Nanoimprint Anlage mit SCIL Tooling
Final Report Abstract
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.
Publications
- 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
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- 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
