CN108266447B - 一种螺丝组件及其应用的射频处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种螺丝组件,包括:一夹板,所述夹板包括一上层夹板和一下层夹板以及位于二者之间的夹板开口,贯穿所述夹板设置一容纳螺丝的螺孔;一不锈钢弹片,位于所述夹板开口内,所述不锈钢弹片设置与所述螺孔对应的圆形开口;所述不锈钢弹片靠近所述圆形开口的区域与靠近边缘的区域位于不同平面内,所述不锈钢弹片靠近圆形开口的区域和靠近边缘的区域分别与所述上层夹板和所述下层夹板呈一锐角夹角。本发明所述的螺丝组件设有防松机制,能够有效保证螺丝组件与螺丝的良好接触。保证射频电流回路的路径稳定,以避免射频回路的阻抗发生变化,确保射频放电的条件不会漂移。

Description

一种螺丝组件及其应用的射频处理装置
技术领域
本发明涉及射频技术领域,尤其涉及一种在射频处理装置中用于保证射频信号稳定的螺丝组件技术领域。
背景技术
在射频处理技术领域,尤其是涉及等离子体刻蚀的技术中,为了保证等离子体对基片的刻蚀具有很强的方向性,通常会要求等离子体处理装置内馈入较高功率的射频信号来提供足够的偏置电压,在大功率的工艺条件下,等离子体处理装置内会产生较大的射频电流。偏置射频信号通常施加到用于支撑基片的基座上,为了形成电流回路,等离子体处理装置还需要提供能够保证射频电流形成电流回路的通道。
在射频电流的回路中,通常利用连接螺丝和垫圈进行射频信号的传导,为了避免大电流引起连接螺丝和垫圈的损坏,从趋肤深度和电流密度的角度考虑,一般会选择磁导率较低的铝螺丝和铝垫圈。但是,由于等离子体处理装置在工作过程中会产生较大的热量,在热循环过程中,所述的铝螺丝和铝垫片较易产生松动,并且由于铝垫片硬度不够难以设置防松动的机制。螺丝和垫片的松动会导致其固定的器件的松动,影响射频电流的通过路径,导致射频回路的阻抗发生变化,从而引起射频放电的条件漂移,对等离子体的处理稳定性造成影响。
因此,本领域技术人员亟需提供一种合适的应用于射频处理装置中的螺丝组件,即可以满足防松的机制,又可以确保在高输入功率的情况下,射频电流密度不至于过大从而保护螺丝组件。
发明内容
有鉴于此,本发明的第一方面提供了一种螺丝组件,所述螺丝组件包括:一夹板,所述夹板包括一上层夹板和一下层夹板以及位于二者之间的夹板开口,贯穿所述夹板设置一容纳螺丝的螺孔;一不锈钢弹片,位于所述夹板开口内,所述不锈钢弹片设置与所述螺孔对应的圆形开口;所述不锈钢弹片靠近所述圆形开口的区域与靠近边缘的区域位于不同平面内,所述不锈钢弹片靠近圆形开口的区域和靠近边缘的区域分别与所述上层夹板和所述下层夹板呈一锐角夹角。
优选的,所述上层夹板与所述下层夹板之间通过一侧壁相连接。
优选的,所述侧壁与所述上层夹板和所述下层夹板一体设置。
优选的,所述夹板的螺孔边缘到所述夹板开口一侧的夹板宽度小于所述夹板的螺孔边缘到所述侧壁一侧的夹板宽度。
优选的,所述夹板为圆形,所述螺孔位于所述夹板的偏圆心位置。
优选的,所述夹板为非正圆型,所述螺孔靠近所述夹板开口一侧。
优选的,所述夹板材料为铝材料。
优选的,所述不锈钢弹片呈漏斗状。
优选的,所述不锈钢弹片靠近圆形开口的区域与所述上层夹板的开口面相接触且形成一锐角夹角,所述不锈钢弹片靠近边缘的区域与所述下层夹板相接触且形成一锐角夹角。
优选的,所述两个锐角夹角角度相同。
优选的,所述两个锐角夹角角度不相同。
进一步的,本发明还公开了一种等离子体处理装置,所述处理装置包括一可抽真空反应腔,所述真空反应腔内设置一气体喷淋头,所述气体喷淋头通过上文所述的螺丝组件和螺丝与一安装基座固定连接。
基于本发明的第一方面,本发明还提供了一种包括上述螺丝组件的射频处理装置。
一种射频处理装置,包括至少两个需要连接的器件,其特征在于:所述两个器件的对应位置分别设置螺孔,螺丝穿过如上文所述的螺丝组件进入所述器件的螺孔内,实现对所述器件的固定连接。
本发明的优点在于:通过选用铝制的螺丝组件夹板可以在高输入功率的工艺条件下,避免大电流引起的连接螺丝和螺丝组件的损坏。通过在螺丝组件夹板的开口内设置一非平面结构的不锈钢弹片可以保证始终存在一个与螺丝施加到螺丝组件上的压力相反的反抗力,当螺丝及螺丝组件固定的器件温度升高,螺丝和螺丝组件间产生松动时,不锈钢弹片推动上层夹板向与开口方向相反的方向扩张,以保证上层夹板与螺丝始终接触,实现螺丝组件的防松功能。最后有效保证螺丝组件与螺丝的良好接触。保证射频电流回路的路径稳定,以避免射频回路的阻抗发生变化,确保射频放电的条件不会漂移。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本发明螺丝组件的立体结构示意图;
图2示出本发明螺丝组件的垂直剖面结构示意图;
图3示出本发明螺丝组件应用的电容耦合等离子体处理装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种螺丝组件,主要应用于射频处理装置,尤其是等离子体处理装置中。本发明公开的螺丝组件主要用于实现射频处理装置的多个器件结构的固定连接,同时保证连接过程中形成射频电流的回路路径。本发明所述的螺丝组件设有防松机制,能够保证工作过程中螺丝与螺丝组件及其所固定器件的紧密接触,在高输入功率的情况下,在总电流一定的情况下,趋肤深度较大,射频电流密度不至于过大从而保护螺丝组件。
图1示出本发明一种示例性的螺丝组件,所述螺丝组件100为一容纳螺丝的垫片,所述垫片大致呈圆形,包括一夹板110,所述夹板包括一上层夹板101,一下层夹板102以及上层夹板101与下层夹板102之间的开口103,上层夹板101和下层夹板102之间还设置一侧壁104,为了加工的简易及保证不同部件的良好接触,侧壁104与上层夹板101和下层夹板102一体设置,其制作方法常采用在一定厚度的大致为环形的板材一侧切割制作开口103,同时形成上层夹板101,下层夹板102及侧壁104。开口103内设置一环形弹片120,贯穿夹板110和环形弹片120设置容纳螺丝的螺孔130,当使用螺丝固定连接射频处理装置的若干器件时,将螺丝组件100设置在螺丝与器件之间可以增加螺丝对若干器件的固定牢固度。为了保证环形弹片120的弹性,环形弹片120常采用不锈钢材质。为了使所述螺丝组件具有防松机制,在本实施例中,环形不锈钢弹片120设置为非平面结构,优选的,设置环形不锈钢弹片的形状呈一漏斗状结构。具体的,设置环形不锈钢弹片的边缘部分和靠近螺孔130的部分位于不同的平面内,当环形不锈钢弹片放置在夹板110的开口103内时,环形不锈钢弹片的边缘部分与上层夹板101或下层夹板102的开口面接触,而靠近螺孔130的部分与上层夹板101或下层夹板102的另外一个开口面接触。
由图2螺丝组件的垂直剖面图可见,环形不锈钢弹片120放置在夹板开口103内时,环形不锈钢弹片的边缘区域与下层夹板102的开口面接触,环形不锈钢弹片靠近螺孔130的区域与上层夹板101的开口面接触,设置环形不锈钢弹片不同区域的厚度大致相同,由图2可以看出,环形不锈钢弹片自所述下层挡板至所述上层挡板呈一倾斜面,环形不锈钢弹片分别与所述下层挡板及所述上层挡板间呈一锐角夹角α和β。锐角夹角α和β可以相同也可以不相同,当上层夹板101与下层夹板102间的夹板开口均匀设置且环形不锈钢弹片的厚度一致时,夹角α和β角度相同。当环形不锈钢弹片不同区域厚度不一致或夹板开口设置不均匀时,夹角α和β角度可能不完全相同。同理,也可以将环形不锈钢弹片的位置倒置,使得环形不锈钢弹片的边缘区域与上层夹板101的开口面接触,环形不锈钢弹片靠近螺孔130的区域与下层夹板102的开口面接触,如此设置形成的螺丝组件100具有与图1、图2所示的实施例相同的功效。
当螺丝穿过螺孔实现对螺丝组件下方的若干器件的固定连接时,在螺丝向下拧紧的过程中势必会对螺丝组件造成一定的挤压。挤压的过程中,夹板110的上层夹板101和下层夹板102挤压环形不锈钢弹片120,使得环形不锈钢弹片与下层挡板及上层挡板间的夹角α变小,在此过程中,由于不锈钢弹片自身具有的弹性,始终存在一个与螺丝的挤压方向相反的反抗力,该反抗力可以保证当外部环境温度升高,螺丝与器件发生松动时,螺丝组件100,螺丝及螺丝固定连接的器件之间始终保持接触,保证射频电流回路的稳定。
图3示出本发明所述螺丝组件的一种应用场景示意图,该应用为一典型的电容耦合等离子体处理装置,该处理装置包括一封闭壳体10围成的可抽真空反应腔,反应腔下方设置一基座30,基座30上设置一静电夹盘15用于支撑并夹持基片20。基座30上通常施加至少一个射频功率源45,通过将射频功率耦合到反应腔内,将气体供应装置15输送到反应腔内的气体解离为等离子体60,实现对基片20的加工处理。气体供应装置15输出的反应气体经过一气体喷淋头50均匀的输送到反应腔内,以提供均匀分布的等离子体,气体喷淋头50与基座30相对设置,同时用作射频功率信号耦合的上电极。为了形成射频电流回路,气体喷淋头50通常与一接地的安装基座70相连,通过安装基座70实现气体喷淋头50的固定连接。施加到基座30上的射频信号通过反应腔内的等离子体耦合到上电极50上,并通过接地的安装基座形成电流回路。
本发明公开的螺丝组件用于实现安装基座70与气体喷淋头50的固定连接,具体的,安装基座70与气体喷淋头50上分别设置若干位置对应的螺孔,安装基座的每个螺孔上端设置一本发明所述的螺丝组件100,螺丝200穿过螺丝组件100与安装基座70和气体喷淋头50的螺孔内的螺纹相匹配,通过拧紧螺丝200、螺丝组件100以及安装基座70和气体喷淋头50的螺孔内的螺纹实现对安装基座70和气体喷淋头50的固定连接。为了避免螺丝200及螺丝组件100对气体喷淋头的气体分布造成影响,可以将安装基座70与气体喷淋头50的螺孔分别设置在二者的边缘区域。
电容耦合等离子体处理装置内进行基片加工处理时,等离子体的解离及对基片的轰击都会产生热量,尽管电容耦合等离子体处理装置内部设置一定的降温系统,处理设备的各个器件的温度依然会有不同程度的升高。而通过采用本发明所述的螺丝组件设计,由于螺丝组件的不锈钢弹片具有较强的弹性,始终存在一个与螺丝施加到螺丝组件上的压力相反的反抗力,当螺丝200及螺丝组件100固定的器件温度升高,螺丝和螺丝组件间产生松动时,不锈钢弹片120推动上层夹板101向与开口103方向相反的方向扩张,以保证上层夹板101与螺丝200始终接触,实现螺丝组件的防松功能。
螺丝200及螺丝组件100除了起到固定安装基座与气体喷淋头的作用外,还兼负传导射频电流的作用。原因在于,气体喷淋头50与等离子体60直接接触,为避免等离子体对气体喷淋头的腐蚀损坏,通常会在气体喷淋头表面镀阳极氧化铝或氧化钇保护层等导电系数较低的涂层,因此,势必会影响气体喷淋头的导电效果。本发明通过螺丝200与气体喷淋头50和安装基座70的接触,利用螺丝200及螺丝组件100作为射频电流回路中的一部分,能够形成稳定的射频电流通过路径。并且由于本发明所述的螺丝组件具有防松机制,即便在工作过程中等离子体产生的热量使得螺丝周围的区域产生温度变化,造成螺丝200与螺丝组件发生一定的松动,由于螺丝组件的不锈钢弹片始终存在一与螺丝施加的压力相反的弹力,能够有效保证螺丝组件与螺丝的良好接触。保证射频电流回路的路径稳定,以避免射频回路的阻抗发生变化,保证射频放电的条件不会漂移。
在螺丝组件100与螺丝200进行射频电流传导的过程中,一个影响电流传输的重要参数为传导路径的趋肤效应。在等离子体刻蚀技术中,为了保证刻蚀具有很强的方向性,一般施加到基座上的射频功率源具有很高的馈入功率,在高输入功率的工艺条件下,会带来较大的射频电流,为了避免大电流引起的连接螺丝200和螺丝组件100的损坏,从趋肤深度和电流密度的角度考虑,一般会选择磁导率较低的铝螺丝和铝螺丝组件。因此,本发明公开的螺丝组件100优先采用铝质材料。铝制螺丝组件100及螺丝200在高功率射频输入的情况下趋肤深度较大,能够保证不被射频电流密度损坏。
螺丝组件100的侧壁104能够保证射频电流的传导路径通畅。在一种实施例中,夹板110设置为圆形,其内部容纳螺丝的螺孔130通常设置为圆柱状以配合圆柱状的螺丝200。由于夹板110一侧设置开口103另一侧设置侧壁104,螺孔130设置在螺丝组件100的偏圆心位置,以保证侧壁104的空间。
在另一种实施例中,夹板110设置为非正圆形,环状不锈钢弹片的边缘区域与夹板的开口103边缘区域对齐设置,环状不锈钢弹片的环形开口与夹板的螺孔130对齐设置,夹板110开口103另一侧设置一侧壁104,以实现射频电流的传导。
除了图3所示的电容耦合等离子体处理装置,本发明所述的螺丝组件可以应用于多种需要在螺丝与连接器件间设置垫片的场合,本发明公开的螺丝组件具有的防松设计可以有效的避免螺丝在紧固器件时可能发生的松动,保证器件的安装牢固。当螺丝与螺丝组件需要作为电流传输路径时,还能有效保证螺丝与螺丝组件的接触紧密,保证电流传输路径的稳定可靠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于射频处理装置的螺丝组件,其特征在于,所述组件包括:
一夹板,所述夹板包括一上层夹板和一下层夹板以及位于二者之间的夹板开口,贯穿所述夹板设置一容纳螺丝的螺孔, 所述上层夹板与所述下层夹板之间通过一侧壁相连接;
一不锈钢弹片,位于所述夹板开口内,用于在所述螺丝挤压所述夹板时提供一与螺丝施加到螺丝组件上的压力相反的反抗力,使上层夹板与螺丝始终接触,所述不锈钢弹片设置与所述螺孔对应的圆形开口;
所述不锈钢弹片靠近所述圆形开口的区域与靠近边缘的区域位于不同平面内,所述不锈钢弹片靠近圆形开口的区域和靠近边缘的区域分别与所述上层夹板和所述下层夹板呈一锐角夹角。
2.如权利要求1所述的螺丝组件,其特征在于:所述侧壁与所述上层夹板和所述下层夹板一体设置。
3.如权利要求1所述的螺丝组件,其特征在于:所述夹板的螺孔边缘到所述夹板开口一侧的夹板宽度小于所述夹板的螺孔边缘到所述侧壁一侧的夹板宽度。
4.如权利要求3所述的螺丝组件,其特征在于:所述夹板为圆形,所述螺孔位于所述夹板的偏圆心位置。
5.如权利要求3所述的螺丝组件,其特征在于:所述夹板为非正圆型,所述螺孔靠近所述夹板开口一侧。
6.如权利要求1所述的螺丝组件,其特征在于:所述夹板材料为铝材料。
7.如权利要求1所述的螺丝组件,其特征在于:所述不锈钢弹片呈漏斗状。
8.如权利要求1所述的螺丝组件,其特征在于:所述不锈钢弹片靠近圆形开口的区域与所述上层夹板的开口面相接触且形成一锐角夹角,所述不锈钢弹片靠近边缘的区域与所述下层夹板相接触且形成一锐角夹角。
9.如权利要求8所述的螺丝组件,其特征在于:所述两个锐角夹角角度相同。
10.如权利要求8所述的螺丝组件,其特征在于:所述两个锐角夹角角度不相同。
11.一种等离子体处理装置,其特征在于,所述处理装置包括一可抽真空反应腔,所述真空反应腔内设置一气体喷淋头,所述气体喷淋头通过权利要求1-10所述的螺丝组件和螺丝与一安装基座固定连接。
12.一种射频处理装置,包括至少两个需要连接的器件,其特征在于:所述两个器件的对应位置分别设置螺孔,螺丝穿过如权利要求1-10所述的螺丝组件进入所述器件的螺孔内,实现对所述器件的固定连接。
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Address after: 201201 No. 188 Taihua Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong New Area, Shanghai

Applicant after: Medium and Micro Semiconductor Equipment (Shanghai) Co., Ltd.

Address before: 201201 No. 188 Taihua Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong New Area, Shanghai

Applicant before: Advanced Micro-Fabrication Equipment (Shanghai) Inc.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
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