TWI495249B - 用以將獨立電力提供至負載的系統及方法 - Google Patents

用以將獨立電力提供至負載的系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI495249B
TWI495249B TW099135938A TW99135938A TWI495249B TW I495249 B TWI495249 B TW I495249B TW 099135938 A TW099135938 A TW 099135938A TW 99135938 A TW99135938 A TW 99135938A TW I495249 B TWI495249 B TW I495249B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
independent power
signals
load
frequency
secondary coil
Prior art date
Application number
TW099135938A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201145795A (en
Inventor
Neil Benjamin
Original Assignee
Lam Res Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lam Res Corp filed Critical Lam Res Corp
Publication of TW201145795A publication Critical patent/TW201145795A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI495249B publication Critical patent/TWI495249B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Transmitters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

用以將獨立電力提供至負載的系統及方法
本發明係關於用以將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之元件之系統及方法。
長久以來電漿已用來將基板(例如,晶圓)加工成半導體產品,如積體電路。於許多現代電漿處理系統中,可於一電漿處理室內將一基板架設在一RF夾盤上以執行電漿處理。RF夾盤可以一RF信號施加偏壓,此RF信號係使用範圍在幾十至幾千伏特之RF電壓與範圍在幾十KHz至幾百MHz之RF頻率。由於RF夾盤亦可充當為工件支架,適當地控制RF夾盤溫度係確保可重複的製程成果之重要考量。
總的來說,RF夾盤溫度係由一或多個電熱器維持,其可與RF夾盤合為一體或與RF夾盤結合。提供至電熱器之電力典型地係經由一適當的控制電路而從AC線電壓獲得,以將RF夾盤維持在一期望的溫度範圍。舉例而言,可由DC、線頻率(例如,50/60 Hz AC)或KHz範圍之AC源給電熱器提供電力。
於此結構中,須將DC/低頻率功率耦合至RF夾盤組件,RF夾盤組件亦同時承受相當程度之RF功率,不論其係藉由雜散耦合或直接連接。需要RF絕緣以避免不樂見且顯著之RF接地短路、RF功率損耗及高程度信號干擾、甚至經由電熱器電源及/或控制電路之損害。
為助於瞭解,圖1顯示一範例系統之相關部分,其利用AC線(例如,50/60 Hz)電壓或DC電壓對位於RF高壓(hot)或「高側(high side)」之加熱器或其他負載電路提供電力。參考圖1,AC線電壓或DC電壓係經由導線102及104供應至RF濾波電路106。RF濾波電路106顯示其為一單一通道(包含2導線用於1完整電路以對1加熱器區提供電力)雙頻濾波器,且其包含一習知設計之L-C電路以對所關注之RF頻率(例如,2 MHz與13.5 MHz)呈現一高阻抗,如此可有效避免經由導線102及104及任何連接電路(例如加熱器控制/供電電路)之相關RF接地短路。為說明之目的,如所顯示這些RF頻率係經由導線116耦合至加熱器114。於圖1之範例中,負載114包含加熱器及高側控制電路。另一方面,舉例而言,116表示一漏電路徑(如雜散電容),其容許來自電漿或供應至夾盤之RF經由加熱器負載而回流。RF濾波器106可具有不同的設計及多階段以應付大範圍之離散RF頻率。RF濾波器106於其多種應用之運作為基本習知技術而將不詳盡於此。
濾波器輸出110及112提供電力至一負載,例如加熱器114。舉例而言,可將控制電路(未顯示)耦合至導線102及104,俾打開/關閉輸入AC線電壓或DC電壓以控制RF夾盤溫度。可以成比例或二元化開關方式執行該控制。舉例而言,可利用RF夾盤之溫度檢測作為對控制電路之回饋信號。
當運用RF濾波器以將RF絕緣提供於高功率高RF頻率之應用,吾人將遭受幾種短處。於某些設計中高RF頻率(例如,於MHz範圍)被迫使用大型芯部空氣芯電感器,致使濾波電路過於龐大。此外,吾人目標係維持一足夠高的輸入阻抗(當從RF高壓方向來看)橫跨所有關注之頻率。然而,在處理期間某些電漿處理系統運用RF頻率調整,此一事實使RF絕緣設計變得複雜。在處理期間運用一頻率範圍調整RF頻率,由於應付可變RF頻率(及大範圍之RF阻抗)之需求及維持系統間之RF阻抗及衰減一致性之期望,因此造成RF絕緣濾波器設計明顯地更具挑戰性及複雜。即使一RF絕緣濾波器設計可應付大範圍之操作頻率(基諧波及其諧波),且可謹慎地將其匹配以提供有關RF絕緣之可容許之系統間一致性,其仍須小心處理以避免高壓放電或電弧/崩潰,且過度發熱或功率消耗仍為一大問題。RF信號強度使得設計工作更為複雜,RF信號強度可達上至幾千伏特之範圍及上至幾千瓦之範圍。
本發明一實施例係關於一種用以將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之元件之方法。該組RF信號至少包含具有第一RF頻之第一RF信號。此方法包含提供一DC電壓信號。此方法亦包含使用一隔離變壓器將DC電壓信號調變為一獨立功率信號。獨立功率信號具有一高於60 Hz且低於第一RF頻之中間頻率。隔離變壓器具有未與次級線圈電連接之初級線圈。此方法包含將DC電壓信號供應至初級線圈,並從次級線圈獲得獨立功率信號。此方法亦包含使用獨立功率信號將獨立電力傳送至元件。
上述發明內容僅與揭露於此之多個本發明實施例之其中一者相關,且其非用以限制本發明之範疇,本發明之範疇於本說明書之申請專利範圍提出。這些與其他本發明特徵將於實施方式中並結合以下圖示更加詳述於下。
現將參考幾個如描繪於所附圖示中之實施例來詳述本發明。於下列敘述中,提出多種細節係為提供本發明完整瞭解。然而,習知本技藝者當可清楚瞭解本發明可在無某些或全部特定細節之情況下實行。於其他情況中,未詳述為人熟知之製程步驟及/或結構以避免不必要地混淆本發明。
本發明實施例於一高功率高頻率環境中運用一新穎的RF絕緣方法。於一或多個本發明實施例中,將一AC源功率信號整流為一DC功率信號,接著將之調變為一中間頻率功率信號以提供至一隔離變壓器之初級線圈。如於此所使用「DC功率信號」一詞可為一真正的DC功率信號(即,類似由電池提供者,不具頻率或漣波分量)或一整流DC功率信號(其具有一些漣波分量,該分量係從AC信號整流之DC信號的特點)。作為一隔離變壓器,於隔離變壓器之初級與次級線圈之間並不具有直接的電連接。反之,一具有中間頻率之獨立功率信號藉由相互電感產生於隔離變壓器之次級線圈。
使用一中間頻率(若涉及多個高頻RF信號,該頻率蓄意地選擇高於AC線頻率(例如,50 Hz或60 Hz)且典型地低於所欲阻擋之RF頻率,且最好低於所欲阻擋之RF頻率的最小值)致使其可能降低隔離變壓器大小,同時發明技術係用來降低初級線圈對次級線圈之電容耦合,亦降低次級線圈對芯部之電容耦合。
於一或多個本發明實施例中,提供至隔離變壓器之初級線圈之功率信號之中間頻率係於約500 Hz至約2 MHz範圍中,最好係於約5 KHz至約200 KHz範圍中,而於較佳的實施例係於約10 KHz至約50 KHz範圍中。由於較低操作頻率往往導致一不樂見的大型隔離變壓器,而較高頻率往往使磁性元件(例如,隔離變壓器)尺寸降低,但驅動電路與磁性芯部材料於較高操作頻率下易變得效率較低,故選擇適當的中間頻率係相當關鍵。
於一或多個本發明實施例中,特別以縮小的尺寸設計隔離變壓器,且此隔離變壓器於上述之中間頻率範圍下有效地操作,同時在所有關注的RF頻率下對高頻信號呈現一高阻抗。如上述,於一或多個實施例中,次級線圈與初級線圈實體上隔開以降低電容耦合。於一較佳的實施例中,次級線圈與初級線圈係儘可能遠遠隔開以使此電容耦合最小化。於一或多個實施例中,次級線圈以一大直徑纏繞,導致一介於次級線圈與磁性芯部間之氣隙,因此降低次級線圈與芯部間之電容耦合。於一或多個實施例中,次級線圈係以一較大直徑纏繞於初級線圈之上,因此降低初級線圈與次級線圈間之電容耦合,同樣地降低次級線圈與芯部間之電容耦合。若有需要,可將一或多個屏壁插入次級線圈與初級線圈間、次級線圈與芯部間、及/或初級線圈與芯部間以控制電容耦合,上述屏壁係以習知為法拉第(Faraday)屏壁之方式插入,用以使屏壁中之渦電流電感最小化。
可參考圖示及下述討論而更加瞭解本發明實施例之特徵與優勢。根據本發明一實施例,圖2顯示隔離變壓器應用之相關部分以提供高DC或AC線電力至一負載,該負載亦與一或多個高頻RF信號耦合。於圖2範例中,該負載係於一電漿處理室中用於RF耦合夾盤之加熱器,不過其他負載亦可得益於本發明實施例。
關於圖2,經由導線202與204將一處於AC線電壓與頻率(例如,50 Hz or 60 Hz)形式之來源功率信號提供至一整流器/濾波器電路206。整流器電路206(其可利用一橋式整流器實施及/或利用雙向整流器、SSR、或閘流體控制機構)將AC線輸入功率信號轉換成類DC功率信號,其若需要可接著執行濾波而成為平滑DC。於圖2範例中,導線202/204上之AC源功率信號可如所須為一單相信號或三相信號,且相應地整流器電路206係單相或三相整流器。若可將一DC功率信號作為輸入功率,那麼則無須整流。吾人應注意到從AC線引出而進入輸入濾波器之高電流需要功率因數校正電路。
接著將由整流器電路206輸出之DC功率信號供應至一驅動電路208,其將於導線210與212上所接收之DC功率信號轉變成具有中間頻率之中間信號。中間頻率係於約10 KHz至約1 MHz之範圍間,又最好係於約10 KHz至幾百KHz之範圍間,而於一實施例中係於約10 KHz至約200 KHz之範圍間。如上,蓄意地使中間頻率高於50-60Hz之AC線頻率,且最好低於所欲阻擋之RF頻率(其通常為數個MHz之範圍)。由於中間頻率高於AC線頻率,而可能使用一較小隔離變壓器220。於一或多個實施例中,驅動電路208係一切換模式電源,其中脈衝寬度將接收之DC功率信號調變至期望之中間頻率。於一或多個實施例中,脈衝寬度調變後之負載循環(duty cycle)可從略大於零至約50%間變化。若需要,一適當的驅動電路208可將所接收之DC功率信號調變為具中間頻率之AC正弦信號。依此方式降低諧波組成可避免干擾與雜訊問題並簡化任何濾波需求。包含零交叉及開/關控制之替代功率調變機構可單獨亦或組合運用。
接著將由驅動電路208輸出之中間信號提供至隔離變壓器220之初級線圈222。顯示初級線圈222纏繞芯部224之一區段。芯部224可由錳鋅、或鎳鋅、或另一合適的高磁導性材料(例如,mu於2000範圍中)形成。或者,可利用鐵粉(10至40 mu)、一般俗稱為MPP之芯部材料、鋁矽鐵粉(Sendust)(50至300 mu)、NiZn與MnZn亞鐵鹽(100至5000 mu)等。一般而言,具有較高mu之材料可用於較低頻率之操作且反之亦然。於一實施例中,具有mu值介於約200至約300之材料適合用在介於20 KHz與2 MHz間之功率應用。於一實施例中,可利用具有mu範圍值介於約10至約5000間之材料。於一實施例中,可利用具有mu範圍值介於約100至約2000間之材料。於一實施例中,可利用具有mu範圍值介於約200至約1000間之材料。
於一或多個實施例中,可於芯部224中設置一氣隙230(顯示於圖2中之位置僅為一種範例)以避免飽和及線性化磁性特徵,且有可能降低隔離變壓器220之溫度相依性。若有氣隙230,初級線圈222最好纏繞氣隙230之側邊而非纏繞於氣隙230上以降低線圈中之損耗。
次級線圈236(其並未藉由傳導直接地與初級線圈222耦合)亦纏繞芯部224。於一或多個實施例中,為降低初級線圈222與次級線圈236間之電容耦合,次級線圈236係位於遠離初級線圈222之定位,以降低初級線圈對次級線圈之電容耦合並達到高度絕緣(特別對於較高頻率RF信號而言)。舉例而言,如顯示次級線圈236可位於環繞芯部224之初級線圈222對面。儘管此分離線圈之方式可能導致相當的漏電感,適當的設計可輕易地排解此問題。
總的來說,若芯部材料為介電質,RF耦合最好主要藉由雜散電容形成。亞鐵鹽材料為具高阻抗且具其他陶瓷特有的介電常數(約10-100)之金屬氧化物,其可用來達到次級與次級側之間幾微微法拉之電容。然而某些亞鐵鹽(如一般MnZn材料)可具有較高強度冪次之介電常數,如此需要第二絕緣(如於Teflon襯層上之氣隙)以控制雜散電容。舉例而言,於一或多個實施例中,電容耦合最好限制在個位數微微法拉範圍(如1 pF至約20 pF)。
於一或多個實施例中,選擇芯部材料及設計芯部之間需要作取捨,此乃由於對亞鐵鹽而言實部與虛部兩者之ε(epsilon)通常隨著頻率增加而稍微降低,因此減少雜散電容,但正切損耗於某些特定頻率下依舊呈現最大值之問題,因而期望電力傳輸能在此頻率以下妥善運作以避免芯部過度損耗。雜散電容往往稍微不受頻率支配,但當頻率增加時雜散電容降低以在較高頻率下改善絕緣,因此只要在共同模式(芯部中無淨流量)下施加高頻RF信號,使用之RF的詳細情況則變得無關緊要。因此此方式可能提供一橫跨所有頻率範圍之完整的解決方法,並產生遠小於現今所使用之濾波器之寬頻負載。儘管RF阻隔為完整且寬頻此一事實通常係真確的,但應注意線圈與變壓器之設計以避免意外引入共振天線電路,如此將使阻抗於特定頻率無法接受地降低。更應安排這些頻率(若有的話)不與所施加之RF頻率重合。
於一或多個實施例中,若與初級線圈222纏繞芯部224之方式作比較,次級線圈236係以一較大直徑238纏繞芯部224。較大直徑238幫助降低次級線圈對芯部之電容耦合。於一或多個實施例中(未顯示於圖2中),次級線圈236以一較大直徑纏繞於初級線圈222之上以降低次級線圈對初級線圈之電容耦合,亦降低次級線圈對芯部之電容耦合。降低這些電容耦合降低頻率相依性,且其為本發明某些實施例之重要的實施態樣。
相較之下,往往將初級線圈222較為緊密地纏繞芯部224以幫助降低漏電感。為降低匝間(turn-to-turn)或匝對芯部(turn-to-core)之電容(於某些情況中,其可能促成自共振效應),可於初級線圈222與芯部224之間插入一小間隙及/或一絕緣層。
次級線圈236可與初級線圈222具有1:1之比例,或與初級線圈222具有n:1之纏繞關係以升壓或降壓。較高壓較低電流之功率信號對傳輸用途往往較有效率,且於某些情況中其為所需。於一較佳的實施例中,為操作用途可將208伏特AC整流為超過300伏特DC。藉由交互電感,於整個次級線圈236上產生一具有中間頻率之獨立功率信號。具有中間頻率之獨立功率信號(其係由隔離變壓器220所輸出)接著可用來驅動負載,或可轉變為一獨立DC功率信號以驅動負載。若需要,可在以獨立功率信號驅動負載之前執行輸出濾波。
於一或多個實施例中,提供一屏蔽以更進一步地降低電容耦合。舉例而言,可於初級線圈222與次級線圈236之間提供一屏壁以降低初級線圈對次級線圈之電容耦合。如另一範例,選擇性地或額外地於次級線圈236與芯部224之間提供一屏壁以降低次級線圈對芯部之電容耦合。又如另一範例,選擇性地或額外地於初級線圈222與芯部224之間提供一屏壁以降低初級線圈對芯部之電容耦合。於一或多個實施例中,可將屏壁接地以將任何於其上發展之電流導地。然而,應注意細部的設計與所選擇之幾何以避免過度增加次級線圈對地之電容。於一或多個實施例中,可於屏壁(例如,在環狀纏繞方向)中提供一或多個狹縫以降低渦電流且避免屏壁作為一匝間短路。已知存在屏壁可降低於初級與次級線圈中之自共振效應(例如,天線效應),因此消除阻抗特徵並促成該設計與頻率無關之特徵。
於一或多個實施例中,可運用濾波器以容許將高頻RF信號(即,所阻擋之RF信號)作為一共同模式信號呈現於隔離變壓器220。於圖2之範例中,將電容器245分別地耦合至導線244與246,以達到將高頻RF信號作為一共同模式信號呈現於隔離變壓器220之目標。亦可運用習知本技藝者所熟知之其他設計之濾波器。雖然存在有雜散電容(以240及242代表),為確保輸出信號RF耦合係共同模式信號之目的,可由電容器245控制這些雜散電容。電容器245應為適當大小(不應過大)以避免在關鍵頻率下共振。
一旦將電力傳輸越過RF絕緣(變壓器),可用其直接地對一被動電路(如一加熱器)提供電力,無論其係作為切換頻率下之AC,或將之整流為深調變之DC或濾波回已平滑的DC。若需要亦可於高側整流或控制功率。
於一或多個實施例中,舉例而言,功率控制係應用於低側(例如,初級線圈222及朝向圖2之AC線側之電路),其使用如目前對加熱器所作之SSR、或藉由PWM(脈衝寬度調變)、或藉由切換電路之開/關突衝調變(burst modulation)。控制機構可使用開放迴路、前饋或回饋控制。
可藉由監測低側功率/電流引出來施行回饋,或更準確地使用一高側電子式感測器,該感測器可為功率、電壓、及/或電流或其他感測變數之感測器。於一加熱器之情況中,可運用一溫度感測器,例如一阻抗溫度偵測器、氟光探針(fluoro-optic probe)或熱電耦。於高側感測器係電子式之情況中,可提供另一絕緣通道,例如光耦合器、或光纖、或低電流RF濾波器。此外,可於高側上對AC或DC獨立功率信號執行調變以能夠控制高側。
於低側控制機構中,各個高側裝置(例如加熱器元件)可運用其本身之功率頻道。作為一種替代方法,可能使用一共同的功率頻道使該功率對高側絕緣,共同的功率頻道可為一更大的功率絕緣體(變壓器),或藉由並聯方式運轉幾種較低功率頻道。於此情況下,可於高側使用主動電路施行控制。對應於一設定值(例如溫度或功率)之控制信號亦可來自於低側並可將之隔離(例如,使用光耦合)。
根據本發明實施例,圖3A-3C顯示某些控制機構之範例。於這些電路中,顯示三種負載選項,且擇一地(一次一種選項)或同時(同時地二或多個選項)將電流傳送至負載(視圖右側)。再者,功率因子修正電路(未顯示)可與一或多個圖3A-3C一起運用。總的來說,低側及高側(例如,次級線圈236及朝向圖2高頻RF側之電路)之一或兩者之控制機構係可能的。於圖3A中,未伴隨整流器/濾波器電路(例如,306)、驅動電路(例如,308),或對高側調變電路314提供主動控制。
然而,如同所有圖3A-3C及其他應用一樣,控制AC源功率信號傳送係可能的。舉例而言,可將一適當地絕緣(例如,使用光隔離)之溫度感測信號提供至一來源功率信號控制電路,俾打開及關閉AC源功率信號以控制夾盤溫度。於此夾盤範例中,由於熱質量相當地高,即使AC源功率信號之簡單開關控制(相對於成比例的)都具有產生良好性能之可能性。此在使用一可快速地循環AC源功率信號開關之微處理器來控制AC源功率信號時尤其真確。
於圖3B中,運用低側控制。於圖3B中,可用一微處理器控制單元320控制整流器/濾波器電路(例如,整流器/濾波器電路306)以調節DC輸出信號振幅。選擇性地或額外地,可用微處理器控制單元320改變切換特性、脈衝寬度持續時間、及/或切換模式電源之操作頻率、及/或其他驅動電路308之特性。如另一範例,可用處理器/控制器單元320改變變壓器初級側上之分接點,因此有效地改變隔離變壓器310之圈數比。
於圖3C中,運用高側控制。於此情況中,一高側溫度感測器可傳送獨立感測器信號(例如,光隔離或低功率濾波)至一處理器/控制器單元330,其接著將指令(舉例而言,其亦可使用光隔離或低功率濾波隔絕)發布至一高側獨立控制器352以控制高側調變電路354。於圖3C範例中,可使用來自低側之一獨立功率信號以為高側調變控制器提供整理整頓之電壓與電流。
如可從上述瞭解,本發明實施例實質地排除先前技術濾波方式之頻率相依性,亦排除該方式本身存在之匹配被動濾波元件之難度。與先前技術濾波方式相關之共振問題亦實質地消除。藉由於隔離變壓器使用一中間頻率,實質地縮小隔離變壓器之實際大小係可能的。藉由適當地設計隔離變壓器以提供高度RF絕緣,同時對所有關注之高RF頻率呈現一高阻抗,從一AC電源或一DC電源將電力有效地提供至一亦耦合至高RF信號之元件或組件係可能的。
儘管已在幾個較佳的實施例方面敘述本發明,仍存在有落於本發明範疇內之修改、變更、及均等物。儘管於此提供多個範例,這些有關本發明之範例係為舉例性而非限制本發明。同樣地,提供於此之標題與總結係為了方便用意,而不應將其理解為申請專利範圍之範疇。若於此使用「組(set)」一詞,該詞意指一般在數學上具有零、一或大於一之構件之意。吾人應注意到存在有許多可執行本發明之方法和設備之替代方式。
102、104、114、116、202、204、210、212、244、246‧‧‧導線
106‧‧‧RF濾波電路
110、112‧‧‧輸出
206、306、312‧‧‧整流器/濾波器電路
208、308‧‧‧驅動電路
220、310‧‧‧隔離變壓器
222‧‧‧初級線圈
224‧‧‧芯部
230‧‧‧氣隙
236‧‧‧次級線圈
238‧‧‧直徑
240、242‧‧‧雜散電容
245‧‧‧電容器
314、354‧‧‧調變電路
320、330‧‧‧處理器/控制器單元
352‧‧‧獨立控制器
本發明係經由範例(而非限制)繪製於所附圖示中,且其中相同的參考數字參照相似元件,而於其中:圖1顯示先前技術系統範例之相關部分,其利用AC線(例如,50/60Hz)電壓或DC電壓以給一加熱器或其他負載電路提供電力。
圖2根據本發明一實施例顯示一隔離變壓器應用之相關部分,該隔離變壓器應用提供高DC或中間頻率AC電力至一負載,此負載亦耦合至一或多個高頻率RF信號。
圖3A-3C根據本發明實施例顯示某些控制電路之範例。
202、204、210、212、244、246‧‧‧導線
206‧‧‧整流器/濾波器電路
208‧‧‧驅動電路
220‧‧‧隔離變壓器
222‧‧‧初級線圈
224‧‧‧芯部
230‧‧‧氣隙
236‧‧‧次級線圈
238‧‧‧直徑
240、242‧‧‧雜散電容
245‧‧‧電容器

Claims (17)

  1. 一種將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,該組RF信號至少包含具有第一RF頻率之第一RF信號,包含:提供一DC電壓信號;使用一隔離變壓器將該DC電壓信號調變為一獨立功率信號,該獨立功率信號具有一高於60Hz且低於該第一RF頻率之中間頻率,其中該組RF信號包含多個具有不同RF頻率之RF信號,該第一RF頻率代表該不同RF頻率中最低的RF頻率,該隔離變壓器具有未與次級線圈電連接之初級線圈,包含:將該DC電壓信號提供至該初級線圈,及從該次級線圈獲得該獨立功率信號,藉以實質地阻擋該第一RF頻率;及使用該獨立功率信號將該獨立電力傳送至該負載;其中與該初級線圈纏繞該隔離變壓器之一芯部之直徑相比,該次級線圈係以一較大直徑纏繞該芯部,以在該次級線圈與該芯部之間造成一氣隙,藉以降低該次級線圈與該芯部間之電容耦合。
  2. 如申請專利範圍第1項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,更包含:獲得一具有頻率範圍在50Hz至60Hz之間之AC線信號;及整流該AC線信號以獲得該DC電壓信號。
  3. 如申請專利範圍第1項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,更包含於該次級線圈與該芯部間提供一靜電屏蔽。
  4. 如申請專利範圍第1項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,更包含於該次級線圈與該初級線圈間提供一靜電屏蔽。
  5. 如申請專利範圍第1項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,其中該次級線圈係纏繞於該初級線圈之上。
  6. 如申請專利範圍第5項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,更包含於該次級線圈與該初級線圈間提供一靜電屏蔽。
  7. 如申請專利範圍第1項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,其中該中間頻率係介於約500Hz與約2MHz之間。
  8. 如申請專利範圍第1項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,其中該芯部係由具有mu值介於約10與約5000之間之芯部材料所形成。
  9. 如申請專利範圍第1項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,更包含提供一低側控制電路,用以控制該DC電壓信號之振幅及該隔離變壓器之圈數比至少一者。
  10. 如申請專利範圍第1項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,更包含提供一調變電路,用以調變該獨立功率信號。
  11. 如申請專利範圍第10項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之電漿處理室之負載之方法,更包含提供一高側控制電路,用以控制該調變電路。
  12. 一種將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之負載之系統,該組RF信號至少包含具有第一RF頻率之第一RF信號,包含:第一與第二端子,用以提供一DC電壓信號;及一調變電路,使用一隔離變壓器將該DC電壓信號調變為一獨立功率信號,該獨立功率信號具有一高於60Hz且低於該第一RF頻率之中間頻率,其中該組RF信號包含多個具有不同RF頻率之RF信號,該第一RF頻率代表該不同RF頻率中最低的RF頻率,該隔離變壓器具有未與次級線圈電連接之初級線圈,其中該DC電壓信號係供應至該初級線圈,且從該次級線圈獲得該獨立功率信號,藉以實質地阻擋該第一RF頻率,且使用該獨立功率信號將該獨立電力傳送至該負載,其中與該初級線圈纏繞該隔離變壓器之一芯部之直徑相比,該次級線圈係以一較大直徑纏繞該芯部, 以在該次級線圈與該芯部之間造成一氣隙,藉以降低該次級線圈與該芯部間之電容耦合。
  13. 如申請專利範圍第12項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之負載之系統,更包含一介於該次級線圈與該初級線圈間之靜電屏蔽。
  14. 如申請專利範圍第12項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之負載之系統,更於該次級線圈與該芯部間提供一靜電屏蔽。
  15. 如申請專利範圍第12項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之負載之系統,其中該次級線圈係纏繞於該初級線圈之上。
  16. 如申請專利範圍第15項之將獨立電力提供至亦承受一組RF信號之負載之系統,更於該次級線圈與該初級線圈間提供一靜電屏蔽。
  17. 一種將獨立電力提供至亦承受多個RF信號之電漿處理室之負載之方法,該多個RF信號至少包含具有第一RF頻率之第一RF信號,該方法包含:提供一具有頻率範圍在50Hz至60Hz之間之AC線信號;整流該AC線信號以獲得一類DC電壓信號;使用一隔離變壓器將該類DC電壓信號調變為一獨立功率信號,該獨立功率信號具有一高於60Hz且低於該第一RF頻率之中間頻率,該第一RF頻率代表該多個RF信號之所有RF頻率中最低的RF頻率,該隔離變壓器具有未與次級線圈電連接之初級線圈,包含:將該類DC電壓信號提供至該初級線圈,及從該次級線圈獲得該獨立功率信號,藉以實質地阻擋該第一RF頻率;其中與該初級線圈纏繞該隔離變壓器之一芯部之直徑相比,該次級線圈係以一較大直徑纏繞該芯部,以在該次級線圈與該芯部之間造成一氣隙,藉以降低該次級線圈與該芯部間之電容耦合;及使用該獨立功率信號將該獨立電力傳送至該電漿處理室之該 負載。
TW099135938A 2009-10-21 2010-10-21 用以將獨立電力提供至負載的系統及方法 TWI495249B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/603,326 US8755204B2 (en) 2009-10-21 2009-10-21 RF isolation for power circuitry

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201145795A TW201145795A (en) 2011-12-16
TWI495249B true TWI495249B (zh) 2015-08-01

Family

ID=43879178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099135938A TWI495249B (zh) 2009-10-21 2010-10-21 用以將獨立電力提供至負載的系統及方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8755204B2 (zh)
JP (1) JP5726886B2 (zh)
KR (1) KR101791706B1 (zh)
CN (1) CN102577632B (zh)
TW (1) TWI495249B (zh)
WO (1) WO2011049993A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10615699B2 (en) 2018-08-31 2020-04-07 Chicony Power Technology Co., Ltd. Voltage converter and voltage conversion method for reducing common mode noise

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2930093A1 (fr) * 2008-04-10 2009-10-16 Somfy Sas Dispositif de type emetteur et/ou recepteur de signaux radioelectriques
US20120275195A1 (en) * 2011-04-28 2012-11-01 Lorenzo Cividino Low Noise, Highly Isolated Power Supply
US9576725B2 (en) * 2012-12-28 2017-02-21 General Electric Company Method for reducing interwinding capacitance current in an isolation transformer
WO2015034992A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-12 Newton Scientific, Inc. Transformer with highly resistive core
TW201518538A (zh) 2013-11-11 2015-05-16 Applied Materials Inc 像素化冷卻溫度控制的基板支撐組件
US11158526B2 (en) 2014-02-07 2021-10-26 Applied Materials, Inc. Temperature controlled substrate support assembly
US9472410B2 (en) 2014-03-05 2016-10-18 Applied Materials, Inc. Pixelated capacitance controlled ESC
WO2016076840A1 (en) 2014-11-11 2016-05-19 Halliburton Energy Services, Inc. Assymetric gate driver apparatus, methods, and systems
US9779974B2 (en) 2015-06-22 2017-10-03 Lam Research Corporation System and method for reducing temperature transition in an electrostatic chuck
US10381248B2 (en) 2015-06-22 2019-08-13 Lam Research Corporation Auto-correction of electrostatic chuck temperature non-uniformity
US10763142B2 (en) 2015-06-22 2020-09-01 Lam Research Corporation System and method for determining field non-uniformities of a wafer processing chamber using a wafer processing parameter
US10386821B2 (en) 2015-06-22 2019-08-20 Lam Research Corporation Systems and methods for calibrating scalar field contribution values for a limited number of sensors including a temperature value of an electrostatic chuck and estimating temperature distribution profiles based on calibrated values
US9864361B2 (en) 2015-06-22 2018-01-09 Lam Research Corporation Flexible temperature compensation systems and methods for substrate processing systems
US10373794B2 (en) 2015-10-29 2019-08-06 Lam Research Corporation Systems and methods for filtering radio frequencies from a signal of a thermocouple and controlling a temperature of an electrode in a plasma chamber
US10043636B2 (en) 2015-12-10 2018-08-07 Lam Research Corporation Apparatuses and methods for avoiding electrical breakdown from RF terminal to adjacent non-RF terminal
US9966231B2 (en) * 2016-02-29 2018-05-08 Lam Research Corporation Direct current pulsing plasma systems
CN108075473B (zh) * 2016-11-07 2019-11-29 北京北方华创微电子装备有限公司 一种滤波电路、加热电路和半导体处理设备
CN110800377B (zh) 2017-06-27 2022-04-29 佳能安内华股份有限公司 等离子体处理装置
KR102421625B1 (ko) 2017-06-27 2022-07-19 캐논 아네르바 가부시키가이샤 플라스마 처리 장치
SG11201912566WA (en) * 2017-06-27 2020-01-30 Canon Anelva Corp Plasma processing apparatus
JP6595002B2 (ja) 2017-06-27 2019-10-23 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリング装置
KR102211454B1 (ko) * 2017-08-31 2021-02-04 한국전자기술연구원 절연형 dc-dc 컨버터 및 그 구동방법
WO2019051448A1 (en) * 2017-09-11 2019-03-14 Antronix Inc. DIRECTIONAL POWER-PASSING COUPLER COMPRISING A DIVIDED FERRITE ELEMENT
US10460914B2 (en) * 2017-11-30 2019-10-29 Lam Research Corporation Ferrite cage RF isolator for power circuitry
US10557901B2 (en) 2018-02-21 2020-02-11 General Electric Company Systems and methods for providing gradient power for an MRI system
SG11202009122YA (en) 2018-06-26 2020-10-29 Canon Anelva Corp Plasma processing apparatus, plasma processing method, program, and memory medium
US11177067B2 (en) 2018-07-25 2021-11-16 Lam Research Corporation Magnetic shielding for plasma sources
KR102505150B1 (ko) * 2019-10-01 2023-02-28 램 리써치 코포레이션 변압기들 및/또는 변압기 커플링된 결합기들 (combiners) 을 포함하는 무선 주파수 분배 회로들
KR20220106820A (ko) 2019-12-02 2022-07-29 램 리써치 코포레이션 Rf (radio-frequency) 보조된 플라즈마 생성시 임피던스 변환
US11994542B2 (en) 2020-03-27 2024-05-28 Lam Research Corporation RF signal parameter measurement in an integrated circuit fabrication chamber
US20230134296A1 (en) * 2020-04-14 2023-05-04 Lam Research Corporation Transformer Isolator Having RF Shield Structure for Effective Magnetic Power Transfer
US11955941B2 (en) 2020-07-24 2024-04-09 Raytheon Company Radio frequency filtered interface

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5134344A (en) * 1989-04-14 1992-07-28 Thorn Emi Plc Ballast circuits for gas discharge lamps
TW406039B (en) * 1996-11-22 2000-09-21 Sansha Electric Mfg Co Ltd Power supply apparatus for plasma arc utilizing equipment
US6429762B1 (en) * 1997-08-18 2002-08-06 Compaq Information Technologies Group, L.P. Data communication isolation transformer with improved common-mode attenuation
US20030205295A1 (en) * 2000-03-21 2003-11-06 Shoji Yoshida Low-loss magnetic powder core, and switching power supply, active filter, filter, and amplifying device using the same
US6922324B1 (en) * 2000-07-10 2005-07-26 Christopher M. Horwitz Remote powering of electrostatic chucks
TWI265535B (en) * 2004-04-13 2006-11-01 Sumida Corp High-voltage transformer

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5226421A (en) * 1975-08-22 1977-02-28 Sony Corp Transformer
US4510476A (en) * 1983-06-21 1985-04-09 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High voltage isolation transformer
JPS6054315U (ja) * 1983-09-21 1985-04-16 オンキヨー株式会社 オ−デイオ用交流電気機器
US4871421A (en) * 1988-09-15 1989-10-03 Lam Research Corporation Split-phase driver for plasma etch system
JPH04355906A (ja) * 1991-02-20 1992-12-09 Yokogawa Electric Corp チョ―クコイル及びスイッチング電源装置のノイズ低減装置
JP2777687B2 (ja) 1992-11-16 1998-07-23 旭精機工業株式会社 線材の予備加工方法及び予備加工装置
JPH0732078B2 (ja) * 1993-01-14 1995-04-10 株式会社アドテック 高周波プラズマ用電源及びインピーダンス整合装置
JP3162245B2 (ja) * 1994-04-20 2001-04-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JPH0917657A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Canon Inc 変圧器およびスイッチング電源装置
DE19836401A1 (de) * 1997-09-19 2000-02-17 Salcomp Oy Salo Vorrichtung zum Aufladen von Akkumulatoren
US6395128B2 (en) * 1998-02-19 2002-05-28 Micron Technology, Inc. RF powered plasma enhanced chemical vapor deposition reactor and methods of effecting plasma enhanced chemical vapor deposition
US20030000924A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-02 Tokyo Electron Limited Apparatus and method of gas injection sequencing
DE10158794B4 (de) 2001-11-30 2008-05-29 Friwo Gerätebau Gmbh Induktiver kontaktloser Leistungsübertrager
JP3778131B2 (ja) * 2002-05-28 2006-05-24 株式会社日立製作所 電力変換システム及び、それに用いるフィルタ
JP4275386B2 (ja) * 2002-11-12 2009-06-10 株式会社三社電機製作所 電源装置
US7276135B2 (en) * 2004-05-28 2007-10-02 Lam Research Corporation Vacuum plasma processor including control in response to DC bias voltage
JP2006049786A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Pulse Electronic Engineering Co Ltd 高周波高電圧トランス
US20060132045A1 (en) 2004-12-17 2006-06-22 Baarman David W Heating system and heater
KR100785864B1 (ko) 2005-02-24 2007-12-21 이엔테크놀로지 주식회사 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로
KR100725722B1 (ko) * 2005-06-29 2007-06-08 피에스케이 주식회사 반도체 제조 장비
US7667411B2 (en) * 2005-11-24 2010-02-23 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Backlight assembly having voltage boosting section with electrically isolated primary side and secondary side
JP4867390B2 (ja) * 2006-02-22 2012-02-01 株式会社安川電機 消耗電極式アーク溶接装置および方法
NZ547604A (en) 2006-05-30 2008-09-26 John Talbot Boys Inductive power transfer system pick-up circuit
JP2008068260A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Sansha Electric Mfg Co Ltd 交流tig溶接機
KR101384583B1 (ko) 2007-08-02 2014-04-14 최대규 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기
US8194384B2 (en) * 2008-07-23 2012-06-05 Tokyo Electron Limited High temperature electrostatic chuck and method of using
US7825537B2 (en) 2008-11-14 2010-11-02 Harris Corporation Inductive power transfer system and method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5134344A (en) * 1989-04-14 1992-07-28 Thorn Emi Plc Ballast circuits for gas discharge lamps
TW406039B (en) * 1996-11-22 2000-09-21 Sansha Electric Mfg Co Ltd Power supply apparatus for plasma arc utilizing equipment
US6429762B1 (en) * 1997-08-18 2002-08-06 Compaq Information Technologies Group, L.P. Data communication isolation transformer with improved common-mode attenuation
US20030205295A1 (en) * 2000-03-21 2003-11-06 Shoji Yoshida Low-loss magnetic powder core, and switching power supply, active filter, filter, and amplifying device using the same
US6922324B1 (en) * 2000-07-10 2005-07-26 Christopher M. Horwitz Remote powering of electrostatic chucks
TWI265535B (en) * 2004-04-13 2006-11-01 Sumida Corp High-voltage transformer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10615699B2 (en) 2018-08-31 2020-04-07 Chicony Power Technology Co., Ltd. Voltage converter and voltage conversion method for reducing common mode noise

Also Published As

Publication number Publication date
USRE47276E1 (en) 2019-03-05
KR20120087925A (ko) 2012-08-07
CN102577632A (zh) 2012-07-11
WO2011049993A3 (en) 2011-09-29
US20110090719A1 (en) 2011-04-21
US8755204B2 (en) 2014-06-17
KR101791706B1 (ko) 2017-10-30
WO2011049993A2 (en) 2011-04-28
CN102577632B (zh) 2014-12-03
JP2013509151A (ja) 2013-03-07
JP5726886B2 (ja) 2015-06-03
TW201145795A (en) 2011-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI495249B (zh) 用以將獨立電力提供至負載的系統及方法
US9742199B2 (en) Contactless power supply system and contactless extension plug
EP1889515B1 (en) Induction heating system output control based on induction heating device
US8299407B2 (en) Electromagnetic induction heating device
CN103718417B (zh) 电容性非接触供电系统
KR100625785B1 (ko) 마그네트론 구동용 승압 변압기 및 마그네트론 구동용전원의 변압기
US20160094048A1 (en) Wireless power transfer system
CN101268604A (zh) 谐振换流器
WO2012028787A2 (en) Circuit arrangement and method for reducing common-mode noise in a switched-mode power supply, and a switched-mode power supply
EP2753145B1 (en) Induction heat cooking apparatus
CN100444050C (zh) 具有公共滤波器的图像打印机
WO2018003152A1 (ja) 高周波加熱装置
CN101681992B (zh) 具有初级调节装置的压电转换器及对应的压电变压器
US20180375379A1 (en) Voltage source isolation in wireless power transfer systems
CN109104883B (zh) 谐振式电力传输
JP6913048B2 (ja) 電磁誘導加熱装置
IL298714A (en) Electrosurgical device
WO2024070848A1 (ja) プラズマ処理装置
Gambhir et al. Control algorithm for a zone-less induction cooktop
TW202416340A (zh) 電漿處理裝置
KR20060020083A (ko) 광대역의 주파수에서 작동가능한 유도가열장치
JPH0815118B2 (ja) 複合調理器
CN116961254A (zh) 采用时分复用异物检测电路的mc-wpt系统及其控制方法
JP2004327054A (ja) 誘導加熱装置
JPH01292789A (ja) マグネトロン用インバータ電源