AT516291B1

AT516291B1 - Verfahren zum Beschichten eines Substrats sowie Beschichtungsanlage

Info

Publication number: AT516291B1
Application number: ATA50787/2015A
Authority: AT
Original assignee: Suss Microtec Lithography Gmbh
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2018-02-15
Also published as: CN105457860A; DE102014113927A1; AT516291A3; JP2016104475A; US10688524B2; KR20160036501A; JP6718216B2; TW201622823A; TWI713465B; AT516291A2; DE102014113927B4; US20160089691A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats (16) mit einem Lack, mit den folgenden Schritten: - der Lack wird auf das Substrat (16) mittels einer beweglichen Düse (20) aufgesprüht, - anschließend wird der auf das Substrat (16) aufgetragene Lack mit Lösungsmittel besprüht. Die Erfindung betrifft ferner eine Beschichtungsanlage zum Belacken von Substraten.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betritt ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einem Lack sowie eine Beschichtungsanlage zum Belacken von Substraten.

[0002] In Mikro- und Nanofabrikationsprozessen kommen üblicherweise Lacke zum Einsatz, die auf das zu bearbeitende Substrat in einer Schicht aufgetragen werden. Mithilfe dieser Lacke können z. B. Masken auf den Substraten erzeugt werden, mit deren Hilfe auf dem Substrat eine gewünschte Struktur erzeugt werden oder Bearbeitung erfolgen kann. Zu diesem Zweck sind die Lacke beispielsweise lichtempfindlich, sodass die gewünschte Struktur mithilfe einer optischen Abbildung von einer Fotomaske auf den lichtempfindlichen Lack übertragen werden kann.

[0003] Um optimale Ergebnisse zu erzielen, ist es äußerst wichtig, dass die aufgetragene Lackschicht frei von Unebenheiten und Partikeln ist. Neben Rotationsverfahren kommen zum Aufbringen des Lackes auf das Substrat auch Sprühverfahren zum Einsatz, bei denen der Lack mittels einer Düse auf das Substrat gesprüht wird. Insbesondere bei Substraten mit Topografien, d.h. Substraten, die selbst bereits vertikale, dreidimensionale Strukturen auf ihrer Oberfläche aufweisen, kann eine möglichst homogene Lackschicht wirtschaftlich nur durch Aufsprühen des Lackes erreicht werden.

[0004] Jedoch bilden sich beim Aufsprühen des Lackes Lackpartikel auf der Lackschicht, da eine gewisse Anzahl von Lacktropfen während des Fluges zwischen der Düse und Substrat austrocknet und dann bereits als (fast) ausgehärtete Lackpartikel auf die Oberfläche des Substrats bzw. des dort vorhandenen Lacks auftreffen. Diese Lackpartikel sammeln sich auf der aufgesprühten Lackschicht und führen zu Problemen beim weiteren Verarbeiten, beispielsweise beim Belichten, sowie schlussendlich zu lokalen Defekten an den erzeugten Strukturen.

[0005] In der US 5,952,050 A ist eine Düse zum Aufbringen von Lack auf einem Substrat vorgesehen; diese Düse ist ortsfest über der Mitte des Substrates angeordnet. Im Einzelnen ist hier ein Spincoating-Verfahren betroffen, bei dem der Lack durch Rotation des Substrates gleichmäßig auf dem Substrat verteilt wird. Eine Bewegung der Düse ist hier weder notwendig noch gewünscht.

[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, bei dem die auf dem Substrat aufgebrachte Lackschicht eben und frei von Lackpartikeln ist.

[0007] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einem Lack, bei dem der Lack auf das Substrat mittels einer beweglichen Düse aufgesprüht und der auf das Substrat aufgetragene Lack anschließend mit Lösungsmittel besprüht wird.

[0008] Durch das anschließende Besprühen des aufgetragenen Lackes mit Lösungsmittel werden die Unebenheiten, die sich auf dem Substrat gebildet haben, eingeebnet und die Lackpartikel, die sich auf dem Substrat angelagert haben, aufgelöst, sodass die Oberfläche des Substrats eben und (zumindest weitestgehend) frei von Lackpartikeln ist.

[0009] Dabei wird unter dem Begriff „Lack in diesem Zusammenhang eine Mischung aus einem Lösungsmittel und einem für die gewünschte Anwendung passenden Lack verstanden.

[0010] Vorzugsweise wird das Lösungsmittel lokal auf den aufgetragenen Lack gesprüht, wodurch eine gezielte Nachbehandlung des Lackes möglich wird.

[0011] In einer Ausführungsform wird zwischen dem Aufsprühen des Lackes und dem Besprühen des aufgetragenen Lackes mit Lösungsmittel der Lösungsmittelanteil des aufgetragenen Lackes so weit verringert, dass der aufgetragene Lack erstarrt. Dabei ist unter dem Begriff „Erstarren zu verstehen, dass die Viskosität des aufgetragenen Lackes derart erhöht wird, dass der aufgetragene Lack bis zur Weiterbearbeitung nicht mehr fließt. Besonders bei Substraten mit Topographien ist es wichtig, dass der Lack erstarrt, damit Kanten und Schrägen des Substrats zuverlässig mit Lack bedeckt bleiben.

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AT 516 291 B1 2018-02-15 österreichisches patentamt [0012] Der Lösungsmittelanteil des aufgetragenen Lackes muss bis und während des Besprühens mit dem Lösungsmittel in einem Bereich gehalten werden, in dem einerseits die Viskosität des aufgetragenen Lackes genügend groß ist, sodass der Lack nicht mehr fließt. Andererseits darf der Lösungsmittelanteil nicht derart verringert worden sein, dass die Lackpartikel oder Unebenheiten beim Besprühen mit Lösungsmittel nicht mehr aufgelöst oder eingeebnet werden können.

[0013] Vorzugsweise wird das Substrat und/oder der aufgetragene Lack während und/oder nach dem Aufsprühen des Lackes beheizt, wodurch auf einfache Weise der Lösungsmittelanteil des aufgetragenen Lackes reduziert werden kann.

[0014] In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Lack auf das Substrat gemäß einem vorbestimmten Sprühmuster, vorzugsweise in parallelen Bahnen, aufgesprüht, wobei das Lösungsmittel ebenfalls gemäß dem Sprühmuster auf den aufgetragenen Lack gesprüht wird. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass der aufgetragene Lack vollständig mit Lösungsmittel besprüht wird.

[0015] Vorzugsweise ist die Dauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Lack an einer Stelle des Substrats aufgesprüht wird, und dem Zeitpunkt, zu dem diese Stelle mit dem Lösungsmittel besprüht wird, konstant, wodurch gewährleistet ist, dass der aufgetragene Lack stets denselben Lösungsmittelanteil aufweist, wenn er mit dem Lösungsmittel besprüht wird.

[0016] In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Lack mittels einer Lackdüse auf das Substrat aufgesprüht und das Lösungsmittel mittels einer von der Lackdüse separaten Lösungsmitteldüse gesprüht, wodurch das Substrat schnell und effizient belackt werden kann.

[0017] Vorzugsweise werden die Lackdüse und die Lösungsmitteldüse oberhalb des Substrats parallel zum Substrat, insbesondere gleichzeitig, bewegt, sodass nur ein Antriebsmechanismus für beide Düsen erforderlich ist.

[0018] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass, wenn die Lackdüse und die Lösungsmitteldüse bewegt werden, die Lösungsmitteldüse dem Pfad der Lackdüse folgt, sodass gewährleistet ist, dass der aufgesprühte Lack anschließend mit Lösungsmittel besprüht wird.

[0019] In einer Ausführungsvariante werden die Lackdüse und die Lösungsmitteldüse in wenigstens einer zum Substrat parallelen Ebene in parallelen Bahnen oberhalb des Substrats bewegt, wobei der Abstand zwischen der Lackdüse und der Lösungsmitteldüse dem Doppelten oder einem geradzahligen Vielfachen des Abstandes der Bahnen entspricht, wodurch einerseits ein einfaches Sprühmuster verwendet wird und andererseits gewährleistet ist, dass die Lösungsmitteldüse den gleichen Pfad wie die Lackdüse nimmt.

[0020] In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt, wenn mehrere Lackschichten auf dem Substrat aufzubringen sind, das Besprühen des aufgetragenen Lackes mit Lösungsmittel nach dem Aufsprühen der letzten Lackschicht, sodass Unebenheiten und Lackpartikel der zuletzt aufgetragenen Lackschicht eingeebnet oder entfernt werden.

[0021] Beim Aufsprühen der letzten Lackschicht kann der Lack einen größeren Lösungsmittelanteil aufweisen als der Lack der zuvor aufgesprühten Lackschicht. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der Lösungsmittelanteil des aufgesprühten Lackes bis zum Besprühen des aufgesprühten Lackes mit Lösungsmittel nicht so weit verringert wird, dass die Entfernung von Lackpartikeln und Unebenheiten nicht mehr möglich ist.

[0022] Auch wenn nur eine einzelne Lackschicht auf das Substrat aufgesprüht wird, kann der Lösungsmittelanteil des verwendeten Lackes höher gewählt sein, als es bei herkömmlichen Sprühbeschichtungsprozessen ohne nachträgliches Besprühen mit Lösungsmittel der Fall wäre.

[0023] In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der aufgetragene Lack mehrmals mit Lösungsmittel besprüht, um die Qualität der Oberfläche des aufgetragenen Lackes weiter zu verbessern.

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AT 516 291 B1 2018-02-15 österreichisches patentamt [0024] Das Lösungsmittel kann Aceton oder Methylethylketon sein, wodurch bekannte Lösungsmittel verwendet werden können.

[0025] Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Beschichtungsanlage zum Belacken von Substraten, insbesondere von Substraten mit Topographien, mit einem Substrathalter, einer Lackdüse, einer Lösungsmitteldüse und einer Bewegungsvorrichtung, an der die Lackdüse und die Lösungsmitteldüse in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, wobei die Lackdüse und die Lösungsmitteldüse mittels einer Bewegungsvorrichtung oberhalb des Substrathalters gemeinsam bewegbar sind. Durch die separate Lösungsmitteldüse, die gemeinsam mit der Lackdüse bewegbar ist, ist es möglich, den auf das Substrat aufgetragenen Lack im gleich Prozessschritt mit Lösungsmittel zu besprühen und so die Lackpartikel, die sich auf dem aufgetragenen Lack gesammelt haben, aufzulösen und etwaige Unebenheiten, die beim Sprühen entstanden sind, einzuebnen.

[0026] Vorzugsweise weist die Beschichtungsanlage eine Heizvorrichtung auf, insbesondere ist der Substrathalter mit einem Heizelement versehen, wodurch der Lösungsmittelanteil des aufgetragenen Lackes in einfacherWeise verringert werden kann.

[0027] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bewegungsvorrichtung die Lackdüse und die Lösungsmitteldüse in wenigstens einer zum Substrathalter parallelen Ebene in parallelen Bahnen oberhalb des Substrathalters verfährt, wobei der Abstand zwischen der Lackdüse und der Lösungsmitteldüse dem Doppelten oder einem geradzahligen Vielfachen des Abstandes der Bahnen entspricht.

[0028] Der Abstand der Bahnen kann in etwa dem Durchmesser des von der Lackdüse erzeugten Lackstrahls auf dem zu beschichtenden Substrat entsprechen, wodurch eine besonders effiziente Belackung des Substrats möglich ist, da keine Stelle des Substrats ausgelassen oder mehrmals besprüht wird.

[0029] Bei der Bewegung der Lack- und Lösungsmitteldüse in parallelen Bahnen werden sie vorzugsweise dann quer zur Längsrichtung der Bahnen um den Abstand der Bahnen voneinander verstellt, wenn sowohl die Lösungsmitteldüse als auch die Lackdüse oder beide von den Düsen erzeugten Strahlen den Rand des Substrats erreicht haben oder bereits darüber hinaus bewegt worden sind.

[0030] Benachbarte Bahnen werden jeweils in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen abgefahren.

[0031] Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

[0032] - Figur 1 schematisch eine erfindungsgemäße Beschichtungsanlage in einer Seitenansicht, [0033] - Figur 2 die Beschichtungsanlage nach Figur 1 schematisch in einer Draufsicht, und [0034] - Figuren 3a bis 3c schematisch im Schnitt ein zu beschichtendes Substrat zu verschiedenen Zeitpunkten des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0035] In Figur 1 ist schematisch eine Beschichtungsanlage 10 dargestellt, die zur Beschichtung und Behandlung eines Substrats dient. Bei dem Substrat handelt es sich beispielsweise um einen Halbleiter, der später weiterbearbeitet wird.

[0036] Die Beschichtungsanlage 10 weist einen Substrathalter 12 und eine Bewegungsvorrichtung 14 auf.

[0037] Auf dem Substrathalter 12 kann ein Substrat 16 angeordnet sein, das mithilfe der Beschichtungsanlage 10 mit einem Lack beschichtet werden kann.

[0038] Der Substrathalter 12 ist vorzugsweise mit einem Heizelement 18 ausgestattet, das eine Heizvorrichtung für die Beschichtungsanlage 10 darstellt.

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Patentamt [0039] Mithilfe des Heizelementes kann das Substrat 16 und somit der auf dem Substrat aufgetragene Lack erhitzt werden.

[0040] An der Bewegungsvorrichtung 14 sind zwei Düsen vorgesehen, nämlich eine Lackdüse 20 und eine Lösungsmitteldüse 22, die in einem bestimmten Abstand a zueinander angeordnet sind. Der Abstand a bezieht sich dabei auf den Abstand der Austrittsöffnungen der Lackdüse 20 bzw. der Lösungsmitteldüse 22.

[0041] Die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 sind oberhalb des Substrats 16 angeordnet, d. h. auf der dem Substrathalter 12 abgewandten Seite des Substrats 16. Entsprechend sind die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 auch oberhalb des Substrathalters 12 vorgesehen.

[0042] Die Bewegungsvorrichtung 14 weist zudem Aktuatoren 24 auf, mit deren Hilfe die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 bewegt werden können.

[0043] In der gezeigten Ausführungsform können die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 mithilfe der Bewegungsvorrichtung 14 entlang der drei Achsen X, Y, Z, welche den Raum aufspannen, oberhalb des Substrats 16 und des Substrathalters 12 bewegt werden, insbesondere in einer Ebene, die von der X-Achse und der Y-Achse aufgespannt wird. Bei Bedarf kann zusätzlich vorgesehen sein, dass der Abstand der Düsen vom Substrat geändert wird, also die Düsen relativ zum Substrat in der Z-Richtung verstellt werden.

[0044] Insbesondere sind die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 starr an der Bewegungsvorrichtung 14 angeordnet, ohne dass sich der Abstand a zwischen den Düsen 20, 22 ändert. Denkbar ist jedoch auch, dass der Abstand a variabel ist, wodurch die Beschichtungsanlage 10 flexibler einsetzbar ist.

[0045] Zur Beschichtung des Substrats 16 wird zunächst mithilfe der Lackdüse 20 Lack auf das Substrat 16 aufgesprüht. In Figur 3a ist das Substrat 16 teilweise im Schnitt vor dem Besprühen mit Lack dargestellt.

[0046] In Figur 3b hat die Lackdüse 20 die in Figur 3a gezeigte Stelle passiert und Lack auf diese Stelle des Substrates 16 aufgesprüht. Auf dem Substrat 16 befindet sich nun eine Lackschicht 26.

[0047] Diese Lackschicht 26, d. h. der aufgetragene Lack, kann jedoch Unebenheiten 28 und Lackpartikel 30 aufweisen, die sich beim Besprühen des Substrates 16 gebildet haben.

[0048] Um ein Fließen des auf das Substrat 16 aufgebrachten Lackes zu verhindern, kann das Substrat 16 und somit die auf dem Substrat 16 aufgebrachte Lackschicht 26 erhitzt werden. Dadurch verdampft Lösungsmittel aus dem Lack, sodass der Lösungsmittelanteil des Lackes verringert wird und sich die Viskosität des Lackes erhöht. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der aufgetragene Lack erstarrt.

[0049] „Erstarren bedeutet dabei nicht, dass der Lack vollständig getrocknet ist, sondern dass sich sein Fließvermögen lediglich so weit verringert hat, dass er nicht mehr in unerwünschter Weise fließt. Besonders bei Substraten mit vertikalen Topgraphien, die steile Kanten und Schrägen aufweisen, ist es wichtig, dass der aufgetragene Lack möglichst rasch erstarrt, damit der aufgetragene Lack nicht von den Kanten und höher gelegenen Abschnitte abfließt und diese Stellen mit sehr wenig oder gänzlich ohne Lack verbleiben.

[0050] Nachdem der Lack auf das Substrat 16 gesprüht wurde, passiert die von der Lackdüse 20 separate Lösungsmitteldüse 22 die soeben belackte Stelle und besprüht die Lackschicht 26 mit Lösungsmittel.

[0051] Dabei hat der von der Lösungsmitteldüse 22 erzeugte Lösungsmittelstrahl einen begrenzten Durchmesser, sodass die Lackschicht 26 lokal, d.h. stellenweise, mit Lösungsmittel besprüht wird.

[0052] Die Dauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Lack an einer Stelle des Substrats 16 aufgesprüht wird, und dem Zeitpunkt, zu dem diese Stelle mit dem Lösungsmittel besprüht wird,

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Patentamt ist dabei für jede Stelle des Substrates 16 konstant.

[0053] Durch das aufgesprühte Lösungsmittel lösen sich die auf der Lackschicht 26 vorhandenen Lackpartikel 30 und verbinden sich gleichmäßig mit der Lackschicht 26. Außerdem werden Unebenheiten 28 der Lackschicht 26 eingeebnet.

[0054] Auf diese Weise entsteht eine ebene Lackschicht 26, wie sie in Figur 3c dargestellt ist.

[0055] Zum Aufsprühen des Lackes auf das Substrat 16 wird die Lackdüse 20 oberhalb des Substrats 16 bewegt. Die Bewegung folgt dabei einem vorbestimmten Pfad, und die Lackdüse 20 fährt so ein vorbestimmtes Sprühmuster ab.

[0056] Die Lösungsmitteldüse 22 wird gleichzeitig mit der Lackdüse 20 bewegt, ist jedoch dabei um den Abstand a versetzt. Die Position der Lösungsmitteldüse 22 zur Lackdüse 20, insbesondere der Abstand a, ist so passend zum Sprühmuster gewählt, dass die Lösungsmitteldüse 22 dem Pfad der Lackdüse 20 folgt und so das gleiche Sprühmuster abfährt.

[0057] Dabei ist es ausreichend, wenn der Pfad der Lösungsmitteldüse 22 nur oberhalb des Substrats 16 mit dem Pfad der Lackdüse 20 übereinstimmt.

[0058] Entsprechend werden der Lack und das Lösungsmittel gemäß dem gleichen Sprühmuster aufgetragen.

[0059] Zur Veranschaulichung eines möglichen Sprühmusters sind in Figur 2 das zu beschichtende Substrat 16, die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 in Draufsicht dargestellt. Aus Gründen der Übersicht ist die Bewegungsvorrichtung 14 nicht dargestellt.

[0060] Mit der gestrichelten Linie ist der Pfad der Lackdüse 20 eingezeichnet, die gepunktete Linie stellt den Pfad der Lösungsmitteldüse 22 dar. Die Positionen der Lackdüse 20 und der Lösungsmitteldüse 22 zu Beginn des Beschichtungsvorgangs sind als Rechtecke eingezeichnet. Die Positionen der Lackdüse 20 bzw. der Lösungsmitteldüse 22 am Ende des Beschichtungsvorgangs sind durch ein gestricheltes bzw. gepunktetes Rechteck angedeutet.

[0061] Die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 werden von der Bewegungseinrichtung 14 in parallelen Bahnen B oberhalb des Substrats 16 bzw. des Substrathalters 12 bewegt.

[0062] Die Bewegung erfolgt in einer Ebene parallel zum Substrat 16 bzw. zum Substrathalter 12. Beispielsweise in einer Ebene, die von der X- und Y-Achse aufgespannt wird.

[0063] Die Höhe der Düsen 20, 22 entlang der Z-Achse ist derart gewählt, dass der Abstand b der Bahnen B in etwa dem Durchmesser des von der Lackdüse 20 erzeugten Lackstrahls auf dem zu beschichtenden Substrat 16 entspricht.

[0064] Der Durchmesser des von der Lösungsmitteldüse 22 erzeugten Lösungsmittelstrahls hat auf dem Substrat 16 vorzugsweise denselben Durchmesser wie der Lackstrahl.

[0065] In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform entspricht der Abstand a zwischen der Lackdüse 20 und der Lösungsmitteldüse 22 in etwa dem Doppelten des Abstands b.

[0066] Selbstverständlich kann der Abstand a auch ein anderes geradzahliges Vielfaches des Abstandes b sein.

[0067] Die Bahnen B werden abwechselnd in gegenläufigen Richtungen abgefahren, beispielsweise parallel zur Y-Achse. Nebeneinanderliegende Bahnen B werden dabei mit entgegengesetzten Bewegungsrichtungen abgefahren.

[0068] Sobald sowohl die Lackdüse 20 als auch die Lösungsmitteldüse 22 bzw. die von den Düsen 20, 22 erzeugten Strahlen den Rand des Substrats 16 erreicht haben oder bereits über dem Rand des Substrats 16 hinaus bewegt wurden, wird die Bewegung in Y-Richtung gestoppt, und die beiden Düsen 20, 22 werden um den Abstand b der Bahnen B entlang der X-Achse versetzt.

[0069] Anschließend werden die Düsen 20, 22 entlang der Y-Achse in entgegengesetzter Richtung zu der vorhergehenden Bewegung in Y-Richtung bewegt, bis ebenfalls sowohl die Lackdü5/11

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Patentamt se 20 als auch die Lösungsmitteldüse 22 bzw. die von den Düsen 20, 22 erzeugten Strahlen den Rand des Substrats 16 erreicht haben oder bereits darüber hinaus verfahren wurden.

[0070] Die Bewegung der Lösungsmitteldüse 22 erfolgt, durch das Verhältnis der Abstände a und b vorgegeben, entlang den gleichen Bahnen B wie die Bewegung der Lackdüse 20, sodass die Lösungsmitteldüse 22 dem Pfad der Lackdüse 20 folgt.

[0071] Der Beschichtungsvorgang ist beendet, sobald sowohl die Lackdüse 20 als auch die Lösungsmitteldüse 22 das Substrat 16 vollständig abgefahren haben. Dies bedeutet, dass die gesamte Oberfläche des Substrates 16 mit dem Lack- bzw. Lösungsmittelstrahl abgefahren wurde.

[0072] Die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 befinden sich nun in ihrer Endposition, wie sie in Figur 2 als gestricheltes bzw. gepunktetes Rechteck dargestellt ist.

[0073] Dadurch, dass die Lackdüse 20 starr mit der Lösungsmitteldüse 22 gekoppelt ist, verlaufen in der beschriebenen Ausführungsform die ersten beiden Bahnen B der Lösungsmitteldüse 22 zu Beginn des Beschichtungsvorgangs in Draufsicht neben dem Substrat 16 bzw. dem Substrathalter 12, wohingegen die letzten beiden Bahnen B der Lackdüse 20 am Ende des Beschichtungsprozesses in Draufsicht neben dem Substrat 16 bzw. dem Substrathalter 12 verlaufen.

[0074] Während die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 über das Substrat bewegt werden, wird aus der Lackdüse 20 Lack gesprüht und aus der Lösungsmitteldüse 22 Lösungsmittel.

[0075] Dabei kann der Lack eine Mischung aus Lösungsmittel und reinem Lack sein, beispielsweise ein Fotolack, sodass unter dem Begriff „Lack ein Lack-Lösungsmittel-Gemisch verstanden wird.

[0076] Das verwendete Lösungsmittel kann Aceton oder Methylketon sein. Denkbar sind jedoch auch andere Lösungsmittel oder Mischungen von Lösungsmittel, die den verwendeten Lack lösen können.

[0077] Vorzugsweise sind die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 derart ausgerichtet, dass sich die von ihnen erzeugten Strahlen auf dem Substrat nicht überschneiden. Vielmehr können die Strahlen aneinander angrenzen.

[0078] Außerdem kann, während die Lackdüse 20 und die Lösungsmitteldüse 22 oberhalb des Substrats 16 bzw. des Substrathalters 12 bewegt werden, der Substrathalter 12 durch das Heizelement 18 erhitzt werden. Auf diese Weise werden auch das Substrat 16 und die bereits darauf aufgesprühte Lackschicht erhitzt.

[0079] Der gezeigte Beschichtungsvorgang und insbesondere das aufgezeigte Sprühmuster sind nur beispielhaft zu verstehen. Es ist beispielsweise auch möglich, dass die Lösungsmitteldüse 22 der Lackdüse 20 unmittelbar folgt. In diesem Fall muss der Träger, an dem sie angeordnet sind, am Ende jeder Bahn um 180° gedreht werden, damit die Lösungsmitteldüse 22 bei der nachfolgenden Bahn wieder „hinter der Lackdüse 20 liegt.

[0080] Denkbar ist auch, dass der aufgetragene Lack mehrmals mit Lösungsmittel besprüht wird, um die Anzahl an Lackpartikeln 30 und Unebenheiten 28 auf der Lackschicht 26 weiter zu verringern.

[0081] Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass der Lack und das Lösungsmittel aus der gleichen Düse versprüht werden. In diesem Fall fährt die Düse das Substrat mehrmals ab, wobei in einem Durchgang der Lack und in einem anderen Durchgang das Lösungsmittel versprüht wird.

[0082] Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere Lackschichten auf dem Substrat aufzubringen. In diesem Fall erfolgt das Besprühen des aufgetragenen Lackes mit Lösungsmittel, nachdem die letzte Lackschicht aufgesprüht wurde.

[0083] Dabei kann der Lösungsmittelanteil des Lackes zum Aufsprühen der letzten Lackschicht

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AT 516 291 B1 2018-02-15 österreichisches patentamt größer gewählt sein als der Lösungsmittelanteil des zuvor verwendeten Lackes.

[0084] Generell kann der Lösungsmittelanteil des Lackes, auch wenn nur eine Schicht Lack aufgesprüht wird, größer gewählt sein, als dies bei einem vergleichbaren Sprühprozess ohne nachträgliches Besprühen mit Lösungsmittel der Fall wäre.

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Patentamt

Claims

Patentansprüche

1.
2.
3.

Verfahren zum Beschichten eines Substrats (16) mit einem Lack, mit den folgenden Schritten:

- der Lack wird auf das Substrat (16) mittels einer beweglichen Düse (20) aufgesprüht,

- anschließend wird der auf das Substrat (16) aufgetragene Lack mit Lösungsmittel besprüht.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel lokal auf den aufgetragenen Lack gesprüht wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aufsprühen des Lackes und dem Besprühen des aufgetragenen Lackes mit Lösungsmittel der Lösungsmittelanteil des aufgetragenen Lackes soweit verringert wird, dass der aufgetragene Lack erstarrt.
4.
5.
6.
7.
8.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (16) während des Aufsprühens des Lackes beheizt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgetragene Lack das Substrat (16) nach dem Aufsprühen des Lackes beheizt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche während des Aufsprühens beheizt wird

Verfahren nach einem der Ansprüche nach dem Aufsprühen beheizt wird.
9.

bis 5, dadurch gekennzeichnet, bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack dass der Lack

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack auf das Substrat (16) in einem vorbestimmten Sprühmuster, vorzugsweise in parallelen Bahnen (B), aufgesprüht wird, wobei das Lösungsmittel ebenfalls gemäß dem Sprühmuster auf den aufgetragenen Lack gesprüht wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Lack an einer Stelle des Substrats aufgesprüht wird, und dem Zeitpunkt, zu dem diese Stelle mit dem Lösungsmittel besprüht wird, konstant ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack mittels einer Lackdüse (20) auf das Substrat (16) aufgesprüht wird und das Lösungsmittel mittels einer von der Lackdüse (20) separaten Lösungsmitteldüse (22) gesprüht wird.

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackdüse (20) und die Lösungsmitteldüse (22) oberhalb des Substrats (16) parallel zum Substrat (16), insbesondere gleichzeitig, bewegt werden.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösungsmitteldüse (22) bei Bewegung der Lackdüse (20) und der Lösungsmitteldüse (22) dem Pfad der Lackdüse (20) folgt.

Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackdüse (20) und die Lösungsmitteldüse (22) in wenigstens einer zum Substrat (16) parallelen Ebene in parallelen Bahnen (B) oberhalb des Substrats (16) bewegt werden, wobei der Abstand (a) zwischen der Lackdüse (20) und der Lösungsmitteldüse (22) dem Doppelten oder einem geradzahligen Vielfachen des Abstandes (b) der Bahnen (B) entspricht.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn mehrere Lackschichten auf dem Substrat (16) aufzubringen sind, das Besprühen des aufgetragenen Lackes mit Lösungsmittel nach dem Aufsprühen der letzten Lackschicht erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufsprühen der letzten Lackschicht der Lack einen größeren Lösungsmittelanteil aufweist als der Lack der zuvor aufgesprühten Lackschichten.

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16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgetragene Lack mehrmals mit Lösungsmittel besprüht wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel Aceton ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel Methylketon ist.

19. Beschichtungsanlage zum Belacken von Substraten (16), insbesondere Substraten (16) mit Topographien, mit einem Substrathalter (12), einer Lackdüse (20), einer Lösungsmitteldüse (22) und einer Bewegungsvorrichtung (14), an der die Lackdüse (20) und die Lösungsmitteldüse (22) in einem bestimmten Abstand (a) zueinander angeordnet sind, wobei die Lackdüse (20) und die Lösungsmitteldüse (22) mittels der Bewegungsvorrichtung (14) oberhalb des Substrathalters (12) gemeinsam bewegbar sind.

20. Beschichtungsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsanlage (10) eine Heizvorrichtung aufweist, insbesondere der Substrathalter (12) mit einem Heizelement (18) versehen ist.

21. Beschichtungsanlage nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (14) derart ausgebildet ist, dass sie die Lackdüse (20) und die Lösungsmitteldüse (22) in wenigstens einer zum Substrathalter (12) parallelen Ebene in parallelen Bahnen (B) oberhalb des Substrathalters (12) verfahren kann, wobei der Abstand (a) zwischen der Lackdüse (20) und der Lösungsmitteldüse (22) dem Doppelten oder einem geradzahligen Vielfachen des Abstandes (b) der Bahnen (B) entspricht.

22. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (b) der Bahnen (B) etwa dem Durchmesser des von der Lackdüse (20) erzeugten Lackstrahls auf dem zu beschichtenden Substrat (16) entspricht.