本研究的重点是一种称为双轴旋涂平坦聚合物薄膜的创新方法。通过增加一个能在垂直方向产生离心力(VCF)的旋转机将该离心力垂直作用在衬底表面。于是旋涂层在垂直方向上又受到一个类重力加速度,从而调节涂敷层面的高度。本文提出的人工重力加速度是用来调节和归一化每一层与前一形成层的高、低表面之间的拉伸应力,涂敷层的粒子重量正比于人工重力加速度,越大的涂敷层的粒子质量将迫使涂敷层中凸起区域更易于流向凹陷区域,通过这一成形过程进而获得更为光滑的膜表明。与此同时,伴随涂敷层的粒子质量的不断增大,大量更轻的气泡会直接朝着涂敷表面移动并在基底表面开始凝固之前释放出来,因此减少内层气泡会形成更为致密的膜结构。基于上述分析,本文提出采用垂直于基底表面的较大的人工重力加速度来克服诸如混浊缺陷、边缘珠状隆起以及涂敷层内隐含较多气孔等传统涂敷工艺中普遍存在的不足。本文首先分析并改进了前人用于计算表面平整度的相关数学公式。改进后的计算公式引入了液体表面的重力因素。利用MATLAB仿真了表面平整和平整衰退时间。仿真结果表明,双轴旋转涂敷中的人工重力加速度有助于降低表面粗糙度、减少平整时间。采用微粒在流体中运动的数学公式(斯托克斯定理)来分析沿薄膜厚度方向上的气泡运动,并利用MATLAB在此基础上完成了针对相关参数在大范围内变化情况的仿真实验。仿真结果表明,增大人工重力加速度导致气泡移动速度的增大并缩短了气泡释放的衰减时间。。为了实验考察MATLAB仿真的效果,作者设计并制作了一台双轴旋转涂敷实验台。以普通旋转涂敷方式作为参照,分别利用三种材料,包括两种光刻胶(AZP4620、SU8-3050)和醋酸铜乙醇溶液作为涂敷材料,开展了三组对比实验,考察人工重力加速度的对表面平整度、薄膜气泡以及边缘珠状隆起的影响。实验采用原子力显微镜(AFM)分析表面粗糙度,并用扫描电子显微镜(SEM)观察涂敷层断面形貌。AFM的结果显示,与普通旋转涂敷法相比,双轴旋转涂敷方式得到的涂敷层表面起伏度随着竖直离心力的增加而减小。SEM图片佐证了 AFM实验结论,断面十分致密,没有空隙或断裂。同时,比较了普通涂敷方法和双轴旋转涂敷方法得到的薄膜厚度,测量发现普通涂敷方法成形的膜由于边缘珠状隆起导致的中间边缘厚度极为不均匀,而双轴旋转涂敷可获得边缘厚度较为均匀的膜。MATLAB仿真与AFM结论都验证了表面粗糙度随着人工重力加速度的增加而减少。同时,实验与仿真也表明了气泡随着人工重力加速度的增加而减少。