具有超憎液表面的盘式承载器的制作方法

专利名称：具有超憎液表面的盘式承载器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于精密电子元件的盘式承载器，特别涉及一种其上形成有超憎水或超憎液表面的盘式承载器。
背景技术：
微电子工业上使用盘来存放、运送、制造和通常保持诸如但不限于半导体芯片、铁氧体磁头、磁性共振读头、薄膜磁头、裸芯片、凸块芯片、基底、光学元件、激光二极管、预制件和各种诸如弹簧与镜头的机械物件。
半导体芯片(芯片)可用来说明和处理上述元件有关的问题。半导体芯片是基于经济效益和规模考虑从较大的半导体晶片(晶片)成批制造出的很小的电子元件。典型地，一块晶片能生产出成几十、几百块芯片。晶片分割成各个芯片后，经常还需要进行另外的加工。这通常需要专用设备将多个芯片从一个工作台运送到另一个工作台进行加工。
为便于芯片的大规模加工，开发出了称作矩阵盘(盘)的专用承载器。这些盘设计用来将多个芯片保持在排列成矩阵或网格状的各个加工单元或凹部内。矩阵或网格的数量范围根据所要加工的芯片数量可以从两个到几百个。已转让给本发明所有人的第6,079,565和第5,791,486号美国专利公开了芯片专用承载器的实例，其全部内容均被引用于此。
电子元件制造工艺，特别是含半导体的制造工艺，经常对污染极其敏感。污染和污染物可能以很多不同方式产生。例如，在进行加工时，晶片可能机械地产生微粒，或者，在与不同工艺流体的反应中可能化学地产生微粒。污染也可能是从化学制造工艺中挥发的结果，或者是因人类活动产生的生物性质的污染。
在制造工艺中使用盘式承载器时，其通常会积聚一些污染。该承载器使用完后可以丢弃或再生，或者可以将污染清洗干净后再使用。过去，因为新的盘式承载器的成本相对较低而且清洗和再使用被污染的盘式承载器的成本相对较高且比较困难，所以经常认为盘式承载器的清洗并不经济。
以前，因为用水或其他溶剂清洗盘式承载器后需要让它干燥，所以盘式承载器的清洗就变的更费事而且价格不菲。盘式承载器上可能有难以干燥的具有复杂排列的表面。另外，清洗完后，残余的清洗流体可能会形成膜层或以大量小液滴形式附着在承载器表面。流体干燥后，清洗流体中悬浮的任何污染物可能会再次沉积在表面上，导致承载器再使用时携带污染物。其结果是，清洗工艺的效率与有效性完全丧失。盘式承载器的再使用不受提倡，导致污染环境的固体废物激增。
工业上仍然需要一种具有能促进其更有效清洗和干燥的特征且残留的加工污染量减少的盘式承载器。

发明内容
本发明包括具有促进承载器更有效清洗和干燥的超憎液表面的盘式承载器。本发明中，承载器的整个表面或部分表面是超憎液的。该承载器的超憎液表面使得可能与其接触的、例如可能在清洗时使用的液体，能快速而容易地“滚落”，不会留下液体膜或者相当数量的液滴。其结果是，使表面干燥所花费的时间和精力减少，而且再沉积的残留物减少到最低限度，从而改进了整个加工质量。此外，该超憎液表面可抵抗可以是液态或气态形式的污染物的最初沉积。
在本发明的一个特佳实施例中，超憎液表面包括在基底上形成的大量相隔很近的微米尺度至纳米尺度的凸(凹)体。在本申请中，“微米尺度”一般指小于100微米的尺寸，“纳米尺度”一般指小于100纳米的尺寸。表面设计为最高达到某一设定压力值下仍保持超憎液特性。凸(凹)体设置成使表面的以接触线米数/每平方米表面积计量的设定接触线密度等于或大于按照以下公式确定的接触线密度值“ΛL” 其中，P是设定压力值，γ是液体的表面张力，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是凸(凹)体上升角。设定压力值可以选定为大于承载器清洗或使用时所可能遇到的预定液压。
凸(凹)体可以在基底材料本身之内或之上或者设于基底表面上的一层或多层材料上形成。这些凸(凹)体可以是任何规则或不规则形状的三维实心或空心体，并且可以按任何规则的几何图形或随机排列。凸(凹)体可以使用光刻工艺，或者使用纳米加工、微冲压、微接触印刷、自组装金属胶体单分子膜、原子力微复制纳米加工、溶胶-凝胶模制法、自组装单分子膜定向图案化工艺、化学蚀刻、溶胶-凝胶冲压法、胶体墨水印刷法形成，或者通过在基底上设置一层纳米碳管的方法形成。
还可以使用任一种已知方法，包括化学气相沉积(CVD)来产生随机排列的表面。
本发明还包括一种液压最高达到设定压力值时其表面具有超憎液特性的盘式承载器的制造方法。该方法包括以下步骤选择一凸(凹)体上升角；根据以下公式确定临界接触线密度值“ΛL” 式中，P是设定压力值，γ是液体的表面张力，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是凸(凹)体上升角；提供具有表面部分的承载器；以及在表面部分形成大量凸起的凸(凹)体，使表面的实际接触线密度等于或大于临界接触线密度。
上述方法还包括根据以下公式确定以米为单位的临界凸(凹)体高度值Zc的步骤 式中，d是相邻凸(凹)体之间的以米为单位的距离，θa，0是表面液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角。


图1a是本发明一实施例中其上具有超憎液表面的盘式承载器的透视图；图1b是图1a中的盘式承载器的侧视立面图；图1c是图1a中的盘式承载器的局部剖面图；图1d是本发明的超憎液表面的大量纳米/微米尺度的凸(凹)体排列成矩形阵列的放大透视图；图2是图1中的部分表面的俯视图；图3是图2中的表面部分的侧视立面图；图4是本发明另一实施例中凸(凹)体排列成六边形阵列的局部俯视图；图5是图4所示实施例的侧视立面图；图6是悬浮于凸(凹)体之间的液体挠曲的侧视立面图；图7是表示大量液体悬浮在凸(凹)体顶部的侧视立面图；图8是表示液体与凸(凹)体之间的空间底部接触的侧视立面图；图9是本发明另一实施例中凸(凹)体上升角为锐角的单个凸(凹)体的侧视立面图；
图10是本发明另一实施例中凸(凹)体上升角为钝角的单个凸(凹)体的侧视立面图；图11是本发明另一实施例中凸(凹)体为圆柱形、且排列成矩形阵列的局部俯视图；图12是图11所示实施例的侧视立面图。
图13是各种凸(凹)体形状和排列方式所对应的接触线密度的计算公式列表；图14是本发明另一实施例的侧视立面图；图15是图14所示实施例的俯视图；图16是本发明另一实施例中单个凸(凹)体的俯视图。
具体实施例方式
参见图1a、1b和1c，图中所示为用于加工和运送多个诸如半导体芯片的电子元件的盘式承载器的一个实例，一般用数字100表示。盘100包括具有第一端104、第二端106和侧面108、110的第一周框102。侧面108、110包括横档112、114和分别位于横档112和114末端的凹口116、118、120与122。突出部124、126、128和130朝凹口116、118、120与122突出，用来和凸缘(图中未表示)啮合。应注意到，突出部124、126、128和130相对盘100向同一方向突出。第一端104、第二端106和横挡112、114一起实质上围绕芯片支承表面132的周边延伸。芯片支承表面132是传统的设计样式，图中所示为分隔出支承各个芯片的凹部或单元136的脊背阵列134。参见图1b，周框102形成一相对芯片支承表面132垂直偏移的支承底座。这在芯片下方产生了一个便于加工的空间或充气空间。
抵抗液体润湿的表面，如果该液体是水，可以称为憎水表面，如果是其他液体，可以称为憎液表面。如果表面抗润湿达到以下一个或全部特征，该表面一般可称为超憎水或超憎液表面液滴与表面的前进接触角很大(约大于120度)且接触角滞后值小(约小于20度)；表面保留液滴的特性具有显著减小的趋势；或者当表面完全浸没在液体中时表面存在液-气-固界面。在本申请中，术语超憎液通常用来通指超憎水表面和超憎液表面。
如图1a-c所示，在盘式承载器100的所有外表面上形成超憎液表面20。超憎液表面20可以以任一种结构并且可以使用以下所述的各种方法形成。理所当然应该知道，可以在盘式承载器100的任一所需部分有选择的形成超憎液表面20。例如，如果需要的话，可以只在芯片支承表面132上涂覆超憎液表面20。
尽管这里表示为矩阵盘，应该知道本发明包括无论是单个还是多个电子或机械物件用的其上具有超憎液表面的任何盘式承载器。
图1d为本发明一较佳实施例中超憎液表面20的大倍数放大图。表面20一般包括具有大量凸起的凸(凹)体24的基底22。每个凸(凹)体24具有多个侧面26和一个顶部28。每个凸(凹)体24具有一宽度，图中用“x”表示，和一高度，图中用“z”表示。
如图1d-3所示，凸(凹)体24排列成规则的矩形阵列，每个凸(凹)体和相邻的凸(凹)体之间相隔一间距，图中用“y”表示。凸(凹)体24的顶缘30所包含的角用表示，凸(凹)体24的侧面26相对基底22的上升角用ω表示。角和ω的和等于180度。
一般来说，表面20存在液-固-气界面时会表现出超憎液特性。如图7所示，如果液体32仅接触到凸(凹)体24的顶部28和靠近顶缘30的一部分侧面26，使凸(凹)体之间的空间34内充满空气或其他气体，则必然出现液-固-气界面。上述液体可以说成是“悬浮”在凸(凹)体24的顶部以及顶缘30之间。
以下要说明的是，液-固-气界面的形成取决于凸(凹)体24的某些相关联的几何参数和液体的特性。本发明中，可以选择凸(凹)体24的几何特性，使表面20在任何所需液压下表现出超憎液特性。
参见图1d-3中的矩形阵列，表面20可划分为包围每一凸(凹)体24、用虚线隔开、大小统一的面积36。每个大小统一的面积36中的凸(凹)体的面积密度(δ)可以用以下等式表示
δ=12y2---(1)]]>式中，y是以米为单位的凸(凹)体之间的间距。
对于图1d-3中的具有正方形横截面的凸(凹)体24，顶部28在顶缘30的周长(p)为p＝4x (2)式中，x是以米为单位的凸(凹)体宽度。
周长p可以称为确定液-固-气界面位置的“接触线”。表面的接触线密度(Λ)，即每单位面积表面上的接触线长度，为周长(p)和凸(凹)体的面积密度(δ)的乘积，即Λ＝pδ (3)对于图1d-3的正方形凸(凹)体的矩形阵列Λ＝4x/y2(4)如果因作用于液体上的重力产生的体积力(F)小于其在接触线上作用于凸(凹)体的表面力(f)，大量液体会悬浮在凸(凹)体24顶部。与重力相关的体积力(F)可由下列公式确定F＝ρgh (5)式中，ρ是液体的密度，g是重力加速度，h是液体的深度。因此，例如对于密度约为1000kg/m3的10米水柱，其体积力(F)为F＝(1000kg/m3)(9.8m/s2)(10m)＝9.8×104kg/m·s2另一方面，表面力(f)取决于液体的表面张力(γ)、凸(凹)体24的侧面26相对垂线的表观接触角θS、凸(凹)体的接触线密度(Λ)和液体的表观接触面积(A)f＝-ΛAγcosθS(6)
在一特定固体材料上的液体的实际前进接触角(θa，0)定义为，在一基本上没有凸(凹)体的材料表面上的经实验测量出的液体的最大固定接触角。该实际前进接触角通过本领域熟知的技术很容易测量出来。
具有凸(凹)体的表面之悬浮液滴在凸(凹)体的侧面显示出它们的实际前进接触角值(θa，0)。在凸(凹)体侧面相对垂线的接触角(θS)通过或ω和实际前进接触角值(θa，0)的关系如下θS＝θa，0+90°-＝θa，0+ω-90°(7)使F和f相等，求出接触线密度Λ，便可确定临界接触线密度参数ΛL，用于预测表面的超憎液特性 式中，(ρ)是液体的密度，(g)是重力加速度，(h)是液体的深度，(γ)是液体的表面张力，ω是以度为单位的凸(凹)体侧面相对基底的上升角，(θa，0)是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角。
如果Λ＞ΛL，液体会悬浮在凸(凹)体24的顶部，形成超憎液表面。反之，如果Λ＜ΛL，液体会塌陷于凸(凹)体上，且表面的接触界面只有液-固界面，不具有超憎液特性。
应该知道，将上述等式分子替换成一适当值，可以确定临界接触线密度值，设计出在任何所需压力值下保持超憎液特性的表面。该等式可以概括为 式中，P是使表面必须显示超憎液特性的以千克/平方米为单位的最大压力，γ是以牛顿/米为单位的液体表面张力，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角。
通常可预见到，根据上述关系形成的表面20在最高达到并包括上述等式(9)中P值的任何液压下会表现出超憎液特性。无论表面是否浸没在液体中、受到液体喷射或喷洒，或受到个别液滴的碰撞，都会表现出超憎液特性。显而易见，压力值P可选定为大于承载器在使用或清洗时会受到的最大预定液体或气体压力。
通常应该知道，对P值的选择应该能提供合适的安全因素，以应对可能瞬间或局部高于预定的压力、因表面容忍度差异导致的不连续和其他类似的因素。
如果表面20需要适用非常低的P值，其中液体接触可以为表面上的液滴形式，那么选取的P值就必须与相对于统一的液体层而言较小的、一个液滴的表观接触面积相适应。一般说来，表面上小液滴的以平方米为单位的表观接触面积(A)由下面的关系式表示A=π13(6V)23(((1-cosθa)sinθa)(3+((1-cosθa)sinθa)2))-23,---(10)]]>式中，V是以立方米为单位的液滴体积，θa是液滴在表面上的表观前进接触角。使液滴悬浮在表面上的临界接触线密度参数ΛL变为 式中，V是以立方米为单位的液滴体积，(ρ)是液体密度，(g)是重力加速度，(h)是液体深度，(γ)是液体表面张力，ω是凸(凹)体的侧面相对基底的上升角，θa是液滴在表面上的表观前进接触角，(θa，0)是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角。等式11可用来检查为低压超憎液表面选取的P值来确保表面能够悬浮液滴。
一旦确定了临界接触线密度值，根据接触线密度(Λ)等式中x和y之间的关系就可以确定凸(凹)体几何形状的其他值。换言之，可以通过选择接触线等式中的x或y值，求出其他变量，从而确定表面的几何形状。
如图6所示，相邻凸(凹)体之间的液体界面向下凹陷一个量D1。如果该量D1大于凸(凹)体24的高度(z)，液体会与凸(凹)体24之间的基底22的一个点发生接触。如果这种情况发生，液体会进入空间34，并塌陷于凸(凹)体上，导致表面的超憎液特性被破坏。D1值代表临界凸(凹)体高度(Zc)，可根据以下公式确定 式中，(d)是相邻凸(凹)体间的距离，ω是凸(凹)体上升角，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的实际前进接触角。凸(凹)体24的高度(z)必须至少等于，最好大于临界凸(凹)体高度(Zc)。
虽然图1d-3中凸(凹)体上升角ω是90度，但其他的凸(凹)体几何形状也是可能的。例如，ω可以是如图9所示的锐角或如图10所示的钝角。一般来说，ω最好介于80度和130度之间。
还应该知道，各种不同的凸(凹)体形状和排列方式都可能包含在本发明的范围内。例如，凸(凹)体可以是如图11-12所示的多面体、圆柱体，椭圆柱或其他任何合适的三维形状。另外，可以利用各种办法使凸(凹)体的接触线密度达到最大。凸(凹)体24可以形成为具有如图14和15所示的底部38和顶部40，顶部40在顶缘30上的较大周长增加了表面的接触线密度。还可以在如图16所示的凸(凹)体24上形成诸如凹部42的特征，以增加顶缘30上的周长，进而增加接触线密度。凸(凹)体还可以是在基底上形成的凹穴。
凸(凹)体可以排列成如上所述的矩形阵列、诸如图4-5所示六边形阵列的多边形阵列，或者环形或卵形排列方式。只要能维持临界接触线密度，凸(凹)体也可以随机分布，尽管这种随机排列可能使超憎液特性小于预计特性，因此不是最佳方式。在凸(凹)体的这种随机排列中，临界接触线密度和其他相关参数可以视为是表面的平均值。在图13的表中，列出了适用各种其他凸(凹)体形状和排列方式的接触线密度的计算公式。
一般来说，基底材料可以是任何适于在其上形成微米或纳米尺度凸(凹)体并且适于在使用承载器的工艺环境中使用的任何材料。凸(凹)体可以通过光刻或任一种适合方法直接形成于基底材料本身中或基底材料上的一层或多层其他材料中。公开号为WO02/084340的PCT专利申请公开了适于形成微米/纳米尺度凸(凹)体的光刻法，其内容全部引用于此。
适于形成所需形状和间距的凸(凹)体的其他方法包括公开号为2002/00334879的美国专利申请公开的纳米加工工艺、第5,725,788号美国专利公开的微冲压工艺、第5,900,160号美国专利公开的微接触印刷工艺、第5,609,907号美国专利公开的自组装金属胶体单分子膜法、第6,444,254号美国专利公开的微冲压工艺、第5,252,835号美国专利公开的原子力微复制纳米加工工艺、第6,403,388号美国专利公开的纳米加工工艺、第6,530,554号美国专利公开的溶胶-凝胶模制法、第6,518,168号美国专利公开的表面自组装单分子膜定向图案化工艺、第6,541,389号美国专利公开的化学蚀刻法，或者公开号为2003/0047822的美国专利申请公开的溶胶-凝胶冲压法，上述所有内容均被引用于此。还可以使用纳米碳管结构形成所需的凸(凹)体几何形状。公开号为2002/0098135和2002/0136683的美国专利申请公开了纳米碳管结构的实例，这些也被引用于此。还可以使用已知的胶体墨水印刷法形成适合的凸(凹)体结构。当然，应该知道，其他任何可精确形成微米/纳米凸(凹)体的方法都可以使用。
在一些应用中，特别是在承载器不会受到高流体压力或者表面是用来排斥可能凝结或冷凝在表面上的液滴的应用中，可以使用已知的化学气相沉积技术来形成涂覆有聚合物材料涂层的超憎液表面20。例如，利用气相聚合法可将PFA、PTFE或其他聚合物材料薄层涂覆于承载器的聚碳酸酯表面。得到的超憎液表面20的特征通常是，在PFA材料上形成形状和排列随机的凸(凹)体，并且在低流体压力下是超憎液的。
在低流体压力应用的另一实施例中，分形超憎液表面可以形成为基底上的材料层。在这种实施例中，可以将烷基烯酮二聚体(AKD)或类似的材料层熔化或浇注在聚合物基底上，使其在氮气中硬化。由T.Onda等人于1996年5月1日在Langmuir、12卷、9期、第2125页上发表的一篇名为“超级抗水不规则表面”的文章更全面地记载了一种形成AKD表面的合适方法，该文章的全部内容均引用于此。
在适于低流体压力应用的另一实施例中，可以将诸如聚丙烯的聚合物材料溶解于例如为p-二甲苯的溶剂中。可以向该溶液中加入一定量的非溶剂，例如丁酮，然后将溶液沉积在承载器基底上。当溶剂蒸发后，就得到了一种多孔的凝胶状超憎液表面结构。
在上述各聚合物层中，形成的表面的特征通常是形状和排列方式随机的微米尺度的凸(凹)体。尽管这些表面的实际接触线密度和临界接触线密度因各个凸(凹)体的变化而很难确定，但如果表面的接触线密度值等于或超过表面的临界接触线密度，这些表面仍然会表现出超憎液特性。对于这些表面来说，由于各个凸(凹)体的尺寸和几何排列的不同，实际接触线密度一定是表面的平均值。另外，等式9和11中的凸(凹)体上升角ω也应该是表面的平均值。
在不脱离本发明的精神和实质特征的前提下，可以用其他具体形式实施本发明，因此，无论从哪方面看，本发明的实施例都应认为是说明性而非限制性的。
权利要求书(按照条约第19条的修改)19.根据权利要求14所述的方法，其特征是还包括选择凸(凹)体的至少一个尺寸和利用接触线密度等式确定凸(凹)体的至少另一个尺寸的步骤。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征是还包括按以下公式确定以米为单位的临界凸(凹)体高度值“Zc” 式中，d是相邻凸(凹)体之间的以米为单位的距离，θa，0是表面上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角。
21.一种物件用盘式承载器，其特征是包括具有基底和在该基底上的聚合物外层的本体，该外层具有表面，该表面上具有大量凸(凹)体，形成接触液体的超憎液表面，凸(凹)体分布成使表面的平均接触线密度等于或大于按以下公式确定的临界接触线密度值“ΛL”， 式中，γ是和表面接触的液体的以牛顿/米为单位的表面张力，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角，P是以千克/米为单位的设定液压值，其中超憎液表面在液压最高达到并且包括该设定液压值时显示出与液体的液-固-气界面。
22.一种物件用盘式承载器，其特征是包括具有基底和在该基底上的聚合物外层的本体，该外层具有表面，该表面上具有大量凸(凹)体，形成与液滴形式的液体接触的超憎液表面，凸(凹)体分布成使表面的平均接触线密度等于或大于按以下公式确定的临界接触线密度值“ΛL”
式中，V是以立方米为单位的液滴体积，(ρ)是以千克/立方米为单位的液体密度，(g)是以米/平方秒为单位的重力加速度，(h)是以米为单位的液体深度，(γ)是以牛顿/米为单位的液体表面张力，ω是凸(凹)体的侧面相对基底的以度为单位的平均上升角，θa是液滴在表面上的表观前进接触角，(θa，0)是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角。
23.根据权利要求21所述的承载器，其特征是聚合物外层包括含氟聚合物。
24.根据权利要求21所述的承载器，其特征是聚合物外层包括烷基烯酮二聚体。
25.一种制造具有超憎液表面部分的盘式承载器的方法，其特征是该方法包括提供包括具有外表面的基底的盘式承载器；以及使用化学气相沉积工艺在外表面上设置聚合物材料层，形成超憎液表面部分，聚合物材料层的外表面上具有大量凸(凹)体，凸(凹)体分布成使超憎液表面的以接触线米数/每平方米表面积计量的接触线密度等于或大于按以下公式确定的临界接触线密度值“ΛL”， 式中，γ是和表面接触的液体的以牛顿/米为单位的表面张力，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角，P是以千克/米为单位的设定液压值，其中超憎液表面在液压最高达到并且包括该设定液压值时显示出与液体的液-固-气界面。
权利要求
1.一种物件用盘式承载器，其特征是包括其基底部分具有表面的本体，至少一部分上述表面具有大量形状实质上统一的凸(凹)体以形成超憎液表面，每一凸(凹)体具有一相对基底部分的共同凸(凹)体上升角，凸(凹)体排列成使超憎液表面的以接触线米数/每平方米表面积计量的接触线密度等于或大于按以下公式确定的临界接触线密度值“ΛL”， 式中，γ是和表面接触的液体的以牛顿/米为单位的表面张力，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角，P是以千克/米为单位的设定液压值，其中超憎液表面在液压最高达到并且包括设定液压值时显示出与液体的液-固-气界面。
2.根据权利要求1所述的盘式承载器，其特征是本体具有多个适于容纳元件的凹部。
3.根据权利要求1所述的承载器，其特征是凸(凹)体是凸出体。
4.根据权利要求3所述的承载器，其特征是凸(凹)体是多面体形状。
5.根据权利要求3所述的承载器，其特征是每一凸(凹)体具有一般为正方形的横截面。
6.根据权利要求3所述的承载器，其特征是凸(凹)体是圆柱形或椭圆柱形。
7.根据权利要求1所述的承载器，其特征是凸(凹)体是在基底上形成的凹穴。
8.根据权利要求1所述的承载器，其特征是凸(凹)体排列成实质上统一的阵列。
9.根据权利要求8所述的承载器，其特征是凸(凹)体排列成矩形阵列。
10.根据权利要求1所述的承载器，其特征是凸(凹)体具有一相对基底部分实质上统一的凸(凹)体高度，其中该凸(凹)体高度大于按以下公式确定的以米为单位的临界凸(凹)体高度值“Zc” 式中，d是相邻凸(凹)体之间的以米为单位的距离，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角。
11.一种制造具有超憎液表面部分的盘式承载器的方法，其特征是该方法包括提供包括具有外表面的基底的盘式承载器；以及在上述基底的外表面形成大量形状实质上统一的凸(凹)体，每一凸(凹)体具有一相对基底部分的共同凸(凹)体上升角，凸(凹)体排列成使表面的以接触线米数/每平方米表面积计量的接触线密度等于或大于按以下公式确定的接触线密度值“ΛL”， 式中，γ是与表面接触的液体的以牛顿/米为单位的表面张力，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角，P是以千克/米为单位的设定液压值，其中超憎液表面在液压最高达到并且包括设定液压值时显示出与液体的液-固-气界面。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征是凸(凹)体通过使用光刻工艺形成。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征是凸(凹)体按选自下组方法中的一种方法形成，该组方法包括纳米加工工艺、微冲压工艺、微接触印刷工艺、自组装金属胶体单分子膜工艺、原子力微复制纳米加工工艺、溶胶-凝胶模制法、自组装单分子膜定向图案化工艺、化学蚀刻法、溶胶-凝胶冲压法、胶体墨水印刷法以及在基底上设置一层平行纳米碳管的方法。
14.一种制造其表面在液压最高达到设定压力值时具有超憎液特性的盘式承载器的方法，其特征是该方法包括选取一凸(凹)体上升角；按以下公式确定临界接触线密度值“ΛL” 式中，P是设定压力值，γ是液体的表面张力，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是凸(凹)体上升角；提供具有基底部分的承载器；以及在基底部分形成大量凸起的凸(凹)体，使表面的实际接触线密度等于或大于临界接触线密度。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征是凸(凹)体通过使用光刻工艺形成。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征是凸(凹)体通过使用纳米加工工艺、微冲压工艺、微接触印刷工艺、自组装金属胶体单分子膜工艺、原子力微复制纳米加工工艺、溶胶-凝胶模制法、自组装单分子膜定向图案化工艺、化学蚀刻法、溶胶-凝胶冲压法、胶体墨水印刷法或者在基底上设置一层平行纳米碳管的方法形成。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征是还包括选择凸(凹)体几何形状的步骤。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征是还包括选择凸(凹)体阵列的步骤。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征是还包括选择凸(凹)体的至少一个尺寸和利用接触线密度等式确定凸(凹)体的至少另一个尺寸的步骤。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征是还包括按以下公式确定以米为单位的临界凸(凹)体高度值“Zc” 式中，d是相邻凸(凹)体之间的以米为单位的距离，θa，0是表面上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角。
21.一种物件用盘式承载器，其特征是包括具有基底和在该基底上的聚合物外层的本体，该外层具有表面，该表面上具有大量凸(凹)体，形成接触液体的超憎液表面，凸(凹)体分布成使表面的平均接触线密度等于或大于临界接触线密度值，其中超憎液表面在液压最高达到并且包括设定液压值时显示出与液体的液-固-气界面。
22.根据权利要求21所述的承载器，其特征是按以下公式确定临界接触线密度值“ΛL” 式中，γ是与表面接触的液体的以牛顿/米为单位的表面张力，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角，P是以千克/米为单位的设定液压值。
23.根据权利要求21所述的承载器，其特征是与液体接触的液体为液滴形式，临界接触线密度值“ΛL”按下式确定为 式中，V是以立方米为单位的液滴体积，(ρ)是以千克/立方米为单位的液体密度，(g)是以米/平方秒为单位的重力加速度，(h)是以米为单位的液体深度，(γ)是以牛顿/米为单位的液体表面张力，ω是凸(凹)体的侧面相对基底的以度为单位的平均上升角，θa是液滴在表面上的表观前进接触角，(θa，0)是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角。
24.根据权利要求21所述的承载器，其特征是聚合物外层包括含氟聚合物。
25.根据权利要求21所述的承载器，其特征是聚合物外层包括烷基烯酮二聚体。
26.一种制造具有超憎液表面部分的盘式承载器的方法，其特征是该方法包括提供包括具有外表面的基底的盘式承载器；以及使用化学气相沉积工艺在外表面上设置聚合物材料层，形成超憎液表面部分，聚合物材料层的外表面上具有大量凸(凹)体，凸(凹)体分布成使超憎液表面的以接触线米数/每平方米表面积计量的接触线密度等于或大于临界接触线密度值，其中超憎液表面在液压最高达到并且包括设定液压值时显示出与液体的液-固-气界面。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征是临界接触线密度值“ΛL”按下式确定为 式中，γ是与表面接触的液体的以牛顿/米为单位的表面张力，θa，0是通过实验测量出的凸(凹)体材料上液体的以度为单位的实际前进接触角，ω是以度为单位的凸(凹)体上升角，P是以千克/米为单位的设定液压值。
全文摘要
一种具有促进承载器更有效清洗和干燥的超憎液表面的盘式承载器。承载器(12)的整个表面或部分表面是超憎液的该承载器的超憎液表面使得可能与其接触的例如可能在清洗时使用的液体，能快速而容易地滚落，不会留下液体膜或者相当数量的液滴其结果是，使表面干燥所花费的时间和精力减少，而且再沉积的残留物减少到最低限度，从而改进了整个加工质量此外，该超憎液表面可抵抗可以是液态或气态形式的污染物的最初沉积。
文档编号B01L3/00GK1805888SQ200480016622
公开日2006年7月19日 申请日期2004年4月14日 优先权日2003年4月15日
发明者查尔斯·W·艾克斯川德 申请人:安堤格里斯公司