專利名稱：濾波電路和具有其的雙頻等離子處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種濾波電路和具有其的雙頻等離子
處理裝置。
背景技術(shù)：
在集成電路中的金屬材料多通過物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition,PVD)方法制備。物理氣相沉積或?yàn)R射(Sputtering)沉積技術(shù)是半導(dǎo)體工業(yè)中最廣為使用的一類薄膜制造技術(shù)，泛指采用物理方法制備薄膜的薄膜制備工藝；而在集成電路制造行業(yè)中，多特指磁控派射(Magnetron Sputtering)技術(shù),主要用于招、銅等金屬薄膜的沉積，以構(gòu)成金屬接觸、金屬互連線等。雙頻等離子體能量傳輸技術(shù)被廣泛應(yīng)用到PVD反應(yīng)室中工藝氣體的激活中，對提高等離子體刻蝕均勻性有顯著的改善。所謂雙頻能量輸入就是將兩種不同頻率的能量同時(shí)輸入到反應(yīng)腔室。通常頻率小于IOMHz的低頻電源用來控制等離子體能量，大于IOMHz的高頻電源用來控制等離子體濃度。目前常用的低頻電源有2MHz等，高頻電源有13. 56/13. 60MHz等。為了將射頻電源的能量有效地傳輸?shù)角皇?，需要在高頻電源和等離子腔室負(fù)載之間安裝阻抗匹配裝置。由于等離子體的阻抗是實(shí)時(shí)變化的，為了能實(shí)時(shí)匹配阻抗，匹配裝置通常是自動(dòng)進(jìn)行匹配的。為了在目前的PVD腔室中獲得更好的工藝效果，幾乎都用了兩種不同頻率的電源，因此需要采取一定的措施來防止兩種頻率之間的干擾，在不同頻率電源的射頻回路上增加一些隔離的濾波電路防止這種干擾現(xiàn)象發(fā)生。如圖1所示，是專利號為US20040851325的美國專利的等離子體處理裝置。該技術(shù)的缺點(diǎn)是，用于濾波電路隔離的諧振濾波電路是單一頻率的，如下圖2所示，只能對2MHz頻率的信號進(jìn)行衰減，其中，I’為衰減特性(橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為單位dB)，2’為傳輸特性，目前使用的低頻電源如2MHz (1. 765MHz-2. 165MHz)電源都是具有調(diào)頻的功能，因此該設(shè)計(jì)不能滿足頻率可調(diào)電源的應(yīng)用。如圖3a和3b所示，是專利號為02815529. 7的中國專利的等離子體處理裝置的示意圖。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是沒有考慮到電源具有的調(diào)頻作用，因此現(xiàn)有的設(shè)計(jì)都是針對單一頻率電源的。然而，目前使用的電源特別是低頻電源都具備調(diào)頻功能，例如AE公司的HFV8000電源，其工作頻率在2. 165-1. 765MHz，通過頻率的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。為了讓該頻段的功率，不進(jìn)入到另外的電極，該電極常用的頻率為13.56MHz。因此，如何為具有調(diào)頻功能的電源，例如低頻電源，提供寬頻段的濾波電路成為了亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，特別是解決目前濾波電路無法適應(yīng)具有調(diào)頻功能的電源的缺陷。本發(fā)明實(shí)施例第一方面提出了一種濾波電路，包括第一端和第二端；第一電感，所述第一電感的一端與所述第一端相連；第一電容，所述第一電容的一端與所述第一電感的另一端相連，且所述第一電容的另一端接地，所述第一電容與所述第一電感形成諧振回路，以濾除頻率可調(diào)電源的低頻部分；第二電感，所述第二電感的一端與所述第一電感的另一端相連；第二電容，所述第二電容的一端與所述第二電感的另一端相連，且所述第二電容的另一端與所述第二端相連；和第三電感，所述第三電感與所述第二電容并聯(lián)，形成諧振回路，以濾除所述頻率可調(diào)電源的高頻部分。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一端與低頻電源相連，所述第二端與高頻電源相連，其中，所述低頻電源為頻率可調(diào)電源。本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種雙頻等離子處理裝置，包括第一匹配器、第一濾波電路、第二濾波電路和第二匹配器，其中，所述第二濾波電路為如上所述的濾波電路，用于對頻率可調(diào)電源所提供的功率進(jìn)行濾波。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括第一電源和第二電源，其中，所述第一電源為頻率可調(diào)電源；輸出端，所述輸出端分別與所述第一濾波電路的輸出端和所述第二濾波電路的第一端相連；其中所述第一匹配器的輸入端與所述第一電源相連；所述第一濾波電路的輸入端與所述第一匹配器的輸出端相連，用于對所述第二電源所提供的功率進(jìn)行濾波；所述第二匹配器的輸入端與所述第二電源相連，所述第二匹配器的輸出端與所述第二濾波電路的第二端相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述輸出端與PVD設(shè)備的靜電卡盤相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一電源的工作頻率小于所述第二電源的工作頻率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一匹配器進(jìn)一步包括第三電容，所述第三電容的一端與所述第一匹配器的輸入端相連，且所述第三電容的另一端接地；和第四電容，所述第四電容的一端與所述第一電源相連，且所述第四電容的另一端與所述第一匹配器的輸出端相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一濾波電路進(jìn)一步包括第五電容，所述第五電容的一端與所述第一濾波電路的輸入端相連，所述第五電容的另一端與所述第一濾波電路的輸出端相連；第四電感，所述第四電感與所述第五電容并聯(lián)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二匹配器進(jìn)一步包括第六電容，所述第六電容的一端與所述第二匹配器的輸入端相連，且所述第六電容的另一端接地；和第七電容，所述第七電容的一端與所述第二電源相連，且所述第七電容的另一端與所述第二匹配器的輸出端相連。通過本發(fā)明實(shí)施例的濾波電路能夠提供較寬的頻帶，從而能夠在雙頻應(yīng)用中使用頻率可調(diào)電源。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種等離子體處理裝置的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一種等離子體處理裝置的濾波特性示意圖；圖3a和3b為現(xiàn)有技術(shù)中另一種等離子體處理裝置的示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的濾波電路結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例濾波電路中各個(gè)元件值的示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的濾波電路的濾波特性曲線示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例雙頻等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例雙頻等離子處理裝置從低頻電源至高頻電源的濾波傳輸衰 減特性意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例雙頻等離子處理裝置中第二濾波電路對匹配器匹配范圍的影響示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例的濾波電路結(jié)構(gòu)圖。該濾波電路包括第一端、第二端、第一電感L1、第一電容Cl、第二電感L2、第二電容C2和第三電感L3。其中，第一電感LI的一端與第一端相連，第一電容Cl的一端與第一電感LI的另一端相連,且第一電容Cl的另一端接地。在該實(shí)施例中，第一電容Cl與第一電感LI形成諧振回路，以濾除頻率可調(diào)電源的低頻部分。其中，第二電感L2的一端與第一電感LI的另一端相連,第二電容C2的一端與第二電感L2的另一端相連，且第二電容C2的另一端與第二端相連，第三電感L3與第二電容C2并聯(lián)，形成諧振回路，以濾除頻率可調(diào)電源的高頻部分。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一端可與低頻電源相連，第二端可與高頻電源相連，其中，低頻電源為頻率可調(diào)電源。本發(fā)明可以通過第一電容Cl和第一電感LI構(gòu)成的低頻諧振回路對低頻電源進(jìn)行濾波。在該實(shí)施例中，圖4所示的濾波電路可以使得高頻電源的功率通過，而阻止低頻電源對高頻電源的干擾。需要說明的是，在該實(shí)施例中頻率可調(diào)電源(即低頻電源)包括低頻部分和高頻部分，但是頻率可調(diào)電源的高頻部分的頻率依然小于高頻電源的頻率，此處所述的高頻部分僅是相對于低頻部分而言的。此外，在該實(shí)施例中，第二電感L2還用于調(diào)節(jié)濾波電路對于高頻電源的通過特性。如圖5所示,為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例濾波電路中各個(gè)元件值的示意圖。參照圖5，第一電容Cl約為780pF、第一電感LI約為10. 45 μ H、第二電感L2約為O. 2 μ H、第二電容C2約為680pF、第三電感L3約為8.1lyH0如圖6所示，為該濾波電路的濾波特性曲線示意圖。其中，曲線100為反射特性，橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為單位dB，從曲線100可以看出在頻率為13. 56MHz時(shí)回波損耗在_40dB以下，并且?guī)缀鯖]有反射。其中，曲線200為傳輸特性，從曲線200可以看出該濾波電路在1. 765-2. 165MHz之間有很好的衰減特性。從圖6中可以看出，通過圖5中對濾波電路中各個(gè)元件值的設(shè)定，可以使得濾波電路對高頻如8MHz以上的頻率基本沒有衰減，使高頻電源的功率通過，而在1. 765-2. 165MHz之間有很好的衰減特性,從而阻止低頻電源對高頻電源的干擾。如圖7所示，為本發(fā)明實(shí)施例雙頻等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。該雙頻等離子處理裝置包括第一匹配器1300、第一濾波電路1400、第二濾波電路1500、第二端1600、第二匹配器1700。其中，第二濾波電路為如上所述的濾波電路，用于對頻率可調(diào)電源所提供的功率進(jìn)行濾波。在該實(shí)施例中，雙頻等離子處理裝置還包括第一電源1100和第二電源1200，其中，第一電源1100為頻率可調(diào)電源。具體地，第一電 源1100的工作頻率小于第二電源1200的工作頻率，且第一電源1100為頻率可調(diào)電源，例如工作頻率在1. 765-2. 165MHz之間的頻率可調(diào)電源，第二電源1200可為高頻電源(13. 56MHz)。第一匹配器1300的輸入端與第一電源1100相連,第一濾波電路1400的輸入端與第一匹配器1300的輸出端相連,第一濾波電路1400用于對第二電源1200所提供的功率進(jìn)行濾波。此外，第二濾波電路1500為本發(fā)明實(shí)施例所述的濾波電路，用于對第一電源1100所提供的功率進(jìn)行濾波。輸出端1600分別與第一濾波電路1400的輸出端和第二濾波電路1500的第一端相連，第二匹配器1700的輸入端與第二電源1200相連，第二匹配器1700的輸出端與第二濾波電路1500的第二端相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，輸出端1600與PVD設(shè)備的靜電卡盤相連。當(dāng)然在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，輸出端1600也可與PVD設(shè)備的其他部分相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一匹配器1300進(jìn)一步包括第三電容C3和第四電容C4。其中，第三電容C3的一端與第一匹配器1300的輸入端相連，且第三電容C3的另一端接地，第四電容C4的一端與第一電源1100相連,且第四電容C4的另一端與第一匹配器1300的輸出端相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一濾波電路1400進(jìn)一步包括第五電容C5和第四電感L4。其中,第五電容C5的一端與第一濾波電路1400的輸入端相連,第五電容C5的另一端與第一濾波電路1400的輸出端相連,第四電感L4與第五電容C5并聯(lián)。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，第五電容C5可為275pF，第四電感L4可為O. 5 μ H。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二匹配器1700進(jìn)一步包括第六電容C6和第七電容C7ο其中，第六電容C6的一端與第二匹配器1700的輸入端相連,且第六電容C6的另一端接地，第七電容C7的一端與第二電源1200相連，且第七電容C7的另一端與第二匹配器1700的輸出端相連。如圖8所示，為本發(fā)明實(shí)施例雙頻等離子處理裝置從低頻電源至高頻電源的濾波傳輸衰減特性示意圖。從該圖中可以看出，該濾波電路對2MHz頻率附件的一段頻率都具有良好的衰減作用，而在13. 56MHz附近基本沒有衰減，少量有衰減的原因是濾波網(wǎng)絡(luò)對匹配有一定影響所造成的，通過調(diào)整匹配器的電容即可消除。如圖9所示，為本發(fā)明實(shí)施例雙頻等離子處理裝置中第二濾波電路對匹配器匹配范圍的影響示意圖。其中，曲線300為原有匹配范圍，曲線400為添加第二濾波電路之后的匹配范圍，從圖中可以看出增加了第二濾波電路之后對匹配范圍幾乎沒有影響。通過本發(fā)明實(shí)施例的濾波電路能夠提供較寬的頻帶，從而能夠在雙頻應(yīng)用中使用頻率可調(diào)電源。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種濾波電路，其特征在于，包括 第一電感，所述第一電感的一端與所述第一端相連； 第一電容，所述第一電容的一端與所述第一電感的另一端相連，且所述第一電容的另一端接地，所述第一電容與所述第一電感形成諧振回路，以濾除頻率可調(diào)電源的低頻部分； 第二電感，所述第二電感的一端與所述第一電感的另一端相連； 第二電容，所述第二電容的一端與所述第二電感的另一端相連，且所述第二電容的另一端與所述第二端相連；和 第三電感，所述第三電感與所述第二電容并聯(lián)，形成諧振回路，以濾除所述頻率可調(diào)電源的高頻部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波電路，其特征在于，所述第一端與低頻電源相連，所述第二端與高頻電源相連，其中，所述低頻電源為所述頻率可調(diào)電源。
3.一種雙頻等離子處理裝置，包括第一匹配器、第一濾波電路、第二濾波電路和第二匹配器，其特征在于，所述第二濾波電路為根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濾波電路，用于對頻率可調(diào)電源所提供的功率進(jìn)行濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙頻等離子處理裝置，其特征在于，還包括 第一電源和第二電源，其中，所述第一電源為頻率可調(diào)電源； 輸出端，所述輸出端分別與所述第一濾波電路的輸出端和所述第二濾波電路的第一端相連； 其中 所述第一匹配器的輸入端與所述第一電源相連； 所述第一濾波電路的輸入端與所述第一匹配器的輸出端相連，用于對所述第二電源所提供的功率進(jìn)行濾波； 所述第二匹配器的輸入端與所述第二電源相連，所述第二匹配器的輸出端與所述第二濾波電路的第二端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙頻等離子處理裝置，其特征在于，所述輸出端與PVD設(shè)備的靜電卡盤相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙頻等離子處理裝置，其特征在于，所述第一電源的工作頻率小于所述第二電源的工作頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙頻等離子處理裝置，其特征在于，第一匹配器進(jìn)一步包括 第三電容，所述第三電容的一端與所述第一匹配器的輸入端相連，且所述第三電容的另一端接地；和 第四電容，所述第四電容的一端與所述第一電源相連，且所述第四電容的另一端與所述第一匹配器的輸出端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙頻等離子處理裝置，其特征在于，所述第一濾波電路進(jìn)一步包括 第五電容，所述第五電容的一端與所述第一濾波電路的輸入端相連，所述第五電容的另一端與所述第一濾波電路的輸出端相連；第四電感，所述第四電感與所述第五電容并聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙頻等離子處理裝置，其特征在于，所述第二匹配器進(jìn)一步包括 第六電容，所述第六電容的一端與所述第二匹配器的輸入端相連，且所述第六電容的另一端接地；和 第七電容，所述第七電容的一端與所述第二電源相連，且所述第七電容的另一端與所述第二匹配器的輸出端相連。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提出了一種濾波電路，包括第一端和第二端；第一電感，所述第一電感的一端與所述第一端相連；第一電容，所述第一電容的一端與所述第一電感的另一端相連，且所述第一電容的另一端接地，所述第一電容與所述第一電感形成諧振回路，以濾除調(diào)頻電源的低頻部分；第二電感，所述第二電感的一端與所述第一電感的另一端相連；第二電容，所述第二電容的一端與所述第二電感的另一端相連，且所述第二電容的另一端與所述第二端相連；和第三電感，所述第三電感與所述第二電容并聯(lián)，形成諧振回路，以濾除調(diào)頻電源的高頻部分。通過本發(fā)明實(shí)施例的濾波電路能夠提供較寬的頻帶，從而能夠在雙頻應(yīng)用中使用頻率可調(diào)電源。
文檔編號H01J37/32GK103023452SQ201110281850
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者張良 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司