感应线圈装置及包含其的射频匹配网络的制作方法

本发明涉及感应线圈装置及包含其的射频匹配网络。

背景技术：

1、在制造诸如微处理器、存储芯片和其他集成电路的半导体器件时，半导体器件制造过程在制造的不同阶段使用等离子体处理。等离子体处理包括通过将rf(射频)能量引入气体混合物中而将能量传递给气体分子来激励气体混合物。这种气体混合物通常包含在真空室(也称为等离子体室)中，rf能量通过室中的电极或其他装置引入。在典型的等离子体过程中，rf发生器以期望的rf频率和功率产生功率，并且该功率通过rf电缆和网络传输到等离子体室。

2、为了提供从rf发生器到等离子体室的有效功率传输，rf匹配网络位于rf发生器和等离子体室之间。rf匹配网络的目的是将等离子体阻抗转换成适合rf发生器的值。在许多情况下，特别是在半导体制造过程中，rf功率通过50欧姆同轴电缆传输，并且rf发生器的系统阻抗(输出阻抗)也是50欧姆。另一方面，由rf功率驱动的等离子体的阻抗变化。为了实现最大功率传输，rf匹配网络的输入侧的阻抗必须转换为无功50欧姆(即50+j0)。rf匹配网络执行此任务，为rf发生器将等离子体阻抗连续转换为50欧姆。

3、典型的rf匹配网络可以包括一个或多个电感器或电线圈。由于金属表面的传导损耗，高功率匹配网络中的大rf电感或电线圈的温度可能会超过100℃，即使有大量气流用于冷却感应线圈也是如此。这是因为在这些大线圈的中心存在大的开放空间，并且大多数冷却空气流过阻力最小的路径，即线圈的中心。线圈中产生的热量留在感应线圈的金属表面周围。

4、现有的解决方案可能包括使用更高功率的风扇和/或具有较大表面积的较大电感器。在某些情况下，电感可以在更高的温度下工作。然而，较大电感器需要较大外壳。允许电感器在高温下工作可能会导致氧化，导致安装硬件变松，和/或熔化绝缘体。因此，需要改进在rf匹配网络和/或系统中工作的感应线圈的现有冷却技术。

技术实现思路

1、在一些实施例中，射频(rf)匹配系统可以包括配置为产生气流的气流发生器和位于将由气流发生器产生的气流内的感应线圈装置。感应线圈装置可以包括感应线圈和气流导向件，该气流导向件被定位和配置成引导将由气流发生器产生的气流通过感应线圈。

2、在一些实施例中，用在射频匹配网络中的感应线圈装置可以包括感应线圈和气流导向件，该气流导向件配置成引导进入的气流通过感应线圈。

3、在一些实施例中，一种用于冷却射频匹配网络中的感应线圈的气流分流器可以包括分流器主体和多个间隔肋。分流器主体可以配置成定位在由感应线圈限定的中心线圈腔中。多个间隔肋可以从分流器主体的外表面突出。多个间隔肋可以配置成将分流器主体安装到感应线圈，并且配置成在分流器主体和感应线圈之间保持环形间隙。

4、在一些实施例中，一种冷却射频匹配网络中的感应线圈的方法可以包括产生气流并且使用气流导向件引导至少一部分气流通过感应线圈。

5、在一些实施例中，一种冷却射频匹配网络中的感应线圈的方法可以包括产生朝向包括感应线圈的感应线圈装置的气流，感应线圈限定沿着中心轴线延伸的中心线圈腔。该方法可以还包括使一部分气流从中心轴线径向向外分流，使得该部分气流流过中心线圈腔的外部区域并通过感应线圈，而不是通过中心线圈腔的中心区域。

6、在一些实施例中，将包括分流器主体的气流分流器安装到射频匹配网络中的感应线圈的方法可以包括将气流分流器的分流器主体的主要部分的至少一部分定位到感应线圈的中心线圈腔中，中心线圈腔沿着感应线圈的中心轴线延伸。该方法还可以包括将气流分流器的分流器主体的锥形部分的至少一部分定位在感应线圈的中心线圈腔外部。

7、从下文提供的详细描述中，本发明的进一步应用领域将变得显而易见。应该理解的是，详细描述和具体示例，虽然指示了本发明的优选实施例，但仅仅是为了说明的目的，而不是为了限制本发明的范围。

技术特征：

1.一种射频(rf)匹配系统，包括：

2.根据权利要求1所述的rf匹配系统，其中：

3.根据权利要求2所述的rf匹配系统，其中，所述气流分流器配置为阻止所述气流流过所述中心线圈腔的中心区域。

4.根据权利要求2所述的rf匹配系统，其中，所述气流分流器上游的气流速度小于所述中心线圈腔的外部区域内的气流速度。

5.根据权利要求1所述的rf匹配系统，其中，所述气流分流器包括分流器主体，该分流器主体包括终止于远端尖端的锥形部分，其中分流器主体的锥形部分包括从锥形部分的近端移向远端尖端尺寸减小的横截面轮廓。

6.根据权利要求5所述的rf匹配系统，其中，所述分流器主体还包括主要部分，所述锥形部分从该主要部分延伸；并且其中，主要部分具有基本恒定的横截面轮廓。

7.根据权利要求6所述的rf匹配系统，其中：

8.根据权利要求5所述的rf匹配系统，其中，所述气流分流器安装在所述感应线圈内，从而在所述分流器主体的外表面和感应线圈的内表面之间存在环形间隙。

9.根据权利要求5所述的rf匹配系统，其中，所述气流分流器还包括从所述分流器主体的外表面突出的多个间隔肋，所述多个间隔肋中的一个或多个配置为接触所述感应线圈的内表面以保持所述环形间隙。

10.根据权利要求9所述的rf匹配系统，其中，所述间隔肋中的一个或多个配置为通过与所述感应线圈的机械干涉将所述气流分流器轴向保持在感应线圈内。

11.根据权利要求5所述的rf匹配系统，其中，所述气流分流器还包括所述分流器主体的外表面上的一个或多个湍流器特征，所述湍流器特征配置成在流过所述中心线圈腔的外部区域的气流中引发湍流。

12.一种用于射频匹配网络的感应线圈装置，包括：

13.根据权利要求12所述的感应线圈装置，其中，所述气流分流器配置成阻止进入的气流流过所述中心线圈腔的中心区域，并且包括分流器主体，该分流器主体包括：终止于远端尖端的锥形部分；以及主要部分，锥形部分从主要部分延伸。

14.根据权利要求13所述的感应线圈装置，其中，所述气流分流器安装在所述感应线圈内，使得在所述分流器主体的外表面和感应线圈的内表面之间存在环形间隙，并且其中，气流分流器还包括从分流器主体的外表面突出的多个间隔肋，所述多个间隔肋中的一个或多个配置为接触感应线圈的内表面以保持环形间隙。

15.根据权利要求13所述的感应线圈装置，其中，所述主要部分具有基本恒定的横截面轮廓，并且其中，所述锥形部分和主要部分的横截面轮廓关于所述中心线圈腔的中心轴线对称。

16.一种用于冷却射频匹配网络中的感应线圈的气流分流器，包括：

17.根据权利要求16所述的气流分流器，其中，所述分流器主体包括终止于远端尖端的锥形部分；以及主要部分，锥形部分从主要部分延伸，并且其中，分流器主体的主要部分配置成定位在所述中心线圈腔的第一开口端和第二开口端之间；并且分流器主体的锥形部分配置成从中心线圈腔的第一开口端向外突出。

18.根据权利要求16所述的气流分流器，其中，所述多个间隔肋中的一个或多个配置为接触所述感应线圈的内表面以保持所述环形间隙，并且

19.根据权利要求16所述的气流分流器，其中，所述一个或多个间隔肋包括延伸到所述感应线圈的相邻线圈匝之间的空间中的一个或多个突起，其中凹槽形成在相邻突起之间；并且其中，凹槽配置为在其中接收至少部分感应线圈。

20.根据权利要求16所述的气流分流器，还包括所述分流器主体的外表面上的一个或多个湍流器特征，所述湍流器特征配置为在流过所述中心线圈腔的外部区域的气流中引发湍流，其中，一个或多个湍流器特征包括缠绕分流器主体的螺旋脊、缠绕分流器主体的螺旋凹陷、粗糙表面或者多个突起或突出部中的至少一个。

技术总结一种射频(RF)匹配系统可以包括配置为产生气流的气流发生器和位于将由气流发生器产生的气流内的感应线圈装置。感应线圈装置可以包括感应线圈和气流导向件，该气流导向件被定位和配置成引导将由气流发生器产生的气流通过感应线圈。气流发生器可以在将由气流发生器产生的气流中位于感应线圈装置的下游或上游。技术研发人员：R·德克尔,Y·贾格代尔受保护的技术使用者：ASM IP私人控股有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25