(57)【要約】  本発明は、フィルム層で基材（６）をコーティングする方法において、装置が、熱可塑性フィルム層材料（４）を塗布するための塗布手段（１）と、フィルム層を形成するためにフィルム層材料（４）を基材（６）に分布するための分布手段とを有することを特徴とする方法に関する。さらに、本発明は、対応する装置に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材（６）をコーティングするフィルム層によって基材（６）をコーティングする方法において、該フィルム層のフィルム層材料（４）が熱可塑性樹脂であり、該熱可塑性樹脂を塗布手段によって塗布することを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
フィルム層材料（４）が、８０％未満、特に６０％未満、有利には４０％未満、さらにより好ましくは２０％未満、最も好ましくは１％未満の溶媒割合を有し、極めて好ましくは無溶媒である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フィルム層でコーティングされた基材（６）を、該フィルム層の硬化後に別の基材と接合する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
基材（６）を、フィルム層材料（４）の塗布中に回転する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
第一の基材（６）及び／又は第二の基材を、フィルム層材料（４）の塗布中に、特に、異なる、特に、有利には同心円の中心部（５）から縁部領域（１１）に向かって減少する加熱温度で加熱する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
基材（６）をフィルム層でコーティングするための装置において、該装置が、熱可塑性フィルム層材料（４）を塗布するための塗布手段（１）と、フィルム層を形成するために基材（６）にフィルム層材料（４）を分布するための分布手段とを有することを特徴とする、前記装置。
【請求項７】
塗布手段（１）が、少なくとも１つの押出機デバイス（１）を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
分布手段が、フィルム層材料（４）の塗布中に第一の基材（６）及び／又は第二の基材を回転するための回転手段を有する、請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
分布手段が、フィルム層材料（４）の塗布中に第一の基材（６）及び／又は第二の基材を加熱するための加熱手段を有する、請求項６から８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
加熱手段が、第一の基材（６）及び／又は第二の基材に、異なる、特に同心円の中心部（５）から縁部領域（１１）に向かって減少する加熱温度をかけることができるように構成されている、請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の方法及び請求項１０に記載の装置に関する。
【０００２】
従来技術では、基材の表面へのポリマーの塗布(Aufbringung)は以下のとおり行われる。基材、特にウェハは、その下面が、真空吸引システムによって、水平回転板、すなわち、サンプルホルダー（英語：チャック）に固定される。ウェハの中心部上方の計量デバイスにより、溶媒が混ぜられているポリマー溶液（以下ではフィルム層材料とのみ呼ぶ）の予め定義された量が塗布される。その際、フィルム層厚は、ポリマー溶液の粘度、回転速度、回転加速度及び回転コーティングの処理時間に依存する。最終回転速度及び処理時間は、所望の結果に応じてスピンコーターで制御され、かつフィルム層材料は、送出点、つまり、基材の同心円のほぼ中心部から基材の半径方向に対称な縁部領域に向かって分布される。その際、余分なフィルム層材料が生じた場合は、遠心力で基材から振り落とされる。通例、このために、溶媒含有ポリマー溶液が使用される。この場合、溶媒分は、粘度を低下させる働きをし、ひいてはポリマー溶液がウェハに均一に分布されることを補うものである。粘度の低下が、フィルム層の製造を促進する。ウェハのすべての領域にわたるポリマー溶液の粘度の低下によって、とりわけ多量の余分な材料が基材の縁部を越えて遠心力で振り落とされる。安定したフィルム層を製造することができるためには、次の工程で、ポリマー溶液中で結合した溶媒を除去する必要がある。溶媒の一部が、スピンコート中に直接揮発する。残留溶媒濃度は、引き続くベークアウト(Ausheizen)（英語：ソフトベーク）によって、時間をかけてほぼゼロ近辺に減少される。これは、平面で一体型のベークアウトゾーンによって行われ、該ゾーンは、サンプルホルダーの全面積にわたり、かつ被処理基材の寸法を少なくとも有するか又はそれより僅かに大きい。フィルム層厚の潜在的に非常に良好な均質性及び可能な短いサイクル時間が、マイクロエレクトロニクスにおけるスピンコートを、フィルム層の極めて頻繁に用いられる製造方法たらしめている。
【０００３】
基材は、高い割合の溶媒が溶解したポリマー溶液で回転コーティングされる。 安定したフィルム層を製造するためには、まず、フィルム層材料を均一に分布する必要がある。
【０００４】
溶媒を均一に分布するためには、被加工基材が配置されているサンプルホルダーが回転運動させられる。これにより、基材の全表面にわたってフィルム層材料が分布される。この場合、サンプルホルダーの同心円の中心部は、基材の半径方向の回転軸をなす。
【０００５】
フィルム層材料の分布は、特に、ポリマー溶液の粘度及び該溶液中に含まれる溶媒分、回転コーティングの加速度、回転速度及び処理時間により影響される。基本的には、フィルム層材料の最適な分布を達成するためには、粘度の増大に応じて回転速度が増大しなければならないと言える。
【０００６】
基本的には、回転コーティング中、フィルム層の製造のために実際に必要とされるよりも多くのフィルム層材料が用いられなければならない。現在適用されているような回転コーティングでは、基材の半径方向に対称な縁部領域に存在するフィルム層材料が遠心力でより多く振り落とされることになる。この場合、溶媒分及びそこから生じる粘度に応じて、フィルム層材料をより多く用いることが考慮されなければならず、最も好適な場合には、用いられるフィルム層材料を倍増させる必要がある。しかし、特定の場合には、４倍以上のフィルム層材料を用いることが必要なこともあり、これは見過ごすことのできないコスト要因となる。
【０００７】
遠心力で振り落とされたフィルム層材料は、汚染が排除され得ないことから、再利用することができない。フィルム層における溶媒分が高いと接合プロセスが妨げられることになることから、これを減らす必要がある。これは、回転速度を追加的に高めるだけでなく、ベークアウト温度を高めることによっても、又は両方を組み合わせることによっても行われることができる。しかしながら、回転速度を高めることで、基材縁部を越えて遠心力により振り落とされるフィルム層材料の部分がさらに増大し、層厚の変化が起こることになる。
【０００８】
基本的には、遠心力により振り落とされる間、残留溶媒濃度がまず急激に下がり、それから、特にフィルム層厚に依存し、かつ、より高い温度ではじめてさらに低下し得る値で飽和することが重要である。これを達成するためには、溶媒をさらに減少させることができるベークアウトが行われる。ベークアウト自体も、この処理は異なる温度ステップで実施されなければならないことから簡単なものではない。加熱が速すぎる場合に発生する気泡の形成を防止するためには、異なる温度ステップが必要である。ベークアウトされるべき溶媒の量は、主としてフィルム層厚により決められることから、フィルム層の厚さが増大するにつれて、個々のフィルム層において存在する溶媒をベークアウトするのに費やされる時間も比例して増大することに留意されたい。
【０００９】
逆に、自明のように、形成されるフィルム層が薄ければ薄いほど、それに応じてベークアウト時間は短くなる。しかしながら、フィルム層の厚さは自由に選択可能ではなく、かかるフィルム層に対するそのつどの要件により決められる。これにかかわらず、溶媒含有ポリマー溶液を使用したときのベークアウトのプロセス工程は必ず必要であり、いかなる場合においてもプロセスフローを妨げる影響力があると言える。
【００１０】
それゆえ、本発明の課題は、特に接合に使用する際に効率的なコーティングを可能にするように、基材をコーティングするための一般的な装置及び方法を開発することである。
【００１１】
この課題は、請求項１及び１０の特徴により解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に示される。明細書、請求項及び／又は図面に示される特徴の少なくとも２つのものからのあらゆる組合せも本発明の範囲に含まれる。値の範囲については、挙げられた限界範囲内にある値もまた限界値として開示されているものとし、任意の組合せにおいて特許請求することができる。
【００１２】
本発明の基本的な思想は、基材をフィルム層でコーティングするために、特に無溶媒の熱可塑性樹脂を使用することであり、ここで、該熱可塑性樹脂は、これを塗布するのに適したデバイス（塗布手段）を用いて塗布する。
【００１３】
本発明は、特に、基材、特にウェハの、特に無溶媒の熱可塑性樹脂によるコーティング、有利には回転コーティング（英語：スピンコーティング）を行う方法及び装置に関する。
【００１４】
本発明は、特に、基材にフィルム層を製造するための、特に無溶媒の熱可塑性樹脂の使用を規定する方法及び装置を記載する。ここで、粘度を低下させるための溶媒の添加が、有利には完全に省かれる。そのほかに、本発明は、特に、フィルム層を製造するために用いられる熱可塑性樹脂を基材表面に、特に、それがどのような形態で存在しているかにかかわらず均一に分布することを可能にする装置に関する。ここで、均一な分布とは、塗布された材料の均質性だけでなくフィルム層厚のことも指す。
【００１５】
基本的には、すべての既知の種類の熱可塑性樹脂の使用が考えられる。本発明に従って好ましいのは、以下の物質の単独のもの又は組合せである：
−  接合用接着剤、特に
−  シクロオレフィンコポリマー、
−  ポリエーテル（ＰＥ）、
−  ポリプロペン（ＰＰ）、
−  ポリスチレン（ＰＳ）、
−  ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、
−  ポリアミド（ＰＡ）、
−  ポリイミド（ＰＩ）、
−  ポリメチルメタクリレート、
−  ２２０〜２５０℃の溶融温度を有するアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、
−  １７８〜２６０℃の溶融温度を有するポリアミド（ＰＡ）、
−  １５０〜１６０℃の溶融温度を有するポリ乳酸（ＰＬＡ）、
−  １０５℃の溶融温度を有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、
−  ２８０〜３２０℃の溶融温度を有するポリカーボネート（ＰＣ）、
−  ２５０〜２６０℃の溶融温度を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、
−  ８０〜１００℃の溶融温度を有するポリエチレン（ＰＥ）、（ＰＥ−ＬＤ、８０℃）、（ＰＥ−ＨＤ、１００℃）、（ＰＥ−ＬＬＤ、３０〜９０℃）、
−  １６０〜１６５℃の溶融温度を有し、特に、少量の溶媒が添加されているポリプロピレン（ＰＰ）、
−  アイソタクチックＰＳの場合は２４０℃の融点を有し、かつシンジオタクチックＰＳの場合は２７０℃の融点を有するポリスチレン（ＰＳ）、
−  ２８０℃の融点を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）
及び／又は
−  ７９℃の融点を有し、特に、溶媒が加えられているポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）。
【００１６】
そのうえ、今日まだ知られていない熱可塑性樹脂であって、特性、すなわち、材料挙動などの点で、前述のフィルム層材料と同様の性質を有しているものも指している。これらの性質には、特に機械的特性、特に溶融温度が含まれる。
【００１７】
本発明は、特に、基材、特にウェハにフィルム層を製造するための無溶媒の熱可塑性樹脂の使用を規定する。
【００１８】
熱可塑性樹脂は、基本的には、圧力、温度のような周囲パラメーターに応じて、４つの異なる凝集状態、すなわち、固体、熱弾性、熱可塑性及び液体の状態を有することができるプラスチックである。本発明に従って好ましくは、架橋せず、かつ繰り返し、特に任意にたびたび、可逆的に液化及び硬化され得る熱可塑性樹脂が使用される。
【００１９】
熱可塑性樹脂は、塗布手段によって基材の表面に塗布される。塗布手段は、特に押出機である。特に、押出機デバイス中に固体形態で存在する熱可塑性樹脂（一般的にはフィルム層材料）の塗布を該押出機デバイスにより行うために、フィルム層材料の凝集状態が、熱供給によって、特に押出機デバイス中で固体から液体の状態に変化させられる。これは、有利には、押出機中に存在する熱源によって行われる。凝集状態の変化によって、フィルム層材料を押出機により基材表面に送出することが可能となる。基材表面に塗布されることになるフィルム層材料の量は、所望のフィルム層厚に依存する。
【００２０】
塗布手段は、特に、熱可塑性樹脂が流出する開口部を有する。開口部は、特に、熱可塑性樹脂の早期の酸化を防止するために、ガス及び／又はガス混合物で掃引してよい。使用されるガスは、有利には、
・希ガス、特に
・Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、
・不活性ガス
・Ｎ２、ＣＯ２
である。
【００２１】
押出機は、特に、２５℃から５００℃までの間、有利には５０℃から５００℃までの間、さらにより好ましくは１００℃から５００℃までの間、最も好ましくは２５０℃から５００℃までの間、極めて好ましくは３００℃から５００℃までの間の加工温度で稼働する。
【００２２】
押出機は、特に、１バールから１０００バールまでの間、さらにより好ましくは１０バールから１０００バールまでの間、最も好ましくは１００バールから１０００バールまでの間、極めて好ましくは５００バールから１０００バールまでの間の加工圧力で稼働する。
【００２３】
基材へのフィルム層材料の送出中にも、凝集状態、特に粘度を維持することができるように、本発明の１つの実施形態によれば、特に狭い温度範囲で熱を供給することが規定される。この温度範囲は、材料に依存し、かつ粘度曲線から導き出される。
【００２４】
いくつかの粘度曲線は、温度の関数として粘度の最小粘度を有する。本発明に従って好ましい温度範囲の限界値は、この最小粘度に対してプラス／マイナスの値として示される。温度範囲は、特に、粘度曲線の最小粘度が位置する温度値をベースに、−５０℃から＋５０℃までの間、有利には−３０℃から＋３０℃までの間、さらにより好ましくは−１０℃から＋１０℃までの間、さらにより好ましくは−５℃から＋５℃までの間、極めて好ましくは−１℃から＋１℃までの間にある。粘度曲線の最小粘度は、有利には、大域的最小値である。粘度曲線が複数の最小値を有し、それが目的に適うものであると判明した場合には、本発明に従って、非大域的最小値を選択することが望ましくあり得る。
【００２５】
粘度曲線が最小値を有さず、むしろ温度上昇に伴って粘度が連続的に低下する場合、好ましくは、熱可塑性樹脂の粘度が相応して低い温度が選択される。この温度は、有利には、２５℃超、有利には５０℃超、さらにより好ましくは１００℃超、最も好ましくは１５０℃超、極めて好ましくは２５０℃超である。
【００２６】
可能な限り狭い温度範囲の選択によって、基材への塗布中に存在するフィルム層材料の僅かな粘度が、少なくとも分布の開始時に可能な限り一定に保たれ、かつフィルム層材料が基材に均等に分布される。そのため、粘度を低下させるために溶媒を加えることが、フィルム層材料の分布のプロセス全体を通じて不要である。
【００２７】
フィルム層材料の塗布は、好ましくは、中心箇所、特に基材の同心円のほぼ中心部で行われる。フィルム層材料が押出機デバイスから基材表面に送出された後、フィルム層材料は、特に回転手段によって、基材の全面にわたり分布される（分布手段）。
【００２８】
熱可塑性樹脂が基材に送出された後に始まる冷却が、均一な分布を妨げる可能性があることから、基材を受け止めるサンプルホルダーは、本発明の１つの実施形態によれば、特に、サンプルホルダーに組み込まれた加熱デバイスを用いて加熱可能である。本発明による特定の実施形態では、塗布されるべきポリマーの冷却を実質的に防止するために、サンプルホルダーは、塗布手段、特に押出機と同じ温度に加熱される。
【００２９】
加熱デバイスの発展形態では、これは、別個に制御可能な加熱ゾーンを備え、該加熱ゾーンは、とりわけ有利な形態では、リング状に、特に同心円状にサンプルホルダーに配置されているか、又はこれに組み込まれている。したがって、特に、基材の部分的な円形の加熱は、それぞれの適用例のために予め準備された温度プロファイルに応じて行うことができる。別個に制御可能な加熱ゾーンによって、加熱プロファイル、それゆえ、温度が半径方向位置の関数として示される温度分布の調整が可能である。
【００３０】
半径方向に対称な縁部に向かう溶媒の流速が、一定の回転速度で広がるにつれて増大するということを前提にして、フィルム層材料の粘度は、同心円部分に沿って異なる温度をかけることによって影響を及ぼすことができる。有利には、粘度は、半径方向の縁部領域へのより迅速な分布を向上させるために、縁部に向かってよりも中心部で低く保たれる。縁部領域に向かって、粘度は、有利には、遠心力でフィルム層材料が基材の側縁部を越えて振り落とされる量が多くなりすぎることを最小限にとどめるか、又はそれどころか完全に防止するために減少させられる。
【００３１】
更なる有利な１つの実施形態によれば、第一の基材及び／又は第二の基材がフィルム層の塗布中に回転するように規定される。所望のフィルム層を製造するためにサンプルホルダーに固定された基材に少なくとも提供される回転速度は、特に、局所的に制御された熱入力(Temperatureintrag)とそれによって粘度を変化させることができるようになることに依存するだけではない。むしろ、回転速度との組合せによって、過度のフィルム層材料を無駄にすることなく最適な分布を得ることができる。
【００３２】
本発明の発展形態では、特に、フィルム層材料のメルトフローインデックス（英語：メルトフローレート、ＭＦＲ）は、これが流動挙動及び使用される熱可塑性樹脂の流動性に達する時点を特徴付けることから、回転及び／又は温度の調整のために極めて重要である。メルトフローインデックスは、定義された温度及び定義された圧力で決められる。測定は、有利にはキャピラリーレオメーターで行われる。被試験サンプルは、定義された温度に加熱され、特に校正用分銅による加圧によってキャピラリーを通して押圧される。そのとき、時間単位当たりの、特に１０分間当たりの測定された質量が、メルトフローインデックスの基準である。メルトフローインデックスの単位はｇ／（１０分）で示される。値が大きいほど、熱可塑性樹脂の粘性は低い。メルトフローインデックスは、ある一定の温度及びある一定の圧力で適用されることから、この場合、幅広い温度範囲及び／又は圧力範囲における基準値が挙げられる。フィルム層材料のメルトフローインデックスは、特に、１０Ｅ−３ｇ／（１０分）より大きく、有利には１０Ｅ−１ｇ／（１０分）より大きく、さらにより好ましくは１０ｇ（１０分）より大きく、最も好ましくは１００ｇ／（１０分）より大きく、極めて好ましくは１０００ｇ／（１０分）より大きい。
【００３３】
別個に及び区別して加熱可能な、サンプルホルダーの同心円の中心部の周りに延在するリング状の加熱エレメントによって、基材の半径方向の縁部領域をあまり集中的に加熱しないことが可能であり、このことが、該縁部領域における粘度に直接影響を及ぼす。このために、加熱エレメントは、熱入力がサンプルホルダーの同心円の中心部から出発して半径方向に対称な縁部領域に向かって小さくなるように加熱され、その際、流速は、特に一定に保たれる。
【００３４】
本発明に従って好ましいのは、基材の半径方向に対称な縁部領域での粘度の増大であり、その結果、遠心力により基材縁部を越えて振り落とされるフィルム層材料が減少する。
【００３５】
特に、好ましくは別個に制御されるサンプルホルダーの加熱エレメントにおける、回転、特に回転速度ひいては遠心力及び入熱を制御するための関連するパラメーターセット（範式(Rezepte)）の作成は、特に、本発明の独自の態様である。有利には、そのつどのフィルム層材料の熱可塑性特性は、特に、各々のフィルム層材料又はフィルム層材料と基材との各々の組合せにおける固有のパラメーターセットの作成によって考慮される。以下の、特に典型的なパラメーターセット及び範式を、例示的に挙げているが、これに限定されるものではない。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
特に、範式の作成時には、遠心力に加えて、作用するコリオリの力が考慮される。コリオリの力は、回転する基材の角速度に正比例し、かつ広がっていく熱可塑性樹脂の速度に正比例する。つまり、コリオリの力は、角速度及び／又は広がっていく熱可塑性樹脂の速度の減少によって減少させることができる。例えば、広がっていく熱可塑性樹脂の速度が、より高い温度及びそれに付随して現れる低い粘性によって高められる場合、コリオリの力を低下又は防止するために、相応して角速度を減少させることができる。この場合、特に所望の層厚も考慮されるので、パラメーターは、特に、熱可塑性樹脂を基材に分布するための要件が保たれるように設定される。パラメーターは、特に経験的に決定されることができる。
【００３８】
半導体産業における熱可塑樹脂料で基材をコーティングするための本発明による方法は、特に、フィルム層材料を、特にロッド状で連続的に、ロール材料として連続的に又は既製のパッドとして、基材、特にウェハに少なくとも１つの塗布手段を用いて塗布、特に堆積することによって改善されることができる。有利には、フィルム層材料は、複数の加熱ゾーンを形成するサンプルホルダーと組み合わせて塗布される。この場合、塗布手段は、一種のグルーガンのように機能する。押出機によるロッド又はパッドの供給もまた、これらを押出機で加工することが可能な限り、考えられる。
【００３９】
本発明の発展形態では、熱可塑性樹脂は、粒状物として、塗布手段、特に押出機に供給される。
【００４０】
特に、８０％未満、有利には６０％未満、さらにより好ましくは４０％未満、さらにずっと好ましくは２０％未満、最も好ましくは１％未満の溶媒割合を有する、極めて好ましくは無溶媒の熱可塑性樹脂を使用することによって、異なる温度において時間をかけて溶媒をベークアウトすることが完全に省かれるか又は、少なくとも著しく減らされる。そのほかに、溶媒を減少させるのに役立つ回転速度の増大を省くことができる。このようにして、より高いスループットが達成され、このことは、特に大量生産分野においてとりわけ重要である。
【００４１】
本発明により特に独自の塗布手段、特に押出機デバイスを使用することで、熱可塑性樹脂を、需要に応じて、特に、予め定義された及びそのつどのフィルム層の製造のために必要とされる量で、基材表面に計量供給して送出することができる。リング状及び／又は互いに独立して加熱可能なサンプルホルダーの加熱エレメント又は加熱ゾーンによって、基材の半径方向の縁部領域をあまり集中的に加熱しないことが可能であり、このことが、塗布時のフィルム層材料の粘度に直接影響を及ぼす。それに従って、基材の特に半径方向に対称な縁部領域で粘度が増大し、その結果、遠心力により基材縁部を越えて振り落とされるフィルム層材料が減少する。
【００４２】
特にサンプルホルダーに組み込まれた、基材を加熱するための加熱手段及び塗布手段、特に押出機デバイスの発展形態では、加熱手段と、塗布手段、特に押出機デバイスとは、互いに独立して稼働／制御される。このようにして、塗布手段、特に押出機と、加熱可能なサンプルホルダーの熱入力は、互いに相異なっていてよい。特に、塗布手段、特に押出機により堆積されるべき熱可塑性樹脂の温度は、低い粘度を達成するために基材ホルダーの温度より著しく高いものであってよい。特に、温度はまた、接合プロセスに必要な温度を上回る。
【００４３】
そのほかに、本発明は、塗布手段、特に押出機により、予め定義されたフィルム層を製造するために、特に無溶媒の熱可塑性樹脂を、半導体産業において使用される基材に、制御して塗布することを実現することが可能である方法及び装置を開発するという思想に基づく。
【００４４】
本発明による代替的な装置は、
−  特に無溶媒の熱可塑性樹脂を加熱コントロールし、かつ被加工基材へ送出するための塗布手段、特に押出機デバイス、
−  特に、リング状に形成された、サンプルホルダーに完全に組み込まれていてよい多数の加熱エレメントからなるサンプルホルダー並びに、
−  特に、塗布手段、特に押出機デバイスの温度と、サンプルホルダーの加熱とを互いに独立して制御することができるように設定されている、付属の制御装置を有する加熱デバイスを含む。
【００４５】
とりわけ、互いに独立して、有利には無段階に加熱可能であり、かつサンプルホルダーの一部分であってもよい多数の加熱エレメントが開示されている。加熱エレメントは、有利には、所望の温度への冷却がより迅速に行われることができるように能動的に冷却可能であり得る。それゆえ、加熱エレメントの数は、少なくとも２個の加熱エレメント、有利には２個より多い加熱エレメント、最も有利には１０個より多い加熱エレメント、極めて有利には２０個より多い加熱エレメントの数である。横断面では、加熱エレメントは、基材面と直接的又は間接的に平行な平面での接触を可能にするために、特に長方形で構成されている。しかし、基本的には、必要とされる接触熱伝達を可能にする他の任意の横断面形状も考えられる。そのうえ、加熱エレメントは、隣接する加熱エレメントひいては加熱ゾーンへの未制御の及び不所望の熱放出を防止するために、互いに離間され及び／又は隔離されていてよい。
【００４６】
この場合、個々の加熱エレメントは、独立して動作する加熱ゾーンとしても有効であり得る。それでも、複数の加熱エレメントをまとめて加熱ゾーンとすること、つまり、グループを形成して、これらを制御ユニットにより制御することが有利には可能である。
【００４７】
加熱エレメントは、特にサンプルホルダー全体にわたって延在し、好ましくは、サンプルホルダーの同心円の中心部の周りにリング状に配置されている。加熱エレメントは、サンプルホルダーの不可欠な構成要素であっても、個々のセグメントからなっていてもよく、該セグメントは、サンプルホルダーの下面と平行な平面で接触し、それによって間接的な熱伝達を可能にする。基材との接触面として設けられている、基材と対向するサンプルホルダーの面は、有利には、平面で平らに構成されていることが好ましい。
【００４８】
この方法及び装置は、機能的に又はプロセス工学的に関係がある、試験で試された範式、特に経験的に最適化されたパラメーターの数値の集合（パラメーターセット）を用いて、特に自動化されて操作される。それゆえ、本発明によるデバイス及び本方法のために範式を利用することがとりわけ重要であって、なぜなら、それによって製造シーケンスの再現性を保証することができ、これがまた、期待され得る結果の品質に直接影響を及ぼすからである。そのうえ、本発明による装置の操作性がより簡単なものとなる。
【００４９】
それにもかかわらず、マシンオペレーターによる手動制御も考えられ得る。
【００５０】
基材（第一及び／又は第二の基材）は、有利にはウェハである。ウェハは、定義された、特に標準化された直径を有する規格化された基材である。基材の直径として、有利には、１、２、３、４インチ又は１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ又は４５０ｍｍの規格化された直径が選択される。しかしながら、矩形の基材のコーティングも考えられる。
【００５１】
前述のデバイスは、有利な実施形態によれば、その後の接合プロセスにとって理想的な条件をつくり出すために、少なくとも部分的に、有利には完全に排気可能及び／又は加熱可能な環境に、有利には、特にガスで掃引されることができるプロセスチャンバ内に置かれる。本発明による方法は、この実施形態では、少なくとも部分的に、好ましくは完全に接合チャンバ内で行われ、ここで、追加の工程として、最後に、特に第一の基材が第二の基材と接合される。プロセスチャンバは、特に、１バール未満、有利には１０−３ミリバール未満、さらにより好ましくは１０−４ミリバール未満、最も好ましくは１０−５ミリバール未満、極めて好ましくは１０−６ミリバール未満の圧力に排気されることができる。
【００５２】
特に、本発明による方法は、特に予熱された担体基材、好ましくはポリマー基材を、加熱可能なサンプルホルダーに据え置き、まずサンプルホルダーの温度に調整することを規定する。温度の調整が行われた後、熱可塑性樹脂（一般的にはフィルム層材料）、特にプラストマーの塗布が、塗布手段、特に押出機デバイスによって基材の表面に行われる。塗布は、特に、熱可塑性樹脂が特定の温度範囲に達することによって熱可塑的に変形され得るときに行われることができる。流動性は、特に、溶媒を加えることによっては達成されず、有利には、もっぱら熱可塑性樹脂を加熱することによって達成される。それゆえ、熱可塑性樹脂を溶融状態にし、基材に完全に塗布されるまでこの溶融状態で保つことが目的である。有利には、相変化が可逆的である温度範囲が選択される。それに従って、熱可塑性樹脂の過熱が、有利には回避される。過熱されると、熱可塑性樹脂の不都合な熱分解が生じることになる。
【００５３】
フィルム層材料のこの塗布は、特に押出機（押出機デバイス）を用いて行われ、ここで、押出機の押出開口部は、有利には、Ｘ平面（基材表面又はこれと平行）においてサンプルホルダーの同心円のほぼ中心部にあり、かつＺ方向では基材表面付近にある。塗布点も、Ｘ平面において同様にサンプルホルダーの同心円の中心部の領域近くにあり、Ｚ方向では基材表面にある。同様に、これはフィルム層材料のロッド状の塗布についても当てはまる。
【００５４】
押出機からサンプルホルダーの表面に移行するときに熱可塑性樹脂が可能な限りあまり冷却させられないようにするために、押出開口部は、特に可能な限り基材の表面付近に配置される。押出開口部と基材の表面との間の距離は、特に１００ｍｍ未満、より好ましくは５０ｍｍ未満、最も好ましくは２５ｍｍ未満、最も好ましくは１０ｍｍ未満、極めて好ましくは１ｍｍ未満である。同様に、これはフィルム層材料のロッド状の塗布にも当てはまる。
【００５５】
基材表面にフィルム層材料が塗布されるとき、サンプルホルダーは、基材全体にわたってフィルム層材料の平面分布を達成するために、すでに回転運動（回転）していてよい。しかし、基材へのフィルム層材料の塗布が行われる段階で始まる回転運動も考えられる。これに関して、基材の表面に送出されるフィルム層材料の量が、基材の半径方向に対称な中心部の周りを回転する中心点の回転速度と関係し、かつ基材の半径方向に対称な縁部に向かう分布が起こり得るように堆積プロセスを制御することが有利である。回転速度は、毎分回転数（英語：１分間あたりの回転数、ｒｐｍ）で示される。回転速度は、特に１ｒｐｍより大きく、有利には１０ｒｐｍより大きく、さらにより好ましくは１００ｒｐｍより大きく、最も好ましくは１０００ｒｐｍより大きく、極めて好ましくは１００００ｒｐｍより大きい。回転加速度は、毎秒毎分回転数（英語：１秒間あたりの毎分回転数、ｒｐｍ／ｓ）で示される。回転加速度は、特に１ｒｐｍ／ｓより大きく、有利には１０ｒｐｍ／ｓより大きく、さらにより好ましくは１００ｒｐｍ／ｓより大きく、最も好ましくは１０００ｒｐｍ／ｓより大きく、極めて好ましくは５０００ｒｐｍ／ｓより大きい。
【００５６】
粘度は、温度に依存する物理的性質である。フィルム層材料の粘度は、有利には、温度が上昇するにつれて減少する。フィルム層材料の粘度は、室温で、特に１０ｅ６Ｐａ・ｓから１Ｐａ・ｓまでの間、有利には１０ｅ５Ｐａ・ｓから１Ｐａ・ｓまでの間、さらにより好ましくは１０ｅ４Ｐａ・ｓから１Ｐａ・ｓまでの間、最も好ましくは１０ｅ３Ｐａ・ｓから１Ｐａ・ｓまでの間にある。
【００５７】
サンプルホルダーにおける熱入力は、特に、これがサンプルホルダーの同心円の中心部から出発してサンプルホルダーの半径方向に対称な縁部領域に向かって減少するように制御される。したがって、フィルム層材料の粘度（温度に依存する物理的パラメーター）は、基材／サンプルホルダーの半径方向に対称な縁部領域よりも、基材/サンプルホルダーの同心円の中心部付近で低い。
【００５８】
加熱エレメントが加熱される熱入力は、特に２５℃から最大５００℃までの範囲、有利には１００℃から５００℃までの間、さらにより好ましくは２５０℃から５００℃までの間、極めて好ましくは３００℃から５００℃までの間にある。各々の加熱エレメントは、有利には個々に制御可能であり、すなわち、加熱可能及び／又は個別に調節可能及び／又は能動的に冷却可能である。有利には、熱入力は、特に、使用されるフィルム層材料の既知の／所定の材料特性及び／又はフィルム層材料の既知の温度範囲（そのつど使用されるフィルム層材料、特に熱可塑性樹脂の上限温度と下限温度との差）に従う。１つの加熱エレメント、特に加熱リングと、隣接する加熱エレメントとの温度差は、有利には１０℃未満、さらに好ましくは５℃未満である。そのほかに、複数の加熱エレメント、特に加熱リングを互いに連結し、そうして複数の加熱リングからなる加熱ゾーンを形成することができる。加熱エレメント又は少なくとも基材の温度は、常時、フィルム層材料の臨界温度値より低い、特に３００℃より低い温度のままであるが、さもなければフィルム層材料の熱分解が起こり得るからである。
【００５９】
フィルム層材料、特に熱可塑性材料のメルトフローインデックスは、使用されるフィルム層材料に特有のものである。本発明により使用可能でもあるいくつかの熱可塑性樹脂は、例えばアセトンのような溶媒の添加のみにより流動可能な状態を達成することができる。これらの種類の熱可塑性樹脂も、本発明により求められる流動性／流速を達成するために（従来技術において知られている方法と比較して）非常に少量の溶媒しか加える必要がないことから本発明により特許請求される。フィルム層材料、特に熱可塑性樹脂の流動可能な状態を達成するための熱入力は、特に８０〜２８０℃の範囲にある。
【００６０】
熱入力は、有利には、基材表面の同心円の中心部の領域において、使用されるフィルム層材料の最適なメルトフローインデックスが存在する温度に達するように行われ、これにより熱可塑性樹脂が単位時間当たり相応の量で押出開口部から出て行くことが可能になる。そのほかに、加熱手段は、特に制御された形で、この温度を持続的に又は常に、所定の若しくは調整された温度の−２０℃から＋２０℃の間、有利には−１０℃から＋１０℃の間、さらにより好ましくは−５℃から＋５℃の間、有利には、最も好ましくは−２℃から＋２℃の間、有利には、極めて好ましくは−１℃から＋１℃の間に保ち得ることに適している。
【００６１】
特に、基材の同心円の中心部付近での入熱は、基材の半径方向に対称な縁部領域よりも高く、ここで、余分なフィルム層材料が遠心力により振り落とされることが、より高い粘度によって可能な限り防止されるか、又は少なくとも大いに減少させられる。
【００６２】
したがって、調節されるべき入熱は、主として、メルトフローインデックス及び／又は使用されるフィルム層材料について言える臨界温度（この温度で熱分解が生じる）により決定される。入熱の範囲は、使用されるフィルム層材料が、塗布手段、特に押出機デバイスから基材の半径方向に対称な縁部領域に至って分布するまですべての凝集状態を経るようなものであってよい。
【００６３】
本発明の特定の発展形態では、本発明による方法又は本発明による実施形態によってコーティングされた、特に塗装された基材が、コーティング後に、特に直ちに接合される。本発明によれば、特に溶媒の蒸発はもはや必要でなく、これにより塗装と接合との間の処理時間が著しく改善される。コーティングの終了時と接合プロセスの開始時との間の時間は、特に１０分未満、有利には５分未満、さらにより好ましくは３分未満、最も好ましくは１分未満であり、極めて好ましくは３０秒未満である。このような短い時間間隔は、蒸発工程をともなうと達成することができず、それゆえ、本発明の極めて重要な改善を表す。
【００６４】
本発明による方法の第一の実施形態では、以下の工程が、特にこの順序で行われる。
【００６５】
第一の処理工程では、基材、特に担体基材が、特に温度調節されたサンプルホルダーに装填される。
【００６６】
第二の処理工程では、基材が、サンプルホルダーの温度にもたらされる。
【００６７】
第三の処理工程では、基材が、所定の回転数にまで加速される。
【００６８】
第四の処理工程では、特に無溶媒の熱可塑性樹脂が、塗布手段によって、サンプルホルダーとは逆向きの基材表面に堆積される。
【００６９】
第四の処理工程では、サンプルホルダーが停止させられる。
【００７０】
第五の処理工程では、基材に塗布された熱可塑性樹脂が、特に、コーティングされた基材の冷却によって硬化される。冷却は、特に、チャンバ内に導入されたガス及び／又はサンプルホルダーの能動冷却により行われる。
【００７１】
本発明の更なる利点、特徴及び詳細は、好ましい実施例の説明並びに図面に基づき明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明による装置の１つの実施形態の概略的な横断面図を示す
【図２】図１による実施形態の平面図を示す
【図３】熱可塑性樹脂の分布後の本発明による装置の１つの実施形態の概略的な横断面図を示す
【図４】本発明による装置の更なる実施形態の概略的な横断面図を示す
【図５】好ましいパッド形状の縮尺どおりではない概略的な横断面図を示す
【００７３】
図１は、加熱手段２と、フィルム層材料４を開口部１２、特にノズルを通して送出するための関連する送出領域３とを備えた塗布手段１を示す。塗布手段１は、有利には押出機として構成されており、それから、特に顆粒として存在する熱可塑性樹脂を温度及び／又は圧力によって液化する、スクリューのような相応の押出機特有の構成部品を有する。本発明による別の実施形態では、塗布手段１は、特にグルーガンとして、熱可塑性樹脂が、特にロッド状に、加熱手段２及び／又は送出領域を通って移動するように構成されていてよい。本発明による別の実施形態では、特に送出領域３において、複数の材料が、特に異なる熱可塑性樹脂が又は添加剤をともなう熱可塑性樹脂が混合されることができる。
【００７４】
さらに、サンプルホルダー７の受け面７ｏに基材６を受け止めて一時的に固定するための、回転手段によって回転可能なサンプルホルダー７を示す。基材６は、サンプルホルダー７に有利には同心円状に位置合わせされている。サンプルホルダー７は、その受け面７ｏに、特に同心円状に延び及び／又は離間した及び／又は互いに隔離された加熱エレメント９を、基材６の加熱のために有する。
【００７５】
開口部１２は、基材表面６ｏから可能な限り僅かな距離で、基材６の基材表面６ｏの上に配置されるか又は配置可能である。Ｘ平面（基材表面６ｏに平行）に対して、開口部１２は、基材６の同心円のほぼ中心部５の上方に、同様にサンプルホルダー７の同心円の中心部に配置される。
【００７６】
複合制御ユニット８は、塗布手段１及びリング状の加熱エレメント９及び／又はサンプルホルダー７上での基材６の位置合わせ及び一時的な固定を制御する。
【００７７】
まず、基材６を、基材表面６ｏと逆向きのその面が受け面７ｏに来るように位置合わせし、適用し、一時的に固定する。したがって、基材６とサンプルホルダー７の両方の同心円の中心部５は、Ｘ平面内で一致する。
【００７８】
ここでは熱可塑性樹脂であるフィルム層材料４を、塗布手段１の開口部１２を通して基材６の同心円の中心部５に塗布する。
【００７９】
引き続き、基材表面６ｏ上のフィルム層材料４を、サンプルホルダー７の回転手段によって同心円の中心部５から縁部領域１１に向かって加速させ、ここで、加熱エレメント９は、フィルム層材料の粘度が、同心円の中心部５から縁部領域１１に向かって連続的に減少するように制御する。回転速度は、特に、縁部領域１１に達するまでフィルム層材料４が塗布される前は一定のままである。粘度は、一定の厚さのフィルム層を形成するためにフィルム層材料４’が基材６に分布されるように、加熱ゾーン１０における加熱エレメント９の温度により制御する（図３を参照されたい）。
【００８０】
図４は、代替的な本発明による塗布手段１’を示し、この場合、フィルム層材料から形成された既製のパッド１４が、基材６の上方の保持装置１４によって中心部に配置され、次いで基材６の基材表面６ｏに置かれる。保持装置１３を介して加熱手段２により既製のパッド１４を加熱することも考えられ、そうしてパッド１４の熱可塑性樹脂は、特に連続的に、かつ液滴を形成することなく基材の中心部に流れる。
【００８１】
特に固有の実施形態によれば、パッド１４は、平面座面と、該座面に対向する凹状の上面とで構成されている（図５を参照されたい）。こうして、特に基材表面６ｏの中心部におけるピークが、コーティングの形成、特に分布に際して回避される。
【符号の説明】
【００８２】
１，１’  塗布手段、  ２  加熱手段、  ３  送出領域、  ４，４’  フィルム層材料、  ５  同心円の中心部、  ６  基材、  ６ｏ  基材表面、  ７ｏ  受け面、  ７  サンプルホルダー、  ８  制御ユニット、  ９  加熱エレメント、  １０  加熱ゾーン、  １１  縁部領域、  １２  開口部、  １３  保持装置、  １４  パッド
【図１】
2018505043.tif 000004
【図２】
2018505043.tif 000005
【図３】
2018505043.tif 000006
【図４】
2018505043.tif 000007
【図５】
2018505043.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月2日(2016.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材（６）をフィルム層でコーティングするための装置において、該装置が、熱可塑性フィルム層材料（４）を塗布するための塗布手段（１）と、フィルム層を形成するために基材（６）にフィルム層材料を分布するための分布手段（４）とを有し、ここで、前記塗布手段（１）が、少なくとも１つの押出機デバイス（１）を含むことを特徴とする、前記装置。
【請求項２】
分布手段が、フィルム層材料（４）の塗布中に第一の基材（６）及び／又は第二の基材を回転するための回転手段を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
分布手段が、フィルム層材料（４）の塗布中に第一の基材（６）及び／又は第二の基材を加熱するための加熱手段を有する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
加熱手段が、第一の基材（６）及び／又は第二の基材に、異なる、特に同心円の中心部（５）から縁部領域（１１）に向かって減少する加熱温度をかけることができるように構成されている、請求項３に記載の装置。
【国際調査報告】
2018505043.tif 000009
2018505043.tif 000010
2018505043.tif 000011
2018505043.tif 000012