一、涂膠顯影設(shè)備：光刻工藝的“幕后守護(hù)者”

在半導(dǎo)體制造的光刻環(huán)節(jié)里，涂膠顯影設(shè)備與光刻機(jī)需協(xié)同作業(yè)，共同實(shí)現(xiàn)精密的光刻工藝。曝光工序前，涂膠機(jī)會在晶圓表面均勻涂覆光刻膠；曝光完成后，顯影設(shè)備則對晶圓進(jìn)行處理，將曝光形成的光刻圖案顯影出來。整個(gè)流程對設(shè)備性能要求極高，需要在毫秒級的時(shí)間內(nèi)完成響應(yīng)，同時(shí)確保納米級的操作精度，如此才能保證光刻工藝的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，進(jìn)而保障半導(dǎo)體器件的制造質(zhì)量。

（注：圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）

1.設(shè)備原理

涂膠環(huán)節(jié)：通過旋涂式或噴膠式將光刻膠均勻覆蓋在晶圓表面，旋涂式一般分為靜態(tài)旋涂與動(dòng)態(tài)旋涂，靜態(tài)旋涂是在晶圓靜止時(shí)滴膠，轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，完成甩膠、揮發(fā)溶劑的過程；動(dòng)態(tài)旋涂是晶圓在進(jìn)行低速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)滴膠，然后加速旋轉(zhuǎn)，完成甩膠、揮發(fā)溶劑的過程。噴膠式則是通過噴膠設(shè)備將光刻膠通過以特定行駛軌跡往返運(yùn)動(dòng)的膠嘴以“膠霧”的形式噴射到晶圓表面。

（注：圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）

顯影環(huán)節(jié)：曝光后的晶圓經(jīng)顯影液處理，顯影液通常是一種酸性或堿性的溶液，可以溶解光刻膠或者改變其物理性質(zhì)，使其易于去除。在顯影過程中，晶圓被浸泡在顯影液中一段時(shí)間，顯影液會與光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，未曝光的光刻膠被溶解或保留，從而形成與掩膜版對應(yīng)的圖案。

（注：圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）

2.核心挑戰(zhàn)：

涂膠的關(guān)鍵是需要控制膠膜的厚度與均勻性，需要對轉(zhuǎn)速、噴膠落點(diǎn)等參數(shù)進(jìn)行精確控制。

在顯影過程中，晶圓的定位精度、顯影液噴淋的均勻性，直接影響圖案的線寬精度和邊緣粗糙度。

超精密控制要求：涂膠機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性需控制在非常小的范圍內(nèi)，才能保證光刻膠厚度均勻性

溫度控制精度：烘烤腔體溫度控制需精確達(dá)到誤差不超過0.1度的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)

晶圓處理安全：晶圓在進(jìn)行加工和在設(shè)備間轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)要保持穩(wěn)定，以免遭到破損

化學(xué)穩(wěn)定性：設(shè)備中關(guān)鍵零部件需耐受各種化學(xué)試劑的長期腐蝕

二、壓電納米技術(shù)在涂膠顯影設(shè)備中“大展拳腳”

壓電納米技術(shù)的優(yōu)勢：

1.納米級定位分辨率：通過壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)納米級位移控制，可完美匹配涂膠過程中對膠膜厚度的納米級要求。

2.毫秒級動(dòng)態(tài)響應(yīng)：壓電驅(qū)動(dòng)幾乎不存在機(jī)械傳動(dòng)間隙，響應(yīng)時(shí)間可達(dá)毫秒級，可配合閉環(huán)反饋系統(tǒng)，實(shí)時(shí)跟隨晶圓高速旋轉(zhuǎn)或進(jìn)行噴淋位置的快速定位，避免運(yùn)動(dòng)滯后導(dǎo)致的圖案偏移。

3.無摩擦、低振動(dòng)設(shè)計(jì)：壓電納米平臺內(nèi)部采用無摩擦柔性鉸鏈導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，機(jī)械磨損小。運(yùn)行時(shí)振動(dòng)幅度控制在納米范疇內(nèi)，杜絕傳統(tǒng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)可能造成的震顫誤差，適合顯影時(shí)對晶圓穩(wěn)定性的嚴(yán)苛要求。

三、芯明天壓電納米技術(shù)：為涂膠顯影設(shè)備注入“精密之魂”

芯明天壓電納米定位臺

壓電納米定位臺是以壓電陶瓷作為驅(qū)動(dòng)源，結(jié)合柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)X軸、Z軸、XY軸、XZ軸、XYZ軸及六軸精密運(yùn)動(dòng)的壓電平臺，驅(qū)動(dòng)形式包含壓電陶瓷直驅(qū)機(jī)構(gòu)式、放大機(jī)構(gòu)式。運(yùn)動(dòng)范圍可達(dá)毫米級，具有體積小、無摩擦、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，配置高精度傳感器，可以實(shí)現(xiàn)納米級分辨率及定位精度，芯明天壓電納米定位臺在精密定位領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

H64系列六軸壓電納米定位臺

H64系列超高分辨率壓電納米定位臺是以壓電陶瓷作為驅(qū)動(dòng)源，結(jié)合柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)X軸、Y軸、Z軸、θx、θy和θz六維精密運(yùn)動(dòng)的壓電平臺，驅(qū)動(dòng)形式為放大機(jī)構(gòu)式驅(qū)動(dòng)。開/閉環(huán)版本可供選擇，閉環(huán)定位精度可達(dá)0.1%F.S.，非常適合高精度定位應(yīng)用。

特點(diǎn)

▲X、Y、Z、θx、θy、θz六軸運(yùn)動(dòng)

▲可選配閉環(huán)反饋傳感器

▲承載能力達(dá)10kg

▲超高分辨率

技術(shù)參數(shù)

H64A.XYZTR2S/K-C系列六軸壓電納米定位臺

H64A.XYZTR2S/K-C系列是X、Y、Z、θx、θy、θz六軸運(yùn)動(dòng)壓電納米定位臺，可產(chǎn)生六軸的超精密運(yùn)動(dòng)，適用于靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)調(diào)姿。該定位臺內(nèi)部采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)更好動(dòng)態(tài)性。其內(nèi)置高性能壓電陶瓷，可實(shí)現(xiàn)X±9/Y±9.5/Z155μm的直線位移和θxθy±1.1/θz±1mrad的偏轉(zhuǎn)角度。閉環(huán)版本全橋設(shè)計(jì)避免了溫度的漂移，確保了納米級定位精度。

特點(diǎn)

▲六維X、Y、Z、θx、θy、θz軸運(yùn)動(dòng)

▲直線行程：X±9/Y±9.5/Z155μm

▲偏轉(zhuǎn)行程：θxθy±1.1/θz±1mrad

▲閉環(huán)定位精度高

▲內(nèi)部采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)更好動(dòng)態(tài)性

▲承載可達(dá)12kg

技術(shù)參數(shù)

注：以上參數(shù)是采用E00.D6K04壓電控制器測得。驅(qū)動(dòng)電壓上限可在-20V~150V；對于高可靠的長期使用，建議驅(qū)動(dòng)電壓在0~120V。

芯明天壓電陶瓷促動(dòng)器

在涂膠顯影工藝中，壓電陶瓷促動(dòng)器可精準(zhǔn)控制：閥門開合精度、噴膠量和晶圓傳輸微調(diào)等等。芯明天壓電陶瓷促動(dòng)器具有微秒級的極快速響應(yīng)時(shí)間、高達(dá)數(shù)千赫茲的頻率以及微米級的位移，確保了設(shè)備在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的工藝穩(wěn)定性。

柱形壓電促動(dòng)器

柱形壓電促動(dòng)器是通過將壓電陶瓷疊堆封裝于內(nèi)部，外部由柱形不銹鋼外殼保護(hù)，并通過機(jī)械外殼對壓電陶瓷疊堆施加預(yù)緊力，較高的內(nèi)部機(jī)械預(yù)載力可適用于高負(fù)載、高動(dòng)態(tài)應(yīng)用。它可輸出壓電陶瓷疊堆產(chǎn)生的位移及出力，且可承受一定的拉力。

√直驅(qū)結(jié)構(gòu)：

壓電陶瓷促動(dòng)器采用壓電陶瓷直驅(qū)式結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是出力大、響應(yīng)速度快，可選配傳感器進(jìn)行閉環(huán)反饋。在封裝壓電陶瓷促動(dòng)器的頂部和底部分別由螺紋固定，固定方式可定制，如外螺紋、內(nèi)螺紋、球頭、平頭等。

特點(diǎn)

▲納米級分辨率

▲可承受一定壓力

▲閉環(huán)精度高

▲位移可達(dá)190μm

▲出力可達(dá)25000N

技術(shù)參數(shù)

金屬密封型壓電促動(dòng)器

金屬密封型壓電促動(dòng)器因外殼做了全密封，實(shí)現(xiàn)了與大氣環(huán)境的絕緣，進(jìn)而受環(huán)境濕度影響較小，具有更長的使用壽命和更高性能，非常適用于需要高可靠性的半導(dǎo)體器件制造設(shè)備和光通信設(shè)備等各種應(yīng)用。

特點(diǎn)

▲高可靠性：在85℃和100V下可實(shí)現(xiàn)MTTF=36000小時(shí)

▲精確的納米定位

▲機(jī)械磨損最小化

▲工作溫度：-25℃~+85℃或-40℃~+150℃

▲出力最大可達(dá)3600N

▲驅(qū)動(dòng)電壓：0~150V

▲內(nèi)置預(yù)加載機(jī)構(gòu)和安裝附件，便于安裝到設(shè)備中

注：MTTF（Mean Time To Failures）為平均失效前時(shí)間。

型號舉例

H550C801WD1-A0LF是芯明天金屬密封型壓電促動(dòng)器的眾多型號之一，它的行程可達(dá)55μm，出力可達(dá)800N，高標(biāo)準(zhǔn)的性能使其非常適用于流體流量控制閥的驅(qū)動(dòng)，滿足流體流量控制閥對驅(qū)動(dòng)部件高可靠性和高精度的要求。（另有多款型號可供選擇，并且支持參數(shù)定制。）

技術(shù)參數(shù)

審核編輯 黃宇