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邁可諾技術有限公司
主營產品： 美國Laurell勻膠機,WS1000濕法刻蝕機,Cargille光學凝膠,EDC-650顯影機,NOVASCAN紫外臭氧清洗機 |
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2014-9-11 閱讀(6018)
一個典型的勻膠過程包括滴膠，高速旋轉以及干燥(溶劑揮發)幾個步驟。滴膠這一步把光刻膠滴注到基片表面上，高速旋轉把光刻膠鋪展到基片上形成簿層，干燥這一步除去膠層中多余的溶劑。兩種常用的滴膠方式是靜態滴膠和動態滴膠。
靜態滴膠就是簡單地把光刻膠滴注到靜止的基片表面的中心，滴膠量為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確定。粘度比較高和/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涂到膠。動態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，“動態”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，采用動態滴膠不需要很多光刻膠就能潤濕（鋪展覆蓋）整個基片表面。尤其是當光刻膠或基片本身潤濕性不好的情況下，動態滴膠尤其適用，不會產生針孔。
勻膠機一般包含控制器和勻膠處理腔體兩大部分。控制器內一般有預制的PLC程序段，市面上常見的設備差異較大，有簡易型控制器如中科院微電子所開發的KW-4A，通過簡單的電控調速技術將旋轉速度簡單分為2~3個檔位，低檔用于甩開膠液，用于均勻涂布。例如：MYCRO 650MZ型高精度數碼控制器的勻膠旋涂儀，非常方便設定速度和加速度程序段，20個51步程序段或者手動模式，100~12000RPM的穩定轉速，也可特別訂制1~12000RPM的轉速，WS-650系列勻膠旋涂儀可以通過USB通訊接口連接電腦，并配備旋涂軟件進行功能多樣的定制化操作。可重復性達到+/-0.5RPM，分辨率小于0.5RPM；WS-650的數碼速度控制器采用的是一個高計數位的光學編碼器輸入至伺服馬達控制器，其設置點精度小于0.006%，獲美國NIST激光測量標準認證，無需校準；
許多基底材料都可以用來涂覆，但是應用得zui多的基底一般是一英寸見方的玻璃基底（如ITO玻璃）取自于實驗室用的載玻片。勻膠前，膠液需要經過過濾，去除雜質，通常用0.45微米的過濾器。通常旋涂應該考慮在超凈間（10級或100級）中進行，大多數旋涂是在通風櫥里，載玻片被放置在旋轉托盤上，滴膠之后旋轉，使光刻膠層變薄達到zui終要求的膜厚，大致有兩個轉速范圍，*階段，通過500~1000RPM的轉速，旋轉5~10秒鐘，使膠液得以平鋪開，而膠液厚度主要通過第二階段的速度變化來控制，一般轉速在1500RPM~6000RPM，旋轉時長從幾秒鐘到幾分鐘，如此既可以得到幾百個納米到數十個微米之間的均勻薄膜。轉速的選定同樣要看光刻膠的性能（包括粘度，溶劑揮發速度，固體含量以及表面張力等）以及基片的大小。快速旋轉的時間可以從10秒到幾分鐘。勻膠的轉速以及勻膠時間往往能決定zui終膠膜的厚度。
一般來說，勻膠轉速快，時間長，膜厚就薄。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。所以給予勻膠過程以足夠的時間，讓諸多影響因素達到平衡。勻膠工藝中zui重要的一個因素就是可重復性。微細的工藝參數變化會帶來薄膜特性巨大的差異，下面對一些可變的因素進行分析：
旋轉速度
勻膠轉速是勻膠過程中zui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基片表面空氣的*湍動和基片與空氣的相對運動速度。光刻膠的zui終膜厚通常都由勻膠轉速所決定。尤其在高速旋轉這個階段，轉速±50rpm這樣微小變化就能造成zui終膜厚產生10%的偏差。
膜厚在很大程度上是作用于液體光刻膠上﹑方向朝基片邊緣的剪刀力與影響光刻膠粘度的干燥（溶劑揮發）速率之間平衡的結果。隨著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使光刻膠在基片表面移動。到這個點上，膠膜厚度不會隨勻膠時間延長而變薄。所有WS-650系列勻膠機規格要求在量程范圍內無論選擇哪個速度勻膠，轉速偏差都不大于±1rpm。
加速度
勻膠過程中基片的加速度也會對膠膜的性能產生影響。因為在基片旋轉的*階段，光刻膠就開始干燥（溶劑揮發）了。所以控制加速度很重要。在一些勻膠過程中，光刻膠中50%的溶劑就在勻膠過程開始的幾秒鐘內揮發掉了。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重要作用。在許多情況下，基片上已經由前面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涂膠是重要的。勻膠過程總是對光刻膠產生離心力，而恰恰是加速度對光刻膠產生扭力（twisting force）,這個扭力使光刻膠在已有圖形的周圍散開，這樣就可能以另一種方式用光刻膠覆蓋基片上有圖形的部分。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zui終的勻膠速度。
排風
所有勻膠過程中光刻膠的干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。一塊濕布在干燥有風的日子干得快，而在潮濕氣候條件下干得慢。光刻膠的干燥速度與此相似，也受周圍環境條件的影響。大家都知道，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，減小基片上面的空氣的流動，以及因空氣流動引起的湍流（turbulence），或者至少保持穩定也是十分重要的。
勻膠工藝數據圖表
下面四張圖代表了各種過程參數對勻膠結果影響的一般趨勢。就大多數光刻膠而言，zui終膜厚與勻膠速度和勻膠時間成反比。如果排風量太大，由于空氣擾動（湍流）造成膠膜的不均勻干燥，但膜厚還是與排風量在一定程度上成正比。
