DE3822099C2

DE3822099C2 - Vorrichtung zum Erzeugen eines Musters und Verwendung derselben

Info

Publication number: DE3822099C2
Application number: DE19883822099
Authority: DE
Inventors: Aaron Lewis; Isaiah Nebenzahl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2008-07-01
Also published as: DE3822099A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Musters von Submikrometerdimensionen auf einem Substrat, umfassend:

a) eine Halteeinrichtung zum vibrationsisolierten Halten eines Substrats;
b) einen Halter mit einer Positionierungseinrichtung zum dreidimensionalen Bewegen einer mittels des Halters gehaltenen Zuführungs- und Anwendungseinrichtung zum Zuführen und Anwenden eines Bearbeitungsmittels, das eine Laserstrahlung sein kann;
c) eine Bearbeitungsmittelquelle;

wobei die Austrittsöffnung der Zuführungs- und Anwendungs einrichtung 3 µm oder weniger beträgt und der Abstand der Austrittsöffnung von dem Substrat derart einstellbar ist, daß Beugung vermieden und auf diese Weise die Präzision des Musters durch den Durchmesser der Austrittsöffnung und die Genauigkeit der Positionierungseinrichtung bestimmt ist.

Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer derar tigen Vorrichtung.

Eine Vorrichtung der vorstehend genannten, gattungsgemäßen Art ist aus der EP 0 196 346 A1 bekannt. In dieser Vorrich tung wird als eine Zuführungs- und Anwendungseinrichtung zum Zuführen und Anwenden des Bearbeitungsmittels, als wel ches ausschließlich Laserstrahlung vorgesehen ist, ein op tisch transparenter Körper, z. B. ein Quarzkristall, verwen det, der eine scharf zugespitzte Spitze hat, die nach einem Target zu gerichtet ist. Diese Spitze hat einen Durchmesser von einigen zehn Nanometern, und die Targetoberfläche wird in einem Abstand von der Laserstrahlenaustrittsöffnung des optisch transparenten Körpers angeordnet, der kleiner als deren Durchmesser, beispielsweise kleiner als 5 nm, ist. Weiter ist eine Metallisierung um die Laserstrahlenaus trittsöffnung vorgesehen, die es ermöglicht, aufgrund eines Tunnelstroms zwischen der Spitze des optisch transparenten Körpers und des Targets den Abstand zwischen der Spitze und dem Target einzustellen bzw. konstant zu halten. Schließ lich ist zur Schwingungsisolierung der Vorrichtung ein Vi brationsdämpfungssystem vorgesehen. Diese bekannte Vorrich tung ist nur zur Verwendung von Laserstrahlung als Bearbei tungsmittel geeignet, so daß ihre Verwendungsmöglichkeiten relativ begrenzt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art und deren Verwendung zur Verfü gung zu stellen, die wesentlich vielseitiger sind und das Erzeugen vorbestimmter Muster von großer Präzision und kleinen Dimensionen auf einem gewünschten Substrat gestat ten.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs ge nannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zufüh rungs- und Anwendungseinrichtung als ein in dem Halter an geordnetes Rohr ausgebildet ist, das einen Einlaß und ein verjüngtes Ende mit einer Austrittsöffnung hat, die einen Innendurchmesser von 3 µm oder weniger aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Vorrichtung insbesondere verwen det zum Herstellen von Masken für mikroelektronische Bau teile und Schaltungen, zum Erzeugen von genau positionier ten Löchern und von Präzisionsmikromustern; zum Ausführen von Mikromanipulationen; zum direkten Schreiben in mikro elektronischen Materialien und zum Korrigieren von mikro elektronischen Schaltungen; sowie zum Erzeugen von Spei cherscheiben für optische Informationen mit hoher Informa tionsdichte.

Mit der Erfindung wird daher eine Vorrichtung zum Erzeugen vorbestimmter Muster von großer Präzision und kleinen Di mensionen auf einem gewünschten Substrat zur Verfügung ge stellt, in der das Muster durch die Anwendung bzw. das Auf bringen von kontrollierter, insbesondere gesteuerter oder geregelter, elektromagnetischer Strahlung, von kontrollier ten, insbesondere gesteuerten oder geregelten, Elektronen bzw. Elektronenstrahlen, Teilchenstrahlen, Chemikalien und dergleichen erzeugt wird.

Die Anwendung bzw. das Aufbringen erfolgt über die Aus trittsöffnung des fein abgeschrägten oder konisch gemachten Rohrs, wie beispielsweise eines Kapillarrohrs kleiner Ab messung, das einen Innendurchmesser von sehr kleiner Größe hat und das so manipuliert werden kann, daß eine Annäherung an das Substrat bis zu einem sehr kleinen Abstand erfolgt.

Es können Muster hoher Genauigkeit erhalten werden. Die Vorrichtung kann für sehr feine, kritische und empfindliche Manipulationen verwendet werden. Andere Aspekte der Erfin dung 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 ei nem Halbleiterkristall, und das Erzeugen von genau positio nierten Öffnungen. Die höchste Position, die, abgesehen von der Vorrichtung nach der EP 0 196 346 A1, gegenwärtig er reichbar ist, wird durch Verwendung von Elektronenstrahlli thographietechniken erzielt.

Im Gegensatz hierzu werden bei der vorliegenden Erfindung außer Licht insbesondere Chemikalien oder Elektronen ver wendet, die in dem Rohr, z. B. als einer fein gezogenen Pipette, geführt oder enthalten sind, welche dazu verwendet werden können, mikrochemische Veränderungen mit einer Prä zision zu erzeugen, die bisher generell extrem kostenauf wendigen, auf einem Elektronenstrahl basierenden Techniken vorbehalten waren, welche nur im Vakuum arbeiten oder auf Laserlicht basieren (EP 0 196 346 A1), das nur beschränkte Anwendungsmöglichkeiten hat.

Im Gegensatz hierzu werden in der vorliegenden Erfindung nicht nur Licht, sondern auch z. B. Chemikalien durch Ver wendung des Rohrs als eine Pipette zu der unmittelbaren bzw. in die unmittelbare Nachbarschaft der zu verarbeiten den Oberfläche geführt bzw. geleitet. Die verarbeitete bzw. zu verarbeitende Oberfläche befindet sich innerhalb des Nahfelds der Öffnung des Rohrs. Daher ist in der Erfindung die Beleuchtung auf die Größenordnung des Durchmessers des Rohrs beschränkt, der viel kleiner als eine bzw. die Wel lenlänge sein kann. Auf diese Weise wird die Beugungsgrenze umgangen. Die Anwendung von präzise positionierten Chemika lien ist im Stand der Technik nicht vorgeschlagen und nicht berichtet worden.

Die Erfindung stellt daher eine Vorrichtung zum Erzeugen von Präzisionsmikromustern und/oder zum Bewirken von Mani pulationen mit einem hohen Grad an Genauigkeit zur Verfü gung, und zwar auf verschiedensten Gebieten der Industrie und der angewandten Wissenschaft. Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung dieser Vorrichtung zum Bewirken einer solchen Erzeugung von Mustern und zum Ausführen solcher Mi kromanipulationen.

Mit der Erfindung ist es möglich, Muster von vorbestimmter Form und Größe auf einer weiten Verschiedenheit von Substraten mit einem sehr hohen Grad an Genauigkeit und Auflösung zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Lage, Muster von sehr kleinen Dimensionen mittels elektromagnetischer Strahlung, Elektronenstrahlen, Chemika lien, Schall- bzw. Ultraschallwellen etc. herzustellen, und zwar basierend auf der Anwendung bzw. auf dem Aufbringen der gewünschten Energie oder der gewünschten Chemikalie über ein sich verjüngendes bzw. konisches Rohr, das einen Auslaß von extrem kleinen Dimensionen hat und das mittels der Vorrichtung auf bzw. in einen sehr kleinen Abstand von dem Substrat gebracht werden kann. Der Auslaß des Rohrs ist generell in einer solchen Nähe des Substrats, daß eine Beu gung vermieden wird. Pipetten oder Kapillarrohre, die als Rohr in der Erfindung verwendet werden, haben einen Innen durchmesser am Auslaß, der 3 µm oder weniger ist, also so klein wie etwa 20 nm oder sogar kleiner sein kann, und die se Pipetten oder Kapillarrohre können mittels einer geeig neten Erhitzung von Glas erzeugt werden. Solche Pipetten oder Kapillarrohre sind mechanisch stabil bzw. fest und flexibel. Sie können als solche, insbesondere unbeschich tet, verwendet werden, oder sie können auf der Innenseite bzw. im Inneren und/oder auf der Außenseite bzw. außen mit tels irgendeiner gewünschten Beschichtung beschichtet sein. Metalle oder Kohlenstoff sind geeignete Beschichtungen für eine Vielfalt von Anwendungen. Wenn eine Strahlung weiten Durchmessers an einem Ende eines Kapillarrohrs eingeführt wird, das einen Auslaß von dieser bzw. der erwähnten Durch messergröße hat, wird dieser Strahl in einen solchen trans formiert bzw. umgewandelt, welcher die Dimensionen des Aus lasses hat. Das gilt für eine weite Vielfalt von Strahlun gen, insbesondere von Röntgenstrahlen, ausgehend bis zu Licht im sichtbaren Bereich. Es gilt auch für Schall- bzw. Ultraschallwellen, Teilchenwellen etc.

In der nun folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausfüh rungsformen der Erfindung seien zunächst sich verjüngende bzw. konische Rohre beschrieben, wie sie bei der Erfindung verwendet werden können:

Das beste Beispiel dieser sich verjüngende bzw. konischen Rohre sind Glaspipetten. Diese Glaspipetten von einem an fänglichem Innendurchmesser von etwa 0,5 mm können durch angemessene Erhitzung des Glases auf Durchmesser von cha rakteristischer Weise <20 nm gezogen werden. Diese Pipetten sind fest, stabil und flexibel und können auf der Innensei te und Außenseite mit einer Vielfalt von Materialien, wie beispielsweise Metallen oder Kohlenstoff, beschichtet sein oder unbeschichtet gelassen werden. Es hat sich gezeigt, daß solche Vorrichtungen die Eigenschaft haben, ein Strah lungsbündel weiten Durchmessers in ein Bündel von einem Durchmesser, 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 ei nem äußeren Durchmesser von 0,1 mm verjüngt bzw. konisch gemacht sind, und diese Pipette ist mit Gold beschichtet.

Es seien nun Teile von besonderen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben:

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Sie besteht aus den fol genden 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 rostfreiem Stahl oder Aluminium hergestellt sind. Die se 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 der Vorrichtung indu zierten Vibrationen zu vermeiden. Das elastische Mate rial 16 kann, wie Fig. 1 zeigt, Klötzchenform haben, und zwar beispielsweise mit einer Dicke von 10 mm, und als elastisches Material kann z. B. das unter dem Wa renzeichen Viton® erhältliche elastische Material ver wendet werden.
2. Eine Grobpositionierungs-xyz-Vorrichtung 17, bei spielsweise ein Objektträger, Ständer, Gestell o. dgl. für eine derartige Grobpositionierung. Auf dieser Grobpositionierungs-xyz-Vorrichtung 17 sitzt ein Substrathalter 18, und diese Grobpositionierungsvor richtung dient dazu, das Substrat näher an die als Rohr vorgesehene Pipette heranzubewegen und das Substrat mit groben Schritten in der x- und y-Richtung zu bewegen. Eine typische bzw. bevorzugte Präzision dieser Vorrichtung ist ein Mikrometer in jeder der drei Dimensionen.
3. Einer Positionierungseinrichtung 19 als Feinpositio nierungs-xyz-Vorrichtung, die beispielsweise aus einer zylindrischen piezoelektrischen Einrichtung besteht, welche auf der Platte 15 sitzt bzw. steht. Die typi sche bzw. bevorzugte Präzision dieser Feinpositionie rungs-xyz-Vorrichtung, die beispielsweise ein Objekt träger, Gestell, Ständer o. dgl. sein kann, ist 0,1 µm in jeder Dimension, und diese Vorrichtung hat vorzugs weise einen maximalen Weg von 10 µm in jeder Dimensi on.
4. Einem Abgabe- bzw. Zuführungssystem als Bearbeitungs mittelquelle 20 für elektromagnetische Strahlung, Che mikalien, Schall oder Ultraschall oder Elektronen o. dgl., die bzw. der mittels der als Rohr vorgesehenen Pipette geführt werden soll. Ein typisches Abgabe- bzw. Zuführungssystem ist ein UV-Laser, wie beispiels weise ein Excimer-Laser.
5. Einer Pipette als Rohr 21 zum Führen bzw. Leiten der Strahlung, der Chemikalien, des Schalls oder des Ul traschalls oder der Elektronen o. dgl. zu dem Substrat.
6. Einem Rechner 22 zum Steuern bzw. Regeln aller Opera tionen bzw. Vorgänge, nämlich insbesondere der Bewe gung der Grobpositionierungs-xyz-Vorrichtung 17 und der Positionierungseinrichtung 19 gemäß einem vorbe stimmten Muster, und zwar koordiniert mit der Bearbei tungsmittelquelle 20, also dem Abgabe- bzw. Zufüh rungssystem, beispielsweise den Impulsen eines Lasers.

Es sei nun die Betriebsweise der obigen Vorrichtung be schrieben:

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 dem Rohr 21, insbesondere innerhalb eins Abstand von wenigen Mikrometern von einer Pipette, befindet. Das Rohr 21, das wenigstens an seiner Spitze mittels Metall bedeckt bzw. beschichtet ist, wird dann in einer Reihe von Schritten mittels der piezo elektrischen Positionierungsvorrichtung 19 in die gewünsch te Versetzung bzw. in den gewünschten Horizontalabstand von der Substratoberfläche gebracht. Weiter wird eine Quantität bzw. Größe gemessen, die stark von dem Abstand der Rohr spitze von der Oberfläche abhängt. Ein Beispiel einer sol chen meßbaren Quantität bzw. Größe ist die Tunnelung von Elektronen von der Oberfläche zu dem Rohr. Eine solche Mes sung kann dazu verwendet werden, das Rohr in einen Abstand von innerhalb 2 nm von der Oberfläche zu bringen, ohne daß aktuell die Oberfläche berührt wird. Dieser Tunnelstrom wird auch dazu verwendet, den Rohr-, Substrat- oder z- Abstand, der für die Auflösung des Musters, das erzeugt wird, kritisch ist, kontinuierlich zu kontrollieren, insbe sondere 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 La ser) mit der Hilfe der Bearbeitungsmittelquelle 20 relativ zu dem Rohr 21 ausgerichtet wird. Ein Rechner, wie bei spielsweise der Computer 22, steuert das elektrische Signal des piezoelektrischen Kristalls der Positionierungseinrich tung 19, d. h. der Feinpositionierungs-xyz-Vorrichtung, um das Rohr 21 in die gewünschte xy-Richtung zu bringen, wäh rend er den z-Abstand konstant hält. Wenn das vollendet ist, wird ein Laserimpuls erzeugt, und auf diese Weise wird das gewünschte Loch in dem Material des Substrats durch Ab tagen bzw. Ausschmelzen mittels der Laserstrahlung erzeugt In der gleichen Weise wird eine gesamte Folge von Löchern hergestellt, 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 Positionierungeinrichtung 19, d. h. der Feinpositionierungs xyz-Vorrichtung, abgedeckt wird, erzeugt worden ist, wird das Substrat mittels der Grobpositionierungs-xyz-Vorrich tung 17 in eine neue Position bewegt. wo dann ein weiterer Abschnitt des Musters erzeugt wird. Dieser Vorgang ist not wendig, weil die Positionierungseinrichtung 19 das Rohr 21 nur um eine beschränkte Entfernung, die vorliegend etwa 10 Mikrometer beträgt, bewegen kann. Die Ausrichtung von jedem Abschnitt in dem Mosaik des Musters mit Bezug auf den vor herigen Abschnitt kann durch Anwendung der Tunnelung zum Detektieren der Relativposition des gerade vollendeten Ab schnitts mit Bezug auf den zu beginnenden Abschnitt erzielt werden. Die Tunnelung kann auch dazu benutzt werden, das Rohr 21 mit seiner Spitze in das jeweils erzeugte Loch zu treiben bzw. zu bewegen, um Muster mit größerer Tiefe zu erzeugen, als es die Nahfeldkollimation der Strahlung er laubt.

Ein anderes Beispiel einer meßbaren Quantität bzw. Größe zum Detektieren des Substrat-Rohr-Abstands ist die Kapazi tät zwischen diesen beiden Teilen. Ein drittes Beispiel ei ner meßbaren Quantität bzw. Größe ist die Kraft zwischen dem Rohr und der Oberfläche des Substrats.

Zusätzlich oder anstelle der Tunnelung, Kapazität und/oder Kraft kann ein weiterer oder anderer automatischer Sensor für die Erzeugung des Lochs mittels eines Laserimpulses in opaken Substraten in die Vorrichtung aufgenommen oder ein gebaut sein, indem ein Helium-Neon-Laser oder ein anderer kostengünstiger Laser zum Beleuchten des Bereichs des Substrats, der mit einem Muster versehen wird, vorgesehen wird. Dieser Kennzeichnungs-Laser wird auf der Seite des Substrats plaziert, die entgegengesetzt zu dem Rohr 21 ist. In dieser Anordnung wird das Rohr 21 dazu benutzt, die er sten wenigen Lichtphotonen zu sammeln, und ein empfindli cher Photomultiplier detektiert diese Photonen. Der Pho tomultiplier ist elektrisch mit dem UV-Laser und der Grob positionierungs-xy-Vorrichtung sowie der Feinpositionie rungs-xy-Vorrichtung verbunden, um die Abgabe des UV-Laser lichts an das Substrat zu kontrollieren, insbesondere zu steuern oder zu regeln. Alternativ kann das Laserlicht des Kennzeichnungs-Lasers kolinear mit dem Laserlicht des Exci mer-Lasers durch das Rohr übertragen werden, und das Photo multiplier kann auf der Seite des Substrats plaziert sein, die entgegengesetzt zu dem Rohr 21 ist.

Es seien nun weitere bevorzugte Anwendungen der Vorrichtung nach der Erfindung angegeben und erläutert:

Die präzise Positionierung eines Rohrs, dessen 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 Schreiben in mikroelektronischen Materialien oder die Korrektur von mi kroelektronischen Schaltungen. Zum Beispiel kann Tunnelung dazu verwendet werden, auch Muster zu erzeugen. Auf diese Weise ist es beispielsweise in spezialisierter Weise mög lich, daß sogar kleinere Merkmale auf der Oberseite des großen Musters, welches durch die Abgabe von UV-Licht an das Substrat mittels des Rohrs exponiert bzw. erzeugt wor den ist, mittels der Anwendung der Tunnelung zum Erzeugen dieser Merkmale erzeugt werden.

Außer diesem kann das Rohr auch dazu verwendet werden, ka talytische oder andere Moleküle zu enthalten, die damit na he an eine Oberfläche gebracht werden können, welche mit diesen Molekülen beeinflußt werden kann. Alternativ kann Schall oder Ultraschall, der durch das Rohr oder eine ent sprechende zugespitzte Einrichtung hindurchgeführt worden ist, verwendet werden, wobei der präzise positionierte Schall- oder Ultraschallfleck für die Be- oder Verarbeitung von Materialien oder für andere Anwendungen verwendet wer den kann. Eine solche Anwendung kann die Erzeugung von kleinen Öffnungen beinhalten, wobei die Erzeugung eines Satzes solcher präziser, kleiner Löcher in einem Material sehr erfolgreich dazu verwendet werden kann, eine Speicher scheibe für optische Information mit hoher Informations dichte zu erzeugen, und wobei der Laserstrahl durch den oben beschriebenen Kennzeichnungs-Laser erzeugt werden kann.

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

Vorteile der Erfindung sind insbesondere folgende:

Es gibt kein vergleichbares Instrument bzw. keine ver gleichbare Einrichtung, welche eine derartig vielseitige Verwendungsfähigkeit hat, wie der vorliegende Mustergenera tor bzw. die vorliegende Vorrichtung nach der Erfindung. Die nächstliegenden Vorrichtungen, die zum Vergleich heran gezogen werden können, sind die Vorrichtung nach der ein gangs diskutierten EP 0 196 346 A1 und die Elektronen strahllithographiesysteme, die beträchtlich komplizierter, ziemlich kostenaufwendig und viel weniger vielseitig ver wendbar sind.

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

Es wurde eine Vorrichtung, 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 N60 der Firma Merck Company. Das Muster, das in dieses Material hineingeschmolzen wurde, bestand aus einer linearen Reihe von Löchern von 3 Mikrome tern Durchmesser. Jedes Loch wurde mittels 15 Schüssen ei nes Excimer-Lasers mit der Wellenlänge 193 nm gebohrt. Die Energie pro Impuls war 200 mJ. Da das Rohr 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 erzeugte Loch hatte eine Tiefe von mehr als 3 Mikrometer und scharfe (<0,3 Mikrometer) und steile Wände. Das Rohr hatte in der einen Ausführungsform einen Innendurchmesser von 3 nm und in der anderen Ausführungsform einen Innendurchmesser von 3 µm und war in beiden Fällen mit Aluminium beschichtet.

Claims

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Musters von Submikrome terdimensionen auf einem Substrat, umfassend:

a) eine Halteeinrichtung zum vibrationsisolierten Halten eines Substrats;
b) einen Halter mit einer Positionierungseinrichtung (19) zum dreidimensionalen Bewegen einer mittels des Hal ters gehaltenen Zuführungs- und Anwendungseinrichtung zum Zuführen und Anwenden eines Bearbeitungsmittels, das eine Laserstrahlung sein kann;
c) eine Bearbeitungsmittelquelle (20);

wobei die Austrittsöffnung der Zuführungs- und Anwendungs einrichtung 3 µm oder weniger beträgt und der Abstand der Austrittsöffnung von dem Substrat derart einstellbar ist, daß Beugung vermieden und auf diese Weise die Präzision des Musters durch den Durchmesser der Austrittsöffnung und die Genauigkeit der Positionierungseinrichtung (19) bestimmt ist;
dadurch gekennzeichnet, daß die Zufüh rungs- und Anwendungseinrichtung als ein in dem Halter an geordnetes Rohr (21) ausgebildet ist, das einen Einlaß und ein verjüngtes Ende mit einer Austrittsöffnung hat, die ei nen Innendurchmesser von 3 µm oder weniger aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Austrittsöffnung einen Innen durchmesser von 100 nm oder weniger aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Austrittsöffnung einen Innendurchmesser von 20 nm oder weniger aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Substrat ein Halbleiter ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungsmittel eine chemische, elektromagnetische oder thermische Energie oder Schall- oder Ultraschallenergie oder Elektronenstrahl energie umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbei tungsmittel einen Katalysator umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anwenden eines Tunnelstroms zwischen dem Rohrende und dem Substrat.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Positio nierungseinrichtung für die Bewegung des Substrats in kon trollierter, insbesondere gesteuerter oder geregelter, Wei se.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (21) auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite beschichtet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beschichtung aus Metall oder Kohlenstoff besteht.

11. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Herstellen von Masken für mikroelektronische Bauteile und Schaltungen, zum Erzeugen von genau positio nierten Löchern und von Präzisionsmikromustern; zum Ausfüh ren von Mikromanipulationen; zum direkten Schreiben in mi kroelektronischen Materialien und zum Korrigieren von mi kroelektronischen Schaltungen; sowie zum Erzeugen von Spei cherscheiben für optische Informationen mit hoher Informa tionsdichte.