DE19901088B4

DE19901088B4 - Vorrichtung zum Behandeln eines bandförmigen Substrates mit einem Gas

Info

Publication number: DE19901088B4
Application number: DE19901088A
Authority: DE
Inventors: Detlef Eller
Original assignee: Applied Materials GmbH and Co KG
Current assignee: Applied Materials GmbH and Co KG
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2019-01-15
Also published as: US20010002583A1; KR100639935B1; KR20000052432A; GB2345700B; US6328806B2; GB0000660D0; GB2345700A; IT1314251B1; ITMI992521A1; ITMI992521A0; DE19901088A1; JP2000226656A

Abstract

Vorrichtung zum Behandeln eines bandförmigen Substrates mit einem Gas, welche eine Gasquelle für das Gas und einen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit wie das Substrat umlaufenden Musterträger hat, dessen dem Substrat abgewandte Seite mit der Gasquelle Verbindung hat und der zum definierten Zuführen des Gases auf gewünschte Bereiche des Substrates Durchbrechungen aufweist, wobei der Musterträger als endloses Musterband (7) ausgebildet und durch mehrere Umlenkwalzen (8, 9, 10, 11) umlaufend geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Musterband (7) über seinen gesamten Umfang zumindest eine Durchbrechung (18) hat, durch welche zum Zusammenhalten der zu beiden Seiten der Durchbrechung (18) liegenden Bereiche des Musterbandes (7) Stützstege (19, 20) verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln eines bandförmigen Substrates mit einem Gas, welche eine Gasquelle für das Gas und einen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit wie das Substrat umlaufenden Musterträger hat, dessen dem Substrat abgewandte Seite mit der Gasquelle Verbindung hat und der zum definierten Zuführen des Gases auf gewünschte Bereiche des Substrates Durchbrechungen aufweist, wobei der Musterträger als endloses Musterband ausgebildet und durch mehrere Umlenkwalzen umlaufend geführt ist.
Vorrichtungen der vorstehenden Art können unterschiedlichen Zwecken dienen. Mit ihnen kann beispielsweise durch das zugeführte Gas eine chemische Reaktion auf dem Substrat hervorgerufen oder eine Beschichtung des Substrates durchgeführt werden. Sehr verbreitet sind solche Vorrichtungen, bei denen es sich bei dem Gas um ein meist als Dampf bezeichnetes und auf dem Substrat kondensierendes Medium handelt. Im letzteren Fall spricht man üblicherweise von Bedampfungsvorrichtungen. Eine solche Bedampfungsvorrichtung ist beispielsweise Gegenstand der DE 197 34 477 A1 . Die bekannte Bedampfungsvorrichtung dient dazu, Öldampf auf eine zu metallisierende Folie aufzudampfen, damit in den mit Öl bedampften Bereichen in einem nachfolgenden Prozessgang keine Beschichtung mit Metall erfolgt. Bei der in dieser Schrift gezeigten Bedampfungsvorrichtung ist der Musterträger als umlaufend angetriebener Schirmzylinder ausgebildet. Innerhalb dieses Schirmzylinders ist eine feststehende Öldüse angeordnet, welche mit einem Verdampfergefäß verbunden ist. Bei Betrieb der Bedampfungsvorrichtung strömt Dampf aus der Öldüse durch den als Musterträger ausgebildeten Schirmzylinder gegen die zu beschichtende Folie und erzeugt dort ein den Durchbrechungen des Musterträgers entsprechendes Muster.
Die bekannte als Bedampfungsvorrichtung ausgebildete Behandlungsvorrichtung ist relativ aufwendig gestaltet. Da bei der Beschichtung von Substraten oftmals unterschiedliche Muster aufgebracht werden müssen, ist es erforderlich, bei einem Musterwechsel jeweils den als Musterträger dienenden Schirmzylinder auszuwechseln. Bei ihm handelt es sich um ein relativ dickwandiges und entsprechend schweres Bauteil, welches vor allem bei breiten Folien umständlich zu montieren und zu demontieren und vor allem teuer in der Herstellung ist. Da für jedes zu erzeugende Muster jeweils ein Musterträger erforderlich ist, stellen die hohen Herstellungskosten eine erhebliche Einschränkung für den Einsatz von Behandlungsvorrichtungen mit einem solchen Musterträger dar.
Die DE 19 25 092 A zeigt eine Vorrichtung zum Behandeln eines bandförmigen, an einer Trommel anliegenden Substrates mit einem Metalldampf, wobei an dem Substrat anliegende Abdeckbänder eine streifenförmige Bedampfung des Substrates bewirken. Die Abdeckbänder werden durch mehrere Umlenkwalzen umlaufend geführt. Bei einer solchen Anordnung kann ein seitliches Wandern der Abdeckbänder nicht sicher ausgeschlossen werden.
Die DE 869 661 B zeigt ebenfalls einen umlaufenden Musterträger 16, über den eine zu bedampfende Folie geführt wird.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Behandlungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass auf einem Substrat klar begrenzte, durchgängige und streifenförmige Muster erzeugt werden, die parallel zum streifenförmigen Substrat verlaufen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Musterband über seinen gesamten Umfang zumindest eine Durchbrechung hat, durch welche zum Zusammenhalten der zu beiden Seiten der Durchbrechung liegenden Bereiche des Musterbandes Stützstege verlaufen.
Die Stützstege behindern nicht die Begasung in den von ihnen eingenommenen Bereichen, wenn die Stützstege auf der Seite des Substrates gegenüber der Oberfläche des Musterbandes zurückspringen.
Ein solches Musterband kann sehr kostengünstig hergestellt werden, weil es sich bei ihm lediglich um ein dünnwandiges, Durchbrechungen aufweisendes Band handeln muss. Deshalb kann man mit geringem Kostenaufwand für die Erzeugung unterschiedlicher Muster unterschiedliche Musterbänder bereithalten. Weiterhin erlaubt es die Verwendung bandförmiger Musterträger, diese selbst dem jeweils gewünschten Muster anzupassen, indem man mit geringem Aufwand die jeweils gewünschten Durchbrechungen erzeugt oder vorhandene Durchbrechungen mit einer Beschichtung verschließt. Das erfindungsgemäße Musterband ist für Vektorgraphiken (Linien) oder Rasterbilder (Pixel) geeignet. Verwendet man die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung als Druckeinrichtung, dann kommt insbesondere der Vorteil zum Zuge, dass sich durch das das Druckmedium bildende Gas ultradünne Musteraufträge erreichen lassen und eine hohe Auflösung erzielen lässt, da die Durchbrechungen im Musterband für den Durchtritt des Gases sehr kleine Dimensionen aufweisen können. Weiterhin ist ein rasches Um stellen auf unterschiedliche Rapportlängen und eine hohe Prozessgeschwindigkeit möglich.
Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung ist nicht auf das Aufdampfen von Öl auf ein bandförmiges Substrat beschränkt. Statt Öl in Form von Gas kann man mit ihr auch beispielsweise ein Druckmedium auf einem Substrat aufbringen, welches auf dem Substrat entweder kondensiert und aushärtet oder schon in der Gasphase mit der Substratoberfläche reagiert, um beispielsweise eine Verfärbung des Substrates in bestimmten Bereichen zu bewirken. Hierzu kann die Substratoberfläche vorbehandelt oder beschichtet sein, so dass es zu einer gezielten Reaktion des kondensierten Mediums mit der Substratoberfläche kommt. Bei dem Substrat kann es sich um bandförmiges Material der unterschiedlichsten Art handeln, insbesondere um Kunststoff-Folien oder Papier.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Musterband durch eine Siebfolie gebildet und zur Erzeugung von nicht mit dem Gas behandelten Bereichen auf dem Substrat mit einer Abdeckung versehen ist, gegen die das Substrat zum Behandeln unmittelbar anliegt. Ein solches Musterband ist ganz besonders kostengünstig herzustellen. Die Abdeckung kann beispielsweise durch eine Beschichtung erzeugt werden. Dabei kann die Siebfolie zunächst vollflächig abgedeckt werden. Nur dort, wo man Durchbrechungen wünscht, kann man diese mittels Laserlicht erzeugen, indem dort die Beschichtung entfernt wird. Ein weiterer Vorteil der Abdeckung liegt darin, dass das Substrat geringen Abstand von den Durchbrechungen in dem Musterträger hat. Hierdurch kann sich in dem seitlich von der Abdeckung begrenzten Spaltraum zwischen dem Substrat und dem Musterträger der Druck des austretenden Gases ausgleichen, bevor er vollständig an der Substratoberfläche kondensiert oder reagiert.
Wenn man auf einem Substrat ein Trennmittel aufbringen oder das Substrat beispielsweise mit einem Metall bedampfen will, dann handelt es sich vorteilhafterweise bei der Gasquelle um ein mit einem elektrischen Heizer beheiztes Verdampfergefäß.
Man könnte die Gasquelle genau wie bei der Bedampfungsvorrichtung nach der eingangs genannten DE 197 34 477 A1 seitlich des Musterträgers anordnen und das Gas mittels einer Leitung bis unterhalb des Musterbandes führen. Der bauliche Aufwand für die Behandlungsvorrichtung wird jedoch besonders gering, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Musterband um die Gasquelle herum verläuft.
Eine andere, konstruktiv sehr einfache Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass zur Umlenkung des Musterbandes insgesamt vier Umlenkwalzen vorgesehen sind, deren Achsen auf Eckpunkten eines gedachten Rechtecks liegen, und dass die Gasquelle mit ihrem Auslass unmittelbar unterhalb des Musterbandbereiches zwischen den beiden oberen Umlenkwalzen angeordnet ist.
Das Auswechseln des Musterbandes kann ohne Demontage anderer Bauteile sehr einfach erfolgen, wenn das Substrat auf dem Musterband geradlinig zwischen zwei der Umlenkwalzen in Kontakt mit dem dort verlaufenden Musterbandbereich geführt ist.
Das Musterband liegt besonders fest gegen das zu begasende Substrat an, was zu konturenscharfen Mustern führt, wenn das Substrat über die Unterseite einer Beschichtungswalze geführt ist und das Musterband zwischen seinen oberen Umlenkwalzen gegen das an der Beschichtungswalze anliegende Substrat anliegt.
Eine Kondensation des Gases auf dem Musterband lässt sich auf einfache Weise dadurch verhindern, dass das Musterband entlang eines Heizers geführt ist. Um im übrigen Bereich eine Kondensation des Gases zu verhindern, sollten auch alle übrigen mit ihm in Berührung kommenden Teile der Vorrichtung beheizt sein. Da an den Durchbrechungen des Musterträgers kein direkter Kontakt des Substrates mit dem warmen Musterträger besteht, bleibt das Substrat an den zu bedruckenden Stellen ausreichend kalt, so dass das Gas in diesen Bereichen kondensieren kann. Im übrigen reicht bereits die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mögliche, hohe Bahngeschwindigkeit des Substrates, um eine Erwärmung über die Kondensationstemperatur zu verhindern.
Die Abdichtung zwischen der Gasquelle und dem Musterträger kann berührungslos und deshalb verschleißfrei erfolgen, wenn die Gasquelle gegenüber dem Musterband durch Spaltschleusen in und entgegen der Bewegungsrichtung des Substrates abgedichtet ist. In solchen Spaltschleusen wird das Gas wie bei einer Pumpe durch die Oberfläche des Musterträgers in Bewegungsrichtung des Musterträgers gefördert. Gas, welches sich noch in der Spaltschleuse hinter der Gasquelle befindet, hat ausreichend Zeit, um durch den Musterträger auf das Substrat zu gelangen.
Auch letzte Reste des Gases gelangen noch auf das Substrat, wenn eine Spaltschleuse zu der in Bewegungsrichtung des Musterbandes liegenden Umlenkwalze hin zu einem Zwickel ausgebildet ist.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Mehrere davon sind in der Zeichnung stark schematisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Behandlungsvorrichtung nach der Erfindung,
2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Behandlungsvorrichtung,
3 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Musterbandes nach der Erfindung,
4 einen Schnitt durch ein Musterband mit aufliegendem Substrat,
5 eine perspektivische Ansicht eines Teilbereiches eines gegenüber 4 geänderten Musterbandes,
6 einen Bereich einer Behandlungsvorrichtung mit der Gasquelle, dem Musterträger und einer der Umlenkwalzen.
Die 1 zeigt ein mit Metall zu bedampfendes Substrat 1, welches zur Erzeugung eines Musters in einzelnen Bereichen nicht mit dem Metall beschichtet werden soll. Hierzu erzeugt man mittels einer Behandlungsvorrichtung 2 aus einem meist als Öl bezeichnetem Medium ein Gas 3 und dampft dieses auf die nicht zu beschichtenden Bereiche des Substrates 1 auf. Das Substrat 1 wird hierzu über eine Beschichtungswalze 4 geführt, welche sie bei diesem Ausführungsbeispiel um 180° umlenkt.
Die Behandlungsvorrichtung 2 hat eine als Verdampfergefäß ausgebildete Gasquelle 5, welche an ihrer oberen Seite einen als Düse ausgebildeten Gasauslass 6 aufweist und in welcher das Medium enthalten ist, aus dem man das Gas 3 erzeugt. Um die Gasquelle 5 herum ist ein Musterband 7 angeordnet, welches auf vier Umlenkwalzen 8, 9, 10, 11 gehalten ist. Die Längsachsen dieser vier Umlenkwalzen 8, 9, 10, 11 verlaufen auf den vier Ecken eines gedachten Rechtecks. Schematisch angedeutet ist, dass die Umlenk walze 11 von einem Motor 12 antreibbar ist. Dadurch kann man das Musterband 7 mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit antreiben wie das Substrat 1. Zu erkennen ist in 1, dass die Beschichtungswalze 4 das Musterband 7 zwischen den Umlenkwalzen 9, 10 etwas nach unten drückt. Dadurch ist eine sichere Anlage des Musterbandes 7 gegen das Substrat 1 gewährleistet. Zur Erwärmung des Musterbandes 7 auf eine oberhalb der Kondensationstemperatur des Gases 3 liegende Temperatur dienen zwei Heizer 15, 16, welche entlang der Bewegungsbahn des Musterbandes 7 angeordnet sind.
Das Musterband 7 ist, was die 3 zeigt, als Siebband ausgebildet und mit einer Abdeckung 14 versehen. Diese Abdeckung 14 wurde zur Erzeugung des gewünschten Musters in bestimmten Bereichen mittels Laserlicht entfernt, so dass dort offene Durchbrechungen 13 vorhanden sind, durch welche das Gas 3 zu strömen vermag.
Zum Zuführen des Gases 3 zu dem bahnförmigen Substrat 1 strömt das in der als Verdampfergefäß ausgebildeten Gasquelle 5 erzeugte Gas 3 durch den Gasauslass 6 und die jeweiligen Durchbrechungen 13 des umlaufenden Musterbandes 7 gegen das Substrat 1, wo er kondensiert und deshalb für die nachfolgende Metallisierung eine Trennmittelschicht bildet.
Bei der Ausführungsform nach 2 wird das Substrat 1 im Bereich der Gasquelle 5 nicht durch eine Beschichtungswalze 4 umgelenkt. Es liegt vielmehr plan zwischen den Umlenkwalzen 9 und 10 auf dem Musterband 7 auf. Genau wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist unterhalb des obersten Bereiches des Musterbandes 7 zwischen den Umlenkwalzen 9 und 10 die Gasquelle 5 angeordnet, aus der das Gas 3 durch den Gasauslass 6 heraus durch das Musterband 7 gegen das Substrat 1 gelangt.
Die 4 zeigt, dass durch die Abdeckung 14 auf dem Musterband 7 unterhalb des Substrates 1 ein scharf abgegrenzter Spaltraum 17 entsteht. In diesem Spaltraum 17 kann es zu einem Druckausgleich des aus den Durchbrechun gen 13 austretenden Gases 3 kommen, so dass das Gas gleichmäßig mit dem Substrat 1 in Kontakt kommt.
Bei der Ausführungsform nach 5 verläuft eine Durchbrechung 18 über den gesamten Umfang des Musterbandes 7, so dass auf dem Substrat 1 ein fortlaufender Streifen mit dem Gas 3 in Berührung kommt. Um die durch die Durchbrechung 18 voneinander getrennten Bereiche 7a, 7b des Musterbandes 7 zusammenzuhalten, verlaufen quer durch die Durchbrechung Stützstege 19, 20, welche zur Seite des Substrates 1 hin zurückspringen.
Die 6 zeigt die Abdichtung zwischen dem Gasauslass 6 der Gasquelle 5 und dem Musterband 7. Man erkennt, dass sowohl an der Einlaufseite als auch an der Auslaufseite des Gasauslasses 6 jeweils eine Spaltschleuse 21, 22 gebildet ist, wobei die Spaltschleuse 22 an der Auslaufseite zu der Umlenkwalze 10 hin durch einen Zwickel 23 begrenzt wird.

1: Substrat
2: Behandlungsvorrichtung
3: Gas
4: Beschichtungswalze
5: Gasquelle
6: Gasauslass
7: Musterband
8: Umlenkwalze
9: Umlenkwalze
10: Umlenkwalze
11: Umlenkwalze
12: Motor
13: Durchbrechung
14: Abdeckung
15: Heizer
16: Heizer
17: Spaltraum
18: Durchbrechung
19: Stützsteg
20: Stützsteg
21: Spaltschleuse
22: Spaltschleuse
23: Zwickel

Claims

Vorrichtung zum Behandeln eines bandförmigen Substrates mit einem Gas, welche eine Gasquelle für das Gas und einen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit wie das Substrat umlaufenden Musterträger hat, dessen dem Substrat abgewandte Seite mit der Gasquelle Verbindung hat und der zum definierten Zuführen des Gases auf gewünschte Bereiche des Substrates Durchbrechungen aufweist, wobei der Musterträger als endloses Musterband (7) ausgebildet und durch mehrere Umlenkwalzen (8, 9, 10, 11) umlaufend geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Musterband (7) über seinen gesamten Umfang zumindest eine Durchbrechung (18) hat, durch welche zum Zusammenhalten der zu beiden Seiten der Durchbrechung (18) liegenden Bereiche des Musterbandes (7) Stützstege (19, 20) verlaufen.
Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Musterband (7) durch eine Siebfolie gebildet und zur Erzeugung von nicht dem Gas (3) ausgesetzten Bereichen auf dem Substrat (1) mit einer Abdeckung (14) versehen ist, gegen die das Substrat (1) unmittelbar anliegt.
Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstege (19, 20) auf der Seite des Substrates (1) gegenüber der Oberfläche des Musterbandes (7) zurückspringen.
Behandlungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasquelle (5) ein mit einem elektrischen Heizer beheiztes Verdampfergefäß ist.
Behandlungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Musterband (7) um die Gasquelle (5) herum geführt ist.
Behandlungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umlenkung des Musterbandes (7) insgesamt vier Umlenkwalzen (8, 9, 10, 11) vorgesehen sind, deren Achsen auf Eckpunkten eines gedachten Rechtecks liegen und dass die Gasquelle (5) mit ihrem Gasauslass (6) unmittelbar unterhalb des Musterbandbereiches zwischen den beiden oberen Umlenkwalzen (9, 10) angeordnet ist.
Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) auf dem Musterband (7) geradlinig zwischen zwei der Umlenkwalzen (9, 10) in Kontakt mit dem dort verlaufenden Musterbandbereich geführt ist.
Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) über die Unterseite einer Beschichtungswalze (4) geführt ist und das Musterband (7) zwischen seinen oberen Umlenkwalzen (9, 10) gegen das an der Beschichtungswalze (4) anliegende Substrat (1) anliegt.
Behandlungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Musterband (7) entlang eines Heizers (15, 16) geführt ist.
Behandlungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasquelle (5) gegenüber dem Musterband (7) durch Spaltschleusen (21, 22) in und entgegen der Bewegungsrichtung des Musterbandes (7) abgedichtet ist.
Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spaltschleuse (22) zu der in Bewegungsrichtung des Musterbandes (7) liegenden Umlenkwalze (10) hin zu einem Zwickel (23) ausgebildet ist.