TW202407241A

TW202407241A - 用於反應程序氣體隔絕及在隔絕期間促使清洗之閥設備及相關方法

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Publication number: TW202407241A
Application number: TW112120219A
Authority: TW
Inventors: 安德魯考威; 榮恩柯林斯
Original assignee: 美商Ｍｋｓ儀器公司
Priority date: 2022-06-01
Filing date: 2023-05-31
Publication date: 2024-02-16
Also published as: WO2023235214A1

Abstract

本發明提供一種隔絕閥總成，其包含：一閥體，其具有一入口及一出口；一密封體，其安置於該閥體之一內腔內；及一可致動封閉元件，其安置於該閥體內。該密封體包括在該密封體之一表面上之一第一開口與該密封體之一對置表面上之一第二開口之間延伸之一通道。該密封體可在容許氣體經由該通道自該閥體之該入口流動至該出口之一第一位置與防止氣體自該閥體之該入口流動至該出口之一第二位置之間旋轉。該可致動封閉元件經組態以使該密封體在該第一位置或該第二位置中保持靜止。

Description

用於反應程序氣體隔絕及在隔絕期間促使清洗之閥設備及相關方法

本申請案大體上係關於用於半導體處理中之隔絕閥。特定而言，本申請案係關於用於防止閥密封元件降解且使遠端電漿源及閥體清洗能夠與半導體製程同時進行之多位置隔絕閥及相關方法。

為減少或防止可由暴露於化學腐蝕性電漿引起之晶圓及處理室之損壞，諸多半導體處理系統使用一遠端電漿源(「RPS」)在處理室外產生一電漿且接著將由電漿產生之活性氣體(例如反應物種、反應氣體)輸送至處理室用於處理一晶圓或基板。可期望將一隔絕閥安裝於將RPS之一出口連接至處理室之一入口之孔或導管中。此一閥可用於在沈積操作期間隔絕RPS與處理室以防止(例如)來自處理室之氣體進入RPS且在RPS室壁上冷凝或沈積一膜。然而，習知閥之限制很大程度上使其不適用於此應用。

已考量用於半導體處理系統中之習知閥通常利用一閘閥或一波紋管密封提動隔絕閥。

習知閘閥在氣體流動方向上通常短於其提動閥對應物，但可更容易出現熱問題。此外，閘閥通常具有在閥打開時暴露於程序氣體之一大內部濕潤表面積。

一習知波紋管密封提動隔絕閥具有用於使一波紋管及凸片延伸及縮回以關閉及打開通過閥體之一氣流路徑之一機械或氣動活塞。此等閥通常具有依一側口組態配置之一閥體，其中連接至RPS出口之閥開口依與連接至處理室入口之閥開口成實質上90°之一角度定位。凸片通常包含壓緊閥體以環繞閥開口之一者來關閉氣流路徑之一密封元件或O形環。其他閥具有一筆直閥體，其經配置使得RPS出口與處理室入口之間的氣流路徑實質上水平且活塞依相對於閥體之一角度定位。

上述閥之一個問題在於：半導體處理系統通常安裝於具有有限實體空間之一設施內，且歸因於需要空間來支援縮回閥凸片所需之行程長度，此等閥可能會很大。此外，即使在完全打開位置中，波紋管及凸片亦無法由活塞充分縮回以阻擋流動通過閥體之反應氣體之路徑。此歸因於由與閥波紋管及凸片碰撞引起之重組反應而降低由RPS產生之反應氣體到達處理室之傳輸效率。另外，當自RPS流出之反應氣體接觸波紋管及凸片之表面時，發生一放熱反應，其快速產生足夠熱以使閥組件升溫至超過其推薦操作範圍之過高溫度。因此，一些閥包含路由通過閥體之通道且在一些情況中包含允許冷卻流體循環之凸片。除此等熱問題之外，諸如閥波紋管之任何不鏽鋼組件可引起反應氣體重組及傳輸效率損失。

然而，儘管已進行改良以解決某些閥組件之冷卻及腐蝕，但密封元件或O形環之降解在習知隔絕閥中仍為一相當嚴重問題，使得其等很少用於RPS與處理室之間的直接流動路徑中。例如，O形環通常由諸如DuPont之Kalrez®或Greene Tweed之Chemraz®產品之一全氟彈性體材料製成。此等材料在暴露於諸如原子氟之反應氣體時快速降解，且降解速度在材料暴露於之氣體高速流動時加劇。特定而言，O形環之表面或密封表面經受最大機械應力且暴露於最大化學侵蝕且因此迅速降解。

因此需要用於防止閥密封元件降解之多位置隔絕閥及相關方法。亦需要用於使遠端電漿源及閥體清洗能夠與半導體製程同時進行之多位置隔絕閥及相關方法。此外，需要能夠提供可完全打開之通過閥孔之一氣流路徑之多位置隔絕閥。

本文中所描述之隔絕閥藉由使其O形環之表面或密封面明顯更少地暴露於通過閥體之反應氣體及腐蝕性化學物來部分克服習知隔絕閥之缺陷。因此，與用於習知隔絕閥中之O形環相比，O形環之降解顯著減少，其可實質上延長O形環之預期壽命或使用壽命，例如，具有本文中所描述之隔絕閥技術之特徵之一O形環之使用壽命可使一O形環之使用壽命比一習知隔絕閥之使用壽命延長幾倍。此外，本文中所描述之隔絕閥使通過閥孔之氣流路徑能夠完全打開且不受諸如一閥凸片之其他閥組件或通過閥之氣流路徑之一方向變化阻擋。

在一個態樣中，本發明特徵在於一種隔絕閥總成。該隔絕閥總成包含具有一入口及一出口之一閥體。該隔絕閥總成進一步包含安置於該閥體之一內腔內之一密封板。該密封板可在允許氣體自該入口流動至該出口之一第一位置與防止氣體自該入口流動至該出口之一第二位置之間移動。該隔絕閥總成進一步包含安置於該閥體內之一封閉元件，其經組態以使該密封板在該第一位置或該第二位置中保持靜止。該封閉元件包含相鄰於該密封板之一第一表面定位之一第一密封元件。該第一密封元件之一工作面在該密封板靜止時實質上阻擋該氣流。

該隔絕閥技術可進一步包含以下特徵之任何者。在一些實施例中，該封閉元件進一步包含相鄰於該密封板之一第二表面定位之一第二密封元件。在一些實施例中，該第二密封元件之一工作面在該密封板靜止時實質上阻擋該氣流。在一些實施例中，該封閉元件經組態以使用一壓縮力來使該密封板在該第一位置或該第二位置中保持靜止。

在一些實施例中，該第一密封元件在該密封板靜止時提供實質上防止氣體在該封閉元件與該密封板之該第一表面之間流動之一密封。在一些實施例中，該第二密封元件在該密封板靜止時提供實質上防止氣體在該密封元件與該密封板之該第二表面之間流動之一密封。

在一些實施例中，該隔絕閥總成進一步包含：一第一孔，其形成於該閥體中用於將一清洗氣體接收至該閥體之該內腔中；及一第二孔，其形成於該閥體中用於自該閥體之該內腔移除該清洗氣體及一殘留氣體之一或多者。在一些實施例中，該第二孔形成於該閥體中之遠離該第一孔之一位置處。在一些實施例中，該第二孔形成於該閥體中之與該第一孔對置之該密封板之一側上之一位置處。在一些實施例中，該第二孔形成於該閥體中之實質上最大化該閥體之該內腔內之該第二孔與該第一孔之間的該流動路徑之一位置處。

在一些實施例中，該密封板進一步包含在該密封板處於該第二位置中時將氣流自該閥體之該入口導引至該內腔之一通道。在一些實施例中，該隔絕閥總成進一步包含用於在該密封板處於該第一位置中時將一或多個化學物種注入至該氣流中之複數個注入口。在一些實施例中，該複數個注入口形成於該密封板中、該密封板與該入口之間的該閥體中或該密封板與該出口之間的該閥體中。

在一些實施例中，該密封板可依一旋轉運動圍繞一樞點在該第一位置與該第二位置之間移動。在一些實施例中，該密封板進一步包括與該樞點之一流體入口連通之至少一個流體通道。在一些實施例中，該密封板可依一線性運動在該第一位置與該第二位置之間移動。

在一些實施例中，該隔絕閥總成之一高度係該入口及該出口之任一者之量測直徑之約1.5倍至約2倍之間。

在另一態樣中，本發明特徵在於一種用於導引一遠端電漿源操作之一輸出通過一隔絕閥總成之一閥體之方法。該方法包含將該遠端電漿源之一出口固定至該隔絕閥總成之該閥體之一入口。該方法進一步包含將安置於該閥體之一內腔內之一密封板定位於一第一位置中。該密封板包含在該密封板處於該第一位置中時將氣流自該閥體之該入口導引至該閥體之該內腔之一通道。該方法進一步包含經由該遠端電漿源之該出口將該遠端電漿源操作之該輸出提供至該閥體之該入口及自安置於該閥體中之一第一孔抽空該遠端電漿源操作之該輸出。

該方法可進一步包含以下特徵之任何者。在一些實施例中，抽空進一步包含在與該隔絕閥總成之一出口流體連通之一處理室中同時執行一半導體處理操作。在一些實施例中，該遠端電漿源操作之該輸出包含以下之一或多者：自該遠端電漿源之一氣體入口至該出口之一清洗氣體、在該遠端電漿源之一腔室中執行之一鈍化程序期間產生之一氣體及由形成於該遠端電漿源之一腔室中之一電漿產生之一反應物種。在一些實施例中，該方法進一步包含使一清洗氣體自該遠端電漿源之一氣體入口流動至該遠端電漿源之該出口。

在一些實施例中，該方法進一步包含在該遠端電漿源之一腔室中執行一鈍化程序及使在該鈍化程序期間產生之一氣體流動至該遠端電漿源之該出口。在一些實施例中，該方法進一步包含在該遠端電漿源之一腔室中形成一電漿及使由該電漿產生之一反應物種流動至該遠端電漿源之該出口。在一些實施例中，該電漿係一氬氣電漿或氧氣電漿。

在一些實施例中，該方法進一步包含將一清洗氣體供應至安置於該閥體中之一第二孔及自安置於該閥體中之該第一孔抽空該清洗氣體。在一些實施例中，抽空該遠端電漿源操作之該輸出實質上與抽空該清洗氣體同時發生。在一些實施例中，自安置於該閥體中之該第一孔抽空一殘留氣體。

在另一態樣中，本發明特徵在於一種用於使一化學物種與一反應物種發生反應之方法。該方法包含將一遠端電漿源之一出口固定至一隔絕閥總成之一閥體之一入口。該方法進一步包含將安置於該閥體之一內腔內之一密封板定位於一第一位置中。該密封板包括將氣流自該閥體之該入口導引至該閥體之一出口之一通道。該方法進一步包含將在該遠端電漿源中產生之一反應物種供應至該閥體之該入口及經由形成於該密封板中之複數個注入口將一或多個化學物種注入至該反應物種中。

在另一態樣中，本發明特徵在於一種隔絕閥總成，其包含具有一入口及一出口之一閥體。該隔絕閥總成亦包含安置於該閥體之一內腔內之一密封體。該密封體包括在該密封體之一表面上之一第一開口與該密封體之一對置表面上之一第二開口之間延伸之一通道。該密封體可在容許氣體經由該通道自該閥體之該入口流動至該出口之一第一位置與防止氣體自該閥體之該入口流動至該出口之一第二位置之間旋轉。該隔絕閥總成進一步包含安置於該閥體內之一可致動封閉元件。該可致動封閉元件經組態以使該密封體在該第一位置或該第二位置中保持靜止。

在一些實施例中，該密封體實質上呈球形。在一些實施例中，該密封體係具有複數個刻面之體積。

在一些實施例中，在該第一位置中，該閥體之該入口實質上與該密封體之該通道之該第一開口對準且該閥體之該出口實質上與該密封體之該通道之該第二開口對準。在一些實施例中，在該第二位置中，該閥體之該入口實質上與該密封體之一第一密封表面對準且該閥體之該出口實質上與該密封體之一第二密封表面對準。該第一及第二密封表面經組態以在該第二位置中實質上密封該閥體之該入口及出口之各自者。在一些實施例中，在該第二位置中，該通道實質上垂直於在該閥體之該入口與該出口之間延伸之一軸線定向。

在一些實施例中，該封閉元件經進一步組態以在該密封體在該第一與第二位置之間移動時解除與該密封體之實體接觸。在一些實施例中，該封閉元件經組態以使用一壓縮力來使該密封體在該第一位置或該第二位置中保持靜止。在一些實施例中，該封閉元件包括經組態以與該密封體之一外表面形成一密封以使該密封體保持靜止之至少一個O形環。

在一些實施例中，該隔絕閥總成進一步包含：一第一孔，其形成於該閥體中用於將一清洗氣體接收至該閥體之該內腔中；及一第二孔，其形成於該閥體中用於自該閥體之該內腔移除該清洗氣體及一殘留氣體之一或多者。該第二孔形成於該閥體中之遠離該第一孔之一位置處。

在一些實施例中，該密封體進一步包括至少一個旁通通道，其經組態以在該密封體處於該第二位置中時將一清洗氣體自該閥體之該入口導引至該閥體之該內腔。在一些實施例中，該隔絕閥總成進一步包括一致動器，其與該密封體電連通以使該密封體圍繞一旋轉軸線在該第一位置與該第二位置之間旋轉。

在一些實施例中，該隔絕閥總成進一步包括至少一個注入供給通道，其經組態以在該密封體處於該第一位置中時將一或多個化學物種注入至該通道中之該氣流中。在一些實施例中，該至少一個注入供給通道形成於該密封體、該密封體與該入口之間的該閥體或該密封體與該出口之間的該閥體之至少一者中。

在一些實施例中，該隔絕閥總成之一高度係該閥體之該入口或該出口之至少一者之量測直徑之約1.5倍至約2倍之間。

在又一態樣中，提供一種用於導引一遠端電漿源操作之一輸出通過一隔絕閥總成之一閥體之方法。該方法包含將該遠端電漿源之一出口固定至該隔絕閥總成之該閥體之一入口，該隔絕閥總成包含安置於該閥體之一內腔內之一可旋轉密封體。該方法包含使該密封體在該閥體之該內腔內旋轉以到達一打開位置，在該打開位置中，該密封體之一通道之一第一開口實質上與該閥體之該入口對準且該密封體之該通道之一第二開口實質上與該閥體之一出口對準。該方法亦包含經由該遠端電漿源之該出口將該遠端電漿源操作之該輸出提供至該閥體之該入口及在該打開位置中將該輸出自該閥體之該入口導引至安置於該密封體中之該通道。該方法進一步包含經由該閥體之該出口自該密封體之該通道抽空該遠端電漿源操作之該輸出。

在一些實施例中，該方法進一步包含在該打開位置中使一反應氣體物種自該遠端電漿源經由該閥體流動至一處理室。該隔絕閥總成之該閥體之該出口可固定至該處理室之一入口。該方法可進一步包含經由一或多個注入口將一或多個化學物種注入至該反應物種中，該一或多個注入口形成於該密封體、該密封體與該入口之間的該閥體或該密封體與該出口之間的該閥體之至少一者中。

在一些實施例中，該方法進一步包含使該密封體在該閥體之該內腔內旋轉以到達一關閉位置，在該關閉位置中，該密封體上之一第一密封表面實質上與該閥體之該入口對準以流體密封該入口，且該密封體上之一第二密封表面實質上與該閥體之該出口對準以流體密封該出口。該關閉位置防止氣體自該閥體之該入口流動至該閥體之該出口。在一些實施例中，該方法進一步包含在該關閉位置中經由安置於該密封體中之一旁通通道將該輸出自該閥體之該入口導引至該閥體之該內腔及在該關閉位置中自安置於該閥體中之一出口孔抽空該輸出。該出口孔不同於該閥體之該出口。

在一些實施例中，在該關閉閥位置中，抽空該遠端電漿源之該輸出進一步包含在一處理室中同時執行一半導體處理操作。該隔絕閥總成之該閥體之該出口可固定至該處理室之一入口。在一些實施例中，該遠端電漿源操作之該輸出包括來自該遠端電漿源之一清洗氣體或在該遠端電漿源之一腔室中執行之一鈍化操作期間產生之一氣體之一或多者。

相關申請案之交叉參考本申請案主張2022年6月1日申請之美國第63/347,740號之權利及優先權，該案之全部內容以引用方式全部併入本文中。

圖1A係根據本發明所描述之技術之實施例之包含一隔絕閥之一半導體處理系統100a之一方塊圖。系統100a包含經由隔絕閥110與處理室106連通之遠端電漿源104 (下文中指稱「RPS 104」)。處理室106與隔絕閥110b連通，隔絕閥110b繼而與節流閥126連通。在一些實施例中，節流閥126係由馬塞諸塞州安多弗市之MKS Instruments公司製造之一T3B節流閥。泵108與隔絕閥110及節流閥126之一輸出連通以使氣體在系統100a之組件內循環。氣體分配102與RPS 104、隔絕閥110、處理室106及隔絕閥110b連通。

RPS 104產生用於一半導體製程中之一活性氣體物種。例如，使用由氣體分配102供應之氣體，RPS 104可引燃一電漿且產生通常用於在一沈積程序之後清潔一處理室(例如處理室106)之一反應氣體(例如原子氟)。在一些實施例中，RPS 104係由馬塞諸塞州安多弗市之MKS Instruments公司製造之一ASTRON®遠端電漿源。

隔絕閥110可安裝於RPS 104與處理室106之間的路徑中以在隔絕閥110處於一打開位置中時提供反應氣體之一流動路徑及在隔絕閥110處於一關閉位置中時使RPS 104與處理室106隔絕。RPS 104在沈積操作期間與處理室106隔絕以防止(例如)來自處理室106之氣體進入RPS且在RPS 104之室壁上冷凝或沈積一膜。用此一閥隔絕RPS 104與處理室106亦允許RPS 104由(若干)替代程序氣體清洗及/或修復/鈍化且不影響在處理室106中進行之程序。此外，如本文中所描述，隔絕閥110可包含允許其閥體由一清洗氣體清洗之特徵，清洗氣體由氣體分配102供應且經由泵108自閥體移除。例如，隔絕閥110可包含用於將一氣體注入至閥體中之一或多個入口及用於自閥體汲取氣體之一或多個出口。清洗及/或修復/鈍化操作可根據期望與在處理室106中進行之程序同時執行。有利地，此可減少半導體處理系統之非生產性停機時間，其通常為執行維修操作所必需的。

隔絕閥110亦可包含用於實現在RPS 104之下游注入物質以增強在處理室106中執行之半導體處理操作之特徵。在一些實施例中，隔絕閥110包含使水蒸汽或其他程序氣體能夠注入至自RPS 104提供之反應氣流中之特徵。

氣體分配102表示若干氣體源且供應由系統100a之組件用於進行本文中所描述之各種程序之所有氣體。氣體分配102包含表示供應至RPS 104之一或多個程序氣體源之RPS供應112。例如，NF ₃及Ar常用於腔室清潔。某些清潔、蝕刻或光阻劑剝離應用可使用NH ₃、H ₂、O ₂或其他氣體。RPS供應112亦表示用於清洗RPS 104之一或多個氣體源(例如Ar、N ₂)。氣體分配102亦包含表示用於清洗隔絕閥110之一或多個氣體源(例如Ar、N ₂)之閥清洗114及表示在RPS 104之下游注入之一或多個氣體源(例如水蒸汽、N ₂、H ₂、NH ₃、O ₂)之下游注入116。最後，氣體分配102包含表示用於處理室106中之一或多個氣體源(例如TEOS、O ₃、矽烷、O ₂)之主程序118。

儘管圖1A中展示為一單一組件，但一般技術者應瞭解，氣體分配102可由若干氣體源及彼此不實體共置之其他支撐組件組成。一般技術者應進一步瞭解，展示系統100a之各種組件之間的流動方向及連接路徑之圖1A中之箭頭實際上可實施為超過一個實體路徑，且系統100a之各組件可包括複數個組件。例如，儘管泵108經展示為用於自處理室106及隔絕閥110兩者汲取氣體之一單一泵，但實際上，泵108可包括用於自節流閥126下游之一點汲取氣體之一或多個泵及用於自隔絕閥110汲取清洗氣體之一或多個額外泵。

圖1B係根據本文中所描述之技術之實施例之包含隔絕閥之一半導體處理系統100b之一方塊圖。系統100b包含諸多相同於系統100a之組件，但替代地包含隔絕閥110b來代替隔絕閥124。(除非涉及系統之一特定版本，否則系統100a及系統100b在下文中可互換地指稱「系統100」。)此外，閥清洗114與隔絕閥110b流體連通，隔絕閥110b與節流閥126之輸出及泵108流體連通。

在系統100b中，隔絕閥110b可為相同於隔絕閥110之閥類型以增強系統之效能。例如，定位於一處理室之出口處之習知隔絕閥通常經受在處理室中進行之程序(例如SiO ₂、SiN或金屬氧化物沈積程序)之副產物累積。來自此等程序之副產物(例如SiO ₂、SiN或金屬氧化物粉末)趨於聚集於習知隔絕閥之座面上，因此引起閥無法完全密封。因此，在處理室106與節流閥126之間使用本文中所描述之隔絕閥可基於本發明中所討論之隔絕閥之特徵為半導體程序提供優點。例如，隔絕閥使O形環免受反應物種及程序副產物之增強能力可提高閥維持一可靠密封之能力。此外，閥能夠由來自閥清洗114之氣體清洗可進一步減少或消除副產物累積對閥在該位置中之密封能力之負面影響。

圖2係展示根據本文中所描述之技術之實施例之連接至一隔絕閥之一例示性RPS的一圖式200。如圖式200中所展示，隔絕閥110可直接安裝至RPS 104之一出口或相鄰於RPS 104之一出口安裝。

圖3A係根據本文中所描述之技術之實施例之一隔絕閥之一第一實施例之一圖式300a。隔絕閥310a包括閥體345a，其大體上具有一長方體形狀。密封板305a容納於閥體345a內，且圍繞樞點315a樞轉以使密封板305a之不同部分暴露於孔330a以允許或防止氣體流動通過孔330a。如本說明書中參考隔絕閥技術所使用，術語「孔」可係指容許一氣體流動通過閥體(包含任何(若干)入口及(若干)出口)或防止一氣體流動通過該閥體之全流通路徑。一入口可係指一氣體或其他物質流入至其中之一開口或導管，且一出口可係指一氣體或其他物質自其流出之一開口或導管。在一些實施例中，一氣動致動器用於將一旋轉力施加至樞點315a以控制密封板305a之哪個部分暴露於孔330a。在一些實施例中，一機械或機電致動器用於將一旋轉力施加至樞點315a。

如圖3A中所展示，密封板305a係一「雙擲」密封板，其包含含有用於允許氣體流動通過孔330a之一開口之一第一部分及阻止氣體流動通過孔330a之一第二部分。在一些實施例中，密封板305a包含具有不同大小之開口之複數個部分，其等之各者允許不同量之氣體流動通過孔330a。

圖3B係展示根據本文中所描述之技術之實施例之一隔絕閥之一第二實施例之3個視圖的一圖式。視圖300b-1係其表面製成透明之隔絕閥310b之一輪廓圖。視圖300b-2係隔絕閥310b之一輪廓圖。視圖300b-3係隔絕閥310b之一橫截面之一輪廓圖。

隔絕閥310b之組件類似於隔絕閥310a，但閥體345b之大小及形狀已圍繞隔絕閥310b中之密封板305b之尺寸最佳化。最佳化閥體345b之減小大小可有益於系統100之安裝，其通常在具有有限實體空間之一設施內。在一些實施例中，隔絕閥之本體具有一不規則形狀(例如腎臟形狀)、一三角形形狀或最佳適應其中安裝隔絕閥之實體空間之一盒形。

圖4A係繪示根據本文中所描述之技術之實施例之一例示性隔絕閥之一密封板之旋轉運動的一圖式400a。例如，隔絕閥410a可包含經組態以在閥體內依一旋轉運動422a圍繞樞點415a旋轉之密封板405a。替代地，如圖4B之圖式400b中所展示，密封板405b可根據一線性運動422b在隔絕閥410b內移動。在一些實施例中，密封板之運動類型可經選擇以最佳適應其中安裝半導體處理系統之實體位置。此外，儘管圖4A及圖4B中之密封板405a及405b分別展示為具有兩個位置，但本文中所描述之閥技術之實施例可包含具有三個或更多個位置之一密封板且亦可併入本文中所描述之其他實施例之特徵。

根據本文中所描述之技術之實施例之一隔絕閥可包含經組態以使密封板在一固定位置中保持靜止之一或多個封閉元件。此外，封閉元件可包含經定位以在封閉元件經致動以使密封板在固定位置中保持靜止時接觸密封板之一表面之一密封元件(例如O形環、墊圈等)。

圖5係根據本文中所描述之技術之實施例之一例示性隔絕閥510之一橫截面圖500。隔絕閥510包含閥體545，其收容密封板505、波紋管致動器饋通550a及550b (統稱為波紋管致動器550)、上氣動活塞515a及下氣動活塞515b (統稱為活塞515)、上彈簧535a及下彈簧535b (統稱為彈簧535)、上卡鉗520a及下卡鉗520b (統稱為卡鉗520)、上主密封件525a及下主密封件525b (統稱為主密封件525)、上蓋帽595a及下蓋帽595a (統稱為蓋帽595)及孔530。孔530可形成於部分位於密封板505上方及下方之閥體545中，且在密封板505經相應定位時提供一路徑來使氣體自氣體流入或注入至其中之其入口部分流動至一氣流自其離開隔絕閥510之其出口部分。隔絕閥510亦可包含收容用於防止氣體在除密封板505與卡鉗520之間的界面之外的閥體545之區域內流動之其他密封元件之結構組件。

在一些實施例中，諸如閥體545、密封板505及卡鉗520之閥組件由鋁(例如6061鋁)製成且經陽極氧化。在一些實施例中，隔絕閥510之高度502係孔530之直徑的1.5倍至2倍。在一些實施例中，高度502係孔530之直徑的約2倍至5倍。因此，本文中所描述之閥技術提供滿足或超過一習知提動閥之規格同時維持一習知閘閥之緊湊幾何形狀之隔絕。

如圖5中所描繪，主密封件525嵌入形成於卡鉗520中之燕尾槽中。熟習技術者應瞭解，其他技術可用於將主密封件525固定至或嵌入卡鉗520中。在一些實施例中，主密封件525嵌入密封板505之頂側及底側中。在一些實施例中，主密封件嵌入卡鉗520中及密封板505之頂側及底側中，且主密封件彼此水平偏移。

如圖5中所描繪，隔絕閥510併入位於閥體545之對置側上之兩個波紋管致動器饋通(上波紋管致動器饋通550a及下波紋管致動器饋通550b)。在一些實施例中，隔絕閥510併入超過兩個波紋管致動器。例如，一或多個額外上波紋管致動器及一或多個額外下波紋管致動器可定位於閥體545之對置側上，使得其等分別定位成實質上與波紋管致動器550等距。在一些實施例中，用於隔絕閥510之波紋管致動器之波紋管組件由彈簧鋼(例如不鏽鋼)形成。在一些實施例中，氧化鋁之一薄塗層施加至各波紋管之外表面，作為減少由暴露於在電漿中產生之反應物種(諸如氟基電漿)引起之腐蝕之一措施。在一些實施例中，波紋管塗覆有一ALD AL ₂O ₃塗層。熟習技術者應瞭解，在一些實施例中，隔絕閥510可替代地併入動態線性滑動致動器或滑動密封件來代替波紋管致動器550。

在操作期間，固定至閥體545之頂部及底部之氣動振動器(未展示)同時施加壓力至活塞515以引起其等垂直行進且壓縮安裝於閥體545與活塞515之間的彈簧535且亦壓縮波紋管致動器550之波紋管組件。活塞515之垂直線性移動引起波紋管致動器550之各者內之一垂直棒或桿垂直行進且分別對卡鉗520施加一對應線性力。卡鉗520經組態以在其可行進通過之閥體545內具有一垂直運動範圍。在一些實施例中，卡鉗520之各者具有小於1 mm之一垂直運動範圍。在一些實施例中，卡鉗520之各者具有約0.5 mm至約3 mm之一垂直運動範圍。在一些實施例中，卡鉗520之各者具有約3 mm至約5 mm之一垂直運動範圍。

由波紋管致動器550施加至卡鉗520之力繼而引起卡鉗520牢牢緊壓密封板505，其同時將密封板505鎖定於適當位置中且使主密封件525緊壓密封板505。此具有實質上密封閥體545以免在密封板505處於實現氣體流動(如圖5中所描繪)之一位置中時暴露於通過孔530之任何腐蝕性或蝕刻劑氣體之有利效應，且實質上亦防止來自處理室106之程序氣體及來自RPS 104之任何剩餘腐蝕性或蝕刻劑氣體在密封板505處於防止氣體流動通過孔530之一位置中時進入閥體545。

隔絕閥510之組態之另一優點在於：與習知隔絕閥相比，主密封件525之各者之工作面明顯更少暴露於通過孔530之腐蝕性或蝕刻劑氣流。例如，一最新直角提動閥之主密封元件通常為安裝於一凸片之端面中之一O形環，凸片經縮回及延伸以打開及關閉通過閥之氣流路徑。在關閉位置中，凸片完全延伸且主密封元件緊壓閥孔入口之一座面以僅留下主密封元件之一小部分暴露於可流入至凸片與座面之間的一小間隙中之氣體。然而，當凸片經縮回以打開閥時，主密封元件之高達50%表面直接位於流入至閥之入口中之氣體之路徑中，即使凸片縮回超過閥出口之頂部(歸因於實體約束，其通常不可行)。

一習知直角提動閥之此組態可為若干負面效應之來源。首先，主密封元件通常由可在暴露於諸如原子氟之反應氣體時迅速降解之一全氟彈性體製成，且降解速度會在氣體高速流動時加劇。因此，用於一習知直角提動閥中之主密封件之使用壽命可小於在某些程序所需之條件下之期望壽命。此外，系統之傳輸效率受負面影響，因為諸如原子氟之氣體在其等流動通過閥時經受一較高程度之損失，歸因於由與凸片、主密封元件及孔壁碰撞引起之重組，孔壁包含閥入口與出口之間的路徑之一直角轉彎。另外，因為凸片通常歸因於實體約束而無法完全縮回，所以其之一部分突出至閥孔中以降低通過閥之最大可達成氣體流率且增加重組。即使使用經設計以具有足以完全縮回凸片之一行程長度之閥(自一實體大小角度看，其通常不實際)，但仍存在歸因於重組之一損失，因為凸片及主密封元件暴露於氣流，即使僅為切向。最後，重組係產生大量熱以傳導至閥之組件中之一放熱反應。閥體內之溫度可迅速超過主密封元件之額定操作溫度(通常約210℃)且達到300℃或更高。

直角提動閥之一個替代方案係具有一傾斜座之一嵌入閥，此可減少上文所討論之一些負面影響。例如，當此一嵌入閥之凸片經縮回以打開閥時，主密封元件通常不直接位於在閥入口與閥出口之間流動之氣體之路徑中，其等經水平對準以形成一筆直流動路徑。此組態可減少流動通過閥孔之氣體與諸如凸片、主密封元件及孔壁之閥組件之間的碰撞次數。然而，仍存在歸因於重組之傳輸效率顯著損失，因為凸片及主密封元件暴露於氣流，即使僅為切向。此外，儘管一角座隔絕閥主密封元件之使用壽命通常可超過直角提動閥主密封元件之使用壽命，但在某些條件下仍然明顯不足。例如，在角閥座閥打開時最靠近閥入口定位之主密封元件之部分在暴露於高速流動之氣體體積時加速降解。

與直角提動閥及嵌入隔絕閥相比，本文中所描述之隔絕閥510顯著減少或消除上述負面影響。作為一初始問題，不論密封板505是否經定位使得通過孔530之氣流路徑完全打開、部分打開或關閉，隔絕閥510之組態實質上使主密封件525免受任何腐蝕性或蝕刻劑氣體，因為僅暴露主密封件525之各者之一極小部分。此係部分因為在隔絕閥510之操作期間主密封件525密封緊壓密封板505。當主密封件525緊壓密封板505時，密封板505之頂面及底面與閥體545及卡鉗520之各自表面之間僅存在小裂縫或間隙(例如間隙540a及間隙540b，統稱為「間隙540」)。在一些實施例中，當主密封件525處於一壓縮狀態中時，主密封件525之各者之約0.5%至約1%之間的表面暴露於流動通過間隙540之氣體。在一些實施例中，當主密封件525處於一壓縮狀態中時，主密封件525之各者之約1%至約5%之間的表面暴露於流動通過間隙540之氣體。在一些實施例中，當主密封件525處於一壓縮狀態中時，主密封件525之各者之約5%至約10%之間的表面暴露於流動通過間隙540之氣體。

另外，駐留於孔530中或流動通過孔530之氣體可藉由垂直於主氣流進行而經由間隙540僅到達主密封件525。甚至在那時，當氣體通過間隙540朝向主密封件525時，諸如原子氟之一腐蝕性氣體通常藉由原子氟與閥體545及密封板505之表面碰撞引起之重組反應來還原為一腐蝕性及反應性較低形式(例如分子氟)。

在一些實施例中，閥體545經建構使得主密封件525與間隙540之間的路徑係具有一或多個方向變化之「曲徑」。在此一組態中，可增加流動通過間隙540之氣體之重組效應以進一步降低腐蝕性氣體能夠到達主密封件525之可能性。在一些實施例中，主密封件525安裝於卡鉗520上之位置經變動以增大主密封件525與孔530之間的水平距離，藉此在一氣體通過間隙540朝向主密封件525時增加氣體與閥體545及密封板505之表面之間的碰撞次數。在一些實施例中，主密封件525定位成與孔530相距約5 mm。在一些實施例中，主密封件525定位成與孔530相距約10 mm至20 mm之間。在一些實施例中，主密封件525定位成與孔530相距約20 mm至40 mm之間。

與用於習知隔絕閥中之類似製造之主密封元件相比，減少主密封件525之工作面暴露可顯著延長主密封件525之使用壽命。在一些實施例中，主密封件525之使用壽命比用於習知隔絕閥中之類似製造之主密封件之壽命延長約2倍至10倍。在一些實施例中，主密封件525之使用壽命比用於習知隔絕閥中之類似製造之主密封件之壽命延長約10倍至50倍。在一些實施例中，主密封件525之使用壽命超過1000小時之操作或正常操作時間。

返回至隔絕閥510之操作，為釋放由卡鉗520施加至密封板505之壓縮力，氣動致動器釋放施加至活塞515之氣動負載且由彈簧535解壓縮施加之力引起活塞515、波紋管致動器550及卡鉗520返回至其初始位置以使密封板505自由旋轉至其他位置。如圖5中所描繪，僅彈簧535a及彈簧535b可見。然而，應理解，閥510可包含安裝於閥體545與活塞515b之間的額外彈簧。在一些實施例中，活塞515之各者與閥體545之間可安裝兩個或更多個彈簧。

圖5中所展示之例示性隔絕閥510具有一「彈簧打開」或「正常打開」組態，意謂在釋放施加至活塞515之氣動負載之後，由彈簧535施加之力使隔絕閥510之對應組件返回至允許密封板505旋轉至閥體545內之一新位置之一「打開」位置。熟習技術者應瞭解，在一些實施例中，隔絕閥510可替代地具有一「彈簧關閉」或「彈簧返回」組態。在此一組態中，氣動負載施加至活塞515以引起隔絕閥510之組件移動至允許密封板505旋轉至閥體545內之一新位置之一「打開」位置，且在釋放施加至活塞515之氣動負載之後，彈簧使隔絕閥510之對應組件返回至壓縮或「關閉」位置。此外，在一些實施例中，隔絕閥510可經建構以具有使用由氣動致動器施加之力來使隔絕閥510之對應組件在打開與關閉/壓縮狀態之間交替之一「雙作用」或「雙氣動」組態。

一旦釋放由卡鉗520施加之壓縮力，則密封板505可經重新定位以使密封板505之一不同部分暴露於孔530。例如，如上文參考圖3A所描述，一氣動致動器可用於將一旋轉力施加至一樞點(圖5中未展示)以控制密封板505之哪個部分暴露於孔530。在一些實施例中，一機械或機電致動器可用於將一旋轉力施加至樞點以控制密封板505之移動。一旦密封板505旋轉至所要位置，則重複上述程序以將密封板505鎖定於其在閥體545內之新位置中且再次使主密封件525緊壓密封板505。

儘管本文中描述為不同組件，但熟習技術者將認識到，卡鉗520可為一整體本體或組件且亦可為兩個或更多個組件之一總成。此外，在本文中所描述之隔絕閥技術之一些實施例中，僅一個主密封件525在隔絕閥510之操作期間密封緊壓密封板505，藉此實質上阻擋或遮蔽一個主密封件免受通過孔530之任何腐蝕性或蝕刻劑氣體。在一些實施例中，隔絕閥510包括一個主密封件。

在一些實施例中，隔絕閥510併入熱管理特徵以防止歸因於由化學程序耗散之能量而過熱且使隔絕閥510之溫度維持高於暴露程序之凝點。在一些實施例中，閥體545及密封板505包含形成於其等內之一氣體或液體冷卻劑流動通過之複數個流體通道。在一些實施例中，液體冷卻劑係水、乙二醇、CDA、來自Galden®之介電氟基流體或一類似液體。在一些實施例中，冷卻劑經由其樞點供應至密封板505之流體通道。在一些實施例中，活塞515、波紋管致動器550及卡鉗520之一或多者併入流體通道用於使一冷卻劑循環。在一些實施例中，熱管併入隔絕閥510之組件中用於熱管理。在一些實施例中，隔絕閥510之組件將傳導用於熱管理。在一個實例中，來自卡鉗520之熱能在主密封件525處於一壓縮狀態中時傳導至閥體545及密封板505。

圖6A係根據本文中所描述之技術之實施例之連接至一隔絕閥610之一RPS 104之一方塊圖600a。隔絕閥610包含諸多相同於隔絕閥510之特徵及組件。然而，隔絕閥610利用複數個氣動致動器(例如致動器660)來使卡鉗在閥體645內延伸及縮回。在一些實施例中，致動器660係基於國際標準化組織(「ISO」)閥致動器。

如圖6A中所描繪，隔絕閥610併入8個致動器660，其中4個上致動器及4個下致動器位於閥體645之對置側上。在一些實施例中，隔絕閥610併入超過8個致動器660。

圖6B係圖6A中所展示之實施例之一橫截面圖600b。如所展示，致動器660之各者內之一垂直棒或桿分別延伸至卡鉗620a或卡鉗620b (統稱為「卡鉗620」)中，取決於致動器660之各者之位置。

在操作中，致動器660實質上同時操作以延伸卡鉗620且使主密封件625a及主密封件625b (統稱為「主密封件625」)緊壓密封板605。如圖6B中所展示，密封板605在閥體645內處於關閉通過孔630之氣流路徑之一位置中。為改變密封板605之位置，致動器660實質上同時操作以縮回卡鉗620，且密封板605可依實質上類似於上文參考圖5所描述之方式之一方式旋轉至閥體645內之一新位置。如同圖5中所展示之例示性隔絕閥510，隔絕閥610可具有一「彈簧打開」、「彈簧關閉」或「彈簧返回」或「雙作用」或「雙氣動」組態。

在一些實施例中，密封板605可包含用於將一程序或清洗氣體注入至孔630中之下游注入器690。在一些實施例中，下游注入器形成於位於密封板605與RPS 104之出口之間的孔630之一部分中。在一些實施例中，下游注入器形成於位於密封板605下方之孔630之一部分中。

接下來之一系列圖式繪示本文中所描述之隔絕閥技術之若干操作模式，且對應描述詳細描述隔絕閥提供之優點。

圖7A係根據本文中所描述之技術之實施例之一第一操作模式中之一例示性隔絕閥710之一橫截面圖700a。隔絕閥710包含類似於來自圖5之隔絕閥510之元件。例如，其中，隔絕閥710包含密封板705、孔730及閥體745，其等分別類似於密封板505、孔530及閥體545。在橫截面圖700a中，上活塞、波紋管致動器饋通、卡鉗及主密封件由765a表示，且下活塞、波紋管致動器饋通、卡鉗及主密封件由765b表示。

隔絕閥710進一步包含用於將來自閥清洗114之一清洗氣體(例如氮氣、氬氣)注入至閥體745之內腔中之一孔或入口770及用於經由泵108自閥體745之內腔抽空清洗氣體及殘留程序氣體之一孔或出口775。在一些實施例中，入口770包含用於將一清洗氣體注入至閥體745中之一或多個入口。在一些實施例中，出口775包含用於自閥體745汲取氣體之一或多個出口。如橫截面圖700a中所展示，閥體745可在密封板705處於防止氣體流動通過孔730之一位置中時清洗。

熟習技術者應瞭解，在遠離入口770之閥體745中之一位置處形成出口775以實質上最大化通過閥體745之內腔之清洗氣體之流動路徑可對清洗程序有益。例如，如圖7A中(及下文描述之圖7B至圖7D中)所描繪，出口775實質上定位於與入口770對置之閥體745之側上。此外，儘管入口770及出口775經描繪為分別形成於閥體745之頂面及底面中，但入口770及出口775之任一者或兩者可根據本文中所描述之閥技術之實施例形成於閥體745之一頂面、側面或底面中。在一些實施例中，多個入口及出口形成於閥體745中之各種位置處且入口及出口之一子集可根據所執行之清洗程序之類型或程序意欲清洗之內腔之面積來選擇性利用。

圖7B係根據本文中所描述之技術之實施例之一第二操作模式中之隔絕閥710之一橫截面圖700b。在橫截面圖700b中，密封板705處於使氣體能夠自RPS 104之一出口流入至孔730之一入口部分中之一位置中，其中氣體可繼續經由密封板705中之一開口流動通過孔730，且隨後離開孔730之一出口部分而至處理室106。例如，來自RPS 104之氣流(圖7B中描繪為雙頭箭頭)可為諸如原子氟之一活性氣體物種。在一些實施例中，來自RPS 104之氣流係一清洗氣體(例如氮氣、氬氣)或一電漿(例如一氬基電漿)。

因此，無論密封板705處於防止(例如圖7A)還是實現(例如圖7B)氣體流動通過孔730之一位置中，隔絕閥710之組態允許清洗閥體745。清洗閥體745有利地移除在處理期間滲入閥體745中且否則困在其中之返流程序氣體(氟或沈積氣體)。連續或週期性清洗閥體745可因此延長可因暴露於殘留程序氣體而劣化之諸如主密封件之組件之壽命。

圖7C係根據本文中所描述之技術之實施例之一第三操作模式中之隔絕閥710之一橫截面圖700c。在橫截面圖700c中，密封板705處於防止氣體自RPS 104之一出口流動通過孔730而至處理室106之一位置中。然而，在此實施例中，密封板705包含穿過其而形成以提供自孔730之RPS側(例如圖7C中所描繪之孔730之上部)至閥體745之內腔之一路徑之旁通口780。在一些實施例中，旁通口780由形成於密封板705內之複數個口組成。此外，儘管圖7C中之密封板705經展示為具有兩個位置(例如「閥孔打開」及「閥孔關閉且旁通」)，如上文所討論，但密封板705之一些實施例包含三個或更多個位置且併入本文中所描述之其他實施例之特徵。

利用具有旁通口780之一隔絕閥之一半導體處理系統提供相較於習知半導體處理系統之若干優點。作為先前技術，在一習知半導體處理系統中，在RPS未將反應氣體提供至處理室之時段期間，RPS將切斷。儘管期望在此狀態中使一清洗氣體(例如氬氣)流動通過RPS以維持RPS內之一已知化學性質，但此通常難以實施。存在清洗氣體及由清洗程序抽空之氣體之流動可干擾或改變在處理室中發生之沈積程序之動態之一風險，因為一習知半導體處理系統之自RPS至排放口之流動路徑必然流動通過處理室。

歸因於此等擔憂，當RPS未用於產生一電漿時，其通常斷電且保持一「冷」狀態且減少其內部環境之化學性質之調節。此可導致一些問題。例如，若沒有清洗氣體流動通過RPS，則殘留氣體、沈積氣體可向上游遷移且在RPS或RPS之上游冷凝。若該副產物沈積於由殘留程序氣體產生電漿之位置上游，則其在腔室清潔程序期間不會被移除，而是可變成顆粒物質或污染物之一永久來源。此外，向上游流入至RPS之冷室中之熱氣之間的溫差可引起冷凝形成。加上在處於關閉狀態中時其內部環境之未調節化學性質，RPS之再引燃效能可變得不一致，此引起半導體處理操作之非所要延遲。

利用本文中所描述之隔絕閥技術之一半導體處理系統克服習知半導體處理系統之缺陷。特定而言，旁通口780使閥體745及RPS 104能夠同時清洗，同時在處理室106內進行其他程序(例如沈積)。例如，一清洗氣體(例如氮氣、氬氣)可流動通過閥體745，同時流動通過斷電或「被動」RPS 104以防止任何程序氣體向上游進入RPS 104。最後，可在RPS 104內維持一已知化學性質，藉此消除或顯著減少由習知半導體處理系統經歷之RPS再引燃問題。

除提供用於在閥體745及RPS 104處於一被動或斷電狀態中時清洗閥體745及RPS 104之構件之外，旁通口780亦實現同時清洗閥體745及RPS 104，同時RPS 104保持一待命模式，其中RPS 104保持通電且產生一電漿。例如，在活性氣體物種輸送至處理室106且一後續沈積程序發生之後，RPS 104可保持通電且繼續產生一電漿(例如氬氣電漿)。使用諸如氬氣之一氣體產生之一電漿不足以侵蝕損壞隔絕閥710之組件。因此，在密封板705可自允許氣體流動通過孔730之一位置旋轉或移動至防止氣體流動通過孔730之一位置之前，RPS 104無需停用，而是提供自RPS 104之出口經由旁通口780至閥體745之內部之一流動路徑。

此模式中之操作消除上文所討論之由習知半導體處理系統經歷之RPS再引燃失敗問題，因為RPS 104從不斷電。此外，當在此模式中操作時，RPS 104之熱循環要少得多，此使RPS 104之組件經受更少熱衝擊且導致在RPS 104之腔室表面及附近組件上產生明顯更少冷凝。

另外，前述模式中之操作允許對RPS 104執行預防性維護，無需其自系統100移除且不影響處理室106。特定而言，當密封板705如圖7C中所展示般定位時，可在RPS 104中產生具有氧氣或另一調節氣體之一電漿來鈍化RPS 104之腔室之表面。例如，當在具有由陽極氧化鋁組成之腔室表面之一遠端電漿源上執行時，此程序可將在操作期間已形成於腔室表面上之二氟化鋁(AlF ₂)及/或三氟化鋁(AlF ₃)轉化為氧化鋁(Al ₂O ₃)。AlF ₂/AlF ₃可隨時間脫離表面壁且變成所處理之晶圓之一污染粒子源。因此，在此發生之前執行鈍化程序可減少或消除來自腔室表面之AlF ₂/AlF ₃，藉此延長腔室塊體之壽命。此外，此等調節及維護操作不受限於由陽極氧化鋁組成之處理腔室表面。本文中所描述之閥技術使調節及維護程序能夠在由諸如石英材料、藍寶石材料、氧化鋁、氮化鋁、氧化釔、碳化矽、氮化硼及/或一金屬(諸如鋁、鎳或不鏽鋼)之材料組成之腔室表面上執行。

圖7D係根據本文中所描述之技術之實施例之一第四操作模式中之隔絕閥710之一橫截面圖700d。在橫截面圖700d中，密封板705處於使氣體能夠自RPS 104之一出口流動通過孔730而至處理室106之一位置中。然而，在此實施例中，密封板705包含形成於其內用於在RPS 104之下游注入不同氣體或化學物質之一或多個通道785。例如，密封板705可包含與下游注入116連通之一或多個入口(未展示)，其等用於將一程序或清洗氣體(例如化學物種、組成氣體、水蒸汽)供應至通道785中以經由一或多個下游注入器790注入至孔730中。在一些實施例中，氣體經由密封板705之樞點(未展示)中之一導管供應至通道785。

如上文所指示，系統100通常安裝於具有有限實體空間之一設施內。因此，隔絕閥710之所描述組態可提供系統100之一寶貴空間節省，因為額外設備無需插入至氣流路徑中以在RPS 104之下游注入不同氣體或化學物質。

在一些實施例中，通道785及下游注入器790之一或兩者形成於閥體745中之密封板705下方之孔730之壁中。在一些實施例中，通道785及下游注入器790之一或兩者形成於閥體745中之密封板上方705之孔730之壁中。下游注入器790可定位於密封板705上方或下方。

此外，儘管圖7D中之密封板705經描繪為具有兩個位置(例如「閥孔關閉」及「閥孔打開且下游注入」)，如上文所討論，但密封板705之一些實施例包含三個或更多個位置且併入本文中所描述之其他實施例之特徵。

圖8係根據本文中所描述之技術之實施例之用於導引一遠端電漿源操作之一輸出通過一隔絕閥總成之一閥體之一方法800之一流程圖。方法800包含將遠端電漿源之一出口固定(805)至隔絕閥總成之一閥體之一入口。例如，如上文參考系統100所描述，RPS 104之出口可直接安裝至隔絕閥110之閥體之一入口或相鄰於該入口安裝。

方法800進一步包含將安置於閥體之一內腔內之一密封板定位(810)於一第一位置中，其中密封板包括在密封板處於第一位置中時將氣流自閥體之入口導引至內腔之一通道。例如，具有含圖7C中所描述之特徵之一密封板之一隔絕閥可如上文參考圖5所描述般定位以向自RPS 104流動至閥入口之氣體呈現一旁通路徑。

方法800包含經由遠端電漿源之出口將遠端電漿源操作之輸出提供(815)至閥體之入口及自安置於閥體中之一第一孔抽空(820)遠端電漿源操作之輸出。

例如，一清洗操作可在RPS 104中進行。RPS供應112可將諸如氬氣之一清洗氣體供應至RPS 104之一氣體入口。再次參考圖7C，來自RPS 104之清洗氣體(圖7C中展示為具有兩個點之線)可流入至隔絕閥710之入口中，其中旁通口780將清洗氣體導引至閥體745之一內腔，且清洗氣體經由出口775抽空。

在一些實施例中，遠端電漿源操作之輸出係在RPS 104中執行之一鈍化操作期間產生之一氣體。在一些實施例中，遠端電漿源操作之輸出係由形成於RPS 104中之一電漿(例如氬氣電漿、氧氣電漿)產生之一反應物種。

在一些實施例中，清洗閥體745。例如，一清洗氣體可供應至入口770且可自入口770流動至出口775，其中清洗氣體由泵108產生之一真空抽空。在一些實施例中，殘留氣體及顆粒物質之至少一者亦自閥體745抽空。

在一些實施例中，遠端電漿源操作及/或遠端電漿源操作之輸出之抽空實質上與閥體745之清洗同時發生。此外，因為在密封板705處於此位置中時密封板705維持與處理室106隔絕，所以半導體處理操作可與上述操作之任何者同時執行。

圖9係根據本文中所描述之技術之實施例之用於使一化學物種與一反應物種發生反應之一方法900之一流程圖。方法900包含將一遠端電漿源之一出口固定(905)至一隔絕閥總成之一閥體之一入口。例如，如上文參考系統100所描述，RPS 104之出口可直接安裝至隔絕閥110之閥體之一入口或相鄰於該入口安裝。

方法900進一步包含將安置於閥體之一內腔內之一密封板定位(910)於一第一位置中，其中密封板包括將氣流自閥體之入口導引至閥體之一出口之一通道。例如，具有含圖7D中所描述之特徵之一密封板之一隔絕閥可如上文參考圖5所描述般定位以呈現自RPS 104通過隔絕閥710且進入處理室106之一入口之一流動路徑。

方法900包含將在遠端電漿源中產生之一反應物種供應(915)至閥體之入口。例如，如上文所描述，一反應物種可在RPS 104中產生且流入至隔絕閥710中。方法900進一步包含經由形成於密封板中之複數個注入口將一或多個化學物種注入(920)至反應物種中。例如，再次參考圖7D，密封板705可包含與下游注入116連通之一或多個入口(未展示)，其等用於將一或多個化學物種供應至通道785中以經由下游注入器790注入至孔730中。在反應物種流動通過時將一或多個化學物種注入至孔730中可增強或改良程序之效應。此外，隔絕閥710之設計使閥體745能夠被清洗，如上文所描述，實質上與方法900之步驟同時。

圖10係根據本文中所描述之技術之實施例之另一例示性隔絕閥1000之一截面圖。隔絕閥1000可提供類似於上述各種隔絕閥設計(諸如隔絕閥510)之功能，同時與(但不限於)反應氣體服務相容。如所展示，隔絕閥1000大體上界定與安置於一閥體1002內之一內腔1008開放連通之一入口1004及一出口1006。閥體1002係經組態以支援密封元件、真空及氣體供給通道之移植及流體或構件之熱管理之一或多者之一機械外殼。在一些實施例中，一密封體1010及一組之一或多個封閉元件(下文中指稱卡鉗) 1012收容於閥體1002之內腔1008內用於選擇性防止及容許氣體自隔絕閥1000之入口1004流動至出口1006。密封體1010可充當閥1000之主主動元件。在一些實施例中，隔絕閥1000另外包含耦合至閥體1002且與密封體1010及/或(若干)卡鉗1012連通之一致動器1014。替代地，致動器1014可位於隔絕閥1000外部及/或遠離隔絕閥1000。隔絕閥1000亦可包含收容用於防止及容許氣體在閥體1002之區域內流動之其他密封元件之結構組件來代替或補充密封體1010及卡鉗1012。

在一些實施例中，密封體1010係一體積元件，諸如圖10中所描繪之一實質上球形元件。替代地，密封體1010可具有不同於一球體之一形狀，同時仍提供實質上相同於一球體之功能，諸如一卵形、圓柱形或正方形形狀。密封體1010之形狀可為具有一或多個輪廓化(例如非平面或大致非平面)表面或大致平面表面之多刻面(例如2個、3個或4個刻面)。此外，一般技術者應理解，隔絕閥1000之剩餘元件可經適當組態以適應密封體1010之選定形狀。如圖10中所展示，密封體1010大體上界定在密封體1010之一表面上之一第一開口1020與密封體1010之一對置表面上之一第二開口1022之間延伸之一中心通道1018。第一開口1020及第二開口1022可為實質上相同於閥體1002之入口1004及出口1006之各自者之大小。另外，密封體1010之外表面可界定經組態以與閥體1002之入口1004及出口1006之各自者形成流體不可滲透密封之兩個密封區域1024、1026。此等兩個密封區域1024、1026可依相對於密封體表面上之兩個開口1020、1022之一特定旋轉度數(例如90°)定向。

在一些實施例中，密封體1010可在(i)容許氣體經由密封體1010之中心通道1018自閥體1002之入口1004流動至出口1006之一第一位置(下文中指稱「打開」位置)與(ii)防止氣體自閥體1002之入口1004流動至出口1006之一第二位置(下文中指稱「關閉」位置)之間旋轉。第一及第二位置可藉由使密封體1010在閥體1002之內腔1008內旋轉一預定旋轉度數(例如90°)來到達

此外，密封體1010可包含用於支援總成、全氣流之移植、真空密封表面之界定(諸如藉由表面加工或切割一密封元件溝槽)及與熱管理之界接之一或多者之特徵，如下文詳細描述。此外，元件可添加至密封體1010以增強隔絕閥1000之功能，諸如使進入氣流旁通至其他閥輸出口，如下文詳細描述。

在一些實施例中，隔絕閥1000包含經組態以提供密封體1010之軸承支撐之一或多個支撐件。此等支撐件界定(例如)密封體1010之一旋轉軸線，同時提供用於使密封體1010在閥體1002之內腔1008內居中之特徵。在一些實施例中，支撐件整合一組可平移動態密封件以提供密封體1010對外部環境之真空密封。在一些實施例中，支撐件提供通道以實現內部閥元件之冷卻/熱管理。此等支撐特徵在下文詳細描述。

圖11係根據本文中所描述之技術之實施例之圖10之隔絕閥1000之閥體1002之一橫截面圖。圖11提供卡鉗1012及使卡鉗1012能夠相對於密封體1010移動之隨附元件之一更詳細視圖。一般而言，該組之一或多個卡鉗1012可致動以順應密封體1010之外表面且在密封體1010與閥體1002之內腔1008之間提供諸如一真空密封之一密封，同時使密封體1010在閥體1002內保持實質上靜止。例如，卡鉗1012使密封體1010保持且真空密封於閥體1002之內腔1008之一內室1114內，其中內室1114由一組內壁1106及閥體1002之部分界定。如圖11中所展示，兩個雙對置卡鉗1012用於相對於閥體1002產生與密封體1010之外表面之密封。更明確而言，各卡鉗1012圍繞密封體1010之一上區域或一下區域提供可致動密封。在其他組態中，一般技術者可視情況使用一個卡鉗或超過兩個卡鉗。在一些實施例中，該組之一或多個卡鉗1012經氣動致動且一致操作以在密封體1010上(例如，朝向密封體1010之質心)施加實質上等量壓縮力以實現密封，同時使密封體1010在內室1114內保持靜止。熟習技術者應瞭解，卡鉗1012之致動不限於氣動，而是可藉由其他方式達成，諸如使用電螺線管電性達成。

如圖11中所展示，該組卡鉗1012包括一上卡鉗1012a及一下卡鉗1012b。在一些實施例中，各卡鉗1012包含具有一或多個圓周機械臂1102之一圓周板1011，圓周機械臂1102具有嵌入形成於機械臂1102中之燕尾槽之各自者中之圓周密封件(例如O形環) 1100。熟習技術者應瞭解，其他技術可用於將密封件1100固定至或嵌入卡鉗1012中。更明確而言，一卡鉗1012之各圓周板1011可包含具有固定至其之一圓周主密封件1100a及一圓周本體密封件1100b (統稱為密封件1100)之各自者之兩個圓周機械臂1102a、1102b (統稱為1102)。第一機械臂1102a-主密封件1100a對經組態以與密封體1010之一上或下表面界接。第二機械臂1102b-本體密封件1100b對經組態以將卡鉗1012固定至閥體1002之頂壁或底壁。各卡鉗1012之板1011繼而連接至耦合至閥體1002之一活塞1104，其中活塞1104經組態以使對應卡鉗1012在用於使密封體1010密封且保持於適當位置中之一延伸位置與用於釋放密封體1010上之保持/密封之一縮回位置之間致動。活塞1104經組態以施加足夠力來致動卡鉗1012之各自者以將密封體1010密封於一真空環境內。在一些實施例中，四個此等活塞1104與上卡鉗1012a及下卡鉗1012b之各者相關聯。例如，用於兩個卡鉗1012之各者之四個活塞1104可安置於閥體1002之內腔1008之四個上或下隅角處。替代地，更多或更少此等活塞1104可指派給各卡鉗1012，諸如1個、2個、3個、5個或更多個。在一些實施例中，各活塞1104經氣動致動以在由一氣動塞1108界定之一通道內垂直平移，氣動塞1108固定於閥體1002之一側壁與安置於閥體1002之內腔1008中之內壁1106之一者之間。如上文所描述，內壁1106形成內室1114之一部分以實質上將密封體1010侷限於其中，藉此(i)防止密封體1010之任何平移移動(同時促進密封體1010之一旋轉移動)且(ii)使卡鉗1012能夠圍繞內室1114形成真空密封。在一些實施例中，氣動塞1108藉由一或多個密封組1110固定於閥體1002之一側壁與一內壁1106之間。

此外，相鄰於各活塞1104之閥體1002之側壁之區段可包含一組之一或多個氣動口1112，其經組態以傳導空氣及/或氣體通過其以致動對應活塞1104及連接至活塞1104之卡鉗1012。例如，針對各卡鉗1012，該組氣動口1112可包含一氣動開口1112a及一氣動閉口1112b。在一些實施例中，上及下卡鉗1012a、1012b可共用一或多個氣動口1112 (例如氣動開口1112a)以確保卡鉗1012之同步操作。

在操作中，為在啟動一氣動信號之後延伸一組卡鉗1012，空氣及/或氣體可同時供應至氣動閉口1112b之各自者中以垂直平移對應活塞1104。活塞1104之垂直線性移動引起卡鉗1012之板1011朝向密封體1010之質心線性行進。卡鉗1012經組態以在閥體1002內具有一線性運動範圍。在一些實施例中，卡鉗1012之各者具有小於1 mm之一線性運動範圍。在一些實施例中，卡鉗1012之各者具有約0.5 mm至約3 mm之一線性運動範圍。在一些實施例中，卡鉗1012之各者具有約1 mm至約5 mm之一線性運動範圍，諸如約3 mm至約5 mm或約1.25 mm或更小。卡鉗1012之板1011朝向密封體1010之線性移動繼而引起板1011之對應機械臂1102a在密封體1010上施加壓縮力以使密封體1010在第一(打開)位置或第二(關閉)位置中保持靜止。在一些實施例中，由板1011之機械臂1102a對密封體1010之表面施加之壓縮力使固定至機械臂1102a之各自主密封件1100a實體接觸且緊壓密封體1010之外表面，藉此在該等界面處形成真空密封且密封內室1114。

主密封件1100a確保在密封體1010處於實現氣體流動之第一(打開)位置中時，程序氣體流動通過密封體1010而非閥體1002之內腔1008，藉此實質上密封閥體1002免於暴露於行進通過入口1004之腐蝕性或蝕刻劑氣體，且亦在密封體1010處於防止氣體流動通過閥體出口1006之第二(關閉)位置中時，實質上防止程序氣體進入處理室106及防止RPS 104之任何剩餘腐蝕性或蝕刻劑氣體進入閥體1002。

隔絕閥1000之另一優點在於：與習知隔絕閥相比，主密封件1100a及本體密封件1100b之各者之工作面明顯更少暴露於通過閥體入口1004之腐蝕性或蝕刻劑氣流，類似於上文相對於隔絕閥510之主密封件525所描述之優點。例如，不論通過主通道1018之氣流路徑是否完全打開、部分打開或關閉，本文中所描述之隔絕閥1000之組態實質上阻擋主密封件1100a及本體密封件1100b免受任何腐蝕性或蝕刻劑氣體，因為僅暴露主密封件1100a及本體密封件1100b之各者之一極小部分。此係部分因為主密封件1100a密封壓緊密封體1010且本體密封件1100b密封壓緊閥體1002之對應部分。當壓縮此等密封件1100時，僅暴露小裂縫或間隙。在一些實施例中，當處於一壓縮狀態中時，密封件1100之各者之約0.5%至約1%之間的表面暴露於流動通過間隙之氣體。在一些實施例中，當處於一壓縮狀態中時，密封件1100之各者之約1%至約5%之間的表面暴露於流動通過間隙之氣體。在一些實施例中，當處於一壓縮狀態中時，密封件1100之各者之約5%至約10%之間的表面暴露於流動通過間隙之氣體。一般而言，與用於習知隔絕閥中之類似製造之密封元件相比，減少密封件1100之工作面之暴露可顯著延長其使用壽命。

為縮回卡鉗1012以在啟動一氣動信號之後釋放由卡鉗1012施加於密封體1010上之壓縮力，空氣及/或氣體可同時供應至對應氣動開口1112a中以在相對於用於延伸卡鉗1012之方向之相反反向上垂直平移對應活塞1104。活塞1104之垂直線性移動引起卡鉗1012之板1011遠離密封體1010垂直行進，其引起板1011之機械臂1102a自密封體1010撤回以使其自靜止密封位置釋放，藉此允許密封體1010在內室1114中自由旋轉。更明確而言，當縮回卡鉗1012時，卡鉗1012之主密封件1100a中斷與密封體1010之實體接觸以允許密封體1010旋轉至第一(打開)或第二(關閉)位置。一旦由卡鉗1012之板1011施加之壓縮力釋放，則密封體1010可旋轉至一所要位置，此後一氣動信號可經啟動以重複上述程序以藉由再次致動本文中所描述之該組卡鉗1012及活塞1104來將密封體1010鎖定於其新位置中。因此，卡鉗1012及位置1104可實現隔絕閥1000在打開及關閉兩種狀態中之密封(例如，實質上完全密封)。

圖12a及圖12b展示根據本文中所描述之技術之實施例之圖10之隔絕閥1000之內腔1008內之密封體1010之第一(打開)位置及第二(關閉)位置之各自者。如所展示，密封體1010界定一旋轉軸線1200，密封體1010在閥體1002內圍繞旋轉軸線1200旋轉以在第一(打開)位置與第二(關閉)位置之間移動。在一些實施例中，一旦卡鉗1012縮回，則致動器1014用於藉由圍繞旋轉軸線1200施加一旋轉力來控制密封體1010之移動。如圖12a及圖12b中所展示，致動器1014係可藉由氣動來操作隔絕閥1000之一專用旋轉氣動致動器。替代地，致動器1014可為(例如)藉由電螺線管來操作隔絕閥1000之一機械或機電致動器。致動器1014可經板載或遠端控制且可藉由除氣動或電性之外的方式致動隔絕閥1000以使密封體1010依一規定旋轉來旋轉。在一些實施例中，閥體1002另外收容氣動及/或電歧管及其他互鎖組件以使致動器1014能夠控制密封體1010之移動。

密封體1010可在圖12a中所繪示之第一(即，打開)位置與圖12b中所繪示之第二(即，關閉)位置之間旋轉。更明確而言，在打開位置中，閥體1002之入口1004實質上與密封體1010之中心通道1018之第一開口1020對準，且閥體1002之出口1006實質上與中心通道1018之第二開口1022對準。此組態容許氣體經由密封體1010之中心通道1018自閥體1002之入口1004流動至出口1006。在打開位置中，中心通道1018實質上平行於在閥體1002之入口1004與出口1006之間延伸之一軸線1202定向。在關閉位置中，密封體1010之表面上之密封區域1024、1026實質上與閥體1002之入口1004及出口1006之各自者對準且向其等提供密封。密封體1010之關閉位置因此實質上防止氣體自閥體1002之入口1004流動至出口1006。在關閉位置中，中心通道1018實質上垂直於在閥體1002之入口1004與出口1006之間延伸之軸線1202定向。

為使密封體1010在第一與第二位置之間移動，致動器1014使密封體1010在閥體1002之內腔1008內圍繞旋轉軸線1200旋轉一預定旋轉度數，諸如約90°。在一些實施例中，通道1018可沿旋轉軸線1200延伸，同時密封區域1024、1026沿自旋轉軸線1200偏移一預定旋轉量(例如90°)之一軸線定位。相反地，密封區域1024、1026可沿旋轉軸線1200延伸，同時通道1018沿自旋轉軸線1200偏移一預定旋轉量之一軸線延伸。一般技術者應非常理解，密封體1010 (包含通道1018及密封區域1024、1026之位置)可經適當組態以能夠圍繞旋轉軸線1200旋轉其他量。

隔絕閥1000可具有打開或關閉之一初始閥狀態。在一例示性操作中，假定隔絕閥1000最初處於一關閉狀態(第二位置)中，其中密封體1010之中心通道1018 (例如)與閥體1002之入口1004/出口1006成約90°，如圖12b中所繪示。卡鉗1012可經延伸以在關閉狀態中將密封體1010鎖定/密封於適當位置中。在用於將閥1000自關閉狀態(第二位置)操作至一打開狀態(第一位置)之一例示性序列中，卡鉗1012首先藉由使其等自密封體1010移動來縮回，藉此停用密封接合且提供足夠空隙來旋轉密封體1010。隨後，密封體1010由致動器1014旋轉一規定量以使通道1018與入口1004/出口1006對準。此後再次啟動卡鉗1012以使其等朝向密封體1010移動且在密封件1100上施加足夠負載以使閥體1002與密封體1010流體隔離。最後，閥1000達到打開狀態，此時閥1000準備好全流通操作，如圖12a中所繪示。在一些實施例中，此例示性運動序列經反轉以使閥1000自打開狀態(第一位置)返回至關閉狀態(第二位置)。

圖13繪示根據本文中所描述之技術之實施例之圖10之隔絕閥1000之一組例示性尺寸。隔絕閥1000之高度1302可為閥體1002之入口1004或出口1006之至少一者之直徑1304之約1.5倍至約2倍之間。例如，隔絕閥1000之高度1302可為約4.3英寸。隔絕閥1000之長度1306 (其包含閥體1002之長度及收容旋轉致動器1014之一外殼1308之長度)可為約8.4英寸。隔絕閥1000之寬度1310可為約5.3英寸。在一些實施例中，閥體1002本身可實質上呈正方形，就長度及寬度而言。在一些實施例中，歸因於密封體1010建構為一體積元件(例如球體)，隔絕閥1000比上文參考圖3A至圖7D所描述之隔絕閥緊湊得多。

在一些實施例中，閥體1002、密封體1010及卡鉗1012由諸如鋁或陽極氧化鋁之一金屬材料製成。在一些實施例中，根據一特定程序客製之一襯層可安置於閥體1002之入口1004及/或出口1006之壁及/或密封體1010之主通道1018之壁上。固定至卡鉗1012之密封件1100可為彈性體。在一些實施例中，隔絕閥1000包含經組態以向閥體1002及/或其他真空界接特徵提供封閉之一或多個蓋1312，包含一上蓋1312a及一下蓋1312b。例如，上蓋及下蓋1312a、1312b可實質上分別覆蓋閥體1002之入口1004及出口1006。

在一些實施例中，隔絕閥1000併入熱管理特徵以防止歸因於由化學程序耗散之能量而過熱且使隔絕閥1000之溫度維持高於暴露程序之凝點。在一些實施例中，藉由與一或多個開口支撐件接觸，此熱管理係被動的(例如，傳導的)。例如，來自卡鉗1012之熱能可在主密封件1100a處於一壓縮狀態中時傳導至閥體1002及密封體1010。替代地，藉由安置於耦合至開口支撐件之密封體1010內之通道，此熱管理可為主動的(例如，對流的)。在一些實施例中，液體冷卻劑係水、乙二醇、CDA、來自Galden®之介電氟基流體或一類似流體。在一些實施例中，熱管併入隔絕閥1000之組件中用於熱管理。

圖14展示根據本文中所描述之技術之實施例之具有整合冷卻特徵之圖10之隔絕閥1000之閥體1002之一例示性組態之一橫截面圖。如所展示，一熱管理歧管1402可經由一或多組動態密封件1414耦合至閥體1002。歧管1402可安置於其中以傳導一冷卻劑通過之至少一個冷卻劑通道1404。在一些實施例中，歧管1402之至少一個區段(包含在冷卻劑通道1404之一區段處)延伸至閥體1002及位於閥體1002之內腔1008中之密封體1010中。然而，歧管1402與密封體1010之中心通道1018分離以使主氣流1406與冷卻劑流1408隔離。在操作期間，主氣流1406經調適以經由中心通道1018之壁將熱通量1412引入至密封體1010及/或閥體1002。為減少熱負載且提供散熱，歧管1402經熱管理(例如冷卻)以經由組件之間的熱界面1410處之傳導而向閥體1002及密封體1010提供冷卻。在一些實施例中，冷卻劑通道1404內之冷卻劑流1408促成閥體1002及密封體1010之額外冷卻。

圖15係根據本文中所描述之技術之實施例之連接至圖10之隔絕閥1000之一遠端電漿源(RPS)(諸如圖2之RPS 104)之一方塊圖。如上文參考圖1A及圖1B所描述，RPS 104可產生用於一半導體製程中之一活性氣體物種。隔絕閥1000 (其可安裝於RPS 104之下游及諸如圖1A及圖1B之處理室106之一處理室之上游)在隔絕閥1000處於一打開位置中時提供反應氣體之一流動路徑，及在隔絕閥1000處於一關閉位置中時用於隔絕RPS 104與處理室106。另外，如本文中所描述，隔絕閥1000可包含允許其閥體1002用一清洗氣體清洗/修復/鈍化之特徵，清洗氣體由氣體分配(例如圖1A及圖1B之氣體分配102)供應且經由安裝於隔絕閥1000之下游之至少一個泵(例如圖1A及圖1B之泵108)自閥體1002移除，且因繞過處理室106而不影響在處理室106中進行之程序。此外，如本文中所描述，隔絕閥1000可包含用於實現在RPS 104之下游注入物質以增強在處理室106中執行之半導體處理操作(例如，下文關於圖17描述)之特徵。

在一些實施例中，圖10之隔絕閥1000提供類似於圖1A及圖1B之隔絕閥110之功能且可與圖1A之半導體處理系統100a或圖1B之半導體處理系統100b整合來代替隔絕閥110。

接下來之一系列圖式繪示本文中所描述之隔絕閥1000之若干操作模式。隔絕閥1000之此等操作模式提供類似於上文相對於圖7A至圖7D所描述之操作模式之優點。在一些實施例中，隔絕閥1000包含類似特徵且依類似於上文相對於圖7A至圖7D所描述之閥之模式操作。

圖16繪示根據本文中所描述之技術之實施例之具有經組態以執行隔絕閥1000之清洗之組件之圖10之隔絕閥1000之另一例示性組態。隔絕閥1000可包含上文參考圖10至圖14所描述之元件之一或多者。如圖16中所展示，隔絕閥1000之密封體1010處於防止氣體流動通過閥體1002之出口1006而至一下游組件(諸如處理室106)之第二(關閉)位置中。然而，密封體1010包含至少一個旁通口1602，其提供自閥體1002之入口1004 (其與RPS 104連通)至閥體1002上之至少一個出口孔1604之一流動路徑。出口孔1604位於不同於閥體1002之出口1006之一位置處。在一些實施例中，至少一個旁通口1602與密封體1010之中心通道1018分離。在一些實施例中，至少一個旁通口1602包含安置於密封體1010中之多個旁通口且至少一個出口孔1604包含安置於閥體1002上之多個出口孔。

隔絕閥1000之此組態使閥體1002及RPS 104能夠同時清洗，同時其他程序(例如沈積)在處理室106內進行。例如，一清洗氣體(例如氮氣、氬氣) 1600可經由閥體1002之主入口1004流入至閥體1002之內腔1008中。旁通口1602接著將清洗氣體自主入口1004傳導至出口孔1604，實質上所有清洗氣體使用(例如)泵108自出口孔1604抽空。

在一些實施例中，密封體1010之中心通道1018亦可將自閥體之主入口1004接收之清洗氣體傳導至出口孔1604以自閥體1002之內腔1008抽空。在一些實施例中，旁通口1602或中心通道1018之至少一者(例如一或兩者)用於將清洗氣體傳導至出口孔1604。

在一些實施例中，閥體1002包含用於提供額外清洗氣體入口或出口位點之額外孔，諸如孔1608。在一些實施例中，額外孔1608或主入口1004之至少一者(例如一或兩者)用於將一清洗氣體接收至閥體1002中。在一些實施例中，額外孔1608或出口孔1604之至少一者(例如一或兩者)用於使用泵108自閥體1002抽空清洗氣體。在一些實施例中，額外孔1608及出口孔1604可根據本文中所描述之閥技術之實施例形成於閥體1002之頂面、側面及/或底面上。在一些實施例中，額外孔1608及/或出口孔1604之多者形成於閥體1002中之各種位置處且此等孔之一子集可根據所執行之清洗程序之類型或程序意欲清洗之內腔1008之區域來選擇性利用。在一些實施例中，圖16之隔絕閥可依實質上相同於上文參考圖7C所描述之閥之方式操作。

圖17繪示根據本文中所描述之技術之實施例之具有經組態以執行至隔絕閥1000中之化學注入之組件之圖10之隔絕閥1000之另一例示性組態。在此操作模式中，密封體1010處於使氣體能夠自RPS 104之一出口流入至閥體1002之入口1004中之第一(打開)位置中，其中氣體繼續流動通過密封體1010之中心通道1018且隨後經由閥體1002之出口1006離開閥體1002而至處理室106。例如，來自RPS 104之氣流1700可為諸如原子氟之反應氣體物種。另外，閥體1002可包含與閥體1002中之一氣室1703流體連通之一或多個注入供給通道1702，其等兩者定位於密封體1010之下游(例如下方)，諸如在密封體1010與閥體1002之出口1006之間。氣室1703繼而與位於閥體1002之出口1006處之一組之一或多個注入孔1706流體連通。一程序或清洗氣體(例如化學物種、組成氣體、水蒸汽) 1704可供應至注入供給通道1702，行進通過氣室1703，且自注入孔1706施配以在其離開中心通道1018時與主氣流1700混合。

在一些實施例中，注入供給通道1702及氣室1703可形成於密封體1010中且與位於密封體1010之中心通道1018中之注入孔1706流體連通以提供程序氣體或清洗氣體1702用於在其行進通過中心通道1018時與主氣流1700混合。在一些實施例中，注入供給通道1702及氣室1703形成於閥體1002中及密封體1010之上游(例如上方)，諸如在密封體1010與閥體1002之入口1004之間，在該情況中，注入孔1706可位於閥體1002之入口1004處。在一些實施例中，圖17之隔絕閥可依實質上相同於上文參考圖7D所描述之閥之方式操作。

圖18繪示根據本文中所描述之技術之實施例之用於導引一遠端電漿源操作之一輸出通過圖10之隔絕閥1000之一方法1800之一流程圖。方法1800包含將遠端電漿源之一出口固定(步驟1805)至隔絕閥1000之閥體1002之入口1004。例如，如上文參考系統100所描述，RPS 104之出口可直接安裝至閥體入口1004或相鄰於閥體入口1004安裝。

方法1800亦包含針對隔絕閥1000，使密封體1010在閥體1002之內腔1008內旋轉(步驟1810)以到達隔絕閥1000之打開位置。如上文參考圖12a所描述，在打開位置中，密封體1010之主通道1018之第一開口1020及第二開口1022實質上與閥體1002之入口1004及出口1006之對應者對準以容許氣體流動通過主通道1018。更明確而言，打開位置實質上允許氣體經由主通道1018自閥體1002之入口1004流動至出口1006。在一些實施例中，隔絕閥1000具有以下之一或多者：(i)用於呈現使氣體自RPS 104流入至閥入口1004中之一旁通路徑之上文參考圖16所描述之特徵；及/或(ii)用於呈現額外氣體注入至主通道1018中之上文參考圖17所描述之特徵。

方法1800另外包含：經由遠端電漿源之出口將遠端電漿源操作之輸出(諸如呈一氣流之形式)提供(步驟1815)至閥體1002之入口1004；將氣流自閥體1002之入口1004導引(步驟1820)至安置於閥體1002之密封體1010中之主通道1018；及經由閥體出口1006自主通道1018及閥體1002抽空(步驟1825)氣流。

在一些實施例中，在隔絕閥1000之打開位置中，供應至閥1000之入口1004之遠端電漿源操作之輸出係由形成於RPS 104中之一電漿(例如氬氣電漿、氧氣電漿)產生之一反應物種。在一些實施例中，在隔絕閥1000之打開位置中，來自RPS 104之一反應氣體物種可經由閥體1002之中心通道1018流動至處理室106。隔絕閥1000之閥體1002之出口1006可固定至處理室106之一入口。

在一些實施例中，在圖17中所繪示之隔絕閥1000之打開位置中，一或多個化學物種可注入至反應物種中，反應物種經由形成於密封體1010、密封體1010與入口1004之間的閥體1002或密封體1010與出口1006之間的閥體1002之至少一者中之注入口1702之一或多者傳導通過中心通道1018。在反應物種流動通過中心通道1018時注入一或多個化學物種可增強或改良程序之效應。

在一些實施例中，為到達隔絕閥1000之一關閉位置，密封體1010在閥體1002之內腔1008內旋轉，如上文參考圖12b所描述，其中密封體1010之第一密封表面1024實質上與閥體1002之入口1004對準，且密封體1010之第二密封表面1026實質上與閥體1002之出口1006對準。此關閉位置防止氣體自閥體1002之入口1004流動至閥體1002之出口1006。

在一些實施例中，在隔絕閥1000之關閉位置中，可清洗隔絕閥1000。例如，一清洗操作可在RPS 104中進行。RPS供應112可將諸如氬氣之一清洗氣體供應至RPS 104之一氣體入口。參考圖16，來自RPS 104之清洗氣體1600可流入至隔絕閥體1002之入口1004中，其中旁通口1602將清洗氣體1600導引至閥體1002之內腔1008，其經由不同於閥體1002之出口1006之出口孔1604抽空。在一些實施例中，在關閉位置中，清洗可使用旁通口1602及密封體1010之主通道1018兩者執行，且清洗氣體可經由閥體1002之出口孔1604抽空。

再次參考圖16，在一些實施例中，在隔絕閥1000之關閉位置中，一清洗氣體可供應至閥體1002之孔1608且可經由旁通口1602及/或閥體1002之主通道1018自孔1608流動至出口孔1604。清洗氣體可藉由泵108產生之一真空自出口孔1604抽空。在一些實施例中，殘留氣體或顆粒物質之至少一者亦自閥體1002抽空。

在一些實施例中，在隔絕閥1000之關閉位置中，遠端電漿源操作及/或遠端電漿源操作之輸出之抽空實質上與閥體1002之清洗同時發生。在一些實施例中，在隔絕閥1000之關閉位置中，半導體處理操作可在處理室106中與上述操作之任何者同時執行。

圖19繪示根據本文中所描述之技術之實施例之圖10之隔絕閥1000之一例示性組態之一分解圖。如所展示，首先提供閥體1002。密封體1010 (諸如圖19中所展示之一球體)接著安置於閥體1002之內腔1008中。在一些實施例中，提供一組之一上卡鉗1012a及一下卡鉗1012b (統稱為卡鉗1012)，其中卡鉗1012之各者包含具有含固定至其之主密封件1100a及本體密封件1100b之對應者之兩個機械臂1102a、1102b之一板1011，如上文參考圖11所描述。上卡鉗1012a及下卡鉗1012b之各者可分別安置於閥體1002之內腔1008中之密封體1002上方及下方。在一些實施例中，上蓋1312a及下蓋1312b (統稱為蓋1312)分別放置於閥體1002之頂面及底面上以提供保護及界接功能。

在一些實施例中，一卡鉗致動器1902可收容於閥體1002內以致動卡鉗1012之移動，如上文參考圖11所描述。卡鉗致動器1902可為一氣動、電或機電致動器。在一些實施例中，一組之一或多個額外組件1904可收容於閥體1002中以在其中提供密封體1010之結構支撐、支承及/或密封。在一些實施例中，一旋轉致動器(諸如上文相對於圖12a及圖12b所描述之致動器1014)用於使密封體1010圍繞旋轉軸線1200旋轉於打開與關閉位置之間。旋轉致動器1014可儲存於耦合至閥體1002之致動器外殼1308中。旋轉致動器1014可經氣動或電操作。在一些實施例中，一致動器安裝座1908安置於致動器外殼1308與閥體1002之間以將旋轉致動器1014耦合至閥體1002。在一些實施例中，一組輔助組件(例如一氣動歧管)安置於致動器外殼1308、致動器安裝座1908及/或閥體1002中以使致動器1014能夠控制密封體1010在閥體1002內之移動。

一般技術者將在不背離本發明之精神及範疇之情況下想到本文中所描述之內容之變動、修改及其他實施方案。因此，本發明非僅限於前述繪示性描述。

100:系統 100a:半導體處理系統 100b:半導體處理系統 102:氣體分配 104:遠端電漿源(RPS) 106:處理室 108:泵 110:隔絕閥 110b:隔絕閥 112:RPS供應 114:閥清洗 116:下游注入 118:主程序 124:隔絕閥 126:節流閥 200:圖式 300a:圖式 300b-1:視圖 300b-2:視圖 300b-3:視圖 305a:密封板 305b:密封板 310a:隔絕閥 310b:隔絕閥 315a:樞點 330a:孔 345a:閥體 345b:閥體 400a:圖式 400b:圖式 405a:密封板 405b:密封板 410a:隔絕閥 410b:隔絕閥 415a:樞點 422a:旋轉運動 422b:線性運動 500:橫截面圖 502:高度 505:密封板 510:隔絕閥 515:活塞 515a:上氣動活塞 515b:下氣動活塞 520:卡鉗 520a:上卡鉗 520b:下卡鉗 525:主密封件 525a:上主密封件 525b:下主密封件 530:孔 535:彈簧 535a:上彈簧 535b:下彈簧 540:間隙 540a:間隙 540b:間隙 545:閥體 550:波紋管致動器 550a:上波紋管致動器饋通 550b:下波紋管致動器饋通 595:蓋帽 595a:上蓋帽 595b:下蓋帽 600a:方塊圖 600b:橫截面圖 605:密封板 610:隔絕閥 620:卡鉗 620a:卡鉗 620b:卡鉗 625:主密封件 625a:主密封件 625b:主密封件 630:孔 645:閥體 660:致動器 690:下游注入器 700a:橫截面圖 700b:橫截面圖 700c:橫截面圖 700d:橫截面圖 705:密封板 710:隔絕閥 730:孔 745:閥體 765a:上活塞、波紋管致動器饋通、卡鉗及主密封件 765b:下活塞、波紋管致動器饋通、卡鉗及主密封件 770:入口 775:出口 780:旁通口 785:通道 790:下游注入器 800:方法 805:固定 810:定位 815:提供 820:抽空 900:方法 905:固定 910:定位 915:供應 920:注入 1000:隔絕閥 1002:閥體 1004:入口 1006:出口 1008:內腔 1010:密封體 1011:板 1012:封閉元件/卡鉗 1012a:上卡鉗 1012b:下卡鉗 1014:致動器 1018:中心通道/主通道 1020:第一開口 1022:第二開口 1024:密封區域 1026:密封區域 1100:密封件 1100a:主密封件 1100b:本體密封件 1102:機械臂 1102a:機械臂 1102b:機械臂 1104:活塞 1106:內壁 1108:氣動塞 1110:密封組 1112:氣動口 1112a:氣動開口 1112b:氣動閉口 1114:內室 1200:旋轉軸線 1202:軸線 1302:高度 1304:直徑 1306:長度 1308:致動器外殼 1310:寬度 1312:蓋 1312a:上蓋 1312b:下蓋 1402:歧管 1404:冷卻劑通道 1406:主氣流 1408:冷卻劑流 1410:熱界面 1412:熱通量 1414:動態密封件 1600:清洗氣體 1602:旁通口 1604:出口孔 1608:孔 1700:主氣流 1702:注入供給通道 1703:氣室 1704:程序或清洗氣體 1706:注入孔 1800:方法 1805:步驟 1810:步驟 1815:步驟 1820:步驟 1825:步驟 1902:卡鉗致動器 1904:額外組件 1908:致動器安裝座

可藉由參考結合附圖進行之以下描述來較佳理解本文中所描述之系統及方法之優點以及進一步優點。圖式未必按比例繪製，而是一般將重點放在僅依舉例方式繪示所描述實施例之原理。

圖1A係根據本文中所描述之技術之實施例之包含一隔絕閥之一半導體處理系統之一方塊圖。

圖1B係根據本文中所描述之技術之實施例之包含隔絕閥之一半導體處理系統之一方塊圖。

圖2係根據本文中所描述之技術之實施例之連接至一隔絕閥之一RPS之一圖式。

圖3A係根據本文中所描述之技術之實施例之一隔絕閥之一第一實施例之一圖式。

圖3B係展示根據本文中所描述之技術之實施例之一隔絕閥之一第二實施例之3個視圖的一圖式。

圖4A係繪示根據本文中所描述之技術之實施例之一例示性隔絕閥之一密封板之旋轉運動的一圖式。

圖4B係繪示根據本文中所描述之技術之實施例之一例示性隔絕閥之一密封板之線性運動的一圖式。

圖5係根據本文中所描述之技術之實施例之一例示性隔絕閥之一橫截面圖。

圖6A係根據本文中所描述之技術之實施例之連接至一隔絕閥之一RPS之一方塊圖。

圖6B係根據本文中所描述之技術之實施例之連接至一隔絕閥之一RPS之一橫截面圖。

圖7A係根據本文中所描述之技術之實施例之一第一操作模式中之一例示性隔絕閥之一橫截面圖。

圖7B係根據本文中所描述之技術之實施例之一第二操作模式中之一例示性隔絕閥之一橫截面圖。

圖7C係根據本文中所描述之技術之實施例之一第三操作模式中之一例示性隔絕閥之一橫截面圖。

圖7D係根據本文中所描述之技術之實施例之一第四操作模式中之一例示性隔絕閥之一橫截面圖。

圖8係根據本文中所描述之技術之實施例之用於導引一遠端電漿源操作之一輸出通過一隔絕閥總成之一閥體之一方法之一流程圖。

圖9係根據本文中所描述之技術之實施例之用於使一化學物種與一反應物種發生反應之一方法之一流程圖。

圖10係根據本文中所描述之技術之實施例之另一例示性隔絕閥之一截面圖。

圖11係根據本文中所描述之技術之實施例之圖10之隔絕閥之閥體之一橫截面圖。

圖12a及圖12b展示根據本文中所描述之技術之實施例之圖10之隔絕閥內之密封體之一第一(打開)位置及一第二(關閉)位置之各自者。

圖13繪示根據本文中所描述之技術之實施例之圖10之隔絕閥之一組例示性尺寸。

圖14展示根據本文中所描述之技術之實施例之具有整合冷卻特徵之圖10之隔絕閥之閥體之一例示性組態之一橫截面圖。

圖15係根據本文中所描述之技術之實施例之連接至圖10之隔絕閥之一遠端電漿源(RPS)(諸如圖2之RPS)之一方塊圖。

圖16繪示根據本文中所描述之技術之實施例之具有經組態以執行隔絕閥之清洗之組件之圖10之隔絕閥之另一例示性組態。

圖17繪示根據本文中所描述之技術之實施例之具有經組態以執行至隔絕閥中之化學注入之組件之圖10之隔絕閥之另一例示性組態。

圖18繪示根據本文中所描述之技術之實施例之用於導引一遠端電漿源操作之一輸出通過圖10之隔絕閥之一方法之一流程圖。

圖19繪示根據本文中所描述之技術之實施例之圖10之隔絕閥之一例示性組態之一分解圖。

1000:隔絕閥

1002:閥體

1004:入口

1006:出口

1008:內腔

1010:密封體

1012:封閉元件/卡鉗

1014:致動器

1018:中心通道/主通道

1020:第一開口

1022:第二開口

1024:密封區域

1026:密封區域

Claims

一種隔絕閥總成，其包括：一閥體，其具有一入口及一出口；一密封體，其安置於該閥體之一內腔內，該密封體包括在該密封體之一表面上之一第一開口與該密封體之一對置表面上之一第二開口之間延伸之一通道，該密封體可在容許氣體經由該通道自該閥體之該入口流動至該出口之一第一位置與防止氣體自該閥體之該入口流動至該出口之一第二位置之間旋轉；及一可致動封閉元件，其安置於該閥體內，該可致動封閉元件經組態以使該密封體在該第一位置或該第二位置中保持靜止。
如請求項1之隔絕閥總成，其中該密封體實質上呈球形。
如請求項1之隔絕閥總成，其中該密封體係具有複數個刻面之體積。
如請求項1之隔絕閥總成，其中在該第一位置中，該閥體之該入口實質上與該密封體之該通道之該第一開口對準且該閥體之該出口實質上與該密封體之該通道之該第二開口對準。
如請求項1之隔絕閥總成，其中在該第二位置中，該閥體之該入口實質上與該密封體之一第一密封表面對準且該閥體之該出口實質上與該密封體之一第二密封表面對準，該第一及第二密封表面經組態以實質上將該閥體之該入口及出口之各自者密封於該第二位置中。
如請求項1之隔絕閥總成，其中在該第二位置中，該通道實質上垂直於在該閥體之該入口與該出口之間延伸之一軸線定向。
如請求項1之隔絕閥總成，其中該封閉元件經進一步組態以在該密封體在該第一與第二位置之間移動時解除與該密封體之實體接觸。
如請求項1之隔絕閥總成，其中該封閉元件經組態以使用一壓縮力來使該密封體在該第一位置或該第二位置中保持靜止。
如請求項1之隔絕閥總成，其進一步包括：一第一孔，其形成於該閥體中用於將一清洗氣體接收至該閥體之該內腔中；及一第二孔，其形成於該閥體中用於自該閥體之該內腔移除該清洗氣體及一殘留氣體之一或多者，其中該第二孔形成於該閥體中之遠離該第一孔之一位置處。
如請求項1之隔絕閥總成，其中該密封體進一步包括至少一個旁通通道，該至少一個旁通通道經組態以在該密封體處於該第二位置中時將一清洗氣體自該閥體之該入口導引至該閥體之該內腔。
如請求項1之隔絕閥總成，其進一步包括至少一個注入供給通道，該至少一個注入供給通道經組態以在該密封體處於該第一位置中時將一或多個化學物種注入至該通道中之該氣流中。
如請求項11之隔絕閥總成，其中該至少一個注入供給通道形成於該密封體、該密封體與該入口之間的該閥體或該密封體與該出口之間的該閥體之至少一者中。
如請求項1之隔絕閥總成，其進一步包括一致動器，該致動器與該密封體電或氣動連通以使該密封體圍繞一旋轉軸線在該第一位置與該第二位置之間旋轉。
如請求項1之隔絕閥總成，其中該隔絕閥總成之一高度係該閥體之該入口或該出口之至少一者之量測直徑之約1.5倍至約2倍之間。
如請求項1之隔絕閥總成，其中該封閉元件包括至少一個O形環，該至少一個O形環經組態以與該密封體之一外表面形成一密封以使該密封體保持靜止。
一種用於導引一遠端電漿源操作之一輸出通過一隔絕閥總成之一閥體之方法，該方法包括：將該遠端電漿源之一出口固定至該隔絕閥總成之該閥體之一入口，該隔絕閥總成包含安置於該閥體之一內腔內之一可旋轉密封體；使該密封體在該閥體之該內腔內旋轉以到達一打開位置，在該打開位置中，該密封體之一通道之一第一開口實質上與該閥體之該入口對準且該密封體之該通道之一第二開口實質上與該閥體之一出口對準；經由該遠端電漿源之該出口將該遠端電漿源操作之該輸出提供至該閥體之該入口；在該打開位置中將該輸出自該閥體之該入口導引至安置於該密封體中之該通道；及經由該閥體之該出口自該密封體之該通道抽空該遠端電漿源操作之該輸出。
如請求項16之方法，其進一步包括使該密封體在該閥體之該內腔內旋轉以到達一關閉位置，在該關閉位置中，該密封體上之一第一密封表面實質上與該閥體之該入口對準以流體密封該入口，且該密封體上之一第二密封表面實質上與該閥體之該出口對準以流體密封該出口，該關閉位置防止氣體自該閥體之該入口流動至該閥體之該出口。
如請求項17之方法，其進一步包括：在該關閉位置中經由安置於該密封體中之一旁通通道將該輸出自該閥體之該入口導引至該閥體之該內腔；及在該關閉位置中自安置於該閥體中之一出口孔抽空該輸出，其中該出口孔不同於該閥體之該出口。
如請求項17之方法，其中抽空進一步包括同時在一處理室中執行一半導體處理操作，其中該隔絕閥總成之該閥體之該出口固定至該處理室之一入口。
如請求項18之方法，其中該遠端電漿源操作之該輸出包括來自該遠端電漿源之一清洗氣體或在該遠端電漿源之一腔室中執行之一鈍化程序期間產生之一氣體之一或多者。
如請求項16之方法，其進一步包括在該打開位置中使一反應氣體物種自該遠端電漿源經由該閥體流動至一處理室，其中該隔絕閥總成之該閥體之該出口固定至該處理室之一入口。
如請求項21之方法，其進一步包括經由一或多個注入口將一或多個化學物種注入至該反應物種中，該一或多個注入口形成於該密封體、該密封體與該入口之間的該閥體或該密封體與該出口之間的該閥體之至少一者中。