一种电热式旋转涂覆制备薄膜装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电热式旋转涂覆制备薄膜装置，该装置包括存储罐、喷嘴、腔室和旋转台；其中，旋转台固定于腔室内部，用以固定放置于其上的待涂覆的硅片；存储罐固定于腔室外部，其中存储的胶通过管道以及管道另一端延伸至腔室内部旋转台上方的喷嘴，被滴到硅片的中央。该装置还包括一设置于旋转台内部的加热装置，该加热装置在旋转台的台面下表面有两个接触点，与腔室底部延伸出的接触点接触导通加热装置进行加热。利用本实用新型专利技术，减小了干燥应力，避免了干凝胶的开裂。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体成膜
，尤其涉及一种电热式旋转涂覆制备薄膜装置。
技术介绍
由于湿凝胶内包裹着大量溶剂和水，需要干燥后才能得到干凝胶膜，而干燥过程 中将会逸出许多气体及有机物，并产生收缩，因而很容易导致干凝胶膜的开裂，最终影响涂 层的完整性。防止凝胶在干燥过程中开裂是溶胶_凝胶法(Sol-gel)工艺中至关重要而又 较为困难的一环，尤其对于涂层材料来说。导致凝胶开裂的应力主要来源于毛细管力，而该 力又是因充填于凝胶骨架孔隙中的液体的表面张力所引起的。因此，要解决开裂问题就必须从减少毛细管力和增强固相骨架强度这两方面入 手。目前研究较多且效果较好的干燥方式是超临界干燥，但超临界干燥对设备要求高，条件 控制和操作困难，干燥过程耗时长，生产效率低，极大地制约了凝胶的实际应用。现有的超临界干燥装置如图1所示，主要组成部件有喷嘴、存贮罐、真空旋转台。 将硅片放在旋转台上，打开真空将硅片吸住，从存贮罐将胶吸出来通过喷嘴，滴到硅片中 央，然后进行旋转。将旋涂好薄膜的硅片从旋转台上取下，然后再拿到烘箱中进行干燥。升 温速率慢，一般需要20至30分钟。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种电热式旋转涂覆制备薄膜装置， 以减小干燥应力，避免干凝胶的开裂。( 二 )技术方案为达到上述目的，本技术提供了一种电热式旋转涂覆制备薄膜装置，包括存 储罐、喷嘴、腔室和旋转台；其中，旋转台固定于腔室内部，用以固定放置于其上的待涂覆的 硅片；存储罐固定于腔室外部，其中存储的胶通过管道以及管道另一端延伸至腔室内部旋 转台上方的喷嘴，被滴到硅片的中央；该装置还包括一设置于旋转台内部的加热装置，该加 热装置在旋转台的台面下表面有两个接触点，与腔室底部延伸出的接触点接触导通加热装 置进行加热。上述方案中，所述加热装置采用电热管或电热丝。上述方案中，所述旋转台进一步连接于一控制装置，在该控制装置的作用下旋转 台能够进行升降，升高时对硅片进行涂覆，下降时导通加热装置对硅片进行加热。上述方案中，该旋转台为真空旋转台。上述方案中，该控制装置为一气动控制装置。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本技术具有以下有益效果本技术公开的这种电热式旋涂制膜装置，在电热式旋涂制备薄膜，通过对温 度、时间的精确控制使薄膜涂层既具有低的孔隙度又有较好的强度，采用分级干燥方法，对 基板进行加热，由于低蒸汽压、低挥发性能把不同孔径中溶剂的不均勻蒸发大大减少，从而 减小了干燥应力，避免了干凝胶的开裂。另外，对经干燥处理的涂层也可做进一步热处理，使其致密化，并使制品的相组成 和显微结构能满足产品性能的要求，是可连续生产工艺，而且附着性强，受颗粒影响小，无 胶和基板脱离现象。再者，本技术提的装置，设备简单，工艺需要的实验周期相对较短，效率高，便 于在各种各样的基材上制备有各种特殊性能的薄膜，为溶胶-凝胶法(Sol-gel)薄膜涂层 科学技术及涂层材料的研究提供了一种快捷的制备途径。附图说明图1是现有的超临界干燥装置的结构示意图，其中1是旋转台，2是基板，3是溶 胶，4是喷嘴，5是腔室，6是用于存储常用胶的存储罐；图2是本技术提供的电热式旋转涂覆制备薄膜装置的结构示意图，其中，1是 旋转台，2是基板，3是溶胶，4是喷嘴，5是腔室，6是用于存储常用胶的存储罐I，7是用于存 储不常用胶的存储罐Π，8是加热板。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并 参照附图，对本技术进一步详细说明。本技术在现有的装置中的旋转台内部嵌入了加热装置，在旋转台下部有两个 接触点，与腔室底部加热装置延伸出的接触点接触导通加热信号。使用过程中，通过控制面 板来设置转速，勻胶时间，温度，用气动控制旋转台升降，升高时进行涂覆，下降时可以导通 加热信号，对基板进行加热，加热装置可采用电热管。如图2所示，图2是本技术提供的电热式旋转涂覆制备薄膜装置的结构示意 图，该装置包括存储罐、喷嘴、腔室和旋转台；其中，旋转台固定于腔室内部，用以固定放置 于其上的待涂覆的硅片；存储罐固定于腔室外部，其中存储的胶通过管道以及管道另一端 延伸至腔室内部旋转台上方的喷嘴，被滴到硅片的中央。该装置还包括一设置于旋转台内 部的加热装置，该加热装置在旋转台的台面下表面有两个接触点，与腔室底部延伸出的接 触点接触导通加热装置进行加热。其中，加热装置采用电热管或电热丝。旋转台进一步连接于一控制装置，在该控制 装置的作用下旋转台能够进行升降，升高时对硅片进行涂覆，下降时导通加热装置对硅片 进行加热。该旋转台为真空旋转台，该控制装置为一气动控制装置。结合附图2，本技术使用时的工艺流程为将硅片放在旋转台上，打开真空将 硅片吸住，从存贮罐将胶吸出来通过喷嘴，滴到硅片中央，然后进行旋转涂覆。涂覆完毕，气 动控制旋转台下降，接触点接触导通加热信号。通过控制面板来设定转速、勻胶时间和温 度。本技术提供的这种电热式旋转涂覆制备薄膜装置不需要移出硅片进行加热，升温 速度快，受热均勻。本技术提供的电热式旋转涂覆制备薄膜装置采用旋转涂覆法和分级干燥法。其中，旋转涂覆法是在勻胶机上进行，将基板水平固定于勻胶机上，滴管垂直基板并固定在 基板正上方，将预先准备好的溶胶溶液通过滴管滴在勻速旋转的基板上，在勻胶机旋转产 生的离心力作用下溶胶迅速均勻铺展在基板表面。勻胶机转速的选择主要取决于基板的尺 寸，还需考虑溶胶的基板表面的流动性能(与粘度有关)。根据实际经验，薄膜的厚度取决 于溶胶的浓度和勻胶机的转速。分级干燥法关闭腔室，设置加热板温度，对基板底部进行 加热，使薄膜受热均勻，当加热板温度到达预设温度时开始计时。本技术在旋转台内部 嵌入了加热装置，不需要移出基板，可以快速达到设定的温度，对薄膜进行恒温加热；还可 以实现逐级降温，最大程度降低薄膜表面应力，防止开裂，此装置升降温快，温度可调范围 大，且满足进一步热处理工艺的要求。本技术提供的这种电热式旋涂制膜装置，在溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备薄 膜工艺中，采用电热式旋涂法可以控制薄膜涂层的孔隙度和强度，使薄膜涂层既具有低的 孔隙度又有较好的强度，解决干燥过程中的凝胶破裂问题。该方法制得的薄膜表面致密、无 裂纹，减少化学成分的挥发，附着性强，受颗粒影响小的薄膜，设备简单，工艺需要的实验周 期相对较短。以上所述的具体实施例，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施例而已，并不用于限制本 技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本技术的保护范围之内。权利要求一种电热式旋转涂覆制备薄膜装置，包括存储罐、喷嘴、腔室和旋转台；其中，旋转台固定于腔室内部，用以固定放置于其上的待涂覆的硅片；存储罐固定于腔室外部，其中存储的胶通过管道以及管道另一端延伸至腔室内部旋转台上方的喷嘴，被滴到硅片的中央；其特征在于该装置还包括一设置于旋转台内部的加热装置，该加热装置在旋转台的台面下表面有两个接触点，与腔室底部延伸出的接触点接触导通加热装置进行加热。2.根据权利要求1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电热式旋转涂覆制备薄膜装置，包括存储罐、喷嘴、腔室和旋转台；其中，旋转台固定于腔室内部，用以固定放置于其上的待涂覆的硅片；存储罐固定于腔室外部，其中存储的胶通过管道以及管道另一端延伸至腔室内部旋转台上方的喷嘴，被滴到硅片的中央；其特征在于：该装置还包括一设置于旋转台内部的加热装置，该加热装置在旋转台的台面下表面有两个接触点，与腔室底部延伸出的接触点接触导通加热装置进行加热。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕鹊，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]