KR101476446B1 - 일체화된 가스 시스템 가스 패널을 위한 적응성 매니폴드 - Google Patents

일체화된 가스 시스템 가스 패널을 위한 적응성 매니폴드 Download PDF

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Abstract

제 1 부분과 제 2 부분을 갖는 제 1 연장 블록이 달린 가스 패널을 갖는 적응성 가스 전달 장치에서, 혼합 밸브와 기판 사이에 위치되는 제 1 부분은 펌프/퍼지 매니폴드와 유체 소통되는 출구 포트를 가지며, 제 2 연장 블록은 제 1 부분과 제 2 부분을 가지고, 퍼지 밸브와 기판 사이에 위치되는 제 1 부분은 혼합 밸브와 유체 소통되는 배출 포트를 가지며, 제 1 및 제 2 연장 블록의 제 2 부분은 가스 패널로부터 바깥쪽으로 연장된다.
가스 스틱, 매니폴드 블록, 베이스 플레이트, 혼합 매니폴드, 펌프/퍼지 매니폴드 블록, 연장 블록, 입구 포트, 출구 포트, 배출 포트, 수직 배관 포트

Description

일체화된 가스 시스템 가스 패널을 위한 적응성 매니폴드 {FLEXIBLE MANIFOLD FOR INTEGRATED GAS SYSTEM GAS PANELS}
본 발명은 가스 전달 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 가스 전달 시스템을 위한 적응성 매니폴드에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 일체화된 가스 시스템(IGS) 가스 전달 시스템을 위한 적응성 매니폴드에 관한 것이다.
도 1 은 통상의 반도체 에치(etch) 처리 시스템 (100) 을 도시한다. 통상의 반도체 에치 처리 시스템 (100) 은 가스원 (102), 가스 공급 라인 (106) 을 경유하여 가스원 (102) 에 연결되는 가스 전달 패널 (104), 및 가스 전달 시스템 (104) 에 연결되는 처리실 (108) 을 포함한다. 가스 전달 패널 (104) 은 가스 공급 라인 (106) 과 연결되는 가스 스틱 (110) 을 더 포함한다. 가스 스틱 (110) 은 질량 흐름 제어기, 하나 또는 그 이상의 압력 변환기 및/또는 조절기, 히터, 하나 또는 그 이상의 필터 또는 퍼지기, 및 차단 밸브와 같은 일련의 가스 분배 및 제어 요소이다. 사용되는 이 요소와 가스 스틱에서의 그 특정 배치는 그 설계 및 적용에 따라 다양해질 수 있으며, 많은 요소 배치들이 당업계에 알려져 있다. 전 형적인 반도체 처리 배치에서, 17가지가 넘는 가스가 가스 공급 라인 (106), 가스 분배 요소 및 기판, 그리고 혼합 매니폴드를 경유하여 챔버에 연결된다. 이들은 베이스 플레이트(base plate)에 부착되어 "가스 패널" 또는 "가스 박스"로 알려진 완전한 시스템을 형성하게 된다.
통상의 반도체 에치 처리 시스템 (100) 은 여러가지 위험한 및 위험하지 않은 처리 가스의 사용, 및 동기화된 모드에서 가스원 (102) 으로부터 가스 공급 라인 (106) 을 경유하여 처리 플라스마실 (108) 로 17가지가 넘는 가스의 주의깊게 측정된 전달에 의존한다. 그러한 시스템은 보통 반도체 에치 처리 시스템 또는 다른 얇은 필름 코팅 처리를 위해 높은 순도의 가스를 연결하기 위한 가스 전달 패널 (104) 을 요구한다.
반도체 제조에서, 반도체 장치의 규모가 줄어들고 더 많은 요소를 수용하는 공간이 적어짐에 따라 처리는 점점 입자 오염을 용납할 수 없게 되었다. 입자 오염의 한 원인은 가스를 높은 순도의 가스원으로부터, 처리되는 반도체 장비 위에 그러한 오염 입자 오염이 보통으로 쌓이는 반도체 처리실로 전달하는 가스 스틱 자체이다. 또다른 입자 오염 원인은 개개의 가스 전달 요소의 유지 및 보수 동안에 가스 전달 시스템에서의 요소의 노출이다.
배관 및 커플러 등과 같은 연결 부품의 제거, 가스 스틱의 요소의 유지의 촉진 및 오염을 줄이기 위한 한 접근은 다수의 매니폴드 블록에 그리고 베이스 플레 이트 위에 요소를 "다운 마운트(down mount)" 하는 것이다. 이는 또한 IGS 또는 표면에 설치된 가스 전달 시스템으로서 알려져 있다. 그러나, 가스 스틱의 각 요소는 전형적으로 고도로 기계화된 부품을 포함하며, 이는 각 요소를 제조하고 교체하는 데 비교적 비싸게 한다. 한 요소가 고장나면, 대부분의 경우에 그 고장이 기계적인 것이라고 하더라도(그리고 질량 흐름 센서의 경우에, 보통 고장나는 것은 센서임) 전체 요소가 대체된다. 각 요소는 전형적으로 설치 블록으로 제조되며, 이는 다수의 기계 작동으로 만들어지며 요소를 비싸게 한다. 따라서, 다수의 고정 블록에의 요소 부품을 다운 마운팅하여 하나의 문제를 해결하는 반면, 결함이 있는 부품을 교체하는데에는 여전히 비교적 비싸다.
게다가, 더 적은 가스 스틱을 제조하는 것이 비싸고 가스 캐비넷에 설치하기 어려우며 사용에 필요하지 않을 수 있는 추가적인 부품을 사용하기 때문에, 가스 패널은 전형적으로 3개 이상의 가스 스틱으로 제조된다. 따라서, 사용자는 가스 스틱의 수를 설정하는 것 이외에 선택의 여지가 없다. 가스 스틱의 최소 수는 6개이며, 가스 스틱의 표준 수는 9개이다. 12개 또는 16개의 스틱을 갖는 가스 패널이 가능하다. 그러나, 사용자가 설치된 9개의 가스 스틱 가스 패널을 가지며 1개 또는 2개의 추가적인 가스 스틱을 추가하기 원하면, 사용자는 최소 적어도 3개의 가스 스틱을 갖는 가스 패널을 사도록 요구될 것이다. 전체 가스 패널을 제거하지 않고, 오염 위험이 없으며/없거나, 가스 전달 요소를 제거하고 재설치하는 추가적인 수동의 노력과 시간을 이용하지 않고, 존재하는 가스 패널에 단일 가스 스틱을 연결하는 효율적인 방법은 없다.
대안으로, 사용자는 설치된 9개의 가스 스틱 가스 패널을 가지며 이후에 단지 7개의 가스 스틱을 사용하는 것이 필요하여, 2개의 가스 스틱은 가스 패널에 사용되지 않을 것이다. 이는 사용되지 않는 가스 패널의 초과 부품으로 남으며 초과의 가스 스틱의 가스 패널로부터의 제거가 불가능할 것이다. 이 상황은 "데드 레그(dead-leg)", 즉 도관 또는 매니폴드의 가스가 통과하여 흐르지 않는 부분을 유발한다. 데드 레그는 오염 원인으로 여겨진다.
제 1 부분과 제 2 부분을 갖는 제 1 연장 블록(extension block)이 달린 가스 패널을 갖는 적응성 가스 전달 장치에서, 혼합 밸브와 기판 사이에 위치되는 제 1 부분은 펌프/퍼지 매니폴드와 유체 소통되는 출구 포트를 가지며, 제 2 연장 블록은 제 1 부분과 제 2 부분을 가지고, 퍼지 밸브와 기판 사이에 위치되는 제 1 부분은 혼합 매니폴드와 유체 소통되는 배출 포트를 가지며, 제 1 및 제 2 연장 블록의 제 2 부분은 가스 패널로부터 바깥쪽으로 연장된다.
또다른 실시형태에서, 적응성 가스 전달 장치는 매니폴드 연장 블록을 가질 수 있으며, 매니폴드 연장 블록은 각각의 다수의 입력 포트가 기판과 유체 소통되는 다수의 입력 포트, 수평의 공통 매니폴드 통로, 각각의 다수의 출력 포트가 공통의 매니폴드 통로와 유체 소통되는 다수의 출력 포트, 및 각각의 다수의 수직 배관 포트가 실질적으로 각각의 다수의 입력 포트 사이에 위치되며, 각각의 수직 배관 포트가 공통의 매니폴드 통로와 유체 소통되며, 배관을 받아들이도록 구성되는 다수의 수직 배관 포트를 포함한다.
본 발명은 연장 블록이 포함된 가스 스틱을 이용하여, 기존의 가스 전달 시스템의 단점을 보완하여 높은 순도의 가스를 연결하는 가스 전달 패널의 요구에 부합하는 적응성 가스 전달 장치를 제공한다.
본 발명은 이제 첨부된 도면에 도시되는 바와 같이 몇가지 그 바람직한 실시형태를 참조하여 상세히 설명될 것이다. 다음 설명에서, 다수의 상세한 설명이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 나열된다. 그러나, 당업자에게, 본 발명이 몇몇 또는 모든 상세한 설명이 없이 실행될 수도 있음이 명백할 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 처리 단계 및/또는 구조는 본 발명을 불필요하게 애매하게 하지 않도록 세부적으로 설명되지는 않을 것이다.
본 발명은 적응성의 가스 전달 매니폴드를 제공한다. 도 2 는 대표적인 가스 스틱을 도시한다. 특정 요소로 도시되었음에도 불구하고, 특정 세부 요소는 가스 스틱을 형성하기 위하여 다른 요소가 사용될 수 있고/있거나 더 적은 또는 더 많은 요소가 사용될 수 있듯이 제한되도록 의도되지 않는다. 또한, 단일 가스 스틱으로 설명되더라도, 가스 스틱의 수는 제한되도록 의도되지 않는다. 상기 논의한 바와 같이, 다수의 가스 스틱은 가스 박스 또는 패널을 형성한다. 한 실시형태에서, 요소의 밸브는 일체화된 표면 설치 밸브이다. 일반적으로, 일체화된 표면 설치 요소는 가스 제어 요소가 설치되는 기판 어셈블리 위의 채널을 통해 다른 가스 제어 요소에 연결되는 가스 제어 요소(예컨대, 밸브, 필터 등)이다. 이는 일반적으로 VCR 부속물(진공 연결된 링)과 함께 커다란 배관을 통해 부착되는 가스 제어 요소와 대조적이다.
가스 스틱 (200) 은 공급 가스를 입력하기 위한 가스 스틱 입력 포트 (202) 를 갖는다. 수동 밸브 (204) 는 공급 가스의 공급을 실행하거나 공급 가스의 공급을 차단하기 위해 사용될 수 있다. 수동 밸브 (204) 는 또한 그 위에 록아웃(lockout)/태그아웃(tagout) 장치 (206) 를 가질 수도 있다. 작업자 안전 규칙은 플라스마 처리 제조 장비가 록아웃/태그아웃 기구와 같은 활성화 방지 성능을 포함하도록 종종 요구한다. 일반적으로, 록아웃은 에너지 차단 장치를 안전한 위치에 유지하기 위해 록(lock), 키 또는 조합형과 같은 파지티브 수단을 사용하는 장치이다. 태그아웃 장치는, 태그 및 확립된 절차에 따라 에너지 차단 장치에 안전하게 고정될 수 있는 부착 수단과 같은, 일반적으로 어떠한 탁월한 경고 장치이다.
조정기 (208) 는 가스 압력 또는 공급 가스를 조정하는 데 사용될 수 있으며, 압력 게이지 (210) 는 공급 가스의 압력을 감시하는 데 사용될 수 있다. 한 실시형태에서, 압력은 미리 설정되어 조정될 필요가 없을 수 있다. 또다른 실시형태에서, 압력을 표시하는 표시장치를 갖는 변환기(도시되지 않음)가 사용될 수 있다. 압력 변환기는 조정기 (208) 옆에 위치될 수 있다. 필터 (212) 는 공급 가스 내의 불순물을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 1차 차단 밸브 (214) 는 어떠한 부식성 공급 가스가 가스 스틱에 남는 것을 방지하는데 사용될 수 있다. 1차 차단 밸브 (214) 는 밸브가 비활성화되도록(닫히도록) 하여 가스 스틱 내의 플 라스마 가스 흐름을 효과적으로 멈추게 하는 공압 작동식 자동 밸브 어셈블리를 갖는 2 포트 밸브일 수 있다. 일단 비활성화되면, 질소와 같은 비부식성 퍼지 가스가 가스 스틱을 정화하는데 사용될 수 있다. 퍼지 밸브 (216) 는 퍼지 처리를 위해 3개의 포트인 입구 포트, 출구 포트 및 배출 포트를 가질 수 있다.
인접한 퍼지 밸브 (216) 는 질량 유동 제어기("MFC") (218) 일 수 있다. MFC (218) 는 공급 가스의 유량을 정확히 측정한다. 퍼지 밸브 (216) 를 MFC (218) 옆에 위치시킴으로써 사용자들이 MFC (218) 내의 부식성 공급 가스를 제거하도록 한다. MFC (218) 옆의 혼합 밸브 (220) 는 가스 패널의 다른 공급 가스와 혼합되는 공급 가스의 양을 제어하는데 사용될 수 있다.
가스 스틱의 각 요소는 매니폴드 블록 위에 위치될 수 있다. 다수의 매니폴드 블록은 기판 (222), 즉 가스 스틱 (200) 을 통해 가스의 유로(flow path)를 생성하는 매니폴드 블록의 층을 형성한다. 가스 전달 요소는 압입 실란트(sealant)(예를 들어 C-시일) 등과 같은 어떠한 알려진 수단에 의해 매니폴드 블록에 위치될 수 있다.
도 3A, 3B, 3C 및 3D 는 대표적인 매니폴드 블록을 도시한다. 도 3A 를 참조하면, 매니폴드 블록 (300) 은 가스 스틱 요소를 받아들이도록 구성된 요소 포트 (302) 를 가질 수 있다. 매니폴드 블록 (300) 은 구멍 (304a, 304b, 304c, 304d) 을 통해 베이스 플레이트에 연결될 수 있다. 다수의 매니폴드 블록은 기판을 형성하기 위해 매니폴드 연결자(connnector) (306) 를 통해 서로 제거 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 1개의 매니폴드 블록으로 도시되더라도, 어떤 수의 매니폴 드 블록도 필요한 만큼 사용될 수 있으므로 그 수는 제한되도록 의도되지 않는다. 매니폴드 블록은 316L 진공 유도 용융 또는 진공 아크 재용융 스테인리스 스틸과 같은 스테인리스 스틸 재료로 형성될 수 있다.
도 3B 는 도 3A 의 절단면을 도시한다. 가스 통로가 각각의 가스 스틱 요소를 유체 연결하기 위해 각각의 매니폴드 블록에 제공될 수 있다. 가스 통로는 수평 통로일 수 있다. 그러나, 아래 도시하는 바와 같이, 통로는 "V", "U" 또는 다른 형상으로 형성될 수 있다.
도 3C 는 또다른 대표적인 매니폴드 블록을 도시한다. 매니폴드 어셈블리 (2) 는 작동 시스템을 형성하기 위해 개개의 매니폴드 블록을 조합하여 베이스 플레이트 (7) 에 설치될 수 있다. 각각의 3개의 매니폴드 블록 (4) 은 316L 진공 유도 용융 또는 진공 아크 재용융 스테인리스 스틸과 같은 스테인리스 스틸 재료로 형성될 수 있다. 3개의 매니폴드 블록으로 도시되더라도, 어떤 수의 매니폴드 블록도 필요한 만큼 사용될 수 있으므로 그 수는 제한되도록 의도되지 않는다. 가스 통로가 각 매니폴드 블록에 제공될 수 있으며, 도 3 에 보여지듯이, 가스 통로는 공통의 상부면 (38) 에 위치되는 접근 포트를 가질 수 있다. 설명의 용이를 위해, 유로는 왼쪽으로부터 오른쪽으로 연장되는 것으로 생각하고(단지 쉽게 역전될 수 있지만) 따라서 입구 포트 (6) 는 출구 포트 (8) 와 함께 상부면 (38) 위에 보여진다. 입구 포트 (6) 는 중심 매니폴드 몸체부 (12) 로부터 외팔보처럼 튀어나온 상부 플랜지 부재 (10) 위에 부분적으로 존재한다. 하부 플랜지 부재 (14) 는 바로 인접한 매니폴드 블록의 상부 플랜지 부재 (10) 에 맞는 상보적인 구조를 갖는 치수로 될 수 있다. 도 2 에 도시된 각각의 가스 전달 요소는 한 매니폴드 블록 (4) 의 입구 포트 (6) 를 가로질러 인접한 매니폴드 블록 (4) 의 출구 포트 (8) 까지 걸쳐 있을 수 있다. 본 출원의 어떠한 도면에도 보여지지 않지만, 가스 스틱은 안전의 목적으로, 그리고 가스 전달 시스템으로부터의 어떠한 새는 가스의 퍼지를 제어하기 위해 밀봉된 하우징에 설치될 수 있다.
도 3D 를 참조하면, 입구 포트 (6) 와 출구 포트 (8) 사이의 V-형 가스 통로는 점선으로 보여질 수 있다. V-형으로 도시되었더라도, 아래 도시되듯이 U-형과 같은 어떤 형상도 사용될 수 있다. 상부 플랜지 부재 (10) 의 적합한 보어 구멍 (16, 18) 쌍은 어떤 볼트 체결구(fastener) 의 자기 정렬을 가능하게 하는 하부 경사면을 가질 수 있다. 각각의 보어 (16, 18) 는 인접한 매니폴드 블록의 하부 플랜지 부재 (14) 에 있는 나사 구멍 (20, 22) 과 함께 적절히 정렬한다.
나사 보어 (24, 26, 28, 29) 의 쌍은 가스 스틱 요소에 플랜지가 체결 가능하게 되도록 각각의 주위 측에 제공될 수 있다. 결국, 반대 측의 홈 (30, 32) 의 쌍은 가스 스틱 요소의 아래에 압력 밀봉기를 고정하는 나사의 어떠한 돌출부를 수용하기 위해 제공될 수도 있다. 보어 구멍 (16, 18) 은 적절한 체결구가 밀봉되면 압력 밀봉기에 결합되는 어떠한 체결 나사 또는 볼트의 돌출 머리를 수용하기 위해 체결구 위에 충분한 수직 공간이 존재할 수 있는 충분한 깊이를 가질 수 있다.
또, 도 3C 및 도 3D 에 보여지듯이, 구멍 (34, 36) 은 베이스 플레이트 (7) 에 부착하기 위한 체결구 (31) 를 수용하기 위해 하부 플랜지 부재 (14) 의 양측에 제공될 수 있다. 상부 플랜지 부재 (10) 는 예를 들어 알렌(Allen) 렌치에 의한 어떤 그러한 체결구로의 접근을 용이하게 하도록 적절히 테이퍼 형상이 부여되거나 잘라질 수 있다.
따라서, 다수의 매니폴드 블록 (4) 은, 중심 매니폴드 바디부 (12) 로부터 외팔보처럼 튀어나와 개개의 매니폴드 블록이 특정 유체 분배 시스템을 수용하기 위해 서로 연결되게 할 수 있는, 특정 상부 플랜지 부재 (10) 및 하부 플랜지 부재 (14) 를 가질 수 있다. 각 매니폴드 블록 (4) 은 공통의 상부면 (38) 에 접근하는 입구 포트 (6) 및 출구 포트 (8) 를 갖는 유체 통로를 가질 수 있다. 상부 플랜지 부재 (10) 및 하부 플랜지 부재 (14) 의 치수는 서로 교차하여 연장될 수 있어, 각각의 유체 통로가 상호 연결을 위해 위치되는 것을 효과적으로 가능하게 하기 위해 인접한 매니폴드 블록 (4) 쌍을 제거 가능하게 서로 맞물리게 하는 수단을 제공하도록 될 수 있다.
도 2 로 돌아가, 상기 언급하였듯이, 기판 (222) 의 하부면은 베이스 플레이트 (7) 에 제거 가능하게 연결될 수 있다. 기판 (222) 은 베이스 플레이트 (7) 의 위에 펌프/퍼지 매니폴드 (224) 및 혼합 매니폴드 (226) 와 유체 소통되는 다수의 유체 통로 (228a, 228b) 를 가질 수 있다. 펌프/퍼지 매니폴드 (224) 는 가스 스틱 (200) 으로부터 부식성의 가스를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 혼합 매니폴드 (226) 는 혼합 밸브와 유체 소통되어 사용자에 의해 요구되는 어떠한 양으로 가스를 혼합하는데 사용될 수 있다.
상기 언급하였듯이, 단일 가스 스틱은 제조하기 비싸고, 가스 캐비넷에 설치 하기 어려우며, 사용에 필수적이 아닌 추가적인 부품을 사용하여 오염에 이르게 할 수 있다. 그러나, 연장 블록으로, 단일 가스 스틱은 기존의 가스 패널에 효율적이고 빠르게 결합될 수 있다. 연장 블록의 사용은 단일 가스 스틱을 결합하는 것을 덜 비싸게 하며, 가스 캐비넷에 설치하기 쉽게 하고, 초과 부품을 사용하지 않게 한다. 연장 블록은 그 각각의 유체 통로를 작동상 펌프/퍼지 매니폴드 (224) 와 혼합 매니폴드 (226) 와의 상호 연결을 위해 위치시키도록 위치될 수 있다. 따라서, 단일 가스 스틱이 결합할 때 퍼지 및 혼합 밸브는 제거될 필요가 있다.
도 4A - 4D 는 매니폴드 연장 블록의 한 실시형태를 도시한다. 이제 도 4A 및 4B 를 참조하면, 2개의 포트를 갖는 매니폴드 연장 블록의 한 실시형태이다. 연장 블록 (400) 은 제 1 부분 (402) 과 제 2 부분 (404) 을 갖는 단일 가공 블록일 수 있다. 단지 2개의 부분으로 도시되었더라도, 부분의 수는 연장 블록이 더 긴 길이 및 다수의 부분을 갖도록 제조되어 다수의 단일 가스 스틱을 결합할 수 있으므로 제한되도록 의도되지 않는다.
단지 대표적인 목적이며 제한되도록 의도되지 않는 목적으로서, 2-포트 매니폴드 연장 블록 (400) 은 혼합 밸브와 함께 사용되어 논의될 것이다. 매니폴드 연장 블록 (400) 은, 혼합 밸브를 연장 블록 (400) 에, 연장 블록 (400) 을 베이스 플레이트 (7) 에 제거 가능하게 연결하는 다수의 구멍 (406a, 406b, 406c, 406n(n은 정수임)) 을 가질 수 있다. 연장 블록 (400) 은 입구 포트 (408) 및 출구 포트 (414) 를 가질 수 있다. 입구 포트 (408) 는 MFC 로부터 공급 가스를 받아들이도록 수평 통로 (412) 를 경유하여 MFC 및 그 각각의 매니폴드 블록과 같은 가 스 전달 요소 중의 하나와 유체 소통될 수 있다. 출구 포트 (414) 는 기판 (222) 에서 유체 통로 (228b) 를 통하여 수직으로 연장하여 혼합 매니폴드 (226) 와 유체 소통될 수 있다. 출구 포트 (414) 는 2차 혼합 매니폴드를 형성할 수 있는 수평 통로 (416) 와 유체 소통될 수 있다. 출구 포트 (414) 는 또한 불필요한 가스를 제거하기 위해 배출 포트 (418) 와 유체 소통될 수도 있다. 수평 유체 통로의 어느 것도 사용되지 않을 때에는 제거 가능하게 밀봉되거나 막힐 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 배출 포트 (418) 가 사용되지 않으면, 그 포트는 막혀서 가스 스틱에 더 적은 데드 레그(dead leg)가 존재하게 될 것이다. 또다른 예에서, 사용자가 출구 포트 (414) 가 베이스 플레이트 (7) 의 유체 통로 (228b) 안으로 수직으로 연장되는 것을 원하지 않으면, 사용자는 간단히 출구 포트 (414) 를 막아 가스가 유체 통로 (228b) 로 들어오는 것을 방지할 수 있다.
도 4C 및 도 4D 는 퍼지 밸브와의 사용에서 설명되는 연장 블록의 또다른 실시형태를 도시한다. 연장 블록 (450) 은 제 1 부분 (403) 과 제 2 부분 (405) 을 갖는 단일의 가공 블록일 수 있다. 2개의 부분으로 도시되어 있더라도, 부분의 수는 연장 블록이 다수의 단일 가스 스틱에 결합하기 위해 더 긴 길이 및 다수의 부분을 갖도록 제조될 수 있으므로, 제한되도록 의도되지 않는다. 연장 블록 (450) 은 입구 포트 (408), 출구 포트 (414) 및 배출 포트 (420) 의 3개의 포트를 갖는다. 입구 포트 (408) 는 수평 유체 통로 (412) 를 경유하여 1차 차단 밸브 및 그 각각의 매니폴드 블록과 같은 가스 전달 요소 중 하나와 유체 소통될 수 있다. 출구 포트 (414) 는 수평 유체 통로 (422) 를 통해 MFC 와 유체 소통될 수 있다. 배출 포트 (420) 는 아래 방향으로 수직으로 연장되어 기판 (222) 에서 유체 통로 (228a) 와 유체 소통될 수 있으며, 이 유체 통로는 펌프/퍼지 매니폴드 (224) 와 유체 소통된다. 배출 포트 (420) 는 또한 2차 펌프/퍼지 매니폴드를 형성하는 수평의 통로 (424) 와 유체 소통될 수도 있다.
도 5A 및 5B 는 연장 블록의 또다른 실시형태를 도시한다. 도 5A 는 2-포트 매니폴드 연장 블록 (500) 을 도시하며 도 5B 는 3-포트 매니폴드 연장 블록 (502) 을 도시한다. 도 5A 및 5B 에 도시된 연장 블록은 도 4A - 4D 에 설명된 연장 블록과 유사하다. 그러나, 도 5A 및 5B 에 도시된 연장 블록은 단일의 가공 조각으로 만들어지지 않을 수 있다. 연장 블록은 수평의 유체 통로 (504) 를 경유하여 연결될 수 있다. 따라서, 도 4A - 4D 에 도시된 한 조각의 연장 블록과는 달리, 이 실시형태는 사용자에게 필요한 만큼의 연장 블록을 연결하는 유연성을 제공한다. 수평 유체 통로 (504) 는 어떠한 가스 누출을 방지하기 위해 알려진 어떠한 수단을 통해 연결될 수 있다.
도 6 은 IGS 가스 전달 시스템과 함께 사용되는 연장 블록을 도시한다. 도시된 한 실시형태에서, 퍼지 매니폴드 (602) 및 혼합 매니폴드 (604) 는 서로 평행하게 베이스 플레이트 (606) 내에 위치될 수 있다. 도 2 에 도시된 또다른 실시형태에서, 퍼지 매니폴드 (602) 및 혼합 매니폴드 (604) 는 베이스 플레이트 (7) 위에 위치된다. 어느 실시형태에서도, 펌프/퍼지 매니폴드 (602) 및/또는 혼합 매니폴드 (604) 는 배관 등과 같은 가스의 흐름을 허용하는 어떠한 수단일 수 있다. 펌프/퍼지 매니폴드 (602) 및 혼합 매니폴드 (604) 는 기판 (608) 에서 다수 의 제 2 구멍 (612) 과 유체 소통되는 다수의 구멍 (614) 을 가질 수 있다. 기판 (608) 은 나사 등과 같은 연결 수단에 의해 베이스 플레이트에 연결될 수 있다. 퍼지 매니폴드 연장 블록 (660) 의 제 1 부분 (650) 은 압력 밀봉기(sealer) (622) 로 기판 (608) 에 제거 가능하게 연결될 수 있다. 배출 포트 (616) 는 기판 (608) 에서 다수의 제 2 구멍 (612) 중 하나와 유체 소통될 수 있다. 이는 배출 포트 (616) 가 베이스 플레이트 (606) 의 펌프/퍼지 매니폴드 (602) 와 유체 소통되도록 한다. 퍼지 밸브 (620) 는 퍼지 매니폴드 연장 블록 (660) 위에 위치될 수 있다. 퍼지 밸브 (620) 는 압력 밀봉기 (622) 로 퍼지 매니폴드 연장 블록 (660) 에 고정될 수 있다. 나사 (624) 와 같은 어떠한 체결 수단도 퍼지 밸브 (620) 을 베이스 플레이트 (606) 에 고정하기 위해 사용될 수 있다. 퍼지 매니폴드 연장 블록 (660) 의 제 2 부분 (654) 이 기판 (608) 으로부터 바깥쪽으로 연장되어 추가적인 가스 요소를 받아들이도록 설정될 수 있다.
혼합 매니폴드 연장 블록 (630) 의 제 1 부분은 가스 패널에 유사하게 연결될 수 있다. 혼합 매니폴드 연장 블록 (630) 의 제 1 부분 (652) 은 압력 밀봉기 (622) 로 기판 (608) 의 상부면 (610) 에 위치될 수 있다. 출구 포트 (632) 는 기판 (608) 의 다수의 제 2 구멍 (612) 중 하나에 유체 소통될 수 있다. 이는 출구 포트 (632) 가 베이스 플레이트 (606) 위에 혼합 매니폴드 (604) 와 유체 소통되게 한다. 혼합 밸브 (634) 는 혼합 매니폴드 연장 블록 (630) 위에 위치될 수 있다. 혼합 밸브 (634) 는 압력 밀봉기 (622) 로 혼합 매니폴드 연장 블록 (630) 에 고정될 수 있다. 나사 (624) 와 같은 어떠한 체결 수단도 혼합 밸브 (630) 를 베이스 플레이트 (606) 에 고정하는데 사용될 수 있다. 혼합 매니폴드 연장 블록 (630) 의 제 2 부분 (656) 은 기판 (608) 으로부터 바깥쪽으로 연장되어 다른 가스 전달 요소를 받아들이도록 설정될 수 있다.
따라서, 연장 블록의 제 2 매니폴드가 새로운 매니폴드의 필요를 대체할 수 있기 때문에 존재하는 퍼지 및 혼합 매니폴드를 연장하는 것은 필수적이 아니다. 이는 물질의 양 및 단일 가스 스틱의 제조 가격을 줄인다. 게다가, 연장 블록의 사용은 필요로 하는 만큼의 단일 가스 스틱을 추가하고/추가하거나 제거하는데 유연성을 갖게 한다.
하나의 가스 스틱에 두개의 연장 블록을 사용하는 것이 도시되었다고 하더라도, 다른 연장 블록이 또한 가스 패널 (600) 의 마지막 가스 스틱에 위치할 수 있음을 알게 될 것이다.
도 7A 및 도 7B 는 연장 블록의 또다른 실시형태를 도시한다. 연장 블록 (700) 은 제 1 부분 (702), 제 2 부분 (704) 및 제 3 부분 (706) 을 가질 수 있다. 3개의 부분으로 도시되더라도, 부분의 수는 연장 블록이 필요로 하는 다수의 부분을 가질 수 있으므로 제한되도록 의도되지 않는다. 각 부분은 입구 포트 (708), 출구 포트 (710) 및 연장 블록을 베이스 플레이트에 제거 가능하게 연결하는 다수의 구멍 (712) 을 가질 수 있다. 입구 포트 (708) 는 도 3C 및 3D 에 도시된 매니폴드 블록을 경유하여, MFC 와 같은 가스 스틱 요소와 유체 소통될 수 있다. 출구 포트 (710) 는 베이스 플레이트(도시되지 않음)를 경유하여 공통의 매니폴드 통로 (714) 및 혼합 매니폴드와 유체 소통될 수 있다.
연장 블록 (700) 은 또한 각 부분 사이에 위치되는 배관 포트 (716) 를 가질 수 있다. 도 7A 및 7B 에서 도시되듯이, 배관 포트 (716) 는 제 1 부분 (702) 과 제 2 부분 (704) 사이에 및 제 2 부분 (704) 과 제 3 부분 (706) 사이에 위치된다. 배관 포트 (716) 는 공통의 매니폴드 통로 (714) 와 유체 소통될 수 있다.
배관 포트 (716) 는 두 혼합 밸브 사이에서와 같은 가스 전달 요소 중 2개의 사이에 위치될 수 있는 수직 배관 또는 파이프를 받아들이도록 구성될 수 있다. 가스 스틱에 이용가능한 작은 부동산 때문에 2개의 존재하는 가스 전달 요소 사이에 추가적인 요소를 더하기 위한 방법이 현재로서는 없다. 그러나, 수직 배관의 사용이 가능하며 가스 흐름의 적절함을 보장하기 위한 추가적인 테스트 포트, 테스트를 위한 샘플 가스를 삽입하기 위한 샘플 포트, 및/또는 데드 레그를 줄이기 위해 가스 라인을 재배치하고/재배치하거나 가스 라인의 방향을 바꾸거나 가스의 흐름의 방향을 바꾸기 위한 여분의 퍼지 포트로서 사용될 수 있다.
한 실시형태에서, 연장 블록 (700) 은 상기 설명한 연장 블록의 대표적인 실시형태를 참조하여 상기 논의하였듯이 가스 패널에 유체 연결될 수 있다. 따라서, 연장 블록의 부분은 추가적인 가스 전달 요소에 제거 가능한 연결을 하게 하는 가스 패널로부터 바깥쪽으로 연장될 수 있다.
또다른 실시형태에서, 연장 블록은 혼합 매니폴드 (226) 대신에 사용될 수 있다. 도 8 은 대표적인 가스 패널의 한 단부의 측면도를 도시한다. 가스 패널 (800) 은 다수의 가스 스틱 (802a, 802b, 802c, 802n) 을 가질 수 있으며, 각각은 혼합 밸브 (804a, 804b, 804c, 804n) 를 가진다. 혼합 밸브 (804a, 804b, 804c, 804n) 는 유체 소통될 수 있으며 제 1 부분 (808), 제 2 부분 (810), 제 3 부분 (812), 제 4 부분 (814) 및 n-부분 (816) 을 갖는 연장 블록 (806) 에 제거 가능하게 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, n-부분 (716) 은 추가적인 가스 전달 요소의 제거 가능한 연결을 하게 하는 가스 스틱 (800) 뒤에서 연장된다. 수직의 배관 (820a, 820b, 820c, 820n) 은 각각의 혼합 밸브 (804a, 804b, 804c, 804n) 사이에 연장 블록 (806) 으로부터 위쪽으로 연장될 수 있다. 수직의 배관 (820a, 820b, 820c, 820n) 은 연장 블록 (806) 에서 공통의 매니폴드 통로 (822) 와 유체 소통될 수 있다. 공통의 매니폴드 통로 (822) 는 또다른 혼합 매니폴드의 필요를 대체할 수 있다. 이는 더 적은 재료를 요구하며, 제조 가격을 더 감소시키고, 더 적은 데드 레그가 존재하기 때문에, 더 효율적인 가스 패널을 생성한다.
어떠한 수의 연장 블록도 더 큰 적응성을 갖도록 사용될 수 있다는 사실이 이제 당업자에게 알려질 것이다. 예를 들어, 단일 연장 블록은 가스 패널의 중심에서 가스 스틱 (802b, 802c) 에 사용될 수 있다. 제 2 연장 블록은 제 1 가스 스틱 (802a) 에 위치될 수 있고, 제 3 연장 블록은 최종 가스 스틱 (802n) 에 위치되어 사용될 수 있다. 두 연장 블록 모두 추가적인 가스 전달 요소의 추가를 허락하도록 제 1 가스 스틱 (802a) 및 최종 가스 스틱 (802n) 으로부터 바깥쪽으로 연장될 수 있다. 이는 다수의 단일 가스 스틱을 제거하거나 존재하는 가스 패널로 추가하는데 유연성과 용이성을 부여한다.
도 9 는 반도체의 대표적인 가스 공급 장치의 개략적인 도면이다. 플라스마 처리실 (910) 은 가스 공급 라인 (914) 을 통해 처리 가스를 공급받는다. 가 스 공급 라인 (912) 은 처리 가스를 샤워헤드(showerhead), 또는 처리실의 상부에 배치되는 다른 가스 공급 장치에 제공할 수 있다. 추가적으로, 가스 공급 라인 (914) 은 처리실의 하부에, 예를 들어 기판 홀더나 기판 받침에 배치되는 완전한 가스 방출구를 둘러싸는 가스 분배 링(gas distribution ring)에 처리 가스를 공급할 수 있다. 그러나, 대안적인 이중 가스(dual gas) 공급 장치는 처리실의 꼭대기 중심부와 꼭대기 주변으로 가스를 공급할 수 있다. 공급원 (916, 918, 920, 930) 으로부터 MFC (922, 924, 926, 932) 에 각각 공급되는 처리 가스는 가스 공급원 (916, 918, 920, 930) 으로부터 가스 라인 (914) 으로 공급될 수 있다. MFC (922, 924, 926, 932) 는 처리 가스를 혼합 매니폴드 (928) 에 공급하고, 그 후에 혼합 가스가 가스 흐름 라인 (914) 으로 보내진다.
작동시, 사용자는 혼합된 흐름의 일부를 플라스마 처리실로 전달하도록 선택할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 라인 (914) 을 통하여 전달되는 250 sccm Ar / 30 sccm C4F8 / 15 sccm C4F6 / 22 sccm O2 의 흐름을 선택할 수 있다. 이 경우에 가스 박스에서 MFC (922, 924, 926, 932) 의 흐름 판독을 모두 합하여 측정될 수 있는 총 흐름을 비교함으로써, 제어기는 필요로 하는 흐름 분배를 성취하기 위해 라인 (914) 의 스로틀링 정도를 조정할 수 있다. 대신에, 가스 박스 내에서 MFC (922, 924, 926, 932) 의 흐름 판독 모두를 합하여 총 흐름을 결정하기보다, 혼합된 가스의 총 흐름을 측정하기 위해 혼합 매니폴드 (928) 의 바로 하류에 임의의 총 유량계가 설치될 수 있다.
본 발명은 여러개의 바람직한 실시형태에 의해서 설명되는 반면, 본 발명의 범위 내에 있는 변경물, 치환물 및 다양한 대체적인 동등물이 존재한다. 본 발명의 방법 및 기구를 충족시키는 많은 대체적인 방법이 있음을 또한 유의하여야 한다. 그러므로 다음의 첨부된 청구항은 본 발명의 진정한 정신 및 범위 내에 있는 모든 그러한 변경물, 치환물 및 다양한 대체적인 동등물을 포함하는 것으로 해석되도록 의도된다.
본 명세서에 편입되고 본 명세서의 부분을 구성하는 첨부된 도면은 1개 이상의 실시형태를 도시하며, 이는 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리와 성취를 설명하는 역할을 한다.
도면에서:
도 1 은 통상의 반도체 에칭 처리 시스템을 도시한다.
도 2 는 대표적인 가스 스틱을 도시한다.
도 3A, 3B, 3C 및 3D 는 대표적인 매니폴드 블록을 도시한다.
도 4A - 4D 는 매니폴드 연장 블록의 실시형태를 도시한다.
도 5A 및 도 5B 는 연장 블록의 또다른 실시형태를 도시한다.
도 6 은 IGS 가스 전달 시스템에 사용되는 연장 블록을 도시한다.
도 7A 및 도 7B 는 연장 블록의 또다른 실시형태를 도시한다.
도 8 은 대표적인 가스 패널의 한 단부의 측면도를 도시한다.
도 9 는 반도체 처리의 대표적인 가스 공급 장치의 개략적인 도면이다.

Claims (16)

  1. 적응성 가스 전달 장치에 있어서,
    각기 다수의 가스 전달 요소를 갖는 제 1 가스 스틱 및 최종 가스 스틱을 갖는 가스 패널;
    각기 다수의 가스 전달 요소 중의 하나에 연결되며, 기판을 형성하기 위해 상호 연결된 다수의 매니폴드 블록;
    상부면과 하부면을 가지며, 상기 상부면은 기판의 하부면에 연결되는 베이스 플레이트;
    기판에 있는 다수의 혼합 밸브를 병렬로 연결하기 위해 베이스 플레이트의 상부면에 위치되는 혼합 매니폴드; 및
    기판에 있는 다수의 펌프/퍼지 밸브를 병렬로 연결하기 위해 베이스 플레이트의 상부면에 위치되는 펌프/퍼지 매니폴드를 포함하며,
    제 1 가스 스틱은
    제 1 부분 및 제 2 부분을 가지며, 퍼지 밸브와 기판 사이에 위치되는 제 1 부분은 펌프/퍼지 매니폴드와 유체로 소통되는 배출 포트를 갖는 제 1 연장 블록;
    제 1 부분 및 제 2 부분을 가지며, 혼합 밸브와 기판 사이에 위치되는 제 2 부분은 혼합 매니폴드와 유체로 소통되는 출구 포트를 갖는 제 2 연장 블록을 포함하며,
    제 1 및 제 2 연장 블록의 제 2 부분이 가스 패널로부터 바깥쪽으로 연장되는 적응성 가스 전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 혼합 매니폴드는 혼합하는 매니폴드이며 펌프/퍼지 매니폴드는 퍼징 (purge) 하는 매니폴드인 가스 전달 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 최종 가스 스틱은
    제 1 부분과 제 2 부분을 가지며, 혼합 밸브와 기판 사이에 위치되는 제 1 부분은 혼합 매니폴드와 유체로 소통되는 출구 포트를 갖는 제 3 연장 블록; 및
    제 1 부분과 제 2 부분을 가지며, 퍼지 밸브와 기판 사이에 위치되는 제 1 부분은 펌프/퍼지 매니폴드와 유체로 소통되는 배출 포트를 갖는 제 4 연장 블록을 더 포함하며,
    제 3 및 제 4 연장 블록의 제 2 부분은 제 2 단일 가스 스틱에 유체가 통하게 결합되도록 구성된 가스 패널로부터 바깥쪽으로 연장되는 가스 전달 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 연장 및 제 2 연장 블록은 제 2 부분에 연결되는 다수의 부분을 더 포함하는 가스 전달 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 제 3 연장 및 제 4 연장 블록은 제 2 부분에 연결되는 다수의 부분을 더 포함하는 가스 전달 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 제 1 연장 블록 및 제 3 연장 블록의 각 부분은
    기판과 유체로 소통되는 입구 포트를 더 포함하며,
    출구 포트는 연장 블록의 수평의 2차 매니폴드에 접근하는 가스 전달 장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 제 2 연장 블록 및 제 4 연장 블록의 각 부분은
    기판과 유체로 소통되는 입구 포트 및 출구 포트를 더 포함하며,
    배출 포트는 연장 블록의 수평의 2차 매니폴드 통로에 접근하는 가스 전달 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 베이스 플레이트는
    다수의 혼합 밸브 및 출구 포트와 유체로 소통되는 다수의 제 1 입력/출력 포트; 및
    다수의 퍼지 밸브 및 배출 포트와 유체로 소통되는 다수의 제 2 입력/출력 포트를 더 포함하는 가스 전달 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 혼합 매니폴드는 펌프/퍼지 매니폴드에 평행한 가스 전달 장치.
  10. 각기 가스 패널을 형성하는 다수의 가스 전달 요소를 갖는 제 1 가스 스틱과 최종 가스 스틱 사이에 위치되는 적어도 하나의 가스 스틱;
    각기 각각의 다수의 가스 전달 요소에 연결되며, 기판을 형성하도록 상호 연결되는 다수의 매니폴드 블록;
    상부면과 하부면을 가지며, 상기 상부면은 기판의 하부면에 연결되는 베이스 플레이트; 및
    매니폴드 연장 블록을 포함하며,
    상기 매니폴드 연장 블록은
    각기 기판과 유체로 소통되는 다수의 입력 포트;
    수평의 공통 매니폴드 통로;
    각기 공통의 매니폴드 통로와 유체로 소통되는 다수의 출력 포트; 및
    실질적으로 각각의 다수의 입력 포트 사이에 위치되며, 공통의 매니폴드 통로와 유체로 소통되고, 배관을 받아들이도록 구성된 다수의 수직 배관 포트를 포함하는 적응성 가스 전달 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 매니폴드 연장 블록은 단일 가스 스틱을 받아들이고 그 단일 가스 스틱에 유체가 통하게 결합되도록 가스 패널로부터 바깥쪽으로 연장되는 가스 전달 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 다수의 퍼지 밸브에 병렬로 유체가 통하도록 연결하기 위해 베이스 플레이트 내에 연결된 매니폴드를 더 포함하는 가스 전달 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 매니폴드는 기판에 있는 다수의 제 2 입력/출력 포트와 유체로 소통되는 다수의 제 1 입력/출력 포트를 더 포함하며, 베이스 플레이트의 다수의 제 2 입력/출력 포트는 연장 블록의 배출 포트와 유체로 소통되는 가스 전달 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 제 1 가스 스틱은 제 1 부분과 제 2 부분을 갖는 제 1 연장 블록을 더 포함하며, 각각의 부분은 입구 포트, 출구 포트 및 배출 포트를 가지고,
    입구 포트는 기판과 유체로 소통되며,
    제 1 부분의 배출 포트는 퍼지 밸브 및 기판 사이에 위치되어 퍼지 매니폴드와 유체로 소통되고,
    제 1 연장 블록의 제 2 부분은 가스 패널로부터 바깥쪽으로 연장되는 가스 전달 장치.
  15. 제 10 항에 있어서, 최종 가스 스틱은 제 1 부분과 제 2 부분을 갖는 제 2 연장 블록을 더 포함하며, 각각의 부분은 입구 포트, 출구 포트 및 배출 포트를 가지고,
    입구 포트는 기판과 유체로 소통되며,
    제 1 부분의 배출 포트는 퍼지 밸브 및 기판 사이에 위치되어 퍼지 매니폴드와 유체로 소통되고,
    제 1 연장 블록의 제 2 부분은 가스 패널로부터 바깥쪽으로 연장되는 가스 전달 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 제 1 연장 및 제 2 연장 블록은 제 2 부분에 연결되는 다수의 부분을 더 포함하는 가스 전달 장치.
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