半导体设备KARL SUSSMICROTEC ACS 200：跨场景的模块化光刻涂层标杆装备

在半导体制造的光刻工艺链条中，涂层环节作为 “图形转移的基础铺垫工序”，直接决定光刻胶膜厚均匀性、缺陷密度与后续显影精度，是影响器件良率的核心环节之一。随着先进封装、MEMS、LED 等领域对光刻工艺的多元化需求爆发，涂层设备需同时满足 “研发灵活性、量产稳定性与多基材适配性” 的三重要求。卡尔蔡司旗下 KARL SUSSMICROTEC 推出的ACS 200 涂层机，融合 “模块化工艺配置 - GYRSET® 精准涂覆 - 全流程智能控制” 的核心技术体系，将光刻胶膜厚均匀性控制在 ±2% 以内，缺陷密度降低至 10 个 /㎡以下，成为覆盖 2-8 英寸晶圆、衔接研发与量产的标杆性涂层装备，为半导体及泛半导体领域的光刻工艺提供了 “柔性与高效兼备” 的解决方案。

一、技术架构：光刻涂层的 “模块化协同精密调控体系”

ACS 200 涂层机的核心使命是实现 “多基材精准承载 - 光刻胶均匀涂覆 - 膜层固化定型 - 批量质量保障” 全流程的 “高兼容性、高精度、高稳定性”，其技术突破源于 “涂覆模块 - 温控系统 - 传输架构 - 智能控制” 的全链条革新，构建起四位一体的先进涂层架构：

（一）多模式涂覆模块：适配全场景的 “精准涂覆中枢”

采用旋涂与喷涂双模集成设计，搭载 GYRSET® 专利封闭涂层技术与 Alta Spray® 喷涂模块，可根据基材特性与工艺需求灵活切换涂覆模式。旋涂模块通过 “可编程转速曲线（500-10000rpm）+ 封闭涂覆环境” 组合，在晶圆表面形成溶剂富集层，有效抑制边缘 bead 效应，使 8 英寸晶圆的光刻胶膜厚均匀性误差≤±2%。喷涂模块则通过微喷嘴阵列实现光刻胶的精准雾化沉积，尤其适用于厚胶涂层（5-100μm）与异形基材，最小涂覆面积可控制在 1mm²，满足 MEMS 结构的局部涂层需求。

涂覆碗采用 “开放式 / 封闭式可切换设计”，配合一次性工艺碗选项，既保证常规工艺的流场稳定性，又简化特殊材料（如高粘度光敏聚合物）的换料清洁流程，维护时间缩短 40% 以上。每个涂覆模块配备双分配臂独立控制溶剂与光刻胶管路，避免材料交叉污染，进一步提升涂层良率。

（二）全域精准温控系统：膜层质量的 “热力学保障”

搭载多级温控工艺链，集成可编程热板、冷板与湿度调控单元，形成 “预处理 - 涂覆 - 后烘” 的全流程温控闭环。热板采用分区加热设计，温度调节范围室温至 250℃，控温精度达 ±0.5℃，可实现光刻胶的阶梯式固化，避免因热应力导致的膜层开裂。冷板则通过半导体温控技术将基材快速降温至 23±1℃，确保膜层性能稳定。

针对高湿度敏感型光刻胶，设备可选配过滤风扇单元与温湿度闭环控制系统，将工作环境湿度控制在 45%±5%，温度波动≤±1℃，有效降低因环境变化导致的涂层缺陷，缺陷密度可控制在 10 个 /㎡以下。

（三）柔性传输与承载架构：多基材适配的 “灵活衔接枢纽”

采用盒到盒（Cassette-to-Cassette）全自动传输设计，搭载 Sankyo SC5000 机器人控制器与 piezo 自动对焦晶圆吸盘，实现 2-8 英寸圆形晶圆、125-150mm 方形光掩模及最大厚度 5mm 异形基材的精准承载与传输。机器人定位精度达 0.5μm，配合边缘处理模块，可自动完成涂层后的边缘 bead 去除与背面冲洗，边缘残留宽度控制在≤0.5mm，有效避免后续工艺的交叉污染。

设备底架支持模块化扩展配置：基础版可搭载 2 个湿法工艺模块与 13 块承载板，量产版则可扩展至 4 个涂覆 / 显影模块与 19 块承载板，每个模块上方可堆叠 3 块板，第 5 模块最多堆叠 7 块板，实现同类设备中最大的模块密度。同时配备双 I/O 接口与自动装载盒站，研发场景可通过手动上下料满足多品种测试需求，量产场景则通过连续盒交换实现无停机运行，设备利用率提升 30%。

（四）全流程智能控制系统：工艺质量的 “数字化守护者”

搭载可视化调度软件与可编程控制界面，支持 1000 + 工艺配方存储与一键调用，配方切换时间缩短至 3 分钟以内。系统内置动态晶圆调度算法，可根据基材类型、工艺参数与设备负载实时优化加工顺序，在多品种混线生产时仍能保持 90% 以上的设备吞吐量。

集成实时工艺监测模块，通过激光膜厚传感器与缺陷检测相机，实时采集涂层厚度、均匀性与表面缺陷数据，并生成可追溯报告。针对异常数据，系统可自动触发参数补偿指令，如通过调整涂覆转速或光刻胶流量修正膜厚偏差，使批间膜厚一致性误差≤±3%。