Laser-Lithographie-Anlage
Gerätebezeichnung: Heidelberg Instuments DWL66fs
Geräteverantwortlicher: Hengsbach, Stefan
Standort: Reinraum im Gelblichtbereich
Fertigungsmittelnummer:
Spezifikations-Nummer:
Kurzbeschreibung
Der DWL66fs von Heidelberg Instruments, kurz Laserschreiber; ist eine Lithographiesystem zum maskenlosen Belichten von Substraten.
Technische Beschreibung
Der Laserschreiber kann verwendet werden um hochauflösende 2D-Strukturen zu schreiben. Die Anlage ist vielfältig einsetzbar und wird unter Anderem zur Herstellung von Pinhole oder Säulenstrukturen im biologischen Bereich, zur Herstellung von Gitterstrukturen für die Röntgentechnologie und der Erzeugung von Mikroaktoren eingesetzt. Die verwendetet Wellenlänge beträgt 355nm womit sich sowohl Su-8 (negativ) als auch AZ-Resiste (positiv) belichten lassen. PMMA lässt sich aufgrund der Wellenlänge nicht belichten.
Die erreichbare Auflösung hängt von verschiedenen Faktoren ab (Design, verwendeter Resist…) sowie vom verwendeteten Schreibkopf. Zur Verfügung stehen zwei Schreibköpfe. „10mm“ und „4mm“. Die Angaben beziehen sich auf den Arbeitsabstand der Schreibköpfe. Nominell habe die Köpfe eine Auflösung von 2,5µm (10mm-Kopf) und 1µm (4mm-Kopf). <to be continued)
Funktionsweise
Geeignetes Dateiformat
Um eine möglichst kurze und wenig aufwändige Nachbearbeitung bei der Programmierung des DWL66fs zu erzielen, sollten folgende Punkte beachtet werden. Als Datencontainer hat sich eine DXF-Datei im "Autocad 2000LT" Format als geeignet erwiesen. Beim Erstellen der Skizze ist es sinnvoll, alle zusammen hängenden Linien als Polylinien zu generieren oder in diese umzuwandeln. Dadurch kann die Software zur Laserprogrammierung die verschiedenen Flächen i.d.R. immer autmatisch erkennen. Und zur Übersicht sollten drei Layer vorhanden sein, die Substrat, Strukturen und Einheiten enthalten.
Wichtig: Der Laser kann nicht hellsehen! Daher muss für den Benutzer eindeutig angegeben werden, welche der Flächen belichtet oder eben nicht belichtet werden sollen.
DXF-Format
Das DXF-Format ist ein weltweit gängiges Dateiformat zum Austausch von CAD-Daten zwischen verschiedenen Systemen (Software und Hardware). Aber auch hier gibt es zwischen den verschiedenen Versionen von 1982 bis heute immer wieder Unterschiede, weshalb eine Kompatibilität immer zuvor getestet werden muss. DXF ist kein geeignetes Format zum Bearbeiten von Zeichnungen, sondern es ist lediglich für den Datenaustausch geeignet. Für die Datenübergabe ist hier das Autocad 2000 LT Format zu wählen.
Wichtig: DXF-Dateien speichern keine Einheiten, alle Koordinaten sind lediglich Zahlen. Daher ist ein Zeichnungs-Layer anzulegen, der eine einfache bemaßte Geometrie enthält. Dies könnte z.B. ein die Strukturen umrahmendes Rechteck sein, dessen Seitenlängen und Einheiten als Text eingefügt sind. Idealer Weise sollte jedoch der zum Layout richtig positionierte und ausgerichtete Umriss des zu bearbeitenden Substrats gewählt werden, um somit Position und Größenordnung des Layouts eindeutig festzulegen.
Polylinien in AutoCAD
Um dem Benutzer und der Software eine einfache Erkennung der zu belichtenden Strukturen zu ermöglichen, hat es sich als sinnvoll erwiesen, alle zusammenhängenden Konturen als Polylinie zu generieren oder in eine Polylinie umzuwandeln. Zuvor sollten die Strukturen "aufgeräumt" werden, damit doppelte Linien verschwinden.
- Sollen mehrere Linien in eine Polylinie umgewandelt werden, so hilft in AutoCAD 2013 folgender Befehl
- PEdit <enter>
- m <enter> um mehrere Linien oder Strukturen auszuwählen
- "mit der Maus Objekte wählen" <enter>
- J <enter> um in Polylinien zu verwandeln
- v <enter> um die ausgewählten Linien zu verbinden, unter folgenden Parametern
- <enter> (0.00 scheint der Standardwert zu sein) um alle Linien zu verbinden, die direkt aneinander angrenzen, Lücken und Strukturen bleiben also erhalten. Wenn sich Linien partout nicht verbinden wollen, dann ggf. diesen Wert erhöhen (z.B. auf 0.0001)
- <enter> ...fertig.
Zusammenfassung
- Drei Layer
- Substrat
- zu belichtende Strukturen
- Maßstab mit Längeneinheiten
- Strukturen als Polylinien
- im AutoCAD 2000 LT DXF-Format speichern
Weitere Informationen zu DXF-Dateien und AutoCAD finden sich auch in der Wikipedia. Praktische Fragen können ggf. Stefan Hengsbach, Sebastian von der Ecken oder Google beantworten.
Für die Blaue Laufkarte
Der vorherige Abschnitt beschrieb das erstellen einer kompatiblen und die wichtigen Informationen beinhaltenden DXF-Datei. Für die Ausführung eines Bearbeitungsauftrags (Blaue Laufkarte) sollten folgende Punkte auf diesem vermerkt sein.
- Konvertierung
- Name' der DXF-Datei und des Designs
- Größe(-nordnung) des Designs
- Ton (Welche Strukturen sollen stehen bleiben? Ggf. zusätzlich kleine Skizze und kommentare in DXF-Datei!)
- Kleinste Strukturgröße (z.B. Stegbreite)
- Laserschreiben
- Anordnung auf Wafer/Substrat
- Alignmentstrukturen (z.B. Positionskreuze) und Layoutstrukturen sollten eindeutig bemaßt sein
