Quantum X shape

Quantum X shapeは、産業界で実績のあるプラットフォームQuantum Xと同じシリーズで、ウェハスケールの微細加工を進化させます。最大6インチまでのシリカ基板やシリコンウェハを処理できます。標準的なウェハおよび他の基板タイプのプロセスは、後工程や既存の産業プロセスラインに統合する際に非常に重要です。

多くの2PPシステムと対照的に、Quantum X shapeは立位で造形します。独自のフォトレジストディスペンサと組み合わせることで、プリンティングプロセス全体を通して、また大面積でも、プリンティング材料を正確に投与できます。

その結果、50 x 50 mm²のプリンティングエリアに、最大200種類の一般的な構造を一晩で造形することができます。

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Quantum X Shapeのガルボシステムは、動作範囲が最適化されており、物理的限界に近い1,750μmまで造形フィールドを拡大しています。メソスケールのオブジェクトを、最速でスティッチング無く造形するには、このように最適化および校正された造形フィールドが極めて重要です。さらにスマートシステムアルゴリズムが、鋭いコーナーやエッジでガルボミラーを加速・減速することでガルボシステムを制御します。同時にレーザー出力をスキャン速度に合わせて調整し、プリンティングプロセス中の各ボリュームについて露光量を一定に保ちます。これは最適なプリンティング速度と最高の精度を実現する唯一の方法です。簡単な例で補足説明すると、ガルバノメータコントロールユニットはレーシングカーのようなもので、カーブの多いレーストラックでは理想的な軌道で加速・減速し、直線では最高速度で走行します。

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プリンティング速度とは、1秒間に造形されるヴォクセル（Voxel）数であり、デジタル情報がどのように硬化材へと変換されるかを示します。Quantum X shapeは、毎秒100万ヴォクセルと極めて高速です。これによりQuantum X shapeは、このクラスで2番目に優れたシステムであるPhotonic Professional GT2の4倍の速度を実現しています。
下に示すプロットは、二光子重合（2PP）と一般的なアディティブ・マニュファクチャリング技術を、造形速度と形状サイズの観点から比較したものです。2PPの絶対体積プリンティング速度で測ると、その順次処理過程は他の技術よりも速度が劣って見えます。ただしこの技術は、高解像度のヴォクセルサイズに比べて、高いヴォクセル造形速度を特徴としています。

Quantum X shapeは、ナノ/マイクロ/メソスケールでのラピッドプロトタイピングやウェハスケールの3D造形向けに設計されています。対物レンズ、適切な樹脂、良好に調整されたプリンティングパラメータプリセットで構成される最良のプリンティングセットによって、幅広いさまざまなスケールを確実にカバーすることができます。ソフトウェアベースのプリンティングパラメータプリセットには、スライスやハッチング、レーザー出力やガルボの設定が含まれており、最適なスタートポイントとなります。プリンティングセットとして以下の3つをご用意しています。

• •    スモール・フィーチャ・プリント・セット：63倍率の対物レンズを搭載し、サブミクロンの形状サイズで最高の精度を実現するよう設計されています。
• •    ミディアム・フィーチャ・プリント・セット：マイクロスケール部品を高速で製造するために特別に調整されています。サイズ数百μm、表面粗さ（Ra）5nm以下のマイクロレンズのような、典型的な構造が可能になります。
• •    ラージ・フィーチャ・プリント・セット：高精度3Dプリンティングの利点を、マイクロメートル単位の精度を持つメソスケール構造にまで拡大します。

ディップイン・レーザーリソグラフィ（DiLL）は、Quantum X shapeの標準的なプリンティング構成です。Nanoscribeは、市場で最高の精度と最小の収差による3D微細造形のためにこの技術を開発しました。この構成では、対物レンズは光学的な液浸媒体としても機能するフォトレジストに浸漬されます。集光光学系とプリンティング材料の屈折率を整合し、最高の解像度と理想的な無収差の集光を兼ね備えた2PPベース3D造形を実現しています。また書き込みレーザーは、基板を通して集光するのではなく（例：油浸構成）、基板上に直接オブジェクトを描画します。その結果、3D造形の対象物の高さが集光光学系の作動距離で制限されません。これはマクロスケールのオブジェクトをプリンティングする際に特に非常に有益です。

Quantum X shapeの高度なインターフェース・ファインダは、基板表面の反射と蛍光を検出する2つの補完的なモードを備えています。ディップイン・レーザーリソグラフィ（DiLL）と組み合わせることで、反射性基板（シリコンウェハなど）、透明/不透明基板（ガラス基板、ポリマー基板など）を幅広く使用できます。さらにDiLL構成では、顕微鏡スライドや1インチから6インチまでのウェハフォーマットなどの標準的な基板にプリンティングできます。Nanoscribeの基板ホルダーは、プリンティングプロセス中、基板の継続的に大きくなる範囲を正確に固定します。

Quantum X shapeは、サブミクロンの形状サイズ、5nm以下の表面粗さプロファイル、ナノスケール精度を備えたオブジェクトの、高速3D微細造形に理想的なツールです。システム本体と設置場所に関していくつかの事前の措置を講じることで、3D造形における最高の精度を発揮します。Quantum X shapeは、温度と湿度が安定した室内に定置してください。振動や温度変化による影響の低減のため、装置には重い御影石の台座が付属していますが、それでもなお外部振動を最小限に抑える場所に設置することが大切です。装置の外で紫外線に弱いフォトレジストを扱う際は、室内にイエローライトを装備し、プリント現像プロセスで有機溶剤を適切に扱うための化学実験室の基本要件を満たすことを推奨します。

Quantum X shapeの作業環境がどのようなものかご覧になりたい方は、お問い合わせの上、Nanoscribeの微細加工エクスペリエンスセンターにお越しいただくか、オンラインツアーをご予約ください。

高度なオートフォーカスシステムが、あらゆる基板のインタフェースを確実に検出し、最高の精度と再現性のある造形結果をもたらします。また3台のライブビューカメラにより、容易にプロセスを制御・監視できます。自動ディスペンサは、基板上に適量のフォトレジストを塗布するための作業負荷を軽減し、遠隔操作を可能にします。ハードウェア構成の切り替えを簡素化するため、Quantum X shapeはプリントヘッドと基板ホルダーを自動的に検出します。またQuantum X shapeのソフトウェアは、プリンティングジョブをリアルタイムに制御・監視し、インタラクティブ・タッチスクリーンのコントロールパネルから、またはリモートアクセスソフトウェアnanoConnectXを介したオフィスからの遠隔制御において、直感的な操作をサポートします。このリモートアクセスは、研究グループや部署のメンバーなどで1台または複数台のQuantum X shapeシステムを使用し、各々のコンピュータからにアクセスできるため、ユーザーグループ全体の作業を簡素化します。

IPフォトレジストやGP-Silica、そして未来のアプリケーションの可能性に関する詳細はこちらをご覧ください。

Quantum X shapeは、プリンティング材料に関してオープンなシステムであるため、カスタムまたはサードパーティの材料も適切に使用できます。ただしNanoscribeでは、二光子重合法による3Dプリンティングのために特別に設計された液体のネガ型光硬化性樹脂をラインナップしています。これらはアプリケーションに特化してすぐに使用でき、サブマイクロメートルの解像度に加えて、優れた形状精度と安定性を提供します。ポリマーベースのIPフォトレジストは、サブミクロン構造、複雑な3Dアーキテクチャ、光学品質の表面、ソフトで弾性のある要素、高速メソスケール製造、生体適合性マイクロパーツなどの要求の高いアプリケーションを可能にします。GP-Silicaは、革新的なガラス微細構造の直接3D造形のために開発された無機溶融シリカナノコンポジットで、独自のGlass Printing Explorer Setの構成品の一つです。