KR102555826B1 - 진공 처리 장치 - Google Patents

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요스케 짐보
요시아키 야마모토
켄지 에토
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가부시키가이샤 아루박
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Abstract

본 발명의 진공 처리 장치는, 플라즈마 처리를 실시하는 진공 처리 장치이다. 진공 처리 장치는, 고주파 전원에 접속된 전극 플랜지와, 상기 전극 플랜지와 이간하여 대향하고 상기 전극 플랜지와 함께 캐소드가 되는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 주위에 설치된 절연 실드와, 상기 샤워 플레이트에서의 상기 전극 플랜지와 반대측에 피처리 기판이 배치되는 처리실과, 상기 전극 플랜지의 상기 샤워 플레이트측에 장착되는 전극틀과, 상기 샤워 플레이트의 상기 전극틀측이 되는 주연부에 장착되는 슬라이드 플레이트를 가진다. 상기 샤워 플레이트가 대략 구형 윤곽을 가지도록 형성된다. 상기 전극틀과 상기 슬라이드 플레이트가, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응해 슬라이드 가능하게 되며, 동시에, 상기 샤워 플레이트와 상기 전극 플랜지와 상기 전극틀로 둘러 쌓인 공간이 씰 가능하다. 상기 전극틀이, 상기 전극 플랜지에 장착되는 틀 형상의 상판면부와, 상기 상판면부의 윤곽 외측 전둘레로부터 상기 샤워 플레이트를 향해서 입설되는 종판면부와, 상기 종판면부의 하단으로부터 상기 상판면부와 대략 평행하게 상기 상판면부의 윤곽 내측단을 향해서 연재하는 하판면부를 가진다.

Description

진공 처리 장치
본 발명은, 진공 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 플라즈마에 의한 처리를 실시할 때 이용하기에 바람직한 기술에 관한 것이다.
본원은, 2019년 1월 7일에 일본에 출원된 특원 2019-000528호에 근거해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 인용한다.
종래부터, 플라즈마를 이용한 처리로서 성막, 특히, 플라즈마 CVD 혹은 에칭 등 기판의 표면 처리를 하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 이 플라즈마 처리 장치에서는, 성막 공간(반응실)을 가지도록, 챔버 및 전극 플랜지에 의해 사이에 끼워진 절연 플랜지에 의해 처리실이 구성되어 있다. 이 처리실 내에는, 전극 플랜지에 접속되어 복수의 분출구를 가지는 샤워 플레이트와, 기판이 배치되는 히터가 설치되어 있다.
샤워 플레이트와 전극 플랜지와의 사이에 형성되는 공간은, 원료 가스가 도입되는 가스 도입 공간이다. 즉, 샤워 플레이트는, 처리실 내를, 기판에 막이 형성되는 성막 공간과, 가스 도입 공간으로 구획하고 있다.
전극 플랜지에는, 고주파 전원이 접속되어 있다. 전극 플랜지 및 샤워 플레이트는, 캐소드(cathode) 전극으로서 기능한다.
특허문헌 1, 2에는, 샤워 플레이트의 주위가, 전극 플랜지에 직접 접속된 구성이 기재되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 플라즈마 처리 시에서 그 처리 온도가 높기 때문에, 샤워 플레이트는 열 팽창하고, 처리 종료 시 등 온도를 하강시켰을 때는 수축하게 된다.
[특허문헌 1] 국제공개 제2010/079756호 [특허문헌 2] 국제공개 제2010/079753호
근래, 액정 디스플레이나 유기EL 디스플레이 등의 FPD(flat panel display, flat-panel display)의 제조 등에서는, 기판의 크기가 크기 때문에, 샤워 플레이트의 크기(면적)도 커진다. 이 때문에, 1800mm 이상의 변(邊)을 가지는 FPD 등을 구성하는 대면적의 기판에 처리를 실시할 때는, 샤워 플레이트의 열 팽창 및 열 수축이 매우 커진다. 이 샤워 플레이트의 열 팽창 및 열 수축은, 기판의 코너부에서, 수cm~수십cm도 되는 경우가 있다.
그렇지만, 종래의 기술은, 샤워 플레이트의 열 팽창 및 열 수축에 기인한 문제에 주목하고 있지 않고, 샤워 플레이트를 지지하는 부재의 사용 횟수가 감소해버리는 경우가 있었다. 특히, 그 부재의 변형이 현저하게 생기고 있을 경우에는, 유지보수 작업을 1회 실시할 때 마다, 부재를 한 번 쓰고 버리게 되는 문제가 있었다.
또, 샤워 플레이트의 열 팽창 및 열 수축에 따라, 샤워 플레이트를 지지하는 부재가 마찰되어 버리고, 부재가 깎여 나가는 것에 기인한 파티클(particle) 등이 발생하는 경우가 있다. 이것이 플라즈마 처리에서의 불량의 발생 원인이 되기 때문에, 이를 해결하고자 하는 요구가 있다.
또, 종래의 기술에서는, 샤워 플레이트의 주연(周緣) 외측에 누설된 가스가 피처리 기판에 면하는 공간에 도달해 버리는 문제는 기재되어 있지 않지만, 이를 해결하고자 하는 요구가 있다.
게다가, 샤워 플레이트의 온도는, 종래, 200℃~325℃ 정도였지만, 플라즈마 처리 온도의 상승에 수반하여, 근래, 샤워 플레이트의 온도가 400℃를 넘는 처리 온도로 플라즈마 처리를 하는 것이 가능한 장치가 요구되고 있다.
또, 샤워 플레이트의 온도 분포가 균일하지 않게 되거나, 혹은, 면 내 온도차가 커지는 등, 샤워 플레이트의 온도 분포가 악화하면 성막 특성이 저하되어 버린다. 이 때문에, 샤워 플레이트의 온도 분포를 개선하려는 요구가 있었다.
본 발명은, 상기의 사정을 감안해 이루어진 것으로, 이하의 목적을 달성하려고 하는 것이다.
1. 샤워 플레이트 주변으로부터의 가스 누설을 방지하는 가스 씰(Seal)의 향상을 도모하는 것.
2. 대면적을 가지는 샤워 플레이트의 열 신축에 기인한 문제를 해소하는 처리 장치를 제공하는 것.
3. 샤워 플레이트의 온도가 400℃를 넘는 처리를 실시하는 처리 장치에서, 처리 온도의 상승을 허용할 수 있는 처리 장치를 제공하는 것.
4. 샤워 플레이트에서의 온도 분포의 향상을 도모하는 것.
본 발명의 진공 처리 장치는, 플라즈마 처리를 실시하는 진공 처리 장치에 있어서, 고주파 전원에 접속된 전극 플랜지와, 상기 전극 플랜지와 이간하여 대향하고 상기 전극 플랜지와 함께 캐소드가 되는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 주위에 설치된 절연 실드(shield)와, 상기 샤워 플레이트에서의 상기 전극 플랜지와 반대측에 피처리 기판이 배치되는 처리실과, 상기 전극 플랜지의 상기 샤워 플레이트측에 장착되는 전극틀(Electrode Frame)과, 상기 샤워 플레이트의 상기 전극틀측이 되는 주연부(周緣部)에 장착되는 슬라이드 플레이트를 가지고, 상기 샤워 플레이트가 대략 구형(矩形) 윤곽을 가지도록 형성되고, 상기 전극틀과 상기 슬라이드 플레이트가, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강(昇降) 시에 생기는 열 변형에 대응하여 슬라이드 가능하며, 동시에, 상기 샤워 플레이트와 상기 전극 플랜지와 상기 전극틀로 둘러 쌓인 공간이 씰(Seal) 가능하고, 상기 전극틀이, 상기 전극 플랜지에 장착되는 틀(frame) 형상의 상판면부와, 상기 상판면부의 윤곽 외측 전둘레(全周)로부터 상기 샤워 플레이트를 향해서 입설(立設)되는 종판면부와, 상기 종판면부의 하단으로부터 상기 상판면부와 대략 평행하게 상기 상판면부의 윤곽 내측단을 향해서 연재(延在)하는 하판면부를 가진다. 이것에 의해 상기 과제를 해결하였다.
본 발명의 진공 처리 장치는, 상기 슬라이드 플레이트에는, 상기 샤워 플레이트에 당접하는 부분에 오목홈(凹溝; Concave Groove)이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명에서, 상기 슬라이드 플레이트는, 대략 구형 윤곽으로 된 상기 샤워 플레이트의 변(邊)에 대응한 변 슬라이드부와, 상기 샤워 플레이트의 각(角)에 대응한 각 슬라이드부를 가지고, 상기 변 슬라이드부와 상기 각 슬라이드부가, 상기 샤워 플레이트의 변과 평행한 미끄러짐 씰면(Slip Seal surface)에 의해 서로 접촉하고, 상기 미끄러짐 씰면을 통해서, 상기 변 슬라이드부와 상기 각 슬라이드부가, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여 씰 상태를 유지한 채 슬라이드 가능하게 되는 것이 바람직하다.
본 발명의 진공 처리 장치는, 상기 변 슬라이드부와 상기 각 슬라이드부에 있어서, 상기 미끄러짐 씰면의 상단이 상기 전극틀에 접하고, 상기 미끄러짐 씰면의 하단이 상기 샤워 플레이트에 접하고 있는 것이 가능하다.
또, 본 발명에서, 상기 전극틀의 내주(內周)측에는, 상기 전극틀의 전둘레에 따른 판상(板狀)의 리플렉터(reflector)가 설치되고, 상기 리플렉터의 상단이, 상기 전극 플랜지에 장착되고, 상기 리플렉터의 하단이, 상기 하판면부의 내측단 부근에 위치하는 수단을 채용할 수도 있다.
본 발명의 진공 처리 장치는, 상기 샤워 플레이트가, 상기 샤워 플레이트에 설치된 긴 구멍(長穴)을 관통하는 지지 부재에 의해 상기 전극틀에 지지되고, 상기 긴 구멍은, 상기 지지 부재가 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응해 슬라이드 가능하도록, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형 방향으로 길게 형성될 수 있다.
또, 본 발명의 진공 처리 장치는, 상기 샤워 플레이트 및 상기 슬라이드 플레이트의 주단면(周端面)과, 상기 절연 실드와의 사이에는, 상기 샤워 플레이트가 열 신장 가능하게 하는 간극부(間隙部)가 설치될 수 있다.
본 발명의 진공 처리 장치는, 플라즈마 처리를 실시하는 진공 처리 장치에 있어서, 고주파 전원에 접속된 전극 플랜지와, 상기 전극 플랜지와 이간하여 대향하고 상기 전극 플랜지와 함께 캐소드가 되는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 주위에 설치된 절연 실드와, 상기 샤워 플레이트에서의 상기 전극 플랜지와 반대측에 피처리 기판이 배치되는 처리실과, 상기 전극 플랜지의 상기 샤워 플레이트측에 장착되는 전극틀과, 상기 샤워 플레이트의 상기 전극틀측이 되는 주연부에 장착되는 슬라이드 플레이트를 가지고, 상기 샤워 플레이트가 대략 구형 윤곽을 가지도록 형성되고, 상기 전극틀과 상기 슬라이드 플레이트가, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응해 슬라이드 가능하며, 동시에, 상기 샤워 플레이트와 상기 전극 플랜지와 상기 전극틀로 둘러 쌓인 공간이 씰 가능하고, 상기 전극틀이, 상기 전극 플랜지에 장착되는 틀 형상의 상판면부와, 상기 상판면부의 윤곽 외측 전둘레로부터 상기 샤워 플레이트를 향해서 입설되는 종판면부와, 상기 종판면부의 하단에서 상기 상판면부와 대략 평행하게 상기 상판면부의 윤곽 내측단을 향해서 연재하는 하판면부를 가진다.
또 상기의 구성에 의해, 슬라이드 플레이트와 전극틀이 슬라이드할 수 있다. 이에 따라, 샤워 플레이트의 열 팽창에 따른 윤곽의 확대, 혹은, 샤워 플레이트의 열 수축에 따른 윤곽의 수축이 일어났을 경우에, 저온측이 되는 전극 플랜지에 접속된 전극틀과, 고온측의 샤워 플레이트와의 사이에서의 변형을, 전극틀에 대한 슬라이드 플레이트의 슬라이드에 의해 흡수할 수 있다.
바꿔 말하면, 샤워 플레이트의 온도 상승 시에 열 변형, 특히, 열 신장이 생겼을 때 슬라이드 플레이트가 전극틀에 대해 슬라이드하여, 샤워 플레이트의 치수가 신장하는 변형이, 전극틀과 전극 플랜지와 절연 실드에 영향을 주지 않고, 전극틀에 대한 슬라이드 플레이트의 슬라이드에 의해 흡수된다.
따라서, 적층 상태로 접속된 샤워 플레이트로부터, 슬라이드 플레이트, 전극틀, 전극 플랜지에 이르는 부분에 있어서, 샤워 플레이트의 열 팽창에 의해 인가되는 응력을 저감한다.
이에 따라, 부품 변형의 발생을 방지할 수 있다.
동시에, 샤워 플레이트의 열 팽창 시에 슬라이드 플레이트가 슬라이드함으로써, 샤워 플레이트와 슬라이드 플레이트와 전극틀과 전극 플랜지로 둘러 쌓인 공간에서의 씰 상태를 유지해, 씰 불량의 발생을 방지할 수 있다.
동시에, 고온측인 샤워 플레이트로부터 저온측인 전극 플랜지에 이르는 열 유로에 있어서, 전극틀의 종판면부가 전열(傳熱) 경로가 된다. 종판면부는, 문자 그대로, 샤워 플레이트와 전극 플랜지와의 사이에서, 샤워 플레이트와 전극 플랜지가 대향하는 방향으로 입설된 판체(板體)이다. 전극틀의 종판면부에 있어서, 전열 경로가 되는 단면적을 극히 작게 할 수 있다.
이에 따라, 샤워 플레이트로부터 전극 플랜지로 향하는 전열 경로를 종판면부의 단면과 동등하게 한다. 따라서, 전열 경로의 단면적을 벌크 부재에 비교해 삭감하고, 샤워 플레이트로부터 전극 플랜지로 전해지는 열 유량을 삭감할 수 있다.
따라서, 플라즈마 처리 중에 있어서, 샤워 플레이트의 가장자리부(緣部) 부근의 영역에서의 온도 저하를 방지하여, 플라즈마 처리 중에서 샤워 플레이트에서의 온도 분포의 균일화를 도모할 수 있다.
게다가, 온도 하강 시에 열 신장하고 있던 샤워 플레이트에 수축이 생겼을 때 슬라이드 플레이트가 전극틀에 대해 슬라이드하여, 샤워 플레이트의 치수가 수축하는 변형이, 전극틀과 전극 플랜지와 절연 실드에 영향을 주지 않고, 전극틀에 대한 슬라이드 플레이트의 슬라이드에 의해 흡수된다.
따라서, 적층 상태로 접속된 샤워 플레이트로부터, 슬라이드 플레이트, 전극틀, 전극 플랜지에 이르는 부분에 있어서, 샤워 플레이트의 열 수축에 의해 인가되는 응력을 저감한다.
이에 따라, 부품 변형의 발생을 방지할 수 있다.
동시에, 샤워 플레이트의 열 수축 시에 슬라이드 플레이트가 슬라이드함으로써, 샤워 플레이트와 슬라이드 플레이트와 전극틀과 전극 플랜지로 둘러 쌓인 공간에서의 씰 상태를 유지하여, 씰 불량의 발생을 방지할 수 있다.
여기서, 샤워 플레이트와 슬라이드 플레이트와 전극틀과 전극 플랜지로 둘러 쌓인 공간에서의 씰 상태란, 이 공간에 공급되는 원료 가스가, 샤워 플레이트에 다수 형성된 관통공(貫通孔)을 통해 피처리 기판측으로 이동하는 경로 이외의 경로를 따라가 가스가 새는 것을 의미하고 있다.
본 발명의 진공 처리 장치는, 상기 슬라이드 플레이트에는, 상기 샤워 플레이트에 당접하는 부분에 오목홈이 형성되어 있다.
이에 따라, 슬라이드 플레이트가, 오목홈의 양측에서 샤워 플레이트에 당접한다. 즉, 평면시(平面視)한 슬라이드 플레이트의 면적 보다도, 샤워 플레이트에 당접하는 면적을 작게 설정할 수 있다. 따라서, 고온측인 샤워 플레이트로부터 저온측인 전극 플랜지에 이르는 열 유로에 있어서, 슬라이드 플레이트의 부분에서 전열 경로가 되는 단면적을 극히 작게 할 수 있다.
이에 따라, 샤워 플레이트로부터 슬라이드 플레이트를 통해서 전극 플랜지로 빠져나가는 열량을 작게 할 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리 중에서 샤워 플레이트의 가장자리부 부근의 영역에서의 온도 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리 중에서 샤워 플레이트에서의 온도 분포의 균일화를 도모할 수 있다.
본 발명에서, 상기 슬라이드 플레이트는, 대략 구형 윤곽으로 된 상기 샤워 플레이트의 변(윤곽 변)에 대응한 변 슬라이드부와, 상기 샤워 플레이트의 각에 대응한 각 슬라이드부를 가지고, 상기 변 슬라이드부와 상기 각 슬라이드부가, 상기 샤워 플레이트의 변과 평행한 미끄러짐 씰면에 의해 서로 접촉하고, 상기 미끄러짐 씰면을 통해서, 상기 변 슬라이드부와 상기 각 슬라이드부가, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여 씰 상태를 유지한 채 슬라이드 가능하게 된다.
이에 따라, 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에, 샤워 플레이트에 열 변형이 생겼을 경우에도, 슬라이드 플레이트에서의 씰 상태를 유지할 수 있다.
샤워 플레이트의 온도 상승 시에 열 변형, 특히, 열 신장이 생겼을 때에, 슬라이드 플레이트의 변 슬라이드부가 샤워 플레이트의 각부(角部)에 위치하는 각 슬라이드부에 대하여 슬라이드한다.
이때, 변 슬라이드부와 각 슬라이드부는, 서로 이간하도록 슬라이드한다. 또, 변 슬라이드부의 미끄러짐 씰면과 각 슬라이드부의 미끄러짐 씰면은, 서로 접촉한 상태를 유지한 채 슬라이드한다.
이에 따라, 샤워 플레이트에서의 윤곽 변의 치수가 신장하는 변형은, 전극틀과 전극 플랜지와 절연 실드에 영향을 주지 않고, 전극틀에 대한 슬라이드 플레이트의 슬라이드에 의해 흡수된다. 따라서, 샤워 플레이트의 열 팽창에 의해 슬라이드 플레이트에 인가되는 응력을 저감한다.
이에 따라, 슬라이드 플레이트에서의 변형의 발생을 방지할 수 있다.
동시에, 슬라이드 플레이트의 변 슬라이드부가 각 슬라이드부에 대하여 슬라이드함으로써, 열 팽창 시에, 샤워 플레이트와 슬라이드 플레이트와 전극틀과 전극 플랜지로 둘러 쌓인 공간에서의 씰 상태를 유지할 수 있다.
또, 샤워 플레이트의 온도 하강 시에, 열 신장하고 있던 샤워 플레이트에 수축이 생겼을 때, 슬라이드 플레이트의 변 슬라이드부가 샤워 플레이트의 각부(角部)에 위치하는 각 슬라이드부에 대하여 슬라이드한다. 이때, 변 슬라이드부와 각 슬라이드부는, 서로 접근하도록 슬라이드한다. 또, 변 슬라이드부의 미끄러짐 씰면과 각 슬라이드부의 미끄러짐 씰면은, 서로 접촉한 상태를 유지한 채 슬라이드한다.
이에 따라, 샤워 플레이트의 치수가 수축하는 변형은, 전극틀과 전극 플랜지와 절연 실드에 영향을 주지 않고, 전극틀에 대한 슬라이드 플레이트의 슬라이드에 의해 흡수된다. 따라서, 샤워 플레이트의 열 수축에 의해 슬라이드 플레이트에 인가되는 응력을 저감한다.
이에 따라, 슬라이드 플레이트에서의 변형의 발생을 방지할 수 있다.
동시에, 슬라이드 플레이트의 변 슬라이드부가 각 슬라이드부에 대하여 슬라이드함으로써, 열 수축 시에, 샤워 플레이트와 슬라이드 플레이트와 전극틀과 전극 플랜지로 둘러 쌓인 공간에서의 씰 상태를 유지할 수 있다.
이때, 변 슬라이드부의 미끄러짐 씰면과 각 슬라이드부의 미끄러짐 씰면은, 이른바 래버린스(labyrinth) 구조로서 씰 하고 있다.
덧붙여, 변 슬라이드부가, 구형 윤곽 형상으로 된 상기 샤워 플레이트의 네 변에 대응해 배치되고, 이들 변 슬라이드부와 각 슬라이드부가 미끄러짐 씰면에서, 서로 슬라이드한다. 이로써, 전극 플랜지와 샤워 플레이트 윤곽과의 상대 위치가 변경해도, 씰 상태를 유지할 수 있다.
본 발명의 진공 처리 장치는, 상기 변 슬라이드부와 상기 각 슬라이드부에 있어서, 상기 미끄러짐 씰면의 상단이 상기 전극틀에 접하고, 상기 미끄러짐 씰면의 하단이 상기 샤워 플레이트에 접하고 있다.
이에 따라, 미끄러짐 씰면이 서로 접촉하고 있는 변 슬라이드부와 각 슬라이드부가, 전극틀과 샤워 플레이트와의 사이의 거리, 즉, 슬라이드 플레이트의 두께 방향 전체길이(全長)에서, 슬라이드 플레이트의 윤곽에 있어서의 변 방향으로 슬라이드 가능하게 된다.
이에 따라, 샤워 플레이트의 치수가 신장하는 변형, 및 샤워 플레이트의 치수가 수축하는 변형을, 모두 전극틀과 전극 플랜지와 절연 실드에 영향을 주지 않고, 전극틀에 대한 슬라이드 플레이트의 슬라이드에 의해 흡수된다. 동시에, 씰 상태를 유지하는 것이 가능하다.
또, 본 발명에서, 상기 전극틀의 내주측에는, 상기 전극틀의 전둘레에 따른 판상의 리플렉터가 설치되고, 상기 리플렉터의 상단이, 상기 전극 플랜지에 장착되고, 상기 리플렉터의 하단이, 상기 하판면부의 내측단 부근에 위치한다.
이에 따라, 상판면부와 종판면부와 하판면부로 형성되는 전극틀의 내부 공간에 샤워 플레이트로부터 방사되는 전열 양을 삭감한다. 동시에, 상판면부와 종판면부와 하판면부로 형성되는 전극틀의 내부 공간에 침입하는 원료 가스를 저감할 수 있다.
여기서, 리플렉터의 하단이 하판면부의 내측단 부근에 위치한다란, 샤워 플레이트와 슬라이드 플레이트와 전극틀과 전극 플랜지로 둘러 쌓인 공간의 중심측으로부터 전극틀을 본 경우에, 상판면부와 종판면부와 하판면부로 형성되는 전극틀의 내부 공간의 개구 부분이, 리플렉터로 가려져 시인(視認)할 수 없는 정도인 것을 의미한다.
덧붙여, 리플렉터의 하단과 하판면부의 내측단은, 서로 이간하는 상태이며, 전극틀의 내부 공간의 개구 부분에 적극적으로 원료 가스가 침입하지 않는 상태이다. 리플렉터의 하단과 하판면부의 내측단이 접촉하지 않고, 밀폐되어 있지 않은 상태이다.
본 발명의 진공 처리 장치는, 상기 샤워 플레이트가, 상기 샤워 플레이트에 설치된 긴 구멍을 관통하는 지지 부재에 의해 상기 전극틀에 지지되고, 상기 긴 구멍은, 상기 지지 부재가 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응해 슬라이드 가능하도록, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형 방향으로 길게 형성된다.
이에 따라, 긴 구멍의 장축 방향으로, 지지 부재가 상대 이동했을 경우에는, 긴 구멍에 저해되지 않고 지지 부재가 상대 이동할 수 있다. 따라서, 전극틀에 고정된 지지 부재에 대하여 샤워 플레이트가 열 변형했을 때, 이 변형에 대응해 슬라이드 플레이트와 샤워 플레이트에서의 지지 부재의 지지 개소가 상대 이동하는 것을 방해하지 않는다.
바꿔 말하면, 샤워 플레이트의 온도 상승 시에 열 변형, 즉, 열 신장이 생겼을 때는, 샤워 플레이트의 각부(角部)를 포함한 영역에서의 변형 양이 가장 커진다. 이때, 샤워 플레이트의 각부(角部)는, 샤워 플레이트의 중심 위치로부터 외형 윤곽 가장자리부를 향하는 지름방향 외향(外向)으로 이동 변형(팽창)하게 된다. 이에 대해, 지지 부재는 전극틀에 고정되어 있기 때문에, 샤워 플레이트 가장자리부의 이동 변형에 추종하지 않는다.
그렇지만, 긴 구멍이 샤워 플레이트의 열 변형 방향으로 길게 형성되어 있기 때문에, 지지 부재는 긴 구멍 내에서 상대 위치 이동이 가능하다. 지지 부재는, 긴 구멍 내에서 샤워 플레이트의 열 변형 방향과 반대방향, 즉, 샤워 플레이트의 가장자리부 외측 위치로부터 중심측 위치를 향하도록 상대 이동한다. 따라서, 전극틀에 대한 슬라이드 플레이트와 샤워 플레이트와의 지지 상태를 유지한 채 슬라이드 가능하다.
이에 따라, 샤워 플레이트의 윤곽 치수가 신장하는 변형은, 전극틀과 전극 플랜지와 절연 실드에 영향을 주지 않고 흡수된다. 동시에, 전극틀에 대한 슬라이드 플레이트와 샤워 플레이트와의 지지 상태를 유지할 수 있다.
또, 샤워 플레이트의 온도 하강 시에, 열 신장하고 있던 샤워 플레이트에 수축이 생겼을 때, 샤워 플레이트의 각부(角部) 부근의 영역에서의 변형 양이 가장 커진다. 이때, 샤워 플레이트의 각부(角部)는, 샤워 플레이트의 외형 윤곽 가장자리부로부터 중심 위치를 향하는 지름방향 내향(內向)으로 이동 변형(수축)하게 된다. 이에 대해, 지지 부재는 전극틀에 고정되어 있기 때문에, 샤워 플레이트의 이동 변형에 추종하지 않는다.
그렇지만, 긴 구멍이 샤워 플레이트의 열 변형 방향으로 길게 형성되어 있기 때문에, 지지 부재가 긴 구멍 내에서 상대 위치 이동이 가능하다. 지지 부재는, 긴 구멍 내에서 샤워 플레이트의 중심측으로부터 외연부(外緣部)측을 향하도록 상대 이동한다. 따라서, 전극틀에 대한 슬라이드 플레이트와 샤워 플레이트와의 지지 상태를 유지한 채 슬라이드 가능하다.
이에 따라, 샤워 플레이트의 치수가 수축하는 변형은, 전극틀과 전극 플랜지와 절연 실드에 영향을 주지 않고 흡수된다. 동시에, 전극틀에 대한 슬라이드부 플레이트와 샤워 플레이트와의 지지 상태를 유지할 수 있다.
이에 따라, 지지 부재에 의해 접촉 상태를 유지하고 있는 전극틀과 슬라이드 플레이트에 의해, 전극 플랜지와 샤워 플레이트를 전기적으로 접속할 수 있다. 게다가, 슬라이드 플레이트와 전극틀이, 미끄러짐 씰면에서 서로 슬라이드하여, 씰 상태를 유지한 채, 전극 플랜지와 샤워 플레이트 윤곽과의 상대적인 위치 이동을 실시할 수 있다.
또, 본 발명의 진공 처리 장치는, 상기 샤워 플레이트 및 상기 슬라이드 플레이트의 주단면과, 상기 절연 실드와의 사이에는, 상기 샤워 플레이트가 열 신장 가능하게 하는 간극부가 설치된다.
이에 따라, 샤워 플레이트가 열 신장했을 때, 간극부에서 샤워 플레이트의 팽창 변형을 흡수하여, 각 부재에서의 불필요한 응력이 발생하는 일 없이 씰 상태를 유지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 진공 처리 장치에서의 처리에 수반하는 온도 상승하강에 따른 샤워 플레이트의 열 변형에 기인한 부품 변형의 발생을 방지할 수 있고, 파티클 발생을 저감할 수 있어, 대면적을 가지는 샤워 플레이트의 열 변형에 기인한 문제를 해소할 수 있고, 샤워 플레이트 주변에서의 가스 씰성의 향상을 도모하고, 샤워 플레이트의 온도가 400℃를 넘는 처리 온도의 상승을 허용할 수 있는 처리 장치를 제공할 수 있는 효과를 나타낸다.
[도 1] 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진공 처리 장치를 나타내는 모식 단면도이다.
[도 2] 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진공 처리 장치에서의 샤워 플레이트를 나타내는 상면도이다.
[도 3] 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진공 처리 장치에서의 전극틀, 슬라이드 플레이트 및 샤워 플레이트 주연부를 나타내는 확대 단면도이다.
[도 4] 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진공 처리 장치에서의 전극틀의 각부(角部)를 포함한 영역을 나타내는 상면도이다.
[도 5] 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진공 처리 장치에서의 슬라이드 플레이트의 각부(角部)를 포함한 영역의 하면측을 나타내는 부분 사시도이다.
[도 6] 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진공 처리 장치에서의 슬라이드 플레이트의 주연부를 포함한 영역 부근을 나타내는 하면도이다.
[도 7] 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진공 처리 장치에서의 전극틀, 슬라이드 플레이트 및 샤워 플레이트 주연부의 열 신장 상태를 나타내는 단면도이다.
[도 8] 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진공 처리 장치에서의 슬라이드 플레이트의 주연부 부근의 영역에서의 열 신장 상태를 나타내는 하면도이다.
[도 9] 본 발명에 따른 실험 예에서의 슬라이드 플레이트의 온도 분포를 나타내는 4분의 1 평면도이다.
[도 10] 본 발명에 따른 실험 예에서의 슬라이드 플레이트의 온도 분포를 나타내는 4분의 1 평면도이다.
[도 11] 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진공 처리 장치에서의 슬라이드 플레이트의 주연부를 포함한 영역의 다른 예를 나타내는 하면도이다.
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진공 처리 장치를, 도면에 근거해서 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에서의 진공 처리 장치를 나타내는 모식 단면도이며, 도 1에 있어서, 부호 100은, 진공 처리 장치이다.
또, 본 실시 형태에서는, 플라즈마 처리로서 플라즈마 CVD법을 이용한 성막 장치로 설명한다.
본 실시 형태에 따른 진공 처리 장치(100)는, 플라즈마 CVD법에 의한 기판(피처리 기판)(S)에 대한 성막을 실시하는 것으로 된다.
본 실시 형태에 따른 진공 처리 장치(100)는, 도 1에 도시한 것처럼, 반응실인 성막 공간(101a)을 가지는 처리실(101)을 가진다. 처리실(101)은, 진공 챔버(102)(챔버)와, 전극 플랜지(104)와, 진공 챔버(102) 및 전극 플랜지(104)에 협지(狹持)된 절연 플랜지(103)로 구성되어 있다.
진공 챔버(102)의 저부(底部)(102a)(내저면)에는, 개구부가 형성되어 있다. 이 개구부에는 지주(支柱)(145)가 삽통(揷通)되고, 지주(145)는 진공 챔버(102)의 하부에 배치되어 있다. 지주(145)의 선단(先端)(진공 챔버(102) 내)에는, 판상(板狀)의 지지부(히터)(141)가 접속되어 있다.
또, 진공 챔버(102)에는, 배기관을 통해서 진공 펌프(배기 수단)(148)가 설치되어 있다. 진공 펌프(148)는, 진공 챔버(102) 내부가 진공 상태가 되도록 감압한다.
또, 지주(145)는, 진공 챔버(102)의 외부에 설치된 승강 기구(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 기판(S)의 연직 방향에 있어서 상하로 이동 가능하다.
전극 플랜지(104)는, 상벽(上壁)(104a)과 주벽(周壁)(104b)을 가진다. 전극 플랜지(104)는, 전극 플랜지(104)의 개구부가 기판(S)의 연직 방향에 있어서 하방에 위치하도록 배치되어 있다. 또, 전극 플랜지(104)의 개구부에는, 샤워 플레이트(105)가 장착되어 있다.
이에 따라, 전극 플랜지(104)와 샤워 플레이트(105)와의 사이에 공간(10lb)(가스 도입 공간)이 형성되고 있다. 또, 전극 플랜지(104)의 상벽(104a)은, 샤워 플레이트(105)에 대향하고 있다. 상벽(104a)에는, 가스 도입구를 통해서 가스 공급부(142)(가스 공급 수단)가 접속되어 있다.
공간(10lb)은, 가스 공급부(142)로부터 프로세스 가스가 도입되는 가스 도입 공간으로서 기능하고 있다.
전극 플랜지(104)와 샤워 플레이트(105)는, 각각 도전 재료로 구성되어 있고, 예를 들면, 알루미늄 등의 금속제로 된다.
전극 플랜지(104)의 주위에는, 전극 플랜지(104)를 덮도록 실드 커버가 설치되어 있다. 실드 커버는, 전극 플랜지(104)와 비접촉이며, 동시에, 진공 챔버(102)의 주연부에 연설(連設)하도록 배치되어 있다.
또, 전극 플랜지(104)에는, 진공 챔버(102)의 외부에 설치된 RF 전원(147)(고주파 전원)이 매칭 박스를 통해서 접속되어 있다. 매칭 박스는, 실드 커버에 장착되어 있고, 진공 챔버(102)는, 실드 커버를 통해서 접지되어 있다.
전극 플랜지(104) 및 샤워 플레이트(105)는, 캐소드 전극으로서 구성되어 있다. 샤워 플레이트(105)에는, 복수의 가스 분출구(105a)가 형성되어 있다. 공간(10lb) 내에 도입된 프로세스 가스는, 가스 분출구(105a)로부터 진공 챔버(102) 내의 성막 공간(101a)에 분출한다.
동시에, RF 전원(147)으로부터 전력 공급된 전극 플랜지(104) 및 샤워 플레이트(105)가 캐소드 전극이 되고, 성막 공간(101a)에 플라즈마가 발생하여 성막 등의 처리가 실시된다.
도 2은, 본 실시 형태에서의 샤워 플레이트(105)를 평면시한 상면도이다.
샤워 플레이트(105)는, 봉상(棒狀)의 고정 샤프트(109), 가동 샤프트(108)에 의해, 전극 플랜지(104)로부터 하향으로 현수(懸垂; suspend)되어 지지되고 있다.
고정 샤프트(109)는, 샤워 플레이트(105)를 평면시한 중앙 위치에 고착(固着)해서 장착된다. 가동 샤프트(108)는, 고정 샤프트(109)를 중심으로 한 구형(矩形)의 정점 및 네 변의 중점에 배치된다.
가동 샤프트(108)는, 고정 샤프트(109)와 달리, 샤워 플레이트(105)의 열 신장에 대응해 이동하는 구조를 가진다. 구체적으로, 가동 샤프트(108)의 하단에 설치된 구면(球面) 부시(Bush)를 통해서, 가동 샤프트(108)는 샤워 플레이트(105)에 접속되어 있다. 가동 샤프트(108)는, 수평 방향에서의 샤워 플레이트(105)의 변형에 대응해 이동하면서, 샤워 플레이트(105)를 지지 가능하게 되어 있다.
도 3은, 본 실시 형태에서의 샤워 플레이트(105)의 가장자리부를 포함한 영역을 확대해서 나타내는 단면도이다.
샤워 플레이트(105)의 주연부의 외측 위치에는, 이 샤워 플레이트(105)의 가장자리부와 이간하도록 절연 실드(106)가 주설(周設)되어 있다. 절연 실드(106)는, 전극 플랜지(104)의 주벽(104b)에 장착되어 있다. 절연 실드(106)의 내측 위치와, 샤워 플레이트(105)의 주단면(周端面)의 외측 위치에는, 열 신장 흡수 공간(간극부)(106a)이 형성되어 있다.
도 4은, 본 실시 형태에서의 전극틀(110)의 각부(角部)를 포함한 영역을 확대해서 나타내는 상면도이다.
샤워 플레이트(105)의 주연부 상측에는, 도 3, 도 4에 도시한 것처럼, 전극틀(110)과 슬라이드 플레이트(120)가 주설된다.
전극틀(110)은, 도 3, 도 4에 도시한 것처럼, 볼트 등의 지지 부재(111)에 의해 전극 플랜지(104)의 주벽(104b) 하측에 장착되어 있다. 전극틀(110)은, 절연 실드(106)의 내측 위치에 주설된다. 전극틀(110)은, 평면에서 볼 때 가스 도입 공간(10lb)의 외측 윤곽이 되는 위치에 주설된다.
슬라이드 플레이트(120)는, 도 2, 도 3에 도시한 것처럼, 평면에서 볼 때 전극틀(110)과 거의 중첩되도록 샤워 플레이트(105)의 주연부에 주설된다. 슬라이드 플레이트(120)는, 샤워 플레이트(105)에 장착된다. 샤워 플레이트(105)와 전극틀(110)은 슬라이드 가능하게 된다.
샤워 플레이트(105)의 가장자리부는, 숄더볼트(shoulder bolt)(지지 부재)(121)에 의해 전극틀(110)에 현수되어 지지되고 있다.
숄더볼트(121)는, 하측부터 샤워 플레이트(105) 및 슬라이드 플레이트(120)를 관통하여, 그 선단이 전극틀(110)에 체결된다.
슬라이드 플레이트(120)는, 전극틀(110)과 샤워 플레이트(105)와의 사이에 위치한다. 슬라이드 플레이트(120)는, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여, 샤워 플레이트(105)의 가장자리부와 일체로서, 샤워 플레이트(105)의 면과 평행한 방향으로 이동 가능하게 된다.
전극틀(110)은, 도 1~도 4에 도시한 것처럼, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 샤워 플레이트(105)의 열 변형에 대응하여, 슬라이드 플레이트(120)를 미끄러지게(Slip)해, 슬라이드의 위치가 변화되도록 이동시킨다.
전극틀(110)과 슬라이드 플레이트(120)는, 샤워 플레이트(105)와 전극 플랜지(104)로 둘러 쌓인 가스 도입 공간(10lb)의 씰 측벽으로 되고 있다.
전극틀(110)과 슬라이드 플레이트(120)는, 도 3에 도시한 것처럼, 샤워 플레이트(105)에 장착되는 슬라이드 플레이트(120)와, 이 슬라이드 플레이트(120)에 대응해 전극 플랜지(104)에 장착되는 전극틀(110)이 접동해도, 서로 접촉한 상태를 유지한다.
따라서, 전극틀(110)과 슬라이드 플레이트(120)는, 서로 슬라이드 했을 경우에도, 가스 도입 공간(10lb)을 씰 가능하게 되어 있다.
전극틀(110)과 슬라이드 플레이트(120)는, 샤워 플레이트(105)의 주연부와 전극 플랜지(104)를 전기적으로 접속하고 있다.
전극틀(110)은, 도 2에 도시한 것처럼, 평면에서 볼 때 샤워 플레이트(105)의 주연부와 거의 동등한 외형 윤곽인 구형(矩形) 윤곽을 가진다. 전극틀(110)은, 또, 샤워 플레이트(105)의 주위에서 대략 동등한 폭 치수를 가진다. 전극틀(110)은, 예를 들면, 하스텔로이(Hastelloy)(등록상표)등의 금속제로 된다.
슬라이드 플레이트(120)는, 도 2에 도시한 것처럼, 전극틀(110)과 마찬가지로, 평면에서 볼 때 샤워 플레이트(105)의 주연부와 거의 동등한 외형 윤곽인 구형 윤곽을 가진다. 슬라이드 플레이트(120)는, 또, 샤워 플레이트(105)의 주위에서 대략 동등한 폭 치수를 가진다. 슬라이드 플레이트(120)는, 전극틀(110)과 같은 재질, 예를 들면, 하스텔로이 등의 금속제로 될 수 있다.
전극틀(110)은, 도 3, 도 4에 도시한 것처럼, 상판면부(고정부)(112)와, 종판면부(벽부)(113)와, 하판면부(기부(基部))(114)를 가진다.
상판면부(고정부)(112)는, 전극 플랜지(104)에서의 샤워 플레이트(105)에 대향하는 하면에 고정해서 장착된다.
종판면부(벽부)(113)는, 상판면부(고정부)(112)의 윤곽 외측 단부의 전둘레에서부터 샤워 플레이트(105)를 향해서 입설(立設)된다.
하판면부(기부)(114)는, 종판면부(벽부)(113)의 하단으로부터 상판면부(고정부)(112)와 대략 평행하게 연재(延在)한다.
전극틀(110)은, 상판면부(고정부)(112)와 종판면부(벽부)(113)와 하판면부(기부)(114)에 의해, 샤워 플레이트(105)의 윤곽과 직교하는 단면 형상이 U자 형상이 되도록 형성되어 있다. 전극틀(110)은, 상판면부(고정부)(112)와 종판면부(벽부)(113)와 하판면부(기부)(114)에 의해, U자 형상의 내측에 내부 공간을 가지도록 형성되어 있다.
상판면부(고정부)(112)는, 볼트 등의 지지 부재(111)에 의해 전극 플랜지(104)의 주벽(104b)에 장착되어 있다. 지지 부재(111)는 상판면부(고정부)(112)를 관통하고 있다.
상판면부(고정부)(112)는, 전극틀(110)에 있어서 전극 플랜지(104)의 주벽(104b)측, 즉, 저온측에 위치하고 있다. 상판면부(고정부)(112)에는, 도 3, 도 4에 도시한 것처럼, 가스 도입 공간(10lb)의 중심측을 향하는 단부(윤곽 내측단)에, 소정 형상의 절결(切缺; notch cut)(112a)이 형성된다.
절결(112a)은, 절연 실드(106)와 반대측에 형성되고, 전극틀(110)에 온도의 상승하강이 발생했을 때에, 전극틀(110)의 변형을 방지한다.
절결(112a)은, 도 3, 도 4에 도시한 것처럼, 예를 들면, 평면에서 볼 때 호상(弧狀) 혹은 곡선상으로 형성된다. 절결(112a)이 설치된 부분에서는, 상판면부(고정부)(112)에서의 전극틀(110)의 폭방향 치수가 작아진다. 절결(112a)은, 또, 구형(矩形) 형상으로 된 샤워 플레이트(105)의 코너 부분에 근접하게 설치될 수 있다.
종판면부(벽부)(113)는, 전극 플랜지(104)로부터 대략 수직으로 샤워 플레이트(105)의 주면(主面)을 향해서 입설된다. 종판면부(벽부)(113)의 상단은, 전극틀(110)의 윤곽 외측 전둘레에 있어서 상판면부(고정부)(112)의 단부에 접속되어 있다.
종판면부(벽부)(113)는, 절연 실드(106)의 내측에 배치된다. 종판면부(벽부)(113)는, 절연 실드(106)의 내주면(內周面)과 대향하고 있다.
종판면부(벽부)(113) 주연부의 외주면(外周面)과 절연 실드(106)의 내주면은 이간하고 있다. 종판면부(벽부)(113) 주연부의 외주면과 절연 실드(106)의 내주면과의 사이에는, 간극(106b)이 형성되어 있다.
여기서, 전극틀(110)은 전극 플랜지(104)에 장착되어 있고 저온측이 된다. 따라서, 온도 상승했을 때에 상정되는 전극틀(110)의 열 팽창하는 치수가, 온도 상승했을 때에 상정되는 샤워 플레이트(105) 및 슬라이드 플레이트(120)의 열 팽창하는 치수 보다 작다.
이에 따라, 간극(106b)은, 열 신장 흡수 공간(106a) 보다도 작게 설정된다. 즉, 종판면부(벽부)(113)의 외주면과 절연 실드(106)의 내주면과의 거리는, 샤워 플레이트(105)의 외주 단면과 절연 실드(106)의 내주 측면과의 거리 보다도 작게 설정된다.
간극(106b) 및 열 신장 흡수 공간(106a)에 대응하여, 절연 실드(106)의 내주면에는, 단차(段差)가 형성되어 있다. 이 단차는, 슬라이드 플레이트(120)와 전극틀(110)과의 접촉 위치인 미끄러짐 씰면(114a) 및 미끄러짐 씰면(120a) 보다도 전극틀(110)측에 형성된다.
종판면부(벽부)(113)의 하단은, 하판면부(기부)(114)의 외주측 단부에 접속되어 있다.
하판면부(기부)(114)는, 종판면부(벽부)(113)의 하단으로부터 가스 도입 공간(10lb)의 중심측을 향하는 배치로 된다. 즉, 하판면부(기부)(114)는, 종판면부(벽부)(113)의 하단으로부터 전극틀(110)의 윤곽 내측을 향해서 연재한다. 하판면부(기부)(114)는, 상판면부(고정부)(112)와 평행하게 연재한다.
하판면부(기부)(114)는, 상판면부(고정부)(112)에 비교해 고온측이다. 따라서, 변형 방지를 위한 절결은 설치되고 있지 않다. 하판면부(기부)(114)는, 샤워 플레이트(105)의 전둘레에서 대략 동등한 폭 치수를 가진다.
하판면부(기부)(114)의 판두께는, 상판면부(고정부)(112)의 판두께에 비교해서 크게 설정할 수 있다.
하판면부(기부)(114)의 샤워 플레이트(105)측이 되는 하면은, 샤워 플레이트(105)의 주면과 병행한 미끄러짐 씰면(114a)으로 되어 있다.
미끄러짐 씰면(114a)은, 슬라이드 플레이트(120)의 상면에 설치된 미끄러짐 씰면(120a)과 접촉하고 있다.
미끄러짐 씰면(114a)은, 하판면부(기부)(114)의 샤워 플레이트(105)측이 되는 하면의 전역(全域)이 된다.
하판면부(기부)(114)에는, 하측부터 숄더볼트(121)가 나사고정(Screwing)되어 있다.
전극틀(110)의 내주측에는, 도 3에 도시한 것처럼, 그 전둘레에 판상의 리플렉터(117)가 설치된다. 리플렉터(117)는, 구형 윤곽으로 된 샤워 플레이트(105)의 윤곽 변과 평행하게 4개소 설치된다. 리플렉터(117)는, 전극틀(110)의 내주측에 근접하게 배치된다.
리플렉터(117)는, L자 형상으로 접어 구부러진 금속판으로 된다. 리플렉터(117)의 상단은, 가스 도입 공간(10lb)의 중심측으로 접어 구부러진다. 이 리플렉터(117)의 상단에서 접어 구부러진 부분은, 나사(117a)에 의해 전극 플랜지(104)의 주벽(104b)에 장착된다. 리플렉터(117)의 상단 외측은, 전극틀(110)의 상판면부(고정부)(112)의 내측 선단에 근접하게 배치된다.
리플렉터(117)의 하단은, 전극틀(110)의 하판면부(기부)(114)의 내측단 부근에 위치한다.
따라서, 리플렉터(117)는, 단면시(斷面視)에서 U자 형상으로 된 전극틀(110)의 내부 공간의 개구에 대향하도록 배치된다. 덧붙여, 리플렉터(117)의 하단과, 전극틀(110)의 하판면부(기부)(114)의 내측단은, 접속되어 있지 않다.
도 5은, 본 실시 형태에서의 슬라이드 플레이트(120)의 하면측에서의 각부(角部)를 확대한 사시도이다.
도 6은, 본 실시 형태에서의 샤워 플레이트(105)의 주연부를 포함한 영역 부근을 나타내는 하면도이다.
슬라이드 플레이트(120)의 상면은, 그 전역이 미끄러짐 씰면(120a)으로 된다.
슬라이드 플레이트(120)는, 도 2~도 6에 도시한 것처럼, 샤워 플레이트(105)의 상면과 평행한 판체가 대략 등폭(等幅)의 틀 형상으로 형성된 구성으로 된다.
슬라이드 플레이트(120)는, 도 5, 도 6에 도시한 것처럼, 대략 구형 윤곽으로 된 샤워 플레이트(105)의 네 변에 대응하여 위치하는 변 슬라이드부(122)와, 샤워 플레이트(105)의 네 각(코너)에 대응하여 위치하는 각 슬라이드부(127)를 가진다.
변 슬라이드부(122)와 각 슬라이드부(127)는, 도 6에 도시한 것처럼, 동일한 두께 치수를 가진다. 변 슬라이드부(122)와 각 슬라이드부(127)는, 모두 샤워 플레이트(105)의 상면에 장착되어 있다.
각 슬라이드부(127)는, 샤워 플레이트(105)의 인접한 두 변에 연재하는 변 슬라이드부(122)의 단부측과 각각 조합되어 있다.
각 슬라이드부(127)는, 체결 나사(127a)에 의해 샤워 플레이트(105)의 상면에 고정되어 있다.
변 슬라이드부(122)는, 샤워 플레이트(105)에 고정된 각 슬라이드부(127)와, 샤워 플레이트(105) 및 전극틀(110)로 협지됨으로써 샤워 플레이트(105)의 상면에 장착된다. 또, 변 슬라이드부(122)는, 후술하는 것처럼, 관통공(125a)을 관통하는 숄더볼트(121)에 의해서도 벗어나지 않도록 위치 규제된다.
각 슬라이드부(127)에는, 조합된 변 슬라이드부(122)를 향해서, 각각 돌출하는 2개소의 래버린스 볼록부(labyrinth 凸部)(128, 128)가 설치된다. 래버린스 볼록부(128)는, 샤워 플레이트(105)의 윤곽 변에 따른 방향으로 돌출한다.
각 슬라이드부(127)에서의 2개소의 래버린스 볼록부(128)는, 서로 직교하는 방향으로 돌출하고 있다. 래버린스 볼록부(128)는, 각 슬라이드부(127)의 폭방향에 있어서 중앙에 배치된다. 즉, 2개소의 래버린스 볼록부(128)는, 모두, 각각 대향하는 슬라이드 플레이트(120)의 폭방향에 있어서 중앙 위치가 되도록 배치된다.
변 슬라이드부(122)에는, 조합된 각 슬라이드부(127)를 향해서 돌출하는 2개소의 래버린스 볼록부(123, 124)가 설치된다. 래버린스 볼록부(123) 및 래버린스 볼록부(124)는, 샤워 플레이트(105)의 윤곽 변에 따른 방향으로 돌출한다. 래버린스 볼록부(123)와 래버린스 볼록부(124)는, 서로 평행하게 형성된다.
래버린스 볼록부(123)와 래버린스 볼록부(124)는, 각 슬라이드부(127)의 래버린스 볼록부(128)에 대하여, 슬라이드 플레이트(120)의 폭방향에서의 양 외측 위치에 각각 배치된다. 래버린스 볼록부(123)와 래버린스 볼록부(124)는, 슬라이드 플레이트(120)의 폭방향에서의 치수가 서로 동등하게 설정된다.
슬라이드 플레이트(120)의 폭방향에 있어서, 래버린스 볼록부(123) 및 래버린스 볼록부(124)의 폭 치수는, 래버린스 볼록부(128)의 폭 치수에 비교해, 모두 작게 설정될 수 있다.
래버린스 볼록부(123)와 래버린스 볼록부(128)는 서로 접촉하고 있다. 또, 래버린스 볼록부(124)와 래버린스 볼록부(128)는 서로 접촉하고 있다.
래버린스 볼록부(123)의 내측면은, 미끄러짐 씰면(123a)으로 되고, 래버린스 볼록부(128)의 외측면은, 미끄러짐 씰면(128a)으로 된다. 미끄러짐 씰면(123a)과 미끄러짐 씰면(128a)은, 서로 접촉하고 있다.
래버린스 볼록부(124)의 외측면은, 미끄러짐 씰면(124b)으로 되고, 래버린스 볼록부(128)의 내측면은, 미끄러짐 씰면(128b)으로 된다. 미끄러짐 씰면(124b)과 미끄러짐 씰면(128b)은, 서로 접촉하고 있다.
여기서, 래버린스 볼록부(123, 124, 128)에 있어서, 내측과 외측은, 가스 도입 공간(10lb)에 대한 내외 방향, 즉, 샤워 플레이트(105)의 면 내에서, 중심으로부터의 지름방향에서의 위치를 의미하고 있다.
각 슬라이드부(127)의 편측(片側)에 설치된 래버린스 볼록부(128)에서는, 미끄러짐 씰면(128a)과 미끄러짐 씰면(128b)이 서로 평행하게 형성된다.
또, 변 슬라이드부(122)의 일단에 설치된 2개의 래버린스 볼록부(123) 및 래버린스 볼록부(124)에서는, 서로 대향하는 미끄러짐 씰면(123a)과 미끄러짐 씰면(124b)이 서로 평행하게 형성된다.
미끄러짐 씰면(128a)과 미끄러짐 씰면(128b)과 미끄러짐 씰면(123a)과 미끄러짐 씰면(124b)은, 모두 샤워 플레이트(105)의 윤곽 변과 평행한 방향으로 형성되어 있다.
미끄러짐 씰면(128a)과 미끄러짐 씰면(128b)과 미끄러짐 씰면(123a)과 미끄러짐 씰면(124b)은, 모두 연직 방향으로 형성되어 있다.
미끄러짐 씰면(128a)과 미끄러짐 씰면(128b)과 미끄러짐 씰면(123a)과 미끄러짐 씰면(124b)은, 모두 상단이 전극틀(110)에 접한다. 미끄러짐 씰면(128a)과 미끄러짐 씰면(128b)과 미끄러짐 씰면(123a)과 미끄러짐 씰면(124b)은, 모두 하단이 샤워 플레이트(105)에 접한다.
이처럼, 변 슬라이드부(122)의 래버린스 볼록부(123)와, 각 슬라이드부(127)의 래버린스 볼록부(128)와, 변 슬라이드부(122)의 래버린스 볼록부(124)가, 가스 도입 공간(10lb)의 윤곽 방향으로 나열되어 있다.
즉, 래버린스 볼록부(123)와 래버린스 볼록부(128)와 래버린스 볼록부(124)가, 가스 도입 공간(10lb)의 내측부터 외측을 향해 다단이 되도록, 가스 도입 공간(10lb)의 윤곽 방향으로 번갈아 가며 배치되어 있다.
따라서, 변 슬라이드부(122)와 각 슬라이드부(127)가, 상대적으로 샤워 플레이트(105)의 윤곽 변과 평행한 방향으로 이동해도, 래버린스 볼록부(124)와 래버린스 볼록부(128)는 접촉한 상태를 유지한다.
이처럼 미끄러짐 씰면(124b)과 미끄러짐 씰면(128b)이 이간하지 않기 때문에, 이 부분의 씰은 유지된다.
동시에, 변 슬라이드부(122)와 각 슬라이드부(127)가, 상대적으로 샤워 플레이트(105)의 윤곽 변과 평행한 방향으로 이동해도, 래버린스 볼록부(128)와 래버린스 볼록부(123)는 접촉한 상태를 유지한다.
이처럼 미끄러짐 씰면(128a)과 미끄러짐 씰면(123a)이 이간하지 않기 때문에, 이 부분의 씰은 유지된다.
게다가, 각 슬라이드부(127)의 래버린스 볼록부(128)가, 그 양측에 위치하는 변 슬라이드부(122)의 래버린스 볼록부(123)와 래버린스 볼록부(124)에 협지된 상태에서, 슬라이드한다.
이에 따라, 미끄러짐 씰면(124b)과 미끄러짐 씰면(128b)이 이간하지 않는다. 동시에, 미끄러짐 씰면(128a)과 미끄러짐 씰면(123a)이 이간하지 않는다.
이처럼, 미끄러짐 씰면(123a~128b)을 통해서, 변 슬라이드부(122)와 각 슬라이드부(127)가, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여 씰 상태를 유지한 채 슬라이드 가능하게 된다.
따라서, 이러한 구성에 의해, 슬라이드 플레이트(120)의 높이 위치에서는, 온도 상태에 관계없이, 가스 도입 공간(10lb)의 측벽 부분에서의 씰 상태를 유지할 수 있다.
슬라이드 플레이트(120)에는, 도 3, 도 5, 도 6에 도시한 것처럼, 샤워 플레이트(105)에 당접하는 부분, 즉, 슬라이드 플레이트(120)의 하면에 오목홈(125)이 형성되어 있다.
오목홈(125)은, 변 슬라이드부(122)의 전둘레에 샤워 플레이트(105)에 당접하는 각부(脚部)(126)가 위치하도록 형성된다.
오목홈(125)의 깊이 치수는, 슬라이드 플레이트(120)의 두께 치수 보다 작고, 슬라이드 플레이트(120)의 강도가 저하되지 않을 정도라면 임의로 설정할 수 있다.
각부(脚部)(126)의 폭 치수, 즉, 슬라이드 플레이트(120)의 폭방향 치수는, 슬라이드 플레이트(120)의 강도가 저하되지 않을 정도라면, 되도록 작게 하는 것이 바람직하다.
오목홈(125)이 형성됨으로써, 샤워 플레이트(105)에 당접하는 슬라이드 플레이트(120)의 면적을 작게 할 수 있다. 이에 따라, 샤워 플레이트(105)로부터 슬라이드 플레이트(120)를 향하는 전열 경로의 단면적을 작게 할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 오목홈(125)이, 변 슬라이드부(122)에 형성되어 있다. 덧붙여, 오목홈이, 각 슬라이드부(127)에 형성될 수도 있다.
이 경우, 변 슬라이드부(122)와 마찬가지로, 각 슬라이드부(127)의 전둘레에 샤워 플레이트(105)에 당접하는 각부(脚部)가 위치하도록 오목홈이 형성될 수 있다. 게다가, 이 경우, 각 슬라이드부(127)에서, 래버린스 볼록부(128)에도 오목홈이 형성될 수 있다.
오목홈(125)의 내부에는, 관통공(125a)이 설치된다. 관통공(125a)은, 슬라이드 플레이트(120)를 관통하고 있다. 관통공(125a)은, 변 슬라이드부(122)가 연재하는 방향으로 복수 설치된다. 복수의 관통공(125a)은 서로 이간해서 배치된다.
관통공(125a)에는, 숄더볼트(121)가 관통하고 있다.
관통공(125a)의 지름치수는, 숄더볼트(121)의 지름치수 보다도 크게 설정된다. 관통공(125a)의 윤곽 형상은, 후술하는 긴 구멍(131)에 대응한다.
여기서, 관통공(125a)이 긴 구멍(131)에 대응하는 형상이란, 후술하는 것처럼, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여, 숄더볼트(121)의 축부(軸部)(12lb)가 지장없이 슬라이드 가능한 형상인 것을 의미한다. 즉, 관통공(125a)이, 긴 구멍(131) 내부에서의 숄더볼트(121)의 상대 이동에 영향을 미치지 않는 형상인 것을 의미한다.
구체적으로는, 관통공(125a)의 지름치수는, 긴 구멍(131)의 장축 보다도 큰 치수가 된다. 즉, 평면에서 볼 때, 관통공(125a)이 긴 구멍(131) 보다도 크게 형성되어 있으면, 긴 구멍(131)의 내부에서 상대 이동하는 숄더볼트(121)의 축부(12lb)와 접촉하지 않는다.
또, 상기의 치수를 만족하고 있으면, 관통공(125a)의 윤곽 형상은 특별히 한정되지 않는다.
샤워 플레이트(105)의 하면에는, 도 3, 도 6에 도시한 것처럼, 샤워 플레이트(105)의 주연부에 현수홈(懸垂溝; Suspension Groove)(130)이 설치된다.
현수홈(130)은, 샤워 플레이트(105)의 주연부에 소정의 간격으로 복수 설치된다.
현수홈(130)의 내부에는, 샤워 플레이트(105)를 두께 방향으로 관통하는 긴 구멍(131)이 설치된다.
현수홈(130)은, 긴 구멍(131)을 확대한 형상으로서 형성된다.
긴 구멍(131)에는, 도 3, 도 6에 도시한 것처럼, 숄더볼트(121)의 축부(12lb)가 관통하여, 전극틀(110)에 고정되어 있다.
긴 구멍(131)은, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여, 숄더볼트(121)의 축부(12lb)가 슬라이드 가능하도록, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형 방향으로 길게 형성된다.
즉, 긴 구멍(131)은, 샤워 플레이트(105)를 평면시한 중앙 위치인 고정 샤프트(109)로부터 방사상으로 그린 직선과 평행한 장축(長軸)을 가진다. 따라서, 긴 구멍(131)은, 그 배치되는 위치에 따라, 경사(傾斜) 방향의 다른 장축을 가지는 타원(각이 둥근 장방형)이 된다.
긴 구멍(131)은, 그 장축 방향의 개구 치수가, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여, 숄더볼트(121)의 축부(12lb)가 상대 이동하는 거리 보다 긴 치수로서 설정된다. 따라서, 긴 구멍(131)의 장축 방향의 치수는, 샤워 플레이트(105)의 치수 및 재질에서 규정되는 열 팽창률에 따라 적당히 변경하는 것이 필요하다.
긴 구멍(131)의 단축 방향의 개구 치수는, 숄더볼트(121)의 축부(12lb) 외경(外徑) 치수와 동일한 정도 보다 약간 크면 무방하다.
긴 구멍(131)의 현수홈(130)측의 개구에는, 긴 슬라이드 부재(롱 워셔(long washer))(132)가 배치된다. 긴 슬라이드 부재(132)에는, 숄더볼트(121)의 축부(12lb)가 관통하고 있다.
긴 슬라이드 부재(132)는, 현수홈(130)과 동일하거나 약간 작은 상사형(相似形)으로 된 윤곽 형상을 가진다. 긴 슬라이드 부재(132)는, 긴 구멍(131)과 동일하거나 약간 작은 상사형으로 된 개구 형상을 가진다.
긴 슬라이드 부재(132)의 단축 방향에서의 개구 지름치수는, 긴 구멍(131)의 단축 방향의 개구 지름치수와 동일하거나 약간 작게 설정된다. 긴 슬라이드 부재(132)의 장축 방향의 개구 지름치수는, 긴 구멍(131)의 장축 방향의 개구 지름치수와 동일하거나 약간 작게 설정된다.
긴 슬라이드 부재(132)의 하측에는, 숄더볼트(121)의 볼트헤드(121a)가 위치한다. 긴 슬라이드 부재(132)와 볼트헤드(121a)와의 사이에는, 슬라이드 부재(워셔)(133), 접시 용수철(134, 135)이 위로부터 적층 배치된다.
슬라이드 부재(133), 접시 용수철(134, 135)에는, 숄더볼트(121)의 축부(12lb)가 관통하고 있다.
긴 슬라이드 부재(132)의 단축 방향에서의 개구 지름치수는, 숄더볼트(121)의 볼트헤드(121a)의 외경 치수 보다도 작게 설정된다.
또, 긴 슬라이드 부재(132)의 단축 방향에서의 개구 지름치수는, 슬라이드 부재(133)의 외경 치수 보다도 작게 설정된다.
슬라이드 부재(133)의 외경 치수는, 볼트헤드(121a)의 외경 치수와 동일하거나, 약간 크게 설정된다. 또, 슬라이드 부재(133)의 외경 치수는, 긴 슬라이드 부재(132)의 단축 방향의 개구 지름치수 보다도 크게 설정된다.
슬라이드 부재(133), 접시 용수철(134, 135)의 내경 치수는, 숄더볼트(121)의 축부(12lb)의 외경 치수와 동일하거나 약간 크게 설정된다.
슬라이드 부재(133) 및 접시 용수철(134, 135)은, 현수홈(130)의 내부에서 슬라이드 가능하게 된 숄더볼트(121)의 슬라이드에 추종한다.
긴 슬라이드 부재(132)와 슬라이드 부재(133)는, 슬라이드 가능하게 서로 접하고 있다.
샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형으로 슬라이드한 슬라이드 플레이트(120)에 대응하여, 숄더볼트(121)의 축부(12lb)가 현수홈(130)의 내부에서 긴 구멍(131)의 장축 방향으로 상대 이동했을 때, 이 상대 이동에 추종하여, 슬라이드 부재(133)도 현수홈(130)의 내부에서 긴 구멍(131)의 장축 방향으로 슬라이드한다.
이때, 슬라이드 부재(133)는, 현수홈(130)의 내부에서 긴 구멍(131)의 주위 하측에 위치하는 긴 슬라이드 부재(132)와 접동한다.
이때, 위부터 순서대로, 긴 구멍(131)의 단축 방향에서의 개구 치수, 긴 슬라이드 부재(132)의 단축 방향에서의 개구 치수, 슬라이드 부재(133)의 외경 치수, 볼트헤드(121a)의 외경 치수의 관계는, 상기한 것처럼 설정되어 있다.
이에 따라, 긴 구멍(131)의 개구로부터 긴 슬라이드 부재(132)가 오목홈(125)측에 이동하지 않도록 규제할 수 있다. 긴 슬라이드 부재(132) 개구로부터 슬라이드 부재(133)가 오목홈(125)측에 이동하지 않도록 규제할 수 있다. 슬라이드 부재(133)에 대하여 볼트헤드(121a)가 상하 방향으로 이동하지 않도록 규제할 수 있다.
따라서, 긴 슬라이드 부재(132)와 슬라이드 부재(133)에 의해, 볼트헤드(121a)가 전극틀(110)측에 이동하지 않도록 위치 규제한다.
즉, 숄더볼트(121)의 볼트헤드(121a)가 오목홈(125)측에 빠지지 않도록 규제할 수 있다.
이에 따라, 긴 슬라이드 부재(132)와 슬라이드 부재(133)는, 숄더볼트(121)의 축방향에서의 볼트헤드(121a)의 위치가 일정해지도록 규제하고 있다.
즉, 긴 슬라이드 부재(132)와 슬라이드 부재(133)는, 숄더볼트(121)에 의한 샤워 플레이트(105)의 현수 상태를 유지하면서 슬라이드한다. 이에 따라, 샤워 플레이트(105)의 현수 높이 위치를 유지하여, 숄더볼트(121)가 현수홈(130)의 내부에서 슬라이드 가능하다.
긴 슬라이드 부재(132)와 슬라이드 부재(133)는, 슬라이드 플레이트(120)와 같은 재질로 될 수 있다. 구체적으로는, 긴 슬라이드 부재(132)와 슬라이드 부재(133)는, 하스텔로이 등의 금속으로 될 수 있다.
접시 용수철(134, 135)은, 숄더볼트(121)의 볼트헤드(121a)를 하향으로 부세(付勢)하도록 장착된다.
접시 용수철(134, 135)은, 슬라이드 부재(133)와 마찬가지로, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여, 숄더볼트(121)의 축부(12lb)의 슬라이드 이동에 추종하여, 현수홈(130)의 내부에서 이동 가능하게 되어 있다. 이때, 접시 용수철(134, 135)에 의한 볼트헤드(121a)와 슬라이드 부재(133)에 대한 부세 상태를 유지한다.
덧붙여, 접시 용수철(134, 135)은, 복수 설치되어 있으면 무방하고, 그 매수는 한정되지 않는다. 슬라이드 부재(133), 접시 용수철(134, 135)은, 탄성을 가지는 재료, 예를 들면, 인코넬(Inconel)(등록상표) 등으로 될 수 있다.
현수홈(130)의 하측 개구 위치에는, 덮개부(136)가 설치된다. 현수홈(130)의 하측 개구는, 덮개부(136)에 의해, 폐쇄되고 있다. 덮개부(136)는, 현수홈(130)의 개구측이 샤워 플레이트(105)의 하면과 면일(面一)이 된다. 혹은, 현수홈(130)의 개구측이 샤워 플레이트(105)의 하면에서 조금 하방에 위치할 수 있다.
덧붙여, 도 6에서는, 긴 슬라이드 부재(132), 슬라이드 부재(133), 접시 용수철(134, 135), 덮개부(136)의 도시를 생략하고 있다. 또, 도 6에서는, 슬라이드 플레이트(120) 및 전극틀(110) 등의 주요부를 파선으로 나타내고 있다.
도 7은, 본 실시 형태의 열 신장 상태에서의 샤워 플레이트(105)의 가장자리부 부근을 확대한 단면도이다. 도 8은, 본 실시 형태의 열 신장 상태에서의 샤워 플레이트(105)의 주연부를 포함한 영역을 나타내는 하면도이다.
후술하는 장치 사용 시에는, 가온(加溫)되기 때문에 샤워 플레이트(105)가 열 신장(열 변형)한다. 이 열 신장 시에는, 도 7, 도 8에 화살표로 나타낸 것처럼, 샤워 플레이트(105)가 고정 샤프트(109)를 중심으로 해서 면 내 방향 외향으로 팽창한다.
열 신장한 샤워 플레이트(105)의 주연부는, 열 신장 흡수 공간(106a)에 신장함으로써, 절연 실드(106)에 당접하지 않는다. 이 때문에, 샤워 플레이트(105)의 팽창이, 전극 플랜지(104), 전극틀(110)이나 절연 실드(106) 등에 응력을 주지 않도록 흡수된다.
이때, 가동 샤프트(108)는, 하단의 구면 부시(Bush)에 의해, 변형한 샤워 플레이트(105)를 지지 가능하게 되어 있다.
게다가, 열 신장한 샤워 플레이트(105)의 주연부에 고정된 슬라이드 플레이트(120)는, 일체로서, 샤워 플레이트(105)의 외주 외측을 향해서 이동한다. 이때, 샤워 플레이트(105)의 주연부 및 슬라이드 플레이트(120)도, 도 8에 화살표로 나타낸 것처럼, 열 신장 흡수 공간(106a)(도 7 참조)이 좁아지도록 이동한다.
슬라이드 플레이트(120)는, 절연 실드(106)에 당접하지 않기 때문에, 슬라이드 플레이트(120)의 이동이, 전극 플랜지(104), 전극틀(110)이나 절연 실드(106) 등에 응력을 주지 않도록 흡수된다.
또, 슬라이드 플레이트(120)는, 샤워 플레이트(105)의 외주 외측을 향한 이동에 따라, 슬라이드 플레이트(120)와 샤워 플레이트(105)가 일체로서, 샤워 플레이트(105)의 외주 외측을 향해서 이동한다. 이에 대해, 전극틀(110)은, 전극 플랜지(104)에 고정되어 있기 때문에, 전극 플랜지(104) 및 절연 실드(106)에 대한 상대 위치는 그다지 변화하지 않는다.
따라서, 전극틀(110)은 변형하지 않고, 전극틀(110)의 미끄러짐 씰면(114a)과, 슬라이드 플레이트(120)의 미끄러짐 씰면(120a)이 접동해서, 씰 상태를 유지한 채 샤워 플레이트(105)가 열 신장 상태가 된다.
이때, 숄더볼트(121)는, 전극틀(110)에 고정되어 있다. 이 때문에, 숄더볼트(121)는, 전극 플랜지(104) 및 절연 실드(106)에 대한 상대 위치는 그다지 변화하지 않는다.
또, 샤워 플레이트(105)의 주연부에서, 긴 구멍(131) 및 현수홈(130)도, 샤워 플레이트(105)의 외주 외측을 향해서 이동한다.
이에 따라, 숄더볼트(121)는, 긴 구멍(131)의 장축 방향으로 상대 이동한다.
본 실시 형태에서는, 긴 구멍(131)의 장축 방향이, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형 방향과 일치하고 있다. 이 때문에, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여, 숄더볼트(121)의 축부(12lb)가 긴 구멍(131)의 내부에서 슬라이드 가능하다.
따라서, 숄더볼트(121)의 이동은, 긴 구멍(131)의 근방에 위치하는 샤워 플레이트(105) 및 숄더볼트(121)에 응력을 주지 않도록 흡수된다.
또, 숄더볼트(121)에 대해서는, 슬라이드 플레이트(120)의 관통공(125a)도, 샤워 플레이트(105)의 외주 외측을 향해서 이동한다.
이에 따라, 숄더볼트(121)는, 관통공(125a)에 대하여 상대 이동한다.
관통공(125a)이 긴 구멍(131)에 대응한 형상으로 되어 있기 때문에, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여, 숄더볼트(121)의 축부(12lb)가 관통공(125a)의 내부에서 슬라이드 가능하다. 따라서, 숄더볼트(121)의 이동은, 관통공(125a)의 근방에 위치하는 슬라이드 플레이트(120) 및 숄더볼트(121)에 응력을 주지 않도록 흡수된다.
이에 따라, 전극틀(110)에 대한 샤워 플레이트(105)의 숄더볼트(121)의 현수 지지는, 유지된다.
본 실시 형태에서는, 전극틀(110)에서의 하판면부(기부)(114)의 미끄러짐 씰면(114a)과, 슬라이드 플레이트(120)의 미끄러짐 씰면(120a)이, 샤워 플레이트(105)의 열 신장 방향으로 접동 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 열 신장 시에도, 이들이 변형하지 않고 접촉 상태를 유지함으로써, 씰 상태의 유지 및 샤워 플레이트(105)의 하중 지지 상태를 유지할 수 있다.
또, 전극틀(110)과 슬라이드 플레이트(120)가, 동일 재료인 하스텔로이제로 되어 있기 때문에, 부재가 깎여 나가는 것에 기인한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
이 때문에, 진공 처리 장치(100)에서의 막두께 특성의 악화를 방지하는 것이 가능하게 된다.
게다가, 본 실시 형태에서, 구형 윤곽 형상으로 된 샤워 플레이트(105) 상면의 각부(角部)(코너부) 위치에는, 슬라이드 플레이트(120)에서의 변 슬라이드부(122)의 단부끼리 슬라이드 가능하게 씰하는 각 슬라이드부(127)가 설치된다.
열 신장한 샤워 플레이트(105)의 주연부에서는, 샤워 플레이트(105)의 주연부에 고정된 변 슬라이드부(122)와, 각 슬라이드부(127)가, 샤워 플레이트(105)의 윤곽 변에 따른 직선 방향으로 이간한다.
이에 따라, 변 슬라이드부(122)의 래버린스 볼록부(123) 및 래버린스 볼록부(124)와, 각 슬라이드부(127)의 래버린스 볼록부(128)가, 서로 이간한다.
이때, 미끄러짐 씰면(123a)과 미끄러짐 씰면(128a), 미끄러짐 씰면(124b)과 미끄러짐 씰면(128b)이, 각각, 샤워 플레이트(105) 윤곽 변 직선에 따른 방향으로 접동함으로써, 씰 상태를 유지한 채, 변 슬라이드부(122)와 각 슬라이드부(127)가 이간할 수 있다.
이처럼 래버린스 구조로 된 변 슬라이드부(122) 및 각 슬라이드부(127)에 의해, 샤워 플레이트(105)에서의 가스 누설을 방지하여, 가스 도입 공간(10lb)의 씰 상태를 유지할 수 있다.
동시에, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승 시에는, 고온측인 샤워 플레이트(105)로부터, 저온측인 전극 플랜지(104)에 열이 빠져나간다.
여기서, 전열 경로인 슬라이드 플레이트(120)에서는, 각부(脚部)(126)가 샤워 플레이트(105)에 당접한다.
그렇지만, 슬라이드 플레이트(120)에는 오목홈(125)이 형성되어 있고, 이 오목홈(125)에 대응하는 부분이 샤워 플레이트(105)에 당접하고 있지 않다. 따라서, 오목홈(125)에 대응하는 면적만큼, 전열 경로가 삭감된다. 이 때문에, 샤워 플레이트(105)로부터 슬라이드 플레이트(120)로 전도하는 열 양이 감소한다.
마찬가지로, 전열 경로인 전극틀(110)에서는, 고온측인 슬라이드 플레이트(120)에, 하판면부(기부)(114)의 하면이 당접한다. 그렇지만, 전극틀(110)에서는, 상하 방향으로 연재하는 부분이 종판면부(벽부)(113)로 되어, 단면 형상이 U자 형상이 되는 내부 공간을 형성하고 있다.
이에 따라, 하판면부(기부)(114)의 면적에 대하여, 종판면부(벽부)(113)의 판두께에 대응하는 부분이 전열 경로가 되고 있다. 따라서, 전극틀(110)의 U자 형상이 되는 내부 공간에 대응하는 면적만큼, 전열 경로가 삭감된다. 이 때문에, 슬라이드 플레이트(120)로부터 전극 플랜지(104)에 전도하는 열 양이 감소한다.
이에 따라, 전극틀(110)과 슬라이드 플레이트(120)에서의 단열성을 향상시킬 수 있다.
동시에, 샤워 플레이트(105)로부터 슬라이드 플레이트(120) 및 전극틀(110)을 거쳐 전극 플랜지(104)의 주벽(104b)에 이르는 경로에서의 열 유속을 저감할 수 있다.
따라서, 샤워 플레이트(105)의 주연(周緣)에서의 온도 저하를 감소하여, 샤워 플레이트(105)에서의 온도 분포의 악화를 방지할 수 있다.
이 때문에, 진공 처리 장치(100)에서의 막두께 분포의 악화를 방지하는 것과 함께, 막두께 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
다음으로, 진공 처리 장치(100)를 이용해서 기판(S)의 처리면에 막을 형성하는 경우에 대해서 설명한다.
먼저, 진공 펌프(148)를 이용해서 진공 챔버(102) 내부를 감압한다. 진공 챔버(102) 내부가 진공으로 유지된 상태에서, 진공 챔버(102)의 외부로부터 성막 공간(101a)을 향해서 기판(S)이 반입된다. 기판(S)은, 지지부(히터)(141) 상에 재치(載置)된다.
지주(145)가 상방으로 밀어 올려지고, 지지부(히터)(141) 상에 재치된 기판(S)도 상방으로 이동한다. 이에 따라, 적절하게 성막을 하기 위해 필요한 간격이 되도록, 샤워 플레이트(105)와 기판(S)과의 간격이 소망하는 대로 결정되고, 이 간격이 유지된다.
그 후, 가스 공급부(142)로부터 가스 도입관 및 가스 도입구를 통해서, 가스 도입 공간(10lb)에 프로세스 가스가 도입된다. 그리고, 샤워 플레이트(105)의 가스 분출구(105a)로부터 성막 공간(101a) 내부에 프로세스 가스가 분출된다.
다음으로, RF 전원(147)을 기동해서 전극 플랜지(104)에 고주파 전력을 인가한다.
그러면, 전극 플랜지(104)의 표면으로부터 샤워 플레이트(105)의 표면을 따라 고주파 전류가 흐르고, 샤워 플레이트(105)와 지지부(히터)(141)와의 사이에 방전이 생긴다.
그리고, 샤워 플레이트(105)와 기판(S)의 처리면과의 사이에 플라즈마가 발생한다.
이와 같이 해서 발생한 플라즈마 내에서 프로세스 가스가 분해되어, 플라즈마 상태의 프로세스 가스를 얻을 수 있고, 기판(S)의 처리면에서 기상(氣相) 성장 반응이 생겨, 박막이 처리면 상에 성막된다.
진공 처리 장치(100)의 처리 시에는, 샤워 플레이트(105)가 열 신장(열 변형)하지만, 전극틀(110)과 슬라이드 플레이트(120)에 의해 씰 상태를 유지해, 가스 도입 공간(10lb)으로부터 가스 분출구(105a) 이외를 통해서 성막 공간(101a)으로 누출해버리는 것을 저감할 수 있다. 또, 샤워 플레이트(105)의 열 신장에 의해, 무리하게 변형되는 부품이 없기 때문에, 부품의 수명을 연장시키는 것이 가능하게 된다.
또, 진공 처리 장치(100)의 처리 종료 시에는, 샤워 플레이트(105)가 열 수축(열 변형)하지만, 전극틀(110)과 슬라이드 플레이트(120)에 의해 씰 상태를 유지해, 가스 도입 공간(10lb)으로부터 가스 분출구(105a) 이외를 통해서 성막 공간(101a)으로 누출되어 버리는 것을 저감할 수 있다. 또, 샤워 플레이트(105)의 열 수축에 의해, 무리하게 변형되는 부품이 없기 때문에, 부품의 수명을 연장시키는 것이 가능해진다.
덧붙여, 본 실시 형태에서는, 각 슬라이드부(127)에, 조합된 변 슬라이드부(122)를 향해서, 각각 돌출하는 2개소의 래버린스 볼록부(128, 128)를 설치했지만, 도 11에 도시한 것처럼, 돌출하는 래버린스 볼록부(128)를, 각 슬라이드부(127)를 향해서, 변 슬라이드부(122)에 설치할 수도 있다.
이 구성에서도, 변 슬라이드부(122)와 각 슬라이드부(127)가, 샤워 플레이트(105)의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여 씰 상태를 유지한 채 슬라이드 가능하게 된다.
덧붙여, 도 11에서는, 한쪽의 변 슬라이드부(122)에만 래버린스 볼록부(128)를 배치했지만, 양쪽의 변 슬라이드부(122) 래버린스 볼록부(128)를 배치할 수도 있다.
실시예
이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
덧붙여, 본 발명에서의 진공 처리 장치의 구체 예로서, 성막 시의 막두께 분포 시뮬레이션에 대해서 설명한다.
<실험 예1>
상술한 실시 형태에서의 진공 처리 장치(100)에 있어서, 산화막의 성막, 특히, 원료 가스로서 분자량이 많은 TEOS(테트라에톡시실란)에 의한 SiOx의 성막에 대해서 검토하였다.
이하에, TEOS-SiOx의 성막 처리에서의 제원을 나타낸다.
·기판 가열 온도; 430℃
·피처리 기판(S) 치수; 1500×1800mm
·슬라이드 플레이트(120)의 폭 치수; 35mm
·슬라이드 플레이트(120)의 두께 치수; 10mm
·오목홈(125)의 깊이 치수; 5mm
·각부(脚部)(126)의 폭 치수; 3mm
·전극틀(110)의 높이 치수; 32.5mm
·종판면부(113)의 두께 치수; 3mm
도 9에 샤워 플레이트에서의 온도 분포 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 9에서는, 샤워 플레이트의 4분의 1을 나타낸다. 즉, 좌측 아래가 샤워 플레이트의 중앙 위치이다.
이 결과로부터, 상술한 실시 형태에서의 진공 처리 장치(100)에서는, 샤워 플레이트(105)에서의 최고 온도가 431.99℃, 최저 온도가 398.75℃이며, 면 내의 온도 분포 Δ=33.24℃인 것을 알 수 있다.
<실험 예2>
실험 예1과 마찬가지로, TEOS(테트라에톡시실란)에 의한 SiOx의 성막에 대해서 검토하였다.
여기에서는, 폭 치수가 동일하지만, 상술한 실시 형태에서의 슬라이드 플레이트와 전극틀이 일체로 형성되고, 동시에, 오목홈이나 공간을 마련하지 않은 조밀한 벌크 구조의 전극틀을 가지는 장치로 하였다.
도 10에 샤워 플레이트에서의 온도 분포 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 10에서는, 샤워 플레이트의 4분의 1을 나타낸다. 즉, 좌측 아래가 샤워 플레이트의 중앙 위치이다.
이 결과로부터, 실험 예2에서의 진공 처리 장치에서는, 샤워 플레이트에서의 최고 온도가 423.15℃, 최저 온도가 338.16℃이며, 면 내의 온도 분포 Δ=84.99℃인 것을 알 수 있다.
게다가, 샤워 플레이트(105)에서의 면 내 온도 분포를 개선함으로써, SiN에서의 응력 분포를 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 활용 예로서, 플라즈마를 이용한 처리로서 성막, 특히 플라즈마 CVD, 혹은, 에칭 등 기판의 표면 처리를 하는 플라즈마 처리 장치를 들 수 있다.
100 … 진공 처리 장치
101 … 처리실
101a … 성막 공간
10lb … 공간(가스 도입 공간)
102 … 진공 챔버
103 … 절연 플랜지
104 … 전극 플랜지
104a … 상벽(전극 플랜지)
104b … 주벽(전극 플랜지)
105 … 샤워 플레이트
105a … 가스 분출구
106 … 절연 실드
106a … 열 신장 흡수 공간(간극부)
106b … 간극
108 … 가동 샤프트
109 … 고정 샤프트
110 … 전극틀
111 … 지지 부재
112 … 상판면부(고정부)
112a … 절결
113 … 종판면부(벽부)
114 … 하판면부(기부)
114a, 120a, 123a, 124b, 128a, 128b … 미끄러짐 씰면
117 … 리플렉터
117a … 나사
120 … 슬라이드 플레이트
121 … 숄더볼트(지지 부재)
121a … 볼트헤드
12lb … 축부
122 … 변(邊) 슬라이드부
123, 124, 128 … 래버린스 볼록부
125 … 오목홈
125a … 관통공
126 … 각부(脚部)
127 … 각(角) 슬라이드부
127a … 체결 나사
130 … 현수홈
131 … 긴 구멍
132 … 긴 슬라이드 부재(롱 워셔)
133 … 슬라이드 부재(워셔)
134, 135 … 접시 용수철
136 … 덮개부
141 … 지지부(히터)
142 … 가스 공급부(가스 공급 수단)
145 … 지주
147 … RF 전원(고주파 전원)
148 … 진공 펌프(배기 수단)
S … 기판(피처리 기판)

Claims (7)

  1. 플라즈마 처리를 실시하는 진공 처리 장치에 있어서,
    고주파 전원에 접속된 전극 플랜지와,
    상기 전극 플랜지와 이간하여 대향하고 상기 전극 플랜지와 함께 캐소드가 되는 샤워 플레이트와,
    상기 샤워 플레이트의 주위에 설치된 절연 실드와,
    상기 샤워 플레이트에서의 상기 전극 플랜지와 반대측에 피처리 기판이 배치되는 처리실과,
    상기 전극 플랜지의 상기 샤워 플레이트측에 장착되는 전극틀과, 상기 샤워 플레이트의 상기 전극틀측이 되는 주연부에 장착되는 슬라이드 플레이트
    를 가지고,
    상기 샤워 플레이트가 구형(矩形) 윤곽을 가지도록 형성되고,
    상기 전극틀과 상기 슬라이드 플레이트가, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응해 슬라이드 가능하며, 동시에, 상기 샤워 플레이트와 상기 전극 플랜지와 상기 전극틀로 둘러 쌓인 공간이 씰 가능하고,
    상기 전극틀이,
    상기 전극 플랜지에 장착되는 틀 형상의 상판면부와,
    상기 상판면부의 윤곽 외측 전둘레로부터 상기 샤워 플레이트를 향해서 입설되는 종판면부와,
    상기 종판면부의 하단으로부터 상기 상판면부와 평행하게 상기 상판면부의 윤곽 내측단을 향해서 연재하는 하판면부
    를 가지는
    진공 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이드 플레이트에는, 상기 샤워 플레이트에 당접하는 부분에 오목홈(凹溝)이 형성되어 있는
    진공 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬라이드 플레이트는,
    구형(矩形) 윤곽으로 된 상기 샤워 플레이트의 변(邊)에 대응한 변 슬라이드부와,
    상기 샤워 플레이트의 각(角)에 대응한 각 슬라이드부
    를 가지고,
    상기 변 슬라이드부와 상기 각 슬라이드부가, 상기 샤워 플레이트의 변과 평행한 미끄러짐 씰면에 의해 서로 접촉하고,
    상기 미끄러짐 씰면을 통해서, 상기 변 슬라이드부와 상기 각 슬라이드부가, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응하여 씰 상태를 유지한 채 슬라이드 가능한
    진공 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 변 슬라이드부와 상기 각 슬라이드부에 있어서,
    상기 미끄러짐 씰면의 상단이 상기 전극틀에 접하고,
    상기 미끄러짐 씰면의 하단이 상기 샤워 플레이트에 접하고 있는
    진공 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전극틀의 내주측에는, 상기 전극틀의 전둘레에 따른 판상(板狀)의 리플렉터가 설치되고,
    상기 리플렉터의 상단이, 상기 전극 플랜지에 장착되고,
    상기 리플렉터의 하단이, 상기 하판면부의 내측단 부근에 위치하는
    진공 처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 샤워 플레이트가, 상기 샤워 플레이트에 설치된 긴 구멍(長穴)을 관통하는 지지 부재에 의해 상기 전극틀에 지지되고,
    상기 긴 구멍이, 상기 지지 부재가 상기 슬라이드 플레이트에 대하여 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형에 대응해 슬라이드 가능하도록, 상기 샤워 플레이트의 온도 상승하강 시에 생기는 열 변형 방향으로 길게 형성되는
    진공 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 샤워 플레이트 및 상기 슬라이드 플레이트의 주단면과, 상기 절연 실드와의 사이에는, 상기 샤워 플레이트가 열 신장 가능하게 하는 간극부가 설치되는
    진공 처리 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013529254A (ja) 2010-05-21 2013-07-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 大面積電極にぴったりと嵌合されたセラミックス絶縁体
JP2017506817A (ja) 2014-01-30 2017-03-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ シャドーフレームを除去するためのガス閉じ込め装置アセンブリ
WO2018110013A1 (ja) 2016-12-13 2018-06-21 株式会社アルバック シャワーヘッド及び真空処理装置
JP2019173128A (ja) 2018-03-29 2019-10-10 株式会社アルバック 真空処理装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3155844B2 (ja) * 1992-10-20 2001-04-16 日本真空技術株式会社 真空処理装置の高周波電極
JP3480271B2 (ja) * 1997-10-07 2003-12-15 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置のシャワーヘッド構造
US6772827B2 (en) * 2000-01-20 2004-08-10 Applied Materials, Inc. Suspended gas distribution manifold for plasma chamber
US6477980B1 (en) 2000-01-20 2002-11-12 Applied Materials, Inc. Flexibly suspended gas distribution manifold for plasma chamber
JP4698251B2 (ja) * 2004-02-24 2011-06-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 可動又は柔軟なシャワーヘッド取り付け
TWI306782B (en) 2005-09-02 2009-03-01 Applied Materials Inc Suspension for showerhead in process chamber
KR20100079753A (ko) 2008-12-31 2010-07-08 주식회사 동부하이텍 반도체 소자의 제조 방법
JPWO2010079756A1 (ja) 2009-01-09 2012-06-21 株式会社アルバック プラズマ処理装置
JP2011086822A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Mitsubishi Electric Corp プラズマ処理装置
TWI436831B (zh) * 2009-12-10 2014-05-11 Orbotech Lt Solar Llc 真空處理裝置之噴灑頭總成
US20130084408A1 (en) * 2010-08-06 2013-04-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vacuum processing apparatus and plasma processing method
JP6960737B2 (ja) * 2017-01-23 2021-11-05 株式会社日立ハイテク 真空処理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013529254A (ja) 2010-05-21 2013-07-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 大面積電極にぴったりと嵌合されたセラミックス絶縁体
JP2017506817A (ja) 2014-01-30 2017-03-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ シャドーフレームを除去するためのガス閉じ込め装置アセンブリ
WO2018110013A1 (ja) 2016-12-13 2018-06-21 株式会社アルバック シャワーヘッド及び真空処理装置
JP2019173128A (ja) 2018-03-29 2019-10-10 株式会社アルバック 真空処理装置

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