离子束刻蚀机的下电极腔及其组装方法与流程

1.本发明涉及离子束刻蚀技术领域，特别是一种离子束刻蚀机的下电极腔及该下电极腔的组装方法。


背景技术：

2.离子束刻蚀，也称为离子铣，是利用辉光放电原理将氩气分解为氩离子，氩离子经过阳极电场的加速对样品表面进行物理轰击，以达到刻蚀的作用。刻蚀过程即把ar气充入离子源放电室并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入真空腔，射向材料表面轰击表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，属纯物理刻蚀。
3.离子束刻蚀机包括载片台、与载片台连接的旋转密封轴、下电极腔等结构，载片台工作所需的液体、气体或者电从外界引入到下电极腔内部，下电极腔须与离子束刻蚀机的真空腔相互隔绝，以避免下电极腔内部的液体、气体进入真空腔影响真空腔的洁净度和真空度。
4.通常，密封接合部位数量越多，泄漏率越高，现有的离子束刻蚀机的下电极腔的密封接合部位的数量较多(一般在4个以上)，导致泄漏率较高，而且，下电极腔的结构设计得比较复杂，导致加工和组装难度较大。
5.因此，如何缓解或规避现有的离子束刻蚀机的下电极腔的上述弊端，是本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供一种离子束刻蚀机的下电极腔，包括壳体和壳盖，所述壳体设有：
7.与所述壳盖密封配合的第一密封面；
8.用于插装离子束刻蚀机的旋转密封轴的插孔；
9.环绕在所述插孔外围、用于与所述旋转密封轴密封配合的第二密封面；
10.供导电线路、气体输送管路或液体输送管路伸入下电极腔内部的过孔；
11.环绕在所述过孔外围、用于与真空腔外的转轴密封配合的第三密封面。
12.在一种实施方式中，所述壳体包括第一盘体，所述壳盖连在所述第一盘体下方，所述第一密封面设置在所述第一盘体的下端面，所述插孔设于所述第一盘体，所述第二密封面设置在所述第一盘体的上端面。
13.在一种实施方式中，所述壳体包括第二盘体，所述第二盘体位于所述第一盘体的外周一侧，所述过孔设于所述第二盘体，所述第二盘体的一端端面比另一端端面更远离所述第一盘体，所述第三密封面设置在所述第二盘体的更远离所述第一盘体的一端端面。
14.在一种实施方式中，所述壳体包括连接部，所述连接部连接所述第一盘体和所述第二盘体，所述连接部自所述第一盘体的外周面平滑过渡至所述第二盘体的外周面。
15.在一种实施方式中，所述壳体为一体成型结构。
16.在一种实施方式中，所述壳盖具有环状周壁部和水平底壁部，所述水平底壁部封挡在所述环状周壁部的底端，所述壳盖为一体成型结构。
17.在一种实施方式中，所述壳盖和所述旋转密封轴均设有密封槽且密封槽内均安装有密封圈，所述密封圈与所述第一密封面或所述第二密封面紧密接触。
18.在一种实施方式中，还包括上护圈，所述上护圈连在所述第一盘体上方并围挡在离子束刻蚀机的载片台外围，用于保护载片台。
19.在一种实施方式中，所述第一盘体连接所述上护圈、所述旋转密封轴以及所述壳盖的位置设台阶部。
20.另外，本发明还提供上述离子束刻蚀机的下电极腔的组装方法，包括以下步骤：
21.首先，将组装有载片台的旋转密封轴插装到所述壳体的插孔中，并固定旋转密封轴的轴套和壳体；
22.然后，将电机、导电接头和管接头组装于旋转密封轴，电机、导电接头和管接头位于下电极腔内部，将导电线路、液体输送管路、气体输送管路从壳体的过孔穿入下电极腔内部，并连接导电接头和导电线路、管接头和液体输送管路以及管接头和气体输送管路；
23.然后，做通电、通气、通水测试，无问题后旋转载片台并检查旋转有无异常，若有异常，则进行调试，直至旋转无异常；
24.然后，检查导电接头、管接头有无异常，若有异常，则进行调试，直至无异常；
25.然后，安装壳盖。
26.本发明提供的下电极腔，通过三个密封接合部位(一个位于第一密封面和壳体之间，一个为位于第二密封面和旋转密封轴之间，一个位于第三密封面和转轴之间)实现了与真空腔的隔绝，密封接合部位少，所以泄漏率低。而且，该下电极腔整体结构简单，壳体和壳盖可车削加工而成，加工工艺简单且容易组装。
附图说明
27.图1为本发明提供的下电极腔结构一种实施例的立体图；
28.图2为图1所示的下电极腔结构分解状态下的剖视图；
29.图3为图2中圈示部分的放大图；
30.图4为图1所示的下电极腔结构组装状态下的剖视图；
31.图5为图4中圈示部分的放大图；
32.图6为图1所示的下电极腔结构与旋转密封轴、电极、接头等部件装配状态下的剖视图；
33.图7为图6中圈示部分的放大图。
34.附图标记说明如下：
35.1下电极腔结构；
36.11壳体，111第一盘体，111a第一环状台阶部，111b第二环状台阶部，111c第三环状台阶部，112第二盘体，113连接部；12壳盖，121环状周壁部，122水平底壁部；13上护圈；
37.a1第一密封面，a2第二密封面，a3第三密封面；b1插孔，b2过孔；c密封槽；d密封圈；e紧固件；
38.2旋转密封轴，21轴本体，22轴套；
39.3载片台；
40.4电机；
41.5导电接头；
42.6管路接头；
43.7导电线路；
44.8气体输送管路
45.9液体输送管路。
具体实施方式
46.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
47.以往的离子束刻蚀机的下电极腔一般通过四个以上的密封接合部位实现与真空腔的隔绝，密封接合部位的数量多导致泄漏率高，而且，下电极腔的结构复杂，加工和组装难度大。有鉴于此，本发明提出一种离子束刻蚀机的下电极腔。
48.如图1，该下电极腔包括壳体11和壳盖12，壳体11包括第一盘体111、第二盘体112和连在第一盘体111和第二盘体112之间的连接部113。壳盖12连在壳体11的第一盘体111下方。
49.另外，还可选设上护圈13，上护圈13连在第一盘体111上方，上护圈13呈圆筒状，如图3，第一盘体111的上端面设有第二环状台阶部111b，如图5，组装状态下，上护圈13的下端嵌伸到第二环状台阶部111b的凹陷部分中，第二环状台阶部111b的凸起部分伸到上护圈13内部并与上护圈13的内周壁面相抵，紧固件e沿径向穿过上护圈13后拧紧在第二环状台阶部111b的凸起部分的螺纹孔中，以此实现上护圈13和第一盘体111的连接。当然，上护圈13和第一盘体111也可以通过内螺纹和外螺纹螺纹连接或者通过卡爪和卡口卡接等。结合图6，装配好后的离子束刻蚀机的载片台3位于上护圈13的围合空间内，或者说，上护圈13围挡在载片台3外围，从而起到保护载片台3的作用。
50.如图2，壳体11设有第一密封面a1、第二密封面a2和第三密封面a3。第一密封面a1用于与壳盖12密封配合。第二密封面a2用于与插装在壳体11中的旋转密封轴2(参见图6)密封配合，旋转密封轴2、壳体11和壳盖12共同围合形成下电极腔的内部腔室。第三密封面a3用于与真空腔外的转轴(图中未示出)密封配合，离子束刻蚀机整体可绕该转轴的轴线l旋转。在第一密封面a1、第二密封面a2和第三密封面a3的密封作用下，下电极腔和真空腔隔绝。
51.如图3，第一密封面a1设于第一盘体111。具体的，第一盘体111的下端面设有第三环状台阶部111c，第一密封面a1设于第三环状台阶部111c的凹陷部分。如图5，壳盖12通过紧固件e与第一盘体111连接，当然，壳盖12和第一盘体111也可以通过内螺纹和外螺纹螺纹连接或者通过卡爪和卡口卡接等。壳盖12的壁部上端设有密封槽c，密封槽c内安装有密封圈d，组装状态下，壳盖12的壁部上端伸到第三环状台阶部111c的凹陷部分中，并通过密封圈d与第一密封面a1紧密接触，以此实现第一密封面a1和壳盖12的密封配合；第三环状台阶部111c的凸起部分伸到壳盖12内部，与壳盖12的内周壁面相抵，起到限位和装配导向作用。
52.如图3，第二密封面a2也设于第一盘体111，并且第一盘体111设有用于插装旋转密封轴2的插孔b1，第二密封面a2环绕在插孔b1外围。具体的，第一盘体111的上端面设有第一环状台阶部111a，第二密封面a2设置在第一环状台阶部111a的凹陷部分。如图6和图7，旋转密封轴2包括轴套22，轴套22的主体外周设有环状凸缘，环状凸缘的下端设有密封槽c，密封槽c内安装有密封圈d，组装状态下，轴套22的主体适配地插装在插孔b1中，轴套22的环状凸缘嵌伸到第一环状台阶部111a的凹陷部分中，并通过紧固件或者卡扣或者螺纹等结构与第一盘体111连接，并通过密封圈d与第二密封面a2紧密接触，以此实现第二密封面a2和旋转密封轴2的密封配合。组装状态下，第一环状台阶部111a的凸起部分位于轴套22的环状凸缘外围，并与轴套22的环状凸缘的外周面抵触，起到限位和装配导向作用。
53.另外，如图6，旋转密封轴2还包括轴本体21，轴本体21插装在轴套22的内孔中，轴本体21的上端与载片台3连接，轴本体21还与安装在下电极腔内的电机4、导电接头5、管接头6连接，管接头6上设有气路接口和液路接口。导电接头5连接导电线路7，以给电机4提供电力，电机4能带动轴本体21旋转，进而带动载片台3旋转。管接头6的气路接口连接气体输送管路8，以给轴本体21提供升降力，从而带动载片台3升降。管接头6的液路接口连接液体输送管路9，以给载片台3供应冷却液，保障载片台3处在合适的工作温度、避免过热。壳体11上设有过孔b2，气体输送管路8、液体输送管路9以及导电线路7从该过孔b2穿入下电极腔内部。
54.如图2，第三密封面a3和过孔b2设于第二盘体112。具体的，第二盘体112位于第一盘体111的外周一侧偏上位置，第二盘体112的端面大致垂直于第一盘体111的端面，第二盘体112的一端端面(称为远端端面)相比另一端端面(称为近端端面)更远离第一盘体111，第三密封面a3设于第二盘体112的远端端面，第三密封面a3环绕在过孔b2外围。
55.如图1和图2，壳体11的连接部113自第一盘体111的外周面平滑过渡至第二盘体112的外周面，连接部113与第一盘体111和第二盘体112的外周面相切。壳体11结构简单，可以一体成型，具体可以由一块坯料车削加工而成，加工工艺简单。壳盖12具有环状周壁部121和水平底壁部122，壳盖12形似碗状，壳盖12也可以一体成型，具体可以由一块坯料车削加工而成，加工工艺简单。
56.本发明提供的上述下电极腔，通过三个密封接合部位实现了与真空腔的隔绝，密封接合部位少，所以泄漏率低，而且整体结构简单，零部件少，从而便于加工和组装。
57.另外，本发明还提供一种上述下电极腔的组装方法，具体包括以下步骤：
58.首先，将组装有载片台3的旋转密封轴2插装到壳体11的插孔b1中，并固定旋转密封轴2的轴套22和壳体11；
59.然后，将电机4、导电接头5和管接头6组装于旋转密封轴2，电机4、导电接头5和管接头6位于下电极腔内部，将导电线路7、液体输送管路9、气体输送管路8从壳体11的过孔b2穿入下电极腔内部，并连接导电接头5和导电线路7、管接头6和液体输送管路9以及管接头6和气体输送管路8；
60.然后，做通电、通气、通水测试，无问题后旋转载片台3并检查旋转有无异常，若有异常，则进行调试，直至旋转无异常；如果设置上护圈13的话，在旋转载片台3前还要安装上护圈13；
61.然后，检查导电接头5、管接头6有无异常，若有异常，则进行调试，直至无异常；
62.然后，安装壳盖12。
63.以上对本发明所提供的离子束刻蚀机的下电极腔结构及其组装方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。