[go: up one dir, main page]

DE69900384T2 - Kostengünstiger mikrobiegebalken aus photoplastischem material - Google Patents

Kostengünstiger mikrobiegebalken aus photoplastischem material

Info

Publication number
DE69900384T2
DE69900384T2 DE69900384T DE69900384T DE69900384T2 DE 69900384 T2 DE69900384 T2 DE 69900384T2 DE 69900384 T DE69900384 T DE 69900384T DE 69900384 T DE69900384 T DE 69900384T DE 69900384 T2 DE69900384 T2 DE 69900384T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tip
photoresist
micro
layer
cantilever
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69900384T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69900384D1 (de
Inventor
Cornel Andreoli
P. Brugger
Ute Drechsler
Peter Vettiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NanoWorld AG
Original Assignee
NanoWorld AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NanoWorld AG filed Critical NanoWorld AG
Publication of DE69900384D1 publication Critical patent/DE69900384D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69900384T2 publication Critical patent/DE69900384T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q70/00General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
    • G01Q70/08Probe characteristics
    • G01Q70/14Particular materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q70/00General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
    • G01Q70/16Probe manufacture
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2049Exposure; Apparatus therefor using a cantilever
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/84Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/86Scanning probe structure
    • Y10S977/875Scanning probe structure with tip detail
    • Y10S977/879Material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Mikrobiegebalken und Verfahren, um diese herzustellen. Diese Mikrobiegebalken sind besonders für die Verwendung in Rastersondensystemen wie z. B. Mikroskopen geeignet.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Ein Abstoßungskraft-Mikroskop (AFM), ebenso wie ein Rasterkraftmikroskop (SFM) oder ein Rastertunnelmikroskop (STM), sind Instrumente, in denen ein flexibler Mikrobiegebalken von sehr kleinen Abmessungen über eine Fläche gescannt wird. Herkömmliche Mikrobiegebalken werden durch Mikrobearbeitungstechniken hergestellt. Gegenwärtig gibt es zwei im wesentlichen verschiedene Arten, um Mikrobiegebalken herzustellen. Die erste verwendet dünne Folien, die auf einem Siliziumsubstrat abgelegt werden. Der Mikrobiegebalken wird dann durch Lithographie definiert und durch Nass- oder Trockenätzen in die dünne Folie geätzt, gefolgt von einer selektiven Entfernung des Siliziums unter dem Mikrobiegebalken. Im zweiten Herstellungsverfahren wird der Mikrobiegebalken aus einem Siliziumstück mikrobearbeitet. Dies wird durch Ätzen durch ein Fenster in einer Maskenschicht von der Rückseite aus durchgeführt, bis die Dicke der doppelten gewünschten Dicke des Mikrobiegebalkens entspricht. Der Mikrobiegebalken wird dann durch Lithographie auf der Vorderseite definiert und strukturiert und in der Folge in das Silizium geätzt, bis beide Ätzseiten aufeinanderstoßen und der Mikrobiegebalken freigesetzt wird. Die Vorgehensweise in der entgegengesetzten Reihenfolge ist ebenfalls möglich, indem dem Verfahren ein Ablageschritt mit einer Maskenschicht hinzugefügt wird, um die Vorderseite während der Ausdünnung der Hinterseite zu schützen. Die Verfahren werden z. B. im Journal of Vacuum Science and Technology, Bd. B9, Nr. 2, März/April 1991, S. 1353 bis 1357, beschrieben.
  • Die Spitze eines Mikrobiegebalkens ist der wichtigste Teil. Die Auflösung eines Bildes einer Probenoberfläche hängt von der Qualität der Spitze ab. Dies erfordert eine gut definierte Spitze mit einem bekannten Kegelwinkel und einem scharfen oberen Scheitel.
  • Spitzen können auch entweder als dünne Folienspitzen unter Verwendung eines Siliziumsubstrats vorbereitet werden oder aus einer Siliziumscheibe durch die folgenden Schritte geätzt werden. Beginnend mit einer photolithographisch strukturierten kreisförmigen Maske, wird das Silizium in der Umgebung der Maske weggeätzt. Gleichzeitig wird die Maske unterschnitten, bis sie vollständig untergeätzt ist. Wenn die Maske freigesetzt wird und die Ätzung beendet ist, verbleibt ein Siliziumkegel. Ein Beispiel für die Mikrobearbeitung einer Spitze wird im Artikel "Silicon cantilevers and tips for scanning force microscopy", J. Brugger et al., Sensor and Actuators A, Bd. 34, 1992, 5. 193-200, offenbart. Große Spitzen können mit Hilfe von Elektroplattieren hergestellt werden. Um dies zu erreichen, ist eine Plattierungsbasis erforderlich, um die Lage zu definieren, an der die Spitze geformt werden soll.
  • Ein Nachteil dieser Verfahren liegt darin, dass Rückstände von der Ätzung zurückbleiben. Die gewöhnliche Herstellung von Mikrobiegebalken mit integrierten Spitzen erfordert mindestens drei photolithographische Schritte und mehrere Trocken- und Nassätzschritte. Die Arbeit, die für die Herstellung erforderlich ist, ist kompliziert und teuer.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile von bekannten Ansätzen zu beseitigen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur kostengünstigen Herstellung von Mikrobiegebalken mit einer Spitze bereitzustellen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfacheres Verfahren für die Herstellung von Mikrobiegebalken mit einer Spitze bereitzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein leistungsfähiges und einfaches Verfahren zur Herstellung von Mikrobiegebalken mit einer Spitze bereit, wie in Anspruch 1 dargelegt wird. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Bildens eines spitzenähnlichen Einschnittes in einem Substrat, um ein Muster zu schaffen, des Ablegens einer Schicht aus Photolack, die den spitzenähnlichen Einschnitt füllt und mindestens einen Teil des Substrats abdeckt, und des photolithographischen Strukturierens der Schicht aus Photolack, um den Mikrobiegebalken mit einer Spitze aus dem Photolack zu bilden.
  • Wie dargestellt, betrifft der erste Schritt die Herstellung eines Musters. Dieser Schritt wird nur einmal durchgeführt. Das Muster ist wiederverwendbar, und es können viele Mikrobiegebalken mit einer Spitze unter Verwendung desselben Musters hergestellt werden. Nur die anderen Schritte müssen wiederholt werden. Es gibt eine Schicht aus Photolack, die über dem Muster schleuderbeschichtet wird. Diese erste Schicht aus Photolack füllt auch den spitzenähnlichen Einschnitt, bedeckt das Muster und weist eine ebene Fläche auf. Photolithographische Strukturierung bedeutet, die Schicht aus Photolack unter Verwendung einer Mikrobiegebalkenmaske zu belichten. Danach kann eine weitere Schicht aus Photolack zusammen mit der ersten Schicht aus Photolack abgelegt, belichtet und entwickelt werden, z. B. um einen Körper für die Angliederung herzustellen. Schließlich wird der Mikrobiegebalken mit der Spitze vom Muster abgehoben. Um diesen Schritt zu verbessern, kann eine Schutzschicht zwischen dem Muster und der Schicht aus Photolack angebracht werden. Ähnlich können die Mikrobiegebalken mit einer Spitze mit dem Muster geliefert werden, um einen sicheren Transport zu gewährleisten.
  • Das erfinderische Verfahren ermöglicht es, die Kosten der Herstellung von Mikrobiegebalken zu verringern, da die Materialkosten von Photolack, wie z. B. SU-8 gering sind und die Herstellungsfolge verkürzt ist. Beim beschriebenen Verfahren sind keine Übertragungsschritte erforderlich. Das Verfahren ist einfach, und der Herstellungsdurchsatz ist sehr hoch, da die größten Durchsatzbeiträge nur die zwei Belichtungen und Entwicklungen darstellen. In Abhängigkeit von Substrat und Mikrobiegebalkengröße, die bei der Herstellung verwendet wird, könnten bis zu mehreren Tausend Mikrobiegebalken auf einem Substrat (Muster) mit hoher Leistung und nur zwei Belichtungen hergestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Serienherstellung von Mikrobiegebalken mit einer Spitze, umfassend Mittel zur Ablage einer Schicht aus Photolack auf einem Substrat mit einem Einschnitt, Mittel zum Auftragen und Ausrichten von Masken, Mittel zur Beleuchtung der Schicht aus Photolack durch Öffnungen in der Maske und Mittel zur Entwicklung der Schicht aus Photolack von Mikrobiegebalken mit einer Spitze. Sie kann weiter umfassen Mittel zur Ablage einer zweiten. Schicht aus Photolack, Mittel zur Beleuchtung der zweiten Schicht aus Photolack durch Öffnungen in einer Maske und Mittel zur Entwicklung der zweiten Schicht aus Photolack, die einen verstärkten Anbringungsabschnitt bereitstellt.
  • Es ist ein Vorteil einer derartigen Vorrichtung, dass alle Herstellungsschritte von einer Vorrichtung durchgeführt werden können. Diese Vorrichtung kann automatisch funktionieren und macht den Herstellungsprozess einfach und kostengünstig.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird unten mit Bezug auf die folgenden schematischen Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es muss angemerkt werden, dass die Figuren nicht maßstabsgerecht gezeichnet sind.
  • Fig. 1 ist eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Substrats mit einer < 111> geätzten pyramidenförmigen Form als ein Muster, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2 ist eine schematische dreidimensionale Ansicht des Musters von Fig. 1 mit einer ersten photolithographisch strukturierten Schicht aus Photolack, die das Substrat bedeckt und die geätzte pyramidenformige Form von Fig. 1 füllt.
  • Fig. 3 ist eine schematische dreidimensionale Ansicht desselben Musters mit einer zweiten strukturierten Schicht aus Photolack.
  • Fig. 4 ist eine schematische dreidimensionale Ansicht des Musters und des freigesetzten Mikrobiegebalkens mit einer Spitze und einem Angliederungsbereich.
  • ALLGEMEINE BESCHREIBUNG
  • Bevor ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, werden die grundlegenden Elemente in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angesprochen.
  • Mikrobiegebalken
  • Mikrobiegebalken sind gut bekannte Elemente, die in großen Bereichen der Forschung, der Herstellung, der Speicherung von Daten oder der Qualitätskontrolle verwendet und auf interessante Probleme angewandt werden, z. B. in der Physik, Biologie, Chemie, Biochemie oder Biophysik. Beispiele von Anwendungen sind: Rastersondenspeichersysteme, Rastersondenlithographiesysteme, Testausrüstung, umfassend eine Rastersonde einer Gruppe von Sonden, Atomauflösung, Inspektionssysteme mit hohem Durchsatz, Rastersondensysteme, die für die Strukturierung von Flächen wie z. B. Halbleiterchips und ähnliches verwendet werden. Die herkömmlichen Herstellungsprozesse für Mikrobiegebalken werden im einführenden Teil beschrieben. Bei der Dimensionierung derartiger Mikrobiegebalken müssen die spezifischen Parameter der Materialien, die verwendet werden, berücksichtigt werden.
  • Ein Mikrobiegebalken kann jede Gestalt aufweisen. Die Gestalt des Querschnittes, die senkrecht zur Längsachse des Mikrobiegebalkens angeordnet ist, könnte z. B. rechtwinklig, rund, elliptisch oder vieleckig sein.
  • Spitze
  • Wie dargestellt, ist die Spitze eines Mikrobiegebalkens der wichtigste Teil. Für die Spitze sind die Hauptprobleme die Geometrie und die Chemie. Für Mikrobiegebalken ist das Hauptproblem die mechanische Leistung. Das Wort "Spitze", das hierin verwendet wird, soll jede Art von Struktur abdecken, die dazu geeignet ist, direkt oder indirekt mit einer Fläche, die untersucht werden soll, mit einem Speichermittel, mit dem interagiert werden soll, oder mit Flächen, die strukturiert oder verändert werden sollen, in Wechselwirkung zu treten. Gewöhnlich wird ein Kegel oder ein ballähnliches Element als Spitze verwendet. Es sind verschiedene Techniken bekannt, um diese Spitzen herzustellen. Sie können z. B. durch isotropes Nass- oder Trockenätzen in Verbindung mit der Oxidation eines Einzelkristallmaterials wie z. B. Silizium hergestellt werden. Je schärfer die Spitzen sind, desto dichter kann Information auf einem Speichermittel gespeichert werden, was zu einer erhöhten Kapazität einer Speichervorrichtung führt. Oder im Fall einer Rastersonde, die dazu verwendet wird, um eine Probe zu untersuchen, steht der Radius der Spitze direkt mit der Auflösung des Rastersystems in Beziehung.
  • Photolack
  • Der Photolack SU-8 ist ein auf Epoxid basierendes UV- Lacksystem mit negativem Ton und ausgezeichneter Empfindlichkeit, das speziell für ultradicke Mikrosysteme mit einem großen Höhen-Breitenverhältnis entworfen wurde. Die hauptsächlichen Anwendungen sind mikrohergestellte mechanische Strukturen und mikroelektromechanische Systemarten (MEMS). Beispiele sind Sensoren, Betätiger, Mikrofluid-Bestandteile und Formen zum Elektroplattieren. Einer seiner zahlreichen Vorteile ist der weite Bereich von Dicken, die in einer Drehung erzielt werden können. Bei Beschichtungen in einer Schicht können Dicken von mehr als 500 un erzielt werden. Dickere Lackschichten können durch Aufbringen von doppelten Beschichtungen oder mehrfachen Beschichtungen hergestellt werden. Der Lack wird mit einem Standard-UV-Ausrichter belichtet und weist ein hervorragendes Höhen-Breitenverhältnis auf, was Dicke zu Breite bis zu 20 bedeutet. Da SU-8 ein Lack mit negativem Ton ist, ermöglicht er zahlreiche aufeinanderfolgende Belichtungs- und Entwicklungsschritte, um dreidimensionale Strukturen zu bilden. Dies eröffnet Fähigkeiten, um dreidimensionale Strukturen durch einfache Belichtungs- und Entwicklungsschritte zu bilden. Der Photolack ist besonders interessant, da SU-8 attraktive mechanische Eigenschaften aufweist. Eines der Schlüsselmerkmale von SU-8 ist die geringe Absorption im sichtbaren Bereich. Jeder andere Lack, mit negativem oder positivem Ton, kann statt dessen verwendet werden. Es sollte berücksichtigt werden, dass ein positiver Ton vernetzt werden muss, bevor die nächste Schicht aufgebracht wird.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zielt darauf ab, einen Mikrobiegebalken mit einer Spitze herzustellen, wie mit Bezug auf Fig. 1-4 beschrieben wurde. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, wird ein Substrat 10, z. B. Silizium, strukturiert und KOH-geätzt, um einen spitzenähnlichen Einschnitt 12 oder besser eine pyramidenähnliche Gestalt 12, die als < 111> definiert ist, zu formen, um die Spitze eines Mikrobiegebalkens, der geformt werden soll, festzulegen. Oxidationsschärfung der pyramidenähnlichen Gestalt durch Wärmeoxidation kann durchgeführt werden, um einen schärferen spitzenähnlichen Einschnitt zu erzielen. Jeder andere Ansatz, um scharfe und tiefe Gestalten im Substrat zu bilden, kann verwendet werden. Es ist anzumerken, dass der spitzenähnliche Einschnitt jede Gestalt aufweisen kann. Das Substrat 10 mit dem spitzenähnlichen Einschnitt 12 dient als wiederverwendbares Formmuster 14. Nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 beginnt die Herstellung eines Mikrobiegebalkens mit einer Spitze mit einer Schutzschicht. Aus Gründen der Klarheit wird diese Schicht in der Figur nicht gezeigt. Das Muster 14 wird mit einer sehr dünnen (ungefähr 10 nm) Schutzschicht (z. B. Aluminium) beschichtet, die chemisch mit guter selektiver Wirkung gegenüber Photolack SU-8 entfernt werden kann. Aluminium kann durch verdünntes KOH entfernt werden, ohne den Photolack SU-6 anzugreifen. Das Muster 14 ist mit einem Oxid von der Oxidtonschärfung bedeckt und wird deshalb nicht geätzt. Nach der Beschichtung mit der Schutzschicht wird das Muster 14 mit einer ersten Schicht 15 des Photolacks SU-8 schleuderbeschichtet, dessen Dicke der erforderlichen Dicke des Mikrobiegebalkens entspricht, vorzugsweise zwischen 1 um und 10 um. Die Schleuderbeschichtung des Photolacks SU-8 ist sehr anpassungsfähig, daher ist die pyramidenartige Gestalt 12, die die Spitze bildet, vollständig mit SU-8 gefüllt, was nach dem Abheben zu einer festen SU-8-Spitze 17 führt. Die erste Schicht 16 des Photolacks SU-8 wird durch eine Mikrobiegebalkenmaske (in der Figur nicht gezeigt) belichtet und entwickelt, die mit der pyramidenähnlichen Gestalt 12 des Formmusters 14 sehr gut ausgerichtet sein muss. Es muss angemerkt werden, dass der Entwicklungsschritt später durchgeführt werden kann. Fig. 12 zeigt einen dreidimensionalen flachen T-förmigen SU-8- Mikrobiegebalken mit der Spitze 17. Die Spitze 17 befindet sich am freien Ende des "T". Nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird eine zweite Schicht des Photolacks SU-8 18 direkt auf der ersten Schicht 16 gebildet, belichtet und entwickelt und definiert einen Angliederungsbereich oder einen Anbringungsabschnitt 20. Diese zweite Schicht aus Photolack SU-8 18 weist eine quaderförmige Gestalt auf und ist viel dicker als die erste Schicht 16 des Photolacks SU- 8, vorzugsweise zwischen 200 um und 600 um. Der Anbringungsabschnitt kann auch durch andere Verfahren erzielt werden. Der Querbalken des "T"-Bereiches der ersten Schicht 16 wird durch die quaderförmige Gestalt der zweiten Schicht des Photolacks SU-8 18 verstärkt. Beide Schichten bilden den Körper des Mikrobiegebalkens, umfassend die Spitze 17, den Anbringungsabschnitt 20 und einen Balken. Es muss angemerkt werden, dass das Wort "Balken" jede Art von Struktur abdecken soll, die dazu geeignet ist, um einen Mikrobiegebalken zu bilden, z. B. einen rechtwinkligen Mikrobiegebalken, einen V-förmigen Mikrobiegebalken oder einen mäanderförmigen Mikrobiegebalken. Schließlich wird, wie in Fig. 4 gezeigt wird, das gesamte Teil, das nun die Schicht aus Photolack SU-8 16 und die Schicht aus Photolack SU-8 18 umfasst, vom Formmuster 14 durch chemische Entfernung der Schutzschicht abgehoben. Andere Mittel zu Entfernung können statt dessen verwendet werden, die verschiedene Haftschichten zur physischen Entfernung, zum Abziehen oder zur Wärmeausdehnungsentfernung umfassen.
  • Verglichen mit Mikrobiegebalken, die auf Silizium basieren, können andere Federkonstanten erzielt werden, wenn SU-8 verwendet wird. Obwohl Mikrobiegebalken, die auf SU-B basieren, eine Leistung aufweisen, die ähnlich derjenigen von Mikrobiegebalken ist, die auf Silizium basieren, könnte eine zusätzliche Beschichtung der Spitze 17, z. B. mit einem geeigneten Oxid oder Metall, wie z. B. Wolfram, vorteilhaft sein. Dies stellt eine härtere oder eine leitende Spitze bereit. Es ist jedoch ein Nachteil dieses Ansatzes, dass die Schärfe der Spitze verringert ist.
  • Der Herstellungsprozess ist derselbe für einzelne und gruppenartige Mikrobiegebalken. Das erfinderische Verfahren ist gut für die Herstellung von Mikrobiegebalkengruppen geeignet, wie im folgenden dargestellt wird.
  • Eine Gruppe mit n Mikrobiegebalken, von denen jeder mindestens eine Spitze aufweist, kann unter Verwendung eines Musters mit m spitzenähnlichen Einschnitten hergestellt werden. Ein Substrat, z. B. Silizium, wird strukturiert und geätzt, um m spitzenähnliche Einschnitte zu bilden. Oxidationsschärfung der Einschnitte durch Wärmeoxidation kann durchgeführt werden, um sehr scharfe spitzenähnliche Einschnitte zu erzielen. Es muss angemerkt werden, dass die spitzenähnlichen Einschnitte jede Gestalt aufweisen können. Das Substrat mit m spitzenähnlichen Einschnitten dient als ein wiederverwendbares Formmuster. Die Herstellung einer Gruppe mit n Mikrobiegebalken mit einer Spitze beginnt mit einer Schutzschicht. Das Muster wird mit einer sehr dünnen (ungefähr 10 nm) Schutzschicht (z. B. Aluminium) beschichtet, die entfernt werden kann, wie dargestellt wurde. Nach der Beschichtung mit der Schutzschicht wird das Muster mit einer ersten Schicht aus Photolack SU-8 schleuderbeschichtet, dessen Dicke der Dicke der Mikrobiegebalken, die geformt werden sollen, entspricht. Die m spitzenförmigen Einschnitte des Musters werden vollständig mit SU-8 gefüllt. Die erste Schicht des Photolacks SU-8 wird durch eine geeignete Mikrobiegebalkenmaske belichtet und entwickelt, die gut ausgerichtet sein muss. Danach wird eine zweite Schicht ·des Photolacks SU-8 direkt auf der ersten Schicht 16 gebildet, von einer anderen geeigneten Mikrobiegebalkenmaske belichtet und entwickelt und definiert einen Anbringungsabschnitt. Diese zweite Schicht aus Photolack SU-B weist eine quaderförmige Gestalt auf und ist viel dicker als die erste Schicht des Photolacks SU-8. Beide Schichten bilden den Körper der Gruppe mit n Mikrobiegebalken, umfassend Balken, m Spitzen und einen gemeinsamen Anbringungsabschnitt. Schließlich wird die gesamte Gruppe mit n Mikrobiegebalken, die nun zwei Schichten des Photolacks SU-8 umfasst, vom Formmuster durch chemische Entfernung der Schutzschicht abgehoben.
  • Mikrobiegebalken mit einer Spitze können auch in Serie angefertigt werden. Eine Vorrichtung mit den folgenden Mitteln ist anwendbar. Die Mittel zur Ablage einer ersten und/oder einer zweiten Schicht aus Photolack können Düsen sein, um Photolack auf ein Substrat oder auf eine Schicht aus Photolack zu sprühen. Ein Antrieb dreht das Muster. Masken können automatisch durch ein Steuersystem angewandt und ausgerichtet werden. Geeignete Lampen beleuchten die Schicht aus Photolacken durch Öffnungen in diesen Masken. Andere Düsen sprühen Entwickler auf die Schichten aus Photolack. Darauf folgt ein Reinigungsschritt mit einem Reiniger. Die Mikrobiegebalken mit einer Spitze können mechanisch oder durch ein Lösungsmittel entfernt werden oder können zusammen mit dem Muster geliefert werden.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung eines Mikrobiegebalkens (12) mit einer Spitze (17), worin der Mikrobiegebalken und die Spitze einen Photolack aufweisen, umfassend die Schritte:
a) Bilden eines spitzenähnlichen Einschnitts (12) im Substrat (10);
b) Ablegen einer Schicht des Photolacks, die den spitzenförmigen Einschnitt füllt und mindestens einen Teil des Substrats abdeckt, und
c) photolithographisches Strukturieren der Schicht aus Photolack, um den Mikrobiegebalken mit einer Spitze aus dem Photolack zu formen; Trennen des Mikrobiegebalkens mit einer Spitze vom Substrat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Schicht aufgebracht wird, bevor die Schicht aus Photolack abgelegt wird, um einen Schritt der Trennung des Mikrobiegebalkens mit einer Spitze vorn Substrat zu verbessern.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Schicht Aluminium umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schicht aus Photolack ein photoplastisches Material wie z. B. SU-8 umfasst.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schicht aus Photolack eine Dicke von ungefähr 750 nm bis 200 um und vorzugsweise zwischen 1 um und 10 um aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat einen Halbleiter umfasst und vorzugsweise Silizium.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, wobei der spitzenförmige Einschnitt mit Hilfe von Ätzen gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein wiederverwendbares Muster ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der spitzenförmige Einschnitt eine pyramidenförmige Gestalt aufweist oder ballförmig ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der spitzenförmige Einschnitt unter Verwendung einer Oxidationstechnik geschärft wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine zweite Schicht aus Photolack photolithographisch strukturiert wird, damit am Mikrobiegebalken ein Anbringungsabschnitt erhalten wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zweite Schicht aus Photolack eine Dicke von ungefähr 100 um bis 1200 um und vorzugsweise zwischen 200 um und 600 um aufweist.
13. Mikrobiegebalken mit einer Spitze, einem Anbringungsabschnitt und einem Balken, worin der Mikrobiegebalken (15) und die Spitze (17) einen Photolack umfassen, vorzugsweise denselben Photolack.
14. Mikrobiegebalken nach Anspruch 13, worin die Spitze eine pyramidenförmige Gestalt aufweist oder die Spitze ballförmig ist.
15. Mikrobiegebalken nach Anspruch 13 oder 14, worin die Spitze beschichtet ist.
16. Mikrobiegebalken nach Anspruch 13, worin der Anbringungsabschnitt durch eine zusätzliche Schicht aus Photolack verstärkt ist.
17. Vorrichtung zur Serienanfertigung eines Mikrobiegebalkens mit einer Spitze, worin der Mikrobiegebalken und die Spitze einen Photolack umfassen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
(1) Mittel zur Ablage einer Schutzschicht auf einem Substrat (10) mit einem Einschnitt (12), der die Spitze (17) definiert;
(2) Mittel zur Ablage einer Schicht aus Photolack auf dem Substrat mit dem Einschnitt, der die Spitze definiert;
(3) Mittel zur Aufbringung und Ausrichtung der Masken;
(4) Mittel zur Beleuchtung der Schicht aus Photolack durch Öffnungen in den Masken; und
(5) Mittel zur Entwicklung der Schicht aus Photolack des Mikrobiegebalkens (16) mit einer Spitze (17) und zur Trennung des Mikrobiegebalkens mit einer Spitze vom Substrat.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17 mit Mitteln für eine zweite Schicht aus Photolack:
(1) Mittel zur Ablage einer zweiten Schicht aus Photolack;
(2) Mittel zur Beleuchtung der zweiten Schicht aus Photolack durch Öffnungen in einer Maske; und
(3) Mittel zur Entwicklung der zweiten Schicht aus Photolack, die einen verstärkten Anbringungsabschnitt bereitstellt.
DE69900384T 1998-04-28 1999-04-28 Kostengünstiger mikrobiegebalken aus photoplastischem material Expired - Fee Related DE69900384T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98107662 1998-04-28
PCT/IB1999/000765 WO1999056176A1 (en) 1998-04-28 1999-04-28 Low-cost photoplastic cantilever

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69900384D1 DE69900384D1 (de) 2001-11-29
DE69900384T2 true DE69900384T2 (de) 2003-02-27

Family

ID=8231839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69900384T Expired - Fee Related DE69900384T2 (de) 1998-04-28 1999-04-28 Kostengünstiger mikrobiegebalken aus photoplastischem material

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6291140B1 (de)
EP (1) EP0990195B1 (de)
DE (1) DE69900384T2 (de)
WO (1) WO1999056176A1 (de)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6368275B1 (en) * 1999-10-07 2002-04-09 Acuson Corporation Method and apparatus for diagnostic medical information gathering, hyperthermia treatment, or directed gene therapy
JP3514207B2 (ja) * 2000-03-15 2004-03-31 株式会社村田製作所 強誘電体薄膜素子ならびにセンサ、および強誘電体薄膜素子の製造方法
DE10027060B4 (de) 2000-06-05 2006-11-30 Nanosurf Ag Abtastspitzen,Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben, insbesondere für die Rastersondenmikroskopie
EP1191331B1 (de) * 2000-09-18 2016-02-24 Imec Herstellungsverfahren für Spitzen und Probenköpfe von STM's oder AFM's
DE50201728D1 (de) * 2002-05-03 2005-01-13 Nanoworld Ag Neuchatel SPM-Sensor und Verfahren zu dessen Herstellung
US6835589B2 (en) * 2002-11-14 2004-12-28 International Business Machines Corporation Three-dimensional integrated CMOS-MEMS device and process for making the same
US7217396B2 (en) 2003-05-05 2007-05-15 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Microfabricated micro fluid channels
US20040228962A1 (en) * 2003-05-16 2004-11-18 Chang Liu Scanning probe microscopy probe and method for scanning probe contact printing
US7460462B2 (en) * 2003-12-17 2008-12-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Contact probe storage fet sensor and write heater arrangements
US7449280B2 (en) * 2004-05-26 2008-11-11 Microchem Corp. Photoimageable coating composition and composite article thereof
US7541219B2 (en) * 2004-07-02 2009-06-02 Seagate Technology Llc Integrated metallic contact probe storage device
US7340944B2 (en) * 2005-08-19 2008-03-11 Arthur Beyder Oscillator and method of making for atomic force microscope and other applications
US7281419B2 (en) * 2005-09-21 2007-10-16 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Multifunctional probe array system
JP4660726B2 (ja) * 2006-03-16 2011-03-30 セイコーインスツル株式会社 カンチレバー及びカンチレバーの製造方法
US8539905B2 (en) * 2008-11-07 2013-09-24 The Research Foundation For The State University Of New York Polymeric micro-cantilevers for ultra-low volume fluid and living cell deposition
EP2477038A1 (de) * 2011-01-14 2012-07-18 Centre National de la Recherche Scientifique Herstellung einer optischen Nahfeldsonde mittels Organomineralmaterial und Sol-Gel-Verfahren
US8479309B2 (en) 2011-04-28 2013-07-02 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Ultra-low damping imaging mode related to scanning probe microscopy in liquid

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3842354A1 (de) * 1988-12-16 1990-06-21 Kernforschungsz Karlsruhe Verfahren zur lithographischen herstellung von galvanisch abformbaren mikrostrukturen mit dreieckigem oder trapezfoermigem querschnitt
US4968585A (en) * 1989-06-20 1990-11-06 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Jr. University Microfabricated cantilever stylus with integrated conical tip
DE68903951T2 (de) * 1989-08-16 1993-07-08 Ibm Verfahren fuer die herstellung mikromechanischer messfuehler fuer afm/stm-profilometrie und mikromechanischer messfuehlerkopf.
JP3053456B2 (ja) * 1990-08-31 2000-06-19 オリンパス光学工業株式会社 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー及びその作製方法
JP2508928B2 (ja) * 1991-03-11 1996-06-19 日本電装株式会社 半導体加速度センサの製造方法
DE4435635A1 (de) * 1994-10-06 1996-06-05 Inst Physikalische Hochtech Ev Mikrobiegebalken für die atomare Kraftmikroskopie und Verfahren zu seiner Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999056176A1 (en) 1999-11-04
DE69900384D1 (de) 2001-11-29
US6291140B1 (en) 2001-09-18
EP0990195A1 (de) 2000-04-05
EP0990195B1 (de) 2001-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69900384T2 (de) Kostengünstiger mikrobiegebalken aus photoplastischem material
DE69608754T2 (de) Herstellungsverfahren einer Mikrospitze und einer Substratform dafür und Herstellungsverfahren einer Sonde mit einer Mikrospitze
DE68903951T2 (de) Verfahren fuer die herstellung mikromechanischer messfuehler fuer afm/stm-profilometrie und mikromechanischer messfuehlerkopf.
DE69323381T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Mikrominiatur-Bauteilen
DE69107510T2 (de) Auslegertastspitze zur Anwendung in einem Rasterkraftmikroskop und Verfahren zu seiner Herstellung.
DE69012555T2 (de) Methode zur Herstellung von mikromechanischen Sensoren für AFM/STM/MFM-Profilometrie und mikromechanischer AFM/STM/MFM-Sensorkopf.
DE68903950T2 (de) Verfahren fuer die herstellung ultrafeiner siliziumspitzen fuer afm/stm-profilometrie.
DE69524247T2 (de) Stempel für lithographie-verfahren
DE69634010T2 (de) Ein verfahren zum herstellen von mikrogefertigten strukturen
DE68921471T2 (de) Integrierte massenspeicheranordnung.
DE69512282T2 (de) Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Element
DE4126151C2 (de) Ausleger für ein Scansondenmikroskop und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE69729913T2 (de) Ätzverfahren zum Herstellen von Metallfilmstrukturen mit abgeschrägten Seitenwänden
DE19610782B4 (de) Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Strukturen
DE4338433C2 (de) Mikro-Betätigungsglied und Verfahren zu dessen Herstellung
EP1359593B1 (de) SPM-Sensor und Verfahren zur Herstellung desselben
EP1113980B1 (de) Apertur in einem halbleitermaterial sowie herstellung der apertur und verwendung
DE10027060B4 (de) Abtastspitzen,Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben, insbesondere für die Rastersondenmikroskopie
DE19600399C1 (de) Herstellverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit einer beweglichen Struktur
DE4314301C1 (de) Abtastvorrichtung zur Untersuchung von Oberflächenstrukturen mit Auflösung im submicron-Bereich und Verfahren zu deren Herstellung
DE69817452T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer micromechanischen Messsonde, insbesondere eines Rasterkraftmikroskops
DE19945170B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Schablonenmaske
DE102022111943B3 (de) Verfahren und Trägersubstrat zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes
DE69107802T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Auslegertastspitze zur Anwendung in einem Rasterkraftmikroskop.
DE19509903A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Abtastvorrichtung zur kombinierten Untersuchung von verschiedenen Oberflächeneigenschaften mit Auflösung im Nanometerbereich

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NANO WORLD AG, NEUCHATEL, CH

8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee