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  以硅基光刻工藝為核心的半導(dǎo)體制造技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)電子器件的低成本、高通量與集成化制造。然而，利用硅基光刻技術(shù)制造柔性電子器件仍面臨挑戰(zhàn)。其中一個(gè)典型的難題是，光刻技術(shù)與柔性電子中廣泛使用的可延展基底材料不兼容。例如，在濕法光刻過程中，有機(jī)溶劑會(huì)對(duì)聚合物柔性襯底造成溶解和破壞，柔性襯底也易于變形以及存在界面失穩(wěn)等問題，這些問題在一定程度上會(huì)影響器件的性能，如工藝穩(wěn)定性、一致性及器件的可靠性等。

  近日，湖南大學(xué)段輝高教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種基于“光刻膠全干法轉(zhuǎn)印”技術(shù)的新型光刻工藝，可用于柔性及不規(guī)則（曲面、懸空等）襯底上柔性電子器件的高保形制造。該工藝的關(guān)鍵在于開發(fā)了一種環(huán)保型（水基）可轉(zhuǎn)印的光刻膠材料，該光刻膠具有對(duì)紫外光（UV）和電子束（EBL）輻照的雙重敏感性，可用于制造多尺度圖案。通過精準(zhǔn)調(diào)控光刻膠材料的表面能及轉(zhuǎn)移參數(shù)（如溫度、速度等），可輕易實(shí)現(xiàn)高分辨、高密度、跨尺度光刻膠結(jié)構(gòu)在硅基襯底上的脫附，并將其無損轉(zhuǎn)移到柔性聚合物或不規(guī)則襯底上。利用光刻膠結(jié)構(gòu)作為掩膜圖案，結(jié)合金屬沉積和剝離工藝，可以實(shí)現(xiàn)柔性、不規(guī)則襯底上電子元器件的原位和高保形制造。這種工藝具有高效、環(huán)保、低成本等特點(diǎn)，有望滿足現(xiàn)代柔性電子器件對(duì)高精度、高可靠性和高穩(wěn)定性的要求。相關(guān)文章以題為Dry-Transferrable Photoresist Enabled Reliable Conformal Patterning for Ultrathin Flexible Electronics發(fā)表在《Advanced Materials》雜志上。 

圖1. 環(huán)保型可轉(zhuǎn)印光刻膠材料的開發(fā)及工藝流程。所開發(fā)的光刻膠具有對(duì)紫外光（UV）和電子束（EBL）輻照的雙重敏感性，可用于加工多尺度圖案。在整個(gè)光刻工藝中不需要使用有毒、昂貴的有機(jī)溶劑和顯影劑，通過純水進(jìn)行顯影，綠色環(huán)保。 

圖2. 高分辨、高密度、跨尺度光刻膠結(jié)構(gòu)干法轉(zhuǎn)印展示。光刻膠可以近零應(yīng)變、無損轉(zhuǎn)印至各種受體襯底上，如PDMS、圓柱形玻璃瓶、懸空襯底等，并且可實(shí)現(xiàn)硅晶圓的重復(fù)利用。利用所開發(fā)的工藝，可以實(shí)現(xiàn)不同襯底（PET、PEN、PDMS、曲面玻璃、PU薄膜等）上多尺度可延展電子圖案的原位和保形制造。 

圖3. “光刻膠全干法轉(zhuǎn)印”工藝的力學(xué)理論模型和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 

圖4. 利用“光刻膠全干法轉(zhuǎn)印”新型光刻工藝制備超輕、超薄柔性電極用于EMG采集及人機(jī)界面應(yīng)用。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303513