JP4933175B2 - ワークピースを流体処理する方法及び装置 - Google Patents

Description

本特許出願は、２００３年１０月２２日に出願された米国暫定特許出願第６０／５１３，７６１号に基づいて出願され、その優先権の恩恵を受ける。この暫定特許出願の譲受人は本願と同じであり、この暫定特許出願の開示は、参照によりその全てが本明細書に援用される。

本発明は、ワークピースを流体処理する方法及び装置に関し、詳しくは、ワークピースを流体処理する際に流体フローや電界分布を制御する方法及び装置に関する。

電着は、とりわけ、半導体ウェーハやシリコンワークピースのような種々の構造及び表面にフィルム（例えば金属フィルム）を付着させるための製造技術として使用されている。こうした処理に使用されるシステムにとって重要な機能は、均一且つ再現可能な特性（フィルムの厚さ、組成、土台となるワークピースの特性に対する相対的特性など）のフィルムを生成する機能である。

均一なフィルムの形成の妨げとなる多数の要因がある。システムのアノードからカソードへメッキ電流が流れるときにその電流が拡散されると、ワークピースの外縁部の辺りに厚いメッキ部分が生じることがある。また、処理チャンバ内の流体分布、特に、アノードやカソードの表面における流体分布は、均一でないことがある。カソード部分における流体分布が不均一であると、ワークピース表面にわたる拡散境界層の厚さにばらつきが生じ、その結果、フィルム厚が不均一になることがある。更に、フィルムを電着する表面付近における流体の混合が不十分であると、その表面に空気やガスの泡が捕捉されることがある。その結果、気泡付近におけるそれ以上の電着が不可能になり、不均一な電着が生じることがある。最後に、ワークピースが処理チャンバ内の適切な位置に維持されていない場合、処理中にワークピースの位置が変動したり、ワークピースに対して強固な流体シールが形成されていない場合、流体が不要な領域に漏れ出すことがある。

従来技術のシステムにはこのような幾つかの制約があるため、ワークピースの処理中に流体フロー及び電界分布を制御し、処理中にワークピースを確実に保持するための、新規で改良された方法及び装置が必要とされている。

種々の実施形態において、本発明は、ワークピース（複数の場合もあり）に対して材料を付着又は除去することにより１以上のワークピースを処理するシステム及びコンポーネントを提供する。この付着や除去は、ワークピース表面における流体フローの制御、及び／又は、電界の制御によって実施される。ワークピースはほぼ平坦、又は平坦であってよく、薄くても、非常に薄くてもよい。制限はしないが、適当なワークピースには、半導体ウェーハ、シリコンワークピース、配線基板、及び、プリント回路基板がある。当該分野は、流体処理、又は、湿式処理と呼ばれることがあり、電着、電気メッキ、無電界メッキ、化学エッチング、レジストコーティング、レジスト除去、誘電体コーティング、ワークピースクリーニング、及び、その他の処理を含む。

一実施形態において、本発明は、ワークピースを流体処理するための方法及び装置を提供する。このシステムは、処理モジュールと、ワークピースの流体処理中に流体フロー、及び／又は、電界分布を制御するための１以上の流体処理要素からなるシステムとを含む。種々の実施形態において、フィルムの堆積中に、ある部材を使用して流体を攪拌する。この部材には、攪拌パドル（例えば、マサチューセッツ州ビレリカにあるネックスシステムズから市販されているシアプレート）が使用される。実施形態によっては、プレートを使用して、ワークピースの表面に入射する電界を成形する場合もある。

流体フローと電界分布を制御することにより、ワークピース表面に対するフィルムの堆積を改善することができる。また、垂直構成、及び／又は、複数のワークピースを背中合わせにして固定することが可能なワークピースホルダを使用することにより、ワークピース処理システムの処理能力を向上させ、ワークピースホルダの痕跡を減らすことができる。その結果、生産性が向上し、コストが低減される。また、処理システムにモジュール・アーキテクチャを採用することにより、流体処理や処理能力の要件に合わせてシステムレイアウトを最適化することが可能になる。

一態様において、本発明は、ワークピースを流体処理するための装置を提供する。この装置は、流体を収容することが可能なハウジングと、該ハウジング内に配置され、前記ワークピースを保持するように構成されたワークピースホルダとを有する。この装置は、前記ハウジング内に前記ワークピースホルダの隣りに配置され、不均一な振動をしながら前記ワークピースの表面に対して実質的に平行に移動し、前記流体を攪拌する部材を更に有する。一実施形態において、この不均一な振動は、各ストーク（ひとかき）の後に変化する逆転位置を含む。この不均一な振動は、一次振動ストロークと、少なくとも１つの二次振動ストロークとを含む。一次振動ストロークの長さは、前記部材に形成された開口部間の間隔に等しく、二次振動ストロークは、前記部材の不均一な振動の逆転位置を変化させる。

一実施形態において、前記部材には、複数の開口部が間隔を空けて形成される。一実施形態において、この部材は、間隔を空けて配置された複数のブレードを有する。間隔を空けて配置される複数のブレードの形は、カップ形、又は、傾斜した形などが可能である。実施形態によっては、この部材は、２枚の攪拌プレートをスペーサによって結合し、ワークピースホルダを挿入できるような単一のアセンブリとして形成したものからなる場合がある。一実施形態において、この装置は、前記部材を移動させるためのリニアモータ・アセンブリを更に有する場合がある。

一実施形態において、本装置は、前記部材の隣りに配置され、前記ワークピースの表面に入射する電界を成形するプレートを含む。このプレートの本体には複数の穴が形成され（例えば、実質的に放射状のパターンで）、穴の直径は、プレートの表面において変化する。種々の実施形態において、この部材は、ワークピースの表面に非周期的流体境界層を形成する。一実施形態において、この部材は、ワークピースの表面における流体境界層の厚さを例えば約１０μｍ未満に低減することができる。この部材は、ワークピースの表面から約２ｍｍ見万の位置に配置することができる。

他の実施形態において、本発明は、ワークピースを処理する方法を提供する。この方法は、流体を収容することが可能なハウジング内にワークピースホルダを配置することを含む。ワークピースホルダはワークピースを保持する。この方法は、前記ハウジング内の前記ワークピースホルダの隣りに、ある部材を配置し、その部材を不均一に振動させながら前記ワークピースの表面に対して実質的に平行に移動させることにより、前記流体を攪拌することを含む。種々の実施形態において、この方法は、前記不均一な振動による、前記ワークピースの表面上の前記部材の電界像、及び／又は、流体フロー像を最小限に抑えることを含む。一実施形態において、この方法は、前記ワークピースの表面から前記流体に捕捉された気泡を除去することを含む。種々の実施形態において、この方法は、前記ワークピースの表面にある金属又はプラスチックを堆積、又は、溶解することを含む場合がある。

更に他の実施形態において、本発明は、ワークピース表面における電界を変化させる装置を提供する。この装置は、流体を収容することが可能なハウジングと、前記ハウジング内に配置され、前記ワークピースを保持するように構成されたワークピースホルダと、前記ハウジング内に、前記ワークピースから間隔を空けて配置されたプレートとを含む。このプレートには複数の穴が形成される。穴サイズの分布は、プレートを通過してワークピースの表面へ向かう電界に比例して変化する。一実施形態において、穴サイズの分布は、一定の傾きで変化する穴サイズの分布（実質的に放射状パターン）である。一実施形態において、ワークピースの表面付近の電界は均一である。電界特性には、振幅がある。一実施形態において、プレートは、電界がワークピースの表面へ向けてプレートを通過する際に、その電界の一部を遮断する働きをする非導電性材料を含む。

種々の実施形態において、本装置は、不均一な振動をしながら、ワークピースの表面に対して実質的に平行に移動し、流体を攪拌するように構成された部材を更に含む。この不均一な振動は、不均一な振動の各ストークの後に変化する逆転位置を含む。一実施形態において、この不均一な振動は、一次振動ストロークと、少なくとも１つの二次ストロークとを含む。一次振動ストロークの長さは、前記部材に形成された開口部間の間隔に等しく、二次振動ストロークは、前記不均一な振動の逆転位置を変化させる。一実施形態において、この部材は、間隔を空けて配置された複数の開口部を有する。一実施形態において、この部材は、間隔を空けて配置された複数のブレードを有する。

更に他の実施形態において、本発明は、ワークピース表面における電界を変化させる方法を提供する。この方法は、流体を収容することが可能なハウジング内にワークピースを配置するステップと、前記ハウジング内に、前記ワークピースホルダから間隔を空けてプレートを配置するステップとを含む。ワークピースホルダはワークピースを保持し、プレートには、複数の穴が形成される。複数の穴は、穴サイズの分布を有する。この方法は、プレートを通して前記ワークピースの表面へ向けて電界を印加し、その電界の特性を変化させるステップを更に含む。

種々の実施形態において、本方法は、不均一な振動により、ワークピースの表面における前記部材の電界像、及び／又は、流体フロー像を最小限に抑えることを更に含む。一実施形態において、この方法は、前記ワークピースの表面から前記流体に捕捉された気泡を除去することを含む。種々の実施形態において、この方法は、ワークピースの表面に対して金属又はプラスチックを堆積又は溶解することを含む。一実施形態において、この方法は、前記部材の不均一な振動により、前記ワークピースの表面に非周期的な流体境界層を形成することを含む。一実施形態において、この方法は、前記部材の不均一な振動により、前記ワークピースの表面における流体境界層の厚さを低減することを含む。

更に他の実施形態において、本発明は、ワークピースを流体処理する装置を提供する。この装置は、流体を収容することが可能なハウジングと、前記ハウジング内に配置され、前記ワークピースを保持するように構成されたワークピースホルダと、間隔を空けて複数の開口部が形成された部材とを含む。この部材は、前記ハウジング内の前記ワークピースホルダの隣りに配置され、前記ワークピースの表面に対して実質的に平行に移動し、間隔を空けて配置された前記複数の開口部によって前記流体を攪拌することが出来るように構成される。一実施形態では、間隔を空けて配置された複数の開口部の不均一な振動により、前記流体が攪拌される。この不均一な振動は、前記不均一な振動の各ストークの後に変化する逆転位置を含む。一実施形態において、この不均一な振動は、一次振動ストロークと、少なくとも１つの二次振動ストロークとを含む。一次振動ストロークの長さは、前記部材に形成された開口部間の間隔に等しく、二次振動ストロークは、前記部材の不均一な振動の逆転位置を変化させる。一実施形態において、前記部材は、リニアモータアセンブリによって移動される。

一実施形態において、本装置は、前記部材の隣りに配置され、前記ワークピースの表面に入射する電界を成形するプレートを更に有する。このプレートの本体には複数の穴が形成される。穴の直径は、プレートの表面において変化する。これらの複数の穴は、実質的に放射状パターンで変化する。この部材は、ワークピースの表面に、非周期的流体境界層を形成する。一実施形態において、この部材は、ワークピース表面における流体境界層の厚さを例えば約１０μｍ未満に低減させる。一実施形態において、この部材は、前記ワークピースの表面から約２ｍｍ未満の位置に配置される。

更に他の実施形態において、本発明は、ワークピースを流体処理する方法を提供する。この方法は、流体を収容することが可能なハウジング内にワークピースホルダを配置することと、前記ハウジング内の前記ワークピースホルダの隣りに或る部材を配置することとを含む。ワークピースホルダはワークピースを保持し、前記部材には、複数の開口部が間隔を空けて形成される。この方法は、前記部材を前記ワークピースの表面に対して実質的に平行に移動させることにより、前記間隔を空けて配置された複数の開口部によって前記流体を攪拌することを更に含む。

種々の実施形態において、本方法は、不均一な振動により、ワークピースの表面にある前記部材の電界像、及び／又は、流体フロー像を最小限に抑えることを含む。一実施形態において、この方法は、前記ワークピースの表面から前記流体に捕捉された気泡を除去することを含む。種々の実施形態において、この方法は、前記ワークピースの表面に対して金属又はプラスチックを蒸着又は溶解することを含む。

更に他の実施形態において、本発明は、ワークピースを流体処理する装置を提供する。この装置は、流体を収容することが可能なハウジング内にワークピースを保持するための手段と、前記ワークピースの表面に対して実質的に平行な不均一な振動によって前記流体を攪拌する手段とを有する。

更に他の実施形態において、本発明は、ワークピースの表面における電界を変化させる装置を提供する。この装置は、流体を収容することが可能なハウジング内にワークピースを保持するための手段と、前記ワークピースの表面に入射する電界を変化させる穴サイズの分布を有する複数の穴が形成された手段とを有する。

更に他の実施形態において、本発明は、ワークピースを流体処理するための装置を提供する。この装置は、流体を収容することが可能なハウジング内にワークピースを保持するための手段と、前記ワークピースの表面に対して実質的に平行な運動によって前記流体を攪拌するための、間隔を空けて配置された複数の開口部が形成された手段とを有する。

一実施形態において、本発明は、ワークピースをワークピースホルダに対して接触させた状態で維持するための方法及び装置を提供する。撓み部材を使用して、ワークピースをしっかりと固定するための実質的に均一な力を加え、それによって、ワークピースを処理モジュールに対して確実に位置決めする。１つの詳細な実施形態において、ワークピースと、ワークピースをワークピースホルダに対して接触させた状態に維持するためのリングとの間に、流体浸入バリアを形成する。これにより、流体処理中に、流体がワークピースの下側へ入り込むことを防止するための確実なシールが得られる。種々の実施形態において、ワークピースホルダを使用して、ワークピースを処理モジュールに対して位置決め（例えば、正確に位置決め）したり、ワークピースを攪拌パドル（例えばシアプレート攪拌パドル）やシールドプレートに対して位置決めする。ワークピースホルダは、１以上のワークピースを垂直構成、及び／又は、背中合わせ構成で保持することにより、ワークピース処理システムの処理能力を高め、ワークピース処理システムの痕跡を低減することにも使用することができる。その結果、生産性やコストも低減される場合がある。また、処理システムにモジュールアーキテクチャを使用して、流体処理や処理能力要件に合わせてシステムレイアウトを最適化することも可能である。

一実施形態において、本発明は、複数のワークピースを保持するための装置を提供する。この装置は、第１の表面及び第２の表面を有するワークピースホルダと、前記ワークピースホルダの第１の表面上に第１のワークピースを維持するための第１のリングと、前記ワークピースホルダの第２の表面上に第２のワークピースを維持するための第２のリングとを含む。種々の実施形態において、前記第１のリング及び前記第２のリングは、各ワークピースに対する流体浸入バリアを形成するように構成される。前記第１のリング及び前記第２のリングは、前記ワークピースホルダに着脱可能に取り付けられる。

種々の実施形態において、本装置は、前記第１のリングの近くに第１の部材を更に有する。第１の部材には、少なくとも１つの保持機構が形成され、前記第１のリングは、前記第１の部材の少なくとも１つの保持機構に係合可能な少なくとも１つの係合機構を有する。前記第１の部材を曲げて、前記少なくとも１つの係合機構に力を加えることにより、前記第１のリングによって前記第１のワークピースに対する流体浸入バリアを形成することができる。一実施形態では、この力によって、前記第１の部材は、前記第１のリングの前記少なくとも１つの係合機構を引っ張り、前記第１のリングを前記第１のワークピースに押し付けて、流体浸入バリアを形成する。前記第１の部材は、該第１の部材の面に対して実質的に垂直な力を生成し、流体浸入バリアを形成するように構成された少なくとも１つの撓み機構を含む場合がある。一実施形態において、前記第１の部材の周辺部には、該第１の部材の周辺部から均一に力を加えるための、複数の撓み機構が形成される。一実施形態において、この装置は、前記第２のリングによって第２のワークピースに対する流体侵入バリアを形成するための、第２の力を生成する第２の部材を更に含む場合がある。

実施形態によっては、前記第１の部材を曲げる力を加えるように構成された裏打ち部材を有する場合がある。この裏打ち部材は、前記第１の部材に接触するプッシュピンを有する場合がある。一実施形態において、この装置は、前記裏打ち部材の近くに、前記裏打ち部材を動かして前記第１の部材を曲げる力を加えるための膨張式袋を更に有する。前記第１の部材は、前記ワークピースホルダの少なくとも１つの歯型機構に係合させるための少なくとも１つのタブ部を有する場合がある。一実施形態において、前記第１のリングは、前記第１のワークピースの表面に対する流体浸入バリアを形成するための第１のエラストマー領域を有する。前記第１のリングは、前記ワークピースホルダの第１の表面に対する第２の流体浸入バリアを形成するための第２のエラストマー領域を更に有する場合がある。

一実施形態において、ワークピースホルダは、第１のワークピース、又は、第２のワークピースに電気的に接続される。１つの詳細な実施形態において、第１のワークピースと第２のワークピースは、背中合わせ構成でワークピースホルダに保持される。種々の実施形態において、前記第１のワークピースと前記第２のワークピースのうちの少なくとも一方は、実質的に円形でない形を有する。実施形態によっては、ワークピースホルダの端面に、少なくとも１つのガイドストリップが機械加工される場合がある。少なくとも１つのガイドストリップを使用して、ワークピースホルダを処理モジュールに対して位置決めすることができる。ワークピースホルダは、輸送手段に係合させることが可能なハンドル（取っ手）を更に有する場合がある。

種々の実施形態において、本装置は、実質的に平坦なリング形の第１の部材を有する。第１の部材の周辺部（例えば、内側周辺部、外側周辺部、あるいは、内側周辺部と外側周辺部の両方）には、複数の撓み機構が形成される。これらの複数の撓み機構によれば、第１の部材を曲げたときに、第１のワークピースの周辺部に均一に力を加えることができる。この力は、第１の部材の面に対して実質的に垂直に加えられる。一実施形態において、この力は、第１のワークピースをワークピースホルダの第１の表面の一部に対して接触させた状態に維持する。第１のワークピースは、実質的に円形でない形であってもよい。一実施形態において、この装置は、第２のワークピースの周辺部に均一に力を加えるための第２の部材を更に有する場合がある。

他の実施形態において、本発明は、複数のワークピースを保持するための方法を提供する。この方法は、第１の表面及び第２の表面を有するワークピースホルダを用意し、第１のリングによって前記ワークピースホルダの第１の面に第１のワークピースを接触させた状態に維持し、第２のリングによって前記ワークピースホルダの第２の面に第２のワークピースを接触させた状態に維持することを含む。一実施形態において、この方法は、第１のリングを回転させ、第１のリングの少なくとも１つの係合機構を第１の部材の少なくとも１つの保持機構にロックすることを含む。この方法は、流体浸入バリアの完全性をテストすることを含む場合がある。種々の実施形態において、この方法は、第１のワークピースと第２のワークピースのうちの少なくとも一方の面に対して、金属、プラスチック、又は、ポリマーを堆積又は溶解することを含む場合がある。

更に他の実施形態において、本発明は、複数のワークピースを保持するための装置を提供する。この装置は、第１の表面及び第２の表面を有するワークピースホルダと、第１のワークピースを前記ワークピースホルダの第１の表面上に維持する手段と、第２のワークピースを前記ワークピースホルダの第２の表面上に維持する手段とを有する。

一実施形態において、本発明は、ワークピースを流体シールする装置を提供する。この装置は、少なくとも１つの保持機構が形成された部材と、前記部材の少なくとも１つの保持機構に係合させることが可能な少なくとも１つの係合機構を備えたリングとを有する。この部材は、この部材を曲げることにより、前記少なくとも１つの係合機構に対して力を加えることができ、前記リングにより、前記ワークピースに対する流体侵入バリアを形成することができる。一実施形態では、この力により、前記部材が、前記リングの少なくとも１つの係合機構を引っ張り、前記リングを前記ワークピースに対して押し付け、流体浸入バリアを形成することができる。種々の実施形態において、この部材は、前記部材の面に対して実質的に垂直な力を生成し、流体浸入バリアを形成するように構成された少なくとも１つの撓み機構を有する。部材の周辺部から少なくと実質的に均一に力を加えるために、この部材の周辺部には、複数の撓み機構が形成される場合がある。

一実施形態において、本装置はワークピースホルダを更に有し、前記部材及び前記リングは、ワークピースホルダに着脱可能に取り付けられる。前記部材は、前記ワークピースホルダの少なくとも１つの歯型機構に係合させるための少なくとも１つのタブ部を有する場合がある。一実施形態において、この装置は、前記部材を曲げる力を加えるように構成された裏打ち部材を有する。裏打ち部材は、前記部材に接触するプッシュピンを含む場合がある。１つの詳細な実施形態において、この装置は、前記裏打ち部材の近くに、前記裏打ち部材を動かして前記部材を曲げる力を加えるための膨張式袋を有する。

種々の実施形態において、前記リングは、前記ワークピースの表面に対する流体侵入バリアを形成するための第１のエラストマー領域を有する。前記リングは、前記ワークピースホルダの表面に対する第２の流体侵入バリアを形成するための第２のエラストマー領域を有する場合がある。一実施形態において、前記リングは、前記ワークピースに対する電気的接続を形成するように構成された少なくとも１つの接点を有する。前記ワークピースの形は、実質的に円形でなくてもよい。１つの詳細な実施形態において、前記ワークピースホルダには、第１の表面から第２の表面まで穴が形成される。穴の直径はリングの直径よりも小さい。この穴は、前記ワークピースの複数の表面を処理する場合に使用される。

他の実施形態において、本発明は、ワークピースを流体シールする方法を提供する。この方法は、ワークピースをリング上に配置し、前記リングの少なくとも１つの係合機構を或る部材に形成された少なくとも１つの保持機構に係合させ、前記部材を曲げて前記少なくとも１つの係合機構に力を加え、前記リングにより、前記ワークピースに対する流体侵入バリアを形成することを含む。一実施形態において、この方法は、前記リングを回転させ、前記リングの少なくとも１つの係合機構を前記部材の少なくとも１つの保持機構にロックすることを含む。種々の実施形態において、前記部材は過剰突出状態を有し、その状態において、前記少なくとも１つの保持機構は、前記部材を曲げる前に、前記リングの少なくとも１つの係合機構を引き付ける。種々の実施形態において、この方法は、前記ワークピースの表面に対して金属又はプラスチックを堆積又は溶解することを含む。他の実施形態において、この方法は、流体浸入バリアの完全性をテストすることを更に含む。

更に他の実施形態において、本発明は、物体に力を加えるための装置を提供する。この装置は、実質的に平坦でリング形の部材を有し、該部材の周辺部には、複数の撓み機構が形成される。これら複数の撓み機構は、前記部材が曲げられたときに、前記物体の周辺部に少なくとも実質的に均一に力を加える。一実施形態において、この力は、前記部材の面に対して実質的に垂直に加えられる。種々の実施形態において、前記部材には、リングの少なくとも１つの係合機構に係合させることが可能な少なくとも１つの保持機構が形成される。前記力を加えている間、前記リングは前記物体を保持することができる。この力は、物体をワークピースホルダの表面の一部に対して接触させた状態に維持することができる。１つの詳細な実施形態において、前記物体は、実質的に円形でない形を有する。

一実施形態において、本装置は、前記部材を曲げる力を加えるように構成された裏打ち部材を更に有する。種々の実施形態において、複数の撓み機構が、前記部材の内側周辺部、前記部材の外側周辺部、又は、前記部材の内側周辺部と外側周辺部の両方に、設けられる場合がある。前記部材は、スプリング（例えば、ステンレス鋼やチタニウム）のような材料から形成される。

更に他の実施形態において、本発明は、物体に均一な力を加える方法を提供する。この方法は、実質的に平坦でリング形の部材を設け、前記部材の周辺部に複数の撓み機構を設け、前記部材を曲げ、前記複数の撓み機構から物体の周辺部に均一に力を加えることを含む。

更に他の実施形態において、本発明は、ワークピースを流体シールする装置を提供する。この装置は、少なくとも１つの保持機構が形成された第１の手段と、前記少なくとも１つの保持機構に係合させることが可能な少なくとも１つの係合機構を備えたリングと、前記第１の手段を曲げて、前記少なくとも１つの係合形状に力を加え、前記リングにより、前記ワークピースに対する流体侵入バリアを形成する第２の手段とを含む。

更にたの実施形態において、本発明は、物体に力を加えるための装置を提供する。この装置は、実質的に平坦でリング形の部材を含み、該部材の周辺部には、複数の撓み機構が形成される。前記装置は、前記部材を曲げて、前記複数の撓み機構から物体の周辺部に均一に力を加えるための手段を更に含む。

本発明の他の態様及び利点は、下記の図面、詳細な説明、及び、特許請求の範囲から明らかになるであろう。それらはすべて、本発明の原理を単なる例として示すものである。

上で述べた本発明の利点、並びに他の利点は、添付の図面を参照して下記の説明を読むと、分かりやすいであろう。種々の図面を通じて、同じ参照文字は、大抵同じ部品を指している。図面は必ずしも同じ倍率で拡大縮小されているわけではなく、本発明の原理を示するために大抵は強調されている。

図１は、ワークピースの製造システム１０の一例を示している。製造システム１０は、本発明の種々の機能を使用することができる。製造システム１０は、ワークピースをワークピースホルダ１８まで運ぶための搭載ステーション１４を含む。製造システム１０は、ワークピースを処理するための１以上のモジュール２２、例えば処理モジュールを更に含む場合がある。搭載ステーション１４と１以上のモジュール２２は、１つのフレーム構造に取り付けてもよいし、隣り合った複数のフレーム構造に取り付けてもよい。フレーム構造は、搭載ステーション１４から第１のモジュールへワークピースホルダ１８を移動させたり、モジュール間でワークピースホルダ１８を移動させたりするための、輸送システム２６を含む場合がある。製造システムの一例は、マサチューセッツ州ビレリカにあるネックスシステムズから入手できるＳｔｒａｔｕｓ Ｓｙｓｔｅｍである。

ワークピース（ワークピースの例は次の図面に描かれている）は、平坦、実質的に平坦、及び／又は、実質的に円形であってよい。種々の実施形態において、ワークピースは、円形、又は、実質的に円形である。他の実施形態において、ワークピースは円形ではない場合もある。例えば、ワークピースは、矩形、正方形、楕円形、又は他の適当な幾何学構成であってもよい。種々の実施形態において、ワークピースは、例えば、半導体ウェーハ、シリコンワークピース、配線基板、プリント回路基板、又は、処理に適した他のワークピースであってもよい。搭載ステーション１４は、カリフォルニア州アーバインにあるニューポート・オートメーションや、マサチューセッツ州チェムスフォードにあるブルックス・オートメーションから入手可能な自動ウェーハ処理フロントエンドのような自動搭載ステーションであってもよい。

本発明によれば、ワークピースホルダ１８は、単一のワークピースの保持にも、複数のワークピースの保持にも使用される。２以上のワークピースを使用する場合、ワークピースホルダ１８は、背中合わせ構成を採用する場合がある。また、単一のワークピースの複数の面を処理するために、ワークピースホルダ１８には、その中心を貫通する穴が形成される場合がある。そのような実施形態の詳細については、後で説明する。

本発明によれば、１以上のモジュール２２はそれぞれ、洗浄、すすぎ、乾燥、前処理、メッキ、バッファリング／ホールディング、エッチング、電着、電気メッキ、電気エッチング、電気溶解、無電界メッキ、無電界溶解、フォトレジスト堆積、フォトレジスト剥離、化学エッチング処理、シード層エッチング、並びに、流体フロー及び／又は電界制御の制御及び使用が必要となる同様の処理のうちの、いずれに使用してもよい。種々の実施形態において、処理を実施している間、ワークピースはワークピースホルダ１８に保持される。１以上のモジュール２２のそれぞれ、及び／又は、ワークピースホルダ１８は、ワークピースの表面に、金属フィルム、プラスチックフィルム、又はポリマーフィルムのような種々のフィルムを付着させるのに使用される。制限はしないが、適当な金属の例には、銅、金、鉛、錫、ニッケル、鉄がある。また、それらの金属の合金、化合物、及び、はんだ（例えば、鉛／錫や、ニッケル／鉄）をワークピースの表面に付着させてもよい。

種々の実施形態において、堆積されるフィルムの厚さは、約１μｍ〜約１５０μｍである。本発明の機能を使用すれば、フィルムを高純度にすることができ、ワークピースの表面にわたってフィルムの厚さを均一にすることができる。(i)平坦で連続した一様な表面、(ii)マイクロスケールの地形を有する平坦で連続した表面、及び／又は、(iii)地形、及び／又は、フォトレジストパターンを有する平坦な表面において、フィルムの電気特性を均一にすることができる。

種々の実施形態において、製造システム１０は、１個から３０個のモジュールを有することができ、もちろん、用途によってはもっと多くのモジュールを使用してもよい。１以上のモジュール２２の種々の新規な機能の詳細について、以下で説明する。１以上のモジュール２２はそれぞれ、頑丈なモジュール構成を有し、製造システム１０から取り外すことができる。従って、製造システム１０は特定の用途に合わせてカスタマイズすることができる。例えば、モジュールやワークピースホルダは、別のサイズのワークピースを処理するように構成することもでき、例えば、１５０、２００、２５０、又は、３００ｍｍのサイズのウェーハを処理するように構成することができ、カスタマイズ中に失われる製造時間は最小限で済む。

また、特定の流体処理、又は、一連の流体処理に合わせて、処理システムのレイアウト（例えば、１以上の処理モジュールの位置や並び）をカスタマイズし、処理能力を向上させることも可能である。例えば、ストラトスシステムで使用されているような垂直ラインアーキテクチャをデュアルウェーハ処理システムと組み合わせて使用することが可能である。堆積モジュールの幅は約２０ｃｍであり、モジュールの数は、搭載ステーションの速度に合わせて調節することができる。速度の一例は、１時間あたりワークピース約４０本である。

また、処理システムのレイアウトの向きを変更することにより、ワークピースを垂直構成にしてもよい。長い堆積時間を要する処理又は一連の処理の場合、垂直構成によれば、多数のワークピースを同時に処理することが可能である。例えば、処理時間が１０分よりも長い場合、２０個を超える数のワークピースを同時に処理することができる。更に、ワークピースの表面に大量のガス又は空気が発生する処理（例えば、フォトレジストの電気泳動析出など）の場合、垂直構成によれば、ワークピースの表面から空気やガスの泡を除去することが容易になる。

製造システム１０自体は、手動であっても自動であってもよい。製造システム１０は、搭載ステーション１４、及び／又は、輸送システム２６、並びに、１以上のモジュール２２の動作を制御するコンピュータを有する場合がある。自動システムの一実施形態において、新たに搭載されたワークピースは、搭載ステーション１４から最も遠いモジュールへ運ばれ、次の処理において、処理の終わったワークピースが搭載ステーション１４に戻される。

図２は、ワークピース３０を保持するワークピースホルダ１８の一実施形態を示している。図示の実施形態において、ワークピースホルダ１８は、ワークピースホルダ１８を持ち上げたり運んだりするのに使用されるハンドル３４を有する。図１に示すように、ハンドルは、輸送機構２６に係合させることができる。ワークピースホルダ１８は、本体３８と、ワークピース３０に接触するリング４２とを更に有する。種々の実施形態において、ワークピースホルダ１８の本体３８は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）やポリふっ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のようなプラスチックから形成される。本体３８は、その少なくとも１つの縁部４４にガイドストリップを更に有する場合がある（図５及び図６に示す）。ガイドストリップ（複数の場合もあり）は、ワークピースホルダ１８をモジュール２２の１つに位置決めするのに使用される。

リング４２は、ワークピース３０をワークピースホルダの本体３８に接触させた状態に固定、及び／又は、維持する。例えば、２ｍｍ未満の外周のワークピース３０を接触させることにより、ワークピース３０の外周部において、ワークピース３０とリング４２の間に接触が生じる。種々の実施形態において、リング４２は、エラストマーに包まれた可撓性部材を有する。エラストマーの幾つかの部分は、ワークピース３０との接触に使用され、実施形態によっては、ワークピース３０との間にシールを形成する場合がある。

種々の実施形態において、リング４２は、円形、実質的に円形、又は、円形以外（例えば、矩形、正方形、楕円形、又は、三角形、あるいは、他の適当な幾何構成）の形を有する場合がある。一実施形態において、リング４２は、ワークピース３０に比べて薄型である。例えば、１つの詳細な実施形態において、リング４２は、ワークピース３０の露出面から約１ｍｍ未満だけ超えて延びる。種々の実施形態において、リング４２は、接触リングであってもよいし、シーリングリングであってもよい。一実施形態において、リング４２は、Ｋｅｉｇｌｅｒ他に付与された米国特許第６，５４０，８９９号に記載されているシーリングリングアセンブリである。この文献の開示は全て、参照によって本明細書に援用される。

図３は、複数のワークピース３０の保持に使用されるワークピースホルダ１８’の一実施形態を示す断面図である。ワークピースホルダ１８’の本体３８は、第１の面において第１の表面４３を有し、第２の面において第２の表面４５を有する（例えば、表面と裏面）。ワークピースを保持するために（例えば、ワークピース３０をワークピースホルダ１８’の対応する表面４３又は４５に接触させた状態に維持するために）、各表面に、リング４２がそれぞれ取り付けられている。例えば、第１のリングは、第１の面においてワークピースホルダの第１の表面上に第１のワークピースを保持することができ、第２のリングは、第２の面においてワークピースホルダの第２の表面上に第２のワークピースを保持することができる。

図３の実施形態によれば、第１の面と第２の面は互いに平行であり、互いに間隔を空けて配置されている。種々の実施形態において、第１の面と第２の面は或る角度を成す場合がある。一実施形態において、第１の面と第２の面は直交する場合がある。他の実施形態において、第１の面と第２の面は、鋭角を成す場合もあれば、鈍角を成す場合もある。本発明が２つの面しか持たないワークピースホルダに制限されることはないものと考えられる。１つの面しか使用しない実施形態や、３以上の面を使用する実施形態を使用することも可能である。ここでは、２つの面を使用して複数のワークピースを保持する装置の一実施形態を例示している。

一実施形態において、ワークピースは背中合わせ構成で保持される。詳細な実施形態において、ワークピースは、背中合わせ構成で互いに中心合わせされる。実施形態によっては、ワークピースホルダは異なる表面に保持され、互いにオフセットされる場合がある。他の実施形態では、複数のワークピースをワークピースホルダの１つの表面に保持し、例えばそれらを横並び構成で保持する場合がある。実施形態によっては、複数のワークピースをワークピースホルダの１つの面に保持し、同時に、別の１以上のワークピースをワークピースホルダのもう１つの面に保持する場合がある。

図４は、ワークピースホルダ１８’’の他の実施形態を示す断面図である。この図は、ワークピース３０をワークピースホルダ１８’’に対して接触させた状態に維持するシステムの一例を示している。リング４２’は、ワークピース３０をワークピースホルダ１８’’の本体３８’に対して固定する。ワークピース３０は、接点４６において本体３８’に接触する。本体３８’には収容部５０が形成され、ワークピース３０が本体３８’の一部にしか接触しないように構成される場合がある。

図示の実施形態によれば、ワークピースホルダ１８’’の本体３８’には、少なくとも１つの部材５８、裏打ち部材６２、及び、袋６６を保持するための溝５４が形成される。部材５８は可撓性であり、フレキシャープレートと呼ばれることもある。部材５８は、円形、実質的に円形、又は、円形以外（例えば、矩形、正方形、楕円形、三角形、又は、他の適当な幾何構成）の形を有する。実施形態によっては、部材５８は、リングやプレートの形であってもよく、１つの詳細な実施形態では、実質的に平坦なリング形である場合がある。種々の実施形態において、部材５８は、ステンレス鋼やチタニウムのようなスプリング状の材料から形成される場合がある。部材５８は、例えばリング４２の係合機構７０のような、リングの少なくとも１つの係合機構に係合させることが可能な少なくとも１つの保持機構（例えば、図５や図６に示すような）を有する場合がある。種々の実施形態において、リング４２’及び部材５８は、ワークピースホルダ１８’’に対して着脱可能に取り付けられる。

裏打ち部材６２は、プレートであってもプッシュプレートであってもよく、少なくとも１つのプッシュピン７４を有する。種々の実施形態において、裏打ち部材６２は、円形、実質的に円形、又は、円形以外の形である。種々の実施形態において、裏打ち部材６２は、リングであってもプレートであってもよい。裏打ち部材６２は金属材料から形成しても、プラスチック材料から形成しても、ポリマー材料から形成してもよい。袋６６は、空気袋であってもよく、キャビティ７８を形成する。キャビティ７８に空気のような流体を満たすことにより、袋６６を膨らませることができる。袋６６を膨らませると、袋６６は裏打ち部材６２を押し、それによって少なくとも１つのプッシュピン７４が部材５８に接触し、それによって部材５８が曲がる。袋６６は、円形であっても、実質的に円形であっても、円形以外の形であってもよく、種々の実施形態において、リング、又は、プレートであってもよい。種々の実施形態において、袋６６は、フッ素エラストマー、ウレタン、又は、マイラーなどの材料から形成される場合がある。

図５及び図６は、ワークピース３０を保持するためのワークピースホルダ１８’’’の他の例を示す展開図である。図５は、第１の方向から見たときの図であり、図６は、第２の方向から見たときの図である。この実施形態のワークピースホルダ１８’’’は、リング４２’、溝５４、裏打ち部材６２、及び、袋６６を含む。ワークピースホルダ１８’’’は、ハンドル３４’、及び、部材５８’を更に有する場合がある。

図５及び図６に示すワークピースホルダ１８’’’は、本体３８’’を更に含み、本体３８’’はガイドストリップ８２を有する場合がある。一実施形態において、本体３８’’に形成される収容部５０は、ワークピース３０を支持するための複数の接点４６を有する。図示の実施形態において、本体３８’’は、流体を袋６６に供給したり、本体３８’’のダクト（図示せず）を介してリング４２’の下側を減圧したりするための少なくとも１つのポート８６を有する。種々の実施形態において、本体３８’’は、ワークピース３０に電流を流すための少なくとも１つの接点９０を更に有する場合がある。裏打ち部材６２は、本体３８’’に係合させることが可能なスタッド（鋲）９２に結合される場合がある。スタッド９２は、裏打ち部材６２を部材５８’に接触させる力を加える。

図６に示すリング４２’は、少なくとも１つの係合機構７０を有し、一実施形態において、この係合機構７０は１以上のスタッドとして形成される。密閉溝９４が、リング４２’の外周を取り囲む。密閉溝９４は、リング４２’のエラストマー領域であってもよく、ワークピースホルダ１８’’’の外周を取り囲む密閉ボス９８に係合させることができる。一実施形態では、この係合によって、例えば、ワークピースホルダ１８’’’とリング４２’の間に、流体密閉シールのような流体浸入バリアが形成される。

種々の実施形態において、リング４２’は、ワークピース３０に対する流体浸入バリアを形成することが可能な内側シール面１０２を更に有する。内側シール面１０２には、ワークピース３０への電気接続を形成することができる。例えば、内側シール面１０２は、ワークピース２０に接触する可撓性指部材を有する場合がある。可撓性指部材の先端は、電気的接点を形成するために露出させる場合がある。この電流経路は、最大で７５アンペアの電流をワークピースの表面に運ぶことができ、複数のワークピースに対して個別の電流制御が可能である。

種々の実施形態において、内側シール面１０２は、大きな力を受けると湾曲し、流体浸入バリアを形成する。

実施形態によっては、部材５８’には、少なくとも１つの保持機構１１０と、少なくとも１つの屈曲機構１１４が形成される場合がある。部材５８’は、少なくとも１つのタブ部１１８を有する場合がある。部材５８’の種々の機構は、例えばレーザー切断などによって、部材５８’に形成することができる。少なくとも１つの保持機構１１０は、リング４２’の少なくとも１つの係合機構７０に係合させることができる。種々の実施形態において、少なくとも１つの保持機構１１０は、部材５８’に切り込まれた鍵穴スロット、又は、捕捉スロットであってもよい。一実施形態において、少なくとも１つの撓み機構１１４は、雄羊の頭の形を有する場合がある。

一実施形態において、部材５８’には、複数の撓み機構１１４が形成される。複数の撓み機構１１４を組み合わせることにより、部材５８’の本体１２２の周りに実質的印長い経路が形成され、部材５８’を大きく曲げることができる。一実施形態において、部材５８’を曲げたとき、複数の撓み機構１１４は、例えばワークピース３０のような物体の周りに、少なくとも実質的に均一な力を加えることができる。この力は、部材５８’の面に対して実質的に垂直に加えられる。力を加えると、リング４２’は、その物体を保持することができる。この実施形態又は他の実施形態において、撓み機構（複数の場合もあり）１１４は、部材５８’の周囲に形成することができ、例えば、部材５８’の内周、外周、又は、内周と外周の両方に形成することができる。

実施形態によっては、溝５４（例えば、本体３８’’に形成されるリング形のキャビティ）は、部材５８’の少なくとも１つのタブ部１１８に係合させることが可能な、少なくとも１つの歯機構１２６を有する場合がある。複数のタブ部１１８を本体１２２から離す方向に曲げると、タブ部１１８間に、ワークピース３０の面に対して垂直に力が生じる。

図５及び図６を参照すると、リング４２’及び部材５８’は、ワークピースホルダ１８’’’に着脱可能に取り付けられる。一実施形態において、リング４２’の１以上の係合機構７０は、部材５８’の１以上の保持機構１１０に係合（挿入又は取り付け）させることができる。例えば、鍵穴スロットを有する実施形態では、係合機構（複数の場合もあり）７０が、保持機構（複数の場合もあり）１１０の狭い方の端部に接触して止まるまで、リング４２’を数度だけ回転させることができる。その結果、係合機構（複数の場合もあり）７０の肩部が、部材５８’の裏側にくる。次に、袋６６を部分的に又は完全に収縮させることができる。撓み機構１１４によって生じる撓み力により、部材５８’が曲がり、１以上の係合機構７０とは反対の方向に引っ張られる。その結果、この実施形態では、リング４２’がワークピースホルダ１８’’’の方へ引っ張られる。

一実施形態において、撓み部材は、少なくとも１つの係合機構に力を加え、リングにより、ワークピースに対する流体侵入バリアを形成する。例えば、この力は、部材５８’はリング４２’の少なくとも１つの係合機構７０を引っ張り、係合機構７０をワークピース３０に押し付けて、流体浸入バリアを形成する。少なくとも１つの撓み機構１１４は、部材５８’の面に対して実質的に垂直に力を加え、バリアを形成するように構成される。撓み機構１４は、部材５８’の周辺部に設けられ、周辺部（例えば、内周、外周、又は、内周と外周の両方）から、少なくとも実質的に均一に力を加えることができる。部材５８’を変形する力は、リング４２’の周囲の直線センチメートルあたり約１キログラムになる場合がある。

ワークピースホルダから第１のワークピースを取り外したり、第１のワークピースと第２のワークピースを交換したりするためには、袋６６を膨らまし、裏打ち部材６２を部材５８’（プッシュピン７４を有する場合もあれば、有しない場合もある）に接触させ、部材５８’を変形させることにより、部材５８’とリング４２’の間の力を除去する。係合機構（複数の場合もあり）７０の係合力を緩めることにより、保持機構１００から係合機構７０を外すことができる。一実施形態において、係合機構（複数の場合もあり）７０の係合力を緩めると、リング４２’を回転させ、ワークピースホルダ１８’’’からリング４２’を取り外すことができる。リング４２’から第１のワークピースを取り除くことができ、必要であれば、新たなワークピースをリング４２’上に配置することができる。

一実施形態において、この流体シールは、十分に大きな力でワークピースを固定することができ、予期せぬ出来事により処理システムの電力が全て失われた場合であっても、流体の浸入を防ぐことができる。一実施形態において、この流体浸入バリアは、ワークピース搭載手順の後、及び／又は、ワークピースを確実に適切に搭載するためのワークピースの処理の前に、テストされる場合がある。例えば、マイナス約０．０５アトムのような小さな真空が、ワークピースホルダ１８’’’のキャビティに印加される。この真空は、例えば収容部５０に印加される。所定の時間の間に、ワークピースホルダ１８’’’におけるこの真空が、所定量を超えて変化しない場合（例えば、約５秒未満において約１０％）、バリアの完全性を確認しなければならないとみなされる。真空が比較的速い速度で変化する場合は、リング４２’が適切に取り付けされていなかったり、ワークピースが取り外しや再取り付けが行われている可能性がある。

図７は、保持機構１１０、撓み機構１１４、及び、タブ部１１８を含む、部材５８’の一部１２８の詳細を示している。図示のように、部材５８’には、部材５８’のほぼ内周と外周に沿ってそれぞれ延びるライン１３０及び１３４が規定される。ライン１３０及び１３４は、少なくとも実質的に本体１２２を貫通して切り込まれる。１つの詳細な実施形態において、ライン１３０及び１３４は、本体１２２を貫通して切り込まれる。これらのラインは、内周や外周に沿って連続して延びているのではない。そうではなく、ライン１３０及び１３４は、一連の幾つかの不連続なラインからなる。例えば、ライン１３０ａは、第１の保持機構１１４ａから隣りの撓み機構１１４ｂまで延びている。ライン１３０ａは、撓み機構１１４ａ及び１１４ｂにそれぞれ規定された２つの涙形の領域１３８ａ及び１３８ｂで終わっている。図示の実施形態によれば、撓み機構１１４、１１４ａ、又は、１１４ｂは、オーム形ライン１４２を更に有する。一実施形態では、２つの近接した涙形の領域とオーム形ラインが結合し、１つの撓み機構を形成する。この可撓性形状は、雄羊の頭の形を有する。

一連の個別のラインを使用することにより、前記部材の周辺部の周りに実質的に長い経路を形成することができ、その経路に沿って前記部材を曲げることが可能になる。また、一連の個別のラインを使用することにより、周辺部から少なくとも実質的に均一な力を加えることが容易になる。

種々の実施形態において、タブ部１１８はノッチ１４６を有する。一実施形態において、ノッチ１４６は、ワークピースホルダの溝５４にある対応する落とし穴に係合する。ノッチ１４６は、部材５８’の回転を防止する。部材５８’は、外側タブ部１４８を有する場合があり、外側タブ部１４８は、部材５８’をワークピースホルダに保持するのに使用される場合がある。

部材５８又は５８’の動き、及び、撓み機構（複数の場合もあり）１１４の動きが、図示されている。理論にとらわれることなく、例示の目的で、図８Ａ〜図８Ｃは図を示している。

図８Ａは、弛緩状態にある部材５８又は５８’を示している。プレート１５０とスプリング１５４が、部材５８又は５８’に相当する。撓み機構（複数の場合もあり）１１４は、力を加えるためのスプリング１５４のような働きをする。アンカーポイント１３８は、ワークピースホルダの保持機構に相当する。例えば、アンカーポイント１３８は、ワークピースホルダの溝５４に形成された歯形機構（複数の場合もあり）１２６である場合がある。アンカーポイント１３８は、部材５８又は５８’のタブ部１１８を制限することができる。

図８Ｂは、係合機構７０（図８Ｂ及び図８Ｃにスタッドとして示したような）を含む、リング４２又は４２’の一部を示している。プレート１５０（すなわち、部材５８又は５８’）に力１６２を加えると、部材５８又は５８’は突き出た状態になる。突き出た状態にすると、リング４２又は４２’と部材５８又は５８’を係合させることができる（例えば、一実施形態において、保持機構が係合機構を受け止める）。１つの詳細な実施形態では、係合機構７０と保持機構１１０の間に係合が生じる。一実施形態では、裏打ち部材６２によって力１６２を加える場合がある。スプリング１５４（すなわち、撓み機構１１４）は、力１６２とは実質的に反対方向に力１６６を加える。

図８Ｃは、部材５８又は５８’が保持機構１１０を介して係合機構７０に力１６６を加えている状態における装置を示している。スプリング１５４は、部材５８又は５８’の面に対して実質的に垂直に力１６６を加える。一実施形態では、力１６６により、部材５８又は５８’は係合機構７０を引っ張り、係合機構７０は、リング４２又は４２’をワークピース３０に接触させる。この接触により、ワークピース３０とリング４２又は４２’との間に流体侵入バリアが形成される。

図９は、ワークピースホルダ１７０の他の例示的実施形態を示している。この実施形態は、ワークピース３０の複数の表面を処理するのに使用することができる。ワークピースホルダ１７０は、ワークピースを保持するためのリング４２を有する。ワークピースホルダ１７０の本体１７４には、第１の表面１８２から第２の表面１８６まで貫通する穴１７８が形成される。穴１７８の直径は、リング４２の直径よりも小さい。種々の実施形態において、ワークピースホルダ１８’’’は、限定はしないが、部材５８又は５８’、裏打ち部材６２、及び、袋６６等を含む、上で述べた種々の機構を有する。ワークピース３０の裏面と穴１７８の端部は、それらの部品を流体処理に使用される流体から隔離するためのシールを形成することができる。

図１０は、ワークピースを処理（例えば、流体処理）するための装置の一例を示している。この装置はモジュール２２を含み、モジュール２２自体がハウジング２００を有する場合もある。一実施形態において、モジュール２２には流体が収容され、例えばハウジング２００は、その流体を入れておくキャビティを画定する。図１０に示すように、この装置は、ワークピースホルダ１８、部材２０４、プレート２０８、及びアノード２１２の一実施形態を更に含む。実施形態によっては、これらの要素が使用されない場合や、存在しない場合もある。以下では、変形実施形態について詳細に説明する。種々の実施形態において、部材２０４、プレート２０８、及び／又は、アノード２１２は、モジュール２０、及び／又は、ハウジング２００内に配置される。モジュールの設計から、これらの要素は、ハウジング２００の中に着脱可能、又は固定可能に取り付けられる。

図１０において、ワークピースホルダ１８は、ハウジング２００から取り外されている。ワークピースホルダ１８をモジュール２２やハウジング２００と一体化する必要は必ずしもない。１つの詳細な実施形態において、ワークピースホルダ１８は、ハウジング２００から取り外すことができる。ワークピースホルダ１８は、２以上のモジュール２２間で輸送することができる。ハウジング２００の両側の内側の面には、溝が形成される場合がある。ワークピースホルダ１８’’’’のワークピースホルダ１８や、ガイドストリップ８２の端部４４は、その溝に挿入することができる。

電着や、電気エッチングの用途の場合、ハウジング２００の長さは、例えば約１８０ｍｍ未満である場合がある。プレート２０８やアノード２１２を必要としない用途の場合、ハウジング２００の長さは約７５ｍｍである場合がある。ハウジング２００の幅は、約３００ｍｍ〜約５００ｍｍであってもよい。２００ｍｍのワークピースの実施例では、モジュールの寸法は、約１８０ｍｍ×４００ｍｍであってもよい。ただし、寸法は、用途やワークピースのサイズに応じて変更してもよい。

種々の実施形態において、部材２０４は、パドルアセンブリ、又は、流体攪拌パドルである。１つの詳細な実施形態において、部材２０４は、シアプレート攪拌パドルである。部材２０４は、ワークピースホルダ１８によって保持されるワークピースの表面に対して実質的に平行に動かすことができる。部材２０４を不均一に振動させることにより、流体を攪拌することができる。種々の実施形態において、部材２０４の振動周波数は、約０Ｈｚ〜約２０Ｈｚである。ただし、用途によってはもっと高い周波数を使用してもよい。一実施形態において、部材２００の振動周波数は約４Ｈｚ〜約１０Ｈｚである。一実施形態において、振動周波数は約６Ｈｚである。

実施形態によっては、部材２０４を１以上のモータ２１６によって動かす場合がある。部材２０４は、接続ロッド２２０を使用して、モータ（複数の場合もあり）２１６に接続することができる。１つの詳細な実施形態において、モータ（複数の場合もあり）２１６は、直線駆動型モータ、又は、リニアモータアセンブリである。適当なリニアモータとして、ウィスコンシン州にあるリンモット・コーポレイションから市販されている直線駆動型モータがある。種々の実施形態において、モータ２１６は、ハウジング２００に対して固定的に取り付けてもよいし、着脱可能に取り付けてもよい。モータ２１６は、ハウジング２００の中心面上に配置される。１つの詳細な実施形態において、部材２０４の重さと、部材２０４の往復運動中に生じる内力は、機械的なベアリングによって支持されるのではなく、リニアモータにより、モータスライダとモーター巻線の間の磁界によって支持される。１以上のモータ２１６は、コンピュータ制御してもよい。

種々の実施形態において、プレート２０８は、シールドプレートであってもよいし、シールドアセンブリであってもよい。プレート２０８は、部材２０４に保持されているワークピースの表面に発生する磁界の成形に使用される。プレート２０８’は、非導電性材料から形成することができる。限定はしないが、適当な材料には、ＨＤＰＥや、ＰＶＤＦがある。種々の実施形態において、プレート２０８は、円形、実質的に円形、又は、円形以外（例えば、矩形、正方形、楕円形、三角形、又は、他の適当な貴下構成）の形を有する場合がある。プレート２０８は、あまり苦労することなく、取り外して交換することが可能である点に特徴がある。そのため、失われる製造時間を最小限に抑えつつ、１つのモジュールを種々のサイズのワークピースの処理のために構成することができる。

一実施形態において、アノード２１２は、ハウジング２００の外壁を形成する。一実施形態において、アノード２１２は、アノードアセンブリの構成部品であり、アノードアセンブリは、ハウジング２００の外壁を形成する。種々の実施形態において、ハウジング２００は外壁を有し、アノード２１２又はアノードアセンブリは、その壁に着脱可能に取り付けられるか、又は、その壁から隙間を空けて取り付けられる。

種々の実施形態において、アノード２１２は、銅ディスクであってもよい。一実施形態において、アノード２１２の露出される表面積は、約３００ｃｍ^２である。一実施形態において、アノード２１２は、電着、又は、銅やはんだの堆積のような他の流体処理の際に消費される。アノード２１２は、失われる製造時間を最小限に抑えつつ、僅かな労力で取り外し、置き換えることができる点に特徴がある。

アノード２１２の実施形態によっては、ワークピースの表面が、カソードとして機能する場合がある。なお、実施形態によっては、システムの極性を反転させたほうが望ましいこともある。つまり、モジュール２２に配置されたカソードに対するアノードになるように、ワークピースの表面が制御される。そのような実施形態では、アノード２１２をカソードと交換したほうが望ましい。

図１１は、ワークピースを処理するための装置の他の実施形態を示す断面図である。この実施形態は、例えば、２つのワークピースの同時処理に使用することができる。この図は、側壁２２４及び端壁２２６を有するハウジング２００’と、部材２０２、部材２０４ａ及び２０４ｂ、プレート２０８及びアノード２１２の相対的位置を示している。これらの要素又は距離は、原寸通りに描かれてはいない。ただし、部材２０４ａと２０４ｂは２つの個別の構造として描かれていて、それらは１つのアセンブリを形成している。

流体処理のためのハウジング２００’の一実施形態において、流体は、ハウジング２００’の底壁にある少なくとも１つのポート２２８からハウジング２００’に入る。実施形態によっては、ポート２２８は、ハウジング２００’の底壁２３０の中心部に配置される場合もある。一実施形態において、ポート２２８は、側壁２４の底部に配置される場合がある。流体は、１以上のワークピースの表面に沿って上に流れる。流体は、ワークピースホルダ１８と対応する部材２０４、２０４ａ又は２０４ｂの間、又は、ワークピースホルダ１８とプレート２０８の間を流れる。種々の実施形態において、流体は、ハウジングの上部、側壁２２４の上部、又は、端壁２２６の上部を通じて、ハウジング２００’から出る。矢印は、流れの一般的方向を示している。

種々の実施形態において、流速は、一分あたり約２０リットルから一分あたり約４０リットルである場合がある。１つの詳細な実施形態において、流速は、一分あたり約２８リットルである。一実施形態において、流体は電解液である。電解液は、処理中にリザーバからハウジング２００’を通じて循環する場合がある。流速が一分あたり約２７．６リットルであるとき、循環速度は約０．８分である。電解液の例には、硫酸銅、水、硫酸、塩酸などがある。

ワークピース３０と、それに対応する部材２０４、２０４ａ、又は２０４ｂとの間の距離は、約１ｍｍ〜約５ｍｍである。ただし、この距離は用途に応じて変更可能である。一実施形態において、部材２０４、２０４ａ又は２０４ｂは、ワークピース３０の表面から約２ｍｍ未満の位置に配置される。要素間の距離を短くするほど、表面における流体の混合が良好になる。リング４２がワークピースの外側表面から約１ｍｍ突き出るような１つの詳細な実施形態では、ワークピース３０の表面から約１．５ｍｍの面において、部材２０４、２０４ａ又は２０４ｂを動かすことができる。プレート２０８は、ワークピース３０の表面から約２ｍｍ〜約２０ｍｍの位置に配置することができる。ただし、この距離は、用途に応じて変更可能である。１つの詳細な実施形態において、プレート２０８は、ワークピースの表面から約５ｍｍの位置に配置される。

図１２は、ワークピースの流体処理中に、流体を攪拌するための部材２０４’の一実施形態を示す斜視図である。部材２０４’は、第１のプレート２３２及び第２のプレート２３４を有する。各プレート２３２及び２３４には、間隔を空けて一連の開口部２３６が形成される。間隔を空けて配置される開口部２３６の形は、例えば、楕円形であってもよいし、矩形であってもよい。各プレート２３２及び２３４は、流体を攪拌するための、間隔を空けて配置された一連のブレード２４０を更に有する。間隔を空けて配置されるブレード２４０は、真っ直ぐであってもよいし、角が付いていてもよく、カップ形であってもよいし、正方形であってもよい。間隔を空けて配置される一連の開口部２３６、又は、間隔を空けて配置される一連のブレード２４０は、実質的に等間隔の周期的アレイとして配置される。例えば、中心は、それらの間の約１０ｍｍから約３０ｍｍの位置に配置される。１つの詳細な実施形態において、中心は、２０ｍｍ離れた位置に配置される。

一実施形態において、間隔を空けて配置される一連の開口部２３６は、部材２０４’が動かされるときに、流体を攪拌する。一実施形態において、間隔を空けて配置される一連のブレード２４０は、部材２０４’が動かされるときに、流体を攪拌する。一実施形態では、開口部２３６とブレード２４０の両方が、流体を攪拌する。１つの詳細な実施形態において、間隔を空けて配置されるブレード２４０の端面は、流体を攪拌する。

プレート２３２及び２３４は、適当な金属、プラスチック、又は、ポリマーから形成される。適当な金属には、チタニウム、ステンレス鋼、アルミニウムがある。適当なプラスチックには、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩化ＰＶＣ（ＣＰＶＣ）、ＨＤＰＥ、及び、ＰＶＤＦがある。種々の実施形態において、プレート２３２及び２３４はいずれも、ワークピースの表面から約２ｍｍ〜約１０ｍｍの位置に配置される。ただし、用途によっては、もっと短い距離や、もっと長い距離を使用してもよい。１つの詳細な実施形態において、プレート２３２及び２３４のうちの少なくとも一方の厚さは、約３ｍｍ〜約６ｍｍｍである。ただし、用途、及び／又は、材料の組成によっては、もっとも短い距離や、もっと長い距離を使用してもよい。使用するワークピースが薄いほど、プレート２０８はワークピースに近づけて配置される。その結果、堆積の均一度が向上する。

第１のプレート２３２と第２のプレート２３４は、１以上のスペーサ機構２４４によって結合され、部材２０４’を形成する。図１２では、第１のプレート２３２及び第２のプレート２３４が、スクリュー２４８によってスペーサ機構２４４に取り付けられるように描かれているが、他の手段を使用することもでき、限定はしないが、例えば、リベット（鋲）、糊、エポキシ、接着剤、又は、他の適当な取り付け手段を使用して取り付けることも可能である。プレート２３２及び２３４並びにスペーサ機構２４４は、キャビティを画定し、処理の際に、ワークピースホルダ１８の一実施形態は、キャビティに挿入される。スペーサ機構２４４により、部材２０４’をワークピースホルダ１８に対して位置決めすることが容易になる。

種々の実施形態において、部材２０４又は２０４’は、部材２０４又は２０４’を機械的に支持しなくても高い精度が得られるようなやり方で、ハウジング２００によってワークピースホルダ１８に対して位置決めされる。上記のように、モータ２１６は、部材２０４又は２０４’を支持することができる。部材２０４又は２０４’とワークピースホルダ１８の間の正確で確実な分離を実現するために、ハウジング２００に取り付けられたガイドホイール（図示せず）を使用する場合がある。ガイドホイールは、ハウジング２００の側壁にしっかりと取り付けられた軸を中心として、自由に回転する。ハウジング２００にアライメントホイールを更に取り付け、ワークピースホルダ１８を位置決めしてもよい。ガイドホイールとアライメントホイールの関係は、部材２０４又は２０４’からワークピース表面までが、約１／４ｍｍ未満になるようにする。このようにすると、部材２０４又は２０４’をワークピース表面に対して実質的に平行に動かしたときに、ワークピース表面に実質的に均一な流体境界層を発生させることが容易になる。

ガイドホイールの軸は、ジャーナル・ベアリング・シャフトのような働きをする。部材２０４又は２０４’は、摩擦力すなわち軸受け摩擦がゼロの状態で動かすことができる。そのため、耐荷重性の摩擦面又は摩擦軸受けを使用するシステムにかかる修理コストやメンテナンスコストを大幅に削減することができる。

図１３は、ワークピースの流体処理中に流体を攪拌するための部材２０４’’の他の実施形態を示す断面図である。間隔を空けて配置されるブレード２４０’は、カップの形をしている。図１３において、間隔を空けて配置されるブレード２４０’は、リング４２を使用してワークピースホルダ１８上に保持されているワークピース３０の隣りにあるように描かれている。種々の実施形態において、間隔を空けて配置される一連の開口部２３６、及び／又は、間隔を空けて配置される一連のブレード２４０’は、部材２０４’’が動かされるときに流体を攪拌する。一実施形態において、間隔を空けて配置されるブレード２４０’の端面は、流体を攪拌する。この実施形態の場合、端面は側面であってもよく、あるいは、尖った表面や丸みを帯びた表面であってもよい。

図１４は、部材２０４’’’の他の実施形態を示す断面図である。間隔を空けて配置されるブレード２４０’’は、傾きのあるプロファイルを有し、リング４２を使用してワークピースホルダ１８上に保持されているワークピース３０の隣りにあるように描かれている。種々の実施形態において、間隔を空けて配置される一連の開口部２３６、及び／又は、間隔を空けて配置される一連のブレード２４０’’は、部材２０４’’が動かされるときに流体を攪拌する。

上記のように、部材２０４、２０４’、２０４’’、又は２０４’’’（本明細書では、まとめて２０４ｘと呼ぶ）は、流体の攪拌に使用される。実施形態によっては、不均一な振動特性を使用して、部材２０４ｘを動かす場合もある。一実施形態において、この不均一な振動は、不均一な振動の各ストークの後に変化する逆転位置を有する場合がある。

例えば、図１５を参照すると、ワークピース３０の表面上にある特定のワークピースポイント２５６の隣りにあるブレード２４０、２４０’又は２４０’’、あるいは、間隔を空けて配置された開口部２３６の中心点（本明細書では、まとめて中心点２５２と呼ぶ）は、一回の振動の後に、同じワークピースポイント２５６に戻る必要はない。部材２０４ｘが振動するのに従って、中心点２５２はワークピース３０の表面に沿って移動し、一回の振動の後、中心点２５２’は、ワークピースポイント２６０になる場合がある。

一実施形態において、不均一な振動は、一次振動ストロークと、少なくとも１つの二次振動ストロークとを含む。一次振動ストロークの長さは、部材２０４ｘに規定される開口部間の間隔に実質的に等しい。１つの詳細な実施形態において、一次振動ストロークの長さは、間隔を空けて配置される隣り合う開口部２３６間の間隔に実質的に等しい。

図１６を参照すると、図示の一次振動ストローク２６４は、部材２０４ｘの振動ストロークの逆転位置を変化させる。一実施形態において、一次振動ストローク２６４は、部材２０４ｘの中心点２５２の逆転位置２６８を変化させる。図示の第１の二次振動ストローク２７２は、部材２０４ｘの振動の逆転位置を変化させることができる。１つの詳細な実施形態において、第１の二次振動ストローク２７２は、中心点２５２の逆転位置２７６を変化させる。種々の実施形態において、一次振動ストローク２６４の逆転位置を変化させる際にも、これは可能であると考えられる。図示の第２の二次ストローク２８０は、部材２０４ｘの振動の逆転位置を変化させることができる。１つの詳細な実施形態において、第２の二次振動ストローク２８０は、中心点２５２の逆転位置２８４を変化させる。種々の実施形態において、第１の二次振動ストローク２７２の逆転位置を変化させる際にも、これは可能であると考えられる。

図示のように、中心点２５２は、部材２０４ｘの相対移動を示すのに使用される。ただし、部材２０４ｘの表面上のどの点Ｘを使用しても、部材２０４ｘが動くときの、点Ｘの相対位置の変化を示すことは可能である。実施形態によっては、部材は、複数のピースから形成される場合がある。各ピースは、間隔を空けて配置された１以上の開口部、又は、間隔を空けて配置された１以上のブレードを有する。一実施形態において、各ピースは、独立したモータに接続することができ、その結果、ピースの動きは、隣りのピースとは無関係になる。一実施形態では、各ピースを同じモータに接続し、各ピースを一斉に動かせるようにする場合もある。実施形態によっては、複数のピースをワークピースの同じ面に配置し、部材２０４ｘの２以上のピースの動きによって、流体を攪拌する場合がある。

図１７は、ワークピースの流体処理中に流体を攪拌するための不均一な振動特性の一例を示すグラフである。図１５及び図１６に示すワークピース３０及び中心点２５２は、例示のために記載したものである。ワークピース３０の表面にあるワークピースポイント２５６に対する、部材２０４ｘの中心点の位置が、時間に対してプロットされている。この実施形態の部材２０４ｘは、中心点２５２間の間隔が約２０ｍｍである。一次振動ストロークは、中心点２５２と、部材２０４ｘの隣りの中心点との間の間隔と実質的に同じである。二次振動ストロークは約４０ｍｍである。ライン２９２は、一次振動ストロークによって生じる中心点の相対移動を示している。ライン２９３は、二次振動ストロークによって生じる中心点の相対移動を示している。

一次振動ストロークと二次振動ストロークの組み合わせを使用することにより、ワークピース３０の正面における振動パターンの逆転位置を、処理時間に応じて大きく変化させることができる。その結果、ワークピースの表面における電界や流体の流れ場の不均一な時間平均を防止することができる。その結果、ワークピースの表面にある部材の電界像や、流体フロー像を最小限に抑えることができ、その結果、堆積の均一度を向上させることができる。

図１８は、ワークピースの流体処理中に流体を攪拌するための不均一な振動特性３００の他の例を示すグラフである。この実施形態の部材２０４ｘでは、中心点２５２間の間隔が、約２０ｍｍである。一次振動ストロークは、中心点２５２と、部材２０４ｘの隣りの中心点との間の間隔と実質的に同じである。第１の二次振動ストロークは約３０ｍｍである。第２の二次振動ストロークは約４０ｍｍである。この振動は、二次振動ストロークを更に含む場合がある。ライン３０４は、一次振動ストロークによって生じる中心点の相対移動を示している。ライン３０８は、第１の二次振動ストロークによって生じる中心点の相対移動を示している。ライン３１２は、第２の二次振動ストロークによって生じる中心点の相対移動を示している。

第１の二次振動ストロークの時間は約２秒であり、第２の二次振動ストロークの時間は約１０秒である。従って、振動の逆転が起きる位置を動かすことができ、間隔を空けて配置される各ブレードの逆転ポイント、又は、間隔を空けて配置される各開口部の中心点を約０．１ｍｍだけ広げることができる。その結果、ワークピース表面への逆転位置の画像化はいずれも、低減又は実質的に抑制される。

また、部材２０４ｘの振動によって、ワークピース３０の表面に、非周期的な流体境界層を形成することもできる。一実施形態において、部材２０４ｘは、ワークピース表面における流体境界層の厚さを低減する。１つの詳細な実施形態において、流体境界層の厚さは、約１０μｍ未満にまで低減される。また、部材の動きを低減、又は、実質的に抑制することもでき、ワークピース３０の表面から空気やガスの泡が流体中に捕捉されることも、低減、又は、実質的に抑制される。１つの詳細な実施形態において、流体の流れは、メッキや堆積の際に、ハウジング２００の成長するフィルムの表面付近に空気やガスの泡を運ぶ。

図１９は、ワークピースの表面における境界層の厚さと流体攪拌速度の関係を示すグラフである。流体攪拌速度は、部材２０４ｘの振動速度である。図示のように、流体攪拌速度が増加するのに従って、流体境界層の厚さは、約５５μｍから約１０μｍ未満にまで減少する。境界層の厚さは、電流測定値を制限することによって導出することができ、電流測定値は、基準電極の既知の挙動と比較したり、ボルタンメトリーを線形掃引したり、クロノメータで電流測定したりすることによって判定することができる。流体の混合は、境界層の厚さに反比例する。従って、流体処理において境界層が減少すれば、ワークピース表面における流体の混合は向上する。その結果、処理能力や均一度も改善され、その結果、材料の消費も低減することができる。

図２０は、ワークピース３０の処理中に電界を変化させるためのプレート２０８’の一実施形態を示している。ワークピース表面における電界を変化させると、ワークピース表面を通る電圧降下は、ワークピース周辺部からワークピース中心部へ向けて変化するが、フィルムの均一な堆積は容易になる。一実施形態において、プレート２０８’は、アノード２１２の面からワークピース３０の表面へ向けて電界が通過する際に、その電界を遮断することが可能な非導電性材料から作成される。プレート２０８’は実質的に円形である。プレート２０８’は、プレート２０８’をハウジング２００又は２００’に接続したり、プレート２０８’をハウジング２００又は２００’内に吊るすための支持機構（図示せず）に接続したりするための固定穴３１４を有する場合がある。

一実施形態において、プレート２０８（図１０及び図１１に示したようなもの）又は２０８’（図２０に示したようなもの）は、ワークピース３０に入射する電界を成形する。プレート２０８又は２０８’の本体３１６には、複数の穴３２０が形成される。穴３２０は、穴サイズに分布を有する。例えば、プレートの表面における穴の直径を変化させる場合がある。穴サイズを変化させることにより、プレート２０８又は２０８’の表面の平均開口面積を変化させることができ、プレート２０８又は２０８’を通過してワークピース３０の表面へ向かう電界の特性を変化させることができる。変化させる電界の特性は、振幅であってもよいし、電気であってもよい。種々の実施形態において、ワークピースの表面に近接する電界は均一にすることができる。

一実施形態において、穴サイズの分布は、穴サイズの連続的な勾配からなる。１つの詳細な実施形態において、穴は、実質的に放射状パターンで変化する。図２０に示すように、例えば、プレート２０８’の中心に近いほど大きな穴を形成し、プレート２０８’の外縁に近いほど小さい穴を形成する場合がある。種々の実施形態において、プレートは約５００〜約１００００個の穴を有することができる。ただし、用途、及び／又は、ワークピースのサイズによっては、もっと多くの穴又はもっと少ない穴を使用してもよい。一実施形態において、プレートは約１０００〜約５０００個の穴を有する。１つの詳細な実施形態において、プレート２０８又は２０８’は、約３０００個の穴を有し、２００ｍｍのワークピースに適する。種々の実施形態において、穴の直径は約０．１ｍｍ〜約２０ｍｍである。ただし、用途によっては、もっと大きい穴やもっと小さい穴を使用してもよい。一実施形態において、最大直径の穴は、直径約５ｍｍである。最小直径の穴は、直径約１ｍｍである。

図２１Ａ及び図２１Ｂは、搭載ステーション１４’の一実施形態を示している。搭載ステーション１４’は、１以上のワークピース３０を一実施形態によるワークピースホルダ１８に搭載するのに使用される。図２１Ａ及び図２１Ｂは、ワークピースホルダ１８のホルダ３２４と、ワークピース３０を移動させるための土台部材３２８、及び、ホルダ３２４と土台部材３２８を接続するアーム３３２を示している。図２１Ｂは、土台部材３２８に搭載されたワークピース３０を示している。アーム３３２及びホルダ３２４は、ヒンジ接続３３６を有することができ、それによって、アーム３３２は、土台部材３２８を実質的に水平な位置と実質的に垂直な位置の間で、あるいは中間の位置に動かすことができる。土台部材３２８及びアーム３３２は、同じピースの部品であってもよい。

ホルダ３２４は、ワークピース３０をワークピースホルダ１８に搭載したり、ワークピースホルダ１８からワークピース３０を取り外したりしているときに、ワークピースホルダ１８を保持することができる。実施形態によっては、ホルダ３２４は、ワークピース３０を土台部材３２８に搭載したり、土台部材３２８からワークピース３０を取り外したりしているときに、ワークピースホルダ１８を保持することができる。ホルダ３２４は、適当な金属材料、プラスチック材料、又は、ポリマー材料から形成される。第２のエンドエフェクタ（図示せず）を使用して、ワークピース３０を土台３２８に搭載してもよい。搭載ステーション１４’は、水圧機構や、アーム３３２の位置を制御するためのコンピュータに接続される場合がある。

種々の実施形態において、土台部材３２８は、土台部材３２８の中心部に配置されたエンドエフェクタ３４０と、土台部材３２８の外周部に配置されたチャンク（塊）とを有する場合がある。エンドエフェクタ３４０には、ベルヌーイ・エフェクタ、静電気のチャンク、又は、真空エンドエフェクタを使用することができる。エンドエフェクタは、ワークピース３０をエンドエフェクタに接触させることなく、保持することができる。実施形態によっては、チャンク３４４は、真空チャンクであってもよいし、吸引チャンクであってもよい。チャンク３４４は、土台部材３２８上にリング４２を保持することができる。一実施形態において、エンドエフェクタ３４０は、ワークピース３０をワークピースホルダ１８に搭載したり、ワークピースホルダ１８からワークピース３０を取り外しているときに、ワークピース３０をリング４２に対して固定することができる。一実施形態において、エンドエフェクタ３４０は、ワークピース３０に接触することなく、ワークピース３０をリング４２に対して固定することができる。

一実施形態では、ワークピース３０をワークピースホルダ１８に搭載するために、リング４２をチャンク３４４に係合させる場合がある。ワークピース３０は、リング４２上に置くことができる。エンドエフェクタ３４０を作動させることで、ワークピース３０をリング４２に対して固定することができる。アーム３３２は、実質的に垂直位置に動かすことができる。ワークピース３０からエンドエフェクタ３４０を外し、リング４２からチャンク３４４を外すことができる。ワークピースホルダ１８の面からアーム３３２を移動させ、片付けることができる。ホルダ３２４からワークピースホルダ１８を取り外し、モジュールへ導いて、処理することができる。ワークピース３０を搭載するためのステップは、必ずしもこの順序で実施する必要はない。

一実施形態において、ワークピースホルダ１８からワークピース３０を取り外すために、アーム３３２を実質的に垂直位置に動かすことができる。エンドエフェクタ３４０をワークピース３０に係合させ、チャンク３４４をリング４２に係合させることができる。リング４２は、ワークピースホルダ１８から外される。アーム３３２は、実質的に水平位置に動かすことができる。ワークピース３０を取り外すためのステップは、必ずしもこの順序で実施する必要はない。

搭載ステーション１４’は、単一のワークピース３０をワークピースホルダ１８に搭載することができる場合もあれば、複数のワークピース３０をワークピースホルダ１８に搭載できる場合もある。一実施形態では、２つのワークピースが実質的に同時にワークピースホルダ１８に搭載される。一実施形態では、２つのワークピースが実質的に同時にワークピースホルダ１８から取り外される。実施形態によっては、第２のワークピースを搭載したり取り外したりする前に、第１のワークピースをワークピースホルダ１８から取り外したり、ワークピースホルダ１８に搭載する場合がある。

本発明は特定の実施形態を参照して説明されているが、特許請求の範囲に規定されるような本発明の思想及び範囲から外れることなく、その形態や細部に変更を施すことも可能であると考えられる。例えば、特定の実施形態を参照して、特定の動作、移動、及び、処理が記載されているが、それらの動作、移動、及び、処理は、同じ又は同様の機構を使用する任意の実施形態によって実施することができる。同様に、実施形態によっては、本発明は特定の機能を使用するシステムとして記載されているが、システムとは無関係に、それらの機能の一部を使用することも可能である。

ワークピースの製造システムの一例を示すブロック図である。 本発明によるワークピースホルダの一実施形態を示す斜視図である。 本発明による、複数のワークピースを保持するためのワークピースホルダの一例を示す断面図である。 本発明によるワークピースホルダの一例を示す断面図である。 本発明によるワークピースホルダの他の例を示す分解図である。 図５のワークピースホルダの別の分解図である。 本発明による、複数の撓み機構を備えた部材の例の一部を示す平面図である。 本発明による、ワークピースを保持するための装置の前記部材と撓み部材（複数の場合もあり）の移動と動きを示す図である。 本発明による、ワークピースを保持するための装置の前記部材と撓み部材（複数の場合もあり）の移動と動きを示す図である。 本発明による、ワークピースを保持するための装置の前記部材と撓み部材（複数の場合もあり）の移動と動きを示す図である。 本発明による、ワークピースの複数の表面を処理するための、貫通する穴を有するワークピースホルダの他の例を示す斜視図である。 本発明による、ワークピースを処理するための装置の例を示す分解図である。 本発明による、ワークピースを処理するための装置の他の実施形態を部分的に示す図である。 本発明による、流体処理中に流体を攪拌するための部材の一実施形態を示す斜視図である。 本発明による、ワークピースの流体処理中に流体を攪拌するための部材の他の実施形態を示す部分的図である。 本発明による、流体処理中に流体を攪拌するための部材の他の実施形態を示す部分的図である。 本発明による、振動させながら、ワークピース表面に隣接する流体を攪拌するための部材の一部の位置を示す図である。 本発明による、流体を攪拌するための、ワークピース表面に隣接する部材の一部の振動を示す図である。 本発明による、ワークピースの流体処理中に流体を攪拌するための不均一な振動特性の例を示すグラフである。 本発明による、ワークピースの流体処理中に流体を攪拌するための不均一な振動特性の他の例を示すグラフである。 本発明による、境界層の厚さと流体攪拌速度の関係を示すグラフである。 本発明による、ワークピースの処理中に電界を変化させるためのプレートの一実施形態を示す平面図である。 本発明による、ワークピースのための搭載ステーションの一例を示す平面図である。 図２１Ａに示した搭載ステーションの側面図である。

Claims (35)

1. ワークピースを流体処理するための装置であって、
   流体を収容することが可能なハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、前記ワークピースを保持するように構成されたワークピースホルダと、
   前記ハウジング内に前記ワークピースホルダに隣りあい且つ離間されて配置され、単方向の不均一な振動をしながら前記ワークピースの表面に対して実質的に平行に移動し、前記ワークピースホルダとの間に存在する前記流体を流体攪拌するように構成された流体攪拌ブレードとからなり、
   前記単方向の不均一な振動は、連続くり返し的且つ幾何学的に非対称的である一連の振動であり、
   前記連続くり返し的且つ幾何学的に非対称的である一連の振動の非対称は、少なくとも２つの隣り合う対向ストロークによってなされ、
   前記少なくとも２つの対向ストロークの各々の逆転位置は、直前の対向ストロークの中心点に関して非対称となるように設定されていることを特徴とする装置。
2. 前記不均一な振動は、複数の振動ストローク上にあり、前記複数の振動ストロークの各々が前記不均一な振動の先のストークの後に変化する逆転位置を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記不均一な振動は、一次振動ストロークと、少なくとも１つの二次振動ストロークとを含む、請求項１に記載の装置。
4. 前記一次振動ストロークの長さは、前記流体攪拌ブレードに形成された開口部間の間隔に等しく、前記第２の振動ストロークは、前記流体攪拌ブレードの不均一な振動の逆転位置を変化させる、請求項３に記載の装置。
5. 前記流体攪拌ブレードに、間隔を空けて複数の開口部が規定される、請求項１に記載の装置。
6. 前記流体攪拌ブレードは、間隔を空けて配置された複数のブレードを有する、請求項１に記載の装置。
7. 前記間隔を空けて配置された複数のブレードのうちの少なくとも１つの断面形状は、カップ形である、請求項６に記載の装置。
8. 前記間隔を空けて配置された複数のブレードのうちの少なくとも１つの断面形状は、角のある断面形状である、請求項６に記載の装置。
9. 前記流体攪拌ブレードは、スペーサ機構によって１つのアセンブリとして結合された２つのパドルプレートを有し、前記ワークピースホルダは前記流体攪拌ブレードに挿入される、請求項１に記載の装置。
10. 前記間隔を空けて形成された複数の開口部の不均一な振動によって前記流体が攪拌される、請求項５に記載の装置。
11. 前記流体攪拌ブレードは、前記ワークピースの表面に非周期的な流体境界層を形成する、請求項１に記載の装置。
12. 前記流体攪拌ブレードは、前記ワークピースの表面における流体境界層の厚さを低減する、請求項１に記載の装置。
13. 前記流体境界層の厚さは、１０μｍ未満にまで低減される、請求項１２に記載の装置。
14. 前記流体攪拌ブレードは、前記ワークピースの表面から２ｍｍ未満の位置に配置される、請求項１に記載の装置。
15. 前記流体攪拌ブレードの隣りに配置され、前記ワークピースの表面に入射する電界を成形するプレートを更に含む、請求項１に記載の装置。
16. 前記プレートは、前記電界が前記プレートを通過して前記ワークピースの表面へ向かうときに、その電界の一部を遮断する働きをする非導電性材料からなる、請求項１５に記載の装置。
17. 前記プレートの本体に複数の穴が形成され、該複数の穴の直径が、前記プレートの表面において変化する、請求項１５に記載の装置。
18. 前記複数の穴は、前記プレートを通過して前記ワークピースの表面へ向かう電界の振幅を変化させるような穴サイズの分布を有する、請求項１７に記載の装置。
19. 前記複数の穴は、実質的に放射状パターンで変化する、請求項１７に記載の装置。
20. ワークピースを流体処理するための方法であって、
    流体を収容することが可能なハウジング内に、ワークピースを保持するワークピースホルダを配置し、
    前記ハウジング内の前記ワークピースホルダに隣りあい且つ離間して流体攪拌ブレードを配置し、
    単方向の不均一な振動をさせながら前記流体攪拌ブレードを前記ワークピースの表面に対して実質的に平行に移動させることにより、前記ワークピースホルダとの間に存在する前記流体を攪拌することからなり、
    前記単方向の不均一な振動は、連続くり返し的且つ幾何学的に非対称的である一連の振動であり、
    前記連続くり返し的且つ幾何学的に非対称的である一連の振動の非対称は、少なくとも２つの隣り合う対向ストロークによってなされ、
    前記少なくとも２つの対向ストロークの各々の逆転位置は、直前の対向ストロークの中心点に関して非対称となるように設定されていることを特徴とする方法。
21. 前記不均一な振動の各ストークの後に、前記不均一な振動の逆転位置を変化させることを更に含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記不均一な振動は、一次振動ストロークと、少なくとも１つの二次振動ストロークとを含む、請求項２０に記載の方法。
23. 前記一次振動ストロークの長さを前記流体攪拌ブレードに形成された開口部間の間隔に一致させ、二次振動ストロークを使用して，前記流体攪拌ブレードの不均一な振動の逆転位置を変化させることを更に含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記不均一な振動により、前記ワークピースの表面における前記流体攪拌ブレードの電界像を最小限に抑えることを更に含む、請求項２０に記載の方法。
25. 前記流体攪拌ブレードの不均一な振動により、前記ワークピースの表面における前記流体攪拌ブレードの流体フロー像を最小限に抑えることを含む、請求項２０に記載の方法。
26. 前記ワークピースの表面から前記流体に捕捉されたガスの泡を除去することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
27. 前記流体攪拌ブレードの不均一な振動により、前記ワークピースの表面に非周期的な流体境界層を形成することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
28. 前記流体攪拌ブレードの不均一な振動により、前記ワークピースの表面における流体境界層の厚さを低減することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
29. 前記流体境界層の厚さを１０μｍ未満にまで低減することを更に含む、請求項２８に記載の方法。
30. 前記流体攪拌ブレードを前記ワークピースの表面から２ｍｍ未満の位置に配置することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
31. 前記ワークピースの表面に金属又はプラスチックを堆積することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
32. 前記ワークピースの表面にある金属又はプラスチックを溶解することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
33. 前記流体攪拌ブレードの隣りに配置されたプレートを使用して、前記ワークピースの表面に入射する電界を成形することを更に含む，請求項２０に記載の方法。
34. 前記電界が前記プレートを通過して前記ワークピースの表面へ向かうとき、その電界の一部を遮断することを更に含む、請求項３３に記載の方法。
35. 前記プレートに、穴サイズの分布を有する複数の穴が形成される、請求項３３に記載の方法。

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