TW202230593A - 用於靜電夾盤的功率供應訊號調節 - Google Patents

用於靜電夾盤的功率供應訊號調節 Download PDF

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Abstract

示例性半導體處理系統可包括處理腔室及至少部分設置在處理腔室內的靜電夾盤。靜電夾盤可包括至少一個電極及加熱器。一種半導體處理系統可包括功率供應，以向電極提供訊號來提供靜電力將基板緊固至靜電夾盤。該系統亦可包括濾波器，該濾波器通訊耦合在功率供應與電極之間。該濾波器被配置為在維持基板上的靜電力的同時移除因操作加熱器而引入夾持訊號中的雜訊。濾波器可包括主動電路系統、被動電路系統或兩者，並且可包括調節電路以設置濾波器的增益，使得來自濾波器的輸出訊號位準對應於用於濾波器的輸入訊號位準。

Description

用於靜電夾盤的功率供應訊號調節
本申請案主張2020年9月29日提交的名稱為「POWER SUPPLY SIGNAL CONDITIONING FOR AN ELECTROSTATIC CHUCK」的美國專利申請案第17/036,048號的權益及優先權，該美國專利申請的全文據此以引用方式併入。
本技術係關於用於半導體製造的部件及設備。更特定言之，本技術係關於靜電夾盤部件及其他半導體處理設備。
藉由在基板表面上產生複雜圖案化材料層的製程使得積體電路成為可能。在基板上產生圖案化材料需要形成及移除暴露材料的受控方法。隨著元件大小不斷縮小，沉積的材料可能會在基板上施加應力，此可能導致基板彎曲。在隨後的沉積操作期間，晶圓彎曲可能影響基板支撐件上的接觸，此可影響加熱。基板上不均勻的加熱分佈可影響隨後的沉積操作，從而導致基板表面上不均勻的沉積。
因此，需要能夠用於生產高品質元件及結構的改進的系統及方法。本技術解決了該等及其他需求。
示例性半導體處理系統可包括處理腔室及至少部分設置在處理腔室內的靜電夾盤。靜電夾盤可包括至少一個電極及加熱器。半導體處理系統可包括功率供應，以向電極提供訊號來提供靜電力將基板緊固至靜電夾盤。半導體處理系統亦可包括濾波器，該濾波器通訊耦合在功率供應與電極之間。該濾波器被配置為在維持基板上的靜電力的同時移除因操作加熱器引入的雜訊。
在一些實施例中，濾波器可包括被動電路，該被動電路包括多個電阻器及電容器、電感器，或兩者。該濾波器可包括電路，該電路被配置為在45 Hz至65 Hz的設計頻率下提供至少40 dB的衰減，並且加熱器將基板的溫度維持在550℃至650℃。該濾波器可包括雙T帶抑制電路，其中第一T電路包括至少一個電阻器，該至少一個電阻器的電阻值係第二T電路中的電阻器的電阻值的約兩倍；及電容器，該電容器的電容值係第二T電路中的至少一個電容器的電容值的約兩倍。濾波器可包括被動級及主動級兩者。主動級可包括運算放大器及調節電路，該調節電路通訊耦合至運算放大器以用於設置濾波器的增益，使得來自濾波器的輸出訊號位準對應於用於濾波器的輸入訊號位準。
該技術的一些實施例涵蓋半導體處理方法。該等方法可包括向在半導體處理腔室中支撐基板的靜電夾盤施加夾持電壓，以及激勵加熱器以升高基板的溫度。該等方法亦可包括在維持基板上的靜電力的同時，對提供夾持電壓的功率供應訊號進行濾波以移除由加熱器引入至功率供應訊號中的雜訊。該等方法可進一步包括在濾波期間設置施加至功率供應訊號的增益，使得輸出訊號位準對應於輸入訊號位準。該等方法亦可包括在半導體處理腔室中處理基板。在一些實施例中，可以使用上述濾波器電路及配置中的一或多個濾波器電路及配置來完成濾波。
示例性功率供應系統可包括功率供應，該功率供應被配置為向靜電夾盤中的電極提供訊號；及濾波器，該濾波器通訊耦合至該功率供應。該濾波器被配置為在維持基板上的靜電力的同時，移除因操作靜電夾盤中的加熱器而引入的雜訊。該濾波器可包括運算放大器及調節電路，該調節電路通訊耦合至運算放大器以用於設置濾波器的增益，使得來自濾波器的輸出訊號位準對應於輸入訊號位準。濾波器可包括上面論述的濾波電路及配置中的任何濾波電路及配置。在一些實施例中，作為示例性功率供應系統的一部分及/或作為示例性半導體處理系統的一部分提到的功率供應可被配置為提供隨時間變化的電壓作為頻率為約20 Hz、工作週期為約20%、幅度為約+/-1000 V並且偏移為實質上0 V的方波。
許多材料沉積製程可為溫度敏感的。在各種處理系統中，基板支撐件可以在沉積期間作為基板的熱源操作。隨著製造製程的執行，可以在基板上形成多個材料層，此可以在基板上施加多個應力。在許多情況下，該等應力可導致基板一定量的彎曲。用靜電夾盤(electrostatic chuck, ESC)夾持可抵消許多彎曲效應以維持更平坦的基板，該更平坦的基板可以維持基板支撐件上更均勻的接觸，該更均勻的接觸繼而可維持基板上更均勻的加熱。
當處理腔室中的陶瓷加熱器在高溫下運行時，它是半導電的。例如，當將電流經由晶圓及ESC表面運載至接地時，氮化鋁陶瓷材料的電阻可下降至約20 kQ。降低的電阻可在加熱器與夾持功率供應系統部件之間產生雜訊路徑。加熱器元件通常帶有AC電壓及例如在60 Hz時為208 VAC RMS的電流。流經半導體材料的各部分的AC電壓及電流可以經由ESC電極耦合至ESC功率供應，從而影響功率供應的調節。用於加熱器元件的AC功率、電壓及電流的各部分可能疊加在夾持電壓及電流之上，從而導致不良的夾持功率供應調節，此可導致夾持力的擾動。此類擾動可繼而導致基板的無意變形，從而導致沉積中的缺陷。
本技術藉由利用一或多個夾持功率調節機制移除夾持功率中不需要的電壓及電流雜訊來克服了該等挑戰。例如，可以提供濾波器。該濾波器被配置為移除或減少藉由操作加熱器引入夾持訊號中的雜訊。濾波器可包括主動電路系統、被動電路系統或兩者，並且可包括調節電路以設置濾波器的增益，使得來自濾波器的輸出訊號位準對應於用於濾波器的輸入訊號位準。因此，可以提供改善的膜形成及移除，以及改善的膜特性。
儘管剩餘的揭示內容將利用所揭示的技術常規地辨識特定的沉積製程，但是將容易理解的是，該等系統及方法同樣適用於其他沉積及清潔腔室，以及可能發生在所述腔室中的製程。因此，該技術不應被認為局限於僅用於該等特定的沉積製程或腔室。在描述根據本技術的實施例的對該系統的額外變化及調節之前，本揭露案將論述一種可能的系統及腔室，該系統及腔室可包括根據本技術的實施例的蓋堆疊部件。
第1圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性半導體處理系統的示意性剖視圖。如圖所示，處理系統100可以是適用於蝕刻基板121的蝕刻腔室。處理系統100可用於各種電漿製程。例如，處理系統100可用於用一或多種蝕刻劑執行乾式蝕刻。該處理系統可用於點燃來自前驅物C xF y(其中x及y代表已知化合物的价)、O 2、NF 3或其組合的電漿。在另一個實例中，處理腔室100可用於使用一或多種前驅物的電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)製程。
該系統包括處理腔室120，該處理腔室具有腔室主體102、蓋組件106及靜電夾盤101。靜電夾盤101包括支撐桿107及夾盤主體228。儘管支撐桿的一部分可以從腔室突出，但是在操作期間靜電夾盤至少部分地容納在處理腔室內。蓋組件106位於腔室主體102的上端處。夾盤主體228可容納在腔室主體102內，並且蓋組件106可耦接至腔室主體102並且將夾盤主體228封閉在處理腔室中。腔室主體102可包括形成在腔室主體102的側壁中的轉移埠126，該轉移埠可包括狹縫閥。轉移埠126可選擇性地打開及閉合，以允許用於基板轉移的基板搬運機器人(未圖示)進入處理腔室120的內部。
電極108可以作為蓋組件106的一部分提供。電極108亦可以用作氣體分配板112，該氣體分配板具有複數個開口118以允許處理氣體進入處理腔室120的內部。製程氣體可經由導管114供應至處理腔室120，並且製程氣體可以在流過開口118之前進入氣體混合區域116。電極108可耦合至功率供應源，諸如RF產生器109。隔離器110可以接觸電極108，並將電極108與腔室主體102電氣及熱隔離。隔離器110可以使用諸如氧化鋁、氮化鋁及/或其他陶瓷或金屬氧化物的介電材料來構造。加熱器119可耦接至氣體分配板112。加熱器119亦可耦合至AC功率源(未圖示)。
夾盤主體104可以由金屬或陶瓷材料形成。例如，可以使用金屬氧化物、氮化物、或氧化物/氮化物混合物，諸如鋁、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋁/氮化物混合物、及/或其他類似材料。在典型的實施方案中，夾盤主體104中可包括一或多個基座電極。一或多個基座電極(未圖示)可被配置為向處理腔室120內部中的電漿輸送RF能量。
靜電夾盤101被配置用於支撐及保持正在被處理的基板。在一個實施例中，靜電夾盤101可包括至少一個電極223，電壓被施加至該電極223以靜電地緊固該電極上的基板。電極223由經由介面電路系統177連接至電極223的功率供應276供電。靜電夾盤101可以是單極、雙極、三極、DC、叉指型、帶狀的等。
在一個實施例中，靜電夾盤101可包括加熱元件，例如電阻元件，以將位於該加熱元件上的基板加熱至期望的處理溫度。或者，靜電夾盤101可以由外部加熱元件諸如燈組件加熱。RF源109經由阻抗匹配電路173耦合至電極108。電極223可以為RF源109提供接地路徑，並提供來自功率供應276的電偏壓，以賦能基板121的靜電夾持。
RF源109可包括高頻射頻(high frequency radio frequency, HFRF)功率源，例如13.56 MHz的RF產生器，以及低頻射頻(low frequency radio frequency, LFRF)功率源，例如300 kHz的RF產生器。LFRF功率源提供低頻產生及固定的匹配元件兩者。HFRF功率源被設計用於以固定的匹配使用，並調節輸送至負載的功率，從而消除了關於正向及反射功率的擔憂。
在某些實施例中，可以在電漿處理期間監測緊固在夾盤主體104上的基板121的特性。在某些實施例中，可以藉由量測其上緊固有基板的靜電夾盤101的特征來監測特性。靜電夾盤101的特性可由與分配板112連接的感測器174量測。感測器174可以是連接在分配板112與阻抗匹配電路173之間的VI探頭。在一些實施例中，感測器174可被配置為量測分配板112與電極223之間的電容，因為分配板112與電極223之間的電容受到基板121的平坦度的影響。當設置在靜電夾盤上的基板變得較不平坦時，靜電夾盤可具有增加的容抗。當基板不平坦，例如由於電漿的熱量而變形時，在基板與靜電夾盤之間存在不均勻的氣隙分佈。因此，靜電夾盤中基板的平坦度的變化導致電漿反應器電容的變化，該電容可為量測的。在此類情況下，感測器174可被配置為藉由量測由分配板112及電極223形成的電容器的電壓及電流來量測靜電夾盤101的阻抗，從而監測緊固在靜電夾盤上的基板的平坦度。
在電漿處理期間，由於加熱導致的變形、沉積膜厚度增加、夾持功率損失或其組合，位於靜電夾盤上的基板的曲率可能增加。基板的變形可增加製程的不均勻性。在一個實施例中，可以藉由量測緊固基板的靜電夾盤的特征來監測正在處理的基板的平坦度。取決於預定條件，可以調節靜電夾盤的夾持電壓以校正基板變形。感測器174可連接至系統控制器175。系統控制器175可被配置為計算及調節系統100中正在處理的基板121的平坦度。在一個實施例中，系統控制器175可藉由監測靜電夾盤101的特征(例如虛阻抗)來計算基板121的平坦度或夾持狀態。當量測阻抗表明基板121的平坦度降低時，系統控制器175可藉由調節功率供應276來增加夾持功率。
第2圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性靜電夾盤的示意性剖視圖。靜電夾盤200包括耦合至支撐桿226的夾盤主體228。主體228具有頂表面202，該頂表面202被配置為在處理期間提供支撐並夾持基板121。靜電夾盤200的主體228包括耦合至導電構件286的電極223。電極223可以是與主體228內部的基板大小相當的金屬電極，並且可以被構造成實質上平行於基板121，該基板將被保持抵靠主體228的頂表面202。電極223可以任何配置或圖案佈置，使得電極均勻地分佈在頂表面202上。例如，電極223可以柵格狀、像素狀或點狀配置佈置。導電構件286可以是桿、管、線等，並且由導電材料，諸如鉬(Mo)、鎢(W)或具有與構成主體228的其他材料實質上相似的膨脹係數的其他材料製成。在一些實施例中，主體228的頂表面202可以具有各種圖案的表面觸點290，該等表面觸點可以佈置成靠近及/或接觸基板121的背面區域以影響夾持力及時序效能。
在一個實施例中，靜電夾盤使用單個電極223來維持電極223與基板121之間的實質上均勻的電壓。或者，靜電夾盤可使用雙極ESC，在該雙極ESC中使用具有不同電壓的多個夾持電極來產生夾持力。在一些實施例中，靜電夾盤200可以具有嵌入或設置在主體228中的偏置電極，以向基板提供電偏置來促進或增強基板的靜電夾持。或者，電極223可以為射頻(RF)功率(例如，第1圖中的RF源109)提供接地路徑並且為基板121提供電偏壓，以賦能基板的靜電夾持。
為了向基板121提供電偏壓，電極223可以與向電極223供應偏置電壓的功率供應系統280通訊。功率供應系統280包括功率供應276，該功率供應可以是直流(direct current, DC)功率源以向電極223供應DC訊號。在一個實施例中，功率供應276是24 V DC功率供應，並且電訊號可以提供正或負偏壓。
另外地或替代地，功率供應276可以是交流(alternating current, AC)功率供應，以向電極223提供隨時間變化的經調節訊號。在此類實施例中，AC功率供應向電極提供訊號。該訊號包括具有特定頻率、工作週期、相對於接地的偏移及峰對峰值的受控波形。給定所需的加熱曲線及沉積特征的情況下，該等參數都可以經調節以實現最佳結果。在一個實例中，當基板駐留在具有陶瓷加熱器288的夾盤上時，基板溫度被控制為保持在550℃至650℃的範圍內，該陶瓷加熱器保持在相同的溫度範圍內。基板由在晶圓與電極223之間產生的靜電力夾持到陶瓷加熱器的表面。在該實例中，電壓訊號隨時間推移變化為20 Hz、工作週期為20%、+/- 1000 V並且偏移0伏的方波。該等值並不意欲為絕對的。該實例包括給定值附近的值，例如在給定值的10%以內的值。
在一個實施例中，功率供應276經由介面電路系統177耦合至電極223，該介面電路系統包括功率供應放大器279及濾波器277。可以通訊耦合在功率供應276與電極223之間以用作濾波器277的電路的實例在下面論述。功率供應276可以耦合至功率供應放大器279以放大來自功率供應的電訊號。經放大的電訊號行進穿過濾波器277，以便從經放大的電訊號中移除來自功率供應系統280的偏置電壓的雜訊及任何RF電流。經放大並且經濾波的電訊號由連接器282提供給導電構件286。經放大並且經濾波的電訊號被提供給電極223及基板121，以賦能基板121的靜電夾持。電極223亦可以用作RF接地，其中RF功率藉由連接器281耦合至接地。電容器278可以耦合至接地路徑以防止偏置電壓到達接地。以此種方式，電極223用作基板偏置電極及RF返回電極。
在一些實施例中，主體228可包括一或多個嵌入的加熱器288以向主體228提供熱量。來自加熱器288的熱量隨後被傳遞至基板121以增強製造製程，諸如沉積製程。加熱器288可或可不平行於電極223定位。儘管加熱器288被圖示在電極223下方的位置，但是電極可以沿著與加熱器288相同的平面設置，或者設置在該加熱器上方。加熱器288可以是單個連續的金屬線，或者可以是離散金屬線的形式。加熱器288可以是任何適於向靜電夾盤提供感應或電阻加熱的加熱裝置。諸如熱電偶的溫度感測器(未圖示)可以嵌入主體228中。溫度感測器可以連接至溫度控制器(未圖示)，該溫度控制器向功率供應283提供控制訊號以控制主體228的溫度。
加熱器288經由支撐桿226耦合至加熱器功率供應283，以向加熱器288供電。功率供應283可包括直流(direct current, DC)功率源、交流(alternating current, AC)功率源，或兩者的組合。在一個實施例中，功率供應283是向加熱器288提供AC訊號的交流(AC)功率源。加熱器288可以由電阻金屬、電阻金屬合金或兩者的組合構成。用於加熱元件的合適材料可包括具有高熱阻的材料，諸如鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)等。加熱器288亦可以由熱特性(例如，熱膨脹係數)實質上類似於構成主體228的材料的熱特性的材料製成，以減少由不匹配的熱膨脹引起的應力。
通常，AlN材料的電阻率隨著溫度而變化，此可導致嵌入的夾持電極223與加熱器288之間的耦合增加，因為它們在實體上是靠近的。因此，可以由濾波器277濾波主要表現在加熱器電路系統的AC線路側中的較低頻率訊號及諧波雜訊，否則該等訊號及諧波雜訊會經由AlN介電夾持材料耦合至夾持電極並影響夾持電壓。低頻訊號的實例包括從45 Hz至65 Hz的頻率，該等頻率包括50 Hz及60 Hz的標準線路頻率。第2圖中所示的濾波器277的定位係實例。濾波器277可以相對於靜電夾盤設置在任何合適的位置處，而不管是在腔室環境的內部還是外部，靠近還是遠離它們與雜訊源進一步分開處。
隔離變壓器246可以設置在加熱器288與加熱器功率供應283之間，以便減少穿過加熱器的洩漏電流。隔離變壓器246用於切斷接地電流路徑。在此種情況下，隔離變壓器246可包括初級線圈繞組247及次級線圈繞組249。初級線圈繞組247可以連接至功率供應283，而次級線圈繞組249可以連接至尋求被保護的電氣負載(亦即，加熱器288)。因此，加熱器288可以與AC電壓源及來自外部源的任何瞬變電氣隔離，以減少洩漏電流。在大多數情況下，隔離變壓器246應該被設計為在不擊穿的情況下承受最大ESC電壓，與此同時不允許其初級線圈繞組及次級線圈繞組上的DC電流。然而，AC電流可以在隔離變壓器246的初級線圈繞組與次級線圈繞組之間自由穿過。取決於加熱器288的配置，隔離變壓器246可以是單區或多區隔離變壓器。在靜電夾盤包括多個加熱區的情況下，可以使用多個變壓器或具有多個初級線圈繞組及/或次級線圈繞組的單個變壓器來維持加熱器與接地之間的DC隔離。
濾波器277可包括各種被動電路及主動電路，以取決於需要移除的AC雜訊中的頻譜移除該雜訊。濾波器277可以藉由在維持基板上的靜電力的同時移除因操作陶瓷加熱器引入的雜訊。在一些實例中，可以靶向基於50 Hz或60 Hz的功率線頻率的AC線頻率分量，包括該等頻率高達幾kHz的諧波。此類濾波器可具有各種配置，包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器及陷波濾波器的彼等配置。作為另一個實例，當在630℃下運行3.4的碳膜沉積時，考慮耦合至DC或低頻方波夾持訊號中的AC雜訊。夾持訊號位準可能受到此類AC雜訊分量的影響。當量測時，此類雜訊通常表現為週期性的，或者包括特定頻率或多頻率分量。例如，由60 Hz開關雜訊組成的雜訊通常包括高達幾kHz的諧波頻率。
在一個實施例中，濾波器277是被動電路，該被動電路的鐵芯電感器具有25 mH的電感，但是可以使用各種電感。對於60 Hz的開關雜訊，25 mH的鐵芯電感器在13.56 MHz、1800 Hz及180 Hz的頻率下分別產生50 dB、13.8 dB及1.4 dB的衰減係數，該衰減係數係ESC電流雜訊位準(亦即用如上所述的腔室及製程測試的25±2 mA)的約7%。
第3圖圖示了根據本技術的一些實施例的另一示例性被動濾波器電路的示意圖。電路300是被動雙T帶阻濾波器。該濾波器包括電阻元件及電容元件，從而形成在設計頻率下的雜訊衰減係數大於40 dB的具有兩個T電路的網路。衰減值及頻率回應與電阻器及電容器的特定值有關。在一個實施例中，第一T電路包括電阻器R1及R2以及電容器C1，而第二T電路包括電阻器R3以及電容器C2及C3。在該實例中，第一T電路中的電阻器R1及R2中每一個的電阻值係第二T電路中的電阻器R3的電阻值的約兩倍。類似地，第一T電路中的電容器C1的電容值係第二T電路中的電容器C2及C3的電容值的約兩倍。在本實例中，在給定廣泛可用的部件的標準值及5%的容差的情況下，該等值被設置為儘可能接近該等相對值。
在一個實例中，如上所述的濾波器被實施為電阻值為10 MQ及5 MQ並且電容值為530 pF及260 pF。該等值為基頻為例如60 Hz、7.8 VDC + 4 Vpp (50%)的雜訊訊號提供濾波，例如以提供至2.55 Vdc + 0.06 Vpp (2%)的衰減。作為實例，在從550℃至650℃的溫度下的化學氣相沉積處理期間，可能會產生此類雜訊訊號。ESC功率供應電流及電壓的變化線性地反映在輸出端V O處的濾波器輸出位準中。電路300的輸出阻抗係約100 kQ，與可與ESC一起使用的典型隔離放大器電路的阻抗相匹配。
第4圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性主動濾波器電路的示意圖。濾波器電路400包括圍繞運算放大器402構建的主動級及包括上述被動濾波器電路的被動級。運算放大器402調節施加至輸入訊號的增益，使得來自濾波器的DC或峰值輸出訊號位準對應於DC或峰值輸入訊號位準。此種訊號位準匹配確保了除了提供雜訊衰減之外，濾波器對於功率供應系統的操作看起來是透明的或者沒有影響。在第4圖所示的實例中，藉由使用運算放大器402作為電壓跟隨器來設置增益，該電壓跟隨器具有由包括電阻器R4及R5的調節電路設置的高輸入阻抗。或者，可以藉由將電阻分壓器網路連接到運算放大器來設置增益。
在一個實例中，類似上述的電路包括具有先前論述的值的在被動級中的電阻器及電容器。該濾波器應用於降低基頻為約60 Hz及至多約3 kHz的可量測諧波的雜訊。R4的值為約5 MQ。R5係可調節的，並且在如本文所述的典型系統中可以被設置為約228 kQ。Vcc係20 V。主動濾波器回應表現出以約56 Hz為中心的陷波。主動濾波電路可被配置為過濾ESC電流、ESC電壓，或兩者。作為實例，可以經由用於功率供應系統中的系統控制器(諸如系統控制器175)的韌體、經由操作者可存取的可變電阻器控件、或者藉由針對特定的已知操作環境設計功率供應系統來進行增益調節。濾波器是透明的，意味著不僅穩態夾持訊號大部分不受影響，而且AC夾持訊號的上升及下降時間亦實質上不改變。該濾波器亦可以在不顯著減慢基板在被處理時經歷的夾持電壓上升時間或去夾持電壓下降時間的情況下操作。
第5圖圖示了根據本技術的一些實施例的另一示例性主動濾波器電路的示意圖。濾波器電路500再次包括圍繞運算放大器402構建的主動級及包括被動濾波器電路的被動級。運算放大器402調節施加至輸入訊號的增益以進行訊號位準匹配。在第5圖所示的實例中，藉由以先前論述的任何方式調節R5的值來設置增益。V CC由兩個208 VAC至10 VDC的功率供應502及504供應給運算放大器402，以實現必要的電流。可以替代地使用具有足夠電流能力的單個功率供應。該等功率供應連接至包括R7、R8、C4及二極體VR1的電壓夾持電路，以提供過電壓保護。R7及R8並聯使用以能夠使用現成的電阻更接近地調諧整體電阻值。電路500的被動濾波器部分亦包括兩個並聯的電阻器R3a及R3b，以便提供如前圖所示的R3的電阻。此再次允許使用現成的部件更精確地設置電阻值。電容器C5被加到電路500的輸入端以用作低通濾波器。
第6圖圖示了根據本技術的一些實施例的用於為靜電夾盤的電極供電的方法的流程圖。方法600可以在一或多個腔室(包括本文先前所述的腔室)中執行。方法600可以使用本文先前所述的靜電夾盤以及所示的濾波器及其他部件。方法600可包括任選的操作或條件，該等任選的操作或條件可或可不與本技術的一些實施例特別地相關聯。例如，操作中的許多操作經描述以提供更寬範圍的結構用途，但是對於技術而言並不重要，或者可以藉由將容易理解的替代方法來執行。從下面對增益設置的描述可以理解，在一些實施例中，半導體處理系統可以被設計為使得增益可以經由自動反饋過程或由操作者手動地主動監測及調節。
在方法600的操作602中，將夾持電壓施加至夾盤電極223。該電壓可以是DC或AC電壓，例如具有特定工作週期、偏移等的方波。在操作604中，激勵陶瓷加熱器288以升高及維持正在處理的基板的溫度。在操作608中，在維持基板121上的靜電力的同時，對功率供應訊號進行濾波以移除雜訊。在一些實施例中，部分地藉由在將基板維持在550℃至650℃的溫度下的同時，在45 Hz至65 Hz的設計頻率下施加至少40 dB的衰減來完成濾波。濾波器可包括被動級、主動級，或兩者。濾波器亦可以基於電感器。在操作610中，為要在濾波期間施加的功率供應訊號設置增益，使得濾波器輸出訊號位準對應於濾波器輸入訊號位準。視情況，可以在操作612中監測訊號位準。若訊號位準改變，則可以藉由重複操作610來重置增益。否則，在操作614中，在半導體處理系統的腔室中處理基板121。
第7圖圖示了圖表，該圖表說明根據本技術的一些實施例過濾供應給靜電夾盤的功率的效應。電壓波形圖700圖示了在具有以介於550℃與575℃之間運行的陶瓷加熱器溫度的腔室的半導體處理系統中實施上述主動雜訊濾波器之前及之後的ESC電流及電壓雜訊衰減的實例。波形702表示未濾波的ESC電流，並且波形704表示未濾波的ESC電壓。波形706代表經濾波的ESC電流，並且波形708代表未濾波的ESC電壓。高訊號電壓及低訊號電壓分別係550 V及350 V。高電壓訊號的原始雜訊電流擾動在0 V時係約2.5 mA，並且低電壓訊號的雜訊電流擾動在零伏時小於3 mA。
在前面的描述中，出於解釋的目的，已經闡述了許多細節，以便提供對本技術的各種實施例的理解。然而，對於熟習此項技術者而言將顯而易見的是，某些實施例可以在沒有該等細節中的一些細節或者具有額外細節的情況下實踐。
已經揭示了幾個實施例，熟習此項技術者將會認識到，在不脫離實施例的精神的情況下，可以使用各種修改、替代構造和等同物。此外，為了避免不必要地模糊本技術，沒有描述許多眾所周知的製程及元件。因此，以上描述不應被視為限制該技術的範疇。
在提供值範圍的情況下，應當理解的是，除非上下文另有明確指示，否則該範圍的上限與下限之間的每個中介值至下限單位的最小分數亦被特別揭示。包含在規定範圍內的任何規定值或未規定的中介值與該規定範圍內的任何其他規定值或中介值之間的任何較窄範圍。彼等較小範圍的上限及下限可獨立地被包括在該範圍中或排除在該範圍之外，並且該技術亦涵蓋其中任一極限值被包括在較小範圍中、沒有一個極限值被包括在較小範圍中或兩個極限值都被包括在較小範圍中的每個範圍，受制於規定範圍內的任何特別排除的極限值。當規定範圍包括該等極限值中的一或兩者時，亦包括排除了彼等被包括的極限值中的一或兩者的範圍。
如本文和所附申請專利範圍中所使用的，除非上下文另有明確指示，否則單數形式「一個（種）」、「一」和「該」包括複數個引用物。因此，例如，提及「一加熱器」包括複數個此類加熱器，並且提及「該濾波器」包括提及熟習此項技術者已知的一或多個濾波器及其等同物，等等。
此外，當在本說明書和以下申請專利範圍中使用時，詞語「包括」、「包含」和「含有」意欲指定所陳述的特徵、整數、部件或操作的存在，但是它們不排除一或多個其他特徵、整數、部件、操作、動作或基團的存在或添加。詞語「耦合」、「連接」、「設置」及類似術語可以指部件之間的直接連接或放置，或者具有中介部件的連接或放置。
100:處理系統 101:靜電夾盤 102:腔室主體 104:夾盤主體 106:蓋組件 107:支撐桿 108:電極 109:RF產生器 110:隔離器 112:氣體分配板 114:導管 116:氣體混合區域 118:開口 119:加熱器 120:處理腔室 121:基板 126:轉移埠 173:阻抗匹配電路 174:感測器 175:系統控制器 177:介面電路系統 200:靜電夾盤 202:頂表面 223:電極 226:支撐桿 228:夾盤主體 246:隔離變壓器 247:初級線圈繞組 249:次級線圈繞組 276:功率供應 277:濾波器 278:電容器 279:功率供應放大器 280:功率供應系統 281:連接器 282:連接器 283:功率供應 286:導電構件 288:加熱器 290:表面觸點 300:電路 400:濾波器電路 402:運算放大器 500:濾波器電路 502:功率供應 504:功率供應 600:方法 602:操作 604:操作 608:操作 610:操作 612:操作 614:操作 700:電壓波形圖 702:波形 704:波形 706:波形 708:波形 C1:電容器 C2:電容器 C3:電容器 C4:電容器 C5:電容器 R1:電阻器 R2:電阻器 R3:電阻器 R3a:電阻器 R3b:電阻器 R4:電阻器 R5:電阻器 R7:電阻器 R8:電阻器 V O:輸出端 VR1:二極體
藉由參考說明書的剩餘部分和附圖，可以實現對所揭示技術的本質和優點的進一步理解。
第1圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性處理系統的示意性剖視圖。
第2圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性靜電夾盤及示例性功率供應系統的示意性剖視圖。
第3圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性濾波器電路的示意圖。
第4圖圖示了根據本技術的一些實施例的另一個示例性濾波器電路的示意圖。
第5圖圖示了根據本技術的一些實施例的額外示例性濾波器電路的示意圖。
第6圖圖示了根據本技術的一些實施例的用於為靜電夾盤的電極供電的方法的流程圖。
第7圖圖示了圖表，該圖表說明根據本技術的一些實施例過濾供應給靜電夾盤的功率的效應。
附圖中的幾幅圖係作為示意圖被包括。應當理解的是，該等圖是為了說明的目的，並且除非特別聲明是按比例的，否則不視為係按比例的。此外，該等圖本質上是示意性的，提供該等圖是為了幫助理解，並且與現實表示相比，該等圖可不包括所有態樣或資訊。出於說明的目的，附圖可包括誇大的材料。
在附圖中，類似的部件及/或特徵可具有相同的參考標記。此外，相同類型的電子部件可藉由字母及數字來區分，其中數字在相似的部件之間進行區分。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200:靜電夾盤
202:頂表面
223:電極
226:支撐桿
228:夾盤主體
246:隔離變壓器
247:初級線圈繞組
249:次級線圈繞組
276:功率供應
277:濾波器
278:電容器
279:功率供應放大器
280:功率供應系統
281:連接器
282:連接器
283:功率供應
286:導電構件
288:加熱器
290:表面觸點

Claims (20)

  1. 一種半導體處理系統，包括： 一處理腔室； 一靜電夾盤，至少部分地設置在該處理腔室內，該靜電夾盤包括至少一個電極及一加熱器； 一功率供應，用於向該至少一個電極提供一訊號以提供靜電力來將一基板緊固至該靜電夾盤；以及 一濾波器，通訊地耦合在該功率供應與該至少一個電極之間，該濾波器被配置為在維持該基板上的該靜電力的同時移除因操作該加熱器引入的雜訊。
  2. 如請求項1所述之半導體處理系統，其中該濾波器包括一被動電路，該被動電路包括複數個電阻器及電容器或電感器中的至少一者。
  3. 如請求項1所述之半導體處理系統，其中該濾波器包括一電路，該電路被配置為在45 Hz至65 Hz的一設計頻率下提供至少40 dB的一衰減，並且該加熱器將該基板的一溫度維持在550℃至650℃。
  4. 如請求項3所述之半導體處理系統，其中該濾波器包括一雙T帶抑制電路，其中一第一T電路包括至少一個電阻器，該至少一個電阻器的一電阻值係一第二T電路中的一電阻器的一電阻值的約兩倍；及一電容器，該電容器的一電容值係該第二T電路中的至少一個電容器的一電容值的約兩倍。
  5. 如請求項1所述之半導體處理系統，其中該濾波器包括： 一被動級；以及 一主動級，與該被動級通訊耦合。
  6. 如請求項5所述之半導體處理系統，其中該主動級包括： 一運算放大器；以及 一調節電路，通訊地耦合至該運算放大器以用於設置該濾波器的一增益，使得來自該濾波器的一輸出訊號位準對應於用於該濾波器的一輸入訊號位準。
  7. 如請求項1所述之半導體處理系統，其中該功率供應被配置為提供一隨時間推移變化的電壓作為一頻率為約20 Hz、一工作週期為約20%、一幅度為約+/-1000 V並且一偏移為實質上0 V的一方波。
  8. 一種在一半導體處理系統中處理一基板的方法，該方法包括以下步驟： 向在一半導體處理腔室中支撐該基板的一靜電夾盤施加一夾盤電壓； 激勵一加熱器以升高該基板的一溫度； 在維持該基板上的一靜電力的同時，對提供該夾持電壓的一功率供應訊號進行濾波以移除由該加熱器引入至該功率供應訊號的雜訊； 在該濾波期間設置施加至該功率供應訊號的一增益，使得一輸出訊號位準對應於一輸入訊號位準；以及 在該半導體處理腔室中處理該基板。
  9. 如請求項8所述之方法，其中使用一被動電路對該功率供應訊號進行濾波，該被動電路包括複數個電阻器及電容器或電感器中的至少一者。
  10. 如請求項8所述之方法，其中對該功率供應訊號進行濾波之步驟進一步包括以下步驟：在將該基板維持在550℃至650℃的一溫度下的同時，在45 Hz至65 Hz的一設計頻率下施加至少40 dB的一衰減。
  11. 如請求項10所述之方法，其中使用一雙T帶抑制電路對該功率供應訊號進行濾波，其中一第一T電路包括至少一個電阻器，該至少一個電阻器的一電阻值係一第二T電路中的一電阻器的一電阻值的約兩倍；及一電容器，該電容器的一電容值係該第二T電路中的至少一個電容器的一電容值的約兩倍。
  12. 如請求項8所述之方法，其中使用一濾波器對該功率供應訊號進行濾波，該濾波器包括一被動級及通訊耦合至該被動級的一運算放大器。
  13. 如請求項8所述之方法，其中該夾持電壓隨時間推移變化作為一頻率為約20 Hz、一工作週期為約20%、一幅度為約+/-1000 V並且一偏移為實質上0 V的一方波。
  14. 一種用於一半導體處理腔室中的靜電夾持的功率供應系統，該功率供應系統包括： 一功率供應，被配置為向一靜電夾盤中的一電極提供一訊號；以及 一濾波器，與該功率供應通訊耦合，該濾波器被配置為在維持一基板上的一靜電力的同時，移除因操作該靜電夾盤中的一加熱器而引入的雜訊。
  15. 如請求項14所述之功率供應系統，其中該濾波器包括一被動電路，該被動電路包括複數個電阻器及電容器或電感器中的至少一者。
  16. 如請求項14所述之功率供應系統，其中該濾波器包括一電路，該電路被配置為在45 Hz至65 Hz的一設計頻率下提供至少40 dB的一衰減，並且該加熱器將該基板的一溫度維持在550℃至650℃。
  17. 如請求項16所述之功率供應系統，其中該濾波器包括一雙T帶抑制電路，其中一第一T電路包括至少一個電阻器，該至少一個電阻器的一電阻值係一第二T電路中的一電阻器的一電阻值的約兩倍；及一電容器，該電容器的一電容值係該第二T電路中的至少一個電容器的一電容值的約兩倍。
  18. 如請求項14所述之功率供應系統，進一步包括一功率供應放大器，通訊耦合在該功率供應與該濾波器之間。
  19. 如請求項14所述之功率供應系統，其中該濾波器包括一主動級及一被動級，該主動級包括： 一運算放大器；以及 一調節電路，通訊地耦合至該運算放大器以用於設置該濾波器的一增益，使得來自該濾波器的一輸出訊號位準對應於用於該濾波器的一輸入訊號位準。
  20. 如請求項14所述之功率供應系統，其中該功率供應被配置為提供一隨時間推移變化的電壓作為一頻率為約20 Hz、一工作週期為約20%、一幅度為約+/-1000 V並且一偏移為實質上0 V的一方波。
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