如何確認鍍膜製程 Coating 的設備穩定度？

監診實績｜如何確認鍍膜製程coating的設備穩定度？

#半導體領域

#預知保養

半導體製程中的塗佈鍍膜，若是出現異常抖動容易造成塗佈不均的現象，該如何藉由量測設備來確認製程的穩定度？

鍍膜的方法

鍍膜的方法大致可以分為乾式鍍膜（dry coating）和濕式鍍膜（wet coating）。一般而言，藉由塗佈實現的鍍膜技術。而其中濕式鍍膜由於不需要真空環境，適合大量快速生產，因此較廣泛應用於工業領域中。塗佈液均勻塗佈於基材上而後經由乾燥應化過程中進行固體薄膜化技術。

旋轉塗佈機（spin coater）原理
旋轉塗佈屬於濕式鍍膜，其基材（矽晶圓片或其他平滑物件）以真空接吸方式，於物件中心落下塗佈液體，利用旋轉離心力的方式平均散布液體於物件上並快速甩出多於液體並令其形成一層薄膜，而轉速大小、旋轉時間、乾燥速度等都將影響薄膜形成的厚度。另外，在製程中如設備出現不正常振動，容易造成塗佈不均的現象。

解決與監測說明

VMS-PH 設備動態品質分析儀
因此我們藉由VMS-PH的動態分析功能，量測coating機台及機台的nozzle的轉速運行狀況，透過比較不同轉速其過程中的振動訊號來得知製程中是否穩定。作為規範，為各別動作進行監測與診斷，透過系統了解設備在哪一個動作出現異常或不穩定的狀態，提早進行預知保養，避免無預警異常的發生。

量測狀況

1. Coating 機台 STAGE 增、減速運行狀況比較

• 測量位置：與STAGE運行方向平行向的大理石檯面
• 測量機台：001
• 測量方式：比較製程速度80、120 動態分析比較差異
• 測試目的：比較升降速差異性

轉速80

轉速120

製程速度120，coating動態訊號會高於80

2. Coating 機台 nozzle 不同速度運行狀況比較

• 測量位置：磁吸於nozzle滑軌垂直向位置
• 測量機台：002
• 測量方式：比較速度80、120、180、240差異
• 測試目的：比較升降速差異性

轉速 80

轉速 120

轉速 180

轉速 240

測量結論

VMS-PH 動態分析功能將機台運行目標動作的動態訊號量測結果比較，能夠瞭解機台因不穩定性、磨損、老化、損壞、共振等狀態，提早得知機台狀況微小變化，達到機台預知保養的目的。

VMS-PH 設備動態品質分析儀

了解設備各部件狀態

常見問題（FAQ）

Spin Coater 鍍膜製程為什麼需要監測設備穩定度？
Spin Coater 旋轉塗佈機透過離心力將塗佈液均勻分布於晶圓或平滑基材表面，若設備在旋轉、加減速或 Nozzle 移動過程中產生異常振動，可能造成塗佈不均、膜厚偏差與製程品質不穩。因此需要透過動態訊號量測確認設備運行是否穩定。

旋轉塗佈機的轉速會影響薄膜厚度嗎？
會。旋轉塗佈製程中，轉速大小、旋轉時間、乾燥速度與塗佈液特性都會影響最終薄膜厚度。通常轉速變化會改變離心力與液體展開狀態，因此若設備在不同轉速下的動態訊號不穩定，可能造成膜厚一致性下降。

設備異常振動會如何影響 Coating 品質？
設備異常振動可能造成塗佈液分布不均、局部厚度變化、表面波紋、邊緣不均或乾燥過程不穩。對半導體鍍膜或塗佈製程而言，這些問題可能進一步影響後續曝光、蝕刻或封裝製程的品質。

VMS-PH 如何確認 Spin Coater 的製程穩定度？
VMS-PH 設備動態品質分析儀可量測 Coating 機台與 Nozzle 在不同速度下的動態訊號，並比較 STAGE 增減速、Nozzle 滑軌運行與各別目標動作的振動變化。透過不同速度條件的訊號差異，可判斷設備是否存在不穩定、磨損、老化、損壞或共振狀態。

為什麼要比較 STAGE 在不同製程速度下的動態訊號？
比較 STAGE 在不同製程速度下的動態訊號，可了解設備在升速、降速與穩態運轉時是否出現異常變化。本案例中以製程速度 80 與 120 進行比較，結果顯示速度 120 的 Coating 動態訊號高於速度 80，可作為後續設備規範與狀態判斷依據。

導入 Spin Coater 動態監測有什麼效益？
導入 Spin Coater 動態監測後，可掌握 STAGE、Nozzle 與關鍵動作的穩定度，提前發現微小狀態變化，降低塗佈不均與無預警停機風險。透過長期趨勢管理，也能協助建立設備預知保養機制，提升鍍膜製程品質與設備可靠度。