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CN110506326A - 可移动的边缘环设计 - Google Patents

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Abstract

一种边缘环被配置为在衬底处理系统中经由一个或多个升降销相对于衬底支撑件升高和降低。所述边缘环还被配置为在所述边缘环的调整过程中与从衬底支撑件的底部环和/或中部环向上延伸的引导特征对接。所述边缘环包括：上表面；环形内径；环形外径；下表面；以及环形凹槽，所述环形凹槽被布置在所述边缘环的所述下表面中，以与所述引导特征对接。所述环形凹槽的壁是基本竖直的。

Description

可移动的边缘环设计
技术领域
本公开涉及衬底处理系统中的可移动的边缘环。
背景技术
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的发明人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
衬底处理系统可用于处理诸如半导体晶片之类的衬底。可以在衬底上执行的示例性处理包括但不限于化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、导体蚀刻和/或其他蚀刻、沉积或清洁工艺。衬底可以布置在衬底处理系统的处理室中的衬底支撑件上，衬底支撑件例如基座、静电卡盘(ESC)等。在蚀刻期间，可以将包括一种或多种前体的气体混合物引入处理室，并且可以使用等离子体来引发化学反应。
衬底支撑件可包括布置成支撑晶片的陶瓷层。例如，晶片可以在处理期间被夹持到陶瓷层上。衬底支撑件可包括围绕衬底支撑件的外部部分(例如，周边的外部和/或邻近周边)布置的边缘环。可以提供边缘环以将等离子体约束在衬底上方的体积中，保护衬底支撑件免受等离子体引起的侵蚀等。
发明内容
一种边缘环被配置为在衬底处理系统中经由一个或多个升降销相对于衬底支撑件升高和降低。所述边缘环还被配置为在所述边缘环的调整过程中与从衬底支撑件的底部环和/或中部环向上延伸的引导特征对接。所述边缘环包括：上表面；环形内径；环形外径；下表面；以及环形凹槽，所述环形凹槽被布置在所述边缘环的所述下表面中，以与所述引导特征对接。所述环形凹槽的壁是基本竖直的。
一种边缘环被配置为在衬底处理系统中经由一个或多个升降销相对于衬底支撑件升高和降低。所述边缘环包括：上表面；环形内径；环形外径；和下表面。所述边缘环的在所述上表面和所述外径之间的界面处的上部外侧拐角被倒角。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
图1是根据本公开的示例性处理室的功能框图；
图2A示出了根据本公开的处于降低的位置的示例性可移动边缘环；
图2B示出了根据本公开的处于升高的位置的示例性可移动边缘环；
图3A示出了根据本公开的包括可移动边缘环的第一示例性衬底支撑件；
图3B示出了根据本公开的包括可移动边缘环的第二示例性衬底支撑件；
图4A示出了根据本公开的包括可移动边缘环的第三示例性衬底支撑件；
图4B示出了根据本公开的包括可移动边缘环的第四示例性衬底支撑件；
图4C示出了根据本公开的包括可移动边缘环的第五示例性衬底支撑件；
图5A示出了根据本公开的包括可移动边缘环的第六示例性衬底支撑件；
图5B示出了根据本公开的包括可移动边缘环的第七示例性衬底支撑件；
图6A示出了根据本公开的衬底支撑件的示例性底部环的仰视图；以及
图6B示出了根据本公开的衬底支撑件的底部环的时钟状特征；
在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
衬底处理系统中的衬底支撑件可包括边缘环。边缘环的上表面可以在衬底支撑件的上表面上方延伸，使得衬底支撑件的上表面(并且在一些示例中，布置在衬底支撑件上的衬底的上表面)相对于边缘环凹陷。该凹陷部分可以称为凹部(pocket)。边缘环的上表面和衬底的上表面之间的距离可以称为“凹部深度”。通常，凹部深度根据边缘环相对于衬底的上表面的高度而固定。
蚀刻处理的一些方面可能由于衬底处理系统、衬底、气体混合物等的特性不同而变化。例如，流动模式以及因此导致的蚀刻速率和蚀刻均匀性可根据边缘环的凹部深度、边缘环几何结构(即形状)以及其他变量(包括但不限于气体流率、气体种类、注入角度、注入位置等)而变化。因此，改变边缘环的配置(例如，包括边缘环高度和/或几何结构)可以改变整个衬底表面上的气体速度分布。
一些衬底处理系统可以实现可移动(例如，可调节)边缘环和/或可替换边缘环。在一个示例中，可以在处理期间调节可移动边缘的高度以控制蚀刻均匀性。边缘环可以耦合到致动器，该致动器被配置为响应于控制器、用户界面等来升高和降低边缘环。在一个示例中，衬底处理系统的控制器根据正在执行的特定配方和相关的气体注入参数在处理期间、在处理步骤之间等控制边缘环的高度。此外，边缘环和其他部件可包括随时间磨损/腐蚀的消耗性材料。因此，可以调节边缘环的高度以补偿腐蚀。在其他示例中，边缘环可以是可拆卸的和可替换的(例如，以替换被腐蚀或损坏的边缘环，以用具有不同几何结构的边缘环替换边缘环等)。实现可移动和可替换边缘环的衬底处理系统的示例可以在2015年5月6日提交的美国专利申请No.14/705,430中找到，其全部内容通过引用合并入本文。
根据本公开的原理的衬底处理系统和方法包括具有有利于调整和/或更换的各种特征的可移动的边缘环。
现在参考图1，示出了示例性衬底处理系统100。仅举例而言，衬底处理系统100可以用于执行使用RF等离子体的蚀刻和/或用于执行其他合适的衬底处理。衬底处理系统100包括处理室102，处理室102包围衬底处理系统100的其他部件并包含RF等离子体。衬底处理室102包括上电极104和衬底支撑件106，例如静电卡盘(ESC)。在操作期间，衬底108布置在衬底支撑件106上。虽然作为示例示出了特定衬底处理系统100和室102，但是本公开的原理可以应用于其他类型的衬底处理系统和室，例如原位产生等离子体的衬底处理系统、实现远程等离子体产生和输送(例如，使用等离子体管、微波管)的衬底处理系统等等。
仅举例而言，上电极104可包括气体分配装置，例如喷头109，其引入和分配处理气体。喷头109可包括杆部，杆部包括连接到处理室的顶部表面的一端。基部部分通常为圆柱形，并且在与处理室的顶部表面间隔开的位置处从杆部的相对端径向向外延伸。喷头的基部部分的面向衬底的表面或面板包括让处理气体或吹扫气体流过的多个孔。替代地，上电极104可包括导电板，并且可以以另一种方式引入处理气体。
衬底支撑件106包括用作下电极的导电基板110。基板110支撑陶瓷层112。在一些示例中，陶瓷层112可包括加热层，例如陶瓷多区加热板。热阻层114(例如，结合层)可以布置在陶瓷层112和基板110之间。基板110可以包括用于使冷却剂流过基板110的一个或多个冷却剂通道116。
RF产生系统120产生RF电压并将RF电压输出到上电极104和下电极(例如，衬底支撑件106的基板110)中的一个。上电极104和基板110中的另一个可以是DC接地的、AC接地的或浮动的。仅举例而言，RF产生系统120可以包括RF电压产生器122，其产生RF电压，该RF电压由匹配和分配网络124馈送到上电极104或基板110。在其他示例中，可以感应或远程生成等离子体。尽管如为了示例目的所示出的，RF产生系统120对应于电容耦合等离子体(CCP)系统，但是本公开的原理也可以在其他合适的系统中实现，例如，仅举例而言，在变压器耦合等离子体(TCP)系统、CCP阴极系统、远程微波等离子体产生和输送系统等中实现。
气体输送系统130包括一个或多个气体源132-1、132-2、…和132-N(统称为气体源132)，其中N是大于零的整数。气体源提供一种或多种前体及其混合物。气体源还可以供应吹扫气体。也可以使用汽化的前体。气体源132通过阀134-1、134-2、…和134-N(统称为阀134)和质量流量控制器136-1、136-2、…和136-N(统称为质量流量控制器136)与歧管140连接。歧管140的输出被供给到处理室102。仅举例而言，歧管140的输出被供给到喷头109。
温度控制器142可以连接到多个加热元件，例如布置在陶瓷层112中的热控制元件(TCE)144。例如，加热元件144可以包括但不限于对应于多区域加热板中的各个区域的大加热元件和/或跨多区域加热板的多个区域设置的微加热元件阵列。温度控制器142可以用于控制多个加热元件144，以控制衬底支撑件106和衬底108的温度。根据本公开的原理的加热元件144中的每一个包括具有正TCR的第一材料和具有负TCR的第二材料，如下文更详细地描述的。
温度控制器142可以与冷却剂组件146连通以控制流过通道116的冷却剂流。例如，冷却剂组件146可以包括冷却剂泵和贮存器。温度控制器142操作冷却剂组件146以选择性地使冷却剂流过通道116以冷却衬底支撑件106。
阀150和泵152可用于从处理室102排空反应物。系统控制器160可用于控制衬底处理系统100的部件。机械手170可用于将衬底输送到衬底支撑件106上，和从衬底支撑件106去除衬底。例如，机械手170可以在衬底支撑件106和加载锁172之间传送衬底。虽然温度控制器142示出为单独的控制器，但是温度控制器142可以在系统控制器160内实现。在一些示例中，可以在陶瓷层112和基板110之间的结合层114的外周边周围提供保护性密封件176。
衬底支撑件106包括边缘环180。边缘环180可以对应于顶部环，顶部环可以由底部环184支撑。在一些示例中，边缘环180可以进一步由如下面更详细地描述的中部环(图1中未示出)、陶瓷层112的台阶部分等中的一个或多个支撑。根据本公开的原理所述的边缘环180可相对于衬底108移动(例如，可在竖直方向上向上和向下移动)。例如，边缘环180可通过致动器响应于控制器176来控制。在一些示例中，边缘环180可以在衬底处理期间调整(即，边缘环180可以是可调节边缘环)。在其他示例中，边缘环180可以是可拆卸的(例如，在处理室102处于真空下使用机器手170经由气锁拆卸)。在还有的其他示例中，边缘环180可以是可调节的且可拆卸的。
现在参考图2A和2B，示出了根据本公开的原理所述的上面布置有衬底204的示例性衬底支撑件200。衬底支撑件200可包括具有内部部分(例如，对应于ESC)208和外部部分212的底座或基座。在示例中，外部部分212可独立于内部部分208并且可相对于内部部分208移动。例如，外部部分212可包括底部环216和顶部边缘环220。衬底204布置在内部部分208上(例如，在陶瓷层224上)以进行处理。控制器228与一个或多个致动器232通信以选择性地升高和降低边缘环220。例如，可以升高和/或降低边缘环220以在处理期间调节支撑件200的凹部深度。在另一示例中，可以升高边缘环220以便于去除和更换边缘环220。
仅举例而言，边缘环220在图2A中示出处于彻底降低了的位置并且在2B中处于示例性的彻底升高了的位置。如图所示，致动器232对应于销致动器，该销致动器构造成在竖直方向上选择性地延伸和缩回销236。在其他示例中可以使用其他合适类型的致动器。仅举例而言，边缘环220对应于陶瓷或石英边缘环，但是可以使用其他合适的材料(例如，碳化硅、氧化钇等)。在图2A中，控制器228与致动器232通信以经由销236直接升高和降低边缘环220。在一些示例中，内部部分208可相对于外部部分212移动。
根据本公开的原理所述的示例性衬底支撑件300的特征在图3A和3B中更详细地示出。衬底支撑件300包括绝缘环或板304和布置在绝缘板304上的基板(例如，ESC)308。基板308支撑陶瓷层312，陶瓷层312构造成支撑布置在其上的衬底316以进行处理。在图3A中，陶瓷层312具有非台阶式构造。在图3B中，陶瓷层312具有台阶式构造。衬底支撑件300包括支撑上部(“顶部”)边缘环324的底部环320。可以穿过绝缘板304、底部环320和/或基板308形成一个或多个通孔或引导通道328，以容纳相应的升降销332，所述升降销332设置成选择性地使边缘环324升高和降低。例如，引导通道328用作升降销332中的相应的升降销的销对准孔。如图3B所示，衬底支撑件300还可包括布置在底部环320和边缘环324之间的中部环336。在台阶式构造中，中部环336与陶瓷层312重叠并且布置成支撑基板的外边缘316。
升降销332可包括抗腐蚀材料(例如，蓝宝石)。升降销332的外表面可以被抛光光滑以减小升降销332与底部环320的结构特征之间的摩擦，以便于移动。在一些示例中，一个或多个陶瓷套管340可以围绕升降销332布置在通道328中。每个升降销332可以包括圆形上端344，以最小化上端344和边缘环324之间的接触面积。光滑的外表面、圆形上端344、引导通道328和/或陶瓷套管340便于边缘环324的升高和降低，同时防止在运动期间约束(binding)升降销332。
如图3A所示，底部环320包括引导特征348。如图3B所示，中部环336包括引导特征348。例如，引导特征348对应于从底部环320/中部环336向上延伸的凸起环形凸缘352。如图3A所示，引导通道328和升降销332延伸穿过引导特征348以接合边缘环324。相反，如图3B所示，引导通道328和升降销332延伸穿过底部环320以接合边缘环324而不穿过中部环336。
边缘环324包括环形底部凹槽356，其布置成接收引导特征348。例如，边缘环324的轮廓(即，横截面)形状可大致对应于配置为容纳引导特征348的“U”形状，但可以使用其他合适的形状。此外，尽管边缘环324的上表面被示出为大致水平的(即，平行于衬底支撑件300的上表面)，但是在其他示例中，边缘环324的上表面可以具有不同的轮廓。例如，边缘环324的上表面可以是斜的或倾斜的、圆形的等。在一些示例中，边缘环324的上表面是倾斜的，使得边缘环324的内径处的厚度大于边缘环324的外径处的厚度，以补偿内径处的腐蚀。
因此，边缘环324的底表面被配置为与图2中的底部环320的上表面互补，如图3A所示，或者底部环320和中部环336的相应表面互补，如图3B所示。此外，边缘环324和底部环320/中部环336之间的界面360是迷宫式的。换言之，边缘环324的下表面以及相应地界面360包括多个方向变化(例如，90度的方向变化、向上和向下的台阶、交替的正交的水平路径和竖直路径等)，而不是向衬底支撑件300的内部结构提供在边缘环324和底部环320/中部环336之间的直接路径。通常，在包括多个界面环(例如，中部环336和底部环320中的一个或多个和顶部边缘环324两者)的衬底支撑件中会增大等离子体和工艺材料泄漏的可能性。这种可能性当可移动边缘环324在处理期间升高时会进一步增大。因此，界面360(并且特别是边缘环324的轮廓)被配置为防止工艺材料、等离子体等到达衬底支撑件300的内部结构。
例如，如图6所示，如图3A所示，界面360包括五个方向变化，以限制对引导通道328和销332、陶瓷层312、衬底316的背面和边缘等的访问。相反，如图3B所示，界面360包括第一路径364中的七个方向变化和第二路径368中的五个方向变化，以限制对引导通道328和销332、陶瓷层312、衬底316的背面和边缘、结合层372、密封部376等的访问。因此，界面360降低了影响衬底支撑件300的内部结构的等离子体泄漏和点亮、腐蚀等的可能性。
边缘环324(以及底部环320、中部环336等的界面表面)的轮廓(即，横截面)形状被设计成便于制造并降低制造成本。例如，凹槽356的壁380和引导特征340的壁384可以是基本竖直的(例如，与抛物线形、梯形、三角形等相反)，以便于制造，同时防止等离子体和工艺材料泄漏。仅举例而言，基本竖直的可以被定义为垂直于边缘环324的上表面和/或下表面、与边缘环324的上表面和/或下表面的法线相差在1°内、平行于边缘环324移动的方向等等。此外，竖直壁380、384在边缘环324移动期间保持边缘环324相对于引导特征340对准。相反，当凹槽356和引导特征340的相应轮廓是抛物线形、梯形、三角形等时，边缘环324的向上运动引起壁380和壁384之间的显著分离。
在界面360内(并且特别是在凹槽356内)的边缘环324、底部环320和中部环336的表面相对平滑且连续，以最小化在边缘环324的移动期间边缘环324和引导特征340之间的摩擦。例如，界面360内的边缘环324、底部环320和中部环336的相应表面可以经历额外的抛光以实现期望的表面光滑度。在其他示例中，界面360内的边缘环324、底部环320和中部环336的表面可涂覆有进一步减少摩擦的材料。在还有的其他示例中，界面360(并且特别是边缘环324)内的边缘环324、底部环320和中部环336的表面可以没有螺钉孔和/或类似的组装特征。以这种方式，可以最小化由于表面之间的接触(例如，在边缘环324的移动期间)产生的颗粒。
当如上所述在处理期间升高边缘环324以进行调节时，如图2A和图2B中所述的控制器228可以被配置为根据引导特征348的高度H限制边缘环324的可调范围。例如，可调范围可以被限制为小于引导特征348的高度H。例如，如果引导特征348具有大约8mm(例如，7.7-8.3mm)的高度H，则边缘环324的可调范围可以是6mm。换言之，边缘环324可以从完全降低的位置(例如，0mm)升高到完全升高的位置(例如，6mm)，而不会完全从边缘环324中的凹槽356去除引导特征348。因此，即使在完全升高的位置，边缘环324仍然与引导特征348的至少一部分重叠。以这种方式限制边缘环324的范围如上所述保持迷宫式界面360并防止边缘环324的侧向未对准。凹槽356的深度可以近似等于引导特征348的高度H(例如，与高度H相差在5％内)。凹槽356的深度可以至少是边缘环厚度的50％。仅举例而言，图3A的边缘环324的可调范围为6mm，而图3B的边缘环324的可调范围为1mm。例如，边缘环324的整个厚度(即，高度)可以在约0.459英寸(例如，0.450英寸至0.469英寸)和约0.592英寸(例如，0.582英寸至0.602英寸)之间，并且凹槽的深度356可以为约0.308英寸(例如，0.298英寸至0.318英寸)。
例如，边缘环324的整个厚度可以对应于边缘环324的内径处的边缘环324的厚度(例如，边缘环324的内壁388处的厚度/高度)。在一些示例中，边缘环324的厚度在边缘环324的整个上表面上可以是不均匀的(例如，如上所述，边缘环324的上表面可以是倾斜的，使得内壁388处的厚度大于边缘环324的外径处的厚度)。然而，由于暴露于等离子体导致的腐蚀在内壁388处相对于边缘环324的外径可能增加，所以边缘环324可以形成为使得内壁388具有至少预定的厚度以补偿在内壁388处的增加的腐蚀。仅举例而言，内壁388是基本竖直的，以避免在边缘环324移动期间与衬底316接触。
现在参考图4A、4B和4C，更详细地示出了根据本公开的原理所述的另一示例性衬底支撑件400。衬底支撑件400包括绝缘环或板404和布置在绝缘板404上的基板408。基板408支撑陶瓷层412，陶瓷层412构造成支撑布置在其上的衬底416以进行处理。在图4A中，陶瓷层412具有非台阶式构造。在图4B和4C中，陶瓷层412具有台阶式构造。衬底支撑件400包括支撑上部边缘环424的底部环420。在台阶式构造中，边缘环424与陶瓷层412重叠。可以穿过绝缘板404、底部环420和/或基板408形成一个或多个通孔或引导通道428以容纳被设置成选择性地使边缘环424升高和降低的相应的升降销432。例如，引导通道428用作升降销432中的相应的升降销的销对准孔。
在图4A、4B和4C的示例中，边缘环424被配置为支撑布置在陶瓷层412上的衬底416的外边缘。例如，边缘环424的内径包括台阶434，其布置成支撑衬底416的外边缘。因此，边缘环424可以升高和降低以便于去除和更换边缘环424，但在处理过程中不会升高和降低(即，边缘环424不可调)。例如，可以使用升降销432升高边缘环424以便(例如，使用机器手170)去除和更换。
在一示例中，边缘环424的下部内侧拐角436可以被倒角以便于在衬底支撑件400上的边缘环424的对准(即，居中)。相反，陶瓷层412的上部外侧拐角444和/或下部内侧拐角448可以与拐角436互补地倒角。因此，当边缘环424下降到衬底支撑件400上时，倒角拐角436与倒角拐角444/448相互作用，以使边缘环424在衬底支撑件400上自对中。
边缘环424的上部外角456可以被倒角以便于从处理室102去除边缘环424。例如，因为衬底支撑件400被配置用于原位去除边缘环424(即，在没有完全打开处理室102和给处理室102通风的情况下)，边缘环424被配置成通过气锁去除。通常，气锁的尺寸适于容纳预定尺寸(例如，300mm)的衬底。然而，边缘环424的直径明显大于衬底416，并且典型的边缘环424可能不适合穿过气锁。因此，减小边缘环424的直径(例如，与如图3A和3B所示的边缘环324相比)。例如，边缘环324的外径类似于底部环320的外径。相反，边缘环424的外径显著小于底部环420的外径。仅举例而言，边缘环424的外径小于或等于约12.833英寸(例如，12.823英寸至12.843英寸)。边缘环424的内径大于约11.6英寸(例如，大于11.5英寸)。倒角外侧拐角356进一步便于边缘环424通过气锁传送。
仅举例而言，外侧拐角的倒角可以具有约0.060英寸(例如0.050英寸至0.070英寸)的高度，约0.040英寸(例如0.030英寸至0.050英寸)的宽度以及约30°(例如，25°-35°)的角度。在一些示例中，除了或代替外侧拐角356，还可以对边缘环424的其他外侧拐角进行倒角。在一些示例中，下部拐角436的倒角可具有约0.025英寸(例如，0.015英寸到0.040英寸)的高度，约0.015英寸(例如，0.005英寸到0.030英寸)的宽度，以及约60°(50°-70°)的角度。仅举例而言，边缘环424的整个厚度(即，高度)约但不大于0.268英寸(例如，0.258英寸至0.268英寸)。例如，边缘环424的厚度可以不超过处理室102的气锁的高度，以使得能去除边缘环424。仅举例来说，边缘环424的整个厚度可以对应于在边缘环424的内径处的边缘环424的厚度(例如，边缘环424的在内壁458处的厚度/高度)，如上面参照图3A和3B所述。
如图4C所示，底部环420包括引导特征460。例如，引导特征460对应于从底部环420向上延伸的凸起环形凸缘464。引导通道428和升降销432延伸穿过底部环420以接合边缘环424。边缘环424包括环形底部凹槽468，其布置成容纳引导特征460。例如，边缘环424的轮廓可大致对应于被配置为容纳引导特征460的“U”形状。
因此，类似于图3A和3B，边缘环424的底表面被配置成与底部环420和陶瓷层412的相应上表面互补以形成迷宫界面472。换言之，界面472包括多个方向变化(例如，90度的方向变化)而不是向衬底支撑件400的内部结构提供在边缘环424和底部环420之间的直接路径。在一些示例中，引导特征460、边缘环424、底部环420和/或陶瓷层412的在界面360内的部分可以被倒角以便于边缘环424在衬底支撑件400上的对准(即，居中)。例如，边缘环424的内径的下部内侧拐角476和陶瓷层412的相应的下部内侧拐角480和/或上部外侧拐角484被倒角。在其他示例中，引导特征460在凹槽468内的机械对准使边缘环324居中。在一些示例中，下部拐角476的倒角可具有约0.025英寸(例如，0.015英寸至0.040英寸)的高度，宽度约为0.015英寸(例如，0.005英寸至0.030英寸)，并且角度为约60°(例如50°-60°)。
现在参考图5A和5B，更详细地示出了根据本公开的原理所述的另一示例性衬底支撑件500。衬底支撑件500包括绝缘环或板504和布置在绝缘板504上的基板508。基板508支撑陶瓷层512，陶瓷层512构造成支撑布置在其上的衬底516以进行处理。在图5A中，陶瓷层512具有非台阶式构造。在图5B中，陶瓷层512具有台阶式构造。衬底支撑件500包括支撑上部边缘环524(如图5A所示)或上部边缘环526(如图5B所示)的底部环520。可以穿过绝缘板504、底部环520和/或基板508形成一个或多个通孔或引导通道528，以容纳相应的升降销532，升降销532布置成选择性地使边缘环524/526升高和降低。例如，引导通道528用作升降销532中的相应的升降销的销对准孔。如图5B所示，衬底支撑件500还可包括布置在底部环520和边缘环524/526之间的中部环536。在台阶式构造中，中部环536与陶瓷层512重叠并且布置成支撑衬底516的外边缘。
图5A和5B的示例组合了图3A和3B的可拆卸/可更换边缘环与图4A、4B和4C的可拆卸/可更换边缘环两者的特征。例如，即使在图5B的台阶式构造中，边缘环526没有在衬底516下方延伸并支撑衬底516。因此，边缘环524/526可在处理期间升高和降低。仅举例而言，图5A的边缘环524的可调范围是2.75mm，而图5B的边缘环526的可调范围为1mm。此外，边缘环524/526的外径如参照图4A、4B和4C所述减小以便于边缘环524/526穿过气锁传送。因此，如上所述，边缘环524/526可以被去除并原位替换。
如图5A所示，底部环520包括引导特征540。如图5B所示，中部环536包括引导特征540。例如，引导特征540对应于从底部环520/中部环536向上延伸的凸起环形凸缘544。在图5A和5B中的每一个中，引导通道528和升降销532延伸穿过底部环520以接合边缘环524/526。例如，边缘环524/526包括环形底部凹槽548，其布置成容纳引导特征540。例如，边缘环524/526的轮廓通常可以对应于被配置为容纳引导特征540的“U”形状。
因此，类似于图3A、3B和4C的示例，边缘环524/526的底表面构造成与底部环520和中部环536的相应上表面互补，以形成迷宫界面552。换言之，界面552包括多个方向变化(例如，90度的方向变化)，而不是向衬底支撑件500的内部结构提供在边缘环524/526和底部环520之间的直接路径。在一些示例中，引导特征540、边缘环524/526、底部环520和/或中部环536的在界面552内的部分可以被倒角，以便于边缘环524/526在衬底支撑件500上的对准(即，居中)。例如，在图5A中，边缘环524的拐角556和558以及底部环520的引导特征540和562的互补拐角560被倒角。相反，在图5B中，仅边缘环526的拐角556和底部环520的拐角560被倒角。边缘环524的上部外侧拐角564可以被倒角，以便于从处理室102去除边缘环524，如上面参照图4A、4B和4C所述的。
仅举例而言，下部拐角556和558的倒角可以具有约0.015英寸(例如，0.005英寸至0.030英寸)的高度和宽度以及约30°(25°至35°)的角度。例如，边缘环524/526的整个厚度(即，高度)可以是约但不大于0.268英寸(例如，不大于0.258英寸)，并且凹槽548的深度可以是约0.210英寸(例如0.200英寸至0.220英寸)。边缘环524/526的厚度与凹槽548的深度之间的差可以不小于0.058英寸。例如，边缘环524/526的厚度可以不超过处理室102的气锁的高度，以使得能去除边缘环524/526。然而，边缘环524/526的厚度也可以最大化，而不超过气锁的高度，以优化边缘环524/526的可调性。换言之，随着边缘环524/526随时间侵蚀，边缘环524/526可以升高而不需要更换的量与边缘环524/526的厚度成比例地增加。仅举例而言，这里使用的边缘环524/526的整个厚度可以对应于边缘环524/526的内径处的边缘环524/526的厚度(例如，边缘环524/526在内壁568处的厚度/高度)，如上面参考图3A、3B、4A、4B和4C所述的。
现在参考图6A和6B，示例性底部环600(例如，对应于底部环320、420或520中的任何一个)可以实现时钟状特征以便于底部环600与绝缘环604对准。底部环600包括被布置成容纳延伸穿过绝缘环604的相应升降销612的多个引导通道608。底部环600还包括一个或多个时钟状特征，例如凹口616。凹口616被配置为容纳互补结构，例如突起620。因此，底部环600可以安装成使得凹口616与突起620对准并容纳突起620，以确保引导通道608与升降销612中的相应的升降销对准。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方式在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方式描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方式的特征中实现和/或与任何其它实施方式的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方式不是相互排斥的，并且一个或多个实施方式彼此的置换保持在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的加载锁。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方式中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方式在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方式描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方式的特征中实现和/或与任何其它实施方式的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方式不是相互排斥的，并且一个或多个实施方式彼此的置换保持在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的加载锁。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方式中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种边缘环，其被配置为在衬底处理系统中经由一个或多个升降销相对于衬底支撑件升高和降低，其中，所述边缘环还被配置为在所述边缘环的调整过程中与从衬底支撑件的底部环和/或中部环向上延伸的引导特征对接，所述边缘环包括：
上表面；
环形内径；
环形外径；
下表面；以及
环形凹槽，其被布置在所述边缘环的所述下表面中，以与所述引导特征对接，其中所述环形凹槽的壁是基本竖直的。
2.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环是“U”形的。
3.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述凹槽的深度为所述边缘环的厚度的至少50％。
4.根据权利要求1所述的边缘环，其中，根据所述边缘环的可调范围来选择所述凹槽的深度。
5.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述凹槽的深度介于7.7mm与8.3mm之间。
6.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述下表面上的第一拐角被倒角。
7.根据权利要求1所述的边缘环，其中所述环形凹槽内的第一拐角被倒角。
8.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环的外径的上部拐角被倒角。
9.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述下表面包括至少四个方向变化。
10.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述下表面包括至少五个交替的竖直和水平路径。
11.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述下表面上的第一拐角被倒角。
12.根据权利要求1所述的边缘环，其中所述环形凹槽内的第一拐角被倒角。
13.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环的外径小于约12.883英寸(327.228mm)，并且所述边缘环的所述环形内径大于约11.6英寸(294.64mm)。
14.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环在所述环形内径处的厚度介于约0.459英寸(11.659mm)和约0.592英寸(15.037mm)之间。
15.一种边缘环，其被配置为在衬底处理系统中经由一个或多个升降销相对于衬底支撑件升高和降低，所述边缘环包括：
上表面；
环形内径；
环形外径；和
下表面，
其中，所述边缘环的在所述上表面和所述外径之间的界面处的上部外侧拐角被倒角。
16.根据权利要求15所述的边缘环，其中，所述倒角的上部拐角具有约0.060英寸(1.524mm)的高度，约0.040英寸(1.016mm)的宽度和约30°的角度。
17.根据权利要求15所述的边缘环，其中，所述边缘环的在所述下表面和所述内径之间的界面处的下部内侧拐角被倒角。
18.根据权利要求17所述的边缘环，其中所述倒角的下部拐角具有约0.015英寸(0.381mm)的高度，约0.015英寸(0.381mm)的宽度和约30°的角度。
19.根据权利要求17所述的边缘环，其中，所述倒角的下部拐角具有约0.025英寸(0.635mm)的高度，约0.015英寸(0.381mm)的宽度以及约60度的角度。
20.根据权利要求15所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述环形外径小于约12.883英寸(327.228mm)，并且所述边缘环的所述环形内径大于约11.6英寸(294.64mm)。
21.根据权利要求15所述的边缘环，其还包括布置在所述边缘环的所述下表面中的环形凹槽，其中，所述环形凹槽的壁是基本竖直的。
22.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述边缘环是“U”形的。
23.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述凹槽的深度为所述边缘环的厚度的至少50％。
24.根据权利要求21所述的边缘环，其中，根据所述边缘环的可调范围来选择所述凹槽的深度。
25.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述凹槽的深度介于7.7mm与8.3mm之间。
26.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述下表面上的与所述环形凹槽相邻的拐角被倒角。
27.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述边缘环的在所述下表面和所述外径之间的界面处的下部拐角被倒角。
28.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述下表面包括至少四个方向变化。
29.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述环形内径包括台阶。
30.根据权利要求15所述的边缘环，其中，所述边缘环的在所述环形内径处的厚度为约0.268英寸(6.807mm)。

Claims (30)

1.一种边缘环，其被配置为在衬底处理系统中经由一个或多个升降销相对于衬底支撑件升高和降低，其中，所述边缘环还被配置为在所述边缘环的调整过程中与从衬底支撑件的底部环和/或中部环向上延伸的引导特征对接，所述边缘环包括：
上表面；
环形内径；
环形外径；
下表面；以及
环形凹槽，其被布置在所述边缘环的所述下表面中，以与所述引导特征对接，其中所述环形凹槽的壁是基本竖直的。
2.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环是“U”形的。
3.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述凹槽的深度为所述边缘环的厚度的至少50％。
4.根据权利要求1所述的边缘环，其中，根据所述边缘环的可调范围来选择所述凹槽的深度。
5.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述凹槽的深度介于7.7mm与8.3mm之间。
6.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述下表面上的第一拐角被倒角。
7.根据权利要求1所述的边缘环，其中所述环形凹槽内的第一拐角被倒角。
8.根据权利要求1所述的边缘环，其中，所述边缘环的外径的上部拐角被倒角。
9.根据权利要求1所述的衬底支撑件，其中，所述边缘环的所述下表面包括至少四个方向变化。
10.根据权利要求1所述的衬底支撑件，其中，所述边缘环的所述下表面包括至少五个交替的竖直和水平路径。
11.根据权利要求1所述的衬底支撑件，其中，所述边缘环的所述下表面上的第一拐角被倒角。
12.根据权利要求1所述的衬底支撑件，其中所述环形凹槽内的第一拐角被倒角。
13.根据权利要求1所述的衬底支撑件，其中，所述边缘环的外径小于约12.883英寸，并且所述边缘环的所述环形内径大于约11.6英寸。
14.根据权利要求1所述的衬底支撑件，其中，所述边缘环在所述环形内径处的厚度介于约0.459英寸和约0.592英寸之间。
15.一种边缘环，其被配置为在衬底处理系统中经由一个或多个升降销相对于衬底支撑件升高和降低，所述边缘环包括：
上表面；
环形内径；
环形外径；和
下表面，
其中，所述边缘环的在所述上表面和所述外径之间的界面处的上部外侧拐角被倒角。
16.根据权利要求15所述的边缘环，其中，所述倒角的上部拐角具有约0.060英寸的高度，约0.040英寸的宽度和约30°的角度。
17.根据权利要求15所述的边缘环，其中，所述边缘环的在所述下表面和所述内径之间的界面处的下部内侧拐角被倒角。
18.根据权利要求17所述的边缘环，其中所述倒角的下部拐角具有约0.015英寸的高度，约0.015英寸的宽度和约30°的角度。
19.根据权利要求17所述的边缘环，其中，所述倒角的下部拐角具有约0.025英寸的高度，约0.015英寸的宽度以及约60度的角度。
20.根据权利要求15所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述环形外径小于约12.883英寸，并且所述边缘环的所述环形内径大于约11.6英寸。
21.根据权利要求15所述的边缘环，其还包括布置在所述边缘环的所述下表面中的环形凹槽，其中，所述环形凹槽的壁是基本竖直的。
22.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述边缘环是“U”形的。
23.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述凹槽的深度为所述边缘环的厚度的至少50％。
24.根据权利要求21所述的边缘环，其中，根据所述边缘环的可调范围来选择所述凹槽的深度。
25.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述凹槽的深度介于7.7mm与8.3mm之间。
26.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述下表面上的与所述环形凹槽相邻的拐角被倒角。
27.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述边缘环的在所述下表面和所述外径之间的界面处的下部拐角被倒角。
28.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述下表面包括至少四个方向变化。
29.根据权利要求21所述的边缘环，其中，所述边缘环的所述环形内径包括台阶。
30.根据权利要求15所述的边缘环，其中，所述边缘环的在所述环形内径处的厚度为约0.268英寸。
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