(57)【要約】  高出力密度プラズマを作り出すことにより、１若しくはそれ以上のプラズマ源から高密度のプラズマを効率よく作り出すための方法及びシステムを提供する。本発明の第１の実施形態は、１若しくはそれ以上のガス体を分解してプラズマを作り出すための改善された出力密度を提供する方法に関する。本発明の第２の実施形態は、１若しくはそれ以上のガス体を分解してプラズマを作り出すための複数のチャンバを提供する方法に関する。第３の実施形態は、１若しくはそれ以上のガス体を収容する排出チャンバ内に設けられる絞り部を用いる装置に関する。第４の実施形態は、１若しくはそれ以上のガス体を収容する複数の排出チャンバ内に設けられる絞り部を用いることにより、１若しくはそれ以上のガス体を分解してプラズマを作り出すための改善された出力密度を提供する装置に関する。
2007523459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１若しくは複数種のガス体を分解することにより生ずるプラズマを用いて、１若しくは複数の物質を処理する方法であって、該方法は、
一のガス源から第１のチャンバへ１若しくは複数種のガス体を供給する工程を備え、前記第１のチャンバは、該第１のチャンバから前記ガス源に戻る方向のプラズマの膨張を制御する手段を備え、
前記方法は更に、高周波出力を供給し、前記１若しくは複数種のガス体を分解し、出力密度を有する前記プラズマを作り出す工程と、
少なくとも１つの絞り部を通じて、前記第１のチャンバから前記分解された１若しくは複数種のガス体を回収する工程を備え、前記少なくとも１つの絞り部は、該少なくとも１つの絞り部における前記プラズマの前記出力密度を増加させる大きさとされ、
前記方法は更に、前記１若しくは複数種のガス体を第２のチャンバに供給する工程を備え、該第２のチャンバ内に前記１若しくは複数の物質が配されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記分解された１若しくは複数のガス体内のエネルギによってガス混合体が分解されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記１若しくは複数種のガス体を第１チャンバに供給する工程が、１若しくは複数の小さな開口部を用いて、前記第１のチャンバから前記ガス源へ戻る方向の前記プラズマの膨張を防止する段階を備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
高周波出力を追加のチャンバ内の１若しくは複数のガス体に供給する工程を更に備え、
前記追加のチャンバが、第２の絞り部を備え、
該第２の絞り部は、第２のガス源からの前記１若しくは複数種のガス体を第２のプラズマに分解し、この後、前記第２のプラズマが前記第２のチャンバに供給され、
該第２のチャンバが１若しくは複数の物質を備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
複数のプラズマ源を平行して操作する工程を更に備え、
前記複数のプラズマ源のうち１若しくはそれ以上のプラズマ源が少なくとも１つの絞り部を備え、
該絞り部が選択された直径を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの絞り部が着脱自在な差込部からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの絞り部が着脱自在な差込部からなり、
該差込部は前記プラズマと反応する材料を含み、１若しくはそれ以上の元素を前記プラズマ中に解放することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
１若しくはそれ以上のガス体を分解することにより生じたプラズマによって、１若しくは複数の物質を処理する方法であって、
第１のガス源からの１若しくはそれ以上のガス体を第１のチャンバに供給する工程と、
高周波出力を供給し、前記第１のガス源からの前記１若しくはそれ以上のガス体を分解し、第１の出力密度を備える第１のプラズマを作り出す工程と、
第１の絞り部を介して前記第１のチャンバから前記第１のプラズマを回収し、前記第１のプラズマの前記第１の出力密度を増加させる工程と、
第２のガス源から１若しくはそれ以上のガス体を第２のチャンバへ供給し、高周波出力が前記第２のガス源からの前記１若しくはそれ以上のガス体を分解し、第２の出力密度を備える第２のプラズマを作り出す工程と、
第２の絞り部を用いて前記第２のチャンバから前記第２のプラズマを回収し、前記第２のプラズマの第２の出力密度を増加させる工程と、
前記第１のチャンバから前記第１のプラズマを第３のチャンバに供給するとともに、前記第２のチャンバから前記第２のプラズマを前記第３のチャンバに供給する工程を備え、該第３のチャンバ内に１若しくはそれ以上の物質が配されることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記第１のチャンバから前記第３のチャンバへの前記第１のプラズマの供給並びに前記第２のチャンバから前記第３のチャンバへの前記第２のプラズマの供給が平行して行われることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のチャンバから前記第３のチャンバへの前記第１のプラズマの供給並びに前記第２のチャンバから前記第３のチャンバへの前記第２のプラズマの供給が一連の流れで行われることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つのチャンバに着脱可能な差込部を提供し、少なくとも１つの絞り部を作り出すとともに、前記差込部の近傍で高い出力密度を作り出す工程を更に備えることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の絞り部と前記第２の絞り部を互いに近接して配し、前記第３のチャンバへのプラズマの解放を促すことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの絞り部が差込部により形成され、
該差込部は、前記プラズマと反応する材料を含み、１若しくはそれ以上の元素が前記プラズマへ放出されることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１４】
１若しくはそれ以上のガス体を分解してプラズマを作り出す装置であって、該装置は、
少なくとも１つの絞り部を備える第１のチャンバを備え、
該チャンバは、第１のポートを備え、
該第１のポートは１若しくはそれ以上のガス体を供給する第１のガス源と接続し、
前記第１のチャンバは、前記第１のチャンバ内で、前記第１のポートに戻る方向へのプラズマの膨張を制御する手段を備え、
前記装置は更に、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源を備え、
該高周波エネルギ源は、前記第１のチャンバに接続し、
前記装置は更に、前記第１のチャンバ内の前記１若しくはそれ以上のガス体を、出力密度を有する前記プラズマに分解する手段を備え、
前記少なくとも１つの絞り部は、該少なくとも１つの絞り部の近傍で前記プラズマの出力密度を増加させ、
前記装置は更に、第２のチャンバを備え、
該第２のチャンバは前記第１のチャンバに接続するとともに１若しくはそれ以上の物質を含むことを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記１若しくはそれ以上のガス体を分解する前記手段が、高周波エネルギを前記第１のチャンバ内の前記１若しくはそれ以上のガス体に接触させる第１のインダクタを備えることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記１若しくはそれ以上のガス体を分解する前記手段が、第１の電極及び第２の電極を備え、
該第１の電極及び該第２の電極が高周波エネルギを前記第１のチャンバに接続させる能力を備え、これにより前記１若しくはそれ以上のガス体が分解することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記第１のチャンバ内で、前記第１のポートに戻る方向へのプラズマの膨張を制御する手段が１若しくはそれ以上の小さな開口部を用いることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの絞り部が少なくとも１つの着脱自在な差込部により形成されることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの着脱自在な差込部が、前記１若しくはそれ以上のガス体が分解している間に、選択的に反応する材料を含み、１若しくはそれ以上の元素を前記１若しくはそれ以上のガス体内に放出することを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
１若しくはそれ以上のガス体を分解してプラズマを作り出す装置であって、該装置は、
少なくとも１つの絞り部を備える第１のチャンバを備え、
該第１のチャンバは、第１のポートを備え、
該第１のポートは１若しくはそれ以上のガス体を供給する第１のガス源と接続し、
前記第１のチャンバは、前記第１のチャンバ内で、前記第１のポートに戻る方向へのプラズマの膨張を制御する手段を備え、
前記装置は更に、第２の絞り部を備える第２のチャンバを備え、
該第２のチャンバは第２のポートを備え、
該第２のポートは、１若しくはそれ以上のガス体を供給する第２のガス源を備え、
前記第２のチャンバは、前記第２のチャンバ内で、前記第２のポートに戻る方向へのプラズマの膨張を制御する手段を備え、
前記装置は更に、前記第１のチャンバ及び第２のチャンバに接続する１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源を備え、
前記装置は更に、前記第１のチャンバ内の前記１若しくはそれ以上のガス体を、第１の出力密度を有する前記プラズマに分解する手段を備え、
前記第１の絞り部は、前記第１の出力密度を増加させ、
前記装置は更に、前記第２のチャンバ内の前記１若しくはそれ以上のガス体を、第２の出力密度を有する前記プラズマに分解する手段を備え、
前記第２の絞り部は、前記第２の出力密度を増加させ、
前記装置は更に、前記第１のチャンバ及び第２のチャンバに接続する第３のチャンバを備え、
該第３のチャンバが１若しくはそれ以上の物質を含むことを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記１若しくはそれ以上のガス体を分解する前記手段が、高周波エネルギを前記第１のチャンバ内の前記１若しくはそれ以上のガス体に接触させる第１のインダクタを備えることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記第１のポートからの前記１若しくはそれ以上のガス体を前記第１のチャンバ内で、前記第１のプラズマに分解する手段が、前記第２のポートからの前記１若しくはそれ以上のガス体を前記第２のチャンバ内で前記第２のプラズマに分解する手段と異なることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２３】
前記１若しくはそれ以上のガス体を分解する前記手段が、第１の電極及び第２の電極を備え、
該第１の電極及び該第２の電極が高周波エネルギを前記第１のチャンバに接続させる能力を備え、これにより前記１若しくはそれ以上のガス体が分解することを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２４】
前記プラズマの膨張を制御する手段が１若しくはそれ以上の小さな開口部を備える部材を備えることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの絞り部が、着脱自在な少なくとも１つの差込部により作り出されることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの差込部が、前記１若しくはそれ以上のガス体が分解している間に、選択的に反応する材料を含み、１若しくはそれ以上の元素を前記１若しくはそれ以上のガス体内に放出することを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記第１のチャンバから前記第３のチャンバへの前記第１のプラズマの供給並びに前記第２のチャンバから前記第３のチャンバへの前記第２のプラズマの供給が平行して行われることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２８】
前記第１のチャンバから前記第３のチャンバへの前記第１のプラズマの供給並びに前記第２のチャンバから前記第３のチャンバへの前記第２のプラズマの供給が一連の流れで行われることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ或いはグロー放電に関し、この放電は、１種若しくは複数種の反応性及び非反応性のイオン種並びに反応性及び非反応性の中性化学種への分離を行う。本発明は、特に、プラズマ内での使用のために１種若しくは複数種のガスを分解するのに必要な高出力密度を改善することに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ装置は、ダウンストリーム又はリモート・プラズマ及び直接プラズマの２つのカテゴリに大別できる。ダウンストリーム・プラズマにおいて、物質は、直接プラズマのように、グロー放電に浸されることはない。この結果、物質に対しての処理は穏やかなものとなる。なぜなら、高周波数の高出力電磁波が物質に接触せず、直接的なイオン衝撃による加熱を生じないためである。いずれの種類の装置も、１種若しくは複数種の物質を処理するためのある種のプラズマを生じさせるものとして、従来技術において知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
典型的には、１種若しくは複数種の反応ガス（例えば、酸素を主成分とするガスやハロゲンを主成分とするガスを挙げることができる。これらガスとして、フッ素、塩素、臭素或いはこれらと同等のガスを挙げることができる。また、１若しくは複数の酸素やハロゲン原子を備えるガス分子化合物を挙げることができる。）は、反応ガスの高い反応性により他のガスに結合して、ダウンストリーム・プラズマ・チャンバ内で利用される。
これら追加のガスを用いることにより、追加のガス分子を分解するのに必要とされるエネルギが、分解の対象たるハロゲンを主成分とするガスの分子を分解するのに必要なエネルギよりも低いという問題を生じる。放電領域において、供給されるエネルギは、分解の対象たる反応ガス分子よりもむしろ追加のガスの分子に吸収されることとなり、このことは望ましくないものである。
【０００４】
従来技術において、大きな電磁出力を作り出す電源が、１若しくは複数種のガスの分解を確実に行うために用いられてきた。この電源からの出力の大部分は、プラズマによる処理を施される１種若しくは複数種の物質に対して作用せず、再結合のために浪費されている。
しばしば、反応性イオンはチャンバ或いは他の構造物に対して反応を生じせしめ、これに起因してプラズマ処理工程において望ましくない汚染状態が作り出される。
【０００５】
多くのガスを用いることで、これらのガス分子が至る所で拡散するという問題を生じる。例えば、プラズマを供給する１若しくはそれ以上の反応ガスの源への拡散により、反応ガス源の汚染を生ずるという問題である。ガスの相対的流量を調整したとしても、プラズマ処理を施される１若しくは複数の物質に対して効果的なガス混合率を定めるものとはならず、ガス混合率は、拡散の問題によって変動することとなる。
【０００６】
各ガスを分解するのに、多くの電力が消費されること並びにプラズマ・チャンバの操作温度が非常に高くなり、装置の信頼性を低減させること及び／又は冷却設備の必要性を増大させることは、多数のガス源を用いる従来のプラズマ技術における他の問題点である。
プラズマを作り出すための大きなガス流量は、膨大な電力消費が必要となることに帰結し、上記した問題と同様の問題を作り出すこととなる。
【０００７】
上述の如く、効果的に１若しくは複数種のガスを高い出力密度を有するプラズマに分解する改善された方法並びに装置が必要とされる。また、反応性及び非反応性のイオン種並びに反応性及び非反応性の中性化学種を１若しくはそれ以上のガスから作り出し、これらのガス源を汚染することのない改善された方法並びに装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の装置は、排出チャンバ若しくはプラズマ・チャンバの排気側に絞り部を備える。排出チャンバ若しくはプラズマ・チャンバは１若しくはそれ以上のガス体を含む。これにより絞り部近傍にプラズマが集まることとなる。本発明は絞り部において出力密度を増加させる。また、本発明は、システムの残りの部分からプラズマを孤立させる。
本発明のある実施形態において、１若しくはそれ以上のガス体が分解される。１以上のガスがチャンバ内で結合される。他の実施形態において、１若しくはそれ以上の不活性ガスと１若しくはそれ以上の反応性ガス（例えば、酸素を主成分とするガスやハロゲンを主成分とするガス）が、他のガス体或いは蒸気をともなって若しくはともなわずに、分解される。そして、他のガス或いは蒸気（例えば、水蒸気やこれに類する蒸気）が添加され、他のガスが追加される。そしてこれらの混合ガス体が分解される。
本発明は様々な方法で実行可能であり、例えば、方法、装置或いはプラズマ・システムとして具現化される。本発明の４つの特徴が以下に示される。
【０００９】
本発明の第１の特徴は、１若しくはそれ以上の物質をダウンストリーム・プラズマで処理する方法である。ダウンストリーム・プラズマは、１若しくはそれ以上のガス体を分解することにより作り出される。
本発明の方法は、第１のチャンバのガス源から１若しくはそれ以上のガス体を供給する工程を備える。第１のチャンバは、第１のチャンバのガス源へ戻る方向のプラズマの膨張を制御する手段を備える。本発明の方法は更に、高周波出力を供給し、１若しくはそれ以上のガス体を分解し、プラズマを作り出す工程と、第１のチャンバから絞り部を介して１若しくはそれ以上の分解されたガス体を回収する工程と、１若しくはそれ以上の分解されたガス体を第２のチャンバに供給する工程を備える。１若しくはそれ以上の物質が第２のチャンバに配される。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、ダウンストリーム・プラズマを用いて１若しくはそれ以上の物質を処理する方法である。ダウンストリーム・プラズマは、１若しくはそれ以上のガスを分解することにより作り出される。
本発明の方法は、第１のガス源からの１若しくはそれ以上のガス体を第１のチャンバに供給する工程と、高周波出力を供給し、第１のガス源内の１若しくはそれ以上のガス体を分解し、第１のプラズマを作り出す工程と、第１の絞り部を介して第１のチャンバから第１のプラズマを回収する工程と、第２のガス源から１若しくはそれ以上のガス体を供給し、高周波出力が第２のガス源からの１若しくはそれ以上のガス体を分解し、第２のプラズマを作り出す工程と、第２の絞り部を用いて、第２のプラズマ及び１若しくはそれ以上のガス体を第２のチャンバから回収する工程と、第１のプラズマを第１のチャンバから第３のチャンバに供給するとともに第２のチャンバから第２のプラズマを第３のチャンバに供給する工程を備える。１若しくはそれ以上の物質が、第３のチャンバ内に配される。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、１若しくはそれ以上のガス体を分解し、ダウンストリーム・プラズマを作り出す装置である。本発明の装置は、第１の絞り部を有する第１のチャンバを備える。第１の絞り部は、１若しくはそれ以上のガス体の第１のガス源に接続する。本発明の装置は更に、第１のポートに戻る方向への第１のチャンバ内のプラズマの膨張を制御する手段と、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源を備える。高周波エネルギ源は、第１のチャンバに接続する。更に、本発明の装置は、第１のチャンバ内の１若しくはそれ以上のガス体を分解し、プラズマにする手段を備える。更に、本発明の装置は、第２のチャンバを備え、第２のチャンバは第１のチャンバに接続する。１若しくはそれ以上の物質が第２のチャンバ内に配される。
【００１２】
本発明の第４の特徴は、１若しくはそれ以上のガス体を分解し、ダウンストリーム・プラズマを作り出す装置である。
本発明の装置は、第１の絞り部を備える第１のチャンバを備える。第１の絞り部は、１若しくはそれ以上のガス体の第１のガス源に接続する。本発明の装置は、更に、第２の絞り部を有する第２のチャンバを備える。第２の絞り部は、１若しくはそれ以上のガス体の第２のガス源に接続する。本発明の装置は、更に、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源を備え、この高周波エネルギ源は、第１のチャンバ及び第２のチャンバに接続する。本発明の装置は、第１のポートからの１若しくはそれ以上のガス体を第１のチャンバ内で第１のプラズマに分解する手段と、第２のポートからの１若しくはそれ以上のガス体を第２のチャンバ内で第２のプラズマに分解する手段を備える。更に、本発明の装置は、第３のチャンバを備え、この第３のチャンバは、第１のチャンバ及び第２のチャンバと接続する。１若しくはそれ以上の物質は、第３のチャンバ内に配される。
【００１３】
これらの目的、他の目的並びに本発明の有利な点は、以下の詳細な説明並びにこの説明に用いられる図面により当業者にとって明瞭に示されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明並びに本発明を実用化する方法を理解するために、好適な実施形態が以下に図面を参照しつつ示されるが、以下に示す例は本発明を何ら限定するものではない。
【００１５】
本発明は、高出力密度のプラズマを得ることにより、反応性或いは非反応性の活性化された中性原子及び分子からなるダウンストリームをプラズマ源から効率よく発生させるための方法、装置、及びシステムを提供する。本発明の様々な実施形態を、プラズマの使用が有利である生物学的用途、医療的用途、科学的用途、電気的用途、及びその他の用途に適用することが可能である。電磁結合或いは静電結合を用いて高周波（radio−frequency  RF）電磁エネルギを１若しくはそれ以上のガス体と結合させ、これらガス体を分解し、これにより、プラズマを作り出す。本明細書、図面、及び請求の範囲においては、高周波とは、５０００サイクル／秒（ヘルツ）若しくはそれ以上の任意の周波数を有する電磁エネルギのことをいう。
【００１６】
本発明の一実施形態において、高出力密度領域を作り出す絞り部と、プラズマが作り出される体積を制御し、プラズマの上流方向への膨張を防止するための手段が用いられる。複数のガス源が用いられる本発明の一実施形態においては、ガス源から延出するチューブの排気部は対向して配される。これにより、プラズマが全てのチューブに入るようにする。
【００１７】
図１Ａに示すごとく、本発明の一実施形態は、ガス体用入口部（１２０）を備え、ガス体用入口部（１２０）は１若しくはそれ以上のガス体を排出チャンバ（１１１）へ供給する。排出チャンバ（１１１）はまた、毛細管（１１０）を備え、毛細管（１１０）はガス体用入口部（１２０）内へのプラズマの膨張を防止する。１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）がインダクタ（１１５）に接続する。インダクタ（１１５）は排出チャンバ（１１１）を取囲むとともに、排出チャンバを通過する１若しくはそれ以上のガス体を分解する。排出チャンバ（１１１）は様々な材料（例えば、誘電性材料或いはこれに類するもの）で形成可能である。排出チャンバ（１１１）は、出口ポート（１１４）を介して第２のチャンバ（図示せず）に接続する。排出チャンバ（１１１）は、絞り部（１１８）を介して出口ポート（１１４）と接続し、これにより高出力密度を得る。本発明の一実施形態において、絞り部（１１８）は必要な出力密度と、所望の反応速度（例えば、アッシング、クリーニング、滅菌、表面改質、及びその他同様のプラズマ・プロセス）を得るのに必要なガスフローの総量の関数である直径を有する。本発明の他の実施形態において、１若しくはそれ以上の絞り部（１１８）を単一のチャンバに使用することが可能である。１若しくはそれ以上の絞り部（１１８）のそれぞれは、１ミリメートル以上、１９ミリメートル以下の内径を有し、１ミリメートル以上の長さを有する。一実施形態において、円筒状ディスクの形状の差込部は１若しくはそれ以上の穴部を備え、この１若しくはそれ以上の穴部は、差込部の円筒形状の軸に平行に設けられる。差込部は１若しくはそれ以上の絞り部を備える。他の実施形態において、複数の差込部が用いられる。
【００１８】
図１Ｂに示すごとく、本発明の他の実施形態は、ガス体用入口部（１２０）を備える。ガス体用入口部（１２０）は１若しくはそれ以上のガス体を排出チャンバ（１１１）に供給する。金属材料或いは誘電材料（１８４）は、ガス体用入口部（１２０）を取囲み、誘電層（１８２）は小さな開口部（１８０）（例えば、穴部、スロット、或いはこれに類する穿孔部）を備える。これにより、プラズマが排出チャンバ（１１１）からガス体用入口部（１２０）を介して上流方向に膨張することが防止される。１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）はインダクタ（１１５）と接続する。インダクタ（１１５）は排出チャンバ（１１１）を取囲むとともに、排出チャンバ（１１１）を通過する１若しくはそれ以上のガス体を分解する。排出チャンバ壁部（２００）は様々な材料で形成可能である。これら材料として、例えば、セラミック、ガラス、或いはこれらに類する材料といった誘電性材料が挙げられる。排出チャンバ（１１１）は、出口ポート（１１４）を介して第２のチャンバ（図示せず）に接続する。排出チャンバ（１１１）は、絞り部（１１８）を介して出口ポート（１１４）に接続する。これにより高い出力密度が得られる。一実施形態において、絞り部（１１８）は着脱自在な差込部内に設けられる。着脱自在な差込部により、絞り部（１１８）が使い捨て可能になり或いは清浄に保ちやすくなる。或いは絞り部（１１８）は排出チャンバの材料とは異なる材料により形成されてもよい。他の実施形態において、絞り部（１１８）を構築するために使用する材料は、所望に応じて、プラズマに対して反応性或いは非反応性の材料とする。
【００１９】
図２Ａにおいて、ガス体用入口部（１２０）は逆流方向へのプラズマの膨張を制限するための手段を備えるとともに、排出チャンバ（１１１）へ１若しくはそれ以上のガス体を供給する。排出チャンバ（１１１）は又、誘電性層（１８２）を備え、誘電性層（１８２）は排出チャンバ（１１１）と突出した第１電極（１９０）の間に配される。第１電極（１９０）と第２電極（１９２）はいずれも、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）に接続する。１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）は、排出チャンバ（１１１）を通過する１若しくはそれ以上のガス体を分解するための出力を提供する。排出チャンバ（１１１）は第２のチャンバ（図示せず）に、出口ポート（１１４）を介して接続する。排出チャンバ（１１１）は出口ポート（１１４）に、絞り部（１１８）を介して接続する。これにより高い出力密度が得られる。一実施形態において、絞り部（１１８）は、着脱自在な差込部内に設けられる。着脱自在な差込部により、絞り部（１１８）が使い捨て可能になり或いは清浄に保ちやすくなる。或いは絞り部（１１８）は排出チャンバの材料とは異なる材料により形成されてもよい。絞り部（１１８）を構築するために使用する材料は、所望に応じて、プラズマに対して反応性或いは非反応性の材料とする。他の実施形態において、絞り部（１１８）と出口ポート（１１４）は、反応性材料或いは非反応性材料を備える１つの部品からなる差込部として形成されてもよい。
【００２０】
図２Ｂにおいて、金属材料或いは誘電性材料（１８４）は、ガス体用入口部（１２０）を取囲み、ガス体用入口部（１２０）は１若しくはそれ以上のガス体を排出チャンバ（１１１）に供給する。材料（１８６）（金属性電極或いは誘電性材料のいずれかからなる）内に設けられる小さな開口部（１８０）は、プラズマが排出チャンバ（１１１）からガス体用入口部（１２０）を介して上流方向に膨張するのを防止す。排出チャンバ（１１１）はまた、第１電極（１９０）（他の実施形態においては、追加のる金属電極或いは代替用金属電極）と、第２の電極（１９２）を備える。第１の電極及び第２の電極は、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）に接続する。誘電性材料（１８８）は第１電極（１９０）と第２電極（１９２）を分離する。１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）は排出チャンバ（１１１）を通過する１若しくはそれ以上のガス体を分解するための出力を提供する。排出チャンバ（１１１）は、出口ポート（１１４）内に配される（高い出力密度を得るための）絞り部（１１８）と、第２電極（１９２）を介して、第２のチャンバ（２１１）に接続する。出口ポート（１１４）と隣接して誘電性材料（１９４）が配される。また、選択的に誘電性材料（１９６）が出口ポート（１１４）と隣接して配されてもよい。これら誘電性材料（１９４）及び（１９６）は、プラズマが下流方向に膨張することを制限する。他の実施形態において、第２の排出チャンバ（２１１）が壁部（２００）を備える。壁部（２００）は様々な材料により形成可能である。このような材料として例えば、セラミック、ガラス、或いはこれらに類するものといった金属材料或いは誘電性材料が挙げられる。一実施形態において、絞り部（１１８）は、着脱自在な差込部内に設けられる。着脱自在な差込部により、絞り部（１１８）が使い捨て可能になり或いは清浄に保ちやすくなる。或いは絞り部（１１８）は排出チャンバの材料とは異なる材料により形成されてもよい。絞り部（１１８）を構築するために使用する材料は、所望に応じて、プラズマに対して反応性或いは非反応性の材料とする。
【００２１】
図２Ｃにおいて、ガス体用入口部（１２０）は、排出チャンバ（１１１）に１若しくはそれ以上のガス体を供給する。排出チャンバ（１１１）は出口ポート（１１４）を介して第２のチャンバ（２１１）に接続する。１若しくはそれ以上のガス体は、ガス体出口部（２２０）を介して第２のチャンバ（２１１）から放出される。排出チャンバ（１１１）はまた、第１電極（１９０）と第２電極（１９２）を備える。第１電極（１９０）及び第２電極（１９２）は１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）に接続する。１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）は排出チャンバ（１１１）及び（２１１）を通過する１若しくはそれ以上のガス体を分解するための出力を提供する。排出チャンバ（１１１）は様々な材料（例えば、セラミック、ガラス、或いはこれに類するものといった誘電性材料）により取囲まれてもよい。排出チャンバ（１１１）は出口ポート（１１４）に、高い出力密度を得るための絞り部（１１８）を介して接続する。一実施形態において、絞り部（１１８）は、着脱自在な差込部内に設けられる。着脱自在な差込部により、絞り部（１１８）が使い捨て可能になり或いは清浄に保ちやすくなる。或いは絞り部（１１８）は排出チャンバの材料とは異なる材料により形成されてもよい。絞り部（１１８）を構築するために使用する材料は、所望に応じて、プラズマに対して反応性或いは非反応性の材料とする。
【００２２】
図２Ｄにおいて、金属材料或いは誘電性材料（１８４）は、ガス体用入口部（１２０）を取囲む。ガス体用入口部（１２０）は、１若しくはそれ以上のガス体を排出チャンバ（１１１）に供給する。排出チャンバ（１１１）は誘電性材料（１８８）に取囲まれる。材料（１８６）（金属電極或いは誘電性材料のいずれかからなる）内に設けられる小さな開口部（１８０）は、排出チャンバ（１１１）からガス体用入口部（１２０）を介して上流方向にプラズマが膨張することを防止する。排出チャンバ（１１１）はまた、第１電極（１８９）（例えば排出チャンバ（１１１）を取囲む金属製のバンド）と、第２電極（１９２）を備える。第１電極（１８９）及び第２電極（１９２）は１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）に接続する。誘電性材料（１８８）は、第１電極（１８９）と第２電極（１９２）を分離する。１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）は排出チャンバ（１１１）を通過する１若しくはそれ以上のガス体を分解するための出力を提供する。排出チャンバ（１１１）は、（高出力密度のプラズマを得るための）絞り部（１１８）を介して第２のチャンバ（２１１）に接続するとともに、出口ポート（１１４）内に配される第２電極（１９２）に接続する。他の実施形態において、第２排出チャンバ（２１１）は、壁部（２００）を備えてもよい。壁部（２００）は様々な材料により形成可能である。このような材料として例えば、金属材料或いはセラミック、ガラス、或いはこれらに類するものといった誘電性材料が挙げられる。一実施形態において、絞り部（１１８）は、着脱自在な差込部内に設けられる。着脱自在な差込部により、絞り部（１１８）が使い捨て可能になり或いは清浄に保ちやすくなる。或いは絞り部（１１８）は排出チャンバの材料とは異なる材料により形成されてもよい。絞り部（１１８）を構築するために使用する材料は、所望に応じて、プラズマに対して反応性或いは非反応性の材料とする。
【００２３】
図２Ｅにおいて、金属材料或いは誘電性材料（１８４）は、ガス体用入口部（１２０）を取囲む。ガス体用入口部（１２０）は１若しくはそれ以上のガス体を排出チャンバ（１１１）に供給する。排出チャンバ（１１１）は誘導性材料（１８８）に取囲まれる。材料（１８６）（誘電性材料或いは他の実施形態においては選択的に金属性材料からなる）内に設けられる小さな開口部（１８０）は、排出チャンバ（１１１）からガス体用入口部（１２０）を介して上流方向にプラズマが膨張することを防止する。排出チャンバ（１１１）はまた、第１電極（１８９）（例えば排出チャンバ（１１１）を取囲む１若しくはそれ以上の導電性バンド）と、第２電極（１９１）（例えば、排出チャンバ（１１１）を取囲む複数の金属製バンド）を備える。第１電極（１８９）及び第２電極（１９２）は１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）に接続する。他の実施形態において、第１電極（１９１）の代替或いは追加として、更に別の電極（１９２）を１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源に接続してもよい。誘電性材料（１８８）は、第１電極（１８９）と第２電極（１９２）を分離する。１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）は排出チャンバ（１１１）を通過する１若しくはそれ以上のガス体を分解するための出力を提供する。排出チャンバ（１１１）は、（高出力密度のプラズマを得るための）絞り部（１１８）を介して第２のチャンバ（２１１）に接続する。他の実施形態において、第２排出チャンバ（２１１）は、壁部（２００）を備えてもよい。壁部（２００）は様々な材料により形成可能である。このような材料として例えば、金属材料或いはセラミック、ガラス、或いはこれらに類するものといった誘電性材料が挙げられる。一実施形態において、絞り部（１１８）は、着脱自在な差込部内に設けられる。着脱自在な差込部により、絞り部（１１８）が使い捨て可能になり或いは清浄に保ちやすくなる。或いは絞り部（１１８）は排出チャンバの材料とは異なる材料により形成されてもよい。絞り部（１１８）を構築するために使用する材料は、所望に応じて、プラズマに対して反応性或いは非反応性の材料とする。
【００２４】
図３において、ガス体用入口部（１２０）は１若しくはそれ以上のガス体を排出チャンバ（１１１）、（３１１）、（４１１）、及び（５１１）に提供する。排出チャンバ（１１１）、（３１１）、（４１１）、及び（５１１）は、チャンバ（３１３）に接続するとともに１若しくはそれ以上のガス体を供給する。チャンバ（３１３）は、チャンバ（１１１）、（３１１）、（４１１）、及び（５１１）からの１若しくはそれ以上のガス体を混合する。１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）は複数の排出チャンバに出力を供給する。高周波エネルギ源（１７０）のそれぞれは、排出チャンバ（１１１）、（３１１）、（４１１）、及び（５１１）のインダクタと個別に接続する。これにより、排出チャンバを互いに独立して操作することが可能になる。若しくは、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）は、１つの群としての排出チャンバ（１１１）、（３１１）、（４１１）、及び（５１１）に並列に接続されてもよい。（図面を明瞭にするために一部の接続は図示しない。）インダクタ（１１５）は排出チャンバ（１１１）を取囲むとともに、チャンバ（１１１）を通過するガス体を分解する。同様にインダクタ（１１６）は排出チャンバ（３１１）を取囲むとともにチャンバ（３１１）を通過するガス体を分解する。同様に、インダクタ（４１５）及び（５１６）はチャンバ（４１１）及び（５１１）をそれぞれ取囲み、チャンバ（４１１）及び（５１１）をそれぞれ通過する１若しくはそれ以上のガス体を分解する。排出チャンバ（４１１）は絞り部（４１８）を介してチャンバ（３１３）に接続し、排出チャンバ（５１１）は絞り部（４１９）を介してチャンバ（３１３）に接続する。絞り部（１１８）、（１１９）、（４１８）、及び（４１９）の内径と、これら絞り部を形成する材料は、それぞれの絞り部について独立して所望に応じて選択可能である。
【００２５】
図４において、ガス体用入口部（１２０）及び（１２２）のそれぞれは、１若しくはそれ以上のガス体を、排出チャンバ（１１１）及び（４１２）に供給する。排出チャンバ（１１１）及び（４１２）は、チャンバ（３１３）に接続する。チャンバ（３１３）において、チャンバ（１１１）のプラズマ、及びチャンバ（４１２）からの（チャンバ（４１３）を介する）プラズマが混合される。小さな開口部（１８０）はチャンバ（４１２）から上流方向にプラズマが膨張することを防止する。インダクタ（１１５）は排出チャンバ（１１１）を取囲むとともに、チャンバ（１１１）を通過するガス体を分解する。同様に、誘電性部（２００）により絶縁される第１電極（１９０）及び第２電極（１９２）は排出チャンバ（４１２）を取囲むとともに、チャンバ（４１２）を通過するガス体を分解する。１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（１７０）は各排出チャンバに出力を供給する。高周波エネルギ源（１７０）のそれぞれは、各排出チャンバ或いはインダクタに対して個別に或いは並列して接続する（図面を明瞭にするために一部の接続は図示しない）。他の実施形態において、各排出チャンバを互いに独立して操作する（例えば、異なる高周波周波数、異なる出力レベル（１０乃至１０００ワット）、及び同様の計数を用いて操作する）と、単に出力レベルを変化させることにより、プラズマ組成を素早く変化させることが可能になる。排出チャンバ（１１１）は絞り部（１１８）を介してチャンバ（３１３）に接続する。排出チャンバ（４１２）は絞り部（１１９）を介してチャンバ（４１３）に接続する。絞り部（１１８）及び（１１９）の内径と、絞り部（１１８）及び（１１９）を形成する材料は、それぞれの絞り部に対して独立して所望に応じて選択可能である。絞り部（１１８）及び（１１９）を形成する材料は、これら絞り部が曝されるプラズマに対して反応性であっても、非反応性であってもよい。
【００２６】
図４に示すごとく、チャンバ材料とガス体が互いに不適合性であるとき（例えば水晶とフッ素ガスなど）、複数のプラズマ源を用いてそれぞれのガス体を分解して、排出されるガス体を混合することにより化学物質を所望の混合物に混合してもよい。
【００２７】
図５において、ガス体用入口部（１２０）及び（１２２）は１若しくはそれ以上のガス体を排出チャンバ（１１１）及び（３１１）に供給する。排出チャンバ（１１１）及び（３１１）はチャンバ（３１３）に接続するとともにチャンバ（３１３）にプラズマを供給する。チャンバ（３１３）において、排出チャンバ（１１１）及び（３１１）からのプラズマが混合される。インダクタ（１１５）は排出チャンバ（１１１）を取囲み、排出チャンバ（１１１）を通過するガス体を分解する。同様にインダクタ（１１６）は排出チャンバ（３１１）を取囲み、排出チャンバ（３１１）を通過するガス体を分解する。高周波出力がインダクタ（１１５）及び（１１６）に、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（図示せず）から提供される。排出チャンバ（１１１）はチャンバ（３１３）に絞り部（１１８）を介して接続する。排出チャンバ（３１１）はチャンバ（３１３）に絞り部（１１９）を介して接続する。図８に示すごとく、反応性イオン種及び反応性中性化学種は、絞り部（１１８）及び（１１９）を介してチャンバ（３１３）に流入する。チャンバ（３１３）において、これら反応性イオン種及び反応性中性化学種は混合し、ポート（３１４）を通って処理チャンバに至る。絞り部（１１８）及び（１１９）の内径と、絞り部（１１８）及び（１１９）を形成する材料は、それぞれの絞り部に対して独立して所望に応じて選択可能である。図５は、本発明の一実施形態を示し、この実施形態において、例えばインダクタ（１１５）及び（１１６）が単一の高周波エネルギ源（図示せず）に接続する場合、排出チャンバは原則的に並列して動作する。若しくは、インダクタ（１１５）及び（１１６）は異なる高周波エネルギ源に接続して、独立して動作するものであってもよい。
【００２８】
動作時において、ガス体（例えば酸素を主成分とするガス体、或いはハロゲンを主成分とするガス体、或いは同等のガス体）は排出チャンバ（１１１）に適切なガス源（図示せず）から提供される。排出チャンバ（１１１）及び（３１１）は、１若しくはそれ以上の他のガス体を適切なガス源（図示せず）から供給されてもよい。各排出チャンバ内のガス流は、絞り部の径と、数十分の一Torr乃至数十Torrの圧力を維持する必要により制限される。１つの排出チャンバが全てのガス流を扱えない場合には、追加的な排出チャンバを並列して設け、このような必要を満たす。ガス流の合計を一定に保ちながら、１若しくはそれ以上のガス体の組成を変えることが可能である。酸素を主成分とするガス体、ハロゲンを主成分とするガス体、及びこれらに類するガス体を１乃至９９パーセント含有するガス体を、本発明の変更形態の様々な用途に適切に使用できる。
【００２９】
１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源からの高周波出力は、インダクタ（１１５）及び（１１６）を介して排出チャンバ（１１１）及び（３１１）に接続する。排出チャンバ毎に１０ワット程度の僅かな出力を加えるだけで、１若しくはそれ以上のガス体を分解できることが発見された。ガス体が分解すると、反応性イオン種及び反応性中性化学種が作り出されるとともに、絞り部（１１８）及び（１１９）を介してチャンバ（３１３）に至るガス流が作り出される。図８に示すごとく、チャンバ（３１３）においてガス体は混合し、出口ポート（１１４）を介して処理チャンバに流入する。
【００３０】
チャンバ間を接続するチューブ或いはパイプの長さはそれほど重要ではないが、チューブの長さ、内径、材料により、排出チャンバ内の圧力が増加し、結果得られる反応性中性粒子の量が減少することがある。本発明の変更形態において、チューブあたりのガス流の体積は、数立方センチメートルから数千立方センチメートルである。
【００３１】
図６は、本発明の変更形態を示し、この変更形態において、排出チャンバは一連の流れで動作する。１若しくはそれ以上の反応性ガス体が、排出チャンバ（１１１）に供給される。このガス体は、高周波出力源により分解される。高周波出力源はインダクタ（１１５）及び（１１６）を介して絞り部（１１８）内を通り、排出チャンバ（３１１）に接続する。１若しくはそれ以上の他のガス体はポート（１２２）を介して排出チャンバ（３１１）に供給される。チャンバ（３１１）において１若しくはそれ以上のガス体はインダクタ（１１６）からの高周波出力により分解され、絞り部（１１９）を介して排出される。高周波出力は、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（図示せず）によりインダクタ（１１５）及び（１１６）に個別に供給されてもよく、インダクタ（１１５）及び（１１６）を１つのグループとして供給されてもよい。インダクタ（１１５）および（１１６）に本発明の一実施形態において、インダクタ（１１５）及び（１１６）のそれぞれに加えられる出力は通常、１００ワット以下であるが、本発明の変更形態において、より大きな出力を用いることも可能である。
【００３２】
本発明の一つの変更形態において、インダクタ（１１６）を用いず、インダクタ（１１５）に加えられる出力を１０乃至数１０００ワットとしてもよい。単一のインダクタを用いる場合、反応性ガスに供給されるエネルギは、反応性ガスにより他のガスに伝達される。これにより排出チャンバ（３１１）内において、このような他のガスが分解される。図８に示すごとく、１若しくはそれ以上のガス体は、絞り部（１１９）を介して回収される。
【００３３】
図６は、本発明の変更形態を示し、この変更形態において、１若しくはそれ以上のガス愛は排出チャンバ（１１１）から入口ポート（１２０）に供給される。１若しくはそれ以上の追加的なガス体が、入口ポート（１２２）を介して排出チャンバ（３１１）に供給される。排出チャンバ（１１１）は、絞り部（１１８）を介して排出チャンバ（３１１）と接続する。本発明の一実施形態において、絞り部（１１９）の内径は絞り部（１１８）の内径と等しいかこれより大きい。プラズマはインダクタ内の中心部にあるときと比べて絞り部において最も活性が高い。
【００３４】
最も活性の高い部分のプラズマの位置を視覚的にチェックすることにより、装置が正常に動作していることを確認できる。最も活性の高い領域の位置を用いて、反応性ガスを供給するための、最適な絞り部の径を決定できる。プラズマが、絞り部近傍ではなく排出チャンバにおいて最も活性を示す場合、排出チャンバの絞り部が大きすぎる。
【００３５】
図７は本発明の変更形態を示し、この変更形態において１若しくはそれ以上の反応性ガス体及びその他のガス体が単一の排出チャンバに供給される。図７において、１若しくはそれ以上の反応性ガス体が、チャンバ（１１１）に入口ポート（１２２）を介して供給される。１若しくはそれ以上の追加的なガス体が、入口ポート（１２２）を介して排出チャンバ（１１１）に供給される。高周波出力がインダクタ（１１５）により排出チャンバ（１１１）内に結合される。これにより、１若しくはそれ以上の反応性ガスを分解するために適切な出力が加えられる。高周波出力が１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源（図示せず）によりインダクタ（１１５）に供給される。チャンバ（１１１）からの出口部は絞り部（１１８）を備え、１若しくはそれ以上の分解後のガス体は絞り部（１１８）を介して排出チャンバ（１１１）外部に回収される。本発明の一つの実施形態において、絞り部（１１８）の内径は、排出チャンバ（１１１）を、約０．２Torr乃至数１０Torrの範囲の圧力で操作できるように選択される。
【００３６】
図８は、１若しくはそれ以上の物質を処理するためのチャンバ（８６１）を示す概略断面図である。チャンバ（８６１）は１若しくはそれ以上の供給ポート（例えば供給ポート（８６３））を備える。供給ポートは、１若しくはそれ以上の分解後のガス体を受け入れるとともに、これらガス体を、物質（８６５）及びテーブル（８６６）上に均一に分配する。本発明の変更形態において、テーブル（８６６）及びチャンバ（８６１）は、物質（８６５）の温度を調節するために、温度制御されている。ガス体はチャンバ（８６１）から適切な真空ポンプ（図示せず）により、１もしくはそれ以上の排出ポート（８６８）を介して除去される。本発明の変更形態において、チャンバ（８６１）は、他のチャンバから供給されるプラズマに加えて、チャンバ（８６１）内で作り出されたプラズマを収容する。
【００３７】
本発明はしたがって、１若しくはそれ以上の反応性ガス体を効率的にプラズマに分解することにより、この１若しくはそれ以上の反応性ガス体のガス源を汚染することなく反応性イオン種及び中性化学種を提供するための装置を提供する。本発明の一実施形態において、有効な量の反応性化学種が、反応性ガス体（例えば、酸素を主成分とするガス体、或いはハロゲンを主成分とするガス体、或いはこれらに類するもの）と、別のガス体の混合物から、僅かな出力（１０ワット程度）を加えることにより得られる。
【００３８】
当業者には明らかなように、ガス体を分解してプラズマを生み出すためのエネルギを供給することについて、様々な変更が可能であることが理解できる。図示のごとく、高周波出力は、１若しくはそれ以上のチャンバに、誘導結合されるのではなく、容量結合される。本発明の変更形態において、十分な出力密度により、略全てのガス体或いはガス体の混合物が分解される。
【００３９】
着脱自在な差込部からの絞り部は高い可撓性を有する。１若しくはそれ以上の元素が、差込部に備えられる材料から選択的に放出される。例えば、プロセス・ガスとしてフッ素ガスを使用できないこともある。ガス放電に用いられるガス体が酸素を主成分とするガス体であり、着脱自在な絞り部がテフロン（登録商標）からなる場合、十分な高周波出力を加えてテフロン（登録商標）を昇温し、テフロンを活性酸素と反応させ、ダウンストリーム・プラズマ内にＣＯＦ２を生成させることにより、テフロン（登録商標）からフッ素を放出させることが可能である。放出されるフッ素の量は、温度により（部分的に）制御できる。温度は、高周波出力レベルにより制御できる。
【００４０】
大量のガス流が必要である場合、並列して動作する複数の排出チャンバを使用してもよい。これにより、チャンバあたりのガス流の量が低減され、最適な圧力範囲内で各チャンバに動作を継続させることが可能になる。複数のプラズマ源に対して複数の排出チャンバを使用することもまた有用である。これは、１００ワットのプラズマ源を３つ用いる場合の中性粒子のダウンストリーム・プラズマにおける密度は、３００ワットのプラズマ源１つにより生じる中性粒子の密度より大きいからである。互いに独立した複数の排出チャンバを用いるとまた、単に１若しくはそれ以上の選択された排出チャンバに対する出力レベルを変化させることにより、混合されたダウンストリーム・プラズマにおけるプラズマ組成を素早く変化させることが可能になる。
【００４１】
図９は高出力密度プラズマを提供するための方法を示すフローチャートである。この方法の手順は、操作（９０２）から開始する。操作（９０４）は、１若しくはそれ以上のガス体をガス源から第１のチャンバに供給する段階からなる。本発明のいくつかの実施形態において、この操作は、第１のチャンバからガス源に戻る方向のプラズマの膨張を制御（すなわち、低減或いは防止）するための手段を用いる段階を備える。操作（９０６）は高周波出力を加えて１若しくはそれ以上のガス体を分解してプラズマを作り出す段階からなる。操作（９０８）は１若しくはそれ以上の分解後のガス体を第１のチャンバから絞り部を介して回収する段階からなる。この絞り部のサイズは、この絞り部近傍においてプラズマの出力密度が増加するように選択される。操作（９１０）は１若しくはそれ以上の分解後のガス体を第２のチャンバに供給する段階からなる。第２のチャンバ内には、１若しくはそれ以上の物質が配される。この方法は操作（９１２）で終了する。チャンバの壁部と同じ材料或いは異なる材料からなる据付式の差込部或いは着脱自在な差込部を用いて絞り部を形成してもよい。
【００４２】
図１０は、本発明の変更形態にしたがって高出力密度プラズマを提供するための方法を示すフローチャートである。この方法の手順は操作（１００２）から開始する。操作（１００４）は１若しくはそれ以上のガス体を第１のガス源から第１のチャンバに供給する。本発明のいくつかの実施形態において、操作（１００４）は第１のチャンバから第１のガス源に戻る方向のプラズマの膨張を制限（すなわち、低減或いは防止）するための手段を用いする段階を備える。操作（１００６）は高周波出力を加えて１若しくはそれ以上のガス体を分解して第１のプラズマを作り出す段階からなる。操作（１００８）は、第１のプラズマを第１のチャンバから第１の絞り部を介して回収する段階からなる。第１の絞り部のサイズは、第１の絞り部近傍においてプラズマの出力密度が増加するように選択される。操作（１０１０）は１若しくはそれ以上のガス体を第２のガス源から第２のチャンバに供給する段階からなる。第２のチャンバにおいて、高周波出力により、１若しくはそれ以上のガス体が分解され、第２のプラズマが作り出される。操作（１０１２）は第２の絞り部を用いて第２のプラズマを第２のチャンバから回収する段階からなる。第２の絞り部のサイズは、第２の絞り部近傍においてプラズマの出力密度が増加するように選択される。操作（１０１４）は、第１のプラズマを第１のチャンバから第３のチャンバに供給し、第２のプラズマを第２のチャンバから第３のチャンバに供給する段階からなる。第３のチャンバは、１若しくはそれ以上の物質を備える。この方法は、操作（１０１６）で終了する。チャンバの壁部と同じ材料或いは異なる材料からなる据付式の差込部或いは着脱自在な差込部を用いて絞り部を形成してもよい。本発明の変更形態において、差込部はプラズマに対して反応性であり、１若しくはそれ以上の元素をプラズマ内に放出する。本発明の一実施形態において、第１のチャンバと第２のチャンバは同形同大に構築されてもよい。本発明の変更形態において、第１のチャンバは第２のチャンバと異なる形状に構築される。この実施形態においては、電磁結合或いは静電結合を用いて高周波出力をチャンバに加える。
【００４３】
図１１は、本発明の変更形態にしたがって高出力密度プラズマを提供するための方法を示すフローチャートである。この方法の手順は、操作（１１０２）から開始する。操作（１１０４）は１若しくはそれ以上のガス体を第１のチャンバに供給する段階からなる。本発明の一実施形態において、操作（１１０４）は１若しくはそれ以上のガス体の上流方向への膨張を制御するための手段を用いる段階を備える。操作（１１０６）は高周波出力を加えて１若しくはそれ以上のガス体を分解し、第１のプラズマを作り出す段階からなる。操作（１１０８）は第１のプラズマを第１のチャンバから第１の絞り部を介して回収する段階からなる。第１の絞り部のサイズは、第１の絞り部近傍におけるプラズマの出力密度が増加するように選択される。操作（１１１０）は１若しくはそれ以上のガス体を第２のチャンバに供給する段階からなる。第２のチャンバにおいて、高周波出力により１若しくはそれ以上のガス体（第１のチャンバ内に配される１若しくはそれ以上のガス体と同じガス体であっても異なるガス体であってもよい）が分解され、第２のプラズマが作り出される。操作（１１２）は第２の絞り部を用いて第２のプラズマを第２のチャンバから回収する段階からなる。第２の絞り部のサイズは、第２の絞り部近傍におけるプラズマの出力密度が増加するように選択される。操作（１１１４）は第１のプラズマ及び第２のプラズマ（第１の絞り部及び第２の絞り部）の排出部を互いに対向するように配置する段階からなる。これにより、選択した位置においてプラズマが増強される。操作（１１１６）は第１のプラズマを第３のチャンバに供給し、第２のプラズマを第３のチャンバに供給する段階からなる。第３のチャンバ内には１若しくはそれ以上の物質が配される。この方法は操作（１１１８）で終了する。チャンバの壁部と同じ材料或いは異なる材料からなる据付式の差込部或いは着脱自在な差込部を用いて絞り部を形成してもよい。本発明の変更形態において、１若しくはそれ以上の差込部がプラズマに対して反応性の材料を備え、１若しくはそれ以上の元素をプラズマ内に放出する。本発明の一実施形態において、第１のチャンバと第２のチャンバは同形同大に構築されてもよい。本発明の変更形態において、第１のチャンバは第２のチャンバと異なる形状に構築される。この実施形態においては、電磁結合或いは静電結合を用いて高周波出力をチャンバに加える。
【００４４】
図１２は、本発明の変更形態にしたがって高出力密度プラズマを提供するための方法を示すフローチャートである。この方法の手順は操作（１２０２）から開始する。操作（１２０４）は１若しくはそれ以上の差込部をプラズマ・システム内に配置し、１若しくはそれ以上のチャンバ内に１若しくはそれ以上の絞り部を作り出す段階を備える。チャンバの壁部と同じ材料或いは異なる材料からなる据付式の差込部或いは着脱自在な差込部を用いて絞り部を形成してもよい。本発明の一実施形態において、操作（１２０６）は１若しくはそれ以上のガス体を第１のチャンバに供給する段階からなる。本発明の一実施形態において、操作（１２０６）は１若しくはそれ以上のガス体の上流方向への膨張を制限するための手段を用いる段階からなる。操作（１２０８）は高周波出力を加えて１若しくはそれ以上のガス体を分解して第１のプラズマを作り出す段階からなる。操作（１２１０）は、第１のプラズマを第１のチャンバから第１の絞り部を介して回収する段階からなる。第１の絞り部のサイズは、第１の絞り部近傍におけるプラズマの出力密度が増加するように選択される。操作（１２１０）は１若しくはそれ以上のガス体を第２のチャンバに供給する段階からなる。第２のチャンバにおいて、高周波出力により１若しくはそれ以上のガス体（第１のチャンバ内に配される１若しくはそれ以上のガス体と同じガス体であっても異なるガス体であってもよい）が分解され、第２のプラズマが作り出される。操作（１２１２）は第２の絞り部を用いて第２のプラズマを第２のチャンバから回収する段階からなる。第２の絞り部のサイズは、第２の絞り部近傍におけるプラズマの出力密度が増加するように選択される。操作（１２１２）は１若しくはそれ以上のガス体を第１のチャンバと連続した第２のチャンバに供給し、１若しくはそれ以上のガス体（第１のチャンバ内に配される１若しくはそれ以上のガス体と同じガス体であっても、異なるガス体であってもよい）を分解し、第２のプラズマを作り出す段階からなる。操作（１２１４）は第２の絞り部を用いて第２のプラズマを第２のチャンバから回収する段階からなる。第２の絞り部のサイズは、第２の絞り部近傍におけるプラズマの出力密度が増加するように選択される。操作（１２１６）は第１のプラズマを第３のチャンバに供給し、第２のプラズマを第３のチャンバに供給する段階からなる。第３のチャンバ内には、１若しくはそれ以上の物質が配される。この方法は、操作（１２１８）で終了する。本発明の変更形態において、１若しくはそれ以上の差込部が、プラズマと反応性の材料を備え、プラズマ内に１若しくはそれ以上の元素を放出する。本発明の変更形態において、第１のチャンバは第２のチャンバと異なる形状に構築される。この実施形態においては、電磁結合或いは静電結合を用いて高周波出力をチャンバに加える。
【００４５】
本明細書中で例として説明した実施形態は、例示のためにのみ示されたものであって、本発明の範囲を限定するものではない。したがって当業者であれば、以下の請求の範囲に開示される本発明の範囲及び本質を離れることなく他の実施形態を実施可能であることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】本発明の一実施形態にしたがって構築されたプラズマ発生装置を示す。この装置は、ガス体用入口部を備え、このガス体用入口部は、１若しくはそれ以上のガス体を排出チャンバに供給する。排出チャンバは、毛細管を備え、この毛細管はガス体用入口部内へのプラズマの膨張を防止する。
【図１Ｂ】本発明の他の実施形態にしたがって構築されるプラズマ発生装置を示す。この装置は、ガス体用入口部を備え、このガス体用入口部は、１若しくはそれ以上のガス体を排出チャンバへ供給する。排出チャンバは、小さな開口部を備え、この開口部は、ガス体用入口部を通じて排出チャンバから上流方向に向かうプラズマの膨張を防止する。
【図２Ａ】本発明の他の実施形態にしたがって構築されるプラズマ発生装置を示す。この装置は、ガス体用入口部を備え、このガス体用入口部は、１若しくはそれ以上のガス体を排出チャンバへ供給する。排出チャンバは誘電体層を備え、誘電体層は、排出チャンバと第１の電極の間並びに第１電極と第２電極の間に配される。第１電極及び第２電極は、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源と接続する。
【図２Ｂ】本発明の他の実施形態にしたがって構築されるプラズマ発生装置を示す。この装置は、排出チャンバを備える。排出チャンバは、誘電体層を備え、誘電体層は、排出チャンバと第１の電極の間並びに第１電極と第２電極の間に配される。第１電極及び第２電極は、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源と接続する。
【図２Ｃ】本発明の他の実施形態にしたがって構築されるプラズマ発生装置を示す。この装置は、排出チャンバを備える。排出チャンバは、出口ポートにより第２チャンバに接続する。１若しくはそれ以上のガス体がガス体用出口により第２チャンバに向かう。
【図２Ｄ】本発明の他の実施形態にしたがって構築されるプラズマ発生装置の概略断面図である。この装置は、排出チャンバを備える。排出チャンバは、誘電体層を備え、誘電体層は、排出チャンバと第１の電極の間並びに第１電極と第２電極の間に配される。第１電極及び第２電極は、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源と接続する。
【図２Ｅ】本発明の他の実施形態にしたがって構築されるプラズマ発生装置の概略断面図である。この装置は、排出チャンバを備える。排出チャンバは、誘電体層を備え、誘電体層は、排出チャンバと第１の電極の間並びに第１電極と第２電極の間に配される。第１電極及び第２電極は、１若しくはそれ以上の高周波エネルギ源と接続する。
【図３】本発明の一実施形態にしたがって構築されたプラズマ発生装置を示す。この装置は、ガス体用入口部を備え、１若しくはそれ以上のガス体を複数の排出チャンバへ供給する。排出チャンバは、チャンバに接続する。
【図４】本発明の他の実施形態にしたがって構築されたプラズマ発生装置を示す。この装置は異なる種類の排出チャンバを備え、これらの排出チャンバは平行して操作することや独立に操作することが可能である。これらの排出チャンバは、チャンバに接続し、排出チャンバからの１若しくはそれ以上のガス体を結合させる。
【図５】本発明の他の実施形態にしたがって構築されたプラズマ発生装置を示す。この装置は２つの同形・同大の排出チャンバを備え、これら排出チャンバはチャンバに接続する。これにより、排出チャンバからのプラズマが結合される。
【図６】本発明の他の実施形態を示す。この形態において、排出チャンバは連続的に操作される。
【図７】本発明の他の実施形態を示す。この形態において、１若しくはそれ以上の反応ガス及び他のもう１つのガス体が単一の排出チャンバに供給される。
【図８】本発明の他の実施形態にしたがって構築されたチャンバの概略的断面図であり、チャンバは１若しくはそれ以上の物質を処理する。
【図９】本発明の他の実施形態にしたがって構築された方法のフローチャートであり、高出力密度のプラズマを提供する。
【図１０】本発明の他の実施形態にしたがって構築された方法のフローチャートであり、高出力密度のプラズマを平行して提供する。
【図１１】本発明の他の実施形態にしたがって構築された方法のフローチャートであり、高出力密度のプラズマを平行して提供する。
【図１２】本発明の他の実施形態にしたがって構築された方法のフローチャートであり、高出力密度のプラズマを連続して提供する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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