[发明专利]用于加热等离子体处理腔室内基片温度的电路

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种用于加热等离子体处理腔室内基片温度的电路。

背景技术

近年来，随着半导体制造工艺的发展，对元件的集成度和性能要求越来越高，等离子体技术(Plasma Technology) 在半导体制造领域中正起着举足轻重的作用。等离子体技术通过使工艺气体激发形成的等离子体被应用在许多半导体工艺中，如沉积工艺( 如化学气相沉积)、刻蚀工艺( 如干法刻蚀)等。通常来说，等离子体处理腔室包括真空腔室，其内部上下相对设置有上部电极和下部电极，其中下部电极兼用作在真空腔室内用于支撑和夹持半导体晶片的夹持装置，上部电极兼用作气体喷出口向晶片喷出根据处理的种类选择的规定的工艺气体；以及耦合用来向夹持装置施加RF功率的射频功率源RF。射频功率源RF在上部电极和下部电极之间形成射频电场，使被电场加速的电子等与通入处理腔室的工艺气体分子发生电离冲撞，产生工艺气体的等离子体与晶片进行反应实现等离子体化，以便对半导体晶片进行等离子体处理，例如刻蚀或沉积等。通过调节该射频功率源RF，可控制生成的等离子体的密度。一般来说，作为下部电极的夹持装置包括例如为机械式夹钳，石蜡粘结，利用水表面张力吸附的夹持装置，静电吸盘（Electrostatic chuck，简称ESC）以及真空吸盘等。

由于半导体晶片是直接放置在夹持装置上，且在一些工艺处理中，对于半导体晶片的温度具有一定要求，因此夹持装置的另一个作用在于将热量均匀传递至晶片以控制进行工艺处理时半导体晶片表面的温度。为了达到快速调整夹持装置温度的目的，夹持装置内部通常包括有加热元件，通过AC交流电源施加到该加热元件以达到控制晶片表面温度。然而由于进行等离子体工艺时，用于产生等离子体的RF射频源的射频信号连接于腔室的下电极，而下电极位于包括夹持装置的基台中，而该射频信号容易影响夹持装置内的加热元件，因此不仅会造成射频功率损失，甚至会有损坏AC交流电源的情况发生。

为了解决这一问题，传统的方式是在AC回路中引入滤波器，利用滤波器在特定频率下的高阻抗达到阻止射频信号进入AC回路破坏AC交流电源的目的。如中国发明专利CN102545816A图1就公开了一种现有技术的利用与夹持装置相连的滤波器来阻止射频信号与温控信号之间干扰的技术方案。在该技术方案中，等离子体处理腔室包括有静电吸盘（ESC），静电吸盘在制造过程中用作电极并利用晶片和静电吸盘的ESC之间产生的静电吸附力（库伦力）来吸附晶片。静电吸盘的介电层中还设置有若干加热元件，通过加热介电层可将热量均匀传递至晶片。在施加到每个加热元件的温控电源(heater power)及其温度传感器的检测信号上，分别设置有射频滤波器进行滤波以消除射频信号与温控信号的干扰。射频滤波器一般通过绕制多层电感滤波线圈形成。然而，由于每个加热元件均需要设置独立的射频滤波器，使得整个滤波系统的体积非常庞大。为此，该中国发明专利又提出了另一种引入多通道滤波器的技术方案。多通道射频滤波器将多个电感滤波线圈整合在同一个多层绕组中，使其中相互绝缘的导线通道对应于静电吸盘的若干加热元件连接，有效减少了整个滤波系统的设置空间。通过其中相互绝缘的多个导线通道，为对应传输的相位、频率相同的传感器检测信号或温控电源分别滤波后，至若干加热元件上，实现对静电吸盘介电层的温度控制。

然而，以上两种技术方案都存在以下缺点，即传统的加热晶片的电路中滤波器虽然能够隔离射频信号，但无法达到宽频的应用。这是因为当滤波器设计在多频率时，带宽控制难度将会增加，设计和工艺都较为复杂，因此，如何实现一种设计简便且能够达成宽频滤波的电路，以在半导体晶片的加热过程中过滤RF射频反馈，阻止射频信号损坏AC交流电源成为应用等离子体技术的半导体制造工艺中急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种设计简单的用于加热等离子体处理腔室内基片温度的电路，其在加热基片的同时能够对等离子体环境下的射频反馈加以隔离滤波，并能够应用于宽频领域。

为达成上述目的，本发明提供一种用于加热等离子体处理腔室内基片温度的电路，包括加热元件，设于夹持所述基片的夹持装置内，用于对所述基片加热；交流电源，用于向所述加热元件提供电力；以及隔离变压器，所述加热元件通过所述隔离变压器连接至所述交流电源。

优选的，所述夹持装置包括加热元件；所述隔离变压器包括相互耦合的初级线圈和次级线圈，所述初级线圈连接所述交流电源，所述次级线圈连接所述加热元件。

优选的，所述加热元件为电阻丝。