勻膠機

勻膠機是在高速旋轉的基片上，滴注各類膠液，利用離心力使滴在基片上的膠液均勻地塗覆在基片上的設備，膜的厚度取決於勻膠機的轉速和溶膠的黏度。

基本介紹

• 中文名：勻膠機
• 外文名：Spin Coater
• 又稱：膠機、勻膠台、旋轉塗膠機
• 原理：離心力
• 屬性：旋轉塗覆設備
• 套用學科：自選電子學

概述

該設備主要用於晶片塗光刻膠，有自動、手動和半自動三種工作方式。

送片盒中的晶片，自動送到承片台上，用真空吸附，在主軸電機的帶動下旋轉，轉速100—9900轉/分（±10轉/分），起動加速度可調。每道程式的持續時間，轉速、加速度、烘烤溫度、烘烤時間、預烘時間等工藝參數均可通過編程控制。

勻膠機有一個或多個滴膠系統，可塗不同品種的光刻膠。滴膠的方式有晶片靜止或旋轉滴膠。隨著晶片尺寸的增大，出現了多點滴膠或膠口移動式滴膠。膠膜厚度一般在500—1000nm，同一晶片和片與片間的誤差小於±5nm。滴膠泵有波紋管式和薄膜式兩種，並有流量計進行恆量控制。對塗過膠的晶片有上下刮邊功能，去掉晶片正反面多餘的光刻膠。

烘烤工位，有隧道式遠紅外加熱，微波快速加熱以及電阻加熱的熱板爐等。塗膠後的晶片要按一定的升溫速率進行烘乾。烘烤過程在密封的爐子中進行，通過抽真空排除揮發出來的有害物質。前烘結束後，將晶片送入收片盒內。

主軸轉速的穩定性和重複性是決定膠膜厚度均勻性和一致性的關鍵，起動加速度的大小是決定是否能將不同粘稠度的光刻膠甩開並使膠均勻的決定因素。

近年來的發展趨勢是在自動工作方式的勻膠機中加入預塗增粘劑（HMDS）的冷板和熱板工藝模組，以增強光刻膠和晶片的附著力。為了提高生產率，國外已經研製出多種工藝模組任意組合的積木式結構，有的還帶有膠膜自動測量和監控裝置。生產廠家有我國的西北機器廠，美國的Solitec、SVG、GCA和EATON等公司。

選購技巧

從其原理來說，可以看出選購勻膠機需要注意的幾個細節

旋轉速度

轉速的快慢和控制精度直接關係到旋塗層的厚度控制和膜層均勻性。如果標示的轉速和電機的實際轉速誤差很大，對於要求精密塗覆的科研人員來說是無法獲得準確的實驗數據的。國產的某些勻膠機只能提供轉速範圍，並不能精確標定實時的轉速。進口的勻膠機雖然大部分能標定轉速，但是大部分轉速精度沒有國際標準認定。建議購買轉速控制方面有國際認定標準的，比如：美國NIST標準等。

真空吸附系統的構造

真空泵一定要無油的，壓力標定準確，國內生產的無油真空泵實在不敢恭維。因為任何的油污都可能堵塞真空管道，如果真空吸附力降低，會導致基片吸附不住而產生“飛片”的情況，還會讓滴膠液不慎進入真空管道系統造成完全堵塞。用過國產勻膠機的客戶常常會關心怎么清洗的問題，這一點許多國外的勻膠機做得不錯，他們有通過聯動機制，如果真空吸附力不夠的時候，不會開始旋轉。

材質的選擇

對於半導體化工行業的套用來說，材質的選擇尤為關鍵，大部分勻膠機採用的是不鏽鋼或者普通塑膠材質，因為這種材質的成本很低，不鏽鋼的對於各類化工膠液的抗腐蝕性不太好，塑膠對於較高溫度和壓力下易產生變形。如果這種變形引起托盤的位置失去水平的話，將會導致旋塗時，時高時低的顛簸狀態。自然無法得到好的旋塗效果。例如美國等型號都是採用天然聚丙烯（NPP）或者聚四氟乙烯（特氟隆，PTFE）材質。這兩種材質具備綠色環保、節約資源、重量輕、強度大、抗衝擊性能好、堅固耐用、花紋自然、光澤度好等優點。

旋轉塗覆技術

旋轉塗覆技術所使用的設備是勻膠機。勻膠機有很多種稱謂，英文叫Spin Coater或者Spin Processor，又稱甩膠機、勻膠台、旋轉塗膠機、旋轉塗膜機、旋轉塗層機、旋轉塗布機、旋轉薄膜機、旋轉塗覆儀、旋轉塗膜儀、勻膜機，總的來說，他們原理都是一樣的，即在高速旋轉的基片上，滴注各類膠液，利用離心力使滴在基片上的膠液均勻地塗覆在基片上，厚度視不同膠液和基片間的粘滯係數而不同，也和旋轉速度及時間有關。

從其原理來說，勻膠機有以下兩個特點。

（1）旋轉速度

轉速的快慢和控制精度直接關係到旋塗層的厚度控制和膜層均勻性。如果標示的轉速和電機的實際轉速誤差很大，對於要求精密塗覆的科研人員來說是無法獲得準確的實驗數據的。目前轉速控制方面有國際認定標準，如美國NIST標準等。

（2）真空吸附系統

真空泵一般採用無油泵，即通常說的乾泵，因為任何的油污都可能堵塞真空管道，如果真空吸附力降低，會導致基片吸附不住而產生“飛片”的情況，還會讓滴的膠液不慎進入真空管道系統造成完全堵塞。有的勻膠機通過聯動機制，當真空吸附力不夠時不會開始旋轉。這樣可有效避免滴的膠液不慎進入真空管道系統。

如右圖所示為常用的一種KW-4A勻膠機。

KW-4A勻膠機

該勻膠機的技術參數：

Speed Ⅰ調速範圍：500～2500 r/min；

Timer Ⅰ勻膠時間：0～18 s；

Speed Ⅱ轉速範圍：800～8000 r/min；

Timer Ⅱ勻膠時間：0～60 s；

轉速穩定度：±1%；

電機功率：40 W；

被鍍物質尺寸：Φ12～Φ100mm。