本文綜述了旋涂技術(shù)的綜合理論，重點(diǎn)介紹了控制旋涂過(guò)程的基本原理和參數(shù)，包括旋涂速度、旋涂時(shí)間、加速和排煙。該方法通常包括四個(gè)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(shù)相關(guān)的一些常見(jiàn)薄膜缺陷，包括彗星、條紋、卡盤標(biāo)記、環(huán)境敏感性和邊緣效應(yīng)以及可能的補(bǔ)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(guò)程。一個(gè)典型的過(guò)程包括將一小灘液體樹(shù)脂沉積在基底的中心，然后高速旋轉(zhuǎn)基底。離心力將導(dǎo)致樹(shù)脂擴(kuò)散到基底邊緣，并最終脫落，在表面留下一層樹(shù)脂薄膜。最終薄膜厚度和其他性能將取決于樹(shù)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(guò)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(jī)器稱為旋涂機(jī)，或簡(jiǎn)稱旋涂機(jī)。

旋涂工藝描述及理論

旋涂工藝描述可分為四個(gè)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(huì)影響施加到液體樹(shù)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(huì)影響涂膜性能。由于樹(shù)脂在旋轉(zhuǎn)周期的第一部分開(kāi)始變干，因此精確控制加速度非常重要。在某些過(guò)程中，樹(shù)脂中50%的溶劑會(huì)在過(guò)程的最初幾秒鐘內(nèi)蒸發(fā)掉。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中樹(shù)脂流體的干燥速率由流體本身的性質(zhì)以及旋轉(zhuǎn)過(guò)程中襯底周圍的空氣決定。正如濕布在微風(fēng)干燥的日子里比在潮濕的天氣里干燥得更快一樣，樹(shù)脂也會(huì)根據(jù)周圍的環(huán)境條件而變干。

圖。1旋涂的四個(gè)不同階段

與旋涂技術(shù)相關(guān)的常見(jiàn)缺陷

彗星--當(dāng)相對(duì)較大的固體顆粒阻礙溶液在旋轉(zhuǎn)晶片上的正常流動(dòng)模式時(shí)，通常會(huì)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)?yīng)于主要流體流動(dòng)的方向。它們的出現(xiàn)被認(rèn)為是由于蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)的表面張力效應(yīng)引起的。

卡盤標(biāo)記--這些圖案可以通過(guò)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(dǎo)熱性非常重要，熱驅(qū)動(dòng)力也非常重要。

環(huán)境敏感性--在周圍環(huán)境中制作涂層時(shí)，周圍環(huán)境可能會(huì)對(duì)涂層質(zhì)量產(chǎn)生影響。一個(gè)關(guān)鍵變量是周圍空氣的濕度。

晶圓邊緣效應(yīng)--基底的邊緣將始終是關(guān)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(shù)有各種各樣的存在，例如濕化學(xué)方法，物理氣相沉積，金屬-有機(jī)化學(xué)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(shù)是一種有吸引力的薄膜沉積技術(shù)，原因有幾個(gè):它成本低，危險(xiǎn)性小，因此易于放大，生長(zhǎng)發(fā)生在相對(duì)較低的溫度下，與柔性有機(jī)基底相容;不需要使用金屬催化劑，因此可以與發(fā)達(dá)的硅技術(shù)相結(jié)合。旋涂在涂覆操作中有許多優(yōu)點(diǎn)，其主要優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有耦合的工藝變量。盡管旋涂有突出的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)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(lái)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(diǎn)是缺乏材料效率。然而，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，旋涂技術(shù)可被視為一種簡(jiǎn)單、成本較低且危險(xiǎn)性較低的技術(shù)，如果處理得當(dāng)，可產(chǎn)生出色的效果。

結(jié)論

本文介紹了旋涂技術(shù)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(guò)程。清晰地突出了控制該過(guò)程的基本原理和參數(shù)，例如旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)時(shí)間、加速度、排煙。這可能會(huì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本目標(biāo)，即教育當(dāng)前薄膜生產(chǎn)領(lǐng)域的研究人員，以提高這一技術(shù)的最佳利用。

審核編輯：湯梓紅