Антоненко Исследование пленок и наноструктур с помосчю 2011

В данном примере при проведении измерений по методу постоянной силы с параметром Set Point = 2,19 нА поддерживается постоянной сила прижатия: Fz = 5,1 Н/м×80 нм ≈ 40,8 нН.

Для нахождения давление зонда на образец необходимо оценить площадь взаимодействия зонда и образца S. Это можно сделать по следующей формуле: S = π R2, где R ≈ 6 ÷ 10 нм – радиус закругления кончика зонда. Таким образом, величину давления зонда на образец можно оценить как P = Fz/S = 0,13 ГПа.

Погрешность проведенных оценок складывается не только из неточности значений таких параметров, как радиус кривизны зонда R и коэффициент жесткости k, но и из-за зависимости области контакта от величины силы воздействия, а также из-за нелинейности зависимости силы Fz от смещения сканера.

8.5. Оборудование и расходные материалы

1.СЗМ «ИНТЕГРА Аура». Программное обеспечение Nova для СЗМ «ИНТЕГРА Аура».

2.Образец с жесткой поверхностью (например, поликоровая подложка).

3.Образец для проведения литографии (полиэтилен, поликарбинат, CD-диск (но не DVD-диск) со снятым верхним поликоровым слоем, графитовая бумага и др.).

8.6. Контрольные вопросы

1. Какими способами можно проводить литографию на АСМ?

2. Какие требования предъявляются к кантилеверу и образцу при проведении литографии?

3. Каким образом можно оценить давление зонда на образец?

8.7. Порядок выполнения работы

СЗМ «ИНТЕГРА Аура» – уникальная дорогостоящая установка, поэтому с самого начала действий и до их полного завершения необходимо полностью следовать приведенному ниже порядку вы-

полнения лабораторной работы.

91

1.Включить компьютер и установку СЗМ.

2.Установить зондовый датчик, пригодный для литографии и настроить систему регистрации отклонений кантилевера.

3.Поместите на держатель образца поликоровую положку.

4.Провести спектроскопию DFL (Height) в точке. Для этого на панели основных операций нажать на кнопку Curves, перейти на вкладку спектроскопии.

5.Из данных спектроскопических измерений и технических характеристик используемых кантилеверов вычислить давление, с которым зонд действует на образец, Р.

6.Поместить на держатель образца поликоровую подложку.

7.Установить в качестве образца графитовую бумагу или другой образец, пригодный для проведения литографии.

8.Провести предварительное сканирование по полуконтактной методике размером 90×90 мкм. Выбрать наиболее гладкий участок поверхности для проведения литографии и просканировать выбранный участок.

9.В п. 8 был выбран участок для проведения литографии. Подвести зонд к поверхности образца.

10.Переключить прибор для работы по контактным методам, выбрав Contact в меню выбора электронной конфигурации контроллера на панели основных параметров.

11.Подобрать значение параметра SetPoint для контактного метода. Для этого нужно выполнить следующие действия: разомкнуть цепь обратной связи, отжав кнопку. Затем установить значение SetPoint меньше текущего значения сигнала DFL. После чего замкнуть цепь обратной связи, нажав кнопку. Увеличивать значение SetPoint, контролируя степень выдвижения z-сканера по индикатору в нижней части экрана. Установить значение SetPoint, при котором увеличение длины z-сканера прекратится. Подобрать значение параметра FBGain, установив его на уровне 0,5 ÷ 0,7 от значения при котором начинается генерация.

12.Перейти на вкладку Litho.

13.В раскрывающемся списке Method выбрать пункт SetPoint. При этом будет выбран силовой метод литографии.

14.В раскрывающемся списке Mode выбрать векторный способ проведения литографии Vector.

92

15.С помощью инструментов, расположенных на панели инструментов для векторных шаблонов, сохранить созданный шаблон, щелкнув по кнопке. В открывшемся диалоговом окне выбрать каталог и ввести имя файла.

16.Проведение литографии. Задать скорость проведения литографии. Скорость литографии влияет как на эффект воздействия на образец, так и на точность соответствия шаблону. Чем меньше скорость, тем больше эффект воздействия и тем больше соответствие

между шаблоном и результатом литографии. Рекомендуемые величины скорости литографии – несколько мкм/с.

17.Задать степень воздействия зонда на образец в полях ввода

Level 1 и Level 2.

Level 1 – величина параметра SetPoint при движении зонда к началу шаблона, между объектами шаблона и к центральной точке – после завершения литографии. Обычно это значение выставляется равным значению параметра SetPoint в настройках контактной методики сканирования.

Level 2 – величина параметра SetPoint при движении по линиям

ив точках шаблона. Отвечает за величину воздействия на образец.

Оценить давление, соответствующее выбранной величине параметра Level 2, можно по алгоритму, приведенному в разд. 8.4.

18.Запустить процесс проведения литографии, нажав на кнопку

Run.

19.Чтобы получить изображение участка поверхности, на котором была проведена литография, перейти на вкладку сканирования Scan. Восстановить значение скорости сканирования. Просканировать выбранный для литографии участок по полуконтактной методике.

20.Сравнить результат литографии с шаблоном можно, перейдя на вкладку Litho.

8.8. Задания

1. Подготовить прибор для работы в режиме атомно-силовой микроскопии. Провести предварительное сканирование по полуконтактной методики, установив максимальную область сканиро-

вания и выбрать на полученном изображении участок для проведе-

93

ния литографии. Важно выбрать место для литографии на наиболее ровном участке поверхности образца. Провести сканирование выбранного участка.

2.Оценить величину давления зонда на образец.

3.Провести векторную литографию.

Список рекомендуемой литературы

1.Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. М: Техносфера, 2005. 144 с.

2.Зондовая нанолаборатория ИНТЕГРА. Проведение измере-

ний. АСМ и СТМ измерения, спектроскопия, многопроходные методы, литография. Руководство пользователя. Зеленоград, М.: НТ-

МДТ, 2007. 353 с.

3.Антоненко С. В. Технология наноструктур: Учебное пособие.

М.: МИФИ, 2008. 116 с.

94

Сергей Васильевич Антоненко

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛЕНОК И НАНОСТРУКТУР С ПОМОЩЬЮ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО

МИКРОСКОПА

Лабораторный практикум

Редактор М. В. Макарова Оригинал-макет подготовлен С. В. Антоненко

Подписано в печать 15.12.2010. Формат 60×84 1/16

Печ.л. 6,0. Уч.-изд.л. 6,0. Изд. № 1/1/63

Тираж 150 экз. Заказ № 14

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

ООО «Полиграфический комплекс «Курчатовский». 144000, Московская область, г. Электросталь, ул. Красная, д. 42