(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２室に分割されたチャンバを含む局所的ナノ構造成長装置であって、
第１室が走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を含み、第２室が原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバを含み、
前記第１室が、前記第２室から気密分離されており、
前記ＳＰＭの少なくとも１つのＳＰＭプローブ先端が、前記ＡＬＤチャンバ内の試料の近位に配置され、
試料が配置される透明性を有する基板と、
前記基板に対してＳＰＭプローブ先端と相反する側に配置され、ＳＰＭプローブ先端と試料の接点に至る少なくとも１つの光学測定経路とをさらに含むことを特徴とするナノ構造成長装置。
【請求項２】
前記光学測定経路における入射光の前記基板の表面に対する入射角は垂直であることを特徴とする、請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項３】
前記基板に対してＳＰＭプローブ先端と相反する側に配置され、その中心を前記光学測定経路が通る局所的試料ヒータをさらに含むことを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項４】
前記ＳＰＭプローブ先端と前記試料の間に電気バイアスが存在することを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項５】
前記ＡＬＤチャンバが、少なくとも１つの前駆体吸入口及び少なくとも１つの前駆体吐出口をさらに含むことを特徴とする請求項３のナノ構造成長装置。
【請求項６】
前記局所的試料ヒータが、前記試料を前記ＡＬＤチャンバに依存しない或る温度まで局所的に加熱するように配置されており、前記試料上で化学反応が局所的に起こるようにしたことを特徴とする請求項５のナノ構造成長装置。
【請求項７】
前記ＳＰＭが、原子間力顕微鏡及び走査型トンネル顕微鏡からなる群から選択されることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項８】
ネットワークアナライザをさらに含み、該ネットワークアナライザが、誘電性イメージング及び先端高さの容量検知を前記ＳＰＭプローブ先端に提供するように配置されていることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項９】
コントローラをさらに含み、該コントローラが、
少なくとも１つのＡＬＤ前駆体を前記ＡＬＤチャンバに出し入れするように少なくとも１つのバルブを作動させる、
真空ポンプに接続されているバルブの状態を前記ＡＬＤチャンバからの排気ないし前記真空ポンプの遮断に設定する、
前記ＳＰＭプローブ先端の位置決め、
前記ＳＰＭプローブ先端の電気バイアスまたは接地を提供する、
前記試料の電気バイアスまたは接地を提供する、
ＡＬＤ前駆体供給ラインの温度、及び
パージガス流量
からなる群から選択される動作を制御することを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項１０】
前駆体測定手段をさらに含み、該測定手段が、前記ＡＬＤチャンバに入るときのガスの圧力が前記前駆体の未処理蒸気圧より小さくなるように配置されていることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのＳＰＭプローブ先端が、前記ＳＰＭプローブ先端上に配置された少なくとも１つのワイヤを含み、該ワイヤが、最大２００ｎｍの直径を有することを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのＳＰＭプローブ先端が、線形アレイをなす複数の前記ＳＰＭプローブ先端からなり、前記線形アレイが１つのカンチレバー上に配置されていることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項１３】
少なくとも１つのスイッチをさらに含み、該スイッチが、１つの前記ＳＰＭプローブ先端を前記ＡＬＤチャンバ内の前記試料に対して所定の位置に位置指定するように配置されており、該ＳＰＭプローブ先端の下の前記試料上においてチップ増強ＡＬＤ堆積及びイメージングが提供されるようにしたことを特徴とする請求項１２のナノ構造成長装置。
【請求項１４】
前記プローブ先端に触媒コーティングが施されていることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項１５】
前記プローブ先端が、セラミック絶縁膜を含むことを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項１６】
前記ＡＬＤチャンバが、遮音構造内に設置されていることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項１７】
前記ＡＬＤチャンバが、振動減衰構造上に設置されていることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項１８】
前記ＡＬＤチャンバが、可動部のないポンプを含むことを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項１９】
前記ＡＬＤチャンバが局所加熱ステージを含み、該局所加熱ステージが、前記試料を前記ＡＬＤチャンバに依存しない或る温度まで局所的に加熱するように配置され、前記試料上で化学反応が局所的に起こるようにしたことを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項２０】
前記ＡＬＤチャンバが少なくとも１つの注射針を含み、該注射針が、ＳＰＭプローブ先端と試料の接点がある場所に前駆体ガスを直接注入するように配置されていることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項２１】
関数発生器をさらに含み、該関数発生器が、前記ＳＰＭプローブ先端に所定の電圧パルスを供給し、該電圧パルスが、前記試料上の電荷移動を制御するための期間及び大きさを有することを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項２２】
前記関数発生器に機能性を与えるために電圧波形及び／またはパルスを生成する装置が用いられることを特徴とする請求項２１のナノ構造成長装置。
【請求項２３】
前記ＳＰＭプローブ先端が、２つの絶縁層間に配置された導電性金属層を含むことを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項２４】
前記ＳＰＭプローブ先端が、少なくとも１つのリガンドを電荷移動によって除去するように配置されており、該リガンドが、前駆体から除去されることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項２５】
前記ＳＰＭプローブ先端が、当該先端の近位にある少なくとも１つの部位のＡＬＤ反応速度に影響を及ぼすように配置されていることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項２６】
前記ＳＰＭが、前記２つのチャンバ室間に配置されたガス不透過性バリアを介して前記ＡＬＤチャンバにアクセスすることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【請求項２７】
前記試料が、可動試料台上に配置されていることを特徴とする請求項１のナノ構造成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜堆積装置に関する。より詳細には、本発明は、２室に分割されたチャンバを有する局所的ナノ構造成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
堆積を誘発するために用いられるバイアスを掛けられた走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）先端に関する研究が、長年にわたって行われてきた。或る適用形態ではシリコンを酸化させて酸化物トンネル障壁を形成する一方で、別の適用形態では走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）先端を用いて金属構造を局所成長させて化学気相堆積（ＣＶＤ）前駆体を分解する。堆積される金属の中には、アルミニウム、白金及び金、ロジウム、並びに鉄が含まれる。
【０００３】
量子ドット構造は、ＳＰＭリソグラフィー技術を用いて作製されてきたが、そのような構造は、実時間特性評価が必要な作業装置に組み込まれていなかった。１つの重要な課題は、確実にＡＬＤチャンバ内の汚染物質を最小限に抑えることができるようにすることであり、前駆体蒸気による重要な顕微鏡部品の損傷を防止することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前駆体蒸気による重要な顕微鏡部品の損傷を防止し、かつ確実にＡＬＤチャンバ内の汚染物質を最小限に抑えることができるようにするために、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を収容する第１室と原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバである第２室とに分割されたチャンバを有するナノ構造成長装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、２室に分割されたチャンバを有する局所的ナノ構造成長装置であって、第１室が走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を含み、第２室が原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバを含み、第１室が第２室から気密分離されており、ＳＰＭの少なくとも１つのＳＰＭプローブ先端がＡＬＤチャンバ内の試料の近位に配置されている、該ナノ構造成長装置を提供する。
【０００６】
本発明の一態様によれば、ＳＰＭプローブ先端と試料の間に電気バイアスが存在する。
【０００７】
本発明の別の態様では、ＡＬＤチャンバは、局所的試料ヒータ、少なくとも１つの前駆体吸入口及び少なくとも１つの前駆体吐出口をさらに含む。ここで、局所加熱ステージは、試料をＡＬＤチャンバに依存しない或る温度まで局所的に加熱するように配置され、試料上で化学反応が局所的に起こる。
【０００８】
本発明のさらなる態様では、ＳＰＭは、原子間力顕微鏡または走査型トンネル顕微鏡を含み得る。
【０００９】
さらに別の態様では、ナノ構造成長装置は、誘電性イメージング及び先端高さの容量検知をＳＰＭプローブ先端に提供するように配置されたネットワークアナライザをさらに含む。
【００１０】
本発明の別の態様では、ナノ構造成長装置はコントローラをさらに含み、該コントローラは、少なくとも１つのＡＬＤ前駆体をＡＬＤチャンバに出し入れするように少なくとも１つのバルブを作動させる、真空ポンプに接続されているバルブの状態をＡＬＤチャンバからの排気ないし真空ポンプの遮断に設定する、ＳＰＭプローブ先端の位置決め、ＳＰＭプローブ先端の電気バイアスまたは接地を提供する、試料の電気バイアスまたは接地を提供する、などの動作を制御するか、ＡＬＤ前駆体供給ラインの温度を制御するか、あるいはパージガス流量を制御する。
【００１１】
別の態様では、ナノ構造成長装置は、ＡＬＤチャンバ入るときの前駆体ガスの圧力が前駆体の未処理蒸気圧より小さく、ＡＬＤチャンバ圧力より小さくなるように配置された前駆体測定手段をさらに含む。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、ＳＰＭプローブ先端は、ＳＰＭプローブ先端上に配置された少なくとも１つのワイヤを有し、ワイヤは、最大２００ｎｍの直径を有する。
【００１３】
別の態様では、ＳＰＭプローブ先端は、線形アレイをなす複数のＳＰＭプローブ先端であり、線形アレイは１つのカンチレバー上に配置されている。ここで、本発明は、アレイをなす複数のプローブ先端のうちの１つのプローブ先端をＡＬＤチャンバ内の試料に対して所定の位置に位置指定（address）するように配置された少なくとも１つのスイッチをさらに含み、当該プローブ先端下の試料上においてチップ増強ＡＬＤ堆積及びイメージングが提供されるようにした。
【００１４】
一態様によれば、プローブ先端に触媒コーティングが施されている。
【００１５】
別の態様によれば、プローブ先端はセラミック絶縁膜を有する。
【００１６】
さらに別の態様では、ＡＬＤチャンバは遮音構造内に設置される。
【００１７】
さらなる態様では、ＡＬＤチャンバは振動減衰構造上に設置される。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、ＡＬＤチャンバは可動部のないポンプを含む。
【００１９】
本発明の一態様では、ＡＬＤチャンバは、試料をＡＬＤチャンバに依存しない或る温度まで局所的に加熱するように配置された局所加熱ステージを含み、試料上で化学反応が局所的に起こる。
【００２０】
さらなる態様では、ＡＬＤチャンバは、ＳＰＭプローブ先端と試料の接点がある場所に前駆体ガスを直接注入するように配置された少なくとも１つの注射針を含む。
【００２１】
別の態様では、ナノ構造成長装置は、ＳＰＭプローブ先端に所定の電圧パルスを供給する関数発生器、パルス発生器、または電圧波形及びパルスを発生させる別の装置をさらに含む。電圧パルスは、試料上の電荷移動を制御するための期間及び大きさを有する。
【００２２】
さらに別の態様では、ＳＰＭプローブ先端は、２つの絶縁層間に配置された導電性金属層を含む。
【００２３】
一態様によれば、ＳＰＭ先端は、少なくとも１つのリガンドを電荷移動によって除去するように配置され、リガンドは、前駆体から除去される。
【００２４】
別の態様では、ＳＰＭプローブ先端は、先端の近位にある少なくとも１つの部位のＡＬＤ反応速度に影響を及ぼすように配置される。
【００２５】
本発明の一態様では、ＳＰＭは、２つのチャンバ室間に配置されたガス不透過性バリアを介してＡＬＤチャンバにアクセスする。
【００２６】
別の態様では、ナノ構造成長装置は、ＳＰＭプローブ先端と試料の接点に至る少なくとも１つのその場光学測定経路（in-situ optical measurement path）をさらに含む。
【００２７】
別の態様によれば、試料は、可動試料台上に配置される。
【００２８】
本発明のさらなる態様では、ナノ構造成長装置は、窒化アルミニウムセラミック発熱体をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による一体化ナノ構造成長装置の平面切断図を示す。
【図２】本発明による一体化ナノ構造成長装置のＳＰＭプローブ先端と試料の接点の拡大平面切断図を示す。
【図３】本発明によるナノワイヤを有するＳＰＭプローブ先端の平面切断図を示す。
【図４（ａ）】本発明による一体化ナノ構造成長装置の拡大平面切断図の上面斜視図を示す。
【図４（ｂ）】本発明による一体化ナノ構造成長装置の拡大平面切断図の底面斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下の詳細な説明は、説明のために数多くの具体例を含むが、以下の例示的な詳細の数多くの変形形態及び変更形態が本発明の範囲内にあることを当業者は容易に理解するであろう。従って、以下に示す本発明の好適実施形態は、請求項に係る発明の一般概念を失うことなく、かつ請求項に係る発明に制限を課すことなく、説明される。
【００３１】
図１及び図２は、局所的ナノ構造成長装置１００の平面切断図を示し、図２は、ＡＬＤとＳＰＭの接点２００を抜き出して拡大した平面図である。図１に示すように、局所的ナノ構造成長装置１００は、２室に分割されたチャンバ１０２を有し、第１室１０４は走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）１０６を含み、第２室１０８は原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ１１０を含み、第１室１０４は第２室１０８から気密分離されており、ＳＰＭ１０６の少なくとも１つのＳＰＭプローブ先端２０２はＡＬＤチャンバ１１０内の試料２０４（図２を参照）の近位に配置されている。２室に分割することで、確実にＡＬＤチャンバ１１０内の汚染物質を比較的低レベルに維持することができるようにし、かつ前駆体蒸気による重要な顕微鏡部品の損傷を防止する。本発明の一実施形態によれば、ＳＰＭプローブ先端２０２と試料２０４の間に電気バイアスが存在し、プローブ先端２０２は接地または充電され得、逆に、試料２０４は充電または接地され得る。当然のことながら、ＳＰＭ１０６は原子間力顕微鏡または走査型トンネル顕微鏡を含み得る。一実施形態によれば、試料２０４は可動試料台上に配置される。
【００３２】
図１はさらに、ナノ構造成長装置１００が、ＳＰＭプローブ先端と試料の接点に至る少なくとも１つのその場光学測定経路１１８を含み、試料２０４が、２００ｎｍないし２５００ｎｍの透明性を有する基板上に配置されていることを示している。この例示的な光学測定経路１１８はナノ構造成長装置１００の底部から配置されているが、他の方向からの光学測定経路１１８も当然可能であり、図４（ａ）は、覗窓４０４を用いる代替経路を示している。例示的な光学経路１１８は、透明な基板を必要とし、かつ視線２０８が試料ステージ及びヒータ２０６の中心を通って維持されることを必要とする。この構成の利点は多い。先端２０２は、シャドーイング効果を有さず、照射されていない堆積されたパターンに関する諸問題を解消する。しかも、入射光は基板表面に垂直である。光が垂直以外ならば、光によって照射される投影面積は通常の断面積より大きくなり、出力密度が低下するであろう。図示されているＳＰＭ１０６のスキャナ形状では、光は垂直方向から８０°で入射し、出力密度は８３％低下するであろう。しかし、入射光が表面に垂直であれば、そのような減少はない。さらに、光の外部アライメント（整合）及び経路指定は、下からの照射によって非常に簡素化される。上からの照射は、１０°のグレージング角を必要とし、必然的に角度及び位置の両方を正確に整合させることになるが、垂直ビームを用いての下からの照射は、それほど正確な整合を必要としない。最終ミラーの操作は、回転自由度の必要なしに２軸並進ステージだけで行われることができる。
【００３３】
別の実施形態では、光は、光ファイバーケーブルを用いてチャンバに伝達される。光を整合して焦点をＳＰＭプローブ先端と試料の接点に合わせるために、２軸ポジショナ及びレンズが必要とされる。
【００３４】
下からの光学経路を利用するために、透明な試料が要求される。改良された極薄自立膜から有用な窓が作られる。例示的な窓用膜は、１００ｎｍの窒化ケイ素からできており、背後電極として５０ｎｍの金が付いている。この膜は非常に薄いので、かなりの量の光が透過される。
【００３５】
別の実施形態では、光学光路は試料に上から光を届ける。これは、不透明な基板の使用を可能にする。
【００３６】
一実施形態では、広範囲の波長で光を供給するためにキセノンアークランプなどの広域スペクトル光源が用いられ、さらなる特性評価のためにより狭い範囲の波長を選択するためにモノクロメータが用いられ得る。或る例示的なキセノンアークランプは、５８００Ｋの色温度、７５Ｗの出力及び２００〜２５００ｎｍのスペクトル範囲を有する。ミラー及びレンズは、簡単な２軸並進ステージによって位置決めされる。この構成では、堆積された構造が、ＳＴＭ先端を用いて製作され、その後直ちに特性評価される。このその場特性評価は、一要因としての酸化が行われずに、製作されたままの構造の光応答を評価することの利点を有する。
【００３７】
２室に分割されたチャンバを有する局所的ナノ構造成長装置は、幾つかの理由で魅力的である。チップ増強堆積及びそれに続くイメージングを同じチャンバ内で行うことができ、基板を移動させる必要がない。これにより、位置精度向上のための工程半ばでの特性評価及びインデックス再作成、並びに試料の移動に関連する酸化の諸問題を解消することができる。ＡＬＤはおおよその真空環境（１０−２Ｔｏｒｒ）しか要しないので、より高い真空レベルに関連するコスト及びスループットの問題は制限要因ではない。最終的に、ＳＰＭ増強ＡＬＤの付加的特性は、原子層毎に様々な材料の積み重ねを可能にする。
【００３８】
図２に示すように、ＳＰＭ１０６は、チャンバ室１０４／１０８間に配置されたガス不透過性バリア２１０を介してＡＬＤチャンバ１０８にアクセスする。ここで、バリア２１０は、伸縮可能なガス不透過性ベローズバリアとして示されている。２つのチャンバ間のシーリングは、少なくとも１つのＯリング２１２によってさらに促進される。
【００３９】
ＡＬＤチャンバ１１０は、局所的試料ヒータ２０６（図２を参照）、少なくとも１つの前駆体吸入口１１２及び少なくとも１つの前駆体吐出口１１４をさらに含む。ここで、局所加熱ステージ２０６は、試料２０４をＡＬＤチャンバに依存しない或る温度まで局所的に加熱するように配置され、試料２０４上で化学反応が局所的に起こる。一実施形態によれば、ＡＬＤチャンバ１０８は、可動部のないポンプ（図示せず）を含む。
【００４０】
標準的なＡＬＤにおいて通常行われるように真空チャンバ全体を加熱することは、凝縮問題に対処するのに有効であろう一方で、ＳＰＭ１０６とＡＬＤ１１０の一体化は重大な課題となっていた。ＳＰＭ１０６内の圧電素子（図示せず）は、高温で受電できなくなり、最終的には材料のキュリー点で分極状態を失うので、非常に高感度の部品である。スキャナ温度の限界は６０℃であることが知られている。
【００４１】
真空環境下にある従来のヒータは、不適切な絶縁体が崩壊して汚染を生じさせる場合があるので、配線制限を有する。その後、ヒータの性能は典型的には低下する。それゆえ、一実施形態では、標準のＳＰＭ試料ヒータが用いられるが、その抵抗線絶縁体は真空適合性材料仕様に改良されたものである。
【００４２】
本発明によれば、ナノ構造成長装置１００は、誘電性イメージング、先端高さの容量検知、及び電気パルスを、ＳＰＭプローブ先端２０２に提供するように配置されたネットワークアナライザ（図示せず）をさらに含む。加えて、ナノ構造成長装置１００はコントローラ（図示せず）を含み、該コントローラは、ＡＬＤ前駆体をＡＬＤチャンバ１０８に出し入れするようにバルブを作動させる、ＡＬＤチャンバ１０８と真空ポンプ（図示せず）の間に位置するバルブの開閉状態を、かつ真空ポンプ（図示せず）にＡＬＤチャンバ１０８からの排気を行わせるかまたは真空ポンプ（図示せず）を遮断するかのいずれかの状態に設定する、ＳＰＭプローブ先端２０２の位置決め、ＳＰＭプローブ先端２０２の電気バイアスまたは接地を提供する、試料２０４の電気バイアスまたは接地を提供する、などの動作を制御するか、ＡＬＤ前駆体供給ライン１１６の温度を制御するか、あるいはパージガス流量を制御する。本発明は、ＡＬＤチャンバ１０８に入るときの前駆体ガスの圧力が前駆体の未処理蒸気圧より小さくなるようにして配置された前駆体測定手段（図示せず）をさらに含む。一実施形態によれば、ＡＬＤチャンバ１０８は、ＳＰＭプローブ先端と試料の接点がある場所に前駆体ガスを直接注入するように配置された少なくとも１つの注射針（図示せず）を含む。
【００４３】
別の実施形態では、ナノ構造成長装置１００は、ＳＰＭプローブ先端２０２に所定の電圧パルスを供給する関数発生器、パルス発生器、または電圧波形、電流波形及び／またはパルス（図示せず）を発生させる他の装置をさらに含み、電圧パルスは、試料２０４上の電荷移動を制御するための期間及び大きさを有する。本発明によれば、ＳＰＭ−ＡＬＤステーションに堆積及びパターニング工程制御を容易にするソフトウェアが提供される。このソフトウェアは、複数の温度コントローラを同時に制御し、各コントローラはＳＰＭ−ＡＬＤステーションの１つの温度を制御する。追加的な特徴には、任意のコントローラに関して温度を線形的に上昇させる能力及び所望の温度設定点をより迅速かつ正確に達成するように各コントローラの制御利得を自動で調整する能力が含まれる。工程を特定する際に複数の前駆体／酸化剤材料の使用が可能であり、システムは増設により容易に拡張されることができる。
【００４４】
工程手順は、単純な表形式フォーマットによって制御され、かつ、システム温度の制御、キャリアガス流量の制御、複数のシステム圧力及び追加システム電圧出力の監視、露光モードＡＬＤの制御、及び工程手順を策定する際に高柔軟性を可能にする他の多くの高度な機能の制御を行う能力を含む。本発明は、複数材料堆積、非化学量論的堆積、材料勾配を有する薄膜の堆積、露光モードＡＬＤ堆積などの数多くの複雑な堆積手順を可能にする。
【００４５】
本発明は、複合体構造をパターニングしかつ再現性に寄与するためのスクリプト記述をさらに含む。この能力により、１つのスクリプトが、前駆体バルブ及びストップバルブの開閉を制御し、真空ポンプへの電源供給を行い、ＳＰＭ動作をかなり制御することができる。先端２０２の位置決め、走査速度及び方向、先端２０２及び試料バイアスは、全てスクリプトによって制御されることができる。これらの能力及び他の能力により、複雑な手順を一体的に行うことができる。
【００４６】
例示的なスクリプトは、次の一連のイベントを命令する。先ず、ＳＰＭ先端位置並びに走査領域及び速度を設定する。送水バルブにパルス信号を送り、堆積チャンバ内に水蒸気を導入して表面をヒドロキシル化し、過剰な水蒸気をチャンバから排出する。ＳＰＭ先端は走査を開始し、前駆体バルブにパルス信号を送り、チャンバ内に前駆体蒸気を導入する。先端バイアスを所望の値に設定し、先端が予め設定された領域を走査する。所定時間経過後、先端バイアスを０に設定し、先端が走査を停止する。過剰な前駆体蒸気をチャンバから排出し、先端が次の位置に移動して上記工程を繰り返す。１つのスクリプトを開始させる命令を出すことによって、この全てが自動で行われる。
【００４７】
一実施形態では、スクリプト記述は、次のように実装される。Ｍａｔｌａｂで実行されるスクリプトは、トップレベルのシーケンスコマンドを提供した。その後、これらのＭａｔｌａｂスクリプトと、ＳＰＭソフトウェアＰｉｃｏＶｉｅｗ１．４及びナショナルインスツルメンツ社（National Instruments）の計測ソフトウェアＬａｂＶＩＥＷ８．５とのインタフェースを、それぞれの会社が提供するインタフェースパッケージを用いてとった。
【００４８】
ＳＰＭ−ＡＬＤ工程制御ソフトウェアの重要な機能は、一般的なシステム電圧をモニタしてその値の時間履歴をプロットする能力である。これは、例えば、ＡＦＭパターニング実験中に試料及びＡＦＭ先端を流れる電流の正確な測定を可能にする。最新のデータは、ナノスケールパターニング工程中に生じる堆積機構の基礎的な物理的過程を理解する上で有益である。
【００４９】
図３に示すように、ＳＰＭプローブ先端２０２は、ＳＰＭプローブ先端２０２上に配置された少なくとも１つのワイヤ３００を有し、ワイヤ３００は、最大２００ｎｍの直径を有する。
【００５０】
別の態様では、ＳＰＭプローブ先端は、線形アレイ（図示せず）をなす複数のＳＰＭプローブ先端２０２であり得、線形アレイは１つのカンチレバー上に配置されている。ここで、本発明は、１つのプローブ先端２０２をＡＬＤチャンバ１０８内の試料２０４に対して所定の位置に位置指定するように配置された少なくとも１つのスイッチ（図示せず）をさらに含み、当該プローブ先端下の試料上においてチップ増強ＡＬＤ堆積及びイメージングが提供されるようにした。一実施形態では、プローブ先端２０２に触媒コーティングが施されている。さらなる実施形態では、プローブ先端２０２はセラミック絶縁膜を有する。別の実施形態では、ＳＰＭプローブ先端２０２は、２つの絶縁層間に配置された導電性金属層を含む。さらなる実施形態では、ＳＰＭ先端２０２は、少なくとも１つのリガンドを電荷移動によって除去するように配置され、リガンドは、ＡＬＤ工程によって堆積された前駆体から除去される。別の実施形態では、ＳＰＭプローブ先端２０２は、先端２０２の近位にある少なくとも１つの部位のＡＬＤ反応速度に影響を及ぼすように配置され得る。
【００５１】
局所的ナノ構造成長装置１００の上面斜視図及び底面斜視図をそれぞれ示す図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照すると、ＡＬＤチャンバ１０８は、弾性紐状体４０２で懸架されている花崗岩ブロック４００などの振動減衰構造上に設置される。ＡＬＤチャンバ１０８並びに振動減衰構造４００及び４０２は、遮音チャンバ（図示せず）の内部に設置される。図４（ａ）の上面斜視図は、ＳＰＭプローブ先端と試料の接点を見る／観察するための代替経路用の光学窓４０４をさらに示している。一実施形態によれば、窓４０４に光ファイバアライナが取り付けられ得る。
【００５２】
本発明について、幾つかの例示的な実施形態に従って説明し終えたが、それらは全ての態様において制限的なものではなく例証を目的としている。それゆえ、本発明は、詳述した実施例において数多くの変形形態が可能であり、そのような変形形態は本明細書に含まれる説明から当業者によって導かれ得る。例えば、ＡＬＤチャンバ１０８を大気圧に開放せずに試料の投入を可能にするロードロック機構が可能であり、振動減衰システムは空気圧により懸架される台を含むことがあり、ファラデーケージなどのＲＦ干渉遮蔽システムが用いられることもある。
【００５３】
全てのそのような変形形態は、以下の請求項及びそれらと法的に等価なものによって画定される本発明の範囲及び趣旨内にあると考えられる。
【図１】
0005438750.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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