前言

旋涂是一種用于將薄膜涂覆到基板上的工藝，通常涉及在基板中心沉積一小灘流體材料并高速旋轉(zhuǎn)。薄膜的最終厚度取決于流體的特性和旋轉(zhuǎn)過程參數(shù)。旋轉(zhuǎn)過程的速度和加速度會(huì)極大地影響涂層膜的均勻性和厚度，而排煙對于確定涂層膜性能也至關(guān)重要。該過程的可重復(fù)性很重要，因?yàn)檫^程中的微小變化會(huì)導(dǎo)致涂層薄膜發(fā)生劇烈變化。

旋涂概述

旋涂作為薄膜應(yīng)用方法已有幾十年的歷史。典型的工藝包括將一小灘流體材料沉積到基板中心，然后高速旋轉(zhuǎn)基板。向心加速度將導(dǎo)致樹脂在基材上擴(kuò)散，留下一層薄薄的材料膜。最終薄膜厚度將取決于流體材料特性（粘度、干燥速率、固體百分比、表面張力等）和旋轉(zhuǎn)工藝參數(shù)（轉(zhuǎn)速、加速度和煙霧排氣）。旋涂中最重要的因素之一是可重復(fù)性，因?yàn)槎x旋涂工藝的參數(shù)的細(xì)微變化可能會(huì)導(dǎo)致涂覆膜發(fā)生劇烈變化。

旋涂工藝說明

典型的旋轉(zhuǎn)過程包括將樹脂流體沉積到基材表面的點(diǎn)膠步驟、使流體變稀的高速旋轉(zhuǎn)步驟以及從所得薄膜中消除多余溶劑的干燥步驟。兩種常見的點(diǎn)膠方法是靜態(tài)點(diǎn)膠和動(dòng)態(tài)點(diǎn)膠。

靜態(tài)點(diǎn)膠只是在基材中心或中心附近沉積一小灘液體。其范圍為 1 至 10 cc，具體取決于流體的粘度和要涂層的基材的尺寸。更高的粘度和/或更大的基材通常需要更大的水坑，以確保在高速旋轉(zhuǎn)步驟中覆蓋基材。動(dòng)態(tài)點(diǎn)膠是在基板低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)點(diǎn)膠的過程。在該過程的這一步驟中，通常使用大約 500 rpm 的速度。這服務(wù)于將流體分布在基材上，并且可以減少樹脂材料的浪費(fèi)，因?yàn)橥ǔ２恍枰练e那么多的沉積物來潤濕基材的整個(gè)表面。當(dāng)流體或基材本身的潤濕能力較差并且可以消除可能形成的空隙時(shí)，這是一種特別有利的方法。

在點(diǎn)膠步驟之后，通常會(huì)加速到相對較高的速度，以將流體稀釋至接近其最終所需的厚度。此步驟的典型旋轉(zhuǎn)速度范圍為 1500-6000 rpm，具體取決于流體和基材的特性。此步驟可能需要 10 秒到幾分鐘的時(shí)間。為此步驟選擇的旋轉(zhuǎn)速度和時(shí)間的組合通常將決定最終的薄膜厚度。一般來說，更高的旋轉(zhuǎn)速度和更長的旋轉(zhuǎn)時(shí)間會(huì)產(chǎn)生更薄的薄膜。

有時(shí)在高速旋轉(zhuǎn)步驟之后添加單獨(dú)的干燥步驟，以進(jìn)一步干燥薄膜而不使其大幅變薄。這對于厚膜來說是有利的，因?yàn)樵谔幚碇翱赡苄枰^長的干燥時(shí)間來增加薄膜的物理穩(wěn)定性。如果沒有干燥步驟，在處理過程中可能會(huì)出現(xiàn)問題，例如從旋轉(zhuǎn)碗中取出基材時(shí)從基材的側(cè)面倒出。適度的旋轉(zhuǎn)速度將有助于干燥薄膜，而不會(huì)顯著改變薄膜厚度。

旋轉(zhuǎn)速度

旋轉(zhuǎn)速度是旋轉(zhuǎn)涂層中最重要的因素之一。速度（rpm）影響施加在樹脂上的離心力程度及其正上方空氣的湍流。此階段相對較小的速度變化可能會(huì)導(dǎo)致較大的厚度變化。薄膜厚度主要是將流體樹脂剪切到基材邊緣所施加的力與樹脂的干燥速率之間的平衡。作為

樹脂干燥，粘度增加，直到旋轉(zhuǎn)過程的徑向力無法再將樹脂移動(dòng)到表面上。此時(shí)，薄膜厚度不會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)時(shí)間的增加而顯著減少。安賽斯勻膠機(jī)系統(tǒng)®指定在所有速度下可重復(fù)至 ±0.2 rpm 以內(nèi)。

加速度

除了旋轉(zhuǎn)速度外，加速度也會(huì)影響涂層性能。由于樹脂在旋轉(zhuǎn)周期的第一部分開始干燥，因此準(zhǔn)確控制加速度非常重要。在某些工藝中，樹脂中 50% 的溶劑會(huì)在工藝的最初幾秒鐘內(nèi)因蒸發(fā)而損失。

加速度在基材的涂層特性中也起著重要作用。在許多情況下，基材將保留先前工藝的地形特征;因此，這很重要，均勻地涂覆樹脂在這些特征上和穿過這些特征。雖然自旋過程通常為樹脂提供徑向（向外）力，但加速度有助于樹脂在形貌周圍分散，否則可能會(huì)將基材的一部分從流體中遮擋出來。安賽斯勻膠機(jī)可編程，最大加速度為 30,000 rpm/秒（空載）。

排煙

樹脂的干燥速率由流體的特性以及旋轉(zhuǎn)過程中基材周圍的空氣決定。空氣溫度和濕度等因素在決定涂層薄膜性能方面起著重要作用。在旋轉(zhuǎn)過程中，將基材本身上方的氣流和相關(guān)湍流最小化或至少保持恒定也非常重要。

所有安賽斯勻膠機(jī)均采用“封閉式內(nèi)腔"設(shè)計(jì)。雖然實(shí)際上不是一個(gè)密封的環(huán)境，但排氣蓋在旋轉(zhuǎn)過程中只允許最小的排氣。與位于旋轉(zhuǎn)卡盤下方的底部排氣口相結(jié)合，排氣蓋成為系統(tǒng)的一部分，以最大限度地減少不必要的隨機(jī)湍流。

該系統(tǒng)的顯著優(yōu)點(diǎn)是流體樹脂干燥緩慢。較慢的干燥速度具有增加基材薄膜厚度均勻性的優(yōu)勢。在旋轉(zhuǎn)過程中，流體在向基板邊緣移動(dòng)時(shí)變干。這可能導(dǎo)致徑向厚度不均勻，因?yàn)榱黧w粘度隨著距基材中心的距離而變化。通過減慢干燥速度，可以使整個(gè)基材的粘度保持更恒定。

干燥速率和最終薄膜厚度也受到環(huán)境濕度的影響。僅幾%的相對濕度變化就會(huì)導(dǎo)致薄膜厚度發(fā)生很大變化。通過在封閉的碗中旋轉(zhuǎn)，樹脂本身中溶劑的蒸氣被保留在碗環(huán)境中，并且往往會(huì)掩蓋濕度變化很小。在旋轉(zhuǎn)過程結(jié)束時(shí)，當(dāng)掀開蓋子以去除基材時(shí)，保持排氣以容納和去除溶劑蒸氣。

這種“封閉碗"設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是降低了對旋轉(zhuǎn)基板周圍氣流變化的敏感性。例如，在典型的潔凈室中，空氣以每分鐘約 100 英尺（30 米/分鐘）的速度持續(xù)向動(dòng)。多種因素會(huì)影響這種氣流的局部特性。湍流和渦流是這種高度氣流的常見結(jié)果。環(huán)境性質(zhì)的微小變化會(huì)對向下的空氣流動(dòng)造成劇烈變化。通過用光滑的蓋子表面關(guān)閉碗，可以消除旋轉(zhuǎn)過程中因操作員和其他設(shè)備在場而引起的變化和湍流。

工藝趨勢圖

這些圖表表示各種工藝參數(shù)的總體趨勢。對于大多數(shù)樹脂材料，最終薄膜厚度將與旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)時(shí)間成反比。最終厚度也將與排氣量成正比，但如果排氣流量過高，均勻性會(huì)受到影響，因?yàn)橥牧鲿?huì)導(dǎo)致薄膜在旋轉(zhuǎn)過程中不均勻干燥。

旋涂工藝故障排除

如前所述，影響涂層工藝的幾個(gè)主要因素。其中包括旋轉(zhuǎn)速度、加速度、旋轉(zhuǎn)時(shí)間和排氣。不同樹脂材料和基材的工藝參數(shù)差異很大，因此旋涂加工沒有固定的規(guī)則，只有一般準(zhǔn)則。以下是針對特定流程問題需要考慮的問題列表。

薄膜太薄

旋轉(zhuǎn)速度過高------------選擇較低速度

旋轉(zhuǎn)時(shí)間過長------------減少高速步進(jìn)時(shí)間

樹脂材料選擇不當(dāng)--------聯(lián)系樹脂制造商

薄膜太厚

旋轉(zhuǎn)速度太低----------選擇更高的速度

旋轉(zhuǎn)時(shí)間太短----------增加高速步進(jìn)時(shí)間

樹脂材料選擇不當(dāng)------聯(lián)系樹脂制造商

可重復(fù)性差

旋轉(zhuǎn)速度太低----------選擇更高的速度

旋轉(zhuǎn)時(shí)間太短----------增加高速步進(jìn)時(shí)間

樹脂材料選擇不當(dāng)-------聯(lián)系樹脂制造商

薄膜質(zhì)量差

旋轉(zhuǎn)速度太低----------選擇更高的速度

旋轉(zhuǎn)時(shí)間太短----------增加高速步進(jìn)時(shí)間

樹脂材料選擇不當(dāng)------聯(lián)系樹脂制造商

如果您有旋涂工藝相關(guān)的問題，可咨詢安賽斯工作人員，