具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描述本发明的实施例。

参考图1至图8，根据本发明的衬底处理装置包含：界定衬底处理空间(S)的处理腔室(100)；耦合到处理腔室(100)且形成由等离子体活化的气体沿其流动的流动路径(302)的流动路径部分(300)；以及设置在流动路径部分(300)中的阀模块(400)。

处理腔室(100)可具有各种配置以界定其中的封闭衬底处理空间(S)。举例来说，处理腔室(100)可包含腔室主体(110)，腔室主体(110)具有在其上侧的开口和以可拆卸方式耦合到腔室主体(110)的开口的上盖(120)以连同腔室主体(110)一起界定衬底处理空间(S)。

处理腔室(100)形成有至少一个闸(111)，衬底(10)经由闸(111)引入到处理腔室(100)中或从处理腔室(100)去除。

处理腔室(100)可连接到或设置有用于衬底处理的电力应用系统以及用于衬底处理空间(S)的压力控制和排放的排气系统。

另外，处理腔室(100)可设置有气体喷射器(600)以将处理气体喷射到衬底处理空间(S)中。

气体喷射器(600)可具有各种配置以将各种处理气体喷射到衬底处理空间(S)中。

举例来说，气体喷射器(600)可包含：至少一个扩散板，扩散板经提供给上盖(120)且扩散经由气体馈送线(500)馈送的处理气体；以及多个喷射孔，经扩散的处理气体经由喷射孔喷射向衬底处理空间(S)。

处理腔室(100)可设置有衬底支撑件(700)，衬底支撑件(700)支撑引入至衬底处理空间(S)中的衬底(10)。

衬底支撑件(700)设置在处理腔室(100)中且可具有各种配置以支撑衬底(10)。例如，如图1中所绘示，衬底支撑件(700)可包含：衬底支撑板，在其上表面上支撑衬底(10)，以及衬底支撑轴，经由处理腔室(100)的壁耦合到衬底支撑板和竖直衬底驱动单元(未绘示)以在竖直方向上移动。

衬底支撑板可具有对应于衬底(10)的平面形状的形状且其中可设置有用于加热衬底的加热器(未绘示)。

衬底支撑轴耦合到衬底支撑板的下表面且可具有各种配置以经由处理腔室100的壁耦合至竖直衬底驱动单元(未绘示)以在竖直方向上移动。

竖直衬底驱动单元(未绘示)可具有各种配置以在竖直方向上移动衬底支撑轴，且取决于装置的配置可包含电动机、线性引导件、螺钉、螺母等。

流动路径部分(300)耦合到处理腔室(100)且可具有各种配置以形成由等离子体活化的气体沿其流动的流动路径(302)。

在一个实施例中，流动路径部分(300)可设置在处理腔室(100)与产生等离子体的远程等离子体产生器(200)之间，如图1中所绘示。

远程等离子体产生器(200)为产生远程等离子体的远程等离子体源且可具有各种配置。

如图1中所绘示，远程等离子体产生器(200)远离处理腔室(100)设置且可包含其中产生等离子体放电的远程等离子体腔室。

远程等离子体腔室可由阳极化铝合金形成且可经由下文所描述的流动路径部分(300)连接到处理腔室(100)。

远程等离子体产生器(200)可具有与典型的远程等离子体产生器(remote plasmagenerator；RPG)相同的形状或类似的形状且将省略其详细描述。

衬底处理装置可更包含清洁气体馈送线(210)，用于清洁处理腔室(100)的清洁气体沿清洁气体馈送线(210)馈送到远程等离子体产生器(200)。

经由清洁气体馈送线(210)引入到远程等离子体产生器(200)中的清洁气体可由等离子体活化(产生自由基离子)。

活化清洁气体可经由下文所描述的流动路径部分(300)引入到处理腔室(100)中以清洁处理腔室(100)的内部。

清洁气体可包含含氟气体，例如氟化氮、碳氟化合物、氟化氯、氟化氮或碳氟化合物的混合气体以及这些气体和氧气、氮气或惰性气体的混合气体。

举例来说，清洁气体可为NF₃、CIF₃、CF₄、C₂F₆或C₃F₈和氧气的混合气体、NF₃和氮气的混合气体或NF₃和稀释气体的混合气体。

稀释气体可包含选自氦气、氩气、氖气、氙气以及氪气当中的至少一种。

在此情况下，在远程等离子体产生器(200)中活化的活化气体(活化物质)可沿流动路径部分(300)流动。

当清洁气体流入远程等离子体产生器(200)中时，沿流动路径部分(300)流动的活化气体(活化物质)可为由远程等离子体活化的氟自由基。

也就是说，沿流动路径部分(300)的在远程等离子体产生器(200)中活化的清洁气体可馈送到处理腔室(100)以清洁处理腔室(100)。

尽管图1示出流动路径部分(300)为独立于处理气体沿其馈送至处理腔室(100)的气体馈送线(500)的组件，但应理解，本发明并不限于此。

也就是说，流动路径部分(300)可直接连接到独立于气体馈送线(500)的处理腔室(100)的气体喷射器(600)或可经由气体馈送线(500)间接连接到气体喷射器(600)。

在另一实施例中，如图1中所绘示，流动路径部分(300)可设置在处理腔室(100)与用于从处理腔室(100)排放气体的排气泵(800)之间。

在此实施例中，在处理腔室(100)中活化的副产物或活化气体(活化物质)可流经流动路径部分(300)。

阀模块(400)可设置在流动路径部分(300)中且可具有各种配置以控制活化气体(活化物质)或沿流动路径(302)流动的副产物的流动。

举例来说，为打开或关闭流动路径部分(300)的流动路径(302)，阀模块(400)可包含：截流板(410)，设置成经由在流动路径部分(300)的一侧处形成的开口狭缝(301)在流动路径(302)上向前或向后移动；以及第一驱动器(420)，驱动截流板(410)的向前或向后移动。

截流板(410)在流动路径(302)上向前或向后移动，且可由各种材料以各种形状形成以便打开或关闭流动路径(302)。举例来说，如图5A至图5C中所绘示，截流板(410)可为在其一侧处形成有阶梯以便紧密接触流动路径(302)的圆周的板。

流动路径部分(300)可形成有开口狭缝(301)，截流板(410)经由开口狭缝(301)在流动路径(302)上向前或向后移动。

开口狭缝(301)为允许截流板(410)朝向截流板(410)的流动路径(301)以向前或向后方向移动的开口，且可具有各种形状及大小。优选地，开口狭缝(301)形成为沿流动路径(302)的圆周的预定宽度，且具有至少允许截流板(410)从中穿过而无摩擦的长度。

此处，开口狭缝(301)可在远程等离子体产生器(200)侧(或在排气泵(800)侧)的流动路径(PS)与在处理腔室(100)侧的流动路径(PC)之间形成边界。

另外，流动路径部分(300)可形成有阀门(303)，所述阀门(303)由参照开口狭缝(301)的在远程等离子体产生器(200)侧(或在排气泵(800)侧)或在处理腔室(100)侧的截流板(410)紧密覆盖。

阀门(303)可在截流板(410)的向前移动后(在关闭流动路径(302)后)与截流板(410)紧密接触。尽管在图1中至图8中所绘示的实施例中，阀门(303)在处理腔室(100)侧形成，但应理解，本发明并不限于此。

截流板(410)可包含紧密接触阀门(303)以保证阀门(303)的密封的密封部件(413)。

密封部件(413)可具有各种配置以经由与阀门(303)紧密接触来密封阀门(303)。例如，可由O形环部件或在紧密接触区域中形成的突起物来实现密封部件(413)。

尽管密封部件(413)示出为突起物，所述突起物沿紧密接触图2至图8中所绘示的实施例中的阀门(303)的截流板(410)的区域与截流板(410)一体地形成，但单独O形环部件可沿其他实施例中的截流板(410)的紧密接触区域设置。

另外，由于截流板(410)在流动路径(302)上向前或向后移动，因此截流板(410)在其一侧具有阶梯式结构，以使得密封部件(413)朝向流动路径(302)突出，以便于阀门(303)与密封部件(413)的密封。这种结构可通过最小化从下文所描述的第一驱动器(420)施加的以向前方向(图式中的X轴方向)压缩截流板(410)的力来最小化对密封部件(310)的损坏，且可通过以向前方向压缩截流板(410)来最大化截流板(410)对阀门(303)的密封效果。

由于截流板(410)，具体地说密封部件(413)可经沿流动路径(302)流动的活化气体损坏，因此理想的是截流板(410)，具体地说密封部件(413)由相对于活化气体具有良好耐久性的材料形成。另外，由于截流板(410)，具体地说密封部件(413)暴露于由活化气体导致的高温条件且可粘附到阀门(303)，因此截流板(410)，具体地说密封部件(413)优选地由在高温下展现出低粘附性的材料形成。

第一驱动器(420)为用于驱动截流板(410)的向前或向后移动的驱动源，且可通过各种驱动方法来实现，例如，螺线管阀。

举例来说，第一驱动器(420)可包含：移动块(426)，耦合到主杆(422)，主杆(422)耦合到截流板(410)的一端；导杆(424)，在移动块(426)的移动方向上延伸且引导可移动地耦合至导块的移动块(426)的移动；以及移动块驱动器(421)，驱动移动块(426)的移动。

主杆(422)可经由在截流板(410)的一端形成的耦合部分(411)耦合到截流板(410)。

第一驱动器(420)可更包含驱动器框架(428)，截流板(410)和第一驱动器(420)设置在驱动器框架(428)上。驱动器框架(428)可具有中空圆柱形结构，移动块(426)沿中空圆柱形结构移动。

移动块驱动器(421)可为螺线管模块，所述螺线管模块控制驱动器框架(428)中用于移动块(426)的移动的气压。

阀模块(400)可更包含其中设置有截流板(410)和第一驱动器(420)的阀壳体(450)。

阀壳体(450)是指其中设置有截流板(410)和第一驱动器(420)且可由各种材料以各种形状形成的壳体。阀壳体(450)可耦合到流动路径部分(300)以构成流动路径(302)或开口狭缝(301)的至少部分。

由于阀模块(400)打开或关闭其中活化气体流动的流动路径(302)，因此截流板(410)有可能在阀模块(400)打开流动路径(302)时(处于截流板(410)向后移动的状态)经由截流板(410)穿过的开口狭缝(301)暴露于活化气体。

因此，阀模块(400)可更包含惰性气体馈送器，所述惰性气体馈送器馈送惰性气体穿过阀壳体(450)，从而在截流板(410)向后移动以打开流动路径(302)时防止由等离子体活化的气体(活化物质)进入其中放置有截流板(410)的空间。

由于惰性气体馈送器将惰性气体馈送到其中放置有截流板(410)的空间，因此惰性气体可防止等离子体(确切地说，活化气体)经由开口狭缝(301)朝向截流板(410)扩散。

参考图4B和图7B，惰性气体馈送器可经提供给惰性气体馈送线(407)，所述惰性气体馈送线(407)连接到在阀壳体(450)的一侧形成的惰性气体进气口(405)。

当惰性气体经馈送到其中放置有截流板(410)的空间时，有可能在一定程度上防止等离子体经由开口狭缝(301)进入用于截流板(410)的空间。然而，由于截流板(410)经由开口狭缝(301)直接暴露于由等离子体活化的气体(活化物质)在其中流动的流动路径(301)，因此仍可存在损坏截流板(410)的密封部件(413)的问题。

因此，根据本发明的阀模块(400)可具有可防止截流板(410)，具体地说，截流板(410)的密封部件(413)直接暴露于活化气体的结构。

确切地说，根据本发明的阀模块(400)可更包含：截流板保护部分(430)，形成为移动到截流板(410)与流动路径(302)之间的间隙，以在截流板(410)向后移动以打开流动路径(302)时防止截流板(410)经由等离子体活化的气体(活化物质)损坏；以及第二驱动器(440)，驱动截流板保护部分(430)的移动。

截流板保护部分(430)可配置成移动到截流板(410)与流动路径(302)之间的间隙以在截流板(410)向后移动以打开流动路径(302)时防止截流板(410)经等离子体损坏，且其可具有各种形状及大小。另外，类似于截流板(410)，截流板保护部分(430)可由相对于活化气体具有良好耐久性的材料形成。

确切地说截流板保护部分(430)可包含阻滞片(432)，所述阻滞片(432)移动到截流板(410)与开口狭缝(301)之间的间隙中以在截流板(410)向后移动后阻挡开口狭缝(301)。

阻滞片(432)可具有任何形状，只要阻滞片(432)可移动到截流板(410)与开口狭缝(301)之间的间隙中以阻挡开口狭缝(301)。

在一个实施例中，阻滞片(432)可具有对应于开口狭缝(301)的长度和宽度的形状，如图6A至图6C中所绘示。

在另一实施例中，阻滞片(432)可具有围绕流动路径(302)的圆周的中空环形，如图7A至图8中所绘示。

在图7A至图8中所绘示的实施例中，阻滞片(432)可在阻挡开口狭缝(301)的同时围绕流动路径(302)的整个圆周。

当阻滞片(432)配置成阻挡对应于开口狭缝(301)的区域而非围绕流动路径(302)的整个圆周时，如图6A至图6C中所绘示，有可能经由省略不必要的部分及最小化由阻滞片(432)在高温条件下经烧灼引起的问题来简化截流板保护部分(430)的配置。

当阻滞片(432)移动到向后移动的截流板(410)与开口狭缝(301)之间的间隙中时，间隙(D)可在阻滞片(432)与开口狭缝(301)之间产生，如图4B中所绘示。

由于在阻滞片(432)与开口狭缝(301)之间产生间隙，因此阻滞片(432)和开口狭缝(301)可在无摩擦的情况下移动。

如图4B中所绘示，从惰性气体馈送器馈送的惰性气体经过间隙(D)流动到流动路径(302)，由此防止等离子体(活化物质)朝向截流板(410)扩散。此处，由于间隙(D)比开口狭缝(301)小得多，因此惰性气体可充分防止等离子体渗透到截流板(410)。

参考图4A、图4B、图7A以及图7B，阻滞片(432)可与截流板(410)的向前或向后移动(在图式中的X轴方向上的移动)相关联地在垂直于截流板(410)的板表面(图式中的X-Y平面)的第一方向上(在图式中的Y轴方向上)移动，从而防止与截流板(410)的干涉。

第二驱动器(440)驱动截流板保护部分(430)的移动且可采用各种驱动方法。

第二驱动器(440)可经由在截流板保护部分(430)的远端处形成的耦合部分(431)耦合到截流板保护部分(430)。

另外，阀模块(400)可包含阀控制器(460)，所述阀控制器(460)控制第一驱动器(420)和第二驱动器(440)的操作以控制流动路径(302)的打开/关闭。

根据本发明的衬底处理装置可更包含冷却流动路径部分(300)和阀模块(400)中的至少一个的冷却单元(900)。

冷却单元(900)可具有各种配置以冷却流动路径部分(300)和阀模块(400)中的至少一个。举例来说，如图2、图4A、图4B、图7A以及图7B中所绘示，冷却单元(900)可包含在流动路径部分(300)中或在阀壳体(450)中形成以允许冷却剂流经其中的冷却流动路径。

由于冷却单元(900)冷却流动路径部分(300)和阀模块(400)中的至少一个，因此有可能经由在高温条件下的密封部件(413)的粘附性防止对密封部件的损坏。

接下来，参考图4A、图4B、图7A以及图7B，将描述打开或关闭衬底处理装置中的阀门(303)的过程。

图4A和图7A绘示截流板(410)用以关闭经由开口狭缝(301)的流动路径(302)的向前移动(在图式中的X轴方向上)。

此处，截流板(410)的向前移动可意谓截流板(410)在截流板(410)接近流动路径(302)的方向上的移动。

因此，由于流动路径(302)由截流板(410)关闭，因此活化气体无法沿流动路径(302)流动。

截流板保护部分(430)放置在不干涉截流板(410)的空间中。尽管图4A及图7B绘示截流板保护部分(430)参照截流板(410)放置于远程等离子体产生器(200)侧(或排气泵(800)侧)的空间中，但应理解，截流板保护部分(430)参照截流板(410)放置于处理腔室(100)侧的空间中。

当需要供应远程等离子体(供应活化气体)到处理腔室(100)或需要从处理腔室(100)排放时，截流板(410)可向后移动(在图式的X轴方向上)以打开流动路径(302)。

图4B和图7B绘示截流板(410)用以打开流动路径(302)的向后移动(在图式中的X轴方向上)。此处，可由沿流动路径(302)馈送到处理腔室(100)的活化清洁气体来清洁处理腔室(100)。

此处，截流板(410)的向后移动可意谓截流板(410)在截流板(410)远离流动路径(302)移动的方向上的移动。

因此，由于截流板(410)从流动路径(302)去除，因此流动路径(302)打开以允许活化气体沿流动路径(302)流动。

与截流板(410)的向后移动相关联，截流板保护部分(430)进入截流板(410)与开口狭缝(301)之间的间隙以阻挡开口狭缝(301)。

图4B和图7B绘示截流板保护部分(430)从参照截流板(410)的在远程等离子体产生器(200)侧(或在排气泵(800)侧)的空间移动到开口狭缝(301)侧以阻挡开口狭缝(301)。尽管在图式中未绘示，但应理解，截流板保护部分(430)可从参考截流板(410)的在处理腔室(100)侧的空间移动到在处理腔室(100)上侧的开口狭缝(301)以阻挡开口狭缝(301)。

当需要阻挡供应远程等离子体(供应活化气体)到处理腔室(100)(例如，在处理腔室(100)的清洁完成之后)或需求从处理腔室(100)排放时，截流板保护部分(430)返回至图4A或图7A的初始位置，以使得截流板(410)可朝向流动路径(302)向前移动以关闭流动路径(302)。

尽管本文中已描述一些实施例，但应理解，这些实施例仅出于说明目的提供且并不以任何方式解释为限制本发明。因此，本发明的范围应由随附权利要求书及其等效物界定。