高精度激光直写光刻机是一个用于直接CAD到基板精确图案化的系统。它既可以用作通用图案化工具，也可以用作满足特定研究或生产需
求的专业系统。该系统在洁净室中完全组装，由以下部分组成：

      • 写入单元

      • 控制单元

      • PhotonSter®软件包

      • 环境控制单元（可选）

应用包括微电子、微光学、微波电路、太赫兹技术、微机械、微流体、石墨烯技术等的直接衬底图案化和掩模制造。

图案化可以在任何抗蚀剂涂覆的基板上进行，如半导体晶片或芯片、玻璃、蓝宝石、聚合物等。

该系统通过了CE认证。

写入单元

   -固态GaN激光器，用于在任何标准宽带抗蚀剂膜（AZ，S）和薄SU8（<5μm）上进行通用光刻，规格如下：

         激光器类型：半导体（GaN）

         波长：405nm

         工作模式：连续（CW）和脉冲。

         输出功率（操作员可调节），按订单定义：

                 • 50-100 mW，用于标准0.2-10μm厚的抗蚀剂

                 • 50-250 mW，用于厚抗蚀剂

                • 50-400mW。

         保证使用寿命：20000小时。

  -可选375 nm GaN激光器，专用于SU8或其他厚度大于5μm的紫外线敏感抗蚀剂，规格如下：

         激光器类型：半导体（GaN）

         波长：375 nm

         工作模式：连续（CW）和脉冲。

         输出功率：60 mW。

         保证使用寿命：20000小时

  -点击鼠标切换波长。

  -书写区域（mm）：160x160

  -基板尺寸（mm）：从5x5到200 mm x 200 mm。

  -基板厚度：0至10毫米。

  -超精密XY载物台，具有线性电机和纳米定位功能，静态分辨率为10nm。

  -具有+/-0.4μm重叠对准精度的多层图案化（适用于稳定在+/-1°C内的操作环境）和用于在现有标记上对准的工具。

  -可选择自动或手动配准多层叠加。

  -超精密Z工作台，量程+/-2.4毫米，精度0.1微米。

  -光学自动对焦和表面跟踪，允许自动对焦和构图

         • 在不平整或轻微倾斜的基板上，带自动补偿（最大倾斜3度）

         • 直到基板边缘，即使是小样本（5x5 mm）

         • 在略微凸起或凹陷的表面（最小曲率半径75 mm）或具有波纹的表面上。

  -在光束扫描和台扫描模式下，具有256级灰度级图案化能力。

  -正图案和负图案。

  -X或Y或XY镜像图案化。

  -七种写入模式：光束光栅扫描、舞台光栅扫描、矢量、轮廓、散射扫描、闪光、手动。任何XY载物台移动都已编程，位置同步
光束打开/关闭。

          -光束扫描：这是标准的写入模式：将整个图案转换为位图图像并划分为平行条。激光束在基板上扫描，同时沿着与扫描方向（X）
正交的每个条带（Y方向）移动。位图图案是通过在每次扫描期间调制光束而获得的。在完成一个条带之后，各阶段移动到下一个
条的顶部，并重复该过程。所有条带彼此精确对齐，相邻条带之间没有可见的缝合错误。

            -阶段扫描：光束保持静止，通过沿图案的整个宽度快速来回移动X阶段获得光栅扫描路径，而Y阶段移动缓慢。

            -矢量扫描：这非常适合绘制长隔离线或特定应用（光化学、修剪等）。光束保持静止，xy阶段用于绘制组成图案的线。

            -轮廓扫描：梁保持静止，xy台移动以绘制所有设计的直线和圆弧。

            -分散扫描：这是一种专有的写入模式，只有在系统安装时才向最终用户公开。

           -Flash扫描：这是一种专有的写入模式，只有在系统安装时才向最终用户公开。

           -手动：此模式允许用户沿所需图案手动驱动激光束，直接在视频窗口上执行该过程。

  -光学分辨率（最小线宽），可通过更换最终聚焦透镜进行选择：

         405nm激光：

            • 0.5μm，特征定位分辨率为0.1μm，在厚度大于0.4μm的抗蚀剂上

            • 1.6μm，特征定位分辨率为0.2μm

            • 4μm，特征定位分辨率为0.4μm

            • 8μm，特征定位分辨率为0.8μm

         可选375 nm激光器

            • 5μm，特征定位分辨率为0.5μm，焦深为40μm

   包括所有解决方案。通过更换最终聚焦透镜来改变分辨率。所有聚焦镜头都安装在滑块中，手动选择只需两秒钟。

   -可选的自动换镜头系统（ALC），只需点击鼠标即可更换镜头。ALC还允许根据用户定义的批处理程序在前一层上进行无人值
守的镜头更换和自动重新对准。

   -光束扫描模式（光栅扫描）下表面图案化速度的范围@405nm：

         • 2-8 mm²/min@0.5μm分辨率，特征定位分辨率为0.1至0.4μm

         • 1.6μm分辨率时为8-30 mm²/min，特征定位分辨率为0.2至0.8μm

         • 30-120 mm²/min@4μm分辨率，特征定位分辨率为0.4至2μm

         • 分辨率为8μm时为120-450 mm²/min，功能定位分辨率为0.8至4μm

   -样品台扫描、矢量和轮廓模式下的线性写入速度：在所有分辨率下最高可达10 mm/s。

   -编写时间计算器。该软件估计启动新模式之前所需的总时间。在进行构图的同时，计算并显示剩余时间。

   -曝光剂量校准工具。

   -光束扫描和散射扫描模式下的边缘粗糙度作为写入速度的函数：

         •0.05 to 0.2 μm @ 2-8 mm²/min @ 0.5 μm resolution

         • 0.1 to 0.4 μm @ 8-30 mm²/min @ 1.6 μm resolution

         • 0.1 to 1 μm @ 30-120 mm²/min @ 4 μm resolution

         • 0.4 to 2 μm @120- 450 mm²/min @ 8 μm resolution

   -作为分辨率函数的线宽均匀性

         • 100 nm @ 0.4 and 0.5 μm resolution

         • 200 nm @ 1.6 μm resolution

         • 400 nm @ 4 μm resolution

         • 800 nm @ 8 μm resolution

   -逐步（粗略）和连续（精细）调节的暴露控制，曝光量指示（mJ/cm2）。

   -Z方向焦点偏移控制，最高可达±100μm。

   -通过B&W数字摄像机对基板进行视觉监控，包括红光基板照明、图像平均和帧抓取。该系统也是一种分辨率为0.1μm的精密
计量工具。透镜更换机制还允许像传统显微镜一样快速选择视场（800，400，200，100μm）。包括计量工具。

   -可选的附加宽视场显微镜（2.5 mm），用于在系统用作显微镜时快速定位图案或搜索对准标记。

   -在图案化的同时，通过用于激光聚焦的相同透镜观看基板。

   -用于协助操作员进行精确多层对准和基板定位的视频工具。

   -可定制的基板真空吸盘。卡盘可以容纳厚度在0到10mm范围内的晶片、芯片和掩模。可以使用任何尺寸和形状的基板，从
5x5 mm开始。卡盘还包含可重新定位的止动块，用于精确定位标准尺寸的基板。可以根据订单定义自定义站点。

   -可选的额外多孔陶瓷真空吸盘，用于薄柔性基板或在吸盘上装载更多小芯片。

   -无油真空泵用于卡盘，通过软件进行远程控制。如果安装现场有真空管路，可以订购带自动排气和远程控制的真空开关来代替
真空泵。

   -可以完全手动控制系统，用于表面检查和测量。

   -将书写头放置在减振不锈钢框架上，以便放置在地板上。
         • 大约重量：120公斤。

         • 不需要压缩空气，不需要冷却空气管道，不需要水。

         • 写入单元内部的最大工作电压为12V。

控制单元
所有电子设备都包含在19英寸标准机架单元中，放置在写头下方，机架单元位于轮子上。控制单元不需要额外的占地空间。

19“x 4U单元包括：

   • 用户界面计算机（工业级计算机，i7-8代CPU，16GB内存），运行在Windows10-pro下，64位。

   • .写入单元的电子驱动器。

   • 可选不间断电源（UPS），备份时间为30分钟。

计算机和电源符合国际安全标准。除了计算机电源（115-230V）外，整个LaserWriter均未使用高电压。包括一个用于紧急完全
断电的按钮，以及基板装载门中用于自动关闭激光的联锁装置。

控制单元管理从绘图到曝光的自动构图过程，以及手动操作（当将系统用作精密视频计量工具时）。它允许操作员定义和控制所
有的图案化参数。

PhotonSter®软件包

这是MICROTECH专有软件包的第12版，用于驱动LaserWriter，在Windows10-pro-64操作系统下运行。它包括：

• CleWin-5布局编辑器，用于图案设计、编辑和数据转换，包括用于布局的图形浏览器，具有GDSII、DXF、CIF等格式转换器，
具有无限许可证。

该编辑器也可以安装在办公室计算机中进行数据准备，并具有无限的教育/研究使用许可证。

   • 数据库管理器，用于处理和检索所有数据文件。

   • 灰度级数据处理套件（带BMP和原始数据处理器）。

   • 写入单元的自动控制器，具有写入模式、速度、激光功率、光束大小等全软件控制。

   • 写入单元的手动控制器，用于将系统用作检测和高精度计量站，包括计量工具。

   • 暴露配方的管理。

   • 多层对齐工具。

还包括一些其他专有软件工具，专门用于研究应用，在培训课程期间向系统用户披露。

包含配方数据库和相关管理软件，用于简单设置所有写入参数，具有无限数量的不同基板和无限数量的每个基板的曝光配方。这
个数据库的创建和使用非常简单明了。

还包括一个用户管理软件，用于多用户环境，具有密码管理和相关实用程序。

一个额外的软件包可以安装在办公工作站上，甚至可以在洁净室外进行数据准备。

PhotonSter®是一个用户友好的软件包，允许任何操作员在几个小时内完全控制系统，即使不查阅操作员手册。其直观的界面和
丰富的帮助信息是使MICROTECH LaserWriter成为世界上流行的激光图案生成器的要点之一。

可选环境控制单元（ECU）

LaserWriter通常配有一个标准外壳，用于保护写头免受污染和洁净室内气流引起的振动。如果洁净室没有良好的温度或微污染控
制，可以订购一个紧凑型环境控制单元（ECU）来代替标准外壳，提供：

   -将写头的体积压靠在房间上，以防止在图案化过程中来自房间的微接触。

   -创造一个温和的内部气流，能够使写头的所有部分保持恒定的温度。

   -从写入头中提取内部产生的多余热量。

空气流动和加压都是通过高效空气过滤器的微过滤空气。

电子控制器用于调节室内的空气流量和温度。温度稳定性优于1°C，外部波动高达6°C。

技术细节

   1） LaserWriter操作基于两种光栅扫描模式、两种矢量/轮廓模式和两种额外的特殊模式（闪光、散射）以及手动操作。

在光束扫描模式中，图案被转换为位图图案并被划分为平行条带。激光束在基板上沿X方向扫描，同时沿每个条带（Y方向）移动。
位图图案是通过在每次扫描期间调制光束而获得的。

每条带的宽度取决于所选的分辨率，范围从100μm到800μm。在完成一个条带后，各阶段移动到下一个条的顶部，并重复该过
程。所有条带彼此精确对齐，相邻条带之间没有间隙或重叠。专利的零针技术被用于此目的。

根据操作员选择的光学分辨率，电子像素大小（网格大小，即图案定位分辨率）为0.1/0.2/0.4/0.8μm。

在样品台扫描模式中，通过沿图案的整个宽度前后快速移动x台，在基板表面上扫描光束，而Y台缓慢移动。

矢量和轮廓模式非常适合长隔离线的构图或特定应用（光化学、修剪等）。任何XY载物台移动都可以通过位置同步光束打开/关
闭进行编程。

   2） 基板尺寸：标准真空吸盘可以分配任何基板尺寸，从5毫米x 5毫米到200毫米x 200毫米。也可以使用圆形或不规则形状的基

板。通过放置在卡盘表面的可调节机械止动器，可以快速定位标准尺寸的基板。可以为任何非标准基板添加额外的挡块。有了额
外的可选陶瓷卡盘，可以容纳薄的柔性基板，以及几个小的隔离芯片。

   3） 基板厚度：可使用0至10mm厚的基板。

   4） 聚焦：LaserWriter使用专有的聚焦系统，具有4毫米的范围和可调节的偏移。它可以自动跟踪基板表面，即使在非平面、
凹面或凸面（最小曲率半径75 mm）或有波纹的表面上也可以进行构图。聚焦系统是光学的。与其他聚焦技术相比，这有两个
主要优势：

         • 在表面上不施加压力，即使在薄而精细的膜上也可以直接构图；

         • 图案可以到达样本的边缘（没有死区），也就是说，图案可以具有与样本相同的大小。这对于在小基板上直接图案化是有用的。

   5） 线宽：通过更换最终聚焦光学器件来选择最小图案线宽（分辨率）。这只需要几秒钟，因为所有的镜头都位于一个滑动平台
上。当系统用作测量显微镜时，这种简单快速的透镜更换机构也可用于改变放大倍数。

   6） 标记对齐：对齐标记的位置可以存储，稍后用于图层对齐。这允许在同一基板上进行更多的工艺并适当地重叠。

   7） 掩模制造的计量补偿：可以修改LaserWriter中使用的计量，以匹配其他图案化工具（如电子束）的计量。这在生成遮罩集时
非常有用，其中一些遮罩是用工具制作的，而其他遮罩是用另一个工具制作的。

   8） 多层和混合匹配光刻：在多层直接写入图案化中，系统使用对齐点来匹配前一层，即使这是用另一种工具制作的：新层会自
动移动、旋转和缩放以匹配前一个层。

   9） 倾斜补偿：可以在稍微倾斜的基板上进行写入（最大2度）。如果使用具有非平行表面的小样品，或者当它们粘合在较大的
载体板上并且胶水不完全均匀时（这是图案化非常小的样品时的典型情况），该功能非常有用。软件评估倾斜量，并在写入过程
中实时进行补偿。

   10） 灰度级图案化：该功能允许衍射光学器件和MEM以及任何其他由表面浮雕制成的结构进行直接图案化或掩模制造。从设计
数据到图案化的过程简单明了。

   11） SU8上的图案化：405nm激光源允许在涂有薄SU8抗蚀剂（<5μm）的基板上曝光。额外的375nm激光源和具有长焦深的
相关聚焦光学器件是厚SU8专用的。

   12） 视频显微镜：LaserWriter也是一种测量视频显微镜。用于选择图案分辨率的透镜组也用于视频显微镜和多层对准，具有四
个可选视场：100、200、400、800μm。为了在大衬底上快速找到结构，还可以选择额外的宽场透镜。

   13） 自动检测样本边缘。包括一个用于在小样本上自动对中图案的工具。首先自动检测样本边缘，然后将图案位置定位在中心。

LaserWriter一些相关功能的简要概述

   -针对研发和小型生产进行优化。

   -LaserWriter中使用的405和375nm固态激光器是直接调制的（没有声光调制器），并且实际上具有无限的寿命。激光光源的保
修期为20000小时。然而，到目前为止，在过去15年中，世界各地安装的所有LW405系统中甚至没有更换过激光器。

   -405nm的激光波长与大多数标准光刻胶和薄SU8的灵敏度光谱兼容。375nm的源对于厚SU8抗蚀剂是特定的。

   -405nm的120mW激光源提供了足够的功率来图案化甚至10μm厚的抗蚀剂膜。这允许将该系统用于高分辨率作业（微电子、微
光学，具有薄抗蚀剂）和低分辨率图案（微流体、微波电路、PCB、太阳能电池等，具有厚抗蚀剂。为了在较厚的抗蚀剂上快速
图案化，建议使用可选的240 mW或360 mW激光器。

   -非气动聚焦系统不会对基板施加任何压力，激光束可以聚焦在精细的基板（MEMs膜和X射线掩模）上，也可以聚焦在小而不规
则的基板上（用于无掩模直接构图）。此外，衬底可以被图案化到边缘，没有“死区”。

   -PhotonSter®软件包经过优化，可以简单直观地使用LaserWriter执行大量操作。它既允许对所有系统功能进行深度全手动控制
，也允许简单直接地访问自动图案化功能。所有配置参数都受密码保护，因为普通用户不需要访问它们。操作员决不会因为错误
的设置或命令而意外损坏硬件。任何错误都由一条消息指示，该消息告诉用户如何更正错误。

   -系统制造商随时准备收集来自最终用户的任何反馈和建议。任何与系统软件相关并能够提高LaserWriter灵活性的新想法都将免
费添加，并提供给所有其他系统用户。   -LaserWriter的所有权成本实际上为零。迄今为止，世界上安装的所有系统都在运行，并且仍然运行，无需维护成本和耗材。与

系统运行直接相关的唯一成本是电力，所需电力不到500瓦。

可选配件

   1.额外的375nm激光（60mW），专用于SU8或其他厚的紫外线敏感抗蚀剂

   2.准备将来在现场安装额外的375nm源。

   3.  405nm激光器的增强功率，240mW或360mW，适用于在厚抗蚀剂上工作。

   4. 自动换镜系统。

   5. 宽视野显微镜。

   6. 如果工具不安装在一楼，或者其他有噪音和振动的工具安装在同一楼层或较低楼层，建议为写头提供额外的阻尼平台。

   7. 操作台（不锈钢），用于显示器、键盘和鼠标（80厘米x 50厘米或85厘米x 85厘米）。

   8. 不间断电源，工业机架单元，备份时间为30分钟（已包含在机架柜中的电子设备系统中）。

   9. 带自动排气的真空开关，代替真空泵。包括一个用于真空吸盘的紧凑型无油泵。如果实验室中已经有真空管线，可以订购带自
动排气的电控真空开关来代替真空泵。

   10. 多孔陶瓷卡盘（3”、4”或6”），用于薄柔性基板或多芯片加工。

   11. 环境控制单元（ECU）

安装要求

   1） 该系统必须直接分配在洁净室的混凝土地板上，也可能分配在建筑物的底层。它不能放在浮动地板上，因为这通常太不稳定
和振动敏感。如果洁净室有浮动地板，MICROTECH将提供在系统安装前准备地板的具体说明。

   2） 建议采用稳定良好的室温（±1°C），以满足多层图案化所需的覆盖精度。

   3） 如果低频噪音和振动低于洁净室操作人员的验收阈值，则可以接受。具体而言，必须仔细评估和限制低频振动和振荡
（<100 Hz）。这种振动通常由旋转真空泵、压缩机和低温泵产生，并且通常可以被系统用户感知。作为指导原则，操作工具时
可接受人员未检测到的振动和低频振荡。

   4） 地板上的系统占地面积（mm）：600 x 600。

   5） 服务通道：系统周围应留出约300毫米的空闲空间。应在工具的左侧或右侧提供用于放置显示器、显示器和鼠标的小桌子的空
间。控制机架位于写入单元下方。控制器不需要额外的占地空间。

   6） 没有空气管道，没有空气或气体连接。系统操作只需要两个230 V插座（一个用于工具，一个用于泵或可选真空开关），所需
总功率不超过500 W。

   7） 所有互连的图纸均包含在系统手册中。

   8） 默认情况下，该系统为基板卡盘配备了一个小型真空泵。如果实验室真空管线已经可用，建议使用真空开关代替泵（见选项
列表）。