KR20090041132A - 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트 체결구 및 그 체결방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 공정에 사용되는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캐소드(100)의 일측에 구비되는 삽입홈(20)의 내, 외부에 걸쳐서 내마모성, 기계적 물성, 내화학성 등이 우수한 베스펠 또는 세라졸 재질로 구성되는 완충탭(30)을 구비하고, 상기 완충탭(30)의 내측에 결합볼트(11)를 견고하게 결합시킬 수 있도록 하는 헬리코일탭(40)을 구비하도록 함으로서, 캐소드(100)의 결합을 견고히 할 수 있도록 함과 동시에, 볼트체결구(10)가 결합볼트(11)를 완충하여 지지함으로서, 캐소드(100)의 변위에 의한 결합볼트(11)와 볼트체결구(10) 간의 마모 및 손상을 방지하며, 볼트체결구(10) 및 결합볼트(11)가 캐소드(100) 하부의 플라즈마에 노출되지 않도록 하여, 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구 및 그 체결방법에 관한 것이다.

베스펠, 헬리코일, 반도체 웨이퍼, 애노드, 반도체 에칭

Description

플라즈마 챔버 캐소드의 볼트 체결구 및 그 체결방법{Volt union structure of plasma chamber cathode}

본 발명은 반도체 웨이퍼 공정에 사용되는 플라즈마 챔버 캐소드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 통상적인 반도체 웨이퍼의 에칭 등의 공정에서, 캐소드를 통하여 챔버 내부로 흘러들어가는 반응 가스의 압력과, 캐소드의 하부에 생성되는 플라즈마에 지속적으로 노출되게 되어 발생되는 볼트체결구 및 캐소드의 볼트체결구 주변부의 파손을 방지토록 하는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구 및 그 체결방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼의 에칭 처리에 플라즈마 장치가 널리 사용되고 있으며, 이러한 일반적인 플라즈마 장치는 반도체 웨이퍼를 챔버 내부의 애노드 상에 배치하고, 캐소드를 애노드와 수평하게 구비하여, 그 사이로 반응가스를 투입하고, 이에 고주파 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키도록 구성된다.

이러한 종래의 일반적인 플라즈마 챔버의 캐소드는 일측면에 볼트체결구를 형성하여 챔버 내부에 구비되는 임의의 결합부재에 볼트를 통하여 결착되어지는데, 이러한 캐소드는 반응 가스의 유입 시에 발생되는 압력과, 하부의 플라즈마에 노출됨으로 인해서 발생되는 변위에 대해 연동이 쉽게 이루어지지 않아, 캐소드가 파손되거나, 볼트체결구가 마모되어 볼트가 이탈되는 손상이 발생되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본원의 출원인이 선 출원한 등록실용 20-0429095호의 ‘실리콘 단일재질의 플라즈마 챔버 캐소드 및 아웃링‘에서는 캐소드의 상부에 다수의 원형 홈 및 홈선을 구성하고, 상기 홈 및 홈선에 플레이트 및 링을 구성하여 삽입함으로서, 상기 캐소드의 홈 및 홈선과 플레이트 및 링의 사이에 소정의 공간부가 생성되어, 틈으로 인해 캐소드와 볼트 체결된 에노드의 변형에 따라 파티클이 발생하지 않으면서도 캐소드의 연동이 쉽게 이루어지도록 하였다.

그러나 상기한 종래기술에 의하면, 도 1에서 보는바와 같이, 볼트체결구(16)의 내측부에 나사산을 형성하는 단순한 형태로 형성하고, 결합볼트(15)를 체결하도록 함으로서, 캐소드(150)의 변형이 발생 시, 결합볼트(15) 및 볼트체결구(16)의 손상을 발생시킬 수 있는 문제점은 여전히 남아 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 캐소드에 구비되는 볼트체결구를 형성함에 있어서, 캐소드 일측에 구비되는 삽입홈의 내측부에 내마모성, 기계적 물성, 내화학성 등이 우수한 베스펠로 구성되는 완충탭 및 완충 너트를 구비하고, 상기 완충탭의 내측에 결합볼트와 결합을 견고히 하는 헬리코일탭을 구비하도록 함으로서, 결합볼트를 삽입하여 견고히 결합토록 함과 동시에, 볼트체결구의 마모를 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구 및 그 체결방법을 제공함에 목적이 있다.

이러한 본 발명의 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구에 의하면, 결합볼트와의 결합을 견고히 할 수 있음은 물론, 삽입된 결합볼트 및 캐소드의 변위를 완충하여 볼트체결구가 마모 및 손상되는 것을 방지하며, 볼트체결구 및 결합볼트가 캐소드 하부의 플라즈마에 노출되지 않도록 하여 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 반도체 웨이퍼 공정에 사용되는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구에 관한 것으로서, 상하로 깊이를 가지도록 하여 내측부에 나사산을 형성하는 삽입홈과, 외주부에 나사산을 구비하여 상기 삽입홈에 삽입 구성되며, 중앙부에 헬리코일탭을 삽입 결착할 수 있도록 나사산을 형성하는 중공을 구비하는 완충탭 및 관 형상의 내, 외측에 나사산을 형성하여 상기 완충탭의 내부에 삽입되어 결합나사를 삽입하여 결착토록 하는 헬리코일탭으로 구성하여, 상기 삽입홈의 입구측을 플라즈마 챔버 내부의 임의의 결합부재의 일측면에 위치시키도록 하여 볼트를 결합부재의 관통공으로 삽입하여 캐소드를 체결시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구성에서 삽입홈 내부의 하부 일측에서 좌우 방향으로 일정길이 연장되는 장공을 형성하여 단턱부를 구비토록 구성하고, 상기 삽입홈의 내부형상과 같은 외형을 가지며, 중앙으로 완충탭을 삽입 결착할 수 있도록 암나사부를 구비하는 완충너트를 상기 삽입홈에 충진 하여 구성될 수 있는 것을 특징으로 포함한다.

또한 상기 완충탭 및 완충너트는 베스펠과 세라졸 중에서 선택되는 어느 하나로 구성될 수 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하도록 한다.

우선, 도 2는 플라즈마 챔버의 에노드와 캐소드의 결합 상태를 개략적으로 나타낸 사시도로서, 플라즈마 챔버의 내부 일측에 애노드(300)와 캐소드(100)를 각각 구비하되, 상기 캐소드(100)는 전면에 걸쳐 가스를 공급할 수 있도록 하는 가스유입공(110)을 다수개 구비하며, 내, 외측의 적소의 위치에 볼트체결구(10)를 통상적으로 7~8개소 이상 형성하여 챔버 내부에 구비되는 결합부재(200)에 결합볼트(11)로 결착되도록 하며, 그 하부에 애노드(300)를 구비하여, 상기 애노드(300)의 상측에 반도체 웨이퍼(400)를 안착시키도록 구성되며, 이러한 전체적인 구성은 종래의 것과 차이점이 없다.

이에 본 발명은 캐소드(100)의 일면에 구비되어 챔버 내의 결합부재(200)에 결합볼트(11)로 체결될 수 있도록 하는 볼트체결구(10)의 구조에 관한 것으로, 도 3은 본 발명에 따른 챔버 캐소드 볼트체결구의 일실시예에 따른 구성을 나타낸 분 해사시도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 볼트체결구 구성의 단면형상을 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 볼트체결구 구성의 결합된 단면형상을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 챔버 캐소드의 볼트체결구가 적용된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 일실시예의 구성을 나타낸 분해단면도이고, 도 8은 도 7에 나타낸 볼트체결구 구성의 결합된 단면형상을 나타낸 단면도로서, 도 3 및 도 4에서 보는바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구(10)의 일실시예에 따르면, 캐소드(100)의 일면에서 일정깊이 삽입되어 형성되는 삽입홈(20)과, 상기 삽입홈(20)의 내부에 삽입 구성되는 완충탭(30)과, 상기 완충탭(30)에 삽입되는 헬리코일탭(40)으로 구성되어진다.

여기서, 상기 삽입홈(20)을 도 2와 함께 설명하면, 캐소드(100) 내, 외부의 적소의 위치에 7~8개소 이상 형성되며, 상부로부터 하부의 일정 깊이까지 일정한 직경을 가지도록 하고, 내측부에 나사산(21)을 구비토록 하여, 완충탭(30)을 삽입할 수 있도록 구성된다.

상기 완충탭(30)은 중공을 구비하는 관 형상으로 구성하여, 내측부에는 헬리코일탭(40)을 삽입하여 결합할 수 있도록 하는 나사산(31)을 구비하고, 외측부에는 상기 삽입홈(20)의 내측에 삽입되어 결합할 수 있도록 나사산(32)을 구비하며, 그 재질은 삽입되는 결합볼트를 유동적으로 지지할 수 있도록, 내마모성과, 전기절연성, 기계적 물성 및 내화학성이 우수한 폴리아미노 소재인 베스펠 및 세라졸 중에서 선택되는 어느 한가지로 구성이 가능하다.

그리고 관 형상으로 내, 외측부에 나사산(41, 42)을 형성하여 상기 완충 탭(30)의 내부에 삽입되고, 내측으로 결합볼트를 삽입하여 결합볼트(11)와의 결합을 견고하게 하는 헬리코일탭(40)이 구성된다.

이러한 구성에 의한 본 발명의 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구(10)의 입구측을 도 2 및 도 5, 도 6에서 보는바와 같이 챔버 내부에 구비되는 결합부재(200)에 밀착시키고, 상기 결합부재(200)에 형성된 관통공(210)의 상부에서 하부로 결합볼트(11)를 삽입하여 캐소드(100)를 챔버 내부에 체결토록 하며, 이때 결합볼트(11)가 헬리코일탭(40)에 의해 견고하게 삽입되어지도록 함으로서, 캐소드(100)가 반응가스 및 하부의 플라즈마에 노출되어 변위를 발생할 시에, 상기 완충탭(30)이 완충작용을 하여 유동적으로 결합볼트를 지지하도록 하는 작용을 하여 결합볼트(11)에 의해 볼트체결구(10)가 손상되는 것을 방지하도록 하는 것이다.

또한 본 발명에 의한 구성에 의하면, 결합볼트(11)를 캐소드(100)의 상하 일측에 삽입하여 챔버 내부의 결합부재(200)에 이어지도록 결합하되, 상기 결합볼트(11)의 머리부가 캐소드(100)의 내부에 삽입되어지도록 함으로서, 캐소드(100)의 외부에 형성되는 플라즈마의 고압 환경에 노출되지 않도록 하여 볼트체결구(10)의 파손을 방지토록 하며, 이로 인해 외부충격에 의한 파손만 되지 않는다면 지속적으로 사용이 가능한 효과가 있다.

그리고 본 발명에 의한 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구(10)의 다른 일실시예에 의하면, 도 7 및 도 8에서 도시한바와 같이, 볼트체결구(10)의 삽입홈(20)을 형성함에 있어서, 상기 삽입홈(20)의 하부 일측에서 좌우 방향으로 일정길이 연장되는 장공(22)을 형성하여 상기 장공의 상부 외측에 단턱부(23)를 구비토록 구성 하고, 이에 삽입홈(20)의 내부형상과 같은 외형을 가지며, 중앙의 내측부로 완충탭(30)을 삽입 결착할 수 있도록 나사산(51)을 구비하는 완충너트(50)를 충진 구성하여, 상기 완충너트(50)의 내측부에 앞선 구성에서 설명한바와 동일한 구성의 완충탭(30) 및 헬리코일탭(40)을 삽입하여 구성될 수 있다.

따라서 상기 삽입홈(20)에 완충너트(50)를 충진 구성할 시에, 상기 장공(22)에 베스펠이 충진 되어 상측에 형성되는 단턱부(23)에 의해 걸림 구성되도록 함으로서, 볼트체결구(10)의 상하 방향의 인성을 향상 시키도록 하여 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

한편 상기 완충너트(50)의 재질 역시 베스펠 및 세라졸 가운데 선택되는 어느 한가지로 구성될 수 있다.

도 1은 종래의 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구 구조를 나타낸 단면도

도 2는 플라즈마 챔버의 에노드와 캐소드의 결합 상태를 개략적으로 나타낸 사시도

도 3은 본 발명에 따른 챔버 캐소드 볼트체결구의 일실시예에 따른 구성을 나타낸 분해사시도

도 4는 도 3에 나타낸 볼트체결구 구성의 단면형상을 나타낸 단면도

도 5는 도 4에 나타낸 볼트체결구 구성의 결합된 단면형상을 나타낸 단면도

도 6은 본 발명에 따른 챔버 캐소드의 볼트체결구가 적용된 상태를 나타낸 단면도

도 7은 본 발명의 다른 일실시예의 구성을 나타낸 분해단면도

도 8은 도 7에 나타낸 볼트체결구 구성의 결합된 단면형상을 나타낸 단면도

(도면 주요부호에 대한 설명)

10: 볼트체결구 11: 결합볼트 20: 삽입홈

30: 완충탭 40: 헬리코일탭 50: 완충너트

22: 장공 23: 단턱부

100: 캐소드 200: 결합부재 300: 애노드

400: 반도체 웨이퍼 21, 31, 32, 41, 42, 51: 나사산

Claims (4)

1. 반도체 웨이퍼 공정에 사용되는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구에 있어서,

   캐소드에 상하 같은 직경으로 일정 깊이를 가지도록 하여 내측부에 나사산(21)을 형성하는 삽입홈(20)을 구성하고, 중공을 가지는 관 형상으로 형성되어, 외측부에 나사산(32)을 구비하여 상기 삽입홈(20)에 삽입 구성되며, 중앙 내측부에 헬리코일탭(40)을 삽입 결착할 수 있도록 나사산(31)을 형성하는 완충탭(30) 및 관 형상의 내, 외측부에 나사산(41, 42)을 형성하여 상기 완충탭(30)의 내부에 삽입되고, 내측부로 결합볼트(11)를 삽입하여 결착토록 하는 헬리코일탭(40)으로 구성하여, 상기 삽입홈(20)을 플라즈마 챔버 내부의 결합부재(200)의 일측면에 삽입홈(20)의 입구를 위치시키도록 하여 결합볼트(11)를 결합부재(200) 관통공(210)의 상측으로 삽입하여 캐소드(100)를 체결시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구
2. 제 1항에 있어서,

   상기 삽입홈(20) 내부의 하부 일측에서 좌우 방향으로 일정길이 연장되는 장공(22)을 형성하여 상부 외측에 단턱부(23)를 구비토록 구성하고, 상기 삽입홈(20)의 내부형상과 같은 외형을 가지며, 중앙 내측부로 완충탭(30)을 삽입 결착할 수 있도록 나사산(51)을 구비하는 완충너트(50)를 상기 삽입홈(20)에 충진 하고, 완충탭(30)과, 헬리코일탭(40)을 삽입하여 구성될 수 있는 것을 특징으로 포함하는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구
3. 제 1항 및 제 2항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 완충탭(30) 및 완충너트(50)는 베스펠과 세라졸 중 어느 하나로 선택 구성될 수 것을 특징으로 하는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구
4. 반도체 웨이퍼 공정에 사용되는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구 체결 방법에 있어서,

   캐소드에 상하 같은 직경으로 일정 깊이를 가지도록 하여 내측부에 나사산(21)을 형성하는 삽입홈(20)을 구성한 후, 중공을 가지는 관 형상으로 형성되어, 외측부에 나사산(32)을 구비하여 상기 삽입홈(20)에 삽입 구성되며, 중앙 내측부에 헬리코일탭(40)을 삽입 결착할 수 있도록 나사산(31)을 형성하는 완충탭(30) 및 관 형상의 내, 외측부에 나사산(41, 42)을 형성하여 상기 완충탭(30)의 내부에 삽입되고, 내측부로 결합볼트(11)를 삽입하여 결착토록 하는 헬리코일탭(40)으로 구성하여, 상기 삽입홈(20)을 플라즈마 챔버 내부의 결합부재(200)의 일측면에 삽입홈(20)의 입구를 위치시키도록 하여 결합볼트(11)를 결합부재(200) 관통공(210)의 상측으로 삽입하여 캐소드(100)를 체결시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 챔버 캐소드의 볼트체결구 체결방법

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