[发明专利]一种铜-玻璃等离子体电极结构

说明书

本发明涉及一种铜‑玻璃等离子体电极结构，设有电极板、等离子体腔室、密封圈、水冷线圈、玻璃、转接头。所述电极板为无氧铜材质，上端面铣出三个直径不一的同心沉槽，直径最小的沉槽一内同心装配玻璃，防止等离子体对电极板的溅射；直径稍大的沉槽二用于与等离子体腔室配合；直径最大的开口沉槽内焊接水冷线圈，为电极板提供热移除。水冷线圈两端焊接转接头，便于连接冷却管路。通过本发明所述结构，将铜导热系数高和玻璃复合系数低的特点有效结合，使该等离子体电极结构既能够提供优异的冷却能力又能够有效降低电极受到等离子体轰击后产生的溅射，提升了引出离子束中目标离子的占比。

技术领域

本发明涉及等离子体放电装置领域，尤其涉及一种铜-玻璃等离子体电极结构。

背景技术

感性耦合等离子体源(ICP：inductively coupled plasma)在各行各业中得到广泛应用，特别是半导体领域，常使用ICP进行晶圆刻蚀、腔室清洗。半导体制造技术的发展离不开感性耦合等离子体源的身影。

同时，激发等离子体的腔室和等离子体电极不可避免的会受到等离子体的轰击，产生溅射。目前解决方式通常是使用石英、Al₂O₃材料制作腔室和电极，虽然这两种材料表面复合系数低，不易产生溅射，但他们的热导率也较低，对电极附近的真空密封圈热移除不够，导致稳定运行时间受限。等离子体电极结构如何能同时满足冷却要求和低溅射要求是一个亟待解决的重要问题。

发明内容

为了解决上述等离子体电极在保证冷却能力的同时又能够有效防止严重溅射的问题，本发明提供一种铜-玻璃等离子体电极结构，该结构结合了铜导热系数高和玻璃复合系数低的特点，既能够提供优异的冷却能力又能够有效降低等离子体对电极轰击产生的溅射。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种铜-玻璃等离子体电极结构，所述电极结构包括：电极板、等离子体腔室、密封圈一、密封圈二、水冷线圈、玻璃和转接头；

所述电极板为无氧铜材质，上端面设有三个同心沉槽，所述三个同心沉槽分别为直径依次增大的沉槽一、沉槽二和开口沉槽；

其中，所述沉槽一内同心装配所述玻璃；所述沉槽二用于与所述等离子体腔室配合，且沉槽二内部放置所述密封圈二，所述等离子体腔室位于所述密封圈二上；所述开口沉槽内焊接所述水冷线圈，用于为所述电极板提供热移除。

进一步的，所述沉槽一中心开通孔，用于引出等离子体，且所述玻璃的底面与沉槽一上表面贴合。

进一步的，所述玻璃为筒形，上端面设有一圈包边，材质为石英。该筒形高度较低，因而该玻璃结构类似为具有包边形式的培养皿形状，且其石英材质相较于铜，表面复合系数低，因此能完整的保护沉槽一暴露在等离子体腔内的表面，能有效避免等离子体对电极板的溅射。

进一步的，所述等离子腔室为圆柱筒形结构，材质为石英玻璃或者Al₂O₃；其底端面与密封圈二接触处设有通过圆弧过渡向外延伸的台阶部分，以增加与密封圈二的密封面积，均匀分散等离子体腔室紧固后产生的下压力，避免玻璃筒应力集中。

进一步的，所述水冷线圈采用紫铜或无氧铜或SUS304材质制作，截面为矩形管，其三面与电极板上的开口沉槽相互接触，相较于传统的圆形管，增大了与电极板的接触面积，提升冷却能力。

进一步的，所述水冷线圈外接两个转接头，转接头一端与水冷线圈配合焊接，另一端接水管；转接头采用SUS304或SUS316或铜材质加工制作，转接头与水冷线圈配合的端面设有矩形槽，另一端为标准卡套式管接头，方便与水管拆装和零件替换。

进一步的，所述冷却线圈内部通入的冷却液为具有绝缘和一定导热能力的液体。

进一步的，所述冷却液为氟化液或去离子水。