ИЛЬЯ СИДОРОВБЕЗМАСОЧНАЯ ЛИТОГРАФИЯ ENRU Связаться
Главная · Прототип 1.0

Настольная безмасочная литография

Установка, которая доказала идею: проекционный литограф на DMD, экспонирующий фоторезист на реальных пластинах прямо из файла GDSII. Настольный прибор в корпусе, светодиод 440 нм, координатный столик XY на сервоприводах с замкнутым контуром по оптическим линейкам, камера, смотрящая через тот же объектив.

Построен и работает

Как это работает

Программируемый фотошаблон на подвижном столике

Идёт экспонирование.
Корпус: головка, столик и электроника в одном светонепроницаемом боксе с кнопкой аварийного останова.
Рендер корпуса: головка, столик и электроника в одном светонепроницаемом боксе с кнопкой аварийного останова.
Столик XY в процессе сборки.
Столик XY в процессе сборки.
После анодирования, в сборе.
После анодирования, в сборе.

Как это работает

DMD TI DLP4710 — 1920 × 1080 микрозеркал — работает как программируемый фотошаблон. Каждый кадр топологии проецируется через микроскопный объектив на фоторезист; столик перемещается шагами, сшивая кадры в единый непрерывный рисунок.

Оптическая схема
Проекционный тракт; камера использует его же.
Автофокус: объектив перемещается по Z.
Экспонирование, вид сбоку.
Столик и каркас корпуса в разобранном виде.
Столик и каркас корпуса в разобранном виде.
Сервоприводы и оптические линейки по обеим осям.
Сервоприводы и оптические линейки по обеим осям.
Поворотная платформа под столиком-держателем — первый шаг к послойному совмещению.
С одной стороны — установка совмещения и экспонирования, с другой — мой безмасочный прототип.
С одной стороны — установка совмещения и экспонирования, с другой — мой безмасочный прототип.
Результаты

Сделано на этой установке

Фотографии, а не моделирование: экспонировано и проявлено на Прототипе 1.0.

Массив кристаллов по всей пластине, сшитый пошаговым мультиплицированием (step-and-repeat).
Массив кристаллов по всей пластине, сшитый пошаговым мультиплицированием (step-and-repeat).
Проявленный массив кристаллов.
Проявленный массив кристаллов.
На столике-держателе внутри установки.
На столике-держателе внутри установки.
Тест полутонов: «Девятый вал» Айвазовского в фоторезисте под микроскопом.
Тест полутонов: «Девятый вал» Айвазовского в фоторезисте под микроскопом.
Четыре проявленных массива лунок 8 мкм в фоторезисте, каждый подписан шагом и временем экспонирования; масштабная линейка 100 мкм
Массивы микролунок в фоторезисте: лунки 8 мкм, каждый массив экспонирован со своими параметрами (здесь шаг 75–78, около 3,4–3,5 с на поле), подписанными рядом. Нанесение на центрифуге при 2500–4000 об/мин, серии по времени экспонирования, проявление.

Точность за счёт калибровки

Субмикронная точность здесь достигается не гранитом и аэростатическими подшипниками. Установка сама измеряет свою геометрию и освещённость камерой в плоскости пластины и компенсирует погрешности на каждом поле; с некалиброванным объективом программа экспонировать отказывается.

Как работает калибровка →

Фотография экспонированного тестового чипа, перспектива приведена к топологии Топология тестового чипа в GDSII
Топология GDSIIВ фоторезисте
5 мм
Топология → фоторезист

Топология и результат

Перетащите разделитель. Слева — файл GDSII, отправленный на установку; справа — фотография результата с исправленной перспективой, чтобы изображения совпали.

Кремниевый чип — 25 × 25 мм; топология на нём (логотип с подписями и четыре изображения с дизерингом) занимает 20 × 20 мм. Одно задание на экспонирование.

Установка экспонирует по одному кадру DMD: этот чип — 1 869 полей по 0,25 × 0,38 мм, уложенных столиком встык. Переключите изображение на Поля экспонирования и обратно и поищите швы.

Что получится в фоторезисте, зависит от проявления не меньше, чем от экспонирования: проявитель, время и температура — всё влияет на результат. Это образцы, полученные при отладке процесса. Работы Магритта и Эшера размыты с обеих сторон: они ещё охраняются авторским правом.

Технические данные

Целевые характеристики

Прототип 2.0. Оптическое ядро и программное обеспечение перенесены с Прототипа 1.0.

Размер элемента
0,7–1 мкм типичномин. 0,4 мкм, зависит от оптики и резиста
Площадь экспонирования
100 × 100 мммасштабируется до 200 × 200 мм
Источник света
Светодиод, 440 нмопция 405 нм · без лазера
Повторяемость по XY
0,2 мкмзамкнутый контур по оптическим линейкам
Обратная связь по положению
Линейки 100 нмопционально до 2,5 нм
Производительность
~2,8 мм²/мин при 1 мкм10×; ~0,9 мм²/мин при 0,5 мкм (20×)
Модулятор света
TI DLP4710 DMD1920 × 1080 микрозеркал
Объективы
10× / 0,5 · 20× / 0,75сменные
Подложки
Si до 4″ · стекло · PCB
Ход X / Y / Z
≥100 / ≥100 / 40 мм
Входной формат
GDSII напрямуюDXF — в отладке
Крепление
Сетка 25 мм, M6×1стандарт оптических столов

В разработке

  • Послойное совмещениеповоротный вакуумный столик-держатель + процедура совмещения в программе
  • Автоматическая смена объективамоторизованное переключение между 10× и 20×
  • Опция: светодиод 405 нмдля элементов меньше 0,5 мкм и более широкого выбора фоторезистов
  • Оптические линейки 2,5 нмдля повторяемости на уровне 25–50 нм

Сейчас это однослойная установка: экспонировал, проявил, готово. Если вашему процессу уже сейчас нужны многослойные структуры с совмещением, спросите меня о сроках.

Применения

Где применяется

Электроника и печатные платы

Платы с узкими проводниками и гибкие платы прямо из топологии — итерация за один день.

Микрофлюидика

Сети каналов, мастер-формы для PDMS, электроды на чипе.

MEMS и датчики

Рисунки в фоторезисте для травления, взрывной литографии (lift-off) и гальваники на Si до 4″.

Фотоника

Решётки, дифракционные элементы, тестовые волноводные структуры.

Разработка аккумуляторов

Тестовые ячейки на чипе, микроэлектродные платформы, микробатареи.

Образование и лаборатории

Без класса лазерной опасности, компактная, в корпусе — реальный цикл от GDSII до пластины.

Ход работ

Как я к этому пришёл

Год итераций. Пре-альфа работала на другом проекторе с первой программой на Windows Forms; Прототип 1.0 получил собственный столик, собственное программное обеспечение и процесс экспонирования со сшивкой полей.

Первая управляющая программа: таблица позиций столика со временем экспонирования для каждого поля
Июль 2025 · пре-альфа

Первая управляющая программа

Windows Forms: таблица полей, у каждого своя позиция и время экспонирования — серии по дозе задавались вручную.

Микроскоп, ×2
Июль 2025 · пре-альфа

Первые проявленные массивы лунок

Тестовые массивы в фоторезисте: каждый экспонирован одним проецируемым полем без сшивки и подписан своими параметрами экспонирования.

Столик XY с поворотной платформой на столе фрезерного станка
Доработка столика

Во фрезерный цех

Столик XY на фрезерном станке: установлена поворотная платформа, монтажная плоскость выведена фрезерованием.

2026

Прототип 1.0

Собственный столик на сервоприводах и оптических линейках, программа QtLithoCAN, автофокус и карта высот, задания со сшивкой полей по всей пластине — всё, что показано выше на этой странице.

На тестовом чипе из 1 869 полей экспонирования нет видимых швов.

Партнёрство

Ищу производственного партнёра и инвестора

Что я предлагаю: работающий Прототип 1.0, проект Прототипа 2.0, полную документацию и собственное программное обеспечение. От партнёра — производство, цепочка поставок и выход на рынок; структура сделки и объём инвестиций обсуждаются. Демонстрации и тестовое экспонирование образцов по договорённости.