TWI429837B - 三閥入口組件 - Google Patents

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TWI429837B TW97121529A TW97121529A TWI429837B TW I429837 B TWI429837 B TW I429837B TW 97121529 A TW97121529 A TW 97121529A TW 97121529 A TW97121529 A TW 97121529A TW I429837 B TWI429837 B TW I429837B
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Description

三閥入口組件
本發明係有關於氣體輸送系統，尤關於氣體輸送系統之三閥入口組件。
習知半導體蝕刻處理系統可能會具有一氣體來源，一經由氣體供給管線連接至該氣體來源的氣體輸送系統，以及一連接至該氣體輸送系統之電漿處理室。該氣體輸送系統更包括與氣體供給管線相連接之氣體桿。氣體桿為一系列之氣體分配控制元件，如一質量流控制器、一或更多個轉換器及/或調節器、一加熱器、一或更多個過濾器或淨化器、停止閥。根據不同設計與應用，在一氣體桿中使用的元件及元件之特定配置會有不同。在典型的半導體處理配置中，超過十七種氣體來源係藉由氣體供給管線、歧管上之氣體分配元件、混合歧管連接至處理室，此等連接皆典型地固設於一框架或基板上，形成完整系統，稱為「氣體板」或「氣體箱」。
習知半導體蝕刻處理系統依賴數個有害與無害處理氣體的使用，以及超過十七種氣體之謹慎測量的同步傳送，從氣體來源經由氣體供給管線至電漿處理室。此等系統通常需要氣體傳送系統連接高純度氣體，供半導體處理系統或其他薄膜塗佈製程使用。然而在半導體製造中，半導體裝置的尺寸在縮減中，且容納更多元件的空間趨減。現行氣體板並無彈性來增設額外元件及/或對氣體板增設或移除個別氣體桿。
一氣體傳送設備提供一具有三閥入口組件(TVIA)之氣體傳送系統。TVIA提供一氣體傳送組件，該氣體傳送組件包括含有三個功能元件的單一單元。在一實施例中，一氣體傳送設備可具有用 以產生一流體流道的一歧管塊，一水平入口埠連接至歧管塊第一側，並與流體流道呈流體連通，且接受一供給氣體，一氣動閥於第一端連接至歧管塊，並用以防止流體流動之未經授權啟動，氣動閥與流體流道及水平入口埠呈流體連通，一沖洗埠連接至歧管塊，並與鄰接氣動閥設置之流體流道呈流體連通，及一垂直沖洗埠於第一端連接至歧管塊，垂直沖洗埠設置於介於沖洗閥與氣動閥之間，並於第二端具有一沖洗氣體之輸入/輸出埠，其中水平入口埠以垂直於垂直沖洗埠設置。
在另一實施例中，氣體傳送設備可具有一歧管塊，歧管塊用以產生流體流道，一氣動閥於第一端連接至歧管塊，並用以防止流體流動之未經授權啟動，氣動閥與流體流道呈流體連通，一水平入口埠於靠近第一端連接至氣動閥，並用以接受一供給氣體，一沖洗埠連接至歧管塊，並與鄰接氣動閥設置之流體流道呈流體連通，及一垂直沖洗埠於第一端連接至歧管塊，垂直沖洗埠設置於介於沖洗閥與氣動閥之間，並於第二端具有一沖洗氣體輸入/輸出埠，其中水平入口埠垂直於垂直沖洗埠設置。
這些特徵將於本發明詳細說明中連同圖式加以說明。
茲將參考繪示於隨附圖式中之數個較佳實施例來詳述本發明。在下列敘述中，為了使本發明能更容易了解，將闡述眾多特定細節。然而須了解的是，對習知本技藝者而言，本發明的實施並不需要某些或全部的特定細節。在其他情況中，為避免不必要地混淆本發明，並未詳述熟知的處理步驟及/或結構。
本發明提供具有三閥入口組件(TVIA,triple valve inlet assembly)的氣體輸送系統，可應用於真空耦合環(VCR,vacuum coupled ring)及整合式氣體供應系統(IGS,Integrated gas system)氣體輸送系統。TVIA提供氣體輸送組件，其將三個功能型元件納入單一單元。此組件提供一較小之氣體板，生產上比現行氣體板便 宜。TVIA亦容許較多彈性，容許使用者增設及/或移除氣體桿而使混合及幫浦/沖洗歧管組件具有最少死角，且佔用極少或不佔任何氣體桿的空間。
圖1A與1B繪示三閥入口組件的例示性實施例。TVIA 100可具有一歧管塊102，該歧管塊用以產生一流體流道，藉此各種氣體輸送元件能以可移除方式連接至該流道。藉由任何習知裝置如結件裝置，如螺絲、壓力密封或其他類似裝置，各種元件可移除式地連接至歧管塊102。一水平入口埠104可連接至歧管塊102之第一側106。水平入口埠104可與流體流道呈流體連通，並如箭頭A所示，用以接受供給氣體。如圖1A所示，水平入口埠104可作為歧管塊102的一部份來製造。或者如圖1B所示，水平入口埠104可以是獨立元件而固設在歧管塊102。該入口埠104可為習知技藝中任何種連結，如VCR連結。
一氣動閥108可連接至歧管塊102之第一端106。氣動閥108可與流體流道及水平入口埠104呈流體連通。氣動閥108可用來防止流體流動之未經授權數動。圖1B繪示具有安全機構之氣動閥506的例示性實施例。在一實施例中，該閥為一整合式表面安裝閥。一般上，整合式表面安裝閥係一氣體控制元件(如閥、過濾器等)，經過歧管組件之管道而連接至其他固設在該歧管組件上的氣體控制元件。此與通常以VCR固設方式而透過龐雜通道固設的氣體控制元件有所不同。
在一實施例中，該閥可以是氣體桿入口閥。在另外實施例中，該閥可以是IGS閥。氣動閥506可具有歧管組件502，氣動閥506可透過轉接器504固設於歧管組件502。在一實施例中，轉接器504可具螺紋。壓力承接器508可容許一加壓管線(未繪示)穿過轉接頭510固設於氣動閥506。亦即，當壓縮空氣經由轉接頭510進入氣動閥506時，會嚙合一閥機構，容許氣體流入氣體桿。
在一實施例中，轉換器510可具螺紋。一人工關閉開關512及鎖定/標示機構514可移除式地連接至轉接器510。當人工關閉 開關512與肘節臂516嚙合時，加壓氣體會被阻擋而致使氣動閥506關閉，停止電漿氣體流進氣體桿。此外，人工關閉開關512亦可包含一排氣埠，該排氣埠容許氣動閥506中任何加壓空氣在人工關閉開關512嚙合之前排出。亦即，氣動閥506中的壓力可與氣動閥506外部的壓力實質上相同。此外，為實質上確保電漿處理系統之安全維護，可在鎖定/標示機構514增設一鎖定件及/或一掛卡。在一實施例中，經過最適化的防止啟動組件可用以將早期或意外移除之事故減至最低。亦即，若不先移除鎖定件及/或掛卡，就不該啟動氣動閥506，否則氣體輸送系統會發生實質損壞。在另一實施例中，鎖定件是不可重複使用的。又在另一個實施例中，鎖定件可人工裝設。而又在另一實施例中，鎖定件可為自動鎖定或不可釋放的。掛卡可以是一體成型之尼龍索套，註明有下列詞語之一：「請勿啟動」、「請勿打開」、「請勿關閉」、「請勿激發」、「請勿操作」。
一個三埠空氣沖洗閥112可連接至鄰接氣動閥108或506設置的歧管塊102。沖洗閥112可與流體流道呈流體連通，以容許移除氣體桿裡任何腐蝕性供給氣體。
一垂直沖洗埠114可在其第一端116連接至歧管塊102。垂直沖洗埠114可設置於介於沖洗閥112與氣動閥506之間，並可垂直於水平入口埠104。舉例而言，垂直沖洗埠114與水平入口埠104可呈約90度夾角。垂直沖洗埠114可在其第二端120具有一沖洗氣體之輸入/輸出的連接口118，以容許沖洗氣體之輸入及/或排出。垂直沖洗埠114亦可置換現行氣體箱中的沖洗歧管。或者，垂直沖洗埠114可作為額外測試或加壓埠，例如測試氣體輸送系統中之含水分程度及粒子含量。垂直沖洗埠114亦可容許TVIA被用於任何氣體輸送系統中，即氣體輸送系統中空間有限及/或分離或額外閥的空間有限者。再者，在死角最小化的情形下，多重氣體桿可個別連接或不連接至TVIA。
一質量流量控制器(MFC,mass flow controller)122可連接到歧 管塊102之第二側124。MFC 122正確地測量供給氣體的流率。將沖洗閥112安置於MFC 122旁會容許使用者沖洗MFC 122中任何腐蝕性供給氣體。
圖2A及2B繪示一例示性歧管。圖2A繪示圖1A中之例示性歧管，而圖2B繪示圖1B中之例示性歧管。如上所述，對於氣體輸送系統，歧管200用以產生一流體流道。該歧管具有複數個開孔202，容納如螺絲之連接裝置，以可移除式地將歧管連接至基板(未繪示)。額外開孔203可容納連接裝置，以將氣體輸送元件連接至氣體塊，如水平入口埠104及MFC 122。如VCR埠之入口埠204可從水平入口連接件104接受供給氣體，該入口埠204可與氣動閥108之入口埠206呈流體連通。出口埠208可與沖洗閥112之入口部210呈流體連通。沖洗閥112可為具有入口埠210、出口埠212、排出埠216之三埠歧管。出口埠可與連接至MFC 122之入口埠214呈流體連通。在一實施例中，排出埠216可與垂直沖洗埠114呈流體連通。
圖3A至3C繪示測試埠之例示性實施例。一測試埠可連接至氣動閥，以確保正確的氣體流經氣體輸送系統。或者，測試埠可作為額外氣體輸送元件。舉例而言，測試埠可用來檢查含水分程度、執行設施管線之滲漏測試、作為額外沖洗閥或其他類似功能等。如圖3A所示，測試埠302可於靠近一第一端306連接至氣動閥304。測試埠可為習知任何閥，如VCR閥。
圖3B及3C繪示測試埠與水平入口埠連接至氣動閥。圖3B繪示水平入口埠310與測試埠312連接至IGS氣動閥308。圖3C繪示水平入口埠310與測試埠312連接至具有鎖定/標示機構314之IGS氣動閥308。圖3B與3C所示之例示性實施例消除了將水平入口埠連接至歧管的必要性。
圖4係半導體處理用之例示性進氣裝置的示意圖。處理氣體經由氣體供給管線414供給至電漿蝕刻處理室410。氣體供給管線414可將處理氣體提供至安置在處理室上部的噴淋頭或其他氣體 供給配置。此外，氣體供給管線414可將處理氣體供給至處理室下部，舉例而言，如供給至環繞歧管支座之氣體分配環或透過配置於歧管支架之氣體出口。然而，替代性之雙送氣配置能將氣體供給至處理室的上部中心與上部邊緣。處理氣體可從氣體供給部416、418、420、440供給至氣體管線414，從供給部416、418、420、440供給的處理氣體分別被供給至MFC 422、424、426、432。MFC 422、424、426、432供給處理氣體至一混合歧管428，在這之後，已混合的氣體便輸入氣流管線414。
一幫浦/沖洗歧管430可連接至各個氣體供給部416、418、420、440的各別沖洗閥112(圖1A及1B)。如氮氣之沖洗氣體可用來以箭頭A方向沖洗送氣裝置400。在最少滯流區的情況下，並且不需移除任何氣體元件，使用垂直沖洗埠114可增加或減少氣體。
使用者在操作時可選定欲傳送至電漿處理室之混合流量的比例。舉例而言，使用者可選定一透過管線414傳送的流量包含有250 sccm Ar/30 sccm C4 F8 /22 sccm O2 。在此情況下，總流量可由氣體箱中MFC 422、424、426、432之流量讀值總和而測出，而藉由比較該總流量，控制器可調整管線414的節流程度，以達到所欲之流量分配。或者，一選擇性之總流量測量計可設置在混合歧管428下游處，以測量混合氣體的總流量，而非透過將氣體箱中MFC 422、424、426、432之流量讀值加總而算出總流量。
本發明雖已經藉由數個實施例來描述，但任何變更及各式可替換之相同元件均落入本發明的範疇。需注意本發明可以各種方法及設備來執行。因此隨附之申請專利範圍應被合理解讀，使所有變更及各式可替換之相同元件落入本發明之真正精神與範疇中。
100‧‧‧三閥入口組件
102‧‧‧歧管塊
104‧‧‧水平入口埠
106‧‧‧第一側
108‧‧‧氣動閥
112‧‧‧沖洗閥
114‧‧‧垂直沖洗閥
116‧‧‧第一端
118‧‧‧連接口
120‧‧‧第二端
122‧‧‧質量流量控制器
124‧‧‧第二側
200‧‧‧歧管
202‧‧‧開孔
203‧‧‧開孔
204‧‧‧入口埠
206‧‧‧入口埠
208‧‧‧出口埠
210‧‧‧入口埠
212‧‧‧出口埠
214‧‧‧入口埠
216‧‧‧排出埠
302‧‧‧測試埠
304‧‧‧氣動閥
306‧‧‧第一端
308‧‧‧氣動閥
310‧‧‧水平入口埠
312‧‧‧測試埠
314‧‧‧鎖定/標示機構
400‧‧‧送氣裝置
410‧‧‧電漿蝕刻處理室
414‧‧‧氣體供給管線
416、418、420、440‧‧‧氣體供給部
422、424、426、436‧‧‧質量流量控制器
428‧‧‧混合歧管
430‧‧‧幫浦/沖洗歧管
502‧‧‧歧管組件
504‧‧‧轉換器
506‧‧‧氣動閥
508‧‧‧壓力承接器
510‧‧‧轉接頭
512‧‧‧人工關閉開關
514‧‧‧鎖定/標示機構
516‧‧‧肘節臂
本發明包含並作為說明書一部份之隨附圖式，繪示一或多個 實施例，與詳細說明一同解釋本發明之用意與實施方式。
在圖式中：
圖1A及1B繪示三閥入口組件的例示性實施例。
圖2A及2B繪示例示性歧管塊。
圖3A~3C繪示附加測試埠之例示性實施例。
圖4係半導體處理用之例示性送氣裝置的概略圖。
100‧‧‧三閥入口組件
102‧‧‧歧管塊
104‧‧‧水平入口埠
106‧‧‧第一側
108‧‧‧氣動閥
112‧‧‧沖洗閥
114‧‧‧垂直沖洗閥
116‧‧‧第一端
120‧‧‧第二端
122‧‧‧質量流量控制器
124‧‧‧第二側

Claims (20)

  1. 一種氣體傳送設備，包含：一歧管塊，用以在該氣體傳送設備中產生一流體流道；一水平入口埠，連接至與該流體流道呈流體連通的該歧管塊之一第一側，並用以接受一供給氣體；一氣動閥，於一第一端連接至該歧管塊，並用以防止未經授權之流體流動，該氣動閥係與該流體流道及該水平入口埠呈流體連通；一沖洗閥，連接至該歧管塊，並與鄰接該氣動閥設置之該流體流道呈流體連通；及一垂直沖洗埠，於一第一端連接至該歧管塊，該垂直沖洗埠設置於介於該沖洗閥與該氣動閥之間，並於一第二端具有一沖洗氣體之輸入/輸出的連接口，其中，該水平入口埠垂直於該垂直沖洗埠而設置。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣體傳送設備，更包含一質量流量控制器，該質量流量控制器連接至該歧管塊之一第二側。
  3. 如申請專利範圍第1項之氣體傳送設備，其中，該氣動閥更包含一肘節式開關，該肘節式開關連接至該氣動閥之一第二端，該肘節式開關包括一肘節臂，該肘節臂設置於一啟動區與一非啟動區二者中之一內；其中，當該肘節臂位於該啟動區時，該氣動閥啟動，而其中當該肘節臂位於該非啟動區時，該氣動閥不啟動。
  4. 如申請專利範圍第3項之氣體傳送設備，其中該肘節式開關更包含一防止啟動機構，其中該防止啟動機構不需至少旁通該防止啟動機構之一鎖定功能，即可防止該肘節臂從該非啟動區移位到啟動區。
  5. 如申請專利範圍第1項之氣體傳送設備，更包含一測試埠，該測試埠連接至靠近該第一端的該氣動閥。
  6. 如申請專利範圍第5項之氣體傳送設備，其中該測試埠為一真空耦合環閥。
  7. 一種氣體傳送設備，包含：一歧管塊，用以在該氣體傳送設備中產生一流體流道；一氣動閥，於一第一端連接至該歧管塊，以防止未經授權之流體流動，該氣動閥與該流體流道呈流體連通；一水平入口埠，於靠近該第一端處連接至該氣動閥，並用以接受一供給氣體；一沖洗閥，連接至該歧管塊，並與鄰接該氣動閥設置之該流體流道呈流體連通；及一垂直沖洗埠，於一第一端連接至該歧管塊，該垂直沖洗埠設置於介於該沖洗閥與該氣動閥之間，並於一第二端具有一沖洗氣體之輸入/輸出的連接口。
  8. 如申請專利範圍第7項之氣體傳送設備，更包含一質量流量控制器，該質量流量控制器連接至該歧管塊之一第二側。
  9. 如申請專利範圍第7項之氣體傳送設備，其中該氣動閥更包含一肘節式開關，該肘節式開關連接至該氣動閥之一第二端，該肘節式開關包括一肘節臂，該肘節臂係設置於一啟動區與一非啟動區二者中之一內；其中，當該肘節臂設置於該啟動區時，該氣動閥啟動；而其中，當該肘節臂設置於該非啟動區時，該氣動閥不啟動。
  10. 如申請專利範圍第9項之氣體傳送設備，其中該肘節式開關更 包含一防止啟動裝置，其中該防止啟動機構不需至少旁通該防止啟動機構之一鎖定功能，即可防止該肘節臂從該非啟動區移位到啟動區。
  11. 如申請專利範圍第7項之氣體傳送設備，更包含一測試埠，介於該氣動閥與該水平入口埠之間。
  12. 如申請專利範圍第11項之氣體傳送設備，其中該測試埠為一真空耦合環閥。
  13. 如申請專利範圍第7項之氣體傳送設備，更包含一測試埠，該測試埠設置於該氣動閥上。
  14. 一種氣體傳送設備，包含：一歧管塊，用以於該氣體傳送設備中產生一流體流道；一水平入口埠，連接至該歧管塊之一第一側，與該流體流道呈流體連通，並用以接受一供給氣體；一第一連接器，用以於一第一側容納一第一氣體元件，該第一連接器與該流體流道及該水平入口埠呈流體連通；一第二連接器，用以容納一第二氣體元件，該第二連接器鄰接著該第一連接器而設置；及一垂直沖洗埠，於一第一端連接至該歧管塊，該垂直沖洗埠設置在該第一連接器與該第二連接器之間，並於一第二端具有一沖洗氣體之輸入/輸出的連接口，其中，水平入口埠垂直於該垂直沖洗埠而設置。
  15. 如申請專利範圍第14項之氣體傳送設備，更包含一質量流量控制器，該質量流量控制器連接至該歧管塊之一第二側。
  16. 如申請專利範圍第14項之氣體傳送設備，其中該第一氣體元件為一氣動閥。
  17. 如申請專利範圍第16項之氣體傳送設備，其中該氣動閥更包含一肘節式開關，該肘節式開關連接至該氣動閥之一第二端，該肘節式開關包括一肘節臂，該肘節臂設置於一啟動區與一非啟動區二者中之一內；其中當該肘節臂設置於該啟動區時，該氣動閥啟動，而其中當該肘節臂設置於該非啟動區時，該氣動閥不啟動。
  18. 如申請專利範圍第17項之氣體傳送設備，其中該肘節臂更包含一防止啟動裝置，其中該防止啟動機構不需至少旁通該防止啟動機構之一鎖定功能，即可防止該肘節臂從該非啟動區移位到啟動區。
  19. 如申請專利範圍第14項之氣體傳送設備，其中該第二氣體元件為一沖洗閥。
  20. 如申請專利範圍第14項之氣體傳送設備，更包含一測試埠，該測試埠設置於該第一氣體元件上。
TW97121529A 2007-06-11 2008-06-10 三閥入口組件 TWI429837B (zh)

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US11/761,244 US7784496B2 (en) 2007-06-11 2007-06-11 Triple valve inlet assembly

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