DE3145879A1

DE3145879A1 - Verfahren zur meniskusbeschichtung eines gegenstandes

Info

Publication number: DE3145879A1
Application number: DE19813145879
Authority: DE
Inventors: Philip J. Windsor Locks Conn. Birbara; Hendrik F. Fairhaven Ma. Bok
Original assignee: Integrated Technologies Inc
Current assignee: Integrated Technologies Inc
Priority date: 1981-05-20
Filing date: 1981-11-19
Publication date: 1982-12-16
Also published as: US4370356A; JPH0349627B2; JPS58137470A; DE3145879C2; GB2098510A; FR2506183A1; GB2098510B; NL8105269A

Description

• Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Meniskusbeschichten eines Gegenstandes, und zwar insbesondere ein dünnes und gleichmäßiges Beschichten einer Substratoberfläche in sauberer Umgebung. Die Präzisionsbeschichtung ist bei-.spielsweise ein Fotolack, ein Lackzusatz oder ein metallorganischer oder antireflektierender Lack.

Es ist bereits bekannt, mikrodünne Schichten mit Hilfe ·

. · .von rotierenden Zylindern auf Platten oder Träger zu übertragen, .wobei die rotierenden Zylinder teilweise in das Beschichtungsf luid tauchen und durch eine sogenannte Meniskustechnik einen gleichmäßigen Fluidauf frag zu erreichen suchen.
· ·

Aus der US-PS 4 004 045 ist es bekannt, den Beschichtungsstoff über ein horizontales Wehr fließen z-u lassen und eine Substratfläche gegen die laminare Strömung, zu legen; Ein wesentlicher Nachteil dieser Wehrtechnik liegt darin,

daß keine genaue Fluid.strömungssteuerung erreichbar ist. Dies führt zu Schwankungen in der Beschichtungsdicke, was die.Qualität der Beschichtung beeinträchtigt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Beschich-

•tungsverfahren zu schaffen.

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Zur -Lösung dieser Aufgabe dient ein Meniskusbeschichtungsverfahren eines Gegenstands, beispielsweise eines Substrats, bei dem der Beschichtungsstoff durch eine durchlässige und geneigte Fläche fließt und eine nach unten gerichtete laminare Strömung von Beschichtungsstoff an

"

der Außenseite der geneigten Fläche bildet. Der· eine zu beschichtende Fläche aufweisende Gegenstand wird tangen-

. tial gegen die nach unten gerichtete laminare Beschichtungsströmung derart bewegt, daß die zu beschichtende Fläche die laminare Beschichtungsströmung im Scheitel-

■ ' ' .

pun'kt der geneigten, durchlässigen Fläche berührt. Menisken des strömenden Beschichtungsstoffes werden sowohl an der Vorderkante, als auch an der Hinterkante des Beschichtungsstoffes in Kontakt mit der zu beschichtenden Fläche gehalten. Die gleichmäßige Ablösung und Abführung von aufgebrachtem, überschüssigem Beschichtungsstoff aus der beschichteten Fläche wird durch gleichmäßige'Menisken und die .andauernde, nach unten gerichtete Laminarströmung des Beschichtungsstoffes an der Außenseite der geneigten Fläche gewährleistet,.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert:

Figur 1 zeigt eine teilweise geschnittene Prinzipskizze 25

des tangentialen Vorschiebens eines umgekehrten

F - O V «Γ

■ Substrats gegen di-e nach unten gerichtete Strömung des Beschichtungsstoffes an der Außenseite einer stationären Zylinderfläche.

Figur 2 ist eine perspektivische Teilansicht einer anderen Ausführung, bei der das umgekehrte Substrat stationär gehalten wird, während sich die Zylinderfläche gegenüber dem umgekehrten Sub-. strat in Längsrichtung bewegt.

Figur 3 stellt einen vertikalen Teilschnitt dar, "in dem verschiedene, für das Aufbringen einer Präzisionsbeschichtung bedeutende Parameter erkennbar sind.

.j. Figur 4 ist ein Blockschaltbild des Verfahrensablaufs

einschließlich Reinigung, Beschichtung und Trocknung.

Figur 5 zeigt eine praktische Ausführungsform.

Figur 6 ist eine vertikale Ansicht einer Anlage zum Reinigen, Beschichten und Trocknen eines Substrats.

Figur 7 zeigt eine Draufsicht der Anlage gemäß Figur 6.

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Figur 8 -ist ein Vertikalschnitt durch einen zylindrischen Applikator mit einer porösen Wand zum radialen Abgeben des Beschichtungsstoffes durch die Zylinderwand.

Figur 9^; zeigt einen Vertikalschnitt durch eine andere

Ausführung, wobei der unter.e Teil der Zylinderwand für den Beschichtungsstoff undurchlässig ist.

Figur 10 stellt einen. Vertikalschnitt durch ein weiteres

Ausführungsbeispiel dar, bei dem .die nach unten gerichtete laminare Strömung des Beschichtungsstoffes über eine abgeplattete Fläche erfolgt.

Figur 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem

die nach unten gerichtete Laminärströmung des Beschichtungsstoffes über eine Dreiecksfläche e rfolgt.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufbringen eines Fluids, beispielsweise in Form von Fotolacken, Lacken, Dotierungsmitteln, Polyimiden oder Antireflextionsbelägen auf ebene oder gekrümmte ebene

Flächen auf Substraten, die beispielsweise aus Glas, Ke-25

ramik, Metall, Kunststoff oder einer Kombination davon bestehen.

Figur 1 zeigt ein umgekehrtes Substrat 10 bei der Meniskusbeschichtung mit Hilfe eines zylindrischen Applikators 12, der eine poröse Wand aufweist. Der zylindrische Applikator wird von einer Querachse gehalten und weist eine FluidzufUhrleitung 16, einen Trog 14 für die Wiedergewin-

' ■

nung von Beschichtungsstoff und einen Auslaß 18 für Beschiehtungsstoff auf.

Das umgekehrte Substrat 10 wird gleichmäßig und tangential über den nach unten fließenden Beschichtungsstoff über die Außenfläche des Zylinders 12 bewegt, -so daß ein Meniskus bei L an der Vorderkante der Fluidberührung und ein Meniskus T an der Hinterkante der Fluidberührung entstehen.

Figur -2 zeigt eine andere Ausführung, bei der das Substrat 10 festgehalten und der zylindrische Applikator 12 gegenüber der unteren Fläche des Substrats in Längsrichtung bewegt wird.

Figur 3 zeigt Parameter für die Meniskusbeschichtung, und. zwar bedeuten L die Fluidberührungs- Vorderkante, T die Fluidberührungs-Hinterkante, X der Abstand zwischen den Menisken an der Vorder- und Hinterkante, eL> der Substratneigungswinkel, t die Schichtdicke in ,um, h die Höhe des

■ "

Substrats über einem porösen Rohr in cm, V die Bewegungs-

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geschwindigkeit des Rohres gegenüber dem Substrat in cm/sec, d der mittlere Porendurchmesser, in .um, f die Wandstärke des porösen Rohrs in cm, e die Lösungsmitte 1-

3 2
Verdampfungsgeschwindigkeit in cm /cm -sec, R die Fluid-

3 2

strömungsgeschwindigkeit in cm /cm -sec, T- die Temperatur des Fluids in ⁰C₅ T die Temperatur des Substrats in ⁰C, W die Gesamtbreite des Substrats in cm, C die Feststoff konzentration des Fluids in % und °£ die Viskosität des Fluids in cP.

Figur 5 zeigt als Prinzipskizze eine Anlage zur Meniskusbeschichtung eines umgekehrten Substrats, bei der das Substrat 10 an einem Vakuumjoch 22 hängt und tangential über die nach unten gerichtete laminare Strömung des Beschichtungsstoffes an der Außenfläche des" porösen zylin-

·

drischen Applikators 12 vorbeibewegbar ist, um eine dünne Beschichtung 20- auf die ebene Fläche aufzubringen.

Die radiale Strömung des Beschichtungsstoffes durch die

poröse Wand erfolgt durch eine Leitung 16 und eine Anzahl 20

von Ventilen 28 mit HilfsSteuerung. Ein Behälter . für Beschichtungsstoff ist beispielsweise bei 30 mit einer Temperatursteuerung versehen und weist eine Steuerung 34 .für die Konzentration von Feststoffen, eine Viskositätsanzeige 32 und ein Mischpaddel auf. Ferner kann eine

Spülstickstoff quelle ebenso wie ein 0,1 bis 0,5 .um Mem-

W » ♦ ·

branfilter 24,25 verwendet wenden. Eine öden mehrere Umwälzpumpen 26 und 27 werden verwendet, um den Beschichtungsstoff in die Leitung "16 zu fördern. Der Transport des wiedergewonnenen Beschichtungsstoffes zum Beschich-

• tungsstoffbehälter oder zu einem Abfallbehälter und die

Förderung von Reinigungsmittellösung zu einem Reinigungsmittel- oder Abfalltank erfolgt durch die Leitung 18. Ferner wird außerdem eine Anzahl von Strömungssteuerventilen 36, 38 verwendet.

In den Figuren 6 und 7 ist eine Reinigungs-, Beschichtungs- und Trocknungsanlage dargestellt, die' zur Durchführung des Verfahrens dient. Das Substrat 10 befindet sich auf einem Vakuumhalter 56, der sich in einem· Transportrahmen 58 um■180° dreht und von einstellbaren Kabeln 42

gehalten wird. Diese laufen um Riemenscheiben 44 und 48

und werden- von ein.em Stellmotor 46 angetrieben. Der gesamte Rahmen 40 wird von einstellbaren Schraubbeinen 50 gehalten., um eine horizontale Tischoberseite 60 zu ergeben. Eine Flächenreinigungseinrichtung weist eine' rotie-20

rende Reinigungsbürste 62 auf, die von einem Antriebsmotor 64 getrieben wird und in einem Tank 70 liegt. Die Bürste 62 und der Tank 70 sind auf Rollen 72 montiert, so daß sich der Tank und die Bürste quer zur ■Fortbewegungsrichtung der Vakuumhalterung 56 durch Führungen 76 und 74

sowie durch einen Kabelzylinderantrieb 66 bewegen können.

Es ist ferner ein unabhängiger Kabelzylinderantrieb 68 für die Oberflächen-Spülanlage vorgesehen, die einen in einem Tank 84 angeordneten zylindrischen, porösen Applikator 82 aufweist. Im Tank 84 befindet sich ein als Spülfluid dienendes Lösungsmittel. Der Tank 84 und der ^ zylindrische Applikator 82 sind auf Rädern 86 montiert, die auf Bahnen 78 und 80 laufen.

Figur 6 zeigt ferner eine Plasmakammer 90, die durch eine Hebevorrichtung 92 in senkrechter Richtung derart auf und "^ ■ ab bewegbar ist, daß die Plasmakammer 90 das umgekehrte Substrat berühren kann.

Der zylindrische Applikator 12 und der Wiedergewinnungstank 14 bilden die Beschichtungsaufbringungsstation, die "J 5 . beispielsweise ein in Figur 6 schematisch dargestelltes Stickstofflager aufweist. Eine Infrarot-Heizplatte 94 dient zum Trocknen des Beschichtungsstoffes. Die gesamte Anlage ist von einer Haube 52 mit einer Entlüftung durch einen Abluftkanal 54 versehen. Gemäß Figur 6 ist der Transportrahmen 56 nach dem Trocknen um 180 schwenkbar, um nach dem Trocknen die beschichtete Substratfläche in der Entladestation nach oben zu richten.

Die Figuren 9, 10 und 11 zeigen andere Ausführungsformen des Fluidapplikators. Bei der Ausführung gemäß Figur 9

ist der unte're Teil des zylindrischen Applikator^ mit einem .Feststoff gefüllt, um in diesem Bereich eine radiale Ausströmung .von Beschichtungsstoff auszuschließen.
Bei der Ausführung gemäß Figur 10 ist die zylindrische Fläche derart verändert, daß sie einen abgeplatteten Querschnitt aufweist.

Bei der Ausführung gemäß Figur 11 ist die zylindrische Fläche so verändert, daß sie einen dreieckigen Querschnitt hat.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Präzisionsbeschichtung auf eine Substratfläche in einer sorgfältig überwachten, sauberen Umgebung aufgebracht. Die Vorrichtung und das Verfahren zum Aufbringen von gleichmäßig

dünnen Schichten sind dadurch ermöglicht, .in dem ein eng verbundener Oberflächenvorbereitungsvorgang vor dem Aufbringen der dünnen Fluidschicht durchgeführt wird. Gemäß den Figuren 4,6 und 7 umfassen die anfänglichen Substratbearbeitungsstufen die Substratreinigung mit einem geeig-

. '

nete.n Lösungsmittel zur Entfernung von Oberflächenverunreinigungen, einen Trocknungsvorgang, der typischerweise eine Lösungsmittelverdampfungstechnik wie kontrollierter Gasstrom und Plasmabehandlung zur Verfolgung von organischer Entfernung und vollständiger Dehydration umfaßt.

Ebenso werden der Zusammenhalt der Schichtdicke und die

" Gleichmäßigkeit dadurch verbessert, daß nach dem Aufbringen der dünnen Schichten eine Lösungsmitte!verdampfung und ein Schichtausheizen eng angeschlossen werden. Alle Verarbeitungsschritte können mit Stickstoff oder mit anderen inerten Gasen gespült werden, um eine Sauerstoff- und Feuchtigkeitsberührung bei der Aufbringung auszuschalten.

.Die Fläche des porösen, zylindrischen Applikators kann konvex, elliptisch oder in -anderer Weise gegenüber der Zylinderform abgewandelt sein, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen. Es wird darauf hingewiesen, daß ein poröser, zylindrischer Applikator auch zum Reinigen und Spülen der Substratfläche mit einem Lösungsmittel vor der

Schichtaufbringung verwendbar ist.
■

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten dünnen, gleichmäßigen Beschichtungen sind verhältnismäßig fehlerfreie Beschichtungen aufgrund der verbesserten Entfernung von teilchenförmiger Verunreinigung und absorbierter Oberflächengase, aufgrund verbesserter Gleichmäßigkeit d.er Schichtaufbringung für die gesamte Substratfläche und aufgrund von verbesserten optischen Qualitäten der Schicht mit minimaler Musterung aufgrund einer gleichmäßigeren Ablösung des Hinterkanten-Beschichtungsfluid-

meniskus.

Der poröse, zylindrische Applikator 12 bes.teht beispielsweise aus Metall, aus Kunststoff oder aus Keramik. Er ist ■ so gebaut, daß er eine gleichmäßige, verbundene, offenzellige Struktur darstellt. In der Praxis ist zur Erzielung einer laminaren und gleichmäßigen Abwärtsströmung 5

der Schicht über die konvexe Fläche des Zylinders die radiale Fluidströmung, die durch die Beschichtungsanlage zirkuliert, dadurch reduziert, in dem die Strömung durch den unteren Teil des Rohrs gemäß Figur 8 abgedeckt ist.

Die. Abdeckung läßt sich dadurch wirksam erzielen, daß . .

.Poren mit einer harzartigen oder wasserglasartigen Zubereitung versiegelt sind.

Gemäß Figur 3 ist die Fluidströmungsgesqhwindigkeit R an

der Außenfläche des Zylinders von den Z-ylinderf lächen- ·■ .

Parametern abhängig, wozu die Wandstärke f und der mittlere Porendurchmesser d zählen. Der poröse Zylinder liefert auf wirksame Weise gefilterten Beschichtungsstoff unmittelbar vor der Substratberührung und kontrolliert

somit auf sehr wirksame Weise eine mögliche Fluidverunrei-20

ηigung.

Das umgekehrte Substrat ist so angeordnet, daß es beinahe die Oberseite des Zylinders in einer Horizontalebene oder

in einer geringfügig dazu geneigten Ebene berührt und · .

damit den strömenden Beschichtungsstoff tangential er-

faßt. Figur 3 zeigt Einzelheiten der Fluidberührungsparameter in dem Übergangsbereich vom Substrat zum Fluid. Eine Fluidabwärtsströmung und ein Abfließen treten an .beiden Seiten der konvexen Flächen des zylindrischen Applikators auf. Die Länge der Fluidkontaktstrecke X zwisehen dem Vorderkantenmeniskus L und dem Hinterkantenmeniskus -T wird für einen bestimmten zylindrischen Applikator durch verschiedene Parameter bestimmt zu denen die Höhe des Substrats- h über dem porösen Rohr, die Fluidströmung'sgeschwindigkeit R, die Fluidviskosität Eta,die -IO Fluidtemperatur Τ~, die Substrattemperatur T und die Bewegungsgeschwindigkeit V des porösen zylindrischen Applikators zählen.

Das Abführen von überschüssigem Beschichtungsstoff wird durch die Schwerkraft und die laminare Abwärtsströmung der absinkenden, feuchten Schicht auf der konvexen Fläche des porösen des Zylinders unterstützt. Die aufgebrachte Überschußflüssigkeit wird aus der Schicht durch die Schwerkraft von beiden konvexen Flächen des Zylinders abgezogen·, da die Kohäsionskräf te zwischen Flüssigkeit und Flüssigkeit geringer sind, als die Adhäsionskräfte zwischen Flüssigkeit und Feststoff. Eine gleichmäßige und gerade Ablösung des Meniskusübergangs sowohl an der Vorderkante, als auch an der Hinterkante wird durch die · gleichmäßige Abwärtsströmung des absinkenden, nassen

Films auf der konvexen Fläche des zylindrischen Applikators unterstützt.

Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens " liegt in den minimalen Filterungsanforderungen für die Beschichtungslösung, da Verunreinigungen in den vorhergehenden Reinigungs-, Spül- und Plasmareinigungsschritten entfernt werden; außerdem wird das Beschichtungsfluid nur minimal der Umgebung ausgesetzt, die normalerweise Verunreinigungen aufgrund von Feuchtigkeit, Gasabsorption und/oder suspen-' dierten Teilchen einführt. Das Verschließen der Poren an der- Unterseite des porösen Zylinders 12 reduziert die durch die Anlage umgewälzte Fluidmenge in entsprechender Weise. Dies ist insbesondere für manche Fotolacklösungen erwünscht, -die sich aufgrund von Schereff.ekten chemisch verändern, wenn sie durch Membranfilter mit Porengrößen von weniger als einem Mikron bei höheren Drücken als 2 bar gedruckt werden.

Gemäß Erfindung sind sehr dünne Schichten von Fotolack

auf verschiedene Flächen aufbringbar, beispielsweise auf Glas, Keramik und Metallsubstratflachen, die Dicken bis hinunter zu 0,2 ,u haben und eine durchgehende Gleichmäßigkeit von plus oder minus 1 % besitzen. Gemäß Figur 3 werden die Dicke und die Konstanz der Schicht durch die

Lösungsvi'skosität Eta, die Abzugsgeschwindigkeit v, die

■ --■■■■ — · "

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Fluidströmungsgeschwindigkeit R, die Substrathöhe h über dem 'Rohr, die Substratflächeneigenschaften und die Verdunstungsgeschwindigkeit e gesteuert, die durch die Temperaturen T und T_f, durch die Temperatur der Substratoberfläche und des Beschichtungsstoffes beeinflußt werden. 5

Gemäß Figur 5 unterstützt eine Zirkulation der Beschichtungslösung durch den Beschichtungsstoffbehälter, der etwa ein Besehichtungsstoffvolumen in einer Menge von mehreren Größenordnungen mehr als di'e durch die übrige

Anlage zirkulierende Fluidmenge enthält, die Minimierung von Schwankungen in der Feststoffkonzentration des Beschichtungsstof f es über einen Zeitraum aufgrund von Lösungsmittelentfernung durch Verdampfung.·

Eine Gleichmäßigkeit der Feststoffkonzentrat ion des Beschichtungsf luids läßt sich dadurch le.icht erhalten, in dem das Lösungsmittel im Besehichtungsstoffbehälter richtig eingestellt wird, wie dies durch Analyse des Beschich-

tungsfluids bestimmt wird.
20

Ein Lösungsmitteltank und ein Abfalltank sind zweckmäßig, um die Beschichtungsanlage an allen erforderlichen Stellen sowie am Ende des Vorganges mit einer Reinigungsmög-

lichk.eit zu versehen. Ein übliches Verfahren ist das 25

Ablassen des Beschichtungsfluids in den Beschichtungs-

stoffbehälter und das anschließende Reinigen der Anlage mit Lösungsmittel, bis der gewünschte Grad an Beschichtungsstoffentfernung erreicht ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels

·

näher erläutert:

Es wurde ein typisches Cavex-Verfahren mit den Einrichtungen gemäß Figur 7 und 8 durchgeführt. Das Substrat 10 war eine 4,76 mm dicke Glasplatte, die zuvor mit einer Indium-.oxidbeschichtung versehen war. Das Substrat soll für Flüssigkristallanzeigen verwendet werden.

Als Transportvorrichtung diente eine Vorrichtung gemäß den Figuren 6 und 7, die eine Stellvorrichtung zum

Transportieren der Substrathalterung durch die folgenden Bearbeitungsstationen aufwies: ·

Station 1: Ladestation ·

Station 2: Oberflächenwaschstation

Station 3: Oberflächenspülstation

Station 4: Plasmaoberflächenbehandlungsstation
Station 5: Beschichtungsaufbringungsstation
Station 6: Trocknungsstation

Station 7: Entladestation
·

Vor der Beschichtung erfolgen folgende Reinigungsvorgänge:

1. Das Substrat wurde eingeladen und umgedreht.

2. In der Oberflächenwaschstation wurden teilchenförmige, '

organische und anorganische Verunreinigungen losgelöst und entfernt. Hierzu drehte sich eine Nylonbürst.e 12 mit einem Außendurchmesser von 52,39 mm mit 120 U/Min, deren Drehzahl zwischen 50 bis 200 .U/Min einstellbar

war. Zum Befeuchten der rotierenden Bürste wurde Iso- - ·

propylalkohol verwendet. Alkohol wurde andauernd durch ein 0,2 .u tiefes Filter gefiltert.

3". In der Oberflächenspülstation wurde ein stationärer

poröser Applikator 82 zur konstanten Spülnetzung der ■ · _

Oberfläche des Substrats mit Isopropylalkohol für die Entfernung von Verunreinigungen verwendet. Der Alkohol wurde konstant durch ein 0,2 .u tiefes Filter gefiltert. -

4. In der Plasmaoberflächenbehandlungsstation wurden Feuchtigkeitsspuren, absorbierte gasförmige und organische Verunreinigungen entfernt, um eine maximale Oberflächennetzung zu erreichen. Nachdem das Substrat

in diese Station gebracht wurde, wurde die Plasmava-25

kuumkammer 90 nach oben gegen eine Stützpalette ge-

drückt. Die Vakuumkammer 90 wurde auf 1 Torr evakuiert, worauf ein Sauerstoffplasma 40 Sekunden lang eingerichtet wurde. Das Substrat 10 erreichte dabei
eine Temperatur von 50 C.

5. Nun erfolgt die Beschichtung in der Beschichtungsaufbringungsstation, wobei positiver Fotolack, und zwar
Shipley 1350 J wurde bei 15" Feststoffgehalt aufgebracht. Das Material wurde andauernd durch ein 0,2.um tiefes Filter' gefiltert.
10

Der Förderdruck zum zylindrischen Applikator lag bei 0,98 bar. Die Porengröße des zylindrischen Applikators betrug 10 .u. Der zylindrische.Applikator drehte sich mit einer Geschwindigkeit von 10,16 cm/min. Es wurde eine Beschichtungsdicke von 0,75 .u erhalten.

6. In der Trocknungsstation wurde eine Infrarotstrahlungsplatte 94 zum Trocknen der Beschichtung verwendet. Die

Plattentemperatur war auf t=177 C eingestellt. Die Querströmung von Luft betrug 30 cm/min. Die Trocknungszeit betrug 4 Min. Die Substrattemperatur, betrug nach 4 Min. 33,3°C.

7. In der Entladestation wurde das Substrat 10 mit der ' richtigen Seite nach oben geschwenkt und von der Palette abgenommen.

Es ist Ziel der Erfindung, eine Substratbeschichtung in einer "sauberen" Atmosphäre aufzubringen, wobei das Reinigen, Spülen, Plasmabehandeln und Trocknen mit der Meniskusbeschichtung koordiniert wird,' um filmartige dünne Schichten von hoher Integrität, al ^o geringe Fehlerdichte, ausgezeichneter Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit zu schaffen. Figur 4 faßt solche Verfahrensschritte zusammen, die -eng mit dem erfindungsgemäßen Meniskus-Beschichtungsverfahren für die Bildung einer dünnen, gleichmäßigen und fehlerfreien Beschichtung gekoppelt sind.

Die ■Reinigungsverfahren umfassen die Wäsche mit einem Lösungsmittel unter Verwendung von Bürsten, -das Ultraschallwaschen und/oder andere mechanische Waschverfah-"¹^ ren. Das Substrat wird anschließend mit hochreinem Wasser und/oder Lösungsmittel gespült, bevor die Lösungsmitteltrocknung und -Entfernung erfolgt. Ein poröser, zylindrischer Applikator wird außerdem zum Reinigen und Spülen des Substrats mit Lösungsmitteln ver-

wendet. Das Lösungsmitteltrocknen umfaßt Verdampfungsvorgänge durch gesteuerte Gasströmung und/oder Vakuumverfahren. Außerdem lassen sich Lösungsmittelverunreinigungen durch Ofenheizung und/oder Pläsmabehandlung entfernen. Die reinen und trocknen Substrate wer-

den dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren meniskus-

beschichtet. Die Fluidfilm-Trockenschritte sind ähnlich wie die LösungsmittelTrocknung und -Entfernung. Einige der beim Trocknen und Beschichten auftretenden Vorgänge werden mit Stickstoff und/oder anderen inerten Gasen gespült, um einen Kontakt durch Sauerstoff und Feuchtigkeit zu verhindern.

Das erfindungsgemäße Präzisionsbeschichtungsverfahren ist in zah-lreichen Gebieten der Mikroelektronik, und zwar in der Fotolithographie, zweckmäßig anwendbar:

1-. Fotolack läßt sich auf Siliciumbausteine aufbringen, wobei eine 1 .u Lithog.raphie zur Herstellung von Speicherschaltungen mit zunehmenden Dichten von

. 65 k bis 256 k Bits und von Mikroprozesschips mit

bis zu 32 Bits verwendet wird.

2. Fotolack wird auf. runde, quadratische oder rechteckige Siliciumplatten für Solargeräte aufgebracht.

.

3. Fotolack wird auf Glasträger wie Plasma und Flüssig-.

kristallanzeigen, Dünnfilmeinrichtungen, Masken
etc. aufgebracht.

4. Fotolack wird auf hydriertes Schaltkreismaterial

beispielsweise Keramik (Aluminiumsilikat) aufgebracht.

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-Zl-

5. Beschichtungen wie Polyimide, nichtreflektierende Stoffe, stromleitende Filme, Zusatzmittel etc. lassen sich auf Siliciumplättchen, Gläser, metallisiertes Glas und Keramikflächen aufbringen.

6. Andere Beschichtungen,' beispielsweise Reinigungsfluide, Spülstoffe und gasförmige Trocknungsmittel lassen sich auf Substrate nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufbringen.

hu/do

Claims

Patentansprüche

1_t Verfahren zur Meniskusbeschichtung eines Gegenstandes, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

A) Leiten eines Beschichtungsstoffes durch durchlässige und sich schneidende, geneigte Flächen zur Bildung einer nach unten gerichteten Laminarströmung aus Beschichtungsstoff an der Außenseite der geneigten Flächen;

B) Vorschieben eines zu beschichtenden Gegenstandes in einer Tangentialebene an die Laminarströmung des Beschichtungsstoffes derart, daß eine Fläche des Gegenstandes die Laminarströmung des Beschichtungsstoffes im Scheitelpunkt" der geneigten Flächen schneidet;

C) Unterstützen von Menisken des strömenden Beschlchtungsstoffes sowohl an der Vorderkante, als auch an der Hinterkante des den Gegenstand berührenden Beschichtungsstoffes; und

C) gleichmäßiges Ablösen der beschichteten Fläche des Gegenstandes von der Laminarströmung des Beschichtungsstof f es .
2. Verfahren zur Meniskusbeschichtung eines Gegenstandes,, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

A) Leiten eines Beschichtungsstoffes durch durchlässige und sich schneidende, geneigte. Flächen, um eine nach unten gerichtete Laminarströmung des Beschichtungsstof f es an der Außenseite der geneigten Flächen zu bilden; ^:

B) Vorschieben der durchlässigen und" geneigten Flächen in einer Tangentialebene gegen die Gegenstandsfläche derart, daß die zu beschichtende Fläche die Laminarfläche des Beschichtungsstoffes im Scheitel der geneigten Fläche schneidet;

C) Unterstützen von Menisken des Beschichtungsstoffes sowohl an der Vorderkante als auch' an der Hinterkante des Beschichtungsstoffes, der den Gegenstand berührt

D) Gleichmäßiges Ablösen der beschichteten Fläche des Gegenstandes von df ^r nach un*en· gerichteten Laminarströmung des hescf' chtungss· off es .
3. Verfahren zur Meniskusb·, schichtung eines Gegenstandes, gekennzeichnet durch die Schritte:

A) Leiten eines Beschichtungsstoffes durch durchlässige und sich schneidende, geneigte Flächen, um •eine nach unten gerichtete Laminarströmung des Beschichtungsstoffes an der Außenseite der geneigten Flächen zu bilden;

B) Vorschieben eines zu beschichtenden Gegenstandes in einer Tangentialebene gegen die durchlässigen und geneigten Flächer , während gleichzeitig die geneigten Flächen in Lingsrichtung gegen den Gegenstand derart vorgeschoben werden, daß die Fläche des Gegenstandes die Laminarströmung des Beschichtungsstoffes im Scheitelpunkt der geneigten Flächen schneidet;

C) Unterstützen von Menisken des Beschichtungsstoffes sowohl an der Vorderkante, als auch an der Hinterkante des den Gegenstand berührenden Beschichtungsstoffes ;

D) gleichmäßiges Ablösen der beschichteten Fläche des Gegenstandes von der nach unten gerichteten Laminarströmung des Beschichtungsstoffes.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterstützen der Menisken durch Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit des Beschi.chtungsstof f es und der Vorschubgeschwindigkeit des Gegenstandes bewirkt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Fläche des Gegenstandes der-

■ art umgedreht wird, daß. der Gegenstand selbst den Beschichtungsstoff · während des Beschichtens abschirmt .
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsch .^geschwindigkeit des· .zu beschichtenden Gegenstandes derart eingestelllt wird, daß eine Reinigung der Substratfläche durch die Laminarströmung von gefiltertem Beschichtungsstof f durch 'die durchlässigen und geneigten 'Flächen gereinigt wird, während die nach unten gerichtete Laminarströmung des Beschichtungsstof f es- die Entfernung von überschüssigem, auf die Subst~atflache aufgebrachten Beschichtungsstoff zu entfet nen hilft.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsstoff aus dem Inneren- und durch die Wand eines stationären Zylinders ausströmt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsstoff in ungeordneten radialen Strömen durch die Wand des stationären Zylinders strömt.
•9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, .. daß die untere Wand des Zylinders derart abgedeckt wird, daß eine Durchströmung mit Beschichtungsstoff ausgeschlossen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsstoff während seines Fließens gleichzeitig gefiltert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsstoff während des Fließens durch den Zylinder gefiltert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand vor dem Fließen des Beschichtungsstoff es zunächst gewaschen und gespült wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstandsoberfläche vor dem' Fließen des Beschichtungsstoffs durch Plasma gereinigt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstandsoberfläche nach dem Beschichten getrocknet wird'. .
15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsstoff in einem Filtermedium unterhalb der Zylinderfläche gefiltert wird.
16. Verfahren . nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Beschichtungsstoff ein Reinigungsfluid verwendet.
17. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Beschichtungsstoff ein Spülmittel verwendet. . .'
18. Verfahren nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsstoff ein gasförmiges Trocknungsmittel ist, wodurch Gas, das durch eine in geringer Entfernung von der Gegenstandsoberfläche liegende

durchlässige Fläche strömt, die Verdampfung von Feuchtigkeit und von Lösungsmitteln von der Substratoberfläche unterstützt.