Представлены результаты экспериментальных исследований модификации зондов для атомно-силовой микроскопии критических размеров (Critical Dimension Atomic Force Microscopy - CD-AFM) осаждением углеродных нанотрубок (УНТ) для повышения точности определения шероховатости поверхности вертикальных стенок субмикронных структур. Исследованы методы осаждения индивидуальной УНТ на острие зонда атомно-силового микроскопа (АСМ), основанные на механическом и электростатическом взаимодействиях между зондом и массивом вертикально ориентированных углеродных нанотрубок (ВОУНТ). Показано, что при расстоянии между острием АСМ-зонда и массивом ВОУНТ 1 нм и приложении напряжения в диапазоне 20-30 В, на острие осаждается индивидуальная углеродная нанотрубка. На основании полученных результатов сформирован зонд с углеродной нанотрубкой на острие (УНТ-зонд) радиусом 7 нм и аспектным отношением 1:15. Исследования УНТ-зонда показали, что его применение повышает разрешающую способность и достоверность измерений АСМ-методом по сравнению с коммерческим зондом, а также позволяет определять шероховатость вертикальных стенок высокоаспектных структур методом CD-AFM. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических процессов изготовления и восстановления специальных АСМ-зондов, в том числе зондов для CD-AFM, а также при разработке методик межоперационного экспресс-контроля параметров технологического процесса производства элементов микро- и наноэлектроники, микро- и наносистемной техники.
Агеев Олег Алексеевич
Институт нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета (г. Таганрог)
1. Orji N.G., Dixson R.G. Higher order tip effects in traceable CD-AFM-based linewidth measurements // Meas. Sci. Technol. 2007. № 18. P. 448455.
2. Bhushan B. Springer handbook of nanotechnology. 3rd ed. 2010. 1964 p.
3. Неволин В.К. Зондовые нанотехнологии в электронике. М.: Техносфера, 2006. 160 с.
4. Нанотехнологии в электронике / Под ред. Ю.А. Чаплыгина. М.: Техносфера, 2005. 448 с.
5. Формирование и исследование матрицы мемристоров на основе оксида титана методами зондовой нанотехнологии / В.И. Авилов, О.А. Агеев, В.А. Смирнов и др. // Изв. вузов. Электроника. 2014. № 2 (106). С. 5057.
6. Probe modification for scanning probe microscopy by the focused ion beam method / B.G. Konoplev, O.A. Ageev, V.A. Smirnov et al. // Russian Microelectronics. 2012. Vol. 41. № 1. P. 41–50.
7. Savenko A., Yildiz I., Boggild P. Out-of-plane bending based on SiN-ion-irradiation and bilayer structures for easy access for micromanipulation // Microelectronic Engineering. 2013. Vol. 110. P. 398402.
8. Ultra-high aspect ratio replaceable AFM tips using deformation-suppressed focused ion beam milling / A. Savenko, I. Yildiz, D.H. Petersen et al. // Nanotechnology. 2013. N 24. P. 465701465708.
9. Модификация зондовых датчиков-кантилеверов для атомно-силовой микроскопии методом фокусированных ионных пучков / Б.Г. Коноплев, О.А. Агеев, В.А. Смирнов и др. // Нано- и микросистемная техника. 2011. № 4. – С. 48.
10. Иглы на основе многостенных углеродных нанотрубок для сканирующей зондовой микроскопии / О.В. Демичева, Г.Б. Мешков, О.В. Синицына и др. // Российские нанотехнологии. 2008. Т. 3. № 11. С. 118123.
11. Hafner J.H., Cheung C.L., Lieber C.M. Growth of nanotubes for probe microscopy tips // Nature. 1999. Vol. 398. Р. 761762.
12. Hafner J.H., Cheung C.L., Lieber C.M. Direct growth of single-walled carbon nanotube scanning probe microscopy tips // J. Am. Chem. Soc. 1999. Vol. 121. Р. 97509751.
13. Morphology control and integration of the carbon nanotube tip for AFM / J.K. Park, J.H. Lee, Ch.S. Han et al. // Current Appl. Phys. 2006. Vol. 6. – Sup. 1. P. e220e223.
14. Fang F.Z., Xu Z.W., Dong S., Zhang G.X. High aspect ratio nanometrology using carbon nanotube probes in atomic force microscopy // Annals of the CIRP. 2007. Vol. 56, No 1. P. 533536.
15. Precision carbon nanotube tip for critical dimension measurement with atomic force microscope / B.C. Park, K.Y. Jung, J. Hong et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XIX. 2005. Vol. 5752. P. 412419.
16. The effect of the shape of a tip’s apex on the fabrication of an AFM tip with an attached single carbon nanotube / H.W. Lee, S.H. Kim, Y.K. Kwak et al. // Sensors and Actuators. 2005. A 125. P. 4149.
17. Официальный сайт ЗАО «НТ-МДТ». URL: http://www.ntmdt.ru (дата обращения: 19 ноября 2014 г.)
18. Исследование режимов формирования каталитических центров для выращивания ориентированных массивов углеродных нанотрубок методом PECVD / О.А. Агеев, О.И. Ильин, В.С. Климин и др. // Химическая физика и мезоскопия. 2011. – Т. 13. № 2. C. 226231.
19. Исследование возможности создания биомимических адгезионных покрытий на основе массива вертикально ориентированных углеродных нанотрубок / О.А. Агеев, О.И. Ильин, В.С. Климин и др. // Изв. ЮФУ. Технические науки. – 2014. № 9. С. 5867.
20. Определение геометрических параметров массива вертикально ориентированных углеродных нанотрубок методом атомно-силовой микроскопии / О.А. Агеев, О.И. Ильин, А.С. Коломийцев и др. // Нано- и микросистемная техника. 2012. № 3. С. 913.