專利名稱：用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，特別涉及一種用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路。
背景技術(shù)：
近年來，隨著半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展，對元件的集成度和性能要求越來越高，等離子體技術(shù)(Plasma Technology)在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中正起著舉足輕重的作用。等離子體技術(shù)通過使工藝氣體激發(fā)形成的等離子體被應(yīng)用在許多半導(dǎo)體工藝中，如沉積工藝(如化學(xué)氣相沉積)、刻蝕工藝(如干法刻蝕)等。通常來說，等離子體處理腔室包括真空腔室，其內(nèi)部上下相對設(shè)置有上部電極和下部電極，其中下部電極兼用作在真空腔室內(nèi)用于支撐和夾持半導(dǎo)體晶片的夾持裝置，上部電極兼用作氣體噴出口向晶片噴出根據(jù)處理的種類選擇的規(guī)定的工藝氣體；以及耦合用來向夾持裝置施加RF功率的射頻功率源RF。射頻功率源RF在上部電極和下部電極之間形成射頻電場，使被電場加速的電子等與通入處理腔室的工藝氣體分子發(fā)生電離沖撞，產(chǎn)生工藝氣體的等離子體與晶片進(jìn)行反應(yīng)實現(xiàn)等離子體化，以便對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行等離子體處理，例如刻蝕或沉積等。通過調(diào)節(jié)該射頻功率源RF，可控制生成的等離子體的密度。一般來說，作為下部電極的夾持裝置包括例如為機械式夾鉗，石蠟粘結(jié)，利用水表面張力吸附的夾持裝置，靜電吸盤(Electrostatic chuck，簡稱ESC)以及真空吸盤等。由于半導(dǎo)體晶片是直接放置在夾持裝置上，且在一些工藝處理中，對于半導(dǎo)體晶片的溫度具有一定要求，因此夾持裝置的另一個作用在于將熱量均勻傳遞至晶片以控制進(jìn)行工藝處理時半導(dǎo)體晶片表面的溫度。為了達(dá)到快速調(diào)整夾持裝置溫度的目的，夾持裝置內(nèi)部通常包括有加熱元件，通過AC交流電源施加到該加熱元件以達(dá)到控制晶片表面溫度。然而由于進(jìn)行等離子體工藝時，用于產(chǎn)生等離子體的RF射頻源的射頻信號連接于腔室的下電極，而下電極位于包括 夾持裝置的基臺中，而該射頻信號容易影響夾持裝置內(nèi)的加熱元件，因此不僅會造成射頻功率損失，甚至?xí)袚p壞AC交流電源的情況發(fā)生。為了解決這一問題，傳統(tǒng)的方式是在AC回路中引入濾波器，利用濾波器在特定頻率下的高阻抗達(dá)到阻止射頻信號進(jìn)入AC回路破壞AC交流電源的目的。如中國發(fā)明專利CN102545816A圖1就公開了一種現(xiàn)有技術(shù)的利用與夾持裝置相連的濾波器來阻止射頻信號與溫控信號之間干擾的技術(shù)方案。在該技術(shù)方案中，等離子體處理腔室包括有靜電吸盤(ESC)，靜電吸盤在制造過程中用作電極并利用晶片和靜電吸盤的ESC之間產(chǎn)生的靜電吸附力(庫倫力)來吸附晶片。靜電吸盤的介電層中還設(shè)置有若干加熱元件，通過加熱介電層可將熱量均勻傳遞至晶片。在施加到每個加熱元件的溫控電源(heater power)及其溫度傳感器的檢測信號上，分別設(shè)置有射頻濾波器進(jìn)行濾波以消除射頻信號與溫控信號的干擾。射頻濾波器一般通過繞制多層電感濾波線圈形成。然而，由于每個加熱元件均需要設(shè)置獨立的射頻濾波器，使得整個濾波系統(tǒng)的體積非常龐大。為此，該中國發(fā)明專利又提出了另一種引入多通道濾波器的技術(shù)方案。多通道射頻濾波器將多個電感濾波線圈整合在同一個多層繞組中，使其中相互絕緣的導(dǎo)線通道對應(yīng)于靜電吸盤的若干加熱元件連接，有效減少了整個濾波系統(tǒng)的設(shè)置空間。通過其中相互絕緣的多個導(dǎo)線通道，為對應(yīng)傳輸?shù)南辔?、頻率相同的傳感器檢測信號或溫控電源分別濾波后，至若干加熱元件上，實現(xiàn)對靜電吸盤介電層的溫度控制。然而，以上兩種技術(shù)方案都存在以下缺點，即傳統(tǒng)的加熱晶片的電路中濾波器雖然能夠隔離射頻信號，但無法達(dá)到寬頻的應(yīng)用。這是因為當(dāng)濾波器設(shè)計在多頻率時，帶寬控制難度將會增加，設(shè)計和工藝都較為復(fù)雜，因此，如何實現(xiàn)一種設(shè)計簡便且能夠達(dá)成寬頻濾波的電路，以在半導(dǎo)體晶片的加熱過程中過濾RF射頻反饋，阻止射頻信號損壞AC交流電源成為應(yīng)用等離子體技術(shù)的半導(dǎo)體制造工藝中急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種設(shè)計簡單的用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其在加熱基片的同時能夠?qū)Φ入x子體環(huán)境下的射頻反饋加以隔離濾波，并能夠應(yīng)用于寬頻領(lǐng)域。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，包括加熱元件，設(shè)于夾持所述基片的夾持裝置內(nèi)，用于對所述基片加熱；交流電源，用于向所述加熱元件提供電力；以及隔離變壓器，所述加熱元件通過所述隔離變壓器連接至所述交流電源。優(yōu)選的，所述夾持裝置包括加熱元件；所述隔離變壓器包括相互耦合的初級線圈和次級線圈，所述初級線圈連接所述交流電源，所述次級線圈連接所述加熱元件。優(yōu)選的，所述加熱元件為電阻絲。優(yōu)選的，所述 等離子體處理腔室還包括埋設(shè)于所述夾持裝置的電極，所述電極連接用于產(chǎn)生等離子體的射頻功率源。 優(yōu)選的，所述射頻功率源輸出的射頻信號在所述加熱元件兩端為共模。優(yōu)選的，所述加熱元件為多個。優(yōu)選的，所述次級線圈包括多個抽頭，分別對應(yīng)連接所述多個加熱元件。優(yōu)選的，所述隔離變壓器為多個，分別對應(yīng)連接所述多個加熱元件。優(yōu)選的，所述夾持裝置為機械夾盤，靜電吸盤或真空吸盤。優(yōu)選的，所述隔離變壓器設(shè)于所述等離子體處理腔室外部且鄰近于所述夾持裝置。本發(fā)明的優(yōu)點在于將隔離變壓器設(shè)于夾持裝置和用于加熱夾持裝置的AC交流電源之間，利用隔離變壓器傳遞交變的差模信號抑制共模信號的特點，將射頻功率源RF輸出的射頻信號與AC交流電源相隔離，以更好地達(dá)到加熱過程中阻止射頻損失以及過濾射頻反饋防止射頻信號破壞AC交流電源的目的。相較于現(xiàn)有技術(shù)中在AC回路中增加濾波器的技術(shù)方案，本發(fā)明無需復(fù)雜的設(shè)計即可達(dá)成，更為簡單方便；此外隔離變壓器不同頻率下均可濾波，因此本發(fā)明可應(yīng)用于寬頻領(lǐng)域，具有較高的實用性。


圖1為本發(fā)明一實施例用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明的等離子體處理腔室是位于等離子體處理設(shè)備中，其具有承載和夾持待加工基片的夾持裝置，該基片可以是待加工的半導(dǎo)體晶片或者待要加工成平板顯示器的玻璃平板。處理腔室內(nèi)還包括工藝氣體噴頭，用來將工藝氣體釋放到基片上方的反應(yīng)區(qū)中。等離子體處理設(shè)備還包括用于產(chǎn)生等離子體的射頻功率源RF。射頻功率源RF輸出的RF信號的頻率范圍可在400ΚΗζ 120ΜΗζ之間。夾持裝置用作下部電極與射頻功率源RF相連，工藝氣體噴頭用作上部電極，當(dāng)工藝氣體通過氣體噴頭被輸入到處理腔室且射頻功率源RF被施加時，大電場就通過夾持裝置被耦合到處理腔室內(nèi)部，該電場對等離子體處理腔室內(nèi)的電子進(jìn)行激發(fā)，使它們與工藝氣體的氣體分子碰撞產(chǎn)生工藝氣體的等離子體與晶片反應(yīng)，以進(jìn)行刻蝕或淀積等工藝。在本實施例中，待加工的基片為半導(dǎo)體晶片，夾持裝置為利用靜電力將半導(dǎo)體晶片固定至表面的靜電吸盤(ESC)，但應(yīng)該理解的是，夾持裝置也可以采用機械類型夾盤或真空吸盤，本發(fā)明并不限于此。半導(dǎo)體晶片被放置在靜電吸盤上，在本發(fā)明的一實施例中，半導(dǎo)體晶片是放置在靜電吸盤的頂部、高導(dǎo)熱陶瓷材料的介電層上，通過晶片與介電層之間產(chǎn)生靜電引力，使晶片被牢牢地吸附在靜電吸盤。靜電吸盤具有與射頻功率源RF相連的電極，電極可埋設(shè)于介電層中。射頻功率源RF輸出高頻電場能量施加于該電極，以產(chǎn)生等離子體。請參考圖1，其所示為本發(fā)明用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路示意圖。該電路包括設(shè)于靜電吸盤I內(nèi)的加熱元件，隔離變壓器3以及AC交流電源2。加熱元件用以將半導(dǎo)體晶片加熱到期望的溫度。加熱元件可以埋設(shè)于靜電吸盤I的介電層中。在本實施例中，加熱元件可以為電阻絲，來自電阻絲的熱被傳送至晶片以促進(jìn)工藝。電阻絲耦接至交流電源2，由交流電源2向其提供電力。交流電源2的頻率與一般的市電和工業(yè)用電相同，可為5(Γ60Ηζ。利用交流電源2提供電力的作用在于其能夠快速控制溫度，尤其是當(dāng)工藝處理的特定步驟要求晶片具有特定溫度時，采用交流電源供電的加熱效率較高，可以達(dá)到高于1°C/秒的升溫速率。值得注意的是，在本發(fā)明中，為了阻止因射頻功率源RF產(chǎn)生的RF射頻信號耦合到電阻絲而造成射頻功率源RF的功率損失及交流電源2的損壞，電阻絲是經(jīng)由隔離變壓器3耦接至交流電源2，以實現(xiàn)交流電源2供應(yīng)功率至電阻絲。在本發(fā)明的一實施例中，隔離變壓器3可設(shè)于等離子體處理腔室外部鄰近于靜電吸盤I處，從而能夠使得連接時布線更為方便靈活，并且避免隔離變壓器3與靜電吸盤I間連線過長導(dǎo)致射頻功率源RF產(chǎn)生的射頻信號對連線的影響。如圖1所示，隔離變壓器3包括相互耦合的初級線圈和次級線圈，其中初級線圈連接交流電源2，次級線圈連接電阻絲。在本發(fā)明的一些實施例中，靜電吸盤I具有多個加熱元件，此時次級線圈可具有多個抽頭，分 別對應(yīng)連接該些加熱元件；或者靜電吸盤I和交流電源2之間也可設(shè)有多個隔離變壓器3，分別對應(yīng)連接該些加熱元件。在加熱過程中，交流電源2輸出的電流由隔離變壓器3的初級線圈耦合至次級線圈，再通過電阻絲加熱靜電吸盤I。此外，加熱電流的電流值可通過隔離變壓器3的初級線圈和次級線圈的變化來調(diào)整，例如初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比可為1:1，當(dāng)然也可以根據(jù)對加熱情況的不同需求調(diào)整為其他比例，本發(fā)明并不限于此。當(dāng)?shù)入x子體處理腔室進(jìn)行等離子體反應(yīng)，半導(dǎo)體晶片處于等離子體環(huán)境下時，施加于靜電吸盤I的射頻功率源RF輸出的射頻信號會耦合至電阻絲而饋入隔離變壓器3的次級線圈。由于變壓器具有只能傳送交變的差模電流，不能傳送共模電流的特性，且射頻功率源RF輸出的射頻信號在電阻絲兩端為共模，也就是射頻信號同時感應(yīng)到變壓器次級線圈的兩端，電位差為零，因此次級線圈中將無交變電流產(chǎn)生，隔離變壓器3的鐵芯中不會產(chǎn)生磁通，其初級線圈也就無法感應(yīng)到該射頻信號。由此可見，設(shè)置于靜電吸盤I和交流電源2之間的隔離變壓器3起到了隔離射頻信號的作用，能夠有效防止射頻損耗以及射頻信號對交流電源2的干擾。綜上所述，本發(fā)明充分利用了隔離變壓器傳遞交變的差模信號，抑制共模信號的特點，通過隔離變壓器將射頻功率源RF輸出的射頻信號與用于提供電力的AC交流電源相隔離，以更好地達(dá)到加熱 基片的過程中阻止射頻損耗同時過濾射頻反饋的目的。相較于現(xiàn)有技術(shù)中在AC回路中增加濾波器的技術(shù)方案，本發(fā)明無需復(fù)雜的設(shè)計即可達(dá)成，更為簡單方便，此外隔離變壓器在不同頻率下均可濾波，可應(yīng)用于寬頻領(lǐng)域，具有較高的實用性。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然所述諸多實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其特征在于，包括 加熱元件，設(shè)于夾持所述基片的夾持裝置內(nèi)，用于對所述基片加熱； 交流電源，用于向所述加熱元件提供電カ；以及 隔離變壓器，所述加熱元件通過所述隔離變壓器連接至所述交流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其特征在于，所述隔離變壓器包括相互耦合的初級線圈和次級線圈，所述初級線圈連接所述交流電源，所述次級線圈連接所述加熱元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其特征在于，所述加熱元件為電阻絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其特征在于，所述等離子體處理腔室還包括埋設(shè)于所述夾持裝置的電極，所述電極連接用于產(chǎn)生等離子體的射頻功率源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其特征在于，所述射頻功率源輸出的射頻信號在所述加熱元件兩端為共摸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其特征在于，所述加熱元件為多個。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其特征在于，所述次級線圈包括多個抽頭，分別對應(yīng)連接所述多個加熱元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其特征在于，所述隔離變壓器為多個，分別對應(yīng)連接所述多個加熱元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其特征在于，所述夾持裝置為機械夾盤，靜電吸盤或真空吸盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，其特征在于，所述隔離變壓器設(shè)于所述等離子體處理腔室外部且鄰近于所述夾持裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于加熱等離子體處理腔室內(nèi)基片溫度的電路，包括加熱元件，設(shè)于夾持所述基片的夾持裝置內(nèi)，用于對所述基片加熱；交流電源，用于向所述加熱元件提供電力；以及隔離變壓器，所述加熱元件通過所述隔離變壓器連接至所述交流電源。本發(fā)明能夠在對等離子體環(huán)境下的基片加熱的同時隔離射頻反饋，有效防止射頻信號對交流電源的干擾。
文檔編號H01J37/02GK103050364SQ201310002590
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者劉小波, 梁潔, 羅偉義, 丁冬平 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司