(57)【要約】  本発明は、分極された試料（２）の表面電位を測定する方法において、−  圧電アクチュエータ（５）によりその共振周波数で駆動されるマイクロレバー（４）に接続された鋭い先端（３）を用いて試料の表面を走査することで、前記試料（２）のトポグラフィックプロファイル（１１）を測定するステップと；−  前ステップの際に得られた表面のトポグラフィックプロファイル（１１）との関係において一定の距離（ｄ）のところに前記鋭い先端（３）を置くステップと；−  前記表面の静電電位（１３）を測定するステップと、を含む方法であって、トポグラフィックプロファイル（１１）の測定ステップの際には前記試料（２）を分極しないこと、ならびに電位プロファイル（１３）の測定の際には前記試料（２）を分極すること、を特徴とする方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極された試料（２）の表面電位を測定する方法において、
−  圧電アクチュエータ（５）によりその共振周波数で駆動されるマイクロレバー（４）に接続された鋭い先端（３）を用いて試料の表面を走査することで、前記試料（２）のトポグラフィックプロファイル（１１）を測定するステップと、
−  前ステップの際に得られた表面のトポグラフィックプロファイル（１１）との関係において一定の距離（ｄ）のところに前記鋭い先端（３）を置くステップと、
−  前記表面の静電電位（１３）を測定するステップと、
を含む方法であって、トポグラフィックプロファイル（１１）の測定ステップの際には前記試料（２）を分極しないこと、ならびに電位プロファイル（１３）の測定の際には前記試料（２）を分極することを特徴とする方法。
【請求項２】
０〜±１０Ｖの電圧を印加する外部電圧源（１７）によって前記試料（２）を分極することを特徴とする、請求項１に記載の分極された試料（２）の表面電位測定方法。
【請求項３】
トポグラフィ測定手段と、トポグラフィ測定結果を利用する電位測定手段とを含む、請求項１または２のいずれか一つに記載の方法を実施するための装置（１）において、閉鎖位置で前記試料（２）に対して電圧を印加できるようにし、かつ開放位置で前記電圧を印加しないように設計されたスイッチ（Ｓ３）と、電圧がトポグラフィの測定中には試料（２）に印加されずに、電位の測定中には試料（２）に印加されるように、前記スイッチ（Ｓ３）の開放と閉鎖とを同期化させるように構成された同期化モジュール（１８）とを、さらに含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
外部電圧源（１７）によって分極された試料（２）の表面を走査でき、かつ圧電アクチュエータ（５）によってその共振周波数で駆動され得るマイクロレバー（４）に接続された鋭い先端（３）と、第一の発生器（１０）とを含み、さらに、鋭い先端（３）の位置づけを制御できる圧電スキャナ（１６）と、マイクロレバー（４）の揺動の振幅の変動を検出する手段とを含み、この検出手段は、第一の発生器（１０）からの信号を基準として有するハウジング（９）にそれ自体接続された信号増幅装置（８）に接続されており、前記ハウジング（９）は、基準データと得られたデータとを比較することのできる装置（１５）に接続されており、前記比較装置（１５）は、圧電スキャナ（１６）に接続されたフィードバック回路（１４）にデータを伝送でき、前記回路（１４）は前記スキャナ（１６）を介して先端（３）の位置を制御し、前記比較装置（１５）はさらに、前記マイクロレバー（４）に電圧を供給することのできる第二の発生器（１９）に接続されており、前記同期化モジュール（１８）が、一方ではフィードバック回路（１４）にそして他方では前記外部電圧源（１７）に、前記スイッチ（Ｓ３）を介して接続されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置（１）。
【請求項５】
第二の発生器（１９）に接続され、マイクロレバー（４）に対してこの発生器が供給する電圧を増幅することのできる増幅器（２０）をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分極された電子デバイスの分野に関する。
【０００２】
本発明は、より詳細には、外部電圧源によって分極された電子デバイス上の電位を測定するための方法に関する。
【０００３】
さらにより詳細には、本方法は、特に半導体デバイスに対して印加可能であるナノスケールの電位マッピングを得ることを可能にする。
【背景技術】
【０００４】
現在、従来技術より、半導体デバイスタイプの分極された電子デバイスなどの試料の表面トポグラフィを視覚化するために、原子間力顕微鏡（つまりＡｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、略してＡＦＭ）を使用することが公知である。
【０００５】
原子間力顕微鏡は、鋭い先端の形状を呈する局所プローブ顕微鏡の一種に当たる。このような顕微鏡は、数ナノメートルから数マイクロメートルであり得る寸法を有するゾーンを分析し、ナノニュートン規模の力を測定することを可能にする。
【０００６】
前記ＡＦＭタイプの顕微鏡のプローブは、「カンチレバー」とも呼ばれる弾性マイクロレバーの自由端に配置される。このレバーは、それが結合される圧電管により、空間の全方向に移動することができる。
【０００７】
試料の表面を走査する際に、試料の表面の原子とプローブの頂点の原子との間の引力または斥力に起因する、マイクロレバーの屈曲または偏向が分析される。このような分析は、一方ではプローブの行程全体の再現、他方では前記プローブと試料の間に介在する相互作用力の測定を可能にする。こうして、最終的に試料の表面のトポグラフィを定義づけすることが可能になる。
【０００８】
レバーの偏向は、従来はレーザー反射によって測定されている。この場合において、プローブは、レーザー光線を反射する表面を有するマイクロレバー上に取付けられている。反射されたレーザー光線が偏向された場合、これは同様にいずれかの方向へのレバーの偏向に対応しており、こうして分析対象の試料の表面とプローブの間の相互作用を明らかにすることができ、この相互作用は、２つの要素すなわちプローブと分析対象表面の間の引力あるいは斥力に対応し得る。
【０００９】
原子間力顕微鏡は同様に、分析すべき試料の表面において静電電位値を測定し、こうして前記試料の表面電位のマッピングを可能にする目的で使用することもできる。
【００１０】
この特定のケースでは、「ＫＰＦＭ」モード、すなわち英語で「Ｋｅｌｖｉｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ケルビンプローブフォース顕微鏡）」モードで作業が行なわれている。
【００１１】
この方法では、一表面の電位の測定は、前記表面の同一場所においてプローブを二回連続的に通過させることによって実施される。一回目の通過は、鋭い先端が分析すべき表面と接触した（または間欠的に接触した）状態で実施され、この表面のトポグラフィックプロファイルの測定を可能にする。次に、二回目の通過に際して装置は、このトポグラフィ測定値を用いてプローブを分析対象表面の上の一定の高さのところ、例えば２０〜１００ｎｍの距離のところに置きこれを維持して、前記表面の静電電位測定を実施できるようにする。
【００１２】
こうして従来技術の特開２００２−２１４１１３号公報により、トポグラフィ測定および電位測定を可能にする方法において、２つの測定が「接触」モード、すなわちプローブ先端と試料表面の間の距離が非常に小さく、例えばおおよそ数オングストロームである状態で行なわれる方法が公知である。２つの測定は、表面の各点について実施され、プローブ先端と試料表面の間の相互作用を最小限にして、静電電荷の影響をなくすることが求められる。次に、先端と試料間の静電電荷が検出され、前記レバーの静電力の影響を最小限に抑える目的で、マイクロレバーに対し「分極電位」が戻される。
【００１３】
しかしながら、従来の表面静電電位測定方法では、特に分極された電子部品の表面に関しては最適な分析が可能ではない。これは公知の方法が、分極された表面のトポグラフィックプロファイルを、プローブの一回目の通過の際に十分正確に測定しておらず、そのため、この表面の電位の測定を可能にするための二回目の通過に必然的に影響が及ぼされることになるという事実に起因している。
【００１４】
発明的な思考によると、表面トポグラフィの不正確な測定は、主として、分極された試料の場合、この試料の表面においてかまたはこの表面から極めて小さい距離のところで、１つの電荷密度が形成される場合があるという事実に起因するものであることが立証された。この電荷密度の存在は、補足的な電気力、つまりクーロン力を付加することによってプローブ先端と試料表面の間の相互作用の変化をひき起こす。この付加的な力は、表面の高さの変化がそれを引き起こすように、マイクロレバーの引力または斥力をひき起こす。
【００１５】
しかしながら、測定装置は、試料の分極に起因する、表面のトポグラフィックプロファイルの効果的な修正と、付加的な相互作用力の存在とを区別することができない。このため、得られたトポグラフィックプロファイルは歪められている可能性がある。その結果、二回目の通過の際にプローブが置かれる高さは一回目の通過の際に得られたトポグラフィ測定値に応じて調節されることから、このプローブの表面電位の測定も同様に不正確なものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、分極された電子デバイス、特に半導体デバイスの表面トポグラフィの極めて正確な測定を実施でき、こうしてその後の電位測定の精度も同様に最適なものにする方法を提案することで、従来技術のさまざまな欠点を補正する可能性を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このため、本発明は、分極された試料の表面電位を測定する方法において、
−  圧電アクチュエータによりその共振周波数で駆動されるマイクロレバーに接続された鋭い先端を用いて試料の表面を走査することで、前記試料のトポグラフィックプロファイルを測定するステップと、
−  前ステップの際に得られた表面のトポグラフィックプロファイルとの関係において一定の距離のところに前記鋭い先端を置くステップと、
−  前記表面の静電電位を測定するステップと、
を含む方法であって、トポグラフィックプロファイルの測定ステップの際には前記試料を分極しないこと、ならびに電位プロファイルの測定の際には前記試料を分極すること、を特徴とする方法に関する。
【００１８】
有利には、前記試料は、０〜±１０Ｖの電圧を印加する外部電圧源によって分極される。
【００１９】
本発明は同様に、トポグラフィ測定手段と、トポグラフィ測定結果を利用する電位測定手段とを含む装置において、閉鎖位置で前記試料に対して電圧を印加できるようにし、かつ開放位置で前記電圧を印加しないように設計されたスイッチと、電圧がトポグラフィの測定中には試料に印加されずに、電位の測定中には試料に印加されるように、前記スイッチの開放と閉鎖とを同期化させるように構成された同期化モジュールとを、さらに含む装置にも関する。
【００２０】
本発明の別の特徴によると、前記装置は、外部電圧源によって分極された試料の表面を走査でき、かつ圧電アクチュエータによってその共振周波数で駆動され得るマイクロレバーに接続された鋭い先端と、第一の発生器とを含み、さらに、鋭い先端の位置づけを制御できる圧電スキャナと、マイクロレバーの揺動の振幅の変動を検出する手段とを含み、この検出手段は、第一の発生器からの信号を基準として有するハウジングにそれ自体が接続された信号増幅装置に接続されており、前記ハウジングは、基準データと得られたデータとを比較することのできる装置に接続されており、前記比較装置は、圧電スキャナに接続されたフィードバック回路にデータを伝送でき、前記回路は前記スキャナを介して先端の位置を制御し、前記比較装置はさらに、前記マイクロレバーに電圧を供給することのできる第二の発生器に接続されており、前記同期化モジュールは、一方ではフィードバック回路にそして他方では前記外部電圧源に、前記スイッチを介して接続されている。
【００２１】
有利には、本発明に係る装置は、第二の発生器に接続され、マイクロレバーに対してこの発生器が供給する電圧を増幅することのできる増幅器をさらに含む。
【００２２】
本発明は、多くの利点を有する。詳細には、本発明は、分極された試料の表面電位の誤った測定を引き起こすトポグラフィックアーチファクトの除去を可能にする。その上、本発明は、比較的実施が容易である。実際、鋭い先端の通過と、分極された試料の分極とを同期化できるモジュールを、既存の装置に付加することしか必要とされない。
【００２３】
本発明の他の特徴および利点は、下記添付図面を参照して、本発明の非限定的実施形態の以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明に係る方法を実施するための装置の一実施形態を概略的に表わす。
【図２】図２は、分析すべき試料の表面のトポグラフィックプロファイルおよび静電電位の測定を概略的に表わす。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、（有機材料製薄膜トランジスタ）で構成された分極トランジスタの断面、およびこのトランジスタに印加された電圧を、概略的に示している。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、試料上の先端の位置（μｍ）に応じた、高さ（ｎｍ）および電位（Ｖ）を表わすグラフである。このグラフにより、方法の全期間中、分極状態のままである試料との関係において、同じ試料が第一の測定ステップ中に分極されない場合の、試料のトポグラフィおよび電位を例示し比較することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、最初に、試料２の表面のトポグラフィックプロファイルおよび電位の測定を可能にするために、装置１によって従来技術において現在実施されている方法を概略的に示すことができる。より詳細には、図１の概略図は、同期化モジュール１８およびスイッチＳ３を除去した場合の、Ｓ１およびＳ２という参照番号の付されたスイッチがそれぞれトポグラフィックプロファイルの測定中に閉鎖および開放され、電位の測定中は逆に開閉される場合の従来技術を表わしている。
【００２６】
詳細には、この方法において、鋭い先端３で構成されるプローブが前記試料２の表面を一点ずつ走査する。前記鋭い先端３は圧電アクチュエータ５によって駆動され得るマイクロレバー４の端部に取付けられている。
【００２７】
圧電アクチュエータ５に対して信号を印加する第一の発生器１０によって（スイッチＳ１閉鎖）、マイクロレバー４はその共振周波数で駆動され得、そのとき一定の振幅で揺動することができる。このとき、マイクロレバー４の鋭い先端３は分析すべき試料２の表面と接触させられ、圧電スキャナ１６が、前記マイクロレバー４、したがって鋭い先端３の位置づけの制御を可能にする。
【００２８】
試料２の表面とその共振周波数で振動する鋭い先端３の間の相互作用は、その共振周波数で揺動するマイクロレバー４の揺動の振幅の変化をひき起こす。
【００２９】
マイクロレバー４の揺動の振幅の変動を検出するためには、好ましくはレーザー６が使用される。このため、前記マイクロレバー４によって反射されるレーザー光線の位置は、複数の象限を有する検出器７によって探知される。一例を挙げると、前記検出器７は特に、分割フォトダイオードで構成されていてよい。
【００３０】
この検出器７の異なる象限により感知された信号は、このとき増幅装置８によって増幅され、その後、圧電アクチュエータ５に印加された第一の発生器１０の信号を基準として認識しているハウジング９に向かって戻される。一方ではマイクロレバー４の揺動を伝えるレーザー光線の反射、そして他方ではマイクロレバー４に印加された基準揺動信号に対応する第一の発生器１０の信号に関するデータは、このとき、これらのデータの比較を可能にする装置１５へと伝送される。マイクロレバー４の揺動の振幅の全変動が、こうして検出される。
【００３１】
先端３と試料２の間で発生する長い静電相互作用と、ファンデルワールス相互作用などの短い相互作用力とを区別するために、方法は、添付図面２に概略的に示されている通り、２つのステップで実施される。
【００３２】
以上で記述した第一のステップでは、鋭い先端３は試料２の表面のトポグラフィをたどり、図２の右部分に表わされたトポグラフィックプロファイル１１が検出され、このプロファイル１１はこのとき記録される。
【００３３】
第二のステップでは、前記鋭い先端３は試料２の表面との関係において上昇させられ、この表面から一定の距離ｄのところに維持され、ｄは典型的にはおよそ１００ｎｍである。一回目の通過の際に記録されたトポグラフィックプロファイル１１をたどりながら、前記先端３は試料２上を走行し、システムは表面の静電電位１２の記録を行なってこれらの電位１２のプロファイル１３も得ることになる。この先端３の電位と試料２の表面の電位の差を補償するため、そしてマイクロレバー４および鋭い先端３の揺動をなくするため、前記マイクロレバー４に対し電圧が印加される（スイッチＳ２閉鎖）。有利には、この電圧は第二の発生器１９によって、そして場合によっては増幅器２０を介して印加され、この増幅器は、第二の発生器により供給される電圧の増幅を可能にする。
【００３４】
装置１により実施される測定、すなわち一方ではトポグラフィの測定、そして他方では静電電位の測定に応じて、フィードバック回路１４がマイクロレバー４の鋭い先端３の制御を可能にする。詳細には、このフィードバック回路１４は、特にデータ比較装置１５および圧電スキャナ１６に接続されている。
【００３５】
より詳細には、分析すべき試料２のトポグラフィの第一の測定ステップに際して、フィードバック回路１４は、ハウジング９がデータ比較装置１５に送ったマイクロレバー４の揺動の振幅についての情報を使用する。このとき、フィードバック回路１４は、基準振幅と検出された振幅との間の振幅差に比例する応答を生成し、こうして圧電スキャナ１６は、前記先端３と試料２の間に一定の相互作用力を維持する目的で、試料２の表面から鋭い先端３が離れるかまたは接近するような形で伸縮する。マイクロレバー４はアースされており、したがって印加された電圧は戻らない。
【００３６】
電位測定の第二のステップに際して、鋭い先端３は予め記録されたトポグラフィックプロファイル１１をたどり、そのため前記先端３の高さ方向の位置づけについてやり直さない。
【００３７】
本発明に係る方法の本質的特徴によると、分析すべき分極された試料２内の電荷の蓄積に起因するトポグラフィックアーチファクトを回避する目的で、この試料は、試料２の表面のトポグラフィックプロファイル１１の測定ステップの際には分極されていない。こうして有利にも、試料２の表面トポグラフィの測定中、この表面における電荷の蓄積を回避することができる。
【００３８】
前記表面の電位の測定を行なう第二の段階は、試料２に印加される外部電圧の存在下で実施される。外部電圧は、前記試料２の分極を生成し、表面電位プロファイルの測定は、試料のいくつかの特性の識別を可能にする。
【００３９】
したがって、本発明に係る方法は、特に、例えば半導体デバイス（ただしこれに限定されない）などの分極可能な電子デバイスに適用される。換言すると、分極可能なデバイスは、電圧源、特に外部電圧源によって作動中に分極されるデバイスに当たる。
【００４０】
特に好ましくは、電位測定の時点での試料２の分極は、添付図面１に概略的に表わされている外部電圧源１７によって得られる。前記電圧源１７によって前記試料２に印加される外部電圧は、試料を作動状態に置くことを可能にし、これにより、その表面の近くに大量の電荷が出現する可能性があり、これらの電荷はトポグラフィの正確な測定と両立しないものである。
【００４１】
外部電源１７は有利には、同期化モジュール１８を介して制御回路１４に同期化される。前記制御回路１４と前記モジュール１８の間のリンクは、好ましくはＴＴＬ（トランジスタ−トランジスタ論理回路）出力２１を介して得られる。
【００４２】
好ましくは、添付図面１に見られるスイッチＳ３が、回路１４／電圧源１７の同期化を可能にする。この場合Ｓ３は、トポグラフィ測定の時点で開放され、反対に、電位測定の時点でスイッチＳ３は閉鎖される。
【００４３】
制御回路１４と外部電圧源１７の間のこのような同期化により、分析対象の試料２がトポグラフィ測定ステップの時点では分極されず、電位プロファイル測点の時点で分極されるようにすることが可能となる。
【００４４】
実際には、試料２のトポグラフィはライン毎に測定される。このような測定には一般におよそ一秒かかる。一本のラインのトポグラフィを測定する場合、鋭い先端３は上昇させられ試料２のトポグラフィとの関係において一定の距離のところに置かれ、スイッチＳ３は閉鎖され、ラインの電位が測定される。続いて、一本のラインのトポグラフィおよび電位が分析された場合、装置１は次のラインへと移行し、スイッチＳ３は開放される。こうしておよそ一秒に一回、前記試料２を分極するために、あるいはしないために、一つの電圧を印加するかまたはしないようにすべきである。
【００４５】
もう一度外部電圧源１７に戻ると、この外部電圧源は、第二の発生器１９、および場合によっては増幅器２０と適合しうる作動範囲内に含まれていなければならない電圧を供給することのできる発生器で構成される。実際、これらの発生器および増幅器は、電位測定の時点で、鋭い先端３の揺動をなくすることができる電圧を印加できなくてはならない。典型的には、第二の発生器１９により供給され得る電圧は、０〜±１０Ｖである。しかしながら、より高い分極下で作動する必要があり、より高い電圧での特性決定が所望される試料２については、この電圧範囲を増幅器２０を介して約１００ボルトまで拡大することができる。この電圧範囲の拡大を可能にするため、例えば真空下で作業するなどの他の技術的解決法を、場合によっては実施しなければならない。
【００４６】
本発明に係る方法の有効性の実証は、以下の実施例１、および対応する図３および４中に詳述されている。本発明の利点を示すことを目的とするこの実施例は、いかなる場合であれ、本明細書中に記載され請求されている本発明の範囲を限定するものではない。
【００４７】
本発明は同様に、上述の方法を実施するための装置１にも関する。
【００４８】
この装置には、本質的に、トポグラフィ測定手段および電位測定手段が含まれる。この電位測定手段は、トポグラフィ測定手段によって得られた結果を使用する。本発明に係る装置１は、さらにスイッチＳ３を含む。このスイッチは、閉鎖位置で前記試料２に電圧を印加でき、そして開放位置で前記電圧の印加をなくするように設計されている。装置１は同様に、トポグラフィ測定中は試料２に対し電圧が印加されず、電位測定中は試料２に電圧が印加されるような形で、前記スイッチＳ３の開閉を同期化するように構成された、同期化モジュール１８も含んでいる。
【００４９】
好ましくは、同期化モジュール１８は、一方ではフィードバック回路１４、そして他方では前記外部電圧源１７に接続され、前記同期化モジュールは、スイッチＳ３を制御してそれを開放または閉鎖することができる。
【００５０】
より好ましくは、このような装置１は、少なくとも以下のものを有する：
−  試料２の表面を走査できる鋭い先端３、
−  前記先端３に接続されたマイクロレバー４、
−  マイクロレバー４をその共振周波数で駆動させるために、第一の発生器１０に接続された圧電アクチュエータ５（このときこのマイクロレバーは一定の振幅で揺動する）、
−  鋭い先端３の位置づけを制御できる圧電スキャナ１６、
−  マイクロレバー４の揺動の変動を検出する手段（これらの手段は、好ましくはレーザーケース６と検出器７、特に分割フォトダイオードで構成されている）、
−  信号検出手段に接続された増幅装置８、
−  一方では増幅装置８、そして他方では第一の発生器１０に接続され、そのためマイクロレバー４に印加された前記第一の発生器１０からの信号を基準として有する、ハウジング９、
−  基準データと得られたデータとを比較することのできる、ハウジング９に接続された装置１５、
−  装置１５および圧電スキャナ１６に接続された、フィードバック回路１４、
−  装置１５、そして場合によっては発生器１９が供給する電圧の増幅器２０に接続された、第二の発生器１９（この電圧は好ましくは０〜±１０Ｖであり、マイクロレバー４の揺動を相殺して電位測定を可能にするようにマイクロレバーに印加される）、
−  試料２の分極のための外部電圧源１７。
【００５１】
本発明に係る装置１は、有利にも、電位およびトポグラフィの測定と、電圧源１７による電圧の印加または印加しないことを同期化させることができる。換言すると、同期化モジュール１８は、トポグラフィックプロファイルの測定の際に、試料２を分極しないことを可能にする。
【実施例】
【００５２】
実施例１：ＯＦＥＴタイプの分極された電子デバイス上での本発明に係る方法の実証
本発明は、分極された電子デバイス上、そしてより詳細には、添付図面３Ａに表わされているＯＦＥＴトランジスタ（有機電界効果トランジスタ）２１上で実施され、このデバイスにおいて半導体材料２２は、トランジスタを形成する電極構造上に被着されたポリ（３−ヘキシルチオフェン）またはＰ３ＨＴで構成されている。
【００５３】
詳細には、このタイプのトランジスタは、±１００Ｖに達し得る印加電圧を受ける可能性があり、これにより、それらのトポグラフィックプロファイルの測定の際に問題が生じる。
【００５４】
前記ＯＦＥＴトランジスタ２１は特に三つの対象ゾーン２３、２４および２５を含む。
【００５５】
より詳細には、ゾーン２３は定電位の「ドレイン」電極に対応し、中間ゾーン２４はトランジスタ２１のチャネルに対応し、ゾーン２５は定電位の「ソース」電極に対応する。
【００５６】
したがって、トランジスタ２１の分極は外部のものであり、対象ゾーン２３、２４および２５に印加された電圧は、従来は、先端２の通過と同期化されていない。したがって、トランジスタ２１のトポグラフィの測定ステップは、トランジスタが分極されている時に実施される。
【００５７】
静電電荷が試料２１のトポグラフィ測定時点で試料上に存在している場合、先端３と前記試料２１との間のＦtipと記される相互作用力は、以下のように表現される：
Ｆtip＝Ｆvdw＋Ｆcapil＋Ｆel
【００５８】
以上の式中、Ｆvdw、ＦelおよびＦcapilはそれぞれ、ファンデルワールス相互作用力、表面電荷の存在に起因する静電力、および空気の湿度に起因する毛管力に対応する。この力は特に、方法がある環境状態で実施された場合に存在し得る。
【００５９】
特に、一つの部品が電圧により分極される場合、電荷は発生器により部品にもたらされる。これらの電荷は、部品の表面の近傍に静電力Ｆelを作り出し、こうして、表面のトポグラフィの細部として解釈され得る測定アーチファクトを持ち込む可能性がある。従来の方法によると、トポグラフィ測定は、分極された試料に対して実施され、したがって力Ｆelは、記録されたトポグラフィックプロファイルを変えることになる。したがって、次に測定された電位のプロファイルも同様に変える。
【００６０】
提案されている方法によると、トポグラフィ測定は、成分Ｆelをなくすることによって、部品の外部分極無しで実施される。
【００６１】
一度トポグラフィ測定が実施されたならば、成分Ｆelの値を測定する手段は、鋭い先端３を表面から１０ｎｍより大きく遠ざけることである。実際、ファンデルワールス力Ｆvdwおよび毛管力Ｆcapilは、鋭い先端３と試料２１の間の距離が１０ｎｍ超である場合に有意な形で減少する。概して、前記先端は表面との関係においておよそ１００ｎｍの距離のところに置かれ、これにより二つの成分ＦvdwとＦcapilは無視できるものとなる。外部電圧は、この第二の段階に際して部品に印加される。
【００６２】
本方法の利点および有効性を示す目的で、トポグラフィックプロファイルと表面電位の比較測定が行なわれた。
【００６３】
より詳細には、最初に、一方ではソース２５とドレイン２３の間（図３ＢのＵｄｓ）に−１５Ｖに等しい電圧を印加することによって、そして他方ではゲート２６とソース２５の間（図３Ｂ上のＵｇｓ）に−１５Ｖに等しい電圧を印加することによって、分極されたトランジスタ２１の電位、およびトポグラフィックプロファイルを測定した。これらの測定は同様に、トランジスタ２１上でも行なわれ、このトランジスタの分極は、実施されている方法のステップに応じて同期化される、すなわちトランジスタ２１に印加される電圧はトポグラフィックプロファイルの測定中０Ｖに等しい。
【００６４】
得られた結果は、図４Ａおよび４Ｂ上に示されている。
【００６５】
より詳細には、図４Ａは、２つの測定ステップの間、連続的に分極されたトランジスタ２１のトポグラフィ測定（破線曲線）と、同じトランジスタ２１の分極が同期化されていてトポグラフィ測定中は分極されず電位測定中には分極されているこのトランジスタのトポグラフィ測定（実線曲線）との比較を可能にするものである。
【００６６】
この図では、第一の測定ステップの時点でトランジスタ２１の分極が適用されるか否かに応じて、得られるトポグラフィックプロファイルが異なることが、明確にわかる。
【００６７】
電位測定は、予め記録された表面トポグラフィに応じてマイクロレバー４が一定の高さに置かれている間に実施されることから、第一の測定ステップ中に記録されたトポグラフィアーチファクトの各々が、不可避的に電位測定値の誤差をひき起こす。
【００６８】
得られた電位測定値が図４Ｂに表わされている。破線曲線は、連続して分極されたトランジスタ２１上で測定された電位を表わし、黒い実線曲線は、分極を交互に行うトランジスタ２１の電位（このトランジスタ２１はトポグラフィ測定の時点で分極されずに、電位測定の際に分極される）を表わしている。
【００６９】
この図によって、連続して分極されたトランジスタ２１の場合、予め記録されたトポグラフィが正確でないことから、電位測定の際にマイクロレバー４が置かれる高さは、前記試料２１の有効なトポグラフィとの関係において一定でないということを例示することができる。その結果、電位測定は無意味なものになる。
【００７０】
より詳細には、電位測定値の差は、分極を交互に行うトランジスタ２１と、トポグラフィ測定およびその後の電位測定全体を通して分極が連続的である同じトランジスタ２１との間で、１２．５％超に達する。
【００７１】
したがって、図４Ａと４Ｂに例示されている実験的に実施された測定から、トポグラフィアーチファクトにより電位測定ステップ中に誘発される誤差は有意なものであり、本発明に係る方法を実施することによって、すなわち表面電位の測定が所望されている試料に対して同期化された形で分極を適用することによって、補正可能であるということが明らかになる。
【００７２】
当然のことながら、本発明は以上で記載され図示された実施例に限定されず、これらの実施例には本発明の枠から逸脱することなく変更および修正を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１  装置
２  試料
３  鋭い先端
４  マイクロレバー
５  圧電アクチュエータ
６  レーザー
７  検出器
８  増幅装置
９  ハウジング
１０  第一の発生器
１４  フィードバック回路
１５  データ比較装置
１７  外部電圧源
１８  同期化モジュール
２０  増幅器
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７４】
【特許文献１】特開２００２−２１４１１３号公報
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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