DE3822099A1 - Verfahren und einrichtung zur submikron-praezisionsmustererzeugung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen vorbestimmter Muster von großer Präzision und kleinen Dimensionen auf einem gewünschten Substrat. Das Muster wird durch die Anwendung bzw. das Aufbringen von kontrollierter, insbesondere gesteuerter oder geregelter, elektromagnetischer Strahlung, von kontrollierten, insbe­ sondere gesteuerten oder geregelten, Elektronen bzw. Elek­ tronenstrahlen, Teilchenstrahlen, Chemikalien und derglei­ chen erzeugt.

Die Anwendung bzw. das Aufbringen erfolgt über eine Spitze eines fein abgeschrägten oder konisch gemachten Rohrs, wie beispielsweise eines Kapillarrohrs kleiner Abmessung, das einen Innendurchmesser von sehr kleiner Größe hat, und das so manipuliert werden kann, daß eine Annäherung an das Sub­ strat bis zu einem sehr kleinen Abstand erfolgt.

Es können Muster hoher Genauigkeit erhalten werden. Die Einrichtung kann für sehr feine, kritische und empfindliche Manipulationen, wie z.B. in der genetischen Technik, ver­ wendet werden. Andere Aspekte der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung und aus den Patentansprüchen ersichtlich.

Die moderne Industrie hat eine große bzw. umfangreiche An­ wendung für Verfahren und Einrichtungen, die zu einer sehr hohen Präzision, insbesondere in der Mustererzeugung, fähig sind. Es gibt viele Beispiele, hierfür, wie z.B. die Her­ stellung von Masken mit hoher Präzision und Dichte, die hochdichte Anordnung von elektronischen Schaltungen auf einem Halbleiterkristall, das Erzeugen von genau positionier­ ten Öffnungen, das Erzeugen von nichtzerstörenden bzw. un­ schädlichen Öffnungen, welche das Einführen von verschiede­ nen Komponenten in Zellen gestatten, und die Entwicklung von präzise positionierten Mustern von Molekülen von ver­ schiedenen Substraten. Die höchste Präzision, die gegen­ wärtig erreichbar ist, wird durch Verwendung von Elektronen­ strahllithographietechniken erzielt.

Im Gegensatz hierzu werden bei der vorliegenden Erfindungen z.B. Licht, Chemikalien oder Elektronen verwendet, die in fein gezogenen Pipetten geführt oder enthalten sind, welche da­ zu verwendet werden können, mikrochemische Veränderungen mit einer Präzision zu erzeugen, die bisher generell extrem kostenaufwendigen, auf dem Elektronenstrahl basierenden Techniken vorbehalten waren, welche nur im Vakuum arbeiten.

Durch Licht induzierte chemische Veränderungen wurden mit einer Auflösung von mehreren zehn Mikrometern durch Beleuch­ ten einer Maske mit UV-Licht im fernen Ultraviolett erzielt, wie von J.C. White et. al. in Appl. Phys. Lett. 44, 22 (1984) beschrieben. Alternativ kann, wie in der US-Patentschrift 46 59 429 von A. Lewis und M.I. Isaacson beschrieben, eine Maske innerhalb des Nahfelds eines Substrats untergebracht und mit Licht irgendeiner Wellenlänge belichtet werden. Innerhalb des Nahfelds ist die Auflösung diejenige der Maske und nicht diejenige der Beugung. Daher kann mit einer fein erzeugten Maske die Beugungsgrenze überwunden werden. Um solche Masken hoher Auflösung zu erzeugen, wird bisher eine Elektronenstrahllithographieeinrichtung benötigt. Die der­ zeitigen Kosten von solchen Einrichtungen sind im Bereich von 1,7 Millionen DM oder mehr, und diese Einrichtungen arbeiten nur im Vakuum. Daher besteht ein Bedürfnis für alternative Methodologien bzw. Verfahren und Einrichtungen. Wegen dieses Bedürfnisses wurde ein Mustererzeuger, basie­ rend auf der Verwendung von UV-Laserlicht vorgeschlagen, und zwar von U. Boettiger und B. Hafner, die in Lambda Highlights, Nr. 4, April 1987 darüber berichtet haben. Die Verfahrensweise dieses Mustergenerators beruht jedoch auf der Abbildung des gewünschten Musters auf der Oberfläche des zu verarbeitenden Materials. Daher ist diese Verfahrens­ weise und dieser Mustergenerator natürlich durch die Beu­ gung des Lichts in seiner Leistungs- bzw. Auflösungsfähig­ keit beschränkt, wobei eine weitere Verschlechterung in der Auflösung durch die beschränkte Qualität der Optiken und die Mehrfachwellennatur der Laser, die in diesem System bzw. auf diesem Gebiet verwendet werden, verursacht wird.

Im Gegensatz hierzu wird in der vorliegenden Erfindung Licht oder dergleichen durch Verwendung einer Pipette zu der un­ mittelbaren bzw. in die unmittelbare Nachbarschaft der zu verarbeitenden Oberfläche geführt bzw. geleitet. Die ver­ arbeitete bzw. zu verarbeitende Oberfläche befindet sich innerhalb des Nahfelds der Öffnung der Pipette. Daher ist in der Erfindung die Beleuchtung auf die Größenordnung des Durchmessers der Pipette beschränkt, der viel kleiner als eine bzw. die Wellenlänge sein kann. Auf diese Weise wird die Beugungsgrenze umgangen. Das ist eine Verwendung in der Materialver- bzw. in der -bearbeitung, die ähnlich der Idee ist, welche kürzlich für ein Subwellenlängenmikroskop von A. Lewis, M.I. Isaacson, E. Betzig und A. Harootunian (US-Patent angemeldet) vorgeschlagen worden ist. Die An­ wendung von präzise positionierten Chemikalien ist nicht vorgeschlagen und nicht berichtet worden.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen von Präzisionsmikromustern und/oder zum Bewirken von Manipulationen mit einem hohen Grad an Genauigkeit, und zwar auf verschiedensten Gebieten der Industrie und der angewandten Wissenschaft. Die Erfindung betrifft wei­ ter ein Verfahren zum Bewirken einer solchen Erzeugung von Mustern und zum Ausführen solcher Mikromanipulationen.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, Muster von vorbestimm­ ter Form und Größe auf einer weiten Verschiedenheit von Substraten mit einem sehr hohen Grad an Genauigkeit und Auflösung zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist in der Lage, Muster von sehr kleinen Dimensionen mit­ tels elektromagnetischer Strahlung, Elektronenstrahlen, Chemikalien, Schall- bzw. Ultraschallwellen, etc. herzu­ stellen, und zwar basierend auf der Anwendung bzw. auf dem Aufbringen der gewünschten Energie oder der gewünschten Chemikalie über ein abgeschrägtes bzw. konisches Rohr, das einen Auslaß von extrem kleinen Dimensionen hat und das mittels der Einrichtung auf bzw. in einen sehr kleinen Ab­ stand von dem Substrat gebracht werden kann. Der Auslaß des Rohrs ist generell in einer solchen Nähe des Substrats, daß eine Beugung vermieden wird. Pipetten oder Kapillar­ rohre, die gemäß der Erfindung verwendet werden, haben einen Innendurchmesser am Auslaß, der so klein wie etwa 20 nm und sogar kleiner sein kann, und diese Pipetten oder Kapil­ larrohre können mittels einer geeigneten Erhitzung von Glas erzeugt werden. Solche Pipetten oder Kapillarrohre sind mechanisch stabil bzw. fest und flexibel. Sie können als solche, insbesondere unbeschichtet verwendet werden, oder sie können auf der Innenseite bzw. im Inneren und/oder auf der Außenseite bzw. außen mittels irgendeiner gewünschten Beschichtung beschichtet sein. Metalle oder Kohlenstoff sind geeignete Beschichtungen für eine Vielfalt von Anwen­ dungen. Wenn eine Strahlung weiten Durchmessers an einem Ende eines Kapillarrohrs eingeführt wird, das einen Auslaß von dieser bzw. der erwähnten Durchmessergröße hat, wird dieser Strahl in einen solchen transformiert bzw. umgewan­ delt, welcher die Dimensionen des Auslasses hat. Das gilt für eine weite Vielfalt von Strahlungen, insbesondere von Röntgenstrahlen ausgehend bis zu Licht im sichtbaren Be­ reich. Es gilt auch für Schall- bzw. Ultraschallwellen, Teilchenwellen, etc.

In der nun folgenden Beschreibung der Erfindung seien zu­ nächst sich verjüngende bzw. konische Rohre beschrieben, wie sie bei der Erfindung verwendet werden können:

Das beste Beispiel dieser sich verjüngenden bzw. konischen Rohre sind Glaspipetten. Diese Glaspipetten von anfänglichem Innen­ durchmesser von etwa 0,5 mm können durch angemessene Er­ hitzung des Glases auf Durchmesser von charakteristischer Weise <20 nm gezogen werden. Diese Pipetten sind fest, sta­ bil und flexibel und können auf der Innenseite und Außen­ seite mit einer Vielfalt von Materialien, wie beispiels­ weise Metallen oder Kohlenstoff, beschichtet sein oder un­ beschichtet gelassen werden. Es hat sich gezeigt, daß sol­ che Einrichtungen die Eigenschaft haben, ein Strahlungs­ bündel weiten Durchmessers in ein Bündel von einem Durch­ messer, der gleichartig demjenigen der Pipette ist, zu transformieren. Das hat sich bei Strahlung im Bereich von der sichtbaren Strahlung bis zu den Röntgenstrahlen ge­ zeigt. Das gleiche gilt für jede Art von Wellen unter Ein­ schluß von Schall- und Ultraschallwellen und Teilchen.

Charakteristischerweise ist eine Pipette ein Aluminiumoxid- oder -silikatglasrohr von einem äußeren Durchmesser von 1 mm und einer Länge von 70 mm, von der die letzten 20 mm allmählich bis zu einem Innendurchmesser von 100 nm und einem äußeren Durchmesser von 0,1 mm verjüngt bzw. konisch gemacht sind, und diese Pipette ist mit Gold beschichtet.

Es seien nun Teile der erfindungsgemäßen Einrichtung be­ schrieben:

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Sie be­ steht aus den folgenden Teilen:

• (1) Einer Plattform aus bis zu fünf Platten (die mit den Bezugszeichen 11 bis 15 bezeichneten Teile), welche typische bzw. bevorzugte Dimensionen von 10 mm Dicke und 200 mm Durchmesser haben und vorzugsweise aus rost­ freiem Stahl oder Aluminium hergestellt sind. Diese Platten sind mittels eines elastischen Materials 16 mechanisch voneinander isoliert, um eine Übertragung von Schwingungen bzw. Vibrationen aus der Umgebung oder von aufgrund des Betriebs des Instruments bzw. der Ein­ richtung induzierten Vibrationen zu vermeiden. Das elastische Material 16 kann, wie Fig. 1 zeigt, Klötzchen­ form haben, und zwar beispielsweise mit einer Dicke von 10 mm, und als elastisches Material kann z.B. das unter dem Warenzeichen Viton® erhältliche elastische Material verwendet werden.
• (2) Eine Grobpositionierungs-xyz-Vorrichtung 17, beispiels­ weise ein Objektträger, Ständer, Gestell o.dgl. für eine derartige Grobpositionierung. Auf dieser Grobposi­ tionierungs-xyz-Vorrichtung 17 sitzt ein Substrathalter 18, und diese Grobpositionierungsvorrichtung dient dazu, das Substrat näher an die Pipette heranzubewegen und das Substrat mit groben Schritten in der x- und y-Rich­ tung zu bewegen. Eine typische bzw. bevorzugte Präzi­ sion dieser Vorrichtung ist ein Mikrometer in jeder der drei Dimensionen.
• (3) Einer Feinpositionierungs-xyz-Vorrichtung, die beispiels­ weise aus einer zylindrischen piezoelektrischen Einrich­ tung 19 besteht, welche auf der Platte 15 sitzt bzw. steht. Die typische bzw. bevorzugte Präzision dieser Feinpositionierungs-xyz-Vorrichtung, die beispielsweise ein Objektträger, Gestell, Ständer o.dgl. sein kann, ist 0,1 µm in jeder Dimension, und diese Vorrichtung hat vorzugsweise einen maximalen Weg von 10 µm in jeder Dimension.
• (4) Einem Abgabe- bzw. Zuführungssystem 20 für elektromagneti­ sche Strahlung, Chemikalien, Schall oder Ultraschall oder Elektronen o.dgl. die bzw. der mittels der Pipette geführt werden soll. Ein typisches Abgabe- bzw. Zufüh­ rungssystem ist ein UV-Laser, wie beispielsweise ein Excimer-Laser.
• (5) Einer Pipette 21 zum Führen bzw. Leiten der Strahlung, der Chemikalien, des Schalls oder des Ultraschalls oder der Elektronen o.dgl. zu dem Substrat.
• (6) Einem Rechner 22 zum Steuern bzw. Regeln aller Opera­ tionen bzw. Vorgänge, nämlich insbesondere der Bewegung der beiden Vorrichtungen 17 und 19, also der Grobposi­ tionierungs-xyz-Vorrichtung und der Feinpositionierungs- xyz-Vorrichtung, gemäß einem vorbestimmten Muster, und zwar koordiniert mit dem Teil 20, also dem Abgabe- bzw. Zuführungssystem, beispielsweise den Impulsen des Lasers.

Es sei nun die Betriebsweise der Einrichtung beschrieben:
Ein Substrat wird auf dem Substrathalter 18 plaziert und visuell unter einem Mikroskop in eine Position bewegt, in der es sich innerhalb weniger Mikrometer von der Pipette, insbesondere innerhalb eines Abstands von wenigen Mikro­ metern von der Pipette 21 befindet. Die Pipette 21, die wenigstens an ihrer Spitze mittels Metall bedeckt bzw. be­ schichtet ist, wird dann in einer Reihe von Schritten mit­ tels der piezoelektrischen Einrichtung 19 in die gewünsch­ te Versetzung bzw. in den gewünschten Horizontalabstand von der Substratoberfläche gebracht. Weiter wird eine Quan­ tität bzw. Größe gemessen, die stark von dem Abstand der Pipettenspitze von der Oberfläche abhängt. Ein Beispiel einer solchen meßbaren Quantität bzw. Größe ist die Tunnelung von Elektronen von der Oberfläche zu der Pipette. Eine solche Messung kann dazu verwendet werden, die Pipette in einen Abstand von innerhalb 2 nm von der Oberfläche zu bringen, ohne daß aktuell die Oberfläche berührt wird. Die­ ser Tunnelstrom wird auch dazu verwendet, den Pipetten- Substrat- oder z-Abstand, der für die Auflösung des Musters, das erzeugt wird, kritisch ist, kontinuierlich zu kontrol­ lieren, insbesondere zu steuern oder zu regeln. Als ein Beispiel der Verwendung von elektromagnetischer Strahlung sei angegeben, daß ein UV-Laser (beispielsweise ein Excimer- Laser oder ein in der Frequenzverdoppelungsbetriebsweise verriegelter Laser) mit der Hilfe des Abgabe- bzw. Zu­ führungssystems 20 relativ zu der Pipette 21 ausgerichtet wird. Ein Rechner, wie beispielsweise der Computer 22, steuert das elektrische Signal des piezoelektrischen Kristalls der Feinpositionierungs-xyz-Vorrichtung 19, um die Pipette 21 in die gewünschte xy-Richtung zu bringen, während er den z-Abstand konstant hält. Wenn das vollendet ist, wird ein Laserimpuls erzeugt, und auf diese Weise wird das gewünsch­ te Loch in dem Material des Substrats durch Abtragen bzw. Ausschmelzen mittels der Laserstrahlung erzeugt. In der gleichen Weise wird eine gesamte Folge von Löchern her­ gestellt, so daß ein Muster erzeugt wird. Der Rechner 22 enthält in seinem Speicher das gesamte zu erzeugende Mu­ ster, das diesem durch die Hardware und Software zugeführt wird. Nachdem das Muster in dem Bereich, der mittels der Feinpositionierungs-xyz-Vorrichtung 19 abgedeckt wird, er­ zeugt worden ist, wird das Substrat mittels der Grobpo­ sitionierungs-xyz-Vorrichtung 17 in eine neue Position be­ wegt, wo dann ein weiterer Abschnitt des Musters erzeugt wird. Dieser Vorgang ist notwendig, weil die Feinpositionie­ rungs-xyz-Vorrichtung 19 die Pipette nur um eine beschränk­ te Entfernung, die vorliegend etwa 10 Mikrometer beträgt, bewegen kann. Die Ausrichtung von jedem Abschnitt in dem Mosaik des Musters mit Bezug auf den vorherigen Abschnitt kann durch Anwendung der Tunnelung zum Detektieren der Re­ lativposition des gerade vollendeten Abschnitts mit Bezug auf den zu beginnenden Abschnitt erzielt werden. Die Tun­ nelung kann auch dazu benutzt werden, die Pipette 21 mit ihrer Spitze in das jeweils erzeugte Loch zu treiben bzw. zu bewegen, um Muster mit größerer Tiefe zu erzeugen, als es die Nahfeldkollimation der Strahlung erlaubt.

Ein anderes Beispiel einer meßbaren Quantität bzw. Größe zum Detektieren der Substrat-Pipette-Trennung bzw. des Sub­ strat-Pipetten-Abstands ist die Kapazität zwischen diesen beiden Teilen. Ein drittes Beispiel einer meßbaren Quanti­ tät bzw. Größe ist die Kraft zwischen der Pipette und der Oberfläche des Substrats.

Zusätzlich oder anstelle der Tunnelung, Kapazität und/oder Kraft kann ein weiterer oder anderer automatischer Sensor der Erzeugung bzw. für die Erzeugung des Lochs mittels des bzw. eines Laserimpulses in opaken Substraten in das In­ strument bzw. die Einrichtung aufgenommen bzw. eingebaut sein, indem ein Helium-Neon-Laser oder ein anderer kosten­ günstiger Laser zum Beleuchten des Bereichs des Substrats, der mit einem Muster versehen wird, vorgesehen wird. Die­ ser Kennzeichnungs-Laser wird auf der Seite des Substrats plaziert, die entgegengesetzt zu der Pipette 21 ist. In dieser Anordnung wird die Pipette 21 dazu benutzt, die er­ sten wenigen Lichtphotonen zu sammeln, und ein empfind­ licher Photomultiplier detektiert diese Photonen. Der Photo­ multiplier ist elektrisch mit dem UV-Laser und der Grob­ positionierungs-xy-Vorrichtung sowie der Feinpositionie­ rungs-xy-Vorrichtung verbunden, um die Abgabe des UV-La­ serlichts an das Substrat zu kontrollieren, insbesondere zu steuern oder zu regeln. Alternativ kann das Laserlicht des Kennzeichnungs-Lasers kolinear mit dem Laserlicht des Excimer-Lasers durch die Pipette übertragen werden, und der Photomultiplier kann auf der Seite des Substrats pla­ ziert sein, die entgegengesetzt zu der Pipette 21 ist.

Es seien nun weitere bevorzugte Anwendungen der Einrich­ tung und des Verfahrens nach der Erfindung angegeben und erläutert:

Die präzise Positionierung einer Pipette, deren Spitze mit Metall versehen oder aus Metall hergestellt ist, über einem Substrat kann neben dem Erzeugen von Mustern für Masken für mikroelektronische Bauteile, Schaltungen o.dgl. eine große Menge von Anwendungen haben, wie das direkte Schrei­ ben in mikroelektronischen Materialien oder die Korrektur von mikroelektronischen Schaltungen. Zum Beispiel kann Tun­ nelung dazu verwendet werden, auch Muster zu erzeugen. Auf diese Weise ist es beispielsweise in spezialisierter Weise möglich, daß sogar kleinere Merkmale auf der Oberseite des großen Musters, welches durch die Abgabe von UV-Licht an das Sub­ strat mittels der Pipette exponiert bzw. erzeugt worden ist, mittels der Anwendung der Tunnelung zum Erzeugen die­ ser Merkmale erzeugt werden.

Außer diesem kann die Pipette auch dazu verwendet werden, katalytische oder andere Moleküle zu enthalten, die damit nahe an eine Oberfläche gebracht werden können, welche mit diesen Molekülen beeinflußt werden kann. Zum Beispiel ist es bei gewissen Enzymen möglich, eine spezifizierte Stelle relativ zu einem spezifischen Ende eines DNA-Moleküls ab- oder durchzuschneiden. Alternativ kann Schall oder Ultra­ schall, der durch die Pipette oder eine entsprechende zu­ gespitzte Einrichtung hindurchgeführt worden ist, dazu ver­ wendet werden, eine chirurgische Entfernung eines spezifi­ zierten Teils eines Moleküls, wie beispielsweise DNA, zu erzeugen, oder der präzise positionierte Schall- oder Ul­ traschallfleck kann für die Be- oder Verarbeitung anderer Materialien oder für andere Anwendungen verwendet werden. Eine solche Anwendung kann die Erzeugung von kleinen Öff­ nungen in Zellmembranen als Hilfe für das Einführen von genetischen Materialien in Zellen sein. Alternativ kann ein UV-Laser bzw. dessen Licht durch die Pipette für diese Anwendung verwendet werden. Schließlich kann die Erzeugung eines Satzes solcher präziser, kleiner Löcher in einem Ma­ terial sehr erfolgreich dazu verwendet werden, eine Spei­ cherscheibe für optische Information mit hoher Informations­ dichte zu erzeugen, wobei der Laserstrahl durch den oben beschriebenen Kennzeichnungs-Laser erzeugt werden kann.

In Abhängigkeit von dem angewandten Material und der Wel­ lenlänge des durch die Pipette hindurchgeschickten Lichts kann die vorstehend genannte optische Scheibe bzw. Spei­ cherscheibe eine Einmalschreibscheibe, eine Nurlesescheibe oder eine löschbare Lese-/Schreibscheibe sein.

Vorteile der Erfindung sind insbesondere folgende:
Es gibt kein vergleichbares Instrument bzw. keine vergleich­ bare Einrichtung, welche eine derartig vielseitige Verwen­ dungsfähigkeit hat, wie der vorliegende Mustergenerator bzw. die vorliegende Einrichtung nach der Erfindung. Die nächstliegende Einrichtung, die zum Vergleich herangezogen werden kann, sind die Elektronenstrahllithographiesysteme, die beträchtlich komplizierter, ziemlich kostenaufwendig und viel weniger vielseitig verwendbar sind.

Abschließend sei ein spezielles Beispiel einer erfindungs­ gemäßen Einrichtung näher beschrieben:

Es wurde eine Einrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, gebaut. Fünf Aluminiumplatten wurden mit einer Viton®-Iso­ lierung (Warenzeichen) von 10 mm Breite zwischen denselben gestapelt. Die Dimensionen der Aluminiumplatten betrugen 10 mm Dicke und 100 mm Durchmesser. Diese Anordnung gab eine ausgezeichnete Isolation gegen Vibrationen hoher Frequenz. Zum Schutz gegen niedrige Frequenzen wurde der gesamte Sta­ pel auf einem aufgeblasenen toroidalen Gummischlauch eines Reifens bzw. Autoreifens angebracht.

Das Substrat bestand im vorliegenden Experiment aus einem Photoresist vom Typ Selectilux N 60 der Firma Merck Company. Das Muster, das in dieses Material hineingeschmolzen wurde, bestand aus einer linearen Reihe von Löchern von 3 Mikro­ metern Durchmesser. Jedes Loch wurde mittels 15 Schüssen eines Excimer-Lasers mit der Wellenlänge 193 nm gebohrt. Die Energie pro Impuls war 200 mJ. Da die Pipette als eine Öffnung wirkte, erreichte nur ein kleiner Bruchteil dieser Energie das Substrat. Die Energiedichte am Substrat war ungefähr 1,58 J/cm² pro Impuls. Das auf diese Weise erzeug­ te Loch hatte eine Tiefe von mehr als 3 Mikrometer und scharfe (<0,3 Mikrometer) und steile Wände. Die Pipette hatte in der einen Ausführungsform einen Innendurchmes­ ser von 3 nm und in der anderen Ausführungsform einen In­ nendurchmesser von 3 µm und war in beiden Fällen mit Alu­ minium beschichtet.

Claims (15)

1. Einrichtung zum Erzeugen eines vorbestimmten Musters auf einem Substrat von einer Dimension, die von atomarer Dimension bis zu kleinen Abmessungen reicht, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung folgendes umfaßt: eine Einrichtung (11-18) zum Halten eines solchen Substrats in einer Weise, in der dieses von Vibrationen isoliert ist, eine Einrichtung, welche einen Halter (19) eines Rohrs (21) umfaßt, das in allen drei Dimensionen mit Bezug auf das Substrat und den Substrathalter (18) bewegbar ist, wobei das Rohr (21) ein zu einem sehr dünnen Auslaß verjüngtes, insbesondere konisch zulaufendes, Ende hat, wobei das Ende des Rohrs (21) mit einer Metallbeschichtung beschichtet ist, wobei der Auslaß der Dimension des gewünsch­ ten Musters entspricht, eine Einrichtung (20) zum Führen bzw. Leiten und Anwenden einer vorbestimmten Strahlung, eines Elektronenstrahls, einer Chemikalie oder einer Schall- oder Ultraschallwelle, die bzw. der dazu geeig­ net ist, auf dem Substrat das gewünschte Muster zu erzeu­ gen, über bzw. durch das bzw. ein solches Rohr (21), wobei der Abstand des verjüngten, insbesondere konischen, Endes des Rohrs (21) von dem Substrat derart ist, daß Beugung vermieden und auf diese Weise die Präzision des Musters durch den Innendurchmesser des Rohrs (21) und durch die Genauigkeit der mechanischen Positionierungseinrichtung (17, 19) bestimmt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung zum Halten ei­ ner biologischen Zelle, wobei das Rohr (21) für das Ein­ führen von genetischem Material in die Zelle dient.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Substanz ein Halblei­ ter ist, und daß das Produkt eine Maske für die Mikro­ elektronik ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (20) zur Anwendung bzw. zum Aufbringen einer chemischen oder thermischen Energie umfaßt, die zu einem Muster oder einer vorbestimmten Abtragung bzw. Ausschmelzung führt.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Anwendung bzw. zum Aufbringen eines Katalysators auf irgend­ einen vorbestimmten Ort über bzw. durch das Rohr (21) um­ faßt.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur direkten Her­ stellung von mikroelektronischen Komponenten bzw. Bautei­ len in mikroelektronischen Schaltungen dient.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (20) zum Herstellen von Löchern an vorbestimmten Orten ei­ nes Substrats umfaßt.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Erzeugen eines eingravierten bzw. eingeschnittenen Musters dient und eine Einrichtung zum Anwenden eines Tunnelstroms, der zwischen dem sich verjüngenden, insbesondere konisch zulaufenden, Rohrs (21) und dem Substrat fließt, umfaßt.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie diejenige eines Laserstrahls ist.

10. Verfahren zum Erzeugen eines vorbestimmten Musters auf einem gegebenen Substrat oder zum Einführen von gene­ tischem Material in eine Zelle, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es folgende Verfahrensschritte um­ faßt: Halten des Substrats oder der Zelle in einer Weise, daß es bzw. sie gegen Vibrationen abgeschirmt ist, Anwenden bzw. Aufbringen der erforderlichen Energie oder Chemikalie oder des erforderlichen genetischen Materials über bzw. durch ein Rohr (21), das eine Spitze von sehr kleiner, vorbestimm­ ter Innendimension hat, welche mit Metall beschichtet ist, Bewegen dieses Rohrs (21) in einer solchen Weise, daß es sich dem Substrat oder der Zelle in einer vorbestimmten Weise bis auf einen gewünschten Abstand annähert, Anwenden bzw. Aufbringen der Energie oder der Chemikalie oder des genetischen Materials über bzw. durch die erwähnte Spitze des Rohrs (21), so daß auf diese Weise durch geeignete Be­ wegung das gewünschte Muster erzeugt wird oder es zur Ein­ führung des genetischen Materials in eine Zelle kommt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Energie in der Form eines Elek­ tronenstrahls, einer Strahlung oder einer Schall- oder Ul­ traschallwelle angewandt bzw. aufgebracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Zelle so manipuliert wird, daß genetisches Material an einem vorbestimmten Ort der Zelle eingeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Rohrs (21) bezüglich des Substrats in einem solchen Abstand ge­ halten wird, daß Beugung vermieden wird.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tunnelstrom zwi­ schen der Spitze des Rohrs (21) und dem Substrat angelegt bzw. angewandt wird, und daß die Bewegung des Substrats in einer solchen Weise kontrolliert, insbesondere gesteu­ ert oder geregelt wird, daß ein gewünschtes Muster erzeugt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl über das Rohr (21) auf das Substrat angewandt wird.