JP5537975B2 - プラズマ加工システムにおいて使用する磁気クリップ及び基板ホルダー - Google Patents

プラズマ加工システムにおいて使用する磁気クリップ及び基板ホルダー Download PDF

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Description

本発明は、包括的にはプラズマ加工システムに関し、より詳細には、プラズマ加工システムと共に使用する磁気クリップ及び基板ホルダーに関する。
プラズマ処理は多くの場合、集積回路、電子回路パッケージ及びプリント回路基板に関する多様な用途において使用される基板の表面特性を改変するために使用される。特に、プラズマ処理を電子回路パッケージにおいて使用して、例えば樹脂をエッチングし、スミアを除去し、表面活性及び／又は表面洗浄度を高め、剥離及び接着不良をなくし、ワイヤボンディング強度を改善し、回路基板上のチップのボイドのないアンダーフィルを確実にし、酸化物を除去し、ダイ付着を強め、且つダイ封入の接着を改善することができる。
通常、１つ又は複数の基板をプラズマ処理システムに配置し、発生したプラズマ種に各基板の表面を暴露する。原子の最も外側の表面層は、物理的スパッタリング、化学的補助スパッタリング、及びプラズマによって促される化学的反応によって除去される。物理的又は化学的な作用を使用することによって、表面を整えて接着等の特性を改善するか、異質な表面層を選択的に除去するか、又は基板の表面から不要な汚染物質を取り除くことができる。
複数の大きい材料パネルの両側をプラズマ処理する従来のバッチプラズマ処理システムが存在する。パネルはそれぞれ、基板ホルダーによって、一対の平坦な垂直電極間で垂直な向きで保持され、これらの電極は処理システムの処理チャンバ内に存在する好適な雰囲気によって励起されてプラズマを発生させる。そのようなプラズマ処理システムでは、平坦な電極間に１つ又は複数の電極を保持するのによく適している従来の基板ホルダーは、薄いプリント回路基板材料を効果的に支持することができない場合がある。自立するほど十分に剛性ではないこれらの薄い基板は、ラックに対して移動する可能性があり、従来の基板ホルダーがこれらの可撓性材料シートの剛性支持体としては役立たないため、隣接する電極のうちの一方を短絡させるかもしれない。薄い基板が電極を短絡させるか又はこれに触れる場合、この基板が剥離するか又はそうでなければ損傷を受ける可能性がある。
したがって、プラズマ処理プロセス中に１つ又は複数の薄いパネル又は基板を剛性支持することができ、且つこのパネル又は基板の両側を同時に処理することを可能にする基板ホルダーが必要である。
本発明の実施の形態は、薄く可撓性のあるパネル及び基板を剛性支持するように構成される基板ホルダーの磁気クリップを提供することによって、これら及び他の問題に対処する。磁気クリップは、より厚くより剛性のパネル及び基板を支持するようにも構成される基板ホルダーの性能を伸ばす。クリップ及び基板のホルダーは、加工空間、加工空間を排気する真空ポート、プロセスガスを加工空間へ誘導するガスポート、及び複数の電極を含むプラズマ処理システムにおいて使用することができる。電極が励起されてプラズマを発生させ、このプラズマが次いで基板ホルダー上の基板と相互作用する。プラズマ処理を使用して、基板を当業者にとって明らかな用途で使用する前に必要なエッチング、洗浄、表面活性化または任意の他の表面改変を行うことができる。
一実施の形態では、プラズマ加工システムにおいて基板の縁を保持する基板ホルダーと共に使用する磁気クリップが提供される。このクリップは、基板ホルダーと機械的に結合されるように構成される第１の本体部材と、第１の本体部材と機械的に接続される第１の部分及び該第１の部分と枢着される第２の部分を有するヒンジと、ヒンジの第２の部分と機械的に接続される第２の本体部材とを含む。第１の本体部材は、第１の締め付け面及び第１の磁石を含む。同様に、第２の本体部材は、第２の締め付け面及び第２の磁石を含む。第２の本体部材は、接触関係にある第１の締め付け面及び第２の締め付け面間に基板の縁が位置決めされる閉位置と、基板の縁が解放される開位置との間で第１の本体部材に対して枢動するように、ヒンジの第２の部分と機械的に接続される。閉位置では、基板の縁は第１の締め付け面及び第２の締め付け面間に位置する。開位置では、基板の縁は解放される。第２の磁石は、第２の本体部材が閉位置にあるときに第１の磁石を磁気的に引き付け、第１の締め付け面及び第２の締め付け面に対する基板の縁の移動を拘束する力を加えるように構成される。
別の実施の形態では、基板を加工システム内に保持する基板ホルダーが提供される。この基板ホルダーは、複数の枠要素と、枠要素の内周に配置される基板の窓とを有する枠部材を含む。上述のような構成を有する磁気クリップが、枠要素のうちの１つに取り付けられる。
本明細書に組み込まれると共に本明細書の一部を成す添付の図面は、前述の本発明の包括的な説明と共に本発明の実施形態を示し、以下の詳細な説明と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
基板ホルダーのラックを一体化する多電極プラズマ処理システムの正面斜視図である。 多電極プラズマ処理システム内のプロセスチャンバの処理位置にパネルを保持するために使用され、開状態で示されている複数の上側クリップ及び下側クリップを有する基板ホルダーのラックの斜視図である。 開状態にある上側クリップ及び下側クリップを有する、図２のラックの基板ホルダーのうちの１つの詳細図である。 図２及び図３の上側クリップのうちの１つの詳細斜視図である。 上側クリップが閉状態にある、図４と同様の図である。 図２及び図３に示す下側クリップのうちの１つの詳細斜視図である。 下側クリップが閉状態にある、図６と同様の図である。 パネルの装填中の上側クリップ及び下側クリップの使用を示す、図３の基板ホルダーの一部の図である。 パネルの装填中の上側クリップ及び下側クリップの使用を示す、図３の基板ホルダーの一部の図である。 図９の線１０−１０に概ね沿った断面図である。
図１を参照すると、概して参照符号１０で示されるプラズマ処理システムが、キャビネットすなわち筐体１２と、真空室１４と、真空室１４の側壁１８によって囲まれる排気可能空間１６とを含む。排気可能空間１６は、真空室１４のアクセス開口部２０を通してアクセスされる。室ドア２２を開くとアクセス開口部２０が露になり、該アクセス開口部２０を通して排気可能空間１６がアクセスされ、室ドア２２を閉じると、排気可能空間１６を周囲の周辺環境から隔離する流体密封を提供することができる。真空室１４の１つの側縁に沿って位置決めされるヒンジによってアクセス開口部２０に隣接して取り付けられる室ドア２２は、閉位置にあるときに真空室１４の別の部分と係合するラッチを有する。室ドア２２の外周を取り囲む密封部材２４が、室ドア２２とアクセス開口部２０との密封係合を促す。真空室１４は、アルミニウム合金又はステンレス鋼等の、高真空用途に好適な導電性材料から形成され、電気的に接地されている。
２００８年５月２０日に出願された米国特許出願第１２／１２３，９５４号明細書（その開示内容はこの参照によりその全体が本明細書に援用される）においてより完全に記載されているように、真空室１４内に画定されている排気可能空間１６は、真空室１４の１つの側壁１８を貫通するポンプポート（図示せず）を通して、真空ポンプシステム（図示せず）によって排気される。筐体１２内又は筐体１２に隣接する床面積上に位置し得る真空ポンプシステムは、真空配管によってポンプポートと接続されている。真空ポンプシステムは、真空技術の当業者が認識する構成及び動作を有する１つ又は複数の真空ポンプを備え得る。例えば、真空ポンプシステムは、真空室１４内に低いミリトール（ｍＴｏｒｒ）範囲の真空圧を確立及び維持するように協働する回転翼ポンプ及びルーツ送風機を含み得る。加工中、真空室１４を、例えば約２００ｍＴｏｒｒ〜約３００ｍＴｏｒｒの範囲の真空圧まで排気することができる。真空ポンプシステムは、パネル交換のために排気可能空間１６が通気される毎に、排気可能空間１６から大気を排気するために使用される。
プラズマ処理システム１０は、真空室１４内に位置する、名目上は同一である複数の電極２８と、高周波（ＲＦ）発生器３０等のプラズマ励起源とを含む。電極２８は、ＲＦ発生器３０に並列に電気的に接続され、真空室１４は、給電されない、接地された対電極として働く。ＲＦ発生器３０は、インピーダンスマッチング装置と、例えば約４０ｋＨｚの周波数で動作する（ただし、ｋＨｚ〜ＭＨｚ範囲の他の動作周波数を使用してもよい）ＲＦ電源とを含む。電極２８に供給される電力は、４０ｋＨｚで約４０００ワット〜約８０００ワットの範囲であり得る。しかし、当業者は、システム１０を、異なるバイアス電力を送ることを可能にするように改変するか、又は代替的には直流（ＤＣ）電源の利用が可能であってもよいことを認識するであろう。
電極２８は、真空室１４の側壁１８のうちの１つから並列する関係で吊下されている。個別の処理室すなわち処理セルが、並列する電極２８の各隣接する対間の空間によって画定される。電極２８は、例えば約０．５インチ（約１．３センチメートル）厚であり矩形の幾何学的形状の中実の金属板という代表的な形態を有する。電極２８を形成する金属、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金は、比較的高い導電性及び効率的な熱伝達を促す比較的高い熱伝導性を特徴とする。
図２に最もよく示されるように、プラズマ処理システム１０は、真空室１４内で、代表的な形態では基板すなわちパネル４０（図８〜図１０）である製品を支持するように構成される、名目上は同一の複数の製品ホルダーすなわち基板ホルダー５０を備えるラック３６を含む。基板ホルダー５０はそれぞれ、パネル４０の１つ又は複数を支持するように構成される。ラック３６に１回の製造分（ロット又はバッチ）のパネル４０を装着した後で、室ドア２２を開いてラック３６を真空室１４内に移す。移した後で、ラック３６を真空室１４内に位置決めすることにより、室ドア２２を閉じて密封された環境を提供し、真空ポンプシステムによる排気の準備を整えることができる。
使用時には、真空室１４外の位置でラック３６の基板ホルダー５０にパネル４０を装着し、真空室１４を大気圧に通気し、室ドア２２を開いてアクセス開口部２０を露にし、アクセス開口部２０を通してラック３６を真空室１４内へ移す。アクセス開口部２０は、室ドア２２を閉じてラッチを係合させることによって密封される。パネル４０はそれぞれ、隣接する電極２８の対間で基板ホルダー５０のうちの１つによって支持される。
真空室１４内の排気可能空間１６に留まる大気は、真空ポンプシステムを用いて排気される。真空ポンプシステムによって真空室１４を積極的に排気する間、源ガスの流れが源ガス供給源（図示せず）からガス分配マニホルドへ供給され、質量流量が質量流制御装置（図示せず）によって測定される。源ガスは、ガス送出管から各隣接する電極２８の対間の空間内へ注入される。
真空室１４内で所望のプロセス圧力が達成されて安定化すると、ＲＦ発生器３０が励起されて電力を電極２８へ供給する。電力は、導電部材によって、各中実電極２８内の位置へ送出される。各隣接する電極２８の対間に留まる源ガスは、印加されたＲＦエネルギーによって部分的に電離され、処理セルのそれぞれにおいて局所的にプラズマを発生させる。処理セルのそれぞれの内部のプラズマは、イオン、電子、フリーラジカル、及び中性化学種から成る部分的に電離した源ガスを表す。
パネル４０は、各パネル４０の暴露される対向面を処理するのに十分な期間、処理セル内でプラズマに暴露される。プラズマを構成する電離されたガス混合物は、導電性且つ高反応性であり、これがパネル４０と相互作用して規定のプラズマ処理を行うプラズマの能力を促す。プラズマ発生活性種は、イオン衝突による物理的プロセス、及びラジカル／副生成物の化学反応による化学的プロセスを行う。特定の源ガス又は源ガスの組合せ次第で、パネル表面上で異なる反応を生じさせることができる。処理の方法は、プラズマ処理の性質によって変化し得る。プリント回路基板の用途の場合、パネル４０の表面における化学反応は、ドリルスミア及びレジスト屑を除去し、積層及び恒久的な接着のための濡れ性を高めるために利用される。処理が完了すると、室ドア２２を開いてアクセス開口部２０を露にし、加工されたパネル４０を保持するラック３６を真空室１４から取り出し、加工されたパネル４０をラック３６から取り外し、別の加工段階にまわす。例示的なプラズマ処理システム１０のさらなる詳細は、上記の米国特許出願第１２／１２３，９５４号明細書及び米国特許出願公開第２００６／０１６３２０１号明細書（該特許の開示内容はこの参照によってその全体が本明細書に援用される）においてより十分に開示されている。
図３〜図７を参照すると、各基板ホルダー５０は、本発明の実施形態に従って構成され、且つ上述のようにプラズマによってパネル４０を処理するプラズマ処理システム１０と共に使用される、複数の上側磁石クリップ４６及び複数の下側磁石クリップ４８を含む。クリップ４６、４８及び基板ホルダー５０は本明細書ではプラズマ処理システム１０を参照して説明するが、クリップ４６、４８及び基板ホルダー５０はこの代表的なプラズマ処理システム１０と共に使用することに限定されず、代わりに、当業者が理解する他のプラズマ加工システム及び他のタイプの加工システムと共に使用してもよい。
これらの図に示すように、各基板ホルダー５０は、アルミニウム等の金属から作製される棒又はロッドから構成される概ね矩形の構造を有する枠部材５２をさらに含む。より詳細には、枠部材５２は、第１の端部５５及び第２の端部５６を有する上側レールすなわち上側枠要素５４と、第１の端部５９及び第２の端部６０を有する下側レールすなわち下側枠要素５８と、上側枠要素５４の第１の端部５５に結合されて角を画定する第１の端部６３、及び下側枠要素５８の第１の端部５９に結合されて別の角を画定する第２の端部６４を有する第１の側部レールすなわち第１の側部枠要素６２と、上側枠要素５４の第２の端部５６に結合されて角を画定する第１の端部６７、及び下側枠要素５８の第２の端部６０に結合されて別の角を画定する第２の端部６８を有する第２の側部レールすなわち第２の側部枠要素６６とを含む。枠要素５４、５８、６２、６６は、閉じた形状を画定し、互いに対して定位置に固定される。後者に関して、様々な枠要素５４、５８、６２、６６は、溶接又は任意の他の既知の取り付け方法によって互いに結合され、枠部材５２を作り出すことができる。
上側枠要素５４及び下側枠要素５８は、真空室１４の排気可能空間１６内に位置決めされると概ね水平方向の向きになり、側部枠要素６２、６６は概ね垂直方向の向きになる。本明細書における「垂直」、「垂直方向」、「水平」、「水平方向」等の用語の言及は、説明の目的でフレームを参照するために例示としてなされるものであり、限定するためのものではない。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な他のフレームの参照方法が利用され得ることが理解される。
図４に示すように、枠部材５２の上側枠要素５４は、下側枠要素５８に向かって下向きになる溝部７０を画定するように介在部分７３によって接合されている脚部６９、７１を有するＵ字形のバーとして形造られる。側部枠要素６２の１つの構造要素には、側部枠要素６６に面するか又は対面し、枠部材５２の内側へ開いている概ね水平な溝穴７２がその側部に形成されている。同様に、側部枠要素６６の１つの構造要素には、側部枠要素６２に面するか又は対面し、枠部材５２の内側へ開いている、傾いているすなわち傾斜している溝穴７４がその側部に形成されている。水平な溝穴７２はそれぞれ、傾斜している溝穴７４のうちの１つとほぼ位置合わせされる。
枠要素５４、５８、６２、６６に加えて、基板ホルダー５０は、１つ又は複数のパネル４０を内部で支持することを可能にするさらなる支持構造を含み得る。これに関して、基板ホルダー５０は、第１の側部枠要素６２及び第２の側部枠要素６６間に延び、且つ第１の側部枠要素６２及び第２の側部枠要素６６と結合されると上側枠要素５４及び下側枠要素５８に対して概ね平行であるようになっている水平交差梁７６を含む。水平交差梁７６の上側枠要素５４からの隔たりは、基板ホルダー５０が支持するようになっているパネル４０の長さとほぼ等しい。水平交差梁７６は、第１の端部７８と、第２の端部８０と、第１の端部７８に隣接して位置する第１のピン８１と、第２の端部８０に隣接して位置する第２のピン８２とを含む。第１のピン８１は、側部枠要素６２の水平な溝穴７２と係合するようになっており、第２のピン８２は、側部枠要素６６の傾斜している溝穴７４と係合するようになっており、水平交差梁７６を枠部材５２内で支持する。
基板ホルダー５０は、１つ又は複数のパネル４０を内部で支持するまたさらなる支持構造を含み得る。これに関して、基板ホルダー５０は、枠部材５２の上側枠要素５４及び下側枠要素５８間に延び、且つ基板ホルダー５０に結合されると概ね垂直な向きで、側部枠要素６２、６６に対して概ね平行に位置合わせされるようになっている少なくとも１つの、また複数の垂直交差梁８４、８６を含む。垂直交差梁８４、８６の、側部枠要素６２、６６の近い方からの隔たりは、基板ホルダー５０が支持するようになっているパネル４０の幅と関連する。垂直交差梁８４、８６の存在は、これらの構造が省略される場合があるため任意である。
垂直交差梁８４、８６は、枠部材５２の上側枠要素５４及び下側枠要素５８と、水平交差梁７６とに、複数の概ね平坦な支持棒８８、９０、９２によって固定される。支持棒８８は、上側枠要素５４の外面に離間した関係で取り付けられ、上側枠要素５４との間に間隙又は溝部を画定する。支持棒９０は、水平交差梁７６の外面に離間した関係で取り付けられ、水平交差梁７６との間に間隙すなわち溝部を画定する。溝部は、上側枠要素５４、水平交差梁７６及び下側枠要素５８のそれぞれとの結合部は別にして、それぞれの支持棒８８、９０、９２のほぼ全長を延び得る。支持棒８８、９０、９２は基板ホルダー５０の同じ側に位置し、溝部は互いにほぼ位置合わせされる。
垂直交差梁８４、８６それぞれの一端部は、支持棒８８及び上側枠要素５４の外面間に画定される溝部内に留まる。垂直交差梁８４、８６それぞれの反対端部は、支持棒９２及び下側枠要素５８の外面間に画定される溝部内に留まる。垂直交差梁８４、８６それぞれの中間領域は、支持棒９０及び水平交差梁７６の外面間に画定される溝部内に留まる。垂直交差梁８４、８６の横方向位置は、側部枠要素６２、６６に対して連続的に調整することができる。
同様に、水平交差梁７６は、垂直交差梁８４、８６の位置とは独立して概ね垂直方向に移動することができる。水平交差梁７６及び垂直交差梁８４、８６は枠部材５２に対して独立して移動可能であるようになっているため、様々な異なる寸法の概ね平坦なパネル４０を、水平交差梁７６及び垂直交差梁８４、８６の位置を単に調整することによって基板ホルダー５０内で支持することができる。水平交差梁７６及び垂直交差梁８４、８６の調整は窓９４、９６を画定し、該窓９４、９６のサイズは、基板ホルダー５０が保持するパネル４０の寸法と関連する。垂直交差梁８４、８６を独立して移動させることができることによって、基板ホルダー５０が、異なる幅のパネル４０（例えば代表的な実施形態では２つのそのようなパネル）を同じ基板ホルダー５０内に収容することを可能にする。水平交差梁７６及び垂直交差梁８４、８６は、枠部材５２のさらなる枠要素が外側枠要素５４、５８、６２、６６を補って、取り扱われるパネル４０の寸法に基板ホルダー５０を適合させるため、効果的に動作する。
上側枠要素５４に対する水平交差梁７６の垂直位置は、支持されるパネル４０の長さと関連する窓９４、９６の別の寸法を画定する。垂直位置は、ピン８２をその傾斜している溝穴７４から出して上方へ摺動させ、水平交差梁７６をピン８１において枢動させ、且つ枢動運動によって十分な隙間が作られるとピン８１を水平な溝穴７２から出すように摺動させることによって調整することができる。次いで、水平交差梁７６は、上側枠要素５４に対して所望の位置まで垂直方向に上昇されるか又は下降され、上述のこれらの同じ動作を逆に行ってピン８１を対応する水平な溝穴７２と、ピン８２を対応する傾斜している溝穴７４と係合させることによって再び据え付けられる。
図４、図５及び図１０を特に参照すると、上側磁気クリップ４６はそれぞれ、第１の本体部材１００と、第２の本体部材１０２と、第１の本体部材１００及び第２の本体部材１０２を結合するヒンジ１０４とを含む。第１の本体部材１００及び第２の本体部材１０２は、アルミニウム等の任意の好適な材料から成り得る。上側枠要素５４との組み付けを容易にするために、本体部材１００は、従来の締結具（図示せず）によって共に組み付けられて一体構造を形成する複数の部分１００ａ、１００ｂを含む。
第１の本体部材１００は、上側枠要素５４の外面１０５に固定される。このために、第１の本体部材１００はＴ字形の溝部１０６を含み、上側枠要素５４はＴ字形の溝部１０６を縦方向に延びる。蝶ねじ１１０が、第１の本体部材１００に画定されるねじ山付き開口部１１４を貫通するねじ山付きシャフト１１２を含む。ねじ山付きシャフト１１２の先端は、枠部材５２の介在部分７３の外面１０５と接触する。蝶ねじ１１０を締め付けると、上側枠要素５４の脚部６９、７１の先端部が脚部１０８、１０９（溝部１０６をＴ字形にし、「Ｔ」の頭部が脚部１０８、１０９上にあり「Ｔ」の基部が脚部１０８、１０９間にあるように内方に突出する）と接触する関係になるまで、上側磁気クリップ４６が垂直方向に移動する。これらの接触する関係によって、上側磁気クリップ４６を、上側枠要素５４の長さに沿う水平移動に対して固定し、上側磁気クリップ４６の、上側枠要素５４の長さに沿う側部枠要素６２、６６間の固定位置を確立する。反対に、蝶ねじ１１０は、上側磁気クリップ４６を上側枠要素５４の長さに沿って異なる固定位置まで水平移動させることができるように緩めることができる。
上側磁気クリップ４６の本体部材１００は、その１つの側に沿って、概ね平坦な締め付け面１１５と、該締め付け面１１５を含む平面に対して概ね直交する平面内にある向きである概ね平坦な止め面１１６とを有する段付きの輪郭を含む。代表的な実施形態では、表面１１５、１１６は本体部材１００の全幅を延びる。本体部材１００は、締め付け面１１５の平面と概ね平行な平面内にある向きである別の概ね平坦な表面１１８をさらに含む。締め付け面１１５は、以下でさらに説明する任意選択的な凹部１１７を含む。
本体部材１０２は、その１つの側に沿って、概ね平坦な表面１２０と、該表面１２０から外方へ突出するフランジ１２２とを含む。フランジ１２２は、表面１２０を含む平面と概ね平行な平面内に含まれる締め付け面１２４を含む。フランジ１２２は、それぞれの凹部１２６、１２８によって両端部が切頭されており、該凹部１２６、１２８は同様に締め付け面１２４を切頭し、それによって、フランジ１２２及び締め付け面１２４が本体部材１０２の全幅を越えないようにする。凹部１２６、１２８は、操作者の指先のための圧力点を提供することによって、上側磁気クリップ４６を容易に開くことができるように促す。
ヒンジ部材１０４は、従来の締結具によって本体部材１００と機械的に接続される第１の部分１０３ａと、従来の締結具によって本体部材１０２と機械的に接続される第２の部分１０３ｂとを含む。ヒンジピン１０７が、部分１０３ａ、１０３ｂを共に結合し、本体部材１０２が本体部材１００に対して限られた回転範囲にわたって枢動することを可能にする。本体部材１００、１０２は、部分１０３ａ、１０３ｂが固定されるそれぞれの凹状領域を有する。
上側磁気クリップ４６の本体部材１０２は、ヒンジ部材１０４を中心に、パネル４０が上側磁気クリップ４６に固定される閉位置と、パネル４０がクリップ４６から解放される開位置との間で本体部材１００に対して枢動する。閉位置（図５、図１０）では、パネル４０は、本体部材１００、１０２の締め付け面１１５、１２４間で捕捉されるか又は挟まれる。本体部材１００は上側枠要素５４に固定されているため、締め付けられたパネル４０は枠部材５２に対して固定位置を有する。閉位置では、フランジ１２２は止め面１１６との間に隙間を有し、本体部材１００の締め付け面１１５に向かって突出する。凹部１２６、１２８はそれぞれ、第２の本体部材１０２を閉位置から開位置へ移動させるために本体部材１０２に開く力を加えるアクセスを提供するような寸法及び形状である。
開位置（図４）では、本体部材１０２は、垂直線を越えて（１８０度よりも大きい鈍角を）、外力が加えられない状態で本体部材１０２が静止したままである位置まで本体部材１００に対して枢動する。本体部材１０２は、パネル４０を基板ホルダー５０へ装填している操作者が加える（例えば片方の手を使用する）手による外力によって閉じることができる。使用時に、止め面１１６は、上側磁気クリップ４６が閉じているときにパネル４０が表面１１８、１２０と接触しないようにパネル４０の垂直堅固止め部として働く。
本体部材１００は、表面１１８と交差する盲凹部１２９と、該盲凹部１２９内に据え付けられる磁石１３０と、磁石１３０の位置を盲凹部１２９内に固定するのに使用される止めねじ１３２とを含む。締め付け面１１５にある任意の凹部１１７が、止めねじ１３２の頭部へアクセスするための隙間を提供する。同様に、本体部材１０２は、表面１２０と交差する盲凹部１３４と、該盲凹部１３４内に据え付けられる磁石１３６と、磁石１３６の位置を盲凹部１３４内に固定するのに使用される止めねじ１３８とを含む。それぞれの表面１１８、１２０の磁石１３０、１３６の横方向位置は、上側磁気クリップ４６が閉じているときに磁石１３０、１３６が対面する関係になるように選択される。磁石１３０の盲凹部１２９は、ヒンジ部材１０４の部分１０３ａと、本体部材１００の締め付け面１１５との間に配置される。磁石１３６の盲凹部１３４は、ヒンジ部材１０４の部分１０３ｂと、本体部材１０２のフランジ１２２（及び締め付け面１２４）との間に配置される。
磁石１３０、１３６は、本体部材１０２が本体部材１００に対して閉位置へ移動するにつれて近接すると、互いに引き付け合うことに起因する締め付け力を加えるように協働する。締め付け力が、パネル４０の上縁領域４０ａの厚さによって隔たれているため直接的な接触関係にない締め付け面１１５、１２４へ伝わることによって、パネル４０の上縁領域４０ａが、締め付け面１１５、１２４間の固定位置に固定され、締め付け面１１５、１２４に対して移動しないように拘束される。フランジ１２２は、ヒンジ１０４を収容するのに十分な量だけ表面１２０から外方に突出しており、磁石１３０、１３６が互いに引き付け合って十分な締め付け力を提供すること、及び締め付け面１１５、１２４が接触することを可能にする。
磁石１３０、１３６は、約１２０℃を超える温度によって脱磁されない、任意の許容可能な永久磁石材料から成り得る。一実施形態では、磁石１３０、１３６は、脱磁に対する高い抵抗及び良好な温度安定性を示すサマリウム／コバルト合金から成る。磁石１３０、１３６はニッケルコーティングしてもよい。磁石１３０、１３６の磁界強度は、これらの存在によってプラズマが摂動されないように選択される。磁石１３０、１３６を本体部材１００、１０２の材料中に埋め込むことによってプラズマ暴露を最小限に抑える。
図６、図７及び図１０を特に参照すると、下側磁気クリップ４８はそれぞれ、第１の本体部材１４０と、第２の本体部材１４２と、第１の本体部材１４０及び第２の本体部材１４２を結合するヒンジ１４４とを含む。第１の本体部材１４０及び第２の本体部材１４２は、アルミニウム等の任意の好適な材料から成り得る。
第１の本体部材１４０は、水平交差梁７６と受動的に結合される。このために、第１の本体部材１４０は、Ｈ字形の輪郭を有する水平交差梁７６の長さに沿って延びる溝部１４８内に挿入される中子部１４６を含む。上側磁気クリップ４６とは異なり、下側磁気クリップ４８は、側部枠要素６２、６６に対して横方向位置に固定されるように構成されない。その代わりに、中子部１４６は単に溝部１４８内に位置し、水平交差梁７６に対する制御不能な移動を十分な範囲まで調節する。
下側磁気クリップ４８の本体部材１４０は、その１つの側に沿って、概ね平坦な締め付け面１５０と、該締め付け面１５０を含む平面に対して概ね直交する平面内にある向きである概ね平坦な止め面１５２とを有する段付きの輪郭を含む。代表的な実施形態では、表面１５０、１５２は本体部材１４０の全幅を延びる。本体部材１４０は、締め付け面１５０の平面と概ね平行な平面内にある向きである別の概ね平坦な表面１５４をさらに含む。
本体部材１０２の構成と同様である本体部材１４２は、その１つの側に沿って、概ね平坦な表面１５６と、該表面１５６から外方へ突出するフランジ１５８とを含む。フランジ１５８は、表面１５６を含む平面と概ね平行な平面内に含まれる締め付け面１６０を含む。フランジ１５８は、それぞれの凹部１６２、１６４によって両端部が切頭されており、該凹部１６２、１６４は同様に締め付け面１６０を切頭し、それによって、フランジ１５８及び締め付け面１６０が本体部材１４２の全幅を延びないようにする。凹部１６２、１６４は、操作者の指先のための圧力点を提供することによって、下側磁気クリップ４８を容易に開くことができるように促す。閉位置では、フランジ１５８は止め面１５２との間に隙間を有し、本体部材１４０の締め付け面１５０に向かって突出する。
ヒンジ部材１４４は、従来の締結具によって本体部材１４０と機械的に接続される第１の部分１４３と、従来の締結具によって本体部材１４２と機械的に接続される第２の部分１４５とを含む。ヒンジピン１４７が、部分１４３、１４５を共に結合し、本体部材１４２が本体部材１４０に対して限られた回転範囲にわたって枢動することを可能にする。本体部材１４０、１４２は、部分１４３、１４５が固定される凹状領域を有する。
下側磁気クリップ４８の本体部材１４２は、ヒンジ部材１４４を中心に、パネル４０が下側磁気クリップ４８に固定される閉位置と、パネル４０がクリップ４８から解放される開位置との間で本体部材１４０に対して枢動する。閉位置（図７、図１０）では、パネル４０は、本体部材１４０、１４２の締め付け面１５０、１６０間で捕捉されるか又は挟まれる。本体部材１４２は、操作者が加える（例えば片方の手を使用する）手による外力によって閉じることができる。凹部１６２、１６４はそれぞれ、第２の本体部材１４２を閉位置から開位置へ移動させるために本体部材１４２に開く力を加えるアクセスを提供するような寸法及び形状である。使用時に、止め面１５２は、下側磁気クリップ４８が閉じているときにパネル４０が表面１５４、１５６と接触しないようにパネル４０の垂直堅固止め部として働く。
本体部材１４０は、表面１５４と交差する盲凹部１６６と、該凹部１６６内に据え付けられてこれと締まり嵌めされる磁石１６８とを含む。同様に、本体部材１４２は、表面１５６と交差する盲凹部１７０と、該凹部１７０内に据え付けられる磁石１７２と、磁石１７２の位置を凹部１７０内に固定するのに使用される止めねじ１７４とを含む。それぞれの表面１５４、１５６の磁石１６８、１７２の横方向位置は、下側磁気クリップ４８が閉じているときに磁石１６８、１７２が対面する関係になるように選択される。磁石１６８の凹部１６６は、ヒンジ部材１４４の部分１４３と、本体部材１４０の締め付け面１５０との間に配置される。磁石１７２の凹部１７０は、ヒンジ部材１４４の部分１４５と、本体部材１４２のフランジ１５８（及び締め付け面１６０）との間に配置される。磁石１６８、１７２は同じ材料から成り、磁石１３０、１３６と同じ特性及び特徴を有し得る。
磁石１６８、１７２は、本体部材１４２が本体部材１４０に対して閉位置へ移動するにつれて近接すると、互いに引き付け合うことに起因する締め付け力を加えるように協働する。締め付け力が、パネル４０の底縁領域４０ｂの厚さによって隔たれているため直接的な接触関係にない締め付け面１５０、１６０へ伝わることによって、パネル４０の底縁領域４０ｂが、締め付け面１５０、１６０間の固定位置に固定され、締め付け面１５０、１６０に対して移動しないように拘束される。フランジ１５８は、ヒンジ１４４を収容するのに十分な量だけ表面１５６から外方に突出しており、磁石１６８、１７２が互いに引き付け合って十分な締め付け力を提供すること、及び締め付け面１６０、１５０が接触することを可能にする。
基板ホルダー５０の上側磁気クリップ４６及び下側磁気クリップ４８は、枠部材５２と協働して、非剛性（すなわち可撓性）材料の薄いシートの形態のパネル４０、例えば厚さが２５ミクロン（マイクロメートル）（以下）〜３００ミクロン（マイクロメートル）の範囲であるフレックスベース（flex-based）のプリント回路基板材料を垂直に保持するように設計される。さらに、上側磁気クリップ４６及び下側磁気クリップ４８を使用して、所望であれば同じ厚さ範囲の剛性材料から成るパネル４０を保持することもできる。磁気クリップ４６、４８、特に上側磁気クリップ４６の操作が容易であることによって、１人の操作者が非剛性材料の複数のシートを基板ホルダー５０に装填することを可能にする。当業者は、基板ホルダー５０と共に使用される磁気クリップ４６、４８の数を、特定の用途及び使用者の要望に応じて変えてもよいことを認識するであろう。
締め付け面１１５は、底面角部１１５ａから止め面１１６まで測定した、０．２５インチ（約６．３５ｍｍ）未満である高さｈ１を有する。同様に、締め付け面１５０は、底面角部１５０ａから止め面１５２まで測定した、０．２５インチ（約６．３５ｍｍ）未満である高さｈ２を有する。これらの寸法は、類似の機械クリップの寸法よりも小さく、パネル４０の対向縁領域４０ａ、４０ｂに加えられる強力な締め付け力を提供する磁石１３０、１３６及び磁石１６８、１７２の使用により成り立つ。上縁領域４０ａは、パネル４０の両側にあり、縁４１ａによって終端するパネル４０の周囲境界付近にあるパネル材料の細長片部である。同様に、底縁領域４０ｂは、パネル４０の両側にあり、縁４１ｂによって終端するパネル４０の周囲境界付近にあるパネル材料の細長片部である。縁４１ａに対して測定した縁領域４０ａの幅は高さｈ１以下であり、縁４１ｂに対して測定した縁領域４０ｂの幅は高さｈ２以下である。縁領域４０ａ、４０ｂは通常、取扱い又は接触によって損傷を受ける可能性がある構造のない、パネル４０の外周にある遮断区域を構成する。
使用時には、基板ホルダー５０は、上述のプラズマ処理システム１０の排気可能空間１６内にある１つ又は複数の概ね平坦なパネル４０の両側が窓９４、９６においてプラズマによる同時処理に暴露されるように、パネル４０を保持してプラズマと相互作用させるようになっている。基板ホルダー５０は、例えば内部に挿入されるパネル４０の厚さに応じて異なる動作モードを含み得る。
上側磁気クリップ４６の締め付け面１１５、１２４の幅及び下側磁気クリップ４８の締め付け面１５０、１６０の幅は、０．５インチ（約１．２７ｃｍ）以上の締め付け面を必要とする類似の従来の機械クリップよりも狭い０．２５インチ（約６．３５ｍｍ）以下であるように選択され得る。磁石１３０、１３６は、各上側磁気クリップ４６とパネル４０の上縁領域４０ａとをしっかりと係合させるのに十分な締め付け力を締め付け面１１５、１２４に提供する。同様に、磁石１６８、１７２は、各下側磁気クリップ４８とパネル４０の底縁領域４０ｂとをしっかりと係合させるのに十分な締め付け力を締め付け面１５０、１６０に提供する。
比較的薄く可撓性であり、図８及び図９に示すようなパネル４０の場合、基板ホルダー５０及びラック３６（図２）は、最初に真空室１４の排気可能空間１６の外側に位置決めされる。水平交差梁７６並びに垂直交差梁８４及び垂直交差梁８６は、パネル４０の寸法に基づいて、上述した方法で枠部材５２上の適切な位置へ調整される。上側磁気クリップ４６は、上側枠要素５４の長さに沿って位置決めされる。下側磁気クリップ４８はそれぞれ、底縁領域４０ｂを締め付け面１５０、１６０間に配置し、且つ本体部材１４２をヒンジ部材１４４に対して閉位置へ枢動させることによって、パネル４０の底縁領域４０上へ締め付けられる。止め面１５２は、底縁領域４０ｂが締め付け面１５０と接近すると堅固止め部を提供し、締め付け面１５０、１６０は、磁石１６８、１７２からの締め付け力によって共に固定される。下側磁気クリップ４８の質量は、可撓性パネル４０をぴんと張った状態に維持する。下側磁気クリップ４８それぞれの中子部１４６は、図８に示すように、水平交差梁７６のＵ字形溝部１４８内に配置される。溝部１４８及び中子部１４６は、第１の本体部材１４０を溝部１４８の長さに沿って位置決めするために水平交差梁７６に対して摺動可能に移動させることができるように十分な隙間を置いて溝部１４８内に中子部１４６が受け入れられる寸法であるように構成される。
次いで、パネル４０の上縁領域４０ａを、上側磁気クリップ４６のうちの１つの締め付け面１１５と近接させる。止め面１１６は、締め付け面１１５に対する位置決めに制限を与える。本体部材１０２は、図９及び図１０に示すように、本体部材１００に対して開位置から閉位置へ枢動する。この構成により、１人の操作者が片方の手でパネル４０を保持し、他方の手で上側磁気クリップ４６のそれぞれを閉じることができる。
上側磁気クリップ４６及び下側磁気クリップ４８は、従来の磁気クリップと比べて可撓性パネル４０と基板ホルダー５０とをより確実に係合させるため、パネル４０がプラズマ処理中に電極２８と誤って接触する可能性を防ぐか又は低減する。さらに、各パネル４０の各側の使用可能な表面積は、各パネル４０の両側がプラズマによって同時に処理されるように、窓９４、９６の一方を通して暴露されてプラズマと相互作用する。クリップ４６、４８は、異なる厚さの可撓性パネルに対応するためにいかなるタイプの調整も必要としない。
基板ホルダー５０はまた、プラズマ処理を受ける必要がある比較的厚く剛性のパネル４０を保持するのによく適している。比較的厚く剛性であるパネル４０の場合、基板ホルダー５０は異なるモードで動作することができる。これに関して、真空室１４の排気可能空間１６の外側に位置決めされる基板ホルダー５０及びラック３６の場合、水平交差梁７６及び垂直交差梁８４、８６は、パネル４０の寸法（例えば長さ及び幅）に基づいて、上述の方法で適した位置へ調整される。下側磁気クリップ４８は、溝部１４８が塞がれないように基板ホルダー５０から取り外される。上側磁気クリップ４６は、溝部７０がそれらの存在によって妨げられないため、上側枠要素５４に固定したままにすることができる。厚いパネル４０は、基板ホルダー５０の、側部枠要素６２の構造要素間にある側縁部から溝部７０、１４８内へ摺動する。したがって、比較的厚いパネルの位置は隣接する電極２８に対して固定され、各パネル４０の各側にある使用可能な表面積のかなりの部分が窓９４、９６の一方によって暴露されてプラズマと相互作用する。
本発明を様々な実施形態の記載によって説明し、これらの実施形態をかなり詳細に記載したが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に限定するか又はいかなる方法でも制限することは本出願人らの意図するところではない。さらなる利点及び変更が当業者には容易に明らかであろう。したがって、本発明は広範な態様において、特定の詳細、代表的な装置及び方法、並びに図示及び記載される説明のための例に限定されない。したがって、出願人らの包括的な発明の概念の精神又は範囲からは逸脱することなく、そのような詳細から発展することができる。本発明自体の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ規定されるものとする。

Claims (12)

  1. プラズマ加工システムにおいて基板の縁領域を保持する基板ホルダーと共に使用するクリップであって、
    第１の締め付け面及び第１の磁石を含み、前記基板ホルダーと機械的に接続されるように構成される第１の本体部材と、
    ヒンジと、
    第２の締め付け面及び第２の磁石を含む第２の本体部材であって、前記基板の前記縁領域が前記第１の締め付け面と前記第２の締め付け面との間に接触関係で位置決めされる閉位置と、前記基板の前記縁領域が解放される開位置との間で前記第１の本体部材に対して枢動するように、前記ヒンジによって機械的に接続され、前記第２の磁石は、前記第２の本体部材が前記閉位置にあるときに前記第１の磁石を磁気的に引き付けて、前記第１の締め付け面及び前記第２の締め付け面に対する前記基板の前記縁領域の移動を拘束する力を加えるように構成されている第２の本体部材と、
    を備え、
    前記ヒンジは、前記第１の本体部材と機械的に接続される第１の部分と、前記第１の部分と枢着される第２の部分とを有し、前記第１の本体部材は、前記第１の締め付け面と前記ヒンジの前記第１の部分との間に第１の非締め付け面を含み、前記第１の磁石は、前記第１の非締め付け面に配置されているクリップ。
  2. 前記第２の本体部材は、前記第２の締め付け面と前記ヒンジの前記第２の部分との間に第２の非締め付け面を含み、前記第２の磁石は、前記第２の非締め付け面に配置されている請求項１に記載のクリップ。
  3. 前記第２の本体部材は、前記第２の非締め付け面から外方へ突出しているフランジをさらに含み、前記第２の締め付け面は、前記フランジ上に配置されており、前記第２の非締め付け面は、前記フランジと前記ヒンジの前記第２の部分との間に配置されている請求項２に記載のクリップ。
  4. 前記第１の本体部材は、前記第１の非締め付け面と前記第１の締め付け面との間に止め面をさらに含み、前記止め面は、前記基板の前記縁領域で終端する縁と接触するように構成され、それによって、前記第２の本体部材が前記開位置から前記閉位置へ移動されて前記基板の前記縁領域を前記第１の締め付け面と前記第２の締め付け面との間に位置決めしたときに、前記基板の前記縁が前記第１の非締め付け面へ延びることが阻止される請求項１に記載のクリップ。
  5. プラズマ加工システムにおいて基板の縁領域を保持する基板ホルダーと共に使用するクリップであって、
    第１の締め付け面及び第１の磁石を含み、前記基板ホルダーと機械的に接続されるように構成される第１の本体部材と、
    ヒンジと、
    第２の締め付け面及び第２の磁石を含む第２の本体部材であって、前記基板の前記縁領域が前記第１の締め付け面と前記第２の締め付け面との間に接触関係で位置決めされる閉位置と、前記基板の前記縁領域が解放される開位置との間で前記第１の本体部材に対して枢動するように、前記ヒンジによって機械的に接続され、前記第２の磁石は、前記第２の本体部材が前記閉位置にあるときに前記第１の磁石を磁気的に引き付けて、前記第１の締め付け面及び前記第２の締め付け面に対する前記基板の前記縁領域の移動を拘束する力を加えるように構成されている第２の本体部材と、
    を備え、
    前記第１の本体部材は、前記第１の締め付け面と前記ヒンジとの間の第１の非締め付け面と、前記第１の締め付け面と前記第１の非締め付け面との間の止め面とを含み、前記第１の磁石は、前記第１の非締め付け面に配置されており、前記止め面は、前記基板の前記縁領域で終端する縁と接触するように構成されており、それによって、前記クリップが前記基板と結合されたときに、前記基板の前記縁が前記第１の非締め付け面へ延びることが阻止されるクリップ。
  6. 前記第２の本体部材は、第２の非締め付け面と、前記第２の非締め付け面から外方へ突出しているフランジとをさらに含み、前記第２の締め付け面は、前記フランジ上に配置されており、前記第２の磁石は、前記第２の非締め付け面に配置されている請求項５に記載のクリップ。
  7. 前記第２の本体部材は、前記フランジ及び前記第２の締め付け面を横方向に切頭する凹部をさらに含み、前記凹部は、前記第２の本体部材を前記閉位置から前記開位置へ移動させるために前記第２の本体部材へ開く力を加えるアクセスを提供する寸法及び形状である請求項６に記載のクリップ。
  8. 加工システムにおいて基板を保持する基板ホルダーであって、
    複数の枠要素及び前記枠要素の内周に配置される前記基板のための窓を有する枠部材と、
    前記枠要素のうちの１つと機械的に接続されるように構成される第１の本体部材、ヒンジ、及び前記ヒンジによって前記第１の本体部材に枢着される第２の本体部材を含むクリップであって、前記第１の本体部材は、第１の締め付け面及び第１の磁石を含み、前記第２の本体部材は、第２の締め付け面及び第２の磁石を含み、前記第２の本体部材は、前記基板の縁領域が前記第１の締め付け面と前記第２の締め付け面との間に接触関係で位置決めされる閉位置と、前記基板の前記縁領域が解放される開位置との間で前記第１の本体部材に対して移動可能であり、前記第２の磁石は、前記第２の本体部材が前記閉位置にあるときに前記第１の磁石を磁気的に引き付けて、前記第１の締め付け面及び前記第２の締め付け面に対する前記基板の前記縁領域の移動を拘束する力を加えるように構成されているクリップと、
    を備え、
    前記第１の本体部材は、前記枠要素を受け入れる寸法及び形状である凹部と、前記第１の本体部材を貫通して前記凹部まで延在するねじ山付き開口部と、前記ねじ山付き開口部に受け入れられるねじ山付き部材とを含み、前記ねじ山付き部材は、前記枠要素と接触し、且つ前記枠要素へ向かって前進するときに前記第１の本体部材を前記枠要素に対して移動させ、前記第１の本体部材の一部と、前記第１の本体部材の位置を前記枠要素に対して固定する前記枠要素の一部とを接触関係にする部分を含む基板ホルダー。
  9. 加工システムにおいて基板を保持する基板ホルダーであって、
    複数の枠要素及び前記枠要素の内周に配置される前記基板のための窓を有する枠部材と、
    前記枠要素のうちの１つと機械的に接続されるように構成される第１の本体部材、ヒンジ、及び前記ヒンジによって前記第１の本体部材に枢着される第２の本体部材を含むクリップであって、前記第１の本体部材は、第１の締め付け面及び第１の磁石を含み、前記第２の本体部材は、第２の締め付け面及び第２の磁石を含み、前記第２の本体部材は、前記基板の縁領域が前記第１の締め付け面と前記第２の締め付け面との間に接触関係で位置決めされる閉位置と、前記基板の前記縁領域が解放される開位置との間で前記第１の本体部材に対して移動可能であり、前記第２の磁石は、前記第２の本体部材が前記閉位置にあるときに前記第１の磁石を磁気的に引き付けて、前記第１の締め付け面及び前記第２の締め付け面に対する前記基板の前記縁領域の移動を拘束する力を加えるように構成されているクリップと、
    を備え、
    前記ヒンジは、前記第１の本体部材と機械的に接続される第１の部分と、前記第１の部分に枢着される第２の部分とを有し、前記第１の本体部材は、前記第１の締め付け面と前記ヒンジの前記第１の部分との間に第１の非締め付け面を含み、前記第１の磁石は、前記第１の非締め付け面に配置されている基板ホルダー。
  10. 前記第２の本体部材は、前記第２の締め付け面と前記ヒンジの前記第２の部分との間に第２の非締め付け面を含み、前記第２の磁石は、前記第２の非締め付け面に配置されている請求項９に記載の基板ホルダー。
  11. 前記第２の本体部材は、前記第２の非締め付け面から外方へ突出しているフランジをさらに含み、前記第２の締め付け面は、前記フランジ上に配置されており、前記第２の非締め付け面は、前記フランジと前記ヒンジの前記第２の部分との間に配置されている請求項１０に記載の基板ホルダー。
  12. 前記第１の本体部材は、前記第１の非締め付け面と前記第１の締め付け面との間に止め面をさらに含み、前記止め面は、前記基板の前記縁領域で終端する縁と接触するように構成されており、それによって、前記第２の本体部材が前記開位置から前記閉位置へ移動されて前記基板の前記縁領域を前記第１の締め付け面と前記第２の締め付け面との間に位置決めしたときに、前記基板の前記縁が前記第１の非締め付け面へ延びることが阻止される請求項９に記載の基板ホルダー。
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