(57)【要約】  プラズマチャンバ内のプラズマにＲＦ電力を結合するための伝送線ＲＦアプリケータ装置及び方法。本装置は、内側導体と、１つ又は２つの外側導体を含む。１つ又は２つの外側導体の各々の主要部は、外側導体の内面と外面との間に延びる複数の開口部を含む。
2014526113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦアプリケータの外側でプラズマに電力を結合するための伝送線ＲＦアプリケータであって、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する外側導体と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する内側導体であって、内側導体の主要部は外側導体の主要部内に配置され、外側導体の主要部から離間している内側導体を含み、
外側導体の主要部は、
（ｉ）内側導体の主要部に対向する内面と、
（ｉｉ）外面と、
（ｉｉｉ）外側導体の内面と外側導体の外面との間に延びる複数の開口部を含む伝送線ＲＦアプリケータ。
【請求項２】
誘電体カバーを含み、
前記内側及び外側導体の各々の主要部は、誘電体カバー内に配置され、
誘電体カバーは、前記導体の各々の主要部の周囲にガスシールを提供し、これによってガスは、誘電体カバーの外部と前記導体のいずれの主要部との間でも流れることができない請求項１記載のアプリケータ。
【請求項３】
外側導体は、管状の形状を有し、
内側導体及び外側導体は、同軸に配置される請求項１記載のアプリケータ。
【請求項４】
プラズマチャンバであって、
プラズマチャンバの内部を囲む真空エンクロージャと、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する誘電体カバーであって、誘電体カバーの主要部は、プラズマチャンバの前記内部に配置される誘電体カバーと、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する外側導体であって、外側導体の主要部は、誘電体カバーの主要部内に配置される外側導体と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する内側導体であって、内側導体の主要部は、外側導体の主要部内に配置され、外側導体の主要部から離間している内側導体と、
誘電体カバーの第１及び第２の端部にそれぞれ当接し、これによって第１及び第２のシール装置、誘電体カバー、及び真空エンクロージャが組み合わさって、外側導体の主要部とプラズマチャンバの内部との間の流体連通を防止する第１及び第２のシール装置を含み、
外側導体の主要部は、
（ｉ）内側導体の主要部に対向する内面と、
（ｉｉ）誘電体カバーの主要部の内面に対向する外面と、
（ｉｉｉ）外側導体の内面と外側導体の外面との間に延びる２以上の開口部を含むプラズマチャンバ。
【請求項５】
内側導体の主要部と外側導体の主要部との間の空間は、周囲の大気に開放されており、これによって前記空間は、プラズマチャンバの内部の圧力にかかわらず、周囲の大気圧のままである請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項６】
内側導体の主要部と外側導体の主要部の間の空間は、少なくとも部分的に気体で占められており、
第１及び第２のシール装置は、前記空間とプラズマチャンバの内部との間に気密シールを提供し、これによって前記空間とプラズマチャンバの内部との間で圧力差を可能にする請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項７】
第１のシール装置は、誘電体カバーの第１の端部と真空エンクロージャとの間に延びている請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項８】
第２のシール装置は、プラズマチャンバの内部に配置され、真空エンクロージャに当接しない請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項９】
内側導体と外側導体との間にＲＦ電圧を生成するように接続されるＲＦ電源を含む請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項１０】
内側導体の第１の端部と外側導体の第１の端部との間に第１のＲＦ電圧を生成するように接続された第１のＲＦ電源と、
内側導体の第２の端部と外側導体の第２の端部との間に第２のＲＦ電圧を生成するように接続された第２のＲＦ電源を含む請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項１１】
内側導体の第１の端部と外側導体の第１の端部との間にＲＦ電圧を生成するように接続されたＲＦ電源と、
内側導体の第２の端部と外側導体の第２の端部との間に接続された終端インピーダンスを含む請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項１２】
内側導体と外側導体との間に接続されたＲＦ電力出力を有するＲＦ電源を含み、
ＲＦ電力出力は、内側導体の主要部の最長寸法よりも短く、外側導体の主要部の最長寸法よりも短い波長を有する請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項１３】
前記２以上の開口部は、
外側導体上の異なる長手方向の位置における複数の開口部を含み、
外側導体上の連続する長手方向の位置にある前記複数の開口部の隣接するものは、外側導体の周方向の寸法に沿ってオフセットされる請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項１４】
前記２以上の開口部は、
外側導体の主要部の第１のサブ部分内の第１の複数の開口部と、外側導体の主要部の別の第２のサブ部分内の第２の複数の開口部を含み、
第１のサブ部分は、外側導体の第１の端部から第２のサブ部分へと延びており、
第２のサブ部分は、第１のサブ部分から外側導体の中央部へと延びており、
第２の複数の開口部によって占められている第２の部分の表面積の割合は、第１の複数の開口部によって占められている第１の部分の表面積の割合よりも大きい請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項１５】
前記２以上の開口部は、
外側導体の主要部の第１のサブ部分内の第１の複数の開口部と、外側導体の主要部の別の第２のサブ部分内の第２の複数の開口部を含み、
第１のサブ部分は、外側導体の第１の端部から第２のサブ部分へと延びており、
第２のサブ部分は、第１のサブ部分から外側導体の中央部へと延びており、
第２のサブ部分内の開口部の平均面積は、第１のサブ部分内の開口部の平均面積よりも大きい請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項１６】
前記２以上の開口部は、
外側導体の主要部の第１のサブ部分内の第１の複数の開口部と、外側導体の主要部の別の第２のサブ部分内の第２の複数の開口部を含み、
第１のサブ部分は、外側導体の第１の端部から第２のサブ部分へと延びており、
第２のサブ部分は、第１のサブ部分から外側導体の中央部へと延びており、
第２のサブ部分内の隣接する開口部間の平均間隔は、第１のサブ部分内の隣接する開口部間の平均間隔よりも小さい請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項１７】
前記２以上の開口部は、
外側導体の主要部の第１のサブ部分内の第１の複数の開口部と、外側導体の主要部の別の第２のサブ部分内の第２の複数の開口部を含み、
第１のサブ部分は、外側導体の第１の端部から第２のサブ部分へと延びており、
第２のサブ部分は、第１のサブ部分から外側導体の中央部へと延びており、
第２のサブ部分内の開口部の前記角度の平均は、第１のサブ部分内の開口部の前記角度の平均よりも小さい請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項１８】
前記２以上の開口部は、
外側導体の主要部上の第１の位置から第２の位置まで進行する連続した位置に複数の開口部を含み、
第１の位置は、第２の位置と外側導体の第１の端部との間にあり、
第２の位置は、第１の位置と外側導体の中央部との間にあり、
第１の位置から第２の位置まで進行するそれぞれの前記位置にあるそれぞれの各開口部は、面積が単調増加する請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項１９】
前記２以上の開口部は、
外側導体の主要部上の第１の位置から第２の位置まで進行する連続した位置に複数の開口部を含み、
第１の位置は、第２の位置と外側導体の第１の端部との間にあり、
第２の位置は、第１の位置と外側導体の中央部との間にあり、
第１の位置から第２の位置まで進行するそれぞれの前記位置にあるそれぞれの各開口部は、隣接する開口部間の間隔が単調減少する請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項２０】
前記２以上の開口部は、
外側導体の主要部上の第１の位置から第２の位置まで進行する連続した位置に複数の開口部を含み、
第１の位置は、第２の位置と外側導体の第１の端部との間にあり、
第２の位置は、第１の位置と外側導体の中央部との間にあり、
第１の位置から第２の位置まで進行するそれぞれの前記位置にあるそれぞれの各開口部は、外側導体の周方向の寸法に対して単調減少する角度で長軸を有する請求項４記載のプラズマチャンバ。
【請求項２１】
アプリケータの外側でプラズマに電力を結合するための伝送線ＲＦアプリケータであって、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する第１の外側導体と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する第２の外側導体と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する内側導体であって、内側導体の主要部は、第１の外側導体の主要部と第２の外側導体の主要部との間に配置され、第１の外側導体の主要部と第２の外側導体の主要部から離間している内側導体を含み、
それぞれの各外側導体の主要部は、
（ｉ）内側導体の主要部に対向する内面と、
（ｉｉ）外面と、
（ｉｉｉ）前記それぞれの外側導体の内面と前記それぞれの外側導体の外面との間に延びる複数の開口部を含む伝送線ＲＦアプリケータ。
【請求項２２】
プラズマチャンバであって、
プラズマチャンバの内部を囲む真空エンクロージャと、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する誘電体カバーであって、誘電体カバーの主要部は、プラズマチャンバの前記内部に配置され、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する第１の外側導体であって、第１の外側導体の主要部は、誘電体カバーの主要部内に配置される第１の外側導体と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する第２の外側導体であって、第２の外側導体の主要部は、誘電体カバーの主要部内に配置される第２の外側導体と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する内側導体であって、内側導体の主要部は、第１の外側導体の主要部と第２の外側導体の主要部との間に配置され、これによって内側導体の主要部は、第１及び第２の外側導体のそれぞれの主要部から離間している内側導体と、
誘電体カバーの第１及び第２の端部にそれぞれ当接し、これによって第１及び第２のシール装置、誘電体カバー、及び真空エンクロージャが組み合わさって、プラズマチャンバの内部と第１及び第２の外側導体のそれぞれの主要部との間の流体連通を防止する第１及び第２のシール装置を含み、
それぞれの各外側導体の主要部は、
（ｉ）内側導体の主要部に対向する内面と、
（ｉｉ）誘電体カバーの主要部の内面に対向する外面と、
（ｉｉｉ）前記それぞれの外側導体の内面と前記それぞれの外側導体の外面との間に延びる複数の開口部を含むプラズマチャンバ。
【請求項２３】
プラズマに電力を結合する方法であって、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する外側導体を提供する工程と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する内側導体を提供する工程であって、内側導体の主要部は、外側導体の主要部内に配置され、外側導体の主要部から離間している工程を含み、
外側導体の主要部は、
（ｉ）内側導体の主要部に対向する内面と、
（ｉｉ）外面と、
（ｉｉｉ）外側導体の内面と外側導体の外面との間に延びる複数の開口部を含む方法。
【請求項２４】
プラズマチャンバの内部を囲む真空エンクロージャを提供する工程と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する誘電体カバーを提供する工程であって、誘電体カバーの主要部は、プラズマチャンバの前記内部に配置され、外側導体の主要部は、誘電体カバーの主要部内に配置され、これによって外側導体の外面は、誘電体カバーの主要部の内面に対向する工程と、
それぞれが誘電体カバーの第１及び第２の端部に当接する第１及び第２のシール装置を提供し、これによって第１及び第２のシール装置、誘電体カバー、及び真空エンクロージャが組み合わさって、外側導体の主要部とプラズマチャンバの内部との間の流体連通を防止する工程を含む請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
プラズマに電力を結合する方法であって、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する第１の外側導体を提供する工程と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する第２の外側導体を提供する工程と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する内側導体を提供する工程であって、内側導体の主要部は、第１の外側導体の主要部と第２の外側導体の主要部との間に配置され、第１の外側導体の主要部と第２の外側導体の主要部から離間している工程を含み、
それぞれの各外側導体の主要部は、
（ｉ）内側導体の主要部に対向する内面と、
（ｉｉ）外面と、
（ｉｉｉ）前記それぞれの外側導体の内面と前記それぞれの外側導体の外面との間に延びる複数の開口部を含む方法。
【請求項２６】
プラズマチャンバの内部を囲む真空エンクロージャを提供する工程と、
第１及び第２の端部間に延びる主要部を有する誘電体カバーを提供する工程であって、誘電体カバーの主要部は、プラズマチャンバの前記内部に配置され、それぞれの各外側導体のそれぞれの主要部は、誘電体カバーの主要部内に配置され、それぞれの各外側導体のそれぞれの外面は、誘電体カバーの主要部の内面に対向する工程と、
それぞれが誘電体カバーの第１及び第２の端部に当接する第１及び第２のシール装置を提供し、これによって第１及び第２のシール装置、誘電体カバー、及び真空エンクロージャが組み合わさって、プラズマチャンバの内部と第１及び第２の外側導体のそれぞれの主要部との間の流体連通を防止する工程を含む請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
第１の導体と、
第１の導体とは異なり、多数の開口部を含む第２の導体を含み、
前記開口部は、第２の導体上の異なる長手方向の位置にあり、各々が第２の導体の長手方向の寸法に対して平行ではない長軸を有する複数の開口部を含み、
第２の導体上の連続した長手方向の位置にある前記複数の開口部のうちの隣接するものは、第２の導体の横方向の寸法に沿ってオフセットされる伝送線ＲＦアプリケータ。
【請求項２８】
第１の導体と、
第１の導体とは異なり、第１の端部と第２の端部との間に延びる第２の導体とを含み、
第２の導体は、第２の導体の第１の部分内の第１の複数の開口部と、第２の導体の第２の部分内の第２の複数の開口部とを含み、
第１の部分は、第２の導体の第１の端部から第２の部分まで延び、
第２の部分は、第１の部分から第２の導体の中央部まで延び、
第２の複数の開口部によって占められている第２の部分の表面積の割合は、第１の複数の開口部によって占められている第１の部分の表面積の割合よりも大きい伝送線ＲＦアプリケータ。
【請求項２９】
第１の導体と、
第１の導体とは異なり、第１の端部と第２の端部との間に延びる第２の導体とを含み、
第２の導体は、第２の導体の第１の部分内の第１の複数の開口部と、第２の導体の第２の部分内の第２の複数の開口部とを含み、
第１の部分は、第２の導体の第１の端部から第２の部分まで延び、
第２の部分は、第１の部分から第２の導体の中央部まで延び、
第２の部分内の開口部の平均面積は、第１の部分内の開口部の平均面積よりも大きい伝送線ＲＦアプリケータ。
【請求項３０】
第１の導体と、
第１の導体とは異なり、第１の端部と第２の端部との間に延びる第２の導体とを含み、
第２の導体は、第２の導体の第１の部分内の第１の複数の開口部と、第２の導体の第２の部分内の第２の複数の開口部とを含み、
第１の部分は、第２の導体の第１の端部から第２の部分まで延び、
第２の部分は、第１の部分から第２の導体の中央部まで延び、
第２の部分内の隣接する開口部間の平均間隔は、第１の部分内の隣接する開口部間の平均間隔よりも小さい伝送線ＲＦアプリケータ。
【請求項３１】
第１の導体と、
第１の導体とは異なり、第１の端部と第２の端部との間に延びる第２の導体とを含み、
第２の導体は、第２の導体の第１の部分内の第１の複数の開口部と、第２の導体の第２の部分内の第２の複数の開口部とを含み、
第１の部分は、第２の導体の第１の端部から第２の部分まで延び、
第２の部分は、第１の部分から第２の導体の中央まで延び、
それぞれの各開口部は、第２の導体の周方向の寸法に対してそのそれぞれの長軸が向けられたそれぞれの角度によって特徴付けられ、
第２の部分内の開口部の前記角度の平均値は、第１の部分内の開口部の前記角度の平均値よりも小さい伝送線ＲＦアプリケータ。
【請求項３２】
第１の導体と、
第１の導体とは異なり、第１の端部と第２の端部との間に延びる第２の導体とを含み、
第２の導体は、第１の位置から第２の位置へと進行する連続的な位置に複数の開口部を含み、
第１の位置は、第２の位置と第２の導体の第１の端部との間にあり、
第２の位置は、第１の位置と第２の導体の中心との間にあり、
第１の位置から第２の位置まで進行する前記それぞれの位置にあるそれぞれの各開口部は、面積が単調増加する伝送線ＲＦアプリケータ。
【請求項３３】
第１の導体と、
第１の導体とは異なり、第１の端部と第２の端部との間に延びる第２の導体とを含み、
第２の導体は、第１の位置から第２の位置へと進行する連続的な位置に複数の開口部を含み、
第１の位置は、第２の位置と第２の導体の第１の端部との間にあり、
第２の位置は、第１の位置と第２の導体の中心との間にあり、
第１の位置から第２の位置まで進行する前記それぞれの位置にあるそれぞれの各開口部は、隣接する開口部間の間隔が単調減少する伝送線ＲＦアプリケータ。
【請求項３４】
第１の導体と、
第１の導体とは異なり、第１の端部と第２の端部との間に延びる第２の導体とを含み、
第２の導体は、第１の位置から第２の位置へと進行する連続的な位置に複数の開口部を含み、
第１の位置は、第２の位置と第２の導体の第１の端部との間にあり、
第２の位置は、第１の位置と第２の導体の中心との間にあり、
第１の位置から第２の位置まで進行する前記それぞれの位置にあるそれぞれの各開口部は、外側導体の横方向の寸法に対して単調減少する角度で長軸を有する伝送線ＲＦアプリケータ。
【請求項３５】
第１の導体の第１の端部と第２の導体の第１の端部との間にＲＦ電圧を生成するように接続されたＲＦ電源を含む請求項２８〜３４のいずれか１項記載の伝送線ＲＦアプリケータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、電子デバイス（例えば、半導体、ディスプレイ、太陽電池）を製造するためのプラズマチャンバ内でＲＦ電力をプラズマ放電に結合するのに有用なＲＦアプリケータ装置及び方法に関する。本発明は、より具体的には、１つの内側導体と、１つ又は２つの外側導体を含み、各外側導体は、ＲＦアプリケータがＲＦエネルギーをプラズマチャンバ内のプラズマへ放射可能な開口部を有するようなＲＦアプリケータに関する。
【従来技術】
【０００２】
プラズマチャンバは、一般に、半導体、ディスプレイ、太陽電池などの電子デバイスを製造するためのプロセスを実行するために使用される。このようなプラズマ製造プロセスは、ワークピースの表面上に半導体、導体又は誘電体の層を化学気相成長する工程又はワークピース表面上でこのような層の選択された部分をエッチングする工程を含む。
【０００３】
プラズマは、一般にチャンバ内でＲＦアプリケータからガス又はプラズマにＲＦ電力を結合することによってプラズマチャンバ内で維持される。ＲＦ電力は、プラズマ状態にガスを励起するか、プラズマを維持するのに必要なＲＦ電力を供給する。カップリング技術の２つの広範なカテゴリは、ＲＦ電力をプラズマに容量結合する電極、又はプラズマ中に電磁放射を放射するアンテナである。
【０００４】
アンテナの従来の１つのタイプは、主にアンテナにより生成された磁界によってＲＦ電力をプラズマに結合する誘導結合器（誘導結合アンテナとも呼ばれる）である。誘導結合器の欠点は、一般に、波長が誘導結合器の直径よりも小さいＲＦ周波数で動作することができないことである。高いＲＦ周波数で動作することができないことは、特定のプラズマの化学的性質において重大な欠点である。
【０００５】
アンテナの従来の別のタイプは、ＲＦ電力が中空導波路の内部からプラズマに放射される１つの導波管の壁内にスロットを有する中空導波路である。中空導波路の欠点は、カットオフ周波数以下で動作することができず、それゆえ横方向の軸に沿ったその幅が電源周波数で導波路内を伝搬する信号の波長の少なくとも半分でなければならないことである。この幅に対する要件の結果として、スロット付き中空導波管アンテナは、典型的にはプラズマチャンバの内部ではなくプラズマチャンバの誘電体窓の外部で使用されてきた。
【０００６】
アンテナの従来の別のタイプは、円筒誘電体で囲まれた線状の導体であって、その組み合わせがプラズマによって囲まれるようにプラズマチャンバ内に配置されたものである。導体の一端又は両端は、ＵＨＦ又はマイクロ波電源から電力を受け取るように接続される。電力は、プラズマと誘電体との間の境界で電磁波によってアンテナからプラズマに結合される。このタイプのアンテナの欠点は、アンテナによって放射される電力が、電源に接続されたアンテナの端部からの距離と共に漸進的に減少することである。アンテナの両端が電源に接続されていても、アンテナの中央部付近の放射電力は、端部付近の電力よりも低くなり、それによってプラズマの空間的均一性を低下させるだろう。不均一性は、アンテナの長さとともに増加し、従ってこのタイプのアンテナは、大型のプラズマチャンバにはあまり望ましくない。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、プラズマチャンバ内のプラズマにＲＦ電力を結合するために有用である伝送線ＲＦアプリケータ装置及び方法である。本発明は、内側導体と、１つ又は２つの外側導体を含む。１つ又は２つの外側導体の各々の主要部は、外側導体の内面と外面との間に延びる複数の開口部を含む。
【０００８】
動作時には、ＲＦ電源の出力が、内側導体と１つ又は２つの外側導体との間に接続されるとき、ＲＦアプリケータは、１つ又は２つの外側導体内の開口部からＲＦエネルギーを放射する。単一のＲＦ電源は、内側及び外側導体に接続することができ、又はより好ましくは、２つのＲＦ電源をＲＦアプリケータの反対の端部にそれぞれ接続することができる。
【０００９】
本発明の別の一態様は、誘電体カバーと第１及び第２のシール装置と組み合わせた上記伝送線ＲＦアプリケータを含むプラズマチャンバである。プラズマチャンバは、プラズマチャンバの内部を囲む真空エンクロージャを含む。誘電体カバーの主要部は、プラズマチャンバの内部に配置されている。前述の１つ又は２つの外側導体の主要部は、誘電体カバーの主要部内に配置されている。第１及び第２のシール装置は、誘電体カバーの第１及び第２の端部にそれぞれ当接し、これによって第１及び第２のシーリング装置、誘電体カバー、及び真空エンクロージャは組み合わさって、外側導体の主要部とプラズマチャンバの内部との間の流体連通を防止する。
【００１０】
このような流体連通を防止することは、開口部を電気的に短絡するガス放電の開口部内での形成を防ぎ、これによってＲＦアプリケータが開口部を通してＲＦ電力を放射するのを防止するのに有利である。更に、内側及び外側導体間の空間のいずれかの部分がガスによって占められるならば、そのような流体連通を防止する追加的な利点は、プラズマチャンバの動作中に、プラズマチャンバ内で真空よりもはるかに高い圧力に空間を維持可能にすることである。空間をより高い圧力（例えば、大気圧）に維持することは、内側及び外側導体間のガス放電を防止するのに役立つ。
【００１１】
本発明の第１の態様又は実施形態では、内側導体は外側導体内に配置され、複数の外側導体に対する要件は存在しない。２つの外側導体を要求する本発明の第２の態様又は実施形態では、内側導体は、２つの外側導体間に配置される。
【００１２】
動作中、ＲＦアプリケータの任意の部分から放射される電力量は、その部分内の開口部の数及び大きさに応じて増加し、ＲＦアプリケータの長手方向の寸法に対して開口部が向けられたそれぞれの角度に応じて増加する。
【００１３】
したがって、本発明の１つの利点は、１つ又は２つの外側導体がＲＦ電源に接続される場所から最も遠くの長手方向の位置で、ＲＦアプリケータ内を伝搬する電力がゼロに降下することを避けるのに十分小さく広く離間した開口部を採用することによって、ＲＦアプリケータを所望の長さにできることである。
【００１４】
本発明の第２の利点は、中空導波路とは異なり、ＲＦアプリケータがカットオフ周波数を有さず、したがって、その横方向の幅は中空導波路に必要とされるように半波長よりも大きくする必要がないことである。
【００１５】
本発明の第３の利点は、誘導結合器とは異なり、ＲＦアプリケータはＲＦを放射するＲＦアプリケータの一部分の最長寸法よりも波長が短いＲＦ周波数で動作させることができることである。換言すれば、ＲＦ電源の出力は、内側導体の主要部の最長寸法よりも短く、外側導体の主要部の最長寸法よりも短い波長を有することができる。
【００１６】
上記ＲＦアプリケータと、少なくとも２つの別個の導体を有する他のＲＦアプリケータの両方に有用である更なる発明は、放射される電力の空間的均一性又はプラズマの空間的均一性は、１つ又は２つの外側導体の異なる部分における開口部の相対的な大きさ、間隔又は向きを変更することによって最適化できることである。
【００１７】
上記ＲＦアプリケータと、少なくとも２つの別個の導体を有する他のＲＦアプリケータの両方に有用である更なる発明は、連続する長手方向の位置における開口部間で横方向又は周方向にオフセットを提供することによって、ＲＦ電力の放射効率を改善できることである。
【００１８】
本特許出願内では、マイクロ波の周波数範囲と、それ以下のすべての周波数が広く含まれるように、用語ＲＦを使用する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】概略的に図示された２つのＲＦ電源にＲＦアプリケータを接続した、本発明に係る２導体ＲＦアプリケータを含むプラズマチャンバの縦断面図である。
【図２】ＲＦ電源を１つだけ有する以外は図１と同一の一実施形態の縦断面図である。
【図３】図１〜図２のＲＦアプリケータの第１及び第２の端部の詳細の断面図である。
【図４】真空エンクロージャの壁を貫通する図１及び図２のＲＦアプリケータの第２の端部の横断面図である。
【図５】図１〜図４の外側導体の側面図である。
【図６】図５の外側導体の横断面図である。
【図７】外側導体の断面が楕円形である代替的なＲＦアプリケータの横断面図である。
【図８】内側及び外側導体の断面が矩形である代替的なＲＦアプリケータの横断面図である。
【図９】代替的な第１及び第２のシール装置を有する図２の実施形態の変形形態の縦断面図である。
【図１０】図１又は図２に示される断面線を通して得られた外側導体の一部分の断面詳細図である。
【図１１】〜
【図１２】図１０に示される外側導体の一部分の代替的な実施形態である。
【図１３】図２に示される断面線を通して得られた外側導体の一部分の断面詳細図である。
【図１４】〜
【図１５】連続する開口部間で９０度の方位角のオフセットを有する外側導体の代替的な一実施形態の側面図及び斜視図である。
【図１６】〜
【図１７】図１４の外側導体の断面図である。
【図１８】〜
【図１９】連続する開口部間で６０度の方位角のオフセットを有する外側導体の代替的な一実施形態の側面図及び斜視図である。
【図２０】〜
【図２２】図１８の外側導体の断面図である。
【図２３】概略的に図示された２つのＲＦ電源にＲＦアプリケータを接続した、本発明に係る３導体ＲＦアプリケータを含むプラズマチャンバの縦断面図である。
【図２４】図２３のＲＦアプリケータの横断面図である。
【図２５】各外側導体が円弧状の断面を有する図２３のＲＦアプリケータの修正形態の横断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
１．２導体ＲＦアプリケータ
図１〜図２２は、本発明の第１の態様又は第１の実施形態に係る２導体伝送線ＲＦアプリケータ１０の様々な実施形態を示している。
【００２１】
ＲＦアプリケータ１０は、内側導体１４と外側導体２０を含む。外側導体２０は、第１及び第２の端部２４、２５間に延びる主要部２１を有する。同様に、内側導体１４は、第１及び第２の端部１６、１７間に延びる主要部１５を有する。内側導体の主要部１５は、外側導体２０の主要部２１内に配置され、外側導体２０の主要部２１から離間している。
【００２２】
我々は、ＲＦアプリケータ１０を対向する第１及び第２の端部１２、１３を有するものと呼び、これによってＲＦアプリケータの第１の端部１２は、内側及び外側導体のそれぞれの第１の端部１６、２４に隣接しており、ＲＦアプリケータの第２の端部１３は、内側及び外側導体のそれぞれの第２の端部１７、２５に隣接している。
【００２３】
外側導体２０の主要部２１は、外側導体の主要部の内面及び外面２２、２３の間に延びる複数の開口部３０を含む。内面２２は、内側導体の主要部１５に対向している。以下に説明されるような誘電体カバー４０を含む実施形態では、外側導体の主要部の外面２３は、誘電体カバーの主要部４１の内面４４に対向している。
【００２４】
動作時において、ＲＦ電源７０、７４の出力が、内側導体１４と外側導体２０との間に接続されている場合、ＲＦ電磁波は、内側及び外側導体のそれぞれの主要部１５、２１間の空間１８を通って伝播する。この電磁波内のＲＦ電力の一部は、開口部３０から放射し、それによってＲＦアプリケータの外側でＲＦ電力を放射する。
【００２５】
ＲＦアプリケータが、図１〜図４に示されるように、プラズマチャンバの真空エンクロージャ６０内にあるならば、ＲＦアプリケータによって放射されるＲＦ電力は、プラズマチャンバ内のガス及びプラズマによって吸収され、これによりガスをプラズマ状態に励起するか、又は既存のプラズマを維持するだろう。
【００２６】
本発明は、同時に２つのワークピース６２を処理するプラズマチャンバ内での使用に特に有利である。その場合、本発明に係るＲＦアプリケータ１０は、図１及び図２に示されるように、プラズマチャンバの真空エンクロージャ６０内の２つのワークピース６２の間に配置することができ、これによって２つのワークピースに隣接して等しいプラズマ密度を提供する。オプションで、複数のＲＦアプリケータ１０のアレイを、プラズマチャンバの真空エンクロージャ内に配置して、これによって単一のＲＦアプリケータよりも広い領域にわたってＲＦ電力を分配することができる。例えば、複数のＲＦアプリケータ１０は、２つのワークピース間の等距離にある幾何学的平面内で離間させることができる。
【００２７】
ＲＦアプリケータは、プラズマが開口部３０に入るのを防ぐために、誘電体カバー４０と、第１及び第２のシール装置５２、５３を含むのが好ましい。これは、「３．誘電体カバーと導体間の誘電体」と題される本特許明細書の次のセクションで説明される。
【００２８】
図２に示されるように、１つのＲＦ電源７０だけが、ＲＦアプリケータに接続されている場合、ＲＦアプリケータ内を伝搬する電磁波は、電界がＲＦアプリケータの長さに沿って４分の１波長毎に最大値及び最小値を交互にしている定在波の空間的分布パターンを有するだろう。この定常波パターンでは、電界の軸方向成分は、電界の径方向成分が最小値を有する点で最大であり、逆もまた同様である。軸方向の電界の定在波パターンの最大近くに位置する任意の開口部３０は、軸方向の電界の定在波パターンの最小の近くに位置する同じ大きさ及び向きのいかなる開口部よりもはるかに多くの電力を放射するだろう。
【００２９】
外側導体の長手方向の寸法Ｌに沿って半波長間隔で発生する軸方向電界の定在波パターンの連続する最大値の箇所だけに開口部２０を配置することも可能であろう。しかしながら、定常波パターンは、プラズマチャンバ内の動作条件の関数としてシフトするので、最大値の位置を予測することは困難である。したがって、１つのＲＦ電源７０だけがＲＦアプリケータに接続される場合、外側導体の長手方向の寸法に沿って開口部を４分の１波長未満に離間するのが好ましく、その場合、定在波の最大値の場所を予測する必要がない。
【００３０】
本発明と、スロット付き中空導波管のＲＦアプリケータを採用した従来の設計との間の主な違いは、本発明は、ＲＦ電源７０からのＲＦ電圧を受けるように接続することができる別個の内側及び外側のＲＦ給電の導体１４、２０を有することである。（換言すれば、内側導体１４と外側導体２０との間でＲＦ電圧を生成するようにＲＦ電源を接続することができる。）これとは対照的に、中空導波路ＲＦアプリケータの導波路は、ＲＦ給電ではなく、単に中空導波路が囲む誘電体を通して伝播する波を閉じ込めるための導電性の境界として機能する。中空導波路は、その横方向の幅が一定のサイズを超えることを必要とする波がそれ以下では伝播しなくなるカットオフ周波数を有することがよく知られている。ＲＦアプリケータの横方向の幅を小さくすることは、ＲＦアプリケータの表面に隣接する表面反応によって消費されるプラズマチャンバ内の試薬の割合を減少させるのに有益である。スロット付き中空導波管ＲＦアプリケータに対する本発明の有益な利点は、本発明は、カットオフ周波数又は要求される最小寸法を有していないことである。
【００３１】
本発明では、内側及び外側導体１４、２０は特定の形状を必要としない。図４〜６では、内側導体１４の主要部１５及び外側導体２０の主要部２１の主要部分１５は各々、円形断面を有する。図７は、外側導体２０の主要部２１が楕円形の断面を有するＲＦアプリケータ１０の代替実施形態を示す。図８は、内側及び外側導体１４、２０のそれぞれの主要部１５、２１が、各々矩形断面を有するＲＦアプリケータ１０の代替実施形態を示す。
【００３２】
内側導体は、外側導体と同じ形状である必要はない。例えば、ＲＦアプリケータは、図８のような矩形断面を有する外側導体２０と組み合わせて、図７のような円筒形の内側導体１４を有することができる。
【００３３】
図示された実施形態のすべてにおいて、内側及び外側導体は、同軸上に配置されており、形状はストレートで管状である。しかしながら、これは本発明の要件ではない。例えば、内側及び外側導体は、湾曲形状、蛇行形状、又はジグザグ形状を有することができる。
２．ＲＦ電源への接続
【００３４】
１つ又は２つのＲＦ電源７０、７４からＲＦアプリケータ１０への電気的接続の詳細についてここで説明する。
【００３５】
動作時には、第１のＲＦ電源７０は、内側導体１４と外側導体２０との間で第１のＲＦ電圧を生成するように接続される。第２のＲＦ電源７４が、内側導体１４と外側導体２０との間で第２のＲＦ電圧を生成するように接続されるのが好ましいがオプションである。
【００３６】
両方のＲＦ電源が使用される場合、第１及び第２のＲＦ電源７０、７４のＲＦ出力は、図１に示されるように、ＲＦアプリケータの第１及び第２の端部１２、１３にそれぞれ接続されるのが好ましい。図２に示されるように、第１のＲＦ電源のみを使用する場合は、そのＲＦ出力は、内側及び外側導体１４、２０上の任意の場所に接続することができる。
【００３７】
より具体的には、図１のように両方のＲＦ電源が使用される場合、第１のＲＦ電源７０は、内側導体１４の第１の端部１６と外側導体２０の第１の端部２４との間で第１のＲＦ電圧を生成するように接続されるのが好ましい。同様に、第２のＲＦ電源７４は、内側導体１４の第２の端部１７と外側導体の第２の端部２５との間で第２のＲＦ電圧を生成するように接続されるのが好ましい。
【００３８】
あるいはまた、図２のように第１のＲＦ電源のみが使用される場合、その出力は、内側導体１４上の任意の場所と外側導体２０上の任意の場所との間にＲＦ電圧を生成するように接続することができる。第１のＲＦ電源は、ＲＦアプリケータの第１の端部１２に接続され、終端インピーダンス７９は、ＲＦアプリケータの第２の端部１３に接続されるのが好ましい。具体的には、第１のＲＦ電源７０は、内側導体１４の第１の端部１６と外側導体２０の第１の端部２４との間でＲＦ電圧を生成するように接続されるのが好ましい。終端インピーダンス７９は、内側導体１４の第２の端部１７と外側導体２０の第２の端部２５との間に接続されるのが好ましい。
【００３９】
終端インピーダンス７９は、任意の電気インピーダンスであることができる。例えば、終端インピーダンス７９は、電気的短絡又は従来の同調プランジャとすることができ、オプションで、内側及び外側導体１４、２０の長手方向の寸法Ｌに沿って移動可能であることができる。
【００４０】
動作中、第１の及びオプションで第２のＲＦ電源７０、７４によって供給されるＲＦ電力は、内側導体及び外側導体１４、２０のそれぞれの主要部１５、２１の間の空間１８内に電磁界を生成し、これはＲＦアプリケータの第１及び第２の端部１２、１３の間のこのような空間１８の長さに沿ってＲＦ電磁波として伝搬する。
【００４１】
図２のように、１つのＲＦ電源７０のみが、内側及び外側導体に接続されている場合は、ＲＦアプリケータ内を伝播する波は、定在波になるだろう。
【００４２】
あるいはまた、図１のように、２つの独立した（すなわち、位相コヒーレントではない）ＲＦ電源７０、７４が、内側及び外側導体の反対の端部に接続されている場合、ＲＦアプリケータ内を伝搬する波は、移動波となるだろう。後者の場合、各電源は、１つのＲＦ電源から反対のＲＦ電源まで伝搬する波がＲＦアプリケータ内へ反射して戻ることを防止し、これによってＲＦアプリケータ内で定在波が生成されるのを防止する目的のために、従来のＲＦアイソレータ７８をその出力に含むのが好ましい。
【００４３】
電源７０、７４のすべての出力は、浮いた状態として、すなわち電気的接地に接続されないように、図１及び図２に示されている。あるいはまた、各電源からの出力の１つは電気的に接地することができる。
【００４４】
我々は、ＲＦ電源７０、７４の出力をＲＦアプリケータの導体１４、２０のいずれかと接続されるように記載する場合、接続は、中間部品（例えば、ＲＦトランス、インピーダンスマッチングネットワーク、又はＲＦ電源とＲＦアプリケータの１以上の導体との間に接続された中空導波路伝送線）を介することができる。本発明の唯一の要件は、ＲＦ電源７０又は７４のＲＦアプリケータへの接続は、中間部品があってもなくても、ＲＦ電源が内側導体１４と外側導体との間にＲＦ電圧を生成するように構成されることである。
【００４５】
内側及び外側導体１４、２０の熱膨張に対応するために、内側及び外側導体へのＲＦ電力の前述の電気的な接続は、オプションで、従来のスライド式のフィンガーコンタクトを含む。
【００４６】
ＲＦ電源７０、７４によって生成されるＲＦ電力信号が、マイクロ波周波数範囲内にある場合、中空導波路は、内側及び外側導体にＲＦ電源の出力を接続するための効率的な手段となる可能性がある。一般的に、中空導波路は、ＲＦ電源の出力に結合され、これによってＲＦ電源によって生成されたＲＦ電力は、導波管の内部を通って電磁波として伝播する。中空導波路は内側及び外側導体のそれぞれの第１の端部１５、２１に結合され、これによって導波路内のＲＦ波は、内側導体１４とＲＦアプリケータの各外側導体２０との間にＲＦ電圧を生成する。中空導波路からＲＦ電圧を抽出するための任意の従来のカプラーを使用することができる。
【００４７】
ＲＦ電源の出力を内側及び外側導体のそれぞれの第１の端部１５、２１に接続するために中空導波路を使用することは、ＲＦアプリケータ１０が中空導波路と同様であることを意味するものではないことを強調することが重要である。「１．２導体ＲＦアプリケータ」と題された本特許明細書の前のセクションの最後で述べたように、我々のＲＦアプリケータ１０は、複数のＲＦ給電導体１４、２０を有する。これとは対照的に、中空導波路ＲＦアプリケータの導波路は、ＲＦ給電ではなく、単に中空導波路が囲む誘電体を通して伝播する波を閉じ込めるための導電性の境界として機能する。この違いは、カットオフ周波数がなく、要求される最小寸法がないという本発明の重要な利点に貢献している。
【００４８】
上述したように、複数のＲＦアプリケータ１０のアレイを、オプションでプラズマチャンバの真空エンクロージャ内に配置することができる。それぞれの各ＲＦアプリケータは、異なるそれぞれの第１の電源７０と、オプションで異なるそれぞれの第２の電源７４に接続することができる。あるいはまた、複数のＲＦアプリケータは、同一の電源に並列に接続することができる。あるいはまた、複数のＲＦアプリケータは、単一の電源７０に直列に、又は第１及び第２の電源７０、７４間に直列に接続することができる。複数のＲＦアプリケータが直列に接続される場合、ＲＦアプリケータのいずれか２つの間の接続部で、２つのＲＦアプリケータの各々は、他方のＲＦアプリケータのための終端インピーダンスとして機能する。
３．誘電体カバーと導体間の誘電体
【００４９】
開口部３０が（チャンバ圧力及びプロセスガス組成の関数である）一定の値を超えた横方向の幅を有する場合、プラズマチャンバの内部のガスが開口部に入ることができるならば、ガス放電は、開口部内で形成することができる。このようなガス放電は、開口部を電気的に短絡し、これによってＲＦアプリケータが開口部を介してＲＦ電力を放射するのを防止する。
【００５０】
開口部内でのガス放電のリスクなしに、より大きな開口部の使用を可能にするために、ＲＦアプリケータ１０は、誘電体カバー４０と、第１及び第２のシール装置５２、５３を含むのが好ましい。
【００５１】
プラズマチャンバは、プラズマチャンバの内部６１を囲む真空エンクロージャ６０を含む。真空エンクロージャ６０は、真空ポンプが内部に結合された場合に、内部６１内を真空に維持することを可能にする気密エンクロージャを集合的に提供する１以上の壁を含む。誘電体カバーは、第１及び第２の端部４２、４３間に延びる主要部４１を含む。誘電体カバーの主要部がプラズマチャンバの前記内部６１内に配置される。外側導体２０の主要部２１は、誘電体カバー４０の主要部４１内に配置される。
【００５２】
第１のシール装置５２は、誘電体カバー４０の第１の端部４２に当接し、第２のシール装置５３は、誘電体カバーの第２の端部４３に当接している。第１及び第２のシール装置、誘電体カバー、及び真空エンクロージャ６０は組み合わさって、外側導体の主要部とプラズマチャンバの内部６１との間の流体連通を防止する。それゆえ、誘電体カバー４０は、プラズマチャンバ内のガス（又はプラズマ）が開口部３０に入るのを防止する。
【００５３】
典型的には、第１及び第２のシール装置５２、５３は、通常、内側導体１４又は外側導体２０に電気的に結合されていないため、誘電性又は導電性であるかどうかは問題ではない。
【００５４】
図１〜図４に示された実施形態では、誘電体カバー４０の第１及び第２の端部は、プラズマチャンバの真空エンクロージャ６０の反対側に当接するか、又は貫通して延びる。これらの実施形態は、第１及び第２のシール装置５２、５３の各々が、オプションで、単に従来のＯリングとすることができることを示す。第１のシール装置５２は、誘電体カバーの第１の端部４２と真空エンクロージャ６０との間に延びるＯリングであり、第２のシール装置５３は、誘電体カバーの第２の端部４３と真空エンクロージャ６０との間に延びるＯリングである。各シール装置５２、５３、すなわち、各Ｏリングは、誘電体カバー４０と真空エンクロージャ６０との間に気密シールを提供する。それゆえ、２つのＯリング、誘電体カバー、及び真空エンクロージャは組み合わさって、外側導体の主要部とプラズマチャンバの内部６１との間の流体連通を防止する。
【００５５】
図１〜図４に示されるＯリング５２、５３の利点は、前段落に記載の気密シールを維持しながら、真空エンクロージャ６０に対して（誘電体カバーの長手方向の寸法Ｌに沿って）誘電体カバーを移動可能にすることによって、それらが誘電体カバー４０の熱膨張を対応できることである。
【００５６】
内側及び外側導体１４、２０と誘電体カバー４０が構成される材料の種類に応じて、内側及び外側導体は、誘電体カバーよりも高い熱膨張係数を有することができる。その場合には、外側導体は誘電体カバー内を長手方向に自由にスライドするように取り付けられるのが好ましく、これによって誘電体カバー内の熱応力を最小限に抑えつつ、外側導体の熱膨張を対応する。
【００５７】
図９は、シール装置５２、５３の２つの代替実施形態を示す。第１のシール装置５２は、カラー５４及び２つのＯリング５５、５６を含む。第１のＯリング５５は、カラー５４と誘電体カバー４０の第１の端部４２との間に気密シールを提供する。第２のＯリング５６は、カラー５４とプラズマチャンバの真空エンクロージャ６０との間に気密シールを提供する。第１のシール装置５２、すなわち、カラー５４と２つのＯリング５５、５６との組み合わせは、これによって、誘電体カバー４０と真空エンクロージャ６０との間に気密シールを提供する。
【００５８】
図９はまた、ＲＦアプリケータ１０の第２の端部１３のための別の設計を示している。具体的には、終端インピーダンス７９が、誘電体カバー４０内に配置されており、これによって内側導体１４の第２の端部１７と外側導体２０の第２の端部２５が真空チャンバの真空エンクロージャを貫通する必要性を排除している（そうでなければ、図２のように外部に配置された終端インピーダンス７９、又は図１のように外部に配置された電源５４に接続することが必要とされる）。これは、誘電体カバーの第２の端部４３がプラズマチャンバの真空エンクロージャ６０に当接する又はプラズマチャンバの真空エンクロージャ６０を貫通する必要性を排除する。
【００５９】
上記のように、終端インピーダンス７９は、任意の電気インピーダンスとすることができる。例えば、終端インピーダンス７９は、単に、図９に示されるように、内側導体１４の第２の端部と外側導体２０の第２の端部との間に接続された導体（すなわち、電気的短絡）とすることができる。あるいはまた、内側及び外側導体の第２の端部は、開放したままにすることができ、これによって終端インピーダンスは、内側及び外側導体の第２の端部間における開回路又は寄生インピーダンスとなるだろう。
【００６０】
図２４の代替設計では、誘電体カバーの第２の端部４３は、真空エンクロージャ６０に当接しない、又は真空エンクロージャ６０を貫通しないので、第２のシール装置５３は、真空エンクロージャ６０から離間させることができる。図２４の例では、第２のシール装置５３は、誘電体エンドキャップ５８とＯリング５９を含む。誘電体エンドキャップ５８は、誘電体カバーの第２の端部４３で開口部を覆い、Ｏリング５９は、誘電体エンドキャップ５８と誘電体カバーの第２の端部との間に気密シールを提供する。
【００６１】
この設計の変形形態（図示せず）では、誘電体エンドキャップ５８は、誘電体カバーの第２の端部４３と一体型で連続体とすることができ、これによって、Ｏリング５９を必要とせずに前段落で説明した気密シールを提供する。
【００６２】
内側導体１４の主要部１５と外側導体２０の主要部２１との間の空間１８は、気体、液体、又は固体の誘電体の任意の組み合わせとすることができる任意のタイプの誘電体によって占められることができる。ＲＦアプリケータの効率を最大化するために、空間１８を占める誘電体は、ＲＦ電源の動作周波数でのエネルギー吸収が低い材料が好ましい。例えば、脱イオン水は、特定のＲＦ周波数での適切な誘電体になるが、ＲＦ電源が２．４ＧＨｚで動作する場合は、水はその周波数での放射を吸収するので、それは悪い選択となるだろう。
【００６３】
空気は通常、内側導体１４主要部１５と外側導体２０の主要部２１との間の空間１８に適した誘電体である。したがって、図１〜図３、図９及び図２３に示されるように、空間１８は、単に周囲の大気に開放することができる。その場合は、プラズマチャンバの内部の圧力（すなわち、真空）にかかわらず、空間１８は周囲の大気圧のままである。
【００６４】
空間１８を占めている誘電体は、オプションで、内側及び外側導体１４、２０から熱を吸収するために、空間１８を通してポンピングされる流体とすることができる。流体は、液体又は気体（例えば、空気又は窒素）とすることができる。空間１８を通って流れた後、流体は、プラズマチャンバの外部に排出されるか、又は熱交換器を通して再循環され、これによってＲＦアプリケータを冷却することができる。誘電体カバー４０は、プラズマチャンバ内のプラズマによって加熱され、熱が誘電体カバーから外側導体２０へ流れるので、このような冷却は有益である。また、内側導体１４は、内側導体を通るＲＦ電流の流れによって生じる抵抗加熱によって加熱される。
【００６５】
内側導体１４は、中実又は中空とすることができる。それが中空である場合は、その中空内部を通って、水などの冷却流体をポンピングすることによって、内側導体の追加的な冷却を提供することができる。内側導体の内部には本質的にＲＦ場は存在しないので、この冷却流体の電気的特性は重要ではない。
【００６６】
空間１８がちょうど説明したような流体によって占められている場合、内側導体１４と外側導体２０の間の１以上の支持部材（図示せず）を機械的に接続することによって、外側導体２０に対する内側導体１４の位置を安定させることが望ましい場合がある。支持部材は、誘電体材料（例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエテン））が好ましい。あるいはまた、支持部材の横方向の幅が小さい場合は、支持部材は導電性であることができ、これによって支持部材の導電率による空間１８内の電磁場の乱れを最小限に抑える。
【００６７】
内側及び外側導体間の空間１８が、気体によって占められている場合、ＲＦアプリケータからのＲＦ電力の放射の効率及び均一性を最大にするために、空間１８内のいかなるガス放電をも回避することが望ましい。そのようなガス放電を引き起こすことなくＲＦ電源７０、７４によって供給され得るＲＦ電力の最大レベルは、空間１８内のガスの圧力に伴って増加する。したがって、プラズマチャンバ内の非常に低い圧力よりもはるかに高い圧力（例えば、大気圧）に空間１８内のガスを維持することが望ましい。
【００６８】
上述したように、第１及び第２のシール装置５２、５３は、誘電体カバー４０に当接し、これによってシール装置、誘電体カバー、及び真空エンクロージャ６０が組み合わさって、外側導体の主要部２１とプラズマチャンバの内部６１との間の流体連通を防止する。それゆえ、シール装置５２、５３、誘電体カバー４０、及び真空エンクロージャ６０は組み合わさって、前記空間とプラズマチャンバの内部との間にガス気密シールを提供し、これによって前記空間とプラズマチャンバの内部との間の圧力差を可能にする。この組み合わせ５２、５３、４０、６０は、それによって、空間１８内のガスが、プラズマチャンバの内部の非常に低い圧力よりもはるかに高い圧力（例えば、大気圧）に維持されることを可能にする。このようなより高い圧力は、例えば、図１及び図２に示されるように、空間１８を気体ポンプに結合することによって、又は空間１８から周囲の大気まで開口を提供することによって確立され、これによって空間１８は、プラズマチャンバの内部の圧力に関わらず、周囲大気圧を維持することができる。
４．ＲＦ放射の空間分布の最適化
【００６９】
以下の説明では、我々は、外側導体が直線であるか湾曲しているかに関係なく、外側導体の横断面が、矩形、円形、楕円形、又は任意の他の形状であるかどうかに関係なく、外側導体の「長手方向の寸法」を、第１の端部２４と第２の端部２５との間に延びる外側導体の寸法として定義する。我々は、外側導体の長手方向の寸法に対して垂直（すなわち、横方向）である外側導体の外面２３に沿った寸法を意味する用語「周方向の寸法」及び「横方向の寸法」を使用する。長手方向の寸法は、図１、図２、図５及び図１０〜図１３において、軸線Ｌによって示されている。周方向の寸法（又は、等価的に、横方向の寸法）は、図４、図６及び図１０〜図１３において軸線Ｔによって示されている。
【００７０】
本発明の１つの利点は、ＲＦアプリケータ１０から放射されるＲＦ電力の空間的均一性、又はそれによって生成されるプラズマの空間的均一性が、外側導体２０の主要部２１の異なる部分における開口部３０の相対的な大きさ、間隔、又は向きを変更することによって最適化できることである。
【００７１】
これが有利である１つの理由は、内側及び外側導体のそれぞれの主要部１５、２１間の空間１８を通して伝搬するＲＦ電磁波は、電力密度が長手方向に不均一であることである。具体的には、空間１８内のＲＦ電力密度は、ＲＦ電源７０、７４に接続される内側及び外側導体上の１以上の点からの、ＲＦアプリケータの長手方向の寸法Ｌに沿った距離に応じて漸進的に減少する。
【００７２】
例えば、ＲＦアプリケータ１０の両端部１２、１３が、２つのＲＦ電源７０、７４から電力を受け取るように接続される図１の実施形態では、空間１８内のＲＦ電力密度は、ＲＦアプリケータの２つの端部１２、１３近くで最大となり、長手方向の寸法Ｌに沿って漸進的に減少し、ＲＦアプリケータの中央部で最小となる。別の一例として、ＲＦアプリケータの第１の端部１２のみがＲＦ電源７０に接続される（及びＲＦアプリケータの第２の端部１３が好ましくは終端インピーダンス７９に接続される）図２の実施形態では、空間１８内のＲＦ電力密度は、ＲＦアプリケータの第１の端部１２近くで最大となり、ＲＦアプリケータの中央部へ向かって長手方向の寸法に沿って漸進的に減少し、中央部から長手方向の寸法に沿って更に漸進的に減少し、ＲＦアプリケータの第２の端部１３（すなわち、反対の端部）近くで最小となる。
【００７３】
ＲＦアプリケータ１０によって放射されるＲＦ電力の空間的均一性を改善するために、内側及び外側導体のそれぞれの主要部１５、２１間の空間１８内のＲＦ電力密度のこの長手方向の漸進的な低下は、外側導体の開口部３０を介して放射されるＲＦ電力の割合の対応する長手方向の漸進的な増加によって相殺することができる。ＲＦ電源に接続された外側導体の一端からの長手方向の距離が漸進的に増加する連続した開口部が、（１）連続する開口部によって占められる外側導体の表面積の割合を単調増加させること（例えば、（ｉ）各連続する開口部の面積を単調増加させる、又は（ｉｉ）連続する開口部間の間隔を単調減少させることによる）、又は（２）それぞれの開口部の長軸と外側導体の横方向又は周方向の寸法Ｔの間の角度を単調増加させる（又は、等価的に、それぞれの開口部の長軸と外側導体の長手方向の寸法Ｌの間の角度を単調減少させる）ことの一方又は両方を有する場合、これを達成することができる。
【００７４】
前の段落で説明した開口部の角度の効果は、次のように理解することができる。外側導体２０の主要部２１内では、電流の流れの方向は基本的に、（第１の電源７０に接続された）第１の端部２４と、（第２の電源７４、又は第２の電源が無い場合は、終端インピーダンス７９に接続されるのが好ましい）第２の端部２５の間の経路に沿っている。したがって、各開口部３０内の電界は、基本的に外側導体の長手方向の寸法Ｌと平行に向いている。
【００７５】
それゆえ、個々の開口部３０を通って放射されるＲＦ電力は、周方向又は横方向の寸法Ｔに沿ったその開口部の幅の増加と比較して、長手方向の寸法Ｌに沿ったその開口部の幅の増加に応じて、より多くの量が増加する。したがって、１以上の開口部３０が、非円形断面を有する場合、開口部を通して放射されるＲＦ電力量は、各開口部の長軸と外側導体の長手方向の寸法Ｌの間の角度を増加させるように、又は等価的に、各開口部の長軸と外側導体の周方向又は横方向の寸法Ｔの間の角度を減少させるように、開口部の向きが変化するのに応じて増加するだろう。
【００７６】
ＲＦアプリケータ１０の両端部１２、１３が２つのＲＦ電源７０、７４からの電力を受け取るように接続される図１の実施形態では、空間１８内のＲＦ電力密度は、上述のように、ＲＦアプリケータの２つの端部１２、１３近傍で最大となり、ＲＦアプリケータの中央部で最小となる。したがって、連続する開口部の向き、面積、又は間隔における上述の単調な変化（すなわち、連続する開口部の長軸と外側導体の横方向又は周方向の寸法Ｔの間の角度の増加、連続する開口部の面積の増加、連続する開口部間の間隔の減少、又はさもなければ開口部によって占められている外側導体の表面積の割合の増加）は、好ましくは、外側導体の主要部２１のいずれかの端部から外側導体の中央部へ向かって進行するべきである。
【００７７】
ＲＦアプリケータの第１の端部１２だけがＲＦ電源７０に接続されている図２の実施形態では、空間１８内のＲＦ電力密度は、ＲＦアプリケータの第１の端部１２の近くで最大であり、ＲＦアプリケータの第２の端部１３（すなわち、反対側の端部）で最小であり、ＲＦアプリケータの中央部で中間値を有する。したがって、連続した開口部の向き、面積又は間隔の前述の漸進的な変化は、外側導体の主要部２１の第１の端部から外側導体の中央部に向かって進行するのが好ましく、更に、外側導体の中央部から外側導体の主要部の第２の端部に向かって進行するのが好ましい。
【００７８】
要約すると、ＲＦアプリケータが、図１の実施形態のように第１及び第２の端部１２、１３の両方でＲＦ電源に接続されているか、図２の実施形態のように１つの端部１２のみで接続されているかに関係なく、ＲＦアプリケータ１０によって放射されるＲＦ電力の空間的均一性を改善するための上述の設計は、外側導体の主要部２１上の第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで進行する連続した位置における複数の開口部３０に関して以下のように特徴付けることができる。第１及び第２の位置は、第１の位置Ｐ１が第２の位置Ｐ２と外側導体の第１の端部２４との間にあり、第２の位置Ｐ２が、第１の位置Ｐ１と外側導体の中央部との間にあるように定義される。一実施形態では、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで進行する前記それぞれの位置におけるそれぞれの各開口部は、単調に増加する面積を有する（図１０及び図１１）。あるいはまた、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで進行する前記それぞれの位置におけるそれぞれの各開口部は、隣接する開口部間の間隔が単調に減少する（図１０）。あるいはまた、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで進行する前記それぞれの位置におけるそれぞれの各開口部は、外側導体の周方向又は横方向の寸法Ｔに対して単調に減少する角度で長軸を有するか、又は等価的に、外側導体の長手方向の寸法Ｌに対して単調に増加する角度で長軸を有する（図１２）。
【００７９】
開口部の面積、間隔及び角度の変化が漸進的ではなく「単調」として上記されている理由は、開口部の製造コストを削減するためである。すべての開口部が、異なる大きさ、間隔又は向きを有する導体を製造することは比較的高価である。開口部の変化が連続的に漸進的であるのではなく段階的であるならば、放射されるＲＦ電力において所望の長手方向の均一性を達成することができる。具体的には、いくつかの連続する開口部が同じ面積、間隔及び角度を有し、その後次のいくつかの連続する開口部が面積、間隔又は角度において所望の変化を有するならば、開口部の面積、間隔又は角度の漸進的な変化を、首尾よく近似することができる。
【００８０】
あるいはまた、ＲＦアプリケータ１０によって放射されるＲＦ電力の空間的均一性を向上させる開口部内の空間的な変化は、外側導体２０の主要部２１の異なる部分における開口部の向き、面積、又は間隔間の違いの観点から定義することができる。
【００８１】
（「部分の部分」というぎこちない表現を避けるために、以下の議論では、我々は外側導体２０の主要部２１の一部分を指すために「サブ部分」という用語を使用する。しかしながら、用語「サブ部分」は、「部分」と異なる意味を有することを意図するものではない。サブ部分は、物理的な境界を必要とせず、典型的には、物理的な境界を持たない。サブ部お分は、外側導体の単なる別の部分である。更に、ＲＦアプリケータの特定の実施形態に対してさえ、以下で定義される第１及び第２のサブ部分間の境界は一意に決定されるものではなく、第１及び第２の複数の開口部間において以下で定義された関係が満たされている任意の位置を有すると考えることができる。）
【００８２】
図１は、外側導体の第１の端部２４から第２の端部２５まで延びる４つの連続したサブ部分に概念的に分けられ、この順序で８１、８２、８３、８４とラベル付けされた外側導体２０の主要部２１を示す。前段落で述べたように、４つのサブ部分は、物理的な境界を必要とせず、典型的には物理的な境界を持たない。第１のサブ部分８１は、第２のサブ部分と第１の端部２４との間に延びている。第２のサブ部分８２は、第２のサブ部分と外側導体の中心との間に延びている。第３及び第４のサブ部分８３、８４の位置は、それぞれ、第２及び第１のサブ部分の鏡像である。換言すれば、第４のサブ部分８４は、第３のサブ部分と第２の端部２５との間に延びている。第３のサブ部８３は、第４のサブ部分と外側導体の中央部との間に延びている。
【００８３】
図２は、図１の対応する第１、第２、第３及び第４のサブ部分８１、８２、８３、８４と同一に定義されている第１、第２、第３及び第４のサブ部分８１、８２、８７、８８を示す。第３及び第４のサブ部分８７、８８は、後述する理由のために、図２では異なる番号が付けられている。
【００８４】
（図１及び図２において、サブ部分８１〜８４及び８７〜８８の長手方向の長さを表す中括弧は、図面内で誘電体カバー４０に隣接して配置されている。これは、外側導体２０のより近くに中括弧を配置する場所が図面内に無かったためである。しかしながら、中括弧は、誘電体カバー４０のすぐ後ろにある外側導体２０を指すことを意図している。）
【００８５】
第１及び第２のサブ部分８１、８２内の開口部３０は、それぞれ第１の複数の開口部３１及び第２の複数の開口部３２と呼ばれる。
【００８６】
図１０〜図１２は、第１及び第２のサブ部８１、８２の両端部、換言すれば、外側導体の第１の端部２４に最も近い第１のサブ部分８１の端部と、外側導体の中心に最も近い第２のサブ部分８２の端部の詳細図である。図１０〜１２の詳細図は、第１及び第２の複数の開口部３１、３２の面積、間隔又は向きの間の違いを示すために拡大されている。
【００８７】
ＲＦアプリケータの両方の端部１２、１３でＲＦ電力に接続される図１の実施形態と、１つの端部１２でのみＲＦ電力に接続される図２の実施形態の両方において、内側及び外側導体のそれぞれの主要部１５、２１間の空間１８内でのＲＦ電力密度は、上述したように、ＲＦアプリケータの第１の端部１２から中央部へと漸進的に低下する。空間１８内のＲＦ電力密度のこの長手方向の漸進的な低下を相殺し、これによってＲＦアプリケータ１０によって放射されるＲＦ電力の空間的均一性を改善するために、開口部３０は、以下の技術の一方又は両方にしたがって、向き、面積、又は間隔が不均一であるのが好ましい。
【００８８】
第１の技術（図１０及び図１１）において、第２の複数の開口部３２によって占められる外側導体の第２のサブ部分８２の表面積の割合は、第１の複数の開口部３１によって占められる外側導体２０の第１のサブ部分８１の表面積の割合よりも大きい。第１の技術の１つの可能な実装は、第２の複数の開口部３２が第１の複数の開口部３１よりも大きな面積を、個々に又は平均で有することである（図１０及び図１１）。図１０の実施形態では、（第２のサブ部分８２内の）第２の複数の開口部は、外側導体の長手方向の寸法Ｌがより幅広いので、（第１のサブ部分８１内の）第１の複数の開口部よりも面積が大きい。図１１の実施形態では、第２の複数の開口部は、外側導体の横方向又は周方向の寸法Ｔがより幅広いので、第１のサブ部分内の開口部よりも面積が大きい。第１の技術の代替的な実装では、第２の複数の開口部３２は、第１の複数の開口部よりも、個々に又は平均して、隣接する開口部間の間隔が小さい（図１０、図１１）。
【００８９】
第２の技術（図１２）において、それぞれの各開口部３０は、そのそれぞれの長軸が第２の導体の横方向又は周方向の寸法Ｔに対して向けられたそれぞれの角度によって特徴づけられ、個々に又は平均して（第２のサブ部分８２内の）第２の複数の開口部３２に対するそのような角度は、個々に又は平均して（第１のサブ部分８１内の）第１の複数の開口部３１に対するそのような角度よりも小さい。
【００９０】
等価的に、第２の技術は、周方向の寸法Ｔではなく第２の導体の長手方向の寸法Ｌに対して定義することができる。そのような長手方向の寸法Ｌに対して各開口部の長軸が向けられた角度を考慮に入れると、個々に又は平均して（第２のサブ部分８２内の）第２の複数の開口部３２に対するそのような角度は、個々に又は平均して（第１のサブ部分８１内の）第１の複数の開口部３１に対するそのような角度よりも大きい。
【００９１】
外側導体２０の主要部２１の第３及び第４のサブ部分（図１内では８３、８４、図２内では８７、８８とラベル付けされている）についてここで説明する。
【００９２】
図１の実施形態では、ＲＦアプリケータの第１及び第２の端部１２、１３の各々は、それぞれのＲＦ電源７０、７４に接続されている。それゆえ、ＲＦアプリケータからのＲＦ放射の空間分布を最適化する我々の技術の目的のために、ＲＦアプリケータの第２の端部は、第１の端部の鏡像であると考えることができる。したがって、第１及び第２のサブ部分８１、８２内の開口部の面積、間隔又は角度の方向に関する全ての先行する記述は、それぞれ第４及び第３のサブ部分８４、８３に適用することができる。換言すれば、ＲＦアプリケータ１０によって放射されるＲＦ電力の空間的均一性を改善するための上述の技術では、第１のサブ部分８１へのすべての参照は、第４のサブ部分８４への参照によって置き換えることができ、第２のサブ部分８２へのすべての参照は、第３のサブ部分８３への参照によって置き換えることができる。特に、図１０〜図１２のそれぞれの実施形態はまた、第１及び第２のサブ部分８１及び８２が、それぞれ第４及び第３のサブ部分８４及び８３で置き換えられた場合にあてはまる。
【００９３】
図２の実施形態では、ＲＦアプリケータの第１の端部１２のみが、ＲＦ電源７０に接続されている。（ＲＦアプリケータの第２の端部１３は、終端インピーダンス７９に接続されるのが好ましい。）上述のように、内側及び外側導体のそれぞれの主要部１５、２１間の空間１８内のＲＦ電力密度は、ＲＦアプリケータの第１の端部１２近傍で最大であり、ＲＦアプリケータの中央部に向かって長手方向の寸法に沿って漸進的に低下し、長手方向の寸法に沿って中央部から更に漸進的に低下し、ＲＦアプリケータの第２の端部１３（すなわち、反対側の端部）近傍で最小となる。それゆえ、ＲＦアプリケータからＲＦ放射の空間分布を最適化するための我々の技術の目的のために、第２の端部と中央部との間の関係は、中央部と第１の端部との間の関係と同様である。したがって、第２のサブ部分８２に対する第１のサブ部分８１内の開口部の面積、間隔又は角度の向きに関する全ての先行する記述は、第４のサブ部分８８に対する第３のサブ部分８７に適用することができる。
【００９４】
特に、上記で定義した第１の技術を適用する際、第４の複数の開口部３８によって占められる外側導体２０の第４のサブ部分８８の表面積の割合は、第３の複数の開口部３７によって占められる外側導体の第３のサブ部分８７の表面積の割合よりも大きい（図２及び図１３）。第２の技術を適用する際、それぞれの各開口部は、そのそれぞれの長軸が第２の導体の横方向又は周方向の寸法Ｔに対して向けられたそれぞれの角度によって特徴づけられ、個々に又は平均して（第３のサブ部分８７内の）第３の複数の開口部３７に対するそのような角度は、個々に又は平均して（第２のサブ部分８８内の）第２の複数の開口部３８に対するそのような角度よりも小さい。
【００９５】
今説明したような開口部の大きさ、間隔、又は向きの不均一性は、ＲＦアプリケータの発明のオプション構成であり、必要条件ではないことを強調しなければならない。例えば、図５〜図６及び図１４〜図２２に示されるように、開口部の大きさ、間隔、及び向きを、均一にすることもできる。
【００９６】
更に、今説明したような開口部の大きさ、間隔、又は向きの不均一性は、本特許明細書内に記載された新規のＲＦアプリケータ以外の２導体ＲＦアプリケータの設計によって放射されるＲＦ電力の空間均一性を改善するのに有益である可能性がある。したがって、「４．ＲＦ放射の空間分布の最適化」と題されたこのセクションで説明された技術は、ＲＦアプリケータ設計の他の態様とは独立した便利な発明である。
５．開口部間の周方向又は横方向のオフセット
【００９７】
各開口部３０は、開口部を囲む導電性材料よりも電流に対して高いインピーダンスを課しているため、図５及び図６の実施形態のように、外側導体２０を流れる電流は、いかなる開口部によっても遮られない外側導体の長手方向の寸法Ｌに沿った電流の流れための直線的な経路が存在する場合に、開口部を迂回する傾向があるだろう。これは望ましくないことに、開口部内の電界を減少させ、これによって開口部から放射されるＲＦ電力量を減少させるだろう。
【００９８】
（すべての開口部が非常に狭く、外側導体の長手方向の寸法Ｌに平行に向けられている限定された状況では、このような開口部は、外側導体の長手方向の寸法Ｌに沿った電流の流れに対して比較的小さなインピーダンスを課すと思われるので、この問題は重要ではないだろう。しかしながら、このような向きを有する開口部は、「４．ＲＦ放射の空間分布の最適化」と題された本特許明細書の前のセクションで説明された理由のために、望ましくないほど低いＲＦ電力量を放射するだろう。）
【００９９】
図１４〜図２２の実施形態は、外側導体２０の長手方向の寸法Ｌに沿った連続する位置にある開口部３０が、外側導体の外面２３の横方向又は周方向の寸法Ｔ（すなわち長手方向の寸法Ｌに直交している外側導体２０の外面に沿った寸法）で互いにオフセット（相殺）できることを示している。このような横方向又は周方向のオフセットは、いかなる開口部によっても遮断されない外側導体の長手方向の寸法Ｌに沿った電流の流れのための直線経路を排除するという所望の結果を達成することができる。
【０１００】
図１４〜図１７は、外側導体の長手方向の寸法Ｌに沿った連続する各開口部が、前の開口部に対して９０度の周方向のオフセットを有する一実施形態を示す。図１６及び図１７は、外側導体の長手方向の寸法Ｌに沿って２つの連続した開口部を通して見た断面図である。
【０１０１】
図１８〜図２２は、外側導体の長手方向の寸法Ｌに沿った連続する各開口部が、前の開口部に対して６０度の周方向のオフセットを有する代替的な一実施形態を示す。図２０〜図２２は、外側導体の長手方向の寸法Ｌに沿って３つの連続した開口部を通して見た断面図である。
【０１０２】
今説明したような開口部の横方向又は周方向のオフセットは、この特許明細書に記載された新規のＲＦアプリケータ以外の２導体ＲＦアプリケータの設計の効率を改善するのに有益である可能性がある。したがって、「５．開口部間の周方向又は横方向のオフセット」と題されたこのセクションで説明された技術は、ＲＦアプリケータ設計の他の態様とは独立した便利な発明である。
６．３導体ＲＦアプリケータ
【０１０３】
図２３及び図２４は、内側導体１４と２つの外側導体を含む、本発明の第２の態様又は第２の実施形態に係る伝送線ＲＦアプリケータ１０を示す。我々は２つの外側導体を、個々に第１の外側導体２０ａ及び第２の外側導体２０ｂと呼び、それらを総称して２つの外側導体２０と呼ぶ。
【０１０４】
内側導体１４は、第１及び第２の端部１６、１７間に延びる主要部１５を有する。それぞれの各外側導体２０ａ、２０ｂは、第１及び第２の端部２４、２５間に延びるそれぞれの主要部２１ａ、２１ｂを有する。（それぞれの主要部及び端部のこれらの定義は、図１〜６に示され、「１．２導体ＲＦアプリケータ」と題された本特許明細書の前のセクションで説明された本発明の第１の態様又は第１の実施形態に対してと同じであるので、それらは図２３ではラベル付けされていない。）
【０１０５】
我々は、ＲＦアプリケータ１０を対向する第１及び第２の端部１２、１３を有するものとして参照し、これによってＲＦアプリケータの第１の端部１２は、内側及び外側導体のそれぞれの第１の端部１６、２４に隣接しており、ＲＦアプリケータの第２の端部１３は、内側及び外側導体のそれぞれの第２の端部１７、２５に隣接している。
【０１０６】
内側導体の主要部１５は、第１及び第２の外側導体２０ａ、２０ｂのそれぞれの主要部２１ａ、２１ｂ間に配置され、第１及び第２の外側導体２０ａ、２０ｂのそれぞれの主要部２１ａ、２１ｂから離間している。各々の２つの外側導体２０のそれぞれの第１の端部２４は、電気的に共に接続されている（第１の電気接続２６によって図２３に概略的に示される）。同様に、各々の２つの外側導体のそれぞれの第２の端部２５は、電気的に共に接続されている（第２の電気接続２７によって図２３に概略的に示される）。
【０１０７】
オプションであるが望ましいことには、内側及び外側導体の主要部は対照的に配置され、これによって内側導体１４の主要部１５は、２つの外側導体２０のそれぞれの主要部２１間の中間にあり、２つの外側導体のそれぞれの主要部は、同一又は互いに鏡像であり、これによって我々は、それらが内側導体の主要部に対して対称であるとしている。
【０１０８】
それぞれの各外側導体２０ａ、２０ｂの主要部２１ａ、２１ｂは、それぞれの外側導体のそれぞれの主要部のそれぞれの内面及び外面２２、２３の間に延びる複数の開口部３０を含む。内面２２は、内側導体の主要部１５に対向している。見出し「３．誘電体カバーと導体間の誘電体」の下で上述されたような誘電体カバー４０を含む実施形態では、それぞれの各外側導体２１ａ、２１ｂの主要部の外面２３は、誘電体カバーの主要部４１の内面４４に対向している。
【０１０９】
動作時において、ＲＦ電源７０、７４の出力が、内側導体１４と２つの外側導体２０との間に接続されている場合、ＲＦ電磁波は、内側及び外側導体の主要部１５、２１間の空間１８を通って伝播する。この電磁波内のＲＦ電力の一部は、開口部３０から放射し、これによってＲＦアプリケータの外部でＲＦ電力を放射する。
【０１１０】
図２３に示されるように、ＲＦアプリケータ１０がプラズマチャンバの真空エンクロージャ６０内にある場合、ＲＦアプリケータによって放射されるＲＦ電力は、プラズマチャンバ内のガス及びプラズマによって吸収され、これによってガスをプラズマ状態に励起するか、又は既存のプラズマを維持するだろう。
【０１１１】
本発明は、同時に２つのワークピースを処理するプラズマチャンバ６０内での使用に対して特に有利である。２つの外側導体２０のそれぞれの主要部２１は、反対方向を向いているので、ＲＦアプリケータ１０は、双方向の放射パターンでＲＦ電力を放射する。したがって、本発明に係るＲＦアプリケータ１０は、図２３に示されるように、プラズマチャンバ６０内の２つのワークピース６２間に配置され、これによって２つのワークピースに隣接して等しいプラズマ密度を提供することができる。
【０１１２】
前述した図１〜２２の実施形態のように、２つの外側導体２０ａ、２０ｂを有する本実施形態に係る複数のＲＦアプリケータ１０は、プラズマチャンバの真空エンクロージャ内に配置され、これによって単一のＲＦアプリケータよりも広い領域にわたってＲＦ電力を分布させることができる。例えば、複数のＲＦアプリケータ１０は、２つのワークピース間の等距離にある幾何学的平面内に離間させることができる。
【０１１３】
各外側導体の主要部の横方向の幅が同程度又は２つの外側導体のそれぞれの主要部間の間隔よりも小さい場合、上記のように開口部３０を介してＲＦ電力を放射することに加えて、ＲＦアプリケータ１０は、２つの外側導体間の開放側を介してＲＦ電力を放射するだろう。逆に、各外側導体の主要部の横方向の幅が、２つの外側導体のそれぞれの主要部間の間隔の少なくとも２倍である場合は、この方向のＲＦ放射は最小となるだろう。これは、「４．ＲＦ放射の空間分布の最適化」と題された本特許明細書の前のセクションで説明したように、ＲＦ放射の空間分布の制御を促進することが好ましい。
【０１１４】
ＲＦアプリケータは、誘電体カバー４０と、第１及び第２のシール装置５２、５３を含み、これによってプラズマが開口部３０に入るのを防ぐのが好ましい。具体的には、誘電体カバーの主要部４１は、プラズマチャンバの内部６１に配置され、各々の外側導体のそれぞれの主要部２１は、誘電体カバーの主要部４１内に配置される。第１及び第２のシール装置５２、５３は、誘電体カバーの第１及び第２の端部４２、４３にそれぞれ当接する。第１及び第２のシール装置、誘電体カバー、及び真空エンクロージャ６０は組み合わさって、プラズマチャンバの内部と第１及び第２の外側導体のそれぞれの主要部との間の流体連通を防止する。誘電体カバーとシール部材に関する更なる詳細は、「３．誘電体カバーと導体間の誘電体」と題された本特許明細書の前のセクションで説明されたのと同様である。
【０１１５】
本発明は、内側及び外側導体１４、２０が任意の特定の形状を有することを必要としない。図２３及び図２４では、内側導体の主要部１５は、矩形断面を有するものとして示されているが、これに代えて、図２５に示されるように、円形断面を有することができる。図２３及び図２４では、２つの外側導体の各々の主要部２１ａ、２１ｂは、矩形断面を有するものとして図示されている。図２５は、各外側導体の主要部２１ａ、２１ｂが円弧状の断面を有し、誘電体カバー４０の主要部４１が楕円形の断面を有する、一代替設計を示している。
【０１１６】
見出し「２．ＲＦ電源への接続」、「３．誘電体カバーと導体間の誘電体」、及び「４．ＲＦ放射の空間分布の最適化」の下で上述された発明の構成、設計上の考慮事項、及び利点は、２つの外側導体を有する本発明のこの第２の態様又は実施形態にも適用可能である。
【図１】
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【図２】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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