CN105097409A - 一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套 - Google Patents

Abstract

一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套，衬套主体为四段阶梯轴结构，阶梯轴的轴心设置有通孔，第一段轴左端面设置有数个绕圆周均布的水道接头安装槽，每个水道接头安装槽旁均设置有与衬套主体内壁相通的冷却水道，每个水道接头安装槽均连接有水道接头，第一段轴右端面设置有密封圈安装槽A；衬套主体的大端向右依次设置有的第二段轴、第三段轴、第四段轴，第三段轴的中部外圈设置有沟槽，沟槽中部设置有铝圈，铝圈的中部设置有凸台，凸台两侧与沟槽之间均设置有数个绕圆周均布的钕铁硼永久磁铁。本发明结构合理，能有效地约束等离子体，减少了等离子体对反应腔室的腐蚀，延长了设备的使用寿命，降低了设备的维护成本。

Description

一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套

技术领域

本发明属于半导体工艺处理设备技术领域，特别涉及一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套。

背景技术

等离子反应腔室是半导体芯片加工的关键设备，用于处理半导体晶圆以制造集成电路，通常通过施加射频场将反应腔室内的蚀刻气体或沉积气体激励成等离子体状态来使用真空处理室蚀刻和将材料化学气相沉积在衬底上。在等离子刻蚀过程中，会生成大量的C1基、F基等活性自由基，在对半导体器件进行刻蚀时，也会对铝和铝合金制造的等离子反应腔室的内表面产生腐蚀作用，这种强烈的侵蚀产生了大量的颗粒，导致需要频繁的维护生产设备。因此在生产过程中就需要保证等离子体最小的环境腐蚀性和最小化颗粒污染，需要一种能够约束等离子体的装置，防护等离子侵蚀，减少等离子体对反应腔室的腐蚀。

发明内容

本发明的目的要解决上述技术问题。

本发明的目的是这样实现的：一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套，包括衬套主体，其特征在于：所述的衬套主体为四段阶梯轴结构，阶梯轴的轴心设置有通孔，衬套主体的左端第一段轴为大端，第一段轴左端面设置有数个绕圆周均布的水道接头安装槽，每个水道接头安装槽旁均设置有与衬套主体内壁相通的冷却水道，每个水道接头安装槽均连接有水道接头，第一段轴右端面设置有密封圈安装槽A，密封圈安装槽A内安装有密封圈；衬套主体的大端向右依次设置有的第二段轴、第三段轴、第四段轴，其中第四段轴为小端，第二段轴与第四段轴外径相同，第三段轴的外径大于第二段轴的外径且小于第一段轴的外径，第三段轴的中部外圈设置有沟槽，沟槽中部设置有铝圈，铝圈的中部设置有凸台，凸台两侧与沟槽之间均设置有数个绕圆周均布的钕铁硼永久磁铁，凸台及两侧钕铁硼永久磁铁的外圈设置有盖板，盖板由盖板A和盖板B拼合而成；所述的盖板外径等于衬套主体的第三段轴外径；所述的水道接头包括接头主体，接头主体为两段阶梯轴结构，阶梯轴的轴心设置有螺纹孔，螺纹孔内固定有冷却水管；接头主体的左端为小端，接头主体的左端面上设置有密封圈安装槽B，密封圈安装槽B内安装有密封圈。

所述的衬套主体采用高纯度铝合金的材质，包括以下制作步骤，

（a）、使用直径600mm的6061铝合金切割；

（b）、挤压成直径300mm；

（c）、切割到最终尺寸；

（d）、热处理；

（e）、微观结构检测均匀度；

（f）、加工成型。

所述的钕铁硼永久磁铁包括以下制作步骤，

（a）、钕铁硼永久磁铁通过电子束焊接，密封在沟槽内，能有效防止生产过程中的腐蚀；

（b）、铝圈凸台的两侧与沟槽之间均设置有36个绕圆周均布的钕铁硼永久磁铁，钕铁硼永久磁铁在圆周方向为N极和S极交替分布，铝圈凸台两侧的钕铁硼永久磁铁沿衬套主体轴向以相同极性排列；

（c）、钕铁硼永久磁铁的表面磁场约为5400Gauss。

所述的冷却水道包括以下制作步骤，

（a）、冷却水道在衬套主体内部，采用由深孔钻加工，直径为6mm；

（b）、冷却水道沿衬套主体径向设置四条孔道首尾相接，用来冷却衬套主体，使钕铁硼永久磁铁不因温度升高而磁性降低；

（c）、冷却水道的进出水口使用电子束焊接。

所述的衬套主体、钕铁硼永久磁铁、盖板安装成直冷阴极衬套后，包括以下制作步骤，

（a）、直冷阴极衬套上所有工作表面进行硬质阳极氧化处理；

（b）、直冷阴极衬套的内壁喷涂Y2O3涂层，增强抗腐蚀能力。

本发明结构合理，能有效地约束等离子体，减少了等离子体对反应腔室的腐蚀，延长了设备的使用寿命，降低了设备的维护成本。

附图说明

图1是本发明的安装结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是本发明的衬套主体结构示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是图5的B-B剖视图。

图7是本发明的铝圈与钕铁硼永久磁铁安装结构示意图。

图8是图7的俯视图。

图9是图8的C-C剖视图。

图10是本发明的盖板安装结构示意图。

图11是本发明的水道接头结构示意图。

图12是图11的俯视图。

图13是图12的D-D剖视图。

图中：1.衬套主体；2.钕铁硼永久磁铁；3.盖板；4.水道接头；101.冷却水道；102.沟槽；103.密封圈安装槽A；104.水道接头安装槽；201.铝圈；301.盖板A；302.盖板B；401.接头主体；402.密封圈安装槽B；403.螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限制：

一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套，包括衬套主体1，所述的衬套主体1为四段阶梯轴结构，阶梯轴的轴心设置有通孔，衬套主体1的左端第一段轴为大端，第一段轴左端面设置有数个绕圆周均布的水道接头安装槽104，每个水道接头安装槽104旁均设置有与衬套主体1内壁相通的冷却水道101，每个水道接头安装槽104均连接有水道接头4，第一段轴右端面设置有密封圈安装槽A103，密封圈安装槽A103内安装有密封圈；衬套主体1的大端向右依次设置有的第二段轴、第三段轴、第四段轴，其中第四段轴为小端，第二段轴与第四段轴外径相同，第三段轴的外径大于第二段轴的外径且小于第一段轴的外径，第三段轴的中部外圈设置有沟槽102，沟槽102中部设置有铝圈201，铝圈201的中部设置有凸台，凸台两侧与沟槽102之间均设置有数个绕圆周均布的钕铁硼永久磁铁2，凸台及两侧钕铁硼永久磁铁2的外圈设置有盖板3，盖板3由盖板A301和盖板B302拼合而成；所述的盖板3外径等于衬套主体1的第三段轴外径；所述的水道接头4包括接头主体401，接头主体401为两段阶梯轴结构，阶梯轴的轴心设置有螺纹孔403，螺纹孔403内固定有冷却水管；接头主体401的左端为小端，接头主体401的左端面上设置有密封圈安装槽B402，密封圈安装槽B402内安装有密封圈；所述的衬套主体1采用高纯度铝合金的材质，包括以下制作步骤，（a）、使用直径600mm的6061铝合金切割；（b）、挤压成直径300mm；（c）、切割到最终尺寸；（d）、热处理；（e）、微观结构检测均匀度；（f）、加工成型；所述的钕铁硼永久磁铁2包括以下制作步骤，（a）、钕铁硼永久磁铁2通过电子束焊接，密封在沟槽102内，能有效防止生产过程中的腐蚀；（b）、铝圈201凸台的两侧与沟槽102之间均设置有36个绕圆周均布的钕铁硼永久磁铁2，钕铁硼永久磁铁2在圆周方向为N极和S极交替分布，铝圈201凸台两侧的钕铁硼永久磁铁2沿衬套主体1轴向以相同极性排列；（c）、钕铁硼永久磁铁2的表面磁场约为5400Gauss；所述的冷却水道101包括以下制作步骤，（a）、冷却水道101在衬套主体1内部，采用由深孔钻加工，直径为6mm；（b）、冷却水道101沿衬套主体1径向设置四条孔道首尾相接，用来冷却衬套主体1，使钕铁硼永久磁铁2不因温度升高而磁性降低；（c）、冷却水道101的进出水口使用电子束焊接；所述的衬套主体1、钕铁硼永久磁铁2、盖板3安装成直冷阴极衬套后，包括以下制作步骤，（a）、直冷阴极衬套上所有工作表面进行硬质阳极氧化处理；（b）、直冷阴极衬套的内壁喷涂Y2O3涂层，增强抗腐蚀能力。

具体实施时，1）、衬套主体1的材质为高纯度铝合金，衬套主体1的整体采用硬质阳极氧化，衬套主体1的内壁喷涂高纯Y2O3涂层；2）、水道接头4与衬套主体1配合后焊接；3）、选择在工艺温度范围内，磁性变化最小的钕铁硼永久磁铁2，钕铁硼永久磁铁2为长方体。

本发明的原理是：等离子体通过均匀排列在衬套主体1内部时，被沿圆周排列的钕铁硼永久磁铁2约束；冷却水道101通冷却液，保证钕铁硼永久磁铁2的磁性；衬套主体1内壁的Y2O3有效防治等离子体对衬套主体1的腐蚀，防护等离子侵蚀其余重要部件，减少了等离子体对反应腔室的腐蚀，延长了设备的使用寿命，降低了设备的维护成本。

本发明的上述实施例，仅仅是清楚地说明本发明所做的举例，但不用来限制本发明的保护范围，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各项权利要求限定。

Claims (5)

1.一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套，包括衬套主体（1），其特征在于：所述的衬套主体（1）为四段阶梯轴结构，阶梯轴的轴心设置有通孔，衬套主体（1）的左端第一段轴为大端，第一段轴左端面设置有数个绕圆周均布的水道接头安装槽（104），每个水道接头安装槽（104）旁均设置有与衬套主体（1）内壁相通的冷却水道（101），每个水道接头安装槽（104）均连接有水道接头（4），第一段轴右端面设置有密封圈安装槽A（103），密封圈安装槽A（103）内安装有密封圈；衬套主体（1）的大端向右依次设置有的第二段轴、第三段轴、第四段轴，其中第四段轴为小端，第二段轴与第四段轴外径相同，第三段轴的外径大于第二段轴的外径且小于第一段轴的外径，第三段轴的中部外圈设置有沟槽（102），沟槽（102）中部设置有铝圈（201），铝圈（201）的中部设置有凸台，凸台两侧与沟槽（102）之间均设置有数个绕圆周均布的钕铁硼永久磁铁（2），凸台及两侧钕铁硼永久磁铁（2）的外圈设置有盖板（3），盖板（3）由盖板A（301）和盖板B（302）拼合而成；所述的盖板（3）外径等于衬套主体（1）的第三段轴外径；所述的水道接头（4）包括接头主体（401），接头主体（401）为两段阶梯轴结构，阶梯轴的轴心设置有螺纹孔（403），螺纹孔（403）内固定有冷却水管；接头主体（401）的左端为小端，接头主体（401）的左端面上设置有密封圈安装槽B（402），密封圈安装槽B（402）内安装有密封圈。

2.根据权利要求1所述的一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套，其特征在于：所述的衬套主体（1）采用高纯度铝合金的材质，包括以下制作步骤，

（a）、使用直径600mm的6061铝合金切割；

（b）、挤压成直径300mm；

（c）、切割到最终尺寸；

（d）、热处理；

（e）、微观结构检测均匀度；

（f）、加工成型。

3.根据权利要求1所述的一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套，其特征在于：所述的钕铁硼永久磁铁（2）包括以下制作步骤，

（a）、钕铁硼永久磁铁（2）通过电子束焊接，密封在沟槽（102）内，能有效防止生产过程中的腐蚀；

（b）、铝圈（201）凸台的两侧与沟槽（102）之间均设置有36个绕圆周均布的钕铁硼永久磁铁（2），钕铁硼永久磁铁（2）在圆周方向为N极和S极交替分布，铝圈（201）凸台两侧的钕铁硼永久磁铁（2）沿衬套主体（1）轴向以相同极性排列；

（c）、钕铁硼永久磁铁（2）的表面磁场约为5400Gauss。

4.根据权利要求1所述的一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套，其特征在于：所述的冷却水道（101）包括以下制作步骤，

（a）、冷却水道（101）在衬套主体（1）内部，采用由深孔钻加工，直径为6mm；

（b）、冷却水道（101）沿衬套主体（1）径向设置四条孔道首尾相接，用来冷却衬套主体（1），使钕铁硼永久磁铁（2）不因温度升高而磁性降低；

（c）、冷却水道（101）的进出水口使用电子束焊接。

5.根据权利要求1所述的一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套，其特征在于：所述的衬套主体（1）、钕铁硼永久磁铁（2）、盖板（3）安装成直冷阴极衬套后，包括以下制作步骤，

（a）、直冷阴极衬套上所有工作表面进行硬质阳极氧化处理；

（b）、直冷阴极衬套的内壁喷涂Y2O3涂层，增强抗腐蚀能力。