激光微納加工技術(shù)利用激光脈沖與材料的非線性作用，可以<100nm精度實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜功能結(jié)構(gòu)和器件的增材制造。而激光直寫(xiě)（DLW）光刻是一項(xiàng)具有空間三維加工能力的微納加工技術(shù)，在微納集成器件制造中發(fā)揮著重要作用。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上，光刻技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段，接觸/接近式光刻、光學(xué)投影光刻、分步（重復(fù)）投影光刻等出現(xiàn)時(shí)間較早。集成電路生產(chǎn)主要采用掃描式光刻、浸沒(méi)式掃描光刻、深紫外光刻（DUV）和極紫光（EUV）工藝。此外，X射線/電子束光刻、納米壓印、激光直寫(xiě)等技術(shù)也在不斷發(fā)展當(dāng)中，有望在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)更多技術(shù)和應(yīng)用突破。

直寫(xiě)光刻技術(shù)，它使用激光直接轟擊對(duì)象表面，在目標(biāo)基片上一次形成納米圖案構(gòu)造，無(wú)需制備價(jià)格昂貴的掩膜版，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較短。目前，該工藝技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于PCB、先進(jìn)封裝、FPD（顯示面板）和掩膜版制造。

在整個(gè)半導(dǎo)體領(lǐng)域，主流光刻技術(shù)為掩膜光刻，其中最先進(jìn)的是投影式光刻。它可以通過(guò)投影的原理在使用相同尺寸掩膜版的前提下獲得更小比例的圖像，在最小線寬、對(duì)位精度等指標(biāo)上領(lǐng)先直寫(xiě)光刻。但是，數(shù)字直寫(xiě)無(wú)掩膜光刻（LDI）在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，主要原因在于LDI技術(shù)可以通過(guò)激光在印刷板上寫(xiě)入圖案，不需要使用傳統(tǒng)的光阻膜，從而提高了生產(chǎn)效率和印刷精度，并降低了成本。而掩膜光刻中的掩膜需要更新且制作時(shí)間較長(zhǎng)，在對(duì)準(zhǔn)靈活性、大尺寸封裝及自動(dòng)編碼等方面存在一定的局限。因此，近年來(lái)，激光直寫(xiě)光刻技術(shù)在晶圓級(jí)封裝等先進(jìn)封裝領(lǐng)域的應(yīng)用如魚(yú)得水。

目前，光刻精度在5μm以下的，多采用掩膜光刻技術(shù)，而5μm以上，精度要求沒(méi)那么高的，多采用迭代更快、成本更低的直寫(xiě)光刻技術(shù)。當(dāng)然，這些并不是絕對(duì)的，還要根據(jù)具體應(yīng)用情況而定。

激光直寫(xiě)是利用強(qiáng)度可變的激光束對(duì)基片表面的抗蝕材料實(shí)施變劑量曝光，顯影后在抗蝕層表面形成所要求的浮雕輪廓。激光直寫(xiě)系統(tǒng)的基本工作原理是由計(jì)算機(jī)控制高精度激光束掃描，在光刻膠上直接曝光寫(xiě)出所設(shè)計(jì)的任意圖形，從而把設(shè)計(jì)圖形直接轉(zhuǎn)移到掩模上。激光直寫(xiě)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，主要由He-Cd激光器、聲光調(diào)制器、投影光刻物鏡、CCD攝像機(jī)、顯示器、照明光源、工作臺(tái)、調(diào)焦裝置、He-Ne激光干涉儀和控制計(jì)算機(jī)等部分構(gòu)成。激光直寫(xiě)的基本工作流程是：用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生設(shè)計(jì)的微光學(xué)元件或待制作的VLSI掩摸結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成直寫(xiě)系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)控制高精度激光束在光刻膠上直接掃描曝光；經(jīng)顯影和刻蝕將設(shè)計(jì)圖形傳遞到基片上。

來(lái)源：微納研究院

審核編輯：湯梓紅