CN114686958A - 用于沉积系统的高流量多通活塞/阀 - Google Patents

用于沉积系统的高流量多通活塞/阀 Download PDF

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罗伯特·拉什
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Abstract

与用于将膜沉积在晶片上的处理室一起使用的阀组件。阀主体围绕孔腔并包括入口、第一出口和第二出口，出口中的至少一者通向处理室内。活塞包括具有第一流动路径的第一区段和具有第二流动路径的第二区段。线性运动致动器适于与活塞耦合并控制活塞通过孔腔在第一位置和第二位置之间的线性运动。在第一位置中，活塞的第一区段与入口对齐，使得流体经由第一流动路径流至第一出口。在第二位置中，活塞的第二区段与入口对齐，使得流体经由第二流动路径流至第二出口。

Description

用于沉积系统的高流量多通活塞/阀
本申请是申请号为201980042137.4、申请日为2019年5月16日、发明名称为“用于沉积系统的高流量多通活塞阀”的申请的分案申请。
背景技术
在包括施行沉积的半导体处理系统中，经由具有阀系统的管道来实施流体运送以控制流体流动路径。这些阀系统符合某些适用于流体运送的高纯度化学额定特性。然而，符合上述特性的阀系统典型地具有相对于管道内径而言非常大的主体，这排除了在具有狭窄空间限制的处理系统中使用这些典型的阀系统。另外，一些使用隔膜阀的典型阀系统受限于阀的不良流量系数，因此这些阀系统不适用于需要高流率(在非常小的空间范围内)的系统(例如，用于执行沉积)。也就是说，当空间小于典型地遇到的空间时，传统的高流量隔膜阀的性能受到损害。
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在该背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内的当前指定的发明人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
就是在该背景下提出了本公开内容的实施方案。
发明内容
本申请的实施方案涉及解决相关技术领域中所发现的一或更多问题，且具体地涉及施行半导体工艺，包括将流体流从入口切换至一或更多出口路径，其在受限形状因子(form factor)内具有低压降。下面描述本公开内容的若干创造性实施方案。
本公开内容的实施方案包括适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室(例如，电镀槽)中的阀组件。阀组件包括阀主体，构造成围绕与中心轴对齐的孔腔，其中阀主体包括入口、第一出口和第二出口，其中第一和第二出口中的至少一者通向处理室或化学浴槽内。阀组件包括具有第一区段和第二区段的活塞，其中第一区段构造成具有第一流动路径，且其中第二区段构造成具有第二流动路径。阀组件包括线性运动致动器，其适于与活塞耦合且构造成控制活塞穿过孔腔在第一位置与第二位置之间的线性移动。具体而言，在第一位置中，活塞的第一区段与入口对齐，使得流体经由第一流动路径从入口流至第一出口。而且，在第二位置中，活塞的第二区段与入口对齐，使得流体经由第二流动路径从入口流至第二出口。
本公开内容的其他实施方案包括适合与用于将膜沉积在晶片上的处理室(例如，电镀槽)一起使用的另一阀组件。阀组件包括阀主体，阀主体构造成围绕与中心轴对齐的孔腔，其中阀主体包括入口、多个出口，其中至少一出口通向处理室内。阀组件包括具有多个流动路径的活塞。阀组件包括线性运动致动器，其适于与活塞耦合且构造成控制活塞穿过孔腔在多个位置之间的线性移动。尤其是，在对应位置中，活塞被移动，使得流体经由一或更多对应的流动路径从入口流至一或更多出口。
本公开内容的另一实施方案包括用于在适合与用于将膜沉积在晶片上的处理室(例如，电镀槽)一起使用的流动路径之间切换的方法。该方法包括提供阀主体，阀主体构造成围绕与中心轴对齐的孔腔，其中阀主体包括入口、多个出口，其中至少一个出口通向处理室内。该方法包括将具有多个流动路径的活塞定位在阀主体的孔腔内。该方法包括控制活塞沿着中心轴穿过孔腔在多个位置之间的线性移动。尤其是，在阀主体内的活塞的对应位置中，流体经由一或更多对应流动路径从入口流至一或更多出口。
本公开内容的实施方案包括适合用于将膜沉积在晶片上的处理室(例如，电镀槽)中的阀组件。阀组件包括阀主体，阀主体构造成围绕与中心轴对齐的孔腔，其中阀主体包括入口和出口。阀组件包括具有第一区段和第二区段的活塞，其中第一区段构造成具有高流量的第一流动路径，且其中第二区段构造成具有低流量的第二流动路径。阀组件包括线性运动致动器，其适于与活塞耦合且构造成控制活塞穿过孔腔在第一位置与第二位置之间的线性移动。尤其是，在第一位置中，活塞的第一区段与入口对齐，使得流体经由第一流动路径从入口流至出口。
本领域技术人员通过阅读整个说明书和权利要求，将能理解这些以及其他优点。
附图说明
通过参照下文结合附图进行的描述，可最适当地理解实施方案。
图1A说明根据本公开内容的一实施方案的双室(分开的阳极)电镀槽配置和部件以及设备内的示例性流动模式的示例。
图1B是根据本公开内容的一实施方案的电镀槽配置的立体图。
图2是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的活塞组件的立体图。
图3A是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的三通活塞组件的截面图，其中活塞构造成用于使流体经由成90度角的流动路径经过活塞组件从入口流至出口，其中成角度的流动路径可以是高阻抗虚拟阳极(HRVA)流动方位。
图3B是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的三通活塞组件的截面图，其中活塞构造成用于使流体经由横向流动定向流动路径经过活塞组件从入口流至出口。
图4A-1、4A-2和4B-1至4B-3是根据本公开内容的实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的多通活塞/阀组件的示意图，其中活塞/阀组件适合于呈现不同组的流出路径，具体取决于选择哪个活塞(和对应的内部流动路径)以用于相同的阀主体。
图5是根据本公开内容的一实施方案说明使用多通活塞组件在流动路径之间切换的方法的流程图，该多通活塞组件适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室。
图6A是根据本公开内容的一实施方案的在图3A-3B的活塞适配器与三通或多通活塞组件之间的对接的立体图，该三通或多通活塞组件适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中，其中该活塞适配器固定地附接至线性运动致动器上。
图6B是根据本公开内容的一实施方案的隔膜的立体图，该隔膜构造成用于在图6A的活塞适配器与三通或多通活塞组件之间的对接。
图7是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的三通活塞组件的截面图，且包括与单一作用线性运动致动器一起使用的弹簧复位，当线性运动致动器缩回时，该单一作用线性运动致动器推动活塞组件中的活塞。
图8A-8B是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的双通活塞组件的截面图，且构造成取决于活塞组件的内部配置而具有低和高流动路径。
图9A说明根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的三通活塞组件，其中活塞组件包括定位传感器和用于决定活塞组件状态的对应磁铁，活塞组件状态包括显示构造成用于使流体经由成90度角的流动路径经过活塞组件从入口流至出口的活塞组件的状态，其中成角度的流动路径可以是HRVA流动方位。
图9B说明根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的三通活塞组件，其中活塞组件包括定位传感器和用于决定活塞组件传感器状态的对应磁铁，活塞组件传感器状态包括显示用于使流体通过活塞组件的横向流动定向流动路径而从入口流至出口的状态。
图9C说明根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的多通活塞组件，其中活塞组件包括定位传感器和用于决定活塞组件传感器磁铁状态的对应磁铁以及对应磁传感器。
图10A说明根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的多通活塞组件，其中活塞构造成用于使流体通过活塞组件从入口流至一或更多出口，其中活塞组件可构造成用于使流体经由成 90度角的流动路径通过活塞组件从入口流至出口，其中成角度的流动路径可以是HRVA流动方位。
图10B说明根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的多通活塞组件，其中活塞构造成用于使流体通过活塞组件从入口流至一或更多出口，其中活塞可构造成用于使流体经由成角度的流动路径通过活塞组件从入口流至多个出口，成角度的流动路径分成两个直径减小的流动路径。
图10C说明根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的多通活塞组件，其中活塞构造成用于使流体通过活塞组件从入口流至一或更多出口，其中活塞可构造成用于使流体经由成角度的流动路径通过活塞组件从入口流至出口，其中成角度的流动路径可以是 HRVA流动方位。
图11A是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的三通活塞组件的立体、切开截面图，其中活塞构造成用于使流体穿过活塞组件从入口流至选定的出口，其中活塞组件可构造成用于使流体经由成90度角的流动路径穿过活塞组件从入口流至出口，其中成角度的流动路径可以是HRVA流动方位，其中活塞组件安装在处理室外部。
图11B是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的三通活塞组件的立体、切开截面图，其中活塞构造成用于使流体穿过活塞组件从入口流至选定的出口，其中活塞构造成用于使流体经由横向流动定向流动路径穿过活塞组件而从入口流至出口，其中活塞组件安装在处理室外部。
图11C是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中的三通活塞组件的立体图，其中活塞构造成用于使流体穿过活塞组件从入口流至选定的出口，其中活塞构造成用于使流体经由横向流动定向流动路径通过活塞组件而从入口流至出口，其中活塞组件安装在处理室外部。
图12显示了用于控制上述系统的控制模块。
具体实施方式
虽然以下详细描述为了说明目的包含许多具体细节，但本领域技术人员应理解，以下细节的许多变化和修改都在本发明的范围内。因此，下文所述的本发明方面是在不对随后的权利要求的一般性造成任何损失且不施加限制的情况下进行阐述。
总体而言，本公开内容的诸多实施方案描述提供用于使用活塞组件将液体化学流切换到多个出口路径的新颖方法的系统和方法，该活塞组件作为具有横越活塞组件的低压降的阀，其中活塞组件适用于将膜沉积(例如，湿式沉积)在晶片上的处理室(例如，电镀槽)中。活塞组件包括具有多个孔的内部活塞，内部活塞来回致动，具体取决于哪个孔与流动路径对齐来变更流动路径。孔的直径和方向可变动，且构造成在多个出口流之间切换入口流、或限制用于单一入口和出口的流。活塞组件中的阀架构使得内部活塞可轻易地用诸多设计替换，使得在活塞组件和控制机构中的相同阀主体能用于多种应用中。例如，相同阀主体可与多个活塞结构一次一个地使用，使得活塞组件(例如，阀)能从三通活塞组件转换为四通或五通活塞组件，其具有许多可能的出口。在一实施方案中，线性运动致动器是气压缸。在其他实施方案中，线性致动器或电磁阀可代替气压缸，由此使得阀能被电驱动。
本公开内容的实施方案的活塞组件的优点包括在活塞组件中使用比现有解决方案小得多的阀主体，由此使得能与槽(例如，处理室)更紧密地整合。在一实施方案中，活塞组件(例如，与电镀槽本身一起)嵌入处理室内。另一优点是活塞组件具有与传统阀系统类似的流动特性，但是在较小的形状因子内。例如，本公开内容的实施方案的活塞组件独特地包括在比目前市场上存在的包装小得多的包装内球阀的优点。尤其是，描述作为阀的活塞组件的公开内容的实施方案在正常流动路径中没有阻滞，且在转向路径中仅具有一个弯曲。流量系数(例如，Cv)值可以类似于球阀的那些值，但没有用于球阀的非常大的致动器外壳。其他优点包括作为阀的活塞组件可用于多数使用情况：例如，在高流量孔口与低流量孔口之间切换、快速工作循环交替流动路径、或仅仅作为双通阀。线性致动器或电磁阀可代替气压缸，使得阀能被电驱动。在又一实施方案中，公开内容的实施方案的活塞组件包括活塞本身的直接状态检测，其比使用与隔膜阀、或编码器一起使用的远程提升阀更可靠，如同球阀致动器一样。
在对于多种实施方案有上述一般性理解的情况下，现将参考各种附图描述实施方案的示例性细节。一或更多附图中有类似编号的元件和/或部件意指通常具有相同配置和/或功能。此外，附图可能不是按比例绘制，而是意在说明和强调新的构思。显然，本发明的实施方案可在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。另一方面，本文不再详细说明众所周知的处理操作，以避免不必要使本发明的实施方案难以理解。
本公开内容的实施方案涉及在等离子体工艺模块内的流体流动，所述等离子体工艺模块例如在电镀、电蚀刻、电解抛光、电化学机械抛光、沉积、湿式沉积、原子层沉积(ALD)、等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)和穿硅通孔(TSV)工艺中所使用的那些。本发明的实施方案可在各种处理模块配置中实施。此外，本发明的实施方案不限于本文所提供的实施方案，且可在采用不同配置、几何构型和等离子体产生技术(如电感耦合系统、电容耦合系统、电子回旋共振系统、微波系统等)的不同等离子体处理系统中实施。等离子体处理系统和等离子体处理模块公开于共同拥有的美国专利No.8,862,855、No.8,847,495以及No.8,485,128与美国专利申请序列 No.15/369,110中。
仅出于说明的目的，本公开内容的实施方案可与电镀槽设计组合地使用，该电镀槽设计含有：1)阳极电解液室(在本文中有时称为“分开的阳极室”)，其具有至少一阳极：以及2)阴极电解液室，其与阳极电解液室连通，典型含有高阻抗虚拟阳极“HRVA”板(或者，流动扩散板)。阳极电解液室和阴极电解液室穿过阳离子膜彼此连接并电(阳离子)连通。阴极电解液室具有用于混合和引导在阴极电解液室中的阴极电解液流动的机构、尤其是在阳离子膜表面周围和阳离子膜表面上，以改善通向和远离膜表面的一般材料运送。
多种“蛤壳式”电镀设备设计(例如，可从加利福尼亚州圣何塞(San Jose Calif.)的Lam Research Corp.获得的Sabre.TM.设备)具有二室、即阳极电解液室和阴极电解液室。阳极电解液和阴极电解液室通过阳离子膜彼此分开。阳极电解液室含有一或更多反电极以及具有与晶片相同的一般极性的一或更多通电电极，且电解液与这些电极直接接触。在一些实施方案中，这些通电电极可以是辅助副阴极、例如在2009年7月9日提交、且标题为“METHOD AND APPARATUS FOR ELECTROPLATING”的美国专利申请序列No.12/481,503中所描述，其全部内容以引用的方式并入本文。
不含反电极的阴极电解液室通常具有独特不同的电解液成分、内部循环电解液(阴极电解液)的分开机构以及与阳极电解液室分开的电解液供应器，其中所含有的电解液能够与工件(例如，晶片)直接接触。可使用实质上将流动和/或通过的电流均匀地引导至工件的设计，例如通过微孔性扩散器(典型大于约20％的多孔性：参见2005年11月15日公布的美国专利 No.6,964,792，其以引用的方式并入本文)或HRVA板(参见2009年11月 24日公布的美国专利No.7,622,024，其以引用的方式并入本文)。相比于较简单的流动扩散器，HRVA板通常较不具多孔性(HRVA板多孔性通常小于约5％)，并赋予系统显著更大的电阻(增加的电阻改善均匀性/控制)，但是，像扩散器一样，在晶片处产生电解液的均匀流动。
在某些所描述的实施方案中，阴极电解液室含有周边壁、面向并且非常接近(通常小于约5mm)待电镀的衬底(晶片)的HRVA板(或扩散器)以及引导电解液进入该室的机构。主流动回路电解液进入阴极电解液室、经过HRVA板(或扩散器)向上穿过各种孔或洞、然后撞击在晶片表面上。在被大致上引导而朝向晶片表面并通过晶片表面附近之后，流体从电镀槽流出并最终返回至主浴槽。
阳极电解液室含有周边壁，且具有(通常)实质上无有机添加剂的电镀溶液(即电解液或阳极电解液)的分开的流动，其以与独特不同的“主电镀溶液流动回路”电解液(即阴极电解液)分开的方式循环，该电解液与晶片表面接触。
图1描绘了根据多种实施方案的双室(分开的阳极)电镀槽配置和部件以及可能是含有一些(但不是全部)元件的设备内的典型流动模式的示例。注意，该图与后面的图是作为用于说明目的的示例，且不应解释为将实施方案的一般适用性限制为任何特定槽，例如，或关于任何特定空间方位、所需组件、尺寸、或设计部件。电镀槽100A包括室101，室101包括阴极电解液室102和阳极电解液室103。在阳极电解液室的一末端存在膜104 (例如，阳离子膜)，其完全封套住阳极105以建立阳极电解液室103。该膜可通过膜框架(未显示)支撑。阳极可为待电镀的活性(可溶解的)金属或金属合金(例如，铜、铜/磷、铅、银/锡)或惰性(尺寸固定的，例如铅涂覆的钛)阳极。阳极连接至电源的一极(未显示)。具有二个分开的电解液流动回路的二个分开的室大致上具有不同成分的电解液，其具有不同的电解液性质(例如，典型地，阳极电解液室中的电解液实质上不含电化学有机浴添加剂)。
电解液的流动在位置106处进入阳极电解液室中，且接着进入歧管107中，在歧管107电解液进入一或更多流量分配管(亦称为灌注“流槽”或喷嘴)108。可使用本公开内容的实施方案，以使用下面描述的活塞组件控制流向阳极电解液室的流体。注意，在图1中，为清楚起见，阳极电解液室电解液流动回路仅在图面的右侧上显示。流量分配管在阳极105表面的总体方向上“喷洒”电解液，以便撞击在阳极表面上，由此增加溶解的离子从阳极表面或电解液反应物到表面的对流(如果需要的话)。在未描绘的另一实施方案的示例中，阳极是多孔的，由相当小的个别活性金属片(例如，个别球体)的组件或堆件所组成。多孔金属堆件使得能容易地进行阳极补充以及电解液流体能向上或向下直接通过“多孔阳极堆件”。该类型的设备通常由位于阳极室底部的入口阳极电解液流动歧管所组成，其还含有用于引导向上流动穿过多孔阳极电端子板(或阳极母线(buss)板)的机构，其设计为使得电解液能均匀流动以及电流能供应进入且穿过个别阳极片的组件。参见美国专利No.6,527,920、No.6,890,416和No.6,821,407，其为所有目的以引用的方式并入本文，作为分开的阳极室设计的进一步示例。流在位置109处离开图1的阳极室。阳极电解液室由不导电材料(例如各种塑料，如聚丙烯) 制成的周边绝缘壁界定。
引导至阳极表面的电解液流动减少浓度极化(即，与溶解的活性物质的累积或消耗相关联的电压增加，从而构成扩散电阻和极化)并减轻阳极表面变得钝化的任何趋势。阳极钝化是，例如，由于超过材料的局部溶解度极限而形成金属盐、氧化物、磷酸硫化物、或其他形式的表面膜的现象。
如上所述，阳极电解液室和阴极电解液室通过可离子渗透的、抗电解液和添加剂扩散和流动的膜(通常是阳离子膜)分开。在电场的影响下，阳离子在朝向待电镀的衬底(晶片)的途中从阳极电解液室穿过膜到达阴极电解液室。膜实质上防止其它非带正电荷的电解液成分(例如，阴离子和不带电的有机电镀添加剂)流出或进入阳极电解液室的扩散或对流。在一些情况下，阳极电解液室及其再循环流动回路(如果有的话)实质上不含电镀添加剂，而阴极电解液室可含有所需的目标水平的电镀浴添加剂(例如，促进剂、抑制剂、均匀剂等)以支持电镀工艺在衬底上的操作(例如，低浓度的氯离子、例如硫脲、苯并三唑、巯基丙磺酸(MPS)、二巯基丙磺酸 (SPS)、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷和它们的诸多共聚物之类的电镀浴有机化合物等等)。
微孔性并抵抗直接流体运送的介质可用作膜。膜可以是阳离子传导膜。在一些情形中，膜通过在其最上方和/或最下方表面的机械支撑框架构件(未显示)支撑，这有助于将膜固定以及限定成特定形状(例如，圆锥形)，且尽管在膜的两侧之间以及在二室之间有电解液流动或小的压差，但仍保持相对刚性。
虽然膜是电介质(即，抗电子传导材料)，且在膜的表面或膜内没有电子电荷转移的自由流动，但是离子带电物质以与阳极源有些类似的方式离开膜，并且界面附近的浓度分布相信在性质上类似。虽然不受任何特定理论束缚，但相信膜在类似于传统的离子源的某些方面起作用(例如经历电化学氧化工艺的活性金属阳极电极界面)。
当带电物质在电场的推动下通过任何多孔阻挡物时，它们的大速率大致上与其浓度和离子迁移率成比例。因为没有任何显著的浓度驱动力、以及因为膜阻挡物的曲折本质，扩散在很大程度上受到限制(至少最初在激活时)。倾向于具有高离子迁移率的较小离子(例如，质子)倾向于更快地迁移。在含有二或更多阳离子的电解液中，具有较高迁移率的离子将倾向于顺利地从阳极电解液室排出。因此，具有较低离子迁移率的离子(例如较大的金属离子)的浓度将倾向于在阳极电解液室中积聚。最终(在活性金属阳极配置的情况下)在阳极建立的较低迁移率金属离子的浓度会显著地增加，通常接近阳极室中的该离子的溶解度极限。在任何情况下，在膜两侧之间具有不同迁移率的离子之间的浓度差会随着电荷和时间的推移而增加。如果保持不变，在二室之间的浓度差最终可能变得足够大，使得每种离子物质的电场诱导通量(通过离子浓度乘以其迁移率的乘积所给出)将严密地 (closely)平衡该物质在相反方向中的时间平均扩散。
例如，在室含有铜阳极和混合电解液(例如，硫酸铜和硫酸) 的情形中，较小的水合氢离子质子将优先迁移出膜并穿过膜，从而倾向于增加阴极电解液室的pH值。相比之下，在阳极电解液室内铜的浓度将增加。另外，阳离子膜允许非常少的阴离子(在该示例中为硫酸根和硫酸氢根)通过。在阳离子膜内，可移动的带电阳离子物质通常与拴在聚合物主链末端的阴离子端基团(例如，聚合物结合的阴离子硫酸盐基团)配对。阳离子在电场力的作用下从一个固定/拴留阴离子的环境移动到下一个(由此保持膜内的电荷中性)。本文更详细地讨论电镀槽中的各种物质的电化学和浓度分布。
回到图1，类似于电解液进入阳极电解液室的模式，电解液在位置110处进入阴极电解液室并进入围绕阴极电解液室的歧管111，从歧管 111其被导入在HRVA板113下方的阴极电解液室的中心区域。本公开内容的实施方案可用于使用下面描述的活塞组件来控制流向阴极电解液室的流体。注意，在图1中，为清楚起见，阴极电解液室电解液流动回路仅显示在图面的左侧。如图1中所显示的，从周边进入的流动倾向于使得在阴极电解液室较靠中心的位置以速度递减的电流行进，主要是因为在HRVA周边穿过 HRVA出来的流的横截面积的总和最大，且对流动的整体阻力最小。其结果是均匀的流动向上经过HRVA并进入在晶片115下方的晶片/HRVA间隙区域 114。在穿过HRVA排出之后，流体最终越过电镀槽堰壁116并进入收集室 117，流体从收集室被收集并返回至阴极电解液循环浴储存槽。阴极电解液室也具有不导电的周边壁面。
由于以建立流至更薄晶种晶片的更均匀的流体和电镀电流不断增加的需要，可采用高阻抗虚拟阳极“板”(HRVA)来将显著的终端效应补偿阻抗有益地导入至系统。含有HRVA的设备的一示例描述于2008年11 月7日提交的标题为“METHOD AND APPARATUS FORELECTROPLATING”的美国专利申请序列No.12/291,356中，其相关部分以引用的方式并入本文。还参见2006年8月16日提交的标题为“METHOD AND APPARATUS FOR ELECTROPLATINGINCLUDING A REMOTELY POSITIONED SECOND CATHODE”的美国专利申请序列No.11/506,054，其相关部分以引用的方式并入本文。在电镀操作期间，晶片被带入而紧密接近HRVA板表面(例如，两者相距l-5mm)。HRVA板对电导率和流体流动都导入阻抗，使得两者更均匀地分布在整个板上以及在其表面附近的整个晶片上。
然而，为了确保流均匀向上通过HRVA板，在HRVA板下方的阴极电解液室的部分(其作为流体配送歧管区域)需要具有相当大的深度和横截面流动面积，以使得能通过HRVA孔或洞控制阻抗。从某种意义上说，HRVA板类似于扩散器板，但对流体和电流两者的阻抗更大。HRVA和扩散器两者典型是相对薄的板(约0.125至1英寸厚)。HRVA板典型具有非常低、均匀、连续的孔隙率，且在一些实施方案中具有单向孔隙率。例如，通过在无孔衬底中产生大量或小的精密洞，典型约为板材的1-5％，以产生单向孔隙率；参见美国专利申请序列No.11/506,054(2006年8月16日提交)、美国专利申请序列No.12/291,356(2008年11月7日提交)、和美国专利No.7,622,024，每一专利以引用的方式并入本文。通过钻孔、蚀刻、产生复制结构、或通过其他适当处理来产生HRVA洞，从而在衬底/板中产生具有非常大量的高精度平行细孔(典型为0.02至0.04英寸直径)的绝缘表面。单向洞/孔通常防止任何流体或电流在任何未直接朝向工件的方向中通过(例如，经过朝晶片周边的板件在径向角度从板件的正下方行进/漏出)。这促进了均匀的流动分布和电位分布。
注意，在一些情况下，图1中所示的电镀槽中的部件可用不同的名称表示。有时候，室102和103统称为阳极室。然后，室102是上阳极室，且室103是下阳极室。在此情形中，室103称为分开的阳极电解液室 (SAC)，其中SAC含有阳极并通过膜104与上阳极室分开。在膜104与 HRVA板113的下表面之间的区域(即区域112)和流体、加上HRVA板本身内的区域构成阴极电解液室。而且，阴极电解液室有时候也称为扩散器或 HRVA室。HRVA板113安装至阳极室(102和103)上，在晶片与HRVA 板顶部之间建立区域114，在此情形中称为晶片-HRVA间隙区域(或者扩散器-晶片间隙区域)。
图1B描述了电镀槽100B配置和部件以及可能是设备内的典型流动模式的示例。图1B中所示的电镀槽100B类似于图1A中所示的电镀槽 100A，但增加了几个部件。电镀槽100B包括与阴极电解液歧管111相关联的流量分配管133。在一些实施方案中，流量分配管133由例如聚合物或陶瓷之类的非导电材料构成。在一些实施方案中，流量分配管是中空管，其壁由小烧结颗粒构成。在其他实施方案中，流量分配管是在其中具有钻孔的实心壁式管。其他能够在阴极电解液室中实施良好的混合的设计也是可行的。在多种配置中，流量分配管可定向成使其开口(例如，诸如洞)配置成将流体流动引导在膜界面处、和/或定向或构造成将流体流动引导至阴极电解液室中除了膜界面以外的区域。流量分配管133的位置和尺寸应使得管的平均电场和电流阻挡特性最小化，以便能实现最均匀的电镀。
在进一步的实施方案中，电镀槽300的阴极电解液歧管111包括在阴极电解液歧管中的小端口或洞131(参见图1B)。洞131构造成将阴极电解液输送到阴极电解液室。在一些实施方案中，洞构造成将阴极电解液的紊流输送到阴极电解液室。这些洞为阴极电解液歧管提供流量限制，由此使得高速流体能进入阴极电解液室并在其中将流体混合。
图2是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积 (例如，湿式沉积)在晶片上的处理室(例如，电镀槽)中的活塞/阀组件300的立体图。活塞/阀组件300构造成三通阀，并可构造用于将液体化学流从入口切换到一或更多个出口，且横越阀具有低压降。尤其是，活塞组件 300可描述为喇叭型三通活塞阀，当与现有的气压和伺服马达三通阀相比时，其具有紧凑的设计或更小的形状因子。
如图所示，活塞/阀组件300包括外壳210，外壳210含有活塞，如将在下面参考图3A-4B-3所描述的。线性运动致动器310附接至活塞上，并且沿着线性轴选择性地来回驱动活塞。在一实施方案中，线性运动致动器310是气压缸，其可以是手动控制的或机器控制的。在其他实施方案中，线性运动致动器310可以是伺服致动的(例如，伺服马达)，使用电磁阀或使用任何其他类型的致动器来实施。
在一位置中，操作为外壳210内侧的阀的活塞允许流体以横向流动方式从入口371流至出口372，这是主要流动路径。由于开得很大的主要流动路径，活塞/阀组件300具有非常高的Cv。主要流动路径在化学处理中占主导地位。在另一位置中，活塞允许流体以成角度的方式从入口371流至出口373。例如，流动路径在活塞内成角度转弯(例如，90度)。在一实施方案中，出口373向处理室的阴极电解液室的区域提供流体流，其中该区域位于HRVA板下方。流体流足以使得能与HRVA适当地相互作用(例如，使气泡通过HRVA板)。
图2中所示的活塞/阀组件300构造成三通阀，但可转换成其他阀配置，如将参考图4A-1、4A-2以及4B-1至4B-3所描述的。简言之，可在不改变阀主体的情况下交换通过阀主体或孔腔内的线性运动致动器所驱动的活塞。以这种方式，取决于所使用的活塞和活塞构造在活塞/阀组件内的哪个位置，活塞/阀组件可构造成用于不同的流动路径。尤其是，活塞/阀组件可构造成具有2或更多内部流动路径，使得活塞/阀组件300可为双通阀、三通阀、四通阀、五通阀等。例如，活塞/阀组件可用于多数使用情形中，例如在高流量孔口与低流量孔口之间切换、快速工作循环交替流动路径、或仅仅作为双通阀。
图3A是图2中所介绍的根据本公开内容的一实施方案的适合用于用于将膜沉积(例如湿式沉积工艺)在晶片上的处理室中的三通活塞/阀组件300的截面图。虽然活塞/阀组件300在一实施方案中构造成三通阀，但是其他实施方案相当适合于作为多通阀(例如，双通阀、或三通阀、四通阀等)的活塞/阀组件。尤其是，活塞/阀组件300构造成用于根据活塞在活塞阀组件300内的位置，将来自入口孔口(例如，端口)的液体化学流切换到一或更多个出口孔口(例如，端口)，并具有横越内部阀的低压降。例如，经过入口进入活塞/阀组件300的流体的压力高于孔腔内的压力，以造成流体从入口流至一或更多个出口。
在一实施方案中，活塞/阀组件300设计用于以高工作循环施行，且每分钟运行高达数百循环。
如图所示，活塞/阀组件300包括线性运动致动器310。在一种实施方案中，线性运动致动器或线性驱动器是气压缸。如先前所述，活塞/阀组件300可通过任何类型的致动器所驱动，包括机械驱动式致动器(例如，伺服马达等)、和电驱动式致动器(例如，电磁阀等)。
线性运动致动器310包括以线性方式(例如沿着线性轴305) 驱动的具螺纹轴杆325。具螺纹轴杆在一端部具有螺纹，其用于耦合至活塞，如下所述。尤其是，具螺纹轴杆325耦合至活塞适配器320(穿入活塞适配器的具螺纹孔腔)。如此，具螺纹轴杆325的线性运动转换成活塞适配器320的线性运动。在一实施方案中，活塞适配器由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料构成。如下面将在图6A中进一步描述的，活塞350通过活塞的基部354附接到活塞适配器320。以这种方式，具螺纹轴杆325的线性运动转移至活塞适配器320，然后转移至活塞350。
活塞/阀组件300包括阀主体340，其构造成围绕与线性轴305 对齐的孔腔345。阀主体340包括入口孔口371、第一出口孔口372和第二出口孔口373。例如，出口孔口372提供用于横向流动的流动路径(图3A中未启用)。另外，出口孔口373提供用于成角度的流动路径(在图3A中启用)，例如包括在活塞350内的90度转弯的流动路径380。
另外，活塞/阀组件300包括定位在阀主体340的孔腔345内的内部活塞350。活塞350包括多个孔腔，提供穿过活塞的内部流动路径。尤其是，在一实施方案中，活塞350固定地附接到活塞适配器320，以允许随着线性运动致动器310在一或更多状态之间的线性运动而来回地运动，以使活塞中的孔腔或流动路径与入口孔口371以及一或更多出口孔口371和372 对齐。以这种方式，活塞350可控制地移动穿过阀主体340的孔腔345，使得可选择经过活塞350和活塞阀组件300的流动路径。例如，线性运动致动器310适用于与活塞350耦合，并进一步构造成控制活塞穿过孔腔345在第一位置与第二位置之间的线性运动。在下面参考图6A-6B进一步描述在活塞 350与活塞适配器320之间的耦合。在另一实施方案中，活塞350未附接至活塞适配器320，如将关于图7进一步描述的。在一实施方案中，活塞350由聚四氟乙烯(PTFE)构成。
活塞350包括基部354、与基部354相邻的第一区段351以及第二区段352，其中第一区段构造成具有第一内部流动路径，且第二区段构造成具有第二内部流动路径。如图3A所示，当活塞350正确地定位时，且更特别地是当活塞350处于第二位置时，第二区段352构造用于成角度的流动路径定向，活塞350的第二区段352与入口孔口371对齐，使得流体经由第二内部流动路径从入口孔口流至第二出口(例如，出口孔口373)。更具体地，线性运动致动器310处于缩回状态中、例如完全缩回状态。这样，活塞350在孔腔345内被拉回(如经过活塞适配器320平移)，以露出形成有活塞350的孔腔345的开放室区域360。在另一方面，当活塞350处于完全伸展状态下时，室区域360可以是闭合的，如图3B所示。活塞350在内部构造用于成角度的流体流动，例如经过第二区段352的弯管。其结果是，由界面 390(例如，耦合器)从入口孔口371流出的流体顺着活塞350内的成90度角的流动路径(例如，经过弯管)，进入开放室360，并在出口孔口373处且经过界面390离开活塞/阀组件300。经过活塞/阀组件300的成角度定向流动路径380显示为在入口孔口371进入并且在出口孔口373离开。即，如图所示，活塞/阀组件300构造成用于使流体从入口孔口371经由成90度角的流动路径380通过活塞350而流至出口孔口373。例如，流动路径380可以是 HRVA流动方位，使得流体被运送至处理室(例如，包括在HRVA板下方的区域的阴极电解液室)中。公开内容的实施方案支持用于流动路径的任何角度，以及以任何方向经过活塞350的主体。在一实施方案中，第一出口孔口 372和第二出口孔口373中的至少一者构造成用于通向该处理室内。在一实施方案中，阀主体340由聚丙烯或天然聚丙烯构成。
如图3B所示，当活塞350正确地定位时，第一区段351构造成用于横向流动定向，图3B是根据本公开内容的一实施方案的适用于处理室中的三通活塞/阀组件300的截面图，该处理室用于将膜沉积在晶片上(例如湿式沉积)。尤其是，当活塞350处于第一位置时，活塞的第一区段351与入口孔口371对齐，使得流体经由第一内部流动路径从入口孔口流至第一出口孔口(例如，出口孔口372)。如图所示，活塞350处于完全伸展状态中。这样，活塞在孔腔345内被推动(如经过活塞适配器320平移)，使得开放室区域360或多或少地闭合。例如，活塞350可搁置在孔腔345的唇缘365 上，由此关闭室区域360。活塞350在内部构造成用于横向流体流动(从一侧横越到另一侧，没有显著的转弯)，例如经过第一区段351。其结果是，由界面390从入口孔口371流出的流体顺着活塞350内的横向流动流动路径，并在出口孔口372处且经过另一界面390而离开活塞/阀组件300。经过活塞/阀组件300的横向流动定向流动路径385显示为在入口孔口371处进入并且于出口孔口372处离开。
进一步显示了在图3A-3B中的是膜片夹315，其固定地附接至阀主体340。膜片夹315构造成将膜片330固定至阀主体340，以防止在活塞 350内流动的流体通过孔腔345并且流出至活塞阀组件外部(例如，朝向线性运动致动器310)。膜片330是位于活塞与孔腔的表面之间的密封件，其中密封件构造成防止流体从孔腔通过阀主体340中的孔腔的第一端部，其中线性运动致动器310经过孔腔的第一端部耦合至活塞350。即，流体的流动被限制在进入入口孔口371且仅经由出口孔口372或373中的一者离开，如图3A-3B所示。在一实施方案中，膜片夹315由PET构成。在一实施方案中，膜片330是滚动式膜片，并且可以由合成橡胶和含氟聚合物弹性体(例如，
Figure BDA0003564022940000171
)所构成。在另一实施方案中，密封件是O形环，使得膜片用O 形环代替。
在一实施方案中，活塞/阀组件可转换成其他阀配置。尤其是，通过交换或切换活塞(例如，每个活塞具有界定流动路径的不同内部孔腔) 以及合适的阀主体，则可达成经过活塞主体并经过活塞/阀组件300的不同组的流动路径，具体取决于在活塞/阀组件内所安装的活塞。尤其是，图4A-1、4A-2以及4B-1至4B-3包括根据本公开内容的实施方案的多通活塞/阀组件的概要图，具体取决于选择哪个活塞(和对应的内部流动路径)用于相同的阀主体中，该多通活塞/阀组件可转换成提供经过活塞/阀组件的不同组的流动路径。
尤其是，图4A-1和4A-2是根据本公开内容的一实施方案的三通活塞阀组件400A的截面图，该活塞阀组件400A适用于用于将膜沉积(例如经过湿式沉积工艺)在晶片上的处理室(例如电镀室)，且通过在组件内切换活塞但保留相同的阀主体和其他部件而可转换成(图4B-1至4B-3的) 多通活塞/阀组件400B。尤其是，活塞/阀组件400A构造成用于根据活塞/阀组件400A内的活塞的位置，将来自入口孔口(例如，端口)的液体化学流切换到一或更多个出口孔口(例如，端口)，并具有横越内部阀的低压降。
因为所选择的活塞450-1，活塞/阀组件400A的功能与图3A-3B 的活塞阀组件300完全相同。尤其是，活塞/阀组件400A包括线性运动致动器310，其也包括具螺纹轴杆325，其以线性方式被驱动，例如沿着线性轴 405被驱动。再者，具螺纹轴杆325如先前所述地耦合至活塞适配器320，使得具螺纹轴杆325的线性运动转换成活塞适配器320的线性运动。
在一实施方案中，活塞450-1经由活塞的基部附接至活塞适配器320。在另一实施方案中，活塞450-1与活塞适配器啮合，以用于在一方向中进行线性运动，并且利用另一力量(例如，通过弹簧所提供)在相反方向中运动，如下面将参考图7所描述的。在两种情形中，具螺纹轴杆325的线性运动转移至活塞适配器320，接着转移至活塞450-1，活塞450-1移动经过阀主体440的孔腔445。
更特别地，阀主体440构造成围绕与线性轴405对齐的孔腔 445。阀主体440包括入口孔口371’和多个出口孔口。例如，出口可包括出口孔口372’、孔口373’和孔口470。用于流动路径的出口孔口的选择取决于哪个活塞与阀主体440啮合。例如，活塞/阀组件400A的活塞450-1提供通向包括出口孔口372’和373’的一组出口的通路，而图4B-1至4B-3的活塞/阀组件400B的活塞450-2提供通向包括出口孔口372’、373’和470的不同出口组的通路。
如图4A-1和4A-2的活塞/阀组件400A所示，出口孔口470不能通过活塞450-1的孔腔进出，且实际上，活塞/阀组件400A的功能类似于图3A-3B的活塞/阀组件300。也就是说，活塞450定位于阀主体440的孔腔 445内，并包括多个孔腔351’和352’，提供穿过活塞450-1的内部流动路径。活塞450-1可控制地移动经过阀主体440的孔腔445，以使活塞450-1中的孔腔或流动路径与入口孔口371’和一或更多出口孔口372’和373’对齐。注意，活塞450-1不与出口孔口470对齐。例如，当活塞450-1处于第一位置时(如图4A-1所示)，孔腔351’与入口孔口371’和出口孔口373’对齐，以提供经过活塞/阀组件400A成角度的流动路径(例如，经过弯管成 90度角转弯以提供HRVA流动定向)，类似于图3A的活塞/阀组件300的对齐。而且，当活塞450-1处于第二位置时(如图4A-2所示)，孔腔352’与入口孔口371’和出口孔口372’对齐，以提供经过活塞/阀组件400A的横向流动流动路径(例如，在经过活塞/阀组件的路径中没有任何实质的偏角调节)，类似于图3B的活塞/阀组件300的对齐。
通过切换到活塞450-2而在相同的阀主体440以及其他部件 (例如，线性运动致动器310、活塞适配器320等)内使用，活塞/阀组件 400A可转换成多通活塞/阀组件400B。尤其是，活塞/阀组件400B包括相同的阀主体440，其构造成围绕与线性轴405对齐的孔腔445，其中阀主体440 包括入口孔口371’和多个出口孔口(例如，372’、373’和470)。另外，活塞450-2可控制地定位在阀主体440内，以使活塞450-2中的孔腔或流动路径与入口孔口371’和一或更多个出口孔口(全组)372’、373’及470对齐，如将于图4B-1至4B-3中的每一个所示的。
尤其是，图4B-1是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室的多通(例如，四通)活塞/阀组件400B的截面图，其中定位活塞450-2以提供成角度的流动路径，例如在HRVA流动定向中提供。具体地，当活塞450-2处于第一位置时，孔腔351"与入口孔口 371’和出口孔口373’对齐，以提供经过活塞/阀组件400B的成角度的流动路径(例如，经过弯管的成90度角转弯，以提供用于HRVA流动定向)，类似于图3A的活塞/阀组件300的对齐。
图4B-2是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室的多通(例如，四通)活塞/阀组件400B的截面图，其中活塞450-2构造成用于使流体经由通过活塞组件的横向流动定向流动路径而从入口流至出口。具体地，当活塞450-2处于第二位置时，孔腔352"与入口孔口371’和出口孔口372’对齐，以提供用于经过活塞/阀组件400B的横向流动流动路径，类似于图3B的活塞/阀组件300的对齐。
图4B-3是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室的多路(例如，四通)活塞组件的截面图，其中活塞450-2 构造成用于使流体经由通过活塞组件的成角度的流动路径而从入口流至出口，其中成角度的流动路径可以是HRVA流动定向。具体地，当活塞450-2 通过线性运动致动器的运动而可控制地移动至第三位置时，孔腔453与入口孔口371’和出口孔口470对齐，以提供用于经过活塞阀组件400B的成角度的流动路径。
图4B-1至4B-3说明了多个流动路径的示例，其中为了说明的目的，流动路径被显示为在同一平面中。当然，在其他实施方案中，流动路径可包括进入和离开图4B-1至4B-3中所示横截面的路径。也就是说，流动路径不需要平行于同一平面。
通过处理系统100A和活塞/阀组件300、400A和400B的诸多模块的详细描述，图5的流程图500说明根据本公开内容的一实施方案的用于在流动路径之间切换的方法，并使用适合与处理室(例如，电镀槽)一起使用的多通活塞组件，该处理室用于将膜沉积(例如湿式沉积)在晶片上。尤其是，取决于使用哪个活塞，流动路径是可选择的，其中每一活塞具有对应的内部流动路径组，其提供到达相应的出口孔口组的通路。例如，流程图 500可使用图4A-1、4A-2和4B-1至4B-3的枢轴阀组件400A-400B来实施。
在510，方法包括在活塞/阀组件中提供阀主体，其中阀主体构造成围绕与中心轴对齐的孔腔，其中阀主体包括入口、多个出口，这些出口中的至少一者通向处理室内。
取决于使用哪个活塞主体，以使用不同组的出口，如下所述。例如，第一活塞包括第一多个内部流动路径，其提供通向第一组出口的一或更多个的通路。另外，第二活塞包括第二多个内部流动路径，其提供通向第二组出口的一或更多个的通路。
在520，一种方法包括将第一活塞定位于阀主体的孔腔内，其中第一活塞到达第一组出口中的一或更多个。在530，方法包括控制第一活塞沿着中心轴在第一多个位置之间的线性运动，以在入口与第一组出口中的一或更多个出口之间提供第一流动路径。通过适于与第一活塞耦合的线性运动致动器来提供线性运动。例如，在第一位置中，第一活塞与入口对齐，使得流体经由第一流动路径从入口流至第一出口，且在第二位置中，第一活塞与入口对齐，使得流体经由第二流动路径从入口流至第二出口。另外，在另一实施方案中，在第三位置中，第一活塞与入口对齐，使得流体经由第三流动路径从入口流至第三出口。此外，在又一实施方案中，在第四位置中，活塞与入口对齐，使得流体经由二或更多对应的出口路径从入口流至二或更多出口。
在540，方法包括用第二活塞替换第一活塞，并将第二活塞定位在阀主体的孔腔内，其中第二活塞到达第二组出口中的一或更多个。在 550，方法包括控制第二活塞沿着中心轴在第二多个位置之间的线性运动，以在入口与第二组出口中的一或更多出口之间提供第二流动路径。通过适于与第二活塞耦合的线性运动致动器来提供线性运动。
图6A是图3A-3B的根据本公开内容的一实施方案的在活塞适配器与三通活塞/阀组件300之间的对接的立体图，并适用于将膜沉积在晶片上的处理室。当然，在其他实施方案中，图6A中所描述的对接适用于图4A- 1、4A-2和4B-1至4B-3的活塞/阀组件400A和400B。
尤其是，活塞适配器320通过任何合适的附接机构(例如通过具螺纹轴杆325)固定地附接至线性运动致动器310。此外，活塞适配器320 通过任何合适的附接机构固定地附接至活塞350。例如，螺钉610可用于将活塞适配器固定地附接至活塞350。为了说明，螺钉610的尺寸可为10-24× 1/2”(英寸)。以这种方式，因为在活塞适配器320与活塞350之间的固定式附接，当活塞适配器320移动时，活塞350也移动。如图所示，活塞350 定位在阀主体340的孔腔345内。这样，线性运动致动器经过具螺纹轴杆 325的线性运动转换为活塞适配器320的线性运动，且进一步转换为活塞350 的线性运动。
另外，图6A提供了膜片330的特写视图，膜片330构造成防止流体流至活塞/阀组件300的外部(例如，从孔腔345和活塞350的内部孔腔或流动路径流出而朝向线性运动致动器310)。尤其是，膜片330的外缘 635定位于阀主体340的顶部表面341与膜片夹315之间。另外，为了将膜片锁定就位，膜片夹315通过任何合适的附接机构(例如螺钉620)固定地附接至阀主体340并在两者之间挤压膜片330的外缘635。为了说明，螺钉620 的尺寸可为10-24×1/2”(英寸)。
膜片330是滚动式膜片，但是在其他实施方案中可使用其他类型的膜片。尤其是，图6B是根据本公开内容的一实施方案的滚动式膜片330 的立体图，该滚动式膜片330构造成用于在活塞适配器330、活塞350、阀主体340和膜片夹315之间的对接。孔洞630使得螺钉620能穿过而抵达活塞 350，但是设计成使得一旦活塞适配器320固定地附接至活塞350，就不会经过膜片经由孔洞630发生泄漏。在一实施方案中，滚动式膜片由带有
Figure BDA0003564022940000221
涂层的PET织物所制成。在另一实施方案中，膜片330包括可用于确保活塞 350正确安装的同步特征部(clocking feature)636。在又一实施方案中，可使用O形环实现通过膜片所实现的密封功能。在一实施方案中，膜片330额定用于在化学过程中连续使用至少三万次循环。例如，循环可包括完全延伸 (展开)膜片(例如，大约到达与活塞350的线性运动对应的1.125”的冲程范围)(参见图3B)，且接着使得膜片能缩回(卷起)至其默认状态(参见图3A)。
图7是根据本公开内容的一实施方案的三通活塞/阀组件700的截面图，该阀组件700适用于用于将膜沉积在晶片上的处理室中，并包括当线性运动致动器缩回时与推动活塞组件中的活塞的单一作用线性运动致动器一起使用的弹簧复位。
活塞/阀组件700类似于图3A-3B的活塞/阀组件300，但活塞 350没有固定地附接至活塞适配器320上。例如，活塞/阀组件700不具有图 6A所示的将活塞适配器320附接至活塞350的附接机构(例如，螺钉 610)。相比之下，活塞/阀组件300的活塞适配器320主动地与活塞350啮合，以在两方向中提供线性运动。也就是说，当线性运动致动器310伸出时，活塞适配器320推动活塞350穿过阀主体340的孔腔345(参见图 3A)。另外，当线性运动致动器310缩回时，活塞适配器320主动地将活塞 350拉回穿过孔腔345(参见图3B)。
在另一方面，在图7的活塞/阀组件700中，因为活塞适配器 320没有固定地附接至活塞350，所以活塞适配器320仅在一方向中与活塞350被动地啮合。例如，当线性运动致动器310伸出时，活塞适配器320接触活塞350并推动活塞穿过阀主体340的孔腔345(参见图3A)。然而，当线性运动致动器310缩回时，因为活塞适配器320未固定地附接至活塞350 上，所以活塞350不会主动地被拉回穿过孔腔。也就是说，线性运动致动器 310提供单一作用致动。在这种情况下，弹簧710使活塞350返回至默认状态 (例如，活塞350的顶部表面359经由膜片330接触活塞适配器320)。如图所示，弹簧710位于孔腔345的凹部360内，且搁置在唇缘361上。
图8A-8B是根据本公开内容的一实施方案的双通活塞/阀组件 800的截面图，该双通活塞/阀组件800适用于用于将膜沉积(例如湿式沉积)在晶片上的处理室(例如电镀槽)中，且根据活塞/阀组件的内部配置而构造成具有低和高的流动路径。尤其是，活塞/阀组件800显示为双通配置，其中活塞850在两孔口流动路径之间切换位置，每一流动路径是经过活塞 850的横向流动定向。尤其是，活塞/阀组件800构造成用于将液体化学流从入口孔口871切换到单一出口孔口872，其中具有横越内部阀的低压降，具体取决于活塞/阀组件800内的活塞850的位置。
活塞/阀组件800包括线性运动致动器310，如先前所述。线性运动致动器310提供沿着线性轴805的运动。致动器310的线性运动(例如，经过具螺纹轴杆及活塞适配器320)被转移至活塞850，如先前关于活塞阀组件300和400A-400B所描述的。
活塞/阀组件800包括阀主体840，其构造成围绕与线性轴805 对齐的孔腔845。阀主体840包括入口孔口871和出口孔口872。出口孔口 872提供穿过活塞840、并穿过活塞/阀组件800的横向流动流动路径。
另外，活塞/阀组件800包括活塞850，其定位在阀主体840的孔腔845内，且包括提供穿过活塞850的内部流动路径的多个孔腔。尤其是，活塞850包括第一区段851和第二区段852。第一区段851构造成具有高流量的第一流动路径，且第二区段852构造成具有低流量的第二流动路径。如先前所述，活塞850自适应地耦合至(例如，固定地或通过接触)线性运动致动器310，该线性运动致动器310构造成控制活塞850穿过孔腔845在第一位置与第二位置之间的线性移动。以这种方式，活塞850可控制地移动穿过阀主体940的孔腔845，以在两个流动路径之间进行选择。例如，当活塞 840处于第一位置时，第一区段851对齐入口孔口871和出口孔口872，使得流体经由高流动路径(例如，主要工艺流动路径)流动，如图8A所示。此外，当活塞840处于第二位置时，第二区段852对齐入口孔口871和出口孔口872，使得流体经由低流动路径(例如，如HRVA流动定向中的第二工艺流动路径)流动。例如，第二区段852可包括减速器，以限制在入口孔口 871和出口孔口872之间的流体流量。在一实施方案中，可使用各种其他活塞(例如，除活塞850之外)来提供不同的减速活塞，以用于调节经过活塞/阀组件800的流速，而不必更换阀主体840或安装不同的限流器硬件。例如，诸多活塞可安装在阀主体840内，每一活塞具有不同尺寸的减速活塞，不同的尺寸具有不同的流速。以这种方式，活塞/阀组件800不限于图8A-8B 中所示的两种流速(例如，全速和减速)，而是可构造有一或更多可选择的流速，具体取决于哪个活塞安装在阀主体840内。
图9A-9B说明根据本公开内容的一实施方案的三通活塞组件 300A，其适用于用于将膜沉积在晶片上(例如湿式沉积)上的处理室(例如电镀槽)中，其中组件300A的多种内部状态可经由定位传感器和对应磁铁来决定。活塞/阀组件300A类似于图3A-3B的活塞/阀组件300，但增加了用于决定状态的定位传感器和对应磁铁。例如，活塞/阀组件300A构造成用于根据活塞在活塞阀组件300A内的位置以及在活塞/阀组件内使用的活塞，将来自入口孔口(例如，端口)的液体化学流切换到一或更多个出口孔口(例如，端口)，并具有横越内部阀的低压降。
尤其是，活塞/阀组件300A包括多因子传感器系统，其包括定位传感器和用于检测活塞状态的对应磁铁。在一实施方案中，多因子传感器系统包括在活塞350中的多个位置处的多个磁体910。纯粹为了说明，磁体 910可以是嵌入至活塞350中的钕磁体(例如，用塞子与环氧树脂灌封)。另外，多因素传感器系统包括在阀主体340中的多个位置处的多个磁传感器 920，其构造成拾取或检测对应的磁体(当彼此适当地定位时)。在一实施方案中，磁体可以是短程霍尔效应传感器，其用于在活塞/阀组件300A的多种状态下检测对应的磁体。例如，传感器可具有多个特性，包括具有0.2”检测范围的24V DC、0.8A不锈钢传感器。在一实施方案中，每一传感器构造成与对应的磁体对齐以决定状态，使得当对齐时，对应的磁体和传感器对表示活塞被移动至对应位置而使得流体经由一或更多对应的出口路径从入口流至一或更多个出口。
在两因子传感器系统中，来自两个传感器的信息组合会指示活塞/阀组件300A和对应流动路径的状态。尤其是，如图9A所示，活塞/阀组件300A构造成使流体经由第二区段352(包括弯管)经过90度角的流动路径380(也参见图3A)从入口(未显示)流至出口(未显示)。例如，流动路径380可执行HRVA流动定向。传感器可指示流体正在流过成角度的流动路径380。尤其是，如在图9A中所示，在HRVA流动定向中，顶部传感器 920A未与对应的顶部磁体910A对齐，且因此未感测或检测到对应的顶部磁体910A。这样，顶部传感器920A可处于关断(OFF)位置。在另一方面，底部传感器920B与对应的底部磁体910B对齐，且因此检测到对应的底部磁体 910B。这样，底部传感器可处于接通(ON)位置。
如图9B所示，活塞/阀组件300A构造成用于使流体在横向流动流动路径385中从入口(未显示)流至出口(未显示)(也参见图3B)。例如，根据本公开内容的一实施方案，横向流动定向可以是通过活塞/阀组件 300的主要流动路径，其用于使流体流从入口流至出口。在横向流动定向中，顶部传感器920A与对应的顶部磁体910A对齐，并因此检测到对应的顶部磁体910A。这样，顶部传感器可处于ON位置。在另一方面，底部传感器 920B未与对应的底部磁体910B对齐且因此未感测或检测到对应的底部磁体 910B。这样，底部传感器可处于OFF位置。
两因子传感器系统建立在用于状态检测的冗余中，且因此更准确(例如，更少错误的读数)。也就是说，两个传感器都需要处于特定位置 (例如，状态或读数)中，以便决定活塞/阀组件300A的状态。如果不在传感器的识别位置(例如，状态或读数)中，则指示活塞/阀组件300A的错误状态(例如，活塞350未在孔腔内适当对齐)。另外，图9A-9B中所示的传感器和对应磁体的配置纯粹用于说明，并且可修改磁体(成对或不成对)的位置和数量，使得多因子传感器系统的不同配置是可能的。
下面的逻辑表提供活塞/阀组件300A的状态检测。
Figure BDA0003564022940000261
图9C说明了根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积(例如湿式沉积)在晶片上的处理室(例如电镀槽)中的多通活塞组件 400B’，其中活塞组件包括用于决定活塞组件传感器磁体和对应磁传感器的状态的定位传感器和对应磁体。活塞/阀组件400B’类似于图4B-1至4B-3的活塞/阀组件400B，但增加了用于决定状态的定位传感器和对应磁体。例如，活塞/阀组件400B’构造成用于根据活塞在活塞阀组件400B’内的位置、以及活塞/阀组件内使用的活塞，将来自入口孔口(例如，端口)的液体化学流切换到一或更多个出口孔口(例如，端口)，并具有横越内部阀的低压降。
活塞/阀组件400B’包括多因子传感器系统，其包括用于检测活塞状态的定位传感器和对应磁体。在一实施方案中，多因子传感器系统包括在活塞450中的多个位置处的多个磁体910(例如，910C、910D、和 910E)。此外，在阀主体440中的多个位置处的多个磁传感器920(例如， 920C、920D、和920E)构造成(当彼此适当地定位时)拾取或检测对应的磁体。如图9C所示，三个传感器磁体配对决定活塞/阀组件400B’的状态，其包括传感器920C/磁体910C、传感器920D/磁体910D、和传感器920E/磁体910E。
传感器系统可构造成单因子或多因子系统。在多因子实施方案中，当一个传感器/磁体配对对齐时(例如，传感器为ON)，其余的传感器/ 磁体配对未对齐，且因此这些传感器可为OFF。例如，如图9C中所示，传感器920D/磁体910D配对对齐，而传感器920C/磁体910C和传感器920E/磁体910E未对齐。这样，根据多因子传感器状态，活塞/阀组件400B’处于成角度的定向(例如90度流动路径)，例如HRVA定向。在单一因子实施方案中，传感器/磁体配对被对齐，以决定活塞/阀组件400B’的状态(例如，用于对应的流动路径)。
图10A-10C说明了根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片(例如湿式沉积)上的处理室(电镀槽)中的多通活塞/阀组件1000，其中活塞1050构造成用于经过活塞/阀组件1000将流体从入口流至一或更多个出口。尤其是，活塞/阀组件1000构造成用于根据活塞/阀组件 1000内的活塞1050的位置，将来自入口孔口371”(例如，端口)的液体化学流切换到一或更多个出口孔口372”、373”和470’(例如，端口)，并具有横越内部阀的低压降。更特别地是，可使流体流动到多个出口孔口，如将在下面所描述的。
活塞/阀组件1000包括线性运动致动器310，其还包括具螺纹轴杆325，该具螺纹轴杆以线性方式被驱动，例如沿着线性轴1005被驱动。此外，具螺纹轴杆325耦合至活塞适配器320，如先前所述，使得具螺纹轴杆 325的线性移动被转换成活塞适配器320的线性移动，并最终转移至活塞 1050。
更特别地，活塞/阀组件1000的阀主体440’与活塞/阀组件 400A和400B的阀主体相同。尤其是，阀主体440’构造成围绕与线性轴 1005对齐的孔腔1045。阀主体440包括入口孔口371”和多个出口孔口。例如，出口可包括出口孔口372”、孔口373”和孔口470’。活塞1050可控制地移动穿过阀主体440’的孔腔1045，以使活塞1050中的孔腔或流动路径与出口孔口372”和373”和470’中的一或更多个以及入口孔口371”对齐。
图10A是多通活塞/阀组件1000的截面图，其中定位活塞 1050，以提供成角度的流动路径，例如以HRVA流动定向提供。具体地，当活塞1050处于第一位置时，孔腔1051与入口孔口371”和出口孔口373”对齐，以提供通过活塞/阀组件1000的成角度的流动路径(例如，经过弯管成 90度角的转弯，以提供用于HRVA流动定向)。
图10B是多通活塞/阀组件1000的截面图，其中定位活塞1050 以访问多个内部流动路径。尤其是，活塞1050构造成用于使流体经过活塞组件从入口流至一或更多个出口，且其中活塞可构造成用于使流体经由成角度的流动路径通过活塞组件而从入口流至多个出口，该成角度的流动路径分成直径减小的两个流动路径。具体地，当活塞通过线性运动致动器310的运动而可控制地移动至第二位置时，流体从入口孔口371”流至出口孔口372”的一部分以及出口孔口470’的一部分。也就是说，在活塞1050的第二位置中，流体从入口371”流过流动路径1052，并通过流动路径1052A而流出出口孔口372”，且通过流动路径1052B而流出出口孔口470’。每一出口孔口的流速可相等或不相等地减小。
图10C说明了根据本公开内容的一实施方案的多通活塞组件 1000的截面图，其中活塞构造成用于使流体经由成角度的流动路径通过活塞/ 阀组件1000从入口流至出口，其中成角度的流动路径可以是HRVA流动定向。具体地，当活塞1050通过线性运动致动器的运动而可控制地移动至第三位置时，孔腔453与入口孔口371”和出口孔口470’对齐，以提供用于经过活塞阀组件1000的成角度的流动路径。
图11A是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积 (例如湿式沉积)在晶片上的处理室(例如电镀槽)1150中的三通活塞组件的立体的、切开的截面图，其中活塞构造成用于使流体经过活塞组件从入口流至选定的出口。如图所示，活塞/阀组件300可构造成使流体经由成90度角的流动路径通过活塞/阀组件300(例如通过活塞350的第二区段352)从入口371流至出口373A。例如，成角度的流动路径可以是HRVA流动定向，使得从出口373A流出的流体进入通道1110，通道1110引导至在HRVA 板下方的阴极电解液室的区域。在一实施方案中，活塞/阀组件300安装在处理室1150的外部。在另一实施方案中，活塞/阀组件300整合在处理室1150 的壁内。
图11B-11C是根据本公开内容的一实施方案的适用于用于将膜沉积在晶片(例如湿式沉积)上的处理室中的三通活塞/阀组件300的立体图和切开的截面图，其中活塞构造成用于使流体经过活塞组件从入口流至选定的出口。在活塞/阀组件300中，活塞可构造成使流体经由横向流动定向流动路径通过活塞组件(例如通过活塞350的第一区段351)从入口流至出口。如图所示，活塞/阀组件300安装于处理室1150的外部。例如，以横向流动定向中流动的流体可为主要工艺流动(例如，进出通道1106，用于经过入口端口将流体输送至阳极电解液室的目的)。
图12示出了用于控制上述系统的控制模块1200。例如，控制模块1200可以包括处理器、存储器和一个或多个接口。控制模块1200可以用于部分基于所感测的值控制系统中的设备。仅举例而言，控制模块1200可基于所感测的值和其他控制参数控制阀1202、过滤器加热器1204、泵1206 以及其他设备1208中的一个或多个。仅举例而言，控制模块1200从压力计 1210、流量计1212、温度传感器1214和/或其它传感器1216接收所感测的值。控制模块1200也可以用来在膜的前体传送和沉积过程中控制工艺条件。控制模块1200典型地将包括一个或多个存储器设备和一个或多个处理器。
控制模块1200可控制前体传送系统和沉积装置的活动。控制模块1200执行计算机程序，计算机程序包括用于控制工艺时序、输送系统温度、以及跨过滤器的压差、阀位、气体的混合、室压力、室温度、衬底温度、RF功率电平、衬底卡盘或基座位置、以及特定工艺的其它参数的成组的指令。控制模块1200还可以监测压力差，并自动将气相前体传送从一个或多个路径切换到一个或多个其它的路径。在一些实施方案中，可以使用存储在与控制模块1200相关联的存储器设备上的其它计算机程序。
典型地，将存在与控制模块1200相关联的用户界面。用户界面可以包括显示器1218(例如，装置和/或工艺条件的显示屏和/或图形软件显示)，以及用户输入设备1220，如定点设备、键盘、触摸屏、麦克风等。
用于控制前体的传送、沉积和工艺序列中的其它处理的计算机程序可以用例如任何以下常规的计算机可读编程语言写入：汇编语言、C、C ++、Pascal、Fortran或其它。编译的对象代码或脚本由处理器执行以执行在程序中识别的任务。
控制模块参数涉及工艺条件，诸如例如，过滤器的压力差、工艺气体组成和流速、温度、压力、等离子体条件(如RF功率电平和低频RF 频率)、冷却气体压力、以及室壁温度。
系统软件可以以许多不同的方式设计或配置。例如，各种室部件子程序或控制对象可以被写入以控制进行本发明的沉积工艺所必需的室部件的操作。用于此目的的程序或程序段的示例包括衬底定位代码、工艺气体控制代码、压力控制代码、加热器控制代码和等离子体控制代码。
衬底定位程序可包括用于控制室部件的程序代码，室部件用于将衬底加载到基座或卡盘上并控制衬底和室的其他部件(例如气体入口和/或靶)之间的间距。工艺气体控制程序可包括用于控制气体组成和流速以及任选地用于在沉积之前使气体流入室以稳定室中的压力的代码。过滤器监控程序包括比较测得的一个或多个差值与预定的一个或多个值的代码和/或用于切换路径的代码。压力控制程序可以包括用于通过调节例如在室的排气系统中的节流阀来控制室中的压力的代码。加热器控制程序可包括用于控制通向加热单元的电流的代码，加热单元用于加热前体传送系统内的部件、衬底和/或系统的其它部分。替代地，加热器控制程序可控制传热气体(例如氦)到衬底卡盘的传送。
在沉积期间可被监测的传感器的示例包括，但不限于，质量流量控制模块，诸如压力计1210之类的压力传感器、位于图9A-9C中的传送系统、基座或卡盘和状态传感器920内的热电偶。经适当编程的反馈和控制算法可以与来自这些传感器的数据一起使用来维持所需的工艺条件。前述内容描述了本发明的实施方案在单室或多室半导体处理工具中的实施。
在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(衬底基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何处理，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、衬底转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、内存和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体衬底或系统执行特定处理的操作参数。在一些实施方式中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，该处理被设计成在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对衬底处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供处理配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。
在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的处理的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的处理和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的处理。
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。
实施方案的前面的描述是为了说明和描述目的而提供。其用意不是要彻底详述或限制本发明。特定实施方案的单个的元件或特征一般并不受限于该特定实施方案，而是即使未具体示出或描述，其在适用情况下是可以互换且可用于选定的实施方案中。这同样可以以各种方式变化。这样的变化不被视为背离本发明，并且所有这样的修改也包含在本发明的范围内。
虽然前述的实施方案已为了清楚理解的目的而相当详细地进行了描述，但应明白，某些改变与修改可在随附的权利要求的范围内实施。因此，本实施方案应视为说明性的而非限制性的，且这些实施方案不应受限于本文中所提供的细节，而是可在其权利要求的范围及等同方案内进行修改。

Claims (19)

1.一种适合与用于将膜沉积在晶片上的处理室一起使用的阀组件，其包含：
阀主体，其被构造成围绕与中心轴对齐的孔腔，其中所述阀主体包括入口、多个出口，所述多个出口中的至少一者通向所述处理室内；
活塞，其具有多个流动路径；
线性运动致动器，其适于与所述活塞耦合且构造成控制所述活塞穿过所述孔腔在多个活塞之间的线性移动，
其中，在相应的位置中，活塞被移动，使得流体通过一或多个相应的流动路径从所述入口流向一或多个出口。
2.根据权利要求1所述的阀组件，
其中在第一位置中，所述活塞与所述入口对齐，使得流体经由第一流动路径从所述入口流至第一出口，
其中在第二位置中，所述活塞与所述入口对齐，使得流体经由第二流动路径从所述入口流至第二出口。
3.根据权利要求2所述的阀组件，其中在第三位置中，所述活塞与所述入口对齐，使得流体经由第三流动路径从所述入口流至第三出口。
4.根据权利要求1所述的阀组件，其中在第一位置中，所述活塞与所述入口对齐，使得流体经由二或更多个对应出口路径从所述入口流至二或更多个出口。
5.根据权利要求1所述的阀组件，其还包含：
密封件，其位于所述活塞与所述孔腔的表面之间，其中所述密封件被构造成防止流体从所述孔腔通过所述阀主体中的所述孔腔的第一端部，所述线性运动致动器经由所述孔腔的所述第一端部耦合至所述活塞。
6.根据权利要求3所述的阀组件，其中所述密封件包含滚动式膜片。
7.根据权利要求1所述的阀组件，其还包含：
其中所述线性运动致动器包含气压缸；
活塞适配器，其构造成附接至所述活塞的基部，所述基部与所述第一区段相邻，
其中所述活塞适配器被构造成附接至所述气压缸的轴杆，所述轴杆的线性移动经过所述活塞适配器被转移至所述活塞。
8.根据权利要求1所述的阀组件，其还包含：
弹簧，其安装在所述阀主体中的所述孔腔的第二端部内，当所述线性运动致动器缩回时，所述弹簧适于将所述活塞推向所述孔腔的第一端部。
9.根据权利要求1所述的阀组件，其中经过所述入口进入所述阀组件的流体的压力高于所述孔腔内的压力，以造成流体从所述入口流至所述第一出口和所述第二出口中的一者。
10.根据权利要求1所述的阀组件，其还包含：
多因子传感器系统，其用于检测活塞状态，所述多因子传感器系统包含：
多个磁体，其在所述活塞中的多个位置处；以及
多个磁传感器，其在所述阀主体中的多个位置处，所述多个磁传感器的每一个都能够与对应磁体对齐，
其中当对应磁体和传感器对对齐时，表示所述活塞被移动至对应位置，使得流体经由一或更多对应出口路径从所述入口流至一或更多出口。
11.根据权利要求10所述的阀组件，其中当第一磁体和传感器对对齐时，表示所述活塞被移动至第一位置，使得流体经由所述第一出口路径从所述入口流至所述第一出口，
其中当第二磁体和传感器对对齐时，表示所述活塞被移动至第二位置，使得流体经由所述第二出口路径从所述入口流至所述第二出口。
12.根据权利要求10所述的阀组件，其还包含：
其中当第一磁体和传感器对对齐时，表示所述活塞被移动至对应位置，使得流体经由第一流动路径从所述入口流至第一出口的一部分以及经由第二流动路径流至第二出口的一部分。
13.根据权利要求1所述的阀组件，其还包含：
第二活塞，其具有与所述活塞中的所述多个流动路径不同的第二多个流动路径，
其中所述第二活塞取代所述阀组件中的所述第一活塞，
其中所述线性运动致动器适于与所述第二活塞耦合，且被构造成控制所述第二活塞穿过所述孔腔在第二多个位置之间的线性移动，
其中在对应位置中所述第二活塞被移动，使得流体经由一或更多个对应出口路径从所述入口流至一或更多个出口。
14.一种用于在流动路径之间切换的方法，所述流动路径适合与用于将膜沉积在晶片上的处理室一起使用，所述方法包含：
提供阀主体，所述阀主体被构造成围绕与中心轴对齐的孔腔，其中所述阀主体包括入口、多个出口，所述多个出口中的至少一者通向所述处理室内；
将活塞定位于所述阀主体的所述孔腔内，所述活塞具有多个流动路径；以及
控制所述活塞沿着所述中心轴穿过所述孔腔在多个位置之间的线性移动，
其中在所述阀主体内的所述活塞的对应位置中，流体经由一或更多对应流动路径从所述入口流至一或更多个出口。
15.根据权利要求14所述的方法，
其中在第一位置中，所述活塞与所述入口对齐，使得流体经由第一流动路径从所述入口流至第一出口，
其中在第二位置中，所述活塞与所述入口对齐，使得流体经由第二流动路径从所述入口流至第二出口。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在第三位置中，所述活塞与所述入口对齐，使得流体经由第三流动路径从所述入口流至第三出口。
17.根据权利要求14所述的方法，其中在第一位置中，所述活塞与所述入口对齐，使得流体经由二或更多个对应出口路径从所述入口流至二或更多出口。
18.根据权利要求14所述的方法，其还包含：
将多个磁体定位于所述活塞中的多个位置处；
将多个磁传感器定位在所述阀主体中的多个位置处，所述多个磁传感器中的每一个都能够与对应磁体对齐，
其中当对应磁体与传感器对对齐时，表示所述活塞被移动至对应位置，使得流体经由一或更多对应出口路径从所述入口流至一或更多个出口。
19.根据权利要求14所述的方法，其还包含：
用第二活塞交换所述活塞，所述第二活塞具有与所述活塞中的所述多个流动路径不同的第二多个流动路径，
其中所述线性运动致动器适于与所述第二活塞耦合，且被构造成控制所述第二活塞穿过所述孔腔在第二多个位置之间的线性移动，
其中在对应位置中所述第二活塞被移动，使得流体经由一或更多个对应出口路径从所述入口流至一或更多个出口。
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