蘇大維格公佈最新 3D 直寫光刻技術：實現光刻膠 3D 形貌可控制備

IT之家10月12日消息 近期，國內蘇大維格廠商公佈了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，將微納圖形制備到基片上的技術。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、芯片製造和封裝環節都使用了光刻技術。

▲光刻在半導體制程中的作用示意圖

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佈局。

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。

用傳統打印與複印的區別來打個比方：直寫光刻是打印，將計算機中的文件打印出來。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、分辨率和一致性。

激光直寫和電子束直寫是產業中兩項主要的直寫技術。激光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% 由激光直寫設備製備，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% 由激光直寫設備製備。

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

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分辨率、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，激光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，直寫光刻由於其數字化的屬性，具有更高的靈活性和廣泛適應性。可開發創新的曝光方式，作為數字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能手機、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。

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

• 大型運動平台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：

芯片光掩模

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