Ion and plasma-enhanced proportional transfer of 3D-structures in the micrometer- and sub-micrometer-range

点击翻译按钮获取中文摘要

Die Übertragung von 3-dimensionalen mikrooptischen Oberflächenstrukturen wie Mikrolinsen, Mikroprismen, Mikrospiegel sowie von diffraktiv optischen Oberflächenelementen, auch als großflächige Arrays, in optische harte Materialien erfolgt mit Trockenätzverfahren. Plasmagestützte Verfahren, vor allem aber (reaktives) Ionenstrahlätzen und Ionenätzen müssen dabei, ausgehend von deren Entwicklungsstand bei der Übertragung von binären Maskenstrukturen (Si-Technologie), für die Übertragung von 3D-Resistprofilen z.B. in ein optisches Substratmaterial entsprechend den Anforderungen an die mikrooptischen Elemente angepaßt bzw. weiterentwickelt werden. Probleme der Übertragungsgenauigkeit des Resistprofils, der Vermeidung von Defekten im Substratmaterial infolge des Ätzprozesses und die Erzeugung optisch glatter Oberflächen sind zu lösen. Bei den Ionen- und Ionenstrahlätzprozessen können die Ionenenergie, die Ionenstromdichte und der Ioneneinfallswinkel variiert werden. Bei reaktiven Ätzprozessen spielt die Chemie der reaktiven Ätzgasspezies für den (proportionalen) Übertragungsprozeß eine wichtige Rolle. Auf Grund der Komplexität der Übertragungsprozesse (große Variabilität der Strahl-, Material- und Geometrieparameter), insbesondere bei den 3D-Strukturen, ist eine Modellierung des zeitlichen Ätzverlaufs einerseits ein wichtiges Hilfsmittel zur Reduzierung des experimentellen Entwicklungsaufwandes und andererseits eine entscheidende Voraussetzung für eine spätere, hinsichtlich der Strukturgeometrie und der Materialien, flexible Bearbeitungstechnologie. Dabei muß die mathematische Modellierung der zeitlichen Entwicklung des Übertragungsprozesses im Grundalgorithmus die Reflexion primärer Ionen an Strukturen sowie Abschattungen bei Probenrotation unter schrägem Einfallswinkel, aber auch Sekundäreffekte, wie Redeposition abgetragenen Substratmaterials, beschreiben. Im beantragten Projekt soll der Proportionaltransfer analoger 3-dimensionaler Präzisions-Mikrostrukturprofile für optische Anwendungen an zwei technologisch relevanten Beispielen demonstriert werden. Dies sind die Übertragung von Mikrolinsen als strahlformende Optiken in hochbrechenden A3-B5-Halbleitern für den sichtbaren Bereich (GaP) und die Generierung von Mikrolinsenarrays z.B. als Homogenisatoren für Beleuchtungssysteme von Excimerlasern in Quarz und CaF2. Als Applikation sollen "Solid Immersion Lenses" (SIL) in GaP hergestellt und in ihrer Wirksamkeit als Element für die optische Nahfeldtechnik getestet werden.