者 フォード ウィリアム イー
ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット
ゥガルト ヘインリッチハーツ通り １
アドヴァンスドテクノロジーセンター シ
ュトゥットゥガルト ソニー インターナ
ショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフ
ト ミット ベシュレンクテル ハフツン
グ内
(72)発明者 安田 章夫
ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット
ゥガルト ヘインリッチハーツ通り １
アドヴァンスドテクノロジーセンター シ
ュトゥットゥガルト ソニー インターナ
ショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフ
ト ミット ベシュレンクテル ハフツン
グ内
Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 BA15 CA03 HA13
KA03 NA03 RA03 SA06
5C033 FF03 UU01 UU04 UU05
5C034 AA01 AB02 AB03
Claims (20)
- 【請求項１】 工学処理すべきナノスケール構造の個々
の部分に集束した電子ビームを向けることにより上記ナ
ノスケール構造の導電性材料に加熱による移動、溶融、
スパッタリング及び／又は蒸発を発生させることによっ
て、上記導電性ナノスケール構造の各部分における欠陥
及び導電率を工学処理する工学処理方法。 - 【請求項２】 上記工学処理すべきナノスケール構造の
部分は、修復すべきギャップ領域であり、欠陥エッジを
含む上記ギャップ領域に上記集束した電子ビームを向け
ることにより、上記欠陥エッジの導電性材料が加熱によ
って上記欠陥エッジ間のギャップに移動、溶融、スパッ
タリング及び／又は蒸発して上記ギャップを埋め、上記
欠陥エッジを接続することを特徴とする請求項１記載の
工学処理方法。 - 【請求項３】 上記電子ビームのビーム加速電圧は、
０．１ｋＶ〜５０ｋＶ、好ましくは３ｋＶ〜１０ｋＶで
あることを特徴とする請求項１又は２記載の工学処理方
法。 - 【請求項４】 上記電子ビームは、１Ａ／ｃｍ２〜１０
０Ａ／ｃｍ２の電流密度を有することを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項記載の工学処理方法。 - 【請求項５】 上記電子ビームの絶対ビーム電流は、１
０ｐＡ〜１０００ｐＡ、好ましくは２０ｐＡ〜５００ｐ
Ａであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
項記載の工学処理方法。 - 【請求項６】 上記電子ビームは、径又は辺の長さが１
０ｎｍ〜１００ｎｍのスキャニングウィンドウを有する
走査モードにおいて適用されることを特徴とする請求項
１乃至５のいずれか１項記載の工学処理方法。 - 【請求項７】 上記工学処理すべき導電性ナノスケール
構造の各部分は、上記スキャニングウィンドウの中央に
位置することを特徴とする請求項６記載の工学処理方
法。 - 【請求項８】 上記電子ビームは、１ｎｍ〜５０ｎｍの
ビーム径を有することを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれか１項記載の工学処理方法。 - 【請求項９】 上記導電性ナノスケール構造に対する作
動距離は、２ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請
求項１乃至８のいずれか１項記載の工学処理方法。 - 【請求項１０】 単一の部分に対して適用される工学処
理は、合計の電子照射量が１Ｃ／ｃｍ２〜５００ｍＣ／
ｃｍ２であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれ
か１項記載の工学処理方法。 - 【請求項１１】 更に、上記検査すべき導電性ナノスケ
ール構造の部分に電子ビームを向けて後方散乱電子を検
出することにより、上記導電性ナノスケール構造を検査
する工程を有する請求項１乃至１０のいずれか１項記載
の工学処理方法。 - 【請求項１２】 上記検査工程の間、一次電子ビーム
は、電界により高電位に加速され、上記導電性ナノスケ
ール構造に達する前に減速界により減速されることを特
徴とする請求項１１記載の工学処理方法。 - 【請求項１３】 第１の検出手段は、後方散乱電子のみ
を検出し、第２の検出手段は、二次電子と後方散乱電子
の両方を検出することを特徴とする請求項１１又は１２
記載の工学処理方法。 - 【請求項１４】 上記導電性ナノスケール構造に対する
上記検査工程の間に照射される電子ビームの合計の電子
照射量は、０．１ｍＣ／ｃｍ２〜１０ｍＣ／ｃｍ２であ
ることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項
記載の工学処理方法。 - 【請求項１５】 上記検査工程の間における電子ビーム
の絶対ビーム電流は、１ｐＡ〜５００ｐＡ、好ましくは
２０ｐＡ〜１００ｐＡであることを特徴とする請求項１
１乃至１４のいずれか１項記載の工学処理方法。 - 【請求項１６】 上記検査工程の間における電子ビーム
のビーム加速電圧は、０．０１ｋＶ〜５０ｋＶ、好まし
くは１ｋＶ〜１０ｋＶであることを特徴とする請求項１
１乃至１５のいずれか１項記載の工学処理方法。 - 【請求項１７】 上記減速界は、上記電子ビームの一次
電子を上記電界により発生した最大エネルギの２％〜１
０％のエネルギに減速することを特徴とする請求項１１
乃至１６のいずれか１項記載の工学処理方法。 - 【請求項１８】 請求項１乃至１７のいずれか１項記載
の方法における後方散乱電子を検出するフィルタを有す
る走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）装置の使用方法。 - 【請求項１９】 上記走査電子顕微鏡は、１０μｍ〜１
００μｍ、好ましくは３０μｍ〜６０μｍの開口を有す
るように設計されていることを特徴とする請求項１８記
載の走査電子顕微鏡装置の使用方法。 - 【請求項２０】 上記後方散乱電子を検出するフィルタ
は、環状の後方散乱電子検出器（１０２）を有すること
を特徴とする請求項１８又は１９記載の走査電子顕微鏡
装置の使用方法。
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