(57)【要約】【課題】【解決手段】大気誘導結合プラズマトーチが、内部でプラズマが生成される容器と、容器の周囲に巻回されたコイルとを備える。コイルは、少なくとも２つの離間された巻回層を有する。コイルは、所与の多層巻きのすべての巻回層が、隣接する多層巻きの巻回の前に巻回されるように構築される。コイルの第１の端部は接地に接続されており、コイルの第２の端部は、プラズマを点火して処理を促進させるよう構成されたＲＦドライバ信号を受信するように接続される。【選択図】図２Ａ
2014500577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成するための装置であって、
内部で前記プラズマが生成される容器と、
ＲＦドライバ信号を受信して前記プラズマを少なくとも維持するよう構成されたコイルと
を備え、
前記コイルは、前記容器の周囲に巻回され、複数の巻回層を有し、前記コイルは、所与の多層巻きのための前記複数の巻回層のすべての巻回層が、隣接する多層巻きの巻回の前に巻回されるように構築され、前記隣接する多層巻きは前記所与の多層巻きに隣接する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記所与の多層巻きは、前記所与の多層巻きの最下層から前記所与の多層巻きの最上層へと巻回される装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記隣接する多層巻きは、前記隣接する多層巻きの最上層から前記隣接する多層巻きの最下層へと巻回される装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置であって、前記隣接する多層巻きは、前記隣接する多層巻きの最下層から前記隣接する多層巻きの最上層へと巻回される装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記容器は、大気誘導結合プラズマトーチのプラズマ生成シリンダである装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記複数の層は２層である装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記複数の層は３層である装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、前記コイルは、二重管構成および並列管構成の一方によって実装される装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、前記コイルの第１の端部が接地に接続されており、前記第１の端部は、冷却流体を注入および排出するための端部でもある装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、前記ＲＦドライバ信号は、約１０ＭＨｚから約１００ＭＨｚの間の周波数を有する装置。
【請求項１１】
プラズマを用いてプラズマ基板を処理するよう構成された大気誘導結合プラズマトーチであって、
内部で前記プラズマが生成される容器であって、前記容器は、処理ガスを受け入れるための少なくとも第１の流入口および前記容器から前記プラズマを放出するための少なくとも１つの開口端を有し、さらに、冷却ガスを受け入れるための第２の流入口および前記冷却ガスを排出するための流出口を備える容器と、
前記容器の周囲に巻回されたコイルであって、前記コイルは、少なくとも２つの離間された巻回層を有し、前記コイルは、所与の多層巻きのすべての巻回層が、隣接する多層巻きの巻回の前に巻回されるように構築され、前記隣接する多層巻きは前記所与の多層巻きに隣接し、前記コイルの第１の端部が接地に接続され、前記コイルの第２の端部が、前記処理中に前記プラズマを点火するよう構成されたＲＦドライバ信号を受信するように接続されているコイルと
を備える大気誘導結合プラズマトーチ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の大気誘導結合プラズマトーチであって、前記所与の多層巻きは、前記所与の多層巻きの最下層から前記所与の多層巻きの最上層へと巻回される大気誘導結合プラズマトーチ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の大気誘導結合プラズマトーチであって、前記隣接する多層巻きは、前記所与の多層巻きの前記最上層から続いて、前記隣接する多層巻きの最上層から前記隣接する多層巻きの最下層へと巻回される大気誘導結合プラズマトーチ。
【請求項１４】
請求項１２に記載の大気誘導結合プラズマトーチであって、前記隣接する多層巻きは、前記所与の多層巻きの前記最上層から続いて、前記隣接する多層巻きの最下層から前記隣接する多層巻きの最上層へと巻回される大気誘導結合プラズマトーチ。
【請求項１５】
請求項１１に記載の大気誘導結合プラズマトーチであって、前記所与の多層巻きは、前記所与の多層巻きの最上層から前記所与の多層巻きの最下層へと巻回される大気誘導結合プラズマトーチ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の大気誘導結合プラズマトーチであって、前記隣接する多層巻きは、前記所与の多層巻きの前記最下層から続いて、前記隣接する多層巻きの最下層から前記隣接する多層巻きの最上層へと巻回される大気誘導結合プラズマトーチ。
【請求項１７】
請求項１５に記載の大気誘導結合プラズマトーチであって、前記隣接する多層巻きは、前記所与の多層巻きの前記最下層から続いて、前記隣接する多層巻きの最上層から前記隣接する多層巻きの最下層へと巻回される大気誘導結合プラズマトーチ。
【請求項１８】
請求項１１に記載の大気誘導結合プラズマトーチであって、前記コイルは、二重管で実装される大気誘導結合プラズマトーチ。
【請求項１９】
請求項１１に記載の大気誘導結合プラズマトーチであって、前記ドライバＲＦ信号は、約１０ＭＨｚから約３０ＭＨｚの範囲のドライバＲＦ周波数を有する大気誘導結合プラズマトーチ。
【請求項２０】
プラズマを用いてプラズマ基板を処理するよう構成された大気誘導結合プラズマトーチであって、
処理ガスを受け入れるための少なくとも１つの流入口および前記プラズマを放出するための少なくとも１つの開口端を有する前記プラズマの閉じ込め手段と、
前記容器の周囲に巻回されたコイルであって、前記コイルは、少なくとも２つの離間された巻回層を有し、前記コイルは、所与の多層巻きのすべての巻回層が、隣接する多層巻きの巻回の前に巻回されるように構築され、前記隣接する多層巻きは前記所与の多層巻きに隣接し、前記コイルの第１の端部が接地に接続されているコイルと、
前記処理中に前記コイルの第２の端部に供給されるＲＦドライバ信号の生成手段と
を備える大気誘導結合プラズマトーチ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
半導体製品の製造では、ウエハなどの基板が、蒸着およびエッチング処理を受け、その上にフィーチャが形成される。半導体基板の処理は、しばしば、処理工程の合間に、ポリマ堆積物などの残留物を残す。さらなる処理に向けて基板を洗浄するために、大気誘導結合プラズマトーチが用いられてきた。
【０００２】
説明を容易にするために、二重壁シリンダ１０２を備えた典型的な従来技術の大気誘導結合プラズマトーチ１００を図１に示す。シリンダ１０２は、通例、石英または同様に適した材料から形成される。冷却ガス流入口１０４は、使用中に二重壁シリンダ１０２を温度調節するために、冷却ガス（例えば、窒素または空気など）をシリンダ壁の間に注入することを可能にする。適切な冷却ガスを用いることによって、トーチ内のプラズマからの高い熱放散による大気誘導結合プラズマトーチ１００への熱的な損傷を防ぐ。
【０００３】
図に示すように、コイル１０６が、二重壁シリンダ１０２の外周に巻かれている。使用中、処理ガス（例えば、水素または窒素）が、処理ガス流入口１０８を通してシリンダ１０２の内部空間に導入される。適切なドライバＲＦ信号（例えば、４０ＭＨｚの信号）がコイル１０６に供給されると、コイル１０６は、処理ガスからプラズマを点火するための直列ＬＣ共振回路の一部として機能する。使用中にコイル１０６を冷却するために、通例は、液体冷却が利用される。
【０００４】
大気誘導結合プラズマトーチ１００内で形成された誘導結合プラズマは、開口部１２０から放出される。次いで、開口部１２０から放出されたプラズマまたは活性化された中性種の高温ジェットは、イオン注入処理後の望ましくないポリマ堆積物などの材料を基板から除去または洗浄するために利用されうる。
【０００５】
周知のように、コイル１０６上に誘導される電圧は、ドライバＲＦ信号の周波数の関数である。４０ＭＨｚで、典型的な大気誘導結合プラズマトーチには、例えば、コイル１０６の両端の間で最大２０ｋＶ（ピークトゥピーク）が生じうる。典型的な大気条件では、プラズマを点火するために高い誘導電圧が必要である。
【０００６】
しかしながら、従来技術で用いられる高いＲＦドライバ周波数（例えば、４０ＭＨｚ以上）では、コストおよび技術的な問題が生じる。例えば、多くの処理システムは、すでに、より低い周波数のＲＦ源（例えば、１０〜３０ＭＨｚ（１３．５６ＭＨｚまたは２７．１２ＭＨｚなど））をエッチングおよび蒸着に利用している。したがって、より低い周波数のサブシステムを設計、製造、適格化、および、維持するための構成要素および専門技術を、より低コストで容易に利用することができる。さらに、より低いドライバＲＦ周波数を用いると、ツールごとの再現性が改善される。
【０００７】
本発明は、大気誘導結合プラズマトーチにおいて、より低いドライバＲＦ周波数でプラズマを点火および維持するための方法および装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付の図面では、限定ではなく例示を目的として本発明を図示する。なお、これらの添付図面においては、同様の構成要素には同様の符号が付されている。
【０００９】
【図１】説明を容易にするために、典型的な従来技術の大気誘導結合プラズマトーチを示す図。
【００１０】
【図２Ａ】ＵＬＬＵ巻回パターンを用いた改良２層コイルの例を示す切り欠き図。
【図２Ｂ】ＵＬＬＵ巻回パターンを用いた改良２層コイルの例を示す切り欠き図。
【図２Ｃ】ＵＬＬＵ巻回パターンを用いた改良２層コイルの例を示す切り欠き図。
【図２Ｄ】ＵＬＬＵ巻回パターンを用いた改良２層コイルの例を示す切り欠き図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、添付図面に例示されたいくつかの実施形態を参照しつつ、本発明の詳細な説明を行う。以下の説明では、本発明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、当業者にとって明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の処理工程および／または構造については、詳細な説明を省略した。
【００１２】
上述したように、直列ＬＣ共振回路の一部として機能するコイルの誘導電圧は、ドライバＲＦ周波数の関数である。ドライバＲＦ周波数を下げると、コイルの誘導電圧を下げる効果がある。補償がなされない限り、低い誘導電圧は、大気誘導結合プラズマトーチにおいてプラズマを点火するのに不十分である場合がある。
【００１３】
周知のように、コイルの誘導電圧は、コイルインダクタンスＬの関数でもある。一般に、かかるコイルのインダクタンスを上げると、コイルの誘導電圧を上げる効果がある。コイルのインダクタンス増大させることにより、ドライバＲＦ周波数を下げても高い誘導電圧を維持できる。あるいは、ドライバＲＦ周波数が同じままの場合に、より高い誘導電圧を実現できる。
【００１４】
コイルのインダクタンスを上げる１つの方法は、巻数を増やす方法である。一般に、円筒コイルのインダクタンスは、巻数の２乗に比例する。例えば、円筒コイル形状（ソレノイド）について、コイルの両端を考慮しなければ、ドライバＲＦ周波数を３分の１に減少させる（例えば、４０ＭＨｚから１３ＭＨｚに減少させる）と、コイルを通した誘導電圧をほぼ同じに維持するには、巻数を１．７倍（１．７はおおよそ３の平方根に等しい）に増大させる補償が必要になる。
【００１５】
しかしながら、本願の発明者は、単により多くの巻線を追加することによってコイルの巻数を増やしても他の問題が生じることを認識している。図１を参照すると、例えば、プラズマ長およびその他のプラズマ特性は、コイル長（図１のＣＬ）が増大されると直接的または間接的に影響を受ける。多くの用途で、プラズマ長およびその他のプラズマ特性の変化は望ましくない。プラズマ長およびその他のプラズマ特性の変化に対応できる場合でも、例えば、大気誘導結合プラズマトーチが特定の長さまたは体積を超えることがフォームファクタ要件によって妨げられうるため、追加できる巻数には物理的な制限がある。
【００１６】
変圧器の技術において、コイルの巻数は、多層コイルを利用することによって効果的に増大できることが周知である。変圧器に通例用いられるタイプの２層コイルにおいて、例えば、１００巻数の外側コイル層を１００巻数の内側コイル層に重ねることによって、コイル長を増大させることなく１００を超える有効巻数のコイルを効果的に提供することができる。
【００１７】
しかしながら、本願の発明者は、大気誘導結合プラズマトーチの用途には、変圧器コイル設計で通例生じないアーク放電のリスクがあることを認識している。上述のように、コイルの両端の間の誘導電圧は、大気条件下でプラズマを効果的に点火するために、数万ボルトに達しうる。コイルの両端が空間的に互いに近い状態で２つのコイル層が巻かれている場合、アーク放電が起こりうる。
【００１８】
例えば、巻線が、第１のコイル層端部で石英シリンダ上の任意の点Ｘから始まり、石英シリンダ周囲に巻かれつつ点Ｙに向かって進むことによって内側コイル層を形成し、点Ｙで内側コイル層から外側コイル層へと移行し、石英シリンダの点Ｘへ戻るように巻かれてコイルの他方の端部を形成すると仮定する。この段階で、コイルの両端は点Ｘ付近にある。コイルの２つの端部の間の電圧差が、２つのコイル端部の間にある媒質（通例は、空気）の降伏電圧を超えると、高い電圧差と、コイルの両端の近さとによって、コイルの両端部の間でアーク放電が起きる可能性がある。
【００１９】
本発明の実施形態は、コイルの物理的な長さを伸ばすことも、体積を過度に増大させることもなく、アーク放電による損傷を最小限に抑えつつ、大気誘導結合プラズマトーチのコイルにおけるプラズマ点火可能な電圧を維持するための方法および装置に関する。本明細書に記載するコイルは、プラズマを生成して閉じ込めるために用いられるシリンダまたは容器（非円筒形の容器を備える場合もある）の周りに巻き付けられたコイルである。様々な実施形態において、新規の巻回パターン（およびそのための方法）が、隣接する多層巻きの間の電圧差を最小化するために提供される。本明細書で用いられているように、多層巻きという用語は、互いに重なって巻かれると共に、最下部の巻きから最上部の巻きに向かって、または、その逆の方向で、連続的に巻かれた複数（少なくとも２回）の巻きを意味する。
【００２０】
１または複数の実施形態において、新規の巻回パターン（およびそのための方法）は、アーク放電を最小化するために、隣接する多層巻きの間の電圧差を（数万ではなく）数千ボルトに維持する。１または複数の実施形態において、新規の巻回パターン（およびそのための方法）は、アーク放電を最小化するために、コイルの両端（すなわち、最大の電圧差が生じるコイルの部分）を、従来技術で可能なよりも物理的に遠く離す。
【００２１】
一般に、コイルは、１つの多層巻きの巻回層すべてが次の多層巻きに進む前に完了するように巻回される。１つのバリエーションは、多層巻きの最初の巻きの最下の（最も内側またはシリンダに最も近い）巻回層で巻回を始めるか、もしくは、多層巻きの最初の巻きの最上の（最も外側またはシリンダから最も遠い）巻回層で巻回を始めるか、に関する。別のバリエーションは、多層巻きからそれに隣接する多層巻きへの移行が、同じ巻回層で起きるか（例えば、多層巻きＸの最上層から多層巻きＸ＋１の最上層へと移行がなされる、または、多層巻きＸの最下層から多層巻きＸ＋１の最下層へと移行がなされる）、もしくは、異なる巻回層で起きるか（例えば、多層巻きＸの最上層から多層巻きＸ＋１の最下層へと移行がなされる、または、多層巻きＸの最下層から多層巻きＸ＋１の最上層へと移行がなされる）、に関する。
【００２２】
以下では、２層コイルについて記載する。ただし、本発明の装置および方法は、例えば、単に、隣接する多層巻きに移行する前に多層巻きのすべての層の巻回を実行することにより、３層、４層以上に拡張できることを理解されたい。
【００２３】
１または複数の実施形態において、ＬＵＬＵ（下−上−下−上）巻回パターンが、２層コイルにおける最初の２つの隣接する多層巻きの間で形成される。このパターンは、次の２つの多層巻き、そして、その次の２つに繰り返され、以下同様に繰り返される。ＬＵＬＵパターンは、最初にプラズマシリンダに近接してコイルを巻回することを含む（ＬＵＬＵパターンの「Ｌ」部分である下層）。これは、パターン「ＬＵＬＵ」における最初の「Ｌ」である。次に、同じ多層巻きにおいて、プラズマシリンダからさらに半径方向に離れた上層に対して巻回がなされる。これは、パターン「ＬＵＬＵ」における最初の「Ｕ」である。これらの２つの巻回（下層の後に上層）が、最初の多層巻き（２層コイルでは二重巻きになる）を形成する。Ｌ−Ｕの二重巻きの個々の巻きすなわち巻き付けの両方が、石英シリンダの端部１６０から同じ距離ｄ１に位置することに注意されたい。
【００２４】
次に、コイルは、隣接する多層巻きの下層に導かれ、再びプラズマシリンダに近接する。これは、パターン「ＬＵＬＵ」における２つ目の「Ｌ」である。次に、同じ隣接する多層巻きにおいて、プラズマシリンダからさらに半径方向に離れた上層に対して巻回がなされる。これは、パターン「ＬＵＬＵ」における２つ目の「Ｕ」である。これらの２つの巻回（下層の後に上層）が、２つ目の二重巻きを形成する。２つ目の二重巻きは、距離ｄ１にあるＬ−Ｕペアとのクロストークを最小化するために、十分に異なる距離ｄ２（石英シリンダの端部１６０から測定された距離）に配置される。３つ目の二重巻きおよび４つ目の二重巻きが同様に形成される。
【００２５】
３つの層が含まれる場合、例えば、パターンは、単に「Ｌ１Ｕ１１Ｕ１２Ｌ２Ｕ２１Ｕ２２」になることに注意されたい。ここで、記号Ｌ１は、最初の三重巻きのためのシリンダに最も近い最下層を表し、記号Ｕ１１は、最初の三重巻きのための中間層を表し、記号Ｕ１２は、最初の三重巻きのためのシリンダから半径方向に最も離れた最上層を表す。同様に、記号Ｌ２は、２つ目の三重巻きのためのシリンダに最も近い最下層を表し、記号Ｕ２１は、２つ目の三重巻きのための中間層を表し、記号Ｕ２２は、２つ目の三重巻きのためのシリンダから半径方向に最も離れた最上層を表す。この場合、下層が最初に巻回され、次に、同じ三重巻きのために半径方向外側の中間上層が巻回される。その後、半径方向でさらに外側の最上層が、同じ三重巻きのために巻回される。そして、コイルは、次に繰り返される隣接する三重巻きの下層に導かれる。４つの層が含まれる場合、パターンは、例えば、「Ｌ１Ｕ１１Ｕ１２Ｕ１３Ｌ２Ｕ２１Ｕ２２Ｕ２３」になる。このように、任意の数の層に対応できる。
【００２６】
また、２層コイルにおける最初の２つの隣接する多層巻きについてＵＬＵＬパターンを巻回することも可能であることに注意されたい。換言すると、１つの多層巻きのために上層および下層を巻回して、移行し、隣接する多層巻きのために上層および下層を巻回することが可能である。このパターンは、次の２つの多層巻き、そして、その次の２つに繰り返され、以下同様に繰り返される。３つの層については、例えば、「Ｕ１Ｌ１１Ｌ１２Ｕ２Ｌ２１Ｌ２２」となる。ここで、記号Ｕ１は、最初の三重巻きのための最上層を表し、記号Ｌ１２は、最初の三重巻きのための中間層を表し、記号Ｌ１２は、最初の三重巻きのためのシリンダに最も近い最下層を表す。同様に、記号Ｕ２は、２つ目の三重巻きのための最上層を表し、記号Ｌ２１は、２つ目の三重巻きのための中間層を表し、記号Ｌ２２は、２つ目の三重巻きのためのシリンダに最も近い最下層を表す。
【００２７】
１または複数の実施形態において、ＬＵＵＬ（下−上−上−下）巻回パターンが、２層コイルにおける最初の２つの隣接する多層巻きの間で形成される。このパターンは、次の２つの多層巻き、そして、その次の２つに繰り返され、以下同様に繰り返される。ＬＵＵＬパターンは、最初にプラズマシリンダに近接してコイル層を巻回することを含む。これは、パターン「ＬＵＵＬ」における最初の「Ｌ」である。次に、同じ多層巻きにおいて、プラズマシリンダからさらに半径方向に離れた上層に対して巻回がなされる。これは、パターン「ＬＵＵＬ」における最初の「Ｕ」である。これらの２つの巻回（下層の後に上層）が、最初の多層巻きを形成する。
【００２８】
次に、コイルは、隣接する多層巻きの上層に移行される。これは、パターン「ＬＵＵＬ」における２つ目の「Ｕ」である。次に、同じ隣接する多層巻きにおいて、プラズマシリンダに近い下層に対して巻回なされる。これは、パターン「ＬＵＵＬ」における２つ目の「Ｌ」である。これらの２つの巻回（下層の後に上層）が、２つ目の多層巻きを形成する。３つ目および４つ目の多層巻きが同様に形成される。
【００２９】
３つの層が含まれる場合、例えば、パターンは、隣接する多層巻きの最初のペアについては単に「Ｌ１Ｕ１１Ｕ１２Ｕ２２Ｕ２１Ｌ２」になることに注意されたい。ここで、記号Ｌ１は、最初の二重巻きのためのシリンダに最も近い最下層を表し、記号Ｕ１１は、最初の二重巻きのための中間層を表し、記号Ｕ１２は、最初の二重巻きのためのシリンダから半径方向に最も離れた最上層を表す。同様に、記号Ｌ２は、２つ目の二重巻きのためのシリンダに最も近い最下層を表し、記号Ｕ２１は、２つ目の二重巻きのための中間層を表し、記号Ｕ２２は、２つ目の二重巻きのためのシリンダから半径方向に最も離れた最上層を表す。この場合、下層が最初に巻回され、次に、同じ多層巻きのために半径方向外側の中間上層が巻回される。その後、半径方向にさらに外側の最上層が、同じ多層巻きのために巻回される。次いで、コイルは、隣接する多層巻きの最上層に導かれる。次に、その隣接する多層巻きの中間上層が巻回される。次に、その隣接する多層巻きの下層が巻回される。４つの層が含まれる場合、パターンは、例えば、「Ｌ１Ｕ１１Ｕ１２Ｕ１３Ｕ２３Ｕ２２Ｕ２１Ｌ２」になる。このように、任意の数の層に対応できる。
【００３０】
また、２層コイルにおける最初の２つの隣接する二重巻きについてＵＬＬＵパターンを巻回することも可能であることに注意されたい。換言すると、１つの多層巻きのために上層および下層を巻回して、移行し、隣接する多層巻きのために下層および上層を巻回することが可能である。このパターンは、次の２つの多層巻き、そして、その次の２つに繰り返され、以下同様に繰り返される。３つの層については、例えば、「Ｕ１Ｌ１１Ｌ１２Ｌ２２Ｌ２１Ｕ２」となる。ここで、記号Ｕ１は、最初の三重巻きのための最上層を表し、記号Ｌ１１は、最初の三重巻きのための中間層を表し、記号Ｌ１２は、最初の三重巻きのためのシリンダに最も近い最下層を表す。同様に、記号Ｕ２は、２つ目の三重巻きのための最上層を表し、記号Ｌ２１は、２つ目の三重巻きのための中間層を表し、記号Ｌ２２は、２つ目の三重巻きのためのシリンダに最も近い最下層を表す。
【００３１】
１または複数の実施形態において、巻回は、連続的な導体を用いて、一方向（すなわち、時計回りまたは反時計回り）をたどり、１つの多層巻きのすべての巻回層が完了するまで進む。次いで、巻回は、次の多層巻きに進み、次の多層巻きのすべての巻回層を完成させる。次に、巻回は、次の多層巻きに進み、以下同様に続く。隣接する多層巻きが追加されると、多層巻きが、シリンダの長さに沿って一方向に直線的に追加される。１または複数の実施形態において、コイルの接地端は、最外部の巻回に位置する。代替的または追加的に、１または複数の実施形態において、コイルの高電圧端は、最外部の巻回に位置する。１または複数の実施形態において、２〜６ｍｍの銅または銅合金の管が、コイル材料として用いられる。外面は、高ＲＦ周波数でより良好な導電率を得るために銀メッキされてよい（ＲＦ電流の表皮効果）。
【００３２】
本発明の１または複数の実施形態において、コイルは、（間に適切なスペーサ構造を備えた）二重壁管を用いることによって、大きい管の内部に小さい管を配置した二重管構成である。冷却流体（高純度水または同様の適切な冷却流体など）が、コイルの一方の端部で一方の管（内管または外管のいずれか）に注入され、同じ管内でコイルの他端部に移動し、他方の管に流れてコイルの元の端部に戻る。この構成は、配管の設置および維持を単純化する。冷却流体を注入および排出するために用いられるコイル端が、接地コイル端でもある場合、冷却流体は高電圧コイル端を介して導入も排出もされないので、水道水またはその他の「非高純度」冷却流体を冷却に用いてもよい。接地側で冷却流体を導入または排出すれば、冷却流体の残留導電率によってプラズマトーチデバイス内の望ましくない位置にＲＦ電流が漏れることが防止される。
【００３３】
本発明の特長および利点は、以下の図面と説明を参照すれば、よりよく理解できる。図２Ａ〜図２Ｄは、ＵＬＬＵ巻回パターンを用いた改良２層コイルの例を示す切り欠き図である。図２Ａでは、ＵＡおよびＬＡが第１の多層巻きを形成し、次いで、ＬＢおよびＵＢが、隣接する多層巻きを形成する。ＵＡは、第１の多層巻きの上層（外層）を示す。ＬＡは、第１の多層巻きの下層（内層）を示す。ＬＢは、第２の多層巻きの下層（内層）を示す。ＵＢは、第２の多層巻きの上層（外層）を示す。この例における配列は、ＵＡＬＡＬＢＵＢである。コイルは、矢印２５２の方向に（図のコイルの下側から見て）時計回りに連続的に巻回され、矢印２５４の方向に進んで、さらなる多層巻きが追加される。
【００３４】
図２Ｂは、図２ＡのＵＬＬＵ巻回パターンの続きを示しており、第２の多層巻きのペアがさらに詳細に図示されている。この図でも、ＵＡおよびＬＡが第１の多層巻きを形成し、ＬＢおよびＵＢが、隣接する多層巻きを形成する。
【００３５】
図２Ｃは、図２Ｂおよび図２ＡのＵＬＬＵ巻回パターンの続きを示しており、第３の多層巻きのペアが追加されている。この図でも、ＵＡおよびＬＡが第１の多層巻きを形成し、ＬＢおよびＵＢが、隣接する多層巻きを形成する。ＵＣは、第３の多層巻きの上層（外層）を示す。ＬＣは、第３の多層巻きの下層（内層）を示す。この例における配列は、ＵＡＬＡＬＢＵＢＵＣＬＣである。
【００３６】
図２Ｄは、図２Ｃ、図２Ｂ、および、図２ＡのＵＬＬＵ巻回パターンの続きを示しており、第４の多層巻きが追加されている。この図でも、ＵＡおよびＬＡが第１の多層巻きを形成し、ＬＢおよびＵＢが、隣接する多層巻きを形成する。ＵＣは、第３の多層巻きの上層（外層）を示す。ＬＣは、第３の多層巻きの下層（内層）を示す。ＬＤは、第４の多層巻きの下層（内層）を示す。ＵＤは、第４の多層巻きの上層（外層）を示す。この時点で、パターンは、ＵＡＬＡＬＢＵＢＵＣＬＣＬＤＵＤとなる。
【００３７】
図２Ｄからもわかるように、コイルの２つの端部は、直線的に見て（すなわち、矢印２５４の方向に沿って）コイルの反対端に位置するように空間的に離れている。これは、（変圧器の巻線で普通に行われるように）最初に下層全体を巻回した後に折り返して下層の上に巻回して上層を形成する場合には不可能である。コイルの２つの端部は、空間的な分離を最大化するために、（図２Ｄに示すように）互いに１８０度に位置することが好ましい（ただし、必須ではない）。
【００３８】
以上からわかるように、本発明の実施形態は、コイルの全高（コイルソレノイドの高さ）を増大させることなく、巻数を効果的に増加させ、それにより、コイルのインダクタンスを増加させて、アーク放電を最小化しつつコイルの長さにわたる誘導電圧を効果的に増加させる。コイルの誘導電圧を増大させることにより、プラズマは、同じまたは低いＲＦドライバ周波数で、より容易に点火および／または維持されうる。
【００３９】
代表的な実施形態および最良の形態を開示したが、特許請求の範囲に規定されているように本発明の主題および精神の範囲内で、開示された実施形態に変形および変更を施すことができる。
【図１】
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【図２Ａ】
2014500577.tif 000004
【図２Ｂ】
2014500577.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【国際調査報告】
2014500577.tif 000008