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技術文章
TECHNICAL ARTICLES
更新時間:2026-04-02
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在當今的微納制造與前沿科研領域,從半導體器件到生物芯片,從微機電系統到量子材料,幾乎每一項突破都離不開對微觀結構進行精確定義和加工的能力。傳統上,實現這一目標依賴于光刻技術,但其核心工具——物理掩模版,在當今快速迭代、設計多變的研發環境中,逐漸顯露出成本高、周期長、靈活性不足的短板。一種名為無掩膜光刻(Maskless Lithography)的技術,正在以其革命性的“軟件定義、直接成形"理念,為科研工作者提供前suo wei有的自由與敏捷。
范式轉移:從“實體膠片"到“數字投影"
要理解無掩膜光刻的優勢,首先要看看其與傳統光刻的本質區別。
傳統紫外光刻工藝就像使用一張實體膠片(掩模版)在暗房里沖洗照片。一旦這張價格不菲的“膠片"制作完成,其上的圖案就無法更改。每一次設計迭代,都意味著需要重新制作一張全新的掩模版,這無疑在時間和金錢上為科研探索設置了障礙。

傳統紫外光刻工藝示意圖
澤攸科技無掩膜光刻則che底摒棄了物理掩模版。它的核心是一個被稱為數字微鏡器件(DMD)的可編程光學引擎。DMD由數百萬個可獨立偏轉的微型反射鏡組成,每一面微鏡都像一個獨立的像素開關。計算機中的設計圖形被轉換為控制信號,實時驅動這些微鏡,從而在曝光光路中動態生成圖案,并直接投影到涂有光刻膠的基底上。

基于數字微鏡器件(DMD)的無掩膜光刻系統示意圖
這意味著,研究人員在電腦上修改完設計文件后,可以立即啟動下一次曝光,真正實現了“設計即加工"。這種從“制造掩模"的漫長循環到“數字投影"的瞬時轉換,是其靈活性的根本來源。
不止于平面:開啟三維微結構制造
澤攸科技無掩膜光刻的強大之處不僅在于其二維圖形的快速定義,更在于它能輕松駕馭三維微納結構的制造,這得益于其灰度光刻能力。
與傳統的“全有或全無"的曝光不同,灰度光刻可以精確控制每個像素點的曝光劑量,從而實現光刻膠厚度的連續、可控變化。經過一次曝光和顯影,就能直接得到具有復雜三維形貌的結構。

灰度光刻菲涅爾透鏡,3D灰度光刻實現菲涅爾透鏡,從掃面電鏡的截面圖中可以看出臺階連續變化
上圖中通過掃描電鏡(SEM)看到的菲涅爾透鏡截面,其臺階高度連續變化,成功模擬了傳統曲面透鏡的光學功能。這種能力在微光學(如衍射光學元件、微透鏡陣列)、微流控(如梯度深寬比通道)和生物仿生結構制造中具有巨大應用潛力。
賦能前沿探索:從新材料到微型系統
澤攸科技無掩膜光刻的“快速原型"能力,使其成為多個前沿研究領域的利器。
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探索分辨極限與新材料器件:
通過優化系統,澤攸科技無掩膜光刻能夠實現亞微米級的分辨率。例如,在相關測試中已成功制作出線寬約200納米、排列規則的高分辨率圖形。

圖 200nm線寬300nm間隔

圖 200nm線寬500nm間隔
在新型二維材料(如石墨烯、二硫化鉬)的研究中,無掩膜光刻能夠快速、精準地在原子層薄的材料上定義電極圖形,為制備高性能晶體管、光電探測器等原型器件提供了極大便利,加速了新材料性能的探索和驗證。

二維材料光刻電極,光刻前投影與顯影后的結果
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加速MEMS與微流控芯片研發:
在微機電系統(MEMS)和微流控芯片的開發中,設計需要反復驗證和調整。澤攸科技無掩膜光刻無需制作掩模版,可直接在硅片或光刻膠上加工出懸臂梁、電容器、微腔室或流道等結構原型。

MEMS器件制作,電容器(鍍銀)與光電探測器

微流控芯片制作,陽模制作與PDMS脫模后
這種方法將原型制造周期從數周縮短至數小時,極大降低了前期研發成本和風險,使快速迭代成為可能。
強強聯合:混合光刻策略
在實際科研中,澤攸科技無掩膜光刻并非要取代所有技術,而是與其他技術優勢互補。例如,它可以與分辨率更高但速度較慢的電子束光刻結合,形成混合光刻方案。

澤攸科技混合光刻技術
在這種策略下,先用無掩膜光刻高效加工大面積的微米級基礎結構(如電極焊盤、引線),再用電子束光刻精雕細琢關鍵區域的納米級特征(如量子點、納米線間隙)。這種組合兼顧了加工效率和ji致精度,是制備復雜多功能器件的有效途徑。
桌面化革命:澤攸科技ZML系列
技術的普及離不開設備的進步。以澤攸科技ZML系列DMD無掩膜光刻機為代表的桌面化設備,正將以往需要大型超凈間才能完成的微納加工能力,帶入普通的大學實驗室和研發中心。

澤攸科技ZML系列DMD無掩膜光刻機
這種“桌面化"趨勢極大地降低了微納技術的入門門檻,使得材料、物理、化學、生物醫學等不同領域的研究者,都能便捷地將自己的創新想法快速轉化為可測試的微納器件原型,有力推動了跨學科的融合創新。
結語
澤攸科技無掩膜光刻不僅僅是一項技術改進,更是一種研發范式的革新。它將微納制造從依賴固定“模具"的批量復制模式,轉變為可由軟件自由驅動的“數字制造"模式。這把高效的“數字刻刀",賦予了科研人員“所想即所得"的創造自由,正在成為連接創新思想與物理實體的關鍵橋梁,持續推動著人類在微觀尺度上的認知邊界和應用前沿不斷拓展。