本文綜述了旋涂技術的綜合理論，重點介紹了控制旋涂過程的基本原理和參數(shù)，包括旋涂速度、旋涂時間、加速和排煙。該方法通常包括四個階段:分配階段、襯底加速階段、以恒定速率旋轉(zhuǎn)襯底并且流體粘性力支配流體變薄行為的階段以及以恒定速率旋轉(zhuǎn)襯底并且溶劑蒸發(fā)支配涂層變薄行為的階段。該研究還考慮了與該技術相關的一些常見薄膜缺陷，包括彗星、條紋、卡盤標記、環(huán)境敏感性和邊緣效應以及可能的補救措施。

介紹

旋涂是一種用于將均勻薄膜施加到平坦基底上的過程。一個典型的過程包括將一小灘液體樹脂沉積在基底的中心，然后高速旋轉(zhuǎn)基底。離心力將導致樹脂擴散到基底邊緣，并最終脫落，在表面留下一層樹脂薄膜。最終薄膜厚度和其他性能將取決于樹脂的性質(zhì)(粘度、干燥速率、固體百分比、表面張力等)。以及為旋轉(zhuǎn)過程選擇的參數(shù)。最終轉(zhuǎn)速、加速度和廢氣排放等因素有助于確定鍍膜的特性。 用于旋涂的機器稱為旋涂機，或簡稱旋涂機。

旋涂工藝描述及理論

旋涂工藝描述可分為四個階段：分配階段、襯底加速階段、基底以恒定速率旋轉(zhuǎn)的階段、以恒定速率旋轉(zhuǎn)基材和溶劑蒸發(fā)的階段。

旋轉(zhuǎn)速度是旋涂中最重要的因素之一。基底的速度(rpm)會影響施加到液體樹脂上的徑向(離心)力的程度，以及其正上方空氣的速度和特征湍流。基材向最終旋轉(zhuǎn)速度的加速也會影響涂膜性能。由于樹脂在旋轉(zhuǎn)周期的第一部分開始變干，因此精確控制加速度非常重要。在某些過程中，樹脂中50%的溶劑會在過程的最初幾秒鐘內(nèi)蒸發(fā)掉。旋轉(zhuǎn)過程中樹脂流體的干燥速率由流體本身的性質(zhì)以及旋轉(zhuǎn)過程中襯底周圍的空氣決定。正如濕布在微風干燥的日子里比在潮濕的天氣里干燥得更快一樣，樹脂也會根據(jù)周圍的環(huán)境條件而變干。

圖。1旋涂的四個不同階段

與旋涂技術相關的常見缺陷

彗星--當相對較大的固體顆粒阻礙溶液在旋轉(zhuǎn)晶片上的正常流動模式時，通常會發(fā)生這種情況。

條紋--條紋是涂膜厚度變化的徑向線。通常，它們以50-200微米的間隔或周期非常平滑地改變厚度變化。它們的方向?qū)谥饕黧w流動的方向。它們的出現(xiàn)被認為是由于蒸發(fā)驅(qū)動的表面張力效應引起的。

卡盤標記--這些圖案可以通過晶片頂部的溶液和晶片背面的金屬真空吸盤之間的熱“連通”產(chǎn)生。因此，襯底材料的導熱性非常重要，熱驅(qū)動力也非常重要。

環(huán)境敏感性--在周圍環(huán)境中制作涂層時，周圍環(huán)境可能會對涂層質(zhì)量產(chǎn)生影響。一個關鍵變量是周圍空氣的濕度。

晶圓邊緣效應--基底的邊緣將始終是關注的區(qū)域。如果更好的均勻性可以保持到邊緣，那么更多的區(qū)域可以用于器件制造。

討論

薄膜沉積技術有各種各樣的存在，例如濕化學方法，物理氣相沉積，金屬-有機化學氣相沉積(MOCVD)，分子束外延(MBE)，脈沖激光沉積，濺射，通量方法，旋涂，甚至自上而下的蝕刻方法。相比之下，旋涂技術是一種有吸引力的薄膜沉積技術，原因有幾個:它成本低，危險性小，因此易于放大，生長發(fā)生在相對較低的溫度下，與柔性有機基底相容;不需要使用金屬催化劑，因此可以與發(fā)達的硅技術相結(jié)合。旋涂在涂覆操作中有許多優(yōu)點，其主要優(yōu)點是沒有耦合的工藝變量。盡管旋涂有突出的優(yōu)點，但缺點很少，但隨著基底尺寸的增加和光刻膠成本的上升，它們變得越來越重要。大的襯底不能以足夠高的速率旋轉(zhuǎn)以使薄膜變薄。它的主要缺點是缺乏材料效率。然而，嚴格來說，旋涂技術可被視為一種簡單、成本較低且危險性較低的技術，如果處理得當，可產(chǎn)生出色的效果。

結(jié)論

本文介紹了旋涂技術的理論，用旋涂模型描述了以牛頓和非牛頓方式表現(xiàn)的材料系統(tǒng)的旋涂過程。清晰地突出了控制該過程的基本原理和參數(shù)，例如旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)時間、加速度、排煙。這可能會實現(xiàn)一個基本目標，即教育當前薄膜生產(chǎn)領域的研究人員，以提高這一技術的最佳利用。

審核編輯：湯梓紅