無掩膜無真空，ATLANT 3D推出直接原子層加工技術
「原子級制造迎來范式轉變」
隨著先進電子、光子、量子技術和航空航天制造的快速發展，全球制造業正面臨前所未有的挑戰：更高的材料精度、更復雜的器件結構、更高性能與更低能耗的同時，還需具備更強的材料與設計靈活性。然而傳統的材料沉積技術在速度、真空要求、光刻步驟和材料切換等方面逐漸觸及極限。
傳統的圖案化工藝依賴掩膜以及刻蝕手段
為了突破瓶頸，近日ATLANT 3D 推出了直接原子層加工（Direct Atomic Layer Processing，DALP®）技術——全球首個能實現原子級精度、無掩模直接寫入、多材料原位加工的平臺。
01. 什么是 DALP®？ 一種突破性的原子級直接寫入技術
DALP® 是一種基于專利微噴嘴系統的原子級加工平臺，可實現選擇性沉積、蝕刻、摻雜與表面改性，并以軟件方式實現高精度實時控制。與傳統 ALD “全表面沉積 + 光刻 + 蝕刻”的流程不同，DALP® 讓材料只在需要的位置沉積，真正實現“按需制造”。
DALP 的工作原理基于空間原子層沉積技術，在空間層面分離化學前體和反應物，并利用微噴嘴系統將它們獨立輸送到基板上的特定位置。這確保了化學反應僅在目標區域內發生，從而減少交叉污染并提高精度。該工藝可實現微米級橫向分辨率和納米級厚度精度控制。
DALP技術基于空間原子層沉積和3D打印技術的結合
當噴嘴在基板上移動時，材料生長或蝕刻同時發生，無需傳統的掩模或后光刻步驟即可實現實時圖案化。這種方法具有諸多優勢，包括局部加工、可擴展性強，適用于工業應用，并且兼容多種材料，例如金屬、氧化物和半導體。
「DALP® 的核心特性」
傳統 ALD 必須借助光刻進行圖案化，而 DALP® 直接在選定區域生長材料，可實現：
- 零掩模的原子級圖案化
- 實時設計修改
- 去除光刻與蝕刻帶來的材料浪費
- 它為快速原型開發和敏捷制造提供了前所未有的靈活性
DALP® 能夠在一次工藝中連續進行多種 ALD 工藝沉積，涵蓋常規 ALD 工藝庫：
- 金屬
- 氧化物
- 氮化物
- 硫化物
通過機器學習算法，DALP® 能夠：
- 實時監控沉積狀態
- 自動優化生長參數
- 提高重復性并減少誤差
在單一系統中即可實現：
- 局部刻蝕（ALE）
- 選擇性摻雜
- 表面功能化（多組分）
DALP® 在常壓下運行，無需大型真空腔體，顯著降低：
- 能耗
- 維護成本
- 化學品消耗
- 廢物排放
DALP® 的高精度、多材料、軟件驅動特性，使其成為多個前沿產業的核心推動力。
01 下一代半導體制造
隨著摩爾定律接近物理極限，器件結構越來越復雜，傳統方法難以滿足需求。DALP® 能夠在無需光刻的情況下，直接寫入原子級材料，是以下應用的理想技術：
- GAA-FET、FinFET 和 3D IC 的快速開發
- 互連與高介電材料的精確加工
- 原子級鈍化層的構建
- 新型神經形態芯片材料探索
02. 光子學與量子器件
量子計算和光子學對材料質量要求極高，需要在原子尺度上控制超導材料、光學涂層和量子材料。DALP® 可直接寫入：
- 光波導
- 超導量子比特材料
- 可調折射率光學結構
- 光子集成電路中的功能層
03. MEMS、傳感器與微機電系統
MEMS 制造通常涉及多次光刻與深反應刻蝕。DALP® 提供了一種更直接、更靈活的方法：
- MEMS 組件直接圖案化（加速度計、陀螺儀、諧振器）
- 微流控芯片功能層沉積
- 可穿戴與植入式傳感器的生物兼容涂層
04. 納米級精度、優異的均勻性與復雜結構適應性
DALP® 已在多項實驗中驗證其可靠性和高性能：
1. 精度與對準
- 對準精度目標：~1 μm
- 可直接在樣品上沉積對準標記
- 厚度與循環次數呈線性關系
- 10 nm 時偏差 8%
- 270 nm 時偏差降至 1%
- 3 個月后的重復偏差：4%
4. 復雜表面上的保形涂層
DALP® 可在以下復雜結構上沉積：
- 粗糙度達 25 μm 的陽極氧化鋁（AAO）大孔
- 納米結構黑硅
- 深度 60 μm 的高深寬比溝槽
- 90° 直墻結構
05. DALP® 正在定義未來制造
直接原子層加工（DALP®）不僅是材料沉積技術的一次進步，更是先進制造跨時代的基礎設施。它以無掩模直接寫入、多材料集成、AI驅動制造與常壓操作的方式，將傳統幾十步的工藝壓縮為軟件可控的單一流程。
- 從光刻驅動走向軟件驅動
- 從真空制造走向常壓制造
- 從多腔體走向一體化平臺
- 從固定工藝走向自適應智能制造
06. 關于 Atlant 3D 以及 DALP 技術
ATLANT 3D 是一家創立于 2018 年、總部設在丹麥哥本哈根的深科技公司，專注于實現“原子級”制造。其核心技術為 DALP®（Direct Atomic Layer Processing），可在無需傳統掩膜、多步驟流程的情況下，實現精確到原子層面的材料沉積與圖案化。公司所服務的應用領域包括微電子、光子學、傳感器、量子計算和太空制造。
DALP 技術的開發是多個學術機構和產業機構合作的成果。
- Maksym Plakhotnyuk 博士（丹麥技術大學）、Ivan Kundrata （斯洛伐克科學院）和Julien Bachmann 博士（埃爾蘭根-紐倫堡大學）：他們關于局部沉積技術的聯合研究最終發表在《原子層加工模式下的增材制造》一書中。
- 格勒諾布爾大學和里昂大學：David Muñoz-Rojas 博士（格勒諾布爾）致力于改進空間原子層沉積（ALD）技術，而 Catherine Marichy 博士（里昂）則致力于直接表面結構化和無掩模沉積方法的研究。他們的努力促進了局部ALD工藝的可擴展性和精度的提升
NANOFABRICATOR™ LITE 可實現快速的材料與工藝測試、基于梯度的沉積，以及實驗設計與器件原型的快速開發，將研發周期從數月縮短至數周。其配備的集成軟件具有精簡的工作流程、友好的用戶界面，并支持行業標準文件格式（GDS-II 與 DXF），使用戶能夠實時完成結構的設計、預覽與調整，從而加速創新與應用落地。
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