蒋利锋 徐建，张强，刘放，刘豪
中电科技重庆声光电有限公司 400060
【摘要】主轴电机系统的旋转速度影响着涂胶显影工艺，因此本文主要对其主轴电机系统的工作原理进行了剖析，并研究了主轴电机的结构及其控制系统失效的原因，提出了一些解决的措施，希望能够提供一些参考价值。
【关键词】涂胶显影工艺；主轴电机系统；措施
在整个硅片的加工成本当中，光刻的成本占了1/3。目前使用的涂胶和显影的方法主要是喷雾法、提拉法和离心法等，其中离心法的优点在于操作相对比较简单，且污染较小、便于控制，已经逐渐成为了涂胶显影工艺的主要方法。
1.涂胶显影工艺的工作原理
1.1离心法的工艺原理
涂胶主要是在晶片的表面上进行涂光和刻胶，整个涂胶的过程中，要先在基底上真空吸附片材，在上面滴上一定量的光刻胶，然后使用旋转电机将光刻胶均匀涂抹在片材上。采用离心法进行涂胶时，其胶膜的厚度要根据有效的公式进行确定，公式如下：
其中L表示胶膜的厚度（μm）；P表示光刻胶固态物质浓度；W表示离心机的转速（r/min）；K表示一个常数，它主要与胶的类型以及加速的特性有关。
在离心机运行的过程中，其加速度越大，就越能保证胶膜的均匀性，所以这就要求电机的性能要在几秒钟之内达到6000r/min。
显影主要是在光刻胶经过曝光之后用化学物质显影液对其进行溶解，没有曝光的胶体则会被保留在正胶上，这样能够把设计的图形在涂着光刻胶薄膜的片材中进行准确的转移。进行显影工艺之后，要对显影线条的质量以及图形的情况进行查看，并要对整个显影过程中的留膜率进行测量，留膜率能够对显影的效果进行判断。其主要的公式如下：
其中：d前表示显影前的光刻胶的厚度（μm），d后表示显影后的光刻胶的厚度（μm）。
1.3相关的结构原理
主轴电机系统也就是离心机及其配套的部分，主轴电机系统主要采用的是真空吸附进行工作，主要的结构示意图如下：
图中，真空主要是通过真空接口进入到真空腔室当中，因为密封圈阻挡了其进入，所以它只能通过系统中存在的通孔进入到吸盘当中。在电机的外壳上吧轴承以及编码器等固定，然后在电机的驱动之让电机的轴带进行工作，并带动吸盘进行旋转，实时输出的电机速度以及转角的信号都要通过编码器实时输出。编码器主要有两种形式，一种是光电式，另一种是磁电式。其中磁电式的编码器的结构比较简单，并且它能够在高速旋转的过程中进行稳定的工作，反映的速度较快，而且体积和成本还具有一定的优势，所以在涂胶显影的工艺当中，主轴电机主要采用的是磁电式的编码器。
2.电控技术的含义及原理
在控制主轴电机的转速过程中，曾经占据主导地位的主要是直流驱动的系统。这种系统存在着一些缺点，比如它的成本相对较高，并且出现故障的频率也相对较高，它经常因为故障的原因影响了整个的生产结构，维护也存在着困难，干扰着其他设备的工作。所以随着时代的不断发展，逐渐创新了控制主轴电机转速的系统，比如交流电机、步进电机以及伺服电机。其中步进电机主要对脉冲信号进行了控制，也逐步实现了步距的控制，让位置控制的精度得到了保障，但是其也存在一定的缺点，比如在电机低频的状态下容易出现低频振动的现象，并且其加速性也存在着一定的问题，所以当转速超过了1500r/min时一般不会采用步进电机。
3.涂胶显影工艺主轴电机系统失效的原因和应对方法
3.1主轴电机系统失效的原因
涂胶显影工艺中主轴电机系统失效的原因存在着特殊之处，因为其主要是通过在将真空在主轴中引入，其工作的环境存在着胶和显影液，一旦伺服系统出现了问题，则会让主轴电机在静止的状态下出现比较尖锐的声音，而且胶液和显影液会影响主轴的机械，在其轴承的部位上沾上胶液，可能会凝固轴承部位，让伺服控制器的负载过大从而出现故障，并且主轴电机的真空密封圈采用的耐磨材料，安装的要松紧适度，否则会让伺服系统负载过大，如果没有及时更换掉真空密封圈的耐磨材料，可能就会形成颗粒状，让整个旋转的阻力增加，让电机在运行的过程中出现比较大的噪音，由于密封圈采用的橡胶擦料，所以在显影液的经常使用之下，显影液会使橡胶材料加快老化的进程，从而让设备中不存在真空的现象。
3.2主轴电机系统失效的应对方法
针对以上主轴电机系统失效的原因，首先要及时更换伺服控制器和编码器，并使用专业的软件对其进行设置，并且在使用电机的过程中，要避免相关的溶液进入到电机内对伺服控制器造成腐蚀效果，在对设备进行清洁的过程当中也不要使用比较多的丙酮溶液，减少这些液体进入电机对电机造成损坏；对于胶液凝固轴承部位，需要让其在少量的丙酮棉球中浸泡一会儿，然后将其旋转改变其凝固的状态；当密封圈的橡胶材料出现了问题，则需要尽早拆卸电机，及时清洗密封圈以及电机轴，然后再在上面涂抹上大量的真空脂，如果密封圈磨损较为严重，则需要更换密封圈，并保证密封圈的方向，保证密封圈和电机轴接触的部位拥有较多的真空脂。
4.结束语
随着科学技术的不断进步，以及伺服控制电机技术的发展，能够在很大程度上对电机的速度进行控制，让涂胶显影的时间能够实现精准的控制，不断优化涂胶显影工艺，但是在对主轴电机系统日常的使用过程当中，也要注意避免相关的溶液进入到电机系统，不断创新保护的方式，也不断改进相关的技术，让密封圈的材料及结构能够进行长时间的工作，从而促进相关产业的可持续发展。
【参考文献】
[1] 冯泉 周明祥 侯宗林. 涂胶显影技术改进对光刻工艺的影响[J].电子工业专用设备,2017.2
论文作者:蒋利锋 徐建，张强，刘放，刘豪
论文发表刊物:《科技新时代》2019年2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：涂胶论文; 电机论文; 密封圈论文; 光刻论文; 系统论文; 主轴电机论文; 工艺论文; 《科技新时代》2019年2期论文;