Misschien het kleinste universiteitslogo ter wereld?

Elektrotechniekstudent Matthias Wagner dompelt de siliciumwafer onder in een ontwikkelbad in de cleanroom.

Microscopische opname van misschien wel het kleinste universiteitslogo ter wereld: de lijndikte bedraagt 8 µm, het logo is ongeveer 50 µm breed …

… , daarmee is het in ieder geval het kleinste HKA-logo ter wereld.

Een heel bijzonder semesterproject heeft Matthias Wagner uitgekozen: hij heeft het kleinste HKA-logo ter wereld als driedimensionale microstructuur vervaardigd. De structuur bestaat uit een kunststofachtig polymeer en is aangebracht op een dragerplaat van silicium. De letters van het logo hebben een lijndikte van slechts ongeveer 8 µm. Het menselijke haar van een Midden-Europeaan is ongeveer 60 tot 80 µm breed, dat betekent: het volledige logo past met ongeveer 50 µm breedte gemakkelijk in een haar, met het blote oog is het logo dus niet te herkennen.

Het geminiaturiseerde HKA-logo heeft Matthias Wagner, die elektrotechniek en informatietechnologie met de specialisatie Sensoriek studeert aan de Hochschule Karlsruhe (De HKA), vervaardigd met een lithografisch proces. Met dit proces worden onder andere computerchips in de halfgeleiderindustrie gemaakt. Eerst wordt een zogenaamde fotomaske met het geminiaturiseerde logo gemaakt. De fotomaske is vergelijkbaar met een sjabloon of een dia. Deze wordt in het proces belicht met UV-straling, waardoor de logo's worden geprojecteerd op een uiterst gladde siliciumplaat, de zogenaamde wafer. De siliciumwafer is weer bedekt met een lichtgevoelige lak. De belichte plekken verharden en de onbelichte plekken worden in het ontwikkelproces weggelaten – zo blijven de microstructuren van het HKA-logo over.

Een uitdaging was om het logo op micrometerschaal te schalen. In dit bereik werken zelfs kleinste stofdeeltjes als grote rotsblokken. Daarom moesten alle werkzaamheden plaatsvinden in een bijna stofvrije cleanroom van de faculteit voor Elektrotechniek en Informatietechnologie.

„Voor mij was het belangrijk om alle apparatuur en processen te leren kennen en de vaardigheden eigen te maken die in de halfgeleiderindustrie nodig zijn“, vat Matthias Wagner zijn projectwerk samen. Na zijn studie wil de 30-jarige, die eerder een opleiding tot medisch-technisch laboratoriumassistent heeft afgerond, verder gaan in de richting van medische technologie. „Ook in de medische sector is een duidelijke trend te zien naar miniaturisering van sensoren in analysemiddelen“, aldus Prof. Dr. Christian Karnutsch, die het project begeleid heeft en tevens de werkgroep IONAS leidt, waar microfluïdische en nanofotonische systemen worden onderzocht. Het is daarom belangrijk, aldus Karnutsch, om aankomende elektrotechniekingenieurs en -ingenieuressen al tijdens de studie toegang te geven tot de gereedschappen van micro- en nanotechnologie, hen te laten experimenteren met de huidige technologieën en ook fouten te laten maken. „Niets gaat zo snel als je zou willen“, glimlacht Matthias Wagner, „dit was een van de belangrijkste lessen: je moet sommige processtappen ook meerdere keren onder verschillende omstandigheden met veranderde parameters proberen, totdat ze uiteindelijk werken. Maar als je dan in het laserconfocale-microscoop kijkt met een vergrotingsfactor van 50x en het resultaat van het werk ziet, dan is dat een geweldig gevoel.“