Nanoimprint Anlage mit SCIL Tooling
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Für das BMBF-Projekt „Durchstimmbares optisches Sensorarray (TOSA)“ wurden Polymerstrukturen mit Höhen im Bereich einiger hundert Nanometer hergestellt. Dabei kommt es im Herstellungsprozess darauf an, über laterale Bereiche auf denen unterschiedlich hohe DBR Spiegel abgeschieden wurden einen einzigen NanoImprint Schritt durchzuführen. Die Anlage ermöglicht das nanoskalige Abformen über stufenförmig strukturierte Heterostrukturen mit sehr hoher Präzision und minimalen Bereichen des Strukturverlustes an den jeweiligen Stufen. Es wurden verschiedene NanoImprint-Technologien implementiert und durch die außergewöhnlichen Möglichkeiten der Anlage konnten hochaufgelöste, defektfreie Strukturen mittels der verwendeten Anlage möglich. In Verbindung mit einer hochgenauen Stempelherstellung konnten sehr geringe Oberflächenrauigkeiten erreicht werden, die für die spätere Verwendung im optischen Messverfahren der Sensorarrays ausschlaggebend sind. Die Anlage konnte ebenfalls für das EU-Projekt „Emotion-AAL Village“ im Teilvorhaben NAS genutzt werden. Hierfür werden statische, spektral sehr breitbandige Sensorarrays für die Detektion von Biomarkern hergestellt, bei denen es auf die präzise Einstellung der Polymerhöhen ankommt. Die Anlage bietet hierfür ebenfalls die nötigen Voraussetzungen und es war möglich Demonstratoren im sichtbaren und infraroten Spektralbereich herzustellen. Zudem konnten Material- und Designeigenschaften für das NanoImprint-Verfahren untersucht werden. Die stärksten Einflüsse auf die Anwendbarkeit der Technologie für die 3D-Strukturierung sind die Restschichtdicke und die Aushärteeigenschaften des verwendeten Imprintmaterials. Die identifizierten Grenzen und Möglichkeiten haben in Zusammenarbeit mit der Anlagenherstellerfirma zur weiteren Methoden-Entwicklung der Technologie beigetragen. Im Rahmen des Projekts „Nanoimprint Pharmakon“ wurde die Anlage für die Optimierung der Prägung von nicht sphärischen Strukturen verwendet. Diese Strukturen sollen später vom Substrat abgelöst werden und als Nanopartikel für die pharmazeutische Nutzung untersucht werden. Die Forschung an der Anlage hat dazu geführt, dass die Strukturdichte pro Fläche optimiert werden konnte, ohne dass die Strukturqualität abnimmt. Die Untersuchungen an einem „Step and Repeat“ Verfahren mit einem Stempel mit Kunststoffcarrier hatten zu einer weiteren Erhöhung der Strukturdichte geführt. Weiterhin war es möglich durch die Einführung einer PVA Opferschicht die Strukturen als Partikel abzulösen. Durch die Zugabe eines Fluorophors zum Imprintmaterial wurde zudem die Herstellung fluoreszierender Partikel ermöglicht. Zur Herstellung von lithographischen Strukturen für DFB Laser im EU-Projekt DeLight kam das Gerät ebenfalls erfolgreich zum Einsatz. Aktuell wird das Gerät erfolgreich in den drei EU-Projekten MEM4WIN, FoodWatch und BreadGuard eingesetzt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Micromachined Tunable Fabry-Pérot Filter Integrated into a Miniaturized Spectrometer for Low-Cost Applications In: Johann Peter Reithmaier, Perica Paunovic, Wilhelm Kulisch, Cyril Popov, Plamen Petkov (Hrsg.): Nanotechnological Basis for Advanced Sensors, Springer, Dordrecht, 2011, pp. 537-541
Woidt, C., Setyawati, O., Albrecht, A., Engenhorst, M., Daneker, V., Woit, T., Wittzack, S., Köhler, F., Mai, H., Bartels, M. & Hillmer, H.
- „High resolution 3D nanoimprint and MEMS technologies for nanophotonic sensors, light steering and pharmacy”, 2011 Shanghai International Nanotechnology Cooperation Symposium (Technical Digest of SINCS2011)
Hillmer, H., Albrecht, A., Woidt, C., Wang, X., Schudy, S., Worapattrakul, N., Pilger, F., Smolarcyk, M., A.Jäkel & Viereck, V.
- "High vertical resolution 3D Nano-Imprint Technology and its application in optical nanosensors," Nonlinear Optics and Quantum Optics, (2012), 43, 339-353
Albrecht, A., Wang, X., Mai, H. H., Schotzko, T., Memon, I., Bartels, M., Hornung, M. and Hillmer, H.
- „3D nanoimprinted Fabry-Pérot filter arrays and methodologies for optical characterization” Applied Physics B: Lasers and Optics, 2012, Vol. 107(3), pp. 755-764
Mai, H., Albrecht, A., Woidt, C., Wang, X., Daneker, V., Setyawati, O., Woit, T., Schultz, K., Bartels, M. & Hillmer, H.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00340-012-5063-0) - High resolution 3D NanoImprint technology: template fabrication, application in Fabry-Perot-filter-arraybased optical nanospectrometers. Microelectron. Eng., 2013, 110, 44-51
Wang, X.; Albrecht, A.; Mai, H. H.; Woidt, C.; Meinl, T.; Hornung, M.; Bartels, M. & Hillmer, H.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1016/j.mee.2013.04.038) - Polymer nanoparticles shaped in two and three dimensions by substrate conformal imprint lithography. ICMAT 2013, 2013, Symposium H, ICMAT13-A-1528
Schudy, S.; Smolarczyk, M. A.; Gomer, L.; Istock, A. T.; Schneider, O.; Worapattrakul, N.; Pilger, F. & Hillmer, H.
- Replica Molding Techniques for Large Area Applications of Nanoimprint with Soft Stamps. ICMAT 2013, 2013, Symposium M, ICMAT13-A-1536
Schudy, S.; Gomer, L.; Smolarczyk, M. A.; Sharbatitehrani, T. & Hillmer, H.
- Fabrication of 2D and 3D Shaped Micro- and Nanoparticles via Substrate Conformal Imprint Lithography In: Technical digest of 13th Int. Conf. Nanoimprint and Nanoprint Technology (NNT2014) (2014),34P-4-22
S. Reuter ; A. Istock ; M. Smolarczyk ; U.-M. Ha ; O. Schneider ; L. Gomer ; H. Hillmer
- Fabrication of Flexible SU-8 Moulds by A New Direct 3D Patterning Approach for Nanoimprint Lithography Apllications. In: Technical digest of 13th Int. Conf. Nanoimprint and Nanoprint Technology (NNT2014) (2014), 23P-4-42
N. Worapattrakul; V. Viereck ; H. Hillmer
- High Resolution 3D Nanoimprint and MEMS Technologies for Energy Saving, Nanosensorics and Pharmacy. In: Technical Digest of SINC 2014, Riyadh, p.32-34 (2014)
H. Hillmer
