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Lehrstuhl für großflächige Optoelektronik


Univ.-Prof. Dr. Patrick Görrn

Nanoimprint

Definition von Mikro- und Nanostrukturen in dünnen Polymerschichten

geprägte Linien von 50 nm Breite
positive und negative Strukturen können mit gleicher Qualität und geringer Restschichtdicke durch Prägen erzeugt werden
großflächige Replikation von 400 nm Linien
SAW-Filter mit Strukturgrößen von 400 nm (in Kooperation mit VTT Elektronik, Espoo, Finnland)

Durch Prägen können Materialoberflächen mit feinsten Strukturen versehen werden. Bekannteste Beispiele sind Münzen, Hologramme auf Geldkarten, aber auch Abformtechniken der Mikrosystemtechnik.

Neu ist der Einsatz als Präge-Lithographie. Hier werden die Strukturen in einer dünnen Polymerschicht auf der Oberfläche eines Substrates erzeugt und dienen anschließend bei der lateralen Strukturierung der Oberfläche als Maske. Durch geeignete Wahl der Prozessbedingungen und -prozeduren lässt sich eine breite Palette von Kunststoffen strukturieren.

Verfahren
Prägen ist ein Replikationsprozess, bei dem Strukturen eines Originals (Stempel) in eine thermoplastische Oberflächenschicht übertragen werden. Das Verfahren arbeitet bei Temperaturen oberhalb des Glasübergangs der Polymere bei Drücken von typischerweise 10 bis 100 bar.

Die Originale erfordern Herstellungstechniken der Silizium-Mikroelektronik. Eine Kostenverringerung ist durch Verwendung von preisgünstigen Arbeitsstempeln z.B. aus duroplastischen Kunststoffen möglich, die ihrerseits ebenfalls mittels Prägen hergestellt werden können. Bei Einsatz entsprechender Materialien besteht die Möglichkeit zur Kombination mit anderen Strukturierungsverfahren, wie z.B. UV-Lithographie, Elektronenstahl-Lithographie oder Spitzenlithographie. Vernetzbare Polymere können ebenfalls geprägt werden.

Vorteile

  • Strukturgrößenbereich von wenigen Nanometern bis etwa 100 Mikrometer
  • parallele Strukturdefinition über große Flächen (>= 10 cm²)
  • kommerziell verfügbare Polymere
  • preisgünstiges Grundkonzept
geprägter 4-Zoll Wafer, mit Strukturen von 400 nm bis 100 µm

Anwendungspotential

Mikroelektronik/MEMS/Speichermedien
Lithographie-Verfahren zur Erzeugung von Nanostrukturen
(preisgünstige Alternative zum Elektronenstrahlschreiben)

Mikro- und Nano-Optik
Oberflächenstrukturierung von Filmen als optische Komponenten
(Gitter, Reflektoren, Linsen, photonische Kristalle)

Chemie und Biologie
Großflächige low-cost Technik zur Herstellung von Funktionsstrukturen
(Chemo- und Bio- Sensorik, SAW-Filter, Mikro-Reaktoren)