(57)【要約】電着などのような湿式処理の間に、半導体ウェハ等のような加工物の下側面を流体シールするための方法と装置である。該方法と装置は、可撓性フィンガをエラストマーで包むリングを使用し、このリングに対して加工物の下側面の周辺部を押しやって可撓性フィンガを下方にたわませ、加工物の下側周辺部に対して周辺シールビードを係合させ、加工物との電気接触を得る場合には、シールリング内のエラストマーの覆いにおける周辺開口を介して突出する電気コンタクト先端部を、加工物の下側周辺部と弾性的に係合させる。
2004525263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式処理される加工物の下側周辺部に電気接触すると同時に流体シールを行う方法であって、
上方に突出する周辺エラストマーシールビードにおいて内側に末端をなし、内向きに延びる可撓性フィンガのアセンブリを覆うエラストマーで覆われたリングを準備するステップであって、各可撓性フィンガが上方に突出するターミナル電気コンタクトを有し、前記フィンガのエラストマーで覆われた内側端部上で、前記加工物の湿式処理中に前記加工物の下側周辺部が前記シールビードに沿って係合できる、ステップと、
前記リング内に前記加工物の下側面を載せ、前記シールビードと前記エラストマーで覆われた可撓性フィンガのアセンブリの内側端部に対して前記加工物の下側周辺部を押しやるステップであって、前記内側端部が可撓的に下方にたわみ、前記シールビードにおいて前記加工物の下側周辺部の周りに流体シールを弾性的に形成する、ステップと、
前記シールビードの内側にある前記フィンガのエラストマーの覆いにリング状の複数の周辺開口を設けるステップであって、前記フィンガが下方にたわんでいる間、前記フィンガの電気コンタクト先端部が前記シールビードの内側で前記加工物の下側周辺部と弾性的に電気接触するように、前記開口を通して前記フィンガの電気コンタクト先端部を露出する、ステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記下方にたわむ際、電気接触が確立されるように、前記コンタクト先端部が前記加工物の下側周辺部を弾性的に清浄に拭う、請求項１の方法。
【請求項３】
前記フィンガが別個にたわみ、前記加工物の周辺部の全周で均一な電気接触を確実なものにする、請求項１の方法。
【請求項４】
前記加工物が薄い円形のウェハであり、前記アセンブリのフィンガが、前記ウェハの周辺部の内側に半径方向に延びている、請求項１の方法。
【請求項５】
湿式処理される加工物の下側周辺部を流体シールする方法であって、
上方に突出する周辺エラストマーシールビードにおいて内側に末端をなし、内向きに延びる可撓性フィンガのアセンブリを覆うエラストマーで覆われたリングを準備するステップであって、前記フィンガのエラストマーで覆われた内側端部上で、前記加工物の湿式処理中に前記加工物の下側周辺部が前記シールビードに沿って係合できる、ステップと、
前記リング内に前記加工物の下側面を載せ、前記シールビードと前記エラストマーで覆われた可撓性フィンガのアセンブリの内側端部に対して前記加工物の下側周辺部を押しやるステップであって、前記内側端部が可撓的に下方にたわみ、前記シールビードにおいて前記加工物の下側周辺部の周りに流体シールを弾性的に形成する、ステップとを含む、方法。
【請求項６】
湿式処理される加工物の下側周辺部に電気接触すると同時に流体シールを行うための装置であって、
上方に突出する周辺エラストマーシールビードにおいて内側に末端をなし、内向きに延びる可撓性フィンガのアセンブリを覆うエラストマーで覆われたリングであって、各可撓性フィンガが上方に突出するターミナル電気コンタクトを有し、前記フィンガのエラストマーで覆われた内側端部上で、前記加工物の湿式処理中に前記加工物の下側周辺部が前記シールビードに沿って係合できる、エラストマーで覆われたリングと、
前記リング内に前記加工物の下側面を配置した状態で、前記シールビードと前記エラストマーで覆われた可撓性フィンガのアセンブリの内側端部に対して前記加工物の下側周辺部を押しやるための手段であって、前記内側端部が可撓的に下方にたわみ、前記シールビードにおいて前記加工物の下側周辺部の周りに流体シールを弾性的に形成する、手段と、
前記シールビードの内側にある前記フィンガのエラストマーの覆いに形成されたリング状の複数の周辺開口であって、前記フィンガが下方にたわんでいる間、前記フィンガの電気コンタクト先端部が前記シールビードの内側で前記加工物の下側周辺部と弾性的に電気接触するように、前記開口を通して前記フィンガの電気コンタクト先端部を露出する、リング状の複数の周辺開口との組み合わせを有する、装置。
【請求項７】
前記下方にたわむ際、電気接触が確立されるように、前記コンタクト先端部が前記加工物の下側周辺部を弾性的に清浄に拭う、請求項６の装置。
【請求項８】
前記フィンガが別個にたわみ、前記加工物の周辺部の全周で均一な電気接触を確実なものにする、請求項６の装置。
【請求項９】
前記加工物が薄い円形のウェハであり、前記アセンブリのフィンガが、前記ウェハの周辺部の内側に半径方向に延びている、請求項６の装置。
【請求項１０】
前記フィンガは、前記フィンガの内側で厚い剛性支持プレートにより支持された薄いフレキシブルな可撓性プレートから半径方向に延び、エラストマーの覆いの内部に一体的に成形されている、請求項６の装置。
【請求項１１】
前記フィンガは、それらが半径方向に延びる前記可撓性プレートより薄い、請求項１０の装置。
【請求項１２】
湿式処理される加工物の下側周辺部を流体シールするための装置であって、
上方に突出する周辺エラストマーシールビードにおいて内側に末端をなし、内向きに延びる可撓性フィンガのアセンブリを覆うエラストマーで覆われたリングであって、前記フィンガのエラストマーで覆われた内側端部上で、前記加工物の湿式処理中に前記加工物の下側周辺部が前記シールビードに沿って係合できる、エラストマーで覆われたリングと、
前記リング内に前記加工物を載せた状態で、前記シールビードと前記エラストマーで覆われた可撓性フィンガのアセンブリの内側端部に対して前記加工物の下側周辺部を押しやるための手段であって、前記内側端部が可撓的に下方にたわみ、前記シールビードにおいて前記加工物の下側周辺部の周りに流体シールを弾性的に形成する、手段との組み合わせを有する、装置。
【請求項１３】
湿式処理される加工物の周辺部で、又はその近くで電気接触すると同時に流体シールを行う方法であって、
上方に突出する周辺エラストマーシールビードにおいて内側に末端をなし、内向きに延びる可撓性フィンガのアセンブリを覆うエラストマーで覆われたリングを準備するステップであって、各可撓性フィンガが突出するターミナル電気コンタクトを有し、前記フィンガのエラストマーで覆われた内側端部上で、前記加工物の湿式処理中に前記加工物の周辺部が前記シールビードに沿って係合できる、ステップと、
前記リング内に前記加工物を載せ、前記シールビードと前記エラストマーで覆われた可撓性フィンガのアセンブリの内側端部に対して前記加工物の周辺部を押しやるステップであって、前記内側端部が可撓的にたわみ、前記シールビードにおいて前記加工物の周辺部の周りに流体シールを弾性的に形成する、ステップと、
前記シールビードの内側にある前記フィンガのエラストマーの覆いにリング状の複数の周辺開口を設けるステップであって、前記フィンガがたわんでいる間、前記フィンガの電気コンタクト先端部が前記シールビードの内側で前記加工物の周辺部と弾性的に電気接触するように、前記開口を通して前記フィンガの電気コンタクト先端部を露出する、ステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して電着、電気エッチング、及び無電解メッキ等のような加工物の湿式処理に関し、特に、排他的ではないが、大量生産に適した態様でシリコンウェハ等のような実質的に平面とみなされる加工物の上への電着に関する。具体的には、本発明は、係る加工物の面の外周に再生可能な流体シールを行い、加工物の周囲に沿って均一な電気接触を同時に行うための導電的態様の装置を対象とする。
【０００２】
発明の背景
電気メッキ及び無電解メッキは、高精度な湿式の化学反応ベースの堆積を必要とする半導体ウェハ、プリント回路基板、薄膜ヘッド、及びフラットパネルディスプレイ等のような加工物の表面に対して、銅、金、鉛錫、インジウム錫、ニッケル鉄、ニッケル、及び他のタイプの金属又は金属の合金を付着するために製造時に使用される湿式化学堆積の２つの主要な形態である。係る加工物に薄膜を堆積するために使用される機械の重要な要件は、処理溶液又は堆積される金属で加工物の裏面とエッジが汚染するのを防止できることである。これらの堆積処理の最も一般的で魅力的なものは、電着であり、従って本説明は、一例として係る電着を中心に行うが、本発明は後に明らかになるように、無電解メッキにも有利に同様に使用され得る。
【０００３】
加工物のエッジに対して確実で均一な電気接触を行い、かつ同時に流体の浸入に対してエッジをシールすることは、半導体ウェハ等の加工物に対する高精度の電着の技術において認められている難しい問題である。係る電着中に、加工物に対する電気接触が均一でない場合、又はその接触が電流に対して高い抵抗を有する場合、所望の均一な薄膜を堆積することはできない。従って、長年にわたって従来技術において、この問題を解決しようと努力してきた種々の手段が提案されており、ここで簡単に要約することにする。
【０００４】
例えば、Brogdenによる米国特許第５，２２７、０４１号において、装置は、Ｏリングのような流体シールリングが基部部材の溝に置かれ、電気メッキされるべき加工物をそのシールリングに対して押しつけるためにカム機構によって機械的な力が加えられると説明されている。更に、複数の電気コンタクトが、加工物と電気接触するためにシールリングに隣接して配置されている。しかしながら、ウェハエッジにおける非常に狭い２〜３ｍｍの領域との電気接触と流体シールを達成するために、加工物のシール装置に対して過酷な要件を有する多数のシリコンウェハ及び他の電着応用形態が存在する。しかしながら、Brogdenによって提案されたような別個のシールとフレーム及び接触コンプライアンス手段を使用することは、加工物の周囲の周りにおける係る狭い領域へ嵌め込むことが困難である。一方、本発明は、係る狭い周辺領域内で電気コンタクトをコンプライアンス的に支持しながら確実なシールを見事に達成するのに適した形状で電気コンタクトに直接的に成形されたエラストマーを有する新規な一体型シールを提供する。
【０００５】
例えば、Santiniによる米国特許第４，６９６，７２９号に開示されているように、加工物と加工物保持ラックの本体との間で導電性流体シールを形成するための他の導電性ガスケットも提案されている。しかしながら、不都合なことに、導電性ガスケットは、表面で堆積にさらされ、記載されていない頻繁なシステムメンテナンスを必要とする。
【０００６】
上述した問題の解決策に対する別の方法が、Craftsによる米国特許第５，８０７，４６９号に説明され、フレキシブルな金属被覆の積層物からなる陰極コンタクト装置を開示する。誘電体基板の開口が電着されるべき領域を画定するように、内部にフォトリソグラフィの方法を用いて、ポリイミド基板上に連続した金属リムを画定し、基板上に画定された金属リムを用いて加工物に電気接触を行う。加工物に対する流体シールを改善するために、弾性シール表面も金属リングの内側の積層物に組み込まれ得る。この陰極コンタクト装置は、水平メッキセルと協働して動作し、これはメッキセルのリムによる支持を必要とする。また、別の例として、Woodruffによる米国特許第６，０８０，２９１号には、連続した金属リングのコンタクトを使用することが説明され、この場合、厚くて実質的に剛性な金属リングが使用されている。よく知られているように、２つの平面は理論的に３点のみで接触するので、係る連続した金属リングは剛性の平面として働き、それ故にごくわずかな点で加工物に接触する傾向がある。対照的に、本発明の新規な方法によれば、加工物の機械的支持を提供し、かつ加工物の中心から延びる半径に沿ってフレキシブルになっている多数のフレキシブルな導電性フィンガが組み込まれ、それにより加工物の周囲の凸凹状態に適応し、前記加工物に対して複数の確実な接触を（実際には１つの接触は１ｍｍ毎に、又は加工物の周囲の全てを取り巻くように）行う。
【０００７】
電気接触及び加工物の位置決めリングに対して弾性材料のリングを取り付けることにより、加工物に対する流体シールを行うための更なる提案がされている。Woodruffによる米国特許第６，０８０，２９１号は、例示として加工物のシールされた電気コンタクトを開示し、この場合、環状のシール部材が環状のコンタクトリングの上へ取り付けられ、装置は回転可能なプロセスツールヘッドに組み込まれる。固有のトレードオフは、このタイプの設計に組み込まれる。弾性シール部材が、加工物の凸凹を微細な表面と適合するために流体シール部材の十分な微細な変形を提供するのに十分に弾性である場合、シール部材は、加工物の表面において必要な変形を生じさせるのに十分な力を提供するのに十分に機械的に剛性でなく、それ故に結果としての流体シールは不完全になる。
【０００８】
加工物に対する確実な流体シールを行うための更に他の手段が、例えばSaitoによる米国特許第５，６６０，６９９号のように提案されている。この方法は、加工物とクランプ面との間にＯリングを組み込む。しかしながら、幾つかの応用形態に関して、この手段は加工物の前面と後面に非常に大きな空間を必要とする。一方、本発明は、係る空間を必要とせず（実際には、加工物の前面で２．５４ｍｍ（０．１インチ）、又は加工物の後ろで１．２７ｃｍ（０．５インチ）未満の空間と共に使用を可能にする）に加工物に対する流体シールを行うように設計されている。
【０００９】
従って、この問題に関する上述の、又は他の従来技術の方法は、本発明が新しい洗練された解決策をここで提供する薄い円形の半導体ウェハ（並びに他のタイプの加工物）等の電着に関して完全に満足のいくものではない。
【００１０】
本発明の目的
従って、本発明の主な目的は、加工物のエッジと裏面が加工物の処理中に、乾燥した状態のままであるように、加工物の表面を一時的に流体シールするための新しい改善された方法と装置を提供することである。
【００１１】
更なる目的は、係るシール中に、加工物の所望領域の全体にわたって、及び好適には係る領域の全体にわたって加工物の表面へ電流を均一に分配する状態で加工物の表面に対して一時的な電気接触も行うことである。
【００１２】
更なる目的は、堅牢であり、数千回の加工物の電着サイクル、及び９３℃の無電解ニッケルのような高温の処理溶液にさえも耐えることができる（全て、注意、修理又はメンテナンスなしで）係る新規なシールされた電気コンタクトを提供することである。
【００１３】
他の目的、及び更なる目的は後述され、より具体的には添付の特許請求の範囲に記載される。
【００１４】
本発明の概要
その重要な態様の１つから、以上のことをまとめると、本発明は、湿式処理のために加工物の周辺部においてその加工物の面に電気接触すると同時に流体シールを行う方法を含み、その方法は、上方に突出する周辺エラストマーシールビードにおいて内側に末端をなし、内向きに延びる可撓性フィンガのアセンブリを覆うエラストマーで覆われたリングを準備するステップであって、各可撓性フィンガが上方に突出するターミナル電気コンタクトを有し、前記フィンガのエラストマーで覆われた内側端部上で、前記加工物の湿式処理中に前記加工物の下側周辺部が前記シールビードに沿って係合できる、ステップと、前記リング内に前記加工物の下側面を載せ、前記シールビードと前記エラストマーで覆われた可撓性フィンガのアセンブリの内側端部に対して前記加工物の下側周辺部を押しやるステップであって、前記内側端部が可撓的に下方にたわみ、前記シールビードにおいて前記加工物の下側周辺部の周りに流体シールを弾性的に形成する、ステップと、前記シールビードの内側にある前記フィンガのエラストマーの覆いにリング状の複数の周辺開口を設けるステップであって、前記フィンガが下方にたわんでいる間、内部にある前記フィンガの電気コンタクト先端部が前記シールビードの内側で前記加工物の下側周辺部と弾性的に電気接触するように、前記開口を通して前記フィンガの電気コンタクト先端部を露出する、ステップとを含む。この考察は、下向きに面する加工物を例として用いているが、本発明は、任意の向きで使用され得る。
【００１５】
これらの目的を達成するために、本発明は、アセンブリを形成し、エラストマー材料内に埋め込まれる複数の細い可撓性フィンガを含み、例えば、３６０個のフィンガを用いて２００ｍｍウェハの周辺部に対してシールと接触を行うことができる。加工物に対する電気接触が必要な用途の場合、各可撓性フィンガの小さい領域、即ちコンタクト先端部の表面がエラストマーの表面を通り抜けて露出され得る。この小さいコンタクト領域は好適には、金、プラチナ、パラジウム、又は他の低抵抗電気接触金属の薄膜でコーティングされる。可撓性フィンガアセンブリを覆うように成形する間に、シールビードが前記エラストマーに画定され、係るシールビードは、コンタクト領域に隣接して加工物の中心の方に配置され、好適には、より詳細に後述されるように、実際にコンタクト領域から０．５３ｍｍ（０．０２１インチ）未満離れている。本発明の典型的な用途において、加工物の裏面と可撓性フィンガアセンブリとの間に、力が加えられ、その結果、エラストマーのシールビードが加工物の表面に対して圧縮されて一時的な流体シールを形成し、可撓性コンタクト先端部が加工物の表面に対して押しつけられて、加工物の周囲領域の周りに入力する電流の実質的に連続した経路を形成する複数の低抵抗電気接触を形成する。特に、可撓性フィンガが変形する際、それらの各々が、加工物の表面に沿って半径方向に少量だけ摺動し、その動作は、加工物の表面上の任意の酸化物又は汚れを有利に分解するのに役立ち、可撓性フィンガと加工物の表面との間で達成されるべき非常に低い接触抵抗の一時的な接続を可能にする。
【００１６】
好適なベストモードの設計と詳細は、後述される。
【００１７】
さて、本発明は、添付図面に関連して説明される。
【００１８】
本発明の好適な実施形態の詳細な説明
図１を参照すると、円形ウェハ等の電着の、前述した例示的な重要な分野に適用されるような本発明は、シール要素１４へ成形された主に可撓性アセンブリ１２から構成されたシールリングアセンブリ１０からなる。シールリングアセンブリ１０は、ウェハ加工物２０を完全に取り囲むように構成される。より一般的には、加工物２０とシールリングアセンブリ１０の双方は、円形又は長方形の形状からなる。前述したように、本発明の用途は、円形の半導体ウェハを処理することに関して有用である。その円形の形状は図面に例示的に示されるが、前述したように本発明は、プリント回路基板、パッケージ基板のパネル、又はフラットパネルディスプレイ等のような長方形の加工物にも適用可能であることは留意されるべきである。１つ又は複数の接続ロッド１５は、可撓性アセンブリ１２に取り付けられて示され、流れの線ｉ（１７）によって模式的に示された電流が、加工物のコンプライアンスのある流体シール中に加工物に電気接触する必要がある用途においてコアリングへ流れることができる経路を提供する。幾つかの用途において、接続ロッド１５を用いて太い矢印Ｆ（１９）によって示される上方の機械的な力をシールリング１０に加えることもできる。
【００１９】
次に図２、図３、及び図４を参照すると、加工物の周辺部２４に近いシールリングアセンブリ１０の重要な特徴が示される。可撓性アセンブリ１２は有利には、２つの要素、即ち薄いフレキシブルな可撓性プレート３０とその下にある厚くて剛性の支持プレート３２から構成される。例えば、可撓性プレート３０は、０．２５４ｍｍ（０．０１インチ）〜０．７６２ｍｍ（０．０３インチ）の厚さのチタン又はステンレス鋼であることが好ましい。また、支持プレート３２は、２．５４ｍｍ（０．１インチ）〜６．３５ｍｍ（０．２５インチ）の厚さのようなより厚い、チタン又はステンレス鋼からなることが好ましい。支持プレート３２は、図面に示されるように、加工物２０に面する可撓性プレート３０の側に配置されるか、又は可撓性プレート３０の加工物２０から反対側に配置され得る。コンタクトフィンガアセンブリの全体を覆うように容器１４を成形する前に、ボルト止め、ピーニング、又は溶接のような適切な手段が、可撓性プレート３０を支持プレート３２に取り付けるために使用され得る。図３の上部裏当てプレート２１により、機械的な力Ｆ（１９）が、加工物２０の周辺の下側環状領域２４が載るシールリング１０と加工物２０の下側周辺部との間で下方に向けられることが可能になる。加工物の下側周辺部２４とシールリング１０との間に係る機械的な力１９を加えることから結果として生じる新規な動作の詳細は、特に図６Ａ〜図６Ｃに関して後述される。
【００２０】
コンタクトプレート３０を支持するプレート３２は、フルオロエラストマー（例えば、デュポン社により製造される「バイトン（Ｒ）」）のような、好適にはエラストマーのモールディング１４に収容される。より明確に図２に示されるように、コンタクトプレート３０の内側（右側）周辺領域は、領域３８から始まり、複数の半径方向に延びる可撓性フィンガ３６が４０において厚みを低減され（又は凹所を形成され）、図５に円の四分円形状からなるものとして示される、盛り上がったコンタクト先端部２６をそれぞれが末端のほうで支持する状態で、形成される。フィンガ３６はそれらの間に間隙３４を有し、それらの厚みの低減された部分４０は、図２の支持プレート３２によって下側で支持される際、それらの基部３８において主コンタクトプレート３０から可撓的に曲がることができる可撓性の薄いビームセクションとして機能する。フィンガ３６のたわみよって、コンタクト先端部２６を越えて延びる支持レッジ４４を有するターミナルコンタクト先端部２６が、それに対応してたわむ。
【００２１】
容器成形プロセスにおいて、円周に形成された開口２５は、図２の円周に配置されて突出する電気コンタクト先端部２６が圧力プレート３０の周囲のフィンガ３６に設けられ、より詳細に後述するように加工物に電気接触する必要がある用途の場合に露出されるべきである領域に維持され得る。幾つかの重要な形状は、可撓性アセンブリ１２に対するそれらの位置とサイズが精密に制御されるようにシール要素１４へと成形される。図２において、上方に突出する周辺シールボス又はビード２８は、コンタクト先端部２６の外側に隣接して配置される。モールディングのリセス２９は、後述される目的のためにコンタクト先端部の内側に配置される。しかしながら、加工物に対する電気接触を必要としない用途の場合、コンタクト先端部２６と形成された開口２５を省略してもよい。
【００２２】
図６Ａ〜図６Ｃを参照すると、本発明の装置に関する新規な動作が理解され得る。図６Ａは、シールリング１０内に載置され、それと初期接触している加工物２０を示し、加工物の下側周辺部２４がシールビード２８の上面で前記リングに接触している。前述した力１９は本質的にゼロ（Ｆ＝０）であり、シールリング１０の要素は変形しない。この考察のために、シールリング１０は、空間に固定され、上部裏当てディスク２１が前記リングに対して強制的に押しつけられるとみなすことにする。しかしながら、本発明は、裏当てディスク２１が固定された状態に保持され、シールリング１０が裏当てディスクの方へ強制的に移動させられる態様において、又はこれら２つの移動のある組み合わせを用いることができる態様において、同様に使用され得る。
【００２３】
図６Ｂにおいて、加工物２０をシールリング１０の方へ移動させることが示され、結果として力１９がゼロからＦ＝Ｆ１まで増加する。その時、シールビード２８は変形し、各可撓性フィンガ３６の端部における前述の支持レッジ４４の間で、反力５０（Ｆｓ）が加えられた力１９（Ｆ）と等しくなるまで、圧縮される。本発明のことさらな利点は、加工物の下側周辺部２４とシールビード２８との間の６０で形成された流体シールの確実性であり、それは、シールビード２８が可撓性フィンガ３６により局所的に可撓的に支持されるという理由で非常に良好である。エラストマー１４は柔軟であることができるが、エラストマー１４が完全に変形して、流体が漏れる加工物の周辺部２４上の微細なくぼみを埋めることを保証するように、十分なシール力５０がエラストマー１４に加えられることができる。シールビード２８がそのように局所的に支持されておらず、かつ軟らかい弾性のある材料から形成されている場合、それは加工物の表面から離れるように簡単に曲がり、本発明の構成によって達成できる信頼できる流体シールに必要な微細な変形を受けない。
【００２４】
さて、図６Ｃを参照すると、加工物に対してシールされた弾性電気接触を行うことに関する本発明の構造の新規な動作が、シールリング１０のフィンガの誇張された下方のたわみを図示することで理解され得る。加えられた力１９（Ｆ）がＦ１＋Ｆ２まで増加し、それにより加工物２０がシールリング１０内へ移動し、その移動は、可撓性フィンガ３６のたわみ６２に起因する反力Ｆｃ（５１）とエラストマーの変形力５０（Ｆｓ）との組み合わせが、加えられた力Ｆ（１９）と等しくなるまで行われる。たわみ６２は、主として弾性フィンガ３６の根元３８を中心とした回転であり、その基部に固定されたカンチレバービームの弾性的たわみとみなされ得る。リセス又は薄くされたフィンガ領域４０の深さは、最適なたわみ力５１を所定のたわみ６２に提供するように調整され得る。実際には、有用な深さは０．２５４ｍｍ（０．０１インチ）である。
【００２５】
成形された容器におけるコンタクト表面２６に隣接した前述のリセス２９は、可撓性フィンガ３６が６２によりたわむ際、加工物のエッジ２３がシール要素１４に接触せず、かつ金属コンタクト表面２６から加工物２０を持ち上げて外さないことを確実なものにする。この回転のたわみ６２は、水平成分６４と垂直成分６６を有するものとみなされ得る。加工物２０に電気接触するための際立った利点は、水平成分の移動６４である。実際には、この移動６４は０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）未満と小さいが、それは表面の原子の微小なスケールで大きく、コンタクトフィンガ先端部２６と加工物の表面２２との間の接触面６８において、偶発的に擦る動作又は清浄にする拭う動作をもたらす。この擦る動作は、表面２２において大きな剪断力（微小なスケールで）を生じさせ、それにより加工物の表面２２又はコンタクトフィンガ先端部の表面２６に存在する可能性がある任意の汚れ又は酸化物を剥離することにより、電気接触の導電率を改善する。また、加工物の周辺部２４の周りで均一な電気接触を行うことに関する利点については、各可撓性フィンガ３６が独立して動くことができ、それにより加工物の表面２２と全てのコンタクト表面２６の平均した位置との双方において、平面性からの偏位に適応するという理由から、垂直な移動６６が各可撓性フィンガ３６について異なることができる点である。更に、支持プレート３２と可撓性プレート３０は、全てのコンタクト表面２６を実質的に単一の面内に配置する態様で製作される。加えられる力１９は、全ての可撓性フィンガ３６の中で最も小さいたわみ６２が低抵抗の電気接触を確立するのに必要な最小値を十分に上回るレベルに設定される。また、平坦でない加工物の表面２２に対して可撓性フィンガ３６自体で調整するという可撓性フィンガ３６の能力は、平坦でない加工物が含まれる際に漏れが生じないように、シールビード２８が加工物の全周辺部２４の周りで加工物の表面２２に対して圧縮されることを確実なものにするために重要である。
【００２６】
加工物に対してシールされた電気接触を行うことに関して、従来技術より優れた本発明の改良点の有効性を更に実証するために、図７Ａと図７Ｂは、互いに組み立てられた剛性コンタクトリング１０１と弾性シールリング１０２を使用する従来技術を例示するために提示される。図７Ａは、加えられた力１１９がゼロであるように、加工物１２０がシール表面１１２において弾性シールリング１０２に単に接触していることを示す。係る従来技術より優れた本発明の明確な改良点は、本発明の可撓性フィンガアセンブリ１２がシール要素のエラストマー１４内へ成形されていることから結果として生じる密接な結合によって、シール表面２８とコンタクト表面２６との間の相対的な位置決めの精度と反復性に認められ得る。従来技術は、２つの独立した部品、即ちコンタクト金属リング１０１と弾性シール要素１０２のアライメントに依存する。図７Ｂは、従来技術において加えられる力１１９が増加され、加工物の表面１２３がリング表面１１１に接触するまで、加工物１２０がコンタクトリング１０１の方へ移動した際に、如何にして電気接触１３０が形成され、反力１３２を生じさせるかを示す。しかしながら、コンタクトリング１０１は複数の可撓性フィンガの代わりに連続しているので、加えられる力１１９が非常に大きくなるまで有効な距離をたわむことができず、このことは当然のことながら、加工物１２０に損傷を与える危険性がある。更に、係る従来技術の動作においてコンタクトの接触面１３０における水平方向の移動がないことによって、不都合に本発明より高い電気接触抵抗を生じる。図７Ｂは、弾性シールリング１０２と加工物の表面１２３との間の接触面１１２において流体シールをもたらすための前記リング１０２のたわみに起因して、反力１３６を生じる弾性シールリング１０２の移動１３４を示す。この従来技術の動作に関する更なる欠点は、シールリング１０２の材料が、シール接触面１４０において加工物の表面１２３とシール表面１１２の双方に生じる可能性がある微細なくぼみを埋めるのに十分に弾性のあるように製作される場合、それは、接触面１４０においてマイクロスケールで変形を生じさせるのに十分大きな変形反力１３４を加えるのに十分に剛性ではなく、従って、シール接触面１４０は流体を漏らす可能性がある。対照的に、本発明の場合、図６Ａ〜図６Ｃに示されるように、シール表面２８は柔軟なエラストマー１４からなり、主として短い距離にわたるエラストマー１４の圧縮から結果として生じる変形反力５０によって、シール表面２８は加工物の表面２２に対して押しやられる。
【００２７】
前述したように、本発明の好適な用途は、加工物との流体シールと電気接触の双方を同時に確立すべき応用形態に関係するが、本発明の流体シールの機構は、電気接触が必要ない応用形態においても有用である。
【００２８】
また、当業者によって更なる修正も行われるであろう。従って、係る修正は、添付の特許請求の範囲に規定されたような本発明の思想と範囲内に入るとみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】例示的なシールコンタクトリングアセンブリと加工物の等角図である。
【図２】本発明のシールコンタクトリングの拡大された縮尺に基づく断面の等角図であり、コンタクトの先端及び周囲のエラストマーシール材料を示す図である。
【図３】シールコンタクトリングのやはり拡大された縮尺に基づく断面図である。
【図４】コンタクト金属アセンブリ部分の等角図である。
【図５】コンタクト先端領域のクローズアップの等角図である。
【図６Ａ】シールと接触の動作の連続する位置における本発明の新規なシールと接触の動作を示す断面図である。
【図６Ｂ】シールと接触の動作の連続する位置における本発明の新規なシールと接触の動作を示す断面図である。
【図６Ｃ】シールと接触の動作の連続する位置における本発明の新規なシールと接触の動作を示す断面図である。
【図７Ａ】図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃに示されたような本発明の動作とは対照的な、従来技術のシールと接触の動作を示す断面図である。
【図７Ｂ】図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃに示されたような本発明の動作とは対照的な、従来技術のシールと接触の動作を示す断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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