Einzige Röntgentiefen-Lithographie-Strahllinie in NRW eröffnet

Wissenschaftlich konzipiert und gebaut hat sie Dr. Daniela Lietz, Mitarbeiterin am Lehrstuhl Experimentelle Physik I der Fakultät Physik der TU Dortmund, im Rahmen ihrer Dissertation. Die neue Strahllinie ist besonders für die Industrie interessant: Sie ist die einzige Möglichkeit in NRW, kleinste Zahnräder und andere mechanische Bauteile mit einer Höhe von bis zu mehreren Millimetern in höchster Präzision durch dieses Verfahren herzustellen.

Mikromechanische Systeme finden in immer mehr Bereichen Anwendung. In der Medizin ermöglichen sie kleinere Geräte in Diagnostik und Therapie, in der Fahrzeugtechnik sorgen kleinste Sensoren im Airbag für optimalen Insassenschutz und es lassen sich mit ihnen Mini-Festplatten auf kleinstem Raum realisieren. Doch die Herstellung der Bauteile stellt höchste Ansprüche an das Fertigungsverfahren, denn im Mikrometerbereich lässt sich mit mechanischen Werkzeugen nichts mehr ausrichten.

Wenn es darum geht, hochpräzise senkrechte Strukturen bei Materialien mit Schichtdicken von bis zu mehreren Millimetern zu realisieren, dann ist dies nur mit der Röntgentiefen-Lithographie möglich. Andere lithographische Verfahren, wie wir sie beispielsweise aus der Herstellung von Mikrochips kennen, können nur wenige Mikrometer tief im Material Strukturen realisieren. Wegen der hohen Eindringtiefe, ihrer extremen Bündelung und nahezu parallelen Ausrichtung können Synchrotronstrahlen dagegen quasi exakt senkrecht sehr tief ins Material eindringen.

Der eigentliche Produktionsablauf bei der Röntgentiefen-Lithographie verläuft ähnlich wie bei anderen lithografischen Verfahren: Eine Maske wird wie ein Fotonegativ auf eine mit röntgenempfindlichem Material beschichtete Siliziumscheibe – den Wafer – gelegt und mit Synchrotronstrahlen „belichtet“. Hierbei zeigt die Röntgentiefen-Lithographie einen weiteren Vorteil gegenüber anderen Verfahren: Sie benötigt nur kurze Belichtungszeiten, entsprechend viele Wafer lassen sich in kürzester Zeit belichten.

Anschließend werden bei der „Entwicklung“ die unbelichteten Teile herausgelöst. Durch Galvanisierung entsteht jetzt im weiteren Produktionsprozess eine Metallform, die durch Kunststoffabformung vervielfältigt werden kann.

In Nordrhein-Westfalen bietet jetzt die neue Strahllinie bei DELTA, der Synchrotronstrahlenquelle der Technischen Universität Dortmund, landesweit die einzige Möglichkeit, kleinste mikromechanische Strukturen mittels der Röntgentiefen-Lithographie herzustellen. Diese Möglichkeit steht vor allem Unternehmen aus der Region zur Verfügung. Denn während die anderen DELTA-Beamlines weitestgehend Forschungszwecken dienen, wurde die Röntgentiefen-Lithographie-Strahllinie explizit gebaut, um Industriepartnern die kommerzielle Nutzung dieses Verfahrens zu ermöglichen.

Kontakt:
Zentrum für Synchrotronstrahlung der Technischen Universität Dortmund
Prof. Dr. Metin Tolan
Maria-Goeppert-Mayer-Straße 2
44227 Dortmund
Telefon: +49 231 755-3506
E-Mail: tolan@physik.uni-dortmund.de