[发明专利]一种用于静电吸盘的射频滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频滤波器，特别涉及一种与等离子体处理装置的静电吸盘连接的射频滤波器。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，为了在作为基板的半导体晶片上进行淀积、蚀刻等工艺处理，一般通过静电吸盘(Electrostatic chuck，简称ESC)产生静电引力来吸持固定和支撑晶片。

如图1所示，静电吸盘200通常设置在如等离子体处理装置的真空处理腔室底部，作为下电极与射频功率源400连接，而在真空处理腔室顶部的上电极与该下电极间形成射频电场，使被电场加速的电子等与通入处理腔室的反应气体分子发生电离冲撞，产生反应气体的等离子体与晶片进行反应。通过调节与静电吸盘200的基座连接的该射频功率源400，控制生成的等离子体的密度。

晶片被放置在静电吸盘200顶部、高导热陶瓷材料的介电层210上，通过在介电层210中埋设若干电极310并分别施加直流的吸持电源，使在晶片和介电层210之间产生静电引力，使晶片被牢牢地吸附在静电吸盘200上。在介电层210中一般还设置有若干加热元件320，通过加热介电层210，将热量均匀传递至晶片，控制晶片处理时的温度。

通常需要在施加到每个加热元件320的温控电源(heater power)301及其温度传感器的检测信号302上，分别设置射频滤波器100进行滤波，使其输出不会对上述射频功率源400造成干扰。然而，现代技术经常用多个射频电源来控制等离子加工的不同特性，比如用高频射频源如40Mhz、60Mhz或者更高频率来产生等离子。较低频率的射频电源(小于10Mhz)的射频如2Mhz来控制等离子入射到基片表面的能量。这样连接到加热器的滤波器就需要设计成能够滤除两个差别很大的射频能量，否则这些射频功率会沿着加热电路倒流，损坏用来给静电夹盘加热的电路。为了滤除这样的频率，现有技术通常用多个串联的空气芯电感与电容构成的滤波电路。用空气芯电感虽然也能获得具有所需谐振频率的电路，但是由于空气芯电感的感量很小，要获得对应于2M或者更低频率的射频能量就需要绕制数百匝甚至更多的线圈，不仅体积庞大而且制造成本高昂。如果采用较小的空气芯点感则电感量的数值又达不到要求，这样的结构无法完好的匹配入射的2个频率差距很大的电源，造成最终滤波效果不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于静电吸盘的射频滤波器，所述静电吸盘安装在一个等离子处理装置中用于固定待处理基片，所述等离子处理装置包括具有多个射频频率的射频电源连接到等离子发生装置，所述静电夹盘内包括一个加热电极，一个射频滤波器连接在所述静电夹盘加热电极和一个加热电源之间，其特征在于，所述射频滤波器包含一个铁芯电感和一个空气电感以及一个电容。加热电源可以是输入的工频或直流的加热电压。

静电吸盘中设置的加热元件可以是多个的并且每个对应不同的加热区域，这若干个加热原件通过多个滤波器电连接到加热电源。

滤波器包括相互串联的一个空气电感和一个铁芯电感电连接到所述加热电源的功率输入端，一个滤波电容连接在所述功率输入端和接地点之间。

其中具有多个射频频率的射频电源输出一个高频射频频率电压和一个低频射频频率的电压，所述滤波器中空气电感与滤波电容形成的谐振电路，具有第一谐振频率大于所述高频射频频率；所述滤波器中铁芯电感与滤波电容形成的谐振电路，具有第二谐振频率大于所述低频射频频率且小于所述高频射频频率。第一谐振频率可以是大于所述高频射频频率15％，第二谐振频率可以是大于所述低频射频频率50％。

其中所述的高频射频频率大于40Mhz，低频射频频率低于20Mhz。铁芯电感在输入低频射频频率时具有大于1千欧姆的阻抗。

空气芯电感和铁芯电感组合形成的谐振电路不仅能适合频率相差很大的射频系统，而且具有体积小成本低等优点。由于铁芯的采用，使电感值很容易就得到提高，具有更高的适应性，能够应对不同频率的射频系统。本发明不仅可以用于静电夹盘的加热限流滤波，也可以用于等离子反应腔中任何需要对大范围多频率的场合。比如在静电夹盘中提供静电的高压直流线路，或者用来对反应腔内电信号进行探测的一些探头，需要滤除一些大频率差异很大的射频信号，这些场合或部件都可以采用本发明实现对大范围频率的高效滤除。所以只要是放置在反应腔内的导体能够与多个射频频率耦合，并且这个导体与外部驱动电路连接需要滤除这些高频干扰的，都可以采用本发明结构。