IT之家10月12日消息 近期，國內蘇大維格廠商公布了3D直寫光刻技術進展，在半導體、光電子、新材料創新方面更進一步。
光刻是當前半導體、平板顯示、MEMS、光電子等行業的關鍵工藝環節。光刻技術是指在短波長光照作用下，以光刻膠（光致抗蝕劑、photoresist）為介質，將微納圖形製備到基片上的技術。以半導體工藝為例，半導體器件由多種專用材料經過光刻、離子刻蝕、拋光等複雜微納加工流程而完成。光刻設備是半導體工藝中最核心的裝備，在掩模版製備、晶片製造和封裝環節都使用了光刻技術。
▲光刻在半導體製程中的作用示意圖
IT之家獲悉，光刻技術類型分為直寫光刻和投影光刻兩個大類。其中直寫光刻是器件中微納結構源頭製備的關鍵環節，實現將計算機設計數據製備到特定基板上，形成高精度微納結構的圖形布局。
直寫光刻的概念：直寫光刻系統在英文中被稱為 Pattern Generator，是微納圖形生成的手段，將計算機設計的 GDSII、DXF 等圖形文件製作成實物版圖。
用傳統列印與複印的區別來打個比方：直寫光刻是列印，將計算機中的文件列印出來。投影光刻是複印，實現器件製造的批量化。不過這個 「複印」過程需要多套圖形的對準複印，要求極高的對準精度、解析度和一致性。
光刻技術分類及作用
雷射直寫和電子束直寫是產業中兩項主要的直寫技術。雷射直寫可以滿足半導體 0.25 微米及以上節點掩模版製備，以及 0.25 微米以下部分掩模版製備。當前半導體掩模版總量的約 75% 由雷射直寫設備製備，其餘掩模版由電子束直寫設備完成。平板顯示領域的大幅面掩模版，100% 由雷射直寫設備製備。
在投影光刻領域，半導體採用微縮投影光刻技術，代表性供應商是荷蘭 ASML；平板顯示採用大幅面投影光刻，代表性廠商是日本尼康。在諸多研發、MEMS、LED 等領域，掩模版接觸 / 接近式光刻依然廣泛使用。
光刻技術類型示意圖
先進雷射直寫光刻技術
直寫光刻與投影光刻技術是當前產業中分工明確的兩類光刻技術，投影光刻具有更高的線寬解析度、精度和生產效率的特點。雖然直寫光刻還不能滿足器件大規模製造的需求，但在電路板行業，雷射直寫替代傳統曝光機是明確的趨勢，實現無掩模光刻一直是產業追求的理想目標，可減少昂貴掩模版的支出，提升新品開發效率，滿足小批量多樣化生產需求。此外，直寫光刻由於其數位化的屬性，具有更高的靈活性和廣泛適應性。可開發創新的曝光方式，作為數位化微納加工的基礎性技術，從而有望成為半導體、光電子相關產業中工藝迭代升級、新產品創新的關鍵性技術。
在具有襯底翹曲、基片變形的光刻應用領域，直寫光刻的自適應調整能力，使之具有成品率高、一致性好的優點。如 FanOut、COF 等先進封裝模式的發展，封裝光刻技術需要具有更小的線寬、更大的幅面、更好的圖形對準套刻適應能力。
在微納光電子新興領域，ALoT 的發展需要大量光電傳感器件的創新研發。3D 光刻與微納製造是光電子產品創新的基石性技術，具有眾多的產業應用價值，如 3D 感知、增強現實顯示、光傳感器件（如 TOF）、超薄成像、立體顯示、新型光學膜等。微納光子器件逐步在智慧型手機、增強現實 AR、車載領域應用。與集成電路圖形不同，微納光子傳感器件要求更高的位置排列精度及縱向面型精度、結構形貌具有密集連續曲面形貌的特點。因此，新型 3D 直寫光刻技術，實現曝光寫入劑量與位置形貌精確匹配，是製備新型光電子傳感器件級微納結構形貌的創新技術路徑。
3D 直寫光刻技術進展
蘇大維格通過產學研合作，一直致力於推進 3D 直寫光刻技術開發與應用，解決了多項行業挑戰：
大面積微納結構形貌的數字設計，海量數據處理與先進算法，可達百 Tb 量級數據量海量數據數據壓縮傳輸、高速率光電轉換技術數字光場形成三維形貌的曝光模式與機理，3D 臨近效應校正技術微納結構形貌精確光刻工藝和運行模式大型運動平臺與光機系統的製造工藝、納米精度控制技術當前已經取得了 3D 光刻工藝突破，實現了光刻膠 3D 形貌可控制備。SEM 結果舉例如下：
晶片光掩模
超薄菲涅爾成像透鏡
微透鏡陣列
渦旋結構
ToF 勻光器件
結構光 DOE
電子紙微杯
減阻結構
微流控
MEMS
微稜錐
立體成像結構