具有晶片边缘等离子体壳层调谐能力的半导体等离子体处理设备的制作方法
本公开的实施例整体涉及半导体晶片边缘等离子体壳层可调谐性，并且更具体地，涉及用于晶片边缘等离子体壳层控制的蚀刻工艺硬件设计。
背景技术：
在半导体电路图案化中，搁置在支撑件上的晶片可能经历干法(等离子体)蚀刻材料的沉积在晶片上的部分的工艺。通过向包含化学反应性元素(诸如氟或氯)的气体施加射频(rf)电磁能量来执行等离子体蚀刻。在蚀刻工艺期间，驱动蚀刻工艺的等离子体可能无法均匀地分布在衬底表面上。不均匀性在衬底表面的边缘处特别地明显，并且一般是由于在等离子体中产生的离子通量的方向因形成在晶片边缘附近的等离子体壳层的配置而在晶片边缘附近不竖直导致的。为了控制在晶片边缘附近的等离子体壳层的配置，有时在晶片边缘附近提供可偏置的边缘环。然而，传统的边缘环随时间而腐蚀。随着边缘环腐蚀，在晶片表面上的等离子体均匀性降低，从而不利地影响晶片处理。由于在等离子体均匀性与处理过的晶片的质量之间存在直接相关性，因此传统的工艺腔室要求频繁地更换边缘环以维持等离子体均匀性。然而，频繁地更换边缘环造成用于预防性维护的不期望的停机时间，并且引起消耗部件诸如边缘环的成本增加。
因此，一直需要等离子体壳层的各个方面的改善的可控制性，同时保留rf电磁能量以维持等离子体壳层。还需要成本减少的边缘环，并且在本领域中需要改善等离子体均匀性的方法和设备。
技术实现要素：
本公开的实施例整体包括通过控制在等离子体处理期间在衬底诸如半导体晶片上形成的等离子体壳层的形状来改善跨衬底的表面的蚀刻速率均匀性的方法和设备。本公开的实施例将包括调整一个或多个等离子体处理变量和/或调整在处理期间紧邻衬底和/或支撑所述衬底的工艺配件硬件的配置。此外，本公开的实施例将包括更换所述工艺配件硬件内的仅少量的消耗零件，而所述工艺配件硬件的其余零件则长时间段重复使用而无需为所述工艺腔室排气。对所述消耗零件的所述更换可以使用调换使用过的零件的自动化方法完成而无需为所述工艺腔室排气。因此，降低在所述工艺腔室中进行等离子体处理的总体成本。
附图说明
为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可以参考实施例得到以上简要地概述的本公开的更特定的描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了本公开的典型的实施例，并且因此不应视为对本公开的范围的限制，因为本公开可以允许其他等效实施例。
图1是根据一个实施例的工艺腔室的示意性剖视图。
图2a、2b、2c是根据一个实施例的衬底支撑组件的示意性局部剖视图。
图3a和3b是根据一个实施例的工艺配件的示意性局部剖视图。
图4a、4b和4c是根据一个实施例的工艺配件的示意性局部剖视图。
图5a、5b、5c和5d是根据一个实施例的工艺配件的示意性局部剖视图。
图6a、6b和6c是根据一个实施例的工艺配件的示意性局部剖视图。
图7a、7b和7c是根据一个实施例的工艺配件的示意性局部剖视图。
图8a和8b是根据一个实施例的边缘环的侧视图和剖视图。
图8c、8d、8e和8f是根据一个实施例的凹口的形状。
图9a和9b是根据一个实施例的工艺配件的示意性局部剖视图。
图10a和10b是根据一个实施例的移动环的剖视图和俯视图。
图10c和图10d是根据一个实施例的支撑环的俯视图和剖视图。
图11是根据一个实施例的包括工艺配件、升降机构和致动机构的组合系统的示意性剖视图。
图12是根据一个实施例的处理系统的示意性俯视图。
图13a是根据一个实施例的工艺配件的示意性剖视图。
图13b和图13c是根据一个实施例的由载体环保持的工艺配件的示意性俯视图和剖视图。
图14a和14b是根据一个实施例的机器人叶片的示意图。
图15是根据一个实施例的方法的流程图。
图16是根据一个实施例的方法的流程图。
图17是根据一个实施例的方法的流程图。
为了清楚起见，已经尽可能地使用相同的附图标记标示各图共有的相同元件。另外，一个实施例中的要素可以有利地适于在本文描述的其他实施例中使用。
具体实施方式
本公开的实施例整体包括通过控制在等离子体处理期间在衬底(诸如半导体晶片)上形成的等离子体壳层的形状来改善跨衬底的表面的蚀刻速率均匀性的方法和设备。本公开的实施例将包括调整一个或多个等离子体处理变量和/或调整在处理期间紧邻衬底和/或支撑所述衬底的工艺配件硬件的配置。因此，可以控制跨晶片表面的等离子体壳层的均匀性，从而提高晶片处理成品率。此外，本公开的实施例将包括更换所述工艺配件硬件内的仅少量的消耗零件，而所述工艺配件硬件的其余零件则长时间段重复使用而无需为所述工艺腔室排气。在等离子体处理期间被腐蚀或侵蚀的消耗零件典型地在短得多的时间段(诸如在工艺腔室内处理的约一百个衬底至约几千个衬底)之后更换。对所述消耗零件的所述更换可以使用调换使用过的零件的自动化方法完成而无需为所述工艺腔室排气。因此，降低在所述工艺腔室中进行等离子体处理的总体成本。
此外，在执行常规等离子体处理步骤之后，工艺不均匀性通常存在在整个衬底表面上并可能在衬底的周边或边缘处很明显。这些在周边处的不均匀性可归因于电场终止效应并有时被称为边缘效应。具有rf耦合的移动边缘环提供对在pm周期(预防性维护)内边缘环磨损的补偿、对cd轮廓(临界尺寸)的逐步调谐、以及更快边缘良率调谐。因此，在一些实施例中，在工艺腔室中执行等离子体工艺(例如，干法蚀刻工艺)期间，可以提供包含至少一组边缘环的工艺配件以有利地影响在衬底周边或边缘处的均匀性。
首先，在以下描述中，包括x轴、y轴和z轴的正交坐标系用于帮助描述各个描述的部件的相对取向，而不旨在限制本文提供的公开内容的范围。
图1是根据一个实施例的工艺腔室100的示意性剖视图。工艺腔室100包括腔室主体102和设置在腔室主体102上的盖104，两者一起限定内部容积106或工艺容积106。腔室主体102典型地耦接到电气接地108。衬底支撑组件110设置在内部容积106内，以在处理期间将衬底112支撑在衬底支撑组件110上。工艺腔室100还包括用于在工艺腔室100内产生等离子体的电感耦合等离子体设备114和适于控制工艺腔室100的控制器116。
衬底支撑组件110包括一个或多个电极118，该一个或多个电极118通过匹配网络122耦接到偏置源120以便于在处理期间偏置衬底112。偏置源120可以是在例如约13.56mhz的频率下高达约5000w的rf能量的源，但是也可以按照需要针对特定的应用提供其他频率和功率。偏置源120可以能够产生连续或脉冲rf功率中的任一个或两者。在一些实施例中，偏置源120可以是dc或脉冲dc源。在一些实施例中，偏置源120可以能够提供多个rf频率。一个或多个电极118可以耦接到吸附电源124以便于在处理期间吸附衬底112。衬底支撑组件110包括环绕衬底112的外边缘126的工艺配件(图1中未示出)。图2a-7c、9a、9b、11和12a示出了工艺配件的各个配置，该工艺配件设置在衬底112的外边缘126处，衬底112设置在图1中所示的衬底支撑组件110上。图2b-7c、9a、9b和12a示出了设置在衬底支撑组件110上的工艺配件的左侧边缘的侧剖视图。尽管不旨在限制本文提供的公开内容的范围，但是在其中衬底112为圆形的形状的一些实施例中，工艺配件关于出现在衬底112的中心处的中心竖直轴线基本上轴向地对称，该中心竖直轴线与z方向对准。
电感耦合等离子体设备114设置在盖104上方并被配置为将rf功率电感耦合到工艺腔室100中以在工艺腔室100内产生等离子体128。电感耦合等离子体设备114包括在z方向上设置在盖104上方的第一线圈130和第二线圈132。每个线圈130、132的相对位置、直径比和/或每个线圈130、132中的匝数可以各自按照需要进行调整，以控制正在形成的等离子体的轮廓或密度。第一线圈130和第二线圈132中的每个经由rf馈电结构138通过匹配网络136来耦接到rf电源134。rf电源134可以能够例如在从50khz至140mhz的范围内的可调谐的频率下产生高达约5000w，但是可以按照需要针对特定的应用利用其他频率和功率。
在一些实施例中，可以在rf馈电结构138与rf电源134之间提供功率分配器140(诸如分压电容器)，以控制提供到相应的第一线圈130和第二线圈132的rf功率的相对量。在一些实施例中，功率分配器140可以结合到匹配网络136中。
加热器元件142可以设置在盖104上，以便于加热工艺腔室100的内部容积106。加热器元件142可以设置在盖104与第一线圈130和第二线圈132之间。在一些实施例中，加热器元件142可以包括电阻式加热元件并可以耦接到电源144(诸如ac电源)，该电源144被配置为提供足够的能量来将加热器元件142的温度控制在期望的范围内。
在操作期间，将衬底112(诸如半导体晶片或适于等离子体处理的其他衬底)放置在衬底支撑组件110上，并且通过进入端口148将工艺气体从气体面板146供应到腔室主体102的内部容积中。通过从rf电源134向第一线圈130和第二线圈132施加功率，工艺气体在工艺腔室100中被点燃成等离子体128。在一些实施例中，来自偏置源120(诸如rf或dc源)的功率也可以通过匹配网络122来提供到在衬底支撑组件110内的电极118。可以使用阀150和真空泵152控制在工艺腔室100的内部容积106内的压力。可以使用延行穿过腔室主体102的容纳液体的导管(未示出)控制腔室主体102的温度。
工艺腔室100包括控制器116，以控制工艺腔室100的操作。控制器116包括中央处理单元(cpu)154、存储器156和支持电路158，以便于控制工艺腔室100的部件。控制器116可以是在工业环境中可以用于控制各个腔室和子处理器的任何形式的通用计算机处理器中的一种。存储器156连接到cpu154。存储器是非暂时性可计算可读介质，并且可以是一个或多个易获得的存储器，诸如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、软盘、硬盘或其他形式的数字存储设备。存储器156存储软件(源或目标代码)，该软件可以被执行或调用来以本文描述的方式控制工艺腔室100的操作。存储在存储器156内的软件应用程序包括可由处理器(即，cpu154)执行的程序代码，以便执行与结合工艺腔室100使用的硬件和软件组件的控制相关联的各个功能性。
图2a、2b和2c是根据一个实施例的衬底支撑组件110的示意性局部剖视图。衬底支撑组件110包括工艺配件202、衬底支撑件204、静电吸盘206、阴极衬里208和屏蔽件210。静电吸盘206设置在衬底支撑件204的顶表面上并被工艺配件202环绕。衬底支撑件204可以包括接地板212、设置在接地板212上的绝缘板214、设置在绝缘板214上的设施板216、设置在设施板216上的冷却板218、以及设置在绝缘板214上环绕设施板216、冷却板218和静电吸盘206的套筒220。套筒220可以由石英或其他介电材料制成。
静电吸盘206可以用粘结材料粘结到冷却板218。一个或多个电极118可以嵌入在静电吸盘206中。静电吸盘206可以包括具有用于支撑衬底112的第一表面224的第一部分222和从第一部分222径向向外延伸的第二部分226。第二部分226可以包括第二表面228。
工艺配件202包括边缘环230、支撑环232和覆盖环234以及移动环236。边缘环230可以围绕静电吸盘206的第一部分222同心地定位在x-y平面(即，水平平面)中并保护静电吸盘206免于沉积。支撑环232在z方向上设置在静电吸盘206的第二部分226的第二表面228上，并且支撑环232环绕静电吸盘206的第一部分222。支撑环232可以由导电材料(诸如硅、碳化硅(sic))或绝缘材料(诸如石英)制成。支撑环232可以相对于静电吸盘206的第一部分222同心地定位。在一些实施例中，边缘环230和支撑环232的体电阻率在约0.1欧姆-厘米与约25欧姆-厘米之间。
边缘环230可以部分地设置在支撑环232上并部分地设置在移动环236上。边缘环230可以由导电材料(诸如如硅、碳化硅(sic))或在一些实施例中比支撑环232更导电的其他合适的材料制成。覆盖环234可以设置在套筒220上，并且覆盖环234可以环绕边缘环230和支撑环232。覆盖环234可以由绝缘材料(诸如石英)制成。覆盖环234包括环形主体238，该环形主体238具有顶表面240、底表面242、内表面244和外表面246。内表面244邻近边缘环230和移动环236定位，并且在本文中有时也被称为内边缘。
在工艺腔室100中，在等离子体处理期间，在被蚀刻的衬底112和边缘环230上方形成等离子体壳层248，等离子体壳层248具有由虚线表示的边界。施加到衬底支撑组件110中的电极118或衬底支撑组件110的被接地的部分的偏置电压vdc可以用于控制在衬底112的外边缘126附近的等离子体壳层248的形状，以补偿临界尺寸均匀性。等离子体壳层248是由空间电荷形成的强电场的薄区域，该空间电荷将等离子体128联接到与衬底112和边缘环230的表面的边界。数学上，等离子体壳层248的壳层厚度d由child-langmuir方程表示，
其中i是离子电流密度，ε是真空的电容率，e是基本电荷，并且vp是等离子体电位。
因此，如图1所示，等离子体壳层248将等离子体128与衬底112和边缘环230的表面分开。在等离子体128中产生的离子在等离子体壳层248中被加速并垂直于等离子体壳层248的边界进行移动。等离子体壳层248的分布受边缘环230的形状和位置的影响，因为边缘环230电耦接到接地或电耦接到形成在衬底支撑组件110内的rf偏置电极。当边缘环230的顶表面与衬底112的顶表面250共面时，等离子体壳层248不均匀地分布在衬底112的顶表面250上并在衬底112的外边缘126处弯曲，如图2a所示。在衬底112的外边缘126处的弯曲典型地与电极118的外表面相对于衬底112的外边缘126的位置有关，其中电极118的外表面由置于静电吸盘206的边缘上的结构限制来控制。在衬底112的外边缘126处的这种等离子体不均匀性导致在衬底112的整个表面上的不均匀的工艺条件，从而引起在整个衬底112上的工艺成品率降低。
因此，在一些实施例中，边缘环230被配置为由移动环236升高和降低，以调整形成在边缘环230上方(如图2c所示)且在衬底112的外边缘126附近的等离子体壳层248的形状。通过调整边缘环230相对于衬底112的外边缘126的高度，可以调整等离子体壳层248的形状以提供在衬底112的外边缘126处具有期望的形状的等离子体壳层248，诸如当与等离子体壳层248的设置在衬底112的其余部分上方的部分结合时基本上平坦的形状。在一些实施例中，由伺服电机控制的致动机构252(如图11所示)可以升高和降低移动环236，并且由此升高和降低在等离子体128与边缘环230之间形成的等离子体壳层248，同时维持等离子体壳层厚度d几乎恒定以实现期望的等离子体均匀性
图3a是根据一个实施例的工艺配件202的示意性局部剖视图。边缘环230具有环形主体302，该环形主体302包围衬底112并具有在z方向上的中心轴线。环形主体302包括顶表面304、底表面306和内表面308、以及外表面310。在一些实施例中，顶表面304和底表面306基本上平行于x-y平面(即，水平平面)。在顶表面304与底表面306之间的内表面308的至少一部分具有大于衬底112的直径的直径。底表面306具有由支撑环232支撑的第一部分306a和由移动环236支撑的第二部分306b。在一些实施例中，内表面308和外表面310基本上平行于z方向。内表面308环绕衬底112并通过凹坑312径向地分开。边缘环230可以具有凹处314，该凹处314从内表面308径向向外延伸并沿环形主体302的高度从顶表面304朝向底表面306部分地延伸。凹处314具有凹处底表面316和凹处边缘318。在一些实施例中，凹处底表面316和底表面306基本上平行于x-y平面(即，水平平面)，并且凹处边缘318位于从内表面308径向向外达凹处底表面316的长度处。在一些实施例中，内表面308在x-y平面中(即，圆形衬底的径向方向)定位在距衬底112的外边缘126的一定距离(在约0.1mm与约5mm之间)处，并且凹处边缘318在x-y平面中(即，圆形衬底的径向方向)定位在距衬底112的外边缘126的一定距离(在约0.2mm与约10mm之间)处。尽管图3a至图3b中未示出，但是在一些实施例中，边缘环230的至少一部分在处理期间设置在衬底112的外边缘126下方，使得内表面308在x-y平面中(即，圆形衬底的径向方向)定位在外边缘126下方的一定距离(在约负二毫米(-2mm)与约0mm之间)处。在一些实施例中，凹处边缘318从z方向(即，边缘环230的中心轴线)倾斜了角度α。在一些实施例中，凹处边缘318基本上平行于z方向(即，角度α为0度)。在一些实施例中，凹处314可以是斜面的形式，其具有从z方向(即，边缘环230的中心轴线)倾斜了角度α并直接地连接顶表面304和内表面208而没有凹处底表面314的凹处边缘318。可以在凹处底表面316与凹处边缘318之间形成角度α，该角度α具有约0度与约75度之间的角度，或约1度与约60度之间的角度，或甚至约15度与约45度之间的角度。
在一些实施例中，边缘环230可以具有延伸阶部320，该延伸阶部320从外表面310径向向外延伸并比底表面306更多地延伸到覆盖环234中并且限定顶表面304的一部分。延伸阶部320将使等离子体128难以进入形成在移动环236与覆盖环234之间的间隙并避免等离子体点燃问题。延伸阶部320还更改边缘环230与冷却板218之间的电容耦合，从而更改和/或延伸在边缘环230的外表面处的等离子体壳层248，并且因此更改在衬底112的外边缘126附近的等离子体壳层248。
在一些实施例中，如图3b所示，边缘环230至少包括由内表面308限定的凹处314、从凹处314的凹处底表面316延伸到形成在边缘环230中的突部324的平坦顶表面322(即，暴露表面)的凹处边缘318，并且平坦顶表面322连接到从外表面310延伸了成角度的表面328的外顶表面326。在一些实施例中，平坦顶表面322具有在约0.2mm与约5mm之间的宽度，并且外顶表面326具有在约2mm与约10mm之间的宽度。平坦顶表面322可以在z方向上比外顶表面326高0.2mm与约3mm之间。等离子体壳层248的轮廓遵循边缘环230的顶表面304和衬底112的顶表面250。因此，突起324可以防止等离子体壳层248的轮廓在衬底112的外边缘126处向下弯曲。
调整凹处314的宽度和深度、在衬底112的外边缘126和内表面308之间的凹坑312的宽度“a”和深度“b”、以及边缘环230的形状更改在边缘环230与冷却板218之间的经由支撑环232的电容耦合，该电容耦合由电容耦合路径330和332表示。电容耦合路径330的变化改变耦合在边缘环230与冷却板218之间的功率，并且因此改变施加到边缘环230的电压。控制施加到边缘环230的电压允许控制在衬底的外边缘126处的等离子体壳层248的轮廓，以补偿临界尺寸不均匀性。宽度“a”可以在约0.1mm与约10mm之间，深度“b”可以在x方向上在约0.1mm与约5mm之间，并且在边缘环230的z方向上的厚度可以在约3.5mm与约25mm之间。
在一些实施例中，如图4a所示，边缘环230至少包括从底表面306朝向顶表面304延伸的凹处402。凹处402可以是形成在底表面306上的环形特征。凹处402一般被配置为与移动环236互锁，并且因此允许相对于移动环236的位置来控制移动环236的横向位置(即，x和/或y方向)。
在一些实施例中，如图4b所示，边缘环230至少包括从底表面306朝向移动环236延伸的突起404。突起404可以是形成在底表面306上的环形特征，或可以包括形成在底表面306上的一系列环形不连续区域(例如，“台面”)。突起404对准和接触移动环236，并且因此允许在处理期间将移动环236定位在距等离子体128更远的距离处以减少或防止对可在处理期间偏置的移动环236的轰击和蚀刻。
在一些实施例中，如图4c所示，边缘环230包括从底表面306朝向移动环236延伸的部分突起406，并且移动环236包括从移动环236的顶表面502朝向边缘环230延伸的部分突起406，使得移动环236的顶表面502勾画出边缘环230的底表面306的轮廓。包括部分突起406的边缘环230配置以及部分突起406可以用于控制边缘环230相对于移动环236的横向位置，并且还使移动环236的部分对等离子体128隐藏以减少或防止在处理期间对移动环236的轰击和蚀刻。
虽然，不旨在于限制本文提供的公开内容的范围，图4a、4b和4c示出了包括凹处314的边缘环配置。然而，在边缘环230的一些配置中，边缘环230可以不包括凹处314。在这些配置中，如图4a、4b和4c所示，角度α可以为90度，使得凹处底表面316与顶表面304齐平。
在一些实施例中，如图5a、5b、5c和5c所示，边缘环230的底表面306和支撑环232的顶表面336被图案化，使得底表面306勾画出顶表面336的轮廓以实现边缘环230相对于支撑环232和静电吸盘206的精确对准和横向位置控制。在图5a和5b中，边缘环230的底表面306包括一个或多个凹部504，该凹部504与形成在支撑环232中的一个或多个突起506对准。凹部504以及突起506的边缘可以基本上平行于z方向，如图5a所示，或可以与z方向成一定角度，如图5b和5c所示。在图5c中，凹部504中的一个与边缘环230的内表面308重合。在图5d中，边缘环230的底表面306包括一个或多个隆起508，该隆起508与形成在支撑环232的顶表面336上的一个或多个特征510互锁。
除了边缘环230和支撑环232的精确对准之外，边缘环230和支撑环232的图案化表面可以用于调整边缘环230与冷却板218之间的电容耦合，从而更改在边缘环230的外表面处的等离子体壳层248，并且因此更改在衬底112的外边缘126附近的等离子体壳层248。鉴于支撑环232相对于rf偏置电极118的位置对比边缘环230相对于rf偏置电极118的位置，认为的是，通过突起506到等离子体128的电容耦合路径332将具有比形成在突起506之间的区域中的电容耦合大的电容耦合。因此，突起506的结构可以用于调整和/或控制等离子体壳层248的形状。在一些配置中，突起506的结构可以包括它们相对于衬底112的边缘的横向位置(例如，径向位置)和/或突起506的相对高度(z方向)。
在其他实施例中，诸如图6a、6b和6c所示，边缘环230可以包括上边缘环602和中边缘环604的堆叠。上边缘环602可以是消耗性的，而中边缘环604可以是非消耗性的。具体地，在多个等离子体蚀刻工艺期间或在预限定的持续时间内使上边缘环602暴露于等离子体之后，可以将上边缘环602从中边缘环604移除并更换为新的上边缘环602以继续等离子体蚀刻工艺。中边缘环604不直接地暴露于等离子体，并且可以被清洁并重新使用来继续进行等离子体蚀刻工艺。上边缘环602可以由耐等离子体材料(诸如硅、碳化硅(sic))或其他合适的材料制成。在一些实施例中，中边缘环604可以由导电材料(诸如铝和铝合金)制成或包含该导电材料制成。在一些其他实施例中，中边缘环604可以由耐等离子体材料(诸如硅、碳化硅(sic)或石英)制成，以降低制造中边缘环604的成本。
在图6a中，上边缘环602包括在上边缘环602的底表面上的下互锁耦接件(例如，突起)606，并且中边缘环604具有形成在内表面308和外表面310之间的中边缘环604的顶表面上的上互锁耦接件(例如，凹部608)。突起606和凹部608至少部分地沿与边缘环230的顶表面304成一定角度(例如，90°)的方向(例如，平行于边缘环230的中心轴线的z方向)延伸。当上边缘环602和中边缘环604堆叠时，下互锁耦接件(突起)606与上互锁耦接件(凹部)408接合。当将上边缘环602从中边缘环604移除时，下互锁耦接件(突起)606从上互锁耦接件(凹部)408脱离。在一些实施例中，突起606和凹部608具有相对于边缘环230的内表面308和外表面310倾斜的内表面和外表面。在一些实施例中，突起606和凹部608具有基本上平行于z方向的内表面和外表面。上边缘环602保护中边缘环604免于在等离子体蚀刻期间暴露于等离子体，并且突起606和凹部608一起防止上边缘环602与中边缘环604之间的横向移动。上边缘环602还可以具有从外表面310径向向外延伸并延伸到覆盖环234中的延伸阶部412(即，上边缘环602比中边缘环604更多地径向向外延伸到覆盖环234中)。延伸阶部412用于进一步延伸上边缘环602的外表面，并且因此使等离子体壳层248的外表面距衬底112的外表面的距离更远。如将在下面进一步讨论的，在上边缘环602内的突起606的厚度和中边缘环604的凹部608的厚度(两者都是在z方向上测量)影响每个零件与等离子体128的电容耦合，这将影响形成在这些零件上方的等离子体壳层的形状。
在图6b中，上边缘环602包括在上边缘环602的底表面上的下互锁耦接件(例如，凹部)414，并且中边缘环604具有形成在内表面308和外表面310之间的中边缘环604的顶表面上的上互锁耦接件(例如，突起)614。凹部414和突起614沿与边缘环230的顶表面304成一定角度的方向部分地延伸。当上边缘环602和中边缘环604堆叠时，下互锁耦接件(凹部)414与上互锁耦接件(突起)614接合。当将上边缘环602从中边缘环604移除时，下互锁耦接件(凹部)414从上互锁耦接件(突起)614脱离。在一些实施例中，凹部414和突起614具有相对于边缘环230的内表面308和外表面310倾斜的内表面和外表面。在一些实施例中，凹部414和突部614具有基本上平行于z方向的内表面和外表面。上边缘环602保护中边缘环604免于在等离子体蚀刻工艺期间暴露于等离子体。在一些实施例中，对比如图4a所示的厚横截面，如图6b所示的具有薄横截面的上边缘环602因上边缘环602和中边缘环604组合(即，边缘环230)与等离子体128的改善的电容耦合而具有优点。认为的是，假设中边缘环604在图6a和6b中所示的每个配置中都实现了相同的偏置电压，由于跨上边缘环602产生的因该上边缘环的厚度造成的较小的电压降，可以实现改善的电容耦合。在一些配置中，如在z方向上测量的，上边缘环602的厚度与中边缘环604的厚度的比率在约0.1与0.5之间。
在图6c中，中边缘环604在内表面308上具有侧部部分616。侧部部分616沿与边缘环230的顶表面304成一定角度的方向部分地延伸。侧部部分616经由支撑环232在边缘环230与冷却板218之间提供更大的电容耦合。中边缘环604可以具有在外表面310上的另一个侧部部分618，该另一个侧部部分618沿与边缘环230的顶表面304成一定角度的方向部分地延伸。上边缘环602被包围在侧部部分616和618之间。电容耦合的变化改变耦合在边缘环230与冷却板218之间的功率，并且因此改变施加到边缘环230的电压。控制施加到边缘环230的电压允许控制在衬底的外边缘126处的等离子体壳层248的轮廓，以补偿不均匀性。
应当注意，上面描述的特定的工艺配件配置示例仅是根据本公开的上边缘环和中边缘环的一些可能示例，并且不限制根据本公开的上边缘环和中边缘环的可能配置、规格等。例如，上边缘环和中边缘环的形状或尺寸不限于上面描述的示例。
在其他实施例中，诸如图7a、7b和7c中所示的，边缘环230可以包括上边缘环702、中边缘环704和下边缘环706的堆叠。上边缘环702可以是消耗性的，而中边缘环704和下边缘环706可以是非消耗性的。具体地，在多个等离子体蚀刻工艺期间或在预限定的持续时间内使上边缘环702暴露于等离子体之后，可以将上边缘环702从中边缘环704移除并更换为新的上边缘环702以继续等离子体蚀刻工艺。中边缘环704和下边缘环706不直接地暴露于等离子体，并且可以被清洁并重新使用来继续进行等离子体蚀刻。中边缘环704也可以从下边缘环706移除以进行更换。上边缘环702可以由耐等离子体材料诸如(硅、碳化硅(sic))或其他合适的材料制成。在一些实施例中，中边缘环704和下边缘环706可以由导电材料(诸如铝和铝合金)制成或包含该导电材料制成。在一些其他实施例中，中边缘环704和下边缘环706可以由耐等离子体材料(诸如硅、碳化硅(sic)或石英)制成，以降低制造边缘环230的成本。应当注意，上面描述的特定的工艺配件配置示例仅是根据本公开的上边缘环、中边缘环和下边缘环的堆叠的一些可能示例，并且不限制根据本公开的上边缘环、中边缘环和下边缘环的可能配置、规格等。例如，上边缘环和中边缘环的形状、大小或材料不限于上面描述的特定的示例。例如，在图7a中，上边缘环702、中边缘环704和下边缘环706可以具有可要求简单制造工艺的环形主体。
在图7b中，上边缘环702可以具有凹部708，并且中边缘环704可以具有在内表面308与外表面310之间的突起710。当上边缘环702和中边缘环704堆叠时，凹部708和突起710互锁。在图7c中，中边缘环704可以具有在内表面308和外表面310上的侧部部分712以覆盖下边缘环706的顶表面和侧表面并保护中边缘环704免于在等离子体蚀刻期间暴露于等离子体。
图8a和8b示出了包括上边缘环702、中边缘环704和下边缘环706的边缘环230的侧视图(沿z方向)和剖视图(在x-y平面中)。在一些实施例中，上边缘环702、中边缘环704和下边缘环706经由一个或多个对准球体802对准和固定。在一些实施例中，上边缘环702的底表面、中边缘环704的顶表面和底表面、以及下边缘环706的顶表面各自具有彼此径向地隔开120°的一个或多个凹口804。对准球体802可以各自定位在形成在一对接触表面(即，上边缘环702的底表面和中边缘环704的顶表面，以及中边缘环704的底表面和下边缘环706的顶表面)的相对凹口804之间的空间内并粘结或胶合到相对凹口804。对准球体802可以由石英制成。应当注意，上面描述的边缘环230的特定的配置示例仅是根据本公开的上边缘环、中边缘环和下边缘环的堆叠的对准的一些可能示例，并且不限制边缘环230的可能配置、规格等。对准球体802可以仅用于上边缘环和中边缘环(例如，上边缘环602和中边缘环605)的堆叠的对准，以及用于具有与上面描述的示例不同的配置的上边缘环、中边缘环和下边缘环的堆叠的对准。
图8c、8d、8e和8f示出了可与对准球体802一起使用的凹口804的形状的示例。在图8c中，凹口804是锥形的。在图8c中，凹口804是球形的。在图8e中，凹口804是方形或矩形的。在图8f中，凹口804是菱形的。应当注意，上面描述的凹口804的特定的示例形状仅是根据本公开的一些可能示例，并且不限制凹口的可能配置、规格等。
如上面所讨论，工艺配件202的一些实施例包括支撑环232，该支撑环232在处理期间设置在衬底112的外边缘处和/或下方，并且被配置为因其形状和材料性质而帮助更改通过每个处理配件部件实现的电容耦合。例如，参考图3b，支撑环232一般包括环形主体334，该环形主体334具有在z方向上的中心轴线。环形主体334具有顶表面336、底表面338、内表面340和外表面342。在顶表面336与底表面338之间的内表面340的至少一部分具有大于衬底112的直径的直径。在本公开的一个实施例中，如图9a所示，支撑环232包括两个单独的零件，诸如上支撑环902和下支撑环904。
图9a是工艺配件202的示意性局部剖视图。如图9a所示，支撑环232包括彼此堆叠的上支撑环902和下支撑环904。支撑环232包括环形主体906并具有在z方向上的中心轴线。主体906包括顶表面908、底表面910、内表面912和外表面914。支撑环232被配置为支撑工艺腔室100中的边缘环230。例如，支撑环232从边缘环230的底表面242支撑边缘环230。上支撑环902可以是消耗性的，而下支撑环904可以是非消耗性的。具体地，在多个等离子体蚀刻工艺期间或在预限定的持续时间内使上支撑环902暴露于等离子体之后，可以将上支撑环902从下支撑环904移除并更换为新的上支撑环902。下支撑环904不直接地暴露于等离子体，并且可以被清洁并重新使用来继续进行等离子体蚀刻工艺。上支撑环902可以由耐等离子体材料(诸如硅和碳化硅(sic))制成，以防止直接地暴露于等离子体。下支撑环904可以由某种材料(诸如石英、铝和铝合金)制成，以减少制造支撑环232的成本。在一些实施例中，在多个等离子体蚀刻工艺期间或在预限定的持续时间内上支撑环902的顶表面908已经暴露于等离子体之后，上支撑环902可以被翻转，并且上支撑环902的底表面910可以用于在继续进行等离子体蚀刻工艺时免于受等离子体的影响。
在其他实施例中，诸如图9b中所示，上支撑环902具有突起916，该突起916沿支撑环232的高度朝向底表面910部分地延伸。下支撑环904可以具有凹部918。突起916和凹部918位于内表面912与外表面914之间，并且当上支撑环902和下支撑环904堆叠时互锁。上支撑环902可以通过互锁来牢固地设置在下支撑环904上。由于图9b中所示的上支撑环902的形状，在多个等离子体刻蚀工艺期间或在预限定的持续时间内上支撑环902的顶表面908已经暴露于等离子体之后，可以不翻转支撑环232就使用底表面910，以在继续进行等离子体蚀刻工艺时免于受等离子体的影响。
返回参考图2a和2b，功率可以沿由两个电容耦合路径330、332表示的两个路径从冷却板218耦合到边缘环230。耦合到等离子体128的功率的量取决于经由电容耦合路径330、332的耦合。沿电容耦合路径332产生的电容耦合的量因在衬底支撑组件110的大部分的寿命中将保持存在和不变的零件的堆叠而是固定的。沿电容耦合路径330产生的电容耦合的量可以因边缘环230在处理期间的腐蚀而变化，并且还可以通过边缘环230相对于衬底112重新定位的工艺来单独地控制。例如，可以通过竖直地移动在边缘环230下方的移动环236来调谐电容耦合路径330，从而修改形成在边缘环230与支撑环232之间的竖直间隙254(图2b中所示)。控制竖直间隙254控制沿电容耦合路径330产生的电容耦合。随着竖直间隙254减小，沿电容耦合路径330产生的电容耦合增加，并且因此施加到边缘环230的电压增大。随着竖直间隙254增大，即，随着移动环236移动得更远离边缘环230，沿电容耦合路径330产生的电容耦合减少，这引起施加到边缘环230的电压的减小。因此，控制竖直间隙254的大小或形状更改遵循边缘环230与冷却板218之间的电容耦合路径330的电容耦合的量，从而改变施加到边缘环230的电压。控制施加到边缘环230的电压允许控制在衬底板112和边缘环230上方的等离子体壳层。
应当注意，上面描述的特定的工艺配件配置示例仅是根据本公开的上支撑环和下支撑环的突起的互锁的一些可能示例，并且不限制根据本公开的上支撑环和下支撑环的可能配置、规格等。例如，突起和凹部的形状、大小或位置不限于上面描述的示例。
图10a和10b是移动环236的侧剖视图和俯视图。图10c是支撑环232的俯视图。移动环236具有顶表面502、底表面1002、内表面1004和外边缘1006。移动环236可以由导电材料(诸如铝、氧化钇(氧化钇y2o3))或任何耐等离子体材料制成。在一个实施例中，移动环236可以在形成在绝缘板214和接地板212中的每个中的开口中移动，并且外边缘1006可以邻近该开口的内壁定位。移动环236设置在边缘环230下方。移动环236可以可操作地与致动机构252耦接，该致动机构252可以升高或降低移动环236。例如，在一个实施例中，移动环236顺着冷却板218的侧边延伸通过静电吸盘206。在一个实施例中，移动环236具有一直延伸到冷却板218的底部的高度。因此，移动环236能够将来自冷却板218的功率耦合到边缘环230。
移动环236可以具有在内表面1004上的一个或多个槽口1008。每个槽口1008是在内表面1004上的u形狭槽开口，并且从内表面1004朝向外边缘1006径向向外横向地延伸并竖直地延伸从顶表面502朝向底表面1002延伸的一定深度。支撑环232可以包括从外表面914径向向外横向地突出的一个或多个部分(称为“耳部”)1010。形成在移动环236的内表面1004上的槽口1008被配置为容纳支撑环232的耳部1010，使得支撑环232可以在z方向上相对于移动环236自由地移动。一个或多个升降杆1012与移动环236介接或邻近该移动环236设置并与形成在支撑环232的耳部1010中的盲凹处1014接合。在图10b中，示出了三个升降杆1012，这三个升降杆1012彼此径向地隔开120°并被定位成与形成在支撑环232的耳部1010中的盲凹处1014(图10c-10d)介接。
图10d是根据本文提供的公开内容的一个实施例的支撑环232的剖视图。在一些实施例中，如图10c和10d所示，一个或多个顶支撑环1016可以在内表面1004处放置在支撑环232的顶表面上以形成支撑环232，该支撑环232与图9a-9b中所示的支撑环232类似地配置。如关于上支撑环902在图9a中类似地讨论的，顶支撑环1016可以用于保护支撑环232免于暴露于等离子体。顶支撑环1016可以由某种材料(诸如硅和碳化硅(sic))制成。在一些实施例中，支撑环232和一个或多个顶支撑环1016集成。
图11是包括工艺配件202、升降机构1102和致动机构252的组合系统1100的示意性剖视图。致动机构252可以升高和降低移动环236。
升降机构1102包括一个或多个致动器1104(示出一个)(诸如伺服电机)、一个或多个杆保持器1106(示出一个)、一个或多个波纹管1108(示出一个)和一个或多个升降杆1012(示出一个)。升降杆1012可以由石英、蓝宝石或其他合适的材料制成。每个杆保持器1106耦接到对应的致动器1104，每个波纹管1108环绕对应的杆保持器1106，并且每个升降杆1012由对应的杆保持器1106支撑。每个升降杆1012穿过形成在接地板212和绝缘板214中的每个中的开口定位在移动环236的旁边。一个或多个杆导引件(未示出)可以围绕接地板212和绝缘板214中的开口定位。一个或多个致动器1104可以使一个或多个杆保持器1106和一个或多个升降杆1012升高，这又使边缘环230升高或倾斜。
致动机构252包括一个或多个致动器1110(示出一个)(诸如伺服电机)、一个或多个杆保持器1112(示出一个)、一个或多个波纹管1114(示出一个)和一个或多个升降杆1116(示出一个)。升降杆1116可以由石英、蓝宝石或其他合适的材料制成。每个杆保持器1112耦接到对应的致动器1110，每个波纹管1114环绕对应的杆保持器1112，并且每个升降杆1116由对应的杆保持器1112支撑。每个升降杆1116与移动环236接触。一个或多个致动器1110可以升高一个或多个杆保持器1112和一个或多个升降杆1116，这又升高或降低移动环236。
图12是根据本公开的实施例的可用于执行图15和16中所示的处理顺序的处理系统1200的示意性俯视图。处理系统1200的一个示例是可从加利福尼亚州圣克拉拉应用材料公司(appliedmaterials,inc.,ofsantaclara,calif)获得的
工厂接口1204包括至少一个工厂接口机器人1216、1218，以便于衬底的传送。每个工厂接口机器人1216、1218包括机器人手腕1304和机器人叶片1306。工厂接口1204被配置为接受一个或多个前开式统一晶片盒(foup)1220。在一个示例中，三个foup被配置为接合工厂接口1204。工厂接口机器人1216、1218将衬底(例如，衬底112)从工厂接口1204传送到处理平台1202，在处理平台1202至少一个传送机器人1222从工厂接口机器人1216、1218接收衬底并然后将它们传送到工艺腔室1206a-b、1208a-b、1210a-b中的任一个。在一个实施例中，工艺腔室1206a-b是可以用于执行在框1504中的等离子体辅助工艺的工艺腔室。一旦完成工艺，衬底就被传送机器人1222传送到装载锁定腔室1214。传送机器人1222包括机器人手腕1304和机器人叶片1306。然后，工厂接口机器人1216、1218从装载锁定腔室1214拾取衬底并将其传送回foup1220。边缘环230和支撑环232中的一组或多组可以存储在存储腔室1224中。
图13a是处于升高位置的工艺配件202的示意性剖视图。图13b和13c是由载体环1302保持并至少部分地设置在载体环1302的顶表面上的工艺配件202的示意性俯视图和剖视图。边缘环230放置在支撑环232上。传送机器人1222的机器人手腕1304和机器人叶片1306(图13b中未示出)定位在载体环1302下方，以支撑载体环1302和工艺配件202。机器人手腕1304横向地且旋转地移动机器人叶片1306，以将包括边缘环230和支撑环232的工艺配件202从处理系统1200内的一个位置取出、传送、并且递送到处理系统1200内的另一个位置。当支撑环232和/或边缘环230将定位在工艺腔室100内或从工艺腔室更换时，机器人手腕1304将机器人叶片1306移动到腔室主体102上的进入端口148，支撑环232和/或边缘环230将通过进入端口148定位在工艺腔室100内或通过该进入端口148从该工艺腔室移除，而无需为工艺腔室100排气。一旦通过传送机器人1222将使用过的支撑环232和/或边缘环230从工艺腔室100移除，就使用一个或多个硬件装置从载体环卸下支撑环232和/或边缘环230、更换为新的支撑环232和/或边缘环230、装载在载体环1302上并由机器人叶片1306通过进入端口148传送回工艺腔室100中。
图14a是机器人叶片1306的示意图。在一些实施例中，机器人叶片1306包括一个或多个衬垫1402，当在机器人叶片1306上装载和传送衬底112时，该衬垫1402可以用于保护衬底112免于触碰机器人叶片1306的与载体环1302接触的部分。衬垫1402的竖直边缘还可以用于与载体环1302对准。如图14b所示，机器人叶片1306可以由机器人手腕适配器1404支撑。
图15是根据本文描述的示例的方法1500的流程图。将结合图1、2、6a、6b、6c、7a、7b、7c、9a、9b和11来讨论图15，以进一步描述用于在工艺腔室100中处理衬底的工艺。
方法1500通过将半导体衬底(诸如图1中所示的衬底112)经由进入端口148中的一个装载到如图1所示设置在工艺腔室100的工艺容积106内的衬底支撑组件110上从框1502开始。衬底支撑组件110包括环绕衬底112的外边缘126的工艺配件202。工艺配件202包括边缘环230和支撑环232。合适的工艺腔室可以包括电感耦合等离子体蚀刻腔室等。可适于硅蚀刻的示例性蚀刻腔室包括centristmsym3tm系统或
在框1504中，在工艺腔室100的工艺容积106内处理设置在衬底支撑组件110上的衬底112。在衬底112的处理期间，衬底支撑件204的一部分和边缘环230的顶表面304可以例如与衬底112的顶表面250共面，如图11所示。通过致动机构252相对于衬底112的表面调整移动环236的位置以及因此调整边缘环230的位置，使得在等离子体处理期间形成的等离子体壳层248具有期望的形状。在一个示例中，等离子体壳层248的形状在衬底112的顶表面250的边缘区域和/或所有部分上具有平行和/或平坦轮廓。支撑环232可以包括上支撑环902和下支撑环904，如图9a和9b所示。边缘环230可以包括如图6a、6b和6c所示的上边缘环602和中边缘环604，或如图7a、7b和7c所示的上边缘环702、中边缘环704和下边缘环706。
在处理衬底112之后，在框1506中，通过由衬底升降伺服电机(未示出)控制的衬底升降杆(未示出)来提升衬底112，并且由机器人叶片1306经由进入端口148从工艺腔室100的工艺容积106移除该衬底112。
在框1508中，确定在工艺腔室100的工艺容积106内是否已经处理第一数量的衬底(例如，10、1000或甚至10,000个衬底)。如果在框1508中确定数量尚未达到“否”(即，已经处理小于第一数量的衬底)，那么工艺返回到框1502，使得可以在工艺腔室100内处理另一个衬底112。如果在框1508中确定数量已经达到“是”(即，已经处理第一数量的衬底)，那么在框1510中，将边缘环230和支撑环232经由进入端口148从工艺腔室100的工艺容积106移除而无需为工艺腔室100排气，并将边缘环230和支撑环232传送到存储设备1224(图12)。在框1510中执行的工艺至少包括图16中所示的框1602-1616。
图16是根据本文描述的示例的在框1510中执行的各个方法步骤的流程图。将结合图6a、6b、6c、7a、7b、7c、9a、9b、11、12、13a来讨论图16，以进一步描述用于从工艺腔室100的工艺容积106移除工艺配件并将工艺配件存储在存储设备1224中的工艺。该方法可以存储在控制器(诸如控制器116)上并由其执行。
在框1602中，典型地在大气压环境内的工厂接口机器人1216、1218将空载体环1302定位在装载锁定腔室1214内。在该步骤期间，工厂接口机器人1216、1218将移除定位在多个竖直地间隔的搁架(未示出)中的搁架(未示出)上的空载体环1302，多个竖直地间隔的搁架(未示出)定位在存储腔室1224内，并且然后工厂接口机器人1216、1218将空载体环1302放置到定位在装载锁定腔室1214内的支撑件(未示出)上。
在框1604中，传送机器人1222拾取空载体环1302，使得空载体环1302定位在耦接到传送机器人1222的机器人叶片1306(图13)上并然后从装载锁定腔室1214移除空载体环1302。在框1602或框1604期间，或甚至在框1602与1604之间，将装载锁定腔室1214抽真空到与其中设置有传送机器人1222的真空衬底传送腔室1212内的压力匹配的真空压力。在装载锁定腔室1214和真空衬底传送腔室1212之间的压力的均衡允许传送机器人1222进入装载锁定腔室1214而不会导致气体涌出，气体涌出可能导致将载体环1302从机器人叶片1306撞出并且可能允许污染物在分离狭缝阀(未示出)打开时从装载锁定腔室1214流入真空衬底传送腔室1212中。
在框1606中，通过升降杆1012及其相关联的致动器1104将包括边缘环230和支撑环232的工艺配件202升高到工艺腔室100的工艺容积106内的升高位置。如图13a所示，升高位置是衬底支撑件204的静电吸盘206顶表面上方的距离。
在框1608中，传送机器人1222将机器人叶片1306(在其上设置有空载体环1302)经由进入端口148插入工艺腔室100的工艺容积106中。在框1608中，传输机器人1222将具有空载体环1302的机器人叶片1306移动到工艺配件202下方。
在框1610中，升降杆1012及其相关联的致动器1104降低边缘环230和支撑环232，使得边缘环230和支撑环232定位在载体环1302上。因此，载体环1302和机器人叶片1306完全地支撑使用过的边缘环230和支撑环232。
在框1612中，传送机器人1222经由进入端口148从工艺腔室100的工艺容积106移除机器人叶片1306、载体环1302和工艺配件202。
在框1614中，传送机器人1222将载体环1302和工艺配件202放置在定位在装载锁定腔室1214内的支撑件(未示出)上。在框1614期间，使用一个或多个装置从机器人叶片1306卸下载体环1302和工艺配件202，并且使机器人叶片1306从装载锁定腔室1214缩回。在框1614期间，或在执行框1614之后，将装载锁定腔室1214排气到大气压或与在其中设置有工厂接口机器人1216、1218的环境中的压力匹配的压力。
在框1616中，工厂接口机器人1216、1218将工艺配件202和载体环1302传送到定位在存储设备1224内的搁架中的一个。可以由用户从存储设备1224移除存储在存储设备1224中的边缘环230和支撑环232(诸如上边缘环602、上边缘环702和中边缘环704)的在第一数量的衬底的处理期间已经被腐蚀的消耗零件。在一些情况下，将使用过的边缘环230和/或支撑环232从载体环1302移除并更换为新的边缘环230和/或支撑环232。
在框1512中，将一组新的边缘环230和/或支撑环232装载到工艺腔室100的工艺容积106中，并且工艺返回到框1502。在框1512中执行的工艺包括图17中所示的框1702-1716。
图17是根据本文描述的示例的用于执行出现在框1512中的工艺的方法的流程图。将结合图6a、6b、6c、7a、7b、7c、9a、9b、11、12、13a来讨论图17，以进一步描述用于将一组新的边缘环230和支撑环232装载到工艺腔室100的工艺容积106中的工艺。该方法可以存储在控制器(诸如控制器116)上并由其执行。
在框1702中，工厂接口机器人1216、1218从存储设备1224移除包括新的工艺配件202的载体环1302，并将载体环和新的工艺配件202定位在设置在装载锁定腔室1214中的支撑件上。新的工艺配件202可以包括新的边缘环230和新的支撑环232。然而，在一些情况下，可能期望重复使用支撑环232，因为该支撑环232因其相对于形成在工艺腔室中的等离子体的位置而仍具有一定使用寿命。
在框1704中，传送机器人1222拾取载体环1302和新的工艺配件202，使得载体环1302和新的工艺配件202定位到耦接到传送机器人1222的机器人叶片1306(图13)上。然后，传送机器人1222从装载锁定腔室1214移除载体环1302。在框1702或框1704期间，或甚至在框1702与1704之间，将装载锁定腔室1214抽真空到与其中设置有传送机器人1222的真空衬底传送腔室1212内的压力匹配的真空压力。
在框1706中，传送机器人1222然后将载体环1302和新的工艺配件202插入工艺腔室100的工艺容积106内。升降杆1012然后从传送机器人1222的机器人叶片1306卸下工艺配件202，这将升降杆1012和工艺配件202留在工艺腔室100的工艺容积106中的升高位置。
在框1708中，传送机器人1222将机器人叶片1306(在其上设置有空载体环1302)经由进入端口148从工艺腔室100的工艺容积106缩回。
在框1710中，升降杆1012及其相关联的致动器1104降低工艺配件202的边缘环230和支撑环232，使得边缘环230和支撑环232定位在衬底支撑件204上。一旦工艺配件202就位，就可以在多个半导体衬底上执行方法1500。
在框1712中，传送机器人1222将空载体环1302放置在装载锁定腔室1214内。可以在执行方法1500的框1710和框1502-1508的至少一部分之前或同时执行框1712以及随后执行的框1714-1716。在框1712期间，使用一个或多个装置从机器人叶片1306卸下载体环1302，并且使机器人叶片1306从装载锁定腔室1214缩回。在框1712期间，或在执行框1712之后，将装载锁定腔室1214排气到大气压或与在其中设置有工厂接口机器人1216和1218的环境中的压力匹配的压力。
在框1714中，工厂接口机器人1216、1218将空载体环1302从装载锁定腔室1214传送到定位在存储设备1224内的搁架中的一个。
在框1716中，传送机器人1222将空载体环1302放置在存储设备1224内。空载体环1302一般将保留在存储设备1224中，直到方法1500的框1602准备好在之后的某个时间执行。
本公开的示例造成在以降低的制造工艺配件的成本在工艺腔室中处理的衬底的整个表面上的等离子体均匀性的增加。由于等离子体均匀性和工艺成品率之间存在直接相关性，因此提高的等离子体均匀性引起工艺成品率的增加。此外，利用本公开的边缘环和支撑环是可至少部分地重复使用的，并且因此降低等离子体处理的总体成本。此外，通过提高系统成品率并减少人工预防性维护和环放置，装载一组新的环并从工艺腔室移除一组使用过的环而无需为工艺腔室排气会对客户产生重大商业和经济影响。
尽管前述内容针对的是具体的实施例，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以设想本公开的其它和进一步实施例，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。
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