Контактное формирование нанорельефа

Контактное формирование наиорельфа представляет собой технологический процесс формирования заданного микрорельефа поверхности. Оно основано на воздействии зонда (СТМ или ACM) на поверхность подложки при их механическом взаимодействии. В этом случае зонд может быть использован в качестве микромеханического инструмента для обработки подложек.

Существуют различные методики контактного формирования нанорельефа. Для выравнивания поверхности подложки разработана методика использования адсорбата газа, находящегося на поверхностях зонда и подложки. Условие сохранения формы зонда можно записать в виде.

где т₃ — напряжение пластической деформации зонда (для вольфрама т₃ ~ — 8,9−10⁹ Н/см²); т_п — напряжение пластической деформации подложки (для подложки из олова т_п «1,1 • 10⁹ Н/см²); к — коэффициент запаса динамической прочности зонда, примем к = 4.

Если вертикально расположенный сканер работает в колебательном режиме с частотой /(10² Гц) и амплитудой колебаний d (10 ⁷ см²), то максимальная сила воздействия на подложку F определяется выражением.

где М — масса сканера с зондом (5 г).

Условие деформации подложки и сохранения зонда записывается в виде.

где R — усредненный радиус касания зонда с подложкой.

При пластической деформации подложки в процессе касания зонда происходит выдавливание адсорбата из области соприкосновения. Время выдавливания адсорбата оценивается величиной порядка 0,5 мс. Этого достаточно, чтобы предотвратить непосредственное касание зонда с подложкой.

Время выдавливания адсорбата увеличивается при наличии пленок оксидов на поверхности электродов.

На рис. 4.28 представлены результаты выравнивания поверхности подложки из золота для проведения последующих технологических операций.

Рис. 4.28. Участок поверхности, выравненный методом контактного «выглаживания».

Гладкие подложки удается получить путем сканирования при вертикальной модуляции зонда на частоте порядка 1 кГц.

В технике контактного формирования нанорельефа поверхности подложек предпочтительно использовать зонды с алмазными остриями. Для этого кристаллы алмаза легируют соответствующими примесями для получения достаточной их проводимости.