TWI506722B - 用於電漿處理系統之磁性夾及基板固定器 - Google Patents

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Description

用於電漿處理系統之磁性夾及基板固定器
本發明大致上係關於一種電漿處理系統，且更特定言之係關於一種與一電漿處理系統一起使用的磁性夾及基板固定器。
電漿處理通常係用於修改用於與積體電路、電子封裝及印刷電路板相關的多種應用中之基板之表面性質。特定言之，電漿處理可用於電子封裝，例如用以蝕刻樹脂，移除鑽孔污跡，增進表面活化及/或表面清潔以排除脫層及接合故障，提高線接合強度，確保電路板上晶片的無隙側填滿，移除氧化物，增強晶粒附著及改良晶粒囊封的黏合。
通常，將一或多個基板放置於一電漿處理系統中，並將各基板之一表面暴露於所產生的電漿物種。藉由物理濺鍍、化學輔助濺鍍及電漿所促進的化學反應移除最外部表層之原子。可使用物理反應或化學反應調節表面以改良諸如黏合之性質；選擇性地移除一無關的表層；或將不需要的污染物從基板之表面清除。
存在習知的批量電漿處理系統，其中對多個大面板材料的兩側進行電漿處理。該等面板之每一者係藉由一基板固定器以一垂直定向固定在一對平面垂直電極之間，使用處理系統之處理腔室內所存在的適當蒙氣對該對平面垂直電極進行通電以產生電漿。在此等電漿處理系統中，極適於在平面電極之間固定一或多個基板的習知基板固定器可能無法有效地支撐薄的印刷電路板材料。不夠剛性而無法自支援之此等薄基板可能相對於機架移動且由於習知基板固定器無能力提供剛性支撐給此等撓性材料板而可能潛在地與相鄰電極之一者發生短路。當一薄基板與一電極發生短路或觸碰時，該基板可能脫層或被破壞。
因此需要可在電漿處理製程期間剛性地支撐一或多個薄面板或基板並容許該等面板或基板的兩側可同時被處理的基板固定器。
本發明之諸實施例藉由提供用於一基板固定器之諸磁性夾而解決此等問題及其他問題，該等磁性夾係經配置以剛性地支撐薄且具有撓性的面板及基板。該等磁性夾延伸基板固定器之能力，該基板固定器亦係經配置以固定更厚、更具有剛性的面板及基板。該等夾及基板固定器可用於一電漿處理系統中，該電漿處理系統包含一處理空間、用於抽空該處理空間之一真空埠、用於將處理氣體引入至該處理空間之一氣體埠及複數個電極。該等電極係經通電以產生一電漿，該電漿隨後在該基板固定器上與該等基板相互作用。電漿處理可用於蝕刻、清潔、表面活化或在將基板用於熟悉此項技術者所瞭解之應用前所需的任何其他表面改質。
在一實施例中，提供一種磁性夾用於與一基板固定器一起使用以在一電漿處理系統中固定一基板之一邊緣。該夾包含一第一本體構件，該第一本體構件係經配置以與該基板固定器機械地耦合；一鉸鏈，該鉸鏈具有與該第一本體構件機械地連接之一第一部分及可樞轉地連接至該第一部分之一第二部分；及一第二本體構件，該第二本體構件係與該鉸鏈之該第二部分機械地連接。該第一本體構件包含一第一夾持表面及一第一磁鐵。類似地，該第二本體構件包含一第二夾持表面及一第二磁鐵。該第二本體構件係與該鉸鏈之該第二部分機械地連接用於相對於該第一本體構件在一閉合位置(其中該基板之該邊緣係以一接觸關係定位於該等第一與第二夾持表面之間)與一打開位置(其中該基板之該邊緣被釋放)之間樞轉移動。在該閉合位置中，該基板之該邊緣係定位於該等第一與第二夾持表面之間。在該打開位置中，該基板之該邊緣被釋放。該第二磁鐵係經配置以當該第二本體構件處於該閉合位置中時磁性地吸引該第一磁鐵，以施加限制該基板之該邊緣相對於該等第一及第二夾持表面之移動的一力。
在另一實施例中，提供一基板固定器以在一處理系統中固定一基板。該基板固定器包含具有複數個框架元件之一框架構件及設置於該等框架元件內之周邊的基板之一窗。具有如上述之構造之一磁性夾係附接至該等框架元件之一者。
併入本說明書並構成本說明書之一部分的隨附圖式說明本發明之諸實施例且與上文對本發明之總體描述及下文進行的詳細描述一起用於解釋本發明之原理。
參考圖1，大致藉由元件符號10所指示之一電漿處理系統包含一機殼或包圍件12、一真空腔室14及該真空腔室14之諸側壁18所圍繞之一可抽空空間16。該可抽空空間16係透過該真空腔室14中之一接取開口20接取。一腔室門22可打開以露出接取開口20(該可抽空空間16係透過該接取開口而接取)，且經閉合以供應將該可抽空空間16與圍繞的周邊環境隔離之一液密之密封。藉由沿該真空腔室14之一側邊緣定位之諸鉸鏈附接至鄰近該接取開口20之該腔室門22載有當該腔室門22處於閉合狀態時接合該真空腔室14之另一部分之一閂鎖。環繞該腔室門22之周邊之一密封構件24促進該腔室門22與該接取開口20之密封接合。該真空腔室14係由適於高真空應用之一導電材料所形成，諸如鋁合金或不鏽鋼，且與電接地相連接。
如2008年5月20日所申請之美國專利申請案第12/123,954號(該案揭示內容之全文以引用的方式併入本文)中之更充分描述，界定於該真空腔室14內之該可抽空空間16係透過藉由一真空泵送系統(未繪示)而穿透該真空腔室14之一側壁18之一泵埠(未繪示)而抽空。可定位於該包圍件12內或鄰近於該包圍件12之底部空間上之該真空泵送系統係藉由一真空線而與該泵埠相連接。該真空泵送系統可包括一或多個真空泵，其具有熟習真空技術者所瞭解之一構造及操作。例如，該真空泵送系統可包含一旋轉葉輪泵及魯式(roots)鼓風機，該旋轉葉輪泵及魯式鼓風機協作以在該真空腔室14內建立並維持處於低mTorr範圍中之一真空壓力。在處理期間，該真空腔室14可抽空至例如約200 mTorr至約300 mTorr範圍中之一真空壓力。每當將該空間16通氣以進行面板交換時，使用該真空泵送系統將蒙氣從該可抽空空間16抽空。
該電漿處理系統10包含標稱上相同、定位於該真空腔室14內之複數個電極28；及一電漿激發源，諸如一射頻(RF)產生器30。該等電極28係與該RF產生器30電並聯且該真空腔室14作為一無供電、接地之反電極。該RF產生器30包含一阻抗匹配器件及於例如約40 kHz之一頻率操作之一RF電源供應，雖然可使用處於kHz至MHz範圍中之其他操作頻率。對該等電極28供應之電力範圍在40 kHz下可從約4000瓦至約8000瓦。然而，一般熟習此項技術者將瞭解該系統10可修改為允許不同偏壓電源之輸送或可允許直流(DC)電源供應之使用。
該等電極28係從該真空腔室14之該等側壁18之一者處以並列關係懸吊。藉由各相鄰並列電極28對之間之空間界定一個別化處理腔室或單元。該等電極28具有固體金屬板之代表性形式，該等固體金屬板為例如約0.5英吋(約1.3厘米)厚且為一長方形幾何形狀。形成諸電極28之金屬(諸如鋁或鋁合金)之特徵為相對高的導電率及相對高的導熱率以促進有效率的熱傳遞。
如圖2中最佳所示，該電漿處理系統10包含配有多個產品固定器或基板固定器50之一機架36，該等產品固定器或基板固定器係標稱上相同、經配置以在該真空腔室14內支撐依基板或面板40之代表性形式之諸產品(圖8至圖10)。該等基板固定器50之每一者係經配置以支撐面板40之一或多個。在該機架36使用許多或批量面板40填入後，將腔室門22打開並將該機架36轉移至該真空腔室14中。在轉移之後，將該機架36定位於該真空腔室14內，因此可將該腔室門22閉合以提供準備用於藉由該真空泵送系統抽空之一密封環境。
在使用中，該機架36之該等基板固定器50在該真空腔室14外之一位置使用面板40填入，將該真空腔室14通氣至大氣壓力，將該腔室門22打開以露出該接取開口20，並透過該接取開口20將該機架36轉移至該真空腔室14中。藉由關閉腔室門22及接合閂鎖而密封該接取開口20。藉由該等基板固定器50之一者將諸面板40之每一者支撐於一鄰近電極28對之間。
使用該真空泵送系統將該真空腔室14內之該可抽空空間16中所駐留的大氣氣體抽空。在使用真空泵送系統有效地將該真空腔室14抽空的同時，將一源氣體流從源氣體供應(未繪示)供應至一氣體分配歧管，藉由質量流量控制器(未繪示)計量質量流率。將源氣體從氣體輸送管注入至各相鄰電極28對之間之空間中。
一旦在該真空腔室14內達成並穩定一所需製程壓力，即對RF產生器30通電以對該等電極28供應電力。藉由導電構件將電力輸送至各固體電極28內之一位置。藉由所施加的RF能量而將駐留於各相鄰電極28對之間之源氣體部分地離子化以在該等製程單元之每一者中局部地產生電漿。該等製程單元之每一者內之電漿代表由離子、電子、自由基及中性物種所組成之部分離子化之源氣體。
將該等面板40暴露至該等製程單元中之電漿達足夠處理各面板40所暴露之相對表面之一持續時間。構成電漿之離子化氣體混合物具有導電性及高度反應性，其促進電漿與該等面板40相互作用之能力以執行規定的電漿處理。電漿所產生之活性物種透過離子撞擊執行物理製程並透過自由基/副產品化學反應執行化學製程。取決於特定源氣體或源氣體組合，可在面板表面上造成不同反應發生。可根據電漿處理之性質改變製程之製法。對於印刷電路板應用而言，使用該等面板40表面上的化學反應移除鑽孔污跡及抗殘渣且增強層壓的可濕性及舊有的黏合。在處理完成後，將該腔室門22打開以露出該接取開口20，將承載該等經處理之面板40之該機架36從該真空腔室14移除，且將該等經處理之面板40從該機架36卸載並選路至另一處理階段。上述美國專利申請案第12/123,954號及美國專利公開案第2006/0163201(該等案揭示內容之全文以引用的方式併入本文中)更完整地揭示例示性電漿處理系統10之其他細節。
參考圖3至圖7，如上所述，各基板固定器50包含根據本發明之一實施例所構造且結合電漿處理系統10使用以用電漿處理諸面板40之複數個上部磁性夾46及複數個下部磁性夾48。雖然本文將參考一電漿處理系統10描述該等夾46、48及基板固定器50，但是該等夾46、48及基板固定器50並不受限於結合此代表性電漿處理系統10使用，而是可與如一般熟習此項技術者所瞭解之其他電漿處理系統及其他類型之處理系統一起使用。
如此等圖式所示，各基板固定器50進一步包含一框架構件52，該框架構件52具有由使用諸如鋁之金屬製成之諸桿或棒所構造之一大致長方形架構。更明確言之，該框架構件52包含具有一第一末端55及一第二末端56之一上部軌道或框架元件54；具有一第一末端59及一第二末端60之一下部軌道或框架元件58；一第一側軌道或框架構件62，其具有耦合至該上部框架元件54之該第一末端55以界定一轉角之一第一末端63及耦合至該下部框架元件58之該第一末端55以界定另一轉角之第二末端64；及一第二側軌道或框架元件66，其具有耦合至該上部框架元件54之該第二末端56以界定一轉角之一第一末端67及耦合至該下部框架元件58之該第二末端60以界定另一轉角之一第二末端68。該等框架元件54、58、62、66界定一閉合形狀且固定於相對彼此之位置。在後一方面中，可藉由焊接或任何其他已知的附接方法將該多種框架元件54、58、62、66互相耦合以生成該框架構件52。
當定位於該真空腔室14之該處理空間16內時，該上部框架元件54及該下部框架元件58係大致水平定向，且該側框架元件62、66係大致垂直定向。本文所參考的術語，諸如「垂直」、「垂直地」、「水平」、「水平地」等係舉例而言且絕無限制，以建立用於描述之一基準框架。應瞭解在不脫離本發明之精神及範圍的情況下可採用多種其他基準框架。
如圖4所示，該框架構件52之該上部框架元件54係成形為具有腳部69、71之一U形桿，該等腳部係藉由一中介區段73而接合以界定向下面向該下部框架元件58之一通道70。該側框架元件62之一結構元件包含形成於該結構元件之一側內之諸大致水平狹槽72，該等狹槽面向或正對該側框架元件66且打開進入該框架構件52之內部。該側框架元件66之一結構元件類似地包含形成於該結構元件之一側表面內之諸傾斜或成角度狹槽74，該等傾斜或成角度狹槽74面向或正對該側框架元件62且打開進入該框架構件52之內部。該等水平狹槽72之每一者與該等成角度狹槽74之一者大約對準。
除了該等框架元件54、58、62、66以外，基板固定器50可包含額外支撐結構以允許在該等額外支撐架構中支撐一或多個面板40。在此方面，基板固定器50包含一水平橫樑76，該水平橫樑76係在該等第一與第二側框架元件62、66之間延伸且當耦合至該等第一及第二側框架元件62、66時調適為大致相對於該等上部及該下部框架元件54、58平行。該水平橫樑76與該上部框架元件54之分開大約等於該基板固定器50經調適所支撐之該等面板40之長度。該水平橫樑76包含一第一末端78、一第二末端80、鄰近於第一末端78定位之一第一插銷81及鄰近於該第二末端80定位之一第二插銷82。該第一插銷81係經調適以接合該側框架元件62之該等水平狹槽72且該第二插銷82係經調適以接合該側框架元件66之該等成角度狹槽74，以在該框架構件52內支撐水平橫樑76。
該基板固定器50又可包含另外之結構，用於在其內支撐一或多個面板40。在此方面，基板固定器50包含至少一及複數個垂直橫樑84、86，該等橫樑84、86係在該框架元件54之該等上部與下部框架元件54、58之間延伸且經調適以當耦合至該基板固定器50時以一大致垂直定向大致相對於該等側框架元件62、66平行地對準。該等垂直橫樑84、86與該等側框架元件62、66之最近一者之分開與該基板固定器50經調適所支撐之該等面板40之一寬度相關。該等垂直橫樑84、86之存在係可選，因為此等結構可省略。
用該框架元件54之該等上部及下部框架元件54、58固定該等垂直橫樑84、86，且藉由複數個大致平坦支撐桿88、90、92固定該水平橫樑76。支撐桿88係以一隔開關係附接至該上部框架元件54之一外表面以在該支撐桿88與該上部框架元件54之間界定一間隙或通道。支撐桿90係以一隔開關係附接至該水平橫樑76之一外表面以在該支撐桿90與該水平橫樑76之間界定一間隙或通道。該等通道可延伸大約達該等各自支撐桿88、90、92之全長(而非分別地耦合至該上部框架元件54、該水平橫樑76及該下部框架元件58)。該等支撐桿88、90、92係位於該基板固定器50之同一側且該等通道係彼此大約對準。
該等垂直橫樑84、86之每一者之一末端駐留於該支撐桿88與該上部框架元件54之外表面之間所界定之該通道中。該等垂直橫樑84、86之每一者之一相對末端駐留於界定於該支撐桿92與該下部框架元件58之外表面之間之該通道中。該等垂直橫樑84、86之每一者之一中間區域駐留於該支撐桿90與該水平橫樑76之外表面之間所界定之該通道中。可連續地相對於該等側框架元件62、66調整該等垂直橫樑84、86之橫向位置。
類似地，可獨立於該等垂直橫樑84、86之位置於一大致垂直方向中移動該水平橫樑76。由於該水平橫樑76及該等垂直橫樑84、86係經調適以可相對於該框架構件52獨立移動，因此可藉由僅調整該等水平及垂直橫樑76、84、86之位置而在該基板固定器50中支撐多種不同尺寸之諸大致平坦面板40。該等水平及垂直橫樑76、84、86之調整界定諸窗94、96，該等窗之大小與由該基板固定器50所固定之該等面板40之尺寸相關。獨立移動該等垂直橫樑84、86之能力允許該基板固定器50在同一基板固定器50中容納具有不同寬度之諸面板40(例如代表性實施例中的兩個此等面板)。該等水平及垂直橫樑76、84、86有效地操作為該框架構件52之諸額外框架元件，該等額外框架元件輔助該等外部框架元件54、58、62、66以使該基板固定器50符合正在處置之該等面板40之尺寸。
該水平橫樑76相對於上部框架元件54之垂直位置界定該等窗94、96之另一尺寸，該另一尺寸與經支撐之該等面板40之長度相關。可藉由將該插銷82向上滑出其成角度狹槽74；在該插銷81處樞轉該水平橫樑76；及一旦已由樞轉運動產生足夠的空隙，即將該插銷81滑出該水平狹槽72而調整垂直位置。隨後相對於該上部框架元件54將該水平橫樑76垂直抬高或降低至一所需位置並藉由顛倒上述此等相同動作而重新安裝以將該插銷81與一對應水平狹槽71接合及將該插銷82與一對應成角度狹槽74接合。
特別參考圖4、圖5及圖10，該等上部磁性夾46之每一者包含一第一本體構件100、一第二本體構件102及耦合該第一本體構件100與該第二本體構件102之一鉸鏈104。該等第一及第二本體構件100、102可由任何適當材料組成，諸如鋁。為易於與該上部框架元件54組裝，該本體構件100包含與諸習知緊固件(未繪示)組裝在一起以形成一整體構造之多個區段100a、100b。
該第一本體構件100係固定至該上部框架元件54之一外表面105。為達此目的，該第一本體構件100包含一T形通道106且該上部框架元件54縱向延伸穿過該T形通道106。一蝶形螺釘110包含延伸穿過該第一本體構件100中所界定之一螺紋開口114之一螺紋軸112。該螺紋軸112之一尖端接觸該框架構件52之該中介區段73之外表面105。隨著該蝶形螺釘110被上緊，該上部磁性夾46垂直移動直至該上部框架元件54之該等腿部69、71之尖端與諸凸部108、109具有接觸關係，該等凸部向內突出以提供T形之通道106，該「T」之頭部位於該等凸部108、109之上方且該「T」之底部位於該等凸部108、109之間。此等接觸關係穩固該上部磁性夾46抵抗沿著該上部框架元件54之長度之水平移動，且沿著該上部框架元件54之長度及在該等側框架元件62、66之間為該上部磁性夾46建立一固定位置。相反地，可將該蝶形螺釘110鬆開以允許該上部磁性夾46沿著該上部框架元件54之長度水平移動至一不同固定位置。
沿著一側，該上部磁性夾46之該本體構件100包含具有一大致平坦之夾持表面115及一大致平坦之止擋表面116之一階狀輪廓，該止擋表面係定向於大致與含有該夾持表面115之一平面正交之一平面中。在代表性實施例中，該等表面115、116延伸達該本體構件100之全寬。本體構件100進一步包含另一大致平坦表面118，該大致平坦表面118係定向於大致與該夾持表面116之平面平行之一平面中。該夾持表面116包含一可選之凹部117，該凹部在下文中進一步描述。
沿著一側，該本體構件102包含一大致平坦表面120及從該表面120向外突出之一凸緣122。該凸緣122包含一夾持表面124，該夾持表面係包含於大致與含有表面120之一平面平行之一平面中。將該凸緣122在相對末端處截出各自凹部126、128，同樣地將該夾持表面124截出該等各自凹部，使得該凸緣122及夾持表面124未延伸達該本體構件102之全寬。該等凹部126、128藉由為操作者指尖提供壓力點而促進易於打開該上部磁性夾46之能力。
鉸鏈構件104包含用諸習知緊固件機械地連接至該本體構件100之一第一部分103a及用諸習知緊固件機械地連接至該本體構件102之一第二部分103b。一鉸鏈插銷107將該等部分103a、103b耦合在一起以允許本體構件102相對於本體構件100樞轉通過一有限旋轉範圍。本體構件100、102具有各自凹陷區域，該等部分103a、103b係緊固至該等各自凹陷區域。
該上部磁性夾46之本體構件102係相對於該本體構件100繞該鉸鏈構件104在一閉合位置(其中該面板40係固定至該上部磁性夾46)與一打開位置(其中該面板40係從該夾46釋放)之間樞轉。在該閉合位置中(圖5、圖10)，該面板40係鎖定或夾緊於該等本體構件100、102之該等夾持表面115、124之間。由於該本體構件100係固定至該上部框架元件54，因此經夾持之面板40相對於該框架構件52具有一固定位置。在該閉合位置中，該凸緣122與該止擋表面116具有一間隙且在本體構件100上朝向該夾持表面115突出。該等凹部126、128之每一者係經定尺寸及成形以提供用於施加一打開力至該本體構件102以將該第二本體構件102從一閉合位置移動至一打開位置之途徑。
在該打開位置(圖4)中，相對於本體構件100將該本體構件102樞轉超過垂直(通過一大於180℃之鈍角)至一位置，其中該本體構件102在無外部施加力的情況下保持靜止。可使用將諸面板40載入該基板固定器50中之一操作者所施加之一手動外部力(例如使用一隻手)閉合該本體構件102。在使用中，該止擋表面116操作為該面板40之一垂直硬止擋，使得該面板40當該上部磁性夾46閉合時不被諸表面118、120接觸。
該本體構件100包含與該表面118相交之一盲腔129、安裝於該腔129中之一磁鐵130及用於固定該磁鐵130在該腔129中之位置之一固定螺絲132。夾持表面115中之可選之凹部117提供接取該固定螺絲132頭之間隙。類似地，本體構件102包含一與該表面120相交之一盲腔134、安裝於該腔134中之一磁鐵136及用於固定該磁鐵136在該腔134中之位置之一固定螺絲138。選擇該等磁鐵130、136在該等各自表面118、120上之橫向位置，使得該等磁鐵130、136當該上部磁性夾46閉合時具有一正對關係。用於磁鐵130之該盲腔129在本體構件100上係設置於鉸鏈構件104之該部分103a與該夾持表面115之間。用於磁鐵136之該腔134在本體構件102上係設置於鉸鏈構件104之該部分103b與該凸緣122(及夾持表面124)之間。
該等磁鐵130、136協作以當該等磁鐵隨著該本體構件102相對於本體構件100被移動至閉合位置而靠近彼此時施加由互相磁吸引所產生之一夾持力。該夾持力被傳遞至該等夾持表面115、124(該等夾持係分離達面板40之一頂部邊緣區域40a之厚度且因此處於一間接接觸關係)使得面板40之該頂部邊緣區域40a係固定於該等夾持表面115、124之間之一固定位置，且受限制抵抗相對於該等夾持表面115、124移動。該凸緣122從表面120向外突出達足夠容納該鉸鏈104之量，以允許該等磁鐵130、136彼此互相吸引以提供一適當夾持力且允許該等夾持表面115、124接觸。
該等磁鐵130、136可由任何可接受的永久磁鐵材料組成，該等永久磁鐵材料不會因溫度超過約120℃而消磁。在一實施例中，該等磁鐵130、136係由展現高抗消磁性及良好溫度穩定性之釤/鈷合金所組成。該等磁鐵130、136亦可塗佈鎳。選擇該等磁鐵130、136之磁場強度使得電漿不受該等磁鐵之存在影響。將該等磁鐵130、136嵌入該等本體構件100、102材料內使電漿暴露最小化。
特別參考圖6、圖7及圖10，該等下部磁性夾48之每一者包含一第一本體構件140、一第二本體構件142及將該第一本體構件140與該第二本體構件142相耦合之一鉸鏈144。該等第一及第二本體構件140、142可由任何適當材料組成，例如鋁。
該第一本體構件140係被動地與該水平橫樑76耦合。為達此目的，該第一本體構件140包含插入沿著該水平橫樑76延展之一通道148中之一榫146，該通道具有一H形外形。與該等上部磁性夾46不同，該等下部磁性夾48未配置為固定於相對於該等側框架元件62、66之橫向位置中。而是，僅將該榫146定位於該通道148內至足夠調節相對於該水平橫樑76之不受控制移動之程度。
沿著一側，該下部磁性夾48之該本體構件140包含具有一大致平坦之夾持表面150及一大致平坦之止擋表面152之一階狀輪廓，該止擋表面152係定向於大致與含有該夾持表面150之一平面正交之一平面中。在代表性實施例中，該等表面150、152延伸達該本體構件140之全寬。本體構件140進一步包含另一大致平坦表面154，該大致平坦表面154係定向於大致與該夾持表面150之平面平行之一平面中。
沿著一側，構造與本體構件102類似之該本體構件142包含一大致平坦表面156及從該表面156向外突出之一凸緣158。該凸緣158包含一夾持表面160，該夾持表面160係包含於大致與含有表面156之一平面平行之一平面中。將該凸緣158在相對末端截出各自凹部162、164，同樣地將該夾持表面160截出該等各自凹部，使得該凸緣158及夾持表面160未延伸達該本體構件142之全寬。該等凹部162、164藉由為操作者指尖提供壓力點而促進易於打開該下部磁性夾48之能力。在閉合位置中，該凸緣158具有具有該止擋表面152之一間隙且在本體構件140上朝向該夾持表面150突出。
鉸鏈元件144包含用諸習知緊固件機械地連接至該本體構件140之一第一部分143及用諸習知緊固件機械地連接至該本體構件142之一第二部分145。一鉸鏈插銷147將該等部分143、145耦合在一起以允許本體構件142相對於本體構件140樞轉通過一有限旋轉範圍。本體構件140、142具有凹入區域，該等部分143、145係緊固至該等凹入區域。
該下部磁性夾48之本體構件142係相對於該本體構件140繞該鉸鏈構件144在一閉合位置(其中該面板40係固定至該下部磁性夾48)與一打開位置(其中該面板40係從該夾48釋放)之間樞轉。在該閉合位置(圖7、圖10)，該面板40係鎖定或夾緊於該等本體構件140、142之該等夾持表面150、160之間。可使用一操作者所施加之手動外力(例如使用一隻手)閉合該本體構件142。該等凹部162、164之每一者係經定尺寸及成形以提供用於施加一打開力至該本體構件142以將該第二本體構件142從一閉合位置移動至一打開位置之途徑。在使用中，該止擋表面152作為該面板40之一垂直硬止擋而操作使得當該下部磁性夾48閉合時，該面板40不被諸表面154、156接觸。
該本體構件140包含與該表面154相交之一盲腔166及使用一干涉配合安裝於該腔166中之一磁鐵168。類似地，本體構件142包含一與該表面156相交之一盲腔170、安裝於該腔170中之一磁鐵172及用於固定該磁鐵172在該腔170中之位置之一固定螺絲174。選擇該等磁鐵168、172在該等各自表面154、156上之橫向位置使得該等磁鐵168、172在該下部磁性夾48閉合時具有一正對關係。用於磁鐵168之該腔166在本體構件140上係設置於鉸鏈構件144之該部分143與該夾持表面150之間。用於磁鐵172之該腔170在本體構件142上係設置於鉸鏈構件144之該部分145與該凸緣158(及夾持表面160)之間。該等磁鐵168、172可由相同材料所組成，且具有與磁鐵130、136相同之性質及特性。
該等磁鐵168、172協作以當該等磁鐵隨著該本體構件142相對於該本體構件140被移動至閉合位置而靠近彼此時施加由互相磁吸引所產生之一夾持力。該夾持力被傳遞至該等夾持表面150、160，該等夾持表面150、160藉由面板40之一底部邊緣區域40b之厚度而分離且因此處於一間接接觸關係，使得面板40之該底部邊緣區域40b係固定於該等夾持表面150、160之間之一固定位置，且受限制抵抗相對於該等夾持表面150、160移動。該凸緣158從表面156向外突出達足夠容納該鉸鏈144之量，以允許該等磁鐵168、172彼此互相吸引以提供一適當夾持力且允許該等夾持表面140、150接觸。
該基板固定器50之該等上部及下部磁性夾46、48係經設計以與該框架構件52協作以垂直地固定非剛性(亦即撓性)材料之薄板形式之面板40，諸如具有25微米(或更小)至300微米之範圍中之一厚度之撓性為主印刷電路板材料。此外，若需要，該等上部及下部磁性夾46、48亦可用於固定由相同厚度範圍中之剛性材料所組成之諸面板40。簡易操作該等磁性夾46、48(且特定言之該等上部磁性夾48)允許一位操作者將多片非剛性材料載入該基板固定器50中。熟悉此項技術者瞭解與該基板固定器50一起使用之磁性夾46、48之數量可取決於特定應用及使用者之需要而變化。
該夾持表面115具有量測自底部轉角115a至該止擋表面116的小於0.25英吋之一高度h1 。類似地，該夾持表面150具有量測自底部轉角150a至該止擋表面152的小於0.25英吋之一高度h2 。此等尺寸係小於機械夾之可比較尺寸且藉由使用該等磁鐵130、136及磁鐵168、172來促成，該等磁鐵係供應施加至該面板40之該等相對邊緣區域40a、40b之一強夾持力。頂部邊緣區域40a係該面板40兩側上且靠近該面板40之周邊邊界之一條狀面板材料，該頂部邊緣區域40a被一邊緣41a端接；類似地，底部邊緣區域40b係該面板40兩側上且靠近該面板40之周邊邊界之一條狀面板材料，該底部邊緣區域40b被一邊緣41b端接。相對於邊緣41a所量測的邊緣區域40a之寬度係小於或等於高度h1 ，且相對於邊緣41b所量測的邊緣區域40b之寬度係小於或等於高度h2 。該等邊緣區域40a、40b通常在面板40之周邊構成無可能由於處置或接觸而被破壞之結構之諸個不進入(keep-out)區域。
在使用中，如上所述，該基板固定器50係經調適以在電漿處理系統10之該可抽空空間16中固定一或更多大致平坦之面板40以與電漿相互作用，使得該面板40之兩側暴露在諸窗94、96中以藉由電漿並行處理。該基板固定器50可取決於例如插入該基板固定器之該等面板40之厚度而包含不同操作模式。
可將該上部磁性夾46之該等夾持表面115、124之寬度及該下部磁性夾48之該等夾持表面150、160之寬度選擇為0.25英吋或更小，該寬度比需要0.5英吋或更大之夾持表面之可比較習知機械夾更窄。該等磁鐵130、13對該等夾持表面115、124提供一夾持力，該夾持力足夠地供應各上部磁性夾46與面板40之該頂部邊緣區域40a之間之一穩固接合。類似地，該等磁鐵168、172對該等夾持表面150、160提供一夾持力，該夾持力足夠地供應各下部磁性夾48與面板40之該底部邊緣區域40b之間之一穩固接合。
對於相對更薄及更具撓性及如圖8及圖9所示之面板40而言，該基板固定器50及該機架36(圖2)最初係定位於該真空腔室14之該可抽空空間16外部。基於該等面板40之尺寸且以上述方式將該水平橫樑76及垂直橫樑84以及垂直橫樑86調整至框架構件52上之適當位置。該等上部磁性夾46係沿著該上部框架元件54之長度定位。藉由將該底部邊緣區域40b放置在該等夾持表面150、160之間且相對於鉸鏈構件104將該本體構件142樞轉至閉合位置而將該等下部磁性夾48之每一者夾持至該面板40b之該底部邊緣區域40b上。止擋表面152當底部邊緣區域40b接近該夾持表面150時對該底部邊緣區域40b提供一硬止擋，且使用來自該等磁鐵168、172之一夾持力將該等夾持表面150、160固定在一起。該等下部磁性夾48之質量將該撓性面板40維持於一繃緊狀態。如圖8所示，該等下部磁性夾46之每一者之榫146係設置於水平橫樑76之U形通道148內。該通道148及該榫146尺寸上係經配置使得該榫146係容納於該通道148中，該通道具有足夠間隙以允許該第一本體構件140可相對於該水平橫樑76滑動移動以沿著該通道148之長度定位。
接著，該面板40之該頂部邊緣區域40a接近該等上部磁性夾46之一者之該夾持表面115。該止擋表面116在相對於夾持表面115定位上提供一限制。如圖9及圖10所示，本體構件102相對於本體構件100從打開位置樞轉至閉合位置。由於該構造，單一操作者可用一隻手固定該面板40並用另一隻手閉合該等上部磁性夾46之每一者。
該等上部磁性夾46與下部磁性夾48與習知機械夾相比提供諸撓性面板40與該基板固定器50之間一更確實之接合且因此防止或降低該等基板在電漿處理期間意外接觸該等電極28之可能性。此外，各面板40之各側之可用表面區域係透過該等窗94、96之一者暴露以與電漿相互作用，使得各面板40之兩側同時藉由電漿處理。該等夾46、48無需任何類型之調整以容納不同厚度之撓性面板。
該基板固定器50亦非常適於固定需要接受電漿處理之相對較厚及較具剛性之面板40。對於相對較厚及較具剛性之諸面板40而言，該基板固定器50可在不同模式中操作。在此方面，在該基板固定器50及機架36定位於該處理腔室12之該可抽空空間16外部的情況下，基於該等面板40之尺寸(例如長度及寬度)且以上述方式將該水平橫樑76及諸垂直橫樑84、86調整至一合適位置。將該等下部磁性夾48從該基板固定器50移除使得該通道148不被阻塞。該等上部磁性夾46可保持緊固於該上部框架元件54，因為該通道70不因其等之存在而堵塞。該厚面板40在該側框架元件62之結構元件之間從該基板固定器50之側邊緣滑動且進入該等通道70、148。因此，相對較厚之面板40之位置係相對於該等鄰近電極28固定且各面板40之各側上之可用表面區域之一實質部分係藉由該等窗94、96而暴露以與電漿相互作用。
雖然已藉由多種實施例之描述說明本發明且雖然已極為詳細地描述了此等實施例，但是本申請人無意使隨附請求項之範圍限制於或以任何形式受限於此細節。熟悉此項技術者瞭解額外之優點及修改。因此本發明之更寬泛態樣不受限於所繪示及描述之特定細節、代表性裝置及方法及說明性實例。因此，可在不脫離本申請人總體創新概念之精神或範圍的情況下變更此等細節。本發明本身之範圍應僅藉由隨附申請專利範圍界定。
10．．．電漿處理系統
12．．．包圍件
14．．．真空腔室
16．．．可抽空空間
18．．．側壁
20．．．接取開口
22．．．腔室門
24．．．密封構件
28．．．電極
30．．．射頻(RF)產生器
36．．．機架
40．．．面板
40a．．．頂部邊緣區域
40b．．．底部邊緣區域
41a．．．邊緣
41b．．．邊緣
46．．．上部磁性夾
48．．．下部磁性夾
50．．．基板固定器
52．．．框架構件
54．．．上部軌道或框架元件
55．．．第一末端
56．．．第二末端
58．．．下部軌道或框架元件
59．．．第一末端
60．．．第二末端
62．．．第一側軌道或框架構件
63．．．第一末端
64．．．第二末端
66．．．第二側軌道或框架元件
67．．．第一末端
68．．．第二末端
69．．．腳部
70．．．通道
71．．．腳部
72．．．狹槽
73．．．中介區段
74．．．傾斜狹槽或成角度狹槽
76．．．水平橫樑
78．．．第一末端
80．．．第二末端
81．．．第一插銷
82．．．第二插銷
84．．．垂直橫樑
86．．．垂直橫樑
88．．．支撐桿
90．．．支撐桿
92．．．支撐桿
94．．．窗
96．．．窗
100．．．第一本體構件
100a．．．區段
100b．．．區段
102．．．第二本體構件
103a．．．第一部分
103b．．．第二部分
104．．．鉸鏈
105．．．外表面
106．．．T形通道
107．．．鉸鏈插銷
108．．．凸部
109．．．凸部
110．．．蝶形螺釘
112．．．螺紋軸
114．．．螺紋開口
115．．．夾持表面
115a．．．底部轉角
116．．．止擋表面
117．．．凹部
118．．．平坦表面
120．．．平坦表面
122．．．凸緣
124．．．夾持表面
126．．．凹部
128．．．凹部
130．．．磁鐵
132．．．固定螺絲
134．．．盲腔
136．．．磁鐵
138．．．固定螺絲
140．．．本體構件
142．．．本體構件
143．．．第一部分
144．．．鉸鏈元件
145．．．第二部分
146．．．榫
147．．．鉸鏈插銷
148．．．U形通道
150．．．夾持表面
150a．．．底部轉角
152．．．止擋表面
154．．．表面
156．．．表面
158．．．凸緣
160．．．夾持表面
162．．．凹部
164．．．凹部
166．．．盲腔
168．．．磁鐵
170．．．盲腔
172．．．磁鐵
174．．．固定螺絲
圖1係整合諸基板固定器之一機架之一多電極電漿處理系統之一前透視圖；圖2係用於將該等面板固定於該多電極電漿處理系統內之該等處理腔室中之處理位置之諸基板固定器之該機架之一透視圖，所描繪的多個上部及下部夾處於一打開狀態；圖3係圖2中之該機架之該等基板固定器之一者之一詳圖，該等上部及下部夾處於一打開狀態；圖4係圖2及圖3中之該等上部夾之一者之一詳細透視圖；圖5係與圖4類似之一視圖，該上部夾處於一閉合狀態；圖6係圖2及圖3展示之該等下部夾之一者之一詳細透視圖；圖7係與圖6類似之一視圖，該下部夾處於一閉合狀態；圖8及圖9係圖3之該基板固定器之一部分之諸視圖，該等視圖說明該等上部及下部夾在載入一面板期間之使用；及圖10係大致沿圖9中之線10-10取得之一截面圖。
10．．．電漿處理系統
36．．．機架
46．．．上部磁性夾
48．．．下部磁性夾
50．．．基板固定器
52．．．框架構件

Claims (12)

  1. 一種與一基板固定器一起使用以在一電漿處理系統中固定一基板之一邊緣區域之夾，該夾包括：一第一本體構件，該第一本體構件包含一第一夾持表面及一第一磁鐵，該第一本體構件係經配置以與該基板固定器機械地連接；一鉸鏈；及一第二本體構件，該第二本體構件包含一第二夾持表面及一第二磁鐵，該第二本體構件係藉由該鉸鏈機械地連接以相對於該第一本體構件在其中該基板之該邊緣區域係以一接觸關係定位於該等第一與第二夾持表面之間之一閉合位置與其中該基板之該邊緣被釋放之一打開位置之間樞轉移動，且該第二磁鐵係經配置以當該第二本體構件處於該閉合位置時磁性地吸引該第一磁鐵，以施加限制該基板之該邊緣區域相對於該等第一及第二夾持表面之移動的一力，其中該鉸鏈具有與該第一本體構件機械地連接之一第一部分及可樞轉地連接至該第一部分之一第二部分，該第一本體構件包含介於該第一夾持表面與該鉸鏈之該第一部分之間之一第一非夾持表面，且該第一磁鐵係定位於該第一非夾持表面上。
  2. 如請求項1之夾，其中該第二本體構件包含介於該第二夾持表面與該鉸鏈之該第二部分之間之一第二非夾持表面，且該第二磁鐵係定位於該第二非夾持表面上。
  3. 如請求項2之夾，其中該第二本體構件進一步包含從該第二非夾持表面向外突出之一凸緣，該第二夾持表面係定位於該凸緣上，且該第二非夾持表面係定位於該凸緣與該鉸鏈之該第二部分之間。
  4. 如請求項1之夾，其中該第一本體構件進一步包含介於該第一非夾持表面與該第一夾持表面之間之一止擋表面，該止擋表面係經配置以接觸端接該基板之該邊緣區域之一邊緣，使得當該第二本體構件從該打開位置移動至該閉合位置時阻擋該基板之該邊緣延伸至該第一非夾持表面，以將該基板之該邊緣區域定位在該等第一與第二夾持表面之間。
  5. 一種與一基板固定器一起使用以在一電漿處理系統中固定一基板之一邊緣區域之夾，該夾包括：一第一本體構件，該第一本體構件包含一第一夾持表面及一第一磁鐵，該第一本體構件係經配置以與該基板固定器機械地連接；一鉸鏈；及一第二本體構件，該第二本體構件包含一第二夾持表面及一第二磁鐵，該第二本體構件係藉由該鉸鏈機械地連接以相對於該第一本體構件在其中該基板之該邊緣區域係以一接觸關係定位於該等第一與第二夾持表面之間之一閉合位置與其中該基板之該邊緣被釋放之一打開位置之間樞轉移動，且該第二磁鐵係經配置以當該第二本體構件處於該閉合位置時磁性地吸引該第一磁鐵，以施 加限制該基板之該邊緣區域相對於該等第一及第二夾持表面之移動的一力，其中該第一本體構件包含介於該第一夾持表面與該鉸鏈之間之一第一非夾持表面，及介於該第一夾持表面與該第一非夾持表面之間之一止擋表面，該第一磁鐵係定位於該第一非夾持表面上，且該止擋表面係經配置以接觸端接該基板之該邊緣區域之一邊緣使得當該夾與該基板耦合時阻擋該基板之該邊緣延伸至該第一非夾持表面。
  6. 如請求項5之夾，其中該第二本體構件進一步包含一第二非夾持表面及從該第二非夾持表面向外突出之一凸緣，該第二夾持表面係定位於該凸緣上，且該第二磁鐵係定位於該第二非夾持表面上。
  7. 如請求項6之夾，其中該第二本體構件進一步包含橫向截去該凸緣及該第二夾持表面之一凹部，該凹部係經定尺寸及成形以提供用於施加一打開力至該第二本體構件以將該第二本體構件從該閉合位置移動至該打開位置之途徑。
  8. 一種在一處理系統中用於固定一基板之基板固定器，該基板固定器包括：一框架構件，該框架構件具有複數個框架元件及用於設置於該等框架元件周邊內之該基板之一窗；及一夾，該夾包含經配置以與該等框架元件之一者機械地連接之一第一本體構件、一鉸鏈及藉由該鉸鏈與該第 一本體構件樞轉地連接之一第二本體構件，該第一本體構件包含一夾持表面及一第一磁鐵，該第二本體構件包含一第二夾持表面及一第二磁鐵，該第二本體構件可相對於該第一本體構件在其中該基板之一邊緣區域係以一接觸關係定位於該等第一與第二夾持表面之間之一閉合位置與其中該基板之該邊緣區域被釋放之一打開位置之間移動，且該第二磁鐵係經配置以當該第二本體構件處於該閉合位置時磁性地吸引該第一磁鐵，以施加限制該基板之該第一邊緣區域相對於該等第一及第二夾持表面之移動的一力，其中該第一本體構件包含經定尺寸及成形以容納該框架元件之一凹面、延伸穿過該本體構件至該凹面之一螺紋開口及容納於該螺紋開口中之一螺紋構件，該螺紋構件包含一部分，其接觸該框架元件並當朝向該框架元件前進時相對於該框架元件移動該第一本體構件以在該第一本體構件之一部分與該框架元件之一部分之間提供一接觸關係，該接觸關係固定該第一本體構件相對於該框架元件之一位置。
  9. 一種在一處理系統中用於固定一基板之基板固定器，該基板固定器包括：一框架構件，該框架構件具有複數個框架元件及用於設置於該等框架元件周邊內之該基板之一窗；及一夾，該夾包含經配置以與該等框架元件之一者機械地連接之一第一本體構件、一鉸鏈及藉由該鉸鏈與該第 一本體構件樞轉地連接之一第二本體構件，該第一本體構件包含一夾持表面及一第一磁鐵，該第二本體構件包含一第二夾持表面及一第二磁鐵，該第二本體構件可相對於該第一本體構件在其中該基板之一邊緣區域係以一接觸關係定位於該等第一與第二夾持表面之間之一閉合位置與其中該基板之該邊緣區域被釋放之一打開位置之間移動，且該第二磁鐵係經配置以當該第二本體構件處於該閉合位置時磁性地吸引該第一磁鐵，以施加限制該基板之該第一邊緣區域相對於該等第一及第二夾持表面之移動的一力，其中該鉸鏈具有與該第一本體構件機械地連接之一第一部分及可樞轉地連接至該第一部分之一第二部分，該第一本體構件包含介於該第一夾持表面與該鉸鏈之該第一部分之間之一第一非夾持表面，且該第一磁鐵係定位於該第一非夾持表面上。
  10. 如請求項9之基板固定器，其中該第二本體構件包含介於該第二夾持表面與該鉸鏈之該第二部分之間之一第二非夾持表面，且該第二磁鐵係定位於該第二非夾持表面上。
  11. 如請求項10之基板固定器，其中該第二本體構件進一步包含從該第二非夾持表面向外突出之一凸緣，該第二夾持表面係定位於該凸緣上，且該第二非夾持表面係定位於該凸緣與該鉸鏈之該第二部分之間。
  12. 如請求項9之基板固定器，其中該第一本體構件進一步 包含介於該第一非夾持表面與該第一夾持表面之間之一止擋表面，該止擋表面係經配置以接觸端接該基板之該邊緣區域之一邊緣，使得當該第二本體構件從該打開位置移動至該閉合位置時阻擋該基板之該邊緣延伸至該第一非夾持表面，以將該基板之該邊緣區域定位在該等第一與第二夾持表面之間。
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