KR20200053622A - 다중 주파수 RF (radiofrequency) 바이어스에 대한 RF 필터 - Google Patents

다중 주파수 RF (radiofrequency) 바이어스에 대한 RF 필터 Download PDF

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Abstract

RF 필터는 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 분할되지 않은 코일을 집합적으로 형성하는 복수의 코일 섹션들을 갖는 유도성 엘리먼트를 포함한다. 적어도 2 개의 인접한 코일 섹션들은 상이한 감김 피치들을 갖는다. 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 채널 당 2 개의 배선들을 갖고 적어도 하나의 채널에 대해 구성된다. 유도성 엘리먼트의 제 1 단부에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 전력 공급부로부터 전력을 수신하는 전기 컴포넌트로의 접속을 위해 구성된다. 유도성 엘리먼트의 제 2 단부에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 전력 공급부로의 접속을 위해 구성된다. 종단 용량성 엘리먼트들은 기준 접지 전위와 유도성 엘리먼트의 제 2 단부와 전력 공급부 사이의 각각의 위치들에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 각각의 배선 사이에 전기적으로 접속된다.

Description

다중 주파수 RF (radiofrequency) 바이어스에 대한 RF 필터
본 개시는 반도체 제조 장비에 관한 것이다.
다양한 반도체 제조 프로세스들에서, RF (radiofrequency) 전력은 플라즈마를 생성하고 그리고/또는 바이어스 전압을 생성하기 위해 프로세싱 챔버로 송신된다. 가열기 어셈블리와 같은, 하나 이상의 다른 전기적으로 전력공급된 RF 전력에 노출하여 동작될 수 있다. 예를 들어, 가열기 어셈블리는 프로세싱 챔버 내 컴포넌트 또는 영역을 가열하도록 구성되고 배치될 수 있다. 플라즈마 및/또는 바이어스 전압을 생성하도록 사용된 RF 전력은 전력 공급부를 간섭할 수 있고 그리고/또는 손상을 유발할 수 있다. RF 전력이 전력 공급부를 간섭하고 그리고/또는 손상을 유발하는 것을 방지할 필요가 있다. 부가적으로, 프로세싱 챔버 내 RF 전극에 임베딩되는 (embedded) 가열 엘리먼트들로 가열기 전력 공급부의 접속은 효율을 감소시키기 위해 RF 전력을 로딩할 수 있다. RF 필터가 AC (alternating current) 또는 DC (direct current) 전력이 AC 또는 DC 공급 경로를 침범하는 RF 전력 없이, RF 전극 내 가열 엘리먼트들로 제공될 수 있도록, AC 또는 DC인, 가열기 전력 공급부로부터 RF 전극을 분리하기 위해 필요하다. 이러한 맥락에서 본 개시가 발생한다.
예시적인 실시예에서, RF (radiofrequency) 필터가 개시된다. RF 필터는 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 분할되지 않은 코일을 집합적으로 형성하는 적어도 2 개의 코일 섹션들을 포함하는 유도성 엘리먼트를 포함한다. 코일 섹션 각각은 대응하는 감김 피치 (turn pitch) 로 구성된 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 분할되지 않은 코일의 부분을 포함한다. 적어도 2 개의 인접한 코일 섹션들은 상이한 감김 피치들을 갖는다. 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 채널 당 2 개의 배선들을 갖고 적어도 하나의 채널에 대해 구성된다. 유도성 엘리먼트의 제 1 단부에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 전기 컴포넌트로의 접속을 위해 구성된다. 전기 컴포넌트는 DC 전력 공급부 또는 AC 전력 공급부인, 전력 공급부로부터 전력을 수신한다. 유도성 엘리먼트의 제 2 단부에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 전력 공급부로의 접속을 위해 구성된다. RF 필터는 또한 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 배선 각각에 대한 개별 종단 용량성 엘리먼트 (terminating capacitive element) 를 포함하는 종단 용량성 엘리먼트들의 세트를 포함한다. 종단 용량성 엘리먼트 각각은 기준 접지 전위와 유도성 엘리먼트의 제 2 단부와 전력 공급부 사이의 위치에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 각각의 배선 사이에 전기적으로 접속된다.
예시적인 실시예에서, RF 전력을 필터링하는 방법이 개시된다. 방법은 전력 공급부와 전력 공급부로부터 전력을 수신하는 전기 컴포넌트 사이에 RF 필터를 갖는 단계를 포함한다. 전력 공급부는 DC 전력 공급부 또는 AC 전력 공급부이다. RF 필터는 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 분할되지 않은 코일을 집합적으로 형성하는 적어도 2 개의 코일 섹션들을 갖는 유도성 엘리먼트를 포함한다. 코일 섹션 각각은 대응하는 감김 피치로 구성된 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 분할되지 않은 코일의 부분을 포함한다. 적어도 2 개의 인접한 코일 섹션들은 상이한 감김 피치들을 갖는다. 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 채널 당 2 개의 배선들을 포함하고 적어도 하나의 채널에 대해 구성된다. 유도성 엘리먼트의 제 1 단부에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 전기 컴포넌트에 접속된다. 유도성 엘리먼트의 제 2 단부에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 전력 공급부에 접속된다. RF 필터는 또한 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 배선 각각에 대한 개별 종단 용량성 엘리먼트를 포함한다. 종단 용량성 엘리먼트 각각은 기준 접지 전위와 유도성 엘리먼트의 제 2 단부와 전력 공급부 사이의 위치에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 각각의 배선 사이에 전기적으로 접속된다.
예시적인 실시예에서, RF 전력을 필터링하는 방법이 개시된다. 방법은 전력 공급부로부터 입력 장치의 배선들로 전기 전력을 송신하는 단계를 포함한다. 배선들은 각각의 용량성 엘리먼트들에 접속된다. 배선들의 개별 쌍 각각은 RF 전력에 노출되는 전기 컴포넌트로 전기 전력을 제공하도록 지정된다. 방법은 또한 유도성 엘리먼트의 입력에서, 입력 장치 내 배선들로부터 트위스트된 자성 배선들의 케이블 내 대응하는 자성 배선들로 전기 전력을 통과시키는 단계를 포함한다. 유도성 엘리먼트는 유도성 엘리먼트의 입력과 유도성 엘리먼트의 출력 사이에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 분할되지 않은 코일을 집합적으로 형성하는 적어도 2 개의 코일 섹션들을 포함한다. 코일 섹션 각각은 대응하는 감김 피치로 구성된 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 분할되지 않은 코일의 부분을 포함한다. 적어도 2 개의 인접한 코일 섹션들은 상이한 감김 피치들을 갖는다. 방법은 또한 유도성 엘리먼트의 출력에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블 내 자성 배선들로부터 RF 전력에 노출되는 전기 컴포넌트에 접속된 대응하는 배선들로 전기 전력을 통과시키는 단계를 포함한다.
다른 양태들 및 장점들이 예로서 제공된, 첨부된 도면들과 함께 취해진, 이하의 상세한 기술로부터 보다 자명해질 것이다.
도 1a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, CCP 프로세싱 챔버의 예시적인 수직 단면도를 도시한다.
도 1b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, ICP 프로세싱 챔버의 예시적인 수직 단면도를 도시한다.
도 1c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 4 개의 동심으로 구성되고 위치된 가열 엘리먼트들을 포함하는 예시적인 가열기 어셈블리의 상면도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 도 1c의 예시적인 실시예에 대해 전력 공급부와 가열기 어셈블리 사이에 접속된 RF 필터의 전기적 개략도를 도시한다.
도 3a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 인덕터의 등측도를 도시한다.
도 3b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 배어 상태 (bare state) 의 코일 형태를 도시한다.
도 3c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 코일 형태 둘레에 트위스트된 자성 배선들의 케이블을 래핑함으로써 (wrapping) 형성되는 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 분할되지 않은 코일을 도시한다.
도 3d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 인덕터의 중심을 통한 수직 단면도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 가열기 어셈블리 내 미리 결정된 가열 엘리먼트로 전기 전류 플로우를 제공하는 배선들 각각에 대해, RF 주파수, 약 13.56 ㎒의 보다 높은 주 RF 주파수의 함수로서 임피던스의 플롯들을 도시한다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 가열기 어셈블리 내 미리 결정된 가열 엘리먼트로 전기 전류 플로우를 제공하는 배선들 각각에 대해, RF 주파수, 약 1 ㎒의 보다 낮은 주 RF 주파수의 함수로서 임피던스의 플롯들을 도시한다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, RF 전력을 필터링하는 방법을 제공한다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, RF 전력을 필터링하는 방법을 제공한다.
이하의 기술에서, 다수의 구체적인 상세들은 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 개시의 실시예들은 이들 구체적인 상세들의 전부 또는 일부가 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 동작들은 본 개시를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.
반도체 산업계에서, 반도체 기판들은 CCP (capacitively coupled plasma) 프로세싱 챔버 및 ICP (inductively coupled plasma) 프로세싱 챔버들과 같은, 다양한 타입들의 플라즈마 챔버들에서 제조 동작들을 겪을 수 있다. CCP 프로세싱 챔버 및 ICP 프로세싱 챔버 모두에서, RF (radiofrequency) 전력이 프로세스 가스를 플라즈마로 변환하기 위해 프로세스 가스를 에너자이징하도록 (energize) 사용된다. 플라즈마의 반응성 종 및/또는 대전된 종은 예로서 기판 상에 존재하는 재료를 개질하고, 또는 기판 상에 재료를 증착하고, 또는 기판으로부터 재료를 제거/에칭하는 것과 같이, 기판의 상태를 개질하기 위해, 기판과 상호작용하도록 지향된다. 또한, CCP 프로세싱 챔버 및 ICP 프로세싱 챔버는 기판을 향해 플라즈마로부터 대전된 종을 가속시키기 위한 바이어스 전압을 생성하기 위해 RF 전력을 수신하는 하나 이상의 전극들을 구비할 수 있다. CCP 프로세싱 챔버 및 ICP 프로세싱 챔버는 또한 하나 이상의 전력 공급부들로부터 전력을 수신하는 하나 이상의 전기적으로 전력 공급된 컴포넌트들, 예컨대 가열기 어셈블리를 구비할 수 있고, 하나 이상의 전력 공급부들 각각은 DC (direct current) 전력 공급부 또는 AC (alternating current) 전력 공급부이다. 플라즈마 및/또는 바이어스 전압을 생성하도록 사용된 RF 전력이 하나 이상의 전기적으로 전력 공급된 컴포넌트들, 예컨대 가열기 어셈블리로 전기적 전력을 공급하도록 사용되는, 전력 공급부들 (DC 전력 공급부 또는 AC 전력 공급부) 로 이동하지 않는다는 것을 보장할 필요가 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, RF 필터 및 연관된 인덕터의 다양한 실시예들은 CCP 프로세싱 챔버 및 ICP 프로세싱 챔버의 동작과 연관된 DC 전력 공급부 및/또는 AC 전력 공급부로 RF 전력의 송신을 방지하기 적합하다.
도 1a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, CCP 프로세싱 챔버 (101) 의 예시적인 수직 단면도를 도시한다. CCP 프로세싱 챔버 (101) 는 플라즈마 (123) 가 제어된 방식으로 기판 (105) 으로의 변화에 영향을 주도록 기판 (105) 에 노출하여 생성되는, 프로세싱 볼륨을 구획한다. 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (105) 으로의 변화는 기판 (105) 상의 재료 또는 표면 상태의 변화일 수 있다. 예를 들어, 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (105) 으로의 변화는 기판 (105) 으로부터 재료의 에칭, 기판 (105) 상에 재료의 증착, 기판 (105) 상에 존재하는 재료의 개질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 (105) 은 제조 절차를 겪는 반도체 웨이퍼이다. 그러나, 다양한 실시예들에서 기판 (105) 은 플라즈마-기반 제조 프로세스를 겪는 본질적으로 임의의 타입의 기판일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 사용될 때, 기판 (105) 은 실리콘, 사파이어, GaN, GaAs 또는 SiC, 또는 다른 기판 재료들로 형성된 기판들을 지칭할 수 있고, 유리 패널들/기판들, 금속 호일들, 금속 시트들, 폴리머 재료들, 등을 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예들에서, 본 명세서에서 사용될 때, 기판 (105) 은 형태, 형상, 및/또는 사이즈가 변동할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 참조된 기판 (105) 은 200 ㎜ (millimeters) 반도체 웨이퍼, 300 ㎜ 반도체 웨이퍼, 또는 450 ㎜ 반도체 웨이퍼에 대응할 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 참조된 기판 (105) 은 다른 형상들 중에서, 플랫 패널 디스플레이, 등과 같은 직사각형 기판과 같은, 비원형 기판에 대응할 수도 있다.
다양한 실시예들에서, CCP 프로세싱 챔버 (101) 는 하나 이상의 프로세스 가스들을 프로세싱 볼륨 내로 흘림으로써, 그리고 기판 (105) 상의 재료 또는 표면 상태의 변화에 영향을 주기 위해, 기판 (105) 에 노출하여 플라즈마 (123) 로 하나 이상의 프로세스 가스들을 변환하도록 하나 이상의 프로세스 가스들에 RF 전력을 인가함으로써 동작한다. CCP 프로세싱 챔버 (101) 는 기판 지지 구조체 (103) 를 포함하고 그 위에 기판 (105) 이 프로세싱 동작들 동안 위치되고 지지된다. 일부 실시예들에서, 전극 (107) 이 플라즈마 (123) 를 생성하고 그리고/또는 이온 에너지를 제어하도록 프로세싱 볼륨을 통해 전극 (107) 으로부터 RF 전력의 송신을 제공하기 위해 기판 지지 구조체 (103) 내에 배치된다. 전극 (107) 은 하나 이상의 임피던스 매칭 시스템(들) (113) 으로 하나 이상의 RF 전력 생성기(들) (111) 에 접속되는, RF 피드 구조체 (109) 를 통해 RF 전력을 수신하도록 접속된다. 임피던스 매칭 시스템(들) (113) 은 RF 전력 생성기(들) (111) 에 의해 생성되고 송신된 RF 전력이 효율적인 방식으로 예를 들어, 용인가능하지 않거나 바람직하지 않은 반사 없이, 프로세싱 볼륨 내로 송신되도록, 임피던스 매칭 시스템(들) (113) 의 입력에서 RF 전력 생성기(들) (111) 에서 본 임피던스는 RF 전력 생성기(들) (111) 가 동작하도록 설계된 출력 임피던스 (보통 50 Ω) 에 충분히 가깝다는 것을 보장하도록 구성된 커패시터들 및 인덕터들의 배치를 포함한다.
또한, 일부 실시예들에서, 상부 전극 (115) 이 또한 제공될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 상부 전극 (115) 은 전기적 접지 전극을 제공할 수 있고 또는 RF 전력을 프로세싱 볼륨으로 송신하도록 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 전극 (115) 은 하나 이상의 임피던스 매칭 시스템(들) (119) 으로 하나 이상의 RF 전력 생성기(들) (121) 에 접속되는, RF 피드 구조체 (117) 를 통해 RF 전력을 수신하도록 접속된다. 임피던스 매칭 시스템(들) (119) 은 RF 전력 생성기(들) (121) 에 의해 생성되고 송신된 RF 전력이 효율적인 방식으로 예를 들어, 용인가능하지 않거나 바람직하지 않은 반사 없이, 프로세싱 볼륨 내로 송신되도록, 임피던스 매칭 시스템(들) (119) 의 입력에서 RF 전력 생성기(들) (121) 에서 본 임피던스는 RF 전력 생성기(들) (121) 가 동작하도록 설계된 출력 임피던스 (보통 50 Ω) 에 충분히 가깝다는 것을 보장하도록 구성된 커패시터들 및 인덕터들의 배치를 포함한다.
일부 실시예들에서, 가열기 어셈블리 (125) 가 기판 (105) 의 온도 제어를 제공하도록 기판 지지 구조체 (103) 내에 배치된다. 가열기 어셈블리 (125) 는 전기 접속부 (127) 를 통해 전기 전력을 수신하도록 전기적으로 접속되고, 전기 전력은 전력 공급부 (131) 로부터 전기 접속부 (137) 를 통해 RF 필터 (129) 로, 그리고 RF 필터 (129) 를 통해 전기 접속부 (127) 로 공급된다. 일부 실시예들에서, 전력 공급부 (131) 는 AC (alternating current) 전력 공급부이다. 일부 실시예들에서, 전력 공급부 (131) 는 DC (direct current) 전력 공급부이다. 일부 실시예들에서, 가열기 어셈블리 (125) 는 복수의 전기 저항 가열 엘리먼트들을 포함한다. RF 필터 (129) 는 전력 공급부 (131) 와 전기 접속부 (127) 사이의 전류의 송신을 허용하는 동안, RF 전력이 전력 공급부 (131) 로 들어가는 것을 방지하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 가열기 어셈블리 (125) 는 복수의 가열 엘리먼트들을 포함한다. 도 1c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 4 개의 동심으로 구성되고 위치된 가열 엘리먼트들 (132, 133, 134, 135) 을 포함하는 예시적인 가열기 어셈블리 (125) 의 상면도를 도시한다. 가열 엘리먼트 (132) 는 기판 (105) 을 수용하고 지지하도록 구성된 기판 지지 구조체 (103) 의 영역에 대해 수평 방향으로 실질적으로 센터링되는 (centered) 내측 가열 존에 대응한다. 가열 엘리먼트 (133) 는 내측 가열 존을 방사상으로 외접하도록 (circumscribe) 구성된 중간-내측 가열 존에 대응한다. 가열 엘리먼트 (134) 는 중간-내측 가열 존을 방사상으로 외접하도록 구성된 중간-외측 가열 존에 대응한다. 가열 엘리먼트 (135) 는 중간-외측 가열 존을 방사상으로 외접하도록 구성된 외측 가열 존에 대응한다. 도 1c의 예시적인 가열기 어셈블리 (125) 에서, 가열 엘리먼트들 (132, 133, 134, 135) 각각은 전력 공급부 (131) 로부터 분리되고 독립적으로 제어된 전기 전력을 수신하도록 접속된다. 보다 구체적으로, 가열 엘리먼트들 (132, 133, 134, 135) 각각은 전기 접속부 (127) 내 2 개의 배선들에 배타적으로 접속된다. 따라서, 4 개의 가열 엘리먼트들 (132, 133, 134, 135) 을 수용하기 위해, 전기 접속부 (127) 는 도 1c에 도시된 바와 같이, 8 개의 배선들 (132A, 132B, 133A, 133B, 134A, 134B, 135A, 135B) 을 포함한다. 또한, 도 1c의 예에서, 8 개의 배선들 (132A, 132B, 133A, 133B, 134A, 134B, 135A, 135B) 각각은 RF 필터 (129) 를 통해 전력 공급부 (131) 와 RF 필터 (129) 사이에 전기 접속부 (137) 를 형성하는 8 개의 배선들 (137A, 137B, 137C, 137D, 137E, 137F, 137G, 137H) (137A 내지 137H) 에 각각 접속된다. 도 1c의 가열기 어셈블리 (125) 가 예로서 도시된다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시예들에서, 가열기 어셈블리 (125) 는 4 개보다 적은 가열 엘리먼트들 또는 4 개보다 많은 가열 엘리먼트들을 포함할 수 있고, 가열 엘리먼트 각각은 전력 공급부 (131) 로부터 RF 필터 (129) 를 통해 전기 전력을 수신하기 위한 전용 배선들의 쌍을 갖는다.
도 1b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, ICP 프로세싱 챔버 (151) 의 예시적인 수직 단면도를 도시한다. ICP 프로세싱 챔버는 또한 TCP (transformer coupled plasma) 프로세싱 챔버로서 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 논의의 용이성을 위해, ICP 프로세싱 챔버는 ICP 프로세싱 챔버 및 TCP 프로세싱 챔버 모두를 지칭하도록 사용될 것이다. ICP 프로세싱 챔버 (151) 는 플라즈마 (123) 가 제어된 방식으로 기판 (105) 으로의 변화에 영향을 주도록 기판 (105) 에 노출하여 생성되는, 프로세싱 볼륨을 구획한다. 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (105) 으로의 변화는 기판 (105) 상의 재료 또는 표면 상태의 변화일 수 있다. 예를 들어, 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (105) 으로의 변화는 기판 (105) 으로부터 재료의 에칭, 기판 (105) 상에 재료의 증착, 기판 (105) 상에 존재하는 재료의 개질 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
ICP 프로세싱 챔버 (151) 는 RF 전력이 ICP 프로세싱 챔버 (151) 외부에 배치된 코일 (155) 로부터 ICP 프로세싱 챔버 (151) 내에서 플라즈마 (123) 를 생성하기 위해 ICP 프로세싱 챔버 (151) 내의 프로세스 가스로 송신되는, ICP 프로세싱 챔버의 임의의 타입일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 상부 윈도우 구조체 (153) 가 코일 (155) 로부터 상부 윈도우 구조체 (153) 를 통해 그리고 ICP 프로세싱 챔버 (151) 의 프로세싱 볼륨 내로 RF 전력의 송신을 허용하도록 제공된다. ICP 프로세싱 챔버 (151) 는 기판 (105) 상의 재료 또는 표면 상태의 변화에 영향을 주기 위해, 하나 이상의 프로세스 가스들을 프로세싱 볼륨 내로 흘림으로써, 그리고 RF 전력을 하나 이상의 프로세스 가스들을 기판 (105) 에 노출하여 플라즈마 (123) 로 변환하도록 코일 (155) 로부터 하나 이상의 프로세스 가스들로 인가함으로써 동작한다. 코일 (155) 은 상부 윈도우 구조체 (153) 위에 배치된다. 도 1b의 예에서, 코일 (155) 은 도면의 페이지 내로 돌아 들어가는 코일 (155) 의 음영 부분들 및 도면의 페이지로부터 돌아 나오는 코일 (155) 의 비음영 (unshaded) 부분들을 갖는, 방사상 코일 어셈블리로서 형성된다. 그러나, 다른 실시예들에서 코일 (155) 은 RF 전력을 상부 윈도우 구조체 (153) 를 통해 플라즈마 프로세싱 볼륨 내로 송신하는데 적합한 본질적으로 임의의 구성을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시예들에서, 코일 (155) 은 상부 윈도우 구조체 (153) 를 통해 프로세싱 볼륨 내로 RF 전력의 목표된 송신을 제공하는 것이 적절한 임의의 수의 감김 수 (turn) 및 임의의 단면 사이즈 및 형상 (원형, 타원형, 직사각형, 사다리꼴, 등) 을 가질 수 있다.
코일 (155) 은 RF 전력 공급부 구조체 (161) 를 통해 하나 이상의 임피던스 매칭 시스템(들) (159) 으로 하나 이상의 RF 전력 생성기(들) (157) 에 접속된다. 임피던스 매칭 시스템(들) (159) 은 RF 전력 생성기(들) (157) 에 의해 코일 (155) 로 공급된 RF 전력이 효율적인 방식으로, 즉, 용인가능하지 않거나 바람직하지 않은 반사 없이, 프로세싱 볼륨 내로 송신되도록, 임피던스 매칭 시스템(들) (159) 의 입력에서 RF 전력 생성기(들) (157) 에서 본 임피던스는 RF 전력 생성기(들) (157) 가 동작하도록 설계된 출력 임피던스 (보통 50 Ω) 에 충분히 가깝다는 것을 보장하도록 구성된 커패시터들 및/또는 인덕터들의 배치를 포함한다. 또한, 일부 실시예들에서, ICP 프로세싱 챔버 (151) 는 도 1a에 관해 이전에 기술된 바와 같이, 전극 (107), RF 피드 구조체 (109), 임피던스 매칭 시스템(들) (113), 및 RF 전력 생성기(들) (111) 를 포함할 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, ICP 프로세싱 챔버 (151) 는 기판 (105) 의 온도 제어를 제공하기 위해 기판 지지 구조체 (103) 내에 배치된 가열기 어셈블리 (125) 를 포함할 수 있다. 도 1a의 CCP 프로세싱 챔버 (101) 에 관해 기술된 바와 같이, ICP 프로세싱 챔버 (151) 의 가열기 어셈블리 (125) 는 전기 접속부 (127) 를 통해 전기 전력을 수신하도록 전기적으로 접속되고, 전기 전력은 전력 공급부 (131) 로부터 전기 접속부 (137) 를 통해 RF 필터 (129) 로, 그리고 RF 필터 (129) 를 통해 전기 접속부 (127) 로 공급된다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 도 1c의 예시적인 실시예에 대해 전력 공급부 (131) 와 가열기 어셈블리 (125) 사이에 접속된 RF 필터 (129) 의 전기적 개략도를 도시한다. RF 필터 (129) 는 전력 공급부 (131) 와 가열기 어셈블리 (125) 사이에 접속되는 배선 각각에 대한 개별 배선을 포함한다. 구체적으로, RF 필터 (129) 는 전력 공급부 (131) 의 출력으로부터의 배선 (137A) 을 가열기 어셈블리 (125) 로의 입력에 접속하는 배선 (132A) 으로 접속하는 배선 (142A) 을 포함한다. RF 필터 (129) 는 또한 전력 공급부 (131) 의 출력으로부터의 배선 (137B) 을 가열기 어셈블리 (125) 로의 입력에 접속하는 배선 (132B) 으로 접속하는 배선 (142B) 을 포함한다. RF 필터 (129) 는 또한 전력 공급부 (131) 의 출력으로부터의 배선 (137C) 을 가열기 어셈블리 (125) 로의 입력에 접속하는 배선 (133A) 으로 접속하는 배선 (142C) 을 포함한다. RF 필터 (129) 는 또한 전력 공급부 (131) 의 출력으로부터의 배선 (137D) 을 가열기 어셈블리 (125) 로의 입력에 접속하는 배선 (133B) 으로 접속하는 배선 (142D) 을 포함한다. RF 필터 (129) 는 또한 전력 공급부 (131) 의 출력으로부터의 배선 (137E) 을 가열기 어셈블리 (125) 로의 입력에 접속하는 배선 (134A) 으로 접속하는 배선 (142E) 을 포함한다. RF 필터 (129) 는 또한 전력 공급부 (131) 의 출력으로부터의 배선 (137F) 을 가열기 어셈블리 (125) 로의 입력에 접속하는 배선 (134B) 을 접속하는 배선 (142F) 을 포함한다. RF 필터 (129) 는 또한 전력 공급부 (131) 의 출력으로부터의 배선 (137G) 을 가열기 어셈블리 (125) 로의 입력에 접속하는 배선 (135A) 으로 접속하는 배선 (142G) 을 포함한다. RF 필터 (129) 는 또한 전력 공급부 (131) 의 출력으로부터의 배선 (137H) 을 가열기 어셈블리 (125) 로의 입력에 접속하는 배선 (135B) 으로 접속하는 배선 (142H) 을 포함한다.
배선들 (142A, 142B, 142C, 142D, 142E, 142F, 142G, 142H) (142A 내지 142H) 각각은 RF 필터 (129) 내에 인덕터 (141) 의 일부를 형성하고 이를 통해 연장한다. 인덕터 (141) 의 제 1 단부에서, 배선들 (142A 내지 142H) 각각은 전기 접속부 (127) 를 통해 가열기 어셈블리 (125) 에 접속된다. 인덕터 (141) 의 제 2 단부에서, 배선들 (142A 내지 142H) 각각은 전기 접속부 (137) 를 통해 전력 공급부 (131) 에 접속된다. 인덕터 (141) 내에서, 배선들 (142A 내지 142H) 은 단일 케이블로서 기계적으로/공간적으로 조작될 수 있는 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 을 형성하도록 함께 트위스트된다. 인덕터 (141) 내에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 은 인덕터 (141) 의 제 1 단부 (가열기 어셈블리 (125) 로 전기 접속부 (127) 에서) 와 인덕터 (141) 의 제 2 단부 (전력 공급부 (131) 로 전기 접속부 (137) 에서) 사이에서 연장하는 나선형 코일 형상으로 형성된다. 배선들 (142A 내지 142H) 각각은 전기적 절연 코팅 재료로 코팅된 전기적 전도체로서 형성된다. 따라서, 배선들 (142A 내지 142H) 이 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 을 형성하기 위해 함께 트위스트될 때, 배선 (142A 내지 142H) 각각의 전기적 절연 코팅 재료는 전기 전력 송신과 연관된 DC (direct current) 및 AC (alternating current) 와 같은 저 주파수 전류의 배선-대-배선 전도를 방지한다. 또한, 일부 실시예들에서, 배선 (142A 내지 142H) 각각의 전기적 절연 코팅 재료는 배선들 (142A 내지 142H) 을 따라 이동할 수도 있는 RF 전력에 반투과성이다. 이들 실시예들에서, RF 전력은 모놀리식 전도체 케이블 (monolithic conductor cable) 이라면, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 을 따라 이동할 수 있지만, 배선들 (142A 내지 142H) 을 통해 동시에 흐르는 저 주파수 (DC/AC) 전류는 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 내 배선들 (142A 내지 142H) 사이에서 흐르는 것이 방지된다. 이는 RF 필터 (129) 의 임피던스의 채널-대-채널 변동성의 감소, 또는 심지어 제거를 제공하고, 미리 결정된 채널은 가열기 어셈블리 (125) 내 미리 결정된 가열 엘리먼트 (132, 133, 134, 135) 로 전류 플로우를 제공하는 배선들 (142A 내지 142H) 의 미리 결정된 쌍에 대응한다. 일부 실시예들에서, 배선들 (142A 내지 142H) 은 고온 전기적 절연 폴리머 재료로 코팅된 구리 배선들이다. 그러나, 다양한 실시예들에서, 배선들 (142A 내지 142H) 은 구리 이외의 전기 전도체 재료로 형성될 수 있고, 고온 전기적 절연 폴리머 재료 이외의 전기적 절연 코팅 재료로 코팅될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
배선들 (142A 내지 142H) 각각은 인덕터 (141) 와 전력 공급부 (131) 로의 전기 접속부 (137) 사이의 각각의 위치에서 각각의 종단 커패시터 (143A, 143B, 143C, 143D, 143E, 143F, 143G, 143H) (143A 내지 143H) 로 전기적으로 접속된다. 구체적으로, 배선 (142A) 은 배선 (144A) 을 통해 종단 커패시터 (143A) 의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 종단 커패시터 (143A) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (145) 에 전기적으로 접속된다. 배선 (142B) 은 배선 (144B) 을 통해 종단 커패시터 (143B) 의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 종단 커패시터 (143B) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (145) 에 전기적으로 접속된다. 배선 (142C) 은 배선 (144C) 을 통해 종단 커패시터 (143C) 의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 종단 커패시터 (143C) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (145) 에 전기적으로 접속된다. 배선 (142D) 은 배선 (144D) 을 통해 종단 커패시터 (143D) 의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 종단 커패시터 (143D) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (145) 에 전기적으로 접속된다. 배선 (142E) 은 배선 (144E) 을 통해 종단 커패시터 (143E) 의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 종단 커패시터 (143E) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (145) 에 전기적으로 접속된다. 배선 (142F) 은 배선 (144F) 을 통해 종단 커패시터 (143F) 의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 종단 커패시터 (143F) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (145) 에 전기적으로 접속된다. 배선 (142G) 은 배선 (144G) 을 통해 종단 커패시터 (143G) 의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 종단 커패시터 (143G) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (145) 에 전기적으로 접속된다. 배선 (142H) 은 배선 (144H) 을 통해 종단 커패시터 (143H) 의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 종단 커패시터 (143H) 제 2 단자는 기준 접지 전위 (145) 에 전기적으로 접속된다. 전력 공급부 (131) 로의 전기 접속부 (137) 와 인덕터 (141) 사이에서 배선들 (142A 내지 142H) 및 배선들 (144A 내지 144H) 및 종단 커패시터들 (143A 내지 143H) 및 기준 접지 전위 (145) 는 RF 필터 (129) 의 입력 장치로 집합적으로 지칭될 수 있다.
종단 커패시터들 (143A 내지 143H) 은, 인덕터 (141) 와 조합하여 이들의 존재가 가열기 어셈블리 (125) 로부터 RF 필터 (129) 로 들어가는 RF 전력으로 하여금 전력 공급부 (131) 내가 아니라 기준 접지 전위 (145) 로의 송신 경로를 따르게 한다는 것을 보장하도록 충분히 높은 커패시턴스를 갖는다. 일부 실시예들에서, 종단 커패시터들 (143A 내지 143H) 각각은 약 3000 ㎊ (picoFarad) 로부터 약 5000 ㎊으로 연장하는 범위, 또는 약 0.1 ㎌ (microFarad) 의 범위 내 커패시턴스를 갖는다. 또한, 종단 커패시터들 (143A 내지 143H) 이 큰 커패시턴스를 갖기 때문에, 종단 커패시터들 (143A 내지 143H) 의 제작상 변동성은 채널-대-채널 임피던스 균일성에 본질적으로 효과가 없다. 따라서, 종단 커패시터들 (143A 내지 143H) 의 제작상 변동성이 전체 유닛-대-유닛 (RF 필터 (129)-대-RF 필터 (129)) 임피던스 균일성에 본질적으로 효과가 없다.
도 3a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 인덕터 (141) 의 등축도를 도시한다. 도 3a의 예시적인 인덕터 (141) 는 2 개의 상이한 RF 주파수들의 RF 전력을 필터링하기 위해 도 1c의 예시적인 가열기 어셈블리 (125) 와 함께 사용하기 위해 구성된다. 인덕터 (141) 는 전기적으로 절연성 재료로 형성된 코일 형태 (305) 를 포함한다. 일부 실시예들에서, 코일 형태 (305) 의 전기적으로 절연성 재료는 고온을 견딜 수 있는 폴리머 재료이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 코일 형태 (305) 의 전기적으로 절연성 재료는 테트라플루오로에틸렌의 플루오로폴리머, 예컨대 PTFE (polytetrafluoroethylene), 예를 들어, Teflon™이다. 그러나, 다른 실시예들에서 코일 형태 (305) 의 전기적으로 절연성 재료는 전기적으로 비전도성이고 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 동작 온도를 견딜 수 있고 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 과 화학적으로 양립가능한 본질적으로 임의의 다른 고체 재료이고 플라즈마 프로세싱 챔버를 사용하여 동작하기 위해 설치될 때 다른 계면 재료들일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 코일 형태 (305) 의 전기적으로 절연성 재료는 무엇보다도, ABS (acrylonitrile butadiene styrene), 아세테이트, 아크릴, 베릴륨 옥사이드, 세라믹, Delrin™, 에폭시, 유리 섬유, 유리, Kynar™, Lexan™, 멜라민, 운모, Nomex™, 나일론, PET (polyethylene terephthalate), 페놀류, 폴리에스터, 폴리올레핀류, 폴리스티렌, 폴리우레탄, PVC (polyvinylchloride), 열가소성 수지, 폴리술폰, 폴리에테르이미드, 폴리아미드-이미드, 폴리페닐렌, Noryl™, Ultem™, Udel™, Vespel™, Torlon™, 비닐 중 하나 이상일 수 있다.
도 3a의 예시적인 코일 형태 (305) 는 내경 (307) 및 외경 (309) 을 갖는 중공형 실린더로 형성된다. 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 은 코일 형태 (305) 의 외측 표면 둘레에 래핑되기 때문에, 인덕터 (141) 의 인덕턴스는 코일 형태 (305) 의 외경 (309) 의 부분 함수라는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시예들에서, 코일 형태 (305) 의 외경 (309) 은 약 4 인치로부터 약 6 인치로 연장하는 범위 내이다.
일부 실시예들에서, 코일 형태 (305) 의 내경 (307) 은 코일 형태 (305) 를 통한 냉각 공기 흐름을 제공하도록 규정된다. 또한, 코일 형태 (305) 의 내경 (307) 은 코일 형태 (305) 가 코일 형태 (305) 의 외측 표면 상에 코일링된 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 공간적 구성을 유지하기 위해 단단한 구조체를 제공하기 위해 충분한 기계적 강도를 갖는다는 것을 보장하도록 규정된다. 또한, 코일 형태 (305) 의 내경 (307) 은 인덕터 (141) 의 전체 중량을 감소시키도록 규정될 수 있고, 이는 인덕터 (141) 의 물리적 장착에 유익할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 코일 형태 (305) 의 내경 (307) 은 약 3 인치로부터 약 5 인치로 연장하는 범위 내이다.
일반적으로 말하면, 인덕터 (141) 는 RF 필터 (129) 에 의해 필터링될 다수의 실질적으로 상이한 RF 주파수들에 대응하는 다수의 코일 섹션들을 포함한다. 도 3a의 예에서, 인덕터 (141) 는 2 개의 실질적으로 상이한 RF 주파수들의 RF 전력을 필터링하도록 구성된다. 따라서, 도 3a의 예시적인 인덕터 (141) 는 2 개의 코일 섹션들, 즉, 제 1 코일 섹션 (301) 및 제 2 코일 섹션 (303) 을 갖는다. 인덕터 (141) 의 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 각각은 인덕터 (141) 의 전체 축방향 길이의 각각의 부분을 따라 연장한다. 도 3a의 예에서, 인덕터 (141) 의 전체 축방향 길이는 x-y 평면에서 측정된 내경 (307) 및 외경 (309) 과 함께, z-방향에서 측정된다. 인덕터 (141) 의 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 각각은 RF 필터 (129) 에 의해 필터링되도록 의도되는 특정한 RF 주파수에서 또는 근방의 RF 전력을 필터링하기 위해 규정된 특정한 인덕턴스 특성들을 갖도록 구성된다.
인덕터 (141) 의 미리 결정된 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 에 의해 제공된 특정한 인덕턴스는 코일 형태 (305) 의 외경 (309), 미리 결정된 코일 섹션의 축방향 길이, 미리 결정된 코일 섹션 내 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 (코일 형태 (305) 둘레의) 인접한 감김들 사이의 감김 피치, 및 미리 결정된 코일 섹션 내 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 (코일 형태 (305) 둘레의) 감김들의 수의 함수이다. 도 3a의 예에서, 제 1 코일 섹션 (301) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이에서 측정된 감김 피치 (311) 를 갖고, 제 2 코일 섹션 (303) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이에서 측정된 감김 피치 (313) 를 갖는다. 코일 형태 (305) 둘레의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 상의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 중심선과 코일 형태 (305) 의 z-방향 축을 중심으로 동일한 방위각적 위치 사이에서 z-방향에 평행하게 측정된다는 것이 이해되어야 한다. 미리 결정된 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 감김 피치, 예를 들어, (311, 313) 은 미리 결정된 코일 섹션의 공진 주파수에 영향을 준다. 달리 말하면, 미리 결정된 코일 섹션의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 감김 피치, 예를 들어, (311, 313) 은 미리 결정된 코일 섹션에 의해 필터링될 RF 주파수를 결정한다. 미리 결정된 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 보다 작은 감김 피치, 예를 들어, (311, 313) 은 미리 결정된 코일 섹션에서 보다 높은 인덕턴스를 제공한다. 그리고, 미리 결정된 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 보다 큰 감김 피치, 예를 들어, (311, 313) 은 미리 결정된 코일 섹션에 보다 낮은 인덕턴스를 제공한다.
미리 결정된 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 에 대해 특정한 임피던스를 획득하기 위해, 보다 높은 RF 주파수에 대해 보다 낮은 인덕턴스가 미리 결정된 코일 섹션 내에서 필요하고 보다 낮은 RF 주파수에 대해 보다 높은 인덕턴스가 미리 결정된 코일 섹션 내에서 필요하다. 따라서, 보다 높은 RF 주파수에 대해, 미리 결정된 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 에 대해 특정한 임피던스를 획득하기 위해, 보다 낮은 임피던스가 미리 결정된 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 보다 큰 감김 피치, 예를 들어, (311, 313) 에 대응하는, 미리 결정된 코일 섹션 내에서 필요하다. 그리고, 보다 낮은 RF 주파수에 대해, 미리 결정된 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 에 대해 특정한 임피던스를 획득하기 위해, 보다 큰 임피던스가 미리 결정된 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 보다 작은 감김 피치, 예를 들어, (311, 313) 에 대응하는, 미리 결정된 코일 섹션 내에서 필요하다. 따라서, 도 3a의 예시적인 인덕터 (141) 에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 보다 큰 감김 피치 (311) 를 갖는 제 1 코일 섹션 (301) 은 보다 낮은 인덕턴스를 제공하고 보다 높은 RF 주파수로 공진한다. 그리고, 도 3a의 예시적인 인덕터 (141) 에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이에 보다 작은 감김 피치 (313) 를 갖는 제 2 코일 섹션 (303) 이 보다 높은 인덕턴스를 제공하고 보다 낮은 RF 주파수로 공진한다. 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 은 가열기 어셈블리 (125) 에 접속되는, 인덕터 (141) 의 제 1 단부로부터 전력 공급부 (131) 에 접속되는, 인덕터 (141) 의 제 2 단부로 인덕터 (141) 전체를 통해 연속적이라는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 인접한 코일 섹션들, 예를 들어, (301, 303) 사이의 천이부 (transition) 각각에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 감김 피치의 조정으로 불연속성 없이 코일 형태 (305) 둘레에 래핑된다.
도 3b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 배어 상태의 코일 형태 (305) 를 도시한다. 도 3c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 코일 형태 (305) 둘레에 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 을 래핑함으로써 형성되는 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 분할되지 않은 코일을 도시한다. 도 3b의 예에서, 코일 형태 (305) 둘레에 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 정확한 포지셔닝 (positioning) 을 제공하기 위해 그리고 코일 형태 (305) 둘레에 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 을 래핑함으로써 형성되는 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 분할되지 않은 코일의 공간적 구성의 보존을 제공하기 위해 코일 형태 (305) 의 외측 표면에 연속적인 그루브가 형성된다. 도 3b는 연속적인 그루브가 제 1 코일 섹션 (301) 과 제 2 코일 섹션 (303) 사이의 천이부에서 제 1 그루브 부분 (315) 과 제 2 그루브 부분 (317) 사이에 매끄러운 천이를 갖는, 제 1 코일 섹션 (301) 내에 형성된 제 1 그루브 부분 (315) 및 제 2 코일 섹션 (303) 내에 형성된 제 2 그루브 부분 (317) 을 포함하는 것을 도시한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 코일 형태 (305) 는 외측 표면에 연속적인 그루브 없이 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 코일 형태 (305) 는 코일 형태 (305) 둘레의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들을 분리하도록 사용된 전기적으로 절연성 스페이서들을 갖는 실질적으로 매끄러운 외측 표면을 가질 수 있다. 이들 실시예들에서, 전기적으로 절연성 스페이서들이 예로서, 상기 열거된 것과 같이, 코일 형태 (305) 의 형성시 사용하기 위해 가용한 본질적으로 임의의 재료로 형성될 수 있다.
예시적인 코일 형태 (305) 가 (연속적인 그루브의 존재를 배제하고) 완전한 원형 실린더 형상의 외측 표면을 갖는 것으로 도시되지만, 다른 실시예들에서, 코일 형태 (305) 의 외측 표면은 다른 형상들보다도, 타원 형상, 직사각형 형상, 사각형 형상, 삼각형 형상, 다각형 형상, 별 형상, x-형상, 십자가 형상과 같은, x-y 평면 내에서 다른 단면 형상들을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 일부 실시예들에서, x-y 평면 내 코일 형태 (305) 의 외측 표면의 단면 형상 및/또는 사이즈는 코일 형태 (305) 의 축방향 길이를 따라 변동/변화될 수 있다. 예를 들어, x-y 평면 내 코일 형태 (305) 의 외측 표면의 단면 형상 및/또는 사이즈는 상이한 코일 섹션들, 예를 들어, (301, 303) 에 대해 변동/변화될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 코일 형태 (305) 는 제 1 코일 섹션 (301) 에 대해 외경 (309) 의 제 1 값 및 제 2 코일 섹션 (303) 에 대해 외경 (309) 의 제 2 값을 갖도록 구성될 수 있고, 외경 (309) 의 제 2 값은 외경 (309) 의 제 1 값과 상이하다. 또한, 일부 실시예들에서 인덕터 (141) 의 코일 형태 (305) 는 중공형 내부 영역이 없는 꽉찬 구성을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
부가적으로, 인덕터 (141) 의 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 각각은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 하나 이상의 감김 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 인덕터 (141) 에서 제 1 코일 섹션 (301) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 일 감김 층을 갖고, 그리고 제 2 코일 섹션 (303) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 2 개의 감김 층들을 갖는다. 도 3d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 인덕터 (141) 의 중심을 통한 수직 단면도를 도시한다. 도 3d는 코일 형태 (305) 둘레에 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 다양한 감김들을 도시한다. 도 3d는 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 일 감김 층을 갖는 제 1 코일 섹션 (301) 을 도시한다. 도 3d는 또한 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 2 개의 감김 층들을 갖는 제 2 코일 섹션 (303) 을 도시한다. 구체적으로, 제 2 코일 섹션 (303) 은 코일 형태 (305) 의 외측 표면 상에 형성된 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 제 1 감김 층 (303A), 및 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 제 1 감김 층 (303A) 외부/위에 형성된 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 제 2 감김 층 (303B) 을 갖는다. 다양한 실시예들에서, 인덕터 (141) 의 임의의 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 이 목표된 레벨의 인덕턴스를 제공하기 위해 적절한, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 하나 이상의 감김 층들을 포함하도록 구성될 수 있다는 것이 인식되고 이해되어야 한다. 또한, 미리 결정된 코일 섹션, 예를 들어, (301, 303) 의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 복수의 감김 층들을 갖는 것은, 인덕터 (141) 의 전체 사이즈의 감소를 제공하고, 그리고 단일 감김 층으로 감긴, 미리 결정된 코일 섹션의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 동일한 총 길이를 갖는 것과 비교하여, 미리 결정된 코일 섹션으로 보다 높은 인덕턴스를 제공한다는 것이 이해되어야 한다.
예시적인 실시예에서, 인덕터 (141) 는 1 ㎒의 또는 약 1 ㎒ 그리고 13.56 ㎒의 또는 약 13.56 ㎒의 RF 주파수들을 필터링하도록 구성된다. 이 예시적인 실시예에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이에서 보다 큰 감김 피치 (311) 를 갖는 제 1 코일 섹션 (301) 은 13.56 ㎒의 보다 높은 RF 주파수를 필터링하도록 구성된다. 그리고, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이에서 보다 작은 감김 피치 (313) 를 갖는 제 2 코일 섹션 (303) 은 1 ㎒ 의 보다 낮은 RF 주파수를 필터링하도록 구성된다. 이 예시적인 실시예에서, 제 1 코일 섹션 (301) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 13 개의 감김들을 포함한다. 또한, 이 실시예에서, 제 2 코일 섹션 (303) 의 제 1 감김 층 (303A) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 21 개의 감김들을 포함한다. 그리고, 이 실시예에서, 제 2 코일 섹션 (303) 의 제 2 감김 층 (303B) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 18 개의 감김들을 포함한다. 부가적으로, 이 예시적인 실시예에서, 종단 커패시터들 (143A 내지 143H) 각각은 약 0.1 ㎌의 커패시턴스 값을 갖는다.
인덕터 (141) 는 2 개의 상이한 RF 주파수들, 예로서 상기 언급된 예시적인 실시예에서 1 ㎒ 및 13.56 ㎒ 주파수들을 필터링하기 위해 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 인덕터 (141) 가 예로서, 400 ㎑ (kiloHertz), 1 ㎒, 및 13.56 ㎒와 같은 3 개의 상이한 RF 주파수들을 필터링하도록 구성된다면, 인덕터 (141) 는 3 개의 코일 섹션들, 예컨대 코일 섹션들 (301, 303) 및 코일 섹션 (303) 으로부터 연장하는 또 다른 코일 섹션을 포함할 것이다. 또한, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 감김 피치는 3 개의 상이한 RF 주파수들로 각각 공진하는 것이 적절한, 3 개의 코일 섹션들 각각에서 상이할 수 있다. 그리고, 3 개의 코일 섹션들 각각의 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 감김들의 수는 3 개의 코일 섹션들 각각에서 목표된 인덕턴스를 확립하기 적절하게 설정될 수 있다. 그리고, 앞서 언급된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 코일 형태 (305) 의 외경 (309) 은 특정한 코일 섹션으로 목표된 인덕턴스를 달성하기 적절하다면, 3 개의 코일 섹션들 중 하나 이상에 대해 상이할 수 있다.
일부 실시예들에서, 2 개의 코일 섹션들 (301 및 303) 을 갖는 인덕터 (141) 에 대해, 코일 섹션 (301) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이에 보다 큰 감김 피치 (311) 를 갖는 코일 섹션 (301) 내 감김들의 수는 약 10으로부터 약 15로 연장하는 범위 내이다. 또한, 이 실시예에서, 코일 섹션 (303) 내 감김들의 수는 약 20으로부터 약 25로 연장하는 범위 내이다. 또한, 이 실시예에서, 코일 섹션 (301) 내 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 감김 피치 (311) 는 약 0.4 인치로부터 약 0.6 인치로 연장하는 범위 내이다. 또한, 이 실시예에서, 코일 섹션 (303) 내 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (142) 의 인접한 감김들 사이의 감김 피치 (313) 는 약 0.2 인치로부터 약 0.3 인치로 연장하는 범위 내이다.
도 3d는 또한 인덕터 (141) 가 외측 하우징 (319) 내에 배치될 수 있는지를 도시하고, 외측 하우징 (319) 은 인덕터 (141) 의 물리적 보호를 제공하고 플라즈마 프로세싱 챔버와 연관된 다른 장비 및/또는 장비 랙, 샤시, 박스, 하우징, 등과 인덕터 (141) 의 핏-업 (fit-up) 을 제공한다. 일부 실시예들에서, 외측 하우징 (319) 은 또 다른 표면에 장착하기 위해 적어도 하나의 단부 상에 플랜지 (319A) 를 갖는 실질적으로 실린더 형상 구조체로서 구성된다. 또한, 일부 실시예들에서, 외측 하우징 (319) 은 종단 커패시터들, 예를 들어, (143A 내지 143H) 을 하우징하기 위해 부착된 인클로저 (320) 및 전력 공급부 (131) 로부터 전력을 수신하기 위한 커넥터들을 가질 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 외측 하우징 (319) 은 인덕터 (141) 를 물리적으로 보호하도록, 인덕터 (141) 의 냉각을 제공하도록, 그리고 플라즈마 프로세싱 챔버와 연관된 기존 시스템들 내에서 인덕터 (141) 의 핏-업을 인에이블하도록, 적절한 본질적으로 임의의 형상을 갖도록 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 도 3d는 화살표들 (323) 에 의해 나타낸 바와 같이, 인덕터 (141) 를 통해 냉각 공기를 푸시하거나 화살표들 (324) 에 의해 나타낸 바와 같이, 인덕터 (141) 를 통해 냉각 공기를 인출하도록 팬 (321) 이 어떻게 창살 (325) 에 인접하게 배치될 수 있는지 도시한다.
플라즈마 프로세싱 챔버 예를 들어, (101, 151) 의 동작 동안, RF 필터 (129) 는 RF 생성기(들), 예를 들어, (111, 121, 157) 에 부하로서 나타난다. 따라서, RF 필터 (129) 의 임피던스가 보다 높다면, RF 생성기(들)에 RF 필터 (129) 에 의해 제공된 부하가 보다 낮다. 따라서, 일부 실시예들에서, RF 필터 (129) 를 갖는 것은 보다 낮은 양의 RF 전력이 RF 필터 (129) 내에서 손실되도록 RF 전력 송신에 대해 고 임피던스를 나타내는 것에 관심이 있다. 일부 실시예들에서, RF 전력 생성기(들), 예를 들어, (111, 121, 157) 의 동작 RF 주파수들은 주파수 튜닝의 결과로서 변화될 수 있다. 이들 실시예들에서, RF 필터 (129) 를 갖는 것은 주파수 튜닝 동작들 동안 RF 전력 생성기(들)에 의해 생성된 예상된 범위의 RF 주파수들에 걸쳐 적어도 최소의 특정된 임피던스를 제공하는 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서, 주파수 튜닝 동작들 동안 RF 전력 생성기(들)에 의해 생성된 예상된 범위의 RF 주파수들의 경계를 정하도록 RF 필터 (129) 의 임피던스는 약 3 ㏀ 이상이다. 이 방식에서, RF 필터 (129) 는 동작 동안 발생할 임의의 RF 주파수에 대해 적어도 최소 특정된 임피던스를 제공하도록 구성된다. 또한, RF 필터 (129) 의 임피던스가 예를 들어, 3 ㏀로 상대적으로 높기 때문에, 보다 작은 RF 전력이 RF 필터 (129) 를 통해 송신될 것이고, 플라즈마 프로세싱 챔버, 예를 들어, (101, 151) 의 전체 RF 전력 효율은 개선될 것이라는 것이 이해되어야 한다.
이전에 언급된 바와 같이, 미리 결정된 채널이 가열기 어셈블리 (125) 내 미리 결정된 가열 엘리먼트 (132, 133, 134, 135) 로의 전류 플로우를 제공하는 미리 결정된 배선들 (142A 내지 142H) 의 쌍에 대응한다. RF 필터 (129) 는 RF 필터 (129) 가 존재하는 채널 각각에 대해 실질적으로 유사한 방식으로 RF 전력 송신을 차단할 수 있기 때문에, 개선된 채널-대-채널 임피던스 균일성을 제공한다. 도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 가열기 어셈블리 (125) 내 미리 결정된 가열 엘리먼트 (132, 133, 134, 135) 로 전류 플로우를 제공하는, 배선들 (132A, 132B, 132C, 132D, 132E, 132F, 132G, 132H) 각각에 대해, 13.56 ㎒의 보다 높은 주 RF 주파수에 대해, RF 주파수의 함수로서 임피던스의 플롯들을 도시한다. 도 4는 RF 필터 (129) 가 13.56 ㎒의 보다 높은 RF 주파수의 또는 근방의 RF 주파수들에 대해 채널-대-채널 임피던스의 실질적으로 균일성을 어떻게 제공하는지를 입증한다. 도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 가열기 어셈블리 (125) 내 미리 결정된 가열 엘리먼트 (132, 133, 134, 135) 로 전류 플로우를 제공하는, 배선들 (132A, 132B, 132C, 132D, 132E, 132F, 132G, 132H) 각각에 대해, 1 ㎒의 보다 낮은 주 RF 주파수에 대해, RF 주파수의 함수로서 임피던스의 플롯들을 도시한다. 도 5는 RF 필터 (129) 가 1 ㎒의 보다 낮은 RF 주파수의 또는 근방의 RF 주파수들에 대해 채널-대-채널 임피던스의 실질적으로 균일성을 어떻게 제공하는지를 입증한다. RF 필터 (129) 가 채널-대-채널 임피던스의 실질적인 균일성을 제공하기 때문에, 본질적으로 동일한 양의 RF 전력이 가열기 어셈블리 (125) 에 대한 전력 공급부 채널들 각각에 대해 존재할 것이고, 이는 다양한 가열 존들의 상이한 가열 엘리먼트들, 예를 들어, (132, 133, 134, 135) 이 각각의 가열 존들 내 RF 전력 송신에 실질적으로 균일한 효과를 가질 것이고, 따라서 상이한 가열 엘리먼트들, 예를 들어, (132, 133, 134, 135) 을 통한 RF 전력 송신/손실에 관해 기판 (105) 에 걸쳐 프로세스 균일성을 개선한다는 것을 의미한다. 또한, RF 필터 (129) 내 채널-대-채널 임피던스 균일성을 제어함으로써, 상이한 플라즈마 프로세싱 챔버들 상에 설치된 상이한 RF 필터 (129) 유닛들 사이에 임피던스 균일성을 제어하고, 따라서 챔버-대-챔버 임피던스 균일성에 대한 RF 필터 (129) 의 영향을 제어할 수 있다.
RF 필터 (예를 들어, 129) 가 본 명세서에서 유도성 엘리먼트 (예컨대 인덕터 (141), 예로서) 및 종단 용량성 엘리먼트들 (예컨대 커패시터들 (143A 내지 143H), 예로서) 의 세트를 포함하는 것으로 개시된다는 것이 이해되어야 한다. 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 는 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일을 집합적으로 형성하는 적어도 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 을 포함한다. 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일은 적어도 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 중 인접한 섹션들 사이의 천이 각각을 통해 연속적인 구성을 갖는다. 코일 섹션 (예를 들어, (301, 303)) 각각은 대응하는 감김 피치 (예를 들어, (311, 313) ) 에 구성된 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일의 부분을 포함한다. 적어도 2 개의 인접한 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 은 상이한 감김 피치들 (예를 들어, (311, 313) ) 을 갖는다. 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 은 채널 당 2 개의 배선들을 포함하고 적어도 하나의 채널에 대해 구성된다. 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 제 1 단부에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 은 전력 공급부 (예를 들어, 131) 로부터 전력을 수신하는 전기 컴포넌트 (예를 들어, 125) 로 접속을 위해 구성된다. 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 제 2 단부에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 은 전력 공급부 (예를 들어, 131) 로의 접속을 위해 구성된다. 종단 용량성 엘리먼트들 (예를 들어, (143A 내지 143H)) 의 세트는 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 배선 각각에 대해 개별 종단 용량성 엘리먼트를 포함한다. 종단 용량성 엘리먼트 (예를 들어, (143A 내지 143H)) 각각은 기준 접지 전위 (예를 들어, 145) 와 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 각각의 배선 사이에 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 제 2 단부와 전력 공급부 (예를 들어, 131) 사이의 위치에서 전기적으로 접속된다.
일부 실시예들에서, 적어도 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 의 수는 RF 필터 (예를 들어, 129) 에 의해 필터링될 상이한 RF 주파수들의 수에 대응한다. 또한, 일부 실시예들에서, 미리 결정된 코일 섹션 (예를 들어, (301, 303)) 의 감김 피치 (예를 들어, (311, 313) ) 는 미리 결정된 코일 섹션 (예를 들어, (301, 303)) 으로 하여금 RF 필터 (예를 들어, 129) 에 의해 필터링될 다수의 상이한 RF 주파수들 중 하나로 공진하도록 설정된다. 일부 실시예들에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 배선 (예를 들어, 142A 내지 142H) 각각은 전기적 절연 코팅 재료로 코팅된 전기적 전도체이다. 일부 실시예들에서, 전기적 절연 코팅 재료는 저 주파수 전류의 배선-대-배선 전도를 방지하고 RF 전력의 배선-대-배선 송신을 허용한다. 일부 실시예들에서, 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 는 코일 형태 (예를 들어, 305) 를 포함하고, 이를 중심으로 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일이 래핑된다. 일부 실시예들에서, 코일 형태 (예를 들어, 305) 는 중공형 완전한 원형 실린더로서 성형된다. 일부 실시예들에서, 연속적인 그루브가 코일 형태 (예를 들어, 305) 의 외측 표면 내에 형성되고, 연속적인 그루브는 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 을 수신하도록 구성되고 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일의 공간적 구성을 보존한다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 코일 섹션 (예를 들어, (301, 303)) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 복수의 감김 층들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 감김 층들은 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 축에 대해 방사상 방향으로 스택된다. 일부 실시예들에서, 적어도 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 은 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 축을 따라 측정될 때 상이한 길이들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일은 적어도 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 에서 상이한 감김 직경 (예를 들어, 309) 을 갖는다. 일부 실시예들에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일은 상이한 감김 형상의 적어도 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 을 갖는다. 일부 실시예들에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 은 8 개의 배선들 (예를 들어, 142A 내지 142H) 을 포함하고 4 개의 채널들로 구성되고, 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 내 적어도 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 의 수는 2이다. 일부 실시예들에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일은 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 의 실질적으로 동일한 감김 직경 (예를 들어, 309) 을 갖고, 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 제 1 단부에 접속하는 제 1 코일 섹션 (예를 들어, 301) 의 감김 피치 (예를 들어, 311) 가 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 제 2 단부에 접속하는 제 2 코일 섹션 (예를 들어, 303) 의 감김 피치 (예를 들어, 313) 보다 크다. 일부 실시예들에서, 제 1 코일 섹션 (예를 들어, 301) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 단일 감김 층을 갖고, 제 2 코일 섹션 (예를 들어, 303) 은 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 2 개의 감김 층들 (예를 들어, 303A, 303B) 을 갖는다. 일부 실시예들에서, 제 1 코일 섹션 (예를 들어, 301) 은 단일 감김 층 내 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 약 13 개의 감김들을 갖고, 제 2 코일 섹션 (예를 들어, 303) 은 2 개의 감김 층들의 내측 감김 층 (예를 들어, 303A) 내 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 약 21 개의 감김들을 갖고, 그리고 제 2 코일 섹션 (예를 들어, 303) 은 2 개의 감김 층들의 외측 감김 층 (예를 들어, 303B) 내 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 약 18 개의 감김들을 갖고, 그리고 종단 용량성 엘리먼트들의 세트의 종단 용량성 엘리먼트 (예를 들어, (143A 내지 143H)) 각각은 약 0.1 ㎌의 커패시턴스 값을 갖는다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, RF 전력을 필터링하는 방법을 제공한다. 방법은 전력 공급부 (예를 들어, 131) 와 전력 공급부 (예를 들어, 131) 로부터 전력을 수신하는 전기 컴포넌트 (예를 들어, 125) 사이에 RF 필터 (예를 들어, 129) 를 접속하는 단계를 포함한다. 도 6의 방법에서, RF 필터 (예를 들어, 129) 는 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일을 집합적으로 형성하는 적어도 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 을 갖는 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 를 포함한다. 코일 섹션 (예를 들어, (301, 303)) 각각은 대응하는 감김 피치 (예를 들어, (311, 313) ) 로 구성된 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일의 부분들을 포함한다. 적어도 2 개의 인접한 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 은 상이한 감김 피치들 (예를 들어, (311, 313) ) 을 갖는다. 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 은 채널 당 2 개의 배선들을 포함하고 적어도 하나의 채널로 구성된다. 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 제 1 단부에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 은 전기 컴포넌트 (예를 들어, 125) 에 접속된다. 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 제 2 단부에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 은 전력 공급부 (예를 들어, 131) 에 접속된다. RF 필터 (예를 들어, 129) 는 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 배선 (예를 들어, 142A 내지 142H) 각각에 대한 개별 종단 용량성 엘리먼트 (예를 들어, (143A 내지 143H)) 를 포함한다. 종단 용량성 엘리먼트 (예를 들어, (143A 내지 143H)) 각각은 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 제 2 단부와 전력 공급부 (예를 들어, 131) 사이의 위치에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 기준 접지 전위 (예를 들어, 145) 와 각각의 배선 (예를 들어, 142A 내지 142H) 사이에 전기적으로 접속된다. 일부 실시예들에서, 적어도 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 의 수는 RF 필터 (예를 들어, 129) 에 의해 필터링될 상이한 RF 주파수들의 수에 대응한다. 일부 실시예들에서, 미리 결정된 코일 섹션 (예를 들어, (301, 303)) 의 감김 피치 (예를 들어, (311, 313) ) 는 미리 결정된 코일 섹션 (예를 들어, (301, 303)) 으로 하여금 RF 필터 (예를 들어, 129) 에 의해 필터링될 다수의 상이한 RF 주파수들 중 하나로 공진하도록 설정된다. 일부 실시예들에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 배선 (예를 들어, 142A 내지 142H) 각각은 저 주파수 전류의 배선-대-배선 전도를 방지하고 RF 전력의 배선-대-배선 송신을 허용하는 전기적 절연 코팅 재료로 코팅된 전기적 전도체이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, RF 전력을 필터링하는 방법을 제공한다. 방법은 전력 공급부 (예를 들어, 131) 로부터 입력 장치 내 배선들 (예를 들어, 142A 내지 142H) 로 전기 전력을 송신하기 위한 동작 701을 포함한다. 배선들 (예를 들어, 142A 내지 142H) 은 각각의 용량성 엘리먼트들 (예를 들어, (143A 내지 143H)) 에 접속된다. 배선들 (예를 들어, 142A 내지 142H) 의 개별 쌍 각각은 전기 전력을 RF 전력에 노출되는 전기 컴포넌트 (예를 들어, 125) 에 제공하도록 지정된다. 방법은 또한 입력 장치 내 배선들 (예를 들어, 142A 내지 142H) 로부터 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 입력에서, 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 내 대응하는 자성 배선들로 전기 전력을 통과시키는 동작 703을 포함한다. 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 는 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 입력과 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 출력 사이에 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일을 집합적으로 형성하는 적어도 2 개의 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 을 포함한다. 코일 섹션 (예를 들어, (301, 303)) 각각은 대응하는 감김 피치 (예를 들어, (311, 313) ) 로 구성된 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 의 분할되지 않은 코일의 부분을 포함한다. 적어도 2 개의 인접한 코일 섹션들 (예를 들어, (301, 303)) 은 상이한 감김 피치들 (예를 들어, (311, 313) ) 을 갖는다. 방법은 또한 유도성 엘리먼트 (예를 들어, 141) 의 출력에서 트위스트된 자성 배선들의 케이블 (예를 들어, 142) 내 자성 배선들로부터 RF 전력에 노출되는 전기 컴포넌트 (예를 들어, 125) 에 접속된 대응하는 배선들 (예를 들어, 132A, 132B, 133A, 133B, 134A, 134B, 135A, 135B) 로 전기 전력을 통과시키기 위한 동작 705를 포함한다.
RF 필터 (129) 의 장점들 중 일부를 이해하기 위해, 다른 가능한 RF 필터 구성들을 갖는 RF 필터 (129) 에 유리하다. 2 이상의 상이한 주 RF 주파수들을 필터링할 목적을 위해, 일부 다른 가능한 RF 필터 구성들은 물리적으로 분리된 인덕터들 및 상이한 주 RF 주파수들 각각에 대한 종단 커패시터 세트들을 구현할 수 있다. 예를 들어, 2 개의 주 RF 주파수들의 경우에, 다른 가능한 RF 필터 구성이 제 1 주 RF 주파수에 대한 일 인덕터 및 종단 커패시터 세트를 구현할 수 있고 또한 제 2 주 RF 주파수에 대한 물리적으로 분리된 인덕터 및 종단 커패시터 세트를 구현할 수 있다. RF 필터 (129) 와 비교하면, 이 다른 가능한 RF 필터 구성은 2 배인 인덕터들의 수 및 2 배인 종단 커패시터들의 수를 갖는다. RF 필터 (129) 는 이 다른 가능한 RF 필터 구성과 상이하고, 여기서 RF 필터 (129) 의 상이한 코일 섹션들, 예를 들어, (301, 303) 이 동일한 코일 권선 (winding) 의 일부이고 물리적으로 분리되지 않은 인덕터들이라는 것이 이해되고 인식되어야 한다. 또한, RF 필터 (129) 는 이 다른 가능한 RF 필터 구성과 상이하고, 여기서 종단 커패시터들 (143A 내지 143H) 의 일 세트가 상이한 코일 섹션들, 예를 들어, (301, 303) 의 수와 무관하게 사용된다.
부가적으로, 다른 가능한 RF 필터 구성에서, 일부 종단 커패시터들은 커패시턴스의 수 ％ 이상의 상대적으로 높은 제작 오차를 갖는 상대적으로 낮은 커패시턴스 값을 가질 수 있다. 종단 커패시터들의 커패시턴스의 이들 제작 오차들은 다른 가능한 RF 필터 구성의 달성가능한 채널-대-채널 임피던스 균일성을 본질적으로 제한하도록 조합될 수 있다. 또한, 다른 가능한 RF 필터 구성에서, 보다 낮은 RF 주파수를 필터링하기 위해 규정된 별도의 인덕터는 둘레에, 트위스트되지 않은 전도체 배선들이 감기는, 페라이트 코어를 갖도록 (강제적으로) 구성될 수 있다. 이 다른 가능한 RF 필터 구성의 페라이트 코어는 30 ％까지의 큰 유닛-대-유닛 투자율 변동을 가질 수 있고, 이는 상이한 RF 필터 유닛들 사이의 임피던스의 달성가능한 균일성을 본질적으로 제한한다. 페라이트 코어 재료의 유닛-대-유닛 투자율 변동의 감소는 비용이 많이 들 수 있고 보다 큰 페라이트 코어 구조체의 사용을 필요로 할 수 있다. 다른 가능한 RF 필터 구성과 관련하여, 보다 작은 종단 커패시터들의 커패시턴스들의 제작 변동성 및 보다 낮은 주파수 권선에 대한 페라이트 코어 재료의 투자율과 연관된 제작 변동성은 집합적으로 RF 필터에 의해 RF 생성기(들)로 제공된 임피던스에서와 같이, RF 필터 특성들 및 성능의 챔버-대-챔버 변동성의 상승을 유발하고, 결국 RF 전력 송신 특성들에 영향을 준다. 또한, 다른 가능한 RF 필터 구성에서, RF 필터의 임의의 컴포넌트가 고장나게 되면, 전체 RF 필터가 종종 대체되게 된다. 따라서, 다른 가능한 RF 필터 구성에서 보다 많은 종단 커패시터들을 갖는 것은 고장 레이트의 상승을 유발할 수 있다.
상기 언급된 다른 가능한 RF 필터 구성과 비교하여, 본 명세서에 개시된 RF 필터 (129) 는 종단 커패시터들의 복수의 세트들을 포함하지 않는다. 본 명세서에 개시된 RF 필터 (129) 에 의해 제공된 큰 전체 인덕턴스는 보다 작은 커패시턴스의 종단 커패시터들을 사용해야할 필요를 방지하고 페라이트 코어 둘레에 형성된 인덕터를 가져야할 필요를 방지한다. 본 명세서에 개시된 RF 필터 (129) 는 인덕터 (141) 와 전력 공급부 (131) 로의 전기 접속부 (137) 사이의 각각의 위치들에서 종단 커패시터들 (143A 내지 143H)의 일 세트를 포함한다. 또한, 상기 언급된 다른 가능한 RF 필터 구성과 비교하여, 본 명세서에 개시된 RF 필터 (129) 는 고 제작상 오차를 갖는 상대적으로 저 커패시턴스의 종단 커패시터들을 활용하지 않는다. 따라서, 본 명세서에 개시된 RF 필터 (129) 는 개선된 채널-대-채널 임피던스 균일성 및 대응하는 챔버-대-챔버 임피던스 균일성을 제공하는 것이 가능하다. 또한, 상기 언급된 다른 가능한 RF 필터 구성과 비교하여, 본 명세서에 개시된 RF 필터 (129) 는 보다 낮은 RF 주파수를 필터링하도록 규정된 인덕터를 위한 페라이트 코어 구조체를 포함하지 않고, 따라서 페라이트 코어 구조체들과 연관된 투자율의 큰 제작상 변동을 방지하고 개선된 챔버-대-챔버 임피던스 균일성을 제공한다.
부가적으로, 채널-대-채널 임피던스 균일성 및 반복성이 인덕터 (141) 내 배선들 (142) 의 트위스트된 어셈블리의 케이블의 사용을 통해 본 명세서에 개시된 RF 필터 (129) 에서 개선되고, 이는 프로세스 균일성에 대한 부하 효과를 최소화한다는 것이 인식되어야 한다. RF 필터 (129) 를 사용하여, 유닛-대-유닛 변동성에 대한 커패시턴스 오차의 영향이 제거된다. RF 필터 (129) 를 사용하여, 유닛-대-유닛 변동성에 대한 페라이트 코어 자성 재료의 투자율 오차의 영향이 제거된다. RF 필터 (129) 를 사용하여, 광대역의 보다 높은 임피던스가 주파수 튜닝을 인에이블하는 것이 달성가능하다. RF 필터 (129), 채널-대-채널 반복성은 프로세스 균일성에 대한 부하 효과의 최소화를 제공한다. RF 필터 (129) 를 사용하여, 보다 높은 RF 전력 효율이 RF 필터 (129) 내 RF 전력 손실을 최소화함으로써 달성가능하다. RF 필터 (129) 는 RF 필터 (129) 의 부하 효과를 최소화하고 레벨-대-레벨 RF 전력 펄싱 스킴들을 사용하는 플라즈마 프로세스들에서 동작하는 주파수 튜닝을 인에이블하도록 넓은 대역폭을 제공하는, 고 임피던스 (3 ㏀까지 또는 그 이상) 를 제공한다. RF 필터 (129) 는 스테이지 간 커패시터들을 사용하지 않고 페라이트 코어 구조체들을 사용하지 않기 때문에, 유닛-대-유닛 변동성에 대한 커패시턴스 오차 및 투자율 오차의 영향은 RF 필터 (129) 에 대해 제거된다. 또한, 인덕터 (141) RF 필터 (129) 의 권선의 트위스트된 자성 배선들의 사용은 채널-대-채널 변동성 및 따라서 플라즈마 프로세스 균일성에 대한 채널-대-채널 부하 효과를 최소화한다.
전술한 개시는 이해의 명확성의 목적들을 위한 일부 상세들을 포함하지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것이 자명할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이고 제한적이 아닌 것으로 간주되어야 하고, 청구물들은 본 명세서에 주어진 상세들로 제한되지 않고, 기술된 실시예들의 범위 및 등가물들 내에서 수정될 수도 있다.

Claims (21)

  1. 트위스트된 자성 배선들 (twisted magnetic wires) 의 케이블의 분할되지 않은 코일을 집합적으로 형성하는 적어도 2 개의 코일 섹션들을 포함하는 유도성 엘리먼트로서, 코일 섹션 각각은 대응하는 감김 피치 (turn pitch) 로 구성된 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 상기 분할되지 않은 코일의 부분을 포함하고, 적어도 2 개의 인접한 코일 섹션들은 상이한 감김 피치들을 갖고, 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 채널 당 2 개의 배선들을 포함하고 적어도 하나의 채널을 위해 구성되고, 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 상기 유도성 엘리먼트의 제 1 단부에서 전력 공급부로부터 전력을 수신하는 전기 컴포넌트로의 접속을 위해 구성되고, 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 상기 유도성 엘리먼트의 제 2 단부에서 상기 전력 공급부로의 접속을 위해 구성되는, 상기 유도성 엘리먼트; 및
    상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 배선 각각에 대한 개별 종단 용량성 엘리먼트 (terminating capacitive element) 를 포함하는 종단 용량성 엘리먼트들의 세트로서, 종단 용량성 엘리먼트 각각은 기준 접지 전위와 상기 유도성 엘리먼트의 상기 제 2 단부와 상기 전력 공급부 사이의 위치에서 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 각각의 배선 사이에 전기적으로 접속되는, 상기 종단 용량성 엘리먼트들의 세트를 포함하는, RF (radiofrequency) 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 상기 분할되지 않은 코일은 상기 적어도 2 개의 코일 섹션들 중 인접한 코일 섹션들 사이의 천이 각각을 통해 연속적인 구성을 갖는, RF 필터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 코일 섹션들은 상기 RF 필터에 의해 필터링될 대응하는 RF 주파수들과 연관되는, RF 필터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    미리 결정된 코일 섹션의 상기 감김 피치는 상기 미리 결정된 코일 섹션으로 하여금 상기 RF 필터에 의해 필터링될 상기 대응하는 RF 주파수들 중 하나로 공진하게 하도록 설정되는, RF 필터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 배선 각각은 전기적 절연 코팅 재료로 코팅된 전기적 전도체인, RF 필터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기적 절연 코팅 재료는 저 주파수 전류의 배선-대-배선 전도를 방지하고 RF 전력 배선-대-배선 송신을 허용하는, RF 필터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 코일 섹션은 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 복수의 감김 층들을 포함하고, 상기 복수의 감김 층들은 상기 유도성 엘리먼트의 축에 대해 방사상 방향으로 스택되는, RF 필터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    적어도 2 개의 코일 섹션들은 상기 유도성 엘리먼트의 축을 따라 측정될 때 상이한 길이들을 갖는, RF 필터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 상기 분할되지 않은 코일은 적어도 2 개의 코일 섹션들의 상이한 감김 직경을 갖는, RF 필터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 상기 분할되지 않은 코일은 적어도 2 개의 코일 섹션들의 상이한 감김 형상을 갖는, RF 필터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 8 개의 배선들을 포함하고 4 개의 채널들에 대해 구성되고, 그리고 상기 적어도 2 개의 코일 섹션들의 수는 2인, RF 필터.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 상기 분할되지 않은 코일은 상기 적어도 2 개의 코일 섹션들에서 실질적으로 동일한 감김 직경을 갖고, 상기 유도성 엘리먼트의 상기 제 1 단부에 접속하는 제 1 코일 섹션의 상기 감김 피치는 상기 유도성 엘리먼트의 상기 제 2 단부에 연결하는 제 2 코일 섹션의 상기 감김 피치보다 큰, RF 필터.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 코일 섹션은 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 단일 감김 층을 갖고 그리고 상기 제 2 코일 섹션은 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 2 개의 감김 층들을 갖는, RF 필터.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 코일 섹션은 상기 단일 감김 층 내 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 약 13 개의 감김들을 갖고, 그리고 상기 제 2 코일 섹션은 상기 2 개의 감김 층들의 내측 감김 층 내에 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 약 21 개의 감김들을 갖고, 그리고 상기 제 2 코일 섹션은 상기 2 개의 감김 층들의 외측 감김 층 내에 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 약 18 개의 감김들을 갖고, 그리고 상기 종단 용량성 엘리먼트들의 세트의 종단 용량성 엘리먼트 각각은 약 0.1 ㎌의 커패시턴스 값을 갖는, RF 필터.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도성 엘리먼트는 코일 형태를 포함하고, 이를 중심으로 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 상기 분할되지 않은 코일이 래핑되는, RF 필터.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 코일 형태는 중공형 (hollow) 완전한 원형 실린더 형상인, RF 필터.
  17. 제 16 항에 있어서,
    연속적인 그루브는 상기 코일 형태의 외측 표면 내에 형성되고, 상기 연속적인 그루브는 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블을 수용하고 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 상기 분할되지 않은 코일의 공간적 구성을 보존하도록 구성되는, RF 필터.
  18. RF (radiofrequency) 전력을 필터링하는 방법에 있어서,
    전력 공급부와 상기 전력 공급부로부터 전력을 수신하는 전기 컴포넌트 사이에 RF 필터를 갖는 단계를 포함하고, 상기 RF 필터는 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 분할되지 않은 코일을 집합적으로 형성하는 적어도 2 개의 코일 섹션들을 갖는 유도성 엘리먼트를 포함하고, 코일 섹션 각각은 대응하는 감김 피치로 구성된 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 상기 분할되지 않은 코일의 부분을 포함하고, 적어도 2 개의 인접한 코일 섹션들은 상이한 감김 피치들을 갖고, 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 채널 당 2 개의 배선들을 포함하고 적어도 하나의 채널에 대해 구성되고, 상기 유도성 엘리먼트의 제 1 단부에서 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 상기 전기 컴포넌트에 접속되고, 상기 유도성 엘리먼트의 제 2 단부에서 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블은 상기 전력 공급부에 접속되고, 상기 RF 필터는 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 배선 각각에 대한 개별 종단 용량성 엘리먼트를 포함하고, 종단 용량성 엘리먼트 각각은 기준 접지 전위와 상기 유도성 엘리먼트의 상기 제 2 단부와 상기 전력 공급부 사이의 위치에서 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 각각의 배선 사이에 전기적으로 접속되는, RF 전력을 필터링하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 코일 섹션들의 수는 필터링될 상이한 RF 주파수들의 수에 대응하고, 그리고 미리 결정된 코일 섹션의 상기 감김 피치는 상기 미리 결정된 코일 섹션으로 하여금 필터링될 다수의 상이한 RF 주파수들 중 하나로 공진하도록 설정되는, RF 전력을 필터링하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 배선 각각은 저 주파수 전류의 배선-대-배선 전도를 방지하고 그리고 RF 전력의 배선-대-배선 송신을 허용하는 전기적 절연 코팅 재료로 코팅된 전기적 전도체인, RF 전력을 필터링하는 방법.
  21. RF 전력을 필터링하는 방법에 있어서,
    전력 공급부로부터 입력 장치의 배선들로 전기 전력을 송신하는 단계로서, 상기 배선들은 각각의 용량성 엘리먼트들에 접속되고, 상기 배선들의 개별 쌍 각각은 RF 전력에 노출되는 전기 컴포넌트로 전기 전력을 제공하도록 지정되는, 상기 전기 전력을 송신하는 단계;
    유도성 엘리먼트의 입력에서, 상기 입력 장치 내 상기 배선들로부터 트위스트된 자성 배선들의 케이블 내 대응하는 자성 배선들로 전기 전력을 통과시키는 단계로서, 상기 유도성 엘리먼트는 상기 유도성 엘리먼트의 상기 입력과 상기 유도성 엘리먼트의 출력 사이에서 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 분할되지 않은 코일을 집합적으로 형성하는 적어도 2 개의 코일 섹션들을 포함하고, 코일 섹션 각각은 대응하는 감김 피치로 구성된 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블의 상기 분할되지 않은 코일의 부분을 포함하고, 적어도 2 개의 인접한 코일 섹션들은 상이한 감김 피치들을 갖는, 상기 전기 전력을 통과시키는 단계; 및
    상기 유도성 엘리먼트의 상기 출력에서 상기 트위스트된 자성 배선들의 케이블 내 상기 자성 배선들로부터 RF 전력에 노출되는 상기 전기 컴포넌트에 접속된 대응하는 배선들로 전기 전력을 통과시키는 단계를 포함하는, RF 전력을 필터링하는 방법.
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