NL1026942C2 - Werkwijze en inrichting voor de vorming van elektroden op nanometerschaal en dergelijke elektroden. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze en inrichting voor de vorming van elektroden op nanometerschaal en dergelijke elektroden.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de vorming van elektroden op nanometerschaal. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor de vorming van elektroden waarmee elementen op nanometerschaal kunnen worden gedetecteerd en gemeten 5 met behulp van geleiding.

Bij de toepassing of detecteren van zeer kleine elektrisch geleidende componenten, zoals actieve elektrische componenten is het maken van elektrisch contact veelal problematisch. Dergelijke componenten op nanometerschaal, die bijvoorbeeld kunnen bestaan uit deeltjes met 10 dimensies van één tot enkele nanometer en zelfs kunnen bestaan uit bijvoorbeeld één enkel molecuul, maken elektroden noodzakelijk op nanometerschaal, in het bijzonder elektroden met een precisie van één tot enkele nanometer.

Het is algemeen bekend elektroden te vervaardigen met behulp 15 van lithografische technieken. Zo kan gebruik worden gemaakt van metaaldepositie en lithografie met behulp van UV-licht, gevolgd door etsen, waarmee een precisie kan worden bereikt van ongeveer 50 nm. Een hogere precisie kan niet worden bereikt omdat deze wordt beperkt door de golflengte van het gebruikte licht. Een kortere golflengte kan daarbij niet 20 worden toegepast omdat alle materialen voor licht met een dergelijke korte golflengte doordringbaar zijn.

Ook is bekend gebruik te maken van elektronenbundel lithografie in foto- of elektronengevoelige lagen, gevolgd door etsen. Hiermee kan een precisie worden bereikt van ongeveer 20 nm. Weliswaar kan de 25 elektronenbundel worden gefocuseerd met een precisie van één nanometer of minder, doch verstrooiing van elektronen uit de bundel en/of opgewekte elektronen zullen de daarvoor gevoelige laag ook buiten de gewenste 1026942 ( 2 gebieden waarop wordt gefocuseerd belichten, waardoor de mogelijke nauwkeurigheid wordt beperkt tot genoemde waarde van ongeveer 20nm.

De uitvinding beoogt een werkwijze van de in de aanhef beschreven soort te verschaffen, waarbij ten minste een aantal van de genoemde 5 nadelen is vermeden, met behoud van de voordelen. Daartoe wordt een werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt door de maatregelen volgens conclusie 1.

Bij een werkwijze volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van een elektronenbundel om direct een elektrisch geleidend materiaal te 10 bewerken, zonder tussenkomst van lagen die gevoelig zijn voor elektronen of lichtlagen. Gebleken is dat met behulp van een elektronenbundel atomen kunnen worden verplaatst, zodat een groef kan worden gevormd in een strip elektrisch geleidend materiaal, in het bijzonder metaal, zodanig dat de elektrische geleiding door de strip wordt beïnvloed, in het bijzonder 15 onderbroken. Daardoor kunnen op eenvoudige en bijzonder nauwkeurige wijze elektroden worden vervaardigd op nanometerschaal.

Onder nanometerschaal dient in deze ten minste te worden begrepen dat genoemde elektroden ten minste in een breedterichting en een dikterichting afmetingen hebben tussen één nanometer en enkele tientallen 20 tot honderden nanometers, althans nabij genoemde groef en/of een tussen genoemde elektroden gevormde groef een wijdte heeft die zodanig klein is dat deze overbrugd kan worden door elementen met buitenafmetingen op een schaal van kleine en middelgrote moleculen, bijvoorbeeld tussen minder dan één nanometer en enkele nanometers. Onder strip dient in deze ten 25 minste te worden begrepen elk type element vervaardigd uit elektrisch geleidend materiaal dat een minimale lengte en een minimale breedte heeft die aanmerkelijk groter zijn dan de dikte van het materiaal, gemeten haaks op genoemde lengte- en breedterichting, ten minste ter hoogte van de plaats waar de ten minste ene groef wordt aangebracht. Onder groef dient in deze 30 ten minste te worden begrepen een vervorming van de oppervlakte van de 1026942 3 strip die een diepte heeft, gezien vanaf genoemd oppervlak, en een wijdte, waarbij de vervorming zowel vlakke als enkel of dubbel gekromde of onregelmatig gevormde zijvlakken kan hebben die althans in hoofdzaak de naar elkaar gekeerde wanden van de groef bepalen. De groeikan een bodem 5 hebben uit het materiaal van de strip maar kan zich ook door de volledige dikte van de strip uitstrekken.

In een bijzondere uitvoering is het materiaal, waarin de groef wordt gemaakt, éénkristallijn. Dit biedt een grotere beheersing van het fabricageproces van de groef.

10 Bij een werkwijze volgens de uitvinding wordt de groef bij voorkeur in een bovenvlak van genoemde strip aangebracht, met een diepte, gerekend ongeveer haaks op genoemd bovenvlak, die ten minste overeenkomt met de dikte van de strip ter plaatse van de groef, zodanig dat de strip in ten minste twee elektrisch van elkaar gescheiden delen wordt verdeeld, welke 15 delen de elektroden vormen.

In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm wordt de strip aangebracht op een drager, voorafgaand aan het aanbrengen van de ten minste ene groef. Daardoor wordt bewerking verder vereenvoudigd. In de drager kan onder ten minste een gedeelte van de groef een opening worden 20 aangebracht, waardoorheen tijdens het vormen van de groef, althans het bewerken van de strip, veranderingen in de strip kunnen worden waargenomen.

Bij voorkeur wordt bij een werkwijze volgens de uitvinding gebruik gemaakt van een elektronenmicroscoop, in het bijzonder van een 25 transmissie elektronen microscoop. Met een elektronenmicroscoop kan nauwkeurig een elektronenbundel worden opgewekt en gecontroleerd, welke elektronenbundel kan worden gefocusseerd naar een spotgrootte van bijvoorbeeld ongeveer één nanometer. Hiermee kan bijzonder nauwkeurig bijzonder kleine oppervlakken worden bewerkt en kunnen atomen worden 30 verplaatst voor de vorming van bijzonder smalle groeven, althans 1026942 4 oppervlakteveranderingen. Gebruik van een elektronenmicroscoop biedt daarenboven het voordeel dat tijdens het vervormen van de strip, althans de vorming van de ten minste ene groef, de verkregen veranderingen nauwkeurig en real time kunnen worden waargenomen, op basis waarvan 5 de elektronenbundel kan worden gecontroleerd en aangestuurd, bijvoorbeeld in richting, grootte, intensiteit.

De strip kan bijvoorbeeld zijn of worden vervaardigd uit edelmetaal zoals zilver, goud platina, of uit een metallisch oxyde.

In een voordelige uitvoering wordt het materiaal waarin de groef 10 wordt aangebracht, extra verhit of afgekoeld via een externe temperatuurregeling. Hierdoor kan de vorming van de groef positief worden beïnvloed.

In een voordelige nadere uitvoeringsvorm wordt bij een werkwijze volgens de uitvinding de drager vervaardigd uit een silicium gebaseerd 15 materiaal, bijvoorbeeld silicium nitride of silicium oxide. De strip wordt bij voorkeur vervaardigd door gebruik van conventionele technieken, in het bijzonder lithografie, meer in het bijzonder fotolithografie. Hiermee kunnen nauwkeurig en relatief eenvoudig relatief smalle, dunne strips worden voorzien, in een gewenste vorm en afmeting.

20 De uitvinding heeft voorts betrekking op een set elektroden, gekenmerkt door de maatregelen volgens conclusie 13.

Een dergelijke set elektroden biedt het voordeel dat elementen op nanometer schaal daarmee kunnen worden gedetecteerd, aangestuurd, beïnvloed, onderzocht of anderszins gemanipuleerd met behulp van 25 elektrische stroom of lading of daarvan afgeleide of af te leiden grootheden. De eerste uiteinden zijn bij voorkeur enigszins taps uitgevoerd, zodanig dat zij elkaar slechts over een kleine breedte op kleine afstand naderen. De strips kunnen bijvoorbeeld uit een relatief zuiver metaal of uit een metaallegering worden gevormd. Bij gebruik van een legering kunnen 30 tijdens bewerking de eerste einden verrijkt worden met één der 1026942 0 5 componenten uit de legering, waardoor de geleiding positief of negatief kan worden beïnvloed.

De strip heeft voorafgaand aan het aanbrengen van genoemde groef bij voorkeur een relatief kleine dikte en breedte, bijvoorbeeld een dikte 5 tussen 2 en 20 nm en een breedte tussen 20 en 100 nm. Met name de breedte kan in beginsel groter zijn doch daarmee wordt de bewerkingsduur relatief lang. In het bijzonder kan een strip worden toegepast die gemiddeld een eerste breedte heeft en die plaatselijk een kleinere breedte heeft, waarbij genoemde groef wordt aangebracht in het gedeelte met de kleinere 10 breedte. Daardoor is relatief weinig tijd en energie nodig voor het aanbrengen van de groef, terwijl de elektroden op afstand van de groef relatief breed kunnen zijn en daarmee eenvoudig te benaderen voor bijvoorbeeld het maken van elektrisch contact met randapparatuur.

De uitvinding heeft daarenboven betrekking op het gebruik van 15 een elektronenbundel voor de vorming van elektroden door migratie van atomen en op het gebruik van een elektronenmicroscoop voor de vorming van elektroden uit een metaal strip.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een inrichting voor de vorming van ten minste twee elektrisch geleidende elektrisch van elkaar 20 geïsoleerde stripdelen uit een strip, in het bijzonder elektroden, gekenmerkt door de maatregelen volgens conclusie 18.

Met een dergelijke inrichting kunnen op bijzonder nauwkeurige en relatief eenvoudige wijze geleidende strips, in het bijzonder elektroden worden vervaardigd op nanometer schaal.

25 In de verdere volgconclusies zijn nadere voordeüge uitvoeringsvormen van een werkwijze, elektroden en gebruik gegeven.

Ter verduidelijking van de uitvinding zullen uitvoeringsvoorbeelden van een werkwijze en inrichtingen volgens de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Daarin 30 toont: 1026942 » 6

Figuur 1 schematisch een inrichting volgens de uitvinding voor de vervaardiging van elektrisch geleidende strips; figuur 2 schematisch in zijaanzicht een set elektroden vervaardigd met een werkwijze en inrichting volgens onderhavige uitvinding, tijdens 5 gebruik; figuur 3A schematisch in perspectivisch aanzicht, gedeeltelijk doorgesneden, een stap in een werkwijze volgens onderhavige uitvinding; figuur 3B-H afbeeldingen, vervaardigd met een elektronenmicroscoop, van een strip tijdens een werkwijze volgens 10 onderhavige uitvinding; en figuur 4A-F een zestal opnamen tijdens de vervaardiging van een elektrodenpaar met een werkwijze volgens onderhavige uitvinding.

In deze beschrijving hebben gelijke of corresponderende delen gelijke of corresponderende verwijzingscijfers. De getoonde 15 uitvoeringsvoorbeelden zijn slechts getoond en beschreven ter illustratie van de onderhavige uitvinding en dienen geenszins beperkend te worden uitgelegd.

Figuur 1 toont schematisch, sterk vereenvoudigd een elektronenmicroscoop 1 met focusseermiddelen 2, gekoppeld met een camera 20 3 via een regelinrichting 4. Uiteraard kunnen de camera 3 en/of de regelinrichting 4 ook een integraal onderdeel uitmaken van de elektronenmicroscoop 1. Bovendien kunnen andere middelen worden toegepast voor het opwekken en controleren van een elektronenbundel. Met behulp van de focusseermiddelen 2 kan een sterk gefocusseerde 25 elektronenbundel worden verkregen met op een werkstuk 5 een spotgrootte op nanometerschaal, bijvoorbeeld met een doorsnede van 2 tot 10 nm of minder. In figuur 1 is schematisch een werkstuk 5 getoond, zoals nog nader zal worden beschreven, op zeer sterk vergrote schaal. Dit werkstuk 5 omvat een drager 6, omvattende een basis 7 en een membraan 8, op welk 30 membraan 8 een strip 9 wordt gedragen, waaruit met een werkwijze volgens 1025942 7 onderhavige uitvinding, met behulp van een elektronenbundel een elektrodenpaar volgens de uitvinding zal worden gevormd, zoals schematisch nader getoond in figuur 2. De strip 9 heeft een dikte D die relatief klein is, bijvoorbeeld tussen 2 en 20 nm, meer in het bijzonder 5 tussen 5 en 15 nm en een breedte, haaks op het vlak van tekening, die enigszins groter kan zijn, bijvoorbeeld meer dan 10 nm, meer in het bijzonder meer dan 50 nm en bijvoorbeeld 100 tot 150 nm. Hierop zal nog nader worden ingegaan.

Tijdens gebruik wordt bij voorkeur voorafgaand aan de bewerking 10 van de strip 9 in het membraan 8, indien dit aanwezig is, ten minste één opening aangebracht naast en/of onder de strip 9, ter hoogte van de positie waar de strip 9 met behulp van de elektronenbundel 2 zal worden bewerkt. Het doel van een dergelijke opening is dat met behulp van de camera 3 vervormingen van de strip 9 en/of van het membraan 8 kunnen worden 15 waargenomen, bijvoorbeeld in real time, met behulp van de camera 3, zodat met behulp van de regelinrichting 4 de elektronenmicroscoop 1, in het bijzonder de focusseermiddelen 2 en/of verplaatsingen van de elektronenbundel kunnen worden gestuurd voor het verkrijgen van de gewenste vervorming van de strip 9 door verplaatsing van atomen, in het 20 bijzonder diffunderen van atomen in de strip 9, zodanig dat, zoals in figuur 2 schematisch getoond in de strip 9 boven genoemde opening 10 een groef 11 wordt gevormd die de strip 9 in de breedte B, dat wil zeggen haaks op het vlak van tekening in figuur 1 en 2, geheel doorsnijdt, ten minste tot op het membraan 8, waardoor aan weerszijden van de groef 11 een elektrode 12A, 25 12B wordt gevormd, elektrisch gescheiden van elkaar door genoemde groef.

Elke elektrode 12A, 12B heeft een eerste einde 13A, 13B. Deze eerste einden 13A, 13B begrenzen genoemde groef 11 en hebben een onderlinge afstand W, de wijdte van de groef 11, op nanometerschaal. Deze wijdte W kan bijvoorbeeld 1 a 2 nm zijn, maar kan ook kleiner of groter worden gemaakt, 30 afhankelijk van bijvoorbeeld de spotgrootte, de intensiteit van de 8 elektronenbundel, de bewerkingsduur en dergelijke. Zoals getoond in figuur 4 kan op of tussen de eerste einden 13A, 13B een element 14 worden gepositioneerd, waarna met behulp van een stroomkring 15 aangesloten op de beide elektroden 12A, 12B bijvoorbeeld de aanwezigheid van het element 5 14 kan worden geconstateerd of elektrische eigenschappen daarvan kunnen worden bepaald, het element 14 elektrisch kan worden bekrachtigd of op andere wijze elektrisch worden beïnvloed, gemanipuleerd of de aanwezigheid daarvan kan worden vastgesteld. Duidelijk zal zijn dat wanneer een element 14 met een breedte Q die in dezelfde orde ligt als de 10 wijdte W van de groef 11 op of tegen genoemde eerste einden 13A, 13B rust de stroomkring 15 zal worden gesloten. Als gevolg van de toepassing van een werkwijze volgens onderhavige uitvinding kunnen bijvoorbeeld nanoclusters, nanobuisjes of zelfs enkele moleculen als element 14 worden toegepast. Deze kunnen worden gekarakteriseerd op basis van elektrische 15 metingen met behulp van de stroomkring 15.

Figuur 3A toont in perspectivisch, gedeeltelijk doorgesneden aanzicht een werkstuk 5 tijdens uitvoering van een werkwijze volgens onderhavige uitvinding, waarbij schematisch een elektronenbundel 16 is ingetekend als een diabolo, waarbij een focusseerpunt 17 is gelegen ter 20 hoogte van het membraan 8, althans de strip 9.

Het werkstuk 5 omvat een strip 9 gedragen op een drager 6. Deze drager 6 omvat een basis 7, een tussenlaag 18 en een membraan 8. In het in figuur 3A getoonde voorbeeld is het membraan bijvoorbeeld een ongeveer 40 nm dik SiN-membraan, waarbij de tussenlaag een siliciumoxide laag is, 25 gedragen door een relatief dikke laag silicium. In de basis 7 en de tussenlaag 18 is op op zichzelf bekende wijze een opening 10 aangebracht, die zich in de van het membraan 8 afgekeerde richting verwijdt. Deze opening 10 is bijvoorbeeld ongeveer rechthoekig en is bijvoorbeeld 400 bij 400 nm.

10*6942 9

In figuur 3A is de strip 9 bijvoorbeeld vervaardigd uit een 10 nm dikke, vrij liggende, bikristallijn georiënteerde goudfilm of een platina film met ongeveer gelijke dikte en een breedte B van ongeveer 150 nm. In een gedeelte 19 dat zich boven de opening 10 uitstrekt, is de breedte Bi van de 5 strip 9 aanmerkelijk verkleind, bijvoorbeeld tot een breedte van ongeveer 20 of 50 nm, teneinde de bewerkingstijd te verkorten.

Figuur 3A toont, zoals hiervoor beschreven, een inrichting volgens de uitvinding, terwijl de figuren 3B-H afbeeldingen tonen van een strip 9 volgens de uitvinding tijdens bewerking met een werkwijze volgens 10 onderhavige uitvinding. Dit betreft TEM-afbeeldingen. De figuren 3B-D tonen drie afbeeldingen van een niet-succesvolle vervaardigingspoging, de figuren E-H tonen een succesvolle poging. In de figuren 3B, C, D, E en H zijn in de rechter bovenhoek schematisch dwarsdoorsneden van het werkstuk getoond, tijdens de betreffende stap.

15 Figuur 3B toont polycrystalline metaalstrip 9 vervaardigd uit platina met een breedte van 50 nm, waarin een brug 19 is aangebracht, met een breedte van ongeveer 50 nm. Dit is bereikt met behulp van een ionenbundel (ion beam milling). Vervolgens is, zoals getoond in figuur B, met een korte belichting een kleine opening in het Si3N4-membraan 20 aangebracht, zoals aangeduid door de pijl K. Vervolgens zijn, zoals getoond in figuur 3C, plaatselijk delen van de brug verwijderd door plaatselijke bestraling door de elektronen bundel, waardoor de breedte van de brug 19 aanmerkelijk is verkleind, naar ongeveer 1,5 nm, zoals getoond in figuur 3C in de rechter benedenhoek. Vervolgens is, zoals getoond in figuur 3D, de 25 elektronen bundel opzettelijk verwijd, teneinde de vorming van de groef 11 real time te kunnen vastleggen met een snelle CCD-camera (fast-scan CCD). Deze verandering in de elektronenflux had evenwel een sterke toename van de breedte van de brug tot gevolg, hetgeen een goede controle over de groefvorming sterk bemoeilijkte.

i 1026942 10

In figuur 3E is een afbeelding getoond, ongeveer halverwege een vervaardigingswerkwijze in een tweede poging. Eerst een insnijding gemaakt in een bovenste gedeelte van de brug (figuur 3E), waarna vanaf de onderzijde (bovenzijde en onderzijde dienen in deze begrepen te worden als 5 boven en onder in de verschillende afbeeldingen van figuren 3A-H en 4A-F, hetgeen betekent weerszijden van de strip 9 ter hoogte van de brug 19 wanneer gezien ongeveer haaks op het oppervlak van het membraan 8), zodat de breedte van de brug 19 steeds verder is verkleind. In figuur 3E is in de linker bovenhoek enigszins vergroot de veranderde vorm van de brug 10 nader getoond.

Zoals duidelijk blijkt uit de figuren 3F-H ontstaat door verdere bewerking met de elektronenbundel, welke in een richting ongeveer haaks op de lengterichting van de strip 9 is bewogen, relatief ten opzichte van genoemde strip, althans brug 19, een groef 11 gevormd tussen twee eerste 15 einden 13A, B van twee aan weerszijden van de groef 11 gevormde elektroden 12. De smalste groef die hierbij is gevormd in de gegeven uitvoeringsvorm heeft een minimale wijdte van 0.6 nm en scheidt de beide elektroden 12 elektrisch van elkaar. Verdere bewerking met elektronenbundel leidt, zoals getoond in figuur 3H tot een verdere 20 verwijding van de groef 11, in het getoonde voorbeeld tot een wijdte van ongeveer 1.4 nm.

Bijzonder voordelig kan het materiaal waarin de groef wordt aangebracht éénkristallijn zijn. Van het materiaal kan bovendien de temperatuur worden geregeld, bijvoorbeeld door koeling of verwarming.

25 In figuur 4A-4F is een zestal afbeeldingen getoond, genomen uit een film gemaakt tijdens bewerking van een 10 nm dikke, vrij liggende bi-crystalline georiënteerde goudfilm voor de vorming van een paar elektroden 12 . Eerst is een gat gemaakt met behulp van de elektronenbundel voor de vorming van een ongeveer 20 nm brede brug 19. Vervolgens is de breedte 30 van de brug 19 langzaam verkleind gedurende het continue waarnemen 1026942 11 daarvan met een snelle camera. Zoals blijkt uit de figuren 4A-E nam de breedte van de brug 19 gradueel af tot een moment tussen 97 en 101 seconden na aanvang, waarbij de brug 19 is gebroken (tussen afbeeldingen IE en 1F) waarna de beide eerste einden 13A, 13B van de beide elektroden 5 12A, 12B zich relatief snel terugtrokken (binnen ongeveer 0.1 seconde) onder de vorming van een groef met een wijdte van ongeveer 2 nm. Deze wijdte kon worden vergroot door voortgezette elektronenbundel belichting. Uit het contrast dat van de strip is verkregen kan worden opgemaakt dat de hoogte van de beide eerste einden 13A, 13B ongeveer gelijk was boven het 10 membraan 8.

In voorkomende gevallen kan de hoogte van de elektroden 12A, 12B na de vorming niet gelijk zijn, hetgeen het gevolg zou kunnen zijn van bijvoorbeeld niet-isotrope, belichting geïnduceerde mechanische spanning die tot opkrullen van de elektrodeneinden 13A, 13B zou kunnen leiden. Door 15 gebruik van polykristallijnen metaalstrips, zoals goud, aangebracht op een membraan, bijvoorbeeld een 40 nm SiN-membraan, welk membraan tijdens bewerking met de elektronenbundel eveneens plaatselijk werd verwijderd, kan dit effect worden verminderd of zelfs worden tegengegaan. Deze lokale verwijdering van het membraan heeft het bijkomende voordeel dat 20 onbedoeld zich in de omgeving van de groef 11 uitstrekkende me taaldelen werden verwijderd. Bovendien biedt de opening in het substraat onder en rond de groef hoge resolutie TEM inspectie van moleculen gevangen in de groef. De beste controle over de vervaardiging en bewerking van de elektroden 12 werd bereikt wanneer de metaalstrip aan de naar de 25 elektronenbundel gelegen zijde is gelegen. Groeven met een wijdte van ongeveer 1 en 5 nm werden verkregen, met minimale vervorming.

De bewerking van platina, zoals getoond in figuur 3 vergt aanmerkelijk meer tijd dan de bewerking van het goud. Dit lijkt het gevolg te zijn van het gegeven dat platina atomen een aanmerkelijk lagere 30 mobiliteit hebben dan die van goud. Gebleken is dat controle van bestraling 1026942 12 geïnduceerde rekristallisatie en atoomtransport een rol speelt in de controle voor de vorming van de nanoelektroden. Enkele kristalkorrels kunnen worden gevormd, welke kunnen worden verlengd in de richting van de elektronenbundel. Gebleken is dat met name platinakorrels, aldus gevormd 5 met behulp van de elektronenbundel kunnen worden verplaatst door een geleidelijke verplaatsing van de elektronenbundel als ware deze een sneeuwschuiver. Gebleken is dat een elektronenbundel met een relatief kleine spotgrootte (bijvoorbeeld ongeveer 2 nm) minder ongewenste rekristallisatie tot gevolg had dan een elektronenbundel met een grotere 10 spotgrootte.

Elektronenbundel geïnduceerde veranderingen in de strip zijn gerelateerd aan atoomdiffusie langs oppervlakken en korrelgrenzen.

Laterale atoomverplaatsingen waren duidelijk zichtbaar in de film waaruit de genoemde afbeeldingen zijn genomen. De eenvoudigste sneden door 15 polykristallijnen strips 9 werden gemaakt wanneer de afmetingen van eventuele enkele kristallijnen korrels relatief klein was (bij voorkeur kleiner dan ongeveer 5 nm). Voor vormbehoud van de elektroden na de bewerking bleken relatief grote korrels evenwel voordelig.

Binnen de onderhavige uitvinding kan gebruik worden gemaakt 20 van monokristallijnen in plaats van polykristallijnen strips, bij voorkeur door epitaxiale groei op een monokristallijn siliciummembraan en vervolgens oxidatie van het silicium. Een voordeel van deze werkwijze is dat een korreloriëntatie kan worden gekozen waarvoor de oppervlakken van de elektroden relatief stabiel zijn. Bovendien zou een verhoging van de 25 temperatuur gedurende bestraling de vervorming van het metaal, in het bijzonder platina kunnen versnellen. Bij voorkeur wordt de elektronenbundel aangestuurd, bijvoorbeeld in diameter, vorm en intensiteit van de elektronenbundel, afhankelijk van de waargenomen veranderingen in het materiaal. Bijvoorbeeld kan, wanneer de groef 11 zich 30 vormt, de intensiteit worden verminderd, teneinde te snelle verwijding van 1026942 13 de groef 11 te verhinderen. Uiteraard kunnen met een werkwijze volgens onderhavige uitvinding ook meer complexe vormen dan de getoonde rechte groeven 11 worden vervaardigd, alsook andere elementen dan genoemde elektroden. Een werkwijze volgens onderhavige uitvinding kan uitstekend 5 worden gecombineerd met op zichzelf bekende optische lithografie en gefocusseerde ionenbundel bewerkingen.

Een paar elektroden volgens onderhavige uitvinding kan bijvoorbeeld worden toegepast, tezamen met een opening daarbij, voor het detecteren van bijvoorbeeld moleculen die door genoemde opening treden, 10 zoals bijvoorbeeld gebruik als een nanosensor, omvattende een porie met elektroden daarbij voor het snel elektrisch kunnen detecteren van bijvoorbeeld DNA-strengen (single DNA strands).

Voor de uitvoering van een werkwijze volgens onderhavige uitvinding als beschreven aan de hand van de figuren 3 en 4 werd gebruik 15 gemaakt van een Philips CN-300 UT-FEG gestuurde TEM (transmission electron microscope) met een versnellingsvoltage van 300 kV. Spotgrootte werden toegepast tussen 2 en 10 nm met een stroom van ongeveer 5 nA. Dit correspondeert met een flux van ongeveer 109 elektronen/s nm2. De metaalstrips werden vervaardigd met behulp van elektronenbundel 20 lithografie, waarna in geval van de platina strips een verdere vervorming werd verkregen met gefocusseerde ionenbundels. Hiervoor werd 1 pA en 30 keV Ga+ bundel van een FEI Strata 238 Dual-Beam instrument gebruikt.

Uiteraard kunnen andere instellingen worden gekozen, bijvoorbeeld afhankelijk van het metaal. Zo kan worden gewerkt met een 25 lagere energie, bijvoorbeeld vanaf 150 KeV en/of met lagere stroomsterkte, bijvoorbeeld vanaf 2 nA.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de in de beschrijving en tekeningen getoonde uitvoeringsvoorbeelden. Vele variaties daarop zijn mogelijk binnen het door de conclusies geschetste raam van de uitvinding.

ί026942 * i 14

Zo kunnen andere breedte en/of dikten in strips worden toegepast, evenals andere typen dragers. Bovendien kunnen micro poriën worden vervaardigd met andere toepassingen.

Deze en vergelijkbare variaties worden geacht binnen het door de 5 conclusies geschetste raam van de uitvinding te vallen.

1026842

Claims (18)

1. Werkwijze voor de vorming van elektroden op nanometerschaal, waarbij een strip elektrisch geleidend materiaal, in het bijzonder metaal wordt voorzien met een lengterichting, een breedterichting en een dikterichting en vervolgens met behulp van een elektronenbundel in een 5 bovenoppervlak van de strip een groef wordt aangebracht, in de breedterichting van de strip, met in de lengterichting van de strip een wijdte op nanometerschaal.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het bovenoppervlak wordt bepaald door de lengterichting en de breedterichting, waarbij de groef wordt 10 aangebracht met een diepte in de dikterichting die ongeveer gelijk is aan de dikte van de strip.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de groef de strip in twee afzonderlijke, de elektroden vormende delen verdeelt.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, waarbij de strip wordt 15 aangebracht op een drager, zodanig dat de dikterichting zich uitstrekt ongeveer haaks op de drager, waarbij de groef zodanig wordt aangebracht dat de strip geheel wordt doorgesneden, ten minste tot op de drager, onder vorming van genoemde elektroden aan weerszijden van de groef.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij de drager onder genoemde 20 groef ten minste gedeeltelijk wordt verwijderd onder vorming van een opening onder genoemde groef.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de elektronenbundel wordt aangebracht met behulp van een elektronenmicroscoop.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een elektronenbundel wordt toegepast met een energieniveau boven ongeveer 100 keV, meer in het bijzonder ten minste 300 keV, een stroomsterkte van 1026942 4 meer dan 2 nA, meer in het bijzonder ten minste 5 nA, waarbij bij voorkeur een spotgrootte van ten minste 2 nm en meer in het bijzonder ten minste 10 nm wordt toegepast.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een strip 5 wordt toegepast en/of wordt vervaardigd uit een zuiver metaal of een metaallegering of een metallisch oxyde, waarbij het materiaal bij voorkeur polykristallijn, bikristallijn of éénkristallijn is.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de strip wordt aangebracht of voorzien op een halfgeleider of isolator, zoals een 10 silicium gebaseerde drager.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde strip wordt gevormd door fotolithografie of elektronenbundel-lithografie.

11. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij tijdens 15 de vorming van genoemde groef vervorming van de strip worden waargenomen en waarbij de elektronenbundel wordt aangestuurd op basis van de waargenomen vervorming.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de elektronenbundel wordt verkregen met behulp van een elektronenmicroscoop en waarbij de 20 vervorming wordt waargenomen met behulp van dezelfde elektronenmicroscoop.

13. Set elektroden, in hoofdzaak vervaardigd uit een strip metaal, waarbij de elektroden elk een eerste einde omvatten, welke eerste einden naar elkaar zijn gekeerd en op een onderlinge afstand liggen op 25 nanometerschaal, welke eerste einden zijn gevormd door bewerking van genoemde strip met een elektronenbundel, waardoor metaalatomen zijn gediffundeerd, althans verplaatst onder vorming van een groef in genoemde strip.

14. Set elektroden volgens conclusie 13, waarbij genoemde strip ten 30 minste voorafgaand aan de vorming van genoemde groef een dikte heeft 1026942 « tussen 0,5 en 100 nm, in het bijzonder tussen 2 en 20 nm, meer in het bijzonder tussen 5 en 15 nm en een breedte heeft van meer dan 2 nm, in het bijzonder meer dan 10 nm, meer in het bijzonder meer dan 50 nm en bij voorkeur ten minste 100 nm en bij voorkeur kleiner dan 1000 nm.

15. Set elektroden volgens conclusie 13 of 14, waarbij de strip wordt gedragen op een drager, waarbij de drager bij voorkeur is voorzien van een opening onder genoemde groef.

16. Gebruik van een elektronenbundel voor de vorming van elektroden door diffunderen van atomen.

17. Gebruik van een elektronenmicroscoop voor de vorming van elektroden uit een metaal strip.

18. Inrichting voor de vorming van ten minste twee elektrisch geleidende stripdelen uit een strip, omvattende ten minste een elektronenmicroscoop en een regelinrichting, waarbij de regelinrichting is 15 ingericht voor het richten van een elektronenbundel van genoemde elektronenmicroscoop op een bovenoppervlak van de strip en het daarmee in genoemde strip vormen van een groef over de breedte van de strip door het doen diffunderen van atomen van genoemde strip, en voor het waarnemen van de vorming van de groef bij voorkeur in real time, waarbij de 20 regelinrichting voorts is ingericht voor het op basis van genoemde waarnemen aansturen van de elektronenbundel. 1026942 "