WO2019038154A1 - Method and device for producing a polyimide coating on a substrate - Google Patents

Method and device for producing a polyimide coating on a substrate Download PDF

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WO2019038154A1
WO2019038154A1 PCT/EP2018/072124 EP2018072124W WO2019038154A1 WO 2019038154 A1 WO2019038154 A1 WO 2019038154A1 EP 2018072124 W EP2018072124 W EP 2018072124W WO 2019038154 A1 WO2019038154 A1 WO 2019038154A1
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WO
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curing
substrate
polyimide precursor
polyimide
range
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PCT/EP2018/072124
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Christoph STERNKIKER
Markus Betz
Heiner Schulte
Original Assignee
Heraeus Noblelight Gmbh
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
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    • C08J2379/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
    • C08J2379/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08J2379/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors

Definitions

  • This invention relates to a process for producing a polyimide film on a substrate, comprising the process steps:
  • the invention relates to an apparatus for producing a polyimide layer on a substrate.
  • the latter are used to achieve as exact as possible an orientation of the rod-shaped, nematic liquid-crystal molecules in LCDs, for this purpose the liquid crystals are brought between two substrate surfaces which are provided with a polyimide layer.
  • a polyimide layer By an orientation treatment, for example by mechanical processing or by the action of light, a molecular preferred direction is induced in the polyimide layer, which is based on the Liquid crystals transfers.
  • orientation layer and liquid crystal layer are optically based security systems, polarization converters, color filters, optical retarder elements and grayscale data storage.
  • the preparation of the polyimide layers is generally carried out by polycondensation of polyimide precursors in a two-stage process.
  • diamines are reacted with tetracarboxylic dianhydrides in a solvent such as N-methylpyrrolidone to form polyamidocarboxylic acid.
  • solvent such as N-methylpyrrolidone
  • polyamidocarboxylic acid these solutions are liquid and can be processed by conventional coating techniques.
  • the solvent is evaporated by high temperature and the reaction (polycondensation) is effected to the polyimide, whereby esterification alcohols and water are split off.
  • photosensitive polyimide precursors which contain photosensitive groups and which can be fixed by exposure.
  • DE 26 38 091 B2 discloses the production of orientation layers of polyimide on electrode base plates (carrier plates) for LCDs.
  • a 3% solution in dimethylacetamide of a polyamic acid, which is a precursor of a polyimide applied to the electrode base plate in the fluidized bed process. This is followed by air for one hour at 200 ° C under condensation and polymerization in air.
  • the thus-produced polyimide film on the electrode base plate is given a preferential direction by rubbing with a cloth to cause orientation and uniform alignment of the liquid crystal of the display.
  • a patterned polyimide layer is formed on a substrate.
  • a solution of a polyamidocarboxylic acid also referred to as "polyamic acid” for short
  • polyamic acid also referred to as "polyamic acid” for short
  • the solution is applied to the substrate and heated to evaporate the solvent and the polyamic acid is partially imidated reduces the shrinkage in the subsequent structuring.
  • a photoresist is applied and exposed through a mask. The exposed areas of the photoresist are soluble in a solvent and are washed away with the partially imidated polyamic acid below. The remaining coating is heated, whereby the polyamic acid is completely imidized.
  • the dielectric polyimide has a molecular weight range of from about 800 to about 20,000, preferably from about 1, 000 to 10,000. Hardening of the polyimide involves several heating steps, each with one-hour pre-cure stages at 100 ° C and 220 ° C, and final cure (also referred to as tempering or "aging") by holding in air at 350 ° C for one hour.
  • DE 100 03 01 1 A1 describes a method for producing a printed circuit board by coating a carrier plate with a photosensitive resin composition and subsequent crosslinking by irradiation in the presence of
  • the polyimide precursor used are diamines which are reacted together with anhydrides of the polycarboxylic acid in a solvent. After the exposure process, the resin composition is cured.
  • the curing is generally carried out by heating to a temperature between 150 and 250 ° C for at least 30 min. It is mentioned that the heating can be carried out by means of heated air, irradiation with infrared light or heated plates. And, if necessary, heating usually in air atmosphere, in an inert gas atmosphere or at reduced pressure can be performed.
  • DE 101 25 888 C2 describes an irradiation module for drying and crosslinking paints and other coatings, in particular from temperature-sensitive substrates.
  • infrared radiation with a significant active component in the wavelength range from 0.8 ⁇ to 1, 5 ⁇ (NIR) is used.
  • DE 600 31 752 T2 describes a multi-stage process for the preparation of gas separation membranes made of polyimide.
  • a polyamic acid salt is dissolved in a polar solvent and a membrane structure is poured therefrom.
  • the membrane structure is subjected to a heat treatment, whereby it transforms into the desired polyimide membrane.
  • temperatures between 100 and 200 ° C are sufficient.
  • the heating takes place by means of microwave, high-frequency excitation, infrared or in a continuous furnace.
  • the environment when heated is air, inert gas or vacuum.
  • the curing state of the polyimide layer is defined by the degree of imidization.
  • the degree of imidization should be as high as possible and as a rule at least 99%. This requires heating to a high temperature, which, however, can lead to thermal damage to the substrate or any conductor tracks already present on it due to diffusion or deformation.
  • the predetermined curing temperature can be somewhat reduced by a longer heating time, but at the cost of a longer process time.
  • the complete imidization is therefore a critical process step, which represents a bottleneck in the manufacturing process of the polyimide layer.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method which enables the most complete possible imidization of the polyimide precursor layers at a comparatively low temperature, even with a short reaction time.
  • the object of the invention is to provide a device which is suitable for this purpose.
  • this object is achieved on the basis of the method of the aforementioned type in that the curing of the polyimide precursor layer takes place at least temporarily in a reduced pressure environment under a curing pressure reduced with respect to atmospheric pressure and simultaneous irradiation with infrared radiation, wherein the infrared radiation is a main emission wavelength in the wavelength range from 780 to 3000 nm.
  • At least one infrared radiator is used, preferably a plurality of infrared radiators having a main emission wavelength in this wavelength range.
  • the spectral range between 780 nm and 3000 nm is also referred to as “near infrared” (abbreviated: NIR) with the subregions IR-A (from 780 nm to 1400 nm) and IR-B from 1400 to 3000 nm
  • NIR near infrared
  • the imidization of the polyimide precursor layer is based here in a combination of irradiation with photons of the infrared radiation from this wavelength range and from underpressure treatment. It has been shown that in comparison to the known methods described above, the predetermined maximum curing temperature can be significantly reduced, without long curing periods must be taken into account.
  • the low pressure contributes to the fact that gas formed during the polycondensation reaction is rapidly removed, thereby accelerating the course of the reaction.
  • the heat transfer from the heating source to the substrate and the polyimide precursor layer applied thereto may be based on heat conduction, convection and / or thermal radiation.
  • the heat transfer components from heat conduction and convection are reduced in favor of heat transfer by radiation, which can contribute to an effective and faster energy input into the polyimide precursor layer and its rapid conversion into the polyimide layer.
  • the infrared radiation has a main emission wavelength in the wavelength range of less than 2000 nm, preferably in the wavelength range between 800 and 1800 nm.
  • the curing pressure in process step (c) is below atmospheric pressure, that is below 1.103.25 hPa (1..013.25 mbar). It has surprisingly been found that a negative pressure in the complex fine or high vacuum range to be produced is not significantly better
  • the result is a cure pressure in the range of the rough vacuum, which is usually defined as the absolute pressure in the range between 1 and 300 mbar.
  • the curing pressure is at most 300 mbar, at most 10 mbar or at most 5 mbar.
  • the curing pressure may be at least 0.001 mbar, for example 0.005 mbar, at least 0.1 mbar or at least 1 mbar. Therefore, in one method, the curing pressure is preferably set to less than 10 mbar, but more preferably to the range of 1 to 5 mbar.
  • the temperature profile may have a holding time at a particular maximum curing temperature, but it may also include heating and cooling ramps without pronounced hold times. Short-term temperature peaks above 200 ° C are harmless but not preferred. In order to reduce the risk of thermal damage to the substrate or the polyimide precursor layer, the lowest possible temperature is desired. In one method, it has been proven that the curing temperature not more than 250 ° C, in particular less than
  • the achievable degree of imidization depends among other things, the duration of treatment at this temperature and the layer thickness of the polyimide precursor layer or the polyimide layer. In the case of sight thicknesses of less than 50 ⁇ m, an imidization degree of more than 99% can be achieved within short periods of less than 5 hours, in particular less than 1 hour.
  • the polyimide precursor layer has a curing time of less than 35 minutes, preferably during a curing time in the range of 10 to 30 minutes, a curing temperature of more than 150 ° C is exposed.
  • a predetermined curing temperature of at least 150 ° C, at least 175 ° C, at least 200 ° C and / or at most 250 ° C is held for a limited holding period during curing in step (c).
  • the holding period is preferably less than 5 hours or less than 1 hour.
  • the holding time can not be more than 35 minutes or not more than 20 minutes.
  • the holding time at the predetermined curing temperature is at most 1000 seconds, for example, 600 seconds or less, 400 seconds or less, 255 seconds or less, or 185 seconds or less.
  • a visually bubble-free and / or smooth surface is achieved during curing according to method step (c).
  • an imidization degree of at least 90%, in particular at least 91, 2%, at least 93.2%, at least 96.5% or at least 98.8% is achieved during curing according to process step (c).
  • an imidization degree of 100% is achieved during curing according to process step (c).
  • the substrate is a solid, in particular pore-free and / or void-free material.
  • the substrate is generally a solid of discrete length and width.
  • the substrate comprises glass, such as quartz glass, or it is made of glass.
  • the substrate is, for example, an electrode base plate for an LCD, an integrated circuit, a wafer made of a semiconductor material, in particular silicon, or a printed circuit board and / or glass.
  • the substrate is temperature-resistant to at least 250 ° C., for example chemically and / or mechanically temperature-resistant.
  • the substrate is solid to at least 250 ° C.
  • the apparatus includes a vacuum oven in which the vacuum environment needed to cure the polyimide precursor layer is provided.
  • the substrate holder is suitable for fixing one or more substrates.
  • multiple substrates may be stacked in a stack.
  • At least one heating element in the form of an infrared radiator such as a quartz radiator or a halogen radiator, is provided and arranged such that, when used as intended, it is placed on a substrate.
  • a plurality of infrared radiators are provided with a main emission wavelength in the near infrared (NIR), which are arranged for example in parallel rows above the substrate holder.
  • the infrared radiation preferably has a main emission wavelength in the wavelength range of less than 2000 nm, particularly preferably in the wavelength range between 800 to 1800 nm.
  • a power divider is provided, which in turn is connected to the control and regulation unit.
  • the power divider is usually located outside the vacuum chamber. In the case of several infrared carriers, these can have a common power divider, or they each have an individual power divider.
  • the time profiles of the negative pressure in the vacuum chamber and the radiator output of the infrared radiator can be predetermined and regulated.
  • the heat transfer from the heat source to the substrate and the polyimide precursor layer applied thereto is based essentially on thermal radiation, which can contribute to an effective and faster energy input into the polyimide precursor layer and its rapid conversion into the polyimide layer.
  • the at least one infrared radiator for generating and maintaining a curing temperature of not more than 250 ° C, in particular less than 200 ° C, and preferably for a curing temperature in the range from 150 ° C, in particular between 150 ° C and 190 ° C in the chamber.
  • the device is particularly suitable for carrying out the method according to the invention. Because it has been shown that by combining NIR
  • Infrared radiation and negative pressure treatment succeeds an advantageous development of the imidization of the polyimide precursor layer on the substrate, which shows in comparison to known treatment devices in a reduction of the curing temperature and in a shortening of the curing time.
  • the vacuum furnace is preferably for the adjustment and maintenance of a
  • the vacuum pump is preferably for Generation and maintenance of a curing pressure of less than 10 mbar and particularly preferably in the range between 1 and 5 mbar suitable.
  • a particularly preferred embodiment of the device is characterized in that the at least one infrared radiator to achieve a power density above 50 kW / m 2 , preferably to achieve a power density in the range of 100 kW / m 2 to 265 kW / m 2 , is designed in the area of the polyimide precursor layer.
  • FIG. 1 shows, in a schematic representation, a section of a device for
  • FIG. 2 shows a substrate with conductor track and polyimide layer after the imidization process, likewise in a schematic representation
  • FIG. 3 shows a diagram with a first embodiment of a temperature-time profile for the imidization using the device of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 4 shows a diagram with a second embodiment of a temperature-time profile for the imidization using the device of FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a diagram with a third embodiment of a temperature-time profile for the imidization using the device of Figure 1, and
  • FIG. 6 shows a diagram with a fourth embodiment of a temperature-time profile for the imidization using the device of FIG. 1.
  • the embodiment of the device shown schematically in FIG. 1 comprises a vacuum furnace 1 for curing a polyimide precursor layer 10 on a substrate 20.
  • the vacuum furnace 1 has a wall 2 which forms a vacuum chamber. mer 3 encloses.
  • the wall 2 is provided with a gas inlet 4 which is connected to a (not shown) gas source, from which the vacuum chamber 3 gases can be supplied.
  • a gas outlet 5 which is connected to a vacuum pump 6, the chamber interior 3 can be pumped off in order to provide a suitable for an imidization process low pressure.
  • the upper end of the vacuum chamber 3 is formed by an IR surface radiator module 7, which has a mounting plate 8, on the underside of a plurality of identical NIR infrared radiators 9 is mounted so that their longitudinal axes parallel to each other and in the representation of Figure 1 run perpendicular to the page level.
  • the infrared radiators 9 are so-called quartz tube radiators, which are commercially available from Heraeus Noblelight GmbH under the name "QRC infrared beam with nanoreflector.” These are characterized by a nominal main emission wavelength of 1250 nm, the radiation emission from the power consumption
  • Each of the infrared radiators 9 is connected to its own electric power divider (not shown in the figure), so that the. can be shifted by lowering the nominal power to lower powers in longer wavelength range, for example in the range of 1250 nm Radiator output is individually adjustable.
  • the substrate 20 is fixed on a holding device, which is assigned the reference numeral 10 in total and which comprises a carrier plate 1 1, a retaining ring 12 surrounding the substrate 20 and a height adjustment device 13, via which a temperature sensor can also be introduced by a vacuum-tight feedthrough. rich the support plate 1 1 is guided.
  • the vacuum pump 6 and the IR area radiator module 7 are connected to a machine controller 31 via data and power supply lines 30.
  • the substrate 20 is an electrode support plate for an LCD, an integrated circuit, a wafer, or a printed circuit board.
  • Figure 2 shows schematically a substrate 20 in the form of a multi-layer printed circuit board, on the
  • Top 22 is a conductor 23 is applied, which is completely covered by a polyimide layer 21.
  • the method is explained in more detail below using an example.
  • the production of a polyamidocarboxylic acid solution was carried out according to the method described in GB 898,651 B from 40 parts of 4,4'-diaminodiphenyloxide and 43 parts of pyromellitic dianhydride in N-methylpyrrolidone.
  • the 16% solution of polyamidocarboxylic acid in N-methylpyrrolidone has a viscosity of 8200 mPas at 25 ° C.
  • the substrate 20 provided with the conductor track 23 is coated by the so-called spin-coating.
  • the solution can also be applied by brushing, dipping, spraying dip- or roller-coating.
  • the layer thickness is about 50 ⁇ .
  • the film coating was dried at about 100 ° C for one hour and then cured.
  • Table 1 shows the development starting from initially high curing temperatures for samples 1 to 3 and particularly high degree of evacuation in sample 1 up to comparatively high absolute pressure with simultaneously low maximum curing temperature for sample 4.
  • the holding period is the period of time during which the sample is exposed to a temperature of 150 ° C or more.
  • the diagrams of FIGS. 3 to 6 show the heating profiles of sample 1 (FIG. 3), sample 2 (FIG. 4), sample 3 (FIG. 5) and sample 4 (FIG. 6). In each case, the temperature T (in ° C) is plotted against the holding time t (in s).
  • the degree of imidization is determined spectroscopically by evaluating the change in absorption bands at wavenumbers of 1715 cm -1 and 1359 cm -1 at the treatment time of 300 ° C.
  • the determination of the glass formation temperature Tg is carried out using a commercially available analysis instrument (TMA, thermo mechanical analyzer).

Abstract

Known methods for producing a polyimide coating on a substrate comprise the following method steps: (a) providing a solution containing a monomer polyimide precursor, (b) applying the solution to a substrate surface to be coated with the formation of a polyimide precursor coating, and (c) curing the polyimide precursor coating by heating to a curing temperature with the formation of the polyimide coating. In order to specify on this basis a method which allows as complete as possible imidization of the polyimide precursor coatings at comparably low temperature even with a short reaction time, according to the invention the polyimide precursor coating is cured, at least for a time, in an underpressure environment at a curing pressure below atmospheric pressure and with simultaneous irradiation with infrared radiation, wherein the infrared radiation has a principal emission wavelength in the wavelength range from 780 to 3000 nm.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung  Method and device for production
einer Polyimidschicht auf einem Substrat Beschreibung  a polyimide layer on a substrate Description
Technischer Hintergrund Technical background
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Polyinnidschicht auf einem Substrat, umfassend die Verfahrensschritte: This invention relates to a process for producing a polyimide film on a substrate, comprising the process steps:
(a) Bereitstellen einer Lösung, die eine monomere Polyimid-Vorstufe enthält, (b) Auftragen der Lösung auf einer zu beschichtenden Substrat-Oberfläche unter Bildung einer Polyimidvorstufen-Schicht, (a) providing a solution containing a monomeric polyimide precursor, (b) applying the solution to a substrate surface to be coated to form a polyimide precursor layer,
(c) Aushärten der Polyimidvorstufen-Schicht durch Erhitzen auf eine vorbestimmte insbesondere maximale Aushärtungstemperatur unter Bildung der Polyimidschicht. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Polyimidschicht auf einem Substrat. (c) curing the polyimide precursor layer by heating to a predetermined, especially maximum, curing temperature to form the polyimide layer. Moreover, the invention relates to an apparatus for producing a polyimide layer on a substrate.
Polyimide sind Polymere mit einer Imidgruppe (O=C-N-C=O); sie können weitere Strukturelemente wie Estergruppen oder Amidgruppen enthalten. Sie zeichnen sich unter anderem durch Hitzebeständigkeit und gute Isoliereigenschaften aus und werden in Form von Schichten und schichtförmiger Muster und Strukturen beispielsweise in der Halbleiterfertigung, in der Elektrotechnik als Schutz-, Pufferund Isolierschichten (auch als Lack- oder Resistschicht bezeichnet), in der Elektronik als Planierungs- und Isoliermaterial in dreidimensionalen Mehrschichtleiterbahnstrukturen sowie bei der Herstellung von Flüssigkristall-Displays (LCDs) als sogenannte„Orientierungsschichten" eingesetzt. Polyimides are polymers having an imide group (O = C-N-C = O); they may contain further structural elements such as ester groups or amide groups. They are characterized, inter alia, by heat resistance and good insulating properties and are in the form of layers and layered patterns and structures, for example in semiconductor production, in electrical engineering as protective, buffer and insulating layers (also referred to as paint or resist layer), in electronics as Leveling and insulating material used in three-dimensional multilayer wiring structures and in the production of liquid crystal displays (LCDs) as so-called "orientation layers".
Letztere werden verwendet, um in LCDs eine möglichst exakt definierte Ausrichtung der stäbchenförmigen, nematischen Flüssigkristallmoleküle zu erreichen, dazu werden die Flüssigkristalle zwischen zwei Substratoberflächen gebracht, die mit einer Polyimidschicht versehen sind. Durch eine Orientierungsbehandlung, beispielsweise durch mechanische Bearbeitung oder durch Lichteinwirkung, wird in der Polyimidschicht eine molekulare Vorzugsrichtung induziert, die sich auf die Flüssigkristalle überträgt. Andere Anwendungsfelder für die Kombination aus Orientierungsschicht und Flüssigkristallschicht sind optisch basierte Sicherheitssysteme, Polarisationskonverter, Farbfilter, optische Retarderelemente und Graustufen-Datenspeicher. Die Herstellung der Polyimid-Schichten erfolgt in der Regel durch Polykondensati- on von Polyimidvorstufen in einem zweistufigen Verfahren. In der ersten Stufe werden Diamine mit Tetracarbonsäuredianhydriden in einem Lösungsmittel wie beispielsweise N-Methylpyrrolidon zu Polyamidocarbonsäure umgesetzt. Diese Lösungen sind flüssig und können mittels üblicher Schichtauftragstechniken ver- arbeitet werden. Im zweiten Schritt (im Folgenden auch als„Aushärtung" bezeichnet), wird durch hohe Temperatur das Lösungsmittel verdampft und die Umsetzung (Polykondensation) zum Polyimid bewirkt. Dabei werden Veresterungsalkohole und Wasser abgespalten. The latter are used to achieve as exact as possible an orientation of the rod-shaped, nematic liquid-crystal molecules in LCDs, for this purpose the liquid crystals are brought between two substrate surfaces which are provided with a polyimide layer. By an orientation treatment, for example by mechanical processing or by the action of light, a molecular preferred direction is induced in the polyimide layer, which is based on the Liquid crystals transfers. Other fields of application for the combination of orientation layer and liquid crystal layer are optically based security systems, polarization converters, color filters, optical retarder elements and grayscale data storage. The preparation of the polyimide layers is generally carried out by polycondensation of polyimide precursors in a two-stage process. In the first stage, diamines are reacted with tetracarboxylic dianhydrides in a solvent such as N-methylpyrrolidone to form polyamidocarboxylic acid. These solutions are liquid and can be processed by conventional coating techniques. In the second step (hereinafter also referred to as "curing"), the solvent is evaporated by high temperature and the reaction (polycondensation) is effected to the polyimide, whereby esterification alcohols and water are split off.
Häufig werden auch photosensitive Polyimidvorstufen eingesetzt, die lichtempfind- liehe Gruppen enthalten, und die durch Belichtung fixiert werden können. Frequently, photosensitive polyimide precursors are used which contain photosensitive groups and which can be fixed by exposure.
Stand der Technik State of the art
Aus der DE 26 38 091 B2 ist die Herstellung von Orientierungsschichten aus Polyimid auf Elektrodenbasisplatten (Trägerplatten) für LCDs bekannt. Dabei wird eine 3%ige Lösung in Dimethylacetamid eines Polysäureamids, das eine Vorstufe eines Polyimids ist, auf der Elektrodenbasisplatte im Wirbelschichtverfahren aufgetragen. Danach erfolgt an Luft eine einstündige Heißbehandlung bei 200° C unter Kondensation und Polymerisation. Dem so erzeugten Polyimidfilm auf der Elektrodenbasisplatte wird durch Reiben mit einem Stoff eine Vorzugsrichtung aufgeprägt, die eine Orientierung und gleichmäßige Ausrichtung der Flüssigkristal- le des Displays bewirkt. DE 26 38 091 B2 discloses the production of orientation layers of polyimide on electrode base plates (carrier plates) for LCDs. In this case, a 3% solution in dimethylacetamide of a polyamic acid, which is a precursor of a polyimide, applied to the electrode base plate in the fluidized bed process. This is followed by air for one hour at 200 ° C under condensation and polymerization in air. The thus-produced polyimide film on the electrode base plate is given a preferential direction by rubbing with a cloth to cause orientation and uniform alignment of the liquid crystal of the display.
In der US 4,369,090 A wird eine strukturierte Polyimidschicht auf einem Substrat erzeugt. In einem ersten Schritt wird eine Lösung einer Polyamidocarbonsäure (auch kurz als„Polyamidsäure" bezeichnet) hergestellt, indem ein Diamin und ein Dianhydrid in einem organischen Lösungsmittel gelöst werden. Die Lösung wird auf das Substrat aufgetragen und erhitzt, wodurch das Lösungsmittel verdampft und die Polyamidsäure teilweise imidiert wird. Durch die teilweise Imidierung wird die Schrumpfung bei der nachfolgenden Strukturierung verringert. Auf der teilweise imidierten Polyamidsäurebeschichtung wird ein Photolack aufgetragen und durch eine Maske belichtet. Die belichteten Bereiche des Photolacks sind in einem Lösungsmittel löslich und werden zusammen mit der teilweise imidierten Poly- amidsäure darunter weggewaschen. Die verbleibende Beschichtung wird erhitzt, wodurch die Polyamidsäure vollständig imidiert wird. In US 4,369,090 A, a patterned polyimide layer is formed on a substrate. In a first step, a solution of a polyamidocarboxylic acid (also referred to as "polyamic acid" for short) is prepared by dissolving a diamine and a dianhydride in an organic solvent The solution is applied to the substrate and heated to evaporate the solvent and the polyamic acid is partially imidated reduces the shrinkage in the subsequent structuring. On the partially imidized polyamic acid coating, a photoresist is applied and exposed through a mask. The exposed areas of the photoresist are soluble in a solvent and are washed away with the partially imidated polyamic acid below. The remaining coating is heated, whereby the polyamic acid is completely imidized.
Bei der aus US 4,880,722 A bekannten Abwandlung dieses Verfahrens wird die Lösung der Polyamidsäure vorab mit einer photosensitiven Komponente versetzt. Nach dem Auftragen der Lösung auf das Substrat, Trocknung und Teil- Imidisierung wird die Schicht durch eine Maske mit UV-Licht bestrahlt, so dass die belichteten Bereiche wasserlöslich werden. Die löslichen Beschichtungsbereiche und die darunterliegende, teilweise imidierte Polyamidsäure werden mit einem wässrigen basischen Entwickler weggewaschen. Die verbleibende Beschichtung wird erhitzt, wodurch die Polyamidsäure vollständig imidiert wird. Die EP 0 019 391 A1 beschreibt eine Methode zur Herstellung elektronischer Bauelemente, die eine Mehrschicht-Leiterbahnstruktur und ein aus Polyimid bestehendes dielektrisches Material zwischen den Leiterbahnen aufweisen. Das dielektrische Polyimid besitzt einen Molekulargewichtsbereich von etwa 800 bis ungefähr 20.000, vorzugsweise von etwa 1 .000 bis 10.000. Das Härten des Polyimids umfasst mehrere Heizschritte mit jeweils einstündigen Vorhärtestufen bei 100 °C und bei 220 °C und eine finale Aushärtung (auch als Tempern oder„aging" bezeichnet) durch ein einstündiges Halten bei 350 °C an Luft. In the known from US 4,880,722 A modification of this method, the solution of polyamic acid is previously mixed with a photosensitive component. After application of the solution to the substrate, drying and partial imidization, the layer is irradiated through a mask with UV light, so that the exposed areas become water-soluble. The soluble coating areas and the underlying partially imidated polyamic acid are washed away with an aqueous basic developer. The remaining coating is heated, whereby the polyamic acid is completely imidized. EP 0 019 391 A1 describes a method for producing electronic components which have a multilayer interconnect structure and a dielectric material consisting of polyimide between the interconnects. The dielectric polyimide has a molecular weight range of from about 800 to about 20,000, preferably from about 1, 000 to 10,000. Hardening of the polyimide involves several heating steps, each with one-hour pre-cure stages at 100 ° C and 220 ° C, and final cure (also referred to as tempering or "aging") by holding in air at 350 ° C for one hour.
Die DE 100 03 01 1 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte durch Beschichtung einer Trägerplatte mit einer lichtempfindlichen Harzzusam- mensetzung und anschließender Vernetzung durch Bestrahlung in Gegenwart vonDE 100 03 01 1 A1 describes a method for producing a printed circuit board by coating a carrier plate with a photosensitive resin composition and subsequent crosslinking by irradiation in the presence of
Sauerstoff. Als Polyimidvorstufe werden Diamine eingesetzt, die zusammen mit Anhydriden der Polycarbonsäure in einem Lösungsmittel umgesetzt werden. Nach dem Belichtungsprozess wird die Harzzusammensetzung ausgehärtet. Das Aushärten erfolgt im Allgemeinen durch Erwärmen auf eine Temperatur zwischen 150 und 250 °C während mindestens 30 min. Es wird erwähnt, dass das Erwärmen mittels erhitzter Luft, Bestrahlung mit Infrarotlicht oder beheizten Platten durchgeführt werden kann. Und, dass falls erforderlich, das Erwärmen gewöhnlich in Luft- atmosphäre, in einer Inertgas-Atmosphäre oder bei reduziertem Druck durchgeführt werden kann. Oxygen. The polyimide precursor used are diamines which are reacted together with anhydrides of the polycarboxylic acid in a solvent. After the exposure process, the resin composition is cured. The curing is generally carried out by heating to a temperature between 150 and 250 ° C for at least 30 min. It is mentioned that the heating can be carried out by means of heated air, irradiation with infrared light or heated plates. And, if necessary, heating usually in air atmosphere, in an inert gas atmosphere or at reduced pressure can be performed.
Die DE 101 25 888 C2 beschreibt ein Bestrahlungsmodul zur Trocknung und Vernetzung von Lacken und anderen Beschichtungen, insbesondere aus temperatur- sensitiven Substraten. Dazu wird Infrarotstrahlung mit einem wesentlichen Wirkanteil im Wellenlängenbereich von 0,8 μιτι bis 1 ,5 μιτι (NIR) eingesetzt. DE 101 25 888 C2 describes an irradiation module for drying and crosslinking paints and other coatings, in particular from temperature-sensitive substrates. For this purpose, infrared radiation with a significant active component in the wavelength range from 0.8 μιτι to 1, 5 μιτι (NIR) is used.
Die DE 600 31 752 T2 beschreibt ein mehrstufiges Verfahren zur Herstellung von Gastrennmembranen aus Polyimid. In der ersten Stufe wird ein Polymidsäure-Salz in einem polaren Lösungsmittel gelöst und daraus eine Membranstruktur gegos- sen. Nach einer chemischen Verfestigungs-Behandlung wird die Membranstruktur einer Wärmebehandlung unterzogen, wobei sie sich in die gewünschte Polyimid- Membran umwandelt. Für die Wärmebehandlung genügen Temperaturen zwischen 100 und 200 °C. Das Erwärmen erfolgt mittels Mikrowelle, Hochfrequenzanregung, Infrarot oder im Durchlaufofen. Die Umgebung beim Erwärmen ist Luft, Inertgas oder Vakuum. DE 600 31 752 T2 describes a multi-stage process for the preparation of gas separation membranes made of polyimide. In the first stage, a polyamic acid salt is dissolved in a polar solvent and a membrane structure is poured therefrom. After a chemical hardening treatment, the membrane structure is subjected to a heat treatment, whereby it transforms into the desired polyimide membrane. For the heat treatment, temperatures between 100 and 200 ° C are sufficient. The heating takes place by means of microwave, high-frequency excitation, infrared or in a continuous furnace. The environment when heated is air, inert gas or vacuum.
Die DE 10 2007 048 564 A1 beschreibt eine mit Infrarotstrahlern bestückte Vakuumkammer zur thermischen Behandlung von Substraten mit empfindlichen Oberflächen. DE 10 2007 048 564 A1 describes a vacuum chamber equipped with infrared radiators for the thermal treatment of substrates with sensitive surfaces.
Technische Aufgabenstellung Der Aushärtezustand der Polyimidschicht wird anhand des sogenannten Imidisie- rungsgrades definiert. Um eine Veränderung der Polyimidschicht und insbesondere ein Ausgasen beim bestimmungsgemäßen Einsatz zu vermeiden, soll der Imi- disierungsgrad so hoch wie möglich und in der Regel mindestens 99 % betragen. Dafür ist ein Aufheizen auf hohe Temperatur erforderlich, wodurch es aber durch Diffusion oder Verformung zu thermischen Schädigungen des Substrats oder etwaiger darauf bereits vorhandener Leiterbahnen kommen kann. Die vorbestimmte Aushärtungstemperatur kann durch eine längere Heizdauer etwas verringert werden, jedoch auf Kosten einer längeren Prozessdauer Die vollständige Imidisierung ist daher ein kritischer Verfahrensschritt, der im Fertigungsprozess der Polyimid- schicht eine Engstelle darstellt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das auch bei kurzer Reaktionszeit eine möglichst vollständige Imidisierung der Po- lyimidvorstufen-Schichten bei vergleichsweise niedriger Temperatur ermöglicht. Technical Problem The curing state of the polyimide layer is defined by the degree of imidization. In order to avoid a change in the polyimide layer and in particular outgassing when used as intended, the degree of imidization should be as high as possible and as a rule at least 99%. This requires heating to a high temperature, which, however, can lead to thermal damage to the substrate or any conductor tracks already present on it due to diffusion or deformation. The predetermined curing temperature can be somewhat reduced by a longer heating time, but at the cost of a longer process time. The complete imidization is therefore a critical process step, which represents a bottleneck in the manufacturing process of the polyimide layer. The invention is therefore based on the object of specifying a method which enables the most complete possible imidization of the polyimide precursor layers at a comparatively low temperature, even with a short reaction time.
Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine dafür zuverlässig ge- eignete Vorrichtung bereitzustellen. In addition, the object of the invention is to provide a device which is suitable for this purpose.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Aushärten der Polyimidvorstufen-Schicht mindestens zeitweise in einer Unter- druckumgebung unter einem gegenüber Atmosphärendruck verminderten Aushärtungsdruck und gleichzeitiger Bestrahlung mit Infrarotstrahlung erfolgt, wobei die Infrarotstrahlung eine Hauptemissionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 780 bis 3000 nm hat. With regard to the method, this object is achieved on the basis of the method of the aforementioned type in that the curing of the polyimide precursor layer takes place at least temporarily in a reduced pressure environment under a curing pressure reduced with respect to atmospheric pressure and simultaneous irradiation with infrared radiation, wherein the infrared radiation is a main emission wavelength in the wavelength range from 780 to 3000 nm.
Bei der Bestrahlung mit Infrarotstrahlung aus dem genannten Wellenlängenbe- reich wird mindestens ein Infrarotstrahler, vorzugsweise werden mehrere Infrarotstrahler mit einer Haupt-Emissionswellenlänge in diesem Wellenlängenbereich eingesetzt. Laut DIN. 5031 Teil 7 (Januar 1984) wird der Spektralbereich zwischen 780 nm und 3000 nm auch als„Nahes Infrarot" (abgekürzt: NIR) mit den Teilbereichen IR-A (von 780 nm bis 1400 nm) und IR-B von 1400 bis 3000 nm definiert. Allerdings gibt es auch davon abweichende Nomenklaturen. Im Folgenden wird mit„Nahem Infrarot" oder„NIR" stets der Wellenlängenbereich von 780 bis 3000 nm beschrieben, sofern nicht ausdrücklich ein Teilbereich davon definiert wird. When irradiating with infrared radiation from said wavelength range, at least one infrared radiator is used, preferably a plurality of infrared radiators having a main emission wavelength in this wavelength range. According to DIN. 5031 Part 7 (January 1984), the spectral range between 780 nm and 3000 nm is also referred to as "near infrared" (abbreviated: NIR) with the subregions IR-A (from 780 nm to 1400 nm) and IR-B from 1400 to 3000 nm However, there are also different nomenclatures: In the following, "near infrared" or "NIR" always describes the wavelength range from 780 to 3000 nm, unless a subarea of this is explicitly defined.
Die Imidisierung der Polyimidvorstufen-Schicht beruht hier in einer Kombination aus Bestrahlung mit Photonen der Infrarotstrahlung aus diesem Wellenlängenbe- reich und aus Unterdruck-Behandlung. Es hat sich gezeigt, dass dadurch im Vergleich zu den eingangs beschriebenen bekannten Methoden die vorbestimmte maximale Aushärtungstemperatur deutlich gesenkt werden kann, ohne dass dafür lange Aushärtungsdauern in Kauf genommen werden müssen. The imidization of the polyimide precursor layer is based here in a combination of irradiation with photons of the infrared radiation from this wavelength range and from underpressure treatment. It has been shown that in comparison to the known methods described above, the predetermined maximum curing temperature can be significantly reduced, without long curing periods must be taken into account.
Der niedrige Druck trägt dazu bei, dass bei der Polykondensationsreaktion entste- hendes Gas rasch abgeführt und dadurch der Reaktionsablauf beschleunigt wird. Der Wärmetransport von der Heizquelle zum Substrat und der darauf aufgetragenen Polyimidvorstufen-Schicht kann auf Wärmeleitung, Konvektion und oder Wärmestrahlung beruhen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Wärmeübertragungsanteile aus Wärmeleitung und Konvektion zu Gunsten der Wär- meübertragung durch Strahlung verringert, was zu einem effektiven und schnelleren Energieeintrag in die Polyimidvorstufen-Schicht und zu deren rascher Umsetzung in die Polyimidschicht beitragen kann. The low pressure contributes to the fact that gas formed during the polycondensation reaction is rapidly removed, thereby accelerating the course of the reaction. The heat transfer from the heating source to the substrate and the polyimide precursor layer applied thereto may be based on heat conduction, convection and / or thermal radiation. In the method according to the invention, the heat transfer components from heat conduction and convection are reduced in favor of heat transfer by radiation, which can contribute to an effective and faster energy input into the polyimide precursor layer and its rapid conversion into the polyimide layer.
Im Hinblick auf eine effektive Erwärmung der Polyimidvorstufen-Schicht hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Infrarotstrahlung eine Hauptemis- sionswellenlänge im Wellenlängenbereich von weniger als 2000 nm, vorzugsweise im Wellenlängenbereich zwischen 800 bis 1800 nm hat. With regard to an effective heating of the polyimide precursor layer, it has proved to be particularly favorable if the infrared radiation has a main emission wavelength in the wavelength range of less than 2000 nm, preferably in the wavelength range between 800 and 1800 nm.
Der Aushärtungsdruck in Verfahrensschritt (c) liegt unterhalb von Atmosphärendruck, also unterhalb von1 .013,25 hPa (1 .013,25 mbar) Es hat sich aber überraschend gezeigt, dass ein Unterdruck im aufwändig zu erzeugenden Fein- oder Hochvakuumbereich zu keinem nennenswert besseren Ergebnis führt als ein Aushärtungsdruck im Bereich des Grobvakuums, der üblicherweise als Absolutdruck im Bereich zwischen 1 und 300 mbar definiert wird. Insbesondere beträgt der Aushärtungsdruck höchstens 300 mbar, höchstens 10 mbar oder höchstens 5 mbar. Der Aushärtungsdruck kann wenigstens 0,001 mbar, beispielsweise 0,005 mbar, wenigstens 0,1 mbar oder wenigstens 1 mbar betragen. Daher wird bei einem Verfahren der Aushärtungsdruck bevorzugt auf weniger als 10 mbar, aber besonders bevorzugt auf den Bereich zwischen 1 und 5 mbar eingestellt. The curing pressure in process step (c) is below atmospheric pressure, that is below 1.103.25 hPa (1..013.25 mbar). It has surprisingly been found that a negative pressure in the complex fine or high vacuum range to be produced is not significantly better The result is a cure pressure in the range of the rough vacuum, which is usually defined as the absolute pressure in the range between 1 and 300 mbar. In particular, the curing pressure is at most 300 mbar, at most 10 mbar or at most 5 mbar. The curing pressure may be at least 0.001 mbar, for example 0.005 mbar, at least 0.1 mbar or at least 1 mbar. Therefore, in one method, the curing pressure is preferably set to less than 10 mbar, but more preferably to the range of 1 to 5 mbar.
Beim Aushärten zur Polyimidschicht im Verfahrensschritt (c) kann das Temperaturprofil eine Haltezeit bei einer insbesondere maximalen Aushärtungstemperatur aufweisen, es kann aber auch Aufheiz- und Abkühlrampen ohne ausgeprägte Haltezeiten umfassen. Kurzzeitige Temperaturspitzen oberhalb von 200 °C sind dabei unschädlich aber nicht bevorzugt. Um die Gefahr einer thermischen Schädigung des Substrats oder der Polyimidvorstufen-Schicht zu vermindern, ist eine möglichst niedrige Temperatur erwünscht. Bei einem Verfahren hat es sich bewährt, wenn die Aushärtungstemperatur nicht mehr als 250 °C, insbesondere weniger alsWhen curing to form the polyimide layer in process step (c), the temperature profile may have a holding time at a particular maximum curing temperature, but it may also include heating and cooling ramps without pronounced hold times. Short-term temperature peaks above 200 ° C are harmless but not preferred. In order to reduce the risk of thermal damage to the substrate or the polyimide precursor layer, the lowest possible temperature is desired. In one method, it has been proven that the curing temperature not more than 250 ° C, in particular less than
200 °C, beträgt und mindestens zeitweise im Bereich ab 150° C, insbesondere zwischen 150 °C und 190 °C liegt. Der dabei erreichbare Imidisierungsgrad hängt unter anderem von der Behandlungsdauer bei dieser Temperatur und von der Schichtdicke der Polyimidvorstufen-Schicht beziehungsweise der Polyimidschicht ab. Bei Sichtdicken von weniger als 50 μιτι ist ein Imidisierungsgrad von mehr als 99 % innerhalb kurzer Zeitspannen von weniger als 5h, insbesondere weniger als 1 h erreichbar. 200 ° C, and is at least temporarily in the range from 150 ° C, in particular between 150 ° C and 190 ° C. The achievable degree of imidization depends among other things, the duration of treatment at this temperature and the layer thickness of the polyimide precursor layer or the polyimide layer. In the case of sight thicknesses of less than 50 μm, an imidization degree of more than 99% can be achieved within short periods of less than 5 hours, in particular less than 1 hour.
Im Hinblick auf eine möglichst geringe thermische Belastung bei der Imidisierung hat es sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, wenn beim Aushärten gemäß Verfahrensschritt (c) die Polyimidvorstufen-Schicht während einer Aushärtungsdauer von weniger als 35 Minuten, vorzugsweise während einer Aushärtungsdau- er im Bereich von 10 min bis 30 min einer Aushärtungstemperatur von mehr als 150 °C ausgesetzt ist. With regard to the lowest possible thermal load during the imidization, it has moreover proven to be advantageous if, during curing according to process step (c), the polyimide precursor layer has a curing time of less than 35 minutes, preferably during a curing time in the range of 10 to 30 minutes, a curing temperature of more than 150 ° C is exposed.
Bei einer Ausführung des Verfahrens wird beim Aushärten gemäß Verfahrensschritt (c) eine vorbestimmte Aushärtungstemperatur von wenigstens 150 °C, wenigstens 175 °C, wenigstens 200 °C und/oder höchstens 250 °C für eine begrenz- te Haltedauer gehalten. Die Haltedauer beträgt bevorzugt weniger als 5 Stunden oder weniger als 1 Stunde. Beispielsweise kann die Haltedauer nicht mehr als 35 Minuten oder nicht mehr als 20 Minuten betragen. Insbesondere beträgt die Haltedauer bei der vorbestimmten Aushärtungstemperatur höchstens 1000 Sekunden, beispielsweise 600 Sekunden oder weniger, 400 Sekunden oder weniger, 255 Se- künden oder weniger, oder 185 Sekunden oder weniger. In one embodiment of the method, a predetermined curing temperature of at least 150 ° C, at least 175 ° C, at least 200 ° C and / or at most 250 ° C is held for a limited holding period during curing in step (c). The holding period is preferably less than 5 hours or less than 1 hour. For example, the holding time can not be more than 35 minutes or not more than 20 minutes. Specifically, the holding time at the predetermined curing temperature is at most 1000 seconds, for example, 600 seconds or less, 400 seconds or less, 255 seconds or less, or 185 seconds or less.
Bei einer Ausführung des Verfahrens wird beim Aushärten gemäß Verfahrensschritt (c) eine visuell blasenfreie und/oder glatte Oberfläche erreicht. Bei einer Ausführung wird beim Aushärten gemäß Verfahrensschritt (c) ein Imidisierungsgrad von wenigstens 90 %, insbesondere wenigstens 91 ,2 %, wenigstens 93,2 %, wenigstens 96,5 % oder wenigstens 98,8 % erreicht. Bei einer Ausführung wird beim Aushärten gemäß Verfahrensschritt (c) ein Imidisierungsgrad von 100% erreicht. In one embodiment of the method, a visually bubble-free and / or smooth surface is achieved during curing according to method step (c). In one embodiment, an imidization degree of at least 90%, in particular at least 91, 2%, at least 93.2%, at least 96.5% or at least 98.8% is achieved during curing according to process step (c). In one embodiment, an imidization degree of 100% is achieved during curing according to process step (c).
Die für das Aushärten der Polyimidvorstufen-Schicht benötigte Unterdruckumgebung wird vorteilhafterweise in einem Vakuumofen bereitgestellt. Im Vakuumofen können auch die Verfahrensschritte (a) oder (b) ablaufen, also das Bereitstellen und Auftragen der Polyimidvorstufe und etwaiger anderer Medien zur Erzeugung der Polyimidvorstufen-Schicht. Bei einer Ausführung des Verfahrens ist das Substrat ein massives, insbesondere porenfreies und/oder hohlraumfreies Material. Das Substrat ist im Allgemeinen ein Festkörper diskreter Länge und Breite. Insbesondere umfasst das Substrat Glas, wie Quarzglas, oder es besteht aus Glas. Das Substrat ist beispielsweise eine Elektrodenbasisplatte für ein LCD, ein integrierter Schaltkreis, ein Wafer aus einem Halbleitermaterial, insbesondere aus Silicium oder eine Leiterplatte und/oder Glas. Insbesondere ist das Substrat ist bis wenigstens 250 °C temperaturbeständig, beispielsweise chemisch und/oder mechanisch temperaturbeständig. Beispielsweise ist das Substrat bis wenigstens 250 °C fest. Die oben genannte Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung zur Herstellung einer Polyimidschicht auf einem Substrat gemäß einer Ausführung dadurch gelöst, dass sie umfasst: The vacuum environment needed to cure the polyimide precursor layer is advantageously provided in a vacuum oven. The process steps (a) or (b) can also take place in the vacuum oven, ie the provision and application of the polyimide precursor and any other media for the production of the polyimide precursor layer. In one embodiment of the method, the substrate is a solid, in particular pore-free and / or void-free material. The substrate is generally a solid of discrete length and width. In particular, the substrate comprises glass, such as quartz glass, or it is made of glass. The substrate is, for example, an electrode base plate for an LCD, an integrated circuit, a wafer made of a semiconductor material, in particular silicon, or a printed circuit board and / or glass. In particular, the substrate is temperature-resistant to at least 250 ° C., for example chemically and / or mechanically temperature-resistant. For example, the substrate is solid to at least 250 ° C. The above object is solved with respect to the apparatus for producing a polyimide film on a substrate according to an embodiment by comprising:
(i) einen Vakuumofen mit einer Kammer, in der mittels einer Pumpe ein gegenüber Atmosphärendruck verminderter Aushärtungsdruck erzeugbar ist, und in der ein Substrat-Halter zur Fixierung eines Substrats mit einer zu beschichtenden Substrat-Oberfläche angeordnet ist, (I) a vacuum furnace with a chamber in which by means of a pump a reduced atmospheric pressure can be generated curing pressure, and in which a substrate holder is arranged for fixing a substrate with a substrate surface to be coated,
(ii) mindestens einen im Bereich oberhalb des Substrat-Halters angeordneten und mit einem elektrischen Leistungssteiler verbundenen Infrarotstrahler zur Bestrahlung des Substrats, der Infrarotstrahlung mit einer Hauptemissi- onswellenlänge im Wellenlängenbereich von 780 bis 3000 nm emittiert, und (ii) at least one infrared radiator arranged in the region above the substrate holder and connected to an electric power divider for irradiating the substrate which emits infrared radiation having a main emission wavelength in the wavelength range from 780 to 3000 nm, and
(iii) eine Steuer- und Regeleinheit zur Regelung der Pumpe und des Leistungs- stellers für den Infrarotstrahler. (iii) a control unit to control the pump and power controller for the infrared radiator.
Die Vorrichtung umfasst einen Vakuumofen, in dem die für das Aushärten der Po- lyimidvorstufen-Schicht benötigte Unterdruckumgebung bereitgestellt ist. Der Sub- strat-Halter ist zur Fixierung eines Substrat oder mehrerer Substrate geeignet.The apparatus includes a vacuum oven in which the vacuum environment needed to cure the polyimide precursor layer is provided. The substrate holder is suitable for fixing one or more substrates.
Mehrere Substrate können beispielsweise in einem Stapel übereinander angeordnet sein. For example, multiple substrates may be stacked in a stack.
Im Vakuumofen ist mindestens ein Heizelement in Form eines Infrarotstrahlers, wie etwa ein Quarzstrahler oder ein Halogenstrahler vorgesehen und so angeord- net, dass dieser beim bestimmungsgemäßen Einsatz ein auf einem Substrat-In the vacuum furnace, at least one heating element in the form of an infrared radiator, such as a quartz radiator or a halogen radiator, is provided and arranged such that, when used as intended, it is placed on a substrate.
Halter fixiertes Substrat mit Infrarotstrahlung aus dem Wellenlängenbereich des Nahen Infrarots beaufschlagt. Vorzugsweise sind mehrere Infrarotstrahler mit einer Haupt-Emissionswellenlänge im Nahen Infrarot (NIR) vorgesehen, die beispielsweise in parallelen Reihen oberhalb des Substrat-Halters angeordnet sind. Die Infrarotstrahlung hat dabei vorzugsweise eine Hauptemissionswellenlänge im Wellenlängenbereich von weniger als 2000 nm, besonders bevorzugt im Wellenlängenbereich zwischen 800 bis 1800 nm. Für die Stromversorgung und die Regelung der Strahlerleistung des Infrarotstrahlers ist ein Leistungsteiler vorgesehen, der wiederum mit der Steuer- und Regeleinheit verbunden. Der Leistungsteiler ist in der Regel außerhalb der Vakuum-Kammer angeordnet. Im Fall mehrere Infra- rotstrahier können diese einen gemeinsamen Leistungsteiler haben, oder sie verfügen über jeweils einen individuellen Leistungsteiler. Holder fixed substrate with infrared radiation from the wavelength range of Near infrared applied. Preferably, a plurality of infrared radiators are provided with a main emission wavelength in the near infrared (NIR), which are arranged for example in parallel rows above the substrate holder. The infrared radiation preferably has a main emission wavelength in the wavelength range of less than 2000 nm, particularly preferably in the wavelength range between 800 to 1800 nm. For the power supply and the regulation of the radiator output of the infrared radiator, a power divider is provided, which in turn is connected to the control and regulation unit. The power divider is usually located outside the vacuum chamber. In the case of several infrared carriers, these can have a common power divider, or they each have an individual power divider.
Mittels der Steuer- und Regeleinheit sind die zeitlichen Verläufe des Unterdrucks in der Vakuum-Kammer und der Strahlerleistung des Infrarotstrahlers vorgebbar und regelbar. Der Wärmetransport von der Heizquelle zum Substrat und der darauf aufgetragenen Polyimidvorstufen-Schicht beruht im Wesentlichen auf Wärmestrahlung, was zu einem effektiven und schnelleren Energieeintrag in die Polyimidvorstufen- Schicht und zu deren rascher Umsetzung in die Polyimidschicht beitragen kann. By means of the control and regulating unit, the time profiles of the negative pressure in the vacuum chamber and the radiator output of the infrared radiator can be predetermined and regulated. The heat transfer from the heat source to the substrate and the polyimide precursor layer applied thereto is based essentially on thermal radiation, which can contribute to an effective and faster energy input into the polyimide precursor layer and its rapid conversion into the polyimide layer.
Im Hinblick darauf ist der mindestens eine Infrarotstrahler zur Erzeugung und Auf- rechterhaltung einer Aushärtungstemperatur von nicht mehr als 250 °C, insbesondere weniger als 200 °C, und vorzugsweise für eine Aushärtungstemperatur im Bereich ab 150°C, insbesondere zwischen 150 °C und 190 °C in der Kammer geeignet. In view of this, the at least one infrared radiator for generating and maintaining a curing temperature of not more than 250 ° C, in particular less than 200 ° C, and preferably for a curing temperature in the range from 150 ° C, in particular between 150 ° C and 190 ° C in the chamber.
Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens geeignet. Denn es hat sich gezeigt, dass durch Kombination von NIR-The device is particularly suitable for carrying out the method according to the invention. Because it has been shown that by combining NIR
Infrarotstrahlung und Unterdruck-Behandlung eine vorteilhafte Weiterbildung der Imidisierung der Polyimidvorstufen-Schicht auf dem Substrat gelingt, die sich im Vergleich zu bekannten Behandlungsvorrichtungen in einer Senkung der Aushärtungstemperatur als auch in einer Verkürzung der Aushärtungsdauer zeigt. Der Vakuumofen ist vorzugsweise für die Einstellung und Aufrechterhaltung einesInfrared radiation and negative pressure treatment succeeds an advantageous development of the imidization of the polyimide precursor layer on the substrate, which shows in comparison to known treatment devices in a reduction of the curing temperature and in a shortening of the curing time. The vacuum furnace is preferably for the adjustment and maintenance of a
Unterdrucks im Bereich des Grobvakuums ausgelegt. Dieser umfasst Absolutdrücke im Bereich zwischen 1 und 300 mbar. Die Vakuumpumpe ist vorzugsweise zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Aushärtungsdrucks von weniger als 10 mbar und besonders bevorzugt im Bereich zwischen 1 und 5 mbar geeignet. Die Auslegung des Vakuumofens derart, dass er die Einstellung und Aufrechterhaltung eines Unterdrucks im Fein- oder Hochvakuumbereich, und insbesondere Absolutdrücke von deutlich weniger als 1 mbar in der Kammer ermöglicht, ist weder erforderlich noch bevorzugt. Underpressure designed in the range of rough vacuum. This includes absolute pressures in the range between 1 and 300 mbar. The vacuum pump is preferably for Generation and maintenance of a curing pressure of less than 10 mbar and particularly preferably in the range between 1 and 5 mbar suitable. The design of the vacuum furnace in such a way that it allows the setting and maintenance of a negative pressure in the fine or high vacuum range, and in particular absolute pressures of significantly less than 1 mbar in the chamber, is neither necessary nor preferred.
Eine besonders bevorzugt Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Infrarotstrahler zur Erzielung einer Leistungsdichte oberhalb von 50 kW/m2, vorzugsweise zur Erzielung einer Leistungsdichte im Be- reich von 100 kW/m2 bis 265 kW/m2, im Bereich der Polyimidvorstufen-Schicht ausgelegt ist. A particularly preferred embodiment of the device is characterized in that the at least one infrared radiator to achieve a power density above 50 kW / m 2 , preferably to achieve a power density in the range of 100 kW / m 2 to 265 kW / m 2 , is designed in the area of the polyimide precursor layer.
Ausführungsbeispiel embodiment
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Patentzeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt im Einzelnen: Figur 1 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt einer Vorrichtung zur The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and a patent drawing. DETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows, in a schematic representation, a section of a device for
Herstellung einer Polyimidschicht auf einem Substrat,  Preparation of a polyimide layer on a substrate,
Figur 2 ein Substrat mit Leiterbahn und Polyimidschicht nach dem Imidisie- rungsprozess, ebenfalls in schematischer Darstellung, FIG. 2 shows a substrate with conductor track and polyimide layer after the imidization process, likewise in a schematic representation,
Figur 3 ein Diagramm mit einer ersten Ausführungsform eines Temperatur- Zeitprofils zur Imidisierung unter Einsatz der Vorrichtung von Figur 1 , 3 shows a diagram with a first embodiment of a temperature-time profile for the imidization using the device of FIG. 1, FIG.
Figur 4 ein Diagramm mit einer zweiten Ausführungsform eines Temperatur- Zeitprofils zur Imidisierung unter Einsatz der Vorrichtung von Figur 1 , FIG. 4 shows a diagram with a second embodiment of a temperature-time profile for the imidization using the device of FIG. 1,
Figur 5 ein Diagramm mit einer dritten Ausführungsform eines Temperatur- Zeitprofils zur Imidisierung unter Einsatz der Vorrichtung von Figur 1 , und 5 shows a diagram with a third embodiment of a temperature-time profile for the imidization using the device of Figure 1, and
Figur 6 ein Diagramm mit einer vierten Ausführungsform eines Temperatur- Zeitprofils zur Imidisierung unter Einsatz der Vorrichtung von Figur 1 .  FIG. 6 shows a diagram with a fourth embodiment of a temperature-time profile for the imidization using the device of FIG. 1.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung umfasst einen Vakuumofen 1 für die Härtung einer Polyimidvorstufen-Schicht 10 auf einem Substrat 20. Der Vakuumofen 1 weist eine Wandung 2 auf, die eine Vakuumkam- mer 3 umschließt. Die Wandung 2 ist mit einem Gaseinlass 4 versehen, der mit einer (nicht dargestellten) Gasquelle verbunden ist, aus welcher der Vakuumkammer 3 Gase zugeführt werden können. Über einen Gasauslass 5, der mit einer Vakuumpumpe 6 verbunden ist, kann der Kammer-Innenraum 3 abgepumpt wer- den, um einen für einen Imidisierungsprozess geeigneten niedrigen Druck zu schaffen. The embodiment of the device shown schematically in FIG. 1 comprises a vacuum furnace 1 for curing a polyimide precursor layer 10 on a substrate 20. The vacuum furnace 1 has a wall 2 which forms a vacuum chamber. mer 3 encloses. The wall 2 is provided with a gas inlet 4 which is connected to a (not shown) gas source, from which the vacuum chamber 3 gases can be supplied. Via a gas outlet 5, which is connected to a vacuum pump 6, the chamber interior 3 can be pumped off in order to provide a suitable for an imidization process low pressure.
Der obere Abschluss der Vakuumkammer 3 wird von einem IR-Flächenstrahler- Modul 7 gebildet, das eine Montageplatte 8 aufweist, an deren Unterseite eine Vielzahl von baugleichen NIR- Infrarotstrahlern 9 so montiert ist, dass ihre Längs- achsen parallel zueinander und in der Darstellung von Figur 1 senkrecht zur Blattebene verlaufen. Bei den Infrarotstrahlern 9 handelt es sich um sogenannte Quarzrohrstrahler, die von der Firma Heraeus Noblelight GmbH unter der Bezeichnung„QRC- Infrarotstrahl er mit Nanoreflektor" im Handel sind. Diese zeichnen sich durch eine nominale Hauptemissionswellenlänge um 1250 nm aus, die Strahlungsemission von der Leistungsaufnahme abhängt und durch Herabregeln der Nennleistung auf niedrigere Leistungen in längerwelligeren Bereich verschoben werden kann, beispielsweise in den Bereich von 1250. nm bis 2500 nm. Jeder der Infrarotstrahler 9 ist mit einem eigenen elektrischen Leistungssteiler (in der Figur nicht dargestellt) verbunden, so dass die Strahlerleistung individuell einstell- bar ist. The upper end of the vacuum chamber 3 is formed by an IR surface radiator module 7, which has a mounting plate 8, on the underside of a plurality of identical NIR infrared radiators 9 is mounted so that their longitudinal axes parallel to each other and in the representation of Figure 1 run perpendicular to the page level. The infrared radiators 9 are so-called quartz tube radiators, which are commercially available from Heraeus Noblelight GmbH under the name "QRC infrared beam with nanoreflector." These are characterized by a nominal main emission wavelength of 1250 nm, the radiation emission from the power consumption Each of the infrared radiators 9 is connected to its own electric power divider (not shown in the figure), so that the. can be shifted by lowering the nominal power to lower powers in longer wavelength range, for example in the range of 1250 nm Radiator output is individually adjustable.
Das Substrat 20 ist auf einer Halteeinrichtung fixiert, der insgesamt die Bezugsziffer 10 zugeordnet ist und die eine Trägerplatte 1 1 , einen um das Substrat 20 umlaufenden Haltering 12 sowie eine Höheneinstellungseinrichtung 13 umfasst, über die auch ein Temperaturfühler durch eine vakuumdichte Durchführung in den Be- reich der Trägerplatte 1 1 geführt ist. The substrate 20 is fixed on a holding device, which is assigned the reference numeral 10 in total and which comprises a carrier plate 1 1, a retaining ring 12 surrounding the substrate 20 and a height adjustment device 13, via which a temperature sensor can also be introduced by a vacuum-tight feedthrough. rich the support plate 1 1 is guided.
Die Vakuumpumpe 6 und das IR-Flächenstrahler-Modul 7 sind über Daten- und Stromversorgungsleitungen 30 mit einer Maschinensteuerung 31 verbunden. The vacuum pump 6 and the IR area radiator module 7 are connected to a machine controller 31 via data and power supply lines 30.
Bei dem Substrat 20 handelt es sich um eine Elektrodenträgerplatte für ein LCD, einen integrierten Schaltkreis, einen Wafer oder eine Leiterplatte. Figur 2 zeigt schematisch ein Substrat 20 in Form einer Mehrschicht-Leiterplatte, auf derenThe substrate 20 is an electrode support plate for an LCD, an integrated circuit, a wafer, or a printed circuit board. Figure 2 shows schematically a substrate 20 in the form of a multi-layer printed circuit board, on the
Oberseite 22 eine Leiterbahn 23 aufgebracht ist, die vollständig von einer Po- lyimidschicht 21 abgedeckt ist. Im Folgenden wird das Verfahren an einem Beispiel näher erläutert. Die Herstellung einer Polyamidocarbonsäurelösung erfolgte nach der in der GB 898,651 B beschriebenen Methode aus 40 Teilen 4,4'- Diaminodiphenyloxid und 43 Teilen Pyromellithsäuredianhydrid in N-Methylpyrrolidon hergestellt. Die 16%-ige Lösung der Polyamidocarbonsäure in N- Methylpyrrolidon hat eine Viskosität von 8200 mPas bei 25 °C. Top 22 is a conductor 23 is applied, which is completely covered by a polyimide layer 21. The method is explained in more detail below using an example. The production of a polyamidocarboxylic acid solution was carried out according to the method described in GB 898,651 B from 40 parts of 4,4'-diaminodiphenyloxide and 43 parts of pyromellitic dianhydride in N-methylpyrrolidone. The 16% solution of polyamidocarboxylic acid in N-methylpyrrolidone has a viscosity of 8200 mPas at 25 ° C.
Mit dieser Lösung wird das mit der Leiterbahn 23 versehene Substrat 20 nach dem sogenannten spin-coating beschichtet. Die Lösung kann aber auch durch Aufpinseln, Tauchen, Aufsprühen dip- oder roller-coating aufgebracht werden. Die Schichtdicke beträgt etwa 50 μιτι. Nach dem Beschichten wurde der Filmüberzug bei etwa 100°C eine Stunde lang getrocknet und anschließend ausgehärtet. With this solution, the substrate 20 provided with the conductor track 23 is coated by the so-called spin-coating. The solution can also be applied by brushing, dipping, spraying dip- or roller-coating. The layer thickness is about 50 μιτι. After coating, the film coating was dried at about 100 ° C for one hour and then cured.
Für das Aushärten nach dem Verfahren unter Vakuum und bei NIR-Bestrahlung wurden in Versuchsreihen geeignete Werte für den Evakuierungsgrad der Vakuumkammer 3, der Aushärtedauer, und der maximalen Aushärtungstemperatur (Heizleistung des IR-Flächenstrahler-Moduls 7) ermittelt. For curing by the method under vacuum and NIR irradiation, suitable values for the evacuation degree of the vacuum chamber 3, the curing time, and the maximum curing temperature (heating power of the IR area radiator module 7) were determined in test series.
Für die Einstellung der Heizleistung der Infrarotstrahler 9 dienten zur ersten Orientierung Temperaturwerte, wie sie beim Aushärten von Polyamidsäureschichten in Durchlauföfen unter Stickstoffspülung typisch sind, also um 250 °C bis 300 °C. Tabelle 1 zeigt die Entwicklung ausgehend von zunächst hohen Aushärtungstem- peraturen bei den Proben 1 bis 3 und besonders hohen Evakuierungsgrad bei Probe 1 bis hin zu vergleichsweise hohem Absolutdruck bei gleichzeitig niedriger maximaler Aushärtungstemperatur bei Probe 4. For the adjustment of the heating power of the infrared radiator 9 served for the first orientation temperature values, as they are typical in the curing of polyamic acid layers in furnaces under nitrogen purge, ie by 250 ° C to 300 ° C. Table 1 shows the development starting from initially high curing temperatures for samples 1 to 3 and particularly high degree of evacuation in sample 1 up to comparatively high absolute pressure with simultaneously low maximum curing temperature for sample 4.
Tabelle 1 Table 1
Versuchsreihe - Temperatur/Druck  Test series - temperature / pressure
Figure imgf000014_0001
Als Haltedauer wird die Zeitspanne gewertet, bei der die Probe einer Temperatur von 150 °C und mehr ausgesetzt ist. Die Diagramme der Figuren 3 bis 6 zeigen die Heizprofile von Probe 1 (Figur 3), Probe 2 (Figur 4), Probe 3 (Figur 5) und Probe 4 (Figur 6). Dabei ist jeweils die Temperatur T (in °C) gegen die Haltedauer t (in s) aufgetragen.
Figure imgf000014_0001
The holding period is the period of time during which the sample is exposed to a temperature of 150 ° C or more. The diagrams of FIGS. 3 to 6 show the heating profiles of sample 1 (FIG. 3), sample 2 (FIG. 4), sample 3 (FIG. 5) and sample 4 (FIG. 6). In each case, the temperature T (in ° C) is plotted against the holding time t (in s).
Das Symbol (+) in der Tabellenspalte„Qualität" bedeutet, dass visuell eine blasenfreie, glatte, leicht gelbliche Oberfläche, aber keine Blasen oder Delamination erkennbar sind. Alle Proben erfüllten dieses Qualitätskriterium, was als Hinweis dafür zu werten ist, dass die jeweiligen Temperatur- und Druckwerte potentiell für eine Aushärtung der Polyimidschicht geeignet sind. Gewünscht ist aber das Erreichen einer möglichst weitgehenden oder vollständigen Imidisierung der Schicht. Als Referenzwert für eine vollständige Imidisierung (Imidisierungsgrad >99) % dient die bei einer Aushärtung nach dem Stand der Technik erzeugte Schicht, nämlich einer Behandlung bei einer Temperatur von 300 °C unter Stickstoffspü- lung im Durchlaufofen. Deren Glasbildungstemperatur Tg liegt bei 288,00 °C. The symbol (+) in the table column "Quality" means that visually a bubble-free, smooth, slightly yellowish surface, but no bubbles or delamination are recognizable.All samples met this quality criterion, which is an indication that the respective temperature It is desirable, however, to achieve as far as possible or complete imidization of the layer The reference value for a complete imidization (degree of imidization> 99)% is the layer produced during curing according to the prior art namely a treatment at a temperature of 300 ° C. under nitrogen purge in a continuous furnace whose glass formation temperature Tg is 288.00 ° C.
Der Imidisierungsgrad wird spektroskopisch durch Auswertung der Veränderung von Absorptionsbanden bei Wellenzahlen von 1715 cm"1 und 1359 cm"1 bei der Behandlungsdauer von 300 °C ermittelt. Die Bestimmung der Glasbildungstemperatur Tg erfolgt unter Einsatz eines handelsüblichen Analysegerätes (TMA; thermo mechanical analyzer). The degree of imidization is determined spectroscopically by evaluating the change in absorption bands at wavenumbers of 1715 cm -1 and 1359 cm -1 at the treatment time of 300 ° C. The determination of the glass formation temperature Tg is carried out using a commercially available analysis instrument (TMA, thermo mechanical analyzer).
Die Probe 4 zeigt augenfällig, dass trotz vergleichsweise schwachem Vakuum (1 mbar) eine vollständige Imidisierung der Schicht 21 bei einer sehr niedrigen Aushärtungstemperatur (175 °C) potentiell möglich ist. Sample 4 clearly shows that, despite a comparatively low vacuum (1 mbar), complete imidization of layer 21 at a very low curing temperature (175 ° C.) is potentially possible.
Ausgehend von Probe 4 wurde daher anhand weiterer Versuche überprüft, wie lange bei einer Aushärtungstemperatur von 175 °C die Haltedauer sein kann, um eine weitgehende oder vollständige Imidisierung zu erreichen. Das Ergebnis dieses Versuches ist in Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2 Starting from sample 4, it was therefore checked by means of further tests how long the holding period can be at a curing temperature of 175 ° C. in order to achieve a substantial or complete imidization. The result of this experiment is shown in Table 2. Table 2
Versuchsreihe - Imidisierungsgrad  Series of experiments - degree of imidization
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0001
Demnach genügt beim Verfahren eine Haltezeit von 15 min bereits für eine fast vollständige Aushärtung der Schicht 21 . Eine 100 %-ige Imidisierung wird bereits bei einer Haltedauer von 20 min erreicht.  Accordingly, in the process a holding time of 15 minutes already suffices for almost complete hardening of the layer 21. A 100% imidization is already achieved with a holding period of 20 minutes.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur Herstellung einer Polyimidschicht (21 ) auf einem Substrat (20), umfassend die Verfahrensschritte: 1 . Method for producing a polyimide layer (21) on a substrate (20), comprising the method steps:
(a) Bereitstellen einer Lösung, die eine monomere Polyimid-Vorstufe enthält, (a) providing a solution containing a monomeric polyimide precursor,
(b) Auftragen der Lösung auf einer zu beschichtenden Substrat-Oberfläche unter Bildung einer Polyimidvorstufen-Schicht, (b) applying the solution to a substrate surface to be coated to form a polyimide precursor layer,
(c) Aushärten der Polyimidvorstufen-Schicht durch Erhitzen auf eine Aushärtungstemperatur unter Bildung der Polyimidschicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten der Polyimidvorstufen-Schicht mindestens zeitweise in einer Unterdruckumgebung unter einem gegenüber Atmosphärendruck verminderten Aushärtungsdruck und gleichzeitiger Bestrahlung mit Infrarotstrahlung erfolgt, wobei die Infrarotstrahlung eine Hauptemissionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 780 bis 3000 nm hat. (c) curing the polyimide precursor layer by heating to a curing temperature to form the polyimide layer, characterized in that the curing of the polyimide precursor layer is at least temporarily in a reduced pressure environment under a curing pressure reduced with atmospheric pressure and irradiated with infrared radiation, wherein the infrared radiation Main emission wavelength in the wavelength range of 780 to 3000 nm has.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung eine Hauptemissionswellenlänge im Wellenlängenbereich von weniger als 2000 nm, vorzugsweise im Wellenlängenbereich zwischen 800 bis 1800 nm hat. 2. The method according to claim 1, characterized in that the infrared radiation has a main emission wavelength in the wavelength range of less than 2000 nm, preferably in the wavelength range between 800 to 1800 nm.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aushärtungsdruck weniger als 10 mbar beträgt, vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 5 mbar liegt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the curing pressure is less than 10 mbar, preferably in the range between 1 and 5 mbar.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtungstemperatur nicht mehr als 250°C, insbesondere weniger als 200 °C, beträgt und mindestens zeitweise im Bereich ab 150°C, beispielsweise zwischen 150 °C und 190 °C liegt. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the curing temperature is not more than 250 ° C, in particular less than 200 ° C, and at least temporarily in the range from 150 ° C, for example between 150 ° C and 190 ° C. ,
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aushärten gemäß Verfahrensschritt (c) die Polyimidvorstufen-Schicht während einer Aushärtungsdauer von weniger als 35 Minuten, vorzugsweise während einer Aushärtungsdauer im Bereich von 10 min bis 30 min einer Aushärtungstemperatur von mehr als 150 °C ausgesetzt ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during curing according to process step (c) the polyimide precursor layer during a curing time of less than 35 minutes, preferably during a curing time in the range of 10 minutes to 30 minutes a curing temperature of more than 150 ° C is exposed.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckumgebung in einem Vakuumofen (1 ) bereitgestellt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the negative pressure environment in a vacuum furnace (1) is provided.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine Elektrodenbasisplatte für ein LCD, ein integrierter Schaltkreis, ein Wafer aus einem Halbleitermaterial oder eine Leiterplatte und/oder Glas ist. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the substrate is an electrode base plate for an LCD, an integrated circuit, a wafer made of a semiconductor material or a printed circuit board and / or glass.
8. Vorrichtung zur Herstellung einer Polyimidschicht (21 ) auf einem Substrat (20), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend 8. An apparatus for producing a polyimide layer (21) on a substrate (20), in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, comprising
(i) einen Vakuumofen (1 ) mit einer Kammer (3), in der mittels einer Pumpe (6) ein gegenüber Atmosphärendruck verminderter Aushärtungsdruck erzeugbar ist, und in der ein Substrat-Halter (10) zur Fixierung des Substrats (20) mit einer zu beschichtenden Substrat-Oberfläche (22) angeordnet ist,  (I) a vacuum furnace (1) having a chamber (3) in which by means of a pump (6) is reduced relative to atmospheric pressure curing pressure generated, and in which a substrate holder (10) for fixing the substrate (20) with a is arranged to be coated substrate surface (22),
(ii) mindestens einen im Bereich oberhalb des Substrat-Halters (10) angeordneten und mit einem elektrischen Leistungssteiler verbundenen Infrarotstrahler (9) zur Bestrahlung des Substrats (20), der Infrarotstrahlung mit einer Hauptemissionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 780 bis 3000 nm emittiert, und (ii) at least one infrared radiator (9) arranged in the region above the substrate holder (10) and connected to an electric power divider for irradiating the substrate (20) emitting infrared radiation with a main emission wavelength in the wavelength range from 780 to 3000 nm, and
(iii) eine Steuer- und Regeleinheit (31 ) zur Regelung der Pumpe (6) und des Leistungsstellers für den Infrarotstrahler (9). (Iii) a control unit (31) for controlling the pump (6) and the power controller for the infrared radiator (9).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (6) zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Aushärtungsdrucks von weniger als 10 mbar und vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 5 mbar geeignet ist. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the pump (6) for generating and maintaining a curing pressure of less than 10 mbar and preferably in the range between 1 and 5 mbar is suitable.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Infrarotstrahler (9) zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Aushärtungstemperatur von weniger als 200 °C und vorzugsweise für eine Aushärtungstemperatur im Bereich zwischen 150 °C und 190 °C in der Kammer (3) geeignet ist. 10. The device according to claim 8 or 9, characterized in that the at least one infrared radiator (9) for generating and maintaining a curing temperature of less than 200 ° C and preferably for a curing temperature in the range between 150 ° C and 190 ° C in the chamber (3) is suitable.
1 1 .Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Infrarotstrahler (9) Infrarotstrahlung eine Hauptemissionswellenlänge im Wellenlängenbereich von weniger als 2000 nm, vorzugsweise im Wellenlängenbereich zwischen 800 bis 1800 nm emittiert. 1 .Vorrichtung according to one of claims 8 to 10, characterized in that the at least one infrared radiator (9) infrared radiation emits a main emission wavelength in the wavelength range of less than 2000 nm, preferably in the wavelength range between 800 to 1800 nm.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Infrarotstrahler (9) zur Erzielung einer Leistungsdichte oberhalb von 50 kW/m2, vorzugsweise zur Erzielung einer Leistungsdichte im Bereich von 100 kW/m2 bis 265 kW/m2, im Bereich der Polyimid- vorstufen-Schicht ausgelegt ist. 12. Device according to one of claims 8 to 1 1, characterized in that the at least one infrared radiator (9) to achieve a power density above 50 kW / m 2 , preferably to achieve a power density in the range of 100 kW / m 2 to 265th kW / m 2 , in the area of the polyimide precursor layer.
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