CN110904415A - 一种防松动的Ta环及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防松动的Ta环及其设计方法,所述防松动的Ta环的端口两侧对称设置有两个柱状把手,所述柱状把手的中轴线间采用特定夹角,本发明所述防松动的Ta环的端口处的两个柱状把手的中轴线间采用上述特定夹角,使得将其安装在实装锅上后,柱状把手内的圆柱的外壁与所述陶瓷圈的内壁之间贴合,所述陶瓷圈的外壁与所述实装锅上通孔的腔体贴合,从而使得安装后的Ta环不会产生松动,避免使用过程中造成设备偏压异常报警。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域,涉及一种防松动的Ta环及其设计方法。
背景技术
物理气相沉积是半导体芯片生产过程中最关键的工艺之一,其目的是把金属或金属的化合物以薄膜的形式沉积到硅片或其他的基板上,并随后通过光刻与腐蚀等工艺的配合,最终形成半导体芯片中复杂的配线结构;物理气相沉积是通过溅射机台来完成的,而Ta环是上述工艺中一个非常重要的耗材;而目前采用的Ta环在安装在实装锅上后,端口两侧的柱状把手无法完全固定,存在晃动现象,造成设备偏压异常报警。
CN101920435A公开了一种溅射钽环的制备工艺,所述工艺包括以下步骤:首先制备环件用钽条,卷圆后将钽条两端焊接,热处理,整形,内外表面滚花,切断焊口,进行端头滚花,然后在环件表面加工焊接槽口,酸洗,将凸台焊接在上述环件表面的焊接槽口上,再次酸洗,在固定区域内喷砂,最后利用超声波进行清洗,得到所述溅射钽环;此方案给出了溅射钽环的制备方法,但未给出如何避免Ta环安装在实装锅上后端口处柱状把手晃动的方法。
CN102990234A公开了一种溅射钽环件凸台和环体的焊接方法,所述方法首先将凸台和环件分别酸洗,然后采用激光点焊的方法将所有凸台固定在环件上,用酸液进行表面处理,最后将固定好凸台的环件装夹在三爪卡盘上,通过W轴的旋转依次完成多个凸台的焊接,此方案给出了柱状把手的焊接方法,但并未给出如何避免Ta环在安装在实装锅上后避免端口处柱状把手晃动的方法。
因此,开发一种能使得所述Ta环安装后,其端口处的柱状把手不会发生晃动的Ta环及其设计方法仍具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防松动的Ta环及其设计方法,所述防松动的Ta环的端口两侧对称设置有两个柱状把手,所述柱状把手的中轴线间的夹角限定在特定的范围之内,本发明所述防松动的Ta环的端口处的两个柱状把手的中轴线间的夹角在上述范围内,使得将其安装在实装锅上后,柱状把手内的圆柱的外壁与所述陶瓷圈的内壁之间贴合,且陶瓷圈的外壁与所述实装锅上与所述柱状把手对应位置处的通孔的内壁贴合,从而使得Ta环在安装后不会产生松动,避免使用过程中造成设备偏压异常报警。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种防松动的Ta环,所述Ta环的端口两侧对称设置有两个柱状把手,所述两个柱状把手的中轴线之间的夹角:
其中,θ为所述两个柱状把手的中轴线之间的夹角,单位为度,α值为所述实装锅上与所述两个柱状把手对应位置处的两个通孔间夹角角度,d为实装锅上与所述柱状把手对应位置处的通孔的直径,a为陶瓷圈的厚度,b为柱形把手内的圆柱的直径,D为所述防松动的Ta环的直径。
此处D指的是所述防松动的Ta环的环体外径。
此处α值以两个通孔的中轴线间的夹角为准。
传统的Ta环在安装在实装锅上时,位于所述Ta环端口两侧的两个柱状把手无法完全固定,存在晃动的现象,柱状把手包含底座和设置在底座上的圆柱,所述圆柱的一周设置有圆环,在所述圆柱的外壁和所述圆环的内壁间形成圆环形间隙,安装过程中,将陶瓷圈套在所述圆柱的外侧;传统采用的Ta环在安装后,所述陶瓷圈的内壁和所述圆柱的外壁不接触,所述陶瓷圈的外壁与所述实装锅上的通孔的内壁间也存在间隙,使得安装后,Ta环易发生晃动,易造成设备偏压异常报警。
本发明所述防松动的Ta环上设置有端口,所述端口两侧对称设置有两个柱状把手,所述两个柱状把手的中轴线间的夹角由Ta环安装过程中采用的陶瓷圈的厚度及实装锅上与所述柱状把手对应位置处的通孔的直径及柱状把手内圆柱的尺寸共同确定;采用上述特定夹角,能使得在将所述防松动的Ta环安装在实装锅上后,所述陶瓷圈的内壁与所述柱状把手的圆柱外壁相贴合,同时实装锅上通孔的内壁与所述陶瓷圈的外壁相贴合,形成对陶瓷圈的夹紧,从而使得Ta环在安装后不会发生松动,从而避免设备偏压异常报警现象的发生。
以300mm Ta环为例,传统的300mm Ta环的端口两侧的柱状把手的中轴线的夹角为18°,将其安装后,其端口两侧的柱状把手的圆柱的外壁与所述陶瓷圈的内壁不接触,陶瓷圈的外壁与所述实装锅的通孔内壁间也存在间隙,使得Ta环在安装后会发生晃动,从而易造成设备偏压异常报警;而采用本发明所述防松动的300mm Ta环,其端口两侧对称设置的两个柱状把手间的夹角为18.3°,将其安装后,陶瓷环被柱状把手和实装锅通孔内壁夹紧,使得安装后的Ta环不会发生晃动,从而避免了设备偏压异常报警。
优选地,所述Ta环的直径为385.07~385.57mm,例如385.1mm、385.2mm、385.3mm、385.4mm或385.5mm等。
优选地,所述柱状把手包括底座和设置在所述底座上的圆柱,所述圆柱的一周设置有圆环。
本发明所述底座、圆柱和圆环为一体式结构。
优选地,所述Ta环包括柱状把手和环体,所述柱状把手设置在所述环体的外壁上。
优选地,所述圆柱的外壁与所述圆环的内壁间的距离为4.25mm-4.51mm,例如4.3mm、4.35mm、4.4mm、4.45mm或4.5mm等。
优选地,所述圆柱与所述圆环的中轴线重合。
优选地,所述圆柱的直径为8.76mm-9.02mm,例如8.8mm、8.9mm或9.0mm等。
优选地,所述圆环的内壁的直径为17.52mm-17.78mm,例如17.6mm、17.65mm或17.7mm等。
优选地,所述实装锅上与所述柱状把手对应位置处的通孔的直径15.7mm-16.1mm,例如15.8mm、15.9mm或16mm等。
第二方面,本发明提供了一种防松动的Ta环的设计方法,所述方法采用如第一方面所述的防松动的Ta环;
其中,所述防松动的Ta环的端口对称设置的两个柱状把手的中轴线间的夹角的计算方法如下所示:
其中,θ为所述两个柱状把手的中轴线之间的夹角,α值为所述实装锅上与所述两个柱状把手对应位置处的两个通孔间夹角角度,d为实装锅上与所述柱状把手对应位置处的通孔的直径,a为陶瓷圈的厚度,b为柱形把手内的圆柱的直径,D为所述防松动的Ta环的直径。
优选地,陶瓷圈的厚度为2.83mm-2.96mm,例如2.84mm、2.86mm、2.88mm、2.9mm、2.92mm或2.94mm等。
本发明所述陶瓷圈的厚度指的是陶瓷圈的内外直径间的差值,即陶瓷圈的厚度=(陶瓷圈的外壁直径-陶瓷圈的内壁的直径)/2。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明所述防松动的Ta环的端口两侧的柱状把手的中轴线间的夹角由实装锅上与所述柱状把手对应位置处的通孔的直径、安装使用的陶瓷圈的厚度及柱状把手内的圆柱的直径共同计算得到,采用上述夹角的Ta环,将其安装在实装锅上后,所述柱状把手内的圆柱的外壁与所述陶瓷圈的内壁相互贴合,且实装锅的通孔内壁与所述陶瓷圈贴合,从而使得陶瓷圈被柱状把手和实装锅的通孔内壁夹紧,进而使得Ta环不会发生晃动;
(2)本发明所述防松动的Ta环安装后,由于其不会发生松动,从而达到了避免因Ta环晃动造成的设备偏压异常报警,提高设备稳定性。
附图说明
图1是本发明对比例1中的Ta环;
图2是本发明对比例1中Ta环安装后的图1中区域A处的柱状把手与陶瓷圈间的结构示意图;
图3是本发明实施例1中的Ta环;
图4是本发明实施例1中Ta环安装后的图3中区域B处的柱状把手与陶瓷圈间的结构示意图;
图5是本发明对比例1和实施例1所述Ta环安装采用的实装锅、端口陶瓷块和陶瓷圈的光学图片;
图6是Ta环安装在实装锅上后的光学图片;
图7是Ta环安装后的实装示意图;
图8是图7中区域C的结构示意图;
图9是图7中区域D的结构示意图;
1-柱状把手,2-陶瓷圈,3-实装锅的腔体,4-端口陶瓷片。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
本发明所述柱状把手指的是位于所述Ta环的端口两侧对称设置的两个柱状把手,所述柱状把手设置在所述Ta环的环体的外侧,其中轴线穿过所述环体的圆心,所述柱状把手包括底座和设置在所述底座上的圆柱,所述圆柱的一周设置有圆环,所述圆柱与所述圆环间形成圆环形的空间;在Ta环的安装过程中陶瓷圈套在所述圆柱的外侧,进入所述圆环形的空间。
本发明所述实装锅上与所述Ta环的柱状把手相对应的位置处设置有供陶瓷圈穿过的通孔,所述通孔的直径大于所述陶瓷圈的外径。
对比例1
本对比例采用的Ta环为传统采用的300mm Ta环(D=385.57mm),其端口处两侧柱状把手的中轴线间的夹角为18°,所述环体的厚度为3.18mm,采用的陶瓷圈的内径为9.14mm,陶瓷圈的厚度为2.93mm;
所述柱状把手内的圆柱的直径为8.76mm;所述柱状把手内圆环的内径为17.65mm;实装锅上的通孔的直径为15.9mm。
本对比例所述Ta环的结构示意图如图1所示,由图1可以看出,Ta环的端口两侧设置有柱状把手,所述柱状把手的中轴线间的夹角为18°。
将上述Ta环安装在实装锅上,其柱状把手与陶瓷圈间的结构示意图如图2所示,由图2可以看出,安装后,陶瓷圈与实装锅上的通孔的腔体及柱状把手的圆柱的外壁间存在间隙,从而使得安装后的Ta环易发生晃动;且经测试发现,陶瓷圈的内壁与所述柱状把手内的圆柱的外壁间的距离如图2中①所示,其距离为0.19mm,陶瓷圈与所述实装锅的通孔的腔体间的距离如图2中②所示,其距离为0.45mm;上述结构使得安装后的Ta环易松动。
实施例1
本实施例所述防松动的Ta环的环体的厚度为3.18mm,陶瓷圈的厚度为2.93mm;
所述柱状把手内的圆柱的直径为8.76mm;所述柱状把手内圆环的内径为17.65mm;实装锅上的通孔的直径为15.9mm,所述实装锅的直径为437.8mm。
本实施例所述防松动的Ta环的端口处两侧对称设置的柱状把手的中轴线间的夹角的计算公式如下所示:
其中,α值为18°,实装锅上与所述柱状把手相对应设置的通孔的直径d=15.9mm;安装过程采用的陶瓷圈的厚度a=2.93mm,所述柱状把手内的圆柱的直径b=8.76mm,所述防松动的Ta环的直径D=385.57mm,其中π取3.14。
本实施例所述防松动的Ta环的结构示意图如图3所示,由图可以看出,所述防松动的Ta环的端口两侧设置有柱状把手,所述柱状把手的中轴线间的夹角为18.3°。
将本实施例所述防松动的Ta环安装在实装锅上,其柱状把手与陶瓷圈间的结构示意图如图4所示,由图4可以看出,所述陶瓷圈的内壁与所述柱状把手内的圆柱的外壁相贴合,所述陶瓷圈的外壁与所述实装锅的通孔的腔体相贴合;从而使得所述陶瓷圈夹紧,使得安装后的Ta环不会发生松动。
本实施例所述方案通过改变Ta环的端口两侧对称设置的两个柱状把手的中轴线间的夹角,使得本实施例所述Ta环的安装过程中相当于将对比例1中的右侧的柱状把手向右偏移了0.64mm,左侧的柱状把手向左偏移了0.64mm,其对应的Ta环上端口处相邻两个柱状把手的中轴线间的夹角增加了0.38°,公式:L=(n×π×r/180°)(L=0.64mm,r=192.785mm,计算得n=0.19°,实际取公差0.15°~0.19°);从而使得陶瓷圈的内壁和外壁分别与所述柱状把手的圆柱外壁及实装锅的通孔的腔体内壁贴合,从而达到固定陶瓷圈,使得安装后的Ta环不易发生晃动。
上述对比例1和实施例1所述Ta环的安装过程采用的实装锅、端口陶瓷块和陶瓷圈的光学图片如图5所示。
Ta环安装在实装锅上后的光学图片如图6所示,由图6可以看出,所述Ta环安装在实装锅的内侧,通过柱状把手与所述实装锅连接。
Ta环安装在实装锅上的实装示意图如图7所示,所述Ta环的外侧一周设置有多个柱状把手,可将其分为与端口相邻的两个对称设置的柱状把手和其他与端口不相邻的柱状把手;
其中,与端口相邻的两个对称设置的柱状把手安装后的结构示意图如图7中区域C所示,其放大图如图8所示;所述柱状把手包括与所述Ta环的环体连接的底座,所述底座上设置有圆柱,所述圆柱一周设置有圆环,所述圆柱与所述圆环间形成可插入陶瓷圈的圆环空间,安装后,所述陶瓷圈进入所述圆环空间,所述实装锅上与所述柱状把手对应的位置处设置有通孔,所述通孔供所述陶瓷圈穿过,采用传统的Ta环,如本申请对比例1所示,完成上述安装过程后,陶瓷圈的内壁与所述柱状把手内的圆柱外壁、所述陶瓷圈的外壁与所述通孔的腔体的内壁间均存在间隙,使得安装后的Ta环易发生沿所述柱状把手的中轴线的方向的松动。而采用本申请所述Ta环,其安装后,使得所述陶瓷圈的内壁与所述柱状把手内的圆柱的外壁贴紧,同时陶瓷圈的外壁与所述通孔的腔体内壁贴紧,进而使得安装后的Ta环不易发生松动。
而与所述端口不相邻的柱状把手的安装示意图如图9所示,由图9可以看出,所述垫片与所述实装锅腔体用螺丝固定,用螺丝将所述柱状把手与所述腔体固定,锁紧后所述陶瓷圈会顶住所述垫片,因此,其不易发生松动。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
2.如权利要求1所述的防松动的Ta环,其特征在于,所述Ta环的直径为385.57~385.07mm。
3.如权利要求1或2所述的防松动的Ta环,其特征在于,所述柱状把手包括底座和设置在所述底座上的圆柱,所述圆柱的一周设置有圆环。
4.如权利要求3所述的防松动的Ta环,其特征在于,所述圆柱的外壁与所述圆环的内壁间的距离为4.25mm-4.51mm。
5.如权利要求3或4所述的防松动的Ta环,其特征在于,所述圆柱与所述圆环的中轴线重合。
6.如权利要求3-5任一项所述的防松动的Ta环,其特征在于,所述圆柱的直径为8.76mm-9.02mm。
7.如权利要求3-6任一项所述的防松动的Ta环,其特征在于,所述圆环的内壁的直径为17.52mm-17.78mm。
8.如权利要求1-7任一项所述的防松动的Ta环,其特征在于,所述实装锅上与所述柱状把手对应位置处的通孔的直径15.7mm-16.1mm。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述陶瓷圈的厚度为2.83mm-2.96mm。
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