匀胶机旋涂仪旋涂的四个关键阶段

微流控芯片

旋涂工艺有四个不同的阶段。第 3 阶段（流量控制）和第 4 阶段（蒸发控制）是对涂层厚度影响较大的两个阶段。

第一阶段： 将涂层流体沉积到晶片或基板上

可以使用将涂层溶液倒出的喷嘴来完成，也可以将其喷洒到表面上等。通常，与所需涂层厚度的量相比，该分配阶段提供的涂层溶液显着过量。 对于许多解决方案，通过亚微米级过滤器分配以消除可能导至缺陷的颗粒通常是有益的。另一个潜在的重要问题是溶液是否在此分配阶段完全润湿表面。如果不是，则可能导至不完整的覆盖。

第二阶段： 基板被加速到其最终所需的旋转速度

这个阶段的特征通常是通过旋转运动从晶片表面强烈地排出流体。由于晶片表面流体的初始深度，在此阶段可能会短暂出现螺旋涡流；这些是由于流体层顶部施加的惯性引起的扭转运动而形成的，而下面的晶片旋转得越来越快。流体足够薄，可以与晶片完全共同旋转，任何流体厚度差异的迹象都消失了。晶圆达到其所需的速度，并且流体足够薄，以至于粘性剪切阻力正好平衡了旋转加速度。

第三阶段： 当基材以恒定速率旋转并且流体粘性力主导流体稀释行为时

这个阶段的特点是液体逐渐变稀。流体稀释通常非常均匀，尽管使用含有挥发性溶剂的溶液，通常可以看到干涉色“脱落”，并且随着涂层厚度的减少，这种现象逐渐变慢。边缘效应经常出现，因为流体均匀向外流动，但需要在边缘形成液滴才能被甩掉。因此，根据表面张力、粘度、旋转速率等，结束时晶片的边缘周围可能存在少量涂层厚度差异。流动行为的数学处理表明，如果液体表现出牛顿粘度（即是线性的）并且如果流体厚度开始在整个晶片上是均匀的（尽管相当厚），

第四阶段： 当基材以恒定速率旋转并且溶剂蒸发主导涂层变薄行为时

随着前一阶段的推进，流体厚度达到粘度效应仅产生相当小的净流体流量的点。此时，任何挥发性溶剂物质的蒸发将成为涂层中发生的主要过程。事实上，此时涂层有效地“凝胶化”，因为当这些溶剂被去除时，剩余溶液的粘度可能会上升—有效地将涂层冻结在适当的位置。

旋转停止后，许多应用需要对涂层进行热处理或“烧制”（如“旋涂玻璃”或溶胶凝胶涂层）。另一方面，光刻胶通常会经历其他工艺，具体取决于所需的应用/用途。

显然，第 3 阶段和第 4 阶段描述了需要始终同时发生的两个过程（粘性流动和蒸发）。然而，在工程水平上，粘性流动效应在早期占主导地位，而蒸发过程在后期占主导地位。

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