【手続補正書】
【提出日】令和2年2月21日(2020.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】ビームによって付着させた構造体へのナノオブジェクトの取付け
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年５月１２日に出願された米国特許仮出願第６２／３３５，４２３号、および２０１６年６月２１日に出願された米国特許出願第１５／１８８，８６２号の優先権を主張するものである。これらの出願は、参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、表面にナノオブジェクトを取り付けることに関し、特に、ビーム誘起付着を使用して取付け位置を形成することに関する。
【背景技術】
【０００３】
ナノオブジェクトを組み立てて巨視的アレイにすることは、生体材料センシング、フォトニクス、プラズモニクスおよび量子情報処理を含む多くの用途で必要とされている。リソグラフィ技法またはディップペン技法を含むいくつかのトップダウン組立て法、ならびにパターン形成された自己集合単分子層または静電自己集合を使用するボトムアップ法が既に開発されている。これらの方法は、ナノオブジェクト・アレイの高分解能パターニングが可能だが、組み立てられた成分は、基板に弱く結合しているだけであり、したがって、湿式化学処理ステップ（例えば超音波処理）または後続のリソグラフィなどのさらなる処理にかけることができない。このようなさらなる処理は、ナノオブジェクトが、マイクロ流体デバイス内の能動素子として、プラズモニック構造体にナノオブジェクトを結合させたセンシング・プローブまたは光子源として、または他の光学要素として作用する、デバイス用途に対してしばしば必要となる。
【０００４】
ナノオブジェクトは、官能基化された表面への生体分子の選択吸着によって生体分子を感知するのに役立つ。バイオセンシング用の基板としては通常、金が選択される。これは、生体系に対する金の不活発性、およびスルフヒドリルまたはチオール末端基を有する表面（−ＳＨ）を形成する金の能力のためである。これらのチオール基は、チオール末端基を有する他の分子とジスルフィド結合を自発的に形成することができる。チオール末端基を有するこれらの生体機能性表面は、歴史的に、金表面をチオール基で官能基化し、続いて、自発的に整列し自己集合単分子層を形成するアルキルチオレート（Ｒ−ＳＨ）を導入することにより、形成されてきた。チオールの反対側の末端は、例えば酵素または生体基質などの生体選択性の基で官能基化される。次いで、分析物を加えることができる。分析物は、官能基化された単分子層に選択的に結合する。
【０００５】
自己集合単分子層が好まれているのは、バルク基板表面が関心の生体分子の構造に影響を与える可能性のためである。例えば、このような単分子層が使用されない場合、タンパク質は、官能基化された疎水性または親水性の表面との相互作用によって不可逆的に変性されうる。したがって、２次、３次または４次構造が重要である場合には、表面に直接に固定することは得策ではない。
【０００６】
チオール基を導入するために必要な金は通常、時間と費用がかかるリソグラフィ技法を使用して塗布される。介在する金塗布ステップおよび自己集合単分子層形成ステップなしで、表面に生体分子を固定する方法が求められている。
【０００７】
一般に、表面の精確な位置にナノオブジェクトを取り付ける頑強で正確な方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第１０，１２１，９１９号明細書
【特許文献２】米国特許第１０，３１９，８６８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／００３８８３０号明細書
【特許文献４】国際公開第２００９／０８８７７９号
【特許文献５】米国特許第７，６１２，４２４号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１１／００７０３８１号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２０１２／０１９３５３０号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１２／０１９６４４０号明細書
【特許文献９】欧州特許出願公開第２５７０５１９号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２０１４／００６５３１９号明細書
【特許文献１１】欧州特許出願公開第２８１４０５０号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２０１６／００３２２８１号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ａｂｒａｍｓｏｎ  Ｊ．他、「Ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ  ｎａｎｏａｒｒａｙｓ：ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｗｉｔｈ  ｓｉｎｇｌｅ−ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ」、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｗｅｉｎｈｅｉｒｎ、ＷＩＬＥＹ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．  ＫＧａＡ、第１６号、第２４巻、２２０７〜２２１１ページ、２０１２年３月１９日
【非特許文献２】Ｃｕｒｔｏ  Ａ．Ｇ．他、「Ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ  ａ  Ｎａｎｏａｎｔｅｎｎａ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、２０１０  第５９９４号、第３２９巻、９３０〜９３３ページ、２０１０年８月２０日
【非特許文献３】Ｄｉｍｉｌｌａ  Ｐ．Ａ．他、「Ｗｅｔｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ  ｏｆ  Ａｌｋａｎｅｔｈｉｏｌａｔｅｓ  Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｏｎ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｆｉｌｍｓ  ｏｆ  Ｇｏｌｄ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、第１１６巻、２２２５〜２２２６ページ、１９９４年３月１日
【非特許文献４】Ｄｏｎｇ  Ｓ．他、「Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ  ｏｆ  ｔｈｉｏｌｓ  ｏｎ  ｇｏｌｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  ｆｏｒ  ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ」、Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｂｉｏｅｎｅｒｇｅｔｉｃｓ、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｓ．Ａ．、１９９７  第１号、第４２巻、７〜１３ページ、１９９７年
【非特許文献５】Ｆｒｉｍｍｅｒ  Ｍ．他、「Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｌｉｆｅｔｉｍｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、２０１１  第１２号、第１０７巻、１２３６０２．１〜１２３６０２．５ページ、２０１１年９月１６日
【非特許文献６】Ｋａｎｎｏ  Ｓ．他、「Ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ  ｏｆ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  ＩｇＧ−ｂｉｎｄｉｎｇ  ｐｒｏｔｅｉｎ  ｏｎ  ｇｏｌｄ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈｌｙ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ａｎｔｉｂｏｄｙ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｂ．Ｖ．、２０００  第２−３号、第７６巻、２０７〜２１４ページ、２０００年１月２１日
【非特許文献７】Ｋｉｍ  Ｈ．他、「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｒｏｔｅｉｎｓ  ｏｎ  ｇｏｌｄ  ｄｏｔ  ａｒｒａｙｓ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｆｏｒｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｉｎｃ．、２００９  第２号、第３３４巻、１６１〜１６６ページ、２００９年６月１５日
【非特許文献８】Ｌｉａｏ  Ｈ．他、「Ｇｏｌｄ  Ｎａｎｏｒｏｄ  Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅｓ」、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、２００５，第１８号、第１７巻、４６３６〜４６４１ページ、２００５年８月５日
【非特許文献９】Ｌｏｂｏ，  Ｃｈａｒｌｅｎｅ  Ｊ．他、「Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｒａｄｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  Ｆｒｏｍ  Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第１９巻、６ページ、２００８年
【非特許文献１０】Ｍａｒｉｅ  Ｒ．他、「Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｋｉｎｅｔｉｃｓ  ａｎｄ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｔｈｉｏｌ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ＤＮＡ−ｏｌｉｇｏｓ  ｏｎ  ｇｏｌｄ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ  ｂｙ  ｍｉｃｒｏｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ  ｓｅｎｓｏｒｓ」、Ｕｌｔｒａｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｂ．Ｖ．、２００２  第１−４号、第９１巻、２９〜３６ページ、２００２年５月
【非特許文献１１】Ｐａｌｌａｎｄｒｅ  Ａ．他、「Ｔｕｎｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  Ａｎｔｉｇｅｎ  ｂｙ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｏｎｔｏ  Ｎａｎｏｓｔｒｉｐｅｄ  Ｔｅｍｐｌａｔｅｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、２００５  第１２号、第１２７巻、４３２０〜４３２５ページ、２００５年３月８日
【非特許文献１２】Ｓｃｈｉｅｔｉｎｇｅｒ  Ｓ．他、「Ｐｌａｓｍｏｎ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｎａｎｏａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｅｔａｌ−Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｔ  Ｒｏｏｍ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」、Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、２００９  第４号、第９巻、１６９４〜１６９８ページ、２００９年３月２０日
【非特許文献１３】Ｓｌｉｎｇｅｎｂｅｒｇｈ  Ｗ．他、「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔａｉｌｏｒｅｄ  Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」、ＡＣＳ  Ｎａｎｏ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、２０１２  第１０号、第６巻、９２１４〜９２２０ページ、２０１２年９月２０日
【非特許文献１４】Ｓｔａｕｄｅ  Ｉ．他、「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔｓ  ｏｎ  ｎａｎｏｓｃａｌｅ  ａｒｅａｓ  ｏｆ  ｍｅｔａｌ  ｆｒｅｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」、Ｐｈｙｓ．  Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ  Ｒａｐｉｄ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｗｅｉｎｈｅｉｒｎ、ＷＩＬＥＹ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．  ＫＧａＡ、２０１４  第８号、第８巻、７１０〜７１３ページ、２０１４年６月５日
【非特許文献１５】Ｓｕ  Ｔ．Ｊ．他、「Ｔｈｅ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｐＨ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｌｙｓｏｚｙｍｅ  Ｌａｙｅｒｓ  Ａｄｓｏｒｂｅｄ  ａｔ  ｔｈｅ  Ｓｉｌｉｃａ−Ｗａｔｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｔｕｄｉｅｄ  ｂｙ  Ｎｅｕｔｒｏｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ」、Ｌａｎｇｍｕｉｒ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、１９９８  第２号、第１４巻、４３８〜４４５ページ、１９９８年１月１日
【非特許文献１６】Ｕｌｍａｎ  Ａ．他、「Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ」、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗｓ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、１９９６  第４号、第９６巻、１５３３〜１５５４ページ、１９９６年６月２０日
【非特許文献１７】Ｕｒｅｎａ  Ｅ．他、「Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ  ａ  ｐｉａｓｍｏｎｉｃ  ａｎｔｅｎｎａ」、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｗｅｉｎｈｅｉｒｎ、ＷＩＬＥＹ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．  ＫＧａＡ、２０１２  第４４号、第２４巻、３１４〜３２０ページ、２０１２年１０月２日
【非特許文献１８】Ｗａｎｇ  Ｌ．他、「Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  ｇｏｌｄ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｉｃ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｏｆ  ｅｐｉｎｅｐｈｒｉｎｅ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｂ．Ｖ．、２００６  第６号、第８巻、１０３５〜１０４０ページ、２００６年６月
【非特許文献１９】Ｗｏｌｔｅｒｓ  Ｊ．他、「Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｚｅｒｏ  ｐｈｏｎｏｎ  ｌｉｎｅ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｖａｃａｎｃｙ  ｃｅｎｔｅｒ  ｉｎ  ａ  ｎａｎｏｄｉａｍｏｎｄ  ｖｉａ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｔｏ  ａ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｃａｖｉｔｙ」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、２０１０  第１４号、第９７巻、１４１１０８．１〜１４１１０８．３ページ、２０１０年１０月６日
【非特許文献２０】Ｙａｎｇ  Ｍ．他、「Ｂｉｏｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ  Ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｖｉａ  ｔｈｅ  Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  Ｄｅｎｄｒｏｎ  Ｔｈｉｏｌｓ  ａｎｄ  Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ  Ｄｅｎｄｒｉｍｅｒ  Ｂｒｉｄｇｉｎｇ  Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ」、Ｌａｎｇｍｕｉｒ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、２００５  第５号、第２１巻、１８５８〜１８６５ページ、２００５年１月２６日
【非特許文献２１】Ｚｈａｎｇ  Ｓ．他、「Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：  ａ  ｓｉｍｐｌｅ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｃｅｌｌ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ」、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｌｔｄ．、１９９９  第１３号、第２０巻、１２１３〜１２２０ページ、１９９９年７月２０日
【非特許文献２２】Ｚｈｅｎｇ  Ｍ．他、「Ｎａｎｏｐａｔｃｌｅｓ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ａ  Ｍｉｘｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ  ｆｏｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｂｉｎｄｉｎｇｓ  ｗｉｔｈ  Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、２００４  第３８号、第１２６巻、１２０４７〜１２０５４ページ、２００４年９月２日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、表面の精確な位置にナノオブジェクトを取り付けるシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ビーム誘起付着が、表面の精確な位置で前駆体を分解する。この試料を処理して、付着体の表面にリンカ基を提供し、この試料を処理して、リンカ基にナノオブジェクトを取り付ける。
【００１２】
以上では、以下の本発明の詳細な説明をより十分に理解できるように、本発明の特徴および技術上の利点をかなりおおまかに概説した。以下では、本発明の追加の特徴および追加の利点を説明する。開示される着想および特定の実施形態を、本発明の同じ目的を達成するために他の構造体を変更しまたは設計するためのベースとして容易に利用することができることを当業者は理解すべきである。さらに、このような等価の構造体は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱しないことを当業者は理解すべきである。
【００１３】
次に、本発明および本発明の利点のより完全な理解のため、添付図面に関して書かれた以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ナノオブジェクトを取り付ける方法を示す流れ図である。
【図２Ａ】付着体の上面を示す顕微鏡写真である。
【図２Ｂ】付着体の側面を示す顕微鏡写真である。
【図３】ナノオブジェクトが取り付けられた単一の付着体を示す図が挿入された、付着体のパターンを示す顕微鏡写真である。
【図４】ナノオブジェクトを取り付ける方法を示す流れ図である。
【図５】多くのタイプのナノオブジェクトアタッチメントを取り付ける方法を示す流れ図である。
【図６】多くのタイプのナノオブジェクトが取り付けられた表面を示す図である。
【図７】ナノオブジェクトを取り付ける別の方法を示す流れ図である。
【図８】ナノオブジェクトを取り付ける先行技術の方法を示す図である。
【図９】基板に取り付けられたナノオブジェクトを示す図である。
【図１０】基板にナノオブジェクトを取り付けるのに適したデュアル・ビーム・システムを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態は、基板上の特定の領域にナノオブジェクトを精確にかつ選択的に取り付ける方法および装置を提供する。
【００１６】
基板表面へのナノオブジェクトの取付けは、ビーム誘起付着を使用して基板上に材料を付着させ、付着体の表面特性を修飾し、次いで、修飾された付着体表面にナノオブジェクトを取り付けることによって達成される。この方法は、付着体の修飾された表面だけにナノオブジェクトが取り付けられ、基板の付着体が形成されなかったところにはナノオブジェクトが取り付けられないという態様の選択性を提供する。ナノオブジェクトは通常、１ｎｍから１０００ｎｍの範囲の限界寸法を有する。限界寸法は、例えば、ナノ・ドット、クリスタル、ワイヤ、チューブ、シートまたは薄片の直径であり得る。取り付けられるナノオブジェクトは例えば、個々のナノオブジェクト、または多数のナノオブジェクトからなる集合体、例えば多数のナノ・ドット、ナノクリスタル、ナノワイヤもしくは薄片からなる集合体であり得る。
【００１７】
図１は、基板にナノオブジェクトを取り付ける方法を示す流れ図である。任意選択のステップ１０１で、その表面を、好ましくは荷電粒子ビーム画像化を用いて検査する。ステップ１０２で、ビーム誘起付着によって、基板の表面に付着物を形成する。公知の適当な付着前駆体を使用してさまざまな材料を付着させることができる。図２Ａおよび図２Ｂはそれぞれ、電子ビーム誘起付着を使用して形成されたこのような付着物の上面および側面を示す。ステップ１０４で、付着体の表面ケミストリを、通常は官能基化前駆体を使用して修飾する。この官能基化前駆体は、ビーム誘起付着体にだけ影響を及ぼすことが好ましく、その結果、基板全体を官能基化前駆体にさらすことができ、ビーム誘起付着体だけが修飾されることが好ましい。
【００１８】
ステップ１０６で、修飾された付着物表面に、１または複数のナノオブジェクトを取り付ける。ナノオブジェクトは、付着させた材料の修飾された表面ケミストリにだけくっつくため、例えば基板を浴に浸すことによってまたは基板をガスにさらすことによって、基板全体をナノオブジェクトにさらすことができ、ナノオブジェクトは、ビーム誘起付着体にだけ取り付けられる。したがって、基板上におけるナノオブジェクトの位置決めの精度は、ビーム誘起付着の精度によって決定され、加工物全体に、官能基化プロセスおよびナノオブジェクト取付けプロセスを適用することができる。任意選択で、ナノオブジェクトの取付けを、第１のナノオブジェクトがその後に第２のナノオブジェクトを捕捉する、多ステップ・プロセスとすることもできる。いくつかの実施形態では、官能基化された付着物が、ナノオブジェクトと共有結合を形成することができる。共有結合によるナノオブジェクトの取付けは、静電的相互作用または物理的固定化によって提供される取付けよりも強い、頑強な取付けを提供する。共有結合は例えば、ジスルフィド結合、スルホンアミド結合および／またはホスホンアミド結合を含むが、本発明は、これらの結合だけに限定されない。
【００１９】
任意選択のステップ１０８で、ナノオブジェクトを有する表面の画像を形成する。例えば、荷電粒子ビームを使用したビーム誘起付着が実行される場合には、走査電子ビーム（ＳＥＭ）画像化またはイオン・ビーム画像化において生成されるものなどの荷電粒子ビーム画像を使用することができる。図３は、付着体３０４のパターンを有する基板表面３０２のＳＥＭ画像を示す。はめ込み図３０８は、ナノオブジェクト３０６が取り付けられた単一の付着体３０４の拡大図を示す。図２Ａ、２Ｂおよび３の例では、付着体が炭素、取り付けられるナノオブジェクトがナノダイヤモンドである。付着体が形成されていない基板表面にはナノダイヤモンドが取り付けられていないことに留意されたい。このことは、修飾された付着体へのナノダイヤモンドの選択的取付けを示している。ステップ１１０で、ナノオブジェクトが取り付けられた加工物を、生体分子を感知する、または情報処理要素として機能するなどの有用な用途に適用する。
【００２０】
図４は、ビーム誘起付着によって基板上に付着させた炭素にナノオブジェクトを取り付ける方法の流れ図である。任意選択のステップ４０１で、基板の表面を、真空室内において、荷電粒子ビーム画像化によって検査する。ステップ４０２で、真空室に、炭素を含有する前駆体ガスを導入し、基板表面に吸着させる。炭素を付着させる目的には、ナフタレン蒸気、エチレン蒸気またはスチレン蒸気など、炭素を含有する多くの異なる前駆体ガスを使用することができる。ステップ４０４で、基板表面に荷電粒子ビームを照射して前駆体ガスを分解し、それによって基板の表面に固体炭素付着体を形成する。通常は、この付着プロセスの結果、無定形炭素が付着するが、他の形態の炭素を付着させることも可能である。荷電粒子ビーム処理の精確な性質のため、この方法を使用すると、ナノ・サイズの入り組んだ付着体を正確に形成することができる。この手順は、荷電粒子ビーム装置の真空室内で実施されることが好ましい。この荷電粒子ビームは通常、電子ビームであるが、イオン・ビームまたはクラスタ・ビームを使用することもできる。レーザ・ビームを使用して前駆体を分解することもできる。
【００２１】
ステップ４０６で、材料を付着させた基板表面を、アンモニア（ＮＨ3）を含むプラズマにさらす。ＮＨ3プラズマは、炭素を含む付着体の表面ケミストリを修飾し、その結果、炭素付着体の表面に、アミン基（−ＮＨ2）および／またはアミド基（−ＣＯＮＨ2）が形成される。この基板は、付着体を形成したのと同じ荷電粒子装置内で処理してもよく、または、基板を取り出して、別の装置内でプラズマ処理にかけてもよい。
【００２２】
表面修飾に続いて、ステップ４０８で、修飾された付着体表面にナノオブジェクトを取り付ける。例えば、カルボン酸基（−ＣＯＯＨ）を末端に有するナノダイヤモンドを、ＥＤＣ（１−エチル−３−（ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド）などのカップリング試薬を用いたカップリングによって、修飾された付着体表面に結合させることができる。このようなカップリングは、アミド結合の形成を通して、修飾された付着体にナノダイヤモンドを共有結合させる。
【００２３】
−ＣＯＯＨを有するナノダイヤモンドとアミド結合を形成するのに必要な−ＮＨ2基は、修飾された付着体の表面にしか存在しないため、ナノダイヤモンドはこのような表面にだけ取り付けられる。この特性により、ナノオブジェクトの供給を限局することなく、試料基板全体をナノオブジェクトにさらすことができる。例えば、ＥＤＣとナノダイヤモンドとを含む溶液に試料基板を浸すことができ、そうすると、アミン末端基を持つ付着体が位置する部位でのみ取付けが起こる。
【００２４】
加えて、荷電粒子装置の真空室内で付着を実施すると、付着プロセスと同時に荷電粒子ビーム画像化を実施することができる。荷電粒子ビーム画像化は、荷電粒子ビームで走査し、その間に２次電子または後方散乱電子を検出することによって実行される。検出された２次粒子の数によって画像上のそれぞれの点の輝度が決まる。この荷電粒子ビーム画像化は、付着体の位置の慎重な制御を可能にし、さらに、付着中に測定を実行することを可能にする。任意選択のステップ４１０で、表面を電子ビームで走査し、ナノオブジェクトが取り付けられた表面のＳＥＭ画像を形成する。このプロセスのどの部分でもＳＥＭ画像を形成することができる。
【００２５】
共有結合によるナノオブジェクトの取付けは、静電的相互作用または物理的固定化によって提供される取付けよりも強い、頑強な取付けを提供する。実際に、１２時間の超音波処理の後も、取り付けられたナノダイヤモンドは、その９０％が基板表面にくっついたまま残っていた。このことは、取付けが強固であることを示している。
【００２６】
図４の方法は、表面をアミン基で官能基化するが、異なる官能基化前駆体を使用した他の化学官能基化も可能である。例えば、さまざまな前駆体を使用して、−ＯＨ、−Ｃ＝Ｏ、−ＣＯＯＨ、−ＮＯ2、−ＳＯ2、−ＰＯ3、ハロゲン化物、−ＳＨまたは−Ｃ＝Ｓ末端基で官能基化された表面を形成することができる。任意選択で、多ステップ取付け手法を使用することもできる。例えば、表面を官能基化し、続いて、官能基化された表面にタンパク質特異抗体を取り付け、そのタンパク質特異抗体を標的タンパク質に結合させ、それによって標的タンパク質を基板の所望の部位に固定することができる。
【００２７】
ステップ４１２で、ナノオブジェクトを実際の用途で使用する。例えば、付着体の表面に色素または他の発色団を取り付けることによって、標的分子の存在が色の変化を引き起こすセンサを製作することができる。あるいは、一対の電極上に付着体を形成し、極性基を用いた官能基化により導電性表面を形成することによって、特定の分子を感知するセンサを製作することもできる。標的分子が表面と相互作用すると、導体間の導電率が変化し、それを信号として読み出すことができる。
【００２８】
第１の表面ケミストリの官能基化された付着体を形成し、次いで異なる表面ケミストリを有する官能基化された新たな付着体を形成することによって、単一の基板が、例えばＴＥＭグリッドの異なる領域または分析の形成に適用された多数の官能基化を有することができる。
【００２９】
同様に、単一の官能基化を繰り返し適用することもできる。例えば、一連の第１の付着体を形成し、全ての使用可能な部位に第１のタンパク質特異抗体を結合させ、続いて、第２の付着体を形成し、全ての使用可能な部位に第２のタンパク質特異抗体を結合させることができる。そのような場合には、同じ付着ケミストリおよび同じ官能基化ケミストリを繰り返し使用することができる。これは、それぞれのステップにおける使用可能な唯一の部位は、以前のステップで占有されなかった部位であり、それによって、異なるさまざまな標的分子に対する所望の結合部位の局在化を可能にすることができるためである。あるいは、異なる付着および／または官能基化を逐次的に使用してもよい。
【００３０】
図５は、付着および取付けを繰り返すプロセスの流れ図である。ステップ５０２で、基板の表面に付着物を形成する。ステップ５０４で、付着物の表面ケミストリを修飾する。次に、ステップ５０６で、修飾された付着物表面に、１種または数種のナノオブジェクトを取り付ける。ステップ５０８で、ステップ５０６で取り付けたナノオブジェクトとは異なる追加のナノオブジェクトを取り付けることになるかどうかの判定を実施する。異なるナノオブジェクトを取り付けることになる場合、この方法はステップ５０２に戻る。異なるナノオブジェクトを取り付けない場合、ブロック５１０で、この方法は終了となる。そのサイクルで取り付けるナノオブジェクトに応じて、付着物の組成または付着物表面の修飾は、以前のステップで適用したものと同じでもよく、または異なっていてもよい。図６は、後続の付着サイクルで多数の異なるナノオブジェクト６０４、６０６および６０８が表面に取り付けられた基板６０２を示す。
【００３１】
これらの付着、官能基化および取付けステップは、生体分子分析のために適用することができる。このような実施形態では、取り付けられるナノオブジェクトが、タンパク質または抗体などの生体分子である。荷電粒子付着は、高アスペクト比構造体を形成する能力を提供し、この高アスペクト比構造体には、硫黄組成物を含む構造体が含まれる。そのような構造体の直接付着は、壊れやすい生体分子を構造体の端に取り付けることを可能にし、それによって生体分子と下にある基板との間の相互作用を防ぎ、同時に、先行技術で使用されている中間ステップ、すなわち金リソグラフィ・ステップおよび後続の単分子層形成ステップを回避する。
【００３２】
図７を参照すると、硫黄付着体の付着および後続の官能基化、ならびに生体分子の取付けの方法が示されている。ステップ７０２で、試料基板の表面に、硫黄を含有する前駆体ガスを吸着させる。次いで、ステップ７０４で、試料基板に荷電粒子ビームを照射し、その結果として、硫黄を含有する前駆体を分解し、硫黄付着体を形成する。
【００３３】
六フッ化硫黄、メタンスルホンアミド、メタンチオール、二硫化メチルおよびメタンチオスルホン酸メチルなどのいくつかの前駆体ケミストリは、硫黄を付着させる可能性を提供する。硫黄を含有する他の適当な前駆体も知られており、それらも使用可能である。
【００３４】
図４では、炭素を含む材料の付着を説明し、図７では、硫黄を含む材料の付着を説明したが、他の材料を使用することもできる。例えば、テトラキストリフルオロホスフィン白金などの、リンを含有する前駆体によって、リンを付着させることができる。テトラキストリフルオロホスフィン白金の分解により付着する材料は白金を含むが、大量のリンも含む。官能基化の選択は、異なる組成を有する付着体に対して異なっていてもまたは同じでもよい。ＮＨ3プラズマの適用は、付着させた炭素の表面にアミン結合およびアミド結合を与える。硫黄の表面には、スルホンアミド結合（−ＳＯ2−ＮＨ2）を生成することができ、リンの表面には、ホスホンアミド結合（−ＰＯ−ＮＨ2）を生成することができる。リンを含む付着物には、ナノダイヤモンド、ナノ粒子、生体分子、量子ドットおよび他のナノオブジェクトを取り付けることができる。
【００３５】
ステップ７０６で、試料を処理して、付着体の表面を官能基化し、チオール末端基を生成する。この試料処理を、硫黄付着体の形成と同時に実行してもよい。すなわち、ステップ７０４とステップ７０６とを結合してもよい。これは、アンモニアを用いた共付着によって、または、アンモニア、熱分解水素もしくは他の適当な還元剤を用いた付着後処理によって達成することができる。
【００３６】
表面の硫黄をチオール基に変える処理の後、例えば酵素中の−ＳＨを含むアミノ酸残基間にジスルフィド結合を形成することによって、硫黄構造体に生体分子を取り付けることができる。さらに、それらのアミノ酸残基の一方が生体分子に沿った所望の部位に位置するように生体分子を操作して、生体分子内の人為的に設計された部位で結合が起こるようにすることも一般的である。
【００３７】
直接に付着させた硫黄ナノ構造体の使用は、時間のかかる金リソグラフィ・ステップを回避し、基板への生体分子の直接取付けを可能にする。加えて、伝統的な金リソグラフィ法が可能でないかまたは実際的でないさまざまな材料上で、直接付着プロセスを実行することもできる。
【００３８】
図８は、基板８０２に生体分子８０８を取り付ける先行技術の方法を示す。最初に、リソグラフィによって金層８０４を塗布し、続いて自己集合単分子層８０６を形成する。次いで、単分子層分子の末端に生体分子８０８を取り付ける。この生体分子は、単分子層によって基板から分離されており、したがって基板と相互作用しない。
【００３９】
図９は、硫黄ナノピラー９０４の端に結合させた生体分子９０６を示す。このナノピラーは、基板９０２の表面から延びている。図８の先行技術の方法と同様に、この生体分子も基板から分離されており、基板と相互作用しない。
【００４０】
硫黄構造体への生体分子の間接取付けを実行することもできる。例えば、構造体の端に酵素を固定することができる。これによって、表面から十分に離れた状態を保ったまま、他の分子を結合させることでき、それによって２次、３次または４次構造を壊さないようにすることができる。
【００４１】
以上の議論の多くは、硫黄構造体のチオールまたはスルフヒドリル末端基を対象としているが、基板表面への生体分子の取付けに対して、その他の材料およびその他の末端官能基化を適用することができることを当業者は理解するであろう。例えば、ヒドロキシル末端基または炭素構造体を使用することもできる。
【００４２】
直接に付着させた構造体に所望の生体分子を取り付けることは、生体分子を固定する基板を選択する際の追加の柔軟性を可能にする。さらに、この直接付着プロセスは、付着および取付けを繰り返し実行することを可能にし、その結果、異なるいくつかの生体分子が単一の基板に取り付けられることになる基板が得られる。このような付着および取付けの繰返しは、以前に取り付けられた生体分子を破壊する可能性が高いリソグラフィ・ステップの繰返しを回避する。
【００４３】
いくつかの実施形態では、付着前駆体が、ガス前駆体として供給され、荷電粒子ビーム装置の真空室内のガス注入システムによって基板表面に向かって導かれる。他の実施形態では、付着前駆体が液体として供給される。さらに他の実施形態では、環境セルとしても時には知られている真空室内の容器に、前駆体ガスが供給される。多数回の付着サイクルおよび取付けサイクルが実行される場合には、後続のサイクル間に、荷電粒子ビーム装置の真空室から基板を取り出すことができ、または、基板を取り出さずに、任意の回数のサイクルを連続して実行することもできる。
【００４４】
図１０は、本発明の実施形態を実施する目的に使用することができる例示的なデュアル・ビーム・システム１００２を示す。適当なデュアル・ビーム・システムは例えば、本出願の譲受人である、米オレゴン州ＨｉｌｌｓｂｏｒｏのＦＥＩ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。適当なハードウェアの一例を以下に示すが、本発明は、任意の特定のタイプのハードウェアで実装されることには限定されない。
【００４５】
デュアル・ビーム・システム１００２は、垂直に取り付けられた電子ビーム・カラム１００４と、垂直から約５２度の角度に取り付けられた集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）カラム１００６とを、排気可能な試験体室１００８上に有する。試験体室は、ポンプ・システム１００９によって排気することができる。ポンプ・システム１００９は通常、ターボ分子ポンプ、油拡散ポンプ、イオン・ゲッタ・ポンプ、スクロール・ポンプおよび公知の他のポンピング手段のうちの１つもしくは複数のポンプ、またはこれらのポンプの組合せを含む。
【００４６】
電子ビーム・カラム１００４は、ショットキー放出器、冷陰極電界放出器などの電子を発生させる電子源１０１０、ならびに微細集束電子ビーム１０１６を形成する電子−光学レンズ１０１２および１０１４を含む。電子源１０１０は一般に、一般にグランド電位に維持される加工物１０１８の電位よりも５００Ｖから３０ｋＶ高い電位に維持される。
【００４７】
したがって、電子は、約５００ｅＶから３０ｋｅＶの入射エネルギーで加工物１０１８に衝突する。電子の入射エネルギーを低減させ、それによって電子と加工物表面との相互作用体積を小さくし、それによって核生成部位のサイズを小さくするために、加工物に負の電位を印加することができる。加工物１０１８は例えば、その上にナノオブジェクトを取り付けられることになる半導体または他の材料を含むことができる。加工物１０１８の表面に電子ビーム１０１６の衝突点を位置決めすることができ、偏向コイル１０２０によって電子ビームの衝突点で加工物１０１８の表面全体を走査することができる。レンズ１０１２、１０１４および偏向コイル１０２０の動作は、走査電子顕微鏡電源および制御ユニット１０２２によって制御される。レンズおよび偏向ユニットは、電場、磁場またはこれらの組合せを使用することができる。
【００４８】
加工物１０１８は、試験体室１００８内の可動ステージ１０２４上にある。ステージ１０２４は、水平面（Ｘ軸およびＹ軸）内で移動し、垂直に（Ｚ軸）移動し、約６０度傾き、Ｚ軸を軸に回転することができることが好ましい。Ｘ−Ｙ−Ｚステージ１０２４上に加工物１０１８を挿入するため、および内部ガス供給リザーバ（図示せず）が使用される場合には内部ガス供給リザーバの保守作業のためにも、扉１０２７を開くことができる。試験体室１００８を排気する場合に開かれないように、この扉はインタロックされる。ステージ１０２４は、例えばペルチエ冷却器（図示せず）によって冷却することができ、または例えば抵抗ヒータ１０２６によって加熱することができる。
【００４９】
真空室には、複数（示されているのは２つ）のガス注入システム（ｇａｓ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ：ＧＩＳ）１０３０が取り付けられている。ＧＩＳはそれぞれ、前駆体または活性化材料を保持するリザーバ（図示せず）、および加工物の表面にガスを導くための針１０３２を備える。ＧＩＳはそれぞれさらに、加工物への前駆体材料の供給を調節する手段１０３４を備える。この例では、この調節手段が調整可能な弁として示されているが、調節手段は例えば、前駆体材料を加熱して前駆体材料の蒸気圧を制御する調節された加熱器を含むこともできる。加工物１０１８をプラズマにさらして処理するため、任意選択のプラズマ発生器１０３９がプラズマを発生させる。
【００５０】
電子ビーム１０１６中の電子が加工物１０１８に当たると、２次電子、後方散乱電子およびオージェ電子が放出され、これらの電子を検出して、画像を形成し、または加工物についての情報を決定することができる。例えば２次電子は、低エネルギーの電子を検出することができるエバーハード−ソーンリー（Ｅｖｅｒｈａｒｄ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ）検出器または半導体検出器デバイスなどの２次電子検出器１０３６によって検出される。検出器１０３６からの信号はシステム・コントローラ１０３８へ送られる。システム・コントローラ１０３８は、モニタ１０４０を制御する。モニタ１０４０は、ユーザ制御を表示し、検出器１０３６からの信号を使用して加工物の画像を表示するために使用される。
【００５１】
室１００８は、真空コントローラ１０４１の制御の下、ポンプ・システム１００９によって排気される。この真空システムは、室１００８に約３×１０-6ミリバールの真空を提供する。適当な前駆体ガスまたは活性化剤ガスを試料表面に導入すると、室のバックグラウンド圧力は一般に約５×１０-5ミリバールまで上昇することがある。加工物表面における局所的な圧力およびガス濃度は、バックグラウンド圧力および濃度よりもかなり大きい。
【００５２】
集束イオン・ビーム・カラム１００６は、イオン源１０４６および集束カラム１０４８がその内部に位置する上ネック部１０４４を備え、集束カラム１０４８は、引出し電極１０５０および静電光学系を含み、静電光学系は対物レンズ１０５１を含む。イオン源１０４６は、液体金属ガリウム・イオン源、プラズマ・イオン源、液体金属合金源または他の任意のタイプのイオン源を含むことができる。集束カラム１０４８の軸は、電子カラムの軸から５２度傾いている。イオン・ビーム１０５２は、イオン源１０４６から、集束カラム１０４８を通り、静電偏向器１０５４間を通過して、加工物１０１８に向かって進む。
【００５３】
ＦＩＢ電源および制御ユニット１０５６は、イオン源１０４６の電位を供給する。一般にイオン源１０４６は、通常グランド電位に維持される加工物の電位よりも１ｋＶから６０ｋＶ高い電位に維持される。したがって、イオンは、約１ｋｅＶから６０ｋｅＶの入射エネルギーで加工物に衝突する。ＦＩＢ電源および制御ユニット１０５６は偏向板１０５４に結合される。偏向板１０５４は、イオン・ビームが、加工物１０１８の上面に、対応するパターンをトレースすることを可能にする。当技術分野ではよく知られているとおり、システムによっては、最後のレンズよりも前に偏向板が置かれる。イオン・ビーム集束カラム１０４８内のビーム・ブランキング電極（図示せず）は、ＦＩＢ電源および制御ユニット１０５６がブランキング電極にブランキング電圧を印加したときに、イオン・ビーム１０５２を、加工物１０１８ではなくブランキング絞り（図示せず）に衝突させる。
【００５４】
イオン源１０４６は一般に、一価の正のガリウム・イオンのビームを発生させ、このビームは、イオン・ミリング、強化エッチング、材料付着によって加工物１０１８を修飾するため、または加工物１０１８を画像化するために、加工物１０１８の位置において幅１／１０マイクロメートル以下のビームに集束させることができる。
【００５５】
システム・コントローラ１０３８は、デュアル・ビーム・システム１００２のさまざまな部分の動作を制御する。従来のユーザ・インタフェース（図示せず）にコマンドを入力することにより、ユーザは、システム・コントローラ１０３８を介して、イオン・ビーム１０５２または電子ビーム１０１６で希望通りに走査することができる。あるいは、システム・コントローラ１０３８は、プログラムされた命令に従ってデュアル・ビーム・システム１００２を制御することができる。図１０は略図であり、この図は、典型的なデュアル・ビーム・システムの全ての要素は含んでおらず、それらの全ての要素の実際の外観およびサイズまたはそれらの全ての要素間の関係を反映してはいない。
【００５６】
本発明の好ましい方法または装置は多くの新規の態様を有する。本発明は、目的の異なるさまざまな方法または装置として具現化することができるため、全ての実施形態に全ての態様が存在する必要はない。さらに、記載された実施形態の態様の多くは別個に特許を受けることができる。本発明は幅広い適用可能性を有し、上記の例において説明し示したような多くの利点を提供することができる。本発明の実施形態は、具体的な用途によって大きく異なり、全ての実施形態が、これらの全ての利点を提供するわけではなく、本発明によって達成可能な全ての目的を満たすわけではない。
【００５７】
一実施形態では、試料基板にナノオブジェクトを取り付ける方法が提示される。この方法は、
荷電粒子装置の真空室内に位置する基板の表面に付着前駆体を供給することと、
基板に向かって、基板の表面のビームが衝突した位置に付着体を形成するために付着前駆体を分解するビームを導くことと、
付着体の表面にリンカ基を提供するために、試料を処理することと、
リンカ基にナノオブジェクトを化学的に結合させるために、試料を処理することと
を含む。
【００５８】
いくつかの実施形態では、基板に向かってビームを導くことが、表面に向かって荷電粒子ビームを導くことを含む。
【００５９】
いくつかの実施形態では、ナノオブジェクトが取り付けられた表面の荷電粒子ビーム画像が形成される。
【００６０】
いくつかの実施形態では、化学結合が共有結合を含む。いくつかのさらなる実施形態では、共有結合が、アミド、ジスルフィド、スルホンアミドまたはホスホンアミド結合を含む。
【００６１】
いくつかの実施形態では、ナノオブジェクトが、ナノダイヤモンドまたは生体分子を含む。
【００６２】
いくつかの実施形態では、ナノオブジェクトが、１ｎｍから１０００ｎｍの間の範囲の限界寸法を有する。いくつかの他の実施形態では、ナノオブジェクトが、ナノ・ドット、クリスタル、チューブ、シートまたは薄片を含む。
【００６３】
いくつかの実施形態では、ナノオブジェクトが、個々のナノオブジェクトの集合体を含む。いくつかのさらなる実施形態では、ナノオブジェクトが、ナノ・ドット、クリスタル、チューブ、ワイヤ、シートまたは薄片の集合体を含む。
【００６４】
いくつかの実施形態では、付着前駆体が、炭素を含有する前駆体を含み、付着体が炭素を含む。
【００６５】
いくつかの実施形態では、付着前駆体が、硫黄を含有する前駆体を含み、付着体が硫黄を含む。
【００６６】
いくつかの実施形態では、付着前駆体が、リンを含有する前駆体を含み、付着体がリンを含む。
【００６７】
いくつかの実施形態では、付着体が、１よりも大きなアスペクト比を有する。
【００６８】
いくつかの実施形態では、試料基板から遠いほうの付着体の端にナノオブジェクトを結合させる。
【００６９】
いくつかの実施形態では、結合させたナノオブジェクトを、試料基板と相互作用しないように分離する、十分な高さを付着体が有する。
【００７０】
いくつかの実施形態では、リンカ基を提供するために試料を処理することが、荷電粒子装置の真空室内で行われる。他の実施形態では、この処理が、真空室の外で行われる。
【００７１】
いくつかの実施形態では、リンカ基を提供するために試料を処理することが、プラズマ処理を含む。いくつかのさらなる実施形態では、このプラズマ処理が、アンモニア・プラズマで処理することを含む。他のさらなる実施形態では、このプラズマ処理が、液体を用いて試料を処理することを含む。いくつかの実施形態では、この液体が酸である。
【００７２】
いくつかの実施形態では、付着体の表面にリンカ基を提供することが、付着体の形成と同時に行われる。
【００７３】
いくつかの実施形態では、この処理が、荷電粒子ビームと、付着前駆体ガスおよびリンカ前駆体ガスからなる前駆体混合ガスとを使用して実行される。いくつかの実施形態では、リンカ前駆体ガスがアンモニアである。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームが、電子ビーム、レーザ・ビームまたはイオン・ビームである。
【００７４】
いくつかの実施形態では、ナノオブジェクトを化学結合させるために試料を処理することが、試料を、ナノオブジェクトを含む液体で処理することを含む。
【００７５】
いくつかの実施形態では、ナノオブジェクトが、リンカ基に結合する前に表面処理を受ける。いくつかの実施形態では、この表面修飾が、ナノオブジェクトの表面をカルボン酸基で官能基化することを含む。
【００７６】
以上の説明の多くは、ナノダイヤモンドおよびタンパク質の取付けを対象としているが、本発明を使用して、任意の適当な材料からなるナノスケールの物体を取り付けることができる。特に明記しない限り、本出願では、用語「加工物」、「試料」、「基板」および「試験体」が相互に交換可能に使用される。同様に、用語「付着物」および「付着体」も相互に交換可能に使用され、これらの用語は、付着手順後に表面に残った固体材料を指す。さらに、本明細書において、用語「自動」、「自動化された」または類似の用語が使用されるとき、これらの用語は、自動プロセスもしくは自動ステップまたは自動化されたプロセスもしくは自動化されたステップの手動による開始を含むものと理解される。
【００７７】
以下の議論および特許請求の範囲では、用語「含む」および「備える」が、オープン・エンド型の用語として使用されており、したがって、これらの用語は、「．．．を含むが、それらだけに限定されない」ことを意味すると解釈すべきである。ある用語が本明細書で特に定義されていない場合、その用語は、その通常の一般的な意味で使用されることが意図されている。添付図面は、本発明を理解する助けとなることが意図されており、特に明示されていない限り、一定の尺度では描かれていない。
【００７８】
本明細書に記載されたさまざまな特徴は、機能する任意の組合せまたは下位の組合せで使用することができ、本明細書の実施形態に記載された組合せだけで使用されるわけではない。そのため、本開示は、そのような任意の組合せまたは下位の組合せの文書による説明を提供するものと解釈すべきである。
【００７９】
本発明および本発明の利点を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された実施形態に、さまざまな変更、置換および改変を加えることができることを理解すべきである。さらに、本出願の範囲が、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。当業者なら本発明の開示から容易に理解するように、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行し、または実質的に同じ結果を達成する既存のまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを、本発明に従って利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、このようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを含むことが意図されている。
【符号の説明】
【００８０】
３０２  基板表面
３０４  付着体
３０６  ナノオブジェクト
１００２  デュアル・ビーム・システム
１００４  電子ビーム・カラム
１００６  集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）カラム
１００８  試験体室
１０１８  加工物
１０２２  走査電子顕微鏡電源および制御ユニット
１０２４  可動ステージ