CN102770941B - 用于等离子处理设备的齐平安装紧固件 - Google Patents
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Abstract
一种用于等离子室的部件的紧固件组件。该紧固件组件包括具有工具接合插口的螺栓和安装在所述螺栓的通孔中的弹簧承载销。当安装时，所述弹簧承载销基本上填满所述插口中的空间，从而能防止所述销和螺栓的相对的表面之间的空间内形成寄生等离子。当例如内六角扳手等工具被插入到所述插口中时，所述弹簧承载销缩回并且所述工具旋转所述螺栓以通过将所述螺栓的螺纹与所述下部件内的螺纹孔啮合而将上部件连接到下部件。
Description
根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求美国临时申请号61/306,667、名称为FLUSH MOUNTED FASTERNER FOR PLASMAPROCESSIING APPARATUS、提交日为2010年2月22日的专利申请优先权，该专利申请的全部内容在此通过引用并入本申请。
背景技术
随着每个后续的半导体技术的产生，晶片直径趋于增大而晶体管尺寸变小，导致在晶片处理工艺中需要更高的精确度和可重复性（repeatability）。诸如硅片的半导体衬底材料被包括使用真空室在内的技术来处理。这些技术既包括电子束蒸发等非等离子的应用，也包括溅射沉积法、等离子增强化学气相沉积（PECVD）、抗蚀剂剥离和等离子蚀刻等等离子的应用。
在典型的等离子蚀刻工艺中，等离子密度在靠近衬底的边缘处较低，这会导致副产品层（例如多晶硅、氮化物、金属等）聚积在该衬底的斜边缘（bevel edge）的顶部表面和底部表面。在运输和随后的处理步骤中，该副产品层会经常脱落或剥落到该衬底的重要区域，从而导致由该衬底制成的器件的较低的产量。因此，迫切需要在该衬底进入下一个处理步骤之前将该副产品从该衬底的斜边缘上去除。一种非常有效的方法是使用等离子将该斜边缘上沉积的副产品蚀刻掉。该方法被称为等离子斜蚀刻。实施这种方法的装置为等离子斜蚀刻机。
在衬底的等离子处理期间，寄生等离子是不被期望的，并且由于微粒，寄生等离子会导致污染或者在该等离子中导致不稳定从而导致非均匀的处理。消除寄生等离子是困难的，因为寄生等离子会在空隙中形成，例如内六角螺丝的内六角，内六角螺丝在包括等离子斜蚀刻机的等离子处理系统中是被广泛使用的。虽然内六角螺丝的内六角在等离子处理系统中可以用塞子塞满，但是这种填塞使这些螺丝的安装和去除更加困难和费时。
发明内容
本申请描述了一种紧固件组件，其包括螺栓和弹簧承载销，该螺栓带有工具接合插口（tool engaging socket），例如内六角。当安装时，该弹簧承载销基本上填满所述内六角中的空隙，从而防止该空隙内形成寄生等离子。当例如内六角扳手的工具插入到该内六角中时，该弹簧承载销被压低以允许该工具进入该内六角并旋转该螺栓以从螺纹孔中移除。
附图说明
图1为等离子斜蚀刻机的截面示意图。
图2为螺栓的透视图。
图3为螺栓的俯视图。
图4为螺栓的侧视图。
图5为螺栓的剖视图，其中用虚线标记的表面是非阳极化的（anodization-free）。
图6为销的透视图。
图7为销的侧视图，其中由虚线标记的表面是非阳极化的。
图8为图7中的部分A的放大图，由虚线标记的表面是非阳极化的。
图9为在用于将物体固定到基底上时，螺栓和销的组件的剖视图。
具体实施方式
图1是示例性的等离子斜蚀刻机10的剖视示意图。下电极11被固定到电极支架20上。射频（RF）源15被电连接到该下电极11。下等离子隔离区域（PEZ）环17围绕该下电极11。下延伸电极19（下RF返回电极）围绕该下PEZ环17。衬底13被支撑在该下电极11上。上PEZ环16围绕上绝缘板12。上延伸电极18（上RF返回电极）围绕该上PEZ环16。在上延伸电极18和上PEZ环16之间的间隙14与气源（未示出）流体连通并且被配置成将处理气体传送到该衬底13的斜边缘的附近。在斜蚀刻工艺中，该上绝缘板12、上PEZ环16以及上延伸电极18被降低直到该上绝缘板12足够靠近该衬底13以防止它们之间形成等离子。处理气体通过间隙14被供给到衬底13的斜边的附件。下电极11上的RF功率被耦接到延伸电极18和19并且在该延伸电极18和19之间产生等离子以蚀刻衬底13的斜边缘。因为只需要蚀刻该衬底13的斜边缘，所以不希望在衬底13上方的中心区域具有等离子。然而下电极11通常通过内六角螺丝21被固定到电极支架20上。寄生的等离子会形成在这些螺丝21的内六角中的空隙中并对衬底13产生不利的影响。
本文描述了一种紧固件组件，其包括具有工具接合插口的螺栓100和弹簧承载销200。在等离子处理期间，该紧固件组件的插口基本上被该弹簧承载销200填满。该紧固件组件能够被用于将下电极11固定到电极支架20上，或者用于固定等离子反应室10中的其它合适的部件，例如用于下电极11的盖环。
图2-5显示了螺栓100的实施例。该螺栓100包括中心通孔110和侧壁120。该侧壁120包括上部部分122和下部部分124。该上部部分122包括从圆柱体122b径向向外延伸的上凸缘122a。该上部部分122可包括没有螺纹的外表面。该下部部分124包括具有螺纹的外表面。孔110包括上部110a和下部110b。该上部110a是非圆柱形的空隙，其用作为用于容纳匹配工具（例如内六角螺丝刀、梅花型起子等等）的插口。该下部110b可以是圆柱形空隙。
在示例性实施例中，其中多个螺栓100被用于将下电极11固定到电极支架20，该上凸缘122a可具有大约0.38英寸的外直径（“大约”在此意指±10%）和大约0.08英寸的长度，并且圆柱体122b可具有大约0.24英寸的外直径和大约0.35英寸的长度。该上凸缘122a上的边缘可以被加工成具有大约0.02英寸的半径的圆形。该下部部分124可具有约0.37英寸的长度，并且该下部部分124的外表面可以被加工成具有M6×1的公制ISO螺纹。孔110的上部110a可以是长度大约为0.19英寸的六角棱柱形空隙。该六角棱柱形空隙的底部可以是对径（从一个角到相对的角的横向宽度）大约为0.14英寸的正六角形。该上部110a被用作为用于容纳匹配内六角扳手的插口。该下部110b可以是长度大约为0.6英寸和直径大约为0.14英寸的圆柱形空隙。该孔110与侧壁120是同中心的。
在优选的实施例中，螺栓100可以由铝制成。从孔110的底部向上延伸约0.57英寸的内表面114b、螺栓100的底面100b、侧壁120的底部部分124的外表面、圆柱体122b的外表面和上凸缘122a的下表面是没有经过阳极化处理的（non-anodized）（裸铝）（bare aluminum）。螺栓100的所有其它表面可以被阳极电镀一层具有约0.002英寸的厚度的镀层。
图6-8显示了销200的实施例。当该销被安装入螺栓100并且该螺栓被用于将一个部件连接到另一个部件时，该销200基本上填满上部110a。该销200可以是弹簧承载的，从而当工具插入到上部110a时，该销200会缩回（被压低）。
在优选的实施例中，销200包括七个同心圆柱形部分，210、220、230、240、250、260和270；210为最顶部部分以及270为最底部部分。第一部分210可具有大约0.21英寸的长度、大约0.11英寸的直径并在其顶部边缘具有约0.01英寸的45°倒角。第二部分220可具有0.56英寸的长度、约0.14英寸的直径并在其顶部边缘具有约0.01英寸的45°倒角。第三部分230可具有大约0.03英寸的长度和大约0.12英寸的直径。第四部分240可具有约0.1英寸的长度和约0.19英寸的直径并形成与螺栓100的底面100b接合的边缘（rim）。第五部分250可具有约0.05英寸的长度和约0.13英寸的直径。第六部分260是用于保持弹簧围绕部分270的上缘（upper turn）的挡圈并具有约0.025英寸的长度和约0.15英寸的直径。部分260的上边缘和下边缘都具有约0.014英寸宽的45°倒角。第七部分270可具有约0.68英寸的长度、约0.13英寸的直径并在其底部边缘具有0.02英寸宽的45°倒角。部分240、250、260和270的表面可以是裸铝（未经过阳极化处理）。该销200的所有其它表面例如第一和第二部分210和220的表面可以被阳极电镀（anodized）一层具有约0.002英寸的厚度的镀层。
图9显示了紧固件组件的优选实施例，该紧固件组件被配置成将第一构件810（例如下电极11或者盖环）固定到第二构件820（例如电极支架20）。该第一构件810具有台阶形的通孔815以容纳凸缘122a和螺栓100的上部部分122的至少一部分。该台阶的高度基本上等于上凸缘122a的厚度。孔815的上部的外直径比上凸缘122a的直径稍大（例如，大大约0.001至0.002英寸）。底座820具有盲孔830。该盲孔830具有带有螺纹的上部830a，以用于与下部部分124的螺纹外表面啮合。盲孔830的长度和通孔815的长度的总和大于销200的总长度以允许存在使销200在孔830内缩回的空间。盲孔830的长度和通孔815的长度的总和优选大于1.8英寸。如果孔815内的台阶的水平表面810a是导电的，那么螺栓100至少通过上凸缘122a的底表面和构件810的相对表面之间的接触能够被电连接到第一构件810；销200至少通过与该销的部分240的相对表面接触的螺栓100的环形底面100b被电连接到螺栓100。当该螺栓被拧入孔830时，该销200基本上填满孔110。
该紧固件组件的安装包括两个步骤：（a）弹簧400（优选具有约1.25英寸的自由长度、约0.18英寸的外直径、至少约0.13英寸的内直径（杆径）以及比部分260的直径稍小，并且弹簧常数为约5.8磅/英寸）被放置在部分250、260和270上，从而使得该销200的部分250、260和270被同轴地装入该弹簧400的中心孔，并且使得销200的部分240作为弹簧400的顶端的挡块，并且弹簧400的上部的圈弹性地安装在部分260上以便当该销被从孔830中移出时弹簧400能保持在销200上。（b）用工具例如内六角扳手将销200压低并用该工具旋转螺栓100以便将销200按下并使下部部分124的螺纹与盲孔830的螺纹啮合。当螺栓100被充分拧入到孔815中时，螺栓100的上表面100a与第一构件810的上表面810b齐平，并且在该内六角扳手移除后，该销的表面210a与上表面100a齐平。为了移除该螺栓，将该工具插入到孔部分110a从而使得该销200被向下推并且该弹簧400被压缩。当该工具从该插口110a移除时，弹簧400将销200向上推从而使得由销200的部分240的上表面形成的边缘保持与螺栓100的底面100b接触，由此销200的顶部表面210a保持与螺栓100的顶部表面100a齐平。
虽然上部110a可具有六角形的或者其它非圆形的横截面并且该销可具有圆柱形的横截面，但是上部110a和销200的相对表面之间的公差使得在螺栓100内的孔110的上部（插口）110a基本上被销200的部分210填满。因此，在衬底的等离子处理期间，能够防止在孔110的上部110a内形成寄生等离子。
尽管参照具体的实施例详细地描述了一种紧固件组件以及它的包括螺栓和销的部件，但显而易见，对于本领域的技术人员来说，在不背离所附的权利要求的范围的情况下，可以作出各种改变和修改以及可以采用各种等同的方式。
Claims (11)
1.一种用在等离子处理室中的紧固件组件，当被用于连接所述等离子室内的部件时，该紧固件组件能够避免寄生等离子的形成，该紧固件组件包括：
螺栓，其具有带有轴向延伸的中心通孔的管状体、带有螺纹的外表面以及位于所述通孔的顶部的工具接合插口，该插口被配置成在该螺栓插入螺纹孔期间与被用于旋转该螺栓的工具接合；
销，其具有长度大于所述通孔的长度的杆，该销可从低位置移动到高位置，在所述低位置，所述通孔的上部部分没有被填满，在所述高位置，所述销的顶部表面与所述螺栓的顶部表面齐平；
弹簧，其将所述销偏置在所述高位置；
其中所述销的一部分包括位于所述弹簧与所述螺栓的轴向末端之间的边缘，当该销位于所述高位置时，所述边缘与所述螺栓的所述轴向末端接合。
2.根据权利要求1所述的紧固件组件，其中所述螺栓包括凸缘并且该螺栓的顶部表面从该凸缘的外缘向内延伸。
3.根据权利要求1所述的紧固件组件，其中所述弹簧是围绕所述销的下部的螺旋形弹簧，该弹簧的长度大于所述销的下部的长度并且该销包括与所述弹簧的至少一个圈结合的挡圈，以及挡块，当所述弹簧被压缩时，该挡块与所述弹簧的上端接合。
4.根据权利要求1所述的紧固件组件，其中所述销和螺栓由铝制成并且所述螺栓和销的顶部表面是经过阳极化处理的表面。
5.根据权利要求1所述的紧固件组件，其中所述螺栓包括具有0.38英寸的外直径和0.08英寸的长度的上凸缘、从该凸缘延伸的具有0.24英寸的直径和0.35英寸的长度的没有螺纹的部分、从该没有螺纹的部分延伸的具有M6×1和0.37英寸长度的ISO螺纹的螺纹部分，所述工具接合插口包括从所述顶部表面延伸的具有0.19英寸长度的内六角插口。
6.根据权利要求1所述的紧固件组件，其中所述销包括七个部分，该七个部分包括从所述顶部表面延伸的具有0.11英寸的直径和0.21英寸的长度的第一部分、从所述第一部分延伸的具有0.14英寸的直径和0.56英寸的长度的第二部分、从所述第二部分延伸的具有0.12英寸的直径和0.03英寸的长度的第三部分、从所述第三部分延伸的具有0.19英寸的直径和0.1英寸的长度的第四部分、从所述第四部分延伸的具有0.13英寸的直径和0.05英寸的长度的第五部分、从所述第五部分延伸的具有0.15英寸的直径和0.025英寸的长度的第六部分以及从所述第六部分延伸的具有0.13英寸的直径和0.68英寸的长度的第七部分。
7.一种用权利要求1所述的紧固件组件连接在一起的等离子室的螺栓装配组件，包括：
具有台阶孔的上部件；
具有盲孔的下部件，该盲孔具有上部有螺纹部分和下部无螺纹部分；
所述螺栓具有容纳在所述台阶孔的上部分的凸缘、容纳在所述台阶孔的下部分的没有螺纹的部分、与所述盲孔的具有螺纹的上部分啮合的具有螺纹的部分；
所述弹簧围绕所述销的下部分并且容纳在所述盲孔的下部分，当所述销位于所述高位置时，所述弹簧被压缩抵靠在所述销的挡块上，并且该弹簧压住所述销的边缘使其抵靠在所述螺栓的轴向末端。
8.根据权利要求7所述的螺栓装配组件，其中所述插口是内六角插口并且所述上部件和所述下部件是下电极组件的铝板，在等离子处理期间，衬底被支撑在该铝板上。
9.根据权利要求7所述的螺栓装配组件，其中所述上部件包括具有多个台阶孔的盖环、每个台阶孔的上部分接收所述螺栓的凸缘，从而使得所述螺栓的顶部表面和所述销的顶部表面与所述盖环的上表面齐平。
10.一种安装权利要求7所述的螺栓装配组件的方法，包括：
将所述弹簧放置在所述销的下端；
将所述销的上端插入到所述螺栓的通孔中；
将其内装有所述销的螺栓插入到所述上部件的台阶孔中，并使所述销的下端上的弹簧位于所述下部件的盲孔中；
用可与所述螺栓内的所述插口匹配接合的工具按下所述销并且用该工具旋转该螺栓，直到所述螺栓的顶部表面与所述上部件的上表面齐平；
移除该工具从而允许所述弹簧将所述销推到所述销的顶部表面与所述螺栓的顶部表面齐平的高位置。
11.一种将权利要求7所述的螺栓装配组件拆开的方法，包括：
用可与所述螺栓内的所述插口匹配接合的工具按下所述销并且用该工具旋转所述螺栓，直到所述螺栓的螺纹与所述盲孔的螺纹脱离。
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