Optical Rotation Beam Ion Sputtering
ORBIS|為次世代半導體光學量產而生的水平式晶圓級光學濺鍍系統
Optical Rotation Beam Ion Sputtering|Horizontal Wafer-level Sputter Coating System for Semiconductor Optics為次世代半導體光學量產而生的旗艦級鍍膜系統
從 CMOS 影像感測器、VCSEL 雷射光源、AR/VR 光學波導、倒到車用 ADAS LiDAR —— 當代半導體光學元件的核心特徵是「晶片級微縮 + 光學功能整合」,光學鍍膜直接製作於晶圓表面,對膜層的光學品質、潔淨度、量產一致性提出半導體業最嚴苛的要求。這是業界對「晶圓級光學濺鍍系統」(Wafer-level Sputter Coating System)的核心需求,也是台灣半導體光學產業長期仰賴歐美日進口設備的關鍵環節。
大永真空 ORBIS 晶圓級光學濺鍍鍍膜系統(Optical Rotation Beam Ion Sputtering)是大永投入多年研發、為次世代半導體光學量產所打造的旗艦級設備。ORBIS 採用水平式活化反應濺鍍架構、靶區與電漿區分離設計、ICP 高密度電漿源、設計支援雙面同時鍍膜與 100+多層膜堆疊,規格涵蓋 4~12 吋多元晶圓尺寸,搬運介面相容 SEMI 標準。ORBIS 為大永 2026 年重點開發機型,目前處於 Pilot 階段,誠摯邀請台灣半導體光學產業的早期合作夥伴共同參與規格定義與量產驗證,共同打造半導體光學量產的台灣方案。
水平式活化反應濺鍍|靶區與電漿區分離的核心架構
傳統反應性濺鍍長期面臨「靶毒化」(Target Poisoning)的核心痛點 —— 反應性氣體在靶材表面形成化合物層,大幅降低濺鍍效率並導致製程不穩定。歐美日領先廠商各自發展出不同的解決方案,例如業界知名的 PARMS(Plasma-Assisted Reactive Magnetron-Sputtering)技術即是其中代表。
ORBIS 採用大永自主研發的水平式活化反應濺鍍架構,從技術原理上將靶材區與反應電漿區實體分離 —— 靶材區僅通入惰性氣體(Ar)進行純金屬濺鍍,反應性氣體(O₂、N₂)集中在獨立的電漿區進行高效解離與活化,基板透過腔體高速旋轉設計依序通過兩區。配合靶與靶之間的合金金屬隔板設計,從根本抑制反應氣體對靶材的干擾與中毒效應。此一架構讓 ORBIS 與 Bühler PARMS、光馳 Metal-mode 並列為業界主流半導體光學濺鍍技術典範,大永以此為大永客戶提供另一個技術完整、且具備在地服務優勢的選擇。
ICP 高效電漿源|低吸收高品質光學膜的關鍵
半導體光學元件對膜層的光學吸收(Optical Absorption)極為敏感 —— 任何微小的吸收都會直接降低 CMOS 感測器的量子效率、VCSEL 的光輸出功率、晶片濾片的訊雜比。傳統濺鍍膜常因不完整的反應氧化導致吸收偏高,需要依賴後續退火處理來補救,徒增製程複雜度與成本。
ORBIS 標配 ICP(Inductively Coupled Plasma)感應耦合電漿源 —— ICP 提供業界最高的電漿密度與最佳的反應活性,在低能量轟擊條件下實現完整的氧化反應,直接沉積出低吸收、高緻密、高折射率穩定的光學薄膜。配合大永獨家的低溫製程設計,ORBIS 適用於對溫度敏感的半導體基材(如 InP、GaAs、SOI 等化合物半導體與特殊基板),不會因高溫製程造成元件性能退化。此一低溫低吸收特性,是 ORBIS 對應次世代半導體光學需求的核心技術競爭力。
規格目標 100+ 層多層膜|對應晶片濾片與超光譜感測
半導體光學元件愈來愈仰賴複雜的多層膜結構 —— 從 3D 感測 FaceID 用的窄頻通濾片(Narrow Bandpass Filter)、超光譜成像(Hyperspectral Imaging)的多色濾片陣列、到光通訊用的 DWDM 邊緣濾片,這類應用普遍要求 100 層以上的結構,且每一層的厚度精度必須控制在原子級。
ORBIS 設計目標規格支援 100+多層膜堆疊,Pilot 階段以 50+ 層為實機驗證基準,目標達到業界領先廠商的同等技術等級。配合標配的大永光學監控系統(Optical Monitoring System, OMS)提供 in-situ 即時膜厚回饋,確保每一層在沉積過程中達到設計光譜,大幅降低多層膜量產的失敗率。對於追求「晶片級複雜光學功能」的下一代半導體光學產品,ORBIS 提供完整的多層膜量產解決方案。
4~12 吋全尺寸晶圓對應|雙面鍍膜 + SEMI 標準搬運
半導體光學元件覆蓋從 4 吋小批量試產到 12 吋大規模量產的多元晶圓尺寸需求。ORBIS 提供兩款腔體設計—— ORBIS-200 對應 4 / 6 / 8 吋晶圓,適合中量產與多品項彈性生產;ORBIS-300 採用 8 / 12 吋共用設計,對應大規模量產與先進晶圓級光學(WLO)應用。
ORBIS 規格設計支援雙面同時鍍膜(Dual-side Deposition),特別適合需要正反面分別鍍 AR 膜與功能膜的晶圓級光學元件,可大幅縮短製程時間與減少晶圓搬運次數。搬運介面相容 SEMI 半導體業標準,設計支援 EFEM(Equipment Front End Module)、SMIF Pod、FOUP 等多元晶圓搬運方案,可整合至客戶既有的半導體無塵室產線。對於需要符合半導體業 fab-grade 規範的客戶,ORBIS 從機台設計階段就以 SEMI 標準為目標,確保未來導入現有產線的相容性。
Pilot 階段|邀請早期合作夥伴參與規格共同開發
ORBIS 為大永 2026 年重點開發旗艦機型,目前處於 Pilot 開發階段。大永誠摯邀請台灣半導體光學產業的早期合作夥伴 —— 包括 CMOS 影像感測器廠、VCSEL/3D 感測模組廠、晶圓級光學(WLO)整合廠、晶片濾片廠、AR/VR 模組廠、車用 ADAS 感測廠 —— 加入 ORBIS 的早期合作計畫(Early Adopter Program)。
早期合作夥伴可享有以下價值:(1) 規格共同定義 —— 直接參與 ORBIS 的功能定義與客製化選項,確保最終量產機完全符合您的製程需求;(2) 優先試樣與打樣 —— 優先使用 Pilot 機台進行客戶端應用驗證,加速產品開發時程;(3) 在地深度支援 —— 大永工程團隊全程駐廠協助製程優化、設備調校、量產轉移,提供業界最深度的在地服務;(4) 戰略夥伴定位 —— 共同建立台灣半導體光學量產的本土供應鏈,擺脫長期仰賴歐美日進口設備的產業侷限。
規格表Specifications
| Model | ORBIS-200 / ORBIS-300 |
|---|---|
| 產品線 | 晶圓級光學濺鍍鍍膜系統(旗艦級) |
| 產品階段 | 2026 重點開發機型|Pilot 階段|邀請早期合作夥伴 |
| 晶圓尺寸 | ORBIS-200:支援 4 / 6 / 8 吋|ORBIS-300:支援 8 / 12 吋共用設計 |
| 核心技術 | 水平式活化反應濺鍍(Horizontal Activated Reactive Sputtering)|靶區與電漿區分離設計 |
| 電漿源 | ICP 感應耦合電漿源|高密度低能量電漿,確保低吸收高品質膜層 |
| 靶位配置 | 多靶位設計|平面與旋轉靶可彈性配置|金屬隔板防靶毒設計 |
| 雙面鍍膜 | 設計支援雙面同時鍍膜(Dual-side Deposition)|減少製程時間與晶圓搬運次數 |
| 多層膜能力 | 規格目標 100+ 層 superlattice 多層膜堆疊|Pilot 階段以 50+ 層為驗證基準 |
| 鍍膜方向 | 水平|Deposition Up / Down 可切換 |
| 微粒控制 | 由下往上的離子轟擊模式|抑制微粒生成|高潔淨度製程環境 |
| 光學監控 | 標配大永光學監控系統(Optical Monitoring System, OMS)|in-situ 即時膜厚控制 |
| 膜厚均勻性 | 目標 ± 1% 以內(全晶圓範圍) |
| 可成膜材料 | 氧化物(SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、Al₂O₃)、氮化物、金屬、合金 |
| 極限真空 | ≦ 5 × 10⁻⁷ Torr(高潔淨度設計) |
| 搬運系統 | 設計支援 SEMI 標準介面|EFEM、SMIF Pod、FOUP 等多元晶圓搬運方案 |
| 操作模式 | 全自動 IPC + PLC 控制|24/7 連續量產設計 |
| 選配模組 | 光學監控強化、HiPIMS 電源、線上量測、客製化搬運整合 |
※ 上述為 ORBIS Pilot 階段的設計規格,實機驗證進度與最終量產規格,大永歡迎客戶直接洽詢取得最新狀態。
※ 早期合作夥伴可參與規格共同定義,大永提供完整的客製化選項與在地工程支援。
01水平式活化反應濺鍍|靶區與電漿區分離核心架構
- 業界主流技術典範:與 Bühler PARMS、光馳 Metal-mode 並列為業界主流半導體光學濺鍍技術典範。
- 靶毒化解方:靶區與電漿區實體分離 + 金屬隔板設計,從根本抑制反應氣體對靶材的中毒效應。
- 高鍍率穩定:純金屬濺鍍 + 反應區獨立活化的設計,提供高鍍率與長期製程穩定性。
02ICP 高效電漿源|低吸收高品質膜層
- ICP 高密度電漿:感應耦合電漿源提供業界最高的電漿密度與反應活性。
- 低吸收膜質:完整的氧化反應,直接沉積出低吸收、高緻密、折射率穩定的光學薄膜。
- 低溫製程:適用於 InP、GaAs、SOI 等溫度敏感半導體基材,避免高溫造成元件性能退化。
03規格目標 100+多層膜
- 多層膜能力:設計目標支援 100+多層膜堆疊,Pilot 階段以 50+ 層為驗證基準。
- OMS 光學監控:標配大永光學監控系統(OMS),in-situ 即時膜厚回饋,確保多層膜光譜精度。
- 晶片濾片量產:完整對應 3D 感測窄頻通濾片、超光譜多色濾片、DWDM 邊緣濾片等應用。
044~12 吋全尺寸晶圓對應 + 雙面鍍膜
- 兩款腔體設計:ORBIS-200 對應 4/6/8 吋,ORBIS-300 對應 8/12 吋共用,涵蓋多元量產規模。
- 雙面同時鍍膜:設計支援雙面同時鍍膜,大幅縮短製程時間並減少晶圓搬運次數。
- WLO 晶圓級光學:完整對應晶圓級光學元件的「正反面分別鍍膜」需求。
05SEMI 標準搬運|半導體 fab-grade 整合能力
- SEMI 標準介面:設計支援 EFEM、SMIF Pod、FOUP 等半導體業標準晶圓搬運方案。
- 高潔淨度製程:由下往上的離子轟擊模式 + 低粒子腔體設計,符合半導體無塵室規範。
- 產線整合:可整合至客戶既有的半導體 fab 產線,確保現有自動化系統相容。
06在地服務 + 早期合作夥伴計畫|台灣半導體光學的最佳夥伴
- 在地深度支援:大永工程團隊全程駐廠協助製程優化、設備調校、量產轉移,業界最深度的在地服務。
- 規格共同定義:早期合作夥伴可直接參與 ORBIS 的功能定義與客製化選項,確保完全符合您的需求。
- 本土供應鏈:共同建立台灣半導體光學量產的本土供應鏈,擺脫長期仰賴歐美日進口設備的產業侷限。
ORBIS 結合水平式活化反應濺鍍架構、ICP 高效電漿源、100+ 層多層膜能力、4~12 吋全尺寸晶圓對應、雙面鍍膜與 SEMI 標準搬運,為次世代半導體光學量產提供完整解決方案,廣泛規劃應用於 CMOS 影像感測、VCSEL/3D 感測、晶圓級光學、晶片濾片、AR/VR 與 ADAS 感測等核心半導體光學市場。
01CMOS / CIS 影像感測器 CMOS Image Sensor
CMOS 影像感測器是當代消費電子最大量的半導體光學元件 —— 從智慧型手機相機、車用 ADAS 攝影機、安防監控、到工業視覺檢測,全球每年出貨數十億顆。CIS 晶圓上的 AR 抗反射膜、IR-Cut 紅外截止膜、彩色濾光膜陣列,直接決定感測器的量子效率、動態範圍與訊雜比。ORBIS 的低吸收 ICP 鍍膜技術與晶圓級量產能力,完整對應 CIS 量產對「光學品質 + 量產規模」的雙重要求。
02VCSEL / 3D 感測 VCSEL & 3D Sensing
垂直腔面發射雷射(VCSEL)是 3D 感測技術的核心光源——從 iPhone FaceID 的點雲投射、Time-of-Flight(ToF)的距離量測、車用 LiDAR 的環境感知、到工業機器人的空間定位,VCSEL 模組的快速普及推動了精密光學鍍膜的爆發性需求。VCSEL 元件的光學鍍膜需要高反射率(HR)、特殊波段窄頻通濾片、與超低吸收的 AR 膜,對鍍膜品質要求極高。ORBIS 的低溫低吸收 ICP 鍍膜,完整對應 VCSEL 量產對「光學完整性」的核心需求。
03晶圓級光學 Wafer-Level Optics, WLO
晶圓級光學是當代相機模組、AR/VR 微縮、智慧穿戴等應用的關鍵製程——直接在晶圓上製作光學鏡頭與功能膜層,實現極致的尺寸微縮與成本降低。WLO 製程要求鍍膜直接在晶圓表面進行複雜光學結構的堆疊,雙面鍍膜能力是核心需求。ORBIS 的雙面同時鍍膜設計與 4~12 吋晶圓對應,完整支援 WLO 製程的量產需求。
04晶片級窄頻通濾片 Chip-scale Narrow Bandpass Filters
從光通訊 DWDM 多工解多工器、生醫螢光顯微濾片、超光譜成像系統、到醫療診斷儀器,晶片級窄頻通濾片(Narrow Bandpass Filter)是當代精密光學感測的核心元件,普遍需要 100+ 層 superlattice 多層膜結構。ORBIS 規格目標支援 100+ 層多層膜堆疊與晶圓級量產能力,對應晶片級複雜濾片的量產需求。
05AR/VR 光學元件 + ADAS LiDAR AR/VR Optics & ADAS LiDAR
AR/VR 沉浸式裝置與車用 ADAS 感測技術是當前半導體光學最熱門的成長應用 —— AR 智慧眼鏡的光波導(Waveguide)、VR 頭戴的 Pancake 光學、車用 LiDAR 的光學濾片與感測元件,都需要晶圓級高精度光學鍍膜的支持。ORBIS 的多層膜能力與雙面鍍膜設計,完整對應這類次世代沉浸式與感測應用的量產需求。