專利名稱：：通過電子附著去除表面氧化物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本文描述了從基材包括絕緣基材的表面去除金屬氧化物的無助熔劑工藝。本文也描述了用來從基材表面去除金屬氧化物的裝置。
背景技術(shù)：
：晶圓凸點(diǎn)制作(waferbumping)是用來在芯片焊墊上制作厚金屬凸點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)內(nèi)引腳接合(i皿erleadbonding)的工藝。凸點(diǎn)通常通過在墊上沉積焊料然后回流(在本文中稱第一回流)以進(jìn)行合金化并使焊料凸點(diǎn)的形狀從蘑菇形變?yōu)榘肭蛐蝸碇谱?。帶第一回流凸點(diǎn)的芯片經(jīng)"倒裝(flipped)"以對應(yīng)基材上焊料可潤濕端子的印跡，然后經(jīng)第二回流以形成焊點(diǎn)。這些焊點(diǎn)在本文中稱為內(nèi)引腳接合。晶圓凸點(diǎn)制作工藝中常使用高熔點(diǎn)(例如>300°C)焊料，因?yàn)槠涫购罄m(xù)裝配步驟如外引腳接合可用較低熔點(diǎn)(例如<230°C)的焊料進(jìn)行而不破壞內(nèi)引腳接合。第一回流后焊料凸點(diǎn)的形狀是關(guān)鍵性的。例如，優(yōu)選大凸點(diǎn)高度以獲得更好的接合和更高的耐疲勞性。此外，所形成的凸點(diǎn)應(yīng)優(yōu)選基本均勻以確保平面性。凸點(diǎn)高度較大的基本均勻的焊料凸點(diǎn)被認(rèn)為與第一回流過程中的無氧化物凸點(diǎn)表面有關(guān)。目前有兩種主要的在焊料凸點(diǎn)晶圓的第一回流過程中除去焊料氧化物的方法。一種方法是用純氫在400-45(TC的回流溫度下的無助熔劑焊接。該方法的主要挑戰(zhàn)在于純氫的易燃性，該易燃性大大限制了該方法的應(yīng)用。第二種方法是在沉積的焊料凸點(diǎn)上或已印刷到晶圓上以形成凸點(diǎn)的焊膏混合物內(nèi)施加有機(jī)助熔劑并在惰性環(huán)境中回流凸點(diǎn)以便助熔劑可高效地去除焊料表面上的初始氧化物。但這種方法有其缺點(diǎn)。由于助熔劑分解，焊料凸點(diǎn)中可能形成小孔洞。這些孔洞可不僅使所形成的焊接接合的電學(xué)和力學(xué)性質(zhì)變差而且破壞焊料凸點(diǎn)晶圓的共面性并影響后續(xù)的芯片接合工藝。分解的助熔劑揮發(fā)物也可能污染回流爐而提高維護(hù)成本。此外，晶圓上時(shí)常留有助熔劑殘留物而可能腐蝕金屬并降低組件的性能。要從上述回流工藝中除去助熔劑殘留物，可采用后清洗工藝，以氯氟烴(CFCs)作為清洗劑。但后清洗增加了額外的工藝步驟而增加了制造加工時(shí)間。此外，由于對地球的保護(hù)性臭氧層的潛在損害，氯氟烴(CFCs)作為清洗劑的使用是被禁止的。雖然已通過使用少量活化劑來減少殘留物而開發(fā)出免清洗助熔劑，但在助熔劑殘留物的量與助熔劑的活性上存在得與失的折衷。因此，業(yè)內(nèi)已尋求有助于生成高活性^原子團(tuán)并因此縮小氫濃度的有效范圍和降低加工溫度以減少表面氧化物的催化方法?，F(xiàn)有技術(shù)中已用若干技術(shù)進(jìn)行無助熔劑(干)焊接。一種技術(shù)是采用激光來燒蝕或加熱金屬氧化物至其氣化溫度。這樣的工藝通常在惰性或還原氣氛下進(jìn)行以防止被釋放出的污染物再氧化。但氧化物和基底金屬(basemetal)的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)可能相似，而熔化或氣化基底金屬卻可能是不希望的。因此，這類激光工藝難以實(shí)施。激光器通常價(jià)格昂貴、運(yùn)行效率不高并需要直接瞄準(zhǔn)(directlineofsight)氧化物層。這些因素限制了激光技術(shù)在大多數(shù)焊接應(yīng)用中的效用。表面氧化物可通過在高溫下暴露于反應(yīng)性氣體(例如H2)而化學(xué)還原(例如還原成H^)。通常使用惰性載體(例如N》中含5%或更多還原性氣體的混合物。反應(yīng)產(chǎn)物(例如H^)然后通過在高溫下脫附而從表面釋放并在氣體流場中帶走。典型的工藝溫度超過350°C。但該工藝可能慢且效率低，即便在高溫下。還原工藝的速度和效用可用更具活性的還原物類提高。這類活性物類可用常規(guī)等離子體技術(shù)產(chǎn)生。音頻、射頻或微波頻率下的氣體等離子體可用來產(chǎn)生表面脫氧用的活性原子團(tuán)。在這類工藝中，高強(qiáng)度電磁輻射被用來將^、02、SFe或其他物類(包括含氟化合物)離子化和離解為高活性基團(tuán)。表面處理可在低于3(TC的溫度下進(jìn)行。但為獲得等離子體形成的最佳條件，這類工藝通常在真空條件下進(jìn)行。真空操作需要昂貴的設(shè)備并必須以慢的間歇工藝而不是較快的連續(xù)工藝進(jìn)行。此外，等離子體通常以擴(kuò)散方式分散在工藝腔室內(nèi)而難以朝向特定的基材表面。因此，在此工藝中活性物類不能被高效利用。等離子體也可通過濺射過程對工藝腔室造成損害并可在電介質(zhì)表面上產(chǎn)生空間電荷的積聚，從而導(dǎo)致可能的微電路損壞。微波自身也可導(dǎo)致微電路損壞，且基材溫度在處理過程中可能難以控制。等離子體也可能釋放潛在危險(xiǎn)的紫外光。這類工藝也需要昂貴的電氣設(shè)備并消耗大量的動力，從而降低了其總體成本效率。美國專利5，409，543公開了一種在真空條件下用熱燈絲熱法離解分子氫而產(chǎn)生活性氫物類(即原子氫)的工藝。受激的氫對基材表面進(jìn)行化學(xué)還原。熱燈絲的溫度可在50(TC到220(TC的范圍內(nèi)。電偏置柵格(grid)被用來偏轉(zhuǎn)或捕獲自熱燈絲發(fā)出的過多的自由電子?；钚晕镱惢蛟託湓诙栊暂d氣中由含2%_100%的氫的混合物產(chǎn)生。美國專利6，203，637公開了一種用來自熱離子陰極的放電活化氫的工藝。自熱離子陰極發(fā)出的電子產(chǎn)生氣相放電，從而生成活性物類。發(fā)射過程在單獨(dú)的或遠(yuǎn)距的含熱燈絲的腔室中進(jìn)行。離子和活化的中性物流入處理腔室中對氧化的金屬表面進(jìn)行化學(xué)還原。但這類熱陰極過程需要真空條件以達(dá)到最佳的效用和燈絲壽命。真空操作需要昂貴的設(shè)備，其必須結(jié)合進(jìn)焊接傳送帶系統(tǒng)中，從而降低了其總體成本效率。Potier等，"FluxlessSolderingUnderActivatedAtmosphereatAmbientPressure(環(huán)境壓力活化氣氛下的無助熔劑焊接)"，SurfaceMountInternationalConference(表面裝配國際會議)，1995，SanJose，加利福尼亞州和美國專利6，146,503、6，089，445、6，021，940、6，007，637、5，941，448、5，858，312和5，722，581描述了用放電產(chǎn)生活化HJ或其他還原氣體如CH4或NH》的工藝。所述還原氣體通常以"百分?jǐn)?shù)水平"存在于惰性載氣(N2)中。放電用"若干千伏"的交變電壓源產(chǎn)生。自遠(yuǎn)距腔室中的電極發(fā)出的電子將產(chǎn)生受激或不穩(wěn)定的物類，這些物類基本不含帶電物類，其然后流進(jìn)基材中。所得工藝還原將在近15(TC的溫度下焊接的基底金屬上的氧化物。但這類遠(yuǎn)距放電腔室需要較高的設(shè)備成本且不易于改型以適應(yīng)現(xiàn)有的焊接傳送帶系統(tǒng)。此外，這些工藝通常用來在焊接前5預(yù)處理金屬表面而不是去除焊料氧化物。美國專利5，433，820描述了一種使用大氣壓下來自高電壓(lkV到50kV)電極的放電或等離子體的表面處理工藝。電極置于鄰近基材處而不是遠(yuǎn)距腔室中。電極發(fā)出的自由電子產(chǎn)生活性氫原子團(tuán)-含原子氫的等離子體-其然后通過置于氧化了的基材上方的電介質(zhì)遮板(shield)中的開口。電介質(zhì)遮板將活性氫集中到那些需要脫氧的特定表面位置上。但這類電介質(zhì)遮板可能積聚表面電荷，積聚的表面電荷可能改變電場和妨礙精密的工藝控制。所述工藝僅用來熔化基底金屬表面。因此，本領(lǐng)域中需要提供在較低的溫度下進(jìn)行以減少熱能的焊料凸點(diǎn)晶圓的無助熔劑回流的經(jīng)濟(jì)高效的工藝。本領(lǐng)域中還需要提供在接近環(huán)境壓力或大氣壓的條件下進(jìn)行無助熔劑焊料回流的工藝和裝置以避免購買和維護(hù)真空設(shè)備的費(fèi)用。本領(lǐng)域中還需要提供使用不可燃的氣體環(huán)境進(jìn)行的無助熔劑焊料回流工藝。此外，本領(lǐng)域中需要從基材例如電絕緣基材的表面去除金屬氧化物。電絕緣基材的實(shí)例包括但不限于剛性環(huán)氧樹脂玻璃層壓基材、撓性聚合物膜(例如聚酰亞胺)、集成電路(IC)互聯(lián)方案中使用的絕緣基材、三維或?qū)盈Bic封裝技術(shù)中使用的絕緣基材及其組合。
發(fā)明內(nèi)容通過提供不使用助熔劑即從基材表面去除金屬氧化物的裝置和方法，本文中所述的方法和裝置滿足了本領(lǐng)域中的一些(如果不是全部)需要。在一個方面，提供了一種從基材的處理表面去除金屬氧化物的方法，所述方法包括提供鄰近具有接地電位的基極的基材，所述基材包含處理表面，所述處理表面包含金屬氧化物；提供鄰近所述基極和所述基材的激勵電極，其中至少部分所述處理表面暴露于所述激勵電極且其中所述基極和激勵電極及基材位于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。在另一方面，激勵電極由包含突出的導(dǎo)電尖端陣列的電絕緣板限定，其中所述導(dǎo)電尖端通過導(dǎo)線電連接，其中所述突出的尖端陣列分成第一電連接組和第二電連接組，其中所述第一或第二電連接組中的一個與正偏置的DC電壓源連接，所述第一或第二電連接組中的另一個與負(fù)偏置的DC電壓源連接，其中所述正偏置的DC電壓源和所述負(fù)偏置的DC電壓源與能交替改變所述負(fù)偏置的DC電壓源和所述正偏置的DC電壓源間的能量供給的功能控制器電連接；使包含還原氣體的氣體混合物通過目標(biāo)區(qū)域；通過啟動負(fù)偏置的DC電壓源激勵導(dǎo)電尖端行以在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電子，其中至少部分電子附著到至少部分還原氣體上從而形成帶負(fù)電的還原氣體；使所述處理表面與帶負(fù)電的還原氣體接觸以還原基材處理表面上的金屬氧化物；和通過啟動正偏置的DC電壓源激勵導(dǎo)電尖端行以從處理表面收回過量的電子，其中與負(fù)偏置的DC電壓源電連接的導(dǎo)電尖端行和與正偏置的DC電壓源電連接的導(dǎo)電尖端行不同時(shí)被激勵。在再一方面，激勵電極由具有內(nèi)容積、氣體入口和含向下突出的導(dǎo)電尖端陣列的電絕緣基底的腔室限定，其中所述導(dǎo)電尖端由皮下注射針制成，其中各皮下注射針與氣體腔室的內(nèi)容積流體連通以便流進(jìn)腔室中的包含還原氣體的氣體混合物可從各皮下注射針注出，其中全部皮下注射針通過導(dǎo)線電連接在一起并然后與負(fù)偏置的DC電壓源連接，以便可從各皮下注射針尖產(chǎn)生電子，其中至少部分電子附著到至少部分從各皮下注射針尖流出的還原氣體上從而形成帶負(fù)電的還原氣體；使所述處理表面與帶負(fù)電的還原氣體接觸以還6原基材處理表面上的金屬氧化物；其中所述基材是導(dǎo)電性的并接地，以便帶負(fù)電電子可從基材排到地。在又一方面，激勵電極由具有內(nèi)容積、氣體入口和含向下突出的導(dǎo)電尖端陣列的電絕緣基底的腔室限定，其中所述導(dǎo)電尖端分成第一電連接組和第二電連接組，其中所述導(dǎo)電尖端的第一或第二電連接組中的至少一個與氣體腔室的內(nèi)容積流體連通以便流進(jìn)腔室中的包含還原氣體的氣體混合物可從各皮下注射針注出，其中至少一組所述皮下注射針與負(fù)偏置的DC電壓源連接而所述第一或第二電連接組中的另一組與正偏置的DC電壓源連接，其中所述負(fù)偏置的DC電壓源和所述正偏置的DC電壓源與能交替改變所述負(fù)偏置的DC電壓源和所述正偏置的DC電壓源間的能量供給的功能控制器電連接；使包含還原氣體的氣體混合物流過氣體腔室并流過各皮下注射針；通過啟動負(fù)偏置的DC電壓源激勵所述至少一組皮下注射針以便可從各皮下注射針尖產(chǎn)生電子，其中至少部分電子附著到至少部分從各皮下注射針尖流出的還原氣體上從而形成帶負(fù)電的還原氣體；使所述處理表面與帶負(fù)電的還原氣體接觸以還原基材處理表面上的金屬氧化物；和通過啟動正偏置的DC電壓源激勵另一組導(dǎo)電尖端以從處理表面收回過量的電子，其中與負(fù)偏置的DC電壓源電連接的所述至少一組皮下注射針和與正偏置的DC電壓源電連接的所述另一組導(dǎo)電尖端不同時(shí)被激勵。圖la和lb分別示出了發(fā)射極和基極上的電壓脈沖；圖2a到2i為適合于發(fā)射和/或收回電子的各種電極幾何形狀的示意圖；圖3提供了采用多個尖端的適合于發(fā)射和/或收回電子的電極的一個實(shí)施方案的實(shí)例；圖4提供了具有分段式組件的適合于發(fā)射和/或收回電子的電極的一個實(shí)施方案的實(shí)例；圖5提供了本文中所述的方法的一個實(shí)施方案的實(shí)例，其中示出了晶圓凸點(diǎn)應(yīng)用中表面金屬氧化物的去除；圖6示出了本文中所述的通過在晶圓凸點(diǎn)回流過程中改變電極極性來去除基材表面上的帶負(fù)電離子的方法的特定實(shí)施方案；圖7a和7b示出了當(dāng)兩個電極的極性改變時(shí)荷電物類在兩個電極間的傳輸；圖8提供了本文中所述的通過采用相對于基極而言具有正偏置的附加電極來去除基材表面上的電子的特定實(shí)施方案的示意圖；圖9a到9e提供了本文中所述的采用至少一個電極相對于基材的移動的方法和裝置的特定實(shí)施方案的各種示意圖；圖10a和10b分別提供了單向電壓脈沖和雙向電壓脈沖的示意圖；圖11為本發(fā)明的一個電極組件實(shí)施方案的示意圖；圖12a和12b為圖11的實(shí)施方案的某些特征的示意圖；圖13為圖11的實(shí)施方案中采用的導(dǎo)電尖端的示意圖；禾口圖14為圖11的實(shí)施方案中采用的導(dǎo)電尖端的電氣布局圖。圖15為本文中所述的激勵電極組件的一個實(shí)施方案的示意圖。圖16為具有內(nèi)部直通通路、成角度尖端和法蘭端的導(dǎo)電尖端的一個實(shí)施方案的示意圖。圖17提供了本文中所述電極組件的另一實(shí)施方案的等軸測視圖；圖18a和18b分別提供了圖17的電極組件的某些特征的側(cè)視圖和頂視圖。圖19a和19b分別提供了圖17的電極組件的某些特征的側(cè)視圖和頂視圖。具體實(shí)施例方式本文中描述了一種通過暴露于帶負(fù)電離子來從基材表面去除金屬氧化物的方法和裝置。所述帶負(fù)電離子與表面金屬氧化物反應(yīng)并將其還原。在一個方面，可通過改變傳統(tǒng)回流和焊接設(shè)備如用于回流焊料凸點(diǎn)晶圓的回流機(jī)器采用所述方法、裝置或二者。在該方面或其他方面，所述方法也可應(yīng)用于其中需要從基材去除表面金屬氧化物的其他工藝，例如但不限于鍍金屬(即部分印刷電路板或金屬表面的焊料鍍以使其更適應(yīng)后續(xù)焊接)、用于外引腳接合的回流和波峰焊、表面清洗、銅焊、熔接和去除硅晶圓加工過程中形成的表面金屬氧化物如銅氧化物。用本文中所述的方法和裝置對金屬氧化物的去除同樣適用于前面提到的工藝或想要去除氧化物而不需有機(jī)助熔劑的任何其他工藝。本文中用到的術(shù)語"基材"通常涉及材料如硅、二氧化硅包覆硅、鋁_氧化鋁、砷化鎵、陶瓷、石英、銅、玻璃、環(huán)氧樹脂或適合用于電子器件內(nèi)的任何材料。在某些實(shí)施方案中，基材為其上布置有焊料的電絕緣或半導(dǎo)電基材。示例性的焊料組合物包括但不限于無助熔劑錫_銀、無助熔劑錫_銀_銅、無助熔劑錫_鉛或無助熔劑錫_銅。在一個實(shí)施方案中，基材為電絕緣基材。電絕緣基材的實(shí)例包括但不限于如下用于印刷電路板的剛性環(huán)氧樹脂玻璃(例如FR-4型)層壓基材；用于撓性電路的撓性聚合物膜(例如聚酰亞胺)凍成電路互聯(lián)方案(高密度互連如基于聚合物的BGA、高密度互連等)中使用的絕緣基材；3-D或?qū)盈B集成電路或3-D或?qū)盈B封裝技術(shù)中使用的絕緣基材；及其組合。但本文中所述的方法和裝置適合多種不同的基材和焊料組合物。在某一特定的優(yōu)選的實(shí)施方案中，基材為其上布置有多個焊料凸點(diǎn)的硅晶圓。雖然不希望受理論束縛，但據(jù)認(rèn)為，當(dāng)在至少兩個電極間施加能源如直流電壓源時(shí)，電子從兩個電極中相對于另一電極而言具有負(fù)電偏置的一個(本文中稱為"發(fā)射極")和/或兩個電極間的氣相產(chǎn)生。所產(chǎn)生的電子沿電場向接地或具有正電偏置的另一電極(本文中稱為"基極")漂移。將其表面上有多個焊料凸點(diǎn)的基材置于基極和發(fā)射極所限定的區(qū)域內(nèi)(本文中稱為"目標(biāo)區(qū)域")，使焊料凸點(diǎn)表面或處理區(qū)域暴露于發(fā)射極。在某些實(shí)施方案中，基材可與基極連接形成目標(biāo)組件。使包含還原氣體和任選的載氣的氣體混合物通過電極產(chǎn)生的電場。在電子漂移過程中，部分還原氣體因電子附著而形成負(fù)離子，其然后漂移向目標(biāo)組件即基極和基材表面。在基材表面上，帶負(fù)電離子可因此還原存在的金屬氧化物而不需傳統(tǒng)的助熔劑。此外，活性物類在待處理表面上的吸附可因帶負(fù)電離子沿電場的漂移而得到促進(jìn)。在其中還原氣體包含氫的實(shí)施方案中，我們認(rèn)為本發(fā)明的方法按如下發(fā)生分子H2的離解附著<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>氫原子上的電子附著<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>合并(I)和(II):2e'+H2^2H_(III)氧化物還原2hT+MO=>M+H20+2e'(M=焊料/基底金屬)(IV)在這些實(shí)施方案中，使用本發(fā)明的電子附著法還原金屬氧化物的活化能低于使用分子氫的方法，因?yàn)橛秒娮痈街纬稍託潆x子消除了與分子氫的鍵斷裂有關(guān)的能量。在某些實(shí)施方案中，足以使發(fā)射極產(chǎn)生電子的能量被供給至少一個電極，優(yōu)選發(fā)射極。能源優(yōu)選為電能或電壓源，如AC或DC源。也可單獨(dú)地或與任何前述能源組合使用其他能源如電磁能源、熱能源或光能源。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，發(fā)射極與第一電壓電平連接，基極與第二電壓電平連接。電壓電平之差產(chǎn)生電位偏置。所述第一或第二電壓電平中的一個可能為零，表明兩個電極中的任一個可能接地。要通過電子附著產(chǎn)生帶負(fù)電離子，需要產(chǎn)生大量的電子。就此而論，電子可通過多種方法產(chǎn)生，例如但不限于陰極發(fā)射、氣體放電或其組合。在這些產(chǎn)生電子的方法中，方法的選擇主要取決于所產(chǎn)生的電子的效率和能量水平。對于其中還原氣體為氫的實(shí)施方案，優(yōu)選能量水平接近4eV的電子。在這些實(shí)施方案中，這樣的低能量水平電子優(yōu)選通過陰極發(fā)射而不是氣體放電產(chǎn)生。所產(chǎn)生的電子可然后自發(fā)射極向基極漂移而產(chǎn)生空間電荷。當(dāng)氫通過所述至少兩個電極或目標(biāo)區(qū)域內(nèi)時(shí)，空間電荷將為通過電子附著產(chǎn)生帶負(fù)電的氫離子提供電子源。對于涉及通過陰極發(fā)射產(chǎn)生電子的實(shí)施方案，這些實(shí)施方案可包括場發(fā)射(本文中稱為冷發(fā)射)、熱發(fā)射(thermalemission)(本文中稱為熱發(fā)射(hotemission))、熱_場發(fā)射、光電發(fā)射和電子或離子束發(fā)射。場發(fā)射涉及在發(fā)射極上施加相對于基極而言具有負(fù)偏置的電場，所述電場的強(qiáng)度足夠高以克服從發(fā)射極的表面產(chǎn)生的電子的能壘。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，向兩個電極間施加的DC電壓在O.l-50kV范圍內(nèi)，優(yōu)選2-30kV范圍內(nèi)。在這些實(shí)施方案中，電極間的距離可在0.l-30cm范圍內(nèi)，優(yōu)選0.5-5cm。另一方面，熱發(fā)射涉及用高溫激勵發(fā)射極中的電子和自發(fā)射極材料中的金屬鍵分離電子。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，發(fā)射極的溫度可在800-350(TC范圍內(nèi)，優(yōu)選800-1500°C。發(fā)射極可通過多種方法升至和/或保持高溫，例如但不限于通過使AC或DC通過電極而直接加熱；間接加熱如使陰極表面與被加熱元件、IR輻射或其組合加熱的電絕緣熱表面接觸。熱-場發(fā)射是用來產(chǎn)生電子的場發(fā)射和熱發(fā)射方法的結(jié)合體，其中既采用電場又采用高溫。因此，與純場發(fā)射和純熱發(fā)射相比，為產(chǎn)生相同量的電子，熱-場發(fā)射可需要較弱的電場和較低的電極溫度。熱-場發(fā)射可將用純粹場發(fā)射遇到的困難如因發(fā)射表面上的污染而致的電子發(fā)射變差趨勢和對發(fā)射表面的平面性和均勻性的嚴(yán)格限制降至最低。此外，熱-場發(fā)射也可避免與熱發(fā)射有關(guān)的問題如發(fā)射電極與氣相間的化學(xué)反應(yīng)的高可能性。在其中使用熱-場發(fā)射來產(chǎn)生電子的實(shí)施方案中，發(fā)射極的溫度可在室溫到350(TC范圍內(nèi)，或更優(yōu)選150-1500°C。在這些實(shí)施方案中，電壓可在O.01-30kV范圍內(nèi)，或更優(yōu)選0.HOkV。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用熱發(fā)射或熱-場發(fā)射法來產(chǎn)生電子。在這些實(shí)施方案中，在任一這些方法中使用的高溫發(fā)射極也可用作通過兩個電極產(chǎn)生的電場的氣體混合物的熱源，以便可減少為后續(xù)回流工藝加熱氣體所需的熱能。9在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，電子的產(chǎn)生通過陰極發(fā)射和電暈放電法的組合實(shí)現(xiàn)。在這些實(shí)施方案中，能源如DC電壓被施加在兩個電極之間，電子可自發(fā)射極(冷或熱)和發(fā)射極附近的氣相(電暈放電)產(chǎn)生。為提高通過電子附著形成帶負(fù)電離子的效率并延長發(fā)射極的使用壽命，優(yōu)選將電暈放電減至最小限度。在其中使用陰極發(fā)射機(jī)理來發(fā)射電子的實(shí)施方案中，兩個電極間施加的電壓可為恒定的或脈沖的。電壓脈沖的頻率可在0-100kHz范圍內(nèi)。圖la和lb分別提供了發(fā)射極和基極上的電壓脈沖示意圖。在這些實(shí)施方案中，據(jù)認(rèn)為，為增加產(chǎn)生電子的量并減少氣相放電的趨勢，脈沖電壓(如圖la和lb中所示的)比恒定電壓優(yōu)選。對于涉及通過氣體放電產(chǎn)生電子的實(shí)施方案，這些實(shí)施方案可包括熱放電、光放電和各種雪崩放電(包括輝光放電、電弧放電、火花放電和電暈放電)。在這些實(shí)施方案中，電子通過氣相電離產(chǎn)生。氣相為包含還原氣體和惰性氣體的氣體混合物。在氣相電離的某些實(shí)施方案中，電壓源施加在兩個電極間，電子自兩個電極間的氣體混合物內(nèi)的惰性氣體產(chǎn)生并然后向正偏置電極如基極漂移。在此電子漂移過程中，這些電子中的一些可能附著在還原氣體分子上而因電子附著形成帶負(fù)電離子。此外，惰性氣體中也產(chǎn)生一些正離子，這些正離子然后向負(fù)偏置電極如發(fā)射極漂移并在電極表面被中和。如前面所提到的，當(dāng)發(fā)射極相對于基極而言具有負(fù)偏置時(shí)，電子可自發(fā)射極產(chǎn)生?？磮D2a到2i，發(fā)射極可具有各種幾何形狀，如細(xì)線2a、帶尖銳尖端的棒2b、帶若干尖銳尖端的棒或梳2c、篩或絲網(wǎng)2d、松散線圈2e、梳陣列2f、細(xì)線或細(xì)絲束2g、帶自其表面突出的尖銳尖端的棒2h或帶滾花表面的板2i。其他幾何形狀可包括上述幾何形狀如帶表面突起的板或棒、纏繞了繞線或絲的棒、細(xì)線線圈等的組合?？刹捎枚鄠€電極，其可布置為平行系列或交叉的網(wǎng)格形式。其他幾何形狀可包括"貨車輪"幾何形狀，其中多個電極以放射式樣如輪的"幅條"樣式布置。在某些實(shí)施方案中，例如其中涉及場發(fā)射的實(shí)施方案中，陰極優(yōu)選制成具有大表面曲率的幾何形狀，如多個尖銳尖端，以最大化電極表面附近的電場，例如圖3中所示的幾何形狀。如圖3所示，電極1具有一系列細(xì)線2，細(xì)線2連同多個源自其表面的尖端3—起位于電極表面上的凹槽內(nèi)。用作發(fā)射極的電極材料優(yōu)選由具有較低電子發(fā)射能或功函數(shù)的導(dǎo)電材料組成。所述材料優(yōu)選也具有高熔點(diǎn)和加工條件下較高的穩(wěn)定性。適合的材料的實(shí)例包括金屬、合金、半導(dǎo)體和涂布或沉積到導(dǎo)電基材上的氧化物。其他實(shí)例包括但不限于鴇、石墨、高溫合金如鎳鉻合金及金屬氧化物如沉積到導(dǎo)電基材上的Ba0和A1203。用作基極的電極由導(dǎo)電材料如本文中所述的金屬或任何其他材料組成?；鶚O可根據(jù)應(yīng)用具有多種不同的幾何形狀。在本發(fā)明的涉及熱_場發(fā)射的某些實(shí)施方案中，發(fā)射極可包含分段式組件如圖4中所示的電極。在這點(diǎn)上，發(fā)射極的芯10可由具有高電阻的金屬制成。多個尖端ll源自芯10。尖端11可由具有較低電子發(fā)射能或功函數(shù)的導(dǎo)電材料如本文中所公開的任何材料制成。芯可通過使AC或DC電流(未示出)直接通過芯10而加熱。導(dǎo)熱性將把熱從芯傳到尖端11。熱芯10和多個尖端11封裝在外殼12內(nèi)，外殼12然后插入支承架中，從而形成所示的分段式組件。尖端11暴露于外殼12外。外殼12由絕緣材料組成。分段式組件允許運(yùn)行過程中芯的熱膨脹。在這種布置中，通過在發(fā)射極上相對于基極施加負(fù)偏壓，電子可自熱尖端ll產(chǎn)生。10在本發(fā)明的涉及熱-場發(fā)射的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，可采用間接加熱來升高發(fā)射極的溫度。這可通過用加熱筒作為發(fā)射極的芯實(shí)現(xiàn)。加熱筒的表面可由導(dǎo)電材料如與筒內(nèi)加熱元件電絕緣的金屬組成。為促進(jìn)電子發(fā)射，可在加熱筒表面上安裝多個分散的發(fā)射尖端。可通過使AC或DC電流通過筒內(nèi)的加熱元件而將筒加熱。通過在筒表面上相對于第二電極施加負(fù)偏壓，電子可自筒的分散的尖端產(chǎn)生。為在此布置中產(chǎn)生偏壓，第二電極可接地以便筒可被負(fù)偏置，或者，可將筒接地以便第二電極可被正偏置。在一些實(shí)施方案中，為消除兩個電路(例如一個電路可為沿加熱元件的AC或DC電流，另一電路可為筒表面與第二電極間的高偏壓)間的潛在干擾，后一情況可能是優(yōu)選的。在這些實(shí)施方案中，熱筒電極也可用作氣體混合物的熱源以達(dá)到回流工藝步驟所需的溫度。如前面所提到的，使包含還原氣體的氣體混合物通過所述至少兩個電極產(chǎn)生的電場。氣體混合物中所含的還原氣體可屬于如下類別中的一個或多個l)固有還原性氣體，2)能產(chǎn)生活性物類的氣體，所述活性物類一與金屬氧化物反應(yīng)即形成氣態(tài)氧化物，或3)能產(chǎn)生活性物類的氣體，所述活性物類一與金屬氧化物反應(yīng)即形成液態(tài)或水樣(aqueous)氧化物。第一類氣體即固有還原性氣體包括在熱力學(xué)上用作待去除氧化物的還原劑的任何氣體。固有還原性氣體的實(shí)例包括H2、C0、SiH4、Si2H6、甲酸、醇(如甲醇、乙醇等)和一些具有下式(III)的酸性蒸氣R—I6-0H在式(III)中，取代基R可為烷基、取代的烷基、芳基或取代的芳基。本文中用到的術(shù)語"烷基"包括直鏈、支鏈或環(huán)狀烷基，優(yōu)選含1-20個碳原子，或更優(yōu)選含1-10個碳原子。這也適用于其他基團(tuán)如鹵代烷基、烷芳基或芳烷基中所含的烷基部分。術(shù)語"取代的烷基"適用于具有取代基的烷基都分，所述取代基包括雜原子如0、N、S或鹵素原子；0CH3;OR(R=C卜10烷基或C6—10芳基)；C卜10烷基或C6—10芳基；N02;S03R(R=C卜10烷基或C6—10芳基)；或NRJR二H、C卜w烷基或(Vw芳基)。本文中用到的術(shù)語"鹵素"包括氟、氯、溴和碘。本文中用到的術(shù)語"芳基"包括具有芳香性的六到十二員碳環(huán)。本文中用到的術(shù)語"取代的芳基"包括具有取代基的芳環(huán)，所述取代基包括雜原子如0、N、S或鹵素原子；0CH3;0R(R=(V10烷基或C6—10芳基)；C卜10烷基或C6—10芳基；N02;S03R(R=10烷基或C6—10芳基)；或NR2(R=H、C卜1Q烷基或C6—1Q芳基)。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，氣體混合物包含氫。第二類還原氣體包括不是固有還原性的但可通過氣體分子上電子的離解附著產(chǎn)生活性物類如H、C、S、H'、C'和S'并通過活性物類與待去除金屬氧化物的反應(yīng)形成氣態(tài)氧化物的任何氣體。這類氣體的實(shí)例包括NH3、H2S、C「Q。烴(例如但不限于CH4、C2H4)、具有式(III)的酸性蒸氣和具有下式(IV)的有機(jī)蒸氣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>在式(III)和(IV)中，取代基R可為烷基、取代的烷基、芳基或取代的芳基。第三類還原氣體包括不是固有還原性的但可通過氣體分子上電子的離解附著形成活性物類如F、Cl、F'和Cl'并通過活性物類與金屬氧化物的反應(yīng)形成液態(tài)或水樣氧化物的任何氣體。這類氣體的實(shí)例包括含氟和氯的氣體如CF4、SF6、CF2C12、HC1、BF3、WF6、UF6、SiF3、NF3、CC1F3和HF。除含一種或多種上述類別的還原氣體外，氣體混合物中還可含一種或多種載氣。載氣可用來例如稀釋還原氣體或提供碰撞穩(wěn)定化。氣體混合物中使用的載氣可為電子親和性低于氣體混合物內(nèi)的一種或多種還原氣體的任何氣體。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，載氣為惰性氣體。適合的惰性氣體的實(shí)例包括但不限于N2、Ar、He、Ne、Kr、Xe和Rn。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，由于其較低的成本和釋放廢氣的環(huán)境友好性，氣體混合物包含氫作為還原氣體、氮作為載氣。在這些實(shí)施方案中，氣體混合物包含O.1_100%體積、優(yōu)選1_50%體積或更優(yōu)選0.1_4%體積的氫。優(yōu)選低于4%的氫量，其使氣體混合物不可燃。在某些實(shí)施方案中，氣體混合物在室溫到45(TC、更優(yōu)選100-35(TC的溫度下通過所述至少兩個電極所產(chǎn)生的場。氣體混合物的壓力優(yōu)選為環(huán)境大氣壓，即工藝區(qū)的現(xiàn)有壓力?？刹恍枰魏翁厥獾膲毫θ缯婵?。在其中氣體混合物被加壓的實(shí)施方案中，壓力可在10-20psia范圍內(nèi)，優(yōu)選14-16psia。其中待去除氧化物的基材表面優(yōu)選位于發(fā)射極和基極之間，所述表面對著發(fā)射極。在本發(fā)明的某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，基材可與基極連接以提供目標(biāo)組件并對著發(fā)射極。在這些實(shí)施方案中，發(fā)射極與晶圓/或目標(biāo)組件的頂面間的距離可在0.l-30cm范圍內(nèi)，優(yōu)選0.5-5cm。圖5提供了用于晶圓凸點(diǎn)應(yīng)用的工藝的示意圖，其中所述基材為硅晶圓20?？磮D5，第二電極24位于晶圓20上方，包含多個焊料凸點(diǎn)(未示出)的晶圓20位于第一電極22上以形成目標(biāo)組件。含多個焊料凸點(diǎn)的晶圓20的至少部分表面暴露于第二電極24。雖然晶圓20示意為位于第一電極22上，但認(rèn)為晶圓22可位于電極22和24間的任何地方。向第一電極22和第二電極24間施加脈沖電壓25以產(chǎn)生電場。使含氫和氮的氣體混合物26通過該電場。電場內(nèi)產(chǎn)生低能電子28，這些低能電子將向第一電極22和布置在其上的晶圓20漂移。此外，氣體混合物26中的部分氫因電子附著形成氫離子30，這些氫離子也向第一電極22和布置在其上的晶圓20漂移。帶負(fù)電氫離子30與電子28向其上布置了晶圓20的電極22的漂移將促進(jìn)離子30吸附到晶圓20的表面上而促進(jìn)晶圓表面的脫氧(本文中稱為表面脫氧)。取決于基材的導(dǎo)電性，作為表面脫氧的反應(yīng)副產(chǎn)物生成的一些電子可積聚在基材表面上。此外，由于沿電場的漂移，部分自由電子可直接吸附到基材上。基材表面上的這種電子累積可能阻止帶負(fù)電離子的進(jìn)一步吸附并不利地影響表面脫氧平衡。為使表面脫氧過程更高效，需要定期除去基材表面上的電子。除去基材表面上的電子的一種方法可以是改變兩個電極相對于彼此的極性。在極性改變過程中，各電極上的電壓電平可不必相同。在一個實(shí)施方案中，極性改變可通過在至少兩個電極間施加雙向電壓脈沖達(dá)到，例如如圖10b中所示。圖6提供了極性改變的實(shí)例，其中電極可在一個電壓脈沖階段(即負(fù)偏置)中產(chǎn)生電子而在另一電壓脈沖階段(即正偏置)中收回電子。在圖6中，電極110同時(shí)用作發(fā)射電子的電極和收回電子的電極，電極120用作基極。該布置可使表面脫氧效率最大化。含多個尖銳尖端101的電極110位于晶圓103上方。電極IIO通過與AC電源104連接而被加熱。另一電極120位于晶圓103下方。電極110和120的極性改變可例如通過雙向脈沖DC電源105達(dá)到。圖10b中示出了雙向電壓脈沖的實(shí)例。當(dāng)電極IIO被負(fù)偏置時(shí)，至少部分自尖端101產(chǎn)生的電子將附著到至少部分還原氣體上，新產(chǎn)生的還原氣體離子將向晶圓103漂移。當(dāng)極性變反時(shí)，電子將從晶圓103的表面釋放并收回尖端101。圖7a和7b示出了各電壓脈沖周期中荷電物類的傳輸。兩個電極的極性改變頻率可在0-100kHz范圍內(nèi)。在一個備選的實(shí)施方案中，基材表面上過量的電子可通過采用一個或多個附加電極除去。圖8提供了這樣的實(shí)例，其中晶圓為基材?？磮D8，晶圓200布置在接地的基極201上。兩個電極-相對于基極201具有負(fù)偏壓的電極202和相對于基極201具有正偏壓的電極203-安裝在晶圓表面200上方。在此布置中，電子連續(xù)地自電極202產(chǎn)生并收回電極203處。在一個特定的實(shí)施方案中，電極202和電極203的極性可定期地相對于基極201從正偏壓變?yōu)樨?fù)偏壓，反之亦然。在另一實(shí)施方案中，電子或剩余表面電荷可通過在表面脫氧后采用中和器從基材表面除去。如果不處理，剩余電荷污染可能造成敏感電子部件的靜電放電損壞。在這些實(shí)施方案中，使高純氣體如N2流經(jīng)市售中和器設(shè)備并然后流過基材表面可中和晶圓表面上的剩余電荷。氣體中存在的正離子將中和任何剩余電子而提供電中性的表面。適合的電荷中和器設(shè)備可例如由在氣體中產(chǎn)生等密度的正和負(fù)離子的Kr-85放射源組成。雖然當(dāng)其流經(jīng)晶圓時(shí)氣體中產(chǎn)生了正和負(fù)離子，但氣流的凈電荷為零。在某些實(shí)施方案中，基材或目標(biāo)組件可相對于用作發(fā)射極的電極運(yùn)動。就此而言，發(fā)射極可處于固定位置而基材可運(yùn)動、發(fā)射極可運(yùn)動而基材可處于固定位置、或發(fā)射極和基材均運(yùn)動。所述運(yùn)動可以是垂直的、水平的、旋轉(zhuǎn)的或沿弧線的。在這些實(shí)施方案中，表面脫氧可隨后在基材表面的局部區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。對于下面的圖9a到9e，基材為布置在接地的基極上的硅晶圓。至少部分包含多個焊料凸點(diǎn)(未示出)的晶圓表面暴露于同時(shí)用作發(fā)射和收回電極的第二電極(即改變極性，例如將電位從負(fù)偏置變?yōu)檎?。圖9a示出了在受熱的線性電極302下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的硅晶圓300，線性電極302上相對于基極304施加了雙向脈沖電壓，該脈沖電壓可在0-100kHz的頻率范圍內(nèi)循環(huán)，從而產(chǎn)生示為306的離子區(qū)域。位于加工腔室(未示出)外的電機(jī)使晶圓旋轉(zhuǎn)。這樣的旋轉(zhuǎn)在半導(dǎo)體加工中頻繁用到而不顯著污染晶圓表面。污染可通過采用高潔凈的旋轉(zhuǎn)穿通連接(feed-through)及控制流型來避免。圖9b示出了在受熱的線性電極312下線性運(yùn)動的硅晶圓310，線性電極310上相對于基極314施加了雙向脈沖電壓，從而產(chǎn)生示為316的離子區(qū)域。該布置可適合于其中使用傳送帶來使晶圓移動通過凸點(diǎn)制作管式爐例如使印刷電路板移動通過回流爐的應(yīng)用。圖9c示出了在一對受熱的線性發(fā)射極324和326下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的硅晶圓320:基極322具有穩(wěn)態(tài)正偏置，發(fā)射極324和326相對于基極322具有穩(wěn)態(tài)負(fù)偏置以便可產(chǎn)生電子到晶圓表面并從晶圓表面收回電子，從而產(chǎn)生示為328的離子區(qū)域。位于加工腔室(未示出)外的電機(jī)使晶圓旋轉(zhuǎn)。圖9d示出了在受熱的一對線性電極334和336下線性運(yùn)動的硅晶圓330，線性電極334和336相對于基極332保持穩(wěn)定、極性相反以分別實(shí)現(xiàn)電子的發(fā)射和收回，從而產(chǎn)生示為338的離子區(qū)域。最后，圖9e采用了位于旋轉(zhuǎn)臂346端部上的較小電極344。電極344的極性頻繁地相對于基極342改變，從而產(chǎn)生示為348的離子區(qū)域。所述臂以例如弧線樣動作在旋轉(zhuǎn)晶圓340上方擺13動以影響整個晶圓表面的完全和均勻處理。除焊料凸點(diǎn)晶圓的回流外，本文中所述的方法還可用在微電子制造的若干領(lǐng)域中，例如表面清洗、鍍金屬、銅焊、熔接和用于外引腳接合的回流和波峰焊。適合本文中所述方法的回流和波峰焊裝置的實(shí)例見轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的待決美國申請09/949，580中提供的圖l-3，該申請通過全文引用結(jié)合到本文中。在一個特定的實(shí)施方案中，本文中所述的方法可用來還原硅晶圓加工過程中形成的表面金屬氧化物如銅氧化物或薄膜脫氧。這類氧化物可因用來在晶圓上形成微電子器件的各種濕式加工步驟如化學(xué)機(jī)械平坦化而形成。這些表面氧化物降低器件產(chǎn)出和器件可靠性。本發(fā)明使表面氧化物可以不需使用含水還原劑的完全干式的環(huán)境友好的方式除去。此外，由于本發(fā)明的方法在較低的溫度下進(jìn)行，故其不會顯著影響加工過程中器件的熱衡算。相比之下，較高的溫度傾向于因引起摻雜劑和氧化物的擴(kuò)散而降低器件性能，從而降低器件產(chǎn)出和可靠性。由于本文中所述的方法在某些實(shí)施方案中可在單晶圓上進(jìn)行，故所述方法可與其他單晶圓工藝整合，從而提供與其他制造步驟更好的相容性。本文中所述的方法和裝置特別適合于晶圓凸點(diǎn)制作和薄膜脫氧應(yīng)用。使用本文中所述的方法和裝置進(jìn)行晶圓凸點(diǎn)制作和薄膜脫氧的便利性不勝枚舉。首先，與用于外引腳接合的典型回流焊接工藝相比，晶圓凸點(diǎn)制作和薄膜脫氧均是單面處理。在這點(diǎn)上，待脫氧表面上方的空間可小到lcm，從而使離子的產(chǎn)生和傳輸均為高效的過程。其次，晶圓凸點(diǎn)制作中回流的加工溫度顯著高于典型的回流焊接工藝。該較高的溫度促進(jìn)因電子附著而形成帶負(fù)電離子。第三，在晶圓凸點(diǎn)制作和薄膜脫氧工藝中，焊料凸點(diǎn)和薄膜完全暴露，從而將表面脫氧過程中的任何"陰影"效應(yīng)降至最低。此外，與其中焊料需要潤濕并鋪展在部件表面上的其他焊接工藝相比，晶圓上沉積的焊料凸點(diǎn)在第一回流后僅需形成焊球。圖11-14示出了按本發(fā)明用來從基材處理表面去除金屬氧化物的優(yōu)選的電極組件裝置?？磮D11，電極組件包含激勵電極501和基極502，其中所述激勵電極501具有突出的導(dǎo)電尖端506的陣列，所述導(dǎo)電尖端506通過導(dǎo)線(未示出)電連接，其中所述基極502具有接地電位。本文中用到的術(shù)語"激勵電極"指相對于地(零)具有電位(或正或負(fù))的電極。激勵電極501鄰近基極502。優(yōu)選基極502和激勵電極501彼此分開約0.5cm到約5.Ocm的距離。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，基極502和激勵電極501彼此分開1.Ocm的距離?；?03鄰近基極502。基材503包含絕緣部分504和包含金屬氧化物的處理表面505。優(yōu)選至少部分處理表面505暴露于激勵電極501，且基極502、激勵電極501和基材503均位于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)?，F(xiàn)在看圖11和12a，激勵電極501由具有突出的導(dǎo)電尖端506的陣列的絕緣板限定，所述導(dǎo)電尖端506通過導(dǎo)線(未示出)電連接。優(yōu)選所述絕緣板包含選自絕緣材料如石英、陶瓷材料、聚合物和其混合物的材料。在一個實(shí)施方案中，絕緣板包含石英。在另一實(shí)施方案中，絕緣板包含陶瓷材料。在一個特定的實(shí)施方案中，突出的導(dǎo)電尖端可拆卸地與基板連接。例如，看圖12a，絕緣板的下側(cè)有類似"匙孔"的孔507。各個孔507通過導(dǎo)線508相連，一旦導(dǎo)電尖端506被插入孔507中，導(dǎo)線508即與導(dǎo)電尖端506電接觸。圖12b示出了三個孔507的布置的特寫。優(yōu)選孔507(及導(dǎo)電尖端506)彼此分開約2mm到約10mm的距離、或約5mm到約8mm的距離、或約5mm的距離。孔507可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何方法形成，例如通過激光打孔。圖13示出了單個導(dǎo)電尖端506，其上端508配合進(jìn)孔507中的一個中，與導(dǎo)線508接觸并通過例如扭轉(zhuǎn)運(yùn)動鎖定就位。各導(dǎo)電尖端均可通過例如與用來使導(dǎo)電尖端506鎖定就位的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動相反方向的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動解鎖和拆卸。優(yōu)選導(dǎo)電尖端506自金屬如黃銅、不銹鋼、鎳-鉻合金及其他電子發(fā)射能較低的金屬形成。在另一實(shí)施方案中，導(dǎo)電尖端506可由納米管如碳納米管組成。現(xiàn)在看圖14中所示的實(shí)施方案，突出的導(dǎo)電尖端506的陣列分成第一電連接組510和第二電連接組512，其中所述第一或第二電連接組中的一個與正偏置的DC電壓源516連接，所述第一或第二電連接組中的另一個與負(fù)偏置的DC電壓源518連接。所述正偏置的DC電壓源和所述負(fù)偏置的DC電壓源與能交替改變所述負(fù)偏置的DC電壓源和所述正偏置的DC電壓源間的能量供給的功能控制器514電連接。在功能控制器514和各正和負(fù)DC電壓源間有分別與所述正和負(fù)DC電壓源連通的正脈沖發(fā)生器520和負(fù)脈沖發(fā)生器522。脈沖發(fā)生器520和522實(shí)際上是開關(guān)。當(dāng)各脈沖發(fā)生器從功能控制器514接收到脈沖信號(如0-5v的脈沖低電壓信號)時(shí)，相應(yīng)的高電壓脈沖(例如Ov和DC電壓的設(shè)定點(diǎn)之間)將產(chǎn)生，其將為相應(yīng)的高電壓源供能。功能控制器514具有雙重輸出。當(dāng)一個輸出與相應(yīng)的脈沖發(fā)生器相連時(shí)，另一輸出將與另一脈沖發(fā)生器斷開，從而實(shí)現(xiàn)交替改變功能。通常，功能控制器的脈沖信號有兩個可調(diào)變量脈沖頻率和電壓的開關(guān)比。在操作中，當(dāng)包含還原氣體的氣體混合物通過目標(biāo)區(qū)域時(shí)，功能控制器514在負(fù)脈沖發(fā)生器522的合作下通過啟動負(fù)偏置的DC電壓源激勵導(dǎo)電尖端行以在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電子，其中至少部分電子附著到至少部分還原氣體上從而形成帶負(fù)電的還原氣體，該帶負(fù)電的還原氣體再與處理表面接觸而還原基材處理表面上的金屬氧化物。功能控制器514然后停用負(fù)偏置的電壓源而在正脈沖發(fā)生器520的合作下啟動正偏置的DC電壓源以激勵另一組導(dǎo)電尖端行來從處理表面收回過量的電子。優(yōu)選與負(fù)偏置的DC電壓源電連接的導(dǎo)電尖端行和與正偏置的DC電壓源電連接的導(dǎo)電尖端行不同時(shí)被激勵。在操作中，功能控制器514能以高頻脈沖在負(fù)和正偏置DC電壓間交替改變。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，電壓脈沖頻率優(yōu)選為約0到約50kHz，更優(yōu)選約10kHz到約30kHz。電壓脈沖的振幅優(yōu)選為約lkV到約3kV。圖11到14中所示的實(shí)施方案有若干好處。首先，這樣的實(shí)施方案允許絕緣基材如陶瓷基材上金屬氧化物如銅氧化物的低溫還原。絕緣基材的實(shí)例包括例如用于印刷電路板的剛性環(huán)氧樹脂玻璃層壓基材；用于撓性電路的撓性聚合物膜(例如聚酰亞胺)；集成電路互聯(lián)方案(高密度互連如基于聚合物的BGA(BallGridArray,球柵陣列)、高密度互連)中使用的絕緣基材；3D或?qū)盈B集成電路或3D或?qū)盈B封裝技術(shù)中使用的絕緣基材。其次，圖11到14中所示的實(shí)施方案提供了能加強(qiáng)各導(dǎo)電尖端上的電場的結(jié)構(gòu)和電氣布局，從而大大降低了在所述尖端間獲得均勻的電子發(fā)射而不在相反電位的相鄰尖端間起弧所要求的閾電壓。本文中所述的方法和裝置的另一好處在于，當(dāng)使用了絕緣材料如石英或陶瓷而不是金屬時(shí)，電極板的熱膨脹將很大程度地減小，因此可消除高溫如高于30(TC下電極的熱變形。再一好處在于，當(dāng)損壞或失修時(shí)，導(dǎo)電針可從電極板上拆下并更換。在圖15中所示的另一實(shí)施方案中，電極組件包含激勵電極600和基極606，其中所述激勵電極600具有突出的導(dǎo)電尖端605的陣列，所述導(dǎo)電尖端605通過導(dǎo)線(未示出)電連接，其中所述基極606具有接地電位。激勵電極600鄰近基極606。至少部分突出的導(dǎo)電尖端605的陣列具有與腔室601的內(nèi)容積602流體連通的內(nèi)部通路(圖15中未示出)以便流進(jìn)腔室中的包含還原氣體的氣體混合物可從至少部分導(dǎo)電尖端605注出而進(jìn)入含有具有待處理表面的基材607或位于目標(biāo)區(qū)域609內(nèi)的處理表面608中的目標(biāo)區(qū)域609中。在某些實(shí)施方案中，基極606和激勵電極600的基板604彼此分開約0.5cm到約5.Ocm的距離，或者彼此分開1.Ocm的距離。再看圖15，激勵電極600進(jìn)一步包含腔室601，腔室601具有內(nèi)容積602、與內(nèi)容積602流體連通的氣體入口603和如圖15中所示的電絕緣基板604。雖然絕緣基板604的橫截面示意為圓形，但可認(rèn)為可使用其他橫截面如但不限于正方形、長方形、卵形或其組合。絕緣基板604可包含選自絕緣材料如石英、陶瓷材料、聚合物和其混合物的材料。在一個特定的實(shí)施方案中，絕緣基板604包含石英。在另一特定的實(shí)施方案中，所述絕緣基板包含陶瓷材料。再看圖15，激勵電極600進(jìn)一步含突出的導(dǎo)電尖端605的陣列，其中各導(dǎo)電尖端605具有與腔室601的內(nèi)容積602流體連通的內(nèi)部通路(圖15中未示出)，以便流進(jìn)腔室中的包含還原氣體的氣體混合物可從至少部分導(dǎo)電尖端605注出而進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域609中。導(dǎo)電尖端605可由傳導(dǎo)電子的材料例如但不限于金屬如黃銅、不銹鋼、鎳-鉻合金及其他電子發(fā)射能較低的材料例如但不限于石墨、碳、碳納米管組成。圖16提供了導(dǎo)電尖端605的一個實(shí)施方案的側(cè)視圖。如圖16所示，導(dǎo)電尖端605具有主體610，主體610包含與腔室601(圖15中示出)的內(nèi)容積602以及處理區(qū)域609(圖15中示出)流體連通的內(nèi)部通路611(虛線所示)。在操作中，至少部分還原氣體可經(jīng)內(nèi)部通路611通過激勵電極601的內(nèi)部腔室602進(jìn)入處理區(qū)域或目標(biāo)區(qū)域609。在圖16中所示的實(shí)施方案中，導(dǎo)電尖端605進(jìn)一步包含直徑比導(dǎo)電尖端605的主體610的外徑大的法蘭端613從而使其可安裝在腔室601(圖15中示出)的絕緣板604上。在圖16中所示的實(shí)施方案中，在法蘭端613對面，導(dǎo)電尖端605還具有成角度尖端612?？梢哉J(rèn)為導(dǎo)電尖端605的成角度尖端612也可具有其他幾何形狀，例如但不限于鈍端、楔形端、金字塔形端或圓錐形端。在一個備選的實(shí)施方案中，導(dǎo)電尖端605可為導(dǎo)線，所述導(dǎo)線插入由絕緣材料制成的管、由導(dǎo)電材料制成的管或其組合中，通過所述管，部分還原氣體流經(jīng)管的內(nèi)容積而進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域。在某些實(shí)施方案中，全部導(dǎo)電尖端605通過導(dǎo)線電連接在一起并然后與負(fù)偏置的DC電壓源連接，以便可從各導(dǎo)電針尖產(chǎn)生電子，其中至少部分電子附著到至少部分從各導(dǎo)電尖端流出的還原氣體上從而形成帶負(fù)電的還原氣體。然后使處理表面與所述帶負(fù)電的還原氣體接觸以還原處理表面上的金屬氧化物。在此或其他實(shí)施方案中，基材是導(dǎo)電性的并接地以便帶負(fù)電電子可從基材排到地。在其他實(shí)施方案中，激勵電極組件的導(dǎo)電尖端605分成第一電連接組和第二電連接組，其中所述導(dǎo)電尖端的第一或第二電連接組中的至少一個由具有內(nèi)部通路的導(dǎo)電尖端制成，所述內(nèi)部通路與腔室601的內(nèi)容積602流體連通，以便流進(jìn)腔室601中的包含還原氣體的氣體混合物可從各導(dǎo)電尖端605注出，其中所述至少一組導(dǎo)電尖端605與負(fù)偏置的DC電壓源連接而所述第一或第二電連接組中的另一個與正偏置的DC電壓源連接，其中所述負(fù)偏置的DC電壓源和所述正偏置的DC電壓源與能交替改變所述負(fù)偏置的DC電壓源和所16述正偏置的DC電壓源間的能量供給的功能控制器電連接。然后使包含還原氣體的氣體混合物流經(jīng)腔室601并流經(jīng)具有內(nèi)部通路611的各導(dǎo)電尖端605，至少一組導(dǎo)電尖端605用負(fù)偏置的DC電壓源啟動，以便可從各導(dǎo)電尖端605產(chǎn)生電子，其中至少部分電子附著到至少部分從各導(dǎo)電尖端605流出的還原氣體上從而形成帶負(fù)電的還原氣體。在此或其他實(shí)施方案中，所述突出的導(dǎo)電尖端陣列可為具有內(nèi)部通路的導(dǎo)電尖端與不具有內(nèi)部通路的導(dǎo)電尖端的混合。后一種導(dǎo)電尖端即不具有內(nèi)部通路的那些可用來收回至少部分多余電子。另一組導(dǎo)電尖端605然后通過啟動正偏置的DC電壓源被激勵而從基材606的處理表面收回過量的電子，其中所述至少一組與負(fù)偏置的DC電壓源電連接的導(dǎo)電尖端605和所述與正偏置的DC電壓源電連接的另一組導(dǎo)電尖端605不同時(shí)被激勵。在某些實(shí)施方案中，可使至少部分還原氣體混合物流經(jīng)導(dǎo)電尖端605的內(nèi)部通路611、直接進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域609或其組合。帶負(fù)電的還原氣體然后與基材607的處理表面608接觸以使帶負(fù)電的還原氣體還原基材607的處理表面608上的金屬氧化物。在此或其他實(shí)施方案中，可使部分還原氣體流經(jīng)具有內(nèi)部通路的導(dǎo)電尖端605，余下的還原氣體混合物或其組分如N2可直接流到目標(biāo)區(qū)域609中而原位形成還原氣體混合物。圖17中示出了本文中所述電極組件的另一實(shí)施方案。圖17提供了激勵電極組件700的一個實(shí)施方案的等軸測視圖。激勵電極組件700包含腔室701，腔室701具有內(nèi)容積702、氣體入口703、絕緣板704、具有導(dǎo)電尖端706的導(dǎo)電針板705和狹槽707。圖17中所示實(shí)施方案中的絕緣板704起到隔離導(dǎo)電針板705與腔室701的作用，這使氣體(包含還原氣體、惰性氣體、載氣及其組合)可流經(jīng)內(nèi)容積702并流出而進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域(未示出)。激勵電極700可為整體式組件或串聯(lián)布置以便方便部件更換、氣體分配控制等的多個模塊組件。圖18a和18b中提供了腔室701的更詳細(xì)的視圖，兩圖分別提供了側(cè)視圖和頂視圖。圖19a和19b中提供了導(dǎo)電針板705的更詳細(xì)的視圖，兩圖分別提供了側(cè)視圖和頂視圖?？磮D18a和18b，激勵電極700包含腔室701，腔室701進(jìn)一步包含孔708的陣列，由此氣體可在通過絕緣板704和導(dǎo)電針板705中的縱向狹槽707(未示出)前通過氣體入口703。在圖16、17a和18b中，氣體分配塊(block)示出為具有一對氣體入口，該對氣體入口提供進(jìn)入腔室701的均衡氣流。孔708與氣體入口703和縱向狹槽707流體連通。在側(cè)視圖18a中，孔708示意為斜面的或"漏斗形的"。但也可使用可優(yōu)化通過腔室701進(jìn)入孔708并通過縱向狹槽707(未示出)進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域的氣流的其他形狀的孔708。在側(cè)視圖16b中，孔708的頂視圖示意為正方形的。但孔708也可具有其他形狀，如圓形、橢圓形、三角形等?？?08的布置可選擇為使通過氣體入口703進(jìn)入腔室701的內(nèi)容積702、通過絕緣層704和縱向狹槽707的氣流得到優(yōu)化。圖19a和19b提供了導(dǎo)電針板705的其他方面的側(cè)視圖和頂視圖。圖19a示出了導(dǎo)電針板705上多個導(dǎo)電尖端706的布置。至少部分導(dǎo)電尖端706可以是實(shí)心的、具有與腔室701的內(nèi)容積702流體連通的內(nèi)部通路的、或其組合。圖19b提供了導(dǎo)電針板705的頂視圖，該圖還示出了狹槽707，該狹槽707示意為位于兩行導(dǎo)電尖端706之間。導(dǎo)電針板705還包含一個或多個電源連接器709，電源連接器709與中央處理單元電連通以控制通向?qū)щ娂舛?06的陣列的能量流。氣體如反應(yīng)性氣體、載氣、惰性氣體和其組合可流經(jīng)縱向狹槽709進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域(未示出)。通過導(dǎo)電針板603的氣流可通過腔室701(圖18a和18(b))中的折流系統(tǒng)及通過經(jīng)電源連接器709與氣體分配塊電連通的流量計(jì)或質(zhì)量流量控制器控制。導(dǎo)電針板705、絕緣板704上的縱向狹槽707的尺寸及氣流孔708的尺寸可通過計(jì)算機(jī)建?；驓怏w分配建模確定以達(dá)到最佳氣流參數(shù)。在此或其他實(shí)施方案中，一種或多種補(bǔ)充氣體可加到氣體混合物中或與氣體混合物交替變化，可通過常見于回流爐中的標(biāo)準(zhǔn)氣體板或不會稀釋反應(yīng)性氣體或活性物類的其他方法引入目標(biāo)區(qū)域(未示出)。下面參照實(shí)施例對本文中所述的方法和裝置加以更詳細(xì)的描述，但應(yīng)理解本發(fā)明的方法和裝置不限于此。實(shí)施例實(shí)施例1第一個實(shí)驗(yàn)用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的爐進(jìn)行。所用樣品為接地銅板(陽極)上的無助熔劑錫_鉛焊料預(yù)成型體(熔點(diǎn)183°C)，將其裝入爐內(nèi)并在5%的H2和95%N2的混合氣流下加熱至25(TC。當(dāng)樣品溫度處于平衡狀態(tài)時(shí)，在負(fù)電極(陰極)和接地樣品(陽極)間施加DC電壓并逐漸增至約-2kV(電流0.3mA)。兩電極間的距離為約lcm。壓力為環(huán)境大氣壓。發(fā)現(xiàn)焊料確實(shí)非常好地在銅表面上潤濕。不施加電壓時(shí)，在這樣低的溫度下決不能獲得無助熔劑焊料在銅表面上的良好潤濕，即便在純^中也如此，因?yàn)橛眉僞除去錫基焊料上的錫氧化物的有效溫度高于350°C。因此，該結(jié)果證實(shí)電子附著法是促進(jìn)H2無助熔劑焊接的有效方法。實(shí)施例2通過使用場發(fā)射機(jī)理用與實(shí)施例1相同的裝置研究若干陰極材料的電子附著輔助氫氣無助熔劑焊接。研究結(jié)果在表I中給出。如表I所示，使用Ni/Cr陰極時(shí)獲得了最好的結(jié)果其提供了最高的助熔效率并因此使?jié)櫇駮r(shí)間最短。我們認(rèn)為，與其他陰極材料相比，Ni/Cr陰極產(chǎn)生較大量的電子并具有適宜的電子能級。表I:25(TC和20%H2下陰極材料對潤濕時(shí)間的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>實(shí)施例3進(jìn)行本實(shí)施例來研究熱-場發(fā)射法產(chǎn)生電子的效率。以直徑3mm、有若干lmm長的從其表面上突出的機(jī)器加工尖端的石墨棒作為陰極，其幾何形狀類似于圖2i中所示。各個突出的機(jī)器加工尖端的頂錐角為25度。使用AC電源通過電阻加熱將該石墨棒在含5%H2和95%N2的氣體混合物中加熱至約400-500°C。在其間有1.5cm間隙的石墨陰極和用作陽極的銅板間施加5kV的DC電壓源。石墨棒上的所有尖端發(fā)光(illuminate)從而表明電子可自分布在石墨棒上的尖端均勻地產(chǎn)生。不加熱石墨棒時(shí)沒有電子從陰極發(fā)射出或在尖端之一與陽極板間起弧。這表明使用具有多個尖端的陰極和高溫的組合即熱-場發(fā)射法是自集成式發(fā)射系統(tǒng)獲得均勻的電子發(fā)射的有效方法。實(shí)施例4使用水平地夾持在兩塊機(jī)器加工A1203耐火材料板間的直徑1.016mm(0.04英寸)的鎳-鉻合金電熱絲(例如圖4中所示的電極)進(jìn)行本實(shí)施例。發(fā)射絲的一端上有尖銳尖端(12.5度)的一系列五個鎳-鉻合金發(fā)射絲垂直地從鎳-鉻電熱絲上突出并垂直地位于兩塊耐火材料板之間。使用AC電源將鎳_鉻電熱絲和尖端在含5%H2和95%N2的氣體混合物中加熱至約870°C。在兩個電極間有6mm間隙的陰極和用作陽極的銅板間施加2.6kV的DC電壓。所有五個尖端發(fā)光，總的發(fā)射電流達(dá)到2.4mA。不加熱絲時(shí)沒有電子從陰極發(fā)射出或在尖端之一與陽極板間起弧。如同實(shí)施例3，實(shí)施例4表明熱輔助場發(fā)射提供均勻的電子發(fā)射。此外，由于發(fā)射電極的較高溫度，故其也增大給定電位下的電子發(fā)射量。實(shí)施例5進(jìn)行本實(shí)施例以證明陰極發(fā)射中兩個電極間的電壓脈沖的作用。使用單尖端鎳-鉻合金絲作為發(fā)射極、接地的銅板作為基極。銅板位于發(fā)射極的尖端下3mm處。錫/鉛焊料預(yù)成型體布置在銅板上。鎳_鉻絲、預(yù)成型體和銅板在環(huán)境溫度下的爐中保持在含4%112和96%^的氣體混合物中。在兩個電極間施加各種頻率和振幅的脈沖單向電壓。這里，發(fā)射極的電位相對于接地的基極而言從負(fù)變?yōu)榱?，從而使可自尖端電極產(chǎn)生電子。結(jié)果在表II中給出。表II中的結(jié)果表明，當(dāng)施加較高脈沖頻率和振幅的電壓脈沖時(shí)將從發(fā)射極產(chǎn)生更大量的電子。表II:單向電壓脈沖脈沖頻率(Hz)025050010002500脈沖振幅為3.4kV時(shí)的發(fā)射電流(mA)00.30.40.50.6脈沖振幅為1.0kV時(shí)的發(fā)射電流(mA)00.10.10.20.2實(shí)施例6用與實(shí)施例5中相同的裝置通過改變兩個電極的極性進(jìn)行本實(shí)施例以證明表面放電。在兩個電極間施加總脈沖振幅為3.4kV(例如+1.7kV到-1.7kV)的雙向電壓脈沖。在雙向電壓脈沖過程中，兩個電極的極性將改變。換句話說，發(fā)射極的尖端相對于接地的基極而言從正電偏置變?yōu)樨?fù)電偏置，從而使電子可自尖端電極產(chǎn)生和收回到尖端電極。表III提供了各極性改變頻率下基極的漏電流。如表III所示，極性改變頻率越高，電荷累積越少，這可從流經(jīng)銅基極的漏電流觀察到。19表III:雙向電壓脈沖<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>實(shí)施例7通過采用附加電極進(jìn)行本實(shí)施例以證明遠(yuǎn)程表面放電。將熔點(diǎn)為305t:的90Pb/10Sn焊料預(yù)成型體置于小片銅基材上，該銅基材置于電絕緣晶圓上。將接地的銅板置于晶圓下方并用作基極。將兩個單尖端鎳-鉻絲(一個帶負(fù)電壓、一個帶正電壓)安裝在帶焊料預(yù)成型體的基極上方lcm處。兩個單尖端電極間的距離為1.5cm。將該布置裝置在4%的^和96%N2混合氣體中從室溫加熱至高于焊料熔點(diǎn)的給定回流溫度。當(dāng)回流溫度達(dá)到平衡時(shí)，通過向兩個單尖端電極施加正和負(fù)電壓開始電子附著并記錄焊料預(yù)成型體形成球形球所需的時(shí)間。球形焊料球的形成表明無氧化物焊料表面。如表IV中所示，在僅比焊料熔點(diǎn)高5-15°C的溫度范圍310-330°C內(nèi)，表面脫氧效率非常高。表IV等溫<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>實(shí)施例8爐內(nèi)安裝基于石英板的電極。石英板上金屬針間的距離為0.5cm?；臑樘沾苫纳系你~板，其再置于接地電極(即基極)上。石英板上金屬針的尖端與銅表面間的間隙為lcm。爐用5%的H2和95%的N2混合氣吹掃。在石英電極上施加0到-3.12kV的脈沖電壓，脈沖頻率為10kHz。觀察到所有發(fā)射針均有均勻的電子發(fā)射。各發(fā)射針的平均發(fā)射電流為約0.3mA。重要的是，在其中發(fā)射尖端間的距離小到0.5cm的該實(shí)施方案中也未觀察到起弧。此結(jié)果表明從基于石英板的電極均勻電子發(fā)射的閾電壓大大降低至遠(yuǎn)低于氣體電離的水平。實(shí)施例9爐內(nèi)安裝基于石英板的電極。石英板上金屬針間的距離為l.Ocm。處理表面為銅板，該銅板已在15(TC的空氣中預(yù)氧化兩小時(shí)，這使銅板的顏色比初始銅板要深。根據(jù)俄歇(Ayger)分析，氧化物厚度估計(jì)為約400A。將該預(yù)氧化的銅板置于陶瓷基材上并然后置于接地電極上。石英板上金屬針的尖端與預(yù)氧化銅板的表面間的間隙為lcm。爐用5%的112和95%的N2的混合氣體吹掃并加熱至200°C。在不同的兩組金屬針上交替地施加正和負(fù)電壓，振幅分別為+1.2kV和-1.2kV。交變頻率為15kHz。觀察到均勻的電子發(fā)射。在上述條件下進(jìn)行15分鐘這樣的電子附著處理后，從爐中取出銅板。觀察到經(jīng)處理的銅表面的顏色變?yōu)槌跏嫉你~板顏色。若不采用本文中所述的電子附著工藝，則發(fā)現(xiàn)預(yù)氧化的銅表面上20的氧化物還原反應(yīng)在相同的加熱過程中效率不高。實(shí)施例10按如下制作激勵電極，該激勵電極含具有內(nèi)容積的Pyrex玻璃腔室、與所述內(nèi)容積流體連通的氣體入口和為陶瓷基底的絕緣基底，所述陶瓷基底安裝有多個各具有與所述內(nèi)容積流體連通的內(nèi)部通路的導(dǎo)電尖端。玻璃腔室的形狀為圓柱形，直徑6.0cm，高8.Ocm。陶瓷基板上鉆有97孔的陣列，各孔直徑為0.65mm并相隔5mm。各導(dǎo)電尖端具有與所述腔室的內(nèi)容積流體連通的內(nèi)部通路(外徑0.64mm、內(nèi)徑0.32mm)、具有12度角傾斜端的尖端和外徑0.9mm的法蘭端。將所有97個導(dǎo)電尖端插入陶瓷基板中并在法蘭端固定就位。使用高溫焊料通過焊接用直徑0.0889mm(0.0035英寸)的鎳鉻絲電連接所有97個導(dǎo)電尖端。將組裝好的激勵電極安裝在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的爐內(nèi)。將五個熔點(diǎn)為183t:、直徑2mm、高lmm的無助熔劑錫-鉛焊料預(yù)成型體置于用作基極的接地方形(10cmX10cm)銅板的不同位置處。將其頂面上有焊料預(yù)成型體的銅板置于爐內(nèi)激勵電極導(dǎo)電尖端的端點(diǎn)下lcm處。在加熱過程中向爐中引入含5%H2和95%N2的還原氣體混合物。當(dāng)達(dá)到22(TC的平衡溫度時(shí)，向激勵電極上施加0到-3kV的脈沖電壓，脈沖頻率為10kHz。觀察到所有針尖均有均勻的電子發(fā)射。各針尖的平均發(fā)射電流為約O.3mA。在30秒的電子發(fā)射后停止實(shí)驗(yàn)并在爐變涼后從爐中取出樣品。發(fā)現(xiàn)所有焊料預(yù)成型體均很好地潤濕在銅板上。為了比較，將類似的發(fā)射極組件置于相同的爐中，但不同的是該組件沒有具有與玻璃腔室的內(nèi)容積流體連通的內(nèi)部通路的導(dǎo)電尖端。不使用具有內(nèi)部通路的這些導(dǎo)電尖端時(shí)，除非爐溫高于25(TC且發(fā)射時(shí)間長于1分鐘，否則不能獲得面積陣列發(fā)射尖端情形下相同的焊料潤濕。此比較表明，使用包含內(nèi)容積且導(dǎo)電尖端具有與所述內(nèi)容積流體連通而允許含氫還原氣體流動的內(nèi)部通路的激勵電極將提高電子附著工藝的效率。權(quán)利要求一種從基材的處理表面去除金屬氧化物的方法，所述方法包括提供鄰近具有接地電位的基極的基材，所述基材包含處理表面，所述處理表面包含金屬氧化物；提供鄰近所述基極和所述基材的激勵電極，其中至少部分所述處理表面暴露于所述激勵電極且其中所述基極和激勵電極及基材位于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，其中所述激勵電極由包含突出的導(dǎo)電尖端陣列的絕緣板限定，其中所述導(dǎo)電尖端通過導(dǎo)線電連接，其中部分所述陣列分成第一電連接組和第二電連接組，其中所述第一或第二電連接組中的一個與正偏置的DC電壓源連接，所述第一或第二電連接組中的另一個與負(fù)偏置的DC電壓源連接，且其中所述正偏置的DC電壓源和所述負(fù)偏置的DC電壓源與能交替改變所述負(fù)偏置的DC電壓源和所述正偏置的DC電壓源間的能量供給的功能控制器電連接；使包含還原氣體的氣體混合物通過目標(biāo)區(qū)域；通過啟動所述負(fù)偏置的DC電壓源激勵導(dǎo)電尖端行以在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電子，其中至少部分所述電子附著到至少部分所述還原氣體上從而形成帶負(fù)電的還原氣體；使所述處理表面與所述帶負(fù)電的還原氣體接觸以還原所述基材處理表面上的金屬氧化物；和通過啟動所述正偏置的DC電壓源激勵導(dǎo)電尖端行以從所述處理表面收回過量的電子，其中所述與負(fù)偏置的DC電壓源電連接的導(dǎo)電尖端行和所述與正偏置的DC電壓源電連接的導(dǎo)電尖端行不同時(shí)被激勵。2.權(quán)利要求1的方法，其中所述激勵電極還包含內(nèi)容積和與所述內(nèi)容積流體連通的氣體入口，其中至少部分所述導(dǎo)電尖端具有與所述內(nèi)容積流體連通的內(nèi)部通路且其中至少部分所述還原氣體通過所述氣體入口進(jìn)入所述內(nèi)容積并通過所述內(nèi)部通路進(jìn)入所述目標(biāo)區(qū)域。3.權(quán)利要求2的方法，其中所述絕緣板還包含與所述內(nèi)容積流體連通的狹槽且其中至少部分所述還原氣體通過所述狹槽進(jìn)入所述目標(biāo)區(qū)域。4.權(quán)利要求1的方法，其中所述還原氣體為選自如下的氣體H2，C0，SiH4，Si2H6，CF4，SF6，CF2C12，HCl，BF3，WF6，UF6，SiF3，NF3，CC1F3，HF，NH3，H^，直鏈、支鏈或環(huán)狀C「Q。烴，甲酸，醇，具有下式(III)的酸性蒸氣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>具有下式(IV)的有機(jī)蒸氣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>及其混合物，其中式(III)和式(IV)中的取代基R為烷基、取代的烷基、芳基或取代的芳基。5.權(quán)利要求4的方法，其中所述還原氣體包含H2。6.權(quán)利要求5的方法，其中所述還原氣體中的H2濃度為0.1-100%體積。7.權(quán)利要求1的方法，其中所述氣體混合物還包含選自氮、氦、氖、氬、氪、氙、氡及其混合物的載氣。8.權(quán)利要求1的方法，其中所述導(dǎo)電尖端彼此分開約2mm到10mm的距離。9.權(quán)利要求8的方法，其中所述導(dǎo)電尖端彼此分開約5mm到約8mm的距離。10.權(quán)利要求9的方法，其中所述導(dǎo)電尖端彼此分開約5mm的距離。11.權(quán)利要求1的方法，其中所述基極與所述激勵電極彼此分開約O.5cm到約5.0cm的距離。12.權(quán)利要求1的方法，其中所述基極與所述激勵電極彼此分開1.0cm的距離。13.權(quán)利要求1的方法，其中所述電壓在0.lkV到30kV范圍內(nèi)。14.權(quán)利要求1的方法，其中所述頻率介于0kHz和30kHz之間。15.權(quán)利要求1的方法，其中所述基材處于IO(TC到40(TC的溫度范圍內(nèi)。16.權(quán)利要求1的方法，其中所述電壓以O(shè)kHz到50kHz間的頻率脈沖以防止起弧。17.權(quán)利要求l的方法，其中所述絕緣板包含選自石英、陶瓷材料、聚合物及其混合物的材料。18.權(quán)利要求17的方法，其中所述絕緣板為石英板。19.權(quán)利要求17的方法，其中所述絕緣板包含聚合物。20.權(quán)利要求18的方法，其中所述聚合物為環(huán)氧聚合物。21.權(quán)利要求l的方法，其中所述處理表面還包含焊料凸點(diǎn)。22.權(quán)利要求l的方法，其中所述基材為絕緣基材，所述絕緣基材選自剛性環(huán)氧樹脂玻璃層壓基材、撓性聚合物基材、高密度互連的集成電路互連方案中使用的基材、層疊集成電路中使用的基材和層疊封裝中使用的基材。23.權(quán)利要求l的方法，其中所述突出的導(dǎo)電尖端可拆卸地接到所述絕緣板上。24.—種用來從位于目標(biāo)區(qū)域中的基材的處理表面去除金屬氧化物的裝置，所述裝置包括具有接地電位的基極；禾口鄰近所述基極和所述基材的激勵電極，所述激勵電極包含包含導(dǎo)電尖端陣列的絕緣板，其中所述導(dǎo)電尖端通過導(dǎo)線電連接，其中部分所述陣列分成第一電連接組和第二電連接組，其中所述第一或第二電連接組中的一個與正偏置的DC電壓源連接，所述第一或第二電連接組中的另一個與負(fù)偏置的DC電壓源連接，且其中所述正偏置的DC電壓源和所述負(fù)偏置的DC電壓源與能交替改變所述負(fù)偏置的DC電壓源和所述正偏置的DC電壓源間的能量供給的功能控制器電連接；其中至少部分所述導(dǎo)電尖端由負(fù)偏置的DC電壓源啟動以在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電子，其中至少部分所述電子附著到所述目標(biāo)區(qū)域中存在的至少部分還原氣體上從而形成帶負(fù)電的還原氣體，所述還原氣體與所述處理表面接觸而還原所述基材處理表面上的金屬氧化物。25.權(quán)利要求24的裝置，其中所述激勵電極還包含內(nèi)容積和與所述內(nèi)容積流體連通的氣體入口，其中至少部分所述導(dǎo)電尖端具有與所述內(nèi)容積流體連通的內(nèi)部通路且其中至少部分所述還原氣體混合物通過所述氣體入口進(jìn)入所述內(nèi)容積并通過所述內(nèi)部通路進(jìn)入所述目標(biāo)區(qū)域。26.權(quán)利要求24的裝置，其中所述絕緣板還包含與所述內(nèi)容積流體連通的狹槽且其中至少部分所述還原氣體通過所述狹槽進(jìn)入所述目標(biāo)區(qū)域。全文摘要本文描述了一種從目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的基材表面去除金屬氧化物的方法和裝置。在一個特定的實(shí)施方案中，所述方法和裝置包含具有突出的導(dǎo)電尖端陣列的激勵電極，其中所述導(dǎo)電尖端通過導(dǎo)線電連接并分成第一電連接組和第二電連接組，其中用負(fù)偏置的DC電壓源啟動至少部分所述導(dǎo)電尖端而在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電子，所述電子附著到所述目標(biāo)區(qū)域中存在的至少部分還原氣體上而形成帶負(fù)電的還原氣體，所述帶負(fù)電的還原氣體與所述處理表面接觸而還原所述基材處理表面上的金屬氧化物。文檔編號H01L21/00GK101740345SQ20091014566公開日2010年6月16日申請日期2009年5月13日優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日發(fā)明者G·K·阿斯拉尼安,R·E·帕特里克,R·格什,忠·克里斯汀·董申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司