KR102429613B1 - 플라즈마 처리 장치 및 상부 전극 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

(과제) 상부 전극의 리프팅하는 힘을 유연하게 조정하는 것.
(해결 수단) 플라즈마 처리 장치는, 지지 부재와, 연락 부재와, 회전 부재와, 고정 부재를 구비한다. 지지 부재는, 일부가 쿨링 플레이트 내에 배치되고, 쿨링 플레이트의 아래쪽에 배치되는 상부 전극을 지지한다. 연락 부재는, 일부가 쿨링 플레이트 내에 배치되고, 쿨링 플레이트의 지름 방향으로 연장되어, 지지 부재에 걸어 맞춰진다. 회전 부재는, 쿨링 플레이트의 외주를 따라서 배치되고, 쿨링 플레이트측에 형성된 오목부가 연락 부재와 걸어 맞춰진다. 고정 부재는, 회전 부재의 오목부 내에서 연락 부재에 맞닿고, 연락 부재에 토크를 주는 것에 의해 상부 전극을 쿨링 플레이트에 리프팅하여 고정한다. 고정 부재는 토크 관리가 가능하다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 상부 전극 어셈블리{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND UPPER ELECTRODE ASSEMBLY}
개시된 실시 형태는, 플라즈마 처리 장치 및 상부 전극 어셈블리에 관한 것이다.
종래, 반도체의 제조 프로세스에 있어서의 에칭, 퇴적, 산화, 스퍼터링 등의 처리에 있어서, 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치가 널리 이용되고 있다.
일반적으로, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치는, 진공 챔버로서 구성되는 처리 용기 내에 상부 전극과 하부 전극을 평행하게 배치하고, 하부 전극의 위에 피처리 기판(반도체 웨이퍼, 유리 기판 등)을 탑재하고, 한쪽의 전극에 고주파를 인가한다. 그렇게 하면, 양 전극의 사이에서 고주파 전계에 의해 가속된 전자, 전극으로부터 방출된 2차 전자, 혹은 가열된 전자가 처리 가스의 분자와 전리 충돌을 일으키고, 처리 가스의 플라즈마가 발생하여, 플라즈마 중의 라디칼이나 이온에 의해 기판 표면에 소망하는 미세 가공, 예컨대 에칭이 실시된다. 에칭 프로세스에 있어서는, 플라즈마 생성(방전)에 기여하는 비교적 높은 주파수(통상 40㎒ 이상)의 제 1 고주파를 상부 전극 또는 하부 전극의 한쪽에 인가하고, 기판에 이온을 끌어들이는 것에 기여하는 비교적 낮은 주파수(통상 13.56㎒ 이하)의 제 2 고주파를 하부 전극에 인가하는 2주파 인가 방식이 많이 이용되어 오고 있다. 이외에, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기와 같은 고주파 방전에 의해 양 전극 사이에서 플라즈마를 생성하면서, 플라즈마를 사이에 두고 기판과 마주보는 상부 전극에 직류 전압을 인가하는 방식도 이용되고 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2010-251752호 공보
(특허 문헌 2) 일본 특허 공표 2011-521472호 공보
(특허 문헌 3) 일본 실용 신안 등록 제 3167751호 공보
상기와 같은 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상부 전극을 받침판에 기계적으로 장착하기 위한 캠 록이 제안되어 있다. 제안되어 있는 기구에서는, 전극의 위쪽의 소켓에 압입(壓入)된 스터드(stud)가 받침판 내의 캠 베어링에 둘러싸인 캠 축에 걸어 맞춰진다. 받침판의 외주면에 형성된 구멍으로부터 캠 축을 회전시켜 캠 록을 가능하게 하고 있다.
그러나, 상기의 기구에 있어서는, 상부 전극의 리프팅하는 힘의 미세한 조정을 행하는 것은 곤란하다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 상부 전극의 리프팅하는 힘을 유연하게 조정할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 상부 전극 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시 형태의 한 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치 및 상부 전극 어셈블리는, 일부가 쿨링 플레이트 내에 배치되고, 쿨링 플레이트의 아래쪽에 배치되는 상부 전극을 지지하는 지지 부재와, 일부가 쿨링 플레이트 내에 배치되고, 쿨링 플레이트의 지름 방향으로 연장되어, 지지 부재에 걸어 맞춰지는 연락 부재와, 쿨링 플레이트의 외주를 따라서 배치되고, 쿨링 플레이트측에 형성된 오목부가 연락 부재와 걸어 맞춰지는 회전 부재와, 회전 부재의 오목부 내에서 연락 부재에 맞닿고, 연락 부재에 토크를 주는 것에 의해 상부 전극을 쿨링 플레이트에 리프팅하여 고정하는, 토크 관리가 가능한 고정 부재를 구비한다.
실시 형태의 한 형태에 의하면, 상부 전극의 리프팅하는 힘을 유연하게 조정할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치가 구비하는 상부 전극 어셈블리의 개략도이다.
도 2는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구의 테스트 모델의 분해 사시도이다.
도 3은 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구의 개략 사시도이다.
도 4는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구의 각 부의 배치를 설명하기 위한 쿨링 플레이트의 상면도이다.
도 5(a)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구의 동작을 설명하기 위한 바깥쪽 링의 내주면의 일부를 나타내는 도면이다.
도 5(b)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구의 해방시의 레버의 위치를 설명하기 위한 바깥쪽 링의 오목부를 나타내는 도면이다.
도 5(c)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구의 가고정(假固定)시의 레버의 위치를 설명하기 위한 바깥쪽 링의 오목부를 나타내는 도면이다.
도 5(d)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구의 고정시의 레버의 위치를 설명하기 위한 바깥쪽 링의 오목부를 나타내는 도면이다.
도 6(a)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구가 구비하는 연락 부재의 노치의 개략도이다.
도 6(b)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구가 구비하는 연락 부재의 노치의 사시도이다.
도 6(c)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구가 구비하는 연락 부재의 노치에 걸어 맞춰진 지지부를 나타내는 도면이다.
도 7은 종래 기술과 관련되는 플라즈마 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
이하에, 첨부 도면을 참조하여, 개시된 플라즈마 처리 장치의 실시 형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(종래 기술과 관련되는 플라즈마 처리 장치의 일례)
우선, 전제로서 종래 기술과 관련되는 플라즈마 처리 장치의 일례에 대하여 설명한다. 도 7은 종래 기술과 관련되는 플라즈마 처리 장치(100)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 플라즈마 처리 장치(100)는, 평행 평판 전극을 갖는 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있고, 예컨대 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형 챔버(처리 용기)(10)를 갖고 있다.
챔버(10) 내에는, 피처리 기판으로서 예컨대 반도체 웨이퍼 W를 탑재하는 원판 형상의 서셉터(12)가 하부 전극으로서 수평으로 배치되어 있다. 이 서셉터(12)는, 예컨대 알루미늄으로 이루어지고, 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 위쪽으로 연장되는 예컨대 세라믹제의 절연성 통 형상 지지부(14)에 의해 비접지로 지지되어 있다.
통 형상 지지부(14)의 외주를 따라서 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 위쪽으로 연장되는 도전성의 통 형상 지지부(16)와 챔버(10)의 내벽의 사이에 고리 형상의 배기로(18)가 형성되고, 이 배기로(18)의 상부 또는 입구에 고리 형상의 배플판(20)이 장착됨과 아울러, 저부에 배기 포트(22)가 마련되어 있다.
배기 포트(22)에는 배기관(26)을 통해서 배기 장치(28)가 접속되어 있다. 배기 장치(28)는, 챔버(10) 내의 플라즈마 처리 공간을 소망하는 진공도까지 감압할 수 있다. 챔버(10)의 측벽의 밖에는, 반도체 웨이퍼 W의 반입출구를 개폐하는 게이트 밸브(30)가 장착되어 있다.
서셉터(12)에는, 제 1 및 제 2 고주파 전원(32, 34)이 매칭 유닛(36) 및 급전봉(38)을 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 서셉터(12)의 상면에는, 반도체 웨이퍼 W를 유지하기 위한 정전 척(40)이 마련되고, 정전 척(40)의 반경 방향 바깥쪽에 반도체 웨이퍼 W의 주위를 고리 형상으로 둘러싸는 포커스 링(42)이 마련된다.
챔버(10)의 천정에는, 서셉터(12)와 평행하게 마주 보고서 샤워 헤드를 겸하는 접지 전위의 상부 전극(64)이 고리 형상의 절연 부재(65)를 사이에 두고 전기적으로 플로팅 상태로 장착되어 있다. 이 상부 전극(64)은, 서셉터(12)와 마주 보는 전극판(66)과, 이 전극판(66)을 그 배후(도 7의 지면 위쪽)로부터 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(68)를 갖는다. 전극 지지체(68)는 예컨대 쿨링 플레이트이고, 전극판(66)의 온도의 변동을 억제한다.
전극 지지체(68)의 내부에는 가스실(70)이 마련된다. 전극 지지체(68) 및 전극판(66)에는, 가스실(70)로부터 서셉터(12)측으로 관통하는 복수의 가스 토출 구멍(72)이 형성된다. 전극판(66)과 서셉터(12)의 사이의 공간이 플라즈마 생성 공간 내지 처리 공간 PS가 된다. 가스실(70)의 상부에 마련되는 가스 도입구(70a)에는, 처리 가스 공급부(74)로부터의 가스 공급관(75)이 접속되어 있다. 또, 전극판(66)은 예컨대 Si나 SiC로 형성되고, 전극 지지체(68)는 예컨대 알루마이트 처리된 알루미늄으로 형성된다.
(제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치)
도 1을 참조하여, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치가 구비하는 상부 전극 어셈블리(110)에 대하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치가 구비하는 상부 전극 어셈블리(110)의 개략도이다. 상부 전극 어셈블리(110)는, 전극판을 전극판의 위에 배치되는 쿨링 플레이트에 리프팅하는 기구를 갖는다. 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치의 구성은 대략, 도 7에 나타내는 종래의 플라즈마 처리 장치(100)와 동일하지만, 상부 전극 어셈블리(110)를 구비하는 점에서 상이하다. 또한, 제 1 실시 형태의 플라즈마 처리 장치는, 상부 전극 어셈블리(110)의 아래쪽으로부터 상부 전극 어셈블리(110)를 오퍼레이터가 조작할 수 있도록 구성된다.
도 1에 나타내는 구조는, 대략 도 7에 나타내는 종래의 플라즈마 처리 장치(100)가 구비하는 상부 전극(64)에 대응하는, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치가 구비하는 상부 전극 어셈블리(110)의 구조의 일례이다. 도 1은 상부 전극 어셈블리(110) 중, 리프팅 기구(200)(후술)를 포함하는 부분의 단면을 나타낸다.
또, 도 1에 나타내는 상부 전극 어셈블리(110)는, 플라즈마 처리 장치의 챔버(도 7의 10에 대응) 내의 소망하는 위치에 배치할 수 있는 형태로 유지되어 있으면 되고, 반드시 도 7에 나타내는 바와 같은 형태로 챔버에 유지되어 있지 않더라도 좋다. 예컨대, 다른 구조물에 의해 위로부터 상부 전극 어셈블리(110)를 지탱하여, 챔버의 벽면과 상부 전극 어셈블리(110)가 접촉하지 않도록 구성하면 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시 형태와 관련되는 상부 전극 어셈블리(110)는, 전극판(120)(이하, 상부 전극이라고도 부른다.)과, 쿨링 플레이트(122)와, 바깥쪽 링(124)(이하, 회전 부재라고도 부른다.)을 구비한다. 상부 전극 어셈블리(110)는 샤워 헤드로서 기능한다.
전극판(120)은, 도 7의 전극판(66)에 대략 대응하는 원반 형상의 부재이다. 전극판(120)의 내부에는, 처리 가스를 통하게 하기 위한 복수의 가스 토출 구멍(121)이 형성된다. 전극판(120)은 예컨대 Si나 SiC로 형성된다.
쿨링 플레이트(122)는, 도 7의 전극 지지체(68)에 대략 대응하는 원반 형상의 부재이다. 쿨링 플레이트(122)는 가스 토출 구멍(126)을 갖는다. 쿨링 플레이트(122)의 가스 토출 구멍(126)은, 전극판(120)의 가스 토출 구멍(121)과 접속하고, 쿨링 플레이트(122) 내에 형성되는 가스실(125)에 연통한다. 가스실(125)의 기능은 도 7의 가스실(70)과 동일하다.
쿨링 플레이트(122)는, 상부 전극 어셈블리(110)의 온도 제어를 위해, 전극판(120)의 위쪽에 전극판(120)과 면접촉하도록 배치된다. 쿨링 플레이트(122)는 도전 재료, 예컨대, 표면에 알루마이트 처리가 실시된 알루미늄으로 형성된다. 또, 전극판(120)과 쿨링 플레이트(122)의 사이에, 전열 효율을 높이기 위해 전열 시트를 끼워 넣더라도 좋다. 이 경우, 전열 시트에도, 전극판(120)의 가스 토출 구멍(121) 및 쿨링 플레이트(122)의 가스 토출 구멍(126)에 대응하는 위치에 구멍이 형성된다.
바깥쪽 링(124)은, 쿨링 플레이트(122)의 외주를 둘러싸는 링 형상의 부재이다. 바깥쪽 링(124)은, 쿨링 플레이트(122)의 외주에 마련되는 플랜지 등에 의해 쿨링 플레이트(122)와 걸어 맞춰진다. 단, 쿨링 플레이트(122)와 바깥쪽 링(124)의 걸어 맞춰지는 형태는 특별히 한정되지 않고, 후술하는 리프팅 기구(200, 도 2 참조)의 동작을 방해하지 않는 형태이면 된다.
(리프팅 기구(200)의 개요)
도 1 및 도 2를 참조하여 또한, 제 1 실시 형태와 관련되는 상부 전극 어셈블리(110)가 구비하는 리프팅 기구(200)에 대하여 설명한다. 도 2는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구(200)의 테스트 모델의 개략도이다. 도 2에 있어서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 전극판(120), 쿨링 플레이트(122) 및 바깥쪽 링(124)을 간략적인 형상으로 형성한 테스트 모델을 나타낸다. 도 2에 나타내는 구조체에서는, 지지 부재(201)가 지지하는 전극판(120)은 작은 대략 원판 형상의 부재로서 도시한다. 또한, 쿨링 플레이트(122) 및 바깥쪽 링(124)은 각각의 일부분에 대응하는 구조를, 원반 형상, 링 형상이 아닌 대략 입방체 형상의 부재로서 도시하고 있다.
리프팅 기구(200)는, 전극판(120), 쿨링 플레이트(122) 및 바깥쪽 링(124)을 서로 걸어 맞추는 것에 의해, 전극판(120)을 쿨링 플레이트(122)의 아래로 리프팅한다.
구체적으로는, 리프팅 기구(200)는, 지지 부재(201)와, 연락 부재(202)와, 바깥쪽 링(124)에 형성된 오목부(203)(도 5(a) 내지 도 5(d) 참조)와, 고정 부재(204)(도 2 참조)를 구비한다.
지지 부재(201)는, 전극판(120)의 수직 방향(도 1의 상하 방향)으로 형성되는 구멍(205)에 삽입되고, 전극판(120)을 수직 방향으로 지지한다. 지지 부재(201)는 예컨대, 대략 구 형상의 양단을 원통 형상의 축으로 이은 핀이다. 단, 핀의 형상은 특별히 한정되지 않고, 전극판(120)을 수직 방향으로 지지할 수 있는 부재이면 된다. 예컨대, 전극판(120)에 형성한 구멍(205)의 하부의 직경을 상부의 직경보다 크게 하여, 지지 부재(201)의 대략 구 형상의 아래쪽 단이 위 방향으로 탈락하지 않도록 구성하더라도 좋다(도 1 및 도 3 참조).
연락 부재(202)는, 적어도 일부가 내부가 빈 원통 형상의 샤프트(202a)와, 평판 형상의 레버(202b)를 나사로 체결하여 구성된다(도 2 참조). 단 동일한 형상의 부재를 주형(鑄型) 등으로 일체적으로 성형하여 사용하더라도 좋다. 샤프트(202a)는, 노치(202a1)를 갖는다(도 6(a) 내지 도 6(c) 참조). 노치(202a1)는, 샤프트(202a)가 쿨링 플레이트(122)의 지름 방향으로 형성되는 구멍(206) 내의 소정 위치에 배치되었을 때, 쿨링 플레이트(122)의 수직 방향으로 형성되는 구멍(207)의 위에 위치한다. 구멍(207)은, 쿨링 플레이트(122) 내의 구멍(206) 및 전극판(120) 내의 구멍(205)과 연통한다. 구멍(207)에는 지지 부재(201)가 삽입된다.
도 6(a)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구(200)가 구비하는 연락 부재(202)의 노치(202a1)의 개략도이다. 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 노치(202a1)는, 지지 부재(201)의 위쪽(도 1의 지면 위 방향) 구 형상 단을 수용 가능한 크기의 원형부 C1을 갖는다. 노치(202a1)는 또한, 지지 부재(201)의 축부를 수용 가능한 크기의 원형부 C2를 갖는다. 노치(202a1)는, 원형부 C1과 원형부 C2를 양자의 윤곽이 접하도록 배치하여 윤곽을 매끄럽게 접속한 형상을 갖는다. 연락 부재(202)가 후술하는 해방 위치에 있을 때, 노치(202a1)의 원형부 C1이 수직 방향 아래 방향에 면하고, 연락 부재(202)가 후술하는 가고정 위치에 있을 때, 노치(202a1)의 원형부 C2가 수직 방향 아래 방향에 면한다.
도 6(b)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구(200)가 구비하는 연락 부재(202)의 노치(202a1)의 사시도이고, 도 6(c)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구(200)가 구비하는 연락 부재(202)의 노치(202a1)에 걸어 맞춰진 지지 부재(201)를 나타내는 도면이다. 지지 부재(201)가, 구멍(205, 207)에 삽입되어 연락 부재(202)의 노치(202a1)의 원형부 C1에 끼워 맞춰진 후, 샤프트(202a)가 회전한다. 그것에 의해, 원형부 C2가 수직 방향 아래 방향에 면하게 되고, 지지 부재(201)의 아래쪽으로의 탈락이 방지되어, 지지 부재(201)가 가고정되게 된다(도 6(c) 참조).
레버(202b)는, 샤프트(202a)의 바깥쪽 링(124)측의 단부에 나사 등에 의해 체결된다(도 2 참조). 레버(202b)를, 샤프트(202a)를 축으로 하여 회전시키는 것에 의해, 샤프트(202a)의 노치(202a1)를 회전시키고, 노치(202a1)에 끼워 맞춰진 지지 부재(201)의 구 형상 단을 고정할 수 있다. 샤프트(202a)와 레버(202b)는 캠 기구의 일부로서 작용한다. 또, 샤프트(202a)를 레버(202b)로 회전시키는 것에 의해 지지 부재(201)를 고정할 수 있으면, 지지 부재(201)의 단부 및 해당 단부와 걸어 맞추는 노치(202a1)의 형상은 특별히 한정되지 않는다.
오목부(203)는, 바깥쪽 링(124)의 내주면 위에 형성되고, 쿨링 플레이트(122)의 외주면에 대향한다. 이하, 도 5(a) 내지 도 5(d)를 참조하여, 오목부(203)와 연락 부재(202)의 걸어 맞추는 형태에 대하여 설명한다. 도 5(a)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구(200)의 동작을 설명하기 위한 바깥쪽 링(124)의 내주면의 일부를 나타내는 도면이다. 도 5(b)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구(200)의 해방시의 레버(202b)의 위치를 설명하기 위한 바깥쪽 링(124)의 오목부(203)를 나타내는 도면이다. 도 5(c)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구(200)의 가고정시의 레버(202b)의 위치를 설명하기 위한 바깥쪽 링(124)의 오목부(203)를 나타내는 도면이다. 도 5(d)는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구(200)의 고정시의 레버(202b)의 위치를 설명하기 위한 바깥쪽 링(124)의 오목부(203)를 나타내는 도면이다.
도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 바깥쪽 링(124)에 형성되는 오목부(203)는, 제 1 오목부(203a)와 제 2 오목부(203b)를 갖는다. 제 1 오목부(203a)는, 레버(202b)의 길이와 대략 동일한 길이의 경사면 S를 갖는다. 경사면 S의 경사 각도는, 샤프트(202a)의 노치(202a1)의 C1의 중심과 샤프트(202a)의 축 중심을 잇는 선분과 C2의 중심과 샤프트(202a)의 축 중심을 잇는 선분이 형성하는 각도와 대략 동일하더라도 좋다.
제 2 오목부(203b)는, 샤프트(202a)를 수용 가능한 높이 H를 갖고, 레버(202b)의 길이와 대략 동일한 길이의 수평면 P를 갖는다. 제 2 오목부(203b)의 수평면 P는, 바깥쪽 링(124)의 둘레 방향으로 연장되고, 제 1 오목부(203a)의 경사면 S에 연속한다.
바깥쪽 링(124)에는 또한, 제 2 오목부(203b)와 수직 방향 아래쪽으로부터 연통하는 구멍 부분(203c)이 마련되어 있다. 구멍 부분(203c)은, 바깥쪽 링(124)의 하면을 관통하고, 외부와 오목부(203)를 연통시킨다. 상술한 고정 부재(204)는, 구멍 부분(203c)의 아래쪽으로부터 삽입되고, 구멍 부분(203c) 내에 수용된다. 구멍 부분(203c)과 고정 부재(204)는 서로 나사 결합하도록 나사골이 형성된다. 단, 구멍 부분(203c)과 고정 부재(204)를 서로 고정할 수 있는 구조이면 다른 구조에 의해 양자를 걸어 맞추더라도 좋다.
바깥쪽 링(124)을, 쿨링 플레이트(122)의 외주를 따라서 둘레 방향으로 회전시키는 것에 의해, 연락 부재(202)의 샤프트(202a)는, 수평면 P의 경사면 S측 단(도 5(b)에 나타내는 해방시의 위치)과, 수평면 P의 경사면 S와 반대측의 단(도 5(c)에 나타내는 가고정시의 위치)의 사이를 이동한다. 샤프트(202a)의 이동과 아울러, 레버(202b)는, 경사면 S 및 수평면 P의 위를 슬라이드 이동한다.
예컨대, 바깥쪽 링(124)을 도 5(b)의 화살표 방향 Y로 회전시키면, 샤프트(202a)가 해방시의 위치(도 5(b))로부터 가고정시의 위치(도 5(c))로 이동한다. 샤프트(202a)의 이동에 따라, 레버(202b)는 경사면 S로부터 수평면 P로 이동한다. 레버(202b)의 이동에 따라, 샤프트(202a)는 도 5(b)에 나타내는 X 방향으로 회전하고, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이 수평면 P 위에 탑재된다.
또한, 반대로 바깥쪽 링(124)을 도 5(b)의 화살표 방향 Z로 회전시키면, 샤프트(202a)가 가고정시의 위치(도 5(c))로부터 해방시의 위치(도 5(b))로 이동한다. 샤프트(202a)의 이동에 따라, 레버(202b)는 수평면 P로부터 경사면 S로 이동한다. 레버(202b)의 이동에 따라, 샤프트(202a)는 도 5(b)에 나타내는 X의 역방향으로 회전하고, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이 경사면 S 위에 탑재된다.
도 5(c)에 나타내는 가고정시의 상태에서, 구멍 부분(203c)의 아래쪽으로부터 고정 부재(204)를 밀어 넣고, 고정 부재(204)를 레버(202b)에 맞닿게 하여 레버(202b)를 밀어 올린다. 이것에 의해, 지지 부재(201)가 연락 부재(202)와 캠 기구에 의해 고정되고, 전극판(120)의 쿨링 플레이트(122)로의 체결이 완료된다.
고정 부재(204)는, 토크 관리가 가능한 부재이다. 예컨대, 고정 부재(204)는 플런저이다. 예컨대, 고정 부재(204)는 내부에 용수철 등의 탄성 부재를 포함하고, 용수철의 작용으로 레버(202b)를 가압한다. 도 5(d)에 나타내는 바와 같이, 고정 부재(204)를 틀어넣는 것에 의해, 연락 부재(202)와 지지 부재(201)가 체결된다. 이것에 의해, 전극판(120), 쿨링 플레이트(122) 및 바깥쪽 링(124)의 체결, 즉, 전극판(120)의 리프팅이 완료된다.
도 2로 돌아와, 리프팅 기구(200)의 설치 수순의 일례에 대하여 더 설명한다. 리프팅 기구(200)를 설치할 때에는, 우선, 쿨링 플레이트(122)의 지름 방향으로 형성된 구멍(206)에 연락 부재(202)를 삽입한다. 그리고, 바깥쪽 링(124)을 쿨링 플레이트(122)의 외주에 끼워 넣고, 오목부(203)(도 2의 124의 뒤쪽)에 연락 부재(202)를 끼워 넣는다. 이때, 연락 부재(202)가 도 5(b)의 해방시의 위치에 오도록 바깥쪽 링(124)의 위치를 조절한다. 연락 부재(202)가 자연스럽게 해방시의 위치에 끼워 넣어지도록, 미리 바깥쪽 링(124)에 가이드 등을 마련하더라도 좋다.
다음으로, 전극판(120)의 아래쪽으로부터 지지 부재(201)를 끼워 넣고, 전극판(120)을 지지 부재(201)에 의해 지지한다. 그리고, 지지 부재(201)의 상단부를 쿨링 플레이트(122)의 수직 방향으로 형성된 구멍(207)에 삽입하고, 연락 부재(202)의 노치(202a1)에 걸어 맞춘다. 이 상태에서, 바깥쪽 링(124)을 도 5(b)의 화살표 방향 Y로 회전시킨다. 그러면, 연락 부재(202)가 도 5(b)의 해방시의 위치로부터 도 5(c)의 가고정시의 위치로 이동한다. 그리고, 가고정의 상태에서 고정 부재(204)를 바깥쪽 링(124)의 구멍 부분(203c)에 밀어 넣는다. 이것에 의해, 전극판(120)이 쿨링 플레이트(122)에 리프팅된다.
도 3은 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구(200)의 개략 사시도이다. 도 3 중, 연락 부재(202)의 노치(202a1)에 지지 부재(201)의 구 형상 단이 걸어 맞춰진 상태를 나타낸다. 도 3에서는, 레버(202b)는 수평면 P 위에 있다. 즉, 가고정 위치에 있다. 따라서, 도 3의 상태에서는, 전극판(120)의 쿨링 플레이트(122)로의 리프팅은 아직 완료되어 있지 않다. 이 상태에서, 도 3 중, 바깥쪽 링(124)의 하면 화살표로 나타내는 부분에 마련된 구멍 부분(203c)에 고정 부재(204)를 밀어 넣는 것에 의해, 전극판(120)의 쿨링 플레이트(122)로의 리프팅이 완료된다.
도 4는 제 1 실시 형태와 관련되는 리프팅 기구(200)의 각 부의 배치를 설명하기 위한 쿨링 플레이트(122)의 상면도이다. 도 4의 예에서는, 쿨링 플레이트(122)의 10개소에 지지 부재(201)를 삽입하기 위한 구멍 R1 내지 R10이 형성되어 있다. 구멍 R1 내지 R10 중, R1 내지 R5가 형성되는 위치는, R6 내지 R10이 형성되는 위치보다 쿨링 플레이트(122)의 중심에 가깝다. 이와 같이 쿨링 플레이트(122)의 중심으로부터의 거리가 상이한 2개의 동심원 위에 구멍 R1 내지 R10을 형성하고, 각 위치에 상기의 리프팅 기구(200)를 배치하여, 전극판(120)을 쿨링 플레이트(122)에 리프팅한다. 이 경우, 연락 부재(202)에 대해서는 장단 2종류의 길이의 부재를 준비한다.
리프팅 기구(200)의 배치 위치나 배치 수는, 전극판(120) 및 쿨링 플레이트(122)의 중량이나, 전열 시트를 끼워 넣는지 여부 등의 조건에 따라서 결정하면 된다.
(제 1 실시 형태의 효과)
상기와 같이, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치가 구비하는 상부 전극 어셈블리(110)는, 일부가 쿨링 플레이트(122) 내에 배치되고, 쿨링 플레이트(122)의 아래쪽에 배치되는 상부 전극(120)을 지지하는 지지 부재(201)와, 일부가 쿨링 플레이트(122) 내에 배치되고, 쿨링 플레이트(122)의 지름 방향으로 연장되어, 지지 부재(201)에 걸어 맞춰지는 연락 부재(202)와, 쿨링 플레이트(122)의 외주를 따라서 배치되고, 쿨링 플레이트(122)측에 형성된 오목부(203)가 연락 부재(202)와 걸어 맞춰지는 회전 부재(124)와, 회전 부재(124)의 오목부(203) 내에서 연락 부재(202)에 맞닿고, 연락 부재(202)에 토크를 주는 것에 의해 상부 전극(120)을 쿨링 플레이트(122)에 리프팅하여 고정하는, 토크 관리가 가능한 고정 부재(204)를 구비한다. 이 때문에, 고정 부재(204)를 이용하여 토크를 조정하고, 상부 전극(120)을 쿨링 플레이트(122)에 리프팅할 때의 리프팅하는 힘을 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 지지 부재(201), 연락 부재(202) 및 회전 부재(124)에 의해 캠 기구를 형성하고, 캠 기구에 의해, 상부 전극(120)과 쿨링 플레이트(122)와 회전 부재(124)를 연결한다. 이 때문에, 단순한 구조를 이용하여 상부 전극(120)을 쿨링 플레이트(122)에 리프팅할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 고정 부재(204)는, 회전 부재(124)의 하면에서 개구하는 구멍 부분(203c)에 삽입되어 상기 회전 부재의 해당 오목부(203) 내에서 연락 부재(202)에 맞닿는다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치의 상부 구조물을 떼어내지 않더라도, 상부 전극(120)의 아래쪽으로부터 회전 부재(124) 내의 고정 부재(204)를 조작하여 용이하게 리프팅하는 힘을 조정할 수 있다. 또한, 상부 전극(120)의 교환시에도, 상부 전극(120)의 아래쪽으로부터 용이하게 고정 부재(204)를 조작할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 회전 부재(124)는, 쿨링 플레이트(122)의 둘레 방향을 따라서 제 1 회전 위치와 제 2 회전 위치의 사이를 회전하고, 회전 부재(124)가 제 1 회전 위치에 있을 때, 연락 부재(202)는 지지 부재(201)를 해방하고, 회전 부재(124)가 제 2 회전 위치에 있을 때 연락 부재(202)는 지지 부재(201)를 가고정한다. 이 때문에, 쿨링 플레이트(122)의 주위에 배치된 회전 부재(124)를 회전시키는 것에 의해, 용이하게 지지 부재(201)를 해방하여 상부 전극(120)을 떼어낼 수 있다.
종래의 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 상부 전극의 위쪽에 배치된 구조물을 분해하지 않으면 상부 전극의 교환을 행하는 것이 곤란한 경우가 있었다. 그러나, 제 1 실시 형태의 구성을 채용한 경우, 상부 전극을 아래쪽으로부터 용이하게 떼어낼 수 있고, 상부 전극이 소모되었을 때의 교환을 간단하게 실현할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 회전 부재(124)는, 각각이 복수의 연락 부재(202)의 1개와 걸어 맞춰지는 복수의 오목부(203)를 구비하고, 회전 부재(124)가 회전하는 것에 의해, 복수의 연락 부재(202)가 각각 대응하는 지지 부재(201)를 가고정한다. 이 때문에, 1개의 회전 부재(124)에 의해 복수 위치에 마련된 지지 부재(201)를 가고정할 수 있고, 리프팅하는 작업을 간소화할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 지지 부재(201)는, 쿨링 플레이트(122)의 중심으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 형성되는 구멍 R1 내지 R10에 삽입된다. 이 때문에, 상부 전극(120)과 쿨링 플레이트(122)의 계면압(界面壓)의 저하를 억제하여, 상부 전극(120)과 쿨링 플레이트(122)의 계면압을 개선할 수 있다.
종래의 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 상부 전극과 쿨링 플레이트를, 쿨링 플레이트의 에지 부분에 있어서 볼트 등으로 멈추게 하고 있었다. 이 때문에, 상부 전극이 소모되어 중앙 부분이 늘어지는 것 등에 의해 상부 전극과 쿨링 플레이트의 계면압이 저하하는 경우가 있었다. 이것에 비하여, 제 1 실시 형태에 있어서는, 상기와 같이, 쿨링 플레이트(122)의 중심으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 지지 부재(201)를 배치하여, 쿨링 플레이트(122)와 상부 전극(120)을 체결한다. 이 때문에, 상부 전극(120)과 쿨링 플레이트(122)의 계면압의 저하를 억제하여, 상부 전극(120)과 쿨링 플레이트(122)의 계면압을 개선할 수 있다. 또한, 계면압의 개선에 따라, 상부 전극(120)의 소모에 의한 온도 변동을 억제할 수 있다. 또한, 에칭 레이트 등의 변동을 억제하여 상부 전극(120)의 긴 수명을 실현할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 지지 부재(201)는, 쿨링 플레이트(122)의 중심으로부터 원주까지의 거리가 상이한 적어도 2개의 동심원 위에 대략 동일한 간격으로 복수 형성되는 구멍 R1 내지 R10에 삽입된다. 이 때문에, 상부 전극(120)이 열에 의해 소모된 경우에도, 상부 전극(120)이 휘어 쿨링 플레이트(122)와의 접촉 압력이 저하하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 종래의 플라즈마 처리 장치와 같이 쿨링 플레이트의 에지 부분에 볼트나 클램프 등으로 상부 전극을 체결한 경우와 비교하여, 쿨링 플레이트(122)의 전체에 걸쳐서 소망하는 체결력으로 상부 전극(120)을 체결할 수 있다. 이 때문에, 상부 전극(120)의 소모에 의한 휘어짐이나 계면 압력의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 계면압의 개선에 따라, 상부 전극(120)의 소모에 의한 온도 변동을 억제할 수 있다. 또한, 에칭 레이트 등의 변동을 억제하여 상부 전극(120)의 긴 수명을 실현할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 고정 부재(204)는 플런저이다. 이 때문에, 플런저에 의한 체결력을 용이하게 관리할 수 있고, 복수의 지지 부재(201)를 마련한 경우에 지지 부재(201)의 각각에 있어서의 체결력을 용이하게 일정하게 하여 리프팅을 완료할 수 있다. 이 때문에, 리프팅하는 힘의 관리가 용이하다. 또한, 단순한 구성에 의해 미세한 토크 제어를 실현할 수 있다.
(그 외의 실시 형태)
이상, 제 1 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치에 대하여 설명했다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지의 변형을 실현할 수 있다.
예컨대, 회전 부재(124)에 형성하는 오목부(203)의 형상을 고안하는 것에 의해, 지지 부재(201)가 탈락하는 것을 방지하여 상부 전극(120)의 교환 작업을 용이하게 하는 것을 생각할 수 있다.
또한, 연락 부재(202)의 레버(202b)의 길이를 조정하는 것에 의해, 리프팅하는 힘을 조정하는 것도 가능하다.
또한, 지지 부재(201)를 배치하는 위치나 개수는, 쿨링 플레이트(122) 및 전극판(120)의 크기나 중량, 전열 시트의 유무에 따라 적절하게 변경할 수 있다.
새로운 효과나 변형예는, 당업자에 의해 용이하게 도출할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 형태는, 이상과 같이 나타내고 또한 기술한 특정한 상세 및 대표적인 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부한 특허 청구의 범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하는 일 없이, 여러 가지의 변경이 가능하다.
110 : 상부 전극 어셈블리
120 : 전극판
121 : 가스 토출 구멍
122 : 쿨링 플레이트
124 : 바깥쪽 링
125 : 가스실
200 : 리프팅 기구
201 : 지지 부재
202 : 연락 부재
202a : 샤프트
202a1 : 노치
202b : 레버
203 : 오목부
204 : 고정 부재
P : 수평면
S : 경사면

Claims (9)

  1. 일부가 원반 형상의 쿨링 플레이트 내에 배치되고, 상기 쿨링 플레이트의 아래쪽에 배치되는 상부 전극을 지지하는 지지 부재와,
    일부가 상기 쿨링 플레이트 내에 배치되고, 상기 쿨링 플레이트의 지름 방향으로 연장되어, 상기 지지 부재에 걸어 맞춰지는 연락 부재와,
    상기 쿨링 플레이트의 외주를 따라서 배치되고, 상기 쿨링 플레이트측에 형성된 오목부가 상기 연락 부재와 걸어 맞춰지는 회전 부재와,
    상기 회전 부재의 상기 오목부 내에서 상기 연락 부재에 토크를 주는 것에 의해 상기 상부 전극을 상기 쿨링 플레이트에 리프팅하여 고정하는 고정 부재
    를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재, 상기 연락 부재 및 상기 회전 부재는, 캠 기구를 형성하고, 해당 캠 기구에 의해, 상기 상부 전극과 상기 쿨링 플레이트와 상기 회전 부재를 연결하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정 부재는, 상기 회전 부재의 하면에서 개구하는 구멍에 삽입되어 해당 오목부 내에서 상기 연락 부재에 맞닿는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 부재는, 상기 쿨링 플레이트의 둘레 방향을 따라서 제 1 회전 위치와 제 2 회전 위치의 사이를 회전하고, 상기 회전 부재가 상기 제 1 회전 위치에 있을 때, 상기 연락 부재는 상기 지지 부재를 해방하고, 상기 회전 부재가 상기 제 2 회전 위치에 있을 때 상기 연락 부재는 상기 지지 부재를 가고정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 부재는, 상기 회전 부재가 회전하는 것에 의해, 복수의 상기 연락 부재가 각각 대응하는 상기 지지 부재를 가고정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 쿨링 플레이트의 중심으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 형성되는 구멍에 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 쿨링 플레이트의 중심으로부터 원주까지의 거리가 상이한 적어도 2개의 동심원 위에 동일한 간격으로 복수 형성되는 구멍에 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정 부재는, 플런저인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 일부가 원반 형상의 쿨링 플레이트 내에 배치되고, 상기 쿨링 플레이트의 아래쪽에 배치되는 상부 전극을 지지하는 지지 부재와,
    일부가 상기 쿨링 플레이트 내에 배치되고, 상기 쿨링 플레이트의 지름 방향으로 연장되어, 상기 지지 부재에 걸어 맞춰지는 연락 부재와,
    상기 쿨링 플레이트의 외주를 따라서 배치되고, 상기 쿨링 플레이트측에 형성된 오목부가 상기 연락 부재와 걸어 맞춰지는 회전 부재와,
    상기 회전 부재의 상기 오목부 내에서 상기 연락 부재에 토크를 주는 것에 의해 상기 상부 전극을 상기 쿨링 플레이트에 리프팅하여 고정하는 고정 부재
    를 구비하는 상부 전극 어셈블리.
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