DWL ⁶⁶⁺

L'outil polyvalent pour la recherche et le prototypage avec une résolution variable et une large sélection de modules pour une personnalisation aisée.

L’outil de lithographie laser DWL ⁶⁶⁺ est un générateur de modèles à écriture directe haute résolution. Polyvalent, le DWL ⁶⁶⁺ est idéal pour la recherche et le développement (R&D) en microélectronique, MEMS, microfluidique, capteurs, substrats non standard, emballages avancés – pratiquement toute application académique nécessitant la fabrication de microstructures. Le DWL ⁶⁶⁺ se distingue par son mode d’exposition en niveaux de gris qui permet de créer des microstructures 2,5D complexes telles que des micro-optiques pour applications mobiles, des éléments optiques diffractifs (DOE), des hologrammes générés par ordinateur et des surfaces structurées.

Il s’agit d’un système hautement flexible et personnalisable qui répond précisément aux exigences de vos applications. Parmi les principales caractéristiques du DWL ⁶⁶⁺ figurent un mode haute résolution, l’alignement avant et arrière, l’étalonnage de la position absolue et un système de chargement automatique.

Qualité de l'exposition

Uniformité CD 60 nm ; rugosité des bords 50 nm ; alignement de la deuxième couche 500 nm ; compensation autofocus 80 µm

Lithographie en niveaux de gris

Jusqu’à 1024 niveaux de gris ; logiciel GenISys BEAMER dédié pour optimiser l’exposition de géométries complexes

Polyvalence

Choix de 6 modes d’écriture avec 2 longueurs d’onde laser ; 3 régimes d’exposition en niveaux de gris ; le plus grand nombre de modules supplémentaires disponibles, y compris des options d’automatisation.

6 Modes d'écriture

Caractéristiques minimales de 300 nm à 4 µm

Longueur d'onde d'exposition

Laser à diode à 375 nm ou 405 nm

Autofocus

Air-gauge ou autofocus optique pour une exposition parfaite des petits échantillons (moins de 10 mm)

Substrat variable

Taille de 3 mm à 230 mm

2 modes de niveaux de gris

Jusqu’à 1024 niveaux de gris et un logiciel dédié GenISys BEAMER pour optimiser l’exposition de géométries complexes

Option haute précision

Diverses mesures techniques visant à améliorer la stabilité thermique et la précision de la position du système de coordonnées de la scène. Spécifications améliorées pour l’alignement de la deuxième couche : 350 nm

Chargeur automatique

Manipulation de masques jusqu’à 7″ et de substrats jusqu’à 8″. Deuxième station de cassette en option. Pré-alignement et scanner de gaufrettes disponibles

Forme libre de base (BFF)

Expositions sur des substrats non plans avec des caractéristiques allant jusqu’à 3 μm. Les applications typiques sont les microstructures sur le dessus des lentilles convexes ou concaves

Mode de balayage vectoriel

Modèles de structures et de formes constituées de lignes courbes lorsque des contours lisses sont requis

Applications clients

The 300 nm wide channel waveguide coupled to a ring resonator with a radius of 3 µm was written using the high-resolution write mode HiRes on the DWL 66+. Submicron waveguides, resonators and similar microstructures are used in optoelectronics to guide or study electromagnetic radiation. This design was created with the “Nanolithography Toolbox”, K.C. Balram et al., J. Res. natl. Inst. Stand. 121, pp. 464-475 (2016). — The 300 nm wide channel waveguide coupled to a ring resonator with a radius of 3 µm was written using the high-resolution write mode HiRes on the DWL 66⁺. Submicron waveguides, resonators and similar microstructures are used in optoelectronics to guide or study electromagnetic radiation. This design was created with the “Nanolithography Toolbox”, K.C. Balram et al., J. Res. natl. Inst. Stand. 121, pp. 464-475 (2016).

Fresnel microlenses are still a crucial component in today’s micro-optics and opto-electronics. Originally invented to reduce mass and volume of lenses used in lighthouses, Fresnel microlenses manufactured by grayscale direct-write lithography are used in mobile devices, enabling ultra-light and compact powerful cameras that fit in our pockets.

This array of pseudo-random concave microlenses is used as a diffusor. Such devices modify the light distribution of a point-like source, e.g. LED. For example, in mobile devices, a diffusor is used to ensure homogeneous illumination when taking a picture with a flash.

$A diffraction grating patterned with the DWL 66+. Both the angle of the sawtooth-like profile and the groove spacing are tuned to match the specific application requirements. Blazed gratings are key components of many optical instruments, such as monochromators and spectrometers used in sensors, communication systems and other tools. (Courtesy of IGI)$

A diffraction grating patterned with the DWL 66⁺. Both the angle of the sawtooth-like profile and the groove spacing are tuned to match the specific application requirements. Blazed gratings are key components of many optical instruments, such as monochromators and spectrometers used in sensors, communication systems and other tools. (Courtesy of IGI)

This retro-reflector structure was patterned using the DWL 66+. 2.5D micro-structures designed to control reflection or diffusion of light are used in light sources and illumination, such as backlight units in LCD displays.
(Courtesy of karmic.ch) — This retro-reflector structure was patterned using the DWL 66⁺. 2.5D micro-structures designed to control reflection or diffusion of light are used in light sources and illumination, such as backlight units in LCD displays. (Courtesy of karmic.ch)

“Moth eye” compound microlenses array replicated with nanoimprint technology shows the DWL 66+ capabilities for 2.5D patterning. Texturing surfaces using grayscale lithography can control and modify their hydrophobicity, friction, haptics, and adhesion.
(Courtesy of ShenZhen Nahum-Eli Optical Technology Inc.) — “Moth eye” compound microlenses array replicated with nanoimprint technology shows the DWL 66⁺ capabilities for 2.5D patterning. Texturing surfaces using grayscale lithography can control and modify their hydrophobicity, friction, haptics, and adhesion. (Courtesy of ShenZhen Nahum-Eli Optical Technology Inc.)

Pourquoi les clients choisissent nos systèmes

"Commander une machine DWL ⁶⁶⁺ à l'époque de la pandémie de Corona était un grand défi. Il s'est transformé en avantage. L'installation s'est faite à temps. Grâce à la formation à distance, nous nous sommes rapidement familiarisés avec la lithographie en niveaux de gris, nous avons développé des connaissances de base sur les processus avec l'aide de trois étudiants en licence et nous nous sommes lancés dans nos premiers projets industriels, ce qui nous a permis d'acquérir une expérience concrète et de nous faire une idée des capacités de notre nouvel outil. Pendant cette période, nous avons eu un échange intensif avec Heidelberg Instruments qui nous a permis d'aller au-delà des bases de la lithographie 3D. Il est donc facile de dire que le choix du DWL ⁶⁶⁺ était la bonne chose à faire, et qu'il complète bien les autres techniques de lithographie que nous utilisons à l'Institut Paul Scherrer.

Dr. Helmut Schift, chef du groupe "Advanced Nano Manufacturing"
Institut Paul Scherrer (PSI)
Villigen, Suisse

"Ayant obtenu de bons résultats avec le µPG 101 (ancêtre du µMLA) pour la fabrication d'éléments optiques diffractifs difficiles, nous avons équipé notre laboratoire d'un DWL ⁶⁶⁺ en 2021. Cet outil est plus rapide, dispose d'une plus grande zone d'écriture et offre une bonne stabilité pour le modelage en niveaux de gris à haute résolution. Il nous a permis de fabriquer la plus grande lentille plate réalisée à ce jour. Le soutien et la collaboration de Heidelberg Instruments sont très appréciés, en particulier pour l'amélioration continue des processus de lithographie".

Dr. Rajesh Menon, Professeur
Université de l'Utah
Salt Lake City, USA

"Dans notre institut, le DWL ⁶⁶⁺ représente une technologie de transition entre la photolithographie classique à base de masque, qui permet un débit élevé, et la lithographie par faisceau d'électrons, qui garantit une très haute résolution mais est un processus de structuration lent. C'est précisément ici que le DWL ⁶⁶⁺ représente un complément aux processus de structuration existants. Le DWL ⁶⁶⁺ nous permet de produire en interne notre propre masque de verre pour la photolithographie conventionnelle, de réaliser des prototypes et de traiter des structures de l'ordre du sub-µm avec une grande surface totale dans des délais acceptables".

Sascha de Wall, chercheur associé, chef de groupe
Institut des technologies de microproduction
Université Leibniz de Hanovre
Hanovre, Allemagne

Données techniques

Mode écriture	HiRes	I	II	III	IV	V
Performance en matière d'écriture
Taille minimale de l'objet [μm]	0.3	0.6	0.8	1	2	4
Lignes et espaces minimaux [μm]	0.5	0.8	1	1.5	3	5
Grille d'adresse [nm]	5	10	25	50	100	200
Rugosité des bords [3σ, nm]	50	50	70	80	110	160
Uniformité CD [3σ, nm]	60	70	80	130	250	400
Alignement de la 2ème couche sur 5 x 5 mm² [nm]	250	250	250	250	350	500
Alignement de la 2ème couche sur 100 x 100 mm² [nm]	500	500	500	500	800	1000
Alignement arrière [nm]	1000	1000	1000	1000	1000	1000
Avec laser à diode (405 nm)
Vitesse d'écriture [mm²/min]	3	13	40	150	600	2000
Temps d'exposition pour une surface de 100 x 100 mm² [min]	3000	740	255	72	20	7
Avec laser à diode UV (375 nm)
Vitesse d'écriture [mm²/min]	2	10	30	110
Temps d'exposition pour une surface de 100 x 100 mm² [min]	5000	1015	350	100

Caractéristiques du système
Source lumineuse	Laser à diode de 405 nm ou 375 nm
Dimensions du substrat	Variable : 5 x 5 mm² à 9″ x 9″ \| Personnalisable sur demande
Épaisseur du substrat	0 à 12 mm
Zone d'exposition maximale	200 x 200 mm²
Boîte à flux à température contrôlée	Stabilité de la température ± 0,1°, environnement ISO 4
Autofocus en temps réel	Autofocus optique ou autofocus à jauge d'air
Plage de compensation de l'autofocus	80 μm
Mode niveaux de gris standard ou avancé	128 / 256 niveaux de gris respectivement
Mode vectoriel	Permet d'écrire des lignes sans piqûre
Vue d'ensemble de l'appareil photo	Le champ de vision de 8 x 10 mm² facilite l'alignement sur les marques et la navigation sur le substrat
Alignement arrière (optionnel)	Permet d'aligner les expositions sur les structures au dos du substrat

Options avancées - Amélioration des performances
Système de coordonnées de haute précision	Comprend l'étalonnage de la plaque d'or et la surveillance du climat : 2e couche alignement jusqu'à 350 nm
Mode professionnel en niveaux de gris	1024 niveaux de gris, logiciel professionnel de conversion de données
Système de chargement automatique	Manipulation de masques jusqu'à 7" et de plaquettes jusqu'à 8" avec deux stations de transport, un pré-aligneur et un scanner de plaquettes.

Dimensions du système de la version standard
Largeur × profondeur × hauteur	1300 mm × 1100 mm × 1950 mm (unité de lithographie uniquement)
Poids	1000 kg (unité de lithographie uniquement)

Exigences en matière d'installation
Électricité	230 VAC ± 5 %, 50/60 Hz, 16 A
Air comprimé	6 - 10 bars

Veuillez noter
Les spécifications dépendent des conditions individuelles du processus et peuvent varier en fonction de la configuration de l’équipement. La vitesse d’écriture dépend de la taille des pixels et du mode d’écriture. La conception et les spécifications peuvent être modifiées sans préavis.

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