专利名称：射频(rf)功率滤波器及含射频功率滤波器的等离子体处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频(RF)功率滤波器。尤其是，本发明涉及用于等离子体处理系统的射频功率滤波器。
背景技术：
等离子体处理系统，诸如电容耦合等离子体(CCP)系统、电感耦合等离子体(ICP)系统、以及变压器耦合等离子体(TCP)系统，应用于晶片制造设备的各种工业。举例来说，上述各种工业可包括半导体制造业、磁性读/写存储、光学系统、以及微电子机械系统(MEMS)工业。等离子体处理系统可以在等离子体处理室中生成并维持(sustain)等离子体以执行在晶片上的蚀刻和/或沉积操作，这样的话，设备的特征就可以形成在晶片上。等离子体处理系统包括在一个或多个等离子体处理过程中用于支撑晶片的静电卡盘(ESC)。对温度敏感的等离子体处理过程来说，具有逐区的温度可调能力的静电卡盘是关键的。为了将由ESC传送以及由等离子体处理室泄露的射频功率所引起的电磁兼容性失败、干扰问题以及功率损耗问题最小化，可以将射频功率滤波器应用在等离子体处理系统中。图1A显示了图解等离子体处理系统100中的多个组件的示意图。等离子体处理系统100可以包括在对晶片进行等离子体处理过程中支撑晶片(本领域公知的且未在图中显示)的静电卡盘108。此外，静电卡盘108还可以作为下电极；静电卡盘108可接收通过射频馈源120供应的射频功率以生成和/或维持在静电卡盘108和上电极(本领域公知的且未在图中显示)之间的等离子体，以便执行等离子体处理。
静电卡盘108可以是可调节的静电卡盘(TESC)，其能够进行两个区域的可调温度控制。可通过将两个电加热元件(本领域公知且未显示在图中)内嵌到静电卡盘108顶部的陶瓷定位盘下来实现静电卡盘108的温度调节能力，两个区域中的每一个设置一个电加热元件。可通过交流电流来为两个电加热元件提供功率，该交流电流由AC功率源(本领域公知的且未显示在图中)经由AC连接器138、射频功率滤波器102，电缆104以及终端110a, 110b, IIOc和IIOd来提供。终端110a，110b, IIOc和IlOd中的两个可以与两个加热元件中的第一加热元件相耦接从而为第一加热元件提供功率，终端110a，110b，IlOc和IlOd中的另外两个可以与两个加热元件中的第二加热元件相耦接从而为第二加热元件提供功率。上述加热元件的温度可由具有零交叉技术的开关方式(a bang-bangfashion)控制。射频功率滤波器102传送AC功率从而为电加热元件提供功率。射频功率滤波器102同时也最小化或阻挡RF功率从ESC108传送到等离子体处理室主体106之外的其他组件，从而最小化上面提到的电磁兼容性失败问题、干扰问题以及功率损耗问题。虽然如此，现有的射频功率滤波器的设计也可能产生与等离子体处理系统中的处理均匀性以及性能一致性相关的问题，将参考图1B中的例子讨论。
图1B显示了图解用于等离子体处理系统(如图1A的示例中所图解的等离子体处理系统100)中的示例的现有技术射频功率滤波器102的示意图。如图1B中示例所示,射频功率滤波器102可包括外壳150。射频功率滤波器102也包括配置在外壳150内部的核心构件158。RF功率滤波器102还可以包括由导线166a、导线166b、导线166c和导线166d分别缠绕并且沿着核心构件158的一部分缠绕而形成的电感器组156(其包括4个电感器)。导线166a-166d可通过电缆104 (如图1A中所示的示例)与终端IlOa-1lOd (如图1A所示示例)连接从而为电加热器提供AC功率。电感器组156 (分别由导线166a、166b、166c和166d形成)与接地电容器组154(其包括四个电容器)相连从而形成调谐电路(或谐振电路)，进而过滤掉或阻挡从ESC108 (如图1A所示的示例)例如通过电缆104 (如图1A所示的示例)和导线166a-166d传送来的在60MHz操作频率的RF功率。假定将导线166a、166b、166c和166d彼此分离的距离大，则在导线166a和外壳150的壁之间形成的寄生电容、在导线166b和外壳150的壁之间形成的寄生电容、在导线166c和外壳150的壁之间形成的寄生电容以及在导线166d和外壳150的外壁之间形成的寄生电容之间就会存在大的容差。例如，在导线166a的部分与外壳150的侧壁之间形成的寄生电容与在导线166b的相应部分与外壳150的相同的侧壁之间形成的寄生电容会是明显不同的。因此，在ESC108 (如图1A所示的示例)中，在终端IlOa (与导线166a相连)处的阻抗等级、在终端IlOb (与导线166b相连)处的阻抗等级、在终端IlOc (与导线166c相连)处的阻抗等级以及在终端IlOd (与导线166d相连)处的阻抗等级彼此之间也会明显不同。相应地，配置在ES C108上的晶片的整个表面上的等离子体处理速率(例如，蚀刻速率)会明显不均匀或不一致，并且这样的制造率会是明显不合乎期望的。典型地，导线166a-166d可以是聚四氟乙烯(PTFE)导线或者由聚四氟乙烯所涂覆的导线，并且为了减少污染，核心构件158也由聚四氟乙烯所涂覆。PTFE通常具有低摩擦系数，这样的话，相对于核心构件158，导线166a-166会倾向于远离指定的位置。因此，上述提到的寄生电容基本上会改变，同时即使系统配置以及处理配方保持不变，但是从晶片到晶片、从RF功率滤波器到RF功率滤波器和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的等离子体处理轮廓(profile)(例如，蚀刻轮廓)会明显不一致。因此，为了在等离子体处理中获得可接受的一致性，由非常熟练的工人所进行的昂贵的并且费时的校正过程会是必须的。此外，接地电容器组154中电容器的容差(或来自特定值的可接受的误差)也对晶片上的从RF功率滤波器到RF功率滤波器和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的等离子体处理轮廓的实质性变化(或实质上不一致)也会有影响。RF功率滤波器102也可以包括电感器组152(其中有四个电感器)，其由导线162a、162b、162c和162d分别缠绕并且沿着核心构件158的一部分缠绕而形成。导线162a_162d通过导线166a-166d以及电缆104 (如图1A中所示的示例)与终端IlOa-1lOd (如图1A中所示的示例)相连从而为电加热器提供AC功率。电感器组152 (分别由导线162a、162b、162c和162d形成)与接地电容器组157 (其中包括4个电容器)相连从而形成调谐电路，进而滤波掉或阻挡从ESC108 (如图1A所示的例子)传送过来的在27MHz操作频率的RF功率。RF功率滤波器102也可包括配置在外壳150内部的另一个核心构件178。RF功率滤波器102也可包括电感器组172 (其中包括4个电感器)，其分别由导线182a、导线182b、导线182c和导线182d缠绕并且沿着核心构件178的一部分进行缠绕而形成。导线182a-182d通过导线组180和AC连接器138 (如图1A所示例子)与AC功率源相连。导线182a-182d通过导线162a_162d、导线166a_166d、电缆104 (如图1A所示的示例)与终端IlOa-1lOd (如图1A所示的示例)相连从而为电加热器提供AC功率。电感器组172 (分别由导线182a、导线182b、导线182c和导线182d形成)与接地电容器组176 (包括4个电容器)相连从而形成调谐电路，进而过滤掉或阻挡从ESC108 (如图1A所示的示例)传送过来的在2MHz操作频率的RF功率。与导线166a-166d之间的大的距离(或空间)相类似，在导线162a_162d之间的大的距离(或空间)以及在导线182a-182d之间的大的距离(或空间)也对晶片上基本上不均匀的等离子体处理速率和基本上不希望的制造率产生影响。与导线166a-166d之间的移动(或重定位)相类似，导线162a_162d的移动(或重定位)以及导线182a-182d的移动(或重定位)也会对从晶片到晶片、从RF功率滤波器到RF功率滤波器、和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的等离子体处理轮廓(例如，蚀刻轮廓)中的实质性变化或实质性不一致产生影响。此外，与 接地电容器组154的容差相类似，接地电容器组174的容差以及接地电容器组176的容差对晶片上的、从RF功率滤波器到RF功率滤波器、和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的等离子体处理轮廓中的实质性变化(或实质性不一致)产生影响。
发明内容
本发明的实施例涉及一种用于对从等离子体处理中的至少静电卡盘所传送的射频(RF)功率进行滤波的滤波器。该等离子体处理系统可以包括配置在ESC—部分中的至少加热元件。该等离子体处理系统可以进一步包括至少功率源。该滤波器可以包括核心构件。该滤波器也可以包括多个电容器，该多个电容器包括至少第一电容器和第二电容器。该滤波器也可以包括电缆，该电缆缠绕并且沿着核心构件的至少部分缠绕以形成具有电感系数(inductance)组的电感器组。该电缆可以包括至少多个导线。该多个导线可以包括至少第一导线和第二导线，该第一导线与第二导线相接触，该第一导线的至少一部分与该第二导线的至少一部分扭结在一起，该第一导线的第一端与该加热元件相连，该第一导线的第二端与该第一电容器相连以及与该功率源相连，该第二导线的第一端与该加热元件相连，该第二导线的第二端与该第二电容以及与该功率源相连。上述发明内容仅涉及此处披露的发明的多个实施例中的一个，而并不意在限制本发明的范围，本发明的范围在本发明权利要求中阐述。在下面的本发明的详细说明中，结合附图，对本发明的这些以及其他特征进行更加详细的描述。
在本发明的附图中是以通过示例而非限制的方式说明本发明的，且其中类似的参考标号指代类似的元件，其中图1A显示了描述等离子体处理系统的多个组件的示意图；图1B显示了图解用于等离子体处理系统中的现有技术的RF功率滤波器的示例的示意图，所述等离子体处理系统是如图1A所示的示例；
图2显示了，根据本发明的一个或多个实施例，图解用于等离子体处理系统中的RF功率滤波器的示意图，所述等离子体处理体系统是如图1A所示的示例；图3显示了，根据本发明的一个或多个实施例，图解用于等离子体处理系统中的RF功率滤波器的示意图，所述等离子体处理体系统是如图1A所示的示例；图4显示了，根据本发明的一个或多个实施例，图解用于等离子体处理系统中的RF功率滤波器的示意图，所述等离子体处理体系统是如图1A所示的示例。
具体实施例方式现在参照附图中所示的一些实施例对本发明进行详细描述。在下面的描述中，阐明了许多的具体细节以提供对本发明的彻底了解。然而，显然，对本领域技术人员来说，本发明可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实现。在其他实施例中，没有对公知的处理步骤和/或结构进行详细描述，以免不必要地模糊本发明。下面描述各种实施方式，包括方法和技术。应当注意，本发明还涵盖包括计算机可读介质的制造品，在该计算机可读介质存储有用于执行本发明技术实施方式的计算机可读指令。计算机可读介质可以包括，例如，用于存储计算机可读代码的半导体的、磁的、光磁的、光学的或其他形式的计算机可读介质。进一步地，本发明还包含用于实现本发明的实施方式的装置。这样的装置可包括用以执行与本发明的实施方式有关的任务的专用的或可编程的电路。这样的装置的例子包括通用计算机和/或经适当编程的专用计算装置，也可包括用于执行与本发明的实施方式有关的各种任务的计算机/计算装置和专用的/可编程的电路的结合。本发明的一个或多个实施方式涉及的是一种滤波器，其对来自等离子体处理系统中的至少静电卡盘所传送的射频(RF)功率进行滤波。该等离子体处理系统可以包括配置在ESC的第一部分上的第一加热元件和配置在ESC的第二部分上的第二加热元件。该等离子体处理系统进一步可包 括功率源,例如交流(AC)功率源，用于为对加热元件提供功率。滤波器可过滤或阻挡由一个方向传送来的RF功率(因此可实现EMC失败、干扰问题和/或能量损耗问题的最小化)并且允许AC功率(50Hz或60Hz)从另一个方向传送给加热元件。该滤波器可包括核心构件(core member)，用于对滤波器的一些组件提供支撑结构。可以将该核心构件固定在滤波器的外壳内部。该滤波器也可以包括电缆，该电缆缠绕并且沿着该核心构件的至少一部分缠绕以形成具有电感系数组的至少电感器组。该电缆包括多个导线，其包括第一导线、第二导线、第三导线和第四导线。第一导线和第二导线可以与第一加热元件相连从而用于传送AC功率以给第一加热元件提供功率。第三导线和第四导线可以与第二加热元件相连以用于传送AC功率以给第二加热元件提供功率。该滤波器还可以包括多个电容器。第一导线、第二导线、第三导线和第四导线也可以与电容器组的四个电容相连以形成调谐电路(或谐振电路)从而过滤掉从ESC传送来的在一个或多个操作频率(例如，60MHz、27MHz和/或2MHz)的RF功率。可将第一导线、第二导线、第三导线和第四导线扭结在一起(并且可以彼此相接触)从而实现导线间距离(或空间)的最小化。因此，与第一导线相关的寄生电容、与第二导线相关的寄生电容、与第三导线相关的寄生电容和与第四导线相关的寄生电容之间的容差可最小化；并且在ESC处测量的与这些导线相关的阻抗则基本上相同。优选的是，在等离子体处理系统中处理的每一个晶片上,等离子处理速率(例如,蚀刻速率)可以是基本上均匀的，并且可以实现制造率的最大化。在本发明的一个或多个实施例中，滤波器可包括应用在核心构件上的一个或多个定位(以及固定)机制以将电缆的一个或多个部分定位和/或固定。例如，该滤波器可包括凹槽结构，例如螺旋槽结构，这样的话，电缆的一个或多个部分可以被配置在凹槽结构内并且可以基本上保持在特定的位置。优选的是，与导线相关的寄生电容可以基本上保持恒定，并且当给定相同的系统配置以及相同的处理配方时，从晶片到晶片、从RF功率滤波器到RF功率滤波器、和/或从等离子体处理室到等离子体处理室，等离子体处理轮廓可以是基本上一致的。在一个或多个实施例中，电缆的第一部分可缠绕并沿着核心构件的第一部分缠绕以形成具有第一子集电感系数的第一子集电感器，电缆的第二部分可缠绕并沿着核心构件的第二部分缠绕以形成具有第二子集电感系数的第二子集电感器(与第一子集电感系数不同)。多个电容器中的电容器与第一子集电感器可形成调谐电路(谐振电路)从而将来自ESC的在第一工作频率(例如，60MHz)的RF功率过滤掉，多个电容器中的相同电容器与第二子集电感器可形成其他调谐电路从而将来自ESC的在第二工作频率(例如，27MHz)的RF功率过滤掉。与上述示例中的需要两组电容器将在两个不同频率的RF功率过滤掉的现有技术中的滤波器102不同的是，与本发明的一个或多个实施例相应的滤波器仅需要一组电容器。因此，在等离子体处理过程电容容差的影响会显著地减少。优选的是，从RF功率滤波器到RF功率滤波器、和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的晶片上的等离子体处理处理轮廓的一致性可进一步提高。本发明的一个或多个实施例涉及包括具有一个或多个上面所讨论的特征的滤波器的等离子体处理器系统。该等离子体处理系统可提供上面所述的一个或多个优点。本发明的特点 和优点可结合附图以及下面的讨论从而更好地理解。图2显示了根据本发明的一个或多个实施例图解等离子体处理系统中使用的RF功率滤波器200 (滤波器200)的示意图，该等离子体处理系统如图1A中所示例的等离子体处理系统100。滤波器200可包括用于容纳滤波器200的至少部分组件的外壳250。滤波器200也可以包括配置在外壳内部并且牢固地与外壳250耦接的核心构件208从而为电容器和电感器提供支撑结构。滤波器200也可以包括多个接地电容器214，包括至少电容器214a、电容器214b、电容器214c和电容器214d，其至少用于调谐阻抗从而减少来自ESC108(图1A所示例的)的RF功率损耗以提高等离子体处理速率，例如，提高蚀刻速率。滤波器200还可以包括电缆216，其缠绕并且沿着核心构件208的至少一部分缠绕从而形成具有电感系数组的电感器组206。电感器组206中的电感器以及多个接地电容器214中的电容器可形成调谐电路(或谐振电路)从而过滤掉或阻挡来自ESC108的在一定的工作频率(例如，60MHz )的RF功率。电缆216可包括多个导线，例如，经涂覆的磁导线，诸如实心双涂层磁铜线。多个导线可包括导线216a和导线216b。导线216a的第一端通过电缆104和终端IIOa(图1A所示例的)与配置在ESC108上的第一电加热元件相连；导线216a的第二端可与电容器214a相连以形成第一谐振电路并且可通过其他导线与功率源(例如，AC功率源)相连从而为第一电加热兀件提供功率。导线216b的第一端可通过电缆104和终端IlOb (图1A示例中所图示的)与第一电加热元件相连；导线216b的第二端可与电容器214b相连以形成第二谐振电路并且可通过其他导线与功率源相连从而为第一电加热元件提供功率。所述多个导线可进一步包括导线216c和导线216d。导线216c的第一端可通过终端IlOc (图1A所示例的)与配置在ESC108上的第二电加热元件相连；导线216c的第二端可与电容器214c相连以形成第三谐振电路并且可通过其他导线与功率源相连从而为第三电加热元件提供功率。导线216d的第一端可通过终端IlOd (图1A所示例的)与第二电加热元件相连；导线216d的第二端可与电容器214d相连以形成谐振电路并且导线216d的第二端可通过其他导线与功率源相连从而为第二电加热元件提供功率。由导线216a_216d以及电容器214a_214d形成的谐振电路可将从ESC108传送或泄露的在一定操作频率(例如，60MHz)的RF功率过滤掉。在一个或多个实施例中，导线216a的至少一部分以及导线216b的至少一部分可扭结在一起从而实现导线216a的一部分与导线216b的一部分之间的距离(或空间)最小化，以便将与该距离(或空间)相关的影响最小化。因此，与导线216a相关的寄生电容和与导线216b相关的寄生电容之间的容差可以最小化；并且在ESC108处与导线216a相关的阻抗以及与导线216b相关的阻抗(如图1A所示例的)基本上相同。在一个或多个实施例中，导线216c的至少一部分与导线216d的至少一部分扭结在一起以实现导线216c的该部分以及导线216d的该部分之间的距离最小化。在一个或多个实施例中，导线216a的至少一部分以及导线216c的至少一部分将扭结在一起从而实现导线216a的该部分与导线216c的该部分之间距离的最小化，以最小化与距尚相关的影响。因此，与导线216a相关的寄生电容和与导线216c相关的寄生电容之间的容差可以被最小化 ，并且在ESC108处，与导线216a相关的阻抗以及与导线216c相关的阻抗将基本上相同。在一个或多个实施例中，导线216b的至少一部分与导线216d的至少一部分缠绕在一起并且实现导线216b的该部分与导线216d的该部分的距离最小化。在一个或多个实施例中，至少一部分导线216a、至少一部分导线216b、至少一部分导线216c和至少一部分导线216d扭结在一起从而实现该部分导线216a、该部分导线216b、该部分导线216c和该部分导线216的之间的距离(或者使得导线之间距离所产生的影响)最小化。因此，与导线相关的寄生电容之间的容差会最小化；并且在ESC108处与导线相关的阻抗则可基本上相同。优选的是，在等离子体处理系统中处理的每一个晶片上，等离子体的处理速率(例如，蚀刻速率)可保持基本一致；可实现制造率的最大化。在本发明的一个或多个实施例中，电缆216包括六个或更多个导线缠绕在一起用于支撑应用在ESC108处的三个或多个电加热器。核心构件208可包括用于定位至少一部分电缆216和/或根据规范将电缆216的一部分固定在合适位置的定位机制。例如，核心构件208可包括用于定位或固定至少一部分(例如，螺旋电感部分)电缆216的凹槽结构252 (例如，螺旋槽结构)。可将至少一部分电缆216配置在凹槽结构252的内部。由于核心构件已经与外壳紧固地耦接在一起，因此该部分电缆216相对于外壳250的侧壁的移动则会被阻止或被最小化。相应地，与电缆216或外壳250的侧壁中的导线相关的寄生电容可基本上恒定。优选的是，本发明的实施例可提供从晶片到晶片、从RF功率滤波器到RF功率滤波器、和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的基本上一致的等离子体处理轮廓(例如，蚀刻轮廓)，而并不需要现有技术中所要求的技术密集的、消耗时间的校准过程。为了过滤掉或阻挡从ESC108 (如图1A所示的示例)传送来的在第二操作频率(例如，27MHz)的RF功率，滤波器200可进一步包括第二多个接地电容器224。也可以应用接地电容器224以至少调谐阻抗来减少来自ESC108的RF功率损耗从而提高等离子体处理速率。滤波器200也可以包括电缆212，其缠绕并且沿着核心构件的至少一部分缠绕从而形成具有第二组电感系数的第二组电感器。在第二组电感器202中的电感器以及在第二多个电容器224中的电容器可形成调谐电路(或谐振电路)以过滤掉或阻挡从ESC108传送来的在第二操作频率(例如，27MHz)处的RF功率。电缆212也可以包括多个导线，例如，导线212a、导线212b、导线212c和导线212d。导线212a的第一端可与电容器214a相连并且可与导线216a的第二端相连；导线212a的第二端可与第二多个电容器224中的电容器相连并且可与功率源相连。相应地，与导线216a相类似，除了作为电感器之外，导线212a也可作为功率源与第一电加热元件之间的连接的一部分；导线216a可通过导线212a与功率源相连。导线212b的第一端可与电容器214b相连并且可与导线216b的第二端相连；导线212b的第二端可与第二多个电容器224中的另外的电容器相连并且可与功率源相连。相应地，与导线216b相类似，除了作为电感器之外，导线212b也可作为功率源和第一电加热元件之间的连接的一部分；导线216a可通过至少导线212b与功率源相连。相似的是，除了作为电感器之外，导线212c和导线212d也可作为功率源与第二电加热元件之间的连接的一部分。与上面所讨论的导线216a_216d的配置相类似，导线212a_212d中的两个或多个的至少部分扭结在一起从而获得在等离子体处理系统中操作的晶片上基本均匀的等离子体处理速率。核心构件208也可包括第二定位机制，例如螺旋槽结构254，用于定位至少电缆212的一部分和/或根据规范将电缆212的一部分固定在合适的位置上。与凹槽结构252相类似的是，凹槽结构254可防止或最小化电缆212的移动，从而维持从晶片到晶片、从RF功率滤波器到RF功率滤波器、和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的等离子体处理轮廓的一致性。为了过滤掉或阻挡从ESC108 (如图1A所示例的)传送来的在第三操作频率处(例如，2MHz)的RF功率，滤波器200可进一步包括还至少用于调谐阻抗的第三多个接地电容器226，从而减少来自ESC108的功率损耗以提高等离子体的处理速率。滤波器200也包括电缆232，其形成具有第三组电感系数的第三组电感器222。在第三组电感器222中的电感器以及在第三多个电容器226中的电容器可形成调谐电路(或谐振电路)以过滤掉或阻挡从ESC108传送过来的在第三频率(例如，2MHz)的RF功率。与电缆216中的导线和电缆212中的导线类似的是，除了作为电感器之外，电缆232中的导线也可作为功率源与配置在ESC108处的电加热器之间的连接的一部分。电缆232中的导线通过一组导线230和AC连接器138 (如图1A所示例的)与功率源相连接。与电缆216中的导线和电 缆212中的导线的配置类似的是，电缆232中两个或多个导线的至少一部分可以扭结在一起以获得在等离子体处理系统中操作的晶片上的基本上均匀的等离子体处理速率。
出于空间和/或结构的考虑，电缆232可由另一个核心构件228而不是由核心构件208所支撑，该核心构件228也配置在外壳250的内部并且与外壳250紧固地耦接在一起，但是与核心构件208的方向不同。导线232的至少一部分可缠绕并且沿着核心构件228的至少一部分缠绕从而形成第三组电感器222。与核心构件208类似的是，核心构件228也包括定位机制，例如螺旋槽结构256，用于定位电缆232的至少一部分和/或根据规范将电缆232的一部分固定在合适的位置。与凹槽结构252和凹槽结构254类似的是，凹槽结构256能够防止或最小化电缆232的移动，从而维持从晶片到晶片、从RF功率滤波器到RF功率滤波器、和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的等离子体处理的一致性。本发明的一个或多个实施例与包括RF功率滤波器的等离子体处理系统相关，其中的RF功率滤波器与上述滤波器200具有相同或类似的特征或优点。图3显示了图解根据本发明的一个或多个实施例的用在例如图1A所示例的等离子体处理系统100之类的RF功率滤波器300的示意图。与图2所示例的滤波器200相似的是，滤波器300可包括调谐电路(或谐振电路)，其是接地电容器(例如，接地电容器组中的电容器)与由缠绕并且沿着固定在外壳350内部的一个或多个核心构件(例如，核心构件308)缠绕的导线(例如，导线312)所形成的电感器的组合，用于将在不同的频率的RF功率过滤掉。除了形成电感器之外，该导线还可将配置在ESC (图1A所示例的ESC108)的一个或多个电加热元件与功率源耦接从而为一个或多个电加热元件提供功率。两个或多个导线可以扭结在一起从而最小化寄生电容的容差，以此获得在等离子体处理中处理的晶片上的基本上一致的等离子体处理速率。一个或多个核心构件可以包括一个或多个用于定位导线(或由导线形成的一个或多个电缆)的定位机制(例如，一个或多个凹槽结构)，以防止或最小化导线的移动。因此，寄生电容的容差可以最小化。优选的是，可以提供从晶片到晶片 、从RF功率滤波器到RF功率滤波器和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的等离子体处理轮廓的基本上的一致性，而不需要技术密集的、消耗时间的校准过程。与可以包括对应于三根电缆的三组电容器以过滤掉在三个不同频率的RF功率的滤波器200相比，滤波器300可仅包括对应于两根电缆的两组电容器，以将在三个不同的操作频率的RF功率过滤掉。通过减少电容器的使用，电容公差的影响也会减少。优选的是，从RF功率滤波器到RF功率滤波器、和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的晶片上的等离子体处理轮廓的一致性可进一步提高。为了减少所需电容器的数量，可采用电缆312将在两个或多个频率(例如60MHz以及27MHz)的RF功率过滤掉。在本发明的一个或多个实施例中，电缆312的第一部分缠绕并且沿着核心构件308的第一部分缠绕从而形成具有第一子集电感系数的第一子集电感器；电缆312的第二部分以不同的方式缠绕并沿着核心构件308的第二部分缠绕从而形成具有与第一子集电感系数不同的第二子集电感系数的第二子集电感器。由接地电容器组324以及第一子集电感器所形成的调谐电路可阻挡在第一频率(例如60MHz)的RF功率；由相同的接地电容器和第二子集电感器所形成的调谐电路可阻挡在第二频率(例如27MHz)的RF功率。为了提供具有不同子集电感系数的不同子集电感器，电缆312可缠绕以在邻近的电缆部分之间具有不同的间距(pitches)。例如，电缆312可缠绕，使得在电缆312的第二部分的邻近的电缆部分之间的间距和电缆312的第一部分的邻近的电缆部分之间的间距不同。作为示例，在电缆312的邻近的电缆部分332和334之间的间距p可不同于(例如，小于)电缆312的邻近的电缆部分336和338的间距q。该间距的值可由本领域技术人员在不需要过度实验的情况下来优化。为了根据特定的间距定位电缆和/或根据特定的间距将电缆固定在合适的位置，核心构件308可包括定位机制，例如凹槽结构，其根据电缆部分之间的特定间距具有不同的间距。例如，凹槽结构可具有多个凹槽部分，该凹槽部分在邻近的凹槽部分之间具有不同的间距。例如，在邻近的凹槽部分352和354之间的间距p可以不同于(例如，小于)邻近的凹槽部分356和368之间的间距q。该间距的值可由本领域技术人员在不需要过度实验的情况下来优化通过在电缆312的电缆部分之间(以及在维持电缆部分的凹槽部分之间)应用不同的间距，只有一个电缆(即，电缆312)以及仅一组接地电容器(即，接地电容器324)可以足以阻挡在两个不同的频率的RF功率。相应地，电容器的使用可减少，并且由电容公差所引起的影响也可以减少。优选的是，等离子体处理的均匀性以及等离子体处理轮廓的一致性可显著提升。此外，滤波器300的制造也可显著地简化。本发明的一个或 多个实施例与包括RF功率滤波器的等离子体处理系统相关，该RF功率滤波器与上 述滤波器300具有相同或类似的特征和优势。图4显示了根据本发明的一个或多个实施例的图解用在诸如图1A所示例的等离子体处理系统100之类的RF功率滤波器400 (滤波器400)的示意图。滤波器400可以具有一个或多个特征(例如，固定在具有定位机制的核心构件上的缠绕导线)以及根据图2所论述的滤波器200和根据图3所示例的滤波器300所具有的一个或多个优点。然而，与可以包括三组电容器用于形成调谐电路以阻挡在三个不同频率的RF功率的滤波器200以及与可以包括两组电容器用于形成调谐电路以阻挡在三个不同频率的RF功率的滤波器300相比较，滤波器400可包括仅一组电容器用于形成调谐电路以阻挡在三个不同频率的RF功率。在滤波器400的外壳450内部，电缆412的第一部分414缠绕并且沿着第一核心构件408的至少一部分缠绕以形成具有第一组电感系数的第一组电感器，并且电缆412的第二部分416缠绕并且沿着第二核心构件428的至少一部分缠绕以形成具有与第一组电感系数不同的第二组电感系数的第二组电感器。与根据图3示例的滤波器300的应用类似的是，在电缆412的部分414的邻近电缆部分之间应用不同的间距使得电缆412的部分414能够形成具有两组不同电感系数的子集的两个子集电感器。例如，电缆412的部分414可缠绕以便电缆412的部分414的局部的邻近的电缆部分之间的间距可与电缆412的部分414的另一局部的邻近的电缆部分之间的间距不同。例如，在邻近电缆部分432和434之间的间距r可以不同于(例如，小于)邻近电缆部分436和438之间的间距S。该间距可以由应用在核心构件408的一个或多个定位机制(例如，图3所示例的螺旋凹槽结构)来维持。因此，可形成具有第一子集电感系数的第一子集电感器以及具有第二子集电感系数的(不同于第一子集电感系数)的第二子集电感器。此外，电缆412的部分416可以这样缠绕，使得在电缆412的部分416的邻近的电缆部分之间的间距可以不同于电缆412的部分414的邻近的电缆部分之间的间距。例如，位于邻近的电缆部分440和442 (在电缆412的部分416处)之间的间距t可以不同于(例如，小于)位于邻近的电缆部分432和434 (在电缆412的部分414处)之间的间距r，并且可以不同于(例如，小于)邻近的电缆部分436和438 (在电缆412的部分414处)之间的间距S。该间距由一个或多个应用在核心构件428处的定位机制(例如，如图2所示例的螺旋凹槽结构)来维持。因此，可形成具有第二组电感系数的第二组电感器，或者具有不同于第一子集电感系数和第二子集电感系数的第三子集电感系数的第三子集电感器。该间距值可由本领域技术人员在不需要过度实验的情况下来优化。由接地电容器组426和第一子集电感器形成的调谐电路可阻挡在第一频率(例如60MHz)的RF功率。由相同的接地电容器426和第二子集电感器形成的调谐电路可阻挡在第二频率(例如27MHz)的RF功率。由相同的接地电容器426和第三子集电感器形成的调谐电路可阻挡在第三频率(例如2MHz)的RF功率。在滤波器400中，仅有一组而不是二组或三组接地电容器用来阻挡在三个不同频率的RF功率。相应地，可进一步减少电容器的使用，并且由电容公差所引起的影响也可以进一步减少。优选的是，RF功率滤波器的制造可进一步简化，并且等离子体处理 均匀性以及等离子体处理轮廓的一致性可进一步提升。在一个或多个实施例中，电缆412可缠绕从而实现具有四个或多个子集的不同电感系数的四个或多个子集电感器，用于将在四个或多个不同频率的RF功率过滤掉。本发明的一个或多个实施例与包括RF功率滤波器的等离子体处理系统相关，该RF功率滤波器与上述滤波器400具有相同或类似的特征和优点。根据上文所述能理解，本发明的实施例可包括具有电感器的RF功率滤波机制，其中电感器由扭结在一起的导线形成。相应地，导线之间的空间可最小化，并且与导线相关的寄生电容之间的容差也可最小化。优选的是，可获得晶片上基本上均匀的等离子体处理速率。本发明的实施例可包括用于定位和/或固定形成RF功率滤波机制中的电感器的导线的定位机制。相应地，与导线相关的寄生电容可保持基本上恒定。优选的是，从晶片到晶片、从RF功率滤波器到RF功率滤波器、和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的等离子体处理轮廓基本上可保持一致。本发明的实施例可实现导线的邻近的部分之间的不同间距，该些导线形成在RF功率滤波机制中的电感器。相应地，仅由一组或两组电容器(而不是三组)和一组或两组导线(而不是三组导线)形成的调谐电路可将在三个或多个不同频率的RF功率过滤掉。本发明的实施例可显著地减少RF功率滤波机制中电容器的使用。优选的是，从RF功率滤波器到RF功率滤波器、和/或从等离子体处理室到等离子体处理室的晶片上的等离子体处理轮廓的一致性可进一步提升。尽管本发明已经通过一些优选实施例进行了描述，但仍然有落入本发明范围内的变形、置换、修改以及其他等同方案。还应该注意的是，有很多替换的方法来实施本发明的方法和装置。此外，本发明的实施方式可以发现在其他应用中的实用性。本发明提供摘要部分仅仅是为了方便起见，并且由于字数的限制，因而仅仅是为了阅读的方便而撰写，且不应当用于限制权利要求的范围。因此，以下随附的本申请的权利要求应该被理解为包含所有落入本发明的真实的含义和范围的所有这样的变形、置换、修改以及其他等同方案。
权利要求
1.一种用于过滤从等离子体处理系统中的至少静电卡盘(ESC)所传送的射频(RF)功率的滤波器，所述等离子体处理系统包括配置在所述ESC的第一部分的至少第一加热元件，所述等离子体处理系统进一步包括至少功率源，所述滤波器包括 第一核心构件； 第一多个电容器，所述第一多个电容器包括至少第一电容器和第二电容器；以及 第一电缆，其缠绕并沿着所述第一核心构件的至少第一部分缠绕以形成具有第一组电感系数的至少第一组电感器，所述第一电缆包括至少第一多个导线，所述第一多个导线包括至少第一导线和第二导线，所述第一导线与所述第二导线接触，所述第一导线的至少一部分与所述第二导线的至少一部分扭结在一起，所述第一导线的第一端与所述第一加热元件相连，所述第一导线的第二端与所述第一电容器相连并且与所述功率源相连，所述第二导线的第一端与所述第一加热元件相连，所述第二导线的第二端与所述第二电容器相连并与所述功率源相连。
2.如权利要求1所述的滤波器，其中 所述等离子体处理系统进一步包括配置在所述ESC的第二部分的至少第二加热元件， 所述第一多个电容器进一步包括至少第三电容器和第四电容器， 所述第一电缆的所述第一多个导线进一步包括至少第三导线和第四导线，所述第三导线的第一端与所述第二加热元件相连，所述第三导线的第二端与所述第三电容器相连并与所述功率源相连，所述第四导线的第一端与所述第二加热元件相连，所述第四导线的第二端与所述第四电容器相连并与所述功率源相连，并且 所述第一导线的所述一部分、所述第二导线的所述一部分、所述第三导线的至少一部分、所述第四导线的至少一部分扭结在一起。
3.如权利要求1所述的滤波器，其中所述第一导线是经涂覆的磁导线。
4.如权利要求1所述的滤波器，其中所述第一核心构件包括至少凹槽结构，所述第一电缆的至少一部分被配置在所述凹槽结构的内部。
5.如权利要求4所述的滤波器，其中所述凹槽结构包括至少多个凹槽部分，所述凹槽结构具有在所述多个凹槽部分的邻近的凹槽部分之间的不同的间距，使得所述第一电缆的第一部分形成具有第一子集电感系数的第一子集电感器，并且所述第一电缆的第二部分形成具有第二子集电感系数的第二子集电感器，所述第二子集电感系数不同于所述第一子集电感系数。
6.如权利要求1所述的滤波器，其中 所述第一电缆的第一部分缠绕并且沿着所述第一核心构件的第一部分缠绕从而形成具有第一子集电感系数的第一子集电感器； 所述第一电缆的第二部分缠绕并且沿着所述第一核心构件的第二部分缠绕从而形成具有第二子集电感系数的第二子集电感器，所述第二子集电感系数不同于所述第一子集电感系数，并且 在所述第一电缆的所述第一部分的邻近的电缆部分之间的间距不同于所述第一电缆的所述第二部分的邻近的电缆部分之间的间距。
7.如权利要求1所述的滤波器，其进一步包括第二核心构件，其中 所述第一电缆的第一部分缠绕并且沿着所述第一核心构件的所述至少一部分缠绕从而形成所述第一组电感器， 所述第一电缆的第二部分缠绕并且沿着所述第二核心构件的至少一部分缠绕从而形成具有第二组电感系数的第二组电感器，所述第二组电感系数不同于所述第一组电感系数，并且 在所述第一电缆的所述第一部分的邻近的电缆部分之间的间距不同于所述第一电缆的所述第二部分的邻近的电缆部分之间的间距。
8.如权利要求1所述的滤波器，其进一步包括 第二多个电容器，所述第二多个电容器包括至少第三电容器和第四电容器；以及 第二电缆，其缠绕并且沿着所述第一核心构件的至少第二部分缠绕从而形成至少第二组电感器，所述第二电缆包括至少第二多个导线，所述第二多个导线包括至少第三导线和第四导线，所述第三导线与第四导线相接触，所述第三导线和所述第四导线扭结在一起，所述第三导线的第一端与所述第一电容器相连并且与所述第一导线的第二端相连，所述第三导线的第二端与所述第三电容器相连并且与所述功率源相连，所述第四导线的第一端与所述第二电容器相连并且与所述第二导线的所述第二端相连，所述第四导线的第二端与所述第四电容器相连并且与所述功率源相连，所述第一导线通过至少所述第三导线与所述功率源相连，所述第二导线通过至少所述第四导线与所述功率源相连。
9.如权利要求8所述的滤波器，其进一步包括 第二核心构件， 第三多个电容器，所述第三多个电容器包括至少第五电容器和第六电容器；以及 第三电缆，其缠绕并且沿着所述第二核心构件的至少一部分缠绕从而形成至少第三组电感器，所述第三电缆包括至少第三多个导线，所述第三多个导线包括至少第五导线和第六导线，所述第五导线与所述第六导线相接触，所述第五导线和所述第六导线扭结在一起，所述第五导线的第一端与所述第三电容器相连并且与所述第三导线的所述第二端相连，所述第五导线的第二端与所述第五电容器相连并且与所述功率源相连，所述第六导线的第一端与所述第四电容器相连并且与所述第四导线的所述第二端相连，所述第六导线的第二端与所述第六电容器相连并与所述功率源相连，所述第一导线通过至少所述第三导线和所述第五导线与所述功率源相连，所述第二导线通过至少所述第四导线和所述第六导线与所述功率源相连。
10.如权利要求1所述的滤波器，其进一步包括 第二核心构件； 第二多个电容器，所述第二多个电容器包括至少第三电容器和第四电容器；以及 第二电缆，其缠绕并且沿着所述第二核心构件的至少一部分缠绕从而形成至少第二组电感器，所述第二电缆包括至少第二多个导线，所述第二多个导线包括至少第三导线和第四导线，所述第三导线与所述第四导线相接触，所述第三导线与所述第四导线扭结在一起，所述第三导线的第一端与所述第一电容器相连并且与所述第一导线的所述第二端相连，所述第三导线的第二端与所述第三电容器相连并且与所述功率源相连，所述第四导线的第一端与所述第二电容器相连并且与所述第二导线的所述第二端相连，所述第四导线的第二端与所述第四电容器相连并且与所述功率源相连，所述第一导线通过至少所述第三导线与所述功率源相连，所述第二导线通过至少所述第四导线与所述功率源相连。
11.一种用于处理至少晶片的等离子体处理系统，所述等离子体处理系统包括 用于支撑所述晶片的静电卡盘(ESC ) 配置在所述ESC的第一部分的第一加热元件； 用于为至少所述第一加热元件提供功率的功率源；以及 用于过滤由至少所述ESC所传送的射频(RF)功率的滤波器，所述滤波器包括至少 第一核心构件， 第一多个电容器，所述第一多个电容器包括至少第一电容器和第二电容器，以及第一电缆，其缠绕并且沿着所述第一核心构件的至少一部分缠绕从而形成至少第一组电感器，所述第一电缆包括至少第一多个导线，所述第一多个导线包括至少第一导线和第二导线，所述第一导线与所述第二导线相接触，所述第一导线的至少一部分与所述第二导线的至少一部分扭结在一起，所述第一导线的第一端与所述第一加热元件相连，所述第一导线的第二端与所述第一电容器相连并且与所述功率源相连，所述第二导线的第一端与所述第一加热元件相连，所述第二导线的第二端与所述第二电容器相连并且与所述功率源相连。
12.如权利要求11所述的等离子体处理系统，其进一步包括配置在所述ESC的第二部分的第二加热元件，其中 所述第一多个电容器进一步包括至少第三电容器和第四电容器， 所述第一电缆的所述第一多个导线进一步包括至少第三导线和第四导线，所述第三导线的第一端与所述第二加热元件相连，所述第三导线的第二端与所述第三电容器相连并与所述功率源相连，所述第四导线的第一端与所述第二加热元件相连，所述第四导线的第二端与所述第四电容器相连并与所述功率源相连，并且 所述第一导线的所述一部分、所述第二导线的所述一部分、所述第三导线的至少一部分、以及所述第四导线的至少一部分扭结在一起。
13.如权利要求11所述的等离子体处理系统，其中所述第一导线是经涂覆的磁导线。
14.如权利要求11所述的等离子体处理系统，其中所述第一核心构件包括至少凹槽结构，所述第一电缆的至少一部分被设置在所述凹槽结构的内部。
15.如权利要求14所述的等离子体处理系统，其中所述凹槽结构包括至少多个凹槽部分，所述凹槽结构具有在所述多个凹槽部分的邻近的凹槽部分之间的不同的间距，使得所述第一电缆的第一部分形成具有第一子集电感系数的第一子集电感器，并且所述第一电缆的第二部分形成具有第二子集电感系数的第二子集电感器，所述第二子集电感系数不同于所述第一子集电感系数。
16.如权利要求11所述的等离子体处理系统，其中 所述第一电缆的第一部分缠绕并且沿着所述第一核心构件的第一部分缠绕从而形成具有第一子集电感系数的第一子集电感器； 所述第一电缆的第二部分缠绕并且沿着所述第一核心构件的第二部分缠绕从而形成具有第二子集电感系数的第二子集电感器，所述第二子集电感系数不同于所述第一子集电感系数，并且 在所述第一电缆的所述第一部分的邻近的电缆部分之间的间距不同于所述第一电缆的所述第二部分的邻近的电缆部分之间的间距。
17.如权利要求16所述的等离子体处理系统，其中 所述滤波器进一步包括第二核心构件， 所述第一电缆的第一部分缠绕并且沿着所述第一核心构件的所述至少一部分缠绕从而形成所述第一组电感器， 所述第一电缆的第二部分缠绕并且沿着所述第二核心构件的至少一部分缠绕从而形成具有第二组电感系数的第二组电感器，所述第二组电感系数不同于所述第一组电感系数，并且 在所述第一电缆的所述第一部分的邻近的电缆部分之间的间距不同于所述第一电缆的所述第二部分的邻近的电缆部分之间的间距。
18.如权利要求11所述的等离子体处理系统，其中所述滤波器进一步包括至少 第二多个电容器，所述第二多个电容器包括至少第三电容器和第四电容器；以及 第二电缆，其缠绕并且沿着所述第一核心构件的至少第二部分缠绕从而形成至少第二组电感器，所述第二电缆包括至少第二多个导线，所述第二多个导线包括至少第三导线和第四导线，所述第三导线与第四导线相接触，所述第三导线和所述第四导线扭结在一起，所述第三导线的第一端与所述第一电容器相连并且与所述第一导线的所述第二端相连，所述第三导线的第二端与所述第三电容器相连并且与所述功率源相连，所述第四导线的第一端与所述第二电容器相连并且与所述第二导线的所述第二端相连，所述第四导线的第二端与所述第四电容器相连并且与所述功率源相连，所述第一导线通过至少所述第三导线与所述功率源相连，所述第二导线通过至少所述第四导线与所述功率源相连。
19.如权利要求18所述的等离子体处理系统，其中所述滤波器进一步包括至少 第二核心构件， 第三多个电容器，所述第三多个电容器包括至少第五电容器和第六电容器；以及第三电缆，其缠绕以及沿着所述第二核心构件的至少一部分缠绕从而形成第三组电感器，所述第三电缆包括至少第三多个导线，所述第三多个导线包括至少第五导线和第六导线，所述第五导线与所述第六导线相接触，所述第五导线和所述第六导线扭结在一起，所述第五导线的第一端与所述第三电容器相连并且与所述第三导线的所述第二端相连，所述第五导线的第二端与所述第五电容器相连并且与所述功率源相连，所述第六导线的第一端与所述第四电容器相连并且与所述第四导线的所述第二端相连，所述第六导线的第二端与所述第六电容器相连并与所述功率源相连，所述第一导线通过至少所述第三导线和所述第五导线与所述功率源相连，所述第二导线通过至少所述第四导线和所述第六导线与所述功率源相连。
20.如权利要求11所述的等离子体处理系统，其中所述滤波器进一步包括至少 第二核心构件； 第二多个电容器，所述第二多个电容器包括至少第三电容器和第四电容器；以及第二电缆，其缠绕并且沿着所述第二核心构件的至少一部分缠绕从而形成至少第二组电感器，所述第二电缆包括至少第二多个导线，所述第二多个导线包括至少第三导线和第四导线，所述第三导线与所述第四导线相接触，所述第三导线与所述第四导线扭结在一起，所述第三导线的第一端与所述第一电容器相连并且与所述第一导线的所述第二端相连，所述第三导线的第二端与所述第三电容器相连并且与所述功率源相连，所述第四导线的第一端与所述第二电容器相连并且与所述第二导线的所述第二端相连，所述第四导线的第二端与所述第四电容器相连并且与所述功率源相连，所述第一导线通过至少所述第三导线与所述功率源相连， 所述第二导线通过至少所述第四导线与所述功率源相连。
全文摘要
一种用于过滤由等离子体处理系统中的静电卡盘(ESC)传送的射频(RF)功率的滤波器。该等离子体处理系统可以包括设置在该ESC的加热元件。该滤波器可以包括核心构件和电缆，该电缆缠绕并且沿着核心构件缠绕从而形成电感器组。该电缆可以包括多个导线，该多个导线包括第一导线和第二导线，该第一导线的一部分和该第二导线的一部分扭结在一起，该第一导线的第一端和该第二导线的第一端与加热元件相连，该第一导线的第二端和该第二导线的第二端中的每一个与电容器相连并且与功率源相连。
文档编号H01P1/20GK103053070SQ201180038248
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年8月6日
发明者龙茂林, 拉尔夫·鲁, 佛瑞德·埃格利, 托马斯·安德森, 赛义德·贾法·雅法良-特哈妮, 迈克尔·贾拉塔诺 申请人:朗姆研究公司