Microtech LaserWriter 無光罩雷射直寫微影系統

2026/06/12

產品說明

LaserWriter 是一款專為直接從 CAD 到基板精密圖形化設計的無光罩微影系統。它既可作為通用的圖形化工具，也能根據特定的研究或生產需求進行客製化開發。

該系統可在任何塗有光阻的基板上進行曝光，例如半導體晶圓、晶片、玻璃、藍寶石、聚合物等，能完美應用於微電子、微光學、微波電路、微機電、微流體及石墨烯技術等前沿科研領域的光罩製作或直接圖形化。

此系統在無塵室中完全組裝，並通過了 CE 認證。

此外，系統亦支援無需光阻的直接雷射加工 (Direct writing)，適用於聚合物基板碳化導電路徑製作、氣體環境下光化學或光熱處理、介電基板上薄膜的微燒蝕、表面光致發光映射 (Photoluminescence mapping)，並內建高精度影像顯微與表面量測功能，

LaserWriter 機台外觀與底部 Newport 運動控制器

圖 1: Microtech LaserWriter 機台外觀與搭配的運動平台及控制器

GaN 雷射源

波長與類型：GaN 半導體雷射源，標準波長 λ = 405 nm。
操作模式：支援連續波 (CW) 與脈衝 (Pulsed) 雙操作模式。
輸出功率：
- 標準配置 20-100 mW (適用於 0.2-10 µm 厚度之光阻)
- 針對超厚光阻應用，可選配升級至 20-240 mW 或 20-360 mW 高功率輸出。
超長壽命保證：雷射源具備高達 20,000 小時的官方保證壽命，大幅降低維護成本。
多雷射擴充性：系統最多可同時安裝 3 個雷射源。
- 標準 405 nm
- 選配 375 nm UV 雷射 (60 mW，專用於厚 SU8 光阻)
- 選配 213 nm Deep-UV 脈衝雷射 (適用於表面微燒蝕與 PMMA 曝光)，只需透過滑鼠一鍵即可輕鬆切換波長。

寫入模式

系統完整支援 8 種彈性寫入模式 (任意 XY 軸移動皆可程式化控制，並具備位置同步的光束啟閉功能)：

光束掃描 (Beam raster-scan)：搭配快速掃描光束。
階段掃描 (Stage raster-scan)：搭配靜止雷射光束。
向量模式 (Vector)：搭配靜止雷射光束。
輪廓模式 (Contour)：搭配靜止雷射光束.
閃光模式 (Flash)：搭配靜止雷射光束。
手動模式 (Manual)：搭配靜止雷射光束。
散射掃描 (Scatter-scan)：搭配快速掃描光束。
泛光曝光 (Flood)：用於光阻影像反轉 (Image-reversal) 曝光。

LaserWriter 製作 1 µm 線寬-灰階曝光與微透鏡陣列圖案

圖片內容說明：

A：於 0.5 µm 厚光阻上製作的 1 µm 與 2 µm 十字結構。
B：0.5 µm 光阻上圓形特徵的細節。最細的線寬為 1 µm。
C：透明光罩上的灰階圖案 (以透射光拍攝)。
D：光阻上的灰階曝光圖案 (由相位差顯微鏡拍攝)。
E：次微米 (submicron) 十字形圖案 (系統安裝後製作的典型解析度測試圖樣)。
F：緊密排列的 1 µm 線條，用以檢查鄰近效應 (proximity effect)。
G：在 Canjon Materials 的 LDW 玻璃上製作的灰階圖案。
H：在石墨烯薄片 (graphene flake) 上製作的客製化接觸電極 (Contacts)。
(註：LaserWriter 包含一項特殊功能，允許直接在顯示器上看到的石墨烯薄片上寫入觸點，而無需知道觸點的實際位置。)
I：次微米線寬。
J：在 10 µm 厚光阻上利用灰階製作的微透鏡陣列 (array of microlenses)。

成功大學材料系現場操作 LaserWriter 雷射直寫曝光機

🔬 實機在線實證：特別感謝國立成功大材料系研發團隊協助拍攝。 阜拓科技專業技術團隊與 Microtech 原廠義大利技術專家攜手，於成功大學材料系現場完成高標準之硬體精密安裝與調校。圖為成大研究人員正式上機操作。

產品特色

【光學與對焦控制】

長自動對焦範圍 (2 mm)，可實現自動對焦：

1.適用於不平整或輕微傾斜的基材，具備自動補償功能 (最大傾斜度 3 度)。

2.可延伸至基材邊緣，即使是小尺寸樣品也無死角。

3.適用於輕微凸起或凹陷的表面 (最小曲率半徑 75 mm) 或具波浪度的表面。

兩秒內快速更換物鏡：包含所有鏡頭，用於不同解析度的雷射聚焦與視訊顯微觀測，並包含額外的寬視野功能。亦可選配自動更換物鏡功能，只需點擊滑鼠即可操作。
厚光阻側壁控制：Z 軸方向的焦距偏移控制，最高可達 ± 100 µm，用於厚光阻的側壁控制。
樣品邊緣的曝光補償：適用於光阻可能較厚的位置。

LaserWriter 物鏡與Newport移動平台

圖 4: 採用頂級精密運動平台，達成精準控制

【製程精度與觀測量測】

獨家零接縫（Zero-Stitch）技術：原廠專有技術用以消除任何肉眼可見的拼接誤差。
多層微影與混搭能力： 多層疊加圖形對齊精度高達 ±0.4 µm，具備與其他設備之圖層自動對齊校正能力。
即時物鏡觀測：可在製作圖案的同時，透過與雷射光束相同的物鏡觀測基材。這對於進行微雷射剝蝕（Microablation）或「手動」光刻互連非常實用。
高精度影像量測站：內建 0.1 µm 高解析度數位黑白攝影機，具備四段視野切換，可直接作為精密量測顯微鏡使用。
表面光致發光光譜製圖：支援 Surface photoluminescence mapping 應用。

【高度彈性與硬體擴充】

八種不同的寫入模式：可選擇掃描光束、固定光束或全面曝光等多種彈性模式。
極致的樣品適應性：可使用極薄且具可撓性的基材，或同時處理更多晶片；配備特殊真空吸盤，可在其表面產生均勻分佈的真空吸力。
樣品邊緣自動偵測：用於小尺寸樣品圖案的自動對中（居中）。
多雷射擴充性：最多可安裝三組雷射器，只需點擊滑鼠即可進行波長切換。
多樣化選配配件：用於圓柱體表面圖案化（Patterning）的選配配件。
超長保固：針對 405 nm 和 375 nm 雷射器提供 20000 小時的保固。
無需任何耗材。

規格說明

項目	技術規格數據
可選光學解析度 (最小線寬)	0.5 µm / 1.5 µm / 4 µm / 8 µm (僅需 2 秒即可手動滑動快速更換對焦鏡頭，亦可升級滑鼠點擊自動更換 ALC 系統)
圖形定位解析度 (Grid size)	依解析度對應為 0.1 µm / 0.2 µm / 0.4 µm / 0.8 µm
線寬均均度 (Linewidth uniformity)	100 nm @ 0.5 µm 解析度
	200 nm @ 1.5 µm 解析度
	400 nm @ 4 µm 解析度
	800 nm @ 8 µm 解析度
最大表面刻寫速度 (Beam-scan 模式)	8 mm²/min @ 0.5 µm 解析度
	25 mm²/min @ 1.5 µm 解析度
	100 mm²/min @ 4 µm 解析度
	400 mm²/min @ 8 µm 解析度
線性刻寫速度 (Stage-can/Vector/Contour)	最高可達 10 mm/s (適用於所有解析度)
機械定位靜態解析度	10 nm (採用超高精度線性馬達 XY 軸移動台)
整體定位精度 (選配)	可選配雙光束 XY 雷射干涉儀，在溫控 ± 1°C 內達成優於 ± 0.2 µm 的極致整體定位精度

搭配LaserWriter使用的Newport 運動控制器

圖 5: 搭配 LaserWriter 使用的運動控制器

LaserWriter機架與Newport 平台與控制器搭配使用

圖 6: LaserWriter 機架搭配精密運動平台與控制器使用

多用戶軟體與機台整合

系統搭載全新 release 12 的 PhotonSteer® 獨家控制軟體與內建的多用戶管理權限，完美結合 CleWin6 版面編輯器 (支援 GDSII, DXF, CIF 等通用格式)。機台整合於一體化緊湊防震不銹鋼機架中（重量約 140 kg，底部空間整合 19 吋標準控制機架），無需外接壓縮空氣、冷卻風管或冷卻水。系統最大內部運作電壓僅為 24 V，符合國際安全標準，並具備緊急斷電按鈕。可選配精巧型環境控制單元 (ECU)，為機台內部提供恆溫 (穩定度達 0.5 °C) 與 HEPA 微過濾正壓防汙環境。針對實體混凝土地板提供絕佳穩定性；若面對具備防震挑戰的高架地板 (floating floor) 無塵室環境，原廠亦提供專屬的防震安裝前準備指南，以確保系統展現頂級微影效能。