TW202109610A - 具有聚焦環調整組件的電漿處理設備 - Google Patents

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TW202109610A
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processing chamber
focus ring
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馬汀Ｌ 祖克
彼得Ｊ 雷賓斯
泰德 特維斯
雷恩 帕庫斯基
紹銘 馬
麥克Ｘ 楊
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美商得昇科技股份有限公司
大陸商北京屹唐半導體科技有限公司
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Abstract

提供一種電漿處理設備。電漿處理設備包含界定有垂直方向及橫向方向的處理室。電漿處理設備包含設置在處理室內的基座。基座經配置以支承基板。電漿處理設備包含設置在基座內的射頻(RF)偏壓電極。RF偏壓電極界定在RF偏壓電極第一端及RF偏壓電極第二端之間延伸的RF區。電漿處理設備包含設置在處理室內的聚焦環。電漿處理設備更包含聚焦環調整組件。聚焦環調整組件包括位在RF區外部的升降銷。升降銷可在垂直方向上移動以調整垂直方向上基座及聚焦環之間的距離。

Description

具有聚焦環調整組件的電漿處理設備 【優先權的主張】
本申請案請求於2019年5月14日提申之名稱為「SYSTEMS AND METHODS FOR TRANSPORTATION OF REPLACEABLE PARTS IN A VACUUM PROCESSING APPARATUS」的美國專利臨時申請案第62/847,595號的優先權，其以引用方式合併在此。
本案一般關於處理工件，且尤其關於真空下工件(如半導體工件)處理用系統的聚焦環調整組件。
將工件(如半導體晶圓或其他合適的基板)曝露到用於形成半導體裝置或其他裝置之整體處理方案的處理系統可執行複數處理步驟，如電漿處理(如剥除、蝕刻等)、熱處理(如退火)、沉積(如化學蒸氣沈積)等。為了進行這些處理步驟，系統可包含一或更多機械臂，在許多處理室之間，在數個不同次數下，移動工件例如進入系統及離開系統。在半導體工件處理中，有時候可能必須對處理系統執行日常維修及/或預防性維修。在某些情況下，可能會需要物理性更換處理系統中的某些部件。
本揭露之實施例的態樣及優點將在以下的描述中部份地提出、或可由該描述習得、或可經由發明的實行而習得。
本案一示範實施例係有關一種電漿處理設備。此電漿處理設備可包含界定有垂直方向及橫向方向的處理室。此電漿處理設備可包含設置在處理室內的基座。基座可經配置以支承基板。此電漿處理設備可包含設置在基座內的射頻(RF)偏壓電極。RF偏壓電極可沿橫向方向在RF偏壓電極第一端及RF偏壓電極第二端之間延伸。RF偏壓電極可界定沿著橫向方向在RF偏壓電極第一端及RF偏壓電極第二端之間延伸的RF區。在某些實作中，RF區可沿橫向方向從RF偏壓電極第一端延伸到RF偏壓電極第二端。此設備可包含聚焦環調整組件，其包含位在RF區外部的升降銷。升降銷可在垂直方向上移動，以便在至少第一位置及第二位置之間移動聚焦環，來調整垂直方向上基座與聚焦環之間的距離。
其他示範態樣有關用於處理工件的系統及方法。可對本案示範態樣做出許多變化及修飾。
在參照下文描述及後附申請專利範圍之下，將更佳的瞭解各個實施例的這些及其他的特徵、態樣、及優點。合併在說明書中並構成其一部份的附屬圖式繪示本揭露的實施例，並連同說明用來解釋相關原理。
100:Workpiece processing system 工件處理系統
110:Workpiece column 工件欄
111:Shelve 儲架
112:Front end portion 前端部
113:Workpiece 工件
114:Loadlock chamber 裝載鎖定室
115:Transfer chamber 輸送室
118:Workpiece input device 工件輸入裝置
120:First process chamber 第一處理室
122:First processing station 第一處理站
124:Second processing station 第二處理站
130:Second process chamber 第二處理室
132:First processing station 第一處理站
134:Second processing station 第二處理站
150:First workpiece handling robot 第一工件處置機械臂
160:Support column 支承欄
161:Shelve 儲架
162:Transfer position 輸送位置
163:Workpiece 工件
163D:Diameter 直徑
165:Replaceable part 可更換部件
165B:Focus ring 聚焦環
165ID:Inner diameter 內徑
165IS’:Inner surface 內表面
165LS:Lower side 下側
165LS’:Lower side 下側
165OD:Outer diameter 外徑
165OS’:Ourter surface 外表面
165US:Upper side 上側
165US’:Upper side 上側
170:Third process chamber 第三處理室
180:Fourth process chamber 第四處理室
190:Second workpiece handling robot 第二工件處置機械臂
195:Transfer chamber 輸送室
200:Processing system 處理系統
250:Storage chamber 儲存室
260:Transfer mechanism 輸送機制
262:Replaceable part storage location 可更換部件儲存位置
270:Robotics 機械人
280:Robotic arm motion pattern 機械臂運動模式
300:Method 方法
500:End effector 末端執行器
500LS:Lower surface 下表面
500US:Upper surface 上表面
502:Longitudinal axis 縱軸
504:Proximal end 近端
506:Distal end 遠端
508:Arm portion 臂部
510:Spatula portion 刮勺部
512:First arm end 第一臂端
514:Second arm end 第二臂端
516:First spatula end 第一刮勺端
518:Second spatula end 第二刮勺端
600:Focus ring adjustment assembly 聚焦環調整組件
602:Pin 銷
602D:Distal end 遠端
602P:Proximal end 近端
604:Floating coupling 浮動耦合件
604D1:Outer diameter 外徑
604D2:Outer diameter 外徑
606:Pin support plate 銷支承板
608:Floating coupling slot 浮動耦合狹槽
620:Main support post 主支承柱
622:Support ring 支承環
624:Plate actuator 板致動器
626:Vacuum sealed housing 真空密封罩
628:Connection shaft 連接軸
632:Actuator mechanism 致動器機制
700:Plasma processing apparatus 電漿處理設備
701:Processing chamber 處理室
702:Interior space 內部空間
704:Pedestal 基座
706:Substrate 基板
710:Dielectric window 介電窗
712:Central portion 中央部
720:Showerhead 噴頭
730:Primary inductive element 初級感應元件
740:Secondary inductive element 次級感應元件
742:Planar coil 平面線圈
744:Magnetic flux concentrator 磁通集中器
750:Unitary body 單一體
752:Metal shield 金屬屏蔽
754:First Faraday shield 第一法拉第屏蔽
760:First RF generator 第一RF產生器
760:RF bias electrode RF偏壓電極
762:Matching network 匹配網路
762:RF zone RF區
764:First end 第一端
766:Second end 第二端
770:Second RF generator 第二RF產生器
770:Ground plane 接地平面
772:Matching network 匹配網路
780:RF power generator RF電力產生器
782:Matching network 匹配網路
790:Focus ring 聚焦環
800:Focus ring adjustment assembly 聚焦環調整組件
810:Lift pin 升降銷
820:Actuator 致動器
822:Second actuator 第二致動器
CA1:First contact area 第一接觸區
CA2:Second contact area 第二接觸區
CCA:Common contact area 共用接觸區
CSE1:Shared(common)support element 共享(共用)支承元件
EXT1:外壁
FP:Flange portion 凸緣部
G1:Groove 凹槽
MB:Main body 主體
P1:First surface portion 第一表面部
P1’:First surface portion 第一表面部
P2:Second surface portion 第二表面部
P2’:Second surface portion 第二表面部
SE1:First support element 第一支承元件
SE2:Second support element 第二支承元件
T1:Transition portion 過渡部
T1’:Transition portion 過渡部
T2’:Transition portion 過渡部
於說明書中闡述針對本技術領域具通常知識者的實施例之詳細討論，其參照附圖，其中：
第一圖繪出依照本案示範實施例之一示例處理系統的平面視圖；
第二圖繪出依照本案示範實施例之一示例處理系統的平面視圖；
第三圖繪出依照本案示範實施例之一示例處理系統的平面視圖；
第四圖繪出依照本案示範實施例之一示例輸送站；
第五圖繪出依照本案示範實施例之一示例工件欄；
第六圖繪出依照本案示範實施例之一示例機械臂運動模式；
第七圖繪出依照本案示範實施例之一示例方法的示例流程圖；
第八圖繪出依照本案示範實施例之一示例方法的示例流程圖；
第九圖繪出依照本案示範實施例之一示例末端執行器的透視圖；
第十A圖繪出依照本案示範實施例之第九圖末端執行器上的用於支撐示例工件及聚焦環的支承元件之第一配 置的透視圖；
第十B圖繪出依照本案示範實施例之顯示在第十A圖中的末端執行器上的支承元件的側視圖；
第十一A圖繪出依照本案示範實施例之用於支撐示範工件及聚焦環的第九圖末端執行器上的支承元件的第二配置的透視圖；
第十一B圖繪出依照本案示範實施例之顯示在第十一A圖之末端執行器上的支承元件的側視圖；
第十二A圖繪出依照本案示範實施例之用於支撐示例工件及聚焦環的第九圖末端執行器上的支承元件的第三配置的部分透視圖；
第十二B圖繪出依照本案示範實施例之顯示在第十二A圖之末端執行器上的支承元件的側視圖；
第十三圖繪出依照本案示範實施例之一示例處理系統的一聚焦環調整組件的透視圖；
第十四A圖繪出依照本案示範實施例之第十三圖所示之調整組件的側、橫斷面視圖，其具有處於下降位置的聚焦環；
第十四B圖繪出依照本案示範實施例之第十三圖所示之調整組件的側、橫斷面視圖，其具有處於上升位置的聚焦環；
第十五A圖繪出依照本案示範實施例之聚焦環第 一實施例的橫斷面視圖，其可與第十三圖所示的調整組件一同使用；
第十五B圖繪出依照本案示範實施例之聚焦環第二實施例的橫斷面視圖，其可與第十三圖所示的調整組件一同使用；
第十六圖繪出依照本案示範實施例之第十四A至第十四B圖所示的調整組件的一銷支承板的頂視圖；
第十七圖繪出依照本案示範實施例之第十四A至十四B圖所示之調整組件所用的一致動系統的示意圖；
第十八圖繪出依照本案示範實施例之一示例電漿處理設備；
第十九圖繪出依照本案示範實施例之一聚焦調整組件，其將電漿處理設備之聚焦環保持於第一位置；以及
第二十圖繪出依照本案示範實施例之一聚焦調整組件，其將電漿處理設備之聚焦環保持於第二位置。
現詳細地參照實施例，其一或多個範例已在圖式中加以圖解。以解釋實施例而非限制本揭露的方式提出各個範例。事實上，熟悉所屬技術領域者應能輕易看出，可對實施例做出各種修改及變化而不會偏離本揭露的範疇或精神。例如，經繪出或描述為某一實施例之某一部分的特徵可配合另一具體實施例使用，以產生又更進一步的實施例。因此，本揭露之 態樣企圖涵蓋這類修改及變化。
本案示範態樣有關用於半導體工件處理裝置中自動更換可更換部件的系統及方法。此系統及方法可用於經由真空設備來操控可更換部件。示例的可更換部件可包含用於半導體工件之電漿處理室(如電漿乾式蝕刻室)內所用的聚焦環。
在工件處理系統中，可由執行物理性勞動動作來更換可更換部件(如電漿乾蝕刻室內的聚焦環)的受過訓練的技師來執行預防性維修。在真空處理系統中，這可能需要使處理室通氣到大氣，並打開處理室以利進出。在半導體裝置製程中，這可能導致昂貴的停機時間。又，當處理室處開放至環境時，已增加其他處理部件潛在性污染的危險性，並且其他室的部件可能需要移除及/或更換。
例如，用於執行半導體處理裝置維修的程序已包含觸發條件的監測，例如工件計數、電漿曝露時間(如銷對電漿處理工具)等。在觸發條件發生時，可使真空處理室離線，降低工件產量。服務技師可施行處理室調節(如電漿清潔)，使真空處理室處在安全開放狀態。在調節後，技師可使真空處理室通風。技師可打開真空處理室以接取內部，並開始移出某些室部件(如聚焦環)。在清洗任何不移除部件後，可增添更換部件到處理室，且可關閉真空處理室及排氣。再回到線上時，可將某些合格工件移動通過真空處理室。一旦真空處理室產生成功的結果，處理室可回到半導體裝置生產。
依照本案示範態樣，工件處理裝置可經配置，以便透過通常可在工件處理裝置內見到的機械人，自動地更換某些處理室部件。更具體地，尚未使用的可更換部件可以裝載到儲存區內，且可由真空運輸機械人取得。機械人可連接工件處理模組，以移除已消耗的(已使用過的)室部件，然後用新的(未消耗的)室部件來取代它。接下來，已用過的部件可送回儲存區，在此處將它移除，而無需中斷工件處理室。
在某些實施例中，在放置新的(未使用過的)室部件之後，機械人可取得儲放在儲存區內(如儲存區內的儲架上)的試驗工件(如模擬晶圓)。機械人可將工件輸送到處理模組並執行試驗程序。系統可執行量測，確保新處理室部件已正確地放置。此外及/或或者，各種感測器(如光學感測器)可執行相關於新室部件位置的量測，確保其已正確地設置。在在某些實施例中，可使用自動晶圓定心系統來調整機械人在處理模組中放置新的(未消耗的)部件的運動，以確保適當的放置。
在某些實施例中，可使用依照本案示範態樣的系統及實施例來更換在電漿處理室內使用的聚焦環。聚焦環可放置在工件外圍，工件由電漿處理設備內的工件支架(如具有陽極或偏壓電極)來支撐。例如，可使用聚焦環來塑形工件附近的電漿。在電漿處理室內的電漿處理期間，聚焦環可曝露至電漿，且因此可曝露至沉積及侵蝕。結果是，作為工件處理系統 預防性維修的一部分，在電漿處理室內的聚焦環可能需要周期性地更換。
本案態樣係參照作為可更換部件的聚焦環來討論。所屬技術領域中具通常知識者，在使用本文提供的揭露內容之下，將瞭解到本揭露內容的態樣係可應用於更換真空處理室內的其他可更換部件，而不偏離本案範圍。
在某些實施例中，系統可監測觸發條件，如工件計數、電漿曝露時間等。一旦發生觸發條件，即可施行現場電漿乾式清潔程序，以備妥真空處理室。一旦完成現場電漿乾式清潔，位在真空處理室外但耦合到室內的升降機制可使用一組銷來舉起座落在真空處理室內工件支架周圍的聚焦環。舉起聚焦環後，工件處置機械臂可進入此室，並以垂直運動將此環舉離此銷。機械臂可收回並旋轉，以便將用過的聚焦環放在儲放地點內的儲架上。在在某些實施例中，工件處置機械臂可移交此聚焦環至第二機械臂用以放入儲放地點。
然後，機械臂可移動到儲放地點的不同儲架以取回新的聚焦環。在旋轉到真空處理室後，機械臂可延伸到所需位置，且下降來放置聚焦環到升降銷上。機械臂從真空處理模組收回後，系統可降低升降銷，並將此環放到工件支架(如包含陽極)周圍的最終位置。可使用調節電漿來穩定工件處理室內的處理性能，且可將真空處理室拉回線上以進行正常操作。在將處理模組拉回到線上進行正常操作之前，可使用試驗工件 (如從儲放地點所取得者)，以試驗程序來測試此處理模組。
本案的示例態樣也包含工件處置機械臂，其能依照特定機械臂運動模式，進出一或更多並排的處理站。具體來說，此機械臂運動模式允許工件處置機械臂的末端執行器，進入具有並排處理站的處理室，然後進入處理站其中一者，以便從處理站輸送工件或可更換部件。機械臂運動模式可包含，沿第一方向移動末端執行器一段第一段時間，沿第二方向(其大致上為第一方向的橫向)移動末端執行器一段第二段時間，以及沿第三方向(其異於第一或第二方向)移動末端執行器一段第三段時間。可讓末端執行器依照機械臂運動模式來移動以進出處理站，並且也可以依照相同運動將其從處理站收回。在在某些實施例中，可自動控制及/或使用作為如自動晶圓定心系統的一部分的感測器(如光學感測器)來即時地調整機械臂運動，以確保可更換部件適當地放置在處理站內。
依照本案示例態樣，可修改作為工件處理系統的一部分用來輸送工件的機械人，以便依照本案示範實施例輸送可更換部件(如聚焦環)。例如，此機械臂末端執行器可具有刮勺設計，以容納用於支承半導體工件及可更換部件的工件支架墊及可更換部件支架墊。末端執行器可包含至少一個共用支架墊，其經配置以支撐工件及可更換部件兩者。再者，末端執行器可包含用於支撐工件的至少一個支架墊，其設置成相較於用於支撐可更換部件之至少一個其他支架墊更加遠離執行器 的一軸線及執行器的一遠端。
本案的示例態樣也包含聚焦環調整組件，用於調節聚焦環在處理室內的位置，以利移出及/或安裝。具體地，此調整組件可包含銷，其經配置以舉起聚焦環到一或更多不同垂直位置，例如允許聚焦環更輕易地藉由末端執行器而從聚焦室移出，及降下新的聚焦環，以安裝此環在工件支架周圍。這些銷可經配置以接觸聚焦環下側的垂直方向上最高部。又在在某些實施例中，銷為可旋轉，以鎖定聚焦環的方位角位置，協助聚焦環相對於工件支架的適當定心。
聚焦環調整組件可包含可沿著垂直方向移動的升降銷，以幫助電漿處理設備的聚焦環的移動，以調節聚焦環與基座(其經配置以支撐待處理的基板)之間的距離。具體地說，升降銷可定位在位在基座內部的偏壓電極所界定的RF區之外。升降銷也可穿透位在基座內的接地平面。
本案的態樣可提供數個技術功效及優點。例如，本文所提供的機械臂運動模式能幫助具有多個處理站(如具有兩個處理站)之處理室內的可更換部件的取得。又，本文所提供的儲存室允許儲放用過的可更換部件，及取出新的用於處理室的可更換部件，不會打破系統的整體真空。在某些實施例中，試驗工件可收容在儲存室內，以待放置可更換部件後用於試驗。銷與聚焦環間的接觸，在聚焦環上升及下降時，可避免聚焦環橫向運動，以確保聚焦環與靜電夾頭或其他工件支架精 確同心。本文所提供的末端執行器支承元件可減少總部件數量，其減少成本，且簡化用來移動末端執行器的控制模式。再者，末端執行器上支架墊的空間配置可利用現有的處理室開口，以供移動可更換部件進出處理室。將升降銷放置在RF區外部並使升降銷穿透接地平面可在電漿處理期間降低相與從RF源供應RF電力(如偏壓電力)至偏壓電極關聯的弧狀放電風險。又，在升降銷及聚焦環之間可以有被減少的干擾(如電性的或機械性的)。
本案示範實施例有關用於處理工件的系統。系統包含經配置而維持在大氣壓下的前端部。系統包含位在前端部及真空部之間的裝載鎖定室。系統包含設置在真空部中的一或更多處理室。每一個處理室可包含兩或更多個的處理站。至少一個輸送室可設置在真空部內。系統可包含儲存室，其經配置以儲放耦合到至少一個輸送室的一或更多個可更換部件。系統可包含設置在至少一個處理室之內的一或更多工件處置機械臂。工件處置機械臂可經配置以於儲存室及一或更多個處理室之間移動一或更多個可更換部件。工件處置機械臂可包含經配置以支撐一可更換部件的末端執行器。系統可包含控制器，其經配置以依照機械臂運動模式來控制末端執行器的運動以進出處理站。此機械臂運動模式包含，於第一方向上延伸第一段時間；於橫向於第一方向的第二方向上延伸第二段時間；及於相異於第一方向及第二方向的第三方向上延伸第三段時間。在 在某些實施例中，機械臂模式包含，依照相同模式，將末端執行器收回。
如本文所使用者，控制器可包含一或更多控制裝置，例如一或更多處理器。此一或更多處理器可經配置以執行電腦可讀指令(其儲存在一或更多記憶裝定心)，以依照本文所描述的功能、操作或方法的任何一者，傳送控制訊號來控制各種元件的操作。
在某些實施例中，一或更多處理室包含第一處理室及第二處理室(其設置在輸送室的相對側上)。某些實施例中，一或更多處理室包含第一處理室及第二處理室(其位在輸送室的相對側上)。一或更多處理室更包含經設置而與第一處理室成線性排列的第三處理室，及經設置而與第二處理室成線性排列的第四處理室，以致於第三處理室及第四處理室係放置在輸送室的相對側上。第一處理室、第二處理室、第三處理室及第四處理室的每一者可包含至少兩個處理站。輸送處理室可包含經配置而以堆疊排列的方式支撐工件及可更換部件的輸送位置。在某些實施例中，堆疊排列包含經配置以收容工件及可更換部件兩者的複數個儲架。可更換部件可具有比工件更大的直徑。
在某些實施例中，一或更多工件處置機械臂可包含第一工件處置機械臂及第二處置機械臂。第一工件處置機械臂可經配置而從工件欄、第一處理室、第二處理室及輸送位置 來輸送工件及可更換部件，並且第二工件處置機械臂可經配置而從儲存室、第三處理室、第四處理室及輸送位置來輸送工件及可更換部件，以供工件的自動處理及可更換部件的自動更換，而不會打破真空。
在某些實施例中，處理室係經配置而使用直接電漿來執行電漿蝕刻程序。兩個或更多個處理站係成並列排列。兩個或更多處理站係可與在處理室內於處理期間用於支撐工件的工件支架關聯。工件支架包含基座組件，其包括底板、配置來支撐工件的靜電夾頭、可更換部件，其包含相對於靜電夾頭來安排的聚焦環，以致當工件被放置在靜電夾頭上時，至少一部分的聚焦環至少部分地圍繞工件外圍。
在某些實施例中，可更換部件包含聚焦環，其具有比工件更大的直徑。
在某些實施例中，儲存室包含複數個儲架，其經配置以罩住使用過的及新的可更換部件。
在某些實施例中，複數個儲架係耦合至升降機，以致此升降機係經配置以在儲存室內上下地移動可更換部件。
在某些實施例中，儲存室可為真空儲存室，其包含一或更多進出門，其經配置以允許工件機械臂來取得儲存室內的可更換部件，及一或更多門，其經配置以允許自大氣周圍環境更換新的或使用過的可更換部件。
在某些實施例中，工件處置機械臂係經配置以利 用剪式運動，從儲存室輸送一或更多可更換部件到處理室內的至少兩個處理站。
本案另一示範實施例有關用於處理工件的系統。此系統包含經配置而維持在大氣壓下的前端部；設置在前端部及真空部之間的裝載鎖定室，其中裝載鎖定室包含用於儲放工件的工件欄；設置在具有第一工件處置機械臂、第二工件處置機械臂，及經配置來支撐在此處堆疊排列的工件及聚焦環的輸送位置的真空部中的輸送室；及第一處理室、第二處理室、第三處理室及第四處理室，其中第一處理室及第二處理室係放置在真空部內的輸送室的相對側上，第三處理室及第四處理室係放置在真空部內的輸送室的相對側上，且第三處理室係與第一處理室呈線性排列，而第四處理室係與第二處理室呈線性排列，其中第一處理室、第二處理室、第三處理室及第四處理室之每一者，包含兩個或更多並排的處理站。此系統可包含經配置以儲放耦合到輸送室的一或更多聚焦環的儲存室。第一工件處置機械臂及第二工件處置機械臂分別包含經配置以支撐聚焦環的一末端執行器。此系統包含經配置以依照機械臂運動模式來控制末端執行器的運動以進出處理站的控制器。機械臂運動模式包含，於第一方向上移動第一段時間，於第二方向(其為第一方向的橫向)上移動第二段時間，以及第三方向(其異於第一或第二方向)上移動第三段時間，以及依照機械臂運動模式收回。第一工件處置機械臂可經配置以在工件欄、第一處 理室、第二處理室及輸送位置之間輸送工件及一或更多聚焦環，且第二工件處置機械臂可經配置以在儲存室、第三處理室、第四處理室及輸送位置之間輸送工件及一或更多聚焦環，以供工件的自動化處理及聚焦環的自動化更換，而不會打破真空。
本案另一示範實施例有關用於處理工件之系統內的可更換部件的更換方法，此系統包含配置有一或更多處理室的輸送室，其中一或更多處理室的每一者皆包含兩個或更多並排的處理站、設置在輸送室上的儲存室、設置在輸送室內的一或更多工件處置機械臂，其具有一配置有末端執行器的臂。此方法可包含：以工件處置機械臂從處理室內的處理站取出用過的可更換部件，包含依照機械臂運動模式進出處理站，此模式包含於第一方向上延伸末端執行器一段第一段時間，於第二方向(其為第一方向的橫向)上延伸一段第二段時間，以及於第三方向(其異於第一或第二方向)上延伸一段第三段時間，以及依照相同的模式來拾取已用過的部件及收回；輸送可更換部件到儲存室；以工件處置機械臂從儲存室取出新的可更換部件；及輸送新的可更換部件到處理站。
在某些實施例中，輸送新的可更換部件到處理站包含利用機械臂運動模式來放置可更換部件到處理站內。
在某些實施例中，輸送可更換部件到儲存室包含利用第一工件處置機械臂來輸送已使用過的可更換部件到輸 送室內的輸送位置內的堆疊排列，及利用第二工件處置機械臂從輸送位置內的堆疊排列輸送已使用過的可更換部件到儲存室。
在某些實施例中，以工件處置機械臂從儲存室取出新的可更換部件包含利用第二工件處置機械臂從儲存室輸送新的可更換部件到儲存室內的堆疊排列，及利用第一工件處置機械臂從輸送位置內的堆疊排列輸送可更換部件到處理站。
在某些實施例中，堆疊排列包含複數個儲架，其經配置以支撐一或更多直徑比工件更大的可更換部件。
本案另一示範實施例有關一種在工件處理用的系統內用於移動工件及可更換部件的末端執行器，其中該末端執行器係在近端及遠端之間沿著軸向延伸。末端執行器具有一臂部，其在第一臂端及第二臂端之間沿軸向延伸，其中第一臂端係位在末端執行器的近端。末端執行器更具有刮勺部，其在第一刮勺端及第二刮勺端之間沿軸向延伸，其中第一刮勺端係鄰近第二臂端，及第二刮勺端係位在末端執行器的遠端。又，末端執行器具有從刮勺部的上表面向外延伸的第一支承構件、從刮勺部的上表面向外延伸的第二支承構件、及從臂部的上表面向外延伸的共享支承構件。共享支承構件及第一支承構件共同經配置以支撐具有第一直徑的工件，且共享支承構件及第二支承構件共同經配置以支撐具有第二直徑的可更換部件。
在某些實施例中，第一直徑可較小於第二直徑。 又，在一或更多實施例中，第二支承構件可比第一支承構件較接近近端。
又，在某些實施例中，第一及第二支承構件係沿著縱向隔開，以致共享支承構件上用於被支撐在第一支承構件上之工件的第一接觸區，可與共享支承構件上用於被支撐在第二支承構件上的可更換部件的第二接觸區互相隔開。在某些實施例中，第二接觸區可比第一接觸區較接近於近端。
在某些實施例中，第一及第二支承構件可沿著縱向隔開，以致共享支承構件上用於第一支承構件所支撐的工件的第一接觸區，與共享支承構件上用於第二支承構件上所支撐的可更換部件的第二接觸區係至少部分地重疊。
本案另一示範實施例有關一種在處理工件用的系統內用來移動工件及可更換部件的末端執行器，其中末端執行器沿著軸向在近端及遠端之間延伸。末端執行器包含在第一臂端及第二臂端之間沿軸向延伸的一臂部，其中第一臂端係位在末端執行器的近端。末端執行器更包含在第一刮勺端及第二刮勺端之間沿軸向延伸的刮勺部，其中第一刮勺端鄰近第二臂端且第二刮勺端係位在末端執行器的遠端。又，末端執行器包含從刮勺部的上表面向外延伸的第一支承構件，其中第一支承構件位係沿著第一方向以相隔末端執行器縱軸的第一距離來放置。又，末端執行器包含從刮勺部的上表面向外延伸的第二支承構件，其中第二支承構件係沿著第一方向以相隔末端執行器 縱軸的第二距離來放置。第一距離係大於第二距離。在某些實施例中，第二支承構件可比第一支承構件較接近近端。
某些實施例可包含從臂部的上表面向外延伸的擴充第一支承構件及擴充第二支承構件，其中第一支承構件及擴充第一支承構件係經配置以支撐具有第一直徑的工件，且第二支承構件及擴充第二支承構件係經配置以支撐具有第二直徑的可更換部件。
在某些實施例中，擴充第二支承構件可比第一支承構件較接近於遠端。
在某些實施例中，共享支承構件係從臂部的上表面向外延伸，其中共享支承構件及第一支承構件可共同經配置以支承具有第一直徑的工件，且共享支承構件及第二支承構件可共同經配置以支撐具有第二直徑的可更換部件。
又，在某些實施例中，第一及第二支承構件可沿著縱向相隔，以致於位在共享支承構件上用於被支撐在第一支承構件之工件的第一接觸區，與位在共享支承構件上用於被支撐在第二支承構件之可更換部件的的第二接觸區係相隔的。
再者，在某些實施例中，第二接觸區可比第一接觸區更接近近端。
又，在某些實施例中，第一及第二支承構件可沿著縱向相隔，以致於位在共享支承構件上用於被支撐在第一支承構件之工件的的第一接觸區，與位在共享支承構件上用於被 支撐在第二支承構件之可更換部件的的第二接觸區係至少部分重疊的。
本案另一示範實施例有關用於真空下處理工件之系統的聚焦環調整組件，其中聚焦環沿著垂直方向在上側及下側之間延伸，下側具有第一表面部及第二表面部，且第一表面部係垂直地高於第二表面部。聚焦環調整組件包含在一近端及一遠端之間延伸的一銷，其中遠端係經配置以選擇性地接觸聚焦環的第一表面部。聚焦環調整組件更包含致動器，其可操作以沿著垂直方向在一延伸位置及一收回位置之間移動此銷。銷的延伸位置係與聚焦環第一表面接觸之銷的遠端相關聯，且聚焦環係可由工件處置機械臂從真空處理室取得以供移出。
在某些實施例中，相較於此銷處於收回位置，當此銷處於延伸位置時，聚焦環可沿著垂直方向較高地垂直放置。
某些實施例可包含旋轉致動器，其經配置以選擇性地旋轉此銷，其中此銷經過預定鎖定角度的旋轉，會將聚焦環固定至此銷。
某些實施例中，此銷具有主體部及凸緣部，其中主體部在近端及遠端之間延伸，且凸緣部與銷的遠端相隔並從主體部向外延伸。凸緣部可經配置，在銷的遠端與聚焦環第一表面部接觸時，接觸垂直設置在聚焦環的第一表面部及第二表面部之間的過渡表面部。
某些實施例更包含位在真空處理室內的支架板，以及固定在此銷的近端的浮動耦合件。浮動耦合件可受到支架板滑動式支承，以致浮動耦合件相對於此支架板在水平方向上係可移動。致動器可經配置以沿著垂直方向在升起位置及降下位置之間移動支架板，以便在延伸位置及收回位置之間移動此銷，其中支架板的升起位置可與此銷的延伸位置相關聯，且下降位置可與此銷的收回位置相關聯。
在某些實施例中，致動器係可真空密封，其中致動器位在真空處理室的外部，且致動器係透過延伸穿過真空處理室外壁的連接軸耦合到支架板。
本案另一示範實施例有關用於真空下處理工件之系統的聚焦環調整組件，其有一聚焦環在上側及下側之間沿垂直方向來延伸，且聚焦環具有從下側朝向上側內凹的凹槽。聚焦環調整組件可包含在一近端及一遠端之間延伸的銷，其中遠端可經由配置以選擇性地接觸凹槽。又，聚焦環調整組件可包含致動器，其可操作而沿著垂直方向在延伸位置及收回位置之間移動此銷。此銷的延伸位置可與接觸到凹槽之銷的遠端相關聯，且聚焦環可由工件處置機械臂從真空處理室取得以供移出。
在某些實施例中，聚焦環可在一內表面及一外表面之間沿著一徑向來延伸，其中凹槽係繞聚焦環呈環狀，且與內及外表面相隔。
在至少一個實施例中，凹槽具有第一凹槽部及第二凹槽部，其中第一凹槽部從聚焦環的下側延伸至離下側的第一距離，且第二凹槽部從第一距離延伸至離下側的第二距離，其中第二距離可小於聚焦環在垂直方向上介於上及下側之間的厚度。
在一些實施例中，此銷可具有主體部及凸緣部，其中主體部在近端及遠端之間延伸，且凸緣部與銷的遠端相隔並從主體部向外延伸。凸緣部可經配置而至少部分地收容在第一凹槽部內，且此銷在凸緣部及遠端之間延伸的部份可至少部分地收容在第二凹槽部內。
在某些實施例中，相較於此銷處於收回位置，當此銷處於延伸位置時，聚焦環可沿著垂直方向垂直地較高地放置。
又，某些實施例可包含位在真空處理室內並鄰近真空處理室一外壁的支架板，以及固定在此銷的近端的一浮動耦合件。浮動耦合件可受到支架板滑動式支承，以致浮動耦合件相對於此支架板在水平方向上係可移動。致動器可經配置以沿著垂直方向在升起位置及降下位置之間移動支架板，以便在延伸位置及收回位置之間移動此銷，其中支架板的升起位置可與此銷的延伸位置相關聯，且下降位置可與此銷的收回位置相關聯。
又，在某些實施例中，致動器可真空密封，其中 致動器位在真空處理室的外部，及致動器係透過延伸穿過真空室外壁的連接軸而耦合到支架板。
本案另一示範實施例有關電漿處理設備。此設備可包含界定有垂直方向及橫向方向的處理室。此電漿處理設備可包含設置在該處理室內的基座。基座可經配置以支承基板。此電漿處理設備可包含設置在基座內的射頻(RF)偏壓電極。RF偏壓電極可在RF偏壓電極第一端及RF偏壓電極第二端之間沿橫向延伸。RF偏壓電極可界定沿著橫向在RF偏壓電極第一端及RF偏壓電極第二端之間延伸的RF區。在某些實作中，RF區可從RF偏壓電極第一端沿橫向延伸到RF偏壓電極第二端。或者是或附加地，RF區可在RF偏壓電極及電漿處理設備的介電窗之間沿垂直方向來延伸。
電漿處理設備可包含設置在處理室內的聚焦環。此電漿處理設備可包含聚焦環調整組件，其包含位在RF區外部的升降銷。升降銷在垂直方向上係可移動的，以便在至少第一位置及第二位置之間移動聚焦環，用以調整在垂直方向上介於基座及聚焦環之間的距離。在某些實作中，當聚焦環係處於第一位置時，聚焦環係位在基座上。又，聚焦環與基座相隔一距離，其係當聚焦環處在第二位置上時的距離。
在某些實作中，電漿處理設備可包含在垂直方向上與RF偏壓電極相隔的接地平面。接地平面可在接地平面第一端及接地平面第二端之間沿橫向延伸。在某些實作中，接地 平面在橫向上的長度可大於RF偏壓電極在橫向上的長度。在某些實作中，升降銷穿透接地平面。在某些實施例中，RF偏壓電及接地平面係設置在基座之內。
在某些實作中，聚焦環調整組件可包含致動器，其經配置以沿著垂直方向移動升降銷，進而在至少第一位置及第二位置之間移動聚焦環。在某些實作中，致動器係位在處理室外部。在某些實作中，聚焦環調整組件可包含第二致動器，其經配置以圍繞著垂直方向旋轉升降銷。在某些實作中，第二致動器係位在處理室外部。
本案另一示範實施例有關電漿處理設備。此設備可包含界定有垂直方向及橫向方向的處理室。此電漿處理設備可包含設置在該處理室內的基座。基座可經配置以支承基板。此電漿處理設備可包含設置在基座內的射頻(RF)偏壓電極。RF偏壓電極可在RF偏壓電極第一端及RF偏壓電極第二端之間沿橫向延伸。RF偏壓電極可界定在RF偏壓電極第一端及RF偏壓電極第二端之間沿橫向延伸的RF區。電漿處理設備可包含在垂直方向上與RF偏壓電極相隔的接地平面。電漿處理設備包含設置在處理室內的聚焦環。電漿處理設備可包含聚焦環調整組件，其包括穿透接地平面的一升降銷。升降銷在垂直方向上係可移動的，使聚焦環在至少第一位置及第二位置之間移動，以調整垂直方向上介於基座及聚焦環之間的距離。在某些實作中，升降銷可位在RF區外部。
現在參照圖式，即將描述本案示範實施例。
第一圖繪出依照本案示範實施例之示例工件處理系統100。處理系統100可包含前端部112、一或更多裝載鎖定室114、輸送室115及複數處理室，其包含第一處理室120及第二處理室130。此系統可包含第一工件處置機械臂150，用於輸送工件往返於裝載鎖定室114內的工件欄110及第一處理室120與第二處理室130，及/或於第一處理室120及第二處理室130之間。
可配置前端部112以維持在大氣壓下，且其可經配置以接合工件輸入裝置118。工件輸入裝置118可包含(如)輸送匣、前開式晶圓傳送盒、或其他用於支承複數個工件的裝置。可使用工件輸入裝置118來提供預處理工件到處理系統100，或從處理系統100接收後處理工件。
前端部112可包含一或更多機械臂(未示)，用於從工件輸入裝置118輸送工件到諸如裝載鎖定室114，例如往返於位在裝載鎖定室114內的工件欄110。在一示例中，前端部112中的機械臂可輸送預處理工件到裝載鎖定室114，且可從裝載鎖定室114輸送後處理工件到一或更多工件輸入裝置118。在前端部112內可使用任何合適的工件輸送用的機械臂，這不偏離本案範圍。可經由開槽、開口或穿孔輸送工件往返於裝載鎖定室114。
裝載鎖定室114可包含工件欄110，其經配置以支 撐呈堆疊排列的複數工件。工件欄110可包含諸如複數個儲架。每一個儲架可經配置以支撐一或更多工件。在某些實作中，工件欄110可包含用於支撐預處理工件的一或更多儲架，及用於支撐後處理工件的一或更多儲架。
在某些實施例中，可結合裝載鎖定室114與其他室來提供適當的閥，以便適當地調整用於處理工件的處理壓力。在某些實施例中，裝載鎖定室114及輸送室115可維持在相同壓力之下。在某些實施例中，不需將裝載鎖定室114自輸送室115密封隔開。確實，在某些實施例中，裝載鎖定室114及輸送室115可以是同一室的一部分。
第一圖所示的是單一裝載鎖定室114。所屬技術領域具通常知識者，在利用本文所提供內容之下，將可瞭解在本文所描述的任一處理系統中也可使用多個裝載鎖定室114，這不偏離本案範圍。例如，系統100可包含第一裝載鎖定室以輸送工件進入系統100的真空部，及第二裝載鎖定室以輸送工件離開系統100的真空部。
可使用第一處理室120及第二處理室130在工件上執行許多工件處理之任一者，例如真空退火程序、表面處理程序、乾式剝除程序、乾式蝕刻程序、沉積程序、及其他程序。在某些實施例中，第一處理室120及第二處理室130的一或更多者可包含基於電漿程序的來源，例如，感應耦合電漿(ICP)源、微波源、表面波電漿源、ECR電漿源、及電容耦合(平行 板)電漿源。
如圖所示，第一處理室120及第二處理室130之每一者包含一對並排的處理站，以致一對工件可同時地曝露於相同的處理。更具體地說，第一處理室120可包含並排排列的第一處理站122及第二處理站124。第二處理室130可包含並排排列的第一處理站132及第二處理站134。每一個處理站都可包含在處理期間用於支撐工件的工件支架(如基座)。在某些實施例中，每一個處理站都可共享一共用基座，其具有用於支撐工件的兩個部分。在某些實施例中，工件支架可包含基座組件，其包含底板、經配置來支撐工件的靜電夾頭及可更換部件。可更換部件可包含相對於該靜電夾頭安排的聚焦環，以致於當工件位在靜電夾頭上時，至少一部分的聚焦環係至少部分地圍繞工件的外圍。第一處理室120及/或第二處理室130可自輸送室115選擇性地密封隔離，以進行處理。
輸送室115可包含工件處置機械臂150。工件處置機械臂150可經配置以從裝置鎖定室114內的工件欄110輸送工件到第一處理室120、及/或第二處理室130內的處理站。工件處置機械臂150也可在第一處理室120及第二處理室130之間輸送工件。
如第一圖所示，工件處理系統100可包含耦合至輸送室115用於儲放新的及/或用過的可更換部件(如聚焦環)的儲存室250。在某些實施例中，儲存室係安裝在輸送室115的後 側。儲存室250可包含複數個儲架，其經配置以支撐可更換部件。儲架可經配置以致於複數個可更換部件可以垂直/堆疊排列的方式受到支撐。在某些實施例中，儲架可耦合至升降機，以致於升降機係經由配置以在儲存室250內上下地移動可更換部件。在某些實施例中，儲存室250可包含一或更多試驗工件。例如，一或更多工件可經配置以支撐試驗工件。
在某些實施例中，儲存室250可為真空儲存室，其能夠維持在相同於輸送室115的真空之下。在某些其他實施例中，儲存室250係經配置以致於其能自輸送室115密封隔離。可真空儲存室可包含一或更多進出門，其經配置而允許工件處置機械臂取得儲存室內的可更換部。例如，進出門係足夠地大，以致於工件處置機械臂可放置用過的可更換部件到儲存室250內的儲架上，並可從儲架之一移出新的可更換部件。因此，可更換部件可放置在儲存室250中、或從儲存室250移出，而不會打破整體系統的真空。
在某些實施例中，儲存室250可包含一或更多進出門，其經配置以允許自大氣周圍環境更換新的或用過的可更換部件。例如在某些實施例中，與輸送室150連通的儲存室250係可密封，以致於輸送室114保持在所想要的處理壓力下。然後，可自大氣環境進出儲存室250且提供服務，以致於用過的可更換部件可從儲存室250移出，且新的可更換部件可放置在儲存室250內。儲存室250的服務完成後，可使用在儲存室250 內建立處理壓力的任何已知的系統，將儲存室250回復到所想要的處理壓力。一旦達到所想要的處理壓力，例如相同於輸送室115的處理壓力或真空，即可解除儲存室250自輸送室115的密封，以致於一或更多工件處置機械臂可再次進出儲存室250。
工件處置機械臂150可經配置以在儲存室250及各個處理室之間輸送可更換部件，以利自動化更換可更換部件而不打破真空。例如，工件處置機械臂150可用來從第一處理室120或第二處理室130輸送可更換部件到儲存室250。工件處置機械臂150也可用來從儲存室250輸送可更換部件到第一處理室120或第二處理室130。在某些實施例中，工件處置機械臂150可從第一處理室120及/或第二處理室130內的處理站之一取回已用過的可更換部件，並將用過的可更換部件輸送到儲存室250。工件處置機械臂150也可從儲存室250取出新的可更換部件，並輸送新的可更換部件到第一處理室120或第二處理室130內的處理站之一者。
工件處置機械臂可耦合到控制器，以致於控制器能用來控制工件處置機械臂，以利輸送新的或用過的可更換部件往返於儲存室及處理室120及130之間。控制器可經配置以便依照機械臂運動模式280(第六圖中所示)控制工件處置機械臂150的運動，以進出第一處理室120或第二處理室130內的處理站之一或更多者。
現在參照第二圖，處理系統200可包含附加的處理 室，其包含第三處理室170及第四處理室180。第三處理室170係與第一處理室120呈線性排列設置，且第四處理室180係與第二處理室130呈線性排列設置，以致於第三處理室170及第四處理室180係放置在輸送室195的相對側上。
可使用第三處理室170及第四處理室180在工件上執行許多工件處理之任一者，例如真空退火程序、表面處理程序、乾式剝除程序、乾式蝕刻程序、沉積程序、及其他程序。在某些實施例中，第三處理室170及第四二處理室180的一或更多者可包含基於電漿程序的來源，例如，感應耦合電漿(ICP)源、微波源、表面波電漿源、ECR電漿源、及電容耦合(平行板)電漿源。在具體實施例中，可在電漿處理源內使用聚焦環以提供直接離子電漿蝕刻源。
如圖所示，第三處理室170及第四處理室180之每一者包含一對並排的處理站，以致一對工件可同時地曝露於相同處理。更具體地說，第三處理室170可包含並排排列的第一處理站172及第二處理站174。第四處理室180可包含並排排列的第一處理站182及第二處理站184。每一個處理站都可包含在處理期間用於支撐工件的工件支架(如基座)。在某些實施例中，每一個處理站都可共享一個共用的基座，其具有用於支撐工件的兩個部分。在某些實施例中，工件支架可包含基座組件，其包含底板、經配置來支撐工件的靜電夾頭及可更換部件。可更換部件可包含相對於該靜電夾頭安排的聚焦環，以致 於當工件係位在靜電夾頭上時，至少一部分的聚焦環係至少部分地圍繞工件的外圍。第三處理室170及/或第四處理室180可自輸送室115選擇性地密封隔離，用以進行處理。
為了輸送工件到第三處理室170及第四處理室180，系統200更可包含輸送位置162及第二工件處置機械臂190。輸送位置162可為輸送室162的一部分或可為一獨立室。輸送室162可包含支承欄160，用於支撐呈堆疊排列及/或並排的複數個工件。例如，支承欄160可包含複數個儲架，其經配置來以堆疊垂直排列方式支撐工件。第一工件處置機械臂150可經配置以從工件欄110、第一處理室120或第二處理室130輸送工件到輸送位置162內的工件欄160。第二工件處置機械臂190可經配置以從輸送位置162內的支承欄160輸送工件到第三處理室170及/或第四處理室180內的處理站。工件處置機械臂190也可從第三處理室170輸送工件到第四處理室180。
如第二圖所示，工件處理系統200可包含耦合至輸送室的用於儲放新的及/或用過的可更換部件(如聚焦環)的儲存室25。在某些實施例中，儲存室係安裝在輸送室的後側。工件處置機械臂150及190可經配置以便在各個輸送位置及處理站之間輸送可更換部件，以利自動化更換可更換部件而不打破真空。在某些實施例中，儲存室250可儲放試驗工件。
為了在第一處理室120、第二處理室130及儲存室250之間輸送可更換部件，系統200可利用第二工件處置機械臂 190從儲存室250輸送新的或用過的可更換部件到輸送位置162內的支承欄160。輸送位置162可為輸送室162的一部分或可為一獨立室。輸送位置162可包含用於支撐呈堆疊排列的複數個可更換部件的支承欄160。例如，支承欄160可包含複數個儲架，其經配置而以堆疊垂直排列方式支撐可更換部件。依此，在某些實施例中，支承欄160可經配置以致於其可以堆疊方式支撐工件及可更換部件兩者。第一工件處置機械臂150可經配置以從支承欄160輸送可更換部件到第一處理室120的並排處理站122及124、或第二處理室130的並排處理站132及134。第二工件處置機械臂190可經配置以從輸送位置162內的支承欄160輸送可更換部件到第三處理室170內並排的處理站172及174、第四處理室180內並排的處理站182及184，及/或儲存室250。
為了移除用過的可更換部件或提供新的可更換部件到一或更多處理站，工件處置機械臂150及190可利用機械臂運動模式。例如，在進出處理站以輸送可更換部件時，可利用控制器來控制位在工件處置機械臂150與190之臂上的末端執行器的運動，進而控制末端執行器的運動。工件處置機械臂150可利用機械臂運動模式來進出處理站122、124、132及134。工件處置機械臂190可利用機械臂運動模式來進出處理站172、174、182及184。
處理系統200包含四個處理室120、130、170及 180，且可經過配置而同時地一次處理高達八個工件。可依線性方式添加附加的處理站，以提供額外的處理能力。例如，可以與第三處理站170呈線性排列的方式來添加第五處理站。可以與第四處理站180呈線性排列的方式來添加第六處理站。可使用附加的輸送位置及工件處置機械臂來輸送工件往返於第五及第六處理室之間。可藉由依照此方式以線性方式擴充處理系統來包含附加的處理室。
在某些實施例中，工件儲存室可位在處理系統內的其他位置上，這不偏離本案範圍。例如在某些實施例中，工件儲存室可能位在輸送站(如處理系統200的輸送位置162)的上方或下方。又，工件處理系統的一或更多處理室，如處理系統200的處理站120、130、170及180，可由根據本案示範實施例之用於新的及/或用過的可更換部件的儲存室來加以取代。
在其他實施例中，儲存室250可位於處理系統內的其他位置，這不偏離本案範圍。例如，儲存室可能設置在處理室120、130、170及/或180之一或更多者。儲存室也可設置在輸送位置(如處理系統200的輸送位置162)的上方或下方。又，工件處理系統的一或更多處理室(如處理系統200的處理站120、130、170及180)可由依照本案示範實施例的新的及/或用過的可更換部件所使用的儲存室來取代。
第三圖繪出安裝在依照本案示範實施例之工件處理系統200的處理室的一示例輸送機制260。輸送機制260可直 接耦合至處理室130。在其他實施例中，輸送機制260可耦合至處理室120、130、170及/或180之任一者。如圖所示，輸送機制260可包含可更換部件儲放地點262(如儲架)，其可用來儲存已使用過的或新的可更換部件(如聚焦環)。輸送機制260可包含機械人270，其經配置以輸送可更換部件到其在處理站內的適當位置。
第四圖繪出依照本案示範實施例之輸送位置162內的一示例輸送欄160的側視圖。如圖所示，支承欄160可包含複數個儲架161。每一個儲架161可經配置以支撐工件163，使複數個工件163可以垂直/堆疊排列方式排列在支承欄上。每一個儲架161也可經配置以支撐可更換部件165，使複數個可更換部件165可以垂直及/或堆疊排列方式排列在支承欄160上。因此，支承欄160的儲架161係經過配置，以致於它們可支撐工件163及可更換部件165兩者。在某些實施例中，可更換部件165可具有比工件163更大的直徑。因此，儲架165係經由配置，以致於它們能支撐直徑大於工件163的可更換部件165。在某些實施例中，可更換部件可包含聚焦環。利用於本文系統中的聚焦環相較於工件可具有更大的直徑。因此，支承欄160係經配置以致於其能夠支撐工件及直徑較大的聚焦環兩者。
在某些實施例中，輸送位置可具有完全貫穿輸送位置的開口或穿孔，使得工件處置機械臂可利用機械臂間的直接輸送來輸送工件及/或可更換部件。
第五圖繪出依照本案示範實施例之一示例工件欄110的側視圖。如圖所示，工件欄110可包含複數個儲架111。每一個儲架111可經配置以支撐工件113，致使複數個工件113可以垂直堆疊排列方式安排在工件欄110上。
在某些實施例中，在工件處理系統內傳送可更換部件的替代性途徑可被加以使用，這不偏離本案範圍。例如，額外的輸送機制(如機械臂、穿梭機制、多軸機械人)可安裝在處理室，以輸送可更換部件進出處理室。
第六圖繪出依照本案示範實施例之一示例機械臂運動模式。如圖所示，系統100包含工件處置機械臂150，其有一臂，設有末端執行器500。如第六圖所示，末端執行器500可依照多方向移動而在系統內移動。例如，末端執行器500可位在輸送室115內部。當需要將用過的可更換部件165從並排處理站(122或124，如圖所示)之一取回時，末端執行器500可依照機械臂運動模式280移動進入處理站之一者。
機械臂運動模式280可包含在第一方向上延伸一段第一段時間，在第一方向大致橫向上的第二方向上延伸一段第二段時間，及在相異於第一方向及第二方向的第三方向上延伸一段第三段時間。如圖所示，機械臂運動模式280可用來將末端執行器500放入處理站122或124之一者中。
在某些實施例中，機械臂運動模式可包含於第一方向上延伸末端執行器500一段第一段時間，使得末端執行器 進入處理室120。因此，在某些實施例中，在第一方向上延伸末端執行器500會將末端執行器從輸送室115移動進入處理室120中，但是，並未把末端執行器500放到並排處理站122、124之其中一者。然後，可在第二方向(其大致橫向於第一方向)上移動末端執行器500，以將末端執行器500放置於並排處理室122、124其中之一內。如本文所使用的，「大致橫向地」或「橫向於」，係指第一方向垂直線的約45度之內。在某些實施例中，第二方向可在第一方向垂直線的約10~約70度範圍內，如約20到60度，如約30到50度。然後，可在第三方向上移動末端執行器500，以確保末端執行器500在處理站122內的適當設置，以致於可以完成用過的可更換部件的取回。在某些實施例中，第三方向係在第一方向垂直線的30度或較少之內。在某些實施例中，末端執行器500也可依照相同的機械臂運動模式從處理站122移出。例如，可依照相同的機械臂運動模式280，將末端執行器500收回到輸送室114中。
在某些實施例中，末端執行器500上可具有新的可更換部件165。例如，末端執行器500可從支承欄160或儲存室250取回新的可更換部件165。然後，擁有新的可更換部件的末端執行器500可依照本文所提供之示例機械臂運動模式，將新的可更換部件165放入處理站122內。例如，末端執行器可於第一方向上移動一段第一段時間以接近處理室120，於第二方向(在第一方向之橫向)上移動一段第二段時間以接近並排處理 站122之一者，及於第三方向(相異於第一方向及第二方向)上移動一段第三段時間以確保新的可更換部件280適當地放置到並排處理站122、124之一者中。
於此所揭露的機械臂運動模式280，可被本系統的一或更多工件處置機械臂加以利用。例如，工件處置機械臂150及190都可耦合到控制器，其能夠執行本文所述的機械臂運動模式280。工件處置機械臂150及190可利用機械臂運動模式280來進出本文所揭露之處理室120、130、170、180各自的並排處理站122、124、132、134、172、174、182、184之任一者。
在某些實施例中，工件處置機械臂可經配置以利用剪式運動來輸送工件及可更換部件。例如，工件處置機械臂150可利用例如剪式運動，同時從裝載鎖定室114的工件欄輸送工件到第一處理室120內的兩個並排處理站122及124。類似地，工件處置機械臂150可利用例如剪式運動，同時從裝載鎖定室114的工件欄110輸送工件到第二處理室130內的兩個並排處理站132及134。工件處置機械臂190可利用例如剪式運動，同時從輸送位置162內的支承欄160輸送工件到第三處理室170內的兩個並排處理站172及174。工件處置機械臂190可利用例如剪式運動，同時從輸送位置162內的支承欄160輸送工件到第四處理室180內的兩個並排處理站182及184。
在某些實施例中，控制器可經配置以便至少部分根據接收自一或更多感測器(如與自動化晶圓定心系統相關聯 的感測器)的資料來調整末端執行器的運動，進而輸送可更換部件(如聚焦環)。例如，可使用(諸)光學感測器來監測運動模式期間的可更換部件運動。為了確保可更換部件適當地放置，當工件處置機械臂正在輸送可更換部件時，控制器可即時地調整運動模式，以在誤差減少情況下合適地放置可更換部件。
在某些實施例中，在藉由工件處置機械臂來輸送可更換部件到處理室之後，可使用一或更多感測器來判定可更換部件的位置。感測可包含例如一或更多光學感測器。控制器可經配置以當感測器測值指出可更換部件係已經錯誤地定位時(如未與工件支架同心)，控制工件工件處置機械臂以調整可更換部件的位置。
第七圖繪出依照本案示範態樣的一示例方法(300)的流程圖。方法(300)包含用於更換處理工件用的系統內的可更換部件的方法。以舉例方式參照第二圖的系統來討論方法(300)。可在任何合適的處理設備中實施方法(300)。為了說明及討論，第七圖繪出以特定順序來執行的步驟。在利用本文提供的揭示內容之下，所屬技術領域中具通常知識者將明瞭任何本文所述方法的各種步驟，可在各種方式之下，省略、擴張、同時執行、重組、及/或修改，而不偏離本案範圍。又，可執行各種附加步驟(未示)，而不偏離本案範圍。
在(302)，方法可包含從處理站122、124、132、 134、172、174、182或184移出已用過的可更換部件165。工件處置機械臂150可依照機械臂運動模式，從輸送室115移動其上的末端執行器500到處理室120並進入處理站122。機械臂運動模式可包含在以第一方向延伸末端執行器500一段第一段時間，在大致橫向於第一方向的第二方向上延伸末端執行器500一段第二段時間，及在相異於第一方向及第二方向的第三方向上延伸末端執行器500一段第三段時間。一旦末端執行器500已正確放置在處理室122之內，可更換部件就可放在末端執行器500上。在某些實施例中，末端執行器500可從處理站122內的升高位置舉起可更換部件165。例如，可使用連接到升降機制的複數個銷來將可更換部件165從其處理位置舉高到升高位置。一旦處在升高位置，末端執行器500就能輕易地放置在可更換部件165的下方，以便從一或更多個的銷舉起可更換部件165。
一旦可更換部件165被放置在末端執行器500上，末端執行器500就可透過機械臂運動模式收回到輸送室115中。例如，具有已用過的可更換部件165的末端執行器500，可在相異於第一及第二方向的第三方向上經一段第三段時間的收回，可在橫向於第一方向的第二方向上經一段第二段時間的收回，及可在第一方向上經一段第一段時間的收回，直到其上具有可更換部件165的末端執行器500回到輸送室115內時為止。
在(304)，方法包含輸送可更換部件到儲存室。輸送可更換部件165到儲存室250，其可包含利用工件處置機械臂150來放置用過的可更換部件165到輸送位置162內的支承欄160上。例如，用過的可更換部件165可放到位在呈堆疊排列之支承欄160上的其中一儲架161上。然後，工件處置機械臂190可從支承欄160上的儲架161上移出用過的可更換部件161，並輸送可更換部件165到儲存室250。工件處置機械臂190可放置用過的可更換部件165到位在儲存室250內的其中一儲架上。
在(306)，方法包含從儲存室移出新的可更換部件。工件處置機械臂190可從儲存室250內的其中一儲架上移出新的可更換部件165，並放置新的可更換部件165到呈堆疊排列之輸送位置162內的支承欄160內的其中一儲架161上。
在(308)，方法包含輸送新的可更換部件到處理站。一旦新的可更換部件165已放置在支承欄160內的其中一儲架161上，工件處置機械臂150就可接取支承欄160以移出新的可更換部件165。然後，可利用工件處置機械臂150依照機械臂運動模式來放置新的可更換部件於並排處理站其中之一者的內部。例如，工件處置機械臂150可依照機械臂運動模式將其上具有新的可更換部件165的末端執行器500，從輸送室115移動到處理室120並進入處理站122。機械臂運動模式可包含以第一方向延伸末端執行器500一段第一段時間，在大致橫向於第一方向的第二方向上延伸末端執行器500一段第二段時間，及 在相異於第一方向及第二方向的第三方向上延伸末端執行器500一段第三段時間。一旦末端執行器500已正確放置在處理室122之內，就可依照任何合適的方式，將新的可更換部件擺放於處理站內。例如，在一實施例中，可更換部件165(如聚焦環)可被放在處於升高位置的複數個銷上。一旦穩固地放置在銷上，銷就可以下降，將可更換部件放到處理站122內所想要的位置上，如此可以完成進一步的工件處理。
一旦可更換部件165被放置在處理站122上，末端執行器500就可透過機械臂運動模式收回到輸送室115中。例如，末端執行器500可在相異於第一及第二方向第三方向上經一段第三段時間的收回，可在大致橫向於第一方向的第二方向上經一段第二段時間的收回，及可在第一方向上經一段第一段時間的收回，直到末端執行器500回到輸送室115內為止。
在某些實施例中，工件處置機械臂可從儲存室移出試驗工件。可輸送試驗工件到處理站。可在試驗工件上執行測試。可監測在試驗程序期間所收集的資料及/或試驗工件的特性，以判定可更換部件的適當放置。
有利的是，可執行方法(300)以允許可更換部件的自動化更換，而不必打破處理系統的真空。又，方法(300)允許利用能夠輸送工件及比工件更大的可更換部件的工件處置機械臂來更換可更換部件。機械臂運動模式也允許工件處置機械臂的末端執行器進入並排處理站其中一者，如此可更換可 更換部件。
第八圖繪出依照本案示範態樣的一示例方法(400)的流程圖。方法(400)包含用於處理工件的方法。以舉例方式將參照第二圖的系統來討論方法(400)。可在任何合適的處理設備中實施方法(400)成。為了說明及討論，第八圖繪出以特定順序來執行的步驟。在利用本文提供的揭示內容之下，所屬技術領域中具通常知識者將明瞭，任何本文所述方法的各種步驟，可在各種方式之下，省略、擴張、同時執行、重組、及/或修改，而不偏離本案範圍。又，可執行各種附加步驟(未示)，而不偏離本案範圍。
在(402)，方法包含輸送複數個工件到裝載鎖定室內的工件欄。例如，可將複數個工件從處理系統的前端部輸送到裝載鎖定室114內的工件欄110。例如，可使用與處理系統前端部相關聯的一或更多機械臂，將工件輸送到工件欄110。
在(404)，方法包含使用工件處置機械臂，將工件從工件欄輸送到第一處理室及/或第二處理室內的處理站。例如，工件處置機械臂150可分別輸送兩個工件到處理室120內的處理站122及處理站124。
在(406)，方法包含對在第一處理室及/或第二處理室內的複數個工件進行第一處理程序。第一處理程序可包含例如退火程序、熱處理程序、表面處理程序、乾式剥除程序、乾式蝕刻程序、沉積程序或其他程序。
在(408)，方法可包含以工件處置機械臂來輸送複數個工件到輸送位置。工件處置機械臂150可輸送兩個工件分別到處理室120內的處理站122及處理站124。在某些實施例中，工件處置機械臂150可輸送工件到位在輸送位置162上的工件欄160。
在(410)，方法可包含利用位在輸送室內的第二工件處置機械臂190，從輸送位置輸送複數個工件到第三處理室及/或第四處理室內的至少兩個處理站。第三處理室與第一處理室呈線性排列，且第四處理室與第二處理室呈線性排列。例如，工件處置機械臂190可從輸送位置162內的工件欄160，分別輸送兩個工件到處理室170內的處理站172及174。
在(412)，方法可包含對在第三處理室及/或第四處理室內的複數個工件進行第二處理程序。第二處理程序可包含例如退火程序、熱處理程序、表面處理程序、乾式剥除程序、乾式蝕刻程序、沉積程序或其他程序。
在(414)，方法可包含藉由工件處置機械臂190輸送複數個工件回到輸送位置。例如，工件處置機械臂190可從處理室170及/或處理室180輸送工件到位在輸送位置162的工件欄160。
在(416)，方法可包含輸送已處理的工件回到裝載鎖定室內的工件欄。例如，工件處置機械臂150可從第一處理室120及/或第二處理室130輸送兩個工件。在某些實施例 中，工件處置機械臂150可從輸送位置162輸送兩個工件到裝載鎖定室內的工件欄。然後，位在處理系統前端內的一或更多機械臂，可輸送已處理過的工件到例如運輸匣。
如圖所示，可以依照所想要處理的工件數量來重複(404)至(406)。在已處理想要數量的工件或發生其他觸發條件後，方法可包含更換處理站內的可更換部件(418)。例如，如聚焦環的可更換部件，在曝露在程序處理某些次數之後可能需要更換。可藉由本文所提供的方法300來完成可更換部件的更換(418)。因此，本系統及方法允許工件的自動化處理及可更換部件的自動化更換，而不必打破真空或改變系統的處理壓力。
現參考第九~十二B圖，繪出依照本案示範實施例的一末端執行器的示例實施例。更具體地，第九圖繪出可供利用於上述系統內的一示例末端執行器的透視圖。第十A至十B圖繪出第九圖末端執行器上支承元件的第一配置，以支撐示例工件及聚焦環。又，第十一A至十一B圖繪出第九圖末端執行器上支承元件的第二配置，以支撐示例工件及聚焦環。又，第十二A至十二B圖繪出第九圖末端執行器上支承元件的第三配置的部分透視圖，以支撐示例工件及聚焦環。
如第九圖所示，在上文中參照系統100、200來描述的末端執行器500可沿著縱軸502在近端504及遠端506之間延伸，及在上表面500US及下表面500LS之間沿垂直方向V1延 伸。末端執行器500大致上對稱於縱軸502。末端執行器500包含臂部508及刮勺部510。臂部508大致上在第一臂部512及第二臂部514沿縱軸502延伸，其中第一臂端512係位在或鄰近近端504。類似地，刮勺部510在第一刮勺端516及第二刮勺端518之間延伸。第一刮勺端516係位在或鄰近第二臂端514，且第二臂端518係位在或鄰近遠端506。末端執行器500經配置而藉由其臂部508附接到機械臂(如工件處置機械臂150、190)或可由機械臂啟動，以致於刮勺部510可被引導到上升的工件或可更換部件(如聚焦環)之下方。
總體來說，末端執行器500可經配置以分別支撐工件及可更換部件，其中工件的直徑不同於可更換部件。例如，如第十A、第十一A及十二A圖所示，末端執行器500可經配置以支撐具有直徑163D的工件163及具有內徑165ID與外徑165OD的聚焦環165。在某些實施例中，工件163的直徑163D係小於聚焦環165的外徑165OD。工件163的直徑163D可大於聚焦環165的內徑165ID。當分別由末端執行器500來移動時，為了保持工件163及可更換部件的固定，可在末端執行器500的上表面上提供一或更多支承墊或元件。
在一實施例中，如第十A及B圖所示的實施例，希望對工件及聚焦環有不同的支承元件，以避免來自使用過後的聚焦環的交叉污染。例如，提供第一支承元件SE1來支撐工件163及第二支承元件SE2來支撐聚焦環165。第一支承元件SE1 之至少一者位在臂部508上，且第一支承元件SE1的至少另一者位在刮勺部510上。類似地，第二支承元件SE2之至少一者位在臂部508上，且第二支承元件SE2的至少另一者位在刮勺部510上。在一實施例中，提供兩個分離的第一支承元件SE1於臂部508上及刮勺部510上，其中支承元件SE1的形狀類似或相同。又，提供兩個分離的第二支承元件SE2在刮勺部510上，及提供一細長的第二支承元件SE2在臂部508上。然而，在臂部508上，均可取代性地提供任何合適數量及形狀的支承元件SE1、SE2。例如，在臂部508上可提供一、三、或更多個第一支承元件SE1或兩者，或更多個第二支承元件SE2。又，在第十A圖示出，臂部508上的(諸)第一支承元件SE1，可取代性地具有類似於第二支承元件SE2的細長形狀。又，臂部508上的(諸)第二支承元件SE2的形狀可取代性地相同於刮勺部510上的(諸)第二支承元件SE2。
支承元件SE1、SE2係隔開的，以致於第一支承元件SE1只能支撐工件，且以致於第二支承元件SE2只能支撐聚焦環。例如在第十B圖中，第一支承元件SE1在縱軸502上以距離D1相隔，第二支承元件SE2在縱軸502上以距離D2來相隔，且臂部508上的支承元件SE1、SE2及刮勺部510上的支承元件SE1、SE2分別以第三距離D3隔開。然而，在某些實施例中，臂部508上的支承元件SE1、SE2可取代性地由不同於刮勺部510上的支承元件SE1、SE2的距離隔開。距離D1、D2及D3可 經由選擇，以致於當工件受到第一支承元件SE1的支撐時，工件並未接觸到第二支承元件SE2。類似地，當聚焦環受到第二支承元件SE2的支撐時，聚焦環並未接觸到第一支承元件SE1。
在某些實施例中，刮勺部510上的第二支承元件SE2，相較於刮勺部510上的第一支承元件SE1，位置較接近末端執行器500的遠端506。類似地，在一實施例中，臂部508上的第二支承元件SE2，相較於臂部508上的第一支承元件SE1，位置係較接近末端執行器500的近端504。
又，在某些實施例中，刮勺部510上的第一支承元件SE1，相較於刮勺部510上的第二支承元件SE2，位置係較遠離縱軸502。例如，刮勺部510上的第一支承元件SE1，在大致垂直於軸線502的方向上，以第一距離L1與軸線502隔開，刮勺部510上的第二支承元件SE2，在大致垂直於軸線502的方向上，以第二距離L2與軸線502隔開，其中第一距離L1係大於第二距離L2。
於其他實施例中，如第十一A及十一B圖所示的實施例，已使用過的聚焦環與工件之間交叉污染的風險性相對的低，以致於可配置一或更多支承元件來支撐工件及聚焦環兩者。例如，除了刮勺部510上的第一支承元件SE1及第二支承元件SE2之外，在臂部508上提供一共用或共享支承元件CSE1。可配置共享支承元件CSE1，以連同第一支承元件SE1共同支撐工件163，及連同第二支承元件SE2共同支撐聚焦環165。
類似於第十B圖，在第十一B圖中，第一及第二支承元件SE1、SE2係隔開的，以致於第一支承元件SE1及共享支承元件CSE1的第一接觸區CA1只能支撐工件，而第二支承元件SE2及共享支承元件CSE1的第二接觸區CA2只能支撐聚焦環。例如，第一支承元件SE1及第一接觸區CA1係在縱軸502上以距離D1隔開，第二支承元件SE2及第二接觸區CA2係在縱軸502上以距離D2隔開，且臂部508上的支承元件SE1、SE2與刮勺部510上的接觸區CA1、CA2分別以第三距離D3來隔開。然而，在某些實施例中，臂部508上的接觸區CA1、CA2可取代性地以不同於刮勺部510上的支承元件SE1、SE2的距離隔開。距離D1、D2及D3係經過選擇，以致於當工件受到第一支承元件SE1及第一接觸區CA1的支撐時，工件並未接觸第二支承元件SE2或第二接觸區CA2。類似地，當聚焦環受到第二支承元件SE2及第二接觸區CA2的支撐時，聚焦環並未接觸到第一支承元件SE1或第一接觸區CA1。如此，用於支撐工件163的第一接觸區CA1與用於支撐聚焦環的第二接觸區CA2係分開或沒有重疊。
如上述，在某些實施例中，刮勺部510上的第二支承元件SE2，相較於刮勺部510上的第一支承元件SE1，位置更接近末端執行器500的遠端506。類似地，在一實施例中，第二接觸區CA2，相較於臂部508上共享支承元件CSE1的第一接觸區CA1，位置更接近末端執行器500的近端504。
又，在某些實施例中，刮勺部510上的第一支承元件SE1，相較於刮勺部510上的第二支承元件SE2，位置更遠離縱軸502。例如，刮勺部510上的第一支承元件SE1，係在大致垂直於軸線502的方向以第一距離L1與軸線502相隔，而且，刮勺部510上的第二支承元件SE2，係在大致垂直於軸線502的方向以第二距離L2與軸線502相隔，其中第一距離L1大於第二距離L2。
或者，在某些實施例中，如第十二A及B圖所示的實施例，第一及第二接接觸區CA1及CA2係至少部分地重疊。例如，如第十二A圖所示，分別由末端執行器500所支撐的工件及聚焦環係經過配置，而由共享支承元件CSE1上的共用接觸區CCA支撐。例如，如第十二B圖所示，第一支承元件SE1及共用接觸區CCA係在縱軸502上以距離D1隔開，第二支承元件SE2及共用接觸區CCA係在縱軸502上以距離D2隔開，且臂部508上的支承元件SE1、SE2係由第三距離D3’來隔開。距離D1、D2及D3’係經過選擇，以致於當工件受到第一支承元件SE1的支撐時，或聚焦環由第二支承元件SE2支撐時，工件及聚焦環接觸此共用接觸區CCA。如此，相較於若使用分離的接觸區(如接觸區CA1及CA2)時，在允許共用接觸區CCA下，共享支承元件CSE1可以較小。
第十二A及B圖中所示的末端執行器500實施例可以另外的方式配置成與第十一A及B圖所示的末端執行器500 實施例相同。例如，如上述，在某些實施例中，刮勺部510上的第二支承元件SE2，相較於刮勺部510上的第一支承元件SE1，位置更接近末端執行器500的遠端506。又，在某些實施例中，刮勺部510上的第一支承元件SE1，相較於刮勺部510上的第二支承元件SE2，位置更遠離縱軸502。例如，刮勺部510上的第一支承元件SE1係在大致垂直於軸線502的方向上，以第一距離與軸線502相隔，而且，刮勺部510上的第二支承元件SE2係在大致垂直於軸線502的方向，以第二距離與軸線502相隔，其中第一距離大於第二距離。
現在參照第十三至十七圖，繪出可供上述工件處理站使用的調整組件的一示範實施例。第十三圖繪出一示例處理系統的一聚焦環調整組件。第十四A圖繪出第十三圖中所示的調整組件的側、橫斷面視圖，其中聚焦環係在下降位置。第十四B圖繪出第十三圖中所示的調整組件的側、橫斷面視圖，其中聚焦環係在升高位置。第十五A圖繪出可連同第十三圖中所示的調整組件使用的聚焦環的第一實施例的橫斷面視圖，且第十五B圖繪出可連同第十三圖中所示的調整組件使用的聚焦環的第二實施例的橫斷面視圖。又，第十六圖繪出第十四A及十四B圖所示的調整組件之銷支承板的頂視圖。又，第十七圖繪出依照本案示範實施例之用於第十四A及十四B圖所示的調整組件之致動系統的示意圖。
如前文所述，工件處理系統(如系統100、200) 包含在處理室(如120、130、170、180)內的(諸)工件支架(如站122、124、132、134)，其經配置於(諸)程序處理期間用於支撐工件(如工件113、163)。如第十三圖所示，聚焦環165位於工件支架163上所支撐的工件的外圍或外徑周圍。例如，可使用聚焦環165來塑形工件附近的電漿。在電漿處理室內的電漿處理期間，聚焦環165可曝露至電漿，如此，可曝露於沉積及侵蝕。其結果是，在電漿處理室內的聚焦環165可能需要周期性地更換，作為預防性維修的一部分。提供聚焦環調整組件600，其允許聚焦環165在工作或處理位置(其中，其並不能被輕易地取得而從處理室移出)與一或更多升高位置之間移動。在升高位置的至少一者，可較輕易地取得聚焦環以利從處理室移出。
聚焦環調整組件600包含用於支撐聚焦環的複數個銷。例如，如第十四A、B圖所示，聚焦環165受到銷602(只示出其中一者)的支撐。每一個銷602在近端602P及遠端602D之間延伸，其中遠端602D係經配置以接觸聚焦環165。如下文將更詳細討論的，銷602可經配置以選擇性地接觸聚焦環165的一部分(如凹槽內)，如此至少可部分地防止或減少位於銷602上的環165的橫向移動。組件600更包含升降機制，其可用來舉高或降低銷602，以分別地從處理位置舉高聚焦環165到升高位置，或降低聚焦環165到處理位置。在處理位置中，銷602再也不接觸聚焦環，且聚焦環165可受到基座(如基座中的階 梯結構)的支撐。如下文中將更詳細描述的，組件600更包含浮動耦合件604，其係滑動式收容在銷支承板606內，其中每一個銷602的近端602P耦合至浮動耦合件604的各別一者，且其中銷支承板606係可移動的以舉高或降低銷602。
在某些實施例中，如第十五A圖中所示，聚焦環165A有梯狀橫斷面輪廓。更具體地，聚焦環165A沿著垂直方向V1在上側165US及下側165LS之間延伸，其中，下側165LS有第一表面部P1、第二表面部P2及介於第一表面部與第二表面部P1、P2之間的過渡部T1。第一表面部P1在垂直方向上係高於第二表面部P2。在某些實施例中，第一表面部P1係在第二表面部P2徑向上的外部。銷602的遠端602D係經過配置以選擇性地接觸第一表面部P1(如第一表面部P1內的一或更多凹槽)，如此防止聚焦環165的橫向滑動及至少部分地從銷602上脫落。又，第一表面部P1大致上為平坦，以致於銷602的遠端602D完全地接觸第一表面部P1(如第一表面部P1中的一或更多凹槽或狹槽)。
在某些實施例中，聚焦環具有用以接收銷602的三個背面徑向狹槽。這種配置可以固定聚焦環165的位置，允許聚焦環確實定心於基座上，也能防止橫向移動。背面徑向狹槽也可允許聚焦環在受到銷602的支撐時的熱膨脹。在某些實施例中，聚焦環可包含背面環狀凹槽。背面環狀凹槽在聚焦環背面表面周圍環狀地延伸。背面環狀凹槽可包含一外徑及一內 徑。(諸)銷602可經配置而接觸外徑。在聚焦環的熱膨脹期間，銷602可不再接觸外徑，但可在凹槽內以朝向內徑的方向徑向地滑動，以遷就聚焦環的熱膨脹。
在某些實施例中，如第十五B圖中所示，聚焦環165B具有凹槽狀的橫斷面輪廓。更具體地，聚焦環165B沿著垂直方向V1在上側165US’及下側165LS’之間延伸，及沿著徑向在內表面165IS’及外表面165OS’之間延伸，其中凹槽G1係凹入下側165LS’，以致於其與內及外表面165IS’、165OS’相隔。凹槽G1可為環狀凹槽，其全程圍繞聚焦環165B環形地延伸。銷162的遠端602D係經配置以選擇性地接觸凹槽G1的至少一個部分。凹槽G1界定有從下側165LS’延伸第一距離VD1的第一凹槽部，及從下側165LS’延伸第二距離VD2的第二凹槽部。第二距離VD2係小於聚焦環165B沿垂直方向V1介於上及下側165US’、165LS’之間的厚度。第一表面部P1’位在離下側165LS’的第一距離VD1，第二表面部P2’位在離下側165LS’的第二距離VD2，第一過渡部T1’在第一表面部P1’及下側165LS’之間延伸，且第二過渡部T2’在第一及第二表面部P1’、P2’之間延伸。第二表面部P2’在第一表面部P1’的垂直上方。遠端602D及銷602經配置以選擇性地接觸第二表面部P2’或第二過渡部T2’之至少一者。第二表面部P2’係大致上平坦的，以致於銷602的遠端602D可完全地接觸第二表面部P2’。又，在某些實施例中，銷602具有在其近端及遠端602P、602D之間延伸的主體部 MB，及凸緣部FP，其在偏離遠端602D一距離OH1從主體部MB向外延伸。凸緣部FP有大於銷602主體部MB的直徑602D1的直徑602D2。凸緣部FP經配置以接觸第一表面部P1’或第一過渡部T1’之至少一者。如此，防止聚焦環165B橫向滑動以及至少部分地從銷602上脫落。
又，或或者，在在某些實施例中，聚焦環165B的凹槽G1的形狀、(諸)銷602的形狀，或其兩者都經過配置，以致於(諸)銷602的旋轉會將聚焦環165B緊固或固定在(諸)銷602上。例如，旋轉(諸)銷602經過預定鎖定角度，可將聚焦環165B固定到(諸)銷602。
第十六圖示出合適的銷支承板的頂視圖。銷支承板606具有複數個浮動耦合狹槽608，其圍繞著銷支承板606外圍周向相隔。狹槽608從板606的外周圍大致徑向地向外延伸。然而，在某些實施例中，狹槽608可從板606的內周圍徑向地向內延伸。每一個浮動耦合狹槽608經配置以分別收容浮動耦合件604之一者。例如，每一個浮動耦合狹槽608具有一寬度W1，其大於浮動耦合件604的外徑604D1，但小於浮動耦合件604的凸緣部外徑604D2，凸緣部從浮動耦合件604的外徑604D1向外地延伸。如此，當安裝在浮動耦合狹槽608內時，浮動耦合件604的凸緣部可放在浮動耦合狹槽608的上表面上。因此，這類浮動耦合狹槽608可允許銷602在水平面上沿著相對於聚焦環165或工件支架的x軸及/或y軸橫向地稍微移動。
銷支承板606經配置而在下降位置及一或更多上升位置之間致動，以致於聚焦環165分別在處理站與一或更多上升位置之間移動。例如，如第十四A圖所示，銷支承板606，相對於固定在處理室內的主支承柱620及固定在主支承柱620上的支承環622，係位在其下降位置。在這類銷支承板606的下降位置，藉由浮動耦合件604而受到銷支承板606支撐的銷602係位在其收回位置，以致於聚焦環165係在其處理位置，並受到工件支架的支撐。在某些實施例中，銷602可藉由銷支承板606移動，以致於當銷602處在收回位置時並未接觸聚焦環165。然而，在其他實施例中，當銷602處於收回位置時可保持與聚焦環165接觸。
如下文將更詳細描述的，銷支承板606，相對於主支承柱620及支承環622，係可移動到第十四B圖所示的其上升位置。主支承板606，其升高位置相對於下降位置，係沿著垂直方向垂直地較高的。當銷支承板606移動到這類升高位置時，藉由浮動耦合件604而受到銷支承板606支撐的銷602，沿著垂直方向移動到其延伸位置，以致於聚焦環165係移動到其高於工件支架的上升位置。聚焦環位置在銷602在其延伸位置時比銷602在其收回位置時沿著垂直方向V1係垂直地較高的。一旦進入上升位置，末端執行器(如末端執行器500)就可輕易地被放置到聚焦環165下方，以從一或更多銷602上舉起聚焦環165並離開此室。
如第十七圖中所示，組件600更包含用於移動銷支承板606的的板致動器624。板致動器624係位在處理室外部，且係真空密封。更具體地，板致動器624具有耦合到處理室的外壁EXT1的真空密封罩626，及在真空密封罩626內延伸經過處理室的外壁EXT1的連接軸628。連接軸628支撐銷支承板606，且藉由致動器機制632可相對於外壁EXT1移動。致動器機制632係經配置以便在沿著與銷支承板606處於下降位置相關聯的垂直方向的第一位置、及沿著與銷支承板606處於上升位置相關聯的垂直方向的第二位置之間，及/或一或更多不同垂直位置之間移動連接軸628。致動器機制632可經配置成用於在第一及第二位置之間移動連接軸628的任何合適的致動器。例如，在某些實施例中，致動器機制632係配置成線性致動器、旋轉致動器、及或相似種類。藉由將致動器機制632放置在處理室外部，可維修或更換機制632而不影響處理室真空。
聚焦環165可經配置而以相對於工件支架的特定方位角定向安裝在室內。典型地，聚焦環165係定位在儲存室(如儲存室250)內，以便在從儲存室移出而安裝到處理室內時，具有合適的方位定向。然而，在某些實施例中，想要進一步來調整聚焦環165的方位角位置。在這類實施例中，儲存室及/或用於移動聚焦環165的末端執行器可包含用來調整聚焦環165方位角位置的一或更多特徵。
現在參照第十八圖，依照本案示範實施例提供一 電漿處理設備700。電漿處理設備700可包含界定有垂直方向V及橫向方向L的處理室701。電漿處理設備700可包含放置在處理室701的內部空間702內的基座704。基座704可經配置以支撐內部空間702內的基板706，例如半導體晶圓。介電窗710係位在基座704的上方並作為內部空間702的頂板。介電窗710包含中央部712及傾斜外圍部714。介電窗710包含中央部712內收容噴嘴720用的空間，以將處理氣體饋入內部空間702。
在某些實作中，電漿處理設備700可包含複數個感應元件，如初級感應元件730及次級感應元件740，用於在內部空間702內生成感應電漿。初級感應元件730及次級感應元件740可分別可包含線圈或天線元件，當RF電力供電予其時，在處理室701內部空間702內的處理氣體中感應出電漿。例如，第一RF產生器760可經配置以透過匹配網路762來提供電磁能量到初級感應元件730。第二RF產生器770可經配置以透過匹配網路772提供電磁能量到次級感應元件740。
雖然本案參照初級感應元件及次級感應元件，但是所屬技術領域具通常知識者應認識到術語初級及次級只是為了方便而用。次級線圈可獨立於初級線圈操作。初級線圈可獨立於次級線圈操作。又，在某些實施例中，電漿處理設備只可以具有單一感應耦合元件。
在某些實施例中，電漿處理設備700可包含金屬屏蔽752，其設置在次級感應元件740的周圍。依此方式，金屬屏 蔽752將初級感應元件730及次級感應元件740隔離，以降低初級感應元件730及次級感應元件740之間的串音。
在某些實施例中，電漿處理設備700可包含位在初級感應元件730及介電窗710之間的第一法拉第屏蔽754。第一法拉第屏蔽754可為開槽式金屬屏蔽，其降低初級感應元件730及處理室701之間的電容耦合。如圖所示，第一法拉第屏蔽754可貼合於介電窗710的傾斜部上。
在某些實施例中，為了簡化製程或基於其他理由，金屬屏蔽752及第一法拉第屏蔽754可形成單一體750。初級感應元件730的多匝線圈可位在單一體750的第一法拉第屏蔽754旁。次級感應元件740可以位在單一體750的金屬屏蔽752附近，如介於金屬屏蔽752及介電窗710之間。
初級感應元件730及次級感應元件740在金屬屏蔽752相對側上的安排允許初級感應元件730及次級感應元件740具有獨特的結構配置，並允許執行不同功能。例如，初級感應元件730可包含位在處理室701的外圍部旁的多匝線圈。在固有瞬時點火階段期間，初級感應元件730可用來進行基礎電漿生成及可信賴的發動。初級感應元件730可耦合到強力的RF產生器及昂貴的自動調協匹配網路，且可在提升的RF頻率下進行操作，如13.56MHz。如本文所使用者，「約」一詞係指在所述數值的20%以內的一系列的值。
在某些實作中，次級感應元件740可用於校正性及 支援性功能，及在穩定狀態操作期間用於改善電漿穩定度。又，因為次級感應元件740主要地係可用於校正性及支援性功能及改善電漿在穩定狀態操作期間的穩定度，因此，次級感應元件740並不必需如同初級感應元件730一般耦合到強力的RF產生器，因而可不同且成本有效地設計以克服與先前設計相關聯的困難。如下文將更詳細來討論的，次級感應元件740也可以在低頻下操作，如約2MHz，允許次級感應元件740非常緊密，並可放入介電窗頂部的有限空間內。
在某些實施例中，初級感應元件730及次級感應元件740係在不同頻率下操作。頻率可以有足夠大的差異，以降低初級感應元件730及次級感應元件740之間的串音。例如，施加到初級感應元件730的頻率可以大於施加到次級感應元件740的頻率至少約1.5倍。在某些實施例中，施加到初級感應元件730的頻率可約13.56MHz，而施加到次級感應元件740的頻率可約在1.75到約2.15MHz的範圍內。亦得使用其他合適頻率，如約400kHz、約4MHz、及約27MHz。雖然本案係參照初級感應元件730相對於次級感應元件740以較高的頻率操作，但所屬技術領域中具有通常知識者，應該瞭解倒次級感應元件740可以在較高頻率下操作，這不偏離本案範圍。
在某些實施例中，次級感應元件740可包含平面線圈742及磁通集中器744。磁通集中器744可由肥粒鐵製成。磁通集中器連同適當線圈來使用可以提供次級感應元件740的高 電漿耦合及優良能量輸送效率，並可顯著地降低其對金屬屏蔽752的耦合。在次級感應元件740上使用較低的頻率，如約2MHz，可以增加表層，其也改善電漿加熱效率。
在某些實作中，初級感應元件730及次級感應元件740可進行不同功能。例如，可使用初級感應元件730來執行點火期間的電漿生成，並提供次級感應元件740足夠的起動注給的基礎功能。初級感應元件730可耦合到電漿及接地屏蔽兩者，以便穩定化電漿電勢。與初級感應元件730相關聯的第一法拉第屏蔽754避免窗濺射，並可用來供應到接地屏蔽的耦合。
在存有藉由初級感應元件730所提供的優良電漿起動注給之下，可操作額外的線圈，如此，對於電漿有較佳的優良電漿耦合及優良的能量傳送效率。包含有磁通集中器744的次級感應元件740，同時提供優良的磁通輸送到電漿容積，及提供次級感應元件740從周圍金屬屏蔽752良好的解耦合兩者。磁通集中器744及次級感應元件740的對稱性驅動，更降低了線圈末端及周圍接地元件之間的電壓振幅。這樣能夠降低圓頂濺射，但在同時提供某些小的電容性耦合到電漿，其可利用來輔助點火。在某些實作中，可結合這個次級感應元件740使用第二法拉第屏蔽，以降低次級感應元件740的電容性耦合。
在某些實作中，電漿處理設備700可包含位在處理室701內的射頻(RF)偏壓電極760。電漿處理設備700更可包含位在處理室701內的接地平面770，以致於接地平面770與RF 偏壓電極760在垂直方向V上相隔。如圖所示，在某些實作中，RF偏壓電極760及接地平面770可放置在基座704之內。
在某些實作中，RF偏壓電極760可透過合適的匹配網路782耦合到RF電力產生器780。當RF電力產生器780提供RF能源到RF偏壓電極760時，可從處理室701內的混合物生成電漿，用於直接曝露到基板706。在某些實作中，RF偏壓電極760可界定RF區762，其在RF偏壓電極760第一端764及RF偏壓電極760第二端766之間沿著橫向方向L延伸。例如，在某些實作中，RF區762可沿橫向方向L從RF偏壓電極760第一端764跨幅到RF偏壓電極760第二端766。RF區762更可沿垂直方向V在RF偏壓電極760及介電窗710之間延伸。
應瞭解的是，接地平面770在橫向L方向上的長度大於RF偏壓電極760在橫向方向L上的長度。依此方式，接地平面770可朝基板706引導RF偏壓電極760所發射的RF能源。
現在參照第十九及二十圖，依照本案示範實施例提供用於電漿處理設備700(第十八圖)的聚焦環790的一聚焦環調節組合800。如圖所示，聚焦環調整組件800可包含沿著垂直方向V可移動的升降銷810，以便於至少第一位置(第十九圖)及第二位置(第二十圖)之間移動聚焦環790，進而調整在垂直方向V上聚焦環790與基座704之間的距離。例如，當聚焦環790係處於第一位置(第十九圖)時，聚焦環790可與基座704相隔第一距離D1(如零或非常接近零，這樣聚焦環係支 撐於基座704上)。又，當聚焦環790係處於第二位置(第二十圖)時，聚焦環790可與基座704相隔第二距離D2。如圖所示，第二距離D2可異於第一距離D1。具體地說，第二距離D2可大於第一距離D1。依此方式，聚焦環調節組合800，尤其是其銷810，可將聚焦環790從第一位置(第十九圖)移動到第二位置(第二十圖)，以在使用例如前文中參照第九圖到第十二B圖所討論的末端執行器下，幫助聚焦環790從處理室701移出。
如圖所示，升降銷810可設置在RF偏壓電極760所界定的RF區762的外部。又，升降銷810可穿透接地平面770。例如，在某些實作中，升降銷810可延伸經過接地平面770所界定的開口。應瞭解的是，將升降銷810設置在RF區762外，以及額外地讓升降銷810穿透接地平面770，能夠降低與電漿處理期間從RF電力產生器780施加RF電力(如偏壓電力)到RF偏壓電極760相關聯的電弧放電的風險性。又，可降低升降銷810及聚焦環790之間的干擾(如電性的及機械性的)。
在某些實作中，聚焦環調整組件800可包含致動器820，其經配置以沿著垂直方向V移動升降銷810，幫助聚焦環790在至少第一位置(第十九圖)予第二位置(第二十圖)之間的移動。如圖所示，致動器820可設置在處理室701的外部。又，聚焦環調整組件800可包含第二致動器822，其經配置以讓升降銷810繞著垂直方向V旋轉。如圖所示，第二致動器822可設置在處理室701的外部。
雖然已對本發明標的的特定示例實施例詳細地描述了本發明標的，將理解到的是本技術領域中具有通常知識者在理解前述內容後，可輕易地產生這些實施例的修飾、變更和等效者。因此，本揭示內容的範圍僅作為示範而非作為限制，且主體揭示內容並未排除包含對本技術領域中具有通常知識者而言顯而易見的對本發明標的的這類修飾、變化及/或添加。
100:Workpiece processing system 工件處理系統
110:Workpiece column 工件欄
112:Front end portion 前端部
114:Loadlock chamber 裝載鎖定室
115:Transfer chamber 輸送室
118:Workpiece input device 工件輸入裝置
120:First process chamber 第一處理室
122:First processing station 第一處理站
124:Second processing station 第二處理站
130:Second process chamber 第二處理室
132:First processing station 第一處理站
134:Second processing station 第二處理站
150:First workpiece handling robot 第一工件處置機械臂
250:Storage chamber 儲存室
280:Robotic arm motion pattern 機械臂運動模式

Claims (20)

  1. 一種用於處理工件的電漿處理設備，該電漿處理設備包括：
    一處理室，界定一垂直方向及一橫向方向；
    一基座，係設置在該處理室內，該基座經配置以支承該工件；
    一射頻(RF)偏壓電極，係設置在該基座內，該RF偏壓電極沿該橫向方向在該RF偏壓電極的一第一端及該RF偏壓電極的一第二端之間延伸，該RF偏壓電極界定沿該橫向方向在該RF偏壓電極的該第一端及RF偏壓電極的該第二端之間延伸的一RF區；及
    一聚焦環調整組件，其包括位在該RF區外部的一升降銷，該升降銷沿該垂直方向可移動，以在至少一個第一位置及一第二位置之間移動一聚焦環，以調整沿該垂直方向上介於該基座與該聚焦環之間的一距離。
  2. 如申請專利範圍第1項的電漿處理設備，其中該RF區沿該橫向方向從該RF偏壓電極的該第一端延伸到該RF偏壓電極的該第二端。
  3. 如申請專利範圍第1項的電漿處理設備，更包括：
    一接地平面，係沿該垂直方向相隔於該RF偏壓電極，該接地平面沿該橫向方向在該接地平面的一第一端及該接地平面的一第二端之間延伸。
  4. 如申請專利範圍第3項的電漿處理設備，其該接地平面在該橫向方向上的一長度係大於該RF偏壓電極在該橫向方向上的一長度。
  5. 如申請專利範圍第3項的電漿處理設備，其中該升降銷穿透該接地平面。
  6. 一種用於在一處理工件的系統內移動工件及可更換部件的末端執行器，該末端執行器在一近端及一遠端之間沿一軸向方向延伸，該末端執行器包括：
    一臂部，在一第一臂端及一第二臂端之間沿該軸向方向延伸，該第一臂端在該末端執行器的該近端；
    一刮勺部，在一第一刮勺端及一第二刮勺諯之間沿該軸向方向延伸，該第一刮勺端在該第二臂端旁且該第二刮勺端在該末端執行的該遠端；
    一第一支承構件，從該刮勺部的一上表面向外延伸；
    一第二支承構件，從該刮勺部的該上表面向外延伸；及
    一共享支承構件，從該臂部的一上表面向外延伸，
    其中，該共享支承構件及該第一支承構件共同經配置以支承具有第一直徑的工件，該共享支承構件及該第二支承構件共同經配置以支承具有第二直徑的可更換部件。
  7. 如申請專利範圍第6項的末端執行器，其中該第一直徑係小於該第二直徑。
  8. 如申請專利範圍第6項的末端執行器，其中該第二支承構件，相較於該第一支承構件，係較接近該近端。
  9. 如申請專利範圍第6項的末端執行器，其中該些第一及第二支承構件沿著一縱向方向隔開，以致於用於該第一支承構件所支撐之工件的該共享支承構件上的一第一接觸區與用於該第二支承構件所支撐之可更換部件的該共享支承構件上的一第二接觸區分開。
  10. 如申請專利範圍第9項的末端執行器，其中該第二接觸區比該第一接觸區更接近該近端。
  11. 如申請專利範圍第6項的末端執行器，其中該些第一及第二支承構件在該縱向方向上隔開，以致於用於該第一支承構件所支撐之工件的該共享支承構件上的一第一接觸區，與用於該第二支承構件所支撐之可更換部件的該共享支承構件上的一第二接觸區至少部分重疊。
  12. 一種用於處理工件的系統，包括：
    一前端部，經配置以維持在大氣壓下；
    一裝載鎖定室，位在該前端部及一真空部之間；
    一或更多處理室，位在該真空部內，每一個處理室包括兩個或更多個的處理站；
    至少一個輸送室，位在該真空部；及
    一儲存室，經配置以儲放耦合至該至少一輸送室的一或更多可更換部件；
    一或更多工件處置機械臂，位在該至少一個輸送室內，該一或更多工件處置機械臂經配置以在該儲存室及該一或更多處理室之間移動該一或更多可更換部件，其中該一或更多工件處置機械臂包括一未端執行器，其經配置以支承一可更換部件；
    一控制器，經配置以依照一機械臂運動模式來控制該末端執行器的運動，以進出該處理站，其中該機械臂運動模式包含在一第一方向上延伸一第一段時間，在橫向於該第一方向的一第二方向上延伸一第二段時間，及在相異於該第一方向及第二方向一的第三方向上延伸一第三段時間。
  13. 如申請專利範圍第12項的系統，其中該機械臂運動模式包含依照相同模式收回該末端執行器。
  14. 如申請專利範圍第12項的系統，其中該一或更多處理室包括被設置在該輸送室相對側上的一第一處理室及一第二處理室，該一或更多處理室更包括經設置而與該第一處理室呈線性排列的一第三處理室，及經設置而與該第二處理室呈線性排列的一第四處理室，以致於該第三處理室及該第四處理室係設置在該輸送室的相對側上，其中該第一處理室、第二處理室、第三處理室及第四處理室的每一者分別包括至少兩個處理站，其中該輸送室包括經配置以呈堆疊排列支承工件及可更換部件的一輸送位置。
  15. 如申請專利範圍第14項的系統，其中該一或更多工件 處置機械臂包括一第一工件處置機械臂及一第二工件處置機械臂，該第一工件處置機械臂經配置以從一工件欄、該第一處理室、該第二處理室及該輸送位置輸送工件及可更換部件，且該第二工件處置機械臂係經配置以從該儲存室、該第三處理室、該第四處理室及該輸送位置輸送工件及可更換部件，以供該些工件的自動化處理及可更換部件的自動化更換而不打破真空。
  16. 如申請專利範圍第14項的系統，其中該堆疊排列包含複數個儲架，其經配置以收容工件及可更換部件兩者，該些可更換部件具有比該些工件更大的直徑。
  17. 如申請專利範圍第12項的系統，其中該兩或更多個處理站係並排排列。
  18. 如申請專利範圍第17項的系統，其中該兩個或更多個處理站分別與在該處理室內的處理期間支撐一工件的一工件支架相關聯，其中該工件支架包含一基座組件，其包括一底板、一經配置以支撐該工件的靜電夾頭、一包含一聚焦環的可更換部件，該聚焦環相對於該靜電夾頭排列，以致於當該工件係放置在該靜電夾頭上時，該聚焦環的至少一個部分係至少部分地環繞該工件的一外圍。
  19. 如申請專利範圍第12項的系統，其中該儲存室包含複數個儲架，其經配置以收容已使用過的及新的可更換部件。
  20. 如申請專利範圍第12項的系統，其中該儲存室係一可 真空儲存室，其包含經配置而允許該工件機械臂取得該儲存室內的可更換部件的一或更多進出門，及經配置而允許從大氣周圍環境更換新的或已用過的可更換部件的一或更多進出門。
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