DE19906960C2 - Verfahren zur Erzeugung von metallenen Strukturen im Nanometer-Bereich (nm-Bereich) auf leitenden Oberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von metallenen Strukturen im nm-Bereich auf leitenden Oberflächen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

In den letzten Jahren fand in der Entwicklung bei­ spielsweise elektronischer Bauelemente eine kontinuier­ liche Entwicklung hin zu immer kleiner werdenden Struk­ turen bis in den Submikrometer-Bereich statt. Angetrie­ ben wurde diese Entwicklung durch die Forderungen nach wachsenden Geschwindigkeiten elektronischer Schaltungen aufgrund geringerer Bauelement-Abstände und sinkenden Kosten für deren Herstellung. Auch in der Mikromechanik findet eine stark zunehmende Miniaturisierung der me­ chanischen Bauteile statt. Die kontrollierte Manipula­ tion von Oberflächen im nm-Bereich ermöglicht die Her­ stellung von neuartigen, immer kleiner werdenden elek­ tronischen und mechanischen Bauelementen. Aus diesen Gründen besteht ein großen wissenschaftliches und tech­ nologisches Interesse an der Modifikation von Materie bis hin zu atomaren Dimensionen. Die bisher gängigen Methoden zur Herstellung von Submikrometer-Strukturen wie optische Lithographie, Röntgenstrahl- und Elektro­ nenstrahllithographie sind nicht geeignet, Strukturen in der Größenordnung von atomaren Abständen zu erzeu­ gen, da ihre Auflösung aufgrund der Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Strahlung oder der Art der Wechselwirkung mit der Oberfläche im wesentlichen eingeschränkt auf den Submikrometer-Bereich bleibt. Die Strukturierung von Monoschichten in dieser Form ist nach heutiger Kenntnis nur mit dem Rastertunnelmikro­ skop möglich.

Aus der US 5 043 578 ist ein Verfahren zum Schrei­ ben von nm-Strukturen mittels Tunnelspitze eines Ra­ stertunnelmikroskopes auf Oberflächen von leitfähigen Strukturen bekannt. Die Tunnelspitze besteht aus einem Metall, vorzugsweise Gold. Beim Anlegen von Spannungs­ pulsen und Tunnelkontakt der Spitze werden Atome des Metalls auf dem Substrat deponiert. Durch dieses Ver­ fahren ist es lediglich möglich einzelne Cluster auf dem Substrat zu deponieren.

Aus den Literaturstellen "Mamin, H. J.; Guenthner, P. H.; Rugar, D., 'Atomic emission from a gold scanning tunneling microscope tip', Phys. Rev. Lett. 65 (19), 2418 (1990)" und "Mamin, H. J.; Chiang, S.; Birk, H.; Guenthner, P. H.; Rugar, D., 'Gold deposition from a scanning tunneling microscope tip', J. Vac. Sci. Tech­ nol. B 9 (2) (1991)" ist es bekannt auf einer Gold- und Platinoberfläche an Luft und im UHV von einer Goldspit­ ze mittels Feldemission einzelne Goldcluster zu depo­ nieren. Um Goldemission anzuregen, wurden Spannungs­ pulse gesetzt, während die Spitze im Tunnelkontakt war. Die Spannungspulse (< 3,5 V) waren so kurz, (< 0,5 ms), daß die Regelung nicht in der Lage war, die Spitze zu­ rückzuziehen. Die Cluster hatten eine Höhe von 2 bis 3 nm und einen Durchmesser von 10 bis 30 nm.

Durch die Literaturstelle Pascual, J. I.; Mendez, J.; Gomez-Herrero, J.; Baro, A. M.; Garcia, N.; Binh, V. T.; 'Quantum contact in gold nanostructures by scan­ ning tunneling microscopy', Phys. Rev. Lett. 71 (12), 1852 (1993), ist es bekannt mittels Spannungspulsen Cluster von einer Goldspitze auf eine Goldoberfläche zu deponieren. Hier erfolgt die Golddeposition durch die Ausbildung eines mechanischen Kontaktes zwischen Spitze und Probe.

Aus Schaub, T.; Wiesendanger, R.; Güntherodt, H. J.; 'Comparative study of different tip materials for surface modification by the scanning tunneling micros­ cope', Nanotechnology 3 77 (1992), ist es bekannt außer Gold Spitzenmaterialien wie Eisen, Nickel und Platin zur Erzeugung von Clustern auf einer Goldoberfläche an Luft zu verwenden. Der Abscheidevorgang geschieht bei diesen Materialien jedoch mit deutlich geringerer Zu­ verlässigkeit. Hier wird zur Erklärung des Abscheide­ vorganges die elektrostatische Kraft zwischen Spitze und Oberfläche während eines Spannungspulses herangezo­ gen.

Durch Hsiao, G. S.; Penner, R. M.; Kingsley, J., 'Deposition of metal nanostructures onto Si(111) surfa­ ces by field evaporation in the scanning tunneling mi­ croscope', Appl. Phys. Lett. 64 (11), 1350 (1994) ist es bekannt ebenfalls Goldstrukturen an Luft von einer Goldspitze mit kurzen Spannungspulsen auf einer Si(111) : H-Fläche zu deponieren. Zur Deposition wurden beide Spitzenpolaritäten verwendet. Es zeigte sich, daß nur die bei negativem Spitzenpotential erzeugten Struk­ turen metallisch und stabil sind. Für den Material­ transport von der Spitze wird Feldemission vorgeschla­ gen.

Durch den Stand der Technik ist somit der Gold­ abscheidevorgang von einer Goldspitze in einem Raster­ tunnelmikroskop bekannt. Der Prozeß des Goldabscheide­ vorganges ist jedoch keineswegs als gesichert anzuse­ hen, da bezüglich des Abscheideprozesse widersprüchli­ che Ansichten existieren. Alle bekannten Verfahren nut­ zen kurze Spannungspulse im µs-Bereich um eine Gold­ abscheidung auf der Oberfläche zu bewirken. Auf diese Weise ist es allerdings nur möglich, einzelne Cluster abzuscheiden, jedoch keine kontinuierlichen Strukturen, beispielsweise Linien. Außer Gold wurden auch andere Materialien nämlich Eisen, Nickel und Platin zur Abscheidung des Spitzenmaterials auf der Oberfläche verwendet, wobei diese Strukturen mittels Spannungspulsen deponiert wurden. Hier zeigte sich jedoch eine größere Zuverlässigkeit bei der Verwendung von Gold gegenüber diesen Materialien.

Aus der Veröffentlichung J. Vac. Sci. Technol. B 15 (2), Mar/Apr 1997 (M. S. Gupalo et al.) ist ein Verfahren zur Erzeu­ gung von metallenen Strukturen (Lithium-Strukturen) im nm- Bereich auf einem leitenden Substrat (hier eine Pt-Oberfläche) mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops bekannt. Bei diesem Verfahren geht es darum aufzuzeigen, daß eine sowohl einschich­ tig als auch mehrschichtig mit Lithium beschichtete Spitze eines Rastertunnelmikroskops eine geeignete Festkörper- Lithiumionenquelle zum reproduzierbaren Übertragen von Lithium auf eine Pt-Oberfläche und zum Erzeugen von Lithium- Abscheidungen im nm-Bereich durch Anlegen von positiven Span­ nungsspitzen an die Rastertunnelmikroskop-Spitze darstellt. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß nur diskrete Lithium-Hügelchen erzeugt werden können, nicht jedoch kontinu­ ierliche Strukturen, insbesondere kontinuierliche Linien.

Die US-54 71 064 betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Abscheiden von diskreten Hügelchen und/oder zur Erzeugung von diskreten Ausnehmungen auf einer elektrisch isolierenden Beschichtung einer elektrisch leitenden Schicht eines Werkstückes unter Verwendung eines Rasterkraftmikroskops, indem Spannungsimpulse an die Spitze des Rasterkraftmikroskops angelegt werden. Die Spitze des Rasterkraftmikroskops ist mit einem elektrisch leitenden Material wie Gold oder Gallium beschichtet. Auch mit diesem bekannten Verfahren und dieser bekannten Vorrichtung sind keine kontinuierlichen Strukturen, insbesondere kontinuierliche Linien erzeugbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung von metallenen Strukturen im nm-Bereich auf leitenden Oberflächen so auszugestalten, daß kontinuierli­ che Strukturen, insbesondere kontinuierliche Linien erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfin­ dungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen angege­ ben.

Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß auf eine metallische Spitze eines Rastertunnelmikroskopes aufgebrachtes Metall durch Anlegen höherer Tunnelspannungen und -ströme, als typischerweise für die atomare Abbildung von Oberflächen mit dem Rastertunnelmikroskop erforderlich sind, während des Rastervorganges gezielt auf der abgerasterten, leitenden Oberfläche abgeschieden wird und zwar in stabilen, kontinuier­ lichen Strukturen, insbesondere kontinuierlichen Linien mit Größen im nm-Bereich. Beim Rastern mit Standard-Spannungen (ca. 2 V) und Standard-Strömen (ca. 1 bis 0,1 nA für Silizium) mit einer mit Metall beschichteten Spitze findet keine Abschei­ dung des auf die Spitze aufgebrachten Metalls auf der Oberflä­ che statt, so daß das Rastertunnelmikroskop vor und nach der Strukturierung zum Suchen der geeigneten Strukturierungs- Position und zur Kontrolle des Erfolgs der Strukturierung verwendet werden kann. Die Beschichtung der Spitze kann im eingebauten Zustand im Rastertunnelmikroskop vorgenommen werden, indem ein Metall-Verdampfer so angebracht wird, daß er genau auf die Spitze zielt.

Auf diese Weise ist die lithographische Erzeugung kleiner Strukturen im nm-Bereich möglich, insbesondere die Abscheidung kontinuierlicher Linien mit nur wenigen Atomlagen Dicke durch direktes Schreiben, ohne daß ein Entwicklungsschritt (Maske) notwendig ist. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können zum Beispiel auch auf Halbleiterbauelementen kleinste Kontakte ge­ legt und Programmierungen und Korrekturen vorgenommen werden. Vor allem können durch dieses Verfahren Struk­ turen erzeugt werden, die mit der Elektronenstrahlli­ thographie nicht herstellbar wären, da letztere Struk­ turen zu groß sind und der Elektronenstrahl eine zu starke lokale Zerstörung der Strukturen herbeiführen würde. Außerdem sind die Kosten viel geringer als bei der Elektronenstrahl-Lithographie.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können stabi­ le, kontinuierliche Metalllinien, insbesondere Silber­ linien mit einer silberbeschichteten Wolfram-Tunnel­ spitze, mit einer minimalen Breite von 15 nm und einer fast konstanten Höhe von ca. 3 nm erzielt werden, deren Länge nur durch den Scanbereich des Rastertunnelmikro­ skops eingeschränkt ist. Diese Silberlinien sind metal­ lische Nanolinien, die durch direktes, kontinuierliches Schreiben mit der Tunnelspitze und durch Materialtrans­ port von auf die Tunnelspitze aufgebrachtem Spitzenma­ terial hergestellt werden. Die Breite der Linien läßt sich verändern durch Variationen der Tunnelspannung, des Tunnelstromes und/oder der Scangeschwindigkeit. Die Breite der Linien läßt sich minimieren durch Abkühlen der Probe (des Substrates) unter Raumtemperatur.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist bei glei­ chem Aufbau der Vorrichtung eine zeitlich sehr schnelle Aufeinanderfolge der Verfahrensschritte - Aufnahme der Oberfläche, Anfahren der Stelle, eigentliche Lithogra­ phie und Kontrolle der Ergebnisse - möglich.

Bei Verwendung einer Tunnelspitze aus einem härte­ ren Material, beispielsweise Wolfram, als für das Be­ schichtungsmaterial, beispielsweise Silber, degradiert die Spitze nicht so schnell wie bei direkter Verwendung des Materials der Spitze.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beige­ fügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens zur Erzeugung von metallenen Strukturen im Nanometerbereich (nm-Bereich) auf leitenden Oberflächen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines bei der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendeten Piezoscanners mit Metallverdampfer,

Fig. 3 einen mit der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 erzeugten Quantendraht (Silberlinie),

Fig. 4 einen typischen Querschnitt durch die Sil­ berlinie nach Fig. 3 und

Fig. 5 eine 3D-Ansicht eines Ausschnittes der Silberlinien nach Fig. 3.

Gleiche Bauteile in den Figuren der Zeichnung sind mit den gleiche Bezugszeichen versehen.

Die Zeichnung (Fig. 1 und 2) zeigt schematisch ein Rastertunnelmikroskop 2, das mit einem Piezoelement 4, an dem eine Tunnelspitze 6 befestigt ist, an der ober­ sten Platte 8 eines Plattenstapels 10 angebracht ist. Zur Schwingungsisolierung sind Schwingungsdämpfungs­ elemente 12 zwischen die einzelnen Platten gelegt. Das Rastertunnelmikroskop weist einen Silberverdampfer 14 auf, mit dem zeitaufgelöste in situ Messungen zur Sil­ berepitaxie möglich sind. Das Piezoelement 4 und die Tunnelspitze 6 sind an einem Piezo-Linearmotor 18 an­ gebracht, der die Annährung der Spitze an eine Probe ermöglicht, die auf einem Probenschiffchen 20 angeordnet ist. Eine Grobannährung der Spitze an die Probe kann durch optische Kontrolle mit Hilfe eines long-di­ stance Mikroskops (nicht dargestellt) erfolgen. Die Spitze wird dabei langsam nach oben gefahren. Der Ab­ stand Probe-Spitze beträgt nach der Grobannährung etwa 0,1 mm. Hiernach beginnt die Feinannäherung der Spitze bis in Tunnelabstand, was vorzugsweise mit einer Compu­ tersteuerung erfolgt (nicht dargestellt). Auf diese Weise wird ein mechanischer Kontakt zwischen Spitze und Probe verhindert. Die Computersteuerung gibt der Ra­ stermikroskop-Regelung einen Tunnel-Sollstrom in Rich­ tung der Tunnelspannung (positiver Tunnelstrom) vor. Die Regelung versucht diesen zu erreichen, indem sie die Spitze vorfährt. Ist der Abstand zwischen Spitze und Probe zu groß, so daß der vorgegebene Sollstrom nicht erreicht werden kann, wird das Piezoelement 4 bis zur Maximumspannung ausgedehnt. Nun wird ein negativer Tunnelstrom vorgegeben, so daß das Piezoelement sich in z-Richtung zusammenzieht. Der Linearmotor fährt die Spitze einen Schritt von 100 nm vor und der Annährungs­ zyklus beginnt von neuem. Dies wird bis zur Erreichung des Tunnel-Sollstromes und damit des Tunnelsabstandes wiederholt.

Als Scanner wird ein Piezo-Röhrchenscanner 22 be­ nutzt, vergl. Fig. 2. Dieser besteht beispielsweise aus einer rohrförmigen Oxidkeramik. An der Außenseite ist er durch metallische Kontaktierung in vier voneinander getrennte Segmente 24, 25, 26, 27 geteilt. Die Innen­ seite ist durchgehend kontaktiert. Es wurden zwei ver­ schiedene Kontaktierungen für die laterale und vertika­ le Scannerbewegung gewählt. Zum einen wurden die Kon­ takte der Außenseite des Piezoelementes lateral in der Hälfte durchgetrennt, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist. Die Kontakte der oberen Hälfte wurden unterein­ ander kurzgeschlossen und mit der z-Spannung verbunden. Die unteren Kontakte werden für die x- und y-Spannung genutzt, wobei +x und -x bzw. +y und -y jeweils gegenüberliegen. Die gegenüberliegenden Kontakte werden zu­ einander auf invertiertes elektrisches Potential und die Innenseite des Piezoelements auf Masse gelegt. Ein Kabel 28 zur Tunnelspitze 6, das den Tunnelstrom führt, wird durch das Innere des Piezoelementes 4 geführt und ist so durch die Masse des inneren Kontaktes gut gegen Störfelder abgeschirmt. Der Scanbereich bei dieser Pie­ zokontaktierung beträgt ca. 2000 nm. Der Vorteil bei dieser Kontaktierung besteht darin, daß die z-Elektrode nicht gleichzeitig x/y-Gegenpol ist. In diesem Fall verbiegt sich das Piezoelement nicht beim Zurückziehen der Spitze. Eine Verbiegung des Piezoelements würde einen "Nachkriech"-Effekt bei erneuter Annährung der Spitze bewirken, da die horizontale Verbiegung noch nicht vollständig zum Stillstand gekommen ist. Dies würde Verzerrungen im Beginn der Tunnelbilder bewirken. Dieser "Nachkriech"-Effekt wird durch die beschriebene Kontaktierung weitestgehend minimiert.

Die Tunnelspitzen 6 wurden durch Ätzen von poly­ kristallinen Wolframdraht von einer Dicke von 0,25 mm hergestellt. Hierzu wurde beispielsweise ein Ende des Drahtes in eine 2-molare NaOH-Lösung ca. 3 mm tief ein­ getaucht. Durch Anlegen einer Spannung zwischen Draht und einer zweiten Elektrode, die in der Lösung ange­ bracht ist, wird der Draht elektrochemisch geätzt. Auf­ grund von Konvektion an der Oberfläche der Lösung ist der Materialabtransport von Wolframverbindungen hier am größten und somit die Ätzrate hier maximal. Nach eini­ gen Minuten Ätzen reißt das in die Lösung eingetauchte Drahtende an der am meisten geätzten Stelle an der Lö­ sungsoberfläche ab. Eine Abschaltelektronik (nicht dar­ gestellt) verhindert das weitere Ätzen der so entstan­ denen scharfen Spitze. Nach Kontrolle der Spitzenform mit einem optischen Mikroskop (nicht dargestellt) wird die Spitze für ca. 15 Minuten in fließendem destillier­ ten Wasser gespült. Danach wird sie im Vakuum einige Minuten auf ca. 600°C geheizt, um Verunreinigungen zu desorbieren und um innere Verspannungen des Drahtes abzubauen.

Als Silberverdampfer 14 kann ein Tiegel-Verdampfer­ aufbau gewählt werden, vergl. Fig. 2. Die Aufdampfzeit läßt sich mit Hilfe eines vor die Verdampferöffnung drehbaren Shutters 30 einstellen. Innerhalb des Mole­ külstrahls ist ein 10 MHz Schwingquarz 32 vorgesehen, dessen Schwingungsänderung zur Schichtdickenmessung dient. Durch Änderung der Dicke der Silberschicht auf dem Quarz beim Aufdampfen ändert sich dessen Schwin­ gungsdauer, so daß auf die Schichtdicke geschlossen werden kann, die auf die Probe aufgedampft wird. Die Reinheit des verwendeten Silbers betrug 99,999%.

Als Substrat für die Erzeugung der nm-Strukturen wurden mit Wasserstoff gesättigte und reine Silizium (111)-Oberflächen kommerziell erhältlicher Wafer (Pro­ be) verwendet.

Auf das Substrat wurden dann mit Hilfe der silber­ bedampften Tunnelspitze 6 im Rastertunnelmikroskop Sil­ berlinien aufgebracht.

Durch Scannen eines Bereiches der Oberfläche mit erhöhter Tunnelspannung oder erhöhtem Tunnelstrom, das heißt höherer Tunnelspannung oder höherem Tunnelstrom als typischerweise für eine atomare Abbildung von Ober­ flächen mit einem Rastertunnelmikroskop erforderlich, wurde das Silber von der Spitze auf der Oberfläche in gleichmäßigen Linien abgeschieden. Dabei ist die Depo­ sitionsrate vom Tunnelstrom, der Tunnelspannung und/oder der Scangeschwindigkeit abhängig.

Die Silberlinien haben eine minimal erreichbare Breite von 15 nm und eine weitgehend konstante Höhe von 3 nm. Ihre Länge ist nur durch die Größe des Scanberei­ ches des Rastertunnelmiroskopes beschränkt. Die Linien sind nicht unterbrochen und leicht reproduzierbar, so daß sie sehr gute Nanoleiterbahnen darstellen. Die Sil­ berlinien wurden auf die Oberfläche deponiert, indem die Wolfram-Tunnelspitze in situ, daß heißt im Rastertunnelmikroskop, mit einigen Monolagen Silber bedampft wurde, wobei eine komplette Bedampfung der Spitze oder eine ringförmige Bedampfung vorgesehen werden kann. Durch Aufheizen wird erreicht, daß Silbermaterial zur Spitze hin driftet. Es wurde festgestellt, daß bei ei­ nem Tunnelstrom von ca. 10 nA eine Grenze für eine kon­ tinuierliche Silberabscheidung bei einer Tunnelspannung zwischen 4 und 5 V bei einer Scangeschwindigkeit von ca. 3 nm/s liegt. Hierbei ergibt sich eine Linienbreite der Silberlinie von etwa 16 nm. Bei einer Scangeschwin­ digkeit von ca. 1 nm/s und einem Tunnelstrom von ca. 5 nA wird eine geschlossene Silberlinie ab einer Tun­ nelspannung von 9 V erreicht. Die Linienbreite beträgt hierbei ca. 50 nm.

Nach Übertragen einer genügend großen Menge an Silber von der Spitze auf die Oberfläche der Probe wird der Silberfluß geringer und reißt schließlich komplett ab. Das komplette Abdampfen des Silbers von der Umge­ bung des Tunnelübergangs auf der Spitze kann angeregt werden, indem mit sehr hohen Tunnelströmen (< 0,1 µA) und hohen Tunnelspannungen (< 9 V) eine Gegend der Oberfläche langsam gescannt wird. Erneutes in situ Aufdampfen von Silber auf die Spitze ermöglicht erneutes Schreiben von Silber-Nanoli­ nien. Durch das Hineinklappen eines Abschirmbleches (nicht dargestellt) vor die Probe kann ein Aufdampfen von Silber auf die Probe verhindert werden, während die Spitze bedampft wird.

Es ist möglich, lange Silberlinien beispielsweise von einer Breite von 24 nm zu schreiben, die über den ganzen Scanbereich beispielsweise von 2.000 nm gehen. Diese Linien sind nicht unterbrochen und weisen keine größeren Unregelmäßigkeiten auf, so daß sie die ideale Voraussetzung für die Verwendung als Nanoleiter haben. Eine solche Linie ist in der Fig. 3 dargestellt. Sie wurde aus zwei Teillinien zusammengesetzt, wodurch in der Mitte der Linie eine Verdickung entstanden ist. An der Stelle, wo die beiden Teillinien aufeinandertref­ fen, findet jedoch keine Unterbrechnung statt. Es ist somit kein Problem, auch Abzweigungen und Verlängerun­ gen einer Linie zu produzieren.

Ein typischer Querschnitt durch die Silberlinie nach Fig. 3 ist in der Fig. 4 dargestellt. Es zeigt sich, daß die Silberlinien ein deutliches Maximum (im vorliegenden Falle von 3,5 nm) in der Mitte der Linien haben und die Höhe linear zu den Seiten hin abfällt. Eine 3D-Ansicht eines Ausschnittes der Silberlinien nach Fig. 3 ist in der Fig. 5 dargestellt.

In der Fig. 3 ist deutlich erkennbar, daß die Li­ nienfläche linear abnimmt, was zu erwarten ist, wenn mehr Silber von der Spitze abgeschieden wird als durch Silber-Nachdiffusion von Spitzenbereichen außerhalb des Tunnelüberganges nachgeliefert werden kann. Eine gleichmäßigere Abscheidung kann durch Anpassung der Scangeschwindigkeit erreicht werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere bei Verwendung von silberbedeckten Wolfram-Tunnelspit­ zen, ist atomare Auflösung erreichbar.

Die metallischen Nanolinien gemäß Fig. 3 können durch direktes "Schreiben" mit der Tunnelspitze 6 und dem Materialtransport von Spitzenmaterial hergestellt werden. Die Tunnelspitze kann wie ein Bleistift über die Oberfläche des Substrates geführt werden, um konti­ nuierliche und metallische Leiterbahnen mit einer Höhe von ca. 3 nm und einer minimalen Breite von 15 nm ab­ zuscheiden, vergl. Fig. 5. Die erzeugten Nanostrukturen sind sehr stabil. Diese Stabilität ist entscheidend für jede Art von Nanolithographie.

Claims (6)

1. Verfahren zur Erzeugung von metallenen Strukturen im nm- Bereich auf leitenden Substrat-Oberflächen, bei dem die me­ tallische Spitze eines Rastertunnelmikroskops mit einem zweiten Metall beschichtet, die Spitze in eine etwa dem Tunnelabstand zur Substrat-Oberfläche entsprechende Positi­ on bewegt, die Tunnelspitze relativ zur Substrat-Oberfläche bewegt und eine Tunnelspannung angelegt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine kontinuierliche Tunnelspannung ange­ legt wird, die höher ist als die Spannung, die typischer­ weise für die atomare Abbildung einer Oberfläche mit einem Rastertunnelmikroskop erforderlich ist, zum direkten, kon­ tinuierlichen Übertragen von Material des weiteren Metalls von der Tunnelspitze auf die Substrat-Oberfläche.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallene Spitze des Rastertunnelmikroskops aus einem härteren Material besteht als das zum Beschichten der Spitze verwendete weitere Metall.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze aus Wolfram und das Beschichtungsmetall aus Silber oder Gold besteht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tunnelspannung von < 4 V und/oder ein Tunnelstrom < 6 nA verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Rastertun­ nelmikroskopes mit einer Scangeschwindigkeit < 1 nm/s bewegt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat mit Wasserstoff gesättig­ te, reine Silizium-(111)-Oberflächen verwendet werden.