(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムロッククランプであって、
本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドであり、前記第１端部は、前記本体部分の断面寸法よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、前記第２端部は、前記本体部分の前記断面寸法よりも大きい第２直径を有し、同心円状に１または複数の皿ばねを支持するよう構成されているスタッドと、
前記スタッドおよび前記支持された１または複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されたソケットであり、前記スタッドの前記ヘッド領域は、前記ソケットの最上部の上方に露出し、消耗材料にしっかりと取り付けられるよう構成されているソケットと、
前記第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトであり、バッキングプレートの穴の中に取り付けられるよう構成され、本体の中央部分に偏心切り欠き領域を備え、さらに、前記消耗材料および前記バッキングプレートが互いに近接した時に、前記スタッドの前記ヘッド領域と係合してロックするよう構成されているカムシャフトと
を備え、
前記カムシャフトは、さらに、第１端および第２端を備え、前記第１端は、前記バッキングプレートのスロットと係合するよう構成されたキーイングピンを有し、前記第２端は、前記カムシャフトを回転させて前記スタッドの前記ヘッド領域と完全に係合し、それによって前記消耗材料を前記バッキングプレートにクランプ固定するよう構成された開口部を有するカムロッククランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のカムロッククランプであって、さらに、内径および外径を有する一対のカムシャフトベアリングを備え、前記内径は、前記カムシャフトの両端を覆うように前記一対のカムシャフトベアリングを取り付けられるようなサイズであり、前記外径は、前記カムシャフトの前記直径よりも大きいサイズであるカムロッククランプ。
【請求項３】
請求項２に記載のカムロッククランプであって、前記カムシャフトベアリングは、実質的に非粒子脱落性の材料で構成されるカムロッククランプ。
【請求項４】
カムロッククランプであって、
本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドであり、前記第１端部は、前記本体部分の断面寸法よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、前記第２端部は、前記本体部分の前記断面寸法よりも大きい第２直径を有し、同心円状に１または複数の皿ばねを支持するよう構成されているスタッドと、
前記スタッドおよび前記支持された１または複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されたソケットであり、前記スタッドの前記ヘッド領域は、前記ソケットの最上部の上方に露出し、消耗材料にしっかりと取り付けられるよう構成されているソケットと、
前記第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトであり、バッキングプレートの穴の中に取り付けられるよう構成され、本体の中央部分に偏心切り欠き領域を備え、さらに、前記消耗材料および前記バッキングプレートが互いに近接した時に、前記スタッドの前記ヘッド領域と係合してロックするよう構成されているカムシャフトと
を備え、
前記カムシャフトの前記偏心切り欠き領域は、さらに、第１半径および第２半径を有するカッターパスエッジによって規定された断面領域を有し、前記第１半径は、前記カムシャフトが回転された時に前記バッキングプレートに向かって前記スタッドの前記ヘッド領域を強く引くよう構成され、前記第２半径は、前記カムシャフトがさらに回転された時に前記バッキングプレートに近接して前記スタッド領域をロックするよう構成されているカムロッククランプ。
【請求項５】
請求項１に記載のカムロッククランプであって、前記消耗材料は、エッチングチャンバ内に取り付けられるよう構成された電極であるカムロッククランプ。
【請求項６】
請求項１に記載のカムロッククランプであって、前記スタッド、前記ソケット、および、前記カムシャフトは各々、２３０℃の環境に耐えうる材料で構成されているカムロッククランプ。
【請求項７】
請求項１に記載のカムロッククランプであって、前記ソケットは、雄ねじ山を有する、カムロッククランプ。
【請求項８】
カムロッククランプであって、
本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドであり、前記第１端部は、前記本体部分の断面寸法よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、前記第２端部は、前記本体部分の前記断面寸法よりも大きい第２直径を有し、同心円状に１または複数の皿ばねを支持するよう構成されているスタッドと、
前記スタッドおよび前記支持された１または複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されたソケットであり、前記ヘッド領域は、前記ソケットの最上部の上方に露出し、バッキングプレートにしっかりと取り付けられるよう構成されているソケットと、
前記第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトであり、消耗材料の穴の中に取り付けられるよう構成され、中央部分に偏心切り欠き領域を備え、さらに、前記消耗材料および前記バッキングプレートが互いに近接した時に、前記スタッドの前記ヘッド領域と係合してロックするよう構成されているカムシャフトと
を備え、
前記カムシャフトは、さらに、第１端および第２端を備え、前記第１端は、前記消耗材料のスロットと係合するよう構成されたキーイングピンを有し、前記第２端は、前記カムシャフトを回転させて前記スタッドの前記ヘッド領域と完全に係合し、それによって前記消耗材料を前記バッキングプレートにクランプ固定するよう構成された開口部を有するカムロッククランプ。
【請求項９】
請求項８に記載のカムロッククランプであって、さらに、内径および外径を有する一対のカムシャフトベアリングを備え、前記内径は、前記カムシャフトの両端を覆うように前記一対のカムシャフトベアリングを取り付けられるようなサイズであり、前記外径は、前記カムシャフトの前記直径よりも大きいサイズであるカムロッククランプ。
【請求項１０】
請求項９に記載のカムロッククランプであって、前記カムシャフトベアリングは、実質的に非粒子脱落性の材料で構成されるカムロッククランプ。
【請求項１１】
カムロッククランプであって、
本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドであり、前記第１端部は、前記本体部分の断面寸法よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、前記第２端部は、前記本体部分の前記断面寸法よりも大きい第２直径を有し、同心円状に１または複数の皿ばねを支持するよう構成されているスタッドと、
前記スタッドおよび前記支持された１または複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されたソケットであり、前記ヘッド領域は、前記ソケットの最上部の上方に露出し、バッキングプレートにしっかりと取り付けられるよう構成されているソケットと、
前記第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトであり、消耗材料の穴の中に取り付けられるよう構成され、中央部分に偏心切り欠き領域を備え、さらに、前記消耗材料および前記バッキングプレートが互いに近接した時に、前記スタッドの前記ヘッド領域と係合してロックするよう構成されているカムシャフトと
を備え、
前記カムシャフトの前記偏心切り欠き領域は、さらに、第１半径および第２半径を有するカッターパスエッジによって規定された断面領域を有し、前記第１半径は、前記カムシャフトが回転された時に前記消耗材料に向かって前記スタッドの前記ヘッド領域を強く引くよう構成され、前記第２半径は、前記カムシャフトがさらに回転された時に前記消耗材料に近接して前記スタッド領域をロックするよう構成されているカムロッククランプ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のカムロッククランプであって、前記ソケットは、雄ねじ山を有する、カムロッククランプ。
【請求項１３】
半導体処理ツールで用いるカムロッククランプであって、
実質的に円筒形の本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドであり、前記第１端部は、前記実質的に円筒形のスタッド本体部分の直径よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、前記第２端部は、前記円筒形のスタッド本体部分の前記直径よりも大きい第２直径を有し、同心円状に複数の皿ばねを支持するよう構成されているスタッドと、
前記スタッドおよび前記支持された複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されたソケットであり、前記スタッドの前記ヘッド領域は、前記ソケットの最上部の上方に露出し、前記半導体処理ツール内に配置された電極にしっかりと取り付けられるよう構成されているソケットと、
前記第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトであり、前記半導体処理ツール内に配置されたバッキングプレートの穴の中に取り付けられるよう構成され、中央部分に偏心切り欠き領域を備え、さらに、前記電極材料および前記バッキングプレートが互いに近接した時に、前記スタッドの前記ヘッド領域と係合してロックするよう構成されているカムシャフトと、
内径および外径を有する一対のカムシャフトベアリングであり、前記内径は、前記カムシャフトの両端を覆うように前記一対のカムシャフトベアリングを取り付けられるようなサイズであり、前記外径は、前記カムシャフトの前記直径よりも大きいサイズであるカムシャフトベアリングと
を備え、
前記カムシャフトは、さらに、第１端および第２端を備え、前記第１端は、前記バッキングプレート内に機械加工されたスロットと係合するよう構成されたキーイングピンを有し、前記第２端は、前記カムシャフトを回転させて前記スタッドの前記ヘッド領域と完全に係合し、それによって前記電極を前記バッキングプレートにクランプ固定するよう構成された開口部を有するカムロッククランプ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のカムロッククランプであって、前記カムシャフトベアリングは、実質的に非粒子脱落性の材料で構成されるカムロッククランプ。
【請求項１５】
半導体処理ツールで用いるカムロッククランプであって、
実質的に円筒形の本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドであり、前記第１端部は、前記実質的に円筒形のスタッド本体部分の直径よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、前記第２端部は、前記円筒形のスタッド本体部分の前記直径よりも大きい第２直径を有し、同心円状に複数の皿ばねを支持するよう構成されているスタッドと、
前記スタッドおよび前記支持された複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されたソケットであり、前記スタッドの前記ヘッド領域は、前記ソケットの最上部の上方に露出し、前記半導体処理ツール内に配置された電極にしっかりと取り付けられるよう構成されているソケットと、
前記第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトであり、前記半導体処理ツール内に配置されたバッキングプレートの穴の中に取り付けられるよう構成され、中央部分に偏心切り欠き領域を備え、さらに、前記電極材料および前記バッキングプレートが互いに近接した時に、前記スタッドの前記ヘッド領域と係合してロックするよう構成されているカムシャフトと、
内径および外径を有する一対のカムシャフトベアリングであり、前記内径は、前記カムシャフトの両端を覆うように前記一対のカムシャフトベアリングを取り付けられるようなサイズであり、前記外径は、前記カムシャフトの前記直径よりも大きいサイズであるカムシャフトベアリングと
を備え、
前記カムシャフトの前記偏心切り欠き領域は、さらに、第１半径および第２半径を有するカッターパスエッジによって規定された断面領域を有し、前記第１半径は、前記カムシャフトが回転された時に前記バッキングプレートに向かって前記スタッドの前記ヘッド領域を強く引くよう構成され、前記第２半径は、前記カムシャフトがさらに回転された時に前記バッキングプレートに近接して前記スタッド領域をロックするよう構成されているカムロッククランプ。
【請求項１６】
請求項１３に記載のカムロッククランプであって、前記スタッド、前記ソケット、前記カムシャフト、および、前記カムシャフトベアリングは各々、２３０℃の環境に耐えうる材料で構成されているカムロッククランプ。
【請求項１７】
請求項１３に記載のカムロッククランプであって、前記ソケットは、雄ねじ山を有する、カムロッククランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体、データストレージ、フラットパネルディスプレイなどの産業またはその他の産業で用いられる処理装置の分野に関する。より具体的には、本発明は、電極またはその他の材料を処理装置内のバッキングプレートに取り付けるためのカム式クランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの形状（すなわち、集積回路の設計ルール）は、かかるデバイスが数十年前に最初に導入されて以来、劇的にサイズを小さくしてきた。集積回路（ＩＣ）は、一般に、「ムーアの法則」に従うが、この法則は、「一つの集積回路チップに実装されるデバイスの数は、２年ごとに倍になる」というものである。今日のＩＣ製造施設は、通常、フィーチャサイズが６５ｎｍ（０．０６５μｍ）のデバイスを製造しており、将来の製造工場では、さらに小さいフィーチャサイズを有するデバイスを製造するようになるだろう。
【０００３】
製造工場で一般的に用いられる重要な処理としては、ドライプラズマエッチング、反応性イオンエッチング、および、イオンミリング技術がある。これらの技術は、半導体ウエハの化学的エッチングに関する数多くの制限を克服するために開発された。特に、プラズマエッチングでは、結果としてのエッチングフィーチャのアスペクト比を適切に制御できるように、垂直エッチング速度を、対応する水平エッチング速度よりも大きくすることができる。
【０００４】
プラズマエッチング処理中、プラズマは、比較的低い圧力でガスに大量のエネルギを印加して電離ガスを発生させることによって、マスクされたウエハ表面の上方に形成される。エッチングされる基板の電位を調整することよって、実質的に垂直にウエハに衝突するように、プラズマ内の荷電種を方向付けることが可能であり、その結果、ウエハの非マスク領域の材料が除去される。
【０００５】
エッチング処理は、しばしば、エッチングされる材料と化学的に反応性のあるガスを用いて、効果を高められることがある。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）は、プラズマのエネルギ的なエッチング効果と、ガスの化学的なエッチング効果とを併用するものである。しかしながら、多くの化学的活性のある化学物質は、過度の電極消耗を引き起こすことがわかった。消耗した電極は、製造工場内の高い処理歩留まりを維持するために、迅速かつ効率的に交換する必要がある。
【０００６】
反応性イオンエッチングシステムは、通例、上側電極（アノード）および下側電極（カソード）を内部に配置されたエッチングチャンバからなる。カソードは、アノードおよびチャンバ壁に対して負にバイアスされている。エッチングされるウエハは、適切なマスクで覆われ、カソード（例えば、通例は静電チャック）上に直接置かれる。四フッ化炭素（ＣＦ4）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3）、塩化フッ化メタン（ＣＣＩＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）および、それらの混合物などの化学反応性ガスが、酸素（Ｏ2）、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）、または、アルゴン（Ａｒ）と混合されてエッチングチャンバ内に導入され、通例、ミリトールの範囲の圧力に維持される。
【０００７】
上側電極は、通例、入力ガスが電極を通してチャンバ内に均一に拡散されることを可能にするガス開口部を設けられている。アノードおよびカソードの間に確立された電場は、反応ガスを解離させて、プラズマを形成する。ウエハ表面は、活性イオンとの化学反応と、ウエハの非マスク部分に衝突するイオンの運動量伝達とによって、エッチングされる。電極によって生成された電場は、カソードにイオンを引きつけることによって、この処理が、垂直にエッチングされた側壁を良好に規定するように、主に垂直方向にイオンをウエハに衝突させる。
【０００８】
図１によると、単一ウエハエッチャのための典型的な従来技術によるシャワーヘッド電極アセンブリ１００が用いられており、その中では、ウエハが支持されて、シリコン電極１０１の下方に１ないし２センチメートル離間されている。シリコン電極１０１の外周エッジの上面は、例えば、シリコーンまたはインジウムまたはインジウム合金のはんだによって、グラファイト支持リング１０９にはんだ付けされる。シリコン電極１０１は、中心からエッジまで均一の厚さを有する平面の円板である。シリコン電極１０１は、環状リングのような他の形態をとってもよい。グラファイト支持リング１０９上の外側フランジは、アルミニウムクランプリング１１３によってアルミニウム支持部材１０５に固定される。アルミニウム支持部材１０５は、周辺ウエハ冷却路１１１を有する。テフロン（登録商標）支持リング１０７Ａおよび環状のベスペル（登録商標）インサート１０７Ｂで構成されたプラズマ閉じ込めリング１０７が、シリコン電極１０１の外周を取り囲む。
【０００９】
プラズマ閉じ込めリング１０７の目的および機能は、反応チャンバの壁とプラズマとの間の電気抵抗を増加させ、それによって、プラズマを上側および下側電極の間により直接的に閉じ込めることである。アルミニウムクランプリング１１３は、円周に沿って離間された複数のステンレス鋼ボルトをアルミニウム支持部材１０５に螺入することによってアルミニウム支持部材１０５に取り付けられる。プラズマ閉じ込めリング１０７は、円周に沿って離間された複数のボルトをアルミニウムクランプリング１１３に螺入することによってアルミニウムクランプリング１１３に取り付けられる。アルミニウムクランプリング１１３の半径方向内向きに広がるフランジは、グラファイト支持リング１０９の外側フランジと係合する。したがって、シリコン電極１０１の露出面に対して、クランプ圧が直接的にかかることがない。
【００１０】
処理ガスは、アルミニウム支持部材１０５の中央穴１１５を通してシリコン電極１０１に供給される。次いで、処理ガスは、１または複数の垂直に離間されたバッフルプレート１０３を通して拡散され、処理ガスを反応チャンバ内に均一に拡散するためにシリコン電極１０１のガス拡散穴（図示せず）を通る（すなわち、反応チャンバは、シリコン電極１０１のすぐ下にある）。
【００１１】
グラファイト支持リング１０９およびアルミニウム支持部材１０５の間の熱伝導を高めるために、反応ガスの一部は、第１のガス通過口１１９を通して供給されて、アルミニウム支持部材１０５の小さい環状溝を満たす。さらに、プラズマ閉じ込めリング１０７の第２のガス通過口１１７は、反応チャンバ内の圧力を監視することを可能にする。アルミニウム支持部材１０８およびグラファイト支持リング１０９の間で処理ガスを加圧状態に維持するために、第１のＯ−リングシール１２１が、グラファイト支持リング１０９の半径方向内側の表面とアルミニウム支持部材１０５の半径方向外側の表面との間に設けられる。第２のＯ−リングシール１２３が、グラファイト支持リング１０９の上面の外側部分とアルミニウム支持部材１０５の下面との間に提供される。
【００１２】
シリコン電極１０１をグラファイト支持リング１０９に結合する困難で時間のかかる従来技術の処理では、シリコン電極１０１を結合温度まで加熱する必要があり、その加熱は、シリコン電極１０１およびグラファイト支持リング１０９の熱膨張係数が異なるために、電極１０１の湾曲や亀裂を引き起こしうる。また、シリコン電極１０１およびグラファイト支持リング１０９の間の接合部から、または、リング自体からのはんだ粒子または蒸発したはんだ汚染物質によって、ウエハの汚染が生じる可能性がある。かかる粒子またはその他の汚染物質の問題は、同時期のＩＣ設計に用いられているサブ６５ｎｍ設計ルールでは、はるかに顕著になる。
【００１３】
シリコン電極１０１の結合処理において、電極１０１の温度は、はんだを溶かすのに十分高くなって、電極の一部または全体をグラファイト支持リング１０９から分離させうる。しかしながら、シリコン電極１０１がグラファイト支持リング１０９から部分的に分離されただけでも、グラファイト支持リング１０９とシリコン電極１０１との間の電気的および熱的な伝導が局所的に変動し、電極１０１の下でのプラズマ密度が不均一になる場合がある。
【００１４】
したがって、必要とされるのは、単純、頑健、かつ、費用効率が高い、支持リングすなわちバッキングリングに電極を取り付ける効果的な手段である。また、取り付け手段は、電極および支持部材の間の熱係数の差によって引き起こされる任意の応力を考慮したものでなければならない。
【発明の概要】
【００１５】
代表的な一実施形態では、カムロッククランプが開示されている。カムロッククランプは、本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドを備える。第１端部は、本体部分の断面寸法よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、第２端部は、本体部分の断面寸法よりも大きい第２直径を有し、スタッドに関して同心円状に１または複数の皿ばねを支持するよう構成されている。ソケットは、スタッドおよび支持された１または複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されており、スタッドのヘッド領域は、ソケットの最上部の上方に露出している。ソケットは、消耗材料にしっかりと取り付けられるよう構成される。カムロッククランプは、さらに、第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトを備える。カムシャフトは、バッキングプレートの穴の中に取り付けられるよう構成されており、円筒形のカムシャフト本体の中央部分に位置する偏心切り欠き領域をさらに備える。カムシャフトは、さらに、消耗材料およびバッキングプレートが互いに近接する時に、スタッドのヘッド領域に係合してロックするよう構成される。
【００１６】
別の代表的な実施形態では、カムロッククランプが開示されている。カムロッククランプは、本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドを備える。第１端部は、本体部分の断面寸法よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、第２端部は、本体部分の断面寸法よりも大きい第２直径を有し、スタッドに関して同心円状に１または複数の皿ばねを支持するよう構成されている。ソケットは、スタッドおよび支持された１または複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されており、スタッドのヘッド領域は、ソケットの最上部の上方に露出している。ソケットは、バッキングプレートにしっかりと取り付けられるよう構成される。カムロッククランプは、さらに、第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトを備える。カムシャフトは、消耗材料の穴の中に取り付けられるよう構成されており、円筒形のカムシャフト本体の中央部分に位置する偏心切り欠き領域をさらに備える。カムシャフトは、さらに、バッキングプレートおよび消耗材料が互いに近接する時に、スタッドのヘッド領域に係合してロックするよう構成される。
【００１７】
別の代表的な実施形態では、半導体処理ツールで用いられるカムロッククランプが開示されている。カムロッククランプは、実質的に円筒形の本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドを備える。第１端部は、実質的に円筒形のスタッド本体部分の直径よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備える。第２端部は、円筒形のスタッド本体部分の直径よりも大きい第２直径を有し、スタッドに関して同心円状に複数の皿ばねを支持するよう構成されている。ソケットは、スタッドおよび支持された複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されており、スタッドのヘッド領域は、ソケットの最上部の上方に露出している。ソケットは、半導体処理ツール内に配置された電極にしっかりと取り付けられるよう構成されている。第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトは、半導体処理ツール内に配置されたバッキングプレートの穴の中に取り付けられるよう構成されており、円筒形のカムシャフト本体の中央部分に位置する偏心切り欠き領域をさらに備える。カムシャフトは、さらに、電極材料およびバッキングプレートが互いに近接する時に、スタッドのヘッド領域に係合してロックするよう構成される。カムロッククランプは、さらに、内径および外径を有する一対のカムシャフトベアリングを備える。内径は、カムシャフトの両端を覆うように一対のカムシャフトベアリングを取り付けられるようなサイズであり、外径は、カムシャフトの直径よりも大きいサイズである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術のプラズマシャワーヘッドを示す断面図。
【図２Ａ】本発明に従って、カムロック電極クランプの一例を示す立体図。
【図２Ｂ】図２Ａのカムロック電極クランプの一例を示す断面図。
【図３】図２Ａおよび図２Ｂのカムロッククランプで用いられるスタッドの一例を示す側方立面図および組立図。
【図４Ａ】図２Ａおよび図２Ｂのカムロッククランプで用いられるカムシャフトの一例を示す側方立面図および組立図。
【図４Ｂ】図４Ａのカムシャフトの一部のカッターパスエッジの一例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図２Ａによると、本発明のカムロック電極クランプの一例を示す立体図は、カムロック電極クランプの機能を当業者に対して例示するために、電極２０１およびバッキングプレート２０３の一部を含んでいる。電極クランプは、誘電体エッチングチャンバ（図示せず）など、製造工場に関連した様々なツール内のバッキングプレートに消耗電極２０１を、迅速、清潔、かつ、正確に取り付けることができる。電極２０１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、または、ポリシリコン（αーＳｉ）など、様々な材料で構成されてよい。バッキングプレートは、アルミニウムで形成されることが多いが、他の材料の利用も当該分野で周知である。
【００２０】
電極クランプの一部を含み、スタッド２０５が、ソケット２１３内に取り付けられる。スタッドは、例えばステンレス鋼製のベルビルワッシャなどの皿ばねスタック２１５によって取り囲まれてよい。次いで、スタッド２０５および皿ばねスタック２１５は、圧入されるか、接着剤または機械的な留め具を用いてソケット２１３内に固定されてよい。スタッド２０５と皿ばねスタック２１５は、電極２０１とバッキングプレート２０３との間で可能な横移動の量を制限するようにソケット２１３内に配置される。横方向の移動量を制限することで、電極２０１およびバッキングプレート２０３の間をぴったりと合わせることができるため、良好な熱接触を確保しつつも、それら２つの部品の間の熱膨張の差を許容するためにいくらかの動きを提供できる。制限された横移動の特徴に関するさらなる詳細について、以下で説明する。
【００２１】
具体的な一実施形態において、ソケット２１３は、ベアリンググレードのトーロン（登録商標）から加工される。あるいは、ソケット２１３は、良好な強度および耐衝撃性、耐クリープ性、寸法安定性、耐放射線性などのいくつの機械的特徴、ならびに、耐化学性を有し、容易に利用可能である他の材料から加工されてもよい。ポリアミド、ポリイミド、アセタール、および、超高分子量ポリエチレン材料などの様々な材料が、すべて適切でありうる。エッチングチャンバなどの用途で見られる典型的な最高温度は２３０℃であるため、高温プラスチックおよびその他の関連する材料は、ソケット２１３の形成には必要ない。通例、典型的な動作温度は、１３０℃付近である。
【００２２】
電極クランプの他の部分は、一対のカムシャフトベアリング２０９によって両端が囲まれたカムシャフト２０７で構成される。カムシャフト２０７およびカムシャフトベアリングの組立体は、バッキングプレート２０３に機械加工されたバッキングプレート穴２１１内に取り付けられる。３００ｍｍ半導体ウエハ用に設計されたエッチングチャンバ（図示せず）のための典型的な応用例では、８以上の電極クランプが、電極２０１／バッキングプレート２０３を組み合わせたものの外周のまわりに離間されて位置してよい。
【００２３】
カムシャフトベアリング２０９は、トーロン（登録商標）、ベスペル（登録商標）、セルコン（登録商標）、デルリン（登録商標）、テフロン（登録商標）、アーロン（登録商標）、もしくは、フルオロポリマ、アセタール、ポリアミド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、および、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など、低い摩擦係数および低い粒子脱落性を有するその他の材料を含む様々な材料から機械加工されてよい。スタッド２０５およびカムシャフト２０７は、ステンレス鋼（例えば、３１６、３１６Ｌ、１７−７など）、または、良好な強度および耐腐食性を有する任意の他の材料から機械加工されてよい。
【００２４】
図２Ｂによると、電極カムクランプの断面図は、バッキングプレート２０３に近接するように電極２０１を引くことによってカムクランプが動作する様子を例示している。スタッド２０５／皿ばねスタック２１５／ソケット２１３の組立体は、電極２０１内に取り付けられる。図に示すように、その組立体は、ソケット２１３の雄ねじ山によって、電極２０１にあるねじ山の付いたポケット内に螺入されてよい。しかしながら、当業者であれば、接着剤またはその他の種類の機械的留め具によってソケットを取り付けてもよいことを理解するだろう。
【００２５】
図３は、スタッド２０５、皿ばねスタック２１５、および、ソケット２１３の立面図および組立図３００であり、カムロック電極クランプの設計の一例について、さらに詳細に示したものである。具体的な一実施形態において、スタッド／皿ばねの組立体３０１は、ソケット２１３内に圧入される。ソケット２１３は、雄ねじ山および六角形の上端部材（または、任意のその他の形状、例えば、多角形、トルクス（登録商標）、ロバートソンなど）を有するため、軽いトルク（例えば、具体的な一実施形態では、約２０インチ−ポンド）で、電極２０１（図２Ａおよび図２Ｂ参照）内に容易に挿入できる。上述したように、ソケット２１３は、様々な種類のプラスチックから機械加工されてよい。プラスチックを使うことで、粒子の生成を最小限に抑え、電極２１０の対応するポケット内にソケット２１３を摩耗なしに設置することができる。
【００２６】
スタッド／ソケットの組立体３０３は、ソケット２１３の上側部分の内径がスタッド２０５の中央部分の外径よりも大きいことを示している。２つの部分の直径の差によって、上述したように、組み立て済みの電極クランプの制限された横移動が可能になる。スタッド／皿ばねの組立体３０１は、ソケット２１３の基部においてソケット２１３との固定した接触を維持されるが、直径の差により、いくらかの横移動が可能になっている。（図２Ｂも参照されたい。）
【００２７】
図４Ａは、カムシャフト２０７およびカムシャフトベアリング２０９の分解図４００であり、キーイングピン４０１も示されている。キーイングピン４０１を有するカムシャフト２０７の端部は、まず、バッキングプレート穴２１１（図２Ｂを参照）に挿入される。バックプレート穴２１１の突き当たりの半月形のスロット（図示せず）は、バックプレート穴２１１内へのカムシャフト２０７の適切な位置合わせを提供する。半月形のスロットは、カムシャフト２０７の回転運動を制限して、スタッド２０５の損傷を防ぐ。カムシャフト２０７の側方立面図４２０は、カムシャフト２０７の一端の六角形の開口部４０３および反対端のキーイングピン４０１の配置の一例を明確に示したものである。
【００２８】
例えば、図４Ａおよび図２Ｂによると、電極カムクランプは、カムシャフト２０７をバッキングプレート穴２１１内に挿入することによって組み立てられる。キーイングピン４０１は、一対の小さいはめ合い穴の一方と係合することによって、バッキングプレート穴２１１内でのカムシャフト２０７の回転運動を制限する。カムシャフトは、カムシャフト２０７内へのスタッド２０５の進入を可能にするために、最初に、六角形の開口部４０３を用いて一方向（例えば、反時計回り）に回転され、次いで、スタッド２０５を完全に係合させてロックするために時計回りに回転されてよい。バッキングプレート２０３に電極２０１を保持するのに必要なクランプ力は、スタックの自由高さよりも皿ばねスタック２１５を圧縮することによって提供される。カムシャフト２０７は、シャフト２０５のヘッドと係合する内部偏心切り欠きを有する。皿ばねスタック２１５が圧縮すると、クランプ力は、皿ばねスタック２１５の個々のばねからソケット２１３に、そして、電極２０１を介してバッキングプレート２０３に伝達される。
【００２９】
動作形態の一例では、カムシャフトベアリングが、カムシャフト２０７に取り付けられ、バッキングプレート穴２１１に挿入されると、カムシャフト２０７は、完全に一回転するまで反時計回りに回転される。次いで、スタッド／ソケットの組立体３０３（図３）は、軽いトルクを掛けられて電極２０１内に挿入される。次に、スタッド２０５のヘッドは、バッキングプレート穴２１１の下の貫通孔に挿入される。電極２０１は、バッキングプレート２０３に向かって保持され、カムシャフト２０７は、キーイングピン４０１が半月形スロット（図示せず）の端部と接触するまで移動するか、（以下で詳述する）クリック音が聞こえるまで回転される。この動作形態の一例を単に逆に行えば、バッキングプレート２０３から電極２０１を取り外すことができる。
【００３０】
図４Ｂは、図４Ａのカムシャフト２０７の側方立面図４２０の断面Ａ−Ａを示す図であり、スタッド２０５のヘッドを完全に固定するためのカッターパスエッジ４４０を示したものである。具体的な一実施形態において、２つの半径Ｒ1およびＲ2は、スタッド２０５が完全に固定された時点を示すように、スタッド２０５のヘッドが、上述のクリック音を発するように選択される。
【００３１】
以上、本発明について、具体的な実施形態を参照しつつ説明した。しかしながら、添付の特許請求の範囲の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変形例および変更例が可能であることは、当業者にとって明らかである。例えば、特定の実施形態が、電極カムクランプの様々な要素について複数の材料の種類および配置を記載している。当業者は、これらの材料および特定の要素が、柔軟なものであり、クランプの新規な性質を十分に説明するためだけに、例示の目的で本明細書に示したものであると認識する。さらに、当業者は、スタッド組立体をバッキングプレート内に、カムシャフトをバッキングプレート内に取り付けることにより、クランプの配置を逆にするなど、様々な取り付け構成が可能であることを認識する。また、クランプは、例えば、製造工場内での様々な処理、計測、および、分析ツールの様々な材料に用いられてよい。さらに、半導体という用語は、データストレージ、フラットパネルディスプレイなどの分野またはその他の分野を含むものと解釈されるべきである。これら実施形態および様々な他の実施形態はすべて、本発明の範囲内に含まれる。したがって、明細書および図面は、限定ではなく例示を意図したものであると見なされる。
本発明は、例えば以下の適用として実施可能である。
［適用例１］  カムロッククランプであって、
本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドであり、前記第１端部は、前記本体部分の断面寸法よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、前記第２端部は、前記本体部分の前記断面寸法よりも大きい第２直径を有し、同心円状に１または複数の皿ばねを支持するよう構成されているスタッドと、
前記スタッドおよび前記支持された１または複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されたソケットであり、前記スタッドの前記ヘッド領域は、前記ソケットの最上部の上方に露出し、消耗材料にしっかりと取り付けられるよう構成されているソケットと、
前記第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトであり、バッキングプレートの穴の中に取り付けられるよう構成され、本体の中央部分に偏心切り欠き領域を備え、さらに、前記消耗材料および前記バッキングプレートが互いに近接した時に、前記スタッドの前記ヘッド領域と係合してロックするよう構成されているカムシャフトと
を備えるカムロッククランプ。
［適用例２］  請求項１に記載のカムロッククランプであって、前記カムシャフトは、さらに、第１端および第２端を備え、前記第１端は、前記バッキングプレートのスロットと係合するよう構成されたキーイングピンを有し、前記第２端は、前記カムシャフトを回転させて前記スタッドの前記ヘッド領域と完全に係合し、それによって前記消耗材料を前記バッキングプレートにクランプ固定するよう構成された開口部を有するカムロッククランプ。
［適用例３］  請求項１に記載のカムロッククランプであって、さらに、内径および外径を有する一対のカムシャフトベアリングを備え、前記内径は、前記カムシャフトの両端を覆うように前記一対のカムシャフトベアリングを取り付けられるようなサイズであり、前記外径は、前記カムシャフトの前記直径よりも大きいサイズであるカムロッククランプ。
［適用例４］  請求項３に記載のカムロッククランプであって、前記カムロックベアリングは、実質的に非粒子脱落性の材料で構成されるカムロッククランプ。
［適用例５］  請求項１に記載のカムロッククランプであって、前記カムシャフトの前記偏心切り欠き領域は、さらに、第１半径および第２半径を有するカッターパスエッジによって規定された断面領域を有し、前記第１半径は、前記カムシャフトが回転された時に前記バッキングプレートに向かって前記スタッドの前記ヘッド領域を強く引くよう構成され、前記第２半径は、前記カムシャフトがさらに回転された時に前記バッキングプレートに近接して前記スタッド領域をロックするよう構成されているカムロッククランプ。
［適用例６］  請求項１に記載のカムロッククランプであって、前記消耗材料は、エッチングチャンバ内に取り付けられるよう構成された電極であるカムロッククランプ。
［適用例７］  請求項１に記載のカムロッククランプであって、前記スタッド、前記ソケット、および、前記カムシャフトは各々、２３０℃の環境に耐えうる材料で構成されているカムロッククランプ。
［適用例８］  請求項１に記載のカムロッククランプであって、前記ソケットは、雄ねじ山を有する、カムロッククランプ。
［適用例９］  カムロッククランプであって、
本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドであり、前記第１端部は、前記本体部分の断面寸法よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、前記第２端部は、前記本体部分の前記断面寸法よりも大きい第２直径を有し、同心円状に１または複数の皿ばねを支持するよう構成されているスタッドと、
前記スタッドおよび前記支持された１または複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されたソケットであり、前記ヘッド領域は、前記ソケットの最上部の上方に露出し、バッキングプレートにしっかりと取り付けられるよう構成されているソケットと、
前記第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトであり、消耗材料の穴の中に取り付けられるよう構成され、中央部分に偏心切り欠き領域を備え、さらに、前記消耗材料および前記バッキングプレートが互いに近接した時に、前記スタッドの前記ヘッド領域と係合してロックするよう構成されているカムシャフトと
を備えるカムロッククランプ。
［適用例１０］  請求項９に記載のカムロッククランプであって、前記カムシャフトは、さらに、第１端および第２端を備え、前記第１端は、前記消耗材料のスロットと係合するよう構成されたキーイングピンを有し、前記第２端は、前記カムシャフトを回転させて前記スタッドの前記ヘッド領域と完全に係合し、それによって前記消耗材料を前記バッキングプレートにクランプ固定するよう構成された開口部を有するカムロッククランプ。
［適用例１１］  請求項９に記載のカムロッククランプであって、さらに、内径および外径を有する一対のカムシャフトベアリングを備え、前記内径は、前記カムシャフトの両端を覆うように前記一対のカムシャフトベアリングを取り付けられるようなサイズであり、前記外径は、前記カムシャフトの前記直径よりも大きいサイズであるカムロッククランプ。
［適用例１２］  請求項１１に記載のカムロッククランプであって、前記カムロックベアリングは、実質的に非粒子脱落性の材料で構成されるカムロッククランプ。
［適用例１３］  請求項９に記載のカムロッククランプであって、前記カムシャフトの前記偏心切り欠き領域は、さらに、第１半径および第２半径を有するカッターパスエッジによって規定された断面領域を有し、前記第１半径は、前記カムシャフトが回転された時に前記消耗材料に向かって前記スタッドの前記ヘッド領域を強く引くよう構成され、前記第２半径は、前記カムシャフトがさらに回転された時に前記消耗材料に近接して前記スタッド領域をロックするよう構成されているカムロッククランプ。
［適用例１４］  請求項９に記載のカムロッククランプであって、前記ソケットは、雄ねじ山を有する、カムロッククランプ。
［適用例１５］  半導体処理ツールで用いるカムロッククランプであって、
実質的に円筒形の本体部分、第１端部、および、第２端部を有するスタッドであり、前記第１端部は、前記実質的に円筒形のスタッド本体部分の直径よりも大きい第１直径を有するヘッド領域を備え、前記第２端部は、前記円筒形のスタッド本体部分の前記直径よりも大きい第２直径を有し、同心円状に複数の皿ばねを支持するよう構成されているスタッドと、
前記スタッドおよび前記支持された複数の皿ばねの周りに同心円状に機械的に結合するよう構成されたソケットであり、前記スタッドの前記ヘッド領域は、前記ソケットの最上部の上方に露出し、前記半導体処理ツール内に配置された電極にしっかりと取り付けられるよう構成されているソケットと、
前記第１直径より大きい直径の実質的に円筒形の本体を有するカムシャフトであり、前記半導体処理ツール内に配置されたバッキングプレートの穴の中に取り付けられるよう構成され、中央部分に偏心切り欠き領域を備え、さらに、前記電極材料および前記バッキングプレートが互いに近接した時に、前記スタッドの前記ヘッド領域と係合してロックするよう構成されているカムシャフトと、
内径および外径を有する一対のカムシャフトベアリングであり、前記内径は、前記カムシャフトの両端を覆うように前記一対のカムシャフトベアリングを取り付けられるようなサイズであり、前記外径は、前記カムシャフトの前記直径よりも大きいサイズであるカムシャフトベアリングと
を備えるカムロッククランプ。
［適用例１６］  請求項１５に記載のカムロッククランプであって、前記カムシャフトは、さらに、第１端および第２端を備え、前記第１端は、前記バッキングプレート内に機械加工されたスロットと係合するよう構成されたキーイングピンを有し、前記第２端は、前記カムシャフトを回転させて前記スタッドの前記ヘッド領域と完全に係合し、それによって前記電極を前記バッキングプレートにクランプ固定するよう構成された開口部を有するカムロッククランプ。
［適用例１７］  請求項１５に記載のカムロッククランプであって、前記カムロックベアリングは、実質的に非粒子脱落性の材料で構成されるカムロッククランプ。
［適用例１８］  請求項１５に記載のカムロッククランプであって、前記カムシャフトの前記偏心切り欠き領域は、さらに、第１半径および第２半径を有するカッターパスエッジによって規定された断面領域を有し、前記第１半径は、前記カムシャフトが回転された時に前記バッキングプレートに向かって前記スタッドの前記ヘッド領域を強く引くよう構成され、前記第２半径は、前記カムシャフトがさらに回転された時に前記バッキングプレートに近接して前記スタッド領域をロックするよう構成されているカムロッククランプ。
［適用例１９］  請求項１５に記載のカムロッククランプであって、前記スタッド、前記ソケット、前記カムシャフト、および、前記カムシャフトベアリングは各々、２３０℃の環境に耐えうる材料で構成されているカムロッククランプ。
［適用例２０］  請求項１５に記載のカムロッククランプであって、前記ソケットは、雄ねじ山を有する、カムロッククランプ。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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