CN202796848U

CN202796848U - 加热器供电电路

Info

Publication number: CN202796848U
Application number: CN 201220465239
Authority: CN
Inventors: 陈妙娟; 梁洁; 罗伟义; 倪图强
Original assignee: Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Current assignee: Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-09-13

Abstract

本实用新型涉及一种加热器供电电路，用于等离子体处理设备中加热静电卡盘，静电卡盘位于等离子体处理设备的反应腔室中，用于固定待加工件，等离子体处理设备外接有一射频电源，其包括至少一种频率的电信号，用于向反应腔室施加射频功率，加热器供电电路包括：加热器，用于加热待加工件；交流电源，与加热器连接并用于向加热器供电；及多个电感器，与加热器串接，每个电感器屏蔽特定频率的电信号作用于加热器供电电路而产生的泄漏电流。其既能提高加热器的供热效率，又能防止RF功率从该电路中泄漏，有助于等离子体处理工艺的进行。

Description

加热器供电电路

技术领域

本实用新型涉及半导体加工工艺，更具体地说，涉及一种静电卡盘中的加热器供电电路。

背景技术

在等离子处理或化学气相沉积等工艺过程中，常采用静电卡盘(Electro Static Chuck，简称ESC)来固定、支撑及传送晶片(Wafer)等被加工件。静电卡盘设置于反应腔室中，其采用静电引力的方式，而非机械方式来固定晶片，可减少对晶片可能的机械损失，并且使静电卡盘与晶片完全接触，有利于热传导。

现有的静电卡盘通常包括绝缘层和基座，绝缘层中设置有直流电极，该直流电极对晶片施加静电引力。

为使静电卡盘具有足够大的升温速度，进而提高晶片处理的均匀性，绝缘层中通常铺设一加热器，用以加热静电卡盘。或者，将加热器包覆其他材料可以形成独立的一加热层，设置于绝缘层和基座之间，通过硅胶分别与绝缘层和基座粘接在一起。这两种结构中，加热器均由一交流电源通过一电路供电。

基座还用来导入射频(RF)电源，以便在静电卡盘和晶片之间形成RF偏压。RF电源将RF功率施加到静电卡盘中，从而在静电卡盘和反应腔室之间产生RF电场，通过RF电场加速的电子与中性气体碰撞，以产生包括离子和游离基的等离子体。

然而，由于在绝缘层中同时存在用于向加热器供电的电路和RF电场，两者之间容易互相影响，从而使RF功率从加热器供电电路泄漏，其一方面将对交流电源向加热器供电带来不可忽略的影响，使静电卡盘的升温速度低于预期，另一方面使RF功率降低，不利于等离子处理工艺的进行。

因此，业界期望获得一种加热器供电电路，其既能提高加热器的供热效率，又能防止RF功率泄漏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种加热器供电电路，其一方面能提高加热器的供热效率，另一方面能防止RF功率从该电路中泄漏。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种加热器供电电路，用于等离子体处理设备中加热静电卡盘，静电卡盘位于等离子体处理设备的反应腔室中，用于固定待加工件，等离子体处理设备外接有一射频电源，其包括至少一种频率的电信号，用于向反应腔室施加射频功率，加热器供电电路包括：加热器，用于加热待加工件；交流电源，与加热器连接并用于向加热器供电；及多个电感器，与加热器串接，每个电感器屏蔽特定频率的电信号作用于加热器供电电路而产生的泄漏电流。

优选地，射频电源包括3种频率的电信号，其频率从大到小分别为第一频率、第二频率和第三频率，相应地，电感器为6个，分别为第一、第二、第三、第四、第五和第六电感器，第一、第四电感器电感值相同，用于屏蔽第一频率电信号产生的泄漏电流，第二、第五电感器电感值相同，用于屏蔽第二频率电信号产生的泄漏电流，第三、第六电感器电感值相同，用于屏蔽第三频率电信号产生的泄漏电流，第一、第四电感器电感值低于第二、第五电感器电感值，第二、第五电感器电感值低于第三、第六电感器电感值。

本实用新型提供的加热器供电电路，用于等离子体处理设备中加热静电卡盘，在该供电电路中串接入多个电感器，这些电感器分别屏蔽多种频率的射频电源电信号作用于该供电电路而产生的泄漏电流，一方面，能提高加热器的供热效率，另一方面能防止RF功率从该电路中泄漏，有助于等离子体处理工艺的进行。

优选地，电感器由导线绕经线圈而制成，第一、第四电感器分别由第一导线端、第二导线端至少一次绕过第一线圈而制成，第二、第五电感器由第一导线端、第二导线端至少一次绕过第二线圈而制成，第三、第六电感器由第一导线端、第二导线端至少一次绕过第三线圈而制成，其中导线包括第一导线端和第二导线端，第一导线端为连接交流电源一端与加热器的导线部分，第二导线端为连接加热器与交流电源另一端的导线部分。

当电感器由导线绕经多个线圈而制成时，本实用新型成本低、结构简单、便于推广。

优选地，交流电源的两输出端与第三线圈的两输入端连接，第三线圈的两输出端与第二线圈的两输入端连接，第二线圈的两输出端与第一线圈的两输入端连接，第一线圈的两输出端与加热器的两端连接。

当多个线圈按电感值从小到大的次序串接入加热器供电电路中时，减少了对射频功率的泄漏。

附图说明

图1示出本实用新型第一实施例的加热器供电电路的电路图；

图2示出本实用新型第二实施例的加热器供电电路的电路图；

图3示出本实用新型第二实施例中的第一线圈结构示意图；

图4示出本实用新型第三实施例中的第一线圈结构示意图；

图5示出本实用新型第四实施例中的第一线圈结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，本实用新型任一实施例提供的加热器供电电路用于等离子体处理设备中加热静电卡盘，静电卡盘位于等离子体处理设备的反应腔室中，用于固定待加工件；等离子体处理设备还外接有一射频电源，其包括至少一种频率的电信号，用于向反应腔室施加射频功率，从而在静电卡盘和反应腔室之间产生RF电场，以对吸附于静电卡盘之上的晶片进行等离子体处理工艺。RF电场作用于加热器供电电路产生泄漏电流，使RF功率发生泄漏，影响等离子体工艺的工艺效果。

如图1所示，本实用新型第一实施例提供的加热器供电电路，包括：加热器101、交流电源102和多个电感器1031、1032、1033、1034、1035和1036，其中，加热器101铺设于静电卡盘10中，用于加热待加工件，例如晶片；交流电源102向加热器101供电；多个电感器1031、1032、1033、1034、1035和1036与加热器101串接在一起。

射频电源为交流电源，包括3种频率的电信号，按从大到小排序为第一频率、第二频率和第三频率。电感器1031、1034电感值相同，它们用于屏蔽第一频率电信号产生的泄漏电流，电感器1032、1035电感值相同，它们用于屏蔽第二频率电信号产生的泄漏电流，电感器1033、1036电感值相同，它们用于屏蔽第三频率电信号产生的泄漏电流。

本实施例中，通过在加热器供电电路中串接入多个具有特定电感值的电感器，可屏蔽包括多种频率电信号的射频电源作用于加热器供电电路而产生的特定频率的泄漏电流，从而有效防止射频功率从加热器供电电路泄漏，同时提高了加热器的供热效率。

更具体地，为加热器供电的交流电源的频率为50HZ，射频电源包括电信号的频率有3种，即第一、第二和第三频率，分别为60MHZ、13.5MHZ和2MHZ，相应地，第一、第二、第三、第四、第五和第六电感器1031、1032、1033、1034、1035和1036的电感值分别为3uH、20uH、300uH、3uH、20uH和300uH。

本实用新型的一个主要目的是为了减小射频功率泄露，一般来说频率越高，功率越容易泄露，在设法屏蔽60MHz、13.5MHz、2MHz射频电信号产生的泄漏电流时，应该首先屏蔽60MHz，再13.5MHz，最后2MHz，以保证损失的射频功率最小。

如图2所示，本实用新型第二实施例提供的加热器供电电路，为在上述第一实施例的基础上改进而来，其包括3个线圈1041、1042和1043，屏蔽泄漏电流所用的电感器由导线绕经该3个线圈而制成，线圈的电阻值很低而对泄漏电流的阻抗较高。其中，以第一导线端1051和第二导线端1052分别至少一次绕经第一线圈1041而制成第一电感器2031和第四电感器2034；以第一导线端1051和第二导线端1052分别至少一次绕经第二线圈1042而制成第二电感器2032和第五电感器2035；以第一导线端1051和第二导线端1052分别至少一次绕经第三线圈1043而制成第三电感器2033和第六电感器2036。

需要说明的是，在本实施例中，第一导线端1051表示连接交流电源102一端与加热器101的导线部分，第二导线端1052表示连接加热器101与交流电源102另一端的导线部分。

具体地，第一电感器2031和第四电感器2034屏蔽第一频率电信号产生的泄漏电流，第二电感器2032和第五电感器2035屏蔽第二频率电信号产生的泄漏电流，第三电感器2033和第六电感器2036屏蔽第三频率电信号产生的泄漏电流。

当电感器由导线绕经多个线圈而制成时，其成本低、结构简单、便于推广。

在本实施例中，交流电源102的两输出端与第三线圈1043的两输入端连接，接着，第三线圈1043的两输出端与第二线圈1042的两输入端连接，再接着，第二线圈1042的两输出端再与第一线圈1041的两输入端连接，最后，第一线圈1041的两输出端与加热器101两端连接。

射频功率会在加热器供电电路中产生3种频率的泄漏电流，按频率值从大到小分别为第一、第二和第三频率，在经过第一线圈1041时，电感器2031、2034会首先屏蔽第一频率泄漏电流，而对第二、第三频率的泄漏电流的影响微小，在经过第二线圈1042时，电感器2032、2035会接着屏蔽第二频率泄漏电流，对第三频率的泄漏电流影响微小，在最后经过第三线圈1043时，电感器2033、2036会屏蔽第三频率泄漏电流。

具体地，第一、第二导线端1051、1052绕经第一线圈1041的匝数小于它们绕经第二线圈1042的匝数，而它们绕经第二线圈1042的匝数又小于它们绕经第三线圈1043的匝数。

本领域技术人员理解，一方面，一般情况下在制作大电感线圈时，例如300uH的线圈，由于匝数较多，自身的寄生电容较大，很难对60MHz射频电信号产生的泄漏电流形成高阻抗，这意味着300uH的电感线圈是很难做到屏蔽60MHz射频电信号产生的泄漏电流，但其对屏蔽2MHz射频电信号产生的泄漏电流具有较佳的效果。而3uH的线圈由于匝数少、寄生电容小，更容易阻挡60MHz射频电信号产生的泄漏电流，但由于电感量小又很难阻挡13MHz以及2MHz射频电信号产生的泄漏电流，所以又引入了20uH的线圈，其对屏蔽13.5MHz射频电信号产生的泄漏电流具有较佳的效果。

另一方面，本实用新型的一个主要目的是为了减小射频功率泄露，一般来说频率越高，功率越容易泄露，在设法屏蔽60MHz、13.5MHz、2MHz射频电信号产生的泄漏电流时，应该首先屏蔽60MHz，再13.5MHz，最后2MHz，以保证损失的射频功率最小。

因此，进一步地，第一、第二和第三频率分别为60MHZ、13.5MHZ和2MHZ，相应地，第一、第二、第三、第四、第五和第六电感器2031、2032、2033、2034、2035、2036的电感值分别为3uH、20uH、300uH、3uH、20uH和300uH。

进一步地，第一、第二和第三线圈1041、1042、1043的磁芯分别为铁氧体。

本实用新型第二实施例中第一线圈结构图如图3所示，第一导线端1051至少一次从第一线圈1041外侧自其正面越过第一线圈1041按顺时针方向向其内侧绕过并从其背部穿出，从而构成了第一电感器2031。第二导线端1052与第一导线端1051缠绕在一起，以和第一导线端1051相同的方式绕经第一线圈1041，即其绕经第一线圈1041的路径和匝数与第一导线端1051相同，从而形成了第四电感器2034。第一、第四电感器2031、2034电感值相同。

类似地，第一导线端1051绕经第二线圈1042形成第二电感器2032、绕经第三线圈1043形成第三电感器2033，第二导线端1052绕经第二线圈1042形成第五电感器2035、绕经第三线圈形成第六电感器2036。第二、第五电感器电感值相同，第三、第六电感器电感值相同。

本实用新型第三实施例提供的第一线圈结构示意图如图4所示，其与前述第二实施例具有相同的加热器供电电路图，关于第一、第二导线端的定义也相同，仅其线圈结构、导线绕法与第二实施例不同。如图4所示，第一导线端1051和第二导线端1052分别从第一线圈1041不同部位多次绕经该第一线圈1041。具体地，在第一线圈1041上部，第一导线端1051至少一次从第一线圈1041外侧自第一线圈1041正面越过第一线圈1041按顺时针方向向其内侧绕过并从其背部穿出，形成第一电感器2031；在第一线圈1041下部，第二导线端1052以相同的匝数从第一线圈1041外侧自第一线圈1041正面越过第一线圈1041按逆时针方向向其内侧绕过并从其背面穿出，形成第四电感器2034。第一、第四电感器2031、2034电感值相同。

类似地，可以形成第二、第三、第五、第六电感器2032、2033、2035、2036。

进一步地，第一导线端1051绕经第一、第二和第三线圈1041、1042、1043的匝数分别为6、12和36次，第二导线端1052绕经第一、第二和第三线圈1041、1042、1043的匝数分别为6、12和36次。从而，第一、第二、第三、第四、第五和第六电感器2031、2032、2033、2034、2035、2036的电感值分别为3uH、20uH、300uH、3uH、20uH和300uH。

本实用新型第四实施例提供的第一线圈结构示意图如图5所示，其与前述第二实施例具有相同的加热器供电电路图，关于第一、第二导线端的定义也相同，仅其线圈结构、导线绕法与第二实施例不同。如图5所示，第一导线端1051至少一次从第一线圈1041外侧自第一线圈1041正面越过第一线圈1041按顺时针方向向其内侧绕过并从其背部穿出，接着先从第一线圈1041正面、再从其背面依次越过所第一线圈1041至该第一线圈1041另一位置的背部穿出，接着至少一次从第一线圈1041外侧自第一线圈1041正面越过第一线圈1041按逆时针方向向其内侧绕过并从其背面穿出，形成第一电感器2031；第二导线端1052与第一导线端1051缠绕在一起，以与第一导线端1051相同的路径和匝数绕经第一线圈1041，形成第四电感器2034。第一、第四电感器2031、2034电感值相同。

本领域技术人员应理解，第一、第二导线端可以多种不同的绕法绕经各线圈，只要能构成有效电感器以屏蔽RF功率引起的泄漏电流，均落入本实用新型的保护范围。

以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所述实施例并非用以限制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种加热器供电电路，用于等离子体处理设备中加热静电卡盘，所述静电卡盘位于所述等离子体处理设备的反应腔室中，用于固定待加工件，所述等离子体处理设备外接有一射频电源，其包括至少一种频率的电信号，用于向所述反应腔室施加射频功率，所述加热器供电电路包括：

加热器，用于加热所述待加工件；

交流电源，与所述加热器连接并用于向所述加热器供电；及

多个电感器，与所述加热器串接；

其特征在于，每个所述电感器屏蔽特定频率的所述电信号作用于所述加热器供电电路而产生的泄漏电流。

2.如权利要求1所述的加热器供电电路，其特征在于，所述射频电源包括3种频率的电信号，其频率从大到小分别为第一频率、第二频率和第三频率，相应地，所述电感器为6个，分别为第一、第二、第三、第四、第五和第六电感器，所述第一、第四电感器电感值相同，用于屏蔽所述第一频率电信号产生的所述泄漏电流，所述第二、第五电感器电感值相同，用于屏蔽所述第二频率电信号产生的所述泄漏电流，所述第三、第六电感器电感值相同，用于屏蔽所述第三频率电信号产生的所述泄漏电流，所述第一、第四电感器电感值低于所述第二、第五电感器电感值，所述第二、第五电感器电感值低于所述第三、第六电感器电感值。

3.如权利要求2所述的加热器供电电路，其特征在于，所述第一、第二和第三频率分别为60MHZ、13.5MHZ和2MHZ，所述第一、第二、第三、第四、第五和第六电感器的电感值分别为3uH、20uH、300uH、3uH、20uH和300uH。

4.如权利要求2所述的加热器供电电路，其特征在于，所述电感器由导线绕经线圈而制成，所述第一、第四电感器分别由第一导线端、第二导线端至少一次绕过第一线圈而制成，所述第二、第五电感器由所述第一导线端、第二导线端至少一次绕过第二线圈而制成，所述第三、第六电感器由所述第一导线端、第二导线端至少一次绕过第三线圈而制成，所述导线包括所述第一导线端和第二导线端，所述第一导线端为连接所述交流电源一端与所述加热器的导线部分，所述第二导线端为连接所述加热器与所述交流电源另一端的导线部分。

5.如权利要求4所述的加热器供电电路，其特征在于，所述交流电源的两输出端与所述第三线圈的两输入端连接，所述第三线圈的两输出端与所述第二线圈的两输入端连接，所述第二线圈的两输出端与所述第一线圈的两输入端连接，所述第一线圈的两输出端与所述加热器的两端连接。

6.如权利要求5所述的加热器供电电路，其特征在于，所述第一、第二和第三线圈的磁芯分别为铁氧体。

7.如权利要求6所述的加热器供电电路，其特征在于，所述第一导线端至少一次从所述线圈外侧自所述线圈正面越过所述线圈按顺时针方向向其内侧绕过并从其背部穿出，所述第二导线端与所述第一导线端缠绕在一起，以与所述第一导线端相同的路径和匝数绕经所述线圈。

8.如权利要求6所述的加热器供电电路，其特征在于，所述第一导线端至少一次从所述线圈外侧自所述线圈正面越过所述线圈按顺时针方向向其内侧绕过并从其背部穿出，所述第二导线端以相同的匝数从所述线圈外侧自所述线圈正面越过所述线圈按逆时针方向向其内侧绕过并从其背面穿出。

9.如权利要求6所述的加热器供电电路，其特征在于，所述第一导线端至少一次从所述线圈外侧自所述线圈正面越过所述线圈按顺时针方向向其内侧绕过并从其背部穿出，接着先从所述线圈正面、后从所述线圈背面依次越过所述线圈至所述线圈另一位置的背部穿出，接着至少一次从所述线圈外侧自所述线圈正面越过所述线圈按逆时针方向向其内侧绕过并从其背面穿出，所述第二导线端与所述第一导线端缠绕在一起，以与所述第一导线端相同的路径和匝数绕经所述线圈。

10.如权利要求4至9中任一项所述的加热器供电电路，其特征在于，所述第一导线端绕经所述第一、第二和第三线圈的匝数分别为6、12和36次，所述第二导线端绕经所述第一、第二和第三线圈的匝数分别为6、12和36次。