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Lithographie Techniken und Untersuchungsmethoden 23
generiert (sog. Aktivierung der Oberäche). Nach der Plasmaaktivierung entsteht bei Aussetzen
an Luft ein Wasserlm. Dieser liefert die für die Reaktion benötigte Menge H 2 O.
Unter Verbrauch von H 2 O und Entstehung von HCl werden die Cl-Atome der Silangruppe
durch Sauerstoe ersetzt. Nun binden die SiAtome des Silans kovalent an die SiO 2
Oberäche. Durch einen Selbstorganisationsprozess entsteht durch diese Reaktion eine geordnete
Monolage (engl. self assambled monolayer, SAM) von FOTCS Molekülen auf der
SiO 2 Oberäche. Die SAM reduziert die freie Oberächenenergie, welche sich über den
Kontaktwinkel eines Wassertropfens bestimmen lässt. Dieser ist bei unbehandelten SiO 2
Oberächen < 30 ◦ und kann durch eine optimale Beschichtung auf 110 ◦ erhöht werden,
was in der Praxis jedoch selten erreicht wird.
Zur Herstellung von hochwertigen FOTCS SAMs hat sich die Abscheidung aus der Gasphase
bewährt. Dabei wird das üssige Silan bei Unterdruck verdampft und die SiO 2 Probe
der entstandenen Atmosphäre ausgesetzt. In der vorliegenden Arbeit wurde dies als Standardverfahren
in einem Excikkator in einer Glovebox unter denierter Argonatmosphäre
durchgeführt. Der damit erreichte Kontaktwinkel liegt bei ca. 90 ◦ . In Einzelfällen wurde
die Silanisierung in einem selbst gebautem Apparat durchgeführt [81]. Durch zusätzliche
Aktivierungs- und Heizschritte in mehreren Zyklen kann ein Kontaktwinkel über 100 ◦ erreicht
werden.
Antihaftbeschichtungen aus uorinierten Silanen sind über viele Abformungen hinweg unveränderlich
und bis 500 ◦ C stabil [82, 83]. Daher ist eine Beschichtung des Molds im
Idealfall nur ein einziges Mal notwendig.
2.3.3 Ätzprozesse
Ein Ätzprozess dient zur gezielten Entfernung von Schichten einer Probe und kann im weiteren
Sinne auch als lithographisches Verfahren angesehen werden. In Kombination mit einer
Ätzmaske können dadurch Strukturen in eine unter der Maske bendlichen Schicht übertragen
werden. Grundsätzlich wird zwischen nasschemischen Prozessen und sog. Trockenätzverfahren
unterschieden. Zu letzterem gehören das reaktive Ionenätzen (engl. Reactive Ion
Etching, RIE) und das reaktive Ionenstrahlätzen (engl. Reactive Ion Beam Etching, RI-
BE). Diese beiden Verfahren wurden im Rahmen dieser Arbeit verwendet und sollen im
Folgenden dargestellt werden.
In Abbildung 2.13 ist das chemische Trockenätzen schematisch dargestellt. Sowohl beim
reaktiven Ionenätzen als auch beim reaktiven Ionenstrahlätzen bendet sich die Probe in
einer Vakuumskammer. Ein Ätzgas wird in die Kammer geleitet und durch ein äuÿeres
elektrisches Feld ionisiert. Übliche Ätzgase sind O 2 , Ar, CF 4 , CHF 3 , Cl 2 oder SF 6 .Je
nach Gassorte ndet eine bestimmte chemische Reaktion an der Obleräche der Probe
statt (Ausnahme Ar). Insofern das Ion mit dem Material an der Oberäche eine Reaktion
eingehen kann und das Produkt leicht üchtig ist, wird Material abgetragen und durch die
Vakuumanlage abtransportiert. Dieser Vorgang hat erstmal keine ausgezeichnete Richtung
und ist somit isotrop. Durch die chemische Reaktion entsteht eine Selektivität des Ätzgases
gegenüber bestimmten Materialien. Ein Material, welches inert gegenüber einem bestimmten
Ätzgas ist, kann somit als Maske zum Übertragen von Strukturen dienen. Zusätzlich zu
der reaktiven Komponente beim Ätzprozess, gib es einen physikalischen Anteil. Durch ein
weiteres elektrisches Feld werden die Ionen in der Ätzkammer in Richtung der Probenoberäche
beschleunigt. An der Oberäche kommt es zu Stoÿprozessen und Atome werden