CN118039524A - 一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法 - Google Patents

一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN118039524A
CN118039524A CN202211385758.2A CN202211385758A CN118039524A CN 118039524 A CN118039524 A CN 118039524A CN 202211385758 A CN202211385758 A CN 202211385758A CN 118039524 A CN118039524 A CN 118039524A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring
focusing ring
wafer
focusing
taking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211385758.2A
Other languages
English (en)
Inventor
姜银鑫
张辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Original Assignee
Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai filed Critical Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Priority to CN202211385758.2A priority Critical patent/CN118039524A/zh
Priority to TW112140782A priority patent/TW202420896A/zh
Publication of CN118039524A publication Critical patent/CN118039524A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32807—Construction (includes replacing parts of the apparatus)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/67213—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one ion or electron beam chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法。其中，所述等离子体处理腔包括：基座；聚焦环，包括设置在环体的水平两侧的承托部，所述承托部的底部具有容纳间隙；覆盖环，包括靠近传片口的第一弧环；其中，所述覆盖环的第一弧环两端分别与所述聚焦环的各承托部相邻，所述第一弧环可升高使各所述承托部的容纳间隙暴露，所述传片器可插入各所述容纳间隙、顶升各所述承托部将所述聚焦环悬空托起，并通过所述传片口运载进出处理腔。本发明能够实现不开腔更换聚焦环，并且避免产生将举升机构设置在基座内所带来的点火导致器件损坏、产生颗粒物、影响基座内的器件布局等技术问题。

Description

一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法
技术领域
本发明涉及等离子刻蚀技术领域，具体涉及一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法。
背景技术
聚焦环在等离子体处理腔中会被腐蚀，需要经常更换。每次都开腔更换会导致等离子体处理腔的利用率大幅降低，并且更换后还需要长时间的腔内环境恢复过程，运行成本太高。所以最佳的方案是在不开腔的情况下利用机械臂自动将聚焦环移出处理腔，这需要使用额外的举升机构将聚焦环从基座上抬起。但是把聚焦环举升机构(lift pin)设置在聚焦环下方的基座中会给晶圆处理工艺带来一系列问题，一方面，在高压的基座中，liftpin与基座侧壁之间的空隙极易点火导致器件损坏和产生颗粒物；另一方面，由于lift pin需要垂直贯穿基座，所以会影响基座中水冷管道和基座上加热器的空间排布范围，限制设计空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法，能够实现不开腔更换聚焦环，并且避免将举升机构设置在基座内所带来的点火导致器件损坏、产生颗粒物、影响基座内的器件布局等技术问题。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种等离子体处理腔，所述处理腔的侧壁设有用于传片器进出腔体的传片口，所述传片器用于运载晶圆或聚焦环进出腔体；该处理腔内包括：
基座，用于承载晶圆；
聚焦环，环绕所述晶圆设置，所述聚焦环包括设置在环体的水平两侧的承托部，所述承托部的底部具有容纳间隙；
覆盖环，环绕所述聚焦环设置，所述覆盖环包括靠近传片口的第一弧环；
其中，所述覆盖环的第一弧环两端分别与所述聚焦环的各承托部相邻，所述第一弧环可升高使各所述承托部的容纳间隙暴露，所述传片器可插入各所述容纳间隙、顶升各所述承托部将所述聚焦环悬空托起，并通过所述传片口运载进出处理腔。
优选地，所述承托部为沿聚焦环的径向向外突出的耳部，所述耳部的垂直厚度小于聚焦环，所述耳部的底面与聚焦环的底面之间形成所述容纳间隙。
优选地，所述容纳间隙为设置在聚焦环的底面外缘的凹槽，所述承托部为聚焦环位于容纳间隙上方的环体部分。
优选地，所述承托部设置在聚焦环的水平两侧的最宽距处。
优选地，所述处理腔内还包括第一弧环升降器；
所述第一弧环包括与第一弧环升降器相适配的外延部，所述第一弧环升降器可以受控通过顶升所述外延部升降所述第一弧环。
优选地，所述外延部为设置在所述第一弧环的两端外缘的水平突出；
所述第一弧环升降器设置在所述处理腔的底部，且位于所述基座的外围与外延部相对应的位置，其可以升降并作用于所述外延部顶起/落下第一弧环。
优选地，所述覆盖环还包括远离传片口的第二弧环，所述第二弧环与第一弧环构成完整的覆盖环。
优选地，所述第二弧环的内侧设置有与耳部适配的凹槽。
优选地，所述第二弧环面向耳部的竖直侧壁顶部开设第一倾斜面，同时所述耳部在面向竖直侧壁处也设置与所述第一倾斜面相匹配的第二倾斜面。
一种半导体处理系统，包括：
上述任意一种处理腔；
传片器，包括机械手及与所述机械手连接的机械臂，所述机械手可在机械臂的驱动下穿过所述传片口进出所述处理腔；其中，所述机械手包括晶圆取放部和聚焦环取放部；所述传片器可以通过晶圆取放部托载晶圆进出所述处理腔，以及通过所述聚焦环取放部与所述聚焦环的容纳间隙及承托部的配合托载所述聚焦环进出所述处理腔。
优选地，所述传片器可以分别托载所述晶圆或所述聚焦环进出所述处理腔。
一种机械手，与机械臂构成传片器，用于上述的半导体处理系统，包括：晶圆取放部和聚焦环取放部；其中，
所述晶圆取放部包含晶圆取放面，所述晶圆取放部通过晶圆取放面托载晶圆；
所述聚焦环取放部包含聚焦环取放面，通过所述聚焦环取放面顶升承托部以托载所述聚焦环；
并且，所述晶圆取放面高于聚焦环取放面，所述聚焦环取放面位于晶圆取放面的两侧。
优选地，所述晶圆取放部包括设置在远离机械臂的一端的晶圆爪，所述晶圆爪的顶面为晶圆取放面；
所述聚焦环取放部包括设置在远离机械臂的一端的聚焦环爪，所述聚焦环爪的顶面为聚焦环取放面，所述聚焦环爪可插入容纳间隙。
优选地，所述半导体处理系统包括设置在基座内用于升降晶圆的顶针，其特征在于，
所述晶圆爪远离机械臂的一端开设有顶针槽或通孔，用于避让顶针升降。
一种聚焦环更换方法，适用上述的半导体处理系统，将聚焦环从所述半导体处理系统的处理腔内取出的过程，包含：
所述第一弧环升降器升高，顶起所述覆盖环的第一弧环至第一高度，使所述聚焦环的容纳间隙暴露；机械臂驱动所述机械手，使所述聚焦环取放部位于低于第一高度的第三高度、所述传片器沿水平方向穿过所述传片口、进入所述处理腔，所述聚焦环取放部穿入所述聚焦环的容纳间隙；所述传片器将所述聚焦环取放部升高到低于第一高度的第二高度，使所述聚焦环取放部顶升所述聚焦环的承托部将所述聚焦环托起；所述传片器托载所述聚焦环沿水平方向穿过所述传片口、退出所述处理腔；
将聚焦环放入所述半导体处理系统的处理腔的过程，包含：
所述传片器承托所述聚焦环、同时所述聚焦环取放部位于第二高度，所述传片器沿水平方向穿过所述传片口、进入所述处理腔；所述传片器降低，所述聚焦环取放部降到第三高度将所述聚焦环放到环绕所述基座外围的位置；所述传片器沿水平方向后退，所述聚焦环取放部退出所述聚焦环的容纳间隙、所述传片器退出所述处理腔；所述第一弧环升降器落下，使所述覆盖环的第一弧环降至第二弧环的相同高度。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、通过采用在基座外围设置覆盖环举升机构顶升覆盖环的方式，来避免在基座内设置聚焦环举升机构，从而解决了将聚焦环举升机构设置在基座内，进而带来的点火导致器件损坏、产生颗粒物、影响基座内的器件布局等技术问题；
2、通过采用分体结构设计的覆盖环，实现只需顶升覆盖环的部分环体即可暴露聚焦环，缩小了举升机构的体积，从而使得对处理腔内的工艺环境、器件布局影响最小；
3、通过本发明的机械手与聚焦环的容纳间隙和承托部的配合，能够运载聚焦环进出处理腔进行聚焦环更换，实现了在不打开反应腔的情况下更换所述聚焦环，显著地提高了设备工作效率，节省了大量的人力和时间，有效地降低了设备的使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明专利实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明专利的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的CCP等离子体处理腔的正视剖面图；
图2a为本发明的其中一个实施例的聚焦环、覆盖环及晶圆的俯视结构图；
图2b为图2a的覆盖环未升高状态的局部放大正视剖面图；
图2c为图2a的覆盖环升高状态的局部放大正视剖面图；
图2d为本发明的其中一个实施例的聚焦环、覆盖环及晶圆的俯视结构图；
图3a为本发明的机械手的其中一个实施例的俯视结构图；
图3b为图3a的侧视结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”、“一个或多个实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”、“一个或多个实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互组合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅用于分别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
本发明适用于电感耦合型等离子体处理装置(ICP)，也适用于电容耦合型等离子体处理装置(CCP)。结合附图1～3，以CCP为例对本发明的等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法进行详细说明。
具体的，附图1示出了本实施例的CCP等离子体处理腔(以下简称处理腔)，所述处理腔由处理腔壁1围合而成，在腔体侧面的处理腔壁1上开设有用于传片器(未示出)进出腔体的传片口11，所述传片器用于运载晶圆W或聚焦环4进出处理腔；该处理腔内部的上方设有用于引入反应气体至处理腔内的喷淋头2，喷淋头2的下方设有用于承载、固定晶圆W的基座3(通常为铝制的)。所述喷淋头2与基座3之间为处理区域，通常喷淋头2处作为上电极，基座3处作为下电极，至少一射频电源通过匹配网络施加到上电极或下电极之一，在上电极和下电极之间产生射频电场，将处理区域内的反应气体解离为等离子体，到达晶圆W上表面的等离子体可对晶圆W进行刻蚀等处理。处理腔底部为排气区域，排气区域与外部的排气泵相连接，将处理过程中刻蚀反应后产生的工艺废气抽出处理腔。
进一步，本发明的处理腔内还包括环绕基座3的外周设置的聚焦环4，用于调节处理腔内整个射频电磁的分布，尤其在晶圆W边缘的电场分布，实现刻蚀过程中等离子体的均匀控制；在聚焦环4的外缘还环绕设置有覆盖环5，用于防止处理腔内的等离子体对覆盖环5下方的各部件的侵蚀。另外，通常在聚焦环4和覆盖环5的下方还设有其他一些功能性环体，例如，在本实施例中，聚焦环4和覆盖环5的下方设置有绝缘环6，用于将等离子体辐射到聚焦环4上的热量传递给基座3的同时，又不影响处理腔内的电场分布；在绝缘环6的下方还设置有隔离环7和接地屏蔽环8；其中，所述隔离环7用于电隔离基座3与外围的接地屏蔽环8；所述接地屏蔽环8用于将施加到基座3上的射频信号屏蔽在基座3内。
聚焦环4长期处于等离子刻蚀环境中，随着刻蚀时间的增加逐渐被侵蚀，需要定期进行更换。为了实现不开腔更换聚焦环4，并且避免在基座3内设置聚焦环举升机构所带来的点火导致器件损坏、产生颗粒物、影响基座3内的器件布局等技术问题，如附图2a～2c所示，本发明所提供的处理腔的技术方案还包括：
所述聚焦环4包括设置在环体的水平两侧的承托部，所述承托部的底部具有容纳间隙42，所述承托部及容纳间隙42的作用是，传片器可以自水平方向插入聚焦环4两侧的容纳间隙42，然后顶升各承托部将所述聚焦环4悬空托起，以运载聚焦环4。优选地，在一些实施例中，所述承托部设置在聚焦环4的水平两侧的最宽距处，可以使聚焦环4被托载时受力均匀、托载稳定。
进一步，由于在处理腔内聚焦环4被覆盖环5所环绕包围，聚焦环4两侧的容纳间隙42被覆盖环5遮挡，所以在托载聚焦环4之前需要在垂直方向顶升聚焦环4或覆盖环5的其中之一，以使聚焦环4的各容纳间隙42暴露。顶升聚焦环4由于其位于基座上方，所以需要在基座内设置举升机构，进而带来一系列问题；本发明的技术方案是，顶升覆盖环5以暴露聚焦环4的各容纳间隙42，这样可以将举升机构设置在基座外围，避免点火问题及影响基座内器件布局；并且，采用分体结构设计的覆盖环5，进而无需顶升整个覆盖环5、只需顶升其部分环体，这样可以缩小举升机构的体积，从而对处理腔内的工艺环境、器件布局影响最小。具体为，如附图2a、2b所示，覆盖环5包括靠近传片口11的第一弧环5b，第一弧环5b两端分别与所述聚焦环4的两个承托部相邻，如附图2c所示，第一弧环5b可受控升高到足够的高度，其升高后可以使各所述承托部的容纳间隙42暴露，进而所述传片器可以插入各所述容纳间隙42，顶升各所述承托部将所述聚焦环4悬空托起，再通过所述传片口11运载出处理腔，以及反向的将聚焦环4运载进处理腔的过程。优选地，在一些实施例中，所述覆盖环5还包括远离传片口11的第二弧环5a，所述第二弧环5a与第一弧环5b构成完整的覆盖环5，使覆盖环5在制作工艺上较简单，对处理腔内的工艺环境影响较小。
在一些实施例中，第一弧环5b的升降是通过设置在处理腔内的第一弧环升降器(未示出)实现的；如附图2a所示，所述第一弧环5b包括与第一弧环升降器相适配的外延部5c，所述第一弧环升降器可以受控通过顶升所述外延部5c来升降所述第一弧环5b。在一些实施例中，所述外延部5c为设置在所述第一弧环5b的两端外缘的水平突出，可以使第一弧环5b被托起时受力均匀、承托稳定；优选地，在一些实施例中，所述第一弧环升降器设置在所述处理腔的底部，且位于所述基座3的外围与外延部5c相对应的位置，其可以升降并作用于所述外延部5c顶起或落下第一弧环5b，第一弧环升降器的该设置位置对处理腔内的工艺环境和器件布局影响小。
进一步，本发明的聚焦环4的承托部和容纳间隙42的结构至少有两个实施方式：
实施例一：如附图2a所示，所述承托部为沿聚焦环4的径向向外突出的耳部41，所述耳部41的垂直厚度小于聚焦环4，所述耳部41的底面与聚焦环4的底面之间形成所述容纳间隙42；并且，对应此实施例的覆盖环5，其第二弧环5a的内侧设置有与耳部41适配的凹槽，用于在覆盖环5与聚焦环4组合时避让突出的耳部41。
实施例二：如附图2d所示，所述容纳间隙42为设置在聚焦环4的底面外缘的凹槽，所述承托部为聚焦环4位于容纳间隙42上方的环体部分，从而形成承托部相对于容纳间隙42向外突出的结构。
另外，本发明还提供一种半导体处理系统，包括：
上述的任意一种处理腔；
位于处理腔之外的传片器，所述传片器可以分别托载所述晶圆W或所述聚焦环4进出所述处理腔。传片器包括机械手6(附图3a、3b)及与所述机械手6连接的机械臂，本发明对机械臂的结构不做具体限定，所述机械手6可在机械臂的驱动下穿过所述传片口11进出所述处理腔；其中，所述机械手6包括晶圆取放部和聚焦环取放部；所述传片器可以通过晶圆取放部托载晶圆W进出所述处理腔，以及通过所述聚焦环取放部与所述聚焦环4的容纳间隙42及承托部的配合托载所述聚焦环4进出所述处理腔。
另外，如附图3a、3b所示，本发明还提供一种机械手6，其与机械臂构成传片器，用于上述的半导体处理系统，包括：晶圆取放部和聚焦环取放部；其中，
所述晶圆取放部包含晶圆取放面，所述晶圆取放部通过晶圆取放面托载晶圆W；在一些实施例中，所述晶圆取放部包括设置在远离机械臂的一端的晶圆爪(61a、61b)，所述晶圆爪(61a、61b)的顶面为晶圆取放面；在一些实施例中，所述半导体处理系统包括设置在基座3内用于升降晶圆W的顶针，所述晶圆爪(61a、61b)远离机械臂的一端开设有顶针槽61c或通孔，用于避让顶针升降；本实施例中，晶圆取放部为平面板体，该平面板体远离机械臂的一端为晶圆爪(61a、61b)，晶圆爪(61a、61b)为叉形结构、中间设有V型的顶针槽61c，所述晶圆爪(61a、61b)的尺寸与晶圆W及顶针相适配。
并且，所述聚焦环取放部包含聚焦环取放面，通过所述聚焦环取放面顶升承托部以托载所述聚焦环4，所述聚焦环取放面低于晶圆取放面且位于晶圆取放面的两侧；在一些实施例中，所述聚焦环取放部包括设置在远离机械臂的一端的聚焦环爪(64a、64b)，所述聚焦环爪(64a、64b)的顶面为聚焦环取放面，所述聚焦环爪(64a、64b)可插入容纳间隙42；本实施例中，聚焦环取放部为位于晶圆取放面的两侧的矩形平面板体，平面板体远离机械臂的一端为矩形的聚焦环爪(64a、64b)，其尺寸与所述容纳间隙42及承托部相适配。
对于晶圆取放部与聚焦环取放部之间的连接结构本发明不做具体限定，其可以采用任何形式的连接结构，本实施例采用如附图3a、3b所示的结构：机械手6还包括：2个水平臂(62a、62b)，分别与晶圆取放部的两侧边连接并且向外水平延伸；以及，与2个水平臂(62a、62b)远离晶圆取放部的端部连接的2个垂直臂(63a、63b)，2个垂直臂(63a、63b)垂直向下延伸，且其底端与聚焦环取放部远离聚焦环爪(64a、64b)的端部连接。
另外，本发明还提供一种聚焦环4更换方法，适用于本发明的半导体处理系统，其包括将聚焦环4从所述半导体处理系统的处理腔内取出和放入所述半导体处理系统的处理腔的过程；其中，
将聚焦环4从所述半导体处理系统的处理腔内取出的过程，包含步骤：
所述第一弧环5b升降器升高抵接第一弧环5b的外延部5c，顶升第一弧环5b至高于传片口11顶端的高度，使所述聚焦环4的容纳间隙42暴露；机械臂调整所述机械手6的高度，使所述机械手6进入处理腔时，所述聚焦环爪(64a、64b)能够水平穿入所述聚焦环4的容纳间隙42；所述传片器沿水平方向穿过所述传片口11、进入所述处理腔，所述聚焦环爪(64a、64b)穿入所述聚焦环4的容纳间隙42；所述传片器升高使所述聚焦环取放部顶升所述聚焦环4的承托部将所述聚焦环4托起，所述聚焦环4位于基座3的上表面上方；所述传片器托载所述聚焦环4沿水平方向穿过所述传片口11、退出所述处理腔；
将聚焦环4放入所述半导体处理系统的处理腔的过程，包含步骤：
所述机械臂调整机械手6的高度，使所述机械手6进入处理腔时，所托载的聚焦环4能够位于基座3的上表面上方；所述聚焦环爪(64a、64b)穿入所述聚焦环4的容纳间隙42中，所述传片器承托所述聚焦环4沿水平方向穿过所述传片口11、进入所述处理腔；所述传片器降低，将所述聚焦环4放到环绕所述基座3外围的位置；所述传片器沿水平方向后退，所述聚焦环取放部退出所述聚焦环4的容纳间隙42、所述传片器退出所述处理腔；所述第一弧环5b升降器落下，使所述覆盖环5的第一弧环5b降至第二弧环5a的相同高度。
另外，本发明提供的半导体处理系统处理晶圆W过程中，通过所述传片器取放晶圆W方法包括：
将晶圆W放入所述半导体处理系统的处理腔的过程，包含：
机械臂调整所述机械手6的高度，使所述机械手6进入处理腔时，所述晶圆爪(61a、61b)位于基座3上方，且所述聚焦环爪(64a、64b)位于所述聚焦环4的上方；所述传片器承托晶圆W沿水平方向穿过所述传片口、进入所述处理腔，所述晶圆爪(61a、61b)位于基座上方，顶针升起穿过聚焦环爪(64a、64b)之间的空隙和顶针槽61c、从所述晶圆爪(61a、61b)上顶起所述晶圆W；所述传片器沿水平方向后退退出所述处理腔；所述顶针下降，将所述晶圆W放置到所述基座3上。
将晶圆W从所述半导体处理系统的处理腔内取出的过程，包含：
在所述处理腔内，所述顶针升起将基座3上的所述晶圆W顶起；机械臂调整所述机械手6的高度，使所述机械手6进入处理腔时，所述晶圆爪(61a、61b)位于基座3与被顶起的晶圆W之间，且所述聚焦环爪(64a、64b)位于所述聚焦环4的上方、所述顶针位于聚焦环爪(64a、64b)之间的空隙和顶针槽61c中；所述传片器沿水平方向穿过所述传片口、进入所述处理腔，所述晶圆爪(61a、61b)位于被顶针顶起的晶圆W下方，降下所述顶针、所述晶圆W落在所述晶圆爪(61a、61b)上；所述传片器沿水平方向后退，承托所述晶圆W退出所述处理腔。
进一步的，所述固定设置的第二弧环5a与向外突出的耳部41之间设置有用于定位的倾斜面，如图2b中第二弧环5a面向突出耳部41的竖直侧壁顶部开设第一倾斜面(未示出)，同时耳部41在面向竖直侧壁处也设置相匹配的第二倾斜面(未示出)。在新的聚焦环4装入过程中，机械手6将聚焦环4传输到安装位置，然后机械手6缓慢下降，在下降过程中上述第一倾斜面和第二倾斜面互相接触滑动，最终以固定的第二弧环5a作为参照物，使得聚焦环4被精确的固定在最佳的位置上，避免了新安装的聚焦环4发生位置偏移导致工艺效果偏移。
以上所述，仅为本发明的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内做出的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种等离子体处理腔，其特征在于，所述处理腔的侧壁设有用于传片器进出腔体的传片口，所述传片器用于运载晶圆或聚焦环进出腔体；该处理腔内包括：
基座，用于承载晶圆；
聚焦环，环绕所述晶圆设置，所述聚焦环包括设置在环体的水平两侧的承托部，所述承托部的底部具有容纳间隙；
覆盖环，环绕所述聚焦环设置，所述覆盖环包括靠近传片口的第一弧环；
其中，所述覆盖环的第一弧环两端分别与所述聚焦环的各承托部相邻，所述第一弧环可升高使各所述承托部的容纳间隙暴露，所述传片器可插入各所述容纳间隙、顶升各所述承托部将所述聚焦环悬空托起，并通过所述传片口运载进出处理腔。
2.如权利要求1所述的等离子体处理腔，其特征在于，
所述承托部为沿聚焦环的径向向外突出的耳部，所述耳部的垂直厚度小于聚焦环，所述耳部的底面与聚焦环的底面之间形成所述容纳间隙。
3.如权利要求1所述的等离子体处理腔，其特征在于，
所述容纳间隙为设置在聚焦环的底面外缘的凹槽，所述承托部为聚焦环位于容纳间隙上方的环体部分。
4.如权利要求1所述的等离子体处理腔，其特征在于，
所述承托部设置在聚焦环的水平两侧的最宽距处。
5.如权利要求1所述的等离子体处理腔，其特征在于，
所述处理腔内还包括第一弧环升降器；
所述第一弧环包括与第一弧环升降器相适配的外延部，所述第一弧环升降器可以受控通过顶升所述外延部升降所述第一弧环。
6.如权利要求5所述的等离子体处理腔，其特征在于，
所述外延部为设置在所述第一弧环的两端外缘的水平突出；
所述第一弧环升降器设置在所述处理腔的底部，且位于所述基座的外围与外延部相对应的位置，其可以升降并作用于所述外延部顶起/落下第一弧环。
7.如权利要求1所述的等离子体处理腔，其特征在于，
所述覆盖环还包括远离传片口的第二弧环，所述第二弧环与第一弧环构成完整的覆盖环。
8.如权利要求7所述的等离子体处理腔，其特征在于，
所述第二弧环的内侧设置有与耳部适配的凹槽。
9.如权利要求8所述的等离子体处理腔，其特征在于，
所述第二弧环面向耳部的竖直侧壁顶部开设第一倾斜面，同时所述耳部在面向竖直侧壁处也设置与所述第一倾斜面相匹配的第二倾斜面。
10.一种半导体处理系统，其特征在于，包括：
如权利要求1～9中任意一项所述的处理腔；
传片器，包括机械手及与所述机械手连接的机械臂，所述机械手可在机械臂的驱动下穿过所述传片口进出所述处理腔；其中，所述机械手包括晶圆取放部和聚焦环取放部；所述传片器可以通过晶圆取放部托载晶圆进出所述处理腔，以及通过所述聚焦环取放部与所述聚焦环的容纳间隙及承托部的配合托载所述聚焦环进出所述处理腔。
11.如权利要求10所述的半导体处理系统，其特征在于，
所述传片器可以分别托载所述晶圆或所述聚焦环进出所述处理腔。
12.一种机械手，其特征在于，
与机械臂构成传片器，用于如权利要求9所述的半导体处理系统，包括：晶圆取放部和聚焦环取放部；其中，
所述晶圆取放部包含晶圆取放面，所述晶圆取放部通过晶圆取放面托载晶圆；
所述聚焦环取放部包含聚焦环取放面，通过所述聚焦环取放面顶升承托部以托载所述聚焦环；
并且，所述晶圆取放面高于聚焦环取放面，所述聚焦环取放面位于晶圆取放面的两侧。
13.如权利要求12所述的机械手，其特征在于，
所述晶圆取放部包括设置在远离机械臂的一端的晶圆爪，所述晶圆爪的顶面为晶圆取放面；
所述聚焦环取放部包括设置在远离机械臂的一端的聚焦环爪，所述聚焦环爪的顶面为聚焦环取放面，所述聚焦环爪可插入容纳间隙。
14.如权利要求13所述的机械手，所述半导体处理系统包括设置在基座内用于升降晶圆的顶针，其特征在于，
所述晶圆爪远离机械臂的一端开设有顶针槽或通孔，用于避让顶针升降。
15.一种聚焦环更换方法，适用于权利要求10所述的半导体处理系统，其特征在于，
将聚焦环从所述半导体处理系统的处理腔内取出的过程，包含：
所述第一弧环升降器升高，顶起所述覆盖环的第一弧环至第一高度，使所述聚焦环的容纳间隙暴露；机械臂驱动所述机械手，使所述聚焦环取放部位于低于第一高度的第三高度、所述传片器沿水平方向穿过所述传片口、进入所述处理腔，所述聚焦环取放部穿入所述聚焦环的容纳间隙；所述传片器将所述聚焦环取放部升高到低于第一高度的第二高度，使所述聚焦环取放部顶升所述聚焦环的承托部将所述聚焦环托起；所述传片器托载所述聚焦环沿水平方向穿过所述传片口、退出所述处理腔；
将聚焦环放入所述半导体处理系统的处理腔的过程，包含：
所述传片器承托所述聚焦环、同时所述聚焦环取放部位于第二高度，所述传片器沿水平方向穿过所述传片口、进入所述处理腔；所述传片器降低，所述聚焦环取放部降到第三高度将所述聚焦环放到环绕所述基座外围的位置；所述传片器沿水平方向后退，所述聚焦环取放部退出所述聚焦环的容纳间隙、所述传片器退出所述处理腔；所述第一弧环升降器落下，使所述覆盖环的第一弧环降至第二弧环的相同高度。
CN202211385758.2A 2022-11-07 2022-11-07 一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法 Pending CN118039524A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211385758.2A CN118039524A (zh) 2022-11-07 2022-11-07 一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法
TW112140782A TW202420896A (zh) 2022-11-07 2023-10-25 電漿處理腔、半導體處理系統、機械手及聚焦環更換方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211385758.2A CN118039524A (zh) 2022-11-07 2022-11-07 一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118039524A true CN118039524A (zh) 2024-05-14

Family

ID=91002920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211385758.2A Pending CN118039524A (zh) 2022-11-07 2022-11-07 一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN118039524A (zh)
TW (1) TW202420896A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
TW202420896A (zh) 2024-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101397124B1 (ko) 기판지지프레임 및 이를 포함하는 기판처리장치, 이를이용한 기판의 로딩 및 언로딩 방법
KR102168255B1 (ko) 다른 크기의 워크피스를 취급하기 위한 장치 및 방법
US8245663B2 (en) Apparatus and methods for handling workpieces in a processing system
KR100682216B1 (ko) 진공 처리 장치
CN110176427B (zh) 基板处理设备及使用该基板处理设备的基板处理方法
KR20100126545A (ko) 프로세싱 챔버
KR101754589B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR101463984B1 (ko) 플라즈마 처리 시스템
CN118039524A (zh) 一种等离子体处理腔、半导体处理系统、机械手及方法
TWI809544B (zh) 等離子體處理裝置及其末端執行器、邊緣環、晶圓處理方法、邊緣環更換方法及晶圓的取放方法
CN213845217U (zh) 等离子体处理装置及其末端执行器、边缘环
JP2685006B2 (ja) ドライエッチング装置
CN118053785A (zh) 一种等离子体处理腔、半导体处理系统及机械手
EP1280187A2 (en) Semiconductor manufacturing device having buffer mechanism and method for buffering semiconductor wafers
KR101277503B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법
CN213150716U (zh) 下电极组件和等离子体处理装置
KR100737713B1 (ko) 플라즈마 처리장치
CN114530361A (zh) 下电极组件、等离子体处理装置和更换聚焦环的方法
CN116364507A (zh) 用于处理半导体工件的装置
CN116364506A (zh) 用于处理半导体工件的装置
US11881375B2 (en) Common substrate and shadow ring lift apparatus
US20230178342A1 (en) Mid-chamber flow optimizer
KR20240043907A (ko) 기판 처리 설비 및 이를 이용한 반도체 장치 제조 방법
CN118824828A (zh) 基板处理装置
KR101418368B1 (ko) 기판 지지 장치 및 이를 구비하는 기판 에지 식각 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination