KR102023794B1 - 플라즈마 프로세싱 시스템들에서의 공유형 가스 패널들 - Google Patents

플라즈마 프로세싱 시스템들에서의 공유형 가스 패널들 Download PDF

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Abstract

프로세스 가스를 복수의 프로세스 모듈로 공급하는 공유형 가스 패널을 위한 방법들 및 장치가 개시된다. 공유형 가스 패널은 복수의 혼합 밸브들 및 적어도 2 개의 프로세스 모듈을 서비스하기 위한, 소정의 혼합 밸브에 대한 적어도 2 개의 혼합 매니폴드를 포함한다. 혼합 매니폴드들은 소정의 플레인에 배치되며, 공간을 절감하도록 스태거링된다. 공유형 가스 패널의 컴포넌트들은 또한 공유형 가스 패널 인클로저의 체적을 줄이기 위해서 수직으로 적층된다. 소정의 혼합 밸브에 커플링된 2 개의 혼합 매니폴드들이 매칭 문제들을 제거하기 위해서 동일한 질량 흐름을 수용하도록 컴포넌트들이 최적화된다.

Description

플라즈마 프로세싱 시스템들에서의 공유형 가스 패널들{SHARED GAS PANELS IN PLASMA PROCESSING SYSTEMS}
기판 프로세싱 시스템들은 전자적 디바이스들 (예를 들어서, 집적 회로 다이들 또는 플랫 디스플레이 패널들 또는 태양전지 패널들) 을 생산하기 위해서 기판들을 프로세싱하는데 오랫동안 채용되어왔다. 현대의 기판 프로세싱 시스템에서, 다수의 프로세스 모듈들 (PM들) 이 시스템마다 제공될 수 있다. 이는 통상적으로 클러스터된 툴 방식으로서 알려져 있으며, 클러스터 툴은 통상적으로 다수의 기판들을 병렬로 프로세싱하기 위해서 다수의 프로세싱 모듈들을 포함하는 것으로 이해된다.
일반적으로 말해서, 각 프로세스 모듈은 동일한 또는 상이한 레시피들/프로세스들에 따라서 하나 이상의 기판들을 프로세싱하도록 구성된다. 기판들을 프로세싱하는 것이 통상적으로 복수의 프로세스 가스들 (예를 들어서, 에칭 가스, 증착 가스 또는 튜닝 가스) 을 요구하기 때문에, 각 프로세스 모듈 (또는 챔버, 용어 "챔버"는 본 명세서에서 "프로세스 모듈"과 상호교환가능하게 사용됨) 에는 통상적으로 과거에는, 목표된 레시피를 실행하도록 프로세스 모듈로 요구된 프로세스 가스들의 세트를 선택적으로 제공하기 위해서 그 자신의 가스 패널이 제공되었다.
구체적으로, 가스 패널은 복수의 프로세스 가스들을 수용하는 기능, 및 레시피에 의해서 특정된 파라미터들에 따라서 복수의 프로세스 가스들 중 선택된 가스들을 프로세스 모듈로 제공하는 기능을 수행하는 장치를 말한다. 이러한 파라미터들은 예를 들어서, 체적, 압력, 및 온도 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
그러나, 가스 패널들은 매우 부피가 나가며 구입, 운용 및 유지하기에는 상대적으로 가격이 나가는 아이템들이다. 통상적인 가스 패널은 복수의 유입/유출 가스 라인들, 체적/압력 제어를 위한 그리고 개별 프로세스 가스들의 격리/안전을 위한 복수의 밸브들 및 이들과 연관된 센서/제어/통신 전자장치들을 포함한다. 통상적인 가스 패널은 또한 통상적으로 프로세스 가스들을 프로세스 모듈로 공급하기 이전에, 이러한 프로세스 가스들을 혼합하기 위한 혼합 매니폴드를 포함한다. 컴포넌트의 개수가 매우 많으면 기판 프로세싱 시스템을 구입, 운용 및 유지하는 비용이 증가한다.
가스 패널들의 개수를 줄이고/줄이거나 이를 단순화시킴으로써 기판 프로세싱 시스템을 구입, 운용 및 유지하는 비용을 저감하는 것은 본 발명의 실시예들의 목적들 중에서 하나이다.
일 실시예에서, 본 발명은 적어도 2 개의 프로세스 모듈들을 갖는 프로세스 모듈들의 세트로 복수의 프로세스 가스들 중 선택된 프로세스 가스들을 공급하기 위한 가스 패널에 관한 것이다. 가스 패널은 복수의 질량 유량 제어기 (MFC:mass flow controller) 들로서, 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 MFC 유입 포트 및 MFC 유출 포트를 가지며, 복수의 질량 유량 제어기들의 MFC 유입 포트들은 복수의 프로세스 가스들을 수용하도록 커플링되는 (coupled), 복수의 질량 유량 제어기들을 포함한다. 가스 패널은 복수의 혼합 밸브들로서, 복수의 혼합 밸브들 각각은 유입 포트 및 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트를 가지며, 복수의 혼합 밸브들의 유입 포트들은 복수의 질량 유량 제어기들의 MFC 유출 포트들과 가스가 통하게 되어 있는, 복수의 혼합 밸브들을 또한 포함한다. 가스 패널은 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들 및 적어도 하나의 제 1 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 1 혼합 매니폴드로서, 적어도 하나의 제 1 혼합 매니폴드 유출 포트는 가스를 제 1 혼합 매니폴드로부터 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 1 프로세스 모듈에 유출하며, 복수의 혼합 밸브들의 제 1 유출 포트들은 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스가 통하게 되어 있는, 제 1 혼합 매니폴드를 더 포함한다. 가스 패널은 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들 및 적어도 하나의 제 2 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 2 혼합 매니폴드로서, 적어도 하나의 제 2 혼합 매니폴드 유출 포트는 가스를 제 2 혼합 매니폴드로부터 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 2 프로세스 모듈에 유출하며, 복수의 혼합 밸브들의 제 2 유출 포트들은 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스가 통하게 되어 있는, 제 2 혼합 매니폴드를 더 포함한다. 제 1 혼합 매니폴드 및 제 2 혼합 매니폴드는 복수의 혼합 밸브들 아래에 배치되어서 가스 패널의 체적을 줄인다.
다른 실시예에서, 본 발명은 기판 프로세싱 시스템의 프로세스 모듈들의 세트로 복수의 프로세스 가스들 중 선택된 프로세스 가스들을 공급하기 위한 방법에 관한 것이며, 프로세스 모듈들의 세트는 적어도 2 개의 프로세스 모듈들을 갖는다. 이 방법은, 가스 배기 용기 구조체 (gas evacuation containment structure) 를 제공하는 단계; 복수의 혼합 밸브들을 제공하는 단계로서, 복수의 혼합 밸브들 각각은 유입 포트 및 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트를 가지며, 복수의 혼합 밸브들의 유입 포트들 각각은 복수의 프로세스 가스들 각각을 수용하도록 구성되는, 복수의 혼합 밸브들을 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들 및 적어도 하나의 제 1 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 1 혼합 매니폴드를 제공하는 단계로서, 적어도 하나의 제 1 혼합 매니폴드 유출 포트는 가스를 제 1 혼합 매니폴드로부터 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 1 프로세스 모듈에 유출하며, 복수의 혼합 밸브들의 제 1 유출 포트들은 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스가 통하게 되어 있는, 제 1 혼합 매니폴드를 제공하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들 및 적어도 하나의 제 2 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 2 혼합 매니폴드를 제공하는 단계로서, 적어도 하나의 제 2 혼합 매니폴드 유출 포트는 가스를 제 2 혼합 매니폴드로부터 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 2 프로세스 모듈에 유출하며, 복수의 혼합 밸브들의 제 2 유출 포트들은 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스가 통하게 되어 있는, 제 2 혼합 매니폴드를 제공하는 단계를 더 포함하며, 복수의 혼합 밸브들, 제 1 혼합 매니폴드 및 제 2 혼합 매니폴드는 가스 배기 용기 구조체 내에 배치되며, 제 1 혼합 매니폴드 및 제 2 혼합 매니폴드는 복수의 혼합 밸브들 아래에 배치되어서 가스 배기 용기 구조체의 체적을 줄인다.
다른 실시예에서, 본 발명은 적어도 2 개의 프로세스 모듈들을 갖는 프로세스 모듈들의 세트로 복수의 프로세스 가스들 중 선택된 프로세스 가스들을 공급하기 위한 가스 패널로서, 복수의 질량 유량 제어기 (MFC:mass flow controller) 들로서, 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 MFC 유입 포트 및 MFC 유출 포트를 가지며, 상기 복수의 질량 유량 제어기들의 MFC 유입 포트들은 상기 복수의 프로세스 가스들을 수용하도록 커플링되는 (coupled), 상기 복수의 질량 유량 제어기들; 복수의 혼합 밸브들로서, 상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 유입 포트 및 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트를 가지며, 상기 복수의 혼합 밸브들의 유입 포트들은 상기 복수의 질량 유량 제어기들의 MFC 유출 포트들과 가스로 연통하는, 상기 복수의 혼합 밸브들; 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들, 및, 가스를 상기 제 1 혼합 매니폴드로부터 상기 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 1 프로세스 모듈에 유출하기 위한 적어도 하나의 제 1 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 1 혼합 매니폴드로서, 상기 복수의 혼합 밸브들의 제 1 유출 포트들은 상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스로 연통하는, 상기 제 1 혼합 매니폴드; 및 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들, 및, 가스를 상기 제 2 혼합 매니폴드로부터 상기 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 2 프로세스 모듈에 유출하기 위한 적어도 하나의 제 2 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 2 혼합 매니폴드로서, 상기 복수의 혼합 밸브들의 제 2 유출 포트들은 상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스로 연통하는, 상기 제 2 혼합 매니폴드를 포함하며, 상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드는 상기 복수의 혼합 밸브들 아래에 배치되어서 상기 가스 패널의 체적을 줄이는, 가스 패널을 포함한다. 가스 패널은, 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들로서, 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각은 상기 복수의 프로세스 가스들 각각을 공급하는, 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들; 및 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들로서, 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각은 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각에 커플링되는, 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들을 더 포함하며, 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각에 커플링되며, 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각은 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각으로부터 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각으로의 플로우 (flow) 를 선택적으로 제어할 수 있다. 가스패널에서, 상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 가스-작동형 밸브를 나타낼 수 있다. 본 발명은, 기판 프로세싱 시스템의 프로세스 모듈들의 세트로 복수의 프로세스 가스들 중 선택된 프로세스 가스들을 공급하기 위한 장치로서, 상기 프로세스 모듈들의 세트는 적어도 2 개의 프로세스 모듈들을 가지며, 상기 장치는, 가스 배기 용기 구조체 (gas evacuation containment structure); 복수의 혼합 밸브들로서, 상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 유입 포트 및 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트를 가지며, 상기 복수의 혼합 밸브들의 유입 포트들 각각은 상기 복수의 프로세스 가스들 각각을 수용하도록 구성되는, 상기 복수의 혼합 밸브들; 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들, 및, 가스를 상기 제 1 혼합 매니폴드로부터 상기 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 1 프로세스 모듈에 유출하기 위한 적어도 하나의 제 1 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 1 혼합 매니폴드로서, 상기 복수의 혼합 밸브들의 제 1 유출 포트들은 상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스로 연통하는, 상기 제 1 혼합 매니폴드; 및 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들, 및, 가스를 상기 제 2 혼합 매니폴드로부터 상기 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 2 프로세스 모듈에 유출하기 위한 적어도 하나의 제 2 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 2 혼합 매니폴드로서, 상기 복수의 혼합 밸브들의 제 2 유출 포트들은 상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스로 연통하는, 상기 제 2 혼합 매니폴드를 포함하며, 상기 복수의 혼합 밸브들, 상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드는 상기 가스 배기 용기 구조체 내에 배치되며, 상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드는 상기 복수의 혼합 밸브들 아래에 배치되어서 상기 가스 배기 용기 구조체의 체적을 줄이는, 프로세스 가스 공급 장치를 포함한다. 프로세스 가스 공급 장치에서, 상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 가스-작동형 밸브를 나타낼 수 있다. 프로세스 가스 공급 장치는 상기 가스 배기 용기 구조체 내에 배치된 복수의 질량 유량 제어기 (MFC:mass flow controller) 들로서, 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 MFC 유입 포트 및 MFC 유출 포트를 가지며, 상기 복수의 질량 유량 제어기들의 MFC 유입 포트들은 상기 복수의 프로세스 가스들을 수용하도록 커플링되며, 상기 복수의 혼합 밸브들의 상기 유입 포트들은 상기 복수의 질량 유량 제어기들의 MFC 유출 포트들과 가스로 연통하는, 상기 복수의 질량 유량 제어기들을 더 포함할 수 있다. 프로세스 가스 공급 장치는 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들로서, 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각은 상기 복수의 프로세스 가스들 각각을 공급하는, 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들; 및 상기 가스 배기 용기 구조체 내에 배치된 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들로서, 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각은 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각에 커플링되는, 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들을 더 포함하며, 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각에 커플링되며, 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각은 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각으로부터 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각으로의 플로우 (flow) 를 선택적으로 제어할 수 있다.
본 발명은 예시적으로 비한정적으로 첨부 도면들의 도면들에서 예시되며, 첨부 도면들에서 유사한 참조 부호는 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따라서, 클러스터 툴의 프로세스 모듈들의 세트로 프로세스 가스들을 공급하기 위한 장치를 도시한다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따라서, 공유형 가스 패널 (shared gas panel:SGP) 내의 몇몇 관련 컴포넌트들을 개념적으로 도시한다.
도 3은, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라서, 공유형 가스 패널 (shared gas panel:SGP) 의 몇몇 관련 컴포넌트들의 공간적 구성들을 도시한다.
도 4는 본 산업에서 통상적으로 채용된 타입의 혼합 밸브의 다른 도면이다.
도 5는 공유형 가스 패널의 2 개의 혼합 매니폴드들을 형성하는 2 개의 용접물들 (weldments) 의 스태거 배열 (stagger arrangement) 을 도시한다.
본 발명이 이제 첨부 도면들에서 예시된 바와 같은 본 발명의 몇몇 바람직한 실시예들을 참조하여서 상세하게 기술될 것이다. 다음의 설명에서, 다수의 특정 세부사항들이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 세부사항 전부 또는 일부 없이도 실시될 수 있음이 본 기술 분야의 당업자에게 자명하다. 다른 실례에서, 잘 알려진 프로세스 단계들 및/또는 구조물들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위해서 세부적으로는 기술되지 않았다.
방법들 및 기법들을 포함하여 다양한 실시예들이 이하에서 기술된다. 본 발명은 또한 창의적인 기법들의 실시예들을 실행하기 위한 컴퓨터 판독가능한 인스트럭션들이 저장된 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 제품을 포함할 수도 있다는 것이 유념되어야 한다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 예를 들어서, 반도체 형태, 자기 형태, 광학 형태, 광자기 형태, 또는 컴퓨터 판독가능한 코드를 저장하기 위한 다른 형태의 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 실시하기 위한 장치들도 포함할 수도 있다. 이러한 장치는 본 발명의 실시예들과 관련된 태스크들을 실행하도록 전용되거나/되고 프로그램가능한 회로들을 포함할 수도 있다. 이러한 장치들의 실례들은 적합하게 프로그램될 경우의 범용 컴퓨터 및/또는 전용 컴퓨팅 디바이스를 포함하고, 다양하게 구성될 수 있는 컴퓨터/컴퓨팅 디바이스와 전용/프로그램가능한 회로들의 조합을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 기판 프로세싱 시스템에서 가스 패널들의 개수 및 크기를 줄이도록 구성된 방법들 및 장치들에 관한 것이다. 하나 이상의 실시예들에서, 동일한 클러스터 툴의 다수의 프로세스 모듈들이 이러한 상이한 프로세스 모듈들에서 상이한 기판들에 대해서 동일한 프로세스를 실행하게 동시에 동일한 레시피를 실행하는 경우에, 이러한 프로세스 모듈에 독립적으로 제어가능한 가스 박스를 제공할 필요가 없도록, 기판 프로세싱 시스템들이 구성되고 최상의 실시가 확립된다는 것을 본원의 발명자들은 깨달았다. 일 실시예에서, 다수의 프로세스 모듈들은 일 가스 패널을 공유하며, 이로써 구입 및 유지되어야 하는 컴포넌트들의 개수를 줄인다. 각 공유형 가스 패널 (SGP) 은 2 개 이상의 프로세스 모듈들을 동시에 서비스할 수 있다.
보다 중요하게는, 본 발명의 실시예들은 공유형 가스 패널 (SGP) 의 컴포넌트들에 의해서 점유되는 체적을 최소화하는 기법들 및 구성들을 수반한다. 예를 들어서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 혼합 매니폴드들이 하나의 종래 기술 매니폴드와 동일한 풋프린트를 점유하도록 이 혼합 매니폴드들을 스태거링 (staggering) 하는 것을 수반한다. 이는 가스 패널의 컴포넌트들 (예를 들어서, 밸브들, 질량 유량 제어기들, 가스 라인 커넥터들) 이 용기 구조체에 의해서 주변 분위기로부터 격리되는 것을 현대의 안전 요건들이 특정하고 있기 때문에 중요하다. 이 용기 구조체 내의 공기는 항시적으로 펌핑 배출되고 스크러빙된다 (즉, 가스 패널 컴포넌트들로부터 누설될 수도 있는 임의의 가스를 상대적으로 덜 해롭게 만들거나 이를 제거하도록 처리된다). 현재 사용되는 예시적인 가스 패널에서, 용기 구조체 공기의 약 150 CFM (cubic feet per minute) 이 매분마다 펌핑 배출 및 스크러빙되어야 한다. 이러한 펌핑 및 스크러빙은 클러스터 툴이 동작 중일 때에마다 수행되어야 하며 매우 많은 개수의 고 체적 가스 패널들이 수반되는 경우에 클러스터 툴을 구입 및 운용하는 비용을 상당히 증가시킨다.
소수의 가스 패널들이 클러스터 툴 내에서 채용되면, 더 적은 용기 구조체 공기가 펌핑 및 스크러빙될 필요가 있으며 이로써 툴 소유 및 유지 비용을 줄인다. 또한, 다수의 프로세스 모듈들을 서비스하는 창의적인 공유형 가스 패널 (SGP) 이, 이 공유형 가스 패널의 컴포넌트들이 보다 소형의 용기 구조체 내에 피팅 (fit) 되도록, 그 체적이 작게 유지될 수 있으면, 더 적은 용기 구조체 공기가 펌핑 및 스크러빙될 필요가 있으며, 이로써 클러스터 툴을 소유 및 운용하는 비용을 줄인다. 가스 패널들 및 가스 용기 구조체들 개수가 보다 소수가 되면, 주변 분위기로 가스가 누설되는 가능성도 역시 줄어들 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 2 개의 프로세스 모듈들을 포함하는 프로세스 모듈의 세트에 선택적인 프로세스 가스들을 공급하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 가스 배기 용기 구조체 (즉, 용기 구조체 내의 컴포넌트들을 주변 분위기로부터 격리시키고 그의 내부 공기가 처리 시스템으로 자주 또는 상시적으로 배기되게 하도록 구성된 용기 구조체) 를 포함한다. 이 용기 구조체 내에서, 복수의 3-포트 혼합 밸브들이 제공된다. 각 3-포트 혼합 밸브는 유입 포트, 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트를 포함한다.
프로세스 가스들은 복수의 업스트림 주 밸브들 및/또는 질량 유량 제어기들을 사용하여서 혼합 밸브들의 유입 포트들에 선택적으로 공급된다. 업스트림 주 밸브 및/또는 질량 유량 제어기가 셧오프 (shut-off) 할 때에, 이 업스트림 주 밸브 및/또는 질량 유량 제어기가 폐쇄된 가스 라인과 연관된 프로세스 가스는 혼합 밸브의 유입 포트로 전달되지 않으며 기판 프로세싱 시에 사용되지 않는다.
일 실시예에서, 각 3-포트 혼합 밸브에서, 각 3-포트 혼합 밸브가 온 상태에 있을 때에, 유입 포트가 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트 모두에 가스를 제공하도록 유입 포트는 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트 양자에 커플링된다. 3-포트 혼합 밸브가 오프 상태에 있을 때에, 유입 포트는 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트 모두에 가스를 제공하는 것을 중지한다.
다른 실시예에서, 각 3-포트 혼합 밸브에서, 각 3-포트 혼합 밸브가 온 상태에 있을 때에, 유입 포트는 (공압, 유압, 또는 전기적일 수도 있는 제어 유입에 의존하여서) 1) 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트 양자에, 2) 오직 제 1 유출 포트에만 또는 3) 오직 제 2 유출 포트에만 가스를 제공하도록, 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트 양자에 선택적으로 커플링된다. 3-포트 혼합 밸브가 오프 상태에 있을 때에, 유입 포트는 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트 모두에 가스를 제공하는 것을 중지한다. 혼합 밸브들의 제 1 유출 포트들은 제 1 혼합 매니폴드의 복수의 유입 포트들에 커플링되고, 혼합 밸브들의 제 2 유출 포트들은 제 2 혼합 매니폴드의 복수의 유입 포트들에 커플링된다. 제 1 혼합 매니폴드는 그 내에서 다양한 혼합 밸브들의 다양한 제 1 유출 포트들로부터의 프로세스 가스들이 제 1 혼합 매니폴드 유출 포트를 통해서 클러스터 툴의 제 1 프로세스 모듈로 전달되기 이전에 혼합되는, 공유형 가스 매니폴드를 나타낸다. 제 2 혼합 매니폴드는 그 내에서 다양한 혼합 밸브들의 다양한 제 2 유출 포트들로부터의 프로세스 가스들이 제 2 혼합 매니폴드 유출 포트를 통해서 클러스터 툴의 제 2 프로세스 모듈로 전달되기 이전에 혼합되는, 공유형 가스 매니폴드를 나타낸다. 오직 3-포트 혼합 밸브 및 2 개의 혼합 매니폴드들이 본 명세서의 실례에서 기술되지만, 3 개의 혼합 매니폴드와 함께 동작하는 4-포트 혼합 밸브 (1 개의 유입 포트 및 3 개의 유출 포트들) 또는 4 개의 혼합 매니폴드와 함께 동작하는 5-포트 혼합 밸브 (1 개의 유입 포트 및 4 개의 유출 포트들) 등등을 갖는 것도 가능함이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 제 1 혼합 매니폴드 및 제 2 혼합 매니폴드는, 그들의 길이방향 축 (longitudinal axis) 이 제 1 방향에 평행하도록 또는 그들의 매니폴드 유입 포트들이 대체적으로 제 1 방향에 대해서 평행하게 라인-업 (line-up) 되도록, 평행하게 배열된다. 일 실시예에서, 이러한 혼합 매니폴드들 각각은 길이방향 치수부 및 단면을 갖는 관형 길이체의 일반적인 형상을 갖는 것을 가정한다. 단면은 원형 또는 정방형 또는 직사각형 또는 임의의 다른 폐쇄 형상일 수도 있다. 길이방향 치수부는 본 실시예에서 전술한 제 1 방향과 평행한 축을 형성한다.
각 혼합 밸브의 유입 포트, 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트를 포함하는 3 개의 포트들의 세트 각각은 제 2 방향과 평행한 라인으로 라인-업된다. 보다 중요하게는, 제 2 방향은 혼합 매니폴드들이 배향되는 제 1 방향과 경사진 각도를 이룬다. 이러한 표현이 본 명세서에서 사용될 때에, 제 2 방향이 제 1 방향과 직교하거나 평행하지 않을 경우에, 제 2 방향은 제 1 ?향과 "경사진 각도를 이룬다 (at an angle)"고 고려될 수 있다. 혼합 매니폴드들을 스태거링하여서, 각 혼합 밸브의 유입 포트, 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트가 혼합 매니폴드들이 배향되는 제 1 방향과 경사진 각도를 이루는 방향으로 라인-업되도록 각 혼합 밸브를 정렬함으로써, 혼합 매니폴드들은 서로 근접하게 배치되며, 이로써 공유형 가스 패널의 컴포넌트들의 체적을 줄이며, 이와 동시에 이러한 컴포넌트들을 하우징하는 용기 구조체의 체적을 줄인다. 몇몇 경우들에서, 다수의 혼합 매니폴드들이 하나의 종래 기술 매니폴드를 수용하는데 이전에 채용된 동일한 풋프린트를 점유할 수도 있다.
일 실시예에서, 혼합 밸브들은 소정의 플레인을 점유한다. 제 1 혼합 매니폴드는 이 혼합 밸브 플레인 아래의 제 1 플레인 상에 배치되며, 프로세스 가스를 혼합 밸브 유입 포트들로 공급하는 유입 라인들은 혼합 밸브들 플레인 아래의 제 2 플레인 상에 배치되며, 이 제 2 플레인은 제 1 플레인과 혼합 밸브들 플레인 간에 배치된다. 다른 실시예에서, 제 1 혼합 매니폴드 및 제 1 혼합 매니폴드는 혼합 밸브 플레인 아래의 제 1 플레인 상에 배치되며, 프로세스 가스를 혼합 밸브들의 유입 포트들로 공급하는 유입 라인들은 혼합 밸브들 플레인 아래의 제 2 플레인 상에 배치되며, 제 2 플레인은 제 1 플레인과 혼합 밸브들 간에 배치된다. 다양한 컴포넌트들을 상이한 종형 플레인들로 적층함으로써, 공유형 가스 패널의 컴포넌트들의 체적이 더 감소될 수도 있다.
본 발명의 실시예들의 특징들 및 장점들이 다음의 도면들 및 설명들을 참조하여서 보다 양호하게 이해될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따라서, 클러스터 툴 (100) 의 프로세스 모듈들 (PM1 내지 PM4) 의 세트로 프로세스 가스들을 공급하기 위한 장치를 도시한다. 가스 공급부 (110) 는 공유형 가스 패널 1 및 공유형 가스 패널 2로 프로세스 가스를 공급하는 것으로 도시된다. 일반적으로 말하면, 가스 공급부는 다수의 가스 라인들을 포함하며, 각 가스 라인은 하나의 특정 프로세스 가스를 공급 가스 저장부 (예를 들어서, 적합한 공급 튜빙을 통한 저장 탱크) 로부터 공급할 수도 있다. 공유형 가스 패널 1은 프로세스 가스(들)를 프로세스 모듈들 (PM1 및 PM2) 에 공급하는 것으로 도시된다. 일 실시예에서, PM1 및 PM2는 모두 동일한 레시피를 실행한다. 다른 실시예에서, PM1 및 PM2는 상이한 레시피들을 실행한다.
오직 2 개의 공유형 가스 패널들이 도 1의 실례에서 도시되었지만, 클러스터 툴은 임의의 개수의 공유형 가스 패널들 및 개별 (프로세스 모듈마다 하나의 가스 패널) 가스 패널들 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 또한, 공유형 가스 패널마다 2 개의 프로세스 모듈들이 도시되었지만, 하나의 공유형 가스 패널은 프로세스 가스(들)를 필요한 만큼의 다수의 프로세스 모듈로 공급할 수도 있다. 또한, 오직 4 개의 프로세스 모듈만이 도시되었지만, 클러스터 툴은 필요한 만큼의 다수의 프로세스 모듈들을 포함할 수도 있다. 공유형 가스 패널 1은 공유형 가스 패널의 컴포넌트들을 주변 분위기로부터 격리하기 위한 분위기적 인클로저를 나타내는 가스 배기 용기 구조체 (102) 를 갖게 도시된다. 사용 시에, 가스 배기 용기 구조체 (102) 내의 가스는 처리 (예를 들어서, 스크러빙) 하기 위해서 (예를 들어서, 펌프들을 사용하여서) 주기적으로 또는 항시적으로 배기된다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따라서, 도 1의 공유형 가스 패널 1과 같은 공유형 가스 패널 (shared gas panel:SGP) (202) 내의 몇몇 관련 컴포넌트들을 개념적으로 도시한다. SGP (202) 는 4 개의 가스 유입 라인들 (204A,206A,208A,210A) 을 통해서 4 개의 프로세스 가스들을 수용하는 것으로 도시되지만, 통상적인 SGP는 17 개 이상의 가스들을 수용할 수도 있다 (가스 유입 라인들의 수는 필요한데로 변할 수도 있음). 가스 유입 라인들 (204A,206A,208A,210A) 각각은 각각의 주 밸브 (204B,206B,208B,210B) 에 커플링된다. 각 주 밸브는 어느 프로세스 가스가 (이후에 논의될) 혼합 매니폴드들 (250 및/또는 252) 에 제공될 수 있는지를 선택하도록 프로그램되는 방식으로 제어될 수도 있다. 퍼징 시스템의 일부인 퍼지 밸브들 (204D,206D,208D,210D) 세트는 또한 도시되었지만, 퍼지 밸브들 및 퍼지 시스템들은 통상적이며 본 발명의 일부는 아니다.
질량 유량 제어기들 (mass flow controller:MFC) (204C,206C,208C,210C) 은 (어느 주 밸브가 개방되느냐에 따라서) 주 밸브들로부터 유입된 프로세스 가스를 선택적으로 수용하도록 주 밸브 (204B,206B,208B,210B) 와 가스가 통하게 된다. 잘 알려진 바와 같이, 질량 유량 제어기는 전달된 가스의 플로우 레이트 및/또는 압력을 조정 (셧-오프 (shut-off) 시키는 것을 포함함) 하는데 채택된다. 질량 유량 제어기들의 다운스트림에는 혼합 밸브들이 존재하며, 각 혼합 밸브는 각각의 질량 유량 제어기와 가스적으로 연통한다. 도 2의 실례에서, 2 개의 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 이 혼합 밸브들 (204E,206E,208E,210E) 각각에 가스적으로 연통된다. 각 혼합 밸브가 그의 각각의 MFC로부터 프로세스 가스를 수용하기 위하여 하나의 유입 포트를 가지며 (예를 들어서, 혼합 밸브 (204E) 는 MFC (204C) 로부터 프로세스 가스를 수용하며, 혼합 밸브 (208E) 는 MFC (208C) 로부터 프로세스 가스를 수용함) 2 개의 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 로 커플링되는 2 개의 유출 포트들을 가지기 때문에, 각 혼합 밸브는 3-포트 밸브 (1 개의 유입 포트 및 2 개의 유출 포트들) 이다. 혼합 밸브들 (204E,206E,208E,210E) 은 예를 들어서 공압적으로 작동하거나, 전기적으로 작동하거나, 기계적으로 작동하거나, 유압적으로 작동할 수 있다.
혼합 매니폴드 (250) 는 혼합 밸브들을 통해서 그의 유입 가스(들)를 수용하여 이 프로세스 가스(들)를 격리 밸브 (260) 를 통해서 프로세스 모듈 (PM1) 로 전달하기 이전에 이 프로세스 가스(들)를 혼합한다. 마찬가지로, 혼합 매니폴드 (252) 는 혼합 밸브들을 통해서 그의 유입 가스(들)를 수용하여 이 프로세스 가스(들)를 격리 밸브 (262) 를 통해서 프로세스 모듈 (PM2) 로 전달하기 이전에 이 프로세스 가스(들)를 혼합한다. 격리 밸브들은 가스 패널들로부터 프로세스 모듈들을 격리시키며 예를 들어서, 프로세싱 및 유지 동안에 체적/플로우 제어를 위해서 사용된다.
도 2의 실례에서, 혼합 밸브들은 단일-유입부-2 개의-공통-유출구들 밸브들이다. 달리 말하면, 밸브가 개방되면, 유입 포트로부터의 가스는 양 유출 포트들로 동시에 제공된다. 이 경우에, 각 혼합 밸브는 본질적으로 스플리터 밸브 (splitter valve) 이며 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 양자는 동일한 타입의 프로세스 가스(들)를 수용할 것이다.
다른 실시예에서, 혼합 밸브는 전술한 바와 같이, 그의 유입 포트로부터 가스를 유출 포트들 중 어느 하나, 유출 포트들의 임의의 조합 또는 모든 유출 포트들에 선택적으로 제공할 수도 있다. 이러한 능력을 갖는 경우에, 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 이 상이한 혼합물들을 갖게 하여서 예를 들어서, SGP (202) 와 연관된 2 개의 프로세스 모듈들에서 상이한 레시피들을 실행할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 2 개보다 많은 혼합 매니폴드들 및/또는 2 개보다 많은 프로세스 모듈들이 존재하는 경우에, 2 개보다 많은 포트들이 혼합 밸브마다 제공될 수도 있다.
일 실시예에 따라서, 혼합 매니폴드들은 용기 인클로저 내의 공간을 절감하고 체적을 줄이기 위해서 혼합 밸브들 아래에 배치된다. 이는 도 3에서 최상으로 도시되는데, 여기서 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 은 플레인부 (302) 아래에 배치되며, 이 플레인부 (302) 는 혼합 밸브 플랜지 (도 4의 402) 가 배치될 수 있는 플레인의 일부를 나타낸다. 도 3에서, 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 은 혼합 밸브 아래에서 Y 축에 있어서 동일한 플레인을 점유한다. 또한, 유입 포트에 커플링된 가스 라인부 (310) (참조번호 (310A) 로 표시됨) 는 그 하단 단부가, 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 에 의해서 점유된 Y-축 플레인보다 높은 상이한 Y-축 플레인을 점유한다. 달리 말하면, 유입 가스 라인은 (그의 수직 부분이든 그의 수평 부분의 원주이든 상관없이) 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 에 의해서 점유된 플레인으로 하향으로 연장되지 않는다. 공간-점유 가스 라인들을 수직으로 그리고 또한 혼합 밸브들 자체들로부터 변위시킴으로써, 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 을 (도 3의 실례에서 Z 축에서) 서로 근접하게 밀착시킬 수 있으며 이로써 공간이 절감된다. 따라서, (도 3의 X-Z 플레인에서의) 수평적 공간이 덜 요구되며, 이로써 감소된 SGP 체적을 낳는다. 이는 특히 산업 표준의 직사각형 박스형상의 인클로저의 경우에 특히 적용되는데, 그 이유는 이러한 인클로저의 높이는 통상적으로 그의 높이가 가장 높은 컴포넌트에 의해서 지배되기 때문이다. 컴포넌트들이 X-Z 플레인으로 펼쳐져 있으면, 풋프린트가 과도하게 커질뿐만 아니라 상당한 내측 체적 공간이 결국 버려지게 된다.
도 3의 실례에서, 프로세스 가스는 가스 라인 (310) 을 통해서 제공되며 상부 부분 (310A) 을 +Y 방향으로 이동하여서 홀 (320) (홀 (320) 은 예시적인 목적을 위해서 가스 라인부 (310A) 내의 가상의 절취된 어퍼처 (aperture) 를 나타냄) 을 통해서 혼합 밸브의 유입 포트로 이동한다. 혼합 밸브가 개방되면, 프로세스 가스는 홀들 (322 및/또는 324) 중 하나 또는 양자 아래로 -Y 방향으로 이동함으로써 유출 포트들 중 하나 또는 양자로 분배될 것이다. 홀들 (322 및 324) 은 각기 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 내에서 혼합되도록 (각기 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 와 가스적으로 연통하는) 가스 라인부들 (250A 및 252A) 내의 가상의 절취된 어퍼처들을 나타낸다.
도 3의 실례에서 볼 수 있는 바와 같이, 가스가 가스 라인부들 (250A 및 252A) 로부터 T-커플링부들 (372 및 370) 을 통해서 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 로 제공된다. 가스가 L-커플링부 (374) 를 통해서 (가스 라인부 (310A) 를 위로 이동함으로써) 혼합 밸브의 유입 포트로 제공된다. 짧은 수평부 (310B) 는 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 에 의해서 점유된 플레인보다 높은 (Y 방향에서 보다 양 (positive) 의 위치에 있는) 플레인에서 유입 가스를 제공하는데 사용된다.
하나 이상의 실시예들에서, 2 개의 혼합 밸브 유출 포트들로부터 그의 2 개의 혼합 매니폴드들로의 2 개의 가스 경로들의 튜빙 길이들, 방향전환 회수들, 및/또는 튜빙 구성/직경들은, 각 혼합 매니폴드가 동일한 압력, 가스 속도 및 농도를 갖는 동일한 질량 흐름을 MFC로부터 수용하도록 보장하기 위해서 가능한한 유사하게 유지된다. 하나 이상의 실시예들에서, 이러한 2 개의 가스 경로들은 그 튜빙 길이들, 방향전환 회수들, 및/또는 튜빙 구성/직경들이, 각 혼합 매니폴드가 동일한 압력, 가스 속도 및 농도를 갖는 동일한 질량 흐름을 MFC로부터 수용하도록 보장하기 위해서 최적화될 수도 있다.
도 3은 또한 L-커플링부 (368) 및 가스 라인 (360) 을 통해서 플레인부 (386) 에 커플링된 다른 혼합 밸브로 제공되고 라인들 (362 및 364) 을 통해서 2 개의 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 로 분배되는 다른 프로세스 가스를 도시한다.
도 3은 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 의 유입 포트들이 방향 X를 따라서 라인-업되도록 동일한 X 방향을 따라서 배향된 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 을 도시한다. 이로써, 부분들 (364 및 252A) 에 각기 커플링된 매니폴드 (252) 의 유입 포트들 (즉, T-커플링부들 (366 및 372) 의 상향 부분들) 은 도 3의 방향 X (또는 도 5의 방향 X) 와 평행하게 라인-업 또는 배열된다. 마찬가지로, 부분들 (362 및 250A) 에 각기 커플링된 매니폴드 (250) 의 유입 포트들 (즉, T-커플링부들 (370 및 376) 의 상향 부분들) 은 도 3의 방향 X와 평행하게 라인-업 또는 배열된다. 마찬가지로, 부분들 (310A 및 360) 에 각기 커플링된 혼합 밸브들의 유입 포트들 (즉, T-커플링부들 (374 및 368) 의 상향 부분들) 은 도 3의 방향 X와 평행하게 라인-업 또는 배열된다. 각 혼합 매니폴드가 (예를 들어서, 도 3에 도시된 것과 같은 관형 구조체의 경우에 길이방향 치수부인) 긴 치수부 및 단면부 (예를 들어서, 관형 구조체의 경우에 라운드형 또는 일부 다른 다각형 단면부) 를 가지기 때문에, 혼합 매니폴드의 긴 치수부는 본 명세서에서 혼합 매니폴드 방향을 말한다. 도 3의 실례에서, 이 혼합 매니폴드 방향은 +/- X ?향이다.
각 혼합 밸브의 3 개의 유입/유출 포트들 (또는 적어도 1 개의 유입 포트 및 1 개의 유출 포트) 은 도 3의 X 방향과 경사진 각도를 이루는 방향으로 배열된다. 도 3의 실례에서, 플레인부 (302) 에 커플링된 혼합 밸브의 유입 포트는 참조번호 (320) 에 의해서 표시된 부분들을 점유한다. 플레인부 (302) 에 커플링된 혼합 밸브의 2 개의 유출 포트는 참조번호 (322 및 324) 에 의해서 표시된 부분들을 점유한다. 볼 수 있는 바와 같이, 홀들 (320,322,324) 은 라인 (380) 의 방향을 따라서 배열되며, 이 방향은 X 방향 (즉, 혼합 매니폴드 방향 또는 혼합 매니폴드 길이방향) 과 경사진 각도로 있다.
도 4는 혼합 밸브의 3 개의 포트들 (404,406 및 408) 을 도시한다. 유입 포트 (406) 는 유출 포트들 (404 및 408) 간에 개재된다. 이 포트들 (404,406 및 408) 은 함께 혼합 매니폴드 방향 X과 경사진 각도를 이루는 방향 (414) 으로 배열된다. 달리 말하면, 도 4의 방향 X로 혼합 매니폴드가 배향되고, 소정의 혼합 밸브의 포트들 (이 혼합 밸브의 모든 3 개의 포트들 또는 이 혼합 밸브의 유입 포트와 2 개의 혼합 매니폴드들로의 유출 포트들 중 하나) 이 혼합 매니폴드 방향 X과 경사진 각도를 이루는 (즉, 직교하거나 평행하지 않는) 방향 (414) 으로 배열된다. 이 각도는 어느 방향이 예를 들어서 기준 방향 X에 대해서 양 (positive) 으로 고려되는지에 따라서 대각 또는 예각 (90도보다 작음) 으로서 간주될 수 있다. 완벽성을 위해서, 밸브 바디 및 제어부들을 하우징하는 바디 (412) 가 도 4에 도시된다. 장착 플랜지 (402) 및 장착홀들 (414A,414B,414C, 및 414D) 이 또한 도시된다. 실제로, 도 4의 플랜지 (402) 는 플레인부 (302) 에 의해서 도시된 플레인에서 도 3의 튜브들 (252A,310A 및 250A) 과 짝을 이룬다.
도 5의 실례에서 볼 수 있는 바와 같이, 혼합 매니폴드들은 평행하게 존재하며, 각 혼합 밸브의 3 개의 포트들 (혼합 밸브로의 1 개의 유입 포트 및 2 개의 혼합 매니폴드로의 2 개의 유출 포트들) 의 각 세트가 방향 (506) 과 평행하게 배열되도록, 본질적으로 서로 스태거링된다. 하나 이상의 실시예들에서, 이러한 2 개의 혼합 매니폴드들은 재고 및 제조 비용을 줄이기 위해서 동일한 용접물 부품들이다.
마찬가지로, 혼합 매니폴드 유입 포트들 (510 및 514) 에 커플링된 혼합 밸브에 대한 유입 포트는 참조번호 (512) 로 표시된 위치를 점유한다. 이로써, 이 혼합 밸브 유입 포트 및 그의 2 개의 혼합 밸브 유출 포트들 (혼합 매니폴드 유입 포트들 (510 및 514) 에 커플링됨) 은 방향 (506) 에 평행하게 배열된다. 전술한 바와 같이, 두 방향이 서로 직교하거나 평행하지 않으면 방향 (506) 은 (혼합 매니폴드들의 길이방향에 평행한) X 방향과 "경사진 각도를 이룬다"라고 고려된다.
도 5는 혼합 매니폴드 (250) 에 커플링된 프로세스 모듈로 혼합된 프로세스 가스를 유출하기 위한 포트를 나타내는 혼합 어셈블리 유출 포트 (502) 를 나타낸다. 다른 혼합 어셈블리 유출 포트 (도 5에서 명료성을 개선하기 위해서 도시되지 않음) 도 또한 믹싱 매니폴드 (252) 에 대해서 제공된다. 유출 포트는 혼합 매니폴드의 일 단부에서 제공되거나 그의 공유된 길이를 따라서 임의의 위치에서 제공될 수도 있다.
소정의 혼합 밸브의 포트들이 혼합 매니폴드 길이 축 방향 X에 대해서 경사진 각도를 이루는 방향 (예를 들어서, 506) 을 따라서 배열되도록 혼합 매니폴드들을 스태거링하고 또한 (부분 (310B) 이 도 3에서 혼합 매니폴드들 (250 및 252) 에 의해서 점유된 플레인에 비해서 상이한 플레인을 점유하고 혼합 밸브들이 상이한 플레인을 점유하도록) 컴포넌트들을 수직으로 변위시킴으로써, (도 3의 부분 (310A) 과 같은) 유입 라인을 (도 3의 부분들 (250A 및 252A) 과 같은) 2 개의 혼합 밸브 유출 라인들 간에서 혼합 밸브에 배치시킬 수 있으며, 또한 혼합 매니폴드들이 도 3의 Z 방향으로 서로 매우 근접하게 밀착시킬 수 있다. 이는 특히 단일 라인으로 배열된 그의 유입 포트 및 유출 포트를 갖는 산업 표준 혼합 밸브들이 사용되는 경우에도 적용된다. 포트들이 혼합 매니폴드 길이 축 방향에 대해서 비스듬하게 배열되면서 상이한 플레인들에 배치되지 않는다면, 이러한 체적 절감 구성은 이러한 산업 표준 밸브들에서 가능하지 않을 것이다.
전술한 바로부터 이해할 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 단일 공유형 가스 패널이 프로세스 가스(들)를 복수의 프로세스 모듈들로 선택적으로 제공하는 것을 가능하게 한다. 각 혼합 매니폴드가 동일한 질량 유량을 수용하는 것을 보장함으로써, 매칭 문제들이 제거된다. 클러스터 툴당 가스 패널들의 개수를 줄임으로써, (밸브들, MFC들, 커넥터들, 트랜스듀서들, 센서들 등과 같은) 가스 패널 컴포넌트들이 보다 소수로 요구되고/되거나 유지될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 실시예들은 (적어도 3 개의 플레인들이 관여하도록) 혼합 밸브들 자체 및 혼합 밸브들의 포트들을 공급하는 라인들을 수직으로 (예를 들어서, 도 3의 Y 방향으로) 변위시키고/시키거나 (예를 들어서, 도 3의 X-Z 방향으로) 혼합 매니폴드들을 스태거링하며, 이로써 컴포넌트들이 보다 작은 풋프인트 내로 그리고 이로써 보다 작은 체적으로 밀착되어, 가스 패널 컴포넌트들에 의해서 점유되는 체적을 줄인다. 이러한 체적이 감소되면, 보다 작은 공기가 펌핑 배출 및 퍼징되므로, 운용 비용도 줄어든다.
본 발명이 몇 개의 바람직한 실시예들의 측면에서 기술되었지만, 본 발명의 범위 내에서 변경, 치환 및 다양한 대체 균등사항들이 가능하다. 다양한 실례들이 본 명세서에서 제공되었지만, 이러한 실례들은 예시적이며 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 예를 들어서, 장치가 실례에서 기술되었지만, 본 발명은 기술된 구조체들을 형성하기 위해서 컴포넌트들을 함께 커플링함으로써 장치를 제공, 제조 및/또는 조립하기 위한 방법 또는 그의 의도된 기능들 및 장점들을 채용하도록 이 장치를 동작시키기 위한 방법도 커버한다. 또한, 발명의 명칭 및 개요부분은 편이상 본 명세서에서 제공되었지 청구항들의 범위를 해석하는데 사용되지 말아야 한다. 또한, 요약부분은 매우 간략한 형태로 기록되었으며 편이상 제공되었으며 따라서 청구범위에서 표명된 전체적인 본 발명을 한정 또는 해석하는데 사용되지 말아야 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "세트"는 제로, 1 개, 2 개 이상을 커버하는 통상적으로 이해되는 수학적 의미를 갖는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 방법들 및 장치들을 구현하는 수많은 다른 방식들이 존재한다. 따라서, 다음의 첨부된 청구항들은 본 발명의 진정한 범위 또는 사상 내에 속하는 모든 이러한 변경, 치환 및 다양한 대체 균등사항들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (22)

  1. 적어도 2 개의 프로세스 모듈들을 갖는 프로세스 모듈들의 세트로 복수의 프로세스 가스들 중 선택된 프로세스 가스들을 공급하기 위한 가스 패널로서,
    복수의 질량 유량 제어기 (MFC:mass flow controller) 들로서, 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 MFC 유입 포트 및 MFC 유출 포트를 가지며, 상기 복수의 질량 유량 제어기들의 MFC 유입 포트들은 상기 복수의 프로세스 가스들을 수용하도록 커플링되는 (coupled), 상기 복수의 질량 유량 제어기들;
    복수의 혼합 밸브들로서, 상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 유입 포트 및 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트를 가지며, 상기 복수의 혼합 밸브들의 유입 포트들은 상기 복수의 질량 유량 제어기들의 MFC 유출 포트들과 가스로 연통하는, 상기 복수의 혼합 밸브들;
    복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들, 및, 가스를 상기 제 1 혼합 매니폴드로부터 상기 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 1 프로세스 모듈에 유출하기 위한 적어도 하나의 제 1 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 1 혼합 매니폴드로서, 상기 복수의 혼합 밸브들의 제 1 유출 포트들은 상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스로 연통하는, 상기 제 1 혼합 매니폴드; 및
    복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들, 및, 가스를 상기 제 2 혼합 매니폴드로부터 상기 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 2 프로세스 모듈에 유출하기 위한 적어도 하나의 제 2 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 2 혼합 매니폴드로서, 상기 복수의 혼합 밸브들의 제 2 유출 포트들은 상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스로 연통하는, 상기 제 2 혼합 매니폴드를 포함하며,
    상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드는 상기 복수의 혼합 밸브들 아래에 배치되어서 상기 가스 패널의 체적을 줄이는, 가스 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들로서, 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각은 상기 복수의 프로세스 가스들 각각을 공급하는, 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들; 및
    복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들로서, 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각은 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각에 커플링되는, 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들을 더 포함하며,
    상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각에 커플링되며,
    상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각은 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각으로부터 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각으로의 플로우 (flow) 를 선택적으로 제어하는, 가스 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드는, 상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들 및 상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들이 제 1 방향과 평행하게 되도록, 상기 제 1 방향을 따라서 배향되고,
    상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들 중의 제 1 유입 포트는 상기 복수의 혼합 밸브들 중 제 1 혼합 밸브의 제 1 유출 포트와 커플링되며,
    상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들 중의 제 2 유입 포트는 상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 제 2 유출 포트와 커플링되며,
    상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 상기 제 1 유출 포트, 상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 상기 제 2 유출 포트, 및 상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 유입 포트는 상기 제 1 방향과 직교하거나 평행한 것이 아닌 제 2 방향을 따라서 배열되는 (lined up), 가스 패널.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 혼합 밸브들 각각의 유입 포트, 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트의 세트 각각은 상기 가스 패널 내에서 조립되는 때에 상기 제 2 방향과 평행하게 배열되는, 가스 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세스 모듈들의 세트는 상기 가스 패널마다 오직 2 개의 프로세스 모듈만을 갖는, 가스 패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합 매니폴드는 상기 복수의 혼합 밸브들 아래의 제 1 플레인 (plane) 을 점유하며,
    상기 복수의 혼합 밸브들의 유입 포트들에 커플링된 가스 라인들은 상기 복수의 혼합 밸브들 아래의 제 2 플레인을 점유하며,
    상기 제 2 플레인은 상기 제 1 플레인과 상기 복수의 혼합 밸브들 간에 있는, 가스 패널.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 혼합 매니폴드도 상기 복수의 혼합 밸브들 아래의 상기 제 1 플레인에 있는, 가스 패널.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 가스-작동형 밸브를 나타내는, 가스 패널.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 단일-유입부-2 개의-공통-유출부 밸브를 나타내는, 가스 패널.
  10. 기판 프로세싱 시스템의 프로세스 모듈들의 세트로 복수의 프로세스 가스들 중 선택된 프로세스 가스들을 공급하기 위한 장치로서,
    상기 프로세스 모듈들의 세트는 적어도 2 개의 프로세스 모듈들을 가지며,
    상기 장치는,
    가스 배기 용기 구조체 (gas evacuation containment structure);
    복수의 혼합 밸브들로서, 상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 유입 포트 및 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트를 가지며, 상기 복수의 혼합 밸브들의 유입 포트들 각각은 상기 복수의 프로세스 가스들 각각을 수용하도록 구성되는, 상기 복수의 혼합 밸브들;
    복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들, 및, 가스를 상기 제 1 혼합 매니폴드로부터 상기 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 1 프로세스 모듈에 유출하기 위한 적어도 하나의 제 1 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 1 혼합 매니폴드로서, 상기 복수의 혼합 밸브들의 제 1 유출 포트들은 상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스로 연통하는, 상기 제 1 혼합 매니폴드; 및
    복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들, 및, 가스를 상기 제 2 혼합 매니폴드로부터 상기 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 2 프로세스 모듈에 유출하기 위한 적어도 하나의 제 2 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 2 혼합 매니폴드로서, 상기 복수의 혼합 밸브들의 제 2 유출 포트들은 상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스로 연통하는, 상기 제 2 혼합 매니폴드를 포함하며,
    상기 복수의 혼합 밸브들, 상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드는 상기 가스 배기 용기 구조체 내에 배치되며,
    상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드는 상기 복수의 혼합 밸브들 아래에 배치되어서 상기 가스 배기 용기 구조체의 체적을 줄이는, 프로세스 가스 공급 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드는, 상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들 및 상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들이 제 1 방향과 평행하게 되도록, 상기 제 1 방향을 따라서 배향되고,
    상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들 중의 제 1 유입 포트는 상기 복수의 혼합 밸브들 중 제 1 혼합 밸브의 제 1 유출 포트와 커플링되며,
    상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들 중의 제 2 유입 포트는 상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 제 2 유출 포트와 커플링되며,
    상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 상기 제 1 유출 포트, 상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 상기 제 2 유출 포트, 및 상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 유입 포트는 상기 제 1 방향과 직교하거나 평행한 것이 아닌 제 2 방향을 따라서 배열되는, 프로세스 가스 공급 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 혼합 밸브들 각각의 유입 포트, 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트의 세트 각각은 상기 장치 내에서 조립되는 때에 상기 제 2 방향과 평행하게 배열되는, 프로세스 가스 공급 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세스 모듈들의 세트는 상기 장치마다 오직 2 개의 프로세스 모듈만을 갖는, 프로세스 가스 공급 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합 매니폴드는 상기 복수의 혼합 밸브들 아래의 제 1 플레인 (plane) 을 점유하며,
    상기 복수의 혼합 밸브들의 유입 포트들에 커플링된 가스 라인들은 상기 복수의 혼합 밸브들 아래의 제 2 플레인을 점유하며,
    상기 제 2 플레인은 상기 제 1 플레인과 상기 복수의 혼합 밸브들 간에 있는, 프로세스 가스 공급 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 혼합 매니폴드도 상기 복수의 혼합 밸브들 아래의 상기 제 1 플레인에 있는, 프로세스 가스 공급 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 가스-작동형 밸브를 나타내는, 프로세스 가스 공급 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 단일-유입부-2 개의-공통-유출부 밸브를 나타내는, 프로세스 가스 공급 장치.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 가스 배기 용기 구조체 내에 배치된 복수의 질량 유량 제어기 (MFC:mass flow controller) 들로서, 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 MFC 유입 포트 및 MFC 유출 포트를 가지며, 상기 복수의 질량 유량 제어기들의 MFC 유입 포트들은 복수의 제 1 프로세스 가스들을 수용하도록 커플링되며, 상기 복수의 혼합 밸브들의 상기 유입 포트들은 상기 복수의 질량 유량 제어기들의 MFC 유출 포트들과 가스로 연통하는, 상기 복수의 질량 유량 제어기들을 더 포함하는, 프로세스 가스 공급 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들로서, 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각은 상기 복수의 프로세스 가스들 각각을 공급하는, 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들; 및
    상기 가스 배기 용기 구조체 내에 배치된 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들로서, 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각은 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각에 커플링되는, 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들을 더 포함하며,
    상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각에 커플링되며,
    상기 복수의 제 1 주 인렛 (inlet) 밸브들 각각은 상기 복수의 제 1 프로세스 가스 유입 라인들 각각으로부터 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각으로의 플로우 (flow) 를 선택적으로 제어하는, 프로세스 가스 공급 장치.
  20. 기판 프로세싱 시스템의 프로세스 모듈들의 세트로 복수의 프로세스 가스들 중 선택된 프로세스 가스들을 공급하기 위한 방법으로서,
    상기 프로세스 모듈들의 세트는 적어도 2 개의 프로세스 모듈들을 가지며,
    상기 방법은,
    가스 배기 용기 구조체 (gas evacuation containment structure) 를 제공하는 단계;
    복수의 혼합 밸브들을 제공하는 단계로서, 상기 복수의 혼합 밸브들 각각은 유입 포트 및 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트를 가지며, 상기 복수의 혼합 밸브들의 유입 포트들 각각은 상기 복수의 프로세스 가스들 각각을 수용하도록 구성되는, 상기 복수의 혼합 밸브들을 제공하는 단계;
    복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들 및, 가스를 상기 제 1 혼합 매니폴드로부터 상기 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 1 프로세스 모듈에 유출하기 위한 적어도 하나의 제 1 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 1 혼합 매니폴드를 제공하는 단계로서, 상기 복수의 혼합 밸브들의 제 1 유출 포트들은 상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스로 연통하는, 상기 제 1 혼합 매니폴드를 제공하는 단계; 및
    복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들, 및, 가스를 상기 제 2 혼합 매니폴드로부터 상기 적어도 2 개의 프로세스 모듈들 중 제 2 프로세스 모듈에 유출하기 위한 적어도 하나의 제 2 혼합 매니폴드 유출 포트를 구비한 제 2 혼합 매니폴드를 제공하는 단계로서, 상기 복수의 혼합 밸브들의 제 2 유출 포트들은 상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들과 가스로 연통하는, 상기 제 2 혼합 매니폴드를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 복수의 혼합 밸브들, 상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드는 상기 가스 배기 용기 구조체 내에 배치되며,
    상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드는 상기 복수의 혼합 밸브들 아래에 배치되어서 상기 가스 배기 용기 구조체의 체적을 줄이는, 프로세스 가스 공급 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합 매니폴드 및 상기 제 2 혼합 매니폴드를, 상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들 및 상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들이 제 1 방향과 평행하게 되도록, 상기 제 1 방향을 따라서 배향하는 단계를 더 포함하며,
    상기 복수의 제 1 혼합 매니폴드 유입 포트들 중의 제 1 유입 포트는 상기 복수의 혼합 밸브들 중 제 1 혼합 밸브의 제 1 유출 포트와 커플링되며,
    상기 복수의 제 2 혼합 매니폴드 유입 포트들 중의 제 2 유입 포트는 상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 제 2 유출 포트와 커플링되며,
    상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 상기 제 1 유출 포트, 상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 상기 제 2 유출 포트, 및 상기 복수의 혼합 밸브들 중 상기 제 1 혼합 밸브의 유입 포트는 상기 제 1 방향과 직교하거나 평행한 것이 아닌 제 2 방향을 따라서 배열되는, 프로세스 가스 공급 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 혼합 밸브들 각각의 유입 포트, 제 1 유출 포트 및 제 2 유출 포트의 세트 각각을, 상기 세트 각각 내의 포트들이 상기 제 2 방향과 평행하게 배열되도록, 배향하는 단계를 더 포함하는, 프로세스 가스 공급 방법.
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