▶ コメット テクノロジーズ ユーエスエー 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】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-11-04
(54)【発明の名称】高出力低周波数コイル
(51)【国際特許分類】
H01F 5/00 20060101AFI20221027BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20221027BHJP
H01F 41/04 20060101ALI20221027BHJP
【ＦＩ】
H01F5/00 F
H05H1/46 R
H01F41/04 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022513551
(86)(22)【出願日】2020-08-28
(85)【翻訳文提出日】2022-02-25
(86)【国際出願番号】 US2020048630
(87)【国際公開番号】W WO2021041984
(87)【国際公開日】2021-03-04
(31)【優先権主張番号】62/893,066
(32)【優先日】2019-08-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/006,693
(32)【優先日】2020-08-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520190366
【氏名又は名称】コメット テクノロジーズ ユーエスエー インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(72)【発明者】
【氏名】カークウッド ロウ
(72)【発明者】
【氏名】アーロン カッティーノ
【テーマコード（参考）】
2G084
5E062
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084AA03
2G084AA04
2G084AA05
2G084BB36
2G084CC12
2G084CC13
2G084CC33
2G084DD02
2G084DD03
2G084DD55
2G084DD57
2G084DD64
2G084DD68
2G084FF15
5E062EE01
(57)【要約】
コイルは、コイル本体と、コイル本体の周囲に配置された複数の同心状断面ワイヤ巻線であって、ワイヤは隣接する巻線間でワイヤの半径の約０．２５～１．０の間隔を有する、複数の同心状断面ワイヤ巻線と、を有する。また、プラズマ処理装置用のコイルであって、コイルは、コイル本体と、コイル本体の周囲に配置された複数の同心円柱状断面ワイヤ巻線であって、ワイヤは隣接する巻線間でワイヤの半径の約０．２５～１．０の間隔と、約２：１～３：１の直径対長さの比を有する、複数の同心円柱状断面ワイヤ巻線と、を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コイルフォームと、該コイルフォームの周囲に配置された複数の同心状断面ワイヤ巻線であって、ワイヤは隣接する巻線間でワイヤの半径の約０．２５～１．０のの間隔を有する、複数の同心状断面ワイヤ巻線と、
を有する、コイル。
【請求項2】
前記複数の同心状断面ワイヤ巻線は円柱状及び多角形状のうちの少なくとも１つの形態である、請求項１に記載のコイル。
【請求項3】
前記複数の同心状断面ワイヤ巻線は、第１の巻線の開始点が、最終巻まで続き、軸方向で前記第１の巻線の開始端に戻り、前記第１の巻線よりも大きい第２の巻線を開始するように接続される、請求項１に記載のコイル。
【請求項4】
前記第２の巻線は前記第１の巻線を実質的に囲む、請求項３に記載のコイル。
【請求項5】
第２の巻線の開始点は、最終巻まで続き、軸方向で第１及び第２の巻線の開始端に戻り、第３の巻線を開始する、請求項１に記載のコイル。
【請求項6】
前記複数の同心状断面ワイヤ巻線は各巻線の共通位置の開始点及び終了点を有する、請求項１に記載のコイル。
【請求項7】
前記複数の同心状断面ワイヤ巻線は約２：１と約３：１との間の直径対長さの比を有する、請求項１に記載のコイル。
【請求項8】
前記複数の同心状断面ワイヤ巻線は約２．４：１と約２．５：１との間の直径対長さの比を有する、請求項１に記載のコイル。
【請求項9】
前記複数の同心状断面ワイヤ巻線は約２．４６：１の直径対長さの比を有する、請求項１に記載のコイル。
【請求項10】
複数の同心状断面ワイヤ巻線のそれぞれは一定の距離で軸方向及び半径方向に離間している、請求項１に記載のコイル。
【請求項11】
前記複数の同心状断面ワイヤ巻線は全ての導体中心の配置において片側三角形を形成する、請求項１０に記載のコイル。
【請求項12】
前記複数の同心状断面ワイヤ巻線は１層当たり１巻線の巻線回数の進行を含む、請求項１に記載のコイル。
【請求項13】
前記コイルは、インピーダンス整合回路網、フィルタ、および共振器のうちの少なくとも１つに配置される、請求項１に記載のコイル。
【請求項14】
プラズマ処理装置であって、コイルフォームと、
該コイルフォームの周囲に配置される、複数の同心円柱状断面ワイヤ巻線であって、ワイヤは、前記ワイヤの半径の約０．２５～１．０の、隣接する巻線線間での間隔と、約２：１～３：１の直径対長さの比を有する、複数の同心円柱状断面ワイヤ巻線と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項15】
前記複数の同心状断面ワイヤ巻線は約２．４：１と約２．５：１との間の直径対長さの比を有する、請求項１４に記載のコイル。
【請求項16】
前記複数の同心円柱状断面ワイヤ巻線は約２．４６：１の直径対長さの比を有する、請求項１４に記載のコイル。
【請求項17】
プラズマ処理装置用のコイルを形成する方法であって、コイルフォームの中央部分なすコイルを通してワイヤを供給するステップと、
第１の巻線を形成するために前記コイルフォームの周りに前記ワイヤを巻回するステップと、
前記ワイヤを前記コイルフォームの中心をなす前記コイルの中央部分まで戻すステップと、
前記ワイヤを前記コイルフォームの周りに巻回するステップであって、前記第１の巻線よりも中心をなす前記コイルの中央部分から半径方向に離れた第２の巻線を形成する、ステップと、
前記ワイヤを前記コイルフォームの中心をなす前記コイルの中央部分に戻すステップと、
前記ワイヤを前記コイルフォームの周囲に巻回するステップであって、前記第２の巻線よりも中心をなす前記コイルの中央部分から半径方向に離れた第３の巻線を形成する、ステップと、
を有する方法。
【請求項18】
前記第１の巻線は前記コイルフォームの少なくとも一部分上に配置され、前記第２の巻線は第１のスペーサの少なくとも一部分上に配置され、該第１のスペーサは前記コイルフォームの半径方向遠位部分上に配置され、前記第３の巻線は第２のスペーサの少なくとも一部分上に配置され、該第２のスペーサは前記第１のスペーサ上に配置される、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記第１の巻線、前記第２の巻線、及び前記第３の巻線は、前記コイルの同じ側で中心をなす前記コイルの中央部分に戻る、請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
前記第１の巻線は７つの巻線を有し、前記第２の巻線は８つの巻線を有し、前記第３の巻線は９つの巻線を有する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本出願は２０１９年８月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／８９３，０６６号明細書及び２０２０年８月２８日に出願された米国非仮特許出願第１７／００６，６９３号明細書の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は２０１９年８月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／８９３，０６６号明細書及び２０２０年８月２８日に出願された米国非仮特許出願第１７／００６，６９３号明細書の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
高周波（ＲＦ）プラズマ誘起処理は異なるタイプの膜をエッチングし、低い～中間の処理温度で薄膜を堆積させ、表面処理および洗浄を行うために、半導体製造において広範囲に使用されている。このようなプロセスの特性はプラズマ、すなわち部分的にイオン化されたガスを使用することであり、このガスは反応チャンバ内の前駆体から中性種およびイオンを生成し、イオン衝撃のためのエネルギーを提供し、及び／又は他の動作を実施するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【0003】
本開示は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより最も良く理解される。産業における標準的な慣行によれば、様々な特徴は一定の縮尺で描かれていないことが強調される。実際、様々な特徴の寸法は議論を明確にするために、任意に増減されてもよい。
【発明を実施するための形態】
【0004】
以下に請求される主題の例示的な例が、ここで開示される。明確にするために、本明細書では、実際の実装形態のすべての特徴を説明するわけではない。任意のそのような実際の実装の開発において、実装ごとに異なるシステム関連およびビジネス関連の制約の遵守など、開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装固有の決定を行うことができることが理解されよう。さらに、そのような開発努力は、たとえ複雑で時間のかかるものであっても、本開示の恩恵を受ける当業者にとって日常的な仕事であることが理解されるのであろう。
【0005】
さらに、本明細書で使用される場合、冠詞「ａ」は特許技術におけるその通常の意味、すなわち「１つ又は複数」を有することが意図される。本明細書では用語「約」が特に明記しない限り、値、又はいくつかの例では平均±１０％、又は±５％、又は±１％を生成するために使用される装置の許容範囲内で一般的な平均値に適用される場合、その意味を有することが意図される。さらに、本明細書で使用される「実質的に」という語は例えば、大部分、又はほとんどすべて、又はすべて、又は範囲５１％～１００％の量を手段する。さらに、本明細書の実施例は、単に例示的であることが意図され、議論の目的のために提示され、制限のためではない。
【0006】
典型的な円柱状の単層コイルは、使用上の多くの問題および制限を有し得る。例えば、典型的な円柱状の単層コイルは長さが直径よりも大きい場合に、Ｑ値を減少させることができる。加えて、このようなコイルは、誘電体シリンダに巻かれたときにシリンダコイルフォームに隣接して捕捉された空気による冷却不良を経験してきた。また、コイルは比較的長い磁場の戻り経路を有し、その結果、低いＱ値をもたらす渦損失を生じるアルミニウムシールドハウジング壁への高い結合係数をもたらす可能性がある。典型的なコイルはまた、より低いＱ値をもたらし得る、ワイヤの単位長さ当たりのより低いインダクタンスを有し得る。また、このようなコイルは、予測可能な製造公差が小さくなる可能性がある。
【0007】
本開示の実施形態は高電力での電圧および電流の損失を低減することができ、その結果、より良好な蓄積エネルギー対消散エネルギー比に起因して、より良好なＱ値が得られる。本開示の実施形態はまた、有利には、使用されるワイヤの単位長さ当たりのインダクタンスを最大化し、それによって、より良好なＱ値をもたらし得る。そのような実施形態は巻線の両端の分布電圧をさらに低減することができ、それによって、電圧ストレス電位を内部で低減することができる。実施形態は磁場帰還経路を最適化することによって、アルミニウムシールド筐体への磁場結合をさらに低減し、それによって、シールドへの結合渦損失を低減することができる。また、実施形態は冷却を改善するために、誘導子ワイヤの周囲の空気流を増加させてもよい。他の利点は、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向における予測可能なワイヤ寸法間隔を提供する機械的フォームを有し得、その結果、より厳しい製造公差の広がりをもたらす。全ての実施形態がこれらの特性の全てを示すわけではなく、それらが２つ以上を示す限り、それらは、同じ程度にはそうしないことがある。
【0008】
本開示の実施形態は例えば、約４００ｋの周波数を有するコイルのような、比較的高出力の低周波数コイルを提供することができる。他の実施形態では、本明細書に開示されるコイルが用途に応じて、４００ｋより下側および／又は４００ｋより高い周波数を有する可能性がある。加えて、開示された幾何学的形状はコイルを取り囲むシールド壁との結合相互作用を減少させるように、磁場をコンパクト化する。さらに、同じ側面からの各巻線の登録された開始は、側面から側面に横切る複数の層の連続フィラメント逐次巻きコイルよりも、より高い電圧動作を可能にする層から層への電圧ストレスを減少させる。また、等間隔のワイヤの幾何学的位置決めは、＋／－１パーセントに近い近接した公差再現性をもたらし得る。
【0009】
図１を参照すると、本開示の実施形態によるＲＦプラズマ処理システム１００の概略側面図が示されている。ＲＦプラズマ処理システム１００は、第１のＲＦ発生器１０５及び第２のＲＦ発生器１１０と、第１のインピーダンス整合回路網１１５と、第２のインピーダンス整合回路網１２０と、シース１２５と、シャワーヘッド１３０などのプラズマ電力供給装置又は電極などの同等の電力供給要素と、台座１３５とを含む。本明細書で使用されるように、プラズマ電力装置はプラズマを生成するために電力を導入する任意の装置を指すことができ、例えば、シャワーヘッド１３０及び／又は他の種類の電極、ならびにアンテナなどを含んでもよい。
【0010】
ＲＦプラズマ処理システム１００は、１つ又は複数のインピーダンス整合回路網１１５、１２０を介して反応チャンバ１４０に電力を供給する１つ又は複数の第１及び第２のＲＦ発生器１０５、１１０を含むことができる。ＲＦ電力は、第１のＲＦ発生器１０５からインピーダンス整合回路網１１５を通ってシャワーヘッド１３０へ、反応チャンバ１４０内でプラズマへ、シャワーヘッド１３０以外の電極（図示せず）へ、又はプラズマに電力を電磁的に供給する誘導アンテナ（図示せず）へ流れ、プラズマから接地へ、及び／又は台座１３５へ、及び／又は第２のインピーダンス整合回路網１２０へ流れる。一般に、第１のインピーダンス整合回路網１１５は反応チャンバ１４０内部の負荷インピーダンスの変動を補償し、その結果、シャワーヘッド１３０と第１のインピーダンス整合回路網１１５との合成インピーダンスが、第１のインピーダンス整合回路網１１５内の反応性成分（別個に図示せず）、例えば可変キャパシタを調整することによって、例えば５０オームの第１のＲＦ発生器１０５の出力と等しくなる。
【0011】
インピーダンス整合回路網１１５、１２０は負荷インピーダンスがソースインピーダンスに整合するように、それらの内部リアクティブ要素を調整するように設計される。本開示の実施形態は、インピーダンス整合回路網１１５、１２０、フィルタ（図示せず）、共振器（図示せず）等において使用されてもよい。
【0012】
図２を参照すると、本開示の実施形態によるコイルの側面図が示されている。この実施形態では、コイル２００が６つのコイルフォーム延伸部２１０を有するように示されているコイルフォーム２０５を含んでいる。６つのコイルフォーム延伸部２１０が示されているが、他の実施形態では、コイルフォーム２０５が３つ、４つ、５つ、７つ、又はそれ以上のコイルフォーム延伸部２１０であってもよい。コイルフォーム延伸部２１０は、コイルフォーム中心２１５から半径方向外側に突出することができる。コイルフォーム中心２１５は、コイル２００を以下に図示するブロック（図示せず）に取り付けるために使用されてもよい。
【0013】
図３及び図５に最もよく示される１つ以上のスペーサ２２０／２２２は、延伸部２１０を形成する１つ以上のコイルの半径方向外側縁部上に配置されてもよい。この実施形態では、２つのスペーサ２２０／２２２が半径方向内側に配置された１つの内側スペーサ２２０と、半径方向外側に配置された第２の外側スペーサ２２２とを備えて示されている。スペーサ２２０／２２２はコイルフォーム２０５と同じ材料から形成されてもよく、又は他の実施形態では他の材料から形成されてもよい。
【0014】
ワイヤ２２５は、コイルフォーム２０５の周りに同心円状に巻かれてもよく、コイルフォーム２０５の中心、すなわち半径方向外側縁部から始まる延伸部２１０を形成してもよい。次に、内側スペーサ２２０をコイルフォーム２０５の頂部に配置し、ワイヤ２２５を内側スペーサ２２０に巻き付けることができる。次いで、外側スペーサ２２２を内側スペーサ２００の上部に配置することができ、ワイヤ２２５を外側スペーサ２２２を通して巻回することができる。
【0015】
他の実施形態では、２つ以上のワイヤ２２５を使用することができる。例えば、第１のワイヤをコイルフォーム２０５に巻き付けることができる。第２のワイヤは内側スペーサ２２０の周囲に巻き付けられてもよく、第３のワイヤは外側スペーサ２２２の周囲に巻き付けられてもよい。次いで、３つのワイヤは、電気バスなどの１つ又は複数の電気コネクタを使用して接続されてもよい。
【0016】
動作中、コイル２００は複数の層を含む円筒状巻線を含み、この実施形態では、３層の巻線を含む。巻線は最も内側の直径から始まり、巻線は７巻続く。これについては以下により詳細に説明する。最も内側の直径の先端において、ワイヤ２２５はコイルフォーム２０５の中心を通って開始位置に戻り、次いで、第１の巻線を重ね合わせて第２の巻線を開始し、そこで第１の巻線が開始される。第２の巻線は、この実施形態では８巻きを含むその端まで続く。第２の巻線は端部に到達すると、コイルフォーム２０５の中心を通って戻る。次いで、ワイヤ２２５は、この実施形態では９つの巻回を含む第３の巻線のために続くことができる。第３の巻線の端において、ワイヤは例えばつまみ（図示せず）又は他のタイプの電気コネクタを介して他の構成要素に電気的に接続されるように、コイル２００から出てもよい。
【0017】
３つの連続巻線を設けることにより、使用される層の数が減少する。このように、３つの巻線を用いることにより、電圧ストレスを３倍に分けることができる。各巻線が同じ長さの巻線を含んでいる場合、ワイヤ２２５は、その両端に同じ量の電圧を有することになる。加えて、そのような幾何学的形状は、動作中のコイル２００を取り囲むシールド壁（図示せず）との結合相互作用を減少させるような磁場をコンパクト化する。
【0018】
また、コイル２００の態様は、コイル２００の同じ側から開始する各巻線の開始、コイルフォーム２０５、およびコイルフォーム延伸部２１０を含んでもよい。コイル２００の同じ側から開始することにより、複数の層が側方から側方に横断する連続フィラメントが順次コイルとなる場合よりも高い電圧動作を可能にする電圧ストレスが層毎に低減され得る。加えて、ワイヤの幾何学的位置決めは、等しい間隔を提供し、その結果、約１パーセントの範囲で、密接な公差の再現性もたらされる。マルチトライフィラー・コイルとしてのコイル２００の具体的な設計態様については、以下に詳細に論じる。
【0019】
図３を参照すると、本開示の実施形態によるコイル２００の側面図が示される。上述のように、コイル２００は、６つのコイルフォーム延伸部２１０を有するように示されているコイルフォーム２０５を含む。図示するように、コイルフォーム延伸部２１０は、コイルフォーム中心２１５から半径方向外側に突出する。１つ又は複数のスペーサ２２０／２２２は、延伸部２１０を形成する１つ又は複数のコイルの半径方向外側縁部上に配置することができる。この実施形態では、２つのスペーサ２２０／２２２が半径方向内側に配置された１つの内側スペーサ２２０と、半径方向外側に配置された第２の外側スペーサ２２２とを備えて示されている。
【0020】
ワイヤ２２５はコイルフォーム２０５の周りに同心円状に巻かれてもよく、コイルフォーム延伸部２１０は中心、すなわちコイルフォーム２０５の半径方向外側縁部から始まる。次に、内側スペーサ２２０をコイルフォーム２０５の頂部に配置し、ワイヤ２２５を内側スペーサ２２０に巻き付けることができる。次いで、外側スペーサ２２２を内側スペーサ２００の上部に配置することができ、ワイヤ２２５を外側スペーサ２２２を通して巻回することができる。
【0021】
ワイヤ２２５の両端は、つまみのような電気コネクタ２３０を含むことができる。特定の実施形態では、電気コネクタ２３０が例えば、雄－雌コネクタ、ねじコネクタ、ボルトコネクタ、及び／又は当技術分野で使用されるか、又は適切な任意の他のタイプの電気コネクタ２３０など、他のタイプのコネクタを含むことができる。一定実施形態では、電気コネクタ２３０が動作要件に応じて、絶縁されていてもよいし、部分的に絶縁されていてもよい。
【0022】
図４を参照すると、本開示の実施形態によるコイル２００の端面図が示されている。上述のように、コイル２００は、６つのコイルフォーム延伸部２１０を有するように示されているコイルフォーム２０５を含む。図示するように、コイルフォーム延伸部２１０は、コイルフォーム中心２１５から半径方向外側に突出する。１つ又は複数のスペーサ２２０／２２２は、延伸部２１０を形成する１つ又は複数のコイルの半径方向外側縁部上に配置することができる。この実施形態では、２つのスペーサ２２０／２２２が半径方向内側に配置された１つの内側スペーサ２２０と、半径方向外側に配置された第２の外側スペーサ２２２とを備えている。
【0023】
ワイヤ２２５はコイルフォーム２０５の周りに同心円状に巻かれてもよく、コイルフォーム延伸部２１０は中心、すなわちコイルフォーム２０５の半径方向外側縁部から始まる。次に、内側スペーサ２２０をコイルフォーム２０５の頂部に配置し、ワイヤ２２５を内側スペーサ２２０に巻き付けることができる。次いで、外側スペーサ２２２を内側スペーサ２００の上部に配置することができ、ワイヤ２２５を外側スペーサ２２２を通して巻回することができる。
【0024】
図４に示すように、第３の巻線、すなわち最も外側の半径方向巻線は、９つの巻線を含む。上述したように、中間巻線又は第２の巻線は８つの巻線を含み、一方、最も内側の半径方向巻線は７つの巻線を含む。このように、三角形の巻線形状が得られ、これは、上述の利点のうちの１つ以上を提供し得る。三角形の巻線形成は、以下でより詳細に図示され、議論される。
【0025】
図５を参照すると、本開示の実施形態によるコイル２００の側面斜視図が示されている。図５において、ワイヤ２２５の特定の部分は、コイルフォーム２０５およびスペーサ２２０／２２２のような他の構成要素の幾何学的構造に関して明確にするために除去されている。上述のように、コイル２００は、６つのコイルフォーム延伸部２１０を有するように示されているコイルフォーム２０５を含む。図示するように、コイルフォーム延伸部２１０は、コイルフォーム中心１５から半径方向外側に突出する。１つ又は複数のスペーサ２２０／２２２は、延伸部２１０を形成する１つ又は複数のコイルの半径方向外側縁部上に配置することができる。この実施形態では、２つのスペーサ２２０／２２２が半径方向内側に配置された１つの内側スペーサ２２０と、半径方向外側に配置された第２の外側スペーサ２２２とを備えている。
【0026】
ワイヤ２２５はコイルフォーム２０５の周りに同心円状に巻回されてもよく、コイルフォーム延伸部２１０は中心、すなわちコイルフォーム２０５の半径方向外側縁部から始まる。次に、内側スペーサ２２０をコイルフォーム２０５の頂部に配置し、ワイヤ２２５を内側スペーサ２２０に巻き付けることができる。次いで、外側スペーサ２２２を内側スペーサ２００の上部に配置することができ、ワイヤ２２５を外側スペーサ２２２を通して巻回することができる。
【0027】
図６を参照すると、本開示の実施形態によるコイル２００の側面図が示されている。上述のように、コイル２００は、６つのコイルフォーム延伸部２１０を有するように示されているコイルフォーム２０５を含む。図示するように、コイルフォーム延伸部２１０は、コイルフォーム中心２１５から半径方向外側に突出する。１つ又は複数のスペーサ２２０／２２２は、延伸部２１０を形成する１つ又は複数のコイルの半径方向外側縁部上に配置することができる。この実施形態では、２つのスペーサ２２０／２２２が半径方向内側に配置された１つの内側スペーサ２２０と、半径方向外側に配置された第２の外側スペーサ２２２とを備えて示されている。
【0028】
ワイヤ２２５はコイルフォーム２０５の周りに同心円状に巻かれてもよく、コイルフォーム延伸部２１０は中心、すなわちコイルフォーム２０５の半径方向外側縁部から始まる。次に、内側スペーサ２２０をコイルフォーム２０５の頂部に配置し、ワイヤ２２５を内側スペーサ２２０に巻き付けることができる。次いで、外側スペーサ２２２を内側スペーサ２００の上部に配置することができ、ワイヤ２２５を外側スペーサ２２２を通して巻回することができる。
【0029】
図５に関して説明したように、最外巻線２３５は別の装置に接続されるべきコイル２００を出る前に、巻線２４０の中心に戻る。同様に、中間巻線２４５も、第３の巻線２４０に巻かれる前に巻線２４０の中心に戻る。また、最も内側の巻線２５０は巻線２４０の中心に戻り、中間の巻線２４５に入る。
【0030】
図７を参照すると、本開示の実施形態によるコイルブロック内のコイルの側面図が示されている。この実施形態では、コイル２００が６つのコイルフォーム延伸部２１０を有するように示されているコイルフォーム２０５を含んでいる。図示するように、コイルフォーム延伸部２１０は、コイルフォーム中心から半径方向外側に突出する。１つ又は複数のスペーサ２２０／２２２は、延伸部２１０を形成する１つ又は複数のコイルの半径方向外側縁部上に配置することができる。この実施形態では、２つのスペーサ２２０／２２２が半径方向内側に配置された１つの内側スペーサ２２０と、半径方向外側に配置された第２の外側スペーサ２２２とを備えている。
【0031】
この図では、コイル２００がコイルブロック２５５内に配置されている。コイル２００は、例えばボルトのような種々のタイプの機械的取り付け具２６０を介してコイルブロック２５５に接続されてもよい。コイルブロック２５５は、コイル２００が形成されるものを含む種々の材料から形成されてもよい。コイルブロック２５５は動作中にコイル２００を適所に保持するために使用することができ、１つ又は複数の取り付け点２６５を使用してハウジング（図示せず）又は他の要素に接続することができる。コイルブロック２５５およびワイヤ２２５の巻線は、図８に関してより詳細に説明される。
【0032】
図８を参照すると、本開示の実施形態によるコイルの概略断面図が示されている。上述のように、コイル２００は、６つのコイルフォーム延伸部２１０を有するように示されているコイルフォーム２０５を含む。図示するように、コイルフォーム延伸部２１０は、コイルフォーム中心２１５から半径方向外側に突出する。１つ又は複数のスペーサ２２０／２２２は、延伸部２１０を形成する１つ又は複数のコイルの半径方向外側縁部上に配置することができる。この実施形態では、２つのスペーサ２２０／２２２が半径方向内側に配置された１つの内側スペーサ２２０と、半径方向外側に配置された第２の外側スペーサ２２２とを備えて示されている。
【0033】
ワイヤ２２５はコイルフォーム２０５の周りに同心円状に巻かれてもよく、コイルフォーム延伸部２１０は中心、すなわちコイルフォーム２０５の半径方向外側縁部から始まる。次に、内側スペーサ２２０をコイルフォーム２０５の頂部に配置し、ワイヤ２２５を内側スペーサ２２０に巻き付けることができる。次いで、外側スペーサ２２２を内側スペーサ２００の上部に配置することができ、ワイヤ２２５を外側スペーサ２２２を通して巻回することができる。ワイヤ２２５は、コイルフォーム２０５、内側スペーサ２２０、及び外側スペーサ２２２に形成されたそれぞれの溝セット２２３を通過することができる。
【0034】
また、コイル２００は、２つの電気コネクタ２３０／２３２を有するように図示されている。第１電気コネクタ２３０は最も内側、第１の巻線を開始し、一方、第２電気コネクタは、最も外側、第３の巻線として終わる。図示のように、両方の電気コネクタ２３０／２３２はつまみとして示されているが、上述のような他の電気コネクタを使用することもできる。
【0035】
この図では、コイル２００がコイルブロック２５５内に配置されている。コイル２００は、例えばボルトのような種々のタイプの機械的取り付け具２６０を介してコイルブロック２５５に接続されてもよい。コイルブロック２５５は、コイル２００が形成されるものを含む種々の材料から形成されてもよい。箔ブロック２５５は、コイル２００を適所に保持するために使用されてもよい。動作中、１つ又は複数の取付点２６５を使用して、ハウジング（図示せず）又は他の要素に接続することができる。
【0036】
図９を参照すると、本開示の実施形態によるコイル２００の概略断面図が示されている。この実施形態では、ワイヤ２２５の３つの巻線を有するコイル２００が示されている。最も内側の第１の巻線２５０、中央の第２の巻線２４５、および最も外側の第３の巻線２３５である。各巻線は各隣接するワイヤに関連して、一定の距離で軸方向及び半径方向の両方に離間され、その結果、巻線の完成した同心層の断面が片側三角形を形成するのは全ての導体中心の配置である。片側三角形の幾何学的形状は、参照符号２７０で示されている。１層当たり１巻の巻回数の進行は、それによって、フィールドリターンパスを最適化することができる。１層当たり１巻の巻回数は、参照符号２７５で示されている。
【0037】
したがって、本開示の実施形態は任意の隣接する巻線間の間隔が等しく、使用されるワイヤの半径が０．２５～１のオーダーであるように、ワイヤの複数の同心円筒状又は多角形状断面巻線を提供することができる。そのような実施形態は第１の巻線の開始が最終巻まで続き、次いで第１の巻線の同じ開始端に軸方向に戻って第１の巻線と同心の新たなより大きな直径の円柱状の巻線層を開始し、それによって第１の巻線を囲むように接続されたワイヤの同心円筒を含んでもよい。第２の巻線の開始は最終巻まで続き、次いで、第１および第２の巻線と同じ開始端まで軸方向に戻り、第２および第１の巻線と同心の新しい円筒状巻線を開始する。
【0038】
これにより、同心状コイルは、各巻線の共通位置の開始点及び終了点を有することができる。巻線の集合断面は直径２８０および長さを含み、これは、集合的に、２：１～３：１、特定の実施形態では２．４：１～２．５：１、さらに他の実施形態では約２．４６：１の平均直径である直径対長さの比２８５を形成する。
【0039】
ワイヤ巻線は、１回転の５／６間、コイル軸に対して平行および垂直であってもよく、１回転の１／６の間、１つのガイド溝から次のガイド溝までステップであってもよい。そのような機械的技術は、それによって、製造中のコイルの構成を単純化し得る。層ごとの１巻線の増大は、それによって、改善された磁場結合およびワイヤの利点を提供し得る。ワイヤが下側後から次の層へ半径方向に上昇するときに、分離が維持され得る。
【0040】
図１０を参照すると、本開示の実施形態によるトライフィラー（trifilar）インダクタの模式図が示されている。図示されるように、本実施形態では第１つまみである第１電気コネクタ２３０は、電気ソース（図示せず）に接続される。次いで、ワイヤ２２５は、３つの同心巻線に巻かれる。第１の巻線２５０は７つの巻線を含み、コイルの最も内側の部分を形成する。第２の巻線２４５は８つの巻線を含み、コイルの中間部分を形成する。第３の巻線２３５は９つの巻線を含み、コイルの最外側部分を形成する。次に、ワイヤ２２５は、コイルから出て、第２の端部コネクタ２３２で切断される。
【0041】
図１１を参照すると、本開示の実施形態によるプラズマ処理装置のためのコイルを形成する方法のフローチャートが示されている。この方法は、コイルフォームのコイルフォーム中央部分を形成するコイルを通してワイヤを給電する送るステップ（ブロック３００）を含む。コイルフォーム中央部分は、ワイヤがコイルフォームを通過することを可能にする１つ又は複数の開口部を含んでもよい。
【0042】
本方法は第１の巻線を形成するために、ワイヤをコイルフォームの周囲に巻くステップ（ブロック３０５）をさらに含んでもよい。ワイヤは最初に、コイルフォームの開口部を通過し、次いで、コイルフォームの半径方向外側部分の周りを通過してもよい。ワイヤは、動作要件に応じて、コイルフォームで予め形成された溝を通過してもよく、又はコイルフォームに押し付けられてもよい。
【0043】
]この方法はさらに、コイルフォームの中心をなすコイルの中央部分にワイヤを戻すステップ（ブロック３１０）を含むことができる。これにより、ワイヤは、第１の巻線が開始された場所と同じ側の場所で中央部分に戻ることができる。第１の巻線の最終位置はコイルフォームの同じ側にあるが、最初に通されたワイヤを開口部に対して異なる位置に長手方向に位置させることができる。
【0044】
この方法は、第１の巻線よりもコイルフォーム中心の中央部分から半径方向に更に離れた第２の巻線を形成するために、ワイヤをコイルフォームの周囲に巻くステップ（ブロック３１５）をさらに含むことができる。したがって、第２の巻線は第１の巻線の外側にある。第２の巻線は第１の開口部と同じ側のコイルフォームである第２の開口部を通過することによって開始されてもよいが、異なる長手方向位置にあってもよい。
【0045】
この方法はさらに、コイルフォームの中心をなすコイルの中央部分にワイヤを戻すステップ（ブロック３２０）を含むことができる。それにより、ワイヤは、第１の巻線が始まって終わった場所と同じ側の場所で、中心部分に戻ることができる。第２の巻線の最終位置はコイルフォームの同じ側にあるが、第２の巻線を開始するために最初に通過したワイヤを開口部に対して異なる位置に長手方向に位置させることができる。
【0046】
この方法は、第２の巻線よりもコイルフォーム中心のコイルフォームの中央部分から半径方向に離れた第３の巻線を形成するために、ワイヤをコイルフォームの周囲に巻くステップ（ブロック３２５）をさらに含むことができる。それにより、ワイヤは、第１及び第２の巻線が始まって終わった場所と同じ側の場所で、中央部分に戻ることができる。第３の巻線の最終位置はコイルフォームの同じ側にあるが、ワイヤが最初に通過して第１及び／又は第２の巻線を開始する開口部に対して異なる位置に長手方向に配置されてもよい。
【0047】
特定の実施形態では、第１の巻線がコイルフォームの少なくとも一部に配置され、第２の巻線は第１のスペーサの少なくとも一部に配置され、第１のスペーサはコイルフォームの半径方向遠位部に配置され、第３の巻線は第２のスペーサの少なくとも一部に配置され、第２のスペーサは第１のスペーサに配置される。第１の巻線が発生した後に第１のスペーサをコイルに付加してもよい。第２の巻線が発生した後にコイルに第２のスペーサを付加してもよい。スペーサは順番に追加されるので、コイルのアセンブリは、任意の所与の巻線中にコイルの半径方向最外縁へのアクセスのため、より容易であり得る。
【0048】
特定の実施形態では、第１の巻線は７つの巻線を含むことができ、第２の巻線は８つの巻線を含むことができ、第３の巻線は９つの巻線を含むことができる。他の実施形態では、任意の所与の巻線の巻線数がコイルフォーム延伸部の数、および特定の動作の所望の結果に基づいて変化し得る。例えば、特定の実施態様では、コイルが４、５、及び６つの巻線の３つの進み巻線（progressive winding）を含むことができる。当業者であれば、巻き取りを容易にするための巻線数の変化は、所望の結果に基づいて変化し得ることを理解するのであろう。
【0049】
特定の実施形態では、本開示の利点が高電力での電圧および電流の損失を低減することができる。大電力での電圧と損失の低減は、典型的な円柱状の単層コイルと比較して、増大した品質係数をもたらし得る。
【0050】
特定の実施形態では、本開示の利点が蓄積されたエネルギー対散逸されたエネルギー比に起因して、増加した品質係数を提供し得る。
【0051】
特定の実施形態では、本開示の利点が使用されるワイヤの単位長さ当たりの最適化された／最大化されたインダクタンスを提供することができる。
【0052】
特定の実施形態では、本開示の利点が内部電圧応力電位を低減する巻線の両端の分布電圧を低減することができる。
【0053】
特定の実施形態において、本開示の利点は磁場帰還経路を最適化することによって、アルミニウムシールド筐体への磁場結合を低減し、それによって、シールドへの結合渦損失を低減することができる。
【0054】
特定の実施形態において、本開示の利点は冷却を改善するために、誘導子ワイヤの周囲の空気流を増加させることができる。
【0055】
特定の実施形態において、本開示の利点はＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に沿った予測可能なワイヤ寸法間隔を提供し、それによって、より厳しい製造公差の広がりをもたらす機械的フォームを提供し得る。
【0056】
上記の説明は説明の目的のために、本開示の完全な理解を提供するために特定の用語を使用した。しかしながら、本明細書において、システムおよび方法を実施するために特定の詳細が必要とされないことは、当業者には明らかであろう。特定の実施例の前述の説明は、例示および説明の目的で提示される。それらは、本開示を網羅すること、又は記載された正確な形態に限定することを意図していない。明らかに、多くの変更形態および変形形態が上記教示に鑑みて可能である。実施例は、本開示の原理および実際の適用を最もよく説明するために示され、記載され、それによって、他の当業者が本開示及び意図される特定の使用に適するような種々の改変を伴う種々の実施例を最もよく利用することを可能にする。本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその均等物によって定義されることが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】