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JP-2026514728-A - 遮断バルブガスケット

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Abstract

【解決手段】いくつかの例では、半導体製造においてガスおよびプラズマを遮断するための遮断バルブが提供される。例示的な遮断バルブは、バルブ本体と、バルブアクチュエータと、ポペットとを備える。ポペットは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料のガスケットを備える。ポペットはバルブ本体内で、バルブアクチュエータにより（１）ガスケットの少なくとも一部が対向面に接触している係合位置、または（２）ガスケットが対向面に接触していない非係合位置に移動するように構成される。 【選択図】図２

Inventors

  • コーン・ダニエル・リチャード
  • ミラー・アーロン・ブレイク
  • バパット・シュリラム・ヴァサント
  • ラインバーガー・ジュニア．・ニック・レイ

Assignees

  • ラム リサーチ コーポレーション

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240403
Priority Date
20230419

Claims (20)

  1. バルブ本体と、 バルブアクチュエータと、 ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料のガスケットを備えるポペットであって、前記バルブ本体内で、前記バルブアクチュエータによって（１）前記ガスケットの少なくとも一部が対向面に接触している係合位置、または（２）前記ガスケットが前記対向面に接触していない非係合位置に移動するように構成されるポペットと、 を備える、遮断バルブ。
  2. 請求項１に記載の遮断バルブであって、前記ポペットは結合チャネルを備え、前記ガスケットは前記結合チャネルを介して前記ポペットに固定される、遮断バルブ。
  3. 請求項２に記載の遮断バルブであって、前記結合チャネルは、前記ポペットの上面の平面に構成され、前記ポペットの前記上面の前記平面は、前記対向面の平面に実質的に平行である、遮断バルブ。
  4. 請求項３に記載の遮断バルブであって、前記ガスケットの下面が前記ポペットの前記上面を覆い、前記ガスケットの上面が前記対向面との密封接触を形成するように構成される、遮断バルブ。
  5. 請求項２に記載の遮断バルブであって、前記ガスケットは、前記ガスケットの下面の円周に沿って配置される少なくとも１つのタブ部分を含み、前記少なくとも１つのタブ部分は、前記結合チャネル内に嵌合して前記ガスケットを前記ポペットに固定するように構成される、遮断バルブ。
  6. 請求項５に記載の遮断バルブであって、前記少なくとも１つのタブ部分は、第１のタブ部分および第２のタブ部分を含み、前記第１のタブ部分および前記第２のタブ部分は、前記ガスケットの前記下面の前記円周に沿って互いに対向するように構成される、遮断バルブ。
  7. 請求項６に記載の遮断バルブであって、前記第１のタブ部分および前記第２のタブ部分はそれぞれ、前記ガスケットの前記下面の前記円周の約４分の１の長さで構成される、遮断バルブ。
  8. 請求項５に記載の遮断バルブであって、前記少なくとも１つのタブ部分は、第１の幅の第１の区分を含み、前記第１の区分は、前記ガスケットの前記下面に対して直交して突出する、遮断バルブ。
  9. 請求項８に記載の遮断バルブであって、前記少なくとも１つのタブ部分は、第２の幅の第２の区分を含み、前記第２の区分は前記第１の区分に対して直交して突出し、前記第１の幅は前記第２の幅よりも小さい、遮断バルブ。
  10. 請求項５に記載の遮断バルブであって、前記少なくとも１つのタブ部分は、前記少なくとも１つのタブ部分の外面と前記結合チャネルの内面との間に少なくとも１つの間隙を形成するように構成される、遮断バルブ。
  11. 請求項１から１０のいずれかに記載の遮断バルブであって、前記ポペットは、Ｏリングを介さずに、前記バルブアクチュエータによって前記バルブ本体内で移動するように構成される、遮断バルブ。
  12. 請求項１から１０のいずれかに記載の遮断バルブであって、前記ポペットおよび前記ガスケットは、前記ＰＴＦＥ材料のみで構成されるか、または前記ＰＴＦＥ材料のみで構築される一体構造を含む、遮断バルブ。
  13. 遮断バルブ用のガスケットであって、 ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料のガスケットを含み、 前記ガスケットの下面の円周に沿って配置された少なくとも１つのタブ部分を含み、前記少なくとも１つのタブ部分は、前記遮断バルブのポペットの結合チャネル内に嵌合して、前記ガスケットを前記ポペットに固定するよう構成される、ガスケット。
  14. 請求項１３に記載のガスケットであって、前記少なくとも１つのタブ部分は、第１のタブ部分および第２のタブ部分を含み、前記第１のタブ部分および前記第２のタブ部分は、前記ガスケットの前記下面の前記円周に沿って互いに対向するように構成される、ガスケット。
  15. 請求項１４に記載のガスケットであって、前記第１のタブ部分および前記第２のタブ部分はそれぞれ、前記ガスケットの前記下面の前記円周の約４分の１の長さで構成される、ガスケット。
  16. 請求項１４に記載のガスケットであって、前記第１のタブ部分および前記第２のタブ部分はそれぞれ、前記ガスケットの前記下面の前記円周の約４分の１より長い長さで構成される、ガスケット。
  17. 請求項１３～１６のいずれかに記載のガスケットであって、前記少なくとも１つのタブ部分は、第１の幅の第１の区分を含み、前記第１の区分は、前記ガスケットの前記下面に対して直交して突出する、ガスケット。
  18. 請求項１７に記載のガスケットであって、前記少なくとも１つのタブ部分は、第２の幅の第２の区分を含み、前記第２の区分は、前記第１の区分に対して直交して突出し、前記第１の幅は前記第２の幅よりも小さい、ガスケット。
  19. 請求項１３～１６のいずれかに記載のガスケットであって、前記少なくとも１つのタブ部分は、前記少なくとも１つのタブ部分の外面と前記結合チャネルの内面との間に少なくとも１つの間隙を形成するように構成される、ガスケット。
  20. 遮断バルブを動作させる方法であって、 ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料のガスケットを備えるポペットを、前記ガスケットが対向面に接触していない非係合位置に移動させることと、 前記ポペットが前記非係合位置にある間に、ガス供給ラインを介して処理チャンバにプロセスガスを供給することと、 所定量の前記プロセスガスが前記処理チャンバに供給された後に、前記ＰＴＦＥ材料のガスケットを備える前記ポペットを係合位置に移動させることと、 を含み、 前記ガスケットの少なくとも一部は、前記係合位置において前記対向面に接触している、方法。

Description

［優先権の主張］ 本出願は、２０２３年４月１９日に出願された、米国特許出願第６３／４６０，５１９号の優先権の利益を主張し、上記の出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。 本明細書に開示される主題は、一般に、半導体製造において使用するための遮断バルブに関し、いくつかの例では、遮断バルブガスケットなどの遮断バルブ用の構成要素に関する。 半導体基板処理システムは、エッチング、物理気相堆積（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、パルス堆積層（ＰＤＬ）、プラズマ強化パルス堆積層（ＰＥＰＤＬ）、およびレジスト除去を含む技術によって半導体基板を処理するために使用される。半導体基板処理装置の１つのタイプは、上部電極および下部電極を含む真空処理チャンバを備えるプラズマ処理装置である。基板処理サイクルでは、チャンバ内で半導体基板を処理するために、高周波（ＲＦ）電力が電極間に印加されて、プロセスガスをプラズマに励起する。 真空処理チャンバは、典型的には、プロセスガス供給ラインによって供給される。プロセス供給ラインは、必要に応じてプロセスガスを洗浄ガスから遮断するように動作する１つまたは複数の遮断バルブを含んでもよい。従来の遮断バルブは、Ｏリングシーリング構造を含む。高温、厳しい動的応答要件、および過酷な化学環境は、半導体処理において、バルブ用途を特に困難にする可能性がある。従来のＯリングシーリング構造を有する遮断バルブは、急速にかつ頻繁に故障する。このようなＯリングの故障は、予防保全（ＰＭ）サイクルの延長における制限要因である。 ここで提供される背景の説明は、本開示の内容を概ね提示するためのものである。このセクションに記載される情報は、以下に開示される主題についてのいくつかの文脈を当業者に提供するために提示され、認められた先行技術とみなされるべきではないことに留意されたい。より具体的には、この背景技術のセクションで説明される範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。 半導体製造におけるプロセスガスおよび洗浄ガスなどのガスを遮断するための方法およびシステムが提示される。いくつかの例としては、半導体製造において使用するための遮断バルブおよび遮断バルブ用の構成要素（例えば、遮断バルブガスケットを備えるポペット）が挙げられる。 いくつかの例では、遮断バルブは、バルブ本体と、バルブアクチュエータと、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料のガスケットを備えるポペットとを含む。ポペットはバルブ本体内で、バルブアクチュエータにより（１）ガスケットの少なくとも一部が対向面に接触している係合位置、または（２）ガスケットが対向面に接触していない非係合位置に移動するように構成される。 いくつかの実施形態では、ポペットは結合チャネルを備え、ガスケットは結合チャネルを介してポペットに固定される。 いくつかの実施形態では、結合チャネルは、ポペット上面の平面に構成される。いくつかの態様では、ポペット上面の平面は、対向面の平面に対して実質的に平行である。 いくつかの実施形態では、ガスケットの下面は、ポペット上面を覆い、ガスケットの上面は、対向面との密封接触を形成するように構成される。 いくつかの実施形態では、ガスケットは、ガスケットの下面の円周に沿って配置された少なくとも１つのタブ部分を含む。結合チャネル内に嵌合するように構成された少なくとも１つのタブ部分は、ガスケットをポペットに固定する。 いくつかの実施形態では、少なくとも１つのタブ部分は、第１のタブ部分および第２のタブ部分を含む。いくつかの実施形態では、第１のタブ部分および第２のタブ部分は、ガスケットの下面の円周に沿って互いに対向するように構成される。 いくつかの実施形態では、第１のタブ部分および第２のタブ部分はそれぞれ、ガスケットの下面の円周の約４分の１の長さで構成される。 いくつかの実施形態では、少なくとも１つのタブ部分は、第１の幅の第１の区分を含み、第１の区分は、ガスケットの下面に対して直交して突出する。 いくつかの実施形態では、少なくとも１つのタブ部分は、第２の幅の第２の区分を含み、第２の区分は、第１の区分に対して直交して突出し、第１の幅は、第２の幅よりも小さい。 いくつかの実施形態では、少なくとも１つのタブ部分は、少なくとも１つのタブ部分の外面と結合チャネルの内面との間に、少なくとも１つの間隙を形成するように構成される。 いくつかの実施形態では、ポペットは、Ｏリングを介さずに、バルブアクチュエータによってバルブ本体内で移動するように構成される。 いくつかの実施形態では、ポペットおよびガスケットは、ＰＴＦＥ材料のみで構成される、またはＰＴＦＥ材料のみで構築される、一体構造を備える。 いくつかの実施形態では、遮断バルブ用のガスケットは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料のガスケットを含む。ガスケットは、ガスケットの下面の円周に沿って配置された少なくとも１つのタブ部分を含む。少なくとも１つのタブ部分は、遮断バルブのポペットの結合チャネル内に嵌合して、ガスケットをポペットに固定するように構成される。 いくつかの実施形態では、少なくとも１つのタブ部分は、第１のタブ部分および第２のタブ部分を含む。いくつかの態様では、第１のタブ部分および第２のタブ部分は、ガスケットの下面の円周に沿って、互いに対向するように構成される。 いくつかの実施形態では、第１のタブ部分および第２のタブ部分はそれぞれ、ガスケットの下面の円周の約４分の１の長さで構成される。 いくつかの実施形態では、第１のタブ部分および第２のタブ部分はそれぞれ、ガスケットの下面の円周の約４分の１よりも長い長さで構成される。 いくつかの実施形態では、少なくとも１つのタブ部分は、第１の幅の第１の区分を含み、第１の区分は、ガスケットの下面に対して直交して突出する。 いくつかの実施形態では、少なくとも１つのタブ部分は、第２の幅の第２の区分を含む。第２の区分は、第１の区分に対して直交して突出し、第１の幅は、第２の幅よりも小さい。 いくつかの実施形態では、少なくとも１つのタブ部分は、少なくとも１つのタブ部分の外面と結合チャネルの内面との間に、少なくとも１つの間隙を形成するように構成される。 いくつかの実施形態では、遮断バルブを動作させる方法は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料のガスケットを備えるポペットを、ガスケットが対向面に接触していない非係合位置に移動させることを含む。プロセスガスは、ポペットが非係合位置にある間、ガス供給ラインを介して処理チャンバに供給される。ＰＴＦＥ材料のガスケットを備えるポペットは、所定量のプロセスガスが処理チャンバに供給された後、係合位置に移動し、ガスケットの少なくとも一部は、係合位置において対向面に接触している。 いくつかの実施形態では、洗浄ガスまたはパージガスが、ガス供給ラインを介して処理チャンバに供給される。ポペットは、処理チャンバに入る洗浄ガスまたはパージガスの量を制御するために、非係合位置と係合位置との間で移動する。 添付の図面の様々な図は、単に本開示の例示的な実施形態を示すものであり、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。 図１は、いくつかの例示的な実施形態による、基板を製造するための堆積チャンバなどの処理チャンバを示す。 図２は、例示的な実施形態による、遮断バルブの概略断面図である。 図３は、例示的な実施形態による、図２の遮断バルブにおいて使用されるガスケットの等角図である。 図４および図５は、例示的な実施形態による、ガスケットを備える例示的なポペットの側面透視図である。図４および図５は、例示的な実施形態による、ガスケットを備える例示的なポペットの側面透視図である。 図６および図７は、例示的な実施形態による、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料のＯリングを含む例示的なポペットの側面透視図である。図６および図７は、例示的な実施形態による、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料のＯリングを含む例示的なポペットの側面透視図である。 図８は、１つもしくは複数の例示的方法が実施され得る、または１つもしくは複数の例示的実施形態を制御し得る機械の例を示す、ブロック図である。 半導体製造におけるプロセスガスおよび洗浄ガスなどのガスならびにプラズマを遮断するための方法およびシステムが提示される。ガスおよびプラズマの例としては、三フッ化窒素ガス（ＮＦ３）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、フッ化水素ガス（ＨＦ）、フッ素含有プラズマ、および酸素含有プラズマを挙げることができる。いくつかの例としては、半導体製造において使用するための遮断バルブおよび遮断バルブ用の構成要素が挙げられる。以下の記載では、説明の目的で、例示的な実施形態の完全な理解を提供するため、多数の具体的な詳細を記載する。しかしながら、これらの具体的な詳細が無くても本主題が実施され得ることは、当業者には明らかであろう。 本明細書で使用される場合、「ウエハ」および「基板」という用語は、互換的に使用される。ウエハまたは基板は、その上にまたはその中で、半導体デバイスの要素が製作される、あるいは取り付けられる支持材料を指す。基板（例えば、図１の基板１０６）は、例えば、元素半導体材料（例えば、シリコン（Ｓｉ）もしくはゲルマニウム（Ｇｅ））または化合物半導体材料（例えば、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）もしくはガリウムヒ素（ＧａＡｓ））から構成される（例えば、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、またはそれ以上の直径を有する）ウエハなどを含み得る。さらに、他の基板としては、例えば、石英またはサファイア（その上に、半導体材料が適用され得る）などの誘電体材料が含まれる。基板の例としては、ブランケット基板およびパターン化された基板が挙げられる。ブランケット基板は、低表面（または平面）の天面を含む基板である。パターン化された基板は、高表面の（または構造化された）天面を含む基板である。基板の構造化された天面は、３Ｄ ＮＡＮＤメモリホールまたは他の構造などの異なる高表面積構造を含み得る。 開示された装置および方法を使用する処理チャンバの一般的な説明は、図１を参照して提供される。図１は、一実施形態による、基板を製造するための処理チャンバ１００（例えば、エッチングまたは堆積のための半導体処理チャンバ）を示す。いくつかの例では、処理チャンバ１００は真空チャンバとも称され得る。２つの電極間に電界を励起することは、処理チャンバ内で高周波（ＲＦ）ガス放電を得るための１つの方法である。電極間に振動電圧が印加される場合、得られる放電は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）放電と呼ばれる。 １つまたは複数のプロセスガスを利用して、処理チャンバ１００の処理ゾーン１３０内にプラズマ１０２を生成し、電子中性衝突によって引き起こされる様々な分子の解離によって生成される、多種多様な化学反応性副生成物を得てもよい。エッチングの化学的側面は、中性ガス分子およびそれらの解離された副生成物と、エッチングされるべき表面の分子との反応を伴い、揮発性分子を生成する。揮発性分子は、ポンプにより排出されてもよい。プラズマが生成されると、チャンバ壁とプラズマを分離する空間電荷シースを横切ってプラズマから正イオンが加速され、基板表面から物質を除去するのに十分なエネルギーで基板表面に衝突する。高エネルギーかつ化学反応性のイオンを使用して、基板表面から物質を選択的かつ異方的に除去するプロセスは、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）と呼ばれる。いくつかの例では、処理チャンバ１００は、ＰＥＣＶＤまたはＰＥ