德国 SPS POLOS 旋涂机 S150X-ST-PP 用于光刻胶旋涂6英寸小片样品研发

在半导体、MEMS 与微纳加工研发流程中，光刻胶旋涂是光刻工艺的起始关键工序，胶膜均匀性、重复性、缺陷水平直接决定后续图形转移的精度。对于研发场景，样品形态多样，除整片晶圆外，大量采用切割后的硅基小片、异形衬底，对旋涂设备的样品兼容能力、工艺参数灵活性、低颗粒控制提出差异化要求。德国 SPS POLOS S150X‑ST‑PP 台式旋涂机，为 ST 标准版、NPP 天然聚丙烯腔体机型，定位研发与小批量试样，适配最大 6 英寸晶圆，配套碎片转接座支持 10 mm 以上小片样品光刻胶匀胶开发，广泛应用于高校微纳平台、企业研发实验室光刻工艺迭代验证。

一、设备核心特性与光刻工艺适配性

驱动与转速控制方面，设备采用无刷间接驱动电机，最高转速可达 12000 rpm，升降速区间 1–30000 rpm，支持顺时针、逆时针旋转以及 puddle 预铺模式。光刻胶旋涂属于多段式工艺，一般分为铺展段、高速匀胶段、溶剂挥发稳定段，系统可分段设定转速、加速度与时长，参数曲线可视化存储。稳定可控的加速度能够避免小片样品边缘积液、胶膜波纹、彗星状缺陷，保证不同粘度正胶、负胶、电子束光刻胶的成膜一致性。

腔体材质与化学兼容性方面，工艺腔体采用 NPP 天然聚丙烯材质，对常规光刻胶、丙酮、异丙醇等常用有机溶剂具备良好耐蚀性，满足绝大多数常规光刻工艺开发需求。腔体内置液体过滤捕集阱，减少废液管路胶体沉积堵塞，降低颗粒返溅污染样品。针对含氢氟酸、浓强碱等强腐蚀湿法工艺场景，腔体可升级为 PTFE 材质版本提升耐受能力。

样品适配方案是该机型面向研发场景的突出优势。设备标配 6 英寸真空吸盘以及碎片转接座，整片 6 英寸晶圆可直接真空吸附固定；经过切割的方形、不规则小片样品，依靠转接座定位吸附，解决小片夹持不稳、偏心甩胶、边缘膜厚偏差大的痛点，方形样品最大支持 100×100 mm，可覆盖 MEMS 芯片、微流控衬底、光学基材等试样。

二、光刻胶旋涂典型工艺流程（6 英寸及小片样品）

光刻胶旋涂工艺核心目标是在衬底表面形成厚度均匀、无针孔、无条纹的光刻胶薄膜，S150X‑ST‑PP 可按照标准流程完成试样制备。

第一步，衬底预处理。硅片或小片样品经过溶剂清洗、去离子水漂洗、氮气吹干，保证表面洁净与合适的表面能，提升光刻胶附着性能，避免脱胶、缩孔缺陷。

第二步，样品装夹。根据样品规格更换吸盘或碎片转接座，放置样品后开启真空吸附，确认样品居中、吸附牢固。小片样品放置时尽量保证重心居中，降低高速旋转偏心扰动。

第三步，光刻胶滴加与旋涂运行。采用中心滴胶方式，可选择静态滴胶或者低速动态滴胶。调用预设多段程序，低速铺展使光刻胶浸润全部衬底表面，再进入设定高速匀胶阶段，依靠离心力甩出多余胶液，同步控制溶剂挥发速率。

第四步，工艺结束与后处理。旋涂完成后关闭真空，取出样品，转入热板进行软烘，去除胶膜内部残留溶剂，完成光刻前制样。同一配方可连续重复试验，对比整片晶圆与小片样品成膜差异，修正小片专属工艺参数，形成标准化试样方案。

三、研发场景应用价值

设备支持多课题并行工艺开发。研发阶段光刻胶型号切换频繁，从常规紫外光刻正胶负胶，到 PMMA、ZEP、HSQ 等电子束光刻胶都可适配。配方存储数量不受限制，快速切换程序即可开展不同胶种、不同目标膜厚试验，无需复杂硬件改造。

可以降低研发试样成本。研发大量测试只需要小片样品，无需消耗整片晶圆，搭配碎片转接座，充分利用切割后的衬底。同时手动翻盖标准版结构简洁，采购与运维成本低于全自动机型，适合预算有限、以工艺验证为主的实验室。

具备灵活的部署能力。设备外形小巧，除台式放置外，支持 in‑deck 嵌装改造，触控屏可分离引出，满足手套箱内惰性环境旋涂需求，适配对水汽、氧气敏感的有机光刻材料、钙钛矿体系光刻试样制备。

工艺数据可追溯。配方文件可导出存档，每次试验参数完整记录，方便总结膜厚随转速、加速度、滴胶量、环境温湿度的变化规律，为后续工艺定型、向量产设备移植工艺提供可靠数据支撑。

四、结语

德国 SPS POLOS S150X‑ST‑PP 旋涂机是面向微纳研发的一款单片湿法处理设备，以稳定的转速控制、灵活的小片兼容能力、紧凑的结构设计，匹配 6 英寸晶圆与切割小片光刻胶旋涂开发需求。该机型不追求产线级高产能，聚焦工艺探索、样品试制、参数标定，是高校微纳实验室、半导体与 MEMS 企业研发平台光刻前道匀胶工序的可选设备，可支撑光刻、刻蚀、剥离等一系列微纳工艺的前期技术验证工作。