一种滤波电路、加热电路和半导体处理设备制造技术

本发明专利技术提供一种滤波电路、加热电路和半导体处理设备。该滤波电路用于连接在加热源和负载之间，对负载进行滤波；包括并联连接的电感支路和电容支路，电感支路包括变压元件和电感元件，电感元件串联连接于变压元件的初级绕组的两端，用于对负载进行滤波；变压元件的次级绕组用于连接负载，变压元件用于将加热源输出的加热电信号传输至负载。该滤波电路通过将电感支路中的电感元件串接于变压元件初级绕组的两端，电感支路的体积大幅减小，从而使电感支路的占用空间相应减小，进而使整个滤波电路的占用空间大幅减小；该滤波电路的电感支路中元器件的设置数量大大减少，从而不仅降低了滤波电路的器件成本，而且减小了滤波电路的整体体积和占用空间。

【技术实现步骤摘要】
一种滤波电路、加热电路和半导体处理设备
本专利技术涉及半导体器件制备
，具体地，涉及一种滤波电路、加热电路和半导体处理设备。
技术介绍
半导体装备中，用于硅刻蚀工艺的等离子体设备通常应用电感耦合等离子体(ICP)原理，由射频电源提供射频能量到腔室中电离高真空状态下的特殊气体(如氩气Ar、氦气He、氮气N2等)，产生含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子的等离子体，这些活性粒子和置于腔体并曝露在等离子体环境下的晶圆之间发生相互作用，使晶圆材料表面发生各种物理和化学反应，从而使材料表面性能发生变化，完成晶圆的刻蚀工艺过程。在大尺寸晶圆的刻蚀工艺中，非常重要的一个技术指标是工艺均匀性，决定该均匀性指标的因素包括腔室内电场、磁场、温度、气流场等多个物理场的均匀性，其中，温度是非常关键的因素。在90nm以下的刻蚀工艺中原有的单温度区的静电卡盘已无法满足温度对工艺均匀性的影响，随着更小线宽工艺的开发，双温度区静电卡盘甚至多温度区静电卡盘越来越成为硅刻蚀设备的一项关键技术。如当前的28-65nm硅刻蚀工艺中要求双区静电卡盘，而14-22nm硅刻蚀工艺中则要求四区静电卡盘，在更小的10nm工艺中则需要十六区静电卡盘才能够达到要求的工艺均匀性。图1为双温度区静电卡盘加热电路原理图，例如：双区静电卡盘的加热层分为内圈加热器20和外圈加热器21，这两个加热器需分别达到工艺所需的温度并稳定，温度控制器23分别控制两个加热器加热，交流电源22供电输出电信号到温度控制器23，温度控制器23的输出分为两路分别给内圈加热器20和外圈加热器21进行加热。由于受下射频电源输出的高频信号影响，加热层端会存在高频信号，所以在加热电路中通常设置滤波电路5对加热层端的高频信号进行滤波，防止高频信号通过加热电路传输到温度控制器23及交流电源22端，造成器件损坏。滤波电路5由四个支路组成，分别串联到内圈加热器20和外圈加热器21的输入和输出端，交流电源22输出的交流信号可以通过滤波电路5到达加热层。滤波电路5由电感L和电容C等无源器件组成，从交流电源22向加热层端看，先并联电容C，然后再串联电感L到电路中，形成低通滤波电路。上述滤波电路中对器件的要求比较高，如：电感耐电流要求大于5A；电感的温度特性较好，随着温度变化电感值无较大的波动；电容耐压大于1kV。为了达到对器件的性能要求，电感和电容的体积通常会比较大，这使得整个滤波电路的体积和占用空间随之增大；而且随着晶圆尺寸的不断增大(如大于等于300mm，特别是450mm时)，工艺线宽的逐渐减小(如20nm以下工艺)，静电卡盘上的温度区个数也在不断增大(如由原有的两区增大到四区，八区，十六区甚至三十二区)，按照图1中滤波电路的设置方式，电感电容数量也随之增长，如静电卡盘上有四个温度区时，滤波电路增长为八个支路，每个支路均包括电感和电容的并联电路，这使得滤波电路成本逐渐增大，滤波电路的体积和占用空间也越来越大。另外，上述滤波电路中，为了达到对器件的性能要求，电感的绕线匝数较多，很容易导致电感绕制的一致性差，从而影响电感随温度变化的稳定性，继而影响整个滤波电路的滤波性能。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种滤波电路、加热电路和半导体处理设备。该滤波电路，通过将电感支路中的电感元件串接于变压元件初级绕组的两端，相比于滤波电路的电感支路采用传统电感的情况，在达到同样的电感性能要求的情况下，电感支路的体积大幅减小，从而使电感支路的占用空间相应减小，进而使整个滤波电路的占用空间大幅减小；同时，相比于采用传统电感的滤波电路，该滤波电路的电感支路中元器件的设置数量大大减少，从而不仅降低了滤波电路的器件成本，而且减小了滤波电路的整体体积和占用空间。本专利技术提供一种滤波电路，用于连接在加热源和负载之间，对所述负载进行滤波；包括并联连接的电感支路和电容支路，所述电感支路包括变压元件和电感元件，所述电感元件串联连接于所述变压元件的初级绕组的两端，用于对所述负载进行滤波；所述变压元件的次级绕组用于连接所述负载，所述变压元件用于将所述加热源输出的加热电信号传输至所述负载。优选地，所述变压元件包括第一磁芯，所述第一磁芯呈闭合环状；所述电感元件包括第二磁芯，所述第二磁芯连接在所述第一磁芯的第一侧边的两端，且所述第二磁芯与所述第一侧边形成非闭合的开环状结构；所述第一侧边上绕制初级线圈形成所述初级绕组，所述第一磁芯的与所述第一侧边相对的第二侧边上绕制次级线圈形成所述次级绕组；所述电感元件还包括电感线圈，所述电感线圈绕制在所述第二磁芯上，且与所述初级线圈串联连接；所述次级线圈用于与所述负载并联连接。优选地，所述第一磁芯和所述第二磁芯采用铁磁材料制备，所述铁磁材料的应用频率范围为400KHz-100MHz。优选地，所述铁磁材料包括镍锌铁磁材料，所述镍锌铁磁材料的相对磁导率范围为100-400，居里温度范围为350-450℃。优选地，所述初级线圈的匝数大于或等于所述次级线圈的匝数。优选地，所述电感元件包括两个，两个所述电感元件的所述第二磁芯分别连接在所述第一侧边的相对两端；两个所述电感元件的所述电感线圈分别绕制在各自的所述第二磁芯上；所述电感元件的电感值范围为40μH-100μH。优选地，两个所述电感元件的所述电感线圈的匝数相等，两个所述电感元件的电感值相等。优选地，所述电容支路包括至少两个，每个所述电感元件至少并联一个所述电容支路。优选地，所述电容支路包括电容，所述电容采用陶瓷电容。本专利技术还提供一种加热电路，用于加热静电卡盘的不同温度区，包括加热源和负载，所述加热源用于为所述负载提供加热电源，还包括上述滤波电路，所述滤波电路的输入端连接所述加热源，输出端连接所述负载，用于对所述负载进行滤波。优选地，所述静电卡盘的每个所述温度区对应设置有一个所述负载，所述滤波电路包括多个，每个所述负载对应连接一个所述滤波电路。本专利技术还提供一种半导体处理设备，包括上述加热电路。本专利技术所提供的滤波电路，通过将电感支路中的电感元件串接于变压元件初级绕组的两端，相比于滤波电路的电感支路采用传统电感的情况，在达到同样的电感性能要求的情况下，电感支路的体积大幅减小，从而使电感支路的占用空间相应减小，进而使整个滤波电路的占用空间大幅减小；同时，相比于采用传统电感的滤波电路，该滤波电路的电感支路中元器件的设置数量大大减少，从而不仅降低了滤波电路的器件成本，而且减小了滤波电路的整体体积和占用空间，实现了滤波电路小型化的要求。本专利技术所提供的加热电路，通过采用实施例1中的滤波电路，不仅能够对负载端产生的高频信号进行滤除，从而避免负载端的高频信号对加热源造成干扰和损坏；而且由于滤波电路的体积大幅减小，所使用的元器件数量大大减少，从而不仅减小了该加热电路的占用空间，实现了滤波电路小型化的要求，而且还降低了该加热电路的成本。本专利技术所提供的半导体处理设备，通过采用上述加热电路，不仅确保了该半导体处理设备对静电卡盘上不同温度区温度的精确控制，从而实现了该半导体处理设备对处理工艺的均匀性要求，而且还大幅减小了该半导体处理设备的体积，并降低了其成本。附图说明图1为现有技术中双温度区静电卡盘加热电路的电路原理图；图2为本专利技术实施例1中滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滤波电路，用于连接在加热源和负载之间，对所述负载进行滤波；包括并联连接的电感支路和电容支路，其特征在于，所述电感支路包括变压元件和电感元件，所述电感元件串联连接于所述变压元件的初级绕组的两端，用于对所述负载进行滤波；所述变压元件的次级绕组用于连接所述负载，所述变压元件用于将所述加热源输出的加热电信号传输至所述负载。

【技术特征摘要】
1.一种滤波电路，用于连接在加热源和负载之间，对所述负载进行滤波；包括并联连接的电感支路和电容支路，其特征在于，所述电感支路包括变压元件和电感元件，所述电感元件串联连接于所述变压元件的初级绕组的两端，用于对所述负载进行滤波；所述变压元件的次级绕组用于连接所述负载，所述变压元件用于将所述加热源输出的加热电信号传输至所述负载。2.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，所述变压元件包括第一磁芯，所述第一磁芯呈闭合环状；所述电感元件包括第二磁芯，所述第二磁芯连接在所述第一磁芯的第一侧边的两端，且所述第二磁芯与所述第一侧边形成非闭合的开环状结构；所述第一侧边上绕制初级线圈形成所述初级绕组，所述第一磁芯的与所述第一侧边相对的第二侧边上绕制次级线圈形成所述次级绕组；所述电感元件还包括电感线圈，所述电感线圈绕制在所述第二磁芯上，且与所述初级线圈串联连接；所述次级线圈用于与所述负载并联连接。3.根据权利要求2所述的滤波电路，其特征在于，所述第一磁芯和所述第二磁芯采用铁磁材料制备，所述铁磁材料的应用频率范围为400KHz-100MHz。4.根据权利要求3所述的滤波电路，其特征在于，所述铁磁材料包括镍锌铁磁材料，所述镍锌铁磁材料的相对磁导率范围为100-400，居里温度范围为350-450℃。5.根据权利要求2所述的滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：成晓阳，韦刚，于海涛，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11