KR102578955B1 - 화학기상증착장치의 전기 배선용 암커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 챔버 및 피착물인 기판이 안치되는 페데스탈 어셈블리를 구비한 화학기상장치의 전기적 배선을 위한 암커넥터에 관한 것으로서, 본체와 본체의 하부에 결합된 리어홀더를 포함한다. 본체는 절연체로 된 하우징, 하우징을 상하로 관통하는 관통공, 및 관통공에 내장된 단자를 포함하며, 본체의 상부면에는 단부가 개방된 복수의 원통형의 상부돌기가 구비된다. 리어홀더는 복수의 원통형의 끼움돌기를 가지며, 끼움돌기는 본체의 관통공의 하부에 삽입되어 결합된다. 하부도선이 리어홀더의 하부로 인입되어 단자의 후단에 삽입되어 단자와 결합된다. 페데스탈 어셈블리로부터 인출되며 절연성 피복이 없는 환봉 형태의 상부도선이 상부돌기의 개방된 단부를 통해 직접 상기 관통공 내로 인입되어 단자와 결합할 수 있다.

Description

화학기상증착장치의 전기 배선용 암커넥터{Female connecter for electrical wiring of a chemical vapor deposition apparatus}

본 발명은 전기 배선용 암커넥터에 관한 것이며, 보다 상세하게는 화학기상증착장치의 페데스탈 어셈블리(pedestal assembly)에 전기적으로 연결되는 배선을 위한 암커넥터(female connector)에 관한 것이다.

반도체 기판에는 증착을 이용하여 유전층 및 금속층을 포함한 여러 가지 층을 형성한다.

증착이란 기체 상태의 금속 입자를 금속, 플라스틱과 같은 물체의 표면에 수 마이크로미터의 얇은 고체 막을 입히는 방법이며, 금속 증기를 만드는 원리에 따라 크게 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)과 물리기상증착(Physical Vapor Deposition, PVD)으로 나뉜다.

PVD는 화학반응을 수반하지 않는다. CVD는 가스를 이용하여 화학 반응을 일으켜 증착시키는 것이며, 대부분의 반도체 공정에서는 화학기상증착을 사용한다.

CVD는 보통 실리콘 산화막, 실리콘 질소막, 아모르퍼스 실리콘(amorphous silicon) 박막 등을 만드는데 쓰이며, 화학물질을 포함하는 가스에 열이나 빛으로 에너지를 가하거나, 고주파로 플라스마화시키면 원료물질이 라디칼화되어 반응성이 크게 높아져서 기판 위에 흡착되어 퇴적하는 성질을 이용하는 것이다.

CVD를 화학반응을 일으키는 에너지원에 따라 분류하면, 저항 혹은 유도 가열을 이용하는 열CVD(thermal CVD), 가스를 플라스마 상태로 여기(勵起)시키는 플라스마CVD(plasma enhanced CVD: PECVD), 레이저 CVD, 및 UV를 이용하는 광 CVD(photo CVD)가 있다.

플라즈마CVD는 플라즈마를 만들 때 생성된 여러 가지 입자(양이온, 음이온, 전자, 라디칼 등) 중 반응이 활발한 라디칼(radical, 활성종)을 이용한다. 이를 위해 CVD 챔버에 두 종류의 가스를 주입한 후, 외부에서 RF 전원을 가하거나 높은 전위차(DC) 혹은 마이크로파(microwave)를 인가해 플라즈마 입자들을 만들고, 용량성결합플라즈마(capacitively coupled plasma) 방식을 이용해 이들을 웨이퍼 표면으로 모여들게 한다. 플라즈마CVD는 저온 공정이 가능하고 두께의 균일도를 조절할 수 있으며 대량 처리가 가능하다는 장점 때문에 가장 많이 이용되고 있다.

도 1은 일반적인 CVD장치를 개념적으로 도시한 것인데, 증착은 챔버(1)에서 이루어지고 챔버(1) 내에는 페데스탈 어셈블리(2)가 구비되어 있다. 증착 대상인 기판(4)은 페데스탈 어셈블리(2)에 안치된다. 페데스탈 어셈블리(2)는 히터와 샤프트(3)를 구비하고 있을 수 있다. 또한 페데스탈 어셈블리(2)에는 전원선, RF(radio frequency)선, TC(thermocouple)선과 같은 도선들이 배선되어 있을 수 있고, 이 도선들은 챔버(1) 외부로 연장되어 전원 등과 전기적으로 연결된다.

CVD의 문제점 중의 하나는 불필요한 찌꺼기 증착이 챔버 내의 히터 및 다른 부품의 표면에서 발생한다는 점이다. 찌꺼기 증착물은 세척해서 제거해야 하는데, 이를 위해 주기적으로 히터를 챔버로부터 분리했다가 다시 장착해야 한다. 히터를 분리할 때는 챔버 내부로 이어지는 전원선, RF선, TC선 등의 도선을 전원 등으로부터 단절해야 하고, 세척이 완료된 후에는 도선들을 다시 연결되어야 하는데, 단절과 연결은 안전하고 편리하게 이루어져야 한다.

종래에는 도선(5)의 연결과 단절을 도 1과 같이 금속슬리브(6)와 스크류나사(7)를 이용하여 수행하기도 하였는데, 각 도선(5)마다 개별적으로 스크류나사(7)를 풀거나 조여서 도선(5)을 단절하고 결합하는 방식은 작업이 불편하고 효율성 낮다는 문제가 있었다.

본 발명은 CVD장치의 페데스탈 어셈블리를 위한 전기적 배선의 연결과 단절이 안정하고 편리해지는 암커넥터를 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 암커넥터는 챔버 및 피착물인 기판이 안치되는 페데스탈 어셈블리를 구비한 화학기상장치의 전기적 배선을 위한 것이다.

본 발명의 암커넥터는 본체와 본체의 하부에 결합된 리어홀더를 포함한다.

본체는 절연체로 된 하우징, 하우징을 상하로 관통하는 관통공, 및 관통공에 내장된 단자를 포함하며, 본체의 상부면에는 단부가 개방된 복수의 원통형의 상부돌기가 구비된다.

리어홀더는 복수의 원통형의 끼움돌기를 가지며, 끼움돌기는 본체의 관통공의 하부에 삽입되어 결합된다. 하부도선이 리어홀더의 하부로 인입되어 단자의 후단에 삽입되어 단자와 결합된다.

페데스탈 어셈블리로부터 인출되며 절연성 피복이 없는 환봉 형태의 상부도선이 상부돌기의 개방된 단부를 통해 직접 상기 관통공 내로 인입되어 단자와 결합할 수 있다.

하우징의 재질은 폴리에테르 에테르케톤 또는 세라믹일 수 있다.

상부도선은 직경이 3mm 이상인 니켈로드일 수 있고, 하부도선은 구리 케이블일 수 있다.

본체의 상부돌기의 높이(H1)는 8mm 이상이고 리어홀더의 끼움돌기의 높이(H2)는 10mm 이상일 수 있다.

단자는 원통형의 전방결합부와 원통형의 후방결합부를 가지며, 전방결합부에는 상부도선이 결합하고, 후방결합부에는 하부도선이 결합하며, 전방결합부와 후방결합부 사이의 단자 외표면에 걸림턱이 있을 수 있으며, 걸림턱에 리어홀더의 끼움돌기의 선단이 걸릴 수 있다.

전방결합부의 내주면에 라멜라부가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 암커넥터를 이용하면 CVD장치의 페데스탈 어셈블리에 연결되는 복수의 도선의 전기적 연결과 단절을 한꺼번에 안전하고 효율적으로 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 암커넥터에는 CVD장치의 페데스탈 어셈블리에 연결되는 도선을 직접 삽입하여 전기적 연결을 할 수 있어서, 도선에 수커넥터 하우징이나 별도의 수단자와 같은 장치를 설치하지 않고서도 본 발명의 암커넥터를 사용할 수 있다.

도 1은 일반적인 CVD장치를 개념적으로 나타낸 것이다.
도 2의 (a)와 (b)는 하부도선이 결합되지 않은 상태의 본 발명의 암커넥터의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3은 하부도선이 결합된 본 발명의 암커넥터의 실시예를 길이방향으로 자른 단면을 보여주는 단면사시도이다.
도 4의 하부도선이 결합된 본 발명의 암커넥터의 일 실시예를 길이방향으로 자른 단면을 보여주는 단면도이다.
도 5의 (a)와 (b)는 하부도선이 삽입된 상태의 본 발명의 암커넥터의 일 실시예를 본체와 리어홀더로 분리한 상태를 보여주는 분리사시도이다.
도 6은 본 발명의 단자으로부터 상부도선과 하부도선이 분리된 상태를 보여준다.

일반적으로 전기 커넥터는 절연 재질로 만들어지는 하우징의 내부에 도전성 재질인 단자가 설치된 것으로, 상대 커넥터와 결합되어 전기적 연결을 수행한다.

본 발명은 CVD장치의 페데스탈 어셈블리에 전기적으로 연결되는 도선을 위한 암커넥터에 관한 것인데, 도선은 전원선, RF선 또는 TC선 등일 수 있다. 도선의 수는 CVD장치에 따라 가변적이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.

도 2의 (a)와 (b)는 하부도선이 결합되지 않은 상태의 본 발명의 암커넥터의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 3은 하부도선이 결합된 본 발명의 암커넥터의 실시예를 길이방향으로 자른 단면을 보여주는 단면사시도이며, 도 4의 하부도선이 결합된 본 발명의 암커넥터의 일 실시예를 길이방향으로 자른 단면을 보여주는 단면도이고, 도 5의 (a)와 (b)는 하부도선이 삽입된 상태의 본 발명의 일 실시예의 암커넥터를 본체와 리어홀더로 분리한 상태를 보여주는 분리사시도이다.

본 발명에서 상부도선이란 암커넥터를 기준으로 CVD챔버 쪽의 도선을 말하고 하부도선이란 그 반대쪽의 도선을 말한다. 여기서 상부도선은 절연성 피복이 없는 환봉 형태일 수도 있고, 니켈로드(rod)일 수도 있으며, 3mm 이상의 직경을 가질 수도 있다. 하부도선은 구리 케이블일 수도 있으며, 이 케이블은 심선 및 심선을 둘러싸는 피복을 포함할 수도 있다.

도 2 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 암커넥터(10)는 본체(20)와 리어홀더(30)를 포함한다. 본체(20)는 하우징(21) 및 하우징(21)에 내장된 단자(40)를 포함한다.

본체(20)의 하우징(21)과 리어홀더(30)는 전기 절연체로 이루어지며, 그러한 절연체의 예로서는 폴리에테르 에테르케톤(Poly Ether Ether Ketone, PEEK)과 세라믹 등이 있다. 니켈로드와 같은 상부도선(5)은 증착 작업 중에 상당한 고온 상태일 수 있기 때문에 하우징(21)과 리어홀더(30)의 절연체는 내열성이 우수한 것이 바람직하다.

본체(20)에는 하우징(21)을 상하 방향으로 관통하는 복수의 관통공(22)이 형성되어 있으며, 단자(40)는 관통공(22) 내에 존재한다.

본체(20)의 상부면(23)에는 단부가 개방된 복수의 원통형의 상부돌기(24)가 구비되어 있다.

CVD 챔버(1) 내의 페데스탈 어셈블리(2)로부터 인출된 상부도선(50)은 상부돌기(24)의 개방된 단부를 통해 관통공(22) 내로 인입되는데, 상부돌기(24)가 본체(20)의 상부면(23)으로부터 돌출된 형상을 가짐으로써 상부돌기(24)에 인입되는 상부도선(50) 상호간의 연면거리(沿面距離: creeping distance)가 증가한다. 연면거리는 두개의 도전성 부분간의 절연물 표면을 따라 측정한 가장 짧은 거리를 말한다. 충분한 연면거리는 절연체의 표면을 따라 전류가 누설되는 것을 방지하기 위해 필요하다. 상부돌기(24)의 높이(H1)는 8mm 이상일 수 있고, 바람직하게는 10mm 이상이다.

관통공(22)의 상부는 상부돌기(24)에 의해 구획된다. 관통공(22)의 하부에는 리어홀더(30)의 끼움돌기(31)가 삽입되어 결합되어 있다.

단자(40)는 관통공(22)의 상부와 하부 사이의 공간에 안착된다. 단자(40)의 바람직한 재질은 황동이다.

암커넥터(10)의 하부에는 하부도선(60)이 연결되고, 상부도선(50)과 하부도선(60)은 단자(40)에 각각 전기적으로 연결되어 통전할 수 있게 된다. 상부도선(50)은 단자(40)의 전방에 삽입되고 하부도선(60)은 단자(40)의 후방에 삽입되어 결합된다.

본체(20)의 하부에는 리어홀더(30)가 결합된다. 리어홀더(30)는 단자(40)가 하우징(21)에 삽입되는 방향으로 본체(20)에 결합된다. 리어홀더(30)의 상부면(23)에는 속이 빈 원통형의 끼움돌기(31)가 복수 개 구비된다. 끼움돌기(31)는 본체(20)의 관통공(22)에 삽입된다.

리어홀더(30)는 상부도선(50)이 단자(40)에 삽입될 때와 같이 단자(40)가 상방향으로부터 가해지는 압력을 받았을 때 단자(40)가 후방으로 밀리면서 정위치에서 이탈하는 것이 방지되도록 단자(40)를 지지하는데, 끼움돌기(31)의 선단이 단자(40)를 지지함으로서 단자(40)가 암커넥터(10) 본체(20) 내부에 견고하게 고정된다.

끼움돌기(31)는 연면거리를 확대하는 역할도 한다. 끼움돌기(31)의 높이(H2)는 10mm 이상일 수 있고, 바람직하게는 15mm 이상이다.

하부도선(60)은 리어홀더(3)의 하부로 인입되어 단자(40)의 후단에 삽입되고 압착되어 단자(40)와 결합된다.

본체(20)의 하우징(21)과 리어홀더(30)의 결합은 잠금장치(미도시)에 의해 잠글 수 있다. 잠금장치는 나사장치(미도시)일 수 있다. 나사장치는 하우징(21)과 리어홀더(30)를 관통하는 결합홀(32)에 삽입해서 사용할 수도 있다.

도 6은 상부도선(50)과 하부도선(60)이 단자(40)으로부터 분리된 상태를 보여준다. 여기서 단자(40)는 길이방향으로 절개된 모습이다. 단자(40)는 원통형의 전방결합부(41)와 원통형의 후방결합부(42)를 갖는다. 전방결합부(41)에는 상부도선(50)이 결합하고, 후방결합부(42)에는 하부도선(60)이 결합한다.

전방결합부(41)는 상부도선(50)과의 결합 유지 수단으로서 복수개의 빗살로 구성된 라멜라부(44)를 가질 수 있다. 라멜라부(44)는 외력에 의해 직경이 변화되고 탄성력에 의해 직경이 복원된다. 라멜라부(44)의 탄성력에 의해 상부도선(50)이 원통형의 전방결합부(41)의 내측면에 지지됨으로써 상부도선(50)과 단자(40)가 전기적으로 접속된 상태를 유지하게 된다. 라벨라부(44)의 재질은 구리와 베릴륨의 합금인 것이 바람직하다.

전방결합부(41)와 후방결합부(42)의 사이의 단자(40) 외표면에는 걸림턱(43)이 있으며, 이 걸림턱(43)에 리어홀더(30)의 끼움돌기(31)의 선단이 걸림으로써, 단자(40)가 외력을 받더라도 후방 쪽으로 밀리지 않게 된다.

본 발명의 암커넥터(10)에는 상부도선(50)이 직접 접속될 수 있다. 일반적으로 암커넥터와 결합하는 대상은 수커넥터이며 수커넥터는 별도의 하우징을 가지며 그 하우징 내에 핀 형상의 수단자를 구비해야 하지만, 본 발명에 따른 암커넥터는 CVD챔버의 페데스탈 어셈블리로부터 인출되는 도선으로서 별도의 수커넥터 장치를 구비하지 않은 도선에 직접 연결될 수도 있다는 장점이 있다.

1: 챔버 2: 페데스탈 어셈블리
3: 샤프트 4: 기판
5: 도선 6: 금속슬리브
7: 스크류나사 10: 암커넥터
20: 본체 21: 하우징
22: 관통공 23: 상부면
24: 상부돌기 30: 리어홀터
31: 끼움돌기 32: 결합홀
40: 단자 41: 전방결합부
42: 후방결합부 43: 걸림턱
44: 라멜라부 50: 상부도선
60 하부도선

Claims (7)

1. 챔버(1) 및 피착물인 기판(4)이 안치되는 페데스탈 어셈블리(2)를 구비한 화학기상장치의 전기적 배선을 위한 암커넥터로서,
   본체(20)와 상기 본체(20)의 하부에 결합된 리어홀더(30)를 포함하며;
   상기 본체(20)는 절연체로 된 하우징(21), 상기 하우징(21)을 상하로 관통하는 관통공(22), 및 상기 관통공(22)에 내장된 단자(40)를 포함하고;
   상기 본체(20)의 상부면(23)에는 단부가 개방된 복수의 원통형의 상부돌기(24)가 구비되며;
   상기 리어홀더(30)는 복수의 원통형의 끼움돌기(31)를 가지며, 상기 끼움돌기(31)는 상기 본체(20)의 상기 관통공(22)의 하부에 삽입되어 결합되고;
   하부도선(60)이 상기 리어홀더(30)의 하부로 인입되고 상기 단자(40)의 후단에 삽입되어 상기 단자(40)와 결합되며;
   상기 단자(40)는 원통형의 전방결합부(41)와 원통형의 후방결합부(42)를 가지며, 상기 전방결합부(41)에는 상부도선(50)이 결합하고, 상기 후방결합부(42)에는 상기 하부도선(60)이 결합하며, 상기 전방결합부(41)와 상기 후방결합부(42) 사이의 단자(40) 외표면에 걸림턱(43)이 있으며, 상기 걸림턱(43)에 상기 리어홀더(30)의 상기 끼움돌기(31)의 선단이 걸리며;
   상기 페데스탈 어셈블리(2)로부터 인출되며 절연성 피복이 없는 환봉 형태의 상기 상부도선(50)이 상기 상부돌기(24)의 개방된 단부를 통해 직접 상기 관통공(22) 내로 인입되어 상기 단자(40)와 결합할 수 있는
   암커넥터.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부도선(50)은 직경이 3mm 이상인 니켈로드인 암커넥터.
3. 제1항에 있어서, 상기 하우징(21)의 재질은 폴리에테르 에테르케톤 또는 세라믹인 암커넥터.
4. 제1항에 있어서, 상기 하부도선(60)은 구리 케이블인 암커넥터.
5. 제1항에 있어서, 상기 상부돌기(24)의 높이(H1)가 8mm 이상이고 상기 끼움돌기(31)의 높이(H2)는 10mm 이상인 암커넥터.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 전방결합부(41)의 내주면에 라멜라부(44)가 구비된 암커넥터.