Oberflächenmodifizierung von Polymethylmethacrylat durch ...

Kapitel 2: Theoretische Grundlagen 15
PMMA ist als positives Resistmaterial 3 mit einer sehr hohen Ablationsrate gebräuchlich [49,
50]. Aufgrund dieser Eignung wird es insbesondere in der Mikroelektronik und der
Mikrosystemtechnik für die Produktion von Strukturen im Mikro- und Submikrometerbereich
und bei der Leiterplattenherstellung verwendet.
Wesentlicher Rohstoff für die Herstellung von PMMA ist Methacrylsäuremethylester bzw.
Methylmethacrylat (MMA). Ausgangsprodukte für das Monomer MMA sind Aceton (aus
Propylen), Blausäure (aus Erdgas und Ammoniak) und Methanol (siehe Abb. 7).
Abb. 7: Bildung von Methacrylsäuremethylester aus Aceton, Blausäure und Methanol [51].
Durch radikalische Polymerisation (Substanzpolymerisation 4 ) und Zugabe von Initiatoren
entsteht aus dem Monomer MMA das Polymerisat PMMA. Abb. 8 zeigt eine Struktureinheit
im Makromolekül des Polymethylmethacrylats. Die Molekülkette enthält einen schwach
polaren Teil mit relativ starr verbundenen CH3-Gruppen und einen stark polaren Teil, die
Esterseitengruppen mit der charakteristischen Gruppierung -COOCH3. PMMA zählt zu den
amorphen Thermoplasten, d. h. die Kettenmoleküle sind statistisch unregelmäßig angeordnet
und es liegt in den Teilbereichen weder eine Nah- noch Fernordnung der Moleküle vor [48].
Dieser amorphe, glasartige Charakter der Polyacrylate ist durch die große Anzahl sperriger
Methylestergruppen in der Molekülstruktur erklärbar.
Abb. 8: Struktureinheit des PMMA.
Die Homogenität amorpher Polymere, d. h. das Fehlen von örtlichen Dichte-(Brechzahl-)
Fluktuationen führt zur Unterdrückung der Lichtstreuung im Volumen und damit i. a. zu einer
3 Als Photoresist bezeichnet man in der Regel ein strahlungsempfindliches Polymer, welches in Positiv-
Resist und Negativ-Resist unterschieden werden kann. Durch UV-, Röntgen-, Ionen- oder Elektronen-
bestrahlung werden die Eigenschaften des Polymers verändert.
4 Polymerisation von Monomeren in Abwesenheit von Lösungsmitteln oder Verdünnungsmitteln. Die
Reaktionsgemische enthalten also nur die reinen Monomere und die für den Start der Polymerisation
erforderlichen Initiatoren oder Katalysatoren.