Durante los últimos cinco años, la fabricación mundial de semiconductores ha sido prácticamente sinónimo de la geopolítica de las máquinas de litografía. Los sistemas de litografía EUV de ASML se han convertido en el único pasaporte para procesos avanzados: cualquier empresa que aspire a introducir nodos por debajo de 5 nm debe pasar por este gigante mecánico-una máquina que cuesta más de 300 millones de dólares y está compuesta por 450 000 piezas.
Desde Apple hasta TSMC, desde Samsung hasta Intel, el ritmo de innovación de toda la industria se ha visto indirectamente limitado por su capacidad de producción y ritmo de suministro...
Recientemente, el equipo del profesor Kuang Cuifang en el Laboratorio Nacional Clave de Tecnología e Instrumentación Óptica Extrema (Instituto de Investigación de Instrumentación y Tecnología Óptica Extrema) dio a conocer su logro: el "Sistema de litografía de escritura directa con nanoláser 3D de 10.000-canales". Este avance proporciona un nuevo soporte para satisfacer las demandas industriales de fabricación de gran superficie y alta-precisión en micro/nanoprocesamiento.
El Comité de Expertos en Logros Científicos y Tecnológicos de la Sociedad Óptica China afirmó unánimemente: Este proyecto demuestra una innovación significativa en la arquitectura del sistema, algoritmos de control del campo de luz y estrategias de procesamiento de alto-rendimiento, con métricas de rendimiento generales que alcanzan niveles líderes a nivel internacional.
1. Innovación · Superando los límites de la "precisión-de un solo golpe" a la "sincronización de diez-mil-golpes"
La tecnología de escritura directa con láser de dos-fotones, con su alta resolución, bajos efectos térmicos, capacidad sin máscara-y potencial de procesamiento 3D, ha estado durante mucho tiempo a la vanguardia de la micro/nanofabricación. Encuentra amplias aplicaciones en la fabricación de chips, biomedicina, almacenamiento óptico, microfluidos y detección de precisión.
Sin embargo, la escritura directa láser tradicional de un solo-canal se enfrenta a limitaciones de velocidad de procesamiento, lo que dificulta satisfacer las demandas industriales de fabricación de alta-precisión y-áreas grandes.
"Actualmente, los equipos comerciales en todo el mundo todavía utilizan predominantemente láseres-de haz único para la impresión punto-por-puntos de patrones 2D o estructuras 3D en materiales de sustrato. Nuestro objetivo es impulsar el progreso transformador en todo el campo y las industrias relacionadas a través de la innovación científica", explicó Wen Jisen, investigador-de tiempo completo en el Instituto de Investigación de Instrumentación y Tecnología de Óptica Extrema de la Escuela de Optoelectrónica de la Universidad de Zhejiang y la Ciencia Internacional de Hangzhou. y Centro de Innovación Tecnológica (STIC). "Nuestro dispositivo de alta-precisión y alto-rendimiento ha logrado escritura directa paralela con decenas de miles de puntos láser por primera vez, lo que marca un avance tecnológico significativo".
El equipo de Kuang Cuifang propuso de forma innovadora un esquema de control de campo de luz que combina microespejos digitales con conjuntos de microlentes, lo que permite la generación de más de 10.000 (137 × 77) puntos focales láser controlables de forma independiente dentro del sistema. La energía de cada punto focal se puede ajustar con precisión a más de 169 niveles, logrando un verdadero control independiente multi-canal. El dispositivo funciona a una velocidad de impresión de 2,39 × 10⁸ vóxeles/s, y la velocidad de procesamiento y la precisión alcanzan niveles líderes a nivel internacional.
Al mismo tiempo, para abordar desafíos técnicos como la intensidad de la luz desigual y las aberraciones entre múltiples puntos focales, el equipo desarrolló un algoritmo de optimización global inteligente. Esto mejoró la uniformidad de la intensidad de la luz de la matriz focal a más del 95 % y al mismo tiempo corrigió eficazmente la distorsión puntual, mejorando significativamente la consistencia y la precisión del procesamiento en múltiples canales.
Además, el equipo de investigación propuso múltiples estrategias de procesamiento innovadoras. Este logro no es simplemente un galardón de "líder internacional", sino un avance tecnológico disruptivo. Significa que en el ámbito microscópico de la fabricación de estructuras de precisión, finalmente hemos pasado de manejar una sola "aguja de bordar" a comandar una era de "diez mil agujas bordando al unísono".
2. Liderazgo · Innovación-de cadena completa, desde la ciencia de vanguardia hasta la comercialización
La grandeza de una tecnología radica no sólo en escalar alturas científicas sino en cerrar la brecha entre el laboratorio y la industrialización. El nacimiento del sistema de litografía de escritura directa-láser nano-3D multi-en 3D ejemplifica dicha "innovación-de extremo a extremo-", proporcionando herramientas de fabricación que antes se consideraban inimaginables para numerosas industrias-de vanguardia.
Oblea de 12-pulgadas procesada por el sistema de escritura directa con nano-láser 3D multi-canal
Gracias al enfoque innovador y la exploración del equipo, el dispositivo logra una precisión de procesamiento cercana a los sub-30 nm, una velocidad de procesamiento de 42,7 mm²/min y un tamaño de escritura máximo que cubre obleas de silicio de 12-pulgadas. El académico Wu Hanming, científico jefe en el campo del Centro de Innovación en Ciencia y Tecnología, señaló: "Se espera que esta tecnología se aplique por primera vez en sectores de productos personalizados, de alta demanda y de lotes pequeños, y liderará la dirección de desarrollo futuro de industrias relacionadas".
En el Centro de Innovación Tecnológica Sci-, el instituto de investigación ha establecido un laboratorio conjunto con Hangzhou Yuzhiquan Precision Instruments Co., Ltd. Esta colaboración se centra en abordar los desafíos científicos-de vanguardia en la tecnología nacional de litografía de escritura directa por láser y, al mismo tiempo, avanzar en la comercialización de la investigación y el desarrollo de instrumentos ópticos de alta-alta gama, fomentando una profunda integración entre la innovación científica e industrial.
Actualmente, el instituto ha llegado a acuerdos preliminares para la transferencia de tecnología con múltiples empresas en campos que incluyen la fabricación de máscaras, la lucha contra la falsificación óptica y AR/VR. El líder del proyecto, Kuang Cuifang, declaró que este equipo...
