JP2000041671A

JP2000041671A - 電極の製造方法

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Publication number: JP2000041671A
Application number: JP11197458A
Authority: JP
Inventors: Guenter Igel; イーゲルギュンター
Original assignee: TDK Micronas GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2000-02-15
Anticipated expiration: 2019-07-12
Also published as: US6413440B1; EP0973027B1; DE19831529A1; EP0973027A2; EP0973027A3; DE59914733D1; JP4197808B2; DE19831529C2

Abstract

(57)【要約】【課題】尖端又はエッジの範囲に残るラッカ層を回避
して、電気的に絶縁する表面範囲によって囲まれた導電
性尖端又はエッジをその表面に有するマイクロ電極が製
造できる、電極の製造方法。【解決手段】基板（２）上に、少なくとも１つの尖端
（３）又はエッジ（４）を有する表面構造が製造されて
いる電極（１）の製造方法において、基板（２）に基板
の表面に取付けるべき尖端（３）又はエッジ（４）に密
に隣接して口を開いている供給通路（９）を持込み、こ
の供給通路（９）を通して、尖端（３）又はエッジ
（４）の所で出る、電磁及び／又は粒子ビームを照射す
ると、導電性物質を析出する化学品を供給し、かつこの
化学品に、尖端（３）又はエッジ（４）の範囲におい
て、電磁及び／又は粒子ビームを照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に、少なく
とも１つの尖端又はエッジを有する導電性の少なくとも
１つの突起を備えた表面構造を製造する、電極の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような方法は、ドイツ連邦共和国特
許出願公開第４４２２０４９号明細書によりすでに公知
である。その際、異方性又は等方性エッチング方法によ
って、シリコン基板上にまず３次元表面構造が製造さ
れ、この表面構造は、互いに隣接して並べた配置された
多数の角錐又は円錐形の突起を有し、これらの突起は、
それぞれ１つの尖端を有する。それから基板は、ポリマ
ー溶液に浸され、又はポリマー溶液は、基板上に散布さ
れ、又は注ぎかけられる。その際、突起の尖端において
フィルム引裂きが行なわれ、このフィルム引裂きは、突
起を有する表面構造が溶媒の蒸気にさらされることによ
って管理される。フィルム引裂きによって、尖端がかな
りの程度までポリマー溶液から露出したままであるが、
一方尖端を囲む突起の表面範囲が、硬化の後に電気的に
絶縁する層を形成するポリマー溶液によって覆われてい
ることを達成するようにする。しかしながら公知の方法
は、フィルム引裂きが統計的な過程であり、この過程が
基板の個々の突起において常に同じに経過するとは限ら
ないので、実際には問題があるとわかった。とくに表面
構造の個々の突起においてポリマー溶液の異なった流動
特性が生じることがある。さらにポリマー溶液が溶媒を
含み、この溶媒が、ラッカ層の硬化の際に釈放されるこ
とは、不都合である。ラッカ層は、有毒物質を含むこと
があり、このことは、この方法によって製造された電極
を、有毒物質にきわめて敏感に反応する生きた生物学的
な細胞の検査のために利用しようとするとき、とくに不
利である。したがってそれにより細胞に影響を及ぼし、
したがって測定誤りを生じることがある。角錐又は円錐
形の突起の間にある中間空間内に配置されたラッカ層に
よって、突起の高さが、すなわちもっとも大幅に突出し
た突起の位置ともっとも大幅に戻されたこれに隣接する
ラッカ層の位置との間の間隔が減少することは、さらに
不都合である。突起の尖端にある電極範囲は、それによ
り例えば電極尖端によってこれを検査するために、細胞
膜を通って細胞の内部にそれほど良好に位置決めするこ
とができない。電極尖端は、検査すべき別の軟らかい材
料内にも粗悪にしか差込むことができない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、尖端又はエッジの範囲に残るラッカ層を回避して、
電気的に絶縁する表面範囲によって囲まれた導電性の尖
端又はエッジをその表面に有するマイクロ電極が製造で
きる、初めに挙げたような方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題の解決策は、次
のようになっている。すなわち基板の表面に取付けられ
るべき尖端又はエッジに密に隣接して口を開いている供
給通路を基板に持込み、この供給通路を通して、電磁及
び／又は粒子ビームを照射すると、導電性物質、とくに
金属を析出する尖端又はエッジの所で出る化学品を供給
し、かつ尖端又はエッジの所で導電性物質を析出させる
ために化学品に、尖端又はエッジの範囲において、電磁
及び／又は粒子ビームを照射する。

【０００５】尖端又はエッジは、例えば異方性エッチン
グ、ラッカ層のアンダエッチング又は基板表面に隣接し
て配置されたマスクにある開口を通した基板表面の蒸着
のような、従来の構造化方法によって製造することがで
きる。供給通路を通って化学品は、有利には基板の尖端
又はエッジの範囲に到達するので、電磁及び／又は粒子
ビームの支援によって化学品から析出された導電性材料
は、有利にはここに堆積する。その際、電磁及び／又は
粒子ビームとは、化学品にエネルギーを供給するビー
ム、例えば光、赤外線又は紫外線ビーム、Ｘ線のような
光学ビーム、又は例えばアルファ、ベータ又はガンマ線
のような粒子ビームのことである。

【０００６】目的に合うように尖端又はエッジの範囲に
おいて出る化学品の供給速度は、これが導電性物質の総
合的な遮断期間の間に尖端又はエッジの範囲に配置され
るように選択される。それにより尖端又はエッジの範囲
外に導電性物質が場合によっては堆積することが避けら
れる。したがってこの方法によって製造された電極は、
尖端又はエッジの範囲にあるその表面の部分においてだ
け導電性だが、一方その他の表面範囲は、電気的に絶縁
されている。このことは、例えば基板として電気的な絶
縁体を利用し、又は電極材料の遮断の前に導電性基板に
絶縁する表面層を備えることによって、達成することが
できる。したがって全体として電極層を囲むラッカマス
クを避け、電気信号の位置的に分解された測定を可能に
するマイクロ電極尖端又はエッジを備えた部分的に導電
性の電極が得られる。電極は、電極の表面に堆積された
生物学的な細胞の検査又は処置にとくに適している。供
給通路は、例えばレーザ穴あけ又はプラズマエッチング
によって基板にあけることができる。場合によっては尖
端又はエッジから離れた方の基板の裏側から供給通路侵
入を行なうことができる。そのため例えば基板の裏側に
エッチングに耐えるマスクを取付けることができる。

【０００７】方法に有利な構成は、次のことを考慮して
いる。すなわち供給通路を通して尖端又はエッジの範囲
に、電磁及び／又は粒子ビームを照射する。そのために
例えば尖端又はエッジから離れた方の供給通路の端部に
おいて、供給通路にレーザビームを入力結合することが
できる。光学ビームは、それにより簡単に尖端又はエッ
ジに位置決めすることができる。電磁及び／又は粒子ビ
ームは、供給通路内にある化学品を貫通するので、導電
性物質は、供給通路内においても析出し、かつその壁に
堆積することができる。この時、供給通路の壁は、電極
尖端又はエッジへの導電性結合を形成する。この方法に
よって製造された電極において、この結合導体を介して
例えば電極尖端に電圧を加えることができ、かつ電極尖
端から測定信号を取出すことができる。しかし有利なよ
うに供給通路の壁に取付けられた導電性物質は、中空電
極も形成し、この中空電極は、基板の表面平面において
その寸法に比較して比較的大きな表面積を有する。それ
故にこの方法によって製造された電極は、高い場所分解
能にもかかわらず、検査又は処置すべき媒体に対して良
好な電気的接触を可能にする。

【０００８】前記の課題は、次のようにしても解決する
ことができる。すなわち導電性材料から表面構造を製造
し、尖端又はエッジの範囲においてこの材料上に、少な
くとも１つの導電性電極層をめっきし、かつ／又は静電
粉末コーティングによって塗付け、かつ続いて尖端又は
エッジにある電極層を囲む基板の表面範囲を、化学反応
によって絶縁層に変換し、又はこのようなものを備え
る。

【０００９】本発明は、次のような知識を利用する。す
なわち基板又はその表面範囲に電圧を加えた際に、尖端
又はエッジの範囲にとくに大きな電界が生じる。それ故
にめっきすべき又は静電粉末コーティングによって塗付
けるべき電極材料は、有利には基板の尖端又はエッジの
範囲に堆積するが、一方基板の残りの表面範囲は、電極
材料のないままなので、ここに、電極材料とは異なった
基板材料が配置されている。化学的な処理によって、基
板材料を有する表面範囲は、絶縁層に変換され、又はこ
のようなものを備え、それにより電極表面は、この時、
なお電極層の範囲においてだけ導電性。その際、化学的
な処理は、化学反応が基板材料においてだけ行なわれる
が、一方電極層がかなりの程度まで化学的に不変である
ように選択される。したがって有利なように、電極層を
囲むラッカマスクの取付けは省略することができる。

【００１０】方法の１つの構成は、次のことを考慮して
いる。すなわち尖端又はエッジの範囲の外においても基
板上に、導電性電極層を取付け、かつその後、尖端又は
エッジの範囲に残った残りの範囲を除いて電極層を取り
除くまで、電極層の表面においてエッチングにより電極
材料を除去する。したがって場合によっては尖端又はエ
ッジの範囲の外において基板に取付けられた電極材料
は、エッチングによって再び基板の表面から除去され
る。尖端又はエッジの範囲における電極層は、ここにお
ける大きな電界強度のために一層大きな厚さでめっきさ
れ又はコーティングされるので、尖端又はエッジに、こ
の時に電極尖端を形成する残りの範囲が残る。それ故に
電極材料のめっき又は静電コーティングは、さらに大き
な電流強度で、したがってさらに迅速に行なうことがで
きる。尖端又はエッジ範囲の外に取付けられる電極材料
のエッチングは、例えばエッチング浴において又はエッ
チング材料の蒸着又は散布によって行なうことができ
る。しかし乾式エッチング法、例えば反応性イオンエッ
チングも適用できる。

【００１１】電極層のために、基板材料よりも酸化に耐
える材料を選択し、かつ電極層を囲む基板の表面範囲の
酸化によって絶縁層を製造すると、とくに有利である。
そのために基板は、例えば酸素を含む雰囲気の熱作用に
さらすことができる。基板の酸化によって、基板の表面
に電気的に良好に絶縁する層が生じる。

【００１２】別の可能性は、電極層のために、基板材料
よりも窒化に耐える材料を選択し、かつ電極層を囲む基
板の表面範囲の窒化によって絶縁層を製造することにあ
る。窒化は、例えば窒素を含む雰囲気における基板の熱
処理によって行なうことができる。

【００１３】電極層を囲む基板の表面範囲の陽極酸化に
よって絶縁層を製造すると、とくに有利である。そのた
めに例えば電極層を有する基板の範囲は、尖端又はエッ
ジの範囲に残る残りの範囲を除いて電極層を取付けるた
めに電極層をエッチングする電解質内に配置することが
できる。続いて電解質は、電極層の残った残りの範囲を
囲む基板の表面範囲の陽極酸化のために、陽極酸化を行
なう別の電解質に交換され、かつ基板と電解質との間に
電圧がかけられる。電解質として例えば硫酸、過酸化水
素、しゅう酸又はクロム酸が利用できる。

【００１４】本発明の有利な構成は、表面構造を製造す
る際に、基板上に少なくとも１つの導電性のコーティン
グを取付け、このコーティングを、表面構造の表面に配
置することを考慮している。この時、基板材料として良
好に構造化可能な材料が利用でき、この材料は、場合に
よっては不導体であってもよい。コーティング材料は、
化学的に良好に電気的絶縁体に変換可能なように選択さ
れる。基板のコーティングの前に、この上に表面構造を
取付けると、コーティング材料としてむしろ、それ自体
全く又は粗悪にしか構造化することができない材料を利
用することができる。

【００１５】本発明の有利な構成において次のことが考
慮されている。すなわち基板に、基板の表面に取付ける
べき尖端又はエッジに密に隣接して口を開いている供給
通路を持込み、少なくとも尖端又はエッジを有する範囲
を備えた基板を、めっきすべき電極材料のイオンを全く
又はわずかな濃度でしか持たない第１の電解質に配置
し、供給通路を通して、尖端又はエッジにおいて出る取
付けるべきイオンを有する第２の電解質を供給し、かつ
尖端又はエッジに電極層をめっきするために、基板と第
２の電解質との間に電圧をかける。したがってめっきす
べき電極材料のイオンを含む電解質は、供給通路を通っ
て意図的に尖端又はエッジを有する基板の表面範囲に導
かれ、それによりこの表面範囲の外にある基板の表面範
囲における電極材料の堆積は回避される。導電性の基板
において、尖端又はエッジの範囲における以外に、供給
通路の壁にも電極材料が堆積するので、これは、電極尖
端又はエッジへの導電性結合を形成する。

【００１６】有利には尖端又はエッジから離れた方の通
路端部から出発して尖端又はエッジの範囲に配置された
開口に向かって、有利には開口に隣接してその横断面積
が減少するように、供給通路が基板に持込まれる。それ
により供給通路は、製造技術的に一層良好に製造するこ
とができる。その際、供給通路は、場合によっては尖端
又はエッジに配置されたその開口の範囲に、オフセット
又は段を有し、これは、大きな横断面を有する通路区間
と開口を有する小さな横断面の通路区間への間の移行部
を形成する。例えば広げられた通路横断面の通して、さ
らに電極層を取付けた際に場合によっては生じる反応生
成物が、一層良好に放出できる。

【００１７】本発明の有利な望ましい構成において、基
板として半導体材料が利用される。場合によってはこの
時、電極の製造の際に、同じく半導体材料内に測定又は
評価電子装置を統合することができる。半導体材料とし
て例えばシリコンが利用でき、シリコンは、酸化によっ
て良好に電気的に絶縁する不活性化層を備えることがで
きる。

【００１８】尖端又はエッジの範囲に貴金属を取付ける
と、とくに有利である。この時、電極尖端又はエッジ
は、とくに耐食性であり、かつ基板材料に絶縁層を取付
ける化学的な処理の際に、化学的に中性の特性を有す
る。さらに本方法によって製造された電極は、例えば塩
を含む溶液のような化学的に攻撃的な媒体の検査に一層
良好に適している。まず基板上の大きな面積に貴金属層
を取付け、かつ続いて尖端又はエッジ範囲外にある貴金
属層の範囲を再び除去するために、尖端又はエッジの範
囲にマスクを取付ける方法と比較して、本方法は、マス
クの製造及びエッチングのために利用される製造装置の
貴金属による汚染が回避されるという利点を有する。製
造装置のこのような汚染は、とりわけマスク技術により
電極層の下にある層において基板にＣＭＯＳ半導体を統
合しようとする電極において不都合である。なぜならす
でに貴金属によるきわめてわずかな汚染が、ＣＭＯＳ半
導体の及びとくにそのゲート酸化物の動作能力を害する
ことがあるからである。すなわちマスク技術のために必
要な製造装置は、手間がかかりかつ高価なので、通常Ｃ
ＭＯＳ構成要素を含む下側の層の製造のために、表面に
近い層のためと同じ製造装置が利用される。それに反し
て本方法において、化学品から導電性物質のメッキコー
ティング、静電粉末コーティング及び／又はビーム支援
された析出によって貴金属電極層を取付けるために、分
離した製造装置が利用でき、これらの製造装置は、著し
く望ましいコストで準備することができる。

【００１９】基板の表面において電気的に絶縁する材料
に凹所を持込み、この凹所内に導電性材料、とくに金属
を持込み、続いて導電性材料が、基板表面に突出する尖
端又はエッジを形成するまで、導電性材料を囲む絶縁す
る材料の範囲をエッチングにより除去し、かつその後、
尖端又はエッジ上に少なくとも１つの導電性の電極層を
めっきし、かつ／又は静電粉末コーティングによって塗
付けることによって、表面構造が製造される。それによ
り尖端又はエッジを有する表面構造を、もっぱらＣＭＯ
Ｓ半導体の製造において通常の製造プロセスを利用して
製造することが可能である。有利なように表面構造の製
造のために考慮された方法ステップのほとんどは、ＣＭ
ＯＳ半導体の表面に近い層にある導体路の製造のために
も同時に利用することができるので、これらは、表面構
造とともに１つの作業過程において製造することができ
る。それにより電極の基板内に簡単にＣＭＯＳ構成要素
を統合することができる。これらは、例えば測定増幅器
又は評価装置の一部であることができ、かつ／又は尖端
又はエッジにある電極の活性電極範囲を電圧源に接続す
ることができる半導体回路を含むことができる。

【００２０】電極層を取付けた後に、改めて凹所に持込
まれた導電性材料を囲む絶縁材料の範囲を、エッチング
により除去し、かつ導電性材料のそれにより露出した表
面範囲を、続いて化学反応によって絶縁層に変換し、又
はこのようなものを備えると、とくに有利である。この
時、導電性の電極層は、基板の表面に対して間隔を置い
て、その表面において電気的に絶縁された突起の自由端
に配置されている。したがって総合的に点電極が得ら
れ、それにより例えば生物学的な細胞において、細胞の
内部にある細胞電位を細胞膜を通して位置分解して測定
することができる。その際、電気的に絶縁された突起
は、細胞膜を貫通し、かつ電極層は、細胞膜に対して絶
縁されて細胞の内部に配置されている。

【００２１】本発明の構成は、基板に持込まれた凹所
を、導電性材料によって完全に満たすことを考慮してい
る。それによりとくにコンパクトな電極突起が得られ
る。

【００２２】別の構成において、基板に持込まれた凹所
は、導電性材料によって覆われ、とくにコーティングに
よって覆われる。それにより電極を中空電極として構成
することが可能である。

【００２３】

【実施例】次に本発明の実施例を図面により詳細に説明
する。

【００２４】全て１で示される電極の製造方法におい
て、基板２の表面に、例えば異方性エッチングにより、
ラッカ層のアンダエッチングにより又は基板表面に隣接
して配置されたマスクにある開口を通した基板表面の蒸
着によって、構造化方法により３次元的な表面構造が製
造される。

【００２５】表面構造は、例えば円錐又は角錐形の突起
を有し、この突起は、もっとも大幅に突出したその自由
端範囲に、鋭い尖端３又は鋭いエッジ４を有する。図３
ないし３による方法において基板２は、導電性材料、例
えばシリコンからなる。基板２は、ウエーハの形をして
おり、このウエーハは、表面に多数の尖端３を有し、こ
れらの尖端のうち図３にはわかりやすくするためにそれ
ぞれ１つだけが示されている。

【００２６】基板２の表面から突出した尖端３上に、金
属電極層がめっきされる。そのために基板は、電解質６
に浸され、この電解質は、めっきすべき金属のイオンを
含んでいる。電解質６内に、さらに犠牲電極７が配置さ
れており、この犠牲電極は、少なくともその表面にめっ
きすべき金属を有する。その際、犠牲電極７は、有利に
は基板２の尖端３が犠牲電極７の方に向くように、電解
質６内に位置決めされている。それから基板２は、電圧
源のマイナス極に、かつ犠牲電極７は、プラス極に接続
される。それにより電解質６内に電界が生じ、この電界
は、基板２の尖端３の範囲に、その最大電界強度を有す
る。電界内において、電解質に含まれるめっきすべき金
属の陽イオンが、基板２に向かって動き、かつ有利には
尖端３の範囲において基板に堆積する。なぜならここに
おいて電界強度がもっとも大きいからである。その際、
尖端３の範囲に金属電極層５（図２）が生じるが、一方
基板２の残りの表面は、金属材料が残らない。場合によ
っては尖端３の範囲の外側において基板２の表面に生じ
る薄い金属層は、場合によってはそれに続くエッチング
過程によって除去することができる。

【００２７】電極層５を取付けた後に、電解質６は、陽
極酸化に適した別の電解質に交換される。さらに電圧源
は極性反転され、すなわちプラス極が、電解質６内にあ
る基板２に、かつマイナス極が、犠牲電極７に接続され
る。それにより基板２は、電極層５を囲むその表面の範
囲において陽極酸化される。それにより基板の表面に、
良好に電気的に絶縁する酸化物層が生じ、例えばシリコ
ンからなる基板２においてシリコン酸化物、又はアルミ
ニウムからなる基板においてアルミニウム酸化物の層が
生じる。電極層５は、基板よりも貴重な材料からなり、
例えば貴金属からなり、かつそれ故に基板２の陽極酸化
の際に不変である。したがって全体として尖端３の範囲
において部分的に導通しかつ電極層を囲む表面範囲にお
いて電気的に絶縁する電極１が得られる。

【００２８】図３から明らかなように、電極層５は、導
電性の基板２に接続されているので、例えば電極層５に
加えられる測定信号は、簡単に基板２から取出すことが
できる。相応して基板２を介して電極層５に電圧を供給
することができる。電極１は、例えば基板２に堆積され
た細胞養殖における場所を分解した測定のために利用す
ることができる。

【００２９】図４ないし６による方法において、基板２
上に従来の構造化方法によって表面構造が製造され、こ
の表面構造は、ほぼ円錐形の又は角錐形の突起を有す
る。続いて突起から離れた方の基板２の裏側から（図４
において下）、供給通路９が持込まれ、この供給通路
は、もっとも大幅に突出した突起の位置にある開口に通
じている。開口範囲において供給通路９は、リング状の
鋭いエッジ４によって囲まれている。図４からとくに良
好に明らかなように、供給通路９は、大きい横断面積を
有する第１の通路区間、及び小さい横断面積を有する第
２の通路区間を有し、第２の通路区間は、エッジ４に配
置された開口を形成している。両方の通路区間は、段部
１０によって互いに結合されており、この段部は、エッ
ジ４の近くに配置されている。通路区間の相違した横断
面積によって、供給通路９は、製造技術的に一層良好に
製造することができる。供給通路９は、それ自体周知の
方法によって、例えばレーザ穴あけ又はトレンチエッチ
ングによって基板２に持込むことができる。

【００３０】供給通路９を通して、エッジ４において出
る化学品が供給され、この化学品は、電磁ビームを照射
した際に金属を析出する。化学品の供給の間に、エッジ
４から離れた方の供給通路９の端部においてレーザビー
ムが入力結合され、このレーザビームは、供給通路９を
通ってエッジ４にまで到達する。それによりエッジ４に
おいてかつ供給通路９の内壁において、供給通路９を通
して供給された化学品から金属が析出され、この金属
は、エッジ４の範囲においてかつ供給通路の内壁におい
て堆積し、かつ中空電極の電極層５を形成する。

【００３１】その後、導電性の基板２においてエッジ４
にある電極範囲を囲む基板２の表面範囲は、化学反応に
よって電気的に絶縁する層８に変換される。この方法ス
テップは、電気的に絶縁する材料からなる基板２におい
て省略される。

【００３２】図８による方法において基板２は、前記の
ように構造化され、かつ供給通路９を備える。それから
基板２は、第２の電解質１１内に配置され、この電解質
は、電極としてめっきすべき金属のイオンを全く又は低
い濃度でしか持たない。供給通路９を通して、エッジ４
において出るメッキすべきイオンを有する第２の電解質
が供給される。図８において、エッジ４から離れた方の
供給通路９の端部が、供給導管によって電解質を有する
供給容器に結合されていることが、はっきりと認めるこ
とができる。供給導管１２内にポンプ１３が接続されて
おり、このポンプは、供給通路９を通してゆっくりとエ
ッジ４に電解質６を送る。図７による実施例におけるよ
うに、基板２は、めっき電圧源のマイナス極に、かつ電
解質６に接触する犠牲電極７は、プラス電極に接続され
ている。それにより供給通路９の内壁に、かつエッジ４
の範囲において、基板２上に金属がメッキされる。ポン
プ１３の容積流は、エッジ４において供給通路９から出
る電解質が大体において消費されているので、金属材料
がエッジ４の範囲に析出するがこれに続く円錐又は角錐
形の基板２の表面には析出しないように選定される。電
極層のめっきの後に、この範囲は、めっき電圧源の極性
反転によって陽極酸化される。その際、基板の表面に電
気的に絶縁する層８（図６）が生じる。

【００３３】図９ないし１３に示した実施例において、
導電性の基板層１４上に電気的に絶縁する材料１５から
なる層が取付けられる。続いてこの材料１５に基板２の
表面から凹所１６が持込まれ、この凹所は、導電性の基
板層１４にまで絶縁材料１５を貫通している（図９）。
周知の方法によって凹所１６内に導電性材料１７が持込
まれ、例えばタングステン又はアルミニウムが持込まれ
る。図１０からとくに良好にわかるように、絶縁材料１
５内において導電性材料１７は、通過案内部を形成して
いる。

【００３４】この時、基板２上に不活性化層１８が取付
けられ、この不活性化層は、電気的に絶縁する材料１５
及び凹所１６内にある導電性材料１７を覆っている。続
いて不活性化層上に、エッチング媒体に化学的に耐える
フォトマスク１９が取付けられ、このフォトマスクは、
導電性材料１７の範囲に中断部を有する。それからフォ
トマスク１９の中断部の後にある不活性化層１８の範
囲、及びその後にありかつ導電性材料１７を囲む絶縁材
料１５の範囲は、エッチングによって除去される。図１
１からとくに良好にわかるように、導電性材料１７は、
基板２の表面から突出したエッジ４を形成する。

【００３５】続いてエッジ４の範囲に、貴金属、例えば
金又は白金からなる導電性電極層がメッキされる。続い
てメッキされた電極層５と基板層１４との間にありかつ
導電性材料１７を囲む電気的に絶縁する材料１５の別の
範囲は、エッチングによって除去される。その際、前の
エッチングプロセスの際と同じフォトマスク１９が利用
される。この別のエッチングプロセスによって露出した
導電性材料１７の表面範囲は、陽極酸化によって絶縁層
８に変換される。さらにフォトマスク１９は除去される
（図１３）。

【００３６】それにより全体として電極１が生じ、この
電極は、その表面に電気的に絶縁された突起を有し、こ
の突起は、その自由端に電極層５を有する。その際、電
極層５は、導電性材料１７を介して、同様に導電性基板
層１４に接続されている。この層を介して例えば電極層
に電圧を加えることができ、又は電極層５から測定信号
を取出すことができる。

【００３７】なお電気的に絶縁する材料１５は、大体に
おいて基板表面に対して並行に延びた複数の層を有する
こともでき、これらの層は、導電性材料１７を露出する
ために１つの又は互いに順に行なわれる複数のエッチン
グステップによって一部の範囲において除去されること
を述べておく。それにより電極突起の空いた長さは拡大
することができる。

【００３８】したがって要約すれば、次のことがわかっ
た：電極１を製造する方法において、従来の構造化方法
によって基板２上に、導電性の表面構造が製造され、こ
の表面構造は、少なくとも１つの尖端３又はエッジ４を
有する。尖端３又はエッジ４の範囲において基板２上
に、電極層５がメッキされ、かつ／又は静電粉末コーテ
ィングによって塗付けられる。続いて尖端３又はエッジ
にある電極層を囲む基板２の表面範囲は、化学反応によ
って絶縁層８に変換される。電極層５は、尖端３又はエ
ッジの範囲に化学品を露出し、この化学品が電磁及び／
又は粒子ビームを照射すると、導電性物質を分泌するこ
とによって取付けてもよい。この時、この化学品は、尖
端３又はエッジの範囲において電磁又は粒子ビームによ
って作用を受ける。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋭い尖端を有する角錐形の突起を備えた表面構
造を有する導電性基板の側面図である。

【図２】突起の尖端に電極層をメッキした後の図１に示
す装置の横断面図である。

【図３】電極層を囲む基板の表面に近い範囲を酸化した
後の図２に示す電極の横断面図である。

【図４】図１に類似の図であるが、基板に破線で示す供
給通路が持込まれており、その開口が鋭い縁によって囲
まれているところを示す図である。

【図５】突起のエッジに電極層を光によって支援されて
取付けた後の図４に示す基板の図である。

【図６】電極を囲む基板の表面範囲を酸化した後の図５
に示す電極の横断面図である。

【図７】基板の尖端又はエッジの範囲に金属電極層をメ
ッキする装置の横断面図である。

【図８】基板の尖端又はエッジの範囲に金属電極層をメ
ッキする装置の横断面図である。

【図９】凹所が貫通する電気的に絶縁する層を有する基
板の横断面図である。

【図１０】凹所内に導電性材料を持込んだ後の図９に示
す基板の図である。

【図１１】導電性材料を囲む電気的に絶縁する層の範囲
をエッチング除去した後の図１０に示す基板の図であ
る。

【図１２】導電性材料の尖端に電極層をメッキした後の
図１１に示す基板の図である。

【図１３】電極層に続く導電性材料の表面範囲を陽極酸
化した後の図１２に示す基板の図である。

【符号の説明】

１電極、２基板、３尖端、４エッジ、
５電極層、６電解質、８絶縁層、９供給
通路、１１電解質

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（２）上に少なくとも１つの尖端
（３）又はエッジ（４）を有する表面構造が製造されて
いる電極（１）の製造方法において、基板の表面に取付
けられるべき尖端（３）又はエッジ（４）に密に隣接し
て口を開いている供給通路（９）を基板（２）に持込
み、この供給通路（９）を通して、電磁及び／又は粒子
ビームを照射すると、導電性物質、とくに金属を析出す
る、尖端（３）又はエッジ（４）の所で出る化学品を供
給し、かつ尖端又はエッジの所で導電性物質を析出させ
るために化学品に、尖端（３）又はエッジ（４）の範囲
において、電磁及び／又は粒子ビームを照射することを
特徴とする、電極（１）の製造方法。
【請求項２】供給通路（９）を通して尖端（３）又は
エッジ（４）の範囲に、電磁及び／又は粒子ビームを照
射する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】請求項１の上位概念に記載の方法におい
て、導電性材料から表面構造を製造し、尖端（３）又は
エッジ（４）の範囲においてこの材料上に、少なくとも
１つの導電性電極層（５）をめっきし、かつ／又は静電
粉末コーティングによって施与し、かつ続いて尖端
（３）又はエッジ（４）にある電極層（５）を囲む基板
（２）の表面範囲を、化学反応によって絶縁層（８）に
変換し、又はこのようなものを備えさせることを特徴と
する、電極（１）の製造方法。
【請求項４】尖端（３）又はエッジ（４）の範囲の外
においても基板上に、導電性電極層（５）を取付け、か
つその後、尖端（３）又はエッジ（４）の範囲に残る残
りの範囲を除いて電極層（５）を取り除くまで、電極層
（５）の表面においてエッチングにより電極材料を除去
する、請求項１ないし３までのいずれか１項に記載の方
法。
【請求項５】電極層（５）のために、基板材料よりも
酸化に耐える材料を選択し、かつ電極層（５）を囲む基
板（２）の表面範囲の酸化によって絶縁層（８）を製造
する、請求項１ないし４までのいずれか１項に記載の方
法。
【請求項６】電極層（５）のために、基板材料よりも
窒化に耐える材料を選択し、かつ電極層（５）を囲む基
板（２）の表面範囲の窒化によって絶縁層（８）を製造
する、請求項１ないし５までのいずれか１項に記載の方
法。
【請求項７】電極層（５）を囲む基板（２）の表面範
囲の陽極酸化によって絶縁層（８）を製造する、請求項
１ないし６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】表面構造を製造する際に、基板（２）上
に少なくとも１つの導電性コーティングを取付け、その
際このコーティングを、表面構造の表面に配置する、請
求項１ないし７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】基板の表面に取付けられるべき尖端
（３）又はエッジ（４）に密に隣接して口を開いている
供給通路（９）を基板（２）に持込み、少なくとも尖端
（３）又はエッジ（４）を有する範囲を備えた基板
（２）を、めっきすべき電極材料（５）のイオンを全く
又はわずかな濃度でしか持たない第１の電解質（１１）
に配置し、供給通路（９）を通して、尖端（３）又はエ
ッジ（４）の所で出る第２の、取付けるべきイオンを有
する電解質（６）を供給し、かつ尖端（３）又はエッジ
（４）に電極層（５）をめっきするために、基板（２）
と第２の電解質（６）との間に電圧をかける、請求項１
ないし８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】尖端（３）又はエッジ（４）から離れ
た方の通路端部から出発して尖端（３）又はエッジ
（４）の範囲に配置された開口に向かって、有利には開
口に隣接してその横断面積が減少するように、供給通路
（９）を基板（２）に持込む、請求項１ないし９までの
いずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】基板（２）として半導体材料を利用す
る、請求項１ないし１０までのいずれか１項に記載の方
法。
【請求項１２】尖端（３）又はエッジ（４）の範囲に
貴金属を取付ける、請求項１ないし１１までのいずれか
１項に記載の方法。
【請求項１３】基板の表面において電気的に絶縁する
材料に凹所を持込み、この凹所内に導電性材料、とくに
金属を持込み、続いて導電性材料が、基板表面に突出す
る尖端（３）又はエッジ（４）を形成するまで、導電性
材料を囲む絶縁する材料の範囲をエッチングにより除去
し、かつその後、尖端（３）又はエッジ（４）上に少な
くとも１つの導電性電極層（５）をめっきし、かつ／又
は静電粉末コーティングによって塗付けることによっ
て、表面構造を製造する、請求項１ないし１２までのい
ずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】電極層（５）を取付けた後に、改めて
凹所に持込まれた導電性材料を囲む絶縁材料の範囲を、
エッチングにより除去し、かつ導電性材料のそれにより
露出した表面範囲を、続いて化学反応によって絶縁層
（８）に変換し、又はこのようなものを備える、請求項
１３に記載の方法。
【請求項１５】基板（２）に持込まれた凹所を、導電
性材料によって完全に満たす、請求項１ないし１４まで
のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】基板（２）に持込まれた凹所を、導電
性材料によって覆い、とくにコーティングによって覆
う、請求項１ないし１５までのいずれか１項に記載の方
法。