專利名稱：用于對工件進(jìn)行流體處理的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于對工件進(jìn)行流體處理的方法和設(shè)備，尤其是涉及一種用于在對工件進(jìn)行流體處理的過程中控制流體流動及電場分布的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
電解沉積工藝等等被用作一種用于在各種結(jié)構(gòu)和表面上，比如在半導(dǎo)體晶片和硅工件上，敷用薄膜(比如金屬薄膜)的制造技術(shù)。用于這種工藝的系統(tǒng)的一個重要特征是，它們用以產(chǎn)生均一并且具有可重復(fù)特性的薄膜的能力，所述可重復(fù)特性比如是薄膜厚度、組成成分以及相對于下層工件輪廓的輪廓。
許多因素會阻礙均一薄膜的形成。例如，電鍍電流會在從系統(tǒng)的陽極到達(dá)陰極的過程中發(fā)生散布，這樣會導(dǎo)致在工件外緣附近出現(xiàn)較厚的電鍍沉積物。此外，在處理腔中的流體分布，特別是在陽極或者陰極表面處的流體分布，可能不一致。在陰極處的不一致流體分布會導(dǎo)致橫跨工件表面的擴(kuò)散邊界層厚度發(fā)生變化，這樣會導(dǎo)致不均一的薄膜厚度。還有，在發(fā)生薄膜沉積的表面附近的無效流體混合會導(dǎo)致在表面中夾帶空氣或者氣泡。這樣會阻止在氣泡附近進(jìn)一步沉積，導(dǎo)致沉積不均一。最后，如果工件沒有被牢固地保持在處理腔中，那么工件的位置會在處理過程中發(fā)生改變，并且當(dāng)對工件進(jìn)行流體處理時，如果沒有與工件形成牢固的液密性密封，那么流體會滲入所不希望的區(qū)域。
現(xiàn)有系統(tǒng)困囿于這些局限中的一個或者多個，因此希望提供一種新的經(jīng)過改進(jìn)的方法和設(shè)備，用于在對工件進(jìn)行流體處理的過程中控制流體流動和電場分布，并且用于在處理過程中可靠地保持住工件。

發(fā)明內(nèi)容
在許多方面，本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)和組成部件，用于通過從一個或者多個工件的一個或者多個表面敷用或者去除材料來對(這些)工件進(jìn)行處理。所述敷用和去除操作可以通過在工件表面處進(jìn)行流體流動控制和/或電場控制來實(shí)現(xiàn)。工件可以是平整的或者基本上平整，并且可以是薄的或者超薄。合適的工件包括半導(dǎo)體晶片、硅工件、互連基片以及印刷電路板，但并不局限于此。此領(lǐng)域有時被稱作流體處理或者濕法處理，并且包括電解沉積、電鍍、無電鍍、化學(xué)蝕刻、抗蝕層敷膜、抗蝕層剝離、介電敷膜以及工件清潔等等。
在一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于對工件進(jìn)行流體處理的方法和設(shè)備。這種系統(tǒng)包括一個處理模塊和一個由一個或者多個流體處理元件構(gòu)成的系統(tǒng)，用以在對工件進(jìn)行流體處理的過程中控制流體流動和/或電場分布。在許多實(shí)施例中，可以使用一個構(gòu)件來在薄膜沉積過程中攪動流體。該構(gòu)件可以采用一種非均一擺動來攪動流體。該構(gòu)件可以是一個攪動槳(例如可以從美國馬薩諸塞州比爾里卡鎮(zhèn)的NEXX系統(tǒng)公司獲得的SHEAR PLATE攪動槳)。在某些實(shí)施例中，使用一塊板來對入射到工件表面上的電場進(jìn)行整形。
通過控制流體流動和電場分布，可以改善在工件表面上的薄膜沉積。還有，可以使用一種能夠以背靠背方式保持住大量工件的豎向構(gòu)造和/或工件支架來提高產(chǎn)量，并且減少工件處理系統(tǒng)的占地面積。這樣會提高生產(chǎn)率并且降低成本。此外，利用一種用于所述處理系統(tǒng)的模塊化體系結(jié)構(gòu)，可以容許系統(tǒng)布局針對流體處理和產(chǎn)量需求得以優(yōu)化。
在一個方面，本發(fā)明提供了一種用于對工件進(jìn)行流體處理的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個能夠盛裝流體的殼體，和一個設(shè)置于殼體內(nèi)部并且適合于保持住工件的工件支架。這種設(shè)備還包括一個設(shè)置于殼體內(nèi)部的構(gòu)件，其與所述工件支架鄰近并且適合于基本上平行于工件表面發(fā)生非均一擺動，以便攪動所述流體。在一個實(shí)施例中，所述非均一擺動包括一個在每次非均一擺動的沖程之后發(fā)生改變的逆轉(zhuǎn)位置。所述非均一擺動可以包括一個主擺動沖程和至少一個副擺動沖程。主擺動沖程的長度可以基本上等于由所述構(gòu)件限定出的間隔開的開口的間距，而副擺動沖程可以改變所述構(gòu)件的非均一擺動的逆轉(zhuǎn)位置。
在一個實(shí)施例中，所述構(gòu)件限定出多個間隔開的開口。在一個實(shí)施例中，所述構(gòu)件包括多個間隔開的葉片。這些間隔開的葉片的輪廓可以包括杯狀或者成帶角度的形狀。在某些實(shí)施例中，所述構(gòu)件包括兩塊通過間隔結(jié)構(gòu)連接成一個組件的槳板，從而使得所述工件支架能夠插入該構(gòu)件內(nèi)。在一個實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括一個用以移動所述構(gòu)件的線性馬達(dá)組件。
在一個實(shí)施例中，所述設(shè)備包括一塊與所述構(gòu)件鄰近的板，用以對入射到工件表面上的電場進(jìn)行整形。該板的主體可以限定出多個孔，這些孔的直徑在該板的表面上發(fā)生變化(例如按照一種基本上徑向分布模式)。在許多實(shí)施例中，所述構(gòu)件可以在工件表面處形成一個非周期性流體邊界層。在一個實(shí)施例中，所述構(gòu)件減小了工件表面處的流體邊界層厚度，例如減小至約10微米以下。所述構(gòu)件與工件表面的間距可以小于約2毫米。
在另外一個方面，本發(fā)明提供了一種對工件進(jìn)行流體處理的方法。這種方法包括在一個能夠盛裝流體的殼體內(nèi)部安置一個工件支架。所述工件支架上保持有工件。這種方法還包括將一個構(gòu)件鄰近所述工件支架設(shè)置在殼體內(nèi)部，并且通過使得所述構(gòu)件基本上平行于工件表面非均一擺動來攪動所述流體。在許多實(shí)施例中，所述方法可以包括經(jīng)由非均一擺動使得所述構(gòu)件在工件表面上的電場影像和/或流體流動影像最小化。在一個實(shí)施例中，所述方法包括從工件表面去除夾帶于流體中的氣泡。在許多實(shí)施例中，所述方法可以包括在工件表面上沉積或者溶解一種金屬或者塑料。
在另外一個方面，本發(fā)明提供了一種用于改變工件表面處的電場的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個能夠盛裝流體的殼體，一個設(shè)置于殼體內(nèi)部并且適合于保持住工件的工件支架，以及一塊設(shè)置于殼體內(nèi)部并且與工件間隔開的板。所述板上限定出多個孔，這些孔具有一種用以改變通過該板到達(dá)工件表面的電場性能的孔尺寸分布。在一個實(shí)施例中，所述孔尺寸分布包括一種連續(xù)的孔尺寸梯度(例如按照一種基本上徑向分布模式)。在一個實(shí)施例中，接近工件表面的電場是均一的。所述電場性能可以包括幅值。在一個實(shí)施例中，所述板包括一種非導(dǎo)電材料，用于隨著電場通過該板到達(dá)工件表面而阻斷一部分電場。
在許多實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括一個適合于基本上平行于工件表面非均一擺動的構(gòu)件，用以攪動所述流體。所述非均一擺動可以包括一個在每次非均一擺動的沖程之后發(fā)生改變的逆轉(zhuǎn)位置。在一個實(shí)施例中，所述非均一擺動包括一個主擺動沖程和至少一個副擺動沖程。主擺動沖程的長度可以基本上等于由所述構(gòu)件限定出的隔開的開口的間距，而副擺動沖程可以改變所述構(gòu)件的非均一擺動的逆轉(zhuǎn)位置。在一個實(shí)施例中，所述構(gòu)件限定出多個間隔開的開口。在一個實(shí)施例中，所述構(gòu)件包括多個間隔開的葉片。
在再一個方面，本發(fā)明提供一種用于改變工件表面處的電場的方法。這種方法包括在一個能夠盛裝流體的殼體內(nèi)部安置一個工件支架和在殼體內(nèi)部將一塊板設(shè)置成與所述工件支架間隔開。所述工件支架上保持有工件，并且所述板限定出多個具有一種孔尺寸分布的孔。這種方法還包括使得電場穿過所述板來改變?nèi)肷涞焦ぜ砻嫔系碾妶鎏匦浴?br> 在許多實(shí)施例中，所述方法可以包括經(jīng)由一種非均一擺動使得所述構(gòu)件在工件表面上的電場影像和/或流體流動影像最小化。在一個實(shí)施例中，所述方法包括從工件表面去除夾帶于流體中的氣泡。在許多實(shí)施例中，所述方法可以包括在工件表面上沉積或者溶解一種金屬或者塑料。在一個實(shí)施例中，所述方法包括經(jīng)由所述構(gòu)件的非均一擺動在工件表面處形成一個非周期性的流體邊界層。在一個實(shí)施例中，所述方法包括經(jīng)由所述構(gòu)件的非均一擺動減小工件表面處的流體邊界層厚度。
在另外一個方面，本發(fā)明提供了一種用于對工件進(jìn)行流體處理的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個能夠盛裝流體的殼體，一個設(shè)置于殼體內(nèi)部并且適合于保持住工件的工件支架，以及一個限定出多個間隔開的開口的構(gòu)件。所述構(gòu)件可以被設(shè)置在殼體內(nèi)部，與所述工件支架鄰近，并且可以適合于基本上平行于工件表面移動，從而使得所述多個間隔開的開口可以攪動所述流體。在一個實(shí)施例中，所述多個間隔開的開口的非均一擺動攪動所述流體。這種非均一擺動可以包括一個在每次非均一擺動的沖程之后發(fā)生改變的逆轉(zhuǎn)位置。所述非均一擺動可以包括一個主擺動沖程和至少一個副擺動沖程。主擺動沖程的長度可以基本上等于由所述構(gòu)件限定出的間隔開的開口的間距，而副擺動沖程可以改變所述構(gòu)件的非均一擺動的逆轉(zhuǎn)位置。在一個實(shí)施例中，一個線性馬達(dá)組件移動所述構(gòu)件。
在一個實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括一塊與所述構(gòu)件鄰近設(shè)置的板，用以對入射到工件表面上的電場進(jìn)行整形。該板的主體可以限定出多個孔，這些孔的直徑在該板的表面上發(fā)生變化。所述多個孔可以按照一種基本上徑向分布模式發(fā)生變化。所述構(gòu)件可以在工件表面處形成一個非周期性的流體邊界層。在一個實(shí)施例中，所述構(gòu)件減小了工件表面處的流體邊界層厚度，比如減小至約10微米以下。在一個實(shí)施例中，所述構(gòu)件與工件表面的間距小于約2毫米。
在再一個方面，本發(fā)明提供了一種對工件進(jìn)行流體處理的方法。這種方法包括在一個能夠盛裝流體的殼體內(nèi)部安置一個工件支架，并且在殼體內(nèi)部將一個構(gòu)件設(shè)置成與所述工件支架鄰近。所述工件支架上保持有工件，并且所述構(gòu)件限定出多個間隔開的開口。這種方法還包括通過使得所述構(gòu)件基本上平行于工件表面移動來利用所述多個間隔開的開口攪動所述流體。
在許多實(shí)施例中，所述方法可以包括經(jīng)由一種非均一擺動使得所述構(gòu)件在工件表面上的電場影像和/或流體流動影像最小化。在一個實(shí)施例中，所述方法包括從工件表面去除夾帶于流體中的氣泡。在許多實(shí)施例中，所述方法可以包括在工件表面上沉積或者溶解一種金屬或者塑料。
在另外一個方面，本發(fā)明提供了一種用于對工件進(jìn)行流體處理的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個用于將工件保持在能夠盛裝流體的殼體中的裝置，和一個用于利用基本上平行于工件表面的非均一擺動攪動所述流體的裝置。
在再一個方面，本發(fā)明提供了一種用于改變工件表面處的電場的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個用于將工件保持在能夠盛裝流體的殼體中的裝置，和一個限定出多個具有一種孔尺寸分布的孔的裝置，用于改變?nèi)肷涞焦ぜ砻嫔系碾妶觥?br> 在又一個方面，本發(fā)明提供了一種用于對工件進(jìn)行流體處理的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個用于將工件保持在能夠盛裝流體的殼體中的裝置，和一個限定出多個間隔開的開口的裝置，用于利用一種基本上平行于工件表面的運(yùn)動攪動所述流體。
在一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于將工件保持在工件支架上的方法和設(shè)備。可以使用一個柔性構(gòu)件來提供一種基本上均一的力，以便牢固地保持住工件，這樣可以容許工件始終如一地位于處理模塊中。在一個具體實(shí)施例中，在工件與一個用于將該工件保持在工件支架上的環(huán)之間形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。這樣就在流體處理過程中提供了一種可靠密封，以便防止流體到達(dá)工件的下側(cè)。在許多實(shí)施例中，所述工件支架可以被用來在處理模塊中排列工件，比如精確排列，或者使得處理模塊中的工件與流體處理元件，比如攪動槳(例如SHEAR PLATE攪動槳)或者屏蔽板，對齊，比如精確對齊。所述工件支架還可以被用來以一種豎向構(gòu)造和/或背靠背方式保持住一個或者多個工件，以便獲得更高的產(chǎn)量并且減小工件處理系統(tǒng)的占地面積。這樣可以提高生產(chǎn)率并且降低成本。此外，利用一種用于處理系統(tǒng)的模塊化體系結(jié)構(gòu)，可以容許系統(tǒng)布局針對流體處理和產(chǎn)量需求得以優(yōu)化。
在一個方面，本發(fā)明提供了一種用于保持住多個工件的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個帶有第一表面和第二表面的工件支架，一個用于將第一工件保持在工件支架第一表面上的第一環(huán)，以及一個用于將第二工件保持在工件支架第二表面上的第二環(huán)。在許多實(shí)施例中，所述第一環(huán)或者第二環(huán)適合于與相應(yīng)工件形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。所述第一環(huán)或者第二環(huán)可以被可移除地固附在所述工件支架上。
在許多實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括一個接近第一環(huán)的第一構(gòu)件。該第一構(gòu)件限定出至少一個保持結(jié)構(gòu)，并且所述第一環(huán)包括至少一個能夠與該第一構(gòu)件上的至少一個保持結(jié)構(gòu)發(fā)生配合的配合結(jié)構(gòu)。該第一構(gòu)件可以發(fā)生撓曲，以便向所述至少一個配合結(jié)構(gòu)施加一個力，來促使所述第一環(huán)與第一工件形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。在一個實(shí)施例中，所述力會促使所述第一構(gòu)件拉動第一環(huán)上的至少一個配合結(jié)構(gòu)，來促使所述第一環(huán)推壓在第一工件上，以便形成防止流體進(jìn)入的屏障。所述第一構(gòu)件可以包括至少一個適合于基本上垂直于該第一構(gòu)件所在的平面施加所述力的撓曲結(jié)構(gòu)，以便形成防止流體進(jìn)入的屏障。在一個實(shí)施例中，所述第一構(gòu)件限定出多個位于該第一構(gòu)件周邊上的撓曲結(jié)構(gòu)，以便從該第一構(gòu)件的周邊提供均一的力。在一個實(shí)施例中，這種設(shè)備還包括一個用于提供第二力的第二構(gòu)件，用以促使第二環(huán)與第二工件形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。
在某些實(shí)施例中，所述設(shè)備包括一個支托構(gòu)件，適合于施加一個力來使得所述第一構(gòu)件發(fā)生撓曲。該支托構(gòu)件可以包括與所述第一構(gòu)件發(fā)生接觸的推銷。在一個實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括一個與所述支托構(gòu)件鄰近的可膨脹氣囊，用以移動所述支托構(gòu)件來施加力以便使得所述第一構(gòu)件發(fā)生撓曲。所述第一構(gòu)件可以包括至少一個突起部，用于與所述工件支架上的至少一個齒部發(fā)生配合。在一個實(shí)施例中，所述第一環(huán)包括一個用于與第一工件的表面形成防止流體進(jìn)入的屏障的第一彈性區(qū)域。所述第一環(huán)還可以包括一個用于與所述工件支架的第一表面形成防止流體進(jìn)入的第二屏障的第二彈性區(qū)域。
在一個實(shí)施例中，所述工件支架能夠彈性連接到第一或者第二工件上。在一個具體實(shí)施例中，第一和第二工件由所述工件支架以背靠背方式保持住。在許多實(shí)施例中，第一和第二工件中至少一個可以基本上呈非圓形狀。在某些實(shí)施例中，所述工件支架包括至少一條機(jī)械加工成邊緣表面的導(dǎo)軌。所述至少一條導(dǎo)軌可以用來在處理模塊中排列工件支架。所述工件支架還可以包括一個能夠與傳送機(jī)構(gòu)發(fā)生配合的把手。
在許多實(shí)施例中，所述設(shè)備包括一個呈基本上平整的環(huán)形的第一構(gòu)件。該第一構(gòu)件限定出多個位于該第一構(gòu)件周邊(比如內(nèi)周邊、外周邊或者內(nèi)、外周邊)上的撓曲結(jié)構(gòu)。這些撓曲特征可以在所述第一構(gòu)件發(fā)生撓曲時環(huán)繞第一工件的周邊提供均一的力。該力可以基本上垂直于所述第一構(gòu)件所在的平面。在一個實(shí)施例中，所述力將第一工件保持在所述工件支架第一表面的一部分上。所述第一工件可以基本上呈非圓形狀。在一個實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括一個第二構(gòu)件，用于環(huán)繞第二工件的周邊提供均一的第二力。
在另外一個方面，本發(fā)明提供了一種用于保持住多個工件的方法。這種方法包括提供一個帶有第一表面和第二表面的工件支架，利用第一環(huán)將第一工件保持在工件支架的第一表面上，以及利用第二環(huán)將第二工件保持在工件支架的第二表面上。在一個實(shí)施例中，這種方法還包括旋轉(zhuǎn)所述第一環(huán)來將該第一環(huán)上的至少一個配合結(jié)構(gòu)鎖入一個第一構(gòu)件上的至少一個保持結(jié)構(gòu)內(nèi)。這種方法可以包括對防止流體進(jìn)入的屏障的完整性進(jìn)行測試。在許多實(shí)施例中，這種方法包括在第一和第二工件中至少一個的表面上沉積或者溶解一種金屬、塑料或者聚合物。
在再一個方面，本發(fā)明提供了一種用于保持住多個工件的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個具有第一表面和第二表面的工件支架，一個用于將第一工件保持在工件支架第一表面上的第一裝置，以及一個用于將第二工件保持在工件支架第二表面上的第二裝置。
在一個方面，本發(fā)明提供了一種用于對工件進(jìn)行流體密封的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個限定出至少一個保持結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，和一個環(huán)，該環(huán)包括至少一個能夠與所述構(gòu)件上的所述至少一個保持結(jié)構(gòu)發(fā)生配合的配合結(jié)構(gòu)。所述構(gòu)件發(fā)生撓曲來向所述至少一個配合結(jié)構(gòu)施加一個力，以便促使所述環(huán)與工件形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。在一個實(shí)施例中，該力促使所述構(gòu)件拉動所述環(huán)上的所述至少一個配合結(jié)構(gòu)，以便促使所述環(huán)推壓在工件上來形成防止流體進(jìn)入的屏障。在許多實(shí)施例中，所述構(gòu)件包括至少一個撓曲結(jié)構(gòu)，適合于基本上垂直于該構(gòu)件所在的平面施加所述力，來形成防止流體進(jìn)入的屏障。所述構(gòu)件可以限定出多個環(huán)繞該構(gòu)件的周邊設(shè)置的撓曲結(jié)構(gòu)，以便從該構(gòu)件的周邊提供至少基本上均一的力。
在一個實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括一個工件支架，所述構(gòu)件和環(huán)被可移除地固連在該工件支架上。所述構(gòu)件可以包括至少一個突起部，用于與工件支架上的至少一個齒部發(fā)生配合。在一個實(shí)施例中，所述設(shè)備包括一個支托構(gòu)件，適合于施加一個力來使得所述構(gòu)件發(fā)生撓曲。該支托構(gòu)件可以包括與所述構(gòu)件發(fā)生接觸的推銷。在一個實(shí)施例中，所述設(shè)備包括一個與所述支托構(gòu)件鄰近的可膨脹氣囊，用于移動所述支托構(gòu)件來施加力使得所述構(gòu)件發(fā)生撓曲。
在許多實(shí)施例中，所述環(huán)包括一個用于與工件表面形成防止流體進(jìn)入的屏障的第一彈性區(qū)域。所述環(huán)可以包括一個用于與工件表面形成防止流體進(jìn)入的屏障的第二彈性區(qū)域。在一個實(shí)施例中，所述環(huán)包括至少一個適合于與工件形成彈性連接的觸點(diǎn)。工件可以基本上呈非圓形狀。在一個具體實(shí)施例中，所述工件支架限定出一個從第一表面到達(dá)第二表面的孔。該孔的直徑小于所述環(huán)的直徑。該孔可以用于對工件的多個表面進(jìn)行處理。
在另外一個方面，本發(fā)明提供了一種對工件進(jìn)行流體密封的方法。這種方法包括將工件置于一個環(huán)上，使得環(huán)上的至少一個配合結(jié)構(gòu)與由一個構(gòu)件限定出的至少一個保持結(jié)構(gòu)發(fā)生配合，以及使得所述構(gòu)件發(fā)生撓曲來向所述至少一個配合結(jié)構(gòu)施加一個力，以便促使所述環(huán)與工件形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。在一個實(shí)施例中，所述方法還包括旋轉(zhuǎn)所述環(huán)來使得該環(huán)上的所述至少一個配合結(jié)構(gòu)鎖入所述構(gòu)件上的所述至少一個保持結(jié)構(gòu)內(nèi)。在許多實(shí)施例中，所述構(gòu)件包括一種過伸展?fàn)顟B(tài)，在這種狀態(tài)下，在使得所述構(gòu)件發(fā)生撓曲之前所述至少一個保持結(jié)構(gòu)捕獲所述環(huán)上的所述至少一個配合結(jié)構(gòu)。在許多實(shí)施例中，這種方法包括在工件表面上沉積或者溶解一種金屬或者塑料。在另外一個實(shí)施例中，所述方法還包括對防止流體進(jìn)入的完整性進(jìn)行測試。
在再一個方面中，本發(fā)明提供了一種用于向物體施加力的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個基本上平整的環(huán)形構(gòu)件，其限定出多個環(huán)繞該構(gòu)件周邊設(shè)置的撓曲特征。這些撓曲結(jié)構(gòu)在所述構(gòu)件發(fā)生撓曲時環(huán)繞物體的周邊施加一個至少基本上均一的力。在一個實(shí)施例中，該力基本上垂直于所述構(gòu)件所在的平面。在許多實(shí)施例中，所述構(gòu)件限定出至少一個能夠與一個環(huán)上的至少一個配合結(jié)構(gòu)發(fā)生配合的保持結(jié)構(gòu)。所述環(huán)可以在施加所述力的同時保持住物體。所述力可以將物體保持在一個工件支架的表面的一部分上。在一個具體實(shí)施例中，該物體基本上呈非圓形狀。
在一個實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括一個支托構(gòu)件，適合于施加一個力來使得所述構(gòu)件發(fā)生撓曲。在許多實(shí)施例中，所述多個撓曲結(jié)構(gòu)可以環(huán)繞所述構(gòu)件的內(nèi)周邊、外周邊或者內(nèi)、外周邊二者設(shè)置。所述構(gòu)件可以由一種類似彈簧的材料(比如不銹鋼或者鈦)制成。
在又一個方面，本發(fā)明提供了一種用于向物體施加均一力的方法。這種方法包括提供一個呈基本上平整的環(huán)形的構(gòu)件，提供多個環(huán)繞所述構(gòu)件的周邊設(shè)置的撓曲結(jié)構(gòu)，以及使得所述構(gòu)件發(fā)生撓曲，來環(huán)繞一個物體的周邊由所述多個撓曲結(jié)構(gòu)施加一個均一的力。
在另外一個方面，本發(fā)明提供了一種用于對工件進(jìn)行流體密封的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個限定出至少一個保持結(jié)構(gòu)的第一裝置，一個包括至少一個能夠與所述至少一個保持結(jié)構(gòu)發(fā)生配合的配合結(jié)構(gòu)的環(huán)，以及一個用于使得第一裝置發(fā)生撓曲的第二裝置，來向所述至少一個配合結(jié)構(gòu)施加一個力，以便促使所述環(huán)與工件形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。
在再一個方面，本發(fā)明提供了一種用于向物體施加力的設(shè)備。這種設(shè)備包括一個呈基本上平整的環(huán)形的構(gòu)件，其中該構(gòu)件限定出多個環(huán)繞該構(gòu)件的周邊設(shè)置的撓曲結(jié)構(gòu)。這種設(shè)備還包括一個用于使得所述構(gòu)件發(fā)生撓曲的裝置，來環(huán)繞一個物體的周邊由所述多個撓曲結(jié)構(gòu)施加一個均一的力。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的附圖、詳細(xì)描述以及權(quán)利要求變得明了，所有這些均僅作為例子來例證本發(fā)明的原理。


通過參考下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的前述優(yōu)點(diǎn)以及其它優(yōu)點(diǎn)更好地得以理解。在附圖中，不同視圖中的相同附圖標(biāo)記通常指代相同的部件。附圖無需按比例繪制，主要用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1描繪了一個用于工件的示例性生產(chǎn)系統(tǒng)的方框圖。
圖2示出了一個根據(jù)本發(fā)明的示例性工件支架實(shí)施例的透視圖。
圖3示出了一個根據(jù)本發(fā)明用于保持住多個工件的示例性工件支架的剖面圖。
圖4示出了一個根據(jù)本發(fā)明的示例性工件支架的剖面圖。
圖5描繪了另外一個根據(jù)本發(fā)明的示例性工件支架的分解圖。
圖6示出了圖5中所示工件支架的另外一個分解圖。
圖7示出了一個根據(jù)本發(fā)明具有多個撓曲結(jié)構(gòu)的示例性構(gòu)件的一部分的平面圖。
圖8A-8C示意性地描繪了一個根據(jù)本發(fā)明用于保持住工件的設(shè)備中的構(gòu)件和撓曲結(jié)構(gòu)的運(yùn)動和動作。
圖9描繪了另外一個根據(jù)本發(fā)明的示例性工件支架的透視圖，包括一個鉆取出的通孔，用于對工件的多個表面進(jìn)行處理。
圖10示出了一個根據(jù)本發(fā)明用于對工件進(jìn)行處理的示例性設(shè)備的分解圖。
圖11描繪了另外一個根據(jù)本發(fā)明用于對工件進(jìn)行處理的示例性設(shè)備實(shí)施例的剖視圖。
圖12描繪了一個根據(jù)本發(fā)明用于在對工件進(jìn)行流體處理的過程中攪動流體的示例性構(gòu)件實(shí)施例的透視圖。
圖13示出了另外一個根據(jù)本發(fā)明用于在對工件進(jìn)行流體處理的過程中攪動流體的示例性構(gòu)件實(shí)施例的剖視圖。
圖14示出了另外一個根據(jù)本發(fā)明用于在對工件進(jìn)行流體處理的過程中攪動流體的示例性構(gòu)件實(shí)施例的剖視圖。
圖15示意性地描繪了一個根據(jù)本發(fā)明與工件表面鄰近的構(gòu)件一部分的位置，該構(gòu)件用于在擺動過程中攪動流體。
圖16示意性地示出了一個根據(jù)本發(fā)明與工件表面鄰近用于攪動流體的構(gòu)件一部分的擺動。
圖17示出了一個根據(jù)本發(fā)明用于在對工件進(jìn)行流體處理過程中攪動流體的示例性非均一擺動圖譜。
圖18描繪了另外一個根據(jù)本發(fā)明用于在對工件進(jìn)行流體處理過程中攪動流體的示例性非均一擺動圖譜。
圖19示出了根據(jù)本發(fā)明邊界層厚度與流體攪動速度的圖解。
圖20描繪了一個根據(jù)本發(fā)明用于在對工件進(jìn)行處理過程中改變電場的示例性板實(shí)施例的平面圖。
圖21A示出了一個根據(jù)本發(fā)明用于工件的示例性裝載工位的平面圖。
圖21B示出了圖21A中所示裝載工位的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一種用于工件的示例性生產(chǎn)系統(tǒng)10。該生產(chǎn)系統(tǒng)10可以采用本發(fā)明的許多特征。該生產(chǎn)系統(tǒng)10可以包括一個裝載工位14，用于將工件傳送至工件支架18。該生產(chǎn)系統(tǒng)10還可以包括一個或者多個模塊22，比如處理模塊，用于對工件進(jìn)行處理。裝載工位14和所述一個或者多個模塊22可以安裝在一個框架中，或者安裝在相鄰的框架中。所述框架可以包括一個傳送系統(tǒng)26，用于將工件支架18從裝載工位14移動至第一模塊并位于模塊之間。一種示例性生產(chǎn)系統(tǒng)是可以從美國馬薩諸塞州比爾里卡鎮(zhèn)的NEXX系統(tǒng)公司獲得的Stratus System。
工件(其示例在后續(xù)附圖中示出)可以是平整的、基本上平整的、和/或薄的或者超薄的。在許多實(shí)施例中，工件呈圓形或者基本上圓形。在其它實(shí)施例中，工件呈非圓形。例如，工件可以呈長方形、正方形、卵形或者三角形，或者具有其它合適的幾何構(gòu)造。在許多實(shí)施例中，工件例如可以是半導(dǎo)體晶片，硅工件，互連基片，印刷線路板，或者其它適合于進(jìn)行處理的工件。裝載工位14可以是一個自動裝載工位，比如一種能夠從美國加利福尼亞州歐文市的Newport Automation獲得的或者從美國馬薩諸塞州切姆斯佛德市的Brooks Automation獲得的自動晶片搬運(yùn)前端。
根據(jù)本發(fā)明，工件支架18可以被用來保持住一個工件或者多個工件。針對兩個或者多個工件，工件支架18可以采用一種背靠背方式。還有，工件支架18可以具有一個貫穿其中心的孔，用于對單個工件的多個表面進(jìn)行處理。這些實(shí)施例在后面更為詳細(xì)地給予描述。
根據(jù)本發(fā)明，一個或者多個模塊22中的每一個均可以用來進(jìn)行清潔、沖洗、干燥、預(yù)處理、鍍敷、緩沖/保持、蝕刻、電解沉積、電鍍、電蝕刻、電溶解、無電沉積、無電溶解、光致抗蝕沉積、光致抗蝕剝離、化學(xué)蝕刻處理、種層蝕刻以及需要流體流動和/或電場控制以及使用的類似處理。在許多實(shí)施例中，工件在進(jìn)行處理的同時由工件支架18保持住。一個或者多個模塊22和/或工件支架18中的每一個均可以用來在工件表面上敷用各種薄膜，包括金屬、塑料以及聚合物薄膜，但并不局限于此。合適的金屬包括銅、金、鉛、錫、鎳、和鐵，但并不局限于此。此外，這些金屬的合金、化合物以及結(jié)合物(比如鉛/錫和鎳/鐵)可以被敷用在工件表面。
在許多實(shí)施例中，所沉積的薄膜可以具有1微米至150微米之間的厚度。利用本發(fā)明中的特征，所述薄膜可以具有高純度，并且厚度可以橫跨工件表面達(dá)到均一。所述薄膜可以在(i)平整連續(xù)的均一表面上、(ii)帶有微小突凹的平整連續(xù)表面上、和/或(iii)帶有突凹和/或光致抗蝕圖案的平整表面上具有均一的電性能。
在許多實(shí)施例中，生產(chǎn)系統(tǒng)10可以包括一個至三十個模塊，但是根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域可以使用額外模塊。一個或者多個模塊22的各種新穎特征在下文更為詳細(xì)地進(jìn)行描述。一個或者多個模塊22中的每一個均可以包括一種堅(jiān)固的模塊化構(gòu)造，從而使得其可以從生產(chǎn)系統(tǒng)10中去除。由此，生產(chǎn)系統(tǒng)10可以針對特定應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行定制。例如，一種模塊和工件支架可以被構(gòu)造成用于處理不同尺寸的工件，比如150、200、250或者300毫米晶片，同時在定制過程中消耗的生產(chǎn)時間極少。
此外，處理系統(tǒng)的布局，比如一個或者多個處理模塊的位置或者順序，可以針對特定流體工藝或者針對一系列工藝進(jìn)行優(yōu)化，這樣可以提高產(chǎn)量。例如，可以將一種豎向生產(chǎn)線體系結(jié)構(gòu)，比如由Stratus System采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，與一種雙晶片處理系統(tǒng)組合起來。沉積模塊可以大約20厘米寬，并且模塊的數(shù)目可以被調(diào)節(jié)至與所述裝載工位的速度相匹配。一種示例性速度是每小時大約40個工件。
還有，處理系統(tǒng)的布局可以以一種豎向構(gòu)造對工件進(jìn)行定向。針對一個或者一系列均一較長的沉積時間的工藝來說，一種豎向構(gòu)造可以使得大量的工件被同時處理。例如，針對超過10分鐘的處理時間，可以同時處理超過20個工件。此外，在一種會在工件表面產(chǎn)生相當(dāng)體積的氣體或者空氣的工藝中，比如利用光致蝕刻劑的電泳沉積，一種豎向構(gòu)造可以有利于從工件表面去除空氣或者氣泡。
生產(chǎn)系統(tǒng)10本身可以是手動的或者自動的。生產(chǎn)系統(tǒng)10可以包括用于控制裝載工位14和/或傳送系統(tǒng)26以及一個或者多個模塊22的工作過程的計(jì)算機(jī)，。在自動系統(tǒng)的一個示例性實(shí)施例中，剛裝載上去的工件被從裝載工位14傳送至最遠(yuǎn)的模塊，并且后續(xù)處理將加工完畢的工件返回至裝載工位14。
圖2示出了一個用于保持住工件30的示例性工件支架實(shí)施例18。在該示例性實(shí)施例中，工件支架18包括一個把手34，其可以用來提升和/或傳送工件支架18。該把手能夠與圖1中示出的傳送機(jī)構(gòu)26發(fā)生配合。工件支架18還包括一個主體38和一個用于接觸工件30的環(huán)42。在許多實(shí)施例中，工件支架18的主體38由一種塑料制成，比如高密度聚乙烯(HDPE)或者聚偏二氟乙稀(PVDF)。主體38還可以包括形成于至少一個邊緣44中的導(dǎo)軌(圖5和6中示出)。(這些)導(dǎo)軌可以用來在模塊22中之一排列工件支架18。
環(huán)42可以將工件30壓靠、保持和/或卡持在工件支架的主體38上。工件30與環(huán)42之間的接觸發(fā)生在工件30的外周邊處，比如通過接觸小于約2毫米的工件30外周邊。在許多實(shí)施例中，環(huán)42包括一個包裹于彈性體中的柔性構(gòu)件。彈性體上的部分可以用來接觸工件30，并且在某些實(shí)施例中，可以與工件30形成密封。
在許多實(shí)施例中，環(huán)42可以呈圓形、基本上圓形或者非圓形(比如長方形、正方形、卵形或者三角形，或者具有其它合適的幾何構(gòu)造)。在一個實(shí)施例中，環(huán)42相對于工件30具有較低輪廓。例如，在一個具體實(shí)施例中，環(huán)42以小于1毫米延伸超出工件30的外露表面所在的平面。在許多實(shí)施例中，環(huán)42可以是接觸環(huán)或者密封環(huán)。在一個實(shí)施例中，環(huán)42是在授予Keigler的美國專利No.6540899中描述的密封環(huán)組件，該美國專利的全部公開內(nèi)容通過參考結(jié)合入本發(fā)明。
圖3描繪了一個示例性工件支架實(shí)施例18′的剖面，該工件支架18′可以用于保持住多個工件30。工件支架18′的主體38包括一個處于第一平面的第一表面43和一個處于第二平面的第二表面45(例如前表面和后表面)。各個表面均具有一個相關(guān)聯(lián)的環(huán)42，用于保持住相應(yīng)的工件30，例如用于將相應(yīng)的工件30保持在工件支架18′的相應(yīng)表面43或者45上。例如，第一環(huán)可以在所述第一平面中將第一工件保持在所述工件支架的第一表面上，而第二環(huán)可以在所述第二平面中將第二工件保持在所述工件支架的第二表面上。
根據(jù)圖3中示出的實(shí)施例，所述第一平面和第二平面相互平行并且間隔開。在許多實(shí)施例中，所述第一平面與第二平面形成一個夾角。在一個實(shí)施例中，所述第一平面與第二平面垂直。在一個實(shí)施例中，所述第一平面與第二平面形成一個銳角或者鈍角。需要明白的是，本發(fā)明并不局限于僅帶有兩個平面的工件支架。也可以使用帶有單個平面或者超過兩個平面的實(shí)施例。在這里，使用兩個平面來例證一個用于保持住多個工件的示例性設(shè)備實(shí)施例。
在一個實(shí)施例中，工件被以背靠背方式保持住，并且在一個具體實(shí)施例中，工件以背靠背方式彼此對中。在某些實(shí)施例中，工件被保持在所述工件支架的不同表面上，并且相互偏離。在另外一個實(shí)施例中，多個工件可以被保持在所述工件支架的一個表面上，例如以一種并排方式。在某些實(shí)施例中，多個工件可以被保持在工件支架的一個表面上，同時至少一個額外工件被保持在該工件支架的第二表面上。
圖4示出了另外一個工件支架實(shí)施例18″的剖面，其示出了一種用于將工件30保持在工件支架18″上的示例性系統(tǒng)。一個環(huán)42’將工件30保持在工件支架18″的主體38′上。工件30在接觸位置46處與主體38′發(fā)生接觸。主體38′可以限定出一條凹槽50，從而使得工件30僅與主體38′的一部分發(fā)生接觸。
根據(jù)所圖示的實(shí)施例，工件支架18″的主體38′限定出一條溝槽54，用于保持住至少一個構(gòu)件58、一個支托構(gòu)件62以及一個氣囊66。構(gòu)件58能夠發(fā)生彎曲，并且也可以被稱作撓曲板。構(gòu)件58可以呈圓形、基本上圓形或者非圓形(例如長方形、正方形、卵形或者三角形，或者具有其它合適的幾何構(gòu)造)。在某些實(shí)施例中，構(gòu)件58可以是一個環(huán)或者一塊板，并且在一個具體實(shí)施例中，可以呈基本上平整的環(huán)形。在許多實(shí)施例中，構(gòu)件58可以由一種類似彈簧的材料制成，比如不銹鋼或者鈦。構(gòu)件58可以包括至少一個保持結(jié)構(gòu)(比如如圖5和6中所示)，這些保持結(jié)構(gòu)可以與所述環(huán)上的至少一個配合結(jié)構(gòu)，例如環(huán)42上的配合結(jié)構(gòu)70，發(fā)生配合。在許多實(shí)施例中，環(huán)42′和構(gòu)件58被可移除地固連在工件支架18″上。
支托構(gòu)件62可以是一塊板或者推板，并且可以包括至少一個推銷74。在許多實(shí)施例中，支托構(gòu)件62可以呈圓形、基本上圓形或者非圓形。在許多實(shí)施例中，支托構(gòu)件62可以是一個環(huán)或者一塊板。支托構(gòu)件62可以由一種金屬、塑料或者聚合材料制成。可以是氣動氣囊的氣囊66，限定出一個凹腔78，其中可以填充流體，比如空氣，來使得氣囊66膨脹。當(dāng)發(fā)生膨脹時，氣囊66會推壓支托構(gòu)件62，促使所述至少一個推銷74與構(gòu)件58接觸，導(dǎo)致所述構(gòu)件發(fā)生撓曲。氣囊66可以呈圓形、基本上圓形或者非圓形，并且在許多實(shí)施例中，可以是一個環(huán)或者一塊板。在許多實(shí)施例中，氣囊66可以由一種氟橡膠、氨基甲酸乙酯或者聚酯材料制成。
圖5和6示出了另外一種用于保持住工件30的示例性工件支架18。圖5示出了第一透視圖，圖6示出了第二透視圖。該工件支架實(shí)施例18包括環(huán)42′、溝槽54、支托構(gòu)件62以及氣囊66。工件支架18還可以包括一個把手34′和一個構(gòu)件58′。
在圖5和6中示出的工件支架18還包括一個主體38″，該主體38″包括一條導(dǎo)軌82。在一個實(shí)施例中，形成于主體38″上的凹槽50包括多個接觸位置46，用于對工件30提供支撐。在所圖示的實(shí)施例中，主體38″包括至少一個端口86，用于經(jīng)由主體38″中的管道(未示出)向氣囊66提供流體和/或向環(huán)42′的下側(cè)提供真空。在許多實(shí)施例中，主體38″還可以包括至少一個彈性觸點(diǎn)90，用以向工件30供給電流。支托構(gòu)件62可以連接在一個能夠與主體38″發(fā)生配合的突柱92上。該突柱92提供一個力來使得支托構(gòu)件62與構(gòu)件58′發(fā)生接觸。
在圖6中示出的環(huán)42′包括至少一個配合結(jié)構(gòu)70，在一個實(shí)施例中，這些配合結(jié)構(gòu)70被制成一個或者多個突柱。一條密封溝槽94可以環(huán)繞在環(huán)42′的外周邊。可以是環(huán)42′上的一個彈性區(qū)域的密封溝槽94可以與密封凸臺98相匹配，其中密封凸臺98可以環(huán)繞在工件支架18的周邊。在一個實(shí)施例中，這種匹配在工件支架18與環(huán)42′之間形成一個防止流體進(jìn)入的屏障，例如液密性密封。
在許多實(shí)施例中，環(huán)42′還包括一個內(nèi)側(cè)密封表面102，其可以與工件30形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。內(nèi)側(cè)密封表面102也可以與工件30形成電連接。例如，內(nèi)側(cè)密封表面102可以包括與工件30發(fā)生接觸的撓曲指狀物。這些撓曲指狀物可以包括用于形成電接觸的外露端子末梢。所述電流通道可以向工件表面供送高達(dá)75安培的電流，并且可以容許針對多個工件獨(dú)立地進(jìn)行電流控制。
在許多實(shí)施例中，內(nèi)側(cè)密封表面102可以包括一個彈性區(qū)域，該彈性區(qū)域在足夠大的力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，來形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。
在某些實(shí)施例中，構(gòu)件58′限定出至少一個保持結(jié)構(gòu)110和至少一個撓曲結(jié)構(gòu)114。構(gòu)件58′可以包括至少一個突起部118。構(gòu)件58′上的所述特征可以被切割成，例如激光切割成，構(gòu)件58′。所述至少一個保持結(jié)構(gòu)110能夠與環(huán)42′上的至少一個配合結(jié)構(gòu)70發(fā)生配合。在許多實(shí)施例中，所述至少一個保持結(jié)構(gòu)110可以是切割入構(gòu)件58′內(nèi)的鍵槽或者卡槽。在一個實(shí)施例中，所述至少一個撓曲結(jié)構(gòu)114呈沖頭形狀。
在一個實(shí)施例中，構(gòu)件58′限定出多個撓曲結(jié)構(gòu)114。總的來說，這些撓曲結(jié)構(gòu)114可以環(huán)繞構(gòu)件58′的主體122提供一個長的有效路徑，以便容許構(gòu)件58′發(fā)生實(shí)質(zhì)性撓曲。在一個實(shí)施例中，當(dāng)構(gòu)件58′發(fā)生撓曲時，這些撓曲結(jié)構(gòu)114可以環(huán)繞一個物體，比如工件30，的周邊提供一個至少基本上均一的力。所述力可以基本上垂直于構(gòu)件58′所在的平面。當(dāng)施加所述力時，環(huán)42′可以保持住所述物體。在本實(shí)施例中或者在其它實(shí)施例中，撓曲結(jié)構(gòu)114可以環(huán)繞構(gòu)件58′的周邊形成，例如內(nèi)周邊、外周邊或者內(nèi)、外周邊二者。
在某些實(shí)施例中，溝槽54，例如形成于主體38″上的環(huán)狀凹腔，可以包括至少一個齒部126，它們可以與構(gòu)件58′上的至少一個突起部118發(fā)生配合。當(dāng)多個突起部118背離主體122撓曲時，在突起部118之間產(chǎn)生一個垂直于工件30所在平面的力。
參照圖5和6，環(huán)42′和構(gòu)件58′可以被可移除地固連在工件支架18上。在一個實(shí)施例中，環(huán)42′上的一個或者多個配合結(jié)構(gòu)70可以與構(gòu)件58′上的一個或者多個保持結(jié)構(gòu)110發(fā)生配合(例如插入或者固連)。例如在一個利用鍵槽的實(shí)施例中，環(huán)42′可以轉(zhuǎn)動若干度，直至配合結(jié)構(gòu)70停靠在保持結(jié)構(gòu)110的較窄端部上。這樣會促使配合結(jié)構(gòu)70的肩部位于構(gòu)件58′的后方。氣囊66可以隨后部分地或者完全放氣。由撓曲結(jié)構(gòu)114形成的撓曲力會促使構(gòu)件58′發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并且推壓一個或者多個配合結(jié)構(gòu)70。在本實(shí)施例中，將朝向工件支架18拉動環(huán)42′。
在一個實(shí)施例中，使得構(gòu)件發(fā)生撓曲會向至少一個配合結(jié)構(gòu)施加一個力，來促使一個環(huán)與工件形成防止流體進(jìn)入的屏障。例如，所述力可以促使構(gòu)件58′拉動環(huán)42′上的至少一個配合結(jié)構(gòu)70，來促使其推壓工件30，以便形成防止流體進(jìn)入的屏障。所述至少一個撓曲結(jié)構(gòu)114可以適合于基本上垂直于構(gòu)件58′所在的平面施加所述力，來形成所述屏障。撓曲結(jié)構(gòu)114可以環(huán)繞構(gòu)件58′的周邊設(shè)置，以便從所述周邊(例如內(nèi)周邊、外周邊、或者如圖5和6中所示的內(nèi)、外周邊二者)提供至少基本上均一的力。使得構(gòu)件58′發(fā)生變形的力可以是環(huán)42′周邊的每直線厘米大約為1千克。
為了從所述工件支架上取下第一工件或者將第一工件與第二工件對換，可以通過使得氣囊66發(fā)生膨脹來去除構(gòu)件58′與環(huán)42′之間的力，從而使得支托構(gòu)件62與構(gòu)件58′發(fā)生接觸(利用或者不利用推銷74)，以便使得構(gòu)件58′發(fā)生變形。使得配合結(jié)構(gòu)70發(fā)生配合的力被釋放，從而使得它們可以與所述保持結(jié)構(gòu)110脫離配合。在一個實(shí)施例中，使得配合結(jié)構(gòu)70發(fā)生配合的力被釋放，從而使得環(huán)42′可以發(fā)生旋轉(zhuǎn)并且離開工件支架18。第一工件可以從環(huán)42′上取下，并且如果需要，可以將一個新的工件置于環(huán)42′上。
在一個實(shí)施例中，所述流體密封可以利用足夠的力保持住工件，以便阻止流體侵入，即使當(dāng)由于不可預(yù)見的事件而導(dǎo)致供送給處理系統(tǒng)的所有電能均喪失時也是如此。在一個實(shí)施例中，可以在工件裝載程序之后和/或在對工件進(jìn)行處理之前對防止流體進(jìn)入的屏障進(jìn)行測試，以便確保工件已經(jīng)得以正確裝載。例如，向工件支架18上的凹腔施加一個微小真空，比如大約負(fù)的0.05atm。例如可以將所述真空施加于凹槽50。通往真空的路徑可以隨后關(guān)閉，并且可以測定出真空的漏率。如果經(jīng)歷一個預(yù)定時間周期工件支架18中的真空沒有改變超過預(yù)定的量，那么可以認(rèn)為這種屏障的完整性是合格的(例如少于5秒內(nèi)的改變量大約為10％)。如果所述真空以較快的速度發(fā)生改變，那么環(huán)42′可能未正確安裝，并且可以將工件卸載或者重新裝載。
圖7示出了構(gòu)件58′的一部分128的細(xì)節(jié)視圖，包括保持結(jié)構(gòu)110、撓曲結(jié)構(gòu)114以及突起部118。如圖所示，構(gòu)件58′限定出分別環(huán)繞該構(gòu)件58′的內(nèi)周邊和外周邊延伸的線130和134。線130和134至少基本上切穿主體122。在一個具體實(shí)施例中，線130和134切穿主體122。這些線并非環(huán)繞所述周邊連續(xù)延伸。相反，線130和134是一組離散線段。例如，線段130a從第一保持結(jié)構(gòu)114a延伸至一個鄰近的撓曲結(jié)構(gòu)114b。線段130a終止于兩個分別形成于撓曲結(jié)構(gòu)114a和114b上的淚珠狀區(qū)域138a和138b。根據(jù)所圖示的實(shí)施例，撓曲結(jié)構(gòu)114、114a或者114b還包括一個Ω狀線段142。在一個實(shí)施例中，兩個鄰近的淚珠狀區(qū)域和一個Ω狀線段共同形成一個獨(dú)立的撓曲結(jié)構(gòu)。該撓曲結(jié)構(gòu)可以呈沖頭形狀。
在一個實(shí)施例中，利用一組離散線段可以環(huán)繞所述構(gòu)件的周邊形成一條相當(dāng)長的路徑，所述構(gòu)件可以沿著這條路徑發(fā)生撓曲。還有，利用一組離散線段可以促使從所述周邊施加一個至少基本上均一的力。
在許多實(shí)施例中，突起部118包括一個缺口146。在一個實(shí)施例中，缺口146與所述工件支架上的溝槽54中的對應(yīng)卡絆相互連接。缺口146可以防止構(gòu)件58′發(fā)生旋轉(zhuǎn)。構(gòu)件58′可以包括外側(cè)突起部148，其可以用來將構(gòu)件58′保持在所述工件支架中。
構(gòu)件58或58′的運(yùn)動以及撓曲結(jié)構(gòu)114的動作可以示意性示出。為了例證目的并且無需拘泥于理論，圖8A-8C進(jìn)行示意性圖示。
圖8A示出了處于松弛狀態(tài)的構(gòu)件58或58′。板150和彈簧154代表構(gòu)件58或58′。撓曲結(jié)構(gòu)114可以類似于彈簧154來施加力的作用。錨固位置138代表了工件支架上的保持結(jié)構(gòu)。例如，錨固位置138可以是形成于所述工件支架上的溝槽54中的齒部126。錨固位置138可以保持住構(gòu)件58或58′上的突起部118。
圖8B示出了環(huán)42或42′的一部分，包括配合結(jié)構(gòu)70(在圖8B和8C中圖示為一個突柱)。向板150(即構(gòu)件58或58′)施加一個力162，來使得構(gòu)件58或58′撓曲至一種過伸展?fàn)顟B(tài)。當(dāng)發(fā)生過伸展時，環(huán)42或42′與構(gòu)件58或58′之間可以發(fā)生配合(例如在一個實(shí)施例中，所述保持結(jié)構(gòu)抓住所述配合結(jié)構(gòu))。在一個具體實(shí)施例中，在配合結(jié)構(gòu)70與保持結(jié)構(gòu)110之間發(fā)生配合。在一個實(shí)施例中，力162由支托構(gòu)件62施加。彈簧154(即撓曲結(jié)構(gòu)114)沿著基本上與力162相反的方向施加一個力166。
圖8C描繪了處于這樣一種狀態(tài)的設(shè)備，即，構(gòu)件58或58′經(jīng)由其上的保持結(jié)構(gòu)110向配合結(jié)構(gòu)70施加力166。彈簧154基本上垂直于構(gòu)件58或58′所在的平面施加力166。在一個實(shí)施例中，力166促使構(gòu)件58或58′拉動配合結(jié)構(gòu)70，這樣會促使環(huán)42或42′與工件30接觸。這種接觸可以在工件30與環(huán)42或42′之間形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。
圖9描繪了另外一個示例性工件支架實(shí)施例170。本實(shí)施例可以用來對工件30的多個表面進(jìn)行處理。工件支架170包括一個用于保持住工件的環(huán)42。工件支架18的主體174限定出一個從第一表面182貫穿至第二表面186的孔178。孔178的直徑小于環(huán)42的直徑。在許多實(shí)施例中，工件支架170包括前述特征，包括構(gòu)件58或58′、支托構(gòu)件62以及氣囊66，但并非局限于此。工件30的下側(cè)和孔178的邊緣可以形成密封，來將這些組成部件與用在流體處理中的流體隔離開。
圖10示出了一種用于對工件進(jìn)行處理(比如流體處理)的示例性設(shè)備。這種設(shè)備可以包括一個模塊22，其自身可以包括一個殼體200。在一個實(shí)施例中，模塊22盛裝有一種流體，比如殼體200限定出一個可以在其中盛裝所述流體的凹腔。如圖10中所示，這種設(shè)備還包括工件支架18、構(gòu)件204、板208以及陽極212。在某些實(shí)施例中，這些元件中的一個或者多個未被使用或者不存在。下面更為詳細(xì)地對變型實(shí)施例進(jìn)行描述。在許多實(shí)施例中，構(gòu)件204、板208和/或陽極212被設(shè)置在模塊20和/或殼體200的內(nèi)部。由于這種模塊化設(shè)計(jì)，這些元件可以可移除地或者固定地設(shè)置于殼體200之內(nèi)。
在圖10中，工件支架18被圖示為從殼體200中取出。工件支架18無需與模塊22或者殼體200成為一體。在一個具體實(shí)施例中，工件支架18能夠從殼體200中取出。工件支架18可以在兩個或者多個模塊22之間傳送。殼體200可以包括形成于兩個相對側(cè)內(nèi)表面上的溝槽。工件支架18的邊緣44或者工件支架18上的導(dǎo)軌82可以被插入所述溝槽之內(nèi)。
針對電解沉積或者電蝕刻應(yīng)用領(lǐng)域，示例性的殼體200的長度可以小于180毫米。針對無需板208或者陽極212的應(yīng)用領(lǐng)域，所述長度可以大約為75毫米。殼體200的寬度可以在300毫米至500毫米之間。在一個針對200毫米工件的示例性實(shí)施例中，所述模塊的尺寸可以為180毫米×400毫米，但是該尺寸可以根據(jù)應(yīng)用和/或工件尺寸發(fā)生變化。
在許多實(shí)施例中，構(gòu)件204是一個槳組件或者一個流體攪動槳。在一個具體實(shí)施例中，構(gòu)件204是一個SHEAR PLATE攪動槳。構(gòu)件204可以基本上平行于一個由工件支架18保持住的工件的表面發(fā)生移動。構(gòu)件204可以發(fā)生非均一擺動來攪動所述流體。在許多實(shí)施例中，構(gòu)件204的擺動頻率可以在0Hz至20Hz之間，但是該頻率可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域更高。在一個實(shí)施例中，構(gòu)件204的擺動頻率在4Hz至10Hz之間。在一個具體實(shí)施例中，擺動頻率大約為6Hz。
在某些實(shí)施例中，構(gòu)件204由一個或者多個馬達(dá)216來移動。構(gòu)件204可以利用連桿220連接在馬達(dá)216上。在一個具體實(shí)施例中，馬達(dá)216是線性驅(qū)動馬達(dá)或者線性馬達(dá)組件。合適的線性馬達(dá)包括能夠從美國威斯康星州Delavan市的LinMot公司獲得的線性驅(qū)動馬達(dá)。在許多實(shí)施例中，馬達(dá)216可以固定或者可移除地連接在殼體200上。馬達(dá)216可以位于殼體200的中心平面上。在一個具體實(shí)施例中，構(gòu)件204的重量和在構(gòu)件204往復(fù)運(yùn)動的過程中產(chǎn)生的慣性力經(jīng)由馬達(dá)滑塊與馬達(dá)繞組之間的磁場力由該線性馬達(dá)支撐，而并非由機(jī)械軸承支撐。所述一個或者多個馬達(dá)216可以由計(jì)算機(jī)加以控制。
在許多實(shí)施例中，板208可以是一塊屏蔽板或者屏蔽組件。板208可以被用來對入射到由構(gòu)件204保持住的工件表面上的電場進(jìn)行整形。板208可以由一種非導(dǎo)電材料制成。合適的材料包括HDPE和PVDF，但并非局限于此。在許多實(shí)施例中，板208可以呈圓形、基本上圓形或者非圓形(比如長方形、正方形、卵形或者三角形，或者具有其它合適的幾何構(gòu)造)。板208的特征在于其可以利用少量勞動進(jìn)行移除和更換。這樣就容許單個模塊被構(gòu)造成用于處理不同尺寸的工件，同時消耗的生產(chǎn)時間極少。
在一個實(shí)施例中，陽極212形成了殼體200的外壁。在一個實(shí)施例中，陽極212可以是一個陽極組件中的組成部件，其中所述陽極組件形成了殼體200的外壁。在許多實(shí)施例中，殼體200具有外壁，并且陽極212或者陽極組件被可移除地連接在所述壁上或者與所述壁間隔開。
在許多實(shí)施例中，陽極212可以是一個銅盤。在一個實(shí)施例中，陽極212的外露表面面積為300平方厘米。在一個實(shí)施例中，陽極212在電解沉積或者諸如銅或焊錫沉積這樣的其它流體工藝過程中被消耗。陽極212的一個特征在于，其可以利用少量勞動進(jìn)行移除和更換，使得消耗的生產(chǎn)時間減少。
在利用陽極212的實(shí)施例中，工件的表面用作陰極。需要指出的是，在某些實(shí)施例中，優(yōu)選的是，系統(tǒng)的極性倒置。也就是說，工件的表面受控成為與置于模塊22中的陰極相對的陽極。在這種實(shí)施例內(nèi)，陽極212將被一個陰極取代。
圖11示出了另外一個用于對工件進(jìn)行處理的示例性設(shè)備實(shí)施例的剖面。本實(shí)施例例如可以用來同時處理兩個工件。殼體200′包括側(cè)壁224和端壁226，并且示出了構(gòu)件202、構(gòu)件204a和204b、板208以及陽極212的相對位置。這些元件或者距離并未按比例示出。盡管構(gòu)件204a和204b被圖示為兩個獨(dú)立結(jié)構(gòu)，但是它們可以形成一個組件。
在用于進(jìn)行流體處理的殼體實(shí)施例200′中，流體通過位于該殼體200′底壁上的至少一個端口228進(jìn)入該殼體200′中。在某些實(shí)施例中，端口228可以位于殼體200′的底壁230的中部。在一個實(shí)施例中，端口228可以位于側(cè)壁224的底部。流體沿著一個或者多個工件的表面向上流動。這些流體會在工件支架18與相應(yīng)構(gòu)件204、204a或204b之間流動，或者在工件支架18與板208之間流動。在許多實(shí)施例中，流體通過所述殼體的頂部、通過側(cè)壁224的頂部或者通過端壁226的頂部從殼體200′中排出。箭頭示出了所述流動的大體方向。
在許多實(shí)施例中，流速可以在約每分鐘20升至約每分鐘40升之間。在一個具體實(shí)施例中，流速大約為每分鐘28升。在一個實(shí)施例中，所述流體是一種電解質(zhì)。這種電解質(zhì)可以在工藝進(jìn)行過程中通過殼體200′從一個存儲器進(jìn)行循環(huán)。在每分鐘約27.6升的流率下，轉(zhuǎn)換率可以是約0.8分鐘。一種示例性溶液可以包括硫酸銅、水、硫酸以及鹽酸。
工件30與相應(yīng)構(gòu)件204、204a或204b之間的距離可以為1毫米至5毫米，但是該距離可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)生變化。在一個實(shí)施例中，構(gòu)件204、204a、204b與工件30的表面相距小于約2毫米。這些元件之間的距離越小，在表面處的流體混合越好。在一個其中環(huán)42從工件的外表面延伸大約1毫米的具體實(shí)施例中，構(gòu)件204、204a或204b可以在一個與工件30的表面相距大約1.5毫米的平面中移動。板208可以與工件30的表面相距2毫米至20毫米，但是該距離可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)生變化。在一個具體實(shí)施例中，板208與工件表面相距大約5毫米。
圖12描繪了一個用于在對工件進(jìn)行流體處理的過程中攪動流體的示例性構(gòu)件實(shí)施例204′的透視圖。構(gòu)件204′包括第一板232和第二板234。各塊板232和234均限定出一組間隔開的開口236。間隔開的開口236的形狀例如可以呈卵形或者長方形。各塊板232和234也可以包括一組用于攪動流體的間隔開的葉片240。間隔開的葉片240的輪廓可以是平直的、傾斜的、杯狀的或者正方形的。這組間隔開的開口236或者這組間隔開的葉片240的中點(diǎn)，可以形成一個基本上等距的周期性陣列。例如，中點(diǎn)之間的間距可以是10毫米至30毫米。在一個具體實(shí)施例中，中點(diǎn)大約相距20毫米。
在一個實(shí)施例中，當(dāng)構(gòu)件204′發(fā)生移動時所述那組間隔開的開口236攪動所述流體。在一個實(shí)施例中，當(dāng)構(gòu)件204′發(fā)生移動時所述那組間隔開的葉片240攪動所述流體。在一個實(shí)施例中，開口236和葉片240均攪動所述流體。在一個具體實(shí)施例中，間隔開的葉片240的邊緣表面攪動所述流體。
板232和234可以由一種合適的金屬、塑料或者聚合物制成。合適的金屬包括鈦、不銹鋼或者鋁。合適的塑料包括聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、HDPE以及PVDF。在許多實(shí)施例中，板232或者234可以與工件表面的間距在約2毫米至約10毫米之間，但是根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域可以使用較小或者較大的間距。在一個具體實(shí)施例中，板232和234中至少一個的厚度在約3毫米至約6毫米之間，但是根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和/或材料構(gòu)造可以使用較小或者較大的間距?？梢允褂孟鄬^薄的元件，從而使得板208可以盡可能地接近工件。這樣會提高沉積的均一性。
第一板232和第二板234可以通過一個或者多個間隔結(jié)構(gòu)244連接起來，從而形成構(gòu)件204′。在圖12中，所示出的第一板232和第二板234均通過螺釘248固連在間隔結(jié)構(gòu)244上，但是也可以使用其它方式，包括鉚釘、膠水、環(huán)氧樹脂、粘結(jié)劑或者其它合適的固連措施，但并不局限于此。板232和234以及間隔結(jié)構(gòu)244可以限定出一個凹腔，在處理過程中一個工件支架18可以插入其中。間隔結(jié)構(gòu)244會有利于使得構(gòu)件204′與工件支架18對齊。
在許多實(shí)施例中，構(gòu)件204或204′可以以這樣一種方式通過殼體200與工件18對齊，即在無需構(gòu)件204或204′機(jī)械支撐的條件下提供高的精確度。如前所述，馬達(dá)216可以支撐構(gòu)件204或204′。構(gòu)件204或204′與工件支架18之間的精確、一致性間隔，可以利用安裝于殼體200上的導(dǎo)向輪(未示出)實(shí)現(xiàn)。所述導(dǎo)向輪可以在一根固定安裝于殼體200側(cè)壁上的軸上自由轉(zhuǎn)動。還可以在殼體200上安裝對準(zhǔn)輪，用于對工件支架18進(jìn)行定位。導(dǎo)向輪與對準(zhǔn)輪之間的關(guān)系可以是使得構(gòu)件204或204′與工件表面的間距一致到小于約1/4毫米。這樣就促使當(dāng)構(gòu)件204或204′基本上平行于工件表面移動時在工件表面處形成基本上均一的流體邊界層。
用于導(dǎo)向輪的軸可以用作軸頸軸承的軸。構(gòu)件204或204′可以在近乎零摩擦力或者軸承力的條件下移動，這樣可以明顯降低與使用載荷承載摩擦表面或者軸承的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的維修和維護(hù)成本。
圖13示出了另外一個用于在對工件進(jìn)行流體處理的過程中攪動流體的示例性構(gòu)件實(shí)施例204″的剖面圖。間隔開的葉片240′呈杯狀。在圖13中，間隔開的葉片240′被圖示為與利用環(huán)42保持在工件支架18上的工件30鄰近。在許多實(shí)施例中，所述那組間隔開的開口236和/或那組間隔開的葉片240′在構(gòu)件204″發(fā)生移動時攪動流體。在一個實(shí)施例中，間隔開的葉片240′的邊緣表面攪動流體。在該實(shí)施例中，所述邊緣表面可以是側(cè)表面、帶尖端表面或者圓形表面。
圖14示出了另外一個示例性構(gòu)件實(shí)施例204的剖面。間隔開的葉片240″具有帶角度的輪廓，并且被圖示為與利用環(huán)42保持在工件支架18上的工件30鄰近。在許多實(shí)施例中，所述那組間隔開的開口236和/或那組間隔開的葉片240″在構(gòu)件204″發(fā)生移動時攪動流體。
如前所述，構(gòu)件204、204′、204″或204(在文中統(tǒng)稱為204x)可以被用來攪動流體。在某些實(shí)施例中，構(gòu)件204x可以按照一種非均一擺動圖譜發(fā)生移動。在一個示例性實(shí)施例中，所述非均一擺動包括一個在每次非均一擺動之后發(fā)生改變的逆轉(zhuǎn)位置。
例如，參照圖15，葉片240、240′或240″或者與工件30表面上的特定工件位置256鄰近的間隔開口236的中點(diǎn)(在這里統(tǒng)稱為中點(diǎn)252)無需在一個完整擺動沖程之后返回至同一個工件位置256。中點(diǎn)252可以隨著構(gòu)件204x發(fā)生擺動而沿著工件30的表面行進(jìn)，并且在一個完整擺動沖程之后，中點(diǎn)252′可以處于一個今近的工件位置260。
在一個實(shí)施例中，所述非均一擺動包括一個主擺動沖程和至少一個副擺動沖程。主擺動沖程的長度可以基本上等于由構(gòu)件204x限定出的間隔開的開口236的間距。在一個具體實(shí)施例中，主擺動沖程的長度可以基本上等于相鄰間隔開的開口236的間距。
參照圖16，一個示例性主擺動沖程264可以改變構(gòu)件204x的擺動沖程的逆轉(zhuǎn)位置。在一個具體實(shí)施例中，主擺動沖程264會改變構(gòu)件204x的中點(diǎn)252的逆轉(zhuǎn)位置268。一個示例性的第一副擺動沖程272可以改變構(gòu)件204x擺動的逆轉(zhuǎn)位置。在一個具體實(shí)施例中，第一副擺動沖程272會改變中點(diǎn)252的逆轉(zhuǎn)位置276。在許多實(shí)施例中，也可以理解為改變了主擺動沖程264的逆轉(zhuǎn)位置。一個示例性的第二副擺動沖程280可以改變構(gòu)件204x擺動的逆轉(zhuǎn)位置。在一個具體實(shí)施例中，第二副擺動沖程280會改變中點(diǎn)252的逆轉(zhuǎn)位置284。在許多實(shí)施例中，也可以被理解為改變了第一副擺動沖程272的逆轉(zhuǎn)位置。
如圖所示，中點(diǎn)252被用來表示構(gòu)件204x的相對運(yùn)動。但是，沿著構(gòu)件204x表面的任何位置X，均可以被用來表示隨著構(gòu)件204x發(fā)生移動該位置X的逆轉(zhuǎn)位置的改變。在某些實(shí)施例中，所述構(gòu)件可以由多個元件構(gòu)成。各個元件均包括一個或多個間隔開的開口或者一個或多個間隔開的葉片。在一個實(shí)施例中，各個元件可以被連接在一個獨(dú)立馬達(dá)上，從而使得其運(yùn)動獨(dú)立于附近元件的運(yùn)動。在一個實(shí)施例中，各個元件可以被連接在同一個馬達(dá)上，從而使得這些元件一起運(yùn)動。在某些實(shí)施例中，所述許多元件被設(shè)置在工件的同一側(cè)，從而使得構(gòu)件204x中的一個或者多個元件的運(yùn)動會攪動流體。
圖17示出了一個用于在對工件進(jìn)行流體處理的過程中攪動流體的示例性非均一擺動圖譜288。為了例證目的，引用了圖15和16中的示例性工件30和中點(diǎn)252。構(gòu)件204x的中點(diǎn)252相對于工件30表面上的工件位置256的位置，被以時間為基礎(chǔ)繪制出來。在構(gòu)件204x的一個實(shí)施例中，中點(diǎn)252的間距大約為20毫米。主擺動沖程基本上等于中點(diǎn)252與構(gòu)件204x上的鄰近中點(diǎn)之間的間距。副擺動沖程大約為40毫米。線292示出了所述中點(diǎn)由于主擺動沖程導(dǎo)致的相對行進(jìn)量。線296示出了所述中點(diǎn)由于副擺動沖程導(dǎo)致的相對行進(jìn)量。
通過利用主沖程與副沖程的組合，構(gòu)件30前部的擺動圖譜的逆轉(zhuǎn)位置可以相對于工藝時間明顯改變。這樣可以在工件的表面上預(yù)防非均一的按時間平均的電場或者流體流場。這樣可以最小化所述構(gòu)件在工件表面上的電場影像或者流體流動影像，提高沉積的均一性。
圖18示出了另外一個用于在對工件進(jìn)行流體處理的過程中攪動流體的示例性非均一擺動圖譜300。在構(gòu)件204x的本實(shí)施例中，中點(diǎn)252的間距大約為20毫米。主擺動沖程基本上等于中點(diǎn)252與構(gòu)件204x上的鄰近中點(diǎn)之間的間距。第一副擺動沖程大約為30毫米。第二副擺動沖程大約為40毫米。這種擺動可以包括額外的副擺動沖程。線304示出了所述中點(diǎn)由于主擺動沖程導(dǎo)致的相對行進(jìn)量。線308示出了所述中點(diǎn)由于第一副擺動沖程導(dǎo)致的相對行進(jìn)量。線312示出了所述中點(diǎn)由于第二副擺動沖程導(dǎo)致的相對行進(jìn)量。
第一副擺動沖程的周期大約為2秒，而第二副擺動沖程的周期大約為10秒。這樣可以移動發(fā)生擺動逆轉(zhuǎn)的位置，由此可以使各個間隔開的葉片的逆轉(zhuǎn)位置或者各個間隔開的開口的中點(diǎn)散開大約0.1毫米。這樣可以減輕或者基本上消除所述逆轉(zhuǎn)位置在工件表面上的任何影像。
構(gòu)件204x的擺動也可以在工件30表面處形成一個非周期性流體邊界層開始擺動。在一個實(shí)施例中，構(gòu)件204x減小了在工件30表面處的流體邊界層厚度。在一個具體實(shí)施例中，流體邊界層厚度被減小至10微米以下。還有，所述構(gòu)件的運(yùn)動可以從工件30的表面上減輕或者基本上消除在流體中夾帶空氣或者氣泡。在一個具體實(shí)施例中，流體的流動會在用于進(jìn)行鍍敷或者沉積的殼體200中攜帶走正在生長的薄膜表面附近的空氣或者氣泡。
圖19示出了在工件表面處的邊界層厚度相對于流體攪動速度的圖解。流體攪動速度可以是構(gòu)件204x的擺動速度。如圖所示，隨著速度增加，流體邊界層厚度從大約55微米減小至小于大約10微米。邊界層厚度可以利用極限電流值計(jì)算得出，其中極限電流值可以通過與基準(zhǔn)電極的已知性能進(jìn)行對比、通過線性掃描伏安法或者通過計(jì)時安培分析法加以確定。流體混合效果與邊緣層厚度呈反比關(guān)系。因此，減小流體工藝中的邊界層可以提高在工件表面處的流體混合效果。這樣可以提高產(chǎn)量和均一性，并且還可以降低材料消耗。
圖20描繪了一個用于在對工件進(jìn)行流體處理的過程中改變電場的示例性板實(shí)施例208′。改變工件表面處的電場可以促進(jìn)薄膜的均一沉積，但是通過工件表面的電勢降會從工件周邊至工件中心發(fā)生變化。在一個實(shí)施例中，板208′由一種非導(dǎo)電材料制成，這樣可以隨著電場從陽極212所在的平面到達(dá)工件30的表面所在平面，阻斷該電場。板208′基本上呈圓形。板208′可以包括緊固孔314，用于將該板208′連接到殼體200或200′上，或者連接到將板208′懸掛在殼體200或200′中的支撐結(jié)構(gòu)(未示出)上。
在一個實(shí)施例中，板208(圖10和11中示出)或208′(圖20中示出)對入射到工件30表面上的電場進(jìn)行整形。板208或208′的主體316可以限定出多個孔320。這些孔320可以具有一種孔尺寸分布，比如這些孔的直徑可以在所述板的表面上發(fā)生變化。通過改變所述孔尺寸分布，板208或208′表面上的平均開口面積可以發(fā)生變化，并且通過板208或208′到達(dá)工件30表面的電場的性能可以發(fā)生變化。發(fā)生變化的電場性能可以是幅值或者勢能。在許多實(shí)施例中，接近所述工件表面的電場可以均一。
在一個實(shí)施例中，所述孔尺寸分布包括一種連續(xù)的孔尺寸梯度。在一個具體實(shí)施例中，所述孔按照一個基本上徑向分布模式發(fā)生變化。例如，如圖20中所示，較大的孔可以形成于板208′的中心附近，而較小的孔接近板208′的外周邊形成。在許多實(shí)施例中，所述板可以具有約500至10000個孔，但是根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和/或工件尺寸可使用更多或者更少的孔。在一個實(shí)施例中，所述板可以具有約1000至5000個孔。在一個具體實(shí)施例中，板208或208′可以具有大約3000個孔，并且適合于200毫米的工件。在許多實(shí)施例中，所述孔的直徑在0.1毫米至20毫米之間，但是根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域可以使用更大或者更小直徑的孔。在一個實(shí)施例中，最大直徑的孔的直徑可以大約為5毫米。最小直徑的孔可以具有大約1毫米的直徑。
圖21A和21B示出了一個示例性裝載工作實(shí)施例14′，其可以被用來將一個或者多個工件30裝載到工件支架18上。圖21A和21B包括一個用于工件支架18的托架324，一個用于移動工件30的基座328，以及一個將托架324與基座328連接起來的臂332。圖21B示出了裝載到基座328上的工件30。臂332和托架324可以包括一個鉸接部336，從而使得臂332可以在一個基本上水平位置與一個基本上豎直位置之間移動基座328，或者移動至一個中間位置?；?28和臂332可以是同一元件的組成部分。
托架324可以在工件30被裝載到工件支架18上或者從工件支架18上取下的同時保持住工件支架18。在某些實(shí)施例中，托架324可以在工件30被裝載到基座328上或者從基座328上取下的同時保持住工件支架18。托架324可以是一種合適的金屬、塑料或者聚合材料?？梢允褂靡粋€第二末端執(zhí)行器(未示出)來將工件30裝載到基座328上。裝載工位14′可以耦合到一個液壓機(jī)構(gòu)和/或計(jì)算機(jī)上，以便控制臂332的位置。
在許多實(shí)施例中，基座328可以包括一個位于基座328中部的末端執(zhí)行器340，和一個環(huán)繞基座328的外周邊設(shè)置的卡盤344。末端執(zhí)行器340可以是Bernoulli末端執(zhí)行器、靜電卡盤或者真空末端執(zhí)行器。末端執(zhí)行器340可以在不與工件30發(fā)生接觸的條件下保持住該工件30。在某些實(shí)施例中，卡盤344是一個真空卡盤或者吸盤?？ūP344可以將環(huán)42保持在基座328上。在一個實(shí)施例中，末端執(zhí)行器340可以在工件30被裝載到工件支架18上或者從工件支架18上取下的同時將工件30保持在環(huán)42上。在一個實(shí)施例中，末端執(zhí)行器340可以在不與工件30發(fā)生接觸的條件下將工件30保持在環(huán)42上。
在一個實(shí)施例中，為了將工件30裝載到工件支架18上，環(huán)42與卡盤344發(fā)生配合。工件30可以被置于環(huán)42上。末端執(zhí)行器340可以被啟動來將工件30保持在環(huán)42上。臂332可以被移動至一個基本上豎直的位置。工件支架18可以與環(huán)42發(fā)生配合。末端執(zhí)行器340可以與工件30脫離配合，并且卡盤344可以與環(huán)42脫離配合。臂332可以離開工件支架18所在的平面，從而形成間隙。工件支架18可以被從托架324上取下，并且送往一個模塊進(jìn)行處理。為了裝載工件30，步驟無需完全按此順序。
在一個實(shí)施例中，為了從工件支架18上取下工件30，臂332可以移動至一個基本上豎直的位置。末端執(zhí)行器340可以與工件30發(fā)生配合，并且卡盤344可以與環(huán)42發(fā)生配合。環(huán)42與工件支架18脫離配合。臂332可以移動至一個基本上水平的位置。為了移除工件30，步驟無需完全按此順序。
裝載工位14′可以將單個工件30裝載到工件支架18上，或者可以將多個工件30裝載到工件支架18上。在一個實(shí)施例中，兩個工件被基本上同時裝載到工件支架18上。在一個實(shí)施例中，兩個工件被基本上同時從工件支架18上取下。在某些實(shí)施例中，在第二工件被裝載和取下之前，第一工件被裝載到工件支架18上或者從工件支架18上移除。
盡管已經(jīng)參照具體的示例性實(shí)施例特別對本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但是必須明白的是，在不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的條件下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行多種改變。例如，盡管具體動作、運(yùn)動以及工藝可以參照具體實(shí)施例進(jìn)行描述，但是這些動作、運(yùn)動以及工藝可以由任何采用相同或者類似特征的實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。同樣，盡管在某些實(shí)施例中本發(fā)明被描述為一種采用許多獨(dú)特特征的系統(tǒng)，但是某些特征可以獨(dú)立于這種系統(tǒng)使用。
權(quán)利要求
1.一種用于對工件進(jìn)行流體密封的設(shè)備，包括限定出至少一個保持結(jié)構(gòu)的構(gòu)件；和環(huán)，該環(huán)包括至少一個能夠與所述構(gòu)件上的所述至少一個保持結(jié)構(gòu)發(fā)生配合的配合結(jié)構(gòu)；其中，所述構(gòu)件發(fā)生撓曲來向所述至少一個配合結(jié)構(gòu)施加一個力，以便促使所述環(huán)與工件形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述力促使所述構(gòu)件拉動所述環(huán)上的所述至少一個配合結(jié)構(gòu)，以便促使所述環(huán)推壓在工件上來形成防止流體進(jìn)入的屏障。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述構(gòu)件包括至少一個撓曲結(jié)構(gòu)，這些撓曲結(jié)構(gòu)適合于基本上垂直于該構(gòu)件所在的平面施加所述力，以形成防止流體進(jìn)入的屏障。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述構(gòu)件限定出多個環(huán)繞該構(gòu)件的周邊定位的撓曲結(jié)構(gòu)，以便從該構(gòu)件的周邊提供至少基本上均一的力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個撓曲結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述構(gòu)件的內(nèi)周邊定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個撓曲結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述構(gòu)件的外周邊定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個撓曲結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述構(gòu)件的內(nèi)、外周邊二者定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述構(gòu)件包括一種類似彈簧的材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述構(gòu)件包括不銹鋼或者鈦。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個支托構(gòu)件，該支托構(gòu)件適合于施加一個使得所述構(gòu)件發(fā)生撓曲的力。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述環(huán)包括至少一個適合于與工件形成電連接的觸點(diǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述工件基本上呈非圓形。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述環(huán)包括一個第一彈性區(qū)域，用于與工件的表面形成阻止流體進(jìn)入的屏障。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個工件支架，所述構(gòu)件和所述環(huán)被可移除地連接在該工件支架上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述環(huán)包括一個第二彈性區(qū)域，用于與工件支架的表面形成阻止流體進(jìn)入的第二屏障。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述工件支架限定出一個孔，該孔從第一表面貫穿到第二表面，其直徑小于所述環(huán)的直徑，該孔用于對工件的多個表面進(jìn)行處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述工件支架包括處于第一平面的第一表面和處于第二平面的第二表面，所述環(huán)適合于在第一平面將工件保持在所述工件支架的第一表面上，一個第二環(huán)適合于在第二平面將一個第二工件保持在所述工件支架的第二表面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述工件和第二工件被以背靠背方式保持在所述工件支架上。
19.一種對工件進(jìn)行流體密封的方法，包括將工件置于一個環(huán)上；使得所述環(huán)上的至少一個配合結(jié)構(gòu)與由一個構(gòu)件限定出的至少一個保持結(jié)構(gòu)發(fā)生配合；以及使得所述構(gòu)件發(fā)生撓曲來向所述至少一個配合結(jié)構(gòu)施加一個力，以便促使所述環(huán)與工件形成一個防止流體進(jìn)入的屏障。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述力促使所述構(gòu)件拉動所述環(huán)上的所述至少一個配合結(jié)構(gòu)，以便促使所述環(huán)推壓在工件上來形成防止流體進(jìn)入的屏障。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括經(jīng)由環(huán)繞所述構(gòu)件的周邊定位的多個撓曲結(jié)構(gòu)從所述周邊施加至少基本上均一的力。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括旋轉(zhuǎn)所述環(huán)來使得該環(huán)上的所述至少一個配合結(jié)構(gòu)鎖入所述構(gòu)件上的所述至少一個保持結(jié)構(gòu)內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括利用所述構(gòu)件上的至少一個撓曲結(jié)構(gòu)施加基本上垂直于該構(gòu)件所在平面的力。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括對所述防止流體進(jìn)入的屏障的完整性進(jìn)行測試。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括一種過伸展?fàn)顟B(tài)，在這種狀態(tài)下，在使得所述構(gòu)件發(fā)生撓曲之前，所述至少一個保持結(jié)構(gòu)抓住所述環(huán)上的所述至少一個配合結(jié)構(gòu)。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括在工件表面上沉積一種金屬或者塑料。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括在工件表面上溶解一種金屬或者塑料。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括通過由所述工件支架限定出的孔對工件的多個表面進(jìn)行處理，所述孔從工件支架的第一表面貫穿該工件支架的第二表面，所述孔的直徑小于所述環(huán)的直徑。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括利用工件支架對多個工件進(jìn)行處理，第一工件利用所述環(huán)保持在所述工件支架的處于第一平面的第一表面上，第二工件利用一個第二環(huán)保持在所述工件支架的處于第二平面的第二表面上。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，還包括以背靠背方式保持住所述第一和第二工件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于對工件進(jìn)行流體處理的方法和設(shè)備。這種系統(tǒng)包括一個處理模塊和一個由一個或者多個流體處理元件構(gòu)成的系統(tǒng)，用以在對工件進(jìn)行流體處理的過程中控制流體流動和/或電場分布。可以使用一個構(gòu)件來在薄膜沉積過程中攪動流體(例如利用一種擺動)?？梢允褂靡粔K板來對入射到工件表面上的電場進(jìn)行整形。通過控制流體流動和電場分布，可以改善在工件表面上的薄膜沉積。還有，可以使用一種豎向構(gòu)造和/或模塊化體系結(jié)構(gòu)來提高產(chǎn)量，提高生產(chǎn)率，并且降低成本。
文檔編號B23K15/00GK1920105SQ20061011070
公開日2007年2月28日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者阿瑟·凱格勒, 劉震球, 約翰·哈勒爾, 吳群偉 申請人:內(nèi)克斯系統(tǒng)公司