Verfahren hergestellter Messspitze

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Messspitze für ein Rastersondenmikroskop, bei welchem auf einer zumindest bereichsweise mit Diamant beschichteten bestehenden Messspitze für das entsprechende Mikroskop aus der Diamantschicht zumindest eine Diamantnadel hergestellt wird, die über die bestehende Messspitze hinaus steht. Die Anmeldung betrifft außerdem eine Messsonde mit einer nach diesem Verfahren hergestellten Messspitze.

In der Rastersondenmikroskopie, insbesondere der Atomkraftmikroskopie (AFM) und der Profilometrie, wird ein Balken (im Folgenden „Cantilever" ) , welcher auf der einen Seite fest mit einem Substrat verbunden ist und auf der anderen Seite frei schwingen kann, und der eine Messspitze besitzt, dafür verwendet, hoch aufgelöste Bilder einer Probenoberfläche zu erstellen. Als Messgröße werden hier elektrische, magnetische, mechanische oder chemische Kräfte aufgenommen. Dabei wird die Probe mit Hilfe der Messspitze abgerastert. Der Cantilever verändert durch die

Kraftwirkung seine Position, Verbiegung oder Schwingung. Diese Veränderung wird optisch oder elektrisch detektiert und zur Regelung und Nachführung der Spitze über die Oberfläche verwendet. Die dabei erzielbare Auflösung ist von der Schärfe der Spitze abhängig. Gewöhnlich verwendete Materialien für die Spitze sind z.B. Silizium (Si) oder Siliziumnitrid (Si ₃ N ₄ ). Der Vorteil dieser Materialien ist die Möglichkeit guter Verarbeitbarkeit (standardisierte Prozesse) . Der Nachteil ist ihre vergleichsweise geringe Härte. Die Spitzen sind üblicherweise nach einigen Messungen auf harten Oberflächen beschädigt und verlieren an Auflösung .

Das ursprüngliche Rasterkraftmikroskop wird in der US 4,724,318 A sowie der Veröffentlichung „Binning", 1986, Phys. Rev. Lett. 56, 960-933, beschrieben.

Erstrebenswert ist es, insbesondere für die Raster- kraftsondenmikroskopie die Spitzen der Sonden möglichst hart zu machen. Es ist bekannt, hierzu Messspitzen einzusetzen, die Diamant aufweisen. Hierbei können die Spitzen mit Diamant beschichtet sein oder ganz oder teilweise aus Diamant bestehen. Normalerweise werden solche Spitzen mit Hilfe einer Abformtechnik („Molding-Technique" ) hergestellt, bei welcher zunächst eine Negativform der gewünschten Spitze geätzt wird, die dann mit Diamant überwachsen und gegebenenfalls mit Diamant aufgefüllt wird. Anschließend wird dann die Form durch Ätzen entfernt. Eine solche Technik ist beispielsweise in der US 5,116,462 beschrieben. Auch die US 2009/148652 AI beschreibt derartig hergestellte Spitzen.

Die US 5,193,385 A beschreibt eine Technik, bei welcher eine Diamantspitze auf eine Blattfeder aufgeklebt wird.

Die Verfahren nach dem Stand der Technik führen zu Nadeln mit einer prinzipbedingt limitierten Schärfe. Die Begrenzung der Schärfe liegt insbesondere daran, dass die Nadeln durch Materialverformung als Kegel hergestellt werden. Die Schärfe solcher Kegel ist jedoch nach dem Stand der Technik nur bis zu einer gewissen Grenze erhöhbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Messspitzen für Rastersondenmikroskope anzugeben, die deutlich spitzer sind als nach dem Stand der Technik hergestellte Messspitzen .

Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Her ^¬ stellung einer Messspitze für ein Rastersondenmikroskop nach Anspruch 1, durch die Messspitze für ein Rastersondenmikroskop nach Anspruch 15, sowie durch die Messsonde für ein Rastersondenmikroskop nach Anspruch 17. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Messsonde an.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Messspitze für ein Rastersondenmikroskop angegeben. Hierbei wird von einer bestehenden Messspitze für das entsprechende Mikroskop ausgegangen. Eine solche bestehende Messspitze ist üblicherweise Teil eines Cantilevers für die entsprechende Art von Rastersondenmikroskop. Ein solcher Cantilever weist eine Blattfeder auf, die normalerweise streifenförmig ist, sowie die Messspitze, die üblicherweise im Wesentlichen kegelförmig ist, mit zur Auslenkungsrich- tung der Blattfeder in Ruheposition oder in Messposition paralleler Symmetrie- bzw. Kegelachse. Die

Grundfläche der Kegelform der Messspitze liegt hierbei also auf der Oberfläche der Blattfeder. Die Flächen sind hierbei rein geometrisch zu verstehen, es ist also jener Fall umfasst, in welchem die Messspitze auf die Blattfeder aufgebracht wird, wie auch jener Fall, in dem Messspitze und Blattfeder monolithisch gebildet sind. Die bestehende Messspitze, von der beim erfindungsgemäßen Verfahren ausgegangen wird, ist erfindungsgemäß zumindest bereichsweise mit Diamant beschichtet oder wird als Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest bereichsweise mit Diamant beschichtet. Vorteil- hafterweise ist dabei insbesondere eine Umgebung der

Spitze der Messspitze, also jenes von der Blattfeder am weitesten entfernten Punktes der Messspitze, mit Diamant beschichtet. Es wird dann auf dieser Diamantschicht zumindest bereichsweise eine Hartmaske bzw. Ätzmaske hergestellt und dann aus der Diamantschicht zumindest eine Dia ^¬ mantnadel freigeätzt, die über die bestehende Mess ^¬ spitze und insbesondere deren Spitze hinaus steht. Dabei wird der Atzprozess durch die Ätzmaske strukturiert. Die maximale Entfernung dieser Diamantnadel ist größer als die maximale Entfernung der zugrunde liegenden bestehenden Messspitze von der Blattfeder. Es entsteht also eine Diamantnadel, die in Richtung der Spitzenachse bzw. Kegelachse der bestehenden

Messspitze über die bestehende Messspitze hinaus ragt. Jene der Blattfeder abgewandte Spitze der Diamantnadel liegt dann beim Einsatz der Messspitze in der Rastersondenmikroskopie der zu vermessenden Probe am nächsten und bildet daher die eigentliche Mess- spitze.

Bevorzugterweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren auch die Herstellung der Diamantschicht auf einer bestehenden Messspitze für das entsprechende Raster- sondenmikroskop. Hierbei wird die bestehende Messspitze des Rastersondenmikroskops zumindest bereichsweise mit Diamant beschichtet. Die Herstellung der Diamantschicht erfolgt hierbei vorzugsweise mittels eines Abscheidungsverfahrens, wie chemischer Dampf- phasenabscheidung (CVD) , Plasma-unterstützter chemischer Dampfphasenabscheidung (PECVD) oder Glühdraht- abscheidung (HFCVD) . Auch physikalische Dampfphasenabscheidung (PCD) ist möglich. Wird die Beschichtung mit Diamant mittels einer chemischen Dampfphasenabscheidung durchgeführt, so geschieht die Diamantabscheidung vorzugsweise mittels einer Wasserstoff aufweisenden Atmosphäre bei wenigen Millibar Druck (beispielsweise etwa 10 bis 200 mbar) und einer Temperatur zwischen etwa 300 °C und 1.100

°C. Die Gaszusammensetzung der Abscheideatmosphäre enthält vorzugsweise Methan oder ein anderes kohlenstoffhaltiges Gas. Die Abscheideatmosphäre kann auch andere Gase, wie z.B. Argon oder Stickstoff, enthal- ten, mit welchen Wachstum und Größe der Diamantschicht steuerbar sind. Wenn die Spitze elektrisch leitfähig sein soll, ist es bevorzugt, wenn die Diamantschicht dotiert ist. Dies kann beispielsweise mittels Bor geschehen. Hierzu kann die

Abscheideatmosphäre Bor enthalten. Bevorzugt werden vor der Diamantbeschichtung zunächst Nukleationskeime, besonders bevorzugt Diamant kristal- le, in den mit Diamant zu beschichtenden Bereichen der bestehenden Messspitze auf die bestehende Messspitze aufgebracht. Dies kann vorteilhaft durch Bestreuen der Spitze mit den betreffenden Nukleations- keimen oder durch Kontaktierung der bestehenden Spitze mit einer Flüssigkeit geschehen, welche die

Nukleationskeime enthält. Die Nukleationskeime können hierbei in der Flüssigkeit suspendiert sein.

Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die Flüssigkeit oder der Behälter, in welchem sie vorliegt, während des Eintauchens der bestehenden Messspitze mit Ultraschall beaufschlagt wird. Hierdurch kann die Verteilung der Partikel auf der Oberfläche der zu beschichtenden _. Messspitze verbessert werden. Die Dauer des Eintauchens ist entsprechend den Anforderungen wählbar.

Als Nukleationskeime verwendeten Diamantteilchen können Diamantpulver, Nanodiamant oder andere Nanoparti- kel, die Diamant kristalle beinhalten, sein. Die Größe dieser Partikel kann von 1 nm bis zu mehreren 100 nm reichen, also vorzugsweise zwischen 1 nm und 100 nm liegen .

Die entsprechenden Teilchen können in Wasser suspendiert sein oder in Lösungsmitteln oder Mixturen vorliegen, denen diverse Stoffe zugegeben sind, die das Verhalten der Partikel in der Flüssigkeit beeinflussen .

Vorteilhaft kann die Bekeimung durch Zugabe von z.B. grenz- und oberflächenaktiven Stoffen, wie z.B. Ten- siden verbessert werden hinsichtlich der Bekeimungsdichte .

Es ist auch möglich, die Teilchen in anderen Flüssigkeiten wie Ethanol, Aceton oder ähnlichem zu suspendieren .

Vorzugsweise wird die Messspitze nach dem Kontaktieren mit der partikelhaltigen Flüssigkeit in eine saubere Flüssigkeit getaucht, d.h. eine Flüssigkeit, die keine Nukleationskeime enthält, und dann getrocknet, beispielsweise durch Abblasen mit Stickstoff.

Auf der Diamantschicht der bestehenden Messspitze wird erfindungsgemäß eine Hartmaske bzw. Ätzmaske hergestellt. Eine solche Ätzmaske verhindert in einigen Bereichen ein Ätzen im Ätzschritt und ermöglicht es in anderen Bereichen. Zur Herstellung der zumindest einen Diamantnadel weist die Ätzmaske dort, wo die Nadel entstehen soll, einen Bereich auf, in dem Ätzen verhindert wird, also z.B. einen bedeckten Bereich .

Vorzugsweise werden zur Herstellung der Ätzmaske auf die Diamantschicht in jenem Bereich, in welchem die zumindest eine Diamantnadel hergestellt werden soll, Partikel aus dem Hartmaskenmaterial aufgebracht, die als Ätzmaske dienen. Das Material der Maske wird hierbei so gewählt, dass es gegenüber dem Schritt des Ätzens beständig ist. Unter diesen Partikeln wird also nicht geätzt.

Zur Herstellung der Hartmaske bzw. Ätzmaske werden vorzugsweise die Nanopartikel durch ein physikalisches Abscheideverfahren, ein chemisches Abscheideverfahren oder durch Erzeugung von Nanopartikeln durch Selbstorganisation aus einem auf die bestehende Messspitze aufgebrachten Film aufgebracht. Bei Herstellung der Nanopartikel durch Selbstorganisation aus dem auf die bestehende Messspitze aufgebrachten Film kann die Selbstorganisation besonders . bevorzugt durch Temperaturbehandlung gesteuert werden, die vorteilhafterweise bei Unterdruck oder bei Überdruck in inerter oder reaktiver Gasatmosphäre erfolgt.

Eine Ätzmaske lässt sich selbstorganisiert besonders vorteilhaft als Metallätzmaske herstellen, indem ein dünner Metallfilm auf der Diamantschicht abgeschieden wird und dann erhitzt wird. Die Abscheidung des Metallfilms kann vorzugsweise durch physikalisch oder chemische Abscheidungsverfahren insbesondere wie den oben genannten zur Abscheidung von Diamant erfolgen. Bevorzugterweise weist der dünne Metallfilm ein Metall auf, das auf der Diamantschicht bei Erhitzen kleine Partikel bildet. Derartige Metalle sind beispielsweise Nickel oder Gold. Wenn die Metallschicht dünn genug ist, kann das Erhitzen mit einer Temperatur von ungefähr 900 °C im Vakuum erfolgen. Bei dickeren Schichten ist es vorteilhaft, die Erhitzung in einer Gasatmosphäre durchzuführen, die vorzugsweise Argon und/oder Wasserstoff aufweist. Besonders bevorzugt wird dabei ein Druck der Gasatmosphäre eingestellt, der 20 mbar, besonders bevorzugt ^ 100 mbar, besonders bevorzugt ^ 300 mbar und/oder ^ 800 mbar, vorzugsweise ^ 600 mbar, besonders bevorzugt ^ 500 mbar ist. Je nach Bedingungen kann es auch möglich sein, niedrigere oder höhere Drücke oder Mixturen von Gasen zu verwenden. Abhängig von der Schichtdicke der Metallschicht, der Temperatur der Erhitzung, der Gaszusammensetzung in der besagten Gasatmosphäre, des eingestellten Druckes oder der Dauer der Temperaturbehandlung lassen sich unterschiedliche Dichten von Partikeln auf der Oberfläche und unter- schiedlich große Partikel erzeugen. Vorzugsweise liegen die Durchmesser der Partikel bei ^ 5 nm, besonders bevorzugt ^ 100 nm, besonders bevorzugt ^ 300 nm und/oder ^ 1000 nm, besonders bevorzugt -S 800 nm, be- sonders bevorzugt ^ 500 nm. Die Dichten der Partikel auf der Diamantschicht sind vorzugsweise 10 ⁷ cm ^"2 , vorzugsweise ^ 10 ⁹ cm ^"2 und/oder ^ 10 ¹² cm ^"2 , vorzugsweise < 10 ¹⁰ cm ^"2 . In einer bevorzugten Ausführungsform können die Teilchen für die Ätzmaske hergestellt werden, indem auf die Diamantschicht das entsprechende Metall durch eine Maske von Nanokügelchen abgeschieden wird. Nach Entfernen der Nanokügelchen bleibt auf der Diamant- schicht eine Anordnung dreieckiger Goldnanoscheiben zurück. Wird nun das Gold erhitzt, so geht die Form der Nanoscheiben in runde, im Wesentlichen kugelförmige, Nanoteilchen über. Mittels dieses Verfahrens können systematisch die Größe und Morphologie der hergestellten Maskenteilchen über die Auswahl der Nanokügelchen, insbesondere deren Größe, verändert werden. Die bei der Metallabscheidung verwendeten Nano- kugeln können beispielsweise Polystyren aufweisen oder daraus bestehen.

In einer alternativen Ausführungsform kann im vorstehend genannten Verfahren vor Abscheidung des Metalls aber nach Aufbringen der Nanokugeln ein Schritt des reaktiven Ionenätzens durchgeführt werden, der zwi- sehen den Nanokugeln Vertiefungen in der Diamantschicht erzeugt, in welchen sich das Metall ablagern kann. Die Herstellung derartiger Metallkügelchen ist für das Beispiel von Goldteilchen auf einem Siliziumsubstrat z.B. in B.J.Y. Tan, C.H. Sow, T.S. Koh, K.C. Chin, A.T.S Wee und C.K. Ong, J. Phys .

Chem. B 109, 11100 (2005) beschrieben. Die selbstorganisierte Metallmaske kann auch ohne Lithographie hergestellt werden. Größe und Abstand der Metallpunkte kann dann durch die Anneal-Temperatur und die Anneal-Dauer eingestellt werden. Auf diese Weise kann im Idealfall eine einzige Metallkugel auf der Spitze der Messspitze erzeugt werden, die dann beim Ätzen zu einer einzigen Diamantnadel führt.

Nach Herstellung der Ätzmaske wird die Messspitze einem Ätzprozess unterzogen, bei welchem die unmas- kierten Stellen des Diamants geätzt werden. Bevorzugterweise erfolgt das Ätzen durch reaktives oder nicht-reaktives Ionenätzen. Durch das Ätzen entsteht dann die zumindest eine Diamantnadel, deren Durchmesser wenige Nanometer betragen kann.

Im Anschluss an das Ätzen kann nun vorteilhafterweise die Ätzmaske entfernt werden. Dieser Schritt ist optional und kann eingesetzt werden, wenn die Nadel, die auf der bestehenden Spitze geformt wird, kein Maskenmaterial aufweisen soll. Die Entfernung der Ätzmaske ist mittels nass- und/oder trockenchemischer Verfahren möglich. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Messspitzen, insbesondere für ein Rasterkraftmikroskop, ein Rastertunnelelektronenmikroskop, ein

Profilometer, ein elektrochemisches Mikroskop, ein Magnetkraftmikroskop, ein optisches Rasternahfeldmik- roskop oder ein akustisches Rasternahfeldmikroskop herstellbar. Besonders bevorzugt eignen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Messspitzen für die Rasterkraftmikroskopie. Die bestehende Messspitze, von der im erfindungsgemäßen Verfahren ausgegangen wird und die mit Diamant beschichtet ist oder im Verfahren beschichtet wird, kann vorzugsweise Silizium, Si ₃ N ₄ , Saphir und/oder Quarz aufweisen oder daraus bestehen.

Erfindungsgemäß wird auch eine Messspitze für ein Rastersondenmikroskop, insbesondere für eines der oben genannten Rastersondenmikroskope, angegeben, die vorteilhaft mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt sein kann oder herstellbar ist.

Eine solche Messspitze ist an einer Blattfeder zur Bildung einer Messsonde bzw. eines Cantilevers anor- denbar. Ein solcher Cantilever weist dann eine Blattfeder und die an der Blattfeder angeordnete Messspitze auf. Dabei verjüngt sich die Messspitze in eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Blattfeder. Die Spitze steht also senkrecht auf der Längsrichtung der Blattfeder. Die Blattfeder ist vorzugsweise streifenförmig mit zwei Streifenflächen, wobei die Messspitze senkrecht auf einer dieser Streifenflächen steht. Die Messspitze weist dann zumindest eine Diamantnadel auf, die in Richtung der Verjüngung der Messspitze über die Messspitze hinaus steht. Stellt man sich die Messspitze näherungsweise kegelförmig vor, wobei die Grundfläche auf der Blattfeder angeordnet ist, so steht also vorzugsweise die Diamantnadel zur Kegelachse der Messspitze parallel und über- ragt die Kegelspitze der Basisspitze oder steht auf der Spitze der Basisspitze.

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen vor allem darin, dass es auf alle Sensor-/Cantilever- Geometrien sowie alle Sensor-/Cantilever-Materialien anwendbar ist. Es ermöglicht Batch-Prozessierung, bei der viele Messsonden gleichzeitig herstellbar sind, wodurch das Verfahren besonders kosteneffizient wird. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert deutlich weniger und deutlich einfachere Prozessschritte als die herkömmliche Abformtechnik und ist in hohem Maße reproduzierbar. Es sind variable Nadelgeometrien herstellbar, die entsprechend den Bedürfnissen des Kunden gestaltet sein können.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Die hierbei gezeigten Merkmale können auch jeweils einzeln, unabhängig vom konkreten Beispiel, realisiert sein und unter den verschiedenen Beispielen kombiniert werden.

Es zeigt

Figur 1 eine herkömmliche Messspitze für ein

Rastersondenmikroskop,

Figuren

2a-2f ein Beispiel für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren, Figur 3 ein rasterelektronenmikroskopisches Bild einer Messspitze mit darauf angeordneter Ätzmaske, und

Figur 4 ein rasterelektronenmikroskopisches Bild einer mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten erfindungsgemäßen Messspitze .

Figur 1 zeigt eine herkömmliche Messsonde, auch als Cantilever bezeichnet, wie sie für rastersondenmik- roskopische Verfahren, wie beispielsweise Raster- kraftmikroskope oder Rastertunnelelektronenmikroskope anwendbar ist. Hierbei ist an einem Substrat 1 eine streifenförmige Blattfeder 2 aufgehängt. Auf einer Fläche der streifenförmigen Blattfeder 2 ist eine Messspitze 3 angeordnet, die im gezeigten Beispiel im

Wesentlichen kegelförmig ist. Dabei steht eine Kegelachse der Messspitze 3 senkrecht auf der entsprechenden Fläche der Blattfeder 2. Die Kegelspitze der Messspitze 3 ist über einer zu vermessenden Probe 4 angeordnet. Bei der Durchführung des rastermikroskopischen Verfahrens wird nun die Messspitze 3 zeilenweise über die Probe 4 bewegt, so dass die Probe 4 zeilenweise abgescannt wird. Figur 2 zeigt einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei wird zunächst, wie in Figur 2a gezeigt, von einer bestehenden Messspitze 3 ausgegangen, die an einer Blattfeder 2 angeordnet sein kann.

Wie in Figur 2b gezeigt, kann nun die Oberfläche der Messspitze 3 und optional auch zumindest ein Teil der Oberfläche der Blattfeder 2 mit Nukleationskeimen 5 beschichtet werden. Die Nukleationskeime 5 können beispielsweise Nanodiamanten sein. Die Beschichtung mit Nukleationskeimen 5 kann dadurch erfolgen, dass die Messspitze 3 und gegebenenfalls die Blattfeder 2 in eine Flüssigkeit eingetaucht werden, in welcher die Nukleationskeime suspendiert sind. Die Flüssig- keit kann hierbei z.B. Wasser sein. Nach dem Eintauchen in die Flüssigkeit, in welcher Nukleationskeime suspendiert sind, kann die Messspitze 3 und gegebenenfalls die Blattfeder 2 in einer sauberen Flüssigkeit gewaschen und anschließend getrocknet werden. Im Anschluss an das Bekeimen wird nun, wie in Figur 2c gezeigt, eine Diamantschicht 6 aufgewachsen. Dies kann beispielsweise mittels chemischer Dampfphasenab- scheidung, Plasma-unterstützter chemischer Dampfpha- senabscheidung, Glühdrahtabscheidung oder auch mittels physikalischer Dampfphasenabscheidungen erfolgen. Bei einer chemischen Dampfphasenabscheidung erfolgt die Abscheidung in einer Abscheideatmosphäre, die Methan oder ein anderes kohlenstoffförmiges Gas beinhaltet, bei einigen Millibar und einer Temperatur zwischen 300 °C und 1.100 °C. Beim Abscheiden des Diamants kann außerdem auch Dotiergas, wie beispielsweise Bor, eingebracht werden, so dass eine dotierte leitfähige Diamantschicht 6 entsteht. Im gezeigten Beispiel überdeckt die Diamantschicht 6 eine Oberfläche der Blattfeder sowie die Messspitze 3. Auch eine bereichsweise Überdeckung der Blattfeder 2 und/oder der Messspitze 3 ist möglich. Vorteilhafterweise sollte jedoch die Kegelspitze der Messspitze 3 mit Diamantschicht 6 beschichtet sein.

Figuren 2d und 2e zeigen nun Möglichkeiten, auf der Diamantschicht 6 Ätzmasken 10 oder 11 herzustellen. Die Ätzmaske kann als Film 10 auf der Diamantschicht 6 auf der Messspitze 3 hergestellt werden oder als eine Vielzahl kleiner Ätzmasken 11, die beispielsweise Metallteilchen sein können. Als Material der Ätzmasken 10 und 11 kommen u.a. verschiedene Metalle, wie beispielsweise Gold, in Frage. Die Ätzmaske soll- te beständig gegenüber eines zum Ätzen des Diamants verwendeten Ätzmittels sein.

Im nächsten Schritt wird nun die Messnadel und gegebenenfalls ein Teil der Blattfeder 2 einem Atzprozess ausgesetzt, der Diamant dort wegätzt, wo die Ätzmaske

10 oder 11 das Ätzen zulässt. Im in Figur 2e gezeig- ten Fall ist dies der Bereich zwischen den kleinen Ätzmasken 11. Durch dieses Ätzen des Diamants entste hen, wie in Figur 2f gezeigt, feine Diamantnadeln 12 auf der Oberfläche der Messspitze 3, von denen zumin dest eine Diamantnadel 12 in Richtung der Kegelachse der Messspitze 3 über die Kegelspitze der Messspitze 3 hinaus ragt. Mit dieser Diamantnadel 12 wird dann bei Durchführung der Rastersondenmikroskopie die Pro be 4 gescannt.

Im Folgenden soll ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Bei der Durchführung des beispielhaften Verfahrens wurden die folgen den Punkte ausgeführt:

A) Auswählen eines Sensors,

B) Impfen/Bekeimen der Oberfläche der mikromechanischen Messspitze,

C) Beschichten/Überwachsen der so bekeimten Bauteile mit Diamant,

D) lokale Maskierung der Diamantschicht mit einer Hartmaske .

E) Freiätzen zumindest einer scharfen Diamantnadel aus der aufgebrachten Diamantschicht, und

F) Entfernen der Hartmaske.

Die genannten Schritte wurden wie folgt realisiert: zu A)

Es wurde von einem handelsüblichen AFM (Atomic Force Microscopy) -Si-Chip der Firma Nanosensors mit folgenden Spezifikationen ausgegangen:

NCLR, n+Si, Abmessungen des "Cantilevers" :

7 μπ x 225 μπι x 38 pm (Höhe der Pyramide auf dem „Cantilever" : 10 bis 15 μιη) .

Resonanzfrequenz nominell: f _Res = 146 kHz bis 236 kHz Kraftkonstante: Force Const : 21 bis 100 N/m zu B)

Dieser Chip wurde 30 Minuten lang mittels Ultraschall in diamantpulverhaltigem Wasser behandelt. Die Konzentration betrug 0,05 % Diamantpulver in Wasser. zu C)

Dieser Chip wurde in einem am Fraunhofer-Institut IAF hergestellten Ellipsoid-Reaktor mit einer ca. 1 μηι dicken Diamantschicht in einem chemischen Dampfpha- senabscheidungsverfahren (CVD) überwachsen. Die

Wachstumsbedingungen waren: 1 % Methan in Wasserstoff, 800 °C Wachstumstemperatur, 2 kW Leistung, 30 mbar Druck. zu D)

Um eine lokale Maskierung mit einer Hartmaske als Ätzmaske zu erzeugen, wurde eine 5 nm dicke Gold- schicht auf den Chip aufgedampft und bei 800 °C in

Vakuum erhitzt. Die mit der Hartmaske beschichtete Spitze ist in Figur 3 gezeigt. Zu erkennen ist die oberste Spitze des Messspitzenkegels, der eine relativ abgerundete Form aufweist. Zu erkennen sind klei- ne Goldpunkte als weiße Flecken im Bild mit einem

Durchmesser von ca. 50 nm. zu E)

Teilweises Ätzen der Diamantschicht (300 nm) in einer Reaktive-Ionen-Ätzanlage mit den Gasen Sauerstoff und

CF ₄ bei 2 x 10 ^"2 mbar. zu F)

Entfernen der Hartmaske mit Hilfe der Säuren HF und HN0 ₃ im Mischungsverhältnis 1:1 für 30 Sekunden. Figur 4 zeigt den Bereich der Spitze der ursprüngli chen Messspitze, auf welchem mittels des erfindungs gemäßen Verfahrens eine Vielzahl kleiner Diamantnadeln hergestellt wurden, die auf dem Bild als längl che weiße Flecken erscheinen. Diese Diamantnadeln stehen über die Messspitze in Richtung der Kegelach der ursprünglichen Messspitze hinaus.