DE19509903A1 - Verfahren zur Herstellung einer Abtastvorrichtung zur kombinierten Untersuchung von verschiedenen Oberflächeneigenschaften mit Auflösung im Nanometerbereich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Spitze, die an einem Trägerelement insbesondere einem beweglichen Mikroskopbalken befestigt ist, mit einem Spitzenradius im Nanometer-Bereich. Die Spitze wird durch maskiertes isotropes Plasmaätzen und das Trägerelement durch Plasma- oder Naßätzen hergestellt.

Derartige Abtastvorrichtungen werden in verschiedenen Raster­ mikroskopmethoden für die Abtastung und Untersuchung von Oberflächen mit Auflösungen im Nanometer-Bereich eingesetzt.

Zu diesen Methoden zählen die Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopie (STM/AFM), als die empfindlichsten Arten der Oberflächenprofilometrie. Sie gestatten es, leitende und nichtleitende Oberflächen mit atomarer Auflösung abzubilden. Die Rastertunnelmikroskopie ermöglicht es auch, die elektronischen Eigenschaften einer Oberfläche abzubilden. Neben der topographischen Abbildung von Oberflächen lassen sich mit der Raster­ kraftmikroskopie auch magnetische und elektrische Eigenschaften, sowie laterale Kräfte von Oberflächen abbilden und vermessen (Dror Sarid: "Scanning Force Microscopy", Oxford University Press 1991).

Bei der Rastertunnelmikroskopie wird eine leitende Spitze so nah an die leitende Oberfläche der Probe gebracht, daß Elektronen trotz Potential­ barriere "überspringen" können (Tunneleffekt, Tunnelkontakt). Wird diese Spitze über die Oberfläche gerastert, treten Änderungen des Tunnel­ stroms auf, die direkt aufgezeichnet ("constant height mode") oder aber durch einen Regelkreis auf konstanten Tunnelstrom zurückgeregelt ("constant current mode") und das Regelsignal aufgezeichnet werden.

Die zentrale Komponente eines Rasterkraftmikroskops besteht aus einem Mikroskopbalken, der auf der einen Seite an einem Träger fest einge­ spannt ist und am anderen freien Ende eine Spitze trägt, mit der die Oberfläche abgetastet wird. Die beim Abtasten auftretenden Auslen­ kungen des Mikroskopbalkens werden mit geeigneten Methoden nachgewiesen. Ähnlich der Rastertunnelmikroskopie wird auch hier zwischen "constant height mode" und "constant force mode" unter­ schieden. Im ersten Fall wird die Auslenkung des Federarms direkt aufge­ zeichnet, im zweiten Fall wird die Auslenkung des Federarms auf einen konstanten Wert geregelt und das Regelsignal aufgezeichnet. Um Ober­ flächen mit atomarer Auflösung abzutasten, befindet sich die Spitze in Kontakt mit der Probe.

Älter als die Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopie ist die optische Rastemahfeldmikroskopie. Analog dem Tunneln der Elektronen beim Rastertunnelmikroskop nutzt sie das optische Tunneln von Licht aus (D. W. Pohl, U. Ch. Fischer, U. T. Dürig: Scanning near-field optical microscopy (SNOM), Joumal of Microscopy 152, 1988, pp. 853-861). Dazu wird eine optische Sonde verwendet, die eine optische Apertur kleiner als die Wellenlänge des benutzten Lichtes besitzt und zur Messung in einen Subwellenlängenabstand zur Probe gebracht wird. Mit einer Rastereinheit wird die Oberfläche abgetastet und aus der Wechsel­ wirkung des Nahfeldes mit der Probenoberfläche ein Signal gewonnen. Die dabei auftretenden möglichen Kontrastmechanismen (Reflexion, Transmission, Phasenkontrast, Fluoreszenzkontrast) entsprechen den in der optischen Mikroskopie bekannten Effekten.

Als Mikroskopbalken für die Rasterkraft- und die optische Rastemahfeld­ mikroskopie mit transparenten Spitzen sind solche aus Siliziumnitrid mit integrierten pyramidalen Spitzen bekannt, die mit Hilfe mikrotechnischer Verfahren hergestellt werden. Die Spitze entsteht durch die Abscheidung von Siliziumnitrid auf (100)-Silizium, in das vorher durch anisotropes Ätzen eine pyramidale Vertiefung geätzt wurde (R. Albrecht, S. Akamine, T. E. Garver, G. Quate, "Microfabrication of cantilever styli for the atomic force microscopy", J. Vac. Sci. Technol. A 8 (4) 1990 pp. 3386). Diese Spitzen wurden bereits für die optische Nahfeldmikroskopie eingesetzt. Sie haben allerdings den Nachteil, daß die Spitzenradien ohne eine Nachbehandlung relativ schlecht sind. Zudem besteht die Spitze nicht aus Vollmaterial, d. h. die Spitze wird nur aus einer Schicht von der Dicke des Mikroskopbalkens gebildet. Weiterhin kann die Spitzenform nicht beein­ flußt werden, da diese durch die Ätzkanten im Silizium vorgegeben ist. Es ist auch heute nicht möglich, z. B. eine Spitze aus Siliziumnitrid mit einem Mikroskopbalken aus Siliziumcarbid zu kombinieren.

Durch isotropes Ätzen werden bisher nur Spitzen aus massivem, ein­ kristallinem Silizium hergestellt. Das isotrope Naßätzen von Silizium zur Herstellung der Spitze aus Silizium ist beschrieben in: Th. Bayer, J. Greschner, H. Weiss, O. Wolter, H. K. Wickramasighe, Y. Martin: "Method of producing ultrafine silicon tips for the AFM/STM-profilometry", Euro­ pean Patent Application 0413040 A1 vom 16.8.89. Ein Verfahren zur Herstellung von Spitzen aus Silizium durch isotropes Plasmaätzen ist beschrieben in: T. R. Albrecht, S. Akamine, M.J. Zdeblick: "Microfabricated cantilever stylus wth integrated coical tip", US Patent 4968585 vom 6.11.1990. Diese Spitzen besitzen zwar Spitzenradien unter 10 nm, allerdings erfordert die Herstellung der Spitze immer mehrere Maskierungs- und Ätzschritte. Die Spitzen sind nicht transparent im sicht­ baren Wellenlängenbereich, da sie aus massivem Silizium bestehen. Durch Oxidation werden sie zwar transparent, dabei quellen sie aber auf­ grund der Massenzunahme auf und verlieren so ihren kleinen Spitzen­ radius. Weiterhin ist es bisher nicht möglich, diese Spitzen mit anderen Mikroskopbalkenmaterialien zu verbinden. Damit ist der Mikroskopbalken an Silizium als Material und dessen mechanische und optische Eigen­ schaften gebunden. Mikroskopbalken aus Silizium lassen′ sich nicht beliebig dünn und damit mit beliebig kleiner Federkonstante herstellen, da dies prozeßtechnisch unmöglich ist. Sehr dünne Siliziummikroskopbalken sind zudem aufgrund ihre einkristallinen Struktur sehr anfällig gegen Schockwellen, die z. B. durch Erschütterungen auftreten können.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein einfaches Verfahren zur Herstellung einer Abtastvorrichtung zur Untersuchung von Oberflächen­ strukturen zu liefern. Die Anwendung auf verschiedene Materialien soll die Herstellung von Mikroskopbalken mit integrierten Spitzen sowohl für die Rastertunnel-, die Rasterkraft- und die optische Rastemahfeldmikroskopie als auch die Kombination solcher Mikroskope ermöglichen.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Herstellung der Spitze durch isotropes Plasmaätzen hat den Vorteil, daß sich unter Verwendung lediglich einer Maskierungsschicht, die durch einen einfachen Photolithographieprozeß strukturiert werden kann, bei verschiedenen Materialien auf reproduzierbare Weise Spitzen mit einem Spitzenradius bis unter 10 nm herstellen lassen. Da diese Spitzen ein Massenprodukt sind, ergibt sich aus einer Verringerung der Prozeßschritte ein großer Vorteile für die Fertigung. Das obige Verfahren ist für die Massenproduktion tauglich und liefert Spitzen mit einem reproduzierbaren Radius im Nanometerbereich.

Weiterhin ist es auf relativ einfache Weise möglich, Mikroskopbalken mit integrierten Spitzen herzustellen.

Da in der hier vorgestellten Technologie die Schichten, aus denen die Mikroskopbalken und Spitzen gefertigt werden, unabhängig vom Substrat sind, können verschiedene Materialien für die Halter der Mikroskopbalken und Spitzen eingesetzt werden, insbesondere können diese Halter auf einfache Weise aus Silizium und photostrukturierbarem Glas hergestellt werden. Dabei entfällt ein aufwendiger Klebe- oder Bondschritt.

Das Herstellungsverfahren erlaubt zudem, verschiedene Spitzen­ materialien mit verschiedenen Mikroskopbalken zu kombinieren und gleichzeitig Spitzenradien unter 10 nm zu erreichen. Auf diese Weise wird es erst möglich, die Abtastvorrichtung z. B. in einem kombinierten Raster­ tunnel-/Rasterkraftmikroskop einzusetzen. Das Verfahren erlaubt auf einfache Weise z. B. eine metallische Spitze auf einen Mikroskopbalken aus Siliziumnitrid aufzubringen. Die Spitze kann dann durch eine Leiter­ bahn kontaktiert werden. Damit werden die gute Leitfähigkeit von metal­ lischen Spitzen für die Rastertunnelmikroskopie und die guten mechani­ schen Eigenschaften des Siliziumnitrids als Mikroskopbalken für die Rasterkraftmikroskopie ausgenutzt.

Für die optische Rasternahfeldmikroskopie besitzt das Verfahren den Vorteil, daß sich auf einfache Weise reproduzierbare transparente Spitzen aus Vollmaterial mit definiertem Radius in einem Massenproduktions­ prozeß herstellen lassen. Über ein Mehrschichtsystem der Spitzen­ materialschicht wird es sogar möglich, die äußere Form der Spitze zu beeinflussen. Eine Optimierung der äußeren Spitzenform ist notwendig, damit das Licht in der Spitze bis ans Ende geführt werden kann. Zusätzlich läßt sich eine solche Spitze an einem Mikroskopbalken inte­ grieren, wodurch eine Kombination von Rasterkraft- und optischer Raster­ nahfeldmikroskopie möglich wird.

In der Rasterkraftmikroskopie bringt die Materialvielfalt der reproduzierbar herstellbaren Spitzen den Vorteil, daß Reibungs- und Lateralkraftkontraste besser untersucht werden können. Es wird möglich, diese Kräfte einer Probe zu verschiedenen Spitzenmaterialien zu untersuchen.

Weiterhin hat das Verfahren den Vorteil, daß die Spitzen nicht aus einkristallinem Material bestehen und trotzdem Spitzenradien unter 10 nm möglich sind. Diese Spitzen sind unempfindlicher gegenüber einem unsachgemäßen Probenkontakt als z. B. einkristalline Siliziumspitzen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung erschließt sich im Bereich der Feld­ emissionsspitzen. Das Verfahren ermöglicht die einfache Herstellung solcher Feldemissionsspitzen auf beliebigen Substraten. Damit wird insbesondere die einfache Kontaktierung und Adressierung solcher Spitzen möglich, die durch Strukturierung von Leiterbahnen auf dem Substrat geschehen kann, bevor die Spitzenmaterialschicht aufgebracht wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens, insbesondere auch die Kombination einer Spitze mit einem Mikroskopbalken, werden nach­ folgend anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1a-1c die Verfahrensschritte zur Herstellung vom Spitzen durch isotropes Plasmaätzen,

Fig. 2aè die Verfahrensschritte zur Herstellung von Mikroskopbalken und Spitzen aus demselben Material mit einem Halter aus Silizium,

Fig. 3a-3d die Verfahrensschritte zur Herstellung von Mikroskopbalken und Spitzen aus verschiedenen Materialien mit einem Halter aus photostrukturier­ barem Glas.

Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung einer Spitze durch isotropes Trockenätzen einer Spitzenmaterialschicht beschrieben.

Zur Herstellung einer Spitze durch isotropes Plasmaätzen wird zunächst auf ein beliebiges Substrat die Spitzenmaterialschicht in einer Dicke von ca. 5 µm aufgebracht. Sollen transparente Spitzen hergestellt werden, kann es sich z. B. um eine Siliziumnitrid- oder Siliziumcarbidschicht handeln, die vorteilhaft durch einen PEGVD-Prozeß (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition Process) aufgebracht wird, da dieser Prozeß eine hohe Abscheiderate kombiniert mit einer guten Streßkontrolle ermöglicht. Auf diese Spitzenmaterialschicht wird eine Maskierungsschicht aus Photolack z. B. durch Spincoaten aufgebracht. Gut geeignet sind Photolackschichten einer Dicke von ca. 5 µm. Diese Photolackschicht wird durch einen Photolithographieprozeß strukturiert, so daß Maskierungs­ strukturen entstehen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, quadra­ tische Maskierungsstrukturen zu verwenden, aber auch andere Formen z. B. dreieckige, viereckige oder runde sind möglich. Der Durchmesser der Maskierungsstruktur sollte an die Dicke der Spitzenmaterialschicht und den Ätzprozeß angepaßt werden und etwa das doppelte der Dicke der Spitzenmaterialschicht betragen. Anschließend wird die Spitzenmaterial­ schicht in einem Plasmaätzer mit GF₄ als Gas isotrop geätzt. Ent­ scheidend für das Auswahl des Gasgemisches ist, daß ein gasförmiges Abbauprodukt entsteht. Für solches isotropes Plasmaätzen sind vor allem Barrel- oder Parallelplattenreaktoren geeignet. Beim isotropen Ätzprozeß entstehen unter der Maskierungsstruktur die Spitzen. Die Maskierungs­ struktur muß dann gegebenenfalls noch durch Ablacken entfernt werden.

In der Fig. 1a ist auf einem Substrat 6 aus Silizium eine Spitzensubstrat­ schicht 2 aus Siliziumnitrid und auf diese Spitzensubstratschicht 2 eine Maskierungsschicht 3 aus Photolack aufgebracht. Die Dicke der Siliziumnitridschicht bestimmt die maximal erreichbare Länge der Spitze. In einem Photolithographieprozeß wird mit Hilfe einer Belichtung und einer Maske die Maskierungsschicht für den Ätzprozeß strukturiert. In Fig. 1b ist die strukturierte Maskierungsschicht 4a zu sehen. Die Breite der Maskierungsstruktur richtet sich nach der zu erzielenden Länge der Spitze und den Parametern des folgenden Plasmaätzprozesses. Die Form der Maskierungsstruktur kann beliebig sein, sie wird durch eine Chrommaske vorgegeben. Es hat sich allerdings als vorteilhaft herausgestellt, eine quadratische Maskierungsstruktur zu verwenden.

Im nächsten Schritt wird durch einen isotropen Plasmaätzprozeß die Spitze 1 unter der Maskierungsstruktur erstellt. Der Vorteil des isotropen Plasmaätzprozesses liegt darin, daß die Maskierungsstruktur unterätzt wird und eine Spitze 1 entsteht. Das geschieht z. B. in einem Barrelreaktor mit GF₄. Die Dauer des Plasmaätzprozesses richtet sich nach der gewünschten Höhe der Spitze. Die Spitze 1 auf dem Substrat 6 zeigt Fig. 1c. Es hat sich herausgestellt, daß es nicht unbedingt notwendig ist, genau so lange zu ätzen, bis das Spitzenmaterial durchgeätzt und das Substrat erreicht ist. Eine geringe Überätzung verringert die Länge der Spitze, ohne daß die Spitze an sich zerstört wird. Zum Schluß muß die Maskierungsstruktur 4a aus Photolack durch Ablacken in einem Ent­ wickler oder Strippen entfernt werden.

Indem ein isotroper Plasmaätzprozeß mit einem anisotropen Plasmaätz­ prozeß kombiniert wird, ist es mögliche die äußere Form der Spitze zu verbessern. Ein anisotroper Ätzprozeß kann z. B. in einem reaktiven Ionenätzer (RIE) und einem Gasgemisch aus CHF₃ und O₂ durchgeführt werden. Zunächst wird in einem anisotropen Plasmaätzschritt ein Teil der Spitzenmaterialschicht geätzt, so daß unter der Maskierungsstruktur eine Säule entsteht. Anschließend wird durch den isotropen Plasmaätzschritt unter der Maskierungsstruktur die Spitze ausgebildet. Am Schluß wird die Maskierungsstruktur durch Ablacken entfernt, wenn es nicht nach Abschluß des isotropen Ätzprozesses schon abgefallen ist. Es ist jedoch immer ein Reinigungsschritt nach dem Plasmaätzen zu empfehlen.

In den nachfolgenden Beispielen werden zwei typische Verfahren zur Herstellung einer Spitze durch isotropes Plasmaätzen an einem Mikros­ kopbalken für eine Abtastvorrichtung beschrieben.

In den Fig. 2a bis 2e werden die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer Abtastvorrichtung mit einem Mikroskopbalken und einer Spitze sowie einem Halter aus Silizium dargestellt. Dabei besteht der Mikroskopbalken und die Mikroskopspitze aus demselben Material, in diesem Beispiel aus Siliziumcarbid.

Die ersten Prozeßschritte zeigt Fig. 2a. Auf einen Siliziumwafer, dessen Oberfläche kristallographisch in (100)-Richtung orientiert ist, wird eine einige Mikrometer dicke Schicht 5 aus Siliziumcarbid mittels eines PECVD-Prozesses aufgebracht. Die Dicke dieser Schicht setzt sich aus der Dicke des Mikroskopbalkens und der Höhe der Spitze zusammen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, einen PEGVD-Prozeß zu verwen­ den, da bei diesem Prozeß über die Prozeßparameter der Streß in der abgeschiedenen Schicht minimiert werden kann. Außerdem besitzt der PEGVD-Prozeß eine hohe Abscheiderate, so daß die Prozeßzeit kurz gehalten werden kann. Die Unterseite des Siliziumwafers wird mit einer dünnen Siliziumcarbidschicht abgedeckt. Diese wird mittels eines Photo­ lithographie- und anisotropen Plasmaätzprozesses strukturiert. Durch diese Strukturierung wird auf der Unterseite der Siliziumwafer unter dem späteren Mikroskopbalken freigelegt. Von dort wird der Siliziumwafer in 20%iger KOH-Lösung naßchemisch anisotrop bis auf eine einige Mikro­ meter dünne Schicht unter der Siliziumcarbidschicht geätzt. Dieses naß­ chemische Vorätzen ermöglicht es später, den Mikroskopbalken mit Spitze schneller freitragend herzustellen.

Auf die dicke Schicht 5 aus Siliziumcarbid wird eine Maskierungsschicht aus Photolack aufgebracht. Diese wird mittels eines Photolithographie­ prozesses so strukturiert, daß eine Maskierungsstruktur 4b für die Vorform des Mikroskopbalkens und den Mikroskopbalkenhalter entsteht. Das zeigt

Fig. 2b.

Mittels eines anisotropen Plasmaätzprozesses in einem RIE-Reaktor wird die Struktur der Maskierung 4b in die Siliziumcarbidschicht übertragen. Das dazu nötige Gasgemisch besteht vorteilhafterweise aus einer Mischung von SF₆, O₂ und Ar. Es entsteht eine strukturierte dicke Schicht als Vorform eines Mikroskopbalkens 8 und eines Mikroskopbalkenhalters 10. Danach wird die strukturierte Maskierungsschicht entfernt und eine neue Maskierungsschicht aus Photolack aufgebracht. In der Fig. 2c ist dargestellt, wie diese wiederum durch einen Photolithographieprozeß strukturiert wird, so daß eine wenige Mikrometer dicke Maskierungs­ struktur 4a für die Spitze entsteht. Dabei darf die Breite der Maskierungs­ struktur 4a nicht größer als die Breite der Vorform des Mikroskopbalkens 8 sein. Das zeigt Fig. 2d als Draufsicht von Fig. 2c. Es sind zwei Vor­ formen für Mikroskopbalken 8 mit den dazugehörigen Maskierungs­ strukturen 4a für die Spitzen zu sehen. Die Draufsicht zeigt auch wie durch eine Aneinanderreihung viele Mikroskopbalken gleichzeitig gefertigt werden können. Die einzelnen Abtastvorrichtungen können später durch Ritzen und Brechen voneinander getrennt werden.

Durch einen isotropen Plasmaätzprozeß wird nun die Spitze unter der Maskierungsstruktur geätzt. Das geschieht in einem Barrelreaktor mit SF₆. Dabei richtet sich die Ätzdauer nach der Länge der Spitze und der Ätzrate. Allerdings wird das Siliziumcarbid nicht bis auf den Siliziumwafer durchgeätzt. Der Ätzprozeß wird vorher beendet, so daß der Mikroskop­ balken 10 und Mikroskopbalkenhalter 10 mit der gewünschten Dicke ent­ stehen. Danach wird die restliche Siliziumschicht unter dem Mikroskop­ balken durch naßchemisches anisotropes Ätzen in KOH-Lösung entfernt. Fig. 2e zeigt das Ergebnis diese Prozesses. Es entsteht ein freitragender Mikroskopbalken 10 mit einer Spitze 1 an einem Halter 11 aus Silizium.

Für manche Anwendungen ist es von Vorteil, wenn die Eigenschaften des Balkenmaterials nicht mit den gewünschten (mechanischen, optischen oder elektrischen) Eigenschaften der Spitze übereinstimmen. In den Fig. 3a-3d wird daher ein typisches Verfahren zur Herstellung einer Abtastvorrichtung bestehend aus einem Mikroskopbalken und einer Spitze aus verschiedenen Materialien beschrieben. In dem beschriebenen Bei­ spiel besteht der Halter aus photostrukturierbarem Glas.

In der Fig. 3a ist die Vorstrukturierung des Halters 11 dargestellt. Zunächst wird das Substrat 6 aus photostrukturierbarem Glas durch eine Photomaske, die die Struktur des Halters als Chromstruktur auf Quarzglas 12 besitzt, mit UV-Licht bestrahlt, was z. B. mit einer Quecksilberdampf­ lampe geschehen kann und durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet wird. Das UV-Licht erzeugt an den bestrahlten Stellen des photostruktu­ rierbaren Glases Kristallisationskeime. Beim nun folgenden Temper­ prozeß bei ca. 600°C kristallisiert daraufhin das Glas an diesen Stellen aus und kann später mit einer um den Faktor 10-20 größeren Ätzrate gegenüber dem unbelichteten Glas in Flußsäure geätzt werden.

Fig. 3b zeigt das belichtete und getemperte photostrukturierbare Glas. Der auskristallisierte Bereich ist grau unterlegt. Auf das Substrat aus photostrukturierbarem Glas wird nun mittels eines PEGVD-Prozesses eine Mikroskopbalkenschicht 7 aus z. B. Siliziumcarbid aufgebracht. Die Dicke dieser Schicht bestimmt später die Dicke des Mikroskopbalkens und kann durch den PEGVD-Prozeß sehr genau hergestellt werden. Damit läßt sich die Federkonstante des Mikroskopbalkens sehr genau festlegen. Auf die Mikroskopbalkenschicht wird eine Maskierungsschicht aus Photolack auf­ gebracht, die durch einen Photolithographieprozeß so strukturiert wird, daß eine Maskierungsstruktur 4b für den Mikroskopbalken und den Mikroskopbalkenhalter entsteht.

Diese Struktur wird nun durch anisotropes Trockenätzen in einem RIE- Reaktor und einem Gasgemisch aus SF₆, O₂ und Ar in die Siliziumcarbid­ schicht übertragen, so daß der Mikroskopbalken 10 mit dem Mikroskop­ balkenhalter 10 entstehen. Danach wird die Maskierungsschicht durch Ablacken entfernt. Darauf wird nun durch einen Sputterprozeß die Spitzenmaterialschicht 2 aus Titan aufgebracht. Auf die Spitzenmaterial­ schicht wird eine Schicht Photolack als neue Maskierungsschicht aufge­ bracht. Diese Schicht wird mit einem Photolithographieprozeß strukturiert, so daß die Maskierungsstruktur 4a für die Spitze entsteht. Das zeigt Fig. 3c.

Jetzt wird durch isotropes Plasmaätzen die Spitze in einem Barrelreaktor mit GF₄ hergestellt. Die Dauer des Plasmäatzens bei der Herstellung der Spitze richtet sich dabei nach der Dicke der Titanschicht und der Ätzrate des Titans. Anschließend wird die gesamte Oberseite des photostruk­ turierbaren Glases mit Mikroskopbalken und Spitze durch eine dicke Photolackschicht geschützt. Dann wird das photostrukturierbare Glas in 40%iger Flußsäure geätzt und nachher durch Ablacken der Photolack entfernt. Die Fig. 3d zeigt den Halter 11 mit Mikroskopbalkenhalter, Mikroskopbalken und Spitze. Die einzelnen Abtastvorrichtungen können nun vereinzelt werden, indem der Halter aus Glas geritzt und dann gebro­ chen wird.

Bezugszeichenliste

1 Spitze
2 Spitzenmaterialschicht
3 Maskierungsschicht
4a, b Maskierungsstruktur
5 Dicke Schicht
6 Substrat
7 Mikroskopbalkenschicht
8 Mikroskopbalkenvorform
9 Mikroskopbalken
10 Mikroskopbalkenhalter
11 Halter
12 Chrommaskenstruktur
13 Strukturierte Siliziumcarbidschicht

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung einer Spitze, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Maskierungsschicht (3) auf eine Spitzenmaterialschicht (2) aufgebracht wird,
daß aus der Maskierungsschicht (3) eine Maskierungsstruktur (4a) erstellt wird,
daß die Spitze (1) unter der Maskierungsstruktur (4a) durch isotropes Plasmaätzen der Spitzenmaterialschicht (2) geformt wird,
daß die Maskierungsstruktur (4a) durch Abspülen, Ablacken oder Abätzen entfernt wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Mikroskopbalkens mit integrierter Spitze, dadurch gekennzeichnet,
daß eine dicke Schicht (5) auf ein Substrat (6) aufgebracht wird,
daß auf die dicke Schicht eine Maskierungsschicht (3) aufgebracht wird, aus der eine Maskierungsstruktur (4b) als Vorform eines Mikroskopbalkens mit Halter erstellt wird,
daß die Form der Maskierungsstruktur (4b) durch anisotropes Plasma­ ätzen in die dicke Schicht übertragen wird,
daß die Maskierungsstruktur (4b) durch Ablacken oder Abätzen entfernt wird,
daß eine neue Maskierungsschicht (3) aufgebracht wird, aus der eine Maskierungsstruktur (4a) am Ende der Vorform des Mikroskopbalkens (8) erstellt wird,
daß die Spitze (1) durch isotropes Plasmaätzen der Spitzenmaterial­ schicht (2) unter der Maskierungsstruktur (4a) geformt wird, wobei die dicke Schicht nicht bis auf das Substrat geätzt wird, so daß gleichzeitig ein Mikroskopbalken (10) entsteht,
daß die Maskierungsstruktur (4a) durch Abspülen, Ablacken oder Abätzen entfernt wird,
daß das Substrat unter dem Mikroskopbalken durch Ätzen entfernt wird, so daß ein freier Mikroskopbalken mit Halter entsteht.

3. Verfahren zur Herstellung eines Mikroskopbalkens mit integrierter Spitze, dadurch gekennzeichnet,
daß eine dicke Schicht (5) auf ein Substrat (6) aufgebracht wird,
daß auf die dicke Schicht eine Maskierungsschicht (3) aufgebracht wird, aus der eine Maskierungsstruktur (4a) erstellt wird,
daß die Spitze (1) durch isotropes Plasmaätzen der Spitzenmaterial­ schicht (2) unter der Maskierungsstruktur (4a) geformt wird,
daß die Maskierungsstruktur (4) durch Abspülen, Ablacken oder Abätzen entfernt wird,
daß eine neue Maskierungsschicht (3) aufgebracht wird, aus der eine Maskierungsstruktur (4b) von der Form eines Mikroskopbalkens mit Halter erstellt wird, wobei sich das Ende des Mikroskopbalkens über der Spitze (1) befindet,
daß die Form der Maskierungsstruktur (4b) durch isotropes oder anisotropes Plasmaätzen in die Mikroskopbalkenschicht (7) übertragen wird, wobei die Spitze (1) durch die Maskierungsstruktur geschützt ist,
daß die Maskierungsstruktur (4b) durch Abspülen, Ablacken oder Abätzen entfernt wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines Mikroskopbalkens mit integrierter Spitze, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mikroskopbalkenschicht (7) auf ein Substrat aufgebracht wird,
daß auf die Mikroskopbalkenschicht (7) eine Maskierungsschicht (3) aufgebracht wird, aus der eine Maskierungsstruktur (4b) von der Form eines Mikroskopbalkens (10) mit Halter erstellt wird,
daß die Form der Maskierungsstruktur (4b) durch Plasmaätzen in die Mikroskopbalkenschicht (7) übertragen wird,
daß auf den Mikroskopbalken mit Halter eine Spitzenmaterialschicht (2) aufgebracht wird,
daß eine neue Maskierungsschicht (3) aufgebracht wird, aus der eine Maskierungsstruktur (4a) am Ende des Mikroskopbalkens erstellt wird,
daß die Spitze (1) durch isotropes Plasmaätzen der Spitzenmaterial­ schicht (2) unter der Maskierungsstruktur (4a) geformt wird,
daß die Maskierungsstruktur (4) durch Ablacken oder Abätzen entfernt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungsschicht (3) einen Photolack, ein Metall, ein Metalloxid ober ein daraus kombiniertes Schichtsystem enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (1) aus einem transparenten Material, wie z. B. Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid oder Siliziumcarbid besteht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (1) aus einem leitenden Material, wie z. B. Titan, Wolfram, Wolframsilicid oder einem durch Dotierung leitfähig gemachten Dielektrikum besteht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenmaterialschicht (2) sowie die dicke Schicht (5) und damit die Spitze (1) aus mehreren Schichten besteht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim isotropen Plasmaätzen der Spitzenmaterialschicht (2) eine an ihrem Ende abgeplattete Spitze (1) geformt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroskopbalken aus einem Material, wie z. B. Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid oder Siliziumcarbid gefertigt ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (1) oder der Mikroskopbalken und die Spitze (1) beim Ätzen des Substrats mit einer Schutzschicht bedeckt sind.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem ätzbaren Material, wie z. B. Silizium, Glas, photostrukturierbarem Glas, Metall oder Metalloxid besteht.