[发明专利]用于等离子体反应器室的无O形环串列节流阀

说明书

技术领域

本发明涉及用于等离子体反应器室的无O形环串列节流阀。

背景技术

半导体电路制造所用的大多数等离子体处理需要用耦合到等离子体反应器室的真空泵将等离子体反应器室维持在亚大气压的压力下。通常，真空泵以额定恒定的速率工作，同时用耦合在室与真空泵之间的蝶形阀来调节室压力。蝶形阀具有可旋转的盘状翼片(flap)，所述盘状翼片的旋转位置决定了真空泵的流率并因而控制了室压力。阀翼片通常在其周围具有O形环，在阀处于关闭位置的任何时候，O形环都处于阀壳体的边缘。为了确保当阀翼片处于关闭位置时的密封性，O形环是必须的。在使O形环处于略微开启的位置以达到期望的室压力时，O形环会受到磨损。经O形环流过的等离子体和气体与O形环的材料发生反应并使之变差或除去。因此，必须周期形地维护阀并更换O形环，这需要很大的维护费用并使反应器有很长的停工期。

另一个问题是，在阀的最大流动能力及其精确调节室压力的能力之间存在某种折衷。可以对压力进行控制的分辨率大体上与阀的直径成反比。这是因为，取决于用来使翼片旋转的电动机或伺服装置，对阀翼片的旋转角度的控制被限制在最小的角度行程。最小角度行程或分辨率可以是小于1度。对于很小直径的阀翼片和开口而言，这种分辨率可以对室压力实现高精度或精密控制。但是，对于较大直径的阀翼片或开口，翼片移过这种最小角度行程就会造成室压力相当大的改变，从而不能对室压力进行精密控制。这种问题可以通过采用较小直径的阀翼片和开口来克服。但是，这种措施限制了将室排空或对其清洁时所能采用的流率。例如，采用小直径的阀不能通过NF3气体用清洁气体和副产品的快速“倾泻”来对室进行清洁。

需要一种压力控制阀，它具有很高的流率(最大开口尺寸)，但是尽管最大开口尺寸较大，也仍然能以像很小的阀那样的精确度对室压力进行控制，这种阀不需要对O形环进行周期形的更换。

发明内容

一种阀系统，具有高的最大气体流率和对气体流率的精密控制，所述阀系统包括：阀壳体，用于阻挡气体流经气体流路；穿过所述壳体并具有第一弓形侧壁的大面积开口；穿过所述壳体并具有第二弓形侧壁的小面积开口；以及大面积和小面积可旋转阀翼片，分别位于所述大面积开口和小面积开口中并具有分别与所第一和第二弓形侧壁一致的弓形边缘，并在其间分别限定了第一阀间隙和第二阀间隙。第一阀间隙和第二阀间隙小到足以阻挡预定最小气流极限的预定压力极限通过所述阀壳体的气流，从而消除了对O形环的任何需要。

附图说明

图1A图示了包括本发明的阀组件的一种等离子体反应器。

图1B是图1A的阀组件中阀的放大剖视侧视图。

图2是图1B的阀中阀翼片顶侧的立体图。

图3是图2的阀翼片底侧的立体图。

图4是阀组件的剖视侧视图。

图5是图4的阀组件中阀翼片和壳体的立体图。

图6是阀组件的剖视末端图。

图7是图1的反应器中阀系统的立体图，包括驱动电动机和反馈控制系统。

具体实施方式

参考图1A和图1B，等离子体反应器10具有包围了真空室16的顶板12和侧壁14，晶片支撑底座18位于室16内用于支撑待处理的硅晶片。处理气体供应器11通过气体喷射装置13将处理气体或处理气体混合物供应到室16中。从RF偏压功率发生器15通过阻抗匹配电路17向晶片底座18施加等离子体偏压功率。可以从RF源功率发生器19并通过阻抗匹配电路21向源功率施加器(source power applicator，例如可以是天线或电极，并可以位于顶板12处或底座18处)23施加等离子体源功率。泵送环20限定在侧壁14与底座18之间。泵送导管22耦合在泵送环20与外部真空泵24之间。