KR101651457B1 - 앵커링 인서트, 전극 어셈블리, 및 플라즈마 프로세싱 챔버 - Google Patents

앵커링 인서트, 전극 어셈블리, 및 플라즈마 프로세싱 챔버 Download PDF

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Abstract

후면 인서트들이 전극의 후면을 따라 형성된 후면 오목부들 내에 위치된 실리콘 기반 샤워헤드 전극이 제공된다. 후면 인서트들은 나사산형 외면 직경, 나사산형 내면 직경, 및 그 나사산형 내면 직경에 형성된 공구 맞물림부를 포함한다. 공구 맞물림부는 후면 인서트의 공구 맞물림부와 맞물려진 공구가 그 인서트의 나사산형 외면 직경을 넘어서 연장되는 것을 방지하도록, 후면 인서트가 공구 맞물림부와 나사산형 외면 직경 사이에 하나 이상의 측면 차폐부들을 더 포함하도록 형성된다. 또한, 후면 인서트의 공구 맞물림부는 후면 인서트의 회전축 주위에 배치된 복수의 토크 수용 슬롯들을 포함한다. 토크 수용 슬롯들은 토크 수용 슬롯들의 대향 쌍들을 통해 후면 인서트의 축상 회전을 회피하도록 배치된다.

Description

앵커링 인서트, 전극 어셈블리, 및 플라즈마 프로세싱 챔버{ANCHORING INSERTS, ELECTRODE ASSEMBLIES, AND PLASMA PROCESSING CHAMBERS}
본 개시물은 일반적으로 플라즈마 프로세싱에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 플라즈마 프로세싱 챔버들 및 그 내부에 사용되는 전극 어셈블리들에 관한 것이다. 플라즈마 프로세싱 장치들은 에칭, 물리 기상 증착, 화학 기상 증착, 이온 주입, 레지스트 제거 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 기술들에 의해 기판들을 프로세싱하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 한정이 아닌 예로서, 하나의 타입의 플라즈마 프로세싱 챔버는 샤워헤드 전극이라고 통상적으로 지칭되는 상부 전극, 및 하부 전극을 포함한다. 이 전극들 사이에 전계가 확립되어, 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 여기시킴으로써, 반응 챔버 내에서 기판을 프로세싱한다.
본 개시물의 하나의 실시형태에 의하면, 후면 인서트들이 전극의 후면을 따라 형성된 후면 오목부들 내에 위치된 실리콘 기반 샤워헤드 전극이 제공된다. 후면 인서트들은 나사산형 외면 직경, 나사산형 내면 직경, 및 그 나사산형 내면 직경에 형성된 공구 맞물림부를 포함한다. 공구 맞물림부는, 후면 인서트의 공구 맞물림부와 맞물려진 공구가 인서트의 나사산형 외면 직경을 넘어서 연장되는 것을 방지하기 위해 후면 인서트가 공구 맞물림부와 나사산형 외면 직경 사이에 하나 이상의 측면 차폐부들을 더 포함하도록 형성된다.
또 다른 실시형태에서, 후면 인서트의 공구 맞물림부는 후면 인서트의 회전축 주위에 배치된 복수의 토크 수용 슬롯들을 포함한다. 토크 수용 슬롯들은 토크 수용 슬롯들의 대향 쌍들을 통해 후면 인서트의 축상 회전을 회피하도록 배치된다. 추가의 실시형태들은 여기에 개시된 방식으로 제조된 실리콘 기반 샤워헤드 전극들을 포함하는 플라즈마 프로세싱 챔버들에 관한 것이다.
본 개시물의 특정 실시형태들의 이하 상세한 설명은, 이하 도면과 관련하여 판독될 때 가장 잘 이해될 수 있고, 여기서, 동일한 구조는 동일한 참조 부호로 표시된다.
도 1 은 본 개시물의 일부 실시형태의 특정 양태들을 포함하는 플라즈마 프로세싱 챔버의 개략도이다.
도 2 는 본 개시물의 하나의 실시형태에 따른 샤워헤드 전극의 후면의 평면도이다.
도 3 은 본 개시물의 하나의 실시형태에 따른 샤워헤드 전극의 일부의 단면도이다.
도 4 는 본 개시물의 하나의 실시형태에 따른 샤워헤드 전극의 후면 및 두께 치수의 등측도이다.
도 5 는 본 개시물의 하나의 실시형태에 따른 고정 하드웨어를 포함하는 전극 어셈블리의 단면도이다.
도 6, 도 7, 도 8a 및 도 9 는 본 개시물의 일부 변형 실시형태에 따른 고정 하드웨어를 포함하는 전극 어셈블리의 일부의 단면도이다.
도 8b 및 도 8c 는 도 8a 에 예시된 당면 대상의 구조 및 동작을 명확하게 하기 위해 제시된 개략도이다.
도 10 및 도 11 은 본 개시물의 다른 변형 실시형태에 따른 전극 어셈블리의 고정 하드웨어 및 상보적인 기계가공된 부분들을 예시한다.
도 12 및 도 13 은 본 개시물의 추가의 양태에 따른 후면 인서트의 등측도이다.
도 14 및 도 15 는 본 개시물에 따른 후면 인서트 내에 토크 수용 슬롯들을 배치하기 위한 2개의 변형 방법의 개략도이다.
도 16 은 도 12 및 도 13 에 예시된 후면 인서트를 맞물림 및 회전시키기 위한 공구의 등측도이다.
본 개시물의 당면 대상에 대해 필수적이지 않을 수도 있는 특정 플라즈마 프로세싱 구성들, 또는 컴포넌트들로 본 발명의 개념을 한정하는 것을 회피하기 위해, 본 개시물의 다양한 양태들은 도 1 에 단지 개략적으로 예시된 플라즈마 프로세싱 챔버 (10) 의 문맥으로 예시될 수 있다. 도 1 에 일반적으로 예시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 챔버 (10) 는 진공 소스 (20), 프로세스 가스 공급기 (30), 플라즈마 전원 (40), 하부 전극 어셈블리 (55) 를 포함하는 기판 지지체 (50), 및 상부 전극 어셈블리 (100) 를 포함한다.
도 2 내지 도 5 를 참조하면, 본 개시물의 하나의 실시형태에 따른 상부 전극 어셈블리 (100) 가 예시된다. 일반적으로, 전극 어셈블리 (100) 는 고정 하드웨어 (60), 얼라인먼트 핀들 (66), 열 제어 플레이트 (70), 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80), 및 열 제어 플레이트 (70) 의 전면 (frontside; 74) 과 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 후면 (82) 사이에 위치된 열 전도 개스킷 (75) 을 포함한다. 더욱 상세하게는, 열 제어 플레이트 (70) 는 후면 (72), 전면 (74), 및 열 제어 플레이트 (70) 의 전면 (74) 으로 프로세스 가스가 지향하도록 구성된 하나 이상의 프로세스 가스 통로들 (76) 을 포함한다. 본 개시물은 특정 열 제어 플레이트 재료들 또는 프로세스 가스 통로 구성들로 한정되지 않지만, 적절한 열 제어 플레이트 재료들은 알루미늄, 알루미늄 합금들, 또는 유사한 열 전도체들을 포함하는 것에 주목한다. 또한, 다양한 교시들은 미국 공개 제2005/0133160호를 포함하지만 이에 한정되지 않는 열 제어 플레이트들의 설계에 의존될 수도 있다는 것에 주목한다.
실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 은 후면 (82), 전면 (84), 및 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 후면 (82) 으로부터 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 전면 (84) 으로 연장되는 복수의 샤워헤드 통로들 (86) 을 포함한다. 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 은 그 전극 (80) 의 후면 (82) 에 형성된 복수의 후면 오목부들 (88) 을 더 포함한다. 도 5 에 예시되는 바와 같이, 후면 오목부들 (88) 은 전극 (80) 의 오목부 (88) 와 전면 (84) 사이에 실리콘 기반 전극 재료의 두께 x 를 남긴다. 후면 인서트들 (90) 은 전극 (80) 의 후면 (82) 을 따라 후면 오목부들 내에 위치된다. 샤워헤드 전극 (80) 의 오목부 (88) 와 전면 (84) 사이의 실리콘 기반 전극 재료는, 플라즈마 챔버에서의 반응 종으로부터 후면 인서트들 (90) 과 고정 하드웨어 (60) 를 격리시킴으로써 플라즈마 프로세싱 챔버 (10) 내의 오염의 잠재적 소스를 최소화하는 것을 돕는다. 전술한 격리가 전극 (80) 의 수명에 걸쳐 유지될 수 있다는 것을 보장하는 것을 돕기 위해, 두께 x 는 적어도 대략 0.25 ㎝, 또는 다르게 기술하면, 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 총 두께의 적어도 대략 25% 인 것이 바람직하다.
도 1 을 참조하면, 플라즈마 프로세싱 챔버 (10) 의 배기부 (15) 내의 가스 및 반응 종이 고정 하드웨어 (60) 및 인서트들에 도달할 수 없게 하기 위해 기밀하게 밀봉된 플라즈마 구획 (65) 을 규정하도록 열 제어 플레이트 (70) 및 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 을 구성함으로써 이러한 격리가 향상될 수 있다. 플라즈마 구획 (65) 이 규정되는 특정 방식은 열 제어 플레이트 (70) 및 샤워헤드 전극 (80) 각각의 구성들에 따라 변화한다. 대개의 경우, 열 제어 플레이트 (70) 및 샤워헤드 전극 (80) 을 형성하는 각각의 재료들이 대부분의 구획을 규정하는 것으로 고려된다. 또한, 특히, 열 제어 플레이트 (70) 및 샤워헤드 전극 (80) 이 플라즈마 프로세싱 챔버 (10) 의 컴포넌트들 상호간과 간섭하고 플라즈마 프로세싱 챔버 (10) 의 다른 컴포넌트들과 간섭하는 경우, 다양한 밀봉 부재들이 구획을 향상시키는데 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
도 5 를 참조하면, 플라즈마 챔버 (10) 내의 반응 종으로부터의 후면 인서트들 (90) 및 고정 하드웨어 (60) 의 전술한 격리는, 후면 인서트들 (90) 이 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 후면 (82) 에 대해 삽입되거나, 적어도 같은 높이로 되도록 후면 인서트들 (90) 을 후면 오목부들 (88) 내에 위치시킴으로써 더욱 향상될 수 있다. 유사하게, 고정 하드웨어 (60) 는 열 제어 플레이트 (70) 의 후면 (72) 에 대해 삽입되거나, 적어도 같은 높이로 되도록 열 제어 플레이트 (70) 내의 고정 하드웨어 통로들 (78) 내에 위치될 수 있다.
프로세스 가스 통로들 (76) 이외에도, 열 제어 플레이트 (70) 는 고정 하드웨어 (60) 가 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 후면 (82) 을 따라 후면 오목부들 (88) 내에 위치된 후면 인서트들 (90) 에 접근하는 것을 허용하도록 구성된 고정 하드웨어 통로들 (78) 을 포함한다. 열 제어 플레이트 (70) 및 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 은 고정 하드웨어 (60) 및 후면 인서트들 (90) 을 이용하여 맞물리게 될 수 있다. 맞물리게 된 상태에서, 열 제어 플레이트 (70) 의 전면 (74) 은 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 후면 (82) 에 대면하고, 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 내의 샤워헤드 통로들 (86) 은 열 제어 플레이트 (70) 내의 프로세스 가스 통로들 (76) 과 정렬된다. 또한, 고정 하드웨어 통로들 (78) 은 전극 (80) 의 후면 (82) 을 따라 후면 오목부들 (88) 내에 위치된 후면 인서트들 (90) 과 정렬된다. 그 결과, 고정 하드웨어 (60) 는 열 제어 플레이트 (70) 내의 고정 하드웨어 통로들 (78) 을 통해 연장될 수도 있고, 전극 (80) 의 후면 (82) 을 따라 후면 오목부들 (88) 내에 위치된 후면 인서트들 (90) 과 맞물리게 할 수도 있다.
고정 하드웨어 (60) 및 후면 인서트들 (90) 은 열 제어 플레이트 (70) 및 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 맞물림을 유지하도록 구성된다. 또한, 고정 하드웨어 (60) 및 후면 인서트들 (90) 은 열 제어 플레이트 (70) 및 샤워헤드 전극 (80) 의 맞물림 해제를 허용하도록 구성된다. 도 5 에 예시된 실시형태 및 여기에 설명된 다른 실시형태들에 있어서, 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 실리콘 기반 전극 재료는, 맞물림 및 맞물림 해제 동안에 후면 인서트들 (90) 의 비교적 탄성의 재료에 의해 고정 하드웨어 (60) 와의 마찰 접촉으로부터 고립된다. 후면 인서트들 (90) 에 의해 제공되는 이러한 고립은, 플라즈마 챔버 (10) 내의 오염의 소스로서 고정 하드웨어 (60) 에 의한 실리콘 기반 전극 재료의 마모를 없애도록 기능하다. 또한, 후면 인서트들 (90) 의 탄성은 열 제어 플레이트 (70) 및 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 비파괴적인 맞물림 및 맞물림 해제를 반복하는 것을 허용한다.
후면 인서트들 (90) 을 형성하기 위해, 열가소성 물질들 또는 다른 종류들의 플라스틱들, 합성 고무들, 세라믹들, 금속들, 또는 재료들의 복합층들을 갖는 인서트들을 포함하는 다양한 재료들이 선택될 수도 있지만, 본 개시물의 일부 실시형태에 의하면, 후면 인서트들은 후면 인서트들 (90) 의 경도가 실리콘 기반 전극 재료의 경도를 초과하지 않도록 형성 및 제조된 충분한 양의 폴리에테르에테르케톤 (PEEK) 을 포함한다. 추가의 후보 재료들로는 충전 또는 미충전된 호모폴리머들 또는 코폴리머들, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 또는 이들의 결합으로서 형성된 플라스틱들을 제작하는 Delrin® 또는 다른 아세틸 수지를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
열 제어 플레이트 (70) 및 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 이 본 개시물의 개념과 일치되는 다양한 방법들로 맞물리게 될 수 있지만, 도 5 및 도 7 내지 도 11 에 예시된 실시형태들에서는, 후면 인서트들 (90) 이 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 후면 (82) 내에 형성된 후면 오목부들 (88) 내의 앵커 (anchor) 들로서 구성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 도 5 의 실시형태에서, 후면 인서트 (90) 는 실리콘 기반 전극 재료 내에 나사산형 부분을 제공함으로써 후면 오목부 내에 앵커링된다. 인서트 (90) 가 고정되면, 예를 들어, 나사산형 나사 또는 볼트를 포함할 수도 있는 고정 하드웨어 (60) 는, 후면 인서트 (90) 를 맞물리게 하여 샤워헤드 전극 (80) 을 열 제어 플레이트 (70) 에 고정시킨다. 도 7 의 실시형태에서, 후면 인서트는 본딩제를 통해 후면 오목부 내에 앵커링된다. 도 8a 내지 도 8c 에 예시된 실시형태에서, 후면 오목부 (88) 는 언더컷 부분 (89) 을 포함하도록 기계가공되고, 인서트 (90) 를 오목부 (88) 내에 삽입하고 그 인서트 (90) 를 후면 오목부 (88) 의 언더컷 부분 (89) 내에서 회전시킴으로써 후면 인서트 (90) 가 후면 오목부 (88) 내에 앵커링된다.
도 9 를 참조하면, 후면 인서트 (90) 는 열 제어 플레이트 (70) 내의 고정 하드웨어 통로들 (78) 중 하나의 고정 하드웨어 통로 내로 확장되도록 구성된 후면 확장부 (92) 를 포함하는 스터드로서 구성될 수 있다는 것에 주목한다. 그 경우, 고정 하드웨어 (60) 는 예를 들어, 나사산형 맞물림을 통해 고정 하드웨어 통로 (78) 내의 후면 인서트 (90) 의 후면 확장부 (92) 에 접근하도록 구성된다.
하나 이상의 후면 인서트들 (90) 을 이용하는 여기에 개시된 임의의 실시형태에서, 고정 하드웨어 (60), 후면 인서트들 (90), 및 후면 오목부 (88) 가, 열적 부가 (thermal loading) 동안, 고정 하드웨어 (60) 와 후면 인서트 (90) 가 맞물린 상태에서, 후면 인서트가 오목부로부터 벗어나는 일 없이 후면 오목부 내의 고정 하드웨어와 이동하는 것이 가능하도록 구성되는 것을 보장하는 것은 이점이 종종 있다. 예를 들어, 도 8a 내지 도 8c 를 참조하여 상기 예시된 언더컷 실시형태가 개선된 것이 예시된 도 10 및 도 11 에 예시된 본 개시물의 실시형태를 참조하면, 후면 인서트 (90) 에는 샤워헤드 전극 (80) 의 전극 재료로 형성된 언더컷 부분들 (89) 을 보완하도록 구성된 탭들 (95) 이 제공된다. 탭들 (95) 이 전극 (80) 내의 대응하는 홈들 (85) 과 정렬하고 인서트 (90) 를 오목부 (88) 내에 삽입하며 홈들 (85) 에 의해 규정된 바와 같이 인서트 (90) 를 회전시킴으로써, 인서트 (90) 가 오목부 (88) 내에 고정될 수 있다.
도 10 및 도 11 의 실시형태에서는, 인서트 (90) 의 매입 단 (96) 의 감소된 직경 부분 (94) 주위에 스프링을 제공함으로써 스프링 장착된 상태에서 인서트 (90) 가 오목부 (88) 내에 고정될 수 있고, 스프링 장착된 상태에서 후면 오목부 (88) 내의 인서트 (90) 의 움직임을 허용하도록 인서트 (90) 의 외면 직경 치수 및 탭들 (95) 의 사이즈 및 형상이 선택된다. 그 결과, 플라즈마 프로세싱에 통상적으로 존재하는 열부 동안에, 후면 인서트 (90) 는, 오목부 (88) 로부터의 벗어나는 일 없이 그리고 고정 하드웨어 (60) 와 인서트 (90) 의 맞물림의 저하 없이 후면 오목부 (88) 내의 고정 하드웨어 (60) 와 이동할 수 있다.
본 발명자들은 오목부들 (88) 의 근방의 전극 재료와의 어떤 연마재 접촉도 플라즈마 프로세싱 챔버 (10) 내의 잠재적 오염의 소스를 생성할 수 있다는 것을 인지하였다. 그에 따라, 도 10 및 도 11 의 실시형태에 흔히 있는 바와 같이, 본 개시물에 따른 후면 인서트 (90) 가 나사 드라이버 또는 다른 잠재적인 연마 공구에 의한 설치 또는 제거를 위해 구성되는 경우, 후면 인서트 (90) 의 슬롯형 드라이빙 헤드에는 제거 공구가 일치해야 하는 슬롯 또는 다른 맞물림부의 에지들에 측면 차폐부들 (98) 이 제공될 수 있는 것으로 고려된다. 더욱 일반적으로 기술하면, 후면 인서트 (90) 는, 전극 재료 내의 오목부의 내면 직경과 접촉할 수 있는 인서트의 주변부를 넘어서 연장되는 일 없이 그의 공구 맞물림부에서 후면 인서트를 맞물리게 하는 것을 허용하도록 구성된 하나 이상의 측면 차폐부들 (98) 을 포함할 수도 있다.
플라즈마 프로세싱 동안에 야기된 열부의 결과로서 야기된 응력의 결과로서 맞물림 해제되려고 하는 고정 하드웨어 (60) 의 어떤 경향도 감소되도록 다양한 스프링 장착된 구성들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 열 제어 플레이트 (70) 와 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 의 스프링 장착된 맞물림을 제공하기 위한 하나의 구성이 도 5 내지 도 7 에 예시된다. 도 5 및 도 7 에서, 후면 인서트 (90) 가 샤워헤드 전극 (80) 의 후면 (82) 내에 형성된 후면 오목부들 (88) 중 하나에서 앵커로서 구성되고, 고정 하드웨어 (60) 는 그 고정 하드웨어 (60) 가 후면 인서트 (90) 에 접근할 때 제공되는 맞물림 힘에 대향하도록 구성된 스프링 장착된 와셔 (62) 의 형태의 스프링 엘리먼트를 포함한다. 도 6 에서는, 전극 재료 내의 태핑된 홀 (tapped hole) 과의 직접적인 나사산형 맞물림을 위해 후면 인서트가 생략된다. 대안적으로, 도 9 에 예시된 바와 같이, 스프링 엘리먼트는 고정 하드웨어 통로 (78) 내의 고정 하드웨어 (60) 의 길이 연장부 주위에 배치된 나선형 스프링 (64) 으로서 제공될 수 있다.
도 12 내지 도 14 는 본 개시물의 추가의 실시형태에 따른 후면 인서트 (110) 를 예시한다. 상기 설명한 실시형태들에 흔히 있는 바와 같이, 도 12 내지 도 14 에 예시된 후면 인서트 (110) 는 실리콘 기반 샤워헤드 전극의 후면을 따라 후면 오목부들 내에 위치될 수 있다. 도 12 내지 도 14 의 실시형태에서, 후면 인서트 (110) 는 나사산형 외면 직경 (112), 나사산형 내면 직경 (114), 및 그 나사산형 내면 직경 (114) 에 형성된 공구 맞물림부 (116) 를 포함한다. 도 10 및 도 11 에 예시된 후면 인서트 (110) 에 흔히 있는 바와 같이, 후면 인서트 (110) 는 인서트 (110) 의 공구 맞물림부 (116) 와 나사산형 외면 직경 (112) 사이에 하나 이상의 측면 차폐부들 (115) 을 포함한다. 측면 차폐부들 (115) 은, 후면 인서트 (110) 의 공구 맞물림부 (116) 와 맞물려진 공구가 무심코 인서트 (110) 의 나사산형 외면 직경 (112) 을 넘어서 연장될 수 없다는 것을 보장하는 것을 돕는다. 상술한 바와 같이, 이것은 공구가 실리콘 기반 샤워헤드 전극을 접촉하지 않고 전극으로부터의 재료를 오염물들로서 제거하지 않는다는 것을 보장하는 것을 돕는다.
도 12 내지 도 14 에 예시된 바와 같이, 후면 인서트 (110) 의 공구 맞물림부 (116) 는 후면 인서트 (110) 의 회전축 (130) 주위에 배치된 복수의 토크 수용 슬롯들 (120) 을 포함한다. 사용자들이 플랫 헤드 및 필립스 헤드 나사 드라이버들과 같은 종래의 공구들로 인서트들을 제거하려고 시도하지 않는 것을 보장하는 것을 돕기 위해, 토크 수용 슬롯들 (120) 의 대향 쌍들을 예를 들어, 플랫 헤드 나사 드라이버와 맞물리게 하려는 시도가 인서트 (110) 의 까다로운 비축 (off-axis) 회전을 초래하도록 토크 수용 슬롯들 (120) 이 배치된다. 더욱 상세하게는, 도 14 의 토크 수용 슬롯들 (120) 의 대향 쌍들 사이에 연장된 점선으로 예시된 바와 같이, 토크 수용 슬롯들의 대향 쌍들 사이의 임의의 이러한 맞물림은 엄밀히 비축일 것이다. 반대로, 도 16 에 예시된 형태의 상보적 설치/제거 공구 (200) 는 회전축 (130) 주위에 더 바람직한 축상 (on-axis) 회전을 발생시킬 것이다.
도 12 내지 도 14 및 도 16 이 명백히, 후면 인서트 (110) 의 공구 맞물림부 (116) 가 토크 수용 슬롯들 (120) 의 3개의 대향 쌍들로서 회전축 (130) 주위에 배치된 3개의 토크 수용 슬롯들 (120) 을 포함하는 경우에 관한 것이지만, 후면 인서트 (110) 의 공구 맞물림부 (116) 가 토크 수용 슬롯들의 n(n-1)/2개의 대향 쌍들로서 후면 인서트의 회전축 주위에 배치된 n개의 토크 수용 슬롯들을 포함할 수도 있는 것으로 고려된다. 도 14 및 도 15 에서, 토크 수용 슬롯들 (120) 은 회전축 주위에 등거리로 이격되어 있고, n = 3 (도 14 참조) 또는 n = 5 (도 15 참조) 이다. 변형 실시형태들에 있어서, 토크 수용 슬롯들이 회전축 주위에 등거리로 또는 비-등거리로 이격될 수 있는 것, 및 일부 다중 슬롯 구성들이 축상 회전이 회피되는 각도를 저하시킴에 따라, 대부분의 실시형태에서, 3개, 4개, 또는 5개의 슬롯들 (120) 이 제공되는 것 (3≤n≤5) 을 보장하는 것이 바람직한 것으로 고려된다.
도 12 및 도 13 에 예시된 바와 같이, 토크 수용 슬롯들 (120) 은, 단면 사이즈가 감소되는 일 없이 인서트 (110) 의 보디 내로 균일하게 내려가서, 계속하여 일정한 폭의 (progressively non-constrictive) 단면 프로파일을 규정하는 것으로 설명될 수 있다. 반대로, 필립스 타입의 나사 헤드와 같은 다수의 종래의 하드웨어 나사 헤드들은 나사 또는 나사 드라이버의 확고한 맞물림을 보장하는 것을 돕기 위해 깊이 방향으로 폭이 점점 좁아지는 단면 프로파일을 규정한다. 그러나, 본 발명자들은 본 개시물의 문맥에서 이러한 타입의 억제가 설치/제거 공구와 인서트 사이의 과도한 마찰 접촉을 초래할 수 있고 미립자 오염의 소스로서 작용할 수 있기 때문에 불리한 점이 있다는 것을 인지하였다.
제거 공구와 후면 인서트 (110) 사이의 접촉으로부터 발생하는 오염에 대해 더욱 보호하기 위해, 회전축 (130) 에 평행하게 연장된 측벽들 (118) 이 정점이 없는 측벽들이 되도록 토크 수용 슬롯들 (120) 이 설계될 수 있는 것으로 고려된다. 더욱 상세하게는, 측벽들 (118) 은 2개의 선형 벽 세그먼트들이 접촉할 때 통상적으로 형성되는 급격한 기하학적 불연속성이 없다. 매칭하는 설치 제거 공구에서의 이들 기하학적 불연속성 및 상보적 대응물은, 기계적 맞물림의 맥락에서 일치하는 면으로부터 오염물들의 접촉이 나타나거나 오염물들을 제거할 수 있는 정점을 잠재적으로 손상시키거나 또는 비교적 파손하기 쉽게 통상적으로 형성하기 때문에, 상당한 오염의 소스일 수 있다. 도 12 및 도 13 에 예시된 바와 같이, 굴곡된 측벽 부분이 선형 측벽 부분과 접촉하는 슬롯들 (120) 의 부분들이 존재하더라도, 슬롯 설계는 선형 대 선형 (linear-to-linear) 정점 형성 접촉부들이 없어야 한다. 그 결과, 도 16 에 예시된 예의 설치/제거 공구 (200) 는 또한, 선형 대 선형 측벽 접촉부들을 대표하는 정점들을 잠재적으로 손상시키거나 파손시키는 것이 없도록 설계될 수 있다.
여기서는 본 발명의 다양한 개념이 단결정 실리콘, 폴리실리콘, 질화 실리콘, 및 탄화 실리콘과 같은 실리콘 기반 전극 재료들의 개념으로 설명되었지만, 본 발명은 실리콘 기반 전극 재료가 탄화 붕소, 질화 알루미늄, 산화 알루미늄, 또는 이들의 결합을 포함하는 것을 포함한 다양한 문맥의 효용을 갖는다는 것에 주목한다. 또한, 실리콘 기반 샤워헤드 전극 (80) 이 단일 피스의 원형 샤워헤드 구성들 또는 원형 중심 전극 및 그 중심 전극의 원주 주위에 배치된 하나 이상의 주변 전극들을 포함하는 다수의 컴포넌트의 원형 샤워헤드 구성들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 본 개시물의 범위로부터 벗어나는 일 없이 다양한 구성으로 제시될 수도 있는 것으로 고려된다.
특정 방식으로 특정 속성 또는 기능을 구현하도록 "구성되는" 본 개시물의 컴포넌트의 여기에서의 상술은 의도된 용도의 상술과는 대조적인 구조적 상술인 것에 주목한다. 더욱 상세하게는, 컴포넌트가 "구성되는" 방식에 대한 여기에서의 참조는 그 컴포넌트의 기존의 물리적 상태를 나타내어, 그 컴포넌트의 구조적 특성의 명확한 설명으로서 취해진다.
여기에 이용된 "바람직하게", "일반적으로" 및 "통상적으로" 와 같은 용어는, 청구된 발명의 범위를 한정하거나 또는 특정한 특징이 청구된 발명의 구조 또는 기능에 대해 결정적이고, 필수적이고, 또는 중요하다고 함축하도록 이용되지 않는다는 것에 주목한다. 오히려, 이러한 용어는 본 개시물의 일 실시형태의 특정 양태들을 식별하거나 또는 본 개시물의 특정 실시형태에 이용될 수도 있거나 또는 이용되지 않을 수도 있는 대안적이거나 또는 추가적인 특징들을 강조하도록 단지 의도된다.
본 발명을 설명 및 정의하는 목적으로, 용어 "대략" 은 여기에서 임의의 양적 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 속할 수도 있는 불확실성의 고유의 정도를 나타내도록 이용되는 것에 주목한다. 또한, 이 용어는, 양적 표현이 당면 대상의 기본적인 기능의 변화를 초래하는 일 없이 지정된 기준으로부터 변화할 수도 있는 정도를 표현하도록 이용된다.
본 발명을 특정 실시형태를 참조하여 상세하게 설명하는 것은, 그 변형 및 변화가 첨부된 특허청구범위에 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 가능하다는 것을 명백하게 한다. 더욱 상세하게는, 여기에서는 본 발명의 일부 양태가 바람직하거나 또는 특히 유리한 것으로 식별되지만, 본 발명은 본 발명의 이러한 바람직한 양태들로 반드시 한정되지는 않는 것으로 고려된다.
이하의 특허청구범위 중 하나 이상은 전이 어구로서 용어 "여기서" 를 이용한다는 것에 주목한다. 본 발명을 정의하는 목적으로, 이 용어는 구조의 일련의 특성의 열거를 도입하는데 이용되는 개방형 전이 어구로서 특허청구범위에 도입되고, 개방형 전제부 용어 "포함하는" 으로서 유사한 방식으로 이해되어야만 한다는 것에 주목한다.

Claims (8)

  1. 후면, 전면, 복수의 샤워헤드 통로들, 복수의 후면 오목부들, 및 복수의 후면 인서트들을 포함하는 실리콘 기반 샤워헤드 전극으로서,
    상기 복수의 샤워헤드 통로들은 상기 실리콘 기반 샤워헤드 전극의 상기 후면으로부터 상기 실리콘 기반 샤워헤드 전극의 상기 전면으로 연장되고;
    상기 복수의 후면 오목부들은 상기 실리콘 기반 샤워헤드 전극의 상기 후면에 형성되고, 상기 후면 오목부들은 상기 실리콘 기반 샤워헤드 전극의 상기 후면 오목부와 상기 전면 사이에 실리콘 기반 전극 재료의 두께를 남기고;
    상기 후면 인서트들은 상기 실리콘 기반 샤워헤드 전극의 상기 후면을 따라 상기 후면 오목부들에 위치되고;
    상기 후면 인서트들 각각은 나사산형 외면 직경, 나사산형 내면 직경, 및 상기 나사산형 내면 직경에 형성된 공구 맞물림부를 포함하고;
    상기 후면 인서트의 상기 공구 맞물림부는 상기 후면 인서트의 회전축 주위에 배치된 복수의 토크 수용 슬롯들을 포함하며;
    상기 토크 수용 슬롯들은 상기 토크 수용 슬롯들의 대향 쌍들을 통해 상기 후면 인서트들의 축상 (on-axis) 회전을 회피하도록 배치되는, 실리콘 기반 샤워헤드 전극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공구 맞물림부는, 상기 후면 인서트의 상기 공구 맞물림부와 맞물려진 공구가 상기 후면 인서트의 상기 나사산형 외면 직경을 넘어서 연장되는 것을 방지하도록, 상기 후면 인서트들 각각이 상기 공구 맞물림부와 상기 나사산형 외면 직경 사이에 하나 이상의 측면 차폐부들을 더 포함하도록 형성된, 실리콘 기반 샤워헤드 전극.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 후면 인서트의 상기 공구 맞물림부는, 상기 토크 수용 슬롯들의 3개의 대향 쌍들로서 상기 후면 인서트의 상기 회전축 주위에 배치된 3개의 토크 수용 슬롯들을 포함하고;
    상기 토크 수용 슬롯들은 상기 토크 수용 슬롯들의 상기 3개의 대향 쌍들 각각을 통해 상기 후면 인서트의 축상 회전을 회피하도록 배치되는, 실리콘 기반 샤워헤드 전극.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 후면 인서트의 상기 공구 맞물림부는, 토크 수용 슬롯들의 n(n-1)/2개의 대향 쌍들로서 상기 후면 인서트의 상기 회전축 주위에 배치된 n개의 토크 수용 슬롯들을 포함하고;
    상기 토크 수용 슬롯들은 상기 토크 수용 슬롯들의 상기 n(n-1)/2개의 대향 쌍들 각각을 통해 상기 후면 인서트의 축상 회전을 회피하도록 배치되는, 실리콘 기반 샤워헤드 전극.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 토크 수용 슬롯들은 상기 회전축 주위에 등거리로 이격되고, n = 3 또는 n = 5 인, 실리콘 기반 샤워헤드 전극.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 토크 수용 슬롯들은 상기 회전축 주위에 등거리로 또는 비-등거리로 이격되고, 3≤n≤5 인, 실리콘 기반 샤워헤드 전극.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크 수용 슬롯들은 상기 후면 인서트의 상기 회전축에 평행한 방향을 따라 계속하여서 폭이 일정한 (progressively non-constrictive) 단면 프로파일을 규정하는, 실리콘 기반 샤워헤드 전극.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크 수용 슬롯들은 상기 회전축에 평행하게 연장된, 무정점 (free-apex) 측벽들에 의해 규정되는, 실리콘 기반 샤워헤드 전극.
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