專利名稱：加熱器供電電路的制作方法
技術領域：
加熱器供電電路技術領域[0001]本實用新型涉及半導體加工工藝，更具體地說，涉及一種靜電卡盤中的加熱器供電電路。
背景技術：
[0002]在等離子處理或化學氣相沉積等工藝過程中，常采用靜電卡盤(Electro Static Chuck，簡稱ESC)來固定、支撐及傳送晶片(Wafer)等被加工件。靜電卡盤設置于反應腔室中，其采用靜電引力的方式，而非機械方式來固定晶片，可減少對晶片可能的機械損失，并且使靜電卡盤與晶片完全接觸，有利于熱傳導。[0003]現(xiàn)有的靜電卡盤通常包括絕緣層和基座，絕緣層中設置有直流電極，該直流電極對晶片施加靜電引力。[0004]為使靜電卡盤具有足夠大的升溫速度，進而提高晶片處理的均勻性，絕緣層中通常鋪設一加熱器，用以加熱靜電卡盤?；蛘?，將加熱器包覆其他材料可以形成獨立的一加熱層，設置于絕緣層和基座之間，通過硅膠分別與絕緣層和基座粘接在一起。這兩種結(jié)構(gòu)中， 加熱器均由一交流電源通過一電路供電。[0005]基座還用來導入射頻(RF)電源，以便在靜電卡盤和晶片之間形成RF偏壓。RF電源將RF功率施加到靜電卡盤中，從而在靜電卡盤和反應腔室之間產(chǎn)生RF電場，通過RF電場加速的電子與中性氣體碰撞，以產(chǎn)生包括離子和游離基的等離子體。[0006]然而，由于在絕緣層中同時存在用于向加熱器供電的電路和RF電場，兩者之間容易互相影響，從而使RF功率從加熱器供電電路泄漏，其一方面將對交流電源向加熱器供電帶來不可忽略的影響，使靜電卡盤的升溫速度低于預期，另一方面使RF功率降低，不利于等離子處理工藝的進行。[0007]因此，業(yè)界期望獲得一種加熱器供電電路，其既能提高加熱器的供熱效率，又能防止RF功率泄漏。實用新型內(nèi)容[0008]本實用新型的目的在于提供一種加熱器供電電路，其一方面能提高加熱器的供熱效率，另一方面能防止RF功率從該電路·中泄漏。[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下[0010]一種加熱器供電電路，用于等離子體處理設備中加熱靜電卡盤，靜電卡盤位于等離子體處理設備的反應腔室中，用于固定待加工件，等離子體處理設備外接有一射頻電源， 其包括至少一種頻率的電信號，用于向反應腔室施加射頻功率，加熱器供電電路包括力口熱器，用于加熱待加工件；交流電源，與加熱器連接并用于向加熱器供電；及多個電感器， 與加熱器串接，每個電感器屏蔽特定頻率的電信號作用于加熱器供電電路而產(chǎn)生的泄漏電流。[0011]優(yōu)選地，射頻電源包括3種頻率的電信號，其頻率從大到小分別為第一頻率、第二頻率和第三頻率，相應地，電感器為6個，分別為第一、第二、第三、第四、第五和第六電感器，第一、第四電感器電感值相同，用于屏蔽第一頻率電信號產(chǎn)生的泄漏電流，第二、第五電感器電感值相同，用于屏蔽第二頻率電信號產(chǎn)生的泄漏電流，第三、第六電感器電感值相同，用于屏蔽第三頻率電信號產(chǎn)生的泄漏電流，第一、第四電感器電感值低于第二、第五電感器電感值，第二、第五電感器電感值低于第三、第六電感器電感值。[0012]本實用新型提供的加熱器供電電路，用于等離子體處理設備中加熱靜電卡盤，在該供電電路中串接入多個電感器，這些電感器分別屏蔽多種頻率的射頻電源電信號作用于該供電電路而產(chǎn)生的泄漏電流，一方面，能提高加熱器的供熱效率，另一方面能防止RF功率從該電路中泄漏，有助于等離子體處理工藝的進行。[0013]優(yōu)選地，電感器由導線繞經(jīng)線圈而制成，第一、第四電感器分別由第一導線端、第二導線端至少一次繞過第一線圈而制成，第二、第五電感器由第一導線端、第二導線端至少一次繞過第二線圈而制成，第三、第六電感器由第一導線端、第二導線端至少一次繞過第三線圈而制成，其中導線包括第一導線端和第二導線端，第一導線端為連接交流電源一端與加熱器的導線部分，第二導線端為連接加熱器與交流電源另一端的導線部分。[0014]當電感器由導線繞經(jīng)多個線圈而制成時，本實用新型成本低、結(jié)構(gòu)簡單、便于推廣。[0015]優(yōu)選地，交流電源的兩輸出端與第三線圈的兩輸入端連接，第三線圈的兩輸出端與第二線圈的兩輸入端連接，第二線圈的兩輸出端與第一線圈的兩輸入端連接，第一線圈的兩輸出端與加熱器的兩端連接。·[0016]當多個線圈按電感值從小到大的次序串接入加熱器供電電路中時，減少了對射頻功率的泄漏。


[0017]圖I示出本實用新型第一實施例的加熱器供電電路的電路圖；[0018]圖2示出本實用新型第二實施例的加熱器供電電路的電路圖；[0019]圖3示出本實用新型第二實施例中的第一線圈結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖4示出本實用新型第三實施例中的第一線圈結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]圖5示出本實用新型第四實施例中的第一線圈結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0022]
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施方式
作進一步的詳細說明。[0023]需要說明的是，本實用新型任一實施例提供的加熱器供電電路用于等離子體處理設備中加熱靜電卡盤，靜電卡盤位于等離子體處理設備的反應腔室中，用于固定待加工件； 等離子體處理設備還外接有一射頻電源，其包括至少一種頻率的電信號，用于向反應腔室施加射頻功率，從而在靜電卡盤和反應腔室之間產(chǎn)生RF電場，以對吸附于靜電卡盤之上的晶片進行等離子體處理工藝。RF電場作用于加熱器供電電路產(chǎn)生泄漏電流，使RF功率發(fā)生泄漏，影響等離子體工藝的工藝效果。[0024]如圖I所示，本實用新型第一實施例提供的加熱器供電電路，包括加熱器101、交流電源102和多個電感器1031、1032、1033、1034、1035和1036，其中，加熱器101鋪設于靜電卡盤10中，用于加熱待加工件，例如晶片；交流電源102向加熱器101供電；多個電感器 1031、1032、1033、1034、1035 和 1036 與加熱器 101 串接在一起。[0025]射頻電源為交流電源，包括3種頻率的電信號，按從大到小排序為第一頻率、第二頻率和第三頻率。電感器1031、1034電感值相同，它們用于屏蔽第一頻率電信號產(chǎn)生的泄漏電流，電感器1032、1035電感值相同，它們用于屏蔽第二頻率電信號產(chǎn)生的泄漏電流，電感器1033、1036電感值相同，它們用于屏蔽第三頻率電信號產(chǎn)生的泄漏電流。[0026]本實施例中，通過在加熱器供電電路中串接入多個具有特定電感值的電感器，可屏蔽包括多種頻率電信號的射頻電源作用于加熱器供電電路而產(chǎn)生的特定頻率的泄漏電流，從而有效防止射頻功率從加熱器供電電路泄漏，同時提高了加熱器的供熱效率。[0027]更具體地，為加熱器 供電的交流電源的頻率為50HZ，射頻電源包括電信號的頻率有3種，即第一、第二和第三頻率，分別為60MHZ、13. 5MHZ和2MHZ，相應地，第一、第二、第三、 第四、第五和第六電感器1031、1032、1033、1034、1035和1036的電感值分別為3uH、20uH、 300uH、3uH、20uH和 300uH。[0028]本實用新型的一個主要目的是為了減小射頻功率泄露，一般來說頻率越高，功率越容易泄露，在設法屏蔽60MHz、13. 5MHz、2MHz射頻電信號產(chǎn)生的泄漏電流時，應該首先屏蔽60MHz，再13. 5MHz，最后2MHz，以保證損失的射頻功率最小。[0029]如圖2所示，本實用新型第二實施例提供的加熱器供電電路，為在上述第一實施例的基礎上改進而來，其包括3個線圈1041、1042和1043，屏蔽泄漏電流所用的電感器由導線繞經(jīng)該3個線圈而制成，線圈的電阻值很低而對泄漏電流的阻抗較高。其中，以第一導線端1051和第二導線端1052分別至少一次繞經(jīng)第一線圈1041而制成第一電感器2031和第四電感器2034 ;以第一導線端1051和第二導線端1052分別至少一次繞經(jīng)第二線圈1042 而制成第二電感器2032和第五電感器2035 ；以第一導線端1051和第二導線端1052分別至少一次繞經(jīng)第三線圈1043而制成第三電感器2033和第六電感器2036。[0030]需要說明的是，在本實施例中，第一導線端1051表示連接交流電源102 —端與加熱器101的導線部分，第二導線端1052表示連接加熱器101與交流電源102另一端的導線部分。[0031]具體地，第一電感器2031和第四電感器2034屏蔽第一頻率電信號產(chǎn)生的泄漏電流，第二電感器2032和第五電感器2035屏蔽第二頻率電信號產(chǎn)生的泄漏電流，第三電感器 2033和第六電感器2036屏蔽第三頻率電信號產(chǎn)生的泄漏電流。[0032]當電感器由導線繞經(jīng)多個線圈而制成時，其成本低、結(jié)構(gòu)簡單、便于推廣。[0033]在本實施例中，交流電源102的兩輸出端與第三線圈1043的兩輸入端連接，接著， 第三線圈1043的兩輸出端與第二線圈1042的兩輸入端連接，再接著，第二線圈1042的兩輸出端再與第一線圈1041的兩輸入端連接,最后,第一線圈1041的兩輸出端與加熱器101 兩端連接。[0034]射頻功率會在加熱器供電電路中產(chǎn)生3種頻率的泄漏電流，按頻率值從大到小分別為第一、第二和第三頻率，在經(jīng)過第一線圈1041時，電感器2031、2034會首先屏蔽第一頻率泄漏電流，而對第二、第三頻率的泄漏電流的影響微小，在經(jīng)過第二線圈1042時，電感器 2032、2035會接著屏蔽第二頻率泄漏電流，對第三頻率的泄漏電流影響微小，在最后經(jīng)過第三線圈1043時，電感器2033、2036會屏蔽第三頻率泄漏電流。[0035]具體地，第一、第二導線端1051、1052繞經(jīng)第一線圈1041的匝數(shù)小于它們繞經(jīng)第二線圈1042的匝數(shù)，而它們繞經(jīng)第二線圈1042的匝數(shù)又小于它們繞經(jīng)第三線圈1043的匝數(shù)。[0036]本領域技術人員理解，一方面，一般情況下在制作大電感線圈時，例如300uH的線圈，由于匝數(shù)較多，自身的寄生電容較大，很難對60MHz射頻電信號產(chǎn)生的泄漏電流形成高阻抗，這意味著300uH的電感線圈是很難做到屏蔽60MHz射頻電信號產(chǎn)生的泄漏電流，但其對屏蔽2MHz射頻電信號產(chǎn)生的泄漏電流具有較佳的效果。而3uH的線圈由于匝數(shù)少、寄生電容小，更容易阻擋60MHz射頻電信號產(chǎn)生的泄漏電流，但由于電感量小又很難阻擋13MHz 以及2MHz射頻電信號產(chǎn)生的泄漏電流，所以又引入了 20uH的線圈，其對屏蔽13. 5MHz射頻電信號產(chǎn)生的泄漏電流具有較佳的效果。[0037]另一方面，本實用新型的一個主要目的是為了減 小射頻功率泄露，一般來說頻率越高，功率越容易泄露，在設法屏蔽60MHz、13. 5MHz、2MHz射頻電信號產(chǎn)生的泄漏電流時， 應該首先屏蔽60MHz，再13. 5MHz，最后2MHz，以保證損失的射頻功率最小。[0038]因此，進一步地，第一、第二和第三頻率分別為60MHZ、13. 5MHZ和2MHZ，相應地，第一、第二、第三、第四、第五和第六電感器2031、2032、2033、2034、2035、2036的電感值分別為 3uH、20uH、300uH、3uH、20uH 和 300uH。[0039]進一步地，第一、第二和第三線圈1041、1042、1043的磁芯分別為鐵氧體。[0040]本實用新型第二實施例中第一線圈結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，第一導線端1051至少一次從第一線圈1041外側(cè)自其正面越過第一線圈1041按順時針方向向其內(nèi)側(cè)繞過并從其背部穿出，從而構(gòu)成了第一電感器2031。第二導線端1052與第一導線端1051纏繞在一起，以和第一導線端1051相同的方式繞經(jīng)第一線圈1041，即其繞經(jīng)第一線圈1041的路徑和匝數(shù)與第一導線端1051相同，從而形成了第四電感器2034。第一、第四電感器2031、2034電感值相同。[0041]類似地，第一導線端1051繞經(jīng)第二線圈1042形成第二電感器2032、繞經(jīng)第三線圈 1043形成第三電感器2033，第二導線端1052繞經(jīng)第二線圈1042形成第五電感器2035、繞經(jīng)第三線圈形成第六電感器2036。第二、第五電感器電感值相同，第三、第六電感器電感值相同。[0042]本實用新型第三實施例提供的第一線圈結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，其與前述第二實施例具有相同的加熱器供電電路圖，關于第一、第二導線端的定義也相同，僅其線圈結(jié)構(gòu)、 導線繞法與第二實施例不同。如圖4所示，第一導線端1051和第二導線端1052分別從第一線圈1041不同部位多次繞經(jīng)該第一線圈1041。具體地，在第一線圈1041上部，第一導線端1051至少一次從第一線圈1041外側(cè)自第一線圈1041正面越過第一線圈1041按順時針方向向其內(nèi)側(cè)繞過并從其背部穿出，形成第一電感器2031 ;在第一線圈1041下部，第二導線端1052以相同的匝數(shù)從第一線圈1041外側(cè)自第一線圈1041正面越過第一線圈1041按逆時針方向向其內(nèi)側(cè)繞過并從其背面穿出，形成第四電感器2034。第一、第四電感器2031、 2034電感值相同。[0043]類似地，可以形成第二、第三、第五、第六電感器2032、2033、2035、2036。[0044]進一步地，第一導線端1051繞經(jīng)第一、第二和第三線圈1041、1042、1043的匝數(shù)分別為6、12和36次，第二導線端1052繞經(jīng)第一、第二和第三線圈1041、1042、1043的匝數(shù)分別為6、12和36次。從而，第一、第二、第三、第四、第五和第六電感器2031、2032、2033、2034、 2035、2036 的電感值分別為 3uH、20uH、300uH、3uH、20uH 和 300uH。[0045]本實用新型第四實施例提供的第一線圈結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，其與前述第二實施例具有相同的加熱器供電電路圖，關于第一、第二導線端的定義也相同，僅其線圈結(jié)構(gòu)、 導線繞法與第二實施例不同。如圖5所示，第一導線端1051至少一次從第一線圈1041外側(cè)自第一線圈1041正面越過第一線圈1041按順時針方向向其內(nèi)側(cè)繞過并從其背部穿出， 接著先從第一線圈1041正面、再從其背面依次越過所第一線圈1041至該第一線圈1041另一位置的背部穿出，接著至少一次從第一線圈1041外側(cè)自第一線圈1041正面越過第一線圈1041按逆時針方向向其內(nèi)側(cè)繞過并從其背面穿出，形成第一電感器2031 ;第二導線端 1052與第一導線端1051纏繞在一起，以與第一導線端1051相同的路徑和匝數(shù)繞經(jīng)第一線圈1041，形成第四電感器2034。第一、第四電感器2031、2034電感值相同。[0046]類似地，可以形成第二、第三、第五、第六電感器2032、2033、2035、2036。[0047]進一步地，第一導線端1051繞經(jīng)第一、第二和第三線圈1041、1042、1043的匝數(shù)分別為6、12和36次，第二導線端1052繞經(jīng)第一、第二和第三線圈1041、1042、1043的匝數(shù)分別為6、12和36次。從而，第一、第二、第三、第四、第五和第六電感器2031、2032、2033、2034、 2035、2036 的電感值分別為 3uH、20uH、300uH、3uH、20uH 和 300uH。[0048]本領域技術人員應理解，第一、第二導線端可以多種不同的繞法繞經(jīng)各線圈，只要能構(gòu)成有效電感器以屏蔽RF功率引起的泄漏電流，均落入本實用新型的保護范圍。[0049]以上所述的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本實用新型的專利保護范圍，因 此凡是運用本實用新型的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種加熱器供電電路，用于等離子體處理設備中加熱靜電卡盤，所述靜電卡盤位于所述等離子體處理設備的反應腔室中，用于固定待加工件，所述等離子體處理設備外接有一射頻電源，其包括至少一種頻率的電信號，用于向所述反應腔室施加射頻功率，所述加熱器供電電路包括加熱器，用于加熱所述待加工件；交流電源，與所述加熱器連接并用于向所述加熱器供電 '及多個電感器，與所述加熱器串接；其特征在于，每個所述電感器屏蔽特定頻率的所述電信號作用于所述加熱器供電電路而產(chǎn)生的泄漏電流。
2.如權(quán)利要求I所述的加熱器供電電路，其特征在于，所述射頻電源包括3種頻率的電信號，其頻率從大到小分別為第一頻率、第二頻率和第三頻率，相應地，所述電感器為6個， 分別為第一、第二、第三、第四、第五和第六電感器，所述第一、第四電感器電感值相同，用于屏蔽所述第一頻率電信號產(chǎn)生的所述泄漏電流，所述第二、第五電感器電感值相同，用于屏蔽所述第二頻率電信號產(chǎn)生的所述泄漏電流，所述第三、第六電感器電感值相同，用于屏蔽所述第三頻率電信號產(chǎn)生的所述泄漏電流，所述第一、第四電感器電感值低于所述第二、第五電感器電感值，所述第二、第五電感器電感值低于所述第三、第六電感器電感值。
3.如權(quán)利要求2所述的加熱器供電電路，其特征在于，所述第一、第二和第三頻率分別為60MHZ、13. 5MHZ和2MHZ，所述第一、第二、第三、第四、第五和第六電感器的電感值分別為 3uH、20uH、300uH、3uH、20uH 和 300uH。
4.如權(quán)利要求2所述的加熱器供電電路，其特征在于，所述電感器由導線繞經(jīng)線圈而制成，所述第一、第四電感器分別由第一導線端、第二導線端至少一次繞過第一線圈而制成，所述第二、第五電感器由所述第一導線端、第二導線端至少一次繞過第二線圈而制成， 所述第三、第六電感器由所述第一導線端、第二導線端至少一次繞過第三線圈而制成，所述導線包括所述第一導線端和第二導線端，所述第一導線端為連接所述交流電源一端與所述加熱器的導線部分，所述第二導線端為連接所述加熱器與所述交流電源另一端的導線部分。
5.如權(quán)利要求4所述的加熱器供電電路，其特征在于，所述交流電源的兩輸出端與所述第三線圈的兩輸入端連接，所述第三線圈的兩輸出端與所述第二線圈的兩輸入端連接， 所述第二線圈的兩輸出端與所述第一線圈的兩輸入端連接，所述第一線圈的兩輸出端與所述加熱器的兩端連接。
6.如權(quán)利要求5所述的加熱器供電電路，其特征在于，所述第一、第二和第三線圈的磁芯分別為鐵氧體。
7.如權(quán)利要求6所述的加熱器供電電路，其特征在于，所述第一導線端至少一次從所述線圈外側(cè)自所述線圈正面越過所述線圈按順時針方向向其內(nèi)側(cè)繞過并從其背部穿出，所述第二導線端與所述第一導線端纏繞在一起，以與所述第一導線端相同的路徑和匝數(shù)繞經(jīng)所述線圈。
8.如權(quán)利要求6所述的加熱器供電電路，其特征在于，所述第一導線端至少一次從所述線圈外側(cè)自所述線圈正面越過所述線圈按順時針方向向其內(nèi)側(cè)繞過并從其背部穿出，所述第二導線端以相同的匝數(shù)從所述線圈外側(cè)自所述線圈正面越過所述線圈按逆時針方向向其內(nèi)側(cè)繞過并從其背面穿出。
9.如權(quán)利要求6所述的加熱器供電電路，其特征在于，所述第一導線端至少一次從所述線圈外側(cè)自所述線圈正面越過所述線圈按順時針方向向其內(nèi)側(cè)繞過并從其背部穿出，接著先從所述線圈正面、后從所述線圈背面依次越過所述線圈至所述線圈另一位置的背部穿出，接著至少一次從所述線圈外側(cè)自所述線圈正面越過所述線圈按逆時針方向向其內(nèi)側(cè)繞過并從其背面穿出，所述第二導線端與所述第一導線端纏繞在一起，以與所述第一導線端相同的路徑和匝數(shù)繞經(jīng)所述線圈。
10.如權(quán)利要求4至9中任一項所述的加熱器供電電路，其特征在于，所述第一導線端繞經(jīng)所述第一、第二和第三線圈的匝數(shù)分別為6、12和36次，所述第二導線端繞經(jīng)所述第一、第二和第三線圈的匝數(shù)分別為6、12和36次。
專利摘要本實用新型涉及一種加熱器供電電路，用于等離子體處理設備中加熱靜電卡盤，靜電卡盤位于等離子體處理設備的反應腔室中，用于固定待加工件，等離子體處理設備外接有一射頻電源，其包括至少一種頻率的電信號，用于向反應腔室施加射頻功率，加熱器供電電路包括加熱器，用于加熱待加工件；交流電源，與加熱器連接并用于向加熱器供電；及多個電感器，與加熱器串接，每個電感器屏蔽特定頻率的電信號作用于加熱器供電電路而產(chǎn)生的泄漏電流。其既能提高加熱器的供熱效率，又能防止RF功率從該電路中泄漏，有助于等離子體處理工藝的進行。
文檔編號H01J37/24GK202796848SQ201220465239
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者陳妙娟, 梁潔, 羅偉義, 倪圖強 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司