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Recubrimiento por centrifugación para deposición de película delgada

1958
Técnico de laboratorio que realiza el recubrimiento por rotación para la deposición de películas finas en una sala blanca.

(generate image for illustration only)

Spin revestimiento 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 viscosidad, concentration, and spin speed.

The spin coating process is divided into four main stages: deposition, spin-up, spin-off, and evaporation. In the deposition stage, an excess of the coating fluid is dispensed onto the substrate’s surface. During the spin-up stage, the substrate is rapidly accelerated to its final, desired rotation speed, causing the fluid to flow radially outward due to centrifugal force. The spin-off stage follows, where the excess fluid is ejected from the substrate’s edge, and the film thins. The final stage is evaporation, where the solvent evaporates from the film, leaving behind the solid coating. The thickness of the resulting film is highly dependent on several parameters. The key relationship was modeled by Emslie, Bonner, and Peck, showing that the final film thickness [latex]h_f[/latex] is proportional to the inverse square root of the angular velocity [latex]\omega[/latex], the initial solution concentration, and the solvent evaporation rate, and is also a function of the fluid viscosity [latex]\nu[/latex]. The formula is often simplified as [latex]h_f \propto \omega^{-1/2}[/latex]. This technique is favored for its simplicity, speed, and ability to produce highly uniform films with thicknesses ranging from a few nanometers to several micrometers on a laboratory scale. However, it is inherently a batch process and can be wasteful, as a significant portion of the initial solution is flung off the substrate.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Tecnología de materiales

Tipo

Proceso físico

Disrupción

Incremental

Utilización

Uso generalizado

Precursores

  • descubrimiento de la fuerza centrífuga por Christiaan Huygens
  • desarrollo de la electric motor
  • síntesis de polímeros solubles y fotorresistencias
  • Comprensión de la dinámica de fluidos y los principios de evaporación de disolventes.

Aplicaciones

  • fabricación de dispositivos microelectrónicos y semiconductores
  • Fabricación de recubrimientos ópticos como capas antirreflectantes
  • Creación de diodos orgánicos emisores de luz (OLED)
  • producción de discos compactos (CD) y discos versátiles digitales (DVD)
  • Investigación y desarrollo de nuevos materiales y sensores

Patentes:

NA

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Contexto histórico

Recubrimiento por centrifugación para deposición de película delgada

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(si se desconoce la fecha o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se ofrece una estimación redondeada de su notable aparición)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados

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