本发明涉及一种等离子体处理装置中气体喷淋头的接地连接结构，通过连接紧固件，使气体喷淋头、安装基座及两者之间的垫板紧密配合；安装基座的安装孔设置有导电部及弹性元件，导电部形成一内部空间，用以容纳插入安装孔内的连接紧固件的前端，弹性元件的弹力作用于导电部，使导电部与安装基座紧密接触，且导电部与连接紧固件紧密接触。本发明具有防松机制，可以保证器件的安装牢固，并且对使用过程中在连接紧固件附近产生的偏移进行修正。当连接紧固件用于传导电流时，还能有效保证导电部与连接紧固件及安装基座之间紧密接触，保证电流传输路径的稳定可靠。
1.一种等离子体处理装置中气体喷淋头的接地连接结构，等离子体处理装置在反应腔内的顶部设有一接地的安装基座，所述安装基座下方设置有气体喷淋头；所述安装基座外围被一垫板的侧部环绕，该垫板底部有一延伸段夹设在安装基座与气体喷淋头的边缘之间；通过连接紧固件，使所述气体喷淋头、垫板的延伸段、安装基座之间紧密配合，其特征在于：所述安装基座开设有安装孔，所述安装孔内设置有导电部及弹性元件，所述导电部形成一内部空间，容纳插入安装孔内的所述连接紧固件的前端，所述弹性元件的弹力作用于导电部，使所述导电部的外侧壁与安装基座紧密接触，且所述导电部的内侧壁与连接紧固件紧密接触；所述连接紧固件处于导电路径中，传递到所述连接紧固件的电流，经导电部传输到所述安装基座，所述导电部的材料电阻率低于所述连接紧固件的材料电阻率；所述导电部具有与所述安装基座相似或相同的热膨胀系数。
所述安装基座设有温度调控部件，并通过所述垫板传导热量。
所述导电部包含导电环，其侧壁设有凹槽来容纳弹性元件；所述导电环侧壁的内表面围成的空间，供所述连接紧固件的前端插入；通过所述弹性元件的弹力作用，使所述导电环侧壁的内表面与所述连接紧固件前端的外围紧密接触，所述导电环侧壁的外表面与所述安装基座的安装孔内壁紧密接触。
所述导电部前部的开口周围设置有多个可滑动的导电片；所述导电部的后部设有空腔来容纳弹性元件，所述弹性元件与各导电片的后端连接或接触，相邻导电片的前端、侧片相互隔开，所述连接紧固件的前端插入该导电部的开口；所述弹性元件的弹力作用下，各导电片前端滑动，使各导电片的前端及侧片的内表面与所述连接紧固件的前端外围紧密接触；
5.如权利要求1‑4中任意一项所述的接地连接结构，其特征在于，
所述连接紧固件是螺栓；所述螺栓的螺杆前端进入安装孔，并插入到所述导电部的内部空间；所述螺杆前端与导电部紧密接触的部位没有设置外螺纹。
所述垫板开设有贯穿的沉孔，包含大口径的前段和小口径的后段，螺栓的螺杆穿过所述后段，所述前段容纳螺栓头部的一部分；所述气体喷淋头开设有插孔，套设在螺栓头部没有被所述前段容纳的剩余部分；
所述螺栓的螺杆穿过垫板后，旋入所述安装基座的安装孔中；所述安装孔一端开口，另一端封闭；所述安装孔包含连续的第一孔段和第二孔段；所述第一孔段是从安装孔的开口向内延伸的一段，设置有内螺纹与螺杆上的外螺纹啮合；螺杆前端插入到第二孔段，并插入到所述导电部的内部空间。
所述气体喷淋头外环绕设置有接地环，所述接地环由石墨制成并在表面包覆有碳化硅的涂层。
9.一种等离子体处理装置，使用权利要求1‑8中任意一项所述等离子体处理装置中气体喷淋头的接地连接结构，其特征在于，所述等离子体处理装置包含可抽真空的反应腔，气体供应装置输出的反应气体经过气体喷淋头上分布的通气孔，均匀地输送到反应腔内；反应腔下方设置有基片支撑基座，该基片支撑基座上通过静电夹盘来固定基片，所述基片支撑基座作为下电极施加有至少一个射频功率源；
所述气体喷淋头与基片支撑基座相对设置，同时用作射频功率信号耦合的上电极；通过将射频功率耦合到反应腔内，将反应腔内的气体解离为等离子体，实现对基片的加工处理；所述气体喷淋头外围环绕设置有接地环；
所述安装基座外围被垫板的侧部环绕，该垫板底部有一延伸段夹设在安装基座与气体喷淋头的边缘之间；通过连接紧固件，使气体喷淋头、垫板的延伸段、安装基座之间紧密配合；
所述安装基座开设有安装孔，所述安装孔内设置有导电部及弹性元件，所述导电部形成一内部空间，容纳插入安装孔内的所述连接紧固件的前端，所述弹性元件的弹力作用于导电部，使所述导电部与安装基座紧密接触，且所述导电部与连接紧固件紧密接触；所述连接紧固件处于射频电流回路的接地路径中，耦合到气体喷淋头的射频电流，经由所述连接紧固件、导电部传输到所述安装基座。
通过设置连接紧固件，将第一部件与第二部件紧固连接；所述第二部件设有凹孔，并在凹孔内布置有带弹性元件的导电部；所述连接紧固件的前端进入所述第二部件的凹孔时，所述导电部包围着该连接紧固件，并通过所述弹性元件使导电部与连接紧固件紧密接触；
所述连接紧固件处于导电路径中，输送到该连接紧固件的电流通过导电部向第二部件传递；所述导电部具有与所述第二部件相似或相同的热膨胀系数。
等离子体处理装置中气体喷淋头的接地连接结构
技术领域
[0001] 本发明涉及等离子体处理领域，特别涉及一种等离子体处理装置中气体喷淋头的接地连接结构。
背景技术
[0002] 现有的一种电容耦合等离子体处理装置，包括可抽真空的反应腔，向反应腔内均匀注入反应气体的气体喷淋头，通常被作为上电极与反应腔顶部一接地的安装基座相连；与气体喷淋头相对的基片支撑装置，通常被作为下电极并与至少一个射频功率源连接，在上下电极之间建立电场，将引入至反应腔内的反应气体解离形成等离子体。射频功率耦合到气体喷淋头，再传导到安装基座，形成射频电流的接地路径。在大功率的工艺条件下，会产生较大的射频电流。
[0003] 所述安装基座例如采用流通加热介质的通道来调控温度，该安装基座例如是铝制的，具有良好的导电传热能力。所述气体喷淋头的下表面暴露在等离子体中，会受到等离子体的溅射并有热量产生；该气体喷淋头例如由碳化硅制成，热膨胀系数与安装基座不同，可能在两者之间产生侧向的应力。
[0004] 一般采用螺栓作为装配的连接件，使螺杆旋入所述安装基座开设的螺纹孔内，螺栓头部插入气体喷淋头在对应位置开设的插孔处，实现所述气体喷淋头与安装基座的紧密配合。通常由不锈钢材料制成所述螺钉，以满足强度要求，及应对诸如大电流、温度变化、侧向应力等情况。
[0005] 所述螺栓还在接地路径中，将耦合到气体喷淋头处的射频电流传递到安装基座。然而，所述螺栓上，如螺牙的位置，容易产生电弧，并会在表面积聚氧化物（如氧化铁），从而增大该螺栓的电阻，使其在接地路径中的导电效果不稳定，并且使射频电路具有高的阻抗，从而对射频能量大量消耗，降低导通效率。
[0006] 螺栓同时也承受来自安装基座及气体喷淋头的热量，且与所连接的部件具有不同的热膨胀系数，因而容易在螺栓与安装基座和气体喷淋头的连接交界部位出现松动或滑动，导致射频回路的接地路径发生偏移。这些都会缩短螺栓的使用寿命，破坏反应腔内电场的均匀分布，并且引起射频放电的条件偏移，导致反应腔内等离子体分布不均匀，从而影响基片加工的均匀性。
发明内容
[0007] 本发明提供一种等离子体处理装置中气体喷淋头的接地连接结构，能对螺栓实现防松动，保证接地路径中部件的良好接触，使射频回路得以在螺栓处具有低阻抗。
[0008] 为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种等离子体处理装置中气体喷淋头的接地连接结构，等离子体处理装置在反应腔内的顶部设有一接地的安装基座，所述安装基座下方设置有气体喷淋头；所述安装基座外围被一垫板的侧部环绕，该垫板底部有一延伸段夹设在安装基座与气体喷淋头的边缘之间；通过连接紧固件，使所述气体喷淋头、垫板的延伸段、安装基座之间紧密配合；
[0009] 所述安装基座开设有安装孔，所述安装孔内设置有导电部及弹性元件，所述导电部形成一内部空间，容纳插入安装孔内的所述连接紧固件的前端，所述弹性元件的弹力作用于导电部，使所述导电部的外侧壁与安装基座紧密接触，且所述导电部的内侧壁与连接紧固件紧密接触；所述连接紧固件处于导电路径中，传递到所述连接紧固件的电流，经导电部传输到所述安装基座，所述导电部的材料电阻率低于所述连接紧固件的材料电阻率。
[0010] 可选地，所述导电部具有与所述安装基座相似或相同的热膨胀系数；
[0011] 所述安装基座设有温度调控部件，并通过所述垫板传导热量。
[0012] 可选地，所述导电部包含导电环，其侧壁设有凹槽来容纳弹性元件；所述导电环侧壁的内表面围成的空间，供所述连接紧固件的前端插入；通过所述弹性元件的弹力作用，使所述导电环侧壁的内表面与所述连接紧固件前端的外围紧密接触，所述导电环侧壁的外表面与所述安装基座的安装孔内壁紧密接触。
[0013] 可选地，所述导电部前部的开口周围设置有多个可滑动的导电片；所述导电部的后部设有空腔来容纳弹性元件，所述弹性元件与各导电片的后端连接或接触，相邻导电片的前端、侧片相互隔开，所述连接紧固件的前端插入该导电部的开口；所述弹性元件的弹力作用下，各导电片前端滑动，使各导电片的前端及侧片的内表面与所述连接紧固件的前端外围紧密接触；各导电片的侧片外表面与安装孔的内壁紧密接触。
[0014] 可选地，所述连接紧固件是螺栓；所述螺栓的螺杆前端进入安装孔，并插入到所述导电部的内部空间；所述螺杆前端与导电部紧密接触的部位没有设置外螺纹。
[0015] 可选地，所述弹性元件是弹性片，或弹簧。
[0016] 可选地，所述垫板开设有贯穿的沉孔，包含大口径的前段和小口径的后段，螺栓的螺杆穿过所述后段，所述前段容纳螺栓头部的一部分；所述气体喷淋头开设有插孔，套设在螺栓头部没有被所述前段容纳的剩余部分；
[0017] 所述螺栓的螺杆穿过垫板后，旋入所述安装基座的安装孔中；所述安装孔一端开口，另一端封闭；所述安装孔包含连续的第一孔段和第二孔段；所述第一孔段是从安装孔的开口向内延伸的一段，设置有内螺纹与螺杆上的外螺纹啮合；螺杆前端插入到第二孔段，并插入到所述导电部的内部空间。
[0018] 可选地，所述螺栓是不锈钢的；
[0019] 所述安装基座、垫板、导电部分别是铝制的；
[0020] 所述气体喷淋头由碳化硅制成；
[0021] 所述气体喷淋头外环绕设置有接地环，所述接地环由石墨制成并在表面包覆有碳化硅的涂层。
[0022] 本发明的另一个技术方案是提供一种等离子体处理装置，使用上述任意一种气体喷淋头的接地连接结构；所述等离子体处理装置包含可抽真空的反应腔，气体供应装置输出的反应气体经过气体喷淋头上分布的通气孔，均匀地输送到反应腔内；反应腔下方设置有基片支撑基座，该基片支撑基座上通过静电夹盘来固定基片，所述基片支撑基座作为下电极施加有至少一个射频功率源；
[0023] 所述气体喷淋头与基片支撑基座相对设置，同时用作射频功率信号耦合的上电极；通过将射频功率耦合到反应腔内，将反应腔内的气体解离为等离子体，实现对基片的加工处理；所述气体喷淋头外围环绕设置有接地环；
[0024] 所述安装基座外围被垫板的侧部环绕，该垫板底部有一延伸段夹设在安装基座与气体喷淋头的边缘之间；通过连接紧固件，使气体喷淋头、垫板的延伸段、安装基座之间紧密配合；
[0025] 所述安装基座开设有安装孔，所述安装孔内设置有导电部及弹性元件，所述导电部形成一内部空间，容纳插入安装孔内的所述连接紧固件的前端，所述弹性元件的弹力作用于导电部，使所述导电部与安装基座紧密接触，且所述导电部与连接紧固件紧密接触；所述连接紧固件处于射频电流回路的接地路径中，耦合到气体喷淋头的射频电流，经由所述连接紧固件、导电部传输到所述安装基座。
[0026] 本发明的又一个技术方案是提供一种导电连接结构，通过设置连接紧固件，将第一部件与第二部件紧固连接；所述第二部件设有凹孔，并在凹孔内布置有带弹性元件的导电部；所述连接紧固件的前端进入所述第二部件的凹孔时，所述导电部包围着该连接紧固件，并通过所述弹性元件使导电部与连接紧固件紧密接触；所述连接紧固件处于导电路径中，输送到该连接紧固件的电流通过导电部向第二部件传递；所述导电部具有与所述第二部件相似或相同的热膨胀系数。
[0027] 本发明在螺栓等连接紧固件与其所连接的器件之间设置导电部，该导电部与弹性元件配合，实现防松机制，可以有效避免螺栓在紧固器件时可能发生的松动，保证器件的安装牢固，并且对使用过程中产生的偏移进行修正。当螺栓与导电部用于传导电流时，还能有效保证螺栓与导电部的接触紧密，保证电流传输路径的稳定可靠。
[0028] 本发明作为等离子体处理装置中气体喷淋头的接地连接结构时，通过螺栓使气体喷淋头、垫板和安装基座紧密配合；导电部与安装基座具有相似或相同的热膨胀系数，并且通过配合导电部设置的弹性元件，使导电部能够与螺栓前端紧密接触，防止松动且修正偏移，从而确保在螺栓、导电部及安装基座之间具有良好的导电传热效果，则接地路径中通过气体喷淋头传递到螺栓的射频电流，可以经过导电部传递到安装基座，使电流传输路径稳定，避免射频回路的阻抗发生变化，保证射频条件不会漂移，提高等离子体分布的均匀性。
附图说明
[0029] 图1是等离子体处理装置的整体结构示意图；
[0030] 图2是图1中X处所示气体喷淋头在角落位置连接关系的放大图；
[0031] 图3是本发明一个实施例中所述接地连接结构的示意图；
[0032] 图4是本发明另一个实施例中所述接地连接结构的示意图；
[0033] 图5、图6是图4所述接地连接结构分别对应弹簧压缩及恢复时在A‑A向的剖面图。
具体实施方式
[0034] 图1所示是一种电容耦合等离子体处理装置，包含可抽真空的反应腔10，反应腔10下方设置有基片支撑基座20，基片支撑基座20上通过静电夹盘30来固定基片40，基片支撑基座20通常作为下电极施加有至少一个射频功率源，通过将射频功率耦合到反应腔10内，将气体供应装置60输送到反应腔10内的气体解离为等离子体，实现对基片40的加工处理。
[0035] 气体供应装置60输出的反应气体经过一气体喷淋头50上分布的通气孔，均匀地输送到反应腔10内；所述气体喷淋头50与基片支撑基座20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通常与反应腔10顶部一接地的安装基座相连。所述安装基座还例如通过设置加热介质的流通管路等方式，来实现温度控制。
[0036] 进一步参见图2所示， 设置有一垫板72，所述垫板72的侧部环绕在安装基座71的外围，所述垫板72的底部延伸到安装基座71边缘的下方。所述垫板72的侧部及底部与安装基座71的相应部位紧密接触，具备良好的导电传热功能。
[0037] 所述气体喷淋头50为圆盘状，该气体喷淋头50顶部的大部分位置与安装基座71的底部紧密接触，该气体喷淋头50顶部的边缘位于垫板72的下方，通过螺栓90实现垫板72与安装基座71的紧密连接，并实现气体喷淋头50与垫板72及安装基座71的紧密配合。所述气体喷淋头50外围还环绕设置一接地环51，该接地环51还在垫板72的下方与所述垫板72紧密接触，实现支撑及接地的功能。
[0038] 示例地，所述气体喷淋头50由碳化硅制成，下表面可以进一步设置抗等离子体侵蚀的涂层；所述接地环51由石墨制成并在表面包覆有碳化硅的涂层；所述安装基座71及垫板72分别是铝制的；所述螺栓90是不锈钢的。
[0039] 配合参见图2、图3所示，在气体喷淋头50、垫板72、安装基座71通过螺栓90紧密配合的位置，通常在这些部位相对应的边缘位置。在此处，所述垫板72开设有贯穿的沉孔，包含大口径的前段和小口径的后段，螺栓90的螺杆穿过后段，螺栓90头部被前段与后段的交界部位限制通过，并通过前段容纳螺栓90头部的一部分；所述后段可以具有内螺纹与螺杆上的外螺纹啮合（或者所述后段没有螺纹）。所述气体喷淋头50开设有插孔，套设在螺栓90头部没有被前段容纳的部分，即套设在露出于所述垫板72底面的剩余部分上。所述螺栓90的螺杆穿过垫板72后，继续旋入所述安装基座71开设的安装孔中。
[0040] 所述安装基座71的安装孔一端开口，另一端封闭；在安装孔从开口向内延伸（本例为向上）的一段距离为第一孔段，设有内螺纹与旋入的螺杆的外螺纹啮合；所述第一孔段继续向前延伸直到安装孔封闭端为第二孔段，其内部环绕设置有一导电环81，使螺杆的前端插入到由该导电环81内壁围成的空间。第一孔段与第二孔段连续设置，第二孔段的口径可以略大，以容纳导电环81。
[0041] 所述导电环81包含侧壁，侧壁内表面围成的空间可以轴向贯通，其两端开口，使螺杆的前端面最终抵靠在安装基座71所述安装孔的后端面（本例为孔内的顶面）。或者，所述空间没有轴向贯通，其一端开口另一端封闭，螺杆的前端面抵靠至该封闭面。 所述导电环81使用与安装基座71具有相似或相同热膨胀系数的材料制成，如铝材料。优选地，在螺杆前端，即对应插入导电环81内的部位，没有螺纹，使其与导电环81更贴合。
[0042] 所述导电环81还配置有弹性元件，例如在侧壁本身开设有凹槽，用来放置该弹性元件（本例使用弹性钢片82）。所述的凹槽可以是一个环形，也可以是沿环形开设的一些相互隔开的弧段或凹孔，或者是其他可以容纳该弹性元件的任意一种开槽形式。例如在螺杆前端插入时经导电环81的侧壁向弹性元件施加有压力，则该弹性元件始终存在一个反向的抗力，从而使导电环81侧壁的外表面与安装孔第二孔段的内壁得以紧密接触，并且使导电环81侧壁的内表面与螺杆的前端外围得以紧密接触。又例如，当周边器件的温度有不同程度的升高，而产生侧向应力，使螺栓90附近出现少许松动或偏移时，弹性元件也会产生变形而提供与偏移方向相反的抗力，对偏移予以修正。
[0043] 配合参见图4、图5、图6，是本发明所述接地连接结构的另一个实施例，包含一导电部，置于安装基座71所述安装孔的第二孔段内，并使用与安装基座71具有相似或相同热膨胀系数的材料制成，如铝材料；所述导电部的前部开口周围设有多个可滑动的导电片83（本例为四个），导电部的后部有一空腔85并设置了弹性元件（本例为弹簧84）与导电片83的后端连接或接触，相邻的导电片83在前端、侧片相互隔开，可供螺栓90的前端插入该导电部的开口，而与各导电片83的前端及侧片内表面相贴合；并且，螺栓90前端插入时，还使弹性元件受力压缩，带动各导电片83滑动而使导电片83前端相互靠近，进而使导电片83的侧片与螺栓90的前端外围实现紧密接触。各导电片的侧片外表面与安装孔的内壁紧密接触。又例如当周边温度变化产生侧向应力，使螺栓90附近出现少许松动或偏移时，弹性元件也会产生变形而提供与偏移方向相反的抗力，对偏移予以修正。
[0044] 综上所述，本发明所述气体喷淋头的接地连接结构中，通过螺栓90使气体喷淋头50、垫板72和安装基座71紧密配合，安装基座71的安装孔内设有导电部（导电环81或可滑动导电片83等），其内部空间在螺栓90插入安装孔时可以容纳该螺栓90的前端；所述导电部与安装基座71具有相似或相同的热膨胀系数，并且通过配合导电部设置的弹性元件，使导电部能够与螺栓90前端紧密接触，防止松动且修正偏移，从而确保在螺栓90、导电部及安装基座71之间具有良好的导电传热效果，则接地路径中通过气体喷淋头50传递到螺栓90的射频电流，可以经过导电部传递到安装基座71，使电流传输路径稳定，避免射频回路的阻抗发生变化，保证射频条件不会漂移，提高等离子体分布的均匀性。
[0045] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
