CN104025246A - 等离子体处理室的压强控制阀总成以及快速交替方法 - Google Patents

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Abstract

一种压强控制阀总成包括具有入口、出口和导管的壳体；入口连接到等离子体处理室的内部且出口连接到真空泵。在其中具有第一组平行槽的固定开槽阀板被固定在导管中使得从室排出进入导管的气体穿过第一组平行槽。在其中具有第二组平行槽的可移动开槽阀板相对于固定开槽阀板可移动以便调整室中的压强。附着到可移动开槽阀板的驱动机构在第一和第二位置之间快速移动可移动开槽阀板以使室中的压强从较高的压强改变到较低的压强或者从较低的压强改变到较高的压强。

Description

等离子体处理室的压强控制阀总成以及快速交替方法
技术领域
本发明涉及位于真空泵和处理半导体衬底的等离子体处理室之间的压强控制阀总成。该压强控制阀总成可被用于在经历多步骤处理的半导体衬底的处理过程中在等离子体室中产生快速的压强改变，其中室压的改变是希望的。
背景技术
在半导体工业中，博世(Bosch)法是已被广泛用于制造深直(高深宽比)特征(具有比如数十到数百微米的深度)的等离子体蚀刻工艺，比如槽和通孔。博世法包括蚀刻步骤和沉积步骤的交替循环。博世法的细节可在美国专利No.5,501,893中找到，该专利通过参考并入本文。博世法可在配置有高密度等离子体源(如电感耦合等离子体(ICP)源)结合射频(RF)偏置衬底电极的等离子体处理装置中执行。博世法中所使用的用于蚀刻硅的工艺气体可以是蚀刻步骤中的六氟化硫(SF6)和沉积步骤中的八氟环丁烷(C4F8)。在下文中，蚀刻步骤中所使用的工艺气体和沉积步骤中所使用的工艺气体分别被称为“蚀刻气体”和“沉积气体”。在蚀刻步骤中，SF6促进硅(Si)的自发且各向同性的蚀刻；在沉积步骤中，C4F8促进保护性聚合物层在蚀刻结构的侧壁和底部上的沉积。博世法在蚀刻步骤和沉积步骤之间循环地交替，使得深结构能够被限定到有掩模的硅衬底中。基于蚀刻步骤中存在的高能且定向的离子轰击，从前面的沉积步骤涂布在蚀刻结构的底部中的任何聚合物膜会被移除以暴露硅表面以进一步蚀刻。侧壁上的聚合物膜会保留，因为它不会受到直接的离子轰击，从而抑制横向蚀刻。
美国专利公布No.2009/0242512公开了多步骤博世型工艺的实施例，其中室压在钝化膜的沉积过程中为35毫托(mTorr)持续5秒，在低压蚀刻步骤过程中为20毫托持续1.5秒，在高压蚀刻步骤过程中为325毫托持续7.5秒(见表4.2.1)或者在沉积过程中为35毫托持续5秒，在低压蚀刻过程中为20毫托持续1.5秒，在高压蚀刻过程中为325毫托持续7.5秒以及在低压蚀刻过程中为15毫托持续1秒(见表4.2.2)。
室压的变化在其它工艺中是希望的，其它工艺比如原子层沉积、等离子体增强CVD、在掩模材料中等离子体蚀刻开口和去除掩模材料的多步骤工艺、在其中蚀刻剂气体浓度周期变化或不同的材料层被后续蚀刻的多步骤等离子体蚀刻工艺。为了减少总的处理时间，这种周期性过程的高压和低压阶段之间的过渡期的减少会是希望的。例如，美国专利公开No.2009/0325386公开了用于在约数十毫秒中快速调整低容积真空室中的压强的电导限制元件。'386公开文献陈述了在处理过程中，在多个压强周期中在处理区域中可流入单种化学物质，或者在多个压强周期中引入不同种的化学物质，其中高压或低压的时间范围从0.1秒至2秒。
发明内容
根据一实施方式，在其中处理半导体衬底的等离子体处理室的压强控制阀总成包括壳体、固定开槽阀板、可移动开槽阀板以及在第一和第二位置之间移动可移动开槽阀板的驱动机构。所述壳体包括入口、出口和在所述入口和所述出口之间延伸的导管，其中所述入口适于连接到所述等离子体处理室的内部且所述出口适于连接到真空泵，所述真空泵在处理所述衬底的过程中使所述等离子体处理室保持在希望的压强设定点。优选的等离子体处理是保护性聚合物的沉积和将高深宽比特征蚀刻在所述室中经受处理的半导体衬底中的快速交替阶段。
所述固定开槽阀板在其中包括第一组平行槽且所述固定开槽阀板被不能移动地固定在所述导管中使得从所述室排出的气体进入所述导管并穿过所述第一组平行槽。所述可移动开槽阀板在其中包括第二组平行槽且所述可移动开槽阀板被所述驱动机构在所述第一和第二位置之间移动以实现室压的改变。例如，在所述第一位置，所述可移动开槽阀板可完全阻塞或部分阻塞所述第一组平行槽以减小气体流导(gas flow conductance)和增大室压。在所述第二位置，所述可移动开槽阀板可将所述第一组槽与所述第二组槽对准以增大气体流导和降低所述室压。所述驱动机构可操作来在所述第一和第二位置之间快速移动所述可移动开槽阀板。所述可移动开槽阀板的运动的优选方向是线性运动。
在具有附着到室的出口的压强控制阀总成的室中处理半导体衬底的方法中，所述方法包括通过将所述可移动开槽阀板置于所述第一位置同时供应处理气体给所述室而将室压从较低压强调整到较高压强以及通过将所述可移动开槽阀板置于所述第二位置同时供应相同或不同的处理气体给所述室而将室压从较高压强调整到较低压强。所述室优选地是电感耦合等离子体(ICP)室，其中RF能量通过介电窗被传送到室中。用于300mm直径晶片的单晶片处理的ICP室可具有上至100升的室容积且室中的压强设定值可从20毫托变化到300毫托。本文所述的压强控制阀总成可被安装在真空泵和具有超过60升的室容积的ICP室的出口之间且室中的压强改变的快速循环可通过所述可移动开槽阀板的往复线性运动实现。
在一实施方式中，所述处理可包括利用蚀刻和沉积的交替步骤在硅中等离子体蚀刻开口，其中第一处理气体包括持续供应少于1.3秒且被激发成等离子体状态同时保持室压在150毫托以上的含氟气体而第二处理气体包括持续供应少于0.7秒且被激发成等离子体状态同时保持室压在130毫托以下的含碳氟气体(fluorocarbon containing gas)。所述方法可进一步包括蚀刻步骤之前的聚合物清理步骤，其中所述聚合物清理步骤通过持续供应聚合物清理气体至少200毫秒且将所述聚合物清理气体激发成等离子体状态同时保持室压在150毫托以下来执行。
进一步的处理包括沉积工艺，其中在所述室压在不同的设定点之间循环时，室压在供应相同或不同处理气体的同时反复变化。例如，可在不同的室压供应不同的处理气体或者可按不同的流率供应相同的处理气体。
附图说明
图1示出了可被用于执行半导体衬底的快速交替处理的等离子体处理系统和压强控制阀。
图2A示出了现有技术的压强控制阀系统。
图2B示出了图2A中所示的系统的节流阀的俯视图。
图3A示出了包括具有固定开槽阀板和可移动开槽阀板的节流阀总成的压强控制系统。
图3B示出了处于横向偏移位置的可移动开槽阀板，在该位置，固定开槽阀板和可移动开槽阀板中的平行槽被对准且流体连通。
图3C示出了开槽阀板的实施方式，其中可移动阀板具有5个平行槽而固定阀板具有6个平行槽。
具体实施方式
现在将参考附图中所示的本发明的一些优选实施方式详细描述本发明。在下面的描述中，陈述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。但对本领域技术人员而言，显然，本发明可在没有这些具体细节的一些或全部的情况下实施。另一方面，公知的工艺步骤和/或结构没有被详细描述以免不必要地模糊本发明。本文所使用的术语“约”应当被解释为包括所列举的值往上或往下浮动多达10％的值。
本文所描述的是等离子体处理室的压强控制阀总成，其中快速的压强改变是希望的。例如，半导体衬底的深特征可通过在不同的室压使蚀刻和钝化(保护性材料层的沉积)阶段快速交替来加工。压强控制阀总成被设计来最小化使等离子体处理室中的压强改变所花的时间。博世法的一个局限是被蚀刻的深特征的粗糙化的侧壁。该局限是由于博世法中所使用的循环性蚀刻/沉积方案且在本领域中被称为侧壁“扇贝边(scalloping)”。就许多器件应用而言，希望的是最小化这种侧壁粗糙部或扇贝边。扇贝边的范围通常测定为扇贝长度和扇贝深度。扇贝长度是侧壁粗糙部的峰峰距离且与单个蚀刻周期中所获得的蚀刻深度直接相关联。扇贝深度是侧壁粗糙部的峰谷距离且与各个蚀刻步骤的各向异性的程度相关联。扇贝形成的范围可通过缩短每个蚀刻/沉积步骤的持续期间(即以较高频率重复的较短的蚀刻/沉积步骤)而最小化。
除了较平滑的特征侧壁之外，还希望达到较高的整体蚀刻速率。该整体蚀刻速率被定义为工艺中蚀刻的总深度除以该工艺的总持续时间。该整体蚀刻速率可通过提高工艺步骤内的效率(即缩减空载时间)来提高。
图1示出了等离子体处理系统300的示意图，其包括等离子体反应器302，在等离子体反应器302中具有等离子体处理室301。通过匹配网络324调谐的等离子体功率供应源322将功率供应给位于窗304附近的天线306以在等离子体处理室301中创建等离子体308。天线306可被配置来在处理室301内产生均匀的扩散轮廓；例如，天线306可被配置用于等离子体308中的环形功率分布。窗304被提供在天线306和等离子体室301的内部之间且由允许RF能量从天线306传输到等离子体室301的介电材料制成。由匹配网络328调谐的晶片偏压功率供应源326将功率提供给电极310以在晶片312上设置偏压，晶片312由电极310支撑，电极310并入支撑晶片的衬底支撑件中。等离子体功率供应源322和晶片偏压功率供应源326的设定点由控制器336设置。室301包括真空泵装置320和压强控制阀总成318，其控制室301的内部的压强。
图2A示出了常规的压强控制阀总成。该压强控制阀总成包括在等离子体处理系统300的处理室301和涡轮分子泵320之间的摇摆节流阀11。节流阀11的枢转运动受步进马达(未图示)的控制，在该步进马达计数为0时，该阀完全关闭，在该步进马达计数为1000时，该阀完全打开。如图2B中所示，节流阀11横穿室301和真空泵320之间的导管摇摆以控制气体流导(flow conductance)。
用于硅中的高深宽比特征的许多快速交替过程要求压强在钝化阶段和蚀刻阶段之间显著改变。大多数快速交替过程要求节流阀在少于300毫秒内在50计数和350计数之间运动。作为一个示例，希望的是使节流阀在少于300毫秒内从最大值255计数运动到最小值位置90计数。但是，使用摇摆节流阀，可能只能使该阀在340毫秒内从最大值235计数运动到最小位置90计数(425计数/秒)。
图3A示出了压强控制系统的实施方式，其中压强控制阀总成2包括具有入口4、出口5和在该入口和该出口之间延伸的导管6的壳体3，该入口适于连接到等离子体处理室301的内部而该出口适于连接到真空泵320，真空泵320在室中的半导体衬底的处理过程中使等离子体处理室保持在希望的压强设定点。该压强控制阀总成包括其中具有第一组平行槽14且被固定在导管中使得从室排出进入该导管的气体穿过该第一组平行槽的固定开槽阀板12以及其中具有第二组平行槽15且相对于固定开槽板可移动到第一和第二位置以便在第一位置比在第二位置在更大程度上阻塞第一组平行槽14的可移动开槽板13。固定开槽阀板12优选地呈开槽盘的形式，可移动开槽阀板13优选地呈可在等离子体处理装置300的处理室301和涡轮分子泵320之间的导管6中在线性方向上往复运动的开槽盘的形式。可移动开槽阀板13受包括步进马达(未图示)的驱动机构16控制。固定开槽阀板12可在可移动开槽阀板13之上或之下。
图3B示出了设置使得槽14、15轴向对准的固定开槽阀板12和可移动开槽阀板13的顶视图。槽14和15优选地是具有相同宽度和不同长度的线性槽，且被排布使得当步进马达在计数为0时，它们不对准，而在非零位置时，槽14和15对准以提供来自室的较大的气体流导。返回参考图3A，通过将可移动开槽阀板13移动一个短距离以使室中的压强改变从而快速改变室中的压强是可行的。例如，可移动开槽阀板13可在槽14和15被阻塞较多的第一位置得到较高的室压，相比之下，当可移动开槽阀板13在槽14和15被阻塞较少的第二位置时，因穿过压强阀总成的较大的流导而得到较低的室压。相比于利用图2B中所示的常规压强控制总成，槽的对准使得处理室301的压强(且因此导率)在较少的步进马达计数中快速改变到希望的设定点。
图3C示出了呈盘形的具有与盘的圆周斜交的6个平行槽14的固定开槽阀板12。可移动开槽阀板13是具有与盘12相同的直径但有5个与盘的圆周斜交的平行槽15的盘。槽14和15可被配置使得在步进马达计数为0时没有重叠(槽被阻塞)，而在非零位置时，槽14和15重叠以允许快速的压强改变从而降低室中的压强。虽然示出了具有5或6个槽的阀板，但阀板可具有不同的槽分布(比如2至20个平行槽)和/或不同构造的槽。
具有平行槽14和15的固定开槽阀板12和可移动开槽阀板13提供了用于控制处理室301的压强的改进的压强控制系统。该改进的压强控制系统能够克服一些问题，比如利用常规压强控制系统时的“扇贝边”，常规压强控制系统要高的步进计数来改变等离子体处理装置的处理室的压强(导率)。
在优选实施方式中，固定开槽阀板12在位于处理室和涡轮分子泵之间的壳体3中被不可移动地固定在可移动开槽阀板13之下的适当位置。替代地，固定开槽阀板12可位于可移动开槽阀板13之上。这种构造可使得处理室的压强和导率能够高速交替且与半导体衬底的快速处理相符。
在使用中，半导体衬底可在室中进行处理，该室具有附着到其出口的压强控制阀总成。所述处理可包括通过将可移动开槽阀板设置在使固定开槽阀板中的槽被可移动开槽阀板的非开槽部分阻塞的第一位置同时将第一处理气体供应给室而将室压调整到较高压强。通过将可移动开槽阀板设置在使固定开槽阀板中的槽与可移动开槽阀板中的槽对准以增大从室去除的气体的流导的第二位置可将室压调整到较低压强。该室可以是具有超过60升的室容积的电感耦合等离子体室。
槽的开口区域可为25％至50％，优选30％至50％。改变流导的速度可通过使用具有较多数量的槽的阀板来提高。例如，所述阀板可各自具有2至20个等宽的平行槽。槽间的间隔可以与槽的宽度相等或者大于槽的宽度。作为一个例子，就阀板半径为R且8个平行槽宽度均匀的情况而言，每个槽的宽度可以是约0.1R以提供约35％的开口区域。
槽的数量和尺寸可被设置使得当可移动阀板处于第一位置时，槽部分重叠以提供10％至20％的延伸穿过两个阀板的开口区域。当被移动到第二位置时，可移动阀板中的槽可在更大程度上与固定阀板中的槽重叠以提供25％至50％、优选30％至40％的开口区域。步进马达可在100毫秒(ms)内(例如，在70ms内)将可移动开槽阀板从第一位置快速移动到第二位置。
在标准阀板和具有8个均匀宽度的槽的开槽阀板总成之间作一个比较，下表示出了步进马达计数、相对开口区域和利用标准的每分钟500计数的步进马达实现阀板的移动所需的时间。
等离子体处理装置可被用于以至少10μm/分钟的速率蚀刻被支撑在衬底支撑件上的半导体衬底上的硅，且等离子体处理装置可在约500毫秒内在处理室中的等离子体约束区域(室间隙)中交替地供应蚀刻气体和沉积气体。在一实施方式中，所述蚀刻气体是诸如SF6之类的含氟气体，所述沉积气体是诸如C4F8之类的含碳氟气体。
在操作中，在沉积气体供应到室的期间，气体供应系统优选地不将蚀刻气体转移到真空管线，而在蚀刻气体供应到室的期间，气体供应系统优选地不将沉积气体转移到真空管线。利用上述等离子体处理装置对衬底的处理优选地包括(a)将衬底支撑在室中，(b)将蚀刻气体供应给室，(c)将室中的蚀刻气体激发成第一等离子体并用第一等离子体处理衬底，(d)将沉积气体供应给室，(e)将室中的沉积气体激发成第二等离子体并用第二等离子体处理衬底，(f)用不多于1.8秒的总周期时间重复步骤(b)-(e)。在步骤(b)中，蚀刻气体优选地在约500毫秒的期间内取代至少90％的沉积气体，而在步骤(d)中，沉积气体优选地在约500毫秒的期间内取代至少90％的蚀刻气体。在处理过程中，室中的压强在步骤(b)-(e)期间从第一压强设定值变化到第二压强设定值。在供应蚀刻气体和沉积气体的周期中，供应蚀刻气体的总时间可以是1.5秒或更少，而供应沉积气体的总时间可以是1秒或更少。例如，在使用SF6作为蚀刻气体且使用C4F8作为沉积气体的情况下，压强可在步骤(c)中被维持在150毫托以上而在步骤(e)中被维持在140毫托以下。
通过在步骤(c)期间将可移动开槽阀板保持在希望较高室压的第一位置且在步骤(e)期间将可移动开槽阀板保持在希望较低室压的第二位置，室压可被快速调整。因此可以在蚀刻气体的供应过程中维持室中的压强大于70毫托(例如，80毫托)或大于150毫托(例如，180毫托)，且可以在沉积气体的供应过程中维持室中的压强少于140毫托(例如，120毫托)或少于60毫托(例如，50毫托)。在优选的方法中，蚀刻气体以至少500sccm的流率供应给室，而沉积气体以小于500sccm的流率供应给室。供应蚀刻气体和沉积气体的交替步骤可被执行至少100个循环。
在蚀刻气体的供应期间，衬底可等离子体蚀刻高深宽比开口，其中室中的压强在蚀刻步骤的聚合物清理阶段被保持在小于150毫托达200毫秒且在等离子体蚀刻步骤的剩余时间被保持在150毫托以上。在沉积气体的供应期间，第二等离子体可在所述开口的侧壁上沉积聚合物涂层，其中室中的压强在整个沉积步骤过程中被保持在小于150毫托。蚀刻气体可以是SF6、CF4、XeF2、NF3、诸如CCl4之类的含Cl气体中的一或多种，沉积气体可以是含碳氟气体，诸如C4F8、C4F6、CH2F2、C3F6、CH3F中的一或多种。蚀刻气体可通过包括快动阀的任何合适的气体输送系统供应，其中快动式电磁阀在从控制器接收信号时在10毫秒内发送气动空气给快速开关阀，且打开或关闭快速开关阀的总时间可以是30毫秒或更短。
压强控制阀总成也可用在处理非蚀刻的情况。例如，压强控制阀总成可被并入沉积室，在沉积室中，膜被沉积在半导体衬底上。就希望在改变室中的气流同时使室压循环的沉积工艺而言，可移动开槽阀板可在较高导率位置和较低导率位置之间往复运动以实现室中的压强改变。
基于已公开的示例性实施方式和最佳模式，可对所公开的实施方式进行修改和使其变化，同时使其仍在本发明的由下面的权利要求所限定的主题和精神内。

Claims (17)

1.一种在其中处理半导体衬底的等离子体处理室的压强控制阀总成，包括：
具有入口、出口和在所述入口和所述出口之间延伸的导管的壳体，所述入口适于连接到所述等离子体处理室的内部且所述出口适于连接到真空泵，所述真空泵在所述室中的半导体衬底的处理过程中使所述等离子体处理室保持在希望的压强设定点；
固定开槽阀板，其中具有第一组平行槽且其被不能移动地固定在所述导管中使得从所述室排出进入所述导管的气体穿过所述第一组平行槽；
可移动开槽阀板，其中具有第二组平行槽且其相对于所述固定开槽阀板能移动到第一和第二位置以便在所述第一位置比在所述第二位置在更大程度上阻塞所述第一组平行槽；以及
驱动机构，其附着到所述可移动开槽阀板且能操作来在所述第一和第二位置之间快速移动所述可移动开槽阀板以使所述室中的压强从较高的压强改变到较低的压强或者从较低的压强改变到较高的压强。
2.如权利要求1所述的压强控制阀总成，其中所述驱动机构包括步进马达，所述步进马达在100毫秒内将所述可移动开槽阀板从所述第一位置移动到所述第二位置。
3.如权利要求1所述的压强控制阀总成，其中所述固定开槽阀板和所述可移动开槽阀板是圆形的，所述第一和第二组槽具有均匀宽度和不同长度，所述固定开槽阀板和所述可移动开槽阀板的一半上的槽是其另一半上的槽的镜像。
4.如权利要求1所述的压强控制阀总成，其中所述固定开槽阀板和所述可移动开槽阀板是圆形的，所述第一和第二组槽提供30％至50％的穿过所述固定开槽阀板和所述可移动开槽阀板中的每一个的开口区域，所述槽具有均匀宽度。
5.如权利要求1所述的压强控制阀总成，其中所述固定开槽阀板和所述可移动开槽阀板是具有半径R的圆形，所述第一和第二组槽具有约0.1R的均匀宽度。
6.如权利要求1所述的压强控制阀总成，其中所述固定开槽阀板和所述可移动开槽阀板是圆形的，所述第一和第二组槽具有均匀宽度W且所述槽中的至少一些具有不同长度，所述槽被隔开距离D，所述距离D等于或大于W。
7.如权利要求1所述的压强控制阀总成，其中所述固定开槽阀板比所述可移动开槽阀板更靠近所述入口。
8.如权利要求2所述的压强控制阀总成，其中所述步进马达是能操作来在70毫秒内将所述可移动开槽阀板从所述第一位置移动到所述第二位置的每秒500计数或更快的步进马达。
9.如权利要求1所述的压强控制阀总成，其中所述固定开槽阀板是圆形的且包括提供30％至40％的开口区域的6个平行槽，所述可移动开槽阀板是圆形的且包括提供30％至40％的开口区域的5个平行槽，所述第一和第二组槽在宽度上是相同的。
10.一种在具有附着到室的出口的如权利要求1所述的压强控制阀总成的室中处理半导体衬底的方法，包括步骤：(a)通过将所述可移动开槽阀板置于所述第一位置同时供应处理气体给所述室而将室压从较低压强调整到较高压强以及(b)通过将所述可移动开槽阀板置于所述第二位置同时供应相同或不同的处理气体给所述室而将室压从较高压强调整到较低压强。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述处理包括利用蚀刻同时供应蚀刻气体给所述室和沉积同时供应沉积气体给所述室的交替步骤在硅中等离子体蚀刻开口，所述蚀刻气体包括持续供应少于1.3秒且被激发成等离子体状态同时保持150毫托以上的第一压强的含氟气体且所述沉积气体包括持续供应少于0.7秒且被激发成等离子体状态同时保持130毫托以下的第二压强的含碳氟气体。
12.如权利要求11所述的方法，其还包括蚀刻步骤之前的聚合物清理步骤，所述聚合物清理步骤通过持续供应聚合物清理气体至少200毫秒且将所述聚合物清理气体激发成等离子体状态同时使所述室压保持在150毫托以下来执行。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述处理包括在所述衬底上沉积膜。
14.如权利要求10所述的方法，其中步骤(a)和(b)的快速交替被执行至少100个循环。
15.如权利要求10所述的方法，其中所述可移动开槽阀板在300毫秒内从所述第一位置被移动到所述第二位置。
16.如权利要求10所述的方法，其中所述室是具有至少60升的室容积的电感耦合等离子体室且所述处理包括将蚀刻气体激发成等离子体状态并等离子体蚀刻所述半导体衬底。
17.如权利要求10所述的方法，其中所述处理包括沉积工艺，其中在所述室在不同的设定点之间循环时，室压在供应相同或不同处理气体的同时反复变化。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112447511A (zh) * 2020-11-24 2021-03-05 上海华力集成电路制造有限公司 一种改善多晶硅刻蚀腔体聚合物缺陷的方法
CN114483972A (zh) * 2020-11-11 2022-05-13 中国科学院微电子研究所 半导体设备腔室压力调节阀总成、压力调节方法及设备室

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130203259A1 (en) * 2012-02-07 2013-08-08 Lam Research Corporation Pressure control valve assembly of plasma processing chamber and rapid alternating process
WO2015023435A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-19 Applied Materials, Inc. Recursive pumping for symmetrical gas exhaust to control critical dimension uniformity in plasma reactors
JP6500445B2 (ja) * 2015-01-07 2019-04-17 株式会社島津製作所 真空バルブ
US20170207102A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method
CN109962000B (zh) * 2017-12-25 2022-09-30 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种可减少污染颗粒的等离子体处理装置及其方法
KR20230169604A (ko) 2022-06-09 2023-12-18 (주)아이씨디 플라즈마 처리 장치
CN115435102B (zh) * 2022-11-07 2023-01-24 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种双面密封真空插板阀的控制系统及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4489756A (en) * 1980-07-26 1984-12-25 Schubert & Salzer Sliding gate fluid control valve
CN1367933A (zh) * 1999-06-30 2002-09-04 兰姆研究公司 用于半导体处理的气体分配设备
US20090242512A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 Dalsa Semiconductor Inc. Deep reactive ion etching
US20090325386A1 (en) * 2008-06-02 2009-12-31 Mattson Technology, Inc. Process and System For Varying the Exposure to a Chemical Ambient in a Process Chamber

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5070813A (en) 1989-02-10 1991-12-10 Tokyo Electron Limited Coating apparatus
DE4241045C1 (de) 1992-12-05 1994-05-26 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium
US5577707A (en) 1995-12-18 1996-11-26 Vat Holding Ag Slide valve
US5873562A (en) 1996-01-29 1999-02-23 Vat Holding Ag Control apparatus for controlling gas flow in a molecular region
US5765592A (en) 1996-02-14 1998-06-16 The Boc Group, Inc. Valve
US6030902A (en) 1996-02-16 2000-02-29 Micron Technology Inc Apparatus and method for improving uniformity in batch processing of semiconductor wafers
US6142163A (en) 1996-03-29 2000-11-07 Lam Research Corporation Method and apparatus for pressure control in vacuum processors
JP2942239B2 (ja) 1997-05-23 1999-08-30 キヤノン株式会社 排気方法及び排気装置、それを用いたプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US6090206A (en) 1997-10-20 2000-07-18 Applied Materials, Inc. Throttle valve providing enhanced cleaning
US6022483A (en) 1998-03-10 2000-02-08 Intergrated Systems, Inc. System and method for controlling pressure
DE19857201A1 (de) 1998-12-11 2000-06-15 Leybold Systems Gmbh Schleusenventil
US6089537A (en) 1999-06-23 2000-07-18 Mks Instruments, Inc. Pendulum valve assembly
US6161576A (en) 1999-06-23 2000-12-19 Mks Instruments, Inc. Integrated turbo pump and control valve system
WO2001004522A1 (en) 1999-07-09 2001-01-18 Arthur Brenes Throttle gate valve
FR2797997B1 (fr) 1999-08-26 2002-04-05 Cit Alcatel Procede et dispositif pour le traitement de substrat sous vide par plasma
US6261408B1 (en) 2000-02-16 2001-07-17 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for semiconductor processing chamber pressure control
US6391788B1 (en) 2000-02-25 2002-05-21 Applied Materials, Inc. Two etchant etch method
US6409149B1 (en) 2000-06-28 2002-06-25 Mks Instruments, Inc. Dual pendulum valve assembly with valve seat cover
JP3565774B2 (ja) 2000-09-12 2004-09-15 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置及び処理方法
US20020038791A1 (en) * 2000-10-03 2002-04-04 Tomohiro Okumura Plasma processing method and apparatus
US6458722B1 (en) * 2000-10-25 2002-10-01 Applied Materials, Inc. Controlled method of silicon-rich oxide deposition using HDP-CVD
US6598615B1 (en) 2000-11-07 2003-07-29 Applied Materials, Inc. Compact independent pressure control and vacuum isolation for a turbomolecular pumped plasma reaction chamber
JP2002286162A (ja) 2001-03-23 2002-10-03 Megatorr Corp 広帯域可変コンダクタンスバルブ
US6527911B1 (en) 2001-06-29 2003-03-04 Lam Research Corporation Configurable plasma volume etch chamber
US6497734B1 (en) 2002-01-02 2002-12-24 Novellus Systems, Inc. Apparatus and method for enhanced degassing of semiconductor wafers for increased throughput
JP4099092B2 (ja) 2002-03-26 2008-06-11 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理方法、高速ロータリバルブ
US6682603B2 (en) 2002-05-07 2004-01-27 Applied Materials Inc. Substrate support with extended radio frequency electrode upper surface
GB0214273D0 (en) 2002-06-20 2002-07-31 Boc Group Plc Apparatus for controlling the pressure in a process chamber and method of operating same
US6722642B1 (en) 2002-11-06 2004-04-20 Tokyo Electron Limited High pressure compatible vacuum chuck for semiconductor wafer including lift mechanism
US6843264B2 (en) 2002-12-18 2005-01-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multi-phase pressure control valve for process chamber
KR101416781B1 (ko) 2003-03-14 2014-07-08 아익스트론 인코포레이티드 원자 층 증착을 위한 방법 및 장치
JP3837391B2 (ja) 2003-03-24 2006-10-25 Ｓｍｃ株式会社 ゲートバルブ
US7381650B2 (en) 2003-04-07 2008-06-03 Unaxis Usa Inc. Method and apparatus for process control in time division multiplexed (TDM) etch processes
FR2854933B1 (fr) 2003-05-13 2005-08-05 Cit Alcatel Pompe moleculaire, turbomoleculaire ou hybride a vanne integree
US7270311B1 (en) 2003-07-14 2007-09-18 Brenes Arthur J Pendulum gate valve
US7335277B2 (en) 2003-09-08 2008-02-26 Hitachi High-Technologies Corporation Vacuum processing apparatus
GB0401396D0 (en) 2004-01-22 2004-02-25 Boc Group Plc Pressure control method
CN100449708C (zh) 2004-05-27 2009-01-07 东京毅力科创株式会社 基板处理装置
US7723238B2 (en) 2004-06-16 2010-05-25 Tokyo Electron Limited Method for preventing striation at a sidewall of an opening of a resist during an etching process
US7140847B2 (en) 2004-08-11 2006-11-28 The Boc Group, Inc. Integrated high vacuum pumping system
US7405162B2 (en) 2004-09-22 2008-07-29 Tokyo Electron Limited Etching method and computer-readable storage medium
KR20060063188A (ko) * 2004-12-07 2006-06-12 삼성전자주식회사 화학기상증착장치 및 그를 이용한 화학기상증착방법
US7278444B2 (en) 2005-02-22 2007-10-09 Mks Instruments, Inc. Valve assembly having improved pump-down performance
US7428915B2 (en) 2005-04-26 2008-09-30 Applied Materials, Inc. O-ringless tandem throttle valve for a plasma reactor chamber
US7681590B2 (en) 2005-12-08 2010-03-23 United Microelectronics Corp. Process apparatus and transportation system thereof
JP5050369B2 (ja) * 2006-03-06 2012-10-17 東京エレクトロン株式会社 処理装置
JP2007324185A (ja) 2006-05-30 2007-12-13 Canon Inc プラズマ処理方法
US8043430B2 (en) 2006-12-20 2011-10-25 Lam Research Corporation Methods and apparatuses for controlling gas flow conductance in a capacitively-coupled plasma processing chamber
US7731151B2 (en) 2007-09-27 2010-06-08 Kenneth K L Lee Pendulum vacuum gate valve
FR2923946A1 (fr) * 2007-11-21 2009-05-22 Alcatel Lucent Sas Equipement pour la fabrication de semi-conducteurs, dispositif de pompage et porte-substrat correspondant
JP5111519B2 (ja) 2007-12-05 2013-01-09 日立造船株式会社 真空容器の圧力制御方法および圧力制御装置
JP2009200184A (ja) 2008-02-20 2009-09-03 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置のバッフル板
US9520314B2 (en) 2008-12-19 2016-12-13 Applied Materials, Inc. High temperature electrostatic chuck bonding adhesive
JP2010186891A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、プラズマ処理装置のメンテナンス方法及びプラズマ処理装置の組み立て方法
US8574447B2 (en) 2010-03-31 2013-11-05 Lam Research Corporation Inorganic rapid alternating process for silicon etch
JP2012023164A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4489756A (en) * 1980-07-26 1984-12-25 Schubert & Salzer Sliding gate fluid control valve
CN1367933A (zh) * 1999-06-30 2002-09-04 兰姆研究公司 用于半导体处理的气体分配设备
US20090242512A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 Dalsa Semiconductor Inc. Deep reactive ion etching
US20090325386A1 (en) * 2008-06-02 2009-12-31 Mattson Technology, Inc. Process and System For Varying the Exposure to a Chemical Ambient in a Process Chamber

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114483972A (zh) * 2020-11-11 2022-05-13 中国科学院微电子研究所 半导体设备腔室压力调节阀总成、压力调节方法及设备室
CN112447511A (zh) * 2020-11-24 2021-03-05 上海华力集成电路制造有限公司 一种改善多晶硅刻蚀腔体聚合物缺陷的方法

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Publication number Publication date
KR101989205B1 (ko) 2019-06-13
WO2013070416A1 (en) 2013-05-16
TW201327673A (zh) 2013-07-01
US20130115776A1 (en) 2013-05-09
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US9267605B2 (en) 2016-02-23
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