TWI764815B - 隔離閥、腔室系統及利用隔離閥的方法 - Google Patents

隔離閥、腔室系統及利用隔離閥的方法

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Abstract

所描述的為隔離閥，及包含隔離閥的腔室系統及使用隔離閥的方法。在一些實施例中，隔離閥可包括閥體和擋板組件。閥體可界定第一流體容積、第二流體容積和安置表面。擋板組件可包括設置在閥體內側的擋板，擋板具有與安置表面互補的擋板表面。擋板可在閥體內樞轉至第一位置，使得擋板表面可遠離安置表面，以允許在第一流體容積和第二流體容積之間的流體流動。擋板可在閥體內樞轉至第二位置，使得擋板表面可接近安置表面以形成非接觸式密封，以限制在第一流體容積和第二流體容積之間的流體流動。

Description

隔離閥、腔室系統及利用隔離閥的方法
這份申請案主張2019年7月31日提交的美國臨時專利申請案第62/881,181號的優先權的權益，其全部內容藉由引用其全文的方式結合於此以用於所有目的。
本技術關於半導體處理和配備。更具體地，本技術關於用於半導體處理的隔離閥以及利用隔離閥的方法和系統。
藉由在基板表面上產生複雜圖案化的材料層的處理使得積體電路成為可能。隨著下一代裝置中裝置尺寸的不斷縮小，處理條件的一致性在重要性上的持續提高，腔室設計和系統設置可能對所生產裝置的品質扮演重要的角色。因此，存在有用於生產高品質裝置和結構的系統和方法的需求。
根據一個態樣，一種隔離閥可包括閥體和擋板組件。閥體可界定第一流體容積、第二流體容積和安置表面。擋板組件可包括設置在閥體內側的擋板，擋板具有與安置表面互補的擋板表面。擋板可在閥體內樞轉至第一位置，使得擋板表面可遠離安置表面，以允許在第一流體容積和第二流體容積之間的流體流動。擋板可在閥體內進一步樞轉至第二位置，使得擋板表面可接近安置表面以形成非接觸式密封，以限制在第一流體容積和第二流體容積之間的流體流動。
在一些實施例中，當擋板可處於第二位置時，可在安置表面和互補的擋板表面之間形成範圍在2mm和0.1mm之間的間隙，以形成非接觸式密封。在一些實施例中，當擋板可處於第二位置時，由擋板表面和安置表面界定的流動路徑的長度與在擋板表面和安置表面之間的距離的比例的範圍可在約1000：1和約10：1之間。在一些實施例中，擋板表面和安置表面可為平面的。
在一些實施例中，擋板組件可進一步包括擋板軸，擋板軸配置成使擋板在第一位置和第二位置之間樞轉。閥體可包括第一側壁，第一側壁可界定用於與擋板軸的第一端部耦接的第一孔洞。閥體可進一步包括與第一側壁相對的第二側壁。第二側壁可界定用於與擋板軸的第二端部耦接的第二孔洞。在一些實施例中，擋板組件可進一步包括驅動機構，驅動機構可操作以驅動擋板軸。驅動機構可設置在閥體外側並且安裝到第一側壁的外部。在一些實施例中，擋板和擋板軸可形成為一體。
在一些實施例中，擋板組件可進一步包括擋板軸，用於使擋板在第一位置和第二位置之間樞轉。擋板軸可包括中空核心，中空核心配置成使冷卻流體通過以冷卻擋板軸和擋板。在一些實施例中，閥體可包括複數個壁。冷卻迴路可設置在複數個壁的至少一個壁中。冷卻迴路可配置成通過冷卻流體以冷卻閥體。
在一些實施例中，閥體可進一步界定用於提供流體進入第一流體容積的第一埠和用於提供流體進入第二流體容積的第二埠。第一埠和第二埠可界定公共的流動橫截面面積，且第一埠和第二埠可具有不同的形狀。在一些實施例中，第一埠可為圓形的，而第二埠可為矩形的。在一些實施例中，第二埠可包括平行於擋板的樞轉軸線的第一尺寸和垂直於擋板的樞轉軸線的第二尺寸。第一尺寸與第二尺寸的比例的範圍可在約10：1至約1：1之間。
在一些實施例中，閥體或擋板的至少一個可包括鋁、氧化鋁或氮化鋁的至少一種。
根據另一態樣，一種腔室系統可包括第一腔室單元、第二腔室單元和隔離閥。隔離閥可耦接到第一腔室單元和第二腔室單元，並且可配置成控制在第一腔室單元和第二腔室單元之間的流體流動。隔離閥可包括閥體和擋板。閥體可界定第一埠和第二埠，第一埠提供到第一腔室單元的流體通路，第二埠提供到第二腔室單元的流體通路。擋板可設置在閥體內側並可具有擋板表面。擋板可在閥體內樞轉至第一位置，使得擋板表面可遠離由閥體界定的安置表面，以允許在第一腔室單元和第二腔室單元之間的流體流動。擋板可在閥體內進一步樞轉至第二位置，使得擋板表面可靠近安置表面，以限制在第一腔室單元和第二腔室單元之間的流體流動。當擋板可處於第二位置時，安置表面和擋板表面可形成非接觸密封，以限制在第一腔室單元和第二腔室單元之間的流體流動。
在一些實施例中，當擋板可處於第二位置時，由擋板表面和安置表面界定的流動路徑的長度與在擋板表面和安置表面之間的距離的比例的範圍可在約1000：1和約10：1。
在一些實施例中，第一腔室單元可包括遠端電漿單元，且第二腔室單元可包括半導體處理腔室，半導體處理腔室配置成與第二腔室單元產生局部電漿以用於半導體處理。
在一些實施例中，隔離閥可為第一隔離閥。腔室系統可進一步包括第三腔室單元和第二隔離閥，第二隔離閥耦接到第一腔室單元和第三腔室單元，並配置成控制在第一腔室單元和第三腔室單元之間的流體流動。
根據另一態樣，一種方法可包括以下步驟：關閉與第一腔室單元和第二腔室單元耦接的隔離閥。隔離閥可操作用以控制在第一腔室單元和第二腔室單元之間的流體流動。隔離閥可包括閥體和擋板。閥體可界定與第一腔室單元流體耦接的第一流體容積，及與第二腔室單元流體耦接的第二流體容積。擋板可設置在閥體內側且可具有擋板表面。擋板可在閥體內樞轉至第一位置，使得擋板表面可遠離閥體界定的安置表面，以允許在第一腔室單元和第二腔室單元之間的流體流動。擋板可在閥體內進一步樞轉至第二位置，使得擋板表面可靠近安置表面，以限制在第一腔室單元和第二腔室單元之間的流體流動。當擋板可處於第二位置時，安置表面和擋板表面可形成非接觸密封，以限制在第一腔室單元和第二腔室單元之間的流體流動。方法可進一步包括使屏蔽氣體流入第一流體容積中之步驟。
在一些實施例中，屏蔽氣體可以範圍在約200sccm和約5sccm之間的流率流動。在一些實施例中，方法可進一步包括以下步驟：動態地控制屏蔽氣體的流率，使得在第一流體容積中的壓力可大於在第二流體容積中的壓力。
本技術可提供優於常規系統和技術的許多益處。例如，本技術可實現非接觸密封，其可在高度腐蝕性的環境中可靠地操作，以防止由於從一個腔室單元越過隔離閥到另一個腔室單元的流體流動而導致的污染。本技術還可提供一種簡化的設計，其避免了在支撐彈性體接觸密封件時可能另外需要的冷卻和保護性屏蔽。可結合下面的描述和附加的圖式來更詳細地描述這些和其他實施例以及它們的許多優點和特徵。
在半導體處理期間，流入一個處理單元或處理區域中的處理氣體（諸如沉積氣體）可進入另一處理單元或區域中。例如，流入腔室系統的處理區域的沉積氣體可進入腔室系統的遠端電漿單元，從而在遠端電漿單元內側形成塗層。因此，遠端電漿源（諸如遠端電漿單元）可為處理污染的源頭，因為在一個處理期間形成的塗層可隨後在後續處理期間釋放回到處理區域中。此外，在維護或更換之前，遠端電漿單元的功能壽命也會縮短。
隔離閥可實施在處理區域和遠端電漿單元之間。然而，常規隔離閥可能具有非常短的使用壽命，因為常規隔離閥所利用的彈性體密封件可能會由於曝露於腐蝕性化學物質以及從遠端電漿單元流出的電漿流出物的熱複合加熱而受到損壞。儘管可實施冷卻迴路及/或保護屏蔽來保護彈性體密封件，但這可能增加製造複雜性並增加成本。
本技術藉由提供隔離閥來克服這些問題，隔離閥可操作以關閉，以保護遠端電漿源免受半導體處理期間的污染。當關閉時，隔離閥可藉由形成非常低的流體傳導率的間隙來形成非接觸式密封。屏蔽氣體可能流入隔離閥中。當與由隔離閥所形成的低電導率的間隙結合時，屏蔽氣體可能會阻止處理氣體通過間隙流入遠端電漿源中。
儘管本揭露書例行地將處理腔室或區域以及遠端電漿源或單元識別為可藉由於此所述的隔離閥彼此隔離的腔室單元，但是隔離閥可用以隔離腔室系統的任何兩個腔室單元。此外，儘管描述了示例性半導體處理腔室和單元以幫助理解本技術，但是不應將本技術視為僅限於隔離半導體處理腔室及/或單元。應該理解，本技術可用於在任何類型的腔室、容器或單元之間提供隔離。
第1圖根據本技術的一些實施例顯示了沉積、蝕刻、烘烤和固化腔室的基板處理工具或處理系統100的一個實施例的頂部平面圖。在圖式中，一組前開式晶圓傳送盒102供應各種尺寸的基板，這些基板在被輸送到一個基板處理區域108之前，藉由機械臂104a和104b接收在工廠界面103內並放置到裝載閘或低壓保持區域106中，基板處理區域108位於腔室系統或四邊形區段109a-c中，其每個可為具有與複數個處理區域108流體耦合的傳輸區域的基板處理系統。儘管顯示了四邊形系統，但是應當理解，結合了獨立腔室、雙腔室和其他多腔室系統的平台同樣被本技術涵蓋。容納在傳送腔室112中的第二機械臂110可用以將基板晶圓從保持區域106傳送到四邊形區段109並返回，並且第二機械臂110可容納在傳送腔室中，每個四邊形區段或處理系統可與傳送腔室連接。每個基板處理區域108可裝配成執行許多基板處理操作，包括任何數量的沉積處理（包括循環層沉積、原子層沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積）以及蝕刻、預清洗、退火、電漿處理、脫氣、定向和其他基板處理。
每個四邊形區段109可包括可從第二機械臂110接收基板並將基板傳送到第二機械臂110的傳送區域。腔室系統的傳送區域可與具有第二機械臂110的傳送腔室對齊。在一些實施例中，傳送區域可為機器人橫向可及的。在隨後的操作中，傳送區段的部件可將基板垂直地平移到上方的處理區域108中。類似地，傳送區域也可為可操作以在每個傳送區域內的位置之間旋轉基板。基板處理區域108可包括用於在基板或晶圓上沉積、退火、固化及/或蝕刻材料膜的任何數量的系統部件。在一個配置中，可使用兩組處理區域（諸如四邊形區段109a和109b中的處理區域）來在基板上沉積材料，且可使用第三組處理腔室（諸如四邊形區段109c中的處理腔室或區域）以固化、退火或處置沉積的膜。在另一配置中，所有三組腔室（諸如所示的所有十二個腔室）可配置成沉積及/或固化基板上的膜。
如圖所示，第二機械臂110可包括兩個臂，用於同時傳送及/或取回多個基板。例如，每個四邊形區段109可包括沿著傳送區域的殼體的表面的兩個入口107，其可與第二機械臂橫向對準。可沿著與傳送腔室112相鄰的表面界定入口。在一些實施例中，諸如所示者，第一入口可與四邊形區段的複數個基板支撐件的第一基板支撐件對準。另外，第二入口可與四邊形區段的複數個基板支撐件的第二基板支撐件對準。在一些實施例中，第一基板支撐件可與第二基板支撐件相鄰，且兩個基板支撐件可界定第一列基板支撐件。如圖所示的配置，第二列基板支撐件可位於第一列基板支撐件的後面，從傳送腔室112橫向向外。第二機械臂110的兩個臂可間隔開以允許兩個臂同時進入四邊形區段或腔室系統，以將一個或兩個基板傳送或取出到傳輸區域內的基板支撐件。
所描述的任何一個或多個傳送區域可與從不同實施例中顯示的製造系統分離的另外的腔室合併。應當理解，處理系統100可構想用於材料膜的沉積、蝕刻、退火和固化腔室的其他配置。另外，本技術可利用任何數量的其他處理系統，處理系統可結合用於執行任何特定的操作（諸如基板移動）的傳送系統。在一些實施例中，可提供進入多個處理腔室區域的入口，同時在各個區段（諸如所述的保持和傳送區域）中保持真空環境的處理系統，可允許在多個腔室中執行操作，同時在分立處理之間維持特定的真空環境。
第2圖根據本技術的一些實施例顯示了腔室系統200的示意性局部等距視圖。圖式可顯示通過腔室系統的兩個處理區域和傳送區域的一部分的局部橫截面。例如，腔室系統200可為先前描述的處理系統100的四邊形區段，並且可包括任何先前描述的部件或系統的任何部件。
腔室系統200可包括腔室主體201，腔室主體201界定了包括基板支撐件203a、203b的傳送區域202，基板支撐件可延伸到腔室主體201中並且可垂直平移。第一蓋板207可安置在腔室主體201上方，並且可界定孔洞209，孔洞209為要形成有附加腔室系統部件的處理區域204提供入口。圍繞每個孔洞安置或至少部分地安置於每個孔洞內的是蓋堆疊205，且腔室系統200可包括複數個蓋堆疊205，蓋堆疊205包括與複數個孔洞中的孔洞209數量相同的蓋堆疊。每個蓋堆疊205可安置在第一蓋板207上，並且可安置在藉由凹陷壁架穿過第一蓋板207的第二表面而產生的擱架上。蓋堆疊205可至少部分地界定腔室系統200的處理區域204。
如圖所示，處理區域204可從傳送區域202垂直偏移，但是可與傳送區域流體耦合。另外，處理區域可與其他處理區域分開。儘管處理區域可從下方通過傳送區域與其他處理區域流體地耦接，但是處理區域可從上方與每個其他處理區域流體地隔離。在一些實施例中，每個蓋堆疊205也可與基板支撐件對準。例如，如圖所示，蓋堆疊205a可在基板支撐件203a上方對準，而蓋堆疊205b可在基板支撐件203b上方對準。當升高到操作位置（諸如第二位置）時，可在單獨的處理區域內輸送基板以進行單獨處理。當處於這個位置時，每個處理區域204可由位於第二位置的相關聯的基板支撐件至少部分地從下方界定。
第2圖還顯示了其中第二蓋板210可被包括用於腔室系統的實施例。第二蓋板210可與每個蓋堆疊耦接，在一些實施例中，蓋堆疊可位於第一蓋板207和第二蓋板210之間。第二蓋板210可有助於接近蓋堆疊205的部件。第二蓋板210可界定穿過第二蓋板的複數個孔洞212a、212b。複數個孔洞的每個孔洞可界定成提供流體進入特定的蓋堆疊205或處理區域204。在一些實施例中，遠端電漿單元215可任選地包括在腔室系統200中，並且可被支撐在第二蓋板210上。在一些實施例中，遠端電漿單元215可與穿過第二蓋板210的複數個孔洞的每個孔洞212 a、212b流體耦合。可沿著每個流體管線包括隔離閥220，以對每個單獨的處理區域204提供流體控制。例如，如圖所示，孔洞212a可提供到蓋堆疊205a的流體入口。在一些實施例中，孔洞212a還可與任何蓋堆疊部件以及基板支撐件203a軸向對準，這可使與單獨的處理區域相關聯的每個部件（諸如沿著穿過基板支撐件的中心軸線），或與特定處理區域204相關聯的任何部件產生軸向對準。類似地，在一些實施例中，孔洞212b可提供到蓋堆疊205b的流體入口，並且可對準，包括與蓋堆疊的部件以及基板支承件203b軸向對準。
第3圖根據本技術的一些實施例顯示了腔室系統200的一個實施例的示意性橫截面正視圖。第3圖可顯示上面第2圖所示的橫截面圖，並且可進一步顯示系統的部件。圖式可包括先前顯示和描述的任何系統的部件，並且還可顯示任何先前描述的系統的進一步的態樣。應當理解，圖式還可顯示示例性部件，如透過上述任意四邊形區段109中的任意兩個相鄰處理區域108所看到的那樣。正視圖可顯示一個或多個處理區域204與傳送區域202的配置或流體耦合。例如，連續傳送區域202可由腔室主體201界定。殼體可界定開放的內部空間，其中可設置數個基板支撐件203a、203b。例如，如第1圖所示，示例性處理系統可包括四個或更多個，包括圍繞傳送區域分佈在腔室主體內的複數個基板支撐件203a、203b。如圖所示，基板支撐件可為基座，儘管也可使用許多其他配置。在一些實施例中，基座可在傳送區域202和在傳送區域上方的處理區域204之間垂直平移。基板支撐件可沿著腔室系統內的在第一位置和第二位置之間的路徑，沿著基板支撐件的中心軸線垂直平移。因此，在一些實施例中，每個基板支撐件203a、203b可與由一個或多個腔室部件界定的上方處理區域204軸向對準。
開放的傳送區域可提供傳送設備335（諸如轉盤）在各種基板支撐件之間嚙合和（諸如旋轉地）移動基板的能力。傳送設備335可繞中心軸線旋轉。這可允許將基板放置在處理系統內的任何處理區域204內進行處理。傳送設備335可包括一個或多個末端執行器，末端執行器可從上方、下方嚙合基板，或者可嚙合基板的外邊緣用於繞基板支撐件移動。傳送設備可從傳送腔室機器人（諸如，先前描述的機器人110）接收基板。傳送設備可接著旋轉基板以替代基板支撐件，以利於附加基板的輸送。
一旦定位並等待處理，傳送設備可將末端執行器或臂定位在基板支撐件之間，這可允許基板支撐件被抬升通過傳送設備335，並將基板輸送到處理區域204中，處理區域204可垂直偏離傳送區域202。例如，且如圖所示，基板支撐件203a可將基板輸送到處理區域204a中，而基板支撐件203b可將基板輸送到處理區域204b中。這可能發生在其他兩個基板支撐件和處理區域，以及包括附加處理區域的實施例中的附加基板支撐件和處理區域。在這種配置中，當操作地嚙合用於處理基板時（諸如在第二位置處），基板支撐件可至少部分地從下方界定處理區域204，且處理區域可與相關聯的基板支撐件軸向對準。可藉由蓋堆疊205的部件從上方界定處理區域，蓋堆疊205的每個可包括所顯示部件的一個或多個。在一些實施例中，每個處理區域可具有單獨的蓋堆疊部件，儘管在一些實施例中，部件可容納多個處理區域204。基於這種配置，在一些實施例中，每個處理區域204可與傳送區域流體地耦合，同時在腔室系統或四邊形區段內從上方與其它處理區域彼此流體地隔離。
蓋堆疊205可包括許多部件，其可促進前驅物流過腔室系統，並且可至少部分地容納在第一蓋板207和第二蓋板210之間。襯套305可直接安置於由第一蓋板207中每個凹陷壁架形成的擱架上。例如，襯套305可界定唇緣或凸緣，這可使襯套305從第一蓋板207的擱架延伸。在一些實施例中，襯套305可在第一蓋板207的第一表面的下方垂直延伸，且可至少部分地延伸到開放傳送區域202中。襯套305可由與腔室主體材料相似或不同的材料製成，並且可為或包括限制在襯套305的表面上沉積或保留材料的材料。襯套305可界定用於基板支撐件203a、203b的入口直徑，並且可由上述用於在基板支撐件203a、203b和襯套305（當包括時）之間的間隙的任何間隙量來表徵。
可將泵送襯套310安置在襯套305上，泵送襯套310可至少部分地在凹部內或沿著在第一蓋板207的第二表面中界定的凹陷壁架延伸。在一些實施例中，泵送襯套310可安置在由凹陷壁架形成的擱架上的襯套305上。泵送襯套310可為環形部件，並且可取決於容積幾何形狀徑向地或橫向地至少部分地界定處理區域204。泵送襯套可在襯套內界定排氣氣室，此排氣氣室可在泵送襯套的內環形表面上界定複數個孔洞，以提供通向排氣氣室的入口。排氣氣室可至少部分地在第一蓋板207的高度上方垂直地延伸，這可有助於將排放的材料輸送通過穿過如先前所述的第一蓋板和腔室主體所形成的排氣通道。泵送襯套的一部分可至少部分地跨過第一蓋板207的第二表面延伸，以完成在泵送襯套的排氣氣室與穿過腔室主體和第一蓋板所形成的通道之間的排氣通道。
面板315可安置於泵送襯套310上，並且可界定穿過面板315的複數個孔洞，用於將前驅物輸送到處理區域204中。面板315可從上方至少部分地界定相關的處理區域204，其可在升高的位置中至少部分地與泵送襯套和基板支撐件配合，以大體上界定處理區域。面板315可用作用於在處理區域204內產生局部電漿的系統的電極，且因此，在一些實施例中，面板315可與電源耦合或可接地。在一些實施例中，基板支撐件203a、203b可用作用於在面板和基板支撐件之間產生電容耦合電漿的配對電極。
阻擋板320可安置於面板315上，其可進一步分配處理流體或前驅物，以向基板產生更均勻的流量分佈。阻擋板320還可界定穿過板的許多孔洞。在一些實施例中，阻擋板320的特徵在於直徑小於所示面板的直徑，這可在從阻擋板320徑向向外的面板的表面上提供環形入口。在一些實施例中，面板加熱器325可安置在環形入口上，並且可在處理或其他操作期間接觸面板315以加熱部件。在一些實施例中，阻擋板320和面板加熱器325可一起表徵為其外徑等於或基本等於面板315的外徑。類似地，在一些實施例中，面板加熱器325可表徵為其外徑等於或基本等於面板315的外徑。面板加熱器325可圍繞阻擋板320延伸，並且可或可不與阻擋板320的外部徑向邊緣上的阻擋板320直接接觸。
氣體箱330可定位在阻擋板320上方，並且每個蓋堆疊205的氣體箱330可至少部分地支撐第二蓋板210。氣體箱330可界定中心孔洞，中心孔洞對準穿過第二蓋板210界定的複數個孔洞的相關孔洞212a、212b。在一些實施例中，第二蓋板210可支撐遠端電漿單元215，遠端電漿單元215可包括到每個孔洞212a、212b的管道，並進入每個處理區域204中。適配器可透過孔洞212a、212b定位，以將遠端電漿單元管道耦合至氣體箱330。另外，在一些實施例中，隔離閥220可位於管道內，以計量流向每個單獨的處理區域204的流量。
在一些實施例中，O形環或墊圈可安置於在蓋堆疊205的每個部件之間，這可促進腔室系統200內的真空處理。在第一蓋板207和第二蓋板210之間的特定部件耦接可以多種方式發生，這可有助於進入系統部件。例如，可在第一蓋板207和第二蓋板210之間併入第一組耦接器，這可有助於移除兩個蓋板和每個蓋堆疊205，這可提供進入腔室系統的傳送區域內的基板支撐件或傳送設備的入口。這些耦接器可包括在兩個蓋板之間延伸的任意數量的物理耦接器和可移除耦接器，這可允許它們整體上與腔室主體207分離。例如，含有腔室系統200的主框架上的驅動馬達可與第二蓋板210可移除地耦接，第二蓋板210可將部件提升離開腔室主體201。
當第一蓋板207和第二蓋板210之間的耦接脫開時，第二蓋板210可被移除，而第一蓋板207可留在腔室主體201上，這可方便地進入蓋堆疊205的一個或多個部件。蓋堆疊205內的斷裂可能發生在前述的任何兩個部件之間，其中一些可與第一蓋板207耦接，而其中一些可與第二蓋板210耦接。例如，在一些實施例中，每個氣體箱330可與第二蓋板210耦接。因此，當從腔室系統升起第二蓋板時，可將氣體箱移除，從而提供了進入阻擋板和面板的入口。繼續這個示例，阻擋板320和面板315可與或可不與第一蓋板207耦接。例如，儘管可包括機械耦接，但是部件可脫離並且浮置在第一蓋板207上，諸如藉由維持部件的適當對準的定位特徵。應當理解，示例旨在是非限制性的，並且顯示了當第二蓋板210與第一蓋板207分離時，在蓋堆疊的任何兩個部件之間的任何數量的斷裂配置。因此，取決於在第一蓋板和第二蓋板之間的耦接，整個蓋堆疊和兩個蓋板都可被移除，從而提供進入傳送區域的入口，或者第二蓋板可被移除，從而提供進入蓋堆疊部件的入口。
第4圖根據本技術的一些實施例顯示了隔離閥400的示意性前等距視圖。第5圖顯示了第4圖的隔離閥400的示意性橫截面等距視圖。隔離閥400可被結合到腔室系統中，以流體連接兩個腔室單元並在兩個腔室單元之間提供流體控制。在一些實施例中，類似於隔離閥220，隔離閥400可結合到類似於腔室系統200的腔室系統中，以流體連接遠端電漿單元（諸如遠端電漿單元215）和處理腔室或處理腔室的處理區域（諸如處理區域204）。儘管以兩個腔室單元作為示例進行了說明，但是隔離閥400可配置成藉由使用適當的耦接器（諸如歧管及/或管道）流體連接並為兩個以上的腔室單元提供流體控制。例如，在一些實施例中，隔離閥400可配置成將隔離閥400上游的一個以上腔室單元與隔離閥400下游的腔室單元流體耦合。在一些實施例中，隔離閥400可配置成將隔離閥400上游的腔室單元與隔離閥400下游的一個以上腔室單元流體耦合。在一些實施例中，隔離閥400可配置成將隔離閥400上游的多個腔室單元與隔離閥400下游的多個流體單元流體耦合。可利用適當的歧管及/或管道將隔離閥400上游或下游的一個或多個腔室單元與隔離閥400的入口或出口耦接。
隔離閥400可包括閥體402和擋板組件404。閥體402可包括第一或頂壁406、第二或底壁408、許多第三或側壁410a、410b、410c、410d，它們共同界定閥體402的內部容積411（第5圖所示）。閥體402可在頂壁406中界定埠（諸如入口埠405），並且可在底壁408中界定另一個埠（諸如出口埠407）（第4圖和第5圖中未顯示，顯示在第6圖中），用於提供流體進入閥體402的內部容積411的入口。儘管於此使用位置或方向術語（諸如頂部、底部、側面）進行描述，但是這些術語無意於在組裝及/或操作期間限制隔離閥400的取向或配置。隔離閥400可配置在任何取向上以結合到腔室系統中及/或用於與腔室系統的其他部件耦接。
在一些實施例中，入口埠405可與遠端電漿單元（諸如遠端電漿單元215）耦合，且出口埠407可與處理腔室或處理區域（諸如處理區域204）耦合，如上所述。因此，如將在下面更詳細地論述的，隔離閥400可配置成允許流體（諸如由包括NF3 的清潔氣體形成的電漿流出物）從遠端電漿單元流到處理區域。隔離閥400還可配置成防止流體從處理區域（諸如可能包括或不包括電漿的處理氣體）流向遠端電漿單元，以防止遠端電漿單元被處理氣體污染。
在一些實施例中，頂壁406、底壁408和側壁410a、410b、410d可形成為一個整體。一個側壁（如，側壁410c）可形成為單獨的部件，並且用作擋板組件404的安裝平台。接著，可將其上安裝有擋板組件404的側壁410c與頂壁406、底壁408和側壁410a、410b、410d的整體組裝在一起，以形成隔離閥400。
具體地，參考第5圖，擋板組件404可包括擋板412、擋板軸414和驅動機構416。在一些實施例中，擋板412和擋板軸414可形成為一個單一的整體。在一些實施例中，擋板412和擋板軸414可形成為單獨的部件，並且隨後彼此耦接。為了將擋板組件404安裝在側壁410c上，擋板軸414的一端或第一端可穿過在側壁410c中形成的孔洞定位，以與驅動機構416耦接，驅動機構416也可安裝在側壁上410c，如將在下面更詳細地論述。
一個或多個軸承支撐件420a可圍繞擋板軸414定位在側壁410c的孔洞內側，以支撐擋板軸414並減小旋轉摩擦。在一些實施例中，可使用單個軸承支撐件420a。在一些實施例中，可使用一個以上的軸承支撐件420a來改善在擋板軸414和側壁410c的孔洞之間的軸向對準。軸承支撐件420a可定位成靠近側壁410c的外部，使得可限制或避免隔離閥400的內部容積411內側的流體流（諸如腐蝕性氣體流）的任何曝露。兩個密封構件421a、423a（諸如彈性體密封件）可定位在側壁410c的孔洞內側的擋板軸414周圍。定位成較靠近側壁410c的內部並因此更靠近內部容積411的密封構件421a可由耐處理材料（諸如全氟彈性體（FFKM））製成或包括耐處理材料，以承受或抵抗可能由於曝露於（如）氟自由基或其他腐蝕性氣體及/或曝露於高溫而引起的腐蝕。定位成較遠離內部容積411的密封構件423a可由與密封構件421a的材料相比化學抗性較小，但可提供優異的密封性質的材料製成或包括此材料。在一些實施例中，密封構件423a可由含氟彈性體（FKM）、Viton® 及類似者製成或包括此些材料。在一些實施例中，密封構件421a、423a可由通用材料製成或包括通用材料。
一旦擋板組件404可被安裝在側壁410c上，擋板412和擋板軸414可定位在隔離閥400的內部容積411內或其中滑動。擋板軸414的另一端或第二端可穿過形成在側壁410a中的孔洞定位並且由側壁410a支撐。密封套筒424可定位在擋板軸414周圍並且在側壁410a的孔洞內側。擋板軸414可配置成相對於密封套筒424旋轉，而密封套筒424可相對於側壁410a靜止。側壁410a的內表面可圍繞側壁410a的孔洞界定凹陷壁架，凹陷壁架配置成容納密封套筒424的凸緣425，使得當密封套筒424可被裝配在側壁410a的孔洞的內側時，密封套筒424及其凸緣425可與側壁410c的內表面齊平。密封套筒424的凸緣425可包括用於在其中容納密封構件426（諸如彈性體密封件）的溝槽，以在密封套筒424和側壁410a的凹陷壁架之間形成靜態密封。
密封套筒424可配置成容納一個或多個軸承支撐件420b，以支撐擋板軸414。軸承支撐件420b可定位成靠近側壁410c的外部，使得可限制或避免隔離閥400的內部容積411內側對流體流（諸如腐蝕性氣體流）的任何曝露。螺母427和軸承墊圈428可與擋板軸414的端部耦接，以限制在軸承支撐件420b和擋板軸414之間的相對軸向運動。密封構件421b、423b（諸如彈性體密封件）可定位在擋板軸414和密封套筒424之間。類似於密封構件421a，定位成較靠近側壁410a的內部並因此較接近內部容積411的密封構件421b可由耐處理材料（諸如全氟彈性體（FFKM））製成或包括耐處理材料，以承受或抵抗可能由於曝露於（如）氟自由基或其他腐蝕性氣體及/或曝露於高溫而引起的腐蝕。與密封構件423a相似，定位成較遠離內部容積411的密封構件423b可由與密封構件421b的材料相比化學抗性較小，但可提供優異的密封性質的材料製成或包括此材料。在一些實施例中，密封構件423b可由諸如含氟彈性體（FKM）、Viton® 及類似者製成或包括此些材料。在一些實施例中，密封構件421b、423b可由通用材料製成或包括通用材料。
在一些實施例中，可在側壁410c與頂壁406、底壁408和側壁410b、410d的界面或接觸表面之間提供附加密封（諸如彈性體密封環），且可使用固定件以進一步將側壁410c固定到其他壁。為了拆卸或移除擋板組件404，可移除緊固件，可從側壁410a的外側推動擋板軸414，並且可將擋板412和擋板組件404滑出閥體402並從閥體402移除。
因為擋板組件404可安裝在側壁410a上並由側壁410a支撐，並且可滑入閥體402中進行組裝，或者滑出閥體402進行拆卸，所以在隔離閥400內側可能不需要其他連接。因此，當組裝時，擋板組件404可能曝露於流體流（諸如包含F自由基的腐蝕性清潔氣體流）的部件可能會受到限制。在一些實施例中，僅擋板412和擋板軸414可曝露於流體流，而沒有其他部件可曝露於流體流。藉由用適當的材料建構擋板412和擋板軸414，可使由於曝露於流體流而引起的劣化最小化，並且可改善擋板組件404和隔離閥400的使用壽命。
在一些實施例中，擋板412和擋板軸414，以及密封套筒424和閥體402可由通常用於製造半導體處理腔室的相同或相似的材料製成。擋板412、擋板軸414、密封套筒424及/或閥體402可由金屬（諸如具有或不具有表面塗層或處置（諸如陽極氧化）的鋁）、氧化鋁或氮化鋁製成。可基於通過隔離閥400的內部容積411的流體流和其他各種考慮來選擇用於製造擋板412、擋板軸414及/或閥體402的其他合適的材料。
在一些實施例中，隔離閥400可包括任選的冷卻迴路，以冷卻擋板組件404及/或閥體402。例如，在一些實施例中，通過隔離閥400的內部容積411的流體流可包括電漿流出物，其可重新結合並釋放熱量，從而導致擋板412、擋板軸414、閥體402及/或隔離閥400的其他部件加熱。在一些實施例中，側壁410的一個或多個可包括兩個埠429a、429b，用於冷卻流體（諸如水、空氣等），以流過設置在閥體402內側的冷卻迴路以冷卻閥體402。例如，冷卻迴路可設置在包圍隔離閥400的出口埠407（第6圖所示）的底壁408中。
在一些實施例中，擋板軸414可包括中空核心418，中空核心418用於冷卻流體（諸如水、空氣等）流過以冷卻擋板軸414。擋板412還可藉由通過擋板軸414經由熱傳導供應的冷卻流體來冷卻。在一些實施例中，也可為擋板412提供單獨的冷卻迴路。如上所述，因為沒有彈性體密封件可能曝露於流體流，所以加熱可能不再是問題。此外，取決於隔離閥400可與供應電漿流出物的腔室單元耦合的方式，可限制在隔離閥400中可能發生的自由基的重組。例如，隔離閥400可結合在以上參照第2圖描述的腔室系統200中，以在遠端電漿單元215和處理區域204之間提供流體控制。因此，隔離閥400可設置在遠離遠端電漿單元215的延長距離處，延長距離藉由管道連接遠端電漿單元215和隔離閥400而提供。因此，與當遠端電漿單元215可直接耦合到隔離閥400的入口埠405時相比，在隔離閥400中產生的複合熱量可大大減少，且可省略用於擋板軸414、擋板412及/或閥體402的冷卻。當可省略冷卻時，擋板軸414可由實心核心製成，並且側壁410a可形成有凹部而不是如第4圖所示的孔洞或通孔，用於容納擋板軸414的端部。
第6圖顯示了第4圖的隔離閥400的示意性底部平面圖。除了第4和5圖中所示的各種部件之外，第6圖顯示了用於連接到冷卻流體管道的各種耦接器，包括用於連接至用於供應冷卻流體以冷卻閥體402的管道的耦接器430a、430b，及用於連接至用於供應冷卻流體以冷卻擋板軸414和擋板412的管道的耦接器432a、432b。在一些實施例中，用於連接至用於供應冷卻流體至擋板軸414的管道的耦接器432a、432b可包括旋轉耦接器。例如，每個耦接器432a、432b可包括旋轉饋通，諸如帶螺紋的旋轉饋通434a、434b。藉由利用旋轉饋通434a、434b，當擋板軸414可旋轉以打開或關閉擋板412時，管道可不旋轉或扭曲，而可避免不然擋板軸414的旋轉可能引起的應力或疲勞。在一些實施例中，每個耦接器432a、432b可進一步包括適配器433a、433b，用於將旋轉饋通434a、434b和耦接器432a、432b的其他部件與擋板軸414耦接。適配器433a、433b可由聚合物材料製成以保護擋板軸414免受電腐蝕。用於適配器433a、433b的一些合適的聚合物材料可包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚酰胺、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚乳酸（聚丙交酯）、聚苯並咪唑（PBI）、聚碳酸酯（PC）、聚醚碸（PES）、聚甲醛（POM）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚醯亞胺（PEI）、聚乙烯（PE）、聚苯醚（PPO）、聚苯硫醚（PPS）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、低密度聚乙烯（LDPE），高密度聚乙烯（HDPE）及類似者。
第7圖顯示了第4圖的隔離閥400的示意性後等距視圖。如圖所示，驅動機構416可包括氣動致動器440。氣動致動器440可包括樞軸端，樞軸端可連接至側壁410c的延伸部分並由此被支撐。氣動致動器440可包括殼體442、在殼體內側的活塞以及與活塞耦接並且延伸到殼體442外側以使擋板軸414旋轉的活塞桿444。可經由位於活塞任一側的兩個閥先導接頭445a、445b藉由對活塞的一側加壓，並排空活塞的另一側或反之亦然來驅動活塞以在殼體442內部線性地移動。
活塞桿444可與曲柄臂446連接或耦接，曲柄臂446從定位在擋板軸414的端部周圍的套筒448延伸。套筒448可與擋板軸414固定地耦接，使得氣動致動器440的活塞的線性運動可轉化為曲柄臂446、套筒448和擋板軸414的旋轉，以使擋板412在允許流體流過隔離閥400的第一或打開位置與定位成限制流體流過隔離閥400的第二或關閉位置之間樞轉。氣動致動器440可進一步包括位置感測器450a、450b（諸如霍爾效應感測器），用於感測殼體442內側的活塞的位置，從而確定隔離閥400內側的擋板412的位置。雖然氣動致動器440被描述作為示例，但是也可採用其他驅動機構，諸如具有滑動密封件的波紋管、齒條和小齒輪式驅動器及任何其他合適的驅動機構。
在一些實施例中，驅動機構416可進一步包括安裝在側壁410c上的套環422。套環422可包括圍繞套筒448定位的環形凸緣454。套環422可進一步包括可界定兩個硬止擋件458a、458b的環形扇區456，兩個硬止擋件458a、458b可界定曲柄臂446的旋轉範圍。在一些實施例中，套環422可配置成使得當曲柄臂446可鄰近於或停止在硬止擋件之一（諸如硬止擋件458a）處時，擋板412可處於打開位置，且當曲柄臂446可鄰近於或停止在硬止擋件之另一（諸如硬止擋件458b）處時，擋板412可處於關閉位置。
在所示的實施例中，整個驅動機構416可定位在閥體402的外部。驅動機構416可因此容易地被移除及/或更換以進行維護或修理，而不必將隔離閥400與隔離閥400可被併入其中的腔室系統斷開。可在不破壞腔室系統的真空的情況下維護或修理驅動機構416。此外，因為擋板412可由氣動致動器440致動並且擋板412的位置可由氣動致動器440的位置感測器450a、450b確定，所以不需要內部閥操縱，從而簡化了擋板412的設計和操作。在一些實施例中，也可簡化隔離閥400到腔室系統中的整合，因為可能不需要整合單獨的擋板控制，而僅需要在腔室系統的氣體面板和閥先導接頭445a、445b之間進行耦接。儘管顯示並描述了氣動致動器作為示例，但是在一些實施例中，驅動機構416可包括耦接至擋板412以控制擋板412的運動及/或位置的伺服馬達。如將在下文詳細論述的，當擋板412可處於閉合位置時，可在擋板412與靠近或鄰近擋板412的一個或多個表面之間產生及/或維持低電導的間隙。伺服馬達可以高精確度來控制及/或維持間隙的尺寸。
第8圖顯示了第4圖的隔離閥400的一部分的示意性透視側視圖。為了說明的目的和幫助理解，第8圖顯示了擋板412的打開位置（在第8圖中顯示為垂直位置）和關閉位置（在第8圖中顯示為水平位置），儘管應當理解，隔離閥400可包括僅一個擋板412。如圖所示，閥體402可界定第一流體容積460和第二流體容積462。閥體402可進一步界定第三或擺動容積464，擋板412可在其內擺動或樞轉。第一流體容積460和擺動容積464可重疊。
當擋板412可樞轉至打開位置時，流體可從入口埠405流入第一流體容積460、第二流體容積462中，並通過出口埠407離開隔離閥400。例如，電漿流出物（諸如藉由遠端電漿單元由清潔氣體形成的電漿流出物）可經由入口埠405從遠端電漿單元流入第一流體容積460和第二流體容積462中，並接著可經由出口埠407流入處理區域中，用於清潔處理區域中和處理區域下游的各種部件。儘管以當擋板412處於打開位置時從入口埠405到出口埠407的流體流動來描述作為示例，但是在一些實施例中，取決於操作，流體可通過第二流體容積462和第一流體容積460從出口埠407流到入口埠405。
當擋板412可樞轉到關閉位置時，從入口埠405到出口埠407的流體流動可能受到限制，反之亦然。例如，在半導體處理期間，處理氣體可在處理區域中流動以用於處理容納在其中的半導體基板。擋板412可樞轉至關閉位置以限制可能流入並污染遠端電漿單元的處理氣體。如將在下面更詳細地論述的，可流動屏蔽氣體以進一步限制和防止可通過隔離閥400流入遠端電漿單元中的任何處理氣體。
進一步參考第8圖，入口埠405和出口埠407可具有不同的形狀，並且第一流體容積460和第二流體容積462可包括不同的橫截面。入口埠405可為圓形的（例如，如第4和5圖所示），且第一流體容積460的接近入口埠405的至少一部分可具有與入口埠405相對應的圓形橫截面。出口埠407可為矩形的（例如，如第6圖所示），且整個第二流體容積462可具有與出口埠407相對應的矩形橫截面。儘管出口埠407的形狀可不同於入口埠405的形狀，但出口埠407可界定與入口埠405相同或相似的流動橫截面面積，以利於流體流通過隔離閥400。
如第8圖所示，出口埠407及/或第二流體容積462可包括第一尺寸或寬度，第一尺寸或寬度可小於入口埠405的直徑。參照第9圖，其顯示了隔離閥400的示意性橫截面正視圖，其中擋板412處於關閉位置，出口埠407及/或第二流體容積462可包括第二尺寸或長度，第二尺寸或長度可大於入口埠405的直徑。長度可平行於擋板412的樞轉軸線，並且寬度可垂直於擋板412的樞轉軸線。出口埠407及/或第二流體容積462的長度與寬度的深寬比的範圍可在約10：1和約1：1之間、在約8：1和約1：1之間、在約6：1和約1：1之間、在約5：1和約1：1之間、在約4：1和約1：1之間、在約3：1和約1：1之間或在約2：1和約1：1之間。儘管以矩形出口埠407及/或第二流體容積462的矩形橫截面為例進行了描述，但是出口埠407及/或第二流體容積462的橫截面可包括不同的形狀，諸如橢圓形或其他長方形或細長形。在一些實施例中，出口埠407及/或第二流體容積462可不具有細長形狀，且在一些實施例中，出口埠407及/或第二流體容積462的第一尺寸或寬度可等於或大於其第二尺寸或長度。
藉由具有平行於擋板412的樞轉軸線的更大的第一或長度尺寸，垂直於擋板412的樞轉軸線的減小的第二或寬度尺寸可用以維持與入口埠405相同或相似的流動橫截面面積。因此，可減小覆蓋第二流體容積462所需的擋板412的徑向跨度或長度。擋板412的減小的長度繼而可導致擋板412的減小的樞轉或擺動半徑以及閥體402內側用於容納擋板412的減小的擺動容積464。因此，可實現隔離閥400的總體上更緊湊或減小的封裝尺寸。在一些實施例中，沿流動路徑或在入口埠405與出口埠407之間的距離而測量的隔離閥400的外部尺寸可小於或約150mm、小於或約140mm、小於或約130mm、小於或約120mm、小於或約110mm、小於或約100mm或更小。
繼續參考第8和9圖，當擋板412可處於關閉位置時，擋板表面470或擋板412的面對出口埠407的表面可被定位成非常靠近由閥體402圍繞第二流體容積462的底壁408所界定的安置表面472。在一些實施例中，擋板表面470可不接觸安置表面472，並且可在擋板表面470和安置表面472之間維持小的間隙474。在一些實施例中，間隙474可在擋板412的自由端和界定擺動容積464的一部分的側壁410d之間延伸或存在。間隙474也可在擋板412的側表面和側壁410a、410c之間延伸或存在，如第9圖所示。
儘管顯示了平坦或平面的擋板表面470和平坦或平面的安置表面472，但是在一些實施例中，擋板表面470和安置表面472可不是平坦或平面的。在一些實施例中，安置表面472可具有凸形輪廓，且擋板表面470可具有互補的凹形輪廓，或反之亦然。安置表面472和擋板表面470可具有任何其他輪廓，儘管如下論述，擋板表面470和安置表面472的互補表面輪廓可幫助實現通過間隙474的較低的流體傳導率。
在一些實施例中，擋板412和閥體402可配置成使得，當擋板412可處於關閉位置時，間隙474可足夠小，且在第一流體容積460與第二流體容積462之間通過間隙474的流動路徑可足夠長，使得可實現在第一流體容積460和第二流體容積462之間過間隙474的低流體傳導率。在一些實施例中，間隙474（諸如在擋板表面470與安置表面472之間的距離）的範圍可在約2mm與約0.1mm之間、在約1.5mm與約0.5mm之間或在約1.2mm與約0.8mm之間。在一些實施例中，間隙474可為小於或約2mm、小於或約1.9mm、小於或約1.8mm、小於或約1.7mm、小於或約1.6mm、小於或約1.5mm、小於或約1.4mm、小於或約1.3mm、小於或約1.2mm、小於或約1.1mm、小於或約1.0mm、小於或約0.9mm、小於或約0.8mm、小於或約0.7mm，小於或約0.6mm、小於或約0.5mm、小於或約0.4mm、小於或約0.3mm、小於或約0.2mm、小於或約0.1mm。
為了獲得相對較低的流體傳導率，第二流體容積462和擋板412可配置成使得當擋板412可關閉時，在第二流體容積462的周邊與擋板表面470的周邊之間的距離可為大於或約5mm、大於或約10mm、大於或約15mm、大於或約20mm、大於或約25mm、大於或約30mm或更大，但是在一些實施例中，可為小於或約50mm以維持相對小的封裝尺寸。還可藉由擋板412的適當厚度來實現增加的流動路徑。如上所述，間隙474也可在擋板412的側表面與閥體402的側壁410a、410c之間延伸或存在，如第9圖所示。在各種實施例中，在面對出口埠407的擋板表面470和面對入口埠405的擋板表面476之間測量的擋板412的厚度的範圍可在約5mm與約50mm之間、在約10mm與約40mm之間，在約20mm與約30mm之間。
取決於擋板412和閥體402的配置，在一些實施例中，在第一流體容積460和第二流體容積462之間經由間隙474的流動路徑的範圍可在約100mm和約10mm之間、在約90mm和約20mm之間、在約80mm和約30mm之間，或在約70mm和約40mm之間。在一些實施例中，流動路徑可大於或約10mm、大於或約20mm、大於或約30mm、大於或約40mm、大於或約50mm、大於或約60mm、大於或約70mm、大於或約80mm、大於或約90mm、大於或約100mm，或更大。在一些實施例中，流動路徑與間隙474的比例的範圍可在約1000：1和約10：1之間、在約500：1和約20：1之間、在約200：1和約20：1之間、在約100：1和約30：1之間、在約80：1和約30：1之間，或在約60：1和約40：1之間。在一些實施例中，流動路徑與間隙474的比例可大於或約10：1、大於或約20：1、大於或約30：1、大於或約40：1、大於或約50：1、大於或約60：1、大於或約80：1、大於或約100：1、大於或約200：1、大於或約500：1、大於或約1000：1或更高。在一些實施例中，小於或約1mm的間隙474和大於或約40：1的流體路徑與間隙的比例可在保持較低的製造成本的同時實現所期望的低水平的流體傳導率。
藉由相對小的間隙474及/或在第一流體容積460和第二流體容積462之間通過間隙474的相對長的流動路徑，通過間隙474的流體傳導率可能較低。在一些實施例中，通過間隙474的流體傳導率的範圍可在每秒約0.5升與每秒約0.01升之間、在每秒約0.4升與每秒約0.02升之間、在每秒約0.3升與每秒約0.03升之間、在每秒約0.2升與每秒約0.04升之間，或在每秒約0.1升至每秒約0.05升之間。在一些實施例中，通過間隙474的流體傳導率可小於或約每秒0.5升、小於或約每秒0.4升、小於或約每秒0.3升、小於或約每秒0.2升、小於或約每秒0.1升、小於或約每秒0.09升、小於或約每秒0.08升、小於或約每秒0.07升、小於或約每秒0.06升、小於或約每秒0.05升、小於或約每秒0.04升、小於或約每秒0.03升、小於或約每秒0.02升、小於或約每秒0.01升或以下。
為了防止任何流體經由間隙474從第二流體容積462流到第一流體容積460，屏蔽氣體可流入第一流體容積460中。在一些實施例中，屏蔽氣體可經由屏蔽氣體入口468（諸如第9圖所示）流入第一流體容積460中。。在一些實施例中，屏蔽氣體入口468可設置在不同的位置，以使屏蔽氣體首先流入擺動容積464中，並接著流入第一流體容積460中。屏蔽氣體入口468可設置在任何一個側壁410a、410b、410c、410d或頂壁406中。在一些實施例中，可不提供單獨的屏蔽氣體入口，且屏蔽氣體可通過入口埠405流入第一流體容積460中。
因為通過間隙474的低流體傳導率，儘管沿間隙474中的流動路徑可能存在一些處理氣體（諸如在第二流體容積462附近的區域中），但是處理氣體可能會集中在第二流體容積462，且很少或基本上沒有處理氣體可通過間隙474擴散到第一流體容積460中及/或隨後擴散到遠端電漿單元中，引起遠端電漿單元的污染。類似地，屏蔽氣體可集中在第一流體容積460中，且很少或基本上沒有屏蔽氣體可通過間隙474擴散到第二流體容積462中及/或隨後擴散到處理區域中。為了限制任何可能流入第二流體容積462中的屏蔽氣體對在處理區域中進行的處理的影響，屏蔽氣體可為惰性氣體，諸如氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣、氮氣或可能與處理氣體不發生反應的任何其他合適的氣體。在一些實施例中，淨化氣體可在半導體處理期間流入第二流體容積462中。可將相同的氣體用作屏蔽氣體並供應到第一流體容積460中。
在一些實施例中，在入口埠405處的可作為處理氣體與屏蔽氣體的比例來測量的處理氣體的濃度可小於或約1：106 、小於或約1：107 、小於或約1：108 、小於或約1：109 、小於或約1：1010 、小於或約1：1011 、小於或約1：1012 、小於或約1：1013 、小於或約1：1014 或以下。在一些實施例中，藉由利用在此描述的隔離閥400，即使在當處理區域中的壓力可相對較高的情況下（諸如大於或約1torr、大於或約5torr、大於或約10torr、大於或約15torr或更高），也可僅利用屏蔽氣體的相對較小流率來實現期望的處理氣體濃度並基本上防止處理氣體流入遠端電漿單元中。在一些實施例中，取決於處理區域中的壓力及/或其他各種考慮，屏蔽氣體的流率的範圍可在約200sccm與約5sccm之間、在約150sccm與約10sccm之間、在約100sccm與約15sccm之間、在約80sccm與約20sccm之間，或在約60sccm與約40sccm之間。在一些實施例中，屏蔽氣體可以小於或約200sccm、小於或約150sccm、小於或約100sccm、小於或約80sccm、小於或約60sccm、小於或約50sccm、小於或約40sccm、小於或約30sccm、小於或約20sccm、小於或約10sccm，或更少的流率流動。
在一些實施例中，可利用一個或多個壓力換能器來監視第一流體容積460及/或第二流體容積462中的壓力。在一些實施例中，一個或多個壓力換能器可併入閥體402，諸如被安裝在界定第一流體容積460及/或第二流體容積462的壁406、408、410的一個上。可基於在第一流體容積460中的壓力及/或第二流體容積462中的壓力來實施封閉迴路控制系統，以動態地控制屏蔽氣體的流率，使得第一流體容積460中的壓力可維持不小於或大於第二流體容積462中的壓力，以限制或防止任何處理氣體進入第一流體容積460中。例如，在各種實施例中，可動態控制屏蔽氣體的流率，以維持第一流體容積460中的壓力大於第二流體容積462在約1％與約20％之間，以限制或防止處理氣體流入第一流體容積460中。例如，第一流體容積460中的壓力可維持大於第二流體容積462中的壓力至少約1%、至少約2%、至少約3%、至少約4%、至少約5%、至少約6%、至少約7%、至少約8%、至少約9%、至少約10%、至少約12%、至少約14%、至少約16%、至少約18%、至少約20%或更大。
藉由利用於此所述的隔離閥並利用屏蔽氣體來產生相對較小的間隙和相對較長的流動路徑，可能不需要機械接觸來實現隔離，並且可實現用於隔離兩個腔室單元（諸如遠端電漿單元和處理區域）的非接觸或無接觸密封。因為可能不需要接觸，所以可能不需要彈性體密封件，且相關的密封件磨損或退化可能不再是問題。隔離閥可在高腐蝕性環境中可靠地運行。此外，還可避免支撐彈性體密封件固有的許多複雜性，諸如冷卻和保護性屏蔽，這可簡化設計並降低成本。應當注意，這裡使用的術語「非接觸（non-contact）」或「無接觸（contactless）」不排除由於製造公差或由於各種其他考慮而使擋板表面470和安置表面472可能彼此接觸的實施例。相反地，於此使用的術語「無接觸（contactless）」或「非接觸（non-contact）」僅旨在與傳統的隔離閥區分開，在傳統的隔離閥中，經由機械接觸來實現密封，諸如可在彈性體密封件與安置表面之間形成的接觸。
因為在處理期間可藉由隔離閥將遠端電漿單元和處理區域隔離，所以可防止處理氣體從處理區域向遠端電漿單元的流動及其污染。即使遠端電漿單元由於各種其他原因而被污染，也可藉由隔離閥防止這種污染進入處理區域，從而提高處理品質和生產能力。
第10圖顯示了操作於此所述的隔離閥400以促進各種半導體處理操作的方法1000中的示例性操作。如上所述，隔離閥400可結合到腔室系統（諸如腔室系統200）中，並且與腔室系統的兩個腔室單元（諸如隔離閥上游的遠端電漿單元和隔離閥400下游的處理區域）耦合。隔離閥400可被操作以使用由遠端電漿單元從清潔氣體產生的電漿流出物來促進處理區域的清潔。隔離閥400可被進一步操作以防止遠端電漿單元被在半導體處理期間可在處理區域中流動的處理氣體污染。
方法1000可藉由在操作1005處打開隔離閥400開始，如，將隔離閥400的擋板412樞轉到打開位置，以允許流體從遠端電漿單元流到處理區域。在操作1010處，清潔流體可經由隔離閥400從遠端電漿單元流到處理區域。清潔流體可包括由遠端電漿單元從清潔氣體或可包括NF3 或其他清潔氣體的氣體混合物所形成的電漿流出物。電漿流出物因此可包括氟自由基或其他高度腐蝕性的清潔自由基，以清潔處理區域中和處理區域下游的各種腔室部件。一旦完成清潔操作後，可在操作1015處抽空腔室系統，以移除所有殘留的清潔電漿流出物。在操作1020處，可藉由將擋板412樞轉到關閉位置來關閉隔離閥400。在操作1025處，屏蔽氣體可流入在擋板412的上游的隔離閥400中。屏蔽氣體可以上述的任何流率流動。在操作1030處，可將處理氣體流入處理區域中以執行一個或多個半導體處理操作，諸如沉積、蝕刻等，這可涉及在處理區域中原位形成電漿。如上所論述的，由擋板412和安置表面472界定的長流動路徑和小流動橫截面面積可用作非接觸的導電限制密封件。因此，當屏蔽氣體可流動時，可防止從處理區域到遠端電漿單元的流體流動，或反之亦然，並且可防止來自遠端電漿單元或處理區域的一個的流體流對遠端電漿單元或處理區域的另一個的污染。在一些實施例中，可基於擋板412上游的壓力（如，遠端電漿單元的壓力）及/或擋板412下游的壓力（如，處理區域的壓力）來動態地控制及/或調節屏蔽氣體的流率，使得擋板412上游的壓力可維持不小於或大於擋板412下游的壓力，以限制或防止任何處理氣體進入遠端電漿單元中。
在前面的描述中，出於解釋的目的，已經闡述了許多細節以便提供對本技術的各種實施例的理解。然而，對於熟悉本領域者將顯而易見的是，可在沒有這些細節的一些或具有額外細節的情況下實施某些實施例。
已經揭露了幾個實施例，熟悉本領域者將認識到，在不背離實施例的精神的情況下，可使用各種修改、替代配置和等效元件。另外，為了避免不必要地混淆本技術，沒有描述許多公知的處理和元件。因此，以上描述不應被視為限制本技術的範圍。另外，方法或處理可被描述為順序的或分步驟的，但是應當理解，操作可同時執行，或者以與所列順序不同的順序執行。
在提供值的範圍的情況下，應理解的是，除非上下文另外明確指出，否則每個中間值至下限單位的最小分數，在彼範圍的上限和下限之間也特別地揭露。涵蓋了在宣稱範圍中的任何宣稱值或未宣稱中間值與彼宣稱範圍中的任何其他宣稱或中間值之間的任何較窄的範圍。這些較小範圍的上限和下限可獨立地包括或排除在範圍中，並且較小範圍中包括的上下限的任一個、兩個都沒有或兩個的每個範圍也涵蓋在本技術內，除了所宣稱範圍中特別排除的限制。在宣稱範圍包括上下限的一個或兩個情況中，還包括排除彼等所包括限制的任一個或兩個的範圍。
如於此和附隨的申請專利範圍中所使用的，單數形式「一（a）」、「一（an）」和「該（the）」包括複數引用，除非上下文另外明確指出。因此，例如，對「一前驅物」的引用包括複數個這樣的前驅物，而對「該層」的引用包括對一個或多個層及熟悉本領域者已知的其等效元件的引用，等等。
而且，當在本說明書和以下的申請專利範圍中使用時，詞語「包含（comprise(s)）」、「包含（comprising）」、「含有（contain(s)）」、「含有（containing）」、「包括（include(s)）」、「包括（including）」旨在指定所宣稱的特徵、整數、部件或操作的存在，但是它們並不排除一個或多個其他特徵、整數、部件、操作、動作或群組的存在或增加。
100:處理系統 102:前開式晶圓傳送盒 103:工廠界面103 104a:機械臂 104b:機械臂 106:保持區域 107:入口 108:處理區域 109a:區段 109b:區段 109c:區段 110:第二機械臂/機器人 112:傳送腔室 200:腔室系統 201:腔室主體 202:傳送區域 203a:基板支撐件 203b:基板支撐件 204:處理區域 205a:蓋堆疊 205b:蓋堆疊 207:第一蓋板 209:孔洞 210:第二蓋板 212a:孔洞 212b:孔洞 215:遠端電漿單元 220:隔離閥 305:襯套 310:泵送襯套 315:面板 320:阻擋板 325:面板加熱器 330:氣體箱 335:傳送設備 400:隔離閥 402:閥體 404:擋板組件 405:入口埠 406:頂壁/壁 407:出口埠 408:底壁/壁 410a:側壁 410b:側壁 410c:側壁 410d:側壁 411:內部容積 412:擋板 414:擋板軸 416:驅動機構 418:中空核心 420a:軸承支撐件 420b:軸承支撐件 421a:密封構件 421b:密封構件 422:套環 423a:密封構件 423b:密封構件 424:密封套筒 425:凸緣 426:密封構件 427:螺母 428:軸承墊圈 429a:埠 429b:埠 430a:耦接器 430b:耦接器 432a:耦接器 432b:耦接器 433a:適配器 433b:適配器 434a:旋轉饋通 434b:旋轉饋通 440:氣動致動器 442:殼體 444:活塞桿 445a:閥先導接頭 445b:閥先導接頭 446:曲柄臂 448:套筒 450a:位置感測器 450b:位置感測器 456:環形扇區 458a:硬止擋件 458b:硬止擋件 460:第一流體容積 462:第二流體容積 464:擺動容積 468:屏蔽氣體入口 470:擋板表面 472:安置表面 474:間隙 476:擋板表面 1000:方法 1005:操作 1010:操作 1015:操作 1020:操作 1025:操作 1030:操作
藉由參考說明書的其餘部分和圖式，可實現對所揭露技術的本質和優點的進一步理解。
第1圖根據本技術的一些實施例顯示了示例性處理系統的示意性頂部平面圖。
第2圖根據本技術的一些實施例顯示了腔室系統的示意性局部等距視圖。
第3圖根據本技術的一些實施例顯示了示例性腔室系統的示意性局部橫截面圖。
第4圖根據本技術的一些實施例顯示了隔離閥的示意性前等距視圖。
第5圖顯示了第4圖的隔離閥的示意性橫截面等距視圖。
第6圖顯示了第4圖的隔離閥的示意性底部平面圖。
第7圖顯示了第4圖的隔離閥的示意性後等距視圖。
第8圖顯示了第4圖的隔離閥的一部分的示意性透視側視圖。
第9圖顯示了第4圖的隔離閥的示意性橫截面前視圖。
第10圖根據本技術的實施例顯示了操作隔離閥以促進半導體處理的方法中的示例性操作。
包括一些圖式作為示意圖。應當理解，圖式僅用於說明目的，且除非特別說明是按比例繪製的，否則不應視為按比例繪製的。另外，作為示意圖，提供了圖式以幫助理解，並且與實際表示相比，圖式可能不包括所有態樣或資訊，並且出於說明目的，可能包括誇大的材料。
在附隨的圖式中，相似的部件及/或特徵可具有相同的元件符號。此外，相同類型的各種部件可藉由在元件符號後面加上一個在相似部件之間進行區分的字母來進行區分。若在說明書中僅使用第一元件符號，則此描述適用於具有相同第一元件符號的任何類似部件，而與字母無關。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
400:隔離閥
402:閥體
404:擋板組件
405:入口埠
406:頂壁/壁
408:底壁/壁
410a:側壁
410c:側壁
410d:側壁
411:內部容積
412:擋板
414:擋板軸
416:驅動機構
418:中空核心
420a:軸承支撐件
420b:軸承支撐件
421a:密封構件
421b:密封構件
423a:密封構件
423b:密封構件
424:密封套筒
425:凸緣
426:密封構件
427:螺母
428:軸承墊圈
429a:埠
429b:埠

Claims (20)

  1. 一種隔離閥，包含：一閥體，界定一第一流體容積、一第二流體容積和一安置表面；一擋板組件，具有設置在該閥體內側的一擋板，該擋板具有與該安置表面互補的一擋板表面，其中該擋板在該閥體內可樞轉以接近該安置表面以形成一非接觸式密封，以限制在該第一流體容積和該第二流體容積之間的流體流動；及一入口，由該閥體界定，其中該入口配置為將一屏蔽氣體提供到該第一流體容積中。
  2. 如請求項1所述之隔離閥，其中當該擋板處於接近該安置表面的一第二位置時，在該安置表面和一互補的擋板表面之間形成範圍在2mm和0.1mm之間的一間隙，以形成該非接觸式密封。
  3. 如請求項1所述之隔離閥，其中當該擋板處於接近該安置表面的一第二位置時，由該擋板表面和該安置表面界定的一流動路徑的一長度與在該擋板表面和該安置表面之間的一距離的一比例的範圍在約1000：1和約10：1之間。
  4. 如請求項1所述之隔離閥，其中該擋板表面和該安置表面為平面的。
  5. 如請求項1所述之隔離閥，其中該擋板組件進一步包含一擋板軸，該擋板軸配置成使該擋板在一第 一位置和一第二位置之間樞轉，其中該閥體包含一第一側壁，該第一側壁界定用於與該擋板軸的一第一端部耦接的一第一孔洞，其中該閥體進一步包含與該第一側壁相對的一第二側壁，其中該第二側壁界定用於與該擋板軸的一第二端部耦接的一第二孔洞。
  6. 如請求項5所述之隔離閥，其中該擋板組件進一步包含一驅動機構，該驅動機構可操作以驅動該擋板軸，且其中該驅動機構設置在該閥體外側並且安裝到該第一側壁的外部。
  7. 如請求項5所述之隔離閥，其中該擋板和該擋板軸形成為一體。
  8. 如請求項1所述之隔離閥，其中該擋板組件進一步包含一擋板軸，用於使該擋板在一第一位置和一第二位置之間樞轉，且其中該擋板軸包含一中空核心，該中空核心配置成使一冷卻流體通過以冷卻該擋板軸和該擋板。
  9. 如請求項1所述之隔離閥，其中該閥體包含複數個壁，且其中一冷卻迴路設置在該複數個壁的至少一個壁中，且該冷卻迴路配置成通過一冷卻流體以冷卻該閥體。
  10. 如請求項1所述之隔離閥，其中該閥體進一步界定用於提供流體進入該第一流體容積的一第一埠和用於提供流體進入該第二流體容積的一第二埠，其中該第一埠和該第二埠界定一公共的流動橫截面面積，且其 中該第一埠和該第二埠具有不同的形狀。
  11. 如請求項10所述之隔離閥，其中該第一埠為圓形的，且其中該第二埠為矩形的。
  12. 如請求項10所述之隔離閥，其中該第二埠包括平行於該擋板的一樞轉軸線的一第一尺寸和垂直於該擋板的該樞轉軸線的一第二尺寸，且其中該第一尺寸與該第二尺寸的一比例的範圍在約10：1和約1：1之間。
  13. 如請求項1所述之隔離閥，其中該閥體或該擋板的至少一個包含鋁、氧化鋁或氮化鋁的至少一種。
  14. 一種腔室系統，包含：一第一腔室單元；一第二腔室單元；及一隔離閥，耦接到該第一腔室單元和該第二腔室單元，並且配置成控制在該第一腔室單元和該第二腔室單元之間的流體流動，其中該隔離閥包含：一閥體，界定一第一埠和一第二埠，該第一埠提供到該第一腔室單元的流體通路，該第二埠提供到該第二腔室單元的流體通路，其中該閥體界定一第一流體容積、一第二流體容積和一安置表面；一擋板組件，具有設置在該閥體內側的一擋板，該擋板具有與該安置表面互補的一擋板表面，其中該擋板在該閥體內可樞轉以接近該安置表面以形成一非接觸式密封，以限制在該第一流體容積和該第二流體容 積之間的流體流動；及一入口，由該閥體界定，其中該入口配置為將一屏蔽氣體提供到該第一流體容積中。
  15. 如請求項14所述之腔室系統，其中當該擋板處於接近該安置表面的一第二位置時，由該擋板表面和該安置表面界定的一流動路徑的一長度與在該擋板表面和該安置表面之間的一距離的一比例的範圍在約1000：1和約10：1之間。
  16. 如請求項14所述之腔室系統，其中該第一腔室單元包含一遠端電漿單元，且該第二腔室單元包含一半導體處理腔室，該半導體處理腔室配置成與該第二腔室單元產生一局部電漿以用於半導體處理。
  17. 如請求項14所述之腔室系統，其中該隔離閥為一第一隔離閥，該腔室系統進一步包含一第三腔室單元和一第二隔離閥，該第二隔離閥耦接到該第一腔室單元和該第三腔室單元，並配置成控制在該第一腔室單元和該第三腔室單元之間的流體流動。
  18. 一種利用隔離閥的方法，包含以下步驟：關閉與一第一腔室單元和一第二腔室單元耦接的一隔離閥，其中該隔離閥可操作用以控制在該第一腔室單元和該第二腔室單元之間的流體流動，其中該隔離閥包含：一閥體，界定與該第一腔室單元流體耦接的一第一流體容積，及與該第二腔室單元流體耦接的一第二流 體容積，其中該閥體界定一第一流體容積、一第二流體容積和一安置表面；一擋板組件，具有設置在該閥體內側的一擋板，該擋板具有與該安置表面互補的一擋板表面，其中該擋板在該閥體內可樞轉以接近該安置表面以形成一非接觸式密封，以限制在該第一流體容積和該第二流體容積之間的流體流動；及一入口，由該閥體界定，其中該入口配置為將一屏蔽氣體提供到該第一流體容積中；及使一屏蔽氣體流入該第一流體容積中。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該屏蔽氣體以範圍在約200sccm和約5sccm之間的一流率流動。
  20. 如請求項18所述之方法，進一步包含以下步驟：動態地控制該屏蔽氣體的一流率，使得在該第一流體容積中的一壓力大於在該第二流體容積中的一壓力。
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