Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein UP-Verfahren, also ein Aufwärtsprojektionsverfahren bzw. Aufwärtsschleuderverfahren, zur Abscheidung von Festkörperteilchen bereitzustellen, mit dem die oben genannten Nachteile ganz oder teilweise vermieden bzw. verringert werden. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Aufwärtsprojektionsverfahren bzw. Aufwärtsschleuderverfahren (UP-process) bereitzustellen, das an beliebige abzuscheidende Korngewichte angepasst werden kann und dabei sehr feine Schleifpartikel ohne das Auftreten von Defekten, wie beispielsweise Schleifriefen, verwenden kann.

Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1. Weitere bevorzugte Ausführungsformen, Aspekte und Variationen der vorliegenden Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung hervor.

Erfindungsgemäß wird ein Aufwärtsprojektionsverfahren (UP-process) zur Abscheidung von Feststoffteilchen auf einem Substrat bereitgestellt, umfassend das Erzeugen eines Projektionsfeldes bzw. Aufschleuderfeldes unter Verwendung eines Festkörper-Funktionsgenerators, der zur Erzeugung einer Reihe von Wellenformen und/oder Frequenzen geeignet ist, das Auswählen eines Signals mit der gewünschten Wellenform und/oder Frequenz und dem Zuführen des Signals zu einem Festkörperverstärker, vorzugsweise einem nicht-invertierenden Festkörperverstärker, um ein Aufwärtsprojektionsfeld bzw. Aufwärtsschleuderfeld zu erzeugen, und Verwendung dieses Projektionsfelds bzw. Aufschleuderfeldes, um eine Abscheidung der Festkörperteilchen auf dem Substrat zu bewirken. Vorzugsweise werden sowohl die Wellenform als auch die Frequenz variiert. Es ist aber auch möglich, dass lediglich die Wellenform oder die Frequenz variirt werden.

Die Erfindung wird vorzugsweise zur Abscheidung von Schleiflcörnern auf einem Substrat eingesetzt und in diesem Zusammenhang wird die Erfindung auch im Wesentlichen beschrieben. Die der Erfindung zu Grunde liegenden allgemeinen Prinzipien sind aber nicht auf diese Anwendung beschränkt.

Durch die Verwendung eines Festkörpergenerators mit einem unbeschränkt variablen Ausgang bezüglich der Wellenform sogar im Betrieb, im Gegensatz zu einem Transformator, dessen ausgehende Wellenform zu einem bestimmten Grad durch die Transformatorgestaltung bestimmt wird und der keine oder nur eine geringe Möglichkeit zur Variation während des Betriebes bietet, eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, die Abscheidung der Feststoffteilchen an die jeweils verwendete Korngröße und das abzuscheidende Korngewicht anzupassen. Die Verwendung eines nicht-invertierenden Festkörperverstärkers zusammen mit dem Festkörpergenerator erlaubt es dem Ausgangssignal, die nötige Wechselspannung zu erreichen, um ein geeignetes Projektionsfeld bzw. Schleuderfeld (projection field) zu erzeugen. Dies ist völlig unerwartet, da das üblicherweise verwendete, durch den Transformator generierte Feld Spannungen von 50–60 kV verwendet, wohingegen die maximal zugängliche Spannung bei Verwendung der vorliegenden Erfindung nur +/–30 kV beträgt und doch macht die Gleichmäßigkeit und die Kontrollierbarkeit des Systems das bei diesen Spannungen generierte Feld völlig ausreichend, um exzellente Ergebnisse zu erzielen.

Die Möglichkeit, die Wellenform und/oder die Frequenz zu variieren, erlaubt es dem Anwender, eine Wellenform, zu gestalten, die für das zu erzeugende Produkt geeignet ist und welche die Bildung von Defekten, wie beispielsweise Schleifriefen, verhindert, die auf eine ungleichmäßige Abscheidung aufgrund von Inhomogenitäten im elektrostatischen Feld hinweisen.

Die Verwendung der Feldgeneratorenausstattung, wie sie in der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, erlaubt die Erzeugung von jeder geeigneten Wellenform wie beispielsweise Gleichspannung, gepulste Gleichspannung, rechteckige, sinusförmige, dreieckige oder sogar individuell, an eine spezielle Anwendung angepasster Wellenformen. Die ausgewählte Wellenform kann verstärkt werden, um auf diese Weise hohe Spannungen in einer sehr weiten Frequenzbandbreite zu liefern. Dies steht im scharfen Gegensatz zu der Technologie auf Transformatorbasis, die eine einzige Wellenform in einem schmalen Frequenzbereich, üblicherweise bis zu 30–40 Hz, liefert.

Die Variabilität der Frequenz ist ein sehr wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, da festgestellt wurde, dass unter den Bedingungen unter denen Defekte wie Schleifriefen entstehen, diese durch das Arbeiten bei einer Feldfrequenz von 40 bis 60 Hz, insbesondere 45 bis 60 Hz, im Gegensatz zu den 30 bis 40 Hz der auf einem Transformator basierenden Technik, eliminiert werden können.

Zur Verdeutlichung sei gesagt, dass ein geeigneter nicht-invertierender Verstärker, wie beispielsweise das von der Firma Trek Inc. vertriebene Model 30/20, das einen festen Verstärkungsfaktor von 3000 V/V aufweist, der zusammen mit einem Standard-1MHz-Funktionsgenerator, Model FG3B der Firma Wavetek, eingesetzt wird, Ausgangsspannungen, für einen Bereich verschiedener Wellenformen, im Bereich von 0 bis +/–30 kV Gleichspannung oder Maximalwert der Wechselspannung für Frequenzen variierend von 1 bis 1 MHz liefern kann.

Zusätzlich und am wichtigsten kann die Wellenform und die Frequenz schnell und unproblematisch, quasi „im Vorbeigehen" (on the fly), geändert werden, um es so dem Anwender zu ermöglichen, das Hochspannungssignal und damit das erzeugte Feld an ein bestimmtes Produkt oder an einen Satz Betriebsbedingungen anzupassen. Dies führt Idealerweise zu einer verbesserten Kontrolle der Abscheidung und somit zu einer verbesserten Produktqualität, insbesondere wenn bei geringen Korngewichtsabscheideraten gearbeitet wird. Es wird weiterhin eine verbessere Wirtschaftlichkeit erreicht, da Spannungen bis zu etwa 30 kV verwendet werden, anstatt der üblicherweise bei der auf der Verwendung von auf Transformatoren basierenden Technologie angewendeten Spannungen von 50 bis 60 kV.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist wesentlich weniger kostenintensiv in der Verwendung, da es ein Maximum von 2 kVA verbraucht, im Gegensatz zu dem Leistungsverbrauch von 5–6 kVA bei typischen Transformatoren.

Die vorliegende Erfindung soll nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert werden.

Um das Wesen der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wurden mehrere verschiedene Abscheidungstechniken verwendet und mit den Techniken der vorliegenden Erfindung verglichen, wobei besonders Bezug auf das Auftreten von Schleifriefen genommen wurde. Die Vergleichsbeispiele 1 und 2 verwendeten einen konventionelle Autotransformator (autotransformer), um eine Wellenform mit einer Spannung von +/–20kV und einer Frequenz von 30 Hz zu erzeugen. Im Vergleichsbeispiel Nr. 1 war die Wellenform rechteckig und das Korn war Aluminiumoxid mit einer Korngröße von 220 (220 grit), in dem Vergleichsbeispiel Nr. 2 war die Wellenform rechteckig und das Korn war P 1500 Aluminiumoxid (P 1500 alumina). Diese Anordnungen wurden mit den Wellenform-erzeugenden Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen. In allen diesen Fällen wurde ein Wavetek F3GB Funktionsgenerator als Basis-Stromversorgung verwendet und der Verstärker war ein nichtinvertierender Verstärker der Firma Trek, Modell 30/20.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.

Den obigen Ausführungen kann entnommen werden, dass, wenn man das Vergleichsbeispiel Nr. 1 mit dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 vergleicht, beim Wechsel der Wellenform von rechteckig nach sinusförmig ein Verringerung des Aufbringungsgewichts an Korn eintrat und die Bildung von Schleifriefen eliminiert wurde. Die erfindungsgemäßen Beispiele 2 und 3 zeigen, das wenn man bei gleichen Bedingungen wie im Vergleichsbeispiel 1 arbeitet, auch Schleifriefen gebildet werden, deren Bildung aber durch die Erhöhung der Frequenz von 30 auf 50 Hz eliminiert wurde. Diese ersten vier Tests zeigen daher, dass die Bildung von Schleifriefen durch die Veränderung der Wellenform und/oder durch die Erhöhung der Frequenz eliminiert werden kann. Beide Veränderungen können unter Verwendung der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, während die Abscheidung im Gang ist.

Das gleiche Ergebnis wird bei dem Vergleich des Vergleichsbeispiels Nr. 2 mit dem erfindungsgemäßen Beispiel Nr. 4 festgestellt. In diesem Fall war hatte das Aluminiumoxid eine Korngröße von P1500 (P1500 grit size), bei der Schleifriefen wesentlich schwerer zu vermeiden und/oder zu verbergen sind. Dieser Vergleich zeigt, dass bei Verwendung der Geräte gemäß der vorliegenden Erfindung und bei einer Erhöhung der Frequenz von 30 Hz auf 50 Hz oder höher, beispielsweise 55 Hz oder 60 Hz, das Auftreten von Defekten wie Schleifriefen eliminiert werden konnte.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann zur Abscheidung von Schleifkörnern auf solch einem Substrat wie beispielsweise einer mit einer Grundbeschichtung beschichteten flexiblen Trägerschicht verwendet werden. Es kann aber auch zur Abscheidung anderer funktionaler Pulver auf der Oberfläche eines strukturierten Schleifmittels (engineered abrasive) verwendet werden. Ein strukturiertes Schleifmittel ist ein Schleifmittel, in dem der Oberfläche ein Muster umfassend Strukturen aus einer Mischung aus in einem aushärtbaren Bindemittel dispergierten Schleifpartikeln gegeben wird. Ein funktionales Pulver kann auf einer solchen Oberfläche abgeschieden werden, beispielsweise um es zu erleichtern, die Oberfläche in die gewünschten Strukturen zu formen, oder um der Oberfläche eine gewünschte Charakteristik zu verleihen. Üblicherweise handelt es sich bei dem funktionalen Pulver um ein feines Schleifkorn. Es kann aber auch eine Mischung eines solchen Schleifkorns mit einem Schleifhilfsmittel oder einem anderen Additiv sein, beispielsweise einem Additiv, um dem Schleifmittel anti-statische Eigenschaften zu verleihen oder ein Additiv gegen das Verschmieren.