专利名称：覆盖环及等离子体处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种覆盖环(cover ring)，特别是涉及一种适用于等离子体处理装置的覆盖环。
背景技术：
在半导体制造工艺中，等离子体(plasma)受到广泛的应用，例如是应用于清洁(cleaning)、涂布(coating)、溅射(sputtering)、等离子体化学气相沉积(plasma CVD)、离子注入(ion implantation)或是蚀刻(etching)等。当等离子体应用于蚀刻技术时，乃是藉由在等离子体处理装置中的两个电极(阴极及阳极)上施加频率相异的RF射频(Radio Frequency，RF)电源，而于反应室中产生RF电场。藉由RF电场将等离子体处理装置中的加工气体(processinggas)离子化或解离以产生等离子体，然后利用等离子体蚀刻晶片表面的待蚀刻材料，以选择性的移除晶片上的待蚀刻材料而于晶片上形成各种蚀刻图案。
图1A绘示为现有的一种等离子体处理装置的剖面图，图1B绘示为用于此等离子体处理装置的一种覆盖环的立体结构的横剖面图。请参照图1A及图1B，等离子体处理装置100包括反应室110、等离子体产生器120、载置台130及覆盖环140。反应室110呈圆筒状，具有气密性且可提供反应气体。等离子体产生器120配置于反应室110内，且等离子体产生器120具有平行相对的上电极122a、下电极122b。上电极122a连接电源124a，下电极122b连接电源124b，而电源124a及电源124b为RF射频(Radio Frequency，RF)的交流电源。当由电源124a及电源124b分别施加RF射频电源于上电极122a及下电极122b时，于上电极122a及下电极122b之间将产生RF电场，此RF电场将使反应室110内的反应气体离子化，而产生许多带电荷的电子、离子(Ion)及不带电荷的分子及原子团(Radicals)，也就是产生等离子体。
载置台130配设于反应室110内，此载置台130用以承载晶片10，载置台130包括静电吸盘132、绝缘管134及环形阴极套筒136。静电吸盘132利用静电将晶片10吸住。覆盖环140乃是用以固定晶片10，使得晶片10得以固定于载置台130上，且覆盖环140也可阻挡电场的电力线，避免电力线自覆盖环140处发散至外界，而是将等离子体聚集至晶片10上方的功能。覆盖环140包括环形本体142，其具有内环表面142a、下环形表面142b、外环表面142c、上环形表面142d，内环表面142a具有凸起结构144a，其适于将晶片10固定，而下环形表面142b具有凹槽结构144b，其适于容纳绝缘管134的一端，且下环形表面142b的部分区域与环形阴极套筒136接触。
然而，现有的等离子体处理装置100在产生等离子体时，其上电极122a及下电极122b之间所产生的电场的电力线，可由覆盖环140的上环形表面142d的附近而扩散至外界。而且，环形阴极套筒136与覆盖环140的外环表面142c之间会具有小间隙。当等离子体处理装置100在长期使用之下，在环形阴极套筒136的表面处会累积很多正电荷，当正电荷累积至某一程度时，会在环形阴极套筒136与覆盖环140的外环表面142c之间的间隙产生异常尖端放电的情况(如图1A中，区域A所示)。此时，在上电极122a及下电极122b之间的电场会不稳定，因而造成所蚀刻出的晶片10上的图案会有不均匀或不完整的问题。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的就是在提供一种覆盖环，在其上环形表面再连接一局部环形本体，使得第一电极、第二电极之间所产生的电场的电力线能够集中于第一电极、第二电极之间。
本实用新型的另一目的是提供一种覆盖环，在其外环表面再连接一局部环形本体，以避免环形阴极套筒的靠近覆盖环的一端产生尖端放电的情况。
本实用新型一方面提供一种覆盖环，适用于等离子体处理装置中，以固定一晶片并接触一环形阴极套筒，该覆盖环包括一环形本体，该环形本体具有一内环表面、一下环形表面、一外环表面及一上环形表面，其中该下环形表面与该环形阴极套筒接触；一侧局部环形本体，该侧局部环形本体具有一内侧环表面，其中该内侧环表面与该环形本体的该外环表面全部连接以及该内侧环表面与该环形阴极套筒的该外侧环面部分连接；以及一上局部环形本体，该上局部环形本体具有一底环形表面，其中该底环形表面与该上环形表面全部连接。
本实用新型另一方面提供一种覆盖环，适用于等离子体处理装置中，以固定一晶片并接触一环形阴极套筒，该覆盖环包括一环形本体，该环形本体具有一内环表面、一下环形表面、一外环表面及一上环形表面，其中该下环形表面与该环形阴极套筒接触；以及一侧局部环形本体，该侧局部环形本体具有一内侧环表面，其中该内侧环表面与该环形本体的该外环表面全部连接以及该内侧环表面与该环形阴极套筒的该外侧环面部分连接。
本实用新型还提供一种覆盖环，适用于等离子体处理装置中，以固定一晶片并接触一环形阴极套筒，该覆盖环包括一环形本体，该环形本体具有一内环表面、一下环形表面、一外环表面及一上环形表面，其中该下环形表面与该环形阴极套筒接触；以及一上局部环形本体，该上局部环形本体具有一底环形表面，其中该底环形表面与该上环形表面全部连接。
本实用新型还提供一种等离子体处理装置，该装置包括一反应室，该反应室具有气密性；一等离子体产生器，该等离子体产生器配置于该反应室内；一载置台，该载置台配设于该反应室内，该载置台用以承载一晶片，该载置台包括一环形阴极套筒；以及一覆盖环，固定一晶片并接触一环形阴极套筒，该覆盖环包括一环形本体，该环形本体具有一内环表面、一下环形表面、一外环表面及一上环形表面，其中该下环形表面与该环形阴极套筒接触；以及一侧局部环形本体，该侧局部环形本体具有一内侧环表面，其中该内侧环表面与该环形本体的该外环表面的全部连接以及该内侧环表面与该环形阴极套筒的该外侧环面的部分连接。
本实用新型还提供一种等离子体处理装置，该装置包括一反应室，该反应室具有气密性；一等离子体产生器，该等离子体产生器配置于该反应室内；一载置台，该载置台配设于该反应室内，该载置台用以承载一晶片，该载置台包括一环形阴极套筒；以及一覆盖环，以固定一晶片并接触一环形阴极套筒，该覆盖环包括一环形本体，该环形本体具有一内环表面、一下环形表面、一外环表面及一上环形表面，其中该下环形表面与该环形阴极套筒接触；以及一上局部环形本体，该上局部环形本体具有一底环形表面，且该底环形表面与该上环形表面全部连接。
为达到本实用新型的上述目的，本实用新型提出一种覆盖环，其适用于等离子体处理装置中，以固定晶片并接触环形阴极套筒，其中环形阴极套筒具有外侧环面，覆盖环包括环形本体、侧局部环形本体及上局部环形本体。环形本体具有内环表面、下环形表面、外环表面及上环形表面，其中下环形表面与环形阴极套筒接触。侧局部环形本体具有内侧环表面，其与环形本体的外环表面的全部连接以及与环形阴极套筒的外侧环面的部分连接。上局部环形本体具有底环形表面，其与环形本体的上环形表面的全部连接。
依照本实用新型的优选实施例所述，上述覆盖环的环形本体与上局部环形本体为一体成型，且环形本体与侧局部环形本体为一体成型。而且，覆盖环的材料可为石英。
本实用新型另外提出一种等离子体处理装置，包含反应室、等离子体产生器、载置台、覆盖环，其中反应室具有气密性，且等离子体产生器配置于反应室内，此外，载置台配设于反应室内，其用以承载晶片，且载置台包含环形阴极套筒。另外，覆盖环具有环形本体、侧局部环形本体及上局部环形本体。环形本体具有内环表面、下环形表面、外环表面及上环形表面，其中下环形表面与环形阴极套筒接触。侧局部环形本体具有内侧环表面，其与环形本体的外环表面的全部连接以及与环形阴极套筒的外侧环面的部分连接。上局部环形本体具有底环形表面，其与环形本体的上环形表面的全部连接。
依照本实用新型的优选实施例所述，上述的等离子体处理装置，其中等离子体产生器具有第一电极、第二电极及第一电源、第二电源，其中第一电极与第二电极乃是平行相对，且第一电极电性连接于第一电源，第二电极电性连接于第二电源。第一电源及第二电源可为RF射频(Radio Frequency，RF)的交流电源。
依照本实用新型的优选实施例所述，上述等离子体处理装置的覆盖环，其环形本体与上局部环形本体为一体成型，且环形本体与侧局部环形本体为一体成型。而且，上述覆盖环的材料可为石英。
基于上述，本实用新型的等离子体处理装置的覆盖环，因具有上环形表面连接上局部环形本体与在其外环表面连接侧局部环形本体的结构，所以本实用新型的等离子体处理装置将使得第一电极、第二电极之间所产生的电场的电力线能够集中于第一电极、第二电极之间，而不会经由覆盖环的上环形表面的附近扩散至外界，并可减少环形阴极套筒的靠近覆盖环的一端的间隙产生异常尖端放电的情况。
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图作详细说明如下图1A绘示为现有的一种等离子体处理装置的剖面图。
图1B绘示为用于此等离子体处理装置的一种覆盖环的立体结构的横剖面图。
图2A绘示为本实用新型第一实施例等离子体处理装置的剖面图。
图2B绘示为本实用新型第一实施例覆盖环及载置台的立体结构的横剖面图。
图3A绘示为本实用新型第二实施例覆盖环的俯视图。
图3B绘示为本实用新型第二实施例覆盖环的I-I线的剖面图。
图4A绘示为本实用新型第三实施例覆盖环的俯视图。
图4B绘示为本实用新型第三实施例覆盖环的II-II线的剖面图。
简单符号说明10晶片100、200等离子体处理装置110、210反应室120、220等离子体产生器122a、222a上电极122b、222b下电极124a、224a、124b、224b电源130、230载置台132、232静电吸盘134、234绝缘管
136、236环形阴极套筒136a、236a外侧环面140、240、340、440覆盖环142、242环形本体142a、242a内环表面142b、242b下环形表面142c、242c外环表面142d、242d上环形表面144a、244a凸起结构144b、244b凹槽结构246上局部环形本体246a底环形表面346侧局部环形本体346a内侧环表面A区域具体实施方式
第一实施例图2A绘示为本实用新型第一实施例的一种等离子体处理装置的剖面图。图2B绘示为本实用新型第一实施例的一种覆盖环及载置台的立体结构的横剖面图。在本实施例中，等离子体处理装置200例如是等离子体蚀刻装置。
请参照图2A及2B，等离子体处理装置200包括反应室210、等离子体产生器220、载置台230及覆盖环240。反应室210例如是成圆筒状，其具有气密性，且可提供反应气体，即反应室210内的反应气体与外界空气隔绝。
等离子体产生器220配置于反应室210内。等离子体产生器220例如是具有上电极222a、下电极222b及电源224a、电源224b，其中上电极222a与下电极222b乃是平行相对，且上电极222a电性连接于电源224a，下电极222b电性连接于电源224b。电源224a及电源224b例如为RF射频(RadioFrequency，RF)的交流电源。
载置台230配设于反应室210内，此载置台230用以承载晶片10。载置台230包括静电吸盘232、绝缘管234及环形阴极套筒236。静电吸盘232利用静电将晶片10吸住。
覆盖环240包括环形本体242及上局部环形本体246。此覆盖环240的材料例如为石英。环形本体242具有内环表面242a、下环形表面242b、外环表面242c、上环形表面242d。上环形表面242d例如为部分倾斜曲面，此部分倾斜曲面的斜度乃是由上环形表面242d的内侧延伸至上环形表面242d的外侧渐渐趋缓。内环表面242a具有凸起结构244a，其适于将晶片10固定。下环形表面242b具有凹槽结构244b，其适于容纳绝缘管234的一端，且下环形表面242b的部分区域与环形阴极套筒236接触。
上局部环形本体246具有底环形表面246a，其为部分倾斜曲面。此底环形表面246a与上环形表面242d的部分倾斜曲面完全配合，而使底环形表面246a与上环形表面242d的全部连接在一起。此上局部环形本体246与环形本体242的结构性连接方式例如为一体成型。
覆盖环240的上局部环形本体246与环形本体242之间的结构性连接将可避免电力线由覆盖环240的上环形表面242d的附近散发至外界，使得上电极222a及下电极222b之间的电场会更稳定。因此，等离子体可更集中于晶片10的上方，故所蚀刻出的晶片10上的图案会较为均匀，且完整。
第二实施例图3A绘示为本实用新型第二实施例的一种覆盖环的俯视图。图3B绘示为本实用新型第二实施例的一种覆盖环的I-I线的剖面图。在图3A与图3B中，构件与图2A、图2B相同者，给予相同的标号，并省略其说明。
请同时参照图3A、图3B，相对于第一实施例，本实施例的覆盖环340包括环形本体242及侧局部环形本体346。此覆盖环340的材料例如为石英。侧局部环形本体346具有内侧环表面346a，其中内侧环表面346a与环形本体242的外环表面242c的全部结构性连接。而且，内例环表面346a与环形阴极套筒236的外侧环面236a的部分接触。侧局部环形本体346与环形本体242的结构性连接方式例如为一体成型。
由于环形阴极套筒236的表面为电镀的铝表面(图未示)，因此当环形本体242的下环形表面242b的部分区域与环形阴极套筒236的一端接触之后，此接触端仍然具有一微小的间隙，此微小间隙会影响两电极之间的电压稳定性，当间隙越小时越不会让等离子体产生发光放电(glow discharge)的情形。
由于本覆盖环340因侧局部环形本体346与环形阴极套筒236的外侧环面236a的部分接触，使得环形阴极套筒236的靠近环形本体242的一端的表面的自由空间(free space)将更减少(因部分表面的自由空间被侧局部环形本体346挡住)，因此可以有效地避免环形阴极套筒236的靠近覆盖环340的一端的间隙产生异常尖端放电的情形，进而使得两电极之间的电场会更为稳定。
第三实施例图4A绘示为本实用新型第三实施例的一种覆盖环的俯视图。图4B绘示为本实用新型第三实施例的一种覆盖环的II-II线的剖面图。在图4A与图4B中，构件与图2A、图2B相同者，给予相同的标号，并省略其说明。
请同时参照图4A、图4B，相对于第一实施例及第二实施例，本第三实施例的覆盖环440包括环形本体242、上局部环形本体246及侧局部环形本体346，也就是说，第三实施例的覆盖环440乃是第一实施例的覆盖环240再加上第二实施例的覆盖环340的侧局部环形本体346。
本覆盖环440的上局部环形本体246与环形本体242之间的结构性连接将可避免电力线由覆盖环240的上环形表面242d的附近散发至外界。并且本覆盖环440的侧局部环形本体346与环形阴极套筒236的外侧环面236a部分接触，可以有效地避免环形阴极套筒236的靠近覆盖环340的一端之间隙产生异常尖端放电的情形，进而使得两电极之间的电场会更为稳定，让等离子体可更集中于晶片10的上方，故所蚀刻出的晶片10上的图案会较为均匀且完整。值得注意的是，本实用新型的覆盖环240、340及440并不仅限于用于蚀刻工艺的等离子体处理装置200上，也可用于其它半导体工艺的等离子体反应装置上，例如等离子体沉积装置等。
综上所述，本实用新型的覆盖环，其环形本体与上局部环形本体之间的结构性连接将可有效地集中上电极及下电极之间所产生的电场的电力线，而使等离子体集中于晶片上。使得晶片被蚀刻出的图案具有优选的均匀性。
而且，本实用新型的覆盖环，侧局部环形本体与环形阴极套筒的外侧环面的部分接触，使得环形阴极套筒的靠近环形本体的一端的表面的自由空间(free space)将更减少(因部分表面的自由空间被侧局部环形本体挡住)，而可以避免环形阴极套筒与覆盖环的间隙产生异常尖端放电的情况。如此，不但可以避免环形阴极套筒的电镀铝表面被高功率的电源所破坏，还可以降低提供至上电极及下电极的电源的功率，并可进一步地延长载置台的静电吸盘的使用寿命。
虽然本实用新型以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
权利要求1.一种覆盖环，适用于等离子体处理装置中，以固定一晶片并接触一环形阴极套筒，其特征在于，该覆盖环包括一环形本体，该环形本体具有一内环表面、一下环形表面、一外环表面及一上环形表面，其中该下环形表面与该环形阴极套筒接触；一侧局部环形本体，该侧局部环形本体具有一内侧环表面，其中该内侧环表面与该环形本体的该外环表面全部连接以及该内侧环表面与该环形阴极套筒的该外侧环面部分连接；以及一上局部环形本体，该上局部环形本体具有一底环形表面，其中该底环形表面与该上环形表面全部连接。
2.如权利要求1所述的覆盖环，其特征在于，该覆盖环的该上环形表面为一部分倾斜曲面，该部分倾斜曲面的斜度由该上环形表面的内侧至该上环形表面的外侧渐渐趋缓。
3.如权利要求2所述的覆盖环，其特征在于，该底环形表面与该上环形表面的该部分倾斜曲面完全配合，并与该环形本体的该上环形表面全部连接。
4.如权利要求1所述的覆盖环，其特征在于，该环形本体与该上局部环形本体为一体成型。
5.如权利要求1所述的覆盖环，其特征在于，该环形本体与该侧局部环形本体为一体成型。
6.如权利要求1所述的覆盖环，其特征在于，该覆盖环的材料包括石英。
7.一种覆盖环，适用于等离子体处理装置中，以固定一晶片并接触一环形阴极套筒，其特征在于，该覆盖环包括一环形本体，该环形本体具有一内环表面、一下环形表面、一外环表面及一上环形表面，其中该下环形表面与该环形阴极套筒接触；以及一侧局部环形本体，该侧局部环形本体具有一内侧环表面，其中该内侧环表面与该环形本体的该外环表面全部连接以及该内侧环表面与该环形阴极套筒的该外侧环面部分连接。
8.如权利要求7所述的覆盖环，其特征在于，该覆盖环的该上环形表面为一部分倾斜曲面，该部分倾斜曲面的斜度由该上环形表面的内侧至该上环形表面的外侧渐渐趋缓。
9.如权利要求7所述的覆盖环，其特征在于，该环形本体与该侧局部环形本体为一体成型。
10.如权利要求7所述的覆盖环，其特征在于，该覆盖环的材料包括石英。
11.一种覆盖环，适用于等离子体处理装置中，以固定一晶片并接触一环形阴极套筒，其特征在于，该覆盖环包括一环形本体，该环形本体具有一内环表面、一下环形表面、一外环表面及一上环形表面，其中该下环形表面与该环形阴极套筒接触；以及一上局部环形本体，该上局部环形本体具有一底环形表面，其中该底环形表面与该上环形表面全部连接。
12.如权利要求11所述的覆盖环，其特征在于，该上环形表面为一部分倾斜曲面，该部分倾斜曲面的斜度由该上环形表面的内侧至该上环形表面的外侧渐渐趋缓。
13.如权利要求12所述的覆盖环，其特征在于，该底环形表面与该上环形表面的该部分倾斜曲面完全配合，并与该环形本体的该上环形表面全部连接。
14.如权利要求11所述的覆盖环，其特征在于，该环形本体与该上局部环形本体为一体成型。
15.如权利要求11所述的覆盖环，其特征在于，该覆盖环的材料包括石英。
16.一种等离子体处理装置，其特征在于，该装置包括一反应室，该反应室具有气密性；一等离子体产生器，该等离子体产生器配置于该反应室内；一载置台，该载置台配设于该反应室内，该载置台用以承载一晶片，该载置台包括一环形阴极套筒；以及一覆盖环，固定一晶片并接触一环形阴极套筒，该覆盖环包括一环形本体，该环形本体具有一内环表面、一下环形表面、一外环表面及一上环形表面，其中该下环形表面与该环形阴极套筒接触；以及一侧局部环形本体，该侧局部环形本体具有一内侧环表面，其中该内侧环表面与该环形本体的该外环表面的全部连接以及该内侧环表面与该环形阴极套筒的该外侧环面的部分连接。
17.如权利要求16所述的覆盖环，其特征在于，该覆盖环的该上环形表面为一部分倾斜曲面，该部分倾斜曲面的斜度由该上环形表面的内侧至该上环形表面的外侧渐渐趋缓。
18.如权利要求17所述的覆盖环，其特征在于，该覆盖环还包括一上局部环形本体，该上局部环形本体具有一底环形表面，其中该底环形表面与该上环形表面的该部分倾斜曲面完全配合，并与该环形本体的该上环形表面全部连接。
19.如权利要求18所述的等离子体处理装置，其特征在于，该环形本体与该上局部环形本体为一体成型。
20.如权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于，该环形本体与该侧局部环形本体为一体成型。
21.如权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于，该覆盖环的材料包括石英。
22.一种等离子体处理装置，其特征在于，该装置包括一反应室，该反应室具有气密性；一等离子体产生器，该等离子体产生器配置于该反应室内；一载置台，该载置台配设于该反应室内，该载置台用以承载一晶片，该载置台包括一环形阴极套筒；以及一覆盖环，以固定一晶片并接触一环形阴极套筒，该覆盖环包括一环形本体，该环形本体具有一内环表面、一下环形表面、一外环表面及一上环形表面，其中该下环形表面与该环形阴极套筒接触；以及一上局部环形本体，该上局部环形本体具有一底环形表面，且该底环形表面与该上环形表面全部连接。
23.如权利要求22所述的覆盖环，其特征在于，该上环形表面为一部分倾斜曲面，该部分倾斜曲面的斜度由该上环形表面的内侧至该上环形表面的外侧渐渐趋缓。
24.如权利要求23所述的覆盖环，其特征在于，该底环形表面与该上环形表面的该部分倾斜曲面完全配合，并与该环形本体的该上环形表面全部连接。
25.如权利要求22所述的等离子体处理装置，其特征在于，该环形本体与该上局部环形本体为一体成型。
26.如权利要求22所述的等离子体处理装置，其特征在于，该覆盖环的材料包括石英。
专利摘要一种覆盖环，其适用于等离子体处理装置中，以固定晶片并接触环形阴极套筒，其中环形阴极套筒具有外侧环面。覆盖环包括环形本体、侧局部环形本体及上局部环形本体。环形本体具有内环表面、下环形表面、外环表面及上环形表面。下环形表面与环形阴极套筒接触。侧局部环形本体具有内侧环表面，其与环形本体的外环表面的全部连接以及与环形阴极套筒的外侧环面部分连接。上局部环形本体具有底环形表面，其与环形本体的上环形表面的全部连接。
文档编号H01L21/00GK2689446SQ20042000796
公开日2005年3月30日 申请日期2004年3月29日 优先权日2004年3月29日
发明者张宏隆, 郭世堃, 林义雄, 陈炳宏, 颜聪富 申请人:茂德科技股份有限公司