另辟蹊径EUV光刻机换电子束光刻机，光刻换冰刻？

最近，西湖大学教授仇旻团队发布了一种三维微纳加工技术，可在仅有头发丝八分之一粗细的光纤末端进行“冰刻”加工。有一种另辟蹊径的感觉。

那么其与光刻到底有哪些不同？能否取代光刻？

首先，说下什么是“冰刻”。冰刻是通过电子束在结有一层薄冰的基础材料上进行“雕刻”的一种系统。

与当下光刻的最大不同点是，把硅基上的光刻胶换成冰。

这里插播一下广告，以电子束为基础的光刻机，也是实现光刻的一种选择。而且其精度比EUV光刻机高，也属于先进技术。先进的原因在于电子束的波长比极紫外光短。而不能在大规模集成电路上应用是，因为目前还存在很多缺陷。

按照电子束光刻曝光方式可分为两种：投影式曝光和直写式曝光。

投影式曝光：通过电子束经过掩模版后，把掩模版上的图形（电路）刻在涂抹有光刻胶的材料上。使用的是多电子束光刻技术，聚焦电子束在基础材料上进行扫描，实现电路图转移。原理类似于照相机，其中光刻胶相当于胶卷，拍摄对象就是掩模板，通过光线的照射把拍摄的对象投影到胶卷上。据说，这是下一代的光刻技术之一。

直写式曝光：聚焦电子束直接在涂有光刻胶的基础材料上绘制电路图形。这类似于用铅笔来画画。这技术也和激光直写技术一样，可以制造光掩模版。

明白了这两种曝光方式，就能力理解仇旻教授所说的“传统电子束”和“冰胶电子束”。换言之，“冰胶电子束”就是把光刻胶换成冰后，去实现光刻的技术。

在零下 140 度的真空环境下，通过设备注入水蒸气以后，水蒸气遇到原材料就会凝华成薄薄的冰层。

从以下两幅图看，第一幅图是目前芯片的生产工艺，需要光刻胶以及化学剂；第二幅图是“冰刻”的制造工艺，不需要光刻胶以及化学剂。使用光刻胶就需要化学剂清洗，如果清洗不好，那么将影响芯片的良品率。

而使用“冰刻”就不同，雕刻后，冰经过升华直接气化。无需化学剂，绿色环保。

显而易见，简化了芯片制造的工艺以及用冰取代了光刻胶。

目前，该团队虽然实现了简单的三维图案雕刻，但能否取代EUV光刻机，完全是一个未知数。毕竟大规模的集成电路讲究的是工业化。再说，芯片的复杂度需要多个环节、多个工艺去配合。

即使冰刻可以刻出更细的线路图，但晶体管之间的连线导通，需要的金属沉积、离子注入等环节。目前，冰层并不具备这样的条件。

谈到对“冰刻”的研究，仇旻团队这样说：技术冷门好，有趣，实际应用还在探索中。并表示“作为一种绿色且‘温和’的加工手段，冰刻尤其适用于非平面衬底或者易损柔性材料，甚至生物材料。未来希望这项技术能够运用到生物、微电子以及更多领域中”。

可见，“冰刻”可能存在两种情况：是光刻的一种补充；代替现有的光刻机。这一切都需要时间去验证。