Au cours des cinq dernières années, la fabrication mondiale de semi-conducteurs a été pratiquement synonyme de géopolitique des machines de lithographie. Les systèmes de lithographie EUV d'ASML sont devenus le seul passeport pour des processus avancés : toute entreprise souhaitant pénétrer dans des nœuds inférieurs à 5 nm doit passer par ce monstre mécanique-une machine coûtant plus de 300 millions de dollars et composée de 450 000 pièces.
D'Apple à TSMC, de Samsung à Intel, le rythme d'innovation de l'ensemble du secteur a été indirectement contraint par sa capacité de production et son rythme d'approvisionnement...
Récemment, l'équipe du professeur Kuang Cuifang du National Key Laboratory of Extreme Optical Technology and Instrumentation (Extreme Optical Technology and Instrumentation Research Institute) a dévoilé sa réalisation : le « Système de lithographie à écriture directe nano-laser 3D à 10 000 - canaux. Cette avancée offre un nouveau support pour répondre aux demandes industrielles en matière de fabrication de haute-précision sur de grandes surfaces dans le domaine du traitement micro/nano.
Le comité d'experts sur les réalisations scientifiques et technologiques de la Société chinoise d'optique a affirmé à l'unanimité : Ce projet démontre une innovation significative dans l'architecture du système, les algorithmes de contrôle du champ lumineux et les stratégies de traitement à haut débit, avec des mesures de performances globales atteignant des niveaux de pointe au niveau international.
1. Innovation · Repousser les limites de la "précision d'un seul coup" à la "synchronisation de dix-milliers- coups"
La technologie d'écriture directe au laser à deux -photons, avec sa haute résolution, ses faibles effets thermiques, sa capacité sans masque-et son potentiel de traitement 3D, est depuis longtemps à l'avant-garde de la micro/nanofabrication. Il trouve de nombreuses applications dans la fabrication de puces, la biomédecine, le stockage optique, la microfluidique et la détection de précision.
Cependant, l'écriture directe laser-à canal unique traditionnelle est confrontée à des limitations de vitesse de traitement, et a du mal à répondre aux demandes industrielles de fabrication de haute-précision sur de grandes surfaces-.
"Actuellement, les équipements commerciaux du monde entier utilisent encore principalement-des lasers à faisceau unique pour l'impression point-par-point de motifs 2D ou de structures 3D sur des matériaux de substrat. Nous visons à favoriser le progrès transformateur dans l'ensemble du domaine et des industries connexes grâce à l'innovation scientifique", a expliqué Wen Jisen, chercheur à temps plein-à l'Institut de recherche en technologie et instrumentation d'optique extrême de l'École d'optoélectronique de l'Université du Zhejiang et à l'International de Hangzhou. Centre d'innovation scientifique et technologique (STIC). "Notre dispositif de haute-précision et haut débit-a réalisé pour la première fois une écriture directe parallèle avec des dizaines de milliers de points laser, marquant une avancée technologique significative."
L'équipe de Kuang Cuifang a proposé de manière innovante un système de contrôle du champ lumineux combinant des micromiroirs numériques et des réseaux de microlentilles, permettant la génération de plus de 10 000 (137 × 77) points focaux laser contrôlables indépendamment au sein du système. L'énergie de chaque point focal peut être ajustée avec précision sur plus de 169 niveaux, permettant ainsi d'obtenir un véritable contrôle indépendant multi-canal. L'appareil fonctionne à une vitesse d'impression de 2,39 × 10⁸ voxels/s, avec une vitesse de traitement et une précision atteignant toutes deux des niveaux de pointe au niveau international.
Simultanément, pour relever des défis techniques tels qu’une intensité lumineuse inégale et des aberrations entre plusieurs points focaux, l’équipe a développé un algorithme d’optimisation globale intelligent. Cela a amélioré l'uniformité de l'intensité lumineuse de la matrice focale à plus de 95 % tout en corrigeant efficacement la distorsion des points, améliorant ainsi considérablement la cohérence et la précision du traitement sur plusieurs canaux.
De plus, l’équipe de recherche a proposé plusieurs stratégies de traitement innovantes. Cette réalisation n'est pas simplement une distinction « de premier plan au niveau international », mais une percée technologique révolutionnaire. Cela signifie que dans le domaine microscopique de la fabrication de structures de précision, nous sommes finalement passés du maniement d'une seule « aiguille à broder » à la commande d'une ère de « dix mille aiguilles brodant à l'unisson ».
2. Leadership · Innovation en chaîne-complète, de la science de pointe à la commercialisation
La grandeur d’une technologie ne réside pas seulement dans le fait qu’elle permet d’atteindre des sommets scientifiques, mais aussi de combler le fossé entre le laboratoire et l’industrialisation. La naissance du système de lithographie à écriture directe multi-3D nano-laser-multicanal illustre une telle "innovation de bout en bout-, fournissant des outils de fabrication autrefois jugés inimaginables pour de nombreuses-industries de pointe.
Plaquette de 12 - pouces traitée par le système d'écriture directe multi-3D nano-laser
Grâce à l'approche innovante et à l'exploration de l'équipe, l'appareil atteint une précision de traitement proche de - 30 nm, un taux de traitement de 42,7 mm²/min et une taille d'écriture maximale couvrant des tranches de silicium de 12 - pouces. L'académicien Wu Hanming, scientifique en chef dans ce domaine au Centre d'innovation scientifique et technologique, a déclaré : « Cette technologie devrait d'abord être appliquée dans des secteurs de produits personnalisés, à forte demande et en petits lots, et dirigera l'orientation future du développement des industries connexes. »
Au Centre d'innovation scientifique et technologique, l'institut de recherche a créé un laboratoire commun avec Hangzhou Yuzhiquan Precision Instruments Co., Ltd. Cette collaboration se concentre sur la résolution des défis scientifiques de pointe dans la technologie nationale de lithographie à écriture directe au laser tout en faisant progresser la commercialisation de la R&D sur les instruments optiques haut de gamme, favorisant ainsi une intégration profonde entre l'innovation scientifique et industrielle.
Actuellement, l'institut a conclu des accords préliminaires de transfert de technologie avec plusieurs entreprises dans des domaines tels que la fabrication de masques, la lutte contre la contrefaçon optique-et la réalité augmentée/réalité virtuelle. Le chef du projet, Kuang Cuifang, a déclaré que cet équipement...
