JP2015518520A - 試料を流体処理するための方法および機器 - Google Patents

Abstract

少なくとも一つの試料を流体処理する機器が提供される。この機器は、流体を保持するように構成されたハウジングと、前記ハウジング内に配置され、少なくとも一つの試料を保持するように構成された試料ホルダと、ハウジング内に、少なくとも一つの試料の各々と隣接して配置された電場シールドプレートとを有する。電場シールドプレートは、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、該輪郭化領域は、少なくとも一つの輪郭化領域と試料表面の対応する部分との間の空間において、電場シールドプレートと試料表面の間の距離を変化させる。

Description

本願は、2004年10月22日に出願された米国特許出願第10／971726号の一部継続出願であり、2003年10月22日に出願された米国仮出願第60／513761号の利益を主張するものである。後者は、即時出願の譲受人によって所有され、この出願の開示全体を参照して取り入れる。

本発明は、概して、試料を流体処理する方法および機器に関し、特に、試料の流体処理の間、流体の流れと電場分布を制御する方法および機器に関する。

多くの処理方法の中で、電析は、半導体ウェハおよびシリコン試料のような、各種構造および表面に対する膜（例えば金属膜）設置用の製造技術として使用されている。そのようなプロセスに使用されるシステムの重要な特徴は、膜厚、組成、および下地の試料のプロファイルに対するプロファイルなどについて、再現性のある特性で、均一な膜を製造することができることである。

多くの因子によって、均一な膜の形成が妨げられ得る。例えば、めっき電流がシステムのアノードからカソードに至る際に発散し、この結果、試料の外端部近傍に、厚いめっき堆積物が生じる。また、処理チャンバ内、特にアノードまたはカソード表面では、電場分布が均一ではない場合がある。カソードにおける不均一な電場分布は、試料表面にわたる拡散境界層の厚さのばらつきにつながり、この結果、膜厚が不均一となる。また、膜が成膜される表面近傍での不十分な電場の混合の結果、空気または気泡が表面に取り込まれる。これは、気泡の近傍におけるさらなる成膜を妨害し、これにより、不均一な成膜が生じる。さらに、試料が処理チャンバ内にしっかりと固定されていない場合、処理中に試料の位置が変化し、試料に流体気密シールが形成されていない場合、試料の流体処理の際に、流体が好ましくない領域にリークしてしまう。

従来のシステムは、これらの1または2以上の限界に直面しており、従って、試料の流体処理の間、流体の流れおよび電場分布を制御し、処理の間、信頼性のある方法で試料を保持するための、新たな改良された方法および機器に対する要望が存在する。

各種態様において、成膜により1または2以上の試料を処理し、試料の1または2以上の表面から材料を除去するシステムならびに部材が提供される。成膜および除去は、流体流の制御、および／または試料の表面での電場の制御により、行われる。試料は、平坦または実質的に平坦であり、薄くまたは極めて薄くできる。好適な試料は、これに限られるものではないが、半導体ウェハ、シリコン試料、相互接続基板、およびプリント回路基盤である。この分野は、時折、流体処理または湿式処理と称され、これには、多くの処理の中で、電析、電気めっき、無電解めっき、化学的エッチング、レジストコーティング、レジストストリッピング、誘電体コーティング、および試料のクリーニングが含まれる。

ある実施例では、試料を流体処理する方法および機器が提供される。システムは、処理モジュールと、1または2以上の流体処理素子のシステムとを有し、試料の流体処理の間、流体流および／または電場分布が制御される。各種実施例では、膜の成膜中、流体を撹拌する部材が使用される。部材は、流体を撹拌するため、不均一振動の動きを使用する。部材は、撹拌パドルであっても良い（例えば、Billerica、MassのNEXXシステム社から入手できるSHEAR PLATE撹拌パドル）。ある実施例では、試料の表面に入射される電場を形成するため、プレートが使用される。

流体流および電場分布を制御することにより、試料表面に改善された膜成膜が可能となる。また、背合わせ配置（back-to-bavk）で複数の試料を保持する、垂直構成および／または試料ホルダを使用することにより、処理能力が改善され、試料の処理システムの設置面積が低減される。これにより、生産性が高まり、コストが削減される。また、モジュラー構造の処理システムの使用により、流体処理および処理能力の仕様に最適化されたシステムレイアウトが可能となる。

ある態様では、試料を流体処理する機器の実施例が提供される。機器は、流体を収容可能なハウジングと、該ハウジング内に配置され、試料を保持するように適合された試料ホルダとを有する。また、機器は、試料ホルダに隣接してハウジング内に配置され、試料の表面と実質的に平行に移動するように適合された部材を有し、これは、不均一振動の動きで流体を撹拌する。ある実施例では、不均一振動の動きは、不均一振動の動きの各ストロークの後に変化する反転位置を有する。不均一振動の動きは、一次振動ストロークと、少なくとも一つの二次振動ストロークと含む。一次振動ストロークの長さは、部材に定められた離間開口の分離間隔と実質的に等しく、二次振動ストロークは、部材の不均一振動の動きの反転位置を変化させる。

ある実施例では、部材は、複数の離間された開口を定める。ある実施例では、部材は、複数の離間されたブレードを有する。複数の離間されたブレードのプロファイルには、カップ状、または傾斜プロファイルが含まれる。ある実施例では、部材は、単一の組立体に、スペーサ特徴物によって接続された、2つのパドルプレートを有し、試料ホルダは、この部材内に挿入される。ある実施例では、機器は、部材を移動させるリニアモータ組立体を有する。

ある実施例では、機器は、この部材に隣接して配置されたプレートを有し、これは、試料の表面に入射する電場を形成する。プレートの本体は、複数の孔（例えば実質的に放射状パターンを有する）を定め、これらの孔の直径は、プレートの表面で変化する。各種実施例では、部材は、試料の表面に非周期的な流体境界層を形成する。ある実施例では、部材は、例えば約10μm未満まで、試料の表面での流体境界層の厚さを低下させる。部材は、試料の表面から約2mm未満の位置に配置されても良い。

別の態様では、試料を流体処理する方法の実施例が提供される。この方法は、流体を収容することができるハウジング内に、試料ホルダを配置するステップを有する。試料ホルダは、試料を保持する。また、この方法は、試料ホルダに隣接してハウジング内に、部材を配置するステップを有し、この部材は、不均一振動の動きで、試料の表面に実質的に平行に動かされ、流体が撹拌される。各種実施例では、この方法は、不均一振動の動きを介して、試料の表面における部材の電場像および／または流体流像を最小化するステップを有する。ある実施例では、この方法は、取り込まれた気泡を試料の表面から流体中に除去するステップを有する。各種実施例では、この方法は、金属もしくはプラスチックを、試料の表面に成膜しまたは溶解させるステップを有する。

さらに別の態様では、試料の表面で電場を変化させる機器の実施例が提供される。この機器は、流体を収容可能なハウジングと、ハウジング内に配置され、試料を保持するように適合された試料ホルダと、ハウジング内に配置され、試料から離間されたプレートと、を有する。プレートは、該プレートを通過し試料の表面に至る電場の特性を変化させる孔サイズ分布を有する複数の孔を定める。ある実施例では、孔サイズ分布は、孔サイズの連続的な傾斜を含む（例えば実質的に放射状パターン）。ある実施例では、試料の表面に隣接する電場は、均一である。電場の特性には、振幅（強度）が含まれる。ある実施例では、プレートは、非導電性材料を有し、この材料は、電場がプレートを通過し試料の表面に至る際に、電場の一部を遮蔽する役割を有する。

また、各種実施例では、機器は、不均一振動の動きにより、試料の表面に対して実質的に平行に動き、流体を撹拌するように適合された部材を有する。不均一振動の動きには、不均一振動の動きの各ストローク後に変化する、反転位置が含まれる。ある実施例では、不均一振動の動きには、一次振動ストロークと、少なくとも一つの二次振動ストロークとが含まれる。一次振動ストロークの長さは、部材によって定められた開口の分離間隔と実質的に等しく、二次振動ストロークは、部材の不均一振動の動きの反転位置を変化させる。ある実施例では、部材は、複数の離間された開口を定める。ある実施例では、部材は、複数の離間されたブレードを有する。

別の態様では、試料の表面で電場を変化させる方法が提供される。この方法は、流体を収容することができるハウジング内に試料ホルダを配置するステップと、ハウジング内に、試料ホルダから離間してプレートを配置するステップと、を有する。試料ホルダは、試料を保持し、プレートは、孔サイズ分布を有する複数の孔を定める。また、この方法は、プレートを貫通する電場を与え、試料の表面に入射される電場の特性を変化させるステップを有する。

各種実施例では、この方法は、不均一振動の動きを介して、試料の表面の部材の電場像および／または流体流像を最小限に抑制するステップを有する。ある実施例では、この方法は、試料の表面から流体に取り込まれた気泡を除去するステップを有する。各種実施例では、この方法は、試料の表面に、金属もしくはプラスチックを設置または溶解するステップを有する。ある実施例では、この方法は、部材の不均一振動の動きを介して、試料の表面に、非周期的な流体境界層を形成するステップを有する。ある実施例では、この方法は、部材の不均一振動の動きを介して、試料の表面の流体境界層の厚さを低減するステップを有する。

別の態様では、試料を流体処理する機器が提供される。この機器は、流体を収容できるハウジングと、ハウジング内に配置され、試料を保持するように構成された試料ホルダと、複数の離間された開口を定める部材とを有する。部材は、ハウジング内に、試料ホルダと隣接するように配置され、試料表面に対して実質的に平行に動くように適合され、これにより離間された複数の開口が流体を撹拌する。ある実施例では、複数の離間された開口の不均一振動の動きによって、流体が撹拌される。不均一振動の動きには、不均一振動の動きの各ストローク後に変化する反転位置が含まれる。ある実施例では、不均一振動の動きは、一次振動ストロークと、少なくとも一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、部材に定められた離間された開口の分離間隔と実質的に等しく、二次振動ストロークは、部材の不均一振動の動きの反転位置を変化させる。ある実施例では、リニアモータ組立体によって、部材が動かされる。

また、ある実施例では、機器は、部材に隣接して配置されたプレートを有し、このプレートは、試料の表面に入射される電場を定める。プレートの本体は、複数の孔を定め、孔の直径は、プレートの表面で変化する。複数の孔は、実質的に放射状パターンで変化する。部材は、試料の表面に、非周期的な流体境界層を形成する。ある実施例では、部材は、試料の表面で、流体境界層の厚さを、例えば約10μm未満にまで低減させる。ある実施例では、部材は、試料表面から約2mm未満で配置される。

さらに別の態様では、試料を流体処理する方法が提供される。この方法は、流体を収容できるハウジング内に、試料ホルダを配置するステップと、前記ハウジング内に試料ホルダと隣接して部材を配置するステップとを有する。試料ホルダは、試料を保持し、部材は、複数の離間された開口を定める。また、この方法は、複数の離間された開口を用いて、部材を試料表面に対して実質的に平行に動かすことにより、流体を撹拌するステップを有する。

各種実施例では、この方法は、不均一振動の動きを介して、試料表面の部材の電場像および／または流体流像を最小限に抑制するステップを有する。ある実施例では、この方法は、試料表面から、流体に取り込まれた気泡を除去するステップを有する。各種実施例では、この方法は、試料表面に金属もしくはプラスチックを成膜または溶解するステップを有する。

別の態様では、試料を流体処理する機器が提供される。この機器は、流体を収容できるハウジング内に試料を保持する手段と、試料表面と実質的に平行な不均一振動の動きにより、流体を撹拌する手段とを有する。

さらに別の態様では、試料の表面で電場を変化させる機器が提供される。この方法は、流体を収容できるハウジング内に試料を保持する手段と、試料表面に入射される電場を変化させる孔サイズ分布を有する複数の孔を定める手段とを有する。

さらに別の態様では、試料を流体処理する機器の実施例が提供される。この機器は、流体を収容できるハウジング内に試料を保持する手段と、試料表面と実質的に平行な動きにより流体を撹拌する、複数の離間された開口を定める手段とを有する。

実施例の他の態様および利点は、以下の図面、詳細な説明、および特許請求の範囲の記載明らかである。これらの全ては、本発明の原理を説明するため、一例としてのみ示されたものである。

上記実施例の利点は、別の利点とともに、添付図面を参照した以下の記載を参照することにより、より良く理解することができる。図において、通常、同様の参照符号は、異なる図において、同じ部品を表す。図面には、必ずしもスケールは示されておらず、通常、本発明の原理を示すため、むしろ強調して示されている。

試料の製造システムの一例のブロック図である。 本発明による試料ホルダの一実施例の斜視図である。 本発明による複数の試料を保持する試料ホルダの一例の断面を示した図である。 本発明による試料ホルダの一例の断面を示した図である。 本発明による試料ホルダの別の一例の分解図である。 図5の試料ホルダの別の分解図の例である。 本発明による複数の変形特徴部を有する部材の一例の一部の平面図である。 本発明による試料を保持する機器の部材および変形特徴部の動きと動作を示した概略図である。 本発明による試料を保持する機器の部材および変形特徴部の動きと動作を示した概略図である。 本発明による試料を保持する機器の部材および変形特徴部の動きと動作を示した概略図である。 本発明による複数の試料表面を処理するための貫通孔を有する試料ホルダの別の一例の斜視図である。 本発明による試料を処理する機器の一例の分解図である。 本発明による試料を処理する機器の別の実施例の断面図である。 本発明による試料を流体処理する間の、流体を撹拌する部材の一実施例の斜視図である。 本発明による試料を流体処理する間の、流体を撹拌する部材の別の実施例の断面図である。 本発明による試料を流体処理する間の、流体を各案する部材の別の実施例の断面図である。 本発明による振動の動きの間の、試料表面に隣接する流体を撹拌する部材の一部の配置を概略的に示した図である。 本発明による流体を撹拌するための、試料表面に隣接した部材の一部の振動の動きを概略的に示した図である。 本発明による試料の流体処理の間の、流体を撹拌する不均一振動のプロファイルの一例を示した図である。 本発明による試料の流体処理の間の、流体を撹拌する不均一振動プロファイルの別の例を示した図である。 本発明による境界層の厚さと流体撹拌速度との間の関係を示した図である。 本発明による試料の処理の間の、電場を変化させるプレートの一実施例の平面図である。 本発明の態様による試料の処理の間の、電場を変化させるプレートの一実施例の平面図である。 本発明の態様による試料の処理の間の、電場を変化させるプレートの一実施例の平面図である。 本発明の態様による試料の処理の間の、電場および／または流体の流れを制御するプレートの外観の一実施例を示した図である。 本発明の態様による試料の処理の間の、電場および／または流体の流れを制御するプレートの外観の一実施例を示した図である。 本発明の態様による試料の処理の間の、電場および／または流体の流れを制御するプレートの外観の一実施例を示した図である。 本発明の態様による試料の処理の間の、電場および／または流体の流れを制御するプレートの外観の一実施例を示した図である。 本発明の態様による試料の処理の間の、電場および／または流体の流れを制御するプレートの外観の一実施例を示した図である。 本発明の態様による試料の処理の間の、電場および／または流体の流れを制御するプレートの外観の一実施例を示した図である。 本発明の態様による試料の処理の間の、電場および／または流体の流れを制御するプレートの外観の一実施例を示した図である。 本発明の態様による試料の処理の間の、電場および／または流体の流れを制御するプレートの一部の断面図である。 本発明による試料の処理の間の、電場を変化させるプレートの一実施例の平面図である。 図21Aに示したローディングステーションの側面図である。 輪郭化された流体撹拌部材の斜視図である。 輪郭化された流体撹拌部材の斜視図である。 輪郭化された流体撹拌部材の正面図である。 輪郭化された流体撹拌部材の断面図である。 輪郭化された流体撹拌部材の断面図である。 輪郭化された流体撹拌部材の断面図である。 輪郭化された流体撹拌部材の断面図である。 輪郭化された流体撹拌部材の断面図である。 接触リングシール、試料および試料ホルダの近傍の、輪郭化された流体撹拌部材の輪郭化された領域の断面図である。 輪郭化されたマイクロホールシールドプレートの輪郭化された領域およびアノードの断面図である。 輪郭化されたマイクロホールシールドプレートの輪郭化された領域、アノード、接触リングシールの近傍の輪郭化されたシェアプレートの輪郭化された領域、試料、および試料ホルダの断面図である。 輪郭化されたマイクロホールシールドプレートの断面図である。 輪郭化されたマイクロホールシールドプレートの輪郭化された領域の断面図である。

図1には、試料の製造システム10の一例を示す。製造システム10は、本発明の各種特徴物に利用できる。製造システム10は、試料を試料ホルダに供給するローディングステーション14を有する。また、製造システム10は、1または2以上のモジュール22を有し、これは、例えば試料を処理する処理モジュールである。ローディングステーション14および1または2以上のモジュール22は、単一のフレームワークに取り付けられ、または隣接する複数のフレームワークに取り付けられる。フレームワークは、輸送システム26を有しても良く、これは、試料ホルダ18をローディングステーション14から第1のモジュールに動かし、あるいはモジュール間に移動させる。製造システムの一例は、マサチューセッツ州BillericaのNEXXシステムズ社から利用できるStratus Systemである。

試料（例えば後続の図に示されている）は、平坦であっても、実質的に平坦であっても、薄くても、および／または極めて薄くても良い。各種実施例では、試料は、円形であり、または実質的に円形である。他の実施例では、試料は、非円形である。例えば、試料は、矩形、正方形、楕円、または三角形であっても良く、あるいは別の適当な形状構成を有しても良い。各種実施例では、試料は、例えば、半導体ウェハ、シリコン試料、相互接続表面、プリント回路基盤、または処理に適した他の試料である。ローディングステーション14は、カリフォルニア州IrvineのNewport Automation、またはマサチューセッツ州ChelmsfordのBrooks Automationから利用できる自動ウェハハンドリングフロントエンドのような、自動ローディングステーションであっても良い。

本発明において、試料ホルダ18は、単一の試料、または複数の試料を保持するために使用される。試料ホルダ18は、2または3以上の試料を背合わせ（back-to-back）配置で利用できる。また、試料ホルダ18は、その中心を貫通する孔を有し、単一の試料の複数の表面を処理することができる。これらの実施例は、以下、より詳しく説明される。

本発明において、1または2以上のモジュール22の各々は、クリーニング、洗浄、乾燥、前処理、めっき、バッファ処理／保持、エッチング、電析、電気めっき、電気エッチング、電気溶解、無電解成膜、無電解溶解、フォトレジスト成膜、フォトレジストストリップ、化学エッチング処理、シード層エッチング、ならびに流体流および／または電場制御を必要とする同様の処理に使用される。各種実施例では、試料は、試料ホルダ18によって保持された状態で、処理が実施される。1または2以上のモジュール22の各々および／または試料ホルダ18を用いて、試料表面に各膜が設置され、膜には、これに限られるものではないが、金属、プラスチック、および高分子膜が含まれる。適当な金属は、これに限られるものではないが、銅、金、鉛、スズ、ニッケルおよび鉄を含む。また、これらの金属（例えば、鉛／スズ、およびニッケル／鉄）の合金、化合物およびはんだが試料表面に設置されても良い。

各種実施例では、成膜された膜は、約1μmから約150μmの間の厚さを有しても良い。本発明の特徴を利用すると、膜は高い純度を有し、その厚さは、試料の表面にわたって均一となる。膜は、（i）平坦で連続的な均一表面に、（ii）マイクロスケールの凹凸形態を有する平坦で連続的な表面に、および／または（iii）凹凸形態および／またはフォトレジストパターンを有する平坦な表面に、均一な電気的特性を有する。

各種実施例では、製造システム10は、1から30の間のモジュールを有するが、用途に応じて、追加のモジュールを使用しても良い。1または2以上のモジュール22の各種新しい特徴は、以降に詳しく示されている。1または2以上のモジュール22の各々は、ロバストなモジューラー構造を有し、これは、製造システム10から除去することができる。従って、製造システム10は、特定の用途のため、カスタマイズが可能である。例えば、モジュールおよび試料ホルダは、異なる寸法の試料を処理するように構成され、例えば、150、200、250、または300mmのウェハを処理することができ、カスタマイズの間に失われる製造時間が最小限に抑制される。

また、製造システムのレイアウト、例えば、1または2以上の措置モジュールの配置またはシーケンスは、特定の分野の処理、または一連の処理に最適化され、これにより、処理量が上昇する。例えばStratus Systemによって利用可能な垂直ライン構造を、ジュアルウェハ処理システムと組み合わせても良い。成膜モジュールは、約20cmの幅を有し、モジュールの数は、ローディングステーションの速度と整合するように調整される。速度の一例は、約40試料／時間である。

また、処理システムのレイアウトは、ワークピースを垂直配置に配向する。長い成膜時間を有する処理または一連の処理の場合、垂直配置では、有意に多くの数の試料を同時に処理することが可能となる。例えば、約10分を超える処理時間の場合、20を超える試料を同時に処理することができる。また、試料表面で相当の体積のガスまたは気体が生じるプロセス、例えばフォトレジストの電気泳動成膜において、垂直配置では、試料表面からの気泡または空気の除去が容易となる。

製造システム10自身は、手動または自動である。製造システム10は、ローディングステーション14および／または輸送システム26、ならびに1もしくは2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。自動化システムのある実施例では、新たにロードされた試料がローディングステーション14から、最も遠い位置にあるモジュールに搬送され、その後、後続の処理によって、処理された試料がローディングステーション14に戻される。

図2には、試料30を保持する試料ホルダ18の一例を示す。この実施例では、試料ホルダ18は、ハンドル34を有し、これを用いて、試料ホルダ18は昇降されおよび／または搬送される。図1に示すように、ハンドルは、輸送機構26に結合することができる。また、試料ホルダ18は、本体38および試料30と接するリング42を有する。各種実施例では、試料ホルダ18の本体38は、高密度ポリエチレン（HDPE）、またはポリビニリデンフルオライド（PVDF）のような、プラスチックで形成される。また、本体38は、少なくとも一つの端部44に形成されたガイドストリップ（図5および図6参照）を有する。ガイドストリップを使用して、モジュール22の一つにおいて、試料ホルダ18が配列される。

リング42は、試料30を試料ホルダの本体38に対して押し付け、維持し、および／または保持する。試料30とリング42の間の接触は、例えば、試料30の外周の2mm未満の位置で接触させることにより、試料30の外周で生じる。各種実施例では、リング42は、エラストマーに覆われた可撓性部材を有する。エラストマーの部分は、試料30との接触に使用され、ある実施例では、試料30とのシールを形成する。

各種実施例では、リング42は、円形、実質的に円形、または非円形の形状（例えば矩形、正方形、楕円、三角形、または他の適当な構造）を有する。ある実施例では、リング42は、試料30に対して低いプロファイルを有する。例えば、ある詳細な実施例では、リング42は、約1mm未満だけ、試料30の露出表面の面から突出する。各種実施例では、リング42は、接触リングまたはシールリングである。ある実施例では、リング42は、Keiglerの米国特許第6540899号に記載されたシーリングリング組立体であり、この開示は、本願の参照として取り入れられる。

図3には、複数の試料30の保持に使用され得る試料ホルダ18’の一実施の断面を示す。試料ホルダ18’の本体38は、第1の平面に第1の表面43を有し、第2の平面（例えば前面および背面）に第2の表面45を有する。各表面は、リング42と相関し、リング42は、それぞれの試料30を保持し、例えば、試料ホルダ18’のそれぞれの表面43、45に対して、それぞれの試料30を保持する。例えば、第1のリングは、第1の平面において、試料ホルダの第1の表面上に第1の試料を保持し、第2のリングは、第2の平面において、試料ホルダの第2の表面上に第2の試料を保持する。

図3に示された実施例では、第1および第2の平面は、相互に平行であり離間されている。各種実施例では、第1および第2の平面は、ある角度を形成する。ある実施例では、第1および第2の平面は、直交する。他の実施例では、第1および第2の平面は、鋭角または鈍角を形成する。本発明は、2つの平面のみを有する試料ホルダに限定されないことが理解される。単一平面または3以上の平面を用いた実施例も使用可能である。ここでは、2つの平面を使用することが、複数の試料を保持する機器の一実施例として示されている。

ある実施例では、試料は、背合わせ（back-to-back）配置で保持され、詳細な実施例では、試料は、背合わせ配置で相互に中心化される。ある実施例では、試料は、試料ホルダの異なる表面に保持され、相互にずらして配置される。別の実施例では、複数の試料が、例えば並列（side-by-side）配置で、試料ホルダの単一の表面に保持される。ある実施例では、複数の試料が試料ホルダの一つの表面に保持され、少なくとも一つの追加の試料は、試料ホルダの第2の表面に保持される。

図4には、試料ホルダ18”の別の実施例の断面を示す。図には、試料ホルダ18”に試料30を保持するシステムの一例が示されている。リング42’は、試料ホルダ18”の本体38’に向かって試料30を保持する。試料30は、接触点46で本体38’に接触する。本体38’は、凹部50を定め、試料30は、本体38’の一部のみで接触する。

一実施例では、試料ホルダ18”の本体38’は、溝54を定め、この溝は、少なくとも部材58、バッキング部材62、および空気袋66を保持する。部材58は、可撓性であり、可撓性プレートとも称される。部材58は、円形状、実質的に円形状、または非円形状（例えば矩形、正方形、楕円、三角形、または別の提供な形状構成）を有する。ある実施例では、部材58は、リングまたはプレートであり、ある詳細な実施例では、実質的に平坦なリング形状を有する。各種実施例では、部材58は、ステンレス鋼またはチタンのような、バネ状部材から形成される。部材58は、少なくとも一つの保持特徴物（例えば図5および6に示されている）を有し、これは、リングの少なくとも一つの結合構造、例えばリング42の結合特徴物42と結合される。各種実施例では、リング42’および部材58は、試料ホルダ18”に、取り外し可能に取り付けられる。

バッキング部材62は、プレートまたはプッシュプレートであり、少なくとも一つのプッシュピン74を有しても良い。各種実施例では、バッキング部材62は、円形状、実質的に円形状、または非円形状の形状を有する。各種実施例では、バッキング部材62は、リングまたはプレートである。バッキング部材62は、金属、プラスチック、または高分子材料で形成される。空気袋66は、該空気袋66を膨らますため、空気のような流体が充填され得るキャビティ78を定める。膨脹後に、空気袋66は、バッキング部材62に対して押し付けられ、少なくとも一つのプッシュピン74は、部材58と接触するようになり、これにより、部材が曲げられる。空気袋66は、円形、実質的に円形、または非円形の形状を有し、各種実施例では、リングまたはプレートである。各種実施例では、空気袋66は、フルオロエラストマー、ウレタン、またはマイラー材料で形成される。

図5および図6には、試料30を保持する試料ホルダ18’’’の別の実施例の分解図を示す。図5には、第1の方向からの図が示されており、図6には、第2の方向からの図が示されている。試料ホルダ18’’’のこの実施例は、リング42’、溝54、バッキング部材62、および空気袋66を有する。また、試料ホルダ18’’’は、ハンドル34’および部材58’を有する。

図5および図6に示されている試料ホルダ18’’’は、ガイドストリップ82を有する本体38’’’を有する。ある実施例では、本体38’’’を定める凹部50は、試料30に対する支持を提供するための、複数の接触点46を有する。示された実施例では、本体38’’’は、少なくとも一つのポート86を有し、このポートは、本体38’’’のダクト（図示されていない）を介して、空気袋66に流体を提供し、および／またはリング42’の底面に真空を提供する。また各種実施例では、本体38’’’は、試料30に電流を流す少なくとも一つの電気的接触90を有する。バッキング部材62は、本体38’’’に係合可能なスタッド92に接続される。スタッド92によって、部材58’にバッキング部材62を接触させる力が提供される。

図6に示されているリング42’は、少なくとも一つの結合特徴物70を有し、ある実施例では、これは、1または2以上のスタッドとして形成される。シール溝94は、リング42’の外周を拘束する。シール溝94は、リング42’のエラストマー領域であっても良く、これは、シールボス98と結合され、試料ホルダ18’’’の周囲を拘束する。ある実施例では、この結合は、流体侵入のバリアを形成し、例えば、リング42’と試料ホルダ18’’’の間に、流体密封シールが形成される。

また各種実施例では、リング42’は、試料30とともに流体に対するバリアを形成する、内側シール表面102を有する。同様に、内側シール表面102は、試料30と電気的な接続を形成する。例えば、内側シール表面102は、試料30と接触する湾曲指部を有する。湾曲指部は、電気的接触を形成する露出終端を有する。最大75Ａまでの電流を、試料表面に伝達する電流経路により、複数の試料に対して、独立した電流制御が可能になる。

各種実施例では、内側シール表面102は、エラストマー領域を有し、この領域は、十分な力の下で湾曲し、流体の侵入に対するバリアが形成される。

ある実施例では、部材58’は、少なくとも一つの保持特徴物110、および少なくとも一つの変形特徴物114を定める。部材58’は、少なくとも一つのタブ区画118を有する。部材58’の特徴物は、例えばレーザ切断により、部材58’に切断される。少なくとも一つの保持特徴物110は、リング42’の少なくとも一つの結合特徴物70と係合される。各種実施例では、少なくとも一つの保持特徴物110は、部材58’内のキーホールスロットまたは捕獲スロットである。ある実施例では、少なくとも一つの変形特徴物114は、ラムヘッドの形状を有する。

ある実施例では、部材58’は、複数の変形特徴物114を定める。複数の変形特徴物114は、協働して、部材58’の主本体122の周囲に効率的な長い経路を提供し、部材58’の実質的な変形が可能となる。ある実施例では、複数の変形特徴物114により、部材が変形した際に、実質的に均一な力が、対象、例えば試料30の周囲に提供される。力は、部材58’の平面に対して実質的に垂直に提供される。力が印加された際に、リング42’は、対象を保持することができる。この実施例または他の実施例において、変形特徴物114は、部材58’の周囲に形成され、例えば、内側周囲、外側周囲、または内側と外側の両方の周囲に形成される。

ある実施例では、溝54は、例えば本体38’’’に定められたリング状キャビティであり、少なくとも一つの歯形特徴物126を有し、この特徴物は、部材58’の少なくとも一つのタブ区画118と結合する。複数のタブ区画118が主本体122から遠ざかるように変形すると、タブ区画118の間に、試料30の平面に対して垂直な力が生じる。

図5および図6を参照すると、リング42’および部材58’は、試料ホルダ18’’’に取り外し可能に取り付けられる。ある実施例では、リング42’の1または2以上の結合特徴物70は、部材58’の1または2以上の保持特徴物110（例えば挿入または取り付け）によって、結合される。例えば、キーホールスロットを使用する実施例では、リング42’は、結合特徴物70が保持特徴物110の狭小端部に対して停止するまで、数度回転する。これにより、結合特徴物70の肩部は、部材58’の後方に配置される。次に、空気袋66が部分的にまたは完全に収縮する。変形特徴物114によって生じた曲げの力により、部材58’が変形し、1または2以上の結合特徴物70に対して引っ張られる。この実施例では、これにより、試料ホルダ18’’’に向かって、リング42’が引きつけられる。

ある実施例では、部材を変形させることにより、少なくとも一つの結合特徴物に力が提供され、リングが試料ととともに流体の侵入に対するバリアを形成する。例えば、力は、部材58’が、リング42’の少なくとも一つの結合特徴物70に引き寄せられることにより生じ、これにより、これが試料30に対して押し付けられ、流体の侵入に対するバリアが形成される。少なくとも一つの変形特徴物114は、部材58’の平面に実質的に垂直な力を提供するように適合され、バリアが形成される。変形特徴物114は、部材58’の周囲に配置され、周囲（例えば内側周囲、外側周囲、または図5および図6に示すような、内側と外側の両方）から、少なくとも実質的に均一な力が提供される。部材58’を変形する力は、リング42’の周囲の直線11cm当たり、約1kgである。

試料ホルダから第1の試料を除去するため、または第1および第2の試料を交換するため、部材58’とリング42’の間の力は、空気袋66を膨脹させることにより除去され、バッキング部材62は、（プッシュピン74とともに、またはプッシュピン74なしで）部材58’と接するようになり、これが変形する。結合特徴物70を結合させる力は緩和され、これらは、保持特徴物110から分離される。ある実施例では、結合特徴物70を結合させる力が緩和されると、リング42’は、回転し、試料ホルダ18’’’から遠ざかるように移動する。第1の試料は、リング42’から取り外され、必要な場合、リング42’に新たな試料が配置される。

ある実施例では、流体シールは、十分な力で試料を保持し、予想外の事象により、処理ステムへの全ての力が喪失した際にも、流体の侵入が防止される。ある実施例では、流体侵入に対するバリアは、試料がロード処理された後に、および／または試料が処理される前に、評価され、試料が適正にロードされていることが確認される。例えば、少量の、例えば約−0.05atmの真空が、試料ホルダ18’’’のキャビティに印加される。真空は、例えば、凹部50に印加される。次に、真空の経路が閉止され、真空のリーク速度が測定される。試料ホルダ18’’’の真空が、所定の期間にわたって所定の量を超えるほど変化していない場合、バリアの完全性が確証される（例えば約5秒未満で、約10％）。真空がより速い速度で変化している場合、リング42’は、適正に取り付けられていない可能性があり、試料がアンロードされ、リロードされる。

図7には、保持特徴物110、変形特徴物114、およびタブ区画118を有する部材58’の一部分128の詳細図を示す。図に示すように、部材58’は、それぞれ、該部材58’の内側周囲および外側周囲に延在する、線130、134を定める。線130、134は、少なくとも実質的に、主本体122を貫通して切断される。ある詳細な実施例では、線130、134は、主本体122を貫通して切断される。線は、周囲に沿って連続的に延在しない。その代わり、線130、134は、一連の別個の線である。例えば、線130aは、第1の保持特徴物114aから、隣接する変形特徴物114bまで延在する。線130aは、それぞれ、変形特徴物114a、114ｂに定められた2つの涙状領域138a、138bで終端する。示された実施例では、変形特徴物114、114a、または114ｂは、Ω形状の線142を有する。ある実施例では、2つの隣接する涙状の領域およびΩ状線は、組み合わされて個々の変形特徴物を形成する。変形特徴物は、ラムヘッド形状を有する。

ある実施例では、一連の別個の線を用いて、部材の周囲に実質的に長い経路が提供され、これに沿って、部材は、変形される。また、一連の別個の線を用いて、周囲から、少なくとも実質的に均一な力が進展する。

各種実施例では、タブ区画118は、ノッチ146を有する。ある実施例では、ノッチ146は、試料ホルダの溝54内の対応する留め部と整合される。ノッチ146は、部材58’が回転することを抑制する。部材58’は、外側タブ区画148を有し、これを用いて、部材58’が試料ホルダに保持される。

部材58または58’の移動ならびに変形特徴物114の動作は、概略的に示されている。理論に拘束されるものではなく、一例のため、図8A乃至8Cには、概略的な例を示す。

図8Aには、緩和状態における部材58または58’が示されている。プレート150およびバネ154は、部材58または58’を示している。変形特徴物114は、バネ154のように作動し、力を印加する。アンカー点138は、試料ホルダの拘束特徴物を示す。例えば、アンカー点138は、試料ホルダの溝54に形成された歯形特徴物126である。アンカー点138は、部材58または58’のタブ区画118を拘束する。

図8Bには、結合特徴物70（図8Bおよび8Cではスタッドとして示されている）を有するリング42または42’の一部を示す。プレート150（すなわち部材58または58’）に力162が印加されると、部材58または58’が過剰膨脹状態に変形する。過剰膨脹の際に、リング42または42’と部材58または58’の間で結合が生じる（例えばある実施例では、保持特徴物が結合特徴物を引きつける）。詳細な実施例では、結合は、結合特徴物70と保持特徴物110の間で生じる。ある実施例では、バッキング部材62により、力162が印加される。バネ154（すなわち変形特徴物114）により、力162と実質的に反対の方向に、力166が生じる。

図8Cには、部材58または58’により、結合特徴物70に、保持特徴物110を介して、力166が印加されている状態の機器が示されている。バネ154により、部材58または58’の平面と実質的に垂直な力166が生じる。ある実施例では、力166によって、部材58または58’は、結合特徴物70に引き寄せられ、これにより、リング42または42’は、試料30と接触する。この接触は、試料30とリング42または42’の間に、流体の侵入に対するバリアを形成する。

図9には、試料ホルダ170の別の実施例を示す。試料ホルダ170は、試料を保持するリング42を有する。試料ホルダ170の本体174は、第1の表面182から第2の表面186まで貫通された孔178を定める。孔178の直径は、リング42の直径よりも小さい。各種実施例では、試料ホルダ18’’’は、前述のような特徴を有し、これに限られるものではないが、部材58または58’、バッキング部材62、および空気袋66を有する。試料30の下側および孔178の端部は、シールを形成し、これらの部材は、流体処理に使用される流体から分離される。

図10には、試料を処理（例えば流体処理）する機器の一例を示す。機器は、ハウジング200を有するモジュール22を有する。ある実施例では、モジュール22は、流体を収容し、例えばハウジング200は、流体が配置されるキャビティを定める。また図10に示されているように、機器は、試料ホルダ18、部材204、プレート208、およびアノード212を有する実施例を有する。ある実施例では、1または2以上のこれらの素子は、使用されずまたは存在しない。変更例は、以降に詳しく説明される。各種実施例において、部材204、プレート208および／またはアノード212は、モジュール20内および／またはハウジング200内に配置される。モジュラーデザインのため、これらの素子は、ハウジング200内に、取り外し可能にまたは固定的に配置される。

図10において、試料ホルダ18は、ハウジング200から取り外されている。試料ホルダ18は、モジュール22またはハウジング200と一体化されている必要はない。ある詳細な実施例では、試料ホルダ18は、ハウジング200から取り外される。試料ホルダ18は、2または3以上のモジュール22の間を移動可能であっても良い。ハウジング200は、2つの対向する側の内側表面に定められた溝を有する。試料ホルダ18、または試料ホルダ18’’’のガイドストリップ82の端部44は、溝に挿入されても良い。

電析または電気エッチング用途のハウジング200の一例は、約180mm未満の全長であっても良い。プレート208またはアノード212が不要な用途では、全長は、約75mmであっても良い。ハウジング200の幅は、約300mmと約500mmの間であっても良い。ある実施例では、200mmの試料のため、モジュール寸法は、約180mm×400mmであるが、寸法は、用途および／または試料サイズに応じて変化する。

各種実施例では、部材204は、パドル組立体または流体撹拌パドルである。ある詳細な実施例では、部材204は、シェアプレート撹拌パドルである。部材204は、試料ホルダ18に保持された試料の表面に対して、実質的に平行に移動することができる。部材204は、不均一振動の動きで移動して、流体を撹拌しても良い。各種実施例では、部材204の振動周波数は、約0Hzと約20Hzの間であるが、周波数は、用途に応じてより高くしても良い。ある実施例では、部材204の振動周波数は、約4Hzと約10Hzの間である。ある詳細な実施例では、振動周波数は、約6Hzである。

ある実施例では、部材204は、1または2以上のモータ216によって動かされる。部材204は、接続ロッド220を使用して、モータ216に接続される。ある詳細な実施例では、モータ216は、リニア駆動モータまたはリニアモータ組立体である。好適なリニアモータは、ウィスコンシン州DelavanのLinMot社から利用可能なリニアドライブモータを含む。各種実施例では、モータ216は、ハウジング200に、固定的にまたは取り外し可能に取り付けられる。モータ216は、ハウジング200の中央面に配置される。ある詳細な実施例では、部材204の重量、および部材204の往復運動の間に生じる慣性力は、機械的ベアリングの代わりに、モータスライダとモータ巻線の間の磁場力を介して、リニアモータによって支持されつ。1または2以上のモータ216は、コンピュータ制御されても良い。

各種実施例では、プレート208は、シールドプレートまたはシールド組立体である。プレート208を用いて、ホルダ18に保持された試料の表面に入射される電場が形成される。プレート208’は、非導電性材料から形成される。好適な材料は、これに限られるものではないが、HDPEおよびPVDFを含む。各種実施例では、プレート208は、円形、実質的に円形、または非円形の形状（例えば矩形、正方形、楕円、三角形、または別の適当な形状構成）を有する。プレート208の特徴は、比較的容易に、これを除去し、取り替えるできることである。これにより、単一のモジュールで、最小の製造時間のロスで、異なるサイズの試料を処理することが可能となる。

ある実施例では、アノード212は、ハウジング200の外側壁を形成する。ある実施例では、アノード212は、アノード組立体の部材であり、これは、ハウジング200の外側壁を形成する。各種実施例では、ハウジング200は、外側壁を有し、アノード212またはアノード組立体は、この壁に取り外し可能に取り付けられ、または壁から離して取り付けられる。

各種実施例では、アノード212は、銅のディスクを有する。ある実施例では、アノード212の露出表面積は、約300cm²である。ある実施例では、アノード212は、電析の間、または銅もしくははんだ成膜のような別の流体処理の間、消費される。

アノード212の一つの特徴は、製造時間のロスを最小限に抑制した僅かの労力で、これを除去でき、取り替えることができることである。

アノード212を用いた実施例では、試料表面は、カソードとして機能する。ある実施例では、システムの極性が反転されることが好ましいことに留意する必要がある。すなわち、試料表面は、モジュール22に配置されたカソードに対して、アノードとなるように制御される。そのような実施例では、アノード212は、カソードと置換される。

図11には、試料を処理する機器の別の実施例の断面を示す。この実施例は、例えば、2つの試料の同時処理に使用され得る。ハウジング200’は、側壁224および端部壁226を有し、部材202、部材204a、204b、プレート208、およびアノード212の相対位置が示されている。これらの素子または距離には、スケールは示されていない。部材204aおよび204bは、2つの別個の構造のように示されているが、これらが、単一の組立体であっても良い。

流体処理用のハウジング200’の実施例では、流体は、ハウジング200’の底部壁の少なくとも一つのポート228を介して、ハウジング200’に入る。ポート228は、ある実施例では、ハウジング200’の底部壁230の中央部分に配置される。ある実施例では、ポート228は、側壁224の底部位置に配置される。流体は、1または2以上の試料の表面に沿って流れる。流体は、試料ホルダ18とそれぞれの部材204、204a、または204bの間に流れ、あるいは試料ホルダ18とプレート208の間に流れる。各種実施例では、流体は、ハウジングの上部を通り、側壁224の上部部分または端部壁226の上部部分を介して、ハウジング200’から排出される。

各種実施例では、流速は、約20L／分と約40L／分の間である。ある詳細な実施例では、流速は、約20L／分である。ある実施例では、流体は、電解質である。電解質は、処理の間、リザーバからハウジング200’を介して循環される。回転率は、約27.6L／分の流速で、約0.8分である。溶液の一例には、硫酸銅、水、硫酸、および塩酸が含まれる。

試料30とそれぞれの部材204、204a、または204bの間の距離は、約1mmおよび約5mmであるが、この距離は、用途に応じて変化する。ある実施例では、部材204、204a、または240bは、試料30の表面から約2mm未満の位置に配置され、表面での流体の混合が改善される。詳細な実施例では、リング42は、試料の外表面から約1mm延伸し、部材204、204a、または204bは、試料30の表面から約1.5mmの平面内を移動する。プレート208は、試料30の表面から約2から20mmの範囲に配置されるが、この距離は、用途に応じて変化する。ある詳細な実施例では、プレート208は、試料表面から約5mmの位置に配置される。

図12には、試料の流体処理の間、流体を撹拌する部材204’の一実施例の斜視図を示す。部材204’は、第1のプレート232と、第2のプレート234とを有する。各プレート232、234は、一連の離間された開口236を定める。離間された開口236の形状は、例えば、楕円または矩形である。また各プレート232、234は、流体を撹拌する一連の離間されたブレード240を有する。離間されたブレード240のプロファイルは、直線状、傾斜状、カップ状、または正方形であっても良い。一連の離間された開口236または一連の離間されたブレード240の中心点は、実質的に等距離の周期配列で配置されても良い。例えば、中心は、各中心間が約10から約30mmとなるように配置される。ある詳細な実施例では、各中心は、約20m離して配置される。

ある実施例では、部材204‘が移動すると、一連の離間された開口236が流体を撹拌する。ある実施例では、部材204’が移動した際に、一連の離間されたブレード240が流体を撹拌する。ある実施例では、開口236とブレード240の両方が、流体を撹拌する。ある詳細な実施例では、離間されたブレード240の端部表面により、流体が撹拌される。

プレート232、234は、好適な金属、プラスチックまたは高分子で形成されても良い。好適な金属には、チタン、ステンレス鋼、またはアルミニウムが含まれる。好適なプラスチックには、塩化ポリビニル（PVC）、塩素化PVC（CPVC）、HDPE、およびPVDFが含まれる。各種実施例では、プレート232と234のいずれかが、試料表面から約2mmから約10mmの範囲で配置されるが、用途に応じて、より短いまたは長い距離を用いても良い。詳細な実施例では、プレート232と234の少なくとも一つの厚さは、約3mmと6mmの間であるが、用途および／または材料構成に応じて、より短いまたは長い距離を用いても良い。比較的薄いピースを使用した場合、プレート208を、試料に接近して配置することができる。これにより、成膜の均一性が向上する。

第1および第2のプレート232、234は、1または2以上のスペーサ特徴物244に接続され、部材204 ’が形成される。図12では、第1および第2のプレート232、234は、ネジ248によってスペーサ特徴物244に取り付けられている。ただし、これに限られるものではないが、リベット、のり、エポキシ、接着剤、または他の適当な取付手段のような、他の手段を使用しても良い。プレート232、234、およびスペーサ特徴物244は、キャビティを定め、ある実施例では、処理の間、試料ホルダ18が挿入される。スペーサ特徴物244は、試料ホルダ18に対する部材204’の位置合わせを容易にする。

各種実施例では、部材204または204’は、ハウジング200により、高精度な方法で試料ホルダ18と整列され、部材204、204’の機械的支持が不要となる。前述のように、モータ216は、部材204または204’を支持する。ハウジング200に取り付けられたガイドホイール（図示されていない）を使用することにより、部材204または204’と試料ホルダ18の間で、高精度で確実な分離が達成される。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に対して自由に回転することができる。また、試料ホルダ18の配置のため、ハウジング200にアライメントホイールを取り付けても良い。ガイドホイールとアライメントホイールの間の関係は、試料表面に対して、部材204または204’が約1／4mm未満となるように調整される。これにより、部材204または204’が試料表面に対して実質的に平行に移動した際に、実質的に均一な流体境界層が試料表面に生じ易くなる。

ガイドホイールの軸は、ジャーナルベアリングシャフトとして機能する。部材204または204’は、摩擦力またはベアリング力ゼロで、垂直に移動し、これにより、負荷ベアリング摩耗表面またはベアリングを使用するシステムに関する修理およびメンテナンスコストが実質的に抑制される。

図13には、試料の流体処理中に流体を撹拌する部材204”の別の実施例の断面を示す。離間されたブレード240’は、カップ形状を有する。図13では、離間されたブレード240’は、リング42を用いて試料ホルダ18に保持された試料30と隣接して示されている。各種実施例では、部材204”が移動した際に、一連の離間された開口236および／または一連の離間されたブレード240’は、流体を撹拌する。ある実施例では、離間されたブレード240’の端部表面が流体を撹拌する。この実施例では、端部表面は、側表面、先の尖った表面、または丸い表面である。

図14には、部材204’’’の別の実施例の断面を示す。離間されたブレード240”は、傾斜プロファイルを有し、リング42を用いて試料ホルダ18に保持された試料30と隣接するように示されている。各種実施例では、部材204’’’が移動した際に、一連の離間された開口236および／または一連の離間されたブレード240”が流体を撹拌する。

前述のように、部材204、204’、204”または204’’’（以降、まとめて204xと称する）を用いて、流体が撹拌される。ある実施例では、部材204xは、不均一振動プロファイルを用いて動かされる。ある実施例では、不均一振動の動きは、不均一振動の動きの各ストローク後に変化する反転配置を有する。

例えば、図15を参照すると、試料30の表面で特定の試料点256と隣接する、ブレード240、240’、もしくは240”、または離間された開口236の中心点（以降、これらをまとめて中心点252と称する）は、一つの完全な振動ストロークの後、同じ試料点256に戻る必要はない。中心点252は、部材204ｘの振動とともに、試料30の表面に沿って移動し、一つの完全な振動ストロークの後、中心点252’は、試料点260に接近する。

ある実施例では、不均一振動の動きには、一次振動ストロークと、少なくとも一つの二次振動ストロークとが含まれる。一次振動ストロークの長さは、部材204xにより定められた、離間された開口236の分離間隔と実質的に等しい。ある詳細な実施例では、一次振動ストロークの長さは、隣接する離間された開口236の分離間隔と実質的に等しい。

図16を参照すると、一次振動ストローク264の一例では、部材204xの振動ストロークの反転位置が変化する。ある詳細な実施例では、一次振動ストローク264は、部材204xの中心点252の反転位置268を変化させる。第1の二次振動ストローク272の一例は、部材204xの振動の動きの反転位置を変化させる。ある詳細な実施例では、第1の二次振動ストローク272は、中心点252での反転位置276を変化させる。各種実施例では、これは、一次振動ストローク264の反転位置の変化としても理解される。第2の二次振動ストローク280の一例は、部材204xの振動の動きの反転位置を変化させる。ある詳細な実施例では、第2の二次ストローク280は、中心位置252の反転位置284を変化させる。各種実施例では、これは、第1の二次振動ストローク272の反転位置の変化としても理解される。

図に示したように、中心点252を用いて、部材240xの相対的な動きが示される。ただし、部材204xの表面に沿ったいかなる点ｘを使用して、部材204xの移動の際に、その点Ｘの反転位置の変化を示しても良い。ある実施例では、部材は、複数のピースから形成されても良い。各ピースは、1もしくは2以上の離間された開口、または1もしくは2以上の離間されたブレードを有する。ある実施例では、各ピースは、別個のモータに接続され、この動きは、隣接するピースと独立である。ある実施例では、各ピースは、同じモータに接続され、各ピースは、一斉に動いても良い。ある実施例では、試料の同じ側に、複数のピースが配置され、部材204xの2または3以上のピースの動きによって、流体が撹拌されても良い。

図17には、試料の流体処理中に流体を撹拌する、不均一振動プロファイル288の一例のグラフを示す。図15、図16における試料30および中心点252の例は、一例として示されたものである。試料30の表面上の試料点256に対する部材204xの中心点252の位置が、時間に対して示されている。部材204xのこの実施例では、中心点252の分離間隔は、約20mmである。一次振動ストロークは、部材204xの中心点252と隣接する中心点との間の分離間隔と、実質的に等しい。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の結果としての中心点の相対移動を示す。ライン2965は、二次振動ストロークの結果としての中心点の相対移動を示す。図17から明らかなように、得られる不均一振動プロファイルは、一連の振動によって形成され、各一連の連続振動は、非対称である。

一次および二次ストロークの組み合わせを使用することにより、試料30の前での振動パターンの反転位置は、処理時間に対して十分に変化する。これは、試料表面における不均一時間の平均電場または流体流フィールドを抑制する。これにより、試料表面における部材の電場像または流体流像が最小限に抑制され、成膜の均一性が向上する。

図18には、試料の流体処理中に流体を撹拌する、不均一振動プロファイル300の別の例のグラフを示す。部材204xのこの実施例では、中心点252の分離間隔は、約20mmである。一次振動ストロークは、部材204xの中心点252と隣接する中心点との間の分離間隔と実質的に等しい。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。振動の動きは、追加の二次振動ストロークを有する。ライン304は、一次振動ストロークの結果としての、中心点の相対的な移動を示す。ライン308は、第1の二次振動ストロークの結果としての、中心点の相対的な移動を示す。ライン312は、第2の二次振動ストロークの結果としての、中心点の相対的な移動を示す。

第1の二次振動ストロークの期間は、約2秒であり、第2の二次振動ストロークの期間は、約10秒である。これは、振動反転が生じる位置を動かし、各離間されたブレードの反転位置、または各離間された開口の中心位置は、約0.1mmだけ広げられる。これにより、試料上の反転位置のいかなる像も抑制され、あるいは実質的に排除される。

また部材204xの振動は、試料30の表面に、非周期流体境界層を形成する。ある実施例では、部材204xは、試料30の表面における流体境界層の厚さを低減する。ある詳細な実施例では、流体境界層の厚さは、約10μｍ未満に低減される。また、部材の移動は、試料30の表面から、流体中の空気または気泡の取り込みを抑制し、あるいは実質的に排除する。ある詳細な実施例では、流体流は、めっきまたは成膜用のハウジング200内で成長する膜表面に、空気または気泡を搬送する。

図19には、試料表面の境界層厚さと流体撹拌速度の関係のグラフを示す。流体撹拌速度は、部材204xの振動速度であっても良い。図に示すように、流体境界層の厚さは、速度上昇とともに、約55μmから約10μm未満まで減少する。境界層の厚さは、限界電流測定法で得られ、これは、参照電極の既知の挙動と比較することにより、リニアスイープボルタンメトリ法により、またはクロノアンペロメトリ法により、求めることができる。流体混合は、境界層の厚さと逆比例する。従って、流体処理の際の境界層を減少させることにより、試料表面での流体混合が改善される。これにより、処理量および均一性が向上し、材料消費を抑制することが可能となる。

図20には、試料30の流体処理中、電場を変化させるプレート208’の一実施例を示す。試料表面での電場の変化は、膜の均一成膜を促進するが、試料表面を介した電位降下は、試料の周囲から試料の中央まで変化する。ある実施例では、プレート208’の少なくとも一部は、非導電性材料で構成され、これにより、アノード212の平面から試料30の表面の平面まで通過する際に、電場が遮蔽される。プレート208’は、実質的に円形の形状を有するが、プレート208、208’は、いかなる好適なサイズ、形状、および／または構成絵を有しても良いことに留意する必要がある。プレート208’は、固定孔314を有し、プレート208’は、ハウジング200もしくは200’に接続され、またはプレート208’は、ハウジング200もしくは200’内で支持特徴物（図示されていない）に支持される。

示された実施例の別の態様では、プレートは、表面にわたって、変化する離間間隔で、等しい直径分布の微細孔を有しても良い。例えば、六角形グリッドに配置された1／2mmの孔直径は、1.5mmから6.0mmまで離間間隔が変化する；一例は、中心の電場が、周囲に比べて30％から40％高くなるように配置された、300mmの直径領域を網羅する、約12000孔のパターンである。このタイプの実施例は、「マイクロホール」シールドと称される。マイクロホールシールドの実施例は、以下に示すように、ウェハ表面でプレート204を剪断するため、流体流を局部的に修正するシールド表面と組み合わせることが特に有益である。

ある実施例では、プレート208（図10および図11に示されている）または208’（図20Aに示されている）は、試料30の表面に入射される電場を形成する。プレート208または208’の本体316は、複数の孔320を定める。孔は、サイズ（すなわち直径）が均一であっても良く、あるいは孔のサイズは、異なっていても良い。例えば、孔320は、孔サイズ分布を有し、例えば孔の直径は、プレート208’の中心に向かって大きくなっても、その逆であっても良い（すなわち孔の直径は、プレート208’の周囲に向かって大きくなる）。孔の直径は、例えば、図20Aに示すような、いかなる好適な傾斜を形成しても良いことに留意する必要がある。ある実施例では、孔サイズの分布は、孔サイズの連続的な傾斜を有する。例えば、孔は、図20に示すように、実質的に放射状パターンで変化し、プレート208’の中心に近づくほど、大きな孔が形成され、プレート208’の外周に近づくほど、小さな孔が形成されても良い。各種実施例では、プレートは、約500から約10000個の孔を有するが、用途および／または試料サイズに応じて、より多くまたはより少ない孔数を使用しても良い。ある実施例では、プレートは、約1000から約5000の孔数を有しても良い。ある詳細な実施例では、プレート208または208’は、200mmの試料に適した、約3000の孔を有しても良い。各種実施例では、孔の直径は、約0.1mmと約20mmの間であるが、用途に応じて、より大きなまたは小さな直径の孔を使用しても良い。ある実施例では、孔の最大直径は、約5mmの直径である。孔の最小直径は、約1mmの直径を有しても良い。別の実施例では、図20Bに示すように、プレート700（プレート208、208’と実質的に同様である）の孔の直径は、矢印701の方向に変化し、孔の直径は、プレートの中心線702に向かって増加し（すなわち最大化し）、中心線からの距離とともに減少する。別の例では、図20Cに示す孔サイズの傾斜のように、プレート710の孔の直径は、矢印703の方向で増加する。方向701、703は、単なる一例であり、孔サイズの傾斜は、いかなる好適な方向に配向されても良いことに留意する必要がある。

また、プレートの表面は、好適な方法で輪郭化され、例えば、プレート208とシェアプレート204および／または試料30の間の距離は、変化しても良いことに留意する必要がある。本願において、輪郭化または制御されたと言う用語は、部材を支援する寸法の関数として、表面もしくは表面プロファイル、断面、またはその両方に変動を有する部材（例えばプレート208、シェアプレート204、または他の部材）の1または2以上の部分または領域を表す際に使用される。さらに、プレート720−724の輪郭は、制御された方法（例えば、単独、または電荷もしくは例えばアノード212とカソード／試料の間に生じる電位の変化、および／または試料の表面上に流れる流体中のイオン濃度の変化との組み合わせ）で、試料30の表面上の流体の流速に影響を及ぼし、試料30の表面の所望の部分における成膜速度が制御される。ある実施例では、試料の所望の領域における成膜速度は、プレートの輪郭により制御され、例えば、試料30の表面にわたって、均一な膜厚が提供される。別の実施例では、必要な場合、プレート208は、試料30の表面に、異なる膜厚のパターンを提供するように輪郭化される（例えば、試料の一つの領域は、試料の別の領域よりも大きな膜厚を有する）。

非限定的な例では、電気化学的成膜処理の成膜速度は、いかなる好適な理由のため、試料の周囲での流体の流速のような、ウェハの周囲付近の第1の成膜速度であっても良い。電場変化プレート208は、例えば、プレート208と試料30の表面の間の距離、および／またはプレート208と部材204の間の距離を広げまたは狭めるように輪郭化され、これにより、試料の表面から試料の中心に向かう流体の流速は、例えば、試料30の周囲での流体の流速に比べて増加または減少され、あるいはこれと実質的に等しくされる（例えば、試料の表面にわたって流速をバランスさせるため）。試料の中心に向かう成膜速度は、第2の成膜速度となる。プレート208の輪郭は、第1および第2の成膜速度が実質的に等しくなるように調整され、あるいは第1の成膜速度が第2の成膜速度よりも大きくなり、または第1の成膜速度が第2の成膜速度よりも小さくなるように調整される。試料表面での上昇した流体の流速により、試料の表面での処理流体の有効な補充が可能となり、遅い流速に比べて、試料表面での成膜効率が改善される。早い流体流速に対応する上昇した流体補充速度により、試料表面に成膜されるイオンの補充速度が大きくなることに留意する必要がある。

前述の試料の周囲の試料表面、および試料の中心に向かう試料表面は、試料表面の各種領域にわたる流体流速を制御する非限定的な例として、示されていることに留意する必要がある。しかしながら、プレート208は、試料のいかなる好適な数の領域の表面にわたって流体流速を制御する、いかなる好適な方法で輪郭化されても良く、試料表面上の対応する数の領域の成膜速度が制御され、試料表面にいかなる好適な膜厚の成膜パターンが提供されても良いことに留意する必要がある。

再度図11を参照すると、ポート228を介してハウジング200’に流体が導入されると、流体は、試料30（すなわち試料ホルダ18）とプレートの間に流れる。図11に示すようなプレート208は、いかなる1または2以上のプレート208、208’、700、710または720−724であっても良い。試料30およびプレート208によって形成されたチャネルを介して流体が流れると、流体は、プレートの輪郭に従って流れ、例えば、試料30とプレート208の間の距離（および／またはプレート208と部材204の間の距離）に応じて、速度を上げ、または下げる。例えば、図20Dに示すような凸状プレートが使用される場合、試料30の中心に向かう流体流は、試料の端部の流体流に比べて大きな流速を有する。プレートの凸状輪郭によって形成された試料30の中心では、プレート720と試料30の間の距離が減少するからである。同様に、図20Eに示すようなプレート721の凸状形状を介した場合、試料30の中央での流体流は、試料の中央におけるプレート721と試料30の間の距離の増加により減少する。また、流体流の方向は、プレートの輪郭に影響される。例えば、図20F、20Gにおけるプレート722、723の環状ステップの場合、試料30の表面に、アーチ状に流体流が流れ、各ステップにおいて、異なる流体流速が生じる。別の態様では、ステップは、環状ではなくても良く、および／または異なるプロファイルまたは輪郭領域の間の遷移は、ステップ状または不規則であっても良い（例えば好適なものとして、漸次的な遷移が含まれる）。別の例では、プレート723、724の輪郭によって、流体は、それぞれの変化する形状の表面723Ａ−723E、724A−724Eによって形成されたチャネルに流れる。

また、撹拌部材204とプレート208、208’、700、710、または720-724との間の相互作用は、試料30の表面にわたって流体流に影響を及ぼす。例えば、部材204は、前述の開口236のような、離間された開口を有する。部材204が前述のように往復運動すると、部材によって、プレート208、208’、700、710、または720-724（例えば図20D参照）の輪郭表面上の流体の動きの結果、プレートと試料表面の間の隙間を介した流体の指向的な流れが生じる。部材204の動作は、プレート208、208’、700、710、または720-724と試料30の間の流体流速を高めまたは減少させる。プレート208、208’、700、710、または720-724は、プレートを貫通する孔を有し（例えば図20A乃至2K参照）、部材204の動作によって、流体は、孔すなわちプレート208、208’、700、710、または720-724（例えば図20A乃至20C参照）を通って流れ、さらに試料30に隣接する流体の撹拌を高める流体用の追加の流路が形成される。

例えば、図20Dを参照すると、プレート720は、シェアプレート204に対して凸状の表面を有する。図20Eを参照すると、プレート721は、シェアプレート204に対して凸状の表面を有する。プレートの輪郭は、凸状および凸形のような単純な形状であっても、複雑な形状であっても良いことに留意する必要がある。例えば、図20Fを参照すると、プレート722の表面は、ステップ状または他の適当な遷移表面である。この例では、ステップ状表面は、3つの環状ステップ722A、722B、722Cを有するが、これは、いかなる形状を有するいかなる数のステップを有しても良い（例えば正方形、矩形、三角形、八角形等）。この例では、ステップ722Aは、ベースステップであり、ステップ722Cは、最先端のステップである。プレート722は、図20Gに示すように、先端ステップがシェアプレート204に向かって突出するように、または図20Hに示すように、先端がシェアプレート204から遠ざかって延伸するように、シェアプレート204に対して配置される。他の例では、プレートの表面は、いかなる好適な形状配置を有するように輪郭化されても良い。例えば、図20Iには、非対称形状の輪郭を有するプレート723の平面図を示す。図において、輪郭形状は、領域723A乃至723Eに分割されている。非限定的な例では、領域723A、723Bおよび723Dは、表面723C、723Eを超えてZ方向に突出し（すなわち紙面に入るまたは紙面から出る向き）、これらは、z軸に沿って異なる平面に配置される。また、1または2以上の表面723A乃至723Eは、図20D乃至20Hの1または2以上を参照して説明した方法で輪郭化されても良い。非限定的な目的で、表面723A、723Bおよび723Dは、凸状表面であり、表面723C、723Eは凹状表面であっても良い。表面同士の間の遷移は、平滑であり、または融合した遷移であり、または例えば図20Fに示すステップ状遷移のような急激な（abrupt）遷移である。また、輪郭は、いかなる軸方向に限定されるものでもなく、ｘ、y、z軸の1または2以上に沿って延伸しても良い。図20Jには、プレート723と同様のプレート724を示すが、輪郭は、x、y、z軸の1または2以上の周りに対象である。非限定的な例示のみの目的で、図20Jにおける輪郭領域724A乃至724Eは、xおよびy軸に対象であり、前述のような輪郭形状のいかなる好適な組み合わせを有しても良い。ある例では、プレートの1または2以上の輪郭領域は、非導電性材料を有し、これは、電場がプレートを介して、例えば試料の表面を通る際に、電場の一部を遮蔽するように機能する。

ある例では、図20D乃至20Jのプレート720乃至724は、図20A乃至20Cを参照して示したものと実質的に等しい複数の孔を有する。他の実施例では、プレート720乃至724は、孔を有さなくても良い。プレートの表面は、図20F乃至20Jに示すように、複数の輪郭またはステップ状の表面を有し、1または2以上の輪郭表面またはステップ状表面は、別の1または2以上の輪郭表面またはステップ状表面とは異なる孔パターンを有する。例えば、図20Fを参照すると、表面722Cは、第1のパターンで配列された第1のサイズの孔を有する。表面722Bは、第2のパターンで配列された第2のサイズの孔を有する。表面722Aは、第3のパターンで配列された第3のサイズの孔を有する。この例では、第1、第2および第3の孔サイズの1または2以上が、第1、第2、第3の孔サイズの他の孔サイズとは異なっている。同様に、第1、第2、および第3のパターンの1または2以上は、第1、第2、および第3の他のパターンとは異なっている。また孔は、適当な角度で、プレートを貫通するように配置される。例えば、図20Kには、プレート208、208’、700、710、720-724の一つの部分Pの断面図が示されている。図20Kからわかるように、ある例では、孔（孔780で表されている）は、プレートを貫通し、プレートを貫通する孔780の長手軸780Lが、プレートの表面Sに対して実質的に直交するように配置される。また別の例では、孔（孔785と称する）は、孔785の長手軸785Lが、プレートの表面Sに対して、いかなる好適な角度αで配置されるように配置されても良い。プレートの孔の各々は、同じ角度でプレートを貫通し（例えば全ての孔は、表面Sと実質的に直交する長手軸を有し、または別の例では、全ての孔は、表面Sに対して角度αで配置された長手軸を有する）、あるいは変化する角度でプレートを貫通する（例えば孔は、1または2以上の孔の長手軸の角度が、プレートの表面に対して変化するようにしてプレートを貫通する）。

孔サイズの分布を変化させることにより、プレート208、208’、700、710または720-724の表面の平均開口面積が変化し、プレート208または208’を通り試料30の表面に至る電場の特性が変化する。また、プレート208、208’、700、710または720-724と、試料30（および／または部材204）の表面の間の距離を変化させることにより、 プレート208を通り試料30の表面に至る電場の特性が変化する（例えば試料近傍の濃度または電場の再誘導により）。また、プレートの少なくとも一部の非導電性材料は、（例えば、非導電性材料の領域における電場の遮蔽を通じて）プレートを通る電場の特性を変化させることに留意する必要がある。変化する電場の特性は、振幅または電位であっても良い。各種実施例では、試料表面近傍の電場は、均一である。

図22を参照すると、図には、輪郭化流体撹拌パドルまたは部材の一実施例の斜視図が示されている。これは、本願では、シェアプレート撹拌パドル、または例えば前述の垂直または直立配置における試料の流体処理の間、流体を撹拌する部材800と称される。部材800は、プレート204、204’、204”、204’’’、204x、またはその他を参照して示したような特徴物を有する。同様に、部材800は、前述の第1および第2のプレートを有しても良い。図23を参照すると、図には、試料の流体処理の間、流体を撹拌する部材800の一実施例の斜視図が示されている。図22および図23には、輪郭化シェアプレート800が示されており、図22では、領域810、812は、例えば2mmに薄肉化されるのに対して、シェアプレート800の主本体808は、約3mmの厚さである。図23には、シェアプレート800が示されており、輪郭810、812は、離間された開口836およびブレード840を有する本体808に切り込まれている。ここで、プレート800は、一連の離間された開口836を定める。離間された開口836の形状は、例えば、楕円または矩形である。またプレート800は、流体を撹拌する一連の離間されたブレード840を有する。離間されたブレード840のプロファイル（例えば断面として認められる）は、直線状、傾斜状、カップ状、または矩形状であっても良い。別の実施例では、離間されたブレード840または離間された開口836のいかなる好適な形状を提供しても良い。一連の離間された開口836または一連の離間されたブレード840の中心点は、実質的に等距離の周期配列で配置される。例えば、中心は、約10から約30mmの間隔で配置される。別の実施例では、他の間隔が提供されても良い。ある実施例の態様では、中心は、約20mm離して配置される。一連の離間された開口836は、例えばプレート204xまたは他に関して前述したように、部材800が移動した際に、流体を撹拌する。ある実施例の態様では、一連の離間されたブレード840は、部材800が移動した際に、流体を撹拌する。実施例の別の態様では、開口836とブレード840の両方が、流体を撹拌する。実施例のさらに別の態様では、離間されたブレード840の端部表面が流体を撹拌する。プレート800は、適当な金属、プラスチック、または高分子で形成される。好適な金属には、チタン、ステンレス鋼、またはアルミニウムが含まれる。好適なプラスチックには、塩化ポリビニル（PVC）、塩素化PVC（CPVC）、HDPE、およびPVDFが含まれる。別の実施例では、いかなる好適な材料が提供されても良い。実施例の各種態様では、プレート800は、例えば図26に示した試料30のような試料表面から、約2mmと約10mmの間で配置されるが、用途に応じて、より大きなまたは小さな距離を使用しても良い。実施例の他の態様では、プレート800の厚さは、約3mmと約6mの間であるが、用途および／または材料の構成に応じて、より薄いまたは厚い厚さを使用しても良い。部材またはプレート800は、これに切り込まれた輪郭化領域を有しても良い。比較的薄いピースを使用して、プレート800をできるだけ試料に接近して配置しても良い。これにより、成膜の均一性が改善される。プレート800は、前述のように、プレート800の機械的な支持を使用せずに、高い精度が得られる方法で、試料ホルダ18に整列されても良い。図24を参照すると、図には、シェアプレート800の前面図が示されている。示された実施例では、上部制御領域810および下部輪郭化領域812は、隣接する領域に対して異なる表面輪郭を有するように示されている。例えば、輪郭化領域は、薄くても良く、あるいはそうでない場合、プレート800のこの領域の表面は、隣接する領域の表面からずれていても良い（例えば図26参照）。領域810、812は、例えば、試料上に所望の境界層が形成されるように薄肉化され、試料表面に、均一な境界層が維持される。図26に示すように、試料の端部では、接触リングシール42の高さ分が収容される。例えば、シェアプレート800の輪郭化領域810の上部分842は、撹拌の間、接触リングシールと（完全にまたは部分的に）重なり、部分842の下側端部は、接触リングシール界面で、試料に隣接する試料表面を撹拌する。また、図22に明確に示すように、輪郭化領域810は、下側部分844、846をテーパ化し、この部分844、846は、シェアプレート800の中間部分850、852を終端化し、中間部分850、852は、垂直撹拌848の間、接触リングシールと重なる。示された構成は、一例であって、他の態様では、各領域を描く一般的な三日月の構成は、より大きくまたは小さく湾曲しても良い。同様に、薄肉化領域812は、領域810のミラーキャビティであっても良い。また、図25Aを参照すると、図には、シェアプレート800の断面が示されている。制御領域810、812は薄いステップ状領域として示されているが、代わりにいかなる好適な遷移を使用しても良い。例えば、放射状端部もしくはステップ状端部を有するテーパ化遷移、または他の形態である。薄肉化領域は、別の輪郭化領域を有し、断面プロファイルの別の薄肉化が提供され、あるいは薄肉化領域内でのプロファイルの輪郭化が提供されても良い。図25Aに示す断面は、下側部分844、846のような、薄肉化領域810の下側端部に近い領域で形成される。図25Bを参照すると、図には、例えば薄肉化領域810の領域842における、シェアプレート800の断面が示されている。前述のように、各領域に別の輪郭化が提供されても良い。図25Cを参照すると、図には、例えば、図25Bに示した薄肉化領域810の領域842における、シェアプレート800の断面が示されている。薄肉化領域810の幅は、プレート800の高さとともに減少する。図25Dを参照すると、図には、例えば、図25Cに示した薄肉化領域810の領域842における、シェアプレート800の断面が示されている。薄肉化領域810の幅は、プレート800の高さとともに低下する。図25Eを参照すると、図には、薄肉化領域810、812の外側におけるシェアプレート800の断面が示されている。均一断面のシェアプレート800が示されている。図26を参照すると、接触リングシール42の近傍の輪郭化領域におけるシェアプレート800の断面は、輪郭化領域812とリング42の間に隙間865を有する。さらに、輪郭化領域812と基板表面30の間の隙間863、および撹拌部材800と基板表面30の間の隙間861が示されている。輪郭化領域812は、薄肉化されて示されており、例えば、試料ホルダ18内の試料30の端部に、均一な境界層が維持され、接触リングシール42の影響分が収容される。部分836と同様、輪郭化領域812の下側部分856は、撹拌の間、接触リングシールと重なり、部分856の上側端部は、接触リングシール界面で、試料の近傍の試料表面を撹拌する。示された実施例では、部材800は、試料30と隣接するハウジングの内部に配置され（前述の略直立配置）、流体が撹拌されるように、試料表面に対して実質的に平行に動くように適合される。部材800は、少なくとも一つの輪郭化領域812と、試料30の表面の対応する部分との間の空間に、部材800と試料30の表面の間の距離が変化するように構成された、少なくとも一つの輪郭化領域812を有する。

図27を参照すると、図には、輪郭化マイクロホールシールドプレート900’の輪郭化領域およびアノード902’の断面が示されている。図28を参照すると、図には、対向する輪郭化マイクロホールシールドプレート900、900’の輪郭化領域、対向するアノード902、902’、対向する接触リングシール42、42’の近傍の対向するシェアプレートを有する対向する輪郭化シェアプレート800、800’の輪郭化領域、および試料ホルダ18に保持された対向する試料30、30’の断面が示されている。シールドプレート900、900’は、前述のような輪郭化領域を取り込み、実施例の別の態様は、変化する間隔で、表面にわたって分布された等しい直径の小さな孔910を有する「ミクロホール」シールドプレートである。例えば、孔の直径は、1／2mmであり、これは、1.5mmから6.0mmまで間隔が変化する六角形グリッドに配置される。別の例は、中心の電場が周囲に比べて30乃至40％高くなるように配置された、300mmの直径領域を網羅する約12000孔のパターンである。別の実施例では、異なる孔サイズおよびパターンが使用される。シールドプレート900に関するこのタイプの実施例は、「マイクロホール」シールドと称される。図29を参照すると、図には、輪郭化マイクロホールシールドプレート900の断面が示されている。図30を参照すると、図には、輪郭化されたマイクロホールシールドプレート900の断面が示されている。マイクロホールシールドプレートの実施例は、プレート800、900に関して、シェアプレート204xまたは800により、例えばウェハ表面で流体流を局部的に修正するようにシールド表面を輪郭化することと組み合わせて使用される。例えば、別の実施例では、輪郭化マイクロホールシールドプレート900は、3mmの厚さの孔断面912を有し、これは、シェアプレート900からテーパー化916され、これにより、シェアプレート800とシールドプレート900の間の隙間927、さらには試料表面30とシールドプレート900の間の隙間929が、約100mmの半径914から始まり、約1mmだけ増加する。外側端部920は、接触リングシール42の約147mmの半径で、例えば最後の孔から約1mmの位置で始まり、例えば約5mmだけ輪郭化922される（例えば隙間の減少）。外側端部は、図28に示すように、半径方向のステップとして、または図29、30に示す傾斜テーパとして、あるいは別の態様で輪郭化される。同様に、表面924は、少なくとも部分的に、または接触リングシール42と対向する位置において、テーパ926、フランジ厚さ928およびステップ930で輪郭化される。別の実施例では、いかなる好適な形状または寸法を使用しても良い。例えば、異なるサイズの孔および異なる分布を使用しても良い。別の例では、1または2以上の輪郭またはテーパが提供されても良い。例えば、別の実施例では、輪郭化マイクロホールシールドが提供され、AgおよびCuのピラーの均一性が改善される。ここで、Agの不均一性は、ウェハ表面での流体の撹拌変動によるものである。あるCuシステムでは、これは、Cuピラー厚さまたは形状にも影響する。Cuダマシン特徴物または他のめっき用途において、適切な（すなわちボイドのない）充填を可能にするACC／SUP／LEV（活性剤または促進剤／抑制剤／平滑剤）有機または他の化学めっき添加剤は、拡散制御がなされるからである。ここで、境界層の厚さは、マイクロホールシールドに影響を受ける。例えば、シェアプレートに加わる圧力によるプレートの曲げは、境界層の厚さに局部的な影響を及ぼすほど大きい。別の実施例では、シールド900に、他の形状が提供され、例えばAgがより均一になる。ある実施例では、シールドプレートは、厚くても良く、あるいは静止状態の場合は、シールドプレートと試料の間の隙間が等しくなり、シェアプレートによる流体撹拌のような動的状態の間は、所望の寸法に増大するように、変化しても良い。実施例の別の態様では、シェアプレート面は、シェアプレート100とマイクロホールシールド900の間の隙間が変化するように輪郭化され、試料に沿って境界層の厚さが局部的に調整される。実施例の別の態様では、マイクロホールシールド900の後方に、マイクロホールシールドプレートおよびシールドプレートと試料の間の隙間を固定するサポートフレームが提供される。別の実施例では、いかなる好適な輪郭化または修正構造が提供されても良い。

図28に示す実施例では、少なくとも一つの試料30を流体処理する機器に、流体を保持するように構成されたハウジング925が提供される。試料ホルダ18は、ハウジング925内に配置され、少なくとも一つの試料30を保持するように構成される。電場シールドプレート900は、ハウジング925内に、少なくとも一つの試料30の各々と隣接して配置され、電場シールドプレート900は、例えば、少なくとも一つの輪郭化領域914を有し、例えば、電場シールドプレート900から試料30の表面まで、部分914とシールドプレート900の外側端部の間の隙間929を変化させるように構成される。隙間927は、電場シールドプレートの少なくとも一つの輪郭化領域と、電場シールドプレート900に対面する試料30の表面の対応する部分とにより定められる。ここで、電場シールドプレートは、プレートを貫通して試料30の表面に至る電場の一部を遮蔽するように構成された非導電性材料を有する。前述のように、電場シールドプレート900は、1または2以上の輪郭化領域を有しても良い。例えば、1または2以上の輪郭化領域は、凸状プレートプロファイル、凹状プレートプロファイル、およびステップ状プレートプロファイルの1または2以上を形成するように構成され、輪郭化領域の間の遷移は、平滑であり、または乱れた（abrupt）遷移である。また、電場シールドプレート900は、プレート900を貫通する複数の孔910を有する。ここで、1または2以上の輪郭化領域における孔の所定の直径は、1または2以上の輪郭化領域における別の孔の所定の直径とは異なっても良く、1または2以上の輪郭化領域における孔910のパターンは、1または2以上の輪郭化領域における別の孔910のパターンとは異なっても良い。例えば、孔910のパターンは、プレート900の中心からの放射状傾斜を形成しても良い。別の例では、孔910のパターンは、プレート900にわたって直線傾斜を形成しても良い。別の例では、電場シールドプレート900は、電場シールドプレート900を貫通する複数の孔910を有し、孔910のパターンは、電場シールドプレートにわたる直線傾斜を形成する。ここで、電場シールドプレート900は、試料に印加される1または2以上の電場、および試料を通る流体の流れを制御するように構成されても良い。流体撹拌部材800は、ハウジング925内に、少なくとも一つの試料30の各々と隣接して配置される。流体撹拌部材800は、試料30の表面に対して実質的に平行に移動し、流体が撹拌されるように適合される。図26に示すように、部材800は、少なくとも一つの輪郭化領域812を有し、部材800から試料30の表面までの隙間861、863、を変化させるように構成される。隙間861、863は、流体撹拌部材の少なくとも一つの輪郭化領域812と、流体撹拌部材800に対面する試料30の表面の対応する部分とにより定められる。前述のように、部材800は、1または2以上の輪郭化領域812を有する。図26に示すように、少なくとも一つの輪郭化領域812は、ステップ状プレートプロファイルを形成するように構成され、部材800は、複数の離間された開口、または離間された開口によって分離された、複数の離間されたブレードを定め、少なくとも一つの輪郭化領域は、複数のブレード内に提供される。図28に示すように、電場シールドプレート900は、ハウジング925内に、少なくとも一つの試料30の各々と隣接して配置され、電場シールドプレート900は、電場シールドプレート900と試料30の表面の間の第2の隙間929を変化させるように構成された、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、部材800は、電場シールドプレート900と試料30の間に配置される。

図21Aおよび図21Bには、ローディングステーション14’の一実施例が示されており、これを用いて、1または2以上の試料30が、試料ホルダ18の上にロードされる。図21Aおよび図21Bには、試料ホルダ18用のホルダ324、試料30の移動用のベース部材328、およびホルダ324とベース部材328を接続するアーム332が示されている。図21Bには、ベース部材328上にロードされた試料30が示されている。アーム332およびホルダ324は、ヒンジ接続部336を有し、アーム332は、実質的に水平な位置と実質的に垂直な位置の間、あるいはその中間位置に、ベース部材328を動かす。ベース部材328およびアーム332は、同じピースの部材であっても良い。

ホルダ324は、試料ホルダ18を保持し、試料30は、試料ホルダ18上にロードされ、あるいは試料ホルダから除去される。ある実施例では、ホルダ324は、試料ホルダ18を保持し、試料30は、ベース部材328上にロードされ、あるいはベース部材から除去される。ホルダ324は、適当な金属、プラスチック、または高分子材料であっても良い。第2の端部エフェクタ（図示されていない）を用いて、ベース328に試料30をロードしても良い。ローディングステーション14’は、油圧機構および／またはコンピュータに結合され、アーム332の位置を制御する。

各種実施例では、ベース部材328は、ベース部材328の中央部に設けられた端部エフェクタ340と、ベース部材328の外周に沿って配置されたチャック344とを有する。端部エフェクタ340は、ベルヌイ端部エフェクタ、静電チャック、または真空端部エフェクタであっても良い。端部エフェクタ340は、それに接続せずに、試料30を保持する。ある実施例では、チャック344は、真空チャックまたは吸引チャックである。チャック344は、ベース部材328上にリング42を保持する。ある実施例では、端部エフェクタ340は、リング42に向かって試料30を保持し、試料30は、試料ホルダ18にロードされ、試料ホルダから除去される。ある実施例では、端部エフェクタ340は、試料30と接触せずに、リング42に向かって試料30を保持する。

ある実施例では、試料ホルダ18に試料30をロードするため、リング42は、チャック344によって係合される。試料30は、リング42上に配置される。端部エフェクタ340が活性化されると、リング42に試料30が保持される。アーム332は、実質的に垂直位置に移動する。試料ホルダ18は、リング42と係合する。端部エフェクタ340は、試料30から外すことができ、チャック344は、リング42から外すことができる。アーム332が試料ホルダ18の平面から動かされるように、クリアランスが存在する。試料ホルダ18は、ホルダ324から除去され、処理用モジュールに誘導される。試料30をロードするためのステップは、この順に完了する必要はない。

ある実施例では、試料ホルダ18から試料30を取り外すため、アーム332は、実質的に垂直な位置に動かされる。端部エフェクタ340は、試料30と係合し、チャック344は、リング42と係合する。リング42は、試料ホルダ18から取り外すことができる。アーム332は、実質的に水平な位置に動かされる。試料30を除去するためのステップは、この順に完了する必要はない。

ローディングステーション14’は、単一の試料30を、試料ホルダ18にロードし、または複数の試料30を試料ホルダ18にロードする。ある実施例では、試料ホルダ18に、実質的に同時に2つの試料がロードされる。ある実施例では、試料ホルダ18から、実質的に同時に2つの試料が取り外される。ある実施例では、第2の試料がロードされ、または取り外される前に、第1の試料が試料ホルダ18にロードされ、または取り外される。

示された実施例のある態様では、少なくとも一つの試料を流体処理する機器は、流体を保持するように構成されたハウジングを有する。ハウジング内には、試料ホルダが配置され、これは、少なくとも一つの試料を保持するように構成される。ハウジング内には、少なくとも一つの試料の各々に隣接して、電場シールドプレートが配置され、電場シールドプレートは、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、これは、電場シールドプレートと試料表面の間の隙間を変化させるように構成される。隙間は、電場シールドプレートの少なくとも一つの輪郭化領域と、電場シールドプレートに対面する試料表面の対応する部分とにより定められる。

示された実施例の別の態様では、電場シールドプレートは、プレートを通過し試料表面に至る電場の一部を遮蔽するように構成された非導電性材料を有する。

示された実施例の別の態様では、電場シールドプレートは、1または2以上の輪郭化領域を有する。

示された実施例の別の態様では、1または2以上の輪郭化領域は、凸状プロファイル、凹状プロファイル、およびステップ状プロファイルの1または2以上を形成するように構成される。

示された実施例の別の態様では、輪郭化領域同士の間の遷移は、平滑遷移または乱れた遷移である。

示された実施例の別の態様では、電場シールドプレートは、該プレートを貫通する複数の孔を有する。

示された実施例の別の態様では、1または2以上の輪郭化領域における孔の所定の直径は、1または2以上の輪郭化領域の別の孔の所定の直径とは異なる。

示された実施例の別の態様では、1または2以上の輪郭化領域における孔のパターンは、1または2以上の輪郭化領域における別の孔のパターンとは異なる。

示された実施例の別の態様では、孔のパターンは、プレートの中心から放射状に広がる放射状傾斜を形成する。

示された実施例の別の態様では、孔のパターンは、プレートにわたって直線傾斜を形成する。

示された実施例の別の態様では、電場シールドプレートは、試料に印加される電場、および試料を通る流体の流れの1または2以上を制御するように構成される。

示された実施例の別の態様では、少なくとも一つの試料を流体処理する機器は、流体を保持するように構成されたハウジングを有する。ハウジング内には、試料ホルダが配置され、これは、少なくとも一つの試料を保持するように構成される。ハウジング内には、少なくとも一つの試料の各々と隣接して、電場シールドプレートが配置され、これは、試料に印加される電場、および試料表面にわたる流体流の1または2以上を制御する。電場シールドプレートは、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、この輪郭化領域は、電場シールドプレートから試料表面までの隙間を変化させる。隙間は、電場シールドプレートの少なくとも一つの輪郭化領域と、電場シールドプレートに対面する試料の表面の対応する部分とにより定められる。プレートと試料ホルダの間には、撹拌部材が配置される。

示された実施例の別の態様では、少なくとも一つの輪郭化領域は、凸状プレートプロファイル、凹状プレートプロファイル、およびステップ状プレートプロファイルの1または2以上を形成するように構成される。

示された実施例の別の態様では、電場シールドプレートは、電場シールドプレートを貫通する複数の孔を有し、1または2以上の輪郭化領域における所定の孔の直径は、1または2以上の輪郭化領域における別の孔の所定の直径とは異なる。

示された実施例の別の態様では、電場シールドプレートは、複数の孔を有し、1または2以上の輪郭化領域の一つにおける孔のパターンは、1または2以上の輪郭化領域における別の孔のパターンとは異なる。

示された実施例の別の態様では、電場シールドプレートは、該電場シールドプレートを貫通する複数の孔を有し、孔のパターンは、電場シールドプレートの中心から放射状に広がる放射状傾斜を形成する。

示された実施例の別の態様では、電場シールドプレートは、電場シールドプレートを貫通する複数の孔を有し、孔のパターンは、電場シールドプレートにわたって直線傾斜を形成する。

示された実施例の別の態様では、少なくとも一つの試料上で流体の流れを制御する方法が提供され、この方法は、流体を保持するように構成されたハウジングを提供するステップを有する。この方法は、さらに、ハウジング内に試料ホルダを提供するステップを有し、試料ホルダは、少なくとも一つの試料を保持するように構成される。この方法は、さらに、ハウジング内に、少なくとも一つの試料の各々に隣接して電場シールドプレートを提供する方法を有し、電場シールドプレートは、少なくとも一つの輪郭化領域を有する。輪郭化領域は、電場シールドプレートから試料表面までの隙間を変化させ、該隙間は、電場シールドプレートの少なくとも一つの輪郭化領域と、電場シールドプレートに対面する試料表面の対応する部分とにより定められる。この方法は、さらに、電場シールドプレートと試料表面の間に流体を通すステップを有し、少なくとも一つの輪郭化領域は、少なくとも一つの輪郭化領域と試料表面の対応する部分の間の空間において、試料表面上の流体流の方向、および流体流速の1または2以上を制御する。

示された実施例の別の態様では、この方法は、さらに、電場シールドプレートにより、試料表面にわたって電場を制御するステップを有する。

示された実施例の別の態様では、この方法は、さらに、電場シールドプレートを貫通する複数の孔を提供するステップを有する。

示された実施例の別の態様では、少なくとも一つの試料を流体処理する機器が提供される。この機器は、流体を保持するように構成されたハウジングを有する。ハウジング内には、試料ホルダが配置され、これは少なくとも一つの試料を保持するように構成される。ハウジング内には、少なくとも一つの試料の各々に隣接して、流体撹拌部材が配置される。流体撹拌部材は、試料表面に対して実質的に平行に移動し、流体を撹拌するように適合される。この部材は、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、この輪郭化領域は、部材から試料表面までの隙間を変化させるように構成される。該隙間は、流体撹拌部材の少なくとも一つの輪郭化領域と、流体撹拌部材に対面する試料表面の対応する部分とにより定められる。

示された実施例の別の態様では、部材は、1または2以上の輪郭化領域を有する。

示された実施例の別の態様では、少なくとも一つの輪郭化領域は、ステップ状プレートプロファイルを形成するように構成される。

示された実施例の別の態様では、部材は、複数の離間された開口を定める。

示された実施例の別の態様では、部材は、離間された開口によって離間された複数のブレードを定め、少なくとも一つの輪郭化領域は、複数のブレード内に提供される。

示された実施例の別の態様では、ハウジング内に、少なくとも一つの試料の各々に隣接して、電場シールドプレートが配置され、電場シールドプレートは、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、この輪郭化領域は、電場シールドプレートと試料表面の間の第2の隙間を変化させる。部材は、電場シールドプレートと試料の間に配置される。

特定の実施例を参照して、本発明について説明したが、特許請求の範囲に記載の本発明の思想および範囲から逸脱しないで、形態および細部において、各種変更が可能であることに留意する必要がある。例えば、具体的な実施例を参照して、特定の動作、動き、および処理について説明したが、これらの動作、動き、および処理は、同様の特徴物を使用したいかなる実施形態により、実施されても良い。また、ある実施例において、本発明は、個々の特徴物を用いたシステムとして示されているが、特徴物のいくつかは、システムとは独立に使用されても良い。

Claims (26)

1. 少なくとも一つの試料を流体処理する機器であって、
   流体を保持するように構成されたハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、前記少なくとも一つの試料を保持するように構成された試料ホルダと、
   前記ハウジング内に、前記少なくとも一つの試料の各々と隣接して配置された電場シールドプレートと、
   を有し、
   前記電場シールドプレートは、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、該輪郭化領域は、前記電場シールドプレートから前記試料の表面までの隙間を変化させるように構成され、
   前記隙間は、前記電場シールドプレートの前記少なくとも一つの輪郭化領域と、前記電場シールドプレートに対面する前記試料の表面の対応する部分とにより定められる、機器。
2. 前記電場シールドプレートは、前記プレートを貫通して前記試料の表面に至る電場の一部を遮蔽するように構成された非導電性材料を有する、請求項1に記載の機器。
3. 前記電場シールドプレートは、1または2以上の輪郭化領域を有する、請求項1に記載の機器。
4. 前記1または2以上の輪郭化領域は、凸状プレートプロファイル、凹状プレートプロファイル、およびステップ状プレートプロファイルの1または2以上を形成するように構成される、請求項3に記載の機器。
5. 輪郭化領域同士の間の遷移は、平滑遷移または乱れた遷移のいずれかである、請求項3に記載の機器。
6. 前記電場シールドプレートは、該プレートを貫通する複数の孔を有する、請求項3に記載の機器。
7. 前記1または2以上の輪郭化領域における孔の所定の直径は、前記1または2以上の輪郭化領域における別の孔の所定の直径とは異なる、請求項6に記載の機器。
8. 前記1または2以上の輪郭化領域の一つにおける前記孔のパターンは、前記1または2以上の輪郭化領域の別の孔のパターンとは異なる、請求項6に記載の機器。
9. 前記孔のパターンは、前記プレートの中心から放射状に広がる放射状傾斜を形成する、請求項6に記載の機器。
10. 前記孔のパターンは、前記プレートにわたって直線状傾斜を形成する、請求項6に記載の機器。
11. 前記電場シールドプレートは、前記試料に印加される電場、および前記試料を通る流体の流れの1または2以上を制御するように構成される、請求項1に記載の機器。
12. 少なくとも一つの試料を流体処理する機器であって、
    流体を保持するように構成されたハウジングと、
    前記ハウジング内に配置され、前記少なくとも一つの試料を保持するように構成された試料ホルダと、
    前記ハウジング内に、前記少なくとも一つの試料の各々に隣接して配置された電場シールドプレートと、
    前記プレートと前記試料ホルダの間に配置された撹拌部材と、
    を有し、
    前記電場シールドプレートは、前記試料に印加される電場および前記試料の表面にわたる流体流の1または2以上を制御するように構成され、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、
    該輪郭化領域は、前記電場シールドプレートから前記試料の表面までの隙間を変化させ、
    前記隙間は、前記電場シールドプレートの前記少なくとも一つの輪郭化領域と、前記電場シールドプレートに対面する前記試料の表面の対応する部分とにより定められる、機器。
13. 前記少なくとも一つの輪郭化領域は、凸状プレートプロファイル、凹状プレートプロファイル、およびステップ状プレートプロファイルの1または2以上を形成するように構成される、請求項12に記載の機器。
14. 前記電場シールドプレートは、該電場シールドプレートを貫通する複数の孔を有し、
    前記1または2以上の輪郭化領域の一つにおける前記孔の所定の直径は、前記1または2以上の輪郭化領域における別の孔の所定の直径とは異なる、請求項12に記載の機器。
15. 前記電場シールドプレートは、複数の孔を有し、
    前記1または2以上の輪郭化領域の一つにおける孔のパターンは、前記1または2以上の輪郭化領域における別の孔のパターンとは異なる、請求項12に記載の機器。
16. 前記電場シールドプレートは、該電場シールドプレートを貫通する複数の孔を有し、
    前記孔のパターンは、前記電場シールドプレートの中心から放射状に広がる放射状傾斜を形成する、請求項12に記載の機器。
17. 前記電場シールドプレートは、該電場シールドプレートを貫通する複数の孔を有し、
    前記孔のパターンは、前記電場シールドプレートにわたる直線傾斜を形成する、請求項12に記載の機器。
18. 少なくとも一つの試料上の流体の流れを制御する方法であって、
    流体を保持するように構成されたハウジングを提供するステップと、
    前記ハウジング内に試料ホルダを提供するステップであって、
    前記試料ホルダは、少なくとも一つの試料を保持するように構成される
    ステップと、
    前記ハウジング内に、前記少なくとも一つの試料の各々に隣接して、電場シールドプレートを提供するステップであって、
    前記電場シールドプレートは、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、該輪郭化領域は、前記電場シールドプレートから前記試料の表面までの隙間を変化させ、
    前記隙間は、前記電場シールドプレートの前記少なくとも一つの輪郭化領域と、前記電場シールドプレートに対面する前記試料の表面の対応する部分とにより定められる
    ステップと、
    前記電場シールドプレートと前記試料の表面の間に、流体を通すステップであって、
    前記少なくとも一つの輪郭化領域は、前記少なくとも一つの輪郭化領域と前記試料の表面の対応する部分との間の空間において、前記試料の表面上の流体流の方向および流体流速の1または2以上を制御する
    ステップと、
    を有する方法。
19. さらに、前記電場シールドプレートにより、前記試料の表面にわたる電場を制御するステップ、を有する、請求項18に記載の方法。
20. さらに、前記電場シールドプレートを貫通する複数の孔を提供するステップを有する、請求項18に記載の方法。
21. 少なくとも一つの試料を流体処理する機器であって、
    流体を保持するように構成されたハウジングと、
    前記ハウジング内に配置され、前記少なくとも一つの試料を保持するように構成された試料ホルダと、
    前記ハウジング内に、前記少なくとも一つの試料の各々と隣接するように配置された流体撹拌部材と、
    を有し、
    前記流体撹拌部材は、前記試料の表面に対して実質的に平行に移動し、前記流体を撹拌するように適合され、
    前記流体撹拌部材は、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、該輪郭化領域は、前記部材から前記試料の表面までの隙間を変化させ、
    前記隙間は、前記流体撹拌部材の前記少なくとも一つの輪郭化領域と、前記流体撹拌部材に対面する前記試料の表面の対応する部分とにより定められる、機器。
22. 前記部材は、1または2以上の輪郭化領域を有する、請求項21に記載の機器。
23. 前記少なくとも一つの輪郭化領域は、ステップ状プレートプロファイルを形成するように構成される、請求項21に記載の機器。
24. 前記部材は、離間された複数の開口を定める、請求項21に記載の機器。
25. 前記部材は、離間された開口により離間された複数のブレードを定め、
    前記少なくとも一つの輪郭化領域は、前記複数のブレード内に提供される、請求項21に記載の機器。
26. さらに、前記ハウジング内に、前記少なくとも一つの試料の各々に隣接して配置された、電場シールドプレートを有し、
    前記電場シールドプレートは、少なくとも一つの輪郭化領域を有し、
    該輪郭化領域は、前記電場シールドプレートと前記試料の表面の間の第2の隙間を変化させるように構成され、
    前記部材は、前記電場シールドプレートと前記試料の間に配置される、請求項21に記載の機器。

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