高精度匀胶机运行过程与注意事项

匀胶旋涂技术（spin coating）已在许多领域取得广泛应用。

集成电路：在半导体，集成电路的光刻工艺中，将光刻胶涂覆在硅片，聚二甲基硅氧烷 （PDMS）等表面。

金属表面处理:在防腐蚀工程方面，将具有抗腐蚀性，疏水性等功能性有机物戒颗粒物 均匀的涂覆在需要被保护的材料表面等。

可弯曲平板：目前，随着超薄薄膜旋涂技术的成熟，未来很有可能可以生产出柔性的 可穿戴的电子设备，电子纸等高技术产品。

总体来说匀胶机的运行可以按基片旋转速度及胶质的变化，分为 4 个阶段：滴胶，加速旋转，匀速旋转以及去边，其中第3阶段匀速旋转阶段是胶质涂层厚度和均匀性控制的重要阶段。

1.滴胶

图 1 滴胶-在滴胶前，胶质需经过亚微米级别的过滤处理，否则薄膜有可能形成 彗星图，星状图，戒产生气泡。

滴胶阶段是将胶质溶剂沉积在基片上中心位置的过程。可以手动滴加，戒用配备的自动滴胶器滴加。一般而言，自动滴胶方式由于是自动机械化操作，最终 薄膜的厚度，均匀性，及可重复性都很好，并且也可以减少易挥发的毒性气体 不身体接触。而手动滴胶是人工操作，适合要求不高的薄膜制备。

滴胶过程可采用静态滴胶或动态滴胶两种方式，静态滴胶是在基片旋转之前就将胶质滴加沉积在基片中心，动态滴胶则是基片一边以一定的速度旋转（一般是500RPM），一边滴胶，如图 1 所示。如果胶质或基片是疏水性的，可以选择动态滴胶法，另外动态滴胶法所需的滴胶量也可以略少。

2.加速旋转

图2 加速旋转

有些胶质中的溶剂挥发性很强，如 果基片没有在短时间内稳定快速的 加速到设定的速度，胶质中的溶剂 就会快速挥发，从而导致胶质的粘性迅速增强，从而影响对涂层厚度的控制。

加速旋转阶段中基片以一定的加速度旋转，胶质溶剂开始向基片边缘扩散，会有部分胶质开始被甩出基片，如图 2 所示。在加速初始阶段，胶质是以一定的高度堆积在基片表面，胶质的底部不基片表面粘在一起，并一起旋转。而胶质的上层由于惯性作用，其转速无法不基片同速，因此胶质形成螺旋状。随着胶质在离心力作用下持续向基片边缘扩散，螺旋状逐渐消失，胶质变薄为涂层，并覆盖基片表面，涂层不基片旋转速度完全同步。

在基片的加速旋转阶段，旋转速度高精度的控制，以及旋转时间的准时设置非常重要。其实，无论胶质具有怎样的性质，匀胶机都需具备高精度，稳定的马达旋转速度控制系统，这样才可以制作厚度均匀可控的薄膜。

3.匀速旋转、去边

图 3 匀速旋转

在匀速旋转阶段中，胶质的粘性力和挥发作用是影响薄膜厚度不均匀性的 重要因素。

胶质溶剂在加速旋转至设定速度时，已经形成一定厚 度的涂层。在接下来的匀速旋转过程中，由亍胶体的 粘性力仍然小于所受到的离心力，涂层持续向基片边缘扩散，基片边缘的胶质也不断地被甩出，涂层厚度逐渐减小，如图 3 所示。

同时，由于涂层已覆盖整个基片表面，并且受基片上方快速流动的气流影响，溶剂的挥发速度加快，导致胶体的粘性力也不断增加， 开始形成难以流动的胶状物。此时，胶质涂层所受到的各个方向的力达到平衡，涂层的厚度也达到最终状态。

最后，在涂层薄膜的边缘部位，由于胶质表面张力的作用， 薄膜边缘部分的胶质难以被甩出基片，会形成厚度不均匀的薄层，甚至会扩张至基片的背面，因此基片边缘需要经过去边处理（EBR，Edge Bead Removal），如图 4 所 示。去边处理包括基片正面和背面的化学去边处理，以及基片正面的光学去边处理。