Oberflächenmodifizierung von Polymethylmethacrylat durch ...

Kapitel 4: Ergebnisse und Diskussion 69
Wie aus den gezeigten Abbildungen ersichtlich wird, ist die AFM-Technik ein geeignetes
Verfahren, um Informationen über die Struktur der modifizierten PMMA-Oberfläche zu erhalten.
Kenngrößen, die mittels AFM bestimmbar waren, sind wie in Tab. 12 angegeben, die
Strukturtiefe und –breite, sowie der gemittelte laterale Abstand der Säulen. Die Aussage zum
lateralen Abstand der Säulen, wie auch der anderen Größen, versteht sich im Sinne eines
Mittelwertes, da es sich um eine stochastische Strukturverteilung handelt.
Die gewonnenen Größen nach verschiedenen Ar/O2-Plasmabehandlungen unter Variation der
Behandlungszeit sind jeweils einer Querschnittsanalyse der jeweiligen Probe entnommen. Dabei
wurde immer über mehrere Strukturen gemittelt, um zu aussagekräftigen Werten zu gelangen. Die
Abweichungen innerhalb eines solchen Querschnittes einer Probe waren, die Strukturtiefe
betreffend, beträchtlich. Versucht man einen Trend aus diesen Werten abzulesen, wird eine
zunehmende Tiefe mit fortlaufender Plasmabehandlungszeit erkennbar. Ab einer gewissen
Strukturtiefe treten Unsicherheiten bezüglich der vermessenen Tiefeninformationen auf. Aufgrund
der Spitzengeometrie der AFM-Nadel können sehr große Strukturtiefen, wie sie bei zunehmender
Behandlungszeit auftreten, nicht mehr aufgelöst werden. Vergleiche mit
rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen zeigen die Diskrepanz der detektierten
Tiefeninformationen (Tab. 12).
Bei geringen Behandlungszeiten (50 s) können mit dem AFM die erforderlichen
Strukturinformationen erfasst werden. Die erhaltenen Strukturgrößen nach einer
Plasmabehandlungszeit von 100 s zeigen für die laterale Ausdehnung und den gemittelten Abstand
eine relativ gute Übereinstimmung beider Oberflächenmessverfahren. In der Strukturtiefe sind
bereits höhere Abweichungen vorhanden. Ab einer Behandlungszeit von 150 s unterscheiden sich
die Tiefenergebnisse zwischen beiden Messverfahren erheblich. Einen großen Einfluss auf die
Qualität der Abbildung hat dabei die AFM-Spitze. Mit einer idealen, punktförmigen Spitze ohne
laterale Ausdehnung ließen sich alle Oberflächenstrukturen abbilden. Reale Spitzen besitzen
jedoch eine endliche Ausdehnung, die durch den Spitzenradius und den Öffnungswinkel
wiedergegeben wird. Aufgrund dieser Spitzenausdehnung wird die Oberflächenform der Spitze
abgebildet, wodurch laterale Breiten und damit auch der Säulenabstand vergrößert aufgenommen
werden. Das mit AFM aufgenommene Bild entspricht somit einer Überlagerung der realen
Topographie und der Spitzengeometrie. Die Abweichung der Tiefenmessung ist mit der
Tetraederform der Spitze erklärbar. Der Öffnungswinkel von ≈ 35° führt in Kombination mit den
sehr schmalen Abständen der Säulen zum Kontakt der Spitzenflanken mit dem Profil und
verhindert genaue Tiefenmessungen. Aus diesem Grund sind die mittels AFM ermittelten
Strukturtiefen bei größeren Ätzzeiten sehr ungenau. Die Ergebnisse der REM-Messungen geben
deshalb einen vertrauenswürdigeren Informationsgehalt über die realen Strukturgrößen. Allerdings
sind auch diese Messwerte durch die Goldbeschichtung und aufgrund der Probenverkippung
fehlerbehaftet. Dieser Fehler ist aber geringer als beim AFM und zum Teil nachträglich
korrigierbar.