RU2659103C1 - Способ формирования планарных структур методом атомно-силовой литографии - Google Patents

Способ формирования планарных структур методом атомно-силовой литографии Download PDF

Info

Publication number
RU2659103C1
RU2659103C1 RU2017111918A RU2017111918A RU2659103C1 RU 2659103 C1 RU2659103 C1 RU 2659103C1 RU 2017111918 A RU2017111918 A RU 2017111918A RU 2017111918 A RU2017111918 A RU 2017111918A RU 2659103 C1 RU2659103 C1 RU 2659103C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silver
relief
needle
potential difference
silicon
Prior art date
Application number
RU2017111918A
Other languages
English (en)
Inventor
Стелла Владимировна Кутровская
Алексей Олегович Кучерик
Анастасия Юрьевна Шагурина
Игорь Олегович Скрябин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ)
Priority to RU2017111918A priority Critical patent/RU2659103C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2659103C1 publication Critical patent/RU2659103C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K1/00Methods or arrangements for marking the record carrier in digital fashion

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

Использование: для создания планарных структур. Сущность изобретения заключается в том, что способ формирования планарных серебряных структур на поверхности кремниевых пластин включает осаждение металлических частиц, которое происходит за счет локальной диссоциации соли серебра, индуцированной при приложении отрицательной разницы потенциалов между проводящей иглой атомно-силового микроскопа и поверхностью образца, на которой происходит формирование рельефа, для этого поверхность кремниевой пластины предварительно очищают и насыщают солями серебра, после чего размещают на электропроводящей подложке, игла АСМ двигается с частотой от 0,16 до 1,12 Гц при разности потенциалов от -7 до -12 В, при комнатной температуре и нормальной влажности, что позволяет формировать рельеф с топологией заданной траекторией движении иглы с шириной от 40 до 200 нм, высотой от 2 до 40 нм. Технический результат - обеспечение возможности формирования рельефа из серебряных кластеров с контролируемой морфологией на поверхности кремниевых пластин. 4 ил.

Description

Изобретение относится к способу формирования планарных структур.
Известен «Способ нанесения наномаркировок на изделия» (Патент RU №2365989, МПК G06K 1/00, В82В 1/00). Изобретение относится к области маркировки изделий путем нанесения визуально неразличимой информации на поверхность изделия и может быть использовано для защиты изделий от подделок и копирования, в том числе для предотвращения их фальсификации на потребительском рынке и полной идентификации каждой единицы изделия. Техническим результатом является обеспечение маркировки изделий без химической модификации поверхности изделия, позволяющего впоследствии выявить нанесенную наномаркировку и соответственно защитить изделие от фальсификации или несоответствующего использования. В способе для нанесения наномаркировки подготавливают участок поверхности изделия с высокой чистотой обработки, задают на нем реперные точки, включая реперную точку начала координат, положение которой фиксируют, после чего наносят наномаркировку в виде заданных знаков с нанометровым уровнем пространственного разрешения, нанесение осуществляют методом сканирующей зондовой микроскопии в литографическом режиме работы микроскопа, выявление наномаркировки осуществляют методом сканирующей зондовой микроскопии в измерительном режиме работы микроскопа, при этом для выявления наномаркировки заранее задают также количество максимальных полей сканирования относительно выбранной реперной точки.
Изобретение относится к области маркировки изделий путем нанесения визуально неразличимой информации на поверхность изделия и может быть использовано для защиты изделий от подделок и копирования, т.е. для предотвращения их фальсификации на потребительском рынке, а также для полной идентификации каждой единицы изделия.
Недостатком данного метода является ограничение видов материалов допускающих применение силовой атомно-силовой литографии и необходимость использования для данного метода модификации поверхности дорогостоящих сверхтвердых кантиливеров.
Известно изобретение «Использование неорганических частиц и способ маркировки и идентификации субстрата или изделия» (Патент RU №2222829, МПК G06K 1/12, G06K 7/00). Изобретение относится к маркировке объектов. Его использование при кодировании изделий и документов позволяет обеспечить технический результат в виде расширения возможностей и повышения помехоустойчивости кодирования, особенно пригодного для документов. Этот технический результат достигается благодаря применению маркировочного средства в среде носителя, которое представляет собой как минимум одну неорганическую частицу, включающую не менее двух химических элементов по меньшей мере в одном заранее установленном соотношении элементов, причем это соотношение является кодом или частью кода, в котором частицу выбирают из группы нестехиометрических кристаллов, причем частица остается в среде носителя для определения на месте установленного соотношения элементов. После получения этого маркировочного средства его неорганические частицы вводят в носитель, представляющий собой покровную композицию, предпочтительно печатную краску, и наносят эту покровную композицию на изделие в качестве маркировки. При идентификации локализуют положение этих частиц с помощью аналитического метода, предпочтительно сканирующей электронной микроскопии, и определяют соотношения химических элементов, входящих в состав частиц, причем это определение предпочтительно осуществляют методом рассеяния рентгеновского излучения по энергии или длине волны на сканирующем электронном микроскопе.
Недостатком данного метода является необходимость использования для детектирования метки специальных методов анализа, метку изначально необходимо обнаружить с помощью сканирующего электронного микроскопа, а после этого детектировать методом рассеяния рентгеновского излучения.
Существует «Способ изготовления резистивных масок для нанолитографии» (Патент RU №2510632, МПК H01L 21/027, В82В 3/00, B82Y 40/00). Изобретение относится к области фотолитографии, а именно к способу изготовления резистивных масок для нанолитографии. Способ включает восстановление серебра с образованием наночастиц серебра и последующую стимуляцию процесса термической полимеризации капролактама на поверхности полученных наночастиц с помощью лазерного возбуждения в них плазмонных колебаний. При этом для пространственной локализации процесса восстановления серебра используют STED-метод. Изобретение позволяет получить резистивные маски с минимальным размером элементов до 10 нм.
Способ изготовления резистивных масок для нанолитографии, включающий восстановление серебра с образованием наночастиц серебра и последующую стимуляцию процесса термической полимеризации капролактама на поверхности полученных наночастиц с помощью лазерного возбуждения в них плазмонных колебаний, отличающийся тем, что для пространственной локализации процесса восстановления серебра используют STED-метод.
Недостатком метода является использование фотовозбуждаемого термохимического разложения капролактама, являющегося токсичным материалом, при этом необходимо обеспечить локализацию данного процесса с достаточно надежным формированием слоя серебра, без его последующего окисления, что при повышении температур достаточно затруднительно.
Известен «Способ получения бор-кремнийсодержащих наночастиц» (Патент RU №2460689, МПК С01В 35/00, С01В 33/00, В82В 3/00). Изобретение относится к нанотехнологии, в частности к способу получения бор-кремнийсодержащих наночастиц, и может быть использовано в медицине. Способ получения бор-кремнийсодержащих наночастиц включает подачу в проточный реактор реакционной газовой смеси, содержащей моносилан (SiH4) с реагентом «В», и буферного газа, индуцирование реакции пиролиза газовой смеси непрерывным излучением CO2-лазера при давлении газовой смеси в реакторе ниже атмосферного. В качестве реагента «В» используют трихлорид бора (BCl3), процесс ведут при соотношении расходов газов: моносилан: реагент В.буферный газ как 1:(1,2-1,5):(45-55), при плотности мощности лазерного излучения 6000-8000 Вт/см2. Получают наночастицы с содержанием бора 55-65 ат.% и кремния остальное. Наночастицы характеризуются повышенным содержанием бора.
Недостатком метода является использование реагентов, требующих термического разложения, что будет приводить к загрязнению получаемых частиц. Таким образом, будут изменяться их физические свойства.
Существует «Способ нанесения наномаркировок на изделия» (Патент RU №2365989, МПК G06K 1/00, В82В 1/00). Изобретение относится к области маркировки изделий путем нанесения визуально не различимой информации на поверхность изделия и может быть использовано для защиты изделий от подделок и копирования, в том числе для предотвращения их фальсификации на потребительском рынке и полной идентификации каждой единицы изделия. Техническим результатом является обеспечение маркировки изделий без химической модификации поверхности изделия, позволяющего впоследствии выявить нанесенную наномаркировку и соответственно защитить изделие от фальсификации или несоответствующего использования. В способе для нанесения наномаркировки подготавливают участок поверхности изделия с высокой чистотой обработки, задают на нем реперные точки, включая реперную точку начала координат, положение которой фиксируют, после чего наносят наномаркировку в виде заданных знаков с нанометровым уровнем пространственного разрешения, нанесение осуществляют методом сканирующей зондовой микроскопии в литографическом режиме работы микроскопа, выявление наномаркировки осуществляют методом сканирующей зондовой микроскопии в измерительном режиме работы микроскопа, при этом для выявления наномаркировки заранее задают также количество максимальных полей сканирования относительно выбранной реперной точки.
Изобретение относится к области маркировки изделий путем нанесения визуально не различимой информации на поверхность изделия и может быть использовано для защиты изделий от подделок и копирования, т.е. для предотвращения их фальсификации на потребительском рынке, а также для полной идентификации каждой единицы изделия.
Недостатком данного метода является: ограничение видов материалов допускающих применение силовой атомно-силовой микроскопии и необходимость использования для данного методам модификации поверхности дорогостоящих сверхтвердых кантиливеров.
В качестве прототипа использовалась статья: «Получение нанотекстурированной поверхности кремния методом селективного химического травления, инициированного металлическими нанокластерами серебра» (УДК 539.23, 537.311.32, Х.А. Абдуллин, Н.Р. Гусейнов, Ж.К. Калкозова, А.С. Айтова, Б.Д. Торбаева, Национальная нанотехнологическая лаборатория открытого типа (ННЛОТ), КазНУ им. аль-Фараби, Алматы, Республика Казахстан).
Нанотекстурированные поверхности кремния были получены методом селективного химического травления, инициированного металлическими нанокластерами. В качестве подложки использовались исходные полированные полупроводниковые кремниевые пластины р-типа проводимости с удельным сопротивлением 10 Ом*см. Предварительная очистка кремниевых пластин проводилась в растворе NH4OH:H2O2:H2O в объемном соотношении (1:1:4) при 80°С с последующей промывкой в деионизованной воде. Для создания текстурированной поверхности применена двухэтапная химическая обработка пластин. На первом этапе пластины погружались в водный раствор AgNO3:HF:H2O в течение 10-20 секунд, при этом на кремниевую подложку осаждался слой наночастиц серебра. При проведении экспериментов использованы растворы HF:Н2О с соотношением компонентов 1:4 и с концентрациями по AgNC3 4, 6, 8 и 10 мМ. Вторым этапом химической обработки было травление пластин кремния в растворе H2O2:HF:H2O с объемным соотношением компонентов 1:2:10. Применялись обработки с длительностью травления от 30 до 120 секунд с последующей тщательной промывкой в деионизованной воде.
Недостатком данного метода является необходимость двухстадийного процесса травления исходной пластины с применением кислот, требует тщательной последующей обработки и очистки поверхности.
Описание предлагаемого метода.
Техническим результатом данного изобретения является создание способа формирования рельефа из серебряных кластеров с контролируемой морфологией на поверхности кремниевых пластин. Такое решение приводит к осаждению металлических кластеров с существенно лучше контролируемым рельефом и топологией.
Технический результат достигается тем, что в данном способе локальный рельеф формируется за счет локальной электроиндуцированной диссоциации соли серебра в насыщенном слое кремниевой пластины при движении проводящей иглы АСМ в заданной области. Между иглой и поверхностью образца подается отрицательная разность напряжений от -7 до 012 В, частота движения иглы составляла от 0,16 до 1,12 Гц.
Для локального формирования рельефа на поверхности кремния, использовались пластины кремния, допированного бором, имеющие проводимость р-типа, начальная шероховатость рельефа составляла 0.2 нм. Поверхность кремниевых пластин очищалась за счет воздействия ультразвука в ванне с этиловым спиртом при температуре 40°С в течение 5 минут. После чего пластины помещались в предварительно подготовленный раствор на основе дистиллированной воды, спирта в соотношении 1:1 и соли серебра (AgNO3). Процесс насыщения солями серебра занимал от 30 минут до 5 часов, что влияло в дальнейшем на высоту формируемого рельефа. По истечении заданного времени образцы высушивались и помещались на специальную подложку, имеющую электрический контакт (Фиг. 1), которая фиксируется на предметном столике атомно-силового микроскопа.
Формирование рельефа осуществлялось на воздухе при комнатной температуре с помощью сканирующего зондового микроскопа на базе платформы зондовой нанолаборатории NTEGRA Aura в контактном режиме АСМ. Для проведения осаждения были использованы проводящие зонды DCP 11 с радиусом закругления 50-70 нм (Фиг. 2а) и кремниевые зонды с проводящим Pt покрытием с радиусом закругления 10 нм (Фиг. 2б).
В процессе осаждения игла атомно-силового микроскопа двигалась по заданной траектории в контактном режиме. Между иглой и поверхностью образца подавалась отрицательная разность потенциалов от -7 до -12 В, что влияло на высоту и ширину осаждаемого рельефа (Фиг. 3). Изменение количества проходов зонда по одной и той же траектории не меняет высоту рельефа, но позволяет изменять ширину рельефа (см. Фиг. 4). Изменяя разность потенциалов, возможно достижение высоты рельефа от 2 до 4 нм, а дополнительно изменяя количество проходов, варьировать ширину от 40 до 200 нм. Изменение остальных параметров, таких как влажность и температура, не приводили к изменению осаждаемого рельефа, что объясняется тем, что на поверхности образуется металлический слой, а не оксидный.

Claims (1)

  1. Способ формирования планарных серебряных структур на поверхности кремниевых пластин, отличающийся тем, что осаждение металлических частиц происходит за счет локальной диссоциации соли серебра индуцированной приложенной отрицательной разницей потенциалов между проводящей иглой атомно-силового микроскопа и поверхностью образца, на которой происходит формирование рельефа, для этого поверхность кремниевой пластины предварительно очищают и насыщают солями серебра, после чего размещают на электропроводящей подложке, игла АСМ двигается с частотой от 0,16 до 1,12 Гц, при разности потенциалов от -7 до -12 В, при комнатной температуре и нормальной влажности, что позволяет формировать рельеф с топологией заданной траекторией движении иглы с шириной от 40 до 200 нм, высотой от 2 до 40 нм.
RU2017111918A 2017-04-07 2017-04-07 Способ формирования планарных структур методом атомно-силовой литографии RU2659103C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111918A RU2659103C1 (ru) 2017-04-07 2017-04-07 Способ формирования планарных структур методом атомно-силовой литографии

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111918A RU2659103C1 (ru) 2017-04-07 2017-04-07 Способ формирования планарных структур методом атомно-силовой литографии

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2659103C1 true RU2659103C1 (ru) 2018-06-28

Family

ID=62815258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111918A RU2659103C1 (ru) 2017-04-07 2017-04-07 Способ формирования планарных структур методом атомно-силовой литографии

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2659103C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001091855A1 (en) * 2000-05-26 2001-12-06 Northwestern University Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or produced thereby
US20020158197A1 (en) * 1999-01-12 2002-10-31 Applied Materials, Inc AFM-based lithography metrology tool
WO2004038504A2 (en) * 2002-10-21 2004-05-06 Nanoink, Inc. Nanometer-scale engineered structures, methods and apparatus for fabrication thereof, and applications to mask repair, enhancement, and fabrication
WO2009052120A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-23 Nanoink, Inc. Lithography of nanoparticle based inks
EP2720040A2 (en) * 2011-06-13 2014-04-16 Korea Research Institute of Bioscience and Biotechology Nanopositioning substrate preparation apparatus and preparation method using dip pen nanolithography with single or multiple tips using atomic force microscope (afm)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020158197A1 (en) * 1999-01-12 2002-10-31 Applied Materials, Inc AFM-based lithography metrology tool
WO2001091855A1 (en) * 2000-05-26 2001-12-06 Northwestern University Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or produced thereby
WO2004038504A2 (en) * 2002-10-21 2004-05-06 Nanoink, Inc. Nanometer-scale engineered structures, methods and apparatus for fabrication thereof, and applications to mask repair, enhancement, and fabrication
WO2009052120A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-23 Nanoink, Inc. Lithography of nanoparticle based inks
EP2720040A2 (en) * 2011-06-13 2014-04-16 Korea Research Institute of Bioscience and Biotechology Nanopositioning substrate preparation apparatus and preparation method using dip pen nanolithography with single or multiple tips using atomic force microscope (afm)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kaniukov et al. Tunable nanoporous silicon oxide templates by swift heavy ion tracks technology
Acharyya et al. Alcohol sensing performance of ZnO hexagonal nanotubes at low temperatures: A qualitative understanding
Amit et al. Semiconductor nanorod layers aligned through mechanical rubbing
US20160052789A1 (en) Techniques for fabricating diamond nanostructures
Shan et al. Mapping local quantum capacitance and charged impurities in graphene via plasmonic impedance imaging
Parellada-Monreal et al. Laser-induced periodic surface structures on ZnO thin film for high response NO2 detection
Rasappa et al. Fabrication of a sub-10 nm silicon nanowire based ethanol sensor using block copolymer lithography
US9606095B2 (en) Method of preparing graphene nanoribbon arrays and sensor comprising the same
Maret et al. Probing self-assembly of cylindrical morphology block copolymer using in situ and ex situ grazing incidence small-angle X-ray scattering: the attractive case of graphoepitaxy
Suzuki et al. Ethanol gas sensing by a Zn-terminated ZnO (0001) bulk single-crystalline substrate
Aroutiounian et al. The ethanol sensors made from α-Fe2O3 decorated with multiwall carbon nanotubes
Nayfeh et al. Silicon nanoparticles: new photonic and electronic material at the transition between solid and molecule
RU2659103C1 (ru) Способ формирования планарных структур методом атомно-силовой литографии
Drapak et al. Native oxide emerging of the cleavage surface of gallium selenide due to prolonged storage
RU2502992C2 (ru) Электрохимический сенсор и способ его получения
Kuschlan et al. Periodic Arrays of Dopants in Silicon by Ultralow Energy Implantation of Phosphorus Ions through a Block Copolymer Thin Film
Davenport et al. Ag nanotubes and Ag/AgCl electrodes in nanoporous membranes
Epifani et al. SnO2 thin films from metalorganic precursors: Synthesis, characterization, microelectronic processing and gas-sensing properties
CN107884316A (zh) 基于有序碳纳米管薄膜的液体表面张力传感器及其制备方法
Moghimi et al. Ethanol and acetone gas sensor properties of porous silicon based on resistance response
RU2732800C1 (ru) Способ изготовления газоаналитического мультисенсорного чипа на основе наностержней оксида цинка
Perumal et al. Fabrication and characterization of metal microwire transducer for biochip application
Tarasov et al. Facile fabrication of a TiO2 NW-based glucose sensor by direct ink writing
Khan Pretreatment of ITO electrode and its physiochemical properties: Towards device fabrication
Kolodin Hydrophilization and plasmonization of polystyrene substrate with Au nanoparticle organosol

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190408