涂膠/顯影設備是在光刻工藝中與光刻機配合作業的重要設備。在曝光前,由涂膠機進行光刻機的涂覆;而后是光刻機對光刻膠進行曝光;在曝光后由顯影設備進行光刻圖案的顯影。在后道的先進封裝中,使用類似前道的制造方式,所需涂膠/顯影設備類別也大體相同,只在關鍵尺寸與精度上同前道有區別。
1. 原理
涂膠/顯影機作為光刻機的輸入(曝光前光刻膠涂覆)和輸出(曝光后圖形的顯影), 主要通過機械手使晶圓在各系統之間傳輸和處理, 從而完成晶圓的光刻膠涂覆、固化、顯影、堅膜等工藝過程,其不僅直接影響到光刻工序細微曝光圖案的形成,顯影工藝的圖形質量對后續蝕刻和離子注入等工藝中圖形轉移的結果也有著深刻的影響, 是集成電路制造過程中不可或缺的關鍵處理設備。
涂膠顯影設備是光刻工序中與光刻機配套使用的涂膠、烘烤及顯影設備,包括涂膠機(又稱涂布機、勻膠機,英文簡稱Spin Coater)、噴膠機(適用于不規則表面晶圓的光刻膠涂覆,英文簡稱 Spray Coater)和顯影機(英文簡稱 Developer)。在早期的集成電路和較低端的半導體制造工藝中,此類設備往往單獨使用(Off Line)。隨著集成電路制造工藝自動化程度及客戶對產能要求的不斷提升,在 200mm(8 英寸)及以上的大型生產線上,此類設備一般都與光刻設備聯機作業(In Line),組成配套的圓片處理與光刻生產線,與光刻機配合完成精細的光刻工藝流程。
2. 應用分類:
涂膠顯影設備應用廣泛。設備可以劃分為6英寸及以下的涂膠顯影設備以及8/12英寸的涂膠顯影設備。前者主要用于LED芯片制造、化合物半導體制造以及功率器件;后者用于先進集成電路的前道晶圓加工以及后道先進封裝工藝。
前道晶圓加工:在前道晶圓制造中需要用到不同種類的光刻膠和涂膠顯影設備。微米級別線寬往往采用在前道晶圓制造中需要用到不同種類的光刻膠和涂膠顯影設備。微米級別線寬往往采用 iline 光刻膠,Krf 光刻膠用到 90nm 制程,Arf 光刻膠用于 90nm 以下,Arf-i(浸沒式)在 40-55nm 開始切入,最為先進的 EUV 光刻則需要用到 EUV 光刻膠。這導致在制造產線上需要用到從 Arf 到 i-line 的多種光刻機、光刻膠、涂膠顯影設備。此外,除了光刻膠以外,前道制造的光刻環節往往還需要用到 Barc(底部抗反射涂層)、PI等膠材料,亦需要用到對應的涂膠顯影設備,這類設備往往不與光刻機聯機(offline),獨立工作。
后道先進封裝:在后道的封裝環節中,傳統封裝工藝為先將晶圓劃片,再對單個的芯片進行固晶(die bond)、焊線(wire bond)和塑封,稱為芯片級封裝(CSP,chip-scale package)。隨著工藝進步,芯片體積微縮的要求,晶圓級封裝(WLSCP,wafer level CSP)出現。WLSCP 在劃片之前,先在完整晶圓上,采用晶圓制造的制程及電鍍技術取代現有打金線及機械灌膠封模的制程進行封裝工藝,不需導線架或基板。晶圓級封裝只有晶粒般尺寸,能夠有較好的電性效能,由于是按每批或每片芯片來生產,因此能用較低的成本生產。由于采用了類似前道的光刻、薄膜、電鍍等工藝,涂膠顯影應用到該過程中。
3. 市場&競爭
近年來隨著下游需求的持續旺盛和光刻用量的不斷增長,全球前道涂膠顯影設備銷售額整體呈現增長態勢。

