Substratvorbereitung

Substratvorbereitung umfasst alle Maßnahmen, die darauf abzielen, eine Unterlage (Substrat) für weitere Schritte wie Beschichtungen, Analysen oder Mikroskopie vorzubereiten. Ziel ist eine saubere, gleichmäßige Oberfläche mit exakt definierter chemischer Funktionalität und Oberflächentopografie, um Haftung, Reaktionsverhalten und Messergebnisse zuverlässig sicherzustellen.

Typische Arbeitsschritte umfassen Reinigung und Entfettung, Entfernung von Partikeln, Ölen und Verunreinigungen; je nach Substrat kommen chemische Reinigungsverfahren (solventenbasiert, saure oder basische Läuterung) sowie Spülungen mit deionisiertem Wasser zum Einsatz. In der Halbleiter- und Materialsforschung werden oft spezialisierte Reinigungsprotokolle verwendet, z. B. Piranha- oder RCA-Reinigung, gefolgt von Trocknung unter Schutzatmosphäre. Oberflächenaktivierung dient der Verbesserung der Haftung oder der Funktionalisierung; gängig sind Plasmabehandlung, UV-Ozon oder chemische Modifikation (z. B. Silanisierung), um gewünschte Gruppen wie -OH, -NH2 oder -COOH einzuführen. Je nach Anwendung kann die Oberfläche auch geglättet oder geätzt werden, um Rauheit oder Topografie gezielt zu steuern. Nach Reinigung und Aktivierung erfolgt häufig eine Konditionierung oder Beschichtung, z. B. Adsorption von Proteinen in der Biomedizin oder Vorbeschichtungen in der Elektronik. Abschließend werden Substrate getrocknet und unter kontrollierten Bedingungen gelagert, um erneut Kontamination zu vermeiden.

Die Qualität der Substratvorbereitung wird durch Oberflächencharakterisierung überprüft, etwa mit Kontaktwinkelmessung, AFM oder Profilometrie zur Rauigkeit, sowie mit spektralen Verfahren wie XPS oder FTIR zur chemischen Zusammensetzung. Die Anforderungen variieren stark nach Substrat (Glas, Silizium, Metall, Polymer) und nach Anwendungsgebiet.