专利名称：表面亚微米处理方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过使用扫描隧道显微镜的尖端在亚微米级上使表面变形的方法，在所述的扫描隧道显微镜中，使用一种使所述尖端以平行于所述表面的扫描方向移动的驱动装置，根据在所述表面上欲加工的图样，在与所述表面平行的平面上所述尖端描绘路径，在描绘所述路径时，借助于把第一控制电压加到尖端高度驱动件，将所述尖端保持在距离所述表面恒定距离的参照高度，所述电压由负反馈控制回路供给，而该负反馈控制回路由所述尖端和所述表面间的隧道电流控制，所述隧道电流起因于加在所述表面与所述尖端间的恒定的隧道电压。本发明还涉及执行所述方法的设备，涉及记录信息的方法，涉及记录和读出信息的装置以及由所述方法和设备记录的记录介质。
扫描隧道显微镜也可称作STM，有段时期，它已成功地用于原子级的表面结构的研究。该显微镜有一非常细的带有极细尖端例如钨制的触针，该触针装在定位装置上，该定位装置由例如压电驱动件控制，用此压电驱动件可将尖端以三个相互垂直的方向非常精确地定位，其中两个方向(X和Y方向)置于欲观察表面平行的平面上，而第三方向(Z方向)与此平面垂直，这使得以例如0.01nm的精度给尖端定位成为可能。
Z或尖端高度驱动件为调整元件，利用此驱动件来调整尖端与表面之间的距离，可将此驱动件和触针连接，以相对于表面移动尖端，或者和材料托架相连接，使该材料相对于尖端移动。
在扫描欲观察导电表面期间，借助于Z方向的尖端驱动件维持尖端和该表面间的距离不变。该驱动件由负反馈回路控制。尖端和表面间距是如此之小，例如为0.5nm的数量级，使得当将一给定电压、即、所谓隧道电压加在尖端和表面之间时，所谓隧道电流开始在这些元件之间流动。在伺服回路中，该隧道电流和基准电流进行比较，后者是由尖端与表面所要求距离所确定的。这样得到的信号用于校正尖端的Z位置，以这种方式，使得隧道电流等于基准电流，以及尖端与表面的距离等于所要求距离。尖端在与表面平行的方向上相对于表面的移动，旨在扫描该表面，是借助于另两个驱动件X和Y驱动件来实现的。
研究表面情况时，利用与尖端高度驱动件Z方向控制信号成正比的信号，将尖端与表面间距离的变动表示为该尖端的X和Y位置的函数，从而得到该表面布局的图象。
在较近的一些实验中，还利用扫描隧道显微镜的尖端在表面产生变形。这些实验中的一个，已经描述于“IBMJour.Res.Dev.”Vol.30，no.5，1986年9月，PP492-9中的文章“用扫描隧道显微镜的表面变形”。在该实验中，将尖端降落到金箔、一种软质材料上，发现产生了15nm数量级直径的表面变形。该文进一步提出，这项技术有可能用于高密度存贮系统和微加工。然而，用这种方法不但产生所希望的变形，而且会在和所希望变形中心相距达70nm范围内出现额外变形。确实，额外变形不稳定，只要在17分钟左右的相当长时间后便会消失。如果在表面产生相互接近的大量变形，那么，这就意味着连续变形间的等待时间，在实际中长得不可接受，由于在不稳定的额外变形区中加工是不可能的，故而必须对这个等待时间加以考虑。再，只要在距离第一变形较短距离处出现第二变形，即使额外变形消失后，对第一变形的作用并不清楚。如果要将信息以分立的、隔开的信息区的形式记录于表面，那么，可通过将尖端在产生第一信息区之后迅速放到额外变形外的位置上，以便在该位置处产生下一信息区。但是，就使用扫描隧道显微镜的可能的非常高信息密度的存贮装置而言，却没有做到最佳的利用。
本发明的一个目的是提供没有上述缺点的方法，该方法在与至今为止没有采用隧道显微镜进行加工处理的材料相结合方面提供了产生能及时稳定的表面变形的可能性。这种方法的特征在于(1)由中断所述负反馈控制回路来产生表面变形，(2)由第二控制电压来激励尖端高度驱动件，第二电子控制电压的幅度作为时间的函数而增加，而且该电压有一预定的终值，该终值的结果是使尖端从基准高度降低到进入该表面的限定的深度，这样产生的凹坑具有精确限定的几何形状，(3)紧接着将尖端抽回到表面之上，并且再次接通负反馈控制回路，使得在下一凹坑产生之前将尖端提升到其基准高度。
这样，可以在那些不易流动、不太扩散并比金要硬的材料上形成能及时稳定的凹坑。
本发明基于这样的认识采用非常优越的方法可产生令人惊奇的、完全不能预料的效果，即，在将几毫微米直径的尖端插入硬材料时，不会断裂或磨损，甚至变得更锋利。
应当注意，“Journ，Vac.Sci.Technology”，A6(2)PP537-539(1988)中的文章“用扫描隧道显微镜的毫微米范围内的表面变形”描述了借助于扫描隧道显微镜的尖端在比金更硬、换言之，在金属玻璃材料中产生变形的实验。在该实验中，在形成变形时，尖端高度的负反馈回路维持运转。当尖端到达必须产生变形的位置时，尖端与表面间电压增加到2伏特，而隧道电流增到大约300nA，这时，该电流开始振荡。大约3秒后，该电流又下降，可以确定，已经形成了一个30nm直径，15nm高度的小丘。作为这种现象的一种解释，该文认为大量材料在尖端下熔解，而且，由于表面与尖端间的强电场，此材料被引向尖端，该电场在熔解的金属冷却时也存在。根据本发明的方法及得到的变形均不同于上面提及的文章所述的方法及得到的变形。
根据本发明的方法的另一特征在于第二控制电压是通过将负反馈控制回路被中断瞬间的第一控制电压瞬时值和第三电压相加得到的，其中，后者的幅度作为时间函数而增加，并且，有一预定的终值。
由于凹坑开始变形瞬间的第一控制电压的瞬时值保持到形成凹坑为止，所以，可以实现在凹坑变形后，尖端立即到达其基准高度。
原则上根据本发明的方法可用于各种材料。本方法最佳实施例的另一特征在于该材料为硅。该材料有相当大的硬度以及足够高的导电率，以实现尖端高度控制所需的隧道电流。
在“Journ.Vac.Sci.Technology”A6(2)(1988)PP.537-539中的所述文章中，已经注意到用该文所描述的方法也可形成若干线条。然而，这些线条有不规则的几何形状，并由于热漂移而受到干扰。相反，如果根据本发明的方法还具有这样的特征，即，以这样方式产生大量凹坑，使得它们中心的相互距离小于尖端扫描方向的凹坑的尺度，那么，该方法也适合于在表面形成线条或轨迹。这样形成的凹坑相互合并，然后，构成具有规则几何形状的轨迹。这种方法非常适合于制造有极为微细细节的表面结构，这种微细细节是用常规方法所不能制出的。这种方法的重要应用为集成电路制造领域，在集成电路中，直接在硅衬底上形成各种结构，或在掩模上先产生各种结构，然后将掩模复制到衬底上。
由于能够形成非常小和精确限定的凹坑，所以，根据本发明的方法的实施例非常适合于在记录介质上记录信息。该实施例的另一特征在于表示欲记录信息的电信号可用于对扫描方向的尖端运动进行时间控制，并且，用于确定尖端高度控制回路中断和闭合的时刻;在这两个时刻之间，将所述第二控制电压加到尖端高度驱动件上。
用该方法记录的记录介质可用相同的用于记录信息的扫描隧道显微镜来读出。读出期间，显微镜以已知方式工作，即，以不变的隧道电流工作。Z驱动件控制电压的变动足以代表已读出的信号。在这种环境下，最好以将尖端保持在记录介质表平面上恒定高度处的Z驱动件的控制电压，来扫描记录介质上的记录区。这样的电压称为信息无关的控制电压。如这种电压控制Z驱动件，那么，变化的隧道电流表示已读出的信息。扫描期间，除了在记录载体表面的最后大斜坡后面的部分之外，尖端在Z方向上不移动，因此，能够以很多的速率进行扫描。
应当注意，从美国专利说明书4，575，822本身就知道了使用扫描隧道显微镜来读出记录介质上的信息区。所述专利说明书比较透彻地描述了信息区如何以多层记录介质中的两层之间的电荷包的形式进行记录的。所述说明书还阐述了信息区可能有表面物理扰动的形态，所述扰动可由所述物理探针与表面间的物理接触产生，但对此没有进一步详细说明。例如，它没有说明探针是隧道显微镜的尖端。美国专利说明书4，575，822并没有展示这样观点，即，借助于特定控制以限定的方式把尖端落到记录介质表面，以及有效利用肯定令人惊异的事实，即，尖端无磨损。
本发明还涉及用本发明的方法进行记录的新记录载体。该记录载体(类似已知的其信息区按轨道排列、而轨道内信息以轨道方向按信息区顺序进行编码的记录介质)的特征在于信息区是表面上的凹坑，这些凹坑具有其表面面积小于0.01μm一致的几何形状。
一致的凹坑，例如为10nm直径的圆。这就意味着新记录介质的信息单元或比特占用例如10X10nm2的表面积。对于任意的一种可读的记录介质，如已知的“小型磁盘”，它拥有的信息比特占用大约1X1μm2的表面区域。通过使用本发明，就可以对其信息密度比已知记录介质的信息密度大10，000倍左右的记录介质进行信息记录和读出。
本发明还涉及一种实现表面变形和新颖方法的设备。该设备包括用于夹持待加工材料的托架，细的导电触针，用于使触针和托架在平行于托架平面的相互垂直的两个方向上彼此相对移动的第一和第二驱动件，用于调整尖端和表面间距的尖端驱动件和用于将第一控制电压加到尖端驱动件上的电子负反馈控制回路，该设备的特征在于(1)，一种电子电路，它具有用于接收包含有关在表面上欲产生图样信息的电子信号的输入端，所述电路具有第一，第二和第三输出端，其中，第一和第二输出端用来供给第一和第二控制信号，这些输出端连接到第一和第二驱动件，而第三输出端用于在给定时间间隔内提供瞬时地中断尖端高度控制回路的信号;(2)，在所述时间间隔内提供尖端高度驱动件的第二控制电压的电压源，所述第二控制电压幅度作为时间的函数增至预定的终值，该终值大于第一控制电压的预定终值。
本装置的最佳实施例的特征在于(1)，尖端高度控制回路具有采样保持电路，该电路的控制输入连接到所述电子电路第三输出端，(2)，尖端高度控制回路的输出连接到累加装置的第一输入端，累加装置的第二输入端连接到由采样保持电路同步控制的电压源上，该电压源提供具有递增幅度的电压，(3)，累加装置的输出还接到尖端高度驱动件。
本发明还涉及在记录载体表面以相互分开的信息凹坑的顺序的形式记录和读出信息的装置，该装置备有上述记录信息的设备。该装置的特征在于其读出部分是由所述设备构成的，在所述设备中，尖端高度驱动件仅由所述第一控制电压或与信息无关的控制电压控制。
如果尖端高度驱动件由第一控制电压控制，那么，该电压的变化代表已读出的信息。当用一恒定控制电压控制该驱动件时，隧道电流的变化就代表已读出信息。
现在参考附图，更详细地描述本发明，其中，
图1说明了已知的扫描隧道显微镜的原理，图2以图解法示出了本发明的设备的实施例，图3a，3b和3c示出了加到用于记录信息的设备上的信息信号、尖端高度驱动件的相关控制电压(上述两者均为时间函数)的变化情况以及记录载体上相关的凹坑。
图4a，4b和4c示出了按本发明可在表面形成的不同的图样，以及图5示出了按本发明在表面上形成的轨迹的结构。
为更好地理解本发明，首先给出用于研究表面的已知的扫描隧道显微镜原理的简短描述。图1的方框图示出了这种显微镜的基本元件，例如，在美国专利4，343，993中透彻地说明该显微镜。
图1中，标号15为置于工作台或托架4上的待观察物体。具有极细尖端的导电的触针置于该物体之上，起第一电极的作用。也导电的物体15构成了第二电极。为清楚起见，以放大的尺寸示出这两个电极。尖端和该物体可以三个相互正交的方向彼此相对移动，三个相互正交方向用XYZ坐标系统图解地说明。为此，显微镜有一个含有三个独立驱动的激励器或驱动件7、8、9的组合定位系统。这些驱动件最好包含压电元件，用这些压电元件，能实现百分之一毫微米数量级的最小的移动。驱动件6和7使尖端14和工作台4在X和Y方向上彼此相对移动。这些元件可相对于尖端移动工作台，但最好是尖端相对于工作台移动。Z方向上尖端和表面的距离，可用压电驱动件8校正。驱动件8可连接到触针5，以便相对于工作台4移动该触针。驱动件8也可以连接到工作台4，以便相对于触针5移动工作台4。触针5与驱动件6、7和8电绝缘。
带驱动件的触针5和带材料15的工作台置于容器1中，在该容器中，用真空泵2实现高真空。还借助于冷却器3(例如低温冷却器)将该容器维持在低温。然而，扫描隧道显微镜也可以工作于没有真空和冷却的空气中。
隧道显微镜进一步包含电子控制和测量电路9。该电路给X和Y驱动件6和7提供控制电压，并测量由这些驱动件产生的位移。电路9还以这样的方式为Z或尖端高度驱动件提供控制电压，以致使尖端如此接近表面，例如，相距0.1-1nm数量级的距离，如果将一电压(在本说明书中称为隧道电压)加到尖端和表面之间，那么，电子可穿行于尖端和表面之间。该电压由图1所示的控制和测量电路9供给。
既然隧道电流很大程度上取决于尖端和表面间的距离，故而要以很高的精度来进行尖端的Z的调整，例如，以0.01nm数量级的精度，以便得到足够的分辨率。
在观察表面时，可在各种方式下进行隧道显微镜操作，例如，用恒定的隧道电流或用与信息无关的Z控制电压。前一种所述方式的描述暂定已够了。如果尖端4与表面的距离足够小，那么，当加上恒定的隧道电压时，隧道电流便开始流动。只要尖端扫描表面的平坦部分，隧道电流就保持不变。但是，如果尖端移过一变形部分，例如一凹坑或一小丘，则由于尖端与表面间距离变化的结果，隧道电流会显著变化。无论如何，用电子电路9来测量该隧道电流，并与该电路中产生的基准电流比较，该基准电流表示了尖端高出表面所希望的高度。该比较的结果以电子信号形式加到Z驱动件的控制电路10。该控制电路以这样的方式校正尖端高度，即，使隧道电流维持与基准电流相等。通过将信号加到Z驱动件的方法来确定尖端的Z运动。由该信息以及关于尖端的那些X和Y位置的信息(这些位置与发生这种Z位置变化相对应)，可以在信号处理部件11中构成被扫描表面的“隧道图象”，该图象可借助于划线器12或显示屏幕13观察到。
根据本发明，可通过将所述隧道显微镜的尖端落到表面上，在该表面上形成带有不变的和非常精确限定的几何图形的表面变形。
图2图示了可用来实现本方法的修改的隧道显微镜。在该图中，标号15还表示必须产生变形(例如信息区21)的表面，标号14指固定在定位系统中的导电触针5的尖端。该定位系统包含例如三个分开的可有不同形状的压电元件6、7和8，也可包含单个压电元件，例如，可在上面布置用于不同移动方向的不同电极对的圆柱体。通过改变加在驱动件6、7和8的控制电压Vpx、Vpy和Vpz，使这些元件的长度变化，从而，能够使尖端14相对于表面15，沿X、Y和Z方向移动。
当待加工材料放置于工作台4上之后，一个预置设备(未示出)保证尖端对准表面上给定的XY起始位置。而且，将尖端置于距该表面很短距离的位置上。如果电压源16提供直流电压形式的(例如，1伏特)隧道电压，将此电压源连接到触针和表面，那么，隧道电流开始流动。该电流可由电流传感器17测量。然后，在维持尖端和表面距离恒定的同时，扫描该表面。为此，加工设备有一控制电路18，它构成图1中电路9的一部分。
控制电路18包含差动放大器19，该放大器的第一输入端接收隧道电流It。与尖端和表面所希望距离成比例的基准电流Iref，由基准电源20供给，并加至该放大器的第二输入端。可以将放大器19的输出信号在作为控制电压Vpz，1加到Z驱动件8之前，先通过积分器21，高电压放大器21也置于该控制电路中。
当记录具有一致的凹坑21形式的信息时，首先扫描X方向的行20，接着扫描第二行20，直至记完所有信息。X方向的扫描运动并不连续，每次中断于那些对应于必须形成X信息区的给定的X位置的瞬间。该不连续的X扫描运动由处理信号接收和控制电路26控制，该电路从其输出端27供给控制电压Vpx。将包含必须在表面15形成的图样的有关数据的信号Si加到电子电路26的输入端30。借助于这些数据在电路26中，确定驱动件6、7和8必须完成的移动(该移动是时间的函数)，以及产生出现在输出端27，28和29的驱动件6和7的控制电压Vpx、Vpy和开关信号Sc。
图3a示出了必须记录的小部分数字信号的实例。该信号包含许多标准脉冲，这些脉冲具有彼此不同的时间间隔和相同的脉宽T。信号Si的时间轴通过电路26与尖端沿X方向的移动相关联。在时刻t1，触针运动停止而同时必须将尖端落到正加工的材料上。开关信号Sc用于此目的。该信号使负反馈控制电路17、18去激励。再用控制电压Vpz激励驱动件8，控制电压Vpz以这样的方式区别于Vpz，1，即，使尖端14向下移过大于隧道距离的距离，其中，隧道距离即为有隧道电流时尖端到表面的距离。
实现所述移动的方法是中断控制电路的输出端与驱动件8之间的连接，使得电压Vpz，1不再加到Z驱动件8，并且，用其幅度为带有预定终值的时间递增函数的确定电压来激励该驱动件。
然而，尖端的下移最好由图2所示的电路18和累加装置24实现。和图1电路9相比较，图2的控制电路18包含取样和保持电路22这一额外元件。该电路由开关信号Sc接通，并从接通的时刻(图3a中t1，t3，t5)起，有一个其电压值等于接通瞬间控制电压Vpz.1瞬时值的恒定输出电压。电路22的输出电压加到累加装置，来自附加电压源25的信号也加到该累加装置。电压源25提供其幅度作为时间函数而增加的电压。该电压源与开关信号Sc同步地接通和断开。新的控制电压Vpz＝Vpz，1+Vpz，2确保尖端朝下移动并落到所加工的材料上。在时刻t2，电压脉冲Vpz，2终止。于是，尖端缩回。采样保持电路22也关闭，使驱动件8的控制回路18又被激励。结果，尖端和局部的表面部分间的距离和在给控制回路17、18去激励前保持完全相同。其优点在于对每一凹坑变形而言，尖端的下移运动从关于所述表面的同一相对的Z位置开始，因此，对于电压Vpz，2的相同的终值，尖端总能以相同的深度压入该材料中。
尖端缩回后，凹坑及时稳定地保留在表面。这种凹坑的几何形状由电压Vpz，2的终值以及压入材料的尖端部分的几何形状所确定。既然如已经令人惊奇地证实了的，当尖端压入材料时并无磨损，所以，原则上说来，形成大量相同几何形状的凹坑是可能的。
图3c用图解法示出了在位置X1，X2和X3，用上述方式形成的几个凹坑Pi1，Pi2和Pi3。这些位置和扫描方向上尖端速度为零的时刻相关，而这些时刻分别与所提供的信息信号Si的时刻t1，t3和t5相关。图3b示出在记录一串凹坑的时间间隔内的控制电压Vpz，该电压由电压分量Vpz，1与电压分量Vpz，2交错排列组成。
所形成的信息区的表面积可能比迄今已知的最小信息区，即，光学记录载体的信息区的表面积要小10，000倍左右，因此，使用本发明能使记录载体的信息密度提高10，000倍左右。在实验装置中，形成了具有大约5nm直径的圆形凹坑，这些凹坑由被压出凹坑的材料边缘所包围，这些边缘也只有大约5nm的宽度，因此，非覆盖凹坑的有效直径大约为15nm。凹坑深度大约为1nm。
在记录了凹坑之后，可用如图2所示相同的隧道显微镜读出这些凹坑(在为了控制目的的记录过程中以及在后一阶段需对已记录的信息处理时，都可利用图2所示的隧道显微镜)。在读出期间，取样保持电路关闭，并且，不用额外电压Vpz，2。可在隧道电流不变的情况下进行读出，此时控制电压Vpz，1的变化表示已读出的信息。但是，在读出记录介质已记录部分时，用与信息无关的控制电压Vpz来扫描也是可能的(其中，已记录部分在写入期间已被扫描过，所以，其光洁度是已知的)。于是，隧道电流的变化表示已读出的信息。
可在记录载体上记录并从该记录载体中读出的信号为数字信号这一事实并不意味信息本身仅仅是来自或用于例如计算机的数字数据，原则上说，该记录载体适合于存贮所有各种信息，例如视频和/或音频节目、图形表示、X射线图象等等，只要该信息可数字化。
除了凹坑图样之外，用本发明的方法，在表面上形成连续的、直线或曲线的轨迹也是可能的，其中一些例子示于图4a、4b和4c中。这提供了以迄今为止前所未有的等级，即在亚微米范围内进行直接的材料加工的可能性。一种重要的应用是直接构成半导体材料例如硅的各种结构，以致在制造集成电路中不再需要使用繁琐的光刻制版工艺。本发明也可用于X射线平版印刷术的掩模的制造。本发明的方法不仅可作为精细机械加工的一种选择，而且也可作为它的一种补充，因为，用本方法可实现精细得多的结构。
当在表面上形成连续轨迹时，在两凹坑变形之间，沿扫描方向将尖端移过一距离，该距离小于扫描方向上尖端的尺寸。此时，所形成的凹坑以或大或小的量度彼此合并，如图5所示。轨迹43的边界44和45的光滑度由相继的凹坑Pi1，…Pin的重叠确定。因为，在每次产生下一个凹坑之前将尖端的Z位置调整到基准高度，所以，所形成的轨迹在其整个长度上有恒定的深度。
通过改变尖端的X和Y的控制信号，可实现具有任意形状的轨迹。为形成图4a的图样，首先将尖端在X方向移过给定距离，而Y位置不变，以形成图形部分40，然后，将尖端在Y方向移过给定距离，而X位置不变，以形成图形部分41。为形成图4b的图形，以相反方向重复尖端运动。而实现图4c的椭圆形图形42时，同时要对尖端的X和Y位置进行控制。
具体来说，在记录载体上记录非常小的信息区时，必须保证表面足够光滑，使得所记录信息还能取回，而不被隐藏在可能已经存在于未记录表面的缺陷之间。例如，需要在硅(100)表面的所谓平台上实现原子光洁度。这些平台必须有至少为尖端长度2倍、最好更多倍的最小的纵向长度。
已经发现，在钨尖端和有轻微的镍掺杂的硅(110)材料相配合的情况下，可以取得显著效果。除了晶体硅衬底表面之外，用本发明方法也可对在晶体硅衬底上形成的含非晶层的硅进行变形加工。硅的优点在于它大量存在于自然界中，因此，原则上说，它是一种廉价材料。此外，它还是最经常用于集成电路的并已取得很多技术经验的原材料，因此，硅凹坑存储器与其它硅结构例如集成电路的集成化，也可加以考虑。
在写入和读出硅凹坑存储器时，必须在如图1所示的真空室中进行操作。但是，也可以用隧道显微镜在空气中实现变形，以及进行随后的检验或读出这些变形的操作。然而，必须使用不太流动并比金要硬的不活泼的材料。
权利要求
1.一种利用扫描隧道显微镜的尖端产生亚微米级的表面变形方法，其中，利用使尖端沿平行于表面的扫描方向移动的驱动装置使尖端按照所述表面需要加工的图样在与该表面平行的平面上描绘路径，在描绘所述路径时，通过将第一控制电压加到尖端高度驱动件上，把所述尖端保持在距离所述表面恒定距离的基准高度上，所述电压由负反馈控制回路供给，该负反馈控制回路由尖端与表面间的隧道电流控制，所述电流出自加在所述表面与所述尖端之间的恒定隧道电压，这种变形方法的特征在于表面变形由中断所述负反馈控制回路引起，用第二控制电压激励尖端高度驱动件，第二控制电压的幅度作为时间函数而增加，并有一预定终值，达到该终值的结果是尖端从基准高度向下以限定的深度落入该表面中，由此产生具有精确限定的几何形状的凹坑，接着，将该尖端缩回到所述表面之上，再次接通负反馈控制回路，使得在下一凹坑产生之前，先将尖端提高至其基准高度。
2.权利要求1的方法，其特征在于通过把负反馈控制回路中断瞬间第一控制电压的瞬时值和其幅度作为时间函数而增长并有预定终值的第三电压相加来得到第二控制电压。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于在硅层中形成凹坑。
4.权利要求1、2或3的方法，其特征在于以这样的方式产生大量凹坑，即，使得它们的中心之间相互距离小于尖端扫描方向上凹坑的尺寸。
5.权利要求1、2或3的用于在记录载体上记录信息的方法，其特征在于表示待记录信息的电信号用于对尖端在扫描方向上的移动进行时间控制，并且，用于分别确定尖端高度控制回路中断或闭合的时刻，而在中断和闭合时刻之间，将所述第二控制电压加到尖端高度驱动件。
6.一种备有排列在轨迹上的信息区的记录载体，其中，按轨迹方向上各信息区的连续性对该信息编码，用权利要求5的方法在该记录载体上记录信息，该记录载体的特征在于所述信息区为表面凹坑，这些凹坑具有小于0.01平方微米的表面面积的一致的几何形状。
7.用于执行如权利要求1、2、3、4或5中所述方法的设备，该设备包括用于夹持待加工的材料的托架，细导电触针，用于使触针和托架在平行于托架平面的相互正交的两个方向上相对移动的第一和第二驱动件，用于调整尖端与表面距离的尖端高度驱动件以及用于将第一控制电压加至尖端驱动件的负反馈控制回路，其特征在于(1)一种电子电路，它具有用于接收包含有关在表面上欲产生图样信息的电子信号的输入端，所述电路具有第一，第二和第三输出端，其中，第一和第二输出端用于提供第一和第二控制信号，这些输出端连接到第一和第二驱动件，而第三输出端用于在给定时间间隔内提供瞬时地中断尖端高度控制回路的信号，(2)，在所述时间间隔内将尖端高度驱动件的第二控制电压提供给该尖端高度控制回路的电压源，所述第二控制电压作为时间函数而增长并具有大于第一控制电压终值的终值。
8.权利要求7所述的设备，其特征在于尖端高度控制回路具有采样保持电路，该电路的控制输入端连接到所述电子电路的第三输出端，尖端高度控制回路的输出端连接到累加装置的第一输入端，累加装置的第二输入端连接到由采样保持电路同步控制的电压源，该电压源提供具有递增幅度的电压，所述累加装置的输出端连接到尖端高度驱动件。
9.一种以记录载体表面的相互分隔开的凹坑的连续格式来记录和读出信息的装置，该装置备有权利要求7或8所述的记录信息的设备，其特征在于该装置读出部分由所述设备构成，该设备中，尖端高度驱动件仅由所述第一控制电压或与信息无关的控制电压所控制。
全文摘要
叙述了亚微米级表面变形的方法和设备，例如用于记录信息的目的。在扫描该表面期间，扫描隧道显微镜的尖端(14)由受控于尖端与表面间隧道电流的负反馈控制回路(18)保持于距离表面一恒定距离上，以及，为了在表面(15)上形成凹坑(21)，将控制回路去激励，并由一控制电压(V
文档编号G11B11/00GK1041468SQ8910745
公开日1990年4月18日 申请日期1989年9月18日 优先权日1988年9月21日
发明者埃弗特·简·范洛恩伦 申请人:菲利浦光灯制造公司