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Spin Coating für die Dünnschichtabscheidung

1958
Labortechniker führt im Reinraum eine Schleuderbeschichtung zur Dünnschichtabscheidung durch.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Spin Beschichtung is a procedure for depositing uniform thin films onto flat substrates. An excess of a coating solution is placed on the substrate, which is then rotated at high speed. Centrifugal force spreads the solution, and solvent evaporation or curing solidifies the Film, with the final thickness determined by Viskosität, Konzentration und Schleudergeschwindigkeit.

Das Spin-Coating-Verfahren gliedert sich in vier Hauptphasen: Abscheidung, Aufschleudern, Abschleudern und Verdampfung. In der Abscheidungsphase wird ein Überschuss der Beschichtungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Substrats aufgetragen. In der Hochschleuderphase wird das Substrat schnell auf die gewünschte Enddrehzahl beschleunigt, wodurch die Flüssigkeit aufgrund der Zentrifugalkraft radial nach außen fließt. Es folgt die Abschleuderphase, in der die überschüssige Flüssigkeit vom Rand des Substrats ausgestoßen wird und der Film dünner wird. Der letzte Schritt ist die Verdampfung, bei der das Lösungsmittel aus dem Film verdampft und die feste Beschichtung zurückbleibt. Die Dicke des entstehenden Films ist in hohem Maße von mehreren Parametern abhängig. Die wichtigste Beziehung wurde von Emslie, Bonner und Peck modelliert, die zeigten, dass die endgültige Filmdicke [latex]h_f[/latex] proportional zur inversen Quadratwurzel aus der Winkelgeschwindigkeit [latex]\omega[/latex], der anfänglichen Lösungskonzentration und der Verdampfungsrate des Lösungsmittels ist und auch eine Funktion der Flüssigkeitsviskosität [latex]\nu[/latex] darstellt. Die Formel wird oft vereinfacht als [latex]h_f \propto \omega^{-1/2}[/latex]. Diese Technik wird wegen ihrer Einfachheit, Schnelligkeit und der Möglichkeit, im Labormaßstab sehr gleichmäßige Schichten mit Dicken von einigen Nanometern bis zu mehreren Mikrometern herzustellen, bevorzugt. Allerdings handelt es sich dabei um ein Chargenverfahren, bei dem ein erheblicher Teil der Ausgangslösung vom Substrat abgeschleudert wird.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Technologie der Materialien

Typ

Physikalischer Prozess

Störung

Inkremental

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Entdeckung der Zentrifugalkraft durch Christiaan Huygens
  • Entwicklung des Elektromotors
  • Synthese löslicher Polymere und Fotolacke
  • Verständnis der Fluiddynamik und der Prinzipien der Lösungsmittelverdampfung

Anwendungen

  • Herstellung von Mikroelektronik und Halbleiterbauelementen
  • Herstellung optischer Beschichtungen wie Antireflexschichten
  • Herstellung organischer Leuchtdioden (OLEDs)
  • Produktion von Compact Discs (CDs) und Digital Versatile Discs (DVDs)
  • Forschung und Entwicklung neuartiger Materialien und Sensoren

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandte Themen: Schleuderbeschichtung, Dünnschicht, Abscheidung, Substrat, Zentrifugalkraft, Halbleiter, Fotolithografie, Polymerlösung, gleichmäßige Beschichtung, Materialwissenschaft.

Historischer Kontext

Spin Coating für die Dünnschichtabscheidung

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1956
1960
1960
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(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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