国内苏大维格公布最新 3D 直写光刻技术：实现光刻胶 3D 形貌可控制备
IT之家10月12日消息 近期，国内苏大维格厂商公布了3D直写光刻技术进展，在半导体、光电子、新材料创新方面更进一步。
光刻是当前半导体、平板显示、MEMS、光电子等行业的关键工艺环节。光刻技术是指在短波长光照作用下，以光刻胶（光致抗蚀剂、photoresist）为介质，将微纳图形制备到基片上的技术。以半导体工艺为例，半导体器件由多种专用材料经过光刻、离子刻蚀、抛光等复杂微纳加工流程而完成。光刻设备是半导体工艺中最核心的装备，在掩模版制备、芯片制造和封装环节都使用了光刻技术。
▲光刻在半导体制程中的作用示意图
IT之家获悉，光刻技术类型分为直写光刻和投影光刻两个大类。其中直写光刻是器件中微纳结构源头制备的关键环节，实现将计算机设计数据制备到特定基板上，形成高精度微纳结构的图形布局。
直写光刻的概念：直写光刻系统在英文中被称为 Pattern Generator，是微纳图形生成的手段，将计算机设计的 GDSII、DXF 等图形文件制作成实物版图。
用传统打印与复印的区别来打个比方：直写光刻是打印，将计算机中的文件打印出来。投影光刻是复印，实现器件制造的批量化。不过这个 “复印”过程需要多套图形的对准复印，要求极高的对准精度、分辨率和一致性。
光刻技术分类及作用
激光直写和电子束直写是产业中两项主要的直写技术。激光直写可以满足半导体 0.25 微米及以上节点掩模版制备，以及 0.25 微米以下部分掩模版制备。当前半导体掩模版总量的约 75% 由激光直写设备制备，其余掩模版由电子束直写设备完成。平板显示领域的大幅面掩模版，100% 由激光直写设备制备。
在投影光刻领域，半导体采用微缩投影光刻技术，代表性供应商是荷兰 ASML；平板显示采用大幅面投影光刻，代表性厂商是日本尼康。在诸多研发、MEMS、LED 等领域，掩模版接触 / 接近式光刻依然广泛使用。
光刻技术类型示意图
先进激光直写光刻技术
直写光刻与投影光刻技术是当前产业中分工明确的两类光刻技术，投影光刻具有更高的线宽分辨率、精度和生产效率的特点。虽然直写光刻还不能满足器件大规模制造的需求，但在电路板行业，激光直写替代传统曝光机是明确的趋势，实现无掩模光刻一直是产业追求的理想目标，可减少昂贵掩模版的支出，提升新品开发效率，满足小批量多样化生产需求。此外，直写光刻由于其数字化的属性，具有更高的灵活性和广泛适应性。可开发创新的曝光方式，作为数字化微纳加工的基础性技术，从而有望成为半导体、光电子相关产业中工艺迭代升级、新产品创新的关键性技术。
在具有衬底翘曲、基片变形的光刻应用领域，直写光刻的自适应调整能力，使之具有成品率高、一致性好的优点。如 FanOut、COF 等先进封装模式的发展，封装光刻技术需要具有更小的线宽、更大的幅面、更好的图形对准套刻适应能力。
在微纳光电子新兴领域，ALoT 的发展需要大量光电传感器件的创新研发。3D 光刻与微纳制造是光电子产品创新的基石性技术，具有众多的产业应用价值，如 3D 感知、增强现实显示、光传感器件（如 TOF）、超薄成像、立体显示、新型光学膜等。微纳光子器件逐步在智能手机、增强现实 AR、车载领域应用。与集成电路图形不同，微纳光子传感器件要求更高的位置排列精度及纵向面型精度、结构形貌具有密集连续曲面形貌的特点。因此，新型 3D 直写光刻技术，实现曝光写入剂量与位置形貌精确匹配，是制备新型光电子传感器件级微纳结构形貌的创新技术路径。
3D 直写光刻技术进展
苏大维格通过产学研合作，一直致力于推进 3D 直写光刻技术开发与应用，解决了多项行业挑战：
大面积微纳结构形貌的数字设计，海量数据处理与先进算法，可达百 Tb 量级数据量
海量数据数据压缩传输、高速率光电转换技术
数字光场形成三维形貌的曝光模式与机理，3D 临近效应校正技术
微纳结构形貌精确光刻工艺和运行模式
大型运动平台与光机系统的制造工艺、纳米精度控制技术
当前已经取得了 3D 光刻工艺突破，实现了光刻胶 3D 形貌可控制备。SEM 结果举例如下：
芯片光掩模
超薄菲涅尔成像透镜
微透镜阵列
涡旋结构
ToF 匀光器件
结构光 DOE
电子纸微杯
减阻结构
微流控
MEMS
微棱锥
立体成像结构
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