ポリマーフィルムの膜厚

質問

ポリスチレン（PS）とかポリメチルメタクリレート（PMMA）などの溶液をスピンコートを用いて、ガラス基板上に薄膜を作ろうとしているのですが、濃度と膜厚と回転速度の関係がわかりません。
よく用いられるポリマーについて、こういったデータベースがどこかにありませんか？或いは単純な関係式がないでしょうか？

回答No.3

BOB-RooK

確かにどこかに実験データの値はありそうですよね・・・でも、やはり自分の実験条件で検量線を作るべきです。回転数は１水準ですか？多分そのレベルだと膜面内の膜厚分布は気にならないかと思いますので、重量法で平均膜厚は出ますよね。
多分、いろいろな方がいろいろなノウハウをお持ちでしょうから、まずはいろいろな情報を探るのが一番かと思います。回転数のルートにはある範囲では膜厚は直線になります。それでも・・・と、いう先は実験を重ねると因子が分かるかと思います。ここで単純化して話せるほど単純ではありません。

回答No.2

noname#3136

データベースのようなものはないと思いますよ。
何せパラメータが多すぎますよね。ちょっと考えただけでも、溶液濃度、溶媒の粘度、比重及び蒸気圧、溶媒に対するポリマーの溶解性、溶液の粘度、薄膜作製環境の温度、ガラス基板と溶液との濡れ性（＝溶液の表面張力）などが関与してくるはずです。
ちなみに、ポリマー（液状）そのものを無溶剤でスピンコートする場合、すなわち揮発しうるものが存在しない場合は、ポリマーの粘度、比重、スピンコートの回転速度及び回転時間をパラメータとする経験式が存在します。ちょっと複雑な関係式なのでもう忘れてしまいましたが。

やはり自分で検量線を作成するのがいちばん手っ取り早いと思います。お役に立てなくて申し訳ないです。

回答No.1

shota_TK

回転速度については，
「膜厚は回転速度の平方根に対して逆比例する」と言われています．
確認してみて下さい．

濃度については，
ちょっと調べてみましたが，データベースや関係式はなさそうです．
濃度の値が大きく違わない範囲なら，膜厚と濃度は比例しそうですね．
ただ，濃度が大きくなると，粘度も上昇しますので，
「膜厚は濃度の1.5乗に比例」のような関係になりそうです．

ポリマーの場合，同じ材料であっても，メーカーやグレードによって
分子の長さや添加剤が異なりますので，データベースを作りにくいですね．
また，パラメータも，溶剤の種類，濃度，温度，などと多く，
すべてを網羅するような関係式を導出するのは難しいように思います．

ご自身で実験されて，ノウハウ的に関係式を決定するのが一番いいと
思うのですが・・・
参考になれば幸甚です．

お礼

ありがとうございます。
「膜厚は回転速度の平方根に対して逆比例する」というのは参考にさせていただきます。
しかし、よく使われているポリマーについては、どこかにデータベースがありそうな気がするのですが・・・