高功率低频线圈制造技术

一种线圈，具有线圈主体和围绕线圈主体设置的导线的多个同心截面绕组，该导线具有在相邻匝之间的约为导线的半径的0.25至1.0的间距。以及，一种用于等离子体处理设备的线圈，该线圈具有线圈主体和围绕线圈主体设置的导线的多个同心圆柱截面绕组，该导线的在相邻匝之间的间距约为导线的半径的约0.25至1.0倍，并且具有在约2:1和约3:1之间的直径与长度比率。且具有在约2:1和约3:1之间的直径与长度比率。且具有在约2:1和约3:1之间的直径与长度比率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高功率低频线圈
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年8月28日提交的美国临时专利申请No.62/893,066和于2020年8月28日提交的美国非临时专利申请No.17/006,693的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]射频(RF)等离子体增强处理广泛用于半导体制造以蚀刻不同类型的膜、在低至中等处理温度下沉积薄膜以及执行表面处理和清洁。这些处理的特点是采用等离子体，即部分电离的气体，其用于在反应室内从前体生成中性物质和离子、为离子轰击提供能量和/或执行其它动作。
附图说明
[0004]当与附图一起阅读时，从以下详细描述可以最好地理解本公开。需要强调的是，按照行业的标准做法，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，可以任意增加或减少各种特征的维度。
[0005]图1是根据本公开的实施例的RF等离子体处理系统的示意图。
[0006]图2是根据本公开的实施例的线圈的侧视图。
[0007]图3是根据本公开的实施例的图2的线圈的侧立视图。
[0008]图4是根据本公开的实施例的图2的线圈的端视图。
[0009]图5是根据本公开的实施例的图2的线圈的侧透视图。
[0010]图6是根据本公开的实施例的图2的线圈的侧视图。
[0011]图7是根据本公开的实施例的线圈块中的线圈的侧视图。
[0012]图8是根据本公开的实施例的线圈块中的图7中的线圈的立体透视示意图。
[0013]图9是根据本公开的实施例的线圈的示意性截面图。
[0014]图10是根据本公开的实施例的三线电感器的示意图。
[0015]图11是根据本公开的实施例的形成用于等离子体处理设备的线圈的方法的流程图
具体实施方式
[0016]现在将公开以下要求保护的主题的说明性示例。为了清楚起见，本说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。应该认识到的是，在任何此类实际实施方式的开发中，可能会做出许多特定于实施方式的决策来实现开发人员的特定目标，诸如遵守与系统相关和与业务相关的约束，这些约束将逐实施方式有所不同。此外，应该认识到的是，这样的开发工作，即使复杂且耗时，对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说也将是例行任务。
[0017]此外，如本文所使用的，冠词“一(a)”旨在具有其在专利领域中的普通含义，即“一个或多个”。在本文中，术语“约”在应用于值时通常意味着在用于产生该值的装备的容差范
围内，或在一些示例中，意味着正负10％，或正负5％，或正负1％，除非另有明确规定。此外，如本文所使用的术语“基本上”意味着大部分、或几乎全部、或全部、或具有例如约51％至约100％的范围的量。此外，本文的示例旨在仅用于说明并且出于讨论的目的而不是以限制的方式呈现。
[0018]典型的圆柱单层线圈在使用中可能具有许多问题和限制。例如，典型的圆柱单层线圈在长度大于直径的情况下可能具有降低的Q因子。另外，这种线圈在缠绕在介电圆柱上时，由于邻近圆柱线圈体(coil form)的截留空气而经历了不良的冷却。线圈还可能具有相对长的磁场返回路径，这可能导致与铝屏蔽外壳壁的高耦合系数，从而产生导致较低Q值的涡流损耗。典型的线圈每单位长度的导线也可能具有较低的电感，这可能导致较低的Q值。这种线圈也可能具有较难预测的制造公差。
[0019]本公开的实施例可以减少以高功率的电压和电流的损失，这由于更好的存储与耗散能量比率而导致更好的Q值。本公开的实施例还可以有利地使每单位长度的使用的导线的电感最大化，从而产生更好的Q值。这样的实施例还可以降低跨绕组的分布电压，从而在内部降低电压应力电位。实施例可以通过优化磁场返回路径来进一步减少耦合到铝屏蔽外壳的磁场，从而减少到屏蔽的耦合的涡流损耗。实施例还可以增加电感器线周围的气流以改善冷却。其它优点可以包括提供在X、Y和Z方向上可预测的导线维度间距的机械体，从而导致更严格的制造公差范围。并非所有实施例都将展示所有这些特点，并且就它们展示多于一个特点而言，它们可能不会以相同的程度展示。
[0020]本公开的实施例可以提供相对高功率低频线圈，诸如，例如具有约400k的频率的线圈。在其它实施例中，取决于应用，本文公开的线圈可以具有低于400k和/或高于400k的频率。此外，所公开的几何结构压缩了磁场以减少与围绕线圈的屏蔽壁的耦合相互作用。此外，每个绕组从同一侧的配准(registered)起点降低了层与层之间的电压应力，从而与从一侧到另一侧横穿的多层的连续细丝顺序缠绕的线圈相比，允许更高的电压操作。导线等间距的几何定位也可能导致接近+/
‑
1％的紧密公差重复性。
[0021]转向图1，示出了根据本公开的实施例的RF等离子体处理系统100的侧视示意图。RF等离子体处理系统100包括第一RF发生器105和第二RF发生器110、第一阻抗匹配网络115、第二阻抗匹配网络120、护套125、诸如喷头130之类的等离子体驱动(powering)设备或诸如电极之类的等效受驱动元件以及基座135。如本文所使用的，等离子体功率设备可以指引入功率以生成等离子体的任何设备并且可以包括例如喷头130和/或其它类型的电极，以及天线等。
[0022]RF等离子体处理系统100可以包括一个或多个第一RF发生器105和第二RF发生器110，其通过一个或多个阻抗匹配网络115、120向反应室140输送功率。RF功率从第一RF发生器105流动通过阻抗匹配网络115到喷头130进入到反应室140中的等离子体中、到除喷头130之外的电极(未示出)、或到以电磁方式向等离子体提供功率的感应天线(未示出)，然后功率从等离子体流动到地和/或到基座135和/或到第二阻抗匹配网络120。一般而言，第一阻抗匹配网络115补偿反应室140内负载阻抗的变化，因此通过调节第一阻抗匹配网络115内的无功组件(未单独示出)，例如可变电容器，喷头130和第一阻抗匹配网络115的组合阻抗等于第一RF发生器105的输出，例如50欧姆。
[0023]阻抗匹配网络115、120被设计为调节它们的内部无功元件，使得负载阻抗与源阻
抗匹配。本公开的实施例可以用于阻抗匹配网络115、120、滤波器(未示出)、谐振器(未示出)等。
[0024]转向图2，示出了根据本公开的实施例的线圈的侧视图。在这个实施例中，线圈200包括线圈体205，其被示为具有六个线圈体延伸部分210。虽然示出了六个线圈体延伸部分210，但在其它实施例中，线圈体205可以是三个、四个、五个、七个或更多个线圈体延伸部分210。线圈体延伸部分210可以从线圈体中心215径向向外突出。线圈体中心215可以用于将线圈200附接到块(未示出)，这将在下面说明。
[0025]在图3和图5中最佳示出的一个或多个间隔件220/222可以设置在一个或多个线圈体延伸部分210的径向向外边缘上。在这个实施例中，图示了两个间隔件220/222，其中一个向内的间隔件22本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种线圈，包括：线圈体；以及围绕线圈体设置的导线的多个同心截面绕组，所述导线的在相邻匝之间的间距约为所述导线的半径的0.25至1.0倍。2.如权利要求1所述的线圈，其中，导线的所述多个同心截面绕组是圆柱形和多边形中的至少一种。3.如权利要求1所述的线圈，其中，导线的所述多个同心截面绕组被连接成使得第一绕组的起点继续到终匝并轴向返回到第一绕组的起始端以开始比第一绕组大的第二绕组。4.如权利要求3所述的线圈，其中，第二绕组基本上包围第一绕组。5.如权利要求1所述的线圈，其中，第二绕组的起点继续到终匝并轴向返回到第一绕组和第二绕组的起始端以开始第三绕组。6.如权利要求1所述的线圈，其中，导线的所述多个同心截面绕组具有每个绕组的共同配准的起点和终点。7.如权利要求1所述的线圈，其中，导线的所述多个同心截面绕组具有在约2:1和约3:1之间的直径与长度比率。8.如权利要求1所述的线圈，其中，导线的所述多个同心截面绕组具有在约2.4:1和约2.5:1之间的直径与长度比率。9.如权利要求1所述的线圈，其中，导线的所述多个同心截面绕组具有约2.46:1的直径与长度比率。10.如权利要求1所述的线圈，其中，导线的所述多个同心截面绕组中的每一个以固定距离轴向和径向间隔开。11.如权利要求10所述的线圈，其中，导线的所述多个同心截面绕组在所有导体中心的设置中形成单边三角形。12.如权利要求1所述的线圈，其中，导线的所述多个同心截面绕组包括每层1匝的绕组匝数的累进。13.如权利要求1所述的线圈，其中，线圈设置在阻抗匹配网络、滤波器和谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：科米特技术美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：