图案化技术-光刻_风闻

图案化技术：精度、速度、良率、兼容性、可靠性、灵活性。以此观之，各有优劣势。

激光干涉光刻的优点在于速度快，可实现大面积加工，但灵活性不够。两束激光干涉曝光一般得到条纹图案，而更多图案获得需要旋转样品多次曝光，或者多束激光干涉曝光。我曾经天花乱醉的想，如果采用数十甚至上百束激光进行干涉，每束激光的强度、入射角度、偏振相位等都可以独立控制，加入深度学习功能，是否能满足各种图案化需求呢？为此我还进行了很多当然FDTD模拟。原理上应该是可行的。想像下上百束激光嗖嗖地射，咣咣地转，画面“辣眼”，让人感到激动和刺激！

 Talbot光刻可以说是一种特殊的激光干涉光刻，依然是灵活性不够。金属等离激元光刻还在科研和设备概念展示阶段，由于等离激元强度的高度局域，曝光所用光刻胶需要很薄很薄，而这在实际应用中比较局限。受限于光源波长，激光直写，Nanoscrible的精度都不高，激光直写在300nm以上。飞秒激光加工主要在加工领域应用，用于光刻在上述六方维度都不具有优势。Nanoscrible的3D 直写，虽然图片很眩酷，但实际应用兼容性不够，金属填充到3D光刻胶里还可以通过化学镀等方式，但是如何将光刻胶3D图案转移到晶圆上呢？事实上这是所有3D 图案化技术面临的问题。

电子束曝光可以实现亚8nm精度，但缺点是速度慢。据报道，美国国防部（DoD）前段资助Multibeam 公司，开发 Multicolumn电子束光刻技术（MEBL）。具体细节不得而知，但是顾名思义，应该是同时利用多束电子束，而非现在的单束电子束进行曝光，可以成倍提高曝光速度。（见半导体行业观察  2020-09-13，《美国国防部资助了一项新的光刻技术项目》）。

冰刻，确实如仇旻教授所言，“很有趣”，但是零下140 度的真空环境以及水凝固融化升华的过程，使冰刻技术在上述六方维度都面临巨大挑战。扫描热探针面临和金属等离激元光刻同样问题，采用光刻胶需要很薄很薄。

纳米压印目前据报道实验室精度也达到2nm，在规模量产方面具有一定优势，但在先进制程应用上听闻比较少，应该还是面临良率、精度和灵活性等问题。实验室科研也并不太喜欢纳米压印，去过很多微纳加工平台，纳米压印使用的频率一般都很低。这是纳米压印技术灵活性低导致，因为新图案都需要重新设计制作模版，这对于科研，太难了。制作模版的价格也不菲。

微阳极电镀，业界已经实现了直径几百微米弹簧、Y形支架等三维结构的制造，我系王福亮教授采用20微米微阳极，可制备出500*20*1000微米铜柱，但是在上述六维度仍然面临巨大挑战。自组装技术也是同样。

当然，需要明白的是，没有一个技术是十全十美的，每一个技术都有其特殊的优势特色应用场景，这也是上述图案化技术存在的价值和被研究开发的意义：比如激光干涉其实更多用于测量和高精度马达定位等，飞秒激光主要用于加工等，图案化应用很多是其“副业”。

汪炼成   《材料深一度》