スピンコーティング

スピンコーティングは、平坦な基板上に均一な薄膜を堆積させるために使用される手順です。通常、少量の液体コーティング材料が、低速で回転しているかまったく回転していない基板の中央に塗布されます。次に、基板を最大10,000rpmの速度で回転させ、遠心力によってコーティング材料を広げます。スピンコーティングに使用される機械は、スピンコーター、または単にスピナーと呼ばれます。^[1]

回転は、流体が基板の端から回転しながら剥がれ落ちる間も続けられ、所望の膜厚が達成される。塗布された溶媒は通常揮発性であり、同時に蒸発する。回転の角速度が速いほど、膜は薄くなる。膜の厚さは、溶液の粘度と濃度、および溶媒によっても異なる。 ^{[2]スピンコーティングの先駆的な理論的分析は、Emslie et al. [3]}によって行われ、その後の多くの著者（スピンコーティングの広がり速度を研究したWilson et al. ^{[4]や、堆積した膜の厚さを予測する普遍的な記述を発見した Danglad-Flores et al. [5]}など）によって拡張されてきた。

スピンコーティングは、ゾルゲル前駆体を使用してガラスまたは単結晶基板上に機能性酸化物層を微細加工する際に広く使用されており、ナノスケールの厚さの均一な薄膜を作成するために使用できます。 ^[6]フォトリソグラフィーでは、約1マイクロメートルの厚さのフォトレジスト層を堆積するために集中的に使用されています。フォトレジストは通常​​、毎秒20〜80回転で30〜60秒間回転します。また、ポリマー製の平面フォトニック構造の製造にも広く使用されています。

薄膜をスピンコーティングする利点の 1 つは、膜厚の均一性です。セルフレベリングにより、膜厚は 1% を超えることはありません。この方法で製造されたフィルムの厚さは、そのような材料の光学特性にも影響する可能性があります。これは電気化学試験、特に紫外可視分光法による吸光度の読み取りを記録する場合に重要です。厚いフィルムは光透過率が低く、通常は光が透過しないのに対し、薄いフィルムはフィルムの光学密度が低くなりすぎる前に光が透過するためです。さらに、吸光度が低いフィルムは、サイクリックボルタンメトリーなどのプロセスには理想的ではありません。吸光度が低いと、電気化学セル内で陽イオンの電気化学的調整が妨げられるためです。この点で、薄いフィルムは、スピンコーティングの影響を受けた特性により、エネルギー貯蔵技術に合わせて調整できる、より望ましい光学特性を備えています。^{[7]ただし、}ポリマーやフォトレジストの厚いフィルムをスピンコーティングすると、比較的大きなエッジビードが生じる可能性があり、その平坦化には物理的な限界があります。^[8]

• S. ミドルマン、AK ホッホバーグ「半導体デバイス製造におけるプロセスエンジニアリング分析」McGraw-Hill、313 ページ (1993)
• Schubert, Dirk W.; Dunkel, Thomas (2003). 「分子の観点から見たスピンコーティング：その濃度レジーム、モル質量と分布の影響」。Materials Research Innovations . 7 (5). Informa UK Limited: 314–321. doi :10.1007/s10019-003-0270-2. ISSN  1432-8917. S2CID  98374776.

• 薄膜および極薄ポリマーフィルムのスピンコーティング
• スピンキャストによるポリマーフィルムの堆積：定量分析