用于气体传输系统的优化的防激活组件及其方法

专利名称：用于气体传输系统的优化的防激活组件及其方法
技术领域：
本发明一般而言涉及基片(substrate)制造技术，具体地，涉 及用于气体传输系统的优化的防激活组件及其方法。
背景技术：
在基片(例如，半导体晶片、MEMS器件、或诸如在平板显示 器制造中使用的玻璃面板)的处理工艺中经常4吏用等离子体。作为 基片处理工艺(化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、物理 气相沉积、蚀刻，等)的一部分，例如，基片净皮分成多个芯片(die) 或矩形区域，每个芯片或矩形区域会形成一个集成电路。然后在一 系列步骤中处理该基片，在这些步骤中，选择性地去除(蚀刻)和 沉积(deposition,;咒积)才才泮牛，以^更在基片上形成电子元4牛。
在第一个示例性等离子体处理工艺中，在进行蚀刻前将基片涂 以硬化感光乳剂(例如感光性树脂掩模)形成的薄膜。之后，选择 性地去除硬化感光乳剂的区域，乂人而使部分下覆层露出。然后将基 片放置于等离子体处理室中的包括单极性或双才及性电极的基片支 撑结构(称为卡盘)上。接着，将适当的蚀刻剂源气体(例如，C4F8、 C4F6、 CHF3、 CH2F3、 CF4、 CH3F、 C2F4、 N2、 02、 Ar、 Xe、 He、 H2、 NH3、 SF6、 BC13、 Cl2,等)流入该处理室中，并激发该气体 以形成蚀刻基片的露出区域的等离子体。一般地，具有三种类型的蚀刻工艺纯化学蚀刻、纯物理蚀刻、 以及反应性离子蚀刻。纯化学蚀刻一般不涉及物理轰击，而是涉及 与基片上的材料的化学反应。取决于处理工艺，化学反应速率可以 非常高或者非常低。例如，氟基分子趋向于与基片上的介电材料发 生化学反应，其中氧基分子趋向于与基片上的诸如感光性树脂的有 机材料发生化学反应。
纯离子蚀刻通常一皮称为溅射(sputtering)。通常，将i者如氩的惰 性气体电离成等离子体并用于从基片移走(dislodge)材料。即，带 正电荷的离子朝向带负电荷的基片加速。纯离子蚀刻是各向同性 (即，主要沿一个方向)且非选择性的。即，对于特定材料的选择 性会非常差，这是因为在等离子体蚀刻工艺中，离子轰击的方向几 乎正交(perpendicular)于基片表面。另外，取决于离子轰击的流 量(flux)和能量，纯离子蚀刻的蚀刻速率通常偏低。
结合化学工艺和离子工艺两者的蚀刻通常,皮称作反应性离子 蚀刻(RIE)或离子辅助蚀刻。通常，等离子体中的离子通过撞击 (strike )基片表面并且随后打破表面上的原子的化学键以便使它们 更加易于与化学工艺中的分子发生反应来加强化学工艺。因为离子 蚀刻主要是正交的，而^b学蚀刻既有正交的又有垂直的，因此，正 交蚀刻速率会比水平方向上的蚀刻速率快得多。另外，RIE趋向于 具有各向异性的特点(profile )。
然而，因为等离子体处理系统操作也可能有危险(即，毒性气 体、高压，等)，所以工人安全条例通常要求等离子体处理制造设 备具有防激活能力，诸如上锁/挂签(lockout/tagout)机构。通常， 上锁装置为使用强制装置(例如，钥匙型或组合型的锁)将能量隔 离装置保持在安全位置中从而防止激励机器或设备的一种装置。例 如，当盲法兰或螺栓插销(boltedslip:M皮适当地安装时，其被认为 等同于上锁装置。 挂签装置一般为任何显眼的警告装置(诸如标签和贴附装置) 其能够根据设定的工序而被牢固地固定于能量隔离装置。该标签表 示不能对其所贴附的机器或设备进行操作，直到根据能量控制工序 将该挂签装置移除为止。能量隔离装置为物理地防止能量传输或释 ;改的任何机械装置。这些装置包括，^f旦不限于，手动#:作的断^各开 关、截断开关、管路阀门和阻挡件。例如，装置在符合以下要求之
一时一般能够被锁定a)其被设计为具有插销，锁可连接在该插销 上；b)其被设计为具有任何其它整体式部分，通过该整体式部分可 将锁固定；c)其具有构造于其中的锁定机构；或者d)其可被锁住， 而不用拆除、重构或替换该能量隔离装置或永久地改变其能量控制 能力。
现参照图1，示出了感应耦合等离子体处理系统的简化示意图。 一4殳地，可将适当的气体组由气体分配系统122流入具有等离子体 室壁117的等离子体室102中。随后，在喷射器109处或其附近区 域中将这些等离子体处理气体电离形成等离子体110,以1更处理(例 如，蚀刻或沉积)基片114 (诸如半导体基片或玻璃面i反)的露出 区域，其中该基片114通过边缘环115i殳置在,争电卡盘116上。
第一 RF发生器134产生等离子体并控制该等离子体的密度， 而第二 RF发生器138产生通常用于控制DC偏压和离子轰击能量 的偏压RF。进一步连接于源RF发生器134的是匹配网络136a， 而进一步连4妻于偏压RF发生器138的是匹配网络136b,这些匹配 网络试图^吏这些RF功率源的阻抗与等离子体110的阻抗匹配。另 外，包4舌阀112和一组泵111的真空系统113通常用于乂人等离子体 室102向环境大气排气(evacuate )，以〗更达到维持等离子体110和 /或去除处^S副产物所需要的压力。
现参照图2，示出了电容耦合等离子体处理系统的简化示意图。 一4殳地，电容耦合等离子体处理系统可配置有单个或多个分离的
RF功率源。由源RF发生器234产生的源RF通常用于经由电容津禺 合产生等离子体并控制等离子体密度。由偏压RF发生器238产生 的偏压RF通常用于控制DC偏压和离子轰击能量。进一步连接于 源RF发生器234和偏压RF发生器238的是匹配网络236 ，其试图 使这些RF功率源的阻抗与等离子体220的阻抗匹配。其它形式的 电容反应器使得这些RF功率源和匹配网络连4妄于顶部电极204。 另外，还存在诸如三极管的多阳极系统，这些系统亦遵循类似的 RF和电才及布置。
一般地，将适当的气体组由气体分配系统222通过顶部电极204 中的入口流入到具有等离子体室壁217的等离子体室202中。之后 可将这些等离子体处理气体电离形成等离子体220，以《更处理(例 如，蚀刻或沉积)基片214 (诸如半导体基片或玻璃面板)的露出 区域，其中该基片通过边缘环215设置在静电卡盘216上，该静电 卡盘还用作电极。另外，包括阀212和一组泵211的真空系统213 通常用于从等离子体室202向环境大气排气，以便达到维持等离子 体220所需要的压力。
因为将十七种以上的不同气体结合到单个等离子体处理系统 中并不少见，因此，制造商们一般以高密度流量部件配置(称为"气 体棒"(gas stick))来配置他们的气体传输系统，这些配置自身可被 构造成连接于基片组件的歧管组件(例如，不锈钢等)的形式。气 流控制部件一^^又需在一侧连接到该^i支管组件，以实现钻入该J攻管 组件自身的气流通道。
现参照图3,示出了气体棒的简化示意图。在常见配置中，气 瓶(未示出)连接于进气阀302，该进气阀允许才喿作者截止流入该 棒中的的任何源气流。在一些配置中，进气阀302为手动操作。在 其它配置中，进气阀302为气动操作。即，进气阀302由诸如压缩 空气的压缩气体来操作。另外，尽管如前所述，通常要求等离子体
处理系统具有上锁/挂签功能，但由于气体分配系统内的空间限制，
一般不将上锁/挂签功能集成到进气阀302中。
进气阀302可进一步连接于调节器/变换器304,该调节器/变换 器(transducer)对质量流量控制器308基本4呆持恒压，该质量流量 控制器可连接于初级截止阀312，该初级截止阀312 —4化允许气体 棒中的气流被阻止。可选地，在调节器/变换器304与初级截止阀 312之间设置过滤器306，以去除可能已经进入该气流的任何微粒。 另夕卜，一4殳在初级截止阀312与质量流量控制器308之间i殳置方文气 阀310。质量流量控制器308 —般为独立的装置(由变换器、控制 阀、以及控制和信号处理电子装置及组件组成)，通常用于测量和 调节流向等离子体处理系统的气体的质量流量。
进一步连一妄于质量流量控制器308且一^:不包括在该气体一奉自 身内的是混合歧管314，其一般组合来自于每个适当气体棒的气流， 并通过喷射器316将混合后的气体导入到等离子体室318中。
但是，在气体分配系统中，流量部件相对于彼此的密度也易于 使单个的气体棒防激活产生问题，尤其是在气体棒进气阀处。在一 种典型的配置中，如果员工想要亲身进入该气体分配系统(例^口， 作为工具组装工艺的 一部分，或者为了将等离子体处理系统与用户 制造设备集成)， 一般必须将所有的等离子体气体关闭，然后排出。 该排出工艺会进一步加剧，这是因为用于被输送到进气阀中(在进 入气体棒之前)的气体的等离子体气体截止装置可能并不有形地
(physically)位于等离子体系统中。因此，员工可能需要浪费时间 来到该等离子体气体截止装置处，或者员工可能需要与另 一员工协 作来4故同样的事情。因此，这不利于迅速并安全地关闭单个气体棒 以1"更解决问题或测试气流。
综上所述，期望有 一 种用于气体传输系统的优化的防激活组件。

发明内容
在一个实施例中，本发明涉及一种用于气体传输系统的优化的 防激活组件。该装置包括气动，喿作阀组件。该装置还包括4几械地连
4妻于该气动才喿作阀组件的肘节(toggle)开关，该肘节开关包^fe肘节 臂，该肘节臂位于激活区和反激活(deactivation)区中的一个内， 其中当该肘节臂位于该激活区中时激活该气动操作阀被，而当该肘 节臂位于该反激活区中时反激活该气动操作阀。该装置进一步包括 连才妄于该肘节开关的防激活才几构，其中该防激活4几构;故配置为用于 防止该肘节臂在未能至少绕过该优化的防激活机构的上锁功能的 情况下纟皮乂人该反激活区重新置位到该激活区。
在一个实施例中，本发明涉及一种在气体传输系统中防止气动 操作阀组件激活的方法。该方法包括提供该气动操作阀组件。该方 法还包括将肘节开关连接于该气动操作阀组件，该肘节开关包括肘 节臂，该肘节臂位于激活区和反激活区中的一个内，该肘节开关4皮 进一步配置成以《更当该肘节开关位于该激活区中时激活该气动才喿 作阀，而当该肘节臂^立于该反激活区中时反激活该气动才乘作阀。该 方法进一步包纟舌将防激活一几构连4妄于该肘节开关，该防激活一几构一皮 配置为用于防止该肘节臂在未能至少绕过该优化的防激活才几构的 上锁功能的情况下被从该反激活区重新置位到该激活区。
在一个实施例中，本发明涉及一种用于在气体传输系统中防止 气动操作阀组件激活的装置。该装置包括用于提供该气动操作阀组 件的装置。该装置还包括将肘节开关连接于该气动操作阀组件的装 置，该肘节开关包括肘节臂，该肘节臂位于激活区和去激活区中的 一个内，该肘节开关进一步4皮配置成以^更当该肘节开关位于该激活
区中时激活该气动操作阀，而当该肘节臂位于该反激活区中时反激 活该气动才喿作阀。该装置进一步包括用于将防激活才几构连4妾于该肘 节开关的装置，该防激活机构被配置为用于防止在未能至少绕过该 优化的防激活4几构的上锁功能的情况下将该肘节臂从该防激活区 重新置位到该激活区。
下面，将结合附图在本发明的详细i兌明中更详细描述本发明的 这些和其它4争点。


通过附图的图示对本发明进4亍了作为实例目的而非限制目的
的i兌明，并且附图中相似的参考标号表示相似的元件，其中
图l示出了感应耦合等离子体处理系统的简化示意图； 图2示出了电容耦合等离子体处理系统的简化示意图； 图3示出了气体棒的简化示意图4示出了根据本发明一个实施例的简化的上锁/挂签工序；
图5示出了根据本发明 一 个实施例的集成在气动操作阀中的优 化的防激活组件的简化示意图6示出了根据本发明一个实施例的优化的防激活组件的简化 示意图纟且；
图7示出了才艮据本发明一个实施例的在气体传输系统中防止气 动^操作阀组件的激活的简化方法。
具体实施例方式
现在将参照如附图中所示的本发明的 一些优选实施例来详细 描述本发明。在以下的描述中，将阐明许多具体细节以^是供对本发 明的透彻的理解。然而，对于本领域的技术人员而言，显然，本发
下，为了避免不必要地混淆本发明，未对已知的工艺步骤和/或结构
进^S羊纟田4苗述。
一般地，如前所述，工人安全条例往往规定等离子体处理制造 设备包括防激活能力，诸如上锁/挂签机构。上锁装置一般为使用强 制性装置(诸如，钥匙型或组合型锁)将能量隔离装置保持在安全 位置中的一种装置。挂签装置一般为任何显眼的警告装置(诸如标
签和贴附装置)，其能够才艮据i殳定的工序而-皮牢固:l也固定于能量隔
离装置。
但是，气体棒密度易于使单个气体棒的防激活产生问题，特别 是在气体才奉进气阀处。不同于通常所4吏用的利用手动阀(能量隔离 装置)直接阻止等离子体气流的气体棒上锁/挂签技术，本发明以非 显而易见的方式通过手动地反激活气动操作阀来间接阻止等离子 体气流。即，手动地阻止流向气动操作阀的压缩气流使得该阀被反 激活(关闭)，这进而有效阻止了气体棒内的等离子体气流。由此， 上锁/挂签机构与气动操作阀的集成可允许保持气体棒部件的密度， 同时，通过允许单独且快速地锁住和/或标记每个气体才奉而充分4是高 员工安全。
在一个实施例中，在气体一奉进气阀上有利地应用了优化的防激 活组件。在一个实施例中，该优化的防激活组件包括上锁才几构。在 一个实施例中，该优化的防激活组件包括挂签才几构。上锁一几构一般
允许连接锁，以将装置》文置于安全位置中，而挂签4几构可才是示职工 关于该锁的存在。
尽管通常为条例所要求，但本发明不要求将锁和标签同时都添 加于优化的防激活组件。在一个实施例中，优化的防激活组件纟皮集 成在手动气体棒进气阀中。在一个实施例中，优化的防激活组件一皮 集成在气动才喿作阀中，A^而该优化防激活组件的上锁/挂签才几构的4妄 合阻止压缩气体激活该气动l喿作阀。在一个实施例中，该气动才乘作
阀为IGS (集成气体系统)阀。
现参照图4，示出了^r艮据本发明一个实施例的简化的上锁/挂签
工序。在步-骤402处，准备关闭等离子体处理系统。 <接下来，在步 骤404处，实际关闭等离子体处理系统。接下来，在步骤406处， 将等离子体处理系统与气体源隔离(例如，通过关闭进气阀，等)。 接下来，在步骤408处，将上锁/挂签装置添加到能量隔离装置(例 如，进气阀，等)。接下来，在步骤410处，安全地释放所有潜在 危险的存储或残留能量(例如，通过排放该等离子体棒中的任何气 体，等)。最后在步骤412处，在开始维^奮或维护工作之前，核实 等离子体处理系统与气体源的隔离。
现参照图5，示出了#4居本发明实施例的集成于气动4喿作阀中 的优化的防激活组件的简化示意图。在一个实施例中，该阀是集成 的表面安装阀。 一般地，集成的表面安装部件为气体控制部件(例 如，阀、过滤器，等)，其通过基片组件(该气体控制部件安装于 其上)上的通道连4妻于其它气体控制部件。这与一^L通过具有VCR 附件(真空耦合环)的大体积管道而连接的气体控制部件大不相同。
在一个实施例中，该阀为气体冲奉进气阀。在一个实施例中，该 阀为IGS阀。在基片组件(未示出)上典型地安装有歧管组件502, 气动才乘作阀506通过转4妾头504连4妄于该^支管组件。在一个实施例
中，專争4妄头504具有螺紋。在一个典型的配置中，压力联结器508 允许压缩气体管路(未示出)通过转接头配件510连接到气动操作 阀506。即，当压缩气体通过转接头配件510进入气动才乘作阀506 时，阀才几构被^妻合，乂人而允i午气体流入该气体才奉。
在一个实施例中，转接头510具有螺紋。进一步连接于转接头 510的是手动截止开关512和上锁/桂签机构514。当手动截止开关 512一皮肘节臂516"l妾合时，压缩气体纟皮阻止，乂人而〗吏气动4喿作阀506 不起作用，并阻止气体棒内的等离子体气流。另外，手动截止开关 512还可包括排气口， /人而允许原先在气动」搡作阀506中的压缩气 体在手动截止开关512的接合之前一皮排出。即，可4吏气动才喿作阀506 内的压力与气动操作阀506外部的压力基本相等。另夕卜，因此可将 锁和/或标签添加至上锁/挂签机构514，以便充分保证等离子体处理 系统的安全维护。在一个实施例中，优化的防激活组件被配置为4吏 早期或偶然去除最小化。即，如果不首先移除该锁和/或标签，气动 才喿作阀506将不会纟皮激活，否则将大大损坏该优化的防激活组件。 在一个实施例中，该锁为不可重复使用的。在一个实施例中，该锁 可手动连4妻。在一个实施例中，该锁为自锁性的。在一个实施例中， 该锁为不可打开的。在一个实施例中，该标签为一件式(one-piece) 尼龙缆索带。在一个实施例中，标签上标有以下内容中的一种"不 准开启"、"不准打开"、"不准关闭"、"不准激励"和"不准操作"。
现参考图6，示出了根据本发明一个实施例的图5中优化的防 激活组件514的简化示意图组。 一般地，可通过孔608插入肘节臂， 从而将肘节臂(未示出)夹在面板604a与604b之间。上锁/挂签才几 构514进一步包括反激活区614以及激活区612，从而当肘节臂(未 示出)位于反激活区614 U吏如图5所示的气动才喿作阀3皮反激活) 并且通过通道606i殳置锁时，如果不绕过(bypass)上锁"圭签才几构
514(例如，撕开面板604a和604b、移除锁、弯曲该上锁/挂签才几 构，等)，肘节臂(未示出)就不能被重新设置于激活区612。
现参照图7，显示了才艮据本发明一个实施例在气体传输系统中 防止气动操作阀组件激活的简化方法。首先，在步骤702处，提供 气动操作阀组件。接下来，在步骤704处，将肘节开关连接于该气 动操作阀组件，该肘节开关包括肘节臂，该肘节臂位于激活区和反 激活区中的一个内。最后，在步骤706处，将防激活才几构连4妄于该 肘节开关。
尽管已根据多个优选的实施例对本发明进行了描述，但仍存在 有落入本发明范围内的改变、置换、和等同物。例如，尽管结合Lam Research等离子体处理系统(例如，Exelan 、 ExelanTM HP 、 ExelanTMHPT、 2300 、 Versys Star,等)对本发明进行了描述， 但还可使用其它等离子体处理系统。本发明还可用于各种直径的基 片(例如，200 mm、 300 mm等)。另外可4吏用4壬4可类型的气动才喿作 阀。还应当注意，存在多种实施本发明方法的替换方式。
本发明的优点包括避免了非优化的气体传输系统所涉及的费 用，其中如果员工想要亲身进入该气体传输系统内以便进行维修、 组装或集成操作，那么 一般必须将所有的等离子体气体截止然后排 出。其它的优点包括允许保持气体棒部件的密度，同时，通过允许 单独且快速地锁定和/或标记每个气体一奉而充分4是高员工安全。
尽管已经公开了示例性实施例和最佳模式，但是在保持处于如 以下权利要求所限定的本发明的主旨和精神的范围内的同时，可对 公开的实施例做出修改和变化。
权利要求
1.一种用于气体传输系统的优化的防激活组件，包括气动操作阀组件；肘节开关，机械地连接于所述气动操作阀组件，所述肘节开关包括肘节臂，所述肘节臂位于激活区和反激活区中的一个内，其中，当所述肘节臂位于所述激活区中时激活所述气动操作阀，而其中当所述肘节臂位于所述反激活区中时反激活所述气动操作阀；以及防激活机构，连接于所述肘节开关，其中，所述防激活机构被配置为用于防止所述肘节臂在未能至少绕过所述优化的防激活机构的上锁功能的情况下被从所述反激活区重新置位到所述激活区。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述防激活机构为上锁/ 挂签组件。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述气动操作阀组件连接 于基片组件。
4. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述上锁装置为自锁、不 可重复4吏用、可手动连接以及不可打开中的一种。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述上锁装置为一件式尼龙缆索。
6. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述气动操作阀组件为IGS阀。
7. —种在气体传输系统中防止气动操作阀组件激活的方法，所述 方法包4舌以下步艰《提供所述气动操作阀组件；将肘节开关连接于所述气动操作阀组件，所述肘节开关 包括肘节臂，所述肘节臂位于激活区和反激活区中的一个内， 所述肘节开关进一步一皮配置为以Y更当所述肘节开关位于所述 激活区中时激活所述气动才乘作阀，而其中当所述肘节臂位于所 述反激活区中时反激活所述气动4喿作阀；以及将防激活才几构连4妻于所述肘节开关，所述防激活才几构被 配置为用于防止所述肘节臂在未能至少绕过所述优化的防激 活^L构的上锁功能的情况下^皮^v所述反激活区重新置位到所述激活区。
8. 4艮据一又利要求7所述的方法，其中，所述防激活才几构为上锁/ 挂签组件。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述气动操作阀组件连接 于基片组件。
10. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述上锁装置为自锁、不 可重复使用、可手动连接以及不可打开中的一种。
11. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述上锁装置为一件式尼龙缆索。
12. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述气动操作阀組件为 IGS阀。
13. —种用于在气体传输系统中防止气动操作阀组件激活的装置， 包括用于提供所述气动操作阀组件的装置；用于将肘节开关连接于所述气动操作阀组件的装置，所 述肘节开关包括肘节臂，所述肘节臂位于激活区和反激活区中 的一个内，所述肘节开关进一步被配置为以便当所述肘节开关 位于所述激活区中时激活所述气动才喿作阀，而其中当所述肘节 臂位于所述去激活区中时反激活所述气动l喿作阀；以及用于将防激活机构连接于所述肘节开关的装置，所述防 激活机构被配置为用于防止所述肘节臂在未能至少绕过所述 优化的防激活^L构的上锁功能的情况下,皮A/v所述反激活区重 新置位到所述激活区。
14. 根据权利要求13所述的装置，其中，所述防激活机构为上锁/挂签组件。
15. ^^艮据^L利要求13所述的装置，其中，所述气动操作阀组件连 接于基片组件。
16. 根据权利要求13所述的装置，其中，所述上锁装置为自锁、 不可重复4吏用、可手动连4妻以及不可打开中的一种。
17. 根据权利要求13所述的装置，其中，所述上锁装置为一件式尼龙缆索。
18. 根据权利要求13所述的装置，其中，所述气动操作阀组件为 IGS阀。
全文摘要
本发明公开了一种用于气体传输系统的优化的防激活组件。该装置包括气动操作阀组件。该装置还包括机械地连接于该气动操作阀组件的肘节开关，该肘节开关包括肘节臂，该肘节臂位于激活区和反激活区中的一个内，其中当该肘节臂位于该激活区时激活该气动操作阀，而当该肘节臂位于该反激活区时反激活该气动操作阀。该装置进一步包括连接到该肘节开关的防激活机构，其中该防激活机构被配置为防止该肘节臂在未能至少绕过该优化的防激活机构的上锁功能的情况下被从该反激活区重新置位到该激活区。
文档编号F16K35/00GK101194123SQ200680020364
公开日2008年6月4日 申请日期2006年6月6日 优先权日2005年6月10日
发明者马克·塔斯卡尔 申请人:朗姆研究公司