CN112470249A - 具有聚焦环调整组件的等离子处理设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种等离子体处理设备。该等离子体处理设备包括限定竖直方向和横向方向的处理室。该等离子体处理设备包括设置在处理室内的基座。该基座被配置为支撑衬底。该等离子体处理设备包括设置在处理室内的射频(RF)。RF偏置电极限定了沿着横向方向在RF偏置电极的第一端与RF偏置电极的第二端之间延伸的RF区。该等离子体处理设备包括设置在处理室内的聚焦环。该等离子体处理设备还包括聚焦环调整组件。该聚焦环调整组件包括提升销，该提升销位于RF区的外部。该提升销可沿着竖直方向移动，以沿着竖直方向调整底座和聚焦环之间的距离。

Description

具有聚焦环调整组件的等离子处理设备
优先权要求
本申请要求于2019年5月14日提交的标题为“真空处理设备中用于输送可更换部件的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FOR TRANSPORTATION OF REPLACEABLE PARTS INA VACUUM PROCESSING APPARATUS)”的美国临时申请序列号62/847,595的优先权的权益，通过引用将该申请并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及处理工件，并且更具体地涉及用于在真空下处理例如半导体工件的工件的系统的聚焦环调整组件。
背景技术
将工件(例如，半导体晶圆或其他合适的衬底)暴露于用于形成半导体器件或其他器件的整体处理方案的处理系统可以执行多个处理步骤，例如等离子体处理(例如，剥离、蚀刻等)、热处理(例如，退火)、沉积(例如，化学气相沉积)等。为了执行这些处理步骤，系统可以包括一个或多个机器人，以不同的次数移动工件多次，例如，移入系统中、在各个处理室之间移动以及移出系统之外。在半导体工件处理中，有时可能需要对处理系统执行例行维护和/或预防性维护。在某些情况下，这可能需要物理更换处理系统中的某些部件。
发明内容
本公开的实施例的各方面和优点将在下面的描述中被阐明，或者可以从该描述中获悉，或者可以通过本发明的实施而获知。
本公开的一个示例性实施例涉及一种等离子体处理设备。该设备可以包括限定竖直方向和横向方向的处理室。该等离子体处理设备可包括设置在处理室内的基座。该基座可以被配置为支撑衬底。该等离子体处理设备可以包括设置在基座内的射频(RF)偏置电极。该RF偏置电极可沿着横向方向在RF偏置电极的第一端与RF偏置电极的第二端之间延伸。RF偏置电极可以限定沿着横向方向在RF偏置电极的第一端和RF偏置电极的第二端之间延伸的RF区。在一些实施方式中，RF区可以沿着横向方向从RF偏置电极的第一端延伸到RF偏置电极的第二端。该设备可以包括聚焦环调整组件，该聚焦环调整组件包括提升销，该提升销位于RF区的外部。该提升销可沿着竖直方向移动以使聚焦环在至少第一位置和第二位置之间移动，从而沿着竖直方向调整基座与聚焦环之间的距离。
其他示例性方面涉及用于处理工件的系统和方法。可以对本公开的示例性方面进行变化和修改。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解各种实施例的这些和其他特征、方面和优点。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释相关原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的实施例的详细讨论，说明书参考了附图，其中：
图1描绘了根据本公开的示例性实施例的示例处理系统的平面图；
图2描绘了根据本公开的示例性实施例的示例处理系统的平面图；
图3描绘了根据本公开的示例性实施例的示例处理系统的平面图；
图4描绘了根据本公开的示例性实施例的示例传送位置；
图5描绘了根据本公开的示例性实施例的示例工件柱；
图6描绘了根据本公开的示例性实施例的示例机器人臂运动模式；
图7描绘了根据本公开的示例性实施例的示例方法的示例流程图；
图8描绘了根据本公开的示例性实施例的示例方法的示例流程图；
图9描绘了根据本公开的示例性实施例的示例末端执行器的透视图；
图10A描绘了根据本公开的示例性实施例的图9的末端执行器上的用于支撑示例工件和聚焦环的支撑元件的第一配置的透视图；
图10B描绘了根据本公开的示例性实施例的在图10A中所示的末端执行器上的支撑元件的侧视图；
图11A描绘了根据本公开的示例性实施例的图9的末端执行器上的用于支撑示例性工件和聚焦环的支撑元件的第二配置的透视图；
图11B描绘了根据本公开的示例性实施例的在图11A中所示的末端执行器上的支撑元件的侧视图；
图12A描绘了根据本公开的示例性实施例的图9的末端执行器上的用于支撑示例工件和聚焦环的支撑元件的第三配置的局部透视图；
图12B描绘了根据本公开的示例性实施例的在图12A中所示的末端执行器上的支撑元件的侧视图；
图13描绘了根据本公开的示例性实施例的示例处理系统的聚焦环调整组件的透视图；
图14A描绘了根据本公开的示例性实施例的图13所示的调整组件的侧视截面图，其中调焦环处于降低位置；
图14B描绘了根据本公开的示例性实施例的图13所示的调整组件的侧视截面图，其中聚焦环处于升高位置；
图15A描绘了根据本公开的示例性实施例的用于与图13所示的调整组件一起使用的聚焦环的第一实施例的截面图；
图15B描绘了根据本公开的示例性实施例的用于与图13所示的调整组件一起使用的聚焦环的第二实施例的截面图；
图16描绘了根据本公开的示例性实施例的图14A-14B中所示的调整组件的销支撑板的俯视图；
图17描绘了根据本公开的示例性实施例的用于图14A-14B中所示的调整组件的致动系统的示意图；
图18描绘了根据本公开的示例性实施例的等离子体处理设备；
图19描绘了根据本公开的示例性实施例的将等离子体处理设备的聚焦环保持在第一位置的聚焦环调整组件；和
图20描绘了根据本公开的示例性实施例的将等离子体处理设备的聚焦环保持在第二位置的聚焦环调整组件。
具体实施方式
现在将详细参考实施例，在附图中示出了其一个或多个示例。通过举例说明实施例而不是限制本公开的方式来提供每个示例。实际上，对于本领域技术人员将显而易见的是，在不偏离本公开的范围或精神的情况下，可以对实施例进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，意图是本公开的各方面覆盖这样的修改和变化。
本公开的示例性方面涉及用于自动替换半导体工件处理设备中的可更换部件的系统和方法。该系统和方法可提供通过真空设备操纵可更换部件。示例性可更换部件可包括用于半导体工件的等离子体处理室(例如，等离子体干法蚀刻室)中使用的聚焦环。
在工件处理系统中，可以由受过训练的技术人员执行预防性维护，该技术人员执行体力劳动动作以更换可更换部件，例如等离子干法蚀刻室中的聚焦环。在真空处理系统中，这可能需要将处理室通向大气并打开处理室以便进入。这可能导致半导体器件制造过程中的昂贵停机时间。另外，当将处理室对环境开放时，存在增加其他处理部件的潜在污染风险，并且可能需要移出和/或更换其他室部件。
例如，用于对半导体处理设备进行维护的过程包括监视触发条件，例如工件计数、等离子体暴露时间(例如，等离子体处理工具的等离子体暴露时间)等。在产生触发条件时，可能要使真空处理室下线，这降低了工件生产量。维修技术人员可以实施处理室调整(例如，等离子体清洁)，以将真空处理室置于安全的打开状态。在调整之后，技术人员可能要对真空处理室通气。技术人员会打开真空处理室以进入内部并开始移出某些室部件(例如聚焦环)。在清洁所有未移出的部件之后，可以将更换部件添加到处理室中，并可以关闭和排空真空处理室。一旦回到线上，一些合格工件可以通过真空处理室。一旦真空处理室产生成功的结果，就可以使处理室返回半导体器件生产中。
根据本公开的示例性方面，工件处理设备可以被配置为通过通常在工件处理设备中见到的机器人来自动更换某些处理室部件。更特别地，未使用的可更换部件可以被装到存储区域中，并使得真空运输机器人可以接近。机器人可以与工件处理模块对接，以移出消耗过的(用过的)室部件，然后将其更换为新的(未消耗的)室部件。然后，用过的部件可以返回到存储区域，在该存储区域无需拆开工件处理室即可将其移出。
在一些实施例中，在放置新的(未消耗的)室部件之后，机器人可以接近存储在存储区域(例如，在存储区域中的搁架上)的测试工件(例如，虚拟晶圆)。机器人可以将工件传送到处理模块并执行测试过程。系统可以执行测量以确保新的室部件已正确放置。另外和/或替代地，各种传感器(例如，光学传感器)可以执行与新室部件的位置有关的测量，以确保已经正确地放置了新室部分。在一些实施例中，在将新的(未消耗的)部件放置在处理模块中时，可以使用自动晶圆对中系统来调整机器人的移动以确保正确放置。
在一些实施例中，根据本公开的示例性方面的系统和方法可以用于更换在等离子体处理室中使用的聚焦环。聚焦环可以围绕在等离子体处理设备中支撑在工件支撑件(例如，具有阴极或偏置电极)上的工件的外围定位。聚焦环可以例如用于在工件附近使等离子体成形。在等离子体处理室中的等离子体处理期间，聚焦环会暴露于等离子体，并因此它被暴露于沉积和腐蚀。结果，作为工件处理系统的预防性维护的一部分，可能需要定期更换等离子体处理室中的聚焦环。
参考参考聚焦环作为可更换部件来讨论本公开的各方面。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解，本公开的各方面可适用于更换真空处理室中的其他可更换部件，而不偏离本公开的范围。
在一些实施例中，系统可以监视触发条件，例如工件计数、等离子体暴露时间等。在触发条件存在时，可以实施原位等离子体干法清洁处理以准备真空处理室。一旦原位等离子体干法清洁处理完成，在真空处理室外部但耦合在室内部的提升机构就可以使用一组销来提升位于真空处理室中的工件支撑件周围的聚焦环。在提升聚焦环之后，工件搬运机器人可以进入室并以垂直运动的方式将环从销上提升。机器人可以缩回并旋转，以将用过的聚焦放置在存储位置的搁架上。在一些实施例中，工件搬运机器人可以将聚焦环移交给第二机器人以放置到存储位置中。
机器人然后可以移动到存储位置的不同搁架并取回新的聚焦环。在旋转到真空处理模块后，机器人可以伸到所需的位置，然后下落以将聚焦环放置在提升销上。在机器人从真空处理模块缩回之后，系统可以降低提升销并将环落入工件支撑件(例如，包括阴极)周围的最终位置。可以使用调整等离子体来稳定工件处理室中的处理性能，并且可以使真空处理室恢复上线以进行正常操作。在使处理模块恢复上线以进行正常操作之前，可以使用测试工件(例如，从存储位置获得)来用测试过程测试处理模块。
本公开的示例性方面还包括能够根据特定机器人臂运动模式接近一个或多个并排的处理站的工件搬运机器人。具体地，机器人臂运动模式允许工件搬运机器人的末端执行器进入具有并排的处理站的处理室，然后接近处理站之一，以便从该处理站传送工件或可更换部件。机器人臂运动模式可包括：根据第一方向以第一时间段移动末端执行器；根据基本横向于第一方向的第二方向以第二时间段移动末端执行器；以及根据与第一方向或第二方向不同的第三方向以第三时间段移动末端执行器。末端执行器可以根据机器人臂运动模式进行移动，以接近处理站，并且也可以根据相同的运动从处理站缩回。在一些实施例中，可以使用作为例如自动晶圆对中系统的一部分的传感器(例如，光学传感器)来实时地自动地自动控制和/或调整机器人运动，以确保可更换部件在处理站中的正确放置。
根据本公开的示例性方面，根据本公开的示例性实施例，作为工件处理系统的一部分的用于传送工件的机器人可适于传送可更换部件(例如，聚焦环)。例如，机器人末端执行器可以具有刮刀设计，以容纳工件支撑垫和可更换部件支撑垫，以支撑半导体工件和可更换部件。末端执行器可以包括至少一个公共支撑垫，该公共支撑垫被配置为支撑工件和可更换部件。此外，末端执行器可包括用于支撑工件的至少一个支撑垫，该支撑垫比用于支撑可更换部件的至少一个其他支撑垫更远离执行器的轴线和执行器的远端进行定位。
本公开的示例性方面还包括聚焦环调整组件，该聚焦环调整组件用于调整聚焦环在处理室内的位置以进行移出和/或安装。具体地，该调整组件可以包括销，该销被配置为将聚焦环提升到一个或多个不同的竖直位置，例如，以允许聚焦环被末端执行器更容易地从聚焦室移出并且降低新的聚焦环，以将聚焦环安装在工件支撑件周围。该销可被配置为接触聚焦环的下侧的竖直最高部分。另外，在一些实施例中，该销可以是可旋转的以锁定聚焦环的方位角位置，从而帮助聚焦环相对于工件支撑件正确对中。
聚焦环调整组件可包括沿着竖直方向可移动的提升销，以促进等离子体处理设备的聚焦环的移动，从而调整聚焦环与被配置为支撑待处理衬底的基座之间的距离。特别地，该提升销可以位于由定位在基座内的偏置电极所限定的RF区的外部。提升销也可以穿透位于基座内的接地平面。
本公开的各方面可以提供许多技术效果和益处。例如，本文提供的机器人臂运动模式可促进接近具有多个处理站(例如两个处理站)的处理室中的可更换部件。此外，本文提供的存储室允许存储用过的可更换部件并取回用于处理室的新的可更换部件，而不必破坏系统的整体真空。在一些实施例中，测试工件可以被包括在存储室中，以在放置之后用于测试可更换部件。销与聚焦环之间的接触可防止聚焦环升高或降低时聚焦环的横向运动，以确保聚焦环与静电卡盘或其他工件支撑件精确地同心。本文提供的末端执行器支撑元件可以减少部件总数，这降低了成本，并且简化了用于移动末端执行器的控制模式。此外，末端执行器上的支撑垫的空间配置可以利用处理室的现有开口，以将可更换部件移入或移出处理室。将提升销定位在RF区之外并使提升销穿透接地平面可减少与在等离子体处理期间将RF功率(例如偏置功率)从RF源施加到偏置电极相关的电弧放电风险。此外，可以减少提升销和聚焦环之间的干扰(例如，电和机械干扰)。
本公开的一个示例性实施例涉及一种用于处理工件的系统。该系统包括被配置为保持在大气压下的前端部分。该系统包括设置在前端部分和真空部分之间的装载锁定室。该系统包括设置在真空部分中的一个或多个处理室。每个处理室可包括两个或更多个处理站。至少一个传送室可以设置在真空部分中。该系统可以包括存储室，该存储室被配置为存储一个或多个可更换部件，被耦合到至少一个传送室。该系统可以包括设置在至少一个传送室中的一个或多个工件搬运机器人。工件搬运机器人可以被配置为在存储室和一个或多个处理室之间移动一个或多个可更换部件。工件搬运机器人可以包括被配置为支撑可更换部件的末端执行器。该系统可以包括控制器，该控制器被配置为根据机器人臂运动模式来控制末端执行器的运动以接近处理站。机器人臂运动模式包括在第一方向上延伸第一时间段，在横向于第一方向的第二方向上延伸第二时间段，并在不同于第一方向和第二方向的第三方向上延伸第三时间段。在一些实施例中，机器人臂运动模式包括根据相同的模式缩回末端执行器。
如本文所使用的，控制器可以包括一个或多个控制装置，例如一个或多个处理器。一个或多个处理器可以被配置为执行存储在一个或多个存储装置中的计算机可读指令，以根据本文描述的功能、操作或方法中的任何一个发送控制信号以控制各种组件的操作。
在一些实施例中，一个或多个处理室包括设置在传送室的相对侧上的第一处理室和第二处理室。在一些实施例中，一个或多个处理室包括设置在传送室的相对侧上的第一处理室和第二处理室。一个或多个处理室还包括与第一处理室成线性布置设置的第三处理室和与第二处理室成线性布置设置的第四处理室，使得第三处理室和第四处理室设置在传送室的相对侧。第一处理室、第二处理室、第三处理室和第四处理室中的每一个可包括至少两个处理站。传送室可包括传送位置，该传送位置被配置为以堆叠布置支撑工件和可更换部件。在一些实施例中，堆叠布置包括配置为容纳工件和可更换部件的多个搁架。可更换部件的直径可以大于工件的直径。
在一些实施例中，一个或多个工件搬运机器人可以包括第一工件搬运机器人和第二搬运机器人。第一工件搬运机器人可以被配置为从工件柱、第一处理室、第二处理室和传送位置传送工件和可更换部件，并且第二工件搬运机器人被配置为从存储室、第三处理室、第四处理室和传送位置传送工件和可更换部件，以在不破坏真空的情况下进行工件的自动处理和可更换部件的自动更换。
在一些实施例中，处理室被配置为使用直接等离子体执行等离子体蚀刻处理。两个或更多个处理站并排布置。两个或更多个处理站可以与处理室中在进行处理期间用于支撑工件的工件支撑件关联。工件支撑件包括基座组件，该基座组件包括基板、被配置为支撑工件的静电卡盘、可更换部件，可更换部件包括聚焦环，该聚焦环相对于静电卡盘布置，使得将工件定位在静电卡盘上时，聚焦环的至少一部分至少部分地围绕工件的外围。
在一些实施例中，可更换部件包括聚焦环，该聚焦环的直径大于工件的直径。
在一些实施例中，存储室包括被配置为容纳用过的和新的可更换部件的多个搁架。
在一些实施例中，多个搁架被耦合到升降机，使得升降机被配置为在存储室内使可更换部件上下移动。
在一些实施例中，存储室是具有真空能力的存储室，其包括被配置为允许工件机器人接近存储室中的可更换部件的一个或多个进入门以及被配置为允许从大气周围环境更换新的部件或用过的部件的一个或多个进入门。
在一些实施例中，工件搬运机器人被配置为利用剪叉式运动将一个或多个可更换部件从存储室传送到处理室中的至少两个处理站。
本公开的另一示例性实施例涉及一种用于处理工件的系统。该系统包括：前端部分，被配置为保持在大气压下；装载锁定室，设置在前端部分和真空部分之间，该装载锁定室包括用于存储工件的工件柱；传送室，设置在真空部分中，该真空部分具有第一工件搬运机器人、第二工件搬运机器人和被配置为以堆叠布置在其中支撑工件和聚焦环的传送位置；第一处理室、第二处理室、第三处理室和第四处理室，其中，第一处理室和第二处理室在真空部分中设置在传送室的相对侧，并且第三处理室和另一处理室设置在传送室的相对侧，其中第三处理室与第一处理室成线性布置，且第四处理室与第二处理室成线性布置，其中，第一处理室、第二处理室、第三处理室和第四处理室中的每一个包括两个或更多个并排布置的处理站。该系统可以包括被配置为存储一个或多个聚焦环、耦合到传送室的存储室。第一工件搬运机器人和第二工件搬运机器人各自包括被配置为支撑聚焦环的末端执行器。该系统包括控制器，该控制器被配置为根据机器人臂运动模式来控制末端执行器的运动以接近处理站。机器人臂运动模式包括在第一方向上延伸第一时间段，在横向于第一方向的第二方向上延伸第二时间段，以及在与第一方向和第二方向不同的第三方向上延伸第三时间段，并根据相同的机器人臂运动模式向后缩回。第一工件搬运机器人可以被配置为在工件柱、第一处理室、第二处理室和传送位置之间传送工件和一个或多个聚焦环，并且第二工件搬运机器人可以被配置为在存储室、第三处理室、第四处理室和传送位置之间传送工件和一个或多个聚焦环，以在不破坏真空的情况下进行工件的自动处理和聚焦环的自动更换。
本公开的另一示例性实施例涉及一种用于在用于处理工件的系统中更换可更换部件的方法，该系统包括传送室，该传送室具有配置于其的一个或多个处理室，其中，一个或多个处理室中的每一个包括并排布置的两个或更多个处理站，设置在传送室上的存储室，设置在传送室中的一个或多个工件搬运机器人，该机器人具有配置到其上的具有末端执行器的臂。该方法可以包括：用工件搬运机器人从处理室中的处理站移出用过的可更换部件，包括根据机器人臂运动模式接近处理站，该机器人臂运动模式包括在第一方向上延伸末端执行器第一时间段、在横向于第一方向的第二方向上延伸第二时间段和在与第一方向和第二方向不同的第三方向上延伸第三时间段，拾取用过的可更换部件并根据相同的模式向后缩回；将可更换部件传送到存储室；用工件搬运机器人从存储室移出新的可更换部件；并将新的可更换部件传送到处理站。
在一些实施例中，将新的可更换部件传送到处理站包括利用机器人臂运动模式将可更换部件放置在处理站中。
在一些实施例中，将可更换部件传送到存储室包括利用第一工件搬运机器人将用过的可更换部件传送到在传送室中的传送位置中的堆叠布置，以及利用第二工件搬运机器人将用过的可更换部件从传送位置中的堆叠布置传送到存储室。
在一些实施例中，用工件搬运机器人从存储室移移出新的可更换部件包括利用第二工件搬运机器人将新的可更换部件从存储室传送到传送室中的堆叠布置，并利用第一工件搬运机器人将可更换部件从传送位置中的堆叠位置传送到处理站。
在一些实施例中，堆叠布置包括多个搁架，该多个搁架被配置为支撑直径比工件大的一个或多个可更换部件。
另一示例性实施例涉及一种用于在处理工件的系统内移动工件和可更换部件的末端执行器，其中末端执行器沿着轴向在近端和远端之间延伸。末端执行器具有沿着轴向在第一臂端和第二臂端之间延伸的臂部分，其中第一臂端位于末端执行器的近端。末端执行器还具有沿着轴向在第一刮刀端和第二刮刀端之间延伸的刮刀部分，其中第一刮刀端与第二臂端相邻，且第二刮刀端位于末端执行器的远端。另外，末端执行器具有从刮刀部分的上表面向外延伸的第一支撑构件、从刮刀部分的上表面向外延伸的第二支撑构件以及从臂部分的上表面向外延伸的共用支撑构件。共用支撑构件和第一支撑构件一起配置为支撑第一直径的工件，并且共用支撑构件和第二支撑构件一起配置为支撑第二直径的可更换部件。
在一些实施例中，第一直径可以小于第二直径。此外，在一个或多个实施例中，第二支撑构件可以比第一支撑构件更靠近近端。
此外，在一些实施例中，第一支撑构件和第二支撑构件沿着纵向方向间隔开，使得共用支撑构件上的用于支撑在第一支撑构件上的工件的第一接触区域与共用支撑构件上的用于支撑在第二支撑构件上的可更换部件的第二接触区域分开。在一些实施例中，第二接触区域可以比第一接触区域更靠近近端。
在一些实施例中，第一支撑构件和第二支撑构件可以沿着纵向方向间隔开，使得共用支撑构件上的用于支撑在第一支撑构件上的工件的第一接触区域与共用支撑构件上的用于支撑在第二支撑构件上的可更换部件的第二接触区域至少部分重叠。
本公开的另一示例性实施例涉及一种用于在处理工件的系统内移动工件和可更换部件的末端执行器，其中该末端执行器沿着轴向在近端和远端之间延伸。末端执行器包括沿着轴向在第一臂端和第二臂端之间延伸的臂部分，其中，第一臂端位于末端执行器的近端。末端执行器还包括沿着轴向在第一刮刀端和第二刮刀端之间延伸的刮刀部分，其中第一刮刀端与第二臂端相邻，且第二刮刀端位于末端执行器的远端。此外，末端执行器包括从刮刀部分的上表面向外延伸的第一支撑构件，其中第一支撑构件沿着第一方向位于距末端执行器的纵轴的第一距离处。另外，末端执行器包括从刮刀部分的上表面向外延伸的第二支撑构件，其中第二支撑构件沿着第一方向位于距末端执行器的纵轴的第二距离处。第一距离大于第二距离。在一些实施例中，第二支撑构件可以比第一支撑构件更靠近近端。
一些实施例可包括从臂部分的上表面向外延伸的另一第一支撑构件和另一第二支撑构件，其中第一支撑构件和该另一第一支撑构件配置为支撑第一直径的工件，且第二支撑构件和该另一第二支撑构件被配置为支撑第二直径的可更换部件。
在一些实施例中，该另一第二支撑构件可以比第一支撑构件更靠近远端。
在一些实施例中，共用支撑构件从臂部分的上表面向外延伸，其中共用支撑构件和第一支撑构件可以一起配置为支撑第一直径的工件，并且共用支撑构件和第二支撑构件可以一起配置为支撑第二直径的可更换部件。
此外，在一些实施例中，第一支撑构件和第二支撑构件可沿着纵向方向间隔开，使得共用支撑构件上的用于支撑在第一支撑构件上的工件的第一接触区域与共用支撑构件上的用于支撑在第二支撑构件上的可更换部件的第二接触区域分开。
此外，在一些实施例中，第二接触区域可以比第一接触区域更靠近近端。
另外，在一些实施例中，第一支撑构件和第二支撑构件可以沿着纵向方向间隔开，使得共用支撑构件上的用于支撑在第一支撑构件上的工件的第一接触区域与共用支撑构件上的用于支撑在第二支撑构件上的可更换部件的第二接触区域至少部分重叠。
本公开的另一示例性实施例涉及一种用于在真空下处理工件的系统的聚焦环调整组件，其中，聚焦环沿着竖直方向在上侧和下侧之间延伸，下侧具有第一表面部分和第二表面部分，并且第一表面部分在第二表面部分的竖直上方。聚焦环调整组件包括在近端和远端之间延伸的销，其中该远端配置为选择性地接触聚焦环的第一表面部分。聚焦环调整组件还包括致动器，该致动器可操作以使销沿着竖直方向在延伸位置和缩回位置之间移动。销的延伸位置与销的远端与聚焦环的第一表面接触并且由工件搬运机器人能够接近聚焦环并从真空处理室移出相关联。
在一些实施例中，相对于当销处于缩回位置时，当销处于延伸位置时，聚焦环可以沿着竖直方向竖直地位于更高位置。
一些实施例可包括配置为选择性地旋转销的旋转致动器，其中销通过预定锁定角度的旋转将聚焦环固定到销。
在一些实施例中，销具有主体部分和凸缘部分，其中主体部分在近端和远端之间延伸，并且凸缘部分与销的远端间隔开并从主体部分向外延伸。凸缘部分可以被配置为当销的远端接触聚焦环的第一表面部分时接触竖直地位于聚焦环的第一表面部分和第二表面部分之间的过渡表面部分。
一些实施例还包括定位在真空处理室内的支撑板和固定到销的近端的浮动耦合件。浮动耦合件可以由支撑板可滑动地支撑，使得浮动耦合件可以在水平方向上相对于支撑板移动。致动器可以被配置为使支撑板沿着竖直方向在升高位置和降低位置之间移动，以使销在延伸位置和缩回位置之间移动，其中支撑板的升高位置可以与销的延伸位置关联，并且支撑板的降低位置可以与销的缩回位置关联。
在一些实施例中，致动器可以被真空密封，其中致动器位于真空处理室的外部，并且致动器经由延伸通过真空处理室的外壁的连接轴耦合到支撑板。
本公开的另一示例性实施例涉及一种用于在真空下处理工件的系统的聚焦环调整组件，聚焦环沿着竖直方向在上侧和下侧之间延伸，并且该聚焦环具有从下侧向上侧向内凹陷的凹槽。聚焦环调整组件可包括在近端和远端之间延伸的销，其中远端可配置为选择性地接触凹槽。另外，聚焦环调整组件可包括致动器，该致动器可操作以使销沿着竖直方向在延伸位置和缩回位置之间移动。销的延伸位置可与销的远端接触凹槽并且由工件搬运机器人可接近聚焦环并从真空处理室移出相关联。
在一些实施例中，聚焦环可以沿着径向在内表面和外表面之间延伸，其中凹槽是围绕聚焦环的环形并且与内表面和外表面间隔开。
在至少一个实施例中，凹槽具有第一凹槽部分和第二凹槽部分，其中第一凹槽部分从聚焦环的下侧延伸到距下侧的第一距离，并且第二凹槽部分从第一距离延伸到距下侧的第二距离，其中第二距离可以小于聚焦环沿着竖直方向在上侧和下侧之间的厚度。
在实施例中，销可以具有主体部分和凸缘部分，其中主体部分在近端和远端之间延伸，并且凸缘部分与销的远端间隔开并且从主体部分向外延伸。凸缘部分可以配置为至少部分地接收在第一凹槽部分内，并且销的在凸缘部分和远端之间延伸的部分可以至少部分地接收在第二凹槽部分内。
在一些实施例中，相对于当销处于缩回位置时，当销处于延伸位置时，聚焦环沿着竖直方向竖直地位于更高位置。
进一步地，一些实施例可以包括支撑板，其定位在真空处理室内并且邻近真空处理室的外壁；以及浮动耦合件，其固定到销的近端。浮动耦合件可以由支撑板可滑动地支撑，使得浮动耦合件可以在水平方向上相对于支撑板移动。致动器可被配置为使支撑板沿着竖直方向在升高位置和降低位置之间移动，从而使销在延伸位置和缩回位置之间移动，其中支撑板的升高位置与销的延伸位置关联，并且支撑板的降低位置与销的缩回位置关联。
另外，在一些实施例中，致动器可以被真空密封，其中致动器位于真空处理室的外部，并且致动器经由延伸通过真空处理室的外壁的连接轴耦合到支撑板。
本公开的另一示例性实施例涉及一种等离子体处理设备。该设备可以包括限定竖直方向和横向方向的处理室。等离子体处理设备可包括设置在处理室内的基座。基座可以被配置为支撑衬底。等离子体处理设备可以包括设置在基座内的射频(RF)偏置电极。RF偏置电极可沿着横向方向在RF偏置电极的第一端与RF偏置电极的第二端之间延伸。RF偏置电极可以限定沿着横向方向在RF偏置电极的第一端和RF偏置电极的第二端之间延伸的RF区。在一些实施方式中，RF区可以沿着横向方向从RF偏置电极的第一端延伸到RF偏置电极的第二端。替代地或附加地，RF区可以沿着竖直方向在RF偏置电极和等离子体处理设备的介电窗之间延伸。
等离子体处理设备可包括设置在处理室内的聚焦环。等离子体处理设备可以包括聚焦环调整组件，该聚焦环调整组件包括位于RF区的外部的提升销。提升销可沿着竖直方向移动以使聚焦环在至少第一位置和第二位置之间移动，从而沿着竖直方向调整基座与聚焦环之间的距离。在一些实施方式中，当聚焦环处于第一位置时，聚焦环位于基座上。此外，聚焦环与基座间隔开一定距离，即聚焦环处于第二位置时。
在一些实施方式中，等离子体处理设备可包括沿着竖直方向与RF偏置电极间隔开的接地平面。接地平面可沿着横向方向在接地平面的第一端和接地平面的第二端之间延伸。在一些实施方式中，接地平面沿着横向方向的长度可以大于RF偏置电极沿着横向方向的长度。在一些实施方式中，提升销穿透接地平面。在一些实施方式中，RF偏置电极和接地平面设置在基座内。
在一些实施方式中，聚焦环调整组件可以包括致动器，该致动器被配置为沿着竖直方向移动提升销以在至少第一位置和第二位置之间移动聚焦环。在一些实施方式中，致动器位于处理室的外部。在一些实施方式中，聚焦环调整组件可包括第二致动器，该第二致动器配置为使提升销绕竖直方向旋转。在一些实施方式中，第二致动器位于处理室的外部。
本公开的另一示例性实施例涉及等离子体处理设备。该设备可以包括限定竖直方向和横向方向的处理室。等离子体处理设备可包括设置在处理室内的基座。基座可以被配置为支撑衬底。等离子体处理设备可以包括设置在基座内的射频(RF)偏置电极。RF偏置电极可沿着横向方向在RF偏置电极的第一端与RF偏置电极的第二端之间延伸。RF偏置电极可以限定沿着横向方向在RF偏置电极的第一端和RF偏置电极的第二端之间延伸的RF区。等离子体处理设备可以包括沿着竖直方向与RF偏置电极间隔开的接地平面。等离子体处理设备可包括设置在处理室内的聚焦环。等离子体处理设备可以包括聚焦环调整组件，该聚焦环调整组件包括穿过接地平面的提升销。提升销可沿着竖直方向移动以使聚焦环在至少第一位置和第二位置之间移动，从而沿着竖直方向调整基座与聚焦环之间的距离。在一些实施方式中，提升销可以位于RF区的外部。
现在参考附图，现在将描述本公开的示例性实施例。
图1描绘了根据本公开的示例性实施例的示例工件处理系统100。处理系统100可包括前端部分112、一个或多个装载锁定室114、传送室115和多个处理室，包括第一处理室120和第二处理室130。系统可包括第一工件搬运机器人150，用于对装载锁定室114中的工件柱110、第一处理室120和第二处理室130送入和送出工件，和/或在第一处理室120和第二处理室130之间传送工件。
前端部分112可以被配置为保持在大气压下并且可以被配置为接合工件输入装置118。工件输入装置118可以包括例如匣盒、前开式晶圆传送盒或其他用于支撑多个工件的装置。工件输入装置118可用于将预处理工件提供给处理系统100，或从处理系统100接收处理后工件。
前端部分112可以包括一个或多个机器人(未示出)，用于将工件从工件输入装置118传送到例如装载锁定室114，例如传送到装载锁定室114中的工件柱110和从其传送出。在一个示例中，前端部分112中的机器人可以将预处理工件传送到装载锁定室114，并且可以将处理后工件从装载锁定室114传送到一个或多个工件输入装置118。在不偏离本公开的范围的情况下，可以在前端部分112中使用任何适用于传送工件的机器人。可以通过合适的狭缝、开口或孔口将工件传送到或传送出装载锁定室114。
装载锁定室114可以包括工件柱110，该工件柱110被配置为以堆叠布置支撑多个工件。工件柱110可以包括例如多个搁架。每个搁架可以被配置为支撑一个或多个工件。在一个示例实施方式中，工件柱110可包括用于支撑预处理工件的一个或多个搁架和用于支撑处理后工件的一个或多个搁架。
在一些实施例中，可以与装载锁定室114和其他室一起设置适当的阀，以适当地调整用于处理工件的处理压力。在一些实施例中，装载锁定室114和传送室115可保持在相同的压力下。在该实施例中，不需要将装载锁定室114相对于传送室115密封。实际上，在一些实施例中，装载锁定室114和传送室115可以是同一室的一部分。
在图1中示出了单个装载锁定室114。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，多个装载锁定室114可以用于本文所述的任何处理系统中，而不会偏离本公开的范围。例如，系统100可以包括用于将工件传送到系统100的真空部分中的第一装载锁定室，以及用于将工件传送出系统100的真空部分的第二装载锁定室。
第一处理室120和第二处理室130可用于对工件执行多种工件处理中的任何一种，例如真空退火处理、表面处理过程、干法剥离处理、干法蚀刻处理、沉积处理以及其他处理。在一些实施例中，第一处理室120和第二处理室130中的一个或多个可以包括基于等离子体的处理源，例如，感应耦合等离子体(ICP)源、微波源、表面波等离子体源、ECR等离子体源和电容耦合(平行板)等离子体源。
如图所示，第一处理室120和第二处理室130中的每一个包括并排布置的一对处理站，使得可以将一对工件同时暴露于同一处理。更具体地，第一处理室120可以包括并排布置的第一处理站122和第二处理站124。
第二处理室130可以包括并排布置的第一处理站132和第二处理站134。每个处理站可包括用于在处理期间支撑工件的工件支撑件(例如，基座)。在一些实施例中，每个处理站可以与用于支撑工件的两个部分共用公共基座。在一些实施例中，工件支撑件可包括基座组件，该基座组件包括基板、被配置为支撑工件的静电卡盘和可更换部件。可更换部件可以包括相对于静电卡盘布置的聚焦环，使得当将工件定位在静电卡盘上时，聚焦环的至少一部分至少部分地围绕工件的外围。第一处理室120和/或第二处理室130可以相对于传送室115选择性地密封以进行处理。
传送室115可以包括工件搬运机器人150。工件搬运机器人150可以被配置为将工件从装载锁定室114中的工件柱110传送到第一处理室120和/或第二处理室130中的处理站。工件搬运机器人150还可以在第一处理室120和第二处理室130之间传送工件。
如图1所示，工件处理系统100可以包括耦合到传送室115的存储室250，存储室250用于存储新的和/或用过的可更换部件(例如，聚焦环)。在一些实施例中，存储室安装到传送室115的后侧。存储室250可包括多个搁架，这些搁架被配置为支撑可更换部件。搁架可以被配置为使得多个可更换部件可以以竖直/堆叠的布置方式被支撑。在某些实施例中，搁架可以耦合到升降机，使得升降机被配置为在存储室250内上下移动可更换部件。在一些实施例中，存储室250可以包括一个或多个测试工件。例如，一个或多个搁架可以被配置为支撑测试工件。
在一些实施例中，存储室250是具有真空能力的存储室，其能够被保持在与传送室115相同的真空下。在某些其他实施例中，存储室250被配置为使得其可以相对于传送室115被密封。具有真空能力的存储室可包括一个或多个进入门，其被配置为允许工件搬运机器人存取存储室中的可更换部件。例如，进入门足够大，使得工件搬运机器人可以将用过的可更换部件放置在存储室250内的搁架上，并且可以从一个搁架移出新的可更换部件。因此，可更换部件可以放置在存储室250中或从存储室250移出，而不会破坏整个系统的真空。
在一些实施例中，存储室250可包括一个或多个进入门，该进入门被配置为允许从大气周围环境中更换新的或用过的可更换部件。例如，在某些实施例中，与传送室115连通的存储室250可以被密封，使得传送室115保持在期望的处理压力下。然后，可以从大气环境进入存储室250和维修存储室250，以便可以从存储室250移出用过的可更换部件，并且可以将新的可更换部件放置在存储室250中。在完成存储室250的维修后，可以使用用于在存储室250内建立处理压力的任何已知系统，使存储室250恢复到期望的处理压力。一旦达到期望的处理压力，例如与传送室115相同的处理压力或真空，就可以解除存储室250相对于传送室115的密封，以使一个或多个工件搬运机器人可以再次进入存储室250。
工件搬运机器人150可以被配置为在存储室250和各个处理站之间传送可更换部件，以自动更换可更换部件而不会破坏真空。例如，工件搬运机器人150可以用于将可更换部件从第一处理室120或第二处理室130传送到存储室250。工件搬运机器人150还可以用于将可更换部件从存储室250传送到第一处理室120或第二处理室130。在某些实施例中，工件搬运机器人150可以从第一处理室120和/或第二处理室中的一个处理站取回用过的可更换部件，并将用过的部件传送到存储室250。工件搬运机器人150还可以从存储室250取回新的可更换部件，并将新的可更换部件传送到第一处理室120或第二处理室130中的一个处理站。
工件搬运机器人可以与控制器耦合，使得该控制器可以用于控制工件搬运机器人以将新的或用过的可更换部件传送到和传送出存储室和处理室120和130。该控制器可以被配置为根据机器人臂运动模式280(如图6所示)控制工件搬运机器人150的运动，以进入第一处理室120或第二处理室130的一个或多个处理站。
现在参考图2，处理系统200可以包括附加的处理室，包括第三处理室170和第四处理室180。第三处理室170与第一处理室120成线性布置地设置，并且第四处理室180与第二处理室130成线性布置地设置，使得第三处理室170和第四处理室180设置在传送室195的相对侧。
第三处理室170和第四处理室180可用于对工件执行多种工件处理中的任何一种，例如真空退火处理、热处理过程、表面处理过程、干法剥离处理、干法蚀刻处理、沉积处理和其他处理。在一些实施例中，第三处理室170和第四处理室180中的一个或多个可包括基于等离子体的处理源，例如，感应耦合等离子体(ICP)源、微波源、表面波等离子体源、ECR等离子体源和电容耦合(平行板)等离子体源。在特定实施例中，聚焦环可用于等离子体处理源中，该等离子体处理源用于提供直接离子等离子体蚀刻处理。
如图所示，第三处理室170和第四处理室180中的每一个包括并排布置的一对处理站，使得一对工件可以同时暴露于同一处理。更具体地，第三处理室170可包括并排布置的第一处理站172和第二处理站174。第四处理室180可以包括并排布置的第一处理站182和第二处理站184。每个处理站可包括用于在处理期间支撑工件的工件支撑件(例如，基座)。在一些实施例中，每个处理站可以与用于支撑工件的两个部分共用公共基座。在一些实施例中，工件支撑件可包括基座组件，该基座组件包括基板、配置为支撑工件的静电卡盘和可更换部件。可更换部件可以包括相对于静电卡盘布置的聚焦环，使得当将工件定位在静电卡盘上时，聚焦环的至少一部分至少部分地围绕工件的外围。在一些实施例中，第三处理室170和/或第四处理室180可以相对于传送室115选择性地密封以进行处理。
为了将工件传送到第三处理室170和第四处理室180，系统200还可以包括传送位置162和第二工件搬运机器人190。传送位置162可以是传送室162的一部分，或者可以是单独的室。传送位置162可包括用于以堆叠布置和/或并排布置方式支撑多个工件的支撑柱160。例如，支撑柱160可包括多个搁架，这些搁架配置为以堆叠的竖直布置支撑工件。第一工件搬运机器人150可以被配置为将工件从工件柱110、第一处理室120或第二处理室130传送到在传送位置162的工件柱160。第二工件搬运机器人190可以被配置为以将工件从处于传送位置162的支撑柱160传送到第三处理室170和/或第四处理室180中的处理站。工件搬运机器人190还可以将工件从第三处理室170传送到第四处理室180。
如图2所示，工件处理系统200可以包括耦合到传送室的存储室250，存储室250用于存储新的和/或用过的可更换部件(例如，聚焦环)。存储室安装到传送室的后侧。工件搬运机器人150和190可以被配置为在各个传送位置和处理站之间传送可更换部件，以在不破坏真空的情况下自动更换可更换部件。在一些实施例中，存储室250可以存储测试工件。
为了在第一处理室120、第二处理室130和存储室250之间传送可更换部件，系统200可以利用第二工件搬运机器人190将新的或用过的可更换部件从存储室250传送到传送位置162中的支撑柱160。传送位置162可以是传送室162的一部分或可以是单独的室。传送位置162可包括用于以堆叠布置支撑多个可更换部件的支撑柱160。例如，支撑柱160可包括多个搁架，这些搁架配置为以堆叠的竖直布置支撑可更换部件。因此，在一些实施例中，支撑柱160被配置为使得其可以以堆叠布置支撑工件和可更换部件。第一工件搬运机器人150可以被配置为将可更换部件从支撑柱160传送到第一处理室120的并排处理站122和124或第二处理室130的并排处理站132和134。第二工件处理机器人190可以配置为将可更换部件从传送位置162中的支撑柱160传送到第三处理室中的并排处理站172和174、第四处理室180中的并排处理站182和184和/或存储室250。
为了移出用过的可更换部件或向一个或多个处理站提供新的可更换部件，工件搬运机器人150和190可以利用机器人臂运动模式。例如，当进入处理站以传送可更换部件时，可以利用控制器来控制工件搬运机器人150和190的臂上的末端执行器的运动，以控制末端执行器的运动。工件搬运机器人150可以利用机器人臂运动模式来进入处理站122、124、132和134。工件搬运机器人190可以利用机器人臂运动模式来进入处理站172、174、182和184。
处理系统200包括四个处理室120、130、170和180，并且可以配置为一次同时处理多达八个工件。可以以线性方式添加附加处理站，以提供附加处理能力。例如，第五处理室可以与第三处理室170成线性布置地添加。第六处理室可以与第四处理室180成线性布置地添加。附加的传送位置和工件搬运机器人可以用于将工件传送到第五和第六处理室和传送出第五和第六处理室。通过以这种方式以线性方式扩展处理系统，可以包括附加的处理室。
在某些实施例中，在不偏离本公开的范围的情况下，工件存储室可以位于处理系统内的其他位置。例如，在一些实施例中，工件存储室可以位于传送位置(例如，处理系统200的传送位置162)的上方或下方。另外，根据本公开的示例性实施例，工件处理系统的一个或多个处理室(例如，处理系统200的处理站120、130、170或180)可被用于新的和/或用过的可更换部件的存储室替换。
在其他实施例中，在不偏离本公开的范围的情况下，存储室250可以位于处理系统内的其他位置。例如，存储室可以设置在处理室120、130、170和/或180中的一个或多个上。存储室还可以位于传送位置(例如，处理系统200的传送位置162)上方或下方。另外，根据本公开的示例性实施例，工件处理系统的一个或多个处理室(例如，处理系统200的处理站120、130、170或180)可被用于新的和/或用过的可更换部件的存储室替换。
图3描绘了根据本公开的示例性实施例的安装到工件处理系统200的处理室的示例传送机构260。传送机构260可以直接耦合到处理室130。在其他实施例中，传送机构260可以耦合到包括120、130、170和/或180的任何处理室。如图所示，传送机构260可包括可更换部件存储位置262(例如搁架)，可更换部件存储位置262可用于存储用过的和新的可更换部件(例如，聚焦环)。传送机构260可以包括配置为将可更换部件传送到其在处理站中的适当位置的机器人270。
图4描绘了根据本公开的示例性实施例的处于传送位置162的示例支撑柱160的侧视图。如图所示，支撑柱160可包括多个搁架161。每个搁架161可配置为支撑工件163，从而多个工件163可以以竖直/堆叠布置布置在支撑柱上。每个搁架161还可以配置为支撑可更换部件165，使得多个可更换部件165可以以竖直/堆叠布置布置在支撑柱160上。因此，支撑柱160的搁架161被配置为使得它们可以支撑工件163和可更换部件165。在某些实施例中，与工件163相比，可更换部件165可以具有更大的直径。因此，搁架161被配置为使得它们可以支撑具有比工件163大的直径的可更换部件165。在某些实施例中，可更换部件可以包括聚焦环。与工件相比，本文提供的系统中使用的聚焦环可以具有更大的直径。因此，支撑柱160被配置为使得它可以支撑工件和具有更大直径的聚焦环。
在一些实施例中，传送位置可以具有一直贯穿传送位置的开口或孔口，使得工件搬运机器人可以使用机器人之间的直接传送来传送工件和或可更换部件。
图5描绘了根据本公开的示例性实施例的示例工件柱110的侧视图。如图所示，工件柱110可以包括多个搁架111。每个搁架111可以被配置为支撑工件113，使得多个工件113可以以竖直堆叠布置被布置在工件柱110上。
在一些实施例中，在不偏离本公开的范围的情况下，可以使用在工件处理系统中输送可更换部件的替代方法。例如，可以将附加的传送机构(例如，机器人、穿梭机构、多轴机器人)安装到处理室，以将可更换部件传送进处理室或从处理室传送出。
图6描绘了根据本公开的示例性实施例的示例机器人臂运动模式。如图所示，系统100包括具有臂的工件搬运机器人150，该臂具有末端执行器500。如图6所示，末端执行器500可根据多方向移动在系统100内移动。例如，末端执行器500可以位于传送室115内部。当是时候从并排处理站之一(如图所示为122或124)取回用过的可更换部件165时，末端执行器500可以根据机器人臂运动模式280移动到处理站之一中。
机器人臂运动模式280可包括在第一方向上延伸第一时间段，在基本横向于第一方向的第二方向上延伸第二时间段，以及在不同于第一方向和第二方向的第三方向上延伸第三时间段。如图所示，机器人臂运动模式280可用于将末端执行器500放置到处理站122或124之一中。
在一些实施例中，机器人臂运动模式可包括在第一方向上延伸末端执行器500第一时间段，使得末端执行器进入处理室120。因此，在一些实施方式中，在第一方向上延伸末端执行器500使末端执行器从传送室115移动到处理室120中，但是没有将末端执行器500放置在并排处理站122、124中的一个内。然后，可以根据基本横向于第一方向的第二方向使末端执行器500移动，以将末端执行器500放置在并排的处理室122、124中的一个内。如本文所用，“基本横向”或“横向于”是指在垂直于第一方向的约45°之内。在一些实施例中，第二方向范围可以从垂直于第一方向的约10°至约70°，例如20°至约60°，例如30°至约50°。然后，可以在第三方向上使末端执行器500移动，以确保末端执行器500在处理站122中的正确放置，从而可以完成取回用过的可更换部件。在一些实施例中，第三方向可在垂直于第一方向的30°或更小范围内。在一些实施例中，还可以根据相同的机器人臂运动模式将末端执行器500从处理站122移出。例如，末端执行器500可以根据相同的机器人臂运动模式280缩回到传送室115中。
在某些实施例中，末端执行器500可在其上具有新的可更换部件165。例如，末端执行器500可从支撑柱160或存储室250取回新的可更换部件165。其上具有新的可更换部件165的末端执行器500随后可根据本文提供的示例机器人臂运动模式将新的可更换部件165放置到处理站122内。例如，末端执行器可以在第一方向上移动第一时间段以进入处理室120，可以在横向于第一方向的第二方向上移动第二时间段以进入并排的处理站122之一，并在与第一方向和第二方向不同的第三方向上移动第三时间段，以确保将新的可更换部件165正确放置在并排的处理站122、124之一中。
本文公开的机器人臂运动模式280可以由系统的一个或多个工件搬运机器人使用。例如，工件搬运机器人150和190都可以耦合到能够执行本文所述的机器人臂运动模式280的控制器。工件搬运机器人150和190可以使用机器人臂运动模式280来进入本文公开的各个处理室120、130、170和180的任何并排的处理站122、124、132、134、172、174、182和184。
在一些实施例中，可以将工件搬运机器人配置为使用剪叉式运动来传送工件和可更换部件。例如，工件搬运机器人150可以利用例如剪叉式运动同时将工件从装载锁定室114中的工件柱传送到第一处理室120中的两个并排的处理站122和124。类似地，工件搬运机器人150可以利用例如剪叉式运动同时将工件从装载锁定室114中的工件柱110传送到第二处理室130中的两个并排的处理站132和134。工件搬运机器人190可以例如利用剪叉式运动同时将工件从传送位置162中的支撑柱160传送到第三处理室170中的两个并排的处理站172和174。工件搬运机器人190可以利用例如剪叉式运动同时将工件从传送位置162中的支撑柱160传送到第四处理室180中的两个并排的处理站182和184。
在一些实施例中，控制器可以被配置为至少部分地基于从一个或多个传感器(例如，与自动晶圆对中系统关联的传感器)接收的数据来调整末端执行器的运动以传送可更换部件(例如，聚焦环)。例如，光学传感器可以用于在运动模式期间监测可更换部件的运动。为了确保可更换部件的正确放置，当工件搬运机器人正在传送可更换部件时，控制系统可以实时调整运动模式，以减少误差地正确放置可更换部件。
在一些实施例中，一个或多个传感器可以用于确定在由工件搬运机器人传送到处理室中之后的可更换部件的位置。传感器可以包括例如一个或多个光学传感器。可以将控制器配置为当传感器测量指示可更换部件的位置不正确(例如，不与工件支撑件同心)时，控制工件搬运机器人以调整可更换部件的位置。
图7描绘了根据本公开的示例性方面的一种示例方法(300)的流程图。方法(300)包括在用于处理工件的系统中更换可更换部件的方法。将通过示例的方式参考图2的系统来讨论方法(300)。方法(300)可以在任何合适的处理设备中实现。图7描绘了出于说明和讨论目的以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解，可以以各种方式省略、扩展、同时执行、重新布置和/或修改本文描述的任何方法的各个步骤，而不偏离本公开的范围。另外，可以在不偏离本公开的范围的情况下执行各种步骤(未示出)。
在(302)，该方法可以包括从处理站122、124、132、134、172、174、182或184移出用过的可更换部件165。工件搬运机器人150可以根据机器人臂运动模式将在其上的末端执行器500从传送室115移动到处理室120并进入处理站122。机器人臂运动模式可包括在第一方向上延伸末端执行器500第一时间段内，在横向于第一方向的第二方向上延伸末端执行器500第二时间段，以及在与第一方向和第二方向不同的第三方向上延伸末端执行器500第三时间段。一旦将末端执行器500正确地放置在处理室122内，就可以将可更换部件放置在末端执行器500上。在一些实施例中，末端执行器500可以将可更换部件165从处理站122内的升高位置提升。例如，连接至提升机构的多个销可用于将可更换部件165从其处理位置升高至升高位置。一旦处于升高位置，末端执行器500就可以容易地放置在可更换部件165下方，以由一个或多个销提升可更换部件165。
一旦将可更换部件165放置在末端执行器500上，末端执行器500便可以通过机器人臂运动模式缩回传送室115。例如，其上具有用过的可更换部件165的末端执行器500可以根据与第一方向和第二方向不同的第三方向缩回第三时间段，根据横向于第一方向的第二方向缩回第二时间段，并且根据第一方向缩回第一时间段，直到其上具有可更换部件165的末端执行器500位置回到传送室115内。
在(304)，该方法包括将可更换部件传送到存储室。将可更换部件165传送到存储室250可以包括利用工件搬运机器人150将用过的可更换部件165放置在传送位置162中的支撑柱160上。例如，可以将用过的可更换部件165放置在以堆叠布置位于支撑柱160中的搁架161之一上。然后，工件搬运机器人190可将用过的可更换部件165从支撑柱160上的搁架161移出，并将可更换部件165传送到存储室250。工件搬运机器人190可将用过的可更换部件165放置在位于存储室250内的搁架之一上。
在(306)，该方法包括从存储室移出新的可更换部件。工件搬运机器人190可以从存储室250中的搁架之一移出新的可更换部件165，并将该新的可更换部件放置在传送位置162中的支撑柱160内以堆叠布置的搁架之一上。
在(308)，该方法包括将新的可更换部件传送到处理站。一旦将新的可更换部件165放置在支撑柱160中的搁架161之一上，工件搬运机器人150就可以进入支撑柱160以移出新的可更换部件165。然后，可以利用工件搬运机器人150来根据机器人臂运动模式将新的可更换部件放置在并排的处理站之一内。例如，工件搬运机器人150可以根据机器人臂运动模式将其上具有新的可更换部件165的末端执行器500从传送室115移动到处理室120并进入处理站122。机器人臂运动模式可包括在第一方向上延伸末端执行器500第一时间段，在横向于第一方向的第二方向上延伸末端执行器500第二时间段，以及在与第一方向和第二方向不同的第三方向上延伸末端执行器500第三时间段。一旦末端执行器500在处理室122内处于正确放置，就可以以任何合适的方式将新的可更换部件165放置在处理站内。例如，在一个实施例中，可更换部件165(例如，聚焦环)可以在升高位置放置在多个销上。一旦牢固地放置在销上，就可以降低销以将可更换部件放置在处理站122内的期望位置，从而可以完成进一步的工件处理。
一旦将可更换部件165放置在处理站122内，则末端执行器可以通过机器人臂运动模式280缩回传送室115。例如，末端执行器500可以根据与第一方向和第二方向不同的第三方向缩回第三时间段，根据横向于第一方向的第二方向缩回第二时间段，并且根据第一方向缩回第一时间段，直到末端执行器500位置回到传送室115内。
在一些实施例中，工件搬运机器人可以从存储位置移出测试工件。测试工件可以被传送到处理站。可以对测试工件执行测试过程。可以监测在测试过程中收集的数据和/或测试工件的特性，以确定可更换部件的正确放置。
有利地，可以执行方法(300)以允许自动更换可更换部件，而不必破坏处理系统的真空。此外，方法(300)允许利用能够传送工件和大于工件的可更换部件的工件搬运机器人来更换可更换部件。而且，机器人臂运动模式允许工件搬运机器人的末端执行器进入并排的处理站之一，从而可以更换可更换部件。
图8描绘了根据本公开的示例性方面的一种示例方法(400)的流程图。方法(400)包括用于处理工件的方法。将通过示例的方式参考图2的系统来讨论方法(400)。方法(400)可以在任何合适的处理设备中实现。图8描绘了出于说明和讨论目的以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解，可以以各种方式省略、扩展、同时执行、重新布置和/或修改本文描述的任何方法的各个步骤，而不偏离本公开的范围。另外，可以在不偏离本公开的范围的情况下执行各种步骤(未示出)。
在(402)，该方法包括将多个工件传送到装载锁定室中的工件柱。例如，可以将多个工件从处理系统的前端部分传送到装载锁定室114中的工件柱110。例如，可以使用与处理系统的前端部分关联的一个或多个机器人将工件传送到工件柱110。
在(404)，该方法包括使用工件搬运机器人将工件从工件柱传送到第一处理室和/或第二处理室中的处理站。例如，工件搬运机器人150可以将两个工件分别传送到处理室120中的处理站122和处理站124。
在(406)，该方法包括在第一处理室和/或第二处理室中对多个工件执行第一处理过程。第一处理过程可以包括例如退火处理、热处理过程、表面处理过程、干法剥离处理、干法蚀刻处理、沉积处理或其他处理。
在(408)，该方法可以包括利用工件搬运机器人将多个工件传送到传送位置。工件搬运机器人150可以将两个工件分别传送到处理室120中的处理站122和处理站124。在一些实施例中，工件搬运机器人150可以将工件传送到位于传送位置162的工件柱160。
在(410)，该方法可以包括利用设置在传送室中的第二工件搬运机器人190将多个工件从传送位置传送到第三处理室和/或第四处理室中的至少两个处理站。第三处理室可以与第一处理室成线性布置地设置，并且第四处理室可以与第二处理室成线性布置地设置。例如，工件搬运机器人190可以将两个工件从传送位置162中的工件柱160分别传送到处理室170中的处理站172和处理站174。
在(412)，该方法可以包括在第三处理室和/或第四处理室中对多个工件执行第二处理过程。第二处理过程可以包括例如退火处理、热处理过程、表面处理过程、干法剥离处理、干法蚀刻处理、沉积处理或其他处理。
在(414)，该方法可以包括通过工件搬运机器人190将多个工件传送回传送位置。例如，工件搬运机器人190可以将工件从处理室170和/或处理室180传送到位于传送位置162处的工件柱160。
在(416)，该方法可以包括将经处理的工件传送回装载锁定室中的工件柱。例如，工件搬运机器人150可以从第一处理室120和/或第二处理室130传送两个工件。在一些实施例中，工件搬运机器人150可以将两个工件从传送位置162传送到装载锁定室中的工件柱。然后，位于处理系统前端的一个或多个机器人可以将经处理的工件传送到例如匣盒。
如图所示，可以根据需要进行处理的工件数量来重复(404)-(416)。在已经处理了所需数量的工件或发生另一触发条件之后，该方法可以包括更换处理站中的可更换部件(418)。例如，在经受一定数量的加工处理后，可能需要更换例如聚焦环的可更换部件。可以通过本文提供的方法300来实现可更换部件(418)的更换。因此，本系统和方法允许工件的自动处理和更换部件的自动更换，而不必破坏真空或改变系统的处理压力。
现在转向图9-12B，描绘了根据本公开的示例性实施例的末端执行器的示例性实施例。更特别地，图9描绘了用于在上述系统内使用的示例性末端执行器的透视图。图10A-10B描绘了图9的末端执行器上的用于支撑示例工件和聚焦环的支撑元件的第一配置。此外，图11A-11B示出了图9的末端执行器上的用于支撑示例工件和聚焦环的支撑元件的第二配置。另外，图12A-12B描绘了图9的末端执行器上的用于支撑示例工件和聚焦环的支撑元件的第三配置的局部透视图。
如图9所示，以上参考系统100、200所述的末端执行器500可以沿着纵轴502在近端504和远端506之间以及沿着竖直方向V1在上表面500US和下表面500LS之间延伸。末端执行器500基本上相对于纵轴502对称。末端执行器500包括臂部分508和刮刀部分510。臂部分508基本沿着纵轴502在第一臂端512和第二臂端514之间延伸，其中，第一臂端512在近端504处或附近。类似地，刮刀部分510在第一刮刀端516和第二刮刀端518之间延伸。第一刮刀端516在第二臂端514处或附近，并且第二刮刀端518在远端506处或附近。末端执行器500被配置为通过其臂部分508附接到机器人(例如，工件搬运机器人150、190)或以其他方式可由机器人致动，使得刮刀部分510可以被引导在升高的工件或可更换部件(例如聚焦环)下方。
通常，末端执行器500可以被配置为单独支撑工件和可更换部件，其中，工件的直径与可更换部件的直径不同。例如，如图10A、11A和12A所示，末端执行器500可以配置为支撑具有直径163D的工件163和具有内径165ID和外径165OD的聚焦环165。在一些实施例中，工件163的直径163D小于聚焦环165的外径165OD。工件的直径163D可以大于聚焦环165的内径165ID。为了在被末端执行器500单独移动时保持工件163和可更换部件稳固，可以在执行器500的上表面上提供一个或多个支撑垫或元件。
在一个实施例中，例如图10A和10B所示的实施例，期望具有用于工件和聚焦环的单独的支撑元件，以防止来自用过的聚焦环的交叉污染。例如，提供第一支撑元件SE1以支撑工件163，并且提供第二支撑元件SE2以支撑聚焦环165。第一支撑元件SE1中的至少一个定位在臂部分508上，并且至少另一个第一支撑元件SE1定位在刮刀部分510上。类似地，第二支撑元件SE2中的至少一个定位在臂部分508上，并且至少另一个第二支撑元件SE2定位在刮刀部分510上。在一个实施例中，两个单独的第一支撑元件SE1设置在臂部分508和刮刀部510上，其中支撑元件SE1的形状相似或相同。此外，在刮刀部分510上提供两个单独的第二支撑元件SE2，并且在臂部分508上提供一个细长的第二支撑元件SE2。然而，可以替代地在臂部分508上提供任何合适数量和形状的支撑元件SE1、SE2。例如，可以在臂部分508上提供一个、三个或更多个第一支撑元件SE1、或两个或更多个第二支撑元件SE2。此外，臂部分508上的第一支撑元件SE1可以替代地具有如图10A所示的第二支撑元件SE2的细长形状。另外，臂部分508上的第二支撑元件SE2可以替代地具有与刮刀部分510上的第二支撑元件SE2相同的形状。
支撑元件SE1、SE2间隔开，使得第一支撑元件SE1可以仅支撑工件，并且第二支撑元件SE2可以仅支撑聚焦环。例如，在图10B中，第一支撑元件SE1沿纵轴502间隔开距离D1，第二支撑元件SE2沿纵轴502间隔开距离D2，并且臂部分508上的支撑元件SE1、SE2和刮刀部分510上的支撑元件SE1、SE2分别间隔开第三距离D3。然而，在一些实施例中，臂部分508上的支撑元件SE1、SE2可以替代地与刮刀部分510上的支撑元件SE1、SE2间隔开不同的距离。选择距离D1、D2和D3，使得当将工件支撑在第一支撑元件SE1上时，工件不接触第二支撑元件SE2。类似地，当聚焦环被支撑在第二支撑元件SE2上时，聚焦环不接触第一支撑元件SE1。
在一些实施例中，刮刀部分510上的第二支撑元件SE2比刮刀部分510上的第一支撑元件SE1更靠近末端执行器500的远端506。类似地，在一个实施例中，臂部分508上的第二支撑元件SE2比臂部分508上的第一支撑元件SE1更靠近末端执行器500的近端504。
此外，在一些实施例中，刮刀部分510上的第一支撑元件SE1的位置比刮刀部分510上的第二支撑元件SE2的位置离纵轴502更远。例如，刮刀部分510上的第一支撑元件SE1在基本垂直于轴线502的方向上与轴线502间隔开第一距离L1，并且刮刀部分510上的第二支撑元件SE2在基本垂直于轴线502的方向上与轴线502间隔开第二距离L2，其中第一距离L1大于第二距离L2。
在另一实施例中，例如图11A和11B中所示的实施例，用过的聚焦环和工件之间的交叉污染风险相对较低，使得一个或多个支撑元件可以配置为支撑工件和聚焦环。例如，除了在刮刀部分510上的第一支撑元件SE1和第二支撑元件SE2之外，在臂部分508上提供了公共的或共用的支撑元件CSE1。共用的支撑元件CSE1被配置为与第一支撑元件SE1一起支撑工件163，并且与第二支撑元件SE2一起支撑聚焦环165。
类似于图10B，在图11B中，第一支撑元件SE1和第二支撑元件SE2间隔开，使得第一支撑元件SE1和共用的支撑元件CSE1的第一接触区域CA1只能支撑工件，并且第二支撑元件SE2和共用的支撑元件CSE1的第二接触区域CA2只能支撑聚焦环。例如，第一支撑元件SE1和第一接触区域CA1沿着纵轴502间隔开距离D1，第二支撑元件SE2和第二接触区域CA2沿着纵轴502间隔开距离D2，并且臂部分508上的支撑元件SE1、SE2和刮刀部分510上的接触区域CA1、CA2分别间隔开第三距离D3。然而，在一些实施例中，臂部分508上的接触区域CA1、CA2可以替代地与刮刀部分510上的支撑元件SE1、SE2间隔开不同的距离。选择距离D1、D2和D3，使得当将工件支撑在第一支撑元件SE1和第一接触区域CA1上时，工件不接触第二支撑元件SE2或第二接触区域CA2。类似地，当聚焦环被支撑在第二支撑元件SE2和第二接触区域CA2上时，聚焦环不接触第一支撑元件SE1或第一接触区域CA1。这样，用于支撑工件163的第一接触区域CA1与用于支撑聚焦环165的第二接触区域CA2分离或不重叠。
如上所述，在一些实施例中，刮刀部分510上的第二支撑元件SE2的位置比刮刀部分510上的第一支撑元件SE1更靠近末端执行器500的远端506。类似地，在一个实施例中，第二接触区域CA2的位置比臂部分508上的共用的支撑元件CSE1的第一接触区域CA1更靠近末端执行器500的近端504。
此外，在一些实施例中，刮刀部分510上的第一支撑元件SE1的位置比刮刀部分510上第二支撑元件SE2的位置离纵轴502更远。例如，刮刀部分510上的第一支撑元件SE1在基本垂直于轴线502的方向上与轴线502间隔开第一距离L1，并且刮刀部分510上的第二支撑元件SE2在基本垂直于轴线502的方向上与轴线502间隔开第二距离L2，其中第一距离L1大于第二距离L2。
替代地，在一些实施例中，例如图12A和12B所示的实施例，第一和第二接触区域CA1、CA2至少部分重叠。例如，如图12A所示，被分别支撑在末端执行器500上的工件和聚焦环被配置为被支撑在共用的支撑元件CSE1上的公共接触区域CCA上。例如，如图12B所示，第一支撑元件SE1和公共接触区域CCA沿着纵轴502间隔开距离D1，第二支撑元件SE2和公共接触区域CCA沿着纵轴502间隔开距离D2，并且臂部分508上的支撑元件SE1、SE2间隔开第三距离D3’。选择距离D1，D2和D3’，使得当工件被支撑在第一支撑元件SE1上或聚焦环被支撑在第二支撑元件SE2上时，工件和聚焦环接触公共接触区域CCA。这样，当允许公共接触区域CCA时，与使用单独的接触区域(例如，接触区域CA1、CA2)相比，共用支撑元件CSE1可以较小。
图12A和12B所示的末端执行器500的实施例可以以其他方式与图11A和11B所示的末端执行器500的实施方式相同地被配置。例如，如上所述，在一些实施例中，刮刀部分510上的第二支撑元件SE2的位置比刮刀部分510上的第一支撑元件SE1更靠近末端执行器500的远端506。另外，在实施例中，刮刀部分510上的第一支撑元件SE1的位置比刮刀部分510上的第二支撑元件SE2离纵轴502更远。例如，刮刀部分510上的第一支撑元件SE1可以在基本垂直于轴线502的方向上与轴线502间隔开第一距离，并且刮刀部分510上的第二支撑元件SE2可以在基本垂直于轴线502的方向上与轴线502隔开第二距离，其中第一距离大于第二距离。
现在参考图13-17，描绘了上述用于工件处理站的调整组件的示例性实施例。特别地，图13描绘了示例处理系统的聚焦环调整组件。图14A描绘了图13所示的调整组件的侧视截面图，其中聚焦环处于降低位置。类似地，图14B描绘了图13所示的调整组件的侧视截面图，其中聚焦环处于升高位置。另外，图15A描绘了与图13所示的调整组件一起使用的聚焦环的第一实施例的截面图，并且图15B描绘了与图13所示的调整组件一起使用的聚焦环的第二实施例的截面图。此外，图16描绘了图14A-14B中所示的调整组件的销支撑板的俯视图。另外，图17描绘了根据本公开的示例实施例的用于图14A-14B中所示的调整组件的致动系统的示意图。
如上所述，工件处理系统(例如，系统100、200)包括在处理室(例如，120、130、170、180)内的工件支撑件(例如，站122、124、132、134)，工件支撑件被配置为在过程处理步骤期间支撑工件(例如，工件113、163)。如图13所示，聚焦环165围绕支撑在工件支撑件163上的工件的外周或外径定位。聚焦环165可用于例如在工件附近成形等离子体。在等离子体处理室中的等离子体处理期间，聚焦环165会暴露于等离子体，并因此暴露于沉积和腐蚀。结果，作为预防性维护的一部分，可能需要在等离子体处理室中周期性地更换聚焦环165。提供了聚焦环调整组件600，其允许聚焦环165在工作位置或处理位置与一个或多个升高位置之间移动，在该工作位置或处理位置中，聚焦环165不易于接近以从处理室移出。在至少一个升高位置中，聚焦环较易于接近以从处理室移出。
聚焦环调整组件600包括用于支撑聚焦环的多个销。例如，如图14A和14B所示，聚焦环165由销602(仅示出其中之一)支撑。每个销602在近端602P和远端602D之间延伸，其中远端602D配置为接触聚焦环165。如将在下面更详细地描述的，销602可以配置为选择性地接触聚焦环165的一部分(例如，在凹槽中)，使得至少部分地防止或减小了环165在销602上的横向移动。组件600还包括提升机构，其可用于升高或降低销602以分别将聚焦环165从处理位置升高到升高位置或将聚焦环165降低到处理位置。在处理位置，销602可以不再接触聚焦环，并且聚焦环165可以由基座(例如，基座中的台阶结构)支撑。如将在下面更详细地描述的，组件600还包括可滑动地接收在销支撑板606内的浮动耦合件604，其中每个销602的近端602P耦合至浮动耦合件604中的相应一个，并且其中，销支撑板606可移动以升高或降低销602。
在一个实施例中，如图15A所示，聚焦环165A具有阶梯状横截面轮廓。更具体地，聚焦环165A沿着竖直方向V1在上侧165US和下侧165LS之间延伸，其中下侧165LS具有第一表面部分P1、第二表面部分P2以及在第一表面部分P1和第二表面部分P2之间的过渡部分T1。第一表面部分P1在第二表面部分P2的竖直上方。在一些实施例中，第一表面部分P1在第二表面部分P2的径向外侧。销602的远端602D配置为选择性地接触第一表面部分P1(例如，第一表面部分P1中的一个或多个凹槽)，从而防止聚焦环165A横向滑动并且至少部分地变得从销602失位。另外，第一表面部分P1基本上是平坦的，使得销602的远端602D与第一表面部分P1(例如，第一表面部分P1中的一个或多个凹槽或狭槽)完全接触。
在一些实施例中，聚焦环具有三个背侧径向狭槽以接收销602。该配置可以固定聚焦环165A的位置，从而允许聚焦环准确地对中在基座上并且可以还可以防止横向移动。背面径向狭槽还可允许聚焦环在由销602支撑时进行热膨胀。在一些实施例中，聚焦环可包括背侧环形凹槽。背侧环形凹槽围绕聚焦环的背侧表面环形地延伸。背侧环形凹槽可包括外径和内径。销602可以被配置为接触外径。在聚焦环的热膨胀期间，销602可能不再接触外径，而是在凹槽中在朝向内径的方向上径向滑动，以适应聚焦环的热膨胀。
在一些实施例中，如图15B所示，聚焦环165B具有带凹槽的横截面轮廓。更具体地，聚焦环165B沿着竖直方向V1在上侧165US’和下侧165LS’之间延伸，并且沿着径向在内表面165IS’和外表面165OS’之间延伸，其中凹槽G1凹陷到下侧165LS’中，使得其与内表面165IS’和外表面165OS’间隔开。凹槽G1可以是环形凹槽，其围绕聚焦环165B一直环形地延伸。销602的远端602D配置为选择性地接触凹槽G1的至少一部分。凹槽G1限定了从下侧165LS’延伸第一距离VD1的第一凹槽部分和从下侧165LS’延伸第二距离VD2的第二凹槽部分。第二距离VD2小于沿着竖直方向V1限定在上侧165US’和下侧165LS’之间的聚焦环165B的厚度。第一表面部分P1’位于距下侧165LS’的第一距离VD1处，第二表面部分P2’位于距下侧165LS’的第二距离VD2处，第一过渡部分T1’在第一表面部分P1’和下侧165LS’之间延伸，并且第二过渡部分T2’在第一表面部分P1’和第二表面部分P2’之间延伸。第二表面部分P2’在第一表面部分P1’的竖直上方。销602的远端602D配置为选择性地接触第二表面部分P2’或第二过渡部分T2’中的至少一个。第二表面部分P2’基本上是平坦的，使得销602的远端602D可以完全接触第二表面部分P2’。另外，在一些实施例中，销602具有在其近端602P和远端602D之间延伸的主体部分MB和从主体部分MB以与远端602D偏移距离OH1向外延伸的凸缘部分FP。凸缘部分FP的直径602D2大于销602的主体部分MB的直径602D1。凸缘部分FP被配置为接触第一表面部分P1’或第一过渡部分T1’中的至少一个。这样，防止了聚焦环165B横向滑动并且变得至少部分地从销602失位。
附加地或可替代地，在一些实施例中，聚焦环165B的凹槽G1的形状、销602的形状或两者均配置为使得销602的旋转将聚焦环165B稳固或固定到销602。例如，销602通过预定锁定角度的旋转可以将聚焦环165B固定到销602。
在图16中示出了合适的销支撑板的俯视图。销支撑板606具有多个浮动耦合狭槽608，其围绕销支撑板606的周边周向间隔开。狭槽608基本从板606的外周边径向向外延伸。然而，在一些实施例中，狭槽608可从板606的内周边径向向内延伸。每个浮动耦合狭槽608被配置为接收相应的一个浮动耦合件604。例如，每个浮动耦合狭槽608具有狭槽宽度W1，该宽度W1大于浮动耦合件604的外径604D1，但是小于浮动耦合件604的凸缘部分的外径604D2，该凸缘部分从浮动耦合件604的外径604D1向外延伸。这样，当被安装在浮动耦合狭槽608内时，浮动耦合件604的凸缘部分可以搁置在浮动耦合狭槽608的上表面上。因此，这样的浮动耦合狭槽608可允许销602在水平面内相对于聚焦环165或工件支撑件沿x轴和/或y轴横向地略微移动。
销支撑板606配置为在降低位置和一个或多个升高位置之间被致动，使得聚焦环165分别在处理位置至一个或多个升高位置之间被移动。例如，如图14A所示，销支撑板606相对于固定在处理室内的主支撑杆620和固定到主支撑杆620的支撑环622处于其降低位置。在销支撑板606的这样的降低位置中，由浮动耦合件604支撑在销支撑板606上的销602处于其缩回位置，使得聚焦环165处于其处理位置并由工件支撑件支撑。在一些实施例中，销602可通过销支撑板606移动，使得销602在处于其缩回位置时不接触聚焦环165。然而，在其他实施例中，当销602处于其缩回位置时，它们可以保持与聚焦环165接触。
销支撑板606可以相对于主支撑杆620和支撑环622移动到图14B所示的其升高位置，这在下文将更详细描述。销支撑板606沿着竖直方向在其升高位置比在其降低位置竖直地更高。当将销支撑板606移动到这样的升高位置时，由浮动耦合件604支撑在销支撑板606上的销602沿着竖直方向移动到其延伸位置，使得聚焦环165移动到工件支架上方的其升高位置。当销602处于其延伸位置时，与销602处于其缩回位置时相比，聚焦环165沿着竖直方向V1竖直地被更高地定位。一旦处于升高位置，就可以容易地将末端执行器(例如，末端执行器500)放置在聚焦环165下方，以将聚焦环165从一个或多个销602提升并从室中提升出。
如图17所示，组件600还包括用于移动销支撑板606的板致动器624。板致动器624定位在处理室的外部并被真空密封。更具体地，板致动器624具有真空密封外壳626，其耦合至处理室的外壁EXT1；以及连接轴628，其通过处理室的外壁EXT1在真空密封外壳626内延伸。连接轴628支撑销支撑板606，并且可通过致动器机构632相对于外壁EXT1移动。致动器机构632配置为使连接轴628在沿着竖直方向的与销支撑板606处于下降位置关联的第一位置及沿着竖直方向的与销支撑板606处于上升位置关联的第二位置，和/或一个或多个不同的垂直位置之间移动。致动器机构632可以被配置为用于使连接轴628在第一位置和第二位置之间移动的任何合适的致动器。例如，在一些实施例中，致动器机构632被配置为线性致动器、旋转致动器等。通过将致动器机构632定位在处理室的外部，可以在无需影响处理室的真空的情况下维修或更换机构632。
聚焦环165可被配置为相对于工件支撑件以特定方位角取向安装在室中。通常，聚焦环165定位于存储室(例如，存储室250)中，以在从存储室移出以安装在处理室内时具有适当的方位角取向。然而，在一些实施例中，期望进一步调整聚焦环165的方位角位置。在这样的实施例中，用于移动聚焦环165的存储室和/或末端执行器可以包括用于调整聚焦环165的方位角位置的一个或多个特征。
现在参考图18，提供了根据本公开的示例性实施例一种等离子体处理设备700。等离子体处理设备700可包括限定竖直方向V和横向方向L的处理室701。等离子体处理设备700可包括设置在处理室701的内部空间702内的基座704。基座704可被配置为在内部空间702内支撑衬底706，例如半导体晶圆。介电窗710位于基座704的上方，并充当内部空间702的顶板。介电窗710包括中心部分712和成角度的外围部分714。介电窗710在中心部分712中包括用于喷淋头720的空间，以将处理气体进给到内部空间702中。
在一些实施方式中，等离子体处理设备700可以包括多个感应元件，例如初级感应元件730和次级感应元件740，用于在内部空间702中产生感应等离子体。初级感应元件730和次级感应元件740可以各自包括线圈或天线元件，当被供应RF功率时，其可以在处理室701的内部空间702中的处理气体中感应等离子体。例如，可以配置第一RF产生器760，以通过匹配网络762将电磁能提供给初级感应元件730。可以配置第二RF产生器770，以通过匹配网络772将电磁能提供给次级感应元件740。
尽管本公开参考了初级感应元件和次级感应元件，但是本领域普通技术人员应当理解，术语初级和次级仅出于方便的目的而使用。可以独立于初级线圈操作次级线圈。可以独立于次级线圈操作初级线圈。另外，在一些实施例中，等离子体处理设备可以仅具有单个感应耦合元件。
在一些实施方式中，等离子体处理设备700可以包括围绕次级感应元件740设置的金属屏蔽件752。以这种方式，金属屏蔽件752将初级感应元件730和次级感应元件740分开以减少初级感应元件730和次级感应元件740之间的串扰。
在一些实施方式中，等离子体处理设备700可以包括设置在初级感应元件730和介电窗710之间的第一法拉第屏蔽件754。第一法拉第屏蔽件754可以是减小初级感应元件730和处理室701之间的电容耦合的开槽金属屏蔽件。如图所示，第一法拉第屏蔽件754可装配在介电窗710的成角度的部分上方。
在一些实施方式中，金属屏蔽件752和第一法拉第屏蔽件754可以形成单一体750，以易于制造和其他目的。初级感应元件730的多匝线圈可以位于邻近该单一体750的第一法拉第屏蔽件754的位置。次级感应元件740可以位于接近该单一体750的金属屏蔽件752的位置，例如在金属屏蔽件752和介电窗710之间。
初级感应元件130和次级感应元件140在金属屏蔽件752的相对侧上的布置允许初级感应元件730和次级感应元件740具有不同的结构配置并执行不同的功能。例如，初级感应元件730可包括位于处理室701的外围部分附近的多匝线圈。初级感应元件730可用于基本的等离子体产生和在固有瞬态点火阶段期间的可靠启动。初级感应元件730可以耦合到强大的RF产生器和昂贵的自动调谐匹配网络，并且可以在增加的RF频率(例如约13.56MHz)下操作。如本文所用，术语“约”是指在所述数值的20％以内的值范围。
在一些实施方式中，次级感应元件740可以用于校正和辅助功能以及用于在稳态操作期间改善等离子体的稳定性。此外，由于次级感应元件740可主要用于校正和辅助功能以及在稳态操作期间改善等离子体的稳定性，因此次级感应元件740不必与初级感应元件730一样耦合到强大的RF产生器，因此可以进行不同且具有成本效益的设计，以克服与先前设计相关的困难。如下面详细讨论的，次级感应元件740也可以在较低的频率(例如约2MHz)下操作，从而允许次级感应元件740非常紧凑并且装配在介电窗顶部的有限空间中。
在一些实施方式中，初级感应元件730和次级感应元件740可以以不同的频率操作。频率可以足够不同以减少初级感应元件730和次级感应元件740之间的等离子体中的串扰。例如，施加到初级感应元件730的频率可以为施加到次级感应元件730的频率的至少约1.5倍。在一些实施例中，施加到初级感应元件730的频率可以是约13.56MHz，并且施加到次级感应元件740的频率可以在约1.75MHz到约2.15MHz的范围内。也可以使用其他合适的频率，例如约400kHz、约4MHz和约27MHz。尽管参考相对于次级感应元件740以更高频率操作的初级感应元件730来讨论本公开，但是本领域普通技术人员使用本文提供的公开内容应理解，可以在更高的频率下操作次级感应元件740而不偏离本公开的范围。
在一些实施方式中，次级感应元件740可以包括平面线圈742和磁通量集中器744。磁通量集中器744可以由铁氧体材料制成。将磁通量集中器与适当的线圈一起使用可以使次级感应元件740具有较高的等离子体耦合和良好的能量传输效率，并且可以显著降低其与金属屏蔽件752的耦合。在次级感应元件740上使用较低的频率(例如约2MHz)可增加表皮层，这也提高了等离子体加热效率。
在一些实施方式中，初级感应元件730和次级感应元件740可以承载不同的功能。例如，初级感应元件730可用于执行点火期间等离子体产生的基本功能，并为次级感应元件740提供足够的启动(priming)。初级感应元件730可以对等离子体和接地屏蔽件都具有耦合以稳定等离子体电势。与初级感应元件730关联的第一法拉第屏蔽件754避免了窗口溅射，并且可以用于向接地屏蔽件提供耦合。
可以在存在由初级感应元件730提供的良好等离子体启动的情况下操作附加线圈，因此，该附加线圈优选地对等离子体具有良好的等离子体耦合和良好能量传递效率。包括磁通量集中器744的次级感应元件740既对等离子体体积提供了良好的磁通量传递，同时也提供了次级感应元件740与周围的金属屏蔽件752的良好解耦。磁通量集中器744和次级感应元件740的对称驱动进一步减小了线圈端与周围的接地元件之间的电压幅度。这可以减少圆顶的溅射，但同时会给等离子体带来一些小的电容耦合，这可以用来辅助点火。在一些实施方式中，第二法拉第屏蔽件可以与该次级感应元件740结合使用以减少次级感应元件740的电容耦合。
在一些实施方式中，等离子体处理设备700可包括设置在处理室701内的射频(RF)偏置电极760。等离子体处理设备700还可包括设置在处理室701内的接地平面770，使得接地平面770沿着竖直方向V与RF偏置电极760间隔开。如图所示，在一些实施方式中，RF偏置电极760和接地平面770可以设置在基座704内。
在一些实施方式中，RF偏置电极760可以经由合适的匹配网络782耦合到RF功率产生器780。当RF功率产生器780向RF偏置电极760提供RF能量时，可以从处理室701中的混合物产生等离子体，以直接暴露于衬底706。在一些实施方式中，RF偏置电极760可以限定沿着横向方向L在RF偏置电极760的第一端764和RF偏置电极760的第二端766之间延伸的RF区762。例如，在一些实施方式中，RF区762可以沿着横向方向L从RF偏置电极760的第一端764跨越到RF偏置电极760的第二端766。RF区762可进一步沿着竖直方向V在RF偏置电极760和介电窗710之间延伸。
应该理解的是，接地平面770沿着横向方向L的长度大于RF偏置电极760沿着横向方向L的长度。通过这种方式，接地平面770可以将由RF偏置电极760发射的RF能量引向衬底706。
现在参考图19和20，提供了根据本公开的示例性实施例的用于等离子体处理设备700(图18)的聚焦环790的聚焦环调整组件800。如图所示，聚焦环调整组件800包括可沿着竖直方向V移动的提升销810，以使聚焦环790在至少第一位置(图19)和第二位置(图20)之间移动，从而沿着竖直方向V调整聚焦环790和底座704之间的距离。例如，当聚焦环790处于第一位置时(图19)时，聚焦环790可以与底座704间隔开第一距离D1(例如，零或非常接近零，使得聚焦环被支撑在基座704上)。此外，当聚焦环790处于第二位置时(图20)，聚焦环790可以与基座704间隔开第二距离D2。如图所示，第二距离D2可以不同于第一距离D1。特别地，第二距离D2可以大于第一距离D1。以这种方式，聚焦环调整组件800，特别是其销810，可以将聚焦环790从第一位置(图19)移动到第二位置(图20)，以促进使用例如上面参考图9至图12B讨论的末端执行器将聚焦环790从处理室701移出。
如图所示，提升销810可以位于由RF偏置电极760限定的RF区762的外部。此外，提升销810可以穿透接地平面770。例如，在一些实施方式中，提升销810可以延伸通过由接地平面770限定的开口。应该理解的是，将提升销810定位在RF区762的外部并且另外地使提升销810穿透接地平面770可以降低在等离子体处理期间与将RF功率(例如偏置功率)从RF功率产生器780施加到RF偏置电极760相关的电弧放电风险。此外，可以减少提升销810和聚焦环790之间的干扰(例如，电和机械干扰)。
在一些实施方式中，聚焦环调整组件800可以包括致动器820，该致动器820配置为沿着竖直方向V移动提升销810，以促进聚焦环790在至少第一位置(图19)和第二位置(图20)之间移动。如图所示，致动器820可位于处理室701的外部。另外，聚焦环调整组件800可包括第二致动器822，该第二致动器822配置为使提升销810绕竖直方向V旋转。如图所示，第二致动器822可以位于处理室701的外部。
尽管已经针对本主题的特定示例性实施例对本主题进行了详细描述，但是应当理解，本领域技术人员在理解前述内容后可以容易地产生这样的实施例的替代、变型和等同形式。因此，本公开的范围是作为示例而不是作为限制，并且本公开不排除包括将对本领域普通技术人员来说显而易见的对本主题的这样的修改、变型和/或添加。

Claims (37)

1.一种用于处理工件的等离子体处理设备，所述等离子体处理设备包括：
处理室，限定竖直方向和横向方向；
基座，设置在所述处理室内，所述基座被配置为支撑所述工件；
射频(RF)偏置电极，设置在所述基座内，所述RF偏置电极沿着所述横向方向在所述RF偏置电极的第一端和所述RF偏置电极的第二端之间延伸，所述RF偏置电极限定沿着所述横向方向在所述RF偏置电极的所述第一端和所述RF偏置电极的所述第二端之间延伸的RF区；和
聚焦环调整组件，包括位于所述RF区的外部的提升销，所述提升销沿着所述竖直方向能够移动，以使聚焦环在至少第一位置和第二位置之间移动，从而沿着所述竖直方向调整所述基座和所述聚焦环之间的距离。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述RF区沿着所述横向方向从所述RF偏置电极的所述第一端延伸到所述RF偏置电极的所述第二端。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，还包括：
沿着所述竖直方向与所述RF偏置电极间隔开的接地平面，所述接地平面沿着所述横向方向在所述接地平面的第一端和所述接地平面的第二端之间延伸。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理设备，其中，所述接地平面沿着所述横向方向的长度大于所述RF偏置电极沿着所述横向方向的长度。
5.根据权利要求3所述的等离子体处理设备，其中，所述提升销穿透所述接地平面。
6.根据权利要求3所述的等离子体处理设备，其中，所述RF偏置电极和所述接地平面设置在所述基座内。
7.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述RF区沿着所述竖直方向在所述RF偏置电极与所述等离子体处理设备的介电窗之间延伸。
8.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中：
在所述聚焦环处于所述第一位置时，所述聚焦环沿着所述竖直方向与所述基座间隔开第一距离；并且
在所述聚焦环处于所述第二位置时，所述聚焦环沿着所述竖直方向与所述基座间隔开第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。
9.根据权利要求8所述的等离子体处理设备，其中，所述聚焦环调整组件还包括致动器，所述致动器被配置为沿着所述竖直方向移动所述提升销，以使所述聚焦环在至少所述第一位置和所述第二位置之间移动。
10.根据权利要求9所述的等离子体处理设备，其中，所述聚焦环调整组件包括第二致动器，所述第二致动器被配置为使所述提升销绕所述竖直方向旋转。
11.一种用于在处理工件的系统内移动工件和可更换部件的末端执行器，所述末端执行器沿着轴向在近端和远端之间延伸，所述末端执行器包括：
臂部分，沿着所述轴向在第一臂端与第二臂端之间延伸，所述第一臂端位于所述末端执行器的所述近端；
刮刀部分，沿着所述轴向在第一刮刀端和第二刮刀端之间延伸，所述第一刮刀端与所述第二臂端相邻，且所述第二刮刀端位于所述末端执行器的所述远端；
第一支撑构件，从所述刮刀部分的上表面向外延伸；
第二支撑构件，从所述刮刀部分的所述上表面向外延伸；和
共用的支撑构件，从所述臂部分的上表面向外延伸，
其中，所述共用的支撑构件和所述第一支撑构件一起被配置为支撑第一直径的工件，所述共用的支撑构件和所述第二支撑构件一起被配置为支撑第二直径的可更换部件。
12.根据权利要求11所述的末端执行器，其中，所述第一直径小于所述第二直径。
13.根据权利要求11所述的末端执行器，其中，所述第二支撑构件比所述第一支撑构件更靠近所述近端。
14.根据权利要求11所述的末端执行器，其中，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件沿着纵向方向间隔开，使得所述共用的支撑构件上的用于支撑在所述第一支撑构件上的工件的第一接触区域与所述共用的支撑构件上的用于支撑在所述第二支撑构件上的可更换部件的第二接触区域分开。
15.根据权利要求14所述的末端执行器，其中，所述第二接触区域比所述第一接触区域更靠近所述近端。
16.根据权利要求11所述的末端执行器，其中，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件沿着所述纵向方向间隔开，使得所述共用的支撑构件上的用于支撑在所述第一支撑构件上的工件的第一接触区域与所述共用的支撑构件上的用于支撑在所述第二支撑构件上的可更换部件的第二接触区域至少部分重叠。
17.一种用于处理工件的系统，包括：
前端部分，被配置为保持在大气压下；
装载锁定室，设置在所述前端部分和真空部分之间；
一个或多个处理室，设置在所述真空部分中，每个处理室包括两个或更多个处理站；
至少一个传送室，设置在所述真空部分中；和
存储室，被配置为存储一个或多个可更换部件，被耦合至所述至少一个传送室；
一个或多个工件搬运机器人，设置在所述至少一个传送室中，所述一个或多个工件搬运机器人被配置为在所述存储室和所述一个或多个处理室之间移动所述一个或多个可更换部件，其中，所述一个或多个工件搬运机器人包括末端执行器，所述末端执行器被配置为支撑可更换部件；
控制器，被配置为根据机器人臂运动模式来控制所述末端执行器的运动以接近所述处理站，其中，所述机器人臂运动模式包括在第一方向上延伸第一时间段、在横向于所述第一方向的第二方向上延伸第二时间段以及在不同于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上延伸第三时间段。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述机器人臂运动模式包括根据相同的模式缩回所述末端执行器。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述一个或多个处理室包括设置在所述传送室的相对侧上的第一处理室和第二处理室。
20.根据权利要求17所述的系统，其中，所述一个或多个处理室包括设置在所述传送室的相对侧上的第一处理室和第二处理室，所述一个或多个处理室还包括与所述第一处理室以线性布置的方式设置的第三处理室和与所述第二处理室以线性布置的方式设置的第四处理室，使得所述第三处理室和所述第四处理室设置在所述传送室的相对侧，其中，所述第一处理室、第二处理室、第三处理室和第四处理室中的每一个都包括至少两个处理站，其中，所述传送室包括传送位置，所述传送位置被配置为以堆叠布置的方式支撑工件和可更换部件。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述一个或多个工件搬运机器人包括第一工件搬运机器人和第二搬运机器人，所述第一工件搬运机器人被配置为从工件柱、所述第一处理室、所述第二处理室和所述传送位置传送工件和可更换部件，并且所述第二工件搬运机器人被配置为从所述存储室、所述第三处理室、所述第四处理室和所述传送位置传送工件和可更换部件，以在不破坏真空的情况下进行所述工件的自动处理和可更换部件的自动更换。
22.根据权利要求20所述的系统，其中，所述堆叠布置包括多个搁架，所述多个搁架被配置为容纳工件和可更换部件，所述可更换部件的直径大于所述工件的直径。
23.根据权利要求17所述的系统，其中，所述处理室被配置为使用直接等离子体来执行等离子体蚀刻处理。
24.根据权利要求17所述的系统，其中，所述两个或更多个处理站并排布置。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述两个或更多个处理站与所述处理室中在进行处理期间用于支撑工件的工件支撑件相关联，其中，所述工件支撑件包括基座组件，所述基座组件包括基板、被配置为支撑所述工件的静电卡盘以及可更换部件，所述可更换部件包括聚焦环，所述聚焦环相对于所述静电卡盘布置，使得在将所述工件定位在所述静电卡盘上时，所述聚焦环的至少一部分至少部分地围绕工件的外围。
26.根据权利要求17所述的系统，其中，所述可更换部件包括聚焦环，所述聚焦环的直径大于所述工件的直径。
27.根据权利要求17所述的系统，其中，所述存储室包括多个搁架，所述多个搁架被配置为容纳用过的可更换部件和新的可更换部件。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述多个搁架耦合到升降机，使得所述升降机被配置为在所述存储室内使可更换部件上下移动。
29.根据权利要求17所述的系统，其中，所述存储室是具有真空能力的存储室，所述存储室包括被配置为允许所述工件机器人接近所述存储室中的可更换部件的一个或多个进入门以及被配置为允许从大气周围环境更换新的可更换部件或用过的可更换部件的一个或多个进入门。
30.根据权利要求17所述的系统，其中，所述工件搬运机器人被配置为利用剪叉式运动将一个或多个可更换部件从所述存储室传送到所述处理室中的至少两个处理站。
31.一种用于在真空下处理工件的系统的聚焦环调整组件，所述聚焦环沿着竖直方向在上侧和下侧之间延伸，所述下侧具有第一表面部分和第二表面部分，所述第一表面部分在所述第二表面部分的竖直上方，所述聚焦环调整组件包括：
销，在近端和远端之间延伸，所述远端被配置为选择性地接触所述聚焦环的所述第一表面部分；和
致动器，能够操作以使所述销沿着所述竖直方向在延伸位置和缩回位置之间移动，
其中，所述销的延伸位置与以下相关联：所述销的的远端与所述聚焦环的第一表面接触并且由工件搬运机器人能够接近所述聚焦环并从真空处理室移出。
32.根据权利要求31所述的调整组件，其中，与所述销处于缩回位置时相比，所述销处于所述延伸位置时，所述聚焦环沿着所述竖直方向竖直地位于更高的位置。
33.根据权利要求31所述的调整组件，其中，所述聚焦环包括背侧环形凹槽。
34.根据权利要求31所述的调整组件，还包括旋转致动器，所述旋转致动器被配置为选择性地旋转所述销，其中，所述销通过预定锁定角度的旋转将所述聚焦环固定到所述销。
35.根据权利要求31所述的调整组件，其中，所述销具有主体部分和凸缘部分，所述主体部分在所述近端和所述远端之间延伸，所述凸缘部分与所述销的所述远端间隔开，并且从所述主体部分向外延伸，
其中，所述凸缘部分被配置为在所述销的所述远端接触所述聚焦环的所述第一表面部分时接触竖直地位于所述聚焦环的所述第一表面部分和所述第二表面部分之间的过渡表面部分。
36.根据权利要求31所述的调整组件，还包括：
支撑板，位于真空处理室内；
浮动耦合件，固定到所述销的所述近端，所述浮动耦合件被所述支撑板能够滑动地支撑，使得所述浮动耦合件相对于所述支撑板在水平方向上能够移动，
其中，所述致动器被配置为使所述支撑板沿着所述竖直方向在升高位置和降低位置之间移动，以使所述销在所述延伸位置和所述缩回位置之间移动，所述支撑板的所述升高位置与所述销的所述延伸位置相关联，并且所述支撑板的降低位置与所述销的所述缩回位置相关联。
37.根据权利要求36所述的调整组件，其中，所述致动器是真空密封的，所述致动器位于所述真空处理室的外部，所述致动器经由延伸通过所述真空处理室的外壁的连接轴而耦合至所述支撑板。
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