JP6177864B2 - チャネルに沿って断面積が変化するトーラス状のプラズマチャネル - Google Patents
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Description
クタが配置されているインレット付近では有効であるものの、ガスがプラズマチャネルに沿ってさらに流れるにつれて弱められる。結果として、プラズマ装置は、プラズマチャネル全体において最適化されてはいない。ガスとプラズマとの相互作用が不十分であり、またプラズマと表面との相互作用は過剰であるので、必要なガスの解離を得るには、より多くの電力が使用される。プラズマチャネルにおける腐食も大きく、特に、プラズマがチャンバ壁に向かって進む領域や、高温で解離された原子種の密度が高い出口付近において大きい。プラズマチャネルにおける腐食する位置は、電力、流れ、圧力、及び種に依存するので、予測も困難である。結果として、トーラス状のプラズマ装置の寿命は制限されている。
抑制する真空シールと、電気的遮断とが生じる。
は、ガス流のパターンと、ガスとプラズマとの相互作用とを調節するために使用され得るが、しかしながら、この方法はプラズマ装置の性能を制限している。
なるように設計され得る。トーラス状のプラズマチャンバは、一定の部品又は領域が腐食による影響をより受けやすくなるように設計され得る。犠牲部品を有すると、それらの部品しか取り替えられる必要がないので(トーラス状のプラズマチャンバ全体の場合とは対照的に)、コストが低減され得る。ある実施形態では、側方チャネルは犠牲となるように設計される。
示される例示的な形に限定されない。ある実施形態では、複数の側方部材は相補的な形状を有し得る(例えば、図4C及び図4Dに示される側方部材A及び側方部材B)。他の実施形態では、複数の側方部材は平行な場合がある(例えば、図4A、図4B、図4E、及び図4Fに示される側方部材A及び側方部材B)。さらに、トーラス状のプラズマチャンバの部品は、取替可能であり、また交換可能である。実施形態では、注入部又は出力部は、サイズ、形状、又はその両方において変化するトーラス状のプラズマチャネルの部品の場合がある(例えば、図4A及び図4Bに示される)。他の実施形態では、注入部又は出力部は、第1側方部材又は第2側方部材と同じ部材の部品の場合がある(例えば、図4Fに示される)。様々な実施形態では、トーラス状のプラズマチャンバは、5つ以上の部品を有する場合もあれば、4つ未満の部品を有する場合もある(例えば、部品は、注入部、出力部、第1側方部材、及び第2側方部材だけに限定されない)。チャンバの形状は、プラズマとチャンバとの相互作用を最小限にするべく、又はその相互作用の場所を容易に取替可能なチャンバ部品とするべく、プラズマ流に順応するように特定の用途における使用のために選択され得る。
することによって、トーラス状のプラズマチャンバから取り除かれる。これによって、コネクタ501、注入部505、第1側方部材509のうちの少なくとも1つは、プラズマ装置の寿命を増大させるべく、除去されて取り替えられ得る。例えば、第1側方部材509が摩耗した場合、コネクタ501は解放され、第1側方部材509は注入部505から接続を解除され得る。これによって、第1側方部材509は除去され得る。新しい側方部材は、摩耗した側方部材と交換され得る。あるいは、又はさらに、コネクタ501が摩耗した場合、コネクタは新しいコネクタと交換され得る。コネクタ501は再使用可能な場合がある。さらに、コネクタ501は、異なる形状及びサイズで実現されるトーラス状のプラズマチャンバの部品であって、複数の異なる交換可能な部品とともに使用され得る。
明細書に記載された本発明を限定するというよりは例示であると全ての点において考慮される。よって、本発明の範囲は、以上の記載よりは添付の特許請求の範囲によって示されており、したがって、特許請求の範囲と等価な意図及び範囲に属する全ての変形は、本発明に含まれると意図されている。
1. ガス流のパターンと、ガスとプラズマとの相互作用とを調節するためのアセンブリにおいて、
トーラス状のプラズマチャンバであって、注入部と、出力部と、第1側方部材と、第2側方部材とを備え、前記第1側方部材及び前記第2側方部材は、前記注入部と前記出力部とを接続しており、
前記第1側方部材は、該第1側方部材の少なくとも1つの部分において第1内断面積を有し、前記第1側方部材の少なくとも別の部分において第2内断面積を有し、前記第1内断面積と前記第2内断面積とは異なっており、
前記第2側方部材は、該第2側方部材の少なくとも1つの部分において第3内断面積を有し、前記第2側方部材の少なくとも別の部分において第4内断面積を有し、前記第3内断面積と前記第4内断面積とは異なっている、前記トーラス状のプラズマチャンバと、
前記注入部を通じて前記トーラス状のプラズマチャンバ中にガスを注入するためのガスインジェクタであって、該ガスの注入によって、前記トーラス状のプラズマチャンバ内におけるプラズマ形成のためのガスの流れが生じる、前記ガスインジェクタと、を備えるアセンブリ。
2. 前記第1内断面積と前記第3内断面積とは同じである、付記1に記載のアセンブリ。
3. 前記第1側方部材と前記第2側方部材とは相補的な形状を有する、付記1に記載のアセンブリ。
4. 前記第1側方部材と前記第2側方部材とは平行である、付記3に記載のアセンブリ。
5. 前記第1側方部材に沿った内断面の領域と前記第2側方部材に沿った内断面の領域とは、流体を連続的に流すべく滑らかな外形により接続されている、付記1に記載のアセンブリ。
6. 前記第1内断面積及び前記第3内断面積は、2〜50cm2の範囲にある、付記1に記載のアセンブリ。
7. 前記第2内断面積及び前記第4内断面積は、3〜80cm2の範囲にある、付記1に記載のアセンブリ。
8. 前記第1内断面積と前記第3内断面積とは、前記トーラス状のプラズマチャンバに沿ってそれぞれ前記第2内断面積と前記第4内断面積との下流にある、付記1に記載のアセンブリ。
9. 前記第1側方部材及び前記第2側方部材の両方は、前記注入部と前記出力部とに対し、ガス及びプラズマの漏れを抑制する真空シールと、電気的遮断とを生じるコネクタによって接続される、付記1に記載のアセンブリ。
10. 前記コネクタは流体により冷却される、付記9に記載のアセンブリ。
11. 前記第1側方部材及び前記第2側方部材は着脱可能である、付記1に記載のアセンブリ。
12. ガス流のパターンと、ガスとプラズマとの相互作用とを調節するためのアセンブリにおいて、
トーラス状のプラズマチャンバであって、注入部と、出力部と、第1側方部材と、第2側方部材とを備え、前記第1側方部材及び前記第2側方部材は、前記注入部と前記出力部とを接続しており、
前記第1側方部材は、前記第2側方部材の内断面積とは異なる内断面積を有する、前記トーラス状のプラズマチャンバと、
前記注入部を通じて前記トーラス状のプラズマチャンバ中にガスを注入するためのガスインジェクタであって、該ガスの注入によって、前記トーラス状のプラズマチャンバ内におけるプラズマ形成のためのガスの流れが生じる、前記ガスインジェクタと、を備えるアセンブリ。
13. トーラス状のプラズマチャンバを組み立てるためのキットであって、
ガスを受け取り送出することが可能な注入部と、
解離したガスを前記トーラス状のプラズマチャンバの外へ流出させることの可能な出力部と、
ガス及びプラズマを流すことの可能な第1側方部材であって、少なくとも第1部分において第1内断面積を有し、該第1内断面積は前記注入部及び前記出力部のいずれかの接続部分の内断面積よりも小さい、前記第1側方部材と、
ガス及びプラズマを流すことの可能な第2側方部材であって、少なくとも第2部分において第2内断面積を有し、該第2内断面積は前記注入部及び前記出力部のいずれかの接続部分の内断面積よりも小さい、前記第2側方部材と、
水により冷却される水冷コネクタであって、ガス及びプラズマの漏れを抑制する真空シールと、電気的遮断とを生じる、前記水冷コネクタと、を備えるキット。
14. 前記第1側方部材及び前記第2側方部材は着脱可能である、付記13に記載のキット。
15. ガス流のパターンと、ガスとプラズマとの相互作用とを調節するための方法であって、
第1の所与のプラズマのサイズに基づく第1内断面積を有する第1側方部材をトーラス状のプラズマチャンバ中に挿入する工程と、
第2の所与のプラズマのサイズに基づく第2内断面積を有する第2側方部材をトーラス状のプラズマチャンバ中に挿入する工程と、
注入部を通じて前記トーラス状のプラズマチャンバ中にガスを注入する工程と、
前記トーラス状のプラズマチャンバ内においてガスの流れを生じさせる工程と、
前記トーラス状のプラズマチャンバ内においてプラズマを生成する工程であって、これによってプラズマが第1側方部材の開口部を通じて、また第2側方部材の開口部を通じて流れる、前記工程と、を備える方法。
16. 前記第1の所与のプラズマのサイズ及び前記第2の所与のプラズマのサイズは、前記トーラス状のプラズマチャンバを通じて流れるプラズマのサイズに実質的に一致する、付記15に記載の方法。
17. トーラス状のプラズマチャンバの側方部材を取り替えるための方法であって、
第1側方部材と注入部とを接続する第1コネクタを取り除く工程と、
前記第1側方部材と出力部とを接続する第2コネクタを取り除く工程と、
前記トーラス状のプラズマチャンバから前記第1側方部材を取り除く工程と、
前記トーラス状のプラズマチャンバに第2側方部材を取り付ける工程であって、該第2側方部材は前記第1側方部材の取替部品である、前記工程と、
前記第2側方部材及び前記注入部を接続すべく、前記第1コネクタを取り付ける工程と、
前記第2側方部材及び前記出力部を接続すべく、前記第2コネクタを取り付ける工程とを備える、方法。
Claims (4)
- ガス流のパターンと、ガスとプラズマとの相互作用とを調節するためのアセンブリにおいて、
トーラス状のプラズマチャンバであって、注入部と、出力部と、第1側方部材と、第2側方部材とを備え、前記第1側方部材は、前記注入部の第1ガス入口と前記出力部とを接続し、前記第2側方部材は、前記注入部の第2ガス入口と前記出力部とを接続している、前記トーラス状のプラズマチャンバと、
前記注入部の第1ガス入口を通じて前記トーラス状のプラズマチャンバ中に第1ガスを注入するための第1ガスインジェクタと、前記注入部の第2ガス入口を通じて前記トーラス状のプラズマチャンバ中に第2ガスを注入するための第2ガスインジェクタと、を備え、
前記第1ガス及び前記第2ガスの注入によって、前記トーラス状のプラズマチャンバ内においてプラズマ形成のためのガスの流れが生じ、
前記第1側方部材は、前記第1ガスを用いて形成されるプラズマのサイズに実質的に一致する内断面積を有し、前記第2側方部材は、前記第2ガスを用いて形成されるプラズマのサイズに実質的に一致する内断面積を有し、前記第1側方部材における前記内断面積は、前記第2側方部材における前記内断面積とは異なる、アセンブリ。 - 前記第1側方部材と前記第2側方部材とは平行である、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記第1側方部材及び前記第2側方部材の両方は、前記注入部と前記出力部とに対し、誘電体スペーサと真空シールとを用いて接続される、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記第1側方部材及び前記第2側方部材は着脱可能である、請求項1に記載のアセンブリ。
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