LithoProf3D®-GSII
Key Features

3D-Lithographieanlage für skalierbare Produktion auf Substraten bis zu 4" (6" in individuell angepasster Anlage).

 

LithoProf3D®-GSII

Das weltweit erste modulare 3D-Lithographiesystem, das zugleich wissenschaftliche Bedürfnisse und industrielle Anforderungen erfüllt. LithoProf3D®-GSII ermöglicht sowohl Komponentenherstellung als auch Masterfertigung (Herstellung von Mastern für Replikationsprozesse in der Serienfertigung).

 

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  • 3D-Lithografieanlage für schnelle, optimierte Produktion auf Substratformaten bis 4".
  • Druckt auf Substraten verschiedenster Form und Art mit hohem Aufbauvolumen und ermöglicht so On-Device-Printing, die direkte Strukturierung auf aktiven oder passiven Bauelementen.
  • 5-Achsen-System für positionssynchrone Bewegungen, die stitching-freie Ergebnisse liefern.
  • Strukturdimensionen von 1D, über 2D und 2.5D, bis zur Herstellung echter 3D-Strukturen.
  • Ultraschnell mit einstellbarer Auflösung bis in den Submikrometerbereich.
  • Bearbeitung vieler Photoresiste und photostrukturierbarer Gläser.
  • Dünnschicht-Metal-Ablation durch einfache Anpassung der Prozessparameter möglich.
  • LithoSoft3D als mächtiges Tool zur Erzeugung von Maschinencode mit zahlreichen implementierten und kombinierbaren Fabrikationsstrategien.
  • Über die Anlagensteuersoftware LithoStream lassen sich die Strukturierungsparameter kontrollieren und die Auflösung während des Belichtungsprozesses anpassen. So können wichtige Teile eines zu strukturierenden Objekts in hoher Auflösung geschrieben werden, während andere Teile mit niedrigerer Auflösung und hoher Geschwindigkeit geschrieben werden, um Zeit zu sparen.
  • Touchscreen mit benutzerfreundlicher Oberfläche und einfacher Bedienung.
  • LithoBath3D: Leicht austauschbarer alternativer Belichtungsmodus (invertierte Belichtungskonfiguration) für die Fertigung großer Strukturen. Nicht durch den Arbeitsabstand des Objektivs eingeschränkt (keine manuelle Justage erforderlich), mit automatischem Wechsel des Laserstrahlengangs (Patent exklusiv lizenziert).
  • LithoDILL3D: Belichtungsmodus, in dem das Objektiv in den Photoresist eintaucht und diesen als Immersionsmedium verwendet (Dip-in 3D Lithographie) und dadurch konstante optische Bedingungen während des Drucks garantiert (Patent exklusiv lizensiert).
  • Vakuumchuck: Chuck mit austauschbaren Platten für verschiedene Substratformate und -formen (Wafer, Glassubstrate, …).
  • Vision2Align-System: Ermöglicht die Erkennung der gewünschten Druckposition auf dem Werkstück (Position, Orientierung).

Wir setzen fs-gepulste Laser im grünen Spektralbereich ein. In der TPP-Technologie sind entweder grüne oder NIR-Laser Stand der Technik. Grüne Laser sind besonders gut für die Verarbeitung von ORMOCER®en geeignet, eine einzigartige und etablierte Materialklasse.

 

Unsere Anlagen arbeiten mit Belichtungsstrategien, die die Fertigung von Strukturen sowohl mit als auch ohne Stitching ermöglichen.

Typischerweise verwenden unsere Anlagen einen Galvo-Scanner, der den Laserstrahl ablenkt, und ein 3-Achsen-Positioniersystem, das die Probe bewegt. Der Galvo-Scanner ist sehr dynamisch und ermöglicht hohe Scangeschwindigkeiten. Jedoch ist die Scanfläche auf das Field-of-View (FoV, Sichtfeld) des Mikroskopobjektivs beschränkt. Um Strukturen zu schreiben, die größer als das FoV sind, wird eine Step-and-Expose Belichtung angewendet, die jedoch zu Positionierungenauigkeiten oder Stitching-Artefakten führen können.

Um Stitching zu verhindern kann nur die Stage ohne Scannerbewegungen zur Herstellung von Strukturen eingesetzt werden. Da die Stage jedoch über eine hohe Masse verfügt, ist hier die verfügbare Strukturierungsgeschwindigkeit begrenzt.

Um sowohl die hohe Dynamik des Galvo-Scanners als auch den gesamten Prozessbereich der Stage vollständig ausnutzen zu können, sind Anlagen von Multiphoton Optics mit dem sogenannten Infinite-Field-of-View (IFoV) Modus ausgestattet, der auf der synchronisierten Bewegung des Galvo-Scanners und der Stage basiert.

 

Wenn Stitching angewendet wird, können komplexe Algorithmen und Strategien angewendet werden, um potenzielle Artefakte in Strukturen zu minimieren oder sogar vollständig zu verhindern. Wir haben intelligente Methoden implementiert, die auf Stitching nur über Galvo-Scanner und auf dem synchronisierten IFoV-Modus basieren.

Abhängig von den Anforderungen kann eine Oberflächenrauheit (RMS) von kleiner als 10 nm erreicht werden. Es ist zu erwähnen, dass die Zielrauheit die Fabrikationszeit beeinflusst.

 

  • Negative Photoresiste: Die belichteten Bereiche polymerisieren und nicht-belichtete Bereiche werden bei der Entwicklung weggewaschen.

  • Positive Photoresiste: Die belichteten Bereiche werden beim Entwicklungsschritt entfernt.

 

Die TPP-Technologie erlaubt die Strukturierung auf ebenen Substraten (z.B. Glas oder Siliziumwafer) und On-Device-Printing: die direkte Herstellung von Strukturen auf aktiven/passiven Bauteilen (z.B. Laser, Photodioden, Glasfasern).

 

Bei der Verwendung von Trocken- oder Dip-in-Objektiven kann die Substratdicke mehrere Zentimeter betragen. Bei Verwendung von Öl-Immersionsobjektiven liegt die typische Dicke bei 0,17 mm. Das Strukturieren auf ultradünnen Substraten mit einer Dicke von nur 30 Mikrometern ist ebenfalls möglich.

 

Wir nutzen Immersions- und Trockenobjektive. Immersionsobjektive besitzen eine hohe numerische Apertur und gewährleisten so hohe Druckauflösungen. Immersionsobjektive können entweder als Öl-Immersionsobjektiv oder beim Dip-In-Verfahren benutzt werden, bei dem das Objektiv in direkten Kontakt mit dem Photoresist kommt. Trockenobjektive weisen niedrigere numerische Aperturen auf, bieten jedoch im Allgemeinen ein größeres Field-of-View (FoV, Sichtbereich des Objektivs).

Typische Scangeschwindigkeiten bewegen sich im Bereich von 50 – 200 mm/s. Da TPP (Zwei-Photonen-Polymerisation) auf Raster- oder Vektorscannen basiert, ist eine Fabrikation mit konstanter Scangeschwindigkeit Voraussetzung, weshalb der Laserstrahl beschleunigt werden muss. Aufgrund der zugrundeliegenden Beschleunigungsdynamik hängt die optimale Scangeschwindigkeit von der Distanz zwischen zwei Punkten ab. Je größer/kleiner die Distanz, desto höher/niedriger die optimale Scangeschwindigkeit.

 

 

Beim Full-volume Scan wird das komplette Volumen einer Struktur schichtweise abgerastert. Diese Methode eignet sich für komplexe 3D-Strukturen.

Beim Contouring Scan wird nur die Hülle einer Struktur belichtet. Das Material im Inneren der Hülle kann nach dem Entwicklungsschritt durch eine einfache UV-Belichtung ausgehärtet werden. Diese Methode eignet sich besonders für Linsen.

 

 

Für einen Konturscan eines Objekts können zwei verschiedene Strategien angewendet werden. Die 2D-Konturierung belichtet die Hülle einer Struktur schichtweise.

Bei der 3D-Konturierung wird die tatsächliche Oberfläche einer Struktur in Form von 3D-Bewegungen abgescannt. Bei beiden Methoden wird das eingeschlossene nicht polymerisierte Photoresist nach dem Entwicklungsschritt durch eine anschließende UV-Belichtung vernetzt.

 

 

Die Materialklasse der ORMOCER®e verfügt über einzigartige chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften. ORMOCER®e bestehen aus einem anorganisch-organischen Netzwerk. Die anorganische Komponente steuert die glasartigen Eigenschaften bei, während die organische Komponente die konventionelle Verarbeitung des Photoresists als rein organisches Polymer ermöglicht. Eines der am häufigsten in TPP benutzten ORMOCER®e ist das bekannte OrmoComp®.

Hybridpolymere für optische Komponenten im Mikro- und Nanobereich – einzigartige Merkmale:

  • Herausragende Transparenz für sichtbares Licht (VIS) und nahes UV bis zu 350 nm.
  • Herausragende thermische Beständigkeit ausgehärteter Strukturen für bis zu 300 °C (kurzzeitig) und 270 °C (langzeitig).
  • Hohe mechanische und chemische Stabilität ausgehärteter Strukturen.
  • Hohe Auflösung von bis zu 100 nm (Featuregröße).
  • Kompatibel mit UV-Prägung und -Abformung.
  • Kompatibel mit UV-Lithographie mit Proximity-Belichtung.
  • Gebrauchsfertige Lösungen, lösemittelfreie Formulierungen.

OrmoComp®:

  • Fest etabliert in industrieller Massenproduktion optischer Komponenten.
  • Ideal geeignet für die Strukturierung mit 515 nm TPP Wellenlänge.
  • Kompatibel mit verschiedenen Stempelmaterialien (z.B. PDMS, PFPE, OrmoStamp®, Quartz, Ni).

LithoSoft3D und LithoStream – Die ultimative 3D Lithographie-Softwarelösung

Ihr einzigartiges Software-Toolkit für das auf Zwei-Photonen-Polymerisation (TPP) basierende Laserdirektschreiben von Strukturen im Bereich von 1D bis 3D.

Brauchen Sie mehr Informationen?  Wir sind gerne behilflich!

LithoSoft3D

 

Desktopsoftware, die die Designdaten in virtuellen GCode übersetzt.

  • Maschinenunabhängige virtuelle GCode-Generierung (Code kann mit LithoStream auf Maschinenebene angepasst werden)
  • 8 anwendungsorientierte Module, die verschiedene Designformate abdecken
  • Erzeugung von Maschinencode von unabhängigen Arbeitsgruppen an jedem beliebigen Arbeitsplatz aus
  • Definition der Laser-Trajektorie (e.g. Full-volume Scanning, Contouring, LCON3D)
  • Vielfältige Fabrikationsmodi (via Stage, Galvoscanner und IFoV)

LithoStream

 

LithoProf3D® Kontrollsoftware, über die der TPP Fabrikationsprozess abläuft.

  • Kontrolle der maschinenabhängigen Prozessparameter (z.B. Scangeschwindigkeit, Laserleistung)
  • Auswahl der verschiedenen Mikroskopobjektive
  • Liveüberwachung des Fabrikationsprozesses
  • Stapelverarbeitung von TPP Fabrikationsprozessen
  • Automatischer Autofokus, Triangulation, Leistungskalibrierung und Leistungsüberwachung
  • Ausgabe der Fabrikationsparameter in eine Fabrikations-/Probendatenbank

ASCII – Import von Punktwolken (txt-Dateien), die durch verschiedene Splines verbunden werden können.

3D object – Import und Verarbeitung von STL-/ obj-Dateien.

Grayscale – Import von Graustufen-Designs, z.B. von Diffraktiven Optischen Elementen (DOE).

Voxel – Design von Voxelfeldern.

Workbench – Modifikation und Neuanordnung mehrerer bereits erzeugter Strukturen aus anderen Modulen.

Field – Definition von Anordnungsmustern (z. B. hexagonal, kreisförmig, rechteckig), einschließlich automatischer Parametersuche.

Lens – Definition oder Import von Linsendesigns.

Woodpile – Erstellen von Woodpilestrukturen.