Hochenergieionen-Tiefenstrukturierung von PMMA mittels Microdegrader - eine Vergleichsstudie

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Hochenergieionen-Tiefenstrukturierung ist eine Technologieoption zur Herstellung von polymerbasierten Mikrofluidik-Chips für kleine bis mittlere Stückzahlen (Prototypen). In jüngster Zeit wurden zur Herstellung exakter applikationsspezifischer Tiefendotierprofile in Halbleitermaterialien, wie etwa SiC, Microdegrader für Hochenergieionenimplantation vorgeschlagen. Der hier betrachtete Microdegrader verlagert das Maximum des Energieeintrags vom sogenannten Bragg-Peak in oberflächennahe Regionen. Die vorliegende Vergleichsstudie soll bewerten, ob eine derart veränderte Energieeintragscharakteristik für die Herstellung von tiefen Strukturen in Polymethylmethacrylat (PMMA), gegenüber monoenergetischer Bestrahlung, Vorteile bringt. Wir stellen Experimente zur Tiefenstrukturierung von PMMA mit 1 MeV Wasserstoff-Ionen im Dosisbereich von 3,0e+13 cm^-2 bis 9,6e+13 cm^-2 mit und ohne Microdegrader vor. Es wurden Strukturen mit lateralen Dimensionen von 50 µm bis 500 µm und einer Tiefe von ca. 20 µm hergestellt. Entwicklungsraten mit und ohne Microdegrader werden verglichen, die Implikationen der veränderten Energieeintragscharakteristik des Microdegraders diskutiert, sowie die Abbildungstreue der erzeugten Strukturen beider Bestrahlungsansätze verglichen. Weiterhin wird die Möglichkeiten der Skalierung auf größere Strukturtiefen diskutiert. Die Bestrahlungsexperimente wurden am 3MV-Tandetron des Ionenstrahlzentrums des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf durchgeführt.