스핀 코팅

스핀 코팅(Spin coating)은 평평한 기판 위에 균일한 박막을 증착하는 데 사용되는 절차이다. 일반적으로 액체 형태의 소량의 코팅 재료가 기판의 중앙에 도포되며, 이때 기판은 저속으로 회전하거나 전혀 회전하지 않을 수 있다. 그런 다음 기판은 최대 10,000rpm의 속도로 회전하여 원심력에 의해 코팅 재료를 펼친다. 스핀 코팅에 사용되는 기계는 스핀 코터 또는 간단히 스피너라고 불린다.

유체가 기판 가장자리에서 회전하여 벗겨지는 동안 원하는 필름 두께에 도달할 때까지 회전이 계속된다. 도포된 용매는 일반적으로 휘발성이며 동시에 증발한다. 회전의 각속도가 높을수록 필름은 얇아진다. 필름의 두께는 또한 용액의 점성도와 농도, 그리고 용매에 따라 달라진다. 스핀 코팅에 대한 선구적인 이론적 분석은 엠즐리(Emslie) 등이 수행했으며, 많은 후속 저자들(스핀 코팅의 확산 속도를 연구한 윌슨(Wilson) 등, 및 증착된 필름 두께를 예측하는 보편적인 설명을 발견한 당글라드-플로레스(Danglad-Flores) 등을 포함)에 의해 확장되었다.

스핀 코팅은 솔-젤 전구체를 사용하여 유리 또는 단결정 기판에 기능성 산화물 층을 미세가공하는 데 널리 사용되며, 나노 스케일 두께의 균일한 박막을 만드는 데 사용될 수 있다. 포토리소그래피에서 약 1 마이크로미터 두께의 포토레지스트 층을 증착하는 데 집중적으로 사용된다. 포토레지스트는 일반적으로 30~60초 동안 초당 20~80회전으로 스핀 코팅된다. 또한 중합체로 만들어진 평면 광자 구조 제작에도 널리 사용된다. 스핀 코팅은 때때로 LCD 디스플레이용 정렬 필름 준비에도 사용된다.

박막 스핀 코팅의 한 가지 장점은 필름 두께의 균일성이다. 자체 평준화 덕분에 두께가 1% 이상 변하지 않는다. 이러한 방식으로 생산된 필름의 두께는 이러한 재료의 광학 특성에도 영향을 미칠 수 있다. 이는 전기화학적 테스트, 특히 자외선 가시광선 분광법에서 흡광도 측정을 기록할 때 중요한데, 두꺼운 필름은 광학 투과율이 낮고 일반적으로 얇은 필름이 광학 밀도가 너무 낮아지기 전에 빛이 통과하는 것을 허용하는 것에 비해 빛이 통과하지 못하게 하기 때문이다. 또한, 흡광 품질이 낮은 필름은 전기화학 전지에서 양이온의 전기화학적 튜닝을 방해하므로 순환 전압전류법과 같은 공정에 이상적인 후보가 아니다. 이 점에서 얇은 필름은 스핀 코팅으로 영향을 받은 특성으로 인해 에너지 저장 기술에 맞게 튜닝될 수 있는 더 바람직한 광학 특성을 갖는다. 그러나 중합체와 포토레지스트의 두꺼운 필름을 스핀 코팅하면 평탄화에 물리적 한계가 있는 비교적 큰 가장자리 비드가 발생할 수 있다.

 각주 

 더 읽어보기 
 S. Middleman and A.K. Hochberg. "Process Engineering Analysis in Semiconductor Device Fabrication". McGraw-Hill, p. 313 (1993)


 외부 링크 
 얇고 극도로 얇은 폴리머 필름의 스핀 코팅
 스핀 캐스팅을 통한 폴리머 필름 증착: 정량적 분석

분류:공정
분류:반도체 제조
분류:박막 퇴적물