การเคลือบแบบหมุน

การเคลือบแบบหมุนเหวี่ยงเป็นกระบวนการที่ใช้ในการเคลือบฟิล์มบางที่ สม่ำเสมอลงบน พื้นผิวเรียบโดยปกติแล้วจะใช้สารเคลือบในรูปของเหลวปริมาณเล็กน้อยลงบนจุดศูนย์กลางของพื้นผิว ซึ่งอาจหมุนด้วยความเร็วต่ำหรือไม่หมุนเลยก็ได้ จากนั้นพื้นผิวจะถูกหมุนด้วยความเร็วสูงสุดถึง 10,000 รอบต่อนาที เพื่อกระจายสารเคลือบด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางเครื่องจักรที่ใช้สำหรับการเคลือบแบบหมุนเหวี่ยงเรียกว่าเครื่องเคลือบแบบหมุนเหวี่ยงหรือเรียกง่ายๆ ว่าเครื่องปั่น[ 1 ]
การหมุนจะดำเนินต่อไปในขณะที่ของเหลวหมุนออกจากขอบของพื้นผิว จนกระทั่งได้ความหนาของฟิล์มตามที่ต้องการ ตัวทำละลายที่ใช้มักจะระเหยได้และระเหยไป พร้อมกัน ยิ่งความเร็วเชิงมุมของการหมุนสูง ฟิล์มก็จะยิ่งบางลง ความหนาของฟิล์มยังขึ้นอยู่กับความหนืดและความเข้มข้นของสารละลายและตัวทำละลายด้วย[ 2 ]การวิเคราะห์เชิงทฤษฎีบุกเบิกของการเคลือบแบบหมุนได้ดำเนินการโดย Emslie et al. [ 3 ]และได้รับการขยายโดยผู้เขียนหลายคนในภายหลัง (รวมถึง Wilson et al. [ 4 ]ที่ศึกษาอัตราการกระจายตัวในการเคลือบแบบหมุน และ Danglad-Flores et al. [ 5 ]ที่พบคำอธิบายสากลเพื่อทำนายความหนาของฟิล์มที่ตกตะกอน)
การเคลือบแบบหมุน (Spin coating) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตไมโครฟิล์มออกไซด์ที่มีฟังก์ชันการทำงานบนพื้นผิวแก้วหรือผลึกเดี่ยวโดยใช้ สารตั้งต้น โซลเจลซึ่งสามารถใช้สร้างฟิล์มบางที่มีความหนาระดับนาโนเมตรได้[ 6 ]มีการใช้งานอย่างเข้มข้นในโฟโตลิโทกรา ฟี เพื่อเคลือบชั้นโฟโตเรซิสต์ที่ มีความหนา ประมาณ 1 ไมโครเมตรโดยทั่วไปโฟโตเรซิสต์จะถูกหมุนด้วยความเร็ว 20 ถึง 80 รอบต่อวินาที เป็นเวลา 30 ถึง 60 วินาที นอกจากนี้ยังมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตโครงสร้างโฟโตนิกแบบระนาบที่ทำจากพอลิเมอร์บางครั้งการเคลือบแบบหมุนยังใช้ในการเตรียมฟิล์มจัดตำแหน่งสำหรับจอแสดงผล LCDอีก ด้วย [ 7 ]
ข้อดีอย่างหนึ่งของการเคลือบฟิล์มบางด้วยการหมุนเหวี่ยงคือความสม่ำเสมอของความหนาของฟิล์ม เนื่องจากการปรับระดับด้วยตนเอง ความหนาจึงไม่แตกต่างกันเกิน 1% ความหนาของฟิล์มที่ผลิตด้วยวิธีนี้อาจส่งผลต่อคุณสมบัติทางแสงของวัสดุดังกล่าว ซึ่งมีความสำคัญสำหรับการทดสอบทางเคมีไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบันทึกค่าการดูดกลืนแสงจากสเปกโทรสโกปีอัลตราไวโอเลต-วิสิเบิลเนื่องจากฟิล์มที่หนากว่าจะมีค่าการส่งผ่านแสงต่ำกว่าและโดยทั่วไปจะไม่ยอมให้แสงส่องผ่านได้เมื่อเทียบกับฟิล์มที่บางกว่าซึ่งยอมให้แสงผ่านได้ก่อนที่ความหนาแน่นทางแสงของฟิล์มจะต่ำเกินไป นอกจากนี้ ฟิล์มที่มีคุณภาพการดูดกลืนแสงต่ำยังไม่เหมาะสำหรับกระบวนการต่างๆ เช่นไซคลิกโวลแทมเมทรีเนื่องจากค่าการดูดกลืนแสงต่ำจะขัดขวางการปรับแต่งทางเคมีไฟฟ้าของแคตไอออนเมื่ออยู่ในเซลล์ทางเคมีไฟฟ้า ฟิล์มที่บางกว่าในแง่นี้มีคุณสมบัติทางแสงที่พึงประสงค์มากกว่าซึ่งสามารถปรับแต่งได้สำหรับเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานเนื่องจากคุณสมบัติที่ได้รับอิทธิพลจากการเคลือบด้วยการหมุนเหวี่ยง[ 8 ]อย่างไรก็ตาม การเคลือบฟิล์มโพลีเมอร์และโฟโตเรซิสต์ ที่หนากว่าด้วยการหมุนเหวี่ยง อาจส่งผลให้เกิดเม็ดขอบขนาดค่อนข้างใหญ่ซึ่งการปรับให้เรียบมีข้อจำกัดทางกายภาพ[ 9 ]
อ่านเพิ่มเติม
- S. Middleman และ AK Hochberg. "การวิเคราะห์ทางวิศวกรรมกระบวนการในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์". McGraw-Hill, หน้า 313 (1993)
- Schubert, Dirk W.; Dunkel, Thomas (2003). "การเคลือบแบบหมุนจากมุมมองระดับโมเลกุล: ระบอบความเข้มข้น อิทธิพลของมวลโมเลกุล และการกระจายตัว" Materials Research Innovations . 7 (5). Informa UK Limited: 314– 321. Bibcode : 2003MatRI...7..314S . doi : 10.1007/s10019-003-0270-2 . ISSN 1432-8917 . S2CID 98374776 .
ลิงก์ภายนอก
- การเคลือบแบบหมุนเหวี่ยงของฟิล์มโพลีเมอร์บางและบางมาก
- การขึ้นรูปฟิล์มพอลิเมอร์ด้วยวิธีการปั่นเหวี่ยง: การวิเคราะห์เชิงปริมาณ