專利名稱：用在等離子體處理系統中的磁性夾和基片保持器的制作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及等離子體處理系統，且更具體地說涉及與等離子體處理系統 一起使用的磁性夾和基片保持器。
背景技術：
等離子體處理經常用于修改使用在涉及集成電路、電子包裝和印刷電路板的多種 應用中的基片的表面特性。特別地，等離子體處理可以用在電子包裝中，例如蝕刻樹脂、去 除鉆孔污跡、增加表面活性和/或表面清潔以用于消除分層和結合失效，改進線結合強度， 保證電路板上芯片底層填料無空隙，去除氧化物，增進管芯附接，且改進管芯封裝的附著 性。典型地，一個或多個基片放置在等離子體處理系統內且每個基片的表面暴露于生 成的等離子體種類。最外部表面原子層通過物理濺射、化學輔助濺射和由等離子體促進的 化學反應而去除。物理或化學作用可以用于調理表面以改進例如附著的特性，選擇地移除 無關的表面層，或從基片表面清除不希望的污染。存在常規的批處理等離子體處理系統，其中多個大材料面板的雙側被等離子體處 理。面板的每個通過基片保持器保持使得在一對平面豎直電極之間具有豎直定向，所述電 極被存在于處理系統的處理室內的合適的氣氛通電以生成等離子體。在這樣的等離子體處 理系統中，很好地適于將一個或多個基片保持在平面電極之間的常規的基片保持器可能不 能有效地支承薄的印刷電路板材料。這些剛性不足以支持自身的薄基片能夠相對于支架移 動，且可能潛在地對于相鄰電極的一個短路，因為常規的基片保持器不能為這些柔性材料 的片賦予剛性的支持。當薄基片對于電極短路或接觸電極時，基片可能分層或另外地被損 壞。因此，存在對于在等離子體處理過程期間能夠剛性地支持一個或多個薄面板或基 片且同時允許面板或基片在雙側上同時處理的基片保持器的需求。
發明內容
本發明的實施例通過提供用于基片保持器的磁性夾解決了這些和其他問題，所述 磁性夾構造為剛性地支承薄且柔性的面板和基片。磁性夾擴展了基片保持器的能力，該基 片保持器也構造為保持更厚、更剛性的面板和基片。夾和基片保持器可以用在等離子體處 理系統內，所述系統包括處理空間、用于排空處理空間的真空口、用于將處理氣體引入到處 理空間的氣體口和多個電極。電極被通電，以生成等離子體，所述等離子體與基片保持器上 的基片相互作用。等離子體處理能夠用于蝕刻、清潔、表面激活或對于本領域一般技術人員 顯見的基片使用前所需的任何其他表面修改。在一個實施例中，提供磁性夾，用于與基片保持器一起使用以在等離子體處理系 統內保持基片的邊緣。夾包括構造為與基片保持器機械地連接的第一本體構件，具有與第 一本體構件機械地連接的第一部分和樞轉地連接到第一部分的第二部分的鉸鏈，和機械地
5與鉸鏈的第二部分連接的第二本體構件。第一本體構件包括第一夾緊表面和第一磁體。類 似地，第二本體構件包括第二夾緊表面和第二磁體。第二本體構件與鉸鏈的第二部分機械 地連接，用于相對于第一本體構件在關閉位置和打開位置之間樞轉移動第二本體構件，在 所述關閉位置中基片的邊緣以接觸關系定位在第一夾緊表面和第二夾緊表面之間，且在所 述打開位置中基片的邊緣被釋放。在關閉位置中，基片的邊緣位于第一夾緊表面和第二夾 緊表面之間。在打開位置中，基片的邊緣被釋放。第二磁體構造為當第二本體構件處于關 閉位置時磁性吸引第一磁體，以施加限制基片的邊緣相對于第一夾緊表面和第二夾緊表面 移動的力。在另一個實施例中，基片保持器用于將基片保持在處理系統中。基 片保持器包括 框架構件，所述框架構件具有多個框架元件和用于基片的窗，所述基片的外周布置在框架 元件的內側。具有以上所述構造的磁性夾附接到框架元件的一個上。
包含在此說明書中且作為說明書的部分的附示了本發明的實施例，且與以上 給出的本發明的一般性描述以及以下給出的詳細描述一起用于解釋本發明的原理。圖1是整合了基片保持器的支架的多電極等離子體處理系統的前透視圖。圖2是用于將面板保持在多電極等離子體處理系統內的處理室內的處理位置的 基片保持器的支架的透視圖，且其中多個上夾和下夾處于打開狀態。圖3是圖2中的基片保持器的支架的一個的詳細視圖，其中上夾和下夾處于打開 狀態。圖4是圖2和圖3中的上夾的一個的詳細透視圖。圖5是類似于圖4的視圖，其中上夾處于關閉狀態。圖6是圖2和圖3中示出的下夾的一個的詳細透視圖。圖7是類似于圖6的視圖，其中下夾處于關閉狀態。圖8和圖9是圖3的基片保持器的部分的視圖，圖中圖示了在面板裝載期間上夾 和下夾的使用。圖10是總體上沿圖9中的線10-10截取的橫截面視圖。
具體實施例方式參考圖1，總體上通過附圖標號10指示的等離子體處理系統包括柜或箱12、真空 室14、由真空室14的側壁18圍繞的可排空的空間16。可排空的空間16通過真空室14內 的入口 20進入。室門22能夠打開以暴露入口 20，通過所述入口 20進入可排空空間16，且 室門22可關閉以提供流體密封，所述流體密封將可排空空間16與周圍的環境隔離。室門 22鄰近入口 20通過沿真空室14的一個側邊緣定位的鉸鏈附接，所述室門22具有插銷，當 室門22處于關閉位置時所述插銷接合真空室14的另一個部分。包圍室門22的外周的密 封件24促進了室門22與入口 20的密封接合。真空室14由適于高真空應用的導電材料形 成，例如由鋁合金或不銹鋼形成，且被電接地地連接。如在2008年5月20日提交的通過引用全部包含在此的美國專利申請 No. 12/123，954中更完整地描述，限定在真空室14內側的可排空空間16通過泵孔(未示出)排空，所述泵孔通過真空泵送系統(未示出)穿透真空室14的一個側壁18。可位于箱 12內側或在鄰近箱12的地板空間上的真空泵送系統通過真空管線與泵孔連接。真空泵送 系統可以包括一個或多個其構造和運行被真空技術領域一般技術人員所認識的真空泵。例 如，真空泵送系統可以包括旋轉葉片泵和羅茨鼓風機(roots blower)，它們協作以建立且 維持真空室14內的真空壓力，所述真空壓力處于低的mTorr范圍。在處理期間，真空室14 例如可以排空到大約200mTorr至大約300mTorr的范圍內的真空壓力。每次可排空空間16 被通風以進行面板交換時，真空泵送系統用于排空來自可排空空間16的大氣。等離子體處理系統10包括多個電極28，每個電極28名義上相同，位于真空室14 和例如射頻(RF)生成器30的等離子體激勵源的內側。電極28與RF生成器30并聯地電 連接，且真空室14用作無電力的接地的反電極。RF生成器30包括阻抗匹配裝置和例如在 大約40kHz的頻率下運行的RF電源，但也可以使用從kHz至MHz的其他的運行頻率。供給 到電極28的電力的范圍可以在40kHz下從大約4000瓦到大約8000瓦。然而，本領域一般 技術人員將認識到，系統10可以修改為允許輸送不同的偏置動力，或替代地可以允許利用 直流(DC)電源。電極28以并置的關系懸掛于真空室14的側壁18的一個。個別化的處理室或單 元通過并置的電極28的每個相鄰對之間的空間限定。電極28具有實心金屬板的代表性形 式，所述實心金屬板例如大約0.5英寸(大約1.3厘米)厚，且具有矩形的幾何形狀。例如 鋁或鋁合金的形成電極28的金屬的特征在于相對高的導電性和相對高的導熱性，以促進 有效的熱傳遞。如在圖2中最佳地示出，等離子體處理系統10包括裝配有多個產品或基片保持器 50的支架36，所述保持器50名義上相同，構造為在真空室14內側支承具有基片或面板40 的代表性形式的產品(圖8至圖10)。基片保持器50的每個構造為支承面板40的一個或 多個。在支架36上組裝有多個或一批面板40后，室門22打開且支架36被傳遞到真空室 14內。在傳遞之后，支架36被定位在真空室14內側使得室門22能夠關閉以提供密封的環 境，該環境準備好被真空泵送系統排空。在使用中，支架36的基片保持器50上在真空室14外側的位置處組裝有面板40， 真空室40被通風到大氣壓力，室門22打開以暴露入口 20，且支架36通過入口 20傳遞到真 空室14內。入口 20通過關閉室門22且接合插銷來密封。面板40的每個通過基片保持器 50的一個支承在電極28的相鄰對之間。存在于真空室14內側的可排空空間16內的大氣使用真空泵送系統被排空。源氣 體流從供氣源(未示出)供給到氣體分配歧管內，且其質量流量通過質量流量控制器(未 示出)計量，同時主動地以真空泵送系統排空真空室14。源氣體從氣體輸送管注入電極28 的每個相鄰對之間的空間內。一旦在真空室14內側實現且穩定希望的處理壓力，則RF生成器30被通電以將電 力供給到電極28。電力通過傳導構件輸送到每個實心電極28內側的位置處。存在于電極 28的每個相鄰對之間的源氣體部分地被所施加的RF能量離子化以在處理單元的每個內局 部地生成等離子體。處理單元的每個內側的等離子體代表部分離子化的源氣體，包括離子、 電子、自由基和中性的種類。面板40暴露于處理單元內的等離子體足夠長的時間期間，以處理每個面板40的暴露的相對表面。形成等離子體的離子化的氣體混合物是傳導的和高度反應性的，它促進 等離子體與面板40相互反應的能力，以進行規定的等離子體處理。等離子體生成的活性種 類進行通過離子轟擊的物理過程，和通過基/副產物化學反應的化學過程。視特定的源氣 體或源氣體的組合而定，能夠導致不同的反應在面板表面上發生。處理方法可根據等離子 體處理的屬性變化。對于印刷電路板應用，在面板40的表面上的化學反應用于移除鉆孔 污跡和未顯影光刻膠，且用于增加用于層合的可濕潤性和標記附著性(legend adhesion)。 在處理完成后，室門22打開以暴露入口 20，承載被處理的面板40的支架36被從真空室 14移除，且被處理的面板40從支架36上卸除且行進到另一個處理階段。典型的等離子 體處理系統10的另外的細節在以上所述的美國專利申請No. 12/123,954和美國專利公開 No. 2006/0163201中更完全地公開，其公開的內容通過引用全部包含在此。參考圖3至圖7，每個基片保持器50包括多個上磁性夾46和多個下磁性夾48，它 們根據本發明的實施例構造且與用于以等離子體處理面板40的等離子體處理系統10協同 使用，如上文中所描述。雖然夾46、48和基片保持器50將在此參考等離子體處理系統10 描述，但夾46、48和基片保持器50不限制于與此代表性等離子體處理系統10協同使用，而 是作為替代可以與其他的等離子體處理系統和其他類型的處理系統一起使用，如本領域一 般技術人員所理解。如在這些附圖中示出，每個基片保持器50進一步包括框架構件52，所述框架構件 52具有由例如鋁的金屬制成的條或棒構成的基本矩形的結構。更具體地，框架構件52包 括帶有第一端55和第二端56的上軌或框架元件54 ；帶有第一端59和第二端60的下軌 或框架元件58 ；第一側軌或框架元件62，所述第一側軌或框架元件62帶有連接到上框架元 件54的第一端55的第一端63以限定角部，且帶有連接到下框架元件58的第一端55的第 二端64以限定另一個角部；和第二側軌或框架元件66，所述第二側軌或框架元件66帶有 連接到上框架元件54的第二端56的第一端67以限定角部，和連接到下框架元件58的第 二端60的第二端68以限定另一個角部。框架元件54、58、62、66限定封閉的形狀且位置上 相互固定。在后者方面，各個框架元件54、58、62、66可以通過焊接或任何其他已知的附接 方法相互連接，以形成框架構件52。當在真空室14的處理空間16內定位時，上框架元件54和下框架元件58基本水 平定向，且側框架元件62、66基本豎直定向。在此作為示例而非限制性地對術語“豎直的”、 “豎直地”、“水平的”、“水平地”等進行引用，以建立用于描述目的的參考系。應理解的是可 以使用多種其他的參考系而不偏離本發明的精神和范圍。如在圖4中圖示，框架構件52的上框架元件54形成為具有腿69、71的U形條，腿 69、71通過居間部分73連結以限定通道70，所述通道70向下面向下框架元件58。側框架 元件62的一個結構元件包括形成在其一側內的基本水平的狹槽72，該狹槽72面向或面對 側框架元件66且開口到框架構件52的內部內。側框架元件66的一個結構元件類似地包 括形成在其側表面內的傾斜的或成角度的狹槽74，所述狹槽74面向或面對側框架元件62 且開口到框架構件52的內部內。水平狹槽72的每個大致與成角度的狹槽74的一個對齊。除框架元件54、58、62、66之外，基片保持器50可以包括另外的支承結構以允許在 其內支承一個或多個面板40。在此方面，基片保持器50包括水平橫梁76，該橫梁76在第 一側框架元件62和第二側框架元件66之間延伸，且適于當連接到上框架元件54和下框架
8元件58時相對于它們基本平行。水平橫梁76與上框架元件54的間距大致等于基片保持 器50適于支承的面板40的長度。水平橫梁76包括第一端78、第二端80、鄰近第一端78 放置的第一銷81和鄰近第二端80放置的第二銷82。第一銷81適于與側框架元件62的水 平狹槽72接合，且第二銷82適于與側框架元件66的成角度的狹槽74接合，以在框架構件 52內支承水平橫梁76。基片保持器50可以包括另一個支承結構，用于在其內支承一個或多個面板40。在 此方面，基片保持器50包括至少一個和多個豎直橫梁84、86，所述豎直橫梁84、86在框架元 件54的上框架元件54和下框架元件58之間延 伸，且適于相對于側框架元件62、66基本平 行地對齊，使得當連接到基片保持器50時具有基本豎直的定向。豎直橫梁84、86同側框架 元件62、66中最靠近的一個的間距與基片保持器50適于支承的面板40的寬度相關。豎直 橫梁84、86的存在是選擇性的，因為這些結構可以省略。豎直橫梁84、86與上框架元件54、下框架元件58和水平橫梁76通過多個基本平 坦的支承條88、90、92固定。支承條88以分開的關系附接到上框架元件54的外表面，以在 支承條88和上框架元件54之間限定間隙或通道。支承條90以分開的關系附接到水平橫 梁76的外表面，以在支承條90和水平橫梁76之間限定間隙或通道。通道可以延伸各支承 條88、90、92的大致整個長度(如果不是分別連接到上框架元件54、水平橫梁76和下框架 元件58)。支承條88、90、92位于基片保持器50的相同的側上，且通道大致相互對齊。豎直橫梁84、86的每個的一端居于限定在支承條88和上框架元件54的外表面之 間的通道內。豎直橫梁84、86的每個的相對端居于限定在支承條92和下框架元件58的外 表面之間的通道內。豎直橫梁84、86的每個的中間部分居于限定在支承條90和水平橫梁 76的外表面之間的通道內。豎直橫梁84、86的橫向位置能夠相對于側框架元件62、66被連 續地調整。類似地，水平橫梁76可以在基本豎直的方向上與豎直橫梁84、86的位置無關地移 動。因為水平橫梁76和豎直橫梁84、86適于相對于框架構件52可獨立地移動，所以可以 通過僅調整水平橫梁76和豎直橫梁84、86的位置而將多種不同尺寸的基本平坦的面板40 支承在基片保持器50內。水平橫梁76和豎直橫梁84、86的調整限定了窗94、96，所述窗的 尺寸與由基片保持器50所保持的面板40的尺寸相關。獨立地移動豎直橫梁84、86的能力 允許基片保持器50在同一個基片保持器50內容納具有不同寬度的面板40 (例如，在代表 性實施例中容納兩種這樣的面板)。水平橫梁76和豎直橫梁84、86有效地作為框架構件 52的另外的框架元件工作，它們補充外部框架元件54、58、62、66，以使基片保持器50符合 待處理的面板40的尺寸。水平橫梁76相對于上框架元件54的豎直位置限定了窗94、96的與被支承的面板 40的長度相關的另一個尺寸。豎直位置可以通過如下方式調整將銷82向上滑出其成角 度的狹槽74，將水平橫梁76在銷81處樞轉，且一旦已由樞轉運動形成足夠的間隙則將銷 81滑出水平狹槽72。水平橫梁76然后被豎直提升或降低到相對于上框架元件54的希望 的位置，且通過將以上所述的相同的動作逆反以將銷81與相應的水平狹槽72接合且將銷 82與相應的成角度的狹槽74接合而重新安裝水平橫梁76。特別地參考圖4、圖5和圖10，上磁性夾46的每個包括第一本體構件100、第二本 體構件102和將第一本體構件100與第二本體構件102連接的鉸鏈104。第一本體構件100和第二本體構件102可以由任何合適的材料構成，例如鋁。為便于與上框架元件54組裝，本體構件100包括多個部分100a、100b,部分100a、IOOb使用常規的緊固件(未示出)組裝 在一起以形成一體構造。第一本體構件100固定到上框架元件54的外表面105上。為此目的，第一本體 構件100包括T形通道106，且上框架元件54在長度上延伸通過T形通道106。蝶形螺釘 110包括帶螺紋的桿112，所述桿112延伸通過限定在第一本體構件100內的帶螺紋的開口 114。帶螺紋的桿112的頂端接觸框架構件52的居間部分73的外表面105。當蝶形螺釘 110被擰緊時，上磁性夾46豎直移動直至上框架元件54的腿69、71的頂端與凸脊108、109 具有接觸關系，所述凸脊108、109向內突出，以使通道106具有T形形狀，其中“T”形的頭 部在凸脊108、109的上方，且“T”形的基部在凸脊108、109之間。這些接觸關系將上磁性 夾46固定以抵抗沿框架元件54的長度的水平移動，且沿上框架元件54的長度且在側框架 元件62、66之間建立用于上磁性夾46的固定位置。相反地，蝶形螺釘110能夠松弛以允許 上磁性夾46沿上框架元件54的長度水平移動到不同的固定位置。沿一側，上磁性夾46的本體構件100包括臺階狀外形，所述外形帶有基本平坦的 夾緊表面115和基本平坦的止擋表面116，止擋表面116定向在與包含夾緊表面115的平 面基本垂直的平面內。在代表性實施例中，表面115、116在本體構件100的整個寬度上延 伸。本體構件100進一步包括另一個基本平坦的表面118，所述表面118在與夾緊表面116 的平面基本平行的平面內定向。夾緊表面116包括可選凹陷117，所述凹陷117在下文中將 進一步描述。沿一側，本體構件102包括基本平坦的表面120和凸緣122，所述凸緣122從表面 120向外突出。凸緣122包括夾緊表面124，所述夾緊表面124包含在與包含表面120的平 面基本平行的平面內。凸緣122在相對端處被各凹陷126、128截頂，所述凹陷126、128類 似地將夾緊表面124截頂，使得凸緣122和夾緊表面124不在本體構件102的整個寬度上 延伸。凹陷126、128通過提供用于操作者手指尖的壓力點而增強容易打開上磁性夾46的 能力。鉸鏈構件104包括第一部分103a和第二部分103b，所述第一部分103a通過常規 的緊固件與本體構件100機械地連接，所述第二部分103b通過常規的緊固件機械連接到本 體構件102。鉸鏈銷107將部分103a、103b連接在一起，以允許本體構件102相對于本體構 件100在有限的旋轉范圍樞轉。本體構件100、102具有相應的凹陷區域，部分103a、103b 緊固到所述區域。上磁性夾46的本體構件102相對于本體構件100圍繞鉸鏈構件104在關閉位置 和打開位置之間樞轉，在所述關閉位置中面板40被固定到上磁性夾46且在所述打開位置 中面板40從夾46釋放。在關閉位置(圖5、圖10)，面板40被捕獲或夾在本體構件100、 102的夾緊表面115、124之間。因為本體構件100固定到上框架元件54，所以被夾緊的面 板40具有相對于框架構件52固定的位置。在關閉位置，凸緣122與止擋表面116具有間 隙，且向本體構件100上的夾緊表面115突出。凹陷126、128的每個定尺寸且成形以供將 打開力施加到本體構件102，以將第二本體構件102從關閉位置移動到打開位置。在關閉位置中(圖4)，本體構件102樞轉過豎直位置(通過大于180°的鈍角)到 相對于本體構件100的位置，其中本體構件102在無外部施加的力時保持靜止。本體構件102能夠以由正在將面板40裝載到基片保持器50內的操作者施加的手工外部力(例如，使 用一只手)關閉。在使用中，止擋表面116作為用于面板40的豎直硬止擋件工作，使得當 上磁性夾46關閉時面板40不被表面118、120接觸。本體構件100包括與表面118相交的盲腔129、安裝在腔129內的磁體130和用 于將磁體130的位置固定在腔129內的定位螺釘132。在夾緊表面115內的可選凹陷117 提供接近定位螺釘132的頭部的間隙。類似地，本體構件102包括與表面120相交的盲 腔134、安裝在腔134內的磁體136和用于將磁體136的位置固定在腔134內的定位螺釘 138。磁體130、136在相應表面118、120上的橫向位置選擇為使得當上磁性夾46關閉時磁 體130、136具有面對關系。用于磁體130的盲腔129布置在鉸鏈構件104的部分103a和 本體構件100上的夾緊表面115之間。用于磁體136的盲腔134布置在鉸鏈構件104的部 分103b和本體構件102上的凸緣122 (和夾緊表面124)之間。磁體130、136協作以施加夾緊力，所述夾緊力在本體構件102相對于本體構件100 移動到關閉位置時而使磁體130、136靠近時由于相互磁性吸引產生。夾緊力傳遞到夾緊表 面115、124，所述夾緊表面115、124以面板40的頂部邊緣區域40a的厚度分開，且因此處于 間接接觸關系，使得面板40的頂部邊緣區域40a固定在夾緊表面115、124之間的固定位置 處，且被限制以抵抗相對于夾緊表面115、124移動。凸緣122從表面120向外突出，其突出 量足以適應鉸鏈104，以允許磁體130、136相互吸引而提供足夠的夾緊力，且允許夾緊表面 115,124 接觸。磁體130、136可以由在超過大約120°C下不被去磁的任何可接受的永磁材料形 成。在一個實施例中，磁體130、136由釤/鈷合金形成，該合金具有高的抗去磁性和良好的 溫度穩定性。磁體130、136也可以涂覆以鎳。磁體130、136的磁場強度選擇為使得等離子 體不受它們存在的干擾。將磁體130、136嵌入到本體構件100、102的材料內最小化了等離
子體暴露。特別地參考圖6、圖7和圖10，下磁性夾48的每個包括第一本體構件140、第二本 體構件142和將第一本體構件140與第二本體構件142連接的鉸鏈144。第一本體構件140 和第二本體構件142可以由任何合適的材料構成，例如鋁。第一本體構件140被動地與水平橫梁76連接。為此目的，第一本體構件140包括 舌部146，所述舌部146插入到沿水平橫梁76的長度延伸的具有H形外形的通道148內。 與上磁性夾46不同，下磁性夾48不構造為固定在相對于側框架元件62、66的橫向位置中。 作為替代，舌部146僅位于通道148內，其程度足以調節相對于水平橫梁76的不受控的移動。在一側，下磁性夾48的本體構件140包括階梯狀外形，帶有基本平坦的夾緊表面150和基本平坦的止擋表面152，所述止擋表面152定向在與包含夾緊表面150的平面基本 垂直的平面內。在代表性實施例中，表面150、152在本體構件140的整個寬度上延伸。本 體構件140進一步包括另一個基本平坦的表面154，所述表面154定向在與夾緊表面150的 平面基本平行的平面內。沿一側，在構造上類似于本體構件102的本體構件142包括基本平坦的表面156 和從表面156向外突出的凸緣158。凸緣158包括夾緊表面160，所述夾緊表面160包含在 與包含表面156的平面基本平行的平面內。凸緣158在相對端處被相應凹陷162、164截頂，所述凹陷162、164類似地將夾緊表面160截頂，使得凸緣158和夾緊表面160不在本體構件142的整個寬度上延伸。凹陷162、164通過提供用于操作者手指尖的壓力點而增強容易 打開下磁性夾48的能力。在關閉位置，凸緣158與止擋表面152具有間隙，且向本體構件 140上的夾緊表面150突出。鉸鏈構件144包括以常規的緊固件機械地連接到本體構件140的第一部分143和 以常規的緊固件機械地連接到本體構件142的第二部分145。鉸鏈銷147將部分143、145 連接在一起，以允許本體構件142相對于本體構件140在有限的旋轉范圍樞轉。本體構件 140、142具有凹陷區域，部分143、145緊固到所述區域。下磁性夾48的本體構件142相對于本體構件140圍繞鉸鏈構件144在關閉位置和 打開位置之間樞轉，在所述關閉位置中面板40被固定到下磁性夾48且在所述打開位置中 面板40從夾48釋放。在關閉位置(圖7、圖10)，面板40被捕獲或夾在本體構件140、142 的夾緊表面150、160之間。本體構件142能夠使用由操作者施加的手工外力(例如，使用 一只手)關閉。凹陷162、164的每個定尺寸且成形以供將打開力施加到本體構件142，以將 第二本體構件142從關閉位置移動到打開位置。在使用中，止擋表面152作為用于面板40 的豎直硬止擋件工作，使得當下磁性夾48關閉時面板40不被表面154、156接觸。本體構件140包括與表面154相交的盲腔166、和以干涉配合安裝在腔166內的 磁體168。類似地，本體構件142包括與表面156相交的盲腔170、安裝在腔170內的磁體 172和用于固定磁體172在腔170內的位置的定位螺釘174。磁體168、172在相應表面154、 156上的橫向位置選擇為使得當下磁性夾48關閉時磁體168、172具有面對關系。用于磁體 168的腔166布置在鉸鏈構件144的部分143和本體構件140上的夾緊表面150之間。用 于磁體172的腔170布置在鉸鏈構件144的部分145和本體構件142上的凸緣158 (和夾 緊表面160)之間。磁體168、172可以由相同的材料構成，且具有與磁體130、136相同的特 性和特征。磁體168、172協作以當本體構件142相對于本體構件140移動到關閉位置而使磁 體168、172靠近時施加夾緊力，所述夾緊力由于相互的磁性吸引產生。夾緊力傳遞到以面 板40的底部邊緣區域40b的厚度分開且因此處于間接接觸關系的夾緊表面150、160，使得 面板40的底部邊緣區域40b在固定的位置上固定在夾緊表面150、160之間，且被限制以抵 抗相對于夾緊表面150、160的移動。凸緣158從表面156向外突出，其突出量足以適應鉸 鏈144，以允許磁體168、172相互吸引而提供足夠的夾緊力，且允許夾緊表面140、150接觸。基片保持器50的上磁性夾46和下磁性夾48設計為與框架構件52協作，以將具 有非剛性(即柔性)材料的薄片形式的面板40豎直地保持，所述面板40例如是基于柔性 的印刷電路板材料，其厚度范圍在25微米(或更小)到300微米的范圍內。另外，如果希 望，上磁性夾46和下磁性夾48也可以用于保持由相同厚度范圍內的剛性材料構成的面板 40。磁性夾46、48的操作容易性，且特別是上磁性夾48的操作容易性允許單個操作者將多 片非剛性材料裝載到基片保持器50內。本領域一般技術人員將認識到，與基片保持器50 一起使用的磁性夾46、48的數量可以取決于特定的應用或使用者的希望而變化。夾緊表面115具有從底部角部115a到止擋表面116測量的高度h1;該高度Ii1小 于0.25英寸。類似地，夾緊表面150具有從底部角部150a到止擋表面152的高度h2，該高 度h2小于0. 25英寸。這些尺寸小于機械夾的可比較尺寸，且通過使用磁體130、136和磁體168、172促進，所述磁體供給施加到面板40的相對邊緣區域40a、40b的強的夾緊力。頂部邊緣區域40a是面板40雙側上且靠近面板40的外周邊界的面板材料帶，該帶在邊41a處 終止。類似地，底部邊緣區域40b是在面板40的雙側上且靠近面板40的外周邊界的面板 材料帶，該帶在邊41b處終止。邊緣區域40a相對于邊41a的寬度小于等于高度h1;且邊緣 區域40b相對于邊41b的寬度小于等于高度h2。邊緣區域40a、40b典型地形成面板40的 外周處的外留區，該區不存在可潛在地被處理或接觸破壞的結構。在使用中，基片保持器50適于將一個或多個基本平坦的面板40保持在如上所述 的等離子體處理系統10的可排空空間16內，用于與等離子體相互作用，使得面板40的雙 側暴露在窗94、96內用于由等離子體同時處理。基片保持器50可以包括不同的運行模式， 這例如取決于插入在其內的面板40的厚度。上磁性夾46的夾緊表面115、124的寬度和下磁性夾48的夾緊表面150、160的寬 度可以選擇為0. 25英寸或更小，這比要求0.5英寸或更大的夾緊表面的可比較的常規機械 夾更窄。磁體130、136向夾緊表面115、124提供足夠的夾緊力，以使每個上磁性夾46與面 板40的頂部邊緣區域40a牢靠接合。類似地，磁體168、172向夾緊表面150、160提供足夠 的夾緊力，以使每個下磁性夾48與面板40的底部邊緣區域40b牢靠接合。對于如在圖8和圖9中所示的相對薄且柔性的面板40，基片保持器50和支架 36(圖2)最初定位在真空室14的可排空空間16的外側。水平橫梁76和豎直橫梁84以 及豎直橫梁86基于面板40的尺寸且以以上所述的方式調整到框架構件52上的合適的位 置。上磁性夾46沿上框架元件54的長度定位。通過將底部邊緣區域40b放置在夾緊表面 150、160之間且將本體構件142相對于鉸鏈構件104樞轉到關閉位置，將下磁性夾48的每 個夾緊在面板40的底部邊緣40b上。當底部邊緣區域40b與夾緊表面150靠近時止擋表 面152提供用于底部邊緣區域40b的硬止擋，且夾緊表面150、160以來自磁體168、172的 夾緊力固定在一起。下磁性夾48的質量將柔性面板40維持在張緊狀態。下磁性夾46的 每個的舌部146布置在水平橫梁76的U形通道148內，如在圖8中示出。通道148和舌部 146在尺寸上構造為使得舌部146接收在通道148內，接收間隙足以允許第一本體構件140 相對于水平橫梁76可滑動地移動，用于沿通道148的長度定位。然后，面板40的頂部邊緣區域40a與上磁性夾46的一個的夾緊表面115靠近。止 擋表面116提供相對于夾緊表面115的定位極限。本體構件102相對于本體構件100從打 開位置樞轉到關閉位置，如在圖9和圖10中示出。因為這種構造，單個操作者能夠以一只 手保持面板40且以另一只手關閉上磁性夾46的每個。與常規的機械夾相比，上磁性夾46和下磁性夾48允許柔性面板40與基片保持器 50更良好的接合，且因此防止或降低在等離子體處理期間面板40將意外地接觸電極28的 可能性。此外，每個面板40的每側的可使用表面積通過窗94、96的一個暴露，以與等離子 體相互作用，使得每個面板40的雙側同時被等離子體處理。夾46、48不要求任何類型的調 整以容納不同厚度的柔性面板。基片保持器50也很適于保持不需要接收等離子體處理的相對厚的剛性面板40。 對于相對厚且剛性的面板40，基片保持器50可以以不同的模式運行。在此方面，使基片保 持器50和支架36定位在處理室12的可排空空間16外側，水平橫梁76和豎直橫梁84、86 基于面板40的尺寸(例如，長度和寬度)且以以上所述的方式被調整到合適的位置。下磁性夾48從基片保持器50移開，使得通道148不被阻塞。上磁性夾46能夠維持為緊固到上 框架元件54，因為通道70不由于上磁性夾46的存在所阻塞。厚的面板40從基片保持器 50的在側框架元件62的結構元件之間的側邊緣滑動到通道70、148內。因此，相對厚的面 板40的位置相對于相鄰電極28固定，且在每個面板40的每側上的可使用的表面積的主要 部分被窗94、96的一個暴露，以與等離子體相互作用。
雖然已通過多種實施例的描述圖示了本發明，且已相當詳細地描述了這些實施 例，但本申請人不意圖于限制或以任何方式限制附帶的權利要求到這樣的細節。另外的優 點和修改將對于本領域一般技術人員容易地顯見。本發明在其更寬泛的方面上因此不限制 于特定細節、代表性設備和方法以及在此示出和描述的示例。因此，可以偏離這樣的細節而 不偏離本申請人的一般意圖的構思的精神或范圍。本發明自身的范圍應僅通過附帶的權利 要求限定。
權利要求
一種夾，與基片保持器一起使用以在等離子體處理系統內保持基片的邊緣區域，所述夾包括第一本體構件，所述第一本體構件包括第一夾緊表面和第一磁體，且構造為與基片保持器機械地連接；鉸鏈；和第二本體構件，所述第二本體構件包括第二夾緊表面和第二磁體，且通過所述鉸鏈與所述第一本體構件機械地連接，用于相對于所述第一本體構件在關閉位置和打開位置之間樞轉移動，在所述關閉位置中基片的邊緣區域以接觸關系定位在所述第一夾緊表面和所述第二夾緊表面之間，在所述打開位置中基片的邊緣區域被釋放，并且所述第二磁體構造為當所述第二本體構件處于所述關閉位置時磁性吸引所述第一磁體，以施加限制基片的邊緣區域相對于所述第一夾緊表面和所述第二夾緊表面移動的力。
2.根據權利要求1所述的夾，其中所述鉸鏈具有與所述第一本體構件機械地連接的第 一部分和樞轉地連接到所述第一部分的第二部分，所述第一本體構件包括位于所述第一夾 緊表面和所述鉸鏈的所述第一部分之間的第一非夾緊表面，且所述第一磁體位于所述第一 非夾緊表面上。
3.根據權利要求2所述的夾，其中所述第二構件包括位于所述第二夾緊表面和所述鉸 鏈的所述第二部分之間的第二非夾緊表面，且所述第二磁體位于所述第二非夾緊表面上。
4.根據權利要求3所述的夾，其中所述第二本體構件進一步包括從所述第二非夾緊表 面向外突出的凸緣，所述第二夾緊表面位于所述凸緣上，且所述第二非夾緊表面位于所述 凸緣和所述鉸鏈的所述第二部分之間。
5.根據權利要求2所述的夾，其中所述第一本體構件進一步包括位于所述第一非夾緊 表面和所述第一夾緊表面之間的止擋表面，所述止擋表面構造為與終止基片的邊緣區域的 邊接觸，使得當所述第二本體構件從所述打開位置移動到所述關閉位置時阻止基片的邊緣 延伸到第一非夾緊表面，以將面板的邊緣區域定位在所述第一夾緊表面和所述第二夾緊表 面之間。
6.根據權利要求1所述的夾，其中所述第一本體構件包括位于所述第一夾緊表面和所 述鉸鏈之間的第一非夾緊表面和位于所述第一非夾緊表面和所述第一夾緊表面之間的止 擋表面，所述第一磁體位于所述第一非夾緊表面上，且所述止擋表面構造為與終止基片的 邊緣區域的邊接觸，使得當所述夾與面板連接時阻止基片的邊緣延伸到第一非夾緊表面。
7.根據權利要求6所述的夾，其中所述第二本體構件進一步包括第二非夾緊表面和從 所述第二非夾緊表面向外突出的凸緣，所述第二夾緊表面位于所述凸緣上，且所述第二磁 體位于所述第二非夾緊表面上。
8.根據權利要求7所述的夾，其中所述第二本體構件進一步包括將所述凸緣和所述第 二夾緊表面橫向截頂的凹陷，所述凹陷定尺寸且成形以供將打開力施加到所述第二本體構 件，以將所述第二本體構件從所述關閉位置移動到所述打開位置。
9.一種用于將基片保持在處理系統內的基片保持器，所述基片保持器包括框架構件，所述框架構件具有多個框架元件和用于基片的窗，所述基片的外周布置在 框架元件的內側；和夾，所述夾包括構造為與所述框架元件中的一個機械地連接的第一本體構件；鉸鏈；和通過所述鉸鏈與所述第一本體構件樞轉地連接的第二本體構件，所述第一本體構件包括 夾緊表面和第一磁體，所述第二本體構件包括第二夾緊表面和第二磁體，所述第二本體構 件能夠相對于所述第一本體構件在關閉位置和打開位置之間移動，在所述關閉位置中基片 的邊緣區域以接觸關系定位在所述第一夾緊表面和所述第二夾緊表面之間，在所述打開位 置中基片的邊緣區域被釋放，且所述第二磁體構造為當所述第二本體構件處于所述關閉位 置時磁性吸引所述第一磁體，以施加限制基片的第一邊緣區域相對于所述第一夾緊表面和 所述第二夾緊表面移動的力。
10.根據權利要求9所述的基片保持器，其中所述第一本體構件包括定尺寸且成形為 接收所述框架元件的凹腔；延伸通過所述本體構件到所述凹腔的螺紋開口 ；和接收在所述 螺紋開口內的螺紋構件，所述螺紋構件包括接觸所述框架元件的部分，且當所述螺紋構件 的所述部分向所述框架元件前進時將所述第一本體構件相對于所述框架元件移動，以提供 所述第一本體構件的一部分和所述框架元件的一部分之間的接觸關系，所述接觸關系將所 述第一本體構件相對于所述框架元件的位置固定。
11.根據權利要求9所述的基片保持器，其中所述第一本體構件包括舌部，且所述框架 元件包括通道，所述通道構造為以具有間隙的方式接收所述舌部，使得所述第一本體構件 和所述第二本體構件可滑動地移動，以便沿所述通道定位。
12.根據權利要求9所述的基片保持器，其中所述鉸鏈構造為具有運動范圍，使得所述 第一本體構件與所述框架元件機械地連接，在不施加力時所述第二本體構件保持在所述打 開狀況。
13.根據權利要求12所述的基片保持器，其中所述第二本體構件相對于所述第一本體 構件的所述運動范圍大于180°。
14.根據權利要求9所述的基片保持器，其中所述鉸鏈具有與所述第一本體構件機械 地連接的第一部分和樞轉地連接到所述第一部分的第二部分，所述第一本體構件包括位于 所述第一夾緊表面和所述鉸鏈的所述第一部分之間的第一非夾緊表面，且所述第一磁體位 于所述第一非夾緊表面上。
15.根據權利要求14所述的基片保持器，其中所述第二本體構件包括位于所述第二夾 緊表面和所述鉸鏈的所述第二部分之間的第二非夾緊表面，且所述第二磁體位于所述第二 非夾緊表面上。
16.根據權利要求15所述的基片保持器，其中所述第二本體構件進一步包括從所述第 二非夾緊表面向外突出的凸緣，所述第二夾緊表面位于所述凸緣上，且所述第二非夾緊表 面位于所述凸緣和所述鉸鏈的所述第二部分之間。
17.根據權利要求14所述的基片保持器，其中所述第一本體構件進一步包括位于所述 第一非夾緊表面和所述第一夾緊表面之間的止擋表面，所述止擋表面構造為與終止基片的 邊緣區域的邊接觸，使得當所述第二本體構件從所述打開位置移動到所述關閉位置時阻止 基片的邊緣延伸到第一非夾緊表面，以將面板的邊緣區域定位在所述第一夾緊表面和所述 第二夾緊表面之間。
18.根據權利要求9所述的基片保持器，其中所述第一本體構件包括位于所述第一夾 緊表面和所述鉸鏈之間的第一非夾緊表面和位于所述第一非夾緊表面和所述第一夾緊表 面之間的止擋表面，所述第一磁體位于所述第一非夾緊表面上，且所述止擋表面構造為與終止基片的邊緣區域的邊接觸，使得當所述夾與面板連接時阻止基片的邊緣延伸到第一非 夾緊表面。
19.根據權利要求18所述的基片保持器，其中所述第二本體構件進一步包括第二非夾 緊表面和從所述第二非夾緊表面向外突出的凸緣，所述第二夾緊表面位于所述凸緣上，且 所述第二磁體位于所述第二非夾緊表面上。
20.根據權利要求19所述的基片保持器，其中所述第二本體構件進一步包括將所述凸 緣和所述第二夾緊表面橫向截頂的凹陷，所述凹陷定尺寸且成形以供將打開力施加到所述 第二本體構件，以將所述第二本體構件從所述關閉位置移動到所述打開位置。
全文摘要
用在等離子體處理系統中的磁性夾和基片保持器。本發明涉及一種與基片保持器一起使用以在等離子體處理系統的處理室內保持基片的磁性夾。磁性夾包括各自均具有夾緊表面和磁體的第一本體構件和第二本體構件。第一本體構件構造為與基片保持器機械地連接。第二本體構件通過鉸鏈與第一本體構件樞轉地連接，以相對于第一本體構件在關閉位置和打開位置之間移動。在關閉位置中，基片的邊緣區域定位在夾緊表面之間。在打開位置中，基片的邊緣區域被釋放。當第二本體構件處于所述關閉位置時，第二本體構件上的磁體磁性吸引第一本體構件上的磁體，以施加限制基片的邊緣區域相對于夾緊表面移動的力。
文檔編號H01L21/683GK101834155SQ20101011338
公開日2010年9月15日 申請日期2010年2月3日 優先權日2009年2月3日
發明者威廉·J·布拉薩, 詹姆士·D·格蒂, 路易斯·費耶羅 申請人:諾信公司