光刻技术作为微纳加工中的核心技术,始终处于不断创新发展的进程中。在当下,其在分辨率提升、光刻设备改进以及新型光刻材料研发等方面均取得了令人瞩目的新进展。
在分辨率提升上,极紫外光刻(EUVL)技术持续优化。通过采用更短波长的极紫外光,能够实现更小特征尺寸的图案转移。例如,目前一些先进的 EUVL 设备已经能够达到几纳米的分辨率,这对于制造超大规模集成电路中的微小晶体管和互连结构至关重要。这使得芯片制造商能够在有限的芯片面积上集成更多的晶体管,从而显著提高芯片的性能和运算速度。
光刻设备方面,光刻机的精度和稳定性得到了进一步增强。新一代的光刻机采用了更先进的光学系统、精密的运动控制技术以及智能化的工艺监测与反馈系统。这些改进确保了光刻过程中光束的精确聚焦和定位,以及光刻胶上图案的准确复制。例如,一些光刻机配备了具有纳米级精度的工作台,能够在光刻过程中精确控制硅片的位置和运动,减少因位置偏差导致的图案失真。
新型光刻材料的研发也为光刻技术的发展注入了新活力。研发人员不断探索具有更高灵敏度、分辨率和抗刻蚀性能的光刻胶材料。例如,一些基于化学放大机制的光刻胶,能够在极少量的曝光能量下发生化学反应,从而实现高分辨率的图案成像。同时,这些光刻胶在后续的刻蚀工艺中表现出良好的抗刻蚀能力,能够有效地保护光刻图案,确保微小结构的完整性。此外,一些新型的光刻掩模材料也在研发中,它们具有更好的光学性能和抗损伤能力,有助于提高光刻的精度和效率 。
光刻技术的一些新进展:
高精度对准双光子光刻技术:纳糯三维科技的 Quantum X align 双光子无掩膜光刻系统,具备对准双光子光刻技术(A2PL®)。该技术可实现在光纤和光子芯片上的纳米级精确对准,能将自由曲面微光学原件以亚微米精度精准对齐打印到光纤或光子芯片光轴上,简化了集成光子学或小型化医疗设备封装中繁琐的光学接口对准流程。
纳米压印光刻技术:纳米压印光刻是结合纳米压印和光刻技术优势的先进纳米制造技术,具有高分辨率、高效率和高一致性特点。2024 年 10 月日本佳能公司推出面向先进工艺半导体工艺节点的纳米压印光刻设备,使其在全球范围内受到广泛关注。国内的天仁微纳专注于纳米压印技术,研发了多款高精度紫外纳米压印设备,占领了国内超过 90% 的市场份额,适用于 DOE、AR/VR 衍射光波导等多种应用领域。
基于超表面的三维纳米光刻技术:华中科技大学武汉光电国家研究中心的熊伟教授和高辉副教授团队提出 Metasurface - based TPP(M - TPP)方案,将超表面引入三维纳米光刻技术。他们用数值孔径为 0.8 的全息多焦点超透镜取代传统多焦点 TPP 系统中的光场调制组件,构建了小型化、集成化的 TPP 系统,实现了高均匀性的多焦点并行加工,为制造具有亚衍射极限特征尺寸的 3D 微纳结构提供了可能。
多柱电子束光刻技术:在半导体行业中,随着人工智能等领域对芯片需求的增长,多柱电子束光刻(MEBL)技术受到关注。例如,Multibeam 公司的 MEBL 技术能够写入从微米到深亚微米的宽线和细线,允许芯片在封装中放置得更紧密,增加了芯片 “前沿” 的互连间距密度,减少了互连芯片的数据路径长度,从而降低了芯片间通信的能耗。
超分辨并行激光直写光刻技术:据金融界 4 月 10 日消息,扬帆新材参与开发的超分辨并行激光直写光刻技术获得科技创新奖特等奖。该公司负责完成了相关关键光敏剂、含硫高射率树脂、单体等原料的开发及放大制样,为项目提供了关键核心原材料。不过,该技术仍处于实验室研究阶段,离产品工业化还有较长过程。