KR20230002643A

KR20230002643A - 효과적인 자기 전력 전달 (magnetic power transfer) 을 위한 RF 차폐 구조체를 갖는 변압기 절연기 (isolation transformer)

Info

Publication number: KR20230002643A
Application number: KR1020227039438A
Authority: KR
Inventors: 네일 벤자민; 헤마 스와루프 모피데비; 존 피즈
Original assignee: 램 리써치 코포레이션
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2023-01-05
Also published as: CN115769320A; US20230134296A1; WO2021211269A1; JP2023522614A

Abstract

플라즈마 챔버에서 사용되는 기판 지지부의 엘리먼트로 전력을 전달하기 위해 사용되는 변압기 절연기를 위한 장치가 제공된다. 변압기 절연기의 1 차 부분은 접지에 전기적으로 커플링하도록 구성된 1 차 베이스플레이트를 포함한다. 1 차 페라이트가 1 차 베이스플레이트 위에 배치되고 (dispose), 그리고 1 차 페라이트는 1 차 원형 채널을 갖는다. 1 차 코일은 1 차 원형 채널 내에 감겨 있다. 1 차 차폐부는 1 차 페라이트 및 1 차 코일 위에 배치된다. 1 차 차폐부는 1 차 중심 영역으로부터 1 차 페라이트의 주변부 외부로 연장하는 제 1 복수의 방사상 세그먼트들을 포함한다. 1 차 차폐부의 연장된 영역은 1 차 베이스플레이트와 1 차 차폐부를 연결하기 위한 커브된 섹션을 갖는다. 일 예에서, 변압기 절연기의 2 차 부분은 1 차 부분과 유사한 구성을 갖고 변압기 절연기의 일부로서 함께 사용된다.

Description

효과적인 자기 전력 전달 (magnetic power transfer) 을 위한 RF 차폐 구조체를 갖는 변압기 절연기 (isolation transformer)

본 실시 예들은 자기 전력 전달 (magnetic power transfer) 을 개선하고 정전기 장 전류들로부터 절연을 제공하는 차폐 구조체들을 갖는 절연 변압기 (isolation transformer) 에 관한 것이다.

플라즈마는 오랫동안 기판들 (예를 들어, 웨이퍼들) 을 집적 회로들과 같은 반도체 제품들로 프로세싱하도록 채용되었다. 많은 최신 플라즈마 프로세싱 시스템들에서, 기판은 플라즈마 프로세싱 챔버 내부에서 플라즈마 프로세싱을 위해 RF 척 상에 배치될 수도 있다. RF 척은 수십 내지 수천 V 범위의 RF 전압들 및 수십 ㎑ 내지 수백 ㎒ 범위의 RF 주파수들을 사용하여, RF 신호로 바이어스될 수도 있다. RF 척이 또한 기판 지지부로서 작용하기 때문에, RF 척 온도의 적절한 제어는 반복 가능한 프로세스 결과들을 보장하기 위해 중요한 고려 사항이다.

일반적으로 말하면, RF 척의 온도는 기판 지지부 내에 통합되거나 커플링될 수도 있는 하나 이상의 전기 히터들에 의해 유지된다. 전기 히터로의 전력은 통상적으로 기판 지지부를 목표된 온도 범위로 유지하기 위해 적절한 제어 회로를 통해 라인 AC 전압으로부터 획득된다. 예로서, 전기 히터는 DC, 라인 주파수 (예를 들어, 50/60 ㎐ AC) 또는 ㎑ 범위 AC 전력에 의해 전력 공급될 수도 있다.

따라서, 기판 지지부는 또한 히터들에 전력을 공급하는 동안, 동시에 상당한 레벨들의 RF 전력을 겪어야 한다. 이들 히터들에 전력을 제공하는 AC 회로는 챔버 내의 플라즈마로부터 RF 전력을 부주의하게 인출할 (draw) 수 있고, 이는 에칭-레이트의 손실, 히터들로의 감소된 전력 전달 및/또는 AC 회로의 손상을 발생시킨다. 이러한 문제들을 해결하기 위한 시도에서, 정전 전류들 (electrostatic currents) 을 차단하도록 필터들을 연결하는 것이 일반적이다. 이들 필터들은 보통 선택 주파수들에서 고 임피던스를 제공하기 위해 커패시터 뱅크들과 함께 인덕턴스를 제공하도록 코어들 상에 감긴 코일들을 사용하는 대형 LC 탱크 회로들을 채용한다.

불행히도, 전통적인 필터들은 몇 가지 단점들을 안고 있다. 하나는 코일 권선들 (coil windings) 의 유닛 간 (unit to unit) 가변성이다. 이 가변성은 1 차 공진에서 반복성 문제들을 도입한다. 또한, 이러한 RF 필터들의 기생 공진들은 예측 불가능성을 더 도입한다.

이 맥락에서 본 개시의 실시 예들이 발생한다.

일반적으로 말하면, 본 명세서에 기술된 (describe) 실시 예들은 효율적인 변압기 절연기 (transformer isolator) 를 제공한다. 변압기 절연기는 1 차 부분 (primary) 에서 2 차 부분 (secondary) 으로의 효율적인 전력 전달을 위해 최적화된 고유한 차폐 구성을 구현하는 한편, 2 차 부분으로부터 다시 1 차 부분으로 리턴하는 (return) 전류들로부터 효율적인 절연을 제공한다.

일 실시 예에서, 플라즈마 챔버에서 사용되는 기판 지지부의 엘리먼트로 전력을 전달하기 위해 사용되는 변압기 절연기를 위한 장치가 제공된다. 변압기 절연기의 1 차 부분은 접지에 전기적으로 커플링하도록 구성된 1 차 베이스플레이트를 포함한다. 1 차 페라이트가 1 차 베이스플레이트 위에 배치되고 (dispose), 그리고 1 차 페라이트는 1 차 원형 채널을 갖는다. 1 차 코일은 1 차 원형 채널 내에 감겨 있다. 1 차 차폐부는 1 차 페라이트 및 1 차 코일 위에 배치된다. 1 차 차폐부는 1 차 중심 영역으로부터 1 차 페라이트의 주변부 외부로 연장하는 제 1 복수의 방사상 세그먼트들을 포함한다. 1 차 차폐부의 연장된 영역은 1 차 베이스플레이트와 1 차 차폐부를 연결하기 위한 커브된 섹션을 갖는다. 일 예에서, 변압기 절연기의 2 차 부분은 1 차 부분과 유사한 구성을 갖고 변압기 절연기의 일부로서 함께 사용된다.

또 다른 실시 예에서, 플라즈마 챔버에서 사용되는 기판 지지부의 엘리먼트로 전력을 전달하기 위한 변압기 절연기가 제공된다. 변압기 절연기의 1 차 부분은 접지에 전기적으로 커플링하도록 구성된 1 차 베이스플레이트를 포함한다. 1 차 페라이트는 1 차 베이스플레이트 위에 배치된다. 1 차 페라이트는 1 차 원형 채널을 갖는다. 1 차 코일은 1 차 원형 채널 내에 감겨 있다. 1 차 차폐부는 1 차 페라이트 및 1 차 코일 위에 배치된다. 1 차 차폐부는 1 차 중심 영역으로부터 1 차 페라이트의 주변부 외부로 연장하는 제 1 복수의 방사상 세그먼트들 및 1 차 차폐부와 1 차 베이스플레이트를 연결하기 위한 제 1 커브된 섹션을 포함한다. 변압기 절연기는 플라즈마 챔버의 RF (radio frequency) 접지 리턴 (ground return) 에 전기적으로 커플링하도록 구성된 2 차 베이스플레이트 (secondary base plate) 를 갖는 2 차 부분을 포함한다. 2 차 페라이트가 2 차 베이스플레이트 위에 배치된다. 2 차 페라이트는 2 차 원형 채널을 갖는다. 2 차 코일은 2 차 페라이트의 2 차 원형 채널 내에 감겨 있다. 2 차 차폐부는 2 차 페라이트 및 2 차 코일 위에 배치된다. 2 차 차폐부는 2 차 중심 영역으로부터 2 차 페라이트의 주변부 외부로 연장하는 제 2 복수의 방사상 세그먼트들 및 2 차 베이스플레이트와 2 차 차폐부를 연결하기 위한 제 2 커브된 섹션을 포함한다. 1 차 차폐부는 2 차 차폐부로부터 이격되고 대면하도록 배향된다.

또 다른 실시 예에서, 변압기 절연기에서 사용하기 위한 차폐 구조체가 제공된다. 차폐 구조체는 중심, 중심으로부터 주변부로 방사상으로 연장하는 실질적으로 편평한 표면, 및 주변부로부터 연장하는 커브된 연장부를 갖는 유전체 기판을 포함한다. 전도성 패턴이 유전체 기판 위에 형성되고, 전도성 패턴은 복수의 방사상 세그먼트들을 형성한다. 방사상 세그먼트들 각각은 실질적으로 편평한 표면 및 커브된 연장부 위로 연장하는 복수의 슬릿들을 갖고, 복수의 방사상 세그먼트들 각각은 유전체 기판의 중심 근방에 위치된 세그먼트 단부를 포함한다. 전도성 패턴은 중심과 정렬된 중심 세그먼트를 포함하고, 세그먼트 단부들 중 선택된 단부들은 중심 세그먼트에 연결된다.

본 발명의 다른 양태들은 예로서 본 발명의 원리들을 예시하는, 첨부된 도면들과 함께 취해진 이하의 상세한 기술로부터 자명해질 것이다.

본 개시는 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 참조하는 첨부한 도면들의 도면들에, 제한이 아니라 예로서 예시된다.
도 1은 일 실시 예에 따른, 플라즈마 조건들 하에서 웨이퍼를 프로세싱하기 위해 사용된 시스템을 예시한다.
도 2는 일 실시 예에 따른, 변압기 절연기를 포함하는 전력 전달 절연기의 보다 상세한 예를 제공한다.
도 3a는 예시적인 변압기 배열을 예시한다.
도 3b는 도 3a의 변압기의 단면도 및 자기장 (H) 라인들을 예시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른, 변압기 절연기를 예시한다.
도 5a 내지 도 5d는 일 실시 예에 따른, 복수의 방사상 세그먼트들을 규정하기 위해 유전체 기판 상에 형성된 슬릿들의 예들을 예시한다.
도 5e 내지 도 5g는 일 실시 예에 따른, 방사상 세그먼트들 각각을 구성하도록 사용될 수 있는 예시적인 패턴들을 예시한다.
도 6a는 일 실시 예에 따른, 중심 패터닝된 커버가 없는 차폐부들의 중심 영역이 어떻게 2 차 부분으로부터 1 차 부분으로 다시 전류들의 누설을 허용하는지를 예시하는 모델링의 예이다.
도 6b는 일 실시 예에 따른, 전도성 재료의 중심 세그먼트를 형성하기 위한 전도성 패턴의 일 예시적인 구성을 예시한다.
도 7a는 일 실시 예에 따른, 변압기 절연기에 사용된 1 차 차폐부 및 2 차 차폐부의 일 예시적인 구성을 예시한다.
도 7b는 일 실시 예에 따른, 측면들로의 전이시 최소 곡률 (curvature) 을 포함하는 측면들을 갖는 1 차 차폐부 및 2 차 차폐부의 또 다른 예를 예시한다.
도 8은 일 실시 예에 따른, 1 차 차폐부 (402) 의 슬릿들의 예시적인 배향을 예시한다.
도 9a는 일 실시 예에 따른, 커브를 갖는 연장부를 규정하는 1 차 측면을 포함하는 1 차 차폐부의 일 예를 예시한다.
도 9b는 일 실시 예에 따른, 1 차 차폐부가 실질적으로 편평하고 이어서 주변부에서 커브되는 상단 표면을 갖는 방법을 예시한다.

본 발명은 첨부한 도면들에 예시된 바와 같이 개시의 몇몇의 실시 예들을 참조하여 이제 상세히 기술될 것이다. 이하의 기술에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 그러나, 본 발명이 이들 구체적인 상세들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 단계들 및/또는 구조들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다.

에칭 툴들에서, 정전 척을 가열하는 것은 프로세스 균일도 (uniformity) 를 튜닝하고 개선하는 일 방법이다. 이들 히터들에 전력을 제공하는 교류 (AC) 회로는 의도하지 않게 챔버로부터 RF 전력을 인출할 수 있어서 에칭-레이트의 손실을 발생시킨다.

통상적으로, RF (radio frequency) 필터들은 이 RF 전력이 히터의 AC/DC 전력 공급부의 AC 회로의 회로로 리턴하는 것을 차단하도록 채용된다. 이들 필터들은 종래에 선택 공진 주파수들에서 고 임피던스를 제공하기 위해 커패시터 뱅크들과 함께 인덕턴스를 제공하도록 코어들 (또는 공심들 (air cores)) 상에 감긴 코일들을 갖는 병렬 LC 탱크들로서 설계되었다. 코일 권선들 및 연관된 1 차 공진 (primary resonance) 및 기생 공진이 반복성 문제들을 갖기 때문에 이 필터링 방법 (approach) 에는 내재된 단점들이 있다. 일 실시 예에서, RF 필터링을 위한 변압기 방법은 이들 문제들 중 일부를 해결하는 것을 보조하는 것으로 여겨진다. 변압기는 용량성 거부 응답을 제공하고, 공진이 없기 때문에 이 방법은 반복성 문제에 보다 내성이 (immune) 있다.

일 구성에서, 변압기의 1 차 부분 (primary) 및 2 차 부분 (secondary) 은 RF가 민감한 AC 회로 및/또는 DC 회로에 연결되기 때문에 2 차 부분으로부터 1 차 부분으로 RF 용량성 커플링을 방지하도록 물리적 갭에 의해 분리된다. RF는 공통 모드, 예를 들어 챔버 하드웨어의 RF 접지로 커플링될 때 변압기의 2 차 부분에 본질적으로 존재한다. 그러나, 단순히 전술한 문제를 해결하기 위해 변압기의 1 차 부분과 2 차 부분 사이에 큰 물리적 갭을 갖는 것은 전력 송신의 효율을 크게 감소시킬 것이다. 일 실시 예에 따라, 절연 변압기 (isolation transformer) 는 다시 1 차 부분으로의 전자기장 침투 (penetration) 및/또는 정전기 전류를 차단하도록 RF 차폐를 갖지만, 또한 척의 히터들에 전력을 공급하기 (power) 위해 효율적인 자기 전력 (magnetic power) 으로 하여금 1 차 부분으로부터 2 차 부분으로 전달하고 침투하게 한다. 일 실시 예에서, 2 차 부분으로부터 접지 및 1 차 회로로의 RF 전력의 손실을 방지하기 위해, 물리적 갭은 약 0.5 ㎜ 내지 약 30 ㎜일 수도 있고 수 킬로 볼트 (㎸) 를 스탠드 오프할 (stand-off) 수 있다. 예를 들어, 갭 사이의 DC 전압은 1 ㎸ 내지 15 ㎸일 수도 있다. 따라서, 2 차 부분과 1 차 부분 사이의 물리적 갭의 일 목적은 RF 절연을 가능하게 하고 (enable) 또한 DC 절연을 가능하게 하지만 효율적인 전력 전달을 제공하는 것이다.

예로서, RF 차폐부는 500 W 내지 50 ㎾의 RF 전력에서 400 ㎑ 내지 300 ㎒의 RF 주파수들을 차단할뿐만 아니라 자기 전력 (0.5 ㎾ 내지 50 ㎾) 으로 하여금 100 ㎑ 내지 1 ㎒의 스위칭 주파수들을 통해 전달하게 한다. 일 실시 예에서, 본 명세서에 개시된 RF 차폐부는 자기장이 차폐부를 통해 커플링할 때 발생하는 와전류 소산 (eddy current dissipation) 을 최소화하기 위해 복수의 레벨들에서 복수의 슬릿들을 갖는다. 일반적으로, RF 차폐부들; 1 차 차폐부 및 2 차 차폐부에 슬릿들을 통합함으로써, 챔버 내의 RF 전력으로부터 생성된 전류는 접지로 지향될 것이다. 슬릿들은 그렇지 않으면 히터들에 전달된 전력의 효율 및 자기 침투를 감소시킬 와전류들의 과도한 순환을 방지하도록 더 설계된다. 슬릿들의 수를 증가시키는 것은 또한 와전류들이 루프할 (loop) 수 있는 영역을 제한한다. 따라서 와전류들의 감소는 2 차 부분의 코일에서 유도되도록 요구되는 전류들의 커플링 효율을 상승시킬 것이다. 따라서, 본 실시 예들의 RF 차폐 구성은 챔버 내의 RF 전력으로부터 리턴되는 전류의 전부는 아니지만 대부분을 차단하도록 용량성 커플링을 감소시킬 것이고, 또한 1 차 부분에서 2 차 부분으로의 자기 침투 효율을 감소시킬 와전류들을 감소시키도록 설계된 슬릿들을 포함할 것이다.

도 1은 일 실시 예에 따른, 플라즈마 조건들 하에서 웨이퍼 (106) 를 프로세싱하기 위해 사용된 시스템 (100) 을 예시한다. 시스템 (100) 은 웨이퍼 (106) 를 지지할, 기판 지지부 (102) 를 포함하는 일반화된 시스템이다. 기판 지지부 (102) 는 부하 (108) 를 포함하고 RF 공급부 (116) 로부터 전력을 수신하는 것으로 도시된다. RF 공급부 (116) 는 매칭부 (114) 에 커플링되고, 매칭부 (114) 의 출력부는 기판 지지부 (102) 에 커플링하는 RF 전달 로드 (rod) (270) 를 통해 전력을 전달한다. 플라즈마 챔버 (101) 의 다른 구조적 특징들은 도시되지 않지만, 플라즈마 챔버 (101) 의 다른 구조적 특징들은 당업계에 공지된 바와 같이 포함될 것이라는 것이 이해된다. 이 예에서, 부하 (108) 는 전력 전달 절연기 (power transfer isolator) (120) 로부터 전력을 수신하는 히터 (110) 를 나타낸다. 전력 전달 절연기 (120) 는 AC 라인 (118) 에 커플링된다. AC 라인 (118) 은 기판 지지부 (102) 내의 히터 (110) 로 전력을 전달하는 변압기 절연기 (122) 를 통해 연통된다 (communicate). 일 타입의 범용 RF 절연를 제공하기 위해 사용된 예시적인 컴포넌트들 및 회로는 2019년 3월 5일에 재발행된 미국 특허 RE47,276 E에 도시되고 기술되고, 이는 본 명세서에 참조로서 인용된다.

일 실시 예에서, 변압기 절연기 (122) 는 프로세싱 동안 플라즈마 챔버 (101) 내에서 플라즈마를 생성하도록 사용된 RF 전력으로부터 전류 침투를 실질적으로 차단하면서, 하나 이상의 RF 차폐부들을 갖는 변압기 구조체 위의 자기 침투를 통해 전력을 효과적으로 전달하도록 구성된다. 히터 (110) 는 또한 단일 히터로서 예시되지만, 일부 실시 예들에서 복수의 히터들이 기판 지지부 (102) 내로 통합될 것이다. 예를 들어, 일부 실시 예들은 4 개의 멀티-존 히터들을 활용할 것이지만, 다른 구성들은 기판 지지부 (102) 의 상이한 영역들에서 전략적인 마이크로-제어된 가열 레벨들을 제공하도록 개별적으로 제어되는 히터들의 어레이를 활용할 것이다. 예의 목적들로, 일부 히터 어레이들은 기판 지지부 설계에 따라 최대 150 개의 개별 히터들을 포함할 수 있다.

도 2는 일 실시 예에 따른, 변압기 절연기 (122) 를 포함하는 전력 전달 절연기 (120) 의 보다 상세한 예를 제공한다. 도시된 바와 같이, 전력 전달 절연기 (120) 는 AC 라인 (118) 신호들 및 출력 라인 DC (direct current) 를 수신하도록 구성된 ㎊C (power factor correction) 회로 (202) 를 포함할 것이다. AC 라인 (118) 신호는 공급에 따라, 50 ㎐ 또는 60 ㎐ 신호일 수도 있다. 이어서 라인 DC는 초퍼 회로 (chopper circuit) (204) 에 공급된다. 초퍼 회로 (204) 는 라인 DC를 AC 신호로 변환하기 위해 인버터를 사용한다. 일 예에서, 초퍼 회로 (204) 로부터 출력된 AC 신호는 약 20 ㎑ 내지 약 1000 ㎑의 주파수에서 구형 (square) AC 신호를 생성한다. 일 예에서, 구형 AC 신호는 약 85 ㎑의 주파수를 가질 수도 있다. 구형 AC 신호에 의해 제공된 전력은 약 0.5 ㎾ (kilo-watts) 내지 약 50 ㎾, 그리고 일 예에서, 약 16 ㎾일 수도 있다.

따라서 구형 AC 신호는 변압기 절연기 (122) 의 1 차 코일 (230a) 에 제공된다. 개략적으로 도시된 바와 같이, 1 차 페라이트 (ferrite) (232a) 는 이하에 보다 상세히 도시되는 바와 같이 1 차 코일 (230a) 을 포함하도록 사용된다. 1 차 차폐부 (240a) 가 1 차 코일 (230a) 및 1 차 페라이트 (232a) 위에 배치된 (dispose) 것으로 도시된다. 1 차 차폐부 (240a) 는 접지 (250) 에 커플링된다. 2 차 코일 (230b), 2 차 페라이트 (232b), 및 2 차 차폐부 (240b) 는 분리 갭을 유지하면서 1 차 차폐부 (240a) 반대편으로 배향된 것으로 도시된다. 2 차 차폐부 (240b) 는 플라즈마 챔버 (101) 의 RF 접지 리턴 (return) (252) 을 통해 접지 (250) 에 연결된 것으로 도시된다.

상기 논의된 바와 같이, 플라즈마 챔버 (101) 내에서 플라즈마 (104) 가 생성될 때, 플라즈마 (104) 로부터 접지로의 RF 리턴은 접지 (250) 를 통해 이동하고, 2 차 차폐부 (240b) 는 접지 (250) 에 연결된다. 따라서 변압기 절연기 (122) 는 갭에 의해 분리된 상보적이고 마주 보는 차폐부들을 가질 것이고, 차폐부는 플라즈마 챔버 (101) 내의 RF 리턴으로부터 생성된 전류들을 실질적으로 차단하면서, 와전류들을 감소시키고 부하 (예를 들어, 기판 지지부 내 하나 이상의 히터들) 로의 전력의 자기장 전달을 개선하도록 설계된 슬릿 패턴을 가질 것이다.

일 예에서, 차폐부들 (240a/240b) 사이의 갭 분리는 약 0.5 ㎜ 내지 약 30 ㎜ 범위일 수도 있다. 이 갭 분리는 약 30 ㎊ (pico-Farads) 내지 약 100 ㎊의 커패시턴스를 생성할 수도 있다. 갭 분리 사이의 전압은 약 0.5 킬로-볼트 (㎸) 내지 약 50 ㎸일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 갭 분리 사이의 전압은 약 1 킬로-볼트 (㎸) 내지 약 15 ㎸일 수도 있다.

도 2의 2 차 코일 (230b) 은 2 차 회로 (210) 에 연결된 것으로 도시된다. 2 차 회로 (210) 는 기판 지지부에서 전력 공급될 특정한 히터들의 전력 레벨들을 제어하기 위한 프로그래밍 회로를 포함할 수 있다. 제어기 인터페이스 (208) 는 시스템 제어기 (206) 와 통신하는 2 차 회로 (210) 에 커플링될 수 있다. 시스템 제어기 (206) 는 기판의 표면에 걸쳐 온도의 미세 튜닝을 달성하고 따라서 에칭 균일도를 개선하기 위해 프로그래밍된 전력 값들로 하여금 기판 지지부 내의 히터들 각각에 인가되게 하도록 2 차 회로 (210) 를 설정할 수 있다. 정류기 회로 (214) 가 제공되고 2 차 회로 (210) 로부터의 제어에 기초하여, 특정한 히터들로의 전력의 전달을 튜닝하도록 구현될 수 있다. 따라서 정류기 회로 (214) 의 출력은 플라즈마 챔버 (101) 의 기판 지지부 내의 하나 이상의 히터들 (110) 에 연결되도록 구성된다.

상기 언급된 바와 같이, 히터들의 수는 기판 지지부 내 히터의 구성에 종속될 것이다. 일부 기판 지지부들은 특정한 레벨들의 전력이 제공되는 멀티-존 기판 지지부들일 것이다. 일부 기판 지지부들은 프로세스 및 에칭 동작들에서 균일도를 개선하기 위해 온도 변화에 대한 필요성에 따라 제어되고 미세-튜닝되는 히터들의 어레이들을 포함한다. 본 출원의 양수인인 Lam Research Corporation은 이들 타입들의 히터 배열들 (arrangements) 을 구현하고 "Hydra heaters" 또는 "Hydra-ESC"로 지칭되고, 이러한 히터들의 예들은 본 명세서에 참조로서 인용된, 미국 특허 공보 2014/0220709A1에서 찾을 수 있다.

도 3a는 예시적인 변압기 배열을 예시한다. 이 변압기 배열은 컴포넌트 부품들의 예시적인 구성을 예시하도록 제공된다. 1 차 부분에 대해, 컴포넌트들은 1 차 베이스플레이트 (302a), 1 차 페라이트 (232a), 및 1 차 코일 (230a) 을 포함한다. 2 차 부분에 대해, 컴포넌트들은 2 차 베이스플레이트 (302b), 2 차 페라이트 (232b), 및 2 차 코일 (230b) 을 포함한다. 이 예시에서, 1 차 부분과 2 차 부분의 코일들 (230a, 230b) 이 서로 대면하도록 1 차 부분이 2 차 부분과 대면하도록 구성되고 배치된다. 이 예시는 또한 전류 (231) 가 1 차 코일 (230a) 및 2 차 코일 (230b) 로 흐르는 예시적인 방향을 나타낸다. 일 실시 예에서, 코일들 (230a, 230b) 각각은 각각의 페라이트들 (232a, 232b) 내에 형성된 원형 채널 내에서 원형 구성으로 랩핑된다 (wrap).

일 구성에서, 코일들 (230a, 230b) 은 리츠 와이어들 (Litz wires) 로 이루어진다. 리츠 와이어들은 RF에서 교류 (alternating current; AC) 를 전달하는 데 사용되는 다중 스트랜드 (multi-strand) 와이어들 또는 케이블들이다. 따라서, 1 차 코일 및 2 차 코일 (230a/230b) 이 그래픽 예시에서 블록들로 예시되지만, 코일들은 1 차 페라이트 (232a) 및 2 차 페라이트 (232b) 각각에 규정된 채널들에서 실제로 복수 회 랩핑된다. 코일들 (230a, 230b) 각각의 회전들 (turns) 의 수는 변압기에 걸쳐 전달되는 전압들 및 비들에 따라 가변할 것이다.

도 3b는 전류가 전류 (231) 방향으로 흐를 때 자기장 (H) 이 어떻게 생성되는지를 도시하는, 도 3a의 변압기 배열의 단면도를 예시한다. 이들 유도된 자기장 (H) 은 자기장의 농도가 전류 (231) 방향에 기초하여, 변압기 배열의 중심 영역을 통해 방향 (330) 으로 리턴한다는 것을 나타낸다.

도 4는 일 실시 예에 따른, 변압기 절연기 (122) 를 예시한다. 이 실시 예에서, 1 차 차폐부 (402a) 는 1 차 페라이트 (232a) 및 1 차 코일 (230a) 위에 배치된다. 2 차 차폐부 (402b) 는 2 차 페라이트 (232b) 및 2 차 코일 (230b) 위에 배치된다. 1 차 차폐부 (402a) 는 2 차 차폐부 (402b) 에 대해 대면하는 배향으로 구성되고, 이에 따라 갭은 차폐부들 (402a, 402b) 각각을 분리한다. 또한, 1 차 차폐부 (402a) 는 1 차 베이스플레이트 (302a) 와 연결되도록 아래로 연장하는 것으로 도시된다. 1 차 차폐부 (402a) 는 또한 차폐부 (402a/402b) 의 중심으로부터 그리고 주변부 (504e) 외부인 연장된 영역 (504d) 외부로 연장하는 방사상 세그먼트들을 규정하는 복수의 슬릿들을 포함하는 것으로 도시된다. 연장된 영역 (504d) 은 1 차 베이스플레이트 (302a) 로 하향으로 연장하는 것으로 도시된다. 주변부 (504e) 는 차폐부 (402a) 의 상단 부분이 베이스플레이트들 (302a, 302b) 중 하나를 향해 벤딩하거나 (bend), 회전하거나, 커브하기 시작하는 직경으로 도시된다. 따라서, 각각의 차폐부들 (402a, 402b) 의 주변부 (504e) 의 외부는 각각의 차폐부들 (402a, 402b) 의 실질적으로 편평한 상단 표면을 넘어서는 환형 영역이다. 각각의 차폐부들 (402a, 402b) 의 "실질적으로 편평한" 상단 표면은 제작 (manufacture) 및/또는 설계 동안 도입된 표면 변동들, 약간의 경사들 또는 작은 벤딩들을 가질 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 환형 영역은 베이스플레이트들 (302a, 302b) 을 향해 벤딩하는 것으로 도시된다.

2 차 차폐부 (402b) 가 유사한 구성을 갖고, 이에 따라 차폐부 (402b) 는 2 차 베이스플레이트 (302b) 를 향해 상향으로 연장하기 전에 2 차 차폐부 (402b) 의 중심으로부터 주변부로 연장하는 방사상 세그먼트들을 규정하는 복수의 슬릿들을 포함한다. 상기 언급된 바와 같이, 변압기 절연기 (122) 가 히터들로 전력의 전달을 위해 도 1 또는 도 2의 구성과 유사한 구성으로 구현될 때, 1 차 베이스플레이트 (302a) 는 접지에 연결되고, 2 차 베이스플레이트 (302b) 는 플라즈마 챔버의 접지에 연결된다.

도 5a 내지 도 5d는 복수의 방사상 세그먼트들 (502) 을 규정하기 위해 유전체 기판 상에 형성된 슬릿들 (560) 의 예들을 예시한다. 도시된 바와 같이, 방사상 슬릿들 (560) 은 1 차 차폐부 (402a) 및 2 차 차폐부 (402b) 표면들을 와전류들 (350) 의 순환을 감소시키는 영역들로 분할하도록 구성된다. H-필드들의 방향은 각각의 1 차 차폐부 및 2 차 차폐부 (402a, 402b) 의 중심 영역에 집중되는 것으로 도시된다. 이는 1 차 차폐부 (402a) 내로 통과하는 H-필드 (330) 로 보여지고, "x"로 표기되고, 1 차 차폐부 (402a) 로부터 통과하는 H-필드 (340) 는 "점"으로 표기된다. 1 차 차폐부 (402a) 를 통과하는 H-필드 (340) 는 차폐부 (402a) 의 표면 전체에 걸쳐 발생한다는 것이 이해되어야 한다.

따라서, 방사상 세그먼트들 (502) 을 형성하도록 슬릿들 (560) 을 갖는 차폐부들 (402a, 402b) 을 분할함으로써, H-필드 (340) 가 차폐부들 (402a, 402b) 을 통과할 때 생성되는 와전류들의 순환을 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 차폐부 (402a, 402b) 각각이 마주 보는 차폐부 (402a, 402b) 를 향하는 주변부 (504e) 를 넘어 연장되고 각각의 접지된 베이스플레이트들 (302a, 302b) 을 향해 하향 또는 상향으로 연장되기 때문에, 와전류들의 전력 소비 효과들은 감소될 수 있다. 보다 구체적으로, 방사상 세그먼트들 (502) 및 각각의 차폐부 (402a, 402b) 와 대면하는 주변부 (504e) 외부의 연장된 영역 (504d) 을 생성함으로써, 와전류들이 방사상 세그먼트 (502) 각각에서 가로질러야 (traverse) 하는 경로의 저항이 증가할 것이다.

공지된 바와 같이, 전력은 전류 제곱 곱하기 저항과 같다. 도 5a 내지 도 5d에 도시된 구성들에서, 세그먼트들 (502) 이 외측 주변부 (504e) 를 넘어 증가되고 각각의 베이스플레이트들 (302a, 302b) 로 연장된다는 것이 도시되고, 저항은 와전류들이 각각의 방사상 세그먼트들 (502) 을 따라 순환하기 (circle) 때문에, 와전류들이 차폐부들 (402a, 402b) 의 중심과 접지들 사이를 이동해야 하는 증가된 길이로 인해 증가된다. 따라서, 방사상 세그먼트들 (502) 및 이들의 연장된 영역들 (504d) 은 또한 흐르는 와전류들에 의해 생성된 열을 감소시키는 전력 소산을 감소시키도록 작용할 것이다. 따라서 방사상 세그먼트들 (502) 각각의 증가된 저항 경로들은 방사상 세그먼트들 (502) 각각의 와전류들의 전류 플로우들을 감소시킬 것이다. 예로서, 전력 소산에 대한 전류의 기여는 제곱 항으로 인한 저항의 기여보다 보다 상당할 수도 있다.

이 피처들의 조합은 최대량의 자속으로 하여금 페라이트들 (232a, 232b) 이 서로 대면하는 영역들에서 1 차 부분과 2 차 부분 사이에서 전달되게 할 것이다. 이 구성은 또한 용량성 커플링의 감소를 제공하여, 변압기 절연기 (122) 의 2 차 부분으로부터 1 차 부분으로 침투하도록 플라즈마로부터 흐르는 전류들을 실질적으로 차단한다. 집합적으로, 이 구성은 플라즈마 챔버의 기판 지지부의 히터들에 전력을 공급하기 위해 1 차 부분에서 2 차 부분으로 자기 전력의 효율적인 전달을 제공하는 한편, 동시에 전류들이 1 차 부분으로 다시 침투하는 것을 감소시킨다.

도 5e 내지 도 5g는 방사상 세그먼트들 (502) 각각을 구성하도록 사용될 수 있는 예시적인 패턴들을 예시한다. 도 5e는 방사상 세그먼트 (502) 각각이 슬릿들 (560) 을 가질 수 있는 방법을 예시한다. 방사상 세그먼트 (502) 는 각각의 차폐부 (402a 및 402b) 의 중심에 가장 가까운 세그먼트 단부 (503) 를 가질 수 있다. 방사상 세그먼트 (502) 각각은 전도성 패턴들 (820) 이 형성되는 유전체 재료 위에 규정된다. 전도성 패턴들 (820) 사이에서, 슬릿들 (560) 은 유전체 재료를 노출하는 채로 남는다. 이하에 기술될 바와 같이, 유전체 재료는 바람직하게 모든 방사상 세그먼트들 (502) 이 패터닝되는 단일 기판에 의해 규정되고, 방사상 세그먼트들 (502) 이 규정되는 슬릿들 (560) 및 방사상 세그먼트들 (502) 내에 형성된 슬릿들 (560) 이 또한 형성된다.

도 5f는 전도성 패턴 (820) 이 임의의 수의 구성들을 취할 수 있는 예를 예시한다. 일부 실시 예들에서, 차폐부 (402a 또는 402b) 는 방사상 세그먼트들 (502-1), 뿐만 아니라 방사상 세그먼트들 (502) 의 내부에 있는 슬릿들 (560) 을 규정하는 슬릿들 (560) 을 가질 수도 있다. 다른 구성들은 동작 주파수들, 전력 전달 필요들, 및 변압기 절연기 (122) 의 특정한 구현 예들에 따라, 보다 적은 슬릿들 또는 보다 많은 슬릿들을 가질 수 있다.

패턴들, 형상들 및 구성들의 수는 1 차 부분과 2 차 부분 사이의 전력 전달 효율을 상승시키기 위해, 각각의 방사상 세그먼트들 (502) 내의 와전류들의 플로우를 미세 튜닝하고 제어하도록 선택될 수 있다. 즉, 차폐부 (402a, 402b) 내에서 흐르는 와전류를 감소시킴으로써, 1 차 부분을 통해 2 차 부분에서 유도되도록 의도된 전류들의 커플링 효율을 상승시키는 것이 가능하다. 도 5g는 방사상 세그먼트 (502-2) 의 또 다른 예를 예시하고, 전도성 패턴 (820) 은 방사상 세그먼트 (502) 의 반경의 중심을 향해 배향된 보다 많은 슬릿들 (560) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 차폐부 (402a, 402b) 의 중심에 보다 가까운 슬릿들 (560) 의 수를 증가시키는 것이 바람직하고, 다른 실시 예들에서 보다 큰 영역, 예컨대 외경을 갖는 차폐부 (402a, 402b) 의 영역들에서 슬릿들 (560) 의 수를 증가시키는 것이 바람직하다. 예로서, 와전류들의 플로우를 제어 가능하게 감소시키고 1 차 부분과 2 차 부분 사이의 전력 전달의 효율을 최대화하도록 중심 영역에서 슬릿들 (560) 의 수를 감소시키고 외측 영역들에서 슬릿들 (560) 의 수를 증가시키는 것이 바람직할 수도 있다.

도 6a는 전도성 패터닝 없이 방치된다면 차폐부들 (402a 및 402b) 의 중심 영역이 원치 않은 직접 커플링 (602) 을 제공할 수 있는 방법을 예시하는 모델링의 예이다. 이 모델링에서, 방사상 세그먼트들 (502) 을 형성하는 슬릿들 (560) 은 E 필드들이 프린징 통과 (fringing through) 가 충분히 차단되도록 작용한다고 여겨진다. 그러나, 중심 홀 영역은 전류들로 하여금 2 차 부분으로부터 1 차 부분으로 아래로 침투하게 할 수 있는 광학적 투명성 (transparency) 을 나타내는 것으로 도시된다. 예의 맥락에서 "홀 (hole)"에 대한 참조는 차폐부들 (402a 및 402b) 이 상부에 전도성 패턴들이 형성된 유전체 기판으로부터 형성되기 때문에, 전도성 패턴의 결여를 지칭한다. 상기 언급된 바와 같이, 변압기 절연기는 기판 지지부의 히터들에 전력을 공급하기 위해 1 차 부분으로부터 2 차 부분으로 자기장 침투를 효과적으로 허용하는 동안 2 차 부분으로부터 1 차 부분으로 전류들이 침투하는 것을 실질적으로 차단하도록 구성된다.

도 6b는 중심 세그먼트 (502b) 를 형성하기 위한 전도성 패턴의 일 예시적인 구성을 예시한다. 중심 세그먼트 (502b) 는 원형 전도성 패턴을 4 개로 분할함으로써 규정된 4 개의 부분들을 포함하는 것으로 도시된다. 이들 부분들은 일 실시 예에서, 4 개의 파이 부분들이다. 다른 패턴들이 중심 세그먼트 (502b) 에 대해 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 이 구성에서 방사상 세그먼트들 (502) 의 모든 방사상 세그먼트 단부들 (502a) 이 중심 세그먼트 (502b) 와 전기적으로 콘택트하지 않는 것이 바람직하다. 예로서, 방사상 세그먼트 단부들 (502a) 중 하나의 연결부 (604) 가 중심 세그먼트 (502b) 의 각각의 부분과 전기적으로 콘택트하도록 일 구성이 설계된다. 도시된 바와 같이, 중심 세그먼트 (502b) 내에 4 개의 부분들이 있고, 하나의 방사상 세그먼트 단부 (502a) 만이 중심 세그먼트 (502b) 의 부분 각각과 연결부 (604) 를 만든다. 이러한 방식으로, 중심 세그먼트 (502b) 의 부분 각각은 그와 연결된 방사상 세그먼트 단부 (502a) 를 갖는 방사상 세그먼트 (502) 에 대한 일 타입의 연장부로서 기능할 것이다.

도 7a는 변압기 절연기 (122) 에 사용된 1 차 차폐부 (402a) 및 2 차 차폐부 (402b) 의 일 예시적인 구성을 예시한다. 이 예에서, 차폐부들 (402a 및 402b) 각각은 갭-대면 표면을 갖는다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 차폐부 (402a/402b) 각각의 갭-대면 표면은 예를 들어, 중심 영역으로부터 외측 영역으로 서로 대면하도록 배향된 차폐부들 (402) 의 각각의 영역들이다. 서로 대면하는 갭-대면 표면들은 2 차 부분으로부터 1 차 부분을 분리하는 갭을 규정하도록 배향된다. 일 실시 예에서, 차폐부 (402a/402b) 각각의 갭-대면 표면들은 서로 정렬된다. 또 다른 실시 예에서, 차폐부 (402a/402b) 각각의 갭-대면 표면들은 서로 정렬되지 않고, 예를 들어, 정렬시 오프셋이 있을 수도 있다. AC 접지 (250) 에 연결된 1 차 베이스플레이트 (302a) 가 더 도시된다. 2 차 베이스플레이트 (302b) 는 RF 공통 접지 리턴 (260) 에 연결된다. 서로 대면하는 차폐부들 (402) 의 갭-대면 표면들은 실질적으로 편평하고, 날카로운 에지들이 없는 커브된 섹션들이 각각의 1 차 측면 (primary side) (402a') 및 2 차 측면 (secondary side) (402b') 으로 전이하는 주변부 (504e) 로 연장된다. 도시된 바와 같이, 커브된 섹션들은 세그먼트들에서 와전류들의 효율적인 플로우를 허용하도록 단단한 코너들 또는 에지들이 실질적으로 없다.

1 차 차폐부 (402a) 의 갭-대면 표면을 1 차 측면 (402a') 으로 전이하는 커브된 섹션은 1 차 링 (702a) 을 통해 1 차 베이스플레이트 (302a) 에 연결되는 것으로 도시된다. 1 차 링 (702a) 은 1 차 차폐부 (402a) 를 AC 접지 (250) 에 전기적으로 접속한다. 유사하게, 2 차 차폐부 (402b) 의 커브된 섹션은 2 차 링 (702b) 을 통해 2 차 베이스플레이트 (302b) 에 연결되는 2 차 측면 (402b') 에 2 차 차폐부 (402b) 의 갭-대면 표면을 연결한다. 각각의 차폐부들 (402) 의 주변부 (504e) 의 전이에 커브된 섹션들을 통합함으로써, 와전류 전력 소산을 감소시키는 포지티브 효과가 달성된다. 즉, 와전류들은 서로 대면하는 갭-대면 표면들로부터 방사상 세그먼트들 (502) 을 따라 효과적으로 그리고 에지들이 날카롭다면 생성될 열 축적을 유발하지 않고 차폐부들 (402) 의 연장된 영역으로 점진적으로 가로지르게 될 것이다. 연장된 영역들은 각각 1 차 측면 (402a') 및 2 차 측면 (402b') 으로서 도시된다.

부가적으로, 커브된 섹션들 및 측면들, 즉, 1 차 측면 (402a') 및 2 차 측면 (402b') 을 포함하는 차폐부들 (402) 의 연장된 영역들은 와전류들이 가로질러야 하는 길이를 효과적으로 연장하여 저항을 증가시키고 전력 소산을 감소시키는 것을 보조할 것이다. 예로서, 80 ㎑에서 실행된 일 와전류 시뮬레이션에서, 커브된 섹션들을 갖는 패터닝된 방사상 세그먼트들 (502) 이 페라이트 영역과 정렬되는 보다 높은 소산 영역들을 고려하더라도, 50 W 미만의 와전류 전력 소산을 달성하는데 효과적이라는 것이 관찰되었다. 슬롯형 차폐부 (402) 위의 일부 영역들에서, 와전류 전력 소산은 예를 들어, 2 내지 20 W의 범위로 실질적으로 보다 낮다. 커브된 섹션들은 또한 이벤트들에 대한 아크 (arc) 위험을 상당히 감소시키고 고전압들에 대해 보다 우수한 스탠드 오프를 제공한다.

일부 실시 예들에서, 커브된 섹션들을 포함하지 않고 차폐부 (402) 를 방사상으로 외측으로 연장하는 것이 가능하다. 그러나, 커브된 섹션들을 포함함으로써, 변압기 절연기 (122) 의 차폐부들 (402) 의 전체 직경을 감소시키는 것이 가능하여 용량성 커플링을 감소시킨다. 집합적으로, 이들 피처들은 플라즈마 챔버로부터 다시 1 차 부분으로 리턴하는 전류 침투를 차단하는 동안, 1 차 부분의 페라이트에서 2 차 부분의 페라이트로의 전력의 자기 플럭스 전달의 효율을 상승시키도록 작용한다.

도 7b는 갭-대면 표면과 측면 사이의 전이에서 최소 곡률 (curvature) 을 각각 포함하는 1 차 차폐부 (402a) 및 2 차 차폐부 (402b) 의 또 다른 예를 예시한다. 예를 들어, 1 차 차폐부 (402a) 는 감소된 곡률 연결부와 함께 1 차 측면 (402a'') 으로 전이하는 것으로 도시된다. 2 차 측면 (402b'') 으로 전이하는 2 차 차폐부 (402b) 의 전이 사이에서 동일하게 도시된다. 이 예시는 보다 작은 직경 풋 프린트가 목표되는 대안적인 실시 예로서 도시되고, 주파수들 및 전력 요건들은 목표된 동작 파라미터들을 달성하기 위해 많은 와전류 감소들을 필요로 하지 않을 수도 있고 고전압 스탠드 오프 요건들에 대한 완화된 제약들을 가질 수도 있다. 일 실시 예에서, 코일들 (230a, 230b) 은 리츠 와이어들로 이루어지고, 스트랜드들은 도 7b에서 예로서 도시된다. 도 7a의 코일들 (230a, 230b) 은 간략함을 위해 블록도로서 도시되지만, 일 실시 예에서, 또한 리츠 와이어들에 의해 규정된다는 것이 이해되어야 한다.

도 8은 1 차 차폐부 (402a) 의 슬릿들 (560) 의 예시적인 배향을 예시한다. 도시된 바와 같이, 방사상 세그먼트 (502) 의 내측 영역 (504a) 은 변압기 절연기 (122) 의 중심 세그먼트 (502b) 에 보다 가깝게 배치된다. 도 6b를 참조하여 상기 논의된 바와 같이, 세그먼트 단부 (503) 는 중심 세그먼트 (502b) 에 연결될 수도 있다. 방사상 세그먼트 (502) 는 1 차 코일 (230a) 위에 실질적으로 배치되는 중간 영역 (504b) 을 포함한다. 도시된 바와 같이, 보다 많은 슬릿 영역이 내측 영역에 비해 중간 영역에 존재하기 때문에, 보다 많은 슬릿들 (560) 이 중간 영역 (504b) 및 보다 많은 전도성 패턴들 (820) 에 각각 배치된다. 외측 영역 (504c) 에서, 슬릿들 (560) 및 전도성 패턴들 (820) 은 중간 영역 (504b) 으로부터 연장된다. 일 실시 예에서, 전도성 패턴들 (820) 은 구리로 이루어진다. 다른 실시 예들에서, 전도성 패턴 재료는 은 도금된 구리일 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 전도성 패턴 재료는 알루미늄일 수도 있다. 전도성 패턴들 (820) 의 두께는 (예를 들어, 플라즈마로부터 2 차 부분을 통해 그리고 다시 1 차 부분으로 흐르는) RF 리턴 전류들의 효율적인 절연을 위해 선택된다. 일 실시 예에서, 두께는 특정한 동작 주파수에 대해 규정된 스킨 깊이에 기초하여 선택된다. 스킨 깊이는 전도성 패턴들 (820) 에 사용된 재료들 및 상이한 주파수들에 대해 가변할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

연장된 영역 (504d) 은 1 차 차폐부 (402a) 의 편평한 부분의 주변부 (504e) 를 넘어 간다. 일 실시 예에서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 연장된 영역 (504d) 은 접지에 연결되는 커브된 부분 및 1 차 측면 (402a') 을 포함할 수 있다. 상기 기술된 바와 같이, 1 차 코일 (230a) 은 1 차 페라이트 (232a) 에 규정된 채널 내로 리츠 와이어를 여러 번 감음으로써 규정된다. 이 기술은 1 차 부분에 대해 제공되지만, 유사한 구성이 2 차 부분에 대해 제공된다. 일 실시 예에서, 1 차 차폐부 (402a) 의 복수의 방사상 세그먼트들 (502) 각각은 방사상 슬릿들을 규정하는 전도성 패턴들을 갖는다. 전도성 패턴들이 접지에 커플링된 1 차 베이스플레이트 (302a) 에 전기적으로 접속되도록 전도성 패턴들은 1 차 차폐부 (402a) 의 중심으로부터 그리고 외측 에지로 연장한다.

도 9a는 연장된 영역 (504d) 을 규정하는 1 차 측면 (402a') 을 포함하는 1 차 차폐부 (402a) 의 예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 1 차 차폐부 (402a) 의 방사상 세그먼트 (502) 각각은 1 차 측면 (402a') 으로 날카로운 에지들이 없는 곡률로 전이한다. 1 차 측면 (402a') 은 1 차 링 (702a) 과 1 차 베이스플레이트 (302a) 를 연결하는 것으로 도시된다. 이 예에서, 중심 세그먼트 (502b) 는 도 6b에 기술된 바와 같이 세그먼트 단부 (503) 에 연결되고, 연결부 (604) 는 차폐부의 각각의 전도성 패턴들 사이에 전기적 접속을 만든다. 도 9b는 1 차 차폐부 (402a) 가 어떻게 길이 L1을 갖는 실질적으로 편평한 상단 표면을 포함하는지를 예시한다. 1 차 차폐부 (402a) 의 연장된 영역 (504d) 은 와전류들이 부가적인 길이 L2만큼 가로지르는 길이를 연장한다. 도 7a를 참조하여 상기 기술된 바와 같이, 방사상 세그먼트 (502) 의 부가적인 길이는 저항을 증가시키고 따라서 동작 동안 생성된 와전류들에 의한 전력 소산을 감소시킨다.

일 실시 예에서, 효과적인 자기 침투가 1 차 부분으로부터 2 차 부분으로 달성될 수 있도록, 전도성 패턴들 (820) 의 두께가 스킨 깊이보다 너무 보다 두껍지 않아야 하는 것이 또한 바람직하다. 이에 따라, 전도성 패턴들 (820) 의 두께를 선택하는데 트레이드-오프 (trade-off) 가 이루어진다. 한편, 두께는 플라즈마로부터 리턴하는 전류 침투를 차단하기에 충분해야 하지만, 동시에 플라즈마 챔버의 기판 지지부 내의 히터들에 전력을 공급하기 위해 1 차 부분으로부터 2 차 부분으로 효율적인 자기 침투를 허용한다. 스킨 깊이는 변압기 절연기 (122) 가 사용되는 플라즈마 챔버 및 동작의 주파수에 따라 가변할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시 예들에서, 전도성 패턴들 (820) 의 두께는 복수의 주파수들이 사용되는 경우들에서 최적화될 것이다. 예로서, 보다 높은 주파수들이 가능하고, 예를 들어, 60 ㎒ 이상이 사용될 수도 있을뿐만 아니라 보다 낮은 주파수들, 예를 들어, 400 ㎑ 이하가 사용될 수도 있다. 이러한 경우들에서, 전도성 패턴들 (820) 에 사용되는 스킨 깊이 및 재료는, 플라즈마로부터 다시 침투하는 전자기장들로부터의 절연 대 1 차 부분에서 2 차 부분으로 전달될 자기 침투 효율의 균형을 달성할 적절한 전도성 패턴들 (820) 두께를 규정하도록 고려될 것이다. 즉, 전도성 패턴 (820) 이 스킨 깊이보다 보다 작은 두께를 갖지만, 여전히 효율적인 절연 및 효율적인 전력 전달을 제공하는 것이 가능하다. 다양한 구현 예들에서, 동작 주파수들은 400 ㎑ 이하 내지 약 100 ㎒의 범위일 수도 있다.

일 실시 예에서, 차폐 구조체 자체가 개시된다. 차폐부는 예시적인 변압기 절연기 (122) 에 도시된 바와 같이 변압기의 일 측면 (예를 들어, 1 차 부분 또는 2 차 부분) 또는 양 측들 상에 사용될 수도 있다. 차폐 구조체는 원형 형상의 중심으로부터 외경으로 연장하는 원형 형상을 갖는 유전체 기판을 포함한다. 또 다른 예에서, 차폐 구조체의 상단 부분 또는 갭-대면 표면은 또한 정사각형 또는 직사각형 또는 n-측면 다각형일 수 있다. 기판은 중심으로부터 주변부로 연장하는 편평한 표면 및 주변부로부터 외경으로 연장하는 커브된 연장부를 갖는다. 전도성 패턴이 유전체 기판 위에 형성된다. 전도성 패턴은 편평한 표면 위로, 커브된 연장부 위로, 그리고 외경으로 연장하는 복수의 방사상 세그먼트들을 포함한다. 방사상 세그먼트 각각은 복수의 슬릿들을 포함한다. 복수의 방사상 세그먼트들 각각은 유전체 기판의 중심 근방에 위치된 세그먼트 단부들을 포함한다. 전도성 패턴은 중심 세그먼트를 포함하고, 세그먼트 단부들 중 선택된 단부들은 중심 세그먼트에 연결된다.

일부 실시 예들에서, 차폐 구조체는 소모성 부품일 수도 있다. 시간이 흐름에 따라 차폐부는 마모될 수도 있고 변압기 절연기를 유지하기 위해 교체되어야 할 수도 있다.

실시 예들은 휴대형 디바이스들, 마이크로프로세서 시스템들, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그래밍 가능한 가전 제품들, 미니컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들 등을 포함하는 다양한 컴퓨터 시스템 구성들로 실시될 수도 있다. 실시 예들은 또한 네트워크를 통해 링크된 원격 프로세싱 디바이스들에 의해 태스크들이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수 있다.

상기 실시 예들을 염두에 두고, 실시 예들은 컴퓨터 시스템들에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터-구현된 동작들을 채용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이들 동작들은 물리량들의 물리적인 조작을 필요로 하는 것들이다. 실시 예들의 일부를 형성하는 본 명세서에 기술된 임의의 동작들은 유용한 머신 동작들이다. 실시 예들은 또한 이들 동작들을 수행하기 위한 디바이스 또는 장치와 관련된다. 장치는 특수 목적 컴퓨터와 같은 필요한 목적을 위해 특별히 구성될 수도 있다. 특수 목적 컴퓨터로서 규정될 때, 컴퓨터는 또한 특수 목적의 일부가 아닌 다른 프로세싱, 프로그램 실행 또는 루틴들을 수행할 수 있지만, 여전히 특수 목적을 위해 동작할 수 있다. 대안적으로, 동작들은 컴퓨터 메모리, 캐시에 저장되거나 네트워크를 통해 획득된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에 의해 선택적으로 활성화되거나 구성된 범용 컴퓨터에 의해 프로세싱될 수도 있다. 데이터가 네트워크를 통해 획득될 때, 데이터는 네트워크 상의 다른 컴퓨터들, 예를 들어, 컴퓨팅 리소스들의 클라우드에 의해 프로세싱될 수도 있다.

하나 이상의 실시 예들은 또한 컴퓨터 판독 가능 매체 상의 컴퓨터 판독 가능 코드로서 제조될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이고, 그 후에 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예들은 하드 드라이브들, NAS (Network Attached Storage), ROM, RAM, CD-ROM들, CD-R들, CD-RW들, 자기 테이프들 및 다른 광학 및 비-광학 데이터 저장 디바이스들을 포함한다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 코드가 분산된 방식으로 저장되고 실행되도록 네트워크-커플링된 컴퓨터 시스템을 통해 분산된 컴퓨터 판독 가능 유형의 매체를 포함할 수 있다.

실시 예들의 전술한 기술은 예시 및 기술의 목적들을 위해 제공되었다. 이는 본 발명을 포괄하거나 제한하도록 의도되지 않는다. 특정한 실시 예의 개별적인 엘리먼트들 또는 피처들은 일반적으로 특정한 실시 예로 제한되지 않고, 구체적으로 도시되거나 기술되지 않더라도, 적용 가능한 경우, 상호 교환 가능하고, 선택된 실시 예에서 사용될 수 있다. 동일하게 또한 많은 방식들로 가변될 수도 있다. 이러한 변형들은 본 발명으로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않고, 모든 이러한 수정들은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

전술한 실시 예들이 이해의 명확성의 목적들을 위해 다소 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 따라서, 본 실시 예들은 제한적이지 않고 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 실시 예들은 본 명세서에 제공된 상세들로 제한되지 않고, 이들의 범위 및 청구항들의 등가물 내에서 수정될 수도 있다.

Claims

플라즈마 챔버에서 사용되는 기판 지지부의 엘리먼트로 전력을 전달하기 위한 변압기 절연기 (transformer isolator) 에 있어서,
1 차 부분 (primary) 으로서,
접지에 전기적으로 커플링하도록 구성된 1 차 베이스플레이트 (primary base plate);
상기 1 차 베이스플레이트 위에 배치되고 (dispose), 1 차 원형 채널을 갖는 1 차 페라이트 (primary ferrite);
상기 1 차 원형 채널 내에 감긴 1 차 코일;
상기 1 차 페라이트 및 상기 1 차 코일 위에 배치된 1 차 차폐부로서, 상기 1 차 차폐부는 1 차 중심 영역으로부터 상기 1 차 페라이트의 주변부 외부로 연장하는 제 1 복수의 방사상 세그먼트들 및 상기 1 차 차폐부와 상기 1 차 베이스플레이트를 연결하기 위한 제 1 커브된 섹션을 포함하는, 상기 1 차 차폐부를 포함하는, 상기 1 차 부분; 및
2 차 부분 (secondary) 으로서,
플라즈마 챔버의 RF (radio frequency) 접지 리턴 (ground return) 에 전기적으로 커플링하도록 구성된 2 차 베이스플레이트 (secondary base plate);
상기 2 차 베이스플레이트 위에 배치되고, 2 차 원형 채널을 갖는 2 차 페라이트;
상기 2 차 페라이트의 상기 2 차 원형 채널 내에 감긴 2 차 코일;
상기 2 차 페라이트 및 상기 2 차 코일 위에 배치된 2 차 차폐부로서, 상기 2 차 차폐부는 2 차 중심 영역으로부터 상기 2 차 페라이트의 주변부 외부로 연장하는 제 2 복수의 방사상 세그먼트들 및 상기 2 차 차폐부와 상기 2 차 베이스플레이트를 연결하기 위한 제 2 커브된 섹션을 포함하는, 상기 2 차 차폐부를 포함하는, 상기 2 차 부분을 포함하고,
상기 1 차 차폐부는 상기 2 차 차폐부로부터 이격되고 대면하도록 배향되는, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들 각각은 상기 1 차 중심 영역으로부터 상기 1 차 페라이트의 상기 주변부 외부로 연장하는 제 1 복수의 방사상 슬릿들을 규정하는 제 1 복수의 전도성 패턴들을 갖고;
상기 제 2 복수의 방사상 세그먼트들 각각은 상기 2 차 중심 영역으로부터 상기 2 차 페라이트의 상기 주변부 외부로 연장하는 제 2 복수의 방사상 슬릿들을 규정하는 제 2 복수의 전도성 패턴들을 갖는, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 1 차 차폐부 상의 상기 전도성 패턴들이 상기 2 차 차폐부 상의 상기 전도성 패턴들과 대면하도록, 상기 1 차 차폐부의 상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들 및 상기 2 차 차폐부의 제 2 복수의 방사상 세그먼트들 각각은 유전체 기판으로부터 형성되고, 그리고 상기 유전체 기판은 상부에 상기 도전성 패턴들을 갖는, 변압기 절연기.
제 3 항에 있어서,
상기 1 차 차폐부 및 상기 2 차 차폐부 각각의 상기 유전체 기판은 상기 주변부들 외부로 연장하는 상기 제 1 커브된 섹션 및 상기 제 2 커브된 섹션을 포함하는, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 1 차 차폐부 및 상기 2 차 차폐부는 대응하는 중심 세그먼트들을 포함하는, 변압기 절연기.
제 5 항에 있어서,
중심 세그먼트 각각은 전도성 패턴을 갖는 유전체 기판으로부터 규정되는, 변압기 절연기.
제 5 항에 있어서,
상기 1 차 차폐부 및 상기 2 차 차폐부의 상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들 및 상기 제 2 복수의 방사상 세그먼트들 각각은 각각의 상기 중심 세그먼트들로 연장하고, 그리고 각각의 상기 중심 세그먼트들에 연결되는 것은 상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들 및 상기 제 2 복수의 방사상 세그먼트들 전체가 아닌 (less than all), 변압기 절연기.
제 7 항에 있어서,
중심 세그먼트 각각은 복수의 부분들을 포함하고; 그리고
부분 각각은 상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들 중 하나 또는 상기 제 2 복수의 방사상 세그먼트들 중 하나에만 전기적으로 접속되는, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들은 제 1 복수의 방사상 슬릿들을 포함하고 그리고 상기 제 2 복수의 방사상 세그먼트들은 제 2 복수의 방사상 슬릿들을 포함하고;
상기 제 1 복수의 방사상 슬릿들 및 상기 제 2 복수의 방사상 슬릿들은 상기 1 차 부분을 향한 전류의 침투를 감소시키고 동시에 상기 2 차 부분을 향한 자기장의 침투를 증가시키도록 구성되고, 상기 전류는 접지로 리턴할 때 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마로부터 발생하고 그리고 상기 자기장은 상기 엘리먼트로 전력을 전달하기 위해 사용되는, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들은 제 1 복수의 방사상 슬릿들을 포함하고 그리고 상기 제 2 복수의 방사상 세그먼트들은 제 2 복수의 방사상 슬릿들을 포함하고;
상기 제 1 복수의 방사상 슬릿들 및 상기 제 2 복수의 방사상 슬릿들은 와전류들 (eddy currents) 의 순환을 감소시키는 것을 보조하고 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마로부터 생성된 전류들로 하여금 상기 접지로 흐르고 상기 RF 접지 리턴으로 흐르게 하도록 구성되는, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 커브된 섹션 및 상기 제 2 커브된 섹션은 날카로운 코너부들 또는 에지들이 없는, 변압기 절연기.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 커브된 섹션 및 상기 제 2 커브된 섹션 각각은 상부 커브 및 하부 커브를 포함하고, 상기 상부 커브는 편평한 영역으로부터 측면 영역으로 전이하고 그리고 상기 하부 커브는 상기 측면 영역으로부터 상기 접지 또는 RF 접지 리턴으로의 연결부로 전이하는, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들은 제 1 복수의 방사상 슬릿들을 포함하고 그리고 상기 제 2 복수의 방사상 세그먼트들은 제 2 복수의 방사상 슬릿들을 포함하고;
상기 제 1 복수의 방사상 슬릿들 및 상기 제 2 복수의 방사상 슬릿들은 와전류들의 순환을 감소시키도록 구성되고; 그리고 상기 1 차 차폐부의 외측 반경 영역은 내측 반경 영역보다 보다 많은 방사상 슬릿들을 갖는 영역을 포함하는, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 1 차 차폐부 및 상기 2 차 차폐부는 유전체 기판으로부터 형성되고 상기 유전체 기판 상에 배치된 복수의 전도성 패턴들을 포함하고;
상기 복수의 전도성 패턴들의 두께는 대략 상기 플라즈마 챔버의 타깃 동작 주파수 및 상기 복수의 전도성 패턴들의 재료 타입에 대한 스킨 깊이의 범위 내에 있는, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 엘리먼트는 히터인, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 1 차 코일은 교류 (alternating current; AC) 소스에 상호 연결되고 상기 2 차 코일은 상기 엘리먼트에 상호 연결되고, 상기 변압기 절연기는 자기장의 침투의 증가를 통해 상기 엘리먼트에 대한 전력 전달에 영향을 주는 동안 상기 교류 소스로 다시 RF 리턴 전류들의 용량성 커플링을 감소시키는 것을 보조하는, 변압기 절연기.
제 1 항에 있어서,
상기 1 차 차폐부 및 상기 2 차 차폐부는 유전체 기판으로부터 형성되고 상기 유전체 기판 상에 배치된 복수의 도전성 패턴들을 포함하고, 그리고 상기 복수의 도전성 패턴들의 재료 타입은 구리 또는 은, 또는 알루미늄 중 하나이고, 그리고 상기 플라즈마 챔버의 타깃 동작 주파수는 약 400 ㎑ 내지 약 100 ㎒이고, 그리고 복수의 전도성 패턴들의 두께는 상기 재료 타입 및 상기 타깃 동작 주파수와 연관된 스킨 깊이에 기초하여 설정되는, 변압기 절연기.
플라즈마 챔버에서 사용되는 기판 지지부의 엘리먼트로 전력을 전달하기 위해 사용되는 변압기 절연기를 위한 장치에 있어서,
상기 변압기 절연기의 1 차 부분은,
접지에 전기적으로 커플링하도록 구성된 1 차 베이스플레이트;
상기 1 차 베이스플레이트 위에 배치되고, 1 차 원형 채널을 갖는 1 차 페라이트;
상기 1 차 원형 채널 내에 감긴 1 차 코일; 및
상기 1 차 페라이트 및 상기 1 차 코일 위에 배치된 1 차 차폐부로서, 상기 1 차 차폐부는 1 차 중심 영역으로부터 상기 1 차 페라이트의 주변부 외부로 연장하는 제 1 복수의 방사상 세그먼트들을 포함하는, 상기 1 차 차폐부를 포함하고,
상기 1 차 차폐부의 연장된 영역은 상기 1 차 베이스플레이트와 상기 1 차 차폐부를 연결하기 위한 커브된 섹션을 갖는, 장치.
제 18 항에 있어서,
유도된 와전류들이 상기 1 차 페라이트 위에 실질적으로 배향되는 상기 1 차 차폐부의 영역들에서 전력 소산을 감소시키도록, 상기 연장된 영역은 상기 1 차 페라이트로부터 멀어지게 상기 1 차 차폐부의 길이를 증가시키는, 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 1 차 차폐부의 상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들 각각은 방사상 슬릿들을 규정하는 전도성 패턴들을 갖고, 상기 전도성 패턴들이 접지에 커플링되는 상기 1 차 베이스플레이트에 전기적으로 접속되도록 상기 전도성 패턴들은 상기 1 차 중심 영역으로부터 그리고 상기 1 차 차폐부의 외측 에지로 연장하는, 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 1 차 차폐부의 상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들 각각은 유전체 기판으로부터 형성되고 상기 유전체 기판은 기판 상에 전도성 패턴들을 갖고, 상기 전도성 패턴들은 상기 1 차 차폐부의 상기 1 차 중심 영역으로부터 상기 커브된 섹션을 갖는 상기 1 차 차폐부의 상기 연장된 영역으로 연장하는, 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 1 차 차폐부는 중심 세그먼트를 갖는, 장치.
제 22 항에 있어서,
상기 중심 세그먼트는 전도성 중심 패턴들을 갖고 상기 1 차 차폐부는 상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들 및 방사상 슬릿들을 규정하는 전도성 패턴들을 포함하고, 상기 제 1 복수의 방사상 세그먼트들의 내측 에지들 중 선택된 내측 에지들은 상기 전도성 중심 패턴들 중 선택된 패턴들에 전기적으로 접속되는, 장치.
변압기 절연기에 사용하기 위한 차폐 구조체에 있어서,
중심, 상기 중심으로부터 주변부로 방사상으로 연장하는 편평한 표면, 및 상기 주변부로부터 연장하는 커브된 연장부를 갖는 유전체 기판; 및
상기 유전체 기판 위에 형성된 전도성 패턴으로서, 상기 전도성 패턴은 복수의 방사상 세그먼트들을 형성하고, 상기 방사상 세그먼트 각각은 상기 편평한 표면 및 상기 커브된 연장부 위로 연장하는 복수의 슬릿들을 갖고, 상기 복수의 방사상 세그먼트들 각각은 상기 유전체 기판의 상기 중심 근방에 위치된 세그먼트 단부를 포함하는, 상기 전도성 패턴을 포함하고,
상기 전도성 패턴은 상기 중심과 정렬된 중심 세그먼트를 포함하고, 그리고 상기 세그먼트 단부들 중 선택된 단부들은 상기 중심 세그먼트에 연결되는, 차폐 구조체.
제 24 항에 있어서,
상기 커브된 연장부는 어떠한 날카로운 코너부들 또는 에지들도 갖지 않는, 차폐 구조체.
제 24 항에 있어서,
상기 편평한 표면은 원형 형상을 갖는, 차폐 구조체.
제 24 항에 있어서,
상기 중심 세그먼트는 4 개의 파이 섹션들에 의해 규정되는, 차폐 구조체.
제 27 항에 있어서,
상기 중심 세그먼트의 상기 4 개의 파이 섹션들 각각은 하나의 세그먼트 단부에만 연결되는, 차폐 구조체.
제 24 항에 있어서,
상기 커브된 연장부는 하나 이상의 커브들을 포함하고 그리고 상기 전도성 패턴을 접지에 커플링하기 위해 접지 연결부에 부착되도록 구성되는, 차폐 구조체.
제 24 항에 있어서,
상기 유전체 기판은 상기 변압기 절연기에서 사용될 때 페라이트 및 코일 위에 배치를 위해 구성되는, 차폐 구조체.
제 30 항에 있어서,
상기 주변부는 상기 페라이트의 외측 에지를 넘어 위치되는, 차폐 구조체.