勻膠機(jī)是在高速旋轉(zhuǎn)的基片上，滴注各類膠液，利用離心力使滴在基片上的膠液均勻地涂覆在基片上的設(shè)備，膜的厚度取決于勻膠機(jī)的轉(zhuǎn)速和溶膠的黏度。
概述
勻膠機(jī)常見于各類對(duì)于材料表面涂覆的均勻性有嚴(yán)格要求的實(shí)驗(yàn)或者制造領(lǐng)域，例如半導(dǎo)體材料研發(fā)和制備工藝，生物材料物性分析，化工材料薄膜的制備工藝等等。
該機(jī)械裝置通過程序調(diào)控旋轉(zhuǎn)速度以此來改變離心力大小，并通過滴膠裝置控制膠液的流量，來達(dá)到制備薄膜所需的厚度，另外薄膜厚度也取決膠液的粘度，涂覆的溫度和濕度等環(huán)境因素。
該設(shè)備一般包含控制器和甩膠處理腔體兩大部分。控制器內(nèi)一般有預(yù)制的PLC程序段，市面上常見的設(shè)備差異較大，有簡(jiǎn)易型控制器如中國科學(xué)院微電子研究所開發(fā)的KW-4A，通過簡(jiǎn)單的電控調(diào)速技術(shù)將旋轉(zhuǎn)速度簡(jiǎn)單分為2~3個(gè)檔位，低檔用于甩開膠液，高檔用于均勻涂布。也有功能復(fù)雜的如MYCRO的WS650系列設(shè)備，可以設(shè)定多達(dá)20個(gè)程序段來存儲(chǔ)不同材料的制備過程，每個(gè)程序段都能設(shè)定51步速度改變，可以通過藍(lán)牙連接電腦，并配備旋涂軟件進(jìn)行功能多樣的定制化操作。
該設(shè)備廣泛應(yīng)用于MEMS微加工，它可以用來制備厚度小于10 納米薄膜。也常應(yīng)用在約1 微米厚光刻膠沉積層的光刻工藝中。注：光刻膠剝離轉(zhuǎn)速通常需要是以每秒20至80轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)30到60秒才可以。
設(shè)備通過調(diào)控出不同的旋轉(zhuǎn)速度，使得膠液能夠散開達(dá)到基底材料的邊緣，并達(dá)到預(yù)定的厚度。所采用的膠液常常是易揮發(fā)的，同時(shí)也有可能被蒸發(fā)掉，因此，旋涂速度越高，所得到的薄膜越薄，當(dāng)然薄膜的厚度也取決于這種膠液和其比兌的試劑混合后的粘度和濃度等因素。
選購技巧
從其原理來說，可以看出選購勻膠機(jī)需要注意的幾個(gè)細(xì)節(jié)
旋轉(zhuǎn)速度
轉(zhuǎn)速的快慢和控制精度直接關(guān)系到旋涂層的厚度控制和膜層均勻性。國產(chǎn)的某些勻膠機(jī)只能提供轉(zhuǎn)速范圍，并不能精確標(biāo)定實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速。進(jìn)口的勻膠機(jī)雖然大部分能標(biāo)定轉(zhuǎn)速，但是大部分轉(zhuǎn)速精度沒有國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定。建議購買轉(zhuǎn)速控制方面有國際認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)的，比如：美國NIST標(biāo)準(zhǔn)等。
真空吸附系統(tǒng)的構(gòu)造
真空泵一定要無油的，壓力標(biāo)定準(zhǔn)確，國內(nèi)生產(chǎn)的無油真空泵實(shí)在不敢恭維。因?yàn)槿魏蔚挠臀鄱伎赡芏氯婵展艿溃绻婵?a href="/hebeideji/3477736922427364323.html">吸附力降低，會(huì)導(dǎo)致基片吸附不住而產(chǎn)生“飛片”的情況，還會(huì)讓滴膠液不慎進(jìn)入真空管道系統(tǒng)造成完全堵塞。用過國產(chǎn)勻膠機(jī)的客戶常常會(huì)關(guān)心怎么清洗的問題，這一點(diǎn)許多國外的勻膠機(jī)做得不錯(cuò)，他們有通過聯(lián)動(dòng)機(jī)制，如果真空吸附力不夠的時(shí)候，不會(huì)開始旋轉(zhuǎn)。
材質(zhì)的選擇
對(duì)于半導(dǎo)體化工行業(yè)的應(yīng)用來說，材質(zhì)的選擇尤為關(guān)鍵，大部分勻膠機(jī)采用的是不銹鋼或者普通塑料材質(zhì)，因?yàn)檫@種材質(zhì)的成本很低，不銹鋼的對(duì)于各類化工膠液的抗腐蝕性不太好，塑料對(duì)于較高溫度和壓力下易產(chǎn)生變形。如果這種變形引起托盤的位置失去水平的話，將會(huì)導(dǎo)致旋涂時(shí)，時(shí)高時(shí)低的顛簸狀態(tài)。自然無法得到好的旋涂效果。例如美國等型號(hào)都是采用天然聚丙烯（NPP）或者聚四乙烯（特氟隆，PTFE）材質(zhì)。這兩種材質(zhì)具備綠色環(huán)保、節(jié)約資源、重量輕、強(qiáng)度大、抗沖擊性能好、堅(jiān)固耐用、花紋自然、光澤度好等優(yōu)點(diǎn)。
旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)
旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)所使用的設(shè)備是勻膠機(jī)。勻膠機(jī)有很多種稱謂，英文叫Spin Coater或者Spin Processor，又稱甩膠機(jī)、勻膠臺(tái)、旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)、旋轉(zhuǎn)涂膜機(jī)、旋轉(zhuǎn)涂層機(jī)、旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)、旋轉(zhuǎn)薄膜機(jī)、旋轉(zhuǎn)涂覆儀、旋轉(zhuǎn)涂膜儀、勻膜機(jī)，總的來說，他們?cè)矶际且粯拥模丛诟咚傩D(zhuǎn)的基片上，滴注各類膠液，利用離心力使滴在基片上的膠液均勻地涂覆在基片上，厚度視不同膠液和基片間的粘滯系數(shù)而不同，也和旋轉(zhuǎn)速度及時(shí)間有關(guān)。
從其原理來說，勻膠機(jī)有以下兩個(gè)特點(diǎn)。
（1）旋轉(zhuǎn)速度
轉(zhuǎn)速的快慢和控制精度直接關(guān)系到旋涂層的厚度控制和膜層均勻性。如果標(biāo)示的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速誤差很大，對(duì)于要求精密涂覆的科研人員來說是無法獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的。目前轉(zhuǎn)速控制方面有國際認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)，如美國NIST標(biāo)準(zhǔn)等。
（2）真空吸附系統(tǒng)
真空泵一般采用無油泵，即通常說的干泵，因?yàn)槿魏蔚挠臀鄱伎赡芏氯婵展艿溃绻婵瘴搅档停瑫?huì)導(dǎo)致基片吸附不住而產(chǎn)生“飛片”的情況，還會(huì)讓滴的膠液不慎進(jìn)入真空管道系統(tǒng)造成完全堵塞。有的勻膠機(jī)通過聯(lián)動(dòng)機(jī)制，當(dāng)真空吸附力不夠時(shí)不會(huì)開始旋轉(zhuǎn)。這樣可有效避免滴的膠液不慎進(jìn)入真空管道系統(tǒng)。
如右圖所示為常用的一種WS-650勻膠機(jī)。
該勻膠機(jī)的技術(shù)參數(shù)：
旋涂尺寸：10-150mm，方片125x125mm；
腔體材質(zhì)：NPP天然聚丙烯材質(zhì)；
轉(zhuǎn)動(dòng)速度：0-12,000rpm，
旋涂加速度：12,000rpm/sec；
工藝時(shí)間：1-5999.9sec/step，精度不超過0.1s；
PLC控制：可編程的控制器，設(shè)置點(diǎn)精度小于0.006%；
程序控制：20個(gè)程序段51個(gè)步驟；
分辨率：0.5RPM，重復(fù)性誤差±0.5RPM，國際NIST標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證；
兩種滴膠方式
靜態(tài)涂膠（Static）
硅片靜止時(shí)，滴膠、加速旋轉(zhuǎn)、甩膠、揮發(fā)溶劑（原光刻膠的溶劑約占65～85%，旋涂后約占10～20%）；
動(dòng)態(tài)涂膠（Dynamic）
低速旋轉(zhuǎn)（500rpm_rotation per minute）滴膠、加速旋轉(zhuǎn)3000rpm甩膠、揮發(fā)溶劑。
決定光刻膠涂膠厚度的關(guān)鍵參數(shù)：光刻膠的黏度，黏度越低，光刻膠的厚度越薄；旋轉(zhuǎn)速度，速度越快，厚度越薄；
影響光刻膠均勻性的參數(shù)：旋轉(zhuǎn)加速度，加速越快越均勻；與旋轉(zhuǎn)加速的時(shí)間點(diǎn)有關(guān)。
參考資料 >