▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】非対称な輪郭を有する共振器コイル
(51)【国際特許分類】
H01J 37/248 20060101AFI20231219BHJP
H01J 37/317 20060101ALI20231219BHJP
【ＦＩ】
H01J37/248 B
H01J37/317 Z
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2022540835
(86)(22)【出願日】2020-12-09
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-07
(86)【国際出願番号】 US2020063868
(87)【国際公開番号】W WO2021141711
(87)【国際公開日】2021-07-15
【審査請求日】2022-09-02
(31)【優先権主張番号】16/734,746
(32)【優先日】2020-01-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ビロイウ， コステル
(72)【発明者】
【氏名】ホナン， マイケル
(72)【発明者】
【氏名】ボパト， ロバート ビー．
(72)【発明者】
【氏名】ブラニク， デーヴィット
(72)【発明者】
【氏名】カールソン， チャールズ ティー．
(72)【発明者】
【氏名】シンクレア， フランク
(72)【発明者】
【氏名】マーフィー， ポール
【審査官】右▲高▼ 孝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－２２８２９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／００６５８５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００３／０３２６９４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の電極に連結された第１の端部、前記第１の端部に接続され、中心軸の周囲を延びる中央セクション、及び
前記中央セクションに接続された第２の端部
を含むコイルを備え、
前記中央セクションの前記コイルは、前記コイルの外側が湾曲しており、前記コイルの内側が直線である断面形状を有する、共振器。
【請求項2】
前記中央セクションは、前記中心軸の周囲を螺旋状に延びる、請求項１に記載の共振器。
【請求項3】
前記中央セクションは、第１の軸方向端部及び第２の軸方向端部と、
前記第１の軸方向端部と前記第２の軸方向端部との間を延びる複数のループ
とを備え、前記複数のループの第１のループが、第１の平面を画定する第１の平坦な表面を含み、前記複数のループの第２のループが、第２の平面を画定する第２の平坦な面を含み、前記第１の平面の、前記中心軸に対する第１の角度が、前記第２の平面の第２の角度とは異なる、請求項１に記載の共振器。
【請求項4】
前記第１の角度が、前記第２の角度よりも大きい、請求項３に記載の共振器。
【請求項5】
前記第１のループが、前記第１の軸方向端部に位置付けられ、前記第２のループが、前記第２の軸方向端部に位置付けられる、請求項３に記載の共振器。
【請求項6】
第２の電極に連結された第２のコイルを更に含み、イオンビームが前記第１及び第２の電極を通過するように動作可能である、請求項１に記載の共振器。
【請求項7】
前記コイルは、ハウジング内に配置され、前記コイルの前記第２の端部は、前記ハウジングに連結される、請求項６に記載の共振器。
【請求項8】
更に、前記ハウジング内の励振コイルと、
前記コイル及び第２のコイルに高周波（ＲＦ）エネルギーを供給するために前記励振コイルに接続されたエネルギー源と
を備える、請求項７に記載の共振器。
【請求項9】
ハウジング内に配置されたコイルであって、イオンを加速するように動作可能な第１の電極に連結された第１の端部、
前記第１の端部に接続され、中心軸の周囲を螺旋状に延びる中央セクション、及び
前記中央セクションに接続された第２の端部
を含むコイルを備え、
前記中央セクションの前記コイルは、前記コイルの外側が湾曲しており、前記コイルの内側が直線である断面形状を有する、共振器。
【請求項10】
前記中央セクションは、第１の軸方向端部及び第２の軸方向端部と、
前記第１の軸方向端部と前記第２の軸方向端部との間を延びる複数のループであって、前記複数のループのうちの第１のループの内側が第１の平面を画定し、前記複数のループのうちの第２のループの内側が第２の平面を画定し、前記中心軸に対する前記第１の平面の第１の角度は、前記中心軸に対する前記第２の平面の第２の角度とは異なる、請求項９に記載の共振器。
【請求項11】
前記第１のループは、前記第１の軸方向端部に配置され、前記第２のループは、前記第２の軸方向端部に配置され、前記第１の角度が、前記第２の角度よりも大きい、請求項１０に記載の共振器。
【請求項12】
前記ハウジング内に第２のコイルを更に備え、前記第２のコイルが第２の電極に連結され、イオンビームが前記第１及び第２の電極を通過するように動作可能である、請求項９に記載の共振器。
【請求項13】
前記コイルの前記第２の端部は、前記ハウジングに連結される、請求項１２に記載の共振器。
【請求項14】
イオン注入装置の共振器であって、内部空洞を画定するハウジングと、
前記内部空洞内に部分的に配置されたコイルであって、
イオンを加速するように動作可能な第１の電極に連結された第１の端部、
前記第１の端部に接続され、中心軸の周囲を螺旋状に延びる中央セクション、及び
前記中央セクションに接続された第２の端部
を含むコイルと
を備え、
前記中央セクションの前記コイルは、前記コイルの外側が湾曲しており、前記コイルの内側が直線である断面形状を有する、共振器。
【請求項15】
前記中央セクションは、第１の軸方向端部及び第２の軸方向端部と、
前記第１の軸方向端部と前記第２の軸方向端部との間を延びる複数のループと
を備え、前記複数のループの第１のループの内側は第１の平面を画定し、前記複数のループの第２のループの内側は第２の平面を画定し、前記中心軸に対する前記第１の平面の第１の角度は、前記中心軸に対する前記第２の平面の第２の角度とは異なる、請求項１４に記載の共振器。
【請求項16】
前記第１のループは、前記第１の軸方向端部に配置され、前記第２のループは、前記第２の軸方向端部に配置され、前記第１の角度が、前記第２の角度よりも大きい、請求項１５に記載の共振器。
【請求項17】
前記内部空洞内に部分的に配置された第２のコイルを更に備え、前記第２のコイルは、第２の電極及び前記ハウジングに連結され、イオンビームが前記第１及び第２の電極を通過するように動作可能である、請求項１４に記載の共振器。
【請求項18】
前記コイルの内側の直線の部分は前記中心軸に面している、請求項１４に記載の共振器。
【請求項19】
前記コイルはＤ字形の輪郭を有する、請求項１４に記載の共振器。
【請求項20】
前記第２の端部は、更に、前記ハウジングに連結される、請求項１４に記載の共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、高エネルギーイオン注入装置に関し、より詳細には、非対称な輪郭を有する螺旋状の共振器コイルに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、自動車用途、高解像度光センサ、及び他の複雑な３Ｄ半導体構造のために使用される電力電子デバイスの製造には、半導体材料の深いドーピングが要求される。この要求により、種は非常に高いエネルギーに変換され、注入される。例えば、シリコン中に５μｍの深さでドープするために、Ｂ、Ｐ、及びＡｓのエネルギーは、それぞれ、４．２ＭｅＶ、１０．５ＭｅＶ、及び１４ＭｅＶでありうる。多荷電イオン種を用いてさえも、真空破壊の制限のため、通常の直流電圧加速器では、これらのエネルギーは達成できない。
【0003】
このような高いイオンエネルギーを獲得する１つの方法は、高周波（ＲＦ）加速である。例えば、線形加速器は、一連のＲＦ共振空洞を使用し、これはイオンエネルギーを数十ｋｅＶから数ＭｅＶにブーストする。共振ＲＦ空洞では、ＲＦエネルギーはＲＦ発生器からコイルと空洞で構成されたＲＬＣ回路に伝達される。空洞のＱファクタ（Ｑ）が高くなると、利用可能な加速電圧も高くなる。しかし、Ｑファクタは、主にコイルの抵抗によって与えられる、システムの抵抗によって制限される。
【0004】
ある場合には、ＲＦ空洞を画定するチャンバのサイズを大きくすることによって、ＲＦ共振空洞の抵抗を小さくすることができる。しかしながら、チャンバのサイズを大きくすると、空洞の容量も増大し、共振周波数が変化する。更に、接地及び間隙抵抗に対する接合の抵抗の減少は、通常、修正するのが難しい。
【0005】
したがって、システム抵抗を減少させ、Ｑファクタを増加させる解決策が必要とされている。
【発明の概要】
【0006】
１つの手法では、共振器は、ハウジングと、ハウジング内に配置された少なくとも１つのコイルとを含みうる。少なくとも１つのコイルは、イオンを加速するように動作可能な電極に連結された第１の端部と、第１の端部に接続され、中心軸の周囲を螺旋状に延びる中央セクションとを含みうる。中央セクションの内側は平坦な表面を有し、中央セクションの外側は湾曲した輪郭を有しうる。少なくとも１つのコイルは、中央セクションに接続され、ハウジングに連結された第２の端部を更に含みうる。
【0007】
別の手法では、イオン注入装置の共振器は、内部空洞を画定するハウジングと、内部空洞内に部分的に配置された第１のコイルとを含みうる。第１のコイルは、第１の電極に連結された第１の端部を含み、第１の電極は、イオンビームを受け取るための第１の開口部と、第１の端部と接続された第１の中央セクションとを含み、第１の中央セクションは、中心軸の周囲を螺旋状に延びる第１の複数のループを含み、第１の複数のループの各々は、第１の平坦な表面を有する。共振器は、更に、第１のコイルに隣接する第２のコイルを含み、第２のコイルは、第２の電極に連結された第２の端部を含み、第２の電極は、第１の電極からイオンビームを受け取るための第２の開口部を含む。第２のコイルは、更に、第２の端部に接続された第２の中央セクションを含み、第２の中央セクションは、中心軸の周囲を螺旋状に延びる第２の複数のループを含み、第２の複数のループの各々は、第２の平坦な表面を有する。
【0008】
更に別の手法では、イオン注入装置の共振器は、内部空洞を画定するハウジングと、内部空洞内に部分的に配置された第１の中空コイルとを含みうる。第１の中空コイルは、ハウジングの外側に延び、第１の電極に連結された第１の端部を含み、第１の電極は、イオンビームを受け取るための第１の開口部を含む。第１のコイルは、更に、第１の端部と接続された第１の中央セクションを含み、第１の中央セクションは、中心軸の周囲を螺旋状に延びる第１の複数のループを含み、第１の複数のループの各々は、第１の平坦な表面を有する。共振器は、更に、内部空洞内で第１のコイルに隣接する第２の中空コイルを含み、第２の中空コイルは、ハウジングの外側に延び、第２の電極に連結された第２の端部を含み、第２の電極は、第１の電極からイオンビームを受け取るための第２の開口部を含む。第２のコイルは、更に、第２の端部に接続された第２の中央セクションを含み、第２の中央セクションは、中心軸の周囲を螺旋状に延びる第２の複数のループを含み、第２の複数のループの各々は、第２の平坦な表面を有する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】本開示の実施形態による共振器の斜視図を示す。
【図1B】本開示の実施形態による共振器の斜視図を示す。
【図4】本開示の実施形態による集中定数回路を示す。
【図7】本開示の実施形態によるコイルの端部面断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図面は、必ずしも縮尺どおりではない。図面は、単なる表現であり、本開示の特定のパラメータを表すことを意図しない。図面は、本開示の例示的な実施形態を示すことを意図しており、したがって、範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面では、類似の番号が類似の要素を表す。
【0011】
更に、図面のいくつかにおける特定の要素は、説明を明確にするために、省略されるか、又は縮尺通りには図示されていないことがある。断面図は、「スライス」又は「近接して見た」断面図の形態の場合があり、説明を明確にするために、「真の」断面図では見えている特定の背景線を省略することがある。更に、明確にするために、いくつかの参照番号は、特定の図面では省略されていることがある。
【0012】
本開示によるイオン注入装置及び共振器は、以下で、方法の実施形態が示される添付の図面を参照して、より完全に説明される。イオン注入装置及び共振器は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載された実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。代わりに、これらの実施形態は、本開示が一貫した完全なものであり、システム及び方法の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。
【0013】
本明細書の実施形態には、所定の周波数で共振可能な線形加速共振器に有用な小型の非対称コイル設計が記載される。共振器は、互いに隣接して配置され、同じ中心軸の周囲に螺旋状に配置された第１及び第２のコイルを含みうる。第１及び第２のコイルの各々は、その内部に沿って平坦な表面を有する中空でありうる。本実施形態のコイル設計は、コイル抵抗を減少させ、その結果、共振空洞のＱファクタを増加させる。
【0014】
ここで図１Ａを参照して、本開示の実施形態によるイオン注入装置の共振器１０を説明する。図示されたように、共振器１０は、内部空洞１４を画定するハウジング１２を含みうる。ハウジング１２は、高周波（ＲＦ）共振内部空洞を囲む電気的に接地された導電性ハウジング（例えば、アルミニウム）でありうる。ハウジング１２内には、コイル１５を含むコイルアセンブリ２５がある。第１の端部１８は、スリット又は開口部１６が貫通するように形成された電極１３に連結されうる。使用中に、イオンビーム１７が開口部１６を通過しうる。長さ、例えば、電極１３のｘ方向に沿った長さは、イオンビーム１７が電極１３に入ったときに第１の間隙にわたって加速され、電極１３から出たときに再び加速されるように選択されうる。イオンビーム１７が開口部１６の中央セクションを横断している間、ＲＦ電圧は負から正に変わる。このような配置は、ダブル間隙加速器と呼ばれることもある。
【0015】
更に図示するように、コイル１５の第１の端部１８は、中央セクション２１に接続され、中央セクション２１は、中心軸３０の周囲を螺旋状に延びる第１の複数のセグメント又はループ２３を含む。この実施形態では、中心軸３０は、概して、イオンビーム１７の進行方向に対して垂直に延びうる。コイル１５の第２の端部３２は、接地電位にあるハウジング１２に接続されうる。以下により詳しく説明するように、コイル１５は、平坦な表面（図示せず）を有する中央セクション２１の内側を含むほぼ円形の断面を有する中空配管で作られる。
【0016】
ここで図１Ｂを参照して、本開示の実施形態によるイオン注入装置の共振器１００を説明する。図示されたように、共振器１００は、内部空洞１０４を画定するハウジング１０２を含みうる。ハウジング１０２内には、第１のコイル１０５及び第２のコイル１０６を含むコイルアセンブリ１１５がある。第１の端部１０８は、第１の電極１１２に連結され、第２の端部１１０は、第２の電極１１４に連結されうる。第１の電極１１２は、第１のスリット又は開口部１１６を含み、第２の電極１１４は、第２のスリット又は開口部１１８を含みうる。使用中に、イオンビーム１１７は、第１及び第２の開口部１１６、１１８を通過しうる。
【0017】
更に示されるように、第１のコイル１０５の第１の端部１０８は、第１の中央セクション１２１に接続され、第１の中央セクション１２１は、中心軸１２０の周囲を螺旋状に延びる第１の複数のセグメント又はループ１２３を含む。この実施形態では、中心軸１２０は、概して、イオンビーム１１７の進行方向に平行に延びうる。第２のコイル１０６の第２の端部１１０は、第２の中央セクション１２５に接続され、第２の中央セクション１２５は、中心軸１２０の周囲を螺旋状に延びる第２の複数のセグメント又はループ１２７を含む。図示されたように、第１の複数のループ１２３は、概して、第２の複数のループ１２７とエンドツーエンド（ｅｎｄ－ｔｏ－ｅｎｄ）に配列されうる。
【0018】
第１及び第２のコイル１０５、１０６は、ハウジング１０２の壁に対して、かつ互いに対して、対称的に配置されうる。図示されるように、第１及び第２のコイル１０５、１０６は、同じ方向に巻かれ、中心軸１２０を共有する螺旋である。第１及び第２のコイル１０５、１０６のそれぞれの第２の端部１３３、１３５は、ハウジング１０２に連結されたプレート１２２によって接続され、接地されうる。他の実施形態では、第１及び第２の端部１３３、１３５は、ハウジング１０２に直接連結されうる。
【0019】
本明細書で更に詳細に説明するように、第１及び第２のコイル１０５、１０６は、更に、中心軸１２０に沿って直線的に通過する同じ／単一の磁場を共有しうる。この構成では、イオンビーム１１７を３回加速することができる。すなわち、まず、イオンビーム１１７が第１の電極１１２に入射するとき、次に、イオンビーム１１７が第１の電極１１２から第２の電極１１４に伝達される際、最後に、イオンビーム１１７が第２の電極１１４から出射するときである。これは、ＲＦ電圧が第１の間隙加速中に第１の電極１１２で負から第２の電極１１４で正に変化し、イオンビーム１１７が第１の電極１１２と第２の電極１１４との間を通過するときに極性を反転させることによって可能になる。次いで、イオンビーム１１７は、第２の電極１１４を出るときに、もう一度極性を反転させうる。このような配置は、トリプル間隙加速器と呼ばれることもある。
【0020】
いくつかの実施形態では、第１及び第２のコイル１０５、１０６は、内部チャネルを有する銅管であり、冷却流体がそこを通って流れることができるようになる。例えば、第１及び第２のコイル１０５、１０６内で内部を流れる水は、第１及び第２のコイル１０５、１０６の導電性材料に沿って進行する電流によって発生した熱の消散を助けうる。以下により詳細に説明するように、第１及び第２の複数のループ１２３、１２７の各々は、中心軸１２０に向かう平坦な内面を有する。
【0021】
共振器１００の動作原理を図２Ａに示す。この実施形態では、ＲＦエネルギーは、エネルギー源（例えば、ＲＦ発生器）から励振コイル（図示せず）を通してコイルアセンブリ１１５内に移送されうる。このエネルギーは、次式で与えられる磁気エネルギーとしてコイルアセンブリ１１５に蓄積される。
ここで、Ｂは、磁束１４０を表し、μ０は、内部空洞１０４内の真空の透磁率を表す。
【0022】
内部空洞１０４はＲＬＣ回路を形成するため、共振時に次式で与えられるある周波数ｆ０で発振することになる。
ここで、Ｌはコイルアセンブリ１１５のインダクタンスであり、Ｃは共振器１００のキャパシタンスである。共振条件下では、エネルギーは、コイルアセンブリ１１５内の磁束１４０として現れる磁気エネルギーから静電エネルギーに周期的に変換されるだろう。
【0023】
図２Ｂは、本開示の実施形態によるコイルアセンブリ１１５と共に動作可能な電極アセンブリ１３８を示す。この実施形態では、電極アセンブリ１３８の静電エネルギーは、第１の電極１１２のエネルギー供給された開口部と第２の電極１１４のエネルギー供給された開口部との間の輪郭線１４４として示される静電ポテンシャル差として現れうる。いくつかの実施形態では、静電ポテンシャル差Ｗｅｌｅｃは、以下の式によって与えられる。
ここで、Ｅは、電場強度を表し、ε０は、内部空洞１０４内の真空の誘電率を表す。
【0024】
より具体的には、図２Ｂにおいてイオンが左から右に移動し、振動する静電ポテンシャルの振幅がＶｍａｘであると仮定すると、コイルアセンブリ１１５の３間隙加速（ｔｈｒｅｅ－ｇａｐ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ）は以下のように働く。第１の接地電極１５６の出口のイオンが適切な位相を有するとき、イオンは、電位降下［０－（－Ｖｍａｘ）］を見出し、第１の間隙１５４にわたって、かつ第１の電極１１２に向かって加速され、エネルギー供給される。イオンが獲得できる最大エネルギーは、イオンが輸送する電荷（ｑ）に電圧Ｖｍａｘを乗算した値に等しい。第１の電極１１２と第２の電極１１４との間に配置される第１の間隙１５４と第２の間隙１５５との距離が、第１の電極１１２からの出口における電極の長さと共に計算される場合、イオンには、２Ｖｍａｘ電位降下［Ｖｍａｘ－（－Ｖｍａｘ）＝２Ｖｍａｘ］が見られよう。したがって、イオンが第２の間隙１５５と交差して得られるエネルギーは、第１の間隙１５４と交差して得られるエネルギーの２倍となろう。最後に、第２の電極１１４と第２の接地電極１６０との間にある第３の間隙１５８については、イオンによって見られる電位降下がＶｍａｘであり、イオンは、追加的なｑＶｍａｘエネルギーを獲得し、したがって、第２の接地電極１６０内の入口における４ｑＶｍａｘ総エネルギーをもたらすことになろう。
【0025】
理想的な場合（すなわち、損失がない場合）には、磁気エネルギーは、完全に静電エネルギーに変換され、その結果、コイルアセンブリ１１５（磁気エネルギー）から加速イオン（運動エネルギー）に１：１のエネルギー変換が生じる。しかしながら、実際のシステムでは、このエネルギー変換を制限する損失がある。この場合、エネルギー伝達は、共振器１００のＱファクタＱによって定量化され、これは、以下の式によって与えられる。
【0026】
共振器１００に蓄積された総エネルギーは、コイルアセンブリに蓄積された総エネルギーと等しくなり、これは、以下の式によって与えられる。
ここで、Ｉは、コイルアセンブリ１１５を流れる電流のｒｍｓ値を表す。一方、共振器１００で消費される電力は、次の式で与えられる。
ここで、Ｒｅｃｈｉｖは共振器回路の等価抵抗を表す。共振条件下では、これは次のようになる。
ここで、ＸＬｃｏｉｌはコイルアセンブリ１１５の誘導性リアクタンスである。
【0027】
式（７）は、ＱファクタＱを増加させるために、ＸＬｃｏｉｌを増加させ、Ｒｅｑｕｉｖを減少させうることを示す。しかしながら、共振空洞は、所与の共振周波数で動作するように構成されている。その結果、コイルのインダクタンスが変化すると共振周波数が変化することになる。
【0028】
本開示の実施形態によるＲｅｑｕｉｖを減少させるための１つの手法は、図３の共振ＲＦ空洞によって実証される。図示されたように、共振器１００は、内部空洞１０４内に励振コイル１２４を更に含みうる。励振コイル１２４は、エネルギー源１２８からエネルギー（例えば、ＲＦエネルギー）を伝達するために、コイルアセンブリ１１５に近接して配置されうる。いくつかの実施形態では、エネルギー源１２８は、ＲＦ発生器１３０を含み、ここで、インピーダンス（Ｚ０）１３２は、５０オームに等しくなりうるＲＦ発生器１３０のインピーダンスである。
【0029】
一例では、Ｑの解析的表現を見つけるために、内部空洞１０４は、図４に示される集中定数回路（ｌｕｍｐｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）１７０としてモデル化されうる。この例において、Ｒｃｏｉｌはコイルアセンブリ１１５の抵抗であり、Ｒｊｕｎｃはコイルアセンブリ１１５とハウジング１０２との間の接合１４７の抵抗であり、Ｒｃａｎはハウジング１０２の抵抗であり、Ｒｇａｐは第２の間隙１５５の抵抗である。回路解析に基づいて、等価抵抗は次のように書かれうると示されうる。
ここで、λは０と１との間の数である。
【0030】
ハウジング１０２のサイズ（より小さい誘導イメージ電流）を増加させることによって、ＲＦ共振空洞の抵抗を減少させることができるが、これにより、缶（ｃａｎ）の容量が増加し、共振周波数が変化することになる。接地に対する接合の抵抗と間隙抵抗は修正が難しい。したがって、Ｑファクタを増加させる有効な方法は、コイル抵抗を減少させることであり、これは次の式で表される。
ここで、ρはコイル材料の抵抗率、ｌはコイル配管の長さ、Ａは、電流がコイルアセンブリ１１５を通って流れている断面積である。したがって、コイルの全長は影響を受けることにはならないが、電流により広い断面が見られ、したがってコイルの抵抗が減少することになる。
【0031】
ここで図５の端部断面図を参照して、本開示の実施形態による第１及び第２のコイル１０５、１０６をより詳細に説明する。図示されるように、第１及び第２のコイル１０５、１０６は、非対称の輪郭を有し、第１の内側１３４は平坦な表面１８５を有し、第２の外側１６６は湾曲した表面１６８を有する。この実施形態では、内部チャネル１６１は、第１及び第２のコイル１０５、１０６の内面１６２によって画定される。円形の輪郭を有するように示されているが、内部チャネル１６１は、任意の様々な形状をとりうることが理解されよう。
【0032】
図示されるように、第１及び第２のコイル１０５、１０６は、半径方向に沿って距離「ｄ」だけ円形の輪郭１６４（破線で示す）から平坦化又は縮小されうる。直流とは異なり、ＲＦ電流は、第１及び第２のコイル１０５、１０６の半径方向断面全体を通って流れるのではなく、内側１３４の小さなスキン層１４８を通って流れる。スキン層１４８の厚さは、以下の式によって定義されうる。
ここで、ｆはＲＦ周波数であり、μ０＝４π×１０－７Ｈ／ｍ及びμｒは、真空の透磁率、並びに第１及び第２のコイル１０５、１０６の材料の比透磁率である。銅材料が第１及び第２のコイル１０５、１０６に使用される場合、２２ＭＨｚでのスキン層１４８の厚さ／深さは約１５μｍである。
【0033】
また、電流が流れる断面積（ハッシュ領域）は、次の式で定義されうる。
【0034】
円形の輪郭１６４と比較して、例えば、約１ｍｍの距離だけ、第１のコイル１０５及び第２のコイル１０６を平坦化すると、スキン層１４８の断面積が１６倍増加する結果となりうる。これは、第１及び第２のコイル１０５、１０６の等価抵抗の低下を引き起こすことになる。一方、湾曲した表面又は湾曲した輪郭を外側１６６に設けることにより、例えば、湾曲半径が小さいために長方形の形状の電極が存在するような、マルチパクティングと誘電体破壊の危険性が増す電気応力の量が減少する。
【0035】
ここで図６の側方断面図を参照して、本開示の実施形態による第１及び第２のコイル１０５、１０６を含むコイルアセンブリ１１５の簡略図をより詳細に説明する。図示されたように、第１のコイル１０５は、第１の複数のループ１２３Ａ－１２３Ｃを含み、第２のコイル１０６は、第２の複数のループ１２７Ａ－１２７Ｃを含む。説明を容易にする目的で、第１のコイル１０５及び第２のコイル１０６のそれぞれについて３つのループしか示されていないが、より少ない数又はより多い数のループが可能であることは理解されよう。
【0036】
第１の複数のループ１２３Ａ－１２３Ｃ及び第２の複数のループ１２７Ａ－１２７Ｃは、中心軸１２０の周囲で同じ方向に巻回されうる。図示されているように、第１の複数のループ１２３Ａ－１２３Ｃ及び第２の複数のループ１２７Ａ－１２７Ｃは、概して、同一又は類似の半径を有しうる。第１の複数のループ１２３Ａ－１２３Ｃは、第２の軸方向端部１２９の反対側にある第１の軸方向端部１２６を含み、第２の複数のループ１２７Ａ－Ｃは、第４の軸方向端部１３９の反対側にある第３の軸方向端部１３７を含みうる。第１の軸方向端部１２６及び第３の軸方向端部１３７が全体的なコイルアセンブリ１１５の両端部に対応する一方で、第２の軸方向端部１２９及び第４の軸方向端部１３９は、第１及び第２のコイル１０５、１０６によって画定される内部１４１に沿って互いに直接隣接して位置付けられる。いくつかの実施形態では、第１の複数のループ１２３Ａ－１２３Ｃ及び第２の複数のループ１２７Ａ－１２７Ｃのそれぞれは、例えば中心軸１２０に沿って、互いに等間隔に配置されうる。
【0037】
図示されるように、第１の複数のループ１２３Ａ－１２３Ｃのそれぞれは、対応する第１の平坦な表面１７１Ａ－１７１Ｃを有し、その一方で、第２の複数のループ１２７Ａ－１２７Ｃのそれぞれは、対応する第２の平坦な表面１７３Ａ－１７３Ｃを有する。第１の平坦な表面１７１Ａ－１７１Ｃ及び第２の平坦な表面１７３Ａ－１７３Ｃの各々は、対応する平面を画定する。例えば、第１の平坦な表面１７１Ａは、中心軸１２０に対してゼロ以外の角度φで配置された第１の平面１５０を画定しうる。第１の平坦な表面１７１Ｂは、中心軸１２０に対してゼロ以外の角度βで配置された第２の平面１５１を画定しうる。いくつかの実施形態では、φ＞βである。一方、第１の平坦な表面１７１Ｃは、中心軸１２０に概して平行な第３の平面１５２を画定しうる。
【0038】
同様に、第２の平坦な表面１７３Ａは、中心軸１２０に対してゼロ以外の角度ρで配置された第４の平面１７４を画定しうる。いくつかの実施態様において、第１の平面１５０のゼロ以外の角度φは、第４の平面１７４のゼロ以外の角度ρと同一でありうる。第２の平坦な表面１７３Ｂは、中心軸１２０に対してゼロ以外の角度αで配置された第５の平面１７５を画定しうる。いくつかの実施形態では、第２の平面１５１のゼロ以外の角度βは、第５の平面１７５のゼロ以外の角度αと同一でありうる。いくつかの実施形態では、ρ＞αである。一方、第２の平坦化された表面１７３Ｃは、中心軸１２０及び第３の平面１５２に概して平行な第６の平面１７６を画定しうる。いくつかの実施形態では、第１及び第２の複数のループ１２３Ａ－１２３Ｃ、１２７Ａ－１２７Ｃは、概してＤ字形の輪郭を有しうる。
【0039】
示されたように、第１の平坦な表面１７１Ａ及び第２の平坦な表面１７３Ｃは、それぞれ、第１の軸方向端部１２６及び第３の軸方向端部１３７において、外側に向かってフレア状になる。その結果、電流が流れるコイル表面の面積が大幅に増加し、ＲＬＣ回路の抵抗が大幅に減少し、Ｑが向上する。
【0040】
ここで図７の端部断面図を参照して、本開示の実施形態による代替的なコイル２０５を説明する。示されるように、コイル２０５は、非対称の輪郭を有し、第１の内側２３４は平坦な表面２３５を有し、第２の外側２３６は湾曲した表面２３８を有する。この実施形態では、内部チャネル２４０は、内面２４２によって画定される。円形の輪郭を有するように示されているが、内部チャネル２４０は、任意の様々な形状をとりうることが理解されよう。
【0041】
図示されたように、コイル２０５は、その長さに沿って軸方向に延びる平面の構成要素２１０を含みうる。平面の構成要素２１０は、電流を運ぶために利用可能なスキン層２４８の面積を更に増大させ、ひいてはコイル２０５の等価抵抗を更に低減するために設けられうる。非限定的ではあるが、平面の構成要素２１０は、第２の主表面２６２の反対側に第１の主表面２６０を含みうる。スキン層２４８は、第１の主表面２６０に沿って延びうる。
【0042】
上記に鑑みて、本明細書に開示される実施形態によって、少なくとも以下の利点が達成される。第１の利点は、コイルアセンブリの抵抗を減少させることによってＱファクタを押し上げることを含む。第２の利点は、より高いＱファクタの結果として、利用可能な加速電圧を増加させることを含む。
【0043】
上記の議論は、例示及び説明を目的として提示されたものであり、本開示を本明細書に開示された１つ又は複数の形態に限定することを意図するものではない。例えば、本開示の様々な特徴は、本開示を合理化する目的で、１つ又は複数の態様、実施形態、又は構成において、まとめてグループ化されうる。しかしながら、本開示の特定の態様、実施形態、又は構成の様々な特徴は、代替的な態様、実施形態、又は構成において組み合わせてもよいと理解されたい。
【0044】
本明細書で使用されるように、単数形で列挙され、「ａ」又は「ａｎ」という単語が続く要素又はステップは、そのような除外が明示的に列挙されない限り、複数の要素又はステップを除外しないものとして理解されるべきである。更に、本開示の「１つの実施形態」への言及は、列挙された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図していない。
【0045】
本明細書における「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、又は「有する（ｈａｖｉｎｇ）」及びこれらの変形の使用は、その後に列挙される項目及びその均等物、並びに追加の項目を包含することを意味する。したがって、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、又は「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語及びこれらの変形は、自由形式の表現であり、本明細書では交換可能に使用することができる。
【0046】
本明細書で使用される「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」、「１つ又は複数（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」、「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」という語句は、自由形式の表現であり、動作において接続的でもあり、分離的でもある。例えば「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ又はＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ及びＣの１つ又は複数」、「Ａ、Ｂ又はＣの１つ又は複数」、及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」という表現の各々は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢをまとめて、Ａ及びＣをまとめて、Ｂ及びＣをまとめて、又はＡ、Ｂ及びＣをまとめて、ということを意味する。
【0047】
全方向の参照（例えば、近位、遠位、上、下、上に向かって、下に向かって、左、右、横、縦、前、後、頂部、底部、上方、下方、垂直、水平、半径、軸上、時計回り、及び反時計回り）は、本開示の読者の理解を助けるための識別目的のためにのみ使用され、特に、本開示の位置、配向、又は使用に関して限定するものではない。接続への言及（例えば、取り付けられ、連結され、接続され、及び接合される）は、広義に解釈されるべきであり、別段の指示がない限り、要素の集合体間の中間部材及び要素間の相対運動を含みうる。したがって、接続への言及は、２つの要素が直接接続され、互いに固定された関係にあることを必ずしも示唆しない。更に、識別への言及（例えば、一次、二次、第１、第２、第３、第４など）は、重要性又は優先度を暗示することを意図するものではなく、１つの特徴を別の特徴から区別するために使用される。
【0048】
更に、「実質的な」又は「実質的に」という用語、並びに「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ又はａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、いくつかの実施形態において交換可能に使用することができ、当業者によって許容される任意の相対的尺度を使用して説明することができる。例えば、これらの用語は、基準パラメータとの比較としての役割を果たし、意図された機能を提供可能な許容差（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を示す。非限定的ではあるが、基準パラメータからの許容差は、例えば、１％未満、３％未満、５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満等でありうる。
【0049】
更に、上記の例示的な方法は一連の動作又は事象であるが、本開示は、具体的に述べられていない限り、そのような動作又は事象の例示された順序によって限定されない。例えば、本開示によれば、いくつかの動作は、本明細書で図示及び／又は説明されたものとは別に、異なる順序で、及び／又は他の動作又は事象と同時に起こりうる。例えば、注入プロセス、応力膜の形成、アニーリング、及び応力膜の除去を実行する本明細書に記載のプロセスシーケンスは、複数の応力記憶層又は領域を作成するために、何度も繰り返すことができる。
【0050】
加えて、本開示による方法を実施するために、図示されたすべての動作又は事象が必要とされるわけではない。更に、本方法は、本明細書に図示及び説明された構造の形成及び／又は処理に関連して、ならびに図示されていない他の構造に関連して実施されうる。
【0051】
本開示の範囲は、本明細書に記載した具体的な実施形態に限定されるものではない。実際、本明細書に記載されたものに加えて、本開示の他の様々な実施形態及び修正例が、上述の説明及び添付図面から当業者には明らかであろう。このため、そのような他の実施形態及び修正例は、本開示の範囲内に含まれると意図される。更に、本開示は、特定の目的のための特定の環境における特定の実施態様に照らして、本明細書で説明されてきた。当業者は、有用性がこれに限定されず、本開示が、任意の数の目的のために任意の数の環境において有益に実施されうることを認識するであろう。従って、以下に記載される特許請求項の範囲は、本明細書に記載した本開示の完全な範囲及び思想の観点から、解釈されるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】