JP6415323B2 - 基体上にレジストの薄層を堆積させる装置およびプロセス - Google Patents

Description

（関連文書）
２０１１年１０月１２日付で出願された標題「ＡＰＰＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＰＲＯＣＥＳＳ ＦＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＮＧ Ａ ＴＨＩＮ ＬＡＹＥＲ ＯＦ ＲＥＳＩＳＴ ＯＮ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」の米国特許仮出願第６１／５４６，３８４号の恩恵を本明細書中で請求し、その全開示は参照することによって完全に本明細書中に組み込まれる。

ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５６７６９号は、米国を指定し、２０１２年９月２２日付で出願された、Ｅｍａｎｕｅｌ Ｍ．Ｓａｃｈｓ名義の標題「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＩＭＰＲＩＮＴＩＮＧ ＯＦ ＳＯＦＴ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＯＮ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＵＳＩＮＧ ＳＴＡＭＰ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ ＵＮＤＥＲＦＩＬＬＩＮＧ ＴＯ ＬＥＡＶＥ Ａ ＧＡＰ ＡＮＤ ＰＵＬＳＩＮＧ ＳＴＡＭＰ」であって、このＰＣＴ出願は、２０１１年９月２３日付で出願された同じ標題の米国仮出願第６１／５３８，４８９号の優先権を主張する。このＰＣＴ出願は、本明細書中で以下、ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５６７６９出願と称され、これやその関連する優先仮出願は参照することによって完全に本明細書中に組み込まれる。第２のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５６７７０号は、米国を指定し、２０１２年９月２２日付で出願されたＥｍａｎｕｅｌ Ｍ．Ｓａｃｈｓら名義の標題「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＩ ＦＯＲ ＨＡＮＤＬＩＮＧ， ＨＥＡＴＩＮＧ ＡＮＤ ＣＯＯＬＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＵＰＯＮ ＷＨＩＣＨ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮ ＩＳ ＭＡＤＥ ＢＹ Ａ ＴＯＯＬ ＩＮ ＨＥＡＴ ＦＬＯＷＡＢＬＥ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＣＯＡＴＩＮＧ，ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ，ＴＯＯＬ ＬＡＹＤＯＷＮ，ＴＯＯＬ ＴＥＮＳＩＯＮＩＮＧ，ＡＮＤ ＴＯＯＬ ＲＥＴＲＡＣＴＩＯＮ」であって、このＰＣＴ出願は、２０１１年９月２３日付で出願された同じ標題の米国仮出願第６１／５３８，５４２号の優先権を主張する。第２のＰＣＴ出願は、本明細書中で以下、ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５６７７０出願と称され、それやその関連する優先仮出願は参照することによって本明細書中に完全に組み込まれる。

ある加工スキームおよび構造は、特許文献１で、米国を指定し、その国内段階は、特許文献２として２０１２年９月４に発行され、２つの仮米国出願、すなわち２００７年２月１５日付で出願された特許文献３および２００８年１月２３日付で出願された特許文献４の優先権を主張する特許文献５である特許で開示されている。ＰＣＴ出願、米国特許、特許出願、および２つの米国仮出願は全て、参照することによって本明細書中に完全に組み込まれる。これらの出願で開示されるテクノロジは、本明細書中で自己整合セル（Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｅｌｌ）（ＳＡＣ）テクノロジと総称される。

あるさらなる加工方法および装置が、標題「ＷＥＤＧＥ ＩＭＰＲＩＮＴ ＰＡＴＴＥＲＮＩＮＧ ＯＦ ＩＲＲＥＧＵＬＡＲ ＳＵＲＦＡＣＥ」の２００９年４月１７日付で出願されたＢｅｎｊａｍｉｎ Ｆ．Ｐｏｌｉｔｏ、Ｈｏｌｌｙ Ｇ．ＧａｔｅｓおよびＥｍａｎｕｅｌ Ｍ．Ｓａｃｈｓ、ならびにマサチューセッツ工科大学および１３６６ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．名義で、米国を指定し、その国内段階が特許文献６であり、２つの米国仮出願、２００８年４月１８日付で出願された特許文献７、および２００８年１２月１２日付で出願された特許文献８の優先権を主張する、特許文献９で開示されている。ＰＣＴ出願、米国特許出願、および２つの米国仮出願は全て参照することによって本明細書中に完全に組み込まれる。この段落で記載する出願で開示されるテクノロジは、本明細書中ではウェッジインプリントテクノロジまたはウェッジングテクノロジと総称されるが、ある場合には、ウェッジ以外の形状を有する突起部を使用してもよい。関連した応用は以下、ウェッジング応用と称される。

特許協力条約出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／００２０５８号、標題「テクスチャ加工された表面を有する太陽電池」、出願日：２００８年２月１５日、Ｅｍａｎｕｅｌ Ｍ．ＳａｃｈｓおよびＪａｍｅｓ Ｆ．Ｂｒｅｄｔならびにマサチューセッツ工科大学 米国特許第８２５７９９８号 米国仮特許出願第６０／９０１，５１１号 米国仮特許出願第６１／０１１，９３３号 米国特許出願第１２／５２６，４３９号 米国特許出願第１２／９３７，８１０号 米国仮特許出願第６１／１２４，６０８号 米国仮特許出願第６１／２０１，５９５号 特許協力条約出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００２４２３号

手短に言うと、そのようなウェッジインプリントテクノロジは、方法を含む。光起電用途および他の用途のための特定のテクスチャを有するパターン形成された基体（基板、ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を作成する。ウェッジング適用の図１、図２、図３、図４、および図５および図６を参照して示されるように、基体は、基体ウエハを覆うレジスト材料の薄層上に柔軟性スタンプの突起部を押しづけることによって作成される。使用されるスタンプ手段は、レジストのコーティングがその上にあらかじめ施用されている基体またはウエハと接触するとこの手段が変形するように充分柔軟性である材料（典型的にはエラストマー性）のものである。レジストは加熱すると柔らかくなり、加熱および圧力条件下で突起部の圧痕の場所から移動し、突起部に隣接する基体の領域が露出する。（レジストは、突起部がレジストと接触する前もしくは後または前後の両方、ならびに接触中に加熱することができる。）基体を次いでスタンプが適所にある状態で冷却し、スタンプを除去し、穴の下で露出した基体の領域が残され、ここからレジストを移動させる。基体にさらにある成形プロセス、典型的にはエッチングプロセスを施すことができる。基体の露出した部分をエッチングなどの作用によって除去し、レジストによって保護された基体の部分が残る。

典型的な基体はシリコンであり、典型的なレジストはワックスまたはワックス、樹脂およびロジンの混合物である。スタンプは何度も繰り返して使用することができる。スタンプの突起部は、別個の相隔たるもの、たとえば図示したピラミッド形の要素であってよい。あるいは、それらは、例えばウェッジング適用で示されるような広がった楔形要素であってもよい。あるいは、それらはそれらの組み合わせであってもよいし、またはレジスト材料をもとの被覆状態から離れて移動させることができる任意の他の好適な形状であってもよい。

したがって、スタンプを使用して、ワークピース上のレジスト層にパターン形成し、これに次いで異なる成形ステップを施して、ワークピースを成形する。ワークピースを次いで光起電用途、または他の用途に使用することができる。ワークピースに提供することができるテクスチャには、拡張された溝、別個の相隔たったピット、およびそれらの組み合わせ、ならびにそれらの中間体が含まれる。プラテンに基づく技術をワークピースのパターン化のために使用することができる。凸凹で不規則なワークピース基体は、スタンプの成形された部分がワークピースの表面と接触することを確実にするために拡張されたスタンプ要素を使用することによって適合させることができる。ウェッジング適用および上段で記載される方法は、本明細書中でウェッジインプリンティングまたはウェッジングと称される。

したがって、基体上にポリマーの非常に薄いフィルムをコーティングすることが多くの場合望ましい。前述の適用の特定のセットは、規定するパターンの分野、例えばポリマーレジストにおいてであり、これは次いでエッチングをブロックする働きをする。フィルムが薄いほどより小さなフィーチャの規定に有効である。例えば、２〜５ミクロンのフィーチャに関して、厚さ５ミクロン未満、典型的には３ミクロン未満のフィルムが望ましい。典型的には、そのような薄いポリマーフィルムを、有機溶媒中に溶解させるか、または担体液体中に微細分散させたポリマーとして堆積させる。所望のポリマー厚さを超える厚さのフィルムを堆積させ、このフィルムは、溶媒または担体流体が蒸発するにつれ、所望の厚さまで薄くなる。

しかしながら、溶媒を使用することは環境に負担を課す。溶媒を使用することは、労働者にとって安全な呼吸環境を提供するため、火炎を回避、抑制するため、外部環境に入る排出物流から溶媒を除去するために、工場内でより高価な設備を必要とする。溶媒または分散液の使用につきものであるのは、その最終厚さまでコーティングを乾燥させるプロセスを加えることであり、このことでプロセスの複雑さおよびコストが増す。輸送費は、機能性ポリマー含有量をはるかに超過する量の液体材料を使用する場合に増大し、有害な溶媒の輸送は追加の費用が必要となる。最終的に、溶媒中に溶解させるかまたは分散液中に保有されるポリマーの保存期間は多くの場合限定され、したがって、物流の問題および廃棄物の原因となる。

したがって、溶媒または担体流体を使用することなく薄いポリマーフィルムを堆積させることが望ましい可能性がある。そのようなプロセスおよびそのようなプロセスを実施する装置が必要とされる。本発明のこれらや他の目的は、図面を参照して容易に理解されるであろう。

図１は、本発明による静電コーティングのための装置の１つの実施形態のブロック図および部分断面図である。

図２は、本発明による、レジスト加熱、レジスト流体送達、およびエアロゾル発生のための装置の１つの実施形態のブロック図および部分断面図である。

図３は、本発明によるエアロゾルの粒子サイジングおよびろ過のためのバッフル板の装置の１つの実施形態のブロック図および部分断面図である。

図４は、本発明による装置の１つの実施形態についてイオン化ガス分子を形成し、エアロゾル粒子を帯電させるための機序を示す概略図である。

図５は、本発明によるコロナ電極汚染を同時に予防しながらイオン化ガス分子を作成するための装置の１つの実施形態のブロック図および部分断面図である。

図６は、本発明による高堆積効率コーティングチャンバのための装置の１つの実施形態のブロック図および部分断面図である。

図７は、本発明による高堆積効率コーティングチャンバの１つの実施形態の拡張された収集面積全体にわたる収集速度を示すグラフである。

図８は、本発明による静電堆積のための装置の１つの実施形態のブロック図および部分断面図である。

ブロック、チャンクまたは材料で満たされたペールなどの固体形状のポリマーを使用することが本明細書中で開示される発明の１つの態様である。この形状の材料は、その製造業者によって提供することができ、その形状で使用者へ輸送することができる。ポリマーはその後、所望のポリマー層の厚さに相当するか、またはそれよりも小さなサイズの小粒子にされる。粒子はガス流に連行されてエアロゾルを形成し、コーティングされる基体の表面上に輸送される。粒子は静電気の助けを借りて基体上に堆積させられる。堆積された粒子の層を、所望の厚さおよび厚さの均一性を有するポリマーのフィルムに流入するように加熱する。

ポリマーの微粒子を作成するために有用な方法は、ポリマーを溶融させることおよびネブライゼーション技術を使用することである。そのような場合、ポリマーを粘度がかなり低い点まで加熱することができることが有利である。なぜなら、これによりネブライザテクノロジの使用が可能になるからである。

静電堆積のために有用な方法は、イオン化ガス分子を用いてポリマー粒子を帯電させることである。帯電したレジスト粒子は次いで確立された電界によって基体に引きつけられ、基体にくっつく。

ポリマー粒子の全てまたは実質的に全てを基体上に集めることが望ましい。これはポリマーのより経済的な利用に役立ち、また微粒子を含有する流出物流の対処の費用および複雑さを最小限に抑える。加えて、効率的な堆積は、望ましくない場合に機械の表面上に堆積させるために利用可能なポリマーが無いことを確実にする。これは、例えばコーティングされる基体を有する基体支持体の長さに沿って一連の充電装置を提供することによって達成することができる。連続した充電装置は次いで前の充電装置によって基体上に捕捉されなかった粒子を対象にすることができ、その結果、非常に高い堆積効率を達成することができる。

コーティングされる基体は紙ベルト上で運ぶことができる。紙ベルトは基体辺縁を超えて堆積した粒子、堆積ゾーンに進行する基体間に堆積した粒子を捕捉する表面を提供する。この紙ベルトをその後処分してもよい。少量の水をベルトに施用して下の金属板への導電性パスを確立することによって、基体の下面と電気的接触を形成することができる。紙ベルトは基体の下面の保護カバーを提供して、堆積がその表面上で起こるのを防止する。

ポリマーまたはエアロゾルの空中を浮遊する粒子形状をまず作成することによってポリマー材料を堆積させることが望ましく、これは様々な方法によって達成することができる。薄層を作成するために、非常に微細な粒子を作成すること、そして非常に大きな粒子の堆積を回避することが望ましい。例えば、厚さ２ミクロンのポリマー層を作成する目標を考慮する。１００ミクロンの粒子の均一でまばらなコーティングは、２ミクロンのコーティングを形成するために適切な量の材料を有し得るが、個々の粒子は非常に遠く離れているので、均一な厚さの連続層を形成するために適切に流動しない。その一方で、全ての粒子が層厚さよりもサイズが小さく、基体の表面全体にわたって均一に分布しているならば、均一な厚さの連続フィルムは流動後に確実に作成することができる。しかしながら、本発明者等は、粒子サイズに関する要件はこの条件が示唆するものほど厳しくないことを見出した。やや大きな粒子を使用することができる場合、より高い粒子の体積流量率が達成される可能性があるので、このことは有利である。大多数の粒子でさえも、流されたフィルム中に欠陥を形成しないので、所望の層厚さの５倍までのサイズを有するものであり得ることが見出された。しかしながら、プロセスの後半の熱流ステップによって水平にすることができないコーティングにおいて不均一性が生じるのを回避するために、大多数の粒子が所望の層厚さの２倍未満であること、そしてエアロゾル中の粒子の最大サイズが概ね目標フィルム厚さの約５倍に限定されなければならないことが好ましい。所望のフィルム厚さの５倍よりも大きないくつかの粒子が許容され得るが、そのような粒子は流動後でさえも局所的により高いフィルム厚さをもたらす可能性があり、したがって大多数の粒子はこの閾値よりも小さくなければならない。

開発され、後述されるエアロゾルを作成するための好適な方法はジェットネブライゼーションであり、これは好適な濾過と併用される場合、１ミクロン未満から１０ミクロンまでの粒子サイズ分布をもたらす可能性がある。この範囲は、熱可塑性腐食レジストポリマーの２ミクロンの所望の目標フィルム厚さのために好適である。開示された実施形態は、ソーラーシリコンウエハ基体に均一に施用するように設計される。

固体ポリマーのエアロゾルおよび連行ガスが得られたら、エアロゾルの粒子を基体上に均一に堆積させることが求められる。開発された方法は、イオナイザガス供給装置（ｉｏｎｉｚｅｒ ｇａｓ ｓｕｐｐｌｉｅｒ）で粒子を帯電させ、電界を使用して基体上に粒子を堆積させることである。

複数のポリマーを用いてこのプロセスを実施する経験から、このプロセスが、帯電させることができる任意の微粒子エアロゾルを堆積させるために充分柔軟性であり、０．１〜１０ミクロンの厚さ範囲内の熱可塑性ポリマーフィルムのコーティングに適していることが示され、製造することができるコーティング厚さの好ましい範囲は１〜５ミクロンである。

（全体の説明）
固体源（ｓｏｌｉｄ ｓｏｕｒｃｅ）からのポリマーの薄層を基体上へコーティングするための本発明の装置の１つの実施形態を図１に概略的に示す。室温で固体である熱可塑性ポリマー材料、この場合は、ワックス、樹脂、およびロジンから構成される腐食レジストを、ポリマー供給装置モジュール１０１中で液体状態になるまで加熱する。材料は堆積により減少するので、ポリマー供給装置は、エアロゾル発生器１０２に定期的に補充を提供する。エアロゾル発生器はエアロゾル発生器ガス供給装置１０３からのエアロゾル発生器ガスの制御源を使用し、これは、好ましい実施形態ではレジストと反応しない非反応性ガスである。エアロゾル発生器ガスを使用して、エアロゾル１０４と呼ばれるレジストの微細な空中を浮遊する粒子を作成し、これを続いてガス１０３の作用によって分配マニホールド（多岐管）１０５中に押し込む。後述するように、エアロゾル発生器は、低粘度液体に変換されて、薄く均一なコーティング層を形成するために必要な小径粒子を作成することができるポリマーの使用に依存する。好ましい実施形態におけるエアロゾルの粒子は、エアロゾル発生器１０２を出ると、分配マニホールドを通って移動する際にそれらが固体になるために充分な程度まで冷却される。しかしながら、粒子はエアロゾル形状で安定であり、望ましいプロセスであるならば、液体状態で堆積されるために充分な時間液体のままであり得る。

目標のフィルム厚さを達成するために望ましい粒子のサイズ範囲のために、静電気を使用して所望のコーティングを製造することが有利である。小さな粒子サイズおよび低い質量密度は非常に遅いストークスの沈降速度に至り、粒子は有用な装置に要求される短時間では沈降、堆積しない。粒子はまた、気流によって容易に運ばれ、それらの低慣性のために気流によって堆積させることができない。静電気の使用はこれらの問題を克服する。したがって、好ましいコーティングプロセスは静電気を使用して、送達マニホールドによってコーティングチャンバ中に導入されるエアロゾルを帯電させ、その後、基体１２０上のエアロゾル中の荷電粒子を堆積させる。薄く均一なコーティング層を形成するためには、堆積後に肉眼的領域上にコーティング塊を著しく再分配させる簡単な方法がないので、この領域中の粒子の堆積が非常に均質であることが重要である。コロナ電極取付板（ｃｏｒｏｎａ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｐｌａｔｅ）１１２に取り付けられ、これによって電気的に共通にされたコロナ電極１１１へ、高電圧発生器１１３から高電圧を供給することによってコロナ放電を確立することができる。制御されたイオナイザガス供給装置１１５からイオナイザガス導入口１１６を通ってイオナイザガスを流すことによって、エアロゾル１０４を帯電させることができるイオン化ガスをコーティングチャンバ１０９に導入する。高電圧発生器１１３はコロナ電極１１１と対電極１１４との間に電界を確立させ、荷電イオンおよびその後荷電エアロゾル粒子に電気力線をたどって対電極に向かわせる。

基体１２０は、基体支持体１１７を通して電気的接触を確立することによって対電極の電位に近い電位で保持することができる導電性または半導体材料であり得る。好ましい実施形態では、廉価な紙は基体支持体１１７を含み、伝導性エンハンサディスペンサ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｅｎｈａｎｃｅｒ ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）１１９から少量の水を施用して基体支持体上に低抵抗領域を設けることによって、基体１２０と対電極１１４との間に電気的接触を確立することができる。基体は対電極電位に近い電位で保持されるので、荷電エアロゾル粒子は電気力線をたどり、基体がコーティングチャンバ１０９を通過する際に基体１２０上に集められる。好ましい実施形態では、太陽電池の製造で用いられるシリコンウエハは基体を含む。清浄な部分が装置入口に向けられてさらなる基体のために繰り返し使用されるように、基体支持体が堆積後に洗浄することができる再使用可能な媒体のループであることも可能である。

基体１２０は、基体支持体１１７を通して電気的接触を確立することによって対電極の電位に近い電位で保持することができる導電性または半導体材料であり得る。好ましい実施形態では、廉価な紙は基体支持体１１７を含み、伝導性エンハンサディスペンサ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｅｎｈａｎｃｅｒ ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）１１９から少量の水を施用して基体支持体上に低抵抗領域を設けることによって、基体１２０と対電極１１４との間に電気的接触を確立することができる。基体は対電極電位に近い電位で保持されるので、荷電エアロゾル粒子は電気力線をたどり、基体がコーティングチャンバ１０９を通過する際に基体１１０上に集められる。好ましい実施形態では、太陽電池の製造で用いられるシリコンウエハは基体を含む。清浄な部分が装置入口に向けられてさらなる基体のために繰り返し使用されるように、基体支持体が堆積後に洗浄することができる再使用可能な媒体のループであることも可能である。

１１０として確立された均一に分布した粒子の集まりから連続した均一フィルムを形成するために、基体および粒子フィルムを加熱して、粒子を溶融させ、流動させ、融合させて連続層にする。最終層の目標の厚さは約２ミクロンであるので、流れ工程は広い面積にわたって堆積プロセスからのコーティング塊を著しく再分配することができず、単に材料をすでに堆積された場所で融合させるだけである。流れのために必要な温度は、いくつかの方法で確立させることができるが、図１の好ましい実施形態では、基体支持体を通した伝導加熱によって達成される。流動ステージ１２１は、レジスト層を連続フィルムコーティング１２２に流入させるために充分高い温度で保持され、この実施形態では約４０Ｃ〜約９０Ｃの温度で保持される。流動温度に暴露される期間は、基体支持体速度、流動ステージのサイズ、または両者の組み合わせによって確立させることができる。流動ステージ全体わたって分配された制御された真空を使用して、基体支持体および基体を流動ステージとさらに良好に熱的に連通させることができる。基体はさらなる加工のために、基体支持体上の装置の外側へ進む。流れのために熱を提供する別の方法には、赤外線加熱、対流空気加熱、およびレーザ加熱が含まれる。赤外線加熱は、ランプ波長が基体またはレジスト材料によって吸収されるように、ランプ源によって達成することができる。レーザ加熱も同様に達成することができ、光源は赤外線ランプよりはむしろレーザである。対流加熱は、基体支持体を所望の温度の循環空気とともにオーブン中を通過させることによって達成することができる。流れ工程の完了により、基体を冷却して、さらなる加工のためにフィルムを硬化させることも望ましい可能性があり、このことは好ましい実施形態では受動的空気対流冷却（ｐａｓｓｉｖｅ ａｉｒ ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ）によって達成される。基体を冷却させる別の方法は、さらなる冷却空気対流冷却を提供すること、または熱を除去することによって、流動ステージ１２１と類似した方法での冷却ステージへの伝導を使用することを含む。全ての場合において、所望のフィルム特性を提供するために、複数の加熱または冷却ゾーンを有することが望ましい可能性がある。対電極を前述の方法のうちの１つによって高温で保持させることによって、堆積および流動が同時であるように、基体をそれ自体の堆積の間高温で維持することも可能である。

スループットを増加させるために、システムにさらに高いアウトプットのエアロゾル発生器を供給するか、または協同して動作する複数のエアロゾル発生器から供給することができ、これらによって基体は同じ量のコーティングを受容しながら、より高速で同じコーティングチャンバ中を通過することが可能になる。装置全体も第１ディメンジョンに沿った基体の移動にほぼ垂直な第２ディメンジョンに沿って拡張することができ、これによって複数レーンの基体が１つのコーティングチャンバを通過することが可能になる。それぞれのさらに速く移動する基体が粒子の複数の堆積物を受容してコーティングを形成するように、第１ディメンジョンに沿って連続した複数のコーティングチャンバを作動させることによってもさらに速いスループットを達成することができ、このコーティングはすべての堆積物が完了した後に流動させることができる。

連続した複数のコーティングチャンバから構成される装置も、合金ポリマーコーティングが第１および第２などのポリマーの連続的な粒子堆積によって作成されることを可能にし、その後の流動および融合によってフィルムを形成する。合金フィルムは、異なるポリマー原料を供給された２以上のエアロゾル発生器のアウトプットを混ぜることによっても形成することができる。

記載された方法を拡大して、層が異なる材料のものであり、おそらくは異なる厚さを有するものである場合を含む、２以上の材料層から構成されるコーティングを作成することができる。第１材料を堆積させ、流動させることができ、次いで第２材料を堆積させ、流動させることができ、第１材料について使用したのとは異なる温度で流動させる可能性を含む。例えば、堆積させた第２材料は、堆積された第１材料について必要とされるよりも低い温度で流動させることができる可能性がある。そのような場合、層はかなり異なったままである。材料が流動中に類似した挙動を有する場合、流動中に材料間の多少の混合または拡散がある可能性がある。ある場合、例えば層間の接着性を最大にする際に、層間の接触面を不鮮明にすることが有用である可能性がある。材料の２以上の層も粒子として堆積させることができ、その後、１つの流動ステップで流動させることができる。このことは、接触面での材料の混合の増大に至る可能性があり、このこともまた望ましい可能性があり、製造においてより経済的である。

多層堆積物の有用性は、特に異なる層について異なる材料が用いられる場合、任意の所与の適用で、堆積された材料は様々な機能を発揮しなければならないと理解できる。例えば、いくつかの望ましい特性を挙げると、ポリマー層がレジストであり、ウェッジング適用の方法によってパターン形成され、次いでエッチング液中に浸漬される適用では、層は有益には基体に対して優れた接着性、加熱される際には適切な軟化および流動特性を有さなければならず、酸に対して抵抗しなければならず、プロセスの最後で容易に除去されなければならない。多材料層は、基体に対して特に接着性である下層、および例えば酸エッチングに対して特に耐性である上層を使用してもよい。別の望ましい組み合わせは、接着性の下層および領域がレジストを剥離されるのを防止する流動特性を有する上層である。水中により容易に溶解する下層およびより酸耐性である上層が別の適用である。

（エアロゾルの形成）
後述するその後の帯電、堆積、および流動のためにポリマー材料の小粒子源を作成することが望ましい。粒子の目標サイズは約２ミクロンで、この値付近の狭い分布を有し、ネブライゼーションはこの目的に非常に適している。

ネブライゼーションは５ミクロン未満の多くの粒子を産生する。しかしながら、室温で固体であり、パターンの形成と両立する（例えばエッチングをブロックすることにより）ポリマーレジスト配合物は、小粒子を形成する手段として水性投薬法で用いられるようなネブライゼーションと直接的に両立しない。本発明の１つの態様は、レジスト温度を上昇させることによって固体レジストを溶融させ、液体を形成させ、さらに加熱するとポリマーレジストが充分高い温度になるように、ワックス、樹脂、およびロジンから構成されるある熱可塑性ポリマーレジストを好適に配合することができることであり、液体レジストの粘度を１００ｃＰ未満にすることができ、かくして材料を噴霧することができる。ネブライゼーションが必要とされる粒子を有効に産生できるように、固体材料を充分低い粘度を有する液体にすることが、本発明の１つの重要な態様である。好ましい実施形態において、粘度の低下は単にレジストを液体状態に溶融させることによって達成されるので、ネブライゼーションに必要な粘度の低下は、溶媒または担体流体を添加することなく達成される。したがって、本発明のプロセスおよび装置は無溶媒であり得、このことは溶媒を使用する必要がないことを意味する。適切な粘度は、レジストを７０〜１５０Ｃの温度まで加熱することによって得られる。

適切な体積のポリマー含有エアロゾルをシステムに送達するために、好ましい方法は、粒子を発生させるためのジェットネブライゼーション（インパクトネブライゼーションとも称する）である。ポリマーがネブライゼーション用の低粘度液体であるのが重要であるので、エアロゾルが形成された後、溶融した粒子が充分冷却されてもう一度固体になるまで、ポリマーと接触しているすべての表面について装置が高温を維持するのが望ましい（図２）。図２で図示されるアセンブリの有用なアウトプットは、後述されるようにエアロゾルであり、アセンブリはエアロゾル発生器またはネブライザと称される場合がある。この表現で粒子を発生させるために用いられるテクノロジの一般用語はネブライゼーションであり、その用語はエアロゾルを形成するアセンブリの部品を指すために使用される（２０６〜２０９）。

ジェットネブライゼーションの動作原理（図２の詳細Ａ）は、充分低い粘度を実現するために加熱された液体ポリマー２０５を、高圧ガス流が出現するオリフィス２１０付近に送達し、幅広いサイズ範囲の粒子２１３を有する小滴に流体を分解することである。制御されたネブライザガス供給装置２０７からのガス流れを、制御されたガスヒータ２０８（他の箇所で記載）を通過させ、ネブライザ内部体積２０９に導入し、ここからガスジェットオリフィス２１０に侵入することができる。

粒子の流れ２１３は固体表面２０１に向けられ、これによってガス流れは突然方向を変更させられる（図２の詳細Ｂ）。高運動量を有する大きな粒子２２４は方向を変えてガス流れに追従することができず、固体表面上に衝突する。嵌入面が高温で維持されて、ポリマーが流体状態に保たれ、２２６で示される再循環のために容器の底部に衝突した材料を送達することが重要である。低運動量を有する小さな粒子２２５はガス流れにしたがい、固体表面上の嵌入（ｉｍｐａｃｔｉｏｎ）を免れる。小さな粒子を有するガス流れは、衝突プレート２１４を通過し、エアロゾル２１５、１０４になり、分配マニホールド１０５、６２０に送達される。

液体ポリマー流体は、好ましい実施形態では、流出するジェットガス２１０によって生じるＶｅｎｔｕｒｉ吸引力によってジェットオリフィスに送達することができ、これによって流体は液体吸入口２１２から集められ、液体吸上チャンネル２１１をジェットオリフィス中へ吸い上げられる。ジェッティングオリフィスおよびチャンネルは良好な熱導体、好都合にはアルミニウムまたはステンレス鋼である材料で作られているのが望ましい。ジェッティングオリフィスおよびチャンネルは、これも熱伝導性媒体から作成されたネブライザ本体２０６内で形成される。

エアロゾル発生器本体２０１の内壁は嵌入のための固体表面であり得る。堆積のために必要な体積の粒子を送達するために、複数のジェットオリフィス／チャンネル対を１つの容器に配置して、送達速度を増大させることができる。図２は２４のジェットオリフィス／チャンネル対を有するネブライザ本体２０６を図示する。

エアロゾル発生器本体２０１は、発熱体２０２を熱制御システム２０３と併用することによって高温で維持することができる。低粘度溶融ポリマー２０５、ネブライザ本体２０６、および衝突プレート２１４はすべて、温度調節されたエアロゾル発生器本体２０１の囲壁によって確立された等温環境により同じ高温で維持される。

材料が堆積中に減少するので、エアロゾル発生器容器を補充するためにポリマー流体を送達しなければならない。これは、いくつかの手段によって達成することができる。図２は、別個のポリマー供給モジュール本体２１６中に保持された、望ましくは発熱体２１７および熱制御システム２０３によってエアロゾル発生器よりも低い温度で保持された液体材料２１９を示す。制御された加圧ガス源２２０からポリマー供給モジュール内部体積２１８に対して圧力を短時間加え、これによって溶融したポリマーがアウトプットライザ（ｏｕｔｐｕｔ ｒｉｓｅｒ）２２１を上昇させられ、供給チャンネル２２２および供給オリフィス２２３を通ってエアロゾル発生器内部体積２０４へと押上げられることによって、ポリマー流体をネブライゼーション容器へ送達することができる。逆流を防止するために供給チャンネル中に逆止弁があってもよく、または図２の好ましい実施形態で示されるように、チャンネル配列は逆流を防止するためにアウトプットライザ中の流体に対して重力を使用することができる。ポリマー供給モジュールとエアロゾル発生器との間の供給チャンネルの要素も、ポリマーをその液体状態に保持するために高温で維持されることが重要である。図２で示される装置では、このことは隣接する熱的に制御された物体２０１および２１６から供給チャンネル２２２中への伝導によって達成される。あるいは、適切な流量制限または適切な質量流コントローラでポリマー供給モジュール内部体積に圧力を加えることによって、エアロゾル発生器から堆積への損失を正確に釣り合わせる連続的補充源を提供することができる。

あるいは、ポリマー材料を溶融させ、より低い温度で維持し（結果としてより高い粘度）、加熱、加圧されたホース（たとえば、熱グルー用のペールアンローダ（ｐａｉｌ ｕｎ−ｌｏａｄｅｒ））を通してポンプ圧送することができる。あるいは、ポリマーを固体スティック形状として維持することができ、溶融オリフィス（たとえば、スティックフィードホットグルーガン（ｓｔｉｃｋ ｆｅｅｄ ｈｏｔ ｇｌｕｅ ｇｕｎ））にスティックを押し通すことによってエアロゾル発生器に送達される直前に溶融させることができる。また、ポリマー材料を当該技術分野で公知の他の方法によって供給することができる。

一貫したコーティング厚さを得るために一定のネブライザアウトプットを維持することが重要である。レベル検出システムはこれを達成することができる。レベル検出ライザ２２８中の流体は、両機構の底部に位置するアクセスホール（ａｃｃｅｓｓ ｈｏｌｅ）を通した流体連結によってエアロゾル発生器内部体積２０４中の流体と同じレベルで維持される。レベル検出本体２２７の最上部の穴は、レベル検出ガスチャンネル２２９とエアロゾル発生器内部体積２０４との間のガス圧力平衡を可能にする。この配置はさらに、エアロゾル発生器内部体積中の乱流液体がレベル検出アセンブリ中の液体レベルを乱すのを防止する。レベル検出アセンブリの温度は、エアロゾル発生器本体からの良好な熱伝導によって維持される。

レベル検出ライザ中の流体のレベルは、適切なレベル検出センサ２３０によって、この実施形態ではポリマー流体とガスとの間の屈折率の差に依存するスルービームレーザセンサ（ｔｈｒｏｕｇｈ ｂｅａｍ ｌａｓｅｒ ｓｅｎｓｏｒ）によって、モニタすることができる。センサは機械的または容量性でもあり得る。新規材料をポリマー供給モジュールからエアロゾル発生器へ添加することは、一定の流体レベルが長期間の連続操作中にエアロゾル発生器中で維持されるように、このセンサからの信号によって調節される。

高容量のジェットガスおよび循環液体のために、場合によって、さらに大きな粒子が形成され、ネブライザから流出する。このことは、コーティング厚さにおいて局所的不均一性を生じるので望ましくない。本文書の他の箇所で考察するように、そのような薄層を充分に流動させて、大粒子を吸収し、所望のフィルム均一性を達成することは不可能であり、したがって、そのような大粒子をエアロゾルから除去することが重要である。一連の衝突プレート２１４はこれらの大粒子がエアロゾル発生器から流出するのを防止する（図３）。

第１衝突プレート３０１は、エアロゾル発生器２０１中のジェッティングオリフィス／チャンネル領域上に配置されたホールを有する金属プレートから構成され得る。ホールを有する第２衝突プレート３０２を第１プレート上に配置することができ、ホールは第１衝突プレートと整列配置されていない。ネブライザによって生じる広い粒子サイズ分布のエアロゾル３０７は第１プレート３０１中のホール３０５を通過させられ、流れは突然もとの流れに対して垂直にされる。大粒子は第２衝突プレートに衝突し、再循環される液体として流れ落ちる。小粒子はガス流に追従し、第２衝突プレート中のホールから流出することができ、より小さな粒子サイズ分布のエアロゾル３０７を生じさせる。第３衝突プレート３０３を第２衝突プレートの嵌入プレートとして加えることができ、そのアウトプットは最終粒子サイズ分布エアロゾル３０８である。さらに小さな粒子サイズ分布が望ましい場合は、第４衝突プレートを第３プレートの嵌入プレートとして加えることができる。

ホールサイズおよびプレート間隔を変えて、バッフル構造のサイズろ過特性を変更することができる。プレートは好ましい実施形態では、固定スピンドル３０４によって適所に保持することができる。スピンドルはさらに、第１プレートおよび第２プレートからの間隔（ｄ１）、ならびに第２プレートから第３プレートまでの間隔（ｄ２）を決める。これらの距離は、関連する下側プレート中のホールサイズとほぼ等しくなるように設定される。好ましい実施形態では、第１プレート中のホールサイズは５．７ｍｍであり、ｄ１も５．７ｍｍに等しい。第２および第３プレート中のホールは３ｍｍであり、ｄ２もこの距離に等しい。

ポリマーの熱暴露の継続時間を最小限に抑えて熱分解を回避するのが望ましい。ネブライザ本体周囲の液体ポリマーの体積を減じることによって、流体は堆積によってさらに急速に減少し、かくして総熱暴露を減少させる。好ましい実施形態では、円筒形の複数のオリフィス／チャンネル対をエアロゾル発生器本体２０１内部のウェル中に配置し、このウェルもまた円筒形であり、ネブライザ本体２０６よりもやや大きい。ネブライザ本体はウェルの体積のほとんどを置換し、したがってネブライザ本体の周囲のごく少量の液体だけが維持される。チャンネルが複数のシェル／ノズル間に形成されて、全ての場所で同じ流体高さを維持する。ポリマー供給モジュールまたは他の送達システム中の流体２１９をエアロゾル発生器中の作動流体２０５よりも低い温度に維持することによって、熱暴露をさらに減少させることができる。流体は、迅速に加熱することができ、浴中の液体中に組み入れることができるように、少量で送達することができる。

ジェッティングおよび粒子送達のためのガスおよびガス操作の選択は、エアロゾル発生に著しい影響を及ぼす。アルゴンは高密度を有し、オリフィスでよりせん断を形成する。より高いせん断は、同じ温度で送達される粒子の量のほぼ２倍の増加をもたらす。高密度を有する任意のガスについて同じことが当てはまる。より低い運転コストのために、窒素を好ましい実施形態で使用することができる。ジェットオリフィスを出るガスのジュール・トムソン冷却が起こり、その結果、ジェットオリフィスで局所的に温度が低くなり、レジスト粘度が増加し、粒子形成におけるせん断の有効性が減少し、最終的に粒子生産性が低くなる。エアロゾル発生器ガス２０８の予熱は、低粘度が要求されるジェッティングオリフィスに熱暴露を集中させることによってジュール・トムソン効果を相殺する。加熱されたガスの使用によって、浴をより低い温度に維持することが可能になり、高温での酸化による損傷が低減される。空気に対して非反応性ガスを使用することも酸化を低減する。

ジェットまたはインパクトネブライゼーションは、低粘度液体からエアロゾルを作成するための１つの技術である。エアロゾルの分野で知られている他の方法がある。Ｌａｓｋｉｎ（Ｌａｓｋｉｎ，Ｓ．、「Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ Ａｅｒｏｓｏｌ Ｕｎｉｔ」、Ａ．Ｅ．Ｃ．Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｑｕａｒｔｅｒｌｙ Ｒｅｐｏｒｔ ＵＲ−４５、Ｓｅｐｔ．、１９４８ ｐｐ．７７−９０、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ）はオリフィスおよび液体吸入口を有するジェットネブライザの形状を記載するが、オリフィス／吸入口は液体レベル以下に沈められている。この場合、大粒子の除去は固体材料での嵌入によって起こらず、むしろジェットガスからの気泡と内壁との衝突によって起こる。小粒子は、気泡が表面に浮上し、破裂する時に放出される。Ｂａｂｉｎｇｔｏｎ（Ｂａｂｉｎｇｔｏｎ，Ｒ．Ｓ．、「Ｌｉｑｕｉｄ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｆｕｅｌ Ｂｕｒｎｅｒｓ ａｎｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ａｔｏｍｉｚｅｒｓ」、１９８６年３月４日付で発行された米国特許第４，５７３，９０４号）は、霧化される液体の薄膜が球面上を流れ、ジェットオリフィスが水平に向けられて、フィルムを小滴に分解させるネブライザを記載する。嵌入を加えて、そのような球状ネブライザで形成される粒子のサイズ分布を減少させることができる。同心ネブライザ（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ）（たとえば、Ｔａｎ，Ｈ．Ｓ．、「Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ Ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ ｗｉｔｈ Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ａｎｄ Ｃａｐｉｌｌａｒｉｅｓ」、１９９９年３月２３日付で発行された米国特許第５，８８４，８４６号）もあり、この場合、ガス流がベンチュリ吸引力をもたらし、流体を小粒子に分裂させるように、噴霧される流体およびガスが同心オリフィスを通って流される。嵌入を加えて、そのような同心ネブライザで形成される粒子のサイズ分布を減少させることができる。最後に、回転式アトマイザ（例えば、Ｎｙｒｏｐ，Ｊ．Ｅ．、「Ｌｉｑｕｉｄ Ａｔｏｍｉｚｅｒｓ」、１９５９年９月１日付で発行された米国特許第２，９０２，２２３号；さらにＲｏｂｉｓｃｈ，Ｈ．、「Ｒｏｔａｒｙ Ａｔｏｍｉｚｅｒ Ｓｐｒａｙ Ｐａｉｎｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」、１９８６年５月２０日付で発行された米国特許第４，５８９，５９７号）があり、これは、流体の薄膜またはチャンネルを半径方向外側に加速させ、結果として得られる流れを液滴に分解することによって粒子を形成する。他の因子の中でも液体流速および回転速度はこの種類の装置の液滴サイズを決定する。

（エアロゾルの帯電）
エアロゾル粒子の帯電は、図４で示されるようにイオン化ガスからの電荷を移すことによって達成することができる。高電圧源（典型的には±３０〜１２０ｋＶ、図ではプラスとして示される）を導電性コロナ電極に適用する。好ましい実施形態はコロナポイント（ｃｏｒｏｎａ ｐｏｉｎｔ）４０１であるが、コロナイオン化源は細いワイヤでもあり得る。コロナ電極付近の高電圧勾配は、ガスイオンおよび電子として示されるガス分子４０５、４０８中で電荷を分離する。これらのイオン化事象は、各コロナ電極を取り巻く拡張されたイオン化領域４０４で起こり得る。

イオンおよび粒子の多くの種類の相互作用がコーティングチャンバ中で起こり得るが、２つの相互作用が装置の操作に重要である。第１の相互作用では、イオン化領域で生じた正の荷電イオンは対電極４０２にひきつけられる。ポリマー粒子は対電極付近の荷電イオンと衝突し、電荷は移されて荷電ポリマー粒子４０６および中性のガス分子４０７が生じる。一旦帯電すると、粒子はコロナ電極から対電極まで電界４０３にしたがう。基体（図４では不図示）は対電極と電気的に接触し、荷電ポリマー粒子が基体と接触すると、堆積が起こる。

考慮しなければならない第２の重要な相互作用において、イオン化ガス領域４０４で分離した正および負電荷は、電界４０３の影響下で移動することができる。前段落で記載されたプロセスにおいて、負電荷はコロナ電極４０１に向かって移動し、除去され、一方、陽イオンは対電極４０２に向かって移動し、ここでそれらは堆積前にエアロゾル粒子を帯電させる。イオン化ガス領域において、コロナ電極によって除去される前に、ガス分子と衝突する電子のために負に帯電したガスイオン４０９が生じる可能性もある。エアロゾル粒子が、負のガスイオンが存在する混合電荷領域に侵入するならば、負のガスイオン４０９と衝突した後に、エアロゾル粒子を負に帯電４１０させることが可能であり、中性のガス分子４１１が残る。その結果、負に帯電した粒子がコロナ電極に引き寄せられ、最終的にコロナ電極が汚染される。この汚染は蓄積し、充電システムの性能を損なう。したがって、回避されるべきである。

本発明（図５で示す）は、連続運転の間、電極の清浄度を維持する。導電性電極取付板５０３に取り付けられたコロナ電極５０１を図示する。高電圧発生器５０２をコロナ電極および取付板に取り付ける。制御されたイオナイザガス供給装置５０６をコロナ取付板中のエントリーポート（ポートは不図示）に取り付け、これによってガスはコロナ電極の周りのコロナガスキャビティ５０５中に流入する。コロナガスキャビティは、平坦な非導電性コーティングチャンバ蓋５０４中に形成される１以上のコロナ電極の周りの空間である。イオン化可能なガスはコロナガスキャビティに流入し、コロナガスオリフィス５０７を通ってコーティングチャンバ中に流出する。この装置は少なくとも２つの有益な機能を発揮する。第１の機能は、コロナ電極の周りのガスがイオナイザガス供給装置５０６によって決定され、イオン化され易さ、または他の特性について選択することができることである。ガスはさらに、他の手段によってチャンバに入る他のガスと同一または異なるように選択することもでき、ガスは、イオン化の容易性、絶縁破壊強度、誘電率などの特性、またはプロセスに有益な他の特性について選択することができる。第２の機能は、コロナガスキャビティ５０５がコーティングチャンバに対して陽圧で維持されることである。意図されるのと反対の荷電を獲得した可能性があり、コロナ電極に引きつけられる粒子を除去するために力が加えられるようにガス流速を維持することができる。この機能は、コロナ電極の汚染を除去し、充電システムの障害を防止する。

コロナ電極５０１と対電極１１４、６０６との間に電位を確立させることによってイオンを発生させることの代替法は、コロナ電極５０１と、隣接しているが電気的に絶縁された表面との間に電位を確立させることである。そのような表面は、コロナガスオリフィス５０７の領域またはコロナガスキャビティ５０５の壁面に配置することができ、ワイヤ、リング、オリフィスを有するプレート、または類似の構造であり得る。イオナイザガス供給装置５０６はこの高電界領域を通してガスを流動させることができ、上述同様にイオンを発生させ、これは次いでオリフィス５０７を通してコーティングチャンバ中に押し込まれる。

上述のように遠隔コロナ電極からイオン化ガス分子を提供することの代替法は、図８で示されるように介在するガス層がなくエアロゾルがコロナ電極のすぐ近くを通るように、コロナ電極（ワイヤ、針、または両者）およびガス流を使用することである。エアロゾル８０３は前述のように提供され、コロナ電極８０１の近くに流入させられる。高電圧発生器８０４は、コロナ電極８０１と対電極８０５との間に、エアロゾル自体でガスのイオン化を引き起こすために充分高い電位を提供する。イオン化ガス領域８０８はエアロゾル８０３と接触するようになり、混合すると、粒子に電荷を付与する。コロナ電極と誤った符号の荷電粒子との間の接触を最小限に抑えるために（この実施形態ではエアロゾルが混合符号荷電のイオン化ガス領域に侵入するので）、ディフューザ８０２をコロナ電極上に配置して、エアロゾルを電極自体から流出させる。このことで電極汚染の懸念は軽減されるが、なくなるわけではない。正しい符号の荷電粒子が次いで電気力線をたどって対電極へと向かい、基体８０７上に粒子層８０６を形成する。この実施形態において、電界は前述どおりコロナ電極間で維持され、正しい符号の電荷を獲得する粒子は対電極へ向かって移動して、基体上に堆積する。基体は基体支持体８０９上で示され、これは図１においてと同様に機能して、装置を通って基体を移動させ、スプレーのかけすぎから保護する。基体支持体は、図８で示されるように装置を通って基体を連続して移動させることができるか、または図で示される位置まで移動し、一定時間停止することができ、その期間中に堆積が起こる。粒子層の流動および融合は他の箇所で記載するように起こる可能性がある。

（堆積コーティングチャンバ）
記載されたエアロゾルの帯電させるための機序を使用して、帯電したエアロゾルの流れを基体へと向かわせる。静止基体へ均一な被覆を提供するように好適に配列された荷電エアロゾルの複数の供給源を有することによって均一な堆積を達成することができる。代替法は、荷電エアロゾルの単一または複数の供給源を、静止基体上を移動させて、基体の均一な被覆を提供することである。

運動方向の第１方向および第１方向に対して垂直な第２方向に沿って基体全体にわたってエアゾル粒子の均一な送達を確立することが重要である。固定式コーティング装置で確立された粒子の連続した定常流動は、エアロゾル粒子の均一な送達を達成する都合のよい方法である。スプレーしすぎまたは排出で無駄になるレジスト材料の量が最小で所望のコーティング厚さを達成することも望ましい。後述するように、１つの固定式粒子源からの拡大された収集面積が高い収集効率を達成するために有利である。

本発明は図６で示される堆積コーティングチャンバである。第２ディメンジョンで基体１２０、６１１の幅を覆うために適切な第２ディメンジョンに沿って均一に粒子を送達することが望ましい。これを達成するために、粒子エアロゾルは、チューブを通って大直径の分配マニホールド６２０中にエアロゾルインレット６２２から送達される。分配マニホールドはエアロゾル６１３で満たされ、送達マニホールド６２１への入口で均一な圧力を生じる。分配マニホールドの末端付近での気流の影響を排除するために、分配マニホールドが送達マニホールドよりもある程度（送達マニホールドの各側で約２〜２０ｃｍ）広いことが重要である。スロットまたはオリフィスから均一に粒子を送達すること、スロットまたはオリフィスが所望のコーティングの幅（第２ディメンジョンに沿った基体の幅）よりも若干広く、所望のコーティング幅の外側の不均一な端部堆積効果を分離することが重要である。これは、送達マニホールドを所望のコーティング幅よりも各側で１〜１０ｃｍ広くすることによって達成される。送達マニホールドを第１および第２ディメンジョンに対してほぼ垂直な第３ディメンジョンで狭くして、送達マニホールド全体にわたって適切な圧力を維持し、送達マニホールドの長さにわたって一定の流速を提供することが有利である。第３ディメンジョンに沿った幅は、エアロゾルおよびガス流の速度に依存する可能性があるが、１つの実施形態では、０．５〜５ｃｍが好ましい。

好ましい実施形態において、送達マニホールド６１４中のエアロゾルは、コーティングチャンバの高密度堆積ゾーン６１５中へ侵入する。荷電イオンが、制御されたイオナイザガス供給装置６０９からのガスとして形成され、コロナガス接続点６０８を通り、コロナ電極６０１を通過し、イオナイザガスオリフィス６０７から流出し、コーティングチャンバ内部容積６１８中にイオン化ガス領域６２３を形成する。コロナ電極をコロナ取付板６０３に取り付け、これをコーティングチャンバ蓋６０４に取り付ける。イオン化ガス領域６２３はコーティングチャンバ蓋に隣接してすぐ下に形成される。上述のように、イオン化ガス領域には混合符号イオンがあり、これはエアロゾル粒子をいずれかの符号で帯電させることができる。イオン化ガス領域の外側で、１つの符号のイオンだけが対電極６０５に向かって移動する。全てのエアゾル粒子が１つの符号の電荷のみで帯電されるように、エアロゾルがイオン化ガス領域の外側の領域で送達されるのが望ましい。高密度堆積ゾーン６１５は、送達マニホールド６１４からのエアロゾルが単一の符号のイオンと接触するようになり、帯電するようになり、堆積チャンバに入る基体６１１上で高い堆積速度を達成する領域である。図６で示されるエアロゾルは基体が侵入するのと同じ側からコーティングチャンバに侵入するが、高率の均一な堆積を達成するために適切である場合は、チャンバの中間または出口側から導入してもよい。個々の基体全体にわたって、そして異なる基体間で均一な堆積を提供するように、高密度堆積ゾーン６１５において時間的に一定な堆積速度を達成することが望ましい。これは、部分的には充分なイオン化電流を提供して、送達マニホールド６２１を出る際にエアロゾルを急速に帯電させ、堆積させることによって達成される。堆積速度の安定性に影響を及ぼし得る他の因子は、流れが粒子を強力にマニホールドから移動させるように、エアロゾルガス供給装置１０３および希釈ガス供給装置１０６から分配マニホールドを通るガス流の速度である。堆積速度の安定性に影響を及ぼし得る別の因子は、エアロゾルを帯電させるために適切なイオンを提供するためのイオナイザガス供給装置１１５、６０９からの流速である。

堆積ゾーンで送達マニホールドの幅にわたって高度の堆積均一性を達成するために、好ましい実施形態は、等間隔の一連のコロナポイントであって、全て高電圧発生器６０２に連結されたコロナポイントを有し得る。コロナポイントはコーティングチャンバおよび送達マニホールドの幅に及ぶ。基体は基体支持体６１２上でチャンバに侵入し、対電極６０５と電気的に接触し、したがって荷電粒子にひきつけられるようにし、高密度堆積ゾーンで高い堆積率を達成する。しかしながら、不完全な帯電、乱流、または他の効果のために、一部のエアロゾル粒子は高密度堆積ゾーンから流出する可能性があり、他の箇所で集める必要があり、その結果、相当な廃棄物および経費が生じる。第１ディメンジョンに沿って送達マニホールド入口から遠く離れて追加のコロナ電極６０１を導入することによって、低密度堆積領域６１６でさらなるエアロゾル粒子を帯電させ、捕捉する機会がある。さらに、基体が出入りするための小さな開口部以外は全ての面で包囲されているコーティングチャンバ１０９の構造は、エアロゾルおよびイオン化ガス領域を閉じ込める。チャンバは非荷電エアロゾルが流出するのを防止し、それが荷電イオンと接触するようになり、堆積される可能性を増加させる。イオンをチャンバに閉じ込めることで、ＨＥＰＡエンクロージャ１２４などの他の表面上に電荷が蓄積するのを防止する。堆積６１７は，基体が送達マニホールド入口から離れて移動する際に、実質的に全てのエアロゾル粒子が捕捉されるまで継続する。高電圧発生器６０２は、コロナ電極６０１と対電極６０６との間に時間的に安定な一定電圧を提供し得るか、または時間的に安定したコンポーネント上に重ねられた時間的に変動するコンポーネントで一定の平均電圧を提供し得る。これは、堆積の均一性および安定性を改善するために有用であり得る。前述の方法を適用することで、様々な適用を支援するために充分高い均一性を達成することができ、（最大厚さ−最小厚さ）／２を基体全体にわたる平均厚さで割ることによって定義され、典型的には２０％である。

本明細書中で記載される装置の収集効率を試験するために、実験を実施し、結果を図７に示す。実験は、一連の金属片を堆積チャンバ内部の対電極６０５上に配置することであった。実験のために、基体支持体６１２を除去し、試験片は固定されていた。試験片は第２ディメンジョンに沿ってチャンバの幅にわたって堆積チャンバの対電極を覆い、チャンバの長さに沿った第１ディメンジョンに沿って狭かった（約２４．５ｍｍ）。試験片を第１ディメンジョンに沿って堆積チャンバの長さ全体に配置し、各試験片を堆積前と、１２０秒間堆積させた後に秤量した。各試験片について集めた質量を、送達マニホールド入口から測定された試験片の中心の位置に対してプロットする。１つの実施形態において、コロナ電極６０１の列を図６におけるように堆積チャンバ蓋６０４中に形成した。コロナ電極７０１の列のおよその位置（送達マニホールド入口から測定）を図中に示す。コロナ電極列で集められた試験片あたりの質量を白抜きの四角の記号７０２で示す。

試験片あたりの質量は、高密度堆積領域６１５中の送達マニホールド入口付近で最高である。試験片あたりの質量は減少し、低密度堆積ゾーン６１６中に移動するが、ポリマーは依然としてこのゾーンでも集められる。別の実施形態では、コロナ電極の列ではなく三角格子を電極取付板上に作成した。コロナアレイ７０３のおよその位置を図中に示す。アレイ実施形態について集められた試験片あたりの質量を白抜きの三角形記号７０４プロットする。結果はコロナ列と類似している。どちらの場合も、堆積チャンバの末端から出現する粒子エアロゾルはないことが視覚的に観察され、コロナ電極の拡張されたセットは視覚的に１００％の収集効率をもたらすことを示す。

本開示は２以上の発明を記載し、開示する。発明は、提出されたものだけでなく、本開示に基づく任意の特許出願の手続処理中に開発されたものとして、本文書または関連する文書の請求項に記載される。本発明者らは、その後に確定されるように、先行技術の範囲に対する様々な発明のすべてを請求することを意図する。本明細書中で記載される特徴は本明細書中で開示される各発明に必須ではない。したがって、本発明者らは、本明細書中で記載されるが、本開示に基づく任意の特許の任意の特定の請求項で請求されない特徴は、そのような請求項に組み込まれるべきではないことを意図する。あるいは、ある実施形態において、各特徴の恩恵および利点を享受するために、独立した特徴を組み合わせることができることが企図される。

例えば、以下の異なる特徴はそれぞれ潜在的に互いに別個であり、単独で、または任意の１つの他のものもしくは記載された特徴の任意のサブコンビネーションと組み合わせて用いることができる。粒子のエアロゾルを発生させる固体ポリマーの供給物を使用すること；互いに相隔たる複数のイオナイザを使用して、それらが堆積される基体に対して異なる位置でイオンを形成すること；基体を静止状態に保持するか、または基体を、特に複数のイオナイザが分配されている方向に移動させること；粒子がイオナイザガスキャビティに侵入するのを防止する圧力でイオナイザガスを提供することができるイオナイザガスキャビティ中にイオナイザを維持すること；イオン化される粒子のエアロゾルを、ガス分子がその中でイオン化されるイオン化ゾーンの外側で提供し、それによってイオナイザ電極が荷電粒子で汚染されるのを防止すること；基体上に堆積された粒子を加熱して、それらを薄層に流入させること；所望の層厚さの５倍よりも小さい粒子を堆積させること；標的基体、イオン化ゾーンおよび粒子のエアロゾルをコーティングチャンバ内に閉じ込め、そのチャンバ中には電界も提供し、全て電界の影響下にあるイオナイザの分布性および複数の分配されたイオナイザを通過する基体の運動によって、実質的に全ての粒子を基体に向かわせること；その上で移動する基体を輸送するために紙ロールを使用すること；紙ロールを湿らせて、その上の基体に対して導電性を確立すること；イオン化ガスおよびエアロゾルガスについて異なるガスを使用すること；２以上の異なるポリマーを使用して、粒子の２以上の異なるエアロゾル粒子を発生させ、基体上に堆積する前にこれを混合することができるか、または層に隣接する基体上に堆積させることができ、これを連続して、または同時に加熱し、流動させることができ、それによって層間の混合ゾーンを確立するか、または層間の分離を維持すること；異なるイオナイザの近くに異なるレベルの電界を確立すること；基体の運動の方向に沿ってイオナイザを等間隔または不均等に間隔をあける；そして移動する基体の運動方向に対してコーティングチャンバ内の任意の位置で粒子のエアロゾルを提供すること。

装置のいくつかのアセンブリ、またはステップ群は、本明細書中では発明と称される。しかしながら、特に１つの特許出願、すなわち発明の単一性で審査される発明の数に関する法律および規則によって想定されるように、これはそのようなアセンブリまたは群が必ずしも特許上異なる発明であることを認めるものではない。発明の実施形態を述べる簡単な方法であることが意図される。

要約書を提出する。この要約書は、審査官および他の研究者が技術上の開示の主題を速やかに理解することができるようにする要約書を要求する規則にしたがって提供するものである。それは、特許庁の規則によって約束されるように、請求項の範囲または意味を解釈または制限するために使用されないという了解の下で提出される。

先の考察は例示的であると理解されるべきであり、どんな意味でも限定するものとみなされるべきではない。本発明はその好ましい実施形態を参照して特に示され、記載されるが、形状および詳細の様々な変更が請求項によって規定される発明の趣旨および範囲から逸脱することなくなされることができることは、当業者には理解されるであろう。

対応する構造、材料、作用および全ての手段またはステップの同等物ならびに以下の請求項における機能要素は、特に請求される他の請求される要素と組み合わせて機能を果たすための任意の構造、材料、または作用を含むことが意図される。

（発明の態様）
本発明の以下の態様は、本明細書中で記載されることを意図され、この節はそれらが言及されることを保証する。それらは態様と呼ばれ、請求項と類似しているように見えるが、請求項ではない。しかしながら、将来のある時点で、本出願者らはこれや任意の関連出願でこれらのありとあらゆる態様を請求する権利を留保する。

１．室温で固体であるポリマーの層であって、特定の厚さを有する層を基体上に堆積せるための装置であって、
ａ．固体ポリマー供給装置、
ｂ．前記ポリマー供給装置と連結され、固体ポリマーを溶融させて液体にするような構成の第１ヒータ（発熱体）、
ｃ．液体ポリマーから形成することができる粒子のエアロゾルのエアロゾル供給装置であって、前記粒子の大多数が前記特定の厚さの５倍よりも小さなサイズである、エアロゾル供給装置、
ｄ．以下でイオナイザと指定されるイオン化ガス分子の供給装置、
ｅ．前記粒子の少なくとも一部が帯電させ得るように前記イオン化ガス分子および前記エアロゾル粒子を接近させることができるように配置された前記エアロゾル供給装置および前記イオナイザ、
ｆ．その上で基体が支持され得る、基体支持体、
ｇ．荷電粒子を前記基体支持体上の基体へと向けることができる電界を発生させることができる、電界発生器、および
ｈ．前記基体支持体によって支持される基体を、前記基体と接触した粒子を軟化させる程度まで、前記粒子が融合し、前記特定の厚さを有するポリマー層を形成する程度まで加熱することができる、第２ヒータ
を含む、装置。

２．態様１の装置であって、前記イオナイザのすべてが複数のイオナイザを構成するように、第１ディメンジョンに沿って第１イオナイザから隔たった少なくとも１つのさらなるイオナイザをさらに含む、装置。

３．態様１または２の装置であって、前記イオナイザガス分子および前記エアロゾル粒子を近接して維持することができ、したがって実質的にすべての前記粒子が帯電され得るように、前記エアロゾル供給装置および前記イオナイザと連結されたコーティングチャンバをさらに含む、装置。

４．態様１〜３のいずれかの装置であって、前記基体支持体が第１ディメンジョンに沿って移動することができる可動性支持体を含み、前記電界が、荷電粒子を基体に向かわせるために充分な大きさであり、前記可動性支持体の動きに関して少なくとも２つの前記イオナイザの第１ディメンジョンに沿って下流に位置する、装置。

５．基体上に粒子を堆積させるための装置であって、
ａ．粒子のエアロゾルのエアロゾル供給装置、
ｂ．以下で複数のイオナイザと指定され、第１ディメンジョンに沿って配列される、イオン化ガス分子の複数の供給装置、
ｃ．前記イオン化ガス分子および前記エアロゾル粒子を近接して維持することができ、実質的に全ての前記粒子が帯電し得るように、前記エアロゾル供給装置および前記イオナイザに連結されたコーティングチャンバ、
ｄ．その上に基体を配置することができ、前記第１ディメンジョンに沿って運動させることができる、可動性基体支持体（ｍｏｖａｂｌｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｕｐｐｏｒｔ）
、および
ｅ．荷電粒子を前記基体支持体上の基体に向けることができる電界をそこで発生させることができる電界発生器であって、前記電界が荷電粒子を基体に向かわせるために充分な大きさであり、前記電界が、前記可動性支持体の運動に関して、少なくとも２つの前記イオナイザの前記第１ディメンジョンに沿って下流に位置する、電界発生器
を含む、装置。
６．態様５の装置であって、
ａ．室温で固体であるポリマー材料を保持するような構成の、固体ポリマー供給装置、および
ｂ．ポリマー供給装置に連結され、固体ポリマーを溶融させて液体にするように構成された、第１ヒータ（発熱体）
をさらに含む、装置。

７．態様６の装置であって、さらに、前記粒子が特定の厚さ以下の厚さを有する基体上のポリマー層に形成され、
ａ．前記液体ポリマーから形成することができる粒子のエアロゾルの供給装置であって、前記粒子の大多数が前記特定の厚さの５倍より小さなサイズである、供給装置、
ｂ．第２ヒータであって、ここで前記基体支持体によって支持される基体を、前記基体と接触する任意の粒子を軟化させる程度まで、粒子が融合し、前記特定の厚さを有するポリマーを形成する程度まで加熱することができる、ヒータ
をさらに含む、装置。

８．態様４および７のいずれかの装置であって、冷却ステージをさらに含み、ここで任意の溶融したポリマーが凝固する、装置。態様のみ。

９．態様８の装置であって、前記冷却ステージが室温より約１０℃低い温度から室温より約１０℃高い温度で動作する、装置。

１０．態様１〜４および７〜９のいずれかの装置であって、前記特定の層厚さが約０．１ミクロン〜約１０ミクロンである、装置。

１１．態様１〜４および７〜９のいずれかの装置であって、前記特定の層厚さが約１ミクロン〜約４ミクロンである、装置。

１２．前記態様のいずれかの装置であって、前記基体が平面を含む、装置。

１３．前記態様のいずれかの装置であって、前記基体がシリコンウエハを含む、装置。

１４．態様１〜３および７〜１３のいずれかの装置であって、軟化した粒子の前記層が、平均から約＋／−２０％未満の（最大値−最小値）／２の厚さのばらつきを有する層を有する、装置。

１５．前記態様のいずれかの装置であって、少なくとも１つのイオナイザがコロナポイントチャージャ（ｃｏｒｏｎａ ｐｏｉｎｔ ｃｈａｒｇｅｒ）を含む、装置。

１６．態様１５の装置であって、前記ポイントチャージャに隣接してディフューザ（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）をさらに含む、装置。

１７．態様１〜１５のいずれかの装置であって、少なくとも１つのイオナイザが拡張されたコロナチャージャを含む、装置。

１８．態様１７の装置であって、前記拡張されたコロナチャージャがワイヤを含む、装置。

１９．態様１７の装置であって、前記拡張されたコロナチャージャが、第１ディメンジョンに対してほぼ垂直である第２ディメンジョンに沿って相隔たる複数のコロナポイントを含む、装置。

２０．態様２〜１４および１７〜１９のいずれかの装置であって、前記複数のイオナイザが、第１ディメンジョンに沿って相隔たる別個の装置を含む、装置。

２１．態様２〜１４および１７〜１９のいずれかの装置であって、前記複数のイオン化装置が第１ディメンジョンに沿って伸びる連続した装置を含む、装置。

２２．態様４〜２１のいずれかの装置であって、前記可動性支持体が紙を含む、装置。

２３．態様４〜２２のいずれかの装置であって、基体全体が隣接する各イオナイザを通過するように、前記第１ディメンジョンに沿って基体を輸送するように前記可動性支持体が配置される、装置。

２４．態様２３の装置であって、前記イオナイザが、第１および少なくとも１つのさらなるイオナイザと第１ディメンジョンに沿って配置され、前記エアロゾル供給装置が、前記第１イオナイザ付近の前記基体にエアロゾル粒子を提供するように配置される、装置。

２５．態様４〜２４のいずれかの装置であって、エアロゾル粒子を前記コーティングチャンバ内に供給することができるように、前記コーティングチャンバが前記可動基体支持体の少なくとも一部、前記イオナイザおよび前記エアロゾル供給装置に連結されたポートを収容する、装置。

２６．態様２、５〜１４および１７〜２５のいずれかの装置であって、各イオナイザと前記基体との間の電界がイオナイザによって異なるように、前記イオナイザが配置されている、装置。

２７．態様２０の装置であって、エアロゾルが前記基体に提供される場所に近いほど隣接するイオナイザ間の間隔が小さくなるように、前記イオナイザが第１ディメンジョンに沿って不均等に分配される、装置。

２８．前記態様のいずれかの装置であって、各イオナイザが関連するイオン化ゾーンを有し、さらに、粒子を前記イオン化ゾーンの外側でイオン化ガス分子と近接させることができるように、前記エアロゾル供給装置が各イオナイザに対して配置される、装置。

２９．前記態様のいずれかの装置であって、前記エアロゾル供給装置がエアロゾルガスを供給するように構成され、前記イオナイザが前記エアロゾルガスと異なるイオナイザガスを供給するように構成される、装置。

３０．態様２９の装置であって、前記イオナイザガスが不活性ガスを含む、装置。

３１．態様２９の装置であって、前記不活性ガスがアルゴンを含む、装置。

３２．態様１〜４、および７〜３１のいずれかの装置であって、第２の固体ポリマー供給装置、前記第２ポリマー供給装置に連結されたヒータおよび前記第２ポリマーの粒子のエアロゾルのエアロゾル供給装置をさらに含み、すべては、前記第２ポリマー粒子のエアロゾルも帯電させることができ、前記基体に向かわせることができ、軟化させることができ、融合させて、前記特定の厚さを有するポリマー層を形成することができるように配置されている、装置。

３３．態様３２の装置であって、前記ポリマー層が前記第１ポリマーの融合粒子と前記第２ポリマーの融合粒子とを単一層内に含むように、前記第２エアロゾル供給装置が前記第２エアロゾルを前記第１エアロゾルと混合するように配置される、装置。

３４．態様３２の装置であって、前記第２ポリマーの層が前記第１ポリマーの層を覆うように、前記第１エアロゾルの前記粒子が前記基体に向けられた後の時間および場所で、前記第２エアロゾル供給装置が前記第２のエアロゾルの粒子を前記基体に向かわせるように配置された、装置。

３５．態様３２〜３４のいずれかの装置であって、前記第１ポリマーおよび前記第２ポリマーが組成で互いに異なる、装置。

３６．態様３２〜３４のいずれかの装置であって、第１ポリマーおよび第２ポリマーが互いに同じ組成を有する、装置。

３７．粒子のエアロゾルの存在下でガス分子をイオン化させるための装置であって、
ａ．コロナ電極、
ｂ．ｉ．Ａ．チャンバ面および表面であって、前記コロナ電極が取り付けられた表面、
Ｂ．コロナガスキャビティであって、その中に前記コロナ電極が伸び、前記コロナガスキャビティから前記チャンバ面へと通過するコロナガスオリフィスに連結された、コロナガスキャビティ
を含む蓋、
ｉｉ．キャビティであって、その中に粒子のエアロゾルを提供することができ、その中に前記コロナ電極が伸びていないキャビティ
を含むコーティングチャンバ、
ｃ．前記コロナガスキャビティと連結された導管であって、それを通して、粒子が前記コロナガスオリフィスから前記コロナガスキャビティに流入するのを防止するために充分な速度でコロナガスを供給することができる、導管、および
ｄ．前記電極に対する電気連結器（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｅ）であって、前記電極で電圧を確立して、前記コロナガスキャビティの内部でイオンが生じるように、前記コロナガスと協同して前記コロナガスオリフィスを通して前記イオンを放出させるために、これに電圧源を連結することができる、電気連結器
を含む、装置。

３８．室温で固体であるポリマーの層であって、特定の厚さを有する層を基体上に堆積させるための方法であって、
ａ．ある量の固体ポリマーを提供し、
ｂ．固体ポリマーが液体になるように固体ポリマーを加熱し、
ｃ．前記液体ポリマーから、ポリマー粒子であって、粒子の大多数が特定の厚さの５倍より小さなサイズである粒子のエアロゾルを形成し、
ｄ．ガスの分子をイオン化させて、イオン化ガス分子を生成させ、
ｅ．前記粒子の少なくとも一部が帯電し得るように、前記イオン化ガス分子を前記エアロゾルの粒子と充分近接させ、
ｆ．支持体上に基体を提供し、
ｇ．電界を生成させ、荷電粒子を前記基体支持体上の前記基体へと向かわせるように前記電界を配置、構成し、
ｈ．前記基体と接触した粒子を軟化させる程度まで、前記粒子が融合し、前記特定の厚さを有するポリマー層を形成する程度まで、前記基体を加熱することを含む、方法。

３９．態様３８の方法であって、ガスの分子をイオン化させる前記ステップが、第１ディメンジョンに沿って互いに相隔たる複数の位置の複数のイオナイザでガスの分子をイオン化させることを含む、方法。

４０．態様３８および３９のいずれかの方法であって、実質的に全ての前記粒子が帯電するように、前記イオン化分子をエアロゾルの粒子と近接させる前記ステップがコーティングチャンバ中で実施される、方法。

４１．態様３８〜４０のいずれかの方法であって、前記粒子を前記基体に向かわせながら、荷電粒子を基体に向かわせるために充分な大きさであり、前記可動性支持体の運動に関して、前記粒子が帯電するようになるステップを実施する少なくとも２つの位置の第１ディメンジョンに沿って下流に位置する電界を使用して、前記第１ディメンジョンに沿って前記基体を移動させるステップをさらに含む、方法。

４２．基体上に粒子を堆積させるための方法であって、
ａ．エアロゾルガス中の粒子のエアロゾルを供給し、
ｂ．第１ディメンジョンに沿って配列された複数の静電イオン化装置を使用し、イオナイザガスのガス分子をイオン化して、イオン化ガス分子を生成させ、
ｃ．コーティングチャンバ中で、粒子の少なくとも一部が帯電するようになるように、イオン化分子をエアロゾルの粒子と近接させ、
ｄ．基体を可動性支持体上に提供し、前記基体を第１ディメンジョンに沿って移動させ、
ｅ．荷電粒子を前記基体に向かわせる電界であって、荷電粒子を基体に向かわせるために充分な大きさであり、前記可動性支持体の運動に関して、少なくとも２つの前記イオナイザの前記第１ディメンジョン沿って下流に位置する電界を生じさせ、それによって、前記基体上に粒子を堆積させることを含む、方法。

４３．態様４２の方法であって、粒子のエアロゾルを提供する前記ステップが、
ａ．ある量の固体ポリマーを提供し、
ｂ．前記固体ポリマーが液体になるように加熱し、
ｃ．前記液体ポリマーからポリマー粒子のエアロゾルを形成することを含む、方法。

４４．態様４３の方法であって、さらに、前記粒子が、特定の厚さ以下の厚さを有する、前記基体上のポリマー層に成形され、
ａ．ポリマー粒子のエアロゾルを形成する前記ステップが、粒子のエアロゾルを形成することを含み、前記粒子の大多数が特定の厚さの５倍より小さなサイズであり、
ｂ．前記基体と接触する任意の粒子を、前記粒子が融合し、前記特定の厚さを有するポリマー層を形成する程度まで加熱するステップをさらに含む、方法。

４５．態様３８〜４１および４４のいずれかの方法であって、前記特定の層厚さが約０．１ミクロン〜約１０ミクロンである、方法。

４６．態様３８〜４１および４４のいずれかの方法であって、前記特定の層厚さが約１ミクロン〜約４ミクロンである、方法。

４７．態様３８〜４６のいずれかの方法であって、前記基体が平面を含む、方法。

４８．態様３８〜４７のいずれかの方法であって、前記基体がシリコンウエハを含む、方法。

４９．態様３８〜４１および４４〜４８のいずれかの方法であって、軟化した粒子の前記層が、平均から約＋／−２０％未満の（最大値−最小値）／２の厚さのばらつきを有する層を有する、方法。

５０．態様３８〜４９のいずれかの方法であって少なくとも１つのイオナイザがコロナポイントチャージャを含む、方法。

５１．態様３８〜４９のいずれかの方法であって、少なくとも１つのイオナイザが拡張されたコロナチャージャを含む、方法。

５２．態様５１の方法であって、前記拡張されたコロナチャージャがワイヤを含む、方法。

５３．態様５１の方法であって、拡張されたコロナチャージャが、前記第１ディメンジョンに対してほぼ垂直である第２ディメンジョンに沿って相隔たる複数のコロナポイントを含む、方法。

５４．態様３９〜５３のいずれかの方法であって、複数のイオナイザが、前記第１ディメンジョンに沿って相隔たった別個のデバイスを含む、方法。

５５．態様４１〜５４のいずれかの方法であって、前記第１ディメンジョンに沿って前記基体を移動させるステップが、基体全体が隣接する各イオナイザを通過するように前記基体を移動させることを含む、方法。

５６．態様４１〜５５のいずれかの方法であって、エアロゾル粒子を提供する前記ステップが前記コーティングチャンバ内で実施されるように、前記コーティングチャンバが、前記可動基体支持体の少なくとも一部、前記イオナイザ、および前記エアロゾル供給装置に連結されたポートを収容する、方法。

５７．態様３９〜５６のいずれかの方法であって、電界を提供する前記ステップが、各イオナイザと前記基体との間の電界に電界を提供することを含み、この電界がイオナイザによって異なる、方法。

５８．態様３９〜５７のいずれかの方法であって、エアロゾルが前記基体に提供される場所に近くなるほど隣接するイオナイザ間の間隔が小さくなるように、前記イオナイザが第１ディメンジョンに沿って不均等に分配される、方法。

５９．態様３９〜５８のいずれかの方法であって、イオン化がイオナイザで起こり、各イオナイザがそれに関連したイオン化ゾーンを有し、さらに、粒子をイオン化ガス分子に近接させる前記ステップが前記イオン化ゾーンの外側で実施される、方法。

６０．態様３８〜５９のいずれかの方法であって、ガス分子をイオン化する前記ステップが、前記エアロゾルガスとは異なるガスの分子をイオン化することを含む、方法。

６１．態様６０の方法であって、前記イオナイザガスが不活性ガスを含む、方法。

６２．態様６０の方法であって、前記イオナイザガスがアルゴンを含む、方法。

６３．態様３８〜４１および４４〜６２のいずれかの方法であって、第２ポリマーの粒子を帯電させる第２ポリマーのエアロゾルを提供し、それらを前記基体に向かわせ、前記第２ポリマーの前記粒子を軟化させ、融合させて、前記特定の厚さを有するポリマー層を形成することをさらに含む、方法。

６４．態様６３の方法であって、前記ポリマー層が前記第１ポリマーの融合粒子および前記第２ポリマーの融合粒子を単一層内に含むように、第２エアロゾルを提供する前記ステップを実施して、前記第２エアロゾルを前記第１エアロゾルと混合する、方法。

６５．態様６３の方法であって、前記第２ポリマーの層が前記第１ポリマーの層を覆うように、前記第１ポリマーの前記粒子が前記基体へ向けられた後の時点および位置で、前記第２エアロゾルを提供する前記ステップを実施して、前記第２エアロゾルを前記基体に提供する、方法。

６６．態様６３〜６５のいずれかの方法であって、前記第１ポリマーおよび前記第２ポリマーが互いに組成が異なる、方法。

６７．態様６３〜６５のいずれかの方法であって、前記第１ポリマーおよび前記第２ポリマーが互いに同じ組成を有する、方法。

Claims (22)

1. 室温で固体であるポリマーの層であって、特定の最終厚さを有する層を基体上に堆積させるための装置であって、
   ａ．固体ポリマー供給装置と、
   ｂ．前記ポリマー供給装置に連結され、固体ポリマーを溶融させて液体にするとともに前記液体を高温に維持するように構成された、発熱体と、
   ｃ．前記固体ポリマー供給装置及び前記発熱体に連結され、前記発熱体によって溶解された液体ポリマーからの液体粒子のエアロゾルを形成するように構成されたエアロゾル発生器であって、前記液体粒子の大多数が前記特定の最終厚さの５倍よりも小さなサイズである、エアロゾル発生器と、
   ｄ．イオン化可能なガス分子をイオナイザ位置に送達するように構成された、イオン化可能なガス分子のガス供給装置と、
   ｅ．前記イオナイザ位置に配置された、コロナイオナイザ電極と、
   ｆ．前記コロナイオナイザ電極に電気的に連結され、前記イオナイザ位置に送達されたガス分子をイオン化するように前記コロナイオナイザ電極に電圧を提供するように構成された、電界発生器と、
   ｇ．分配マニホールドによって前記エアロゾル発生器に連結され、前記エアロゾル発生器によって形成されたエアロゾル粒子を堆積ゾーンに送達するように構成された出口を有する送達マニホールドであって、前記堆積ゾーンでは、エアロゾル粒子がイオン化ガス分子と混合して少なくともある程度の粒子が帯電され、前記分配マニホールドが、固体粒子として粒子が凝固するように前記液体粒子からの熱を除去するように形成及び配置された、送達マニホールドと、
   ｈ．前記送達マニホールドの出口に隣接配置された可動性の基体支持体であって、前記基体支持体上に支持された基体を第１ディメンジョンに沿って前記堆積ゾーンから流動ステージに移動させるように構成され、前記流動ステージは前記堆積ゾーンから隔たっている、可動性の基体支持体と、
   ｉ．前記電界発生器に連結された対電極であって、前記基体支持体が前記対電極と前記コロナイオナイザ電極との間に位置するように配置された、対電極と、を備え、
   ｊ．前記電界発生器は、荷電固体粒子を前記基体支持体上に支持された基体へと向かわせるように配置された前記対電極と前記コロナイオナイザ電極との間に電界を発生させるようにさらに構成され、
   前記装置は、
   ｋ．前記流動ステージ内に配置されるとともに前記基体支持体に熱的に連結され、前記基体上の固体粒子が軟化して、軟化した粒子が融合して、特定の最終厚さを有する連続したポリマー層を形成する程度まで十分な熱を前記基板支持体に与えるように構成されたヒータをさらに備えることを特徴とする装置。
2. 前記ガス供給装置は、少なくとも１つの追加のイオナイザ位置でイオン化可能なガス分子を供給するように構成され、前記少なくとも１つの追加のイオナイザ位置は、前記第１ディメンジョンに沿って前記イオナイザ位置から隔たっており、
   少なくとも１つの追加のイオナイザ位置の各々に、イオナイザ電極をさらに備え、前記イオナイザ電極の全てが一緒に複数のイオナイザ電極を構成することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 実質的に全ての前記粒子が帯電し得るのに十分な程度に、前記イオン化ガス分子および前記エアロゾル粒子が混合するように、エアロゾル発生器および前記イオナイザ電極に連結されたコーティングチャンバをさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の装置。
4. 前記基体支持体が、第１ディメンジョンに沿って移動するように構成された可動性支持体を含み、前記電界発生器は、各イオナイザ電極と前記対電極との間に電界を発生させるようにさらに構成され、前記電界が荷電粒子を、前記堆積ゾーンに位置する、及び、前記第１ディメンジョンに沿って前記堆積ゾーンから隔たって位置する前記基体に向かわせるために充分な大きさであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記特定の最終厚さが０．１ミクロン〜１０ミクロンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 融合した粒子の層が、平均から＋／−２０％未満の（最大値−最小値）／２の最終厚さのばらつきを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記イオナイザ電極がコロナポイントチャージャを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記イオナイザが間隔的に拡張されたコロナチャージャを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
9. 前記拡張されたコロナチャージャがワイヤを含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 前記拡張されたコロナチャージャが第１ディメンジョンに対して垂直な第２ディメンジョンで相隔たる複数のコロナポイントを含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
11. 前記複数のイオナイザ電極が第１ディメンジョンに沿って相隔たる別個のデバイスを含むことを特徴とする請求項２記載の装置。
12. 前記可動性支持体が紙を含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
13. 基体全体が各イオナイザ電極に隣接して通過するように第１ディメンジョンに沿って基体を輸送するように前記可動性支持体が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
14. エアロゾル粒子をコーティングチャンバ内に提供することができるように、前記コーティングチャンバが前記可動基体支持体の少なくとも一部、前記イオナイザ電極、および前記エアロゾル発生器に連結されたポートを収容することを特徴とする請求項４記載の装置。
15. 前記複数のイオナイザ電極におけるイオナイザ電極間の前記第１ディメンジョンに沿った間隔が不均等であるように前記イオナイザ電極が配列されていることを特徴とする請求項２記載の装置。
16. 前記イオナイザ電極がそれと関連したイオン化ゾーンを有し、さらに、粒子を前記イオン化ゾーンの外側のイオン化ガス分子と混合するように、前記エアロゾル発生器が前記イオナイザ電極に対して配置されることを特徴とする請求項１記載の装置。
17. 前記エアロゾル発生器が、エアロゾルガスを供給するように構成され、イオン化可能なガス分子の前記ガス供給装置が、前記エアロゾルガスとは異なるガスのイオン化可能な分子を供給するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の装置。
18. 前記イオン化可能なガスが不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 第２固体ポリマー供給装置、前記第２ポリマー供給装置に連結された発熱体および第２ポリマー粒子のエアロゾルのエアロゾル発生器をさらに含み、全てが、第２ポリマー粒子のエアロゾルも帯電させることができ、基体に向かわせることができ、軟化され、融合して、特定の最終厚さを有するポリマー層を形成するように配置されたことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記第２ポリマー層が前記第１ポリマー層を覆うように、前記第１エアロゾル粒子が前記基体に向けられた後の時点および位置で前記第２エアロゾル粒子を前記基体に向かわせるように、前記第２エアロゾル発生器が配置されることを特徴とする請求項１９記載の装置。
21. ａ．前記コーティングチャンバが、
    ｉ．蓋であって、
    Ａ．チャンバ面および表面であって、前記コロナイオナイザ電極が取り付けられる表面と、
    Ｂ．イオナイザガスキャビティであって、その中にコロナイオナイザ電極が伸び、前記イオナイザガスキャビティから前記チャンバ面へと通過するイオナイザガスオリフィスに連結された、イオナイザガスキャビティと、を含む蓋、と
    ｉｉ．その中に粒子のエアロゾルを提供することができ、その中にコロナイオナイザ電極が伸びていない、キャビティと、を備え、
    ｂ．当該装置が、
    ｉ．前記イオナイザガスキャビティと連結された導管であって、粒子が前記イオナイザガスオリフィスを通って前記イオナイザガスキャビティに侵入することを防止するために充分な速度でイオナイザガスを供給することができる、導管をさらに備え、
    ｉｉ．前記電界発生器及び前記コロナイオナイザ電極は、電極で電圧を生じさせて、前記イオナイザガスキャビティの内部でイオンを形成し、前記イオナイザガスと協同して前記イオナイザガスオリフィスを通って前記イオンを放出するように、連結していることを特徴とする請求項３記載の装置。
22. 室温で固体であるポリマーの層であって、特定の最終厚さを有する層を基体上に堆積させるための方法であって、
    ａ．ある量の固体ポリマーを提供し、
    ｂ．固体ポリマーが液体になるように固体ポリマーを加熱し、
    ｃ．液体ポリマーから液体ポリマー粒子のエアロゾルを形成し、前記粒子の大多数が特定の最終厚さの５倍より小さなサイズであり、
    ｄ．ガスの分子をイオン化させて、イオン化ガス分子を生成させ、
    ｅ．粒子の少なくとも一部が帯電するように、前記イオン化ガス分子をエアロゾル粒子と充分近接させ、
    ｆ．分配マニホールドによってエアロゾル発生器に連結され、前記エアロゾル発生器によって形成されたエアロゾル粒子を堆積ゾーンに送達するように構成された出口を有する送達マニホールドと、固体粒子として粒子が凝固するように前記液体粒子からの熱を除去するように形成及び配置された前記分配マニホールドを提供し、
    ｇ．支持体上に基体を提供し、
    ｈ．電界を生成させ、荷電固体粒子を前記基体支持体上の前記基体へと向かわせるように前記電界を配置、構成し、
    ｉ．前記粒子が前記基体上に向かわされた後、前記基体と接触した固体粒子を軟化させる程度まで、また、前記粒子が融解及び融合し、前記特定の最終厚さを有するポリマー層を形成する程度まで、前記基体を加熱することを含むことを特徴とする方法。

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