碼盤製造製程
光阻塗布：為什麼要讓玻璃轉起來
光阻要塗成一層又薄又勻的膜，最常用的辦法是旋塗：膠滴在中心，基板高速旋轉，多餘的膠被甩掉。本文講旋塗的四個階段、膜厚和轉速的關係、邊緣堆積等常見問題，以及塗完膠為什麼還要前烘。
鍍好鉻的玻璃，下一步要蓋上一層光阻。這層膠通常只有微米量級，而且要求整片厚薄一致：膠厚的地方和膠薄的地方，曝光、顯影的效果不一樣，最後刻線的寬度也會不一樣。用刷子刷、用滾筒滾都做不到這麼勻，辦法是讓玻璃轉起來。
旋塗的四個階段
見圖1，一次旋塗大致分四步：
- 滴膠：基板被真空吸盤吸住，把一定量的膠滴在中心。
- 低速鋪展：基板慢慢轉，膠液向外鋪開，蓋滿整個表面。
- 高速甩膠：加速到設定轉速，離心力把大部分膠甩出邊緣，膠膜迅速變薄。
- 揮發定型：溶劑不斷揮發，膠越來越黏，流不動了，厚度就基本定下來。
最後留在基板上的膠，往往只是滴上去那一灘的一小部分，其餘都被甩掉了。
膜厚和轉速是什麼關係
膠膜上每一點都受兩個力：離心力把膠往外拉，膠的黏性把它拖住。轉得越快，往外拉的力越大，膜越薄；膠越黏，越拖得住，膜越厚。再加上溶劑揮發讓膠逐漸“凍住”，經驗上得到一個簡單的關係：
膜厚大致與轉速的平方根成反比。
用它可以估算：轉速提高到 2 倍，膜厚約變為原來的 1 ÷ √2 ≈ 71%；轉速提高到 4 倍，膜厚才減半（見圖2）。所以想大幅改變膜厚，光靠調轉速不夠，通常要換不同黏度的膠。實際生產中，每種膠都有自己的轉速—膜厚曲線，要以實測為準。
轉起來為什麼就能均勻
旋塗有一個很妙的“自找平”效應：膠層越厚的地方，往外流得越快，減薄也越快；薄的地方流得慢。於是厚處追著薄處變薄，整片膜自己就趨於一致。只要基板放得正、轉速穩定，中間大部分割槽域的厚度可以做得很均勻。
影響均勻性的因素主要有：
- 膠量和滴膠位置是否穩定，膠裡有沒有氣泡；
- 加速過程和轉速是否重複；
- 腔內氣流、溫度和溼度，它們決定溶劑揮發的快慢；
- 基板是否清潔、乾燥。
邊緣堆積和其他缺陷
基板邊緣的膠因為表面張力，會鼓起一圈比中間厚的“膠邊”，方形基板的四個角更明顯，見圖1 截面。常見的處理是讓圖形區避開邊緣，或者用溶劑把邊緣一圈的膠沖掉。
另外兩種典型缺陷：一是彗星狀條紋，基板上有顆粒，膠流過時在顆粒後面拖出一道尾巴；二是放射狀條紋，和溶劑揮發不均有關。它們都會讓區域性膜厚不一樣，最後表現為線寬不均或殘鉻。
塗完為什麼要前烘
剛塗好的膠膜裡還含有溶劑，又軟又黏。前烘就是把它加熱一段時間，趕走大部分溶劑，作用有三點：
- 膠膜變硬，不會在曝光時粘到光罩上；
- 膠和鉻膜貼得更牢，顯影時不容易漂膠；
- 讓後面的曝光、顯影條件穩定。
前烘也要適度。溫度太低、時間太短，溶劑殘留多，未曝光的膠在顯影時也會被溶掉一部分；烘過頭，膠裡的感光成分會分解，感光能力下降。整片受熱均勻同樣重要。
小結
旋塗靠離心力和黏性的平衡，再加上溶劑揮發，把膠鋪成薄而均勻的一層。膜厚大致與轉速的平方根成反比，邊緣要留出餘量，顆粒要嚴格控制。前烘讓膠膜定型，為下一步曝光做好準備。
延伸閱讀：ENC7 編碼器碼盤生產廠家（中文首頁） · 碼盤技術文庫
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