3/28　液膜の塗布・乾燥プロセスの物理現象と 膜厚ムラの形成メカニズム、回避・抑制指針

得られる知識 

・液膜流れに関わる物理現象の特徴
・液膜の塗布・乾燥プロセスで生じる各種膜厚ムラ
・実験・シミュレーション方法

東京都市大学　機械システム工学科　准教授　博士(工学)　白鳥 英　氏

専門：流体工学・熱工学
ホームページ： https://researchmap.jp/suguru_shiratori/

　微細加工プロセスや各種フィルター・保護膜等の作製工程において、液膜の塗布・乾燥プロセスが欠かせないが、その過程で種々の膜厚ムラが発生する。これらの膜厚ムラは、作製する膜の用途によっては製品の寸法精度などの品質に直結する場合があり、これらのムラを回避・抑制する方策が望まれる。
　このセミナーでは、主要な塗布方法であるスピンコート法と加熱乾燥を対象に、代表的な膜厚ムラとして １）基板端部に生じる隆起、２）基板全面に渡って生じる放射状スジムラに注目して、その形成メカニズムと回避・抑制指針について実験的な観察と理論・数値シミュレーションの両面から解説する。

１．塗布乾燥工程の概要
　1.1 関連する産業分野と塗布方式
　1.2 関与する物理現象、種々の膜厚ムラ
 
２．液膜内の熱流動に関する物理
　2.1 液膜流れ
　　2.1.1 表面張力と重力の影響
　　2.1.2 遠心力の影響
　　2.1.3 マランゴニ効果
　　2.1.4 液膜に生じた膜厚不均一の緩和挙動
　2.2 熱物質輸送
　　2.2.1 加熱乾燥と熱伝導
　　2.2.2 樹脂と溶媒の相互拡散
　　2.2.3 溶媒の蒸発特性
 
３．各種膜厚ムラの形成過程と回避・抑制指針
　3.1 基板端部の隆起
　　3.1.1 発生するムラの特徴：実験的な観察結果から
　　3.1.2 何が起きているのか：背景物理の理解と数値シミュレーション
　　3.1.3 対策方針
　3.2 放射状スジムラ
　　3.2.1 発生するムラの特徴：実験的な観察結果から
　　3.2.2 何が起きているのか：背景物理の理解と数値シミュレーション
　　3.2.3 対策方針
 
４．膜厚ムラの分析方法
　4.1 膜厚ムラの観察方法
　　4.1.1 干渉光学系による膜厚の測定
　4.2 数値シミュレーション方法
　　4.2.1 塗布・乾燥プロセスに関与する物性値の種類
　　4.2.2 液膜流れの性質を生かした、効率的な計算方法
　　4.2.3 機械学習を用いた液膜流れの計算方法

　□質疑応答□ 

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