CN111183496A - 用于多频率射频(rf)偏置的rf滤波器 - Google Patents

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Abstract

射频(RF)滤波器包括具有多个线圈区段的电感元件，所述多个线圈区段共同形成绞合磁导线的电缆的未分开线圈。至少两个相邻的线圈区段具有不同的匝距。绞合磁导线的电缆包括每通道两根导线，并且被构造用于至少一个通道。在电感元件的第一端部的绞合磁导线的电缆被构造为连接到将接收来自电源的电力的电气部件。电感元件的第二端部处的绞合磁导线的电缆被构造用于连接至电源。终端电容元件在电感元件的第二端部与电源之间的相应位置处电连接在参考接地电位与绞合磁导线的电缆的相应的导线之间。

Description

用于多频率射频(RF)偏置的RF滤波器
技术领域
本公开内容涉及半导体制造设备。
背景技术
在各种半导体制造工艺中，射频(RF)功率被传输至处理室，以产生等离子体和/或产生偏压。例如加热器组件的一或多个其他电动部件可于暴露至RF功率下操作。例如，该加热器组件可构造及设置成加热该处理室内的部件或区域。用于产生该等离子体和/或偏压的RF功率会干扰电源和/或对电源造成损坏。必须防止RF功率干扰和/或对电源造成损坏。另外，将加热器电源连接至嵌入处理室内的RF电极中的加热组件可加载RF功率而降低其效率。需要RF滤波器以将RF电极与加热器电源隔离，电源是AC(交流)或DC(直流)，以使AC或DC电力可被提供至在RF电极内的加热组件而在该AC或DC供电路径内没有RF功率侵入。正是于此背景下才产生本公开内容。
发明内容
在示例性实施方案中，公开了射频(RF)滤波器。该RF滤波器包括电感元件，该电感元件包括至少2个线圈区段，这些线圈区段共同地形成绞合磁导线的电缆的未分开线圈。每个线圈区段包括在对应的匝距处所构造的绞合磁导线的电缆的未分开线圈的一部分。至少2个相邻的线圈区段具有不同的匝距。绞合磁导线的电缆包括每个通道两条导线且被构造用于至少一个通道。在该电感元件的第一端部处的绞合磁导线的电缆被构造用于连接至电气部件。该电气部件将从电源接收电力，该电源是DC电源或AC电源。在该电感元件的第二端部处的绞合磁导线的电缆被构造用于连接至该电源。该RF滤波器还包括成组的终端电容元件，其包括用于该绞合磁导线的电缆的每条导线的单独的终端电容元件。每个终端电容元件在该电感元件的第二端部和该电源之间的位置，电连接于参考接地电位与该绞合磁导线的电缆的相应的导线之间。
在示例性实施方案中，公开了用于对RF功率进行滤波的方法。该方法包括在电源与将由该电源接收电力的电气部件之间具有RF滤波器。该电源是DC电源或AC电源。该RF滤波器包括具有至少2个线圈区段的电感元件，这些线圈区段共同地形成绞合磁导线的电缆的未分开线圈。每个线圈区段包括以对应的匝距所构造的绞合磁导线的电缆的未分开线圈的一部分。至少2个相邻的线圈区段具有不同的匝距。该绞合磁导线的电缆包括每个通道两条导线且被构造用于至少一个通道。在该电感元件的第一端部处的绞合磁导线的电缆连接至该电气部件。于该电感元件的第二端部处的绞合磁导线的电缆连接至该电源。该RF滤波器还包括用于绞合磁导线的电缆的每条导线的单独的终端电容元件。每个终端电容元件在该电感元件的第二端部和该电源之间的位置，电连接于参考接地电位与该绞合磁导线的电缆的相应的导线之间。
在示例性实施方案中，公开用于对RF功率进行滤波的方法。该方法包括将来自电源的电力传输至在输入配置内的导线。这些导线连接至相应的电容元件。每对单独的导线被设定为向暴露至RF功率的电气部件提供电力。该方法还包括在电感元件的输入处，将来自该输入配置内的导线的电力传递至绞合磁导线的电缆内的对应磁导线。该电感元件包括至少2个线圈区段，这些线圈区段于该电感元件的输入和该电感元件的输出之间共同地形成该绞合磁导线的电缆的未分开线圈。每个线圈区段包括以对应的匝距处所构造的绞合磁导线的电缆的未分开线圈的一部分。至少2个相邻的线圈区段具有不同的匝距。该方法还包括在该电感元件的输出处，将来自该绞合磁导线的电缆内的磁导线的电力传递至连接到暴露于RF功率的电气部件的对应导线。
其他方面及优点将由以下详细叙述、结合所附的附图变得更明显，附图通过示例方式提供。
附图说明
图1A显示按照本公开的一些实施方案的CCP处理室的示例性直立截面概要图。
图1B显示按照本公开的一些实施方案的ICP处理室的示例性直立截面概要图。
图1C显示按照本公开的一些实施方案的示例性加热器组件的俯视图，该加热器组件包括四个同心地构造及定位的加热元件。
图2显示按照本公开的一些实施方案而连接于该电源及用于图1C的示例性实施方案的加热器组件之间的RF滤波器的电气概要图。
图3A显示按照本公开的一些实施方案的电感器的等角视图。
图3B显示按照本公开的一些实施方案的处于裸露状态的线圈管。
图3C显示按照本公开的一些实施方案，通过将绞合磁导线的电缆卷绕着线圈管所形成的绞合磁导线的电缆的未分开线圈。
图3D显示经过按照本公开的一些实施方案的电感器的中心的直立截面图。
图4显示按照本公开的一些实施方案的关于13.56MHz的较高主RF频率的阻抗作为用于每条导线的RF频率的函数的曲线图，这些导线使电流能流动至加热器组件内的给定加热组件。
图5显示按照本公开的一些实施方案的关于1MHz的较低主RF频率的阻抗作为用于每条导线的RF频率的函数的曲线图，这些导线使电流能流动至加热器组件内的给定加热组件。
图6呈现用于按照本公开的一些实施方案来对RF功率进行滤波的方法。
图7呈现用于按照本公开的一些实施方案来对RF功率进行滤波的方法。
具体实施方式
在以下叙述中，提出了许多特定的细节，以便提供对本公开的完全理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见的是，可在没有这些特定细节中的一些或所有的情况下实践本公开的实施方案。在其他情况中，并未详细地叙述公知的工艺操作，以免不必要地模糊本公开。
在半导体工业中，半导体衬底可在各种类型的等离子体室、诸如电容耦合等离子体(CCP)处理室和电感耦合等离子体(ICP)处理室中进行制造操作。在CCP和ICP处理室两者中，射频(RF)功率用于给工艺气体通电以将工艺气体转变成等离子体。这些离子体内的反应物质和/或带电物质被引导至与衬底相互作用，以修改衬底的状态，举例而言，通过修改存在于衬底上的材料、或将材料沉积在衬底上、或从衬底移除/蚀刻材料。该CCP和ICP处理室还可配备有一或多个电极，这些电极接收RF功率以产生偏压，用于加速从等离子体朝向衬底的带电物质。该CCP和ICP处理室还可配备有一或多个电动部件、例如加热器组件，其从一或多个电源接收电力，其中，所述一或多个电源中的每一个是DC(直流)电源或AC(交流)电源。有必要确保使用于产生等离子体和/或偏压的RF功率不会进入这些电源(DC或AC电源)，这些电源(DC或AC电源)被用于向该一或多个电动部件(诸如该加热器组件)供电。如在本文中所公开的，RF滤波器和相关联电感器的各种实施方案适合用于防止RF功率传输进入与该CCP和ICP处理室的操作相关联的DC和/或AC电源。
图1A显示了按照本公开的一些实施方案的CCP处理室101的示例性直立截面概要图。该CCP处理室101界定处理容积空间(volume)，于该处理容积空间内产生等离子体123而暴露至衬底105，而以受控方式影响对衬底105的改变。在多种制造工艺中，衬底105的改变可为衬底105上的材料或表面条件中的改变。例如，在多种制造工艺中，衬底105的改变可包括下列一或多种：从衬底105蚀刻材料、在衬底105上沉积材料、或修改存在于衬底105上的材料。在一些实施方案中，衬底105是经历制造程序的半导体晶片。然而，应理解的是，在多种实施方案中，衬底105实质上可为经受基于等离子体的制造工艺的任何类型的衬底。例如，在一些实施方案中，如在本文中所使用的衬底105可意指由硅、蓝宝石、GaN、GaAs或SiC、或其他衬底材料所形成的衬底，并可包括玻璃面板/衬底、金属箔、金属片、聚合物材料等等。在多种实施方案中，如在本文中所提及的衬底105在样式、形状和/或尺寸方面也可变化。例如，在一些实施方案中，于本文中所提及的衬底105可对应于200mm(毫米)半导体晶片、300mm半导体晶片、或450mm半导体晶片。另外，在一些实施方案中，在本文中所提及的衬底105也可对应于非圆形衬底(诸如用于平板显示器的矩形衬底等)以及其他形状者。
在多种实施方案中，CCP处理室101通过使一或多种工艺气体流入处理容积空间、并通过将RF功率施加至一或多种工艺气体以将该一或多种工艺气体转变成等离子体123而暴露于衬底105，以便影响衬底105上的材料或表面条件中的变化。CCP处理室101包括衬底支撑结构103，在处理操作期间，衬底105被定位于衬底支撑结构103上并被该衬底支撑结构支撑。在一些实施方案中，电极107被设置在衬底支撑结构103内，以使RF功率能从电极107经过该处理容积空间传输，以产生等离子体123和/或控制离子能量。连接电极107以经过RF馈电结构109接收RF功率，RF馈电结构109经由一或多个阻抗匹配系统113连接至一或多个RF功率产生器111。阻抗匹配系统113包括电容器和电感器的配置，其构造成确保RF功率产生器111于阻抗匹配系统113的输入处所遇到的阻抗足够接近该RF功率产生器111被设计来操作所针对的输出阻抗(通常为50欧姆)，以致通过该RF功率产生器111所产生及传输的RF功率将以有效的方式传输进入该处理容积空间，例如没有不可接受或不所期望的反射。
而且，在一些实施方案中，还可提供上电极115。在多种实施方案中，上电极115可提供电接地电极或可使用于将RF功率传输进入该处理容积空间。在一些实施方案中，连接上电极115，以经过RF馈电结构117接收RF功率，该RF馈电结构117经由一或多个阻抗匹配系统119连接至一或多个RF功率产生器121。阻抗匹配系统119包括电容器及电感器的配置，其构造成确保RF功率产生器121于阻抗匹配系统119的输入处所遇到的阻抗足够接近该RF功率产生器121被设计来操作所针对的输出阻抗(通常为50欧姆)，以致通过该RF功率产生器121所产生及传输的RF功率将以有效的方式传输进入该处理容积空间，例如没有不可接受或不所期望的反射。
在一些实施方案中，加热器组件125设置于衬底支撑结构103内，以提供对衬底105的温度控制。电连接加热器组件125，以经过电连接件127接收电力，其中该电力由电源131经过电连接件137供给至RF滤波器129，并且经过该RF滤波器129供给至电连接件127。在一些实施方案中，电源131是交流(AC)电源。在一些实施方案中，电源131是直流(DC)电源。在一些实施方案中，加热器组件125包括多个电阻加热元件。该RF滤波器129被构造成防止RF功率进入电源131，同时允许电源131和电连接件127之间的电流的传输。
在一些实施方案中，该加热器组件125包括多个加热元件。图1C显示按照本公开的一些实施方案的示例性加热器组件125的俯视图，该加热器组件包括四个同心地构造及定位的加热元件132、133、134、135。该加热元件132对应于内部加热区，该内部加热区实质上相对于该衬底支撑结构103的被配置成接纳且支撑衬底105的区域而在水平方向上居中。加热元件133对应于构造成径向地围绕该内部加热区的中间-内部加热区。该加热元件134对应于构造成径向地围绕该中间-内部加热区的中间-外部加热区。该加热元件135对应于构造成径向地围绕该中间-外部加热区的外部加热区。在图1C的示例性加热器组件125中，连接加热元件132、133、134、135中的每一个以从电源131接收分开且独立控制的电力。更明确地是，加热元件132、133、134、135中的每一个专门连接至在电连接件127内的二条导线。因此，为了容纳该四个加热元件132、133、134、135，该电连接件127包括如图1C中所显示的八条导线132A、132B、133A、133B、134A、134B、135A、135B。于图1C的示例中，该八条导线132A、132B、133A、133B、134A、134B、135A、135B中的每一条还分别经过该RF滤波器129连接至八条导线137A、137B、137C、137D、137E、137F、137G、137H(137A-137H)，其形成电源131与RF滤波器129之间的电连接件137。应该理解，图1C的加热器组件125通过示例方式显示。在多种实施方案中，该加热器组件125可包括少于四个加热元件或多于四个加热元件中的任一者，使每个加热元件具有专用的导线对，以用于经过该RF滤波器129接收来自该电源131的电力。
图1B显示按照本公开的一些实施方案的ICP处理室151的示例性直立截面概要图。该ICP处理室也可称为变压器耦合等离子体(TCP)处理室。为了便于在这里讨论，ICP处理室将用于意指ICP和TCP处理室两者。该ICP处理室151界定处理容积空间，在该处理容积空间内产生等离子体123，其暴露于衬底105，并以受控方式影响衬底105的改变。在多种制造工艺中，衬底105的改变可为衬底105上的材料或表面条件的改变。例如，在多种制造工艺中，衬底105的改变可包括下列的一或多种：从衬底105蚀刻材料、于衬底105上沉积材料、或修改存在于衬底105上的材料。
应理解，该ICP处理室151可为任何类型的ICP处理室，其中RF功率由设置在ICP处理室151外的线圈155传输至在ICP处理室151内的工艺气体，以在ICP处理室151内产生等离子体123。提供上窗口结构153，以允许RF功率从线圈155经过上窗口结构153传输并进入ICP处理室151的处理容积空间。ICP处理室151的操作通过使一或多种工艺气体流动进入处理容积空间并且通过从线圈155将RF功率施加至该一或多种工艺气体，以将该一或多种工艺气体转变成等离子体123，其暴露于衬底105，以影响衬底105上的材料或表面条件的变化。线圈155被设置在上窗口结构153上方。在图1B的示例中，该线圈155形成为径向线圈组件，使线圈155的阴影部分变得进入附图的页面内，并使线圈155的无阴影部分变得离开附图的页面。然而，应了解在其他实施方案中，该线圈155本质上可具有任何构造，只要其适合用于将RF功率传输经过该上窗口结构153而进入等离子体处理容积空间即可。在多种实施方案中，线圈155能具有任何数目的匝和任何适当的截面尺寸和形状(圆形、椭圆形、矩形、梯形等)，以提供经过该上窗口结构153进入该处理容积的RF功率的所期望的传输。
线圈155通过RF功率供给结构161经由一或多个阻抗匹配系统159连接至一或多个RF功率产生器157。阻抗匹配系统159包括电容器和/或电感器的配置，其构造成确保RF功率产生器157于该阻抗匹配系统159的输入处所遇到的阻抗充分接近该RF功率产生器157被设计来操作所针对的输出阻抗(通常为50欧姆)，使得通过该RF功率产生器157供给至该线圈155的RF功率将以有效的方式传输进入该处理容积空间，亦即没有不可接受或不所期望的反射。在一些实施方案中，该ICP处理室151还可包括电极107、RF馈电结构109、阻抗匹配系统113以及RF功率产生器111，如先前针对图1A所叙述的。
在一些实施方案中，ICP处理室151还能包括设置于衬底支撑结构103内的加热器组件125，以提供对衬底105的温度控制。如针对图1A的CCP处理室101所叙述的，电连接该ICP处理室151的加热器组件125，以经过该电连接件127接收电力，其中，该电力是从电源131经过电连接件137供给至该RF滤波器129以及经过该RF滤波器129供给至电连接件127。
图2显示按照本公开的一些实施方案连接在该电源131及用于图1C的示例性实施方案的加热器组件125之间的RF滤波器129的电气概要图。该RF滤波器129包括用于连接在电源131和加热器组件125之间的每条导线的单独导线。具体而言，该RF滤波器129包括将来自该电源131的输出端的导线137A连接至导线132A的导线142A，该导线132A连接至该加热器组件125的输入端。该RF滤波器129还包括将来自电源131的输出端的导线137B连接至导线132B的导线142B，该导线132B连接至加热器组件125的输入端。该RF滤波器129还包括将来自电源131的输出端的导线137C连接至导线133A的导线142C，该导线133A连接至加热器组件125的输入端。该RF滤波器129还包括将来自电源131的输出端的导线137D连接至导线133B的导线142D，该导线133B连接至加热器组件125的输入端。该RF滤波器129还包括导线142E，该导线142E将来自电源131的输出端的导线137E连接至导线134A，该导线134A连接至加热器组件125的输入端。该RF滤波器129还包括导线142F，该导线142F将来自电源131的输出端的导线137F连接至导线134B，该导线134B连接至加热器组件125的输入端。该RF滤波器129还包括导线142G，该导线142G将来自电源131的输出端的导线137G连接至导线135A，该导线135A连接至加热器组件125的输入端。该RF滤波器129还包括导线142H，该导线142H将来自电源131的输出端的导线137H连接至导线135B，该导线135B连接至加热器组件125的输入端。
导线142A、142B、142C、142D、142E、142F、142G、142H(142A-142H)中的每一者延伸经过RF滤波器129内的电感器141并形成该电感器141的一部分。在该电感器141的第一端部，这些导线142A-142H的每一者经过该电连接件127连接至加热器组件125。在该电感器141的第二端部，这些导线142A-142H的每一者经过电连接件137连接至电源131。在电感器141内，这些导线142A-142H绞合在一起，以形成绞合磁导线142的电缆，所述电缆能作为单一电缆被机械式地/空间式地操纵。在电感器141内，该绞合磁导线142的电缆形成为螺旋状线圈形状，其在电感器141的第一端部(在至加热器组件125的电连接件127处)和电感器141的第二端部(在至电源131的电连接件137处)之间延伸。这些导线142A-142H中的每一者形成为涂覆有电绝缘涂覆材料的电导体。因此，当这些导线142A-142H绞合在一起以形成绞合磁导线142的电缆时，每条导线142A-142H的电绝缘涂覆材料均防止低频电流的导线至导线传导，所述低频电流例如与电力传输相关联的直流(DC)和交流(AC)。在一些实施方案中，导线142A-142H中的每一者的电绝缘涂覆材料对可能沿着这些导线142A-142H行进的RF功率也是半透射的。在这些实施方案中，RF功率可沿着该绞合磁导线142的电缆(就像其是单片导体电缆一样)行进，并防止同时流过这些导线142A-142H的低频(DC/AC)电流在该绞合磁导线142的电缆内的导线142A-142H之间流动。这提供该RF滤波器129的阻抗方面的通道至通道可变性的减小、或甚至消除，其中给定通道对应于给定的142A-142H中的一对导线，其提供流向加热器组件125内的给定加热元件132、133、134、135的电流。在一些实施方案中，这些导线142A-142H涂覆有高温电绝缘聚合物材料的铜导线。然而，应理解的是，在多种实施方案中，这些导线142A-142H可为由除铜之外的电导体材料所形成，并可涂覆有除该高温电绝缘聚合物材料之外的电绝缘涂覆材料。
这些导线142A-142H中的每一者在电感器141及至电源131的电连接件137之间的相应位置处电连接至相应的终端电容器143A、143B、143C、143D、143E、143F、143G、143H(143A-143H)。具体而言，该导线142A经过导线144A电连接至终端电容器143A第一端子，且该终端电容器143A的第二端子电连接至参考接地电位145。导线142B经过导线144B电连接至终端电容器143B的第一端子，且该终端电容器143B的第二端子电连接至参考接地电位145。该导线142C经过导线144C电连接至终端电容器143C的第一端子，且该终端电容器143C的第二端子电连接至参考接地电位145。该导线142D经过导线144D电连接至终端电容器143D的第一端子，且该终端电容器143D的第二端子电连接至参考接地电位145。该导线142E经过导线144E电连接至终端电容器143E的第一端子，且该终端电容器143E的第二端子电连接至参考接地电位145。该导线142F经过导线144F电连接至终端电容器143F的第一端子，且该终端电容器143F的第二端子电连接至参考接地电位145。该导线142G经过导线144G电连接至终端电容器143G的第一端子，且该终端电容器143G的第二端子电连接至参考接地电位145。该导线142H经过导线144H电连接至终端电容器143H的第一端子，且该终端电容器143H的第二端子电连接至参考接地电位145。在至电源131的电连接件137和电感器141之间，导线142A-142H和导线144A-144H以及终端电容器143A-143H和参考接地电位145可共同地意指该RF滤波器129的输入配置。
终端电容器143A-143H具有充分高的电容，以确保其与电感器141组合的存在造成由该加热器组件125进入RF滤波器129的RF功率遵循至参考接地电位145的传输路径，而不会进入该电源131。在一些实施方案中，终端电容器143A-143H中的每一个具有在由约3000微微法拉(pF)至约5000pF、或约0.1微法拉(μF)的范围内的电容。而且，因为终端电容器143A-143H具有这样大的电容，所以终端电容器143A-143H的制造可变性对于通道至通道阻抗均匀性本质上没有影响。因此，终端电容器143A-143H的制造可变性对于整个单元至单元(RF滤波器129至RF滤波器129)的阻抗均匀性本质上没有影响。
图3A显示按照本公开的一些实施方案的电感器141的等角视图。图3A的示例性电感器141被构造为与图1C的示例性加热器组件125一起使用，以对两个不同RF频率的RF功率进行滤波。该电感器141包括由电绝缘材料所形成的线圈管305。在一些实施方案中，该线圈管305的电绝缘材料是能够承受高温的聚合物材料。例如，在一些实施方案中，该线圈管305的电绝缘材料是例如聚四氟乙烯(PTFE)之类的四氟乙烯含氟聚合物，例如TeflonTM。然而，应理解的是，在其他实施方案中，该线圈管305的电绝缘材料本质上可为任何其他不导电的固体材料，并可承受绞合磁导线142的电缆的工作温度，且当安装用于与等离子体处理室一起操作时，与该绞合磁导线142的电缆和其他连接材料是化学兼容的。例如，在一些实施方案中，该线圈管305的电绝缘材料可为丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、醋酸盐、丙烯酸、铍氧化物、陶瓷、DelrinTM、环氧树脂、玻璃纤维、玻璃、KynarTM、LexanTM、MerlonTM、三聚氰胺、云母、NomexTM、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、酚醛树脂、聚酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯(PVC)、热塑性塑料、聚砜、聚醚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚亚苯基、NorylTM、UltemTM、UdelTM、VespelTM、TorlonTM、乙烯基等中的一或多种。
图3A的示例性线圈管305形成为具有内径307和外径309的中空圆柱。应理解的是，因为该绞合磁导线142的电缆卷绕着该线圈管305的外表面，因而电感器141的电感是线圈管305的外径309的偏函数(a partial function)。在多种实施方案中，该线圈管305的外径309是在约4英寸延伸至约6英寸的范围内。
在一些实施方案中，界定线圈管305的内径307，以提供经过线圈管305的冷却空气流。还限定线圈管305的内径307，以确保线圈管305具有足够的机械强度来提供刚性结构，以用于维持线圈管305的外表面上的绞合磁导线142的盘绕电缆的空间构造。还可界定线圈管305的内径307，以减少该电感器141的总重量，这可有利于该电感器141的物理安装。在多种实施方案中，该线圈管305的内径307是在从约3英寸延伸至约5英寸的范围内。
一般而言，该电感器141包括许多线圈区段，这些线圈区段对应于将通过RF滤波器129进行滤波的许多实质上不同的RF频率。在图3A的示例中，该电感器141被构造成对两个实质上不同的RF频率的RF功率进行滤波。因此，图3A的示例性电感器141具有两个线圈区段、亦即第一线圈区段301和第二线圈区段303。该电感器141的每个线圈区段(例如线圈区段301、303)沿着该电感器141的总轴向长度的相应部分延伸。于图3A的示例中，在z方向中测量该电感器141的总轴向长度，而于x-y平面中测量内径307和外径309。该电感器141的每个线圈区段(例如301、303)被构造成具有特定的电感特征，该电感特征被界定用于在特定RF频率处或靠近特定RF频率对RF功率进行滤波，该RF频率将通过该RF滤波器129进行滤波。
该电感器141的例如301、303之类的给定线圈区段所提供的特定电感是该线圈管305的外径309、该给定线圈区段的轴向长度、在该给定线圈区段内的绞合磁导线142的电缆的相邻匝(环绕该线圈管305)之间的匝距以及在该给定线圈区段内的绞合磁导线142的电缆的匝数(环绕该线圈管305)的函数。在图3A的示例中，该第一线圈区段301具有在绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间测量的匝距311，且该第二线圈区段303具有在绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间测量的匝距313。应当理解，该匝距的测量是以平行于z方向而在环绕线圈管305的绞合磁导线142的电缆的相邻匝上的绞合磁导线142的电缆的中心线且在绕着该线圈管305的z方向轴线的相同方位角位置测量。在给定线圈区段(例如301、303)中的绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间的匝距(例如311、313)影响该给定线圈区段的共振频率。换句话说，于给定线圈区段中的绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间的匝距(例如311、313)决定将通过该给定线圈区段进行滤波的RF频率。在给定线圈区段(例如301、303)中的绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间的较小匝距(例如311、313)于该给定线圈区段中提供较高的电感。并且，在给定线圈区段(例如301、303)中的绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间的较大匝距(例如311、313)于该给定线圈区段中提供较低的电感。
为了针对给定线圈区段(例如301、303)获得特定阻抗，在该给定线圈区段内用于较高的RF频率需要较少的电感，且在该给定线圈区段内用于较低的RF频率需要更多的电感。因此，为了针对给定线圈区段(例如301、303)获得特定阻抗，对于较高的RF频率，在该给定线圈区段内需要较少的电感，其对应于该给定线圈区段(例如301、303)中的绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间的较大匝距(例如311、313)。并且，为了获得针对给定线圈区段(例如301、303)的特定阻抗，对于较低的RF频率，在该给定线圈区段内需要更多的电感，其对应于该给定线圈区段(例如301、303)中的绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间的较小匝距(例如311、313)。因此，在图3A的示例性电感器141中，于该绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间具有较大匝距311的第一线圈区段301提供较低的电感，且与该较高的RF频率共振。并且，在图3A的示例性电感器141中，于该绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间具有该较小匝距313的第二线圈区段303提供较高的电感，且与该较低的RF频率共振。应当理解，该绞合磁导线142的电缆从电感器141的第一端部连续地通过整个电感器141而到达电感器141的第二端部，该第一端部连接至加热器组件125，且该第二端部连接至电源131。因此，在相邻线圈区段(例如301、303)之间的每个过渡区，该绞合磁导线142的电缆卷绕着该线圈管305，而没有不连续性，且于该绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间的匝距中进行调整。
图3B显示了按照本公开的一些实施方案的在裸露状态中的线圈管305。图3C显示了按照本公开的一些实施方案的绞合磁导线142的电缆的未分开线圈，这些线圈通过将绞合磁导线142的电缆卷绕着该线圈管305形成。在图3B的示例中，连续的沟槽形成于该线圈管305的外表面中，以提供环绕该线圈管305的绞合磁导线142的电缆的精确定位，并提供对该绞合磁导线142的电缆的未分开线圈的空间构造的保留，该线圈通过将绞合磁导线142的电缆卷绕着线圈管305形成。图3B显示该连续的沟槽包括在第一线圈区段301内形成的第一沟槽部分315和于该第二线圈区段303内形成的第二沟槽部分317，而在该第一线圈区段301和该第二线圈区段303之间的过渡区，于该第一沟槽部分315和该第二沟槽部分317之间具有平滑过渡区。然而，应该理解，在其他实施方案中，可构造线圈管305，而在其外表面中没有连续的沟槽。例如，在一些实施方案中，该线圈管305可具有实质上平滑的外表面，其具有电绝缘间隔物，该电绝缘间隔物用来将环绕该线圈管305的绞合磁导线142的电缆的相邻匝分开。在这些实施方案中，当作示例，该等电绝缘间隔物可为由本质上任何可用于形成该线圈管305的材料所形成，例如上面列出的那些材料。
应当理解，尽管显示该示例性线圈管305具有直圆柱体形状的外表面(不包括连续沟槽的存在)，在其他实施方案中，该线圈管305的外表面可具有于该x-y平面内的其他截面形状，诸如椭圆形、矩形、正方形、三角形、多边形、星形、x形、十字形等。在一些实施方案中，于该x-y平面内的线圈管305的外表面的截面形状和/或尺寸也可沿着该线圈管305的轴向长度变动/改变。例如，在该x-y平面内的线圈管305的外表面的截面形状和/或尺寸可针对不同的线圈区段(例如301、303)而变动/改变。例如，在一些实施方案中，可构造该线圈管305，以具有用于该第一线圈区段301的外径309的第一值和用于该第二线圈区段303的外径309的第二值，其中，该外径309的第二值不同于该外径309的第一值。应当理解，在一些实施方案中，该电感器141的线圈管305也可具有实心构造，而没有中空的内部区域。
另外，该电感器141的每一线圈区段(例如301、303)可包括绞合磁导线142的电缆的一或多个匝层。例如，于该电感器141中，如在图3A中所显示，该第一线圈区段301具有绞合磁导线142的电缆的1个匝层，且该第二线圈区段303具有该绞合磁导线142的电缆的2个匝层。图3D显示了按照本公开的一些实施方案而经过该电感器141的中心的直立截面图。图3D显示了环绕该线圈管305的绞合磁导线142的电缆的各种匝。图3D显示了具有该绞合磁导线142的电缆的1个匝层的第一线圈区段301。图3D还显示了具有该绞合磁导线142的电缆的2个匝层的第二线圈区段303。具体而言，该第二线圈区段303具有形成在该线圈管305的外表面上的绞合磁导线142的电缆的第一匝层303A以及形成于该绞合磁导线142的电缆的第一匝层303A外侧/上方的绞合磁导线142的电缆的第二匝层303B。应当理解，在各种实施方案中，该电感器141的任何线圈区段(例如301、303)可适当地构造成包括该绞合磁导线142的电缆的一或多个匝层，以提供所期望的电感电平。还应理解，在给定线圈区段(例如301、303)中具有绞合磁导线142的电缆的多个匝使得该电感器141的整个尺寸能缩减，且使得该给定线圈区段的电感与卷绕在单匝层中的给定线圈区段中具有相同总长度的绞合磁导线142的电缆相比更高。
在示例性实施方案中，该电感器141被构造成以1MHz或约1MHz及以13.56MHz或约13.56MHz对RF频率进行滤波。在此示例性实施方案中，于该绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间具有该较大匝距311的第一线圈区段301被构造成对13.56MHz的较高RF频率进行滤波。并且，在该绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间具有较小匝距313的第二线圈区段303被构造成对1MHz的较低RF频率进行滤波。于该示例性实施方案中，该第一线圈区段301包括绞合磁导线142的电缆的13匝。在此实施方案中，该第二线圈区段303的第一匝层303A还包括绞合磁导线142的电缆的21匝。并且，在该实施方案中，该第二线圈区段303的第二匝层303B包括该绞合磁导线142的电缆的18匝。另外，在该示例性实施方案中，终端电容器143A-143H中的每一个具有约0.1微法拉的电容值。
应理解，该电感器141能构造成用于对两个或更多个不同的RF频率进行滤波，且通过示例的方式提及上面示例性实施方案中的1MHz和13.56MHz频率。例如，如果该电感器141被构造成用于对三个不同的RF频率(例如400千赫兹(kHz)、1MHz和13.56MHz)进行滤波，则举例而言，该电感器141将包括三个线圈区段，例如线圈区段301、303、及由线圈区段303延伸的另一线圈区段。在该三个线圈区段的每个线圈区段中，于该绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间的匝距也可以不同，如适当地分别与该三个不同的RF频率共振。并且，该三个线圈区段的每一个中的绞合磁导线142的电缆的匝数也可适当地设定，以在该三个线圈区段的每一个中建立所期望的电感。并且，如先前所提及的，在一些实施方案中，如果适当的话，该线圈管305的外径309对于该三个线圈区段中的一或多个可以是不同的，以获得具有该特定线圈区段的所期望的电感。
在一些实施方案中，对于具有该2个线圈区段301和303的电感器141，使该线圈区段301在绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间具有较大的匝距311，于该线圈区段301内的匝数是在由约10个延伸至约15个的范围内。另外，在该实施方案中，在该线圈区段303内的匝数是在从约20个延伸至约25个的范围内。另外，在该实施方案中，在该线圈区段301内的绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间的匝距311是在约0.4英寸延伸至约0.6英寸的范围内。另外，在该实施方案中，于该线圈区段303内的绞合磁导线142的电缆的相邻匝之间的匝距313是在约0.2英寸延伸至约0.3英寸的范围内。
图3D还显示该电感器141如何能设置于外壳319内，其中，该外壳319提供用于该电感器141的物理保护，且为该电感器141的装配提供其他与该等离子体处理室相关联的设备和/或设备机架、底盘、盒子、外壳等。在一些实施方案中，该外壳319被构造为实质上圆柱形的结构，在至少一端部上具有用于安装至另一表面的凸缘319A。在一些实施方案中，该外壳319还可具有用于容纳该终端电容器(例如143A-143H)的附接包围件320、以及用于从电源131接收电力的连接器。然而，应该理解，在其他实施方案中，该外壳319可形成为基本上具有任何适当的形状，以实际地保护该电感器141，提供该电感器141的冷却，并使该电感器141能够装配在与该等离子体处理室相关联的现有系统内。图3D还显示可如何将风扇321设置在格栅325附近，以如箭头323所示地推动冷却空气经过该电感器141，或如箭头324所示地将冷却空气经过该电感器141吸出。
在等离子体处理室(例如101、151)的操作期间，该RF滤波器129作为RF产生器(例如RF产生器111、121、157)的负载出现。因此，如果该RF滤波器129的阻抗较高，则该RF滤波器129呈现给该RF产生器的负载较低。因此，在一些实施方案中，使该RF滤波器129对RF功率传输呈现高阻抗是令人感兴趣的，以致于该RF滤波器129内将丢失较低量的RF功率。在一些实施方案中，例如RF功率产生器111、121、157之类的RF功率产生器的操作RF频率可由于频率调谐的结果而改变。在这些实施方案中，所期望的是在频率调谐操作期间，使该RF滤波器129于该RF功率产生器所产生的RF频率的预期范围内至少提供最小指定阻抗。在一些实施方案中，于频率调谐操作期间，该RF滤波器129的阻抗为约3千欧姆或更高，以便限制在该RF功率产生器所产生的RF频率之预期范围内。以此方式，该RF滤波器129被构造来为操作期间发生的任何RF频率至少呈现最小指定阻抗。还应当理解，因为该RF滤波器129的阻抗相当高，例如3千欧姆，所以较少的RF功率将传输经过该RF滤波器129，并将改善该等离子体处理室(例如101、151)的整体RF功率效率。
如先前所提及的，给定的通道对应于给定的一对导线142A-142H，该导线提供流动至该加热器组件125内的给定加热元件132、133、134、135的电流。该RF滤波器129提供改善的通道至通道阻抗均匀性，因为该RF滤波器129能够以实质上类似的方式阻挡对存在的每个通道的RF功率传输。图4显示按照本公开的一些实施方案，对于提供流动至该加热器组件125内的给定加热元件132、133、134、135的电流的每条导线132A、132B、132C、132D、132E、132F、132G、132H，阻抗与关于13.56MHz的较高主RF频率的RF频率的函数关系曲线图。图4验证该RF滤波器129如何在13.56MHz或附近的较高RF频率处为RF频率提供通道至通道阻抗中的实质均匀性。图5显示按照本公开的一些实施方案，对于提供流动至该加热器组件125内的给定加热元件132、133、134、135的电流的每条导线132A、132B、132C、132D、132E、132F、132G、132H，阻抗与关于1MHz的较低主RF频率的RF频率的函数关系曲线图。图5验证了该RF滤波器129如何在1MHz或附近的较低RF频率处为RF频率提供通道至通道阻抗中的实质均匀性。因为该RF滤波器129提供通道至通道阻抗中的实质均匀性，所以在该加热器组件125的每个电源通道上将存在基本相同量的RF功率，这意指诸多加热区的不同加热元件(例如132、133、134、135)将对相应的加热区内的RF功率传输具有实质上一致的影响，由此改善横跨该衬底105针对通过不同加热元件(例如132、133、134、135)的RF功率传输/损耗的工艺均匀性。另外，通过控制该RF滤波器129内的通道至通道阻抗均匀性，亦可能控制安装在不同等离子体处理室上的不同RF滤波器129单元之间的阻抗均匀性，并因此控制该RF滤波器129对室至室阻抗均匀性的影响。
应当理解，在本文中所公开的RF滤波器(例如129)包括电感元件(举例来说，例如电感器141)和成组的终端电容元件(举例来说，例如电容器143A-143H)。该电感元件(例如电感元件141)包括至少2个线圈区段(例如线圈区段301、303)，它们共同地形成绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈。该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈具有经过该至少2个线圈区段(例如线圈区段301、303)的相邻线圈区段之间的每个过渡区的连续构造。每个线圈区段(例如线圈区段301、303)包括以对应匝距(例如匝距311、313)构造的绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈的一部分。至少2个相邻的线圈区段(例如线圈区段301、303)具有不同的匝距(例如匝距311、313)。该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆包括每个通道两条导线，且被构造用于至少一个通道。在该电感元件(例如电感元件141)的第一端部的绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆被构造用于连接至将从电源(例如电源131)接收电力的电气部件(例如电气部件125)。在该电感元件(例如电感元件141)的第二端部的绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆被构造用于连接至该电源(例如电源131)。该成组的终端电容元件(例如143A-143H)包括用于该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的每条导线的单独终端电容元件。每个终端电容元件(例如143A-143H)是在该电感元件(例如电感元件141)的第二端部与电源(例如电源131)之间的位置，电连接于参考接地电位(例如参考接地电位145)和该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的相应导线之间。
在一些实施方案中，该至少2个线圈区段(例如线圈区段301、303)中的一些对应于将通过RF滤波器(例如RF滤波器129)进行滤波的一些不同RF频率。在一些实施方案中，还设定给定线圈区段(例如线圈区段301、303)的匝距(例如匝距311、313)，以使得该给定线圈区段(例如线圈区段301、303)与将通过该RF滤波器(例如RF滤波器129)进行滤波的一些不同RF频率中的一者共振。在一些实施方案中，该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的每条导线(例如导线142A-142H)被涂覆有电绝缘涂覆材料的电导体。在一些实施方案中，该电绝缘涂覆材料防止低频电流的导线至导线传导，且允许RF功率的导线至导线传输。在一些实施方案中，该电感元件(例如电感元件141)包括线圈管(例如线圈管305)，绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈卷绕着该线圈管。在一些实施方案中，该线圈管(例如线圈管305)被成形为中空的直圆柱体。在一些实施方案中，在该线圈管(例如线圈管305)的外表面内形成连续的沟槽，其中，该连续的沟槽被构造来接纳该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆，并保留该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈的空间构造。
在一些实施方案中，至少1个线圈区段(例如线圈区段301、303)包括绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的多个匝层。在一些实施方案中，该多个匝层相对于电感元件(例如电感元件141)的轴线沿径向方向堆叠。在一些实施方案中，至少2个线圈区段(例如线圈区段301、303)具有不同的长度，如沿着该电感元件(例如电感元件141)的轴线所测得的不同的长度。在一些实施方案中，该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈在至少2个线圈区段(例如线圈区段301、303)中具有不同的匝直径(例如直径309)。在一些实施方案中，该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈在至少2个线圈区段(例如线圈区段301、303)中具有不同的匝形状。在一些实施方案中，该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆包括8条导线(例如142A-142H)及构造用于4个通道，且在该电感元件(例如电感元件141)内的至少2个线圈区段(例如线圈区段301、303)的数量是2个。在一些实施方案中，该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈在该2个线圈区段(例如线圈区段301、303)中具有实质上相同的匝直径(例如直径309)，且连接至该电感元件(例如电感元件141)的第一端部的第一线圈区段(例如线圈区段301)的匝距(例如匝距311)大于连接至该电感元件(例如电感元件141)的第二端部的第二线圈区段(例如线圈区段303)的匝距(例如匝距313)。在一些实施方案中，该第一线圈区段(例如线圈区段301)具有该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的单个匝层，且该第二线圈区段(例如线圈区段303)具有该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的2个匝层(例如匝层303A、303B)。在一些实施方案中，该第一线圈区段(例如线圈区段301)在该单个匝层内具有该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的约13匝，而该第二线圈区段(例如线圈区段303)具有于该两个匝层的内匝层(例如匝层303A)内的绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的约21匝，且该第二线圈区段(例如线圈区段303)具有在该两个匝层的外匝层(例如匝层303B)内的绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的约18匝，以及该成组的终端电容元件中的每个终端电容元件(例如电容元件143A-143H)具有约0.1微法拉的电容值。
图6呈现按照本公开的一些实施方案的用于对RF功率进行滤波的方法。该方法包括在电源(例如电源131)和将从电源(例如电源131)接收电力的电气部件(例如电气部件125)之间连接RF滤波器(例如RF滤波器129)。在图6的方法中，该RF滤波器(例如RF滤波器129)包括具有至少2个线圈区段(例如线圈区段301、303)的电感元件(例如电感元件141)，这些线圈区段共同地形成绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈。每个线圈区段(例如线圈区段301、303)包括以对应匝距(例如匝距311、313)构造的绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈的一部分。至少2个相邻的线圈区段(例如线圈区段301、303)具有不同的匝距(例如匝距311、313)。该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆包括每个通道两条导线，且被构造用于至少一个通道。在该电感元件(例如电感元件141)的第一端部的绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆连接至电气部件(例如电气部件125)。于该电感元件(例如电感元件141)的第二端部的绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆连接至电源(例如电源131)。该RF滤波器(例如RF滤波器129)包括用于该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的每条导线(例如导线142A-142H)的单独终端电容元件(例如电容元件143A-143H)。每个终端电容元件(例如电容元件143A-143H)在电感元件(例如电感元件141)的第二端部与电源(例如电源131)之间的位置，电连接于参考接地电位(例如参考接地电位145)和该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的相应的导线(例如导线142A-142H)之间。在一些实施方案中，至少2个线圈区段(例如线圈区段301、303)中的一些对应于将通过该RF滤波器(例如RF滤波器129)进行滤波的一些不同RF频率。在一些实施方案中，设定给定线圈区段(例如线圈区段301、303)的匝距(例如匝距311、313)，以使得该给定线圈区段(例如线圈区段301、303)与将通过该RF滤波器(例如RF滤波器129)进行滤波的一些不同RF频率中的一者共振。在一些实施方案中，该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的每条导线(例如导线142A-142H)涂覆有电绝缘涂覆材料的电导体，该电绝缘涂覆材料防止低频电流的导线至导线传导和允许RF功率的导线至导线传输。
图7呈现按照本公开的一些实施方案的用于对RF功率进行滤波的方法。该方法包括用于在输入配置内由电源(例如131)传输电力至导线(例如导线142A-142H)的操作701。所述导线(例如导线142A-142H)连接至相应的电容元件(例如电容元件143A-143H)。每对不同的导线(例如导线142A-142H)均被指定用于向暴露至RF功率的电气部件(例如电气部件125)提供电力。该方法还包括操作703，其用于在电感元件(例如电感元件141)的输入处，将电力从该输入配置内的导线(例如导线142A-142H)传递至绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆内的对应磁导线。该电感元件(例如电感元件141)包括至少2个线圈区段(例如线圈区段301、303)，其在该电感元件(例如电感元件141)的输入与该电感元件(例如电感元件141)的输出之间共同地形成该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈。每个线圈区段(例如线圈区段301、303)包括以对应匝距(例如匝距311、313)构造的绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆的未分开线圈的一部分。至少2个相邻的线圈区段(例如线圈区段301、303)具有不同的匝距(例如匝距311、313)。该方法还包括操作705，其用于在该电感元件(例如电感元件141)的输入处，将电力从该绞合磁导线(例如绞合磁导线142)的电缆内的磁导线传递至对应导线(例如导线132A、132B、133A、133B、133B、134A、134B、135A、135B)，该对应导线连接至暴露于RF功率的电气部件(例如电气部件125)。
为了理解该RF滤波器129的一些优点，将该RF滤波器129与其他可能的RF滤波器构造进行对比是有益的。为了对二或更多个不同主RF频率进行滤波的目的，一些其他可能的RF滤波器构造可针对每个不同的主RF频率实现物理上分离的电感器和终端电容器组。例如，在两个主RF频率的案例中，该另一可能的RF滤波器构造能实现用于第一主RF频率的一个电感器和终端电容器组，并且还能实现用于第二主RF频率的物理上分离的电感器和终端电容器组。当与该RF滤波器129相比时，此另一种可能的RF滤波器构造具有两倍的电感器数目和两倍的终端电容器数目。应当理解和认识到，该RF滤波器129与该另一可能的RF滤波器构造不同，其中该RF滤波器129的不同线圈区段(例如线圈区段301、303)是该相同线圈绕组的一部分且不是物理上分离的电感器。另外，该RF滤波器129与该另一种可能的RF滤波器构造不同，其中使用一组终端电容器143A-143H，而不论不同线圈区段(例如线圈区段301、303)的数目如何。
另外，于其他可能的RF滤波器构造中，一些终端电容器可具有相当低的电容值，其中在百分之几或更多的电容上有相当高的制造容差。这些终端电容器的电容的这些制造容差可结合，以在另一可能的RF滤波器构造内从本质上限制该可实现的通道至通道阻抗均匀性。于该另一种可能的RF滤波器构造中，还可构造(依必要)界定用于对较低RF频率进行滤波的单独电感器，以具有铁氧体磁芯并在其周围卷绕非绞合导线。在该另一可能的RF滤波器构造中的铁氧体磁芯可具有高达30％的磁导率中的大的单元至单元变动，其从本质上限制不同RF滤波器单元间的阻抗中的可实现的均匀性。减少该铁氧体磁芯材料的磁导率中的单元至单元的变动会是昂贵的，并会需要使用较大的铁氧体磁芯结构。关于该另一可能的RF滤波器构造，该较小终端电容器的电容中的制造可变性以及与用于该较低频率绕组的铁氧体磁芯材料的磁导率相关联的制造可变性共同地造成该RF滤波器特征和性能中的室至室可变性的增加，例如该RF滤波器对该RF产生器所呈现的阻抗的增加，进而影响RF功率传输特征。在另一种可能的RF滤波器构造中，如果该RF滤波器的任何部件坏了，则通常是替换掉整个RF滤波器。如此，在该另一种可能的RF滤波器构造中，具有越多的终端电容器可造成故障比率的增加。
与上面所提及的另一可能的RF滤波器构造相比较，在本文中所公开的RF滤波器129不包括多组终端电容器。通过在本文中所公开的RF滤波器129所提供的大的总电感避免使用较小电容的终端电容器的需要，且避免需要在铁氧体磁芯周围形成电感器。在本文中所公开的RF滤波器129包括在该电感器141和至该电源131的电连接件137之间的相应位置的一组终端电容器143A-143H。另外，与上面所提及的另一可能的RF滤波器构造相比较，在本文中所公开的RF滤波器129未利用具有高制造容差的相当低电容的终端电容器。因此，在本文中所公开的RF滤波器129能够提供改善的通道至通道阻抗均匀性和对应的改善的室至室阻抗均匀性。另外，与上面所提及的另一可能RF滤波器构造相比较，在本文中所公开的RF滤波器129不包括用于电感器的铁氧体磁芯结构，该电感器界定为对较低的RF频率进行滤波，并由此避免与铁氧体磁芯结构相关联的磁导率中的大制造变动，且提供改善的室至室阻抗均匀性。
另外，应当理解，经过使用该电感器141内的导线142的绞合组件的电缆，在本文中所公开的RF滤波器129中改善通道至通道的阻抗均匀性和可重复性，从而最小化对工艺均匀性的负载效应。利用该RF滤波器129，消除电容容差对单元至单元可变性的影响。利用该RF滤波器129，消除铁氧体磁芯磁性材料的磁导率容差对单元至单元可变性的影响。利用该RF滤波器129，可实现较高的宽带阻抗，以能够进行频率调谐。利用该RF滤波器129，通道至通道可重复性提供工艺均匀性上的负载效应的最小化。利用该RF滤波器129，通过最小化该RF滤波器129内的RF功率损耗，可实现较高的RF功率效率。该RF滤波器129提供高阻抗(高达3千欧姆或更大)而最小化该RF滤波器129的负载效应并提供宽的带宽，以便能够在使用电平至电平RF功率脉冲方案的等离子体工艺中进行频率调谐操作。因为该RF滤波器129不使用级间电容器(inter-stage capacitors)且不使用铁氧体磁芯结构，因此对于该RF滤波器129消除了电容容差和磁导率容差对单元至单元可变性的影响。另外，使用该RF滤波器129的绕组中的绞合磁导线，电感器141最小化通道至通道可变性，并且因此最小化等离子体工艺均匀性上的通道至通道负载效应。
尽管为了清楚理解之目的，前面的公开包括一些细节，但显而易见的是，某些变化及修改可在所附权利要求的范围内实践。因此，认为本发明的实施方案是说明性而非限制性的，且所主张的是不限于在本文中所给出的细节，而是可在所叙述实施方案的范围和等同方案内进行修改。

Claims (21)

1.一种射频(RF)滤波器，其包含：
电感元件，其包括至少2个线圈区段，所述线圈区段共同地形成绞合磁导线的电缆的未分开线圈，每个线圈区段包括以对应的匝距所构造的所述绞合磁导线的电缆的所述未分开线圈的一部分，至少2个相邻的线圈区段具有不同的匝距，所述绞合磁导线的电缆包括每个通道两条导线并且其构造用于至少一个通道，在所述电感元件的第一端部处的所述绞合磁导线的电缆被构造用于连接至电气部件，所述电气部件将从电源接收电力，在所述电感元件的第二端部处的所述绞合磁导线的电缆被构造用于连接至所述电源；以及
成组的终端电容元件，其包括用于所述绞合磁导线的电缆的每条导线的单独的终端电容元件，每个终端电容元件在所述电感元件的第二端部和所述电源之间的位置，电连接于参考接地电位与所述绞合磁导线的电缆的相应导线之间。
2.根据权利要求1所述的RF滤波器，其中所述绞合磁导线的电缆的所述未分开线圈具有经过所述至少2个线圈区段的相邻线圈区段之间的每个过渡区的连续构造。
3.根据权利要求1所述的RF滤波器，其中所述至少2个线圈区段与将通过所述RF滤波器进行滤波的对应RF频率有关联。
4.根据权利要求3所述的RF滤波器，其中设定给定线圈区段的所述匝距，以造成所述给定线圈区段与将通过所述RF滤波器进行滤波的所述对应RF频率中的一者共振。
5.根据权利要求1所述的RF滤波器，其中所述绞合磁导线的电缆的每条导线是被涂覆有电绝缘涂覆材料的电导体。
6.根据权利要求5所述的RF滤波器，其中所述电绝缘涂覆材料防止低频电流的导线至导线传导并且允许RF功率的导线至导线传输。
7.根据权利要求1所述的RF滤波器，其中至少1个线圈区段包括所述绞合磁导线的电缆的多个匝层，所述多个匝层相对于所述电感元件的轴线沿径向方向堆叠。
8.根据权利要求1所述的RF滤波器，其中至少2个线圈区段具有沿着所述电感元件的轴线所测量的不同长度。
9.根据权利要求1所述的RF滤波器，其中所述绞合磁导线的电缆的所述未分开线圈具有在至少2个线圈区段中的不同匝直径。
10.根据权利要求1所述的RF滤波器，其中所述绞合磁导线的电缆的所述未分开线圈具有在至少2个线圈区段中的不同匝形状。
11.根据权利要求1所述的RF滤波器，其中所述绞合磁导线的电缆包括八条导线，并被构造用于四个通道，且所述至少2个线圈区段的数目是2个。
12.根据权利要求1所述的RF滤波器，其中所述绞合磁导线的电缆的所述未分开线圈具有在所述至少2个线圈区段中的实质上相同的匝直径，连接至所述电感元件的所述第一端部的第一线圈区段的所述匝距大于连接至所述电感元件的所述第二端部的第二线圈区段的所述匝距。
13.根据权利要求12所述的RF滤波器，其中所述第一线圈区段具有所述绞合磁导线的电缆的单一匝层，且所述第二线圈区段具有所述绞合磁导线的电缆的2个匝层。
14.根据权利要求13所述的RF滤波器，其中所述第一线圈区段在所述单一匝层内具有约13匝的所述绞合磁导线的电缆，以及所述第二线圈区段在所述2个匝层的内匝层内具有约21匝的所述绞合磁导线的电缆，且所述第二线圈区段在所述2个匝层的外匝层内具有约18匝的所述绞合磁导线的电缆，以及所述成组的终端电容元件中的每一终端电容元件具有约0.1微法拉的电容值。
15.根据权利要求1所述的RF滤波器，其中所述电感元件包括被所述绞合磁导线的电缆的所述未分开线圈卷绕的线圈管。
16.根据权利要求15所述的RF滤波器，其中所述线圈管被成形为中空直圆柱体。
17.根据权利要求16所述的RF滤波器，其中连续的沟槽在所述线圈管的外表面内形成，所述连续的沟槽构造成接纳所述绞合磁导线的电缆并且保留所述绞合磁导线的电缆的所述未分开线圈的空间构造。
18.一种用于对射频(RF)功率进行滤波的方法，其包含：
在电源与将从所述电源接收电力的电气部件之间设置RF滤波器，所述RF滤波器包括具有至少2个线圈区段的电感元件，所述线圈区段共同地形成绞合磁导线的电缆的未分开线圈，每个线圈区段包括以对应的匝距构造的所述绞合磁导线的电缆的所述未分开线圈的一部分，至少2个相邻的线圈区段具有不同的匝距，所述绞合磁导线的电缆包括每个通道两条导线且构造用于至少一个通道，在所述电感元件的第一端部的所述绞合磁导线的电缆连接至所述电气部件，在所述电感元件的第二端部的所述绞合磁导线的电缆连接至所述电源，所述RF滤波器包括用于所述绞合磁导线的电缆的每条导线的单独的终端电容元件，每个终端电容元件在所述电感元件的所述第二端部和所述电源之间的位置电连接于参考接地电位与所述绞合磁导线的电缆的相应导线之间。
19.根据权利要求18所述的用于对RF功率进行滤波的方法，其中所述至少2个线圈区段中的一些对应于待进行滤波的一些不同RF频率，且其中设定给定线圈区段的所述匝距，以使得所述给定线圈区段与待进行滤波的所述一些不同RF频率中的一者共振。
20.根据权利要求19所述的用于对RF功率进行滤波的方法，其中所述绞合磁导线的电缆的每条导线是被涂覆有电绝缘涂覆材料的电导体，其防止低频电流的导线至导线传导，并且允许RF功率的导线至导线传输。
21.一种用于对射频(RF)功率进行滤波的方法，其包含：
将来自电源的电力传输至在输入配置内的导线，所述导线连接至相应的电容元件，每对单独的导线被指定为向暴露于RF功率的电气部件提供电力；
将来自所述输入配置内的所述导线的电力传递至绞合磁导线的电缆内的在电感元件的输入处的对应磁导线，所述电感元件包括至少2个线圈区段，所述线圈区段在所述电感元件的输入和所述电感元件的输出之间共同地形成所述绞合磁导线的电缆的未分开线圈，每个线圈区段包括以对应的匝距构造的所述绞合磁导线的电缆的所述未分开线圈的一部分，至少2个相邻的线圈区段具有不同的匝距；并且
在所述电感元件的输出处，将来自所述绞合磁导线的电缆内的所述磁导线的电力传递至连接到暴露于RF功率的所述电气部件的对应导线。
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