一、自動勻膠顯影機工作原理:物理與化學過程的精密協同
自動勻膠顯影機通過涂膠、熱處理、顯影三大核心步驟,完成光刻工藝中光刻膠的均勻涂覆、固化及圖案顯影,其原理可拆解為以下環節:
涂膠工藝
滴膠與旋涂:高精度泵將定量光刻膠滴至晶圓中心,真空吸盤固定晶圓后高速旋轉(轉速0-10,000rpm,精度±1rpm),利用離心力使光刻膠均勻鋪展,形成納米級膠膜。例如,中國電科45所DYX-640S機型通過動態旋涂法,實現4/6英寸晶圓膠膜厚度波動≤3%。
去邊清洗:邊緣光刻膠清除功能去除晶圓邊緣多余膠層,防止后續工藝污染。部分設備(如三河建華高科DYX-840S)支持光刻膠粘度≤1000Cp,適配低粘度材料處理。
熱處理工藝
軟烘(Pre-bake):在80-120℃下烘烤,蒸發光刻膠中部分溶劑,減少內應力,防止膠膜龜裂。熱板采用分區控溫技術,溫度均一性達±0.5℃(50-100℃)。
后烘(Post-bake):曝光后烘烤(110-140℃),減少駐波效應,促進化學反應,提升圖案分辨率。
硬烘(Hard-bake):顯影后烘烤(150-180℃),進一步固化光刻膠,增強抗刻蝕性。
顯影工藝
顯影液噴灑:通過噴嘴(柱狀或H型)將顯影液(如TMAH)均勻噴覆在晶圓表面,旋轉顯影(100-500rpm)使顯影液與光刻膠發生化學反應,溶解曝光或未曝光區域。
漂洗甩干:用去離子水清洗晶圓,去除殘留顯影液,隨后高速甩干。顯影液供給精度±0.1ml,顯影時間與溫度需精確控制以避免過顯或欠顯。
二、自動勻膠顯影機結構特點:模塊化設計驅動靈活性與效率
自動勻膠顯影機的模塊化架構是其核心創新點,通過獨立功能單元的組合與擴展,實現多場景適配:
功能單元獨立運行
涂膠單元:配備高精度滴膠裝置與動態旋轉平臺,支持100-6000rpm無級調速。例如,上海麥科威P9006型設備配置2套勻膠單元,可同時處理不同粘度光刻膠。
顯影單元:集成多向噴淋系統與液膜監測傳感器,顯影液分布偏差控制在5%以內(6英寸晶圓)。
熱處理單元:包含4個烘烤單元與3個冷卻單元,溫度控制范圍覆蓋室溫至250℃,采用云母加熱片加熱,溫度均勻性±1℃(50-120℃)。
可擴展性與兼容性
晶圓尺寸適配:支持2-12英寸晶圓處理,通過增加模塊實現產能提升。例如,DYX-640S機型標配1套機械手、2套勻膠單元和2套顯影單元,日均處理量適用于4英寸和6英寸晶圓產線。
工藝兼容性:支持g線、i線及部分KrF膠種,滿足130nm工藝技術需求。部分設備(如AC200-PP-CTM)提供100組可編程工藝步驟,支持個性化功能定制(如背洗、去邊)。
環境控制與智能化
全封閉設計:干濕分離結構與電液分隔設計,防止交叉污染??蛇x配層流罩(FFU),提升局部潔凈度至Class 100標準。
自動化控制:搭載工業級PLC控制系統,存儲超過200組工藝參數組合,支持異常報警機制(32類設備狀態監測點)與數據追溯功能(電子批記錄)。
機械手傳輸:進口多關節雙臂機械手實現晶圓在各單元間的高精度傳輸(定位精度±0.1mm),減少人為誤差。