瑞士 SAWATEC SM-200 精密旋涂机：面向 MEMS 与微纳传感器研发的涂胶方案

更新时间：2026-11-02

浏览次数：3

MEMS 与微纳传感器属于超越摩尔赛道，器件内部集成微米级可动机械结构与传感电路，广泛应用于工业压力检测、惯性测量、声学传感、微流控生物检测等领域。和标准集成电路不同，MEMS 器件经常需要几十至数百微米厚度的厚光刻胶层，用于制备高深宽比立体结构、剥离图形、聚合物功能层。光刻旋涂作为光刻流程首道核心工序，膜厚均匀性、表面无流纹、边缘质量、工艺可复现性直接决定后续曝光、刻蚀以及器件良率。

瑞士 SAWATEC SM-200 半自动精密旋涂机，依托 RCCT 密闭圆腔技术，支持厚胶、高粘度材料稳定涂布，适配 2–8 英寸晶圆、异形样片与碎片试样，定位研发平台与小批量试产，是国内众多微纳加工平台、MEMS 研发企业用于传感器工艺开发的主流涂胶设备。配套 HP-200 高精度热板组成 SM-200/HP-200 一体化涂烘单元，可完成从旋涂、软烘到硬烘的连贯光刻前处理流程。

一、核心技术原理：RCCT 密闭圆腔工艺

常规开放式旋涂腔体容易产生气流紊流，高速旋转时光刻胶表层溶剂快速挥发，容易出现干边、径向条纹、膜厚偏差，SU8 等厚胶工艺下缺陷尤为突出。SM-200 采用 RCCT 封闭式圆形腔体结构，在旋涂过程中让腔体内溶剂氛围饱和，减缓表层溶剂挥发速度，降低气流扰动带来的膜厚波动，提升整片晶圆膜厚一致性，同时减少光刻胶耗材消耗。

密闭腔体结构搭配高精度主轴控制系统，转速控制精度 ±1 rpm，加减速曲线可编程，可实现平缓可控的旋涂过程，减少厚胶在离心阶段产生的应力、气泡以及边缘翘曲。该技术也是 SM-200 区别于普通开放式匀胶机、适配 MEMS 厚胶结构开发的核心优势。

二、设备核心工艺能力

SM-200 为半自动机型，手动上下片，真空卡盘带互锁保护，支持最大 8 英寸基板，兼容硅片、玻璃、氮化硅、铌酸锂以及 PI 柔性基底，也支持小尺寸碎片、定制异形试样，满足研发阶段样品多样化需求。

主轴转速区间 1–6000 rpm，可选升级至 10000 rpm 高速版本，多用于 6 英寸及以下基板精细薄胶工艺。设备内置 50 组工艺配方存储，每组配方支持 24 个工艺分段，可自由设定转速、时长、加减速、正反转方向，适配正胶、负胶、剥离胶、聚酰亚胺等不同材料的工艺曲线。

标配动态滴胶臂，最多支持 4 路药液管路，可拓展选配 EBR 边缘去胶、晶圆背面冲洗、针嘴自动清洗、HMDS 气相粘附模块、层流 FFU 单元等功能模块，覆盖 MEMS 光刻常见工艺需求。配套 HP-200 热板温度区间室温至 250℃，控温稳定性高，分段烘烤程序可编程，和旋涂工艺参数联动，减少厚胶烘烤开裂、溶剂残留问题。

三、在 MEMS 与微纳传感器研发中的典型应用

（一）SU8 厚胶高深宽比结构制备

这是 SM-200 核心应用场景。压力传感器、微针阵列、微流控芯片、微谐振器、MEMS 模具都依赖 SU8 厚胶成型。依靠 RCCT 饱和溶剂腔体，厚胶旋涂不易出现表层结皮、内部溶剂无法释放的问题，能够稳定获得几十至数百微米均匀胶层，保障曝光后侧壁垂直度，实现高深宽比微结构。

（二）LOR 剥离工艺与电极图形制备

惯性传感器、MEMS 麦克风、光电传感芯片的金属电极、引线图形常采用 LOR 双层胶剥离工艺。SM-200 可完成 LOR 底层与上层光刻胶分步旋涂，膜厚稳定可控，剥离后金属边缘光滑，减少毛刺、连条缺陷，保障传感器电学性能一致性。

（三）聚合物功能钝化层与应力调控层旋涂

聚酰亚胺 PI 是 MEMS 传感器常用钝化层、应力缓冲层材料，粘度高、成膜窗口窄。SM-200 可实现 PI 薄膜均匀涂布，调控薄膜应力，降低器件在高低温循环下的漂移，提升压力、红外类传感器长期稳定性。

（四）多材料、多基板新工艺摸索

MEMS 研发阶段材料迭代频繁，除常规 i-line 光刻胶、BARC 抗反射层外，还会验证光敏聚合物、有机功能薄膜、压电前驱体薄膜。设备配方切换便捷，小样品、碎片均可上机测试，适合新材料涂膜工艺摸索、对照实验，适配研发多批次、小数量、参数频繁调整的特点。

四、选型定位：适配 MEMS 研发而非量产线

MEMS 研发与小批量试产和标准半导体量产 Track 涂胶线需求差异明显：量产线追求连续自动化、高吞吐；研发阶段重点是工艺灵活性、厚胶兼容性、试样兼容性、低成本试错。

SM-200 半自动架构无需复杂机械手传输，占地紧凑，可灵活嵌入公共微纳平台或者企业中试光刻单元。搭配同系列 SMD-200 喷雾显影模块，即可搭建一套轻量化 MEMS 光刻工艺岛。

同时需要明确其适用边界：该机型不面向 12 寸晶圆、24 小时不间断大规模量产场景，更适合高校研究院、MEMS 初创企业、传感器研发部门用于样品验证、工艺定型、小批量流片。

五、结语

MEMS 微纳传感器的性能瓶颈，很多时候来自光刻厚胶薄膜均匀性与结构成型质量。SAWATEC SM-200 以 RCCT 密闭腔体技术为核心，兼顾厚胶工艺稳定性、参数可编程能力、基板兼容性，匹配 MEMS 研发阶段的工艺痛点。在压力传感、惯性 MEMS、微流控、声学传感器等产品从原理样品走向小批量试制的过程中，SM-200 是一套适配性较好、运行稳定的精密旋涂方案，为高深宽比微结构制备与新型传感器件开发提供薄膜工艺支撑。