Эксперимент

 

При проведении заточки вольфрамовых зондов для СЗМ NanoEducator, работающего в режиме ССЛ и ДСЛ, по трехступенчатой технологии электрохимического травления были выполнены следующие операции: изготовление заготовки в соответствии с [2]; установка датчика в держатель УТИ; навешивание капли КОН; подвод датчика с погружением заготовки в раствор КОН (рис. 9,а). Затем, одновременно включив источник переменного электрического напряжения и цифровой секундомер, было произведено формирование острия зонда по следующим этапам (схема проведения этапов травления отображена на рис. 9):

Этапы травления острия зонда

1-й этап (получение 1-й ступени): Время травления 18 секунд - поворот винта на четверть оборота (рис. 9,б);

2-й этап (получение 2-й ступени): Время травления 9 секунд - поворот винта на четверть оборота (рис. 9,в);

3-й этап (получение 3-й ступени – острия): Время травления 3-5 секунд - плавный поворот винта в течение травления на пол четверти оборота (рис. 9,г) с ожиданием отрыва нижней части (рис. 9,д);

 

а) б) в) г) д)

Рис.9 Схема изготовления АСМ зонда методом ступенчатого травления:

а – погружение вольфрамовой заготовки зонда; б, в и г – травление 1й, 2й и 3й ступеней, соответственно; д – падение отрывающейся части заготовки, травление завершено.

 

Затем для исследования разработанной технологии было сформировано два зонда: первый был заточен по стандартной технологии (рис. 10,а), описанной в [2], второй по трехступенчатой технологии (рис. 10,б).

 

 

а) б)

Рис. 10 Фотографии зондов: а – Зонд №1 (стандартная технология),

б – Зонд №2 (трехступенчатая технология).

 

Полученный по разработанной технологии зонд №2 обладал достаточно высокой добротностью, отображенной на графике амплитудно-частотной характеристики (рис.11). Зонд №2 также имел значение резонансной частоты порядка 9 кГц, что говорит о его высокой механической жесткости. Поиск резонанса проводился в автоматическом режиме.

Рис. 11 График амплитудно-частотной характеристики зонда№2:

рабочая частота – 8,91 кГц, амплитуда раскачки зонда – 2,91 В, добротность Q=23,4

 

Далее для определения влияния геометрии зонда №2 на получаемые изображения проводилось сканирование тестовой решетки TGX1 в режиме ССЛ. Исходя из полученных АСМ изображения TGX1 (рис. 12,а) и профилограммы (рис. 12,б) видно, что зонд №2 обладает большим соотношением сторон, в результате чего АСМ изображение наиболее близко соответствует поверхности образца.

 

а) б)

Рис. 12 АСМ изображение тестовой решетки TGX1 (а). Профилограмма (б).

 

Затем для определения формы рабочей части зонда №2 проводилось сканирование тестовой решетки TGT1 (рис. 13,а), позволяющей хорошо прорисовать кончик зонда. После сканирования была проведена операция численной деконволюции скана с помощью программы Image Analysis 2 (НТ-МДТ, г. Зеленоград), результаты которой приведены на рис. 13,б.

 

а)

б)

Рис. 13 АСМ изображение тестовой решетки TGT1:

а – до проведения деконволюции; б – после проведения деконволюции.

 

Качество проведения ДСЛ на СЗМ NanoEducator зависит от латеральной пространственной разрешающей способности (ЛПРС), которая определяется величиной радиуса закругления кончика зонда. Чтобы оценить ЛПРС СЗМ NanoEducator для зондов №1 и №2 была проведена ДСЛ по шаблону, состоящему из линий, расположенных на разном расстоянии друг от друга (рис. 14).

 

Рис. 14 Шаблон для оценки разрешающей способности АСМ зондов

 

На рис. 15,а показано АСМ изображение модифицированной поверхности CD подложки после проведения ДСЛ зондом №1. Ширина углубления по полувысоте составила около 250 нм (рис. 15,б).

 

а) б)

Рис. 15 АСМ изображение модифицированной поверхности компакт диска после проведения ДСЛ зондом №1 (а). Профилограмма вдоль красной линии (б).

 

При проведении ДСЛ на поверхности CD подложке зондом №2 (рис. 16,а) ширина углубления по полувысоте составила около 120 нм (рис. 16,б), результате чего зонд №2 обладал долее высокой ЛПРС.

 

 

а) б)

Рис. 16 АСМ изображение модифицированной поверхности компакт диска после проведения ДСЛ зондом №2 (а). Профилограмма вдоль красной линии (б).

 

На рис. 17 а, б приведены примеры модифицированных поверхностей CD подложек на СЗМ NanoEducator с использованием зондов, заточенных по трехступенчатой технологии.

а)

б)

Рис. 17 АСМ изображение модифицированной поверхности компакт диска после проведения ДСЛ (а, б).