S2P-PC-3DLE - система фемтосекундной 3D-нанопечати для технологии соединения на базе фотонной проволоки PWB
- Машинное зрение и автоматическое 3D-совмещение с нанометровой точностью.
- Сверхвысокоскоростная обработка со скоростью сканирования до 80 000 мм/с.
- Автофокусировка с разрешением позиционирования ≤ 30 нм.
- Конфокальное измерение 3D-топографии.
- Стабилизация и автоматическая компенсация мощности лазера.
S2P-PC-3DLE — высокопроизводительная система прямой лазерной записи, разработанная специально для технологии фотонной проволоки (Photonic Wire Bonding, PWB) при интеграции фотонных чипов. Система выполняет трехмерное изготовление с нанометровым разрешением и сверхточное совмещение. Благодаря этому она решает ключевые задачи 3D-фотонной интеграции: формирование высокоточных межслойных соединений и гетерогенное корпусирование.
Работа системы основана на многофотонной полимеризации (МФП). Этот метод позволяет изготавливать оптические структуры произвольной формы в полноценном 3D с субмикронным разрешением. Таким образом, система становится принципиально новой производственной платформой для гибридной интеграции кремниевых фотонных чипов, фотонных схем на ниобате лития (LN) и квантово-оптических устройств. Минимальная ширина линии составляет менее 100 нм, шероховатость поверхности — менее 10 нм, что позволяет выполнять 3D-изготовление с нанометровой точностью непосредственно на фотонных чипах.
Нанометровая точность изготовления и субмикронная точность совмещения делают S2P-PC-3DLE важным технологическим инструментом для интеграции фотонных чипов и способствуют значительному развитию этой области. Система отвечает самым строгим требованиям к позиционированию и обработке в различных сферах применения. Она подходит как научно-исследовательским организациям, разрабатывающим передовые фотонные устройства, так и промышленным предприятиям, ведущим серийное производство интегрированных фотонных систем.
Особенности:
| Параметр | Значение | Ед. измерения |
|---|---|---|
| Рабочие характеристики | ||
| Тип системы | Система многофотонной полимеризации (МФП), прямая (upright) конфигурация, автоматическое планирование и генерация оптимальной траектории обработки | – |
| Минимальный латеральный размер элемента | ≤ 200 (стандарт); ≤ 100 (лучший результат) | нм |
| Минимальная стабильная ширина линии (для PWB) | ≤ 400* | нм |
| Минимальный вертикальный размер элемента | ≤ 650 (лучший результат) | нм |
| Минимальный стабильный вертикальный размер элемента (для PWB) | ≤ 1300* | нм |
| Повторяемость размеров поперечного сечения оптических волноводов | σ ≤ 30 | нм |
| Поле экспонирования и глубина обработки | L ≥ 400; W ≥ 350; H ≥ 250 | мкм |
| Оптимальная шероховатость поверхности Ra | ≤ 20 | нм |
| Максимальная скорость сканирования (при обработке образца) | 80 000* / M, где M — увеличение объектива | мм/с |
| Максимальный размер образца | От 2 мм до пластин 8 дюймов; столик с двумя вакуумными портами | – |
| Типы подложек | Стекло, кремниевые пластины, SiP, SoL, SiN, InP; адаптация к подложкам разного размера | – |
| Максимальный диаметр поля записи | (F/M) × 80 %, где F — номер поля (field number) объектива, M — его увеличение | мм |
| Функциональные системы | ||
| Лазер | Длина волны 515 ± 5; средняя мощность ≥ 1; длительность импульса < 200; частота следования импульсов ≥ 80; стабильность мощности (СКО) ≤ 0,5 | нм / Вт / фс / МГц / % |
| Лазерный затвор безопасности | Частота переключения ≥ 10; световой диаметр ≥ 4 | Гц / мм |
| Высокоточный позиционирующий столик | На аэростатических подшипниках или механический; диапазон перемещения XYZ 200 × 200 × 12 | мм |
| Система флуоресцентной детекции | Точное позиционирование по границе раздела для подложек из разных материалов; повторяемость по оси Z ≤ 30 (σ) | нм |
| Конфокальная сканирующая система | Измерение 3D-топографии и высокоточное определение положения; погрешность повторяемости измерений ≤ 30 | нм |
| Система сверхвысокоскоростной обработки | Максимальная скорость сканирования 80 000 в одноточечном/одноканальном режиме; разрешение ≤ 100 при полной производительности; скорость обработки ≥ 6 слоев в секунду по всему полю записи; 40 млн вокселей в секунду в высокоскоростном режиме | мм/с / нм / слой/с / воксель/с |
| Модуль визуализации | Автоматическое распознавание меток и совмещение; поле зрения ≥ 2 × 1,7; увеличение ≥ 3× | мм |
| Модуль визуализации для литографии | Поле зрения ≥ 400 × 350, увеличение ≥ 16×; высокоточный контроль образца и совмещение | мкм |
| Система автофокусировки | Автоматическое обнаружение границы начальной фокусировки и позиционирование по ней с разрешением ≤ 30; высокоточное отслеживание поверхности | нм |
| Система визуализации высокой четкости | Микроскопическая визуализация и измерения в реальном времени; единая глобальная система координат для изготовления и контроля | – |
| Модуль машинного зрения | Промышленные камеры высокого разрешения и алгоритмы глубокого обучения; автоматическое распознавание реперных меток с точностью ± 200; мультимодальная визуализация, компенсация теплового дрейфа в реальном времени | нм |
| Модуль адаптивного отслеживания границы раздела | Соосное совмещение измерительного и обрабатывающего пучка in situ, микронная точность позиционирования; программируемый диапазон фокусировки по оси Z ± 100 | мкм |
| Система стабилизации непрерывной работы | Интегрированная автокалибровка, стабилизация пучка в реальном времени с компенсацией дрейфа и колебаний мощности | – |
| Система автоматической компенсации мощности лазера | Подстройка энергии в режиме реального времени для устранения дефектов обработки торцов | – |
| Многоуровневая система виброизоляции | Собственная многоуровневая система подавляет внешние низко- и высокочастотные вибрации и обеспечивает стабильные условия обработки | – |
| Система климат-контроля | Термостабилизация в зоне обработки и оптическом тракте ± 0,5 (при колебаниях температуры окружающей среды ≤ ± 1) | °C |
| Поддерживаемые форматы файлов | GWL, STL, DXF, облака точек, полутоновые изображения, BMP; прямое объемное изготовление по 3D-файлам GWL/STL | – |
| Аппаратная архитектура | Модульная конструкция с предустановленными интерфейсами для модернизации аппаратной и программной части | – |
| Программное обеспечение | Собственная система управления:визуальное программирование, сохранение и загрузка файлов технологического процесса, отображение и экспорт журнала в режиме реального времени. Библиотека моделей для генерации PWB и PML: ввод параметров, визуальный предварительный просмотр (WYSIWYG), автоматическая генерация данных обработки | – |
| Опциональные модули | ||
| Модуль сверхвысокоскоростной параллельной обработки # | Фазовый пространственный модулятор света, параллельная обработка массивом из 100 пучков, однородность > 98 | % |
| Модуль высокоточной термостабилизации # | Стабильность температуры ± 0,1 | °C |
| Система автоматической смены объективов # | Смена объектива одним нажатием через команды управляющего ПО с синхронной подстройкой параметров | – |
| Модуль многоканальной независимой обработки # | Синхронное изготовление сложных 3D-структур по независимо управляемым оптическим каналам | – |
| Система высокоскоростной воксельной модуляции # | Динамическая 3D-модуляция вокселей для повышения качества поверхности и производительности | – |
| Двухлучевой модуль STED # | Точность < 50; соосная схема пучков с активной коррекцией ошибок | нм |
| Система автоматического нанесения фоторезиста in situ # | Прецизионное нанесение и обновление фоторезиста в замкнутом цикле | – |
| Модуль автоматического проявления # | Полностью автоматическое проявление с технологией предотвращения обрушения структур | – |
| Система формирования пучка # | Динамическая модуляция пятна: бесселев, кольцевой, матричный профили | – |
| Габариты и масса ** | ||
| Размеры (Д × Ш × В) | ≤ 1800 × 1600 × 2000 | мм |
| Масса | ≤ 1600 | кг |
| Требования к установке | ||
| Электропитание | 220 / 10 / 50 | В / А / Гц |
| Сжатый воздух | 6–8, стабильность ± 0,5 | бар |
| Освещение помещения | Желтое | – |
- Фотонная проволока (PWB) для соединения фотонных чипов.
- Гибридная интеграция кремниевых фотонных чипов, фотонных схем на ниобате лития (LN) и квантово-оптических устройств.
- Межслойные соединения и гетерогенное корпусирование в 3D-фотонной интеграции.
- Изготовление микролинз на торце чипа.
- НИОКР и серийное производство интегрированных фотонных систем.
