无掩膜直写光刻的核心在于“直写”和“无掩膜”

无掩膜直写光刻的核心在于“直写”和“无掩膜”：

‌直写：‌聚焦的激光束、电子束或其他类型的能量束（如离子束）直接在光刻胶表面移动扫描，按照设计好的图形图案曝光光刻胶。

‌无掩模：‌图形的图案信息以数字文件的形式存储在计算机中，并通过精确的空间光调制器或光束偏转控制系统实时控制光束的开关和位置，代替了传统的光学掩模版来定义图形。

目前主流的有两种技术路线：

‌激光直写：‌

‌核心部件：空间光调制器。

‌工作原理：使用高功率激光器（通常是紫外或深紫外波长）作为光源。光束照射到空间光调制器上。SLM由数百万个微小的、可独立寻址的反射镜或液晶单元组成。计算机根据设计图形控制每个单元的开关状态（开/关或调节相位/振幅），从而将数字图形信息“加载”到入射光束上。调制后的光束再通过投影光学系统缩小并聚焦到光刻胶表面。工件台精确移动基板（或光束扫描），最终将整个设计图形逐场或逐行“写入”到基板上。

‌优点：速度快（相对于电子束），系统相对成熟，成本适中。

‌缺点：分辨率受限于光学衍射极限和SLM单元的尺寸。

‌电子束直写：‌

‌核心部件：电子束光刻柱（电子枪、电磁透镜、束闸、精密偏转线圈）。

‌工作原理：利用热场发射或冷场发射产生的细聚焦高能电子束。计算机控制电磁偏转线圈，使电子束在基板表面精确扫描。束闸控制电子束的开关。电子束按照设计图形逐点轰击光刻胶，引发化学反应（对于正胶是分解，负胶是交联）。工件台移动基板完成大面积曝光。

‌优点：分辨率高‌（可达纳米甚至亚纳米级别），是研发和高分辨率原型制造的技术。

‌缺点：速度慢（串行扫描），邻近效应影响图形精度，设备昂贵且复杂，运行和维护成本高。