DE10313277A1 - Photoresist outputting device for microlithography, has homogenizing device in photoresist flow between filter and outlet opening - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Ausbildung dünner Schichten bei mikrolithographischen Herstellungsverfahren und betrifft genauer gesagt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausgeben eines Foto- oder Elektronenstrahllacks zum Ausbilden einer Lackschicht bei einem mikrolithographischen Verfahren. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausbildung einer dünnen Foto- oder Elektronenstrahllackschicht auf einem Substrat, beispielsweise einem Wafer oder Maskblank.The The present invention relates generally to the formation of thin layers in microlithographic manufacturing processes and more specifically relates to an apparatus and a method for outputting a photo or Electron beam varnish for forming a layer of paint on a microlithographic process. The present invention further relates to an apparatus and a method for forming a thin photo or electron beam lacquer layer on a substrate, for example one Wafer or mask blank.
Dünne Schichten aus organischen Materialien, insbesondere dünne Photolackschichten, werden bei mikrolithographischen Herstellungsverfahren in der Mikroelektronik zur Erzeugung immer kleinerer Strukturen verwendet, beispielsweise zur Herstellung von integrierten Halbleiter-Schaltkreisen, von Masken zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen, von Flüssigkristall-Displays oder gleichen. Aufgrund der immer kleiner werdenden Abmessungen finden immer kürzere Wellenlängen Anwendung, für die der jeweils verwendete Photolack empfindlich sein muss. Unter Photolack im Sinne dieser Anmeldung sei deshalb gleichermaßen ein Photolack verstanden, der auf Belichten oder Beschreiben mittels sichtbarer Wellenlängen, Wellenlängen im ultravioletten oder tiefen ultravioletten Spektralbereich, Elektronenstrahlen, Ionenstrahlen oder Röntgenstrahlen empfindlich ist.Thin layers from organic materials, especially thin layers of photoresist in microlithographic manufacturing processes in microelectronics used to create ever smaller structures, for example for the production of integrated semiconductor circuits, masks for the production of integrated circuits, liquid crystal displays or like. Because of the ever smaller dimensions find ever shorter ones wavelength Application, for that the photoresist used must be sensitive. Under Photoresist in the sense of this application is therefore equally a Understanding photoresist, which is based on exposure or writing visible wavelengths, wavelength in the ultraviolet or deep ultraviolet spectral range, electron beams, Ion beams or x-rays is sensitive.
Üblicherweise werden Photolackschichten auf ein Substrat (z. B. Wafer, Maskblank) dosiert ausgegeben und anschließend durch Drehen des Wafers bei hohen Drehzahlen zu einer dünnen Photolackschicht verschleudert. Für die Belichtung immer kleinerer Strukturen steigen die Anforderungen hinsichtlich der Defektfreiheit und Homogenität der aufgeschleuderten Photolackschicht zunehmend. Um Verunreinigungen und störende Partikel in dem Photolack zu entfernen, werden deshalb immer feinere Filter eingesetzt. Filter, deren Verwendung von der vorliegenden Erfindung bevorzugt angedacht ist, weisen beispielsweise mittlere Porengrößen von 0,05 bis 0,1 Mikrometer auf. Wie der benannte Erfinder herausgefunden hat, treten unterhalb einer gewissen Porengröße, in Abhängigkeit insbesondere von der Viskosität des Photolacks, beispielsweise unterhalb einer mittleren Porengröße von 0,2 Mikrometer, zunehmend Probleme hinsichtlich der Homogenität einer aufgeschleuderten Photolackschicht auf. Wie der Erfinder in aufwendigen Versuchsreihen herausgefunden hat, können diese Probleme einer oder mehreren der nachfolgend aufgeführten Ursachen zugeschrieben werden.Usually are photoresist layers on a substrate (e.g. wafer, mask blank) dispensed in doses and then by rotating the wafer at high speeds to a thin photoresist layer squandered. For the exposure of ever smaller structures increases the demands with regard to the absence of defects and homogeneity of the spin-coated photoresist layer increasingly. Contamination and disruptive particles in the photoresist to remove, ever finer filters are used. Filter, their use is preferred by the present invention have, for example, average pore sizes of 0.05 to 0.1 micrometers on. As the named inventor found out, occur below a certain pore size, depending especially the viscosity of the photoresist, for example below an average pore size of 0.2 Micrometer, increasing problems with the homogeneity of a spin-coated photoresist layer. Like the inventor in elaborate Has found out these series of problems one or the other several of the following Causes are attributed.
Photolacke, insbesondere solche, die für die Elektronen- oder Ionenstrahllithographie verwendet werden, bestehen aus gelösten Makromolekülen, die in dem Lösungsmittel für gewöhnlich ein Knäuel bilden. In Abhängigkeit von dem verwendeten Lösungsmittel ist das Knäuel durch Solvation aufgeweitet. Die Knäuel der Makromoleküle können einen größeren mittleren Durchmesser haben als die Poren der verwendeten Filter. Um den Filter passieren zu können, müssen sich die Makromoleküle deshalb strecken, was zu Inhomogenitäten in der Viskosität führt, hervorgerufen beispielsweise durch eine ausgeprägte Vorzugsorientierung von gestreckten Molekülen. Inhomogenitäten in der Viskosität führen beim Ausgeben und Verschleudern des Photolacks zu Inhomogenitäten der aufgeschleuderten Photolackschicht.Photoresists, especially those for using electron or ion beam lithography from released Macromolecules those in the solvent usually a ball form. Dependent on of the solvent used is the ball widened by solvation. The balls of macromolecules can do one larger medium Have diameters as the pores of the filters used. To the filter to be able to happen the macromolecules therefore stretch, which leads to inhomogeneities in the viscosity for example through a pronounced preference orientation of stretched molecules. inhomogeneities in viscosity to lead when dispensing and spilling the photoresist to inhomogeneities spin-coated photoresist layer.
Inhomogenitäten der Viskosität führen insbesondere dazu, dass das beim Aufschleudern für die resultierende Schichtdicke verantwortliche Kräftegleichgewicht von Scherkraft und viskoser Kraft auf dem rotierenden Wafer lokal variiert.Inhomogeneities of viscosity to lead in particular that the result of the layer thickness during spin coating responsible balance of power of shear and viscous force on the rotating wafer locally varied.
Ferner hat der Erfinder festgestellt, dass Schwankungen der Porengröße des verwendeten Filters eine weitere Ursache von Inhomogenitäten darstellen können.Further the inventor found that fluctuations in the pore size of the filter used can be another cause of inhomogeneities.
Der
nächstkommende
Stand gemäß
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausgeben eines Photolacks zu schaffen, womit sich noch homogenere Photolackschichten ausbilden lassen. Ferner soll gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausbildung einer noch homogeneren dünnen Photolackschicht auf einem Substrat geschaffen werden. Ferner soll gemäß der vorliegenden Erfindung ein Maskblank mit einer homogeneren Schichtdickenverteilung geschaffen werden.task The present invention is an apparatus and a method to create a photoresist, making it even more homogeneous Have photoresist layers formed. Furthermore, according to the present Invention an apparatus and a method for forming a even more homogeneous thin Photoresist layer can be created on a substrate. Furthermore should according to the present Invention a mask blank with a more homogeneous layer thickness distribution be created.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 bzw. 13, durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 14 bzw. 25 sowie durch einen Maskblank nach Anspruch 26 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Ansprüche.This Object is achieved by a device with the features of claim 1 or 13, by a method with the features of claim 14 or 25 and solved by a mask blank according to claim 26. Further advantageous embodiments are the subject of back-related Expectations.
In überraschend einfacher Weise kann die vorgenannte Aufgabe bei einer Vorrichtung zum Ausgeben eines Photolacks zum Ausbilden einer Lackschicht bei einem mikrolithographischen Verfahren, welche ein Filtermittel, das von dem Lack durchströmt wird, und eine dem Filtermittel nachgeordnete Ausgabeöffnung zur Ausgabe des gefilterten Photolacks umfasst, dadurch gelöst werden, dass zwischen dem Filtermittel und der Ausgabeöffnung zumindest ein Homogenisierungsmittel zum Homogenisieren des Photolacks angeordnet ist, welche von dem Photolack kontinuierlich durchströmbar ist und so ausgelegt ist, dass der Photolack beim Durchströmen des Homogenisierungsmittels homogenisiert wird. Weil der Photolack erfindungsgemäß beim Durchströmen des Homogenisierungsmittels homogenisiert wird, kann die Vorrichtung kontinuierlich betrieben werden und kontinuierlich Photolack ausgeben. Damit können erfindungsgemäß längere Wartezeiten, die ansonsten beispielsweise dafür benötigt würden, damit der Photolack nach der Feinstfilterung in dem Filtermittel, wo die Makromoleküle gestreckt werden, durch Relaxation oder Umorientierung wieder einen Gleichgewichtszustand erreicht, vermieden werden und somit ein hoher Durchsatz bei einem mikrolithographischen Verfahren erzielt werden.The aforementioned task can be carried out in a surprisingly simple manner in a device for dispensing a photoresist to form a lacquer layer in a microlithographic process, which comprises a filter medium through which the lacquer flows and an output opening downstream of the filter medium for the output of the filtered photoresist, can be solved in that at least one homogenization means for homogenising the photoresist is arranged between the filter medium and the output opening which can be flowed through continuously by the photoresist and is designed such that the photoresist is homogenized when it flows through the homogenizing agent. Because the photoresist is homogenized according to the invention when it flows through the homogenizing agent, the device can be operated continuously and continuously output photoresist. Longer waiting times, which would otherwise be required, for example, so that the photoresist after the fine filtering in the filter medium, where the macromolecules are stretched, reach an equilibrium state again by relaxation or reorientation, can thus be avoided and a high throughput can thus be achieved in a microlithographic process become.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Homogenisierungsmittel so ausgelegt, dass an dem Photolack beim Durchströmen des Homogenisierungsmittel passiv Arbeit verrichtet wird. Denn der Erfinder hat herausgefunden, dass ein stromabwärts von dem Filtermittel angeordnetes aktiv arbeitendes Homogenisierungsmittel, das an dem Photolack aktiv Arbeit verrichtet, beispielsweise durch mechanisches Umrühren, Verwirbeln oder dergleichen, aufgrund von Reibung oder vergleichbaren Effekten zu störenden Inhomogenitäten oder gar zu einer störenden Partikelbildung in dem Photolack führt. Solche Inhomogenitäten oder Partikel lassen sich erfindungsgemäß in überraschend einfacher Weise durch ein passiv wirkendes Homogenisierungsmittel vermeiden, das den Photolack beim Durchströmen ohne weitere aktive mechanische Einwirkung vermischt oder verwirbelt oder darin gelöste vorzugsorientierte Moleküle umorientiert. Die passiv an dem Photolack verrichtete Arbeit kann beispielsweise zu einem Druckverlust der Lackströmung beim Durchströmen des Homogenisierungsmittels führen, der aber durch einfache Gegenmaßnahmen, insbesondere dadurch, dass der Photolack aktiv mittels einer vor dem Filtermittel angeordneten Pumpe durch die Vorrichtung gedrückt oder mittels einer dem Filtermittel nachgeordneten Saugvorrichtung gesaugt wird, ohne weiteres kompensiert werden kann. Insgesamt kann das Homogenisierungsmittel zu einer Erhöhung des Strömungswiderstands in der Vorrichtung im Vergleich zu einer im Wesentlichen geradlinigen Schlauchverbindung zwischen dem Filtermittel und der Ausgabeöffnung führen. Dieser Effekt kann jedoch ohne weiteres kompensiert werden, sofern überhaupt erforderlich.According to one first preferred embodiment is the at least one homogenizing agent designed so that on the photoresist as it flows through of the homogenizing agent is done passively. Because the The inventor has found that one is located downstream of the filter means active homogenizing agent that is active on the photoresist Do work, for example by mechanical stirring, swirling or the like, due to friction or comparable effects disruptive inhomogeneities or even a disturbing one Particle formation in the photoresist leads. Such inhomogeneities or According to the invention, particles can be surprisingly simple Avoid using a passive homogenizing agent the photoresist as it flows through mixed or swirled without further active mechanical action or solved in it preferred molecules reoriented. The work done passively on the photoresist can for example, a pressure drop in the paint flow when flowing through the Homogenizing agent, but by simple countermeasures, in particular in that the photoresist is active by means of a the filter arranged pump is pressed by the device or sucked by means of a suction device arranged downstream of the filter medium is easily compensated for. Overall, it can Homogenizing agent to increase the flow resistance in the device compared to a substantially straight line Route the hose connection between the filter medium and the dispensing opening. This However, the effect can be easily compensated for, if at all required.
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer im wesentlichen laminaren Strömung zwischen dem Filtermittel und der Ausgabeöffnung, die bedingt ist durch die vergleichsweise hohe Viskosität des durchströmenden Lösungsmittels mit den darin gelösten Makromolekülen. Der von dem Erfinder erkannte Effekt einer . signifikant besseren Homogenisierung kann einem oder mehreren der nachfolgenden Effekte zugeschrieben werden: dadurch, dass in einem schlauch- oder röhrenartigen Führungsmittel zum Führen der Flüssigkeit zwischen dem Filtermittel und der Ausgabeöffnung Strömungshindernisse und/oder Umlenkbereiche zum Umlenken der Strömung vorgesehen werden, wird die Orientierung der in dem Photolack gelösten Moleküle oder Makromoleküle durch Vermischen oder Verwirbeln von Unterbereichen der Lackströmung verändert, was insgesamt zu einer signifikanten Verringerung von Inhomogenitäten führt. An dem durchströmenden Photolack kann auch passiv Arbeit verrichtet werden, die auf das Lösungsmittel und die darin gelösten Moleküle oder Makromolekülen einwirkt und dazu genutzt werden kann, um die durch das Filtern in dem Filtermittel hervorgerufene Streckung der Moleküle zu mindern. Somit können die gelösten Moleküle schneller wieder ihren ursprünglichen Gleichgewichtszustand einnehmen, in welchem der Photolack weitestgehend homogen ist. Mögliche Ursachen für die vorgenannte verrichtete Arbeit sind neben der Umorientierung der gelösten Moleküle auch Reibungseffekte zwischen Strömungsunterbereichen aufgrund eines über den Querschnitt der Photolackströmung vorherrschenden Strömungsprofils.The The present invention is based on an essentially laminar one flow between the filter medium and the discharge opening, which is caused by the comparatively high viscosity of the solvent flowing through with the macromolecules dissolved in it. The effect recognized by the inventor. significantly better homogenization attributed to one or more of the following effects: in that in a hose or tube-like guide means to lead the liquid Flow obstacles and / or deflection areas between the filter medium and the discharge opening to redirect the flow are provided, the orientation of the molecules or dissolved in the photoresist Macromolecules through Mixing or swirling sub-areas of the paint flow changes what overall leads to a significant reduction in inhomogeneities. On the flowing Photoresist can also be done passively on the job solvent and the solved in it molecules or macromolecules acts and can be used to filter through to reduce the stretching of the molecules caused in the filter medium. So you can the solved molecules faster back to their original Take equilibrium, in which the photoresist largely is homogeneous. Possible Reasons for the aforementioned work is in addition to the reorientation the solved molecules also due to friction effects between flow sub-areas one about the cross section of the photoresist flow prevailing flow profile.
Durch Abstimmen der geometrischen Anordnung und Proportionen der als Homogenisierungsmittel dienenden Strömungshindernisse und/oder Umlenkbereiche auf die Eigenschaften des durchströmenden Photolacks kann die Vorrichtung in überraschend einfacher Weise für einen vergleichsweise weiten Bereich von Durchflussraten ausgelegt werden, ohne dass dies eine Veränderung der Einstellung von aktiven Komponenten, beispielsweise der Drehzahl von Rührwerken oder dergleichen, erfordern würde.By Matching the geometric arrangement and proportions of the homogenizing agent serving flow obstacles and / or deflection areas on the properties of the photoresist flowing through can the device in surprising easy way for designed a comparatively wide range of flow rates be without making a change the setting of active components, for example the speed of agitators or the like.
Das Homogenisierungsmittel kann eine Mehrzahl von Umlenkbereichen zum Umlenken der Lackströmung in eine andere Raumrichtung umfassen. Zweckmäßig ist das Umlenkmittel als Krümmungsbereich eines schlauch- oder röhrenartigen Führungsmittels ausgebildet, wobei das Führungsmittel beispielsweise einen kreisförmigen, elliptischen oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen kann, um den Photolack darin im wesentlichen laminar strömen zu lassen. Besonders bevorzugt ist der Umlenkbereich jeweils um einen Winkel von mindestens 90 Grad gekrümmt, so dass Unterbereiche der im Wesentlichen laminar strömenden Lackströmung beim Umlenken durch Vermischen oder Verwirbeln miteinander vermischt werden. Bekanntermaßen ist die exakte Beschreibung von Strömungsverhältnissen aufwendig. Von der vorliegenden Erfindung ist jedoch angedacht, dass einzelne Unterbereiche der Lackströmung bzw. so genannte laminare Strömungsfäden in den Umlenkbereichen sich einander annähern und es aufgrund des in dem Umlenkbereich hervorgerufenen Strömungsprofils und/oder von Reibung zwischen den Unterbereichen bzw. Strömungsfäden zu einem Vermischen bzw. Verwirbeln derselben kommt. Von der vorliegenden Erfindung ist auch angedacht, dass insbesondere beim Umlenken der Strömung um vergleichsweise große Winkel, insbesondere von Winkeln, die deutlich größer als 90 Grad sind, einzelne Strömungsunterbereiche miteinander verwirbelt werden. Es kann auch für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ausreichend sein, dass aufgrund des in dem jeweiligen Umlenkbereich auftretenden Strömungsprofils Reibungseffekte zwischen Unterbereichen der Strömung mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten hervorgerufen werden, so dass insgesamt an dem Photolack Arbeit verrichtet wird, die zu einer Umorientierung und/oder Stauchung der gelösten Moleküle führt.The homogenization means can comprise a plurality of deflection regions for deflecting the paint flow in another spatial direction. The deflecting means is expediently designed as a region of curvature of a hose-like or tube-like guide means, the guide means being able to have, for example, a circular, elliptical or rectangular cross section in order to allow the photoresist to flow essentially laminar therein. The deflection area is particularly preferably curved in each case by an angle of at least 90 degrees, so that sub-areas of the essentially laminar-flowing paint flow during deflection by mixing or swirling be mixed together. As is known, the exact description of flow conditions is complex. However, the present invention contemplates that individual subregions of the paint flow or so-called laminar flow threads approach each other in the deflection regions and that due to the flow profile caused in the deflection region and / or of friction between the subregions or flow threads, mixing or Whirling the same comes. The present invention also contemplates that individual flow sub-regions are swirled together, in particular when the flow is deflected by comparatively large angles, in particular angles that are significantly greater than 90 degrees. It may also be sufficient for the purposes of the present invention that, due to the flow profile occurring in the respective deflection area, frictional effects are caused between sub-areas of the flow with different flow velocities, so that overall work is done on the photoresist which leads to reorientation and / or compression of the dissolved molecules.
Bevorzugt werden somit erfindungsgemäß Umlenkbereiche, die die Strömung um Winkel von größer als 90 Grad, bevorzugter um Winkel von größer als 130 Grad und noch bevorzugter um Winkel von größer als 170 Grad umlenken. Als bevorzugte obere Grenze für den Umlenkbereich ist ein Wert von nahe 180 Grad vorgesehen. Selbstverständlich kann das Führungsmittel bzw. der Schlauch auch schleifenförmig um mehr als 180 Grad gewunden werden, beispielsweise um etwa 270 Grad oder gar etwa 360 Grad. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorgenannten Winkelbereiche beschränkt, denn durch geeignete Wahl von Strömungsparametern, insbesondere der Durchströmgeschwindigkeit und des Strömungsquerschnitts sowie durch Anordnung weiterer Strömungshindernisse, kann auch bei kleineren Winkeln eine ausreichende Homogenisierung des Photolacks erzielt werden.Prefers are deflection areas according to the invention, the the flow by angles greater than 90 degrees, more preferably by angles greater than 130 degrees, and even more preferred by angles greater than Deflect 170 degrees. The preferred upper limit for the deflection area is a Value of close to 180 degrees is provided. Of course, the leadership means or the hose also looped by more than 180 degrees be, for example, about 270 degrees or even about 360 degrees. However, the present invention is not based on the foregoing Limited angular ranges, because by suitable choice of flow parameters, in particular the flow rate and the flow cross section and by arranging further flow obstacles, can also sufficient homogenization of the photoresist at smaller angles be achieved.
Ein weiterer wichtiger Parameter, welcher die vorgenannten Umlenkbereiche charakterisiert, ist der Krümmungsradius selbst. Bevorzugt wird erfindungsgemäß ein vergleichsweise kleiner Krümmungsradius, der bei einem schlauch- bzw. röhrenartigen Führungsmittel zum Führen der Lackströmung durch den Innendurchmesser des Führungsmittels ausgedrückt werden kann. Bevorzugt wird erfindungsgemäß ein Krümmungsradius, der nur einem oder wenigen Durchmessern des schlauch- oder röhrenartigen Führungsmittels entspricht und der bevorzugt in dem Bereich von etwa einem bis etwa zehn Innendurchmessern, bevorzugter in dem Bereich von etwa einem bis etwa sechs Innendurchmessern und noch bevorzugter in dem Bereich von etwa einem bis etwa drei Innendurchmessern des Führungsmittels liegt. Der Umlenkbereich kann gar als Knick des Führungsmittels mit einem Verengungsbereich ausgebildet sein.On another important parameter, which the aforementioned deflection areas characterized is the radius of curvature itself. According to the invention, a comparatively small one is preferred Radius of curvature, the one with a hose or tube-like guide means to lead the paint flow through the inside diameter of the guide means are expressed can. According to the invention, a radius of curvature is preferred that only one or a few diameters of the tubular or tubular guide means corresponds and which is preferably in the range from about one to about ten inner diameters, more preferably in the range of about one to about six inner diameters, and more preferably in the range is from about one to about three inner diameters of the guide means. The deflection area can even be a kink of the guide means with a constriction area be trained.
Selbstverständlich kann das schlauch- oder röhrenartige Führungsmittel in den Umlenkbereichen auch einen vergleichsweise großen Krümmungsradius von einem Vielfachen des Innendurchmmessers aufweisen.Of course you can the hose or tube-like guide means a comparatively large radius of curvature in the deflection areas have a multiple of the inner diameter.
Bevorzugt sind die Umlenkbereiche in unregelmäßigen Abständen angeordnet und/oder in unterschiedliche Raumrichtungen gekrümmt, so dass die Lackströmung insgesamt ungerichtet und zufällig oder gar chaotisch umgelenkt wird. Das vorgenannte schlauch- oder röhrenartige Führungsmittel kann gar in der Form eines chaotischen Schlauchs geführt werden, so dass die Lackströmung insgesamt zufällig oder chaotisch quasi hin- und hergerüttelt wird, wenn es die Umlenkbereiche durchströmt.Prefers the deflection areas are arranged at irregular intervals and / or in different spatial directions curved so that the paint flow overall undirected and random or is even diverted chaotically. The aforesaid hose-like or tube-like guide means can even be made in the form of a chaotic hose, so the paint flow overall random or chaotic quasi to and fro when it hits the redirection areas flows through.
Selbstverständlich kann der Querschnitt des schlauch- oder röhrenartigen Führungsmittels zumindest in den Umlenkbereichen auch im Vergleich zu im wesentlichen geradlinigen Abschnitten verengt sein oder können in den geradlinigen Abschnitten des Führungsmittels weitere Verengungsbereiche vorgesehen sein, um der Strömung einen Widerstand entgegenzusetzen.Of course you can the cross section of the tubular or tubular guide means at least in the deflection areas also compared to essentially rectilinear sections may be narrowed or may be in the rectilinear sections of the guide means further constriction areas can be provided to unify the flow To oppose resistance.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die auch gesondert beanspruchbar oder mit jeder der vorgenannten Ausführungsformen kombiniert werden kann, umfasst das Führungsmittel ein Strömungshindernis mit einem oder mehreren Verengungen, wo der Querschnitt des vorgenannten schlauch- oder röhrenförmigen Führungsmittels verengt ist. Durch die Verengung können Unterbereiche der Lackströmung, insbesondere laminare Strömungsfäden derselben, beim Durchströmen des Hindernisses durch Verwirbeln miteinander vermischt werden. Auch das in dem Verengungsbereich vorherrschende Strömungsprofil selbst kann zu einem Vermischen oder Verwirbeln einzelner Unterbereiche der Lackströmung (ihren. Ferner kann auch aufgrund von Reibungseffekten oder dergleichen Arbeit an dem durchströmenden Photolack verrichtet werden, die in der vorgenannten Weise zu einer Umorientierung und/oder Stauchung der Makromoleküle und somit zu einer weiteren Homogenisierung des Photolacks führen kann.According to one another embodiment, which can also be claimed separately or with each of the aforementioned embodiments can be combined, the guide means comprises a flow obstacle with one or more constrictions where the cross section of the aforementioned tubular or tubular guide means is narrowed. Due to the narrowing, subregions of the paint flow, in particular laminar flow threads of the same, when flowing through of the obstacle are mixed together by swirling. Also the flow profile prevailing in the constriction area itself can be too a mixing or swirling of individual subregions of the paint flow (their. Furthermore, due to friction effects or the like Work on the flowing Photoresist are performed in the manner mentioned above to a Reorientation and / or compression of the macromolecules and thus to another Homogenize the photoresist can.
Die vorgenannten Verengungen können dem schlauch- oder röhrenartigen Führungsmittel aufgeprägt sein, beispielsweise in Form von radialen Vorsprüngen auf der Innenwandung des Führungsmittels, oder können durch in das Führungsmittel eingeführte Blenden, Lochplatten oder andere mechanische Hindernisse mit einer oder mehreren axialen Öffnungen oder gewundenen Strömungsverläufen vorgegeben werden.The aforementioned constrictions can be impressed on the hose-like or tube-like guide means, for example in the form of radial projections on the inner wall of the guide means, or can be provided with orifices, perforated plates or other mechanical obstacles with one or more axial openings or tortuous flow paths through the guide means be specified.
Grundsätzlich kann als Hindernis auch ein dem ersten Filtermittel nachgeordnetes weiteres Filtermittel dienen, dessen mittlerer Porendurchmesser jedoch zweckmäßig größer ist als derjenige des ersten Filtermittels und ebenfalls größer als der mittlere Durchmesser der Moleküle des Photolacks. Somit werden die Moleküle beim Durchströmen der Poren des weiteren Filtermittels nicht weiter gestreckt sondern wird dann das weitere Filtermittel im wesentlichen zu einer Vermischung und/oder Verwirbelung der Lackströmung nach dem Filtermittel führen. Bevorzugt ist der mittlere Porendurchmesser des weiteren Filtermittels somit größer oder gleich dem mittleren Durchmesser der Moleküle des Photolacks, was von der Art der gelösten Moleküle abhängt. Üblicherweise wird der mittlere Porendurchmesser des weiteren Filtermittels größer oder gleich etwa 0,2 Mikrometer sein. Da Filter in sehr reiner Form hergestellt werden können und somit zu keinen weiteren Verunreinigungen in der Lackströmung führen werden, kann gemäß dieser Ausführungsform der Photolack in besonders zweckmäßiger Weise homogenisiert werden.Basically can as an obstacle another one downstream of the first filter medium Filter means are used, but the average pore diameter is expediently larger than that of the first filter medium and also larger than the average diameter of the molecules of the photoresist. So be the molecules when flowing through the pores of the further filter medium are not stretched but instead the further filter medium then essentially becomes a mixture and / or swirling the paint flow after the filter medium to lead. The mean pore diameter of the further filter medium is thus preferred bigger or equal to the average diameter of the molecules of the photoresist, which of the type of solved molecules depends. Usually the average pore diameter of the further filter medium becomes larger or equal to about 0.2 microns. Because filters are made in a very pure form can be and thus will not lead to any further contamination in the paint flow, can according to this embodiment the photoresist can be homogenized in a particularly expedient manner.
Bevorzugt ist das Homogenisierungsmittel unmittelbar vor der Ausgabeöffnung angeordnet, so dass die Strömungsstrecke zwischen dem Filtermittel und der Ausgabeöffnung weitestgehend minimiert werden kann und erfindungsgemäß die Gefahr, dass auf dieser Strömungsstrecke neue Verunreinigungen in den Photolack gelangen, weitestgehend minimiert werden kann. Erfindungsgemäß kann die Laufzeit des Photolacks bei einer normalerweise zur Ausgabe des Photolacks verwendeten Durchflussrate wenige Sekunden betragen, also eine Zeit, die normalerweise nicht ausreichen würde, damit der Photolack und die darin gelösten Makromolekülen von alleine, beispielsweise aufgrund von Relaxation, ihren Gleichgewichtszustand nach dem Feinstfiltern wieder erreichen kann.Prefers the homogenizing agent is arranged directly in front of the dispensing opening, so the flow path between the filter medium and the discharge opening can be minimized as far as possible can and according to the invention the risk that on this flow path new impurities get into the photoresist, are minimized as far as possible can. According to the Duration of the photoresist at a normally for the output of the Flow rate used photoresists are a few seconds, so a time that would normally not be enough for that the photoresist and the dissolved in it macromolecules automatically, for example due to relaxation, their state of equilibrium after fine filtering can reach again.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die auch gesondert unabhängig beansprucht werden kann oder mit einer oder mehreren der. vorgenannten Ausführungsformen kombiniert werden kann; ist das Homogenisierungsmittel als Behälter mit einem Zulauf an einem Ende des Behälters und einem dem einen Ende des Behälters gegenüberliegenden Ablauf des Behälters ausgebildet, wobei das Fassungsvermögen des Behälters auf die mittlere zum Ausgeben des Photolacks verwendete Durchflussrate so abgestimmt ist, dass die mittlere Verweildauer von Photolack in dem Behälter im wesentlichen einer oder mehreren Relaxationszeiten entspricht, damit die nach der Feinstfilterung zumindest teilweise gestreckten Makromolekülen in ihren ursprünglichen Gleichgewichtszustand relaxieren können, oder dass die mittlere Verweildauer von Photolack in dem Behälter einer Zeitdauer entspricht, die ausreicht, damit sich die vorzugsorientierten gestreckten Moleküle ausreichend umorientieren können. Somit kann gemäß dieser alternativen Ausführungsform durch einfaches Vorgeben der geometrischen Größe eines Behälters eine geeignete Homogenisierung des Photolacks bewerkstelligt werden. Bei dieser Ausführungsform wirkt der Behälter quasi wie ein Absetzbecken, wo der Photolack im wesentlichen ruht, um seinen Gleichgewichtszustand zu erreichen, wobei der als Homogenisierungsmittel- dienende Behälter jedoch insgesamt kontinuierlich durchströmbar ist oder durchströmt wird.According to one another embodiment, which are also separately independent can be claimed or with one or more of the. aforementioned embodiments can be combined; is the homogenizing agent as a container with an inlet at one end of the container and one end of the container opposite Drain of the container formed, the capacity of the container to the middle to Output of the photoresist used flow rate matched is that the average residence time of photoresist in the container in the corresponds essentially to one or more relaxation times the at least partially stretched macromolecules in their after the fine filtering original Can relax state of equilibrium, or that the middle Residence time of photoresist in the container corresponds to a period of time, which is sufficient for the preferred oriented stretched molecules to be sufficient can reorient. Thus, according to this alternative embodiment by simply specifying the geometric size of a container suitable homogenization of the photoresist can be accomplished. Works in this embodiment the container quasi like a sedimentation basin, where the photoresist essentially rests, to achieve its equilibrium state, which is used as a serving containers but can be flowed through or is flowed through continuously.
Beispielsweise kann gemäß der vorliegenden Erfindung angedacht sein, dass die mittlere Verweildauer von Photolack in dem Behälter bei den zur bestimmungsgemäßen Ausgabe von Photolack verwendeten Strömungsgeschwindigkeiten zumindest 10 Minuten, noch bevorzugter zumindest 20 Minuten und noch bevorzugter zumindest etwa 30 Minuten beträgt.For example can according to the present Invention to be considered that the average residence time of photoresist in the container for the intended use flow rates used by photoresist at least 10 minutes, more preferably at least 20 minutes and more preferably at least about 30 minutes.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein entsprechend den vorgenannten Vorrichtungsmerkmalen ausgebildetes Verfahren geschaffen.Further is according to the present Invention according to the aforementioned device features trained procedure created.
Erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausbildung einer dünnen Photolackschicht auf einem Substrat, beispielsweise einem Wafer oder Maskblank, für ein mikrolithographisches Verfahren geschaffen, wobei die Vorrichtung bzw. das Verfahren durch die vorgenannte Vorrichtung bzw. ein entsprechendes Verfahren gekennzeichnet ist. Das Substrat befindet sich dabei auf einem Drehteller mit einer Vakuumspannvorrichtung oder einem vergleichbaren Haltemittel zum vorübergehenden Halten des Substrats auf dem Drehteller. Nach Ausgeben einer bevorzugt vorgebbaren Dosis des Photolacks auf das Substrat wird der Drehteller in eine schnelle Drehbewegung versetzt und dabei der auf dem Substrat befindliche Photolack aufgrund von Zentrifugalkräften radial verschleudert, solange bis sich ein Kräftegleichgewicht zwischen Scherkräften und einer viskosen Kraft aufgebaut hat, welches im wesentlichen die erzielbare Dicke der Lackeschicht bestimmt.According to the invention an apparatus and a method for forming a thin photoresist layer on a substrate, for example a wafer or mask blank, for a microlithographic Process created, the device or the method by characterized the aforementioned device or a corresponding method is. The substrate is on a turntable with a Vacuum clamping device or a comparable holding device for temporary Hold the substrate on the turntable. After spending one preferred Predeterminable dose of the photoresist on the substrate is the turntable a rapid rotary movement and thereby the one on the substrate existing photoresist is thrown radially due to centrifugal forces, until there is a balance of power between shear forces and has built up a viscous force, which is essentially determines the achievable thickness of the paint layer.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden, worin:following become preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying figures are described in which:
In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder gleichwirkende Elemente oder Funktionsgruppen, die nicht weiterer beschrieben zu werden brauchen.In the figures designate identical reference numerals identical or equivalent elements or functional groups, no further need to be described.
In
der
Wie
in der
In
der
In
der
Es
sei der Fall betrachtet, dass der Lack den Schlauch 28 im wesentlichen
laminar durchströmt, wobei
der laminare Strömungsbereich
im wesentlichen durch die Viskosität des Photolacks, durch den Innendurchmesser
des Schlauchs
Wie
schematisch in der
In
dem oberen Umlenkbereich
Derartige Vermischungs- oder Verwirbelungseffekte sind noch stärker ausgeprägt, wenn die einzelnen Krümmungs- bzw. Umlenkbereiche als Knickstellen ausgebildet sind.such Mixing or swirling effects are even more pronounced when the individual curvature or deflection areas are designed as kinks.
In
der
Der
Einfachheit halber seien die Filterporen als insgesamt röhrenförmig verlaufend
angenommen. Die geradlinig aus den feinen Filterporen
Die
Nachfolgend werden beispielhaft einige bevorzugte Materialien und Parameter angeführt. Als Photolack bzw. Fotoresist werden organische Lösungsmittel verwendet, in denen Moleküle gelöst sind, beispielsweise Polybutensulfon (PBS) oder Polyimid. Die Molekulargewichte der in dem Lösungsmittel gelösten Moleküle können mehrere 100 bis 1000 Kilodalton betragen. Wegen des verwendeten organischen Lösungsmittels werden bevorzugt lösungsmittelbeständige Schläuche verwendet, beispielsweise PTFE-Schläuche (Polytetrafluorethylen). Bevorzugt können auch PFA-Schläuche (Perfluoralkoxyd) verwendet werden, die bei vergleichbarer Lösungsmittelbeständigkeit noch leichter verformbar sind. Der Photolack wird mit einer Durchflussrate von etwa 1 ml/s durch die Vorrichtung gepumpt, der Innendurchmesser der Schläuche beträgt etwa 1 bis 3 mm. Die Viskosität des Photolacks liegt im Bereich von 20 bis 40 centiPoise bis zu einigen 100 oder 1000 centiPoise.following are examples of some preferred materials and parameters cited. Organic solvents are used as photoresist or photoresist used in which molecules are solved for example polybutene sulfone (PBS) or polyimide. The molecular weights the one in the solvent dissolved molecules can several hundred to 1000 kilodaltons. Because of the organic used solvent solvent-resistant hoses are preferred, for example PTFE tubing (Polytetrafluoroethylene). PFA tubes (perfluoroalkoxide) be used with comparable solvent resistance are even easier to deform. The photoresist comes with a flow rate pumped through the device at about 1 ml / s, the inside diameter of the hoses is about 1 to 3 mm. The viscosity the photoresist ranges from 20 to 40 centiPoise up to some 100 or 1000 centiPoise.
Der
Photolack wird durch einen Membranfilter, beispielsweise mit einer
UPE-Membran oder PTFE-Membran, gepumpt. Die Porengröße kann
unterhalb von 0,2 Mikrometer liegen und beispielsweise 0,05 bis
0,1 Mikrometer betragen. Typischerweise beträgt die gesamte Schlauchlänge der
Vorrichtung zwischen der Pumpe
Bei
Ausführungsformen
mit Hindernissen in dem Schlauch
Bei
Ausführungsformen,
wo dem Membranfilter
Der
Lackauftrag erfolgt in der folgenden Weise: aus der Dispensdüse
In
der
In
der
Der
B1ank bzw. Rohling gemäß den
Das erfindungsgemäße Verfahren kann gleichermaßen für positive und negative Photolacke zur Belichtung mittels optischer Strahlung, beispielsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich, oder mittels ultraviolettem Licht, oder mittels Elektronenstrahlen, bei Wellenlängen unterhalb von 0,1 Mikrometer, oder mittels Ionenstrahlen, bei Wellenlängen unterhalb von 0,1 Mikrometer, oder mittels Röntgenstrahlen, bei Wellenlängen unterhalb von etwa 0,01 Mikrometer, verwendet werden. Selbstverständlich eignet sich das vorstehend beschriebene Verfahren bzw. die Vorrichtung auch zum Auftragen beliebiger anderer organischer gelöster Moleküle.The inventive method can equally for positive and negative photoresists for exposure using optical radiation, for example in the visible wavelength range, or by means of ultraviolet Light, or by means of electron beams, at wavelengths below of 0.1 microns, or by means of ion beams, at wavelengths below 0.1 micron, or using x-rays, at wavelength below about 0.01 microns. Of course, suitable the method or device described above also for the application of any other organic dissolved molecules.
Claims (27)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10313277A DE10313277A1 (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Photoresist outputting device for microlithography, has homogenizing device in photoresist flow between filter and outlet opening |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10313277A DE10313277A1 (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Photoresist outputting device for microlithography, has homogenizing device in photoresist flow between filter and outlet opening |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10313277A1 true DE10313277A1 (en) | 2004-10-28 |
Family
ID=33038753
Family Applications (1)
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DE10313277A Ceased DE10313277A1 (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Photoresist outputting device for microlithography, has homogenizing device in photoresist flow between filter and outlet opening |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10313277A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0245757A (en) * | 1988-08-06 | 1990-02-15 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Ultrasonic probe |
US6503003B2 (en) * | 1996-02-01 | 2003-01-07 | Tokyo Electron Limited | Film forming method and film forming apparatus |
-
2003
- 2003-03-24 DE DE10313277A patent/DE10313277A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0245757A (en) * | 1988-08-06 | 1990-02-15 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Ultrasonic probe |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SCHOTT AG, 55122 MAINZ, DE |
|
8131 | Rejection |