• Optical Rotation Beam Ion Sputtering

Optical Rotation Beam Ion Sputtering

型号 : ORBIS

ORBIS|为次世代半导体光学量产而生的水平式晶圆级光学溅镀系统

Optical Rotation Beam Ion SputteringHorizontal Wafer-level Sputter Coating System for Semiconductor Optics

为次世代半导体光学量产而生的旗舰级镀膜系统

从 CMOS 影像感测器、VCSEL 激光光源、AR/VR 光学波导、到车用 ADAS LiDAR —— 当代半导体光学元件的核心特征是「晶片级微缩 + 光学功能整合」,光学镀膜直接制作于晶圆表面,对膜层的光学品质、洁净度、量产一致性提出半导体业最严苛的要求。这是业界对「晶圆级光学溅镀系统」(Wafer-level Sputter Coating System)的核心需求,也是台湾半导体光学产业长期仰赖欧美日进口设备的关键环节。

大永真空 ORBIS 晶圆级光学溅镀镀膜系统(Optical Rotation Beam Ion Sputtering)是大永投入多年研发、为次世代半导体光学量产所打造的旗舰级设备。ORBIS 采用水平式活化反应溅镀架构、靶区与电浆区分离设计、ICP 高密度电浆源,设计支援双面同时镀膜与 100+多层膜堆叠,规格涵盖 4~12 吋多元晶圆尺寸,搬运介面相容 SEMI 标准。ORBIS 为大永 2026 年重点开发机型,目前处于 Pilot 阶段,诚挚邀请台湾半导体光学产业的早期合作伙伴共同参与规格定义与量产验证,共同打造半导体光学量产的台湾方案。

水平式活化反应溅镀|靶区与电浆区分离的核心架构

传统反应性溅镀长期面临「靶毒化」(Target Poisoning)的核心痛点 —— 反应性气体在靶材表面形成化合物层,大幅降低溅镀效率并导致制程不稳定。欧美日领先厂商各自发展出不同的解决方案,例如业界知名的 PARMS(Plasma-Assisted Reactive Magnetron-Sputtering)技术即是其中代表。

ORBIS 采用大永自主研发的水平式活化反应溅镀架构,从技术原理上将靶材区与反应电浆区实体分离 —— 靶材区仅通入惰性气体(Ar)进行纯金属溅镀,反应性气体(O₂、N₂)集中在独立的电浆区进行高效解离与活化,基板透过腔体高速旋转设计依序通过两区。配合靶与靶之间的合金金属隔板设计,从根本抑制反应气体对靶材的干扰与中毒效应。此一架构让 ORBIS 与 Bühler PARMS、光驰 Metal-mode 并列为业界主流半导体光学溅镀技术典范,大永以此为大永客户提供另一个技术完整、且具备在地服务优势的选择。

ICP 高效电浆源|低吸收高品质光学膜的关键

半导体光学元件对膜层的光学吸收(Optical Absorption)极为敏感 —— 任何微小的吸收都会直接降低 CMOS 感测器的量子效率、VCSEL 的光输出功率、晶片滤片的讯杂比。传统溅镀膜常因不完整的反应氧化导致吸收偏高,需要依赖后续退火处理来补救,徒增制程复杂度与成本。

ORBIS 标配 ICP(Inductively Coupled Plasma)感应耦合电浆源 —— ICP 提供业界最高的电浆密度与最佳的反应活性,在低能量轰击条件下实现完整的氧化反应,直接沉积出低吸收、高致密、高折射率稳定的光学薄膜。配合大永独家的低温制程设计,ORBIS 适用于对温度敏感的半导体基材(如 InP、GaAs、SOI 等化合物半导体与特殊基板),不会因高温制程造成元件性能退化。此一低温低吸收特性,是 ORBIS 对应次世代半导体光学需求的核心技术竞争力。

规格目标 100+ 层多层膜|对应晶片滤片与超光谱感测

半导体光学元件愈来愈仰赖复杂的多层膜结构 —— 从 3D 感测 FaceID 用的窄频通滤片(Narrow Bandpass Filter)、超光谱成像(Hyperspectral Imaging)的多色滤片阵列、到光通讯用的 DWDM 边缘滤片,这类应用普遍要求 100 层以上的结构,且每一层的厚度精度必须控制在原子级。

ORBIS 设计目标规格支援 100+多层膜堆叠,Pilot 阶段以 50+ 层为实机验证基准,目标达到业界领先厂商的同等技术等级。配合标配的大永光学监控系统(Optical Monitoring System, OMS)提供 in-situ 即时膜厚回馈,确保每一层在沉积过程中达到设计光谱,大幅降低多层膜量产的失败率。对于追求「晶片级复杂光学功能」的下一代半导体光学产品,ORBIS 提供完整的多层膜量产解决方案。

4~12 吋全尺寸晶圆对应|双面镀膜 + SEMI 标准搬运

半导体光学元件覆盖从 4 吋小批量试产到 12 吋大规模量产的多元晶圆尺寸需求。ORBIS 提供两款腔体设计—— ORBIS-200 对应 4 / 6 / 8 吋晶圆,适合中量产与多品项弹性生产;ORBIS-300 采用 8 / 12 吋共用设计,对应大规模量产与先进晶圆级光学(WLO)应用。

ORBIS 规格设计支援双面同时镀膜(Dual-side Deposition),特别适合需要正反面分别镀 AR 膜与功能膜的晶圆级光学元件,可大幅缩短制程时间与减少晶圆搬运次数。搬运介面相容 SEMI 半导体业标准,设计支援 EFEM(Equipment Front End Module)、SMIF Pod、FOUP 等多元晶圆搬运方案,可整合至客户既有的半导体无尘室产线。对于需要符合半导体业 fab-grade 规范的客户,ORBIS 从机台设计阶段就以 SEMI 标准为目标,确保未来导入现有产线的相容性。

Pilot 阶段|邀请早期合作伙伴参与规格共同开发

ORBIS 为大永 2026 年重点开发旗舰机型,目前处于 Pilot 开发阶段。大永诚挚邀请台湾半导体光学产业的早期合作伙伴 —— 包括 CMOS 影像感测器厂、VCSEL/3D 感测模组厂、晶圆级光学(WLO)整合厂、晶片滤片厂、AR/VR 模组厂、车用 ADAS 感测厂 —— 加入 ORBIS 的早期合作计划(Early Adopter Program)。

早期合作伙伴可享有以下价值:(1) 规格共同定义 —— 直接参与 ORBIS 的功能定义与客制化选项,确保最终量产机完全符合您的制程需求;(2) 优先试样与打样 —— 优先使用 Pilot 机台进行客户端应用验证,加速产品开发时程;(3) 在地深度支援 —— 大永工程团队全程驻厂协助制程优化、设备调校、量产转移,提供业界最深度的在地服务;(4) 战略伙伴定位 —— 共同建立台湾半导体光学量产的本土供应链,摆脱长期仰赖欧美日进口设备的产业局限。

规格表Specifications

Model ORBIS-200 / ORBIS-300
产品线 晶圆级光学溅镀镀膜系统(旗舰级)
产品阶段 2026 重点开发机型|Pilot 阶段|邀请早期合作伙伴
晶圆尺寸 ORBIS-200:支持 4 / 6 / 8 吋|ORBIS-300:支持 8 / 12 吋共用设计
核心技术 水平式活化反应溅镀(Horizontal Activated Reactive Sputtering)|靶区与电浆区分离设计
电浆源 ICP 感应耦合电浆源|高密度低能量电浆,确保低吸收高品质膜层
靶位配置 多靶位设计|平面与旋转靶可弹性配置|金属隔板防靶毒设计
双面镀膜 设计支持双面同时镀膜(Dual-side Deposition)|减少制程时间与晶圆搬运次数
多层膜能力 规格目标 100+ 层 superlattice 多层膜堆叠|Pilot 阶段以 50+ 层为验证基准
镀膜方向 水平|Deposition Up / Down 可切换
微粒控制 由下往上的离子轰击模式|抑制微粒生成|高洁净度制程环境
光学监控 标配大永光学监控系统(Optical Monitoring System, OMS)|in-situ 即时膜厚控制
膜厚均匀性 目标 ± 1% 以内(全晶圆范围)
可成膜材料 氧化物(SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、Al₂O₃)、氮化物、金属、合金
极限真空 ≦ 5 × 10⁻⁷ Torr(高洁净度设计)
搬运系统 设计支持 SEMI 标准接口|EFEM、SMIF Pod、FOUP 等多元晶圆搬运方案
操作模式 全自动 IPC + PLC 控制|24/7 连续量产设计
选配模块 光学监控强化、HiPIMS 电源、在线量测、客制化搬运整合

※ 上述为 ORBIS Pilot 阶段的设计规格,实机验证进度与最终量产规格,大永欢迎客户直接洽询取得最新状态。

※ 早期合作伙伴可参与规格共同定义,大永提供完整的客制化选项与在地工程支援。

01水平式活化反应溅镀|靶区与电浆区分离核心架构

  • 业界主流技术典范:与 Bühler PARMS、光驰 Metal-mode 并列为业界主流半导体光学溅镀技术典范。
  • 靶毒化解方:靶区与电浆区实体分离 + 金属隔板设计,从根本抑制反应气体对靶材的中毒效应。
  • 高镀率稳定:纯金属溅镀 + 反应区独立活化的设计,提供高镀率与长期制程稳定性。

02ICP 高效电浆源|低吸收高品质膜层

  • ICP 高密度电浆:感应耦合电浆源提供业界最高的电浆密度与反应活性。
  • 低吸收膜质:完整的氧化反应,直接沉积出低吸收、高致密、折射率稳定的光学薄膜。
  • 低温制程:适用于 InP、GaAs、SOI 等温度敏感半导体基材,避免高温造成元件性能退化。

03规格目标 100+多层膜

  • 多层膜能力:设计目标支援 100+多层膜堆叠,Pilot 阶段以 50+ 层为验证基准。
  • OMS 光学监控:标配大永光学监控系统(OMS),in-situ 即时膜厚回馈,确保多层膜光谱精度。
  • 晶片滤片量产:完整对应 3D 感测窄频通滤片、超光谱多色滤片、DWDM 边缘滤片等应用。

044~12 吋全尺寸晶圆对应 + 双面镀膜

  • 两款腔体设计:ORBIS-200 对应 4/6/8 吋,ORBIS-300 对应 8/12 吋共用,涵盖多元量产规模。
  • 双面同时镀膜:设计支援双面同时镀膜,大幅缩短制程时间并减少晶圆搬运次数。
  • WLO 晶圆级光学:完整对应晶圆级光学元件的「正反面分别镀膜」需求。

05SEMI 标准搬运|半导体 fab-grade 整合能力

  • SEMI 标准介面:设计支援 EFEM、SMIF Pod、FOUP 等半导体业标准晶圆搬运方案。
  • 高洁净度制程:由下往上的离子轰击模式 + 低粒子腔体设计,符合半导体无尘室规范。
  • 产线整合:可整合至客户既有的半导体 fab 产线,确保现有自动化系统相容。

06在地服务 + 早期合作伙伴计划|台湾半导体光学的最佳伙伴

  • 在地深度支援:大永工程团队全程驻厂协助制程优化、设备调校、量产转移,业界最深度的在地服务。
  • 规格共同定义:早期合作伙伴可直接参与 ORBIS 的功能定义与客制化选项,确保完全符合您的需求。
  • 本土供应链:共同建立台湾半导体光学量产的本土供应链,摆脱长期仰赖欧美日进口设备的产业局限。

ORBIS 结合水平式活化反应溅镀架构、ICP 高效电浆源、100+ 层多层膜能力、4~12 吋全尺寸晶圆对应、双面镀膜与 SEMI 标准搬运,为次世代半导体光学量产提供完整解决方案,广泛规划应用于 CMOS 影像感测、VCSEL/3D 感测、晶圆级光学、晶片滤片、AR/VR 与 ADAS 感测等核心半导体光学市场。

01CMOS / CIS 影像感测器 CMOS Image Sensor

CMOS 影像感测器是当代消费电子最大量的半导体光学元件 —— 从智慧型手机相机、车用 ADAS 摄影机、安防监控、到工业视觉检测,全球每年出货数十亿颗。CIS 晶圆上的 AR 抗反射膜、IR-Cut 红外截止膜、彩色滤光膜阵列,直接决定感测器的量子效率、动态范围与讯杂比。ORBIS 的低吸收 ICP 镀膜技术与晶圆级量产能力,完整对应 CIS 量产对「光学品质 + 量产规模」的双重要求。

应用产品

智慧型手机 CMOS 镜头模组、车用 ADAS 摄影机、安防监控摄影机、工业视觉检测 CIS、无人机光学感测、运动相机 CIS、视讯会议摄影机、生医成像感测

常见镀膜

晶圆级 AR 抗反射膜、IR-Cut 红外截止膜、彩色滤光阵列、宽频通可见光膜、抗蓝光膜系

02VCSEL / 3D 感测 VCSEL & 3D Sensing

垂直腔面发射雷射(VCSEL)是 3D 感测技术的核心光源——从 iPhone FaceID 的点云投射、Time-of-Flight(ToF)的距离量测、车用 LiDAR 的环境感知、到工业机器人空间定位,VCSEL 模组的快速普及推动了精密光学镀膜的爆发性需求。VCSEL 元件的光学镀膜需要高反射率(HR)、特殊波段窄频通滤片、与超低吸收的 AR 膜,对镀膜品质要求极高。ORBIS 的低温低吸收 ICP 镀膜,完整对应 VCSEL 量产对「光学完整性」的核心需求。

应用产品

智慧型手机 FaceID 投射模组、Time-of-Flight(ToF)距离感测、AR/VR 眼动追踪模组、车用 LiDAR 雷射光源、工业机器人 3D 视觉、智慧家居感测模组、生医光学量测

常见镀膜

VCSEL 高反射膜(HR Coating)、3D 感测窄频通滤片(940nm/1550nm 等)、低吸收 AR 膜、特殊波段反射膜、超光谱多色滤片

03晶圆级光学 Wafer-Level Optics, WLO

晶圆级光学是当代相机模组、AR/VR 微缩、智慧穿戴等应用的关键制程——直接在晶圆上制作光学镜头与功能膜层,实现极致的尺寸微缩与成本降低。WLO 制程要求镀膜直接在晶圆表面进行复杂光学结构的堆叠,双面镀膜能力是核心需求。ORBIS 的双面同时镀膜设计与 4~12 吋晶圆对应,完整支援 WLO 制程的量产需求。

应用产品

智慧型手机微型相机模组、AR/VR 智慧眼镜光学模组、智慧穿戴相机模组、消费电子微型成像、生医内视镜光学、安防微型摄影、无人机微型光学

常见镀膜

晶圆级 AR 镀膜、晶圆正反面双层膜系、复杂光学结构整合镀膜、高精度多层膜堆叠、特殊光学功能膜

04晶片级窄频通滤片 Chip-scale Narrow Bandpass Filters

从光通讯 DWDM 多工解多工器、生医荧光显微滤片、超光谱成像系统、到医疗诊断仪器,晶片级窄频通滤片(Narrow Bandpass Filter)是当代精密光学感测的核心元件,普遍需要 100+ 层 superlattice 多层膜结构。ORBIS 规格目标支援 100+ 层多层膜堆叠与晶圆级量产能力,对应晶片级复杂滤片的量产需求。

应用产品

光通讯 DWDM 滤片阵列、生医荧光显微滤片、PCR 荧光定量滤片、超光谱成像系统、量子点光谱检测、太空光学仪器、雷射通讯滤片

常见镀膜

晶圆级窄频通滤片(Narrow BP)、边缘滤片(Edge Filter)、双频/多频通滤片、超光谱多色滤片阵列、低偏振相依窄频通滤片

05AR/VR 光学元件 + ADAS LiDAR AR/VR Optics & ADAS LiDAR

AR/VR 沉浸式装置与车用 ADAS 感测技术是当前半导体光学最热门的成长应用 —— AR 智慧眼镜的光波导(Waveguide)、VR 头戴的 Pancake 光学、车用 LiDAR 的光学滤片与感测元件,都需要晶圆级高精度光学镀膜的支持。ORBIS 的多层膜能力与双面镀膜设计,完整对应这类次世代沉浸式与感测应用的量产需求。

应用产品

AR 智慧眼镜光波导(Waveguide)、VR 头戴 Pancake 光学模组、混合实境(MR)光学元件、车用 LiDAR 光学滤片、自驾车环景感测光学、车内 HMI 感测光学、军用夜视光学元件

常见镀膜

AR 光波导镀膜、VR Pancake 高反射膜、LiDAR 窄频通滤片(905nm/1550nm)、ADAS 感测光学保护膜、整合多功能光学膜系

相关产品

Atomic Layer Deposition System

Atomic Layer Deposition System