CN114207772B - 用于衬底处理系统的边缘环系统 - Google Patents

Abstract

一种用于衬底处理系统的边缘环系统，包括顶部边缘环，所述顶部边缘环包括具有内径和外径的环形体。顶部边缘环的外径小于衬底处理系统的衬底端口的水平开口。第一边缘环设置在顶部边缘环的下方，所述顶部边缘环包括具有内径和外径的环形体。第一边缘环的外径大于衬底处理系统的衬底端口。第一边缘环的内径小于顶部边缘环的内径。

Description

用于衬底处理系统的边缘环系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月5日提交的美国临时申请No.62/882,901的权益。上述引用的申请的全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体涉及等离子体处理系统，更具体地涉及边缘环系统。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

衬底处理系统在例如半导体晶片之类的衬底上执行处理。衬底处理的示例包含沉积、灰化、蚀刻、清洁和/或其他处理。可以将处理气体混合物供应至处理室以处理衬底。等离子体可以用于点燃气体以增强化学反应。

在处理期间将衬底放置在衬底支撑件上。在一些衬底处理系统中，环形边缘环设置在邻近衬底的径向外边缘的衬底支撑件周围。边缘环可用于将等离子体成形或聚焦到衬底上。在操作期间，通过等离子体蚀刻衬底和边缘环的暴露表面。结果，边缘环随着时间而磨损，并且边缘环对等离子体的作用改变。

发明内容

一种用于衬底处理系统的边缘环系统，所述边缘环系统包括顶部边缘环，所述顶部边缘环包括具有内径和外径的环形体。所述顶部边缘环的外径小于所述衬底处理系统的衬底端口的水平开口。第一边缘环设置在所述顶部边缘环的下方，所述顶部边缘环包括具有内径和外径的环形体。所述第一边缘环的所述外径大于所述衬底处理系统的所述衬底端口。所述第一边缘环的所述内径小于所述顶部边缘环的所述内径。

在其它特征中，所述顶部边缘环的下表面与所述第一边缘环的上表面配合。第二边缘环位于所述第一边缘环的下方并且位于所述衬底处理系统的基板的径向外侧。所述第二边缘环包括环形体，从所述环形体的上部和径向内部延伸的向上突出的腿部，以及从所述环形体的下部和径向外部延伸的向下突出的腿部。

在其它特征中，第三边缘环位于所述第一边缘环的下方并且位于所述第二边缘环的径向外侧。所述第三边缘环包括环形体，从所述环形体的上部延伸的径向向内突出的腿部，以及从所述环形体的上表面和径向外表面向上延伸的突起。

在其它特征中，所述第一边缘环包括在其下表面和径向外表面上的环形凹槽。所述第三边缘环的所述突起与所述环形凹槽配合以限定阶梯路径。

在其它特征中，环形密封件设置在所述第二边缘环下方和所述第三边缘环与所述衬底处理系统的所述基板之间。所述环形密封件包括环形体和从所述环形体的下部径向向内延伸的腿部。所述腿部的径向内表面处的直径小于所述基板的外径。所述环形密封件的所述环形体的径向内表面的直径大于所述基板的外径。

在其它特征中，所述顶部边缘环包括由所述顶部边缘环的下表面和内表面在所述顶部边缘环的径向内腿部和径向外腿部与所述第一边缘环之间限定的腔。所述下表面和内表面位于竖直高于所述顶部边缘环的所述径向外腿部的下表面处。

衬底处理系统包括所述边缘环系统和包括所述基板的衬底支撑件。密封材料设置在所述基板的外表面上，位于所述基板与所述环形密封件之间以及所述基板与所述第二边缘环之间。所述密封材料设置在所述基板和所述环形密封件的所述腿部的上表面的一部分之间。

一种衬底处理系统，所述衬底处理系统包括衬底支撑件，所述衬底支撑件包括基板。第一边缘环位于所述基板的径向外侧。第二边缘环位于所述第一边缘环的径向外侧。环形密封件包括环形体和从所述环形体径向向内延伸的腿部。所述环形密封件设置于所述第一边缘环下方，且位于所述第二边缘环与所述衬底处理系统的所述基板之间。所述腿部的径向内表面的直径小于所述基板的外径。所述环形体的径向内表面的直径大于所述基板的所述外径。在所述基板的外表面，在所述基板与所述环形密封件之间以及在所述基板与所述第一边缘环之间设置密封材料。所述密封材料设置在所述基板与所述环形密封件的所述腿部的上表面的一部分之间的所述基板上。

一种用于衬底处理系统的衬底支撑件，所述衬底支撑件包括基板和限定在所述基板中并包括上开口和下开口的竖直孔。一种紧固件，其包括主体、螺纹部分和头部。所述紧固件被容纳在所述竖直孔中，并将所述基板附接到下面的表面。塞子包括主体，该主体容纳在所述紧固件的所述头部上方的所述竖直孔的上开口中。

在其它特征中，塞子还包括从所述主体径向向外延伸的凸缘部分。所述凸缘部分在所述上开口的径向外侧延伸。塞子由选自以下各项所组成的组的材料制成：陶瓷、弹性体和聚四氟乙烯(PTFE)。

一种用于衬底处理系统的衬底支撑件，其包括基板和限定在所述基板中并包括上开口和下开口的竖直孔。外导向套筒包括第一凸缘部分和从所述第一凸缘部分延伸并限定第一内孔的第一圆柱部分。所述外导向套筒的所述第一圆柱部分插入所述竖直孔的所述上开口，所述第一凸缘部分邻近所述竖直孔的所述上开口设置。内导向套筒包括第二凸缘部分和从所述第二凸缘部分延伸并限定构造成容纳升降销的第二内孔的第二圆柱部分。所述内导向套筒插入所述竖直孔的底部开口和所述外导向套筒的所述第一内孔中，所述第二凸缘部分邻近所述竖直孔的所述下开口设置。

在其它特征中，所述竖直孔的所述上开口具有大于所述第一圆柱部分的外径且小于所述第一凸缘部分的外径的第一直径。所述竖直孔的所述下开口具有小于所述第一直径，大于所述第二圆柱部分的外径和小于所述第二凸缘部分的外径的第二直径。

在其它特征中，所述上开口的第一直径小于所述下开口的第二直径。

一种衬底处理系统包括该所述衬底支撑件。边缘环围绕所述衬底支撑件设置。升降销容纳在所述内导向套筒的所述第二内孔中。

在其它特征中，下面的表面位于所述基板的下方，并且包括与所述基板的所述竖直孔垂直对准的竖直孔。导向套筒包括第三凸缘部分和从所述第三凸缘部分延伸的第三圆柱部分。导向套筒位于下面的表面的所述竖直孔中。所述第三凸缘部分邻接所述第二凸缘部分。

在其它特征中，所述第三凸缘部分包括凹槽，并且还包括布置在所述凹槽中的O形环。所述O形环由所述第三凸缘部分偏置抵靠所述竖直孔的水平表面。

一种用于衬底处理系统的衬底支撑件包括基板。竖直孔限定在所述基板中，并且包括上开口和下开口。支撑表面位于所述基板下方，并包括具有上开口和下开口的竖直孔。所述竖直孔与所述基板的所述竖直孔垂直对齐。导向套筒，其包括凸缘部分和具有内孔的圆柱部分。所述圆柱部分位于所述支撑表面的竖直孔中。凸缘部分邻接所述支撑表面的所述竖直孔的上开口。

在其它特征中，所述凸缘部分在其下表面上包括凹槽。O形环设置在所述凹槽中，并由所述凸缘部分偏置抵靠所述支撑表面的所述竖直孔的水平表面。

一种衬底处理系统，其包括所述衬底支撑件和围绕所述衬底支撑件设置的边缘环。升降销容纳在所述基板的所述竖直孔和所述导向套筒的所述竖直孔中。

一种用于衬底处理系统的可移动边缘环系统，其包括顶部边缘环，所述顶部边缘环包括环形体。第一边缘环布置在所述顶部边缘环的下方，所述顶部边缘环包括包括竖直孔的环形体。第二边缘环位于所述第一边缘环下方并包括具有竖直孔的环形体，所述竖直孔具有具有第一直径的上部和具有第二直径的下部，第二直径小于第一直径。导向套筒，其包括具有竖直孔的细长环形体，并且具有小于所述第一直径且大于所述第二直径的外径。所述导向套的所述竖直孔与所述第一边缘环的所述竖直孔对齐。

在其它特征中，升降销容纳在所述竖直孔中，以相对于所述第一边缘环和所述第二边缘环选择性地移动所述顶部边缘环。

一种衬底处理系统包括可移动边缘环系统。衬底支撑件包括具有与所述第二边缘环的所述竖直孔和所述第一边缘环的所述竖直孔对齐的竖直孔的基板。用于所述升降销的导向套筒位于所述衬底支撑件的所述竖直孔中。

在其它特征中，所述衬底支撑件还包括布置在所述基板上方的加热板。所述第二边缘环的所述环形体包括从所述第二边缘环的所述环形体的上表面在所述加热板上方和所述第一边缘环下方径向向内突出的腿部。

根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围

附图说明

根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：

图1是根据本公开的衬底处理系统的示例的功能框图；

图2是根据本公开的衬底处理系统的另一个示例的功能框图；

图3是根据本公开的边缘环系统的示例的横截面侧视图；

图4是根据本公开的边缘环系统的另一个示例的横截面侧视图；

图5是根据本公开的边缘环系统的另一个示例的横截面侧视图；

图6是根据本公开的用于引导边缘环系统的升降销的双导向套筒的横截面侧视图；

图7是根据本公开的边缘环系统的横截面侧视图，该边缘环系统包括用于升降销的下导向套筒；以及

图8是根据本公开的边缘环系统的横截面侧视图，该边缘环系统包括用于升降销的上导向套筒。

在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。

具体实施方案

在衬底处理期间，将衬底放置在诸如静电卡盘(ESC)的基座上，供应处理气体，并且在处理室中激发等离子体。处理室内的部件的暴露表面由于等离子体而经受磨损。

例如，围绕衬底的径向外边缘设置环形边缘环，以使等离子体成形。在处理多个衬底之后，边缘环的暴露表面被磨损，并且相对于衬底位于不同的高度。结果，边缘环对等离子体的作用改变，这改变了衬底的处理。为了在不破坏真空的情况下减少由边缘环磨损引起的处理变化，一些处理室原位增加边缘环的高度以补偿磨损。在这些系统中的许多系统中，边缘环的高度基于循环次数和/或总的等离子体处理暴露周期而自动调节。其它系统测量边缘环的高度，并基于所测量的高度来调整边缘环的高度。

现在参照图1和图2，示出了使用可移动边缘环的等离子体处理室的示例。可以理解，可以使用其它类型的等离子体处理室。在图1中，示出了根据本公开的衬底处理系统110的示例。衬底处理系统110可用于使用电容耦合等离子体(CCP)执行蚀刻。衬底处理系统110包括处理室112，处理室112包围衬底处理系统110的其他部件并包含RF等离子体(如果使用的话)。

当等离子体处理室122布置在工具中时，等离子体处理室可包括衬底端口123，该衬底端口123可在不破坏真空的情况下通向真空传送模块。通常，衬底端口123具有略大于待处理的衬底的直径的水平开口尺寸和显著小于水平开口尺寸的垂直开口尺寸。在一些示例中，衬底端口123足够宽以传送和替换顶部边缘环。通常，垂直开口尺寸足够宽，以允许机器人端部执行器将衬底放置在衬底支撑件的升降销上。衬底处理系统110包括上电极124和衬底支撑件126，例如静电卡盘(ESC)。在操作期间，衬底128被布置在衬底支撑件126上。

仅举例而言，上电极124可以包括气体分配装置129，例如引入和分配处理气体的喷头。气体分配装置129可以包括杆部，该杆部包括连接到处理室的顶部表面的一端。基部部分通常为圆柱形，并且在与处理室的顶部表面间隔开的位置处从杆部的相对端径向向外延伸。喷头的基部部分的面向衬底的表面或面板包括多个孔，前体、反应物、蚀刻气体、惰性气体、载气、其它处理气体或清扫气体通过这些孔流动。替代地，上电极124可包括传导板，并且可以以另一种方式引入处理气体。

衬底支撑件126包括用作下电极的基板130。基板130支撑加热板132，加热板132可以对应于陶瓷多区加热板。粘合层134可以设置在加热板132和基板130之间。在一些示例中，粘合层134还提供热阻。基板130可以包括用于使冷却剂流过基板130的一个或多个通道136。

RF产生系统140产生RF电压并将RF电压输出到上电极124和下电极(例如，衬底支撑件126的基板130)中的一个。上电极124和基板130中的另一个可以是DC接地的、AC接地的或浮动的。仅举例而言，RF产生系统140可包括产生RF等离子体功率的RF源142，该RF等离子体功率由匹配和分配网络144馈送到上电极124或基板130。在其它示例中，可以感应或远程生成等离子体。

气体输送系统150包括一个或多个气体源152-1、152-2、…和152-N(统称为气体源152)，其中N是大于零的整数。气体源152通过阀154-1、154-2、…和154-n(统称为阀154)以及质量流量控制器(MFC)156-1,156-2、…和156-n(统称为MFC 156)连接到歧管160。在MFC156和歧管160之间可以使用次级阀。在一些示例中，次级阀(未示出)布置在MFC 156和歧管160之间。虽然示出了单个气体输送系统150，但是可以使用两个或更多个气体输送系统。

温度控制器163可以连接到布置在加热板132中的多个热控制元件(TCE)164。温度控制器163可用于控制多个热控制元件164，以控制衬底支撑件126和衬底128的温度。温度控制器163可以与制冷剂组件166连通以控制流过通道136的冷却剂流。例如，制冷剂组件166可以包括冷却剂泵、贮存器和/或一个或多个温度传感器。温度控制器163操作制冷剂组件166以选择性地使冷却剂流过通道136，以冷却衬底支撑件126。

阀170和泵172可用于从处理室122中排出反应物。系统控制器180可用于控制衬底处理系统110的部件。在等离子体处理期间，包括一个或多个边缘环的边缘环系统182可以布置在衬底128的径向外侧。边缘环高度调节系统184包括一个或多个升降销(如图5和图7所示)，其可用于调节边缘环系统182的一个或多个边缘环相对于衬底128的高度，如下文将进一步描述的。在一些示例中，边缘环系统182的一个或多个边缘环也可以由升降销提升，由机器人端部执行器移除，并由另一个边缘环替换而不破坏真空。

例如，系统控制器180控制致动器185，致动器185控制升降销187的竖直位置，升降销187偏置边缘环189的底部表面。在这个示例中，系统控制器180使用传感器191来感测边缘环189的高度。在一些示例中，传感器191包括光学、激光、压电、超声或其它类型的传感器。系统控制器180基于感测到的边缘环189的高度来调整边缘环189的位置。

在图2中，示出了根据本公开的衬底处理系统210的示例。衬底处理系统210使用电感耦合等离子体来执行蚀刻。衬底处理系统210包括线圈驱动电路211。脉冲电路214可用于对RF功率进行脉冲接通和断开或改变RF功率的幅度或电平。调谐电路213可以直接连接到一个或多个电感线圈216。调谐电路213将RF源212的输出调谐到期望的频率和/或期望的相位，匹配线圈216的阻抗并在线圈216之间分配功率。

在一些示例中，增压室220可以设置在线圈216和介电窗224之间，以利用热和/或冷空气流来控制介电窗224的温度。介电窗224沿着处理室228的一侧设置。处理室228还包括衬底支撑件232。衬底端口229设置在处理室的一侧上。在一些示例中，衬底端口229具有足够的水平宽度，以允许在不破坏真空的情况下传送和更换顶部边缘环。

衬底支撑件232可以包括静电卡盘(ESC)，或机械卡盘或其它类型的卡盘。将处理气体供应到处理室228，并且在处理室228内部产生等离子体240。等离子体240蚀刻衬底234的暴露表面并造成边缘环的磨损。驱动电路252(例如下面描述的那些中的一个)可用于在操作期间向衬底支撑件232中的电极提供RF偏置。

气体输送系统256可用于将处理气体混合物供应到处理室228。气体输送系统256可以包括处理和惰性气体源257，诸如阀和质量流量控制器(例如如上所述)的气体计量系统258，以及歧管259。气体输送系统260可用于经由阀261将气体262输送到增压室220。气体可以包括用于冷却线圈216和介电窗224的冷却气体(空气)。加热器/冷却器264可用于将衬底支撑件232加热/冷却到预定温度。排放系统265包括阀266和泵267，以通过吹扫或抽空从处理室228中除去反应物。

可以使用控制器254来控制蚀刻处理。控制器254监视系统参数并控制气体混合物的输送、激发、维持和熄灭等离子体，去除反应物，供应冷却气体等。

在等离子体处理过程中，包括一个或多个边缘环的边缘环系统282可以位于衬底234的径向外侧。高度调节系统284包括下面所示的一个或多个升降销。高度调节系统284可用于调节边缘环系统282的一个或多个边缘环的高度。此外，当边缘环磨损和更换时，边缘环可任选地被移除而不破坏真空(例如，当使用真空传送模块时)。控制器254可用于控制高度调节系统284。例如，控制器254控制致动器285，致动器285控制升降销287的竖直位置，升降销287偏置边缘环289的底部表面。在这个示例中，控制器254基于RF暴露周期和/或RF循环数来调整边缘环289的位置。

现在参照图3，示出了根据本公开的边缘环系统300。边缘环系统300包括边缘环的组件，边缘环的组件包括顶部边缘环310、边缘环320、边缘环340和边缘环350。如图所示，顶部边缘环310具有倒置的“U”形横截面。顶部边缘环310包括连接到径向内腿部313和径向外腿部314的环形体312。在一些示例中，顶部边缘环310包括径向内边缘318和径向外边缘319。顶部边缘环310包括倾斜表面316，该倾斜表面316以从顶部边缘环310的顶部表面到径向外边缘319的角度倾斜。在一些示例中，该角度是锐角，但是也可以使用其它角度。

顶部边缘环310具有位于衬底径向外侧并相对于衬底升高的上表面。顶部边缘环310直接暴露于等离子体，而其它边缘环被顶部边缘环310屏蔽或位于受到较少等离子体暴露和磨损的径向外部位置。因此，顶部边缘环310比其它边缘环磨损更快。在一些示例中，在预定的磨损量之后去除顶部边缘环310。通常，其它边缘环在更换之前保持较长的使用期限。虽然在各个实施方案中示出了特定数量的边缘环，但是可以使用额外的或更少的边缘环。例如，两个或更多个边缘环可以组合成一个边缘环，或者一个边缘环可以分成两个或更多个边缘环。附加的边缘环可被增加以解决联接、磨损或结构支撑或用于其它目的。

边缘环320具有“E”形横截面，并且位于顶部边缘环310的下方，并且包括环形体322，该环形体322包括从环形体322向上延伸的径向内腿部324、中间腿部326和外腿部328。中间腿部326位于顶部边缘环310的径向内腿部313和径向外腿部314之间。径向内腿部324位于顶部边缘环310的径向内腿部313的径向内侧，并位于衬底128的下方。边缘环320包括径向内边缘332和径向外边缘334。边缘环320还包括位于边缘环320的下表面和径向外表面上的环形凹槽336。

在一些示例中，顶部边缘环310的径向外边缘319的直径小于进入处理室的衬底端口229的直径。在一些示例中，边缘环320的径向外边缘334大于进入处理室的衬底端口229的直径。在一些示例中，边缘环320的径向内边缘332的直径小于顶部边缘环310的径向内边缘的直径。顶部边缘环310可以通过衬底端口移除而不破坏真空，而边缘环320不能通过衬底端口移除(如果使用真空传送模块，则不破坏真空)。边缘环320的径向内边缘332的较小内径和径向外边缘334的较大外径阻挡了颗粒，从而倾向于减少缺陷。

边缘环340位于顶部边缘环310和边缘环320的下方。边缘环340包括环形体342。向上突出的腿部346从环形体342的上表面和径向内表面延伸。向下突出的腿部344从环形体342的下表面和径向外表面延伸。

边缘环350位于边缘环340的径向外侧和边缘环320的下方。边缘环350包括环形体354。径向向内突出的腿部352从环形体354的上部延伸。突起356从其上表面和径向外表面向上延伸。边缘环320的环形凹槽336和边缘环350的突起356配合以限定蛇形或阶梯形路径358。

环形密封件360设置在边缘环340的下方，并且设置在基板130和边缘环350之间。环形密封件360具有“L”形横截面。环形密封件360包括环形体362和从环形体362的下部径向向内突出的腿部364。在一些示例中，密封材料366从粘合层134的边缘到基板130的底部边缘连接到基板130的外表面。

在一些示例中，密封材料366和/或环形密封件360由诸如弹性体，聚四氟乙烯(PTFE)，陶瓷或其它材料的材料制成。环形密封件360的腿部364用作保持特征并且在等离子体处理期间限制环形密封件360的垂直移动。没有腿部364，环形密封件360倾向于随时间向上移动。另外，环形密封件360防止等离子体进入衬底支撑件的终端区域。在一些示例中，腿部364的径向内表面372的直径小于基板130的径向外表面373的直径。在一些示例中，环形体362的径向内表面374大于基板130的径向外表面373。

基板130位于基板支撑件380,382和384之上。基板支撑件384在基板130的下表面下方限定间隙，以容纳环形密封件360的腿部364。环形密封件370布置在加热板132下方和基板130上方的粘合层134的径向外侧。环形密封件370保护粘合层134免受等离子体侵蚀和/或其它污染物的侵害。

在一些示例中，边缘环系统300包括升降销(在下面的实施方式中示出)，该升降销相对于边缘环320,330,340和350选择性地提升顶部边缘环310。边缘环320和340以及基板130可以包括竖直孔(例如，如图4所示)，以允许升降销垂直移动，如下面的各种实施方式中所示。

现在参照图4，示出了边缘环系统400。在一些示例中，基板130限定了竖直孔416，以容纳紧固件410，该紧固件410包括主体418，螺纹部分420和头部422。紧固件410围绕基板130周向间隔开，并且将基板130连接到诸如基板支撑件380、382和/或384的下面的表面上。在一些示例中，紧固件410被拧入基板支撑件382中的螺纹孔中。

塞子430包括圆柱形主体431，其直径近似等于竖直孔416中的上开口433。塞子430的下部圆柱部分432具有较窄的直径，其设置在紧固件410的顶部表面中的开口435中。塞子430的上表面包括从圆柱形主体431径向向外延伸的凸缘434。凸缘434的直径大于竖直孔417的上开口433。

在一些示例中，塞子430由陶瓷、弹性体、聚四氟乙烯(PTFE)或其它耐等离子体材料制成。可以理解，塞子430可以用在其它位置。

边缘环440包括环形体442，该环形体442包括从环形体442的径向外边缘延伸的向下突出的腿部444。向上突出的腿部446从环形体442的径向内边缘向上延伸。边缘环450包括布置在边缘环440的向下突出的腿部444下方的环形体452。

边缘环440的向下突出的腿部444包括位于其下表面上的突起462和环形凹槽460。边缘环450的环形体452包括位于其上表面上的突起466和环形凹槽464。边缘环440的突起462和环形凹槽460与边缘环450的突起466和环形凹槽464配合，以提供阶梯形、蛇形或迷宫形路径，从而防止或显著减少电弧。可以理解，类似的阶梯结构可以与上述的环形密封件360和边缘环340一起使用。

现在参照图5，边缘环系统500包括具有倒置的“U”形状的顶部边缘环510。顶部边缘环510包括连接到径向内腿部513和径向外腿部514的环形体512。顶部边缘环510包括径向内边缘518和径向外边缘519。顶部边缘环510包括倾斜表面516，该倾斜表面516以锐角从顶部边缘环510的顶部表面向径向外边缘519倾斜。顶部边缘环510的下表面和内表面544(位于径向外腿部514和径向内腿部513之间)相对于边缘环320限定腔546。当由一个或多个升降销提升时，下表面和内表面544起到居中和保持顶部边缘环570的作用。

在一些示例中，下表面和内表面544平行于包括衬底128的平面(在与边缘环320间隔开并且稍微低于边缘环320的中间腿部326的上表面的位置)延伸。径向外腿部514在中间腿部326和外腿部328之间紧邻边缘环320延伸。边缘环320包括竖直孔533，以允许升降销穿过其中。

边缘环520包括环形体522和从环形体522的径向内表面延伸的向上突出的腿部524。向下突出的腿部526从环形体522的下表面和径向外表面向下延伸。竖直孔528位于边缘环520的向上突出的腿部524中，以允许升降销530竖直移动。在一些示例中，升降销530包括锥形上部532。边缘环520限定了突起534和环形凹槽535，以为设置在基板130中的竖直孔542中的导向套筒540提供间隙。在一些示例中，升降销530涂覆有陶瓷或其它材料。竖直孔542与竖直孔533和528对齐。

现在参照图6，边缘环系统600包括诸如基板、边缘环或另一类型的支撑结构之类的结构610。结构610限定了竖直孔612。外导向套筒614从其上开口插入竖直孔612中。外导向套筒614限定内孔616，以容纳升降销(未示出)。外导向套筒614包括径向向外延伸超过竖直孔612的上开口的凸缘部分624。外导向套筒614还包括圆柱部分626，圆柱部分626在竖直孔612中靠近竖直孔612的底部开口处向下延伸。在一些示例中，内孔616在竖直孔612的开口下方的628处径向加宽。

在一些示例中，竖直孔612包括具有比竖直孔612的上部的直径小的直径的下部629(设置在外导向套筒614的圆柱部分626的下方)。内导向套筒630从外导向套筒650的底部开口插入外导向套筒650的内孔616中。内导向套筒630包括径向延伸超过竖直孔612的底部开口的凸缘部分634。内导向套筒630还包括从凸缘部分634延伸并限定内孔638的圆柱部分636。内导向套筒630容纳在外导向套筒614的内孔616内。

结构610设置在支撑表面640上方，支撑表面640限定了与内导向套筒630的内孔638对准的竖直孔642。升降销(未示出)由竖直孔642和内孔638容纳。

现在参照图7，示出了用于引导升降销730的下引导向套筒710，其包括从限定内孔716的圆柱部分714径向向外延伸的凸缘部分712。凸缘部分712的下表面包括与O形环718的上表面接合的凹槽717。O形环718由下导向套筒710偏置抵靠在支撑表面640的上部孔部分723的上表面722上。下部孔部分725位于上部孔部分723的下方，并且具有比上部孔部分723小的直径。升降销730往复地容纳在下导向套筒710的内孔716和下导向套筒和上导向套筒的内腔中。下导向套筒防止或显著地减少端子接合区域中的电弧。

现在参照图8，示出了边缘环系统800，其包括用于升降销的上导向套筒。顶部边缘环810具有倒置的“U”形，并且包括环形体814，径向内腿部812和径向外腿部816。边缘环820设置在边缘环810的下方，并且包括环形体822、从环形体822向上突出的径向内腿部824和从环形体822的中间部部分向上突出的中间腿部826。腿部827从环形体822径向向外突出，并限定了容纳升降销的竖直孔828。

边缘环830包括环形体832，该环形体832包括从环形体832的上表面延伸的径向向内突出的腿部834和从环形体832的下表面和径向外表面向下延伸的向下突出的腿部836。环形体832还限定了环形凹槽838，突起841被构造成容纳并围绕导向套筒850的上部。突起841从边缘环830的环形体832的径向内表面和下表面向下突出。环形体832还包括与下部孔842对齐的上部孔840。下部孔842的直径大于上部孔840的直径。

边缘环845位于边缘环810,820和830的径向外侧。边缘环845包括具有从环形体846的中部突出的径向向内突出部分848的环形体846。环形凹槽849位于径向向内突出部分848的上方，并被构造成容纳边缘环810和820。

导向套筒850设置在基板130中的竖直孔852中。导向套筒850包括径向延伸超过竖直孔852的上开口的凸缘853。导向套筒850还包括圆柱部分855，该圆柱部分855从凸缘853向下延伸到竖直孔852中并沿着竖直孔852延伸。导向套筒850限定内孔854。在一些示例中，陶瓷带872设置在基板130和边缘环845的位于边缘环830下方的环形体846之间。

上导向套筒880容纳在孔842中。上导向套筒880具有细长的圆环形(donut shape)并包括中心竖直孔882。升降销884被容纳在导向套筒850的内孔854、边缘环830的上部孔840和下部孔842，上导向套筒880的中心竖直孔882，以及边缘环820的竖直孔828。上导向套筒880减少了电弧。

前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。

使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。

在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何处理，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。

概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定处理的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由处理工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。

在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供处理配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的处理的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的处理和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的处理。

示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。

如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

Claims (22)

1.一种用于衬底处理系统的边缘环系统，所述边缘环系统包括：

顶部边缘环，其包括具有内径和外径的环形体，

其中所述顶部边缘环的所述外径小于所述衬底处理系统的衬底端口的水平开口；以及

第一边缘环，其设置在所述顶部边缘环下方，其中所述第一边缘环包括具有内径和外径的环形体，所述第一边缘环的至少一部分包括位于所述第一边缘环的下表面和径向外表面上的环形凹槽和从所述环形体向上延伸的中间腿部，所述中间腿部位于所述第一边缘环的径向内腿部和径向外腿部之间，其中所述环形凹槽的高度小于所述中间腿部的高度；

其中所述第一边缘环的所述外径大于所述衬底处理系统的所述衬底端口，并且其中第一边缘环的所述内径小于所述顶部边缘环的所述内径。

2.如权利要求1所述的边缘环系统，其中，所述顶部边缘环的下表面与所述第一边缘环的上表面配合。

3.如权利要求1所述的边缘环系统，其还包括第二边缘环，所述第二边缘环位于所述第一边缘环的下方并且位于所述衬底处理系统的基板的径向外侧。

4.如权利要求3所述的边缘环系统，其中，所述第二边缘环包括：

环形体；

从所述环形体的上部和径向内部延伸的向上突出的腿部；以及

从所述环形体的下部和径向外部延伸的向下突出的腿部。

5.如权利要求3所述的边缘环系统，其还包括第三边缘环，所述第三边缘环位于所述第一边缘环的下方且位于所述第二边缘环的径向外侧。

6.如权利要求5所述的边缘环系统，其中，所述第三边缘环包括：

环形体；

从所述环形体的上部延伸的径向向内突出的腿部；以及

从所述环形体的上表面和径向外表面向上延伸的突起。

7.如权利要求6所述的边缘环系统，其中：

所述第一边缘环包括在其下表面和径向外表面上的环形凹槽；以及

所述第三边缘环的所述突起与所述环形凹槽配合以限定阶梯路径。

8.如权利要求5所述的边缘环系统，其还包括环形密封件，所述环形密封件设置在所述第二边缘环下方且在所述第三边缘环与所述衬底处理系统的所述基板之间。

9.如权利要求8所述的边缘环系统，其中，所述环形密封件包括环形体和从所述环形体的下部径向向内延伸的腿部。

10.如权利要求9所述的边缘环系统，其中，所述腿部的径向内表面处的直径小于所述基板的外径。

11.如权利要求10所述的边缘环系统，其中，所述环形密封件的所述环形体的径向内表面的直径大于所述基板的外径。

12.如权利要求1所述的边缘环系统，其中，

所述顶部边缘环包括由所述顶部边缘环的下表面和内表面在所述顶部边缘环的径向内腿部和径向外腿部与所述第一边缘环之间限定的腔；以及

所述下表面和内表面位于竖直高于所述顶部边缘环的所述径向外腿部的下表面处。

13.如权利要求9所述的边缘环系统，其还包括设置在所述基板与所述环形密封件之间以及所述基板与所述第二边缘环之间的衬底支撑件的基板的外表面上的密封材料。

14.如权利要求13所述的边缘环系统，其中，所述密封材料设置在所述基板和所述环形密封件的上表面的一部分之间。

15.如权利要求3所述的边缘环系统，其还包括：

竖直孔，其限定在所述基板中并包括上开口和下开口；

紧固件，其包括主体、螺纹部分和头部，

其中所述紧固件被容纳在所述竖直孔中，并将所述基板附接到下面的表面；以及

塞子，其包括主体，其中所述塞子的所述主体容纳在所述紧固件的所述头部上方的所述竖直孔的上开口中。

16.如权利要求15所述的边缘环系统，其中：

所述塞子还包括从所述主体径向向外延伸的凸缘部分；以及

所述凸缘部分在所述上开口的径向外侧延伸。

17.如权利要求15所述的边缘环系统，其中，所述塞子由选自以下各项所组成的组的材料制成：陶瓷、弹性体和聚四氟乙烯(PTFE)。

18.如权利要求1所述的边缘环系统，其中，所述顶部边缘环能相对于所述第一边缘环移动。

19.如权利要求18所述的边缘环系统，其还包括升降销，所述升降销被容纳在穿过所述第一边缘环的竖直孔中，以选择性地相对于所述第一边缘环移动所述顶部边缘环。

20.如权利要求19所述的边缘环系统，其还包括第二边缘环，其中，所述升降销还被配置成相对于所述第二边缘环选择性地移动所述顶部边缘环。

21.如权利要求19所述的边缘环系统，其还包括：

致动器，其被配置为偏置所述升降销；以及

控制器，其被配置为使所述致动器响应于传感器的输出和所述顶部边缘环暴露于等离子体的预定时段中的至少一个来调整所述升降销的位置。

22.如权利要求1所述的边缘环系统，其中，所述第一边缘环的高度由所述第一边缘环的所述环形体的高度和所述中间腿部的高度限定。