DE4021621A1

DE4021621A1 - Verfahren und vorrichtung zur belackung einer oberflaeche mit schutzlack oder fotolack

Info

Publication number: DE4021621A1
Application number: DE19904021621
Authority: DE
Inventors: Eberhard Muehlfriedel
Original assignee: HAMATECH GmbH
Current assignee: Steag Microtech GmbH
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1991-01-24

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Er findung.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Arbeitsweise

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 von

- Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche
- Viskosität des Lackes
- Temperatur des Lackes und des Substrats
- Lösungsmitteldampfkonzentration

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.

Das Substrat 25 kann anschließend automatisch aus der Haltevorrichtung 26 entnommen und in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.

Claims

1. Verfahren zur Belackung der Oberfläche eines Substrats mit Schutz lack oder Fotolack, dadurch gekennzeichnet, 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.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober fläche des Substrats so gehaltert wird, daß sie mindestens nahezu fugenlos in die sie umgebende Halterung übergeht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lack verwendet wird, dessen Viskosität gegenüber der beim Auftropfen auf ein Substrat und Abschleudern von diesem verwendeten Viskosität herabgesetzt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vis kosität auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird, insbesondere durch Zugabe von Lösungsmittel.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (12) zur Erzeugung eines nach oben austretenden Lackschwalls (20) und eine bewegliche Haltevorrichtung (26, 28) zur Aufnahme des Substrats (25) vorgesehen sind, wobei die Haltevor richtung (26) zur Aufnahme des Substrats (25) in der Weise ausge bildet ist, daß dessen Oberfläche (32) nach unten weist und mindestens nahezu waagerecht verläuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (12) zur Erzeugung eines nach oben austretenden Lack schwalls (20) eine Austrittsfläche aufweist, die bevorzugt als Sinter körper (14) ausgebildet ist und der der Lack (11) unter Druck von innen (15) zuführbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack (11) unter einem Druck von etwa 0,1 bis 0,3 bar zuführbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper (14) aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, aus gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper (14) aus Keramik ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper (14) als Oberteil eines Hohl körpers (12) ausgebildet ist, dessen Innenseite (15) der Lack (11) unter Druck zuführbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (12) als Rohr ausgebildet ist, dessen Oberteil vom Sinter körper (14) gebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Lacks (11) ein oben offener Behälter (10) vorge sehen ist, und daß der Hohlkörper (12) etwa in Höhe des Füllstands (9) des Lackes angeordnet ist, so daß vom Substrat (29) zurücktropfender Lack (38) direkt in den Behälter (10) zurückfällt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (12) in den Lack (11) im Vorratsbehälter (10) eintauchend ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (26) eine Aussparung (30) zur waagerechten Aufnahme des Substrats (25) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im an der Haltevorrichtung (26) aufgenommenen Zustand die zu belackende Oberfläche (32) des Substrats (25) im wesentlichen fugen- und stufen los in eine sie umgebende Fläche (33, 34) der Haltevorrichtung (26) übergeht, welche so die zu belackende Fläche (32) des Substrats (25) fugenlos vergrößert.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die umgebende Fläche (33, 34) ebenfalls bereichsweise mindestens nahe zu waagerecht ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die umgebende Fläche (33, 34) in Richtung vom Substrat (25) weg in mindestens einen nach unten weisenden Tropfrand (35, 36) über geht.