WO2021047375A1 - 等离子体系统以及过滤装置 - Google Patents

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Abstract

本实施例提供一种等离子体系统以及过滤装置，该系统中，介电窗所环绕的区域被设置为第一腔室，用于容置等离子体；第一适配件设置于介电窗的下方，第一适配件所环绕的区域被设置为第二腔室；下部电极平台置于第二腔室之中，用于承载工作件；过滤装置的过滤部置于第一腔室与第二腔室的交界处，且具有复数个通孔，用以在第一腔室内的等离子体经各个通孔进入第二腔室的过程中，对经过的等离子体中的离子进行滤除；第一延伸部自过滤部于第一方向延伸，且放置于第一适配件之上；第二延伸部自过滤部的邻近第一延伸部的位置处于第二方向延伸至第一适配件的内侧，用以支撑过滤部。本实施例提供的等离子体系统以及过滤装置，可以避免离子对工作件上的材料产生负面影响。

Description

等离子体系统以及过滤装置 技术领域
本发明实施例涉及半导体制造技术领域，详细来说，尤其涉及一种等离子体系统以及应用于该等离子体系统的过滤装置。
背景技术
传统上在对工作件(如晶圆)进行诸如沉积等的工艺之前，会先对工作件进行预清洗处理，以去除工作件上的杂质。该预清洗处理的具体过程为：将由诸如氩气、氦气、氢气等的工艺气体电离形成等离子体，该等离子体中的自由基会与工作件上的氧化物杂质发生还原反应，以实现杂质的去除。
但是，在进行上述预清洗的过程中，上述等离子体中的离子可能会对工作件上的材料产生负面影响，例如对于低介电系数材料，等离子体中若含有氢离子，其会进入低介电系数材料，导致低介电系数材料劣化，从而造成工艺结果不如预期。
发明内容
本发明实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，公开了一种等离子体系统以及过滤装置，其可以避免等离子体中的离子对工作件上的材料产生负面影响，从而可以提高产品性能。
依据本发明一实施例，公开一种等离子体系统，所述等离子体系统包括:介电窗、第一适配件、下部电极平台以及过滤装置。所述介电窗所环绕的区域被设置为第一腔室，所述第一腔室用于容置等离子体。所述第一适配件设置于所述介电窗的下方，所述第一适配件所环绕的区域被设置为第二腔室。所述下部电极平台置于所述第二腔室之中，所述下部电极平台用于承载工作 件。所述过滤装置包括过滤部、第一延伸部和第二延伸部，其中，所述过滤部置于所述第一腔室与所述第二腔室的交界处，且所述过滤部具有复数个通孔，用以在所述第一腔室内的所述等离子体经各个所述通孔进入所述第二腔室的过程中，对所述等离子体中的离子进行滤除；所述第一延伸部自所述过滤部于第一方向延伸，且放置于所述第一适配件之上；所述第二延伸部自所述过滤部的邻近所述第一延伸部的位置处于第二方向延伸至所述第一适配件的内侧，用以支撑所述过滤部；所述第二方向垂直于所述第一方向。
通过本实施例所公开的等离子体系统，其借助过滤装置的过滤部，在第一腔室内的等离子体经该过滤部中各个通孔进入第二腔室的过程中，可以有效地对经过的等离子体中的离子进行滤除，避免离子进入低介电系数材料，进而造成低介电系数材料的劣化。另外，借助上述过滤装置的第一延伸部放置于第一适配件上，即可实现过滤装置的安装和定位，以及借助第二延伸部延伸至第一适配件的内侧，既可以支撑过滤部，又可以保护第一适配件不被等离子体轰击；同时，由于上述过滤装置是由过滤部、第一延伸部和第二延伸部一体成型而成，三者之间并无组装的缝隙，如此结构下，一体成型的过滤装置可避免等离子体轰击元件组装处的缝隙，从而可以大幅降低过滤装置的更换频率，进而降低成本。
依据本发明一实施例，公开一种应用于等离子体系统的过滤装置。所述等离子体系统包括介电窗以及设置于所述介电窗下方的适配件，所述介电窗所环绕的区域被设置为第一腔室，所述第一腔室用于容置等离子体，所述适配件所环绕的区域被设置为第二腔室，所述等离子体系统还包括置于所述第二腔室之中的下部电极平台，所述下部电极平台用于承载工作件，其特征在于，所述过滤装置包括过滤部、第一延伸部和第二延伸部，其中，所述过滤部置于所述第一腔室与所述第二腔室的交界处，且所述过滤部具有复数个通孔，用以在所述第一腔室内的所述等离子体经各个所述通孔进入所述第二腔 室的过程中，对所述等离子体中的离子进行滤除；所述第一延伸部自所述过滤部于第一方向延伸，且放置于所述第一适配件之上；所述第二延伸部自所述过滤部的邻近所述第一延伸部的位置处于所述第二方向延伸至所述第一适配件的内侧，用以支撑所述过滤部；所述第二方向垂直于所述第一方向。
等离子体系统通过本实施例所公开的过滤装置，可以有效地对经过的等离子体中的离子进行滤除，避免离子进入低介电系数材料，进而造成低介电系数材料的劣化。另外，借助上述过滤装置的第一延伸部放置于第一适配件上，即可实现过滤装置的安装和定位，以及借助第二延伸部延伸至第一适配件的内侧，既可以支撑过滤部，又可以保护第一适配件不被等离子体轰击；同时，由于上述过滤装置是由过滤部、第一延伸部和第二延伸部一体成型而成，三者之间并无组装的缝隙，如此结构下，一体成型的过滤装置可避免等离子体轰击元件组装处的缝隙，从而可以大幅降低过滤装置的更换频率，进而降低成本。
附图说明
图1是依据本发明一实施例的等离子体系统的示意图。
图2是依据本发明一实施例的过滤装置的示意图。
图3A至3B是依据本发明一实施例的过滤装置的第一延伸部的细部结构图。
图4A至4B是依据本发明一实施例的过滤装置的第一延伸部的顶视图。
图5A至5B是依据本发明一实施例的过滤装置的第二延伸部的侧视图。
图6A至6C是依据本发明一实施例的过滤装置的过滤部与第一延伸部的厚度示意图。
图7A至7F是依据本发明一实施例的仿真结果图。
图8是依据本发明一实施例的过滤部的侧视图。
图9A至9C是依据本发明一实施例的仿真结果图。
图10是依据本发明另一实施例的等离子体系统的侧视图。
图11是依据本发明又另一实施例的等离子体系统的侧视图。
图12是依据本发明一实施例的适配件及屏蔽件的侧视图。
具体实施方式
以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本揭示内容的不同特征。下文所述之组件与配置的具体例子系用以简化本揭示内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本揭示内容。举例来说，在下文的描述中，将一第一特征形成于一第二特征上或之上，可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触；且也可能包括某些实施例其中还有额外的组件形成于上述第一与第二特征之间，而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外，本揭示内容可能会在多个实施例中重复使用组件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。
再者，在此处使用空间上相对的词汇，譬如「之下」、「下方」、「低于」、「之上」、「上方」及与其相似者，可能是为了方便说明图中所绘示的一组件或特征相对于另一或多个组件或特征之间的关系。这些空间上相对的词汇其本意除了图中所绘示的方位之外，还涵盖了装置在使用或操作中所处的多种不同方位。可能将所述设备放置于其他方位(如，旋转90度或处于其他方位)，而这些空间上相对的描述词汇就应该做相应的解释。
虽然用以界定本申请较广范围的数值范围与参数皆是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，「约」通常系指实际数值在一特定数值或范围的正负10％、5％、1％或0.5％之内。或者是，「约」 一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，视本申请所属技术领域中具有通常知识者的考虑而定。当可理解，除了实验例之外，或除非另有明确的说明，此处所用的所有范围、数量、数值与百分比(例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者)均经过「约」的修饰。因此，除非另有相反的说明，本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。在此处，将数值范围表示成由一端点至另一端点或介于二端点之间；除非另有说明，此处所述的数值范围皆包括端点。
在对工作件(如晶圆)进行加工时，特别是对工作件进行硅穿孔、封装等工艺时，需要一种预清洗腔室，该预清洗腔室的作用是将待处理工作件表面的杂质去除，以利于后续的物理气相沉积工艺的有效进行。一般的预清洗腔室，是将气体，如氩气、氦气、氢气等，激发为等离子体，利用等离子体对杂质进行物理轰击以及与其发生化学反应，来实现对工作件去杂质的处理。对于一些氧化物杂质，需要利用等离子体与工作件上的沟槽或孔洞内的氧化物杂质进行还原反应以将其去除，以免影响下一步金属沉积工艺的性能。但因为某些离子(如氢离子)容易进入低介电系数材料中，并使低介电系数材料劣化，造成工艺结果不如预期，因此需避免诸如氢离子等参与反应。本实施例公开一种等离子系统以及应用于所述等离子体系统的过滤装置，可以有效的减少离子(如氢离子)与低介电系数材料反应，来避免上述情况发生。
图1是依据本发明一实施例所示的等离子体系统1的示意图。该等离子体系统1可以是一种预清洗装置，用于对工作件(如晶圆)上的沟槽或孔洞内的诸如氧化物等杂质反应并将其去除。等离子体系统1包括介电窗11、第一适配件12、下部电极平台13、射频源14、匹配电路15、感应线圈16、金属桶17以及过滤装置18。介电窗11所环绕的区域被设置为第一腔室CH1。 在本实施例中，介电窗11呈现半球状，然而，此并非本发明实施例的一限制，在其他实施例中，介电窗11可以呈现不同的形状，关于介电窗11的其他变化将于后续的段落中说明。第一适配件12设置于介电窗11的下方并接地，其中第一适配件12所环绕的区域被设置为第二腔室CH2。在本实施例中，等离子体系统1通过侧向进气方式将反应气体(如氦气、氩气、氢气等)充入第一腔室CH1中，例如，在第一适配件12中设置有第一气体通路，用以将反应气体输送至第一腔室CH1中。
下部电极平台13置于第二腔室CH2中，用于承载工作件。在某些实施例中，下部电极平台13可以为静电卡盘，并可采用多区加热的方式对工作件的不同位置的温度进行独立调节，以提升工作件的温度均匀性。
射频源14通过匹配电路15向感应线圈16加载射频功率。匹配电路15用于调节匹配射频源14后方的阻抗，使得所加载的射频功率实现最大的耦合效率。感应线圈16呈现桶状，且环绕在介电窗11的周围，例如为柱状立体式螺旋线圈。在某些实施例中，为了实现更好的电磁场分布均匀性和对称性，感应线圈16为柱状立体式螺旋线圈，且具有2匝以上的线圈，并且每匝线圈由3/4圆周的水平段和1/4圆周的螺旋升高段组成，其中，螺旋升高段的较高的一端串接至相邻且更高的一匝线圈的水平段的一端。感应线圈16用于将射频功率耦合至第一腔室CH1内，并将该第一腔室CH1内的反应气体电离耦合成等离子体。金属桶17设置于第一适配件12之上，且包围感应线圈16，并且金属桶17通过与第一适配件12相接触来实现接地，并借以进行电磁屏蔽。
过滤装置18为一体成型结构，过滤装置18包括导电材料，也即过滤装置18由导电材料制成。在某些实施例中，过滤装置18可由铝制成。以一体成型结构实现的过滤装置18，可以避免等离子体轰击元件组装处的缝隙，大幅降低过滤装置18的更换频率，进而降低成本。同时参考图1与图2，过滤 装置18包括过滤部181、第一延伸部182以及第二延伸部183。其中，过滤部181置于第一腔室CH1与第二腔室CH2的交界处，以将第一腔室CH1与第二腔室CH2隔离，并且过滤部181具有复数个通孔，该通孔的两端分别与第一腔室CH1和第二腔室CH2相连通，以使第一腔室CH1中的等离子体能够经由各个通孔进入第二腔室CH2；同时，过滤部181用于对经过各个通孔的等离子体中的离子进行滤除，详细来说，过滤部181的复数个通孔过滤等离子体中的离子(如氩离子、氦离子、氢离子等)，避免离子进入第二腔室CH2后与下部电极平台13上的工作件反应，使得工作件劣化，进而造成后续加工的工艺结果不如预期。
在某些实施例中，过滤部181上的复数个通孔的排布密度在0.7个通孔/平方厘米至3个通孔/平方厘米的范围内。通孔的排布密度可按照工艺效率的快慢进行改变。详细来说，在工艺速率要求较高时，可以适当增加通孔的排布密度，反之则减少。
图3A至图3B是依据本发明一实施例之第一延伸部182的细部结构图。如图3A所示，第一延伸部182自过滤部181于第一方向延伸，且放置于第一适配件12之上，以能够通过与第一适配件12相接触来形成良好接地。例如，第一延伸部182自过滤部181的周向侧面沿如图3A和图3B示出的第一方向延伸，且伸出的部分叠置在第一适配件12的上端面，以实现可导电接触。
此外，正如图3A所示，第一适配件12中设置有第一气体通路，该第一气体通路与外部的反应气体源(图中未示出)连接，并且该第一气体通路的出气端位于第一适配件12的上表面，且位于第一延伸部182与介电窗11之间的位置处，以能够与第一腔室CH1的内部相连通。反应气体(如氦气、氩气、氢气等)经过该气体通路可直接进入第一腔室CH1中。进入第一腔室CH1中的反应气体经电离形成等离子体，第一腔室CH1中的等离子体能够经由各个通孔进入第二腔室CH2；同时，过滤部181对经过各个通孔的等离 子体中的离子进行滤除，避免离子进入第二腔室CH2后与工作件反应，使得工作件劣化，进而造成后续加工的工艺结果不如预期。然而，上述进气方式并非本实施例的一限制。
参考图3B，其示出的第一延伸部182与图3A中的第一延伸部的结构不同，除此之外，其他结构相同，在此不再赘述。图3B中，第一延伸部182的一部分贴合第一适配件12的上表面，其余部分间隔地设置在第一适配件12的上方。详细来说，第一延伸部182具有阶梯状结构，例如包括第一下表面1821和第二下表面1822，其中，第一下表面1821设置在第一适配件12之上，且与第一适配件12的上表面相贴合，以形成良好接地，第二下表面1822位于第一下表面1821的远离过滤部181的一侧，并且该第二下表面1822于过滤部181的轴向上的位置高于第一下表面1821于过滤部181的轴向上的位置，使得第二下表面1822与第一适配件12的上表面之间间隔形成可供反应气体通过的第二气体通路。具体地，如图3B所示，第一适配件12中设置有前述中第一气体通路，该第一气体通路与外部的反应气体源(图未示)连接，并且该第一气体通路的出气端位于第一适配件12的上表面，且与第二下表面1822相对；第二下表面1822与第一适配件12形成第二气体通路，具体地，第二下表面1822与第一适配件12的上表面之间的间隔即为该第二气体通路，且第二气体通路与第一气体通路的出气端相连通。如此设置下，反应气体经过第一气体通路及第二气体通路后进入所述第一腔室，同时，第一延伸部182可以对第一气体通路的出气端形成良好的遮挡，从而可以减少甚至避免等离子体进入该第一气体通路中。
在一些实施例中，第一延伸部182的上表面1823与过滤部181的上表面共平面。这样有利于提高气体分布均匀性。
第一延伸部182的结构可以有多种，例如，图4A是依据本发明一实施例之第一延伸部182的顶视图。如图4A所示，第一延伸部182自过滤部181 的边缘于上述第一方向延伸呈现环状结构，该环状结构沿过滤部181的圆周方向环绕。在这种情况下，第一延伸部182的上表面1823在顶视角度形成环状结构，该环状结构的第一延伸部182的延伸方向即为如图4A中示出的各个第一方向，即，沿过滤部181的径向且远离过滤部181中心轴的方向。
又如，图4B是依据本发明另一实施例之第一延伸部182的顶视图。参考图4B，第一延伸部182包括多个，且沿过滤部181的圆周方向间隔设置，并且每个第一延伸部182自过滤部181的边缘于上述第一方向延伸形成凸状结构，在这种情况下，每个第一延伸部182的上表面1823在顶视角度形成凸状结构，例如凸块状或者爪状等等。该凸状结构的延伸方向即为如图4B中示出的各个第一方向，即，沿过滤部181的径向且远离过滤部181中心轴的方向。
本领域具有通常知识者在阅读完图4A至4B的实施例后应能轻易理解，第一延伸部182还可以采用其他任意结构，只要能够使过滤装置18平稳的设置在第一适配件12之上并形成良好接地即可。
参考图5A，并结合图1所示，第二延伸部183自过滤部181的邻近第一延伸部182的位置处于第二方向延伸至第一适配件12的内侧，用以支撑过滤部181；同时，第二延伸部183还可以作为内衬保护第一适配件12不被等离子体轰击，从而可以延长第一适配件12的使用寿命，避免等离子体轰击第一适配件12产生颗粒污染下部电极平台13上的工作件。具体地，上述第二方向垂直于第一方向，例如，如图5A所示，第二延伸部183沿过滤部181的轴向向下延伸，并且如图5B所示，第二延伸部183可以呈现桶状结构，且沿第一适配件12的圆周方向环绕。
在某些实施例中，过滤部181的不同位置在其轴向上的厚度一致。图6A至图6C以图3B中所示的结构作为范例说明。图6A是依据本发明一实施例之过滤装置18的细部结构图。如图6A所示，过滤部181的不同位置在其轴 向上的厚度均等于厚度W1a，第一延伸部182在过滤部181的轴向上的厚度(即，上表面1823与第一下表面1821之间的间距)等于厚度W2a，其中，厚度W1a大于厚度W2a。然而，此并非本发明实施例的一限制，在某些实施例中，过滤部181在其轴向上的厚度可小于或等于第一延伸部182在过滤部181的轴向上的厚度。如图6B所示，过滤部181的不同位置在其轴向上的厚度均等于厚度W1b，第一延伸部182在过滤部181的轴向上的厚度(即，上表面1823与第一下表面1821之间的间距)等于厚度W2b，其中，厚度W1b等同于厚度W2b。另外，如图6C所示，过滤部181的不同位置在其轴向上的厚度均等于厚度W1c，第一延伸部182在过滤部181的轴向上的厚度(即，上表面1823与第一下表面1821之间的间距)等于厚度W2c，其中厚度W1c小于厚度W2c。
本技术领域具有通常知识者在阅读完图6A至6C的实施例后应能轻易理解，本发明实施例不限制过滤部181与第一延伸部182在过滤部181的轴向上的厚度的相对关系，只要第一延伸部182能放置于第一适配件12之上并形成良好接地来实现屏蔽功能皆应隶属于本发明的范畴。
如上所述，在某些实施例中，过滤部181的不同位置在其轴向上的厚度一致，在这种设计下，过滤部181上的通孔的深度以及孔径的比值位于2到20的范围内。优选地，过滤部181上的通孔的深度为10毫米且孔径为1毫米，换言之，通孔的深度以及孔径的比值为10。优选地，过滤部181上的通孔的深度为7毫米且孔径为0.5毫米，换言之，通孔的深度以及孔径的比值为14。优选地，过滤部181上的通孔的深度为7毫米且孔径为1毫米，换言之，通孔的深度以及孔径的比值为7。上述的孔径尺寸皆小于等离子体鞘层，使得第一腔室CH1的等离子体在通过过滤部181的各个通孔后，等离子体中的大量离子难以通过。因此，通过本发明实施例所公开的过滤装置18可以有效地将离子过滤掉，使得自由基和原子、分子可以在第二腔室CH2中对工作 件进行加工，避免离子与工作件反应，造成工艺结果不如预期。
申请人针对过滤装置18的各种条件进行仿真，藉此得到最能有效过滤离子的装置规格。需注意的是，在图7A至7F中所示的轴向位置为自下部电极平台13向上的位置，径向位置为自下部电极平台13的中心轴向外至边缘的位置。图7A显示等离子体系统1在有无过滤装置18的条件下，针对电场分布所做的仿真，其中图7A中的实线代表等离子体系统1未安装过滤装置18时，电场分布的情况，虚线代表等离子体系统1安装过滤装置18时，电场分布的情况。从图7A可清楚观察，有安装过滤装置18的等离子体系统1可以有效的将角向电场屏蔽。详细来说，有安装过滤装置18时，自下部电极平台13至下部电极平台13上方的一定距离内可以有效地将角向电场完全屏蔽。
图7B显示等离子体系统1在有无过滤装置18的条件下，针对离子浓度分布所做的仿真，其中图7B中的实线代表等离子体系统1未安装过滤装置18时，在下部电极平台13上方的离子浓度分布的情况，虚线代表等离子体系统1安装过滤装置18时，在下部电极平台13上方的离子浓度分布的情况。从图7B可清楚观察，相较于未安装过滤装置18的情况，有安装过滤装置18的等离子体系统1可以有效的将离子过滤。
图7C显示过滤部181的通孔在深度相同但孔径不同的条件下，针对离子浓度分布所做的仿真。详细来说，图7C所示的仿真中，是在下部电极平台13上方的某一固定位置(如工作件所在位置)进行量测。另外，图7C所示的仿真中，将过滤部181的通孔深度固定为10毫米，分别对通孔孔径为0.5毫米、1毫米及2毫米进行仿真。从图7C可清楚观察，通孔孔径越小，离子在该固定位置的浓度越低。换言之，通孔孔径越小，越能将离子过滤，避免离子与工作件反应。
图7D显示过滤部181的通孔在深度相同但孔径不同的条件下，针对自 由基浓度分布所做的仿真。详细来说，图7D所示的仿真中，是在下部电极平台13上方的某一固定位置(如工作件所在位置)进行量测。另外，图7D所示的仿真中，将过滤部的通孔深度固定为10毫米，分别对通孔孔径为0.5毫米、1毫米及2毫米进行仿真。从图7D可清楚观察，通孔孔径越小，自由基在下部电极平台13的径向方向的浓度越趋一致。换言之，通孔孔径越小，自由基浓度的均匀性越好。
图7E显示过滤部181的通孔在孔径相同但深度不同的条件下，针对离子浓度分布所做的仿真。详细来说，图7E所示的仿真中，是在下部电极平台13上方的某一固定位置(如工作件所在位置)进行量测。另外，图7E所示的仿真中，将通孔孔径固定为0.5毫米，分别对通孔深度为1毫米、2毫米、7毫米及10毫米进行仿真。从图7E可清楚观察，通孔深度越深，离子在该固定位置的浓度越低。换言之，通孔深度越深，越能将离子过滤，避免离子与工作件反应。
图7F显示过滤装置18以不同材质实现时，针对电场分布所做的仿真。详细来说，图7F所示的仿真中，分别针对以陶瓷、铝来实现过滤装置18以及未安装过滤装置18的情况下进行仿真。从图7F可清楚观察，以陶瓷材质来实现过滤装置18时，与未安装过滤装置18的情况类似，对于屏蔽角向电场的效果较不显著。相对地，以铝材质来实现过滤装置18时，自下部电极平台13至下部电极平台13的上方一定距离内能有效地将角向电场完全屏蔽。
在某些实施例中，过滤部181在边缘的厚度较在中心的厚度厚。参考图8，图8是依据本发明一实施例之过滤部181的侧视图。过滤部181在边缘的厚度为W1d，过滤部181在中心的厚度为W1e，其中厚度W1d大于厚度W1e。优选地，过滤部181上的通孔的孔径为0.5毫米，通孔的深度由边缘的15毫米渐变至中心的6毫米。换言之，过滤部181上的通孔的深度和孔径的比值位于12至30的范围内。优选地，过滤部181上的通孔的孔径为1毫米，通 孔的深度由边缘的18毫米渐变至中心的8.5毫米。换言之，过滤部181上的通孔的深度和孔径的比值位于8.5至18的范围内。
申请人针对过滤装置18的各种条件进行仿真，藉此得到最能有效过滤离子的装置规格。在图9A至9C中所示的轴向位置为自下部电极平台13向上的位置，径向位置为自下部电极平台13的中心轴向外至边缘的位置。图9A显示在过滤部181的孔径分别为0.5毫米及1毫米且厚度渐变的条件下，针对电场分布所做的仿真。详细来说，图9A所示的仿真中，是在下部电极平台13上方的某一固定位置(如工作件所在位置)进行量测。从图9A可清楚观察，通过厚度渐变的改良设计，过滤部181的孔径为0.5毫米或1毫米皆能有效地将角向电场完全屏蔽。
图9B显示过滤部181的通孔孔径分别为0.5毫米及1毫米且厚度固定或厚度渐变的条件下，针对离子浓度分布所做的仿真。详细来说，图9B所示的仿真中，是在下部电极平台13上方的某一固定位置(如工作件所在位置)进行量测。从图9B可清楚观察，当过滤部181的孔径为0.5毫米时，通过厚度渐变的改良设计，可以更有效地过滤离子，避免离子与工作件反应；同样地，当过滤部181的孔径为1毫米时，通过厚度渐变的改良设计，可以更有效地过滤离子，避免离子与工作件反应。
图9C显示过滤部181的通孔孔径分别为0.5毫米及1毫米且厚度固定或厚度渐变的条件下，针对自由基浓度分布所做的仿真图。详细来说，图9C所示的仿真中，是在下部电极平台13上方的某一固定位置(如工作件所在位置)进行量测。从图9C可清楚观察，当过滤部181的孔径为0.5毫米时，通过厚度渐变的改良设计，可以更有效地改善自由基在下部电极平台13的径向方向上的浓度均匀性；同样地，当过滤部181的孔径为1毫米时，通过厚度渐变的改良设计，可以更有效地改善自由基在下部电极平台13的径向方向上的浓度均匀性。
依据图7A至7F以及图9A至9C的实施例，可以清楚观察本发明所公开的过滤装置18对射频电场具有很好的屏蔽作用，使真空腔室分为等离子体产生区和等离子体扩散区，并且，以铝材质所制造的过滤装置18对角向电场几乎可以完全屏蔽，防止过滤装置18下方(即第二腔室CH2)内的起辉现象；另外，通过改变过滤部181上的通孔深度与通孔孔径的比值以及将过滤部181的厚度由边缘较厚渐变到中心较薄的改良设计，可以降低离子在下部电极平台13上方的浓度，并且改善自由基在下部电极平台13的径向方向上的均匀性。
需注意的是，相较于传统等离子体系统，本发明实施例所公开的等离子体系统1不具有下部射频源及匹配电路，由于本发明所公开的过滤装置18能有效地降低离子在下部电极平台13上方的浓度，在不具备下部射频源及匹配电路的情况下，自由基能通过扩散的方式到达下部电极平台13上的工作件。如此一来，相较于传统等离子体系统，等离子体系统1能更有效地降低功率耗损。
等离子体系统1中的介电窗11为半球状，然而，此并非本发明实施例的一限制。图10是依据本发明一实施例之等离子体系统2的侧视图。等离子体系统2通过等离子体来对工作件进行加工，举例来说，等离子体系统2可以是一种预清洗装置，用于对工作件的沟槽或孔洞内的氧化物的杂质发生氧化反应将其去除。等离子体系统2包括介电窗21、第一适配件22、下部电极平台23、射频源24、匹配电路25、感应线圈26、金属桶27、过滤装置28以及顶盖29。等离子系统2与等离子系统1大致相似，差异仅在于等离子系统2的介电窗21以及顶盖29。详细来说，不同于介电窗11呈现半球状，介电窗21为桶状结构，设置于第一适配件22之上。在本实施例中，介电窗21可以包括绝缘材料。举例来说，介电窗21可以由石英或陶瓷等材料所组成。顶盖29设置于介电窗21上方。在本实施例中，顶盖29包括导电材料。举例 来说，顶盖29可以由铝所组成。本技术领域具有通常知识者在阅读完图1至图9C的实施例后，应能轻易理解等离子系统2中其他组件的功能与目的，详细说明在此省略以省篇幅。
图11是依据本发明一实施例之等离子体系统3的侧视图。等离子体系统3通过等离子体来对工作件进行加工，举例来说，等离子体系统3可以是一种预清洗装置，用于对工作件上的沟槽或孔洞内的氧化物的杂质进行还原反应以将其去除。等离子体系统3包括介电窗31、第一适配件32、下部电极平台33、射频源34、匹配电路35、感应线圈36、金属桶37、过滤装置38、顶盖39、第二适配件40以及屏蔽件41。等离子系统3与等离子系统2大致相似，差异仅在于等离子系统3另外包括第二适配件40以及屏蔽件41，关于第二适配件40以及屏蔽件41的结构形状以及功能的详细说明如下。
参考图12，图12是依据本发明一实施例的第二适配件40及屏蔽件41的侧视图。第二适配件40具有环形底部401及环形顶部402，其中，环形底部401于顶视角度呈现环形结构，该环形底部401设置于介电窗31之上，且相对于环形顶部402的内周壁凸出。环形顶部402的上表面与顶盖39的下表面相贴合，换言之，顶盖39设置于第二适配件40之上。
屏蔽件41包括环形主体412和环形延伸部411，其中，环形主体412沿介质窗31的圆周方向环绕在介质窗31的内侧；环形延伸部411于顶视角度呈现环形结构，该环形延伸部411自环形主体412延伸，并放置于环形底部401之上，具体地，环形延伸部411自环形主体412的外周壁沿其径向延伸，且伸出的部分叠置在环形底部401自环形顶部402的内周壁凸出的部分之上，从而实现屏蔽件41的固定。通过将环形主体412沿介质窗31的圆周方向环绕在介质窗31的内侧，其所呈现的桶状结构可形成良好接地并形成法拉第屏蔽桶，藉此可以减少介电窗31的定期维护更换。另外，屏蔽件41的内表面可以做喷砂、熔射等表面粗糙化处理，具有类似内衬的功能，以减少颗粒的 掉落。另外，屏蔽件41所形成的桶状结构的桶面上开有多条缝，缝隙长度大于所述桶状结构高度的70％，缝隙宽度大于0.5毫米，避免第一腔室CH1内的等离子体在桶状结构上产生涡流损耗。
简单归纳本发明实施例，通过本发明实施例所公开的过滤装置，可以对射频电场具有很好的屏蔽作用，使真空腔室分为等离子体产生区和等离子体扩散区，并且，以铝材质所制造的过滤装置对角向电场几乎可以完全屏蔽，可以防止过滤装置下方的起辉现象；另外，通过改变过滤部上的通孔深度与通孔孔径的比值以及将过滤部的厚度由边缘较厚渐变到中心较薄的改良设计，可以降低离子在下部电极平台上方的浓度，并且改善自由基在下部电极平台的径向方向上的均匀性。

Claims (22)

  1. 一种等离子体系统，其特征在于，包括:
    介电窗，所述介电窗所环绕的区域被设置为第一腔室，所述第一腔室用于容置等离子体；
    第一适配件，设置于所述介电窗的下方，所述第一适配件所环绕的区域被设置为第二腔室；
    下部电极平台，置于所述第二腔室之中，所述下部电极平台用于承载工作件；以及
    过滤装置，包括过滤部、第一延伸部和第二延伸部，其中，所述过滤部置于所述第一腔室与所述第二腔室的交界处，且所述过滤部具有复数个通孔，用以在所述第一腔室内的所述等离子体经各个所述通孔进入所述第二腔室的过程中，对所述等离子体中的离子进行滤除；所述第一延伸部自所述过滤部于第一方向延伸，且放置于所述第一适配件之上；所述第二延伸部自所述过滤部的邻近所述第一延伸部的位置处于第二方向延伸至所述第一适配件的内侧，用以支撑所述过滤部；所述第二方向垂直于所述第一方向。
  2. 如权利要求1所述的等离子体系统，其特征在于，所述第一延伸部自所述过滤部的边缘于所述第一方向延伸呈现环状结构。
  3. 如权利要求1所述的等离子体系统，其特征在于，所述第一延伸部包括多个，且沿所述过滤部的圆周方向间隔设置，并且每个所述第一延伸部自所述过滤部的边缘于所述第一方向延伸形成凸状结构。
  4. 如权利要求1-3中的任意一项所述的等离子体系统，其特征在于，所述第一延伸部包括第一下表面与第二下表面，其中，所述第一下表面设置于所述第一适配件之上，所述第二下表面于所述过滤部的轴向上的位置高于所述第一下表面于所述过滤部的轴向上的位置。
  5. 如权利要求4所述的等离子体系统，其特征在于，所述第二下表面与所述第一适配件形成第二气体通路，且在所述第一适配件中形成有第一气 体通路，所述第一气体通路的出气端与所述第二气体通路相连通，用以使反应气体经过所述第一气体通路及所述第二气体通路后进入所述第一腔室。
  6. 如权利要求1-3任意一项所述的等离子体系统，其特征在于，在所述过滤部的轴向上，所述过滤部的厚度大于所述第一延伸部的厚度。
  7. 如权利要求1-3任意一项所述的等离子体系统，其特征在于，在所述过滤部的轴向上，所述过滤部的厚度小于或等于所述第一延伸部的厚度。
  8. 如权利要求1-3任意一项所述的等离子体系统，其特征在于，所述第一延伸部的上表面与所述过滤部的上表面共平面。
  9. 如权利要求1所述的等离子体系统，其特征在于，所述第二延伸部呈现桶状结构，且沿所述第一适配件的圆周方向环绕。
  10. 如权利要求1所述的等离子体系统，其特征在于，所述第一方向为沿着所述过滤部的径向且远离所述过滤部中心轴方向，所述第二方向为沿着所述过滤部的轴向向下的方向。
  11. 如权利要求1所述的等离子体系统，其特征在于，所述过滤部的不同位置于其轴向方向上不同位置处的厚度一致。
  12. 如权利要求11所述的等离子体系统，其特征在于，所述复数个通孔的深度与孔径的比值位于2到20的范围内。
  13. 如权利要求12所述的等离子体系统，其特征在于，所述复数个通孔的深度与孔径的比值为7或者10或者14。
  14. 如权利要求1所述的等离子体系统，其特征在于，所述过滤部的边缘部分的厚度大于所述过滤部的中心部分的厚度。
  15. 如权利要求14所述的等离子体系统，其特征在于，所述复数个通孔的深度与孔径的比值位于12到30的范围或者8.5到18的范围内。
  16. 如权利要求1所述的等离子体系统，其特征在于，所述复数个通孔的排布密度位于0.7个通孔/平方厘米至3个通孔/平方厘米的范围内。
  17. 如权利要求1所述的等离子体系统，其特征在于，所述介电窗为半 球状。
  18. 如权利要求1所述的等离子体系统，其特征在于，所述介电窗为桶状。
  19. 如权利要求18所述的等离子体系统，其特征在于，还包括:
    第二适配件，所述第二适配件具有环形底部和环形顶部，其中，所述环形底部设置于所述介电窗之上；
    顶盖，设置于所述介电窗的上方，并且所述顶盖包括导电材料；以及
    屏蔽件，所述屏蔽件包括环形主体和环形延伸部，其中，所述环形主体沿所述介质窗的圆周方向环绕在所述介质窗的内侧，且所述环形延伸部自所述环形主体延伸，并放置于所述环形底部之上。
  20. 如权利要求1所述的等离子体系统，其特征在于，所述过滤装置包括导电材料。
  21. 如权利要求20所述的等离子体系统，其特征在于，所述过滤装置包括铝。
  22. 一种应用于等离子体系统的过滤装置，所述等离子体系统包括介电窗以及设置于所述介电窗下方的适配件，所述介电窗所环绕的区域被设置为第一腔室，所述第一腔室用于容置等离子体，所述适配件所环绕的区域被设置为第二腔室，所述等离子体系统还包括置于所述第二腔室之中的下部电极平台，所述下部电极平台用于承载工作件，其特征在于，所述过滤装置包括过滤部、第一延伸部和第二延伸部，其中，所述过滤部置于所述第一腔室与所述第二腔室的交界处，且所述过滤部具有复数个通孔，用以在所述第一腔室内的所述等离子体经各个所述通孔进入所述第二腔室的过程中，对所述等离子体中的离子进行滤除；所述第一延伸部自所述过滤部于第一方向延伸，且放置于所述第一适配件之上；所述第二延伸部自所述过滤部的邻近所述第一延伸部的位置处于所述第二方向延伸至所述第一适配件的内侧，用以支撑所述过滤部；所述第二方向垂直于所述第一方向。
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