Vielleicht das kleinste Hochschullogo der Welt?

23. Februar 2023

Ein ganz besonderes Semesterprojekt hat sich Matthias Wagner ausgesucht: Er hat das kleinste HKA-Logo der Welt als drei­dimensionale Mikrostruktur hergestellt. Die Struktur besteht aus einem kunststoffartigen Polymer und ist auf einer Trägerplatte aus Silizium aufgebracht. Die Buchstaben des Logos haben eine Strichstärke von lediglich etwa 8 µm. Das menschliche Haar eines Mitteleuropäers ist ca. 60 bis 80 µm breit, das bedeutet: Das komplette Logo passt mit rund 50 µm Breite locker in ein Haar, mit bloßem Auge lässt sich das Logo also nicht erkennen.

Das miniaturisierte HKA-Logo hat Matthias Wagner, der Elektro- und Informationstechnik mit der Vertiefungsrichtung Sensorik an der Hochschule Karlsruhe (Die HKA) studiert, in einem Lithografieverfahren hergestellt. Mit diesem Verfahren werden in der Halbleiterindustrie unter anderem Computerchips gefertigt. Zunächst wird eine sogenannte Fotomaske mit dem miniaturisierten Logo hergestellt. Die Fotomaske ist mit einer Schablone oder einem Dia vergleichbar. Sie wird in dem Prozess mit UV-Strahlung durchleuchtet, die Logos werden dadurch auf eine extrem glatte Siliziumplatte, den sogenannten Wafer, projiziert. Der Siliziumwafer wiederum ist mit einem lichtempfindlichen Lack beschichtet. Die belichteten Stellen härten aus und die unbelichteten Stellen werden im Entwicklungsprozess herausgelöst – übrig bleiben dann die Mikrostrukturen des HKA-Logos.

Eine Herausforderung bestand darin, das Logo auf Mikrometerebene zu skalieren. In diesem Bereich wirken selbst kleinste Staubpartikel wie große Felsblöcke. Deshalb mussten sämtliche Tätigkeiten im nahezu staubfreien Reinraum der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik durchgeführt werden.

„Für mich war es wichtig, die ganzen Geräte und die Prozesse kennen zu lernen und mir die Fähigkeiten anzueignen, die in der Halbleiterindustrie benötigt werden“, resümiert Matthias Wagner seine Projektarbeit. Nach dem Studium will der 30-Jährige, der zuvor eine Ausbildung als medizinisch-technischer Laborassistent abgeschlossen hat, weiter in Richtung Medizintechnik gehen. „Auch im medizinischen Bereich ist ein klarer Trend zur Miniaturisierung von Sensoren in Analysegeräten erkennbar“, so Prof. Dr. Christian Karnutsch, der die Projektarbeit betreut hat und zugleich die Arbeitsgruppe IONAS leitet, in der mikrofluidische und nanophotonische Systeme erforscht werden. Es sei deshalb wichtig, so Karnutsch, angehenden Elektrotechnik-Ingenieurinnen und -Ingenieuren das Handwerkszeug der Mikro- und Nanotechnologie schon während des Studiums zugänglich zu machen, sie mit den aktuellen Technologien experimentieren und auch mal Fehler machen zu lassen. „Nichts geht so schnell, wie man es gerne hätte“, schmunzelt Matthias Wagner, das sei eines der wichtigsten Learnings gewesen, „man muss manche Prozessschritte auch mehrfach unter verschiedenen Bedingungen mit veränderten Parametern ausprobieren, bis sie schließlich funktionieren. Aber wenn man dann ins Laser-Konfokalmikroskop mit einem Vergrößerungsfaktor von 50x schaut und dort das Ergebnis der Arbeit sieht, dann ist das ein großartiges Gefühl.“