奥地利 Ev group 掩膜对准设备 EVG610 用于光电子微纳光学结构加工

随着光电子器件向小型化、集成化方向发展，衍射光学元件、光子晶体、超表面、微透镜阵列等微纳结构成为调控光场、实现器件功能的核心载体。这类结构的特征尺寸覆盖微米至数十纳米量级，对图形加工精度、套刻对准能力、衬底兼容性与工艺灵活性提出了多维度要求。研发阶段的器件原型制备，往往需要同时兼顾微米级光刻与纳米级压印能力，适配多种衬底材料，并支持快速工艺迭代。奥地利 EV Group 推出的 EVG®610 台式多功能掩膜对准系统，凭借双工艺路径与高精度对准能力，成为微纳光学结构研发与小批量试制的主流设备之一。

一、设备核心工艺能力与光学适配性

EVG®610 集成光学光刻与软紫外纳米压印（soft UV-NIL）两类工艺路径，可覆盖从微米级到亚 50nm 级微纳光学结构的加工需求，完整匹配研发场景的全尺度结构制备要求。

1.1 双工艺路径覆盖全尺度加工

• 常规光学光刻：支持真空接触、硬接触、软接触、接近式四种曝光模式，可制备微米至亚微米级光波导、电极、光栅结构；顶面对准精度≤±0.5μm，可满足多层光学结构的套刻需求。

• 软紫外纳米压印（UV-NIL）：通过模板压印 + 紫外固化的方式实现纳米级图形转移，最优分辨率≤40nm（取决于模板与工艺条件），适用于光子晶体、超表面、亚波长光栅等纳米光学结构的制备。

• 光刻与 NIL 工艺切换耗时仅数分钟，无需大规模设备改造，可支撑同一器件的多尺度结构一体化加工。

1.2 光学系统与衬底兼容能力

• 曝光光源标配 350W 汞灯，可选 UV LED 光源，波长覆盖近紫外波段，适配绝大多数光刻胶与压印胶的感光特性；可扩展深紫外配置，满足短波长光学器件的加工需求。

• 支持碎片至 150mm 晶圆的衬底规格，兼容硅、石英玻璃、碳化硅、氮化镓、柔性聚合物等多种光电子常用衬底，衬底厚度适配范围 0.1–10mm。

• 配备全自动楔块补偿机构，曝光间隙控制精度达 1μm，可保障大面积光学结构的曝光均匀性，小尺寸基板场景下晶圆级均匀性可达 ±1.5%。

1.3 对准与套刻精度

• 顶面对准精度≤±0.5μm，底面对准精度≤±2.0μm，可选红外对准模块，可实现非透明衬底的背面套刻，适配垂直腔面发射激光器、垂直耦合光器件的双面图形加工。

• 支持原位对准验证与十字偏差校正，可降低多层光学结构的套刻偏差，保障光波导、光子晶体谐振腔等器件的性能一致性。

二、典型微纳光学器件的加工应用

2.1 衍射光学元件（DOE）

衍射光学元件通过微纳结构对入射光的相位、振幅进行调制，可实现光束整形、分束、散斑抑制等功能，广泛应用于激光雷达、3D 传感、激光加工领域。

• 利用接触式光刻工艺，可制备微米级特征的二元衍射光学元件，通过多层套刻实现多台阶相位结构，提升衍射效率。

• 搭配 UV-NIL 模块，可制备亚波长衍射结构，实现更宽波段的光场调控；压印工艺可直接在光学聚合物衬底上成型，降低 DOE 的制造成本与周期。

2.2 光子晶体与光波导结构

光子晶体与光波导是集成光电子芯片的核心基础结构，对图形边缘粗糙度、尺寸精度与套刻对准有严格要求。

• 基于接近式或软接触光刻工艺，可制备单模 / 多模光波导、阵列波导光栅（AWG）的芯层图形，适配硅基光子学、磷化铟基光芯片的研发需求。

• 通过 UV-NIL 工艺可制备二维光子晶体平板、光子晶体谐振腔结构，特征尺寸可低至数十纳米，能够满足可见光至近红外波段的光子带隙设计需求；工艺一致性可支撑光子晶体激光器、光传感器的原型验证。

2.3 超表面与亚波长光学结构

超表面通过亚波长单元结构调控电磁波的相位、偏振与振幅，可实现平面透镜、偏振器件、全息光学元件等功能，是前沿微纳光学的研究热点。

• 软 UV-NIL 工艺可高效制备超表面的纳米单元结构，相比电子束光刻大幅提升大尺寸样品的制备效率，适合超表面器件的原理验证与参数迭代。

• 压印工艺可兼容柔性聚合物衬底，支撑柔性超表面透镜、可穿戴光学器件的研发试制。

2.4 微透镜阵列与微光学组件

微透镜阵列是光束匀化、光耦合、成像传感领域的核心光学元件，晶圆级制备是其核心发展方向。

• 利用接近式光刻结合热熔胶工艺，可制备折射型微透镜阵列，通过控制曝光剂量与热熔参数调控透镜曲率与焦距。

• 基于 UV-NIL 的模压工艺，可直接复制高精度微透镜阵列结构，保障透镜面形精度与阵列位置一致性，适配晶圆级光学封装的研发需求。

三、研发场景的工艺价值

3.1 多课题适配的柔性配置

设备采用多用户账号体系，支持无限数量的工艺配方存储与权限分级，适配高校微纳加工平台、科研院所多课题并行的使用场景；分步式操作界面可兼顾新手教学与专家精细化工艺调试。

3.2 低门槛部署与快速迭代

台式结构占地面积仅 0.55㎡，可直接放置于标准实验室台面，对场地与配套设施要求低；工艺切换与参数调整便捷，可支撑新型光学材料、新型结构设计的快速验证，缩短研发周期。

3.3 模块化可扩展能力

设备支持模块化现场升级，可按需扩展红外对准、键合对准、深紫外光学等功能模块；可与 EVG 系列晶圆键合设备配套，完成光电子器件的晶圆级封装与 3D 集成工艺开发。

四、研发至量产的工艺衔接

EVG®610 的工艺配方与 EVG 量产型掩膜对准设备、SmartNIL® 量产压印设备完全兼容，在研发阶段验证成熟的微纳光学加工工艺，可直接迁移至 EVG620 NT、EVG6200 NT 等量产机型，降低从实验室原型到规模化生产的转化成本与工艺风险，适合光电子企业的新品研发与小批量试制。

五、总结

整体来看，EVG®610 掩膜对准系统以 “光刻 + 纳米压印” 双工艺融合为核心优势，搭建了从微米级光电器件图形化到纳米级微纳光学结构制备的完整加工路径，同时凭借亚微米级对准精度、多衬底兼容能力与模块化扩展特性，匹配了光电子领域研发阶段的多样化加工需求。