KR102644257B1 - 차단 밸브 - Google Patents

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벤자민 라이어던
아난타 케이. 수브라마니
찰스 티. 칼슨
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

차단 밸브들, 차단 밸브들을 포함하는 챔버 시스템 및 차단 밸브들을 사용하는 방법들이 설명된다. 일부 실시예들에서, 차단 밸브는 밸브 본체 및 플래퍼 조립체를 포함할 수 있다. 밸브 본체는 제1 유체 볼륨, 제2 유체 볼륨 및 안착 표면을 한정할 수 있다. 플래퍼 조립체는, 밸브 본체 내부에 배치되고 안착 표면에 상보적인 플래퍼 표면을 갖는 플래퍼를 포함할 수 있다. 플래퍼는, 제1 유체 볼륨과 제2 유체 볼륨 사이에서의 유체 유동을 허용하기 위해 플래퍼 표면이 안착 표면으로부터 멀어질 수 있도록, 밸브 본체 내에서 제1 포지션으로 피봇 가능할 수 있다. 플래퍼는, 제1 유체 볼륨과 제2 유체 볼륨 사이에서의 유체 유동을 제한하는 비접촉 시일을 형성하기 위해 플래퍼 표면이 안착 표면에 근접할 수 있도록, 밸브 본체 내에서 제2 포지션으로 피봇 가능할 수 있다.

Description

차단 밸브
[0001] 본 출원은 2019년 7월 31일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/881,181호를 우선권으로 주장하며, 이 출원의 내용은 모든 목적들을 위해 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 기술은 반도체 프로세스들 및 장비에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 기술은 반도체 프로세싱을 위한 차단 밸브들(isolation valves), 및 차단 밸브들을 이용하는 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
[0003] 집적 회로들은 기판 표면들 상에 복잡하게 패터닝된 재료 층들을 생성하는 프로세스들에 의해 가능해진다. 차세대 디바이스들에서 디바이스 크기들이 계속 축소됨에 따라, 프로세싱 조건들의 균일성의 중요성이 계속 증가하고 있으며, 챔버 설계들 및 시스템 설정은 생산된 디바이스들의 품질에 중요한 역할을 할 수 있다. 따라서, 고품질 디바이스들 및 구조물들을 생산하는 데 사용될 수 있는 시스템들 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 미국 특허출원공개공보 US2011/186762호(2011.08.04.)
[0004] 일 양상에 따르면, 차단 밸브는 밸브 본체 및 플래퍼 조립체를 포함할 수 있다. 밸브 본체는 제1 유체 볼륨(fluid volume), 제2 유체 볼륨 및 안착 표면을 한정할 수 있다. 플래퍼 조립체는 밸브 본체 내부에 배치되고 안착 표면에 상보적인 플래퍼 표면을 갖는 플래퍼를 포함할 수 있다. 플래퍼는, 제1 유체 볼륨과 제2 유체 볼륨 사이에서의 유체 유동을 허용하기 위해 플래퍼 표면이 안착 표면으로부터 멀어질 수 있도록, 밸브 본체 내에서 제1 포지션으로 피봇 가능할 수 있다. 플래퍼는, 제1 유체 볼륨과 제2 유체 볼륨 사이에서의 유체 유동을 제한하는 비접촉 시일을 형성하기 위해 플래퍼 표면이 안착 표면에 근접할 수 있도록, 밸브 본체 내에서 제2 포지션으로 추가로 피봇 가능할 수 있다.
[0005] 일부 실시예들에서, 플래퍼가 제2 포지션에 있을 수 있을 때, 비접촉 시일을 형성하기 위해 안착 표면과 상보적인 플래퍼 표면 사이에 2 ㎜ 내지 0.1 ㎜ 범위의 갭이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플래퍼가 제2 포지션에 있을 수 있을 때, 플래퍼 표면 및 안착 표면에 의해 한정된 유동 경로의 길이 대 플래퍼 표면과 안착 표면 사이의 거리의 비(ratio)는 약 1000:1 내지 약 10:1의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 플래퍼 표면 및 안착 표면은 평면형일 수 있다.
[0006] 일부 실시예들에서, 플래퍼 조립체는 제1 포지션과 제2 포지션 사이에서 플래퍼를 피봇시키도록 구성된 플래퍼 샤프트를 더 포함할 수 있다. 밸브 본체는 플래퍼 샤프트의 제1 단부 부분과 결합하기 위한 제1 개구를 한정할 수 있는 제1 측벽을 포함할 수 있다. 밸브 본체는 제1 측벽에 대향하는 제2 측벽을 더 포함할 수 있다. 제2 측벽은 플래퍼 샤프트의 제2 단부 부분과 결합하기 위한 제2 개구를 한정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플래퍼 조립체는 플래퍼 샤프트를 구동시키도록 작동 가능한 구동 메커니즘을 더 포함할 수 있다. 구동 메커니즘은 밸브 본체의 외부에 배치되고 제1 측벽의 외부 상에 장착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플래퍼 및 플래퍼 샤프트는 일체형 몸체로서 형성될 수 있다.
[0007] 일부 실시예들에서, 플래퍼 조립체는 제1 포지션과 제2 포지션 사이에서 플래퍼를 피봇시키기 위한 플래퍼 샤프트를 더 포함할 수 있다. 플래퍼 샤프트는 플래퍼 샤프트 및 플래퍼를 냉각시키기 위한 냉각 유체를 통과시키도록 구성된 중공형 코어를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 밸브 본체는 복수의 벽들을 포함할 수 있다. 냉각 루프가 복수의 벽들 중 적어도 하나의 벽에 배치될 수 있다. 냉각 루프는 밸브 본체를 냉각시키기 위한 냉각 유체를 통과시키도록 구성될 수 있다.
[0008] 일부 실시예들에서, 밸브 본체는 제1 유체 볼륨에 대한 유체 액세스를 제공하기 위한 제1 포트, 및 제2 유체 볼륨에 대한 유체 액세스를 제공하기 위한 제2 포트를 추가로 한정할 수 있다. 제1 포트 및 제2 포트는 공통 유동 단면적을 한정할 수 있으며, 제1 포트 및 제2 포트는 상이하게 형상화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 포트는 원형일 수 있고, 제2 포트는 직사각형일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 포트는 플래퍼의 피봇축에 평행한 제1 치수 및 플래퍼의 피봇축에 수직인 제2 치수를 포함할 수 있다. 제1 치수 대 제2 치수의 비는 약 10:1 내지 약 1:1의 범위일 수 있다.
[0009] 일부 실시예들에서, 밸브 본체 또는 플래퍼 중 적어도 하나는 알루미늄, 산화알루미늄 또는 질화알루미늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[0010] 다른 양상에 따르면, 챔버 시스템은 제1 챔버 유닛, 제2 챔버 유닛, 및 차단 밸브를 포함할 수 있다. 차단 밸브는 제1 챔버 유닛 및 제2 챔버 유닛에 결합될 수 있고, 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제어하도록 구성될 수 있다. 차단 밸브는 밸브 본체 및 플래퍼를 포함할 수 있다. 밸브 본체는 제1 챔버 유닛에 대한 유체 액세스를 제공하는 제1 포트, 및 제2 챔버 유닛에 대한 유체 액세스를 제공하는 제2 포트를 한정할 수 있다. 플래퍼는 밸브 본체 내부에 배치될 수 있고, 플래퍼 표면을 가질 수 있다. 플래퍼는, 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 허용하기 위해 플래퍼 표면이 밸브 본체에 의해 한정된 안착 표면으로부터 멀어질 수 있도록, 밸브 본체 내에서 제1 포지션으로 피봇 가능할 수 있다. 플래퍼는, 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제한하기 위해 플래퍼 표면이 안착 표면에 근접할 수 있도록, 밸브 본체 내에서 제2 포지션으로 추가로 피봇 가능할 수 있다. 플래퍼가 제2 포지션에 있을 수 있을 때, 안착 표면 및 플래퍼 표면은 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제한하는 비접촉 시일을 형성할 수 있다.
[0011] 일부 실시예들에서, 플래퍼가 제2 포지션에 있을 수 있을 때, 플래퍼 표면 및 안착 표면에 의해 한정된 유동 경로의 길이 대 플래퍼 표면과 안착 표면 사이의 거리의 비는 약 1000:1 내지 약 10:1의 범위일 수 있다.
[0012] 일부 실시예들에서, 제1 챔버 유닛은 원격 플라즈마 유닛을 포함 수 있으며, 제2 챔버 유닛은 반도체 프로세싱을 위해 제2 챔버 유닛과 함께 로컬 플라즈마를 생성하도록 구성된 반도체 프로세싱 챔버를 포함할 수 있다.
[0013] 일부 실시예들에서, 차단 밸브는 제1 차단 밸브일 수 있다. 챔버 시스템은 제3 챔버 유닛 및 제2 차단 밸브를 더 포함할 수 있고, 제2 차단 밸브는 제1 챔버 유닛 및 제3 챔버 유닛에 결합되고, 제1 챔버 유닛과 제3 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제어하도록 구성된다.
[0014] 추가 양상에 따르면, 방법은 제1 챔버 유닛 및 제2 챔버 유닛과 결합된 차단 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 차단 밸브는 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제어하도록 작동 가능할 수 있다. 차단 밸브는 밸브 본체 및 플래퍼를 포함할 수 있다. 밸브 본체는 제1 챔버 유닛과 유체적으로 결합된 제1 유체 볼륨, 및 제2 챔버 유닛과 유체적으로 결합된 제2 유체 볼륨을 한정할 수 있다. 플래퍼는 밸브 본체 내부에 배치될 수 있고 플래퍼 표면을 가질 수 있다. 플래퍼는, 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 허용하기 위해 플래퍼 표면이 밸브 본체에 의해 한정된 안착 표면으로부터 멀어질 수 있도록, 밸브 본체 내에서 제1 포지션으로 피봇 가능할 수 있다. 플래퍼는, 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제한하기 위해 플래퍼 표면이 안착 표면에 근접할 수 있도록, 밸브 본체 내에서 제2 포지션으로 추가로 피봇 가능할 수 있다. 플래퍼가 제2 포지션에 있을 수 있을 때, 안착 표면 및 플래퍼 표면은 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제한하는 비접촉 시일을 형성할 수 있다. 상기 방법은 차폐 가스를 제1 유체 볼륨 내로 유동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
[0015] 일부 실시예들에서, 차폐 가스는 약 200 sccm 내지 약 5 sccm 범위의 유량으로 유동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은 제1 유체 볼륨의 압력이 제2 유체 볼륨의 압력보다 클 수 있도록 차폐 가스의 유량을 동적으로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[0016] 본 기술은 종래의 시스템들 및 기법들에 비해 많은 이점들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 기술은 하나의 챔버 유닛으로부터 다른 챔버 유닛으로 차단 밸브를 가로지르는 유체 유동에 의한 오염을 방지하기 위해 높은 부식성 환경에서 신뢰성있게 작동할 수 있는 비접촉 시일을 달성할 수 있다. 또한, 본 기술은, 보호 차폐 및 냉각을 회피하는 단순화된 설계를 제공할 수 있으며, 그렇지 않으면 보호 차례 및 냉각이 탄성중합체 접촉 시일을 지지하는 데 요구될 수 있다. 이들 및 다른 실시예들은, 이들의 많은 이점들 및 특징들과 함께, 하기의 설명 및 첨부 도면들과 관련하여 보다 상세하게 설명될 수 있다.
[0017] 개시된 기술의 특성 및 이점들에 대한 추가 이해가 도면들 및 본 명세서의 나머지 부분들을 참조하여 실현될 수 있다.
[0018] 도 1은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 프로세싱 시스템의 개략적인 평면도를 도시한다.
[0019] 도 2는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 챔버 시스템의 개략적인 부분 등각도를 도시한다.
[0020] 도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 챔버 시스템의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
[0021] 도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 차단 밸브의 개략적인 정면 등각도를 도시한다.
[0022] 도 5는 도 4의 차단 밸브의 개략적인 단면 등각도를 도시한다.
[0023] 도 6은 도 4의 차단 밸브의 개략적인 저면 평면도를 도시한다.
[0024] 도 7은 도 4의 차단 밸브의 개략적인 배면 등각도를 도시한다.
[0025] 도 8은 도 4의 차단 밸브의 일부의 개략적인 투시 측면도를 도시한다.
[0026] 도 9는 도 4의 차단 밸브의 개략적인 단면 정면도를 도시한다.
[0027] 도 10은 본 기술의 실시예들에 따른 반도체 프로세싱을 용이하게 하기 위해 차단 밸브를 작동시키는 방법의 예시적인 동작들을 도시한다.
[0028] 도면들 중 몇몇은 개략도들로서 포함된다. 도면들은 예시 목적들을 위한 것이며, 구체적으로 실척인 것으로 언급되지 않는 한 실척인 것으로 간주되지 않아야 한다고 이해되어야 한다. 추가로, 개략도들로서, 도면들은 이해를 돕기 위해 제공되며, 현실적인 표현들과 비교하여 모든 양상들 또는 정보를 포함하지 않을 수 있고, 예시 목적들로 과장된 재료를 포함할 수 있다.
[0029] 첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 피처들은 동일한 참조 부호를 가질 수 있다. 추가로, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은, 참조 부호 다음에 유사한 컴포넌트들 사이를 구별하는 문자가 뒤따름으로써 구별될 수 있다. 명세서에서 첫 번째 참조 부호만 사용된다면, 설명은 문자와 관계없이 동일한 첫 번째 참조 부호를 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 한 컴포넌트에 적용 가능하다.
[0030] 반도체 프로세싱 동안, 하나의 프로세싱 유닛 또는 프로세싱 영역 내로 유동되는 증착 가스들과 같은 프로세싱 가스들은 다른 프로세싱 유닛 또는 영역 내로 진입할 수 있다. 예를 들어, 챔버 시스템의 프로세싱 영역 내로 유동되는 증착 가스들은 챔버 시스템의 원격 플라즈마 유닛 내로 진입하여 원격 플라즈마 유닛 내부에서 코팅을 형성할 수 있다. 따라서, 원격 플라즈마 유닛과 같은 원격 플라즈마 소스들은 프로세스 오염의 소스가 될 수 있는데, 이는 하나의 프로세스 동안에 형성된 코팅이 후속 프로세스들 동안에 프로세싱 영역 내로 후속적으로 다시 릴리스(release)될 수 있기 때문이다. 또한, 유지보수 또는 교체 이전의 원격 플라즈마 유닛의 기능 수명도 또한 감소될 수 있다.
[0031] 프로세싱 영역과 원격 플라즈마 유닛 사이에 차단 밸브들이 구현될 수 있다. 그러나, 부식성 화학물질들에 대한 노출과, 원격 플라즈마 유닛으로부터 유동하는 플라즈마 유출물들로부터의 열 재결합 가열로 인해 종래의 차단 밸브들에 의해 이용되는 탄성중합체 시일들(elastomer seals)이 손상될 수 있기 때문에, 종래의 차단 밸브들은 매우 짧은 작동 수명을 가질 수 있다. 냉각 회로 및/또는 보호 실드(protective shield)가 탄성중합체 시일들을 보호하도록 구현될 수 있지만, 이는 제조 복잡성을 부가하고 비용을 상승시킬 수 있다.
[0032] 본 기술은 반도체 프로세싱 동안에 오염으로부터 원격 플라즈마 소스를 보호하기 위해 폐쇄되도록 작동 가능한 차단 밸브를 제공함으로써 이러한 문제들을 극복한다. 폐쇄될 때, 차단 밸브는 매우 낮은 유체 컨덕턴스(fluid conductance)의 갭(gap)을 형성함으로써 비접촉 시일을 형성할 수 있다. 차폐 가스가 차단 밸브 내로 유동될 수 있다. 차단 밸브에 의해 형성된 갭의 낮은 컨덕턴스와 결합될 때, 차폐 가스는 프로세싱 가스가 갭을 통해 원격 플라즈마 소스 내로 유동하는 것을 방지할 수 있다.
[0033] 본 개시내용은 본원에 설명된 차단 밸브에 의해 서로 격리될 수 있는 챔버 유닛들로서 프로세싱 챔버들 또는 영역들 및 원격 플라즈마 소스들 또는 유닛들을 일반적으로 식별하고 있지만, 차단 밸브는 챔버 시스템의 임의의 2 개의 챔버 유닛들을 격리하는 데 이용될 수 있다. 또한, 본 기술의 이해를 돕기 위해 예시적인 반도체 프로세싱 챔버들 및 유닛들이 설명되고 있지만, 본 기술은 반도체 프로세싱 챔버들 및/또는 유닛들만을 격리하는 것에 관해 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다. 본 기술은 임의의 유형들의 챔버들, 용기들 또는 유닛들 사이의 격리를 제공하는 데 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[0034] 도 1은 본 기술의 일부 실시예들에 따른, 증착, 에칭, 베이킹(baking) 및 경화 챔버들의 기판 프로세싱 툴 또는 프로세싱 시스템(100)의 일 실시예의 평면도를 도시한다. 이 도면에서, 전면 개방 통합 포드들(front-opening unified pods)(102)의 세트는 다양한 크기의 기판들을 공급하며, 기판들은 로봇 아암들(robotic arms)(104a 및 104b)에 의해 팩토리 인터페이스(factory interface)(103) 내에 수용되고, 챔버 시스템들 또는 쿼드 섹션들(quad sections)(109a 내지 109c)에 위치결정된 기판 프로세싱 영역들(108) 중 하나로 전달되기 전에 로드록(load lock) 또는 저압 홀딩 영역(106) 내에 배치되고, 챔버 시스템들 또는 쿼드 섹션들(109a 내지 109c) 각각은 복수의 프로세싱 영역들(108)과 유체적으로 결합된 이송 영역을 갖는 기판 프로세싱 시스템일 수 있다. 쿼드 시스템들이 도시되어 있지만, 독립형 챔버들(standalone chambers), 트윈 챔버들(twin chambers) 및 다른 다수의 챔버 시스템들을 통합하는 플랫폼들(platforms)이 본 기술에 의해 동등하게 포함된다는 것이 이해되어야 한다. 이송 챔버(112)에 하우징된 제2 로봇 아암(110)이 기판 웨이퍼들을 홀딩 영역(106)으로부터 쿼드 섹션들(109)로 그리고 그 반대로 이송하는 데 사용될 수 있고, 제2 로봇 아암(110)은 쿼드 섹션들 또는 프로세싱 시스템들 각각과 연결될 수 있는 이송 챔버에 하우징될 수 있다. 각각의 기판 프로세싱 영역(108)은 주기적 층 증착, 원자 층 증착, 화학 기상 증착, 물리적 기상 증착뿐만 아니라 에칭, 사전-세정, 어닐링(anneal), 플라즈마 프로세싱, 탈가스(degas), 배향(orientation) 및 다른 기판 프로세스들을 포함하는 임의의 수의 증착 프로세스들을 포함하는 다수의 기판 프로세싱 동작들을 수행하도록 마련될 수 있다.
[0035] 각각의 쿼드 섹션(109)은 제2 로봇 아암(110)으로부터 기판들을 수용하고 제2 로봇 아암(110)으로 기판들을 전달할 수 있는 이송 영역을 포함할 수 있다. 챔버 시스템의 이송 영역은 제2 로봇 아암(110)을 갖는 이송 챔버와 정렬될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이송 영역은 로봇이 측방향으로 액세스 가능할 수 있다. 후속 동작들에서, 이송 섹션들의 구성요소들은 기판들을 상측의 프로세싱 영역들(108) 내로 수직으로 병진시킬 수 있다. 유사하게, 이송 영역들은 또한 각각의 이송 영역 내의 포지션들 사이에서 기판을 회전시키도록 작동 가능할 수 있다. 기판 프로세싱 영역들(108)은 기판 또는 웨이퍼 상에 재료 막을 증착, 어닐링, 경화 및/또는 에칭하기 위한 임의의 수의 시스템 구성요소들을 포함할 수 있다. 하나의 구성에서, 쿼드 섹션(109a 및 109b) 내의 프로세싱 영역들과 같은 2 개 세트들의 프로세싱 영역들은 기판 상에 재료를 증착하는 데 사용될 수 있고, 쿼드 섹션(109c) 내의 프로세싱 챔버들 또는 영역들과 같은 제3 세트의 프로세싱 챔버들은 증착된 막들을 경화, 어닐링 또는 처리하는 데 사용될 수 있다. 다른 구성에서, 3 개 세트들의 챔버들 모두, 예컨대 도시된 12 개의 챔버들 모두는 기판 상에 막을 증착 및/또는 경화하도록 구성될 수 있다.
[0036] 도면에 도시된 바와 같이, 제2 로봇 아암(110)은 다수의 기판들을 동시에 전달 및/또는 회수하기 위한 2 개의 아암들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 쿼드 섹션(109)은 이송 영역의 하우징의 표면을 따라 2 개의 액세스들(accesses)(107)을 포함할 수 있으며, 액세스들(107)은 제2 로봇 아암과 측방향으로 정렬될 수 있다. 액세스들은 이송 챔버(112)에 인접한 표면을 따라 한정될 수 있다. 도시된 것과 같은 일부 실시예들에서, 제1 액세스는 쿼드 섹션의 복수의 기판 지지체들 중 제1 기판 지지체와 정렬될 수 있다. 추가적으로, 제2 액세스는 쿼드 섹션의 복수의 기판 지지체들 중 제2 기판 지지체와 정렬될 수 있다. 제1 기판 지지체는 제2 기판 지지체에 인접하여 있을 수 있고, 2 개의 기판 지지체들은 일부 실시예들에서 기판 지지체들의 제1 열(row)을 한정할 수 있다. 도시된 구성에 나타난 바와 같이, 기판 지지체들의 제2 열은 이송 챔버(112)로부터 측방향 외측으로 기판 지지체들의 제1 열 뒤에 위치결정될 수 있다. 제2 로봇 아암(110)의 2 개의 아암들은 2 개의 아암들이 쿼드 섹션 또는 챔버 시스템에 동시에 진입하여 이송 영역 내의 기판 지지체들에 대해 1 개 또는 2 개의 기판들을 전달하거나 회수할 수 있게 하도록 이격될 수 있다.
[0037] 설명된 이송 영역들 중 임의의 하나 이상은 상이한 실시예들에 도시된 제조 시스템으로부터 분리된 추가 챔버들과 통합될 수 있다. 재료 막들을 위한 증착, 에칭, 어닐링 및 경화 챔버들의 추가 구성들이 프로세싱 시스템(100)에 의해 고려된다는 것이 이해될 것이다. 추가적으로, 기판 이동과 같은 임의의 특정 동작들을 수행하기 위한 이송 시스템들을 통합할 수 있는 임의의 수의 다른 프로세싱 시스템들이 본 기술과 함께 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 언급된 유지 및 이송 영역들과 같은, 다양한 섹션들에서 진공 환경을 홀딩하면서 다수의 프로세싱 챔버 영역들에 대한 액세스를 제공할 수 있는 프로세싱 시스템들은 별개의 프로세스들 사이에서 특정 진공 환경들을 유지하면서 다수의 챔버들에서 동작들이 수행되게 할 수 있다.
[0038] 도 2는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 챔버 시스템(200)의 개략적인 부분 등각도를 도시한다. 이 도면은 2 개의 프로세싱 영역들 및 챔버 시스템의 이송 영역의 일부를 통한 부분 단면을 도시할 수 있다. 예를 들어, 챔버 시스템(200)은 이전에 설명된 프로세싱 시스템(100)의 쿼드 섹션일 수 있고, 임의의 이전에 설명된 구성요소들 또는 시스템들의 임의의 구성요소들을 포함할 수 있다.
[0039] 챔버 시스템(200)은 기판 지지체들(203)을 포함하는 이송 영역(202)을 한정하는 챔버 본체(201)를 포함할 수 있으며, 기판 지지체들(203)은 챔버 본체(201) 내로 연장되고 수직으로 병진 가능할 수 있다. 제1 덮개 플레이트(lid plate)(207)는 챔버 본체(201) 위에 안착될 수 있고, 추가적인 챔버 시스템 구성요소들이 형성될 프로세싱 영역(204)에 대한 액세스를 생성하는 개구들(209)을 한정할 수 있다. 각각의 개구 주위에 또는 적어도 부분적으로 내부에 덮개 스택(lid stack)(205)이 안착될 수 있으며, 챔버 시스템(200)은 복수의 개구들의 개구들(209)의 수와 동일한 수의 덮개 스택들을 포함하는, 복수의 덮개 스택들(205)을 포함할 수 있다. 각각의 덮개 스택(205)은 제1 덮개 플레이트(207) 상에 안착될 수 있고, 제1 덮개 플레이트(207)의 제2 표면을 통해 리세스형 레지(recessed ledge)에 의해 생성된 쉘프(shelf) 상에 안착될 수 있다. 덮개 스택들(205)은 챔버 시스템(200)의 프로세싱 영역들(204)을 적어도 부분적으로 한정할 수 있다.
[0040] 도시된 바와 같이, 프로세싱 영역들(204)은 이송 영역(202)으로부터 수직으로 오프셋될 수 있지만, 이송 영역과 유체적으로 결합될 수 있다. 추가적으로, 프로세싱 영역들은 다른 프로세싱 영역들로부터 분리될 수 있다. 프로세싱 영역들이 아래로부터 이송 영역을 통해 다른 프로세싱 영역들과 유체적으로 결합될 수 있지만, 프로세싱 영역들은 다른 프로세싱 영역들 각각과 위로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 각각의 덮개 스택(205)은 또한 일부 실시예들에서 기판 지지체와 정렬될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 덮개 스택(205a)은 기판 지지체(203a) 위에 정렬될 수 있고, 덮개 스택(205b)은 기판 지지체(203b) 위에 정렬될 수 있다. 제2 포지션과 같은 작동 포지션들로 상승될 때, 기판들은 별도의 프로세싱 영역들 내에서 개별적으로 프로세싱되도록 전달될 수 있다. 이러한 포지션에 있을 때, 각각의 프로세싱 영역(204)은 제2 포지션에서 연관된 기판 지지체에 의해 아래로부터 적어도 부분적으로 한정될 수 있다.
[0041] 도 2는 또한 챔버 시스템을 위한 제2 덮개 플레이트(210)가 포함될 수 있는 실시예들을 도시한다. 제2 덮개 플레이트(210)는 일부 실시예들에서 제1 덮개 플레이트(207)와 제2 덮개 플레이트(210) 사이에 위치결정될 수 있는 덮개 스택들 각각과 결합될 수 있다. 제2 덮개 플레이트(210)는 덮개 스택들(205)의 구성요소들에 액세스하는 것을 용이하게 할 수 있다. 제2 덮개 플레이트(210)는 제2 덮개 플레이트를 관통하는 복수의 개구들(212)을 한정할 수 있다. 복수의 개구들의 각 개구는 특정 덮개 스택(205) 또는 프로세싱 영역(204)에 대한 유체 액세스를 제공하도록 한정될 수 있다. 원격 플라즈마 유닛(215)은 일부 실시예들에서 챔버 시스템(200)에 선택적으로 포함될 수 있고, 제2 덮개 플레이트(210) 상에 지지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 원격 플라즈마 유닛(215)은 제2 덮개 플레이트(210)를 관통하는 복수의 개구들의 각 개구(212)와 유체적으로 결합될 수 있다. 각각의 개별 프로세싱 영역(204)에 대한 유체 제어를 제공하기 위해 차단 밸브들(220)이 각각의 유체 라인을 따라 포함될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 개구(212a)는 덮개 스택(205a)에 대한 유체 액세스를 제공할 수 있다. 개구(212a)는 또한 일부 실시예들에서 기판 지지체(203a)뿐만 아니라 임의의 덮개 스택 구성요소들과 축방향으로 정렬될 수 있으며, 이는 특정 프로세싱 영역(204)과 연관된 임의의 구성요소들에 대한 또는 개별 프로세싱 영역들과 연관된 구성요소들 각각에 대한, 이를테면, 기판 지지체를 통하는 중심축을 따른 축방향 정렬을 생성할 수 있다. 유사하게, 개구(212b)는 덮개 스택(205b)에 대한 유체 액세스를 제공할 수 있고, 일부 실시예들에서 기판 지지체(203b)뿐만 아니라 덮개 스택의 구성요소들과 축방향으로 정렬되는 것을 포함하여, 정렬될 수 있다.
[0042] 도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 챔버 시스템(200)의 일 실시예의 개략적인 단면 입면도를 도시한다. 도 3은 상기에서 도 2에 나타낸 단면도를 도시할 수 있으며, 시스템의 구성요소들을 추가로 도시할 수 있다. 이 도면은 이전에 도시 및 설명된 임의의 시스템들의 구성요소들을 포함할 수 있으며, 임의의 이전에 설명된 시스템들의 추가 양상들을 또한 나타낼 수 있다. 도시는 전술한 임의의 쿼드 섹션(109) 내의 임의의 2 개의 인접한 프로세싱 영역들(108)을 통해 보이는 것으로 예시적인 구성요소들을 또한 나타낼 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 입면도는 이송 영역(202)과 하나 이상의 프로세싱 영역들(204)의 구성 또는 유체 결합을 도시할 수 있다. 예를 들어, 연속적인 이송 영역(202)은 챔버 본체(201)에 의해 한정될 수 있다. 하우징은 다수의 기판 지지체들(203)이 배치될 수 있는 개방된 내부 볼륨(interior volume)을 한정할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 예시적인 프로세싱 시스템들은 챔버 본체 내에서 이송 영역 주위에 분포된 복수의 기판 지지체들(203)을 포함하여, 4 개 이상을 포함할 수 있다. 기판 지지체들은 도시된 바와 같이 페디스털들(pedestals)일 수 있지만, 다수의 다른 구성이 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 페디스털들은 이송 영역(202)과 이송 영역 위에 놓이는 프로세싱 영역들(204) 사이에서 수직으로 병진 가능할 수 있다. 기판 지지체들은 챔버 시스템 내에서 제1 포지션과 제2 포지션 사이의 경로를 따라 기판 지지체의 중심축을 따라 수직으로 병진 가능할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 각각의 기판 지지체(203)는 하나 이상의 챔버 구성요소들에 의해 한정된 상측의 프로세싱 영역(204)과 축방향으로 정렬될 수 있다.
[0043] 개방된 이송 영역은 다양한 기판 지지체들 사이에서 기판들과 맞물리고 기판을, 예컨대 회전식으로, 이동시키는 캐러셀(carousel)과 같은 이송 장치(335)의 능력을 제공할 수 있다. 이송 장치(335)는 중심축을 중심으로 회전 가능할 수 있다. 이것은 기판들이 프로세싱 시스템 내의 임의의 프로세싱 영역들(204) 내에서 프로세싱되도록 위치결정되게 할 수 있다. 이송 장치(335)는 위 또는 아래로부터 기판들과 맞물릴 수 있거나 기판 지지체들 주위로의 이동을 위해 기판들의 외부 에지들과 맞물릴 수 있는 하나 이상의 엔드 이펙터들(end effectors)을 포함할 수 있다. 이송 장치는 이전에 설명된 로봇(110)과 같은 이송 챔버 로봇으로부터 기판들을 수용할 수 있다. 다음에, 이송 장치는 추가 기판들의 전달을 용이하게 하기 위해 기판 지지체들을 교대하도록 기판들을 회전시킬 수 있다.
[0044] 일단 위치결정되고 프로세싱을 대기하면, 이송 장치는 기판 지지체들 사이에 엔드 이펙터들 또는 아암들을 위치결정할 수 있고, 이는 기판 지지체들이 이송 장치(335)를 지나서 상승되게 하고, 이송 영역(202)으로부터 수직으로 오프셋될 수 있는 프로세싱 영역들(204) 내로 기판들을 전달하게 할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 기판 지지체(203a)는 기판을 프로세싱 영역(204a) 내로 전달할 수 있는 반면, 기판 지지체(203b)는 기판을 프로세싱 영역(204b) 내로 전달할 수 있다. 이것은 다른 2 개의 기판 지지체들 및 프로세싱 영역들뿐만 아니라, 추가적인 프로세싱 영역들이 포함되는 실시예들에서는 추가적인 기판 지지체들 및 프로세싱 영역들에서 발생할 수 있다. 이러한 구성에서, 기판 지지체들은, 예컨대 제2 포지션에서, 기판들을 처리하도록 작동가능하게 맞물릴 때 아래로부터 프로세싱 영역(204)을 적어도 부분적으로 한정할 수 있고, 프로세싱 영역들은 연관된 기판 지지체와 축방향으로 정렬될 수 있다. 프로세싱 영역들은 도시된 구성요소들 중 하나 이상을 각각 포함할 수 있는 덮개 스택들(205)의 구성요소들에 의해 위로부터 한정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 프로세싱 영역은 개별 덮개 스택 구성요소들을 가질 수 있지만, 일부 실시예들에서, 구성요소들은 다수의 프로세싱 영역들(204)을 수용할 수 있다. 이러한 구성에 기초하여, 일부 실시예들에서, 각각의 프로세싱 영역(204)은 챔버 시스템 또는 쿼드 섹션 내의 각각의 다른 프로세싱 영역과 위로부터 유체적으로 격리되면서 이송 영역과 유체적으로 결합될 수 있다.
[0045] 덮개 스택(205)은 챔버 시스템을 통한 전구체들의 유동을 용이하게 할 수 있는 다수의 구성요소들을 포함할 수 있고, 제1 덮개 플레이트(207)와 제2 덮개 플레이트(210) 사이에 적어도 부분적으로 수용될 수 있다. 라이너(liner)(305)는 제1 덮개 플레이트(207)의 각 리세스형 레지에 의해 형성된 쉘프 상에 직접 안착될 수 있다. 예를 들어, 라이너(305)는 라이너(305)가 제1 덮개 플레이트(207)의 쉘프로부터 연장되게 할 수 있는 립(lip) 또는 플랜지(flange)를 한정할 수 있다. 라이너(305)는 일부 실시예들에서 제1 덮개 플레이트(207)의 제1 표면 아래로 수직으로 연장될 수 있고, 개방된 이송 영역(202) 내로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 라이너(305)는 챔버 본체 재료들과 유사하거나 상이한 재료들로 제조될 수 있고, 라이너(305)의 표면 상의 재료들의 증착 또는 보유를 제한하는 재료들이거나 이들을 포함할 수 있다. 라이너(305)는 기판 지지체(203)에 대한 액세스 직경을 한정할 수 있고, 포함되는 경우 라이너(305)와 기판 지지체(203) 사이의 간극에 대해 전술한 임의의 갭 양들에 의해 특징지어질 수 있다.
[0046] 라이너(305) 상에는 제1 덮개 플레이트(207)의 제2 표면에 한정된 리세스형 레지를 따라 또는 리세스(recess) 내에서 적어도 부분적으로 연장될 수 있는 펌핑 라이너(pumping liner)(310)가 안착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 펌핑 라이너(310)는 리세스형 레지에 의해 형성된 쉘프 상의 라이너(305) 상에 안착될 수 있다. 펌핑 라이너(310)는 환형 구성요소일 수 있고, 볼륨 기하형상에 따라 측방향으로 또는 반경방향으로 프로세싱 영역(204)을 적어도 부분적으로 한정할 수 있다. 펌핑 라이너는 라이너 내에 배기 플레넘(exhaust plenum)을 한정할 수 있으며, 이는 배기 플레넘에 대한 액세스를 제공하는 복수의 개구를 펌핑 라이너의 내부 환형 표면에 한정할 수 있다. 배기 플레넘은 제1 덮개 플레이트(207)의 높이 위로 수직으로 적어도 부분적으로 연장될 수 있고, 이는 이전에 설명된 바와 같이 제1 덮개 플레이트 및 챔버 본체를 통해 형성된 배기 채널을 통해 배기된 재료들을 전달하는 것을 용이하게 할 수 있다. 펌핑 라이너의 일부는 펌핑 라이너의 배기 플레넘과, 챔버 본체 및 제1 덮개 플레이트를 통해 형성된 채널 사이의 배기 채널을 완성하기 위해 제1 덮개 플레이트(207)의 제2 표면을 가로질러 적어도 부분적으로 연장될 수 있다.
[0047] 페이스플레이트(faceplate)(315)는 펌핑 라이너(310) 상에 안착될 수 있고, 프로세싱 영역(204) 내로 전구체들을 전달하기 위해 페이스플레이트(315)를 관통하는 복수의 개구들을 한정할 수 있다. 페이스플레이트(315)는 위로부터 연관된 프로세싱 영역(204)을 적어도 부분적으로 한정할 수 있고, 대체로 프로세싱 영역을 한정하기 위해 상승된 포지션에서 펌핑 라이너 및 기판 지지체와 적어도 부분적으로 협력할 수 있다. 페이스플레이트(315)는 프로세싱 영역(204) 내에서 로컬 플라즈마(local plasma)를 생성하기 위한 시스템의 전극으로서 작동할 수 있고, 그에 따라 일부 실시예들에서, 페이스플레이트(315)는 전원과 결합될 수 있거나 접지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지체(203)는 페이스플레이트와 기판 지지체 사이에 용량성 결합 플라즈마를 발생시키기 위한 상대 전극(companion electrode)으로서 작동할 수 있다.
[0048] 차단 플레이트(blocker plate)(320)는 페이스플레이트(315) 상에 안착될 수 있으며, 프로세싱 유체들 또는 전구체들을 추가로 분포시켜서 기판에 보다 균일한 유동 분포를 생성할 수 있다. 차단 플레이트(320)는 또한 플레이트를 관통하는 다수의 개구들을 한정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 차단 플레이트(320)는 도시된 바와 같이 페이스플레이트의 직경보다 작은 직경에 의해 특징지어질 수 있으며, 차단 플레이트(320)로부터 반경방향 외측으로 페이스플레이트의 표면 상에 환형 액세스를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 페이스플레이트 히터(325)는 환형 액세스 상에 안착될 수 있고, 페이스플레이트(315)와 접촉하여 프로세싱 또는 다른 동작들 동안에 구성요소를 가열할 수 있다. 일부 실시예들에서, 차단 플레이트(320) 및 페이스플레이트 히터(325)는 함께 페이스플레이트(315)의 반경방향 외부 직경과 동일하거나 실질적으로 동일한 반경방향 외부 직경을 갖는 것으로 특징지어질 수 있다. 유사하게, 페이스플레이트 히터(325)는 일부 실시예들에서 페이스플레이트(315)의 반경방향 외부 직경과 동일하거나 실질적으로 동일한 반경방향 외부 직경을 갖는 것으로 특징지어질 수 있다. 페이스플레이트 히터(325)는 차단 플레이트(320) 주위로 연장될 수 있고, 차단 플레이트(320)의 반경방향 외부 에지 상의 차단 플레이트(320)와 직접 접촉할 수 있거나 접촉하지 않을 수 있다.
[0049] 가스 박스(gas box)(330)는 차단 플레이트(320) 위에 위치결정될 수 있고, 덮개 스택들(205) 각각의 가스 박스(330)는 제2 덮개 플레이트(210)를 적어도 부분적으로 지지할 수 있다. 가스 박스(330)는 제2 덮개 플레이트(210)를 관통하여 한정된 복수의 개구들 중 연관된 개구(212)와 정렬된 중앙 개구를 한정할 수 있다. 제2 덮개 플레이트(210)는 일부 실시예들에서 원격 플라즈마 유닛(215)을 지지할 수 있으며, 원격 플라즈마 유닛(215)은 개구들(212) 각각으로 그리고 각각의 프로세싱 영역(204) 내로의 배관을 포함할 수 있다. 원격 플라즈마 유닛 배관을 가스 박스들(330)에 결합시키기 위해 어댑터들(adapters)이 개구들(212)을 통해 위치결정될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에서 각각의 개별 프로세싱 영역(204)으로의 유동을 측정하기 위해 배관 내에 차단 밸브들(220)이 위치결정될 수 있다.
[0050] 덮개 스택(205)의 각 구성요소 사이에는 일부 실시예들에서 챔버 시스템(200) 내에서의 진공 프로세싱을 용이하게 할 수 있는 O-링들 또는 개스킷들(gaskets)이 안착될 수 있다. 제1 덮개 플레이트(207)와 제2 덮개 플레이트(210) 사이의 특정 구성요소 커플링은 시스템 구성요소들에 액세스하는 것을 용이하게 할 수 있는 임의의 수의 방식들로 일어날 수 있다. 예를 들어, 제1 덮개 플레이트(207)와 제2 덮개 플레이트(210) 사이에는 제1 세트의 커플링들이 통합될 수 있으며, 제1 세트의 커플링들은 덮개 플레이트들 둘 모두 및 각각의 덮개 스택(205)의 제거를 용이하게 할 수 있으며, 이는 챔버 시스템의 이송 영역 내에서 기판 지지체들 또는 이송 장치에 대한 액세스를 제공할 수 있다. 이러한 커플링들은 2 개의 덮개 플레이트들 사이에서 연장되는 임의의 수의 물리적 및 제거 가능한 커플링들을 포함할 수 있으며, 이는 이들 덮개 플레이트들이 전체로서 챔버 본체(207)로부터 분리되게 할 수 있다. 예를 들어, 챔버 시스템(200)을 수용하는 메인프레임(mainframe) 상의 구동 모터는 제2 덮개 플레이트(210)와 제거 가능하게 결합될 수 있으며, 챔버 본체(201)로부터 멀리 구성요소들을 들어올릴 수 있다.
[0051] 제1 덮개 플레이트(207)와 제2 덮개 플레이트(210) 사이의 커플링들이 맞물림 해제(disengage)될 때, 제2 덮개 플레이트(210)는 제거될 수 있는 반면, 제1 덮개 플레이트(207)는 챔버 본체(201) 상에 유지될 수 있으며, 이는 덮개 스택들(205)의 하나 이상의 구성요소들에 대한 액세스를 용이하게 할 수 있다. 덮개 스택(205) 내의 단절부(break)는 이전에 설명된 임의의 2 개의 구성요소들 사이에서 일어날 수 있으며, 이들 중 일부는 제1 덮개 플레이트(207)와 결합될 수 있고, 이들 중 일부는 제2 덮개 플레이트(210)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가스 박스들(330) 각각은 제2 덮개 플레이트(210)와 결합될 수 있다. 따라서, 제2 덮개 플레이트가 챔버 시스템으로부터 들어올려질 때, 가스 박스들이 제거되어 차단 플레이트와 페이스플레이트에 대한 액세스를 제공할 수 있다. 이러한 예에 계속하여, 차단 플레이트(320) 및 페이스플레이트(315)는 제1 덮개 플레이트(207)와 결합될 수 있거나 결합되지 않을 수 있다. 예를 들어, 기계적 커플링이 포함될 수 있지만, 구성요소들은 분리되고, 예컨대 구성요소들의 적절한 정렬을 유지하는 위치설정 특징부들에 의해, 제1 덮개 플레이트(207) 상에 부유한 상태로 안착될 수 있다. 이 예는 비제한적이며, 제2 덮개 플레이트(210)가 제1 덮개 플레이트(207)로부터 분리될 때 덮개 스택의 임의의 2 개의 구성요소들 사이의 임의의 수의 단절 구성들을 예시하는 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 결과적으로, 제1 덮개 플레이트와 제2 덮개 플레이트 사이의 커플링에 따라, 덮개 스택 전체 및 덮개 플레이트들 둘 모두가 제거되어 이송 영역에 대한 액세스를 제공할 수 있거나, 제2 덮개 플레이트가 제거되어 덮개 스택 구성요소들에 대한 액세스를 제공할 수 있다.
[0052] 도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 차단 밸브(400)의 개략적인 정면 등각도를 도시한다. 도 5는 도 4의 차단 밸브(400)의 개략적인 단면 등각도를 도시한다. 차단 밸브(400)는 2 개의 챔버 유닛들을 유체적으로 연결하고 2 개의 챔버 유닛들 사이의 유체 제어를 제공하도록 챔버 시스템에 통합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 차단 밸브(220)와 유사하게, 차단 밸브(400)는 원격 플라즈마 유닛, 이를테면 원격 플라즈마 유닛(215) 및, 프로세싱 챔버 또는 프로세싱 챔버의 프로세싱 영역, 이를테면 프로세싱 영역(204)을 유체적으로 연결하도록 챔버 시스템(200)과 유사한 챔버 시스템에 통합될 수 있다. 2 개의 챔버 유닛들이 예로서 설명되고 있지만, 차단 밸브(400)는 매니폴드들(manifolds) 및/또는 배관과 같은 적절한 커플링들을 사용하여 2 개 초과의 챔버 유닛들을 유체적으로 연결하고 이들에 대한 유체 제어를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 차단 밸브(400)는 차단 밸브(400)의 상류에 있는 하나 초과의 챔버 유닛들을 차단 밸브(400)의 하류에 있는 챔버 유닛과 유체적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 차단 밸브(400)는 차단 밸브(400)의 상류에 있는 챔버 유닛을 차단 밸브(400)의 하류에 있는 하나 초과의 챔버 유닛들과 유체적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 차단 밸브(400)는 차단 밸브(400)의 상류에 있는 다수의 챔버 유닛들을 차단 밸브(400)의 하류에 있는 다수의 챔버 유닛들과 유체적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 차단 밸브(400)의 상류 또는 하류에 있는 하나 이상의 챔버 유닛들을 차단 밸브(400)의 입구 또는 출구와 결합하기 위해 적절한 매니폴드들 및/또는 배관이 이용될 수 있다.
[0053] 차단 밸브(400)는 밸브 본체(402) 및 플래퍼 조립체(flapper assembly)(404)를 포함할 수 있다. 밸브 본체(402)는 밸브 본체(402)의 내부 볼륨(411)(도 5에 도시됨)을 집합적으로 한정하는 제1 또는 상부 벽(406), 제2 또는 하부 벽(408), 다수의 제3 또는 측벽들(410a, 410b, 410c, 410d)을 포함할 수 있다. 밸브 본체(402)는 밸브 본체(402)의 내부 볼륨(411)에 대한 유체 액세스를 제공하기 위해, 입구 포트(inlet port)(405)와 같은 포트를 상부 벽(406)에 한정할 수 있고, 출구 포트(outlet port)(407)(도 4 및 도 5에 도시되지 않고, 도 6에 도시됨)와 같은 다른 포트를 하부 벽(408)에 한정할 수 있다. 상부, 하부, 측면과 같은 포지션 또는 방향 용어들이 설명을 위해 본원에서 사용되지만, 이 용어들은 조립 및/또는 동작 동안의 차단 밸브(400)의 배향 또는 구성을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 차단 밸브(400)는 챔버 시스템에의 통합 및/또는 챔버 시스템의 다른 구성요소들과의 결합을 위해 임의의 배향으로 구성될 수 있다.
[0054] 일부 실시예들에서, 상기에 언급된 바와 같이, 입구 포트(405)는 원격 플라즈마 유닛(215)과 같은 원격 플라즈마 유닛과 결합될 수 있고, 출구 포트(407)는 프로세싱 챔버 또는 프로세싱 영역, 이를테면 프로세싱 영역(204)과 결합될 수 있다. 따라서, 하기에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 차단 밸브(400)는 원격 플라즈마 유닛으로부터 프로세싱 영역으로의, NF3을 포함하는 세정 가스로부터 형성된 플라즈마 유출물들과 같은 유체 유동을 허용하도록 구성될 수 있다. 차단 밸브(400)는 또한, 프로세싱 영역으로부터 원격 플라즈마 유닛으로의, 플라즈마를 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있는 프로세싱 가스와 같은 유체 유동을 방지하여 프로세싱 가스에 의한 원격 플라즈마 유닛의 오염을 방지하도록 구성될 수 있다.
[0055] 일부 실시예들에서, 상부 벽(406), 하부 벽(408) 및 측벽들(410a, 410b, 410d)은 하나의 일체형 몸체로서 형성될 수 있다. 측벽들 중 하나, 예를 들어 측벽(410c)은 별도의 피스(piece)로 형성되고 플래퍼 조립체(404)를 위한 장착 플랫폼으로서의 역할을 할 수 있다. 그러면, 플래퍼 조립체(404)가 상부에 장착된 측벽(410c)은 상부 벽(406), 하부 벽(408) 및 측벽들(410a, 410b, 410d)의 일체형 몸체와 조립되어 차단 밸브(400)를 형성할 수 있다.
[0056] 구체적으로 도 5를 참조하면, 플래퍼 조립체(404)는 플래퍼(flapper)(412), 플래퍼 샤프트(flapper shaft)(414) 및 구동 메커니즘(416)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플래퍼(412) 및 플래퍼 샤프트(414)는 하나의 단일 일체형 몸체로서 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플래퍼(412) 및 플래퍼 샤프트(414)는 별도의 피스들로서 형성되고 후속적으로 서로 결합될 수 있다. 플래퍼 조립체(404)를 측벽(410c) 상에 장착하기 위해, 플래퍼 샤프트(414)의 일 단부 또는 제1 단부는 구동 메커니즘(416)과 결합되도록 측벽(410c)에 형성된 개구를 통해 위치결정될 수 있으며, 구동 메커니즘(416)은 또한 하기에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이 측벽(410c) 상에 장착될 수 있다.
[0057] 플래퍼 샤프트(414)를 지지하고 회전 마찰을 감소시키기 위해 하나 이상의 베어링 지지체들(420a)이 측벽(410c)의 개구 내부에서 플래퍼 샤프트(414) 주위에 위치결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일 베어링 지지체(420a)가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플래퍼 샤프트(414)와 측벽(410c)의 개구 사이의 축방향 정렬을 향상시키기 위해 하나 초과의 베어링 지지체들(420a)이 사용될 수 있다. 베어링 지지체(420a)는 차단 밸브(400)의 내부 볼륨(411) 내부의 부식성 가스 유동과 같은 유체 유동에 대한 어떠한 노출도 제한되거나 회피될 수 있도록 측벽(410c)의 외부에 근접하게 위치결정될 수 있다. 탄성중합체 시일들과 같은 2 개의 밀봉 부재들(421a, 423a)이 측벽(410c)의 개구 내부에서 플래퍼 샤프트(414) 주위에 위치결정될 수 있다. 측벽(410c)의 내부에 보다 근접하고, 그에 따라 내부 볼륨(411)에 보다 근접하게 위치결정된 밀봉 부재(421a)는, 예를 들어 불소 라디칼들 또는 다른 부식성 가스들에 대한 노출 및/또는 고온들에 대한 노출로 인해 유발될 수 있는 부식에 견디거나 저항하기 위해, 퍼플루오로탄성중합체(FFKM)와 같은 프로세스 저항성 재료로 제조되거나 이를 포함할 수 있다. 내부 볼륨(411)으로부터 더 멀리 위치결정된 밀봉 부재(423a)는 밀봉 부재(421a)의 재료에 비해 내화학성이 적을 수 있지만 우수한 밀봉 특성들을 제공할 수 있는 재료로 제조되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 밀봉 부재(423a)는 플루오로탄성중합체(FKM), Viton® 등으로 제조되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 밀봉 부재들(421a, 423a)은 공통 재료로 제조되거나 이를 포함할 수 있다.
[0058] 플래퍼 조립체(404)가 측벽(410c) 상에 장착될 수 있다면, 플래퍼(412) 및 플래퍼 샤프트(414)는 차단 밸브(400)의 내부 볼륨(411) 내부에 위치결정되거나 슬라이딩될 수 있다. 플래퍼 샤프트(414)의 타 단부 또는 제2 단부는 측벽(410a)에 형성된 개구를 통해 위치결정되고, 측벽(410a)에 의해 지지될 수 있다. 시일 슬리브(seal sleeve)(424)는 플래퍼 샤프트(414) 주위에 그리고 측벽(410a)의 개구 내부에 위치결정될 수 있다. 플래퍼 샤프트(414)는 시일 슬리브(424)에 대해 회전하도록 구성될 수 있는 반면, 시일 슬리브(424)는 측벽(410a)에 대해 정적일 수 있다. 측벽(410a)의 내부 표면은 시일 슬리브(424)가 측벽(410a)의 개구 내부에 끼워맞춰질 수 있을 때 시일 슬리브(424) 및 그 플랜지(425)가 측벽(410c)의 내부 표면과 동일 평면상에 있을 수 있도록 시일 슬리브(424)의 플랜지(425)를 수용하도록 구성된 리세스형 레지를 측벽(410a)의 개구 주위에 한정할 수 있다. 시일 슬리브(424)의 플랜지(425)는 시일 슬리브(424)와 측벽(410a)의 리세스형 레지 사이에 정적 시일을 형성하기 위해 탄성중합체 시일과 같은 밀봉 부재(426)를 내부에 수용하기 위한 홈을 포함할 수 있다.
[0059] 시일 슬리브(424)는 플래퍼 샤프트(414)를 지지하기 위한 하나 이상의 베어링 지지체들(420b)을 하우징하도록 구성될 수 있다. 베어링 지지체(420b)는 차단 밸브(400)의 내부 볼륨(411) 내부의 부식성 가스 유동과 같은 유체 유동에 대한 어떠한 노출도 제한되거나 회피될 수 있도록 측벽(410c)의 외부에 근접하게 위치결정될 수 있다. 너트(nut)(427) 및 베어링 와셔(bearing washer)(428)가 플래퍼 샤프트(414)의 단부 부분과 결합되어 베어링 지지체(420b)와 플래퍼 샤프트(414) 사이의 상대적인 축방향 이동을 제한할 수 있다. 탄성중합체 시일들과 같은 밀봉 부재들(421b, 423b)은 플래퍼 샤프트(414)와 시일 슬리브(424) 사이에 위치결정될 수 있다. 밀봉 부재(421a)와 유사하게, 측벽(410a)의 내부에 보다 근접하고, 그에 따라 내부 볼륨(411)에 보다 근접하게 위치결정된 밀봉 부재(421b)는, 예를 들어 불소 라디칼들 또는 다른 부식성 가스들에 대한 노출 및/또는 고온들에 대한 노출로 인해 유발될 수 있는 부식에 견디거나 저항하기 위해, 퍼플루오로탄성중합체(FFKM)와 같은 프로세스 저항성 재료로 제조되거나 이를 포함할 수 있다. 밀봉 부재(423a)와 유사하게, 내부 볼륨(411)으로부터 더 멀리 위치결정된 밀봉 부재(423b)는 밀봉 부재(421b)의 재료에 비해 내화학성이 적을 수 있지만 우수한 밀봉 특성들을 제공할 수 있는 재료로 제조되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 밀봉 부재(423b)는 예컨대 플루오로탄성중합체(FKM), Viton® 등으로 제조되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 밀봉 부재들(421b, 423b)은 공통 재료로 제조되거나 이를 포함할 수 있다.
[0060] 일부 실시예들에서, 탄성중합체 밀봉 링들과 같은 추가적인 밀봉이 측벽(410c)과, 상부 벽(406), 하부 벽(408) 및 측벽들(410b, 410d)의 계면 또는 접촉 표면들 사이에 제공될 수 있으며, 측벽(410c)을 다른 벽들에 추가로 고정하기 위해 파스너들(fasteners)이 사용될 수 있다. 플래퍼 조립체(404)를 분해하거나 제거하기 위해, 파스너들이 제거될 수 있고, 플래퍼 샤프트(414)가 측벽(410a)의 외부측으로부터 가압될 수 있으며, 플래퍼(412) 및 플래퍼 조립체(404)가 밸브 본체(402) 밖으로 슬라이딩되어 그로부터 제거될 수 있다.
[0061] 플래퍼 조립체(404)는 측벽(410a) 상에 장착되고 이에 의해 지지될 수 있으며, 조립을 위해 밸브 본체(402) 내로 슬라이딩되거나 분해를 위해 밸브 본체(402) 밖으로 슬라이딩될 수 있기 때문에, 차단 밸브(400) 내부에는 추가적인 연결이 요구되지 않을 수 있다. 따라서, 조립될 때, F 라디칼들을 함유하는 부식성 세정 가스 유동과 같은 유체 유동에 노출될 수 있는 플래퍼 조립체(404)의 구성요소들이 제한될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플래퍼(412) 및 플래퍼 샤프트(414)만이 유체 유동에 노출될 수 있고, 다른 구성요소들은 유체 유동에 노출되지 않을 수 있다. 적절한 재료들로 플래퍼(412) 및 플래퍼 샤프트(414)를 구성함으로써, 유체 유동에 대한 노출로 인한 열화가 최소화될 수 있고, 플래퍼 조립체(404) 및 차단 밸브(400)의 작동 수명이 향상될 수 있다.
[0062] 일부 실시예들에서, 플래퍼(412) 및 플래퍼 샤프트(414)뿐만 아니라, 시일 슬리브(424) 및 밸브 본체(402)는 반도체 프로세싱 챔버들을 제조하는 데 통상적으로 사용되는 동일하거나 유사한 재료들로 제조될 수 있다. 플래퍼(412), 플래퍼 샤프트(414), 시일 슬리브(424) 및/또는 밸브 본체(402)는 양극산화와 같은 표면 코팅 또는 처리들을 갖거나 갖지 않는 알루미늄과 같은 금속, 산화알루미늄 또는 질화알루미늄으로 제조될 수 있다. 플래퍼(412), 플래퍼 샤프트(414) 및/또는 밸브 본체(402)를 제조하기 위한 다른 적합한 재료는 차단 밸브(400)의 내부 볼륨(411)을 통한 유체 유동 및 다른 다양한 고려사항들에 기초하여 선택될 수 있다.
[0063] 일부 실시예들에서, 차단 밸브(400)는 플래퍼 조립체(404) 및/또는 밸브 본체(402)를 냉각시키기 위한 선택적인 냉각 회로들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 차단 밸브(400)의 내부 볼륨(411)을 통한 유체 유동은 플라즈마 유출물들을 포함할 수 있으며, 플라즈마 유출물들은 재결합 및 열을 방출하여 플래퍼(412), 플래퍼 샤프트(414), 밸브 본체(402) 및/또는 차단 밸브(400)의 다른 구성요소들이 가열되게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 측벽들(410) 중 하나 이상은, 밸브 본체(402)를 냉각시키기 위해 물, 공기 등과 같은 냉각 유체가 밸브 본체(402) 내부에 배치된 냉각 루프(cooling loop)를 통해 유동하는 2 개의 포트들(429a, 429b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각 루프는 하부 벽(408)에 배치되어 차단 밸브(400)의 출구 포트(407)(도 6에 도시됨)를 둘러쌀 수 있다.
[0064] 일부 실시예들에서, 플래퍼 샤프트(414)는 플래퍼 샤프트(414)를 냉각시키기 위해 물, 공기 등과 같은 냉각 유체가 관통해 유동하는 중공형 코어(hollow core)(418)를 포함할 수 있다. 플래퍼(412)는 또한 열 전도를 통해서 플래퍼 샤프트(414)를 통해 공급되는 냉각 유체에 의해 냉각될 수 있다. 일부 실시예들에서, 별도의 냉각 회로가 플래퍼(412)에도 제공될 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 탄성중합체 밀봉이 유체 유동에 노출될 수 없기 때문에, 가열에 대한 우려가 적을 수 있다. 또한, 차단 밸브(400)가 플라즈마 유출물들을 공급하는 챔버 유닛과 결합될 수 있는 방식에 따라, 차단 밸브(400)에서 일어날 수 있는 라디칼들의 재결합이 제한될 수 있다. 예를 들어, 차단 밸브(400)는 원격 플라즈마 유닛 챔버 유닛들(215)과 프로세싱 영역(204) 사이에 유체 제어를 제공하기 위해 도 2를 참조하여 전술한 챔버 시스템(200)에 통합될 수 있다. 따라서, 차단 밸브(400)는 원격 플라즈마 유닛(215)으로부터 떨어진 연장된 거리에 배치될 수 있으며, 이는 원격 플라즈마 유닛(215)과 차단 밸브(400)를 연결하는 배관에 의해 제공된다. 결과적으로, 차단 밸브(400)에서 생성될 수 있는 재결합 열은 원격 플라즈마 유닛(215)이 차단 밸브(400)의 입구 포트(405)에 직접 결합될 수 있는 경우와 비교하여 상당히 적을 수 있으며, 플래퍼 샤프트(414), 플래퍼(412) 및/또는 밸브 본체(402)에 대한 냉각이 생략될 수 있다. 냉각이 생략될 수 있는 경우, 플래퍼 샤프트(414)는 중실형 코어로 제조될 수 있고, 측벽(410a)에는 플래퍼 샤프트(414)의 단부 부분을 수용하기 위해 도 4에 도시된 바와 같은 개구 또는 관통 구멍 대신에 리세스가 형성될 수 있다.
[0065] 도 6은 도 4의 차단 밸브(400)의 개략적인 저면 평면도를 도시한다. 도 4 및 도 5에 도시된 다양한 구성요소들에 부가하여, 도 6은, 밸브 본체(402)를 냉각하기 위해 냉각 유체를 공급하기 위한 튜브에 연결하기 위한 커플링들(430a, 430b)과, 플래퍼 샤프트(414) 및 플래퍼(412)를 냉각하기 위해 냉각 유체를 공급하기 위한 튜브에 연결하기 위한 커플링들(432a, 432b)을 포함하여, 냉각 유체 튜브에 연결하기 위한 다양한 커플링들을 도시한다. 일부 실시예들에서, 플래퍼 샤프트(414)에 냉각 유체를 공급하기 위한 튜브에 연결하기 위한 커플링들(432a, 432b)은 회전식 커플링들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 커플링들(432a, 432b) 각각은 나사형 회전식 피드스루(rotary feedthrough)(434a, 434b)와 같은 회전식 피드스루를 포함할 수 있다. 회전식 피드스루들(434a, 434b)을 이용함으로써, 플래퍼 샤프트(414)가 플래퍼(412)를 개방하거나 폐쇄하도록 회전될 수 있을 때, 튜브는 회전되거나 비틀리지 않을 수 있으며, 그렇지 않았을 경우에 플래퍼 샤프트(414)의 회전에 의해 야기될 수도 있는 응력 또는 피로가 회피될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커플링들(432a, 432b) 각각은 회전식 피드스루(434a, 434b) 및 커플링(432a, 432b)의 다른 구성요소들을 플래퍼 샤프트(414)와 결합하기 위한 어댑터(433a, 433b)를 더 포함할 수 있다. 어댑터들(433a, 433b)은 플래퍼 샤프트(414)를 갈바닉 부식(galvanic corrosion)으로부터 보호하기 위해 중합체 재료로 제조될 수 있다. 어댑터들(433a, 433b)에 적합한 일부 중합체 재료는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드들, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리락트산(폴리락타이드), 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리에테르에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌(PE), 폴리페닐렌 옥사이드(PPO), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등을 포함할 수 있다.
[0066] 도 7은 도 4의 차단 밸브(400)의 개략적인 배면 등각도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 구동 메커니즘(416)은 공압 액추에이터(pneumatic actuator)(440)를 포함할 수 있다. 공압 액추에이터(440)는, 측벽(410c)의 연장된 부분에 연결될 수 있고 그에 의해 지지될 수 있는 피봇 단부를 포함할 수 있다. 공압 액추에이터(440)는 하우징(442), 하우징 내부의 피스톤(piston), 및 피스톤과 결합되고 플래퍼 샤프트(414)를 회전시키도록 하우징(442) 외부로 연장되는 피스톤 로드(piston rod)(444)를 포함할 수 있다. 피스톤의 양측에 위치결정된 2 개의 밸브 파일럿 연결부들(445a, 445b)을 통해 피스톤의 일측을 가압하고 피스톤의 타측을 진공배기시키거나 또는 그 반대로 함으로써, 피스톤은 하우징(442) 내부에서 선형으로 이동하도록 구동될 수 있다.
[0067] 피스톤 로드(444)는 플래퍼 샤프트(414)의 단부 부분 주위에 위치결정된 슬리브(448)로부터 연장되는 크랭크 아암(crank arm)(446)에 링크 연결되거나 결합될 수 있다. 슬리브(448)는 플래퍼 샤프트(414)와 고정적으로 결합될 수 있으며, 그에 따라 공압 액추에이터(440)의 피스톤의 선형 운동이 크랭크 아암(446), 슬리브(448) 및 플래퍼 샤프트(414)의 회전으로 변환되어 차단 밸브(400)를 통한 유체 유동을 허용하는 제1 또는 개방 포지션과 차단 밸브(400)를 통한 유체 유동을 제한하는 제2 또는 폐쇄 포지션 사이에서 플래퍼(412)를 피봇시킬 수 있다. 공압 액추에이터(440)는 차단 밸브(400) 내부에서의 플래퍼(412)의 포지션을 결정하기 위해 하우징(442) 내부에서의 피스톤의 포지션을 감지하기 위한 홀 효과 센서들(hall effect sensors)과 같은 포지션 센서들(positional sensors)(450a, 450b)을 더 포함할 수 있다. 공압 액추에이터(440)가 예로서 설명되지만, 슬라이딩 시일을 갖는 벨로우즈(bellows), 랙 및 피니언 스타일(rack and pinion style)의 드라이브, 및 임의의 다른 적합한 구동 메커니즘들과 같은 다른 구동 메커니즘이 구현될 수 있다.
[0068] 일부 실시예들에서, 구동 메커니즘(416)은 측벽(410c) 상에 장착된 칼라(collar)(422)를 더 포함할 수 있다. 칼라(422)는 슬리브(448) 주위에 위치결정된 환형 플랜지(454)를 포함할 수 있다. 칼라(422)는 크랭크 아암(446)의 회전 범위를 한정할 수 있는 2 개의 하드 스톱들(hard stops)(458a, 458b)을 한정할 수 있는 환형 섹터(annular sector)(456)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 칼라(422)는, 크랭크 아암(446)이 하드 스톱들 중 하나, 예컨대 하드 스톱(458a)에 인접하게 위치결정되거나 거기에서 정지될 수 있을 때 플래퍼(412)가 개방 포지션에 있을 수 있도록 구성될 수 있고, 크랭크 아암(446)이 하드 스톱들 중 다른 하나, 예컨대 하드 스톱(458b)에 인접하게 위치결정되거나 거기에서 정지될 수 있을 때 플래퍼(412)가 폐쇄 포지션에 있을 수 있도록 구성될 수 있다.
[0069] 도시된 실시예에서, 전체 구동 메커니즘(416)은 밸브 본체(402)의 외부에 위치결정될 수 있다. 따라서, 구동 메커니즘(416)은 차단 밸브(400)가 통합될 수 있는 챔버 시스템으로부터 차단 밸브(400)를 분리할 필요 없이 유지보수 또는 수리를 위해 용이하게 제거 및/또는 교체될 수 있다. 구동 메커니즘(416)은 챔버 시스템의 진공을 파괴하는 일없이 유지보수 또는 수리될 수 있다. 또한, 플래퍼(412)가 공압 액추에이터(440)에 의해 작동될 수 있고, 플래퍼(412)의 포지션이 공압 액추에이터(440)의 포지션 센서들(450)에 의해 결정될 수 있기 때문에, 내부 밸브 하네싱(internal valve harnessing)이 필요하지 않아서, 플래퍼(412)의 설계 및 동작을 단순화시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 별도의 플래퍼 제어의 통합이 필요하지 않을 수 있고 챔버 시스템의 가스 패널과 밸브 파일럿 연결부들(445a, 445b) 사이의 커플링만 필요할 수 있기 때문에 챔버 시스템에 차단 밸브(400)를 통합하는 것이 또한 단순화될 수 있다. 공압 액추에이터가 예시로서 도시 및 설명되지만, 일부 실시예들에서, 구동 메커니즘(416)은 플래퍼(412)의 운동 및/또는 포지션을 제어하기 위해 플래퍼(412)에 결합된 서보 모터(servo motor)를 포함할 수 있다. 하기에서 보다 상세하게 논의될 바와 같이, 플래퍼(412)가 폐쇄 포지션에 있을 때 플래퍼(412)와 플래퍼(412) 근처에 있거나 그에 인접한 표면(들) 사이에 낮은 컨덕턴스 갭이 생성 및/또는 유지될 수 있다. 서보 모터는 높은 정밀도로 갭의 크기를 제어 및/또는 유지할 수 있다.
[0070] 도 8은 도 4의 차단 밸브(400)의 일부의 개략적인 투시 측면도를 도시한다. 예시의 목적으로, 그리고 이해를 돕기 위해, 도 8은 플래퍼(412)의 개방 포지션(도 8에서 수직 포지션으로 도시됨) 및 폐쇄 포지션(도 8에서 수평 포지션으로 도시됨) 둘 모두를 도시하지만, 차단 밸브(400)가 단 하나의 플래퍼(412)를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도시된 바와 같이, 밸브 본체(402)는 제1 유체 볼륨(460) 및 제2 유체 볼륨(462)을 한정할 수 있다. 밸브 본체(402)는 플래퍼(412)가 스윙(swing) 또는 피봇할 수 있는 제3 또는 스윙 볼륨(464)을 추가로 한정할 수 있다. 제1 유체 볼륨(460)과 스윙 볼륨(464)은 중첩될 수 있다.
[0071] 플래퍼(412)가 개방 포지션으로 피봇될 수 있을 때, 유체는 입구 포트(405)로부터 제1 유체 볼륨(460), 제2 유체 볼륨(462) 내로 유동하고, 출구 포트(407)를 통해 차단 밸브(400)를 빠져나갈 수 있다. 예를 들어, 원격 플라즈마 유닛에 의해 세정 가스로부터 형성된 플라즈마 유출물들과 같은 플라즈마 유출물들은 원격 플라즈마 유닛으로부터 입구 포트(405)를 통해 제1 유체 볼륨(460) 및 제2 유체 볼륨(462) 내로 유동될 수 있고, 다음에 프로세싱 영역 내부 및 프로세싱 영역의 하류에 있는 다양한 구성요소들을 세정하기 위해 출구 포트(407)를 통해 프로세싱 영역 내로 유동된다. 입구 포트(405)로부터 출구 포트(407)로의 유체 유동은 플래퍼(412)가 개방 포지션에 있을 수 있을 때의 예로서 설명되지만, 일부 실시예들에서, 유체는 동작에 따라 출구 포트(407)로부터 입구 포트(405)로 유동하여 제2 유체 볼륨(462) 및 제1 유체 볼륨(460)을 통과할 수 있다.
[0072] 플래퍼(412)가 폐쇄 포지션으로 피봇될 수 있을 때, 입구 포트(405)로부터 출구 포트(407)로의 유체 유동 및 그 반대의 유체 유동이 제한될 수 있다. 예를 들어, 반도체 프로세싱 동안에, 프로세싱 가스는 내부에 하우징된 반도체 기판을 프로세싱하기 위해 프로세싱 영역으로 유동될 수 있다. 플래퍼(412)는 원격 플라즈마 유닛 내로 유동되어 원격 플라즈마 유닛을 오염시킬 수 있는 프로세스 가스를 제한하기 위해 폐쇄 포지션으로 피봇될 수 있다. 하기에서 보다 상세하게 논의될 바와 같이, 차단 밸브(400)를 통해 원격 플라즈마 유닛 내로 유동될 수 있는 임의의 프로세스 가스를 추가로 제한 및 방지하기 위해 차폐 가스가 유동될 수 있다.
[0073] 도 8을 추가로 참조하면, 입구 포트(405) 및 출구 포트(407)는 상이하게 형상화될 수 있고, 제1 유체 볼륨(460) 및 제2 유체 볼륨(462)은 상이한 단면들을 포함할 수 있다. 입구 포트(405)는 원형일 수 있고(예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같음), 입구 포트(405)에 근접한 제1 유체 볼륨(460)의 적어도 일부는 입구 포트(405)에 대응하는 원형 단면을 가질 수 있다. 출구 포트(407)는 직사각형일 수 있고(예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같음), 제2 유체 볼륨(462) 전체는 출구 포트(407)에 대응하는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 출구 포트(407)가 입구 포트(405)와 상이하게 형상화될 수 있지만, 출구 포트(407)는 차단 밸브(400)를 통한 유체 유동을 용이하게 하기 위해 입구 포트(405)와 동일하거나 유사한 유동 단면적을 한정할 수 있다.
[0074] 출구 포트(407) 및/또는 제2 유체 볼륨(462)은 도 8에 도시된 바와 같이 입구 포트(405)의 직경보다 작을 수 있는 제1 치수 또는 폭을 포함할 수 있다. 플래퍼(412)가 폐쇄 포지션에 있는 차단 밸브(400)의 개략적인 단면 정면도를 도시하는 도 9를 참조하면, 출구 포트(407) 및/또는 제2 유체 볼륨(462)은 입구 포트(405)의 직경보다 클 수 있는 제2 치수 또는 길이를 포함할 수 있다. 길이는 플래퍼(412)의 피봇축에 평행할 수 있고, 폭은 플래퍼(412)의 피봇축에 수직일 수 있다. 출구 포트(407) 및/또는 제2 유체 볼륨(462)의 길이 대 폭 종횡비는 약 10:1 내지 약 1:1, 약 8:1 내지 약 1:1, 약 6:1 내지 약 1:1, 약 5:1 내지 약 1:1, 약 4:1 내지 약 1:1, 약 3:1 내지 약 1:1, 또는 약 2:1 내지 약 1:1의 범위일 수 있다. 직사각형 출구 포트(407) 및/또는 제2 유체 볼륨(462)의 직사각형 단면이 예들로서 설명되지만, 출구 포트(407) 및/또는 제2 유체 볼륨(462)의 단면은 타원형 또는 다른 장방형 또는 세장형 형상과 같은 상이한 형상을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 출구 포트(407) 및/또는 제2 유체 볼륨(462)은 세장형 형상을 갖지 않을 수 있고, 일부 실시예들에서, 출구 포트(407) 및/또는 제2 유체 볼륨(462)의 제1 치수 또는 폭은 이들의 제2 치수 또는 길이와 동일하거나 그보다 클 수 있다.
[0075] 플래퍼(412)의 피봇축에 평행한 보다 큰 제1 또는 길이 치수를 가짐으로써, 입구 포트(405)와 동일하거나 유사한 유동 단면적을 유지하기 위해 플래퍼(412)의 피봇축에 수직인 감소된 제2 또는 폭 치수가 이용될 수 있다. 따라서, 제2 유체 볼륨(462)을 덮는 데 요구될 수 있는 플래퍼(412)의 반경방향 스팬(span) 또는 길이가 감소될 수 있다. 플래퍼(412)의 감소된 길이는 결국 플래퍼(412)의 감소된 피봇팅 또는 스윙 반경 및 플래퍼(412)를 수용하기 위한 밸브 본체(402) 내부의 감소된 스윙 볼륨(464)으로 이어질 수 있다. 따라서, 차단 밸브(400)의 전체적인 보다 콤팩트하거나 감소된 패키징 크기(packaging size)가 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 입구 포트(405)와 출구 포트(407) 사이의 거리 또는 유동 경로를 따라 측정된 차단 밸브(400)의 외부 치수는 약 150 ㎜ 이하, 약 140 ㎜ 이하, 약 130 ㎜ 이하, 약 120 ㎜ 이하, 약 110 ㎜ 이하, 약 100 ㎜ 이하, 또는 그 미만일 수 있다.
[0076] 계속해서 도 8 및 도 9를 참조하면, 플래퍼(412)가 폐쇄 포지션에 있을 수 있을 때, 플래퍼 표면(470) 또는 출구 포트(407)와 대면하는 플래퍼(412)의 표면은 제2 유체 볼륨(462)을 둘러싸는 밸브 본체(402)의 하부 벽(408)에 의해 한정된 안착 표면(472)에 매우 근접하게 위치결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플래퍼 표면(470)은 안착 표면(472)과 접촉하지 않을 수 있고, 작은 갭(474)이 플래퍼 표면(470)과 안착 표면(472) 사이에 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 갭(474)은 플래퍼(412)의 자유 단부와 스윙 볼륨(464)의 일부를 한정하는 측벽(410d) 사이에서 연장되거나 존재할 수 있다. 갭(474)은 또한 도 9에 도시된 바와 같이 플래퍼(412)의 측면 표면들과 측벽들(410a, 410c) 사이에서 연장되거나 존재할 수 있다.
[0077] 편평한 또는 평면형 플래퍼 표면(470) 및 편평한 또는 평면형 안착 표면(472)이 도시되어 있지만, 플래퍼 표면(470) 및 안착 표면(472)은 일부 실시예들에서 편평하거나 평면형이 아닐 수 있다. 일부 실시예들에서, 안착 표면(472)은 볼록한 프로파일을 가질 수 있고, 플래퍼 표면(470)은 상보적인 오목한 프로파일을 가질 수 있거나, 그 반대도 가능하다. 안착 표면(472) 및 플래퍼 표면(470)은 임의의 다른 프로파일을 가질 수 있지만, 플래퍼 표면(470) 및 안착 표면(472)의 상보적인 표면 프로파일들은 하기에서 논의되는 바와 같이 갭(474)을 통한 보다 낮은 유체 컨덕턴스를 달성하는 것을 도울 수 있다.
[0078] 일부 실시예들에서, 플래퍼(412) 및 밸브 본체(402)는, 플래퍼(412)가 폐쇄 포지션에 있을 수 있을 때, 갭(474)을 통한 제1 유체 볼륨(460)과 제2 유체 볼륨(462) 사이의 낮은 유체 컨덕턴스가 달성될 수 있을 정도로 갭(474)이 충분히 작을 수 있고 갭(474)을 통한 제1 유체 볼륨(460)과 제2 유체 볼륨(462) 사이의 유동 경로가 충분히 길 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플래퍼 표면(470)과 안착 표면(472) 사이의 거리와 같은 갭(474)은 약 2 ㎜ 내지 약 0.1 ㎜, 약 1.5 ㎜ 내지 약 0.5 ㎜, 또는 약 1.2 ㎜ 내지 약 0.8 ㎜의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 갭(474)은 약 2 ㎜ 이하, 약 1.9 ㎜ 이하, 약 1.8 ㎜ 이하, 약 1.7 ㎜ 이하, 약 1.6 ㎜ 이하, 약 1.5 ㎜ 이하, 약 1.4 ㎜ 이하, 약 1.3 ㎜ 이하, 약 1.2 ㎜ 이하, 약 1.1 ㎜ 이하, 약 1.0 ㎜ 이하, 약 0.9 ㎜ 이하, 약 0.8 ㎜ 이하, 약 0.7 ㎜ 이하, 약 0.6 ㎜ 이하, 약 0.5 ㎜ 이하, 약 0.4 ㎜ 이하, 약 0.3 ㎜ 이하, 약 0.2 ㎜ 이하, 약 0.1 ㎜ 이하일 수 있다.
[0079] 비교적 낮은 유체 컨덕턴스를 달성하기 위해, 제2 유체 볼륨(462) 및 플래퍼(412)는, 플래퍼(412)가 폐쇄될 수 있을 때, 제2 유체 볼륨(462)의 주변부와 플래퍼 표면(470)의 주변부 사이의 거리가 약 5 ㎜ 이상, 약 10 ㎜ 이상, 약 15 ㎜ 이상, 약 20 ㎜ 이상, 약 25 ㎜ 이상, 약 30 ㎜ 이상, 또는 그 초과일 수 있지만, 비교적 작은 패키징 크기를 유지하기 위해 일부 실시예들에서는 약 50 ㎜ 이하일 수 있도록 구성될 수 있다. 증가된 유동 경로는 또한 플래퍼(412)의 적절한 두께에 의해 달성될 수 있다. 상기에서 논의된 바와 같이, 갭(474)은 또한 도 9에 도시된 바와 같이 플래퍼(412)의 측면 표면들과 밸브 본체(402)의 측벽들(410a, 410c) 사이에서 연장되거나 존재할 수 있다. 출구 포트(407)와 대면하는 플래퍼 표면(470)과 입구 포트(405)와 대면하는 플래퍼 표면(476) 사이에서 측정된 플래퍼(412)의 두께는 다양한 실시예에서 약 5 ㎜ 내지 약 50 ㎜, 약 10 ㎜ 내지 약 40 ㎜, 또는 약 20 ㎜ 내지 약 30 ㎜의 범위일 수 있다.
[0080] 플래퍼(412) 및 밸브 본체(402)의 구성에 따라, 일부 실시예들에서, 갭(474)을 통한 제1 유체 볼륨(460)과 제2 제1 유체 볼륨(462) 사이의 유동 경로는 약 100 ㎜ 내지 약 10 ㎜, 약 90 ㎜ 내지 약 20 ㎜, 약 80 ㎜ 내지 약 30 ㎜, 또는 약 70 ㎜ 내지 약 40 ㎜의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 유동 경로는 약 10 ㎜ 이상, 약 20 ㎜ 이상, 약 30 ㎜ 이상, 약 40 ㎜ 이상, 약 50 ㎜ 이상, 약 60 ㎜ 이상, 약 70 ㎜ 이상, 약 80 ㎜ 이상, 약 90 ㎜ 이상, 약 100 ㎜ 이상, 또는 그 초과일 수 있다. 일부 실시예들에서, 유동 경로 대 갭(474)의 비는 약 1000:1 내지 약 10:1, 약 500:1 내지 약 20:1, 약 200:1 내지 약 20:1, 약 100:1 내지 약 30:1, 약 80:1 내지 약 30:1, 또는 약 60:1 내지 약 40:1의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 유동 경로 대 갭(474)의 비는 약 10:1 이상, 약 20:1 이상, 약 30:1 이상, 약 40:1 이상, 또는 약 50:1, 약 60:1 이상, 약 80:1 이상, 약 100:1 이상, 약 200:1 이상, 약 500:1 이상, 약 1000:1, 또는 그 초과일 수 있다. 일부 실시예들에서, 약 1 ㎜ 이하의 갭(474) 및 약 40:1 이상의 유동 경로 대 갭 비는 제조 비용을 낮게 유지하면서 원하는 낮은 레벨의 유체 컨덕턴스를 달성할 수 있다.
[0081] 갭(474)을 통한 제1 유체 볼륨(460)과 제2 유체 볼륨(462) 사이의 비교적 작은 갭(474) 및/또는 비교적 긴 유동 경로에 의해, 갭(474)을 통한 유체 컨덕턴스가 낮을 수 있다. 일부 실시예들에서, 갭(474)을 통한 유체 컨덕턴스는 약 0.5 리터/초 내지 약 0.01 리터/초, 약 0.4 리터/초 내지 약 0.02 리터/초, 약 0.3 리터/초 내지 약 0.03 리터/초, 약 0.2 리터/초 내지 약 0.04 리터/초, 또는 약 0.1 리터/초 내지 약 0.05 리터/초의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 갭(474)을 통한 유체 컨덕턴스는 약 0.5 리터/초 이하, 약 0.4 리터/초 이하, 약 0.3 리터/초 이하, 약 0.2 리터/초 이하, 약 0.1 리터/초 이하, 약 0.09 리터/초 이하, 약 0.08 리터/초, 약 0.07 리터/초 이하, 약 0.06 리터/초 이하, 약 0.05 리터/초 이하, 약 0.04 리터/초 이하, 약 0.03 리터/초 이하, 약 0.02 리터/초 이하, 약 0.01 리터/초 이하, 또는 그 미만일 수 있다.
[0082] 갭(474)을 통해 제2 유체 볼륨(462)으로부터 제1 유체 볼륨(460)으로의 어떠한 유체 유동도 방지하기 위해, 차폐 가스가 제1 유체 볼륨(460) 내로 유동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 차폐 가스는 도 9에 도시된 것과 같은 차폐 가스 입구(468)를 통해 제1 유체 볼륨(460) 내로 유동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 차폐 가스 입구(468)는 차폐 가스를 스윙 볼륨(464) 내로 먼저 유동시킨 후에 제1 유체 볼륨(460) 내로 유동시키도록 상이한 위치에 제공될 수 있다. 차폐 가스 입구(468)는 측벽들(410a, 410b, 410c, 410d) 또는 상부 벽(406) 중 임의의 벽에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 별도의 차폐 가스 입구가 제공되지 않을 수 있고, 차폐 가스는 입구 포트(405)를 통해 제1 유체 볼륨(460) 내로 유동될 수 있다.
[0083] 갭(474)을 통한 낮은 유체 컨덕턴스로 인해, 예컨대 제2 유체 볼륨(462) 근처의 영역에서, 갭(474)의 유동 경로를 따라 일부 프로세싱 가스가 존재할 수 있지만, 프로세싱 가스는 제2 유체 볼륨(462)에 집중될 수 있고, 프로세싱 가스는 갭(474)을 통해 제1 유체 볼륨(460) 내로 그리고/또는 후속적으로 원격 플라즈마 유닛 내로 거의 또는 실질적으로 전혀 확산되지 않아서 원격 플라즈마 유닛의 오염을 야기하지 않을 수 있다. 유사하게, 차폐 가스는 제1 유체 볼륨(460)에 집중될 수 있고, 차폐 가스는 갭(474)을 통해 제2 유체 볼륨(462) 내로 그리고/또는 후속적으로 프로세싱 영역 내로 거의 또는 실질적으로 전혀 확산되지 않을 수 있다. 프로세싱 영역에서 실행되는 프로세스에 대한, 제2 유체 볼륨(462) 내로 유동할 수 있는 임의의 차폐 가스의 영향을 제한하기 위해, 차폐 가스는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈, 질소, 또는 프로세싱 가스와 반응하지 않을 수 있는 임의의 다른 적합한 가스들과 같은 불활성 가스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 퍼지 가스(purge gas)가 반도체 프로세싱 동안에 제2 유체 볼륨(462) 내로 유동될 수 있다. 동일한 가스가 차폐 가스로서 사용되고 제1 유체 볼륨(460) 내로 공급될 수 있다.
[0084] 일부 실시예들에서, 프로세싱 가스 대 차폐 가스의 비로서 측정될 수 있는 입구 포트(405)에서의 프로세싱 가스의 농도는 약 1:106 이하, 약 1:107 이하, 약 1:108 이하, 약 1:109 이하, 약 1:1010 이하, 약 1:1011 이하, 약 1:1012 이하, 약 1:1013 이하, 약 1:1014 이하, 또는 그 미만일 수 있다. 일부 실시예들에서, 본원에 설명된 차단 밸브(400)를 이용함으로써, 프로세싱 영역의 압력이 약 1 torr 이상, 약 5 torr 이상, 약 10 torr 이상, 약 15 torr 이상, 또는 그 초과와 같이 비교적 높을 수 있는 경우에도, 원하는 프로세싱 가스 농도를 달성하고, 그리고 프로세싱 가스가 원격 플라즈마 유닛 내로 유동하는 것을 실질적으로 방지하기 위해, 비교적 낮은 유량의 차폐 가스만이 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 영역의 압력 및/또는 다른 다양한 고려사항들에 따라, 차폐 가스의 유량은 약 200 sccm 내지 약 5 sccm, 약 150 sccm 내지 약 10 sccm, 약 100 sccm 내지 약 15 sccm, 약 80 sccm 내지 약 20 sccm, 또는 약 60 sccm 내지 약 40 sccm의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 차폐 가스는 약 200 sccm 이하, 약 150 sccm 이하, 약 100 sccm 이하, 약 80 sccm 이하, 약 60 sccm 이하, 약 50 sccm 이하, 약 40 sccm 이하, 약 30 sccm 이하, 약 20 sccm 이하, 약 10 sccm 이하, 또는 그 미만의 유량으로 유동될 수 있다.
[0085] 일부 실시예들에서, 제1 유체 볼륨(460) 및/또는 제2 유체 볼륨(462)의 압력을 모니터링하기 위해 하나 이상의 압력 변환기들이 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 압력 변환기들은 밸브 본체(402)에 통합될 수 있고, 예컨대 제1 유체 볼륨(460) 및/또는 제2 유체 볼륨(462)을 한정하는 벽들(406, 408, 410) 중 하나에 장착될 수 있다. 폐쇄 루프 제어 시스템은 제1 유체 볼륨(460)의 압력 및/또는 제2 유체 볼륨(462)의 압력에 기초하여 차폐 가스의 유량을 동적으로 제어하도록 구현될 수 있으며, 그에 따라 임의의 프로세싱 가스가 제1 유체 볼륨(460) 내로 진입하는 것을 제한하거나 방지하기 위해 제1 유체 볼륨(460)의 압력이 제2 유체 볼륨(462)의 압력보다 작거나 크지 않도록 유지될 수 있다. 예를 들어, 차폐 가스의 유량은, 제1 유체 볼륨(460) 내로의 프로세싱 가스의 유동을 제한하거나 방지하기 위해, 제1 유체 볼륨(460)의 압력이 제2 유체 볼륨(462)보다 다양한 실시예들에서 약 1% 내지 약 20%만큼 크게 유지되도록 동적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 유체 볼륨(460)의 압력은 제2 유체 볼륨(462)의 압력보다 적어도 약 1%, 적어도 약 2%, 적어도 약 3%, 적어도 약 4%, 적어도 약 5%, 적어도 약 6%, 적어도 약 7%, 적어도 약 8%, 적어도 약 9%, 적어도 약 10%, 적어도 약 12%, 적어도 약 14%, 적어도 약 16%, 적어도 약 18%, 적어도 약 20%, 또는 그 초과만큼 크게 유지될 수 있다.
[0086] 본원에 설명된 차단 밸브를 이용하고 차폐 가스를 이용하여 비교적 작은 갭 및 비교적 긴 유동 경로를 생성함으로써, 기계적 접촉이 격리를 달성하는 데 필요하지 않을 수 있으며, 원격 플라즈마 유닛 및 프로세싱 영역과 같은 2 개의 챔버 유닛들을 격리하기 위한 비접촉 또는 무접촉 시일이 달성될 수 있다. 접촉이 필요하지 않기 때문에, 탄성중합체 시일이 필요하지 않을 수 있으며, 연관된 시일 마모 또는 열화가 더 이상 문제가 되지 않을 수 있다. 차단 밸브는 높은 부식성 환경에서 신뢰성있게 작동할 수 있다. 또한, 냉각 및 보호 차폐와 같은 탄성중합체 시일을 지지하는 데 내재된 많은 복잡성들도 회피될 수 있으며, 이는 설계를 단순화하고 비용을 낮출 수 있다. 본원에 사용된 용어 "무접촉" 또는 "비접촉"은 플래퍼 표면(470) 및 안착 표면(472)이 제조 공차들로 인해 또는 다양한 다른 고려사항으로 인해 서로 접촉할 수 있는 실시예들을 배제하지 않는다는 점에 주목해야 한다. 오히려, 본원에 사용된 용어 "비접촉" 또는 "무접촉"은 단지 탄성중합체 시일과 안착 표면 사이에 형성될 수 있는 접촉과 같은 기계적 접촉을 통해 밀봉이 달성되는 종래의 차단 밸브들과 구별하는 것으로 의도된다.
[0087] 원격 플라즈마 유닛 및 프로세싱 영역은 프로세싱 동안에 차단 밸브에 의해 격리될 수 있기 때문에, 프로세싱 영역으로부터 원격 플라즈마 유닛으로의 프로세싱 가스의 유동 및 원격 플라즈마 유닛의 오염이 방지될 수 있다. 원격 플라즈마 유닛이 다양한 다른 원인들로 인해 오염될 수 있는 경우에도, 그러한 오염이 차단 밸브에 의해 프로세싱 영역 내로 진입하는 것이 방지될 수 있고, 이에 의해 프로세싱 품질 및 생산 스루풋(production throughput)을 향상시킬 수 있다.
[0088] 도 10은 다양한 반도체 프로세싱 동작들을 용이하게 하기 위해 본원에 설명된 차단 밸브(400)를 작동시키는 방법(1000)의 예시적인 동작들을 도시한다. 전술한 바와 같이, 차단 밸브(400)는 챔버 시스템(200)과 같은 챔버 시스템에 통합될 수 있고, 차단 밸브의 상류에 있는 원격 플라즈마 유닛 및 차단 밸브(400)의 하류에 있는 프로세싱 영역과 같은 챔버 시스템의 2 개의 챔버 유닛들과 결합될 수 있다. 차단 밸브(400)는 원격 플라즈마 유닛에 의해 세정 가스로부터 생성될 수 있는 플라즈마 유출물들을 사용하여 프로세싱 영역의 세정을 용이하게 하도록 작동될 수 있다. 차단 밸브(400)는 반도체 프로세싱 동안에 프로세싱 영역으로 유동될 수 있는 프로세스 가스에 의한 원격 플라즈마 유닛의 오염을 방지하도록 추가로 작동될 수 있다.
[0089] 방법(1000)은, 원격 플라즈마 유닛으로부터 프로세싱 영역으로의 유체 유동을 허용하기 위해, 동작(1005)에서 차단 밸브(400)를 개방함으로써, 예를 들어 차단 밸브(400)의 플래퍼(412)를 개방 포지션으로 피봇함으로써 시작할 수 있다. 동작(1010)에서, 세정 유체는 차단 밸브(400)를 통해 원격 플라즈마 유닛으로부터 프로세싱 영역으로 유동될 수 있다. 세정 유체는 NF3 또는 다른 세정 가스들을 포함할 수 있는 세정 가스 또는 가스 혼합물로부터 원격 플라즈마 유닛에 의해 형성된 플라즈마 유출물들을 포함할 수 있다. 따라서, 플라즈마 유출물들은 프로세싱 영역 내부 및 프로세싱 영역의 하류에 있는 다양한 챔버 구성요소들을 세정하기 위한 불소 라디칼들 또는 다른 높은 부식성 세정 라디칼들을 포함할 수 있다. 세정 동작의 완료 시에, 챔버 시스템은 임의의 잔류 세정 플라즈마 유출물들을 제거하기 위해 동작(1015)에서 진공배기될 수 있다. 동작(1020)에서, 차단 밸브(400)는 플래퍼(412)를 폐쇄 포지션으로 피봇함으로써 폐쇄될 수 있다. 동작(1025)에서, 차폐 가스가 플래퍼(412)의 상류에서 차단 밸브(400) 내로 유동될 수 있다. 차폐 가스는 전술한 임의의 유량으로 유동될 수 있다. 동작(1030)에서, 프로세싱 영역에서의 인-시튜 플라즈마 형성을 포함할 수 있는, 증착, 에칭 등과 같은 하나 이상의 반도체 프로세싱 동작들을 수행하기 위해 프로세싱 가스가 프로세싱 영역 내로 유동될 수 있다. 상기에서 논의된 바와 같이, 플래퍼(412) 및 안착 표면(472)에 의해 한정된 긴 유동 경로 및 작은 유동 단면적은 비접촉의 컨덕턴스-제한 시일로서 작동할 수 있다. 결과적으로, 차폐 가스가 유동될 때, 프로세싱 영역으로부터 원격 플라즈마 유닛으로의 유체 유동 또는 그 반대의 유체 유동이 방지될 수 있고, 원격 플라즈마 유닛 또는 프로세싱 영역 중 다른 하나로부터의 유체 유동에 의한 원격 플라즈마 유닛 또는 프로세싱 영역 중 하나의 오염이 방지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 차폐 가스의 유량은 플래퍼(412) 상류의 압력, 예를 들어 원격 플라즈마 유닛의 압력, 및/또는 플래퍼(412) 하류의 압력, 예를 들어 프로세싱 영역의 압력에 기초하여 동적으로 제어 및/또는 조정될 수 있으며, 그에 따라 임의의 프로세싱 가스가 원격 플라즈마 유닛 내로 진입하는 것을 제한하거나 방지하기 위해 플래퍼(412) 상류의 압력이 플래퍼(412) 하류의 압력보다 작거나 크지 않도록 유지될 수 있다.
[0090] 위의 설명에서는, 설명을 목적으로, 본 기술의 다양한 실시예들의 이해를 제공하기 위해 다수의 세부사항들이 제시되었다. 그러나 특정 실시예들은 이러한 세부사항들 중 일부 없이 또는 추가 세부사항들과 함께 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
[0091] 여러 실시예들을 개시했지만, 실시예들의 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 변형들, 대안적인 구성들 및 등가물들이 사용될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 인식될 것이다. 추가로, 본 기술을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 다수의 잘 알려진 프로세스들 및 엘리먼트들은 설명되지 않았다. 이에 따라, 위의 설명은 기술의 범위를 제한하는 것으로 여겨지지 않아야 한다. 추가로, 방법들 또는 프로세스들은 순차적으로 또는 단계들로 설명될 수 있지만, 동작들은 동시에 또는 열거된 것과 상이한 순서들로 수행될 수 있다고 이해되어야 한다.
[0092] 값들의 범위가 주어진 경우, 그러한 값들의 범위의 상위 한계값과 하위 한계값 사이에 존재하는 각각의 값은, 문맥상 달리 명백히 표시되어 있지 않은 한 하위 한계값의 최소 자릿수의 단위 값의 10분의 1까지 또한 구체적으로 기재된 것으로 해석된다. 명시된 범위 내의 임의의 명시된 값들 또는 그 범위에 속하는 명시되지 않은 값들과 그러한 명시된 범위 내의 임의의 다른 명시된 값 또는 그 범위에 속하는 다른 값 사이에 존재하는 임의의 소범위가 포함된다. 이러한 소범위의 상위 한계값 및 하위 한계값은 독립적으로 그러한 범위에 포함되거나 그러한 범위에서 제외될 수 있고, 각각의 범위는, 상위 한계값과 하위 한계값 중 하나 또는 둘 모두가 그러한 소범위에 포함되든지, 둘 모두가 그러한 소범위에서 제외되는지 간에, 구체적으로 제외된 임의의 한계값이 명시된 범위에 있는 한, 또한 본 기술에 포함된다. 명시된 범위가 한계값들 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우, 그렇게 포함된 한계값들 중 하나 또는 둘 모두를 제외한 범위들이 또한 포함된다.
[0093] 본 명세서에서 그리고 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은 맥락이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 복수 언급들을 포함한다. 따라서 예를 들어, "전구체"에 대한 언급은 복수의 그러한 전구체들을 포함하고, "층"에 대한 언급은 당업자들에게 공지된 하나 이상의 층들 및 그 등가물들 등에 대한 언급을 포함한다.
[0094] 또한, "포함한다(comprise)", "포함하는(comprising)", "함유한다(contain)", "함유하는(containing)", "포함한다(include)" 그리고 "포함하는(including)"이라는 단어들은 본 명세서 및 다음 청구항들에서 사용될 때, 언급된 특징들, 인티저(integer)들, 컴포넌트들 또는 동작들의 존재를 특정하는 것으로 의도되지만, 이들은 하나 이상의 다른 특징들, 인티저들, 컴포넌트들, 동작들, 행위들 또는 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니다.

Claims (15)

  1. 차단 밸브(isolation valve)로서,
    제1 유체 볼륨(fluid volume), 제2 유체 볼륨 및 안착 표면을 한정하는 밸브 본체(valve body);
    상기 밸브 본체 내부에 배치되고 상기 안착 표면에 상보적인 플래퍼 표면(flapper surface)을 갖는 플래퍼(flapper)를 갖는 플래퍼 조립체를 포함하며,
    상기 플래퍼는, 상기 제1 유체 볼륨과 상기 제2 유체 볼륨 사이에서의 유체 유동을 허용하기 위해 상기 플래퍼 표면이 상기 안착 표면으로부터 멀어지도록, 상기 밸브 본체 내에서 제1 포지션으로 피봇 가능하고, 상기 플래퍼는, 상기 제1 유체 볼륨과 상기 제2 유체 볼륨 사이에서의 유체 유동을 제한하는 비접촉 시일(non-contact seal)을 형성하기 위해 상기 플래퍼 표면이 상기 안착 표면에 근접하도록, 상기 밸브 본체 내에서 제2 포지션으로 추가로 피봇 가능하고,
    상기 플래퍼가 상기 제2 포지션에 있을 때, 상기 비접촉 시일을 형성하기 위해 상기 안착 표면과 상보적인 상기 플래퍼 표면 사이에 1 ㎜ 내지 0.1 ㎜ 범위의 갭이 형성되며, 상기 플래퍼 표면 및 상기 안착 표면에 의해 한정된 유동 경로의 길이 대 상기 갭의 비(ratio)는 1000:1 내지 40:1의 범위인,
    차단 밸브.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 플래퍼 조립체는 상기 제1 포지션과 상기 제2 포지션 사이에서 상기 플래퍼를 피봇시키도록 구성된 플래퍼 샤프트(flapper shaft)를 더 포함하며, 상기 밸브 본체는 상기 플래퍼 샤프트의 제1 단부 부분과 결합하기 위한 제1 개구를 한정하는 제1 측벽을 포함하고, 상기 밸브 본체는 상기 제1 측벽에 대향하는 제2 측벽을 더 포함하며, 상기 제2 측벽은 상기 플래퍼 샤프트의 제2 단부 부분과 결합하기 위한 제2 개구를 한정하는,
    차단 밸브.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 플래퍼 조립체는 상기 플래퍼 샤프트를 구동시키도록 작동 가능한 구동 메커니즘(driving mechanism)을 더 포함하며, 상기 구동 메커니즘은 상기 밸브 본체의 외부에 배치되고 상기 제1 측벽의 외부 상에 장착되는,
    차단 밸브.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 플래퍼 조립체는 상기 제1 포지션과 상기 제2 포지션 사이에서 상기 플래퍼를 피봇시키기 위한 플래퍼 샤프트를 더 포함하며, 상기 플래퍼 샤프트는 상기 플래퍼 샤프트 및 상기 플래퍼를 냉각시키기 위한 냉각 유체를 통과시키도록 구성된 중공형 코어(hollow core)를 포함하는,
    차단 밸브.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 본체는 복수의 벽들을 포함하고, 냉각 루프(cooling loop)가 상기 복수의 벽들 중 적어도 하나의 벽에 배치되며 그리고 상기 밸브 본체를 냉각시키기 위한 냉각 유체를 통과시키도록 구성되는,
    차단 밸브.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 본체는 상기 제1 유체 볼륨에 대한 유체 액세스(fluid access)를 제공하기 위한 제1 포트(port), 및 상기 제2 유체 볼륨에 대한 유체 액세스를 제공하기 위한 제2 포트를 추가로 한정하고, 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트는 공통 유동 단면적을 한정하고, 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트는 상이하게 형상화되는,
    차단 밸브.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 포트는 원형이고, 상기 제2 포트는 직사각형인,
    차단 밸브.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 포트는 상기 플래퍼의 피봇축에 평행한 제1 치수 및 상기 플래퍼의 피봇축에 수직인 제2 치수를 포함하며, 상기 제1 치수 대 상기 제2 치수의 비는 10:1 내지 1:1의 범위인,
    차단 밸브.
  11. 챔버 시스템으로서,
    제1 챔버 유닛;
    제2 챔버 유닛; 및
    상기 제1 챔버 유닛 및 상기 제2 챔버 유닛에 결합되고 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제어하도록 구성된 차단 밸브를 포함하며, 상기 차단 밸브는:
    상기 제1 챔버 유닛에 대한 유체 액세스를 제공하는 제1 포트, 및 상기 제2 챔버 유닛에 대한 유체 액세스를 제공하는 제2 포트를 한정하는 밸브 본체; 및
    상기 밸브 본체 내부에 배치되고 플래퍼 표면을 갖는 플래퍼를 포함하며, 상기 플래퍼는, 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 허용하기 위해 상기 플래퍼 표면이 상기 밸브 본체에 의해 한정된 안착 표면으로부터 멀어지도록, 상기 밸브 본체 내에서 제1 포지션으로 피봇 가능하고, 상기 플래퍼는, 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제한하기 위해 상기 플래퍼 표면이 상기 안착 표면에 근접하도록, 상기 밸브 본체 내에서 제2 포지션으로 추가로 피봇 가능하며, 상기 플래퍼가 상기 제2 포지션에 있을 때, 상기 안착 표면 및 상기 플래퍼 표면은 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제한하는 비접촉 시일을 형성하고,
    상기 플래퍼가 상기 제2 포지션에 있을 때, 상기 비접촉 시일을 형성하기 위해 상기 안착 표면과 상보적인 상기 플래퍼 표면 사이에 1 ㎜ 내지 0.1 ㎜ 범위의 갭이 형성되며, 상기 플래퍼 표면 및 상기 안착 표면에 의해 한정된 유동 경로의 길이 대 상기 갭의 비는 1000:1 내지 40:1의 범위인,
    챔버 시스템.
  12. 삭제
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 차단 밸브는 제1 차단 밸브이며, 상기 챔버 시스템은 제3 챔버 유닛 및 제2 차단 밸브를 더 포함하고, 상기 제2 차단 밸브는 상기 제1 챔버 유닛 및 상기 제3 챔버 유닛에 결합되고, 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제3 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제어하도록 구성되는,
    챔버 시스템.
  14. 제1 챔버 유닛 및 제2 챔버 유닛과 결합된 차단 밸브를 폐쇄하는 단계―상기 차단 밸브는 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제어하도록 작동 가능하고, 상기 차단 밸브는,
    상기 제1 챔버 유닛과 유체적으로 결합된 제1 유체 볼륨, 및 상기 제2 챔버 유닛과 유체적으로 결합된 제2 유체 볼륨을 한정하는 밸브 본체; 및
    상기 밸브 본체 내부에 배치되고 플래퍼 표면을 갖는 플래퍼를 포함하며, 상기 플래퍼는, 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 허용하기 위해 상기 플래퍼 표면이 상기 밸브 본체에 의해 한정된 안착 표면으로부터 멀어지도록, 상기 밸브 본체 내에서 제1 포지션으로 피봇 가능하고, 상기 플래퍼는, 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제한하기 위해 상기 플래퍼 표면이 상기 안착 표면에 근접하도록, 상기 밸브 본체 내에서 제2 포지션으로 추가로 피봇 가능하며, 상기 플래퍼가 상기 제2 포지션에 있을 때, 상기 안착 표면 및 상기 플래퍼 표면은 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제2 챔버 유닛 사이에서의 유체 유동을 제한하는 비접촉 시일을 형성함―; 및
    차폐 가스(shielding gas)를 상기 제1 유체 볼륨 내로 유동시키는 단계를 포함하고,
    상기 플래퍼가 상기 제2 포지션에 있을 때, 상기 비접촉 시일을 형성하기 위해 상기 안착 표면과 상보적인 상기 플래퍼 표면 사이에 1 ㎜ 내지 0.1 ㎜ 범위의 갭이 형성되며, 상기 플래퍼 표면 및 상기 안착 표면에 의해 한정된 유동 경로의 길이 대 상기 갭의 비는 1000:1 내지 40:1의 범위인,
    방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 유체 볼륨의 압력이 상기 제2 유체 볼륨의 압력보다 크도록 상기 차폐 가스의 유량을 동적으로 제어하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
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