DE9103494U1

DE9103494U1 - Vorrichtung zur Belackung von Substraten

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Publication number: DE9103494U1
Application number: DE9103494U
Authority: DE
Original assignee: Hamatech Halbleiter-Maschinenbau und Technologie 7137 Sternenfels De GmbH
Current assignee: Hamatech Halbleiter-Maschinenbau und Technologie 7137 Sternenfels De GmbH
Priority date: 1991-03-21
Filing date: 1991-03-21
Publication date: 1992-07-16
Anticipated expiration: 2001-03-22

Description

Vorrichtung zur Belackung von Substraten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belackung von Substraten, mit einem Substrathalter, welcher zum Ausschleudern von Lack drehend antreibbar ist.

Nach dem Stand der Technik werden rechteckige Substrate zur Belackung horizontal auf einem Drehteller befestigt. Auf den Mittelpunkt des Substrates wird von oben über eine Düse eine bestimmte Lackmenge aufgetropft. Danach wird der Drehteller in Bewegung gesetzt. Durch die Zentrifugalkraft wird der Lack während der Drehbewegung auf dem Substrat verteilt. Ein Teil des Lackes wird dabei über den Rand des Substrates weggeschleudert. Die erreichbare Gleichförmigkeit der Lackdicke hängt von der Größe der Beschleunigung und von der Geschwindigkeit der Drehbewegung ab.

Schwierigkeiten mit der Gleichförmigkeit der Lackdicke gibt es bei diesem bekannten Verfahren vor allem im Bereich der Ecken des Substrats. Dort bilden sich gewöhnlich Streifen höherer und geringerer Lackdicke aus, welche zum Mittelpunkt des Substrates konzentrisch sind. Damit wird die Gleichförmigkeit der Lackdicke wesentlich verschlechtert.

Um den Lack abzufangen, der über den Substratrand hinausgeschleudert wird, und um die Belackungsstation überhaupt zu schützen, werden solche Belackungs-Drehteller gewöhnlich in eine Art Topf eingebaut. Dabei läßt es sich nicht vermeiden, daß Lackspritzer auch auf die Seitenflächen der Substrate gelangen. Dies ist für die Weiterbearbeitung der Substrate ungünstig.

Eine Aufgabe der Erfindung wird deshalb darin gesehen, die bekannten Belackungsvorrichtungen dieser Art im Hinblick auf die vorgenannten Kriterien zu verbessern.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer eingangs genannten Vorrichtung dadurch gelöst, daß der Substrathalter in einem an seiner Oberseite verschließbaren Topf angeordnet ist, welcher zusammen mit dem Substrathalter drehend antreibbar ist. Der Drehteller Wird also sozusagen als "Drehtopf" ausgebildet, in dem sich beim Schleudervorgang die Luft mitdreht. Dadurch wird beim Schleudervorgang die Relativbewegung zwischen dem Substrat und der es umgebenden Luft herabgesetzt. Die Erfindung eignet sich mit besonderem Vorteil für die Belackung von Glasmasken für die Halbleiterfertigung und ist besonders dann von Vorteil, wenn die Lackschicht auf dem Substrat sehr gleichförmig sein soll und es vermieden werden soll, daß Lack auf die Seitenflächen des Substrats gelangt.

Als sehr vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung erwiesen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Substrathalter auf einer Erhöhung am Boden des Topfs angeordnet ist. Das Substrat wird hierbei also auf einer Art erhöhtem Sockel oder Podest am Boden des Drehtopfs und in dessen Zentrum angeordnet, so daß vom Substrat weggeschleuderter Lack nach unten abfließen kann und nicht auf das Substrat zurückgespritzt wird.

Die Vorrichtung wird ferner mit Vorteil so ausgebildet, daß an der Oberseite des Topfes eine Be- und Entladeöffnung vorgesehen ist, der ein Schließorgan zu ihrem dichten Verschluß zugeordnet ist. Dadurch, daß das Schließorgan den Topf oben dicht verschließt, dreht sich die Luft im Topf mit diesem, und es ergeben sich deshalb im Inneren des Topfes beim Schleudern Verhältnisse, welche die Ausbildung einer homogenen Lackschicht auf dem Substrat außerordentlich begünstigen und unterstützen. Zum Be- und Entladen, sowie zum Aufbringen des Lacks, wird das Schließorgan entfernt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, an der peripheren Wand des Topfs mindestens eine Öffnung vorzusehen, welche dessen Innen-

seite mit der Außenseite verbindet. Zweckmäßig werden mehrere, gleichmäßig verteilte Öffnungen dieser Art vorgesehen, und über diese wird beim Schleudern die überschüssige Lackmenge aus dem Topf herausgeschleudert. Gleichzeitig bewirken diese Öffnungen, daß im Innenraum des Topfs ein Unterdruck entsteht, welcher das Schließorgan dicht gegen den Rand des Topfs saugt.

Dabei wird die Vorrichtung ferner mit Vorteil so ausgestaltet, daß die mindestens eine Öffnung im Bereich des Bodens des Topfs, und vorzugsweise auf dem Niveau dieses Bodens, angeordnet ist. Der Lack kann so in einem natürlichen Gefälle nach außen abfließen.

Auch geht man bevorzugt so vor, daß die Innenflächen des Topfs so ausgebildet sind, daß sich Fluide ungehindert vom Substrathalter in Richtung der mindestens einen Öffnung bewegen können. Man vermeidet so ein Zurückschleudern von Lacktropfen, und der vom Substrat abgeschleuderte Lack kann ungehindert an die Außenwand des Topfes geschleudert werden, von wo er über die bereits erwähnten radialen Offnungen aus dem Topf austreten kann.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an einer Innenfläche des Topfs oder des Deckels mindestens ein Element befestigt ist, welches von dieser Innenfläche in das Innere des Topfs ragt. Man erreicht so, daß bei der Beschleunigung des Topfs die in diesem befindliche Luft bereits bei niedrigen Drehzahlen mitbeschleunigt wird und man eine noch gleichmäßigere Verteilung des Lacks auf dem Substrat erhält.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den übrigen Unteransprüchen. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehtopf nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Abwandlung von Fig. 1, bei der am Deckel Lüfterschaufeln befestigt sind, welche in den Innenraum des Topfs ragen,

Fig. 3 Eine Draufsicht von unten auf den Deckel des Topfs der Fig. 2, und

Fig. 4 eine weitere Abwandlung der Erfindung, bei der Lüfterschaufeln im Inneren des Topfs vorgesehen sind.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Belackungsvorrichtung 10. Diese hat einen rotierend antreibbaren Topf 11, der auf einem Drehteller 12 befestigt ist. Letzterer hat auf seiner Oberseite einen Substrathalter 13, auf dem schematisch ein Substrat 14 dargestellt ist, gewöhnlich ein rechteckförmiges oder quadratisches Substrat, z.B. eine Glasplatte, die mit Lack beschichtet werden soll, um anschließend eine Glasmaske herzustellen. Das Substrat 14 wird z.B. auf dem Substrathalter 13 durch Vakuum festgesaugt, und dazu hat der Substrathalter 13 entsprechende, nicht dargestellte Vakuumbohrungen. Im Rahmen der Erfindung können aber auch andere Substrathalter verwendet werden, wie sie dem Fachmann bekannt sind.

Der Boden 15 des Topfs 11 ist mit dem Drehteller 12 dicht und drehfest verbunden, z.B. in der dargestellten Weise. Ausgehend vom Substrathalter 13 hat der Boden 15 auf seiner Innenseite zunächst einen flachen Abschnitt 16, der etwa gleich hoch oder etwas tiefer liegt wie die Oberseite des Substrathalters 13. Über eine kegel stumpfförmige Fläche 17 geht dieser Abschnitt über in einen tiefergelegenen, kreisringförmigen Abschnitt 18, von dessen Außenseite radiale Öffnungen 19 zur Außenseite des

Topfs 11 führen. Diese Öffnungen 19 liegen bevorzugt etwas tiefer oder auf dem gleichen Niveau wie der kreisringförmige Abschnitt 18, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Offnungen 19 durchdringen einen senkrechten Wandabschnitt 22 des Topfes 11.

Der senkrechte Wandabschnitt 22 schließt, wie dargestellt, an den Boden 15 an und geht nach oben über in einen kegelstumpfförmig nach innen geneigten Wandabschnitt 23, der - wie dargestellt innen eine schräge Wandfläche 25 hat, die ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Der Wandabschnitt 23 endet oben bei einer Be- und Entladeöffnung 26, zu deren lösbarem Verschluß ein abnehmbares Schließorgan 27 dient, hier dargestellt als runder, flacher Deckel, der mit einem Flansch 28 auf dem oberen, flachen Rand 29 des Wandabschnitts 23 dichtend aufliegt und durch beispielsweise vier Stifte 31 gegen Verdrehung gesichert ist.

Der Drehteller 12 ist, wie dargestellt, mit einer Antriebswelle 33 verbunden, zu deren Antrieb ein nur schematisch angedeuteter Motor 34 dient, gewöhnlich ein kollektorloser Gleichstrommotor. Die ganze Anordnung (Motor, Drehteller, Topf) wird auf einem geeigneten Tisch, Unterschrank oder dergleichen montiert, wie das dem Fachmann bekannt ist, weshalb diese Teile nicht dargestellt sind.

Wie man erkennt, hat der im Topf 11 gebildete Hohlraum 35 etwa die Form des Seitenrisses eines auf dem Gesicht (face down) liegenden modernen Telefonhörers, oder die Seitenrißform eines auf dem Gesicht liegenden Tellers.

Der Topf 11 und der Deckel 27 können aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt werden, z.B. aus Polypropylen, oder aus einem metallischen Werkstoff.

Arbeitsweise von Figur 1

Vor dem Belacken wird zunächst der Deckel 27 abgenommen, und das zu belackende Substrat 14 wird - durch die Öffnung 26 hindurch auf dem Substratträger 13 befestigt, z.B. durch Vakuum.

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Danach wird auf das - noch stillstehende - Substrat 14 in der Mitte Lack aufgebracht, z.B. von Hand oder mittels einer geeigneten automatischen Lackdüse, die in der Zeichnung nicht

dargestellt ist. Dieser Lack bildet dort ein kleine Pfütze 40 mit einem Durchmesser von z.B. 3 cm.

Nun wird der Deckel 27 mit seinem Flansch 28 auf den oberen Rand 29 des Topfes 11 aufgesetzt. Über die Stifte 31 wird er gegen Drehung gesichert. Danach wird der Motor 34 eingeschaltet, der innerhalb eines genau vorgeschriebenen Zeitraums die Drehzahl linear, also rampenförmig, auf eine gewünschte Schleuderdrehzahl hochfährt. Während des Schleudervorgangs entsteht durch die Öffnungen 19 ein leichter Unterdruck im Hohlraum 35, und dieser Unterdruck saugt den Deckel 27 dicht auf den Rand 29 und dichtet den Topf 11 dadurch an seiner Oberseite ab. Gleichzeitig wird, bedingt durch die Fliehkraft, der Lack 40 in Richtung der Pfeile 41 gleichmäßig nach außen über das gesamte Substrat 14 verteilt. Überschüssiger Lack wird über den Rand des Substrats 14 hinaus zu den Seitenflächen des Hohlraums 35 geschleudert, wie mit den Pfeilen 43 angedeutet, und wird dann über die Bohrungen 22 aus dem Topf 11 herausgeschleudert (Pfeile 44). Durch die schräge Ausbildung der Fläche 24 wird die ungehinderte Bewegung des Uberschußlackes in Richtung der Offnungen 19 begünstigt. Durch die schräge Ausbildung der Flache 25 wird außerdem dafür gesorgt, daß Lacktropfen, die vom Substrat 14 gegen diese Fläche 25 geschleudert werden, nicht auf das Substrat 14 oder dessen Rand zurückgeschleudert werden, sondern ebenfalls in Richtung der Offnungen 19 abfließen können.

Fig. 2 zeigt eine Variante zu Fig. 1. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie in Fig. 1 werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort und werden gewöhnlich nicht nochmals beschrieben.

An der Unterseite 50 des Deckels 27 sind hier, ausgehend von der Drehachse 51, vier flache Elemente 51 festgeschweißt, die senkrecht nach unten ragen und kreuzweise in radialer Richtung verlaufen, vgl. Fig. 3. Diese Elemente 51 drehen sich bei Rotation zusammen mit dem Deckel 27 und bewirken, daß die im Hohlraum 35 befindliche Luft schon bei niedrigen Drehzahlen in Umdrehung versetzt wird. Man erreicht hierdurch eine noch bessere Lackverteilung

auf dem Substrat 14.

Gemäß Fig. 4, die im übrigen mit Fig. 1 übereinstimmt, können derartige Luftschaufeln 55 auch - ebenfalls radial verlaufeniG-auf der Oberseite 16 des Topfbodens 15 befestigt sein, und zwar radial außerhalb des Substratträgers 13.

Die Maßnahmen nach Fig. 2 und Fig. 4 können auch kombiniert werden, wobei dann die vier Luftschaufeln 55 nach der Montage des Deckels 27 jeweils zwischen den Elementen 51 liegen, wie das in Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeutet ist.

Bei der Gestaltung der Luftschaufeln 51, 55 ist darauf zu achten, daß nach Möglichkeit im Hohlraum 35 eine innere Luftzirkulation vermieden wird.

Die Arbeitsweise stimmt bei den Figuren 2 bis 4 mit derjenigen von Fig. 1 überein, mit dem Unterschied, daß die Luft im Hohlraum 35 schneller beschleunigt wird.

Durch die Erfindung erhält man also eine sehr gute Gleichförmigkeit der Lackdicke, auch im Bereich der Ecken des Substrats 14.

Naturgemäß sind im Rahmen der Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich. So brauchen z.B. die Öffnungen 19 nicht genau radial zu verlaufen, sondern können auch schräg verlaufen, z.B. von innen nach außen schräg nach unten verlaufen^. Die Neigungen der Flächen 17 und 25 stellen zwar in der dargestellten Form bevorzugte Werte dar, doch sind auch andere Neigungswinkel nicht ausgeschlossen.

Der Topf 11 selbst wird bevorzugt innerhalb eines größeren Topfes (nicht dargestellt) angeordnet, z.B. um Lack aufzufangen, der aus den Offnungen 19 austritt. Solche und andere Modifikationen liegen im Rahmen des fachmännischen Tuns.

Claims

Schutzansprliche

1. Vorrichtung zur Belackung von Substraten, mit einem Substrathalter (13), welcher zum Aufschleudern von Lack drehend antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter (13) in einem an seiner Oberseite verschließbaren Topf (11) angeordnet ist, welcher zusammen mit dem Substrathalter (.13) drehend antreibbar (34) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter (13) am Boden (15) des Topfes (11) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter (13) auf einer Erhöhung (16) am Boden (15) des Topfes (11) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Topfes (11) eine Be- und Entladeöffnung (26) vorgesehen ist, der ein Schließorgan (27) zu ihrem dichten Verschluß zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf (11) als flacher, runder Topf ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (35) des Topfes, im Querschnitt gesehen, etwa dem Seitenriß eines auf dem Kopf stehenden Tellers entspricht.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der peripheren Wand (22) des Topfs (11) mindestens eine Öffnung (19) vorgesehen ist, welche seine Innenseite (35) mit seiner Außenseite verbindet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

die mindestens eine Öffnung (19) im Bereich des Bodens (15) des Topfs (11), und vorzugsweise auf dem,Niveau dieses Bodens (15),

angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Öffnung (19) unterhalb der Oberseite des Substrathalters (13) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (35) im Querschnitt etwa die Form des Seitenrisses eines Telefonhörers hat, und daß die Enden dieses "Telefonhörers" jeweils in Richtung zu einer Öffnung (19) zeigen.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen (16, 17, 18, 25) des Topfs (11) so ausgebildet sind, daß sich Fluide ungehindert vom Substrathalter (13) in Richtung der mindestens einen Öffnung (19) bewegen können.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Innenfläche des Topfs (11) oder des Deckels (27) mindestens ein Element (51; 55) befestigt ist, welches von dieser Innenfläche in das Innere (35) des Topfes (11) ragt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (51; 55) im wesentlichen flach ausgebildet ist und bevorzugt mindestens nahezu radial verläuft.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (51; 55) nach Art einer Lüfterschaufel, insbesondere der eines Radiallüfter, ausgebildet ist, um bei Antrieb des Topfs (11) die in diesem befindliche Luft mit geringer Verzögerung in Umdrehung zu versetzen.