KR20190083371A - 저입자 보호 플래퍼 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 플래퍼 밸브에 관한 것이다. 플래퍼 밸브는 프로세싱 챔버들, 이를테면, 반도체 기판 프로세싱 챔버들에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 플래퍼 밸브는 하우징 ― 하우징은 하우징의 제1 단부의 제1 개구 및 하우징의 제2 단부의 제2 개구를 가짐 ―, 하우징 내에 피봇가능하게 배치된 제1 플래퍼, 및 하우징 내에 피봇가능하게 배치된 제2 플래퍼를 포함한다. 제1 및 제2 플래퍼들은 제1 개구 및 제2 개구 중 적어도 하나를 선택적으로 개방 및 폐쇄시키도록 이동가능하다.

Description

저입자 보호 플래퍼 밸브
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 플래퍼 밸브(flapper valve) 및 그 플래퍼 밸브를 사용하는 프로세싱 챔버에 관한 것이다.
[0002] 반도체 기판들의 프로세싱에서, 원격 플라즈마 소스(RPS; remote plasma source)들은 이온화된 가스를, 예컨대 세정 또는 다른 프로세스들을 위해, 프로세싱 챔버들에 제공하는 데 사용된다. RPS는 전형적으로 정적 피드스루 파이프들과 같은 도관들을 통해 프로세싱 챔버들에 연결된다. 종래의 연결들은 RPS와 프로세싱 챔버 사이에 공유되는 정적 볼륨을 생성한다. RPS와 프로세싱 챔버 사이의 공유된 볼륨으로 인해, 이전의 세정 동작들로부터의 입자 소스들로 인한 입자 오염이 프로세싱되는 기판들 상에서 발생할 수 있다.
[0003] 입자 오염을 완화시키기 위한 시도들에는 격리 메커니즘들의 사용이 포함된다. 그러나, 종래의 격리 메커니즘들은 종종, 종래의 격리 메커니즘들에 공통적인 기계적 작동 및 밀봉 문제들로 인한 입자 오염 문제들을 겪는다. 부가적으로, 종래의 격리 메커니즘들은, 라디칼화된 가스들의 재조합에 의해 부과되는 높은 열적 부하로 인해, 라디칼화된 가스들의 통과-유동을 견디지 못할 것이다. 높은 열적 부하는 조기의 밀봉 실패를 초래하여, 부가적인 입자 오염원들을 부여한다.
[0004] 따라서, 새로운 격리 메커니즘이 필요하다.
[0005] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 플래퍼 밸브에 관한 것이다.
[0006] 일 실시예에서, 플래퍼 밸브는, 하우징 ― 하우징은 하우징의 제1 단부의 제1 개구 및 하우징의 제2 단부의 제2 개구를 가짐 ―; 하우징 내에 피봇가능하게 배치된 제1 플래퍼; 및 하우징 내에 피봇가능하게 배치된 제2 플래퍼를 포함하며, 제1 플래퍼 및 제2 플래퍼는 제1 개구 및 제2 개구 중 적어도 하나를 선택적으로 개방 및 폐쇄시키도록 이동가능하고, 개방 포지션에서 제1 플래퍼와 제2 플래퍼는 중첩(overlapping)된다.
[0007] 일 실시예에서, 플래퍼 밸브는, 하우징 ― 하우징은 하우징의 제1 단부의 제1 개구 및 하우징의 제2 단부의 제2 개구를 가짐 ―; 하우징 내에 피봇가능하게 배치된 제1 플래퍼 ― 제1 플래퍼는 제1 플래퍼에 커플링된 밀봉부를 갖고, 밀봉부는 하우징의 내부 표면과 접촉하고, 그리고 제1 플래퍼가 폐쇄 포지션에 있을 때 제1 개구를 밀봉함 ―; 및 하우징 내에 피봇가능하게 배치된 제2 플래퍼를 포함하며, 제2 플래퍼는 개방 포지션에서 제1 플래퍼 위에 포지셔닝되고, 그리고 폐쇄 포지션에서 제2 개구 위에 포지셔닝된다.
[0008] 다른 실시예에서, 플래퍼 밸브를 개방하는 방법은, 제1 플래퍼를 개방 포지션에 포지셔닝하는 단계 ― 제1 플래퍼는 제1 플래퍼 상에 제1 밀봉부를 가짐 ―; 제2 플래퍼를 개방 포지션에 포지셔닝하는 단계 ― 개방 포지션에서 제2 플래퍼는 제1 플래퍼와 중첩되고, 제2 플래퍼는, 개방 포지션에서 제1 플래퍼와 접촉하게 그리고 제1 플래퍼의 제1 밀봉부의 반경방향 바깥쪽에 포지셔닝되는 제2 밀봉부를 포함함 ―; 제1 플래퍼 및 제2 플래퍼가 개방 포지션에 있는 동안, 이온화된 또는 라디칼화된 가스를 플래퍼 밸브를 통해 유동시키는 단계; 이온화된 또는 라디칼화된 가스를 플래퍼 밸브를 통해 유동시킨 후에 제2 플래퍼를 폐쇄시키는 단계; 및 제2 플래퍼를 폐쇄시킨 후에 제1 플래퍼를 폐쇄시키는 단계를 포함한다.
[0009] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 개략적인 예시이다.
[0011] 도 2a-도 2d는 본 개시내용의 실시예들에 따른 플래퍼 밸브의 개략적인 예시들이다.
[0012] 도 3a-도 3b는 본 개시내용의 실시예들에 따른 밀봉부의 개략적인 부분 단면도들이다.
[0013] 도 4는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 플래퍼 밸브의 개략적인 예시이다.
[0014] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통적인 동일한 엘리먼트들을 가리키기 위해 가능한 경우 동일한 도면부호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피처(feature)들이 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있음이 고려된다.
[0015] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 플래퍼 밸브에 관한 것이다. 플래퍼 밸브는 프로세싱 챔버들, 이를테면, 반도체 기판 프로세싱 챔버들에 사용될 수 있다. 그러나, 다른 사용들이 또한 고려된다.
[0016] 도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 예시이다. 프로세싱 챔버(100)는 챔버 바디(101)를 포함하며, 챔버 바디(101) 상에는 챔버 덮개(102)가 배치된다. RPS(103)는 도관(104)을 통해 챔버 바디(101)의 내부 볼륨에 커플링된다. 격리 메커니즘, 이를테면, 플래퍼 밸브(105)는 챔버 바디(101)의 내부 볼륨을 RPS(103)로부터 격리시킨다. 프로세싱 챔버(100)는 프로세싱 챔버의 단지 하나의 예를 예시할 뿐이며, 다른 챔버들의 사용이 고려된다는 것이 이해되어야 한다. 예시적인 프로세싱 챔버들(100)은 캘리포니아, 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능하다.
[0017] 프로세싱 챔버(100)는 기판들, 이를테면, 반도체 기판들을 프로세싱 챔버(100) 내에 하우징하는 데 사용될 수 있다. 내부에 하우징된 하나 이상의 기판들은 하나 이상의 프로세스들, 이를테면, 에칭, 임플란트, 증착 등을 겪을 수 있다. RPS(103)는 기판들의 프로세싱을 용이하게 하는 데 사용될 수 있거나, 챔버 덮개(102)와 챔버 바디(101)의 내부 표면들을 세정하는 데 사용될 수 있다. 가스 소스(106)는 원하는 가스들을 RPS(103)에 선택적으로 유입시켜 유입된 가스의 라디칼들 및/또는 이온들을 생성한다.
[0018] 도 2a-도 2d는 본 개시내용의 실시예들에 따른 플래퍼 밸브(205)의 개략적인 예시들이다. 플래퍼 밸브(205)는 도 1에 예시된 플래퍼 밸브(105) 대신에 사용될 수 있다. 플래퍼 밸브(205)는 장착 브래킷(298)에 커플링되는 것으로 예시되며, 차례로, 장착 브래킷(298)은 챔버 덮개(102)(도 1에 도시됨)에 커플링된다. 브래킷(298)은, 세정, 유지보수, 및/또는 교체를 용이하게 하기 위해, 체결구들(299)을 통해, 챔버 덮개로부터 플래퍼 밸브(205)를 제거하는 것을 용이하게 한다. 대안적으로, 플래퍼 밸브(205)가 챔버 덮개(102)에 직접적으로 연결될 수 있다는 것이 고려된다. 하나 이상의 밀봉부들(281)은 플래퍼 밸브(205), 브래킷(298), 및/또는 챔버 덮개(101) 중 하나 이상 사이의 밀봉을 용이하게 한다.
[0019] 도 2a는 플래퍼 밸브(205)의 개략적인 단면도이다. 플래퍼 밸브(205)는 하우징(206)을 포함한다. 하우징(206)은 입방체이며, 내부에 하나 이상의 플래퍼들(2개가 도시됨)(207a, 207b)을 하우징하는 인클로저를 정의한다. 하우징(206)은 라디칼화된 그리고/또는 이온화된 프로세스 가스를 수용하기 위한 제1 개구(208a)를 포함한다. 제1 개구(208a) 반대편에 포지셔닝된 제2 개구(208b)는 하우징(206)으로부터의 라디칼화된 그리고/또는 이온화된 프로세스 가스의 배출(egress)을 용이하게 한다. 일 예에서, 제2 개구(208b)는 장착 브래킷(298) 또는 챔버 덮개(102) 근처에 포지셔닝된다. 개구들(208a, 208b)은 서로에 대해 축방향으로 정렬될 수 있다. 플래퍼들(207a, 207b)은, 플래퍼 밸브(205)의 하우징(206)을 통한 라디칼화된 그리고/또는 이온화된 프로세스 가스의 유동을 가능하게 하기 위해, 액추에이터들(212)(하나가 도시됨)을 통해 개개의 축(209a, 209b)을 중심으로 피봇가능하다. 플래퍼(207a)는, 개구(208a)를 통한 라디칼화된 또는 이온화된 가스의 유동을 방해하거나 또는 차단하는 위치로부터 피봇가능하다. 유사하게, 플래퍼(207b)는, 개구(208b)를 통한 라디칼화된 또는 이온화된 가스의 유동을 방해하거나 또는 차단하는 위치로부터 피봇가능하다.
[0020] 하우징(206)은 하나 이상의 냉각 채널들(210)을 포함하여서 이 하나 이상의 냉각 채널들(210)을 통해 냉각 유체를 선택적으로 유동시킨다. 냉각 유체는 프로세싱 동안에 플래퍼 밸브(205)의 냉각을 용이하게 하여, 밀봉부 열화를 완화시킴으로써 플래퍼 밸브(205)의 밀봉 무결성을 유지한다. 부가적으로, 하우징(206)은 플래퍼 밸브(205)의 유지보수를 용이하게 하기 위해 제거가능 도어(제거된 채로 도시됨)를 포함한다. 하우징(206)은 밀봉부(도시되지 않음), 이를테면, O-링을 수용하기 위한 홈(groove)(250)을 갖는 표면(211)을 포함한다. 제거가능 도어는, 표면(211) 및 밀봉부와 기밀 밀봉을 형성하도록 표면(211) 및 밀봉부와 접촉되게 포지셔닝되어, 하우징(206)의 볼륨을 정의할 수 있다. 제거가능 도어를 하우징(206)에 커플링시키도록 구성된 체결구들을 수용하기 위한 복수의 개구들(287)이 표면(211)에 형성된다.
[0021] 도 2b는 플래퍼 밸브(205)의 개략적인 평면 단면도를 예시한다. 도 2b에서, 플래퍼 밸브(205)는 플래퍼 밸브(205)를 통한 가스의 유동을 가능하게 하는 개방 포지션에 있는 것으로 예시된다. 개방 포지션에서, 플래퍼들(207a, 207b)은 개구들(208a, 208b)에서 떨어져 있는 포지션으로 피봇된다. 예컨대, 플래퍼들(207a, 207b)은 하우징(206)의 내부 볼륨의 측부에 포지셔닝된다. 플래퍼들(207a, 207b)은 중첩되는 배향으로 포지셔닝되며, 이는 하우징의 내부 볼륨을 최소화하는 동시에 플래퍼들(207a, 207b)의 밀봉 표면들의 보호를 또한 용이하게 한다.
[0022] 플래퍼(207a)는 제1 밀봉 표면을 포함하며, 제1 밀봉 표면은 제1 밀봉 표면에 커플링된 하나 이상의 밀봉부들(213a)을 갖는다. 일 예에서, 하나 이상의 밀봉부들(213a)은 밀봉 홈(214)에 매립된 O-링들이다. 폐쇄 포지션에서, 하나 이상의 밀봉부들(213a)은 개구(208a)를 둘러싸서, 개구(208a)를 통한 라디칼화된/이온화된 가스의 유동을 방지한다. 밀봉부(213a)의 크기와 비교하여 개구(208a)의 감소된 크기는 밀봉을 용이하게 할 뿐만 아니라, 이온화된/라디칼화된 가스들과 밀봉부(213a) 사이의 접촉을 완화시킴으로써 밀봉부(213a)의 보호를 용이하게 한다. 밀봉부(213a)가 개구(208a)보다 더 큰 직경을 갖기 때문에, 밀봉부(213a)는 개구(208a)로부터 이격되며, 따라서, 개구(208a)를 통해 유동하는 가스들로부터 이격된다.
[0023] 플래퍼(207b)는 플래퍼(207b)의 개개의 제1 밀봉 표면 상에 하나 이상의 밀봉부들(213b)을 포함한다. 하나 이상의 밀봉부들(213b)은 또한, 대응하는 밀봉 홈(214)에 매립될 수 있다. 밀봉부들(213b)은, 플래퍼들(207a, 207b)의 개방 포지션에서 하나 이상의 밀봉부들(213a)에 외접하는 O-링 또는 유사한 밀봉부일 수 있다. 밀봉부들(213b)의 더 큰 반경 또는 길이/폭은, 도시된 바와 같이, 플래퍼들이 개방 포지션에 있을 때, 하나 이상의 밀봉부들(213a) 둘레에 보호 밀봉부를 형성한다. 따라서, 하나 이상의 밀봉부들(213b)은, 이온화된 또는 라디칼화된 가스들이 플래퍼 밸브(205)를 통해 유동함에 따라 이온화된 또는 라디칼화된 가스들이 하나 이상의 밀봉부들(213a)을 열화시키는 것을 방지한다. 그러한 셋업에서, 적어도 하나의 밀봉부, 예컨대 밀봉부(213a)는 프로세스 가스들과의 최소화된 접촉으로 인해, 이온화된/라디칼화된 가스가 플래퍼 밸브(205)를 통해 유동함에도 불구하고 기능을 유지하여, 플래퍼 밸브(205)의 격리 성능들을 유지한다.
[0024] 하나 이상의 밀봉부들(213a)의 보호를 추가로 용이하게 하기 위해, 플래퍼(207b)는 플래퍼(207b)에 플래퍼(207a)를 수용하거나 또는 받아들이는 오목형 표면(recessed surface)(215)을 포함한다. 오목형 표면은 개방 포지션에서 플래퍼(207a) 근처에 있다. 일 예에서, 오목형 표면(215)은 플래퍼(207a)와 거의 동일한 또는 플래퍼(207a)보다 약간 더 큰 길이를 갖는다. 예컨대, 오목형 표면(215)은 플래퍼(207a)의 길이보다 대략 3% 내지 대략 15% 더 큰 길이를 가질 수 있다. 그러한 예에서, 플래퍼(207b)의 길이는 플래퍼(207a)의 길이보다 더 크다. 오목형 표면은, 플래퍼(207a)의 밀봉 표면 근처의 가스 유동을 감소시키기 위한 래버린스 형상(labyrinth shape)을 형성하기 위하여 오목형 표면 근처에 연장부들(216)을 포함한다.
[0025] 각각의 플래퍼(207a, 207b)는 각각의 플래퍼(207a, 207b) 내에 형성된 개개의 냉각 채널들(217a, 217b)을 포함한다. 냉각 채널들(217a, 217b)은 냉각 채널들(217a, 217b)을 통한 냉각 유체의 유동을 허용한다. 플래퍼들(207a, 207b)을 통한 냉각제의 유동은, 이온화된/라디칼화된 가스가 플래퍼 밸브(205)를 통해 유동하는 동안 발생할 수 있다. 냉각제는 플래퍼들(207a, 207b)의 온도들을, 하나 이상의 밀봉부들(213a, 213b)의 무결성을 보존하는 범위 내로 유지한다.
[0026] 도 2c는 폐쇄 포지션의 플래퍼 밸브(205)를 예시한다. 폐쇄 포지션에서, 플래퍼들(207a, 207b)은 RPS로부터의 라디칼화된/이온화된 가스가 프로세싱 챔버로 유동하는 것을 방지한다. 폐쇄 포지션에서, 플래퍼들(207a, 207b)은 개개의 개구들(208a, 208b)을 통한 유체 유동을 방지하기 위해 개개의 개구들(208a, 208b) 근처에 포지셔닝된다. 개방 포지션에서의 플래퍼들(207a, 207b)의 중첩 포지션 때문에, 플래퍼들(207a, 207b)은 폐쇄 포지션으로 이동될 때 연속적으로 작동된다. 예컨대, 첫 번째로, 플래퍼(207b)가 폐쇄 포지션으로 이동되며, 이는 플래퍼(207a)가 폐쇄 포지션으로 작동하도록 이동 경로를 클리어(clear)한다. 플래퍼(207a)가 폐쇄 포지션에 있을 때, 하나 이상의 밀봉부들(213a)은 개구(208a) 근처의 하우징(206)의 내부 표면과 접촉한다. 하나 이상의 밀봉부들(213a)은, 개구(208a)를 통한 가스의 유동을 방지하기 위해 개구(208a)를 둘러싼다. 예시된 바와 같이, 밀봉부들(213b)은 하우징(206)의 내부 표면과 접촉하지 않지만, 추가의 밀봉부들(도시되지 않음)이 밀봉부들(213b) 반대편 플래퍼(207b) 상에 포지셔닝될 수 있다는 것이 고려된다. 그 추가의 밀봉부들은 폐쇄 포지션에서 개구(208b) 둘레에 밀봉부를 형성하여, 플래퍼 밸브(205)의 밀봉 능력을 추가로 개선할 수 있다. 그러나, 그러한 추가의 밀봉부들은 이온화된/라디칼화된 가스들에 노출될 수 있고, 따라서, 밀봉 능력들을 유지하기 위해서는 빈번한 교체로부터 이익을 얻을 수 있다는 것이 고려된다.
[0027] 도 2d는 플래퍼 밸브(205)의 개략적인 측단면도를 예시한다. 도 2d에서, 제거가능 벽(220)은 플래퍼 밸브(205)의 하우징(206)과 접촉하는 것으로 예시되어 있다. 제거가능 벽(220) 반대편에서, 개개의 작동 어셈블리들(221a, 221b)은 플래퍼들(207a, 207b)의 작동을 용이하게 하기 위해 하우징(206)의 외부 표면에 커플링된다. 각각의 작동 어셈블리(221a, 221b)는 하나 이상의 체결구들(222), 이를테면, 볼트들에 의해 하우징에 고정된다. 체결구들(222)은 개개의 베이스들(223a, 223b) 및 물 재킷(water jacket)들(224a, 224b)을 통해 배치되고, 하우징(206)에 고정된다. 베이스(223a)는 물 재킷(224a)과 축방향으로 정렬되는 한편, 베이스(223b)는 물 재킷(224b)과 축방향으로 정렬된다. 샤프트(225a)는 베이스(223a) 및 물 재킷(224a)을 통해 축방향으로 배치되는 한편, 제2 샤프트(225b)는 베이스(223b) 및 물 재킷(224b)을 통해 축방향으로 배치된다. 플래퍼들(207a, 207b)은 개개의 샤프트들(225a, 225b)의 제1 단부들에 커플링되는 한편, 샤프트들(225a, 225b)의 제2 단부는 하나 이상의 액추에이터들(212)(2개가 도시됨)에 커플링되어, 샤프트들(225a, 225b) 및 샤프트들(225a, 225b)에 커플링된 플래퍼들(207a, 207b)의 회전 작동을 용이하게 한다. 각각의 작동 어셈블리(221a, 221b)는, 플래퍼들(207a, 207b) 사이의 간섭을 완화시키고 그리고 플래퍼들(207a, 207b)의 개방/폐쇄 상태들의 결정을 용이하게 하기 위하여, 개개의 플래퍼(207a, 207b)의 포지션을 결정하기 위한, 예컨대 개개의 액추에이터(212)와 통합된 포지션 센서를 포함할 수 있다. 대안적인 예에서, 샤프트들(225a, 225b) 상의 마킹들의 식별을 통해 샤프트들(225a, 225b) 및 그에 따른 플래퍼들(207a, 207b)의 포지션들을 결정하는 데 광학 센서가 활용될 수 있다. 그러한 예에서, 광학 센서(296)는 하나 이상의 마킹들(297)을 식별하여 샤프트(225a 또는 225b)의 회전 포지션을 용이하게 할 수 있다.
[0028] 각각의 베이스(223a, 223b)는 각각의 베이스(223a, 223b)에 형성된 포트(251)를 포함한다. 각각의 포트(251)는 각각의 포트(251)에 대한 진공 연결을 용이하게 하기 위해 중앙 개구(226)로부터 반경방향으로 연장된다. 각각의 베이스(223a, 223b)는, 유체를 물 유입 포트(230)로부터 물 배출 포트(231)로 지향시키기 위하여 개개의 샤프트들(225a, 225b) 둘레를 밀봉하기 위해 중앙 개구(226)의 내부 표면 상에 형성된 하나 이상의 밀봉부들(228)을 포함한다. 개개의 물 재킷들(224a, 224b)은 각각의 베이스(223a, 223b)에 커플링된다. 각각의 물 재킷(224a, 224b)은 하우징(227a, 227b)을 포함하며, 하우징(227a, 227b)을 통해 중앙 개구(226)가 연장된다. 하나 이상의 베어링들(229)(스택된 배향으로 2개가 도시됨)은 각각의 하우징(227a, 227b) 내에서 베이스들(223a, 223b) 근처에 포지셔닝된다. 샤프트들(225a, 225b)은 샤프트들(225a, 225b)의 회전을 용이하게 하기 위해 베어링들(229)을 통해 축방향으로 배치된다. 베어링들(229)은 샤프트 포지션 및 그에 따른 플래퍼 포지션의 정렬 또는 조정을 용이하게 한다. 부가적으로, 베어링들(229)은 저마찰 베어링들이며, 따라서, 샤프트들(225a, 225b)의 회전 저항을 감소시킨다.
[0029] 각각의 하우징(227a, 227b)은 물 유입 포트(230) 및 물 배출 포트(231)를 포함한다. 각각의 물 재킷(224a, 224b)의 물 유입 포트(230) 및 물 배출 포트(231)는 개개의 냉각 채널들(217a, 217b)에 커플링된다. 냉각 채널들(217a, 217b)은, 물 유입 포트(230)로부터 물을 수용하기 위한 또는 물을 물 배출 포트(231)에 전달하기 위한 개구(285)를 물 유입 포트(230) 및 물 배출 포트(231) 근처에 포함한다. 샤프트들(225a, 225b)의 상이한 회전 구성들에서 유체를 냉각 채널들(217a, 217b) 내로 지향시키기 위해, 1개 초과의 개구(285) 또는 세장형 개구(285)가 사용될 수 있다. 개구들(225) 근처에 포지셔닝된 밀봉부들(228)은 물(또는 다른 냉각 유체)을 개구들(285)과 개개의 물 유입 포트(230) 또는 물 배출 포트(231) 사이에 지향시킨다.
[0030] 동작 동안, 냉각제, 이를테면, 물은 물 유입 포트(230)에 제공되고, 개개의 샤프트(225a, 225b)를 따라 축방향으로 연장된 제1 유체 채널(232)을 따라 이동한다. 제1 유체 채널(232)은 개개의 냉각 채널(217a, 217b)에 유동적으로 커플링되거나 또는 개개의 냉각 채널(217a, 217b)의 일체형 부분이다. 냉각 유체는 냉각 채널들(217a, 217b)을 통해 이동하고, 제2 냉각 채널(233)을 통해 물 배출 포트(231)에 전달된다. 제2 냉각 채널(233)은 개개의 샤프트(225a, 225b) 내에 축방향으로 형성된다. 제2 냉각 채널(233)은 개개의 냉각 채널(217a, 217b)에 유동적으로 커플링되거나 또는 개개의 냉각 채널(217a, 217b)과 일체형으로 형성된다. 냉각 유체는 플래퍼들(207a, 207)의 온도를 감소시켜, 밀봉부들(213a, 213b)에 대한 열-유도 손상을 완화시킨다. 냉각 채널(217a)이 플래퍼(207a)의 둘레를 따라 직사각형 형상을 갖는 것으로 예시되지만, 냉각 채널들(217a, 217b) 각각을 위해 다른 냉각 채널 구성들이 고려된다는 것이 주목되어야 한다.
[0031] 도 2a-도 2d는 플래퍼 밸브(205)의 일 실시예를 예시한다. 그러나, 다른 실시예들이 또한 고려된다. 예컨대, 플래퍼들(207a, 207b) 중 하나 또는 둘 모두는 프로세스 또는 퍼지 가스들을 프로세싱 챔버(100)에 제공하기 위한 가스 피드스루를 포함할 수 있다는 것이 고려된다. 그러한 예에서, 플래퍼들(207a, 207b)은 폐쇄 포지션에 있을 수 있지만, 가스 피드스루에 유동적으로 커플링된 가스들이 프로세싱 챔버(100)에 유입되는 것을 가능하게 할 수 있다. 게다가, 플래퍼(207a)는, 하우징(206)의 내부 표면과 플래퍼(207a) 사이의 정렬을 용이하게 하여 마모 및 입자 생성을 최소화하기 위해 하나 이상의 피처들을 포함할 수 있다. 예컨대, 플래퍼(207a)는 정렬을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 물리적 피처들, 이를테면, 가이드들, 정렬 마크들 등을 포함할 수 있다.
[0032] 도 3a-도 3b는 본 개시내용의 실시예들에 따른 밀봉부(213a)의 개략적인 부분 단면도들이다. 밀봉부(213a)만이 예시되지만, 밀봉부(213b)는 유사한 구성을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도 3a는 밀봉부 홈(214)에 포지셔닝된 밀봉부(213a)를 예시한다. 선택적 후면 밀봉부(342), 이를테면, T-밀봉부가 밀봉부(213a) 근처에 포지셔닝될 수 있다. T-밀봉부는 밀봉부(213a)의 어느 한 측 또는 양측 모두 상에 포지셔닝될 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0033] 홈(214)은 최하부(335) 및 대향 측들(336a, 336b)을 포함한다. 대향 측들(336a, 336b)은 최하부(335)로부터 서로를 향해 테이퍼링된다. 대향 측들(336a, 336b)의 안쪽을 향한 테이퍼(inward taper)는 홈(214)에 밀봉부(213a)를 보유(retention)하는 것을 용이하게 한다. 밀봉부(213a)는 베이스(337) 및 베이스(337)로부터 연장되는 플래그(338)를 포함한다. 베이스(337)는, 베이스(337)의 하부 표면이 홈(214)의 최하부(335)와 접촉하도록, 홈(214)에 포지셔닝된다. 플래그(338)는, 최하부(335) 반대편의, 베이스(337)로부터 연장되는 캔틸레버형 구조이다. 플래퍼(207a, 207b)(도 2a에 도시됨)의 폐쇄 시에, 플래그(338)는 하우징(206)(도 2a에 도시됨)과 접촉하여 밀봉부를 형성한다. 액추에이터들(212)(도 2d에 도시됨)은 플래그(338)와 하우징(206) 사이에 원하는 양의 접촉력을 인가하도록 구성될 수 있다. 비압축 상태에서, 플래그(338)는, 홈(214)의 상부 경계를 정의하는 평면(339) 너머로 연장된다. 도 3b에 예시된 바와 같이, 압축 하의 플래그의 편향을 수용하기 위해 플래그(338)의 하부 표면과 베이스(337)의 상부 표면 사이에 공간(340)이 정의된다.
[0034] 동작 시에, 플래퍼 밸브(205)의 내부 압력을 감소시키기 위해 플래퍼 밸브(205)의 내부에 진공이 인가될 수 있다. 감소된 압력은, 적합한 밀봉을 여전히 유지하면서 더 낮은 접촉 압력이 밀봉부(213a)와 하우징(206) 사이에서 사용되는 것을 가능하게 한다. 감소된 접촉 압력은 밀봉부(213a)의 유효 수명(useful life)을 연장시키고, 부가적으로, 원하지 않는 미립자 생성을 또한 감소시킨다. 감소된 미립자 생성은 개선된 기판 프로세싱을 초래하고, 플래퍼 밸브(205)에 대한 예방적 유지보수 세션들 사이의 기간(timespan)을 증가시킨다. 부가적으로, 밀봉부 오정렬을 보상하는 것뿐만 아니라 입자 생성을 감소시키는 것을 추가로 용이하게 하기 위해, 밀봉부(213a)가 비교적 낮은 강성도를 갖는 것이 고려된다.
[0035] 일 예에서, 포트(251)를 통해 진공이 인가된다. 포트(251)를 통해 인가된 진공은, 플래퍼 밸브(205)가 폐쇄될 때, 하우징(206)의 내부 볼륨을 진공배기시키는 데 사용될 수 있다. 진공배기를 용이하게 하기 위해, 개개의 샤프트(225a, 225b)에 형성된 포트(도시되지 않음)는, 플래퍼들(207a 및/또는 207b)이 폐쇄 포지션에 있을 때 하우징(206)의 내부 볼륨과 포트(251) 사이의 유체 연통을 제공할 수 있다. 내부 볼륨으로부터 포트(251)를 통해 프로세스 가스들을 진공배기시키는 것은, 플래퍼 밸브(205)의 밀봉부들과 프로세스 가스들 사이의 접촉을 감소시킴으로써(그 프로세스 가스들은 그렇지 않으면 폐쇄 상태에서 내부에 트랩핑되었을 것임) 밀봉 무결성을 용이하게 한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 하우징(206)의 내부 볼륨으로부터의 가스들의 진공배기를 위해 하나 이상의 포트들이 하우징(206)에 형성될 수 있다.
[0036] 도 4는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 플래퍼 밸브(405)의 개략적인 예시이다. 플래퍼 밸브(405)는 위에서 예시된 플래퍼 밸브(205)와 유사하다. 그러나, 플래퍼 밸브(405)는 상이한 하우징(406) 및 플래퍼들(407a, 407b)을 활용한다. 도 4에 예시된 바와 같이, 플래퍼들(407a, 407b) 각각은, 개개의 라운드형 섹션들(445a, 445b) 및 3개의 개개의 선형 섹션들(446a, 446b)을 포함하는 둘레를 갖는다. 하우징(406)은 대응하는 형상, 예컨대 제1 라운드형 섹션(447), 및 직사각형 섹션(448)을 포함한다. 플래퍼들(407a, 407b)과 하우징(406) 사이의 대응하는 구조는, 재료가 트랩핑될 수 있는 플래퍼 밸브(405)의 사공간(dead space)을 감소시켜서, 프로세싱 동안의 프로세싱 챔버 오염을 감소시킨다. 다른 형상들 및 구성들이 고려된다는 것이 주목되어야 한다. 일 예에서, 각각의 라운드형 섹션(445a, 445b 및 447)은 대략 180° 연장된다.
[0037] 플래퍼 밸브(405)는 또한, 가스 도관들, RPS, 프로세싱 챔버 등에 대한 커플링을 용이하게 하기 위해 개개의 플래퍼들(407a, 407b) 근처에 플랜지형 커플링들(490a, 490b)을 포함한다. 각각의 플랜지형 커플링(490a, 490b)은 플래퍼 밸브(405)를 통한 가스 유동을 용이하게 하기 위해 각각의 플랜지형 커플링(490a, 490b)을 통해 형성된 개구(491)를 포함한다. 개구들(491)은 개구들(491)을 통한 가스 컨덕턴스(gas conductance)를 용이하게 하기 위해 동축으로 포지셔닝된다. 샤프트들(425a, 425b)은 플래퍼들(407a, 407b)의 작동 및 냉각을 용이하게 하기 위해, 샤프트들(225a, 225b)(도 2d에 도시됨)과 유사하게 하우징(406)으로부터 연장된다. 각각의 샤프트(425a, 425b)는, 플래퍼들(407a, 407b)의 감소된 회전 저항을 위하여, 도 2d에 도시된 베어링들(229)과 같은 추가의 베어링들의 포함을 용이하게 하기 위해 하우징(406)의 반대편 측을 통해 연장될 수 있다.
[0038] 각각의 플래퍼(407a, 407b)는 지지 부분(492) 및 밀봉 부분(493)을 포함한다. 지지 부분(492)은 밀봉 부분(493)의 섹션과 매칭되는 윤곽을 갖는 아크형 표면을 포함한다. 밀봉 부분(493)은, 밀봉 부분(493)의 연장부가 지지 부분(492)의 오목부(recess) 또는 개구에 삽입되도록, 커플링(494)을 통해 지지 부분(492)에 커플링된다. 다른 커플링 메커니즘들이 또한 고려된다. 그러한 예에서, 밀봉 부분(493)은 밀봉 부분(493)의 둘레 주위에 배치된 맞물림 영역(480)을 포함한다. 맞물림 영역(480)은 하우징(406)의 내부 표면과 접촉하여 그와 함께 밀봉부를 형성한다. 맞물림 영역(480)은, 밀봉 부분(493)이 밀봉하는 개구보다 더 큰 직경을 갖는다.
[0039] 별개의 지지 부분(492)과 밀봉 부분(493)의 분리의 활용은 유지보수 동안의 밀봉 부분(493)의 교체의 용이함을 용이하게 한다. 플래퍼들(207a, 207a)에 대해 위에서 설명된 것과 유사하게, 하나의 밀봉 부분(493)은, 플래퍼들(407a, 407b)이 개방 포지션에 있을 때 다른 밀봉 부분(493)과의 유체 접촉을 방지하거나 또는 아니면 제한할 수 있다는 것이 고려된다. 따라서, 밀봉 무결성의 수명(longevity)이 증진된다. 대안적으로, 플래퍼들(407a, 407b)은 플래퍼들(207a, 207b)에 대해 위에서 설명된 것과 유사하게 밀봉 어레인지먼트들을 포함한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 하우징(406)의 내부 표면들 및/또는 플래퍼들(407a, 407b)의 표면들은, 동작 동안에 사용되는 부식성 가스들로부터 플래퍼 밸브(405)의 보호를 용이하게 하기 위해, 보호 필름, 이를테면, 세라믹으로 코팅될 수 있다.
[0040] 본 개시내용의 이점들은 RPS와 프로세싱 챔버 사이의 개선된 격리를 포함한다. 부가적으로, 본원에서 개시된 플래퍼 밸브들에 대한 열적 부하들이 감소되어, 밀봉부 수명 및 무결성을 개선한다.
[0041] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 하우징 ― 상기 하우징은 상기 하우징의 제1 단부의 제1 개구 및 상기 하우징의 제2 단부의 제2 개구를 가짐 ―;
    상기 하우징 내에 피봇가능하게 배치된 제1 플래퍼(flapper); 및
    상기 하우징 내에 피봇가능하게 배치된 제2 플래퍼를 포함하며,
    상기 제1 플래퍼 및 상기 제2 플래퍼는 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구 중 적어도 하나를 선택적으로 개방 및 폐쇄시키도록 이동가능하고, 개방 포지션에서 상기 제1 플래퍼와 상기 제2 플래퍼는 중첩(overlapping)되는,
    플래퍼 밸브.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플래퍼 상의 제1 밀봉부 및 상기 제2 플래퍼 상의 제2 밀봉부를 더 포함하며,
    상기 제1 플래퍼 및 상기 제2 플래퍼가 개방 포지션들에 있을 때 상기 제1 밀봉부는 상기 제2 밀봉부와 중첩되는,
    플래퍼 밸브.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플래퍼 및 상기 제2 플래퍼는, 개방 포지션에 있을 때, 대면하여(face-to-face) 포지셔닝되는,
    플래퍼 밸브.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플래퍼 및 상기 제2 플래퍼는, 상기 제1 플래퍼 및 상기 제2 플래퍼에 형성된 개개의 냉각 채널들을 통해 유체를 유동시킴으로써, 독립적으로 냉각되는,
    플래퍼 밸브.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 플래퍼 및 상기 제2 플래퍼는 상기 하우징과 독립적으로 냉각되고, 상기 하우징은 상기 하우징에 형성된 하나 이상의 냉각 채널들을 갖는,
    플래퍼 밸브.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플래퍼 및 상기 제2 플래퍼 각각은 회전 샤프트들 상에 배치되고, 상기 회전 샤프트들은 상기 회전 샤프트들 둘레에 배치된 밀봉부들을 갖고, 상기 밀봉부들은 상기 하우징의 내부 볼륨을 상기 하우징 외측의 환경으로부터 격리시키는,
    플래퍼 밸브.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 회전 샤프트들의 포지션들을 결정하기 위한 하나 이상의 센서들을 더 포함하는,
    플래퍼 밸브.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 센서들은 광학 센서들인,
    플래퍼 밸브.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 회전 샤프트들의 축들은 저마찰 베어링을 통해 조정가능한,
    플래퍼 밸브.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플래퍼 또는 상기 제2 플래퍼의 하나 이상의 표면들은 부식을 감소시키기 위해 상기 하나 이상의 표면들 상에 코팅을 갖는,
    플래퍼 밸브.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징의 제1 개구 및 상기 하우징의 제2 개구는 동축으로 포지셔닝되는,
    플래퍼 밸브.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징으로부터 가스들을 진공배기시키기 위한 하나 이상의 가스 퍼지 포트들을 포함하는,
    플래퍼 밸브.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플래퍼는 프로세스 가스 또는 퍼지 가스를 프로세스 챔버에 공급하기 위한 가스 피드스루를 포함하는,
    플래퍼 밸브.
  14. 하우징 ― 상기 하우징은 상기 하우징의 제1 단부의 제1 개구 및 상기 하우징의 제2 단부의 제2 개구를 가짐 ―;
    상기 하우징 내에 피봇가능하게 배치된 제1 플래퍼 ― 상기 제1 플래퍼는 상기 제1 플래퍼에 커플링된 밀봉부를 갖고, 상기 밀봉부는 상기 하우징의 내부 표면과 접촉하고, 그리고 상기 제1 플래퍼가 폐쇄 포지션에 있을 때 상기 제1 개구를 밀봉함 ―; 및
    상기 하우징 내에 피봇가능하게 배치된 제2 플래퍼를 포함하며,
    상기 제2 플래퍼는 개방 포지션에서 상기 제1 플래퍼 위에 포지셔닝되고, 그리고 상기 폐쇄 포지션에서 상기 제2 개구 위에 포지셔닝되는,
    플래퍼 밸브.
  15. 플래퍼 밸브를 개방하는 방법으로서,
    제1 플래퍼를 개방 포지션에 포지셔닝하는 단계 ― 상기 제1 플래퍼는 상기 제1 플래퍼 상에 제1 밀봉부를 가짐 ―;
    제2 플래퍼를 상기 개방 포지션에 포지셔닝하는 단계 ― 상기 개방 포지션에서 상기 제2 플래퍼는 상기 제1 플래퍼와 중첩되고, 상기 제2 플래퍼는, 상기 개방 포지션에서 상기 제1 플래퍼와 접촉하게 그리고 상기 제1 플래퍼의 제1 밀봉부의 반경방향 바깥쪽에 포지셔닝되는 제2 밀봉부를 포함함 ―;
    상기 제1 플래퍼 및 상기 제2 플래퍼가 상기 개방 포지션에 있는 동안, 이온화된 또는 라디칼화된 가스를 상기 플래퍼 밸브를 통해 유동시키는 단계;
    상기 이온화된 또는 라디칼화된 가스를 상기 플래퍼 밸브를 통해 유동시킨 후에 상기 제2 플래퍼를 폐쇄시키는 단계; 및
    상기 제2 플래퍼를 폐쇄시킨 후에 상기 제1 플래퍼를 폐쇄시키는 단계를 포함하는,
    플래퍼 밸브를 개방하는 방법.
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