[发明专利]一种等离子体反应腔室用带磁铁环的直冷阴极衬套

说明书

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。