KR20080002825A - 플라즈마 반응기 챔버용 무―ｏ링 텐덤 스로틀 밸브 - Google Patents

플라즈마 반응기 챔버용 무―ｏ링 텐덤 스로틀 밸브 Download PDF

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KR20080002825A
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히로지 한아와
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

큰 최대 가스 유량 및 미세 제어 가스 유량을 가지는 밸브 시스템으로서: 가스 경로를 통한 가스 유동을 차단하기 위한 밸브 하우징, 제 1 원호형 측벽을 가지는 상기 하우징을 통한 큰 면적의 개구부, 제 2 원호형 측벽을 가지는 상기 하우징을 통한 작은 면적, 및 상기 큰 면적의 개구부 및 상기 작은 면적의 개구부내에 위치되는 큰 면적의 회전가능한 밸브 플랩 및 작은 면적의 회전가능한 밸브 플랩을 포함하며, 상기 밸브 플랩들은 상기 제 1 및 제 2 원호형 측벽과 협동하고 그 사이에 제 1 및 제 1 밸브 갭을 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 밸브 갭은 상기 밸브 하우징의 일 측면상에서 가스의 유동을 소정 압력 한계까지 차단할 수 있을 정도로 충분히 작으며, 그에 따라 O-링에 대한 필요성을 제거한다.

Description

플라즈마 반응기 챔버용 무―Ｏ링 텐덤 스로틀 밸브{O―RINGLESS TANDEM THROTTLE VALVE FOR A PLASMA REACTOR CHAMBER}
반도체 회로 제조를 위한 대부분의 플라즈마 프로세스에서는 챔버에 결합된 진공 펌프를 이용하여 대기압 이하(sub-atmospheric pressure)로 플라즈마 반응기 챔버를 유지할 필요가 있다. 통상적으로, 진공 펌프가 일정한 공칭 속도로 작동되고, 챔버 압력은 챔버와 진공 펌프 사이에 결합된 버터플라이 밸브(butterfly valve)에 의해 조정된다. 버터플라이 밸브는 회전가능한 디스크-형상 플랩을 구비하며, 상기 플랩의 회전 위치는 진공 펌프로의 유량을 결정하고 그에 따라 챔버 압력을 제어한다. 통상적으로, 밸브 플랩은 둘레에 O-링을 구비하며, 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 그러한 밸브 플랩의 둘레는 밸브 하우징의 엣지(edge)상에 안착하게 된다. O-링은 밸브 플랩이 폐쇄 위치에 있을 때 밀봉을 보장하는데 있어서 필수적이다. O-링은 원하는 챔버 압력에 도달하는 시점인 약간 개방된 위치에 있을 때 마모되기 쉽다. O-링을 통과하여 유동하는 플라즈마 및 가스들이 O-링 물질과 반응하여 O-링을 열화(劣化)시키고 침식하게 된다. 결과적으로, 밸브를 주기적으로 점검하여 O-링을 교체하여야 하며, 이는 반응기의 중단 시간 및 유지 비용을 상당히 증대시키게 된다.
다른 문제점은 밸브의 최대 유동 용량과 챔버 압력을 정확히 조정하는 능력 이 서로 상충된다는 것이다. 압력을 제어할 수 있는 분해능(resolution)은 밸브 직겨에 대략적으로 반비례한다. 이는, 밸브 플랩의 회전 각도의 제어가 최소 각도 편위(excursion)로 제한되며, 그에 따라, 플랩을 회전하기 위해 채용된 모터 또는 서보에 따라 달라지게 된다. 최소 각도 편위 또는 분해능은 1 도 미만이 될 것이다. 매우 작은 직경 밸브 플랩 및 개구부(opening)의 경우에, 이러한 분해능은 챔버 압력의 미우 정확한 또는 미세한 제어를 가능하게 할 것이다. 그러나, 보다 큰 직경의 밸브 플랩이나 개구부의 경우에, 최소 각도 편위를 통한 플랩의 이동은 챔버 압력을 비교적 크게 변화시킬 것이며, 그에 따라 챔버 압력의 미세 제어가 불가능해진다. 이러한 문제는 작은 직경의 밸브 플랩 및 개구부를 채용함으로써 극복될 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 접근 방법은 챔버가 배기되거나 비워지는 속도를 제한한다. 예를 들어, 작은 직경의 밸브를 이용하는 경우에는, 세정 가스 및 부산물을 신속히 "덤핑(dump; 배출)"하면서 NF3 가스를 이용하여 챔버를 세정하는 것이 불가능하다.
최대 유량이 매우 크면서도, 큰 최대 개구부 크기에도 불구하고, 매우 작은 밸브와 같이 챔버 압력을 정밀하게 제어할 수 있으며, 주기적으로 O-링을 교체할 필요가 없는 압력-제어 밸브가 요구된다.
최대 가스 유량이 크고 가스 유량을 미세하게 제어할 수 있는 밸브 시스템이: 가스 유동 경로를 통한 가스 유동을 차단하기 위한 밸브 하우징, 제 1 의 원호형(arcuate) 측벽을 가지는 상기 하우징을 통한 큰 면적 개구부 및 제 2 의 원호형 측벽을 가지는 상기 하우징을 통한 작은 면적 개구부, 그리고 상기 각각의 큰 면적 개구부 및 작은 면적 개구부내의 큰 면적 및 작은 면적 회전형 밸브 플랩을 포함하며; 상기 회전형 밸브 플랩은 상기 제 1 및 제 2 의 원호형 측벽과 각각 합동(congruent)하는 원호형 엣지를 가지며 상기 제 1 및 제 2 의 원호형 측벽과의 사이에 제 1 및 제 2 밸브 갭(gap)을 각각 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 밸브 갭은, 상기 밸브 하우징을 통한 가스의 전도(conductance)를 소정(所定; predetermined)의 최소 가스 유동 한계에 대한 소정 압력 한계 이하로 제한할 수 있을 정도로 충분히 작으며, 그에 따라 O-링에 대한 필요성을 배제한다.
도 1a는 본 발명의 밸브 조립체를 포함하는 플라즈마 반응기를 도시한 개략도이다.
도 1b는 도 1a의 밸브 조립체내의 밸브를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1b의 밸브내의 밸브 플랩을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 밸브 플랩을 아래쪽에서 도시한 사시도이다.
도 4는 밸브 조립체의 단면도이다.
도 5는 도 4의 밸브 조립체내의 밸브 플랩 및 하우징의 사시도이다.
도 6은 밸브 조립체의 단면도이다.
도 7은 구동 모터 및 피드백 제어 시스템을 포함하는 도 1의 반응기내의 밸브 시스템의 사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 플라즈마 반응기(10)는 진공 챔버(16)를 둘러싸는 측벽(14) 및 천장(12)을 구비하며, 상기 챔버(16)의 내부에는 프로세싱되는 실리콘 웨이퍼를 유지하기 위한 웨이퍼 지지 받침대(18)가 제공된다. 프로세스 가스 공급부(11)는 가스 분사(injection) 장치(13)를 통해 프로세스 가스 또는 프로세스 가스 혼합물을 챔버(16)내로 공급한다. 플라즈마 바이어스 전력이 RF 바이어스 전력 발생기(15)로부터 임피던스 매칭 회로(17)를 통해 웨이퍼 받침대(18)로 인가된다. 플라즈마 소오스(source) 전력은 RF 소오스 전력 발생기(19)로부터 임피던스 매칭 회로(21)를 통해 소오스 전력 인가장치(23)(예를 들어, 안테나 또는 전극일 수 있으며, 천장(12)이나 받침대(18)에 위치될 수 있다)로 공급될 수 있다. 펌핑 고리(annulus; 20)가 측벽(14)과 받침대(18) 사이에 형성된다. 펌핑 회로(22)가 펌핑 고리(20)와 외부 진공 펌프(24) 사이에 결합된다.
펌핑 도관(22)의 내측 표면은 펌핑 도관(22)의 직경에 걸쳐 연장하는 밸브 하우징(28)을 지지하는 쇼울더(26)를 구비한다. 밸브 하우징(28)은 한 쌍의 탠덤(tandem) 버터플라이 밸브, 즉 대형의 큰 부피(large high volume) 밸브(30) 및 소형의 미세 제어 밸브(32)를 지지한다. 큰 부피 밸브(30)는 밸브 하우징(28)을 통한 원형 개구부(34) 및 회전가능한 밸브 플랩(36)으로 구성된다. 상기 밸브 플랩(36)은 구(sphere)의 일부인 평평한 섹션(flat section)이며, 그에 따라 원호형 엣지(38)를 구비한다. 밸브 하우징(28)을 통한 개구부(34)의 엣지(40)는 밸브 플랩의 원호형 엣지(38)와 매칭(matching)되는 유사한 원호 형상을 가진다. 플랩(36)이 폐쇄 위치에 있을 때(즉, 밸브 하우징(28)의 평면과 평행할 때), 원호형 엣지(38, 40)는 두께가 'T'인 원호형 갭을 형성한다. 밸브의 내측으로부터 외부까지(즉, 챔버(16)로부터 펌프(24)까지) 원호형 갭을 통해 직선형 경로가 형성되지 않도록, 원호형 갭의 반경이 충분히 작다. 이는 원호형 갭을 통해 배출되는 가스의 양을 제한하는데 도움이 된다. 바람직하게, 원호형 갭의 두께(T)는 주어진 압력 범위에 있는 챔버(16)내의 플라즈마 또는 가스의 평균자유충돌경로(mean free collision path) 보다 작다. 일 실시예에서, 이러한 압력 범위는 2 mT 내지 200 mT 이다. 다시 말해, 그러한 실시예에서의 갭 두께는 200 mT 이하의 챔버 압력에 대한 평균자유충돌경로 보다 작다. 예를 들어, 갭 두께(T)는 약 0.010 내지 0.030 인치 또는 그 이하이며, 이는 의도된 챔버 압력 작동 범위에 따라 달라질 것이다. 챔버 압력에 대한 대략적인(coarse) 제어는 밸브 개구부 크기(d)를 결정하는 큰 부피 밸브 플랩(36)의 회전 위치를 제어함으로써 얻어진다(도 1b 참조). 상기와 같이 작은 갭 및 그러한 갭을 통한 원형 경로로 인해, 갭을 통해 배출되는 프로세스 가스 또는 플라즈마 생성물의 배출량이 적어지게 된다. 이러한 특성으로 인해 갭을 밀봉하기 위한 O-링을 필요로 하지 않게 되며, 이는 상당한 이점이 된다.
큰 부피 밸브(30)의 전도도(conductance)는 밸브 개구부 크기(d)에 의해 결정되며, 그러한 밸브 개구부 크기는 밸브 플랩(36)의 각(angular) 위치 또는 회전 위치(0도(폐쇄됨) 내지 90도(넓게 개방됨)의 각 위치)에 직선적으로(monotonically) 연관된다. 전도도 및 가스 유량은 챔버 압력을 결정하며, 그에 따라, 챔버는 밸브 플랩(36)의 회전을 통해 밸브 개구부 크기(d)를 제어함으로써 조정될 수 있다.
미세 제어 밸브(32)는 밸브 하우징(28)을 통한 원형 개구부(44) 및 회전가능한 밸브 플랩(46)으로 구성된다. 상기 밸브 플랩(46)은 구(sphere)의 일부인 평평한 섹션이며, 그에 따라 원호형 엣지(48)를 구비한다. 밸브 하우징(28)을 통한 개구부(44)의 엣지(50)는 밸브 플랩의 원호형 엣지(48)와 매칭(matching)되는 유사한 원호 형상을 가진다. 플랩(46)이 폐쇄 위치에 있을 때(즉, 밸브 하우징(28)의 평면과 평행할 때), 원호형 엣지(48, 50)는 두께가 't'인 원호형 갭(51)을 형성한다. 밸브의 내측으로부터 외부까지(즉, 챔버(16)로부터 펌프(24)까지) 원호형 갭(51)을 통해 직선형 경로가 형성되지 않도록, 원호형 갭(51)의 반경이 충분히 작다. 이는 원호형 갭(51)을 통해 배출되는 가스의 양을 제한하는데 도움이 된다.
갭(51)을 통해 가스가 배출되는 것을 제한하는 또 다른 특징에 따라, 갭 두께(t)는 주어진 압력 범위에 있는 챔버(16)내의 플라즈마 또는 가스의 평균자유충돌경로 보다 작다. 일 실시예에서, 이러한 압력 범위는 2 mT 내지 200 mT 이다. 다시 말해, 그러한 실시예에서의 갭 두께는 200 mT 이하의 챔버 압력에 대한 평균자유충돌경로 보다 작다. 예를 들어, 갭 두께(T)는 약 0.010 내지 0.030 인치이다. 챔버 압력에 대한 미세(fine) 제어는 밸브 개구부 크기를 결정하는 큰 부피 밸브 플랩(46)의 회전 위치를 제어함으로써 얻어진다. 상기와 같이 작은 갭 및 그러한 갭을 통한 원형 경로로 인해, 갭을 통해 배출되는 프로세스 가스 또는 플라즈마 생성물의 배출량이 적어지게 된다. 이러한 특성으로 인해 갭을 밀봉하기 위한 O-링을 필요로 하지 않게 되며, 이는 상당한 이점이 된다.
밸브(32)를 통한 전도도는 밸브 개구부 크기에 의해 결정되며, 그러한 밸브 개구부 크기는 밸브 플랩(46)의 각 위치 또는 회전 위치(0도(폐쇄됨) 내지 90도(넓게 개방됨)의 각 위치)에 직선적으로 연관된다. 각 탠덤 밸브(30, 32)의 각각의 전도도의 합(parallel sum)과 가스 유량은 챔버 압력을 결정하며, 그에 따라 챔버 압력은 밸브 플랩(36, 46)의 회전을 통해 각 밸브(30, 32)의 밸브 개구부 크기를 제어함으로써 조정된다. 큰 부피 밸브(30)의 이점은, 큰 부피 밸브(30)의 플랩(36)을 완전 개방 각 위치(즉, 밸브 하우징(28)의 평면에 대해 수직인 위치)까지 회전시킴으로써 극히 큰 챔버 배기 속도가 얻어질 수 있다는 것이다. 예를 들어, NF3와 같은 세정 가스를 이용하여 챔버 세정 작업을 하는 동안에 또는 필름 증착 중에 증착 가스를 이용하는 동안에 큰 챔버 배기 속도를 제공하기 위해, 큰 부피 밸브의 직경이 매우 클 수 있다(예를 들어, 9인치). 그러나, 큰 부피 밸브는 챔버 압력을 원하는 압력 값으로 정밀하게 조정하지 못하는데, 이는 그 밸브의 플랩(36)이 작은 각도로 회전하더라도 챔버 압력을 크게 변화시키기 때문이다. 정밀한 제어는 미세 제어 밸브(32)에 의해서 제공되며, 그 미세 제어 밸브의 개구부 직경은 예를 들어 1 인치 정도로 작을 수 있다. 미세 제어 밸브(32)의 경우에, 그 밸브의 플랩(46)이 작은 각도로 회전하면 챔버 압력을 상대적으로 적게 변화시키며, 그에 따라 챔버 압력의 작고 정밀한 조정을 가능하게 한다. 또한, 미세 제어 밸브 플랩(46)은, 작은 직경으로 인해, 상대적으로 작은 관성 모멘트를 가지며, 이는 토르크 용량이 크지 않은 모터도 챔버 압력을 매우 신속하게 변화시키거나 또는 교정할 수 있게 허용하며, 결과적으로 밸브(32)의 미세 제어 능력을 높일 수 있게 된다.
작동 중에, 큰 부피 밸브(30)는 챔버 압력을 희망 압력 보다 소정 차이 만큼 높게 하는 회전 위치(또는 개구부 크기(d))로 셋팅되며, 그러한 소정 차이는 미세 제어 밸브(32)의 보상(compensate) 능력 이내가 될 수 있을 정도로 작다. 이어서, 챔버 압력이 희망하는 값으로 감소될 때까지 미세 제어 밸브(32)를 개방함으로써, 챔버 압력을 정확한 희망 압력 값으로 조정한다. 미세 제어 밸브(32)가 작은 개구부를 가지기 때문에, 미세 제어 밸브 플랩(46)의 회전 운동은 챔버 압력의 매우 작은 변화를 초래하며, 그에 따라 챔버 압력의 정밀한 조정이 용이해진다.
도 2는, 챔버(16)를 향하는("플라즈마" 쪽) 밸브 플랩(36)의 일 표면이 매끄러운 연속적인 표면이라는 것을 도시한다. 도 3의 사시도는 평평한 상부 표면(62)으로부터 축방향으로 연장하고 원호형 엣지(38)를 형성하는 원주방향 스커트(skirt; 60)에 의해 둘러싸인 중공(中空) 체적부(volume)를 밸브 플랩(36)의 대향 측면이 부분적으로 둘러싼다는 것을 도시한다. 스커트(60)의 대향 측면들(opposite sides) 사이에서 플랩의 중심부를 통해 연장하는 방사상 스트럿(radial struts; 64)이 강성도(rigidity)를 제공한다. 액슬 또는 샤프트(66)가 직경을 부분적으로 가로질러 연장하고 스커트(60)의 일 측면을 통해 연장한다. 샤프트(66)는 방사상 스트럿(64) 중 하나에 겹쳐지고 체결된다. 샤프트(66)와 정렬된 핀(61)이 스커트(60)의 대향 측면으로부터 방사상 외측으로 연장한다. 도 4의 단면도를 참조하면, 상부 링(70)이 하우징(28)의 상부 절반부내의 중공 고리(72)내에 끼워진다. 상부 링(70)은 원호형 엣지(40)의 상부 절반부를 형성하는 한편, 하우징(28)은 원호형 엣지(40)의 나머지 절반부를 형성한다. 밸브 하우징(28)내에 형성된 절반의-원통형 샤프트 홀(28a) 및 상부 링(70)내의 매칭되는 절반의-원통형 샤프트 홀(28b)은 상부 링(70)이 정위치에 볼트체결되었을 때 상기 샤프트(66)를 둘러싸는 원통형 샤프트 홀(27)을 형성한다. 절반의-원통형 샤프트 슬리브(71)가 상부 링(70)을 지나서 연장하는 샤프트(66) 부분에 중첩된다. 유사한 방식으로, 밸브 하우징(28)내에 형성된 절반의-원통형 핀 홀(29a) 및 상부 링(70)내의 매칭되는 절반의-원통형 핀 홀(29b)은 상부 링(70)이 정위치에 볼트체결된 경우에 샤프트(66)를 둘러싸는 원통형 핀 홀(29)을 형성한다. 샤프트(66) 및 핀(61)을 각각 둘러싸는 한 쌍의 테프론 이격부재(spacers; 74a, 74b)는 밸브 개구부(34)내에서 플랩(36)의 축방향 위치를 유지한다. 갭 두께(t)가 약 0.010 내지 0.030 인치 인 경우에, 각 테프론 이격부재(74a, 74b)의 두께는, 예를 들어, 약 0.010 인치이다.
작은 미세 제어 밸브(32) 및 플랩(46)은 보다 큰 대략적인 제어용 밸브(30) 및 플랩(36) 보다 작으나 동일한 양태(version)를 가지며, 그에 따라 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 동일한 구조를 가지고, 다만 크기만 감소된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 미세 제어 밸브(32)는 대략적인 제어 밸브(30)의 약 1/10의 직경을 가진다.
하나의 선택적은 특징으로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 밸브 개구부(34)의 원호형 표면(40)내의 유동-강화(enhancing) 슬롯(90)을 형성함으로써 큰 부피 밸브(30)의 전도도를 높일 수 있다. 슬롯(90)은 밸브 하우징(28)의 표면에서 깊이가 최대가 되고 하우징(28)의 표면 아래쪽의 소정 깊이(p)에서 깊이(s)가 제로가되는 방사상 슬롯 깊이를 가지는 원호 형태가 될 수 있으며, 그러한 슬롯 깊이(s)는 하우징 표면 아래쪽으로의 깊이에 따라 감소된다. 슬롯 깊이(s)는 하우 징(28) 표면 아래쪽으로의 선택 거리(p)에서 제로에 도달한다(그에 따라 슬롯(90)이 사라진다). 유사한 슬롯(91)이 하우징(28)의 대향 면으로부터 연장하여, 슬롯(90)과 같은 방식으로 반대쪽 방향으로 테이퍼링(tapering)될 수 있다. 상부 및 하부 슬롯(90, 91)이 정렬되고 동일한 깊이(p)를 가질 것이다. 그들의 공통되는 슬롯 깊이(p)는 밸브 하우징(28)의 두께의 절반 보다 작으며, 그에 따라 곡선형 개구부 표면(40)의 표면 영역(40a)이 두 개의 슬롯(90, 91) 사이에 놓이게 된다. 결과적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 밸브 플랩(36)이 폐쇄(평행한) 위치에 있을 때, 밸브 플랩(36)의 둘레와 표면 영역(40a) 사이에는 원하는 두께(T)의 갭이 형성된다. 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 갭 두께(T)는 밸브를 통한 플라즈마 또는 가스의 누설 속도를 O-링 없이도 제한할 수 있을 정도로 충분히 작게 된다.
슬롯(90, 91)의 목적은, 플랩이 폐쇄 위치로부터 회전됨에 따라, 밸브를 통한 전도도가 커지는 속도를 증대시키기 위한 것이다. 이러한 증대는 상부 하우징 면내의 슬롯(90) 및 하부 하우징 면내의 슬롯(91)의 개체수를 증대시킴으로써 보다 커질 수 있다.
도 7은 한 쌍의 신속 형상결합 커플러 모터(fast speed positive coupler motors; 93, 95)가 어떻게 각 밸브 플랩(36, 46)의 회전을 제어할 수 있는 지를 도시한다. 모터(93, 95)는 밸브(30, 32)의 샤프트에 각각 커플링된다. 피드백 제어 시스템(97)은 챔버내부의 압력 센서(98)로부터 수신된 실제 챔버 압력 측정치를 희망 챔버 압력과 비교하고, 모터(93, 95)를 통해 두 밸브(30, 32)의 위치를 제어한다. 제어 시스템(97)은, 모터(93)를 운전함으로써 희망하는 값의 실제 챔버 압력 과의 대략적인 매칭이 달성되도록, 그리고 이어서 모터(95)를 운전함으로써 희망 챔버 압력과 실제 챔버 압력의 정확한 매칭이 달성되도록, 프로그램될 수 있다.
바람직하게, 플라즈마 반응기와 마주하는 밸브 플랩 및 밸브 하우징의 표면들은 플라즈마 프로세싱과 양립될 수 있는 물질로 구성된다. 일부 프로세스의 경우에, 이러한 물질은 알루미늄이 될 것이다. 샤프트 뿐만 아니라, 진공 펌프를 향하는 밸브 플랩들 및 밸브 하우징의 대향 측면들은 다른 물질(예를 들어, 스틸 또는 스테인리스 스틸)로 제조될 수 있을 것이다. 밸브 조립체의 밀봉에 있어서, O-링이 필수적이지 않으며, 이는 상당한 이점을 제공한다.
바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 사상 및 범위내에서 다양한 변형 및 개량 실시예들이 만들어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 큰 최대 가스 전도도 및 미세 제어 가스 전도도를 가지는 밸브 시스템으로서:
    가스 유동 경로를 통한 가스 유동을 제한하기 위한 밸브 하우징;
    제 1 원호형 측벽을 가지는, 상기 하우징을 통한 큰 면적의 개구부; 및
    상기 큰 면적의 개구부내에 위치되고, 각각 상기 제 1 원호형 측벽과 합동(congruent)하며 그 사이에 제 1 밸브 갭을 형성하는 원호형 엣지를 가지는 큰 면적의 회전가능한 밸브 플랩을 포함하는
    밸브 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 원호형 측벽을 가지는, 상기 하우징을 통한 작은 면적의 개구부; 및
    상기 작은 면적의 개구부내에 위치되고, 상기 제 2 원호형 측벽과 합동하며 그 사이에 제 2 밸브 갭을 형성하는 원호형 엣지를 가지는 작은 면적의 회전가능한 밸브 플랩을 포함하는
    밸브 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 갭이 상기 밸브 하우징의 가스 전도도를 소정(所定) 가스 유량에서의 소정 압력 한계치 이하로 제한할 수 있도록 작은
    밸브 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 밸브 갭이 상기 밸브 하우징의 가스 전도도를 소정 가스 유량에서의 소정 압력 한계치 이하로 제한할 수 있도록 작은
    밸브 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소정 압력 한계치가 약 200 mT 이며, 상기 최소 가스 유량이 약 10 sccm인
    밸브 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 갭이 상기 소정 압력 한계치 이내에서의 가스의 평균충돌경 로길이(mean collision path length) 보다 작은
    밸브 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 밸브 갭들이 상기 소정 압력 한계치 이내에서의 가스의 평균충돌경로길이 보다 작은
    밸브 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 큰 면적의 개구부의 상기 측벽내의 다수의 슬롯을 더 포함하는
    밸브 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 측벽의 하나의 면(face)에서 최대가 되고 상기 밸브 하우징의 하나의 면 아래쪽으로 소정 거리에서의 최소 또는 제로 깊이까지 테이퍼지는 깊이를 가지며 상기 밸브 하우징의 하나의 면으로부터 연장하는 상기 측벽내의 원호형 홀을 상기 다수의 슬롯이 포함하는
    밸브 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징의 대향 면으로부터 연장하고 상기 측벽의 대향 면에서 최대가 되고 상기 대향 면 아래쪽으로 소정 거리에서의 최소 또는 제로 깊이까지 테이퍼지는 깊이를 가지는 상기 측벽내의 원호형 홀을 포함하는 다수의 슬롯을 더 포함하는
    밸브 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하나의 면으로부터 연장하는 다수의 슬롯과 상기 대향 면으로부터 연장하는 다수의 슬롯이 상기 측벽의 비슬롯(unslotted) 영역에 의해 분리되는
    밸브 시스템.
  12. 플라즈마 반응기 챔버로부터 진공 펌프로의 가스 전도도 또는 챔버 압력 중 하나를 제어하기 위한 밸브 조립체로서:
    서로 대향하는 제 1 및 제 2 표면을 구비하는 밸브 하우징;
    큰 전도도 밸브; 및
    미세 제어 밸브를 포함하며,
    상기 큰 전도도 밸브는: 서로 대향하는 상기 제 1 및 제 2 표면내에 위치되고 상기 밸브 하우징을 통해 연장하며, 원호형 단면을 가지고 상기 제 1 및 제 2 표면 사이에서 연장하는 측벽을 형성하는 큰 면적의 개구부; 및 상기 큰 면적의 개구부내에 위치되고, 상기 측벽의 원호형 단면과 전체적으로 매칭되는 원호형 단면을 가지는 둘레 엣지를 가지며, 폐쇄된 플랩 위치에서 상기 둘레 엣지와 상기 측벽 사이에 작은 갭을 형성하는, 큰 면적의 회전가능한 플랩을 포함하며,
    상기 미세 제어 밸브는: 서로 대향하는 상기 제 1 및 제 2 표면내에 위치되고 상기 밸브 하우징을 통해 연장하며, 원호형 단면을 가지고 상기 제 1 및 제 2 표면 사이에서 연장하는 측벽을 형성하는 작은 면적의 개구부; 및 상기 작은 면적의 개구부내에 위치되고, 상기 측벽의 원호형 단면과 전체적으로 매칭되는 원호형 단면을 가지는 둘레 엣지를 가지며, 폐쇄된 플랩 위치에서 상기 둘레 엣지와 상기 측벽 사이에 작은 갭을 형성하는, 작은 면적의 회전가능한 플랩을 포함하는
    밸브 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 각각의 작은 갭은 소정 최소 가스 유량에서 상기 밸브 조립체를 통한 가스 전도도를 소정 압력 범위내로 제한할 수 있도록 작은
    밸브 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 압력 범위가 약 200 mT 이하이고, 상기 최소 가스 유량이 약 10 sccm 인
    밸브 조립체.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 각각의 작은 갭이 1 인치의 약 천분의 이십인
    밸브 조립체.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 각각의 작은 갭은 상기 반응기 챔버의 선택된 압력 범위내에서의 상기 반응기 챔버내의 플라즈마의 평균충돌경로길이 보다 작은
    밸브 조립체.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 큰 면적의 개구부의 측벽내의 다수의 슬롯을 더 포함하는
    밸브 조립체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 측벽의 하나의 면에서 최대가 되고 상기 밸브 하우징의 하나의 면 아래쪽으로 소정 거리에서의 최소 또는 제로 깊이까지 테이퍼지는 깊이를 가지며 상기 밸브 하우징의 하나의 면으로부터 연장하는 상기 측벽내의 원호형 홀을 상기 다수의 슬롯이 포함하는
    밸브 조립체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징의 대향 면으로부터 연장하고 상기 측벽의 대향 면에서 최대가 되고 상기 대향 면 아래쪽으로 소정 거리에서의 최소 또는 제로 깊이까지 테이퍼지는 깊이를 가지는 상기 측벽내의 원호형 홀을 포함하는 다수의 슬롯을 더 포함하는
    밸브 조립체.
  20. 압력 제어 시스템으로서:
    플라즈마 반응기 챔버;
    상기 챔버내로 소정 가스 유량으로 프로세스 가스를 공급하는 프로세스 가스 공급부;
    배기 펌프;
    상기 챔버에 결합된 압력 센서;
    상기 챔버와 상기 배기 펌프 사이에 결합되고, 최대 가스 전도도 및 미세 제어 가스 전도부를 가지는 밸브; 및
    피드백 제어 시스템을 포함하며,
    상기 밸브는:
    (a) 가스 유동 경로를 통한 가스 유동을 제한하기 위한 밸브 하우징,
    (b) 제 1 원호형 측벽을 가지는, 상기 하우징을 통한 큰 면적의 개구부; 및
    (c) 상기 큰 면적의 개구부내에 위치되고, 각각 상기 제 1 원호형 측벽과 합동하며 그 사이에 제 1 밸브 갭을 형성하는 원호형 엣지를 가지는 큰 면적의 회전가능한 밸브 플랩을 포함하며,
    상기 피드백 제어 시스템은 상기 압력 센서에 그리고 상기 회전가능한 밸브 플랩에 결합되어 상기 챔버내의 압력을 제어하는
    압력 제어 시스템.
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