涂胶/显影设备是在光刻工艺中与光刻机配合作业的重要设备。要用于制备芯片的阳极、阴极、导线等结构。其工作原理是通过涂胶和显影两个步骤来形成所需的结构。 在曝光前，由涂胶机进行光刻机的涂覆；而后是光刻机对光刻胶进行曝光；在曝光后由显影设备进行光刻图案的显影。在后道的先进封装中，使用类似前道的制造方式，所需涂胶/显影设备类别也大体相同，只在关键尺寸与精度上同前道有区别。 原理 涂胶/显影机作为光刻机的输入（曝光前光刻胶涂覆）和输出（曝光后图形的显影）， 主要通过机械手使晶圆在各系统之间传输和处理， 从而完成晶圆的光刻胶涂覆、固化、显影、坚膜等工艺过程，其不仅直接影响到光刻工序细微曝光图案的形成，显影工艺的图形质量对后续蚀刻和离子注入等工艺中图形转移的结果也有着深刻的影响， 是集成电路制造过程中不可或缺的关键处理设备。 涂胶显影设备是光刻工序中与光刻机配套使用的涂胶、烘烤及显影设备，包括涂胶机（又称涂布机、匀胶机，英文简称Spin Coater）、喷胶机（适用于不规则表面晶圆的光刻胶涂覆，英文简称 Spray Coater）和显影机（英文简称 Developer）。 制作工艺 匀胶：根据不同的光刻工艺需求，将光刻胶按一定的比例和均匀性要求涂抹到芯片表面的工艺过程，通常是采用旋转式匀胶的方法来完成工艺。这种方式的匀胶较为均匀，光刻胶在旋转离心力和表面张力的作用下，在芯片上形成一层均匀薄膜。工艺参数控制主要通过光刻胶的浓度和匀胶机的转速、时间和加速度来控制胶膜的厚度以及均匀性，胶膜的厚度通常控制在1μm左右，片内胶膜厚度误差应小于5%，该方法为旋转涂胶法。 涂胶的目的是形成一层保护层，以保护基板表面不受到外界的损伤。 显影：目的是去除非聚合的光刻胶，曝光后的胶膜经过显影后才能显示出清晰的图形。显影液通常是一种酸性或碱性的溶液，可以溶解涂料或者改变其物理性质，使其易于去除。在显影过程中，基板被浸泡在显影液中一段时间，显影液会与涂料发生化学反应，使涂料在一定的区域内被去除，从而形成所需的结构。 影响显影速率的主要因素有： ① 显影液的温度和浓度 ② 硅片的温度 ③ 显影时间及其方式。这些因素都是需要控制的参数。 其中显影时间与显影方式对显影效果的影响是极为明显的。若是显影的时间过长，会使胶膜软化膨胀，图形边缘发生转溶而变坏，影响分辨率，甚至出现浮胶现象。若显影时间过短，显影不足，图形边缘有一过渡区，也会降低分辨率。 总结一下，涂胶显影设备的工作原理主要包括涂胶和显影两个步骤。涂胶是将涂料均匀地涂在基板表面，形成一层保护层；显影是将涂料中不需要的部分去除，形成所需的结构。通过控制涂胶和显影的条件，可以实现对芯片结构的精确控制，从而满足不同的制程要求。 应用分类 涂胶显影设备应用广泛。以芯源微为例，其设备可以划分为6英寸及以下的涂胶显影设备以及8/12英寸的涂胶显影设备。前者主要用于LED芯片制造、化合物半导体制造以及功率器件；后者用于先进集成电路的前道晶圆加工以及后道先进封装工艺。 01 前道晶圆加工 由上述定义可以看出，光刻胶在lift-off工艺中起到形成图案，以及让光刻胶上的薄膜层以及衬底上的沉积的薄膜层断开，从而实现光刻胶在去胶液中溶解过程中，上层金属飘落下来。 所以，这里光刻胶的厚度值是很关键的参数，通常我们会有一个经验值：光刻胶厚度/被剥离金属厚度≥3，但是需要注意，光刻胶的厚度会影响其分辨率，所以lift-off工艺不适用于特别厚的金属剥离。 02 后道先进封装 在后道的封装环节中，传统封装工艺为先将晶圆划片，再对单个的芯片进行固晶（die bond）、焊线（wire bond）和塑封，称为芯片级封装（CSP，chip-scale package）。 随着工艺进步，芯片体积微缩的要求，晶圆级封装（WLSCP，wafer level CSP）出现。WLSCP 在划片之前，先在完整晶圆上，采用晶圆制造的制程及电镀技术取代现有打金线及机械灌胶封模的制程进行封装工艺，不需导线架或基板。晶圆级封装只有晶粒般尺寸，能够有较好的电性效能，由于是按每批或每片芯片来生产，因此能用较低的成本生产。由于采用了类似前道的光刻、薄膜、电镀等工艺，涂胶显影应用到该过程中。 未来发展趋势 涂胶显影设备在电子制造工业中扮演着重要的角色，确保了半导体芯片的质量和性能。涂胶显影设备的工作原理清晰明了，经过不断的改进和创新，使得半导体制造工艺更加高效和精确。 智程半导体全自动匀胶显影机是用于4″/6″标准圆形基片匀胶、显影工艺的设备。该设备主要由片盒对中单元、传片单元、匀胶单元、显影单元、热盘单元、冷盘单元、控制系统、光刻胶及显影液供应系统及排液系统等组成，整机采用
