特表 2024-507223 電磁界感知装置

(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】2024-02-16

(54)【発明の名称】電磁界感知装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 29/08 20060101AFI20240208BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

G01R29/08 F

H05H1/46 R

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023550049

(86)(22)【出願日】2022-02-17

(85)【翻訳文提出日】2023-10-06

(86)【国際出願番号】 US2022016803

(87)【国際公開番号】W WO2022178131

(87)【国際公開日】2022-08-25

(31)【優先権主張番号】63/151,896

(32)【優先日】2021-02-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/673,536

(32)【優先日】2022-02-16

(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】ティグラン ポゴシャン

(72)【発明者】

【氏名】アントニー オリベティ

(72)【発明者】

【氏名】カークウッド ジェイ．ロウ

【テーマコード（参考）】

2G084

【Ｆターム（参考）】

2G084CC04

2G084CC12

2G084CC13

2G084CC16

2G084DD55

2G084HH23

2G084HH24

2G084HH43

(57)【要約】

電磁界センサが、内部と貫通する開口部を含むハウジングと、第１の内部空間を有する第１の区分及び第２の内部空間を有する第２の区分を含む誘電体素子であって、誘電体素子はハウジングの開口部内に受容される、誘電体素子と、誘電体素子の第１の内部空間及び第２の内部空間の内部に配置され、第１の内部空間及び第２の内部空間に近接する導体であって、導体は、第１の錐台形状を形成する第１の部分と、第２の錐台形状を形成する第２の部分とを含み、第１の内部空間は、導体の第１の部分を受容し、第２の内部空間は、導体の第２の部分を受容する、導体と、を備え得る。プラズマ発生システムの整合ネットワーク又は他の用途に使用される電磁界センサ。
【選択図】図４Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁界センサであって、
内部を貫通する開口部を備えるハウジングと、
第１の内部空間を有する第１の区分と、第２の内部空間を有する第２の区分と、を備える誘電体素子であって、前記誘電体素子は、前記ハウジングの前記開口部内に位置決めされる、誘電体素子と、
前記誘電体素子の前記第１の内部空間及び前記第２の内部空間の内部に配置され、前記第１の内部空間及び前記第２の内部空間に近接する導体であって、前記導体は、第１の錐台形状を形成する第１の部分と、第２の錐台形状を形成する第２の部分とを備え、前記第１の内部空間は、前記導体の前記第１の部分を受容し、前記第２の内部空間は、前記導体の前記第２の部分を受容する、導体と、を具備する、電磁界センサ。

【請求項2】

前記ハウジングは、上部と下部とを含み、前記上部は第１の開口部を含み、前記下部は第２の開口部を含み、前記第１の開口部と前記第２の開口部とは共に前記ハウジングを貫通する開口部を形成し、
前記誘電体素子の前記第１の区分は、前記第１の内部空間を形成する第１のくり抜き部分を有する第１の錐体の第３の錐台形状を形成し、前記第１の区分は前記第１の開口部内に位置決めされ、
前記誘電体素子の前記第２の区分は、前記第２の内部空間を形成する第２のくり抜き部分を有する第２の錐体の第４の錐台形状を形成し、前記第２の区分は前記第２の開口部内に位置決めされ、
前記第１の区分の前記第３の錐台形状は、前記第１の内部空間内に前記第１の錐台形状の外面を受容し、
前記第２の区分の前記第４の錐台形状は、前記第２の内部空間内に前記第２の錐台形状の外面を受容し、
前記第１の区分は、前記第１の錐台形状の大径が前記第２の錐台形状の大径に隣接して位置決めされ、前記導体が実質的に前記第１のくり抜き部分及び前記第２のくり抜き部分の内部にて前記第１の区分と前記第２の区分との間に実質的に収容されるように、前記第２の区分とはｙ軸に関して逆に位置決めされる、請求項１に記載の電磁界センサ。

【請求項3】

前記導体は、前記誘電体素子の前記第１の区分の前記第１の内部空間内に摩擦嵌めされる、請求項１に記載の電磁界センサ。

【請求項4】

前記誘電体素子の前記第２の区分は、前記誘電体素子の前記第１の区分内に前記導体を維持する、請求項３に記載の電磁界センサ。

【請求項5】

前記導体の前記第２の錐台形状は、傾斜長さであって、前記傾斜長さに沿った外面に関連付けられた傾斜長さを含み、前記外面は、前記誘電体素子の前記第１の区分に対する前記導体の相対運動が抑制されるように、前記第２の内部空間に対して位置決めされる、請求項４に記載の電磁界センサ。

【請求項6】

前記ハウジングの前記上部に関連付けられた第１の導電板であって、前記第１の導電板は、電気及び磁気結合器のための第１のピックアップ構造を提供する、第１の導電板と、
前記ハウジングの前記下部に関連付けられた第２の導電板であって、前記第２の導電板は、前記電気及び磁気結合器のための第２のピックアップ構造を提供する、第２の導電板と、をさらに具備する、請求項２に記載の電磁界センサ。

【請求項7】

前記第１の導電板は、前記第１の開口部に関連付けられた第１のリングを形成し、第２の導電板は、前記第２の開口部に関連付けられた第２のリングを形成する、請求項６に記載の電磁界センサ。

【請求項8】

前記導体は、前記第１のリング及び前記第２のリングの内側に位置するように、前記第１の導電板の前記第１の開口部及び前記第２の導電板の前記第２の開口部の内部に受容される、請求項７に記載の電磁界センサ。

【請求項9】

前記第１の錐台形状は、第１の平坦面に対して第１の小径を有し、第２の平坦面に対して第１の大径を有し、前記第１の平坦面と前記第２の平坦面との間の前記第１の錐台形状の外面に沿った距離が第１の傾斜長さを規定し、
前記第２の錐台形状は、第３の平坦面に対して第３の小径を有し、第４の平坦面に対して第２の大径を有し、前記第３の平坦面と前記第４の平坦面との間の前記第２の錐台形状の外面に沿った距離が第２の傾斜長さを規定する、請求項１に記載の電磁界センサ。

【請求項10】

前記第１の傾斜長さは、前記第２の傾斜長さよりも大きい、請求項９に記載の電磁界センサ。

【請求項11】

前記第１の大径は前記第２の大径と等しい、請求項９に記載の電磁界センサ。

【請求項12】

前記第１の大径は前記第２の大径よりも大きいか、前記第２の大径は前記第１の大径よりも大きい、請求項９に記載の電磁界センサ。

【請求項13】

前記第１の錐台形状は、前記導体の全垂直高さの５０％を超える垂直高さを形成する、請求項１に記載の電磁界センサ。

【請求項14】

前記第１の錐台形状は、第１の平坦面に対して第１の小径を有し、第２の平坦面に対して第１の大径を有し、前記第１の平坦面と前記第２の平坦面との間の前記第１の錐台形状の先細外面に沿った距離が、第１の傾斜長さを規定し、前記先細外面は、前記第１の傾斜長さに沿って複数の段を備え、
前記第２の錐台形状は、第３の平坦面に対して第３の小径を有し、第４の平坦面に対して第２の大径を有し、前記第３の平坦面と前記第４の平坦面との間の前記第２の錐台形状の外面に沿った距離が第２の傾斜長さを規定する、請求項１に記載の電磁界センサ。

【請求項15】

前記第１の錐台形状は、第１の平坦面に対して第１の小径を有し、第２の平坦面に対して第１の大径を有し、前記第１の平坦面と前記第２の平坦面との間の前記第１の錐台形状の外面に沿った距離が第１の傾斜長さを規定し、
前記第２の錐台形状は、第３の平坦面に対して第３の小径を有し、第４の平坦面に対して第２の大径を有し、前記第３の平坦面と前記第４の平坦面との間の前記第２の錐台形状の先細外面に沿った距離が第２の傾斜長さを規定し、前記先細外面は、前記第２の傾斜長さに沿って複数の段を備える、請求項１に記載の電磁界センサ。

【請求項16】

前記電磁界センサに作用する半径方向及び軸方向の力により、前記電磁界センサの内部構成要素の摩擦嵌合の緊密さが増大する、請求項１に記載の電磁界センサ。

【請求項17】

整合ネットワークであって、
第１の可変コンデンサと第２の可変コンデンサとを有する整合分岐と、
前記第１の可変コンデンサ及び前記第２の可変コンデンサに電気的に接続された第３の可変コンデンサ及び第４の可変コンデンサを有するスプリッタ分岐と、
前記第３の可変コンデンサに接続された外側コイルと、
前記第４の可変コンデンサに接続された内側コイルと、
電磁界センサであって、
内部を貫通する開口部を備えるハウジングと、
第１の内部空間を有する第１の区分と、第２の内部空間を有する第２の区分とを含む誘電体素子であって、前記誘電体素子は前記ハウジングの前記開口部内に位置決めされる、誘電体素子と、
前記誘電体素子の前記第１の内部空間及び前記第２の内部空間の内部に配置され、前記第１の内部空間及び前記第２の内部空間に近接する導体であって、前記導体は、第１の錐台形状を形成する第１の部分と、第２の錐台形状を形成する第２の部分とを含み、前記第１の内部空間は前記導体の前記第１の部分を受容し、前記第２の内部空間は前記導体の前記第２の部分を受容する、導体と、を具備する、電磁界センサと、を具備する、整合ネットワーク。

【請求項18】

前記ハウジングは、上部と下部とを含み、前記上部は第１の開口部を含み、前記下部は第２の開口部を含み、前記第１の開口部と前記第２の開口部とは共に前記ハウジングを貫通する開口部を形成し、
前記誘電体素子の前記第１の区分は、前記第１の内部空間を形成する第１のくり抜き部分を有する第１の錐体の第３の錐台形状を形成し、前記第１の区分は前記第１の開口部内に位置決めされ、
前記誘電体素子の前記第２の区分は、前記第２の内部空間を形成する第２のくり抜き部分を有する第２の錐体の第４の錐台形状を形成し、前記第２の区分は前記第２の開口部内に位置決めされ、
前記第１の区分の前記第３の錐台形状は、前記第１の内部空間内に前記第１の錐台形状の外面を受容し、
前記第２の区分の前記第４の錐台形状は、前記第２の内部空間内に前記第２の錐台形状の外面を受容し、
前記第１の区分は、前記第１の錐台形状の大径が前記第２の錐台形状の大径に隣接して位置決めされ、前記導体が実質的に前記第１のくり抜き部分及び前記第２のくり抜き部分の内部にて前記第１の区分と前記第２の区分との間に実質的に収容されるように、前記第２の区分とはｙ軸に関して逆に位置決めされる、請求項１７に記載の整合ネットワーク。

【請求項19】

高周波プラズマ処理装置であって、
反応チャンバと、
前記反応チャンバ内のプラズマに高周波電力を供給する高周波発生器と、
整合ネットワークであって、
第１の可変コンデンサと第２の可変コンデンサとを有する整合分岐と、
前記第１の可変コンデンサ及び前記第２の可変コンデンサに電気的に接続された第３の可変コンデンサ及び第４の可変コンデンサを有するスプリッタ分岐と、を具備する、整合ネットワークと、
前記第３の可変コンデンサに接続された外側コイルと、
前記第４の可変コンデンサに接続された内側コイルと、
電磁界センサであって、
内部を貫通する開口部を備えるハウジングと、
第１の内部空間を有する第１の区分と、第２の内部空間を有する第２の区分とを含む誘電体素子であって、前記誘電体素子は、前記ハウジングの前記開口部内に位置決めされる、誘電体素子と、
前記誘電体素子の前記第１の内部空間及び前記第２の内部空間の内部に配置され、前記第１の内部空間及び前記第２の内部空間に近接する導体であって、前記導体は、第１の錐台形状を形成する第１の部分と、第２の錐台形状を形成する第２の部分とを含み、前記第１の内部空間は、前記導体の前記第１の部分を受容し、前記第２の内部空間は、前記導体の前記第２の部分を受容する、導体と、を具備する、電磁界センサと、を具備する、高周波プラズマ処理装置。

【請求項20】

前記ハウジングは、上部と下部とを含み、前記上部は第１の開口部を含み、前記下部は第２の開口部を含み、前記第１の開口部と前記第２の開口部とは共に前記ハウジングを貫通する開口部を形成し、
前記誘電体素子の前記第１の区分は、前記第１の内部空間を形成する第１のくり抜き部分を有する第１の錐体の第３の錐台形状を形成し、前記第１の区分は前記第１の開口部内に位置決めされ、
前記誘電体素子の前記第２の区分は、前記第２の内部空間を形成する第２のくり抜き部分を有す
る第２の錐体の第４の錐台形状を形成し、前記第２の区分は前記第２の開口部内に位置決めされ、
前記第１の区分の前記第３の錐台形状は、前記第１の内部空間内に前記第１の錐台形状の外面を受容し、
前記第２の区分の前記第４の錐台形状は、前記第２の内部空間内に前記第２の錐台形状の外面を受容し、
前記第１の区分は、前記第１の錐台形状の大径が前記第２の錐台形状の大径に隣接して位置決めされ、前記導体が実質的に前記第１のくり抜き部分及び前記第２のくり抜き部分の内部にて前記第１の区分と前記第２の区分との間に実質的に収容されるように、前記第２の区分とはｙ軸に関して逆に位置決めされる、請求項１９に記載の高周波プラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
この出願は、２０２１年２月２２日に出願された米国仮特許出願６３／１５１，８９６号と、２０２２年２月１６日に出願された米国非仮特許出願第１７／６７３，５３６号に対する優先権を主張する。この２つの出願の内容は、参照することにより、その全体が本明細書に組み込まれる。優先権を含む、あらゆる利用可能な権利を主張する。

【背景技術】

【0002】

ＰＥＡＲＳＯＮコイルなどの電流センサを含む電磁界（ＥＭＦ）センサが当技術分野で周知である。図１～図２Ｂに示すように、電圧、電流及びインピーダンスのセンサＳが、ある長さの同軸ケーブルを受容するための中心孔３２を有するハウジング３０を備える場合がある。同軸ケーブルは、中心導体Ａと、中心導体Ａの内部に配置された円筒形絶縁体層Ｂと、を備える。円筒形絶縁体層Ｂは、例えば、ＰＴＦＥ、セラミックなどを含み得る誘電材料から形成される場合がある。凹部３４及び３６内には、容量性プレート及び／又は磁気ループを備える（図示しない）電圧／電流感知回路基板が取り付けられている。このような回路基板は、中心導体Ａの両側に平行に配置され、中心導体Ａの電気的特性を感知するように機能する。

【0003】

従来のＥＭＦセンサには、センサＳの精度を確保するために正確な組み立てと継続的なメンテナンスが必要である。円筒形絶縁体層Ｂに対する中心導体Ａの位置ずれにより、センサの結合係数及び特性インピーダンスと、同軸構造の内部導体と外部導体の同心度が変化することがあり得るため、調整及びメンテナンスが重要である。例えば、幾何学的配置のエアポケット又は他の欠陥が、センサの実効結合係数及び特性インピーダンスの変化を引き起こすであろう。位置がずれているＥＭＦセンサの読み取り値は、適切に位置が較正されたＥＭＦセンサとは異なるであろう。この例では、空気が誘電体又は絶縁体であるため、結合係数と特性インピーダンスが較正されたものと同じではない場合、そのようなセンサの較正がもはや正確なものではないと思われることから、中心導体Ａと外部導体との間の分離（又は影響を受ける誘電率又は同心度の任意の変化）により、読み取り値が不適切なものとなる可能性がある。

【0004】

適切に組み立てられていても、時間の経過とともに、温度変化をはじめとする負荷又はストレッサによって生じ、中心導体Ａに及ぼされる可能性のある力（例えば、軸方向の力及び半径方向の力）により、中心導体Ａが絶縁体層Ｂに対して相対的に移動することになるであろう。絶縁体層Ｂに対する中心導体Ａのこの相対移動により、結合係数及び特性インピーダンスが変化する可能性がある。この例では、中心導体Ａと絶縁体層Ｂとの間のエアポケットによって、中心導体Ａの絶縁体層Ｂからの離間が生じる可能性がある。応力が大きい場合は、かなりの空隙が発生するほか、アーク放電が発生して、センサ自体又は近くの機器に損傷を与えることがあり得る。

【0005】

このため、中心導体Ａと絶縁体層Ｂとの間に間隙が生じない（あるいは時間の経過とともに間隙が大きくなることを許容しない）、結合係数及び特性インピーダンスが変化しない（あるいは時間の経過とともに変化が大きくなることを許容しない）であろう、誤差が発生しにくい組み立てを容易にする改良された設計が引き続き必要とされている。本開示は、上述の問題に対する解決策を提供し、加えられた力（例えば、軸方向の力及び半径方向の力）が実際に中心導体Ａと絶縁体層Ｂとの間の嵌合の緊密さが増大し得る実施形態を提供する。

【0006】

背景技術は本発明の理解を助けるために提供されるものであり、背景技術の部分のいかなる内容も、本明細書に記載の発明に関連して従来技術を受け入れるものとして解釈されないことを理解されたい。

【発明の概要】

【0007】

一実施形態では、電磁界センサが、内部を貫通する開口部を備えるハウジングと、第１の内部空間を有する第１の区分及び第２の内部空間を有する第２の区分を備える誘電体素子であって、ハウジングの開口部内に位置決めされる誘電体素子と、誘電体素子の第１の内部空間及び第２の内部空間の内部に配置され、第１の内部空間及び前記第２の内部空間に近接する導体と、を備える場合がある。導体は、第１の錐台形状を形成する第１の部分と、第２の錐台形状を形成する第２の部分とを備え、第１の内部空間は、導体の第１の部分を受容し、第２の内部空間は、導体の第２の部分を受容する。

【0008】

本開示のこれまでに挙げた態様をはじめとする態様について、添付の図面を参照して以下でさらに詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、従来技術によるＥＭＦセンサの分解断面図である。

【0010】

【図2A】図２Ａは、図１のセンサの伝送線路構造を示す端面図である。

【図2B】図２Ｂは、図１のセンサの伝送線路構造を示す側面断面図である。

【0011】

【図3A】図３Ａは、本開示によるセンサの斜視図である。

【0012】

【図3B】図３Ｂは、図３Ａのセンサの第１の側断面図である。

【0013】

【図4A】図４Ａは、図３Ａのセンサの第２の側断面図である。

【0014】

【図4B】図４Ｂは、図３Ａのセンサの図４Ａの図の分解図である。

【0015】

【図5A】図５Ａは、図３Ａのセンサの分解積層図の第１の斜視図を示す。

【0016】

【図5B】図５Ｂは、図３Ａのセンサの図５Ａの分解積層図の第２の斜視図を示す。

【0017】

【図6】図６は、本開示のセンサを含むアセンブリの分解図を示す。

【0018】

【図7】図７は、図３Ａのセンサの中心導体の概略図である。

【0019】

【図8】図８は、本開示の実施形態による整合ネットワークの概略図である。

【0020】

【図9】図９は、本開示の実施形態によるプラズマ処理装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本開示のさまざまな実施形態及び態様について、添付の図面を参照して説明する。以下の説明及び図面は、本開示を例示するものであり、本開示を限定するものとして解釈されるべきではない。本開示のさまざまな実施形態の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細を説明する。しかし、特定の状況では、本開示の実施形態の簡潔な考察を提供するために、周知の詳細又は従来の詳細を説明することはない。図面を提供する際の標準的なことであるが、図面は必ずしも相互に対して一定の縮尺ではなく、異なる図面でも類似の要素には同一の参照番号が付与されている。

【0022】

図３Ａ～図５Ｂは、電磁界センサ１００のさまざまな斜視図、断面図及び分解断面図を示す。センサ１００を、例えば、高周波（ＲＦ）を含む任意の電磁界に使用してもよい。センサ１００は、整合ネットワーク（図８を参照して以下で考察する一例）で使用され得るか、ＲＦ発生器のコントローラに接続され得る電磁界感知装置である。例えば、センサ１００は、整合ネットワーク（図８を参照）にＲＦ電力を供給する（図示しない）ＲＦ電力発生器に電気的に結合されてもよい。（図示しない）コントローラを、ＲＦ電力発生器を制御するように構成することができる。センサ１００は、コントローラとＲＦ電力発生器との間に接続することができる。

【0023】

ここで図４Ａ～図４Ｂを参照すると、センサ１００が組み立てられるとき、センサ１００の一部を、センサ１００の構成要素の組み立て中に共に結合される複数の区分を含むハウジング内に構成してもよい。一対の電気結合器と磁気結合器、ＥＭ結合器（プリント回路基板「ＰＣＢ」の形態であるか、他の方法で構築される可能性もあるピックアップ構造）を、センサ１００の機能層として固定してもよい。次に、ＥＭ結合器（この例では、上部結合器はリング１０８を形成する導電板であり、下部結合器はリング１１０を形成する導電板である（図５Ａ～図５Ｂも参照））はそれぞれ、電気入力に電気的に結合されてもよい。電気入力は、整合ネットワークの（図示しない）電源に結合されてもよい（図８を参照）。完全に組み立てられた状態では、第１の誘電体１１６Ａと第２の誘電体１１６Ｂは、互いに結合されて、単一の誘電体素子の第１及び第２の区分をそれぞれ形成してもよい。単一の誘電体素子は、ハウジング及びその中の他の構成要素によって形成される内部空間内で固定され、移動することが防止される。

【0024】

中心導体１１４は、垂直に延びる軸ｙ１３０に沿って配置されてもよい。図５Ａに示すように、軸ｙ１３０は、第１のハウジング区分１０２内に形成された孔１０２ａ、中間ハウジング区分１０４内に形成された孔１０４ａ及び第２のハウジング区分１０６内に形成された孔１０６ａを通って延びる。孔１０２ａ、１０４ａ及び１０６ａのそれぞれの中心は、垂直に延びる軸ｙ１３０に沿って位置合わせされる。このため、第１、中間及び第２のハウジング区分（それぞれ１０２、１０４及び１０６）を含む３つの層状ハウジング区分が存在する。

【0025】

図５Ａに示すように、中心導体１１４が、第１の誘電体１１６Ａ及び第２の誘電体１１６Ｂそれぞれの内部空間１１５Ａ及び１１５Ｂを形成する表面に密着して配置されように、中心導体１１４の第１の部分１１４Ａを、第１の誘電体１１６Ａの内部空間１１５Ａ内に受容してもよく、中心導体１１４の第２の部分１１４Ｂを、第２の誘電体１１６Bの内部空間１１５Ｂ内に受容してもよい。中心導体１１４の第１の部分１１４Ａは、第１の誘電体１１６Ａの内部空間１１５Ａ内に摩擦篏合されてもよい。さらに、内部空間１１５Ｂは、表面７１７Ｅ及び７１７Ｆ（図７を参照）に対応する中心導体１１４の表面と係合して、中心導体１１４を第２の誘電体１１６Ｂの内部空間１１５Ｂ内に維持してもよい。

【0026】

センサ１００の組み立て方法を、図５Ａ～図５Ｂを参照して説明する。図５Ｂの分解図を参照すると、リング１１０が第２の区分１０６に取り付けられている。リング１１０は、Ｙ軸１３０に直交する断面の法線ベクトルを有するワイヤのループを含む磁場ピックアップ構造であってもよい。次に、凹状区分を有するリング１０８を第１の区分１０２内に取り付ける。リング１０８は、電界ピックアップ構造であってもよい。図５Ａからわかるように、表面１０８Ａを、第１の誘電体１１６Ａを介して中心導体１１４に露出し、それによって容量性構造を形成する。その結果、中心導体１１４への容量結合により、リング１０８が電界を感知することができるようになる。

【0027】

第２の誘電体１１６Ｂは、第２の区分１０６内に嵌入されてもよい（即ち、孔１０６Ａ内に位置合わせされて挿入されてもよい）。次に、中間区分１０４を第２の区分１０６に取り付けてもよい。次に、中心導体１１４を第２の誘電体１１６Ｂ内に設置してもよい。第１の誘電体１１６Ａを、中心導体１１４の上部に設置してもよい。最後に、（内部にリング１０８が取り付けられている）第１区分１０２を中間区分１０４上に設置してもよい。このようにして、図５Ａ～図５Ｂに示す構成要素は層状にして連結されて、図３Ａ～図３Ｂに示すセンサ１００を形成してもよい。

【0028】

完全に組み立てられると、第１の誘電体１１６Ａと第２の誘電体１１６Ｂは、第１の誘電体１１６Ａの表面１１６Ｘ（図５Ｂを参照）と第２の誘電体１１６Ｂの表面１１６Ｙ（図５Ａを参照）が互いに近接するように、位置合わせされる。このほか、異なる構成要素の形状は、組み立てられたセンサ１００の隣接部分に対して相補的に傾斜した側面を有するため、半径方向及び軸方向の力が、時間の経過とともに（例えば、使用中）、隣接する構成要素を互いに「押す」傾向がある可能性がある。上述したように、異なる構成要素を緊密に位置合わせすることにより、センサ１００の精度を長期間にわたって維持することが可能になる可能性がある。

【0029】

図６は、本開示を通じて考察するセンサ１００の別の図及び実装を示すセンサアセンブリ６００の分解図を示す。センサアセンブリ６００に示すように、センサ部品６０５が、誘電体１１６（センサ部品６０５の外側部分）及び内部導体１１４（センサ部品６０５の内側部分）の別の例を示す。ここに示すように、センサ部品６０５は、操作可能となるピックアップを含むハウジング内に収容されてもよい。センサアセンブリ６００は、センサ１００がどのように密閉されるかの一例にすぎず、他の実装も可能である。

【0030】

センサアセンブリ６００の例では、上部ハウジング６１０、中間ハウジング６１５及び下部ハウジング６２０がある。この例では、上部ハウジング６１０は、上記で考察した第１区分１０２の一例であり、中間ハウジング６１５は、上記で考察した中間区分１０４の一例であり、下部ハウジング６２０は、上記で考察した第２区分１０６の一例である。

【0031】

センサアセンブリ６００にはこのほか、一対の電気結合器と磁気結合器がある。この例では、上部結合器は導電板６３０であり、上記で考察したリング１０８と同じように機能する。このほか、この例では、下部結合器は導電板６４０であり、上記で考察したリング１１０と同じように機能する。一般に、ＥＭ結合器は「ピックアップ」構造であってもよい。この構造は、プリント回路基板「ＰＣＢ」ベースのものであるか、他の方法で作成されたものである可能がある。導電板６３０及び６４０のそれぞれを、全体構造の層として固定してもよい。次いで、ＥＭ結合器はそれぞれ、導電板６３０の電気入力６３１及び導電板６４０の電気入力６４１などのそれぞれの入力に電気的に結合されてもよい。使用中、入力は（図示しない）電源に結合されてもよい。完全に組み立てられると、図６の分解図とは対照的に、構造全体の層状構成要素は、図４Ａに示すそれぞれの対応する構成要素と同じように、互いに近接してもよい。

【0032】

本明細書で使用する場合、錐台形状とは、円錐台の特徴を概ね有する構造を指す。円錐台とは、円錐を底面に平行な平面で２つの部分に分割したときの頂点のない部分のことである。円錐台の別名は切頂錐体（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｃｏｎｅ）である。錐台形状は、（上部錐台と下部錐台から作成された）中心導体１１４について示すように中実であっても、第１の誘電体１１６Ａ及びその反転させた第２の誘電体１１６Ｂについて示すように（アイスクリームコーンのように）中空であってもよい。２つの逆錐台形状は、図７に示すような台形の２次元外形を形成するであろう。本開示の図示の実施形態では、上部錐台と下部錐台のそれぞれが大径寸法を共有し、その縁部で交わる（図７の角度ｆ及びｃを参照）。しかし、大径寸法は共有されない可能性があることが想定される。上部錐台と下部錐台の大径が異なる場合、２つの逆錐台が接する表面に「出っ張り」又は「張り出し」が存在するであろう。このほか、大径寸法が異なる場合、第１の誘電体１１６Ａ及び第２の誘電体１１６Ｂの内部に形成された内部空洞は、その中に挿入される中心導体１１４のそれぞれの部分の形状に適合するように変更されるであろう。

【0033】

図７は、上記で考察した中心導体１１４と同じ機能を提供し得る中心導体７１４の形状を示す概略図である。図７は、それぞれの大径に対して互いに隣接して位置決めされた一対の逆錐台形状の２次元表現であることに留意されたい。このため、中心導体７１４は、この図では２次元の台形として表される。この２次元表現は、考察を目的としたものであり、開示した中心導体１１４の実際の実装を反映することを意図したものではない。図示のように、本開示の全体的な範囲から逸脱することなく変更し得るさまざまな線分の長さ及び角度が存在する。要素７１４Ａ～７１４Ｂは、上記で考察した中心導体１１４の要素１１４Ａ～１１４Ｂに関連していることに留意されたい。

【0034】

中心導体７１４の断面図を示す図７に示すように、中心導体７１４の第１の部分７１４Ａは、（上記では上部錐台と称した）第１の錐台形状を概ね形成する。同時に、中心導体７１４の第２の部分７１４Ｂは、（上記で下部錐台と称した）第２の錐台形状を概ね形成する。第１及び第２の錐台形状はそれぞれ互いに対して反転しているため、（それぞれの対応する錐体形状の底面を表す）それぞれの大径によって規定される表面を共有することに留意されたい。

【0035】

第１の部分７１４Ａの第１の錐台形状は、（線分Ｘ１によって概ね識別される）第１の小径を有する第１の表面７１７Ａを形成し、第２の部分７１４Ｂの第２の錐台形状は、（線分Ｘ２によって概ね識別される）第２の小径を有する第２の表面７１７Ｂを形成する。いくつかの実施形態では、第１及び第２の小径（Ｘ１及びＸ２）は等しくてもよい。しかし、他の実施形態では、第１の小径（Ｘ１）が第２の小径（Ｘ２）より大きくても、第１の小径（Ｘ１）が第２の小径（Ｘ２）より小さくてもよい。

【0036】

中心導体７１４は、中心導体７１４の長さに沿って延びるｙ軸１３０に沿った垂直高さを形成する。第１の部分７１４Ａは、実装ごとに異なる中心導体７１４の長さに沿った垂直高さを有してもよい。例えば、第１の部分７１４Ａ及び第２の部分７１４Ｂが中心導体７１４のちょうど半分を表す必要はない。場合によっては、第１の部分７１４Ａの高さは、中心導体の全高の５０％、６０％、７０％、８０％又は９０％、あるいはその間の任意の中間値（＋／－５％）のうちの１つであり、第２の部分７１４Ｂは、全高１００％の残りである。

【0037】

第１の部分７１４Ａの第１の錐台形状はこのほか、それぞれがそれぞれの（長さが等しい線分Ｙ１及びＹ２によって概ね識別された）傾斜長さを有する側面７１７Ｃ及び７１７Ｄを有する。第１の表面７１７Ａと第２の表面７１７Ｂは、第１の錐台形状と第２の錐台形状がその接合部で共通の大径を共有するように、互いに対向している。

【0038】

第２の部分７１４Ｂの第２の錐台形状は、それぞれがそれぞれの（ここでも長さが等しい線分Ｚ１及びＺ２によって概ね識別された）傾斜長さを有する側面７１７Ｅ及び７１７Ｆを有する。中心導体７１４のそれぞれの表面の間（側面が交わる場所）には、角度Ａから角度Ｆとして角度が特定されている。異なる実施形態に対する第１及び第２の錐台形状の特定の寸法は、中心導体１１４の相対移動を抑制するように最適化されてもよい。具体的には、使用中に受ける可能性のある所定の軸方向及び半径方向の力に対して、第１及び第２の誘電体１１６Ａ、１１６Ｂに対する中心導体１１４の移動を最小限に抑えてもよい。使用中に予想される力の種類と量に応じて、異なる角度が望ましい場合がある。

【0039】

完全に組み立てられたセンサ１００では、第１の誘電体１１６Ａの内部空間１１５Ａは、第１の部分７１４Ａ（又は上記の１１４Ａ）の錐台形状に近似し、対応する形状を有し、第２の誘電体１１６Ｂの内部空間１１５ｂは、第２の部分７１４Ｂ（又は上記の１１４Ｂ）の錐台形状に近似し、対応する形状を有する。中心導体７１４（上記の１１４）の角張った形状と、第１及び第２の錐台形状の表面に対して整列するそれぞれの誘電体１１６Ａ、１１６Ｂの内面１１５Ａ、１１５Ｂとにより、中心導体７１４（上記の１１４）が、それぞれの対応する表面と密に配置され、自動位置合わせされることになる。具体的には、第１の誘電体１１６Ａの内面１１５Ａは、図７の７１７Ｃ及び７１７Ｄに関連付けられた表面に当接することになる。このほか、第２の誘電体１１６Ｂの内面１１５Ｂは、図７の７１７Ｅ及び７１７Ｆに関連付けられた表面に当接することになる。

【0040】

従来技術とは対照的に、（従来技術の図１、図２Ａ、図２Ｂに示すように）中心導体及び絶縁材料の全表面が互いに平行であった場合、部品の半径方向公差が必要とされるであろう。上記で説明したように、半径方向公差は、中心導体（図１のＡ）及び対応する誘電体（図１のＢ）のそれぞれの表面の間に間隙が形成されるのを防ぐために必要となるであろう。このような懸念は、センサ１００の開示した実施形態には存在しない。

【0041】

有利なことに、中心導体１１４が配置される第１及び第２の誘電体１１６Ａ及び１１６Ｂのそれぞれの内面１１５ａ、１１５ｂに関して中心導体１１４に軸方向又は半径方向の力が加えられ得る場合、上述したような中心導体１１４の独特の形状により、内面１１５ａ、１１５ｂに対する中心導体の相互作用がさらに密接かつ緊密になる。これは、導体Ａが円筒形状を形成し、絶縁材料Ｂの対応する内部形状内に配置される前述のセンサＳよりも有利であり、導体Ａと絶縁材料Ｂとの間の軸方向及び／又は半径方向の力により、（例えば、おそらく空隙によって引き起こされる）不均一な誘電体が形成されることになるであろう。上記で説明したように、実効誘電体の変化又は絶縁材料とセンサの導体要素の位置ずれが、誤った読み取り値又は測定値をもたらすであろう。

【0042】

この開示では、中心導体１１４と誘電材料１１６Ａ、１１６Ｂの相対的な軸方向及び／又は半径方向の力が提供され、実際に嵌合の緊密さが増大する。このほか、嵌合は「自己締め付け」であるため、センサ１００は組み立て中に適切に位置合わせされ、その寿命全体にわたってその精度と較正を維持することができる。

【0043】

図８を参照すると、本開示の実施形態による、本明細書で考察するセンサ１００の実装を組み込み得る整合ネットワークの概略図を示している。この実施形態では、上述したような整合ネットワーク８００を、整合分岐８０５及びスプリッタ分岐８１０を有する状態で示している。整合分岐８０５は、入力８１５から高周波電力を受け取る。整合分岐８０５の第１の可変コンデンサ８２０が、入力８１５から高周波電力を受け取る。第１の可変コンデンサ８２０は、定格が約１０～２０００ｐＦのコンデンサを含んでもよい。このほか、上記で考察するセンサ１００などのセンサを入力８１５に位置決めしてもよい。

【0044】

第１の可変コンデンサ８２０は第２のコンデンサ８２５に接続され、第２のコンデンサ８２５は接地８３０に接続される。第２のコンデンサ８２５はこのほか、第３の可変コンデンサ８３５に接続される。第３の可変コンデンサ８３５は、定格が約１０～２０００ｐＦのコンデンサを含んでもよい。第３の可変コンデンサ８３５はこのほか、インダクタ８４０に接続され、インダクタ８４０はスプリッタ分岐８１０にさらに接続される。

【0045】

スプリッタ分岐８１０は、整合分岐８０５から高周波電力を受け取る。整合分岐８０５は、受け取った高周波電力を第４の可変コンデンサ８４５と第５の可変コンデンサ８５０との間で分割する。第４の可変コンデンサ８４５の定格は約１０～２０００ｐＦであってもよいのに対し、第５の可変コンデンサ８５０の定格は約１０～２０００ｐＦであってもよい。

【0046】

第５の可変コンデンサ８５０は内側コイル８５５に接続される。第５の可変コンデンサ８４５と内側コイル８５５との間に、１つ又は複数のセンサ８６０を配置してもよい。（センサ１００を使用して実装し得る）センサ８６０を使用して、例えば、第５の可変コンデンサ８５０と接地８７５との間の電圧を測定してもよい。同じように、第４の可変コンデンサ８４５は外側コイル８６５に接続される。第４の可変コンデンサ８４５と外側コイル８６５との間に、１つ又は複数のセンサ８７０を配置してもよい。（同じようにセンサ１００を使用して実装し得る）センサ８７０を使用して、例えば、第４の可変コンデンサ８４５と接地８９０との間の電圧を測定してもよい。

【0047】

内側コイル８５５を接地８７５にさらに接続してもよく、外側コイル８６５を、（同じようにセンサ１００を使用して実装し得る）センサ８８０及び第６のコンデンサ８８５を含む回路に接続してもよい。センサ８８０は、例えば、外側コイル８６５と接地８９０との間の電圧を測定するために使用されてもよい。内側コイル８５５及び外側コイル８６５は、オフセットボックス８９５によって示すように、整合ネットワーク８００回路の外側に位置づけられてもよい。

【0048】

図８に示す回路は、第１の可変コンデンサ８２０、第３の可変コンデンサ８３５、第４の可変コンデンサ８４５及び第５の可変コンデンサ８５０を調整するために使用されてもよい。第１の可変コンデンサ８２０、第３の可変コンデンサ８３５、第４の可変コンデンサ８４５及び第５の可変コンデンサ８５０を調整することによって、内側コイル８５５及び外側コイル８６５に供給される電力を調整してもよい。

【0049】

一実施形態で電流分割比整合ネットワークとしての整合ネットワーク８００内にて採用され得る回路は、整合ネットワーク８００内に配置されても、整合ネットワーク８００に接続されてもよい（図示しない）プログラマブル論理コントローラを使用して制御されてもよい。適切なプログラマブル論理コントローラには、多くの異なるタイプの（プロセッサと呼ばれることもある）プリント回路基板（ＰＣＢ）コントローラが含まれる。

【0050】

他の実施形態では、整合ネットワーク８００の回路にて、構成要素を減らしても、追加してもよく、回路の向きは異なっていてもよい。例えば、数を減らすか多くした可変コンデンサ、インダクタ、センサなどが存在してもよい。さらに、特定の実施形態では、異なる向きのコイル、アンテナなどを使用して、調整された高周波電力を（図８には示していない）反応チャンバに供給してもよい。本明細書に開示したシステム及び方法を、誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）、容量結合プラズマ（「ＣＣＰ」）、ヘリコン波源（「ＨＷＳ」）又は任意の他のプラズマ処理装置に使用してもよい。

【0051】

図９を参照すると、本開示の実施形態による高周波プラズマ処理装置９００の概略図を示している。この実施形態では、高周波プラズマ処理装置９００は高周波発生器９０５を備える。高周波発生器９０５は、反応チャンバ９１０に電力を供給するように構成される。高周波発生器９０５は、約４００ＫＨｚから約１５０ＭＨｚの間の高周波で電力を供給してもよい。特定の実施形態では、このほか、（図示しない）第２の高周波発生器が高周波プラズマ処理装置９００内に存在してもよく、高周波発生器９０５と同じか、それより低いか、それより高い高周波で電力を供給してもよい。

【0052】

反応チャンバ９１０は、半導体産業に関連する構成要素など、製造作業の処理を可能にするさまざまな構成要素を備えてもよい。反応チャンバ９１０は、反応チャンバ９１０内で生じる特定の特性を測定するための（図示しない）１つ又は複数のセンサを備えてもよい。反応チャンバ９１０はこのほか、（これも図示しない）台座であって、その上に製造される基板を動作中に置き得る台座を備えてもよい。反応チャンバ９１０はこのほか、シャワーヘッドなどと同じように、上記で考察したコイルなどの（個別には示していない）コイルを備えるか、そうでなければコイルに接続されてもよい。

【0053】

高周波プラズマ処理装置９００はこのほか、整合ネットワーク９１５を備えてもよい（整合ネットワーク８００の一例を上記で図示し、考察している）。整合ネットワーク９１５は、高周波発生器９０５と反応チャンバ９１０との間に位置づけられてもよい。整合ネットワーク９１５は、（図示しない）可変コンデンサのほか、上記でさらに詳細に考察したように、高周波発生器９０５と反応チャンバ９１０との間のインピーダンスの均衡をとるための他の構成要素を備えてもよい。整合ネットワークは、動作中、整合インピーダンスを提供するために、例えば、コンデンサの位置を調整することによって、調整されてもよい。

【0054】

動作中、電力が高周波発生器９０５から反応チャンバ９１０内の（図示しない）プラズマに供給されると、電力が反応チャンバ９１０から反射される可能性があるなどの状況が発生する可能性がある。そのような反射電力は、非効率な処理、基板の損傷、高周波プラズマ処理装置９００の構成要素の損傷などをもたらす望ましくない状態を引き起こす可能性がある。この状態を解決し、高周波処理装置９００の操作性を改善するために、同調モジュール９３７には、コンデンサの位置を調整するためにコマンドを整合ネットワーク９１５に提供し得るプログラマブル論理コントローラ９３５が含まれ、それによって反射電力を最小限に抑える整合インピーダンスを提供する。プログラマブル論理コントローラ９３５は、動作中に取得されたこのようなコマンド又はデータを記憶するために記憶装置９４０に接続されてもよい。

【0055】

プログラマブル論理コントローラ９３５は、動作中、整合ネットワーク９１５内のコンデンサを識別してもよい。識別は自動的に実施されても、オペレータによって制御されてもよい。コンデンサを識別すると同時に、整合ネットワーク全体のインピーダンスを測定してもよい。（例えば、整合ネットワーク全体に分散された１つ又は複数のセンサ１００を使用することによって）整合ネットワーク９１５全体のインピーダンスを測定することは、整合ネットワーク９１５内の１つ又は複数のコンデンサ及び／又は他の構成要素についての複数のインピーダンス値を測定することを含んでもよい。次に、コンデンサは、その使用可能な範囲内の最小静電容量の点を表すゼロの段階値から、これより高い段階値まで駆動されて、その静電容量を増大させ、それによってネットワークを調整してもよい（例えば、電力反射を低減してもよい）。

【0056】

本開示は、そのさまざまな実施形態を参照して図示し説明しているが、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義された本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細にさまざまな変更を施すことが可能であることが当業者には理解されよう。即ち、本明細書及び図面に開示したさまざまな例示的実施形態は、本開示のさまざまな態様の理解を容易にするための具体的な実施形態に過ぎず、本発明の範囲を限定することを目的とするものではない。例えば、ステップの特定の順序は、本開示の範囲及び精神から逸脱することなく修正されても、変更されてもよい。このため、本開示の範囲は、本開示の詳細な説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって定められ、範囲内の相違点はいずれも本開示に含まれるものと解釈されるべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】