全球首臺(tái)！蘇大維格大型紫外 3D 直寫光刻設(shè)備 iGrapher3000 投入運(yùn)行

7月28日消息 蘇大維格科技官方宣布，大型紫外 3D 直寫光刻設(shè)備 iGrapher3000下線并投入工業(yè)運(yùn)行。iGrapher3000 主要用于大基板上的微納結(jié)構(gòu)形貌的 3D 光刻，是新穎材料、先進(jìn)光電子器件的設(shè)計(jì)、研發(fā)和制造的全新平臺(tái)，堪稱為光電子產(chǎn)業(yè)基石性裝備，為產(chǎn)業(yè)合作創(chuàng)造新機(jī)遇。

從集成電路圖形的平面光刻，邁向光電子的 “微結(jié)構(gòu)形貌”的 3D 光刻，iGrapher3000 為新穎材料和功能光電子器件提供了先進(jìn)手段，下圖為 iGrapher3000 紫外 3D 光刻裝備（110 吋幅面，2500mmx1500mm）照片和微納結(jié)構(gòu)形貌 SEM 照片。

此次安裝在維業(yè)達(dá)科技有限公司黃光車間的 iGrapher3000，首個(gè)工業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目是大尺寸透明導(dǎo)電膜的深槽結(jié)構(gòu)微電路模具，并將用于大面積平板成像、柔性導(dǎo)電器件和全息顯示與 3D 顯示研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

面向大面積新穎材料與功能器件的需求，大型紫外 3D 光刻系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)有：

第一，表達(dá) “微納結(jié)構(gòu)形貌”的數(shù)據(jù)量極大，如，55 吋幅面透明電路圖形數(shù)據(jù)量約 15Tb，相同尺寸平板透鏡的微結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)量 >150Tb；

第二，海量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、壓縮傳輸與高速率光電轉(zhuǎn)換技術(shù)；

第三，三維數(shù)字光場(chǎng)曝光模式與作用機(jī)理；

第四，微納結(jié)構(gòu)形貌的精確光刻工藝，包括 3D 鄰近效應(yīng)補(bǔ)償、自適應(yīng) 3D 導(dǎo)航自聚焦模式；

第五，高速運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、紫外光機(jī)系統(tǒng)制造工藝與納米精度控制技術(shù)。

蘇大維格科技介紹，蘇大維格浦東林博士帶領(lǐng)科研人員，十多年來一直開展 3D 光刻技術(shù)、納米光刻硬軟件、數(shù)據(jù)處理算法和精密控制技術(shù)研發(fā)。經(jīng)多輪迭代，攻克了 3D 光刻重大瓶頸，研制成功以 iGrapher3000 為代表的系列紫外 3D 直寫光刻裝備并在工業(yè)界應(yīng)用。

IT之家獲悉，iGrapher3000 率先在 110 吋幅面玻璃基板上實(shí)現(xiàn)連續(xù)面型微結(jié)構(gòu)大面積平板器件，深度范圍 50nm~20 微米；率先建立海量數(shù)據(jù)處理能力并轉(zhuǎn)化成所設(shè)計(jì)的微納結(jié)構(gòu)形貌，涉及單文件數(shù)據(jù)量達(dá) 600Tb；率先建立支持 110 吋光刻膠板厚膠制程（2 微米~ 25 微米），用于后繼印版工業(yè)化生產(chǎn)。

大面積 3D 光刻印版（110 吋，自主制備，厚膠制程）

iGrapher3000 先進(jìn)功能：

1 3D 矢量設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)向微結(jié)構(gòu)形貌轉(zhuǎn)化先進(jìn)算法與軟件；

2 海量數(shù)據(jù)文件實(shí)時(shí)處理 / 傳輸 / 同步寫入快速光刻；

3 大面積襯底實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航自聚焦功能；雙驅(qū)動(dòng)龍門構(gòu)架精密控制技術(shù)；

4 三維微結(jié)構(gòu)形貌曝光鄰近效應(yīng)補(bǔ)償；

5 大面積光刻厚膠板的制備工藝。

在芯片、光電子、顯示產(chǎn)業(yè)和科學(xué)研究中，光刻（lithography）屬于基礎(chǔ)工藝。高端光刻設(shè)備長(zhǎng)期被國(guó)外企業(yè)壟斷。

蘇大維格科技介紹，在芯片產(chǎn)業(yè)，光刻機(jī)有兩種類型：第一種是投影光刻機(jī)（Projection Lithography），將光掩模圖形縮微并光刻到硅片上，制備集成電路圖形，最細(xì)線寬達(dá) 5nm，如 ASML 極紫外 EUV 投影光刻機(jī)。日本 Nikon 的 i 系列和 Canon 的 FPA 系列高精度步進(jìn)投影光刻機(jī)；

第二種是直寫光刻機(jī)（Direct Writing Lithography），用于 0.25 微米及以上節(jié)點(diǎn)的芯片光掩模版、0.18 微米節(jié)點(diǎn)以下的部分光掩模制備（其余節(jié)點(diǎn)掩模，用電子束光刻 EBL 制備，約占 25%），如美國(guó)應(yīng)用材料公司（AM）ALTA 光刻機(jī)；在顯示面板行業(yè)，如瑞典 Mycronic 公司，Prexision10 激光直寫光刻系統(tǒng)，用于 10 代線光掩模制備，Nikon 大型投影掃描光刻機(jī)（FX 系列），用于將光掩模圖形掃描光刻到大尺寸基板上，形成 TFT 電路圖形。因此，IC 集成電路、顯示面板等領(lǐng)域，直寫光刻機(jī)的作用是將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)制備到光刻膠基板上，成為光掩模，用于后道投影光刻復(fù)制。

集成電路的 2D 圖形

上述兩類光刻機(jī)均屬于 “平面圖形”光刻機(jī)，用于薄光刻膠制程。無論直寫光刻還是投影光刻，都是集成電路和光電子產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵裝備。直寫光刻屬于源頭型關(guān)鍵環(huán)節(jié)，稱為 Pattern Generator。

蘇大維格科技表示，本次投入運(yùn)行 iGrapher3000， “3D 形貌“光刻屬于厚膠工藝，主要用于光電子材料和器件的制備，作用是將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)制備到厚光刻膠基板上，成為具有三維形貌的納米印版，用于后道壓印復(fù)制。下圖為用于 3D 顯示的微結(jié)構(gòu)形貌 SEM 照片。

光電子器件的 3D 微結(jié)構(gòu) SEM 照片

iGrapher3000 強(qiáng)大 3D 光刻功能：以三維導(dǎo)航飛行掃描模式曝光，一次掃描曝光形成三維微納結(jié)構(gòu)形貌；支持多格式 2D、3D 模型數(shù)據(jù)文件，支持?jǐn)?shù)百 Tb 數(shù)據(jù)量的光刻，寫入速度大于 3Gbps；具有數(shù)據(jù)處理 / 傳輸 / 寫入同步的快速光刻功能；幅面：110 英寸；光刻深度范圍：50 納米~ 20 微米 @深度分辨率 10nm，橫向線寬 >0.5 微米 @數(shù)字分辨率 100nm@355 納米紫外波長(zhǎng)，最快掃描速率 1m/s。

理論上，微納結(jié)構(gòu)形貌具有 5 維度可控變量，支持各種光場(chǎng)和電磁長(zhǎng)調(diào)控材料與器件設(shè)計(jì)與制備。下圖為 iGrapher3000 在大面積襯底上制備的各種用途的微納結(jié)構(gòu)形貌的 SEM 照片。

作為對(duì)比，用于芯片極紫外投影光刻機(jī)（EUV），追求極細(xì)線寬（已達(dá) 5nm），難度在于極端的精度控制和高產(chǎn)率（極紫外光源、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和套刻精度），芯片的投影光刻，用光掩模圖形縮微復(fù)制，不涉及海量數(shù)據(jù)處理等問題；用于光掩模的直寫光刻設(shè)備（LDW），將規(guī)則電路圖形轉(zhuǎn)化為光掩模，形成顯示 TFT 光掩模。與集成電路的薄膠光刻工藝不同，用于微納結(jié)構(gòu)形貌的 3D 光刻，追求形貌與相對(duì)排列精度（根據(jù)用途不同），難度在于海量數(shù)據(jù)處理與傳輸（數(shù)百 Tb）、大面積的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)與先進(jìn)算法、3D 光刻與 3D 鄰近效應(yīng)補(bǔ)償?shù)缺Ｕ娑裙に嚨?，深度范圍?0nm~20 微米，精度范圍：1nm~100nm?？梢姡?D 光刻機(jī)在功能與用途上，與以往 2D 光刻機(jī)有明顯的不同。

蘇大維格科技稱，iGrapher3000 為新穎光電子材料與功能器件的研究和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，開辟了新通道。主要用于大尺寸光電子器件、超構(gòu)表面材料、功能光電子器件等在內(nèi)的微納形貌和深結(jié)構(gòu)的制備，包括大尺寸透明電路圖形、高精度柔性觸控傳感器、高亮投影屏、全息 3D 顯示、MiniLED 電路背板、高光效勻光板、虛實(shí)融合光子器件、大口徑透明電磁屏蔽材料等。

iGrapher3000 也可用于平板顯示產(chǎn)業(yè)和柔性電子產(chǎn)業(yè)的光掩模制備，并為高精度大口徑薄膜透鏡的設(shè)計(jì)制備提供了戰(zhàn)略研發(fā)資源。

下圖為大尺寸柔性導(dǎo)電材料、大尺寸光場(chǎng)調(diào)控器件和大型 miniLED 背光的微電路背板。

大尺寸柔性觸控屏的微電路 3D 光刻制備

miniLED 高光效勻光板、大口徑投影屏的 3D 光刻制備

大尺寸 miniLED 背板與透明立體顯示屏的 3D 光刻制備

官方介紹，蘇大維格光刻儀器事業(yè)部在光刻技術(shù)與設(shè)備領(lǐng)域研制了多種用于 MEMS 芯片的光刻設(shè)備 MiScan200（8”~12”）、微納光學(xué)的 MicroLab（4”~8”）和超表面、裸眼 3D 顯示、光電子器件研究的納米光刻設(shè)備 NanoCrystal（8”~32”）。這些新型光刻設(shè)備在企業(yè)和高等院所廣泛應(yīng)用，解決了我國(guó)多個(gè)領(lǐng)域研究中的卡脖子問題，為新型光電子器件、新材料、MEMS 芯片和傳感器件的研發(fā)提供了自主可控的先進(jìn)手段。

2020 年 1 月 10 日，在國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，蘇大維格承擔(dān)的 “面向柔性光電子的微納制造關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”成果，榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。