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薄膜堆積のためのスピンコーティング

1958
クリーンルーム内で薄膜成膜のためのスピンコーティングを行う実験室技術者。

(画像はイメージです)

スピン コーティング 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 , with the final thickness determined by 粘度集中力、そして回転速度。

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
材料技術

タイプ

物理的プロセス

混乱

増分

使用法

広く普及している

前駆物質

  • クリスティアン・ホイヘンスによる遠心力の発見
  • development of the electric motor
  • 可溶性ポリマーおよびフォトレジストの合成
  • 流体力学と溶媒蒸発の原理に関する理解

アプリケーション

  • マイクロエレクトロニクスおよび半導体デバイスの製造
  • 反射防止層などの光学コーティングの製造
  • 有機発光ダイオード(OLED)の製造
  • コンパクトディスク(CD)およびデジタル多用途ディスク(DVD)の製造
  • 新規材料およびセンサーの研究開発

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:スピンコーティング、薄膜、成膜、基板、遠心力、半導体、フォトリソグラフィー、ポリマー溶液、均一コーティング、材料科学。

歴史的背景

薄膜堆積のためのスピンコーティング

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(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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