JPH06194154A - 接触フォース原子フォース顕微鏡による２次元輪郭描写の方法と装置 - Google Patents

接触フォース原子フォース顕微鏡による２次元輪郭描写の方法と装置

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JPH06194154A JP5212110A JP21211093A JPH06194154A JP H06194154 A JPH06194154 A JP H06194154A JP 5212110 A JP5212110 A JP 5212110A JP 21211093 A JP21211093 A JP 21211093A JP H06194154 A JPH06194154 A JP H06194154A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】接触フォース原子フォース顕微鏡による２次元
輪郭描写の方法と装置を提供する。 【構成】接触フォース原子フォース顕微鏡を使用して、
尖端と接触するサンプル表面のリアルタイムで測定され
た傾斜に応答して、尖端の位置を制御することにより溝
叉は線を有する集積回路のようなサンプルの２次元輪郭
描写を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、接触フォース原子フォ
ース顕微鏡（ＡＦＭ）を使用した、集積回路に於ける線
と溝の側壁の輪郭描写作成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】市場には、接触モードで、すなわち尖端
がサンプルを走査するとき尖端とサンプルが接触して、
動作する原子フォース顕微鏡（ＡＦＭ）が存在する。こ
のような装置は、M.P. Rodgers及びK.M. Monahanによる
「Using the Atomic Force Microscope to Measure Sub
micron Dimensions of Integrated Circuit Devices an
d Processes」(SPIE Vol.1464 Integrated Circuit Met
rology,Inspection andProcess Control V.1991,ページ
358-366)という題名の記事の中で記述されている。
【０００３】接触モード原子フォース顕微鏡の主な利点
は、建設の簡単さにある。これらの原子フォース顕微鏡
の主たる欠点は、急勾配で且つ高縦横比構造に対する輪
郭描写ができないことである。接触モードＡＭＦは、尖
端運動の測定に使用する検出システムが単純であるた
め、長くて狭い角度の尖端或いは長靴型の尖端を容易に
収容できない。
【０００４】本発明は、接触モードＡＭＦを使用するこ
とによる表面の２次元輪郭描写、特に集積回路における
急勾配の線と溝の側壁の２次元輪郭描写に関し、これら
の欠点を克服している。本発明は、サンプル表面におけ
る尖端の走査の制御に関して、尖端運動の２次元検出に
依存している。本発明はまた、原子フォース顕微鏡のキ
ャンチレバと尖端の大きさの最適化に関わっている。
【０００５】１次元における尖端運動の検出は、トンネ
ル効果的、電気容量的、電磁誘導的、或いは光学的方法
に関わっている。これらの方法は、２次元における測定
ができるように修正することが可能である。
【０００６】尖端運動の２次元検出は、メヤー(G.Meye
r), エイマ(N.M.Amer)による「Simultaneous Measureme
nt of Lateral and Normal Forces With an Optical-Be
am-Deflection Atomic Force Microscope」（Apr. Phy
s. Lett. 57(20),12 November1990 ページ 2089-2091）
という題名の記事の中で記述されている。その装置の記
述では、尖端はバネ状のキャンチレバに付けられてい
る。垂直の尖端運動では、普通の上下動のようにキャン
チレバが撓む。横方向の尖端運動では、キャンチレバは
経線方向の軸に沿ってねじれる。そのキャンチレバから
偏向されたレーザービームが、４象限検出器によって検
出される。垂直尖端運動および横の尖端運動は、４個の
検出された信号から測定される。
【０００７】別の２次元検出装備は、キャンチレバの撓
みに対する圧電抵抗測定に関するものである。この装備
では、キャンチレバは部分的にドープ(Dope)処理された
シリコンのような半導体物質でできている。キャンチレ
バの撓みに応じてキャンチレバ内に誘発された歪が、該
半導体物質の抵抗値に変化を生じ、その低抗値が測定さ
れる。
【０００８】キャンチレバは、そのキャンチレバの２次
元運動を測定するための２つの独立した低抗値信号を提
供するため、２股に分かれている。両方の２股に分けら
れた区域は、ドープ処理された半導体物質の区域を含ん
でいる。電気的接点が、それぞれの区域の末梢部と２つ
の区域が結合する中央に用意されている。２つの抵抗回
路からのこれら３つの接点、すなわち中央と各区域は、
ブリッジ回路に挿入される。２つの低抗値の差がブリッ
ジ回路で測定される。更に、２つの区域の結合直列抵抗
が垂直方向におけるキャンチレバの全体の撓みの値とな
る。
【０００９】これに代わって、非接触走査フォース顕微
鏡を使う垂直面の輪郭描写については、米国特許出願第
０７／８３０,８０４号に述べられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の原子フォース顕
微鏡の主たる欠点は、急勾配で且つ高縦横比構造に対す
る輪郭描写ができないことである。接触モードＡＭＦ
は、尖端運動の測定に使用する検出システムが単純であ
るため、長くて狭い角度の尖端或いは長靴型の尖端を容
易に収容できない。
【００１１】本発明の目的は、接触モードＡＭＦを使用
することによる表面の２次元輪郭描写、特に集積回路に
おける急勾配の線と溝の側壁の２次元輪郭描写に関し、
これらの欠点を克服することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、原子フォース
顕微鏡で使用される尖端とキャンチレバの大きさの最適
化と尖端運動のフィードバック制御によって接触フォー
ス原子フォース顕微鏡における２次元尖端運動の検出と
制御を提供するものである。
【００１３】いわゆる「Ｄ．Ｃ．」モードと呼ばれる第
一の具体例において、尖端はサンプルの表面にそって表
面に平行な方向に走査される。表面における尖端の正味
の力(net force）をほぼ一定に維持するため、２軸フィ
ードバック制御を使用している。
【００１４】尖端のサンプル表面におけるＺ軸叉は垂直
方向の力とＸ軸叉は尖端が表面上を引きずって動くとき
に発生する走査方向の摩擦力を測定するセンサを使用し
ている。Ｘ軸及びＺ軸の測定信号に応答して、次の走査
ステップの方向とフィードバック調整の方向が決定され
る。このような方法で尖端は表面の輪郭に沿って動く。
【００１５】いわゆる「Ａ．Ｃ．」モードと呼ばれるも
う１つの具体例においては、尖端は垂直方向における尖
端の経線方向の軸に対して平行な軸と尖端の経線方向の
軸に対して直角の水平軸であり、一般的にはサンプル表
面の面と平行な方向に、約１ＫＨｚ以上の微少振幅の振
動運動が与えられる。尖端の近傍における表面のその位
置での傾斜を決定するため垂直及び水平方向の信号が検
出される。尖端の位置はサンプル表面のその位置での傾
斜に応答して動かされる。更に本発明からの教示によれ
ば、最適なキャンチレバと尖端の寸法が計算され、集積
回路における側壁の２次元接触フォース原子フォース顕
微鏡を可能にしている。従って本発明の主たる目的はサ
ンプルにおける急匂配の輪郭の２次元接触フォース原子
フォース顕微鏡を提供することにある。本発明のもう１
つの目的は、集積回路において線や溝のような構造物の
側壁に対する２次元接触フォース原子フォース顕微鏡を
提供することにある。更に本発明の目的は、サンプル表
面の２次元輪郭描写に使用する最適な尖端とキャンチレ
バの寸法を提供することにある。更に本発明の目的は、
サンプル表面の２次元輪郭描写に使用する最適な尖端と
キャンチレバの寸法を提供することにある。
【００１６】
【実施例】原子フォース顕微鏡については米国特許第
４，７２４，３１８号に記述されており、本明細書にも
参照されている。その特許の教示によれば、キャンチレ
バの終端区域に接続された尖端が調査すべきサンプルの
表面にあまりに接近するため、尖端側の原子とサンプル
表面の間に生ずる力（force）がバネ状のキャンチレバ
を偏らせる。キャンチレバの偏りはトンネル電流の変動
をもたらし、この変動が、例えばＸＹＺ駆動装置の手段
によって尖端がサンプルの表面を走査する際尖端とサン
プルの間の力を一定に維持するように、尖端とサンプル
の表面の距離を制御するために使われている。
【００１７】図１ａから図１ｄを参照すれば、原子フォ
ース顕微鏡において、キャンチレバ１２と連結された尖
端１０が図示されており（スケールは示されていな
い）、そこでは尖端が基盤２０上の溝１４，輪郭描写す
べき側壁１６及び１８の内部に配置されている。尖端は
溝叉は線の底の隅を検知できるように、長靴形の横断面
を有することが望ましい。
【００１８】いわゆる「Ｄ．Ｃ．」モードでは尖端はサ
ンプルの表面に接触したままである。ほとんどの物質に
関して、尖端は、１０ー7ニュートン程度のバァン・デル
・ウォール(van der Walls)、毛細管及び電気的な力に
よってサンプルの表面に引きつけられる。尖端がサンプ
ルを図１ａの矢印２２の方向へ走査するとき、尖端はサ
ンプルの表面に沿って引きずって動く。この分野におけ
る技術知識を有する人には良く知られているように、一
定の偏向信号つまり尖端を表面に接触させたままで一定
のＺ軸の力を維持するために一般的なＺ軸叉は垂直フィ
ードバック制御方式が用いられている。同時に、走査方
向叉は尖端のＸ軸方向の運動は、メヤー(Meyer)他によ
る記事に記述されている方法によって監視されており、
その方法は本明細書に参考として編入されている。
【００１９】Ｘ軸及びＺ軸方向における正味の力が事前
設定値を越えたとき、尖端が上向きの斜面にさしかかっ
ていることを示すのであるが、尖端の位置は表面の輪郭
に沿って上向きに動かされる。この過程を図４ａー図４
ｄの説明と共に以下に詳細を述べる。
【００２０】ここで使われているように、Ｚ軸なる用語
は、尖端の経線方向の軸に平行な方向として理解され
る。Ｘ軸なる用語は、走査方向であり、実質的に尖端の
経線方向の軸に垂直で、一般的にサンプルの表面の面に
平行であると理解される。
【００２１】尖端の運動は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の運動方
向に対して圧電気駆動機構の使用により制御される。尖
端が垂直方向に動いている間、Ｘ軸叉は走査方向でのサ
ンプル上の尖端の力が走査中、比較的一定に維持される
ことを保証するために、Ｘ軸方向の偏向信号は事前設定
ウィンドウ叉は一定の範囲内に維持される。尖端１０が
側壁１８の頂上に到達すると、測定された力叉は検出電
流は上記ウィンドウ以下の値に減少し、再び正常な水平
走査運動を続ける。
【００２２】上記装置が上述のごとく良好に働く一方、
尖端が下り斜面（図１ｂ）にさしかかると問題が起こ
る。傾斜が約４５°以上のとき、尖端は表面の輪郭に追
随い出来なくなり、従ってサンプルとの接触を失う。こ
の問題に対する１つの解決策はＺ軸のフィードバック・
ループを変更してＩＺ＋｜ＩＸ｜を一定に保つことであ
る。ここでＩＺはＺ軸方向の力を示し、ＩＸは走査方向
における力の信号表示である。尖端が平面の区域から下
がり斜面へ走査していくとき、摩擦力の方向が代わるた
めＩＸは負の値（尖端が表面上を引きずられる摩擦力の
ため）から殆どゼロに変化する。これを補正するため、
ＩＺの値が増加し、尖端は下方へ動き、従ってサンプル
との接触が維持される（図１ｃ）。
【００２３】もし図１ｂに見られるように尖端が表面と
の接触を失うと、尖端は図１ｃのように溝の底面で接触
が再確立するまで下へ下げられる。このとき走査方向は
図１ｄのように、負の傾斜部分を走査するため、短い距
離矢印２６の方向へ反転する。
【００２４】下り斜面の輪郭描写に役立つ別の具体例で
は、尖端１０にサンプルの表面を高振動数、典型的には
１ＫＨｚ以上の振動数、で軽くたたくようにさせること
である。図２は、サンプル表面のＡ．Ｃ．モードでの輪
郭描写のための装置の概略表示である。この具体例は
「Ａ．Ｃ．」モードとして参照されている。
【００２５】尖端１０と共にキャンチレバには、Ｘ軸及
びＺ軸方向に対する迅速且つ正確な尖端１０の制御のた
め高速ＸーＺ圧電管スキャナ３０に連結している。レー
ザ発生器２８が視準レンズ３２を透してレーザビームを
キャンチレバ１２の裏側に照射し、そこで、該レーザビ
ームは反射し２次元移動センサに到達する。上記２次元
移動センサは、前記メヤー(Meyer)他による記事に書か
れている４象限光検出器を含んでいることが望ましい。
一方２次元移動センサは、圧電抵抗的キャンチレバ、電
気容量的、電磁誘導的、トンネル効果的、光学的、或い
は干渉計的機器からなっている場合がある。光検出器３
４は、正確にキャンチレバと尖端の移動と方位を検出
し、走査方向及び垂直方向における尖端に対する力を表
示する信号ＩＸとＩＺを提供する。これら信号の振幅と
正負の符号は、コンピュータ３６で受信され、記録され
る。尖端１０の位置は、サンプルの上面における尖端の
走査に対しては、コンピュータからｘｙ−圧電器３８へ
の走査信号に応答して、また尖端の垂直叉は深度方向の
移動に対しては、ｚ−圧電器４０への走査信号に応答し
て決定される。
【００２６】コンピュータ３６からの信号に応答して与
えられる走査運動に加えて、尖端はＺ軸方向に１ＫＨｚ
以上の振動数で振動させられる。該振動は、発振器４２
から圧電管スキャナ３０への信号によって、振幅が数オ
ングストロームのとき、１ＫＨｚ−１００ＫＨｚ，典型
的には振動数１０ＫＨｚで振幅１０Åが望ましい。
【００２７】尖端１０はまた、Ｘ軸方向の名目上の位置
で高周波振動を受ける。この振動もまた、１ＫＨｚ以
上、典型的には１ＫＨｚと１００ＫＨｚの間であるが、
Ｚ軸方向とは異なった振動数である。Ｘ軸方向の運動
は、数オングストロームの振幅、典型的には、１５ＫＨ
ｚの振動数のとき１０Åである。
【００２８】Ｘ軸方向の振動運動は、発振器４４から圧
電管スキャナ３０への信号によって与えられる。光検出
回路（図示されていない）の一部である追加の電子回路
が、この技術分野では良く知られているように、光検出
器信号を適度なＩＸ及びＩＺ信号に変換する。光検出回
路からのＩＸ及びＩＺ信号は、コンピュータ３６によっ
て受信され記録される。ＩＸとＩＺの比が尖端と接触し
ている点におけるサンプルの傾斜を表している。サンプ
ルの輪郭は、コンピュータ３６から与えられる信号に応
じて、デイスプレイ４６に表示される。水平な表面上で
は、キャンチレバはＸ軸叉は走査方向でねじれ運動を受
けないため、ＩＺの大きさが最大でＩＸの大きさは、実
質上ゼロである。垂直の表面上では、ＩＸ信号が最大
で、ＩＺ信号は最小である。更に、ＩＸ信号の符号は、
表面の傾斜が上向きか下向きかを示している。更にＩＸ
信号の位相は、表面の傾斜によってＸ−圧電励起信号と
同調しているか、或いはＸ−圧電励起信号から１８０°
である。
【００２９】平均的な尖端とサンプルの間隙は、ＩＸ信
号とＩＺ信号の２乗の大きさから求められる。既知の平
均的尖端とサンプルの間の間隙及び与えられた点におけ
るサンプルの傾斜に基づいて、コンピュータは尖端をサ
ンプルに追随し、サンプルとの接触を維持しながら、し
かも走査運動が中断することなく、適切な方向へ動かす
ことができる。
【００３０】図２に示される装置が容易にＤ．Ｃ．モー
ドの動作に変更できることは、この分野の技術知識があ
る人には明白である。
【００３１】尖端は、振動運動を受けないために、発振
器４２および４４は削除される。キャンチレバから反射
したレーザビームが、高周波成分を含まないため、従っ
て信号ＩＸ及びＩＺを取得するための信号処理が簡素化
されるため、光検出機回路は変更される。
【００３２】上述の動作モードの変更において、振動運
動は１方向だけ、Ｘ軸叉は、走査方向だけに与えるのが
望ましい。この混合構成の利点は、尖端が短く且つＸ軸
方向には堅さが大きく、Ｚ軸方向には堅さが小さいよう
な一般的尖端が使えることである。
【００３３】高精度測定のためには、Ｘ軸及びＺ軸の圧
電駆動装置が高線形、すなわち最大非線形度は最小履歴
で０．３％でなければならない。これらの条件を達成す
るため圧電抵抗的、電気容量的、誘導的或いは光学的セ
ンサのような独立したＸ軸及びＺ軸の運動センサが使用
されている。
【００３４】尖端運動のコンピュータ制御を理解するた
めに図４ａから図４ｄが参照されている。尖端１０は事
前に測定された信号ＩＸとＩＺによって決定される走査
方向θｓでサンプル２０の表面２２に沿って走査する。
位置が変わる毎に信号ＩＸとＩＺは測定される。これら
の信号に基づいて、尖端はフィードバック方向θfbに修
正のため毎回動かされ、この手順が繰り返される。
【００３５】２方向に対して上記手順が使われる。垂直
方向がゼロと定義されている。走査方向はθs、アナグ
ロ・サーボ制御のためのフィードバック方向はθfbであ
る。従って、上述の手順は次のように書くことができ
る。 １．尖端の移動：尖端を事前に設定した長さＳだけθs
の方向へ進める。 ２．表面の追跡：ＩＺとＩＸを測定し、ＩＺとＩＸの函
数、できればＩＺ＋｜ＩＸ｜、が一定となるように最適
化するためθfbの方向に尖端を動かす。 ３．方向
の変更：θsは新しいＩＸとＩＺの値を使って定義され
る。それはまた平均法によって新しい点と前の点の中間
に定義されるその位置での傾斜の函数である。θfbの値
はθsの函数である。θfb＝０．５（θsー９０°）叉は
θfb＝（θー９０°）叉はこれら２つの値の中間である
ことが望ましい。
【００３６】以下に述べる３つの場合が、ＩＸとＩＺの
函数としてθsとθfbの値を定める。４．ステップ３の
結果に従って、θfbを調整する。
【００３７】図４ａは、平坦な表面の輪郭描写を示して
いる。キャンチレバは表面上に尖端を進め、尖端は表面
に沿って引きずって動く。図に示すように、斧状の凸部
ではＩＺが正、ＩＸは負となる。ＩＺoとＩＸoの値は平
坦な表面におけるＩＺ及びＩＸの初期値である。これら
初期値は、相殺値と考えられ、ハードウェア及び光学系
はＩＺoとＩＸoが両方ともゼロになるように調整するこ
とができる。平坦な表面の場合には、ＩＺ＝ＩＺo、Ｉ
Ｘ＝ＩＸo、θs＝９０°、θfb＝Ｏ°である。
【００３８】図４ｂは、上向き斜面の輪郭描写を示して
いる。ＩＸの値は横の力が増加するためＩＸoより負と
なる。原子フォース顕微鏡はＩＺを減少させ、ＩＺ＋｜
ＩＸ｜を一定に維持するため、尖端を上に引き上げよう
とする。
【００３９】θsの値は、９０°から０°に向けて変化
し、或いは更にＩＸーＩＸoが負に増大するにつれて、
０°を越える。それに応じてθfbの値は、必要に応じて
０°からー９０°に向けて負に増大する。そのために、
尖端は上方に走査し、フィードバック方向は、図示した
ように左へ傾く。
【００４０】図４ｃは、下向き斜面の輪郭描写を示して
いる。引きずる力は減少し、ＩＸはＩＸoより小さくな
り、ＩＺは、ＩＺ＋｜ＩＸ｜を一定に保つため増加す
る。尖端は下方に動き始め、走査方向θsは、その直前
の値から＋１８０°へ向けて変化し、或いはＩＸーＩＸ
oの函数に従って、その中間に変化する。同様に、θfb
の方向は、正の値に向けて変化する。
【００４１】図４ｄは、底の隅の輪郭描写を示してい
る。尖端が図４ｄに示す位置にあるとき、ＩＸの過渡値
は、フィードバック方向に関し尖端を損傷するような値
（影をつけた区域５０）、すなわち図４ｄの具体化にお
ける負の値へ変化させないことが重要である。この問題
を排除するため、サンプルのその位置の傾斜がθfbの値
を限定している。図４ｄの場合には、θfbの許容値はサ
ンプルのその位置の傾斜が９０°以上のとき０度より大
である。逆にサンプルの傾斜が９０°以下のとき、θfb
の許容値は０度より小である。
【００４２】本発明の重要な視点は、尖端とキャンチレ
バの寸法である。Ｘ軸及びＺ軸方向での堅さ定数は、同
一のオーダーの大きさであるべきである。これら２つの
堅さ定数の比は、２Ｌ2／３（１＋ν）ｈ2＝Ｏ．６Ｌ2
／ｈ2である。ここで、ν＝ポアソン比、Ｌ＝キャンチ
レバの長さ、ｈ＝尖端の高さである。従って、尖端の高
さとキャンチレバの長さの理想的な関係は、ｈ＝０．６
Ｌである。しかしながら、現存するほとんどの尖端につ
いては、ｈは０．１Ｌから０．０１Ｌの範囲であり、従
ってＸ軸方向の堅さは、Ｚ軸方向の堅さよりはるかに大
きい。
【００４３】メヤー(Meyer)他によるセンサの高感度化
を達成するためにキャンチレバに投射するレーザビーム
はキャンチレバの広い区域からそのレーザビームが反射
されるように緩くフォーカスすべきである。キャンチレ
バはＸ軸方向及びＺ軸方向に偏向するためキャンチレバ
の反射区域の最良の形は円である。
【００４４】望ましいキャンチレバの設計が図３に示さ
れている。レーザビームの出力が１ｍｗであると想定
し、検出の帯域幅を１０ＫＨｚと想定すると測定可能な
最小移動値はｄmin＝２．４×１０ー8Ｄである。ここ
で、Ｄは移動方向によってキャンチレバの長さ叉は尖端
の高さである。
【００４５】それ故、ｄminz＝０．０１２Å、ｄminx＝
０．００５Åである。２つの堅さ定数は上述の各モード
の動作のためにキャンチレバの厚みＴを調整することに
よって最適化されている。
【００４６】Ｄ．Ｃ．モード動作の場合、キャンチレバ
の撓みによる尖端に対する追加の力が小さくなるよう
に、堅さを小さく選んでいる。例えば、Ｔ＝０．５μ
ｍ，ｋz＝０．５Ｎ／ｍ、ｋx＝１．２Ｎ／ｍである。
【００４７】Ａ．Ｃ．モード動作の場合には、各点にお
ける尖端とサンプルの間の比較的大きな引っ張り力に打
ち勝つために、キャンチレバの堅さは大きくなければな
らない。すなわち、圧電気と尖端の振動運動が比較的小
さな振幅に維持できるように、例えば１００Å以下、堅
さは２０Ｎ／ｍである。
【００４８】ここで、Ｔ＝１．５μｍ、ｋz＝１２Ｎ／
ｍ、ｋx＝３０Ｎ／ｍである。接触フォース原子フォー
ス顕微鏡を用いてのサンプルの２次元輪郭描写について
図示し説明してきたが、発明の範囲はここに述べる請求
項の範囲のみに限定される。けれども、本発明の広範囲
の主旨から離れることなくこの分野の技術知識を有する
人が、容易に変更することができることは明かである。
【００４９】
【発明の効果】従来の原子フォース顕微鏡の主たる欠点
は、急勾配で且つ高縦横比構造に対する輪郭描写ができ
ないことである。接触モードＡＭＦは、尖端運動の測定
に使用する検出システムが単純であるため、長くて狭い
角度の尖端或いは長靴型の尖端を容易に収容できない。
【００５０】本発明のは、接触モードＡＭＦを使用する
ことによる表面の２次元輪郭描写、特に集積回路におけ
る急勾配の線と溝の側壁の２次元輪郭描写に関し、これ
らの欠点を克服している。更に集積回路において線や溝
のような構造物の側壁に対する２次元接触フォース原子
フォース顕微鏡を提供し、サンプル表面の２次元輪郭描
写に使用する最適な尖端とキャンチレバの寸法を提供し
ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａー図１ｄは溝を有するサンプルに対する
尖端走査の概略表示である。
【図２】図２は本発明の望ましい具体例における概略の
ブロックダイアグラムである。
【図３】本発明の実施に役立つ尖端とキャンチレバの図
である。
【図４】図４ａー図４ｄは異なった表面の走査を図示す
る。
【符号の説明】
１０ 尖端 １２ キャンチレバ １６、１８ 側壁 ２０ サンプル（基盤） ２８ レーザ発生器 ３０ 圧電管スキャナ ３２ レンズ ３６ コンピュータ ３８ ｘｙ−圧電器 ４０ ｚ−圧電器 ４２，４４ 発振器 ４６ デイスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘマンサ・クマール・ウィックラマシンゲ アメリカ合衆国 10514 ニューヨーク 州・チャパカ キング・ストリート 800

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 経線方向の軸を有し、走査方向に運動を
    与えられる接触フォース原子フォース顕微鏡の尖端を使
    用して２次元輪郭を描写する方法であって、 上記尖端とサンプル表面との接触を維持し、 サンプル表面のその位置での傾斜を決定し、 表面の輪郭に沿って上記尖端を追随させるように、決定
    された傾斜に応答して上記尖端の位置を制御するステッ
    プから成るサンプル表面の２次元輪郭描写の方法。
  2. 【請求項２】 上記サンプル表面のその位置の傾斜を決
    定するステップは、上記尖端の経線方向の軸に対して実
    質的に平行な第１の方向及び、上記尖端の経線方向の軸
    に対して実質的に垂直な第２の方向に於いて、サンプル
    表面と接触する上記尖端の力を検知することを含む請求
    項１に記載のサンプル表面の２次元輪郭描写の方法。
  3. 【請求項３】 上記検知をするステップは、上記尖端に
    対して上記第２の方向に振動運動を与えることを含む請
    求項２に記載のサンプル表面の２次元輪郭描写の方法。
  4. 【請求項４】 上記検知をするステップは、上記尖端に
    対して上記第１の方向及び上記第２の方向に振動運動を
    与えることを含む請求項２に記載のサンプル表面の２次
    元輪郭描写の方法。
  5. 【請求項５】 接触フォース原子フォース顕微鏡の尖端
    を使用し、該尖端が経線方向の軸を有し、更に該尖端が
    走査方向に運動を与えられるものであって、 上記尖端とサンプル表面との接触を維持する手段と、 上記尖端の経線方向の軸に対して実質的に平行な第１の
    方向及び、尖端の経線方向の軸に対して実質的に垂直な
    第２の方向に於いて、サンプル表面と接触する尖端の力
    を検知する手段と、 第１の方向における上記力と第２の方向における上記力
    に応答して上記尖端の位置を制御する手段と、を備えた
    サンプル表面の２次元輪郭描写のための装置。
  6. 【請求項６】 上記尖端に対して、第２の方向に振動運
    動を与える手段を備えた請求項５に記載のサンプル表面
    の２次元輪郭描写のための装置。
  7. 【請求項７】 上記尖端に対して、第２の方向に振動運
    動を与える第１の手段と、上記尖端に対して、第１の方
    向に振動運動を与える第２の手段とを備えた請求項５に
    記載のサンプル表面の２次元輪郭描写のための装置。
  8. 【請求項８】 上記検知手段と表面の輪郭表示を制御す
    る手段を連結した表示手段を備えた請求項５に記載のサ
    ンプル表面の２次元輪郭描写のための装置。
  9. 【請求項９】 上記尖端が第１の方向に第１の堅さ定数
    を有し、第２の方向に第２の堅さ定数を有し、第１の堅
    さ定数と第２の堅さ定数は、同一のオーダーの大きさで
    あるような請求項５に記載のサンプル表面の２次元輪郭
    描写のための装置。
  10. 【請求項１０】 上記尖端が長靴形の横断面を有する請
    求項５に記載のサンプル表面の２次元輪郭描写のための
    装置。
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