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Revêtement par centrifugation pour le dépôt de couches minces

1958
Technicien de laboratoire effectuant un spin coating pour le dépôt de couches minces dans une salle blanche.

(generate image for illustration only)

Spin revêtement 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 viscosité, 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
– Technology of materials

Taper

Processus physique

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • découverte de la force centrifuge par Christiaan Huygens
  • développement de la electric motor
  • synthèse de polymères solubles et de photorésists
  • compréhension de la dynamique des fluides et des principes d'évaporation des solvants

Applications

  • fabrication de dispositifs microélectroniques et semi-conducteurs
  • fabrication de revêtements optiques tels que des couches antireflets
  • création de diodes électroluminescentes organiques (OLED)
  • production de disques compacts (CD) et de disques numériques polyvalents (DVD)
  • recherche et développement de nouveaux matériaux et capteurs

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Contexte historique

Revêtement par centrifugation pour le dépôt de couches minces

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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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