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涂胶显影设备行业概述

涂胶显影仪器（俗称Track或Coater&Developer），作为整台光刻机工作流程中的核心装置，着重于涂覆、烘干以及显影三大区块的任务。在集成电路工业早期及中等技术水平的半导体制造范畴内，这类仪器通常是各自独立运作（Off Line）。但随着科技进步和市场需求增长，不论200mm（8英寸）或是更大规模的生产线，它们更为普遍地与光刻设备并行使用（In Line），组成完整的圆片加工和光刻生产线，共同实现精密的光刻工艺。涂胶显影设备直接影响着光刻工艺中精细曝光设计的产生，是集成电路制造环节中的重要工具。

涂胶显影设备，作为光刻机的关键辅助工具，负责涂覆材料、烘干与显像工作。其卓越性能广泛应用于高端制造领域，如集成电路、OLED、LED以及化合物半导体及功率器件等，为尖端芯片制作保驾护航。

图表：涂胶显影设备应用领域

资料来源：智研瞻产业研究院整理

涂胶/显影机制作为光刻机重要组成部分，承担晶圆在不同系统间的传输和处理任务，包括光刻胶涂敷、固化、显影及后续的坚膜处理等多个工艺环节。设备的性能直接关联着光刻工序和细微曝光图案质量，进而影响蚀刻和离子注入工艺中图形转移效果。因此，涂胶显影设备可谓是集成电路制造过程中的重要控制节点。

图表：光刻工艺中的涂胶显影

资料来源：智研瞻产业研究院整理

涂胶显影设备行业现状

1、涂胶显影：光刻环节核心工序

在整个晶圆制造的前道工艺以及封装测试的后道工艺中，均需要运用涂胶显影设备加以协助。为了更好地服务于半导体领域，我们按照半导体器件所涉及到的各种精细化加工流程，将其进行了全面而细致的分类和划分，其中包括了所谓的前沿工艺设备（简称为前端或前道预备工艺设备）和背后工艺设备（也叫后端，或者终端工艺设备）两大类。其中，涂胶/显影机乃前道工艺中至关重要的光刻工艺环节中所不可或缺的设备之一，它主要发挥着联系光刻机的上下游工序的作用，尤其是与光刻机紧密协作进行作业。在此进程中，涂胶显影机主要在曝光之前完成光刻胶的涂覆工作，并且在曝光之后进行相应图形的显影操作。至于后道的先进封装技术，则采用了与前道颇为相似的制造模式，运用该方式来搭建后道连接电路。因此，先进封装的工艺流程与前道基本雷同，所需的设备类型亦大致吻合。不过，在某些关键性的尺寸设定与精确度方面，后道工艺与前道有所差异。因此，正如前道工序所需要的那样，涂胶显影设备对大小规格有着相同的要求, 其产品主要集中在8/12英寸的宽幅范围内。

2、涂胶显影技术的广泛应用领域：涵盖尖端封装至前端制造等众多方面

涂胶显影设备在LED、化合物半导体以及尖端封装，甚至包括早期的晶圆制造过程中均得到了广泛运用。具体来说，此类装置的主要操作模式可以依据其是否与光刻机联网来加以区分，并可细分为离线模式（Offline）及在线模式（Inline）两类。前者用于无需与光刻机协同运作的情况下，常被用于低层次的应用场合；而后一种则是通过直接与光刻机对接相连，实现对晶圆的涂覆和显像过程。通常，在最先进的EUV、ArF-i、ArF、KrF以及i-line等前端工艺中，都倾向于采用这种连动式的工作方式。

除此之外，在某些晶体管生产的前端工艺中，由于涂布胶水之后并不需要马上进行光照处理，但是照完光之后又必须迅速进行显像，有些厂家也会考虑将显影设备与光刻机结合起来进行联动作业，同时让涂胶机独立运行。以知名的半导体巨头台积电为例，他们即采用了这样的一种作业方案。

（1）先进封装

在电子产品制造流程的最终阶段——后道封装环节中，长久以来所普遍采用的传统封装工艺，通常需要先行将加工完成的晶圆划片处理，随后逐一针对每个独立的芯片进行物理固定（die bond）、电气连接（wire bond）以及塑料封装，这种被誉为“芯片级封装”（CSP，Chip Scale Package）的工艺方式。伴随着科技工艺领域的不断创新与进步，对于芯片体积高效压缩的更高需求日益显现，于是晶圆级封装（WLSCP,Wafers Level Chip Packaging）应运而生。相较于CSP工艺，WLSCP在从整片晶圆入手，使用与晶圆制造流程相结合的先进电镀技术替代现行的金线打点以及机械式灌胶封装的老旧工艺步骤，从而实现封装流程的简化，同时节省了导线架或是基础材料的使用。在WLSCP的实施过程中，晶圆级封装仅拥有相当于晶粒大小般的尺寸，这使得其具备更加优异的电路性能表现。由于其生产模式以批次或单颗芯片为主导，故而能够以相对较为经济实惠的成本来量产。并且由于借鉴了类似于前道硅片处理的先进光刻、薄膜沉积和电镀等工艺方法，涂胶显影这一关键技术也得到了广泛应用。

在晶圆级封装的诸多工序之中，bumping制程是涂胶显影技术发挥作用的一个典型环节。在更为精细复杂的倒片封装工艺（FC：Flip-Chip）中，通过使用焊锡凸块取代传统的焊线接合方式，这种全新的集成电路设计技术可显著缩小集成电路的整体体积，同时带来高密度、低感应、低成本以及优秀的散热效果等诸多优势。

在高度发达的封装领域中，越来越多的新兴手段逐渐迈入了三维集成的道路，打破传统的二维平面对接，将多个平面元器件齐头并进地堆积起来。这个过程中，元器件层与层之间通过一种名为“Z向通孔（TSV，即Through Silicon Via）”的复杂工艺实现垂直连接，从而在空间纵深层面获得立体式集成以及信号传递的畅通无阻。依靠TSV晶体管技术，可以采用铜、钨、多晶硅等多种导电材料的填充，进而实现硅通道的极具挑战性的垂直电气互联。这种方式显著提升了数据传输的效率，减少了信号的延迟，同时还能降低电容抑或电感这样的不利因素，使得芯片之间达到低功耗、高速度的通信同步，并且进一步拓宽了带宽，从而使得元器件能够整合得更为精细紧凑。如今，作为中国大陆半导体封装市场的领航者，芯源微所开发的涂胶显影设备系列已经相当成熟完备，广泛应用于国内绝大多数主要封装工厂的各种生产线上，包括WLSCP封装流程、bumping制备工艺以及3D-TSV这类尖端技术的落地实施等重要环节。

（2）前道制造

前道晶圆制造过程中，需采用多个品种的光刻胶及相关涂胶显影设备。如微米级别的精细线路往往选用I line光刻胶，Krf光刻胶主要应用于90纳米制程，Arf光刻胶则适应更低制程，而Arf-i（浸没式）开始在40-55纳米进入应用阶段，较为尖端的EUV光刻则需使用相应EUV光刻胶。深度解析其中的实例，如65纳米制程芯片，其制程数值代表前端栅极宽度，中段的M1铜互连金属线路宽度在0.2微米左右，而后段的线宽则有所增加。因此，生产线必须配备从Arf至I-Line的多款光刻机、光刻胶以及涂胶显影设备。另外，在前道制造中的光刻环节，常涉及到PI、Barc（底部抗反射涂层）等胶材料，同样也需要相应的涂胶显影设备。这些设备通常不直接连接光刻机，而是独立运行。底部抗反射涂层指在光刻胶与基板间添加一层防反射物质，有效抑制光反射并避免干涉驻波产生，提升光刻胶图像分辨率。此涂层可扩大曝光能量范围和聚焦距离，减小基板几何形变差异对关键尺寸精度的影响，从而减轻由于反射光线散射导致的圆形缺陷，减小因基板构造导致的光刻胶厚度不均引发的摆动曲线和凹陷效应。

涂胶显影设备行业市场规模

统计数据显示，2018年中国涂胶显影设备行业市场规模5.68亿元，2023年中国涂胶显影设备行业市场规模12.86亿元。中国涂胶显影设备行业市场规模如下：

图表：中国涂胶显影设备行业市场规模（2018-2023年）

数据来源：智研瞻产业研究院整理

涂胶显影设备行业市场竞争情况

在涂胶显影设备领域，呈现出极度的集中态势，市场绝大部分份额均为日本的东京电子公司、日本的迪恩士集团、中国台湾的亿力鑫企业以及德国的苏斯微系统、韩国的CND等知名品牌所垄断。

图表：全球涂胶显影设备行业代表企业

资料来源：智研瞻产业研究院整理

在我国内地涂胶显影设备供应商极度匮乏的现状之下，芯源微电子作为国内唯一专注于此业界的企业，展现出其锐不可挡的使命和坚定不移的决心。最近几年来，芯源微秉承着‘自主创新’的精神，全力推动中国自主知识产权的发展，并已成功在这一领域迈出稳健步伐。具体表现在后道涂胶显影设备方面，芯源微生产的产品广泛适用于WLCSP、Fanout、凸点（Bumping）等多种先进封装工艺。在此基础上，前道设备已成功投放到离线工序进行大规模生产，并且在I-Line工序经过部分客户的验证以及小规模产销，尤其是KrF、ArF、ArFi等工序的验证或研发进展显著。对于前道涂胶显影设备而言，芯源微已在关键技术领域取得突破性进步，获得了长江存储、上海华力、武汉新芯、士兰集科、中芯绍兴、株洲中车等诸多国内知名晶圆厂订单，同时，也已在集成电路制造后道化合物、先进封装、LED芯片制造、MEMS等领域得到广泛应用，如华灿光电、台积电、华天科技、长电科技、通富微电、乾照光电、中芯绍兴、中芯宁波澳洋顺昌、等著名厂商。