In diesem Projekt wird zusammen mit der Firma Minitüb GmbH eine Idee verfolgt, Gläser
für eine Messkammer zu entwickeln um Konzentrationen von Suspensionen (hier:
Samenproben) zu bestimmen. Hierfür wird die Hälfte der Gläser ganzflächig geätzt,
wodurch eine Glasstufe mit genau definierter Höhe entsteht. Diese Gläser werden in die
Messkammer eingelegt und unter einem Mikroskop platziert, wo mit Hilfe einer Software
die Konzentration der Suspension bestimmt werden kann. Die Gläser werden dazu
übereinander genau planparallel zu einander ausgerichtet. Der Abstand ist bei 5 μm-
Stufen beispielsweise 25 μm und 15 μm (vgl. Abb. 1-1). Dadurch bilden sich zwei
unterschiedliche Messvolumina (Sichtfeldlänge x Sichtfeldbreite x Höhe). Die zu
messenden Konzentrationen der Spermien verhalten sich linear zu den Volumina. Somit
erhält man bei einer Messung drei gleiche Ergebnisse. Falls sich in das Messsystem eine
Verunreinigung oder Partikel einschleicht kann sich der Arbeitsabstand verändern, das
Delta bleibt mit 10 μm allerdings gleich. Somit kann durch Ungleichheit der 3 Messungen
auf einen falschen Arbeitsabstand bzw. auf einen Fehler im System geschlossen werden.
Die Stufen ermöglichen also eine höhere Genauigkeit bzw. eine in-process-
Qualitätskontrolle der Ergebnisse durchzuführen. (Bauer-Hack, 2016). Deshalb ist es
wichtig die Stufen im Glas exakt zu ätzen und zu vermessen. Diese Arbeit beschäftigt
sich mit der kompletten Erstellung der Zelle, angefangen beim Maskendesign, über die
Lithographie und das homogene Ätzen bis hin zum Vereinzeln und Vermessen der
Messzellen. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf homogene Trockenätzung über die
Fläche der Zelle von Quarzglas gelegt.
Schematische Darstellung einer Minitubequarzglasmesszelle
Für ein vollständiges Messsystem werden zwei Messzellen benötigt (oben und unten). Sie
werden in einem genau definierten Arbeitsabstand planparallel übereinander ausgerichtet.
Die zwei 5,0 μm geätzten Glasstufen bilden zusammen das Delta von 10 μm.
Anforderungen an den Ätzprozess:
- Geringe Rauigkeit
- Parallelität der oberen (maskiert) und unteren (geätzt) Fläche
- Homogenität über den Wafer
- Reproduzierbarkeit
Profilometermessung der 7,5μm tiefen Stufen