DE10342644A1 - Raster force microscopy probe has nano structure probe tip arm with integrated CMOS piezoelectric sensor - Google Patents

Abstract

A raster force microscopy probe uses an array of piezoelement detectors (20, 21) with electrical output depending on the lever arm (10) bending caused by a guide and contact unit (9) with a nano structure (4) measurement tip on a cone or pyramid shaped protrusion (13) attached to a flexible deformation concentration (14) zone (12) of the arm. Independent claims are included for the procedures to manufacture of the probe using nano structure techniques on an insulating substrate with CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon) piezo sensor technology.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sondeneinrichtung für die Rastersondentechnologie sowie ein Verfahren zum Herstellen derartiger Sondeneinrichtungen.The The present invention relates to a probe device for scanning probe technology and a method for producing such probe devices.

Aus der Druckschrift EP 0 619 872 B1 ist eine Sondeneinrichtung für Rasterkraftmikroskope bekannt, die einen Hebelarm mit integriertem piezoresistiven Widerstand aufweist. Eine derartige Sondeneinrichtung wird hergestellt, indem zunächst ein Auslegerarm auf einem halbleitenden Substrat ausgebildet wird. Anschließend wird ein Bereich des Auslegerarms dotiert, um ein piezoresistives Element zu bilden. Schließlich wird am freien Ende des Auslegerarms eine Spitze angebracht.From the publication EP 0 619 872 B1 a probe device for atomic force microscopes is known which has a lever arm with integrated piezoresistive resistor. Such a probe device is made by first forming a cantilever arm on a semiconductive substrate. Subsequently, a portion of the cantilever arm is doped to form a piezoresistive element. Finally, a tip is attached to the free end of the cantilever arm.

Mit dem offenbarten Verfahren ist es nicht möglich, in einen Ausleger mit einer bereits vorliegenden Spitze einen piezoresistiven Widerstand zu implantieren, da das Verfahren nämlich sowohl die Spitze als auch den zerbrechlichen Hebelarm zerstören würde. Daher ist es erforderlich, die Spitze im Anschluß an die Implantation des piezoresistiven Elementes anzubringen. Dabei wird die Spitze in der Regel mit der Hand aufgeklebt. Das manuelle Aufkleben der Spitze verteuert allerdings den Produktionsprozeß wesentlich. Nachteilig ist ebenfalls, daß die mechanische Stabilität und die Haltbarkeit der Klebeverbindung eingeschränkt ist. Weiterhin führt das Klebeverfahren zu Einschränkungen hinsichtlich der Form und Größe der anbringbaren Spit zen. Einerseits ist eine gewisse Mindestgröße der Grundfläche der Spitze erforderlich, um eine entsprechende Klebefläche zu erhalten, andererseits können keine feingliedrigen Spitzen verarbeitet werden, da feingliedrige Elemente beim manuellen Anbringen zerstört werden könnten.With the disclosed method, it is not possible in a boom with an already existing tip a piezoresistive resistance because the procedure is both the tip and would also destroy the fragile lever arm. Therefore, it is necessary the top following to install the implantation of the piezoresistive element. there The tip is usually glued by hand. The manual Sticking the tip, however, significantly increases the cost of the production process. Another disadvantage is that the mechanical stability and the durability of the adhesive bond is limited. Continue leads the gluing process to limitations in terms of shape and size of attachable Sharpen. On the one hand, there is a certain minimum size of the footprint of the top required to obtain a corresponding adhesive surface, on the other hand can no delicate pinnacles are processed because of delicate elements destroyed during manual attachment could become.

Aus der Druckschrift DE 197 40 763 C2 ist eine Sondeneinrichtung bekannt, bei der eine pyramidenförmige Erhebung und ein Ausleger einstückig ausgeführt sind. Hergestellt wird eine derartige Sondeneinrichtung, indem ein piezoresistiver Widerstand in einen eine Erhebung aufweisenden Rohling implantiert wird. Dabei kann der Rohling bereits zu Beginn des Verfahrens in Form eines Auslegers vorliegen. Es ist jedoch auch möglich, dem Rohling diese Form nachträglich z. B. durch einen oder mehrere Ätzschritte zu verleihen. Durch ein Verfahren, welches mehrere Beschichtungs-, Dotierungs- und Ätzschritte umfaßt, wird ein piezoresistiver Widerstand in den Rohling implantiert. Bei wenigstens einem Dotierungsvorgang wird die Erhebung durch eine vorher aufgebrachte und nachher wieder entfernbare Metallschicht geschützt. Auch mit diesem Verfahren ist es nicht möglich, Sondeneinrichtungen mit einer feingliedrig ausgebildeten Spitze herzustellen. Eine feingliedrige Spitze würde durch das mehrfache Auf- und Abtragen von Beschichtungen sowie durch die Dotierungsschritte, aber auch durch thermische und mechanische Einflüsse zerstört.From the publication DE 197 40 763 C2 a probe device is known in which a pyramidal elevation and a boom are made in one piece. Such a probe device is made by implanting a piezoresistive resistor into a bumped blank. The blank may already be in the form of a cantilever at the beginning of the process. However, it is also possible for the blank this form later z. B. by one or more etching steps. By a process comprising several coating, doping and etching steps, a piezoresistive resistor is implanted in the blank. In at least one doping process, the survey is protected by a previously applied and subsequently removable metal layer. Even with this method, it is not possible to produce probe devices with a finely formed tip. A finely divided tip would be destroyed by the multiple application and removal of coatings as well as by the doping steps, but also by thermal and mechanical influences.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Sondeneinrichtung für die Rastersondentechnologie sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Sondeneinrichtungen zu schaffen, welche die genannten Nachteile vermeidet.task The present invention thus provides a probe device for the Rastersondentechnologie and a method for producing such To provide probe devices which the mentioned disadvantages avoids.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Sondeneinrichtung sowie ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Erfindungsgemäß umfaßt die Sondeneinrichtung einen Ausleger mit einem fixierbaren und einem auslenkbaren Bereich, wenigstens ein mit dem Ausleger mechanisch gekoppeltes Piezoelement, eine Leiter- und Kontaktanord nung und eine als Meßspitze und/oder Manipulator ausgebildete Nanostruktur.The Task is solved by a probe device and a manufacturing method with the characteristics of the independent Claims. According to the invention, the probe device comprises a boom with a fixable and a deflectable area, at least one piezoelectric element mechanically coupled to the cantilever, a conductor and Kontaktanord voltage and a Meßspitze and / or manipulator formed nanostructure.

Das Piezoelement ist zur Erzeugung einer elektrischen Größe ausgebildet, welche von einer mechanischen Auslenkung des Auslegers abhängig ist. Beim Einsatz der Sondeneinrichtung in einem Rastersondenmikroskop ist die so erfaßbare Auslenkung des Auslegers ein Maß für die Oberflächenbeschaffenheit der abzutastenden Probe. Beim Einsatz der Sondeneinrichtung als mikromechanischer Manipulator stellt die Auslenkung des Auslegers ein Maß für die mechanische Einwirkung auf die Probe dar.The Piezo element is designed to generate an electrical variable, which is dependent on a mechanical deflection of the boom. When using the probe device in a scanning probe microscope is the so detectable Deflection of the boom is a measure of the surface condition the sample to be scanned. When using the probe device as Micromechanical manipulator provides the deflection of the boom a measure of the mechanical Action on the sample.

Die Leiter- und Kontaktanordnung ist so ausgebildet, daß die elektrische Größe am fixierbaren Bereich des Auslegers abgreifbar ist und so in einfacher Weise zum Zwecke der weiteren Auswertung weitergeleitet werden kann.The Ladder and contact arrangement is designed so that the electrical Size at the fixable area the boom can be tapped and so in a simple manner for the purpose the further evaluation can be forwarded.

Die Nanostruktur ist im Bereich des freien Endes des auslenkbaren Bereichs des Auslegers angeordnet, so daß im Betrieb der Sondeneinrichtung durch eine Interaktion zwischen Nanostruktur und Probe eine Auslenkung des Auslegers bewirkt wird. Die Nanostruktur weist wenigstens einen nadelförmigen Abschnitt auf. Unter einem nadelförmigen Abschnitt wird jeder Abschnitt der Nanostruktur verstanden, dessen größter Durchmesser wesentlich kleiner als seine mittlere Länge ist. Der nadelförmige Abschnitt und damit auch die die mittlere Länge repräsentierende mittlere Längslinie kann geradlinig oder gekrümmt verlaufen. Die mittlere Längslinie durchläuft im wesentlichen die Schwerpunkte der sequentiellen Querschnittsflächen der Nanostruktur.The Nanostructure is in the area of the free end of the deflectable area the boom arranged so that in Operation of the probe device through an interaction between nanostructure and sample a deflection of the boom is effected. The nanostructure has at least one needle-shaped Section on. Under a needle-shaped section, everyone becomes Understood section of the nanostructure, whose largest diameter essential smaller than its average length is. The needle-shaped Section and thus also the average length representing mean longitudinal line can be straight or curved run. The middle longitudinal line goes through essentially the focal points of the sequential cross-sectional areas of the Nanostructure.

Die einzelnen nadelförmigen Abschnitte können in einer Baum- und/oder Netzstruktur angeordnet sein und gegebenenfalls durch nicht-nadelförmige Abschnitte ergänzt sein. Die Nanostruktur kann damit, je nach Verwendungszweck der Sondeneinrichtung, jede beliebige feingliedrige Form auf weisen. Hierdurch werden die Einsatzmöglichkeiten rer Sondeneinrichtung beträchtlich erweitert.The individual needle-shaped sections may be arranged in a tree and / or network structure and optionally by non-needle-shaped be supplemented ge sections. Depending on the intended use of the probe device, the nanostructure can thus have any desired delicate form. As a result, the possible uses rer probe device are considerably expanded.

Vorteilhaft ist es, wenn der Ausleger am freien Ende des auslenkbaren Bereichs eine Erhebung, insbesondere eine kegel- oder pyramidenförmige Erhebung aufweist und die Nanostruktur an der Erhebung angeordnet ist. Der Ausleger und die Erhebung sind vorzugsweise einstückig ausgeführt. Die Nanostruktur kann so ausgebildet sein, daß sie in ihrem Fußbereich eine Ecke und/oder eine Kante der Erhebung sowie eine oder mehrere angrenzenden Flächen umschließt. Insgesamt wird so eine feste Verbindung von Ausleger und Nanostruktur erreicht.Advantageous it is when the boom is at the free end of the deflectable area a survey, in particular a conical or pyramidal survey and the nanostructure is arranged at the elevation. Of the Boom and the survey are preferably made in one piece. The Nanostructure may be designed to be in its foot area a corner and / or an edge of the survey as well as one or more adjacent areas encloses. Overall, such a firm connection of boom and nanostructure reached.

Sofern der auslenkbare Bereich des Auslegers rechteckig ausgebildet ist, kann er besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Bei einem U- oder V-förmig ausgebildeten Ausleger kann ein Teil der Leiter- und Kontaktanordnung auf dem einen Schenkel des U bzw. des V und ein anderer Teil der Leiter- und Kontaktanordnung auf dem jeweils anderen Schenkel angeordnet sein, was die gegenseitige Isolierung von verschiedenen Leitern und Kontakten erleichtert.Provided the deflectable region of the cantilever is rectangular, It can be made particularly simple and inexpensive. at a U- or V-shaped trained cantilever may be part of the ladder and contact arrangement on one leg of the U or the V and another part of the Conductor and contact arrangement arranged on the respective other leg be what the mutual isolation of different conductors and contacts.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Ausleger im Bereich des Piezoelementes eine Deformationsbündelungszone aufweist. Eine derartige Deformationsbündelungszone kann durch eine lokale Absenkung der Federkonstanten, beispielsweise durch Verringerung des Querschnitts des Auslegers, bewirkt werden. Durch die Deformationsbündelungszone kann die Auslenkung des Auslegers durch das Piezoelement besser erfaßt werden.Farther It is advantageous if the boom in the region of the piezoelectric element a deformation-bunching zone having. Such a deformation-bunching zone can be replaced by a local lowering of the spring constant, for example by reduction of the cross section of the boom. Through the deformation bundling zone can the deflection of the boom by the piezo element better detected become.

Der Ausleger und/oder die Erhebung kann aus isolierenden, halbleitenden oder leitenden Materialien bestehen. Sofern die Sondeneinrichtung in einem Tunnnelmikroskop eingesetzt werden soll, kann es vorteilhaft sein, wenn der Ausleger und/oder die Erhebung aus einem leitenden Material besteht, da dann der Tunnelstrom über den Ausleger direkt abgeleitet werden kann.Of the Cantilever and / or the survey may be made of insulating, semiconducting or conductive materials. If the probe device in a tunneling microscope, it may be advantageous be when the jib and / or the survey is from a senior Material exists, since then the tunnel current via the boom directly derived can be.

Halbleitende Materialien eignen sich insbesondere zur einfachen Implantation von Piezoelementen durch einen Dotierungsvorgang. Isolierende Materialien weisen den Vorteil auf, daß keine besonderen Vorkehrungen bzgl. der gegenseitigen Isolation von Teilen der Leiter- und Kontaktanordnung oder der Piezoelemente erforderlich sind.Semiconducting Materials are particularly suitable for easy implantation of piezoelectric elements by a doping process. Insulating materials have the advantage that no special precautions regarding the mutual isolation of parts the conductor and contact arrangement or the piezo elements required are.

Vorteilhafterweise ist das Piezoelement als piezoresistiver Widerstand ausgebildet. Der elektrische Widerstand eines derartigen Elementes ist dann von der mechanischen Auslenkung des Auslegers abhängig und kann in allgemein bekannter Weise kontinuierlich und einfach gemessen werden.advantageously, the piezoelectric element is designed as a piezoresistive resistor. The electrical resistance of such an element is then from the mechanical deflection of the boom and can in general be measured continuously and easily known manner.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn wenigstens eines der verwendeten Piezoelemente im Ausleger integriert ist. Ein integriertes Piezoelement kann eine mechanische Auslenkung des Auslegers verläßlicher abbilden als beispielsweise ein aufgeklebtes Piezoelement.Advantageous it is furthermore, if at least one of the piezo elements used is integrated in the boom. An integrated piezoelectric element can be a mechanical Deflection of the boom depict more reliable as for example a glued piezoelectric element.

Insbesondere bei einem Ausleger der aus einem halbleitenden Material besteht, ist es vorteilhaft, wenn eines der Piezoelemente im Ausleger mittels eines C-MOS-Verfahrens implantiert ist. Unter C-MOS kann jedes Verfahren verstanden werden, bei dem ein Fotolack als Schicht auf eine Oberfläche eines Gegenstandes aufgetragen wird, im Fotolack ein Fenster erzeugt wird und der Gegenstand, begrenzt auf den durch das Fenster vorgegebenen Bereich, bearbeitet wird. Die Bearbeitung kann durch Implantation von Ionen oder durch Abtragen oder Aufbringen von Material erfolgen. Abschließend wird der Fotolack wieder entfernt. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Piezoelement in einer Beschichtung an der Oberfläche des Auslegers angeordnet sein.Especially with a boom made of a semiconductive material, it is advantageous if one of the piezo elements in the boom by means of a C-MOS method is implanted. Under C-MOS can be any procedure be understood in which a photoresist as a layer on a surface of a Object is applied, in the photoresist, a window is generated and the object limited to that predetermined by the window Area, is being edited. The treatment can be done by implantation of ions or by removal or application of material. Finally the photoresist is removed again. Alternatively or additionally at least one piezoelectric element in a coating on the surface of the Arranged cantilever.

Insbesondere, wenn die Sondeneinrichtung in der Lateralkraftmikroskopie eingesetzt werden soll, ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Piezoelement derart ausgebildet und angeordnet ist, daß es eine elektrische Größe erzeugt, welche von einer mechanischen Auslenkung des Auslegers in einer ersten Raumebene abhängig ist und wenigstens ein weiteres Piezoelement derart ausgebildet und angeordnet ist, daß es eine elektrische Größe erzeugt, welche von einer mechanischen Auslenkung des Auslegers in einer weiteren Raumebene abhängig ist. So ist es mit einer derartigen Sondeneinrichtung beispielsweise möglich, neben der Kontur einer Probe auch die Reibungskraft zwischen Sondenspitze und Probe in einem Abtastvorgang zu erfassen.Especially, when the probe device used in lateral force microscopy is to be, it is advantageous if at least one piezoelectric element in such a way is designed and arranged to generate an electrical quantity, which of a mechanical deflection of the boom in a first space level dependent is and at least one further piezoelectric element designed and it is arranged that it generates an electrical quantity, which of a mechanical deflection of the boom in one dependent on another room level is. This is the case with such a probe device, for example possible, In addition to the contour of a sample and the frictional force between the probe tip and sample in one scan.

Je nach Verwendungszweck kann es sinnvoll sein, zumindest in einem Teilbereich der Sondeneinrichtung eine oder mehrere Beschichtungen anzuordnen. Eine derartige Beschichtung kann insbesondere als Magnet-, Isolier-, Leit-, Schutz- und/oder Stützeinrichtung ausgebildet sein. Eine oder mehrere derartige Beschichtungen können zumindest im Bereich des Piezoelementes und/oder der Leiter und Kontaktanordnung angeordnet sein. Auch kann die Leiter- und Kontaktanordnung zumindest teilweise durch leitende oder isolierende Beschichtungen ausgebildet sein.ever according to purpose, it may be useful, at least in one Part of the probe device one or more coatings to arrange. Such a coating can be used in particular as a magnetic, Insulating, guiding, protective and / or supporting device may be formed. One or more such coatings can at least in the range of Piezoelementes and / or arranged the conductor and contact arrangement be. Also, the conductor and contact arrangement can at least partially through be formed conductive or insulating coatings.

Ebenso kann eine derartige Beschichtung in einem Teilbereich des freien Endes der Nanostruktur angeordnet sein. Soll die Sondeneinrichtung in einem Rastertunnelmikroskop eingesetzt werden, so kann es vorteilhaft sein, die Spitze mit einer leitfähigen Beschichtung zu versehen, um den Tunnelstrom abführen zu können. Zum Einsatz der Sonde in einem Magnetkraftmikroskop ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Spitze der Nanostruktur magnetisch beschichtet ist. Im Übergangsbereich vom Ausleger bzw. der Erhebung zur Nanostruktur kann insbesondere eine Stützschicht angeordnet sein, um so die mechanische Stabilität der Anordnung zu erhöhen. Es ist jedoch auch möglich, eine durchgängige Beschichtung vom Ausleger über die Erhebung bis zum freien Ende der Spitze durchgängig anzuordnen. Eine derartige Beschichtung kann beispielsweise Stromleitfunktion und Stützfunktion gleichzeitig übernehmen.Likewise, such a coating can be arranged in a partial region of the free end of the nanostructure. If the probe device is to be used in a scanning tunneling microscope, see It may be advantageous to provide the tip with a conductive coating to dissipate the tunneling current can. For use of the probe in a magnetic force microscope, however, it is advantageous if the tip of the nanostructure is magnetically coated. In particular, a support layer may be arranged in the transition region from the cantilever or the elevation to the nanostructure so as to increase the mechanical stability of the arrangement. However, it is also possible to arrange a continuous coating from the boom over the survey to the free end of the tip throughout. Such a coating can take over, for example, Stromleitfunktion and support function simultaneously.

Je nach Zweck kann wenigstens eine besagte Beschichtung und/oder die Nanostruktur selbst aus Metall, aus einer metallischen und/oder aus einer metallorganischen Verbindung bestehen.ever according to purpose, at least one said coating and / or the Nanostructure itself of metal, of a metallic and / or consist of an organometallic compound.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens eine der besagten Beschichtungen und/oder die Nanostruktur aus einer diamantähnlichen Kohlenstoffmodifikation besteht. Eine Nanostruktur aus einer derartigen Kohlenstoffmodifikation – insbesondere wenn sie eine Stützbeschichtung aufweist, die ebenfalls aus einer derartigen Kohlenstoffmodifikation besteht – weist eine überragende Haltbarkeit und Stabilität auf. Der Einsatz einer Sondeneinrichtung mit einer derartigen Spitze in der Rastersondentechnologie führt zu einer geringen Bruchanfälligkeit und zu einer geringen Abnutzung der Spitze im Betrieb.Especially it is advantageous if at least one of said coatings and / or the nanostructure of a diamond-like carbon modification consists. A nanostructure of such a carbon modification - in particular if you have a backing coating also comprising such a carbon modification exists - points a towering one Durability and stability on. The use of a probe device with such a tip in grid-probe technology to a low susceptibility to breakage and to a low wear of the tip during operation.

Vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn wenigstens eine besagte Beschichtung und die Nanostruktur aus dem gleichen Material bestehen. Dies gilt insbesondere für eine Stützschicht.Advantageous it may still be, if at least one said coating and the nanostructure consist of the same material. This is especially true for one Support layer.

Auch ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine besagte Beschichtung und die Nanostruktur und/oder die Erhebung und/oder der Ausleger verschmolzen sind. Auch dies gilt insbesondere für eine Stützschicht. Durch ein derartiges Verschmelzen wird insbesondere eine haltbare Verbindung zwischen der Beschichtung und dem jeweils beschichteten Element der Sondeneinrichtung sichergestellt.Also it is advantageous if at least one said coating and the nanostructure and / or the survey and / or the cantilevers merged are. This also applies in particular to a supporting layer. By such a Merging is especially a durable connection between the coating and the respective coated element of the probe device ensured.

Beim Abtasten einer Probe mit grabenartigen Vertiefungen kommt es häufig zu unerwünschten Wechselwirkungen zwischen den oberen Atomlagen einer Vertiefung und der Nanostruktur. Diese können vermindert werden, wenn die Nanostruktur leitend und wenigstens eine besagte Beschichtung, welche an der Nanostruktur angeordnet ist, isolierend ausgebildet ist.At the Scanning a sample with trench-like depressions often occurs unwanted interactions between the upper atomic layers of a depression and the nanostructure. These can be reduced when the nanostructure is conductive and at least one said Coating, which is arranged on the nanostructure, insulating is trained.

Vorzugsweise ist die Nanostruktur eine mit einem Verfahren, welches additive und/oder subtraktive Verfahrensschritte umfaßt, ausgebildete Struktur. Bei einem subtraktiven Verfahrensschritt wird Materie von einem Ausgangsobjekt abgetragen. Hingegen wird bei einem additiven Verfahrensschritt Materie an einem Ausgangsobjekt angelagert. Wesentlich ist bei beiden Verfahrensarten, daß die Nanostruktur in situ ausgebildet wird und nicht etwa nach ihrer Erzeugung mit dem Ausleger bzw. der Erhebung des Auslegers verbunden werden muß. Eine derart ausgebildete Nanostruktur kann sehr feingliedrig ausgebildet sein und weist eine stabile Verbindung mit dem Ausleger bzw. mit der Erhebung des Auslegers auf.Preferably the nanostructure is one with a process which is additive and / or subtractive method steps, formed structure. at A subtractive process step becomes matter from an initial object ablated. On the other hand, in an additive process step Matter attached to an initial object. It is essential in both Types of procedures that the Nanostructure is formed in situ and not after their Generation connected to the boom or the survey of the boom must become. Such a formed nanostructure can be designed very delicate and has a stable connection with the boom or with the Survey of the boom.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Nanostruktur eine mit einem FIB (Focused Ion Beam) Ätzverfahren, einem IBD (Ion-Beam-Deposition) und/oder einem EBD (Electron-Beam-Depositon) Verfahren erzeugte Spitze ist. Bei diesen Verfahren kann eine Beschädigung der anderen Bestandteile der Sondeneinrichtung vermieden werden, da die Wirkung des jeweiligen Strahls räumlich auf einen engen Bereich begrenzt ist.Especially it is advantageous if the nanostructure is one with a FIB (Focused Ion beam) etching process, an IBD (Ion Beam Deposition) and / or an EBD (Electron Beam Depositon) method is generated peak. In these methods, damage to the other components of the probe device are avoided because the effect of the respective beam spatially on a narrow range is limited.

Bei einem FIB Ätzverfahren wird ein Substrat durch einen fokussierten Ionenstrahl beschossen und dadurch Material vom Substrat abgetragen. Dies kann chemo-mechanisch beispielsweise durch den Beschuß mit Halogeniden (Chlor, Flour usw.) oder rein mechanisch durch den Beschuß mit schweren Edelgasen (Argon, Neon usw.) erfolgen.at a FIB etching process a substrate is bombarded by a focused ion beam and thereby removing material from the substrate. This can be chemo-mechanical for example, by the bombardment with Halides (chlorine, fluorine, etc.) or purely mechanically by bombardment with heavy noble gases (Argon, neon, etc.).

Bei den genannten Depositionsverfahren wird ein Ionen- bzw. Elektronenstrahl auf eine definierte Stelle des Auslegers bzw. der Erhebung gerichtet und so eine lokale Energiekontamination erzeugt. Hierdurch lagern sich Atome und/oder Moleküle aus der umgebenden Atmosphäre und/oder Bestandteile des jeweiligen Strahls an der energiekontaminierten Stelle ab. Bei diesem Verfahren können beispielsweise die Richtung, die Dauer und/oder der Energiegehalt des Ionen- oder Elektronenstrahls variiert werden. Bei der Verwendung eines Ionenstrahls kann dessen Zusammensetzung gezielt be einflußt werden. Beispielsweise kann der Ionenstrahl Gallium, Silizium, Wolfram und/oder andere Metalle enthalten. Auch ist es möglich, die umgebende Atmosphäre in ihrer Zusammensetzung zu beeinflussen. So kann beispielsweise in einem additiven Bearbeitungsschritt durch eine Elektronenstrahldeposition und/oder Ionenstrahldeposition wenigstens eine Kohlenstoffmodifikation und/oder wenigstens ein Metall und/oder eine metallorganische Verbindung zur Ausbildung der Nanostruktur abgeschieden werden.at The said deposition process is an ion or electron beam directed to a defined position of the jib or the survey and thus generates a local energy contamination. Store in this way atoms and / or molecules from the surrounding atmosphere and / or components of the respective beam at the energy contaminated Place off. For example, in this method, the direction, the duration and / or the energy content of the ion or electron beam be varied. When using an ion beam, its Composition be specifically influenced be. For example, can the ion beam is gallium, silicon, tungsten and / or other metals contain. It is also possible the surrounding atmosphere to influence their composition. So, for example in an additive processing step by an electron beam deposition and / or Ion beam deposition at least one carbon modification and / or at least one metal and / or one organometallic compound be deposited to form the nanostructure.

Durch die Verwendung der genannten Herstellverfahren können Nanostrukturen in nahezu beliebiger Geometrie aber auch stofflicher Zusammensetzung hergestellt werden. Insbesondere ist es so möglich, besonders feingliedrige Meßspitzen oder Manipulatoren zu erzeugen. Diese können im wesentlichen ein-, zwei- oder dreidimensional ausgebildet sein.Nanostructures of virtually any geometry but also material composition can be produced by the use of said production methods. In particular, it is possible to produce particularly delicate measuring tips or manipulators. These can be essentially one-, two- or three-dimensional ausgebil to be.

Weiterhin ist es vorteilhaft, eine subtraktiv und/oder additiv erzeugte und plasmageschärfte IBD- und/oder EBD-Struktur auszubilden. Unter Plasmaschärfen versteht man ein physikalisches und/oder chemisches Ätzverfahren, bei dem die oberste Schicht des zu schärfenden Objektes, welche im Regelfall eine geringere Dichte als der Kern der Objekts aufweist, unter dem Einfluß eines Plasmagemisches abgetragen wird. Beispielsweise kann die oberste Schicht der Nanostruktur physikalisch durch den Beschuß mit Argon-Ionen und/oder chemisch durch die Einwirkung eines Sauerstoff-Plasmas abgetragen werden. Hierdurch können besonders feine, aber trotzdem mechanisch stabile Strukturen erzeugt werden.Farther it is advantageous to have a subtractive and / or additive generated and plasma-enhanced IBD and / or EBD structure. Under plasma curing understands a physical and / or chemical etching process in which the uppermost Layer of the sharpened Object, which as a rule has a lower density than the core of the Object removed under the influence of a plasma mixture becomes. For example, the uppermost layer of the nanostructure may physically through the bombardment with Argon ions and / or chemically removed by the action of an oxygen plasma become. This allows particularly fine, but nevertheless mechanically stable structures produced become.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein nadelförmiger Abschnitt der Nanostruktur ein Aspektverhältnis von mindestens 2, in einer weiteren Ausführungsform von mindestens 5, in einer anderen Ausführungsform von mindestens 10 und in einer weiteren Ausführungsform von mindestens 20 aufweist. Das Aspektverhältnis ist dabei das Verhältnis der mittleren Länge, welche durch die mittlere Längslinie repräsentiert wird, und dem größten Durchmesser der Nanostruktur.As well it is advantageous if at least one needle-shaped section of the nanostructure an aspect ratio of at least 2, in a further embodiment of at least 5, in another embodiment of at least 10 and in another embodiment of at least 20 having. The aspect ratio is the ratio of medium length, which through the middle longitudinal line represents is, and the largest diameter the nanostructure.

Für viele Einsatzzwecke ist es vorteilhaft, wenn die Nanostruktur mit einem definierten Winkel, beispielsweise 70°-85°, bzgl. der Grundfläche des Auslegers stabförmig an diesem angeordnet ist. Insbesondere zur Abtastung von Flächen einer Probe, welche im wesentlichen parallel zur Längsachse der Spitze angeordnet sind, kann es sinnvoll sein, wenn die Nanostruktur eine Hinterschneidung aufweist.For many For purposes it is advantageous if the nanostructure with a defined angle, for example 70 ° -85 °, with respect to the base of the boom rod-shaped is arranged at this. In particular for scanning surfaces of a Sample, which is arranged substantially parallel to the longitudinal axis of the tip are, it may be useful if the nanostructure is an undercut having.

Vorteilhafterweise ist die Nanostruktur eine in einem wenigstens teilweise automatisierten Verfahren erzeugte und/oder aufgebrachte Struktur. Hierdurch ist es möglich, die Herstellungskosten für eine Sondeneinrichtung deutlich zu senken.advantageously, the nanostructure is one in an at least partially automated one Process generated and / or applied structure. This is it is possible the production costs for a Significantly reduce probe device.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen von Sondeneinrichtungen für die Rastersondentechnologie mit jeweils einem Ausleger, wenigstens einem Piezoelement, einer Leiter- und Kontaktanordnung und einer Nanostruktur mit wenigstens einem nadelförmigen Abschnitt werden für jede auf einem Substrat herzustellende Sondeneinrichtung folgende Schritte durchgeführt:

• a) der Ausleger mit einem fixierbaren und einem auslenkbarem Bereich wird auf dem Substrat ausgebildet,
• b) wenigstens ein besagtes Piezoelement wird zur Erzeugung einer elektrischen Größe, welche von einer mechanischen Auslenkung des Auslegers abhängig ist, auf dem Substrat angeordnet,
• c) die Leiter- und Kontaktanordnung wird zur Übertragung der elektrischen Größe auf dem Substrat ausgebildet und
• d) die Nanostruktur mit wenigstens einem nadelförmigen Abschnitt wird am freien Ende des auslenkbaren Bereichs der Auslegers derart erzeugt, daß die Nanostruktur als Spitze und/oder Manipulator geeignet ist.

In the method according to the invention for producing probe devices for scanning probe technology, each having a cantilever, at least one piezo element, a conductor and contact arrangement and a nanostructure with at least one needle-shaped section, the following steps are carried out for each probe device to be produced on a substrate:

• a) the boom with a fixable and a deflectable region is formed on the substrate,
• b) at least one said piezoelectric element is arranged on the substrate for generating an electrical quantity which depends on a mechanical deflection of the cantilever,
• c) the conductor and contact arrangement is designed to transmit the electrical quantity on the substrate and
• d) the nanostructure with at least one needle-shaped section is produced at the free end of the deflectable region of the cantilever in such a way that the nanostructure is suitable as a tip and / or manipulator.

Besonders bevorzugt ist, daß die Schritte a), b) und c) vor Schritt d) durchgeführt werden. Hierdurch wird eine Beschädigung der insbesondere feingliedrigen Nanostruktur während eines der anderen Verfahrensschritte vermieden.Especially it is preferred that the Steps a), b) and c) are performed before step d). This will a damage the particular fine-structure nanostructure during one of the other process steps avoided.

Die Verfahrensschritte a), b) und c) können dabei in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, die Leiter- und Kontaktanordnung auf dem Substrat auszubilden und daran anschließend wenigstens ein besagtes Piezoelement auf dem Substrat anzuordnen.The Process steps a), b) and c) can be carried out in any order carried out become. So it is possible, for example, the conductor and contact arrangement form on the substrate and then at least one said To arrange piezoelectric element on the substrate.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest einer der genannten Verfahrensschritte zumindest teilweise automatisiert durchgeführt wird. Hierdurch kann einerseits die Qualität der Sondeneinrichtung gesteigert werden, andererseits lassen sich so Herstellungskosten verringern.Especially it is advantageous if at least one of said method steps at least partially automated. This can on the one hand the quality the probe device can be increased, on the other hand can be so reduce manufacturing costs.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Ausbildung der Nanostruktur durch ein zumindest teilweise automatisiertes Verfahren erfolgt, da die bisher üblichen, manuellen Verfahren sehr zeitintensiv und damit teuer sind. Automatisiert werden kann beispielsweise die Positionierung des Substrates in einer Bearbeitungsmaschine, der eigentliche Herstellungsprozeß der Nanostruktur, aber auch eine anschließende Prüfsequenz.Especially it is advantageous if the formation of the nanostructure by a at least partially automated procedure, since the usual, Manual procedures are very time consuming and therefore expensive. Automated can be, for example, the positioning of the substrate in one Processing machine, the actual manufacturing process of the nanostructure, but also a subsequent one Test sequence.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf einem besagten Substrat eine Vielzahl von Sondeneinrichtungen ausgebildet wird. Hierdurch wird eine kostengünstige Durchführung des Verfahrens ermöglicht.Especially it is advantageous if a multiplicity on a said substrate is formed by probe devices. As a result, a cost-effective implementation of Procedure allows.

Dabei kann auf dem Substrat bevorzugt eine Vielzahl gleichartiger Ausleger ausgebildet werden. Bevorzugt ist dabei, daß die Ausleger ganz oder teilweise parallel, also gleichzeitig, ausgebildet werden. Dies ist bei einem chemischen Ätzverfahren ohne weiteres möglich.there may be on the substrate preferably a plurality of similar cantilevers be formed. It is preferred that the boom completely or partially be formed in parallel, ie simultaneously. This is at a chemical etching process readily possible.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn auf dem Substrat eine Vielzahl gleichartiger Piezoelemente oder eine Vielzahl gleichartiger Gruppen von Piezoelementen in einem vorzugsweise wenigstens teilweise parallelen Verfahren angeordnet wird. Unter einer Gruppe von Piezoelementen kann hier eine Mehrzahl von Piezoelementen verstanden werden, welche an einer Sondeneinrichtung angeordnet wird. Die zeitgleiche Herstellung von Piezoelementen ist insbesondere mit einem C-MOS-Verfahren möglich.Farther it is advantageous if a plurality of similar on the substrate Piezo elements or a plurality of similar groups of piezo elements in a preferably at least partially parallel process is arranged. Under a group of piezo elements can here a plurality of piezo elements are understood, which at a Probe device is arranged. The simultaneous production of Piezo elements is possible in particular with a C-MOS method.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn auf dem Substrat eine Vielzahl von gleichartigen Leiter- und Kontaktanordnungen in einem vorzugsweise ganz oder teilweise parallelen Verfahren angeordnet wird.As well it is advantageous if on the substrate a plurality of similar Ladder and contact arrangements in a preferably completely or partially parallel procedure is arranged.

Möglich ist jedoch auch, daß auf einem Substrat unterschiedliche Sondeneinrichtungen hergestellt werden. So ist es möglich, Sondeneinrichtungen mit einem gleichartigen Ausleger, jedoch mit einer unterschiedlichen Leiter- und Kontaktanordnung auszubilden. Auch ist es möglich, ansonsten gleichartige Sondeneinrichtungen mit unterschiedlichen Nanostrukturen zu versehen.Is possible but also that on a substrate different probe devices made become. So it is possible Probe devices with a similar boom, but with a different ladder and Training contact arrangement. It is also possible, otherwise similar To provide probe devices with different nanostructures.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:Further Advantages of the invention are in the following embodiment described. Show it:

1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Sondeneinrichtung; 1 a side view of a probe device according to the invention;

2 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Sondeneinrichtung; 2 a plan view of the probe device according to the invention;

3 eine Draufsicht auf ein Substrat mit einer Vielzahl von gleichartigen Sondeneinrichtungen; 3 a plan view of a substrate having a plurality of similar probe devices;

4a, 4b jeweils eine Seitenansicht zweier unterschiedlicher als Meßspitze bzw. Manipulator ausgebildeten Nanostrukturen; 4a . 4b in each case a side view of two different nanostructures designed as a measuring tip or manipulator;

5a, 5b, 5c die Herstellung einer Nanostruktur mittels eines additiven Verfahrens; 5a . 5b . 5c the production of a nanostructure by means of an additive process;

6a, 6b, 6c die Herstellung einer Nanostruktur mittels eines subtraktiven Verfahrens. 6a . 6b . 6c the production of a nanostructure by means of a subtractive process.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Sondeneinrichtung 1 mit einem Ausleger 10, der einen fixierbaren Bereich 11 und einen auslenkbaren Bereich 12 aufweist. Der auslenkbare Bereich des Auslegers 10 weist an seinem freien Ende eine pyramidenförmige Erhöhung 13 und in der Nähe zum fixierbaren Bereich eine Deformationsbündelungszone 14 auf. 1 shows a probe device according to the invention 1 with a boom 10 that has a fixable area 11 and a deflectable area 12 having. The deflectable area of the boom 10 has at its free end a pyramidal elevation 13 and in the vicinity of the fixable region, a deformation-bunching zone 14 on.

An der Spitze der pyramidenförmigen Erhebung 13 ist eine nadelförmige Nanostruktur 4 angeordnet. Im Übergangsbereich zwischen der Nanostruktur 4 und der pyramidenförmigen Erhebung 13 ist eine Stützschicht 41 angeordnet.At the top of the pyramidal elevation 13 is a needle-shaped nanostructure 4 arranged. In the transition region between the nanostructure 4 and the pyramidal elevation 13 is a supporting layer 41 arranged.

Im Bereich der Deformationsbündelungszone 14 sind zwei Piezoelemente 20 und 21 angeordnet. Aufgrund der gewählten Perspektive ist jedoch nur eines der Piezoelemente sichtbar.In the area of the deformation bundling zone 14 are two piezo elements 20 and 21 arranged. Due to the selected perspective, however, only one of the piezoelectric elements is visible.

Die Piezoelemente 20 und 21 sind mit einer Leiter- und Kontaktanordnung 3 elektrisch verbunden. Die Leiter- und Kontaktanordnung 3 umfaßt Kontaktelemente 31 und 32 sowie Leiterelemente 33, 34 und 35. Die Leiter- und Kontaktanordnung 3 ist mit Ausnahme der Kontaktelemente 31 und 32 mit einer Isolier- und Schutzbeschichtung 36 versehen.The piezo elements 20 and 21 are with a conductor and contact arrangement 3 electrically connected. The conductor and contact arrangement 3 includes contact elements 31 and 32 as well as ladder elements 33 . 34 and 35 , The conductor and contact arrangement 3 is with the exception of the contact elements 31 and 32 with an insulating and protective coating 36 Mistake.

Beim Einsatz der gezeigten Sondeneinrichtung 1 wird das freie Ende der Nanostruktur 4 in Kontakt mit der Oberfläche einer Probe gebracht und ent lang der Oberfläche der Probe bewegt. Durch die Wechselwirkung zwischen Probe und Nanostruktur 4 wird der auslenkbare Bereich 12 des Auslegers 10 in Richtung des Doppelpfeiles A ausgelenkt. Hierdurch werden die Piezoelemente 20 und 21 mechanisch verformt. Die Piezoelemente 20 und 21 erzeugen dabei eine elektrische Größe, welche von der mechanischen Auslenkung des auslenkbaren Bereiches 12 des Auslegers 10 abhängt. Die elektrische Größe stellt dabei ein Maß für die Oberflächenbeschaffenheit, wie z.B. der Oberflächentopographie und/oder Oberflächenzusammensetzung, der Probe dar und kann an den Kontaktelementen 31 und 32 abgegriffen werden.When using the probe device shown 1 becomes the free end of the nanostructure 4 brought into contact with the surface of a sample and moved ent long the surface of the sample. Due to the interaction between sample and nanostructure 4 becomes the deflectable area 12 of the jib 10 deflected in the direction of the double arrow A. This will cause the piezo elements 20 and 21 mechanically deformed. The piezo elements 20 and 21 generate an electrical variable, which of the mechanical deflection of the deflectable region 12 of the jib 10 depends. The electrical variable represents a measure of the surface condition, such as the surface topography and / or surface composition of the sample and may be on the contact elements 31 and 32 be tapped.

Der Ausleger 10 weist im Bereich der Piezoelemente 20 und 21 eine Deformationsbündelungszone 14 auf. Diese wird durch eine Verringerung des Querschnittes des auslenkbaren Bereiches 12 des Auslegers 10 bewirkt. Hierdurch wird die mechanische Verformung des auslenkbaren Bereiches 12 des Auslegers 10, welche durch eine Krafteinwirkung auf die Nanostruktur 4 bewirkt wird, im Bereich der Piezoelemente 20 und 21 gebündelt. Hierdurch ist es möglich, auch kleine Auslenkungen zu erfassen.The boom 10 points in the area of the piezo elements 20 and 21 a deformation-bunching zone 14 on. This is achieved by reducing the cross-section of the deflectable area 12 of the jib 10 causes. As a result, the mechanical deformation of the deflectable region 12 of the jib 10 , which by a force on the nanostructure 4 is effected, in the region of the piezo elements 20 and 21 bundled. This makes it possible to detect even small deflections.

Die Nanostruktur 4 ist als nadelartige Struktur ausgebildet. Hierdurch können auch grabenartige Vertiefungen an einer Probe erfaßt werden. Die Nanostruktur 4 ist additiv, beispielsweise durch Elektronenstrahldeposition, erzeugt und kann prinzipiell auch eine andere Form aufweisen. Die Form hängt insbesondere vom Einsatzzweck ab, jedoch auch von dem Einsatzmodus. So ist es möglich, eine derartige Sondeneinrichtung 1 im Kontaktmodus oder im Nichtkontaktmodus zu betreiben. Im Kontaktmodus wird die Auslenkung des auslenkbaren Bereiches 12 des Auslegers 10 durch ein körperliches Abtasten der Probe mittels der Spitze 4 erreicht. Im Nichtkontaktmodus wird das freie Ende der Nanostruktur 4 im geringen Abstand zur Probe gehalten und die Auslenkung durch eine Wechselwirkung, wie beispielsweise Vander-Wals-Kräfte, bewirkt. Eine derartige Sondeneinrichtung kann aber auch in einem abgewandelten oder einem gemischten Modus, beispielsweise dem sogenannten Tapping-Modus, bei dem die Nanostruktur periodisch jeweils für kurze Zeit mit der Probe in Kontakt gebracht wird, betrieben werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei insbesondere als Meßvorrichtung oder als Mikromanipulator eingesetzt werden. Mit anderen Worten ist es sowohl möglich, eine Oberflächenstruktur einer Probe zu erfassen oder aber auch zu verändern.The nanostructure 4 is designed as a needle-like structure. As a result, trench-like depressions can also be detected on a sample. The nanostructure 4 is additive, for example, by Elektronenstrahldeposition generated and may in principle also have a different shape. The shape depends in particular on the intended use, but also on the use mode. It is thus possible to use such a probe device 1 to operate in contact mode or in non-contact mode. In contact mode, the deflection of the deflectable area 12 of the jib 10 by physically palpating the sample by means of the tip 4 reached. In non-contact mode, the free end of the nanostructure becomes 4 held at a small distance to the sample and causes the deflection by an interaction, such as Vander-Wals forces. However, such a probe device can also be operated in a modified or a mixed mode, for example the so-called tapping mode, in which the nanostructure is periodically brought into contact with the sample for a short time. The device according to the invention can be used in particular as a measuring device or as a micromanipulator. In other words, it is both possible Lich, a surface structure of a sample to capture or change.

Beim Einsatz der Sondeneinrichtung 1 als Manipulator, beispielsweise als Stempelinstrument, läßt sich mittels der Piezoelemente 20 und 21 beispielsweise die Anpreßkraft des Stempels auf die Probe direkt ermitteln.When using the probe device 1 as a manipulator, for example as a stamp instrument, can be by means of the piezo elements 20 and 21 For example, directly determine the contact pressure of the punch on the sample.

Die Nanostruktur 4 ist an der Spitze der pyramidenförmigen Erhebung 13 angeordnet und umschließt Teile der Seitenfläche der Erhebung 13, wodurch sich eine relativ große Berührfläche ergibt, die zu einer sicheren Verbindung führt. Die Verbindung wird weiterhin durch die Anordnung der Stützschicht 41 verbessert. Insgesamt kann so, trotz des geringen Querschnittes der Nanostruktur 4, eine sichere Verbindung zwischen dem Ausleger 1 und der Nanostruktur 4 erreicht werden.The nanostructure 4 is at the top of the pyramidal elevation 13 arranged and encloses parts of the side surface of the survey 13 , resulting in a relatively large contact area, which leads to a secure connection. The compound continues to be due to the arrangement of the support layer 41 improved. Overall, in spite of the small cross section of the nanostructure can do so 4 , a secure connection between the boom 1 and the nanostructure 4 be achieved.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine derartige Nanostruktur 4 im wesentlichen eine Kohlenstoffmodifikation mit einer diamantähnlichen Struktur umfaßt. Eine derartig ausgebildete Nanostruktur weist einerseits eine hohe Stabilität, aber andererseits auch noch eine gewisse Flexibilität auf und ist somit im Einsatz weniger anfällig für Beschädigungen als beispielsweise eine Siliziumspitze. Die Längsachse der Nanostruktur 4 ist bzgl. der Grundfläche der Erhebung 13 in einem Winkel von etwa 75° geneigt. Hierdurch ist berücksichtigt, daß eine derartige Sondeneinrichtung 1 in einem Rastersondenmikroskop üblicherweise so eingespannt wird, daß die Längsachse des Auslegers 10 und die abzutastende Fläche der Probe einen Winkel von ca. 15° aufweisen. Damit trifft die Spitze der Nanostruktur 4 senkrecht auf die Oberfläche der Probe und es ist somit besonders gut möglich, auch grabenartige Vertiefungen an der Oberfläche zu erfassen.It has proven to be advantageous if such a nanostructure 4 essentially comprises a carbon modification having a diamond-like structure. On the one hand, such a nanostructure has high stability, but on the other hand also has a certain flexibility and is therefore less susceptible to damage in use than, for example, a silicon tip. The longitudinal axis of the nanostructure 4 is regarding the base of the survey 13 inclined at an angle of about 75 °. This takes into account that such a probe device 1 is usually clamped in a scanning probe microscope so that the longitudinal axis of the cantilever 10 and the surface of the sample to be scanned has an angle of approximately 15 °. This hits the tip of the nanostructure 4 perpendicular to the surface of the sample and it is thus particularly well possible to detect even grave-like depressions on the surface.

Das freie Ende der Nanostruktur weist eine Beschichtung 42 auf. Diese kann je nach Einsatzzweck der Sondeneinrichtung 1 beispielsweise magnetische oder leitende Eigenschaften aufweisen.The free end of the nanostructure has a coating 42 on. This can, depending on the purpose of the probe device 1 For example, have magnetic or conductive properties.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Sondeneinrichtung 1 in Aufsicht. Der auslenkbare Bereich 12 des Auslegers 10 weist eine V-Form mit einer mittigen Durchbrechung auf. Diese V-Form führt zu einer Unempfindlichkeit des Auslegers gegenüber Querkräften, wodurch eine oftmals störende Auslenkung in Richtung des Pfeiles B vermieden wird. In bestimmten Einsatzfelder, wie beispielsweise der Lateralkraftmikroskopie, ist eine Auslenkung in Richtung des Pfeiles B jedoch von Interesse. In diesem Falle wäre eine rechteckige Form des auslenkbaren Bereiches 12 des Auslegers 10 vorzuziehen. Die seitliche Auslenkung kann dann mittels eines Piezoelementes, welches im wesentlichen parallel zu einer Seitenfläche des Auslegers 10 angeordnet ist, erfaßt werden. Die Sondeneinrichtung 1 kann dabei zur gleichzeitigen Erfassung einer Auslenkung des auslenkbaren Bereiches 12 des Auslegers 10 in Richtung des Pfeiles A (1) und in Richtung des Pfeiles B ausgebildet sein. 2 shows a probe device according to the invention 1 in supervision. The deflectable area 12 of the jib 10 has a V-shape with a central opening. This V-shape leads to an insensitivity of the boom relative to transverse forces, whereby an often disturbing deflection in the direction of arrow B is avoided. However, in certain applications, such as lateral force microscopy, a deflection in the direction of arrow B is of interest. In this case would be a rectangular shape of the deflectable area 12 of the jib 10 preferable. The lateral deflection can then by means of a piezoelectric element, which is substantially parallel to a side surface of the boom 10 is arranged to be detected. The probe device 1 can thereby simultaneously detect a deflection of the deflectable region 12 of the jib 10 in the direction of arrow A ( 1 ) and in the direction of arrow B.

Die Piezoelemente 20 und 21, welche vorzugsweise als piezoresestive Widerstände ausgebildet sind, sind mittels eines Leiters 35 in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung wird durch die Leiter 33 und 34 mit den Anschlußklemmen 31 und 32 verbunden. Die Anschlüsse 31 und 32 sind am fixierbaren Bereich des Auslegers 10 so angeordnet, daß sie beim Einsatz in einem Rastersondenmikroskop unmittelbar Kontakt mit korrespondierenden Gegenkontakten erhalten. Somit kann durch das Rastersondenmikroskop der elektrische Widerstand der gezeigten Reihenschaltung unmittelbar abgegriffen werden. Die Piezoelemente 20 und 21 sowie die Leiter 33-35 sind in dem Ausleger 10 implantiert. Dies kann beispielsweise durch selektives Dotieren erfolgen. Weiterhin sind die Piezoelemente 20, 21 und die Leiter 33-35 durch eine Schutz- und Isolierschicht 36 abgedeckt. Falls der Ausleger 10 selbst aus einem leitfähigen Material besteht, können die elektrisch wirksamen Bauteile der gezeigten Anordnung durch eine Isolierschicht, beispielsweise eine Oxidschicht, elektrisch vom Ausleger 10 getrennt werden. Alternativ können die Leiter 33-35 durch das Aufbringen einer leitfähigen Beschichtung an der Oberfläche des Auslegers 10 hergestellt werden. Auch in diesem Fall kann eine Schutz- und Isolierschicht 36 oberhalb der Leiter 33-35 aufgetragen werden.The piezo elements 20 and 21 which are preferably formed as piezoresistive resistors are by means of a conductor 35 connected in series. The series connection is through the conductors 33 and 34 with the terminals 31 and 32 connected. The connections 31 and 32 are on the fixable area of the boom 10 arranged so that they receive direct contact with corresponding mating contacts when used in a scanning probe microscope. Thus, the electric resistance of the shown series circuit can be tapped directly by the scanning probe microscope. The piezo elements 20 and 21 as well as the ladder 33 - 35 are in the boom 10 implanted. This can be done for example by selective doping. Furthermore, the piezo elements 20 . 21 and the ladder 33 - 35 through a protective and insulating layer 36 covered. If the boom 10 itself consists of a conductive material, the electrically active components of the arrangement shown by an insulating layer, such as an oxide layer, electrically from the boom 10 be separated. Alternatively, the ladder 33 - 35 by applying a conductive coating to the surface of the cantilever 10 getting produced. Also in this case, a protective and insulating layer 36 above the ladder 33 - 35 be applied.

Das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel kann in vielfacher Weise abgewandelt werden. So sind beispielsweise verschiedenste Formen der Nanostruktur 4 denkbar. Weiterhin sind verschiedene geometrische Gestaltungsformen des Auslegers 10 möglich. Auch die Ausgestaltung der Leiter- und Kontaktanordnung 3 sowie die Auswahl und Anordnung der Piezoelemente 20, 21 kann variieren.The embodiment shown and described can be modified in many ways. For example, there are many different forms of nanostructure 4 conceivable. Furthermore, various geometric shapes of the boom 10 possible. The design of the conductor and contact arrangement 3 as well as the selection and arrangement of the piezo elements 20 . 21 may vary.

3 zeigt einen handelsüblichen Waver 5, der als Substrat zur Herstellung von einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Sondeneinrichtungen 1 verwendet werden kann. In einem Bearbeitungsbereich 51 ist eine Vielzahl von Spalten 52 enthalten. Jede Spalte 52 dient der Herstellung einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Sondeneinrichtungen 1. Eine Spalte 52 ist vergrößert dargestellt, so daß eine Vielzahl von parallel angeordneten Sondeneinrichtungen 1 mit jeweils einem Ausleger 10 sichtbar ist. Die Sondeneinrichtungen 1 weisen jeweils weitere erfindungsgemäße Merkmale, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind, auf. 3 shows a commercial Waver 5 as a substrate for the production of a plurality of probe devices according to the invention 1 can be used. In a editing area 51 is a variety of columns 52 contain. Every column 52 serves to produce a plurality of probe devices according to the invention 1 , A column 52 is shown enlarged, so that a plurality of parallel probe devices 1 each with a boom 10 is visible. The probe devices 1 each have further inventive features, which are not shown for reasons of clarity, on.

Erfindungsgemäß wird die Vielzahl der Sondeneinrichtungen 1 nun derart hergestellt, daß zunächst einer der Verfahrensschritte a) bis c) für jeweils alle herzustellenden Sondeneinrichtungen 1 durchgeführt wird. Beispielsweise werden also zunächst so viele Ausleger 10 ausgebildet, wie Sondeneinrichtungen 1 hergestellt werden sollen. Hierbei können beispielsweise durch ein chemisches Ätzverfahren sämtliche Ausleger 10 parallel, also gleichzeitig hergestellt werden. Nun können für alle Sondeneinrichtungen 1 beispielswei se die Ein- oder Vielzahl von Piezoelementen 20, 21 ausgebildet werden und abschließend dann die Leiter- und Kontaktanordnung 3. Die Implantierung der Ein- oder Vielzahl der Piezoelemente 20, 21 kann für alle Sondeneinrichtungen 1 beispielsweise mittels des C-MOS-Verfahrens problemlos gleichzeitig erfolgen.According to the invention, the plurality of probe devices 1 now manufactured in such a way that next one of the method steps a) to c) for each of all probe devices to be produced 1 is carried out. So, for example, so many booms first 10 designed as probe devices 1 to be produced. In this case, for example, by a chemical etching process all boom 10 parallel, so produced at the same time. Well, for all probe devices 1 beispielswei se single or large number of piezo elements 20 . 21 be formed and then finally the conductor and contact arrangement 3 , The implantation of the single or multiplicity of piezoelectric elements 20 . 21 can be used for all probe devices 1 for example, by means of the C-MOS method easily be done simultaneously.

Abschließend wird Verfahrensschritt d), also die additive Ausbildung der Nanostruktur 4, jeweils für jede Sondeneinrichtung 1 durchgeführt. Mit dem geschilderten Verfahren können beispielsweise 400 und mehr Sondeneinrichtungen 1 auf einem Waver 5 erzeugt werden. Dabei ist es möglich, alle Sondeneinrichtungen 1 gleichartig auszubilden oder die Sondeneinrichtungen 1 gruppenweise oder individuell verschieden herzustellen. Da wesentliche Arbeitsschritte für eine Vielzahl von herzustellenden Sondeneinrichtungen 1 gleichzeitig durchgeführt werden, kann so eine Vielzahl von Sondeneinrichtungen 1 vergleichsweise schnell und kostengünstig, aber ohne Qualitätseinbuße hergestellt werden.Finally, method step d), ie the additive formation of the nanostructure 4 , each for each probe device 1 carried out. For example, 400 and more probe devices can be used with the described method 1 on a waver 5 be generated. It is possible, all probe devices 1 similarly form or the probe devices 1 to produce in groups or individually. As essential steps for a variety of probe devices to be manufactured 1 can be performed simultaneously, so a variety of probe devices 1 comparatively fast and cost-effective, but produced without loss of quality.

4a zeigt eine als Meßspitze bzw. Manipulator ausgebildete Nanostruktur 4, welche insgesamt geradlinig und nadelförmig ausgebildet ist. Die Nanostruktur 4 weist ihren größten Durchmesser GD an ihrem Fußbereich auf. Die mittlere Länge, welche durch die mittlere Längslinie ML repräsentiert wird, ist wesentlich größer, als der größte Durchmesser der Nanostruktur 4. 4a shows a trained as a probe tip or manipulator nanostructure 4 which is generally rectilinear and needle-shaped. The nanostructure 4 has its largest diameter GD at its foot. The mean length, which is represented by the mean longitudinal line ML, is much larger than the largest diameter of the nanostructure 4 ,

4b zeigt eine als Meßspitze bzw. Manipulator ausgebildete alternative Nanostruktur 4, welche insgesamt die Form einer gebogenen Nadel aufweist. Der größte Durchmesser GD tritt hier ebenfalls am Fuß der Nanostruktur auf. Die mittlere Längslinie ML folgt dem Verlauf der Schwerpunkte der Querschnittsflächen und ist daher wie die Nanostruktur 4 insgesamt gekrümmt. 4b shows an alternative nanostructure designed as a measuring tip or manipulator 4 which has the overall shape of a bent needle. The largest diameter GD also occurs here at the foot of the nanostructure. The median longitudinal line ML follows the course of the center of gravity of the cross-sectional areas and is therefore like the nanostructure 4 overall curved.

Nadelförmige Meßspitzen bzw. Manipulatoren gemäß den 4a und 4b mit einem großen Aspektverhältnis eignen sich insbesondere zum Einsatz an Oberflächen, welche verhältnismäßig tiefe und enge Gräben aufweisen.Needle-shaped measuring tips or manipulators according to the 4a and 4b with a high aspect ratio are particularly suitable for use on surfaces which have relatively deep and narrow trenches.

5a zeigt das freie Ende des auslenkbaren Bereichs 12 eines Auslegers 10, welches eine pyramidenförmige Erhebung 13 aufweist. Die Pyramiden förmige Erhebung 13 ist wegen ihres geringen Aspektverhältnisses für die meisten Anwendungen in der Rastersondentechnologie nicht als Meßspitze bzw. Manipulator geeignet. Die Spitze der pyramidenförmigen Erhebung 13 wird daher vorliegend mit einem Energie- und/oder Materiestrahl EMS bestrahlt. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Ionen- oder Elektronenstrahl handeln. An der mit Energie kontaminierten Auftreffstelle des Energie- und/oder Materiestrahls EMS lagern sich Materieteilchen aus der die Anordnung umgebenden Atmosphäre und/oder dem jeweiligen Strahl ab. Die Anlagerung der Materieteilchen in ihrer Form und Zusammensetzung kann beispielsweise durch die Richtung, die Dauer, die Dichte bzw. Fokussierung, den Energiegehalt, die Zusammmensetzung des Strahls, aber auch durch die Parameter der die Anordnung umgebenden Atmosphäre beeinflußt werden. 5a shows the free end of the deflectable area 12 a jib 10 which is a pyramidal elevation 13 having. The pyramid-shaped elevation 13 Due to its low aspect ratio, it is not suitable as a measuring tip or manipulator for most applications in scanning probe technology. The top of the pyramidal elevation 13 is therefore irradiated in the present case with an energy and / or matter beam EMS. This may in particular be an ion or electron beam. At the point of impact of the energy and / or matter beam EMS contaminated with energy, particles of matter are deposited from the atmosphere surrounding the arrangement and / or the respective beam. The accumulation of the particles of matter in their shape and composition can be influenced for example by the direction, the duration, the density or focusing, the energy content, the composition of the beam, but also by the parameters of the atmosphere surrounding the arrangement.

Bei geeigneter Auswahl der genannten Parameter bildet sich, wie in 5b gezeigt, eine Struktur 4' aus. Nach Abschluß des Depositionsprozesses liegt eine in situ, additiv erzeugte Nanostruktur 4 vor, die beispielsweise die Form gemäß 5c aufweisen kann.With a suitable selection of the mentioned parameters forms, as in 5b shown a structure 4 ' out. After completion of the deposition process lies an in situ, additive nanostructure 4 before, for example, the form according to 5c can have.

6a zeigt im selben Maßstab das freie Ende des auslenkbaren Bereichs 12 eines weiteren Auslegers 10, welcher eine pyramidenförmige Erhebung 13 – hier aber mit einem erheblich größeren Volumen – aufweist. Die pyramidenförmige Erhebung 13 wird ebenfalls mit einem Energie- und/oder Materiestrahl EMS bestrahlt. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Ionen- oder Elektronenstrahl handeln. Bei geeigneter Auswahl der Parameter des Strahls und der die Anordnung umgebenden Atmosphäre wird an der mit Energie kontaminierten Auftreffstelle des Energie- und/oder Materiestrahls EMS Materie aus der pyramidenförmigen Erhebung 13 abgetragen. 6a shows on the same scale the free end of the deflectable area 12 another jib 10 , which is a pyramidal elevation 13 - but here with a much larger volume - has. The pyramidal elevation 13 is also irradiated with an energy and / or matter beam EMS. This may in particular be an ion or electron beam. With proper selection of the parameters of the beam and the atmosphere surrounding the assembly, matter at the impact site of the energy and / or matter beam EMS contaminated with energy will become matter from the pyramidal elevation 13 ablated.

Um die in 6b gezeigte Teilstruktur 4' auszubilden, ist es gegebenenfalls erforderlich, den Energie- und/oder Materiestrahl kreisförmig um die Hochachse der Pyramide 13 zu führen. Die Pyramide 13 schrumpft dabei zum Pyramidenstumpf 13'. Die in 6c gezeigte nadelförmige Nanostruktur 4 kann so durch ein subtraktives Verfahren in situ erzeugt werden.To the in 6b shown substructure 4 ' It may be necessary to form the energy and / or matter beam in a circle around the vertical axis of the pyramid 13 respectively. The pyramid 13 shrinks to the truncated pyramid 13 ' , In the 6c shown acicular nanostructure 4 can thus be generated by a subtractive process in situ.

Die Nanostruktur 4 kann jedoch auch durch ein Verfahren in situ erzeugt werden, welches additive und subtraktive Schritte umfaßt. Gegebenenfalls kann die additiv und/oder subtraktiv erzeugte Nanostruktur 4 zusätzlich durch ein Plasmaschärfverfahren und/oder durch ein Beschichtungsverfahren behandelt werden.The nanostructure 4 however, it can also be generated in situ by a method which includes additive and subtractive steps. Optionally, the additive and / or subtractive nanostructure can be generated 4 additionally treated by a plasma curing process and / or by a coating process.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche jederzeit möglich.The The present invention is not limited to those shown and described embodiments limited. There are modifications within the scope of the claims at any time.

Claims (52)

Sondeneinrichtung für die Rastersondentechnologie, umfassend a) einen Ausleger (10) mit einem fixierbaren Bereich (11) und einem auslenkbaren Bereich (12), b) wenigstens ein mit dem Ausleger (10) mechanisch gekoppeltes Piezoelement (20, 21) zur Erzeugung einer elektrischen Größe, welche von einer mechanischen Auslenkung des Auslegers (10) abhängig ist, c) eine Leiter- und Kontaktanordnung (3), welche derart ausgebildet ist, daß die elektrische Größe am fixierbaren Bereich (11) des Auslegers (10) abgreifbar ist und d) eine als Meßspitze und/oder Manipulator ausgebildete, am freien Ende des auslenkbaren Bereichs (12) des Auslegers (10) angeordnete Nanostruktur (4), welche zumindest einen nadelförmigen Abschnitt aufweist.Probe device for scanning probe technology, comprising a) a cantilever ( 10 ) with a fixable area ( 11 ) and a deflectable area ( 12 ), b) at least one with the boom ( 10 ) mechanically coupled piezo element ( 20 . 21 ) for generating an electrical variable, which of a mechanical deflection of the boom ( 10 ), c) a conductor and contact arrangement ( 3 ), which is designed such that the electrical variable at the fixable area ( 11 ) of the jib ( 10 ) can be tapped off and d) a measuring tip and / or manipulator formed at the free end of the deflectable region ( 12 ) of the jib ( 10 ) arranged nanostructure ( 4 ) having at least one needle-shaped portion. Sondeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (10) am freien Ende des auslenkbaren Bereichs (12) eine Erhebung (13), insbesondere eine kegel- oder pyramidenförmige Erhebung (13) aufweist und die Nanostruktur (4) an der Erhebung (13) angeordnet ist.Probe device according to claim 1, characterized in that the boom ( 10 ) at the free end of the deflectable region ( 12 ) a survey ( 13 ), in particular a conical or pyramidal survey ( 13 ) and the nanostructure ( 4 ) at the survey ( 13 ) is arranged. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (10) und die Erhebung (13) einstückig ausgeführt sind.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that the boom ( 10 ) and the survey ( 13 ) are made in one piece. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auslenkbare Bereich (12) des Auslegers (10) in der Aufsicht rechteckig, U- oder V-förmig ausgebildet ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that the deflectable region ( 12 ) of the jib ( 10 ) in the plan is rectangular, U-shaped or V-shaped. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (10) im Bereich wenigstens eines besagten Piezoelementes (20, 21) eine Deformationsbündelungszone (14) aufweist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that the boom ( 10 ) in the region of at least one said piezoelectric element ( 20 . 21 ) a deformation-bunching zone ( 14 ) having. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (10) und/oder die Erhebung (13) aus isolierenden Materialien, z. B. SiO₂, Si₃N₄, halbleitenden Materialien, z. B. Si, GaAs oder leitenden Materialien, z. B. Metallen wie Pt, Au, besteht.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that the boom ( 10 ) and / or the survey ( 13 ) made of insulating materials, for. As SiO ₂ , Si ₃ N ₄ , semiconducting materials, eg. As Si, GaAs or conductive materials, for. As metals such as Pt, Au exists. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein besagtes Piezoelement (20, 21) als piezoresistiver Widerstand ausgebildet ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one said piezoelectric element ( 20 . 21 ) is designed as a piezoresistive resistor. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein besagtes Piezoelement (20, 21) im Ausleger (10) integriert ist oder in einer Beschichtung an der Oberfläche des Auslegers (10) angeordnet ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one said piezoelectric element ( 20 . 21 ) in the boom ( 10 ) or in a coating on the surface of the cantilever ( 10 ) is arranged. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein besagtes Piezoelement (20, 21) im Ausleger (10) mittels eines C-MOS-Verfahrens implantiert ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one said piezoelectric element ( 20 . 21 ) in the boom ( 10 ) is implanted by means of a C-MOS method. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein besagtes Piezoelement (20, 21) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß es eine elektrische Größe erzeugt, welche von einer mechanischen Auslenkung des Auslegers (10) in einer ersten Raumebene abhängig ist und wenigstens ein weiteres Piezoelement (20, 21) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß es eine elektrische Größe erzeugt, welche von einer mechanischen Auslenkung des Auslegers (10) in einer weiteren Raumebene abhängig ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one said piezoelectric element ( 20 . 21 ) is designed and arranged so that it generates an electrical variable, which of a mechanical deflection of the boom ( 10 ) in a first spatial level and at least one further piezoelectric element ( 20 . 21 ) is designed and arranged so that it generates an electrical variable, which of a mechanical deflection of the boom ( 10 ) in a further room level is dependent. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Teilbereich der Sondeneinrichtung wenigstens eine Beschichtung (36, 41, 42) angeordnet ist, welche insbesondere als Magnet-, Isolier-, Leit-, Schutz- und/oder Stützeinrichtung ausgebildet ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that at least in one subregion of the probe device at least one coating ( 36 . 41 . 42 ), which is designed in particular as a magnetic, insulating, conducting, protective and / or supporting device. Sondeneinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung (36) zumindest im Bereich wenigstens eines besagten Piezoelementes (20, 21) und/oder der Leiter- und Kontaktanordnung (3) angeordnet ist.Probe device according to claim 11, characterized in that at least one said coating ( 36 ) at least in the region of at least one said piezoelectric element ( 20 . 21 ) and / or the conductor and contact arrangement ( 3 ) is arranged. Sondeneinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung (42) zumindest im Bereich eines freien Endes der Nanostruktur (4) angeordnet ist.Probe device according to claim 11 or 12, characterized in that at least one said coating ( 42 ) at least in the region of a free end of the nanostructure ( 4 ) is arranged. Sondeneinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch kennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung (41) zumindest im Bereich des Übergangs vom Ausleger (10) und/oder von der Erhebung (13) zur Nanostruktur (4) angeordnet ist.Probe device according to one of Claims 11 to 13, characterized in that at least one said coating ( 41 ) at least in the area of the transition from the boom ( 10 ) and / or the survey ( 13 ) to the nanostructure ( 4 ) is arranged. Sondeneinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung (41, 42) und/oder die Nanostruktur (4) aus Metall, aus einer metallischen und/oder aus einer metallorganischen Verbindung besteht.Probe device according to one of Claims 11 to 14, characterized in that at least one said coating ( 41 . 42 ) and / or the nanostructure ( 4 ) consists of metal, a metallic and / or an organometallic compound. Sondeneinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung (41, 42) und/oder die Nanostruktur (4) aus einer diamantähnlichen Kohlenstoffmodifikation besteht.Probe device according to one of claims 11 to 15, characterized in that at least one said coating ( 41 . 42 ) and / or the nanostructure ( 4 ) consists of a diamond-like carbon modification. Sondeneinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung (41, 42) und die Nanostruktur (4) aus dem gleichen Material bestehen.Probe device according to one of claims 11 to 15, characterized in that at least one said coating ( 41 . 42 ) and the nanostructure ( 4 ) consist of the same material. Sondeneinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung (41, 42) und die Nanostruktur (4) und/oder die Erhebung (13) und/oder der Ausleger (10) verschmolzen sind.Probe device according to one of claims 11 to 17, characterized in that at least one said coating ( 41 . 42 ) and the nanostructure ( 4 ) and / or the survey ( 13 ) and / or the boom ( 10 ) are merged. Sondeneinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung (41, 42) isolierend und die Nanostruktur (4) leitend ausgebildet ist.Probe device according to one of Claims 11 to 18, characterized in that at least one said coating ( 41 . 42 ) and the nanostructure ( 4 ) is formed conductive. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanostruktur (4) eine mit einem Verfahren, welches additive und/oder subtraktive Verfahrensschritte umfaßt, in situ erzeugte Struktur (4) ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanostructure ( 4 ) a structure generated in situ by a process comprising additive and / or subtractive process steps ( 4 ). Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanostruktur (4) eine mit einem FIB-Ätzverfahren, einem IBD- und/oder einem EBD-Verfahren erzeugte Struktur (4) ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanostructure ( 4 ) a structure produced by a FIB etching process, an IBD and / or an EBD process ( 4 ). Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanostruktur (4) eine plasma-geschärfte Struktur (4) ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanostructure ( 4 ) a plasma-sharpened structure ( 4 ). Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanostruktur (4) mit einem definierten Winkel, beispielsweise 70 bis 85 Grad, bezüglich der Grundfläche des Auslegers (10) bzw. der Erhebung (13) stabförmig an diesem angeordnet ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanostructure ( 4 ) at a defined angle, for example 70 to 85 degrees, with respect to the base of the cantilever ( 10 ) or the survey ( 13 ) is arranged rod-shaped at this. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein nadelförmiger Abschnitt der Nanostruktur (4) ein Aspektverhältnis von a) mindestens 2, b) mindestens 5, c) mindestens 10 d) oder mindestens 20 aufweist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one needle-shaped section of the nanostructure ( 4 ) has an aspect ratio of a) at least 2, b) at least 5, c) at least 10 d) or at least 20. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanostruktur (4) eine Hinterschneidung aufweist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanostructure ( 4 ) has an undercut. Sondeneinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanostruktur (4) eine in einem wenigstens teilweise automatisierten Verfahren erzeugte und/oder aufgebrachte Struktur (4) ist.Probe device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanostructure ( 4 ) a structure generated and / or applied in an at least partially automated process ( 4 ). Verfahren zum Herstellen von Sondeneinrichtungen für die Rastersondentechnologie mit jeweils einem Ausleger, wenigstens einem Piezoelement, einer Leiter- und Kontaktanordnung und einer Nanostruktur mit wenigstens einem nadelförmigen Abschnitt, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jede auf einem Substrat herzustellende Sondeneinrichtung folgende Schritte durchgeführt werden: a) der Ausleger mit einem fixierbaren und einem auslenkbaren Bereich wird auf dem Substrat ausgebildet, b) wenigstens ein besagtes Piezoelement wird zur Erzeugung einer elektrischen Größe, welche von einer mechanischen Auslenkung des Auslegers abhängig ist, auf dem Substrat angeordnet, c) die Leiter- und Kontaktanordnung wird zur Übertragung der elektrischen Größe auf dem Substrat ausgebildet und d) die Nanostruktur wird mit wenigstens einem nadelförmigen Abschnitt am freien Ende des auslenkbaren Bereichs des Auslegers derart er zeugt, daß die Nanostruktur als Meßspitze und/oder Manipulator geeignet ist.Method of making probe devices for the Rastersondentechnologie each with a boom, at least one Piezoelectric element, a conductor and contact arrangement and a nanostructure with at least one needle-shaped section, in particular according to one of the preceding claims, wherein for each a probe device to be produced by a substrate, the following steps carried out become: a) the boom with a fixable and a deflectable Area is formed on the substrate, b) at least one said piezoelectric element is used to generate an electrical quantity which is dependent on a mechanical deflection of the boom, arranged on the substrate, c) the conductor and contact arrangement becomes transmission the electrical size on the Substrate formed and d) the nanostructure is filled with at least a needle-shaped Section at the free end of the deflectable area of the boom so he testifies that the Nanostructure as a measuring tip and / or manipulator is suitable. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a), b) und c) vor Schritt d) durchgeführt werden.Method according to Claim 27, characterized that the Steps a), b) and c) are performed before step d). Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a), b) und c) in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.Method according to claim 27 or 28, characterized that the Steps a), b) and c) are carried out in any order. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der auslenkbare Bereich des Auslegers rechteckig, U- oder V-förmig ausgebildet wird.Method according to one of claims 27 to 29, characterized that the deflectable region of the boom rectangular, U-shaped or V-shaped becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat ein Wafer verwendet wird, der aus isolierenden Materialien, z. B. SiO₂, Si₃N₄, halbleitenden Materialien, z. B. Si, GaAs oder leitendenden Materialien, z. B. Metallen wie Pt, Au, besteht.Method according to one of claims 27 to 30, characterized in that a wafer is used as the substrate, which consists of insulating materials, for. As SiO ₂ , Si ₃ N ₄ , semiconducting materials, eg. As Si, GaAs or conductive materials, for. As metals such as Pt, Au exists. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger derart ausgebildet wird, daß er am freien Ende des auslenkbaren Bereichs eine Erhebung, insbesondere eine kegel- oder pyramidenförmige Erhebung aufweist.Method according to one of Claims 27 to 31, characterized that the Boom is designed such that it at the free end of the deflectable Area an elevation, in particular a cone or pyramidal elevation having. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanostruktur an der Erhebung ausgebildet wird.Method according to claim 32, characterized in that that the Nanostructure is formed at the survey. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger derart ausgebildet wird, daß er eine Deformationsbündelungszone aufweist und das Piezoelement im Bereich der Deformationsbündelungszone angeordnet wird.Method according to one of claims 27 to 33, characterized that the Boom is designed such that it has a deformation bundling zone and the piezo element in the region of the deformation-bundling zone is arranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein piezoresistiver Widerstand als Piezoelement verwendet wird.Method according to one of claims 27 to 34, characterized that at least a piezoresistive resistor is used as the piezoelectric element. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger und die Erhebung einstückig ausgebildet werden.Method according to one of claims 27 to 35, characterized that the Boom and the survey in one piece be formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement und/oder die Leiter- und Kontaktanordnung im Ausleger mittels eines C-MOS-Verfahrens implantiert wird.Method according to one of claims 27 to 36, characterized that this Piezo element and / or the conductor and contact arrangement in the boom implanted by a C-MOS method. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanostruktur in situ durch additive und/oder subtraktive Bearbeitungsschritte erzeugt wird.Method according to one of Claims 27 to 37, characterized that the Nanostructure in situ by additive and / or subtractive processing steps is produced. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Nanostruktur in einem additiven Bearbeitungsschritt durch eine Elektronenstrahldeposition und/oder Ionenstrahldeposition wenigstens eine Kohlenstoffmodifikation und/oder wenigstens ein Metall und/oder eine metallorganische Verbindung abgeschieden wird.Method according to claim 38, characterized in that that to Formation of the nanostructure in an additive processing step by electron beam deposition and / or ion beam deposition at least one carbon modification and / or at least one Metal and / or an organometallic compound is deposited. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanostruktur an einem definierten Ort des Auslegers, insbesondere an einer Ecke oder Spitze oder an einem definierten Ort an einer Kante oder Fläche der Erhebung ausgebildet wird.Method according to one of claims 27 to 39, characterized that the Nanostructure at a defined location of the cantilever, in particular at a corner or apex or at a defined location at one Edge or surface the survey is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Teilbereich der Sondeneinrichtung wenigstens eine Beschichtung angeordnet wird, welche insbesondere als Isolier-, Schutz- und/oder Stützeinrichtung ausgebildet wird.Method according to one of claims 27 to 40, characterized that at least in a partial region of the probe device at least one coating is arranged, which in particular as insulation, protection and / or support means is trained. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung wenigstens im Bereich eines freien Endes der Nanostruktur angeordnet wird.Method according to claim 41, characterized that at least a said coating at least in the region of a free end of the Nanostruktur is arranged. Verfahren nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung wenigstens im Bereich des Übergangs vom Ausleger und/oder von der Erhebung zur Nanostruktur angeordnet wird.A method according to claim 41 or 42, characterized that at least a said coating at least in the region of the transition from Outrigger and / or from the survey to the nanostructure is arranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung wenigstens im Bereich des Piezoelementes und/oder der Leiter- und Kontaktanordnung angeordnet wird.Method according to one of Claims 41 to 43, characterized that at least a said coating at least in the region of the piezoelectric element and / or the conductor and contact arrangement is arranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung zumindest teilweise durch eine Anlagerung wenigstens einer Kohlenstoffmodifikation und/oder wenigstens eines Metalles und/oder einer metallorganischen Verbindung erzeugt wird.Method according to one of Claims 41 to 44, characterized that at least a said coating at least partially by an addition at least one carbon modification and / or at least one Metal and / or an organometallic compound is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine besagte Beschichtung und die Nanostruktur und/oder die Erhebung und/oder der Ausleger verschmolzen werden.Method according to one of Claims 41 to 45, characterized that at least a said coating and the nanostructure and / or the survey and / or the boom to be merged. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Verfahrensschritt zumindest teilweise automatisiert durchgeführt wird.Method according to one of claims 27 to 46, characterized that at least a process step is performed at least partially automated. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanostruktur durch ein zumindest teilweise automatisiertes Verfahren ausgebildet wird.Method according to one of claims 27 to 47, characterized that the Nanostructure through an at least partially automated process is trained. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem besagten Substrat eine Vielzahl von Sondeneinrichtungen ausgebildet wird.Method according to one of Claims 27 to 48, characterized that on a plurality of probe devices are formed in a said substrate becomes. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat eine Vielzahl gleichartiger Ausleger ganz oder teilweise zeitlich nacheinander und/oder vorzugsweise gleichzeitig ausgebildet wird.Method according to claim 49, characterized that on the substrate a variety of similar cantilevers wholly or partly formed consecutively in time and / or preferably simultaneously becomes. Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat eine Vielzahl von gleichartigen Piezoelementen oder Gruppen von Piezoelementen ganz oder teilweise zeitlich nacheinander und/oder vorzugsweise gleichzeitig angeordnet wird.Method according to claim 49 or 50, characterized that on the substrate a plurality of similar piezo elements or groups of piezoelectric elements wholly or partly in chronological succession and / or is preferably arranged simultaneously. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat eine Vielzahl von gleichartigen Leiter- und Kontaktanordnungen ganz oder teilweise zeitlich nacheinander und/oder vorzugsweise gleichzeitig angeordnet wird.Method according to one of Claims 49 to 51, characterized that on the substrate a variety of similar conductor and contact arrangements all or part of the time and / or preferably is arranged at the same time.