DE19923444A1 - Lichttransparente Sondenspitze sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen - Google Patents
Lichttransparente Sondenspitze sowie Verfahren zur Herstellung einer solchenInfo
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Abstract
Beschrieben wird eine lichttransparente Sondenspitze zur gezielten Lichtemission und/oder zum Lichtempfang für den Einsatz in einem optischen Analyse- oder Bearbeitungssystem zur Untersuchung und/oder Bearbeitung von Oberflächen mit einer optischen Auflösung im sub-Lichtwellenlängenbereich, die einen aus einem lichtleitenden Material bestehenden Körper aufweist mit einer Oberfläche, die von einer lichtabsorbierenden Schicht überzogen ist, die durch wenigstens eine Durchtrittsöffnung unterbrochen ist, durch die Licht hindurchtritt. Ferner wird ein Herstellungsverfahren beschrieben, mit dem die Sondenspitze herstellbar ist. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Durchtrittsöffnung durch die Schicht bündig mit der Schichtoberfläche mit dem lichtleitenden Material gefüllt ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine lichttransparente Sondenspitze sowie auf ein
Verfahren zur Herstellung einer solchen zur gezielten Lichtemission und/oder zum
Lichtempfang für den Einsatz in einem optischen Analyse- oder Bearbeitungssystem
zur Untersuchung und/oder Bearbeitung von Oberflächen mit einer optischen
Auflösung im sub-Lichtwellenlängenbereich, die einen aus einem lichtleitenden
Material bestehenden Körper aufweist mit einer Oberfläche, die von einer
lichtabsorbierenden Schicht überzogen ist, die durch wenigstens eine
Durchtrittsöffnung unterbrochen ist, durch die Licht hindurchtritt.
Die Erfindung des Rastertunnelmikroskops (STM) im Jahre 1982 hat eine rasante
Entwicklung von artverwandten Rasterprobenmikroskopen nach sich gezogen, zum
Beispiel das Rasterkraftmikroskop (AFM) oder das Nahfeld-Optische Mikroskop
(SNOM). Am weitverbreitetsten ist mittlerweile das AFM, weil es die Analyse und
Bearbeitung von beliebigen auch nichtleitenden Materialen ermöglicht.
Der Erfolg des AFM ist u. a. darauf zurückzuführen, daß die dazu benötigten
sogenannten Tips, Proben oder Spitzen bereits in der frühen Entwicklungsphase in
ausgezeichneter Qualität und günstig zur Verfügung standen. Dies war einer weiten
und schnellen - fast lawinenartigen - Verbreitung des Instruments förderlich, und hat
außerdem neue Techniken und Methoden ausgelöst.
Nahfeldoptische Methoden wären dem AFM in einigen Aspekten sogar überlegen, da
neben topographischen auch optische Eigenschaften von Oberflächen untersucht
werden können. Dieser Faktor spielt speziell in der Biologie eine wichtige Rolle, da
Licht "kraftlos" einwirkt und die Struktur nicht berührt und verändert wird.
Der Grund warum SNOM noch nicht so verbreitet ist wie das AFM liegt u. a. am
Mangel an qualitativ hochwertigen und kostengünstigen SNOM Spitzen. Verbesserte
und günstigere SNOM Spitzen würde den Stand der Technik vieler Bereiche
verbessern, so zum Beispiel die Nahfeld-Mikroskopie in Bereichen wie Biologie,
Medizin, Materialkunde, aber auch Methoden der magneto-optischen
Datenspeicherung und in Verfahren von Photolack-Strukturierungen der
Halbleiterfertigung.
Die heutigen meistverwendeten Sonden für die Nahfeldmikroskopie sind gezogene
bzw. geätzte Glasfasern 1 (siehe Fig. 1a) mit einem Metallmantel 2 und
nachgefertigter Apertur 3, die typischerweise mittels folgender Prozeß-Schritte
hergestellt werden: Die Form der Sondenspitze wird aus einer Glasfaser 1 gezogen
und/oder geätzt (siehe Fig. 1a Schritt 1). Anschließend wird die Glasfaser 1 mit
einer Metallschicht, bspw. Alu, bedampft (Schritt 2). Schließlich erfolgt eine Öffnung
der Metallschicht 1 an der Spitze der Sonde, wodurch eine Durchgangsöffnung oder
Apertur 3 erhalten wird (Schritt 3). Derartige NFO-Proben haben derzeit die höchste
Auflösung. (Siehe hierzu auch: BETZIG E, TRAUTMAN JK, HARRIS TD, WEINER
JS, KOSTELAK RL; BREAKING THE DIFFRACTION BARRIER - OPTICAL
MICROSCOPY ON A NANOMETRIC SCALE; SCIENCE 251: (5000) 1468-1470
MAR 22 1991).
Allerdings ist die Geometrie der Spitze ungünstig im Bezug auf die durch die Apertur
erreichbare Lichtintensität. Grund hierfür ist das sogenannte cut-off Problem. Cut-off
ist ein expontieller Verlust der Intensität einer Welle längs der
Ausbreitungsrichtung, sobald die lateralen Dimensionen des Leiters gleich gross
oder kleiner als die Wellenlänge wird, bei sichtbarem Licht bei ca. 500 nm. Die
gezogenen oder geätzten Sonden sind auf den letzten micrometer bereits sehr eng,
so dass auf diesem fetzten Wegstück im Wellenleiter 3-4 Grössenordnung an
Intensität "abgeschnitten" werden, und so die durchführbare Lichtmenge limitieren.
Beim Aufdampfen eines Metallfilms kann man aufgrund der freistehenden Spitze
keine hochqualitativen Schichten erreichen, wie es bspw. auf planaren Oberflächen
möglich ist. Es bilden sich vor allem Körner 4 an der Metallschicht 2 aus, wodurch die
Dicke inhomogen wird. Das Öffnen der Apertur erfolgt mittels Fokussiertem
Ionenstrahl VF und VS. Hierzu gibt es zwei Möglichkeiten:
Gemäß Fig. 1b kommt der Ionenstrahl VF von vorne. Hier hat man keine Kontrolle über die genaue Tiefe des Lichtleiters hinter der Apertur 3 (was an sich bereits ein gravierender Nachteil ist). Ferner werden Körner 4, die ein Annähern der Apertur 3 an eine Arbeitsfläche verhindern, nicht entfernt werden.
Gemäß Fig. 1b kommt der Ionenstrahl VF von vorne. Hier hat man keine Kontrolle über die genaue Tiefe des Lichtleiters hinter der Apertur 3 (was an sich bereits ein gravierender Nachteil ist). Ferner werden Körner 4, die ein Annähern der Apertur 3 an eine Arbeitsfläche verhindern, nicht entfernt werden.
Gemäß Fig. 1c kommt der Strahl VS von der Seite. Hier sind die vorherigen Probleme
zwar behoben, allerdings variiert die Aperturgrösse je nach Filmdicke des Metallfilms
2 und Ansatzebene des Strahls VS.
Als weitere Nachteile der gezogenen/geätzten NFO Proben können genannt werden:
Die Proben leiden unter hohen Licht-Intensitätsverlusten, da sich das Licht auf dem Weg im Wellenleiter zur Apertur hin bereits über eine Distanz von mehreren Wellenlängen im dem sogenannten "cut-off Bereich" befindet. Dies ist mit einem exponentiellem Abfall der Intensität, typische Verluste von 3-4 Größenordnungen, auf den letzten wenigen Micrometern Weglänge im Leiter verbunden.
Die Proben leiden unter hohen Licht-Intensitätsverlusten, da sich das Licht auf dem Weg im Wellenleiter zur Apertur hin bereits über eine Distanz von mehreren Wellenlängen im dem sogenannten "cut-off Bereich" befindet. Dies ist mit einem exponentiellem Abfall der Intensität, typische Verluste von 3-4 Größenordnungen, auf den letzten wenigen Micrometern Weglänge im Leiter verbunden.
(Die Metallschicht wird nach dem Glasziehen/-ätzen aufgedampft, und ist somit nicht von
optimaler Qualität (Körnerbildung, eng.: grains) und nicht von homogener Dicke (kleiner
Radius an freistehender Glasspitze)), wie bereits erwähnt. Die NFO Proben besitzen eine
Apertur, die am Ende des Herstellungsverfahrens hergestellt wird, zum Beispiel
durch Ionen-Strahl oder Ätzen. Dies ist ein aufwendiger und nicht 100%
reproduzierbarer Schritt, da jede Probe einzeln "von Hand" bearbeitet werden muß.
Ferner leiden die Proben meistens unter schlechten Licht-
Polarisationseigenschaften, da die Öffnung keine wohldefinierte Geometrie
aufweisst. Sie weisen überdies kein "flaches" Ende der Sonde auf. Dies verhindert,
daß die Apertur genügend nah in den Nahfeldbereich gebracht werden kann, bspw.
auf Distanzen von ca. 10 nm und darunter. Daraus resultieren Intensität und
Auflösungsverluste.
Eine Array-förmige Anordnung von Mehrfachspitzen scheidet mit dieser Technik aus.
Grundsätzlich sind die Herstellungskosten zu hoch.
Eine Alternative zum vorgenannten Aufbau der Sondenspitze ist ihre Herstellung aus
geätztem lichtleitendem Material (Glas, Quarz, Silizium-Dioxid/Nitride) mittels
Mikrofabrikationsmethoden und anschließendem Bedampfen von Metall. Siehe
hierzu: Cantilever probes for SNOM applications with single and double aperture tips
Oesterschulze E, Rudow O, Mihalcea C, Scholz W, Werner SULTRAMICROSCOPY
71: (1-4) 85-92 MAR 1998.
Mikrofabrizierte NFO Spitzen aus geätztem Glas, Silizium Dioxide/Nitride leiden
jedoch ebenfalls unter dem geometrisch bedingten, weiter oben definierten, "out-off"
Phänomen. Die Apertur wird hierbei mittels Ätztechniken definiert, die im erforderten
Bereich (~ 10 nm) nur eine ungenügende Präzision liefern, aufgrund von
Randeffekten, Timing, kein Ätzstop, etc.
Auch sind hohle NFO Proben aus Silizium-Nitrid hergestellt mittels
Abformungsprozess (wie Standard AFM Spitzen) und nachgefertigter Apertur
bekannt, siehe hierzu "Microfabrication of near field optical probe", Ruiter AGT,
Moers MHP, vanHulst NF, deBoer, MJOURNAL OF VACUUM SCIENCE &
TECHNOLOGY B 14: (2) 597-601 MAR-APR 1996.
Hohle NFO Proben haben aber kein wellenleitendes Material mit hohem
Brechungsindex (< 1.45), in dem das Licht geführt wird, was wiederum zu Verlusten
(Intensität, Beugung, Polarisationseigenschaften, . . .) führt.
Schließlich sind auch Vorrichtungen für Sondenspitzen bzw. Proben für Sub-
Wellenlängen für die optische Lithographie bekannt, die auf der Basis optischer
Glasfasern oder Solid-immersion-lenses beruhen. Siehe hierzu:
Surface modification in the optical near field Krausch G, Mlynek J MICROELECTRONIC ENGINEERING 32: (1-4) 219-228 SEP 1996;
Near-field photolithography with a solid immersion lens, L. P. Ghislain et al., Applied Physics Letters Vol. 74, Number 4, 25 January 1999.
Surface modification in the optical near field Krausch G, Mlynek J MICROELECTRONIC ENGINEERING 32: (1-4) 219-228 SEP 1996;
Near-field photolithography with a solid immersion lens, L. P. Ghislain et al., Applied Physics Letters Vol. 74, Number 4, 25 January 1999.
Bei Verwendung optischer Glasfasern ist die optische Intensität wiederum durch das
"cut-off"-Problem limitiert, was langsame Rastergeschwindigkeiten erfordert, um den
Fotolack mit der notwendigen Dosis Licht zu bestrahlen. Dies wiederum ist zu
langsam als Alternative zu bestehenden Methoden. Solid-immersion-lens (SIL) ist
schneller, da eine viel höhere Lichtdosis auf den Lack gebracht wird. Die Technique
ist derzeit (und wahrscheinlich prinzipiell) bei ca. 100 nm lateraler Auflösung limitiert.
In Zukunft werden Linienbreiten unter 100 nm und sogar von 10 nm erforderlich sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine lichttransparente Sondenspitze zur
gezielten Lichtemission und/oder zum Lichtempfang für den Einsatz in einem
optischen Analyse- oder Bearbeitungssystem zur Untersuchung und/oder
Bearbeitung von Oberflächen mit einer optischen Auflösung im sub-
Lichtwellenlängenbereich, die einen aus einem lichtleitenden Material bestehenden
Körper aufweist mit einer Oberfläche, die von einer lichtabsorbierenden Schicht
überzogen ist, die durch wenigstens eine Durchtrittsöffnung unterbrochen ist, durch
die Licht hindurchtritt, derart auszubilden, daß die obengenannten Nachteile behoben
werden. Ferner soll ein kostengünstiges Herstellungsverfahren beschrieben werden,
mit dem es möglich ist Sondenspitzen von hoher Präzision zu erhalten.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist in den Ansprüchen 1
und 13 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße lichttransparente Sondenspitze zur gezielten Lichtemission
und/oder zum Lichtempfang für den Einsatz in einem optischen Analyse- oder
Bearbeitungssystem zur Untersuchung und/oder Bearbeitung von Oberflächen mit
einer optischen Auflösung im sub-Lichtwellenlängenbereich, die einen aus einem
lichtleitenden Material bestehenden Körper aufweist mit einer Oberfläche, die von
einer lichtabsorbierenden Schicht überzogen ist, die durch wenigstens eine
Durchtrittsöffnung unterbrochen ist, durch die Licht hindurchtritt, ist dadurch
ausgebildet, daß die Durchtrittsöffnung durch die Schicht bündig mit der
Schichtoberfläche mit dem lichtleitenden Material gefüllt ist.
Die neuartige NFO Struktur zeigt eine wesentlich höhere Lichtintensität (~ 1000fach)
durch eine den "cut-off" wesentlich reduzierende Geometrie, bei gleichbleibender
Apertur (Auflösung) und steigert somit die Signalgüte von optischer Mikroskopie
sowie den Durchsatz bei Photolack-Lithographie Anwendungen.
Sie zeigt eine gut definierte Polarisation Eigenschaft durch eine symmetrische
Geometrie der Apertur und des Wellenleiters im Bereich und in der Apertur.
Sie zeigt darüberhinaus eine NFO Struktur mit flacher Front und erlaubt ein
Annähern der Apertur an die zu bearbeitende Fläche bis in den Nahfeldbereich
(<10 nm) mit hoher Auflösung und hoher Intensität.
Die erfindungsgemäße Sondenspitze kann ferner in höchstauflösender optischer
Lithographie Einsatz finden mit gleichzeitig hoher Auflösung und Lichtintensität und
steigt somit den Durchsatz. Diese Technik wird in zukünftigen (nano)elektronischen
Bauteilen mit immer kleiner werdenden Ausmassen von immer größerer Bedeutung.
Die erfindungsgemäße Sondenspitze weist eine neuartige Struktur, die einsetzbar ist
in höchstauflösenden Nahfeld-Optischen Methoden jenseits der beugungsbedingten
Grenzen von Licht, zum Beispiel in Mikroskopie oder in optischer Photolithographie.
Um eine Auflösung in sub-Wellenlängen zu erreichen, wird der Lichtstrahl durch eine
kleine Apertur, Durchgangsöffnung oder Blende mit einer Öffnungsweite von ca. 10-50 nm,
geführt, die mit lichtleitendem Material gefüllt ist. Die laterale Auflösung der
Lichtwelle im Nahfeldbereich (Arbeitsbereich) hinter der Apertur entspricht
weitgehend der Größe der Durchgangsöffnung. Damit eine hohe Lichtintensität hinter
der engen Durchgangsöffnung erzielt wird, ist diese so kurz wie nötig ausgebildet,
d. h. die Schichtdicke der lichtabsorbierenden Schicht beträgt nur wenige 10 nm, um
das Licht seitlich der Blende abzuschirmen.
Die Sondenspitze findet Anwendung im allen Bereichen der optischen Mikroskopie
(life science, Biologie, Einzelmolekulare Detektion, DNA Analyse, etc.), in integrierter
Optik, in Magnet-optische Datenspeicher, sowie in optischen Lithographie
Anwendungen (für Mikroelektronik Schaltkreise, VLSI, Nanoelektronik, Strukturierung
auf molekularer Skala, . . .).
Die Struktur verbindet die zwei wichtigsten Anforderungen für die oben genannten
Anwendungen:
- 1. hohe Intensität des Lichtes (dies ist wichtig für eine hohe Signalgüte in Mikroskopie, und für eine hohe Dosis bei Photolack-Strukturierungsprozessen;
- 2. eine kleine Apertur (für eine hohe laterale Auflösung).
Vorteilhafte Eigenschaften der Sondenspitze sind folgende:
- - die Nachbarregion um die Durchgangsöffnung ist genügend flach bzw. eben ausgebildet und bildet somit einen genügend großen Akzeptanzwinkel für das einfallende Licht, ohne dass Intensitätsverluste auftreten,
- - die Struktur ist durch ein neuartiges "nano-molding" Verfahren hergestellt, wobei vorab zuerst die Apertur in geeignetem lichtabweisendem Material hergestellt und danach mit wellenleitendem Material konformal aufgefüllt wird.
Das Verfahren zur Herstellung einer lichttransparenten Sondenspitze ist durch
folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- - Ausbilden einer die räumliche Gestalt des lichtleitenden Körpers bestimmenden Form,
- - Abscheiden einer lichtabsorbierenden Schicht auf der Formoberfläche,
- - Einbringen von Durchgangsöffnungen in die auf der Formoberfläche abgeschiedenen, lichtabsorbierende Schicht,
- - Ausfüllen der Form mit, zu einem lichtleitenden Körper erstarrenden Material und
- - Isolieren des erstarrten lichtleitenden Körpers mit der lichtabsorbierenden Schicht aus der Form.
Die Struktur kann mit dem vorstehend mikrotechnischen Verfahren kostengünstig, in
großen Mengen, und reproduzierbar hergestellt werden, da die Form
wiederverwendbar ist. Das Verfahren ist auch geeignet für die Herstellung von
"arrays", die einsetzbar sind in paralleler optischer Bearbeitung/Analyse von
Oberflächen. Dabei wird bei gleichbleibender Höchstauflösung ein hoher Durchsatz
erreicht (Wafer lithographie).
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen
Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1a-c lichttransparente Sondenspitze gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2a-d alternative Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
lichttransparenten Sondenspitze,
Fig. 3 lichttransparente Sondenspitze an flexiblen Balken und
Fig. 4 Sequenzbilder zum Herstellungsverfahren.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
Bezüglich Fig. 1 wird auf das Vorstehende in der Beschreibungsgeinleitung zur
Würdigung des Standes der Technik hingewiesen.
In Fig. 2a ist eine Sondenspitze dargestellt, die im wesentlichen aus einem, eine
ebene Oberfläche 7 aufweisenden Körper 5 besteht, der aus lichtleitendem Material,
bspw. Polymer, PDMS, SU8, Glas oder Ähnlichem gefertigt ist. Ferner sind licht
emittierende Polymere (OLED = organic light emitting diodes) als aktive Lichtquellen
denkbar, die das Licht durch die Blende emittiert.
An der ebenen Oberfläche ist eine Metallschicht 2 aufgebracht die eine
Durchgangsöffnung 3, die sogenannte Apertur vorsieht. Die Durchgangsöffnung 3 ist
vollständig mit dem lichtleitendem Material befüllt. Die Oberfläche der Metallschicht
2 und die Durchgangsöffnung sind zur Seite der Oberfläche 6 bündig gefertigt.
Die Durchgangsöffnung weist einen Durchmesser A ca. zwischen 10 und 50 nm auf.
Die Dicke der Metallschicht beträgt dabei D ~ 10-30 nm. Die Apertur der
Durchgangsöffnung weist einen großen Öffnungswinkel von mindestens 90 Grad für
einfallendes Licht auf.
Die Metallschicht 3 und das lichtleitende Material in der Durchgangsöffnung befinden
sich auf der der Arbeitsfläche 6 zugewandten Seite auf gleicher Ebene; daher kann
der Lichtleiter bis in den Nahfeldbereich an die zu bearbeitende Oberfläche
angenähert werden (< 10 nm). Die Struktur kombiniert somit eine hohe Intensität mit
extrem hoher lateraler Auflösung. Das "cut-off" Problem tritt hier praktisch nicht mehr
auf.
Eine Variation der Sondenspitze ist in Fig. 2b dargestellt. Sie besitzt die Form einer
geköpften umgestülpten Pyramide, bzw. eines Kegelstumpfes. Damit wird Zugang zu
rauhen Oberflächen gewährleistet (wie AFM). In diesem Fall wird die Fläche minimal
gehalten. Das lichtleitende Material des Körpers 5 ist konformal in die Metallschicht 2
bis zur Durchgangsöffnung 3 eingefüllt worden.
Eine weitere Variation ist in Fig. 2c dargestellt. Hier ist der lichtleitende Körper 5
halbkreisförmig ausgebildet.
In Fig. 2d weist der Körper 5 sowie die Metallschicht 2 mehrere
Durchgangsöffnungen 3 auf, die auch arrayförmig angeordnet sein können.
Eine weitere Variation der Sondenspitze ist in Fig. 3 dargestellt. Die Sondenspitze
befindet sich auf einer flexiblen Membrane 7 oder Biegebalken (wie AFM), um
Höhenunterschiede ausgleichen zu können.
Der Herstellungsprozess ist in Fig. 4 gezeigt. Er zeichnet sich durch folgende Schritte
aus:
Schritt 1: Ätzen einer Mulde mit der (negativen)Form der späteren Struktur
Schritt 2: Deposition des Metall Films 2; die zu bedampfende Fläche ist planar (im Gegensatz zu geätzten Spitzen). Somit wird hier eine verbesserte Qualität mit wohldefinierter Schicktdicke erreicht
Schritt 3: Öffnen der Apertur 3 (lithographie, lift-off, focussed ion beam)
Schritt 4: Konformales Füllen der Apertur 3 mit wellenleitendem Material 5 (polymer, PDMS, SU8, glass . . .); diese Materialien formen Geometrien bis in den Nanometer Bereich konformal ab
Schritt 5: Polimerisation/Verhärtung des Materials und Entfernen der Struktur aus der Mulde.
Wiederverwenden der Mulde/Form.
Schritt 1: Ätzen einer Mulde mit der (negativen)Form der späteren Struktur
Schritt 2: Deposition des Metall Films 2; die zu bedampfende Fläche ist planar (im Gegensatz zu geätzten Spitzen). Somit wird hier eine verbesserte Qualität mit wohldefinierter Schicktdicke erreicht
Schritt 3: Öffnen der Apertur 3 (lithographie, lift-off, focussed ion beam)
Schritt 4: Konformales Füllen der Apertur 3 mit wellenleitendem Material 5 (polymer, PDMS, SU8, glass . . .); diese Materialien formen Geometrien bis in den Nanometer Bereich konformal ab
Schritt 5: Polimerisation/Verhärtung des Materials und Entfernen der Struktur aus der Mulde.
Wiederverwenden der Mulde/Form.
Eine Variation benutzt eine Opferschicht zwischen Metall und Mulde, die am Schluß
selektiv entfernt wird. Eine weitere Variation benutzt eine bereits freistehende
Metallapertur und füllt sie mit lichtleitendem Material; dabei werden
oberflächenchemische Effekte ausgenutzt (Oberflächenspannung polarer Materialen
sowie Kapillareffekte) um die Apertur optimal zu füllen).
Claims (20)
1. Lichttransparente Sondenspitze zur gezielten Lichtemission und/oder zum
Lichtempfang für den Einsatz in einem optischen Analyse- oder Bearbeitungssystem
zur Untersuchung und/oder Bearbeitung von Oberflächen mit einer optischen
Auflösung im sub-Lichtwellenlängenbereich, die einen aus einem lichtleitenden
Material bestehenden Körper aufweist mit einer Oberfläche, die von einer
lichtabsorbierenden Schicht überzogen ist, die durch wenigstens eine
Durchtrittsöffnung unterbrochen ist, durch die Licht hindurchtritt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung durch die Schicht bündig mit
der Schichtoberfläche mit dem lichtleitenden Material gefüllt ist.
2. Lichttransparente Sondenspitze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich der Schichtoberfläche unmittelbar um die
Durchtrittsöffnung angrenzend eben ausgebildet ist.
3. Lichttransparente Sondenspitze nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung einen kreisförmigen
Querschnitt aufweist mit einem Durchmesser zwischen 10 und 50 nm.
4. Lichttransparente Sondenspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Schicht eine Schichtdicke von
etwa 10-30 nm aufweist.
5. Lichttransparente Sondenspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der eben um die Durchtrittsöffnung ausgebildete
Bereich wenigstens eine 100 nm breit ist.
6. Lichttransparente Sondenspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Schicht als Metallfilm
ausgebildet ist.
7. Lichttransparente Sondenspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung einen Öffnungswinkel von 90°
für durch die Durchtrittsöffnung hindurchtretendes Licht aufweist.
8. Lichttransparente Sondenspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der lichtleitende Körper kegelstumpfartig ausgebildet
ist und eine Kegelstumpffläche vorsieht, in der wenigstens eine Durchtrittsöffnung
durch die lichtabsorbierende Schicht vorgesehen ist.
9. Lichttransparente Sondenspitze nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung zentrisch in der
Kegelstumpffläche angeordnet ist.
10. Lichttransparente Sondenspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der lichtleitende Körper halbkreis- oder
halbbogenförmig ausgebildet ist, und
daß die lichtabsorbierende Schicht mittig zur Halbkreis- oder Halbbogenform
wenigstens eine Durchtrittsöffnung aufweist.
11. Lichttransparente Sondenspitze nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Halbkreis- bzw. der
Halbbogenform wenigsten im Bereich der Durchtrittsöffnung flach verläuft.
12. Lichttransparente Sondenspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der lichttransparente Körper eine ebene Oberfläche
aufweist, und
daß die lichtabsorbierende Schicht eine Vielzahl nebeneinander, vorzugsweise
arrayförmig angeordnete Durchgangsöffnungen vorsieht.
13. Lichttransparente Sondenspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der lichttransparente Körper an einem flexiblen
Biegebalken befestigt ist, und somit wie ein AFM Topographien der Oberfläche
abbildet.
14. Verfahren zur Herstellung einer lichttransparenten Sondenspitze nach einem
der Ansprüche 1 bis 13,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- - Ausbilden einer die räumliche Gestalt des lichtleitenden Körpers bestimmenden Form,
- - Abscheiden einer lichtabsorbierenden Schicht auf der Formoberfläche,
- - Einbringen von Durchgangsöffnungen in die auf der Formoberfläche abgeschiedenen, lichtabsorbierende Schicht,
- - Ausfüllen der Form mit, zu einem lichtleitenden Körper erstarrenden Material und
- - Isolieren des erstarrten lichtleitenden Körpers mit der lichtabsorbierenden Schicht aus der Form.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Formoberfläche mittels Ätzprozeß hergestellt
wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß als lichtabsorbierende Schicht Metall im Rahmen
eines Abscheideprozesses auf der Formoberfläche mit einer homogenen Verteilung
abgeschieden wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß Metall im Rahmen eines Aufdampf- oder
Sputterprozesses aufgetragen wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen der Durchgangsöffnungen mittels Ätz-
Verfahren erfolgt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der lichtabsorbierenden Schicht und der
Formoberfläche eine Zwischenschicht eingebracht wird, die nach der Isolation des
lichtleitenden Körpers aus der Form von der lichtabsorbierenden Oberfläche entfernt
wird.
20. Verwendung der lichttransparenten Sondenspitze in der Raster-Nahfeld
optischen Mikroskopie oder der Photolack-Lithographie.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19923444A DE19923444C2 (de) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | Verfahren zur Herstellung einer lichttransparenten Sondenspitze |
PCT/EP2000/004655 WO2000072076A1 (de) | 1999-05-21 | 2000-05-22 | Lichttransparente sondenspitze sowie verfahren zur herstellung einer solchen |
Applications Claiming Priority (1)
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