激光微納加工技術利用激光脈沖與材料的非線性作用，可以<100nm精度實現傳統方法難以實現的復雜功能結構和器件的增材制造。而激光直寫（DLW）光刻是一項具有空間三維加工能力的微納加工技術，在微納集成器件制造中發揮著重要作用。

在半導體產業發展史上，光刻技術的發展經歷了多個階段，接觸/接近式光刻、光學投影光刻、分步（重復）投影光刻等出現時間較早。集成電路生產主要采用掃描式光刻、浸沒式掃描光刻、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、激光直寫等技術也在不斷發展當中，有望在不久的將來實現更多技術和應用突破。

直寫光刻技術，它使用激光直接轟擊對象表面，在目標基片上一次形成納米圖案構造，無需制備價格昂貴的掩膜版，生產準備周期較短。目前，該工藝技術已經被廣泛應用于PCB、先進封裝、FPD（顯示面板）和掩膜版制造。

在整個半導體領域，主流光刻技術為掩膜光刻，其中最先進的是投影式光刻。它可以通過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、對位精度等指標上領先直寫光刻。但是，數字直寫無掩膜光刻（LDI）在先進封裝領域的應用越來越廣泛，主要原因在于LDI技術可以通過激光在印刷板上寫入圖案，不需要使用傳統的光阻膜，從而提高了生產效率和印刷精度，并降低了成本。而掩膜光刻中的掩膜需要更新且制作時間較長，在對準靈活性、大尺寸封裝及自動編碼等方面存在一定的局限。因此，近年來，激光直寫光刻技術在晶圓級封裝等先進封裝領域的應用如魚得水。

目前，光刻精度在5μm以下的，多采用掩膜光刻技術，而5μm以上，精度要求沒那么高的，多采用迭代更快、成本更低的直寫光刻技術。當然，這些并不是絕對的，還要根據具體應用情況而定。

激光直寫是利用強度可變的激光束對基片表面的抗蝕材料實施變劑量曝光，顯影后在抗蝕層表面形成所要求的浮雕輪廓。激光直寫系統的基本工作原理是由計算機控制高精度激光束掃描，在光刻膠上直接曝光寫出所設計的任意圖形，從而把設計圖形直接轉移到掩模上。激光直寫系統的基本結構，主要由He-Cd激光器、聲光調制器、投影光刻物鏡、CCD攝像機、顯示器、照明光源、工作臺、調焦裝置、He-Ne激光干涉儀和控制計算機等部分構成。激光直寫的基本工作流程是：用計算機產生設計的微光學元件或待制作的VLSI掩摸結構數據；將數據轉換成直寫系統控制數據，由計算機控制高精度激光束在光刻膠上直接掃描曝光；經顯影和刻蝕將設計圖形傳遞到基片上。

來源：微納研究院

審核編輯：湯梓紅