CN101334132B - 三通阀入口总成 - Google Patents

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Abstract

三通阀入口总成。一种气体传输设备，其具有歧管体，该歧管体配置为建立流体流动路径；在第一侧连接到该歧管体的水平入口、与该流体流动路径流体连通并且配置为接受供应气体；气动阀在第一端连接到该歧管体、配置为防止对流体流动未经允许的激活，该气动阀与该流体流动路径和水平入口流体连通；放气阀连接到该歧管体、与该流体流动路径流体连通并邻近该气动阀设置；以及在第一端连接到该歧管体的垂直放气口，该垂直放气口设在该放气阀和该气动阀之间并在第二端具有净化气体输入/输出连接件，其中该水平入口垂直于该垂直放气口设置。

Description

三通阀入口总成
技术领域
本发明涉及气体传输系统。本发明尤其涉及用于气体传输系统的三通阀入口总成。背景技术
传统的半导体蚀刻处理系统可具有气体源，经由气体供应管线连接到气体源的气体传输系统，以及连接到气体传输系统的处理等离子室。该气体传输系统进一步包括连接到气体供应管线的气体棒。该气体棒是一系列气体分配和控制部件，如质量流量控制器、一个或多个压力传感器和/或调节器、加热器、一个或多个过滤器或净化器和截止阀。所使用的组件以及它们在气体棒中的特别布置可依赖它们的设计和应用而变化。如图1所说明的，在通常的半导体处理装置中，超过17个气体源经由气体供应管线106、歧管上的气体分配组件、混合歧管连接到该室，这些通常都安装在框架或基板上，形成完整的系统，称为“气体面板”或者“气体盒”。
传统的半导体蚀刻处理系统依赖于使用多个危险的和不危险的处理气体以及以同步的方式仔细测量超过17种气体从该气体源102经由气体供应管线106到该处理等离子室108的传输。这样的系统通常需要气体传输系统来连通高纯度气体以用于半导体处理系统或其他薄膜涂敷工艺。然而，在半导体制造中，半导体器件的尺寸逐渐减小，容纳更多元件的空间逐渐减小。现有的气体面板并不具备向气体面板增加额外组件和/或增加或去除单个气体棒的灵活性。发明内容
气体传输设备提供具有三通阀入口总成(TVIA)的气体传输系统。该TVIA供给气体传输总成，该气体传输总成将三个功能组件集成到一个单元中。在一个实施方式中，气体传输设备可具有歧管体，该歧管体配置为建立流体流动路径；水平入口在第一侧连接到该歧管体、与该流体流动路径流体连通，并且配置为接受工艺气体；气动阀在第一端连接到该歧管体以防止对流体流动未经允许的激活，该气动阀与该流体流动路径和水平入口流动连通；放气阀连接到该歧管体、与该流体流动路径流体连通、靠近该气动阀设置；以及垂直放气口在第一端连接到该歧管体，该垂直放气口设在该放气阀和气动阀之间并在第二端具有净化气体输入/输出端口，其中该水平入口垂直于该垂直放气口设置。
在另一个实施方式中，该气体传输设备可具有配置为建立流体流动路径的歧管体；在第一端连接到该歧管体并配置为防止对流体流动未经允许的激活的气动阀，该气动阀与该流体流动路径流体连通；在该第一端附近连接到该气动阀并配置为接受供应气体的水平入口；邻近该气动阀设置、连接到该歧管体并与该流体流动路径流体连通的放气阀；以及在第一端连接到该歧管体的垂直放气口，该垂直放气口设在该放气阀和气动阀之间并在第二端具有净化气体输入/输出端口，其中该水平入口垂直于该垂直放气口设置。
这些和其他特征将在下面本发明详细说明和相关附图中将更详细地呈现。附图说明
并入以及构成这个说明书一部分的附图与该详细描述一起说明一个或多个实施方式，用来解释本发明的原理和实现。
在这些附图中：
图1A和1B说明三通阀入口总成示例实施方式。
图2A和2B说明示例性的歧管体。
图3A-3C说明附加的测试端口的示例实施方式。
图4是用于半导体处理的示例性气体输送装置的示意图。具体实施方式
现在将根据其如附图中说明的几个优选实施方式来详细描述本发明。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员来说，显然，本发明可不是用这些具体细节中的一些或者全部而实现。在其他情况下，公知的工艺步骤和/或结构没有详细描述，以避免不必要的混淆本发明。
本发明提供气体传输系统，其具有三通阀入口总成(TVIA)，该总成可应用到真空耦合环(VCR)和集成气体系统(IGS)气体传输系统。该TVIA提供气体传输总成，该总成将三个功能组件集成到单一单元中。这提供更小尺寸的气体面板，其比当前气体面板的制造成本低。该TVIA通过允许用户以最小的盲管段在该混合和泵/清除歧管总成中增加和/或去除气体棒以及在气体棒上几乎至完全不使用基板面(real estate)而留有更大的灵活性。
图1A和1B说明该三通阀入口总成的示例实施方式。该TVIA 100可具有歧管体102，该歧管体配置为建立一个流体流动路径，借此各种气体传输组件可移除地连接到那里。这些不同的组件可凭借任何已知的手段可移除地连接到该歧管体102，如利用紧固装置，如螺钉或压力密封等。水平入口104可在第一侧106连接到该歧管体102。该水平入口104可与该流体流动路径流体连通并且配置为容纳如箭头A说明的供应气体。如图1A所说明的，该水平入口104可制造为该歧管体102的一部分。或者，如图1B所说明的，该水平入口104可以是单独的组件并且连接到该歧管体102。该入口104可以是该领域中已知的任何类型的连接件，如VCR连接件。
气动阀108可在该第一端106连接到该歧管体102。该气动阀108可与该流体流动路径和水平入口104流体连通。该气动阀108可用来防止对流体流动未经允许的激活。图1B说明具有安全机构的气动阀110的示例的实施方式。在一个实施方式中，该阀门是整体表面安装阀门。通常，整体表面安装组件是气体控制组件(例如，阀门、过滤器等)，该组件通过在歧管总成上的通道连接到其他气体控制组件，该气体控制组件安装在该歧管总成上。这与通常利用VCR连接件通过庞大的导管连接的气体控制组件相反。
在一个实施方式，该阀门可以是气体棒进口阀门。在另一个实施方式中，该阀门可以是IGS阀门。该气动阀110可具有歧管总成502，该气动阀506可通过适配器504连接到该总成上。在一个实施方式中，适配器504可具有螺纹。压力连接器508可允许压缩气体管路(未示)通过适配器接头510连接到该气动阀506。即，当压缩空气通过适配器接头510进入该气动阀506，阀门机构啮合并且允许气体流入该气体棒。
在一个实施方式中，该适配器510可以具有螺纹。手动关闭开关512和闭锁/挂牌机构514可移除地连接到该适配器510。当手动关闭开关512通过拉杆516啮合时，可阻止压缩气体，使得该气动阀506关闭，并且停止该气体棒内的等离子气体流。另外，该手动关闭开关512还可包含排气口，允许气动阀506内任何压缩气体在手动关闭开关512啮合之前排出。即，该气动阀506的压力可制造成基本上与气动阀506外面的压力相同。另外，锁和/或标签可增加到闭锁/挂牌机构514，以大体上确保该等离子处理系统的安全维护。在一个实施方式中，该优化的防止激活总成可配置为最小化提前的或意外的脱除。也就是，如果不首先去除该锁和/或标签，则气动阀506不能够激活，否则该气体传输系统将发生严重的损坏。在另一个实施方式中，该锁是不可重复使用的。在又一个实施方式中，该锁可以是手动连接。在又一个实施方式中，该锁可以是自锁的或者不可重复使用的。该标签可以是单片尼龙束线带并且可以声明下面的一种：“不要开启”，“不要打开”，“不要关闭”，“不要通电”和“不要操作”。
三端气动放气阀112可连接到该歧管体102，邻近该气动阀108、110设置。该放气阀112可与该流体流动路径流体连通以允许去除任何在该气体棒内剩余的腐蚀性供应气体。
垂直放气口114可在第一端116连接到该歧管体102。该垂直放气口114可设置在该放气阀112和该气动阀110之间，并且可垂直于该水平入口104。例如，该垂直放气口114和水平入口104可成大约90°角。该垂直放气口114可在第二端120具有净化气体输入/输出连接件118以用于净化气体的输入和/或排出。该垂直放气口114还可用来替换目前气体盒上的排除歧管。或者，该垂直放气口114可用作额外的测试或者增压端口，如用来测试该气体传输系统中的湿度和微粒水平。该垂直放气口114还可允许该TVIA用在任何气体传输系统中，其中空间受到限制和/或用于单独和额外的阀门的空间受到限制。此外，多个气体棒可以最小化的盲管段与该TVIA单个连接或去连接。
质量流量控制器(MFC)122可在第二侧124连接到该歧管体102。该MFC 122准确地测量供应气体的流率。将该放气阀112挨着该MFC 122设置允许用户排出该MFC 122中的任何腐蚀性供应气体。
图2A和2B说明示例性的歧管。图2A说明图1A的示例性歧管，以及图2B说明图1B的示例性歧管。如上面所表述的，该歧管200配置为建立用于该气体传输系统的流体流动路径。该歧管可具有多个孔202以容纳连接装置(如螺钉)以便将该歧管可移除地连接到该基板(未示)。额外的孔203可容纳连接装置以将该气体传输组件连接到该导气箍(gas block)，如该水平入口104和该MFC 122。可以有入口204(如VCR端口)以接受来自水平入口连接件104的供应气体，该连接件可与该气动阀108的入口206流体连通。出口208与该放气阀112的入口210流体连通。该放气阀112可以是三端口歧管，具有入口210、出口212和排出口216。该出口可与入口214流体连通而至该MFC 122。在一个实施方式中，该入口214可以是VCR端口。该排出口216可与该垂直放气口114流体连通。
图3A-3C说明测试端口的示例实施方式。测试端口可以连接到该气动阀，以确保正确的气体流过该气体传输系统。或者，该测试端口可用作额外的气体传输组件。例如，该测试端口可用来检查湿度水平，设施管线的导管泄漏测试，用作额外的放气阀等。如图3A所说明的，该测试端口302可在第一端306附近连接到该气动阀304。该测试端口可以是任何已知的阀门，如VCR阀门。
图3B和3C说明连接到该气动阀的测试端口和水平入口。图3B说明连接到该IGS气动阀308的水平入口310和测试端口312。图3C说明该连接到具有闭锁/挂牌机构314的IGS气动阀308的水平入口310和测试端口312。图3B和3C说明的示例实施方式消除了将该水平入口连接到该歧管的需要。
图4是用于半导体处理的示例性气体输送装置的示意图。经过气体供应管线414向等离子蚀刻处理室410提供处理气体。该气体供应管线412可向布置在该室上部的喷头或者其他气体供应装置提供处理气体。另外，气体供应管线414可向该室的下部提供处理气体，例如，提供到围绕该歧管支座的气体分配环，或者通过布置在该歧管支撑件内的气体出口。然而，可选的双气体输送装置可向该室的顶部中间和顶部周边提供气体。分别将处理气体从气体源416、418、420、430提供到气体管线，该处理气体从气体源416、418、420、430提供到MFC 422、424、426、432。该MFC 422、424、426、432向混合歧管428提供该处理气体，之后将该混合气体引导至集气管线414。
泵/排除歧管430可连接每个气体源416、418、420、430的每个单独的放气阀112。净化气体(如氮气)可用来净化该气体输送装置400，如箭头B。可使用该垂直放气口114以最小的盲管段增加或者减少这些气体，并且不去除任何气体组件。
在运行中，用户可以选择待传输至该等离子处理室的混合流的分数。例如，用户可选择通过管线414传输的250sccm Ar/30sccm C4F8/15sccm C4F6/22sccm O2的流。通过对比总的流量，在这个例子中总流量可以通过对气体盒中该MFC 422、424、426、432的全部流量读数求和来测量，该控制器可调节该管线414中节流的程度以获得需要的流量分配。或者，可选的总流量计恰好安装在该混合歧管428的下游以测量混合气体的总流量，而不是通过对该气体盒中MFC 422、424、426、432读数求和确定总流量。
尽管已经根据多个优选实施方式描述本发明，但是还有落入这个发明范围内的改变、替换和各种替代等同物。还应当注意的是有许多可选的实现本发明方法和设备的方式。所以，所附权利要求解释为包括落入本发明主旨和范围内的所有这些改变、替换和各种替代等同物。

Claims (15)

1.气体传输设备，包括：
歧管体，其配置为在该气体传输设备中建立流体流动路径；
水平入口，其在歧管体的第一侧连接到该歧管体、与该流体流动路径流体连通并且配置为接受供应气体；
气动阀，其在气动阀的第一端连接到该歧管体，配置为防止对流体流动未经允许的激活，该气动阀与该流体流动路径和水平入口流体连通；
放气阀，其连接到该歧管体、与该流体流动路径流体连通并邻近该气动阀设置；
垂直放气口，其在垂直放气口的第一端连接到该歧管体，该垂直放气口设在该放气阀和该气动阀之间，并且在垂直放气口的第二端具有净化气体输入/输出连接件，
其中该水平入口垂直于该垂直放气口设置；以及
其中该气动阀进一步包括连接到该气动阀的第二端的拨动开关，所述拨动开关包括拉杆，所述拉杆设在激活区域和非激活区域之一中，其中当所述拉杆设在所述激活区域中时，所述气动阀被激活，以及其中当所述拉杆设在所述非激活区域中时，所述气动阀被关闭。
2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括在歧管体的第二侧连接到该歧管体的质量流量控制器。
3.根据权利要求1所述的设备，其中该拨动开关进一步包括防止激活机构，其中所述防止激活机构配置为防止在没有至少绕过所述防止激活机构的闭锁功能的情况下将所述拉杆从所述非激活区域重新设置到所述激活区域。
4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括在该气动阀的第一端附近连接到该气动阀的测试端口。
5.根据权利要求4所述的设备，其中该测试端口是VCR阀门。
6.气体传输设备，包括：
歧管体，其配置为在该气体传输设备中建立流体流动路径；
气动阀，其在气动阀的第一端连接到该歧管体以防止对流体流动未经允许的激活，该气动阀与该流体流动路径流体连通；
水平入口，其靠近该歧管体的第一侧连接到该气动阀并配置为接受供应气体；
放气阀，其连接到该歧管体、与该流体流动路径流体连通并邻近该气动阀设置；
垂直放气口，其在垂直放气口的第一端连接到该歧管体，该垂直放气口设在该放气阀和该气动阀之间，并且在垂直放气口的第二端具有净化气体输入/输出连接件；
其中该气动阀进一步包括连接到该气动阀的第二端的拨动开关，所述拨动开关包括拉杆，所述拉杆设在激活区域和非激活区域之一中，其中当所述拉杆设在所述激活区域中时，所述气动阀被激活，以及其中当所述拉杆设在所述非激活区域中时，所述气动阀被关闭。
7.根据权利要求6所述的设备，其进一步包括在歧管体的第二侧连接到该歧管体的质量流量控制器。
8.根据权利要求6所述的设备，其中该拨动开关进一步包括防止激活机构，其中所述防止激活机构配置为防止在没有至少绕过所述防止激活机构的闭锁功能的情况下将所述拉杆从所述非激活区域重新设置到所述激活区域。
9.根据权利要求6所述的设备，进一步包括设在该气动阀和该水平入口之间的测试端口。
10.根据权利要求9所述的设备，其中该测试端口是VCR阀门。
11.根据权利要求6所述的设备，进一步包括设在该气动阀上的测试端口。
12.气体传输设备，包括：
歧管体，其配置为在该气体传输设备建立流体流动路径；
水平入口，其在歧管体的第一侧连接到该歧管体、与该流体流动路径流体连通并且配置为接受供应气体；
第一连接器，其配置为在歧管体的第一侧容纳第一气体组件，第一连接器与该流体流动路径和水平入口流体连通；
第二连接器，其配置为容纳第二气体组件，该第二连接器邻近该第一连接器设置；
垂直放气口，其在垂直放气口的第一端连接到该歧管体，该垂直放气口设在该第一连接器和该第二连接器之间，并且在垂直放气口的第二端具有净化气体输入/输出连接件，
其中该水平入口垂直于该垂直放气口设置，
该第一气体组件是气动阀，以及该气动阀进一步包括连接到该气动阀的第二端的拨动开关，所述拨动开关包括拉杆，所述拉杆设在激活区域和非激活区域之一中，其中当所述拉杆设在所述激活区域中时，所述气动阀被激活，以及其中当所述拉杆设在所述非激活区域中时，所述气动阀被关闭，和
该第二气体组件是放气阀。
13.根据权利要求12所述的设备，进一步包括在歧管体的第二侧连接到该歧管体的质量流量控制器。
14.根据权利要求12所述的设备，其中该拨动开关进一步包括防止激活机构，其中所述防止激活机构配置为防止在没有至少绕过所述防止激活机构的闭锁功能的情况下将所述拉杆从所述非激活区域重新设置到所述激活区域。
15.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括设在该第一气体组件上的测试端口。
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