DE4435635A1 - Microfabrication of cantilever stylus for atomic force microscopy - Google Patents
Microfabrication of cantilever stylus for atomic force microscopyInfo
- Publication number
- DE4435635A1 DE4435635A1 DE4435635A DE4435635A DE4435635A1 DE 4435635 A1 DE4435635 A1 DE 4435635A1 DE 4435635 A DE4435635 A DE 4435635A DE 4435635 A DE4435635 A DE 4435635A DE 4435635 A1 DE4435635 A1 DE 4435635A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- micro
- bending beam
- bending
- beam according
- microbending
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 40
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 2
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims 2
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 35
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004621 scanning probe microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000003631 wet chemical etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
- G01Q60/38—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Mikrobiegebalken für die atomare Kraftmikroskopie und ein Verfahren zu seiner Herstellung, der insbesondere zur Abbildung und Vermessung empfindlicher, weicher Proben, wie Biomolekülen unter nativen Bedingungen, Anwendung findet. Das Verfahren der atomaren Kraftmikroskopie ist seit einigen Jahren bekannt und hinlänglich beschrieben worden (vgl. u. a. K, Wickramasinghe; Scanning probe microscopy; Current status and future trends; J. Vac. Sci. Technol. A 8, Jan/Feb 1990, S. 363). Ein Hauptaspekt bei der Entwicklung entsprechender Probenabtastsysteme, der auch vorliegender Erfindung zugrunde liegt, ist eine entsprechende Gestaltung der zum Einsatz gelangenden Biegebalken (sog. Cantilever). Die vornehmlich nach dem Stand der Technik eingesetzten Biegebalken bestehen dabei aus Si, Si₃N₄ oder SiO₂. Ebenso sind aus dünnen Metallfolien oder Drähten hergestellte Biegebalken bekannt (vgl. T.R. Albrecht et al; Microfabrication of cantilever styli for atomic force microscope; J. Vac: Sci. Technol., A, Jul/Aug 1990, S. 3386-3396). Diese Biegebalken werden sowohl in kontaktbehafteten als auch in kontaktlosen Abtastverfahren eingesetzt. Die Hauptforderungen, die an solche Biegebalken gestellt werden sind: eine niedrige Kraftkonstante, eine hohe Resonanzfrequenz, kurze Balkenlängen und zumeist auch eine hohe laterale Steifigkeit des Biegebalkens. Diese zum Teil gegenläufigen Forderungen werden nach dem Stand der Technik durch eine Massenverringerung des Biegebalkens gelöst, weshalb ausgefeilte Technologien der sogenannten Dünnschichttechnik und Mikrostrukturierung zur Anwendung gelangen, die im Rahmen der Herstellung integrierter Schaltkreise und der Mikrosystemtechnik hinlänglich bekannt sind. Derart hergestellte Biegebalken besitzen üblicherweise erreichbare Resonanzfrequenzen zwischen 10-100 kHz und entsprechende Federkonstanten bei 10-2 N/m. Nach dem Stand der Technik eingesetzte Biegebalken weisen rechteckförmige bzw. V-förmige Geometrien auf; letztere besitzen dabei eine höhere laterale Steifigkeit. The invention relates to a micro-bending beam for atomic force microscopy and a method for its production, which is used in particular for imaging and measuring sensitive, soft samples, such as biomolecules under native conditions. The method of atomic force microscopy has been known for a few years and has been sufficiently described (see, inter alia, K, Wickramasinghe; Scanning probe microscopy; Current status and future trends; J. Vac. Sci. Technol. A 8, Jan / Feb 1990, p. 363). A main aspect in the development of corresponding sample scanning systems, which is also the basis of the present invention, is a corresponding design of the bending beams used (so-called cantilevers). The bending beams used primarily according to the prior art consist of Si, Si₃N₄ or SiO₂. Bending beams made from thin metal foils or wires are also known (cf. TR Albrecht et al; Microfabrication of cantilever styli for atomic force microscope; J. Vac: Sci. Technol., A, Jul / Aug 1990, pp. 3386-3396). These bending beams are used in both contact-based and contactless scanning processes. The main requirements placed on such bending beams are: a low force constant, a high resonance frequency, short beam lengths and mostly also a high lateral rigidity of the bending beam. According to the state of the art, these partially contradicting requirements are solved by reducing the mass of the bending beam, which is why sophisticated technologies of so-called thin-film technology and microstructuring are used, which are well known in the context of the manufacture of integrated circuits and microsystem technology. Bending beams produced in this way usually have achievable resonance frequencies between 10-100 kHz and corresponding spring constants at 10 -2 N / m. Bending beams used according to the prior art have rectangular or V-shaped geometries; the latter have a higher lateral rigidity.
Als besonders robuste Biegebalken haben sich aus Si₃N₄ gefertigte erwiesen, die eine höhere Bruchfestigkeit als aus SiO₂ gefertigte bei Schockvibrationen aufweisen. Werden, was für die meisten Meßaufgaben erforderlich ist, die Biegebalken mit gesonderten Abtastspitzen versehen, sind gesonderte zusätzliche, relativ aufwendige weitere Maßnahmen erforderlich, die von der Anbringung von Diamantspitzen bis zu Mikrostrukturierungs- und Platinierungsverfahren reichen, wodurch bspw. Spitzen aus Wolfram oder Silizium (im Falle der Verwendung von Siliziumbiegebalken) hergestellt wurden (vgl. T.R. Albrecht et al; Microfabrication of cantilever styli for atomic force microscope; J. Vac: Sci. Technol., A, Jul/Aug 1990, S. 3386-3396).As particularly robust bending beams have been made of Si₃N₄ proven to have a higher breaking strength than made from SiO₂ Have shock vibrations. Become what for most measuring tasks it is necessary to provide the bending beams with separate scanning tips, are separate additional, relatively complex additional measures required from attaching diamond tips up to Microstructuring and platinization processes are sufficient, for example. Tips made of tungsten or silicon (in case of using Silicon beam) were produced (see T.R. Albrecht et al; Microfabrication of cantilever styli for atomic force microscope; J. Vac: Sci. Technol., A, Jul / Aug 1990, pp. 3386-3396).
Besonders bei der Abbildung und Vermessung empfindlicher Proben, wie Biomolekülen unter nativen Bedingungen, stoßen die bekannten Mikrobiegebalken und ihre Spitzengestaltung an ihre Grenzen, da sie die Proben in unzulässiger Weise beeinflussen oder gar zerstören. Eine weitere Verringerung der Biegebalkendicke, zwecks Verringerung der Kraftkonstante, stößt jedoch an technologische Grenzen. Ebenso ist ihre weitere beliebige Dimensionsveränderung nicht möglich. An dieser Stelle setzt die Erfindung an.Especially when imaging and measuring sensitive samples, such as Biomolecules under native conditions encounter the known ones Microbending beams and their top design to their limits, since they are the Influencing or even destroying samples in an impermissible manner. A further reduction of the bending beam thickness in order to reduce the Force constant, but reaches technological limits. So is hers any other dimensional change is not possible. At this point starts the invention.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mikrobiegebalken für die atomare Kraftmikroskopie und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, der insbesondere für die Abbildung und Vermessung empfindlicher Proben, wie Biomolekülen unter nativen Bedingungen, einsetzbar ist, wobei eine verringerte Kraftkonstante als nach dem Stand der Technik einstellbar sein soll.The invention has for its object a micro bending beam for atomic force microscopy and a process for its production specify the particular for mapping and surveying sensitive samples, such as biomolecules under native conditions, can be used, with a reduced force constant than according to the state the technology should be adjustable.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.The task is characterized by the characteristics of the Claims resolved.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ohne wesentliche Dimensionierungsveränderungen des Mikrobiegebalkens eine gezielte Anpassung der gewünschten Kraftkonstante und der Resonanzfrequenz einig über eine definierte Einstellung des Elastizitätsmoduls durch Auswahl eines polymeren Werkstoffs und vorgebbare Einstellung seiner Elastizitätseigenschaften für den Mikrobiegebalken vornehmbar ist. Überraschend sind die Standzeiten, die für den Mikrobiegebalken bei seinem Einsatz zur Vermessung und Abbildung weicher Proben erreichbar sind.The essence of the invention is that without essential Dimensioning changes of the microbending beam a targeted Adjustment of the desired force constant and the resonance frequency agree on a defined setting of the elastic modulus Selection of a polymeric material and predefinable setting of it Elastic properties for the micro-bending beam is made. The downtimes for the micro bending beam are surprising its use for measuring and imaging soft samples are reachable.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is intended to be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments are explained. Show it:
Fig. 1 zwei mögliche Mikrobiegebalkenausbildungen gemäß der Erfindung auf einem Trägerchip, Fig. 1 two possible cantilever embodiments according to the invention on a support chip,
Fig. 2 die Fig. 1 im seitlichen Schnitt und Fig. 2 shows the Fig. 1 in lateral section and
Fig. 3a) bis e) veranschaulicht eine mögliche Realisierung erfindungs gemäßen Herstellungsverfahrens und danach gefertigten erfindungsgemäßen Mikrobiegebalken in Einzelschritten. Fig. 3a) to e) illustrates a possible realization of fiction, modern manufacturing process and then made cantilevers according to the invention in individual steps.
In Fig. 1 sind auf einem Trägerchip 2, bspw. aus Silizium bestehend, ein streifenförmig ausgebildetes Biegeelement 1 und ein V-förmig ausgebildetes Biegeelement 1′ mit denselben lateralen Ausdehnungen L und einer Breite b dargestellt. Diese geometrischen Ausdehnungen können denen gemäß bisher nach dem Stand der Technik bekannten Dimensionierungen entsprechen. Die Länge des Mikrobiegebalkens wird im Allgemeinen in der Größenordnung von 100 µm und die Breite in der Größenordnung von 10-20 µm festgelegt. Jedoch besteht, je nach Anwendungsfall entsprechend der Erfindung hier die Möglichkeit, im Gegensatz zum Stand der Technik, diese auch wesentlich kleiner auszubilden, ohne die Kraftkonstante des Biegebalkens, bei gleichzeitiger Einhaltung der gewünschten Resonanzfrequenz, in unzulässiger Weise zu erhöhen.In Fig. 1, on a carrier chip 2 , for example made of silicon, a strip-shaped bending element 1 and a V-shaped bending element 1 'are shown with the same lateral dimensions L and a width b. These geometric dimensions can correspond to the dimensions known up to now according to the state of the art. The length of the microbending beam is generally set in the order of 100 µm and the width in the order of 10-20 µm. However, depending on the application according to the invention, there is the possibility here, in contrast to the prior art, of making it significantly smaller without increasing the force constant of the bending beam, while at the same time maintaining the desired resonance frequency, in an impermissible manner.
Fig. 2 zeigt die Ausbildung gemäß Fig. 1 im seitlichen Schnitt. Hier ist zusätzlich eine Tastspitze 3 erkennbar, die vorteilhaft aus demselben Material, wie dem des Biegebalkens gefertigt sein kann, was erhebliche technologische Erleichterungen gemessen am Stand der Technik mit sich bringt. Herstellungsbedingt kann auf dem Trägerchip 1 eine zusätzliche Opferschicht 4 aufgebracht sein. Fig. 2 shows the design of FIG. 1 in side section. Here, in addition, a probe tip 3 can be seen, which can advantageously be made of the same material as that of the bending beam, which brings about considerable technological simplifications compared to the prior art. Due to the manufacturing process, an additional sacrificial layer 4 can be applied to the carrier chip 1 .
In Fig. 3a) bis e) wird schließlich eine Herstellungsmöglichkeit erfindungsgemäßen Mikrobiegebalkens anhand von Einzelprozeßschritten beschrieben.In Fig. 3a) to e), finally, a manufacturing possibility of the micro bending beam according to the invention is described using individual process steps.
Dabei zeigt Fig. 3a) einen Ausschnitt aus einem, zur Mikrobiegebalkenherstellung vorbereiteten Siliziumwafers. Dabei ist ein Siliziumwafer 2, der beidseitig mit einem Schichtpaket 5 aus SiO₂-Si₃N₄-SiO₂ beschichtet ist, Ausgangspunkt der weiteren Herstellung. Durch fachgemäße photolithographische und anisotrope naßchemische Strukturierungsverfahren werden rechteckförmige Ausnehmungen 8 im Siliziumträgermaterial derart erzeugt, daß diese Ausnehmungen einseitig von einer Membran des Schichtpaketes 5 aus SiO₂-Si₃N₄-SiO₂ überdeckt bleiben. Membranseitig wird der Siliziumwafer ganzflächig mit einer als Haftschicht wirkenden Schicht, im Beispiel bestehend aus einer ca. 50 nm dicken, gesputterten Ti-Schicht 6, beschichtet, welche ihrerseits mit einer Opferschicht 4, im Beispiel bestehend aus einer ca. 4 µm dicken, gesputterten Cu-Schicht, versehen wird, worauf abermals eine ca. 100 nm dicke Beschichtung mit einer Ti-Schicht 61 erfolgt. Durch Aufschleudern wird auf dieser Ti-Schicht 61 ein in Lösung befindliches Polymer mit einer Dicke von 1 bis 2 µm aufgebracht. Diese Polymerschicht 7 wird in einem anschließenden Temperschritt bei Temperaturen zwischen 160°C . . . 200°C vernetzt, wobei sich je nach Temperaturführung die Vernetzungsgrade entsprechend der später für den Mikrobiegebalken gewünschten Federkonstanten vorgebbar einstellen lassen. Die Temperaturgradienten beim Temperprozeß sollten dabei hinreichend klein gewählt werden. Eine definierte Einstellung der mechanischen Eigenschaften wird durch Temperung erreicht, die bekanntermaßen bei Novolaken in einem Temperaturbereich von 180°C . . . 200°C und bei PMMA von 160°C . . . 180°C liegt. Anschließend wird diese Polymerschicht 7 mit einer weiteren, ca. 100 nm dicken, gesputterten Ti- Schicht 62 versehen. Durch eine anschließende photolithografische Strukturierung wird in die letztgenannte Ti-Schicht 62 eine Struktur eingebracht, die der gewünschten Mikrobiegebalkenstruktur 1, 1′ entspricht. Die so strukturierte Ti-Schicht 62 dient als Maskierungsschicht für die darunter liegende Polymerschicht 7, die in einem nachfolgenden Ionenätzschritt in reaktiver Atmosphäre strukturiert wird. Daran anschließend wird die unter der Polymerschicht 7 freigelegte Ti-Schicht 61 mittels naßchemischen Ätzens der vorbestimmten Struktur angepaßt, wobei gleichzeitig die oberste Ti-Schicht 62 entfernt wird. Auf die nunmehr freigelegte, strukturierte Polymerschicht 7 wird, wenn der herzustellende Mikrobiegebalken 1, 1′ über eine Abtastspitze 3 verfugen soll, diese an der vorbestimmten Stelle mittels des sogenannten EBD-Verfahrens (electron beam deposition) abgeschieden. Dieser Schritt wird in einem Rasterelektronenmikroskop vorgenommen, wobei sich im Rezipienten vorhandene Gasmoleküle unter dem Einfluß des auf den Abscheideort fixierten Elektronenstrahls abscheiden. Auf diese Weise sind Abtastspitzen mit einer Höhe von ca. 1 µm bei einem Spitzenradius zwischen 10 . . . 20 nm herstellbar. Die Entfernung der Cu-Opferschicht 4 unter dem Mikrobiegebalken 1, 1′ wird in einem nachfolgenden selektiven isotropen Ätzschritt durchgeführt, womit die gewünschte, freitragende Struktur 1, 1′ erhalten wird. Das gesamte Siliziumwafer wird in einem folgenden Schritt in bekannter Weise durch Trennung entlang von strichliniert dargestellten Linien X-X vereinzelt, wodurch man eine Vielzahl einzelner Mikrobiegebalkenelemente erhält, wobei gleichzeitig die verbliebene Membranschicht 5 entfernt wird. Ein auf solche Weise erhaltbares Einzelelement ist in Fig. 3e) in Draufsicht und im seitlichen Schnitt entlang einer Linie Y-Y dargestellt.In this case shown in Fig. 3a), a section of an, prepared for cantilever manufacturing silicon wafer. A silicon wafer 2 , which is coated on both sides with a layer package 5 made of SiO₂-Si₃N₄-SiO₂, is the starting point for further production. Rectangular recesses 8 are produced in the silicon carrier material by professional photolithographic and anisotropic wet chemical structuring methods such that these recesses remain covered on one side by a membrane of the layer package 5 made of SiO₂-Si₃N₄-SiO₂. On the membrane side, the entire surface of the silicon wafer is coated with a layer which acts as an adhesive layer, in the example consisting of an approximately 50 nm-thick, sputtered Ti layer 6 , which in turn is sputtered with a sacrificial layer 4 , in the example consisting of an approximately 4 µm thick Cu layer, is provided, whereupon again an approximately 100 nm thick coating with a Ti layer 61 takes place. A polymer in solution with a thickness of 1 to 2 μm is applied to this Ti layer 61 by spin coating. This polymer layer 7 is in a subsequent annealing step at temperatures between 160 ° C. . . Cross-linked at 200 ° C, depending on the temperature control, the degrees of cross-linking can be preset according to the spring constants that will later be required for the micro-bending beam. The temperature gradients in the tempering process should be chosen to be sufficiently small. A defined setting of the mechanical properties is achieved by tempering, which is known for novolaks in a temperature range of 180 ° C. . . 200 ° C and at PMMA of 160 ° C. . . 180 ° C. This polymer layer 7 is then provided with a further, approximately 100 nm thick, sputtered Ti layer 62 . A subsequent photolithographic structuring introduces a structure into the latter Ti layer 62 which corresponds to the desired microbending beam structure 1 , 1 '. The Ti layer 62 structured in this way serves as a masking layer for the underlying polymer layer 7 , which is structured in a subsequent ion etching step in a reactive atmosphere. Subsequently, the Ti layer 61 exposed under the polymer layer 7 is adapted to the predetermined structure by means of wet chemical etching, the uppermost Ti layer 62 being removed at the same time. On the now exposed, structured polymer layer 7 , if the microbeam 1 , 1 'to be produced is to have a scanning tip 3 , this is deposited at the predetermined point by means of the so-called EBD method (electron beam deposition). This step is carried out in a scanning electron microscope, gas molecules present in the recipient separating under the influence of the electron beam fixed on the deposition location. In this way, scanning tips with a height of approx. 1 µm with a tip radius between 10. . . 20 nm can be produced. The removal of the Cu sacrificial layer 4 under the micro-bending beam 1 , 1 'is carried out in a subsequent selective isotropic etching step, whereby the desired, self-supporting structure 1 , 1 ' is obtained. In a subsequent step, the entire silicon wafer is separated in a known manner by separation along lines XX shown in broken lines, as a result of which a large number of individual microbeam elements are obtained, the remaining membrane layer 5 being removed at the same time. An individual element that can be obtained in this way is shown in FIG. 3e) in plan view and in lateral section along a line YY.
In nachstehender Tabelle sollen beispielhaft mittels der Erfindung erzielbare Parameter solchen gemäß dem Stand der Technik erreichbaren gegenübergestellt werden. Die in Klammern angeführten Angaben (R) und (V) stehen jeweils für eine rechteckförmige (R) bzw. V-förmige (V) Ausbildung des Mikrobiegebalkens.The following table is intended to exemplify the invention achievable parameters those achievable according to the prior art be compared. The information in brackets (R) and (V) each represent a rectangular (R) or V-shaped (V) Microbeam formation.
Obwohl die dargestellten Ergebnisse aufgrund der unterschiedlichen Geometrien vorliegender erfindungsgemäßer Mikrobiegebalken und kommerziell verfügbaren nicht unmittelbar vergleichbar sind, sind die erzielbaren Vorteile der Erfindung ersichtlich. Da die technologischen Grenzen für die Schichtdicke d, die bei ca. 1 µm liegt, im Beispiel bei weitem noch nicht erreicht sind, und die Schichtdicke d mit der dritten Potenz in die Kraftkonstante eingeht, werden die noch verfügbaren beträchtlichen Reserven offensichtlich.Although the results presented are different Geometries of microbeams according to the present invention and commercially available, are not directly comparable achievable advantages of the invention can be seen. Because the technological Limits for the layer thickness d, which is approx. 1 µm, in the example far from being reached, and the layer thickness d with the third Potency in the force constant, the still available considerable reserves evident.
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, den Mikrobiegebalken als multimodalen Sensor auszuführen. Darunter soll verstanden werden, daß für das polymere Material des Mikrobiegebalkens eins mit lichtleitenden Eigenschaften bei vorgebbarer Wellenlänge gewählt wird. Dabei wäre eine Ausführung dergestalt denkbar, daß eine transparente Polymerschicht 7 zwischen zwei weitere Polymerschichten niederen Brechungsindex eingebettet wird, bzw. den äußeren Oberflächen der Polymerschicht 7 ein entsprechend niederer Brechungsindex, bspw. durch gezielt eingebrachte Dotierungen gegeben wird. Ebenso ist es natürlich möglich, die Polymerschicht 7 beidseitig zu verspiegeln, was im unter Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besonders leicht dadurch erreicht werden kann, indem die im Fertigungsprozeß entfernte Ti-Schicht 62, nach erfolgten Strukturierungsschritten, wieder, bspw. durch Sputtern herstellbare, dünne Metallschicht erneut aufgebaut wird. Auf diese Weise ist es möglich, eine ebenfalls transparente Abtastspitze 3 an die lichtleitende Polymerschicht anzubinden und zugleich eine optische Probenabtastung vorzunehmen.It is also within the scope of the invention to design the microbending beam as a multimodal sensor. This is to be understood to mean that one is chosen for the polymeric material of the microbeam with light-conducting properties at a predefinable wavelength. An embodiment would be conceivable in such a way that a transparent polymer layer 7 is embedded between two further polymer layers with a low refractive index, or a correspondingly low refractive index is given to the outer surfaces of the polymer layer 7 , for example by specifically introduced doping. Likewise, it is of course also possible to mirror the polymer layer 7 on both sides, which can be achieved particularly easily in the exemplary embodiment shown in FIG. 3 in that the Ti layer 62 removed in the manufacturing process after the structuring steps has been carried out again, for example by sputtering, thin metal layer is rebuilt. In this way it is possible to connect a likewise transparent scanning tip 3 to the light-conducting polymer layer and at the same time to carry out an optical sample scanning.
BezugszeichenlisteReference list
1, 1′ - Mikrobiegebalken
2 - Siliziumwafer
3 - Abtastspitze
4 - Opferschicht (Cu)
5 - Membranschicht (SiO₂-Si₃N₄-SiO₂)
6, 61, 62 - Ti-Schichten
7 - Polymerschicht
8 - Ausnehmung
X-X - Trennlinie
Y-Y - Schnittlinie 1 , 1 ′ - micro bending beam
2 - silicon wafer
3 - scanning tip
4 - sacrificial layer (Cu)
5 - membrane layer (SiO₂-Si₃N₄-SiO₂)
6 , 61 , 62 - Ti layers
7 - polymer layer
8 - recess
XX - dividing line
YY - cutting line
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4435635A DE4435635A1 (en) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Microfabrication of cantilever stylus for atomic force microscopy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4435635A DE4435635A1 (en) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Microfabrication of cantilever stylus for atomic force microscopy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4435635A1 true DE4435635A1 (en) | 1996-06-05 |
Family
ID=6530047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4435635A Withdrawn DE4435635A1 (en) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Microfabrication of cantilever stylus for atomic force microscopy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4435635A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19713746A1 (en) * | 1997-04-03 | 1998-10-08 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Sensor for simultaneous raster scan microscopy and optical short distance microscopy |
WO1999056176A1 (en) * | 1998-04-28 | 1999-11-04 | International Business Machines Corporation | Low-cost photoplastic cantilever |
WO2005008679A1 (en) * | 2003-07-15 | 2005-01-27 | University Of Bristol | Probe for an atomic force microscope |
CN100592088C (en) * | 2003-07-15 | 2010-02-24 | 布里斯托尔大学 | Probe for an atomic force microscope |
-
1994
- 1994-10-06 DE DE4435635A patent/DE4435635A1/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19713746A1 (en) * | 1997-04-03 | 1998-10-08 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Sensor for simultaneous raster scan microscopy and optical short distance microscopy |
DE19713746C2 (en) * | 1997-04-03 | 2001-06-28 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Sensor for simultaneous atomic force microscopy and optical near-field microscopy |
WO1999056176A1 (en) * | 1998-04-28 | 1999-11-04 | International Business Machines Corporation | Low-cost photoplastic cantilever |
WO2005008679A1 (en) * | 2003-07-15 | 2005-01-27 | University Of Bristol | Probe for an atomic force microscope |
US7596989B2 (en) | 2003-07-15 | 2009-10-06 | Infinitesima Limited | Probe for an atomic force microscope |
CN100592088C (en) * | 2003-07-15 | 2010-02-24 | 布里斯托尔大学 | Probe for an atomic force microscope |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69838709T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING AN ACCELERATOR | |
DE69736449T2 (en) | Scanning device, manufacturing method thereof and raster scanning microscope | |
DE69403543T2 (en) | Method of manufacturing a motion sensor | |
DE4126151C2 (en) | Cantilever for a scanning probe microscope and a method for its production | |
DE69107510T2 (en) | Cantilever probe tip for use in an atomic force microscope and method for its production. | |
DE69714320T2 (en) | Atomic force microscope probe, method of manufacturing the probe and atomic force microscope | |
DE102010038809A1 (en) | Inertial sensor and method of manufacturing an inertial sensor | |
DE69806010T2 (en) | Micromechanical acceleration switch | |
DE102009045391A1 (en) | Micromechanical structure and method for producing a micromechanical structure | |
DE102007060878A1 (en) | Micromechanical system | |
DE102016208925A1 (en) | Micromechanical sensor and method for producing a micromechanical sensor | |
DE69900384T2 (en) | COST-EFFECTIVE MICROBIAL BEAM OF PHOTOPLASTIC MATERIAL | |
EP1198695B1 (en) | Method for producing a torsion spring | |
DE19800745A1 (en) | Design and manufacturing process for a micromechanical device | |
DE4435635A1 (en) | Microfabrication of cantilever stylus for atomic force microscopy | |
DE4314301C1 (en) | Surface scanning sensor - has a sensor point of a photo-structurable glass | |
DE4417132C2 (en) | Resonant sensor and its use | |
DE69313104T2 (en) | MICROMECHANICAL SENSOR | |
EP1113980B1 (en) | Aperture in a semiconductor material, and the production and use thereof | |
DE102018222615A1 (en) | Component with an optimized multi-layer torsion spring | |
DE10303961B4 (en) | Probe for a near-field optical microscope and method for its production | |
EP2502876B1 (en) | Micromechanical device with a cantilever and an integrated electrical device | |
DE19509903A1 (en) | Prodn. of tip used in optical electron beam scanning microscope | |
DE19923444C2 (en) | Process for the production of a light-transparent probe tip | |
DE69217051T2 (en) | MICRO SAMPLE FOR A SURFACE SCANNING MICROSCOPE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: B81B 300 |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |