JP5921561B2 - パターニングされた基板の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、パターニングされた基板の製造装置に関する。そのようなパターニングされた基板の製造のための装置は、集積回路の製造に用いられる。

集積回路のための典型的な製造方法は、基板の表面、とりわけシリコンウエハの表面にパターンを定めるために、１つ以上のフォトリソグラフィステップを使用している。これらのパターンは、後続のステップで集積回路の能動素子と共に結合回路を形成する複数の素子を実現するために使用される。

基板は、通常、ディスク形状に形成されている。基板上の正方形または長方形のチップからなる市松模様のパターンは、複数のラインによって形成されており、基板上で実施される処理ステップが終了すると直ちに、これらのラインに沿って前記チップが分離可能となる。

従来のフォトリソグラフィにはよく知られた複数のステップが含まれる。その際には回転ホルダー（これはチャックとも称される）を備えたコーティング装置の中に基板が投入される。その後、回路特徴が形成されるべき上側の基板表面が液状の溶媒で洗浄される。この溶媒は、その後の基板表面に被着されるフォトポリマー層の硬化を支援するために、適切な結合剤を含むことができる。

次のステップで前記回転ホルダーは、基板を回転させるように操作される。この回転運動は、前記基板表面が乾燥しているように見えるまで前記溶媒を過剰に遠心分離させる。それに続いて回転ホルダーがスイッチオフさせる。基板が停止した後では、当該基板表面上にフォトポリマー溶液が所定量塗布される。続いて基板表面上で液状のフォトポリマー溶液が分散するように回転ホルダーが作動する。

フォトポリマー溶液が乾燥したら、マスクを用いて、あるいは直接描画技術を用いて、選択性の露光が行われる。この露光は、集積回路草案の全体的なレイアウトの中で各層の所望の構成に合致させてあらゆるチップがパターン化されるように行われる。それに続いて複数のステップ、例えばエッチング、ドーピング、酸化若しくはさまざまな付着ステップがそれらの適用下で実行され、引き続きフォトポリマー層が形成されパターニングされる。

ここでは多くのさまざまな要因が、従来の集積回路製造プロセスで使用されるフォトリソグラフィ技術の品質、均一性および信頼性に悪い影響を与えていることがわかっている。これらの要因は専ら液体成分、とりわけフォトポリマー溶液の塗布の条件、技術、材料に含まれる。理想的には、形成されるフォトポリマー層は、次のような品質であり得る。すなわち、最初にマスクのすべての微視的細部の正確な写真再現が、レジスト層とも称されるフォトポリマー層において実現され、その後で、そのようなフォトポリマー層を用いて形成される物理的な回路素子において実現可能となるような品質である。

基板若しくは個々のチップの割合に対するパターニングステップにおいて何らかの失敗が起きないようにするためにも、すべての物理的、化学的および環境的要因は注意深くコントロールされなければならない。時折、個々の要因単独のみでは問題の解決に不十分となるときが起こり得るが、しかしながらそれらは組み合わせて使っても、品質、とりわけフォトポリマー層の品質とそれに続いて得られる回路素子の品質に悪影響を及ぼす。

欧州特許ＥＰ ０ ４０３ ００８６ Ｂ１からは、パターニングされた基板の製造装置が公知である。

この公知のコーティングシステムでは、様々な液体物質、とりわけ品質を考慮するとそれ以上使用できない位の量のフォトポリマー溶液が著しく過剰に塗布されるという問題が示されている。

従って、本発明の課題は、必要な液体物質の量を減少でき、フォトリソグラフィ製造過程の品質を大幅に向上させることのできる、パターニングされた基板を製造するための装置を提供することである。

前記課題は、請求項１に記載された特徴を有する本発明による、パターニングされた基板を製造するための装置によって解決される。

本発明によるパターニングされた基板を製造するための装置の別の有利な改善例は、従属請求項に記載される。

本発明によるパターニングされた基板を製造するための装置は、基板上に複数の層システムを被着するための装置を表しており、この装置は密閉された空間を表し、その空間の中で液体物質が当該層システムの形成のために塗布される。この液体材料は、とりわけフォトポリマー溶液であり、これはフォトリソグラフィ工程の枠内では、洗浄のために、あるいはフォトポリマー層やフォトレジスト層の形成のためにも非常に重要である。

大抵はチャックとも称される回転ホルダーには、円形の基板が配置され、これに対しては、静的又は動的回転状態において液体物質、特にフォトポリマー溶液が供給部を介して塗布される。回転する基板からは、余分な液体物質、特にフォトポリマー溶液が遠心分離し、多層システムの塗布装置の密閉空間から除去されます。これに対して本発明によれば、収集装置がホルダーの周りに配置され当該ホルダーを取り囲んでいる。それにより、少なくとも遠心分離された液体物質の大半がこの収集装置によってキャッチされ、複数の除去手段を介してそこから選択的に除去される。その際本発明によれば前記収集装置と除去手段とが時間的若しくは空間的に次のように動作する。すなわち使用される様々な液体物質ができるだけ純粋に分別されて除去されるか若しくは異なる数種の液体材料が所定量だけ除去されるように動作する。このことは有利には除去手段の相応の時間的な特にシーケンシャルの制御によって行われるか、及び又は、収拾装置の相応の構成、配置構成ないし位置付けによって行われる。

本発明によれば、選択的に除去された液体物質が、直接か又はいくつかの処理の後で、パターニングされた基板の製造プロセスに再びもたらされる。これにより、環境への負荷の低減が大幅な節約と結びついて与えられる。

本発明によれば、次のようなハウジングを備えた層システムの塗布装置が実現される。すなわち、液体物質を塗布ないし被着させるための遮蔽空間、すなわち回転する基板がその中に配置され、液体物質、とりわけフォトポリマー溶液の供給手段並びに除去手段と共に不活性ガスの充填されるボリューム空間を、周辺空気に含まれる有害物質、とりわけ酸素又は湿気から保護することを可能にするハウジングである。本発明によれば、酸素（これはフォトポリマー溶液において極性の高い水素結合の酸化に結び付き、水酸基をキノイド系に変換しかねない）による既知の悪影響を回避することが可能となる。さらに本発明によれば、フォトリソグラフィプロセスの枠内において、後続の露光ステップにおける光開始剤の光子への反応性を損なわせるような、空気中の湿気に基づくフォトポリマー溶液の障害的な鹸化反応を回避することができるようになる。

不活性ガスが充填されているコーティングチャンバを備えたコーティング装置の本発明による構成によれば、使用する液体物質、とりわけフォトポリマー溶液の品質が、当該の被着ないし塗布の前、その最中のみならず、その後においても高められる。このことは、プロセス全体の品質向上につながり、さらに低減された材料コストのもとで製造されたチップの品質向上にもつながる。その際に液体物質の塗布のための空間は、層システムを塗布するための装置のハウジングの内部空間の全てを含んでいる必要はない。

前記層システムを塗布するための装置のハウジングは有利には、気密に、すなわち遮蔽されて例えばＶ４Ａ鋼若しくはガラスで実現され、ハウジングの内部空間全てが保護ガス雰囲気、すなわち不活性ガスで満たされる。その際に有利には１つ若しくは複数の基板の供給がロックを介して行われる。最終コーティングされた基板は再び集められ、さらなる別のロックを介して当該層システム塗布装置から取り出される。複数のロックを用いることによって、不活性雰囲気を永続的に確実に保持することが可能となる。

本発明による装置に特に適しているガラスとして、デュランガラスがわかっている。このガラスは、とりわけ本発明の装置に用いられる液体物質と気体物質に対する抵抗力があり、特に気密性に富んでいる。

特に有利には、窒素分子又は希ガス、とりわけヘリウム、ネオン、アルゴン、あるいはこれらの組み合わせから形成される不活性ガスは、前記層システムの塗布装置への適用前に脱湿される。このことは有利にはモレキュラーシーブを用いて実現される。これはゼオライトを用いて不活性ガス中の残留水分を除去する。特に有利には、窒素分子において９９.９９９９９％の純度が実証される。これは適切なモレキュラーシーブの適用によって達成される。その際には窒素分子中に残留する水分のみならず障害となる比較的大きな分子も、モレキュラーシーブ内に存在するゼオライトによって低減される。

一方では大気中の酸素、他方では大気中の湿度の悪影響を防止するための不活性ガスの特定の利用によって、とりわけ、使用する液体物質への空気や湿気の悪影響を防止することが保証される。

本発明のとくに有利な構成によれば、ホルダーが層システムの塗布装置のハウジング内で、液体物質の塗布のためのチャンバー内に配置されている環状の収集装置によって取り囲まれる。この場合の環状の収集装置は、とりわけ壁部であり、この壁部には回転する基板から遠心分離された液体物質がぶつかり、その後でこの壁に沿って排出される。この場合の収集装置は、相互に分離された複数の収集領域を有しており、そこでは複数の分離部材によって当該収集領域が相互に液密に分離されている。前記各収集領域にはそれぞれ除去手段が割り当てられており、該除去手段を用いることによって、前記壁伝いに収集領域内に排水され収集された液体物質を目的に合わせて選択的に除去することが可能となる。この本発明の構成によれば、遠心分離された液体物質を不所望に混合して損なうことなく、非常に効率的かつ選択的に収集することができる。

本発明による収集装置のこのような構造と不活性充填ガスと協働するその配置構成とによって、遠心分離された液体物質、特にフォトポリマーが、周囲雰囲気の有害な影響、とくに大気中の酸素や水分によってその有効性にダメージを受けることなく、非常に効率的に収集することが達成される。それにより、収集装置内に選択的に収集された液体物質、とくに収集されたフォトポリマー溶液を、コストのかかる洗浄処理工程ステップなしで、本発明による層システムの塗布装置内への再利用のために供給することが可能となる。

本発明によれば、収集装置をホルダーに対して次のように移動させることが特に有利であることが判明した。すなわち当該移動に応じて異なる収集領域が遠心分離された液体物質の収集に効果を発揮できるように移動させることである。

本発明によるこの収集装置の移動によって、異なる収集領域が様々な行程ステップにおいて効果を発揮でき、それによって当該プロセスステップに係る液体物質が選択的に収集され、選定された除去手段を介して目的毎に排水され得るようになる。ここでの収集装置のホルダーに対する位置付けはプロセス制御されて次のように選定される。すなわち、ある収集領域において収集された液体物質が相互に損なわれることなく、あるいは無視できる程度にしか損なわれずに、パターニングされた基板の製造過程において回収され再利用されることが可能となるように選定される。

前述の種々異なる収集領域は、有利にはホルダー面と並列に延在する環状の流路として構成される。特に、これらの環状流路は、それぞれ特定の中空円筒状または中空円錐状の共通の壁部に配置された環状の壁部によって実現される。分離壁を形成するこれらの環状壁部の間隔は、この場合有利にはそれぞれ隣接する分離壁に対して一定であり、そのため実質的には平行とみなせる。これにより、有利にはくさび形の断面によって特徴付けられる環状流路が形成される。このことは、これらの分離壁を唯一つの共通の壁部に対して傾斜して延在するように設けることで達成可能である。有利にはくさび形断面の環状流路は、専ら平行する複数の分離壁と共通壁部とによって形成され得る。それにより、非常にコンパクトで、容易に製造のできる、除去手段を備えた異なる収集領域の非常に機能的な構成が達成される。

本発明の別の有利な構成例によれば、手際よく選定された余分な液体物質の収集のために、ホルダーに対して前記収集装置が効率的かつシンプルに移動される。この収集装置は、構造的にも非常に簡素で脆弱性が少なく、その選択機能が非常に確実であることが証明された。複数の種々異なる液体物質が収集された後は、とくに環状流路の下方領域に配置されている除去手段を介してこれらの液体物質が様々な流路に排水され、また選択的に貯蔵容器へ供給される。このことは、とくにポンプ若しくはバルブ制御された圧力管路として実現可能な別個の除去装置を用いて行われる。

とりわけガラスからなる構成によれば、一方で、非常に効率のよい収集装置が実現され、他方では、当該収集装置が使用される液体物質によって損なわれないことも保証される。その他にもこの収集装置が有利にはガラス若しくはＶ４Ａ鋼から形成されるならば、液体物質を塗布するためのチャンバーで使用される不活性ガスの悪影響も受けることはない。これにより、本発明による装置の高い完成品質が永続的に達成される。

その際有利には特に脱湿及び脱気処理された液体物質として得られる液体物質の貯蔵のための貯蔵容器が次のように構成される。すなわち、これらの液体物質、とりわけフォトポリマー溶液を含むこれらの液体物質が、周囲の有害ガスや特定の酸素や湿度によって悪影響を受けないように構成される。このことは特に次のことによって実現される。すなわち前記貯蔵容器や移動管路がＶ４Ａ鋼またはガラスによって実現され、さらに有利には液体物質の補給について不活性ガスの雰囲気が恒久的に配置されるように貯蔵容器が設計されている。この場合移送管路は有利には当該収集装置の液体収集ボリューム内で終端しており、そこでは負圧を用いて（この負圧は特にそこに接続されたポンプによって実現される）収集された液体物質が収集トレイから吸い込まれ、それが除去手段とそれに接続する気密な移送管路を介して貯蔵容器内へ吐出される。

そこからは、異なる貯蔵容器内に相互に別々に集められ、製造プロセス中に利用される液体物質が再び当該装置の製造プロセスのために供給される。場合によっては、貯蔵容器内に収集された異なる液体物質が相応の貯蔵容器に移し替えられ、そこから残りの装置に供給されるようにしてもよい。その際にはこの移し替えはとりわけ気密な移送管路によって行われる。

本発明による装置の別の有利な構成によれば、液体物質を塗布するためのチャンバーに対して、様々な液体物質の少なくとも１つの供給が実施される。この少なくとも１つの供給に対しては少なくとも１つの脱気装置とさらに付加的な少なくとも１つの脱湿装置が設けられる。代替的に又は補足的に、前記除去装置が、貯蔵容器、少なくとも１つの脱気装置、及び特に少なくとも１つの脱湿装置を備えていてもよい。これにより、使用される液体物質、とりわけフォトポリマー溶液の品質が長期期間に亘って高いレベルに維持され、それによって、パターニングされた基板の製造プロセスの品質も保証される。その際特に有利には、１つ若しくは複数の保管容器ないし貯蔵容器が、一方では脱気装置を備え、さらに任意付加的若しくは補足的に脱湿装置を備えていてもよい。これにより、貯蔵容器内に場合によってもたらされた障害的なガス若しくは湿気が除去でき、当該のパターニングされた基板の製造に用いられる液体物質の品質が合目的に高められ、さらにその際に使用される液状の高価な物質の量も節約できる。この場合少なくとも１つの貯蔵容器ないし少なくとも１つの管理容器が有利には次のように実現される。すなわち、液体物質の貯蔵について、不活性ガス、特に脱湿された不活性ガスからなる雰囲気が常に配置されるように実現される。

公知手段から脱気装置又は脱湿装置を実現することは、特に有益であることが次のことから実証された。すなわちこのようなことが、貯蔵容器及び／又は管理容器の底部領域に開口部を有するフラットな構成の篩いを実現することによって達成されることである。この開口部を通して、脱気及び脱湿のために液体物質、とりわけフォトポリマー溶液、窒素分子、及び／又は希ガスが抽出され、引き続き貯蔵によって液体物質、とりわけフォトポリマー溶液が上昇し、その際には液体物質内に含まれる別の気体や残留水分が溶けこみ、それらが当該液体物質から除去される。続いてそれらの気体は当該気体が溶けている残留水分と共に収集され、吸い出される。その際には窒素分子ないし希ガスが（これは有利にはヘリウム、ネオン及び／又はアルゴンかそれらの組み合わせからなる）供給管路を介した供給の前に脱湿装置（これはモレキュラーシーブとして構成され、特にゼオライトを有している）を用いて、供給されたガス内にある残留湿度から開放される。液体物質、特にフォトポリマーの脱気と脱湿のために、貯蔵容器内で浄化され脱湿されたガスを利用することによって、製造プロセスに必要な液体物質がより高い純度と品質を獲得し、それによって、製造されるパターニングされた基板の品質もそれに伴うチップと共に高いレベルを維持できるようになる。

本発明によるコーティング装置の有利な構成によれば、貯蔵容器も、あるいは保管容器も、脱気装置並びに、特に脱湿装置を備える。これにより、製造プロセス中に不所望なガスや湿気によって汚染された液体物質、特にフォトポリマー溶液が、気体状又は液体状の不純物から開放される。このことは、貯蔵容器内の脱気処理ないし脱湿処理に類似して行われる。

その後では液体物質の品質は粘度測定機器を用いて定められ、場合によっては溶媒及び／又は樹脂の添加によって所望の粘度が、さらなる製造プロセスへの移行前に調整される。この場合特に有利には、収集装置、除去装置又は１つ若しくは複数の貯蔵容器から除去された液体物質が、約０.０１μｍ若しくはそれ以下のボアサイズを有する粒子フィルターによる微細フィルタリングを任意に施される。特に適したフィルターとしてここではいわゆるナノシールドフィルターが挙げられる（なぜならそれらはナノチューブフィルターだからである）。これによって、極端に小さな有害粒子やジェル粒子が液体物質、とりわけフォトポリマー溶液から除去され、それによって、当該液体物質、とりわけフォトポリマー溶液の品質も非常に高い品質基準を維持できるようになる。このような本発明による方法によれば、サブｐｐｂ領域における品質も実現可能である。補足的に若しくは代替的に、モレキュラーシーブや酸化マンガンを有するフィルター及び／又は褐鉄鉱が使用されてもよい。

本発明の別の有利な構成例によれば、収集された液体物質が貯蔵容器から取り出され、真空蒸留装置へ供給される。この真空蒸留装置は、選定された液体物質を、複数の構成要素、とりわけ水分、溶媒、コーティング剤などのさらなる液状要素に分離し、それぞれに割り当てられている気密の容器に引き続き移送される。ここでの真空蒸留は、有利には蒸留温度を敢えて７０℃以下に維持して行われる。このことはとりわけ、数ｍｂａｒ、特に１０ｍｂａｒ〜２０ｍｂａｒの範囲の負圧のもとで処理することによって達成される。このように選定された蒸留条件のもとでは、そこで使用される液体物質、特にフォトポリマー溶液から出るコーティング物質を確実に分離し、この液体物質の、特にフォトポリマーが当該の蒸留によって分解されたり損なわれたりするようなことはない。また水分を伴う共沸混合物からそれらを分離することも可能である。それにより、溶媒の品質やさらなる液状ないし固体状のコーティング要素の品質も高められる。このことは、本発明によるパターニングされた基板の製造過程中の構成要素のさらなる有利な転用を可能にしている。

本発明によるコーティング装置の構成によれば、基板上への層システムの塗布の際に溶媒に利用された液体物質を再びリサイクルすることが可能となり、さらに当該装置の本発明による実現に基づけば品質においても回復が可能であり、それによって、溶解した、真空蒸留された液体物質、特にフォトポリマーを再び製造プロセスに投入することが可能となる。このことは有利には本発明による貯蔵容器の１つへの供給によって行われる。

有利にはリサイクルされた液体物質、とりわけフォトポリマーは、とりわけ樹脂若しくは溶媒の供給によって、製造プロセス中に有効かつ効果的に利用できるようにそれらの粘度を調整できる。さらに液体物質は貯蔵容器に供給する前に、モレキュラーシーブを用いて不純物を、特に溶け込んでいる湿気を浄化することが可能である。

不所望な物質は規則的に高い測定値、例えば１０００レベルの数値範囲を有しているので、本発明によるモレキュラーシーブの投入は、使用する液体物質、特に溶媒の浄化のために有利である。そのためそれ以上の手間やコストのかかる蒸留やその他のリサイクル処理を省くことが可能になる。

以下では、図１及び図２に基づいて本発明の例示的な実施形態を説明する。但し本発明は、例示的に示されている、パターニングされた基板の製造装置の実現に限定されるものではない。むしろ、本発明には、以下で例示的解決手段として示される全内容から当業者であるならば推考し得る様々な発展形態も対象として含まれることを述べておく。

本発明の例示的な実施形態を示した図 本発明の例示的な実施形態を補足的に示した図

実施例の説明
図１には、パターニングされた基板を製造するための、本発明による選定された配置の概略図が示されている。

ここではパターニングされた基板の製造装置の、図示されていないその他の複数の構成要素の他に、当該パターニングされた基板の製造装置の中心的コンポーネントとして、層システムの塗布装置１が示されている。その中では、ホルダー３が液体物質を塗布するために密閉されたチャンバー２内に設けられている。前記チャンバー２は、Ｖ４Ａ鋼から気密に形成されたハウジング６によって取り囲まれている。このチャンバー２内には、本発明によれば、不活性ガスからなる雰囲気が存在する。ホルダー３がパターニングすべき基板と共に挿入されると（前記基板上には供給部１３を介して液体物質、例えばフォトポリマー溶液が供給される）、回転するホルダー３によって、フォトポリマー溶液がフラットなディスク状の基板上に前記ホルダーの回転に基づいて散布される。その際余分なフォトポリマー溶液などの液体物質は、回転する基板から遠心分離される。

本発明による、不活性ガスからなる雰囲気を有する、層システムの塗布装置１の構成によれば、供給されたフォトポリマー溶液の汚染や損傷が回避され、それによって、製造プロセスの品質が高度に保たれる（この品質は実質的には使用される溶媒、特にフォトポリマー溶液の品質に依存している）。ここでの不活性雰囲気は、特に脱湿された窒素分子によって実現されており、この雰囲気は、酸素との接触、とりわけ大気中の酸素との接触を、又は大気中の湿気との接触を阻止している。

酸素は、極性の高い水素結合の酸化とキノイド系における水酸基の形質転換に基づいてフォトポリマー溶液に悪影響をもたらす。また大気中の湿気に基づくフォトポリマー溶液の不所望な鹸化は、不活性雰囲気の選定によって効果的に回避することが可能である。

本発明によれば、基板から遠心分離されたフォトポリマー溶液などの液体物質が、収集装置４によって収集される。この収集装置４は、ガラスで実現され得る。この収集装置は、前記ホルダー３を環状に取り囲み、気密なハウジング６内に配置されている。前記収集装置４は中空円筒形状をしており、当該中空円筒形状部の壁部８は、前記ホルダーに面するその内側に、内壁を環状に分離し、複数の環状の９を形成する複数の分離部材７を有している。これらの９内には遠心分離された液体物質が受け止められる。これらは収集領域９を形成している。この場合壁部状に形成された複数の分離部材７は、相互に実質的に平行に延在し、同じ間隔でもって共通の壁部８に設けられている。前記環状９の下端には、それぞれ除去手段５が設けられており、この除去手段５を用いて前記９内に捕捉されたフォトポリマー溶液などの液体物質が選択的に除去されるかそこから取り出される。前記収集装置４の垂直方向のシフトによって、異なる収集領域９が前記ホルダー３の遠心分離領域に移動し、それによって、パターニングされる基板の製造のための異なるプロセスステップにおいて用いられた様々な液体物質の分離が、簡単かつ効果的な方法で可能となる。それにより液体物質の相互汚染が著しく低減される。

供給部１３を介して液体材料がノズルを用いてホルダー３の回転する基板に塗布された後では、回転によって、液体物質の余剰分が、回転する基板から半径方向に遠心分離され、当該基板から離れた後に前記収集装置４の環状に取り囲んだ壁部８に衝突する。共通の壁部８から液体物質が滴下した後は、下方に向けて環状の流路９として形成された収集領域９内へ向かう。断面がくさび形の流路９の形成のために平行に形成された複数の分離部材７によって、さらに、遠心分離した液状物質が壁部８ではなくその下方に存在する分離部材７に衝突し、同じく下方に位置する環状の、断面がくさび形の流路９内に到達することが保証される。これにより、下方に位置する収集領域９内への液体物質の選択的な収集が特別に保証される。その際これらの流路９は専ら共通の壁部８と複数の平行する分離部材７とによって形成される。これにより、非常に簡単でかつ取り扱いの良好な収集装置４が得られる。この装置は、回転フェーズ中、垂直方向では位置が不変のホルダー３に対して相対的にシフト可能に構成される。

本発明によれば、前記収集装置４のシフト可能な構成によって、除去が製造プロセス中に必ずしも連続的に行われる必要はなくなり、常に適切な時点で行うことができるようになる。これにより、本発明では、製造プロセスにおいて多重利用される液体物質が選択的に収集され、後続の時点において唯一度だけ、対応する選択的除去手段５を介して除去されるだけでよくなる。それにより、製造のプロセスをさらに簡素化でき、さらに遠心分離された液体物質の品質も、さらに別の保護手段、例えば不活性ガス、脱気若しくは脱湿処理との協働において著しく低減される相互汚染に基づいて、高度に保つことが可能になる。

脱気装置及び脱湿装置を伴う貯蔵容器１９からなる装置と、チャンバー２内に不活性雰囲気を伴う層システムの塗布装置１と、除去装置１０を伴う収集装置４と、脱気装置及び脱湿装置を伴う気密に構成された複数の保管容器１１とを用いることによって、複数の保管容器１１内に液体物質、とりわけフォトポリマー溶液を収集することができ、しかもこの液体物質は、最初に使用された液体物質、例えば貯蔵容器１９内のフォトポリマー溶液の品質に実質的に相当させることが可能となる。品質をさらに向上させるために、さらに付加的に、保管容器１１から貯蔵容器１９へフォトポリマー溶液を供給する前に、このフォトポリマー溶液を粒子フィルター１８（例えばナノシールドフィルター）に供給してもよい。このような貯蔵容器１９と保管容器１１の実現によって、本発明によるパターニングされた基板の製造装置における、パターニングされた基板の製造プロセスに対して液体物質の品質が、特別に高いレベルまで保証される。

また本発明によれば、個々の液体物質に対して閉ループな製造プロセスを実現させることも可能である。これは、貯蔵容器１９から始まって、層システムの塗布装置１と、複数の保管容器１１と、対応する搬送路及び供給路と共に、遮蔽された気密の特に不活性ガスの充填されたシステムを形成しており、総合的にみて、例えばフォトポリマー溶液の非常に高い永続的な品質を保証する。これにより、非常に効率的でかつ高い品質が伴う、パターニングされた基板の製造方法が本発明による装置によって保証される。

フォトポリマー溶液を用いたコーティングの後は、いわゆる断面洗浄ないしバックフラッシングが実施される。この場合コーティングされた基板領域がフォトポリマー層から開放される。これに対して液体物質として、フォトポリマー溶液を用いて形成されるコーティングのための溶媒として適している溶媒が用いられる。この場合特に有利には、ＰＧＭＥＡ（Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate）、ＥＬ（Ethyl Lactate）、ＭＭＰ（Methyl 3-Methoxypropionate）、又はＥＥＰ（Ethyl 3-Ethoxypropionate）が挙げられる。

前記溶媒は、貯蔵容器１９から供給される。この貯蔵容器１９は、他の貯蔵容器１９若しくは保管容器１１と同じように、気密なＶ４Ａ鋼から形成され、例えば乾燥した不活性分子の窒素からなる保護雰囲気を備えている。供給された溶媒は、吐出管路を介して当該層システム製造装置内の供給部１３に供給される。

そこでは溶媒が基板の縁部領域に適正に塗布される。このプロセスステップの枠内では乾燥されるフォトポリマー溶液でコーティングされる基板のコーティングが部分的に除去され、除去されたコーティングと溶媒の混合したものが選択的な収容領域９に遠心分離され、その後で選択的な除去手段５を介して当該装置１から除去される。この装置１内に既存の不活性雰囲気によって、次のことが保証される。すなわち、溶媒が、大気中の障害的な粒子、例えば酸素や湿気等によって汚染されないことが保証される。このような汚染は以下で説明するリサイクルプロセスにおける溶媒ないしフォトポリマー溶液の汚染にもつながる。

除去手段５を介して除去された液体物質は、その後管理容器１１内にもたされ、少なくとも部分的に脱気装置１１を用いて脱気処理が施される。ここでは管理容器１１の底部に存在するシーブを介して脱湿された不活性ガス、例えば乾燥された窒素が液体物質内にもたらされる。ここでは一方では脱湿処理が施され、他方では脱気処理が施される。脱湿された不活性ガスは供給管路１６を介してシーブに供給される。そこには不活性ガスの脱湿のためにモレキュラーシーブ１７が配置されている。保管容器１１からは液体物質が取り出され、粒子フィルター１８に供給される。この粒子フィルター１８は、例えば、孔径が０.１μｍ、とりわけ０.０１μｍの範囲のナノチューブのナノシールドフィルターとして実現されてもよい。これにより、溶解されたフォトポリマーなどの溶媒は確実に通過でき、それよりも大きな例えばジェル状の複雑な粒子等は止められることが保証される。ここでは保管容器１１や供給管路１６の他に、その他の管路、例えばＶ４Ａ鋼からなる搬送管路が気密に実現されていてもよい。

この場合パターニングすべき基板は、供給区画２１からロックを介して当該層システムの塗布装置１内に搬送され、そこでホルダー３上に載置される。パターニング過程の終了後は、パターニングされた基板が再び、当該層システムの塗布装置１から別のロックを介して取り出され、保管区画２２に搬送される。この装置の構成によれば、不活性ガスの維持が達成され、それによって当該プロセスの品質が高く維持され、液体物質の品質並びに当該製造プロセスの品質もそれに伴うコストに関連して高く維持される。

遠心分離された液体物質、特に溶媒の品質のとりわけ純度をさらに高めるために、これらの溶媒の少なくとも一部は、前述したプロセスの後に真空蒸留装置２０に供給される。この真空蒸留装置２０は、約６５℃の温度と約１０ｍｂａｒから２０ｍｂａｒの圧力のもとで動作する。この真空蒸留装置２０を用いることで、とりわけ１００乃至５００ｍＰａ・ｓのポリマー溶液が、選択的に収集された液体物質から分離される。ここで再分離された溶媒においては非常に高い純度が得られる。この場合この真空蒸留装置２０は、毎時５００ｌの蒸留能力を示す。

引き続き溶媒は貯蔵容器１９に移送される。それに対してフォトポリマー溶液は、そこから分離されて別の貯蔵容器１９に移送され、そこから、所望の粘度を調整した後で再び再利用される。この粘度の調整は、当該層システムの製造プロセスにおいて非常に重要である。この粘度の調整は、粘度を低減するときには溶媒の追加によって行われ、粘度を増加させるときには樹脂の追加によって行われる。

また最高１％のイミダゾールを加えることが、コーティングされた基板の温度安定性とプラズマエッチングの安定性とを向上させるのに効果的であることも判明している。また耐熱性のナノ粒子、例えば、約２５ｎｍの直径を有するフラーレンまたは酸化ルテニウムを加えることも効果的であることが判明した。これらも、コーティングされる基板のイオン注入若しくはプラズマエッチングの際の耐熱性と抵抗力とを向上させる。

本発明によるパターニングされた基板を製造するための装置では、フォトポリマーに対しては９０％以上の節約率が達成され、使用される溶媒に対しては９９％以上の節約率が達成される。ここでの溶媒、特にフォトポリマーは、パターニングされた基板を製造するための高コストの要因となっており、それ故、本発明の装置によれば、パターニングされた基板の製造にかかるコストを、使用材料を減らすことによって大幅に削減することが可能となる。

Claims (21)

1. 基板上に層システムを塗布するための装置（１）と、
   前記層システムを形成するために液体物質を塗布するための密閉されたチャンバー（２）と、
   を有する、パターニングされた基板を製造するための装置であって、
   前記チャンバー（２）は、
   基板のための回転するホルダー（３）と、
   前記回転するホルダー（３）を取り囲み、前記チャンバー（２）内に配置され前記基板から遠心分離された液体物質を収集するための収集装置（４）と、
   を有している、パターニングされた基板を製造するための装置において、
   前記収集装置（４）は、複数の除去手段（５）と、前記回転するホルダー（３）に対応している側の壁状の複数の分離部材（７）と、複数の収集領域（９）と、
   を有しており、
   前記複数の除去手段（５）を用いて収集された液体物質が個別に又は所定量だけ選択的に除去可能であり、
   前記複数の収集領域（９）は、前記チャンバー（２）内で前記回転するホルダー（３）を環状に取り囲み、前記複数の分離部材（７）によって相互に分離され、遠心分離された液体物質を収集し、
   前記複数の分離部材（７）は、前記複数の収集領域（９）として断面が楔形の環状の複数の流路（９）を形成し、
   前記環状の複数の流路（９）は、前記複数の分離部材（７）と前記収集装置（４）の共通の壁部（８）とによって形成されている、
   ことを特徴とするパターニングされた基板を製造するための装置。
2. 前記収集装置（４）は、前記回転するホルダー（３）に対して相対的にシフト可能に構成され、それによって、前記シフトに依存して、異なる収集領域（９）が遠心分離された液体物質の収集に効力を発揮する、請求項１記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
3. 前記共通の壁部（８）は、中空円筒状若しくは中空円錐状の形態を有している、請求項１または２記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
4. 前記複数の分離部材（７）は、相互に平行である、請求項１から３いずれか１項記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
5. 前記チャンバー（２）は、ハウジング（６）によって気密に取り囲まれている、請求項１から４いずれか１項記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
6. 前記ハウジング（６）は、Ｖ４Ａ鋼若しくはガラスからなる、請求項５記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
7. 前記チャンバー（２）は、不活性ガスが充填されている、請求項１から６いずれか１項記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
8. 前記不活性ガスは、脱湿された不活性ガスである、請求項７記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
9. 前記収集装置（４）内に収集された前記液体物質を、前記除去手段（５）を介して選択的に別個の複数の保管容器（１１）に供給する除去装置（１０）が、前記チャンバー（２）から離間して設けられており、前記複数の保管容器（１１）は、液体物質の保管に適している、請求項１から８いずれか１項記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
10. 前記液体物質は、脱気処理及び／又は脱湿処理された液体物質である、請求項９記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
11. 前記保管容器（１１）は、Ｖ４Ａ鋼若しくはガラスから形成され、さらに気密な搬送管路（１２）を介して前記収集装置（４）と前記除去装置（１０）とに接続されている、請求項９又は１０記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
12. 前記チャンバー（２）に液体物質を供給する少なくとも１つの供給部（１３）が設けられており、前記少なくとも１つの供給部（１３）及び／又は前記除去装置（１０）は、前記複数の保管容器（１１）と、少なくとも１つの脱気装置（１４）と、少なくとも１つの脱湿装置（１５）とを備えている、請求項９から１１いずれか１項記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
13. 前記脱気装置（１４）は、不活性ガス及び／又は希ガスのための供給管路（１６）と、前記保管容器（１１）の底部領域に配置されたシーブとを有しており、その開口部を不活性ガスが、前記液体物質の脱気及び／又は脱湿のために通流する、請求項１２記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
14. 前記不活性ガス及び／又は希ガスは、窒素及び／又はヘリウム、ネオン若しくはアルゴンである、請求項１３記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
15. 前記不活性ガスは、乾燥された不活性ガスである、請求項１３又は１４記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
16. 前記供給管路（１６）は、通流する不活性ガスの脱湿のために、二酸化マンガン若しくは褐鉄鉱フィルターか又はモレキュラーシーブ（１７）を備えている、請求項１３から１５いずれか１項記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
17. 前記収集装置（４）の下流側に、粒子フィルタリングのためのフィルター（１８）が設けられている、請求項１から１６いずれか１項記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
18. 異なる保管容器（１１）における液体物質を、蒸留によってその構成要素に分離させ、分離した構成要素を気密な貯蔵容器（１９）へ移送する真空蒸留装置（２０）が設けられており、前記貯蔵容器（１９）は雰囲気を備えている、請求項９から１７いずれか１項記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
19. 前記構成要素は、少なくとも水および溶媒である、請求項１８記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
20. 前記雰囲気は、不活性ガスからなる雰囲気である、請求項１８又は１９記載のパターニングされた基板を製造するための装置。
21. 前記液体物質は、フォトポリマー溶液である、請求項１から２０いずれか１項記載のパターニングされた基板を製造するための装置。

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