特許 7560492 可変インダクタ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】可変インダクタ装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 21/04 20060101AFI20240925BHJP

   H05H 1/46 20060101ALN20240925BHJP

【ＦＩ】

H01F21/04

H05H1/46 R

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021572276

(86)(22)【出願日】2020-05-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-04

(86)【国際出願番号】 US2020031518

(87)【国際公開番号】W WO2020247135

(87)【国際公開日】2020-12-10

【審査請求日】2023-03-24

(31)【優先権主張番号】62/858,568

(32)【優先日】2019-06-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フレンチ・デヴィッド・マイケル

【審査官】木下 直哉

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－１４７１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３０４１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０７６９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８０３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０６８５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４５－０３１７８８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００２／００２３７１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０００１７１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１２９３５９２（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開平０４－３７３１０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ２１／０４

Ｈ０１Ｆ ２９／１２

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可変インダクタ装置であって、
第１平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第１平坦ループと、
第２平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第２平坦ループと、
を備え、
前記第１平坦ループは、前記可変インダクタ装置のインダクタンスを変えるために、前記第２平坦ループから分離可能であり、
前記第１および第２平坦面は、前記装置の閉構成では互いに重なり、
前記第１平坦ループと前記第２平坦ループは、それぞれ略蛇行形状を有しており、
前記第１平坦ループの第１端部と前記第２平坦ループの第１端部が第１ヒンジで連結され、前記第１平坦ループの第２端部と前記第２平坦ループの第２端部が第２ヒンジで連結され、前記第１平坦ループが前記第１ヒンジと前記第２ヒンジを中心に旋回することによって前記第２平坦ループから分離可能であり、
前記第１平坦ループの前記第１端部と前記第２平坦ループの前記第１端部は短絡されており、
前記第１平坦ループの前記第２端部は第１のＲＦ電力端子を有し、前記第２平坦ループの前記第２端部は第２のＲＦ電力端子を有する、可変インダクタ装置。

【請求項2】

請求項１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記第１および第２平坦ループは、開位置と閉位置との間で互いに対して選択的に分離可能であり、前記閉位置は、前記装置の前記閉構成に対応し、前記開位置は、前記可変インダクタ装置の所望のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。

【請求項3】

請求項２に記載の可変インダクタ装置であって、
前記開位置および閉位置は、０から２０度の範囲の前記第１および第２平坦ループの間の分離角に対応する、可変インダクタ装置。

【請求項4】

請求項２に記載の可変インダクタ装置であって、
前記閉位置では、前記第１平坦ループの実質的に全体が、前記第２平坦ループと重なる、可変インダクタ装置。

【請求項5】

請求項４に記載の可変インダクタ装置であって、
前記閉位置では、前記第１平坦ループの実質的に全体が、前記第２平坦ループの実質的に全体と重なる、可変インダクタ装置。

【請求項6】

請求項１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記可変インダクタ装置の前記閉構成は、前記可変インダクタ装置のベースまたは最小のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。

【請求項7】

請求項１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記可変インダクタ装置の開構成は、前記可変インダクタ装置の最大のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。

【請求項8】

請求項７に記載の可変インダクタ装置であって、
前記最大のインダクタンス値は、前記可変インダクタ装置のベースまたは最小のインダクタンス値の３倍から７倍の大きさである、可変インダクタ装置。

【請求項9】

可変インダクタ装置であって、
第１平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第１平坦ループと、
第２平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第２平坦ループと、
第１ヒンジ及び第２ヒンジと、
を備え、
前記第１平坦ループと前記第２平坦ループは、それぞれ略蛇行形状を有しており、
前記第１平坦ループの第１端部と前記第２平坦ループの第１端部が前記第１ヒンジで連結され、前記第１平坦ループの第２端部と前記第２平坦ループの第２端部が前記第２ヒンジで連結されており、
前記第１平坦ループは、前記可変インダクタ装置のインダクタンス変えるために、前記第１ヒンジ及び前記第２ヒンジを中心に旋回することによって、前記第２平坦ループから分離可能であり、
前記第１平坦ループの前記第１端部と前記第２平坦ループの前記第１端部は短絡されており、
前記第１平坦ループの前記第２端部は第１のＲＦ電力端子を有し、前記第２平坦ループの前記第２端部は第２のＲＦ電力端子を有する、可変インダクタ装置。

【請求項10】

請求項９に記載の可変インダクタ装置であって、
前記第１および第２平坦面は、前記装置の閉構成では互いに重なる、可変インダクタ装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の可変インダクタ装置であって、
前記第１および第２平坦ループは、開位置と閉位置との間で互いに対して選択的に分離可能であり、前記閉位置は、前記装置の前記閉構成に対応し、前記開位置は、前記可変インダクタ装置の所望のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記開位置および閉位置は、０から２０度の範囲の前記第１および第２平坦ループの間の分離角に対応する、可変インダクタ装置。

【請求項13】

請求項１１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記閉位置では、前記第１平坦ループの実質的に全体が、前記第２平坦ループと重なる、可変インダクタ装置。

【請求項14】

請求項１３に記載の可変インダクタ装置であって、
前記閉位置では、前記第１平坦ループの実質的に全体が、前記第２平坦ループの実質的に全体と重なる、可変インダクタ装置。

【請求項15】

請求項９に記載の可変インダクタ装置であって、
前記可変インダクタ装置の閉構成は、前記可変インダクタ装置のベースまたは最小のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。

【請求項16】

請求項１５に記載の可変インダクタ装置であって、
前記可変インダクタ装置の開構成は、前記可変インダクタ装置の最大のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。

【請求項17】

請求項１６に記載の可変インダクタ装置であって、
前記最大のインダクタンス値は、前記ベースまたは最小のインダクタンス値の３倍から７倍の大きさである、可変インダクタ装置。

【請求項18】

請求項１または請求項９に記載の可変インダクタ装置であって、
さらに、前記第１および第２平坦ループの少なくとも一方を動かすためのアクチュエータを備える、可変インダクタ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［優先権の主張］
本願は、２０１９年６月７日出願の米国特許出願第６２／８５８，５６８号に基づく優先権の利益を主張し、その出願は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、可変インダクタ装置に関し、いくつかの例において、半導体製造においてインピーダンス整合回路網を調整するためのシステムおよび方法に関する。また、いくつかの例は、マイクロメカニカルまたはプリント回路基板（ＰＣＢ）応用例、ならびに、共に利用するための回路に関する。

【背景技術】

【0003】

インダクタおよび可変インダクタは、様々な重要応用例および製品において有用な回路素子でありうる。例えば、インダクタおよび可変インダクタは、多くのＲＦ無線製品に不可欠な要素である。いくつかの他の応用例において、それらは、半導体製造動作においてＲＦ供給システムを整合し負荷を掛けるために用いられる。例えば、半導体処理のためのプラズマシステムは、典型的に、１または複数のマルチ高周波（ＲＦ）源と、インピーダンス整合器と、プラズマリアクタと、を備える。ワークピース（例えば、ウエハ）が、プラズマチャンバ内に配置され、プラズマが、ワークピースを処理するためにプラズマチャンバ内で生成される。ワークピースは、同様または均一に処理されることが重要である。そのためには、ＲＦ源およびインピーダンス整合器を調整することが重要である。

【0004】

いくつかの困難が、調整システムの開発を妨げてきた。特にインダクタに関して、或るパラメータ（例えば、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣ、または、抵抗Ｒ）の性能改善は、典型的には、他のパラメータを犠牲にして達成される。特定の高電力応用例においては、真空可変キャパシタが、かかるキャパシタにおける抵抗損失が非常に低いために利用される。調整可能なインダクタが必要とされる場合、真空可変キャパシタが、固定インダクタと直列で利用され、システムの総リアクタンスが正（誘導性）である領域で動作されうる。かかる構成は、可変インダクタのみの場合と比較して、さらなる回路素子を必要とする。また、この構成は、直列キャパシタの存在による直流（ＤＣ）ブロックにつながり、したがって、低周波数信号が、キャパシタによってブロックされる。低周波数信号が回路を通過すべきである場合、回路構成を著しく複雑にしうるさらなる回路素子が必要になる。

【0005】

本明細書で提供されている背景技術の記載は、一般に、本開示の文脈を提示する。このセクションに記載されている情報は、以下で開示される主題の文脈を当業者に提供するために提示されたものであり、自認した先行技術と見なされるべきではないことに注意されたい。より具体的には、ここに名を挙げられている発明者の業績は、この背景技術に記載された範囲において、出願時に従来技術として通常見なされえない記載の態様と共に、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術として認められない。

【発明の概要】

【0006】

本開示は、一般に、可変インダクタ装置に関する。いくつかの実施形態において、装置は、調整可能な共振器または遅延線として機能する。装置のいくつかの例は、伝送線路のインダクタンス、キャパシタンス、または、インピーダンスを変更するために伝送線路の２つの平面の間の角度間隔が可変である短絡平行平板型伝送線路を備える。装置が利用される回路の動作周波数およい詳細に応じて、装置は、電気的長さが、（ｎ－１）／４管内波長から（ｎ）／４管内波長の間である（ここで、ｎ＝１、３、５、など）場合に、可変インダクタとして振る舞い、または、電気的長さが、（ｎ－１）／４管内波長から（ｎ）／４管内波長の間である（ここで、ｎ＝２、４、６、など）場合に、キャパシタとして振る舞うことができる。

【0007】

いくつかの例において、可変インダクタとして利用される場合、伝送線路（または装置）の長さは、抵抗損失を最小化しうることから、１／４波長未満である。いくつかの実施形態は、特にファン冷却と共に利用される場合に、１５～２５アンペアの範囲のＲＦ電流で、２５～３０ＭＨｚの範囲の周波数で動作できる。いくつかの装置実施形態は、ベースインダクタンスの３倍を超える調整可能範囲を示す３０～１００ナノヘンリー（ｎＨ）の範囲の調整可能インダクタンスを有する。

【0008】

いくつかの実施形態において、可変インダクタ装置が提供されている。可変インダクタ装置例は、短絡伝送線路を備え、短絡伝送線路は、可変インダクタ装置のインダクタンスを変えるために、可変形状を有し、可変インダクタ装置は、回路内で可変インダクタとして機能するために、回路に接続可能である。

【0009】

いくつかの実施形態において、短絡伝送線路は、平行板伝送線路を含む。

【0010】

いくつかの実施形態において、平行板伝送線路は、少なくとも１つの平板導体を含む。

【0011】

いくつかの実施形態において、可変インダクタ装置例は、第１平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第１平坦ループと、第２平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第２平坦ループと、を備え、第１平坦ループは、可変インダクタ装置のインダクタンスを変えるために、第２平坦ループから分離可能であり、第１および第２平坦面は、装置の閉構成では互いに重なる。

【0012】

いくつかの実施形態において、第１平坦ループは、ヒンジ点を中心に旋回することによって第２平坦ループから分離可能である。

【0013】

いくつかの実施形態において、第１および第２平坦ループは、開位置と閉位置との間で互いに対して選択的に分離可能であり、閉位置は、装置の閉構成に対応し、開位置は、可変インダクタ装置の所望のインダクタンス値に対応する。

【0014】

いくつかの実施形態において、開位置および閉位置は、０から２０度の範囲の第１および第２平坦ループの間の分離角に対応する。

【0015】

いくつかの実施形態において、閉位置では、第１平坦ループの実質的に全体が、第２平坦ループと重なる。

【0016】

いくつかの実施形態において、閉位置では、第１平坦ループの実質的に全体が、第２平坦ループの実質的に全体と重なる。

【0017】

いくつかの実施形態において、可変インダクタ装置は、さらに、ヒンジを備え、ヒンジにおいて、第１および第２平坦ループの一方が、可変インダクタ装置に対して、または、他方の平坦ループに対して、ヒンジ連結されている。

【0018】

いくつかの実施形態において、ヒンジは、第１および第２平坦ループの終端点に提供されている。

【0019】

いくつかの実施形態において、ヒンジは、可変インダクタ装置のＲＦ電力端子に提供されている。

【0020】

いくつかの実施形態において、可変インダクタ装置の閉構成は、可変インダクタ装置のベースまたは最小のインダクタンス値に対応する。

【0021】

いくつかの実施形態において、可変インダクタ装置の開構成は、可変インダクタ装置の最大のインダクタンス値に対応する。

【0022】

いくつかの実施形態において、最大のインダクタンス値は、ベースまたは最小のインダクタンス値の３倍から７倍の大きさである。

【0023】

いくつかの実施形態において、可変インダクタ装置が、第１平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第１平坦ループと、第２平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第２平坦ループと、ヒンジと、を備え、第１平坦ループは、可変インダクタ装置のインダクタンス変えるために、ヒンジを中心に旋回することによって、第２平坦ループから分離可能である。

【0024】

いくつかの実施形態において、第１および第２平坦面は、装置の閉構成では互いに重なる。

【0025】

いくつかの実施形態において、第１および第２平坦ループは、開位置と閉位置との間で互いに対して選択的に分離可能であり、閉位置は、装置の閉構成に対応し、開位置は、可変インダクタ装置の所望のインダクタンス値に対応する。

【0026】

いくつかの実施形態において、開位置および閉位置は、０から２０度の範囲の第１および第２平坦ループの間の分離角に対応する。

【0027】

いくつかの実施形態において、閉位置では、第１平坦ループの実質的に全体が、第２平坦ループと重なる。

【0028】

いくつかの実施形態において、閉位置では、第１平坦ループの実質的に全体が、第２平坦ループの実質的に全体と重なる。

【0029】

いくつかの実施形態において、ヒンジは、第１および第２平坦ループの終端点に提供されている。

【0030】

いくつかの実施形態において、ヒンジは、可変インダクタ装置のＲＦ電力端子に提供されている。

【0031】

いくつかの実施形態において、可変インダクタ装置の閉構成は、可変インダクタ装置のベースまたは最小のインダクタンス値に対応する。

【0032】

いくつかの実施形態において、可変インダクタ装置の開構成は、可変インダクタ装置の最大のインダクタンス値に対応する。

【0033】

いくつかの実施形態において、最大のインダクタンス値は、ベースまたは最小のインダクタンス値の３倍から７倍の大きさである。

【0034】

いくつかの実施形態において、可変インダクタ装置は、さらに、第１および第２平坦ループの少なくとも一方を動かすためのアクチュエータを備える。

【図面の簡単な説明】

【0035】

いくつかの実施形態が、添付の図面に照らして、限定ではなく例として説明されている。

【0036】

【図1】いくつかの例に従って、本開示の方法のいくつかの例を利用できる反応チャンバを示す概略図。

【0037】

【図2A】一実施形態例に従って、開位置にある可変インダクタ装置を示す斜視図。

【図2B】一実施形態例に従って、閉位置にある可変インダクタ装置を示す斜視図。

【0038】

【図3A】実施形態例に従って、平坦ループを示す平面図。

【図3B】実施形態例に従って、平坦ループを示す平面図。

【0039】

【図4】一実施形態例に従って、分離角に対して等価直列抵抗（ＥＳＲ）値を示すグラフ。

【0040】

【図5】一実施形態例に従って、分離角に対してインダクタンス値を示すグラフ。

【0041】

【図6】一実施形態例に従って、可変インダクタ装置を示す斜視図。

【0042】

【図7】一実施形態例に従って、分離角に対してＥＳＲおよびインダクタンスの値を示すグラフ。

【0043】

【図8】一実施形態例に従って、電流に対してインダクタ加熱を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0044】

以下の記載は、本開示の例示的実施形態を具体化するシステム、方法、技術、命令シーケンス、および、計算機プログラム製品を含む。以下の記載では、説明を目的として、実施形態例の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、本開示は、これらの具体的な詳細事項がなくとも実施することが可能であることが、当業者にとって明らかである。

【0045】

本特許文献の開示の一部は、著作権保護の対象である材料を含みうる。著作権保有者は、それが特許商標局の特許ファイルまたは特許記録に記載されているため、誰による特許文献または特許情報開示の複製に対しても異議はないが、そうでなければ、いかなる権利であれすべての著作権を有する。以下の告知は、本文献の一部を形成する以下に記載されているデータおよび図面に示されているデータのいずれにも適用される。著作権－Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社、２０１９～２０２０年、無断複写、転載を禁ず。

【0046】

可変インダクタ装置のいくつかの実施形態は、マイクロメカニカルまたはプリント基板（ＰＣＢ）応用例、ならびに、共に利用するための回路で用いられてよい。他の例が、半導体製造においてインピーダンス整合回路網を調整するためのシステムおよび方法で用いられてもよい。これに関して、添付の図面の図１をここで参照する。膜蒸着および管理試験に適切なチャンバ修正を行えば、本開示のいくつかの例を利用できるチャンバの一例が、添付の図面の図１に示されている。典型的なプラズマエッチング（または蒸着）装置は、１または複数の反応ガスが流れるチャンバが存在するリアクタを備える。チャンバ内で、ガスは、典型的には高周波エネルギによって、プラズマにイオン化される。プラズマガスの反応性の高いイオンは、集積回路（ＩＣ）へ処理されている半導体ウエハの表面上のポリママスクなどの材料と反応しうる。エッチングの前に、ウエハは、チャンバ内に配置され、ウエハの上面をプラズマガスに暴露させる適切な位置にチャックまたはホルダによって保持される。当業者に周知のいくつかのタイプのチャックが存在する。チャックは、等温の表面を提供し、ウエハのヒートシンクとして機能する。或るタイプにおいては、半導体ウエハが、機械的クランプ手段によってエッチングに向けて適所に保持される。別のタイプのチャックにおいては、半導体ウエハが、チャックとウエハとの間の電場によって生成された静電力によって適所に保持される。本方法は、任意のタイプのチャックに適用可能である。

【0047】

図１は、基板のエッチングに通例用いられるタイプのプラズマベース処理チャンバの一例を表すプラズマ処理チャンバ１００を示す。ここで、図１を参照すると、チャック１０２は、基板（ウエハ１０４など）がエッチングまたは蒸着中に配置されるワークピースホルダを表す。チャック１０２は、例えば、静電式、機械式、クランプ、真空など、任意の適切なチャック技術によって実装されてよい。エッチングまたは蒸着中、チャック１０２は、典型的には、デュアル周波数源１０６によってエッチングまたは蒸着中に同時に、二重ＲＦ周波数（低周波数および高周波数）、例えば、２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚ、を供給される。真空移送モジュール（ＶＴＭ）（図示せず）が、チャック１０２上にウエハ１０４を配置およびセンタリングするために用いられてよい。いくつかの例において、ＶＴＭは、ウエハ１０４がチャック１０２上に配置される時にウエハ１０４を操作するために、１または複数のロボット制御またはアームを備える。

【0048】

図１を再び参照すると、上側電極１０８が、ウエハ１０４の上方に配置されている。上側電極１０８は、接地されている。図１は、上側電極１０８の表面がチャック１０２およびウエハ１０４の表面よりも大きいエッチングリアクタを示す。エッチング中、プラズマ１１０が、ガスライン１１２を介して供給され排気ライン１１４を通してポンプアウトされるエッチャントソースガスから形成される。電気絶縁リング１０９が、接地されたチャンバ１００から上側電極１０８を絶縁している。

【0049】

閉じ込めリング１１６が、上側電極１０８と下部電極（図１のチャック１０２など）との間に配置されてよい。一般に、閉じ込めリング１１６は、プロセス制御を改善すると共に再現性を保証するために、ウエハ１０４の上方の領域にエッチングプラズマ１１０を閉じ込めるのに役立つ。

【0050】

ＲＦ電力がＲＦ電源１０６からチャック１０２に供給されると、等電位力線がウエハ１０４の上に生じる。等電位力線は、ウエハ１０４とプラズマ１１０との間にあるプラズマシースを横切る電気力線である。いくつかの例において、等電位面および電気力線は、互いに直交する。ウエハ１０４とプラズマ１１０との間に等電位面が存在する。電気力線は、これらの等電位面を横切って荷電粒子を加速させる。プラズマ処理中、正イオンは、等電位力線を横切って加速して、ウエハ１０４の表面に衝突することにより、方向性の改善など所望のエッチング効果を提供する。上側電極１０８およびチャック１０２の幾何形状により、力線は、ウエハ表面にわたって均一になりえず、ウエハ１０４のエッジで著しく変化しうる。したがって、典型的には、エッジ（またはフォーカス）リング１１８が、ウエハ表面全体にわたる処理の均一性を改善するために提供される。図１を参照すると、ウエハ１０４は、適切な誘電体材料（セラミック、石英、プラスチックなど）で形成されてよいエッジリング１１８内に配置されている様子が示されている。このように、エッジリング１１８の存在が、ウエハ１０４の表面全体に実質的に均一に等電位力線を配置することを可能にする。

【0051】

導電シールド１２０が、フォーカスリング１１８を実質的に取り囲んでいる。導電シールド１２０は、プラズマ処理チャンバ１００内で実質的に接地されるよう構成されている。シールド１２０は、エッジリング１１８の外側の望ましくない等電位力線の存在を防止する。

【0052】

ＲＦ整合回路網１２２が、ＲＦ電源１０６に関連付けられている。ＲＦ整合回路網は、プラズマ処理チャンバ１００に給電するＲＦ電力回路網を調整するために用いられてよい。ＲＦ整合回路網１２２を構成して適切に調整するために、ＲＦ整合回路網１２２は、１または複数のフィルタ１２４を備えてよい。フィルタは、例えば、インダクタ、キャパシタ、および、抵抗器を備えてよい。その他の装置も可能である。本開示の１または複数の可変インダクタ装置が、フィルタ１２４に備えられてよい。

【0053】

上述のように、調整システムの開発には課題がある。調整可能インダクタを作るための現在の技術は、バリオメータの利用を含みうるが、高周波数または低インダクタンスでは有用でない。他のアプローチは、インダクタコイル内に配置された金属または磁気材料で形成された可動スラグを含む。これらの装置タイプは、非常に狭い調整範囲を有しており、高電流レベルで過熱する傾向がある。インダクタコイル内の可飽和磁気材料が、インダクタンスを変えるために磁場または回路上の別の巻線によってバイアスされうるが、これらのインダクタも、高電流レベルで過熱しやすい。それらは、大きい温度係数および低い熱安定性という欠点も有しうる。

【0054】

本開示の可変インダクタ装置のいくつかの実施形態は、回路網または回路における調整可能素子として機能し、いくつかの例においては、高電力対応の調整可能インダクタとして機能しうる。可変インダクタ装置のいくつかの例は、磁気材料を含まず、したがって、低い温度感受性を有する。装置間の単位可変性が、いくつかの場合において、幾何形状および製造公差によってのみ決定されてよい。ＰＣＢ製造の例については、誘電体材料の特性に固有のばらつきが装置のインダクタンス全体に何らかの影響を与えうる可能性があるが、この問題には、かかる応用例で必要に応じて高品質低ばらつきの誘電体材料を利用することによって対処可能である。

【0055】

以下で詳述するいくつかの例において、可変インダクタ装置のインダクタンスの可変性（調整可能性、または、インダクタンスの変化）は、最小値から、ベース値（または最小値）の数倍大きい最大値までの範囲である。いくつかの例は、他の回路網パラメータに影響を与えることなしにＲＦ整合回路網（例えば、上記のＲＦ整合回路網１２２）内の他の構成要素から実質的に独立して動作できる調整可能インダクタを提供する。例えば、ＲＦ整合回路網１２２において真空可変キャパシタを利用するコストを避けるために、低コストのＰＣＢベースの技術を用いて、例を製造できる。

【0056】

可変インダクタ装置２００の一例が、図２Ａ～図２Ｂに示されている。図２Ａは、装置２００の開構成を示す。図２Ｂは、装置２００の閉構成を示す。装置は、２つのループ２０２および２０４を備える。ループ２０２および２０４は、平坦な面または部分を有する。その意味で、可変インダクタ装置は、「平行板」伝送線路の形態であると考えられてよいが、この平行構成は、一般に、装置２００が、後に詳述する閉構成にある時にのみ、導入される。ループ２０２および２０４は、終端点２０６で接続（短絡）されている。ＲＦ電力が、端子２０８および２１０で、接続されたループ２０２および２０４に供給されてよい。各ループ２０２および２０４は、平面内にあり、図に示すように略蛇行形状であってよい。例えば、図３Ａ～図３Ｂに示すループ例２０２（または２０４）の比較的緊密な屈曲または隙間のある屈曲に示されているように、その他のループ形状および構成も可能である。

【0057】

いくつかの例において、装置２００のループ２０２および２０４は、以下でさらに十分に説明するように、装置２００のインダクタンスを変化させるために、様々な開位置および閉位置で互いから離れるように選択的に調節可能（開閉可能、または、ヒンジ点を中心に旋回可能）である。図の例において、ループ２０２および２０４の平面は、分離角２１８だけ互いに離間されている。ループ２０２または２０４の所与の長さ（ワイヤ長とも呼ぶ）または構成に応じて、選択された角度の分離角２１８が、関連または比例するギャップ２１６をループの遠位端に提供する。その他の分離角２１８およびギャップ２１６も可能であり、これらは、利用時の可変インダクタ装置２００の所望のインダクタンス特性または調整可能性に基づいて、固定構成または可変構成で、選択されてよい。可変インダクタ装置２００は、そのインダクタンスを変化させることによって、例えば、ＲＦ整合回路網１２２の調整を支援するために、このように調節されてよい。その他の回路網調整または回路応用例が、一部はマイクロメカニカルレベルで、可能である。概して、装置２００のインダクタンスの程度は、ループ２０２および２０４の間の分離角２１８と、線形比例または正比例またはその他の方法で比例し、すなわち、一般的には、角度が大きいほど、インダクタンスが高くなる。

【0058】

装置２００のいくつかの例において、ループ２０２および２０４は、ヒンジ点２１２および２１４でヒンジ連結されている。例えば、ループ２０２および２０４は、共通のヒンジ点で互いにヒンジ連結されてもよいし、それぞれの別個の取付具に個別にヒンジ連結されてもよい。一方のループ２０２または２０４がデータムまたは取付具に対して静止するように保持され、他方のループが移動可能であってもよいし、両方のループが移動可能であってもよい。ヒンジ点２１２および２１４は、接続されたループの端部に提供された回転可能または折り畳み可能なヒンジによって規定されてよい。回転可能または折り畳み可能なヒンジは、図に示すように構成されてよいが、その他の構成も可能である。図の例において、ヒンジ点２１２および２１４は、ループ２０２および２０４の閉じた接続端部にそれぞれ提供されている。終端点２０６は、ヒンジ点の一方（例えば、ヒンジ点２１４）と一致し、または、一緒の位置にあってよい。ＲＦ電力端子２０８および２１０は、ヒンジ点（例えば、ヒンジ点２１２）と一致し、または、ヒンジ点に位置してよい。他の例において、ヒンジ点は、ループに沿った別の位置、例えば、蛇行した屈曲の端部またはその他の位置、に提供されてもよい。ループのいくつかの部分が、例えば、ループの別の部分に対して移動可能でなくてよい。２つのループの一部が、閉じた状態に保持されてよいが、一方で、その他の部分は、例えば、互いから離れるように移動されることが可能である。

【0059】

装置のヒンジの回転可能または折り畳み可能な性質は、例えば、ループを離間構成に曲げることで起こりうるように、ループまたはヒンジ材料を変形させることなしに、分離角が形成されて増大すること（そして、空間がループ２０２および２０４の間に形成されること）を可能にしうる。したがって、可変インダクタ装置２００のヒンジまたはループ材料は、金属疲労を受けない状態に保持される。さらに、低摩擦ヒンジが、例えば、分離アクチュエータの誘導下で、分離角２１８（および離間ギャップ２１６）の連続的または正確な漸進的調節を円滑にしうる。

【0060】

可変インダクタ装置２００のいくつかの例において、装置２００が閉構成にある時に、ループ２０２および２０４の少なくとも一部が互いに重なる。例えば、図２Ｂに示す装置２００の閉構成において、ループ２０２および２０４は、実質的に完全に重なっている。各ループのプロファイル、サイズ、および、構成（この例において、ループは、同様の蛇行構成である）は、ループが閉じた時に完全に互いに重なるように選択される。いくつかの例において、ループの１つまたはいくつかのみの部分が、装置２００の閉じている時に、対向するループの別の部分と重なってもよい。かかる部分的なループの重なりは、例えば、装置２００のそれぞれのループが反対側のターンを含む場合、または、例えば図３Ａ～図３Ｂに示すように、一方のループが別のループと異なる形状を有する場合に、起こりうる。可変インダクタ装置の部分的または完全に重なるループ２０２および２０４の対向または一致構成は、利用時のインダクタンスの変化中に装置２００からより予測可能かつ構成可能な応答を引き起こすと考えられる。これは、いくつかの例において、離間したループのただ１つの空間パラメータ（複数ではない）が、分離角の調節中に変化するという事実に起因しうる。ループの長さに沿った所与の点について、分離角は、ループが遠ざかるかまたは近づく時に、ループ２０２および２０４の対向する面の間の面間の間隔へ比例的かつ予測可能に影響を与える。

【0061】

いくつかの例において、ヒンジの構成および安定性は、ループ２０２および２０４の開位置および閉位置（すなわち、装置２００の開構成および閉構成）での高度に反復可能なインダクタンス値と、高い装置間での一貫性とを、装置２００に与えることができる。試験の際、装置例２００のループ２０２および２０４は、各位置で１秒間の遅延を取ってアクチュエータによって何度も開閉された。試験対象の装置２００は、１６００回繰り返し開閉された。閉じた時の装置２００の測定インダクタンスの平均は、４２．５２＋／－０．２９ｎＨ（すなわち、精度のばらつきが０．６８％だけ）であった。開いた時の装置２００の測定インダクタンスの平均は、１０９．６９＋／－０．１７ｎＨ（すなわち、精度のばらつきが０．１５％だけ）であった。

【0062】

可変インダクタ装置例２００の応答特性および調整能力に関して、添付の図面の図４～図５をここで参照する。可変インダクタ装置例２００について、図４は、ｘ軸上のループ２０２および２０４の分離角２１８に対してプロットされたｙ軸上の装置のＥＳＲ値のグラフ４００を示す。ここで、図に示すように、分離角２１８は、ゼロ（０．００）から２０（２０．００）度までにわたっている。分離角に対応するＥＳＲ値は、およそ０．０７５から０．１１３オームまでの範囲である。したがって、抵抗の増加は、比較的小さい。しかしながら、図５のグラフ５００は、分離２１８の角度が増大する時に、はるかに広い範囲でインダクタンスが変化することを示している。インダクタンスのはるかに大きい変化が、同じ範囲の分離角（０から２０度）に対して観察されうる（この例では、およそ６５から１８５ｎＨまでの変化）。

【0063】

可変インダクタ装置２００のさらなる構成例が、図６に示されている。ループ２０２および２０４のアスペクト比は、上述した装置例におけるループ２０２および２０４の対応するアスペクト比よりも高い。この例について、分離角に対するＥＳＲおよびインダクタンス値のグラフ７００が、図７に示されている。グラフの右側に示すＥＳＲ値は、０から２０度までの範囲の分離角に対して、およそ７４から８２ミリオーム（ｍΩ）の範囲である（すなわち、８ｍΩの差分）。一方で、同じ範囲の分離角調節に対して、装置２００のインダクタンスは、およそ２０ｎＨのベース値から、２０度の分離角での最大値１４０ｎＨまで増大した。この最大値は、ベース値からインダクタンスが７倍増大したことを表す。高度なインダクタンスの可変性は、それに対応する高度な調整能力をＲＦ整合回路網１２２に与えうる。所与の装置２００について、同じ範囲の分離角の変動での抵抗の最小の変化に対して比較的広い範囲のインダクタンスの変化は、上で詳述した競合するＬ、Ｃ、および、Ｒ回路網パラメータの間でバランスを取って妥協しようとする従来の方法の欠点とは対照的でありうる。

【0064】

可変インダクタ装置のいくつかの例は、耐性があり、処理チャンバへのＲＦ電源による高電力および周波数の印加に対処するよう構成される。典型的には、ＲＦ電源１０６によって生成される高電流は、１５アンペア（Ａ）のオーダーである。図８を参照すると、図のグラフ８００は、測定されモデル化された装置２００が、図に示すように或る程度の温度上昇があっても、１５Ａを超える電流値にうまく対処できたことを示している。

【0065】

具体的な実施形態例または方法例を参照して例が説明されているが、実施形態のより広い範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に様々な変形および変更がなされうることが明らかである。したがって、明細書および図面は、限定ではなく例示を意図したものであると見なされる。本明細書の一部を形成する添付の図面は、限定することなく実例として、主題が実践されうる具体的な実施形態を示している。図示されている実施形態は、本明細書に開示されている教示を当業者が実施することを可能にするために、十分詳細に説明されている。別の実施形態を用いたり本願から導いたりすることも可能であり、その際、本開示の目的から逸脱することなく、構造上および論理上の置換および変更を行うことができる。したがって、「発明を実施するための形態」は、限定を意味するものではなく、様々な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲と、その等価物全体とによってのみ規定される。

【0066】

かかる本発明主題の実施形態は、本明細書において、個別および／または集合的に、「発明」という用語で呼ばれてよく、それは、単に便宜上のものであり、任意の単一の発明または発明の概念（２以上が実際に開示される場合）に本願の範囲を自発的に限定することを意図するものではない。したがって、具体的な実施形態が本明細書に図示および記載されているが、同じ目的を達成するよう意図された任意の構成が、示されている具体的な実施形態と置き換えられてよいことを理解されたい。本開示は、様々な実施形態のあらゆる適合例または変形例を網羅するよう意図されている。上述の実施形態の組みあわせ、および、本明細書で具体的に記載されていないその他の実施形態が、上記の説明から、当業者にとって明らかになる。
本開示は、以下の適用例としても実現可能である。
＜適用例１＞
可変インダクタ装置であって、
第１平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第１平坦ループと、
第２平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第２平坦ループと、
を備え、
前記第１平坦ループは、前記可変インダクタンス装置のインダクタンスを変えるために、前記第２平坦ループから分離可能であり、
前記第１および第２平坦面は、前記装置の閉構成では互いに重なる、可変インダクタ装置。
＜適用例２＞
適用例１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記第１平坦ループは、ヒンジ点を中心に旋回することによって前記第２平坦ループから分離可能である、可変インダクタ装置。
＜適用例３＞
適用例１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記第１および第２平坦ループは、開位置と閉位置との間で互いに対して選択的に分離可能であり、前記閉位置は、前記装置の前記閉構成に対応し、前記開位置は、前記可変インダクタ装置の所望のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。
＜適用例４＞
適用例３に記載の可変インダクタ装置であって、
前記開位置および閉位置は、０から２０度の範囲の前記第１および第２平坦ループの間の分離角に対応する、可変インダクタ装置。
＜適用例５＞
適用例１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記閉位置では、前記第１平坦ループの実質的に全体が、前記第２平坦ループと重なる、可変インダクタ装置。
＜適用例６＞
適用例５に記載の可変インダクタ装置であって、
前記閉位置では、前記第１平坦ループの実質的に全体が、前記第２平坦ループの実質的に全体と重なる、可変インダクタ装置。
＜適用例７＞
適用例１に記載の可変インダクタ装置であって、
さらに、ヒンジを備え、前記ヒンジにおいて、前記第１および第２平坦ループの一方が、前記可変インダクタ装置に対して、または、他方の平坦ループに対して、ヒンジ連結されている、可変インダクタ装置。
＜適用例８＞
適用例６に記載の可変インダクタ装置であって、
前記ヒンジは、前記第１および第２平坦ループの終端点に提供されている、可変インダクタ装置。
＜適用例９＞
適用例６に記載の可変インダクタ装置であって、
前記ヒンジは、前記可変インダクタ装置のＲＦ電力端子に提供されている、可変インダクタ装置。
＜適用例１０＞
適用例１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記可変インダクタ装置の前記閉構成は、前記可変インダクタ装置のベースまたは最小のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。
＜適用例１１＞
適用例１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記可変インダクタ装置の開構成は、前記可変インダクタ装置の最大のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。
＜適用例１２＞
適用例１１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記最大のインダクタンス値は、前記ベースまたは最小のインダクタンス値の３倍から７倍の大きさである、可変インダクタ装置。
＜適用例１３＞
可変インダクタ装置であって、
第１平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第１平坦ループと、
第２平坦面と電磁結合を支える材料とを備えた第２平坦ループと、
ヒンジと、
を備え、
前記第１平坦ループは、前記可変インダクタンス装置のインダクタンス変えるために、前記ヒンジを中心に旋回することによって、前記第２平坦ループから分離可能である、可変インダクタ装置。
＜適用例１４＞
適用例１３に記載の可変インダクタ装置であって、
前記第１および第２平坦面は、前記装置の閉構成では互いに重なる、可変インダクタ装置。
＜適用例１５＞
適用例１４に記載の可変インダクタ装置であって、
前記第１および第２平坦ループは、開位置と閉位置との間で互いに対して選択的に分離可能であり、前記閉位置は、前記装置の前記閉構成に対応し、前記開位置は、前記可変インダクタ装置の所望のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。
＜適用例１６＞
適用例１５に記載の可変インダクタ装置であって、
前記開位置および閉位置は、０から２０度の範囲の前記第１および第２平坦ループの間の分離角に対応する、可変インダクタ装置。
＜適用例１７＞
適用例１５に記載の可変インダクタ装置であって、
前記閉位置では、前記第１平坦ループの実質的に全体が、前記第２平坦ループと重なる、可変インダクタ装置。
＜適用例１８＞
適用例１７に記載の可変インダクタ装置であって、
前記閉位置では、前記第１平坦ループの実質的に全体が、前記第２平坦ループの実質的に全体と重なる、可変インダクタ装置。
＜適用例１９＞
適用例１３に記載の可変インダクタ装置であって、
前記ヒンジは、前記第１および第２平坦ループの終端点に提供されている、可変インダクタ装置。
＜適用例２０＞
適用例１３に記載の可変インダクタ装置であって、
前記ヒンジは、前記可変インダクタ装置のＲＦ電力端子に提供されている、可変インダクタ装置。
＜適用例２１＞
適用例１３に記載の可変インダクタ装置であって、
前記可変インダクタ装置の閉構成は、前記可変インダクタ装置のベースまたは最小のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。
＜適用例２２＞
適用例２１に記載の可変インダクタ装置であって、
前記可変インダクタ装置の開構成は、前記可変インダクタ装置の最大のインダクタンス値に対応する、可変インダクタ装置。
＜適用例２３＞
適用例２２に記載の可変インダクタ装置であって、
前記最大のインダクタンス値は、前記ベースまたは最小のインダクタンス値の３倍から７倍の大きさである、可変インダクタ装置。
＜適用例２４＞
適用例１または適用例１３に記載の可変インダクタ装置であって、
さらに、前記第１および第２平坦ループの少なくとも一方を動かすためのアクチュエータを備える、可変インダクタ装置。
＜適用例２５＞
可変インダクタ装置であって、
短絡伝送線路を備え、
前記短絡伝送線路は、前記可変インダクタ装置のインダクタンスを変えるために、可変形状を有し、
前記可変インダクタ装置は、回路内で可変インダクタとして機能するために、前記回路に接続可能である、可変インダクタ装置。
＜適用例２６＞
適用例２５に記載の可変インダクタ装置であって、
前記短絡伝送線路は、平行板伝送線路を含む、可変インダクタ装置。
＜適用例２７＞
適用例２６に記載の可変インダクタ装置であって、
前記平行板伝送線路は、少なくとも１つの平板導体を含む、可変インダクタ装置。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】