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ASML之外，另一种光刻机相识下：3D直写光刻

2020-11-18 15:46

配景看法?

光刻的看法：光刻是目今半导体、平板显示、MEMS、光电子等行业的要害工艺环节。光刻手艺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手艺。以半导体工艺为例，半导体器件由多种专用质料经由光刻、离子刻蚀、抛光等重大微纳加工流程而完成。光刻装备是半导体工艺中最焦点的装备，在掩模版制备、芯片制造和封装环节都使用了光刻手艺。

光刻在半导体制程中的作用示意图

光刻手艺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要害环节，实现将盘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结构。

直写光刻的看法：直写光刻系统在英文中被称为Pattern Generator，是微纳图形天生的手段，将盘算机设计的GDSII、DXF等图形文件制作成实物国界。

用古板打印与复印的区别来打个例如：

·直写光刻是打印，将盘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”历程需要多套图形的瞄准复印，要求极高的瞄准精度、区分率和一致性。

光刻手艺分类及作用

激光直写和电子束直写是工业中两项主要的直写手艺。激光直写可以知足半导体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。目今半导体掩模版总量的约75%由激光直写装备制备，其余掩模版由电子束直写装备完成。平板显示领域的大幅面掩模版，100%由激光直写装备制备。

在投影光刻领域，半导体接纳微缩投影光刻手艺，代表性供应商是荷兰ASML；平板显示接纳大幅面投影光刻，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/靠近式光刻依然普遍使用。

光刻手艺类型示意图

先进激光直写光刻手艺

直写光刻与投影光刻手艺是目今工业中分工明确的两类光刻手艺，投影光刻具有更高的线宽区分率、精度和生产效率的特点。虽然直写光刻还不可知足器件大规模制造的需求，但在电路板行业，激光直写替换古板曝光机是明确的趋势，实现无掩模光刻一直是工业追求的理想目的，可镌汰腾贵掩模版的支出，提升新品开发效率，知足小批量多样化生产需求。别的，直写光刻由于其数字化的属性，具有更高的无邪性和普遍顺应性�？煽⒘⒁斓钠毓夥椒�，作为数字化微纳加工的基础性手艺，从而有望成为半导体、光电子相关工业中工艺迭代升级、新产品立异的要害性手艺。

在具有衬底翘曲、基片变形的光刻应用领域，直写光刻的自顺应调解能力，使之具有制品率高、一致性好的优点。如FanOut、COF等先进封装模式的生长，封装光刻手艺需要具有更小的线宽、更大的幅面、更好的图形瞄准套刻顺应能力。

在微纳光电子新兴领域，ALoT的生长需要大宗光电传感器件的立异研发。3Ｄ光刻与微纳制造是光电子产品立异的基石性手艺，具有众多的工业应用价值，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。与集成电路图形差别，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、结构形貌具有麋集一连曲面形貌的特点。因此，新型3D直写光刻手艺，实现曝光写入剂量与位置形貌准确匹配，是制备新型光电子传感器件级微纳结构形貌的立异手艺路径。

3D直写光刻手艺希望

yl23455永利通过产学研合作，一直致力于推进3D直写光刻手艺开发与应用，解决了多项行业挑战：

1

大面积微纳结构形貌的数字设计，海量数据处置惩罚与先进算法，可达百Tb量级数据量

2

海量数据数据压缩传输、高速率光电转换手艺

3

数字光场形成三维形貌的曝光模式与机理，3D邻近效应校正手艺

4

微纳结构形貌准确光刻工艺和运行模式

5

大型运动平台与光机系统的制造工艺、纳米精度控制手艺

目今已经取得了3D光刻工艺突破，实现了光刻胶3D形貌可控制备。SEM效果举例如下：

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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