TWI818925B - 用於多頻率射頻偏壓之射頻濾波器 - Google Patents
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Abstract
射頻(RF)濾波器包括電感元件，其具有共同地形成絞合磁導線之電纜的未分開線圈之多數個線圈區段。至少二相鄰的線圈區段具有不同之圈距。該絞合磁導線的電纜包括每個通道兩條導線，且其構造係用於至少一個通道。在該電感元件之第一端部處之該絞合磁導線的電纜係建構用於連接至將自電源接收電力之電零組件。在該電感元件的第二端部處之該絞合磁導線之電纜係建構用於連接至該電源。在該電感元件的第二端部及該電源之間的個別位置處，終端電容元件係電連接於參考接地電位與該絞合磁導線之電纜的個別導線之間。
Description
本揭示內容有關半導體製造設備。
在各種半導體製造製程中，射頻(RF)功率係傳輸至處理室，以產生電漿及／或產生偏壓。例如加熱器組件的一或多個其他電動零組件可於暴露至RF功率下操作。例如，該加熱器組件可建構及設置成加熱該處理室內的零組件或區域。用於產生該電漿及／或偏壓之RF功率可干擾電源及／或對該電源造成損壞。必須防止該RF功率干擾及／或對該電源造成損壞。另外，將加熱器電源連接至嵌入該處理室內的RF電極中之加熱元件可加載該RF功率而降低其效率。需要RF濾波器以將該RF電極與該加熱器電源隔離，該電源係AC(交流)或DC(直流)，俾使AC或DC電力可被提供至在該RF電極內的加熱元件而在該AC或DC供電路徑內沒有RF功率侵入。正是於此背景下才產生本揭示內容。
在示範實施例中，揭示射頻(RF)濾波器。該RF濾波器包括電感元件，該電感元件包括至少二線圈區段，這些線圈區段共同地形成絞合磁導線之電纜的未分開線圈。每個線圈區段包括在對應之圈距處所建構的絞合磁導線之電纜的未分開線圈之一部分。至少二相鄰的線圈區段具有不同之圈距。絞合磁導線的電纜包括每個通道兩條導線且係建構用於至少一個通道。在該電感元件之第一端部處的絞合磁導線之電纜係建構用於連接至電零組件。該電零組件係自電源接收電力，該電源係DC電源或AC電源。在該電感元件的第二端部處之絞合磁導線的電纜係建構用於連接至該電源。該RF濾波器亦包括一組終端電容元件，其包括用於該絞合磁導線之電纜的每條導線之單獨的終端電容元件。每個終端電容元件係在該電感元件之第二端部和該電源之間的位置，電連接於參考接地電位與該絞合磁導線之電纜的個別導線之間。
在示範實施例中，揭示用於對RF功率進行濾波的方法。該方法包括在電源與將由該電源接收電力的電零組件之間具有RF濾波器。該電源係DC電源或AC電源。該RF濾波器包括具有至少二線圈區段的電感元件，該等線圈區段共同地形成絞合磁導線之電纜的未分開線圈。每個線圈區段包括在對應之圈距所建構的絞合磁導線之電纜的未分開線圈之一部分。至少二相鄰的線圈區段具有不同之圈距。該絞合磁導線的電纜包括每個通道兩條導線且係建構用於至少一個通道。在該電應元件之第一端部處的絞合磁導線之電纜係連接至該電零組件。於該電感元件的第二端部處之絞合磁導線的電纜係連接至該電源。該RF濾波器亦包括用於絞合磁導線之電纜的每條導線之單獨的終端電容元件。每個終端電容元件係在該電感元件之第二端部和該電源之間的位置，電連接於參考接地電位與該絞合磁導線之電纜的個別導線之間。
在示範實施例中，揭示用於對RF功率進行濾波的方法。該方法包括將來自電源之電力傳輸至在輸入配置內的導線。該等導線係連接至個別之電容元件。每對單獨的導線係指定為向暴露至RF功率之電零組件提供電力。該方法亦包括在電感元件的輸入處，將來自該輸入配置內之導線的電力傳遞至絞合磁導線之電纜內的對應磁導線。該電感元件包括至少二線圈區段，該等線圈區段於該電感元件之輸入和該電感元件的輸出之間共同地形成該絞合磁導線的電纜之未分開線圈。每個線圈區段包括在對應的圈距處所建構之絞合磁導線的電纜之未分開線圈的一部分。至少二相鄰之線圈區段具有不同的圈距。該方法亦包括在該電感元件的輸出處，將來自該絞合磁導線之電纜內的磁導線之電力傳遞至連接到暴露於RF功率的電零組件之對應導線。
其他態樣及優點將由以下詳細敘述、會同所附圖面變得更明顯，所附圖面係藉由範例所提供。
在以下敘述中，提出極多特定的細節，以便提供對本揭示內容之完全理解。然而，對於熟諳此技術領域者將變得明顯的是可在沒有一些或所有這些特定細節之下來實踐本揭示內容之實施例。在其他情況中，並未詳細地敘述熟知的製程操作，以免不必要地模糊本揭示內容。
於該半導體工業中，半導體基板可在各種類型之電漿室、諸如電容耦合電漿(CCP)處理室和電感耦合電漿(ICP)處理室中進行製造操作。在CCP和ICP處理室兩者中，射頻(RF)功率係使用於使製程氣體通電以將該製程氣體轉變成電漿。該電漿內的反應物質及／或帶電物質係引導至與該基板相互作用，以修改該基板之狀態，舉例說明，藉由修改存在該基板上的材料、或將材料沉積在該基板上、或由該基板移除／蝕刻材料。該CCP和ICP處理室亦可配備有一或多個電極，該等電極接收RF功率以產生偏壓，用於加速由該電漿朝該基板之帶電物質。該CCP和ICP處理室亦可配備有一或多個電動零組件、例如加熱器組件，其自一或多個電源接收電力，在此該一或多個電源中的每一個係DC(直流)電源或AC(交流)電源。有必要確保使用於產生該電漿及／或該偏壓之RF功率不會進入該等電源(DC或AC電源)，該等電源(DC或AC電源)係使用於向該一或多個電動零組件、諸如該加熱器組件供電。如在此中所揭示，RF濾波器和相關聯電感器的各種實施例係適合用於防止RF功率傳輸進入與該CCP和ICP處理室之操作相關聯的DC及／或AC電源。
圖1A顯示按照本揭示內容之一些實施例的CCP處理室101之示範直立截面概要圖。該CCP處理室101界定一處理容積，於該處理容積內產生電漿123而暴露至基板105，而以受控制的方式影響對該基板105之改變。於諸多製造製程中，對該基板105的改變可為該基板105上之材料或表面條件中的改變。例如，在各種製造製程中，對該基板105之改變可包括下列一或多種：自該基板105蝕刻材料、於該基板105上沉積材料、或修改存在於該基板105上的材料。於一些實施例中，該基板105係經歷製造程序的半導體晶圓。然而，應理解的是，在各種實施例中，該基板105本質上可為經受基於電漿之製造製程的任何類型之基板。例如，在一些實施例中，如在此中所使用的基板105可意指由矽、藍寶石、GaN、GaAs或SiC、或其他基板材料所形成之基板，並可包括玻璃面板／基板、金屬箔、金屬片、聚合物材料等等。於諸多實施例中，如在此中所提及的基板105亦可於樣式、形狀及／或尺寸中變動。例如，在一些實施例中，於此中所提及之基板105可對應於200mm(毫米)半導體晶圓、300mm半導體晶圓、或450mm半導體晶圓。在一些實施例中，於此中所提及的基板105亦可對應於非圓形基板、諸如用於平板顯示器的矩形基板等、以及其他形狀者。
在諸多實施例中，該CCP處理室101藉由使一或多種製程氣體流入該處理容積、並藉由將RF功率施加至一或多種製程氣體以將該一或多種製程氣體轉變成電漿123而暴露至該基板105，以便影響該基板105上之材料或表面條件中的變化。該CCP處理室101包括基板支撐結構103，在處理操作期間，該基板105係定位於該基板支撐結構103上並以該基板支撐結構支撐。在一些實施例中，電極107係設置在該基板支撐結構103內，以提供由該電極107經過該處理容積之RF功率的傳輸，以產生該電漿123及／或控制離子能量。連接該電極107以經過RF饋電結構109接收RF功率，RF饋電結構109係經由一或多個阻抗匹配系統113連接至一或多個RF功率產生器111。該阻抗匹配系統113包括電容器和電感器之配置，其建構成確保RF功率產生器111於該阻抗匹配系統113的輸入處所看到的阻抗係足夠接近該RF功率產生器111被設計來操作之輸出阻抗(通常為50歐姆)，以致藉由該RF功率產生器111所產生及傳輸的RF功率將以有效之方式傳輸進入該處理容積、例如沒有不可接受或不想要的反射。
而且，在一些實施例中，亦可提供上電極115。於各種實施例中，該上電極115可提供電接地電極或可使用於將RF功率傳輸進入該處理容積。在一些實施例中，連接該上電極115，以經過RF饋電結構117接收RF功率，該RF饋電結構117係經由一或多個阻抗匹配系統119連接至一或多個RF功率產生器121。該阻抗匹配系統119包括電容器及電感器之配置，其建構成確保RF功率產生器121於該阻抗匹配系統119的輸入處所看到的阻抗係足夠接近該RF功率產生器121被設計來操作之輸出阻抗(通常為50歐姆)，以致藉由該RF功率產生器121所產生及傳輸的RF功率將以有效之方式傳輸進入該處理容積、例如沒有不可接受或不想要的反射。
在一些實施例中，加熱器組件125係設置於該基板支撐結構103內，以提供對該基板105之溫度控制。電連接該加熱器組件125，以經過電連接件127接收電力，在此該電力係由電源131經過電連接件137供給至RF濾波器129、及經過該RF濾波器129供給至該電連接件127。於一些實施例中，該電源131係交流(AC)電源。在一些實施例中，該電源131係直流(DC)電源。於一些實施例中，該加熱器組件125包括複數個電阻加熱元件。該RF濾波器129係建構成防止RF功率進入該電源131，同時允許該電源131及該電連接件127間之電流的傳輸。
在一些實施例中，該加熱器組件125包括多數個加熱元件。圖1C顯示按照本揭示內容之一些實施例的示範加熱器組件125之俯視圖，該加熱器組件包括四個同心地建構及定位的加熱元件132、133、134、135。該加熱元件132對應於內部加熱區，該內部加熱區係實質上相對該基板支撐結構103用以承接及支撐該基板105之區域而在水平方向上置中。該加熱元件133對應於建構成徑向地圍繞該內部加熱區之中間-內部加熱區。該加熱元件134對應於建構成徑向地圍繞該中間-內部加熱區的中間-外部加熱區。該加熱元件135對應於建構成徑向地圍繞該中間-外部加熱區之外部加熱區。在圖1C的示範加熱器組件125中，連接每個加熱元件132、133、134、135以自該電源131接收分開且獨立控制之電力。更明確地是，每個加熱元件132、133、134、135係專門連接至在該電連接件127內的二條導線。因此，為了容納該四個加熱元件132、133、134、135，該電連接件127包括如圖1C中所顯示之八條導線132A、132B、133A、133B、134A、134B、135A、135B。於圖1C的範例中，該八條導線132A、132B、133A、133B、134A、134B、135A、135B之每一條係亦分別經過該RF濾波器129連接至八條導線137A、137B、137C、137D、137E、137F、137G、137H(137A-137H)，其形成該電源131及該RF濾波器129間之電連接件137。應該理解，圖1C的加熱器組件125係作為範例地顯示。在各種實施例中，該加熱器組件125可包括少於四個加熱元件或多於四個加熱元件之任一者，使每個加熱元件具有專用的導線對，用於經過該RF濾波器129接收來自該電源131之電力。
圖1B顯示按照本揭示內容的一些實施例之ICP處理室151的示範直立截面概要圖。該ICP處理室亦可稱為變壓器耦合電漿(TCP)處理室。為了便於在此中討論，ICP處理室將使用於意指ICP和TCP處理室兩者。該ICP處理室151界定一處理容積，在該處理容積內產生該電漿123而暴露至該基板105，並以受控制的方式影響對該基板105之改變。在各種製造製程中，對該基板105的改變可為該基板105上之材料或表面條件中的改變。例如，於各種製造製程中，對該基板105之改變可包括下列之一或多種：自該基板105蝕刻材料、於該基板105上沉積材料、或修改存在於該基板105上的材料。
應了解該ICP處理室151可為任何類型的ICP處理室，其中RF功率係由設置在該ICP處理室151外之線圈155傳輸至在該ICP處理室151內的製程氣體，以在該ICP處理室151內產生該電漿123。提供上窗口結構153，以允許RF功率由該線圈155經過該上窗口結構153之傳輸及進入該ICP處理室151的處理容積。該ICP處理室151的操作係藉由將一或多種製程氣體流動進入該處理容積、及藉由從該線圈155將RF功率施加至該一或多種製程氣體，以將該一或多種製程氣體轉變成該電漿123而暴露至該基板105，以影響該基板105上之材料或表面條件中的變化。該線圈155係設置在該上窗口結構153上方。於圖1B之範例中，該線圈155係形成為徑向線圈組件，使該線圈155的陰影部分變得進入該圖示之頁面，並使該線圈155的無陰影部分變得離開該圖示之頁面。然而，應了解在其他實施例中，該線圈155本質上可具有任何組構，只要其係適合用於將RF功率傳輸經過該上窗口結構153而進入該電漿處理容積。在各種實施例中，該線圈155能具有任何數目的匝圈和任何適當之截面尺寸及形狀(圓形、橢圓形、矩形、梯形等)，以提供經過該上窗口結構153進入該處理容積的RF功率之所想要的傳輸。
該線圈155係通過RF功率供給結構161經由一或多個阻抗匹配系統159連接至一或多個RF功率產生器157。該阻抗匹配系統159包括電容器及／或電感器的配置，其建構成確保RF功率產生器157於該阻抗匹配系統159之輸入處所看到的阻抗係充分接近該RF功率產生器157被設計來操作之輸出阻抗(通常為50歐姆)，以致藉由該RF功率產生器157供給至該線圈155的RF功率將以有效之方式傳輸進入該處理容積、亦即沒有不可接受或不想要的反射。在一些實施例中，該ICP處理室151亦可包括該電極107、該RF饋電結構109、該阻抗匹配系統113、及該RF功率產生器111，如先前針對於圖1A所敘述。
在一些實施例中，該ICP處理室151亦能包括設置於該基板支撐結構103內之加熱器組件125，以提供對該基板105的溫度控制。如針對於圖1A之CCP處理室101所敘述，電連接該ICP處理室151的加熱器組件125，以經過該電連接件127接收電力，在此該電力係由該電源131經過該電連接件137供給至該RF濾波器129、及經過該RF濾波器129供給至該電連接件127。
圖2顯示按照本揭示內容的一些實施例連接在該電源131及用於圖1C之示範實施例的加熱器組件125間之RF濾波器129的電氣概要圖。該RF濾波器129包括用於連接在該電源131和該加熱器組件125之間的每條導線之單獨導線。具體而言，該RF濾波器129包括將來自該電源131的輸出端之該導線137A連接至該導線132A之導線142A，該導線132A連接至該加熱器組件125的輸入端。該RF濾波器129亦包括將來自該電源131的輸出端之該導線137B連接至該導線132B的導線142B，該導線132B連接至該加熱器組件125之輸入端。該RF濾波器129亦包括將來自該電源131的輸出端之該導線137C連接至該導線133A之導線142C，該導線133A連接至該加熱器組件125的輸入端。該RF濾波器129亦包括將來自該電源131之輸出端的導線137D連接至該導線133B之導線142D，該導線133B連接至該加熱器組件125之該輸入端。該RF濾波器129亦包括導線142E，該導線142E將來自該電源131的輸出端之該導線137E連接至該導線134A，該導線134A連接至該加熱器組件125之輸入端。該RF濾波器129亦包括導線142F，該導線142F將來自該電源131的輸出端之該導線137F連接至該導線134B，該導線134B連接至該加熱器組件125之輸入端。該RF濾波器129亦包括導線142G，該導線142G將來自該電源131的輸出端之該導線137G連接至該導線135A，該導線135A連接至該加熱器組件125之輸入端。該RF濾波器129亦包括導線142H，該導線142H將來自該電源131的輸出端之該導線137H連接至該導線135B，該導線135B連接至該加熱器組件125之輸入端。
該等導線142A、142B、142C、142D、142E、142F、142G、142H(142A-142H)的每一者延伸經過及形成該RF濾波器129內之電感器141的一部份。在該電感器141之第一端部，該等導線142A-142H的每一者係經過該電連接件127連接至該加熱器組件125。在該電感器141之第二端部，該等導線142A-142H的每一者係經過該電連接件137連接至該電源131。在該電感器141內，該等導線142A-142H係一起絞合，以形成絞合磁導線142之電纜，該電纜能如同單一電纜般地被機械式地／空間式地操縱。在該電感器141內，該絞合磁導線142的電纜係形成為螺旋狀線圈形狀，其延伸於該電感器141之第一端部(於至該加熱器組件125的電連接件127)及該電感器141之第二端部(於至該電源131的電連接件137)之間。該等導線142A-142H的每一者係形成為塗覆以電絕緣塗覆材料之電導體。因此，當該等導線142A-142H係一起絞合以形成絞合磁導線142的電纜時，每條導線142A-142H之電絕緣塗覆材料均防止低頻電流的導線至導線傳導，例如與電力傳輸相關聯之直流(DC)和交流(AC)。在一些實施例中，每條導線142A-142H的電絕緣塗覆材料對可能沿著該等導線142A-142H行進之RF功率係亦半透射的。於這些實施例中，RF功率可沿著該絞合磁導線142之電纜行進，就像它是單片導體電纜一樣，並防止同時流過該等導線142A-142H的低頻(DC/AC)電流在該絞合磁導線142之電纜內的導線142A-142H之間流動。這提供該RF濾波器129的阻抗中之通道至通道可變性的減小、或甚至消除，在此給定通道對應於給定之142A-142H中的一對導線，其對該加熱器組件125內的給定加熱元件132、133、134、135提供電流流動。在一些實施例中，該等導線142A-142H係塗覆有高溫電絕緣聚合物材料之銅導線。然而，應理解的是，於各種實施例中，該等導線142A-142H可為由除銅之外的電導體材料所形成，並可塗覆有除該高溫電絕緣聚合物材料之外的電絕緣塗覆材料。
該等導線142A-142H之每一者係在該電感器141及至該電源131的電連接件137之間的個別位置處電連接至個別之終端電容器143A、143B、143C、143D、143E、143F、143G、143H(143A-143H)。具體而言，該導線142A係經過導線144A電連接至該終端電容器143A之第一端子，且該終端電容器143A的第二端子係電連接至參考接地電位145。該導線142B係經過導線144B電連接至該終端電容器143B之第一端子，且該終端電容器143B的第二端子係電連接至該參考接地電位145。該導線142C係經過導線144C電連接至該終端電容器143C之第一端子，且該終端電容器143C的第二端子係電連接至該參考接地電位145。該導線142D係經過導線144D電連接至該終端電容器143D之第一端子，且該終端電容器143D的第二端子係電連接至該參考接地電位145。該導線142E係經過導線144E電連接至該終端電容器143E之第一端子，且該終端電容器143E的第二端子係電連接至該參考接地電位145。該導線142F係經過導線144F電連接至該終端電容器143F之第一端子，且該終端電容器143F的第二端子係電連接至該參考接地電位145。該導線142G係經過導線144G電連接至該終端電容器143G之第一端子，且該終端電容器143G的第二端子係電連接至該參考接地電位145。該導線142H係經過導線144H電連接至該終端電容器143H之第一端子，且該終端電容器143H的第二端子係電連接至該參考接地電位145。於至該電源131的電連接件137及該電感器141之間，該等導線142A-142H及該等導線144A-144H與該等終端電容器143A-143H及該參考接地電位145可共同地意指該RF濾波器129的輸入配置。
該等終端電容器143A-143H具有充分高之電容，以確保它們與該電感器141組合的存在造成由該加熱器組件125進入該RF濾波器129之RF功率遵循至該參考接地電位145的傳輸路徑、而不會進入該電源131。於一些實施例中，該等終端電容器143A-143H之每一個具有在由約3000微微法拉(pF)至約5000pF、或約0.1微法拉(μF)的範圍內之電容。而且，因為該終端電容器143A-143H具有此一大的電容，該等終端電容器143A-143H的製造可變性於該通道至通道阻抗均勻性上本質上沒有影響。因此，該等終端電容器143A-143H之製造可變性在整個單元至單元(RF濾波器129至RF濾波器129)的阻抗均勻性上本質上沒有影響。
圖3A顯示按照本揭示內容之一些實施例的電感器141之等角視圖。圖3A的示範電感器141係建構為與圖1C之示範加熱器組件125一起使用，以對兩個不同RF頻率的RF功率進行濾波。該電感器141包括由電絕緣材料所形成之線圈管305。於一些實施例中，該線圈管305的電絕緣材料係能夠承受高溫之聚合物材料。例如，在一些實施例中，該線圈管305的電絕緣材料係例如聚四氟乙烯(PTFE)之四氟乙烯含氟聚合物，例如TeflonTM
。然而，應理解的是，於其他實施例中，該線圈管305之電絕緣材料本質上可為任何其他不導電的固體材料，並可承受該絞合磁導線142之電纜的工作溫度，且當安裝用於與電漿處理室操作時，與該絞合磁導線142之電纜和其他介接材料係化學相容的。例如，在一些實施例中，該線圈管305的電絕緣材料可為丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、醋酸鹽、丙烯酸、鈹氧化物、陶瓷、DelrinTM
、環氧樹脂、玻璃纖維、玻璃、KynarTM
、Lexan™、Merlon™、三聚氰胺、雲母、Nomex™、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、酚醛樹脂、聚酯、聚烯烴、聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯(PVC)、熱塑性塑料、聚碸、聚醚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚亞苯基、Noryl™、Ultem™、Udel™、Vespel™、Torlon™、乙烯基等中之一或多種。
圖3A的示範線圈管305係形成為具有內徑307及外徑309之中空圓柱。應了解的是，因為該絞合磁導線142之電纜係捲繞著該線圈管305的外表面，該電感器141之電感係該線圈管305的外徑309之部分函數。在各種實施例中，該線圈管305的外徑309係於約4英寸延伸至約6英寸之範圍內。
在一些實施例中，界定該線圈管305的內徑307，以提供用於冷卻經過該線圈管305之空氣流動。亦界定該線圈管305的內徑307，以確保該線圈管305具有足夠之機械強度來提供剛性結構，用於維持該線圈管305的外表面上之絞合磁導線142的盤繞電纜之空間組構。亦可界定該線圈管305的內徑307，以減少該電感器141之總重量，這可有利於該電感器141的物理安裝。在各種實施例中，該線圈管305之內徑307係於約3英寸延伸至約5英寸的範圍內。
一般而言，該電感器141包括許多線圈區段，該等線圈區段對應於將藉由該RF濾波器129進行濾波之許多實質上不同的RF頻率。在圖3A之範例中，該電感器141係建構成對兩個實質上不同的RF頻率之RF功率進行濾波。因此，圖3A的示範電感器141具有兩個線圈區段、亦即第一線圈區段301和第二線圈區段303。該電感器141之每個線圈區段、例如301、303沿著該電感器141的總軸向長度之個別部分延伸。於圖3A的範例中，在z方向中測量該電感器141之總軸向長度，而於x-y平面中測量該內徑307和該外徑309。該電感器141的每個線圈區段、例如301、303係建構成具有特定之電感特徵，該電感特徵界定用於在特定RF頻率處或靠近特定RF頻率對RF功率進行濾波，該RF頻率係意欲藉由該RF濾波器129進行濾波。
該電感器141之例如301、303的給定線圈區段所提供之特定電感係下列各者之函數：該線圈管305的外徑309、該給定線圈區段之軸向長度、在該給定線圈區段內的絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈(環繞該線圈管305)之間的圈距、及於該給定線圈區段內之絞合磁導線142的電纜之匝圈數(環繞該線圈管305)。在圖3A的範例中，該第一線圈區段301具有於該絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間測量的圈距311，且該第二線圈區段303具有在該絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間測量的圈距313。應當理解，該圈距的測量係以平行於z方向而在環繞該線圈管305之絞合磁導線142的電纜之相鄰匝圈上的絞合磁導線142之電纜的中心線且在繞著該線圈管305之z方向軸線的相同方位角位置測量。在給定線圈區段（例如301、303）中的絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間的圈距（例如311、313）影響該給定線圈區段之共振頻率。換句話說，於給定線圈區段中的絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間的圈距（例如311、313）決定將藉由該給定線圈區段進行濾波之RF頻率。在給定線圈區段（例如301、303）中的絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間的較小圈距（例如311、313）於該給定線圈區段中提供較高之電感。並且，在給定線圈區段（例如301、303）中的絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間的較大圈距（例如311、313）於該給定線圈區段中提供較低之電感。
為了獲得給定線圈區段（例如301、303）用之特定阻抗，在該給定線圈區段內用於較高的RF頻率需要較少之電感，且在該給定線圈區段內用於較低的RF頻率需要更多之電感。因此，為了獲得用於給定線圈區段（例如301、303）的特定阻抗，用於較高之RF頻率，在該給定線圈區段內需要較少的電感，其對應於該給定線圈區段（例如301、303）中的絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間的較大圈距（例如311、313）。並且，為了獲得用於給定線圈區段（例如301、303）的特定阻抗，用於較低之RF頻率，在該給定線圈區段內需要更多的電感，其對應於該給定線圈區段（例如301、303）中的絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間的較小圈距（例如311、313）。因此，在圖3A之示範電感器141中，於該絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間具有較大圈距311的第一線圈區段301提供較低之電感，且係與該較高的RF頻率共振。並且，在圖3A之示範電感器141中，於該絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間具有該較小圈距313的第二線圈區段303提供較高之電感，且係與該較低的RF頻率共振。應當理解，該絞合磁導線142之電纜係由該電感器141的第一端部係不間斷地通過整個電感器141而至該電感器141的第二端部，該第一端部係連接至該加熱器組件125，且該第二端部係連接至該電源131。因此，在相鄰線圈區段（例如301、303）之間的每個過渡區，該絞合磁導線142之電纜係捲繞著該線圈管305，而沒有不連續性，且於該絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間的圈距中進行調整。
圖3B顯示按照本揭示內容之一些實施例於裸態中的線圈管305。圖3C顯示按照本揭示內容之一些實施例的絞合磁導線142之電纜的未分開線圈，該等線圈係藉由將該絞合磁導線142之電纜捲繞著該線圈管305所形成。在圖3B的範例中，連續之溝槽係形成於該線圈管305之外表面中，以提供環繞該線圈管305的絞合磁導線142之電纜的精確定位，並提供對該絞合磁導線142之電纜的未分開線圈之空間組構的保留，該線圈係藉由將該絞合磁導線142之電纜捲繞著該線圈管305所形成。圖3B顯示該連續的溝槽包括在第一線圈區段301內形成之第一溝槽部分315和於該第二線圈區段303內形成的第二溝槽部分317，而在該第一線圈區段301和該第二線圈區段303之間的過渡區，於該第一溝槽部分315和該第二溝槽部分317之間具有平滑過渡區。然而，應該理解在其他實施例中，可建構該線圈管305，而於其外表面中沒有該連續的溝槽。譬如，在一些實施例中，該線圈管305可具有實質上平滑之外表面，其具有電絕緣間隔物，而使用來將環繞該線圈管305的絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈分開。於這些實施例中，當作範例，該等電絕緣間隔物可為由本質上任何可用於形成該線圈管305的材料所形成，例如上面列出之那些材料。
應當理解，儘管顯示該示範線圈管305具有直圓柱體形狀的外表面(不包括連續溝槽之存在)，在其他實施例中，該線圈管305的外表面可具有於該x-y平面內之其他截面形狀，諸如橢圓形、矩形、正方形、三角形、多邊形、星形、x形、十字形等。在一些實施例中，於該x-y平面內的線圈管305之外表面的截面形狀及／或尺寸亦可沿著該線圈管305之軸向長度變動／改變。例如，在該x-y平面內的線圈管305之外表面的截面形狀及／或尺寸可針對不同之線圈區段（例如301、303）而變動／改變。例如，於一些實施例中，可建構該線圈管305，以具有用於該第一線圈區段301的外徑309之第一值和用於該第二線圈區段303的外徑309之第二值，在此該外徑309的第二值係不同於該外徑309之第一值。應當理解，在一些實施例中，該電感器141的線圈管305亦可具有實心組構，而沒有中空之內部區域。
另外，該電感器141的每一線圈區段（例如301、303）可包括該絞合磁導線142之電纜的一或多個匝圈層。譬如，於該電感器141中，如在圖3A中所顯示，該第一線圈區段301具有該絞合磁導線142之電纜的一匝圈層，且該第二線圈區段303具有該絞合磁導線142之電纜的二匝圈層。圖3D顯示按照本揭示內容之一些實施例而經過該電感器141的中心之直立截面圖。圖3D顯示環繞該線圈管305的絞合磁導線142之電纜的各種匝圈。圖3D顯示具有該絞合磁導線142之電纜的一匝圈層之第一線圈區段301。圖3D亦顯示具有該絞合磁導線142的電纜之二匝圈層的第二線圈區段303。具體而言，該第二線圈區段303具有形成在該線圈管305之外表面上的絞合磁導線142之電纜的第一匝圈層303A、及形成於該絞合磁導線142之電纜的第一匝圈層303A外側／上方之絞合磁導線142的電纜之第二匝圈層303B。應當理解在各種實施例中，該電感器141之任何線圈區段（例如301、303）可視情況適當的話建構成包括該絞合磁導線142的電纜之一或多個匝圈層，以提供想要的電感位準。亦應了解於給定線圈區段（例如301、303）中具有該絞合磁導線142之電纜的複數個匝圈，提供對該電感器141之整個尺寸的縮減，且與捲繞在單匝圈層中的給定線圈區段中具有相同總長度之絞合磁導線142的電纜相比，提供了該給定線圈區段更高的電感。
於示範實施例中，該電感器141係建構成以1MHz或約1MHz及以13.56MHz或約13.56MHz對RF頻率進行濾波。在此示範實施例中，於該絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間具有該較大圈距311的第一線圈區段301係建構成對13.56MHz之較高RF頻率進行濾波。並且，在該絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間具有較小圈距313的第二線圈區段303係建構成對1MHz之較低RF頻率進行濾波。於此示範實施例中，該第一線圈區段301包括該絞合磁導線142的電纜之13個匝圈。在此實施例中，該第二線圈區段303的第一匝圈層303A亦包括該絞合磁導線142之電纜的21個匝圈。並且，於此實施例中，該第二線圈區段303之第二匝圈層303B包括該絞合磁導線142的電纜之18個匝圈。另外，在此示範實施例中，該等終端電容器143A-143H的每一個具有約0.1微法拉之電容值。
應了解該電感器141能建構成用於對兩個或更多個不同的RF頻率進行濾波，且通過範例之方式論及上面示範實施例中的1MHz和13.56MHz頻率。例如，如果該電感器141係建構成用於對三個不同之RF頻率、例如400千赫茲(kHz)、1MHz和13.56MHz進行濾波，則通過範例的方式，該電感器141將包括三個線圈區段、例如線圈區段301、303、及由線圈區段303延伸之另一線圈區段。在該三個線圈區段的每個線圈區段中，於該絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間的圈距亦可為不同，如適當地分別與該三個不同之RF頻率共振。並且，該三個線圈區段的每一個中之絞合磁導線142的電纜之匝圈數亦可適當地設定，以在該三個線圈區段的每一個中建立想要之電感。並且，如先前所論及，於一些實施例中，如果適當的話，該線圈管305的外徑309對於該三個線圈區段之一或多個可為不同的，以獲得具有該特定線圈區段之想要電感。
在一些實施例中，用於具有該二線圈區段301及303的電感器141，使該線圈區段301在該絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間具有該較大的圈距311，於該線圈區段301內之匝圈數係在由約10個延伸至約15個的範圍內。於此實施例中，在該線圈區段303內之匝圈數亦係於由約20個延伸至約25個的範圍內。於此實施例中，在該線圈區段301內的絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間的圈距311亦係於約0.4英寸延伸至約0.6英寸之範圍內。在此實施例中，於該線圈區段303內的絞合磁導線142之電纜的相鄰匝圈之間的圈距313亦係在約0.2英寸延伸至約0.3英寸之範圍內。
圖3D亦顯示該電感器141如何能設置於外殼319內，在此該外殼319提供用於該電感器141的物理保護，且為該電感器141之裝配提供其他與該電漿處理室相關聯的設備及／或設備機架、底盤、盒子、外殼等。在一些實施例中，該外殼319係建構為實質上圓柱形之結構，在至少一端部上具有用於安裝至另一表面的凸緣319A。在一些實施例中，該外殼319亦可具有用於容置該終端電容器（例如143A-143H）之附接封圍件320、以及用於自該電源131接收電力的連接器。然而，應該理解，在其他實施例中，該外殼319可形成為基本上具有任何適當之形狀，以實際地保護該電感器141，提供該電感器141的冷卻，並使該電感器141能夠裝配在與該電漿處理室相關聯之現有系統內。圖3D亦顯示可如何將風扇321設置在格柵325附近，以如箭頭323所指示地推動冷卻空氣經過該電感器141、或如箭頭324所指示地將冷卻空氣經過該電感器141吸出。
於該電漿處理室（例如101、151）的操作期間，該RF濾波器129顯現為該RF產生器（例如111、121、157）之負載。因此，如果該RF濾波器129的阻抗係較高，則該RF濾波器129呈現給該RF產生器之負載係較低。因此，在一些實施例中，使該RF濾波器129對RF功率傳輸呈現高阻抗係令人感興趣的，以致於該RF濾波器129內將丟失較低量之RF功率。在一些實施例中，例如111、121、157的RF功率產生器之操作RF頻率可由於頻率調諧之結果而改變。於這些實施例中，想要的是在頻率調諧操作期間，使該RF濾波器129於該RF功率產生器所產生之RF頻率的預期範圍內提供至少一最小指定阻抗。在一些實施例中，於頻率調諧操作期間，該RF濾波器129之阻抗係約3千歐姆或更高，以便限制在該RF功率產生器所產生的RF頻率之預期範圍內。以此方式，該RF濾波器129係建構來為操作期間發生的任何RF頻率呈現至少一最小指定阻抗。亦應當理解，因為該RF濾波器129之阻抗係相當高、例如3千歐姆，所以較少的RF功率將傳輸經過該RF濾波器129，並將改善該電漿處理室（例如101、151）之整體RF功率效率。
如先前所論及，給定的通道對應於給定之一對導線142A-142H，該導線提供電流流動至該加熱器組件125內的給定加熱元件132、133、134、135。該RF濾波器129提供改善的通道至通道阻抗均勻性，因為該RF濾波器129係能夠以實質上類似的方式阻擋對存在之每個通道的RF功率傳輸。圖4顯示按照本揭示內容之一些實施例而作為RF頻率的函數之阻抗曲線圖，並關於13.56MHz的較高主RF頻率，用於提供電流流動至該加熱器組件125內之給定加熱元件132、133、134、135的每條導線132A、132B、132C、132D、132E、132F、132G、132H。圖4示範該RF濾波器129如何在13.56MHz或附近之較高RF頻率處為RF頻率提供通道至通道阻抗中的實質均勻性。圖5顯示按照本揭示內容之一些實施例而作為RF頻率的函數之阻抗曲線圖，並關於1MHz的較低主RF頻率，用於提供電流流動至該加熱器組件125內之給定加熱元件132、133、134、135的每條導線132A、132B、132C、132D、132E、132F、132G、132H。圖5示範該RF濾波器129如何在1MHz或附近之較低RF頻率處為RF頻率提供通道至通道阻抗中的實質均勻性。因為該RF濾波器129提供通道至通道阻抗中之實質均勻性，所以在該加熱器組件125的每個電源通道上將存在基本相同量之RF功率，這意指諸多加熱區的不同加熱元件（例如132、133、134、135）將對該個別加熱區內之RF功率傳輸具有實質上一致的影響，藉此改善橫跨該基板105針對通過不同加熱元件（例如132、133、134、135）之RF功率傳輸／損耗的製程均勻性。且藉由控制該RF濾波器129內之通道至通道阻抗均勻性，亦可能控制安裝在不同電漿處理室上的不同RF濾波器129單元之間的阻抗均勻性，並因此控制該RF濾波器129對腔室至腔室阻抗均勻性之衝擊。
應當理解，在此中所揭示的RF濾波器(例如129)包括電感元件(舉例來說，例如電感器141)和一組終端電容元件(舉例來說，例如電容器143A-143H)。該電感元件(例如141)包括至少二線圈區段(例如301、303)，它們共同地形成絞合磁導線之電纜(例如142)的未分開線圈。該絞合磁導線之電纜(例如142)的未分開線圈具有經過該至少二線圈區段(例如301、303)的相鄰線圈區段之間的每個過渡區之連續組構。每個線圈區段(例如301、303)包括在對應圈距(例如311、313)建構的絞合磁導線之電纜(例如142)的未分開線圈之一部分。至少二相鄰的線圈區段(例如301、303)具有不同之圈距(例如311、313)。該絞合磁導線的電纜(例如142)包括每個通道兩條導線，且係建構用於至少一個通道。在該電感元件(例如141)之第一端部的絞合磁導線之電纜(例如142)係建構用於連接至將自電源(例如131)接收電力的電零組件(例如125)。在該電感元件(例如141)之第二端部的絞合磁導線之電纜(例如142)係建構用於連接至該電源(例如131)。該組終端電容元件(例如143A-143H)包括用於該絞合磁導線的電纜(例如142)之每條導線的單獨終端電容元件。每個終端電容元件(例如143A-143H)係在該電感元件(例如141)的第二端部與該電源(例如131)之間的位置，電連接於參考接地電位(例如145)和該絞合磁導線之電纜(例如142)的個別導線之間。
在一些實施例中，該至少二線圈區段(例如301、303)中的若干者係對應於將藉由該RF濾波器(例如129)進行濾波之數個不同RF頻率。在一些實施例中，亦設定給定線圈區段(例如301、303)之圈距(例如311、313)，以使得該給定線圈區段(例如301、303)與將藉由該RF濾波器(例如129)進行濾波之數個不同RF頻率之其中一者共振。於一些實施例中，該絞合磁導線的電纜(例如142)之每條導線(例如142A-142H)係塗覆有電絕緣塗覆材料的電導體。在一些實施例中，該電絕緣塗覆材料防止低頻電流之導線至導線傳導，且允許RF功率的導線至導線傳輸。於一些實施例中，該電感元件(例如141)包括線圈管(例如305)，絞合磁導線之電纜(例如142)的未分開線圈捲繞著該線圈管。在一些實施例中，該線圈管(例如305)係塑形為中空的直圓柱體。於一些實施例中，在該線圈管(例如305)之外表面內形成連續的溝槽，在此該連續之溝槽係建構來承納該絞合磁導線的電纜(例如142)，並保留該絞合磁導線之電纜(例如142)的未分開線圈之空間組構。
於一些實施例中，至少一線圈區段(例如301、303)包括複數個絞合磁導線的電纜(例如142)之匝圈層。在一些實施例中，該複數個匝圈層係相對該電感元件(例如141)的軸線於徑向方向中堆疊。在一些實施例中，至少二線圈區段(例如301、303)具有不同之長度，如沿著該電感元件(例如141)的軸線所測量。於一些實施例中，該絞合磁導線之電纜(例如142)的未分開線圈在至少二線圈區段(例如301、303)中具有不同之匝圈直徑(例如309)。於一些實施例中，該絞合磁導線的電纜(例如142)之未分開線圈在至少二線圈區段(例如301、303)中具有不同的匝圈形狀。於一些實施例中，該絞合磁導線之電纜(例如142)包括八條導線(例如142A-142H)及建構用於四個通道，且在該電感元件(例如141)內的至少二線圈區段(例如301、303)之數目係二個。於一些實施例中，該絞合磁導線的電纜(例如142)之未分開線圈在該二線圈區段(例如301、303)中具有實質上相同的匝圈直徑(例如309)，且連接至該電感元件(例如141)之第一端部的第一線圈區段(例如301)之圈距(例如311)係大於連接至該電感元件(例如141)的第二端部之第二線圈區段(例如303)的圈距(例如313)。在一些實施例中，該第一線圈區段(例如301)具有該絞合磁導線之電纜(例如142)的單個匝圈層，且該第二線圈區段(例如303)具有該絞合磁導線之電纜(例如142)的兩個匝圈層(例如303A、303B)。於一些實施例中，該第一線圈區段(例如301)在該單個匝圈層內具有該絞合磁導線之電纜(例如142)的約13個匝圈，而該第二線圈區段(例如303)具有於該兩個匝圈層之內匝圈層(例如303A)內的絞合磁導線之電纜(例如142)的約21個匝圈，且該第二線圈區段(例如303)具有在該兩個匝圈層之外匝圈層(例如303B)內的絞合磁導線之電纜(例如142)的約18個匝圈，及該組終端電容元件中之每個終端電容元件(例如143A-143H)具有約0.1微法拉的電容值。
圖6呈現按照本揭示內容之一些實施例而用於對RF功率進行濾波的方法。該方法包括在電源(例如131)和將自該電源(例如131)接收電力的電零組件(例如125)之間連接RF濾波器(例如129)。在圖6的方法中，該RF濾波器(例如129)包括具有至少二線圈區段(例如301、303)之電感元件(例如141)，該等線圈區段共同地形成絞合磁導線的電纜(例如142)之未分開線圈。每個線圈區段(例如301、303)包括於對應圈距(例如311、313)建構的絞合磁導線之電纜(例如142)的未分開線圈之一部分。至少二相鄰的線圈區段(例如301、303)具有不同之圈距(例如311、313)。該絞合磁導線的電纜(例如142)包括每個通道兩條導線，且係建構用於至少一個通道。在該電感元件(例如141)的第一端部之絞合磁導線的電纜(例如142)係連接至該電零組件(例如125)。於該電感元件(例如141)之第二端部的絞合磁導線之電纜(例如142)係連接至該電源(例如131)。該RF濾波器(例如129)包括用於該絞合磁導線的電纜(例如142)之每條導線(例如142A-142H)的單獨終端電容元件(例如143A-143H)。每個終端電容元件(例如143A-143H)係在該電感元件(例如141)的第二端部與該電源(例如131)之間的位置，電連接於參考接地電位(例如145)和該絞合磁導線之電纜(例如142)的個別導線(例如142A-142H)之間。在一些實施例中，至少二線圈區段(例如301、303)中的若干者係對應於將藉由該RF濾波器(例如129)進行濾波之數個不同RF頻率。在一些實施例中，設定給定線圈區段(例如301、303)之圈距(例如311、313)，以使得該給定線圈區段(例如301、303)與將藉由該RF濾波器(例如129)進行濾波的數個不同RF頻率之其中一者共振。於一些實施例中，該絞合磁導線之電纜(例如142)的每條導線(例如142A-142H)係塗覆有電絕緣塗覆材料的電導體，該電絕緣塗覆材料防止低頻電流之導線至導線傳導和允許RF功率的導線至導線傳輸。
圖7呈現按照本揭示內容之一些實施例而用於對RF功率進行濾波的方法。該方法包括用於在輸入配置內由電源(例如131)傳輸電力至導線(例如142A-142H)之操作701。該等導線(例如142A-142H)係連接至個別電容元件(例如143A-143H)。每對不同的導線(例如142A-142H)均係指定用於向暴露至RF功率之電零組件(例如125)提供電力。該方法亦包括操作703，用於在電感元件(例如141)的輸入處，將電力從該輸入配置內之導線(例如142A-142H)傳遞至絞合磁導線的電纜(例如142)內之對應磁導線。該電感元件(例如141)包括至少二線圈區段(例如301、303)，其在該電感元件(例如141)之輸入與該電感元件(例如141)的輸出之間共同地形成該絞合磁導線的電纜(例如142)之未分開線圈。每個線圈區段(例如301、303)包括於對應圈距(例如311、313)建構之絞合磁導線的電纜(例如142)之未分開線圈的一部分。至少二相鄰之線圈區段(例如301、303)具有不同的圈距(例如311、313)。該方法亦包括操作705，用於在該電感元件(例如141)之輸入處，將電力從該絞合磁導線的電纜(例如142)內之磁導線傳遞至對應導線(例如132A、132B、133A、133B、133B、134A、134B、135A、135B)，該對應導線連接至暴露於RF功率的電零組件(例如125)。
為了理解該RF濾波器129之一些優點，將該RF濾波器129與其他可能的RF濾波器組構進行對比係有益的。為了對二或更多個不同主RF頻率進行濾波之目的，一些其他可能之RF濾波器組構可針對每個不同的主RF頻率實現實體上分離之電感器和終端電容器組。譬如，在兩個主RF頻率的案例中，該另一可能之RF濾波器組構能配置用於該第一主RF頻率的一個電感器和終端電容器組，且亦配置用於該第二主RF頻率之物理上分離的電感器和終端電容器組。當與該RF濾波器129相比時，此另一種可能之RF濾波器組構具有兩倍的電感器數目和兩倍之終端電容器數目。應當理解和認識到，該RF濾波器129與此另一可能的RF濾波器組構不同，其中該RF濾波器129之不同線圈區段（例如301、303）係該相同線圈繞組的一部分且不是實體上分離之電感器。該RF濾波器129亦與此另一種可能的RF濾波器組構不同，其中使用一組終端電容器143A-143H而不論不同線圈區段（例如301、303）之數目。
另外，於其他可能的RF濾波器組構中，一些終端電容器可具有相當低電容值，且在百分之幾或更多的電容上有相當高之製造容差。該等終端電容器的電容之這些製造容差可結合，以在另一可能的RF濾波器組構內從本質上限制該可達成之通道至通道阻抗均勻性。於該另一種可能的RF濾波器組構中，亦可建構(依必要) 界定用於對較低RF頻率進行濾波之單獨電感器，以具有鐵氧體磁芯並在其周圍捲繞非絞合導線。於此另一可能的RF濾波器組構中之鐵氧體磁芯可具有高達30%的磁導率中之大的單元至單元變動，其從本質上限制不同RF濾波器單元間之阻抗中的可達成之均勻性。減少該鐵氧體磁芯材料的磁導率中之單元至單元的變動可為昂貴的，並可需要使用較大之鐵氧體磁芯結構。關於該另一可能的RF濾波器組構，該較小終端電容器之電容中的製造可變性以及與用於該較低頻率繞組之鐵氧體磁芯材料的磁導率相關聯之製造可變性共同地造成該RF濾波器特徵和性能中的腔室至腔室可變性中之增加，例如該RF濾波器對該RF產生器所呈現的阻抗中之增加，進而影響RF功率傳輸特徵。在另一種可能的RF濾波器組構中，如果該RF濾波器之任何零組件壞了，則常是替換掉整個RF濾波器。如此，在該另一種可能的RF濾波器組構中，具有越多的終端電容器可造成故障比率的增加。
與上面所論及的另一可能RF濾波器組構相比較，在此中所揭示之RF濾波器129不包括多組終端電容器。藉由在此中所揭示的RF濾波器129所提供之大的總電感避免使用較小電容之終端電容器的需要，且避免需要在鐵氧體磁芯周圍形成電感器。於此中所揭示之RF濾波器129包括在該電感器141和至該電源131的電連接件137之間的個別位置之一組終端電容器143A-143H。與上面所論及的另一可能RF濾波器組構相比較，在此中所揭示之RF濾波器129亦未利用具有高製造容差的相當低電容之終端電容器。因此，在此中所揭示的RF濾波器129能夠提供改善之通道至通道阻抗均勻性和對應之改善的腔室至腔室阻抗均勻性。與上面所論及之另一可能RF濾波器組構相比較，在此中所揭示的RF濾波器129亦不包括用於電感器之鐵氧體磁芯結構，該電感器界定為對較低的RF頻率進行濾波，並藉此避免與鐵氧體磁芯結構相關聯之磁導率中的大製造變動，且提供改善之腔室至腔室阻抗均勻性。
另外，應當理解，經過使用該電感器141內的導線142之絞合組件的電纜，在此中所揭示之RF濾波器129中改善通道至通道的阻抗均勻性和可重複性，如此而最小化製程均勻性上之負載效應。利用該RF濾波器129，消除單元至單元可變性上的電容容差之影響。利用該RF濾波器129，消除單元至單元可變性上的鐵氧體磁芯磁性材料之磁導率容差的影響。利用該RF濾波器129，可達成較高之寬帶阻抗，以能夠進行頻率調諧。利用該RF濾波器129，通道至通道可重複性提供製程均勻性上之負載效應的最小化。利用該RF濾波器129，藉由最小化該RF濾波器129內之RF功率損耗，可達成較高的RF功率效率。該RF濾波器129提供高阻抗(高達3千歐姆或更大)而最小化該RF濾波器129之負載效應並提供寬頻帶，以便能夠在使用電平至電平RF功率脈衝方案的電漿製程中進行頻率調諧操作。因為該RF濾波器129不使用級間電容器且不使用鐵氧體磁芯結構，便消除了用於該RF濾波器129之單元至單元可變性上的電容容差和磁導率容差之影響。使用該RF濾波器129的繞組中之絞合磁導線，電感器141亦最小化通道至通道可變性及如此最小化電漿製程均勻性上的通道至通道負載效應。
儘管為了清楚理解之目的，該前面揭示內容包括一些細節，但顯而易見的是，某些變化及修改可在所附申請專利之範圍內實踐。據此，認為本實施例係說明性而非限制性的，且所主張者係不限於在此中所給與之細節，而是可在所敘述實施例的範圍和同等項內進行修改。
101‧‧‧CCP處理室
103‧‧‧基板支撐結構
105‧‧‧基板
107‧‧‧電極
109‧‧‧RF饋電結構
111‧‧‧RF功率產生器
113‧‧‧阻抗匹配系統
115‧‧‧上電極
117‧‧‧RF饋電結構
119‧‧‧阻抗匹配系統
121‧‧‧RF功率產生器
123‧‧‧電漿
125‧‧‧加熱器組件
127‧‧‧電連接件
129‧‧‧RF濾波器
131‧‧‧電源
132‧‧‧加熱元件
132A‧‧‧導線
132B‧‧‧導線
132C‧‧‧導線
132D‧‧‧導線
132E‧‧‧導線
132F‧‧‧導線
132G‧‧‧導線
132H‧‧‧導線
133‧‧‧加熱元件
133A‧‧‧導線
133B‧‧‧導線
134‧‧‧加熱元件
134A‧‧‧導線
134B‧‧‧導線
135‧‧‧加熱元件
135A‧‧‧導線
135B‧‧‧導線
137‧‧‧電連接件
137A‧‧‧導線
137B‧‧‧導線
137C‧‧‧導線
137D‧‧‧導線
137E‧‧‧導線
137F‧‧‧導線
137G‧‧‧導線
137H‧‧‧導線
141‧‧‧電感器
142‧‧‧導線
142A‧‧‧導線
142B‧‧‧導線
142C‧‧‧導線
142D‧‧‧導線
142E‧‧‧導線
142F‧‧‧導線
142G‧‧‧導線
142H‧‧‧導線
143A‧‧‧終端電容器
143B‧‧‧終端電容器
143C‧‧‧終端電容器
143D‧‧‧終端電容器
143E‧‧‧終端電容器
143F‧‧‧終端電容器
143G‧‧‧終端電容器
143H‧‧‧終端電容器
144A‧‧‧導線
144B‧‧‧導線
144C‧‧‧導線
144D‧‧‧導線
144E‧‧‧導線
144F‧‧‧導線
144G‧‧‧導線
144H‧‧‧導線
145‧‧‧參考接地電位
150‧‧‧ICP處理室
151‧‧‧ICP處理室
153‧‧‧上窗口結構
155‧‧‧線圈
157‧‧‧RF功率產生器
159‧‧‧阻抗匹配系統
161‧‧‧RF功率供給結構
301‧‧‧第一線圈區段
303‧‧‧第二線圈區段
303A‧‧‧匝圈層
303B‧‧‧匝圈層
305‧‧‧線圈管
307‧‧‧內徑
309‧‧‧外徑
311‧‧‧圈距
313‧‧‧圈距
315‧‧‧第一溝槽部分
317‧‧‧第二溝槽部分
319‧‧‧外殼
319A‧‧‧凸緣
319B‧‧‧凸緣
320‧‧‧封圍件
321‧‧‧風扇
323‧‧‧箭頭
324‧‧‧箭頭
325‧‧‧格柵
圖1A顯示按照本揭示內容之一些實施例的CCP處理室之示範直立截面概要圖。
圖1B顯示按照本揭示內容之一些實施例的ICP處理室之示範直立截面概要圖。
圖1C顯示按照本揭示內容之一些實施例的示範加熱器組件之俯視圖，該加熱器組件包括四個同心地建構及定位的加熱元件。
圖2顯示按照本揭示內容的一些實施例而連接於該電源及用於圖1C之示範實施例的加熱器組件之間的RF濾波器之電氣概要圖。
圖3A顯示按照本揭示內容的一些實施例之電感器的等角視圖。
圖3B顯示按照本揭示內容之一些實施例的處於裸態之線圈管。
圖3C顯示按照本揭示內容之一些實施例，藉由將該絞合磁導線的電纜捲繞著該線圈管所形成之絞合磁導線的電纜之未分開線圈。
圖3D顯示經過按照本揭示內容的一些實施例之電感器的中心之直立截面圖。
圖4顯示按照本揭示內容的一些實施例之關於13.56MHz的較高主RF頻率之阻抗作為用於每條導線的RF頻率之函數的曲線圖，該等導線將電流流動提供至該加熱器組件內之給定加熱元件。
圖5顯示按照本揭示內容的一些實施例之關於1MHz的較低主RF頻率之阻抗作為用於每條導線的RF頻率之函數的曲線圖，該等導線將電流流動提供至該加熱器組件內之給定加熱元件。
圖6呈現用於按照本揭示內容的一些實施例來對RF功率進行濾波之方法。
圖7呈現用於按照本揭示內容的一些實施例來對RF功率進行濾波之方法。
125‧‧‧加熱器組件
127‧‧‧電連接件
129‧‧‧RF濾波器
131‧‧‧電源
132A,132B,133A,133B,134A,134B,135A,135B‧‧‧導線
137‧‧‧電連接件
137A,137B,137C,137D,137E,137F,137G,137H‧‧‧導線
141‧‧‧電感器
142‧‧‧絞合磁導線
142A,142B,142C,142D,142E,142F,142G,142H‧‧‧導線
143A,143B,143C,143D,143E,143F,143G,143H‧‧‧終端電容器
144A,144B,144C,144D,144E,144F,144G,144H‧‧‧導線
145‧‧‧參考接地電位
Claims (19)
- 一種射頻(RF)濾波器，包含：電感元件，包括一線圈管及至少二線圈區段，該等線圈區段共同地形成捲繞著該線圈管的絞合磁導線之電纜的未分開線圈，該線圈管係具有一內徑及一外徑的一中空圓柱，該線圈管的該內徑係界定以提供用於經過該線圈管之冷卻空氣流動，每個線圈區段包括在對應之圈距所建構的該絞合磁導線之電纜的該未分開線圈之一部分，至少二相鄰的線圈區段具有不同之圈距，該絞合磁導線之電纜包括每個通道兩條導線且其構造係用於至少一個通道，在該電感元件之第一端部處的該絞合磁導線之電纜係用於連接至電零組件，該電零組件係自電源接收電力，在該電感元件的第二端部處之該絞合磁導線之電纜係用於連接至該電源；一組終端電容元件，包括用於該絞合磁導線之電纜的每條導線之單獨的終端電容元件，每個終端電容元件在該電感元件之第二端部和該電源之間的位置，電連接於參考接地電位與該絞合磁導線之電纜的個別導線之間；及一風扇，配置在該線圈管的一端部處，以使冷卻空氣移動通過該線圈管。
- 如申請專利範圍第1項的RF濾波器，其中該絞合磁導線之電纜的該未分開線圈具有經過該至少二線圈區段的相鄰線圈區段之間的每個過渡區之連續組構。
- 如申請專利範圍第1項的RF濾波器，其中該至少二線圈區段係與將藉由該RF濾波器進行濾波之對應RF頻率有關聯。
- 如申請專利範圍第3項的RF濾波器，其中設定給定線圈區段之該圈距，以造成該給定線圈區段與將藉由該RF濾波器進行濾波的該對應RF頻率之其中一者共振。
- 如申請專利範圍第1項的RF濾波器，其中該絞合磁導線之電纜的每條導線係為塗覆以電絕緣塗覆材料之電導體。
- 如申請專利範圍第5項的RF濾波器，其中該電絕緣塗覆材料防止低頻電流之導線至導線傳導及允許RF功率的導線至導線傳輸。
- 如申請專利範圍第1項的RF濾波器，其中至少一線圈區段包括該絞合磁導線之電纜的複數個匝圈層，該複數個匝圈層相對該電感元件之軸線在徑向方向中堆疊。
- 如申請專利範圍第1項的RF濾波器，其中至少二線圈區段具有沿著該電感元件之軸線所測量的不同長度。
- 如申請專利範圍第1項的RF濾波器，其中該絞合磁導線之電纜的該未分開線圈具有於至少二線圈區段中之不同匝圈直徑。
- 如申請專利範圍第1項的RF濾波器，其中該絞合磁導線之電纜的該未分開線圈具有於至少二線圈區段中之不同匝圈形狀。
- 如申請專利範圍第1項的RF濾波器，其中該絞合磁導線之電纜包括八條導線，並建構用於四個通道，且該至少二線圈區段的數目係二個。
- 如申請專利範圍第1項的RF濾波器，其中該絞合磁導線之電纜的該未分開線圈具有於該至少二線圈區段中之實質上相同的匝圈直徑，連接至該電感元件之該第一端部的第一線圈區段之該圈距係大於連接至該電感元件的該第二端部之第二線圈區段的該圈距。
- 如申請專利範圍第12項的RF濾波器，其中該第一線圈區段具有該絞合磁導線之電纜的單一匝圈層，且該第二線圈區段具有該絞合磁導線之電纜的二個匝圈層。
- 如申請專利範圍第13項的RF濾波器，其中該第一線圈區段在該單一匝圈層內具有約13個匝圈之該絞合磁導線之電纜，及該第二線圈區段在該二個匝圈層之內匝圈層內具有約21個匝圈之該絞合磁導線的電纜，且該第二線圈區段在該二個匝圈層的外匝圈層內具有約18個匝圈之該絞合磁導線之電纜，及該組終端電容元件中之每一終端電容元件具有約0.1微法拉的電容值。
- 如申請專利範圍第1項的RF濾波器，其中連續之溝槽係形成在該線圈管的外表面內，該連續之溝槽建構成承納該絞合磁導線的電纜及保留該絞合磁導線之電纜的該未分開線圈之空間組構。
- 一種用於對射頻(RF)功率進行濾波之方法，包含：在電源與將自該電源接收電力的電零組件之間具有RF濾波器，該RF濾波器包括具有一線圈管及至少二線圈區段的電感元件，該等線圈區段共同地形成捲繞著該線圈管的絞合磁導線之電纜的未分開線圈，該線圈管係具有一內徑及一外徑的一中空圓柱，該線圈管的該內徑係界定以提供用於經過該線圈管之冷卻空氣流動，每個線圈區段包括在對應之圈距建構該絞合磁導線之電纜的該未分開線圈之一部分，至少二相鄰的線圈區段具有不同之圈距，該絞合磁導線的電纜包括每個通道兩條導線且建構用於至少一個通道，在該電感元件之第一端部的該絞合磁導線之電纜連接至該電零組件，於該電感元件的第二端部之該絞合磁導線的電纜連接至該電源，該RF濾波器包括用於該絞合磁導線之電纜的每條導線之單獨的終端電容元件，每個終端電容元件在該電感元件之該第二端部和 該電源之間的位置電連接於參考接地電位與該絞合磁導線之電纜的個別導線之間；及操作配置在該線圈管的一端部處的一風扇，以使冷卻空氣移動通過該線圈管。
- 如申請專利範圍第16項的用於對RF功率進行濾波之方法，其中該至少二線圈區段中的若干者係對應於待進行濾波之數個不同RF頻率，且其中設定給定線圈區段之該圈距，以使得該給定線圈區段與待進行濾波的該數個不同RF頻率之其中一者共振。
- 如申請專利範圍第17項的用於對RF功率進行濾波之方法，其中該絞合磁導線的電纜之每條導線係為塗覆以電絕緣塗覆材料的電導體，其防止低頻電流之導線至導線傳導，且允許RF功率的導線至導線傳輸。
- 一種用於對射頻(RF)功率進行濾波的方法，包含：將來自電源之電力傳輸至在輸入配置內的導線，該等導線連接至個別之電容元件，每對單獨的導線指定為向暴露至RF功率之電零組件提供電力；在電感元件的輸入處，將來自該輸入配置內之該導線的電力傳遞至絞合磁導線之電纜內的對應磁導線，該電感元件包括一線圈管及至少二線圈區段，該等線圈區段於該電感元件之輸入和該電感元件的輸出之間共同地形成捲繞著該線圈管的該絞合磁導線的電纜之未分開線圈，該線圈管係具有一內徑及一外徑的一中空圓柱，該線圈管的該內徑係界定以提供用於經過該線圈管之冷卻空氣流動，每個線圈區段包括在對應的圈距建構之該絞合磁導線的電纜之該未分開線圈的一部分，至少二相鄰之線圈區段具有不同的圈距；在該電感元件之輸出處，將來自該絞合磁導線的電纜內之該磁導線的電力傳遞至連接到暴露於RF功率之該電零組件的對應導線；及 操作配置在該線圈管的一端部處的一風扇，以使冷卻空氣移動通過該線圈管。
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