DE4021621A1 - Lacquering surface of substrate - has torrent of lacquer played over horizontal under surface of substrate - Google Patents
Lacquering surface of substrate - has torrent of lacquer played over horizontal under surface of substrateInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belackung der Oberfläche eines Substrats mit Schutzlack oder Fotolack. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for coating the surface a substrate with protective varnish or photoresist. It also affects a device for performing such a method.
In verschiedenen modernen Industrien ist das definierte und präzise Belacken von Oberflächen notwendig, z. B. von Halbleiter-, Kunst stoff- oder Glasoberflächen. Der Lack dient beispielsweise zum Schutz der Oberflächen, wie etwa bei sogenannten Compact Discs oder bei LCDs, oder er dient für nachfolgende Lithographieprozesse, z. B. auf Halbleitersubstraten oder bei der Herstellung von sogenannten gedruckten Schaltungen.This is defined and precise in various modern industries Surface coating necessary, e.g. B. of semiconductor, art fabric or glass surfaces. The paint serves, for example, to protect the Surfaces, such as so-called compact discs or LCDs, or it is used for subsequent lithography processes, e.g. B. on semiconductor substrates or in the production of so-called printed circuits.
Halbleitersubstrate werden in der Weise mit Fotolack beschichtet, also belackt, daß der Lack auf die Oberfläche des mit hoher Drehzahl rotie renden Substrats aufgetropft wird. Dabei wird der Lack durch die Zentri fugalkraft über diese Oberfläche gezogen. Eine bestimmte Schichtdicke bleibt auf der Oberfläche haften, aber ein Großteil der Lackmenge wird über den Rand des Substrats abgeschleudert, typisch über 90%. Dieser abgeschleuderte Lack geht verloren und muß entsorgt werden. Diese Lacke bestehen hauptsächlich aus Harzen, die in einem Lösungs mittel gelöst sind, damit sie fließfähig sind. Die Lösungsmittel sind leicht flüchtig und müssen ggf. über eine Kondensationsanlage, ein Aktivkohlefilter oder dergleichen wiedergewonnen werden.Semiconductor substrates are coated in this way with photoresist, that is coated that the paint rotates on the surface of the high speed Renden substrate is dropped. The paint is removed by the centri drag force pulled over this surface. A certain layer thickness sticks to the surface, but a large part of the amount of varnish becomes thrown over the edge of the substrate, typically over 90%. This spun off paint is lost and must be disposed of. These varnishes consist mainly of resins in a solution medium solution so that they are flowable. The solvents are volatile and may need a condensation system Activated carbon filter or the like can be recovered.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Belackung aufzuzeigen, wobei insbesondere der Bedarf an Lösungsmittel reduziert werden soll.It is therefore an object of the invention to provide an improved method and to show an improved device for coating, wherein in particular the need for solvents should be reduced.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß das Substrat mit seiner im wesentlichen waagerecht gehalterten, nach unten weisenden Oberfläche relativ zu einem nach oben austretenden Lackschwall bewegt und von diesem Lackschwall belackt wird. Dadurch, daß der Lackschwall von unten auf das Substrat trifft, kann überschüssiger Lack nach unten ab tropfen und z. B. einem Lackbad wieder zugeführt werden.This object is achieved according to the invention in one mentioned Process solved in that the substrate with its essentially horizontal, downward-facing surface relative moved to and from an upward emerging gush of paint Lacquer surge is coated. Because the paint surge from below If the paint hits the substrate, excess paint can rub off downwards drip and z. B. be supplied to a paint bath again.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Er zeugung eines nach oben austretenden Lackschwalls und eine be wegliche Haltevorrichtung zur Aufnahme des Substrats vorgesehen sind, wobei die Haltevorrichtung zur Aufnahme des Substrats in der Weise ausgebildet ist, daß dessen Oberfläche nach unten weist und mindestens nahezu waagerecht verläuft. Mit der beweglichen Vor richtung kann das Substrat, z. B. eine Leiterplatte, in definiertem Abstand und mit einer geeigneten, gleichförmigen Geschwindigkeit über den nach oben austretenden Lackschwall hinweggeführt werden. Der Lackschwall prallt somit auf die zu belackende Oberfläche auf, und dort bildet sich abhängig von den verschiedenen Parametern der Vorrichtung und des Lacks eine definierte Lackschicht aus.An inventive device for performing such The method is characterized in that a device for Er generation of an upward emerging surge of paint and a be movable holding device is provided for receiving the substrate are, wherein the holding device for receiving the substrate in the Is formed in such a way that its surface points downwards and runs at least almost horizontally. With the moving front direction can the substrate, for. B. a printed circuit board in a defined Distance and at a suitable, uniform speed over the paint surge emerging at the top. The paint surge impacts the surface to be coated, and there forms depending on the various parameters the device and the paint from a defined paint layer.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeich nung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiel, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:Further details and advantageous developments of the invention result from the following and in the drawing shown, in no way as a limitation of the invention to understand exemplary embodiment, and from the dependent claims. It shows:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und Fig. 1 shows a section through a preferred embodiment of a device according to the invention, and
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Er findung. Fig. 2 is a schematic representation for explaining the invention.
Fig. 1 zeigt schematisch einen oben offenen Vorratsbehälter 10, in dem bis zu einer Füllstandshöhe 9 Lack 11 angeordnet ist, z. B. ein Schutz lack oder ein Fotolack. Bei dem Fotolack handelt es sich um die handels üblichen Produkte der Firmen Merck oder Shipley, jedoch sind sie gegenüber der Viskosität, wie sie bei dem eingangs genannten Ver fahren mit Auftropfen auf ein rotierendes Substrat verwendet wird, stärker mit Lösungsmittel verdünnt, haben also eine herabgesetzte Viskosität, und diese wird bevorzugt durch eine Regelvorrichtung, wie sie nachstehend anhand der Fig. 2 beschrieben wird, auf einem konstanten Wert gehalten. Fig. 1 shows schematically an open-top storage container 10 , in which up to a fill level 9 paint 11 is arranged, for. B. a protective varnish or a photoresist. The photoresist is the commercially available products from Merck or Shipley, but they are more diluted with solvent compared to the viscosity, as is used in the process mentioned above with dropping onto a rotating substrate, so they are reduced Viscosity, and this is preferably kept at a constant value by a control device, as will be described below with reference to FIG. 2.
Halb in das Lackbad 11 eintauchend ist ein Hohlkörper 12 vorgesehen, hier in Form eines Rohres. Die untere Hälfte 13 dieses Hohlköpers 12 ist flüssigkeitsdicht ausgebildet, während die obere Hälfte des Hohl körpers 12 als Sinterteil 14 ausgebildet ist, das einen Durchtritt des Lacks aus dem Lackbad 11 ermöglicht.Half-immersed in the lacquer bath 11 , a hollow body 12 is provided, here in the form of a tube. The lower half 13 of this hollow body 12 is liquid-tight, while the upper half of the hollow body 12 is designed as a sintered part 14 , which allows the lacquer to pass out of the lacquer bath 11 .
Der Innenseite 15 des Hohlkörpers 11 wird über eine Pumpe 16 und ein Filter 17 Lack aus dem Lackbad 11 zugeführt, und zwar typisch unter einem Druck von 0,1 bis 0,3 bar. Dieser Druck kann z. B. durch Verstellung der Drehzahl der Pumpe 16 eingestellt werden.The inside 15 of the hollow body 11 is supplied with lacquer from the lacquer bath 11 via a pump 16 and a filter 17 , typically at a pressure of 0.1 to 0.3 bar. This pressure can e.g. B. can be adjusted by adjusting the speed of the pump 16 .
Dieser Druck bewirkt, daß der Lack durch den Sinterkörper 14 wie dar gestellt in Form eines homogenen, diffusen Schwalls 20 nach oben und nach der Seite austritt.This pressure causes the paint through the sintered body 14 as shown in the form of a homogeneous, diffuse surge 20 emerges up and to the side.
Als Alternative hierzu könnten statt des Filterkörpers 14 im oberen Teil des Hohlkörpers 12 (nicht dargestellte) Schlitzdüsen vorgesehen werden, die in Längsrichtung des Rohres 12 verlaufen, z.B. ein soge nannter Messerschlitz. Die Version mit Sinterkörper wird jedoch bevor zugt.As an alternative to this, instead of the filter body 14, slot nozzles (not shown) could be provided in the upper part of the hollow body 12 , which run in the longitudinal direction of the tube 12 , for example a so-called knife slot. The version with sintered body is preferred before.
Als Sinterkörper 14 kann z. B. ein solcher aus Metall verwendet werden. Solche Sinterkörper dienen z. B. als Kraftstoffilter in Diesel-Einspritz anlagen und können z. B. aus Edelstahl hergestellt sein. Alternativ kann als Sinterkörper 14 ein solcher aus poröser Keramik verwendet werden, oder überhaupt ein poröser Keramikkörper. Der erforderliche Druck hängt naturgemäß von der Viskosität und Konsistenz des Lackes 11 ab. Der Lack besteht aus Harzen, die in leicht flüchtigem Lösungsmittel gelöst sind.As a sintered body 14 , for. B. such a metal can be used. Such sintered bodies serve z. B. as a fuel filter in diesel injection systems and can, for. B. made of stainless steel. Alternatively, a porous ceramic can be used as the sintered body 14 , or a porous ceramic body at all. The pressure required naturally depends on the viscosity and consistency of the lacquer 11 . The varnish consists of resins that are dissolved in volatile solvents.
Zur Halterung eines Substrats 25, z. B. einer Halbleiterscheibe, einer CD, einer Glasscheibe oder einer Leiterplatte, dient eine Haltevorrichtung 26, die über Arme 27 mit einer Transportvorrichtung 28 verbunden ist, welch letztere eine Bewegung quer zum Rohr 12 ermöglicht, was durch den Doppelpfeil 29 angedeutet ist.For holding a substrate 25 , for. B. a semiconductor wafer, a CD, a glass pane or a circuit board, a holding device 26 is used , which is connected via arms 27 to a transport device 28 , the latter allowing movement transverse to the tube 12 , which is indicated by the double arrow 29 .
Wie dargestellt, nimmt die Haltevorrichtung 26 das Substrat 25 mittels Aussparungen 30 waagerecht auf, und so, daß dessen zu belackende Oberfläche 32 nach unten zeigt und dem homogenen Lackschwall 20 ausgesetzt ist, wenn sie über diesen mit einem definierten Abstand hinweg bewegt wird. As shown, the holding device 26 receives the substrate 25 horizontally by means of recesses 30 , and so that its surface 32 to be coated faces downward and is exposed to the homogeneous paint surge 20 when it is moved over it at a defined distance.
Dabei wird das Substrat 25 wie dargestellt so in den Aussparungen 30 der Haltevorrichtung 26 gehaltert (z. B. durch Ansaugen mittels Vakuum), daß seine Oberfläche 32 fugen- und stufenlos, also völlig eben, in die angrenzenden Oberflächen 33, 34 der Haltevorrichtung 26 übergeht, d. h. diese Flächen 33, 34 vergrößern die zu belackende Oberfläche 32 stufenlos. Diese Oberflächen 33, 34 gehen ihrerseits nach außen stufenlos in sogenannte Tropfränder 35 bzw. 36 über, von denen der überschüssige Lack 38 in den Vorratsbehälter 10 direkt zurücktropfen kann. Dadurch wird vermieden, daß sich an den Rändern des Substrats 25 unerwünschte Lackwülste bilden.As shown, the substrate 25 is held in the recesses 30 of the holding device 26 (for example by suction using a vacuum) such that its surface 32 is seamless and stepless, that is to say completely flat, into the adjacent surfaces 33 , 34 of the holding device 26 passes over, ie these surfaces 33 , 34 continuously enlarge the surface 32 to be coated. These surfaces 33 , 34 , in turn, pass continuously outward into so-called drip edges 35 and 36 , of which the excess lacquer 38 can drip back into the storage container 10 directly. This avoids the formation of undesired paint beads on the edges of the substrate 25 .
Für eine definierte und homogene Lackschicht auf dem Substrat 25 ist eine definierte Viskosität im Lackbad 11 und damit ein definierter Lösungsmittelanteil in diesem Lackbad notwendig. Mittels des Sensors 40 (Fig. 2) wird deshalb die Viskosität im Vorratsbehälter 10 ständig ge messen. Wird sie zu hoch, so wird über eine Leitung 41 und ein automatisches Dosierventil 42, das über eine Wirkverbindung 43 mit dem Sensor 40 verbunden ist, der entwichene Lösungsmittelanteil ersetzt. Durch die Pumpe 16 findet ständig eine Durchmischung im Vorratsbehälter 10 statt. Ebenso ist eine automatische Füllstandsregelung möglich, jedoch in Fig. 1 nicht dargestellt.For a defined and homogeneous lacquer layer on the substrate 25 , a defined viscosity in the lacquer bath 11 and thus a defined solvent fraction in this lacquer bath is necessary. By means of the sensor 40 ( FIG. 2), the viscosity in the reservoir 10 is therefore constantly measured. If it becomes too high, the escaped solvent portion is replaced via a line 41 and an automatic metering valve 42 , which is connected to the sensor 40 via an active connection 43 . The pump 16 constantly mixes in the reservoir 10 . Automatic level control is also possible, but is not shown in FIG. 1.
Dadurch, daß der Hohlkörper 12 unmittelbar an der Oberfläche 9 des Lackbades 11 angeordnet ist, kann aus dem Schwall 20 relativ wenig Lösungsmittel verdampfen, so daß sich im Betrieb die Viskosität des Lacks 11 nur wenig verändert.Because the hollow body 12 is arranged directly on the surface 9 of the lacquer bath 11 , relatively little solvent can evaporate from the surge 20 , so that the viscosity of the lacquer 11 changes only slightly during operation.
Wie bereits beschrieben, wird der Lack 11 durch die Pumpe 16 und das Filter 17 in das Innere 19 des Hohlkörpers 12 gepumpt und tritt durch dessen durchlässigen Wandbereich 14 in Form eines nach oben gerichteten Lackschwalls 20 aus. Mittels der Haltevorrichtung 26 und der Transportvorrichtung 28 wird das Substrat 25 in definiertem Ab stand und mit einer durch Versuche ermittelten, gleichförmigen Ge schwindigkeit über diesen Lackschwall 20 hinwegbewegt, und zwar quer zum Rohr 12. Dabei prallt der Lackschwall 20 auf die zu belackende Oberfläche 32 des Substrats 25 und ebenso auf die diese Oberfläche 32 vergrößernden Flächen 33, 34 der Haltevorrichtung 26 auf. Durch Adhäsionskräfte bildet sich abhängig vonAs already described, the lacquer 11 is pumped into the interior 19 of the hollow body 12 by the pump 16 and the filter 17 and exits through the permeable wall area 14 in the form of an upward lacquer surge 20 . By means of the holding device 26 and the transport device 28 , the substrate 25 was in a defined position and moved at a uniform speed determined by experiments over this lacquer surge 20 , specifically across the tube 12 . The paint surge 20 impinges on the surface 32 of the substrate 25 to be coated and also on the surfaces 33 , 34 of the holding device 26 which enlarge this surface 32 . Adhesive forces form depending on
- - Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche- Surface movement speed
- - Viskosität des Lackes- viscosity of the paint
- - Temperatur des Lackes und des Substrats- temperature of the varnish and the substrate
- - Lösungsmitteldampfkonzentration- solvent vapor concentration
eine definierte Lackschicht 50 auf diesen Oberflächen 32, 33 und 34 aus. Der übrige auftreffende Lack wandert entlang dieser Oberflächen und tropft an den Tropfrändern 35, 36 in den Vorratsbehälter 10 zurück. Dadurch wird vermieden, daß sich an den Rändern des Substrats 25 unerwünschte Lackwülste bilden.a defined lacquer layer 50 on these surfaces 32 , 33 and 34 . The remaining impinging paint migrates along these surfaces and drips back into the storage container 10 at the drip edges 35 , 36 . This avoids the formation of undesired paint beads on the edges of the substrate 25 .
Das Substrat 25 kann anschließend automatisch aus der Haltevorrichtung 26 entnommen und in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden.The substrate 25 can then be automatically removed from the holding device 26 and processed further in a suitable manner.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.Naturally, there are many within the scope of the present invention Modifications and modifications possible.
Claims (17)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HAMATECH HALBLEITER-MASCHINENBAU UND TECHNOLOGIE G |
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: STEAG MICROTECH GMBH STERNENFELS, 75447 STERNENFEL |
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| 8131 | Rejection |