勻膠機旋塗儀工作原理

勻膠過程介紹：

一個典型的勻膠過程包括滴膠，高速旋轉以及幹燥(溶劑揮發)幾個步驟。

滴膠這一步把光刻膠滴注到基片表面(miàn)上，高速旋轉把光刻膠鋪展到基片上形成(chéng)簿層，幹燥這一步除去膠層中多餘的溶劑。兩種常用的滴膠方式是靜态滴膠和動态滴膠。

靜态滴膠就(jiù)是簡單地把光刻膠滴注到靜止的基片表面(miàn)的中心，滴膠量爲1-10ml不等。滴膠的多少應根據光刻膠的粘度和基片的大小來确定。粘度比較高或基片比較大，往往需要滴較多的膠，以保證在高速旋轉階段整個基片上都(dōu)塗到膠。

動态滴膠方式是在基片低速（通常在500轉/分左右）旋轉的同時進行滴膠，“動态"的作用是讓光刻膠容易在基片上鋪展開，減少光刻膠的浪費，采用動态滴膠不需要很多光刻膠就(jiù)能(néng)潤濕（鋪展覆蓋）整個基片表面(miàn)。尤其是當光刻膠或基片本身潤濕性不好(hǎo)的情況下，動态滴膠尤其适用，不會産生針孔。滴膠之後，下一步是高速旋轉。使光刻膠層變薄達到最終要求的膜厚，這個階段的轉速一般在1500-6000轉/分，轉速的選定同樣要看光刻膠的性能(néng)（包括粘度，溶劑揮發速度，固體含量以及表面(miàn)張力等）以及基片的大小。快速旋轉的時間可以從10秒到幾分鍾。勻膠的轉速以及勻膠時間往往能(néng)決定最終膠膜的厚度。

                                                                                   安賽斯可編程勻膠機HC150PE

  一般來說，勻膠轉速快，時間長，膜厚就(jiù)薄。影響勻膠過程的可變因素很多，這些因素在勻膠時往往相互抵銷并趨于平衡。所以最好(hǎo)給予勻膠過程以足夠的時間，讓諸多影響因素達到平衡。安賽斯可編程勻膠機提供了靈活的勻膠速度、勻膠時間、加速度設置，滿足各種勻膠工序需求。勻膠工藝中最重要的一個因素就(jiù)是可重複性。微細的工藝參數變化會帶來薄膜特性巨大的差異，下面(miàn)對一些可變的因素進行分析：

          安賽斯可編程勻膠機HC160PE

旋轉速度:

   勻膠轉速是勻膠過程中最重要的因素。基片的轉速（rpm）不僅影響到作用于光刻膠的離心力，而且還關系到緊挨著(zhe)基片表面(miàn)空氣的湍動和基片與空氣的相對運動速度。光刻膠的最終膜厚通常都(dōu)由勻膠轉速所決定。尤其在高速旋轉這個階段，轉速±50rpm這樣微小變化就(jiù)能(néng)造成(chéng)最終膜厚産生10%的偏差。

         膜厚在很大程度上是作用于液體光刻膠上﹑方向(xiàng)朝基片邊緣的剪刀力與影響光刻膠粘度的幹燥（溶劑揮發）速率之間平衡的結果。随著(zhe)光刻膠中溶劑不斷揮發，粘度越來越大，直到基片旋轉作用于光刻膠的離心力不再能(néng)使光刻膠在基片表面(miàn)移動。到這個點上，膠膜厚度不會随勻膠時間延長而變薄。所有ANALYSIS（安賽斯（中國）有限公司）的勻膠機規格要求在量程範圍内無論選擇哪個速度勻膠轉速偏差不大于±1rpm。而通常實際偏差是±0.2rpm。而且，所有的控制程序和轉速顯示的分辨能(néng)力都(dōu)是1rpm。

加速度

        勻膠過程中基片的加速度也會對膠膜的性能(néng)産生影響。因爲在基片旋轉的第一階段，光刻膠就(jiù)開始幹燥（溶劑揮發）了。所以精确控制加速度很重要。在一些勻膠過程中，光刻膠中50%的溶劑就(jiù)在勻膠過程開始的幾秒鍾内揮發掉了。在已經光刻有圖形的基片上勻膠，加速度對膠膜質量同樣起(qǐ)重要作用。在許多情況下，基片上已經由前面(miàn)工序留下來的精細圖形。因此，在這樣的基片上穿越這些圖形均勻塗膠是重要的。勻膠過程總是對光刻膠産生離心力，而恰恰是加速度對光刻膠産生扭力（twisting force）,這個扭力使光刻膠在已有圖形的周圍散開，這樣就(jiù)可能(néng)以另一種方式用光刻膠覆蓋基片上有圖形的部分。ANALYSIS（安賽斯（中國）有限公司）勻膠機的加速度可以設定，精度1rpm/秒。在操作時，電機以線性躍升加速（或減速）到最終的勻膠速度。

排風
          所有勻膠過程中光刻膠的幹燥速度不僅取決于光刻膠的自身性質（如所用溶劑體系的揮發性），而且還取決于勻膠過程中基片周圍的空氣狀況。一塊濕布在幹燥有風的日子幹得快，而在潮濕氣候條件下幹得慢。光刻膠的幹燥速度與此相似，也受周圍環境條件的影響。大家都(dōu)知道(dào)，像空氣溫度、濕度這樣的因素對決定膠膜性質有重要的作用。勻膠的時候，減小基片上面(miàn)的空氣的流動，以及因空氣流動引起(qǐ)的湍流（turbulence），或者至少保持穩定也是十分重要的。所有ANALYSIS（安賽斯（中國）有限公司）勻膠機都(dōu)采用“密閉碗"設計。盡管密閉碗實際上并非是一個密不透氣的環境，在勻膠過程中排風罩能(néng)讓很小的氣流通過，與位于勻膠台旋轉頭（吸盤）下面(miàn)的底部排氣口想配合，排風罩成(chéng)爲一個排風系統的通道(dào)，以達到減小希望有的随機湍流的目的。這個系統有兩大明顯的優點：勻膠時光刻膠的幹燥速度慢，對環境濕度的敏感性小。幹燥（溶劑揮發）速率較慢帶來的好(hǎo)處是膠面(miàn)膜厚均勻性好(hǎo)。勻膠時，在光刻膠被(bèi)甩向(xiàng)基片邊緣的同時，由于溶劑揮發，光刻膠也同時得以幹燥。這樣會造成(chéng)光刻膠膜厚沿徑向(xiàng)不均勻。因爲光刻膠的粘度随基片中心到邊緣的距離發生了變化。通過降低溶劑揮發速度就(jiù)有可能(néng)使整個基片表面(miàn)上光刻膠的粘度保持比較恒定。

         幹燥速度以及與其相關的最終膜厚也受到環境濕度的影響,相對濕度僅僅幾個百分點的變化卻可造成(chéng)膜厚很大的變化。在一個“密閉碗"中勻膠，光刻膠中溶劑揮發，其蒸氣被(bèi)留在碗内，這樣掩蓋了較小的濕度變化所造成(chéng)的影響。當勻膠過程結束的時候，打開排風罩取出基片，保持充分排風，排盡溶劑蒸氣。

         “密閉碗"設計的另一個優點是膠膜質量對基片周圍空氣流的變化的敏感性降低。比如說，在一個有代表性的淨化室内，總有一個自上而下的穩定的空氣垂直層流，其流速大約每分鍾100英尺（相當于30米/分）。有多方面(miàn)的因素影響這股空氣流的局部質量。常見的問題是擾動（湍流）和渦流（eddy  current）。而環境的微小變化能(néng)造成(chéng)向(xiàng)下氣流的劇烈改變。用一個表面(miàn)光滑的蓋子把“碗"蓋起(qǐ)來就(jiù)消除了由于操作人員和其他設備的存在而造成(chéng)的環境變化和氣流的擾動.

勻膠工藝數據圖表

  下面(miàn)四張圖代表了各種過程參數對勻膠結果影響的一般趨勢。就(jiù)大多數光刻膠而言，最終膜厚與勻膠速度和勻膠時間成(chéng)反比。如果排風量太大，由于空氣擾動（湍流）造成(chéng)膠膜的不均勻幹燥，但膜厚還是與排風量在一定程度上成(chéng)正比。

勻膠工藝常見問題：