特表 2024-535829 内部支持構造を含む強化されたＲＦ ＬＩＮＡＣコイルインダクタ

(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】2024-10-02

(54)【発明の名称】内部支持構造を含む強化されたＲＦ ＬＩＮＡＣコイルインダクタ

(51)【国際特許分類】

   H05H 9/00 20060101AFI20240925BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20240925BHJP

   H05H 7/18 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

H05H9/00 F

H01J37/317 Z

H05H7/18

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024516575

(86)(22)【出願日】2022-08-18

(85)【翻訳文提出日】2024-05-07

(86)【国際出願番号】 US2022040771

(87)【国際公開番号】W WO2023043567

(87)【国際公開日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】17/479,313

(32)【優先日】2021-09-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．テフロン

(71)【出願人】

【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】カールソン， チャールズ ティー．

(72)【発明者】

【氏名】ウェブ， アーロン ピー．

(72)【発明者】

【氏名】マーフィー， ポール ジェー．

(72)【発明者】

【氏名】シンクレア， フランク

(72)【発明者】

【氏名】ブラニク， デーヴィット

【テーマコード（参考）】

2G085

5C101

【Ｆターム（参考）】

2G085AA03

2G085BA06

2G085BA07

2G085BE02

5C101AA25

5C101EE28

5C101EE63

5C101EE72

5C101FF02

(57)【要約】

ＬＩＮＡＣで使用されるコイルインダクタが開示される。コイルインダクタは１つ以上のチューブを含み、各チューブが、チューブを強化するための内部支持構造を含む。チューブを支えることで振動量が下がり、コイルを自身の固有振動数で共振させることが可能となる。幾つかの実施形態において、内部支持構造が１つ以上の内壁を含む。上記内壁を使用して、冷却剤がチューブを流過するのを可能にする複数の流体チャネルを形成することができる。エンドキャップが、供給流体チャネルと戻り流体チャネルとの間の流体連通を可能とするために、チューブの第２の末端に配置されうる。１つ以上のチューブの第１の末端が、冷却剤が流過するための供給ポート及び戻りポートを含むマニホールドに接続されうる。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

線形加速器（ＬＩＮＡＣ）内で使用するための共振コイルであって、
第１の末端、第２の末端、及び螺旋形状の区分を有するチューブを含み、
前記チューブの内部が、前記チューブに構造的支持を提供するための１つ以上の内壁を含む、共振コイル。

【請求項2】

前記チューブの外側が銅でメッキされている、請求項１に記載の共振コイル。

【請求項3】

前記１つ以上の内壁が、前記チューブの前記内部を複数の流体チャネルに分ける、請求項１に記載の共振コイル。

【請求項4】

前記チューブの前記第１の末端に取り付けられており、供給ポート及び戻りポートを有するマニホールドをさらに含む、請求項３に記載の共振コイル。

【請求項5】

前記マニホールドは、前記供給ポートが、供給流体チャネルと呼ばれる前記複数の流体チャネルのうちの１つ以上と連通し、前記戻りポートが、戻り流体チャネルと呼ばれる前記複数の流体チャネルのうちの別の１つ以上と連通するように、構成されている、請求項４に記載の共振コイル。

【請求項6】

前記供給流体チャネルと前記戻り流体チャネルとの間の流体連通を可能とするための、前記チューブの前記第２の末端に配置されたエンドキャップをさらに含む、請求項５に記載の共振コイル。

【請求項7】

前記チューブの前記内部が、前記複数の流体チャネルから物理的に隔離された中央導管をさらに含む、請求項６に記載の共振コイル。

【請求項8】

前記第２の末端の近傍の、前記中央導管内に配置されたセンサをさらに含む、請求項７に記載の共振コイル。

【請求項9】

前記第２の末端の近傍の前記エンドキャップに取り付けられており、前記中央導管を通って前記マニホールドに至るテンションワイヤをさらに含む、請求項７に記載の共振コイル。

【請求項10】

イオン注入システムであって、
イオン源と、
質量分析計と、
バンチャと、
ＬＩＮＡＣであって、
複数の加速電極、
複数のキャビティであって、各キャビティが、励磁コイル、及び請求項１に記載の共振コイルを含み、前記共振コイルの第２の末端が、前記複数の加速電極のうちの１つと連通する、複数のキャビティ、及び
それぞれの励磁コイルと各々が連通する複数のＲＦ発生器
を含む、ＬＩＮＡＣと、
を備えた、イオン注入システム。

【請求項11】

線形加速器（ＬＩＮＡＣ）内で使用するための共振コイルであって、
第１の末端、第２の末端、及び螺旋形状の区分を有する第１のチューブと、
第１の末端、第２の末端、及び螺旋形状の区分を有する第２のチューブと、
を備え、
前記第１のチューブの内部及び前記第２のチューブの内部がそれぞれ、前記第１のチューブ及び前記第２のチューブに構造的支持を提供するための１つ以上の内壁を含み、
前記共振コイルが、
マニホールドであって、前記第１のチューブの前記第１の末端と前記第２のチューブの前記第１の末端とがマニホールドで収束する、マニホールド
をさらに備える、共振コイル。

【請求項12】

前記第１のチューブの前記螺旋形状の区分と前記第２のチューブの前記螺旋形状の区分が同心円上にある、請求項１１に記載の共振コイル。

【請求項13】

前記１つ以上の内壁が、前記第１のチューブの前記内部及び前記第２のチューブの前記内部を複数の流体チャネルに分ける、請求項１１に記載の共振コイル。

【請求項14】

前記マニホールドは、供給ポートが、供給流体チャネルと呼ばれる前記複数の流体チャネルのうちの１つ以上と連通し、戻りポートが、戻り流体チャネルと呼ばれる前記複数の流体チャネルのうちの別の１つ以上と連通するように、構成されている、請求項１３に記載の共振コイル。

【請求項15】

前記供給流体チャネルと前記戻り流体チャネルとの間の流体連通を可能とするための、前記第１のチューブの前記第２の末端と前記第２のチューブの前記第２の末端に配置されたエンドキャップをさらに含む、請求項１４に記載の共振コイル。

【請求項16】

前記第１のチューブの前記内部が、前記複数の流体チャネルから物理的に隔離された中央導管をさらに含む、請求項１５に記載の共振コイル。

【請求項17】

前記第１のチューブの前記第２の末端の近傍の、前記中央導管内に配置されたセンサをさらに含む、請求項１６に記載の共振コイル。

【請求項18】

前記第１のチューブの前記第２の末端の近傍の前記エンドキャップに取り付けられており、前記中央導管を通って前記マニホールドに至るテンションワイヤをさらに含む、請求項１６に記載の共振コイル。

【請求項19】

イオン注入システムであって、
イオン源と、
質量分析計と、
バンチャと、
ＬＩＮＡＣであって、
複数の加速電極、
複数のキャビティであって、各キャビティが、励磁コイル、及び請求項１１に記載の共振コイルを含み、前記第１のチューブの前記第２の末端、及び前記第２のチューブの前記第２の末端がそれぞれ、前記複数の加速電極のうちの１つと連通する、複数のキャビティ、及び
それぞれの励磁コイルと各々が連通する複数のＲＦ発生器
を含む、ＬＩＮＡＣと、
を備えた、イオン注入システム。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０２１年９月２０日に出願された米国特許出願第１７／４７９，３１３号の優先権を主張し、その開示内容は、参照により全体が本明細書で援用される。

【技術分野】

【0002】

本開示の実施形態は、内部支持構造を有するコイルに関し、より詳細には、ＬＩＮＡＣで使用するためのコイルに関する。

【背景技術】

【0003】

半導体デバイスの製造には、複数の別個の複雑なプロセスが含まれる。上記プロセスの幾つかでは、イオンがワークピースに向かって加速させられる。上記のイオンは、様々なやり方で加速させることができる。例えば、電界が、正電荷を帯びたイオンを引き寄せて加速させるために一般的に使われる。

【0004】

特定の実施形態において、上記のイオンを加速させるために線形加速器（又はＬＩＮＡＣ（ｌｉｎｅａｒ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ））を使用することができる。特定の実施形態において、ＬＩＮＡＣは、複数のＲＦキャビティを含み、当該ＲＦキャビティのそれぞれが、通過するイオンをさらに加速させる役割を果たす。ＬＩＮＡＣは、ＲＦキャビティのそれぞれが、そのそれぞれの共振周波数でエネルギー供給されているときに最適に動作しうる。

【0005】

このエネルギーは通常、巻回されてインダクタを形成するコイルによって提供される。上記インダクタは、ＬＩＮＡＣが必要とする高電圧を提供する。上記のコイルは通常中空であり、発生したエネルギーにより非常に熱くなりうる。従って、幾つかの実施形態では、テフロンスリーブをコイルに挿入して、冷却流体がコイルを流過できるようにする。このことでコイルは冷却されるが、他の問題が発生する虞がある。例えば、テフロンスリーブは構造的支持を提供しない。従って、コイルは振動しやすくなりうる。コイル間の間隔によって、キャパシタンス及びインダクタンスが決定されることが知られている。振動は上記間隔を変える傾向にあり、その結果、コイルの固有振動数が変化しうる。例えば、固有振動数は、１/（２π√ＬＣ）により与えられる。従って、ＬとＣとの比が変わると、必然的にコイルの固有振動数が変わる。通常の動作では、ＲＦ生成器が一定の周波数で電力を供給しており、振動がコイル内に導入された場合には、コイルの固有周波数が先の数式で表されるようにシフトする。このことが起きると、ＲＦ生成器はここで、共振コイルの最適な周波数とは異なる周波数で電力を供給し、コイルの誘起電圧、システムのＱ、効率が全て下がる。この場合、ビーム電流及び最終エネルギーが、要求されているものよりも小さくなる虞がある。

【0006】

従って、ＬＩＮＡＣ内で使用されるコイルに構造的支持を提供できるシステムがあれば有利であろう。さらに、このシステムが簡単に製造されれば有利であろう。

【発明の概要】

【0007】

ＬＩＮＡＣで使用するためのコイルインダクタが開示される。コイルインダクタは１つ以上のチューブを含み、各チューブが、チューブを強化するための内部支持構造を含む。チューブを支えることで振動量を減らし、コイルを自身の固有振動数で共振させることができる。幾つかの実施形態において、内部支持構造が１つ以上の内壁を含む。上記内壁を使用して、冷却剤がチューブを流過するのを可能にする複数の流体チャネルを形成することができる。エンドキャップが、供給流体チャネルと戻り流体チャネルとの間の流体連通を可能とするために、チューブの第２の末端に配置されうる。１つ以上のチューブの第１の末端が、冷却剤が流過するための供給ポート及び戻りポートを含むマニホールドに接続されうる。

【0008】

一実施形態に従って、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）内で使用するための共振コイルが開示される。共振コイルが、第１の末端、第２の末端、及び螺旋形状の区分を有するチューブを含み、チューブの内部が、チューブに構造的支持を提供するための１つ以上の内壁を含む。幾つかの実施形態において、チューブの外側が銅でメッキされている。特定の実施形態において、１つ以上の内壁が、チューブの内部を複数の流体チャネルに分ける。幾つかの実施形態において、マニホールドが、チューブの第１の末端に取り付けられており、供給ポート及び戻りポートを有する。特定の実施形態において、マニホールドは、供給ポートが、供給流体チャネルと呼ばれる複数の流体チャネルのうちの１つ以上と連通し、戻りポートが、戻り流体チャネルと呼ばれる複数の流体チャネルのうちの別の１つ以上と連通するように、構成されている。幾つかの実施形態において、エンドキャップが、供給流体チャネルと戻り流体チャネルとの間の流体連通を可能とするために、チューブの第２の末端に配置されている。特定の実施形態において、チューブの内部は、複数の流体チャネルから物理的に隔離された中央導管をさらに備える。幾つかの実施形態において、センサが、第２の末端の近傍の、中央導管の内部に配置されている。幾つかの実施形態において、テンションワイヤが、第２の末端の近傍のエンドキャップに取り付けられており、中央導管を通ってマニホールドに至る。

【0009】

他の実施形態に従って、イオン注入システムが開示される。イオン注入システムが、イオン源と、質量分析計と、バンチャと、ＬＩＮＡＣであって、複数の加速電極、複数のキャビティであって、各キャビティが、励磁コイル、先に記載の共振コイルを含み、共振コイルの第２の末端が、複数の加速電極のうちの１つと連通する、複数のキャビティ、及びそれぞれの励磁コイルと各々が連通する複数のＲＦ発生器を含む、ＬＩＮＡＣと、を備える。

【0010】

他の実施形態に従って、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）内で使用するための共振コイルが開示される。共振コイルが、第１の末端、第２の末端、及び螺旋形状の区分を有する第１のチューブと、第１の末端、第２の末端、及び螺旋形状の区分を有する第２のチューブと、を備え、第１のチューブの内部及び第２のチューブの内部がそれぞれ、第１のチューブ及び第２のチューブに構造的支持を提供するための１つ以上の内壁を含み、共振コイルが、マニホールドであって、第１のチューブの第１の末端と第２のチューブの第１の末端とがマニホールドで収束する、マニホールドをさらに備える。幾つかの実施形態において、第１のチューブの螺旋形状の区分と第２のチューブの螺旋形状の区分が同心円上にある。幾つかの実施形態において、１つ以上の内壁が、第１のチューブの内部及び第２のチューブの内部を複数の流体チャネルに分ける。幾つか実施形態において、マニホールドは、供給ポートが、供給流体チャネルと呼ばれる複数の流体チャネルのうちの１つ以上と連通し、戻りポートが、戻り流体チャネルと呼ばれる複数の流体チャネルのうちの別の１つ以上と連通するように、構成されている。幾つかの実施形態において、エンドキャップが、供給流体チャネルと戻り流体チャネルとの間の流体連通を可能とするために、第１のチューブの第２の末端と第２のチューブの第２の末端とに配置されている。特定の実施形態において、第１のチューブの内部は、複数の流体チャネルから物理的に隔離された中央導管をさらに備える。幾つかの実施形態において、センサが、第１のチューブの第２の末端の近傍の、中央導管の内部に配置されている。幾つかの実施形態において、テンションワイヤが、第１のチューブの第２の末端の近傍のエンドキャップに取り付けられており、中央導管を通ってマニホールドに至る。

【0011】

他の実施形態に従って、イオン注入システムが開示される。イオン注入システムが、イオン源と、質量分析計と、バンチャと、ＬＩＮＡＣであって、複数の加速電極、複数のキャビティであって、各キャビティが、励磁コイル、及び先に記載の共振コイルを含み、第１のチューブの第２の末端、及び第２のチューブの第２の末端がそれぞれ、複数の加速電極のうちの１つと連通する、複数のキャビティ、及びそれぞれの励磁コイルと各々が連通する複数のＲＦ発生器を含む、ＬＩＮＡＣと、を備える。

【0012】

本開示をより良く理解するために、添付の図面が参照され、添付の図面は参照により本明細書に組み込まれる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係る、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を利用したイオン注入システムのブロック図を示す。

【図2A-B】図１の実施形態に係る共振コイルの２つの図を示す。

【図3A】一実施形態に係る図２の共振コイルの断面を示す。

【図3B】他の実施形態に係る図２の共振コイルの断面を示す。

【図4A-C】マニホールドの様々な図を示す。

【図5A-B】一実施形態に係るエンドキャップの様々な図を示す。

【図6】他の実施形態に係る、ＬＩＮＡＣを利用したイオン注入システムのブロック図を示す。

【図7A-B】図６の実施形態に係る共振コイルの２つの図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0014】

線形加速器（ＬＩＮＡＣ）は、ワークピースに向かってイオンを加速させるために使用されうる。図１は、イオン注入システム１を示す。イオン注入システム１は、イオン源１０を含む。イオン源１０は、間接加熱陰極（ＩＨＣ：ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ ｈｅａｔｅｄ ｃａｔｈｏｄｅ）源、バーナス（Ｂｅｒｎａｓ）源、容量結合プラズマ源、誘導結合プラズマ源、又は他の適切な装置といった（ただし、これらに限定されない）、任意の適切なイオン源でありうる。イオン源１０は開口を有し、当該開口を介して、イオンがイオン源１０から抽出されうる。上記イオンは、抽出開口の近傍の、イオン源１０の外側に配置された１つ以上の電極に負電圧を印加することにより、イオン源１０から抽出されうる。

【0015】

その後、イオンは質量分析計３０に入ることができ、この質量分析計３０は、特定の質量電荷比を有するイオンが通過することを可能にする磁石でありうる。上記質量分析計３０を使用して、所望のイオンのみより分けられる。その後、線形加速器４０に入るのが所望のイオンである。

【0016】

所望のイオンは、次いでバンチャ２０に入り、バンチャ２０は、一緒に移動するイオン群又はイオンバンチ（束、ｂｕｎｃｈ）を形成する。バンチャ２０は、複数のドリフトチューブを含むことができ、ドリフトチューブの少なくとも１つに、交流電圧が供給されうる。他のドリフトチューブの１つ以上が接地されうる。交流電圧が供給されるドリフトチューブは、イオンビームを加速させ当該イオンビームを操作して別個のバンチにする役割を果たす。

【0017】

線形加速器４０は、１つ以上のキャビティ４１を含む。各キャビティ４１は、励磁コイル４５により形成された電磁場によって励磁されうる共振コイル４２を含む。励磁コイル４５は、それぞれの共振コイル４２とともにキャビティ４１内に配置されている。励磁コイル４５には、ＲＦ信号でありうる励磁電圧が印加されうる。励磁電圧は、それぞれのＲＦ生成器４４によって供給されうる。各励磁コイル４５は、単一の共振周波数に調整されている。換言すれば、各励磁コイル４５に印加される励磁電圧は、他の励磁コイル４５に供給される励磁電圧から独立していることができる。各励磁電圧は、好適に、自身のそれぞれのキャビティ４１の共振周波数で変調される。励磁電圧の大きさ及び位相は、ＲＦ発生器４４と通信するコントローラ９０により決定され、変更されうる。キャビティ４１内に共振コイル４２を配置することで、励磁電圧の大きさを増大させること又は振幅は同じに保ちつつ、位相をずらすことができる。

【0018】

励磁コイル４５に励磁電圧が印加されると、共振コイル４２で電圧が誘起される。励磁電圧は、１３．５６ＭＨｚと２７ＭＨｚの間の周波数を有するＲＦ電圧でありうる。さらに、上記電圧の振幅は、９ｋＶと１７０ｋＶの間とすることができる。その結果、各キャビティ４１内の共振コイル４２が正弦波電圧によって駆動される。各共振コイル４２は、２つの加速電極４３と電気的に連通しうる。２つの加速電極４３は、正弦波電圧の互いに逆の位相によって駆動されうる。換言すれば、２つの加速電極４３は、共振コイル４２の両端の電圧によって駆動される。イオンは、各加速電極４３内の開口を通過する。

【0019】

特定の加速電極４３へのバンチの進入は、当該バンチが加速電極４３に近づくにつれて加速電極４３の電位がマイナスになるが、当該バンチが加速電極４３を通過するにつれてプラスに切り替わるように、速さが定められる。このように、バンチは、加速電極４３に入るときには加速され、加速電極４３を出ていくときには反発される。この結果、バンチが加速される。このプロセスは、線形加速器４０の加速電極４３ごとに繰り返される。各加速電極は、イオンの加速度を増大させ、かつ測定されうる。

【0020】

バンチは、線形加速器４０を出た後で、ワークピース５０に注入される。

【0021】

当然のことながら、イオン注入システム１は、リボンビームを生成するための静電スキャナ、四重極要素、ビームを加速又は減速させるための追加の電極、他の要素といった、他の構成要素を含みうる。

【0022】

コントローラ９０は、システムを制御するために使用することができる。コントローラ９０は、処理ユニット９１及びメモリデバイス９２を含みうる。処理ユニット９１は、マイクロプロセッサ、信号プロセッサ、カスタマイズされたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は他の適切なユニットでありうる。上記メモリデバイス９２は、フラッシュＲＯＭ、電気的に消去可能なＲＯＭ、又は他の適切なデバイスといった、不揮発性メモリでありうる。他の実施形態において、メモリデバイス９２は、ＲＡＭ又はＤＲＡＭといった揮発性メモリでありうる。メモリデバイス９２は、コントローラ９０が線形加速器４０を制御することを可能とする命令を含む。

【0023】

代表的な共振コイル４２が、図２Ａ～図２Ｂに示されている。図２Ａは透視図であり、図２Ｂは、共振コイル４２をキャビティ４１内に取り付けた状態を示している。共振コイル４２は、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、又は他の金属といった材料で構成されうる。特定の実施形態において、共振コイル４２の断面が円形でありうる。先に記載したように、共振コイル４２は、２つの加速電極４３に接続される２つの末端を含む。

【0024】

共振コイル４２は、第１のチューブ１００及び第２のチューブ１１０を含みうる。第１のチューブ１００の第１の末端１０１と、第２のチューブ１１０の第１の末端１１１とは、マニホールド１２０で収束する。第１のチューブ１００の第２の末端１０２と、第２のチューブ１１０の第２の末端１１２とは、２つの露出した先端を形成している。

【0025】

第１のチューブ１００及び第２のチューブ１１０はそれぞれ、螺旋形状の区分１０５を含む。螺旋形状の区分１０５は、１つ以上のループを含みうる。例えば、各螺旋形状の区分１０５内に１～２．５個のループが存在しうるが、他の数も可能である。さらに、第１のチューブ１００の螺旋形状の区分１０５と第２のチューブ１１０の螺旋形状の区分１１５とは、インダクタを形成するよう互いに重なり合っている。換言すれば、螺旋形状の区分は、中心を有する１つ以上のループを含み、２つの螺旋形状の区分のループが同心円上にある。

【0026】

当然のことながら、共振コイル４２は、他の形状及び形態であってよい。

【0027】

マニホールド１２０は、第１のチューブ１００及び第２のチューブ１１０を保持するために使用されており、さらに、供給流体チャネル及び戻り流体チャネルを形成するために使用されるチャネルも含む。図４Ａは、マニホールド１２０の上部の透視図であり、図４Ｂは、線Ａ－Ａ’に沿って切ったマニホールド１２０の断面図である。図４Ｃは、マニホールド１２０の底部の透視図である。

【0028】

一実施形態において、マニホールド１２０が２つのポート、即ち、供給ポート１２１及び戻りポート１２２を有する。図４Ｃで最も良く分かるように、マニホールドは、供給ポート１２１から、第１のチューブ１００内の流体チャネルの一部及び第２のチューブ１１０内の流体チャネルの一部へと、流体を導くための第１の内部接合部１２３を含む。同様に、図４Ａで最も良く分かるように、マニホールド１２０は、第１のチューブ１００内及び第２のチューブ１１０内の残りの流体チャネルを、戻りポート１２２へと導くための第２の内部接合部１２４を含む。他の実施形態において、マニホールド１２０が、２つの供給ポート１２１と２つの戻りポート１２２を含むことができ、これにより、内部接合部は使用されない。

【0029】

図３Ａは、一実施形態に係る共振コイル４２の代表的な断面を示す。共振コイル４２の内部は、複数の異なる流体チャネル１５０に分けられている。流体チャネル１５０は、以下で詳述するように、チューブの全長にわたって互いに物理的に隔てられることができ、かつ、第２の末端でのみ互いに接続することができる。特定の実施形態において、流体チャネル１５０の数は偶数であり、これにより、マニホールド１２０から冷却剤を供給する流体チャネル１５０（供給流体チャネルと称する）と、その冷却剤をマニホールド１２０へと戻す流体チャネル１５０（戻り流体チャネルと称する）と、が同数存在する。これらの流体チャネル１５０は、１つ以上の内壁１４０を有する内部構造によって形成され、１つ以上の内壁１４０は、共振コイル４２の内径１０９の１の部分から内径１０９の他の部分まで延在する。特定の実施形態において、内壁１４０が、共振コイル４２の断面を画定する円の中心１４１を通る。さらに、特定の実施形態において、内壁１４０は真っすぐであり、これにより、各内壁１４０が円の直径となる。

【0030】

他の実施形態において、流体チャネル１５０の数は奇数であってよい。同実施形態では、内壁１４０は円の半径とすることができ、内径１０９の１の部分から円の中心１４１まで延在する。この場合、各内壁１４０は、円の中心１４１で他の内壁１４０と繋がることができる。例えば、同じ大きさの流体チャネルが奇数存在する場合に、各内壁１４０は、内径１０９から円の中心１４１まで延在し、そこで他の内壁１４０と繋がる。

【0031】

さらに別の実施形態において、内壁１４０は、円の中心１４１を通らなくてよい。例えば、上記円は、複数の平行な内壁によって別々の流体チャネルに分けられうる。

【0032】

一例として、図３Ａは、内径１０９の１の部分から、円の中心１４１を通って内径１０９の第２の部分に至る２つの内壁１４０によって画定された偶数の流体チャネル１５０が存在する断面を示す。さらに、本実施形態では、全ての流体チャネル１５０が同じ断面積を有するように、内壁１４０が等間隔で離間している。

【0033】

特定の実施形態において、全ての供給流体チャネルの断面積の和が、全ての戻り流体チャネルの断面積の和と等しくなりうる。幾つかの実施形態では、供給流体チャネルの総断面積が、戻り流体チャネルの総断面積よりもわずかに大きくなりうる。

【0034】

全ての実施形態において、上記の内壁１４０は、共振コイル４２と同じ材料で作製され、かつ同時に製造される。例えば、一実施形態において、共振コイル４２が、図３Ａに示すパターンで押し出し成形されうる。他の実施形態において、共振コイル４２はＡＭ（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、積層造形）法を用いて製造することができ、ここで、内壁１４０は同時に作製される。このようにして、内壁１４０は、共振コイル４２のための構造的支持を提供し、あらゆる振動を減衰させる役割を果たす。

【0035】

共振コイル４２のチューブは外径及び内径を有し、各内壁１４０が厚みを有しうる。内壁１４０の厚さは、内径の関数とすることができる。換言すれば、内径が大きくなるにつれて、構造的な剛性を維持するために内壁を厚くすることが有利となりうる。特定の実施形態において、共振コイル４２の内径は０．７５～１．２５インチの間でありうる。本構成では、内壁の厚さは、０．０５～０．０５０インチとすることができる。当然のことながら、他の寸法も可能である。

【0036】

図３Ｂは、他の実施形態に係る共振コイル４２のチューブの断面を示す。本実施形態では、共振コイル４２内に中央導管１６０が存在する。特定の実施形態において、この中央導管１６０は内径１０９に接触しない。中央導管１６０は、他の流体チャネル１５０から物理的に離れている。図３Ｂに示すような幾つかの実施形態では、中央導管１６０は、共振コイル４２の中心１４１の周りの、内壁１４０同士がぶつかる領域内に形成されている。

【0037】

上記の中央導管１６０は、様々な機能のために使用することができる。他の流体チャネルとは異なって、中央導管は、冷却剤が中央導管１６０を流過しないように隔離されうる。一実施形態において、センサ１６１が、第１のチューブ１００の第２の末端１０２及び／若しくは第２のチューブ１１０の第２の末端１１２に、又はそれらの近傍に配置されうる。このセンサ１６１は、温度センサ、電圧センサ、又は他の種類のセンサでありうる。上記センサ１６１の電気接続は、中央導管１６０を通ってマニホールド１２０に至りうる。一旦マニホールド１２０の外に出ると、上記電気接続は、センサ１６１が監視しているパラメータを測定するための適切な回路又は装置に接続されうる。

【0038】

他の実施形態において、中央導管１６０内にテンションワイヤ（ｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ ｗｉｒｅ）が配設されうる。このテンションワイヤを使用して、共振コイル４２の剛性を増減させることができる。例えば、テンションワイヤの１の端は、第２の末端１０２のエンドキャップ１７０に取り付けることができ、テンションワイヤの他の端には、マニホールド１２０でアクセス可能とすることができる。マニホールド１２０のテンションワイヤの末端を引っ張ることで、共振コイル４２の剛性が高めることができる。

【0039】

図３Ａに示すような特定の実施形態では、共振コイル４２が４つの流体チャネルを有する。供給流体チャネルは互いに隣接して配置されており、戻り流体チャネルも同様である。

【0040】

さらに、図５Ａ～図５Ｂに示されるように、エンドキャップ１７０が、第１のチューブ１００の第２の末端１０２と第２のチューブ１１０の第２の末端１１２とに配置されうる。図５Ａは透視図を示し、図５Ｂは断面図を示している。エンドキャップ１７０は、共振コイル４２内での供給流体チャネルと戻り流体チャネルとの間の連通を可能にするよう構成されている。特定の実施形態において、エンドキャップ１７０は、１つの供給流体チャネルが１つの戻り流体チャネルと連通するように構成されている。他の実施形態において、１：１の関係が存在しないこともある。

【0041】

エンドキャップ１７０を使用することで、供給流体チャネルを介して共振コイル４２に入った冷却剤が、第２の末端１０２及び第２の末端１１２において戻り流体チャネルに入ることができる。図３Ｂに示すような特定の実施形態において、エンドキャップ１７０は、中央導管１６０が流体チャネル１５０から物理的に分離された状態にあるように、設計されうる。例えば、中央導管１６０を隔離するために、エンドキャップ１７０付近のチューブの末端にプラグを取り付けることができる。

【0042】

稼働時には、グリコール、水、又はこれらの流体の組み合わせといった流体が冷却剤として使用されうる。冷却剤は、マニホールド１２０内の供給ポート１２１を介して共振コイル４２に入り、供給流体チャネルを通って、第１のチューブ１００の第２の末端１０２、及び第２のチューブ１１０の第２の末端１１２に達する。この時点で、エンドキャップ１７０の構成に因り、冷却剤は戻り流体チャネルに入って、マニホールド１２０上の戻りポート１２２へと戻される。

【0043】

前述したように、本明細書に記載の共振コイル４２は、幾つかのやり方で製造することができる。一実施形態において、本明細書に記載の内壁１４０を有するチューブは、最大２０フィートの長さなどで押し出される。このチューブは、押し出されたときは真っすぐな状態である。その後、誘導ベンダを使用して、螺旋形状の区分１０５を作ることができる。誘導ベンダは誘導加熱器を使用して、金属を可鍛性がある状態にする。共振コイル４２の具体的な形状は、当該技術分野でよく知られたこのようなやり方で作られうる。チューブが適切に成形された後で、静電めっきプロセスを使用して、チューブの外側に銅をコーティングすることができる。その後で、成形されメッキされたチューブをマニホールド１２０に取り付けることができる。さらに、エンドキャップ１７０が、第１のチューブ１００の第２の末端１０２と第２のチューブ１１０の第２の末端１１２とに配置されうる。

【0044】

代替的に、共振コイル４２のチューブが、ＡＭ法を用いて製造されうる。本実施形態では、チューブをその最終形状にプリントすることができ、これにより、誘導加熱曲げ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｂｅｎｄｉｎｇ）が使用されない。ここでも、静電めっきプロセスを使用して、チューブの外側に銅をコーティングすることができる。その後で、成形されメッキされたチューブをマニホールド１２０に取り付けることができる。さらに、エンドキャップ１７０が、当該エンドキャップ１７０がアセンブリの一部となるように、チューブの残りの部分と同時にＡＭ法を用いて作製されうる。

【0045】

本明細書に記載の内部構造は、他の実施形態でも利用することができる。図６は、他の実施形態に係るイオン注入システム６０１を示す。図１にも登場する構成要素には同一の参照番号が付されており、再度の説明は行われない。本実施形態では、各共振コイル６４２が、１つの加速電極４３と電気的に連通するだけである。従って、図２Ａの共振コイル４２とは異なって、本実施形態では、共振コイル６４２が、露出した先端を１つだけ有する。具体的には、図２の共振コイルとは異なって、共振コイル６４２は、第１のチューブ７００のみ含む。

【0046】

図７Ａ～図７Ｂに示すように、第１のチューブ７００の第１の末端７０１が、マニホールド１２０に収束しうる。第１のチューブ７００の第２の末端７０２は、露出した先端を形成する。

【0047】

第１のチューブ７００は、螺旋形状の区分７０５を含む。第１のチューブ７００の螺旋形状の区分７０５がインダクタを形成する。先に記載したように、螺旋形状の区分７０５は、１～２．５個のループを有しうるが、他の数も可能である。

【0048】

さらに、先に記載したように、エンドキャップを第２の末端７０２に配置することができ、供給流体チャネルを流過する流体が戻り流体チャネルに入って第１の末端７０１へと戻ることが可能となる。図４Ａで示したものと同様のマニホールド１２０を使用して、供給ポート及び戻りポート、並びに、あらゆる電気接続のためのインタフェースを提供することができる。特定の実施形態において、マニホールド１２０は、図４Ａ～図４Ｃに示すものと同じでありうるが、幾つかの出口は塞がれている。他の実施形態において、内部接合部を含まない別のマニホールドが使用されうる。

【0049】

さらに、第１のチューブ７００は、図３Ａ又は図３Ｂに示すような断面を有しうる。先に記載したように、断面が図３Ｂに示すようなものである場合には、センサ又はテンションワイヤが中央導管１６０に挿入されうる。

【0050】

本システムは多くの利点がある。第１に、内壁１４０が、共振コイル４２のための構造的支持を提供する。先に説明したように、振動はインダクタンスとキャパシタンスとの比を変える傾向にあり、これにより、共振コイル４２の固有振動数が変化する。ＲＦ発生器４４は、共振コイル４２の固有周波数でＲＦ電圧を供給するように調整されている。固有振動数がずれるような振動の場合には、エネルギー伝達の効率が下がり、その結果性能が低下する。さらに、流体チャネルによって、チューブを通る冷却剤の効率的な循環が可能となる。さらに、中央導管によって、センサ又はテンションワイヤを含むというオプションが可能になる。

【0051】

本開示は、本明細書に記載された特定の実施形態によって範囲が限定されない。実際には、本明細書に記載されたものに加えた、本開示の他の様々な実施形態及び本開示への変更が、当業者には先の明細書の記載及び添付の図面から明らかとなろう。従って、このような他の実施形態及び変形例が、本開示の範囲に含まれることが意図されている。さらに、本開示は、本明細書では、特定の目的のための特定の環境における特定の実施形態の文脈において記載されてきたが、その有用性がこれらに限定されず、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現されうることが、当業者には分かるであろう。これに対応して、以下に記載の特許請求の範囲は、本明細書に記載される本開示の完全な幅及び思想に鑑みて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4C】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【国際調査報告】