Litografía 2.5D Y 3D – microimpresión 3D Alto rendimiento y escalabilidad con precisión ajustable.

Los sistemas de Heidelberg Instruments utilizan litografía en escala de grises para la creación de micro y nanoestructuras 2,5D con diferentes gradientes de altura, lo que permite la fabricación de superficies con topografías complejas.

En la litografía láser de escritura directa, el paisaje virtual CAD se asigna a los valores de gris del sistema, donde cada valor corresponde a un nivel de intensidad de exposición. Durante la exposición, el sistema modula la intensidad del láser a nivel de píxel por píxel, controlando así la profundidad de exposición para cada píxel individual. Se puede acceder a hasta 1024 niveles de gris en un solo paso de exposición, lo que ofrece la resolución vertical más alta sin alineaciones críticas. Luego, la exposición resultante se procesa mediante métodos como RIE o galvanoplastia para crear la topografía 2,5D. El concepto de exposición en escala de grises también es escalable, con sistemas capaces de modelar sustratos de hasta 800 mm x 800 mm de tamaño. Los problemas comunes y desafiantes, como los efectos de costura y las no linealidades, se resuelven con técnicas de patrones avanzadas, como exposiciones de múltiples pasadas y distribuciones optimizadas de valores de gris.

Un área de aplicación clave para la litografía en escala de grises es la creación de elementos microópticos como lentes de Fresnel, rejillas blazing, microlentes y conjuntos de microlentes, todos los cuales son componentes clave de la microóptica moderna. La litografía en escala de grises también se puede utilizar en la creación de MEMS, MOEMS, dispositivos de microfluidos y superficies texturizadas.

Heidelberg Instruments ofrece numerosos paquetes de escala de grises, según el nivel de rendimiento requerido para la aplicación.

  • DWL 2000 GS / DWL 4000 GS laser lithography (link)
  • DWL 66+ laser lithography (link)

La polimerización de dos fotones (TPP) es una tecnología de escritura láser directa sin máscara. Con TPP, la interacción luz-materia sólo tiene lugar dentro del volumen de un punto láser enfocado. La absorción simultánea de dos fotones en el punto enfocado desencadena la polimerización localmente confinada de un material fotosensible expuesto.

Este foco láser se puede mover por todo el volumen del fotorresistente en las tres dimensiones, lo que permite escribir estructuras 3D complejas a lo largo de la trayectoria del láser. Gracias a su naturaleza flexible, la fabricación de TPP es una gran solución en varias áreas de aplicación, como la microóptica, la fotónica, la micromecánica y la biomedicina.

Ventajas del TPP

Las capacidades de impresión 3D real y de alta resolución distinguen al TPP de las tecnologías alternativas y permiten aplicaciones novedosas en diferentes industrias.

Estructuras complejas en un solo paso del proceso

Se pueden fabricar estructuras muy complejas en un solo paso del proceso sin la necesidad de deposición posterior de material fresco, como en las tecnologías de impresión 3D convencionales (por ejemplo, impresión 3D de metal o estereolitografía).

Resolución por debajo del límite de difracción

La absorción no lineal significa que se puede lograr una resolución de impresión en la escala de 100 nm. Por lo tanto, la resolución no está limitada por la difracción, a diferencia de los métodos de escaneo láser convencionales.

Precisión y escalabilidad

Se pueden realizar estructuras muy precisas, desde la escala submicrométrica hasta la escala centimétrica. TPP cierra la brecha entre las herramientas de nano y microfabricación y la impresión 3D convencional.

Capacidad de fabricación sin costuras

Se puede lograr una calidad superior de los componentes ópticos sin defectos de unión con el modo de escritura de campo de visión infinito (IFoV), utilizando el diseño sincronizado de 5 ejes en el equipo de escritura láser directo MPO 100. Como ejemplo, se puede fabricar una matriz de microlentes cilíndrica con costura. Un inconveniente importante de esta técnica son los artefactos de unión no deseados a lo largo de los bordes, que conducirán a una degradación de la calidad de muchos componentes ópticos. MPO 100 modela matrices de microlentes cilíndricas utilizando el modo de escritura IFoV. Al sincronizar los ejes etapa y galvo, es posible escribir estructuras grandes sin unir.

Compatibilidad con procesos de nano y microfabricación

Dado que la tecnología TPP utiliza materiales similares (fotorresistentes y disolventes) a los de las tecnologías estándar de nano y microfabricación, la integración en los flujos de trabajo convencionales es perfecta.

Impresión en el dispositivo

Las estructuras se pueden imprimir directamente en dispositivos activos (LED, fotodiodos, EEL, VCSEL) o pasivos (fibras, sustratos irregulares). Esto elimina los procesos heredados que consumen mucho tiempo, como la alineación activa de componentes individuales.

Microóptica para diversas aplicaciones

Se pueden utilizar conjuntos de microlentes con diferentes tamaños y formas para aplicaciones de sensores y imágenes.

Multi-user Tool for 3D Lithography and 3D Microprinting

Estos equipos son adecuados para las siguientes APLICACIONES: 

  • DISPOSITIVOS CUÁNTICOS. UNA MEGATENDENCIA CON GRANDES EXIGENCIAS A LA LITOGRAFÍA

Las actividades de investigación y desarrollo de dispositivos cuánticos están creciendo fuertemente y a un ritmo rápido en todo el mundo. Los futuros dispositivos cuánticos prometen revolucionar la computación, la detección y la comunicación de datos. Los prototipos y las ideas para los dispositivos cuánticos son muy diversos y se basan en una gran variedad de partículas y cuasipartículas en función de sus propiedades específicas y su interacción.

  • MATERIALES 1D Y 2D. LITOGRAFÍA DE BAJO DAÑO CON SUPERPOSICIÓN DE ALTA PRECISIÓN EN MATERIALES SENSIBLES 1D Y 2D

Los dispositivos fabricados con materiales 1D y 2D suelen presentar una física interesante con numerosas ventajas. Sin embargo, las impurezas y los defectos pueden limitar el rendimiento de los dispositivos fabricados con dichos materiales.

  • MICROFLUÍDOS. LITOGRAFÍA DE ALTA RELACIÓN DE ASPECTO EN MICROFLUIDOS

El estudio de la microfluídica se utiliza para reproducir reacciones químicas del mundo real o permitir la detección de las cantidades más pequeñas de sustancias. Un ejemplo perfecto es el «lab-on-a-chip», en el que las reacciones químicas o biológicas se observan a microescala, lo que aumenta la eficacia y permite la aplicación en condiciones restringidas/controladas. Otros ejemplos son los chips microfluídicos que sirven de sensores o los «bio-chips» que se utilizan para el análisis de proteínas/ADN o para el diagnóstico de muestras de sangre microscópicas.

  • CIENCIA DE LOS MATERIALES. LITOGRAFÍA PARA NUEVOS MATERIALES

A medida que las dimensiones del patrón y del dispositivo se reducen, las propiedades del material cambian en función del tamaño y la forma. La litografía de escritura directa es una técnica muy flexible para modificar y dar forma a los materiales a nano y microescala con el fin de estudiar y controlar una gran cantidad de propiedades físicas.

La litografía láser de escritura directa puede utilizarse para crear patrones, estructuras y texturas a microescala, así como contactos para dispositivos electrónicos y mediciones. La litografía de sonda de barrido térmico puede utilizarse de forma similar en la nanoescala, con la capacidad añadida de poder iniciar directamente diversas modificaciones del material mediante el calentamiento local. Además, se pueden alcanzar algunos estados de la materia que no son accesibles macroscópicamente gracias al calentamiento y enfriamiento ultrarrápidos y a la alta presión local que se puede aplicar con la punta calentada a nanoescala del NanoFrazor.

 

Para ampliar información: info@irida.es