光刻是泛半導體行業的核心製造工藝，已廣泛應用於矽基器件的大規模生產，推動了半導體、和奈米光子學等領域的發展。光刻的工藝流程通常包括烘乾、底塗、旋塗光刻膠、軟烘、對準曝光、後烘、顯影、硬烘、圖形轉移和檢測等多個步驟。然而，傳統光刻工藝流程涉及大量化學品使用，不僅在環境、安全、健康和可持續性（ESH/S）方面仍面臨嚴峻挑戰，還存在一些工藝相容性問題。
作為一個案例，溼法剝離工藝（也稱lift-off）的圖形轉移面臨三大挑戰：一是大量有機溶劑的使用引發環保與可持續性問題；二是工藝限制，包括殘膠、金屬再沉積、良率低及大面積剝離效率低等；三是與難加工襯底（如溶劑敏感聚合物或可降解襯底）不相容，無法實現相應圖形轉移。這些問題限制了溼法剝離工藝在泛半導體行業作為標準工藝的潛力，也制約了光刻技術的應用場景擴充套件。
為應對上述挑戰，湖南大學段輝高教授課題組提出了一種符合環保與可持續發展要求的力學光刻正規化。其核心是開發了一類超低介面粘附的光刻膠材料，可透過商用膠帶幹法剝離。該正規化以力學剝離手段替代傳統的化學剝離手段，具備多場景相容性和尺寸擴充套件性，可實現無溶劑、大面積、高效率、100%良率的圖形轉移。同時，力學光刻正規化支援柔性非平面襯底和瞬態可降解襯底等難加工襯底的圖形轉移，能夠實現此類襯底表面器件的原位共形制造，如瞬態電子器件，進一步拓寬了光刻的應用領域。總之，這項工作有望提升剝離工藝在工業泛半導體領域作為標準化、可持續批次生產工藝的潛力，併為綠色電子、光子及瞬態柔性電子的系統級整合製造提供了廣闊的可能性。相關成果以“Sustainable Lithography Paradigm Enabled by Mechanically Peelable Resists”發表在國際頂級期刊《 Advanced Materials》上。論文通訊作者為段輝高教授，第一作者為陳雷博士。
圖1 超低介面粘附光刻膠材料及幹法剝離工藝區間分析。
圖2 幹法剝離工藝展示：多場景相容、大面積、多尺度加工能力。
圖3 難加工襯底表面的圖形轉移與器件原位共形制造。
圖4 瞬態表皮電子器件功能展示。
該工作得到了國家重點研發計劃專案、國家自然科學基金人才專案、創新群體專案的資助，相關實驗得到了中南大學湘雅三醫院、博頓光電、湖南大學粵港澳大灣區創新研究院微納製造與檢測服務平臺的支援。
論文連結：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202410978
來源：高分子科學前沿
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