El recubrimiento por centrifugación es un procedimiento que se utiliza para depositar películas delgadas uniformes sobre sustratos planos . Por lo general, se aplica una pequeña cantidad de material de revestimiento en el centro del sustrato, que gira a baja velocidad o no gira en absoluto. A continuación, se hace girar el sustrato a una velocidad de hasta 10.000 rpm para esparcir el material de revestimiento mediante fuerza centrífuga . Una máquina que se utiliza para el recubrimiento por centrifugación se denomina recubridor por centrifugación o simplemente centrifugadora . [1]
La rotación continúa mientras el fluido gira fuera de los bordes del sustrato, hasta que se logra el espesor deseado de la película. El disolvente aplicado suele ser volátil y se evapora simultáneamente . Cuanto mayor sea la velocidad angular de hilado, más fina será la película. El espesor de la película también depende de la viscosidad y concentración de la solución y del solvente. [2] Emslie et al., [3] llevaron a cabo un análisis teórico pionero del recubrimiento por rotación, [3] y muchos autores posteriores lo ampliaron (incluido Wilson et al., [4] que estudiaron la velocidad de propagación en el recubrimiento por rotación; y Danglad -Flores et al., [5] que encontró una descripción universal para predecir el espesor de la película depositada).
El recubrimiento por centrifugación se usa ampliamente en la microfabricación de capas de óxido funcionales sobre sustratos de vidrio o monocristales utilizando precursores de sol-gel , donde se puede usar para crear películas delgadas uniformes con espesores a nanoescala. [6] Se utiliza intensamente en fotolitografía , para depositar capas de fotorresistente de aproximadamente 1 micrómetro de espesor. La fotorresistencia se hace girar típicamente de 20 a 80 revoluciones por segundo durante 30 a 60 segundos. También se usa ampliamente para la fabricación de estructuras fotónicas planas hechas de polímeros.
Una ventaja del revestimiento por rotación de películas delgadas es la uniformidad del espesor de la película. Debido a la autonivelación, los espesores no varían más del 1%. Sin embargo, el revestimiento por rotación de películas más gruesas de polímeros y fotorresistentes puede dar como resultado perlas de borde relativamente grandes cuya planarización tiene límites físicos. [7]
Referencias
- ^ Cohen, Edward; Lightfoot, EJ (2011), "Coating Processes", Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology , Nueva York: John Wiley, doi : 10.1002 / 0471238961.1921182203150805.a01.pub3 , ISBN 9780471238966
- ^ Scriven, LE (1988). "Física y Aplicaciones de Recubrimiento DIP y Recubrimiento Spin". Procedimientos de MRS . Cambridge University Press (CUP). 121 : 717. doi : 10.1557 / proc-121-717 . ISSN 1946-4274 .
- ^ Emslie, AG; Bonner, FT; Peck, LG (1958). "Flujo de un líquido viscoso sobre un disco giratorio". J. Appl. Phys . 29 (5): 858–862. Código bibliográfico : 1958JAP .... 29..858E . doi : 10.1063 / 1.1723300 .
- ^ Wilson, SK; Hunt, R .; Duffy, BR (2000). "La tasa de esparcimiento en recubrimiento por rotación". J. Fluid Mech . 413 (1): 65–88. Código Bibliográfico : 2000JFM ... 413 ... 65W . doi : 10.1017 / S0022112000008089 .
- ^ Danglad-Flores, J .; Eickelmann, S .; Riegler, H. (2018). "Deposición de películas de polímero por centrifugación: un análisis cuantitativo" . Chem. Ing. Sci . 179 : 257-264. doi : 10.1016 / j.ces.2018.01.012 .
- ^ Hanaor, DAH; Triani, G .; Sorrell, CC (2011). "Morfología y actividad fotocatalítica de películas delgadas de dióxido de titanio en fase mixta altamente orientada". Tecnología de superficies y revestimientos . Elsevier BV. 205 (12): 3658–3664. arXiv : 1303.2741 . doi : 10.1016 / j.surfcoat.2011.01.007 . ISSN 0257-8972 . S2CID 96130259 .
- ^ S. Arscott, 'Los límites de la planarización del cordón del borde y la nivelación de la superficie en películas líquidas con recubrimiento giratorio', J. Micromech. Microeng. 30 , 025003, (2020).
Otras lecturas
- S. Middleman y AK Hochberg. "Análisis de ingeniería de procesos en la fabricación de dispositivos semiconductores". McGraw-Hill, pág. 313 (1993)
- Schubert, Dirk W .; Dunkel, Thomas (2003). "Recubrimiento por rotación desde un punto de vista molecular: sus regímenes de concentración, influencia de la masa molar y distribución". Innovaciones en investigación de materiales . Informa UK Limited. 7 (5): 314–321. doi : 10.1007 / s10019-003-0270-2 . ISSN 1432-8917 . S2CID 98374776 .
enlaces externos
- Recubrimiento por centrifugación de películas de polímero delgadas y ultrafinas
- Deposición de películas de polímero por centrifugación: un análisis cuantitativo