JPH0690005B2 - 走査型トンネル効果顕微鏡 - Google Patents

走査型トンネル効果顕微鏡

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JPH0690005B2
JPH0690005B2 JP60271734A JP27173485A JPH0690005B2 JP H0690005 B2 JPH0690005 B2 JP H0690005B2 JP 60271734 A JP60271734 A JP 60271734A JP 27173485 A JP27173485 A JP 27173485A JP H0690005 B2 JPH0690005 B2 JP H0690005B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、鋭い先端部が検査すべき試料の表面から一定
の距離に保たれ、上記先端部が上記試料の表面をラスタ
走査するに従つて生じるトンネル効果電流の変動が、上
記試料の表面の形状の像を生ぜしめるために、上記距離
を調節しそしてプロツタ又は他の記録装置を制御するよ
うに用いられる。走査型トンネル効果顕微鏡に係る。
B.従来の技術 この種の走査型トンネル効果顕微鏡は、例えば米国特許
第4343993号明細書等の従来技術に於て周知である。そ
のような走査型トンネル効果顕微鏡は、微細な導電性の
先端部と、トンネル効果電流が流れるように、導電性の
試料の表面を上記の導電性の先端部に充分に接近させて
位置付けるための手段と、上記先端部に上記試料の表面
を走査させるための手段と、測定されたトンネル効果電
流に応答して、上記先端部が上記試料の表面を走査する
間、上記先端部と上記試料の表面との間の離隔距離を自
動的に制御するための手段と、走査している上記先端部
の空間座標をグラフにより表示して、上記試料の表面の
形状の像を生ぜしめるための手段とを有する。
上記試料を上記先端部に関して位置付けるために、幾つ
かの手段が従来提案されている。その１つの手段は、EP
-A1-0071666号明細書に記載されている。静電気力によ
り台の表面に選択的に固定される３本の脚部上に、圧電
材料のプレートが載せられている。上記プレートに電位
を適切に加えることにより、そして上記脚部を選択的に
固定しそして解放させることにより、上記プレート上に
載せられている試料を任意の方向に変位させることがで
きる。
上記EP-A1-0071666号明細書に於ける移動する支持体
は、上記先端部を上記試料に対して大まかに位置付ける
ためには有用であるが、微細な位置決めは、例えばIBM
テクニカル・デイスクロージヤ・ビユレテイン、第27
巻、第10B号、1985年、第5976頁の文献に記載の如き、
各々１つの座標に関連する３本の脚部を有している公知
の圧電駆動装置及び上記の３本の脚部の接続部に固定さ
れたトンネル効果を生じる先端部を用いて行うことがで
きる。
トンネル効果電流が流れるために、先端部と試料との間
の距離は、1nm程度でなければならない。勿論、そのよ
うな小さな距離に於ては、試料の表面の粗さがしばしば
変動を生じ、それらの変動は調整されねばならない。こ
の調整電流は、グラフイツク表示装置又は記録装置を制
御するために用いられ、それらの装置には現在の走査位
置の座標も供給される。
約1nmの曲率半径を有する先端部を用い、サブナノメー
タの範囲の走査ステツプを用いれば、試料の表面の原子
レベルの分解能を達成することができる。当業者により
容易に理解される如く、トンネル効果を生じる領域に影
響を与える振動は、それが極めて僅かであつても、測定
を乱してしまう。EP-A1-0100785号明細書及びIBMテクニ
カル・デイスクロージヤ・ビユレテイン、第27巻、第５
号、1984年、第3137頁の文献等に記載されている如く、
振動減衰装置が走査型トンネル効果顕微鏡に関連して用
いられている。
当技術分野に関する上記の概略的説明から理解される如
く、走査型トンネル効果顕微鏡並びにその部品及び集合
体のすべてが、かさばつた装置として設計され、即ち大
きな寸法（数センチメートル）、従つて比較的大きな質
量及び比較的小さな堅さ（例えば、長さの３乗に比例す
る、小さな曲げの堅さ）を有しており、これは低い共鳴
周波数を生じる。如何なる環境に於て生じる振動でも、
低い周波数を有するので、振動に敏感な装置は、高い共
鳴周波数を有していることが望ましい。所与の設計の共
鳴周波数を増す最も良い方法は、その寸法を減少させる
ことである。
C.発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、小さく設計されて、極めて堅い構造よ
り成り、従来技術による走査型トンネル効果顕微鏡の欠
点を有さず、従つてより高い分解能を可能にし、容易且
つ安価に製造され、低電圧で動作する、走査型トンネル
効果顕微鏡を提供することである。
D.問題点を解決するための手段 本発明の走査型トンネル効果顕微鏡は、小さく設計され
て、極めて堅い構造より成り、従来技術による走査型ト
ンネル効果顕微鏡の欠点を有さず、従つて高い分解能を
可能にする。
本発明のもう１つの重要な特徴は、従来技術による走査
型トンネル効果顕微鏡が、それらの設計のために、高い
動作電圧を要し、高利得の電圧増幅器を必要として、製
造コストが高価であつたのに対して、本発明の走査型ト
ンネル効果顕微鏡は、容易且つ安価に製造され、低電圧
で動作することである。それは、真に大量生産への導を
開くものである。本発明の走査型トンネル効果顕微鏡
は、所謂シリコンの微細な機構加工技術により設計され
ている。即ち、走査型トンネル効果顕微鏡の本質的な部
分が、それ自体は従来技術に於て公知である、微細な機
械加工技術を用いて、小さなシリコン・チツプ上に設け
られている。
シリコンの微細な機械加工技術については「シリコン・
マイクロメカニカル・デバイシズ」、サイエンテイフイ
ツク・アメリカン、第248巻、第４号、1983年４月、第3
6頁乃至第47頁に於ける文献に於て、概観されている。
シリコンは、電子回路、特に集積回路を製造するために
用いられる材料として身近なものになり、その電気的特
性は広く知られているが、その機械的特性については、
極めて興味深いにも拘らず、余り注目されていない。
電子工学の技術分野で用いられているシリコンは、容融
体から成長され、0.2乃至0.5mmの厚さを有する円板状ウ
エハにスライスされた単結晶の形のシリコンである。そ
の材料の均質な結晶構造は、微小電子回路に必要とされ
る電気的特性を該材料に与えている。しかも、その形の
シリコンは、所望の機械的特性も有している。シリコン
は、周期表に於て、炭素の直ぐ下に位置しており、ダイ
ヤモンドと同じ型の結晶を形成している。単結晶シリコ
ンはもろく、ダイヤモンドのように壁開させることがで
きるが、殆どの金属よりも硬く、機械的応力に極めて耐
え、鋼よりも高い弾性限界を伸張及び圧縮の両方に於て
有している。本発明の走査型トンネル効果顕微鏡に関連
して最も重要な点は、伸張及び圧縮のサイクルを反復し
て行つても、単結晶シリコンは依然として強いが、多結
晶金属は、結晶間の境界に応力が蓄積するために、弱く
なつて、砕け易くなることである。
シリコンの上記及び他の特性は、シリコンより成る電子
的構成素子の処理に於て得られた膨大な専門的技術と組
合わされて、その材料を、走査型トンネル効果顕微鏡の
設計に極めて適したものにしている。
従つて、本発明の走査型トンネル効果顕微鏡は、検査す
べき試料の表面から約2nmよりも短い実質的に一定の距
離に保たれている、電子を放出する少なくとも１つの先
端部と、上記の電子を放出する先端部に上記試料の表面
をマトリツクス状に走査させるためのXY方向駆動装置
と、トンネル効果電流の変動若しくは上記距離を実質的
に一定に保つために必要な電流の変動を制御、表示又は
記録して、上記試料の表面の像を生ぜしめる為の手段と
を有し、上記XY方向駆動装置は、中間部及び２対の弾性
条片により半導体チツプの本体に連結している中心部を
有している半導体チツプを含む。好ましい実施例に於て
は、上記の電子を放出する先端部は、上記中心部と一体
的な部分を形成し、上記の電子を放出する先端部の平面
に直角のＺ方向に移動可能である舌状部上に配置されて
いる。
上記の走査型トンネル効果顕微鏡は次の述べる方法によ
り製造される。初めに、結晶方向（110）の半導体チツ
プを設ける。中間部及び２対の条片により上記チツプの
本体に連結している中心部を上記チツプの中心にエツチ
ングにより形成し、上記条片と上記中心部及び上記中間
部の各々との間のスロツトは上記チツプの半導体材料の
結晶方向（111）及び（1-11）に平行に形成する。上記
チツプ、上記中心部、上記中間部、及び上記条片の垂直
な壁の選択された部分を、エツチングの前にドーピング
することにより、或いは上に金属層を付着することによ
り、導電性にする。上記先端部を支持することになる、
上記チツプの中心部の領域には、硼素をドープされた層
を用いることにより、アンダー・エツチングして、少な
くとも１つの舌状部を形成する。上記舌状部上には、半
導体層を成長させ、上記半導体層をアンダー・エツチン
グして上記先端部を形成し、上記先端部をドーピング或
いは導電層で被覆することにより導電性にする。
E.実施例 走査型トンネル効果顕微鏡（以下に於て、STMと略称す
る。）の心臓部は、XYZ方向駆動装置を有している、ト
ンネル効果を生じる先端部であり、上記XYZ方向駆動装
置は、上記先端部に試料の表面を走査させるとともに、
上記試料の表面からの上記先端部の距離を厳密な範囲内
に保つ。第１図は、本発明のSTMが形成されている半導
体チツプを示しており、走査機構及び距離制御の１例を
示している。実質的に四角形の中心部１が、第１対の弾
性条片２及び３により、Ｌ字形の中間部４に連結してお
り、中間部４は、第２対の弾性条片５及び６により、上
記四角形の中心部とＬ字形の中間部４との組合せを包囲
しているように見える半導体チツプ７の本体、即ち周辺
部に連結している。実際に於て、素子１乃至７より成る
組立体全体は、一体であり、それらの素子の間のスロツ
トはエツチングにより形成されている。
チツプ７には、馬蹄形の第１スロツト８及びより小さ
い、反対方向に配向された、矩形の第２スロツト10が、
チツプ７の厚さ全体（例えば、0.05乃至0.3mm）に亘つ
てエツチングされており、スロツト８及び10の間に上記
の平行な条片５及び６が残されている。それらの条片
は、部分１乃至４を包含する構造体が、それらの条片の
長さに対して直角の方向に振動する事を可能にする、板
ばねとして働くその方向を、Ｘ方向とする。
スロツト10の内側に延びる第３スロツト11が、もう１対
の条片２及び３を形成するように、中心部１と中間部４
との間にエツチングされており、それらの条片２及び３
は、中心部１が、Ｘ方向に対して直角の方向、従つてＹ
方向に振動することを可能にする。その結果、四角形の
中心部１が、チツプ７に対してＸ及びＹ方向に変位する
ことができる。正のＸ及びＹ方向は、中心部１から条片
６及び条片２に向かう方向を示すものとする。条片２及
び３並びに５及び６を曲げさせる駆動力は、静電気の引
力及び斥力である。第２図は、例えば、電極12、13、14
及び15によつて、電位がどのように条片５に加えられる
かを示している。電極12及び14は相互に接続されてい
る。勿論、電極12及び14に於ける正の電位並びに電極13
及び15に於ける負の電位は、各々、引力を生じて、負の
Ｘ方向に中間部４を移動させる。条片６の各々の電極に
電圧を加えると、正のＸ方向に移動する。
条片２及び３並びに５及び６、並びにスロツト８、10及
び11は、今日のリソグラフイ及びエツチング技術によつ
て容易に製造される、各々約８μｍの狭い幅を有してい
るため、適当な電圧を用いて、中心部１を、静止したチ
ツプ７に関してＸ及びＹ方向に、走査のために充分な振
幅だけ変位させることができる。例えば、条片の長さが
400μｍであり、スロツトの幅が８μｍであり、条片の
幅が８μｍであるとき±50Vの電位で、±0.6μｍの変位
が達成される。初めのチツプの厚さが300μｍであり、
薄くされている中心部１が30μｍであるとき、第１図の
構造体の最低の共振周波数は約4kHz以上に保たれ、それ
は主に条片２及び３並びに５及び６の曲がりによつて決
定される。
第１図の構造体を実現するために重要なことは、勿論、
幅の狭い条片をエツチングすること及びスロツト８、10
及び11の側壁を充分に導電性にすることである。幅の狭
い条片をエツチングするための１つの方法は、結晶方向
（110）を有するシリコン・チツプを用いて、単結晶シ
リコンの結晶方向（111）及び（1-11）に平行にスロツ
トを形成することである。そのためには、第１図の矩形
の構造体を、第３図に示されている70.5゜の平行四辺形
の構造体に変える必要がある。その構造体の機能は、第
１図の構造体の場合と同じであるが、必要とされる垂直
な壁が異方性エツチングにより簡単且つ自然な方法で形
成されるという利点を有する。
スロツト８、10及び11の垂直な壁の導電性は、エツチン
グを行う前に条片及びそれらの対向する領域に適切なド
ーピングすることによつて達成される。これは、ジヤー
ナル・オブ・アプライド・フイジツクス、第47巻、1976
年、第2325頁の文献に記載されている如く、液状のAl/S
i共融合金の小滴を単結晶シリコンのチツプ７を経て熱
移動（thermomigration）させることによつて有利に行
われる。又は、チツプの他の部分を適当にマスクして、
電気めつき又はスパツタリングを行うことによつて、側
壁の各々の上に金属層を付着することができる。
第１図の実施例に於けるトンネル効果を生じる先端部
は、チツプ７の中心部１と一体的な部分を成している。
中心部１中には、第１図に於て馬蹄形として示されてい
るチヤネル16がエツチングにより形成され、第１図の線
A-Aに於けるチツプ７の断面を示す第４図に示されてい
る如く、一方の端部に於て中心部１と連結している舌状
部17が残されている。トンネル効果を生じる先端部（電
子放出先端部）18は舌状部17の自由端部に配置されてい
る。チヤネル16から空隙28が舌状部17の下側全体に延び
て、舌状部17を極めて薄い膜にしている。又、既に述べ
た如く、中心部１は、チツプ７の他の部分に関して、10
分の１の厚さに薄くされている（いずれの図面も正しい
縮尺では示されていない。） チツプ７が単結晶シリコンより成る場合には、舌状部17
を形成するために必要なアンダー・エツチングは、硼素
をドープされた層を用いることによつて達成される。第
５図は、STMのための半導体チツプの製造工程の１例を
示す。Ｎ型シリコンより成る、薄くされている中心部１
の中央に、硼素をドープされた層19を拡散により形成す
る（工程（ａ））。次に、層19を、Ｎ型シリコンの第１
エピタキシヤル成長層20の下に埋込み、第１エピタキシ
ヤル成長層20上に、もう１つの硼素をドープされた層21
を形成する（工程（ｂ））。更に層21をＮ型シリコンの
第２エピタキシヤル成長層22の下に埋込む。トンネル効
果を生じる先端部18を形成すべき領域に、二酸化シリコ
ンのプレート23を成長させる（工程（ｃ））。次に、第
２エピタキシヤル成長層22をエツチングして、硼素をド
ープされた層21の周囲及び下側にチヤネル16及び空隙28
を形成し、トンネル効果を生じる先端部18を形成する
（工程（ｄ））。最後に、硼素をドープされた層21の上
に二酸化シリコン絶縁層24を形成し、各々硼素をドープ
された層21及び19並びにトンネル効果を生じる先端部18
に接触する金属接点25、26、及び27が付着されるよう
に、上記二酸化シリコン絶縁層24に開孔を形成する（工
程（ｅ））。
第２エピタキシヤル成長層22及び二酸化シリコンのプレ
ート23（工程（ｃ））の各々の厚さは、トンネル効果を
生じる先端部18、チヤネル16、及び舌状部17の下の空隙
のエツチングが少なくとも略同一の時間で行われるよう
に選択されねばならない。それが不可能な場合には、先
端部18を、もう１つの処理工程に於て保護しなければな
らない。先端部18は、異方性エツチングにより形成され
る。先端部18の面（111）及びそれと等価な方向に対し
て垂直に配向されている。本実施例に於けるチツプ７は
結晶方向（110）を有するので、それらのうちの２つの
方向はチツプの平面（110）内にあり、各々の先端部18
の壁、例えば第５図の工程（ｄ）に於ける壁29は垂直で
ある。当業者に明らかな如く、先端部18は、二酸化シリ
コンのプレート23が完全にアンダー・エツチングされた
後に形成される。
高抵抗率を有する真性シリコンの層22をエツチングした
結果形成された先端部18は、STMに於て用いるために、
導電性にしなければならない。先端部18は、ドープされ
るか、又はシリコンと異なる材料の導電層で被覆され
る。所望ならば、例えば電界イオン顕微鏡技術の如き、
従来技術に於て公知の電気的吸着（electroadsorptio
n）により、先端部18の頂点に微小な尖端を形成しても
よい。疲労した先端部を新しいものに容易に変えること
ができるように、複数の舌状部17及び先端部18の配置を
チツプ７の中心部に並べて形成することが可能なことは
明らかである。２つの先端部18の間の間隔を極めて小さ
くした場合には、同時に両方の先端部を用いて試料を走
査することにより、差分的データを得ることができる。
先端部18は、試料に関してＸ及びＹ方向に移動させるこ
とができるとともに、空隙28に跨つて金属接点25及び26
に電位を加えることにより、Ｚ方向にも変位させること
ができる。硼素をドープされた層19及び21は高導電性で
あり、従つてそれらの層の間に電界を生ぜしめることが
でき、その結果舌状部17を上記電界の力に応じて曲げる
ことができる。
舌状部17の寸法は、該舌状部の静電気的変位が不安定に
ならない限りに於て、高い振動共振周波数を保証する充
分な堅さ、及び空隙28の高さの約20％を超えないことが
好ましい適当な曲げの振幅の如き、種々のパラメータに
より決定される。
舌状部17に10nm/Vの変位を生ぜしめる場合には、舌状部
17と基部との間の距離が３μｍであると仮定すると、次
の表に示す寸法が用いられる。
本実施例に於ける１つの利点は、高インピーダンスのト
ンネル効果装置を低インピーダンスの雑音に敏感でない
電流源に変換するトランジスタを実現するために、例え
ば第１図の領域30を用いて、チツプ７上に電子回路を設
けることができることである。舌状部17の変位は、IEEE
トランズアクシヨンズ・オン・エレクトロン・デバイシ
ズ、ED-14、1967年、第117頁の文献に記載されている如
く、共鳴若しくは共振ゲード電界効果トランジスタを用
いて制御することができる。
第６図は、舌状部17がMOSトランジスタのチヤネル領域
上に延びている、共振ゲート・トランジスタの配置を示
しており、該トランジスタのソース31及びドレイン32
は、導電層19から絶縁されるように、パツド33中に埋設
されている。当業者に明らかな如く、パツド33並びにソ
ース31及びドレイン32の形成は、第５図の工程（ａ）及
び（ｂ）の間に行われねばならない。舌状部17は、トン
ネル効果を生じる先端部18を有し、且つ上記トランジス
タのゲート電極として働く。先端部18のＺ方向位置を精
密に制御するための電位が電極25及び26を介して舌状部
17と層19との間に加えられると、舌状部17は層19の方へ
静電気的に引付けられて曲がり、それによつて舌状部17
と上記トランジスタのチヤネル領域との間のキヤパシタ
ンスが効果的に増加する。そのキヤパシタンスの変化
は、チヤネル電位に変動を生ぜしめ、従つて上記トラン
ジスタを流れる電流を変化させる。なお、このトランジ
スタは、単に、STM用のチツプに他の電子回路素子も形
成可能であることを示すために例示されたものであり、
トンネル効果とは無関係である。
第７図は、例えば四角形の輪郭を有するウエハ34に一体
的に形成されたチツプ７を示している。チツプ７は、ウ
エハ34の１つの隅を占めており、第８図の側面図に示さ
れている如く、ウエハ34の他の部分から突出する領域35
により包囲されている。ウエハ34は、その脚部36、37及
び38で、検査すべき試料40の表面39上に載つている。脚
部38の高さは、舌状部17が変位していないとき、先端部
18の高さよりも約0.1μｍだけ大きいように調節され、
脚部36及び37は、先端部18からの距離が大きいため、大
きな許容範囲を有している。
STMを然るべき位置に配置する場合、ウエハ34を試料上
に簡単に配置することができ、脚部36乃至38が先端部18
の損傷を防ぐ。しかしながら、試料の表面39上にSTMを
配置することは、特に真空状態の環境に於て、簡単では
ないので、第９図に示されている配置によつて容易に行
うことができる。
試料40を、基部42上の支持台上に装着する。又、基部42
には、アーム44をＸ及びＹ方向とともにＺ方向にも移動
させることができる、従来のXYZ方向駆動モジユール43
が接続されている。アーム44から吊り下げられ、２つの
支持部45上に支持されているブロツク46が、トンネル効
果を生じる先端部18及びその支持構造体を含むチツプ７
を担持している。ブロツク46が試料40の上に適切に調節
されると、XYZ方向駆動モジユール43は、脚部36乃至38
が試料の表面39に接触する迄、ブロツク46を降下させ
る。アーム44は、小さな電流が流れるため、極めて細く
形成することができる電気配線47以外には、ブロツク46
とアーム44との間に、何ら物理的な接触が存在しなくな
る迄、降下することができる。必要な配線の数は、チツ
プ上に於て適当なデコーデイングが行われるならば、ST
Mにより実行される機能の数よりも少なくすることがで
きる。
第10図に示されている実施例に於ては、配線47の代り
に、光電子的接続が設けられている。アーム44は、必要
な発光ダイオード49及び光検出器50が配置されている支
持体48を担持している。それらに対応する光検出器51及
び発光ダイオード52がブロツク46の上部に装着されてい
る。ひれ状部53は、クロス・トークを防ぎ、冷却を行
う。この実施例に於ては、上記光電子的ブリツジは、ア
ーム44の動きに従い、アーム44がブロツク46から分離し
た後は、固定状態に保たれる。
更に、第10図を参照して、動作について説明する。アー
ム44は、検査すべき試料の表面39の部分を大まかに選択
することにより、ブロツク46を試料40上に位置付ける。
その位置付けは、XYZ方向駆動モジユール43によつて制
御される。接点25及び26（第５図の工程（ｅ））に加え
られた電位は、層19及び21の間に電界を生ぜしめて、舌
状部17を層19の方へ曲げさせる。先端部18を選択された
表面領域上に達すると、アーム44が降下して、脚部36乃
至38を有するブロツク46を試料40の表面39上に配置させ
る。接点27を経て、先端部18と試料40の表面39との間に
電位が加えられると、それらの間の距離が1nmの近傍で
あれば、トンネル効果電流が流れる。その距離は、舌状
部17が層19から外側に曲がるように接点25及び26に於け
る電位をゆつくりと低下させることによつて、達成され
る。
先端部18に表面39をマトリツクス状に走査させるために
は、部分１乃至４の位置をチツプ７の静止部分に関して
Ｘ及びＹ方向に制御する電極12乃至15（第２図）に適当
な電位を加える。勿論、この走査動作は、ステツプ式に
行なわれ、先端部18が停止される各マトリツクス点は、
トンネル効果電流（それとともに、先端部18と表面39と
の間の距離）を所定の値に保つために必要な特定の電圧
に関連付けられる。マトリツクス位置及び調整電圧の値
は、それらが互いに適切に関係付けられていれば、前述
の米国特許第4343993号明細書等の従来技術に於て公知
の如く、走査されている表面領域の状形の像の発生を可
能にする。
又、第10図に示されている如く、STM全体は、前述のIBM
テクニカル・デイスクロージヤ・ビユレテイン、第27
巻、第５号、第3137頁等に於て知られている如く、弾性
パツド56により離隔された１組の金属プレート55より成
る振動フイルタ54上に配置されている。
F.発明の効果 本発明によれば、小さく設計されて、極めて堅い構造よ
り成り、従来技術による走査型トンネル効果顕微鏡の欠
点を有さず、従つてより高い分解能を可能にし、容易且
つ安価に製造され、低電圧で動作する、走査型トンネル
効果顕微鏡が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の走査型トンネル効果顕微鏡（STM）が
形成されている半導体チツプを示す上面図、第２図は第
１図のSTMに於けるXY方向駆動装置を詳細に示す図、第
３図は結晶方向（110）の半導体チツプに関して好まし
い配向を有するSTMを示す上面図、第４図は第１図の線A
-Aに於ける断面図、第５図はSTMのための半導体チツプ
の製造工程を示す図、第６図はSTMのための半導体チツ
プ上に配置された共鳴ゲート・トランジスタを示す図、
第７図はより大きいウエハ上に配置されたSTMのための
半導体チツプを示す図、第８図は第７図のウエハの側面
図、第９図は大まかな位置付けを行うためのXYZ方向駆
動モジユールと組合わされたSTMウエハを示す図、第10
図は光電子的信号伝達手段と組合わされ、振動フイルタ
上に支持されているSTMウエハを示す図である。 10……中心部、２、3;5、６…第１対及び第２対の弾性
条片、４……中間部、７……半導体（単結晶シリコン）
チツプ、８、10、11……第１、第２、及び第３スロツ
ト、12、13、14、15……電極、16……チヤネル、17……
舌状部、18……トンネル効果を生じる先端部、19、21…
…硼素をドープされた導電層、20、22……第１及び第２
エピタキシヤル成長層、23……二酸化シリコンのプレー
ト、24……二酸化シリコン絶縁層、25、26、27……金属
接点、28……空隙、29……壁、31……ソース、32……ド
レイン、33……パツド、34……ウエハ、36、37、38……
ウエハの脚部、39……試料の表面、40……試料、41……
支持台、42……基部、43……XYZ方向駆動モジユール、4
4……アーム、45……支持部、46……ブロツク、47……
電気配線、48……支持体、49、52……発光ダイオード、
50、51……光検出器、53……ひれ状部、54……振動フイ
ルタ、55……１組の金属プレート、56……弾性パツド。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】検査すべき試料の表面から2nmよりも短い
    距離に保たれる状態において電子を放出する作用をなす
    少なくとも一つの電子放出先端部と、 上記電子放出先端部が上記表面をマトリクス状に走査す
    るためのxy方向駆動装置と、 上記電子放出先端部による走査中に、トンネル効果電流
    の変動もしくは上記距離を実質的に一定に保つために必
    要な電流の変動を表示または記録して、上記試料の表面
    の像を生じるための手段とを有し、 上記xy方向駆動装置が半導体チップ上に構成されてお
    り、舌状部を有する中心部と、中間部と、それぞれｘ方
    向とｙ方向にたわむことが可能な二組の弾性条片部とを
    具備し、上記弾性条片部のうち第一の弾性条片部は上記
    中心部と上記中間部に接続され、第二の弾性条片部は上
    記中間部と上記半導体チップ本体に接続されている、 走査型トンネル効果顕微鏡。
  2. 【請求項２】上記中心部は、くぼみと、舌状部とを具備
    し、 上記舌状部は上記くぼみの直上に位置し、その一端が自
    由端となっており、 上記自由端は上記電子放出先端部が設けられており、か
    つ、上記半導体チップの平面に対して垂直なＺ方向に関
    して移動可能である、特許請求の範囲第１項記載の走査
    型トンネル効果顕微鏡。
  3. 【請求項３】上記舌状部をＺ方向において移動させる静
    電気力を生じるための手段が上記舌状部に関連して設け
    られている特許請求の範囲第２項記載の走査型トンネル
    効果顕微鏡。
  4. 【請求項４】上記半導体チップは単結晶シリコンよりな
    る、特許請求の範囲第１項記載の走査型トンネル効果顕
    微鏡。
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