圖案化技術-光刻_風聞

圖案化技術：精度、速度、良率、兼容性、可靠性、靈活性。以此觀之，各有優劣勢。

激光干涉光刻的優點在於速度快，可實現大面積加工，但靈活性不夠。兩束激光干涉曝光一般得到條紋圖案，而更多圖案獲得需要旋轉樣品多次曝光，或者多束激光干涉曝光。我曾經天花亂醉的想，如果採用數十甚至上百束激光進行干涉，每束激光的強度、入射角度、偏振相位等都可以獨立控制，加入深度學習功能，是否能滿足各種圖案化需求呢？為此我還進行了很多當然FDTD模擬。原理上應該是可行的。想像下上百束激光嗖嗖地射，咣咣地轉，畫面“辣眼”，讓人感到激動和刺激！

 Talbot光刻可以説是一種特殊的激光干涉光刻，依然是靈活性不夠。金屬等離激元光刻還在科研和設備概念展示階段，由於等離激元強度的高度局域，曝光所用光刻膠需要很薄很薄，而這在實際應用中比較侷限。受限於光源波長，激光直寫，Nanoscrible的精度都不高，激光直寫在300nm以上。飛秒激光加工主要在加工領域應用，用於光刻在上述六方維度都不具有優勢。Nanoscrible的3D 直寫，雖然圖片很眩酷，但實際應用兼容性不夠，金屬填充到3D光刻膠裏還可以通過化學鍍等方式，但是如何將光刻膠3D圖案轉移到晶圓上呢？事實上這是所有3D 圖案化技術面臨的問題。

電子束曝光可以實現亞8nm精度，但缺點是速度慢。據報道，美國國防部（DoD）前段資助Multibeam 公司，開發 Multicolumn電子束光刻技術（MEBL）。具體細節不得而知，但是顧名思義，應該是同時利用多束電子束，而非現在的單束電子束進行曝光，可以成倍提高曝光速度。（見半導體行業觀察  2020-09-13，《美國國防部資助了一項新的光刻技術項目》）。

冰刻，確實如仇旻教授所言，“很有趣”，但是零下140 度的真空環境以及水凝固融化昇華的過程，使冰刻技術在上述六方維度都面臨巨大挑戰。掃描熱探針面臨和金屬等離激元光刻同樣問題，採用光刻膠需要很薄很薄。

納米壓印目前據報道實驗室精度也達到2nm，在規模量產方面具有一定優勢，但在先進製程應用上聽聞比較少，應該還是面臨良率、精度和靈活性等問題。實驗室科研也並不太喜歡納米壓印，去過很多微納加工平台，納米壓印使用的頻率一般都很低。這是納米壓印技術靈活性低導致，因為新圖案都需要重新設計製作模版，這對於科研，太難了。製作模版的價格也不菲。

微陽極電鍍，業界已經實現了直徑幾百微米彈簧、Y形支架等三維結構的製造，我係王福亮教授採用20微米微陽極，可製備出500*20*1000微米銅柱，但是在上述六維度仍然面臨巨大挑戰。自組裝技術也是同樣。

當然，需要明白的是，沒有一個技術是十全十美的，每一個技術都有其特殊的優勢特色應用場景，這也是上述圖案化技術存在的價值和被研究開發的意義：比如激光干涉其實更多用於測量和高精度馬達定位等，飛秒激光主要用於加工等，圖案化應用很多是其“副業”。

汪煉成   《材料深一度》