TW202234572A - 電漿處理系統用的可移動邊緣環 - Google Patents

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克利斯多夫 肯伯
達瑞爾 艾爾利奇
大倉有麻
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美商蘭姆研究公司
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Abstract

用於基板處理系統的可移動邊緣環系統包括頂部可移動環，該頂部可移動環包括圍繞著基板支撐件配置的第一環狀本體。該頂部可移動環在基板處理期間係暴露至電漿。可移動支撐環係配置在該頂部可移動環下方及該基板支撐件的基底板的徑向外側，並且包括第二環狀本體。屏蔽環係配置在該可移動支撐環的徑向外側，並且包括第三環狀本體。覆蓋環包括配置在該頂部可移動環的徑向外邊緣上方的第四環狀本體。致動器及升降銷係配置以調整該頂部可移動環及該可移動支撐環相對於該屏蔽環及該覆蓋環的位置。

Description

電漿處理系統用的可移動邊緣環
本揭露整體係關於電漿處理系統，且更具體而言係關於具有可移動邊緣環的邊緣環系統。 [相關申請案的交互參照]
本申請案係主張2020年10月5日提交的美國臨時申請案第63/087,814號的優先權。該申請案的整體揭露內容係作為參考文獻而引入本文中。
此處所提供之先前技術描述係為了一般性呈現本揭露之背景的目的。本案列名發明人的工作成果、至此先前技術段落的所述範圍、以及申請時可能不適格作為先前技術的實施態樣，均不明示或暗示承認為對抗本揭露內容的先前技術。
基板處理系統在例如半導體晶圓的基板上執行處理。基板處理的示例包括沉積、灰化、蝕刻、清潔及/或其他處理。可將處理氣體混合物供應至處理腔室以對該基板進行處理。電漿可用於將氣體點燃以增強化學反應。
在處理期間，基板係配置在基板支撐件上。邊緣環具有環狀本體，該環狀本體係圍繞且相鄰於基板的徑向外邊緣而配置。邊緣環可用於將電漿塑形、或是將電漿聚焦在基板上。在操作期間，基板及邊緣環的暴露表面係被電漿蝕刻。因此，該邊緣環會耗損且該邊緣環對於電漿的效果會改變，而這可能會對於均勻性造成不利的影響。
用於基板處理系統的可移動邊緣環系統包括頂部可移動環，該頂部可移動環包括圍繞著基板支撐件配置的第一環狀本體。該頂部可移動環在基板處理期間係暴露至電漿。可移動支撐環係配置在該頂部可移動環下方及該基板支撐件的基底板的徑向外側，並且包括第二環狀本體。屏蔽環係配置在該可移動支撐環的徑向外側，並且包括第三環狀本體。覆蓋環包括配置在該頂部可移動環的徑向外邊緣上方的第四環狀本體。致動器及升降銷係配置以調整該頂部可移動環及該可移動支撐環相對於該屏蔽環及該覆蓋環的位置。
在其他特徵中，該頂部可移動環包括位於該第一環狀本體的上方且徑向外表面上的第一環狀凹陷部。該屏蔽環包括從該第三環狀本體的上方且徑向外表面朝上延伸的凸部。該覆蓋環包括配置以接收該凸部的第二環狀凹陷部。第三環狀凹陷部係配置以在將該頂部可移動環及該可移動支撐環升起時與該頂部可移動環的該第一環狀凹陷部對準。
在其他特徵中，該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環係導電的，而該覆蓋環係不導電的。當將該頂部可移動環及該可移動支撐環從最低位置移動至中間位置及最上方位置時，該可移動支撐環保持著：該可移動支撐環的徑向外表面的垂直側部的大於或等於70%係位於該屏蔽環的預定耦接間隙內；以及該可移動支撐環的徑向內表面的垂直側部的大於或等於50%係位於該基底板的預定耦接間隙內。在一些實施例中，該預定耦接間隙係大於0且小於或等於約20密爾。
在其他特徵中，當將該頂部可移動環及該可移動支撐環從最低位置移動至中間位置及最上方位置時，該可移動支撐環保持著：該可移動支撐環的徑向外表面的垂直側部的大於或等於90%係位於該屏蔽環的預定耦接間隙內；以及該可移動支撐環的徑向內表面的垂直側部的大於或等於60%係位於該基底板的預定耦接間隙內。在一些實施例中，該預定耦接間隙係大於0且小於或等於約20密爾。
在其他特徵中，邊緣環包括具有「L」形橫截面的第五環狀本體。該基板支撐件包括配置在基底板上的加熱層。該邊緣環係配置在該基板支撐件的該加熱層與該頂部可移動環的徑向內側及該可移動支撐環的徑向內側之間。
在其他特徵中，該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環係導電的，而該覆蓋環及該邊緣環係不導電的。該邊緣環包括第五環狀本體且被配置在該屏蔽環及該覆蓋環的徑向外側。該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環係導電的，而該覆蓋環及該邊緣環係不導電的。
在其他特徵中，該邊緣環包括位於其上方且徑向內表面上以接收該覆蓋環的環狀凹陷部。該可移動支撐環的下表面包括環定心部分，用於在該升降銷使該環定心部分偏位時將該可移動支撐環置中。該頂部可移動環的下表面包括環定心部分，用於在該可移動支撐環使該頂部可移動環的該環定心部分偏位時將該頂部可移動環置中。
在其他特徵中，該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環的至少一者包括水平環間隔物。該水平環間隔物包括墊片、凸部及銷的至少一者。
一系統包括可移動邊緣環系統、及配置以支撐基板的基板支撐件。控制器係配置以控制該致動器移動該升降銷，以調整該可移動支撐環及該頂部可移動環相對於該基板支撐件的高度。
在其他特徵中，該控制器係配置以響應於下列至少一者而調整該可移動支撐環及該頂部可移動環的該高度：RF電漿循環的數量、經處理基板的數量以及RF暴露的時間。
用於基板處理系統的邊緣環系統包括頂部固定環，該頂部固定環包括在基板處理期間直接暴露至電漿的第一環狀本體。可移動環係配置在該頂部固定環下方及基板支撐件的基底板的徑向外側，並且包括第二環狀本體。屏蔽環係配置在該可移動環的下方且徑向外側，並且包括第三環狀本體。致動器及升降銷係配置以調整該可移動環相對於該頂部固定環及該屏蔽環的位置。
在其他特徵中，覆蓋環係不導電的且配置在該頂部固定環的徑向外邊緣上方。該頂部固定環包括位於該第一環狀本體的上方且徑向外表面上的第一環狀凹陷部。
在其他特徵中，該屏蔽環包括從該第三環狀本體的上方且徑向外表面朝上延伸的凸部。該覆蓋環包括配置以接收該凸部的第二環狀凹陷部、以及配置以與該頂部固定環的該第一環狀凹陷部嚙合的第三環狀凹陷部。
在其他特徵中，該頂部固定環、該可移動環及該屏蔽環係由導電材料所製成。當將該可移動環從最低位置移動至中間位置及最上方位置時，該可移動環保持著：該可移動環的徑向外表面的垂直側部的大於或等於70%係位於該屏蔽環的預定耦接間隙內；以及該可移動環的徑向內表面的垂直側部的大於或等於50%係位於該基底板的預定耦接間隙內。該預定耦接間隙係小於或等於約30密爾。
在其他特徵中，該可移動環具有「T」形橫截面，而該屏蔽環具有反向「T」形橫截面。覆蓋環包括第四環狀本體。基板支撐件包括配置在基底板上的加熱層，且其中當該頂部固定環位於下降位置時，該覆蓋環係配置在該基板支撐件的該加熱層與該頂部固定環的徑向內表面之間。
在其他特徵中，該頂部固定環、該可移動環及該屏蔽環係導電的，而該覆蓋環係不導電的。
在其他特徵中，邊緣環包括環狀本體且配置在該屏蔽環的徑向外側。
在其他特徵中，該邊緣環包括位於其上方且徑向內表面上以接收該覆蓋環的環狀凹陷部。該頂部固定環、該可移動環及該屏蔽環係導電的，而該覆蓋環及該邊緣環係不導電的。
在其他特徵中，頂部固定環包括徑向內部分、從該徑向內部分延伸的朝上斜向部分、從該朝上斜向部分延伸的平面部分。該可移動環包括徑向朝內突出部分及徑向朝外突出部分。該徑向朝內突出部分的上方且徑向內表面包括斜向部分。
在其他特徵中，該斜向部分的上表面係平行於該朝上斜向部分的下表面而延伸。該可移動環的下表面包括環定心部分，用於在該升降銷使該可移動環的該環定心部分偏位時將該可移動環置中。該頂部固定環、該可移動環及該屏蔽環的至少一者包括水平環間隔物。
在其他特徵中，該水平環間隔物包括墊片、凸部及銷的至少一者。
一系統包括邊緣環系統、配置以支撐基板的基板支撐件、以及控制器，該控制器係配置以調整該致動器的高度而移動該升降銷，以調整該可移動環相對於該頂部固定環的高度。
在其他特徵中，該控制器係配置以響應於下列至少一者而調整該可移動環的該高度：RF電漿循環的數量、經處理基板的數量以及RF暴露的時間。
基板處理系統包括基板支撐件，該基板支撐件包括圓柱形本體、從該圓柱形本體的下部延伸的環狀突出部分以及從該環狀突出部分的徑向外邊緣朝上延伸的屏蔽部分，其中在該圓柱形本體與該屏蔽部分之間係界定出空腔。頂部可移動環包括圍繞著基板支撐件配置的第一環狀本體。該頂部可移動環在基板處理期間係暴露至電漿。可移動支撐環包括第二環狀本體。該可移動支撐環係配置在該頂部可移動環下方、該屏蔽部分與該圓柱形本體之間的該空腔中。
在其他特徵中，覆蓋環係配置在該頂部可移動環的徑向外邊緣上方。致動器及升降銷係配置以調整該頂部可移動環及該可移動支撐環相對於該屏蔽部分及該覆蓋環的位置。該頂部可移動環包括位於該第一環狀本體的上方且徑向外表面上的第一環狀凹陷部。
在其他特徵中，該頂部可移動環、該圓柱形本體、該可移動支撐環及該屏蔽部分係導電的，而該覆蓋環係不導電的。當將該頂部可移動環及該可移動支撐環從最低位置移動至中間位置及最上方位置時，該可移動支撐環保持著：該可移動支撐環的徑向內表面的垂直側部的大於或等於70%係位於該圓柱形本體的預定耦接間隙內；以及該可移動支撐環的徑向外表面的垂直側部的大於或等於50%係位於該屏蔽部分的預定耦接間隙內。該預定耦接間隙係大於0且小於或等於約20密爾。
在其他特徵中，該可移動支撐環的下表面包括環定心部分，用於在該升降銷使該可移動支撐環的該環定心部分偏位時將該可移動支撐環相對於該圓柱形本體進行置中。該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環的至少一者包括水平環間隔物。該水平環間隔物包括墊片、凸部及銷的至少一者。
在其他特徵中，該系統包括致動器、升降銷及控制器，該控制器係配置使該致動器移動該升降銷，以調整該可移動支撐環及該頂部可移動環相對於該基板支撐件的高度。
在其他特徵中，該控制器係配置以響應於下列至少一者而調整該可移動支撐環及該頂部可移動環的該高度：RF電漿循環的數量、經處理基板的數量以及RF暴露的時間。
用於基板處理系統的可移動邊緣環系統包括頂部可移動環，該頂部可移動環包括圍繞著基板支撐件配置的第一環狀本體。該頂部可移動環的上表面在基板處理期間係暴露至電漿。可移動支撐環係配置在該頂部可移動環下方及該基板支撐件的基底板的徑向外側，並且包括第二環狀本體。屏蔽環係配置在該可移動支撐環的下方且徑向外側，並且包括第三環狀本體。致動器及升降銷係配置以調整該頂部可移動環及該可移動支撐環相對於該屏蔽環的位置。該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環係由導電材料所製成。當將該頂部可移動環及該可移動支撐環從最低位置移動至中間位置及最上方位置時，該可移動支撐環保持著：該可移動支撐環的徑向外表面的垂直側部的大於或等於70%係位於該屏蔽環的預定耦接間隙內；以及該可移動支撐環的徑向內表面的垂直側部的大於或等於50%係位於該基底板的預定耦接間隙內。該預定耦接間隙係大於0且小於或等於約20密爾。
在其他特徵中，該預定耦接間隙係大於0且小於或等於約10密爾。
本揭露的進一步應用領域將從實施方式、申請專利範圍及圖式而變得顯而易知。該實施方式及特定示例的用意僅在於說明用途，而不在於限制本揭露的範疇。
在基板處理期間，將基板配置在例如靜電卡盤（ESC）的基座上、供應處理氣體、並且在處理腔室中點燃電漿。該處理腔室內的構件的暴露表面會因為暴露至電漿而歷經耗損。
舉例而言，邊緣環係圍繞著基板的徑向外邊緣配置以將電漿塑形。在處理基板後，邊緣環的暴露表面可能會向下耗損，並位在相對於該基板的不同高度處。因此，該邊緣環對於電漿的效果會改變，而這會使該處理對於該基板的效果改變。因此，在一些基板處理系統中，將會需要打開處理腔室以替換已耗損的邊緣環。
為了在不破除真空的情況下減少因為邊緣環耗損所致的處理變化，一些處理腔室係配置可調邊緣環。這些處理腔室可提高可調邊緣環的高度，以補償耗損或允許對於配方中的不同處理條狀而進行調整。此方法使替換邊緣環的間隔時間延長，而減低替換成本並使總停機時間降低。
由於邊緣環的高度改變，因此在電漿、鞘及/或電容輸送結構（包括該邊緣環）之間的電容耦合亦會改變。這些電容耦合的改變可能會隨著時間而造成基板處理的不均勻性。電容耦合的差異還可能響應於其他因素而產生，其中所述其他因素例如係邊緣環的熱膨脹、相鄰環體之間的間隙腐蝕、以及部件與部件之間的差異性。
在一些實例中，可使用塗層、間隔物、及/或最小間隙使電容差異最小化。然而，這些機制可能會使總耦合電容減少，而降低邊緣環上的RF電壓。因此，將需要較高的幾何高度以達到所欲的垂直傾斜。
根據本揭露的各種邊緣環配置包括頂部可移動環，其中該頂部可移動環在其耗損時使電容耦合的差異減低。圖2A及圖2B、圖3A及圖3B、圖5A及圖5B、及圖6A及圖6B繪示可調頂部可移動環。如進一步描述於下，可藉由使用可移動支撐環及升降銷改變該頂部可移動環的高度，以改變頂部可移動環的幾何高度。
圖4A及圖4B繪示根據本揭露的某些實施例的另一類型的可調邊緣環。如進一步描述於下，圖4A及圖4B中的頂部環係固定的，並對於配置在頂部環下方的可移動環及升降銷進行調整，以調整該頂部環上的RF電壓及控制電漿鞘。
現在請參照圖1，其顯示根據本揭露的某些實施例的基板處理系統110示例，該基板處理系統110執行電漿處理且包括可移動邊緣環系統。雖然顯示特定類型的電漿處理腔室，但可使用其他電漿處理腔室。該基板處理系統110可用以執行使用電容耦合電漿（CCP）的蝕刻術。該基板處理系統110包括處理腔室122，該處理腔室122圍繞著基板處理系統110的其他構件，並容納RF電漿（若有使用）。基板處理系統110包括上電極124、以及例如靜電卡盤（ESC）的基板支撐件126。在操作期間，基板128係放置在該基板支撐件126上。
僅舉例說明，上電極124可包括將處理氣體進行導引與分佈的氣體分佈裝置129，例如噴淋頭。該氣體分佈裝置129可包括桿部，該桿部包括連接至該處理腔室之頂表面的一端部。環狀本體通常是圓柱形的，並且從該桿部的相對端部徑向往外延伸，該相對端部係位在與該處理腔室之該頂表面分隔開的位置處。噴淋頭的該環狀本體之面向基板表面或面板係包括複數孔洞，其中前驅物、反應物、蝕刻氣體、惰性氣體、載體氣體、其他處理氣體、或吹掃氣體係流動通過該複數孔洞。或者，上電極124可包括導電板，而以另一方式來導入處理氣體。
基板支撐件126包括作為下電極的底板130。該底板130支撐著加熱板132，其中該加熱板132可對應於陶瓷多區域加熱板。在加熱板132與底板130之間可設置接合層及/或抗熱層134。底板130可包括用於使冷卻劑流經該底板130的一或更多通道136。
RF產生系統140產生RF電壓，並將該RF電壓輸出至上電極124與下電極（例如，基板支撐件126的底板130）的其中一者。該上電極124與底板130的另一者可為DC接地的、AC接地的、或是浮動的。僅舉例說明，該RF產生系統140可包括產生RF電漿功率的RF產生器142，其中該RF電漿功率係藉由匹配和分配網路144而饋送至上電極124或底板130。在其他示例中，可感應或遠端地產生電漿。
氣體運輸系統150包括一或更多氣體來源152-1、152-2、…、及152-N（統稱為氣體來源152），其中N為大於零的整數。氣體來源152係藉由閥部154-1、154-2、…、及154-N（統稱為閥部154）、以及MFC 156-1、156-2、…、及156-N（統稱為MFC 156）而連接至歧管160。在MFC 156與歧管160之間可使用輔助閥部。雖然係顯示單一氣體運輸系統150，但可使用二或更多氣體運輸系統。
溫度控制器163可與配置在加熱板132內的複數熱控制元件（TCE）164連接。溫度控制器163可用以控制該複數TCE 164而控制基板支撐件126與基板128的溫度。溫度控制器163可與冷卻劑組件166通信以控制經過通道136的冷卻劑流。舉例來說，冷卻劑組件166可包括冷卻劑幫浦、儲存槽、及/或一或更多溫度感測器。溫度控制器163將該冷卻劑組件166進行操作，以將冷卻劑選擇性地流經通道136而使基板支撐件126冷卻。
閥部170與幫浦172可用以將反應物從處理腔室122抽除。系統控制器180可包括一或更多控制器，其中該一或更多控制器係用以控制基板處理系統110的構件。在一些示例中，可在電漿處理期間將可移動邊緣環182設置在基板128的徑向外側，並使該可移動邊緣環182暴露至電漿。在其他示例中，可移動邊緣環係位於固定式邊緣環（其係暴露至電漿）的下方。如將進一步敘述於下，可將邊緣環高度調整系統184用以調整該可移動邊緣環182相對於該基板128的高度（或是改變固定式邊緣環的RF電壓）。在一些示例中，還可在不破除真空的情況下將該可移動邊緣環182升起、被機器人的端接器移除、並以另一邊緣環進行取代。
在某些實施例中，系統控制器180控制機器人190以將基板及/或邊緣環輸送至處理腔室，如將進一步敘述於下。該系統控制器180還控制著一或更多致動器192，其中該一或更多致動器192使升降銷移動以調整邊緣環的高度或傾斜，如進一步描述於下。該系統控制器180還可接收來自一或更多感測器196的輸出，其中該一或更多感測器196係使用於感測邊緣環的高度。感測器的非限制性示例包括光學感測器、物理感測器、壓電感測器、超聲波感測器等。
現在請參照圖2A及圖2B，其顯示根據本揭露的某些實施例的邊緣環系統200，其中可移動邊緣環係位於下降位置（圖2A）以及升起位置（圖2B）。邊緣環系統200係配置以調整頂部可移動環240的上表面相對於基板222的上表面的幾何高度。基板支撐件包括基底板210，該基底板210包括圓柱形本體212、以及從圓柱形本體212的下部徑向朝外延伸的環狀突出部分214。基底板210的環狀突出部分214包括空腔215，該空腔215在垂直方向中延伸而允許升降銷292在其中相互移動。
加熱層216係配置在基底板210上方。該加熱層216包括圓柱形本體218、以及從該圓柱形本體218的下部朝外延伸的環狀突出部分220。在加熱層216與基底板210之間可配置接合層（未顯示）。
如圖2A所顯示，邊緣環系統200包括環230、屏蔽環260、覆蓋環270、環280及環290（以上為固定式的）、頂部可移動環240及可移動支撐件環250。在此背景中，術語「固定式」代表在不破除真空進行安裝過後通常不移動的邊緣環，而術語「可移動」代表在不破除真空進行安裝過後可藉由致動器（其進一步敘述於下）調整環的位置。
環230係配置在基板222的徑向外邊緣下方、加熱層216的環狀突出部分220上方、以及加熱層216、頂部可移動環240的徑向內邊緣與可移動支撐件環250的徑向內邊緣之間。根據某些實施例，環230具有「L」形橫截面，並且包括環狀本體232、垂直部分234及水平部分236。
頂部可移動環240包括直接暴露至電漿的上表面。在一些實施例中，頂部可移動環240係從基板222徑向朝外配置、部分位於頂部覆蓋環270下方、位於環230及環260上方並與其相鄰、以及直接位於可移動支撐件環250上方並與其接觸。根據一些實施例，頂部可移動環240包括環狀本體242及環狀凹陷部244，其中該環狀本體242具有大致矩形的橫截面，而環狀凹陷部244係位於環狀本體242的徑向外側且上部上。
可移動支撐件環250包括環狀本體252，其中該環狀本體252係位於頂部可移動環240下方、以及屏蔽環260的徑向內表面與基底板210的徑向外側表面之間。在一些實施例中，可移動支撐件環250具有「T」形橫截面，但可使用其他橫截面。可移動支撐件環250的上部包括徑向朝內突出部分254及徑向朝外突出部分256。徑向朝內突出部分254的上表面及徑向朝外突出部分256的上表面係與頂部可移動環240的下表面直接相鄰配置，並與其接觸。
在一些實施例中，可移動支撐件環250更包括突出部分258，其中該突出部分258的位置係沿著環狀本體252的徑向內側且下側部分，以增強與基底板210的耦接。在某些實施例中，突出部分258係垂直延伸至可移動支撐件環250的位置，其中該位置係與耦接間隙內的基底板的徑向外表面相鄰，以對於所有的可移動支撐件環250的垂直位置保持均勻的電容耦合。
頂部可移動環240的上表面可能會因為電漿暴露而腐蝕。在一些實施例中，將頂部可移動環240及可移動支撐件環250升起以補償該上表面的腐蝕，使得頂部可移動環240的上表面保持在相對於基板222的實質固定位置。
屏蔽環260係位於可移動支撐件環250與環280之間、以及基底板210的環狀突出部分214上方。在一些示例中，屏蔽環260係由導電材料所製成，且配置在可移動支撐件環250的徑向外側。屏蔽環260的位置有助於控制可移動支撐件環250的電壓，並阻擋對於環290的耦合（有助於保持高電壓）。在一些示例中，該屏蔽環260可與基底板212整合，如將進一步敘述於下。
根據一些實施例，屏蔽環260具有反向「T」形橫截面、環狀本體262、徑向朝內突出部分264及徑向朝外突出部分266。徑向朝內突出部分264的下表面及徑向朝外突出部分266的下表面係與基底板210的環狀突出部分214的上部直接相鄰配置。屏蔽環260更包括從環狀本體262的上表面的徑向外邊緣垂直延伸的朝上突出部分267。空腔268係與空腔215對準，而允許致動器192將升降銷292在其中相互移動。
如圖2A-圖2B所顯示，頂部覆蓋環270係位於頂部可移動環240、屏蔽環260及環280上方，並具有直接暴露至電漿的上表面。在一些示例中，頂部覆蓋環270包括環狀本體272、第一階狀部分274及第二階狀部分276。該第一階狀部分274係配置在屏蔽環260的朝上突出部分267上方。第二階狀部分276係由頂部可移動環240的環狀凹陷部244所接收。第二階狀部分276覆蓋著頂部可移動環240的徑向外邊緣及可移動支撐件環250的徑向外邊緣。在其他示例中，頂部覆蓋環270可包括額外階部、較少階部、或無階部。在一些示例中，頂部覆蓋環270具有矩形橫截面。
環280係位於屏蔽環260、基底板210的環狀突出部分214、以及支撐板285的徑向外側。環280包括環狀本體282、以及從環狀本體282的徑向內表面的一部分徑向朝內延伸的凸部284。環狀本體282包括配置在環狀本體282的上部且徑向內邊緣上的環狀凹陷部288。環狀本體282包括從環狀本體282的上邊緣徑向朝外延伸的突出部分286。環290係位於環280的徑向外側、突出部分286下方。在一些實施例中，頂部覆蓋環270可由石英所製成，而環280可由石英或陶瓷所製成。
如圖2A及圖2B中可見，致動器192使升降銷292偏位以調整升降銷292的高度。升降銷292使可移動支撐件環250偏位以將頂部可移動環240相對於基板222的上表面而升起。調整頂部可移動環240的幾何高度補償了因暴露至電漿所導致的耗損。在一些示例中，頂部可移動環240、可移動支撐環250、屏蔽環260、及環290係由導電材料所製成。環230、覆蓋環270、及環280係由非導電材料所製成。
當頂部可移動環240及可移動支撐環250從最低位置移動至各種升起位置時，圖2A及圖2B中所顯示的配置與基底板210及/或邊緣環260保持著相對均勻的電容耦合。在一些示例中，在頂部可移動環240及可移動支撐環250的各種高度位置中，可移動支撐環250的徑向外側表面的垂直-定向側部的大於或等於70%、80%或90%係位於屏蔽環260的預定耦接間隙內。在圖2A及圖2B的示例中，在頂部可移動環240及可移動支撐件環250的各種高度位置中，可移動支撐環250的徑向外側表面的垂直-定向側部的100%係位於屏蔽環260的預定耦接間隙內。
在一些示例中，該預定耦接間隙大於0，且小於或等於30密爾、20密爾或10密爾。該預定耦接間隙係足夠大的，而允許可移動環的相對移動，並具有足夠空間使該環及/或相鄰表面因為在電漿處理期間進行加熱而膨脹。預定耦接間隙還應係足夠小的，以對相鄰環或基底板提供足夠的電容耦合，而在該環的位置因為頂部邊緣環上的耗損而升起時維持著頂部邊緣環上的RF電壓。
在一些示例中，在頂部可移動環240及可移動支撐環250的各種高度位置中，可移動支撐件環250的徑向內側表面的垂直-定向部分的大於或等於50%、60%或70%係位於基底板210的預定耦接間隙內。在一些示例中，對於可移動支撐環250的所有垂直位置而言，基底板210的垂直側部、可移動支撐環250的垂直側部、及屏蔽環260的垂直側部的電容耦合係保持恆定。
現在請參照圖3A及圖3B，環230、可移動支撐環250、及覆蓋環270可具有其他橫截面形狀。在圖3A中，可移動支撐環250’包括環狀本體252。在一些示例中，可移動支撐環250’具有「L」形橫截面。環230’的水平部分236延伸至可移動支撐環250’的徑向內表面。頂部覆蓋環270’包括階狀部分275，該階狀部分275係從環狀本體272徑向朝內延伸，並且界定環狀凹陷部以接收屏蔽環260的突出部分267及頂部可移動環240的徑向外表面。在圖3B中，升降銷292使可移動支撐環250偏位以調整頂部可移動環240的高度。
現在請參照圖4A及圖4B，其顯示根據本揭露的一些實施例的邊緣環系統400。頂部固定環440（其直接暴露至電漿）的RF電壓係藉由調整位於頂部固定環440下方的可移動環450的高度而加以改變。
在圖4A中，根據一些實施例的邊緣環系統400更包括環430、屏蔽環260、覆蓋環470、環280、及環290（以上為固定式的）。環430具有環狀本體，且被配置在基板222的徑向外邊緣下方、頂部固定環440的徑向內邊緣的直接下方、加熱層216的環狀突出部分220的直接上方、以及加熱層216與可移動環450的徑向內邊緣之間。在一些示例中，環430具有矩形橫截面。
頂部固定環440包括直接暴露至電漿的上表面。該頂部固定環440係部分配置在基板222的徑向外邊緣下方、徑向朝外延伸通過基板的徑向外邊緣、並且升起至基板222上方。頂部固定環440係部分位於覆蓋環470下方、以及可移動環450及屏蔽環260上方。該頂部固定環440包括環狀本體442，其中該環狀本體442具有徑向內部分444、朝上斜向部分445、平面部分447、以及位於該環狀本體442的上部且徑向外表面上的環狀凹陷部分448。頂部固定環440的上表面係直接暴露至電漿。斜向部分445的斜率允許在該表面各處進行均等/均勻腐蝕，而有助於保持該環各處的固定厚度（與直角設計相比）。
可移動環450係位於頂部固定環440下方、以及屏蔽環260的徑向內表面與基底板210的徑向外側表面之間。可移動環450具有環狀本體452。在一些示例中，該可移動環450具有「T」形橫截面、徑向朝內突出部分454及徑向朝外突出部分456。在一些示例中，徑向朝內突出部分454的徑向內側且上表面455得以與頂部固定環440的斜向部分445大致平行的方式傾斜。
覆蓋環470係位於頂部固定環440、屏蔽環260及環280上方，且具有直接暴露至電漿的上表面。覆蓋環470包括環狀本體472、第一階狀部分474及第二階狀部分476。該第一階狀部分474係配置在屏蔽環260的朝上突出部分267上方。第二階狀部分476係由頂部固定環440的環狀凹陷部分448所接收。
如圖4A及圖4B中可見，致動器192使升降銷292偏位以調整升降銷292及可移動環450的高度而使電容耦合改變，其中該電容耦合會使頂部固定環440上的RF電壓改變。改變RF電壓補償因電漿暴露所導致頂部固定環440的損耗，而不改變頂部固定環440的幾何高度，這使得不均勻性減低。在一些示例中，頂部固定環440、屏蔽環260、環290及可移動環450係由導電材料所製成。環430、覆蓋環470及環280係由非導電材料所製成。
現在請參照圖5A及圖5B，其顯示邊緣環系統500的另一示例，該邊緣環系統500包括頂部可移動環540、可移動支撐環550及屏蔽環560。該頂部可移動環540在處理期間係直接暴露至電漿。頂部可移動環540係位於可移動支撐環550上。致動器192使升降銷292偏位進入可移動支撐環550的下表面，以調整頂部可移動環540相對於基板422的位置。
頂部可移動環540包括環狀本體541。在一些示例中，頂部可移動環540包括環定心部分542以將該頂部可移動環540置中於可移動支撐環550上。在一些示例中，環定心部分542可包括形成在其下表面上的空腔。在一些示例中，該空腔的寬度足以接收可移動支撐環250的上部。可理解到，本文所述的邊緣環系統可包括環定心部分542。頂部可移動環540的朝下定向凸部544及546係配置在該空腔的相對側上的環狀本體541的徑向內側位置及徑向外側位置處。環狀凹陷部548可配置在環狀本體541的上方且徑向外部分上。
在一些示例中，頂部可移動環540的下部包括環定心部分551，以將可移動支撐環550相對於基底板210而置中。可理解到，本文所述的所有邊緣環系統可包括環定心部分551。在一些示例中，環定心部分551包括空腔553，該空腔553具有一內表面，該內表面包括線性或非線性（例如，彎曲）傾斜使得當可移動支撐環550坐落在升降銷292上方時將該可移動支撐環550偏位至位置中的一部分。在一些示例中，該空腔的表面包括提供定心效果的相對表面。在一些示例中，該空腔的表面具有「V」形、錐形、直線及彎曲形狀的組合、或是提供定心效果的其他表面類型。
屏蔽環560包括環狀本體562，其中該環狀本體562係部分圍繞著可移動支撐環550。環狀本體562的下部包括徑向朝外突出腳564及徑向朝內突出腳566。
環580係配置在頂部可移動環540、可移動支撐環550及屏蔽環560的徑向外側。環580包括環狀本體582、從該環580的徑向內表面的中間部分徑向朝內延伸的第一凸部584。凸部585係從環580的徑向內表面的上部徑向朝內延伸。凸部585係位於朝下突出腳546下方。環狀凹陷部587係配置在凸部585上方的徑向內表面上。凸部586係從該環的上表面徑向朝外突出。環狀凹陷部588係配置在環580的上表面上。在一些示例中，覆蓋環470係位於環狀凹陷部588上。環590係配置在環580的徑向外側，並可由導電材料所製成。
在圖5B中，其顯示頂部可移動環540及可移動支撐環550係位於升起位置中。致動器192使升降銷292偏位而進入可移動支撐環550的下表面上的環定心部分551，而將該可移動支撐環550升起並置中，而這使頂部可移動環540升起。
現在請參照圖6A及圖6B，其顯示邊緣環系統600的另一示例，該邊緣環系統600包括與基底板210整合的屏蔽環。頂部可移動環640包括直接暴露至電漿的上表面。頂部可移動環640包括環狀本體642。頂部可移動環640的上方且徑向外表面包括環狀凹陷部644。在一些示例中，環狀本體642具有矩形橫截面。
可移動支撐環650係配置在頂部可移動環640下方。可移動支撐環650包括環狀本體652、徑向外表面654及徑向內表面656。在一些示例中，可移動支撐環650具有「L」形橫截面，且包括從徑向內表面656的上部徑向朝內延伸的突出部分655。
覆蓋環670係固定的，且包括環狀本體672、以及從環狀本體672的上表面徑向朝內延伸的凸部676。當將頂部可移動環640升起時（如圖6B所示），覆蓋環670的凸部676延伸至環狀凹陷部644中。根據一些實施例，基底板210、頂部可移動環640、可移動支撐環650及環690係導電的，而覆蓋環670及環680係不導電的。
在先前的實施例中，其中一些邊緣環係由導電材料、或具有導電塗層的導電或不導電材料所製成。本文中所使用的導電係指電阻小於或等於10 4Ωcm的材料或塗層。舉例而言，摻雜矽的電阻為0.05Ωcm，矽碳化物的電阻為1-300Ωcm，而金屬（例如，鋁及銅）的電阻≈10 -7Ωcm。在一些示例中，本揭露的邊緣環係由非導電材料、或具有不導電塗層的導電或不導電材料。本文中所使用的不導電係指電阻大於10 4Ωcm的材料/塗層。
導電環可由一或更多基底材料、一或更多電鍍層、及/或一或更多塗層所製成。基底材料的非限制性示例包括矽、矽碳化物、鈦、石墨、石英、及/或陶瓷。電鍍層的非限制性示例包括鋁電鍍。塗層的非限制性示例包括全氟烷氧基（PFA）、原子層沉積（ALD）鋁氧化物（Al 2O 3）、ALD釔氧化物或氧化釔（Y 2O 3）、及/或陽極氧化塗層。舉例而言，導電材料可包括陽極氧化鈦、具有PFA塗層的矽、摻雜矽、具有鋁電鍍及塗層的矽、具有ALD鋁氧化物的矽、具有ALD氧化釔塗層的矽、矽碳化物、具有PFA塗層的石墨、具有鋁電鍍及陽極氧化塗層的石墨、具有ALD鋁氧化物塗層的石墨、具有ALD氧化釔塗層的石墨、或其他合適材料。不導電材料的非限制性示例包括石英及陶瓷。在先前的實施例中，其中一或更多環可由徑向、軸向或其他方向中的一或更多結構所形成。
現在請參照圖7-圖9B，其顯示限制移動、控制間距及/或將一環相對於另一結構（例如，本文所述的邊緣環系統的環或基底板）進行水平置中的各種方式。在圖7中，結構710（例如環、基底板、或處理腔室中的其他結構）係相鄰於環720的表面。圖7-圖9B顯示將結構710相對於環720限制移動的各種方式。
在圖7中，環720包括位於其徑向外表面上的狹槽738。該狹槽738徑向朝內延伸進入環720的徑向外表面。墊片734係配置在狹槽738中。在一些示例中，使用附著劑730以將墊片734保持在狹槽738中。在一些示例中，墊片734具有矩形平面、徑向及側橫截面，然而可使用其他形狀。在一些示例中，墊片734在徑向方向中的厚度係大於或等於狹槽738的深度。在一些示例中，墊片734從環720徑向朝外延伸一段足以限制移動的距離（考量所使用的墊片數量）。
在圖8中，環720包括位於其徑向外表面上的狹槽748。狹槽748係徑向朝內延伸。銷750係配置在狹槽748中。在一些示例中，使用附著劑730以將銷750保持在狹槽748中。在一些示例中，銷750具有圓柱形狀，但可使用其他形狀。在一些示例中，銷750在徑向方向中的高度係大於或等於狹槽748的深度。在一些示例中，銷750從環720徑向延伸一段足以限制移動的距離（考量所使用的墊片數量）。在一些示例中，銷750從環720徑向朝外延伸一段足以限制移動的距離（考量所使用的墊片數量）。
在圖9A及圖9B中，環720包括形成在其徑向外表面上的凸部760。在一些示例中，凸部760在垂直方向部分中延伸、或完全沿著徑向外表面的垂直厚度延伸。在圖9B中，凸部760包括從環720的徑向外表面762延伸的平坦表面766，該平坦表面766比起弧形輪廓係較易於加工及檢驗尺寸。在一些示例中，最初係將邊緣環形成稍微較寬而不具凸部760，接著對相鄰凸部之間的區域中的徑向外表面進行加工或移除以形成凸部760。在其他示例中，凸部760包括平面圖中的弧形或凸面輪廓，以減低與頂部邊緣環的徑向內接觸面接觸的表面積，並且在不破除真空的情況下執行高度調整或是替換頂部邊緣環時減少摩擦。
在一些示例中，利用塗層材料764塗覆凸部760。在一些示例中，塗層材料764係相對保形的，並係由絕緣材料所製成。在一些示例中，塗層係選自於由聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基聚合物（PFA）、或是使用原子層沉積而沉積的鋁氧化物、釔氧化物、或釔氟化物所構成的群組。塗層材料764具有防止短路並減少腐蝕的絕緣功能。塗層材料764還確保環720與結構710之間的最小間隙以防止短路。在一些示例中，凸部760係從環720的徑向外表面徑向朝外延伸一段足以限制移動的距離（考量所使用的凸部數量）。
在一些示例中，環720包括以均勻間距（例如，3個的間距為120⁰、5個的間距為72⁰、8個的間距為45⁰（或360⁰/N））繞著該環720的外周緣而配置的3至8個間隔物（墊片或凸部）。可理解到，通常不將間隔物配置成完全限制上部環及下部環的相對移動。該間隙有助於減少在高度調整及/或替換期間的束縛（binding）。因此，仍期望著一些相對移動，並且在使用3個墊片時仍可能發生非期望的移動（其可能會改變有效耦合電容）。在一些示例中，環720包括圍繞著環720的外周緣配置以進一步限制移動的5個間隔物。取決於特定配置，額外間隔物（例如，6、7或8個）對於控制有效電容提供遞減的回饋並提高成本。
雖然將間隔物（例如，墊片、凸部或凸部）顯示為配置在環720的外表面上，然而可將該等間隔物配置在環720的內表面及/或結構710的其中一或二內表面上。此外，可將間隔物及/或絕緣塗層配置在邊緣環及相鄰結構的其中一或二徑向接觸面上的先前示例（例如，圖1至圖6B）的任何者上。
在一些示例中，所述間隔物係從邊緣環的徑向外表面在徑向朝外方向中延伸50μm至250μm。在一些示例中，所述間隔物係從邊緣環的徑向外表面在徑向朝外方向中延伸50μm至250μm。
現在請參照圖10A及圖10B，其顯示水平環間隔特徵部的額外示例。在圖10A中，環部分1110包括位於其下表面上的環間隔特徵部1112。環間隔特徵部1112包括圍繞著中心線而成鏡像的相對側壁。側壁的一部份係相對於與升降銷1116往復移動的方向橫向的平面以內銳角從相對方向朝內傾斜。在一些示例中，環間隔特徵部1112包括在所顯示的一平面、二正交平面、或是繞著中央虛線樞轉的更多平面中具有「V」形的一部分。在其他示例中，環間隔特徵部1112包括具有錐形的一部分。
雖然顯示平面側壁，但該側壁可為平面、部分平面且部分彎曲、及/或完全彎曲而具有變化輪廓。如圖11B所顯示，環部分1110包括位於其下表面上的環間隔特徵部1120。環間隔特徵部1120包括彎曲且繞著中心線而成鏡像的相對側壁。
現在請參照圖11，其顯示頂部可移動環的高度的調整方法1100。在一些實施例中，可在不破除真空的情況下透過處理腔室中的埠口將頂部可移動環輸送至該處理腔室、或將其從該處理腔室移除。換言之，頂部可移動邊緣環的直徑小於埠口的寬度。在輸送過後，可在不破除真空的情況下將頂部可移動邊緣環的高度隨時間增加，以補償因暴露至電漿所導致的損耗。因此，可操作處理腔室一段較長時間而不打開該處理腔室，這使生產量增加並減低成本。
方法1100包括在步驟1102處判斷頂部可移動邊緣環是否位於處理腔室中。若步驟1102為否，則方法在步驟1104處將頂部可移動環輸送至該處理腔室。舉例而言，系統控制器180使機器人190將頂部可移動環輸送至該處理腔室。若步驟1102為是，則該方法判斷是否需要調整該頂部可移動環的位置。舉例而言，可使用一或更多感測器以偵測該頂部可移動環的位置、高度或傾斜。可使用一或更多致動器192可以調整該頂部可移動環相對於基板的上表面的位置、高度或傾斜。若步驟1106為是，則在步驟1108處調整該頂部可移動環的位置。
在步驟1110處，該處理腔室對一或更多基板進行處理。在步驟1112處，該方法判斷該頂部可移動環是否損耗。若步驟1112為否，則該方法返回至步驟1110。若步驟1112為是且該頂部可移動環已損耗，則該方法在步驟1120處判斷該頂部可移動環是否位於預定位置，例如適合進行基板的電漿處理的最高位置。若步驟1120為否，則在步驟1124處將該頂部可移動環升起，且該方法在步驟1110處繼續進行。若步驟1120為是，則在步驟1128處該系統控制器驅使該機器人替換該頂部可移動環。在一些示例中係省略步驟1106及步驟1108。
可使用一或更多方法判斷頂部可移動邊緣環是否損耗。在某些實施例中，在暴露至電漿一段預定時間、處理預定數量的基板、及/或其他標準過後將頂部可移動邊緣環升起。在其他示例中，使用感測器196感測該頂部可移動環的上表面的高度。
現在請參照圖12，可使用方法1200對一或更多邊緣環進行加熱以將邊緣環重新定位或置中。當週期性、根據事件或使用其他標準對環、基底板或其他構件進行加熱時，所述環、基底板或其他構件會徑向朝外膨脹。可直接或間接使用該徑向朝外移動將頂部可移動環或其他環進行置中或以其他方式進行水平定位。
在步驟1210處，在處理腔室中處理基板。在步驟1212處，該方法判斷是否為調整環或其他構件的位置的時機。若步驟1212為是，則該方法可在步驟1214處任選地判斷基板是否位於處理腔室中。若步驟1214為是，則方法可任選地將該基板移除。舉例而言，若所欲的加熱溫度超出基板的熱預算時可將該基板移除。
在步驟1218處，將加熱層（或是基板支撐件或其他構件中的其他加熱器）加熱至預定溫度，使環、基底板或其他構件膨脹並且將一或更多環置中。所述環、基底板或其他構件係徑向朝外膨脹。該徑向朝外移動可用於將邊緣環系統中的頂部可移動環或其他環進行置中或以其他方式進行定位。在一段預定時間後，在步驟1222處將加熱器關閉，並可在步驟1226處恢復基板的處理。
前述的實施方式在本質上僅為說明性的，且並非意旨對本揭露、其應用、或使用進行限制。本揭露的廣義教示得以各種形式而實施。因此，雖然本揭露包括特定示例，但本揭露的真實範圍應當不因此而受限，原因在於在對圖式、說明書、及下列申請專利範圍的研讀後，其他的修正將變得顯而易知。應當理解，在不變更本揭露之原則的情況下，一方法中的一或更多步驟得以不同順序（或同時地）執行。此外，雖然係將各實施例在上方描述成具有某些特徵，但可將對於本揭露之任何實施例所描述的任一或更多這些特徵實施在、及/或組合至任何其他實施例的特徵，即使該組合並未明確地描述。換言之，所描述的實施例並非是彼此互斥的，且一或更多實施例的彼此替換仍落入本揭露的範圍內。
在複數元件之間（例如，在模組、電路元件、半導體層等之間）的空間與功能性關係可使用各種術語來加以描述，包括「連接」、「接合」、「耦接」、「相鄰」、「在…旁」、「在…的頂部」、「上方」、「下方」、以及「設置在…」。除非明確地描述為「直接」，否則在上述揭露中描述第一與第二元件之間的關係時，該關係可為在第一與第二元件之間不存在其他中間元件的直接關係，亦可為在第一與第二元件之間存在一或更多中間元件（不論是空間性、或功能性）的非直接關係。如本文中所使用，應該將詞組「A、B、及C的至少一者」視為是代表使用非排他性的邏輯OR的邏輯（A或B或C），而不應該被視為是代表「至少一個A、至少一個B、與至少一個C」。如本文中所使用，術語「大約」係代表給定數值的+/- 10%、及/或給定百分比的+/- 5%。
在一些實行例中，控制器為系統的一部份，該系統可為上述示例的一部分。這樣的系統可包括半導體處理設備，該半導體處理設備包括一或更多處理工具、一或更多腔室、用於處理的一或更多平台、及/或特定處理組件（晶圓基座、氣體流動系統等）。這些系統可與電子元件進行整合，以在半導體晶圓、或基板的處理之前、期間、與之後控制它們的操作。所述電子元件可被稱為「控制器」，其可控制一或更多系統的各種組件或子部件。取決於處理需求及/或系統類型，可將控制器進行編程以控制本文所揭露的任何處理，包括處理氣體的輸送、溫度設定（例如，加熱及/或冷卻）、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻（RF）產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、定位及操作設定、對於一工具、及其他傳輸工具、及/或連接至或與特定系統相互連接的傳送室之晶圓傳輸進出。
廣義來說，可將控制器定義成具有各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備，以接收指令、發送指令、控制操作、啟動清潔操作、啟動終點測量等。所述積體電路可包括以韌體形式儲存程式指令的晶片、數位訊號處理器（DSP）、定義為特殊應用積體電路（ASIC）的晶片、及/或一或更多執行程式指令（例如，軟體）的微處理器或微控制器。程式指令可係以各種獨立設定（或程式檔案）形式而傳送至控制器的指令，而定義出用於在半導體基板上、或針對半導體基板、或對系統執行特定步驟的操作參數。在一些實施例中，操作參數可係為由製程工程師所定義之配方的一部分，以在將一或更多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓的晶粒進行加工的期間完成一或更多的處理步驟。
在一些實行例中，控制器可為電腦的一部分、或耦接至電腦，所述電腦係整合並耦接至所述系統，或係以其他方式網路連接至所述系統，或是其組合。例如，控制器可位於「雲端」中、或FAB主電腦系統的全部、或一部分而可允許基板處理的遠端存取。電腦可使對系統的遠端存取能夠監控加工操作的當前進程、檢視過去加工操作的歷史、檢視來自複數加工操作的趨勢或性能度量、變更當前處理的參數、設定當前處理之後的處理步驟、或是開始新的處理。在一些示例中，遠端電腦（例如，伺服器）可透過網路向系統提供處理配方，其中該網路可包括區域網路、或網際網路。遠端電腦可包括使用者介面，而能夠對參數及/或設定進行輸入或編寫，所述參數及/或設定則接著從遠端電腦傳達至系統。在一些示例中，控制器接收數據形式的指令，所述指令為在一或更多操作期間待執行之每一處理步驟指定參數。應當理解的是，所述參數可特定於待執行的步驟類型，及控制器所配置以連接或控制的工具類型。因此，如上所述，控制器可例如藉由包括一或更多離散控制器而進行分佈，所述離散控制器係彼此以網路連接且朝向共同的目的（例如本文所述的步驟與控制）而運作。為此目的所分佈的控制器之示例將係位於腔室上的一或更多積體電路，其與遠端設置（例如，位於平台層或作為遠端電腦的一部分）、且結合以控制腔室上之步驟的一或更多積體電路連通。
不具限制地，示例性系統可包括電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉–清洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清潔腔室或模組、晶邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積（PVD）腔室或模組、化學氣相沉積（CVD）腔室或模組、原子層沉積（ALD）腔室或模組、原子層蝕刻（ALE）腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、或可有關於或使用於半導體晶圓之加工及/或製造中的其他半導體處理系統。
如上所述，取決於工具所待執行的一或更多處理步驟，控制器可連通至一或更多其他工具電路或模組、其他工具組件、群集式工具、其他工具介面、相鄰工具、鄰近工具、遍布於工廠的工具、主電腦、另一控制器、或材料輸送中所使用的工具，而將基板的容器帶進及帶出半導體製造工廠的工具位置、及/或裝載通口。
110:基板處理系統 122:處理腔室 124:上電極 126:基板支撐件 128:基板 129:氣體分佈裝置 130:底板 132:加熱板 134:抗熱層 136:通道 140:RF產生系統 142:RF產生器 144:匹配和分配網路 150:氣體運輸系統 152,152-1,…,152-N:氣體來源 154,154-1,…,154-N:閥部 156,156-1,…,156-N:MFC 160:歧管 163:溫度控制器 164:複數熱控制元件（TCE） 166:冷卻劑組件 170:閥部 172:幫浦 180:系統控制器 182:可移動邊緣環 190:機器人 192:致動器 196:感測器 200:邊緣環系統 210:基底板 212:圓柱形本體 214:環狀突出部分 215:空腔 216:加熱層 218:圓柱形本體 220:環狀突出部分 222:基板 230,230’:環 232:環狀本體 234:垂直部分 236:水平部分 240:頂部可移動環 242:環狀本體 244:環狀凹陷部 250,250’:可移動支撐件環 252:環狀本體 254:徑向朝內突出部分 256:徑向朝外突出部分 258:突出部分 260:屏蔽環 262:環狀本體 264:徑向朝內突出部分 266:徑向朝外突出部分 267:朝上突出部分 268:空腔 270,270’:覆蓋環 272:環狀本體 274:第一階狀部分 275:階狀部分 276:第二階狀部分 280:環 282:環狀本體 284:凸部 285:支撐板 286:突出部分 288:環狀凹陷部 290:環 292:升降銷 400:邊緣環系統 430:環 440:頂部固定環 442:環狀本體 444:徑向內部分 445:朝上斜向部分 447:平面部分 448:環狀凹陷部分 450:可移動環 452:環狀本體 454:徑向朝內突出部分 455:上表面 456:徑向朝外突出部分 470:覆蓋環 472:環狀本體 474:第一階狀部分 476:第二階狀部分 500:邊緣環系統 540:頂部可移動環 541:環狀本體 542:環定心部分 544,546:朝下定向凸部 548:環狀凹陷部 550:可移動支撐環 551:環定心部分 553:空腔 560:屏蔽環 562:環狀本體 564:徑向朝外突出腳 566:徑向朝內突出腳 580:環 582:環狀本體 584:第一凸部 585:凸部 586:凸部 587:環狀凹陷部 588:環狀凹陷部 590:環 600:邊緣環系統 640:頂部可移動環 642:環狀本體 644:環狀凹陷部 650:可移動支撐環 652:環狀本體 654:徑向外表面 655:突出部分 656:徑向內表面 670:覆蓋環 672:環狀本體 676:凸部 680:環 690:環 710:結構 720:環 730:附著劑 734:墊片 738:狹槽 748:狹槽 750:銷 760:凸部 762:徑向外表面 764:塗層材料 766:平坦表面 1110:環部分 1112:環間隔特徵部 1116:升降銷 1120:環間隔特徵部 1100:方法 1102~1128:步驟 1200:方法 1210~1226:步驟
從實施方式及圖式將能更完整理解本揭露，其中：
圖1係根據本揭露的基板用電漿處理系統的示例的功能方塊圖；
圖2A及2B係根據本揭露的某些實施例、分別位於下降及升起位置時的頂部可移動環的示例的橫截面側視圖；
圖3A及3B係根據本揭露的某些實施例、分別位於下降及升起位置時的頂部可移動環的另一示例的橫截面側視圖；
圖4A及4B係根據本揭露的某些實施例、位於頂部固定環且分別配置在下降及升起位置時的可移動環的另一示例的橫截面側視圖；
圖5A及5B係根據本揭露的某些實施例、分別位於下降及升起位置時的頂部可移動環的另一示例的橫截面側視圖；
圖6A及6B係根據本揭露的某些實施例、分別位於下降及升起位置時的頂部可移動環的另一示例的橫截面側視圖；
圖7係根據本揭露的某些實施例的邊緣環系統的側向橫截面圖，其中該邊緣環系統包括具有環間隔物的環，且該環間隔物包括複數墊片；
圖8係根據本揭露的某些實施例的環的側向橫截面圖，其中該環具有環間隔物，且該環間隔物包括複數銷；
圖9A係根據本揭露的某些實施例的環的側向橫截面圖，其中該環具有環間隔物，且該環間隔物包括複數凸部；
圖9B係根據本揭露的某些實施例的環的放大側向橫截面圖，其中該環具有環間隔物，且該環間隔物包括具有升起平坦部分的凸部；
圖10A及圖10B係根據本揭露的某些實施例的環定心部分的示例的側向橫截面圖；
圖11係根據本揭露的某些實施例的邊緣環的高度的調整方法的示例的流程圖；以及
圖12係根據本揭露的某些實施例將一或更多邊緣環加熱而使邊緣環重新定位或置中的方法的示例的流程圖。
在該等圖式中，可重複使用元件符號以表示類似及/或相同的元件。
1100:方法
1102~1128:步驟

Claims (47)

  1. 一種用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，包括： 頂部可移動環，包括圍繞著基板支撐件配置的第一環狀本體，其中該頂部可移動環在基板處理期間係暴露至電漿； 可移動支撐環，配置在該頂部可移動環下方及該基板支撐件的基底板的徑向外側，並且包括第二環狀本體；以及 屏蔽環，配置在該可移動支撐環的徑向外側，並且包括第三環狀本體； 覆蓋環，包括配置在該頂部可移動環的徑向外邊緣上方的第四環狀本體；以及 致動器及升降銷，配置以調整該頂部可移動環及該可移動支撐環相對於該屏蔽環及該覆蓋環的位置。
  2. 如請求項1之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中該頂部可移動環包括位於該第一環狀本體的徑向外側上表面上的第一環狀凹陷部。
  3. 如請求項2之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中： 該屏蔽環包括從該第三環狀本體的徑向外側上表面朝上延伸的凸部；以及 該覆蓋環包括： 第二環狀凹陷部，配置以接收該凸部；以及 第三環狀凹陷部，配置以在將該頂部可移動環及該可移動支撐環升起時與該頂部可移動環的該第一環狀凹陷部對準。
  4. 如請求項1之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環係導電的，而該覆蓋環係不導電的。
  5. 如請求項4之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中當將該頂部可移動環及該可移動支撐環從最低位置移動至中間位置及最上方位置時，該可移動支撐環保持著： 該可移動支撐環的徑向外表面的垂直側部的大於或等於70%係位於該屏蔽環的預定耦接間隙內；以及 該可移動支撐環的徑向內表面的垂直側部的大於或等於50%係位於該基底板的預定耦接間隙內， 其中該預定耦接間隙係大於0且小於或等於20密爾。
  6. 如請求項4之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中當將該頂部可移動環及該可移動支撐環從最低位置移動至中間位置及最上方位置時，該可移動支撐環保持著： 該可移動支撐環的徑向外表面的垂直側部的大於或等於90%係位於該屏蔽環的預定耦接間隙內；以及 該可移動支撐環的徑向內表面的垂直側部的大於或等於60%係位於該基底板的預定耦接間隙內， 其中該預定耦接間隙係大於0且小於或等於20密爾。
  7. 如請求項1之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，更包括邊緣環，該邊緣環包括具有「L」形橫截面的第五環狀本體，其中該基板支撐件包括配置在該基底板上的加熱層，且其中該邊緣環係配置在該基板支撐件的該加熱層與該頂部可移動環的徑向內側及該可移動支撐環的徑向內側之間。
  8. 如請求項7之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環係導電的，而該覆蓋環及該邊緣環係不導電的。
  9. 如請求項1之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，更包括邊緣環，該邊緣環包括第五環狀本體且被配置在該屏蔽環及該覆蓋環的徑向外側，其中該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環係導電的，而該覆蓋環及該邊緣環係不導電的。
  10. 如請求項9之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中該邊緣環包括位於其徑向內側上表面上以接收該覆蓋環的環狀凹陷部。
  11. 如請求項1之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中該可移動支撐環的下表面包括環定心部分，用於在該升降銷使該環定心部分偏位時將該可移動支撐環置中。
  12. 如請求項1之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中該頂部可移動環的下表面包括環定心部分，用於在該可移動支撐環使該頂部可移動環的該環定心部分偏位時將該頂部可移動環置中。
  13. 如請求項1之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環的至少一者包括水平環間隔物。
  14. 如請求項13之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中該水平環間隔物包括墊片、凸部及銷的至少一者。
  15. 一種系統，包括： 如請求項1之可移動邊緣環系統； 該基板支撐件，配置以支撐基板；以及 控制器，配置以控制該致動器移動該升降銷，以調整該可移動支撐環及該頂部可移動環相對於該基板支撐件的高度。
  16. 如請求項15之系統，其中該控制器係配置以響應於下列至少一者而調整該可移動支撐環及該頂部可移動環的該高度：RF電漿循環的數量、經處理基板的數量以及RF暴露的時間。
  17. 一種用於基板處理系統的邊緣環系統，包括： 頂部固定環，包括在基板處理期間直接暴露至電漿的第一環狀本體； 可移動環，配置在該頂部固定環下方及基板支撐件的基底板的徑向外側，並且包括第二環狀本體； 屏蔽環，配置在該可移動環的下方且徑向外側，並且包括第三環狀本體；以及 致動器及升降銷，配置以調整該可移動環相對於該頂部固定環及該屏蔽環的位置。
  18. 如請求項17之用於基板處理系統的邊緣環系統，更包括不導電且配置在該頂部固定環的徑向外邊緣上方的覆蓋環。
  19. 如請求項18之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該頂部固定環包括位於該第一環狀本體的徑向外側上表面上的第一環狀凹陷部。
  20. 如請求項19之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中： 該屏蔽環包括從該第三環狀本體的徑向外側上表面朝上延伸的凸部；以及 該覆蓋環包括： 第二環狀凹陷部，配置以接收該凸部；以及 第三環狀凹陷部，配置以與該頂部固定環的該第一環狀凹陷部嚙合。
  21. 如請求項17之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該頂部固定環、該可移動環及該屏蔽環係由導電材料所製成。
  22. 如請求項21之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中當將該可移動環從最低位置移動至中間位置及最上方位置時，該可移動環保持著： 該可移動環的徑向外表面的垂直側部的大於或等於70%係位於該屏蔽環的預定耦接間隙內；以及 該可移動環的徑向內表面的垂直側部的大於或等於50%係位於該基底板的預定耦接間隙內， 其中該預定耦接間隙係小於或等於30密爾。
  23. 如請求項21之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該可移動環具有「T」形橫截面，而該屏蔽環具有反向「T」形橫截面。
  24. 如請求項17之用於基板處理系統的邊緣環系統，更包括覆蓋環，該覆蓋環包括第四環狀本體，其中該基板支撐件包括配置在該基底板上的加熱層，且其中當該頂部固定環位於下降位置時，該覆蓋環係配置在該基板支撐件的該加熱層與該頂部固定環的徑向內表面之間。
  25. 如請求項24之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該頂部固定環、該可移動環及該屏蔽環係導電的，而該覆蓋環係不導電的。
  26. 如請求項20之用於基板處理系統的邊緣環系統，更包括邊緣環，該邊緣環包括環狀本體且配置在該屏蔽環的徑向外側。
  27. 如請求項26之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該邊緣環包括位於其徑向內側上表面上以接收該覆蓋環的環狀凹陷部，其中該頂部固定環、該可移動環及該屏蔽環係導電的，而該覆蓋環及該邊緣環係不導電的。
  28. 如請求項17之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該頂部固定環包括徑向內部分、從該徑向內部分延伸的朝上斜向部分、從該朝上斜向部分延伸的平面部分。
  29. 如請求項28之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該可移動環包括徑向朝內突出部分及徑向朝外突出部分，且其中該徑向朝內突出部分的徑向內側上表面包括斜向部分。
  30. 如請求項29之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該斜向部分的上表面係平行於該朝上斜向部分的下表面而延伸。
  31. 如請求項17之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該可移動環的下表面包括環定心部分，用於在該升降銷使該可移動環的該環定心部分偏位時將該可移動環置中。
  32. 如請求項17之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該頂部固定環、該可移動環及該屏蔽環的至少一者包括水平環間隔物。
  33. 如請求項32之用於基板處理系統的邊緣環系統，其中該水平環間隔物包括墊片、凸部及銷的至少一者。
  34. 一種系統，包括： 如請求項17之邊緣環系統； 該基板支撐件，配置以支撐基板；以及 控制器，配置以調整該致動器的高度而移動該升降銷，以調整該可移動環相對於該頂部固定環的高度。
  35. 如請求項34之系統，其中該控制器係配置以響應於下列至少一者而調整該可移動環的該高度：RF電漿循環的數量、經處理基板的數量以及RF暴露的時間。
  36. 一種基板處理系統，包括： 基板支撐件，包括圓柱形本體、從該圓柱形本體的下部延伸的環狀突出部分以及從該環狀突出部分的徑向外邊緣朝上延伸的屏蔽部分，其中在該圓柱形本體與該屏蔽部分之間係界定出空腔； 頂部可移動環，包括圍繞著該基板支撐件配置的第一環狀本體，其中該頂部可移動環在基板處理期間係暴露至電漿；以及 可移動支撐環，包括第二環狀本體，其中該可移動支撐環係配置在該頂部可移動環下方、該屏蔽部分與該圓柱形本體之間的該空腔中。
  37. 如請求項36之基板處理系統，更包括： 覆蓋環，配置在該頂部可移動環的徑向外邊緣上方；以及 致動器及升降銷，配置以調整該頂部可移動環及該可移動支撐環相對於該屏蔽部分及該覆蓋環的位置。
  38. 如請求項37之基板處理系統，其中該頂部可移動環包括位於該第一環狀本體的徑向外側上表面上的第一環狀凹陷部。
  39. 如請求項37之基板處理系統，其中該頂部可移動環、該圓柱形本體、該可移動支撐環及該屏蔽部分係導電的，而該覆蓋環係不導電的。
  40. 如請求項39之基板處理系統，其中當將該頂部可移動環及該可移動支撐環從最低位置移動至中間位置及最上方位置時，該可移動支撐環保持著： 該可移動支撐環的徑向內表面的垂直側部的大於或等於70%係位於該圓柱形本體的預定耦接間隙內；以及 該可移動支撐環的徑向外表面的垂直側部的大於或等於50%係位於該屏蔽部分的預定耦接間隙內， 其中該預定耦接間隙係大於0且小於或等於20密爾。
  41. 如請求項37之基板處理系統，其中該可移動支撐環的下表面包括環定心部分，用於在該升降銷使該可移動支撐環的該環定心部分偏位時將該可移動支撐環相對於該圓柱形本體進行置中。
  42. 如請求項36之基板處理系統，其中該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽部分的至少一者包括水平環間隔物。
  43. 如請求項42之基板處理系統，其中該水平環間隔物包括墊片、凸部及銷的至少一者。
  44. 如請求項42之基板處理系統，更包括： 致動器； 升降銷；以及 控制器，配置使該致動器移動該升降銷，以調整該可移動支撐環及該頂部可移動環相對於該基板支撐件的高度。
  45. 如請求項44之基板處理系統，其中該控制器係配置以響應於下列至少一者而調整該可移動支撐環及該頂部可移動環的該高度：RF電漿循環的數量、經處理基板的數量以及RF暴露的時間。
  46. 一種用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，包括： 頂部可移動環，包括圍繞著基板支撐件配置的第一環狀本體，其中該頂部可移動環的上表面在基板處理期間係暴露至電漿； 可移動支撐環，配置在該頂部可移動環下方及該基板支撐件的基底板的徑向外側，並且包括第二環狀本體；以及 屏蔽環，配置在該可移動支撐環的下方且徑向外側，並且包括第三環狀本體；以及 致動器及升降銷，配置以調整該頂部可移動環及該可移動支撐環相對於該屏蔽環的位置， 其中該頂部可移動環、該可移動支撐環及該屏蔽環係由導電材料所製成，以及 其中當將該頂部可移動環及該可移動支撐環從最低位置移動至中間位置及最上方位置時，該可移動支撐環保持著： 該可移動支撐環的徑向外表面的垂直側部的大於或等於70%係位於該屏蔽環的預定耦接間隙內；以及 該可移動支撐環的徑向內表面的垂直側部的大於或等於50%係位於該基底板的預定耦接間隙內， 其中該預定耦接間隙係大於0且小於或等於20密爾。
  47. 如請求項46之用於基板處理系統的可移動邊緣環系統，其中該預定耦接間隙係大於0且小於或等於10密爾。
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