激光微纳制造装备趋势

大面积微纳3D形貌的高效加工是国际重大难题，其核心技术问题是如何将设计海量数据高效转化为3D微纳形貌。苏州大学研究团队基于激光空间整形加工新方法，提出基于位相-空间光混合调制数字化光场的光刻技术，采用“微纳结构光场”逐帧数字化滚动叠层（积分）技术（1.2万帧/秒，1920×1080数据/帧）、3D导航飞行曝光模式，攻克了在翘曲表面上的复杂微纳3D形貌高效加工重大难题，研制成功“大面积微纳3D直写设备MiScanV”（图6.12），填补了行业空白，并成功应用于大面积柔性功能材料、大尺寸电容传感器、新型显示器件、MEMS器件等国防和民用高技术研究领域。在国家“十二五”科技创新成就展中，大面积微纳3D直写设备作为国家“863计划”先进制造领域标志性成果进行展出。目前，该装备已应用在中国电子科技集团有限公司、清华大学、香港理工大学等数十家单位的微纳材料与器件研制与制造，并出口俄罗斯、以色列等国。

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图6.12 大面积微纳3D直写设备 MiScanV及其标志性成果

针对在光子芯片、3D显示、光波导器件的研制中，缺乏“亚纳米精度调控”技术手段的难题，苏州大学研究团队发明了“五维微纳光场调控的纳米光刻新方法（结构单元坐标、取向、结构尺度和深度）”，结构分辨率接近λ/4，比投影光刻系统的分辨率提高2倍；并成功研发结构调制精度<1 nm的纳米光刻设备“NanoCryatal”，光场尺寸100~250 μm，光场内结构尺度>90 nm，幅面6~32吋，结构光场的光刻模式，速率达100 ~500 mm2/min，填补了行业空白，并实现了产业化应用（上海交通大学、香港理工大学和多家企业）。