Herstellung von spezifischen 3D Nanopartikeln und Nanostrukturen für die Entwicklung einer automatisierten optischen Charakterisierung auf Basis adaptiver hochauflösender Interferenzsmikroskopie

• Antragsteller: Professor Dr. Hartmut Hillmer; Professor Dr.-Ing. Peter Lehmann
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390307847

In diesem Projekt geht es um die Herstellung und interferometrische Untersuchung von gekrümmten Strukturen im Mikro- und Nanometerbereich. Die Strukturen werden mittels Nanoimprint-Lithographie (NIL) hergestellt und mit einer neuartigen Charakterisierungsmethode auf Basis eines Weißlicht-Linnik-Interferometers vermessen. Ziel dabei ist es, den NIL-Prozess im Hinblick auf Form- und Materialvielfalt hin zu komplexen 3D-Strukturen zu erweitern sowie eine schnelle kontaktlose und dennoch hochauflösende Methode zu etablieren, mit der auch schwierige Strukturgeometrien gemessen werden können. Bei der Entwicklung des Messaufbaus und der -methodik werden zielgerichtet Strukturen mit definierten Geometrien und Materialien eingesetzt. Auf diese Weise ergänzen sich beide beteiligten Arbeitsgruppen und entwickeln vorteilhafte Synergien.In der ersten Projektphase wurde dafür bereits die Herstellung von halbellipsoiden Strukturen über das isotrope Trockenätzen realisiert. Weiterhin wurde ein NIL-Prozess zur Herstellung von 3D-Metallstrukturen durch präzises mehrfaches Prägen etabliert. Zur Charakterisierung der Strukturen wurde auf Basis eines Linnik-Interferometers erfolgreich ein „adaptives“ Konzept entwickelt und umgesetzt, welches kleinste Abweichungen derartiger Strukturen von einem an das Messobjekt angepassten Referenzobjekt detektiert und über die eigens entwickelte Software zugänglich macht. Der hier gestellte Fortsetzungsantrag soll an den in der ersten Förderperiode erreichten Ergebnissen anknüpfen. Mit Hilfe von substratkonformer Nanoimprint-Lithographie (SCIL) sollen Metallstrukturen auf gekrümmte halbellipsoide Strukturen aus Polymer gebracht werden. Dies zielt zum einen auf die Herstellung von materialhybriden Strukturen ab, zum anderen kann durch das Prägen auf gekrümmte Oberflächen eine Substrukturierung stattfinden und eröffnet so neue Wege hin zu geometrisch anspruchsvollen Strukturen. Schwerpunkt dabei wird u. A. sein, einen speziellen SCIL-Stempel herzustellen, der das Aushärten der Restschicht während des Prägeprozesses unterbindet.Die Messung von verschieden dimensionierten Strukturanteilen und die Kombination von unterschiedlichen Materialien stellt auch das interferometrische Messystem vor neue Herausforderungen. Ziel ist es, das adaptive Konzept auf möglichst viele Strukturgeometrien und -dimensionen anwendbar zu machen. So soll ein Schwerpunkt auf der Ergänzung des Messaufbaus durch Immersionsobjektive liegen. Dies bietet die Möglichkeit die Auflösung des Messaufbaus zu verbessern und gleichzeitig neue Erkenntnisse zur Interferometrie in Immersionsmedien zu sammeln. Weiterhin soll der Messaufbau erweitert werden, um polarisationsabhängige Messungen sowie Messungen unter UV-Licht durchführen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen