가스 전달 시스템용 최적화된 활성화 방지 어셈블리 및 그방법 document_id A220623068594

기판, 예컨대, 반도체 웨이퍼, MEMS 디바이스, 또는 플랫 패널 디스플레이 제조시에 사용되는 것과 같은 유리 패널의 처리시에, 플라즈마가 종종 채용되고 있다. 예컨대, 기판 처리 (화학 기상 증착, 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 물리적 기상 증착, 에칭 등) 의 일부로서, 기판은 복수의 다이들 또는 직사각형 영역들로 나눠지고, 그 각각은 집적회로가 될 것이다. 그후, 기판은 그 위에 전기 컴포넌트를 형성하기 위해 재료들이 선택적으로 제거되고 (에칭) 증착되는 (증착) 일련의 단계들로 처리된다. 첫번째 예시적인 플라즈마 공정에서, 기판은 에칭 이전에 (포토레지스트 마스크와 같은) 경화된 에멀션의 박막으로 코팅된다. 그후, 경화된 에멀션의 영역이 선택적으로 제거되어, 하부 층의 일부가 노출되도록 한다. 그후, 기판은 플라즈마 처리 챔버내의 척 (chuck) 이라 불리는, 단극성 또는 이극성 전극을 포함하는 기판 지지 구조물 상에 놓여진다. 그후, 챔버 안으로 적절한 에천트 소스 가스 (예컨대, C4F8, C4F6, CHF3, CH2F3, CF4, CH3F, C2F4, N2, O2, Ar, Xe, He, H2, NH3, SF6, BCl3, Cl2 등) 가 유입되고 플라즈마를 형성하도록 충돌하여 기판의 노출된 영역을 에칭한다. 일반적으로, 순수 화학적 에칭, 순수 물리적 에칭 및 반응성 이온 에칭이라는 3종류의 에칭 공정이 있다. 순수 화학적 에칭은 일반적으로 물리적 충격을 수반하지 않지만, 기판 상의 재료와 약간의 화학적 상호작용을 수반한다. 화학 반응 속도는 그 공정에 따라, 매우 고속이거나 매우 저속일 수 있다. 예컨대, 불소계 분자는 기판 상의 유전체 재료와 화학적으로 상호작용하는 경향이 있고, 산소계 분자는 포토레지스트와 같은, 기판 상의 유기 재료와 화학적으로 상호작용하는 경향이 있다. 순수 이온 에칭은 종종 스퍼터링 (sputtering) 이라 불린다. 통상, 아르곤과 같은 불활성 가스는 플라즈마로 이온화되어 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 사용된다. 즉, 양전하 (positive) 로 대전된 이온은 음전하 (negative) 로 대전된 기판을 향해 가속된다. 순수 이온 에칭은 등방성이고 (즉, 주로 일방향) 또한 선택도가 없다. 즉, 이온 충격의 방향이 대개 플라즈마 에칭 공정에 있어서 기판 표면에 수직이기 때문에, 특정 재료에 대한 선택도는 매우 부족한 경향이 있다. 또한, 순수 이온 에칭의 에칭 속도는 일반적으로 이온 충격의 에너지 및 플럭스에 의존하여 통상 느리다. 화학적 공정 및 이온 공정의 둘다를 조합한 에칭을 종종 반응성 이온 에칭 (RIE; reactive ion etch) 또는 이온 보조 에칭 (ion assist etch) 이라 부른다. 일반적으로, 화학적 공정에서 분자와 더욱 충돌하기 쉽도록 하기 위해, 플라즈마 내의 이온은 기판의 표면에 충돌하고, 그리고 후속하여 표면 상의 원자의 화학적 결합을 파괴시킴으로써 화학적 공정을 강화시킨다. 이온 에칭은 주로 수직이기 때문에, 화학적 에칭은 수직이고 또한 직교이지만, 수직 에칭 속도는 수평 방향에서의 에칭 속도 보다 휠씬 더 빠른 경향이 있다. 또한, RIE 는 이방성 프로파일을 가지는 경향이 있다. 그러나, 플라즈마 처리 시스템 작동은 또한 위험 (즉, 유독 가스, 고전압 등) 할 수도 있으며, 작업자의 안전 통제는 종종, 플라즈마 처리 제조 장비가 로크아웃/태그아웃 기구와 같은 활성화 방지 능력을 포함하는 것이 요구된다. 일반적으로, 로크아웃은 로크와 같은 포지티브 수단, 키 또는 조합형을 사용하여, 안전한 위치에 에너지-절연 디바이스 (energy-isolating device) 를 유지하는 디바이스이며, 이로써 기계 장치 또는 장비의 에너지 공급 (energizing) 을 방지할 수 있다. 예컨대, 적절히 설치할 경우, 블랭크 플랜지 또는 볼트 고정된 슬립 블라인드는 로크아웃 디바이스에 상당한다고 생각된다. 태그아웃 디바이스는 일반적으로 확립된 절차에 따라 에너지-절연 디바이스에 안전하게 단단히 고정될 수 있는, 태그 및 부착 수단과 같은 임의의 탁월한 경고 디바이스이다. 태그는 기계 장치 또는 장비에 부착되어 에너지 제어 절차에 따라 태그아웃 디바이스가 제거될 때까지 기계 장치 또는 장비가 작동하지 않는 것을 나타낸다. 에너지-절연 디바이스는 에너지의 방출 또는 송출을 물리적으로 방지하는 임의의 기계적 디바이스이다. 그 예로는 수동-작동 전기 회로 브레이커, 비접속 스위치, 라인 밸브 및 블록이 있으며, 여기에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 디바이스는 일반적으로 다음의 요건 중 하나를 만족한다면 로크 해제될 수 있다: a) 로크가 부착될 수 있는 걸쇠 (hasp) 로 설계되는 것; b) 로크가 첩부될 수 있는 임의의 다른 일체형 부품으로 설계되는 것; c) 거기에 장착된 로킹 기구를 가지는 것 또는; d) 에너지 절연 디바이스를 철거하거나 재장착하거나 또는 대체하거나, 또는 그 에너지 제어 능력을 영원히 변경하지 않고 로크될 수 있는 것이다. 이하, 도 1을 참조하면, 유도 결합형 플라즈마 처리 시스템의 개략적인 도면이 도시되어 있다. 일반적으로, 가스 분배 시스템 (122) 으로부터 플라즈마 챔버 벽 (117) 을 갖는 플라즈마 챔버 (102) 로 적절한 가스 세트가 유입될 수도 있다. 이어서, 이러한 플라즈마 처리 가스는, 정전기 척 (116) 상에 에지 링 (115) 에 의해 위치된, 반도체 기판 또는 유리 페인 (pane) 과 같은 기판 (114) 의 노출 영역을 처리 (예컨대, 에칭 또는 증착) 하기 위해, 인젝터 (109) 근처 구역 또는 내에서 이온화되어 플라즈마 (110) 를 형성할 수도 있다. 제1 RF 발생기 (134) 는 플라즈마를 발생시킬 뿐만 아니라 플라즈마 밀도를 제어하기도 하며, 제2 RF 발생기 (138) 는 DC 바이어스 및 이온 충격 에너지를 제어하기 위해 통상 사용되는 바이어스 RF를 발생시킨다. 또한, 소스 RF 발생기 (134) 에 매칭 네트워크 (136a) 가 결합되고, 바이어스 RF 발생기 (138) 에 매칭 네트워크 (136b) 가 결합되어 있어, 매칭 네트워크들은 RF 전원의 임피던스와 플라즈마 (110) 의 임피던스를 매칭시키도록 시도한다. 게다가, 플라즈마 (110) 를 유지하고 및/또는 공정 부산물을 제거하는데 필요한 압력을 얻기 위해서, 밸브 (112) 및 한 세트의 펌프 (111) 를 포함하는 진공 시스템 (113) 이 플라즈마 챔버 (102) 로부터 주변 대기를 배출하기 위해 통상 사용된다. 이하, 도 2를 참조하면, 용량 결합형 플라즈마 처리 시스템의 개략적인 도면이 도시되어 있다. 일반적으로, 용량 결합형 플라즈마 처리 시스템은 단일 또는 다수의 별도의 RF 전원을 가지고 구성될 수도 있다. 소스 RF 발생기 (234) 에 의해 발생되는 소스 RF는, 플라즈마를 발생시킬 뿐만 아니라 용량 결합을 통해 플라즈마 밀도를 제어하기 위해 통상 사용된다. 바이어스 RF 발생기 (238) 에 의해 발생되는 바이어스 RF는, DC 바이어스 및 이온 충격 에너지를 제어하기 위해 통상 사용된다. 또한, 소스 RF 발생기 (234) 및 바이어스 RF 발생기 (238) 에 매칭 네트워크 (236) 가 결합되어, 매칭 네트워크는 RF 전원의 임피던스와 플라즈마 (220) 의 임피던스를 매칭시키도록 시도한다. 용량성 반응기의 다른 형태는 상부 전극 (204) 에 접속된 매치 네트워크 및 RF 전원을 가진다. 게다가, 또한 유사한 RF 및 전극 배치를 따르는 트라이오드 (triode) 와 같은 멀티-애노드 시스템이 있다. 일반적으로, 적절한 가스 세트가 가스 분배 시스템 (222) 으로부터 상부 전극 (204) 의 입구를 통해 플라즈마 챔버 벽 (217) 을 갖는 플라즈마 챔버 (202) 로 유입된다. 이어서, 이러한 플라즈마 처리 가스는, 전극으로서 기능하기도 하는 정전기 척 (216) 상에 에지 링 (215) 에 의해 위치된, 반도체 기판 또는 유리 페인과 같은, 기판 (214) 의 노출 영역을 처리 (예컨대, 에칭 또는 증착) 하기 위하여, 이온화되어 플라즈마 (220) 를 형성할 수도 있다. 또한, 플라즈마 (220) 를 유지하는데 필요한 압력을 얻기 위해서, 밸브 (212) 및 한 세트의 펌프 (211) 를 포함하는 진공 시스템 (213) 이 플라즈마 챔버 (202) 로부터 주변 대기를 배출하기 위해 통상 사용된다. 단일 플라즈마 처리 시스템에 결합된 17종이 넘는 상이한 가스를 가지는 것이 통상적이기 때문에, 그 가스 전달 시스템을 "가스 스틱 (gas stick)" 이라 불리는 고밀도 유동 컴포넌트 구성으로 일반적으로 구성하여 제조하고, 이는 그 자체를 기판 어셈블리에 부착된 매니폴드 어셈블리 (즉, 스테인리스 강 등) 의 형태로 구성될 수도 있다. 매니폴드 어셈블리 자체에 천공되어 있는 가스 유동 채널을 완성하기 위해 가스 유동 제어 컴포넌트는 일반적으로 단지 일측에서 매니폴드 어셈블리에 부착될 필요가 있다. 이하, 도 3을 참조하면, 가스 스틱의 개략적인 도면이 도시되어 있다. 통상적인 구성에서, 가스 실린더 (도시하지 않음) 가 인렛 밸브 (302; inlet valve) 에 결합되어 있고, 인렛 밸브는 오퍼레이터가 스틱으로의 임의의 소스 가스 유동을 차단할 수 있도록 한다. 일부 구성에 있어서, 인렛 밸브 (302) 는 수동으로 작동한다. 다른 구성에 있어서, 인렛 밸브 (302) 는 공압식으로 작동한다. 즉, 인렛 밸브 (302) 는 압축 공기와 같은 압축 가스에 의해 작동된다. 또한, 전술한 바와 같이, 플라즈마 처리 시스템이 로크아웃/태그아웃 기능을 가지는 것이 종종 요구되지만, 가스 분배 시스템 내의 공간 한계로 인해 인렛 밸브 (302) 에 로크아웃/태그아웃 기능을 통합시키는 것은 일반적으로 흔하지 않다. 또한, 인렛 밸브 (302) 는, 일반적으로 가스 스틱 내의 가스 유동이 차단되도록 하는 주요 차단 밸브 (312) 에 부착될 수도 있는 질량 유동 제어기 (308) 에 일정 압력을 실질적으로 유지하는 레귤레이터/트랜스듀서 (304) 에 결합될 수도 있다. 선택적으로, 레귤레이터/트랜스듀서 (304) 와 주요 차단 밸브 (312) 사이에 필터 (306) 가 놓여져서, 가스 흐름에 진입하였을 수도 있는 임의의 파티클을 제거한다. 또한, 주요 차단 밸브 (312) 와 질량 유동 제어기 (308) 사이에 퍼지 밸브 (310) 가 일반적으로 위치된다. 질량 유동 제어기 (308) 는 일반적으로, 플라즈마 처리 시스템에 가스의 질량 유동을 측정하고 조절하는데 통상 사용되는 (트랜스듀서, 제어 밸브, 그리고 제어 및 신호-처리 일렉트로닉스로 이루어지는) 자립식 (self-contained) 디바이스이다. 또한, 질량 유동 제어기 (308) 에는 일반적으로 가스 스틱 자체에 포함되어 있지 않은 믹싱 매니폴드 (314) 가 결합되어 있으며, 믹싱 매니폴드는 일반적으로 적절한 가스 스틱의 각각으로부터 가스 유동을 조합하고 인젝터 (316) 를 통해 플라즈마 챔버 (318) 로 혼합 가스를 운반한다. 그러나, 또한 가스 분배 시스템에 있어서 서로에 대한 유동 컴포넌트의 밀도는 특히 가스 스틱 인렛 밸브에서의 개별적인 가스 스틱 활성화 방지 문제를 일으키는 경향이 있다. 통상적인 구성에 있어서, 모든 플라즈마 가스는 일반적으로 중지시킨 후 통기하여야만 하고, 종업원이 예컨대, 플라즈마 처리 시스템과 고객 제조 시설을 통합하기 위해, 또는 툴 어셈블리 공정의 일부로서, 가스 분배 시스템에 물리적으로 액세스하기를 원해야만 한다. (가스 스틱으로 진입하기 이전에) 인렛 밸브로의 가스 공급에 대한 플라즈마 가스 차단이 플라즈마 처리 시스템에서 물리적으로 위치될 수 없기 때문에, 이 통기 공정은 더욱 가중될 수도 있다. 따라서, 종업원은 플라즈마 가스 차단 위치를 순회하는 시간을 낭비해야만 하거나, 또는 동일한 일을 행하는 다른 종업원과 협력해야만 할 수도 있다. 따라서, 문제를 해소하거나 가스 유동을 시험하기 위해 단일 가스 스틱을 신속하고 안전하게 중지시키는 것이 유리할 것이다. 상기한 점을 감안하여, 가스 전달 시스템용 최적화된 활성화 방지 어셈블리 및 그 방법이 요망된다.