DE102007010462B4

DE102007010462B4 - Verfahren zur Herstellung einer Teilchenstrahlquelle

Info

Publication number: DE102007010462B4
Application number: DE200710010462
Authority: DE
Inventors: Josef Sellmair
Original assignee: Individual
Current assignee: Sellmair Josef Dr 84036 Landshut De
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2027-03-02
Also published as: WO2008104394A1; DE102007010462A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Teilchenstrahlquelle, welche wenigstens eine Feldemitterspitze (8) zur Abstrahlung von Teilchen (9) aufweist, mit folgenden Schritten:
– Aufbringen mindestens einer ersten Oberflächenlage (3, 4) aus einem elektrisch halbleitenden oder leitenden Material auf die Oberfläche (2) eines Substrates (1), wobei das Substrat (1) auf der Oberfläche (2) elektrisch isolierend ist,
– Strukturieren der mindestens einen auf das Substrat (1) aufgebrachten ersten Oberflächenlage (3, 4) dergestalt, dass eine oder mehrere elektrisch leitfähige Bahnen (4) entstehen, die schmaler als etwa 1 μm sind und eine Höhe geringer als etwa 1 μm aufweisen, wobei die mindestens eine Bahn (4) als Unterlage für das spätere Deponieren der wenigstens einen Feldemitterspitze (8) dient, und dass eine oder mehrere weitere elektrisch leitfähige Oberflächenstrukturen (3) entstehen, die untereinander und von der mindestens einen Bahn (4) elektrisch isoliert sind,
– teilweises Abtragen von zwischen der mindestens einen Bahn (4) und der mindestens...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Teilchenstrahlquelle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie es beispielsweise aus der DE 691 16 859 T2 bekannt ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Teilchenstrahlquelle zur Abstrahlung eines Elektronenstrahls für elektronenoptische Geräte, wie zum Beispiel Rasterelektronenmikroskope für die Untersuchung der Oberflächenstruktur oder auch für Mikrosonden für die Materialuntersuchung durch Elektronenstrahlanregung, bei denen der Durchmesser des Elektronenstrahls auf der Probenoberfläche (Sondenstrom) in Kombination mit der Sondenstromstärke eine für das Auflösungsvermögen des Geräts entscheidende Größe darstellt.
Eine derartige Teilchenstrahlquelle hat insbesondere eine sehr kleine Teilchenemissionsoberfläche („virtuelle Quellgröße”) und wird mittels MEMS-(Micro-Elektro-Mechanical-Systems-) und nanotechnologischen Methoden hergestellt. Insbesondere wird die Emitterspitze mittels teilchenstrahlinduzierter Deposition (auch Teilchenstrahldeposition genannt), z. B. elektronenstrahlinduzierter Deposition, hergestellt, was kontrolliertes Erzeugen von dreidimensionalen Strukturen mit einer Präzision von wenigen Nanometern ermöglicht. Ein Problem bei der Herstellung von Emitterspitzen mittels Teilchenstrahldeposition liegt darin, dass die Teilchen (z. B. Elektronen oder Ionen) beim Auftreffen auf Material während der Depositionsphase gestreut (in ihrer Flugrichtung verändert) werden und an sekundären Flächen (z. B. Isolatoroberflächen) weitere unbeabsichtigte Teilchenstrahldeposition bewirken. Insbesondere bei Elektronenstrahldeposition liegt ein Problem darin, dass die Elektronen aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit die entstehende Emitterspitze und weitere Materialschichten durchschlagen und auch noch im Material gestreut werden. Diese gestreuten Elektronen finden sich in einem Bereich um die so hergestellte Emitterspitze, welcher sich mehrere Mikrometer um die Spitze herum ausdehnt. In diesem Bereich erfolgt daher weitere unbeabsichtigte Teilchenstrahldeposition mit geringerer Dosis. Als Folge entsteht in diesem Bereich eine dünne, gering leitfähige Lage von weiterem deponierten Material. Diese Lage bewirkt, dass die Isolatoroberflächen in diesem Bereich für den Betrieb der Teilchenstrahlquelle anzulegenden elektrischen Spannungen eine unzureichende Isolationsfähigkeit besitzen. Die unzureichende Spannungsfestigkeit führt im Laufe des Emitterbetriebs zur Zerstörung der Strukturen. Es sind Methoden bekannt, um die Spannungsfestigkeit der Isolationsstrecke zu erhöhen. Dazu gehört thermisches Ausheizen (K. Murakami, N. Yamasaki, S. Abo, F. Wakaya, and M. Takai: „Effect of thermal annealing on emission characteristics of nanoelectron source fabricated using beam-assisted process”, J. Vac. Sci. Technol. B23, no. 2 (2005), S. 759–761), oder das Zurücksetzen der Isolatoroberfläche auf eine größere Entfernung vom Ort der Elektronenstrahldeposition (S. Bauerdick, C. Burkhardt, D. P. Kern, and W. Nisch: „Addressable field emitter array: A tool for designing field emitters and a multibeam electron source”, J. Vac. Sci. Technol. B22, no. 6 (2004), S. 3539–3542). Beide vorbekannten Methoden haben Nachteile, wie z. B. zusätzliche Prozessschritte, nicht ausreichende Effizienz der zusätzlichen Prozessschritte, Bedarf für ein komplexeres mehrschichtiges Ausgangssubstrat, oder eine mechanische Schwächung der Struktur durch die Zurückverlegung der Isolatorschicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren zur Herstellung einer Teilchenstrahlquelle anzugeben, das die Fertigung von teilchenstrahldeponierten Spitzen ermöglicht, ohne diese gering leitfähige Schicht auf den umliegenden Isolatoroberflächen zu erzeugen, und ohne die soeben beschriebenen Nachteile dafür aufzuweisen.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Teilchenstrahlquelle, welche eine Feldemitterspitze zur Abstrahlung von Teilchen aufweist, umfasst die folgenden Schritte:

– Aufbringen mindestens einer ersten Oberflächenlage aus einem elektrisch halbleitenden oder leitenden Material auf die Oberfläche eines Substrates, wobei das Substrat zumindest auf der Oberfläche elektrisch isolierend ist,
– Strukturieren der mindestens einen auf das Substrat aufgebrachten ersten Oberflächenlage dergestalt, dass eine oder mehrere, möglichst schmale, d. h. schmaler als etwa 1 μm, elektrisch leitfähige Bahnen von geringer Höhe, d. h. wiederum geringer als etwa 1 μm, gefertigt wird, wobei die Bahnen als Unterlage für das spätere Deponieren einer Feldemitterspitze dienen, und dass eine oder mehrere weitere elektrisch leitfähige Strukturen, die untereinander und von diesen Bahnen elektrisch isoliert sind, ebenfalls auf der Oberflächenlage entstehen,
– teilweises Abtragen von zwischen den Bahnen und Oberflächenstrukturen liegenden, freiliegenden Bereichen der elektrisch isolierenden Substratoberfläche dergestalt, dass die entstehenden neuen elektrisch isolierenden Substratoberflächen beim folgenden Aufbringen einer weiteren leitfähigen Lage nicht komplett bedeckt werden, sondern dass die Bedeckung wesentlicher Bereiche der neu entstandenen elektrisch isolierenden Substratoberfläche durch die darüber liegenden Oberflächenlagen verhindert wird,
– Aufbringen einer weiteren leitfähigen Lage auf die so entstandene Oberfläche derart, dass im Wesentlichen nur die der ersten Oberflächenlage parallelen Flächen damit bedeckt werden,
– Aufbringen der Feldemitterspitze auf die schmale Bahn und hierbei exakte Positionierung der Feldemitterspitze mit einer Genauigkeit von wenigen Nanometern im Zentrum der optischen Achse der mikromechanischen Teilchenstrahlquelle.

Dem Prinzip der Erfindung folgend kann vorgesehen sein, dass die ersten leitfähigen Lagen unterätzt werden, insbesondere vermittels eines isotropen, vorzugsweise nasschemischen Ätzschritts.
In einem weiteren Schritt erfolgt die Prozessierung des so hergestellten Substrates mittels eines reaktiven isotropen Prozesses, z. B. mittels der Anwendung eines Sauerstoffplasmas, zur teilweisen oder gänzlichen Entfernung und/oder Modifikation der Zusammensetzung verbliebenen Materials aus unbeabsichtigter Teilchenstrahldeposition.
Diese Verfahrensschritte vermeiden die Ursache der Ausbildung von elektrisch gering leitfähigen Schichten während der Teilchenstrahldeposition der Feldemitterspitze, die in der Streuung von Elektronen auf Isolatoroberflächen während der Teilchenstrahldeposition und der dortigen „parasitären” Teilchenstrahldeposition beruht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt die Herstellung von Feldemitterspitzen mittels Teilchenstrahldeposition, ohne die bei Teilchenstrahldeposition, insbesondere Elektronenstrahldeposition üblichen schwach leitfähigen Schichten zwischen den untereinander isolierten Elektroden zu verursachen. Gleichzeitig hat der von diesen Feldemitterspitzen emittierte Teilchenstrahl wegen der hohen Positioniergenauigkeit der Feldemitterspitze nur minimale Strahlaberrationen.
Mit einem abgewandelten Verfahren, bei dem an Stelle der die Feldemitterspitze tragenden Bahn eine wesentlich leichter herzustellende Kante einer geeignet strukturierten Metallfläche als Träger der Feldemitterspitze dient, gelingt die einfache Herstellung von Teilchenemittern, bei denen Teilchenstrahlaber rationen und -abstrahlwinkel von untergeordneter Bedeutung sind.
Ein Vorteil des beschriebenen Herstellungsverfahrens liegt in der Erhaltung der Spannungsfestigkeit der Strukturen nach einer Elektronenstrahldeposition. Voneinander elektrisch isolierte Strukturen, die z. B. zum Anlegen der Extraktionsspannung dienen, zeigen auch nach der Elektronenstrahldeposition der Emitterspitze unverändert hohe Spannungsfestigkeit. Dies ist wesentliche Voraussetzung für den Betrieb der Teilchenemitter.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Teilchenstrahlquellen liegt darin, dass keine Isolatoroberflächen in Richtung des Vakuumraums zeigen, in dem die Teilchenstrahlen vorhanden sind. Dies erhöht die Stabilität der Emissionsrichtung des Teilchenstrahls, da sich die Isolatoroberflächen nicht aufladen können und sich somit die elektrischen Felder nicht unbeabsichtigt ändern.
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung einer Teilchenstrahlquelle in miniaturisierter Form, welche eine mit Teilchenstrahldeposition hergestellte Emitterspitze beinhaltet. Derartige Emitterspitzen ermöglichen Elektronenmikroskopie mit der höchsten Auflösung. Durch die Miniaturisierung können diese Teilchenstrahlquellen mit geringer Spannung betrieben werden (z. B. als Elektronenstrahlquellen mit 100 V, im Gegensatz zu konventionellen, die mit mehreren 1000 V betrieben werden), was eine Vielzahl weiterer Vorteile bietet.
Das Herstellungsverfahren der Feldemissionsspitze mit Teilchenstrahldeposition hat den weiteren Vorteil, dass die Feldemitterspitze bis auf wenige Nanometer exakt positioniert werden kann. Dadurch ist es möglich, die Feldemitterspitze exakt im Zentrum der elektronenoptischen Achse zu positionieren und davon herrührende Abbildungsfehler zu vermeiden. Dies unterscheidet dieses hier beschriebene Verfahren von anderen Verfahren (z. B. Abscheidung von carbon nanotubes als Feldemitter), die wegen der mangelnden Positionierfähigkeit große Aberrationen in der elektronenoptischen Auslegung erzeugen.
In Weiterführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der durch die Emitter-Leiterbahnen induzierte Astigmatismus des Strahls durch geeignete Emitterflächengeometrie minimiert oder sogar eliminiert wird. Durch die Emitter-Leiterbahn und Zuführungs-Leiterbahnen weist der emittierte Teilchenstrahl Astigmatismus auf. Abhilfe schafft ein entsprechendes Layout der eigentlichen Extraktoren-Flächen, die diesen Geometrie-induzierten Astigmatismus korrigieren können. Dies ist möglich, weil die den Astigmatismus verursachenden Geometrien bekannt und deren Auswirkungen berechenbar und zeitlich konstant sind. Dadurch kann eine Anpassung der Extraktionsgeometrie im Layout schon berücksichtigt werden. Werden magnetische Elemente eingesetzt, bewirken diese eine Rotation des emittierten Strahls um die Strahlachse. Diese Rotation ist in die Berechnungen einzubeziehen.
Wenn in Weiterführung der Erfindung mit einem weiteren Unterätz-Schritt die Extraktionsstruktur unterätzt wird, so kann ein Leckstrom verhindert werden, der durch auf die Extraktionsstruktur im Spalt gestreute Primärelektronen erzeugt werden würde.
Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass während der Teilchenstrahldeposition an die voneinander elektrisch isolierten Lagen unterschiedliche elektrische Spannungen angelegt werden. Auf diese Weise gelingt es, gestreute Primärelektronen günstig zu beinflussen bzw. in ihrer Richtung zu steuern.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
Weitere Vorteile, Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1a bis 1f die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zur Herstellung einer Teilchenstrahlquelle nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2a bis 2c ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine mit dem beschriebenen Verfahren hergestellte Teilchenstrahlquelle ist in den 1a bis 1f gezeigt. Ein vorzugsweise aus einem Isolatormaterial wie Glas, SiO₂, Quarz, Keramik, oder ähnlich, oder auch aus einem Halbleitermaterial wie Si, GaAs, InP oder dergleichen bestehendes und zumindest an seiner Oberfläche 2 elektrisch isolierendes Substrat 1 ist mit elektrisch leitfähigen Oberflächenlagen 3 und 4, die untereinander elektrisch isoliert sind, bedeckt (1a, nicht maßstäblich). Die Oberflächenlagen 3, 4 können aus einer oder mehreren übereinander liegenden Schichten bestehen. Eine dieser Oberflächenlagen, bevorzugt eine möglichst schmale (bevorzugt schmaler als 1 μm) metallische oder sonstige leitfähige Bahn 4 von geringer Höhe (bevorzugt geringer als 1 μm) dient als Unterlage für das Deponieren einer oder mehrerer Feldemitterspitzen 8 und ist von dafür geeigneter Geometrie (1b: stark vergrößerter Ausschnitt der Oberfläche aus 1a). Weitere daneben, durch eine Isolatoroberfläche getrennte Bahnen oder andere geometrische Formen von Metall dienen als zusätzliche Elektroden zur Extraktion, Fokussierung, oder Formung des Teilchenstrahls. Bevorzugt werden diese Elektroden mittels an sich bekannter lithografischer Methoden wie z. B. Elektronenstrahllithografie hergestellt. Die leitfähigen Oberflächenlagen 3 und Bahnen 4 oder sonstigen leitfähigen Strukturen sind auf einem ebenen Isolator, z. B. Siliziumdioxid, aufgebracht.
In einem weiteren Herstellungsschritt (1c) wird die zwischen den Strukturen der Oberflächenlage 3 und/oder der Bahnen 4 freiliegende Isolatoroberfläche 2 abgetragen, z. B. durch selektives chemisches Ätzen in Flüssig- oder Gasphase oder eine andere geeignete Methode. Dabei sind die Prozessparameter so zu wählen, dass die entstehenden neuen Isolatoroberflächen beim folgenden Aufbringen einer weiteren leitfähigen Lage nicht komplett bedeckt werden, sondern dass die Bedeckung der Bereiche 5 der neu entstandenen Isolatoroberfläche durch die darüber liegende Oberflächenlagen 3 und/oder Bahnen 4 verhindert wird. Bevorzugt werden die ersten leitfähigen Oberflächenlagen 3 und/oder Bahnen 4 unterätzt (z. B. durch isotropes Ätzen).
Im folgenden Schritt (1d) wird eine weitere leitfähige Lage 6, die auch aus mehreren Schichten bestehen kann, auf die so entstandene Oberfläche derart aufgebracht (z. B. mittels gerichtetem Aufdampfen), dass im Wesentlichen nur die der ersten Oberflächenlage parallelen Flächen damit bedeckt werden.
Optional kann ein weiterer Prozessschritt (z. B. isotropes Ätzen) zur weiteren Abtragung der Isolatoroberfläche und damit zur Erhöhung der Isolationsfestigkeit erfolgen (1e). Die dadurch neu entstandenen Isolatoroberflächen 7 weisen eine erhöhte Spannungsfestigkeit gegenüber den ursprünglichen Isolatoroberflächen 5 auf.
Eine vorteilhafte Eigenschaft dieser Struktur ist, dass die Bereiche 5, die der Bahn 4 am nächsten liegen, zum größten Teil nicht durch den gestreuten Teilchenstrahl 10 aus der Teilchenstrahldepositon der Feldemitterspitze 8 mit dem Primärteilchenstrahl 9 getroffen werden können und damit die Ausbildung einer leitfähigen Schicht, die das Isolationsvermögen zerstören würde, nicht stattfindet. Die Teilchenstrahldeposition kann darüber hinaus noch durch geeignete elektrische Felder unterstützt werden, die über die leitfähigen Oberflächenlagen 3 und/oder Bahnen 4 erzeugt werden können, und die langsame Sekundärteilchen aus vorgenanntem Prozeß von den Bereichen der Isolatoroberfläche 5 oder 7 fernhalten. 1f zeigt die Wirkungsweise. Dies ist gleichzeitig der wesentliche Unterschied zu dem in DE 69116859T2 gezeigten Verfahren, bei dem die Feldemitterspitze, falls sie durch Elektronenstrahldeposition erzeugt werden würde, die Isolationsfestigkeit der Isolatorbereiche deutlich herabsetzen würde.
Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der Struktur nach 1f ist, dass die noch verbleibenden Isolatorbereiche 5, 7, aus Richtung senkrecht auf die Oberfläche des Substrates gesehen, verdeckt sind und sich daher nicht durch Sekundärprozesse beim Betrieb der Teilchenstrahlquelle aufladen, bzw. eine Aufladung dieser Isolatorbereiche sich nicht störend auf die Teichenemission der Teilchenstrahlquelle auswirkt.
Das Herstellungsverfahren der Feldemissionsspitze 8 mit Teilchenstrahldeposition hat den weiteren Vorteil, dass die Feldemitterspitze 8 bis auf wenige Nanometer exakt positioniert werden kann. Erst dadurch ist es möglich, die Feldemitterspitze 8 exakt im Zentrum der elektronenoptischen Achse zu positionieren und durch Fehlpositionierung verursachte Abbildungsfehler zu vermeiden. Dies unterscheidet dieses hier beschriebene Verfahren von anderen Verfahren (z. B. Abscheidung von carbon nanotubes als Feldemitter), die wegen der mangelnden Positionierfähigkeit große Aberrationen in der elektronenoptischen Auslegung erzeugen.
Alle leitfähigen Lagen sind bis an makroskopische flache Geometrien (z. B. Kontaktpads) der Substratoberfläche 2 weitergeführt, über die auf einfache Weise elektrische Spannung an besagte Lagen angelegt wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den 2a bis 2c gezeigt. Auf der Isolatoroberfläche 2 eines Substrats 1 wird mittels optisch lithografischer, elektronenstrahllithografischer, chemischer und/oder anderer geeigneter Methoden eine erste leitfähige Oberflächenlage 3 hergestellt. Diese Fläche bedeckt nur einen Teil der Isolatoroberfläche 2 des Substrates 1. Bevorzugt wird die besagte Fläche mit einer Geometrie erzeugt, die Bereiche hat, welche von möglichst viel der nicht mit der Leiterfläche bedeckten Fläche umgeben sind (z. B. längere scharfe Ecken). 2b zeigt eine stark vergrößerte Draufsicht von oben auf eine mögliche bevorzugte Ausführungsform. Vorzugsweise eine Ausbuchtung oder scharfe Ecke der leitfähigen Fläche mit einer Länge bevorzugt größer als 1 μm dient als Fußpunkt 11 für die Teilchenstrahldeposition der Feldemitterspitze 8. Analog wie in 1b bis 1f beschrieben wird die Unterätzung und Herstellung der weiteren Lage durchgeführt. Die Feldemitterspitze 8 wird über eine Spannungsdifferenz zwischen den leitfähigen Schichten zur Emission angeregt. Dieses Ausführungsbeispiel besitzt den Vorteil, keine hochauflösenden Strukturierungsmaßnahmen (z. B. Elektronenstrahllithografie) zu erfordern.
Natürlich sind verschiedenartigste Geometrien möglich, denen nur das Merkmal gemeinsam ist, dass sie anfänglich eine leitfähige Fläche mit einem Rand zum Isolator hin besitzen und mechanisch stark genug sind, um an diesem Rand ausreichendes Unterätzen des Isolators zu erlauben, sowie dick genug sind, um den Primärelektronenstrahl 9 zu blockieren. Ebenso sind verschiedene Ausführungsformen der teilchenstrahldeponierten Feldemitterspitze 8 möglich. Insbesondere kann die Feldemitterspitze unter anderen als den in den Zeichnungen gezeigten Winkeln relativ zur Oberfläche 2 erzeugt werden. Insbesondere kann auch die die Feldemitterspitze tragende Bahn 4 eine höherzählige Symmetrie besitzen, um dem Astigmatismus des emittierten Teilchenstrahls entgegenzuwirken.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Teilchenstrahlquelle, welche wenigstens eine Feldemitterspitze (8) zur Abstrahlung von Teilchen (9) aufweist, mit folgenden Schritten: – Aufbringen mindestens einer ersten Oberflächenlage (3, 4) aus einem elektrisch halbleitenden oder leitenden Material auf die Oberfläche (2) eines Substrates (1), wobei das Substrat (1) auf der Oberfläche (2) elektrisch isolierend ist, – Strukturieren der mindestens einen auf das Substrat (1) aufgebrachten ersten Oberflächenlage (3, 4) dergestalt, dass eine oder mehrere elektrisch leitfähige Bahnen (4) entstehen, die schmaler als etwa 1 μm sind und eine Höhe geringer als etwa 1 μm aufweisen, wobei die mindestens eine Bahn (4) als Unterlage für das spätere Deponieren der wenigstens einen Feldemitterspitze (8) dient, und dass eine oder mehrere weitere elektrisch leitfähige Oberflächenstrukturen (3) entstehen, die untereinander und von der mindestens einen Bahn (4) elektrisch isoliert sind, – teilweises Abtragen von zwischen der mindestens einen Bahn (4) und der mindestens einen Oberflächenstruktur (3) liegenden, freiliegenden Bereichen der elektrisch isolierenden Substratoberfläche (2) dergestalt, dass die entstehenden neuen elektrisch isolierenden Substratoberflächen beim folgenden Aufbringen einer weiteren leitfähigen Lage (6) nicht komplett bedeckt werden, sondern dass die Bedeckung wesentlicher Bereiche der neu entstandenen elektrisch isolierenden Substratoberfläche durch die darüber liegende erste Oberflächenlage (3, 4) verhindert wird, – Aufbringen der weiteren leitfähigen Lage (6) auf die so entstandene Oberfläche derart, dass im Wesentlichen nur die der ersten Oberflächenlage (3, 4) parallelen Flächen damit bedeckt werden, und – Aufbringen der wenigstens einen Feldemitterspitze (8) mittels Teilchenstrahldeposition auf die mindestens eine schmale Bahn (4) und hierbei exakte Positionierung der wenigstens einen Feldemitterspitze (8) mit einer Genauigkeit von wenigen nm.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste leitfähige Lage (3, 4) unterätzt wird, insbesondere vermittels eines anisotropen Ätzschrittes.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragen von zwischen der mindestens einen Bahn (4) und der mindestens einen Oberflächenstruktur (3) liegenden, freiliegenden Bereichen der elektrisch isolierenden Substratoberfläche durch selektives chemisches Ätzen in Flüssig- oder Gasphase oder eine andere damit vergleichbare Ätzmethode erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberflächenlage (3, 4) aus einer oder mehreren übereinander liegenden Schichten besteht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Oberflächenstruktur (3) Bahnen oder andere geometrische Formen von Metall sind, welche als zusätzliche Elektroden zur Extraktion, zur Fokussierung, oder zur Teilchenstrahlformung dienen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung mittels lithografischer Methoden wie z. B. Elektronenstrahllithografie erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine leitfähige Bahn (4) und die mindestens eine Oberflächenstruktur (3) als vorbestimmte geometrischen Formen auf einem ebenen Isolator, insbesondere einem solchen aus Siliziumdioxid, aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Prozessschritt zur weiteren Abtragung der Isolatoroberfläche und damit zur Erhöhung der Isolationsfestigkeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere leitfähige Lage (6), die insbesondere aus mehreren Schichten bestehen kann, durch gerichtetes Aufdampfen aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Strukturen (3, 4, 6) alle Bereiche der Isolatoroberflächen, die senkrecht zum Teilchenstrahl (9) verlaufen, abdecken und dadurch Aufladungen dieser Isolatoroberflächen durch den von der mindestens einen Bahn (4) ausgehenden Teilchenstrahl (9) oder durch vom Teilchenstrahl (9) hervorgerufene Sekundärprozesse verhindert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Extraktionsstruktur dienenden Elektroden unterätzt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die mindestens eine Feldemitter-Leiterbahn (4) induzierte Astigmatismus des Strahls durch eine geeignete Emitterflächengeometrie minimiert oder sogar eliminiert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feld-Emitterspitze (8) Kohlenstoff aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Teilchenstrahldeposition an die voneinander elektrisch isolierten Lagen (3, 4, 6) unterschiedliche elektrische Spannungen angelegt werden.