微纳图形化光刻关键技术与应用
直写光刻是微纳结构源头制备的重要技术手段，实现将计算机设计的版图数据制备到特定基板上，形成高精度的微纳结构图形，因此直写光刻是微纳图形的生成手段，直写光刻系统在英文中被称为Pattern Generator。一方面，在半导体工艺流程中，直写光刻是前端，用于制备掩模版（Photomask），激光直写和电子束直写是并列的两类直写光刻技术方案，电子束直写分辨率高，但使用成本高，用于高阶掩模版制备，而激光直写具有应用灵活、支持幅面大、使用成本低的优点，是不可缺少的装备，具有重要的实际应用价值。另一方面，微纳光电子器件在车载、机器视觉、AR/VR等方面具有创新应用价值，有微透镜阵列、衍射光学元件、光整形器件等类型，当前这类器件制备主要利用现有半导体设备和工艺，但是微纳光电子器件具有3D形貌、深纹、密集图形、曲线等有别于电路器件的显著特征，当前配套能力对于新品开发支撑显得不足，激光直写技术的曝光灵活可控，在厚光刻胶上制备这些复杂形貌结构具有明显的优势。
激光直写光刻技术是一项综合光学、精密机械、控制、数据处理和传输的复杂技术，高端激光直写的难点是纳米级的精度实现带来的机械形变量、工件台动态特性、控制同步性、海量数据处理速度等核心问题，直写光刻运行的多功能化是扩大该技术应用范围和支撑创新应用的关键因素。面向光电子器件与材料的基础研究、产业创新应用和国家需求，开展多参量光场调控机理、数字化光刻系统的构架和关键技术研究，研制新型图形化直写光刻仪器，为微纳米结构的高精度和高效制备提供解决方案，具体研究方向如下：
1、多维光场图形化调控机理与数字化光刻系统构架：研究通过光的空间振幅、位相和偏振分布调控方法，实现光刻写入光斑的多维度图形化调控，研究图形光斑与多类型感光材料的作用，为器件和材料研究提供新方法；以满足器件级制备为目标，研究数字化光刻实现的组成要素，设计和不断优化光刻系统的构架。
2、高精度光机结构与环控技术：研究设计多维度图形调控光斑的低畸变光学系统、检测与对准光学系统；光刻主机质量模型与分布优化；高精度运动平台设计与闭环检测方案；光刻主机隔振与环境控制技术。
3、微纳结构模型数据处理和传输技术：2D/3D微纳结构计算机格式文件图形化处理技术；新型光电器件的数据定义方式研究；高精度数据模型的海量数据处理方法和数据校准技术；光刻数据生成、存储和高速上载传输技术。
4、多参量协同控制技术：直写光刻系统涉及控制环节多，并需要相互协同，研究高精密运动控制系统和光刻控制算法，以及与对准系统、环控系统、数据处理系统等资源的协同管理与调度。
5、仪器研制与可靠性：以可靠、耐用、好用、用户愿意用的高端科学仪器实现为目标，研究部件的模块化设计、防护设计和规范化设计等内容，提升可靠性水平和技术就绪度，打造工程化科学仪器，更好为多领域应用创新提供支持。
6、微纳直写光刻工艺与应用：研究感光材料的微纳光刻特性，优化工艺参数，不断完善工艺数据库，发挥仪器能力与性能；拓展研究多领域创新所需的微纳加工需求，为直写光刻技术研究提供反馈，形成良性的研究循环。