[發明專利]一種用于靜電吸盤的射頻濾波器

有效

• 申請號: 201110448621.2
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103187943B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 羅偉義;飯塚浩;陳妙娟;倪圖強
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: H03H7/01
• 分類號: H03H7/01;H03H7/09
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及一種射頻濾波器，特別涉及一種與等離子體處理裝置的靜電吸盤連接的射頻濾波器。

背景技術

在半導體器件的制造過程中，為了在作為基板的半導體晶片上進行淀積、蝕刻等工藝處理，一般通過靜電吸盤(Electrostatic?chuck，簡稱ESC)產生靜電引力來吸持固定和支撐晶片。

如圖1所示，靜電吸盤200通常設置在如等離子體處理裝置的真空處理腔室底部，作為下電極與射頻功率源400連接，而在真空處理腔室頂部的上電極與該下電極間形成射頻電場，使被電場加速的電子等與通入處理腔室的反應氣體分子發生電離沖撞，產生反應氣體的等離子體與晶片進行反應。通過調節與靜電吸盤200的基座連接的該射頻功率源400，控制生成的等離子體的密度。

晶片被放置在靜電吸盤200頂部、高導熱陶瓷材料的介電層210上，通過在介電層210中埋設若干電極310并分別施加直流的吸持電源，使在晶片和介電層210之間產生靜電引力，使晶片被牢牢地吸附在靜電吸盤200上。在介電層210中一般還設置有若干加熱元件320，通過加熱介電層210，將熱量均勻傳遞至晶片，控制晶片處理時的溫度。

通常需要在施加到每個加熱元件320的溫控電源(heater?power)301及其溫度傳感器的檢測信號302上，分別設置射頻濾波器100進行濾波，使其輸出不會對上述射頻功率源400造成干擾。然而，現代技術經常用多個射頻電源來控制等離子加工的不同特性，比如用高頻射頻源如40Mhz、60Mhz或者更高頻率來產生等離子。較低頻率的射頻電源(小于10Mhz)的射頻如2Mhz來控制等離子入射到基片表面的能量。這樣連接到加熱器的濾波器就需要設計成能夠濾除兩個差別很大的射頻能量，否則這些射頻功率會沿著加熱電路倒流，損壞用來給靜電夾盤加熱的電路。為了濾除這樣的頻率，現有技術通常用多個串聯的空氣芯電感與電容構成的濾波電路。用空氣芯電感雖然也能獲得具有所需諧振頻率的電路，但是由于空氣芯電感的感量很小，要獲得對應于2M或者更低頻率的射頻能量就需要繞制數百匝甚至更多的線圈，不僅體積龐大而且制造成本高昂。如果采用較小的空氣芯點感則電感量的數值又達不到要求，這樣的結構無法完好的匹配入射的2個頻率差距很大的電源，造成最終濾波效果不佳。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于靜電吸盤的射頻濾波器，所述靜電吸盤安裝在一個等離子處理裝置中用于固定待處理基片，所述等離子處理裝置包括具有多個射頻頻率的射頻電源連接到等離子發生裝置，所述靜電夾盤內包括一個加熱電極，一個射頻濾波器連接在所述靜電夾盤加熱電極和一個加熱電源之間，其特征在于，所述射頻濾波器包含一個鐵芯電感和一個空氣電感以及一個電容。加熱電源可以是輸入的工頻或直流的加熱電壓。

靜電吸盤中設置的加熱元件可以是多個的并且每個對應不同的加熱區域，這若干個加熱原件通過多個濾波器電連接到加熱電源。

濾波器包括相互串聯的一個空氣電感和一個鐵芯電感電連接到所述加熱電源的功率輸入端，一個濾波電容連接在所述功率輸入端和接地點之間。

其中具有多個射頻頻率的射頻電源輸出一個高頻射頻頻率電壓和一個低頻射頻頻率的電壓，所述濾波器中空氣電感與濾波電容形成的諧振電路，具有第一諧振頻率大于所述高頻射頻頻率；所述濾波器中鐵芯電感與濾波電容形成的諧振電路，具有第二諧振頻率大于所述低頻射頻頻率且小于所述高頻射頻頻率。第一諧振頻率可以是大于所述高頻射頻頻率15％，第二諧振頻率可以是大于所述低頻射頻頻率50％。

其中所述的高頻射頻頻率大于40Mhz，低頻射頻頻率低于20Mhz。鐵芯電感在輸入低頻射頻頻率時具有大于1千歐姆的阻抗。

空氣芯電感和鐵芯電感組合形成的諧振電路不僅能適合頻率相差很大的射頻系統，而且具有體積小成本低等優點。由于鐵芯的采用，使電感值很容易就得到提高，具有更高的適應性，能夠應對不同頻率的射頻系統。本發明不僅可以用于靜電夾盤的加熱限流濾波，也可以用于等離子反應腔中任何需要對大范圍多頻率的場合。比如在靜電夾盤中提供靜電的高壓直流線路，或者用來對反應腔內電信號進行探測的一些探頭，需要濾除一些大頻率差異很大的射頻信號，這些場合或部件都可以采用本發明實現對大范圍頻率的高效濾除。所以只要是放置在反應腔內的導體能夠與多個射頻頻率耦合，并且這個導體與外部驅動電路連接需要濾除這些高頻干擾的，都可以采用本發明結構。