射頻(rf)功率濾波器及含射頻功率濾波器的等離子體處理系統的製作方法

2023-07-08 02:47:06 3

專利名稱：射頻(rf)功率濾波器及含射頻功率濾波器的等離子體處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及射頻(RF)功率濾波器。尤其是，本發明涉及用於等離子體處理系統的射頻功率濾波器。
背景技術：
等離子體處理系統，諸如電容耦合等離子體(CCP)系統、電感耦合等離子體(ICP)系統、以及變壓器耦合等離子體(TCP)系統，應用於晶片製造設備的各種工業。舉例來說，上述各種工業可包括半導體製造業、磁性讀/寫存儲、光學系統、以及微電子機械系統(MEMS)工業。等離子體處理系統可以在等離子體處理室中生成並維持(sustain)等離子體以執行在晶片上的蝕刻和/或沉積操作，這樣的話，設備的特徵就可以形成在晶片上。等離子體處理系統包括在一個或多個等離子體處理過程中用於支撐晶片的靜電卡盤(ESC)。對溫度敏感的等離子體處理過程來說，具有逐區的溫度可調能力的靜電卡盤是關鍵的。為了將由ESC傳送以及由等離子體處理室洩露的射頻功率所引起的電磁兼容性失敗、幹擾問題以及功率損耗問題最小化，可以將射頻功率濾波器應用在等離子體處理系統中。圖1A顯示了圖解等離子體處理系統100中的多個組件的示意圖。等離子體處理系統100可以包括在對晶片進行等離子體處理過程中支撐晶片(本領域公知的且未在圖中顯示)的靜電卡盤108。此外，靜電卡盤108還可以作為下電極；靜電卡盤108可接收通過射頻饋源120供應的射頻功率以生成和/或維持在靜電卡盤108和上電極(本領域公知的且未在圖中顯示)之間的等離子體，以便執行等離子體處理。
靜電卡盤108可以是可調節的靜電卡盤(TESC)，其能夠進行兩個區域的可調溫度控制。可通過將兩個電加熱元件(本領域公知且未顯示在圖中)內嵌到靜電卡盤108頂部的陶瓷定位盤下來實現靜電卡盤108的溫度調節能力，兩個區域中的每一個設置一個電加熱元件。可通過交流電流來為兩個電加熱元件提供功率，該交流電流由AC功率源(本領域公知的且未顯示在圖中)經由AC連接器138、射頻功率濾波器102，電纜104以及終端110a, 110b, IIOc和IIOd來提供。終端110a，110b, IIOc和IlOd中的兩個可以與兩個加熱元件中的第一加熱元件相耦接從而為第一加熱元件提供功率，終端110a，110b，IlOc和IlOd中的另外兩個可以與兩個加熱元件中的第二加熱元件相耦接從而為第二加熱元件提供功率。上述加熱元件的溫度可由具有零交叉技術的開關方式(a bang-bangfashion)控制。射頻功率濾波器102傳送AC功率從而為電加熱元件提供功率。射頻功率濾波器102同時也最小化或阻擋RF功率從ESC108傳送到等離子體處理室主體106之外的其他組件，從而最小化上面提到的電磁兼容性失敗問題、幹擾問題以及功率損耗問題。雖然如此，現有的射頻功率濾波器的設計也可能產生與等離子體處理系統中的處理均勻性以及性能一致性相關的問題，將參考圖1B中的例子討論。
圖1B顯示了圖解用於等離子體處理系統(如圖1A的示例中所圖解的等離子體處理系統100)中的示例的現有技術射頻功率濾波器102的示意圖。如圖1B中示例所示,射頻功率濾波器102可包括外殼150。射頻功率濾波器102也包括配置在外殼150內部的核心構件158。RF功率濾波器102還可以包括由導線166a、導線166b、導線166c和導線166d分別纏繞並且沿著核心構件158的一部分纏繞而形成的電感器組156(其包括4個電感器)。導線166a-166d可通過電纜104 (如圖1A中所示的示例)與終端IlOa-1lOd (如圖1A所示示例)連接從而為電加熱器提供AC功率。電感器組156 (分別由導線166a、166b、166c和166d形成)與接地電容器組154(其包括四個電容器)相連從而形成調諧電路(或諧振電路)，進而過濾掉或阻擋從ESC108 (如圖1A所示的示例)例如通過電纜104 (如圖1A所示的示例)和導線166a-166d傳送來的在60MHz操作頻率的RF功率。假定將導線166a、166b、166c和166d彼此分離的距離大，則在導線166a和外殼150的壁之間形成的寄生電容、在導線166b和外殼150的壁之間形成的寄生電容、在導線166c和外殼150的壁之間形成的寄生電容以及在導線166d和外殼150的外壁之間形成的寄生電容之間就會存在大的容差。例如，在導線166a的部分與外殼150的側壁之間形成的寄生電容與在導線166b的相應部分與外殼150的相同的側壁之間形成的寄生電容會是明顯不同的。因此，在ESC108 (如圖1A所示的示例)中，在終端IlOa (與導線166a相連)處的阻抗等級、在終端IlOb (與導線166b相連)處的阻抗等級、在終端IlOc (與導線166c相連)處的阻抗等級以及在終端IlOd (與導線166d相連)處的阻抗等級彼此之間也會明顯不同。相應地，配置在ES C108上的晶片的整個表面上的等離子體處理速率(例如，蝕刻速率)會明顯不均勻或不一致，並且這樣的製造率會是明顯不合乎期望的。典型地，導線166a-166d可以是聚四氟乙烯(PTFE)導線或者由聚四氟乙烯所塗覆的導線，並且為了減少汙染，核心構件158也由聚四氟乙烯所塗覆。PTFE通常具有低摩擦係數，這樣的話，相對於核心構件158，導線166a-166會傾向於遠離指定的位置。因此，上述提到的寄生電容基本上會改變，同時即使系統配置以及處理配方保持不變，但是從晶片到晶片、從RF功率濾波器到RF功率濾波器和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的等離子體處理輪廓(profile)(例如，蝕刻輪廓)會明顯不一致。因此，為了在等離子體處理中獲得可接受的一致性，由非常熟練的工人所進行的昂貴的並且費時的校正過程會是必須的。此外，接地電容器組154中電容器的容差(或來自特定值的可接受的誤差)也對晶片上的從RF功率濾波器到RF功率濾波器和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的等離子體處理輪廓的實質性變化(或實質上不一致)也會有影響。RF功率濾波器102也可以包括電感器組152(其中有四個電感器)，其由導線162a、162b、162c和162d分別纏繞並且沿著核心構件158的一部分纏繞而形成。導線162a_162d通過導線166a-166d以及電纜104 (如圖1A中所示的示例)與終端IlOa-1lOd (如圖1A中所示的示例)相連從而為電加熱器提供AC功率。電感器組152 (分別由導線162a、162b、162c和162d形成)與接地電容器組157 (其中包括4個電容器)相連從而形成調諧電路，進而濾波掉或阻擋從ESC108 (如圖1A所示的例子)傳送過來的在27MHz操作頻率的RF功率。RF功率濾波器102也可包括配置在外殼150內部的另一個核心構件178。RF功率濾波器102也可包括電感器組172 (其中包括4個電感器)，其分別由導線182a、導線182b、導線182c和導線182d纏繞並且沿著核心構件178的一部分進行纏繞而形成。導線182a-182d通過導線組180和AC連接器138 (如圖1A所示例子)與AC功率源相連。導線182a-182d通過導線162a_162d、導線166a_166d、電纜104 (如圖1A所示的示例)與終端IlOa-1lOd (如圖1A所示的示例)相連從而為電加熱器提供AC功率。電感器組172 (分別由導線182a、導線182b、導線182c和導線182d形成)與接地電容器組176 (包括4個電容器)相連從而形成調諧電路，進而過濾掉或阻擋從ESC108 (如圖1A所示的示例)傳送過來的在2MHz操作頻率的RF功率。與導線166a-166d之間的大的距離(或空間)相類似，在導線162a_162d之間的大的距離(或空間)以及在導線182a-182d之間的大的距離(或空間)也對晶片上基本上不均勻的等離子體處理速率和基本上不希望的製造率產生影響。與導線166a-166d之間的移動(或重定位)相類似，導線162a_162d的移動(或重定位)以及導線182a-182d的移動(或重定位)也會對從晶片到晶片、從RF功率濾波器到RF功率濾波器、和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的等離子體處理輪廓(例如，蝕刻輪廓)中的實質性變化或實質性不一致產生影響。此外，與 接地電容器組154的容差相類似，接地電容器組174的容差以及接地電容器組176的容差對晶片上的、從RF功率濾波器到RF功率濾波器、和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的等離子體處理輪廓中的實質性變化(或實質性不一致)產生影響。

發明內容
本發明的實施例涉及一種用於對從等離子體處理中的至少靜電卡盤所傳送的射頻(RF)功率進行濾波的濾波器。該等離子體處理系統可以包括配置在ESC—部分中的至少加熱元件。該等離子體處理系統可以進一步包括至少功率源。該濾波器可以包括核心構件。該濾波器也可以包括多個電容器，該多個電容器包括至少第一電容器和第二電容器。該濾波器也可以包括電纜，該電纜纏繞並且沿著核心構件的至少部分纏繞以形成具有電感係數(inductance)組的電感器組。該電纜可以包括至少多個導線。該多個導線可以包括至少第一導線和第二導線，該第一導線與第二導線相接觸，該第一導線的至少一部分與該第二導線的至少一部分扭結在一起，該第一導線的第一端與該加熱元件相連，該第一導線的第二端與該第一電容器相連以及與該功率源相連，該第二導線的第一端與該加熱元件相連，該第二導線的第二端與該第二電容以及與該功率源相連。上述發明內容僅涉及此處披露的發明的多個實施例中的一個，而並不意在限制本發明的範圍，本發明的範圍在本發明權利要求中闡述。在下面的本發明的詳細說明中，結合附圖，對本發明的這些以及其他特徵進行更加詳細的描述。


在本發明的附圖中是以通過示例而非限制的方式說明本發明的，且其中類似的參考標號指代類似的元件，其中圖1A顯示了描述等離子體處理系統的多個組件的示意圖；圖1B顯示了圖解用於等離子體處理系統中的現有技術的RF功率濾波器的示例的示意圖，所述等離子體處理系統是如圖1A所示的示例；
圖2顯示了，根據本發明的一個或多個實施例，圖解用於等離子體處理系統中的RF功率濾波器的示意圖，所述等離子體處理體系統是如圖1A所示的示例；圖3顯示了，根據本發明的一個或多個實施例，圖解用於等離子體處理系統中的RF功率濾波器的示意圖，所述等離子體處理體系統是如圖1A所示的示例；圖4顯示了，根據本發明的一個或多個實施例，圖解用於等離子體處理系統中的RF功率濾波器的示意圖，所述等離子體處理體系統是如圖1A所示的示例。
具體實施例方式現在參照附圖中所示的一些實施例對本發明進行詳細描述。在下面的描述中，闡明了許多的具體細節以提供對本發明的徹底了解。然而，顯然，對本領域技術人員來說，本發明可以在沒有這些具體細節中的一些或全部的情況下實現。在其他實施例中，沒有對公知的處理步驟和/或結構進行詳細描述，以免不必要地模糊本發明。下面描述各種實施方式，包括方法和技術。應當注意，本發明還涵蓋包括計算機可讀介質的製造品，在該計算機可讀介質存儲有用於執行本發明技術實施方式的計算機可讀指令。計算機可讀介質可以包括，例如，用於存儲計算機可讀代碼的半導體的、磁的、光磁的、光學的或其他形式的計算機可讀介質。進一步地，本發明還包含用於實現本發明的實施方式的裝置。這樣的裝置可包括用以執行與本發明的實施方式有關的任務的專用的或可編程的電路。這樣的裝置的例子包括通用計算機和/或經適當編程的專用計算裝置，也可包括用於執行與本發明的實施方式有關的各種任務的計算機/計算裝置和專用的/可編程的電路的結合。本發明的一個或多個實施方式涉及的是一種濾波器，其對來自等離子體處理系統中的至少靜電卡盤所傳送的射頻(RF)功率進行濾波。該等離子體處理系統可以包括配置在ESC的第一部分上的第一加熱元件和配置在ESC的第二部分上的第二加熱元件。該等離子體處理系統進一步可包 括功率源,例如交流(AC)功率源，用於為對加熱元件提供功率。濾波器可過濾或阻擋由一個方向傳送來的RF功率(因此可實現EMC失敗、幹擾問題和/或能量損耗問題的最小化)並且允許AC功率(50Hz或60Hz)從另一個方向傳送給加熱元件。該濾波器可包括核心構件(core member)，用於對濾波器的一些組件提供支撐結構。可以將該核心構件固定在濾波器的外殼內部。該濾波器也可以包括電纜，該電纜纏繞並且沿著該核心構件的至少一部分纏繞以形成具有電感係數組的至少電感器組。該電纜包括多個導線，其包括第一導線、第二導線、第三導線和第四導線。第一導線和第二導線可以與第一加熱元件相連從而用於傳送AC功率以給第一加熱元件提供功率。第三導線和第四導線可以與第二加熱元件相連以用於傳送AC功率以給第二加熱元件提供功率。該濾波器還可以包括多個電容器。第一導線、第二導線、第三導線和第四導線也可以與電容器組的四個電容相連以形成調諧電路(或諧振電路)從而過濾掉從ESC傳送來的在一個或多個操作頻率(例如，60MHz、27MHz和/或2MHz)的RF功率。可將第一導線、第二導線、第三導線和第四導線扭結在一起(並且可以彼此相接觸)從而實現導線間距離(或空間)的最小化。因此，與第一導線相關的寄生電容、與第二導線相關的寄生電容、與第三導線相關的寄生電容和與第四導線相關的寄生電容之間的容差可最小化；並且在ESC處測量的與這些導線相關的阻抗則基本上相同。優選的是，在等離子體處理系統中處理的每一個晶片上,等離子處理速率(例如,蝕刻速率)可以是基本上均勻的，並且可以實現製造率的最大化。在本發明的一個或多個實施例中，濾波器可包括應用在核心構件上的一個或多個定位(以及固定)機制以將電纜的一個或多個部分定位和/或固定。例如，該濾波器可包括凹槽結構，例如螺旋槽結構，這樣的話，電纜的一個或多個部分可以被配置在凹槽結構內並且可以基本上保持在特定的位置。優選的是，與導線相關的寄生電容可以基本上保持恆定，並且當給定相同的系統配置以及相同的處理配方時，從晶片到晶片、從RF功率濾波器到RF功率濾波器、和/或從等離子體處理室到等離子體處理室，等離子體處理輪廓可以是基本上一致的。在一個或多個實施例中，電纜的第一部分可纏繞並沿著核心構件的第一部分纏繞以形成具有第一子集電感係數的第一子集電感器，電纜的第二部分可纏繞並沿著核心構件的第二部分纏繞以形成具有第二子集電感係數的第二子集電感器(與第一子集電感係數不同)。多個電容器中的電容器與第一子集電感器可形成調諧電路(諧振電路)從而將來自ESC的在第一工作頻率(例如，60MHz)的RF功率過濾掉，多個電容器中的相同電容器與第二子集電感器可形成其他調諧電路從而將來自ESC的在第二工作頻率(例如，27MHz)的RF功率過濾掉。與上述示例中的需要兩組電容器將在兩個不同頻率的RF功率過濾掉的現有技術中的濾波器102不同的是，與本發明的一個或多個實施例相應的濾波器僅需要一組電容器。因此，在等離子體處理過程電容容差的影響會顯著地減少。優選的是，從RF功率濾波器到RF功率濾波器、和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的晶片上的等離子體處理處理輪廓的一致性可進一步提高。本發明的一個或多個實施例涉及包括具有一個或多個上面所討論的特徵的濾波器的等離子體處理器系統。該等離子體處理系統可提供上面所述的一個或多個優點。本發明的特點 和優點可結合附圖以及下面的討論從而更好地理解。圖2顯示了根據本發明的一個或多個實施例圖解等離子體處理系統中使用的RF功率濾波器200 (濾波器200)的示意圖，該等離子體處理系統如圖1A中所示例的等離子體處理系統100。濾波器200可包括用於容納濾波器200的至少部分組件的外殼250。濾波器200也可以包括配置在外殼內部並且牢固地與外殼250耦接的核心構件208從而為電容器和電感器提供支撐結構。濾波器200也可以包括多個接地電容器214，包括至少電容器214a、電容器214b、電容器214c和電容器214d，其至少用於調諧阻抗從而減少來自ESC108(圖1A所示例的)的RF功率損耗以提高等離子體處理速率，例如，提高蝕刻速率。濾波器200還可以包括電纜216，其纏繞並且沿著核心構件208的至少一部分纏繞從而形成具有電感係數組的電感器組206。電感器組206中的電感器以及多個接地電容器214中的電容器可形成調諧電路(或諧振電路)從而過濾掉或阻擋來自ESC108的在一定的工作頻率(例如，60MHz )的RF功率。電纜216可包括多個導線，例如，經塗覆的磁導線，諸如實心雙塗層磁銅線。多個導線可包括導線216a和導線216b。導線216a的第一端通過電纜104和終端IIOa(圖1A所示例的)與配置在ESC108上的第一電加熱元件相連；導線216a的第二端可與電容器214a相連以形成第一諧振電路並且可通過其他導線與功率源(例如，AC功率源)相連從而為第一電加熱兀件提供功率。導線216b的第一端可通過電纜104和終端IlOb (圖1A示例中所圖示的)與第一電加熱元件相連；導線216b的第二端可與電容器214b相連以形成第二諧振電路並且可通過其他導線與功率源相連從而為第一電加熱元件提供功率。所述多個導線可進一步包括導線216c和導線216d。導線216c的第一端可通過終端IlOc (圖1A所示例的)與配置在ESC108上的第二電加熱元件相連；導線216c的第二端可與電容器214c相連以形成第三諧振電路並且可通過其他導線與功率源相連從而為第三電加熱元件提供功率。導線216d的第一端可通過終端IlOd (圖1A所示例的)與第二電加熱元件相連；導線216d的第二端可與電容器214d相連以形成諧振電路並且導線216d的第二端可通過其他導線與功率源相連從而為第二電加熱元件提供功率。由導線216a_216d以及電容器214a_214d形成的諧振電路可將從ESC108傳送或洩露的在一定操作頻率(例如，60MHz)的RF功率過濾掉。在一個或多個實施例中，導線216a的至少一部分以及導線216b的至少一部分可扭結在一起從而實現導線216a的一部分與導線216b的一部分之間的距離(或空間)最小化，以便將與該距離(或空間)相關的影響最小化。因此，與導線216a相關的寄生電容和與導線216b相關的寄生電容之間的容差可以最小化；並且在ESC108處與導線216a相關的阻抗以及與導線216b相關的阻抗(如圖1A所示例的)基本上相同。在一個或多個實施例中，導線216c的至少一部分與導線216d的至少一部分扭結在一起以實現導線216c的該部分以及導線216d的該部分之間的距離最小化。在一個或多個實施例中，導線216a的至少一部分以及導線216c的至少一部分將扭結在一起從而實現導線216a的該部分與導線216c的該部分之間距離的最小化，以最小化與距尚相關的影響。因此，與導線216a相關的寄生電容和與導線216c相關的寄生電容之間的容差可以被最小化 ，並且在ESC108處，與導線216a相關的阻抗以及與導線216c相關的阻抗將基本上相同。在一個或多個實施例中，導線216b的至少一部分與導線216d的至少一部分纏繞在一起並且實現導線216b的該部分與導線216d的該部分的距離最小化。在一個或多個實施例中，至少一部分導線216a、至少一部分導線216b、至少一部分導線216c和至少一部分導線216d扭結在一起從而實現該部分導線216a、該部分導線216b、該部分導線216c和該部分導線216的之間的距離(或者使得導線之間距離所產生的影響)最小化。因此，與導線相關的寄生電容之間的容差會最小化；並且在ESC108處與導線相關的阻抗則可基本上相同。優選的是，在等離子體處理系統中處理的每一個晶片上，等離子體的處理速率(例如，蝕刻速率)可保持基本一致；可實現製造率的最大化。在本發明的一個或多個實施例中，電纜216包括六個或更多個導線纏繞在一起用於支撐應用在ESC108處的三個或多個電加熱器。核心構件208可包括用於定位至少一部分電纜216和/或根據規範將電纜216的一部分固定在合適位置的定位機制。例如，核心構件208可包括用於定位或固定至少一部分(例如，螺旋電感部分)電纜216的凹槽結構252 (例如，螺旋槽結構)。可將至少一部分電纜216配置在凹槽結構252的內部。由於核心構件已經與外殼緊固地耦接在一起，因此該部分電纜216相對於外殼250的側壁的移動則會被阻止或被最小化。相應地，與電纜216或外殼250的側壁中的導線相關的寄生電容可基本上恆定。優選的是，本發明的實施例可提供從晶片到晶片、從RF功率濾波器到RF功率濾波器、和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的基本上一致的等離子體處理輪廓(例如，蝕刻輪廓)，而並不需要現有技術中所要求的技術密集的、消耗時間的校準過程。為了過濾掉或阻擋從ESC108 (如圖1A所示的示例)傳送來的在第二操作頻率(例如，27MHz)的RF功率，濾波器200可進一步包括第二多個接地電容器224。也可以應用接地電容器224以至少調諧阻抗來減少來自ESC108的RF功率損耗從而提高等離子體處理速率。濾波器200也可以包括電纜212，其纏繞並且沿著核心構件的至少一部分纏繞從而形成具有第二組電感係數的第二組電感器。在第二組電感器202中的電感器以及在第二多個電容器224中的電容器可形成調諧電路(或諧振電路)以過濾掉或阻擋從ESC108傳送來的在第二操作頻率(例如，27MHz)處的RF功率。電纜212也可以包括多個導線，例如，導線212a、導線212b、導線212c和導線212d。導線212a的第一端可與電容器214a相連並且可與導線216a的第二端相連；導線212a的第二端可與第二多個電容器224中的電容器相連並且可與功率源相連。相應地，與導線216a相類似，除了作為電感器之外，導線212a也可作為功率源與第一電加熱元件之間的連接的一部分；導線216a可通過導線212a與功率源相連。導線212b的第一端可與電容器214b相連並且可與導線216b的第二端相連；導線212b的第二端可與第二多個電容器224中的另外的電容器相連並且可與功率源相連。相應地，與導線216b相類似，除了作為電感器之外，導線212b也可作為功率源和第一電加熱元件之間的連接的一部分；導線216a可通過至少導線212b與功率源相連。相似的是，除了作為電感器之外，導線212c和導線212d也可作為功率源與第二電加熱元件之間的連接的一部分。與上面所討論的導線216a_216d的配置相類似，導線212a_212d中的兩個或多個的至少部分扭結在一起從而獲得在等離子體處理系統中操作的晶片上基本均勻的等離子體處理速率。核心構件208也可包括第二定位機制，例如螺旋槽結構254，用於定位至少電纜212的一部分和/或根據規範將電纜212的一部分固定在合適的位置上。與凹槽結構252相類似的是，凹槽結構254可防止或最小化電纜212的移動，從而維持從晶片到晶片、從RF功率濾波器到RF功率濾波器、和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的等離子體處理輪廓的一致性。為了過濾掉或阻擋從ESC108 (如圖1A所示例的)傳送來的在第三操作頻率處(例如，2MHz)的RF功率，濾波器200可進一步包括還至少用於調諧阻抗的第三多個接地電容器226，從而減少來自ESC108的功率損耗以提高等離子體的處理速率。濾波器200也包括電纜232，其形成具有第三組電感係數的第三組電感器222。在第三組電感器222中的電感器以及在第三多個電容器226中的電容器可形成調諧電路(或諧振電路)以過濾掉或阻擋從ESC108傳送過來的在第三頻率(例如，2MHz)的RF功率。與電纜216中的導線和電纜212中的導線類似的是，除了作為電感器之外，電纜232中的導線也可作為功率源與配置在ESC108處的電加熱器之間的連接的一部分。電纜232中的導線通過一組導線230和AC連接器138 (如圖1A所示例的)與功率源相連接。與電纜216中的導線和電 纜212中的導線的配置類似的是，電纜232中兩個或多個導線的至少一部分可以扭結在一起以獲得在等離子體處理系統中操作的晶片上的基本上均勻的等離子體處理速率。
出於空間和/或結構的考慮，電纜232可由另一個核心構件228而不是由核心構件208所支撐，該核心構件228也配置在外殼250的內部並且與外殼250緊固地耦接在一起，但是與核心構件208的方向不同。導線232的至少一部分可纏繞並且沿著核心構件228的至少一部分纏繞從而形成第三組電感器222。與核心構件208類似的是，核心構件228也包括定位機制，例如螺旋槽結構256，用於定位電纜232的至少一部分和/或根據規範將電纜232的一部分固定在合適的位置。與凹槽結構252和凹槽結構254類似的是，凹槽結構256能夠防止或最小化電纜232的移動，從而維持從晶片到晶片、從RF功率濾波器到RF功率濾波器、和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的等離子體處理的一致性。本發明的一個或多個實施例與包括RF功率濾波器的等離子體處理系統相關，其中的RF功率濾波器與上述濾波器200具有相同或類似的特徵或優點。圖3顯示了圖解根據本發明的一個或多個實施例的用在例如圖1A所示例的等離子體處理系統100之類的RF功率濾波器300的示意圖。與圖2所示例的濾波器200相似的是，濾波器300可包括調諧電路(或諧振電路)，其是接地電容器(例如，接地電容器組中的電容器)與由纏繞並且沿著固定在外殼350內部的一個或多個核心構件(例如，核心構件308)纏繞的導線(例如，導線312)所形成的電感器的組合，用於將在不同的頻率的RF功率過濾掉。除了形成電感器之外，該導線還可將配置在ESC (圖1A所示例的ESC108)的一個或多個電加熱元件與功率源耦接從而為一個或多個電加熱元件提供功率。兩個或多個導線可以扭結在一起從而最小化寄生電容的容差，以此獲得在等離子體處理中處理的晶片上的基本上一致的等離子體處理速率。一個或多個核心構件可以包括一個或多個用於定位導線(或由導線形成的一個或多個電纜)的定位機制(例如，一個或多個凹槽結構)，以防止或最小化導線的移動。因此，寄生電容的容差可以最小化。優選的是，可以提供從晶片到晶片 、從RF功率濾波器到RF功率濾波器和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的等離子體處理輪廓的基本上的一致性，而不需要技術密集的、消耗時間的校準過程。與可以包括對應於三根電纜的三組電容器以過濾掉在三個不同頻率的RF功率的濾波器200相比，濾波器300可僅包括對應於兩根電纜的兩組電容器，以將在三個不同的操作頻率的RF功率過濾掉。通過減少電容器的使用，電容公差的影響也會減少。優選的是，從RF功率濾波器到RF功率濾波器、和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的晶片上的等離子體處理輪廓的一致性可進一步提高。為了減少所需電容器的數量，可採用電纜312將在兩個或多個頻率(例如60MHz以及27MHz)的RF功率過濾掉。在本發明的一個或多個實施例中，電纜312的第一部分纏繞並且沿著核心構件308的第一部分纏繞從而形成具有第一子集電感係數的第一子集電感器；電纜312的第二部分以不同的方式纏繞並沿著核心構件308的第二部分纏繞從而形成具有與第一子集電感係數不同的第二子集電感係數的第二子集電感器。由接地電容器組324以及第一子集電感器所形成的調諧電路可阻擋在第一頻率(例如60MHz)的RF功率；由相同的接地電容器和第二子集電感器所形成的調諧電路可阻擋在第二頻率(例如27MHz)的RF功率。為了提供具有不同子集電感係數的不同子集電感器，電纜312可纏繞以在鄰近的電纜部分之間具有不同的間距(pitches)。例如，電纜312可纏繞，使得在電纜312的第二部分的鄰近的電纜部分之間的間距和電纜312的第一部分的鄰近的電纜部分之間的間距不同。作為示例，在電纜312的鄰近的電纜部分332和334之間的間距p可不同於(例如，小於)電纜312的鄰近的電纜部分336和338的間距q。該間距的值可由本領域技術人員在不需要過度實驗的情況下來優化。為了根據特定的間距定位電纜和/或根據特定的間距將電纜固定在合適的位置，核心構件308可包括定位機制，例如凹槽結構，其根據電纜部分之間的特定間距具有不同的間距。例如，凹槽結構可具有多個凹槽部分，該凹槽部分在鄰近的凹槽部分之間具有不同的間距。例如，在鄰近的凹槽部分352和354之間的間距p可以不同於(例如，小於)鄰近的凹槽部分356和368之間的間距q。該間距的值可由本領域技術人員在不需要過度實驗的情況下來優化通過在電纜312的電纜部分之間(以及在維持電纜部分的凹槽部分之間)應用不同的間距，只有一個電纜(即，電纜312)以及僅一組接地電容器(即，接地電容器324)可以足以阻擋在兩個不同的頻率的RF功率。相應地，電容器的使用可減少，並且由電容公差所引起的影響也可以減少。優選的是，等離子體處理的均勻性以及等離子體處理輪廓的一致性可顯著提升。此外，濾波器300的製造也可顯著地簡化。本發明的一個或 多個實施例與包括RF功率濾波器的等離子體處理系統相關，該RF功率濾波器與上 述濾波器300具有相同或類似的特徵和優勢。圖4顯示了根據本發明的一個或多個實施例的圖解用在諸如圖1A所示例的等離子體處理系統100之類的RF功率濾波器400 (濾波器400)的示意圖。濾波器400可以具有一個或多個特徵(例如，固定在具有定位機制的核心構件上的纏繞導線)以及根據圖2所論述的濾波器200和根據圖3所示例的濾波器300所具有的一個或多個優點。然而，與可以包括三組電容器用於形成調諧電路以阻擋在三個不同頻率的RF功率的濾波器200以及與可以包括兩組電容器用於形成調諧電路以阻擋在三個不同頻率的RF功率的濾波器300相比較，濾波器400可包括僅一組電容器用於形成調諧電路以阻擋在三個不同頻率的RF功率。在濾波器400的外殼450內部，電纜412的第一部分414纏繞並且沿著第一核心構件408的至少一部分纏繞以形成具有第一組電感係數的第一組電感器，並且電纜412的第二部分416纏繞並且沿著第二核心構件428的至少一部分纏繞以形成具有與第一組電感係數不同的第二組電感係數的第二組電感器。與根據圖3示例的濾波器300的應用類似的是，在電纜412的部分414的鄰近電纜部分之間應用不同的間距使得電纜412的部分414能夠形成具有兩組不同電感係數的子集的兩個子集電感器。例如，電纜412的部分414可纏繞以便電纜412的部分414的局部的鄰近的電纜部分之間的間距可與電纜412的部分414的另一局部的鄰近的電纜部分之間的間距不同。例如，在鄰近電纜部分432和434之間的間距r可以不同於(例如，小於)鄰近電纜部分436和438之間的間距S。該間距可以由應用在核心構件408的一個或多個定位機制(例如，圖3所示例的螺旋凹槽結構)來維持。因此，可形成具有第一子集電感係數的第一子集電感器以及具有第二子集電感係數的(不同於第一子集電感係數)的第二子集電感器。此外，電纜412的部分416可以這樣纏繞，使得在電纜412的部分416的鄰近的電纜部分之間的間距可以不同於電纜412的部分414的鄰近的電纜部分之間的間距。例如，位於鄰近的電纜部分440和442 (在電纜412的部分416處)之間的間距t可以不同於(例如，小於)位於鄰近的電纜部分432和434 (在電纜412的部分414處)之間的間距r，並且可以不同於(例如，小於)鄰近的電纜部分436和438 (在電纜412的部分414處)之間的間距S。該間距由一個或多個應用在核心構件428處的定位機制(例如，如圖2所示例的螺旋凹槽結構)來維持。因此，可形成具有第二組電感係數的第二組電感器，或者具有不同於第一子集電感係數和第二子集電感係數的第三子集電感係數的第三子集電感器。該間距值可由本領域技術人員在不需要過度實驗的情況下來優化。由接地電容器組426和第一子集電感器形成的調諧電路可阻擋在第一頻率(例如60MHz)的RF功率。由相同的接地電容器426和第二子集電感器形成的調諧電路可阻擋在第二頻率(例如27MHz)的RF功率。由相同的接地電容器426和第三子集電感器形成的調諧電路可阻擋在第三頻率(例如2MHz)的RF功率。在濾波器400中，僅有一組而不是二組或三組接地電容器用來阻擋在三個不同頻率的RF功率。相應地，可進一步減少電容器的使用，並且由電容公差所引起的影響也可以進一步減少。優選的是，RF功率濾波器的製造可進一步簡化，並且等離子體處理 均勻性以及等離子體處理輪廓的一致性可進一步提升。在一個或多個實施例中，電纜412可纏繞從而實現具有四個或多個子集的不同電感係數的四個或多個子集電感器，用於將在四個或多個不同頻率的RF功率過濾掉。本發明的一個或多個實施例與包括RF功率濾波器的等離子體處理系統相關，該RF功率濾波器與上述濾波器400具有相同或類似的特徵和優點。根據上文所述能理解，本發明的實施例可包括具有電感器的RF功率濾波機制，其中電感器由扭結在一起的導線形成。相應地，導線之間的空間可最小化，並且與導線相關的寄生電容之間的容差也可最小化。優選的是，可獲得晶片上基本上均勻的等離子體處理速率。本發明的實施例可包括用於定位和/或固定形成RF功率濾波機制中的電感器的導線的定位機制。相應地，與導線相關的寄生電容可保持基本上恆定。優選的是，從晶片到晶片、從RF功率濾波器到RF功率濾波器、和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的等離子體處理輪廓基本上可保持一致。本發明的實施例可實現導線的鄰近的部分之間的不同間距，該些導線形成在RF功率濾波機制中的電感器。相應地，僅由一組或兩組電容器(而不是三組)和一組或兩組導線(而不是三組導線)形成的調諧電路可將在三個或多個不同頻率的RF功率過濾掉。本發明的實施例可顯著地減少RF功率濾波機制中電容器的使用。優選的是，從RF功率濾波器到RF功率濾波器、和/或從等離子體處理室到等離子體處理室的晶片上的等離子體處理輪廓的一致性可進一步提升。儘管本發明已經通過一些優選實施例進行了描述，但仍然有落入本發明範圍內的變形、置換、修改以及其他等同方案。還應該注意的是，有很多替換的方法來實施本發明的方法和裝置。此外，本發明的實施方式可以發現在其他應用中的實用性。本發明提供摘要部分僅僅是為了方便起見，並且由於字數的限制，因而僅僅是為了閱讀的方便而撰寫，且不應當用於限制權利要求的範圍。因此，以下隨附的本申請的權利要求應該被理解為包含所有落入本發明的真實的含義和範圍的所有這樣的變形、置換、修改以及其他等同方案。
權利要求
1.一種用於過濾從等離子體處理系統中的至少靜電卡盤(ESC)所傳送的射頻(RF)功率的濾波器，所述等離子體處理系統包括配置在所述ESC的第一部分的至少第一加熱元件，所述等離子體處理系統進一步包括至少功率源，所述濾波器包括 第一核心構件； 第一多個電容器，所述第一多個電容器包括至少第一電容器和第二電容器；以及 第一電纜，其纏繞並沿著所述第一核心構件的至少第一部分纏繞以形成具有第一組電感係數的至少第一組電感器，所述第一電纜包括至少第一多個導線，所述第一多個導線包括至少第一導線和第二導線，所述第一導線與所述第二導線接觸，所述第一導線的至少一部分與所述第二導線的至少一部分扭結在一起，所述第一導線的第一端與所述第一加熱元件相連，所述第一導線的第二端與所述第一電容器相連並且與所述功率源相連，所述第二導線的第一端與所述第一加熱元件相連，所述第二導線的第二端與所述第二電容器相連並與所述功率源相連。
2.如權利要求1所述的濾波器，其中 所述等離子體處理系統進一步包括配置在所述ESC的第二部分的至少第二加熱元件， 所述第一多個電容器進一步包括至少第三電容器和第四電容器， 所述第一電纜的所述第一多個導線進一步包括至少第三導線和第四導線，所述第三導線的第一端與所述第二加熱元件相連，所述第三導線的第二端與所述第三電容器相連並與所述功率源相連，所述第四導線的第一端與所述第二加熱元件相連，所述第四導線的第二端與所述第四電容器相連並與所述功率源相連，並且 所述第一導線的所述一部分、所述第二導線的所述一部分、所述第三導線的至少一部分、所述第四導線的至少一部分扭結在一起。
3.如權利要求1所述的濾波器，其中所述第一導線是經塗覆的磁導線。
4.如權利要求1所述的濾波器，其中所述第一核心構件包括至少凹槽結構，所述第一電纜的至少一部分被配置在所述凹槽結構的內部。
5.如權利要求4所述的濾波器，其中所述凹槽結構包括至少多個凹槽部分，所述凹槽結構具有在所述多個凹槽部分的鄰近的凹槽部分之間的不同的間距，使得所述第一電纜的第一部分形成具有第一子集電感係數的第一子集電感器，並且所述第一電纜的第二部分形成具有第二子集電感係數的第二子集電感器，所述第二子集電感係數不同於所述第一子集電感係數。
6.如權利要求1所述的濾波器，其中 所述第一電纜的第一部分纏繞並且沿著所述第一核心構件的第一部分纏繞從而形成具有第一子集電感係數的第一子集電感器； 所述第一電纜的第二部分纏繞並且沿著所述第一核心構件的第二部分纏繞從而形成具有第二子集電感係數的第二子集電感器，所述第二子集電感係數不同於所述第一子集電感係數，並且 在所述第一電纜的所述第一部分的鄰近的電纜部分之間的間距不同於所述第一電纜的所述第二部分的鄰近的電纜部分之間的間距。
7.如權利要求1所述的濾波器，其進一步包括第二核心構件，其中 所述第一電纜的第一部分纏繞並且沿著所述第一核心構件的所述至少一部分纏繞從而形成所述第一組電感器， 所述第一電纜的第二部分纏繞並且沿著所述第二核心構件的至少一部分纏繞從而形成具有第二組電感係數的第二組電感器，所述第二組電感係數不同於所述第一組電感係數，並且 在所述第一電纜的所述第一部分的鄰近的電纜部分之間的間距不同於所述第一電纜的所述第二部分的鄰近的電纜部分之間的間距。
8.如權利要求1所述的濾波器，其進一步包括 第二多個電容器，所述第二多個電容器包括至少第三電容器和第四電容器；以及 第二電纜，其纏繞並且沿著所述第一核心構件的至少第二部分纏繞從而形成至少第二組電感器，所述第二電纜包括至少第二多個導線，所述第二多個導線包括至少第三導線和第四導線，所述第三導線與第四導線相接觸，所述第三導線和所述第四導線扭結在一起，所述第三導線的第一端與所述第一電容器相連並且與所述第一導線的第二端相連，所述第三導線的第二端與所述第三電容器相連並且與所述功率源相連，所述第四導線的第一端與所述第二電容器相連並且與所述第二導線的所述第二端相連，所述第四導線的第二端與所述第四電容器相連並且與所述功率源相連，所述第一導線通過至少所述第三導線與所述功率源相連，所述第二導線通過至少所述第四導線與所述功率源相連。
9.如權利要求8所述的濾波器，其進一步包括 第二核心構件， 第三多個電容器，所述第三多個電容器包括至少第五電容器和第六電容器；以及 第三電纜，其纏繞並且沿著所述第二核心構件的至少一部分纏繞從而形成至少第三組電感器，所述第三電纜包括至少第三多個導線，所述第三多個導線包括至少第五導線和第六導線，所述第五導線與所述第六導線相接觸，所述第五導線和所述第六導線扭結在一起，所述第五導線的第一端與所述第三電容器相連並且與所述第三導線的所述第二端相連，所述第五導線的第二端與所述第五電容器相連並且與所述功率源相連，所述第六導線的第一端與所述第四電容器相連並且與所述第四導線的所述第二端相連，所述第六導線的第二端與所述第六電容器相連並與所述功率源相連，所述第一導線通過至少所述第三導線和所述第五導線與所述功率源相連，所述第二導線通過至少所述第四導線和所述第六導線與所述功率源相連。
10.如權利要求1所述的濾波器，其進一步包括 第二核心構件； 第二多個電容器，所述第二多個電容器包括至少第三電容器和第四電容器；以及 第二電纜，其纏繞並且沿著所述第二核心構件的至少一部分纏繞從而形成至少第二組電感器，所述第二電纜包括至少第二多個導線，所述第二多個導線包括至少第三導線和第四導線，所述第三導線與所述第四導線相接觸，所述第三導線與所述第四導線扭結在一起，所述第三導線的第一端與所述第一電容器相連並且與所述第一導線的所述第二端相連，所述第三導線的第二端與所述第三電容器相連並且與所述功率源相連，所述第四導線的第一端與所述第二電容器相連並且與所述第二導線的所述第二端相連，所述第四導線的第二端與所述第四電容器相連並且與所述功率源相連，所述第一導線通過至少所述第三導線與所述功率源相連，所述第二導線通過至少所述第四導線與所述功率源相連。
11.一種用於處理至少晶片的等離子體處理系統，所述等離子體處理系統包括 用於支撐所述晶片的靜電卡盤(ESC ) 配置在所述ESC的第一部分的第一加熱元件； 用於為至少所述第一加熱元件提供功率的功率源；以及 用於過濾由至少所述ESC所傳送的射頻(RF)功率的濾波器，所述濾波器包括至少 第一核心構件， 第一多個電容器，所述第一多個電容器包括至少第一電容器和第二電容器，以及第一電纜，其纏繞並且沿著所述第一核心構件的至少一部分纏繞從而形成至少第一組電感器，所述第一電纜包括至少第一多個導線，所述第一多個導線包括至少第一導線和第二導線，所述第一導線與所述第二導線相接觸，所述第一導線的至少一部分與所述第二導線的至少一部分扭結在一起，所述第一導線的第一端與所述第一加熱元件相連，所述第一導線的第二端與所述第一電容器相連並且與所述功率源相連，所述第二導線的第一端與所述第一加熱元件相連，所述第二導線的第二端與所述第二電容器相連並且與所述功率源相連。
12.如權利要求11所述的等離子體處理系統，其進一步包括配置在所述ESC的第二部分的第二加熱元件，其中 所述第一多個電容器進一步包括至少第三電容器和第四電容器， 所述第一電纜的所述第一多個導線進一步包括至少第三導線和第四導線，所述第三導線的第一端與所述第二加熱元件相連，所述第三導線的第二端與所述第三電容器相連並與所述功率源相連，所述第四導線的第一端與所述第二加熱元件相連，所述第四導線的第二端與所述第四電容器相連並與所述功率源相連，並且 所述第一導線的所述一部分、所述第二導線的所述一部分、所述第三導線的至少一部分、以及所述第四導線的至少一部分扭結在一起。
13.如權利要求11所述的等離子體處理系統，其中所述第一導線是經塗覆的磁導線。
14.如權利要求11所述的等離子體處理系統，其中所述第一核心構件包括至少凹槽結構，所述第一電纜的至少一部分被設置在所述凹槽結構的內部。
15.如權利要求14所述的等離子體處理系統，其中所述凹槽結構包括至少多個凹槽部分，所述凹槽結構具有在所述多個凹槽部分的鄰近的凹槽部分之間的不同的間距，使得所述第一電纜的第一部分形成具有第一子集電感係數的第一子集電感器，並且所述第一電纜的第二部分形成具有第二子集電感係數的第二子集電感器，所述第二子集電感係數不同於所述第一子集電感係數。
16.如權利要求11所述的等離子體處理系統，其中 所述第一電纜的第一部分纏繞並且沿著所述第一核心構件的第一部分纏繞從而形成具有第一子集電感係數的第一子集電感器； 所述第一電纜的第二部分纏繞並且沿著所述第一核心構件的第二部分纏繞從而形成具有第二子集電感係數的第二子集電感器，所述第二子集電感係數不同於所述第一子集電感係數，並且 在所述第一電纜的所述第一部分的鄰近的電纜部分之間的間距不同於所述第一電纜的所述第二部分的鄰近的電纜部分之間的間距。
17.如權利要求16所述的等離子體處理系統，其中 所述濾波器進一步包括第二核心構件， 所述第一電纜的第一部分纏繞並且沿著所述第一核心構件的所述至少一部分纏繞從而形成所述第一組電感器， 所述第一電纜的第二部分纏繞並且沿著所述第二核心構件的至少一部分纏繞從而形成具有第二組電感係數的第二組電感器，所述第二組電感係數不同於所述第一組電感係數，並且 在所述第一電纜的所述第一部分的鄰近的電纜部分之間的間距不同於所述第一電纜的所述第二部分的鄰近的電纜部分之間的間距。
18.如權利要求11所述的等離子體處理系統，其中所述濾波器進一步包括至少 第二多個電容器，所述第二多個電容器包括至少第三電容器和第四電容器；以及 第二電纜，其纏繞並且沿著所述第一核心構件的至少第二部分纏繞從而形成至少第二組電感器，所述第二電纜包括至少第二多個導線，所述第二多個導線包括至少第三導線和第四導線，所述第三導線與第四導線相接觸，所述第三導線和所述第四導線扭結在一起，所述第三導線的第一端與所述第一電容器相連並且與所述第一導線的所述第二端相連，所述第三導線的第二端與所述第三電容器相連並且與所述功率源相連，所述第四導線的第一端與所述第二電容器相連並且與所述第二導線的所述第二端相連，所述第四導線的第二端與所述第四電容器相連並且與所述功率源相連，所述第一導線通過至少所述第三導線與所述功率源相連，所述第二導線通過至少所述第四導線與所述功率源相連。
19.如權利要求18所述的等離子體處理系統，其中所述濾波器進一步包括至少 第二核心構件， 第三多個電容器，所述第三多個電容器包括至少第五電容器和第六電容器；以及第三電纜，其纏繞以及沿著所述第二核心構件的至少一部分纏繞從而形成第三組電感器，所述第三電纜包括至少第三多個導線，所述第三多個導線包括至少第五導線和第六導線，所述第五導線與所述第六導線相接觸，所述第五導線和所述第六導線扭結在一起，所述第五導線的第一端與所述第三電容器相連並且與所述第三導線的所述第二端相連，所述第五導線的第二端與所述第五電容器相連並且與所述功率源相連，所述第六導線的第一端與所述第四電容器相連並且與所述第四導線的所述第二端相連，所述第六導線的第二端與所述第六電容器相連並與所述功率源相連，所述第一導線通過至少所述第三導線和所述第五導線與所述功率源相連，所述第二導線通過至少所述第四導線和所述第六導線與所述功率源相連。
20.如權利要求11所述的等離子體處理系統，其中所述濾波器進一步包括至少 第二核心構件； 第二多個電容器，所述第二多個電容器包括至少第三電容器和第四電容器；以及第二電纜，其纏繞並且沿著所述第二核心構件的至少一部分纏繞從而形成至少第二組電感器，所述第二電纜包括至少第二多個導線，所述第二多個導線包括至少第三導線和第四導線，所述第三導線與所述第四導線相接觸，所述第三導線與所述第四導線扭結在一起，所述第三導線的第一端與所述第一電容器相連並且與所述第一導線的所述第二端相連，所述第三導線的第二端與所述第三電容器相連並且與所述功率源相連，所述第四導線的第一端與所述第二電容器相連並且與所述第二導線的所述第二端相連，所述第四導線的第二端與所述第四電容器相連並且與所述功率源相連，所述第一導線通過至少所述第三導線與所述功率源相連， 所述第二導線通過至少所述第四導線與所述功率源相連。
全文摘要
一種用於過濾由等離子體處理系統中的靜電卡盤(ESC)傳送的射頻(RF)功率的濾波器。該等離子體處理系統可以包括設置在該ESC的加熱元件。該濾波器可以包括核心構件和電纜，該電纜纏繞並且沿著核心構件纏繞從而形成電感器組。該電纜可以包括多個導線，該多個導線包括第一導線和第二導線，該第一導線的一部分和該第二導線的一部分扭結在一起，該第一導線的第一端和該第二導線的第一端與加熱元件相連，該第一導線的第二端和該第二導線的第二端中的每一個與電容器相連並且與功率源相連。
文檔編號H01P1/20GK103053070SQ201180038248
公開日2013年4月17日 申請日期2011年7月28日 優先權日2010年8月6日
發明者龍茂林, 拉爾夫·魯, 佛瑞德·埃格利, 託馬斯·安德森, 賽義德·賈法·雅法良-特哈妮, 麥可·賈拉塔諾 申請人:朗姆研究公司