مقدمه
(پوشش دهی دورانی) به انگلیسی (Spin coating) روشی رایج در علوم و مهندسی، برای نشاندن لایههای نازک و یکنواخت مواد بر روی یک زیر ساخت مسطح است. در این روش محلول پلیمری در مدت زمان کمی روی زیر لایههای مسطح به طور یکنواخت نشانده میشود.
مراحل لایه نشانی
الف) ریختن محلول بر روی زیر لایه: در این مرحله بسته به غلظت محلول، تمام یا قسمتی از زیر لایه با محلول پوشانده میشود. مقدار محلولی که صرف این کار میشود، بسیار بیشتر از تعدادی است که در پایان بر روی زیر لایه باقیمیماند .
ب) شتاب گرفتن صفحه چرخان: در این مرحله، صفحه چرخنده تا سرعت نهایی شتاب میگیرد. برآیند نیروی گریز از مرکز و نیروی ناشی از تغییر سرعت، باعث پخش شدن محلول روی زیر لایه میشوند و لایههای بالاتر محلول که نسبت به زیر لایه چسبندگی کمتری دارند، به صورت شعاعی از سیستم خارج میشوند. در این مرحله مقدار زیادی از محلول خارج میشود.
پ)چرخش با سرعت ثابت: در این مرحله، لایه نازکتر میشود، نیروی گریز از مرکز و نیروی چسبندگی در این بخش وجود دارند. در این مرحله لایه به طور تقریبی، به ضخامت نهایی میرسد .
- عواملی که در بدست آوردن فیلم همگن ویکنواخت موثر است عبارتند از :
- سرعت چرخش
- زمان چرخش
- غلظت محلول
این تکنیک معمولا برای لایه نشانی پلیمرها به صورت محلول و با حلال فرار استفاده میشود. زیرا پلیمرها را نمیتوان به روش تبخیر حرارتی لایه نشانی کرد، زیرا در دماهای بالا پلیمرها به منومر تجزیه میشوند و خواص آنها تغییر میکند.
عوامل مؤثر برای ایجاد لایه نشانی
دو مرحله تبخیر و چرخش با سرعت ثابت، بیشترین تأثیر را بر ضخامت پوشش نهایی دارا هستند. ضخامت و دیگر خواص لایه نهایی به (ویسکوزیته، سرعت خشک شدن، درصد مواد جامد، کشش سطحی) و پارامترهای سرعت چرخش نهایی (شتاب و تبخیر حلال) بستگی دارد.
پارامترهای اصلی قرارگیری فیلم بر روی سطح صاف:
- نیروی گرانش
- تنش سطحی
در دستگاه لایه نشانی چرخشی، شتاب گریز از مرکز موجب گسترش ماده از مرکز به لبه بسته خواهد شد که منجر به ایجاد یک لایه نازک بر روی بستر میگردد. هر چه سرعت چرخش بیشتر باشد، لایه بسیار نازک خواهد بود و از طرفی لایه بسیار نازک بیانگر زمان زیاد چرخش میباشد که باید آن را کاهش داد و بالعکس برای لایههای ضخیم صادق است. بنابراین باید سرعت و زمان را با توجه به میزان چسبندگی و سطح و جنس زیرلایه به درستی انتخاب نمود.
کاربردهای دستگاه اسپین کوتر یا پوشش دهی دورانی:
۱) لاک زدن روی قرصهای زیر ساخت در صنعت میکرو الکترونیک و فناوری میکرو
۲) لایه نشانی انواع مواد آلی و شیمیایی
۳) لایه نشانی مواد محلول و ژلهای مانند سل ژلها، پلیمرها، رنگها و …
۴) لیتوگرافی، ساخت چیپهای میکرو الکترونیک، میکرو فلویدیک حسگرهای MEMS و لایه نشانی PDMS و SOLGel است.
۵) تولید دیسکهای مغناطیسی
۶) ساخت دیودهای نوری
۷) ساخت ترانزیستورهای اثر میدانی
۸) تولید لوحهای فشرده مانند CD-ROM و DVD-ROM