[发明专利]作为分析具有成角度形貌的衬底的AFM探针的Y－形碳纳米管

说明书

技术领域

本发明的实施例一般涉及原子力显微术(AFM)，并且更特别地涉及形成用于分析衬底的AFM探针的方法。

背景技术

原子力显微术(AFM)通常用作特征化在半导体衬底上的结构的宽度、高度、轮廓和表面化学性质的关键尺寸的方法。为了特征化硅器件的沟道特征的形貌，期望制造在探针针头的活动端附近具有成角度的特征的AFM探针针头。常规地，该探针针头是通过将硅特征刻蚀成在该硅特征的一端处具有成角度的结构或脚来制造。

图1示出常规AFM探针装置。通常，AFM探针1包括终端有针头3的探针臂2。探针针头3则用来分析衬底4的表面5的轮廓。在衬底4的表面5上的特定特征6可以具有由向内倾斜的侧壁7限定的底切特征。该特征6的形貌使得通常难以由探针针头3来完全地分析衬底4的所有表面特征。

因此，期望开发用硅以外的其他材料来更可复制地制造AFM探针针头的另外的方法，该探针针头更耐用并且比常规AFM探针针头具有更小的尺寸，该探针针头可以用于分析具有成角度的形貌的衬底并且可以用于探查衬底形貌的表面的化学性质。

发明内容

鉴于以上描述，本发明的实施例提供了一种Y-形碳纳米管原子力显微镜探针针头，包括杆部；从该杆部的同一端延伸的一对成角度的臂，其中该杆部和一对成角度的臂包括化学修饰的碳纳米管，并且其中该化学修饰的碳纳米管是利用胺、羧基、氟和金属成分的任一个修饰的。优选地，每对成角度的臂包括至少200nm的长度和10到200nm之间的直径。此外，化学修饰的碳纳米管优选地适应于待探测的衬底材料间的区别。另外，化学修饰的碳纳米管优选地适合于允许氟气体流经化学修饰的碳纳米管到待特征化的衬底上。此外，化学修饰的碳纳米管优选地适合与待特征化的衬底表面进行化学反应。

另一个实施例提供了一种形成Y-形碳纳米管原子力显微镜探针针头的方法，其中该方法包括形成探针针头的杆部；使一对成角度的臂从该杆部的同一端延伸，其中该杆部和一对成角度的臂包括碳纳米管；并且利用胺、羧基、氟和金属成分的任一个化学修饰碳纳米管。该方法可进一步包括将每对成角度的臂配置为至少200nm的长度；和将每对成角度的臂配置为10到200nm之间的直径。此外，化学修饰的碳纳米管优选地适应于待探测衬底材料间的区别。另外，化学修饰的碳纳米管优选地适合于允许氟气体流经化学修饰的碳纳米管到待特征化的衬底上。此外，化学修饰的碳纳米管优选地适合与待特征化的衬底表面进行化学反应。

另一个实施例提供了一种执行原子力显微术的方法，其中该方法包括将碳纳米管附接到原子力显微镜探针以形成探针针头，其中碳纳米管配置为Y-形；利用胺、羧基、氟和金属成分的任一个化学修饰该碳纳米管；并且使用化学修饰的Y-形碳纳米管探针针头分析衬底的表面。该方法进一步包括将碳纳米管探针针头配置为具有杆部和从该杆部的同一端延伸的一对成角度的臂。另外，该方法可进一步包括将每对成角度的臂配置为至少200nm的长度。另外，该方法可进一步包括将每对成角度的臂配置为10到200nm之间的直径。优选地，化学修饰的Y-形碳纳米管适应于待探测衬底材料间的区别。同样，化学修饰的Y-形碳纳米管优选地适合于允许氟气体流经化学修饰的碳纳米管到待特征化的衬底上。此外，化学修饰的Y-形碳纳米管优选地适合与待特征化的衬底表面进行化学反应。

当结合以下描述和附图考虑时，本发明的实施例的这些和其他方面将得以更好地理解。然而，应当理解，指示优选实施例及其多个具体细节的以下描述是以说明的方式给出，不作为限制。可以在本发明的实施例的范围内做出许多变形和修改，而并不背离其精神，并且这些实施例包括所有这样的修改。

附图说明

从参考附图的下列详细描述本发明的实施例将得以更好的理解，其中：

图1示出了常规AFM探针装置的示意图；

图2(A)示出了根据本发明第一实施例的Y-形碳纳米管AFM探针装置的示意图；

图2(B)示出了根据本发明第二实施例的Y-形碳纳米管AFM探针装置的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的在甲烷气体中经受化学修饰的图2(A)和图2(B)的Y-形碳纳米管AFM探针针头的示意图；

图4示出了根据本发明实施例的经受利用胺成分和氟成分的化学修饰的图3的Y-形碳纳米管AFM探针针头的示意图；

图5示出了根据本发明实施例在图4中的Y-形碳纳米管AFM探针针头和胺成分之间的化学相互作用的示意图；

图6示出了根据本发明实施例的图5中所示的化学相互作用的放大示图；