早在1997年，未來趨勢家Paul Saffo發(fā)布一份報告宣稱微機電系統(tǒng)(MEMS)將成為"未來十年的基礎(chǔ)科技"。即使如此,，MEMS技術(shù)僅處在新概念的階段,，MEMS相關(guān)研究直到1980年中期才開始推展。至今這項技術(shù)距全面普及化應(yīng)用的目標(biāo)還相當(dāng)遙遠(yuǎn),，但確實已跨越邁往革命性發(fā)展的門檻,。根據(jù)市調(diào)機構(gòu)In-Stat/MDR的報告,，MEMS產(chǎn)品的營收在2007年將達(dá)到80億美元─相較于2002年的39億美元增加至二倍以上,。一些在全球建置的新型MEMS應(yīng)用,，如果業(yè)者能克服IC重要的工藝挑戰(zhàn)，其數(shù)量還會繼續(xù)增加,。

高度微型化(尺吋從0.1微米至1.0 mm)的MEMS組件可整合至單一硅晶基板,，提供多元化的功能，包括流體力學(xué),、光學(xué),、機械組件、傳感器,、以及電子組件,。 由于MEMS生產(chǎn)方式類似傳統(tǒng)集成電路，故許多芯片制造商與設(shè)備供貨商開始轉(zhuǎn)移至MEMS領(lǐng)域,。

MEMS 組件提供兩項超越傳統(tǒng)組件的主要優(yōu)勢,。第一，它們和IC一樣可大量制造,，大幅降低生產(chǎn)成本,。第二，它們可直接整合至IC中,，能生產(chǎn)出更加復(fù)雜的系統(tǒng),。然而，和其它生產(chǎn)技術(shù)相比,，MEMS設(shè)計流程的成本顯得相當(dāng)昂貴,，因為工程師與科學(xué)家必須設(shè)計、制造,、測試,、最后重新設(shè)計，才能讓組件達(dá)到最佳的效能,。為生產(chǎn)出成功的設(shè)計方案,，MEMS組件設(shè)計師須投入掌握制造技術(shù)；即使是研發(fā)最簡單的MEMS組件亦需投入許多研發(fā)成本,，才能找出最適合的制造工藝,。

目前，業(yè)介面臨MEMS組件的大規(guī)模生產(chǎn)最艱困的挑戰(zhàn)是缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的MEMS工藝,。主要原因來自MEMS組件本身高度客制化特性,。新組件采用的工藝會因特定組件及其應(yīng)用方向而有所不同，這使得組件的制造成本居高不下─因為組件具高度單一應(yīng)用性故很難達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)─且單一組件只能為特定產(chǎn)業(yè)所用,。
MEMS Industry Group (MIG)針對全球MEMS業(yè)者與制造商進(jìn)行一項調(diào)察,，結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)化是推廣MEMS普及應(yīng)用的最大障礙,，這份調(diào)察結(jié)果公布在今年稍早發(fā)行的MIG《Focus on Fabrication》報告。這項調(diào)察結(jié)果顯示,，超過50%的晶圓廠聲稱能提供標(biāo)準(zhǔn)化的制程，但承認(rèn)顧客因產(chǎn)品特性故很少使用這些制程服務(wù),。盡管組件日趨多元化與復(fù)雜化,，許多業(yè)者都同意，如果像加速計與噴墨打印機噴墨頭這樣的量產(chǎn)組件要復(fù)制成未來重要的產(chǎn)品,，如藍(lán)光二極管(LED)與雷射二極管(LD),，就必須在客制化與標(biāo)準(zhǔn)化之間取得最佳的平衡點。

制程的另一項挑戰(zhàn)就是制造MEMS組件的材料,。在制造MEMS方面,，通常使用的材料不僅限于硅，亦包括石英,、藍(lán)寶石,、磷化銦(InP)、砷化鎵(GaAs),、以及其它復(fù)合半導(dǎo)體材料,。有些材料成本昂貴且難以結(jié)成大體積的晶體，且可能需要處理小型(2或3吋)基板甚至須處理破裂基板的問題,。更復(fù)雜的是,，在光阻劑方面尚未有可依循的規(guī)則，業(yè)者須自行測試厚型或薄型,、負(fù)片或正片,、g型或i-line型、或甚至是雙面涂覆等方面的技術(shù),。雙面制程須小心處理,，以保護(hù)背面的涂覆層。

MEMS組件與系統(tǒng)的封裝亦須達(dá)到更高程度的標(biāo)準(zhǔn)化,。MEMS組件的多元化,，以及與環(huán)境之間(通常的)持續(xù)的接觸，讓MEMS封裝比IC封裝更具挑戰(zhàn)性─更別說昂貴的成本,。封裝成本目前占MEMS組件總成本的50%至90%,，也是MEMS組件最重要的元素。封裝用來保護(hù)功能單元(傳感器,、微機械組件,、或IC)，避免遭受濕氣,、高溫,、振動,、侵蝕等各種影響組件效能的因素，并將組件透過電子,、光學(xué),、以及其它接口與外界連結(jié)。此外,，在制程方面,，封裝技術(shù)須針對每種新組件進(jìn)行客制化。另外由于MEMS組件是立體結(jié)構(gòu)而非平面,，且具備不同的拓?fù)涮匦?，故MEMS封裝的制程無法運用自動化組件取放系統(tǒng)。

隨著業(yè)界提出這些問題及MEMS制造亦朝向量產(chǎn)的目標(biāo)邁進(jìn),，MEMS制造商與業(yè)者高產(chǎn)量及低平均銷售價格(ASP)的規(guī)劃將面臨提升制程良率的挑戰(zhàn),。舉例來說，隨著線寬(CD)與組件對位規(guī)格持續(xù)縮小,，超過非接觸型對位器的能力范圍之外,，步進(jìn)器(投射)顯影系統(tǒng)須加以改良，以配合新產(chǎn)品的設(shè)計規(guī)格,。接觸型對位器由于會讓組件產(chǎn)生實體上的接觸,，導(dǎo)致硅晶圓產(chǎn)生瑕疵，因此會對良率產(chǎn)生負(fù)面影響,。

納米技術(shù)與MEMS組件制造商需要運用符合技術(shù)與生產(chǎn)需求的顯影解決方案,。由于組件的類型與需求差異相當(dāng)大，故顯影設(shè)備制造商須能配合多元化技術(shù)產(chǎn)品以及成本上的變化,。非接觸型步進(jìn)器技術(shù)能解決接觸式對位器所衍生出光罩洗凈與更換成本的問題,。

業(yè)界現(xiàn)今有比以往更多的動機去克服各種挑戰(zhàn)，發(fā)展出可行,、高產(chǎn)量的MEMS生產(chǎn)技術(shù),，這方面要歸功于業(yè)界在MEMS與微系統(tǒng)技術(shù)(MST)發(fā)展出許多嶄新、具潛力的新型應(yīng)用,，Ultratech的奈米技術(shù)策略將這些組件視為主要的發(fā)展目標(biāo),。
LED是復(fù)合型半導(dǎo)體，能發(fā)出可見光或紅外線(IR)光源,，其波長視LED半導(dǎo)體材料的能隙(band gap)而定,。LD則是一種LED，運用光腔(optical cavity)將從energy band gap所放射出的光源加以放大,。自從1980年代以來,，紅光與紅外線LD被應(yīng)用在光纖通訊領(lǐng)域，例如像光儲存系統(tǒng)的讀/寫裝置,，以及各種其它應(yīng)用,。

高效率(藍(lán)光與白光)LED能產(chǎn)生極亮,、純凈的光源，且可靠度極高(壽命可長達(dá)10年以上),。因此世界各地有愈來愈多的顧客用LED取代傳統(tǒng)的白熾與螢光燈,。例如像日本，已著手將交通號志改為高效率的LED,，省下極為可觀的能源─約80%至90%─專家估算若將日本所有交通號志改都為LED,，所省下的能源約等于一座新核能發(fā)電廠的發(fā)電量。我們可以輕易推算出LED若推廣至其它領(lǐng)域與能源應(yīng)用,，將能帶來多大的影響。加州目前亦著手將交通號志改為LED,，預(yù)計今年全州將可省下超過1000萬美元的電費,。

業(yè)界已運用砷化鎵(GaAs)與磷化鎵(GaP)材料生產(chǎn)各種顏色的LED，而氮化鎵(GaN)現(xiàn)已成為藍(lán)光LED與LD的最佳材料,。高亮度的氮化鎵藍(lán)光LED提供1至5瓦的高效率,，支持各種新型應(yīng)用，特別是在固態(tài)光源與顯示方面的領(lǐng)域,。

藍(lán)光LD的市場將因新一代高密度CD/DVD技術(shù)的發(fā)展與商業(yè)化而受益,。其中最近一項重大發(fā)展就是來自日本、南韓,、以及歐洲的9家電子制造商宣布合作規(guī)畫新一代CD/DVD的規(guī)格,，也就是業(yè)界所稱的"Blu-ray Disc"。這種藍(lán)光DVD能錄制,、覆寫,、以及播放27 gigabytes (GB)的資料，采用單面單層的12公分CD/DVD尺吋規(guī)格以及405nm的藍(lán)─紫雷射光源,。其儲存的信息量是傳統(tǒng)光盤的六倍以上,。正研發(fā)藍(lán)光DVD初期規(guī)格的廠商包括日立、LG Electronics,、松下,、Pioneer 公司、Royal Philips Electronics,、三星,、Sharp、Sony,、以及Thomson Multimedia,。

站在MEMS標(biāo)準(zhǔn)的角度來看，這些先進(jìn)LED與LD應(yīng)用對于顯影工藝的需求相當(dāng)嚴(yán)苛,。其中包括對各種基板進(jìn)行高彈性的處理,，對基板進(jìn)行平面對位以確保晶體的方向正確,，高彈性的對位系統(tǒng)，投射式顯影與高產(chǎn)量工藝的自動化,，以及能夠達(dá)到1.0mm以上的分辨率,。顯影步進(jìn)器的設(shè)計須配合各種奈米技術(shù)應(yīng)用以及LED與LD的需求。其中包括薄膜磁頭(TFH),、噴墨打印機噴墨頭,、光學(xué)交換器、波導(dǎo)組件(waveguide),、微致動器,、壓力傳感器、生物芯片/基因微數(shù)組,、加速計,、微型陀螺儀、rate sensor傳感器,、表面聲波(SAW)過濾器,、高電子流動度晶體管(HEMT)、異質(zhì)接面雙極晶體管(HBT)組件─以及其它種類眾多的組件,。很明顯地,，在量產(chǎn)型MEMS被廣泛采納之前，業(yè)界須克服許多重要挑戰(zhàn),。想要達(dá)到這個目標(biāo),，整個供應(yīng)鏈中的廠商須合作排除這些障礙。