TWI827177B - 製程腔室和晶圓加工方法 - Google Patents

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Abstract

一種製程腔室和晶圓加工方法，製程腔室包括腔室本體、承載件、內襯體、第一壓環、第二壓環、頂針裝置和壓環傳輸裝置，製程腔室具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式下，第二壓環位於避讓該承載件的位置；先使第一晶圓疊置於承載件上，後使第一壓環疊置於第一晶圓上表面的邊緣區域；在第二工作模式下，壓環傳輸裝置能夠使該第二壓環位於該承載件上方；先使第二晶圓疊置於該承載件上，後使第二壓環疊置於第二晶圓上表面的邊緣區域，然後使第一壓環疊置於該第二壓環上。

Description

製程腔室和晶圓加工方法
本申請屬於半導體加工技術領域，具體涉及一種製程腔室和晶圓加工方法。
隨著技術的不斷進步，晶圓的尺寸需求也在不斷變化，大尺寸的晶圓需求越來越大，但是由於小尺寸晶圓的技術成熟，需求量亦相對較大，因而，目前的晶圓加工中，通常需要加工不同尺寸的晶圓。但是，所加工的晶圓的尺寸變化，則對應於該晶圓的加工器件也需要相應變化，如壓環等，以保證能夠正常形成對應尺寸且滿足需求的晶圓。目前，在加工不同尺寸的晶圓時，需要停機開蓋，再更換對應的加工器件，切換工作量大，且會對晶圓的加工進度產生極大的不利影響。
本申請公開一種製程腔室和晶圓加工方法，以解決目前在加工不同尺寸的晶圓時，需要停機開蓋，再更換對應的加工器件，更換工作量大，且會對晶圓的加工進度產生極大的不利影響的問題。
為了解決上述問題，本申請實施例是這樣實現地：
第一方面，本申請實施例提供了一種製程腔室，包括腔室本體、承載件、內襯體、第一壓環、第二壓環、頂針裝置和壓環傳輸裝置，其中，該承載件可升降地設置於該腔室本體中，該承載件包括用於承載第一晶圓和第二晶圓的承載面，該第一晶圓的直徑大於該第二晶圓的直徑；
該內襯體安裝於該腔室本體中，該第一壓環可活動地支撐於該內襯體上，該第一壓環的內徑大於該第二壓環的內徑，且小於該第二壓環的外徑；該製程腔室具有第一工作模式和第二工作模式，在該第一工作模式下，該第二壓環位於避讓該承載件的位置；該頂針裝置能夠支撐該第一晶圓；在該承載件自傳片位上升至製程位的過程中，先使該第一晶圓疊置於該承載件上，後使該第一壓環疊置於該第一晶圓上表面的邊緣區域；在該第二工作模式下，該壓環傳輸裝置能夠使該第二壓環位於該承載件上方；該頂針裝置能夠在不同的高度處同時支撐該第二晶圓和該第二壓環；在該承載件自該傳片位上升至該製程位的過程中，先使該第二晶圓疊置於該承載件上，後使該第二壓環疊置於該第二晶圓上表面的邊緣區域，然後使該第一壓環疊置於該第二壓環上。
第二方面，本申請實施例公開一種晶圓加工方法，應用於上述製程腔室，該晶圓加工方法用於加工第一晶圓和第二晶圓，該第一晶圓的直徑大於該第二晶圓的直徑，該晶圓加工方法包括：在工作模式為第一工作模式的情況下：該第二壓環位於避讓該承載件的位置；控制該頂針裝置支撐該第一晶圓；控制該承載件自該傳片位上升至該製程位，在此過程中，先使該第一晶圓疊置於該承載件上，後使該第一壓環疊置於該第一晶圓上表面的邊緣區域；在工作模式為第二工作模式的情況下：控制該頂針裝置支撐該第二晶圓；控制該壓環傳輸裝置使該第二壓環位於該承載件上方；控制該頂針裝置保持支撐該第二晶圓，同時支撐該第二壓環；控制該承載件自該傳片位上升至該製程位，在此過程中，先使該第二晶圓疊置於該承載件上，後使該第二壓環疊置於該第二晶圓上表面的邊緣區域，然後使該第一壓環疊置於該第二壓環上。
本申請實施例公開一種製程腔室，採用該製程腔室可以分別加工兩種不同尺寸的晶圓，  分別為第一晶圓和第二晶圓，其中，第一晶圓的直徑大於第二晶圓的直徑。上述製程腔室具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式下，第二壓環位於避讓承載件的位置，在承載件自傳片位上升至製程位的過程中，先使第一晶圓疊置於承載件上，後使第一壓環疊置於第一晶圓上表面的邊緣區域，可以保證第一晶圓和第一壓環依次疊置在承載件上，以在加工第一晶圓時可以通過第一壓環壓對第一晶圓進行固定。在第二工作模式下，壓環傳輸裝置能夠使第二壓環位於承載件上方；在承載件自傳片位上升至製程位的過程中，先使第二晶圓疊置於承載件上，後使第二壓環疊置於第二晶圓上表面的邊緣區域，然後使第一壓環疊置於第二壓環上，可以保證第二晶圓、第二壓環和第一壓環依次疊置在承載件上，以在加工第二晶圓時可以通過相互疊置的第一壓環和第二壓環對第二晶圓進行固定。
綜上，在採用上述製程腔室加工不同尺寸的晶圓時，無需開蓋，只需在上述兩個工作模式之間相互切換就可以實現對不同尺寸的晶圓的固定，工作量相對較小，且對晶圓的加工進度產生的影響相對較小，從而可以提高製程效率。
以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。
儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。
以下結合附圖，詳細說明本申請各個實施例公開的技術方案。
如圖1-圖7所示，本申請實施例公開一種製程腔室，該製程腔室可以應用在半導體製程設備中，用於加工晶圓。製程腔室包括腔室本體、承載件200、內襯體320、第一壓環510、第二壓環520、頂針裝置和壓環傳輸裝置。
其中，腔室本體為製程腔室的基礎構件，製程腔室中的其他部件均可以安裝在腔室本體上，腔室本體的形狀具體可以為圓柱狀結構，其設置有反應腔110，腔室本體的具體尺寸可以根據實際情況靈活選定，此處不作限定。另外，腔室本體的頂部設置有與反應腔110連通的開口，該開口與半導體製程設備中的蓋板配合，以封閉反應腔110。可選的，以半導體製程設備為物理氣相沉積設備（Physical Vapor Deposition，以下簡稱PVD）為例，反應腔110的頂部設置有靶材，該靶材（相當於蓋板）與腔室本體的頂部開口配合，以封閉反應腔110。
承載件200為製程腔室中用以承載晶圓的部件，承載件200具體可以為靜電卡盤，借助升降驅動機構310，可以使承載件200能夠可升降地設置在腔室本體中；並且，承載件200包括承載面，該承載面用於承載第一晶圓和第二晶圓，且第一晶圓的直徑大於第二晶圓的直徑，當然，在製程過程中，承載件200僅能夠單獨承載第一晶圓，或單獨承載第二晶圓。具體地，第一晶圓和第二晶圓各自的尺寸可以分別為8寸和6寸，當然，被支撐在承載件200上的第一晶圓和第二晶圓的尺寸亦可以為其他尺寸，此處不作限定。
內襯體320安裝在腔室本體中（即，反應腔110），內襯體320能夠在腔室本體中形成限制等離子體分佈的製程空間，保證刻蝕工作的順利進行。內襯體320的具體形狀和尺寸可以根據腔室本體的具體形狀和尺寸對應確定，此處不作限定。
第一壓環510可活動地支撐在內襯體320上，第一壓環510和第二壓環520均為壓持晶圓的部件，以能夠將晶圓固定在承載件200上，避免其產生位移。其中，第一壓環510用於壓持尺寸較大的第一晶圓，第二壓環520用於壓持尺寸較小的第二晶圓。第一壓環510的內徑尺寸大於第二壓環520的內徑尺寸，且第一壓環510的內徑尺寸小於第二壓環520的外徑尺寸，從而在第二壓環520隨承載件200抬升至第一壓環510的下方時，當承載件200繼續抬升，第二壓環520可以托起第一壓環510，使之一並作抬升運動。具體地，第一壓環510和第二壓環520各自的實際尺寸均可以根據所要加工的第一晶圓和第二晶圓的具體尺寸選定，此處不作限定。
半導體製程設備通常配設有機械手等傳片機構，可以利用傳片機構將第一晶圓或第二晶圓傳入製程腔室中，頂針裝置用於通過升降與傳片機構配合使用，實現取片或放片操作，具體地，在製程開始前，傳片機構可以將第一晶圓或第二晶圓傳入製程腔室中，並放置於相應高度的頂針裝置上，即完成放片操作，此時第一晶圓或第二晶圓由頂針裝置支撐，再通過使承載件200上升來實現將第一晶圓或第二晶圓傳遞至承載件200上。在完成製程後，使承載件200下降將第一晶圓或第二晶圓傳遞至相應高度的頂針裝置上，再由傳片機構從頂針裝置上取出第一晶圓或第二晶圓，即完成取片操作。
壓環傳輸裝置能夠將第二壓環520從位於避讓承載件200的位置移動至承載件200上方，在此基礎上，上述頂針裝置還用於通過升降與壓環傳輸裝置配合使用，實現將第二壓環520在頂針裝置與壓環傳輸裝置之間傳遞，並能夠在不同的高度處同時支撐第二晶圓和第二壓環520。
製程腔室具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式下，第二壓環520位於避讓承載件200的位置，即，第二壓環520與承載件200在豎直方向上沒有干涉；頂針裝置能夠支撐第一晶圓（其由傳片機構傳入並放置於頂針裝置上）；在承載件200自傳片位上升至製程位的過程中，先使第一晶圓疊置於承載件200上，後使第一壓環510疊置於第一晶圓上表面的邊緣區域，這樣，可以保證第一晶圓和第一壓環依次疊置在承載件上，以在加工第一晶圓時可以通過第一壓環壓對第一晶圓進行固定。
在第二工作模式下，壓環傳輸裝置能夠使第二壓環520位於承載件200上方；頂針裝置能夠在不同的高度處同時支撐第二晶圓和第二壓環520；在承載件200自傳片位上升至製程位的過程中，先使第二晶圓疊置於承載件200上，後使第二壓環520疊置於第二晶圓上表面的邊緣區域，然後使第一壓環510疊置於第二壓環520上。這樣，可以保證第二晶圓、第二壓環和第一壓環依次疊置在承載件上，以在加工第二晶圓時可以通過相互疊置的第一壓環和第二壓環對第二晶圓進行固定。
本申請實施例公開的製程腔室，在採用上述製程腔室加工不同尺寸的晶圓時，無需開蓋，只需在上述兩個工作模式之間相互切換就可以實現對不同尺寸的晶圓的固定，工作量相對較小，且對晶圓的加工進度產生的影響相對較小，從而可以提高製程效率。
在一些可選的實施例中，上述頂針裝置包括多個第一頂針410和多個第二頂針420，二者均為頂升晶圓的部件，為了保證第一頂針410和第二頂針420能夠正常頂升晶圓，承載件200上設有多個第一穿孔210和多個第二穿孔220，第一頂針410和第一穿孔210一一對應設置，具體地，第一頂針410為至少三個，且在承載件200的圓周方向上間隔分佈，用於共同支撐第一晶圓或者第二壓環520。例如，在第一頂針410的數量為三個的情況下，三個第一穿孔210呈三角形的頂點所在位置分佈；對應地，第二穿孔220與第二頂針420一一對應設置，第二頂針420的數量亦為多個，具體可以為至少三個，且在承載件200的圓周方向上間隔分佈，用於共同支撐第二晶圓。例如，在第二頂針420的數量為三個的情況下，三個第二穿孔220呈三角形的頂點所在位置分佈。第二頂針420穿設在第二穿孔220內，保證第二頂針420亦能夠為晶圓提供支撐作用。
另外，第一頂針410用於支撐第一晶圓，第二頂針420用於支撐第二晶圓，在佈設多個第一頂針410（或第一穿孔210）和多個第二頂針420（或第二穿孔220）的過程中，需要保證對應尺寸的第一晶圓能夠支撐在多個第一頂針410上，且不會掉落，相似地，保證對應尺寸的第二晶圓能夠支撐在多個第二頂針420上，且不會掉落。並且，如上所述，第一晶圓的直徑大於第二晶圓的直徑，進而，為了保證第一晶圓和第二晶圓均能夠正常地進行加工工作，沿垂直於支撐方向的方向，多個第一頂針410所在圓周環繞設置在多個第二頂針420所在圓周的外周。
第一頂針410穿設在第一穿孔210內，從而保證第一頂針410能夠穿過承載件200伸入至承載件200的上方，實現頂升第一晶圓或第二壓環520的目的。並且，第一頂針410的頂端能夠位於第一停止位或第二停止位，二者均高於位於傳片位時的承載件200的承載面，且第二停止位高於第一停止位，也即，在第一頂針410的頂端位於第一停止位或第二停止位時，與承載件200的承載面之間具有間距。第二頂針420穿設於第二穿孔220內，且第二頂針420的頂端能夠位於第三停止位，該第三停止位高於位於傳片位時的承載件200的承載面，且低於上述第二停止位。可選的，第三停止位可以與上述第一停止位位於同一高度，即，第三停止位與承載件200的承載面之間的間距等於第一停止位與承載件200的承載面之間的間距。在上述第一工作模式下，第一頂針410在上述第一停止位支撐第一晶圓；在上述第二工作模式下，第二頂針420在上述第三停止位支撐第二晶圓，第一頂針410在上述第二停止位支撐由壓環傳輸裝置移動至第一頂針410上方的第二壓環520。具體地，第一停止位、第二停止位和第三停止位的具體高度均可以根據第一壓環510支撐在內襯體320上的初始位置的高度等參數確定，此處不作限定。
上述壓環傳輸裝置將第二壓環520從位於避讓承載件200的位置移動至承載件200上方的方式可以有多種，在一些可選的實施例中，壓環傳輸裝置包括旋轉支撐件600，該旋轉支撐件600用於通過旋轉將第二壓環520移動至承載件200上方，或者從承載件200上方移開。具體地，旋轉支撐件600為製程腔室中具備運動能力的部件，旋轉支撐件600可以安裝在腔室本體的內壁上，且旋轉支撐件600可以通過借助旋轉電機等部件，實現產生旋轉動作的目的，從而使旋轉支撐件600能夠在腔室本體中在至少兩個位置之間往復轉動。旋轉支撐件600的主要作用為傳輸第二壓環520，從而使第二壓環520能夠位於第二晶圓的上方，進而使第二壓環520可以被正常地壓持在第二晶圓上。旋轉支撐件600具體可以為框架狀結構，且其至少一側設有開口，以使旋轉支撐件600能夠借助該開口旋轉，且使第一頂針410通過該開口伸入至旋轉支撐件600內，保證第二壓環520能夠被穩定地放置在第一頂針410上。當然，如上所述，第二頂針420位於多個第一頂針410圍成的環狀結構的內側，在第一頂針410通過開口伸入至旋轉支撐件600內側的情況下，第二頂針420亦可以伸入旋轉支撐件600的內側。
基於具有上述結構的製程腔室，上述第一工作模式和第二工作模式分別對應第一晶圓和第二晶圓的加工過程。在第一工作模式下，第二壓環520位於避讓承載件200的位置；第一頂針410在第一停止位支撐第一晶圓，此時，第二頂針420的頂端保持處於承載件200的承載面以下的位置處或者低於第一停止位的位置處，承載件200自傳片位上升至製程位時，先使第一晶圓疊置於承載件200上，後使第一壓環510疊置於第一晶圓上表面的邊緣區域，這樣，可以保證第一晶圓和第一壓環依次疊置在承載件上，以在加工第一晶圓時可以通過第一壓環壓對第一晶圓進行固定。具體來說，在製程開始前，先使第一頂針410處於第一停止位，然後可以利用傳片機構將第一晶圓傳入製程腔室中，且將第一晶圓傳遞至第一頂針410，由第一頂針410在第一停止位支撐第一晶圓。之後，承載件200自傳片位作抬升運動，在此過程中，承載件200可以托起支撐在第一頂針410上的第一晶圓，使之與第一頂針410分離，並隨承載件200一起作抬升運動，即，實現將第一晶圓疊置在承載件200上，之後，隨著承載件200繼續抬升，可活動地支撐在內襯體320上的第一壓環510亦能夠被承載件200托起一併抬升，從而使第一壓環510壓持於第一晶圓上，且二者均疊置在承載件200上。當製程完成之後，承載件200下降，隨著承載件200下降過程的進行，第一壓環510可以被承載在內襯體320上，繼而，第一晶圓可以被承載在位於上述第一停止位的第一頂針410上，傳片機構進入製程腔室內，將承載在第一頂針410上的第一晶圓取走，完成對第一晶圓的加工過程。
在第二工作模式下，在機械手等傳片機構的作用下，可以將第二晶圓放置在位於上述第三停止位的第二頂針420上，之後，第一頂針410抬升，使第一頂針410位於第二停止位，旋轉支撐件600通過產生旋轉動作，將第二壓環520置於第一頂針410上，之後，旋轉支撐件600復位，防止旋轉支撐件600對承載件200的抬升工作產生影響。之後，承載件200作抬升運動，在此過程中，承載件200可以托起支撐在第二頂針420上的第二晶圓，使之與第二頂針420分離，並隨承載件200一起作抬升運動，即，實現將第二晶圓疊置在承載件200上，之後，隨著承載件200繼續抬升，承載件200可以托起支撐在第一頂針410上的第二壓環520，使之與第一頂針410分離，並隨承載件200一併作抬升運動，且使第二壓環520壓持在第二晶圓上，之後，承載件200繼續抬升，可活動地支撐在內襯體320上的第一壓環510亦能夠被承載件200托起一併抬升，從而如圖7所示，使第一壓環510壓持於第二壓環520上，使第二晶圓720、第二壓環520和第一壓環510依次疊置於承載件200上。當製程完成之後，承載件200下降，隨著承載件200下降過程的進行，第一壓環510可以被承載在內襯體320上，繼而，第二壓環520可以被承載在位於第二停止位的第一頂針410上，繼而，第二晶圓720可以被承載在位於第三停止位的第二頂針420上，旋轉支撐件600動作，將承載在第一頂針410上的第二壓環520取走，且使第一頂針410作下降運動，防止第一頂針410對取片工作產生不利影響，之後，傳片機構進入製程腔室內，將承載在第二頂針420上的第二晶圓720取走，完成對第二晶圓720的加工過程。
本申請實施例公開一種製程腔室，採用該製程腔室可以分別加工兩種不同尺寸的晶圓，分別為第一晶圓和第二晶圓，其中，第一晶圓的直徑大於第二晶圓的直徑。上述製程腔室具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式下，第二壓環520位於避讓承載件200的位置，在承載件200自傳片位上升至製程位的過程中，先使第一晶圓疊置於承載件200上，後使第一壓環510疊置於第一晶圓上表面的邊緣區域，可以保證第一晶圓和第一壓環510依次疊置在承載件200上，以在加工第一晶圓時可以通過第一壓環510壓對第一晶圓進行固定。在第二工作模式下，壓環傳輸裝置能夠使第二壓環520位於承載件200上方；在承載件200自傳片位上升至製程位的過程中，先使第二晶圓疊置於承載件200上，後使第二壓環520疊置於第二晶圓上表面的邊緣區域，然後使第一壓環510疊置於第二壓環520上，可以保證第二晶圓、第二壓環和第一壓環依次疊置在承載件200上，以在加工第二晶圓時可以通過相互疊置的第一壓環510和第二壓環520對第二晶圓進行固定。
綜上，在採用上述製程腔室加工不同尺寸的晶圓時，無需開蓋，只需在上述兩個工作模式之間相互切換就可以實現對不同尺寸的晶圓的固定，工作量相對較小，且對晶圓的加工進度產生的影響相對較小，從而可以提高製程效率。
如上所述，旋轉支撐件600可以安裝在腔室本體的內壁上，以通過旋轉的方式，轉移第二壓環520。在本申請的另一實施例中，可選地，旋轉支撐件600包括支撐部610和旋轉部620，支撐部610和旋轉部620相互連接，支撐部610用於支撐第二壓環520，當然，在旋轉支撐部610旋轉至處於第二停止位的第一頂針410處時，第二壓環520則可以被轉移至第一頂針410上，此時，支撐部610上則不再支撐有第二壓環520。其中，支撐部610設有避讓口，避讓口用以避讓第一頂針410，從而保證支撐部610能夠通過避讓口伸入至第一頂針410的周圍，此時，第一頂針410通過避讓口伸入至支撐部610的內側，保證第二壓環520能夠位於第一頂針410的正上方。旋轉部620具體可以與旋轉電機連接，以使旋轉部620可轉動地安裝在腔室本體，在旋轉部620的作用下，能夠驅動支撐部610轉動，從而可以通過相對腔室本體轉動的方式移動第二壓環520，使第二壓環520能夠被移動至第一頂針410的上方，進而被第一頂針410所拾取。當然，在旋轉部620的作用下，亦可以驅動支撐部610自第一頂針410上將第二壓環520取回。
在隨旋轉支撐部610旋轉的過程中，為了使第二壓環520不會相對旋轉支撐部610移動，保證第二壓環520能夠穩定地支撐在旋轉支撐部610上，可選地，第二壓環520設有限位塊530，限位塊530固定在第二壓環520朝向支撐部610的第一側面，對應地，承載件200和支撐部610上均設有限位槽230，限位塊530和限位槽230在垂直於支撐方向的方向上限位配合，進而無論第二壓環520與支撐部610處於靜止狀態，還是第二壓環520隨支撐部610相對腔室本體運動，以及第二壓環520與承載部處於靜止狀態，均可以通過與對應位置的限位元槽230配合的方式，保證第二壓環520的位置具有較高的穩定性。
具體地，可以使限位塊530和限位槽230的形狀相同，且使二者的尺寸相當，從而保證二者能夠在垂直於支撐方向的方向上形成穩定地限位配合關係。另外，限位塊530和限位槽230的數量均可以為一個，在這種情況下，可以使限位塊530的外周面為非圓形結構，如限位塊530的外周面可以為截面呈倒梯形、三角形或矩形等四邊形結構，通過採用上述技術方案，可以保證限位塊530不會相對限位槽230轉動，進一步保證第二壓環520的位置穩定性相對較高。在限位塊530和限位槽230的數量為多個的情況下，則限位塊530的外周面可以為圓形結構件，在多個限位塊530和多個限位槽230一一對應配合的情況下，能夠保證第二壓環520不會相對具有限位槽230的支撐部610（或承載部）旋轉。另外，在限位塊530的數量為多個的情況下，可以使多個限位塊530呈一字型排列，或者，亦可以使多個限位塊530圍繞支撐方向分佈。
進一步地，限位塊530為規則結構件，也即，限位塊530的外周面為規則形狀的結構，如圓柱狀結構件，或者，還可以為棱柱狀結構等。並且，可以使限位塊530的截面積在支撐方向，且沿遠離第一側面的方向上逐漸減小。也即，限位塊530中越遠離第一側面的部分，其截面積則越小。例如，以限位塊530的截面為圓形為例，則越遠離第一側面的截面的直徑越小，在限位塊530的截面為正方向結構的情況下，則越遠離第一側面的截面的邊長越小。通過採用上述技術方案，可以降低限位塊530與限位槽相互配合的難度，便於限位塊530伸入至限位槽內，且可以在一定程度上提升限位塊530和限位槽之間的配合可靠性。
相對應地，與限位塊530配合的限位槽的內壁亦可以為規則結構件，並且，限位槽的截面積在支撐方向，且沿遠離限位槽的底部的方向上逐漸減小，這可以進一步增強限位槽與限位塊530之間的配合可靠性，進一步提升限位塊530與限位槽之間的限位配合效果。具體地，限位塊530和限位槽的數量均可以為多個，多個限位塊530和多個限位槽一一對應配合，各限位塊530的形狀和尺寸對應相同，且各限位塊530的外周面和各限位槽的內壁面均為圓臺側面狀結構。
在佈設第一穿孔210和第二穿孔220的過程中，均可以根據第一晶圓和第二晶圓各自的尺寸，對應確定多個第一穿孔210和多個第二穿孔220的位置，以保證第一晶圓能夠穩定地支撐在第一頂針410上，且保證多個第二晶圓能夠穩定地支撐在第二頂針420上。在本申請的一個具體實施例中，承載件200上的上述限位槽為多個，且沿承載件200的圓周方向間隔設置；第一穿孔210和第二穿孔220均設置於承載件200上相鄰的兩個限位槽230之間，在這種情況下，自第一穿孔210穿出的第一頂針410在與第一晶圓相互配合時，第一晶圓與第一頂針410之間的配合面積相對較大，可以防止限位塊530和限位槽230妨礙第一頂針410與第一晶圓相互配合，進而保證第一頂針410能夠穩定可靠地支撐第一晶圓。相似地，通過採用上述技術方案，可以保證第二頂針420亦能夠不受限位塊530和限位槽230的妨礙，穩定地為第二晶圓提供支撐作用。
另外，承載件200具體可以為圓形結構件，在佈設第一穿孔210和第二穿孔220時，還可以使第一穿孔210和第二穿孔220分佈在不同半徑的圓周上，即，沿承載件200的徑向間隔設置，從而保證第二穿孔220均位於第一穿孔210圍成的環狀結構之內，進而可以保證多個第一穿孔210的中心基本與多個第二穿孔220的中心位於同一點，從而在進行製程時，保證第一晶圓和第二晶圓均能夠支撐在承載件200的中心區域，且可以保證第一壓環510可以較為精准地壓持在第一晶圓的外周，第一壓環510和第二壓環520均可以較為精准地壓持在第二晶圓的外周。
如上所述，支撐部610設有避讓口，保證第二壓環520可以被旋轉支撐件600精准地放置在第一頂針410上。可選地，支撐部610包括環狀本體611和至少三個支座612，環狀本體611設有上述避讓口，各支座612均連接在環狀本體611的內側，且各支座612上均設有上述限位槽。具體地，支座612和環狀本體611可採用焊接等方式連為一體，或者，環狀本體611和至少三個支座612可以採用一體成型的方式形成，以提升支撐部610的結構可靠性。在採用上述技術方案的情況下，第二壓環520可以被容納在環狀本體611的內側，從而在支撐部610隨旋轉部620轉動的過程中，可以進一步降低腔室本體內的其他結構與第二壓環520相互接觸的概率，保證第二壓環520在被轉運過程中的位置穩定性相對較高。另外，為了保證第二壓環520能夠較為穩定地支撐在多個支座612上，可以使至少三個支座612跨過的角度大於180°。
可選地，支座612的數量為三個，且使三個支座612的中心連線圍成一銳角三角形，即三個支座612的中心分別位於一銳角三角形的三個頂點上，從而在支座612的數量相對較少的情況下，保證支座612能夠為第二壓環520提供穩定地支撐作用。另外，還可以使三個支座612形成的三角形為等腰三角形，這可以進一步提升支撐座為第二壓環520提供的定位效果的可靠性。另外，如上所述，承載件200上亦設置有多個限位槽230，在支座612的數量為三個的情況下，亦可以使承載件200上設置三個限位槽230，且使承載件200上的三個限位槽230的尺寸和分佈情況與支撐部610中三個支座612的尺寸和分佈情況對應相同。
如上所述，在進行第二工作模式下，旋轉支撐件600能夠將第二壓環520放置在第一頂針410上，之後，旋轉支撐件600復位。可選地，通過使圓柱狀的腔室本體的尺寸相對較大，從而使腔室本體的一側作為旋轉支撐件600的安置空間，在不需要旋轉支撐件600工作時，即可使旋轉支撐件600停留於前述安置空間內。可選地，在本申請的另一實施例中，腔室本體中設有與反應腔110連通的容納空間120，容納空間120位於承載件200的外側，用於在第一工作模式下，旋轉支撐件600能夠使第二壓環520移動至容納空間120中，停放第二壓環520。也就是說，腔室本體設有反應腔110和容納空間120，容納空間120位於承載件200的外側，也即，容納空間120位於反應腔110的一側，在旋轉支撐件600完成工作或不需要介入製程時，旋轉支撐件600均可以停放在容納空間120內。具體地，容納空間120的大小可以根據旋轉支撐件600的尺寸等參數確定，對應地，容納空間120在支撐方向上的尺寸亦可以根據旋轉支撐件600的尺寸和安裝位置等參數確定。
基於上述任一實施例公開的製程腔室，本申請實施例還公開一種晶圓加工方法，該晶圓加工方法可以應用在上述任一製程腔室中，且採用該晶圓加工方法可以加工第一晶圓和第二晶圓，第一晶圓的直徑大於第二晶圓的直徑。如圖8所示，晶圓加工方法包括：
S10、判斷所要進行的工作模式是否為第一工作模式；若是，則進入第一工作模式（執行步驟S11至步驟S13）；若否，在進入第二工作模式（執行步驟S21至步驟S24）；
在工作模式為第一工作模式的情況下：
S11、第二壓環520位於避讓承載件200的位置；
S12、控制頂針裝置支撐第一晶圓；
S13、控制承載件200自傳片位上升至製程位，在此過程中，先使第一晶圓疊置於承載件200上，後使第一壓環510疊置於第一晶圓上表面的邊緣區域；
在工作模式為第二工作模式的情況下：
S21、控制頂針裝置支撐第二晶圓；
S22、控制壓環傳輸裝置使第二壓環520位於承載件200上方；
S23、控制頂針裝置保持支撐第二晶圓，同時支撐第二壓環520；
S24、控制承載件200自傳片位上升至製程位，在此過程中，先使第二晶圓疊置於承載件200上，後使第二壓環520疊置於第二晶圓上表面的邊緣區域，然後使第一壓環510疊置於第二壓環520上。
需要說明的是，在實際應用中，上述步驟S10可以省去，在這種情況下，可以採用預先設定或者根據輸入的指令的方式選擇性地進入第一工作模式或第二工作模式。
在一些可選的實施例中，上述頂針裝置包括多個第一頂針410和多個第二頂針420，在此基礎上，上述步驟S12包括：
抬升第一頂針410至第一停止位，以支撐第一晶圓；
上述步驟S21包括：
抬升第二頂針420至第三停止位，以支撐第二晶圓；
上述步驟S23包括：
抬升第一頂針410至第二停止位，以支撐第二壓環520。
具體來說，在製程開始前，先使第一頂針410處於第一停止位，然後可以利用傳片機構將第一晶圓傳入製程腔室中，且將第一晶圓傳遞至第一頂針410，由第一頂針410在第一停止位支撐第一晶圓。之後，承載件200自傳片位作抬升運動，在此過程中，承載件200可以托起支撐在第一頂針410上的第一晶圓，使之與第一頂針410分離，並隨承載件200一起作抬升運動，即，實現將第一晶圓疊置在承載件200上，之後，隨著承載件200繼續抬升，可活動地支撐在內襯體320上的第一壓環510亦能夠被承載件200托起一併抬升，從而使第一壓環510壓持於第一晶圓上，且二者均疊置在承載件200上。當製程完成之後，承載件200下降，隨著承載件200下降過程的進行，第一壓環510可以被承載在內襯體320上，繼而，第一晶圓可以被承載在位於上述第一停止位的第一頂針410上，傳片機構進入製程腔室內，將承載在第一頂針410上的第一晶圓取走，完成對第一晶圓的加工過程。
在第二工作模式下，在機械手等傳片機構的作用下，可以將第二晶圓放置在位於上述第三停止位的第二頂針420上，之後，第一頂針410抬升，使第一頂針410位於第二停止位，旋轉支撐件600通過產生旋轉動作，將第二壓環520置於第一頂針410上，之後，旋轉支撐件600復位，防止旋轉支撐件600對承載件200的抬升工作產生影響。之後，承載件200作抬升運動，在此過程中，承載件200可以托起支撐在第二頂針420上的第二晶圓，使之與第二頂針420分離，並隨承載件200一起作抬升運動，即，實現將第二晶圓疊置在承載件200上，之後，隨著承載件200繼續抬升，承載件200可以托起支撐在第一頂針410上的第二壓環520，使之與第一頂針410分離，並隨承載件200一併作抬升運動，且使第二壓環520壓持在第二晶圓上，之後，承載件200繼續抬升，可活動地支撐在內襯體320上的第一壓環510亦能夠被承載件200托起一併抬升，從而如圖7所示，使第一壓環510壓持於第二壓環520上，使第二晶圓720、第二壓環520和第一壓環510依次疊置於承載件200上。當製程完成之後，承載件200下降，隨著承載件200下降過程的進行，第一壓環510可以被承載在內襯體320上，繼而，第二壓環520可以被承載在位於第二停止位的第一頂針410上，繼而，第二晶圓720可以被承載在位於第三停止位的第二頂針420上，旋轉支撐件600動作，將承載在第一頂針410上的第二壓環520取走，且使第一頂針410作下降運動，防止第一頂針410對取片工作產生不利影響，之後，傳片機構進入製程腔室內，將承載在第二頂針420上的第二晶圓720取走，完成對第二晶圓720的加工過程。
前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文仲介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。
110:反應腔 120:容納空間 200:承載件 210:第一穿孔 220:第二穿孔 230:限位槽 310:升降驅動機構 320:內襯體 410:第一頂針 420:第二頂針 510:第一壓環 520:第二壓環 530:限位塊 600:旋轉支撐件 610:支撐部 611:環狀本體 612:支座 620:旋轉部 720:第二晶圓
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1是本申請實施例公開的製程腔室的結構簡圖； 圖2是本申請實施例公開的製程腔室中第二壓環的位置變化情況示意圖； 圖3是本申請實施例公開的製程腔室中承載件的結構示意圖； 圖4是本申請實施例公開的製程腔室中承載件的剖面示意圖； 圖5是本申請實施例公開的製程腔室中旋轉支撐件的結構示意圖； 圖6是本申請實施例公開的製程腔室中支撐件的結構示意圖； 圖7是本申請實施例公開的製程腔室進行第二工作模式時部分結構的配合示意圖； 圖8是本申請實施例公開的晶圓加工方法的流程圖。
110:反應腔
120:容納空間
200:承載件
310:升降驅動機構
320:內襯體
410:第一頂針
420:第二頂針
510:第一壓環
520:第二壓環
600:旋轉支撐件

Claims (12)

  1. 一種製程腔室，包括一腔室本體、一承載件、一內襯體、一第一壓環、一第二壓環、一頂針裝置和一壓環傳輸裝置，其中，該承載件可升降地設置於該腔室本體中，該承載件包括用於承載一第一晶圓和一第二晶圓的承載面，該第一晶圓的直徑大於該第二晶圓的直徑；該內襯體安裝於該腔室本體中，該第一壓環可活動地支撐於該內襯體上，該第一壓環的內徑大於該第二壓環的內徑，且小於該第二壓環的外徑；該製程腔室具有一第一工作模式和一第二工作模式，在該第一工作模式下，該第二壓環位於避讓該承載件的位置；該頂針裝置能夠支撐該第一晶圓；在該承載件自傳片位上升至製程位的過程中，先使該第一晶圓疊置於該承載件上，後使該第一壓環疊置於該第一晶圓上表面的邊緣區域；在該第二工作模式下，該壓環傳輸裝置能夠使該第二壓環位於該承載件上方；該頂針裝置能夠在不同的高度處同時支撐該第二晶圓和該第二壓環；在該承載件自該傳片位上升至該製程位的過程中，先使該第二晶圓疊置於該承載件上，後使該第二壓環疊置於該第二晶圓上表面的邊緣區域，然後使該第一壓環疊置於該第二壓環上。
  2. 如請求項1所述的製程腔室，其中該承載件上設有多個第一穿孔和多個第二穿孔；該頂針裝置包括多個第一頂針和多個第二頂針，其中，該第一頂針和該第一穿孔一一對應設置，該第一頂針穿設於該第一穿孔內，且該第一頂針的頂端能夠位於一第一停止位或一第二停止位，二者均高於位於傳片位時的該承載件的承載面，該第二停止位高於該第一停止位；該第二穿孔和該第二頂針一一對應設置，該第二頂針穿設於該第二穿孔內，且該第二頂針的頂端能夠位於一第三停止位，該第三停止位高於位於該傳片位時的該承載件的承載面，且低於該第二停止位； 在該第一工作模式下，該第一頂針在該第一停止位支撐該第一晶圓；在該第二工作模式下，該第二頂針在該第三停止位支撐該第二晶圓，該第一頂針在該第二停止位支撐由該壓環傳輸裝置移動至該第一頂針上方的該第二壓環。
  3. 如請求項2所述的製程腔室，其中該壓環傳輸裝置包括一旋轉支撐件，該旋轉支撐件用於通過旋轉將該第二壓環移動至該承載件上方，或者從該承載件上方移開。
  4. 如請求項3所述的製程腔室，其中該旋轉支撐件包括相互連接的一支撐部和一旋轉部，該支撐部用於支撐該第二壓環；該支撐部設有一避讓口，該避讓口用以避讓該頂針裝置，該旋轉部可轉動地安裝於該腔室本體，以驅動該支撐部旋轉。
  5. 如請求項4所述的製程腔室，其中該第二壓環設有一限位塊，該限位塊固定於該第二壓環朝向該支撐部的第一側面，該承載件和該支撐部上均設有一限位槽，該限位塊與該限位槽在垂直於支撐方向的方向上限位配合。
  6. 如請求項5所述的製程腔室，其中該限位塊的截面積在該支撐方向，且沿遠離該第一側面的方向上逐漸減小，該限位槽的截面積在該支撐方向，且沿遠離該第一側面的方向上逐漸減小。
  7. 如請求項5所述的製程腔室，其中該承載件上的該限位槽為多個，且沿該承載件的圓周方向間隔設置；該第一穿孔和該第二穿孔均設置於該承載件上相鄰的兩個該限位槽之間，該第一穿孔和該第二穿孔分佈在不同半徑的圓周上。
  8. 如請求項5所述的製程腔室，其中該支撐部包括一環狀本體和至少三個支座，該環狀本體設有該避讓口，各該支座均連接於該環狀本體的內側，且各該支座上均設有該限位槽。
  9. 如請求項8所述的製程腔室，其中該支座的數量為三個，且三個該支座的中心連線圍成一銳角三角形。
  10. 如請求項1所述的製程腔室，其中該腔室本體中設有與反應腔連通的一容納空間，該容納空間位於該承載件的外側，用於在該第一工作模式下，該壓環傳輸裝置能夠使該第二壓環移動至該容納空間中，停放該第二壓環。
  11. 一種晶圓加工方法，應用於請求項1-10任意一項所述的製程腔室，該晶圓加工方法用於加工第一晶圓和第二晶圓，該第一晶圓的直徑大於該第二晶圓的直徑，該晶圓加工方法包括：在工作模式為第一工作模式的情況下：該第二壓環位於避讓該承載件的位置；控制該頂針裝置支撐該第一晶圓；控制該承載件自該傳片位上升至該製程位，在此過程中，先使該第一晶圓疊置於該承載件上，後使該第一壓環疊置於該第一晶圓上表面的邊緣區域；在工作模式為第二工作模式的情況下：控制該頂針裝置支撐該第二晶圓；控制該壓環傳輸裝置使該第二壓環位於該承載件上方；控制該頂針裝置保持支撐該第二晶圓，同時支撐該第二壓環；控制該承載件自該傳片位上升至該製程位，在此過程中，先使該第二晶圓疊置於該承載件上，後使該第二壓環疊置於該第二晶圓上表面的邊緣區域， 然後使該第一壓環疊置於該第二壓環上。
  12. 如請求項11所述的晶圓加工方法，其中應用於請求項2所述的製程腔室；該控制該頂針裝置支撐該第一晶圓，包括：抬升該第一頂針至第一停止位，以支撐該第一晶圓；該控制該頂針裝置支撐該第二晶圓，包括：抬升該第二頂針至第三停止位，以支撐該第二晶圓；該控制該頂針裝置保持支撐該第二晶圓，同時支撐該第二壓環，包括：抬升該第一頂針至該第二停止位，以支撐該第二壓環。
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