KR102363323B1 - 캐소드 전극판용 부시 조립체 - Google Patents

캐소드 전극판용 부시 조립체 Download PDF

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KR102363323B1
KR102363323B1 KR1020200128166A KR20200128166A KR102363323B1 KR 102363323 B1 KR102363323 B1 KR 102363323B1 KR 1020200128166 A KR1020200128166 A KR 1020200128166A KR 20200128166 A KR20200128166 A KR 20200128166A KR 102363323 B1 KR102363323 B1 KR 102363323B1
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cathode electrode
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rotation
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김기상
이원규
전재홍
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(주)원세미콘
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Abstract

본 발명은 캐소드 전극판에 삽입되는 부시의 회전을 방지하고 캐소드 전극판과 부시의 접촉되지 않게 하여 제품의 손상을 최소화할 수 있는 캐소드 전극판용 부시 조립체에 관한 것으로, 체결홈이 형성되며 체결홈의 내벽면에 나사산이 형성되되 체결홈의 바닥면은 나사산이 형성되지 않고 사각이나 타원의 각진 형태로 형성된 캐소드 전극판과, 상기 캐소드 전극판의 체결홈에 삽입되는 삽입부재와, 상기 체결홈에 삽입되고 삽입부재 내측으로 회전되지 않도록 결합되는 부시와, 상기 부시의 외부에 끼워지고 삽입부재의 상단에 밀착되게 체결되는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

캐소드 전극판용 부시 조립체{BUSH ASSEMBLY FOR CATHODE ELECTRIC PLATE}
본 발명은 캐소드 전극판용 부시 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캐소드 전극판에 삽입되는 부시의 회전을 방지하고 캐소드 전극판과 부시의 접촉되지 않게 하여 제품의 손상을 최소화할 수 있는 캐소드 전극판용 부시 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 챔버(plasma chamber)는 웨이퍼 등의 반도체 부품을 생산하는 과정뿐만 아니라 공산품을 제조하는 과정에서 가공 중인 작업대상물(workpiece)에 식각(etching) 또는 플라즈마 화학 증착(plasma chemical vapor deposition) 공정이 수행되도록 하는 데 사용되는 설비들 중의 하나이다.
전술한 바와 같은 플라즈마 챔버는 작업 대상물(workpiece)에 따라서 그 구성 및 크기 등이 다양한 형태로 설비되는 것이 일반적인데, 웨이퍼와 같은 반도체 부품에 식각 또는 증착 공정을 수행하기 위해 플라즈마 챔버가 흔히 사용된다.
도 1에 제시된 바와 같이, 일반적으로 플라즈마 챔버(10)는 내측 상부 및 하부에 각각 캐소드 전극(20)과 애노드 전극이 설치된다. 플라즈마 챔버(10)의 챔버 일측에는 챔버 내부의 공기를 빼내기 위한 진공펌프가 설치되고, 상기 챔버의 다른 일측에는 챔버 내부로 플루오르, 질소 등의 반응가스를 주입시키기 위한 가스 주입구가 설치된다. 또한, 고온고압의 상태에 노출되는 플라즈마 챔버의 지속적인 냉각을 위해서 캐소드 전극에는 냉각수의 순환이 가능한 냉각수 라인이 설치된다.
상기 플라즈마 챔버(10)는 운전이 시작되면 챔버 내부가 진공 상태가 되도록 가스주입구를 통해 플루오르나 질소 등의 반응가스가 주입되고, 이와 동시에 전원으로부터 캐소드 전극 및 애노드 전극에 고전압이 인가되면, 챔버 내부가 플라즈마 상태로 전환된다. 이 과정에서 웨이퍼에는 플라즈마 상태의 반응가스에 의해서 식각 또는 증착공정에 따른 가공이 이루어지게 된다.
도 1에서 확대도로 도시된 캐소드 전극(20)은 원주 방향을 따라 체결볼트가 결합되는 다수개의 체결홈(21)이 형성되고, 상기 체결홈(21)에 결합부재를 결합시킨 후에 상기 체결볼트와의 결합을 통해 플라즈마 챔버에 고정된 상태가 유지된다.
또한 도면에는 표시되지 아니하였지만, 상기 캐소드 전극 및 애노드 전극 주위로 그라운드 링이 형성되어 플라즈마 챔버 내에서 추가적인 고정과 전기적인 접지(ground) 기능을 수행하게 된다. 이러한 그라운드 링에도 상기 캐소드 전극(20)과 마찬가지로 되며, 원주 방향을 따라 체결 볼트가 결합되는 다수개의 체결홈(21)이 형성된다.
그러나, 종래의 결합부재는 캐소드 또는 그라운드 링에 다량의 반응가스가 유입되면서 고전압의 플라즈마에 노출될 경우 상기 결합부재가 체결홈의 내측에 밀착된 상태가 안정적으로 유지되지 않고 불안정해지면서, 회전이 발생될 수 있는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 결합 부재의 특정 부위에 응력이 집중되어 공정 진행 중 파손되는 문제점이 발생하기도 한다.
도 2 내지 도 3을 참고하여, 종래 기술에 해당하는 개선 전 캐소드 전극판(20)에 사용된 부시 조립체(30)에 대해 설명한다.
개선 전 캐소드 전극판(20)용 부시 조립체(30)의 경우, 캐소드 전극판(20)의 원주 방향을 따라 배치된 체결홈(21)에 삽입되고, 상기 부시 조립체(30)가 체결 홈(21)에 체결될 경우 면접촉 상태로 결합된다. 이 경우 체결홈(21) 내에 형성된 제 2결합부(34)와 부시(31)의 원통형 체결부(32)에 형성된 제 1 결합부(33)가 나사산 결합을 통해 체결 강도를 높이고, 상기 부시(31)의 상측에 삽입링(35)이 결합되어 회전을 방지한다.
하지만, 이때 플라즈마 챔버(10) 내에서 캐소드 전극판(20)을 물리적 또는 기계적으로 지지하는 것은 부시 조립체(30)와 캐소드 전극판(20)에 원주 방향을 따라 배치된 체결홈(21)과의 나사산 결합에 의한 면접촉에 의하며, 체결 강도를 증가시키고자 할 때 부시(31)의 체결부(32) 직경을 크게 하여 원주를 크게 하여 캐소드 전극판(20)의 유효 면적이 축소되는 결과를 초래하며, 삽입링(35)이 이탈될 수 있어 파손이 발생되고 부시(31)의 유동에 따라 부시에 결합되는 체결볼트의 위치가 일정하지 않아 상부 돌출 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0091253호 대한민국 등록특허공보 제10-1593920호
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 캐소드 전극판의 체결홈에 삽입되는 삽입부재 안쪽으로 회전되지 않도록 부시를 삽입하게 되어 부시의 회전 및 풀림을 방지할 수 있으며 캐소드 전극판과 부시 간 직접 접촉이 되지 않아 제품의 손상을 방지하여 제품성을 향상시킬 수 있는 캐소드 전극판용 부시 조립체를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체는 체결홈이 형성되며 체결홈의 내벽면에 나사산이 형성되되 체결홈의 바닥면은 나사산이 형성되지 않고 사각이나 타원의 각진 형태로 형성된 캐소드 전극판과, 상기 캐소드 전극판의 체결홈에 삽입되는 삽입부재와, 상기 체결홈에 삽입되고 삽입부재 내측으로 회전되지 않도록 결합되는 부시와, 상기 부시의 외부에 끼워지고 삽입부재의 상단에 밀착되게 체결되는 체결부재를 포함할 수 있다.
상기 삽입부재는 하부에 체결홈의 나사산이 형성되지 않고 사각이나 타원의 각진 형태의 바닥면에 삽입되어 삽입부재의 회전을 방지하는 사각이나 타원의 각진 형태의 제1회전방지부가 구비되며, 내부에 부시의 회전을 방지할 수 있도록 사각이나 육각, 타원의 각진 형태로 제2회전방지부가 형성될 수 있다.
상기 삽입부재는 내마모, 내화염성, 내플라즈마성이 뛰어난 폴리벤지미다졸(Polybenzimidazole,PBI)로 형성될 수 있다
상기 부시는 체결홈에 삽입되고 체결부재가 끼워지는 몸체가 구비되고, 상기 몸체의 하부에 계단 형태의 안착편이 구비되며, 상기 안착편의 하부에 삽입부재의 제2회전방지부에 삽입되고 회전을 방지할 수 있도록 제2회전방지부와 같이 사각이나 육각, 타원의 각진 형태로 형성된 회전방지편이 구비될 수 있다.
상기 회전방지편은 몸체의 외곽 둘레보다 넓게 외부로 돌출되게 구비되되 회전방지편의 외부 둘레는 제2회전방지부의 내부로 삽입되는 부시의 유동을 최소화할 수 있도록 제2회전방지부의 내경과 동일하게 형성될 수 있다.
상기 체결부재는 내부에 상,하를 관통하여 부시의 외부로 끼워지는 끼움홈이 형성되며, 외부에 체결홈에 나사 체결될 수 있도록 나사산으로 이루어진 탭이 형성되고, 하부 내측에 체결홈에 삽입되는 부시가 이탈되지 않도록 부시의 안착편에 안착되는 걸림턱이 형성될 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체에 의하면, 캐소드 전극판의 체결홈에 삽입부재가 회전되지 않도록 삽입되고 삽입부재의 내부로 부시가 회전되지 않도록 삽입됨으로써 부시의 회전 및 풀림을 방지할 수 있으며 부시가 삽입부재 내측으로 삽입되어 캐소드 전극판과 부시 간에 직접 접촉되지 않게 되어 제품의 손상을 최소화할 수 있어 제품의 안전성 및 제품의 성능을 극대화할 수 있다.
도 1은 캐소드 전극판 설치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 기존의 캐소드 전극판용 부시 조립체가 설치된 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 개선 전 기존의 캐소드 전극판용 부시 조립체의 분해된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체를 도시한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체를 도시한 결합사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체의 절개된 상태를 도시한 분해사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체의 절개된 상태를 도시한 결합사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체의 삽입부재를 도시한 저면사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체의 결합 전 상태를 도시한 절단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체의 결합 상태를 도시한 절단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
또한, '제1,제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 측(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체를 도시한 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체를 도시한 결합사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체의 절개된 상태를 도시한 분해사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체의 절개된 상태를 도시한 결합사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체의 삽입부재를 도시한 저면사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체의 결합 전 상태를 도시한 절단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체의 결합 상태를 도시한 절단면도이다.
도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 캐소드 전극판용 부시 조립체는 캐소드 전극판(100)과, 삽입부재(200)와, 부시(300)와, 체결부재(400)를 포함할 수 있다.
상기 캐소드 전극판(100)은 상부에 체결홈(110)이 형성되되 체결홈(110)의 내벽면에 나사산이 형성될 수 있다.
또한, 상기 체결홈(110)의 바닥면(f)은 나사산이 형성되지 않고 삽입부재(200)가 회전되지 않도록 사각이나 타원 등의 각진 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 체결홈(110)의 바닥면(f)은 나사산이 형성되어 있는 상부 보다 안쪽으로 돌출(p)되게 형성될 수 있다.
상기 캐소드 전극판(100)은 실리콘, 실리콘카바이드, 알루미나 쿼츠 등 전도성 세라믹 소재로 이루어질 수 있다.
상기 삽입부재(200)는 캐소드 전극판(100)의 체결홈(110)에 회전되지 않도록 삽입되어 부시(300)를 안정적으로 결합시킬 수 있다.
또한, 상기 삽입부재(200)의 하부에는 체결홈(110)의 나사산이 형성되지 않고 사각이나 타원 등 각진 형태의 바닥면(f)에 삽입되어 체결홈(110)에 삽입되는 삽입부재(200)가 회전되지 않도록 제1회전방지부(210)가 구비될 수 있다.
상기 제1회전방지부(210)는 체결홈(110)의 바닥면(f)과 같이 사각이나 타원 등의 각진 형태로 형성될 수 있다.
즉, 상기 삽입부재(200)가 체결홈(110)의 바닥면(f)으로 삽입될 때 체결홈(110)의 바닥면(f)과 제1회전방지부(210)가 각진 형태로 형성되어 상기 삽입부재(200)가 체결홈(110) 내에서 회전되지 않고 안정적으로 삽입될 수 있다.
또한, 상기 제1회전방지부(210)는 삽입부재(200)의 외부 둘레보다 작게 형성되어 상기 체결홈(110)의 바닥면(f)에 형성되는 돌출(p) 부위와 맞물려 상기 삽입부재(200)가 체결홈(110)에 빈 공간 없이 견고하게 삽입될 수 있다.
상기 삽입부재(200)의 내부에는 부시(300)의 회전을 방지할 수 있도록 사각이나 육각, 타원 등의 각진 형태로 형성되는 제2회전방지부(220)가 형성될 수 있다.
상기 삽입부재(200)는 내마모성, 내화염성, 내플라즈마성이 뛰어난 폴리벤지미다졸(Polybenzimidazole, PBI)로 형성될 수 있다.
상기 부시(300)는 캐소드 전극판(100)의 체결홈(110)에 삽입되고 삽입부재(200)의 제2회전방지부(220) 내로 끼워질 수 있다.
상기 부시(300)는 체결홈(110)에 삽입되고 체결부재(400)가 끼워지는 몸체(310)가 구비되고, 상기 몸체(310)의 하부에 계단 형태의 안착편(320)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 안착편(320)의 하부에는 삽입부재(200)의 제2회전방지부(220)에 삽입되는 회전방지편(330)이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 회전방지편(330)은 제2회전방지부(220)와 같이 사각이나 육각, 타원 등의 각진 형태로 형성되어 부시(300)의 회전을 방지할 수 있다.
또한, 상기 회전방지편(330)은 몸체(310)의 외곽 둘레보다 넓게 외부로 돌출되게 구비되되 회전방지편(330)의 외부 둘레는 제2회전방지부(220)의 내부로 삽입되는 부시(300)의 유동을 최소화할 수 있도록 제2회전방지부(220)의 내경과 동일하게 형성될 수 있다.
상기 체결부재(400)는 부시(300)의 외부에 끼워지고 삽입부재(200)의 상단에 밀착되게 체결홈(110)에 체결되어 부시(300)를 고정시킬 수 있다.
또한, 상기 체결부재(400)는 내부에 상,하를 관통하여 몸체(310)의 외부로 끼워지는 끼움홈(410)이 형성되며, 외부에는 체결홈(110)에 나사 체결될 수 있도록 나사산으로 이루어진 탭(420)이 구비될 수 있다.
상기 체결부재(400)의 하부 내측에는 체결홈(110)에 삽입되는 부시(300)가 이탈되지 않도록 부시(300)의 안착편(320)에 안착되는 걸림턱(430)이 형성될 수 있다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 캐소드 전극판용 부시 조립체에 따른 작용상태를 살펴보면 아래와 같다.
상기 캐소드 전극판(100)의 체결홈(110) 내 바닥면(f)에 삽입부재(200)를 삽입하되 각진 형태의 제1회전방지부(210)가 상기 제1회전방지부(210)와 동일한 형태로 형성되는 체결홈(110)의 바닥면(f)으로 삽입되어 상기 체결홈(110) 내에서 삽입부재(200)가 회전되지 않게 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 삽입부재(200)의 내부로 부시(300)가 삽입될 때 상기 제2회전방지부(220)와 회전방지편(330)이 사각이나 타원형의 각진 형태로 형성됨으로써 상기 삽입부재(200)가 체결홈(110)에 회전되지 않게 삽입된 상태에서 상기 부시(300)가 삽입부재(200) 내에 회전되지 않고 안정적으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 부시(300)가 삽입부재(200) 안쪽으로 삽입되고 상기 캐소드 전극판(100)에 밀착되는 삽입부재(200)를 폴리벤지미다졸(PBI)로 형성하게 되어 온도변화(열팽창)에 따른 캐소드 전극판(100)의 깨지는 것을 완충에 의해 방지할 수 있다.
이와 함께, 상기 부시(300)를 고정시키기 위해 체결홈(110)에 체결부재(400)가 체결될 때 상기 안착편(320)에 걸림턱(430)이 걸리게 되어 상기 부시(300)가 흔들리거나 빠지지 않고 견고하게 고정될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 : 캐소드 전극판
110 : 체결홈
200 : 삽입부재
210 : 제1회전방지부재
220 : 제2회전방지부재
300 : 부시
310 : 몸체
320 : 안착편
330 : 회전방지편
400 : 체결부재
410 : 끼움홈
420 : 탭
430 : 걸림턱

Claims (6)

  1. 체결홈이 형성되며 체결홈의 내벽면에 나사산이 형성되되 체결홈의 바닥면은 나사산이 형성되지 않고 사각이나 타원의 각진 형태로 형성된 캐소드 전극판;
    상기 캐소드 전극판의 체결홈에 삽입되는 삽입부재;
    상기 체결홈에 삽입되고 삽입부재 내측으로 회전되지 않도록 결합되는 부시; 및
    상기 부시의 외부에 끼워지고 삽입부재의 상단에 밀착되게 체결되는 체결부재;를 포함하며,
    상기 삽입부재는 하부에 체결홈의 나사산이 형성되지 않고 사각이나 타원의 각진 형태로 형성된 바닥면에 삽입되어 삽입부재의 회전을 방지하는 사각이나 타원의 각진 형태의 제1회전방지부가 구비되며, 내부에 부시의 회전을 방지할 수 있도록 사각이나 육각, 타원의 각진 형태로 제2회전방지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 캐소드 전극판용 부시 조립체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 삽입부재는 내마모, 내화염성, 내플라즈마성이 뛰어난 폴리벤지미다졸(Polybenzimidazole,PBI)로 형성되는 것을 특징으로 하는 캐소드 전극판용 부시 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부시는 체결홈에 삽입되고 체결부재가 끼워지는 몸체가 구비되고, 상기 몸체의 하부에 계단 형태의 안착편이 구비되며, 상기 안착편의 하부에 삽입부재의 제2회전방지부에 삽입되고 회전을 방지할 수 있도록 제2회전방지부와 같이 사각이나 육각, 타원의 각진 형태로 형성된 회전방지편이 구비되는 것을 특징으로 하는 캐소드 전극판용 부시 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전방지편은 몸체의 외곽 둘레보다 넓게 외부로 돌출되게 구비되되 회전방지편의 외부 둘레는 제2회전방지부의 내부로 삽입되는 부시의 유동을 최소화할 수 있도록 제2회전방지부의 내경과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 캐소드 전극판용 부시 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결부재는 내부에 상,하를 관통하여 부시의 외부로 끼워지는 끼움홈이 형성되며, 외부에는 체결홈에 나사 체결될 수 있도록 나사산으로 이루어진 탭이 형성되고, 하부 내측에는 체결홈에 삽입되는 부시가 이탈되지 않도록 부시의 안착편에 안착되는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 캐소드 전극판용 부시 조립체.
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