通过反应共同蒸发的氧化物薄膜生长的高产量沉积系统

摘要

一种用于在容纳于衬底支撑件上的衬底上生长薄膜的加热器包括多个加热器元件。容纳衬底的衬底支撑件至少部分地由多个加热器元件包围。多个加热器元件中的至少两个相对于彼此可移动，以便为衬底支撑件提供外部通道。氧袋形成在一个加热器元件中或单独的氧袋元件上，并被用于薄膜在衬底上的氧化。

说明书

技术领域

本发明的领域通常涉及用于在衬底上制造薄膜的装置和方法。更具体地，本发明的领域涉及用于在原位(in-situ)形成高温超导(HTS)膜的装置和方法。

背景技术

自从19世纪80年代中期发现HTS材料的钙钛矿族后，在沉积高质量的HTS膜的能力上已经进行了大幅度的跨越。由HTS材料形成的薄膜非常有望用于各种超导电子仪器的应用，所述超导电子仪器例如包括探测器、数字电路和无源微波装置(如HTS基滤波器)。

这些年来，多种技术已经被发展为用于HTS氧化物材料薄膜的沉积。这些技术包括喷溅、脉冲激光沉积(PLD)、和有机金属化学气相沉积(MOCVD)。实例性的HTS氧化物材料包括钇钡铜氧化物(YBCO)、铋锶钙铜氧化物(BSCCO)、铊钡钙铜氧化物(TBCCO)、和汞钡钙铜氧化物(HBCCO)。在这些材料中，由于YBCO的相对小的传导各向异性、磁场中的高超导临界电流以及良好的化学稳定性，YBCO是目前用于许多应用中最受青睐的化合物。另外，与其他HTS化合物相比，YBCO的高质量、单相薄膜可相对容易地生长可能是它的最大贡献。

但是，这些材料的薄膜生长仍然困难。为了获得高质量的膜，定向外延生长(平面内和平面外)是必要的，这意味着膜只能在高温下(通常高于700℃)生长。因此，仅可在满足化学相容性、晶格常数匹配以及热膨胀匹配的严格要求的少数单晶衬底上生长。此外，衬底的性质必须适合于所要求的应用。例如，对于微波应用来说，MgO就是满足生长需要并具有足够低损耗的衬底。

由于这些化合物通常包括至少三种氧化物形式的金属组分，因此HTS材料的生长更为复杂。因而所采用的生长方法必须被严格控制，以获得适宜的膜化学定量和均匀性。而且，在生长的时候，这些材料的原位生长需要它们被氧化，这一般与众多传统技术(如物理气相沉积)是不相容的。而且，在某些应用中，需要在单个衬底的双面上生长HTS薄膜。

传统的原位生长技术(如喷溅、脉冲激光沉积和有机金属化学气相沉积)已经都被成功地用于HTS薄膜的生长。但，这些方法具有一些缺陷，包括低生长速度(喷溅)、难以控制成分、复制率差、膜的均匀性差(喷溅、MOCVD)、难以获得大面积沉积(PLD)以及难以扩缩(所有前述技术)。

最近，使用旋转氧袋加热器的反应共同蒸发技术已经被使用，该技术解决了上述多种缺陷。在这种技术中，衬底通过重力被保持在旋转的衬底支撑件或转台上。圆柱形加热器(即，加热器本体)，围绕在容纳衬底的衬底支撑件的顶部、底部和侧面上，该圆柱形加热器辐射地将衬底加热至反应所需的均匀高温。衬底支撑件在加热器本体内部可旋转，并且在一部分旋转过程中通过设在加热器本体底部中的窗口而暴露于真空室。真空室围绕加热器本体并容纳用于反应的沉积源。

在一个实施例中，加热器本体还包括位于加热器本体底部的氧袋区。氧气被注入到氧袋区中并在一部分旋转过程中将衬底暴露于氧气。在氧袋区与周围真空室之间产生大的压力差。通过旋转衬底支撑件与氧袋区之间形成的窄间隙而保持该压力差，从而导致氧从氧袋中泄露的速率很低。

在其中衬底暴露于真空室的旋转部分过程中，可使用典型的PVD技术(如蒸发)将薄膜组分(典型地，为金属组分)沉积在衬底的底部上。当衬底在衬底支撑件上转动至氧袋中时，氧化反应发生。

使用旋转氧袋加热器的反应共同蒸发法具有的多个优点，所述优点例如包括：在真空中蒸发金属组分而没有复杂化，而在HTS膜生长所需的高氧压条件下会出现复杂化。另外，旋转氧袋加热技术允许在具有相对大表面积的衬底上沉积。而且，这种技术具有同时在多个衬底上沉积HTS材料的能力。因为这种加热器近似为黑体辐射器，因此也可同时包括不同的衬底材料，尽管它们具有不同的吸收性(absortivities)。最后，由于衬底的任一面都不与加热器本体直接接触，因此使用旋转氧袋加热器的反应共同蒸发法允许顺序地将HTS材料沉积在衬底的两个面上。

虽然反应共同蒸发法非常适合HTS薄膜的形成，但依然存在增加这种方法的能力和稳定性的需要，以使反应共同蒸发可被应用在商业的制造过程中。因此存在增加反应共同蒸发沉积系统和方法的产量与可靠性的需要。

发明内容

在本发明的一个方面中，一种用于执行反应共同蒸发的装置包括：容纳袋式加热器的加热器腔室；容纳源支架的源腔室，该源腔室通过阀被连接至加热器腔室；以及容纳可延伸传送臂的传送室，该传送臂通过阀被连接至加热器腔室，该可延伸传送臂通过阀可移入和移出加热器腔室，其中加热器腔室、源腔室和传送室被连接至真空源。该装置可用于形成氧化物薄膜，如包括稀土(RE)氧化物(如(RE)BCO)。

在本发明的另一方面中，一种用于在具有前、后表面的至少一个衬底上执行反应共同蒸发的装置包括：容纳袋式加热器的加热器腔室；容纳源支架的源腔室，该源腔室通过阀被连接至加热器腔室；用于固定该至少一个衬底的衬底支撑件，该衬底支撑件通过接触所述至少一个衬底的前表面和后表面中的一个或两者而固定该至少一个衬底；用于保持衬底支撑件的可延伸传送臂，该可延伸传送臂可旋转，以便朝向源腔室暴露该至少一个衬底的前表面或后表面中的任一个或两者。

在本发明的另一方面中，一种袋式加热器包括：加热器帽或上部加热区，该加热器帽或上部加热区包括周围具有圆柱状侧壁的圆形顶板，圆形顶板和侧壁中设有加热器元件(如加热线)；具有上表面和下表面的下部加热板，下部加热板的一部分具有设于其中的从下部加热板的上表面通到下表面的窗口和形成在下部加热板上表面一部分中的凹槽袋；并且其中加热器帽在垂直于下部加热板表面的方向上可移动。

在本发明的另一方面中，一种用于执行反应共同蒸发的装置包括：设于加热器腔室内的袋式加热器；容纳可延伸传送臂的装载传送室，该装载传送室通过阀被连接至容纳袋式加热器的加热器腔室；以及容纳可延伸传送臂的卸载传送室，该卸载传送室通过阀被连接至容纳袋式加热器的加热器腔室。

在本发明的另一方面中，一种执行反应共同蒸发的方法包括以下步骤：提供设于加热器腔室内的袋式加热器，该袋式加热器包括穿过袋式加热器一部分的可垂直移动的心轴；提供容纳可延伸传送臂的装载传送室，该装载传送室通过阀被连接至容纳袋式加热器的加热器腔室；以及提供容纳源材料的源腔室。

容纳至少一个衬底的衬底支撑件被装载到装载传送室内的可延伸传送臂上。使用连接至装载传送室的真空泵在装载传送室内建立真空条件。容纳袋式加热器的加热器腔室与装载传送室之间的阀随后被打开，并且使用可延伸传送臂将容纳至少一个衬底的衬底支撑件延伸到袋式加热器中。心轴被提升以便于将容纳至少一个衬底的衬底支撑件从可延伸传送臂上卸下。可延伸传送臂缩回到装载传送室内，并且在正确的衬底温度、袋压力、以及衬底支撑件转速被建立之后源材料被蒸发。

在本发明的另一方面中，一种装置包括：加热器帽或上部加热区，该加热器帽或上部加热区包括周围具有圆柱状侧壁的圆形顶部，圆形顶部和侧壁中设有加热器元件；具有上表面和下表面的下部加热板，下部加热板的一部分具有设于其中的从下部加热板的上表面通到下表面的窗口和形成在下部加热板上表面一部分中的凹槽袋；以及z-调节组件。

在本发明的一个方面中，z-调节组件包括：可旋转的心轴，其通过下部加热板中的中心孔突出；机械连接至心轴的电机；以及辊。倾斜凸轮与辊啮合，其中倾斜凸轮沿水平方向上的运动赋予可旋转的心轴、电机和辊沿z-方向的运动。

在本发明的另一方面中，一种执行反应共同蒸发的装置包括：容纳袋式加热器的加热器腔室；容纳源支架的源腔室，该源腔室通过阀被连接至加热器腔室；容纳至少一个沉积监测器的监测器室，该监测器室通过阀被连接至容纳袋式加热器的加热器腔室。

在本发明的另一方面中，一种用于执行反应共同蒸发的装置包括：容纳袋式加热器的加热器腔室；容纳共同蒸发源材料的源腔室，该源腔室通过阀被连接至加热器腔室。

在本发明的另一实施例中，一种在袋式加热器中装载和卸载衬底支撑件的方法，包括以下步骤：(1)提供具有加热器帽(如上部加热区)的袋式加热器，该加热器帽包括圆形顶部和围绕其周围的圆柱形侧壁；(2)提供具有上表面和下表面的下部加热板(如，下部加热区)，下部加热板的一部分具有设于其中的从下部加热板的上表面通到下表面的窗口和形成在下部加热板上表面一部分中的凹槽袋；(3)提供第一可旋转衬底支撑件，用于保持多个衬底，该第一可旋转衬底支撑件介于下部加热板与加热器帽部之间；(4)沿垂直于下部加热板上表面的方向将加热器帽移入设置得远离第一可旋转衬底支撑件的卸载位置中；(5)将第一可旋转衬底支撑件移出袋式加热器；(6)将第二可旋转衬底支撑件插入袋式加热器中，该第二可旋转衬底支撑件介于加热器帽与下部加热板之间；和(7)将加热器帽移动到邻近第二可旋转衬底支撑件的装载位置。

本发明的目的是提供使用反应共同蒸发增加沉积/生长在衬底上的多组分HTS膜的产量的装置和方法。本发明的另一个目的在于将沉积过程的各个方面(如源材料蒸发、装载、卸载、监测、沉积)分离至相互联系但分离的腔室。在这点上，本发明的目的在于将这些腔室连接至真空源，真空源可独立泵送至其余腔室，从而当一个独立腔室中的真空条件被破坏时，限制装置的整个抽真空时间。

本发明的这些和更进一步的目的将在以下详细描述。

附图说明

图1示出了根据本发明一个优选方面的装置的透视图，该装置用在通过反应共同蒸发的氧化物薄膜高产量沉积中。

图2A示出了重力地保持在心轴上的衬底支撑件。

图2B示出了图2A中所示的衬底支撑件的下侧。

图3A示出了重力地保持在心轴上的衬底支撑件。

图3B示出了图3A中所示的衬底支撑件的下侧。

图4A示出了通过衬底支撑件支架沿圆周被保持的衬底支撑件。

图4B示出了衬底支撑件支架和心轴。

图5A示出了沉积腔室，其中电机驱动心轴的电机相对于沉积腔室定位于外部(顶部)。

图5B示出了沉积腔室，其中电机驱动心轴的电机相对于沉积腔室位于外部(底部)。

图6A示出了通过连接器连接至心轴的电机。

图6B示出了通过齿轮连接至心轴的电机。

图6C示出了通过皮带连接至心轴的电机。

图7A示出了加热器元件的俯视图，该加热器元件具有用于容纳衬底支撑件的狭槽，狭槽的宽度用角α表示。

图7B示出了加热器元件的俯视图，该加热器元件具有用于容纳衬底支撑件的狭槽，狭槽的宽度用角β表示。

图8A示出了心轴从中穿过的加热器元件。

图8B示出了心轴部分地从中穿过的加热器元件。

图9示出了介于下部加热板(如，区域)与上部加热板(如区域)之间的衬底支撑件。

图10A示出了可分离加热器元件的一个实施例。

图10B示出了可分离加热器元件的另一实施例。

图10C示出了可分离加热器元件的另一实施例。

图10D示出了可分离加热器元件的另一实施例。

图10E示出了可分离加热器元件的另一实施例。

图11示出了关于下部加热板可移动的加热器元件的实施例。

图12示出了关于固定的加热器元件可移动的下部加热板。

图13示出了一种可相互移动的衬底支撑件和下部加热板。

图14示出了用在图1所示装置的加热器腔室内部的袋式加热器的局部分解图。

图15示出了袋式加热器下部板加热部分的顶部，示出了氧袋和穿至源腔室的窗口。

图16A示出了图1所示装置的加热器腔室内部中所使用的袋式加热器的替换实施例的侧视图。

图16B示出了图16A所示的袋式加热器的底部透视图。

图17A示出了保持衬底支撑件的垂直定向的心轴，其中，心轴穿过沉积腔室的顶部。

图17B示出了保持衬底支撑件的垂直定向的心轴，其中，心轴穿过沉积腔室的底部。

图18示出了z-调节组件的实施例，其中，电机和心轴作为一个单元可移动。

图19A示出了z-调节装置的前视图，其中，电机轴通过连接器连接至心轴。

图19B示出了图19A的z-调节装置的侧视图。

图19C示出了z-调节装置的前视图，其中，电机轴通过皮带连接至心轴。

图20A示出了z-调节装置的前视图，该装置使用水平馈通线和椭圆形凸轮。

图20B示出了图20A的z-调节装置的侧视图。

图21A示出了z-调节装置的前视图，该装置使用水平定向的旋转馈通线，该旋转馈通线驱动剪式千斤顶装置来提升或下降垂直定向的支撑板。

图21B示出了图21A中的z-调节装置的侧视图。

图22示出了z-调节装置，该装置使用垂直定向的旋转馈通线驱动螺旋起重机。

图23示出了z-调节装置，该装置使用水平馈通线和凸轮来提升和下降垂直定向的支撑板。

图24示出了位于垂直支撑板上的心轴杆和电机组件。

图25示出了容纳有装载在下部板加热器顶部的衬底的衬底支撑件。

图26示出了位于垂直支撑板上的心轴杆和电机组件。

图27示出了用来于提升和下降图26中所示的心轴杆和电机组件的凸轮装置。

图28A示出了用于存储一个或多个QCM的载荷锁定腔室(load-lock chamber)的一个方面。

图28B示出了用于存储一个或多个QCM的载荷锁定腔室的另一个方面。

图29示出了其中设有三个QCM的载荷锁定腔室。

图30示出了载荷锁定腔室的另一个实施例，其中腔室的下侧包括开口，以供通向沉积腔室。

图31A示出了载荷锁定腔室的另一个实施例，用于载荷锁定腔室的阀位于沉积腔室内部。

图31B示出了载荷锁定腔室的另一个实施例，阀设于载荷锁定腔室的下侧并且当被打开时供通向沉积腔室。

图31C示出了图31B所示的载荷锁定腔室的俯视图。

图32是处于开放结构中的监测器室的透视图，示出了用于监测容纳在源腔室中的源材料的蒸发的沉积监测器。

图33A示出了根据本发明一个优选方面的衬底支撑件和衬底。

图33B示出了用于将衬底支撑件装载到如图1所示的加热器腔室中的传送室。

图34示出了用于控制以及从图1所示装置中采集数据的计算机。

具体实施方式

图1示出了装置2的一个实施例，该装置用在通过反应共同蒸发的氧化物薄膜的高产量沉积中。装置2也被用来沉积非氧化物材料，如二硼化镁(MgB₂)。整体合并于此作为参考的题为“Growth ofIn-Situ Thin Films By Reactive Evaporation(反应共同蒸发原位薄膜的生长)”的美国专利申请第10/726,232号公开了一种使用袋式加热器装置生成MgB₂的方法。应当理解，使用装置2可以沉积多种材料。作为例证但不局限于此，这些材料包括复合氧化物、钌酸盐、锰酸盐、钛酸盐、磁性材料、压电体、绝缘体、铁电体、半导体、氮化物等。装置2优选地包括定位在框架4或其他支撑结构上的多个子系统，这些子系统整体构成整个装置2。装置2可包括多个独立腔室，即，加热器腔室10、源腔室30、两个传送室40和50、以及监测器室60。

加热器腔室10与真空源12(如真空泵)相连接。真空源12通过阀14(如闸门阀)与加热器腔室10相分离。在沉积HTS膜之前，使用真空源12抽空加热器腔室10。

装置2还包括源腔室30，该源腔室容纳用在沉积过程中的熔剂材料(80a、80b、80c)源。源腔室30还同样地连接至真空源32(如真空泵)。源腔室30通过阀34(如闸门阀)与真空源32相分离。

阀36也设在加热器腔室10与源腔室30之间。优选地，阀36是闸门阀。该闸门有利地使得这两个室(即，加热器腔室10和源腔室30)被分别泵成真空。这很重要，是因为例如可在不会干扰加热器腔室10或不会将熔剂源暴露于大气条件的情况下改变放置于源腔室30中的熔剂源。同样的，可在不干扰源腔室30内部真空条件的情况下，在容纳在加热器腔室10中的部件上执行维护等。这种设置减少了所需的“抽空(pump down)”时间总量，这是因为必须被泵吸的空间体积由于分隔了装置2的各个子系统而被降低了。这有助于提高装置2的总产量。

仍然参考图1，装置2包括两个安装在加热器腔室10外壁上的传送室40、50。优选地，一个传送室40是装载室，而另一个传送室50是卸载室。两个传送室40、50都与真空源42、52(如真空泵)相连接。传送室40、50可连接至单独的真空源42、52，或者，可替换地，连接至同一个真空源。两个传送室40、50通过阀41与加热器腔室10相分离。卸载室50也可用作氧泡(oxygen soak)。

在本发明的一方面中，装置2由此包括五个单独的真空室(即，加热器腔室10、源腔室30、两个传送室40和50、以及监测器室60)，它们通过可控制阀相连接。当然，在替换实施例中，装置2还也可少于5个腔室50，或，可替换地多于5个腔室50。如需要，这些腔室中的每一个都可独立于其他室而被泵吸成真空气压。在这点上，任何一个或多个腔室可通向大气，同时其他室保持在真空下。这消除了每次打开都将整个装置2抽空的需要，该打开是为了如清洁装置2的一部分、将熔剂源重新装载入源腔室30、更换和/或调节监测器室60或加热器腔室10内的沉积监测器64，装载/卸载衬底支撑件110(如，载体)于加热器腔室10中、以及在一个或多个腔室中的元件上的维护等。

参照图2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A和5B，在本发明的一个方面中，衬底支撑件110被保持在穿过中心孔113的垂直定向的的心轴112上。垂直定向的心轴112可从上方或下方保持衬底支撑件110。图2A和2B示出了一个实施例，其中衬底支撑件110由穿过中心孔113的心轴112从下方保持。在此实施例中，衬底支撑件110由心轴112重力地保持。在另一实施例中，如图3A和3B所示，垂直定向的心轴112从上方保持衬底支撑件110。例如，心轴112可穿过中心孔113并终止于附着件115，该附着件固定衬底支撑件110。在另一实施例中，如图4A和4B所示，衬底支撑件110通过衬底支撑件支架117而沿圆周被保持。

衬底支撑件110可通过心轴112的旋转运动而转动。衬底支撑件110与心轴112之间的摩擦配合将心轴112的旋转运动传给衬底支撑件110。心轴112(和衬底支撑件110)可通过电机(如下述的电机122)驱动。电机122可设在容纳衬底支撑件110的沉积腔室内(如腔室10)或沉积腔室10的外部，如图5A和5B所示的。在电机位于容纳衬底支撑件110的沉积腔室10的外部的情况下，心轴112可连接至位于衬底支撑件110和真空室的上方或下方的旋转真空馈通线。如图5A和6A所示，电机可直接与心轴机械相连。可替换地，如图5B、6B、6C所示，电机可通过齿轮111、皮带126、链条等，与心轴112机械相连。

如上所述，衬底支撑件110至少部分地容纳在薄膜成形过程中所使用的加热器腔室10中。在本发明的一个方面中，加热器腔室10容纳袋式加热器100，其为近黑体辐射器(near-blackbodyradiator)。袋式加热器100可包括一个或多个加热器元件101(如，区)和包含在其中的狭槽10b(如图7A、7B所示)，衬底支撑件110可通过传送机构(如传送臂)插入该狭槽中以及缩回。因此心轴112可从加热器100的上方或下方延伸，从而支撑并旋转衬底支撑件110。图8A和8B示出了两个例证的实施例，其中心轴112穿过加热器腔室10中的加热器元件。

上述设置使得衬底支撑件110能在一个方向上被引入到加热器中以及从加热器中被移除，例如，如图7A所示。可替换地，如图7B的实施例所示，通过使用更长的狭槽10(b)，衬底支撑件110可沿多个方向(如从侧部)被引入到加热器中以及从加热器中被移除。

在薄膜成形工艺过程中，可存在一个最低温度，在高于最低温度的情况下衬底支撑件110不能从加热器腔室10中被移除。这可能是因为衬底支撑件110太热，或因为被沉积的膜(如，(RE)BCO)的温度远高于它们的结构相转变温度，以至于不能从加热器腔室10中被移除。因此，如果衬底支撑件110保持与加热器元件101近距离，则衬底116(如，晶片)的冷却时间将受限于加热器元件101的冷却时间。由于衬底支撑件110可应被均匀加热，因此加热器元件101一般很大，并需要长的冷却时间。可通过使用冷却线圈等吸取包含在加热器元件101和衬底支撑件110中的热量而减少整个冷却时间。甚至使用冷却装置(如线圈等)，衬底支撑件110和相关衬底116的冷却时间也是由加热器元件限制的。理论上，可通过将衬底支撑件110(以及衬底116)与加热器元件101上物理地分离，而迅速冷却衬底支撑件110和衬底116。

当袋式加湿器100用在加热器腔室10中时，衬底支撑件110应设置得接近氧袋区，因为在氧袋附近需要保持小间隙。在一个实施例中，氧袋区可与下部加热区或元件整体形成。在这种情况下，顶部和/或侧部加热区可远离衬底支撑件110设置，例如，如图9(示出了距衬底支撑件110一定距离设置的顶部区域)所示。这种布置使得衬底支撑件110的能出入加热器和加热器腔室10。但是，加热区域会具有比所需衬底116温度更高些的温度，因为加热器100不再用作黑体辐射器。如果氧袋不能被直接加热，则加热器元件101(多个)就会远高于衬底116的所需温度，这会使设计复杂且不切实际。

在本发明的一个方面中，提出了一种解决方式，即，在沉积薄膜之后，将加热器元件101(多个)与衬底支撑件110物理地分离。这可通过将加热器元件101(多个)远离衬底支撑件110，或可替换地，通过将衬底支撑件110远离加热器元件101(多个)而完成。有利地，衬底支撑件110可从加热器元件101(多个)处移开，以使其可在氧气中被自由或有效冷却。而且，通过相对于加热器元件101(多个)而移动衬底支撑件110(或相反)，这有助于将衬底支撑件110(和相关衬底116)传送到沉积腔室(如，加热器腔室10)中以及从沉积腔室中传送出。

假设袋式加热器100是或类似是一个黑体炉，图10A-E、11和12示出了相对衬底支撑件110而移动加热器元件101(多个)的多个示例性方法。通常，图10A-E、11和12所示的实施例使得衬底支撑件110从上方或下方沿垂直方向上从加热器元件101处移动(即，提升)，也可水平地从加热器腔室10中移出。例如，图10A示出了一个实施例，其中加热器元件101(如，顶部和侧部加热区，或顶部、侧部和下部加热区)通过每个相应半部分沿箭头A和B方向的移动而被分成两部分。图10B示出了一个实施例，其中设置了使得两个半部分能打开的垂直铰链101。图10C示出了一个实施例，其中水平设置的铰链107使顶部和侧部加热器元件101能打开。图10D示出了一个实施例，其中水平设置的铰链107使顶部加热器元件101或区域能相对其余加热器元件101(如，侧部加热器元件)翻动打开。在另一实施例中，如图10E所示，垂直铰链107使顶部加热器元件101能相对其余加热器元件101(多个)而枢转或旋转。

图11和12示出了其他的实施例，其中加热器元件101包括下部加热器元件或区101a(如，下部加热板)和两个上部加热器元件或区101b、101c(如加热器帽)。在一个方面中，如图11所示，两个上部加热区101b、101c相对下部加热区101a垂直移动，从而能使加热器元件101与容纳在其中的衬底支撑件110(图11、12未示出)分离。另一实施例中，如图12所示，上部加热区101b、101c保持固定，而下部加热区101a在垂直方向上可移动。图13示出了加热器元件101a，其可相对于可移动的衬底支撑件110移动。该加热器元件101a可包含或可不包含氧袋。

在本发明的一个方面中，加热器腔室10容纳被旋转驱动的袋式加热器100，该袋式加热器用来沉积和/或生长多组分HTS氧化物薄膜。图14示出了用于袋式加热器100的各种组件。袋式加热器100包括加热帽部102(如，图11和图12所示的上部加热区101b)，该加热帽部包括圆形上板表面102(a)和向下突出的圆柱形侧壁102(b)(如图11和12中所示的加热区101c)，该侧壁形成了内部102(c)，袋式加热器100的各种部件被插入其中(如下所述)。加热帽部102可由绝缘加热线(加热器元件)制成，其可被缠绕以形成上表面102(a)和圆柱形侧壁102(b)。优选地，上表面102(a)和圆柱形侧壁102(b)中的每个均由绝缘线的单独一段形成，以使得上表面102(a)和圆柱形侧壁102(b)可被彼此独立地加热以达到温度均匀性。电流穿过绝缘线以产生热量。

有利地，袋式加热器100的加热帽部102可在z-方向上移动以打开袋式加热器100，以使衬底支撑件110(如下所述)可在薄膜沉积之前被装载到袋式加热器100中，并在沉积之后从中移除。例如，加热帽部102被固定到致动器103上，如图1所示，该致动器延伸穿过加热器腔室的顶壁。致动器103提供袋式加热器100的加热帽部102的垂直运动(即，沿z-方向的运动)。

参照图14和图15，在本装置的一方面中，袋式加热器100包括下部加热板104(例如，如图11和图12所示的下部加热区101a)，其为第三独立加热区。下部加热板104是固定的并可被锚固于加热器腔室10的顶壁、底壁或侧壁。下部加热板104优选由单片金属(优选为INCONEL)制成，其可被加工成所需形状。当然，加热板104可由其他材料制成。下部加热板104被加工成包括窗口104(a)(如图15中清楚示出的)，该窗口完全穿过板并暴露于源腔室30和容纳在其中的源熔剂。

下部加热板104还包括袋104(b)(如图5中清楚示出的)，其可被加工成下部加热板104的上表面。例如，在装置2的操作过程中，氧气(O₂)被引入到袋104(b)中，以用于薄膜生长/沉积的反应部分。氧气通过一个或多个端口105被引入到袋104(b)中。下部加热板104(c)的下侧包括袋(未示出)，绝缘热配线被钎焊于其中。电流穿过该配线以加热下部加热板104。整体结合于此以供参考的美国专利No.5126533公开了一种钎焊绝缘线以形成这种类型加热器的方法。

可替换地，整个独立氧袋元件108可独立于下加热区存在。氧袋元件108包括氧袋108a，其可以不是下加热区的部分，例如，如图16A、16B所示。因此，氧袋元件108可容纳或可不容纳加热器元件。通常，氧袋108a的目的在于邻近于衬底提供局部氧气区以用于膜氧化。在这种布置中，氧袋元件108和衬底支撑件110都被容纳在准-黑体加热器中，该准-黑体加热器的加热器元件可围绕在氧袋元件108和支撑板的多个或所有面上。氧袋元件108优选由单片金属(例如，INCONEL)制成，其能被加工成所需形状。当然，氧袋元件108可由其他材料制成。氧袋元件108被加工成包括窗口108b，该窗口完全穿过元件108并暴露于源腔室30和容纳在其中的源熔剂。在此实施例中，下部加热区101a可由缠绕的绝缘加热线(加热器元件)制造。下部加热区101a可由单独一段绝缘线制成，以使下部加热区101a以及加热区101b、101c可相对彼此被独立加热以达到温度均匀性。

参考图14和图16A，袋式加热器100优选地包括设在下部加热板101a之下的隔热罩106。如图14所示，隔热罩106中包括窗口106(a)，该窗口可供通向下部加热板104的窗口104(a)以及通向容纳熔剂源的源腔室30。

现在参照图17A、17B、18、19A、19B、19C、20A、20B、21A、21B、22、和23，提供z-调节组件121以用来调节旋转衬底支撑件110与氧袋104(b)之间的间隙，该氧袋可存在于下部加热板104(例如，图14和图15中所示的)或作为单独氧袋元件108的一部分。为了保持氧袋104b、108a与沉积腔室之间的高压差，间隙的宽度很重要。小的且均匀的间隙是优选的，这是因为这样的间隙使得袋104b、108a中的氧气压力最大化，同时使得氧气从袋104b和108a中的任何泄漏最小化。另外，小的且均匀的间隙使得沉积腔室中的环境压力最小化。间隙的尺寸取决于下部加热板104的温度或氧袋元件108及衬底支撑件110的温度以及它们各自的热史。这些部件随温度变化而膨胀或收缩，且它们还根据温度曲线和加热器斜率循环不同程度地变形。

因此需要在加热循环和沉积过程中的任何时间原位调节间隙，以保持最优的间隙宽度。为完成这个目的，衬底支撑件110(容纳有衬底116)或下部加热板104或氧袋元件108需要能被垂直调节，一般如图13所示。

在本发明的一个方面中，通过使用凸轮、剪、螺旋起重机、导向螺杆、伺服机构、以及本领域技术人员已知的其他机构垂直调节下部加热板104或氧袋元件108。在另一实施例中，衬底支撑件110通过心轴112的垂直运动而被垂直调节，例如，如图17A、17B、18、19A、19B、19C、20A、20B、21A、21B、22和23所示。图17A示出了z-调节心轴112，该z-调节心轴从顶部保持衬底支撑件110并延伸穿过加热器腔室10的顶部。心轴112可被连接或耦合至电机(未示出)，以旋转驱动心轴112和衬底支撑件110。通过使用线性真空馈通线或线性滑块(或其他相容的z-调节机构)，可在垂直方向(箭头A)上调节心轴112。图17B示出了一个实施例，其中，心轴112从下部保持衬底支撑件110并延伸穿过加热器腔室的底部。心轴112可被旋转驱动并沿箭头A的方向被提升/下降。

在本发明的一个方面中，如图18所示，整个心轴112位于沉积腔室(即，加热器腔室10)的内部，并通过真空内电机(如下更详细描述的真空电机122)被驱动。

如果使用合适的连接机构，则心轴112可独立于真空内电机122移动。优选地，如下所述，电机122和心轴112作为一个单元一起移动。图19A、19B示出了一个实施例，其中，电机122的轴通过连接器123被连接至心轴112。电机122被固定或以其他方式连接至垂直定向的支撑板118。图19C示出了替换实施例，其中，真空内电机122通过皮带126等被固定到心轴112。

图20A和图20B示出了一个实施例，其中，旋转轴125驱动可旋转凸轮127，该可旋转凸轮移动垂直定向的支撑板118。图21A和图21B示出了水平定向的旋转轴125，该旋转轴驱动剪式千斤顶装置129。图22示出了驱动螺旋起重机131的垂直定向的旋转轴125。在另一实施例中，如图23所示，线性馈通133驱动凸轮132，该凸轮与垂直定向的支撑板118相啮合。在本发明的另一方面中，可使用第二真空内电机(未示出)来驱动轴/馈通(125、133)和凸轮(127、133)，从而最小化进入真空室中的馈通的数量。

参考图24和图25，在本发明的一个优选方面中，垂直定向的支撑板118容纳心轴杆和电机组件120(z-调节组件)。支撑板118可沿如图24中箭头A所示的z-方向移动。心轴杆和电机组件120包括固定于支撑板118的电机122(优选为真空内电机122)。真空内电机122包括驱动轴124，其通过皮带126或其他连接组件被机械连接至心轴杆112(a)。真空内电机122为衬底支撑件110提供变速转动。支撑板118还包括用来在z-方向上(下面会详细介绍)移动心轴杆和电机组件120的辊128。在另一种结构中，电机组件120可被异位(ex-situ)而不是原位提供。

参考图24和图25，在本发明的一个方面中，衬底支撑件110被保持在袋式加热器100的上部加热区101b、101c与下部加热区101a之间。心轴112穿过位于隔热板106和下部加热板104中的中心孔。心轴112转动地连接至电机(以下更详细描述)并且还在图24中箭头A所示的z方向上移动。

图25示出了保持在转动心轴112上的衬底支撑件110。衬底支撑件110优选地被重力保持在心轴112的上端部上。衬底支撑件110包括多个切入衬底支撑件110中的孔114，所述孔接受并保持其上沉积HTS材料的衬底116。衬底116可包括例如由氧化镁(MgO)制成的衬底。根据此处描述的本发明，当然也可使用其他材料。通过沿衬底支撑件110的设置有孔114的底边设置的小齿或脊，衬底116优选地被重力保持在正确位置。因此，衬底支撑件110允许在加热和沉积工艺的过程中衬底116的基本不接触的悬置。

另外，这种配置允许HTS薄膜在衬底116的单侧(也就是，如图25所示的衬底116(a)的底侧)上的生长和/或沉积。衬底116(b)的上侧(或后侧)未受干扰并可通过将衬底116翻转而在随后的沉积过程中被沉积。

衬底支撑件110可被设计成适应少数大直径衬底116或多数小直径衬底116。另外，衬底支撑件上的孔114也可被设计成适应具有不同形状的衬底116。

当袋式加热器100被打开时，即，当加热帽部102从下部加热板104上被提升时，装置2有利地使得衬底支撑件110被原位引入到加热器腔室10中。在运行过程中在衬底支撑件110上方及周围下降加热帽部102，并且随后可在运行结束时或在袋式加热器100被充分冷却的时候提升该加热帽部。因为当袋式加热器100冷却时衬底支撑件110不必被连接至袋式加热器100，所以打开袋式加热器100和装载/卸载衬底支撑件110的能力，提高了沉积过程的循环时间。更准确的说，可在袋式加热器100仅通过其加热和冷却循环的一半后装载/卸载衬底支撑件110。

在替换实施例中，衬底支撑件110允许同时从衬底的下表面116(a)和上表面116(b)抓住衬底116，以使整个衬底支撑件110可在沉积运行中被翻转。优选地，衬底支撑件110可在加热器腔室10或传送室40、50内原位翻转，以使HTS材料可被沉积在衬底116的第二侧(如上侧116(b))上，而不破坏装置2的真空，从而显著增加装置2和工艺的产量。在此实施例中，传送臂45可绕其长轴旋转以便将衬底支撑件110从一侧翻转到另一侧。

图26示出了根据本发明优选方面使用的真空内电机122。真空内电机包括容纳在封闭压力容器122(b)内的电机122(a)。压力容器122(b)有效地将电机与加热器腔室10内的真空条件隔离。驱动轴124通过真空馈通(未未示出)从压力容器122(b)的内部延伸到压力容器122(b)的外部。压力管线122(c)被固定到压力容器122(b)并且输送压力容器122(b)的围绕电机122(a)的空间内部的压缩干燥空气。压缩干燥空气带走电机122(a)的热量。另一个管道122(d)被连接至用于传输动力的压力容器122(b)以及操纵电机122(a)所需要的其他控制电线。

在另一实施例中，电机122可包括空气或气体驱动电机，该电机由压缩空气或气体源或其他空气或气体压力源提供动力。机械的、电的，甚至光学馈通可被用于电机122的速度控制。

图27示出了代表性的凸轮装置130，用来施加心轴杆和电机组件120上的z-方向运动。凸轮装置130包括具有多个用于与固定于支撑板118的辊128相啮合的斜面132(a)和132(b)的凸轮132。优选地，凸轮132由实心不锈钢板加工而成。第一斜面132(a)倾斜α角，第二斜面132(b)倾斜β角。优选地，角β大于角α。不同的角度允许心轴杆和电机组件120z-方向的大致的和细微的粗调。在替换结构中，凸轮132可具有连续或半连续圆弧状(未示出)的表面。

凸轮132通过致动器134在水平方向(图27中箭头B)上可移动，该致动器通过馈通线133被连接至凸轮132。优选地，致动器134位于加热器腔室10外部，并包括穿过加热器腔室10侧壁的馈通线133。致动器134的运动优选地由计算机200(见图34)或微处理器控制，其允许心轴112在沉积过程中实时动态运动。从这个意义上说，可以使得保持衬底116的衬底支撑件110与下部加热板104之间的间隙优化。

在装置2的操作过程中，当衬底支撑件110需要从下部加热板104上被提升或下降以便于装载或卸载以及将支撑件110与加热组件分离时，使用第二斜面132(b)(即，具有更陡峭斜度的表面)被。相反，为了允许衬底支撑件110的精细z-轴调节以便将衬底支撑件110尽可能近地靠近于下部加热板104设置，而使用第一斜面132(a)(即，具有浅斜度的表面)，从而调节衬底支撑件110与下部加热板104之间的间隙。为了制造所需的膜成分，应该仔细监测并控制用来形成HTS薄膜的金属组分的蒸发率。虽然如已知的，为了使用QCM和相关电子装置监测这种沉积工艺，在每次沉积运行过后通常必须被更换这些晶体，这尤其是因为晶体所产生的信号由于大量的沉积的材料和氧化物而趋向嘈杂。然而打开加热器腔室10以便更换这些晶体是不便的，这是因为打开后必须清理大体积的加热器腔室10并再次将其泵成真空。这不利地影响了装置的产量。但是，具有独立监测器室60的本装置2允许在不干扰加热器腔室10(或其他室)的前提下进行沉积监测器64(如QCM)的更换。

图28A、28B、29、30、31A、31B和31C示出了监测器室60的方面，其中QCM(或其他比率、流量或厚度监测器)可在载荷锁定腔室70或在被不同泵压的壳体内回缩。载荷锁定腔室与真空源68相连接以提供不同的泵压条件。本实施例的优点在于，无论是在运行过程中或是在运行与运行之间，都允许QCM(或其他传感器)的更换，而不会破坏真空和打开沉积腔室。另外，真空泵压的载荷锁定腔室70使得QCM的氧气暴露最小化，氧气暴露会恶化它们的比率监控能力。

图28A示出了连接至主沉积腔室(如加热器腔室10)的载荷锁定腔室70。载荷锁定腔室70包括用于将沉积腔室的内部与载荷锁定腔室70的内部相分离的阀72(如闸门阀)。如图28A所示，真空膜盒驱动机构73被用来将QCM(传感器64)横向移进移出沉积腔室。图28B示出了本发明的替换方面，其中，使用磁性连接的传送臂机构74将QCM 64移进移出沉积腔室，该传送臂机构包括用来驱动磁性传送臂74b的可移动外部磁体74a。图29示出了通过阀72在单个载荷锁定腔室70中可缩回的三个QCM。可替换地，独立的载荷锁定腔室70可被用于每一个QCM。

图30和图31A-C示出了一个实施例，其中载荷锁定腔室70延伸进入沉积腔室10中，并使用真空源68被连续泵压以减少QCM头附近的残余氧气量。例如，图30示出了载荷锁定腔室70，在该腔室70的下侧具有狭槽或孔75，以使得被蒸发的组分可进入室70并被沉积在QCM 64上。阀72将沉积腔室10的内部与载荷锁定腔室70的内部相分离。多个QCM(如三个QCM)可被合并于一个单独的载荷锁定腔室70中。

在替换实施例中，如图31A所示，阀72可设在载荷锁定腔室70上，以使该阀72被包含或处于沉积腔室10之内。可替换地，阀72可形成狭槽本身(如狭缝式阀(slit valve))，如图31B和31C所示。通过打开狭缝式阀72，被蒸发的组分随后被暴露于QCM。

图31B和图31C的元件被合并于与用来连接装置2的监测器室60的一个优选实施例中。该优选实施例如图32所示。监测器室60包括在监测器室60内可滑动的前面板62。可滑动的前面板62允许容易地接近设在导轨65上的一个或多个沉积监测器64。沉积监测器64面向源腔室30向下瞄准，并优选地包括分配器等(未示出)，该分配器将每一个监测器64指向源腔室30中的特别熔剂源。在本发明的一个优选方面中，沉积监测器64是晶体石英监测器(QCM)。

沉积监测器64设在导轨65上以使当前面板62贴近在监测器室60上时，沉积监测器64被设在位于监测器室60下侧上的狭缝式阀66的上方。该狭缝式阀66打开/关闭通向容纳熔剂源的源腔室30的通道。照这样，监测器室30通过狭缝式阀66相对于源腔室30被载荷锁定。

当狭缝式阀66打开时，沉积监测器64被暴露给蒸发的熔剂，其从源腔室30上升到加热器腔室10中，因此可监控熔剂组分的沉积速度。当狭缝式阀66关闭时，监测器室60可独立于其他腔室而被通入空气，且使用滑动前面板62从监测器室60中移出沉积监测器64。如此，可在不干扰真空系统其余部分的情况下检查和更换沉积监测器64。

仍然参照图32，真空源68(如真空泵)被连接至监测器室30，并用于在装置2的操作过程中将监测器室30抽空。真空源优选为高真空泵，如涡轮分子泵。

另外，如上所述，QCM会变得不可靠，尤其是在出现氧气和氧化物时。在运行过程中如果QCM失效的话，则装置2允许在沉积运行过程中更换QCM，而无需停止沉积程序。因此，大幅提高了QCM失效情况下的运行效率和产量。另外，狭缝式阀66可在沉积后、且加热器腔室10充入氧气前而被关闭，从而使得QCM与氧气/氧化物之间的接触量最小化。

也可使用在加热器腔室10内部使用多个可转石英晶体的装置，从而限制所需更换晶体的次数(该装置转到下个晶体上从而避免运行与运行之间的抽空)。原子吸收技术也可被用来监测沉积工艺。例如，用在原子吸收测量中的辐射光束可通过位于加热器腔室10(未示出)内的出入口或窗口而穿过加热器内的沉积流。

现在参照图33A和图33B，在装置2的一个方面中，两个传送室40、50被提供用来装载和卸载容纳衬底116的衬底支撑件110。图33B示出了装载传送室40中的一个。但是，两个传送室40、50基本一样并以相同的方式操作。如图1所示，两个传送室40、50相互直接面对地定位于加热器腔室10的每一侧上。当然，传送室40、50可位于加热器腔室10的不同侧或同一侧上。加热器腔室10壁中的狭槽允许衬底支撑件110出入加热器腔室10。加热器腔室10通过阀41(如图1)与两个传送室40、50相隔离。

再参照图33B，在操作过程中，衬底支撑件110从室温和室内压力环境中取出，并使用位于传送室40顶部的门44将其放置在装载传送室40中。当门44被关闭时，使用真空源42(在卸载传送室50的情况中为52)将传送室40抽成真空。衬底支撑件110设在包括用以保持衬底支撑件110的多个叉47的可延伸传送臂45上。可延伸传送臂45在图33B所示的箭头A方向上可移动。

设在传送室40(未表示)底侧上的转动驱动器使用磁性连接提供了传送臂45的水平位移。在这点上，机动化的部件被包含在传送室40、50的外部。通过将传送臂45磁性连接至外转动驱动器，不需要将驱动机构暴露于真空环境。

当传送室40被抽成真空后，连接传送室40与加热器腔室10的阀41(如图1所示)被打开，而通过启动转动驱动器而衬底支撑件110延伸到加热器腔室10中。

对于卸载操作，在卸载传送室50中进行相反的程序。具体地，传送臂45从加热器腔室10中收回衬底支撑件110并将其缩入到传送室50中。传送室50随后被通向空气或可使用浸润程序。门44随后可被打开，而衬底支撑件110被收回。

一种任选加热器(未示出)可被包含在传送室40中，用来在引入到加热器腔室10中之前预热装有衬底的衬底支撑件110。优选地，衬底支撑件110被辐射加热。这种预加热可通过设在传送室40上的加热灯、线圈或其他加热器元件完成。

参照图1，装置2的源腔室30包括一个或多个蒸发源，如源80a、80b、80c。源80a、80b、80c可包括装有源材料的坩埚81a、81b、81c、蒸发皿等。作为一个实例，钇(Y)可放在坩埚81a内，而铜(Cu)可放在坩埚81b内。源材料被放在坩埚81a、81b、81c内或类似结构中，并被加热到蒸发温度。例如，可使用电子枪(e-gun)组件等来加热源材料。作为另一个实例，在YBCO薄膜的情况中，源材料可包含钡(Ba)。应该理解，源80(如，80a、80b、80c)可使用任意一种技术被蒸发，这些技术包括，但不局限于，电子束、努森池、电阻皿、溅射、激光烧蚀等。

接下来描述一种使用反应共同蒸发法沉积YBCO或其他氧化膜的工艺。

首先，通过第一次通风加热器腔室10、打开加热器腔室门10(a)、更换石英晶体、关闭加热器腔室门10(a)以及将加热器腔室10抽成真空条件而更换用来监测加热器腔室10内的全部熔剂的石英晶体。

接下来，沉积监测器64(如QCM)在监测器室60内被换掉。其通过通风监测器室60、打开前面板62、更换沉积监测器64、关闭前面板62以及将沉积腔室64抽成真空条件而完成。

如有必要，源材料被装入坩埚81a、81b、81c(或其他源容器)中。在此程序中，源腔室30被通向空气并被打开。另外的和/或更换的源材料被装入一个或多个坩埚81a、81b、81c中。源腔室30随后被关闭并被抽成真空。

通过首先将一个或多个衬底116装载到衬底支撑件110上而将衬底116载入到装置2中。传送室40被通入空气且门44被打开。装载后的衬底支撑件110随后被放置在传送臂45的叉47上。门44然后被关闭并且传送室40被抽成真空。传送室40与加热器腔室10之间的阀41被打开以供通向加热器腔室10。另外，袋式加热器100的加热帽部102由致动器103提升。容纳衬底支撑件110的传送臂45随后被延伸到加热器腔室10中。

当衬底支撑件110中心地位于袋式加热器100的加热帽部102下方时，心轴112在z-方向上被提升以啮合衬底支撑件110。通过升起的心轴112将衬底支撑件110从传送臂的叉47上卸下。传送臂45随后被收回到传送室40中。阀41被关闭，并且心轴112被下降到所需高度，以在衬底支撑件110与下部加热板104之间形成间隙。

接下来，使用致动器103将袋式加热器100的上加热区101b、101c降低到一定位置。随后启动衬底支撑件110的转动。朝向下部加热板104降低衬底支撑件110，直到形成所需间隙。氧气流被引进给反应袋，并且调节流速和间隙(即，衬底支撑件110与下部加热板104之间的距离)以提供袋内的期望氧气压。加热线圈被激励，将袋式加热器100提高到所需温度。源材料随后被蒸发。在这点上，闸门阀36在加热器腔室10与源腔室30之间被打开。遮光器被插入在衬底支撑件110与源腔室30之间以防止沉积在衬底116上。位于源腔室中介于源材料与闸门阀36之间的第二遮光器也被打开。监测器室60中的狭缝式阀66被打开并且基于沉积监测器64作出的测量结果而调节源材料的蒸发率。

一旦袋式加热器100处于所需温度且达到源材料的期望蒸发速度，介于衬底支撑件110与源腔室30之间的遮光器就被打开以允许沉积在旋转的衬底116上。

一旦达到所需的膜厚度，上述第一和第二遮光器就被关闭。在两个遮光器被关闭后，加热器腔室10与源腔室30之间的闸门阀36被关闭。加热器腔室10随后被重新填满氧气。袋式加热器100的温度随后被降低。坩埚81a、81b、81c被冷却。一旦加热器腔室10(或袋式加热器100)的温度足够低，通过致动器103使得袋式加热器100的加热帽部102沿垂直方向上升。使用可移动的心轴112从下部加热板104上提升衬底支撑件110。

在衬底支撑件110从下部加热板104上被提升的情况下，使用补偿电路使得传送室(卸载)50中的压力与加热器腔室10中的压力相等。阀41被打开并且传送臂45延伸到加热器腔室10中。随后使用凸轮装置130将衬底支撑件110下降到传送臂45的叉47上。传送臂35(和衬底支撑件110)随后被收回到传送室50中，而阀41被关闭。当衬底支撑件110冷却时，传送室50被通向空气。门44可被打开，而容纳装有HTS薄膜衬底116的衬底支撑件110被移出。

在本发明的一个优选方面中，上述装置2和过程通过计算机200被执行，所述计算机如图34(如，微处理器)，其装有能控制并监控沉积过程的软件。计算机200有利地控制泵、加热器、阀、传送臂、致动器、电机、凸轮装置、熔剂源等。另外，计算机200可从装置2获取数据，如，装置的各种室中的温度和压力。在具体运行过程中为了能够监控沉积过程，计算机200还从沉积腔室64中接收数据。优选地，使用使得软件为用户满意的图形用户界面(GUI)来执行软件。

虽然本发明可经受各种改变以及替换形式，但在图中示出并在文中详细描述了具体示例。但应该理解，本发明不局限于公开的具体形式和方法，相反，本发明将覆盖落在所附权利要求的精神和范围内的所有的修改、等同和替换。