璞璘科技交付中国首台半导体级喷墨步进纳米压印光刻系统

 编者：中喷网 墨宸

2025 年 8 月 1 日，璞璘科技自主设计研发的首台 PL-SR 系列喷墨步进式纳米压印设备顺利通过验收并交付至国内特色工艺客户。此次设备交付是公司业务拓展和市场渗透的新里程碑，标志着璞璘科技在高端半导体装备制造领域迈出坚实的一步。

1998 年，美国工程院院士、化学放大光刻胶（Chemically Amplified Resist）发明人、光刻胶领域泰斗级学者 Grant Wilson 教授团队基于喷墨涂胶工艺，创新性地将紫外光固化纳米压印技术与步进光刻技术相结合，提出了更适用于集成电路制造的步进纳米压印光刻技术（Step-and-Flash Nanoimprint Lithography），并创立 Molecular Imprint Inc. 公司推动该技术产业化。日本佳能公司与 Molecular Imprint Inc. 建立战略合作关系后，共同开发半导体用步进纳米压印技术。经过近二十年的持续研发与技术积累，佳能于 2023 年宣实现纳米压印技术在 NAND 闪存制造中的商业化应用，并计划将该技术逐步拓展至 DRAM 存储器和逻辑芯片等更广泛领域。

由于半导体制造对图形保真度和套刻精度的极端要求，步进纳米压印技术必须采用高硬度石英模板，这使得该技术对压印环境洁净度、压印力控制、模板 / 衬底平整度、压印工艺稳定性以及专用材料体系等方面提出了极为严苛的要求。在各类纳米压印技术中，步进纳米压印的工艺复杂度和技术难度堪称最高。目前国内尚未有其它相关的喷涂步进纳米压印设备与产品应用，及成功交付商业客户的报导。

据悉，璞璘科技的首台 PL-SR 系列喷墨步进式纳米压印设备攻克了步进硬板的非真空完全贴合、喷胶与薄胶压印、压印胶残余层控制等关键技术难题，可对应线宽＜10nm 的纳米压印光刻工艺，对标日本佳能的纳米压印工艺。该设备配备自主研发的模板面型控制系统、纳米压印光刻胶喷墨算法系统、喷墨打印材料匹配，并搭配了自主开发的软件控制系统。该款设备目前已经初步完成储存芯片、硅基微显、硅光及先进封装等芯片研发验证。

璞璘科技 PL-SR 系列成功攻克喷墨涂胶工艺多项技术瓶颈，在喷涂型纳米压印光刻材料方面实现重大突破。在半导体级芯片压印工艺中，芯片结构通常为变占空比、多周期变化的纳米结构。这种复杂的结构设计需对局部胶量精准控制，根据结构变化动态调节压印胶的喷涂量，从而获得薄而一致的残余层厚度。PL-SR 系列通过创新材料配方与工艺调控，提高胶滴密度与铺展度，成功实现了纳米级的压印膜厚，平均残余层＜10nm，残余层变化＜2nm，压印结构深宽比 > 7:1 的技术指标。发展了匹配喷胶步进压印工艺与后续半导体加工工艺的多款纳米压印胶体系，特别是开发了可溶剂清洗的光固化纳米压印胶，解决了昂贵石英模板可能被残留压印胶污染的潜在风险，为高精度步进纳米压印提供了可靠材料保障。

此外，璞璘科技 PL-SR 系列还突破了纳米压印模板面型控制的技术难点。在高端芯片极小线宽压印过工艺中，压印模板采用的是硬质的石英模板，因为石英与硅晶圆先天性具有一定的翘曲率，从而在整个纳米压印过程中要求对模板进行面型控制才能达到完美的贴合状态。与此同时，高端芯片极小结构压印所需纳米压印胶量极少，大约十纳米级的厚度，这更增加了模板和衬底贴合的难度。璞璘科技自主研发的纳米压印模板面型控制技术解决了上述的技术难点。

与光刻工艺流程一样，在纳米压印工艺完成后下一道工序是刻蚀工艺，从而对压印的均匀性，稳定性要求极高。尤其对压印残余层的控制要求极高。璞璘科技针对这一技术难点，对压印设备，材料，工艺系统的进行优化，可实现无残余层或近零残余层的压印工艺。

在高端半导体制造领域，业界要求对准精度需突破 10nm 以下，甚至向 1nm 级逼近。这一技术指标的实现，其难度与成本已与国际主流极紫外光刻（EUV）设备处于同一量级。璞璘科技认为，要突破纳米级对准这一 "卡脖子" 技术，必须整合产业链优势资源。通过联合攻关，共同打造具有国际竞争力的高端步进纳米压印设备，助力我国在下一代芯片制造装备领域实现自主可控。

PL-SR 是一种通用的重复步进纳米压印光刻系统，其具有高效、高精度的压印功能，此外还具备拼接复杂结构的性能。PL-SR 采用高精度的喷墨打印式涂胶方案，与此同时还可以辅助高精度的对准功能，可实现高精度拼接对准精度要求的纳米压印工艺。此外，PL-SR 重复步进压印系统还可满足模板拼接的需求，最小可实现 20mmx20mm 的压印模板均匀的拼接，最终可实现 300mm (12in) 晶圆级超大面积的模板。官方表示，这一技术突破为大尺寸晶圆的纳米压印加工提供了有力支撑，能够满足高端半导体制造中对大面积、高精度图案转移的需求。

从应用领域来看，该设备的潜力不容小觑。在存储芯片领域，随着数据量的爆炸式增长，对存储密度的要求越来越高，PL-SR 系列设备可对应线宽＜10nm 的工艺，能够助力研发更高密度的存储芯片，提升我国存储芯片产业的竞争力。硅基微显作为显示领域的重要发展方向，对精度和分辨率要求极高，该设备的高精度压印和对准功能，能为硅基微显的生产提供关键支持，推动相关产品的升级迭代。在硅光领域，光子芯片的集成度不断提升，纳米级的图案转移是关键环节，PL-SR 系列设备的出现为硅光芯片的研发和生产注入新动力。而在先进封装领域，更高精度的互联结构是提升芯片性能的重要途径，该设备能够满足先进封装工艺对纳米级图案的需求，促进先进封装技术的发展。

此次璞璘科技首台 PL-SR 系列喷墨步进式纳米压印设备的交付，其意义远超单一设备的应用。它打破了海外在该领域的技术垄断模式，为我国半导体装备国产化进程增添了浓墨重彩的一笔。长期以来，我国在高端半导体装备领域依赖进口，受制于人的情况较为突出，而该设备的成功交付，传递出国产技术在高端制造领域从 “跟跑” 向 “并跑” 甚至 “领跑” 迈进的强烈信号。

这不仅提升了我国在全球半导体产业链中的地位，还将带动相关产业链的发展。设备的生产和应用需要上下游企业的协同配合，从材料供应到零部件制造，再到后期的维护和服务，都将因此获得新的发展机遇，形成产业集群效应，进一步推动我国半导体产业的整体进步。

未来，随着璞璘科技在该领域的持续深耕以及技术的不断迭代升级，有望在更多半导体应用场景中实现突破，为我国半导体产业的自主可控贡献更大力量，也让世界看到中国在高端制造领域的创新实力和发展潜力。

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