CN104835730B - 刻蚀反应设备及其节流阀 - Google Patents

Abstract

一种刻蚀反应设备及其节流阀，包括一第一基板、一第二基板以及多个叶片。第一基板包括多个枢接结构，其中，一第一开口形成于第一基板之上。第二基板包括多个转向结构，其中，一第二开口形成于第二基板之上。每一叶片包括一枢接部以及一连结部，枢接部连接枢接结构其中之一，连结部连接转向结构其中之一。通过第一基板与第二基板之间的相对转动，叶片于一第一方位以及一第二方位之间转动，当叶片处于第一方位时，叶片共同定义一叶片开口，叶片开口对应第一开口以及第二开口，当叶片处于第二方位时，叶片开口被关闭。本发明的节流阀不使用皮带，因此避免了微粒污染的情形，并且节流阀不会因气流压力产生杠杆效应，因此节流阀的可靠度被有效提高。

Description

刻蚀反应设备及其节流阀

技术领域

本发明有关于一种节流阀，特别是有关于一种应用于刻蚀反应设备的刻蚀反应设备（Etching equipment）及其节流阀。

背景技术

半导体工艺中的干刻蚀机台，主要应用在元件及导线图层的定义(patterntransfer)，其刻蚀原理是运用等离子体将刻蚀气体离子化后，与材料进行化学反应或加入物理性的撞击，具有等向或非等向性(anisotropic)的特征。刻蚀性能(etch performanceindex)评估项目有(1)刻蚀率、(2)均匀性、(3)选择比、(4)轮廓(profile)，而腔体压力(chamber pressure)的稳定性是影响刻蚀性能的重要因素(factor)。

现有干刻蚀机台压力伺服与维持的方式，是将刻蚀气体注入腔体内，经由节流阀开度大小来进行工艺所需压力的伺服与维持。目前应用的节流阀有(1)Throttle valvevalve(蝴蝶阀)(2)Pendulum valve(钟摆式阀门)两种型式，且节流阀分别安装在腔体(chamber)左右对称处。

蝴蝶阀是通过皮带传动，且零件多，再加上皮带老旧疲乏的问题，以及传动齿轮与阀件轴杆连接的止附螺丝易松脱，因而造成阀件运转不良，且直接影响腔体压力的不稳定。此外，蝴蝶阀的阀片设计，从流体力学观点来看会有区域性扰流现象，易于将沉积于阀件上的工艺副产物(byproduct)吹落而扬起，形成微粒污染。

钟摆式阀门的节流开口设计会因气流压力杠杆效应使得轴承损坏，导致传动机构运转不良，且直接影响腔体压力的不稳定。

因此，有必要针对上述蝴蝶阀以及钟摆式阀门的缺点进行改良。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种刻蚀反应设备及其节流阀，以解决现有技术中的节流阀的上述问题。

本发明解决上述问题的方案是：提供一种节流阀，包括一第一基板、一第二基板以及多个叶片。第一基板包括多个枢接结构，其中，一第一开口形成于该第一基板之上。第二基板包括多个转向结构，其中，一第二开口形成于该第二基板之上。每一叶片包括一枢接部以及一连结部，该枢接部连接这些枢接结构其中之一，该连结部连接这些转向结构其中之一，通过该第一基板与该第二基板之间的相对转动，这些叶片于一第一方位以及一第二方位之间转动，当这些叶片处于该第一方位时，这些叶片共同定义一叶片开口，该叶片开口对应该第一开口以及该第二开口，当这些叶片处于该第二方位时，该叶片开口被关闭。

本发明还提供一种刻蚀反应设备，用以对一晶片进行刻蚀，所述刻蚀反应设备包括：一腔体反应室；一晶座，设于该腔体反应室之中，其中，该晶片置于该晶座之上；一反应气体入口，设于该腔体反应室的顶部，其中，一工艺气体通过该反应气体入口进入该腔体反应室；以及一节流阀，设于该腔体反应室的底部，其中，该节流阀包括：多个叶片，其中，所述叶片于一第一方位以及一第二方位之间转动，当所述叶片处于该第一方位时，所述叶片共同定义一叶片开口，当所述叶片处于该第二方位时，该叶片开口被关闭。

应用本发明实施例的该节流阀，该刻蚀反应设备可依据该压力感测值控制该抽气泵以及该节流阀的动作，以调整该腔体反应室内的该反应气体的压力，借此达到稳定的腔体压力。相较于现有的蝴蝶阀以及钟摆式阀门等设计，本发明实施例的节流阀不使用皮带，因此避免了微粒污染的情形。并且，本发明实施例的节流阀不会因气流压力产生杠杆效应，因此节流阀的可靠度被有效提高。

附图说明

图1显示本发明实施例的刻蚀反应设备；

图2显示节流阀的元件爆炸图；

图3A～图3C显示这些叶片的动作；

图4A～图4C显示本发明实施例的节流阀的运转情形。

主要元件标号说明

1～刻蚀反应设备 9～晶片

11～腔体反应室 12～晶座

13～反应气体入口 14～上电极

15～抽气泵 16～射频产生器

17～压力感测器 18～等离子体

100～节流阀 101～等边五角形

110～第一基板 111～枢接结构

112～第一开口 120～第二基板

121～转向结构 122～第二开口

123～齿 130～叶片

131～枢接部 132～连结部

133～叶片开口 140～齿轮

具体实施方式

参照图1，其显示本发明实施例的刻蚀反应设备1，用以对一晶片9进行刻蚀，包括一腔体反应室11、一晶座(下电极)12、一反应气体入口13、上电极14、抽气泵15、射频产生器16、压力感测器17以及节流阀100。晶片9经由传送手臂置放在晶座(下电极)12上。反应气体入口13设于该腔体反应室11的顶部，刻蚀气体从上方经由上电极14注入腔体内。

该压力感测器17感测该腔体反应室11内的该反应气体的压力，并提供一压力感测值，该刻蚀反应设备1依据该压力感测值控制该抽气泵15以及该节流阀100的动作，以调整该腔体反应室11内的该反应气体的压力，借此达到稳定的腔体压力。接着，启动射频产生器16，产生等离子体18，将刻蚀气体离子化后，与晶片9进行化学反应或加入物理性的撞击，达到等向或非等向性刻蚀。

在此实施例中，节流阀100设于该腔体反应室11的底部，并位于左右对称处。参照图2，其显示节流阀100的元件爆炸图，其包括一第一基板110、一第二基板120、叶片130(此实施例中叶片共五片，为清楚显示叶片的连接方式，在此仅显示单一叶片)。第一基板110包括多个枢接结构111，其中，一第一开口112形成于该第一基板110之上。第二基板120包括多个转向结构121，其中，一第二开口122形成于该第二基板120之上。每一叶片130包括一枢接部131以及一连结部132，该枢接部131连接这些枢接结构111的其中之一，该连结部132连接这些转向结构121的其中之一，通过该第一基板110与该第二基板120之间的相对转动，这些叶片130于一第一方位以及一第二方位之间转动。

参照图3A～图3C，其显示这些叶片130的动作。当这些叶片130处于该第一方位时(图3A)，这些叶片共同定义一叶片开口133，当这些叶片130处于该第二方位时，该叶片开口被关闭(图3C)。

参照图2，在此实施例中，这些转向结构121为直线型槽孔，这些连结部132为圆形凸柱。这些枢接结构111为圆形槽孔，这些枢接部131为圆形凸柱。然而，上述揭露并未限制本发明，例如，在一实施例中，这些枢接结构亦可以为圆形凸柱，而这些枢接部为圆形槽孔。

在本发明的实施例中，相邻的两该叶片130彼此分离，避免因为摩擦而产生微粒污染。在一实施例中，相邻的两该叶片130之间具有一间隙，该间隙之宽度约介于1毫米至2毫米之间。

在本发明的实施例中，这些叶片130的数量为三个以上，并依逆时针方向，等角度(例如，当叶片数量为三个时，角度差为120度，当叶片数量为五个时，角度差为72度)，层叠设置。当叶片130数量越多时，叶片开口133的形状越接近圆形，如此可降低扰流，但会增加节流阀的整体厚度。在此实施例中，这些叶片130的数量为五个，这些连结部132分别位于一等边五角形101的五个角之上(参照图4A)。在此情况下，扰流的程度被适当的降低，且节流阀的整体厚度也不会过厚。

在此实施例中，这些叶片130的形状为新月状，然而，实施例的揭露并未限制本发明，这些叶片130的形状可视需要变化。此外，这些叶片130的数量以及排列方式，亦可视需要适度变化。

参照图4A～图4C，其显示本发明实施例的节流阀的运转情形。在此实施例中，电机连接并转动该齿轮140，其中，该第二基板120包括多个齿123，这些齿123形成于该第二基板120的边缘，该齿轮140与这些齿123啮合，通过该电机的旋转带动该齿轮140，该第二基板120相对于该第一基板110转动，而使这些叶片130于该第一方位以及该第二方位之间转动。在一实施例中，该电机为步进电机，借此可达到精确的角度控制。

在上述实施例中，以齿轮以及电机转动第二基板，然而，上述揭露并未限制本发明，第二基板亦可通过其他机构设计转动。

应用本发明实施例的该节流阀，该刻蚀反应设备可依据该压力感测值控制该抽气泵以及该节流阀的动作，以调整该腔体反应室内的该反应气体的压力，借此达到稳定的腔体压力。相较于现有的蝴蝶阀以及钟摆式阀门等设计，本发明实施例的节流阀不使用皮带，因此避免了微粒污染的情形。并且，本发明实施例的节流阀不会因气流压力产生杠杆效应，因此节流阀的可靠度被有效提高。

虽然本发明已以具体的较佳实施例揭露如上，然而，其并非用以限定本发明，任何熟知此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，仍可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种节流阀，其特征在于，所述节流阀包括：

一第一基板，包括多个枢接结构，其中，一第一开口形成于所述第一基板之上；

一第二基板，包括多个转向结构，其中，一第二开口形成于所述第二基板之上；

多个叶片，其中，每一叶片包括一枢接部以及一连结部，所述多个叶片对应的多个枢接部是以一对一的方式连接所述多个枢接结构，所述多个叶片对应的多个连结部是以一对一的方式连接所述多个转向结构，通过所述第一基板与所述第二基板之间的相对转动，所述多个叶片于一第一方位以及一第二方位之间转动，当所述多个叶片处于所述第一方位时，所述多个叶片共同定义一叶片开口，所述叶片开口对应所述第一开口以及所述第二开口，当所述多个叶片处于所述第二方位时，所述叶片开口被关闭，其中，所述多个叶片以堆栈方式设置，在节流阀关闭的过程中，所述叶片开口为渐缩的圆形。

2.如权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述多个叶片为新月状。

3.如权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述多个叶片的数量为三个以上。

4.如权利要求3所述的节流阀，其特征在于，所述多个叶片的数量为五个，所述转向结构为直线型槽孔，所述连结部为圆形凸柱，所述连结部分别位于一等边五角形的五个角之上。

5.一种刻蚀反应设备，用以对一晶片进行刻蚀，其特征在于，所述刻蚀反应设备包括：

一腔体反应室；

一晶座，设于所述腔体反应室之中，其中，所述晶片置于所述晶座之上；

一反应气体入口，设于所述腔体反应室的顶部，其中，一工艺气体通过所述反应气体入口进入所述腔体反应室；以及

一节流阀，设于所述腔体反应室的底部，其中，所述节流阀包括：

多个叶片，其中，所述多个叶片于一第一方位以及一第二方位之间转动，当所述多个叶片处于所述第一方位时，所述多个叶片共同定义一叶片开口，当所述多个叶片处于所述第二方位时，所述叶片开口被关闭，其中，所述多个叶片以堆栈方式设置，在节流阀关闭的过程中，所述叶片开口为渐缩的圆形；

所述节流阀还包括：

一第一基板，包括多个枢接结构，其中，一第一开口形成于所述第一基板之上；以及

一第二基板，包括多个转向结构，其中，一第二开口形成于所述第二基板之上；

其中，每一叶片包括一枢接部以及一连结部，所述多个叶片对应的多个枢接部是以一对一的方式连接所述多个枢接结构，所述多个叶片对应的多个连结部是以一对一的方式连接所述多个转向结构，通过所述第一基板与所述第二基板之间的相对转动，所述多个叶片于所述第一方位以及所述第二方位之间转动。

6.如权利要求5所述的刻蚀反应设备，其特征在于，所述多个叶片为新月状。

7.如权利要求5所述的刻蚀反应设备，其特征在于，所述多个叶片的数量为三个以上。

8.如权利要求7所述的刻蚀反应设备，其特征在于，所述多个叶片的数量为五个，所述转向结构为直线型槽孔，所述连结部为圆形凸柱，所述连结部分别位于一等边五角形的五个角之上。