高真空チャンバー用貫通型プラズマ発生装置
高真空処理チャンバー、高真空処理チャンバーと連結されたトランスフォーマー型プラズマトロン、及び、トランスフォーマー型プラズマトロンに少なくとも１つのガスを導入するための、トランスフォーマー型プラズマトロンに連結された少なくとも１つのガス源とを具備するプラズマ発生装置であって、前記高真空処理チャンバーは少なくとも１つのエントリーポートを有し、前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、交流電流を発生させるためのラジオ周波数電力源と、該ラジオ周波数電力源と接続された複数の導体と、前記ガスを閉じ込める閉ループ・ディスチャージチャンバーと、該閉ループ・ディスチャージチャンバーの周りに取り付けられ前記導体と接続された複数の透磁性の高い磁気鉄心と、該閉ループ・ディスチャージチャンバーの内側に沿って配置した複数の開口と、内側部分と外側部分とを連結する少なくとも２つの絶縁ガスケットを具備し、前記エントリーポートは、前記内側部分が前記高真空処理チャンバーに物理的に貫通するよう該内側部分を受け取るように構成され、前記導体は前記複数の透磁性の高い磁気鉄心の周りに１次巻き線を形成し、前記閉ループ・ディスチャージチャンバー中のガスは前記複数の透磁性の高い磁気鉄心の周りに２次巻き線を形成し、前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、前記導体に前記交流電流が供給されたとき、それぞれのプラズマの少なくとも１つのガスに点火し、前記開口は、前記内側部分から該それぞれのプラズマを前記高真空処理チャンバーに放出することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示した技術は一般にプラズマ発生装置に関し、具体的には、高真空チャンバー中の対象物に一様に分配するためのプラズマを発生するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスフォーマー型プラズマトロンは、プラズマトロン或いはプラズマ発生装置と称され、トランスフォーマーに採用される物理的原理を用いてプラズマを発生させる。トランスフォーマー型プラズマトロンは当業者に知られている。トランスフォーマーは、誘導的に結合した導体を介して第１の回路から第２の回路に電気エネルギー（交流電流（ＡＣ）と電圧のペア）を伝達する装置である。第１の回路は入力対と称されることがあり、第２の回路は出力対と称されることがある。一般に、トランスフォーマーは、１次巻き線として知られる入力導体を一方に巻きつけ、２次巻き線として知られる出力導体を他方に巻きつけた透磁性の高い磁性材料の磁心を有している。各導体、すなわち１次巻き線及び２次巻き線は、閉じた経路すなわちループを形成する。
【０００３】
トランスフォーマーの動作形態は、ファラデーの電磁誘導の原理に基づく。入力導体に交流電流を供給し、それにより透磁性の高い磁性材料の磁心に交番磁界が誘導され、磁心材料が磁化される。そして、この磁化された磁心により、出力導体に電界が誘導される。磁心材料内での熱による小さなエネルギーの損失は別にして、入力導体への入力交流電力は、出力導体での出力電力と実質的に等しい。一般に、出力導体の電流と電圧は、１次巻き線と２次巻き線のそれぞれの巻き数に比例する。例えば、１次巻き線の巻き数が増大するにつれて、２次巻き線の電流が増大し電圧が減少する
プラズマは、ガスの加熱された状態を称するものであり、しばしば物質の第４の状態として知られており、そのとき電子はそれぞれの原子や分子から離れることができ、そして、巨視的空間を動き回る自由電子となる。結果として、原子及び分子はイオン、すなわち、荷電粒子に変わる。自由電子が電界内にある場合、自由電子は運動エネルギーを得ることができ、他の原子や分子にぶつかり、これらの原子や分子から電子を除外、すなわち、追い出すことができる。自由電子は原子又は分子中の電子を追い出すことができ、これにより新しいイオンを形成することができる。自由電子はまた、コア軌道電子を他の軌道にたたき出し、それにより励起電子を形成することができる。自由電子はまた、分子中の化学結合を切り離し、それにより２つのラジカル（すなわち化学的に活性な存在）を形成することができる。このように、他の原子や分子がイオン、ラジカル、イオン−ラジカル、及び他の荷電粒子に変わることができる。加えて、自由電子はイオンと再結合し、消滅（ｃｏ−ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｎｇ）することがある。プラズマは電界中を動く荷電粒子を具備するので、プラズマは電気的に導体となる。プラズマ発生装置の技術分野において、自由電子及びイオン（すなわち、電荷担体）が動き移動することのできる巨視的空間は、ディスチャージチャンバー（以下ＤＣｈと略称）と称される。プラズマには、自由ラジカル、励起電子、及び、イオン化された粒子が含まれているので、プラズマを造り上げる種々の粒子を集合的にプラズマ成分と称される。プラズマはさまざまな方法で分類することができる。１つの分類は、プラズマを保持する電界の電圧に基づくものである。コールドプラズマとは、低電圧、例えば約０．１〜１０ボルト／ｃｍ、の電界中に保持されたプラズマを意味する。このようなコールドプラズマは、以下に説明するようなトランスフォーマー型プラズマトロンにより発生させることができる。通常、このようなコールドプラズマが造られるＤＣｈ内の圧力は、０．０１〜１０００パスカル（以下Ｐａと略称）の範囲であり、この範囲は低真空範囲であると考えられる。一般に、高真空範囲（例えば、１×１０−６〜１×１０−２Ｐａ）及び低真空（すなわち、高圧力）範囲（例えば、１０００Ｐａ以上）で、プラズマは、高電界を保持する。プラズマが保持されている電界によりプラズマ及びプラズマの密度の異なる成分についての割合が定まる。電界が高いほど高プラズマ密度となり、ラジカルに対するイオンの割合が高くなる一方、電界が低いほど、低プラズマ密度となり、ラジカルに対するイオンの割合が相対的に低くなる。一般に、ＤＣｈ圧力は、プラズマを保持するのに必要な電界の電圧が最小にするために定めることができる。その圧力において、プラズマ中のイオンに対するラジカルの割合は最大となる。
【０００４】
トランスフォーマー型プラズマトロンにおいて、透磁性の高い磁気鉄心の一方に導電性コイルでコイルが巻かれており、これが１次巻き線を形成する。トランスフォーマーの２次巻き線は、単一ループで経路が閉じられた巻き線を形成する、閉じたチューブ中に収容された導電性ガスにより構成される。この閉じられた又はループ状のチューブがＤＣｈとなり、ＤＣｈと結合している複数の透磁性の高い磁気鉄心に１次巻き線を介して交流電流を加え点火すると、ＤＣｈ中の導電性ガスがプラズマとなる。導電性ガスを導入しプラズマにするために、ＤＣｈの壁は非導電性でなければならない。さもなければ、ＤＣｈ中に誘起された電圧及び電流がＤＣｈの壁を通り抜けてしまう。ＤＣｈの壁は、絶縁材料を用いることにより、あるいは、閉じたチューブを複数の小片にし、それぞれ絶縁材料（絶縁ガスケット等）を間に入れて組み立てることにより非導電性にする。さらに、プラズマはＤＣｈの壁を加熱するので、ＤＣｈの壁は耐熱性を持たせるか又は冷却しなければならない。トランスフォーマー型プラズマトロン中で、ラジオ周波数（以下ＲＦと略称）の交流電力を１次巻き線に供給する。供給した交流電力は、一般に低ＲＦから中間ＲＦの範囲、例えば５０〜１０００キロヘルツ（以下ｋＨｚと略称）である。透磁性の高い磁気鉄心として品質の良いフェライトコアを用いることにより、中間ＲＦを用いることが可能となり、トランスフォーマー型プラズマトロンの電力使用効率を改善することができると共に、物理的な大きさも小さくすることができる。
【０００５】
ガスを連続的に供給し、閉じたチューブ中に開口のあるトランスフォーマー型プラズマトロンにおいて、発生したプラズマは化学反応を起こさせるために用いることができる。化学反応はＤＣｈ内又はＤＣｈの一部として組み込まれたリアクター内で起こる。このようなＤＣｈは、石英管又は二重壁にした水冷メタルチャンバーで構築することができる。プラズマによる化学反応もまた、ＤＣｈ中に単に基板を配置し、プラズマを点火することにより、トランスフォーマー型プラズマトロン中で起こすことができる。このような形のプラズマトロンは、プラズマとの反応を起こすために基板を配置するために、ＤＣｈのループ中の一部を広くすることもできる。
【０００６】
化学反応を起こさせるためのループ状チューブのトランスフォーマー型プラズマトロンは、複数の磁気鉄心の周りに閉ループを形成する隔離したチューブ部分により組み立てられている。隔離したチューブ部分は、アルミニウム又はステンレス鋼により造ることができる。一部のＤＣｈは、拡張することができ、リアクター又は処理チャンバー（以下ＰＣｈと略称）としての役割を果たす。ＤＣｈに導電性ガスを導入するための入力バルブと、ＤＣｈからガスを放出するための真空ポンプのような、出力バルブがＤＣｈの周辺に取り付けられる。このようにして、ＤＣｈとリアクターとの間にガス圧力の差をなくす。一般的なＤＣｈは、低真空範囲であると考えられる１〜１０Ｐａの範囲に、圧力を保持することができる。このようなループ状チューブのトランスフォーマー型プラズマトロンは、スパッタリング、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、プラズマ促進化学蒸着、光化学反応のための半導体産業で採用されている。高真空反応環境（例えば、分子線エピタキシー、化学ビームエピタクシー、原子層堆積、その他）では、プラズマ中で一般にみられる種々のプラズマ成分からの利点は通常は得られないことに留意すべきである。このような高真空反応環境で生じる堆積は、ＤＣｈの壁がスパッタされず、リアクターを汚染しないよう、一般に、ラジカル、加速されていないイオン、低流動速度、及び低電界のような非常に低いエネルギー反応物質を必要とする。
【０００７】
このような高真空での反応で用いられるリアクターは、一般に数十センチメートルのスケールであり、蒸発源から対象物までの距離が数百ミリメートル（以下ｍｍと略称）のオーダーである。このようなリアクターにそのような距離でプラズマ源を置くことは効率的でない。プラズマ成分は、集団、電荷、エネルギー、及び化学反応中で非常に異なる。実際には、プラズマ成分は距離と共に指数関数的に減衰する。加えて、プラズマは、それぞれが特定の寿命と反応速度と効用を持つ、異種物質の無秩序な混合物として表現することができる。プラズマの発生を規定するパラメーターを変更することで、プラズマの成分及び量の相対密度、すなわちプラズマ密度を変更することができる。例えば、プラズマを高い電圧で保持することでプラズマイオンを濃縮することができる一方、プラズマを低い電圧で保持することでプラズマの自由ラジカルを濃縮することができる。
【０００８】
トランスフォーマー型プラズマトロンは当業者に知られている。Ｒｙｏｊｉ他による米国特許番号５，９４２，８５４、表題「ディスチャージチャンバー中にサイドオリフィスを設けた、電子ビーム励起プラズマ発生装置」では、効率的に広い領域のサンプルを形成する、電子ビームにより励起こされたプラズマ発生装置を対象にしている。この電子ビーム励起プラズマ発生装置は、陽極、ディスチャージ電極、中間電極、ディスチャージチャンバー、プラズマ処理チャンバー、複数のオリフィス、及び加速電極を具備する。陽極は熱イオンを放射し、ディスチャージ電極は陽極とディスチャージ電極との間のガスをディスチャージさせる。中間電極はディスチャージ電極と同軸上に軸方向に配置される。ディスチャージチャンバーは、陽極とディスチャージ電極とによりプラズマに変わったディスチャージされたガスで満たされている。プラズマ処理チャンバーは、ディスチャージチャンバーとの間に隔壁を設けて隣接しており、処理対象物の処理表面が中間電極の軸方向と垂直に置かれている。複数のオリフィスにより、ディスチャージチャンバー内のディスチャージガスプラズマ中の電子がプラズマ処理チャンバーに入ることができる。各オリフィスは隔壁中に設けられ、各オリフィスは中間電極の軸線に対し実質的に垂直になっており中間電極の軸方向に対して放射状に設けられている。加速電極はプラズマ処理チャンバー内に置かれ、複数のオリフィスを通してディスチャージチャンバー内の電子を抽出し加速する。
【０００９】
Ｒｙｏｊｉ他による米国特許番号６，２１１，６２２、表題「プラズマ処理装置」では、プラズマ発生装置で励起こされた電子ビームと共に用いるプラズマ処理装置を対象にしている。この装置は、複数の抽出オリフィス、ディスチャージ部分、プラズマ処理チャンバー、コンパートメント、及び複数の加速電極を具備する。複数の抽出オリフィスは、ディスチャージ部分から電子ビームを抽出し、コンパートメントを介して、プラズマ処理チャンバーに送り込むために用いられる。複数の抽出オリフィスは、放射状に設けられる。複数の加速電極はプラズマ処理チャンバー内に配置される。抽出オリフィスから電子を抽出する方向は、物体面と実質的に平行に設定される。加速電極の数と配置は、励起プラズマの密度分布が物体面を処理するのに最適な状態になるよう設定される。広い面積を持つ物体も適切に処理することができる。
【００１０】
Ｃｏｌｌｉｓｏｎ他による米国特許番号６，６９２，６４９、表題「誘導結合されたプラズマ下流ストリップモジュール」では、基材を処理するプラズマ処理モジュールを対象にしている。このモジュールは、プラズマ閉じ込めチャンバー、誘導結合源、２次チャンバー、及びチャンバー相互連結ポートを有する。プラズマ閉じ込めチャンバーは、基材の処理期間中に、プラズマ処理モジュールのプラズマ閉じ込めチャンバーに供給ガスが入ることができるようにした供給ガス入口ポートを具備する。誘導結合源は、供給ガスを活性化し、プラズマ閉じ込めチャンバー内のプラズマに衝突させるために用いられる。誘導結合源は、プラズマ閉じ込めチャンバー内にプラズマが１次隔離領域を持つように、具体的形状が形成される。２次チャンバーは、プラズマ閉じ込めプレートによりプラズマ閉じ込めチャンバーと切り離される。２次チャンバーは、チャックと排気口とを有する。チャックは、基材の処理期間中に、基材を支持するよう造られており、排気口は、基材の処理期間中に、２次チャンバーからガスを取り除くことができるよう２次チャンバーに接続されている。チャンバー相互連結ポートは、プラズマ閉じ込めチャンバーと２次チャンバーとを相互に連結する。チャンバー相互連結ポートにより、基材の処理期間中に、プラズマ閉じ込めチャンバーから２次チャンバーにガスを流すことができる。チャンバー相互連結ポートは、基材が２次チャンバー内のチャックに置いたとき、基材から、プラズマ閉じ込めチャンバー内に形成されたプラズマの１次隔離領域への実質的に直接的な見通し線がなくなるように、プラズマ閉じ込めチャンバーと２次チャンバーとの間に置かれる。
【００１１】
Ｃｏｘ他による米国特許番号６，４１８，８７４、表題「プラズマ処理のためのトロイダル・プラズマ源」では、基材処理チャンバー内のトロイダル・プラズマ源を対象にしている。このトロイダル・プラズマ源は、シータシンメトリ（ｔｈｅｔａ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）なポロイダルプラズマを形成する。ポロイダルプラズマ電流は本質的にプラズマ発生機構の表面と平行になっているので、内壁のスパッタリングによる侵食を減少させる。プラズマ電流は、同様に、基材処理チャンバー内の基材の処理表面に対して平行に流れる。基材とプラズマ源との間に位置する一定形状の部材及びプラズマ源により、プラズマ処理の均一性を向上させるように選定された方法でプラズマ密度を制御する。Ｌａｉ他による米国特許番号６，７５５，１５０、表題「マルチコアトランスフォーマープラズマ源」では、トロイダルコアを用いた、ランスフォーマーと結合したプラズマ源を対象にしている。ランスフォーマーと結合したプラズマ源は、トーラスの中央軸に沿って、高密度のイオンを有するプラズマを形成する。プラズマ発生装置の磁心は、プラズマの指向性を向上させ発生効率を上げるために垂直に整列して積み重ねることができる。磁心は、横方向配列にして、非常に大きな基材も含めて種々の大きさの基材に対応して伸縮できるプラズマ発生プレートとすることもできる。プラズマに対称性を持たせることにより、２つの基材をプラズマ発生装置の両サイドに置くことにより同時に処理することができる。
【００１２】
Ｃａｍｐｂｅｌｌ他による米国特許番号５，４２１，８９１、表題「高密度プラズマ蒸着及びエッチング装置」では、プラズマ蒸着及びエッチング装置を対象にしている。この装置は、プラズマ源、基材処理チャンバー、内部磁気コイル、及び外部磁気コイルを具備する。プラズマ源は、基材処理チャンバーの上部軸方向に位置する。プラズマ源を取り囲んで内部磁気コイル及び外部磁気コイルがプラズマ源及び基材処理チャンバーの軸に垂直な平面に配置されている。第１の電流は内部コイルを通って流れ第２の電流は外部コイルを通って流れる。第２の電流は第１の電流とは反対方向に流れる。基材処理チャンバー内の磁界は、きわめて均一な処理が可能なように成形される。ガス供給ラインの独特のダイヤモンド型のパターンは、このダイヤモンド型が装置内で処理される加工対象物の外周の４箇所にほぼ接するように配置される場所に用いることができる。
【００１３】
Ｃｈｅｎ他による米国特許番号７，１６６，８１６、表題「誘導的に結合したトロイダル・プラズマ源」では、ガスを引き離す装置を対象にしている。この装置は、ガス、第１の磁気鉄心を有する第１のトランスフォーマー、第２の磁気鉄心を有する第２のトランスフォーマー、第１のソリッドステートＡＣスイッチング電源、第１の電圧源、第２のソリッドステートＡＣスイッチング電源、及び第２の電圧源を有するプラズマチャンバーを具備する。第１の磁気鉄心は、プラズマチャンバーの第１の部分を囲み、第１の１次巻き線を有する。第２の磁気鉄心は、プラズマチャンバーの第２の部分を囲み、第２の１次巻き線を有する。第１のソリッドステートＡＣスイッチング電源は、第１の電圧源に接続された１以上のスイッチング半導体装置を有し、第１の１次巻き線に接続された第１の出力を有する。第２のソリッドステートＡＣスイッチング電源は、第２の電圧源に接続された１以上のスイッチング半導体装置を有し、第２の１次巻き線に接続された第２の出力を有する。第１のソリッドステートＡＣスイッチング電源は、第１の１次巻き線の第１のＡＣ電流を駆動する。第２のソリッドステートＡＣスイッチング電源は、第２の１次巻き線の第２のＡＣ電流を駆動する。第１のＡＣ電流及び第２のＡＣ電流はプラズマチャンバー内に複合したＡＣ電圧を誘起して、トロイダル・プラズマを直接形成し、トランスフォーマーの２次回路を完成させ、そしてガスを分離する。
【００１４】
Ｃｈｅｎ他による米国特許番号６，９２４，４５５、表題「統合されたプラズマチャンバー及び誘導結合されたトロイダル・プラズマ源」では、統合されたトロイダル・プラズマ源を有する素材処理装置を対象にしている。この素材処理装置は、プラズマチャンバー、処理チャンバー、トランスフォーマー、及びソリッドステートＡＣスイッチング電源を具備する。プラズマチャンバーは、処理チャンバーの外周面の一部を具備する。トランスフォーマーは、プラズマチャンバーの一部を囲む磁気鉄心を有すると共に、１次巻き線を具備する。ソリッドステートＡＣスイッチング電源は、電圧源に接続された１以上のスイッチング半導体装置を有し、１次巻き線に接続された出力を有する。ソリッドステートＡＣスイッチング電源は、１次巻き線のＡＣ電流を駆動する。１次巻き線のＡＣ電流はプラズマチャンバー内にＡＣ電圧を誘起し、それにより、トランスフォーマーの２次回路を完成させるトロイダル・プラズマを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本願に開示された技術は、添付図と共に以下の詳細な説明からさらによく理解し認識できるであろう。
【図１Ａ】本願明細書に開示した技術の１つの実施形態により構成され動作可能な、ダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。
【図１Ｂ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図１Ａのダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図２Ａ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、ダブルポート・サイドエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図２Ｂ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図２Ａのダブルポート・サイドエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システムの、側方から断面を見た図として示した実施形態の概略図である。
【図３Ａ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図３Ｂ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図３Ａのシングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システムの相互に貫通するループ構造の簡略化した概略図である。
【図３Ｃ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、図３Ｂの相互に貫通するサーキュラー・ループ構造を拡大した概略図である。
【図３Ｄ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図３Ｅ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、図３Ｄの相互に貫通する矩形ループ構造を拡大した概略図である。
【図４Ａ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図４Ｂ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、ダブルポート・サイドエントリーの相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図５Ａ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、ダブルポート・トップエントリー・トロイダル・プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。
【図５Ｂ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、図５Ａのダブルポート・トップエントリー・トロイダル・プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。
【図６】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、プラズマ成分を放出する複数の開口の形状の概略図である。
【図７Ａ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、高真空チャンバー内側の絶縁ガスケットの概略図である。
【図７Ｂ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、高真空チャンバー外側の絶縁ガスケットの概略図である。
【図８】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、プラズマ発生システムのエントリーポートの、部分断面図として示した概略図である。
【図９Ａ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。
【図９Ｂ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、図９Ａのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図１０】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、のロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図１１Ａ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、他の１つのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。
【図１１Ｂ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、別のロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。
【図１１Ｃ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、他の１つのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願明細書に開示した技術により、プラズマを発生させる新しいシステムを提供することにより先行技術の欠点を解消する。本願明細書に開示した技術によるシステムでは、低エネルギーの生のプラズマ成分を発生させ、高真空処理チャンバー内に配置した対象物に供給する。高真空処理チャンバーに供給したとき、生のプラズマ成分は対象物に近づく。本願明細書に開示した技術によるシステムには、高真空処理チャンバーに物理的に進入し比較的近距離から対象物にプラズマを吹き付ける。プラズマ・ディスチャージ・チャンバー（以下ＤＣｈと略称）は、低真空状況下で動作し閉ループを形成する。閉ループＤＣｈは、トランスフォーマー型プラズマトロン内のフェライト磁心の周りに単一の２次巻き線を実質的に形成する。導体がフェライト磁心の別の側の周りに巻きつけられ、この導体は低ＲＦ周波数で動作しているＡＣ電源に接続される。本願明細書に開示した技術によれば、閉ループＤＣｈは、高真空処理チャンバー（以下ＰＣｈと略称）に閉ループＤＣｈを挿入したり取り除いたりすることが容易になるよう組み立てられ設計される。この閉ループＤＣｈは、管状の構造とすることができる。本願明細書に開示した技術によるＤＣｈの設計では、ＤＣｈに先行技術による既存のＰＣｈと結合させることができる。加えて、閉ループＤＣｈは、ＤＣｈの一部がＰＣｈ中の処理対象物の場所と非常に接近するように、物理的にＰＣｈを貫通するように構成され設計される。本願明細書に開示した技術によれば、処理対象物の場所と非常に接近するＤＣｈの一部分には、ＤＣｈ中に発生させたプラズマを処理対象物に均一にスプレーするための複数の開口が設けられる。
【００１７】
一般に、本願明細書に開示した技術は、高真空処理チャンバー内で種々の化学処理を行うためのプラズマ発生に関する。高真空処理チャンバーは、高真空反応チャンバーのように称されることもできる。一般に、本願明細書に開示した技術により発生させたプラズマは、如何なるフィルターにも掛けられていないプラズマである。そのようなフィルターが掛かっていないプラズマは、クルードプラズマとして知られ、中性原子や中性分子のみならず、イオン、自由ラジカル、自由電子、のような種々のプラズマ成分を含むことがある。用語「プラズマ」は、本願明細書に開示した技術の記載全般にわたって用いられ、上記のようなクルードプラズマを意味する。多くの化学処理及び物理処理は、低エネルギー反応として行われるとき、高真空状態又は超高真空状態で行われることに留意すべきである。本願明細書に開示した技術によれば、低エネルギー反応物質は、低電界中のプラズマ成分（すなわち、反応物質）を保持することにより、高真空チャンバー又は超高真空チャンバー内の対象物に低ネルギー反応物質を供給し、ＤＣｈから出して、真空チャンバー内のクヌーセン数を大きく保っている処理対象物に非常に近接している高真空チャンバー内に反応物質を入れる。以下に示す通り、本願明細書に開示した技術によれば、ＤＣｈは、高真空ロール・ツー・ロール処理チャンバーのみならず、高真空バッチ・ウエハー処理チャンバーにも接続することができ、これらの処理チャンバーと共に使用することができる。
【００１８】
ここで図１Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号１００で示した、ダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。側方から見た図１Ａは、内部構成要素が見えるので、実質的に、ダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システム１００の断面図である。ダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システム１００（ここでは、矩形ループ・プラズマ発生システム１００と呼ぶ）には、ＰＣｈ１０２及びトランスフォーマー型プラズマトロン１０４が含まれる。ＰＣｈ１０２は、実質的に、高真空状態が維持されている高真空処理チャンバーである。トランスフォーマー型プラズマトロン１０４は、ＰＣｈ１０２と一体となっている。以下に詳細に示す通り、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４の一部はＰＣｈ１０２に挿入されている。一般に、矩形ループ・プラズマ発生システム１００は、高真空環境下で生じる化学処理のために用いられる、プラズマを発生させるために用いられる。トランスフォーマー型プラズマトロン１０４は、実質的に、プラズマを発生させ、ＰＣｈ１０２に導き、そこで、プラズマは、ＰＣｈ１０２で行われる化学処理のために用いることができる。
【００１９】
ＰＣｈ１０２は、高真空ポンプ１０６、対象物１０８、対象物ホルダー１１０、対象物ヒーター１１２、シャッター１１４、対象物遠隔操作器１１６、少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源１１８、電子ガン蒸発器１２０、２つのエントリーポート１２２を有する。ＰＣｈ１０２はまた、高真空反応チャンバーにおいてよく知られている、圧力ゲージ（不図示）、質量分析計（不図示）、及び反射高速電子線回折装置（以下ＲＨＥＥＤと略称）ツール（不図示）を具備することができる。ＰＣｈ１０２は、付加的に、対象物移送機構（不図示）、赤外線パイロメーター（不図示）、膜厚モニター（不図示）、膜蒸着制御装置（不図示）、イオン源（不図示）、偏光解析器（不図示）、及び複数のガス源（不図示）を具備することができる。ＰＣｈ１０２は、さらに、高真空処理において一般に用いられる公知の他の構成要素を具備することができる。
【００２０】
ＰＣｈ１０２は、実質的に、密封することができるコンパートメントとなっている。ＰＣｈ１０２は、円筒、又は、立方体、又は、球体、その他の既知の形にすることができる。ＰＣｈ１０２は通常ステンレス鋼で造られる。ＰＣｈ１０２はバレル型の処理チャンバーとすることができ、例えば、４０から４０００リットルの範囲の容量を持つ。高真空ポンプ１０６、シャッター１１４、対象物遠隔操作器１１６、クヌーセンセル蒸発源１１８、及び電子ガン蒸発器１２０は、すべて、外側からＰＣｈ１０２と結合されている。対象物１０８、対象物ホルダー１１０、及び対象物ヒーター１１２は、すべて、内側からＰＣｈ１０２と実質的に結合されている。高真空ポンプ１０６は、空気をＰＣｈ１０２から吸いだし、それにより、ＰＣｈ１０２内に高真空状態を生み出し高真空状態を維持する。例えば、高真空ポンプ１０６がＰＣｈ１０２から空気を吸いだした後の圧力は１０−４〜１０−１０Ｐａである。対象物１０８は、実質的に、化学反応を起こさせることができる対象物を表す。対象物１０８は、例えば、ウエハー、フィルム、ファイバー、その他とすることができ、２０センチメートルまでの長さとすることができる。対象物ホルダー１１０は、実質的に、対象物１０８をその位置に保持する。図１Ａに示す通り、対象物ホルダー１１０は端部で対象物１０８を保持し、対象物１０８に向かって進んでくる化学物質、元素、及びプラズマを妨げないようにしている。対象物ヒーター１１２は、実質的に、対象物１０８の上部に位置し、対象物１０８の表面温度を上昇させるために用いられる。対象物ヒーター１１２から対象物１０８へ送られる熱は、図１で、複数の矢印１６０として示した。
【００２１】
シャッター１１４は、実質的に、対象物１０８を覆うためにＰＣｈ１０２内に伸ばすことができるアーム１１５を具備する。アーム１１５は、対象物１０８を覆い、クヌーセンセル蒸発源１１８、電子ガン蒸発器１２０、あるいは、ＰＣｈ１０２内にあるプラズマから来る反応物質から遮蔽する。対象物遠隔操作器１１６は、対象物１０８、対象物ホルダー１１０、及び対象物ヒーター１１２を、上下のような複数の方向に動かすため、及び、対象物１０８、対象物ホルダー１１０、及び対象物ヒーター１１２のいずれかを曲げ、回転させ、蒸着を均一化するために用いることができる。少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源１１８は、元素からの蒸気をＰＣｈ１０２に供給するために用いることができる。図１Ａに示したクヌーセンセル蒸発源１１８のそれぞれは、蒸発させＰＣｈ１０２に供給した元素が、実質的に、対象物１０８の表面の大部分に衝突し蒸着するような位置に置かれる。複数の付加的なクヌーセンセル蒸発源（不図示）は、ＰＣｈ１０２と結合し、複数のクヌーセンセル蒸発源を介してＰＣｈ１０２に供給された元素が、実質的に、対象物１０８の全表面に均等に衝突し蒸着するように対象物１０８に向けることができる。電子ガン蒸発器１２０もまた、ＰＣｈ１０２と結合し、電子ガン蒸発器１２０によりＰＣｈ１０２に供給された金属蒸気が、実質的に、対象物１０８の表面の大部分に均等に衝突し蒸着するような位置に置かれる。２つのエントリーポート１２２が、ＰＣｈ１０２の側面に装備される。エントリーポート１２２は、図１Ｂに明確に示されている。以下に示す通り、エントリーポート１２２により、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４をＰＣｈ１０２内に挿入することができる。
【００２２】
トランスフォーマー型プラズマトロン１０４は、接続フランジ１２３、ラジオ周波数（以下ＲＦと略称）電源１２４、複数の導体１２６、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８、閉ループディスチャージチャンバー（以下「閉ループＤＣｈ」又は単に「ＤＣｈ」と略称）１３０、複数の開口１３８、キャパシタンス圧力ゲージ１４２、及び絶縁ガスケット１４８Ａ及び１４８Ｂを具備する。接続フランジ１２３は、絶縁ガスケット１４８Ｂを介してエントリーポート１２２と結合している。トランスフォーマー型プラズマトロン１０４には、図１Ｂのみに示した付加的な要素を含み、図１Ｂの説明中に述べられている。トランスフォーマー型プラズマトロン１０４にはさらに、ＲＦ電源１２４につながったインピーダンス整合回路網が含まれている。閉ループＤＣｈ１３０内では、矢印１３２で示すように、プラズマが生成されている。矢印１３２は、閉ループＤＣｈ１３０内で生じたプラズマが閉ループを形成することを示すものであり、プラズマが特定の方向に流れることを示すことに留意すべきである。閉ループＤＣｈ１３０は、実質的に低真空ディスチャージチャンバーであり、圧力を、実質的に０．１〜１０Ｐａの間に保持する。閉ループＤＣｈ１３０は、長方形であり、図１Ｂに明示する。閉ループＤＣｈ１３０は、機能的に、外部セクション１３４と内部セクション１３６の２つのセクションに分けられる。内部セクション１３６は、エントリーポート１２２を経てＰＣｈ１０２に挿入される一方、外部セクション１３４はＰＣｈ１０２の外側に残る。外部セクション１３４では、プラズマ１３２が生成される一方、内部セクション１３６では、プラズマ１３２がＰＣｈ１０２内に放出される。ＲＦ電源１２４は、複数の導体１２６に接続されている。複数の導体１２６は、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８と結合している。図１Ａに詳細に示されてはいないが、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８のそれぞれは、複数の導体１２６と結合している。複数の導体１２６は、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８に巻きつけられ、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４の１次巻き線となる。複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８は、実質的に閉ループＤＣｈ１３０を取り囲んでいる。閉ループＤＣｈ１３０は、実質的にトランスフォーマー型プラズマトロン１０４の２次巻き線をなす。複数の開口１３８の各々は、実質的に閉ループＤＣｈ１３０の内部セクション１３６に位置する。複数の開口１３８はまた、複数のオリフィス又はノズルと称することもできる。複数の開口１３８は、プラズマ１３２を内部セクション１３６からＰＣｈ１０２に、実質的には対象物１０８上に放出する。
【００２３】
内部セクション１３６は、対象物１０８の周りを取り囲む形でＰＣｈ１０２内に広がるよう設計されている（図１Ｂに、より明確に示されている）。内部セクション１３６及び対象物１０８は、内部セクション１３６が対象物１０８より少し下に位置するよう、ＰＣｈ１０２内に配置されている。例えば、内部セクション１３６は、対象物１０８より２から１０センチメートル下のような、数センチ程度、対象物１０８より下に配置することができる。閉ループＤＣｈ１３０の内部セクション１３６は、長方形なので、ＰＣｈ１０２に供給される、例えば、少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源１１８及び電子ガン蒸発器１２０からの気化した、元素の対象物１０８への照射を妨げることはない。対象物１０８に対する相対的な内部セクション１３６の正確な位置は、設計段階での選択事項であり、実質的に、ＤＣｈ１３０の内部圧力の計測値（キャパシタンス圧力ゲージ１４２で計測）、ＤＣｈ１３０内部のプラズマ１３２の電流の計測値（ＤＣｈ１３０の周りに配置した磁気リング電流ゲージで計測）、及び、対象物１０８へのプラズマ１３２の分布の均一性のトレードオフの関係となる。
【００２４】
複数の開口１３８を対象物０８に近接して配置し、内部セクション１３６から複数の開口１３８を経て放出するプラズマ１３２が実質的に均等に対象物１０８の表面に放射されるようにしている。図１Ｂに詳細に示した通り、複数の開口１３８は、プラズマ１３２が均等に対象物１０８に吹き付けられるように、対象物１０８の周りに均等に設置される。複数の開口１３８の各々は、対象物１０８とは、プラズマ１３２中のプラズマ成分の平均自由行程より実質的に短い距離だけ離れた所に位置する。プラズマの平均自由行程は、プラズマの成分が実質的に消滅してしまうまでに、例えば、お互いに再結合するまでに、移動することのできる距離を意味する。プラズマ１３２の平均自由行程より短い、対象物１０８との距離に複数の開口１３８を置くことで、プラズマ１３２のプラズマ成分が、実際に対象物１０８の表面に衝突し堆積することができる。複数の開口１３８を経由してプラズマ１３２が放出されるので、プラズマ１３２は、対象物１０８の方向にＰＣｈ１０２内で、プルームを形成する。対象物１０８に対する複数の開口１３８の相対角は、複数の開口１３８それぞれから放出されるブルームが対象物１０８の表面に楕円形を形成するような角度となっている。プラズマ成分の濃度は複数の開口１３８の近傍で最高値となり、対象物１０８の中心に向かうにつれて徐々に小さくなる。複数の開口１３８それぞれは、別々の複数の開口１３８から対象物１０８の表面に投射した楕円の隣り合う投射面が重なり合い、プラズマ１３２からのプラズマ成分が対象物１０８に実質的に均一に広がるように、閉ループＤＣｈ１３０上に配置される。
【００２５】
複数の開口１３８は、ＰＣｈ１０２内の高真空状態を損なわないように、ＤＣｈ１３０中の複数の開口１３８の実際の数と矩形ループ・プラズマ発生システム１００のクヌーセン番号（以下Ｋｎと略称）とに応じて、それぞれ、約１〜８ｍｍの範囲の直径を有する。両端に開口を有するそれぞれのスリーブ（不図示）は、複数の開口１３８の各々に挿入されている。したがって、個々のスリーブの各々が、複数の開口１３８を経てＤＣｈ１３０の１つの壁に挿入されている。個々のスリーブの各々の外径は、複数の開口１３８の直径に実質的に等しい。個々のスリーブの各々は、プラズマ１３２を対象物１０８に向けて放出するノズルとしての機能を持つ。各スリーブは、対象物１０８に向けて特定の角度の方向を持たせてもよい。一般に、対象物１０８に向けたスリーブの開口（すなわち、スリーブのノズル端）は、断面が実質的に円形ではなく、ＤＣｈ１３０の長軸１１７に対しても短軸１１９に対しても垂直方向に向いてはいない。スリーブのノズル端は、断面形状の長いほう（例えば、楕円の長軸）を対象物１０８の方に向けて、円筒、円錐、楕円、放物線、双曲線、その他の形状のような、適切などのような幾何学的形状を持たせることもできる。スリーブのノズル端の具体的な断面形状により、スリーブのノズル端から放出されるプラズマ１３２のプルームの楕円投射面の大きさと広がりを変化させることができる。スリーブの種々の形と構造を図６に詳細に示す。一般に、複数の開口１３８に挿入された種々のスリーブのノズル端は、放射状に対象物１０８に向けられる。
【００２６】
ＤＣｈ１３０中の複数の開口１３８のそれぞれとの間隔と開口１３８の数は、対象物１０８の大きさ、複数の開口１３８に挿入されたそれぞれのスリーブのノズル端から対象物１０８までの距離、及びスリーブのノズル端の寸法及び形によって決まる。一般に、それぞれの隣り合う複数の開口１３８の同士の間隔は、実質的に、複数の開口１３８のうちの１つと対象物１０８との間の距離と同様である。また、対象物１０８が大きくなるにつれて、複数の開口１３８の隣り合うもの同士の間隔も大きくなる。個々のスリーブのそれぞれは、以下の、すなわち、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）のような耐熱性金属、セラミックス、石英ガラス、熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）及びグラファイトのような、材料のうちの１つから造ることができる。個々のスリーブのそれぞれは、およそ５〜１０ｍｍの長さとし、対象物１０８からはなれた側の開口で（すなわち、スリーブのノズル端ではない側で）、５〜１０ｍｍの範囲の直径とすることができる。
【００２７】
次に図１Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図１Ａのダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。図１Ａ及び１Ｂにおいて等価な構成要素は、同じ番号を用いて表示している。矩形ループ・プラズマ発生システム１００に対する付加的な構成要素であることをうまく示して説明するために、図１Ａのいくつかの構成要素は、図１Ｂにおいて意図的に省略している。図１Ａに示す通り、図１Ｂには、ＰＣｈ１０２、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４、真空ポンプ１０６、対象物１０８、２つのエントリーポート１２２、接続フランジ１２３、ＲＦ電源１２４、複数の導体１２６、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８、閉ループＤＣｈ１３０、複数の開口１３８、キャパシタンス圧力ゲージ１４２、及び、絶縁ガスケット１４８Ａ及び１４８Ｂが示されている。プラズマ１３２は、複数の矢印１６２で示す通り、実質的にＤＣｈ１３０の周囲全体に存在する。複数の矢印１６２は単にＤＣｈ１３０内部のプラズマ１３２が閉ループを形成しているだけであることに留意すべきである。プラズマ１３２が実際にＤＣｈ１３０の周囲を回っているわけではない。対象物１０８は、図１Ｂにおいて円形である。対象物１０８は、例えば長方形のような、ふさわしいどのような形にすることもでき、その形状は設計時の選択事項である。ＤＣｈ１３０の外部セクション１３４及びＤＣｈ１３０の内部セクション１３６は、図１Ｂに明確に示されている。内部セクション１３６は、ＰＣｈ１０２内に貫入しており、外部セクション１３４は、ＰＣｈ１０２の外部に残されている。加えて、図１Ｂにのみ示されている通り、矩形ループ・プラズマ発生システム１００はまた、ガス入口リーク弁１４０、のぞき窓１４４、磁石リング電流ゲージ１４６、及び、３つの絶縁ガスケット１４８Ａ、４８Ｂ、１４８Ｃを具備する。ガス入口リーク弁１４０、キャパシタンス圧力ゲージ１４２、のぞき窓１４４、及び、磁石リング電流ゲージ１４６は、すべて外部セクション１３４に配置されている。ガス入口リーク弁１４０は、ガスシリンダー（不図示）に連結されている。キャパシタンス圧力ゲージ１４２及びのぞき窓１４４は、両方ともＤＣｈ１３０に取り付けられている。磁石リング電流ゲージ１４６は、ＤＣｈ１３０の周囲に取り付けられた、トランスフォーマーのリング型磁心である。さらに、矩形ループ・プラズマ発生システム１００は、実質的にＤＣｈ１３０の経路と平行に、ＤＣｈ１３０の経路に沿って、ワイヤループを有することもできる。特に、ワイヤループは、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８で、維持電圧を計測するために複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８の周りに付加的な２次巻き線を形成させるように、ＤＣｈ１３０の経路と平行にする。
【００２８】
ガス入口リーク弁１４０から、ＤＣｈ１３０をガスで満たすことができる。ガス入口リーク弁１４０からＤＣｈ１３０を満たしたガスは、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８に電圧と電力が供給されたときプラズマ１３２内で点火されるガスである。キャパシタンス圧力ゲージ１４２は、ＤＣｈ１３０内の圧力を実際に計測する。のぞき窓１４４から、ユーザーは、外部セクション１３４内部のプラズマ１３２の発生を見ることができ、さらに、プラズマの分光分析を可能とする。磁石リング電流ゲージ１４６により、ＤＣｈ１３０の電流を計測する。ワイヤループ（不図示）は、矩形ループ・プラズマ発生システム１００により、実質的にはＤＣｈ１３０内のプラズマ１３２である、システムの２次巻き線に生じる電圧を計測するために用いられる。電圧はワイヤループを横切って計測する。ワイヤループは、実質的に、ＤＣｈ１３０と同じ経路に沿っているので、ワイヤループを横切る電圧は、ＤＣｈ１３０内の電圧を表す。
【００２９】
図１Ｂに示す通り、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４は、２つのエントリーポート１２２を介してＰＣｈ１０２に挿入され連結されている。２つのエントリーポート１２２は、ＰＣｈ１０２内の真空を維持するために、しっかりとシールしなければならない。エントリーポート１２２は、図１Ｂに示す絶縁ガスケット１４８Ｂ、１４８Ｃのような、テフロン（登録商標）リングでシールしてもよい。複数の導体１２６は、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８の周りにトランスフォーマー型プラズマトロン１０４の１次巻き線を形成する。ＤＣｈ１３０内にあるプラズマ１３２は、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４の２次巻き線を形成する。ガス入口リーク弁１４０を経由してガスがＤＣｈ１３０に入り、複数の導体１２６を経由して複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８に電力が供給される。複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８に電力を供給することにより、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８に交番磁界が生じ、これにより、ＤＣｈ１３０に交番電界が生じる。ＤＣｈ１３０に生じた交番電界は、ガス中の原子や分子から電子を除去するために用いられ、プラズマ１３２中でガスを点火する。ＤＣｈ１３０に生じた交番電界は、プラズマ１３２を保持するためにも用いられる。プラズマ１３２は、ＤＣｈ１３０に保持されるので、少量のプラズマ１３２が、複数の開口１３８を経由してＰＣｈ１０２に放出される。複数の開口１３８の空間的位置及び形によって、対象物１０８へ向かう複数のプルーム１６４の形で、プラズマ１３２がＰＣｈ１０２内に放出される。プラズマ１３２が対象物１０８の表面に均一に堆積するように、複数の開口１３８は、ＤＣｈ１３０に沿って異なる位置に設けられる。一般に複数の開口１３８は、対象物１０８の表面にプラズマ１３２の均一な拡散がなされるように、ＤＣｈ１３０に沿って対称的に（例えば、対象物１０８から同一の距離になるように）設けられる。
【００３０】
ＤＣｈ１３０内に導入されたガスを点火しプラズマ１３２プラズマ１３２内に導くために、ＤＣｈ１３０の壁は非導電でなければならない。さもなければ、生じた電圧及び電流がＤＣｈ１３０の壁を通り抜け、プラズマが形成されなくなってしまう。ＤＣｈ１３０は、したがって、複数の電気的に絶縁されたセクションに分割される。図１Ａ及び１Ｂの例では、ＤＣｈ１３０は、３つの電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃに分割される。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂは、実質的に、ＤＣｈ１３０の内部セクション１３６を表し、電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃは、実質的に、ＤＣｈ１３０の外部セクション１３４を表す。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの各々は、実質的に、開放された金属チューブである。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃは連結されているが、絶縁ガスケット１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃにより相互に電気的に分離されている。絶縁ガスケット１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃは、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃを電気的に絶縁してシールするために用いられる。絶縁ガスケット１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃは、テフロン（登録商標）のような柔軟な材料で造られ、２つの剛体フランジで挟み込まれる。例えば、絶縁ガスケット１４８Ｂ、１４８Ｃは、接続フランジ１２３とエントリーポート１２２とに挟まれる。絶縁ガスケット１４８Ａは、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂを連結する。絶縁ガスケット１４８Ｂは、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｃを連結する。絶縁ガスケット１４８Ｃは、電気的に絶縁されたセクション１５０Ｂ、１５０Ｃを連結する。絶縁ガスケット１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃについて、図７Ａ、７Ｂに詳細に示されている。一般に、本明細書全般にわたり、絶縁ガスケットを介して連結したＤＣｈチューブ端、例えば、絶縁ガスケット１４８Ａで連結した、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂのチューブ端は、実質的に、チューブ端での電位の差により、コンデンサを形成することに留意すべきである。ＤＣｈ１３０中の絶縁ガスケット１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃの存在により、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０は、プラズマ１３２を導き入れたとき異なる電位を持つことがある。
【００３１】
本願明細書に開示した技術によれば、ＤＣｈ１３０は、複数の電気的に絶縁されたセクションに分割することができる。種々の電気的に絶縁されたセクションにより、例えば、ＤＣｈ１３０を簡単に組み立てたり、エントリーポート１２２を介して、ＰＣｈ１０２から簡単に分解したりできるように、ＤＣｈ１３０の適切な位置でＤＣｈ１３０を分割することができる。一例として、絶縁ガスケット１４８Ａを、ＤＣｈ１３０の長いほうの側面に沿って置かれた絶縁ガスケット１４８Ｂ、１４８Ｃに平行になっている２つの絶縁ガスケット（不図示）で置き換えることで、ＤＣｈ１３０を４つの電気的に絶縁されたセクションに分割することができる。他の一例として、絶縁ガスケット１４８Ｂ、１４８Ｃを、図１Ｂに示す通り、磁石リング電流ゲージ１４６の位置に隣接して、実質的に、絶縁ガスケット１４８Ａの反対側に、ＤＣｈ１３０に１つの絶縁ガスケット（不図示）で置き換えることで、ＤＣｈ１３０を２つの電気的に絶縁されたセクションに分割することができる。このような例において、（複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８の代わりに）複数の径の小さい透磁性の高い磁気鉄心（不図示）をＤＣｈ１３０の短い方の側におくことができ、ＤＣｈ１３０全体の長さを短くすることができる。図１Ｂに示すように、ＤＣｈ１３０は、長方形であり、２つのエントリーポート１２２を介してＰＣｈ１０２に貫入している。以下に示す通り図２Ａ、３Ａ、３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂにおいて、本願明細書に開示した技術の閉ループＤＣｈは、図１Ｂに示した長方形のほかに他の形状を取ることができる。
【００３２】
電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの各々は、高真空チャンバー技術で一般に用いられているような、二重壁水冷ステンレス鋼のチューブで造られている。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの各々は、さらに、チューブの二重壁の間に冷却液（すなわち、水）を循環させるために、複数の入口管（不図示）及び複数の出口管（不図示）を設けることができる。入口管（不図示）は、ＤＣｈ１３０の内側の壁（不図示）に沿って又はＤＣｈ１３０の外側の壁（不図示）に沿って、それぞれの電気的に絶縁されたセクションの電位を崩さないように、設けることができる。冷却液を流す入口管及び出口管は、プラスチックの管によりＰＣｈ１０２の外側に伸ばすことができる。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの各々のチューブの内径は、ＰＣｈ１０２の内側にて０．１〜１Ｐａの間の圧力でプラズマ１３２中のプラズマ成分の平均自由行程よりも大きい。例えば、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａのチューブの内径は約４０ｍｍとすることができる。
【００３３】
一般に、外部セクション１３４に配置する、電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃに用いるチューブの長さは、ＤＣｈ１３０中の高電圧によりＤＣｈ１３０の壁でパチパチ音を出し、対象物１０８へのプラズマ１３２の蒸着の品質に影響を与えるＤＣｈ１３０の汚染を増大させるので、ＤＣｈ１３０に誘導される全電圧を低くするためにできるだけ短くする。一般に、ＤＣｈ１３０は、実質的に導体なので、長さを短くするとオームの法則により抵抗も小さくなり、プラズマ１３２の維持電圧を保持するために必要な電力及びＤＣｈに生じる電圧を減少させる。電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃの長さは、多くの透磁性の高い磁気鉄心１２８が矩形ループ・プラズマ発生システム１００でどのように用いられるかだけでなく、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８の寸法と幾何学的形状により、実質的に定まる。電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃは、実質的に「Ｕ」字型なので、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８は、電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃでのチューブの長さを減少させるために、電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃの基礎（すなわち磁石リング電流ゲージ１４６が置かれている場所）に設置することができる。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂのチューブの長さは、実質的に、対象物１０８の寸法、形、及び幾何学的形状により定まる。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂの角又は鋭角部は、電気的に絶縁されたセクションに用いられるチューブ全体の長さを減少させるためだけでなく、ＤＣｈ１３０の鋭角部に生じる局部的な電界を減少させるために、湾曲させ又は取り除くことができる。一般に、局部的な電界は、スパッタを生じさせ、ＤＣｈ１３０を汚染させる原因となりがちである。
【００３４】
一般に、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４は、ＰＣｈ１０２とは電気的に分離されていることに留意すべきである。しかしながら原則として、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃは、ＰＣｈ１０２と共に電気的に接地されている。加えて、ＤＣｈ１３０は、単一の絶縁ガスケット（不図示）のみを有する、１つだけの分離区間を有するループとなることがある。しかし、このような構成において、例えば、1センチメートルあたり数キロボルト程度の、実質的な高電界が、１つの絶縁ガスケットの近傍に生じることがある。このような、実質的な高電界は、プラズマ１３２が最初に点火され絶縁ガスケットを破損させ、ＤＣｈ１３０（不図示）の２つの電気的に絶縁されたセクション同士の電気的分離を崩したときに生じる。高電界での絶縁ガスケットの損傷は、電界の強さ、絶縁ガスケットを製造するための誘電体の型式、高電界の形状に関係する絶縁ガスケットの断面、及び絶縁ガスケットの清浄度及び品質とに関連する。
【００３５】
ここで図２Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号２００で示した、ダブルポート・サイドエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。ダブルポート・サイドエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００（以降、スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００と称する）は、ＰＣｈ２０２、トランスフォーマー型プラズマトロン２０４、及び対象物２０６を具備する。ＰＣｈ２０２は、高真空状態に保たれる一方、トランスフォーマー型プラズマトロン２０４は、低真空状態に保たれる。スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００は、実質的に、矩形ループ・プラズマ発生システム１００（図１Ａ及び１Ｂ）に類似し、矩形ループ・プラズマ発生システム１００と多くの同じ構成要素を具備する。一般に、スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００と矩形ループ・プラズマ発生システム１００との間の主な違いは、ＰＣｈに挿入されるトランスフォーマー型プラズマトロンの形である。開示した技術についての説明を分かりやすくするために、スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００と矩形ループ・プラズマ発生システム１００との間での類似する、対象物ホルダー、対象物ヒーター、シャッター、対象物操作器、複数のクヌーセンセル蒸発源、電子ガン蒸発器、ガス入口リーク弁、キャパシタンス圧力ゲージ、のぞき窓、磁石リング電流ゲージ、その他のような、構成要素は省略した。
【００３６】
ＰＣｈ２０２は、２つのエントリーポート２０８を具備する。トランスフォーマー型プラズマトロン２０４は、接続フランジ２０９、複数の透磁性の高い磁気鉄心２１０（ここでは、フェライト磁心２１０と称する）、複数の導体２１２、スプリット・ループＤＣｈ２１４（ここでは、「スプリット・ループＤＣｈ」又は単に「ＤＣｈ」と称する）、絶縁ガスケット２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄ及びプラズマ２１５を具備する。フェライト磁心２１０は、ＤＣｈ２１４の周囲に設置されている。複数の導体２１２は、フェライト磁心２１０の各々と結合されている（図２Ａには詳細に記載されていない）。複数の導体２１２は、低ＲＦ電源及びインピーダンス・マッチング・ネットワーク（不図示）とに接続されている。スプリット・ループＤＣｈ２１４は、機能的に２つのセクション、すなわち外部セクション２１６及び内部セクション２１８に分けられる。内部セクション２１８は、エントリーポート２０８を経由してＰＣｈ２０２に挿入される一方、外部セクション２１６はＰＣｈ２０２の外部にとどまる。外部セクション２１６は、プラズマ２１５を生成する場所である一方、内部セクション２１８は、プラズマ２１５がＰＣｈ２０２内に放出される場所である。プラズマ２１５は、複数の矢印２２４で示すように、ＤＣｈ２１４の周りに閉ループを形成する。ＤＣｈ２１４は、２つの電気的に絶縁されたセクション２２０Ａ、２２０Ｂを有する。電気的に絶縁されたセクション２２０Ａ、２２０Ｂは、絶縁ガスケット２２２Ａ、２２２Ｂにより連結され、２つのセクションは電気的に相互に分離されている。絶縁ガスケット２２２Ａ、２２２Ｂは、絶縁ガスケット１４８Ａ（図１Ａ及び１Ｂ）と実質的に同様の構成、材料、装備、作用を有し、図７Ａに詳細が記載されている。電気的に絶縁されたセクション２２０Ａは、実質的に電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃと同様である。エントリーポート２０８に挿入された電気的に絶縁されたセクション２２０Ａの一部分は、絶縁ガスケット２２２Ｃ、２２２Ｄのような、テフロン（登録商標）リングでシールしてもよい。
【００３７】
電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂは、実質的に、平行四辺形に似た、分割形状を有する。電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂは、第１のポイント２３０で２つのチャンネル２３２Ａ、２３２Ｂに分けられる。チャンネル２３２Ａ、２３２Ｂは、第２のポイント２３４で１つのチャンネルに再結合する。チャンネル２３２Ａ、２３２Ｂに沿って、電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂは、プラズマ２１５をＰＣｈ２０２に放出し対象物２０６に蒸着させるために複数の開口２２６を有する。図２Ａに示す通り、複数の開口２２６のそれぞれは、それぞれプルーム２２８の形で、プラズマ２１５をＰＣｈ２０２に放出する。複数の開口２２６は、実質的に複数の開口１３８（図１Ａ及び１Ｂ）に類似し、開口に挿入するスリーブ（不図示）を具備することができ、対象物２０６に向けられた各スリーブはノズル（不図示）としての機能を持つ。チャンネルは、ＤＣｈ２１４内のプラズマ２１５を第１のポイント２３０でチャンネル２３２Ａ及び２３２Ｂに均等に分割するように、実質的に類似し、実質的に対称になっている。第１のポイント２３０で分割されたチャンネル２３２Ａ及び２３２Ｂは、実質的に同じ角度で第２のポイント２３４で再結合する。チャンネル２３２Ａ及び２３２Ｂは、形は実質的に同一であり、直径及び長さは実質的に相互に鏡像関係にある。チャンネル２３２Ａ及び２３２Ｂを実質的に同一とすることで、両方のチャンネルで実質的に等しくプラズマ２１５を点火する。加えて、複数の開口２２６を経由して放出されたプラズマ２１５は、対象物２０６上に蒸着するプラズマ２１５と実質的に同一プラズマ成分を有する。複数の開口２２６は、各開口から対象物２０６へ放射されたプラズマ２１５の量が実質的に等しくなるよう、チャンネル２３２Ａ及び２３２Ｂに沿って実質的に等しく対称に間隔を置いて配置されている。これに関して、複数の開口２２６からは、対象物２０６に向けて対象物２０６上に実質的に均一にプラズマ２１５がＰＣｈ２０２内に放出される。閉ループＤＣｈ１３０（図１Ａ及び１Ｂ）と比較すると、スプリット・ループＤＣｈ２１４は、対称形状であり対象物２０６の周りに対称に配置されているので、プラズマ２１５を対象物２０６上に、より均一に散布し蒸着することができる。
【００３８】
電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂの一般的形状により、プラズマ２１５を対象物２０６上に均一に散布し蒸着することが可能となる。図２Ａに示す通り対象物２０６は、実質的に平らであり円形である。対象物２０６は概して平らであるが、断面に示す通り（図２Ａに示す通り）、対象物２０６は複数の形及び寸法を持つことができる。例えば、対象物２０６は円筒、楕円、その他の断面形状を持つことができる。対象物２０６は平らでなくてもよく、例えば、円筒形又は球形とすることもできる。分割形状の電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂは、種々の形状及び寸法の対象物２０６に適合するよう構成することができることに留意すべきである。一般に、電気的に絶縁されたセクションは、複数の異なるチャンネルの各々のチャンネルがトポロジー、直径、及び長さの点で実質的に同一であるという条件で、第１のポイント２３０で複数の異なるチャンネルに分割することができる。電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂの分割形状は、円形、正方形、ひし形、楕円形、平行四辺形、多角形、その他のような、実質的に、どのような閉じた対称形とすることもできる。加えて、電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂにより形成された平面は、電気的に絶縁されたセクション２２０Ａにより形成された平面に対して、実質的に、どのような角度にすることもできる。例えば、図５Ａ及び５Ｂにおいて、ダブルポート・トップエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システムが示され、そこでは、ＤＣｈの分割部分が円形であり、ＤＣｈのＰＣｈに挿入した部分に対して直角となっている。
【００３９】
ここで図２Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図２Ａのダブルポート・サイドエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システムの、側方から断面を見た図として一般に参照番号２５０で示した実施形態の概略図である。スプリット・ループ２５０の側面図は、一般に番号２４０で示し、スプリット・ループ２５０の断面は、一般に番号２４２で示す。２４２の断面図は、破線「Ｉ」に沿って２４０を直角に側面から見た断面図である。図２Ｂと図２Ａとの間で間で同様の構成要素は同一の番号で表示している。電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂの実施形態は、図２Ｂに示されており、電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂは、第１のポイント２３０で４つのチャンネル２３６１、２３６２、２３６３、及び２３６４に分割される。各チャンネル２３６１、２３６２、２３６３、及び２３６４のそれぞれが、幾何形状、直径、長さ、及び複数の矢印２３８Ａで示すような第１のポイント２３０で分割される角度、複数の矢印２３８Ｂで示すような第２のポイント２３４で再結合する角度が実質的に同一なので、各チャンネル２３６１、２３６２、２３６３、及び２３６４内のプラズマ（不図示）は、断面図２４２に示すように、実質的に均一に対象物２０６の両側に蒸着する。当業者にとって本願明細書に開示した技術により、スプリット・ループ２５０の他の多くの実施形態が可能であり、設計時の選択範囲であることは明らかである。
【００４０】
ここで図３Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として一般に参照番号３００で示した概略図である。シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システム３００（ここで、相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００と称する）は、ＰＣｈ３０２、トランスフォーマー型プラズマトロン３０４及び対象物３０６を具備する。ＰＣｈ３０２は高真空状態に維持される一方、トランスフォーマー型プラズマトロン３０４は低真空状態に維持される。相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００は、実質的に、矩形ループ・プラズマ発生システム１００（図１Ａ及び１Ｂ）に類似し、矩形ループ・プラズマ発生システム１００と多くの同じ構成要素を具備する。一般に、相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００と矩形ループ・プラズマ発生システム１００との間の主な違いは、ＰＣｈに挿入されたトランスフォーマー型プラズマトロンの形である。開示した技術についての説明を分かりやすくするために、相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００と矩形ループ・プラズマ発生システム１００との間で類似する、対象物ホルダー、対象物ヒーター、シャッター、対象物操作器、複数のクヌーセンセル蒸発源、電子ガン蒸発器、ガス入口リーク弁、キャパシタンス圧力ゲージ、のぞき窓、磁石リング電流ゲージ、その他の構成要素については省略した。
【００４１】
ＰＣｈ３０２は、単一のエントリーポート３０８を具備する。トランスフォーマー型プラズマトロン３０４は、フランジ３０９、複数の透磁性の高い磁気鉄心３１０、複数の導体３１２、相互に貫通するループＤＣｈ３１４（ここでは、「相互に貫通するループＤＣｈ」または、単に「ＤＣｈ」と称す）、及びプラズマ３１５を具備する。さらに、ＤＣｈ３１４は、複数の絶縁ガスケット（不図示）を有する。複数の透磁性の高い磁気鉄心３１０はＤＣｈ３１４の周囲に設置されている。複数の導体３１２は、透磁性の高い磁気鉄心３１０のそれぞれに接続されている（図３Ａには明確に記載されていない）。複数の導体３１２は、インピーダンスマッチング回路と共にＲＦ電源（不図示）に接続されている。相互に貫通するループＤＣｈ３１４は、機能的に２つのセクション、外部セクション３１６と内部セクション３１８に分けられる。内部セクション３１８は、エントリーポート３０８を介してＰＣｈ３０２に挿入される一方、外部セクション３１６は、ＰＣｈ３０２の外部にとどまる。外部セクション３１６は、プラズマ３１５を生成する場所である一方、内部セクション３１８は、プラズマ３１５がＰＣｈ３０２に放出される場所である。プラズマ３１５は、複数の矢印３２４で示すように、ＤＣｈ３１４の周りに閉ループを形成する。ＤＣｈ３１４は、複数の電気的に絶縁されたセクション（不図示）を有し、各電気的に絶縁されたセクションは、隣り合う電気的に絶縁されたセクションと絶縁ガスケットを介して連結されている。ＤＣｈ３１４のエントリーポート３０８に挿入されている部分は、テフロン（登録商標）リングでシールしてもよい（不図示）。
【００４２】
ＤＣｈ３１４は相互に貫通する円形であり、図３Ｂでさらに説明する。この相互に貫通する円形は、大口径配管３２８に挿入した小口径配管３３０を具備する。大口径配管３２８は、実質的に対象物３０６を取り囲む円形セクション３３２を有する。円形セクション３３２の直径は、矢印３２６Ａで示すように貫通領域に至るまで一定であり、そこで、円形セクション３３２の直径は、小口径配管３３０と実質的に同じになるよう縮められ、まっすぐな小口径配管３３４として示した図３Ａのようになる。この点において、円形セクション３３２は、図３Ａにおいて直線形状の小口径配管３３４として示した通り、大口径チューブ３２８を貫通する。同時に、小口径配管３３４と小口径配管３３０とは、プラズマ３１５が生成される、方形の外部セクション３１６を形成する。図３Ａに示す通り、貫通領域３２６Ｂで、小口径配管３３０は、大口径配管３２８に挿入される。複数の磁気鉄心３１０は、外部セクション３１６中の小口径配管３３０の周りに設けられる。円形セクション３３２に沿って、ＤＣｈ３１４は、プラズマ３１５をＰＣｈ３０２内に放出して対象物３０６に蒸着させるために複数の開口３２０を有する。図３Ａに示す通り、複数の開口３２０の各々から、それぞれプルーム３２２の形でプラズマ３１５をＰＣｈ３０２内に放出する。複数の開口３２０は、実質的に複数の開口１３８（図１Ａ及び図１Ｂ）に類似し、開口に挿入するスリーブ（不図示）を具備することができ、対象物３０６に向けられた各スリーブはノズル（不図示）としての機能を持つ。複数の開口３２０は、複数の開口３２０から放射されたプラズマ３１５が対象物３０６上に均等に蒸着するよう、円形セクション３３２の周りに実質的に等間隔に配置されている。閉ループＤＣｈ１３０（図１Ａ及び図１Ｂ）及びスプリット・ループＤＣｈ２１４（図２Ａ）と比較すると、相互に貫通するループＤＣｈ３１４は、円形をしており対象物３０６の周りに位置しているので、対象物３０６上にプラズマ３１５を、より均等に放散させ蒸着させることができる。相互に貫通するループＤＣｈ３１４のもう１つの利点は、２つではなく１つのエントリーポート３０８を有することである。
【００４３】
図３Ｂ、３Ｄ、４Ａ、及び４Ｂに示す通り、ＤＣｈ３１４の相互に貫通する形状は、種々の形に変形することができ、したがって、ＰＣｈ３０２中の対象物３０６の種々の大きさ、形、配置に対応することができる。例えば、円形セクション３３２は、（図３Ｄに示すように）方形又は長方形とすることができ、小口径配管３３０（すなわち、外部セクション３１６）は、円形又は６角形にすることができる。円形セクション３３２は、（図４Ａ及び図４Ｂに示すように）直線形状にすることもできる。
【００４４】
ここで、図３Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図３Ａのシングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システムの相互に貫通するループ構造の、全体として参照番号３５０で示した、簡略化した概略図である。相互に貫通するループ構造３５０は、ループセクション３５２Ａ及び３５２Ｂ、及び、相互に貫通するセクション３５４を有する。プラズマ（不図示）は、複数の矢印３５６で示すように相互に貫通するループ構造３５０内のあらゆる場所に存在し、閉ループを形成している。相互に貫通するセクション３５４には、小口径配管３５８及び大口径配管３６０が含まれる。プラズマは、ループセクション３５２Ａの周囲に存在すると共に、小口径配管３５８内にも存在する。プラズマは、小口径配管３５８に沿って存在すると共に、ループセクション３５２Ｂ内にも存在する。プラズマは、ループセクション３５２Ａ内になるように大口径配管３６０内にも存在する。シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システム（不図示）中の、１つのループセクション３５２Ａ及び３５２ＢはＰＣｈ（不図示）の内部にあり、他のループセクションはＰＣｈの外部にある。ＰＣｈの外部にあるループセクションとは、透磁性の高い磁気鉄心（不図示）がそのループセクションの周りに設置されているようなところである。相互に貫通するセクション３５４は、実質的に、接続フランジ３５７を介してエントリーポートからＰＣｈに挿入した相互に貫通するループ構造３５０の一部となる。ループセクション３５２Ａ及び３５２Ｂは相互に貫通する点３６２Ａ及び３６２Ｂで相互に貫通するセクション３５４に入る。相互に貫通する点３６２Ｂは、破線の円３６４で区分してあり、相互に貫通する点３６２Ｂの拡大図は図３Ｃに詳細が示されている。小口径配管３５８は、実質的に、大口径配管３６０内に位置する。大口径配管３６０は、実質的に、小口径配管３５８を取り囲む。大口径配管３６０の直径は、プラズマが大口径配管３６０を通ってループセクション３５２Ｂからループセクション３５２Ａに自由に存在することができるように、実質的に、小口径配管３５８の直径より大きい。小口径配管３５８の中心軸（不図示）は、大口径配管３６０の中心軸と一致させてはならない。一般に、小口径配管３５８の中心軸は、大口径配管３６０の中心軸とはずれている。また、小口径配管３５８及び大口径配管３６０中のキャリアの経路は同様にすべきである。このように、大口径配管３６０の直径は、実質的に、小口径配管３５８の２倍となる。一般に、小口径配管及び大口径配管３５８及び３６０の中心軸は平行であるが、小口径配管及び大口径配管３５８及び３６０は、同じ長さ方向の中心軸を有する必要はない。例えば、小口径配管３５８を、実質的に、大口径配管３６０の内壁（付番なし）の近傍（図３Ｂには不図示）に置くことができる。そのような実施形態とすることで、大きな自由空間（不図示）が、大口径配管３６０の内壁（付番なし）の反対側にできるので、相互に貫通するループ構造３５０内にガスの長い平均自由行程を確保することができる。
【００４５】
ここで、図３Ｃを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号３６２Ｂで示した、図３Ｂの相互に貫通するサーキュラー・ループ構造を拡大した概略図である。図３Ｂと図３Ｃとの間で等価な構成要素は同一の番号で示した。図示の通り、小口径配管３５８は大口径配管３６０に挿入されている。プラズマ（不図示）は、矢印３６６Ａで示すように小口径配管３５８全体に存在し、そして、矢印３６６Ｂで示すように大口径配管３６０全体に存在する。図３Ｂの相互に貫通するサーキュラー・ループ構造は、図３Ｂの相互に貫通するサーキュラー・ループ構造に組み立てられる複数の異なるチューブセクションにより、実質的に製造することができる。例えば、図３Ｃに示す通り、小口径配管３５８は第１のチューブ３７１Ａと第２のチューブ３７１Ｂとで造られ、大口径配管３６０は第３のチューブ３７１Ｃで造られる。チューブセクション３７１Ｄは、第２のチューブ３７１Ｂの他端を表す。各チューブは、絶縁ガスケットを介して接続した隣接するチューブセクションと電気的に絶縁して接続される。図３Ｃにおいて、第１のチューブ３７１Ａは、第２のチューブ３７１Ｂと絶縁ガスケット３７０を介して接続されている。絶縁ガスケット３７０は、第１のチューブ３７１Ａと第２のチューブ３７１Ｂとを接続すると同時に、第１のチューブ３７１Ａを第２のチューブ３７１Ｂから電気的に分離する。絶縁ガスケット３７０は、リング形状である。小口径配管３５８は大口径配管３６０に挿入して接続されシール３６８で密封される。シール３６８は絶縁材料で造られリング形状に造られる。シール３６８は、大口径配管３６０と小口径配管３５８とを密封する必要はない。シール３６８は、チューブセクション３７１Ｄと第３のチューブ３７１Ｃとを接続する一方、チューブセクション３７１Ｄと第３のチューブ３７１Ｃとを密封する。シール３６８は、また、チューブセクション３７１Ｄを第３のチューブ３７１Ｃから電気的に絶縁する。本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態では、シール３６８は省略され（不図示）、小口径配管３５８は、大口径配管３６０に溶接されることに留意すべきである。この実施形態では、第２のチューブ３７１Ｂが第３のチューブ３７１Ｃに接触しないように、第１のチューブ３７１Ａは、第３のチューブ３７１Ｃに溶接される。このように、第２のチューブ３７１Ｂは絶縁ガスケット３７０を介して第１のチューブ３７１Ａと接続されているが、小口径配管３５８とは電気的に絶縁されている。
【００４６】
図３Ｃには、小口径配管３５８及び大口径配管３６０の二重壁水冷構造が示される。破線の楕円３７２Ａは、二重壁水冷構造の小口径配管３５８を示し、破線の楕円３７２Ｂは、二重壁水冷構造の大口径配管３６０を示す。破線の楕円３７２Ａで示すように、小口径配管３５８の壁には、第１の内側チューブ３７４Ａと第１の外側チューブ３７４Ｂとが含まれる。第１の内側チューブ３７４Ａと第１の外側チューブ３７４Ｂとの間に、水のような冷却液３７６が入っている。同様に、破線の楕円３７２Ｂで示すように、大口径配管３６０の壁には、第２の内側チューブ３７８Ｂと第２の外側チューブ３７８Ａとが含まれる。第１の内側チューブ３７４Ａ、第１の外側チューブ３７４Ｂ、第２の内側チューブ３７８Ｂ、及び、第２の外側チューブ３７８Ａは、それぞれしっかりした壁となっている。第１の内側チューブ３７４Ａと第１の外側チューブ３７４Ｂとの間の隙間（付番せず）は、第２の内側チューブ３７８Ｂと第２の外側チューブ３７８Ａとの間の隙間（付番せず）と同様に空洞となっている。第２の内側チューブ３７８Ｂと第２の外側チューブ３７８Ａとの間に、水のような冷却液３７６が入っている。第１の内側チューブ３７４Ａ、第２の内側チューブ３７８Ｂ、第１の外側チューブ３７４Ｂ、及び、第２の外側チューブ３７８Ａの各々は、ステンレス鋼で造られている。小口径配管３５８と大口径配管３６０とがその一部を構成するシングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システム（不図示）から、冷却液３７６及び３８０の注入と除去のために、小口径配管３５８と大口径配管３６０との間に追加のチューブ（不図示）を含めることができる。
【００４７】
ここで、図３Ｄを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号４００で示した、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム（以降、相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００と称す）は、ＰＣｈ４０２、トランスフォーマー型プラズマトロン４０４、及び、対象物４０６を具備する。ＰＣｈ４０２は、高真空状態に維持される一方、トランスフォーマー型プラズマトロン４０４は、低真空状態に維持される。相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００は、実質的に、上記のプラズマ発生システム、特に、相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００（図３Ａ）と類似しており、これらのプラズマ発生システムと同じ構成要素を多く含んでいる。一般に、相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００と相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００との間の主な違いは、ＰＣｈに挿入されたトランスフォーマー型プラズマトロンの形状である。開示した技術をうまく説明するために、相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００と、先に説明したプラズマ発生システムとの間で類似する、対象物ホルダー、対象物ヒーター、シャッター、対象物操作器、複数のクヌーセンセル蒸発源、電子ガン蒸発器、ガス入口リーク弁、キャパシタンス圧力ゲージ、のぞき窓、トランスフォーマー・リング鉄心、等、のような、構成要素については省略する。
【００４８】
ＰＣｈ４０２は、シングル・エントリーポート４１２を有する。トランスフォーマー型プラズマトロン４０４は、複数の透磁性の高い磁気鉄心４０８、複数の導体４１０、接続フランジ４１４、相互に貫通するループＤＣｈ４１６（以降、「相互に貫通するループＤＣｈ」又は単に「ＤＣｈ」と称する）、及びプラズマ４１８を具備する。プラズマ４１８は、複数の矢印４２０で示すようにＤＣｈ４１６の内部に存在する。ＤＣｈ４１６はまた、複数の絶縁ガスケット４２８Ａ、４２８Ｂ、４２８Ｃ、４２８Ｄ、及び４２８Ｅを具備する。透磁性の高い磁気鉄心４０８は、ＤＣｈ４１６の周囲に設置される。複数の導体４１０は、透磁性の高い磁気鉄心４０８のそれぞれに接続されている（図３Ｄには明確に記載されていない）。複数の導体４１０は、インピーダンスマッチング回路網と共にＲＦ電源（不図示）に接続されている。相互に貫通するループＤＣｈ４１６は、機能的に２つのセクション、外部セクション４２２と内部セクション４２４とに分けられる。内部セクション４２４は、エントリーポート４１２を介してＰＣｈ４０２に挿入される一方、外部セクション４２２は、ＰＣｈ４０２の外部にとどまる。外部セクション４２２は、プラズマ４１８を生成する場所である一方、内部セクション４２４は、プラズマ４１８がＰＣｈ４０２に放出される場所である。ＤＣｈ４１６には、電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ、４２６Ｂ、４２６Ｃ、４２６Ｄ、及び４２６Ｅが含まれる。電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ〜４２６Ｅは、それぞれ、絶縁ガスケット４２８Ａ〜４２８Ｅを介して隣接する電気的に絶縁されたセクションと接続されている。ＤＣｈ４１６のエントリーポート４１２に挿入されている部分は、接続フランジ４１４を用いてシールされ、接続フランジ４１４は銅ガスケット（不図示）を有する標準的な高真空フランジＣＦ１００とすることができる。絶縁ガスケット（不図示）は、フランジ４１４とエントリーポート４１２との間に設置することができる。銅ガスケットは、ＰＣｈ４０２と共に接地することができる。接続フランジ４１４は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃ及び４２６ｄをエントリーポート４１２から電気的に絶縁するために、テフロン（登録商標）ガスケットと一緒にすることができる。絶縁ガスケット４２８Ａ、４２８Ｂ、及び４２８Ｃについては図７Ａを参照しながら以下に説明し、絶縁ガスケット４２８Ｄ、及び４２８Ｅについては図７Ｂを参照しながら以下に説明する
ＤＣｈ４１６は、相互に貫通する矩形を有しており、図３Ｅにおいて、以下にさらに説明する。破線の楕円４３６で図３Ｄに示した相互に貫通する矩形の一部を示す。相互に貫通する矩形には、大口径配管４３２に挿入した小口径配管４３４が含まれる。大口径配管４３２は、小口径配管４３４が挿入されている区画セクション４３８を有する。大口径配管４３２は、内部セクション４２４内に示すような、対象物４０６を実質的に取り囲む方形セクション（付番せず）を有する。図３Ｄに示す通り、区画セクション４３８において、小口径配管４３４が大口径配管４３２に挿入されている。複数の磁気鉄心４０８は、外部セクション４２２の、実質的に、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｅの周りに設置されている。大口径配管４３２の直径は、大口径配管４３２中のプラズマ４１８の平均自由行程が、実質的に、小口径配管４３４中のプラズマ４１８の平均自由行程と同様になるように、小口径配管４３４の直径の約２倍となっている。小口径配管４３４が大口径配管４３２の中心から外れているならば、例えば、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃが同じ側から（図３Ｄでは不図示）電気的に絶縁されたセクション４２６に出入りするようなとき、このような実施形態が可能となる。図３Ｄは、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃが互いに反対側から電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄに出入りすることが示されている。
【００４９】
電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ〜４２６Ｅの各々は、図３Ｃに示すように、二重壁水冷のステンレス鋼のチュービングにより造られる。一般に、電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ〜４２６Ｄを造るチュービングの二重壁の間を流れる、水のような冷却液で、電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ〜４２６Ｄを冷却する。電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄに対して、絶縁ガスケット４２８Ｄに隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄに連結された第１の入口管（不図示）を介して二重壁の間に冷却液が導かれる。この冷却液は、二重壁の間を通り第１の出口管（不図示）を通って区画セクション４３８で、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄから（温まった冷却液として）出てゆく。第１の出口管は、直径６ｍｍのステンレス鋼の管とすることができる。第１の出口管は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄの内壁（付番せず）に接続され、実質的に、フランジ４１４に隣接するＰＣｈ４０２の外側の電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄから出てゆく。第１の出口管は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃと接触することはない。第１の出口管が電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄから一旦出ると、プラスチックのチュービングに接続することができる。電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃに対して、矢印４３５で示された、ＰＣｈ４０２の外側の電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄと電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃとの継ぎ手に隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃと接続された第２の入口管（不図示）を通って、冷却液が二重壁の間に導かれる。この冷却液は、二重壁の間を通り、矢印４３７で示された、ＰＣｈ４０２の内側の電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄと電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃとの継ぎ手に隣接する第２の出口管（不図示）を通って、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃから（温まった冷却液として）出てゆく。第２の出口管は、直径６ｍｍのステンレス鋼の管とすることができる。第２の出口管は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃの内壁（付番せず）に接続され、実質的に、接合部４３５に隣接するＰＣｈ４０２の外側の電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃから出てゆく。第２の出口管が電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃから一旦出ると、プラスチックのチュービングに接続することができる。これは、図３Ｅに詳細が示されている。第２の出口管は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃを横切って同じ電位でなければならないことに留意すべきである。
【００５０】
電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ及び４２６Ｂに対して、入口管及び出口管（不図示）は、それぞれ、ＰＣｈ４０２の壁を貫通する絶縁フィードトラス（ｆｅｅｄ−ｔｈｒｕｓ）（不図示）を通ってこれらの電気的に絶縁されたセクションの二重壁の間に導かれ二重壁から出てゆく。絶縁フィードトラス（ｆｅｅｄ−ｔｈｒｕｓ）は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ及び４２６Ｂの自然電位を保持するために必要とされる。これらの入口管及び出口管は、ＰＣｈ４０２内の大口径配管４３２を機械的に支えるために用いることができる。ＰＣｈ４０２外側で、これらの入口管及び出口管をプラスチックのチュービングに接続することができる。絶縁ガスケット４２８Ｂに隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ｂと結合している第３の入口管（不図示）を通って電気的に絶縁されたセクション４２６Ｂの二重壁の間に冷却液が導かれる。冷却液は、二重壁の間を通り、絶縁ガスケット４２８Ａに隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ｂから第３の出口管（不図示）を通って（温まった冷却液として）出てゆく。第３の出口管は直径６ｍｍのステンレス鋼の管とすることができる。冷却液は、絶縁ガスケット４２８Ｃに隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ａに接続された第４の入口管（不図示）を通って電気的に絶縁されたセクション４２６Ａの二重壁の間に導かれる。この冷却液は、二重壁の間を通り、第４の出口管（不図示）を通って絶縁ガスケット４２８Ａに隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ａから（温まった冷却液として）出てゆく。第４の出口管は、同様に、直径６ｍｍのステンレス鋼の管とすることができる。冷却液は、通例、電気的に絶縁されたセクションの二重壁の間に、そのセクションのチューブの最も低い位置から導入され、そのセクションのチューブの最も高い位置から排出されるとともに、冷却液中に形成される気泡の量を最小限にすることに留意すべきである。
【００５１】
フランジ４１４は大口径配管４３２に接続され、それにより、エントリーポート４１２を介して、ＰＣｈ４０２とトランスフォーマー型プラズマトロン４０４とを密封する。フランジ４１４は、ＰＣｈ４０２とともに電気的に接地することができ、これにより、エントリーポート４１２とフランジ４１４とは、一般的な銅ガスケットで密封される。エントリーポート４１２、フランジ４１４、及び大口径配管４３２の寸法の一例として、エントリーポート４１２が約１００ｍｍであるならば、エントリーポート４１２に簡単に挿入できるように、大口径配管４３２は、約８０〜９０ｍｍの直径とすることができる。このような寸法で、フランジ４１４は、当業者に知られた、標準のＣＦ１００フランジで実施可能である。ＰＣｈ４０２内の小口径配管４３４の端部と区画セクション４３８との間の長さは約２０ｍｍとすることができる。絶縁ガスケット4２８Ｂ及び４２８Ｅと絶縁ガスケット４２８Ｃ及び４２８Ｄとにより、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃ及び４２６Ｄを電気的に分離する。
【００５２】
内部セクション４２４において、ＤＣｈ４１６は、プラズマ４１８をＰＣｈ４０２に放出し対象物４０６に蒸着するための複数の開口４３０を有する。複数の開口４３０のそれぞれからプルーム（不図示）の形でＰＣｈ４０２にプラズマ４１８を放出する。複数の開口４３０は、実質的に複数の開口１３８（図１Ａ及び図１Ｂ）に類似し、開口に挿入するスリーブ（不図示）を具備することができ、対象物４０６に向けられた各スリーブはノズル（不図示）としての機能を持つ。複数の開口４３０は、複数の開口４３０から放射されたプラズマ４１８が対象物４０６上に均等に蒸着するよう、矩形セクションの周りに実質的に等間隔に配置されている。大口径配管４３２及び小口径配管４３４は、対象物４０６に平行とすることができる。大口径配管４３２及び小口径配管４３４は、対象物４０６に対して垂直にすることも含めて、任意の角度にすることもできる。一般に、図３Ｄ中の対象物４０６は、確実にプラズマ４１８が対象物４０６上に均等に蒸着するように、約１２５ｍｍ以上の幅又は長さを持つことはない。相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００の寸法は、対象物にプラズマ４１８を均等に蒸着させるための手段を付加することを条件に、１２５ｍｍ以上の長さ又は幅を有する対象物に合わせて大きくすることができる。
【００５３】
閉ループＤＣｈ１３０（図１Ａ及び図１Ｂ）と比較すると、相互に貫通するループＤＣｈ４１６は、方形であること及び対象物４０６の周りに設置していることから、対象物４０６にプラズマ４１８をより均一に放出し蒸着させることができる。相互に貫通するループＤＣｈ３１４（図３Ａ）及び相互に貫通するループＤＣｈ４１６は、貫通の形状及び構造がＰＣｈへの単一のエントリーポートしか必要としないので、トランスフォーマー型プラズマトロン３０４（図３Ａ）及び４０４からＰＣｈ３０２（図３Ａ）及びＰＣｈ４０２への出入りが簡略化されていることにも留意すべきである。上述の通り、本願明細書に開示した技術によれば、内部セクション４２４及び外部セクション４２２は種々の形状とすることができる。例えば、外部セクション４２２は、円形又は楕円形とすることができる。加えて、本願明細書に開示した技術によれば、内部セクション４２４と外部セクション４２２とは、お互いに種々の角度で配置することができる。例えば、外部セクション４２２と内部セクション４２４とは、相互に直角に配置することができる。内部セクション４２４に対する、外部セクション４２２の具体的な形状、構造、及び角度は設計時の選択事項であり、当業者には自明のことである。
【００５４】
ここで、図３Ｅを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号４３６で示した、図３Ｄの相互に貫通する矩形ループ構造を拡大した概略図である。図３Ｄと図３Ｅとの間で等価な構成要素は同一の番号で示した。特に、図３Ｅは、矢印４３５で表示した、ＰＣｈ４０２の外部の電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃと電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄとの継ぎ手部分を拡大したものを示す。図３Ｅに示す通り、プラズマ４１８は、複数の矢印４２０で示す通り大口径配管４３２及び小口径配管４３４の中に存在する。小口径配管４３４は、小口径配管４３４の外壁と大口径配管４３２の内壁との間の最大間隔と実質的に同じ直径を有する。小口径配管４３４と大口径配管４３２とは、必ずしも中心軸を同じにする必要はない。図示の通り、絶縁ガスケット４２８Ｅは電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃを電気的に絶縁されたセクション４２６Ｅと接続させると同時に、これらのセクションを電気的に絶縁する。絶縁ガスケット４２８Ｅはリング形となっている。小口径配管４３４の端部４２５も、図３Ｅに示されている。図３Ｅは、冷却液を小口径配管４３４の二重壁（不図示）に導く入口管４４４を表示している。入口管４４４は、実質的に、小口径配管４３４を横切る電圧と同じ電圧を有する。入口管４４４は、小口径配管４３４の二重壁に入る。入口管４４４は、例えば、６ｍｍのステンレス鋼管とすることができる。図３Ｅは、温まった冷却液を小口径配管４３４の他端（付番せず）から排出させるための出口管４４０も表示している。出口管４４０は、小口径配管４３４の内壁（付番せず）に隣接して設置される。出口管４４０は、排出管４４２に付着させることができる。出口管４４０は通常ステンレス鋼で造られ、排出管４４２はプラスチックで作られる。
【００５５】
図３Ｅは、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃと電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄとが、２つのセクションが密封されさらに電気的に絶縁されている状態で、接続されていることも示している。大口径配管４３２は、この配管に取り付けた円形フランジ４４６Ａを有する。小口径配管４３４、この配管に取り付けた円形フランジ４４６Ｂを有する。円形フランジ４４６Ａは、ネジ穴とテノン・トゥース（ｔｅｎｏｎ ｔｏｏｔｈ）４５２Ａとを有する。円形フランジ４４６Ｂは、ネジ穴と、ほぞ穴４５２Ｂとを有する。テノン・トゥース（ｔｅｎｏｎ ｔｏｏｔｈ）４５２Ａと、ほぞ穴４５２Ｂとはそれぞれ実質的に円環形状をしている。ほぞ穴４５２Ｂは、実質的に、テノン・トゥース（ｔｅｎｏｎ ｔｏｏｔｈ）４５２Ａと同様の形をしている。円形フランジ４４６Ａは、円形フランジ４４６Ｂ及び４４６Ａのネジ穴に挿入するネジ又はボルト（不図示）により、円形フランジ４４６Ｂと結合される。テフロン（登録商標）ガスケット４５０は、テノン・トゥース（ｔｅｎｏｎ ｔｏｏｔｈ）４５２Ａとほぞ穴４５２Ｂとがテフロン（登録商標）ガスケット４５０しっかりつかむように、円形フランジ４４６Ａと円形フランジ４４６Ｂとの間に配置される。テフロン（登録商標）ガスケット４５０は、リング形状とすることができる。ネジにより、円形フランジ４４６Ａと円形フランジ４４６Ｂとの間のテフロン（登録商標）ガスケット４５０を締め付け圧縮し、小口径配管４３４を大口径配管４３２に接続し、密着させる。各々が切断用電気接点を有する絶縁エポキシブッシング（不図示）を、大口径配管４３２を小口径配管４３４から電気的に分離するために、ネジ穴に設置する。
【００５６】
ここで、図４Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号４８０で示した、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０（以降、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０と称す）は、ＰＣｈ４８２、トランスフォーマー型プラズマトロン４８４、及び対象物４８６を具備する。ＰＣｈ４８２は高真空状態に維持される一方、トランスフォーマー型プラズマトロン４８４は、低真空状態に維持される。相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０は、実質的に、上述のプラズマ発生システムに類似し、これらのプラズマ発生システムと多くの同じ構成要素を有する。一般に、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０と上述のプラズマ発生システムとの間の主な違いは、ＰＣｈに挿入するトランスフォーマー型プラズマトロンの形状である。開示する技術の説明を分かりやすくするために、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０と既に説明したプラズマ発生システムとの間で類似する、対象物ホルダー、対象物ヒーター、対象物操作器、複数のクヌーセンセル蒸発源、電子ガン蒸発器、ガス入口リーク弁、キャパシタンス圧力ゲージ、のぞき窓、磁石リング電流ゲージ、その他のような構成要素の説明は省略した。対象物４８６は、トランスフォーマー型プラズマトロン４８４の縦方向軸（不図示）に対してＰＣｈ４８２で垂直に対象物４８６が設置されることを除いて、対象物１０８と実質的に類似する。以下に示す通り、ＰＣｈ４８２中の対象物は、トランスフォーマー型プラズマトロン４８４の縦方向軸と平行に設置することもできる。このことは、点線で表示した対象物４８７で示している。一般に、対象物４８６又は対象物４８７のどちらか一方だけがＰＣｈ４８２内に存在する。
【００５７】
ＰＣｈ４８２は単一のエントリーポート５０２を有する。トランスフォーマー型プラズマトロン４８４は、複数の透磁性の高い磁気鉄心４８８、複数の導体４９０、相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２（以降、「相互に貫通するシャフトＤＣｈ」又は単に「ＤＣｈ」と称す）、及びプラズマ４９４を具備する。プラズマ４９４は、複数の矢印４９６で示すように、ＤＣｈ４９２内部に存在し、閉ループを形成する。ＤＣｈ４９２はまた、複数の絶縁ガスケット５００Ａ及び５００Ｂ、テフロン（登録商標）ガスケット５０３、及びフランジ５０４を具備する。複数の導体４９０は、透磁性の高い磁気鉄心４８８のそれぞれに接続されている（図４Ａには明示されていない）。複数の導体４９０は、ＲＦ電源（不図示）に接続されている。相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２は、機能的に２つのセクション、外部セクション（不図示）と内部セクション（不図示）とに分けられる。内部セクションは、エントリーポート５０２を通ってＰＣｈ４８２に挿入される一方、外部セクションは、ＰＣｈ４８２の外側にとどまる。外部セクションは、プラズマ４９４が生成される場所である一方、内部セクションは、プラズマ４９４がＰＣｈ４８２内に放出される場所である。ＤＣｈ４９２には、複数の電気的に絶縁されたセクション４９８Ａ、４９８Ｂ、及び４９８Ｃが含まれる。電気的に絶縁されたセクション４９８Ａ、４９８Ｂ、及び４９８Ｃは、絶縁ガスケット５００Ａ及び５００Ｂ及びテフロン（登録商標）ガスケット５０３を介して相互に接続されている。ＤＣｈ４９２のエントリーポート５０２に挿入されている部分は、ステンレス鋼で造ることができるフランジ５０４を用いて密封されている。フランジ５０４、実質的に円環形状である。絶縁ガスケット５００Ａ及び５００Ｂについては、以下に図７Ｂを参照して説明する。ＰＣｈ４８２とＤＣｈ４９２とは、エントリーポート５０２と接続されているだけであり、ここがチャンバー同士で接続されている唯一の場所なので、電気的切断装置は必要でない。したがって、標準的な高真空ガスケット（不図示）をエントリーポート５０２とフランジ５０４との間に置くことができる。エントリーポート５０２は、ステンレス鋼で造られた標準的な高真空ＣＦ１００とすることができる。
【００５８】
ＤＣｈ４９２は、相互に貫通するシャフト形状を有し、実質的に、電気的に絶縁されたセクション４９８Ｂ及び４９８Ｃで表される。相互に貫通するシャフトの形態には、大口径配管５０８に挿入した小口径配管５０６が含まれる。小口径配管５０６及び大口径配管５０８の各々は、間にテフロン（登録商標）ガスケット５０３を置いたフランジ（不図示）を有し、電気的に小口径配管５０６と大口径配管５０８とを絶縁すると同時に密封する。複数の磁気鉄心が外部セクションの小口径配管５０６の周り、多くは、電気的に絶縁されたセクション４９８Ａの周りに設置される。大口径配管５０８の直径は、小口径配管５０６大口径配管５０８の直径の約２倍であり、大口径配管５０８中のプラズマ４９４の平均自由行程が小口径配管５０６中のプラズマ４９４の平均自由行程と実質的に同様となるように、２つの配管の中心軸は相互にずれがあり平行である。一般に、小口径配管５０６の直径は、小口径配管５０６の外壁と、大口径配管５０８の内壁との最大間隔と実質的に同じである。このことは、２つの配管を種々の形態にすることにより達成することができる。上述の通り、電気的に絶縁されたセクション４９８Ａ、４９８Ｂ、及び４９８Ｃの各々は、上述の図３Ｃに示す通り、二重壁水冷のステンレス鋼管により造られている。小口径配管５０６は、図３Ｅで説明したのと同様に小口径配管５０６に冷却液を導入・排出するために、例えば６ｍｍ径の薄いステンレス鋼管（不図示）を具備することができることに留意すべきである。この管は絶縁ガスケット５００Ａに隣接する小口径配管５０６に出し入れさせてもよい。この管は小口径配管５０６と同じ電位を有することに留意すべきである。大口径配管５０８は、上述の図３Ｅに示したのと同様に、大口径配管５０８に冷却液を導入・排出するために、例えば６ｍｍ径の薄いステンレス鋼管（不図示）を具備することができる。この管はテフロン（登録商標）ガスケット５０３に隣接する大口径配管５０８に出し入れさせてもよい。この管は大口径配管５０８と同じ電位を有することに留意すべきである。
【００５９】
大口径配管５０８のシャフト部分に沿って、ＤＣｈ４９２は、プラズマ４９４を対象物４８６に蒸着させるためにＰＣｈ４８２に放出するための複数の開口５１０を具備する。代替的に、ＤＣｈ４９２は、ラズマ４９４を対象物４８７に蒸着させるためにＰＣｈ４８２に放出するための複数の開口５１１（点線で示した）を具備することができる。複数の開口５１０の各々から、プラズマ４９４がＰＣｈ４８２に、プルーム５１２の形で放出される。複数の開口５１０及び５１１は、実質的に、複数の開口１３８（図１Ａ及び図１Ｂ）に類似し、開口に挿入するスリーブ（不図示）を具備することができ、対象物４８６又は対象物４８７に向けられた各スリーブはノズル（不図示）としての機能を持つ。プラズマ４９４は、電気的に絶縁されたセクション４９８Ａ全体に存在し、小口径配管５０６中にも存在する。プラズマ４９４は、セクション５１４中に示すように、小口径配管５０６の開口中にも存在するので、プラズマ４９４は、外部セクションと共に大口径配管５０８中（すなわちＰＣｈ４８２の外側の領域）にも存在する。上述の通り、電気的に絶縁されたセクション４９８Ｂ及び４９８Ｃは、電気的に絶縁されたセクション４９８Ａに対して平行又は垂直にすることができる。セクション５１４において、小口径配管５０６から、複数の開口５１０が位置する大口径配管５０８の壁までの距離は約４０ｍｍである。
【００６０】
閉ループＤＣｈ１３０（図１Ａ及び図１Ｂ）、スプリット・ループＤＣｈ２１４（図２Ａ）、相互に貫通するループＤＣｈ３１４（図３Ａ）、及び相互に貫通するループＤＣｈ４１６（図３Ｄ）と比較すると、相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２では、相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２の中央軸に対して平行又は垂直な対象物にプラズマを蒸着させることができる。加えて、相互に貫通するループＤＣｈ３１４や相互に貫通するループＤＣｈ４１６のように、相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２では、単一のエントリーポートをＰＣｈに挿入する相互に貫通する形状の長さゆえに、トランスフォーマー型プラズマトロン４８４のＰＣｈ４８２の出し入れが容易になる。先に説明したＤＣｈに対する相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２の他の１つの利点は、小口径配管５０６と大口径配管５０８の形と位置ゆえに、ＰＣｈ４８２に放出されたプラズマ成分が、寄生磁界を伴わないであろうことである。寄生磁界は、ＤＣｈ内部セクションの内側で電界が変化することにより、複数の開口を通ってＤＣｈからＰＣｈに放出されるプラズマを伴う。変動する磁界は、ＤＣｈ内部での磁気誘導の結果であろう。ＤＣｈ４９２内では、ディスチャージチャンバーの構造に起因して、大口径配管５０８中の磁気誘導が小口径配管５０６中での磁気誘導を実質的に打ち消すので、ＰＣｈ４８２内では寄生磁界が検出されない。さらに、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０の寸法は、対象物に蒸着するプラズマ４９４を均一にするための付加的な対策が採られることを条件に、１２５ｍｍ以上の長さ又は幅の対象物を受け入れるように大きくすることができる。例えば、対象物に蒸着するプラズマ４９４を均一にするために、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０を回転させ揺り動かすために、エントリーポート５０２にベローズ（不図示）を含ませることができる。もう１つの例として、対象物に蒸着するプラズマ４９４を均一にするために、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０を大口径配管５０８の軸の周りを調和的に揺らすこともできる。
【００６１】
ここで、図４Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号５４０で示した、ダブルポート・サイドエントリーの相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。ダブルポート・サイドエントリーの相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０（以降、相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０と称す）は、ＰＣｈ５４２、トランスフォーマー型プラズマトロン５４４、及び対象物５４６を具備する。相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０は、２つのエントリーポートを介して、セクション５７０Ａ及び５７０Ｂで示される相互に貫通するシャフトセクションをトランスフォーマー型プラズマトロン５４４が有する点を除いて、実質的に、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０（図４Ａ）に類似する。相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０における他の構成要素及び状況は、実質的に相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０と同様である。説明を分かりやすくするために、相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０と先に説明したプラズマ発生システムとで類似する構成要素については、省略した。
【００６２】
ＰＣｈ５４２は２つのエントリーポート５５８を有する。トランスフォーマー型プラズマトロン５４４は、複数の透磁性の高い磁気鉄心５４８、複数の導体５５０、相互に貫通するシャフトＤＣｈ５５２（以降、「相互に貫通するシャフトＤＣｈ」又は単に「ＤＣｈ」と称す）、及び、プラズマ５５４を具備する。プラズマ５５４は、複数の矢印５５６に示すように、ＤＣｈ５５２中に存在し、閉ループを形成する。ＤＣｈ５５２は、フランジ５６０と複数の絶縁ガスケット５６４Ａ、５６４Ｂ、及び５６４Ｃも具備する。ＤＣｈ５５２は、複数の大口径配管５６５、複数の小口径配管５６７、複数の第１の接続チューブ５６３、及び第２の接続チューブ５６９を有する。透磁性の高い磁気鉄心５４８はＤＣｈ５５２の周りに置かれ複数の導体５５０と接続されている。複数の第１の接続チューブ５６３の周りに透磁性の高い磁気鉄心５４８をおくことで、矢印５５６で示すように（先に上述した本願明細書に開示した技術の実施形態と比較したとき）、ＤＣｈ５５２中に形成された比較的長い閉ループの周りにプラズマ５５４を容易に発生させることができる。相互に貫通するシャフトＤＣｈ５５２は、機能的に２つのセクション、外部セクション（不図示）及び内部セクション（不図示）に分割される。内部セクションは２つのエントリーポート５５８を通してＰＣｈ５４２に挿入される一方、外部セクションはＰＣｈ５４２の外部に残される。内部セクションは、複数の大口径配管５６５と複数の小口径配管５６７とを有する。外部セクションは、複数の第１の接続チューブ５６３と第２の接続チューブ５６９とを有する。ＤＣｈ５５２は、複数の電気的に絶縁されたセクション５６２Ａ、５６２Ｂ、及び５６２Ｃを具備する。電気的に絶縁されたセクション５６２Ａ〜５６２Ｃは、絶縁ガスケット５６４Ａ〜５６４Ｃを介してお互いに結合されている。ＤＣｈ５５２の、２つのエントリーポート５５８に挿入された部分は、ステンレス鋼で造ることのできるフランジ５６０によりシールされている。相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０（図４Ａ）とは異なり、相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０の１つは、ＰＣｈ５４２から電気的に遮断しておかなければならない。これは、フランジ５６０でエントリーポート５５８と結合するために用いるうちの１つのエントリーポート５５８のネジ穴に設置した、テフロン（登録商標）ガスケット（不図示）及びエポキシブッシング（不図示）を用いて行うことができる。絶縁ガスケット５６４Ａ〜５６４Ｃは図７Ｂを参照しながら以下に説明する。複数の第１の接続チューブ５６３はそれぞれ複数の大口径配管５６５に溶接されている。第１の接続チューブ５６３は絶縁ガスケット５６４Ｃを介して連結されている。小口径配管５６７は、絶縁ガスケット５６４Ａ及び５６４Ｂを介して第２の接続チューブ５６９と結合されている。絶縁ガスケット（不図示）は、複数の矢印５７１で示すように、複数の小口径配管５６７が複数の大口径配管５６５に挿入されているところを結合するために用いられる。
【００６３】
ＤＣｈ５５２は、実質的に、電気的に絶縁されたセクション５６２Ｂ及び５６２Ｃで表される相互に貫通するシャフトが二重になっているような形態をしている。相互に貫通するシャフト形態の各々には、図４Ａに示した相互に貫通するシャフト形態と同様に、大口径配管（付番せず）に挿入した小口径配管（付番せず）が含まれる。大口径配管の直径は、大口径配管及び小口径配管中のプラズマ成分の平均自由行程が、両配管中で実質的に同じようになるような直径である。上述の通り、電気的に絶縁されたセクション５６２Ａ〜５６２Ｃは、図３Ｃにより上述した通り、二重壁水冷ステンレス鋼管で造られる。大口径配管のシャフト部分に沿って、ＤＣｈ５５２は、対象物５４６に蒸着させるためにプラズマ５５４をＰＣｈ５４２に放出するための複数の開口５６６を有する。複数の開口５６６の各々からそれぞれプルーム５６８の形状でＰＣｈ５４２にプラズマ５５４が放出される。複数の開口５６６は、実質的に、複数の開口１３８（図１Ａ及び図１Ｂ）に類似し、開口に挿入するスリーブ（不図示）を具備することができ、対象物５４６に向けられた各スリーブはノズル（不図示）としての機能を持つ。上述の通り、電気的に絶縁されたセクション５６２Ａ〜５６２Ｃは、お互いに並行とすることができ、又は、お互いに垂直とすることも含めてお互いにどのような角度とすることもできる。
【００６４】
二重の相互に貫通するシャフト構造を持つため、相互に貫通するシャフトＤＣｈ５５２は、上述のディスチャージチャンバーと比較して、大きな対象物に均一にプラズマ５５４を蒸着させることができる。加えて、二重の相互に貫通するシャフト構造なので、ＤＣｈ１３０（図１Ａ）やＤＣｈ２１４（図２Ａと比べて）、ＰＣｈに挿入されるＤＣｈ１３０及びＤＣｈ２１４はＰＣｈ内部でも連結しなければならないので、ダブルエントリー・トランスフォーマー型プラズマトロンをＰＣｈに簡単に出し入れすることができる。また、相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２（図４Ａ）と同様に、ＤＣｈ５５２の内部セクションの形状により、ＰＣｈ５４２内の誘導磁界が削減されるので、ＤＣｈ５５２からＰＣｈ５４２に放出されるプラズマ成分は、寄生磁界を生じさせない。さらに、ＤＣｈ５５２は、寄生磁界の影響を受けないので２つの平行シャフトからプラズマ５５４が対象物５４６に均等に吹き付けられるので、ＤＣｈ５５２は対象物５４６に噴霧されたプラズマ５５４の均一性を向上させることができる。
【００６５】
ここで、図５Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号６００で示した、ダブルポート・トップエントリー・トロイダル・プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。ダブルポート・トップエントリー・トロイダル・プラズマ発生システム６００（以降、トロイダル・プラズマ発生システム６００と称す）は、ＤＣｈ６０２、ＰＣｈ６０４、複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６、及び導体６１７を具備する。トロイダル・プラズマ発生システム６００は、一般にＰＣｈ６０４内に挿入されているＤＣｈ６０２の形状を除いて、図２Ａについて上述したプラズマ発生システムと実質的に類似している。上述の通り、ＰＣｈ６０４は、高真空状態を維持する高真空処理チャンバーである。ＰＣｈ６０４の外部の空間は、図５Ａでは空間６０３で示され、特定の真空状態に限定されるものではなく、どのような圧力・温度であってもよい。一方、ＤＣｈ６０２は一般に低真空かつ低電界状態に維持される。ＤＣｈ６０２は、プラズマが生成される外部セクション６０５、プラズマが対象物に放出される内部セクション６０６、複数のフランジ６２３Ａ及び６２３Ｂ、複数の絶縁ガスケット６２５Ａ及び６２５Ｂ、及び複数の開口６１０を具備する。ＤＣｈ６０２は、ガスを外部セクション６０５に導入するための入力バルブ（不図示）を具備することもできる。内部セクション６０６はトロイダルセクション６０８を有する。トロイダルセクション６０８は、外部セクション６０５に対して、実質的に垂直である。複数の開口６１０は、トロイダルセクション６０８の内側に沿って、実質的に等間隔になっている。ＰＣｈ６０４は２つのエントリーポート６２２を有する。各エントリーポートはフランジ（詳細は示さず）として実現することができる。ＤＣｈ６０２は実質的に閉ループをなす。導体６１７は、２つの端部６１８Ａ及び６１８Ｂを有する。複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６は、お互いに連結された外部セクション６０５の周りでループを形成している。導体６１７は複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６のそれぞれに接続されている（詳細は示さず）。導体６１７の端部６１８Ａ及び６１８Ｂの各々はＲＦ電源（不図示）に接続されている。導体６１７は、複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６の周りを実質的に複数回回るループとなっている。外部セクション６０５は、２つのセクションを電気的に絶縁する複数の絶縁ガスケット６２５Ａ及び６２５Ｂを介して内部セクション６０６と接続されている。複数のフランジ６２３Ａ及び６２３Ｂは、ＤＣｈ６０２と連結されている。エントリーポート６２２は、複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂを介して複数のフランジ６２３Ａ及び６２３Ｂと連結されており（下記、図５Ｂに示す）、これにより、ＤＣｈ６０２をＰＣｈ６０４と結合する。複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂは、実質的に、ＤＣｈ６０２とＰＣｈ６０４とを結合すると共に、ＤＣｈ６０２をＰＣｈ６０４から電気的に分離する。複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂ及び６２５Ａ及び６２５Ｂについては、さらに図７Ｂにて説明する。ＤＣｈ６０２は、ＰＣｈ６０４のエントリーポート６２２を通ってＰＣｈ６０４に挿入する。要素６２７は実質的にＰＣｈ６０４の天井を表す。この点において、ＤＣｈ６０２はＰＣｈ６０４の上部からＰＣｈ６０４内に挿入される。ＰＣｈ６０４はステンレス鋼で造ることができる。
【００６６】
トロイダル・プラズマ発生システム６００は、また、高真空ポンプ、対象物（図５Ｂに示す）、対象物ホルダー（図５Ｂに示す）、対象物ヒーター（図５Ｂに示す）、対象物シャッター、対象物操作器、少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源、及び電子ガン蒸発器（すべて不図示）のような、プラズマ発生システムに用いられるような、標準構成要素を具備することもできる。加えて、ＰＣｈ６０４はさらに、圧力ゲージ、質量分析計、ＲＨＥＥＤツール（すべて不図示）、対象物移送機構、赤外線パイロメーター、蒸着制御装置を装備する膜厚モニター、イオン源、偏光解析器、及び複数のガス源（すべて不図示）を具備することができる。高真空技術で採用される他の構成要素もトロイダル・プラズマ発生システム６００に含めることができる。
【００６７】
トロイダル・プラズマ発生システム６００は、以下に説明するようにトランスフォーマー・プラズマトロンの原理に基づきプラズマを発生させる。導体６１７は、トランスフォーマー・プラズマトロンの１次ループを形成し、ＤＣｈ６０２内のプラズマは、トランスフォーマー・プラズマトロンの２次ループを形成する。ＲＦ電源は導体６１７に電力を供給する。電気が複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６の周りにループを形成している導体６１７の部分を周回するので、動的磁界が複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６の各々に誘起される。誘起された動的磁界は、同様に、外部セクション６０５に電圧を誘起する。外部セクション６０５における入力バルブ（不図示）からガス（不図示）が外部セクション６０５に導入される。外部セクション６０５に誘起された電圧が、実質的に導入されたガスを点火し、プラズマを形成させる。形成されたプラズマは、一連の矢印６２４で示したように、ＤＣｈ６０２内で閉ループを形成する。上述の通り形成されたプラズマは、実質的に種々の異なるプラズマ成分を含む生のプラズマである。誘起された電圧により、形成されたプラズマは、一連の矢印６２４で示したように、ＤＣｈ６０２内で閉ループを形成して存在する。複数の絶縁ガスケット６２５Ａ及び６２５Ｂにより外部セクション６０５は内部セクション６０６と電気的に分離されるが、外部セクション６０５及び内部セクション６０６内に形成されたプラズマが存在することは可能である。トロイダルセクション６０８中のプラズマは、矢印６２６Ａで示したトロイダルセクション６０８に第１のプラズマが存在し、矢印６２６Ｂで示したトロイダルセクション６０８に第２のプラズマが存在し、両方のトロイダルセクション６０８に等しく存在する。トロイダルセクション６０８が、トロイダルセクション６０８と複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂにより結合されている内部セクション６０６のチューブ（付番せず）と垂直であるならば、スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００（図２Ａ）と同様に、各矢印６２６Ａと６２６Ｂで示したように、実質的に等しい量のプラズマがトロイダルセクション６０８の両側に存在することとなる。
【００６８】
上述の通り、トロイダルセクション６０８は等間隔に配置された複数の開口６１０有する。複数の開口６１０により、ＰＣｈ６０４内に形成されたプラズマを放出し、噴霧し、蒸着させることが可能となる。ＰＣｈ６０４内に放出又は噴霧した、形成されたプラズマは、それぞれプルーム６１２の形状となる。所与のプルーム６１２の相対的な寸法は直線６１４Ａ及び６１４Ｂで示されている。プルーム６１２の相対的な寸法は、ＰＣｈ６０４内に放出された形成されたプラズマが、トロイダルセクション６０８の近傍に接近させて置いた対象物（不図示）と反応又は相互に作用することができる相対的な量を表す。このことは、図５Ｂにより明確に示されている。複数の開口６１０のそれぞれの大きさは、クヌーセン数（Ｋｎ）を、ＰＣｈ６０４で、大きく維持するように、実質的に小さい。ＰＣｈ６０４内でＫｎを大きく維持することで、実質的にＰＣｈ６０４内での高真空状態が確実に保持される。
【００６９】
ここで、図５Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号６５０で示した、図５Ａのダブルポート・トップエントリー・トロイダル・プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。図５Ｂでは、ＰＣｈ６０４の床６２９、対象物６２８、一組の対象物ホルダー６３０Ａ及び６３０Ｂ、対象物ヒーター６３２、及び一組の対象物ヒーターホールダー６３４Ａ及び６３４Ｂのような、トロイダル・プラズマ発生システム６００（図５Ａ）の付加的な構成要素が示されている。複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂが図５Ｂに見ることができる。図示の通り、一組の対象物ホルダー６３０Ａ及び６３０Ｂは、対象物６２８をどの端部で保持し、これにより、一組の直線６１４Ａ及び６１４Ｂで示すように、放出したプラズマ（不図示）のどのプルーム６１２の経路も対象物６２８に蒸着することを実質的に妨げることがなくなる。一組の対象物ヒーターホールダー６３４Ａ及び６３４Ｂは対象物ヒーター６３２所定の位置に保持する。対象物ヒーター６３２は、一連の矢印６３６で示すように、上から対象物６２８を加熱する。図５Ｂに示すように、それぞれのプルーム６１２が実質的に対象物６２８の表面の別々の場所を覆うようにトロイダルセクション６０８周りに配置され角度付けされ、これにより対象物６２８上にプラズマが一様に広がる蓋然性を増大させる。複数の開口６１０も、対象物６２８の表面領域でそれぞれのプルーム６１２が隣り合うそれぞれのプルームと少しずつ重複するように、トロイダルセクション６０８周りに配置され角度付けされる。図示の通り、複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂは、ＰＣｈ６０４の外部に置かれる。
【００７０】
上記図で説明したディスチャージチャンバーについて多くの他の形状が、本願明細書に開示した技術の範囲内で可能であることに留意すべきである。例えば、図１Ａのループ形状、図２Ａのスプリット・ループ形状、又は、図３Ａ、３Ｄ、４Ａ、及び４Ｂの相互に貫通するループ又は相互に貫通するシャフト形状のような、上述のディスチャージチャンバーの一般的形状のいずれかを、組み合わせて、本願明細書に開示した技術に用いるディスチャージチャンバーの別の形状とすることができる。加えて、処理チャンバー内に置いた対象物に対して実行する化学処理に応じて、対象物はプラズマの平均自由行程内に置くこともでき、また置かないこともできる。例えば、プラズマ中に種々のタイプのプラズマ成分を必要とする化学処理において、プラズマ成分がお互いに再結合し対象物に到着する前に消滅することのないよう、対象物はプラズマの平均自由行程内に置くことを必要とするであろう。一方、イオンのみを必要とする化学処理において、対象物はプラズマの平均自由行程より遠くに置くことができる。
【００７１】
ここで、図６を参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号６８０で示した、プラズマ成分を放出する複数の開口の形状の概略図である。図６は、複数の開口形状６８０を断面で示したものである。複数の開口形状６８０は、複数の開口１３８（図１Ａ）のような、上述の複数の開口とスリーブとを表す。図６に、６つの異なる開口形状、すなわち、開口形状６８２Ａ、開口形状６８２Ｂ、開口形状６８２Ｃ、開口形状６８２Ｄ、開口形状６８２Ｅ、及び開口形状６８２Ｆ、を記載している。開口形状６８２Ａ−６８２Ｆの各々には、プラズマ（不図示）がその中に存在するＤＣｈ（不図示）の内壁６８４、及びそれぞれのスリーブ６８８Ａ〜６８８Ｆが含まれる。各内壁６８４に開口６８６がある。開口６８６を通って、複数の矢印７０２Ａ〜７０２Ｆで示した方向にＤＣｈ中に存在するプラズマがＰＣｈ（不図示）内に放出される。各開口６８６に、それぞれ、スリーブ６８８Ａ、６８８Ｂ、６８８Ｃ、６８８Ｄ、６８８Ｅ、及び６８８Ｆのうちの１つが設置される。スリーブ６８８Ａは、開口形状６８２Ａの開口６８６に設置され、スリーブ６８８Ｂは、開口形状６８２Ｂの開口６８６に設置され、スリーブ６８８Ｃは、開口形状６８２Ｃの開口６８６に設置され、スリーブ６８８Ｄは、開口形状６８２Ｄの開口６８６に設置され、スリーブ６８８Ｅは、開口形状６８２Ｅの開口６８６に設置され、そして、スリーブ６８８Ｆは、開口形状６８２Ｆの開口６８６に設置される。スリーブ６８８Ａ〜６８８Ｆのそれぞれは、各スリーブを各ＤＣｈのそれぞれの内壁６８４に結合させるため、それぞれフランジ（不図示）を有する。
【００７２】
スリーブ６８８Ａ〜６８８Ｆの各々は異なる形をしており、異なる角度及び異なるプルーム形状又はプルーム輪郭で、プラズマがＰＣｈ内に入ることを可能にしている。スリーブ６８８Ａは、スリーブ６８８Ａの左側６９０Ａと右側６９０Ｂで表示するように、実質的に直線形状をしている。図示の通り、複数の矢印７０２Ａで示すように円形の輪郭をもって、プラズマはまっすぐにＰＣｈに入る。スリーブ６８８Ｂは、スリーブ６８８Ｂの、直線の左側６９２Ａと傾斜した右側６９２Ｂで示すように、実質的に傾斜形状となっている。図示の通り、複数の矢印７０２Ｂで示すように楕円の輪郭をもって、プラズマはまっすぐ方向と傾いた方向に、ＰＣｈに入る。スリーブ６８８Ｃは、スリーブ６８８Ｃの、傾斜した左側６９４Ａと、同様に傾斜した右側６９４Ｂで示すように、実質的に三角形、あるいは円錐形となっている。図示の通り、複数の矢印７０２Ｃで示すように三角形、あるいは円錐形の輪郭をもって、プラズマは多方向にＰＣｈに入る。スリーブ６８８Ｄは、スリーブ６８８Ｄの、放物形状の左側６９６Ａと、同様に放物形状の右側６９６Ｂとで示すように、実質的に放物形状を有する。図示の通り、複数の矢印７０２Ｄで示すよう放物形状の輪郭をもって、プラズマは多方向にＰＣｈに入る。スリーブ６８８Ｅは、スリーブ６８８Ｅの、放物線状の左側６９８Ａと、同様に放物線状の右側６９８Ｂとで示すように、実質的に放物形状を有する。図示の通り、複数の矢印７０２Ｅで示すよう放物形状の輪郭をもって、プラズマは多方向にＰＣｈに入る。開口形状６８２Ｄの放物形状の輪郭と開口形状６８２Ｅの放物形状の輪郭とは各々の放物形状の輪郭の曲線が異なるだけである。スリーブ６８８Ｆは、スリーブ６８８Ｆの、双曲線状の左側７００Ａと、同様に双曲線状の右側７００Ｂとで示すように、実質的に双曲線形状を有する。図示の通り、複数の矢印７０２Ｆで示すよう双曲線状の輪郭をもって、プラズマは多方向にＰＣｈに入る。
【００７３】
ここで、図７Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号７３０で示した、高真空チャンバー内側の絶縁ガスケットの概略図である。上記、図１Ａ、１Ｂ、２Ａ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、及び５Ｂに示した通り、絶縁ガスケットは、本願明細書に開示した技術のディスチャージチャンバーの種々のチューブセクションを連結するために用いられる。絶縁ガスケットは、ディスチャージチャンバーの各チューブセクションをディスチャージチャンバーの隣接するチューブセクションと電気的に分離、又は電気的に絶縁するためにも用いられる。上記、本願明細書に開示した技術のプラズマ発生システムの種々の実施形態に示した通り、開示した技術で用いられる絶縁ガスケットのいくつかは、ＤＣｈの内部セクション中の、又は、ＤＣｈの外部セクション中の、ＤＣｈのチューブセクションを連結する。ＤＣｈの内部セクションはＰＣｈの内側に位置し、ＤＣｈの外部セクションはＰＣｈの外側に位置することをここで思い出してみる。ＤＣｈの、内部セクションの圧力その他の状態が外部セクションと比較して違っているので、ここで開示した技術において用いられる絶縁ガスケットは、ＤＣｈの内部セクションにおけるＤＣｈのチューブセクションを連結するために用いるものであるか、あるいは、ＤＣｈの外部セクションにおけるものであるかにより構成が異なる。図７Ａは、ＰＣｈの内側の、すなわちＤＣｈの内部セクションのＤＣｈのチューブセクションを連結するために用いられる絶縁ガスケットの形状と構成を示す。そのような絶縁ガスケットの例として、絶縁ガスケット１４８Ａ（図１Ａ及び図１Ｂ）、２２２Ａ及び２２２Ｂ（共に図２Ａ）、及び４２８Ａ、４２８Ｂ、及び４２８Ｃ（すべて図３Ｄ）が含まれる。図７Ｂは、ＰＣｈの外側の、すなわちＤＣｈの外部セクションのＤＣｈのチューブセクションを連結するために用いられる絶縁ガスケットの形状と構成を示す。そのような絶縁ガスケットの例として、絶縁ガスケット４２８Ｄ及び４２８Ｅ（共に図３Ｄ）、５００Ａ及び５００Ｂ（共に図４Ａ）、及び６２５Ａ及び６２５Ｂ（共に図５Ａ）が含まれる。
【００７４】
図７Ａには、第１のチューブセクション７３８を第２のチューブセクション７４０から電気的に分離する絶縁ガスケット７３２が含まれている。図７Ａは、絶縁ガスケット７３２の１つの断面のみを示す。絶縁ガスケット７３２は円環形状をしている。第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の各々は二重壁水冷ステンレス鋼で造られている。図７Ａに示す通り、冷却液７３４は第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の二重壁（付番せず）に入っている。第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の各々は、第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の二重壁内に冷却液７３４を封じ込めるための、キャップ７４２を具備する。第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の各々は、絶縁ガスケット７３２を所定の場所に固定するためにリップ７３６Ａ及び７３６Ｂも具備する。絶縁ガスケット７３２は、第１のチューブセクション７３８を第２のチューブセクション７４０から電気的に分離する。ちょうどＤＣｈ中の開口からプラズマがＰＣｈに放出されてもＰＣｈ中の高真空状態を損なうことがないのと同様に、ＤＣｈからＰＣｈへのプラズマの実質的に少量の漏れがあってもＰＣｈ中の高真空状態を損なうことがないので、ＤＣｈ中のプラズマ（不図示）が第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の処理チャンバー側（それぞれ７４３Ａ及び７４３Ｂで表示）に漏れこまないよう、絶縁ガスケット７３２は、第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の側面のディスチャージチャンバー（それぞれ７４１Ａ及び７４１Ｂで表示）を、完全にシールする必要はない。例えば、リング（不図示）で絶縁ガスケット７３２を囲むことにより、第１のチューブセクション７３８のリップ７３６Ａ間のギャップを第２のチューブセクション７３８のリップ７３６Ｂからシールする。リングはセラミック又はＰＢＮにより造ることができる。絶縁ガスケット７３２の処理チャンバー側は、クヌーセンセル蒸発源又は電子ガン蒸発器（不図示）によりＰＣｈ内の対象物（不図示）に供給する、ＰＣｈ内に存在する金属蒸気により金属の薄い膜を形成することにより得られる。両方とも円環形状である保護層７４６と、それで覆われた絶縁スリーブ７４４は、汚染防止のために絶縁ガスケット７３２の周りに置くことができる。絶縁スリーブ７４４はシリカ繊維テープ、シリカ、又はセラミックから造ることができる。保護層７４６は、実質的に、例えば、タンタル、ステンレス鋼、又はモリブデンから造られる、金属箔である。絶縁スリーブ７４４は、シリカ繊維テープで造られたとき、第１のチューブセクション７３８を第２のチューブセクション７４０に、これらのチューブセクションがお互いに角度を有していたとき（すなわち、図７Ａに示す通り、これらのチューブセクションがお互いに平行ではないとき）、強く連結させるために用いることもできる。
【００７５】
ここで、図７Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号７６０で示した、高真空チャンバー外側の絶縁ガスケットの概略図である。上述の通り図７ＢはＰＣｈの外部で用いられる絶縁ガスケットの形と構成を示す。図７Ｂには、第１のチューブセクション７７２を第２のチューブセクション７７４を接続し、かつ、これらを電気的に分離する絶縁ガスケット７６２が含まれる。図７Ｂは絶縁ガスケット７６２の１つの断面のみを示す。絶縁ガスケット７６２は円環形状を有する。第１のチューブセクション７７２及び第２のチューブセクション７７４の各々は二重壁水冷ステンレス鋼で造られる。図７Ｂに示す通り、冷却液７６４は、第１のチューブセクション７７２及び第２のチューブセクション７７４の二重壁（付番せず）内に入っている。第１のチューブセクション７７２及び第２のチューブセクション７７４の各々には、それぞれキャップ７６６Ａ及び７７６Ｂが含まれる。キャップ７６６Ａはグリッピング・ツース（ｇｒｉｐｐｉｎｇ ｔｏｏｔｈ）７６８Ａを有し、キャップ７７６Ｂはグリッピング・ツース７６８Ｂを有する。キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂは、第１のチューブセクション７７２及び第２のチューブセクション７７４の二重壁内に冷却液７６４を封じ込める。キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂの各々は、絶縁ガスケット７６２を所定の場所に保持するためのリップ（付番せず）を有する。絶縁ガスケット７６２は、第１のチューブセクション７７２を第２のチューブセクション７７４から電気的に分離する。
【００７６】
絶縁ガスケット７６２はＰＣｈの外部にあるので、絶縁ガスケット７６２は、第１のチューブセクション７７２及び第２のチューブセクション７７４のキャップ７６６Ａと７７６Ｂとの間の隙間７７６を、実質的に大気圧であり、隙間７７６を通ってディスチャージチャンバーに漏れこむかもしれない外側の空間にある空気から、実質的に完全にシールしなければならない。隙間７７６を密封するために、絶縁体であり実質的に耐久性のあるテフロン（登録商標）（すなわち、テフロン（登録商標）は、機械的につぶれ電気的に分離する前に実質的な変形を受ける）で、絶縁ガスケット７６２を造ることができる。キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂはステンレス鋼で造り絶縁ガスケット７６２に取り付けることができる。グリッピング・ツース７６８Ａ及び７６８Ｂは絶縁ガスケット７６２の端部をしっかりつかみ、キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂは絶縁ガスケット７６２に流体静力学的力を加えることで、絶縁ガスケット７６２をしっかりつかみ、隙間７７６を密封する。キャップ７６６Ａは、複数の方法でキャップ７７６Ｂをしっかりつかむことができる。例えば、キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂの各々は、隙間７７６に対してそれぞれフランジ（不図示）を持つことができる。ネジ（不図示）を２つのフランジを締め付けるために用いることができ、これにより、グリッピング・ツース７６８Ａ及び７６８Ｂを絶縁ガスケット７６２に押し付け隙間７７６を密封することができる。一般に、第１のチューブセクション７７２を第２のチューブセクション７７４に押し付けるために用いられる、ネジ、又は他の構成要素は、第１のチューブセクション７７２と第２のチューブセクション７７４とを電気的に分離させておくために、絶縁材料で絶縁しなければならない。ここで説明した例では、２つのフランジを締め付けるネジは絶縁リングで囲まれ、これにより、２つのフランジからネジを電気的に分離すると同時に、ネジで２つのフランジを締め付けることを可能とする。第１のチューブセクション７７２を第２のチューブセクション７７４に押し付けるための構成の他の１つの例を図８に示す。
【００７７】
絶縁ガスケット７６２は、本願明細書に開示した技術によるプラズマを点火し生成するＤＣｈのチューブセクションを連結するために用いられる。絶縁ガスケット７６２のディスチャージチャンバー側は、ＤＣｈ内の点火したプラズマにより焦げることがある。テフロン（登録商標）で造ることのできる絶縁ガスケット７６２を保護するために、シールド７１０を隙間７７６の周囲に配置する。シールド７７０は、ステンレス鋼、チタン、又はモリブデン片で造ることができる。シールド７７０は、キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂのうちの１つ、第１のチューブセクション７７２又は第２のチューブセクション７７４のうちの１つと、溶接時継ぎ手７７８のような溶接により、結合することができる。溶接は、アーク溶接又はレーザービーム溶接により行うことができる。
【００７８】
本願明細書に開示した技術におけるプラズマ発生システムの組み立て及び分解を簡単にするために、開示した技術のプラズマ発生システムは、開示した技術のトランスフォーマー型プラズマトロンの一部は高真空ＰＣｈに挿入することができ、開示した技術のトランスフォーマー型プラズマトロンの他の部分は外側から高真空ＰＣｈに連結することができる。このような実施形態では、本願明細書に開示した技術におけるＤＣｈは、ＰＣｈ内部を高真空圧力状態に維持すると共に、ＰＣｈとＤＣｈとの間の絶縁して分離した状態に維持したまま分解することができる。このような本願明細書に開示した技術の1つの実施形態を図８に示す。
【００７９】
ここで、図８を参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号８００で示した、プラズマ発生システムのエントリーポートの、部分断面図として示した概略図である。エントリーポート８００は実質的にＤＣｈ８０４のＰＣｈ８０２への入口を示すと共にＤＣｈ８０４のＰＣｈ８０２とのカップリングを示す。エントリーポート８００は、エントリーポート１２２（図１Ａ）、２０８（図２Ａ）、３０８（図３Ａ）、４１２（図３Ｄ）、５０２（図４Ａ）、５５８（図４Ｂ）と実質的に類似し、これらのエントリーポートのうちのいずれか１つを表している。エントリーポート８００は、中心線８０１の周りの、部分断面図として示す。中心線８０１より上に、エントリーポート８００の外観図、中心線８０１より下にエントリーポート８００の断面図が示されている。相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００（図３Ｄ）のように、本願明細書に開示した技術のプラズマ発生システムの実施形態として上記に示したように、本願明細書に開示した技術のＤＣｈは複数のチューブセクションを有する。図８に示す通り、ＤＣｈ８０４は、内部チューブ８０６及び外部チューブ８０８を有する。ＤＣｈ８０４は、分かりやすくするために図示していないが、付加的なチューブを含むことができる。以下に示す通り、内部チューブ８０６は、通常の大気圧状態で内部チューブ８０６を伸ばすことにより、まず、ＰＣｈ８０２と連結する。次いで、外部チューブ８０８を連結し内部チューブ８０６と共に密封する。内部チューブ８０６は、以下に示す通り、ＰＣｈ８０２と連結される。内部チューブ８０６及び外部チューブ８０８の各々は、二重壁水冷ステンレス鋼の管類により造られ、約５０ミリメートルの径を有する。図示の通り、例えば、外部チューブ８０８は内壁８４０１及び外壁８４０２を有する。内壁８４０１と外壁８４０２との間に冷却液８４２が入っている。キャップ８４４が外部チューブ８０８と内部チューブ８０６の内壁８４０１及び外壁８４０２の端部を密封する。内部チューブ８０６は、外壁に突起部８３４を有する。外部チューブ８０８は、外部チューブ８０８の端部に連結された第２のフランジ８２０を有する。第２のフランジ８２０は、キャップ８４４と外壁８４０２とに溶接してもよい。
【００８０】
内部チューブ８０６は、絶縁ガスケット８４６を介して外部チューブ８０８と連結される。絶縁ガスケット８４６は、実質的に、絶縁ガスケット７６２（図７Ｂ）と類似する。絶縁ガスケット８４６により、内部チューブ８０６は外部チューブ８０８と電気的に分離される一方物理的には連結される。絶縁ガスケット８４６はまた、ＤＣｈ８０４を密封する。シールド８１２は、シールド７７０（図７Ｂ）と同様に、絶縁ガスケット８４６の周囲に施される。シールド８１２は、複数の溶接継ぎ手８１４により内部チューブ８０６の内壁と連結される。
【００８１】
ＰＣｈ８０２は、セクション８３８でＰＣｈ８０２と連結するポートフランジ８１６を具備する。ポートフランジ８１６は、セクション８３８でＰＣｈ８０２と溶接することができる。ポートフランジ８１６は、突起部８３２を有し凹部８３６２を持つ。一般に、ポートフランジ８１６の内径は内部チューブ８０６の外径より少し大きい。ＰＣｈ８０２及び内部チューブ８０６の寸法に応じ、ポートフランジ８１６は標準の高真空ＣＦ６３フランジとすることができる。エントリーポート８００は、最初に内部チューブ８０６をＰＣｈ８０２に挿入することで組み立てられる。ガスケットリング８３０は、次いで内部チューブ８０６の周りに挿入される。ガスケットリング８３０は、テフロン（登録商標）のような絶縁材料で造ることができる。ガスケットリング８３０は、テフロン（登録商標）のような堅固な絶縁材料で造ってもよい。ガスケットリング８３０は、断面が多角形の形状をもつ。ガスケットリング８３０は、凹部８３６２の形と実質的に一致するよう形作られる。次に、第１のフランジ８１８が内部チューブ８０６の周りに挿入される。第１のフランジ８１８はフローティングフランジであり、内部チューブ８０６と永久的に連結されるものではない。第１のフランジ８１８は凹部８３６１を有する。ガスケットリング８３０も、凹部８３６１の形と実質的に一致するよう形作られる。ポートフランジ８１６及び第１のフランジ８１８は大きさ及び形状が実質的に類似し、これにより、フランジと相フランジのペアを形成する。ＰＣｈ８０２及び内部チューブ８０６の寸法に応じ、ポートフランジ８１６及び第１のフランジ８１８は標準のフランジで実施することができる。そのような実施形態において、第１のフランジは内部チューブ８０６永久的に連結され、フローティングフランジとしなくてもよい。エントリーポート８００に用いるフランジの形式は設計時の選択事項であり、コスト、加工性、及び組み立てやすさのような種々の要因により定まる。以下に示す通り、ポートフランジ８１６及び第１のフランジ８１８はネジを用いて共に押し付けあう。ポートフランジ８１６を第１のフランジ８１８に押し付ける力により、突起部８３２及び８３４にガスケットリング８３０が押し付けられる。ガスケットリング８３０への押し付け力は、実質的に、ポートフランジ８１６を第１のフランジ８１８で電気的に分離しつつ実質的に密封する、流体静力学的力である。突起部８３２及び８３４はガスケットリング８３０をしっかりとつかみ、ＰＣｈ８０２を内部チューブ８０６に連結する。ガスケットリング８３０はＰＣｈ８０２を内部チューブ８０６から電気的に分離し、さらに、ＰＣｈ８０２のエントリーポート８００を密封する。凹部８３６１及び８３６２及びガスケットリング８３０は、内部チューブ８０６をＰＣｈ８０２連結することができると同時に密封し電気的に分離することのできるような、他の形及び構成とすることができることは、当業者には明らかなことである。次いで、絶縁ガスケット８４６は内部チューブ８０６と連結され、続いて、外部チューブ８０８は絶縁ガスケット８４６を介して内部チューブ８０６と連結される。第２のフランジ８２０と第１のフランジ８１８とを連結するためのネジにより、内部チューブ８０６及び外部チューブ８０８に圧縮力を働かせてこれらのチューブを共に密封する。
【００８２】
ネジ８２８Ａ及び８２８Ｂが、それぞれ他の１つとぴったり合わされているポートフランジ８１６、第１のフランジ８１８、及び第２のフランジ８２０中のネジ穴（付番せず）に挿入される。ポートフランジ８１６、第１のフランジ８１８、及び第２のフランジ８２０を電気的に分離すると同時に、物理的にポートフランジ８１６、第１のフランジ８１８、及び第２のフランジ８２０を連結するために、複数の絶縁ブッシング８２４Ａ〜８２４Ｄ及び複数のスリーブ８２６Ａ及び８２６Ｂを、ネジ穴とネジ８２８Ａ及び８２８Ｂとの間に挿入する。複数の絶縁ブッシング８２４Ａ〜８２４Ｄ、及び複数のスリーブ８２６Ａ及び８２６Ｂは、例えばエポキシ樹脂のような既知の絶縁材料で造ることができる。複数の絶縁ブッシング８２４Ａ〜８２４Ｄ、及び複数のスリーブ８２６Ａ及び８２６Ｂをネジ穴に入れ、ネジ８２８Ａ及び８２８Ｂを挿入し、複数のナット８２２Ａ〜８２２Ｆを用いて締め付ける。外部チューブ８０８は、設計字の選択事項である他の構成を用いて、内部チューブ８０６及びポートフランジ８１６と連結することができることに留意すべきである。例えば、第２のフランジ８２０の代わりに長いベルト（不図示）を、外部チューブ８０８の曲がり又は曲線部を内部チューブ８０６に接続することにより、外部チューブ８０８と内部チューブ８０６とを連結するために用いることも可能である。このような例では、内部チューブ８０６と外部チューブ８０８とを電気的分離しておくために、曲がり又は曲線部と隣り合う部分を電気的に適切に分離する必要がある。
【００８３】
エントリーポート８００は、内部チューブ８０６及び外部チューブ８０８の二重壁セクションに冷却液を導入及び排出も示している。外部チューブ８０８には、外部チューブ８０８の外表面に接続された冷却液注入チューブ８５４が示されている。冷却液注入チューブ８５４は、外部チューブ８０８の外表面に溶接することができ、実質的に冷却液外部チューブ８０８に導入する。内部チューブ８０６には、冷却液排出チューブ８５０が示されている。内部チューブ８０６は、実質的にＰＣｈ８０２内に置かれているので、ＰＣｈ８０２内の他の１つのチューブ（不図示）と内部チューブ８０６とを連結させる、ＰＣｈ８０２内に位置する絶縁ガスケット（不図示）、に隣接する内部チューブ８０６に冷却液を導入するために冷却液注入チューブ（不図示）が用いられる。次に、冷却液は冷却液排出チューブ８５０を介して内部チューブ８０６から除去される。冷却液排出チューブ８５０は、内部チューブ８０６の自然電位を維持させるために、内部チューブ８０６の内壁に沿って配置される。冷却液注入チューブ８５４及び冷却液排出チューブ８５０は両方とも、ステンレス鋼で造ることができ、チューブの端部をそれぞれ外部チューブ８０８及び内部チューブ８０６に溶接することができる。冷却液注入チューブ８５４及び冷却液排出チューブ８５０の各々は、約８ミリメーターの径をもつことができる。
【００８４】
冷却液排出チューブ８５０を内部チューブ８０６から出せるように、内部チューブ８０６の二重壁の中にステンレス鋼のネジ穴付ブッシング８４８が設置される。ステンレス鋼のネジ穴付ブッシング８４８は、内部チューブ８０６の二重壁に溶接されている。冷却液排出チューブ８５０は、図８の線分８５６に示す通り、ステンレス鋼のネジ穴付ブッシング８４８の一方の端に、通常は溶接により、連結している。取り出し管８５２が、冷却液を排出するために、線分８５６に隣接してステンレス鋼のネジ穴付ブッシング８４８の他の１つの端に連結している。一般に、取り出し管８５２は、ポートフランジ８１６、第１のフランジ８１８、及びガスケットリング８３０が設置され連結された後で、内部チューブ８０６と連結する。取り出し管８５２は、テフロン（登録商標）箔のような、当業者に既知の適切な水封を行って、テフロン（登録商標）又はステンレス鋼で造ることができる。
【００８５】
一般に、開示した技術を記載した実施形態（図１Ａ〜図８）は、比較的寸法の小さい対象物を処理する、高真空バッチ・ウエハー処理チャンバー用のプラズマ発生システムについて記載した。図９Ａ〜図１２Ｂは、対象物のロールを処理することのできる高真空ロール・ツー・ロール処理チャンバー用プラズマ発生システムについて記載する。このようなロールは、実質的に、幅が広く長さはエンドレスにすることができる。以下に記載のロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムは、ロールの形となった非常に大きな処理すべき対象物でも処理可能なように構成されている点を除いて、先に記載したようなトランスフォーマー型プラズマトロンでのプラズマ発生原理と実質的に同様に動作する。このように、説明を分かりやすくするために、これらの実施形態の基本的な構成のみを説明する。加えて、先に説明した例えば図１Ａのトランスフォーマー型プラズマトロンに含まれる他の構成要素は、説明を分かりやすくするために、省略した。
【００８６】
ここで、図９Ａ及び図９Ｂを参照する。図９Ａは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号８７０Ａで示した、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。図９Ｂは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号８７０Ｂで示した、図９Ａのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。図９Ａ及び図９Ｂにおいて同一の構成要素は同一の参照番号で示したが、図９Ａに見えるすべての構成要素が図９Ｂにおいても見えるとは限らないことに留意すべきである。図９Ａの側面図に表されているように、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ａは、複数のディスチャージチャンバー（以下ＤＣｈと略称）８７４Ａ（図図９Ａでは１つだけ示されている）、対象物ヒーター８７６、対象物ロール８８０、複数の絶縁ガスケット８８２Ａ〜８８２Ｂ、複数の透磁性の高い磁気鉄心８８４（ここでは、フェライト磁心と称す）、複数の導体８８６、複数のクヌーセンセル蒸発源８８８、及び複数の電子ガン蒸発器８９０を具備する。複数のＤＣｈ８７４Ａは、複数のＤＣｈ８７４Ａ内のプラズマ８７３を対象物ロール８８０の方向に放出させるための複数の開口８９４を有する。
【００８７】
複数の導体８８６は、複数のフェライト磁心８８４の周りに巻きつけられ、それぞれＲＦ電源（不図示）に接続されている。上述の通り、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ａには、複数のガス入口リーク弁（不図示）、複数ののぞき窓（不図示）、及び複数の磁石リング電流ゲージ（不図示）その他のような、本願明細書に開示した技術の他の実施形態に示した他の構成要素も含まれる。複数のＤＣｈ８７４Ａ内のガスは点火され、複数のＤＣｈ８７０Ａ全体に存在する複数の矢印８９２で示すような、プラズマ８７３を形成する。複数のＤＣｈ８７４Ａは、それぞれ、複数の絶縁ガスケット８８２Ａ〜８８２Ｂにより連結すると共に電気的に分離した、電気的に電気的に分離した複数のセクション（付番せず）を具備する。対象物ロール８８０は、図９Ａに示したロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ａの平面に垂直な方向に動く。対象物ロール８８０が動くにつれて、複数の矢印８７８に示すように、対象物ヒーター８７６は対象物ロール８８０を加熱することができる。複数の開口８９４は、複数のプルーム８９６の形で対象物ロール８８０に向けてプラズマ８７３を放出する。複数の開口８９４と対象物ロール８８０との間の距離は、プラズマ８７３中のプラズマ成分の平均自由行程より小さくすることができる。対象物ロール８８０が前に進むときに、プラズマ８７３のプラズマ成分が対象物ロール８８０に蒸着する。複数のＤＣｈ８７４Ａは、それぞれ、閉ループＤＣｈ１３０（図１Ａ及び図１Ｂ）と同様に、長方形の形状を有する。複数のクヌーセンセル蒸発源８８８及び複数の電子ガン蒸発器８９０は、対象物ロール８８０に分子、化合物、及び粒子を蒸着させるために用いることができる。複数のクヌーセンセル蒸発源８８８及び複数の電子ガン蒸発器８９０は、このような放出された分子、化合物、及び粒子が対象物ロール８８０の表面に衝突するよう、複数のＤＣｈ８７４Ａ（図９Ｂに詳細が記載されている）の開放空間であって、隣り合う複数のＤＣｈ８７４Ａ（図９Ｂに詳細が記載されている）のの間に設置することができる。
【００８８】
図９Ｂは、上方から見たロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ｂを示す。図９Ｂにおいて、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂが見える。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ｂにおいて、もっと多くのＤＣｈが存在し得ることは、当業者には明らかである。図示の通り、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々は複数のフェライト磁心８８４を具備する。複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々は、複数の絶縁ガスケット８８２Ａ〜８８２Ｈにより分離した４つの電気的に分離したセクション（付番せず）を有する。複数の矢印８９２で示すように、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々に全体的にプラズマ８７３が存在する。図示の通り、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの一部分はＰＣｈ８７２の内側にあり、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの一部分はＰＣｈ８７２の外側にある。対象物ロール８８０は、矢印８９８で示す通り、前方向に動く。対象物ロール８８０は、すべてＰＣｈ８７２の内側に存在する。図９Ｂに示す通り、プラズマ８７３が対象物ロール８８０上に均等に蒸着するように複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂのセクションに沿って等間隔になっている。また、図９Ｂに示す通り、複数のクヌーセンセル蒸発源８８８及び複数の電子ガン蒸発器８９０は、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂ同士の間であって、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々の長方形により形成された開放空間に設置されている。一般に、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ｂは、対象物ロール上に複数のプラズマ層を蒸着させるために用いることができる。加えて、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々は、別々のガス入口リーク弁（不図示）を有するので、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々は、異なるタイプのプラズマ及びプラズマ成分で対象物ロール８８０を処理する別々のステーションとしての役割を果たす。
【００８９】
ここで、図１０を参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号９２０で示した、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム９２０は、ＰＣｈ９２２、複数のＤＣｈ９２４及び９２４Ｂ、対象物ロール９２６、複数の対象物ヒーター９３４、複数のクヌーセンセル蒸発源９４０、複数の透磁性の高い磁気鉄心９４２及び複数の導体９４４を具備する。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム９２０は、上記に示した、本願明細書に開示した技術の他の実施形態での他の構成要素も具備するが、明確化を目的として、図１０から省略した。９３２で示した部分は、対象物ロール９２６は実質的に長く、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム９２０に２つ以上のＤＣｈを設置することができることを示している。対象物ロール９２６は、最初は、シャフト９３０の周りに回転することのできる円筒ローラー９２８に装着されている。他の１つの円筒ローラー（不図示）をＰＣｈ９２２の他端（不図示）に設置し、処理後の対象物ロール９２６を受け取り巻き取ることができる。対象物ロール９２６は矢印９４８の方向に動く。対象物ロール９２６が複数のＤＣｈ９２４Ａ及び９２４Ｂに近づくにつれて、複数の対象物ヒーター９３４は、複数の矢印９３６で示すように、対象物ロール９２６を加熱する。複数の透磁性の高い磁気鉄心９４２及び複数の導体９４４は、複数のＤＣｈ９２４Ａ及び９２４Ｂ中のガス（不図示）を、プラズマ９３８として点火する。複数のＤＣｈ９２４Ａ及び９２４Ｂ中の複数の開口（不図示）は、複数の線９４６で示すように、対象物ロール９２６に向けてプラズマ９３８を放出する。次いで、プラズマ９３８は対象物ロール９２６上に蒸着する。複数のクヌーセンセル蒸発源９４０は、対象物ロール９２６の表面に衝突する分子や化合物を放出できるようにＰＣｈ９２２に沿って配置される。図９Ａ及び図９Ｂに示した本願明細書に開示した技術の実施形態において、複数のＤＣｈ９２４Ａ及び９２４Ｂの各々は、対象物ロール９２６上に複数の層のプラズマを蒸着させるための別々の処理ステーションであるとすることができる。図１０に示す通り、複数のＤＣｈ９２４Ａ及び９２４Ｂの各々は、スプリット・ループ２５０（図２Ｂ）の形と同様の形をしている。図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０に示した複数のＤＣｈは、長方形ループ形のＤＣｈ１３０（図１Ａ及び図１Ｂ）及びスプリット・ループ形のＤＣｈ２１４（図２Ａ）のような、先に説明した本願明細書に開示した技術の実施形態に示したＤＣｈと同様の形を有することができる。ＤＣｈの他の形状は、設計段階で決めることができる事項であることは当業者に明らかなことである。一般に、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０に示した複数のＤＣｈは、対象物ロールの通過を可能とするどのような閉じた対称形状、複数のクヌーセンセル蒸発源から分子や化合物の蒸着を可能とするどのような開口を持つこともできる。加えて、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０に示した複数のＤＣｈのうちのどの１つの形も、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０に示した複数のＤＣｈのうちのどの１つの形と同じである必要はない。
【００９０】
ここで、図１１Ａ、図１１Ｂ、及び図図１１Ｃを参照すると、これは、他のロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの概略図である。一般に、これらの図は、本明細書に開示した技術で用いることのできる、さらなる形状と構成を示すために、本願明細書に開示した技術の多くの構成要素を省略し、非常に簡略化したものである。ここで、図１１Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号９７０で示した、他の１つのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。上述の通り、図１１Ａは、分かりやすくする目的で本願明細書に開示した技術の先に示した実施形態での多くの構成要素を省略した、非常に簡略化したものである。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム９７０は、ＤＣｈ９７２、対象物ロール９７４、及び複数の透磁性の高い磁気鉄心９８０を具備する。平面９７８はＰＣｈ（不図示）の天井を表す。平面９７８より下にある構成要素は、ＰＣｈ内にあり、平面９７８より上にある、複数の透磁性の高い磁気鉄心９８０のような構成要素は、ＰＣｈの外部にある。対象物ロール９７４は矢印９７６に示す方向に動く。プラズマは、複数の矢印９８４で示す通り、ＤＣｈ９７２全体に存在する。ＤＣｈ９７２の複数の開口（不図示）から、複数の線９８２に示す通り、ＤＣｈ９７２中のプラズマが放出され、対象物ロール９７４に均等に蒸着させることができる。図示の通りＤＣｈ９７２は対象物ロール９７４に平行な長方形であり、ＰＣｈに出入りする対象物ロール９７４に垂直なＵ字型をしている。一般にＤＣｈ９７２の形はプラズマ（付番せず）がＤＣｈ９７２全体にわたって均等に配置されるように平面（不図示）に沿って対称となっている。複数の透磁性の高い磁気鉄心９８０がＰＣｈの外側でＤＣｈ９７２の周りに設置されている。対象物ロール９７４上のＰＣｈに沿って次々にＤＣｈ９７２と同等の追加ＤＣｈを並べることが可能であることは当業者にとって明らかである。ここで、各ＤＣｈ（不図示）は、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム９７０の処理ステーションを表す。
【００９１】
ここで、図１１Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号１０００で示した、別のロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。上述の通り、図１１Ｂでは分かりやすくする目的で本願明細書に開示した技術の先に示した実施形態での多くの構成要素を省略した。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム１０００は、ＤＣｈ１００２、対象物ロール１００４、及び複数の透磁性の高い磁気鉄心１０１０を具備する。平面１００８はＰＣｈ（不図示）の天井を表す。平面１００８より下にある構成要素は、ＰＣｈ内にあり、平面１００８より上にある、複数の透磁性の高い磁気鉄心１０１０のような構成要素は、ＰＣｈの外部にある。対象物ロール１００４は矢印１００６に示す方向に動く。プラズマは、複数の矢印１０１４で示す通り、ＤＣｈ１００２全体に存在する。ＤＣｈ１００２の複数の開口（不図示）から、複数の線１０１２に示す通り、ＤＣｈ１００２中のプラズマが放出され、対象物ロール１００４に均等に蒸着させることができる。図示の通りＤＣｈ１００２は対象物ロール１００４に平行な長方形であり、ＰＣｈに出入りする対象物ロール１００４に垂直なＵ字型をしている。一般にＤＣｈ１００２の形はプラズマ（付番せず）がＤＣｈ１００２全体にわたって均等に配置されるように平面（不図示）に沿って対称となっている。ＤＣｈ１００２の形は、ＤＣｈ９７２（図１１Ａ）と比較してＰＣｈ中のＤＣｈ１００２の組み立てを簡単化することができる。複数の透磁性の高い磁気鉄心１０１０がＰＣｈの外側のＤＣｈ１００２の周りに設置されている。対象物ロール１００４上のＰＣｈに沿って次々にＤＣｈ１００２と同等の追加ＤＣｈを並べることが可能であることは当業者にとって明らかである。ここで、各ＤＣｈ（不図示）は、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム１０００の処理ステーションを表す。
【００９２】
ここで、図１１Ｃを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号１０３０で示した、他の１つのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。上述の通り、図１１Ｃでは分かりやすくする目的で本願明細書に開示した技術の先に示した実施形態での多くの構成要素を省略し大幅に簡略化してある。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム１０３０は、ＰＣｈ１０３２、ＤＣｈ１０３４、対象物ロール１０３６、及び複数の透磁性の高い磁気鉄心１０４０を具備する。対象物ロール１０３６は、矢印１０３８で示す方向に動く。ＤＣｈ１０３４中の複数の開口（不図示）から、複数の矢印１０４４で示す通り、ＤＣｈ１０３４中のプラズマを放出し対象物ロール１０３６に均等に蒸着することができる。図示の通り、ＤＣｈ１０３４は、４つの分岐点１０４６Ａ、１０４６Ｂ、１０４６Ｃ、及び１０４６Ｄ２つの長方形のＤＣｈ１０４２ＡとＤＣｈ１０４２Ｂとに分岐する。この実施形態では、（図１１Ｃで示した８つの磁気鉄心のような）透磁性の高い磁気鉄心の１つのグループを複数の長方形のＤＣｈ中にプラズマを発生させるために用いられ、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム１０３０の、コスト有効度を増大させると共に部品を減少させる。一般にＤＣｈ１０３４の形はプラズマ（付番せず）がＤＣｈ１０３４全体にわたって均等に配置されるように平面（不図示）に沿って対称となっている。ＤＣｈ１０３４と等価な追加ＤＣｈをＰＣｈ１０３２内に次々に並べ、追加したＤＣｈ（不図示）の各々をロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム１０３０における処理ステーションとすることが可能であることは当業者に明らかなことである。処理対象物ロールにプラズマを均等に放出するために、図１１Ａ及び図１１Ｂに示したＤＣｈと同様に、ＤＣｈ１０３４に多くの変形が可能であり、設計段階で決めることができる事項であることは当業者に明らかなことである。
【００９３】
本明細書に開示した技術は、特に以上に示し記載した者に限定されないことは、当業者にとって当然のことである。本願明細書に開示した技術の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ定まる。
【技術分野】
【０００１】
開示した技術は一般にプラズマ発生装置に関し、具体的には、高真空チャンバー中の対象物に一様に分配するためのプラズマを発生するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスフォーマー型プラズマトロンは、プラズマトロン或いはプラズマ発生装置と称され、トランスフォーマーに採用される物理的原理を用いてプラズマを発生させる。トランスフォーマー型プラズマトロンは当業者に知られている。トランスフォーマーは、誘導的に結合した導体を介して第１の回路から第２の回路に電気エネルギー（交流電流（ＡＣ）と電圧のペア）を伝達する装置である。第１の回路は入力対と称されることがあり、第２の回路は出力対と称されることがある。一般に、トランスフォーマーは、１次巻き線として知られる入力導体を一方に巻きつけ、２次巻き線として知られる出力導体を他方に巻きつけた透磁性の高い磁性材料の磁心を有している。各導体、すなわち１次巻き線及び２次巻き線は、閉じた経路すなわちループを形成する。
【０００３】
トランスフォーマーの動作形態は、ファラデーの電磁誘導の原理に基づく。入力導体に交流電流を供給し、それにより透磁性の高い磁性材料の磁心に交番磁界が誘導され、磁心材料が磁化される。そして、この磁化された磁心により、出力導体に電界が誘導される。磁心材料内での熱による小さなエネルギーの損失は別にして、入力導体への入力交流電力は、出力導体での出力電力と実質的に等しい。一般に、出力導体の電流と電圧は、１次巻き線と２次巻き線のそれぞれの巻き数に比例する。例えば、１次巻き線の巻き数が増大するにつれて、２次巻き線の電流が増大し電圧が減少する
プラズマは、ガスの加熱された状態を称するものであり、しばしば物質の第４の状態として知られており、そのとき電子はそれぞれの原子や分子から離れることができ、そして、巨視的空間を動き回る自由電子となる。結果として、原子及び分子はイオン、すなわち、荷電粒子に変わる。自由電子が電界内にある場合、自由電子は運動エネルギーを得ることができ、他の原子や分子にぶつかり、これらの原子や分子から電子を除外、すなわち、追い出すことができる。自由電子は原子又は分子中の電子を追い出すことができ、これにより新しいイオンを形成することができる。自由電子はまた、コア軌道電子を他の軌道にたたき出し、それにより励起電子を形成することができる。自由電子はまた、分子中の化学結合を切り離し、それにより２つのラジカル（すなわち化学的に活性な存在）を形成することができる。このように、他の原子や分子がイオン、ラジカル、イオン−ラジカル、及び他の荷電粒子に変わることができる。加えて、自由電子はイオンと再結合し、消滅（ｃｏ−ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｎｇ）することがある。プラズマは電界中を動く荷電粒子を具備するので、プラズマは電気的に導体となる。プラズマ発生装置の技術分野において、自由電子及びイオン（すなわち、電荷担体）が動き移動することのできる巨視的空間は、ディスチャージチャンバー（以下ＤＣｈと略称）と称される。プラズマには、自由ラジカル、励起電子、及び、イオン化された粒子が含まれているので、プラズマを造り上げる種々の粒子を集合的にプラズマ成分と称される。プラズマはさまざまな方法で分類することができる。１つの分類は、プラズマを保持する電界の電圧に基づくものである。コールドプラズマとは、低電圧、例えば約０．１〜１０ボルト／ｃｍ、の電界中に保持されたプラズマを意味する。このようなコールドプラズマは、以下に説明するようなトランスフォーマー型プラズマトロンにより発生させることができる。通常、このようなコールドプラズマが造られるＤＣｈ内の圧力は、０．０１〜１０００パスカル（以下Ｐａと略称）の範囲であり、この範囲は低真空範囲であると考えられる。一般に、高真空範囲（例えば、１×１０−６〜１×１０−２Ｐａ）及び低真空（すなわち、高圧力）範囲（例えば、１０００Ｐａ以上）で、プラズマは、高電界を保持する。プラズマが保持されている電界によりプラズマ及びプラズマの密度の異なる成分についての割合が定まる。電界が高いほど高プラズマ密度となり、ラジカルに対するイオンの割合が高くなる一方、電界が低いほど、低プラズマ密度となり、ラジカルに対するイオンの割合が相対的に低くなる。一般に、ＤＣｈ圧力は、プラズマを保持するのに必要な電界の電圧が最小にするために定めることができる。その圧力において、プラズマ中のイオンに対するラジカルの割合は最大となる。
【０００４】
トランスフォーマー型プラズマトロンにおいて、透磁性の高い磁気鉄心の一方に導電性コイルでコイルが巻かれており、これが１次巻き線を形成する。トランスフォーマーの２次巻き線は、単一ループで経路が閉じられた巻き線を形成する、閉じたチューブ中に収容された導電性ガスにより構成される。この閉じられた又はループ状のチューブがＤＣｈとなり、ＤＣｈと結合している複数の透磁性の高い磁気鉄心に１次巻き線を介して交流電流を加え点火すると、ＤＣｈ中の導電性ガスがプラズマとなる。導電性ガスを導入しプラズマにするために、ＤＣｈの壁は非導電性でなければならない。さもなければ、ＤＣｈ中に誘起された電圧及び電流がＤＣｈの壁を通り抜けてしまう。ＤＣｈの壁は、絶縁材料を用いることにより、あるいは、閉じたチューブを複数の小片にし、それぞれ絶縁材料（絶縁ガスケット等）を間に入れて組み立てることにより非導電性にする。さらに、プラズマはＤＣｈの壁を加熱するので、ＤＣｈの壁は耐熱性を持たせるか又は冷却しなければならない。トランスフォーマー型プラズマトロン中で、ラジオ周波数（以下ＲＦと略称）の交流電力を１次巻き線に供給する。供給した交流電力は、一般に低ＲＦから中間ＲＦの範囲、例えば５０〜１０００キロヘルツ（以下ｋＨｚと略称）である。透磁性の高い磁気鉄心として品質の良いフェライトコアを用いることにより、中間ＲＦを用いることが可能となり、トランスフォーマー型プラズマトロンの電力使用効率を改善することができると共に、物理的な大きさも小さくすることができる。
【０００５】
ガスを連続的に供給し、閉じたチューブ中に開口のあるトランスフォーマー型プラズマトロンにおいて、発生したプラズマは化学反応を起こさせるために用いることができる。化学反応はＤＣｈ内又はＤＣｈの一部として組み込まれたリアクター内で起こる。このようなＤＣｈは、石英管又は二重壁にした水冷メタルチャンバーで構築することができる。プラズマによる化学反応もまた、ＤＣｈ中に単に基板を配置し、プラズマを点火することにより、トランスフォーマー型プラズマトロン中で起こすことができる。このような形のプラズマトロンは、プラズマとの反応を起こすために基板を配置するために、ＤＣｈのループ中の一部を広くすることもできる。
【０００６】
化学反応を起こさせるためのループ状チューブのトランスフォーマー型プラズマトロンは、複数の磁気鉄心の周りに閉ループを形成する隔離したチューブ部分により組み立てられている。隔離したチューブ部分は、アルミニウム又はステンレス鋼により造ることができる。一部のＤＣｈは、拡張することができ、リアクター又は処理チャンバー（以下ＰＣｈと略称）としての役割を果たす。ＤＣｈに導電性ガスを導入するための入力バルブと、ＤＣｈからガスを放出するための真空ポンプのような、出力バルブがＤＣｈの周辺に取り付けられる。このようにして、ＤＣｈとリアクターとの間にガス圧力の差をなくす。一般的なＤＣｈは、低真空範囲であると考えられる１〜１０Ｐａの範囲に、圧力を保持することができる。このようなループ状チューブのトランスフォーマー型プラズマトロンは、スパッタリング、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、プラズマ促進化学蒸着、光化学反応のための半導体産業で採用されている。高真空反応環境（例えば、分子線エピタキシー、化学ビームエピタクシー、原子層堆積、その他）では、プラズマ中で一般にみられる種々のプラズマ成分からの利点は通常は得られないことに留意すべきである。このような高真空反応環境で生じる堆積は、ＤＣｈの壁がスパッタされず、リアクターを汚染しないよう、一般に、ラジカル、加速されていないイオン、低流動速度、及び低電界のような非常に低いエネルギー反応物質を必要とする。
【０００７】
このような高真空での反応で用いられるリアクターは、一般に数十センチメートルのスケールであり、蒸発源から対象物までの距離が数百ミリメートル（以下ｍｍと略称）のオーダーである。このようなリアクターにそのような距離でプラズマ源を置くことは効率的でない。プラズマ成分は、集団、電荷、エネルギー、及び化学反応中で非常に異なる。実際には、プラズマ成分は距離と共に指数関数的に減衰する。加えて、プラズマは、それぞれが特定の寿命と反応速度と効用を持つ、異種物質の無秩序な混合物として表現することができる。プラズマの発生を規定するパラメーターを変更することで、プラズマの成分及び量の相対密度、すなわちプラズマ密度を変更することができる。例えば、プラズマを高い電圧で保持することでプラズマイオンを濃縮することができる一方、プラズマを低い電圧で保持することでプラズマの自由ラジカルを濃縮することができる。
【０００８】
トランスフォーマー型プラズマトロンは当業者に知られている。Ｒｙｏｊｉ他による米国特許番号５，９４２，８５４、表題「ディスチャージチャンバー中にサイドオリフィスを設けた、電子ビーム励起プラズマ発生装置」では、効率的に広い領域のサンプルを形成する、電子ビームにより励起こされたプラズマ発生装置を対象にしている。この電子ビーム励起プラズマ発生装置は、陽極、ディスチャージ電極、中間電極、ディスチャージチャンバー、プラズマ処理チャンバー、複数のオリフィス、及び加速電極を具備する。陽極は熱イオンを放射し、ディスチャージ電極は陽極とディスチャージ電極との間のガスをディスチャージさせる。中間電極はディスチャージ電極と同軸上に軸方向に配置される。ディスチャージチャンバーは、陽極とディスチャージ電極とによりプラズマに変わったディスチャージされたガスで満たされている。プラズマ処理チャンバーは、ディスチャージチャンバーとの間に隔壁を設けて隣接しており、処理対象物の処理表面が中間電極の軸方向と垂直に置かれている。複数のオリフィスにより、ディスチャージチャンバー内のディスチャージガスプラズマ中の電子がプラズマ処理チャンバーに入ることができる。各オリフィスは隔壁中に設けられ、各オリフィスは中間電極の軸線に対し実質的に垂直になっており中間電極の軸方向に対して放射状に設けられている。加速電極はプラズマ処理チャンバー内に置かれ、複数のオリフィスを通してディスチャージチャンバー内の電子を抽出し加速する。
【０００９】
Ｒｙｏｊｉ他による米国特許番号６，２１１，６２２、表題「プラズマ処理装置」では、プラズマ発生装置で励起こされた電子ビームと共に用いるプラズマ処理装置を対象にしている。この装置は、複数の抽出オリフィス、ディスチャージ部分、プラズマ処理チャンバー、コンパートメント、及び複数の加速電極を具備する。複数の抽出オリフィスは、ディスチャージ部分から電子ビームを抽出し、コンパートメントを介して、プラズマ処理チャンバーに送り込むために用いられる。複数の抽出オリフィスは、放射状に設けられる。複数の加速電極はプラズマ処理チャンバー内に配置される。抽出オリフィスから電子を抽出する方向は、物体面と実質的に平行に設定される。加速電極の数と配置は、励起プラズマの密度分布が物体面を処理するのに最適な状態になるよう設定される。広い面積を持つ物体も適切に処理することができる。
【００１０】
Ｃｏｌｌｉｓｏｎ他による米国特許番号６，６９２，６４９、表題「誘導結合されたプラズマ下流ストリップモジュール」では、基材を処理するプラズマ処理モジュールを対象にしている。このモジュールは、プラズマ閉じ込めチャンバー、誘導結合源、２次チャンバー、及びチャンバー相互連結ポートを有する。プラズマ閉じ込めチャンバーは、基材の処理期間中に、プラズマ処理モジュールのプラズマ閉じ込めチャンバーに供給ガスが入ることができるようにした供給ガス入口ポートを具備する。誘導結合源は、供給ガスを活性化し、プラズマ閉じ込めチャンバー内のプラズマに衝突させるために用いられる。誘導結合源は、プラズマ閉じ込めチャンバー内にプラズマが１次隔離領域を持つように、具体的形状が形成される。２次チャンバーは、プラズマ閉じ込めプレートによりプラズマ閉じ込めチャンバーと切り離される。２次チャンバーは、チャックと排気口とを有する。チャックは、基材の処理期間中に、基材を支持するよう造られており、排気口は、基材の処理期間中に、２次チャンバーからガスを取り除くことができるよう２次チャンバーに接続されている。チャンバー相互連結ポートは、プラズマ閉じ込めチャンバーと２次チャンバーとを相互に連結する。チャンバー相互連結ポートにより、基材の処理期間中に、プラズマ閉じ込めチャンバーから２次チャンバーにガスを流すことができる。チャンバー相互連結ポートは、基材が２次チャンバー内のチャックに置いたとき、基材から、プラズマ閉じ込めチャンバー内に形成されたプラズマの１次隔離領域への実質的に直接的な見通し線がなくなるように、プラズマ閉じ込めチャンバーと２次チャンバーとの間に置かれる。
【００１１】
Ｃｏｘ他による米国特許番号６，４１８，８７４、表題「プラズマ処理のためのトロイダル・プラズマ源」では、基材処理チャンバー内のトロイダル・プラズマ源を対象にしている。このトロイダル・プラズマ源は、シータシンメトリ（ｔｈｅｔａ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）なポロイダルプラズマを形成する。ポロイダルプラズマ電流は本質的にプラズマ発生機構の表面と平行になっているので、内壁のスパッタリングによる侵食を減少させる。プラズマ電流は、同様に、基材処理チャンバー内の基材の処理表面に対して平行に流れる。基材とプラズマ源との間に位置する一定形状の部材及びプラズマ源により、プラズマ処理の均一性を向上させるように選定された方法でプラズマ密度を制御する。Ｌａｉ他による米国特許番号６，７５５，１５０、表題「マルチコアトランスフォーマープラズマ源」では、トロイダルコアを用いた、ランスフォーマーと結合したプラズマ源を対象にしている。ランスフォーマーと結合したプラズマ源は、トーラスの中央軸に沿って、高密度のイオンを有するプラズマを形成する。プラズマ発生装置の磁心は、プラズマの指向性を向上させ発生効率を上げるために垂直に整列して積み重ねることができる。磁心は、横方向配列にして、非常に大きな基材も含めて種々の大きさの基材に対応して伸縮できるプラズマ発生プレートとすることもできる。プラズマに対称性を持たせることにより、２つの基材をプラズマ発生装置の両サイドに置くことにより同時に処理することができる。
【００１２】
Ｃａｍｐｂｅｌｌ他による米国特許番号５，４２１，８９１、表題「高密度プラズマ蒸着及びエッチング装置」では、プラズマ蒸着及びエッチング装置を対象にしている。この装置は、プラズマ源、基材処理チャンバー、内部磁気コイル、及び外部磁気コイルを具備する。プラズマ源は、基材処理チャンバーの上部軸方向に位置する。プラズマ源を取り囲んで内部磁気コイル及び外部磁気コイルがプラズマ源及び基材処理チャンバーの軸に垂直な平面に配置されている。第１の電流は内部コイルを通って流れ第２の電流は外部コイルを通って流れる。第２の電流は第１の電流とは反対方向に流れる。基材処理チャンバー内の磁界は、きわめて均一な処理が可能なように成形される。ガス供給ラインの独特のダイヤモンド型のパターンは、このダイヤモンド型が装置内で処理される加工対象物の外周の４箇所にほぼ接するように配置される場所に用いることができる。
【００１３】
Ｃｈｅｎ他による米国特許番号７，１６６，８１６、表題「誘導的に結合したトロイダル・プラズマ源」では、ガスを引き離す装置を対象にしている。この装置は、ガス、第１の磁気鉄心を有する第１のトランスフォーマー、第２の磁気鉄心を有する第２のトランスフォーマー、第１のソリッドステートＡＣスイッチング電源、第１の電圧源、第２のソリッドステートＡＣスイッチング電源、及び第２の電圧源を有するプラズマチャンバーを具備する。第１の磁気鉄心は、プラズマチャンバーの第１の部分を囲み、第１の１次巻き線を有する。第２の磁気鉄心は、プラズマチャンバーの第２の部分を囲み、第２の１次巻き線を有する。第１のソリッドステートＡＣスイッチング電源は、第１の電圧源に接続された１以上のスイッチング半導体装置を有し、第１の１次巻き線に接続された第１の出力を有する。第２のソリッドステートＡＣスイッチング電源は、第２の電圧源に接続された１以上のスイッチング半導体装置を有し、第２の１次巻き線に接続された第２の出力を有する。第１のソリッドステートＡＣスイッチング電源は、第１の１次巻き線の第１のＡＣ電流を駆動する。第２のソリッドステートＡＣスイッチング電源は、第２の１次巻き線の第２のＡＣ電流を駆動する。第１のＡＣ電流及び第２のＡＣ電流はプラズマチャンバー内に複合したＡＣ電圧を誘起して、トロイダル・プラズマを直接形成し、トランスフォーマーの２次回路を完成させ、そしてガスを分離する。
【００１４】
Ｃｈｅｎ他による米国特許番号６，９２４，４５５、表題「統合されたプラズマチャンバー及び誘導結合されたトロイダル・プラズマ源」では、統合されたトロイダル・プラズマ源を有する素材処理装置を対象にしている。この素材処理装置は、プラズマチャンバー、処理チャンバー、トランスフォーマー、及びソリッドステートＡＣスイッチング電源を具備する。プラズマチャンバーは、処理チャンバーの外周面の一部を具備する。トランスフォーマーは、プラズマチャンバーの一部を囲む磁気鉄心を有すると共に、１次巻き線を具備する。ソリッドステートＡＣスイッチング電源は、電圧源に接続された１以上のスイッチング半導体装置を有し、１次巻き線に接続された出力を有する。ソリッドステートＡＣスイッチング電源は、１次巻き線のＡＣ電流を駆動する。１次巻き線のＡＣ電流はプラズマチャンバー内にＡＣ電圧を誘起し、それにより、トランスフォーマーの２次回路を完成させるトロイダル・プラズマを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本願に開示された技術は、添付図と共に以下の詳細な説明からさらによく理解し認識できるであろう。
【図１Ａ】本願明細書に開示した技術の１つの実施形態により構成され動作可能な、ダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。
【図１Ｂ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図１Ａのダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図２Ａ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、ダブルポート・サイドエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図２Ｂ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図２Ａのダブルポート・サイドエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システムの、側方から断面を見た図として示した実施形態の概略図である。
【図３Ａ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図３Ｂ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図３Ａのシングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システムの相互に貫通するループ構造の簡略化した概略図である。
【図３Ｃ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、図３Ｂの相互に貫通するサーキュラー・ループ構造を拡大した概略図である。
【図３Ｄ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図３Ｅ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、図３Ｄの相互に貫通する矩形ループ構造を拡大した概略図である。
【図４Ａ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図４Ｂ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、ダブルポート・サイドエントリーの相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図５Ａ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、ダブルポート・トップエントリー・トロイダル・プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。
【図５Ｂ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、図５Ａのダブルポート・トップエントリー・トロイダル・プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。
【図６】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、プラズマ成分を放出する複数の開口の形状の概略図である。
【図７Ａ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、高真空チャンバー内側の絶縁ガスケットの概略図である。
【図７Ｂ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、高真空チャンバー外側の絶縁ガスケットの概略図である。
【図８】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、プラズマ発生システムのエントリーポートの、部分断面図として示した概略図である。
【図９Ａ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。
【図９Ｂ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、図９Ａのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図１０】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、のロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。
【図１１Ａ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、他の１つのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。
【図１１Ｂ】本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、別のロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。
【図１１Ｃ】本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、他の１つのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願明細書に開示した技術により、プラズマを発生させる新しいシステムを提供することにより先行技術の欠点を解消する。本願明細書に開示した技術によるシステムでは、低エネルギーの生のプラズマ成分を発生させ、高真空処理チャンバー内に配置した対象物に供給する。高真空処理チャンバーに供給したとき、生のプラズマ成分は対象物に近づく。本願明細書に開示した技術によるシステムには、高真空処理チャンバーに物理的に進入し比較的近距離から対象物にプラズマを吹き付ける。プラズマ・ディスチャージ・チャンバー（以下ＤＣｈと略称）は、低真空状況下で動作し閉ループを形成する。閉ループＤＣｈは、トランスフォーマー型プラズマトロン内のフェライト磁心の周りに単一の２次巻き線を実質的に形成する。導体がフェライト磁心の別の側の周りに巻きつけられ、この導体は低ＲＦ周波数で動作しているＡＣ電源に接続される。本願明細書に開示した技術によれば、閉ループＤＣｈは、高真空処理チャンバー（以下ＰＣｈと略称）に閉ループＤＣｈを挿入したり取り除いたりすることが容易になるよう組み立てられ設計される。この閉ループＤＣｈは、管状の構造とすることができる。本願明細書に開示した技術によるＤＣｈの設計では、ＤＣｈに先行技術による既存のＰＣｈと結合させることができる。加えて、閉ループＤＣｈは、ＤＣｈの一部がＰＣｈ中の処理対象物の場所と非常に接近するように、物理的にＰＣｈを貫通するように構成され設計される。本願明細書に開示した技術によれば、処理対象物の場所と非常に接近するＤＣｈの一部分には、ＤＣｈ中に発生させたプラズマを処理対象物に均一にスプレーするための複数の開口が設けられる。
【００１７】
一般に、本願明細書に開示した技術は、高真空処理チャンバー内で種々の化学処理を行うためのプラズマ発生に関する。高真空処理チャンバーは、高真空反応チャンバーのように称されることもできる。一般に、本願明細書に開示した技術により発生させたプラズマは、如何なるフィルターにも掛けられていないプラズマである。そのようなフィルターが掛かっていないプラズマは、クルードプラズマとして知られ、中性原子や中性分子のみならず、イオン、自由ラジカル、自由電子、のような種々のプラズマ成分を含むことがある。用語「プラズマ」は、本願明細書に開示した技術の記載全般にわたって用いられ、上記のようなクルードプラズマを意味する。多くの化学処理及び物理処理は、低エネルギー反応として行われるとき、高真空状態又は超高真空状態で行われることに留意すべきである。本願明細書に開示した技術によれば、低エネルギー反応物質は、低電界中のプラズマ成分（すなわち、反応物質）を保持することにより、高真空チャンバー又は超高真空チャンバー内の対象物に低ネルギー反応物質を供給し、ＤＣｈから出して、真空チャンバー内のクヌーセン数を大きく保っている処理対象物に非常に近接している高真空チャンバー内に反応物質を入れる。以下に示す通り、本願明細書に開示した技術によれば、ＤＣｈは、高真空ロール・ツー・ロール処理チャンバーのみならず、高真空バッチ・ウエハー処理チャンバーにも接続することができ、これらの処理チャンバーと共に使用することができる。
【００１８】
ここで図１Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号１００で示した、ダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。側方から見た図１Ａは、内部構成要素が見えるので、実質的に、ダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システム１００の断面図である。ダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システム１００（ここでは、矩形ループ・プラズマ発生システム１００と呼ぶ）には、ＰＣｈ１０２及びトランスフォーマー型プラズマトロン１０４が含まれる。ＰＣｈ１０２は、実質的に、高真空状態が維持されている高真空処理チャンバーである。トランスフォーマー型プラズマトロン１０４は、ＰＣｈ１０２と一体となっている。以下に詳細に示す通り、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４の一部はＰＣｈ１０２に挿入されている。一般に、矩形ループ・プラズマ発生システム１００は、高真空環境下で生じる化学処理のために用いられる、プラズマを発生させるために用いられる。トランスフォーマー型プラズマトロン１０４は、実質的に、プラズマを発生させ、ＰＣｈ１０２に導き、そこで、プラズマは、ＰＣｈ１０２で行われる化学処理のために用いることができる。
【００１９】
ＰＣｈ１０２は、高真空ポンプ１０６、対象物１０８、対象物ホルダー１１０、対象物ヒーター１１２、シャッター１１４、対象物遠隔操作器１１６、少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源１１８、電子ガン蒸発器１２０、２つのエントリーポート１２２を有する。ＰＣｈ１０２はまた、高真空反応チャンバーにおいてよく知られている、圧力ゲージ（不図示）、質量分析計（不図示）、及び反射高速電子線回折装置（以下ＲＨＥＥＤと略称）ツール（不図示）を具備することができる。ＰＣｈ１０２は、付加的に、対象物移送機構（不図示）、赤外線パイロメーター（不図示）、膜厚モニター（不図示）、膜蒸着制御装置（不図示）、イオン源（不図示）、偏光解析器（不図示）、及び複数のガス源（不図示）を具備することができる。ＰＣｈ１０２は、さらに、高真空処理において一般に用いられる公知の他の構成要素を具備することができる。
【００２０】
ＰＣｈ１０２は、実質的に、密封することができるコンパートメントとなっている。ＰＣｈ１０２は、円筒、又は、立方体、又は、球体、その他の既知の形にすることができる。ＰＣｈ１０２は通常ステンレス鋼で造られる。ＰＣｈ１０２はバレル型の処理チャンバーとすることができ、例えば、４０から４０００リットルの範囲の容量を持つ。高真空ポンプ１０６、シャッター１１４、対象物遠隔操作器１１６、クヌーセンセル蒸発源１１８、及び電子ガン蒸発器１２０は、すべて、外側からＰＣｈ１０２と結合されている。対象物１０８、対象物ホルダー１１０、及び対象物ヒーター１１２は、すべて、内側からＰＣｈ１０２と実質的に結合されている。高真空ポンプ１０６は、空気をＰＣｈ１０２から吸いだし、それにより、ＰＣｈ１０２内に高真空状態を生み出し高真空状態を維持する。例えば、高真空ポンプ１０６がＰＣｈ１０２から空気を吸いだした後の圧力は１０−４〜１０−１０Ｐａである。対象物１０８は、実質的に、化学反応を起こさせることができる対象物を表す。対象物１０８は、例えば、ウエハー、フィルム、ファイバー、その他とすることができ、２０センチメートルまでの長さとすることができる。対象物ホルダー１１０は、実質的に、対象物１０８をその位置に保持する。図１Ａに示す通り、対象物ホルダー１１０は端部で対象物１０８を保持し、対象物１０８に向かって進んでくる化学物質、元素、及びプラズマを妨げないようにしている。対象物ヒーター１１２は、実質的に、対象物１０８の上部に位置し、対象物１０８の表面温度を上昇させるために用いられる。対象物ヒーター１１２から対象物１０８へ送られる熱は、図１で、複数の矢印１６０として示した。
【００２１】
シャッター１１４は、実質的に、対象物１０８を覆うためにＰＣｈ１０２内に伸ばすことができるアーム１１５を具備する。アーム１１５は、対象物１０８を覆い、クヌーセンセル蒸発源１１８、電子ガン蒸発器１２０、あるいは、ＰＣｈ１０２内にあるプラズマから来る反応物質から遮蔽する。対象物遠隔操作器１１６は、対象物１０８、対象物ホルダー１１０、及び対象物ヒーター１１２を、上下のような複数の方向に動かすため、及び、対象物１０８、対象物ホルダー１１０、及び対象物ヒーター１１２のいずれかを曲げ、回転させ、蒸着を均一化するために用いることができる。少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源１１８は、元素からの蒸気をＰＣｈ１０２に供給するために用いることができる。図１Ａに示したクヌーセンセル蒸発源１１８のそれぞれは、蒸発させＰＣｈ１０２に供給した元素が、実質的に、対象物１０８の表面の大部分に衝突し蒸着するような位置に置かれる。複数の付加的なクヌーセンセル蒸発源（不図示）は、ＰＣｈ１０２と結合し、複数のクヌーセンセル蒸発源を介してＰＣｈ１０２に供給された元素が、実質的に、対象物１０８の全表面に均等に衝突し蒸着するように対象物１０８に向けることができる。電子ガン蒸発器１２０もまた、ＰＣｈ１０２と結合し、電子ガン蒸発器１２０によりＰＣｈ１０２に供給された金属蒸気が、実質的に、対象物１０８の表面の大部分に均等に衝突し蒸着するような位置に置かれる。２つのエントリーポート１２２が、ＰＣｈ１０２の側面に装備される。エントリーポート１２２は、図１Ｂに明確に示されている。以下に示す通り、エントリーポート１２２により、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４をＰＣｈ１０２内に挿入することができる。
【００２２】
トランスフォーマー型プラズマトロン１０４は、接続フランジ１２３、ラジオ周波数（以下ＲＦと略称）電源１２４、複数の導体１２６、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８、閉ループディスチャージチャンバー（以下「閉ループＤＣｈ」又は単に「ＤＣｈ」と略称）１３０、複数の開口１３８、キャパシタンス圧力ゲージ１４２、及び絶縁ガスケット１４８Ａ及び１４８Ｂを具備する。接続フランジ１２３は、絶縁ガスケット１４８Ｂを介してエントリーポート１２２と結合している。トランスフォーマー型プラズマトロン１０４には、図１Ｂのみに示した付加的な要素を含み、図１Ｂの説明中に述べられている。トランスフォーマー型プラズマトロン１０４にはさらに、ＲＦ電源１２４につながったインピーダンス整合回路網が含まれている。閉ループＤＣｈ１３０内では、矢印１３２で示すように、プラズマが生成されている。矢印１３２は、閉ループＤＣｈ１３０内で生じたプラズマが閉ループを形成することを示すものであり、プラズマが特定の方向に流れることを示すことに留意すべきである。閉ループＤＣｈ１３０は、実質的に低真空ディスチャージチャンバーであり、圧力を、実質的に０．１〜１０Ｐａの間に保持する。閉ループＤＣｈ１３０は、長方形であり、図１Ｂに明示する。閉ループＤＣｈ１３０は、機能的に、外部セクション１３４と内部セクション１３６の２つのセクションに分けられる。内部セクション１３６は、エントリーポート１２２を経てＰＣｈ１０２に挿入される一方、外部セクション１３４はＰＣｈ１０２の外側に残る。外部セクション１３４では、プラズマ１３２が生成される一方、内部セクション１３６では、プラズマ１３２がＰＣｈ１０２内に放出される。ＲＦ電源１２４は、複数の導体１２６に接続されている。複数の導体１２６は、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８と結合している。図１Ａに詳細に示されてはいないが、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８のそれぞれは、複数の導体１２６と結合している。複数の導体１２６は、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８に巻きつけられ、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４の１次巻き線となる。複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８は、実質的に閉ループＤＣｈ１３０を取り囲んでいる。閉ループＤＣｈ１３０は、実質的にトランスフォーマー型プラズマトロン１０４の２次巻き線をなす。複数の開口１３８の各々は、実質的に閉ループＤＣｈ１３０の内部セクション１３６に位置する。複数の開口１３８はまた、複数のオリフィス又はノズルと称することもできる。複数の開口１３８は、プラズマ１３２を内部セクション１３６からＰＣｈ１０２に、実質的には対象物１０８上に放出する。
【００２３】
内部セクション１３６は、対象物１０８の周りを取り囲む形でＰＣｈ１０２内に広がるよう設計されている（図１Ｂに、より明確に示されている）。内部セクション１３６及び対象物１０８は、内部セクション１３６が対象物１０８より少し下に位置するよう、ＰＣｈ１０２内に配置されている。例えば、内部セクション１３６は、対象物１０８より２から１０センチメートル下のような、数センチ程度、対象物１０８より下に配置することができる。閉ループＤＣｈ１３０の内部セクション１３６は、長方形なので、ＰＣｈ１０２に供給される、例えば、少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源１１８及び電子ガン蒸発器１２０からの気化した、元素の対象物１０８への照射を妨げることはない。対象物１０８に対する相対的な内部セクション１３６の正確な位置は、設計段階での選択事項であり、実質的に、ＤＣｈ１３０の内部圧力の計測値（キャパシタンス圧力ゲージ１４２で計測）、ＤＣｈ１３０内部のプラズマ１３２の電流の計測値（ＤＣｈ１３０の周りに配置した磁気リング電流ゲージで計測）、及び、対象物１０８へのプラズマ１３２の分布の均一性のトレードオフの関係となる。
【００２４】
複数の開口１３８を対象物０８に近接して配置し、内部セクション１３６から複数の開口１３８を経て放出するプラズマ１３２が実質的に均等に対象物１０８の表面に放射されるようにしている。図１Ｂに詳細に示した通り、複数の開口１３８は、プラズマ１３２が均等に対象物１０８に吹き付けられるように、対象物１０８の周りに均等に設置される。複数の開口１３８の各々は、対象物１０８とは、プラズマ１３２中のプラズマ成分の平均自由行程より実質的に短い距離だけ離れた所に位置する。プラズマの平均自由行程は、プラズマの成分が実質的に消滅してしまうまでに、例えば、お互いに再結合するまでに、移動することのできる距離を意味する。プラズマ１３２の平均自由行程より短い、対象物１０８との距離に複数の開口１３８を置くことで、プラズマ１３２のプラズマ成分が、実際に対象物１０８の表面に衝突し堆積することができる。複数の開口１３８を経由してプラズマ１３２が放出されるので、プラズマ１３２は、対象物１０８の方向にＰＣｈ１０２内で、プルームを形成する。対象物１０８に対する複数の開口１３８の相対角は、複数の開口１３８それぞれから放出されるブルームが対象物１０８の表面に楕円形を形成するような角度となっている。プラズマ成分の濃度は複数の開口１３８の近傍で最高値となり、対象物１０８の中心に向かうにつれて徐々に小さくなる。複数の開口１３８それぞれは、別々の複数の開口１３８から対象物１０８の表面に投射した楕円の隣り合う投射面が重なり合い、プラズマ１３２からのプラズマ成分が対象物１０８に実質的に均一に広がるように、閉ループＤＣｈ１３０上に配置される。
【００２５】
複数の開口１３８は、ＰＣｈ１０２内の高真空状態を損なわないように、ＤＣｈ１３０中の複数の開口１３８の実際の数と矩形ループ・プラズマ発生システム１００のクヌーセン番号（以下Ｋｎと略称）とに応じて、それぞれ、約１〜８ｍｍの範囲の直径を有する。両端に開口を有するそれぞれのスリーブ（不図示）は、複数の開口１３８の各々に挿入されている。したがって、個々のスリーブの各々が、複数の開口１３８を経てＤＣｈ１３０の１つの壁に挿入されている。個々のスリーブの各々の外径は、複数の開口１３８の直径に実質的に等しい。個々のスリーブの各々は、プラズマ１３２を対象物１０８に向けて放出するノズルとしての機能を持つ。各スリーブは、対象物１０８に向けて特定の角度の方向を持たせてもよい。一般に、対象物１０８に向けたスリーブの開口（すなわち、スリーブのノズル端）は、断面が実質的に円形ではなく、ＤＣｈ１３０の長軸１１７に対しても短軸１１９に対しても垂直方向に向いてはいない。スリーブのノズル端は、断面形状の長いほう（例えば、楕円の長軸）を対象物１０８の方に向けて、円筒、円錐、楕円、放物線、双曲線、その他の形状のような、適切などのような幾何学的形状を持たせることもできる。スリーブのノズル端の具体的な断面形状により、スリーブのノズル端から放出されるプラズマ１３２のプルームの楕円投射面の大きさと広がりを変化させることができる。スリーブの種々の形と構造を図６に詳細に示す。一般に、複数の開口１３８に挿入された種々のスリーブのノズル端は、放射状に対象物１０８に向けられる。
【００２６】
ＤＣｈ１３０中の複数の開口１３８のそれぞれとの間隔と開口１３８の数は、対象物１０８の大きさ、複数の開口１３８に挿入されたそれぞれのスリーブのノズル端から対象物１０８までの距離、及びスリーブのノズル端の寸法及び形によって決まる。一般に、それぞれの隣り合う複数の開口１３８の同士の間隔は、実質的に、複数の開口１３８のうちの１つと対象物１０８との間の距離と同様である。また、対象物１０８が大きくなるにつれて、複数の開口１３８の隣り合うもの同士の間隔も大きくなる。個々のスリーブのそれぞれは、以下の、すなわち、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）のような耐熱性金属、セラミックス、石英ガラス、熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）及びグラファイトのような、材料のうちの１つから造ることができる。個々のスリーブのそれぞれは、およそ５〜１０ｍｍの長さとし、対象物１０８からはなれた側の開口で（すなわち、スリーブのノズル端ではない側で）、５〜１０ｍｍの範囲の直径とすることができる。
【００２７】
次に図１Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図１Ａのダブルポート・サイドエントリー矩形ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。図１Ａ及び１Ｂにおいて等価な構成要素は、同じ番号を用いて表示している。矩形ループ・プラズマ発生システム１００に対する付加的な構成要素であることをうまく示して説明するために、図１Ａのいくつかの構成要素は、図１Ｂにおいて意図的に省略している。図１Ａに示す通り、図１Ｂには、ＰＣｈ１０２、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４、真空ポンプ１０６、対象物１０８、２つのエントリーポート１２２、接続フランジ１２３、ＲＦ電源１２４、複数の導体１２６、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８、閉ループＤＣｈ１３０、複数の開口１３８、キャパシタンス圧力ゲージ１４２、及び、絶縁ガスケット１４８Ａ及び１４８Ｂが示されている。プラズマ１３２は、複数の矢印１６２で示す通り、実質的にＤＣｈ１３０の周囲全体に存在する。複数の矢印１６２は単にＤＣｈ１３０内部のプラズマ１３２が閉ループを形成しているだけであることに留意すべきである。プラズマ１３２が実際にＤＣｈ１３０の周囲を回っているわけではない。対象物１０８は、図１Ｂにおいて円形である。対象物１０８は、例えば長方形のような、ふさわしいどのような形にすることもでき、その形状は設計時の選択事項である。ＤＣｈ１３０の外部セクション１３４及びＤＣｈ１３０の内部セクション１３６は、図１Ｂに明確に示されている。内部セクション１３６は、ＰＣｈ１０２内に貫入しており、外部セクション１３４は、ＰＣｈ１０２の外部に残されている。加えて、図１Ｂにのみ示されている通り、矩形ループ・プラズマ発生システム１００はまた、ガス入口リーク弁１４０、のぞき窓１４４、磁石リング電流ゲージ１４６、及び、３つの絶縁ガスケット１４８Ａ、４８Ｂ、１４８Ｃを具備する。ガス入口リーク弁１４０、キャパシタンス圧力ゲージ１４２、のぞき窓１４４、及び、磁石リング電流ゲージ１４６は、すべて外部セクション１３４に配置されている。ガス入口リーク弁１４０は、ガスシリンダー（不図示）に連結されている。キャパシタンス圧力ゲージ１４２及びのぞき窓１４４は、両方ともＤＣｈ１３０に取り付けられている。磁石リング電流ゲージ１４６は、ＤＣｈ１３０の周囲に取り付けられた、トランスフォーマーのリング型磁心である。さらに、矩形ループ・プラズマ発生システム１００は、実質的にＤＣｈ１３０の経路と平行に、ＤＣｈ１３０の経路に沿って、ワイヤループを有することもできる。特に、ワイヤループは、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８で、維持電圧を計測するために複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８の周りに付加的な２次巻き線を形成させるように、ＤＣｈ１３０の経路と平行にする。
【００２８】
ガス入口リーク弁１４０から、ＤＣｈ１３０をガスで満たすことができる。ガス入口リーク弁１４０からＤＣｈ１３０を満たしたガスは、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８に電圧と電力が供給されたときプラズマ１３２内で点火されるガスである。キャパシタンス圧力ゲージ１４２は、ＤＣｈ１３０内の圧力を実際に計測する。のぞき窓１４４から、ユーザーは、外部セクション１３４内部のプラズマ１３２の発生を見ることができ、さらに、プラズマの分光分析を可能とする。磁石リング電流ゲージ１４６により、ＤＣｈ１３０の電流を計測する。ワイヤループ（不図示）は、矩形ループ・プラズマ発生システム１００により、実質的にはＤＣｈ１３０内のプラズマ１３２である、システムの２次巻き線に生じる電圧を計測するために用いられる。電圧はワイヤループを横切って計測する。ワイヤループは、実質的に、ＤＣｈ１３０と同じ経路に沿っているので、ワイヤループを横切る電圧は、ＤＣｈ１３０内の電圧を表す。
【００２９】
図１Ｂに示す通り、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４は、２つのエントリーポート１２２を介してＰＣｈ１０２に挿入され連結されている。２つのエントリーポート１２２は、ＰＣｈ１０２内の真空を維持するために、しっかりとシールしなければならない。エントリーポート１２２は、図１Ｂに示す絶縁ガスケット１４８Ｂ、１４８Ｃのような、テフロン（登録商標）リングでシールしてもよい。複数の導体１２６は、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８の周りにトランスフォーマー型プラズマトロン１０４の１次巻き線を形成する。ＤＣｈ１３０内にあるプラズマ１３２は、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４の２次巻き線を形成する。ガス入口リーク弁１４０を経由してガスがＤＣｈ１３０に入り、複数の導体１２６を経由して複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８に電力が供給される。複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８に電力を供給することにより、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８に交番磁界が生じ、これにより、ＤＣｈ１３０に交番電界が生じる。ＤＣｈ１３０に生じた交番電界は、ガス中の原子や分子から電子を除去するために用いられ、プラズマ１３２中でガスを点火する。ＤＣｈ１３０に生じた交番電界は、プラズマ１３２を保持するためにも用いられる。プラズマ１３２は、ＤＣｈ１３０に保持されるので、少量のプラズマ１３２が、複数の開口１３８を経由してＰＣｈ１０２に放出される。複数の開口１３８の空間的位置及び形によって、対象物１０８へ向かう複数のプルーム１６４の形で、プラズマ１３２がＰＣｈ１０２内に放出される。プラズマ１３２が対象物１０８の表面に均一に堆積するように、複数の開口１３８は、ＤＣｈ１３０に沿って異なる位置に設けられる。一般に複数の開口１３８は、対象物１０８の表面にプラズマ１３２の均一な拡散がなされるように、ＤＣｈ１３０に沿って対称的に（例えば、対象物１０８から同一の距離になるように）設けられる。
【００３０】
ＤＣｈ１３０内に導入されたガスを点火しプラズマ１３２プラズマ１３２内に導くために、ＤＣｈ１３０の壁は非導電でなければならない。さもなければ、生じた電圧及び電流がＤＣｈ１３０の壁を通り抜け、プラズマが形成されなくなってしまう。ＤＣｈ１３０は、したがって、複数の電気的に絶縁されたセクションに分割される。図１Ａ及び１Ｂの例では、ＤＣｈ１３０は、３つの電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃに分割される。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂは、実質的に、ＤＣｈ１３０の内部セクション１３６を表し、電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃは、実質的に、ＤＣｈ１３０の外部セクション１３４を表す。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの各々は、実質的に、開放された金属チューブである。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃは連結されているが、絶縁ガスケット１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃにより相互に電気的に分離されている。絶縁ガスケット１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃは、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃを電気的に絶縁してシールするために用いられる。絶縁ガスケット１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃは、テフロン（登録商標）のような柔軟な材料で造られ、２つの剛体フランジで挟み込まれる。例えば、絶縁ガスケット１４８Ｂ、１４８Ｃは、接続フランジ１２３とエントリーポート１２２とに挟まれる。絶縁ガスケット１４８Ａは、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂを連結する。絶縁ガスケット１４８Ｂは、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｃを連結する。絶縁ガスケット１４８Ｃは、電気的に絶縁されたセクション１５０Ｂ、１５０Ｃを連結する。絶縁ガスケット１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃについて、図７Ａ、７Ｂに詳細に示されている。一般に、本明細書全般にわたり、絶縁ガスケットを介して連結したＤＣｈチューブ端、例えば、絶縁ガスケット１４８Ａで連結した、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂのチューブ端は、実質的に、チューブ端での電位の差により、コンデンサを形成することに留意すべきである。ＤＣｈ１３０中の絶縁ガスケット１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃの存在により、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０は、プラズマ１３２を導き入れたとき異なる電位を持つことがある。
【００３１】
本願明細書に開示した技術によれば、ＤＣｈ１３０は、複数の電気的に絶縁されたセクションに分割することができる。種々の電気的に絶縁されたセクションにより、例えば、ＤＣｈ１３０を簡単に組み立てたり、エントリーポート１２２を介して、ＰＣｈ１０２から簡単に分解したりできるように、ＤＣｈ１３０の適切な位置でＤＣｈ１３０を分割することができる。一例として、絶縁ガスケット１４８Ａを、ＤＣｈ１３０の長いほうの側面に沿って置かれた絶縁ガスケット１４８Ｂ、１４８Ｃに平行になっている２つの絶縁ガスケット（不図示）で置き換えることで、ＤＣｈ１３０を４つの電気的に絶縁されたセクションに分割することができる。他の一例として、絶縁ガスケット１４８Ｂ、１４８Ｃを、図１Ｂに示す通り、磁石リング電流ゲージ１４６の位置に隣接して、実質的に、絶縁ガスケット１４８Ａの反対側に、ＤＣｈ１３０に１つの絶縁ガスケット（不図示）で置き換えることで、ＤＣｈ１３０を２つの電気的に絶縁されたセクションに分割することができる。このような例において、（複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８の代わりに）複数の径の小さい透磁性の高い磁気鉄心（不図示）をＤＣｈ１３０の短い方の側におくことができ、ＤＣｈ１３０全体の長さを短くすることができる。図１Ｂに示すように、ＤＣｈ１３０は、長方形であり、２つのエントリーポート１２２を介してＰＣｈ１０２に貫入している。以下に示す通り図２Ａ、３Ａ、３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂにおいて、本願明細書に開示した技術の閉ループＤＣｈは、図１Ｂに示した長方形のほかに他の形状を取ることができる。
【００３２】
電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの各々は、高真空チャンバー技術で一般に用いられているような、二重壁水冷ステンレス鋼のチューブで造られている。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの各々は、さらに、チューブの二重壁の間に冷却液（すなわち、水）を循環させるために、複数の入口管（不図示）及び複数の出口管（不図示）を設けることができる。入口管（不図示）は、ＤＣｈ１３０の内側の壁（不図示）に沿って又はＤＣｈ１３０の外側の壁（不図示）に沿って、それぞれの電気的に絶縁されたセクションの電位を崩さないように、設けることができる。冷却液を流す入口管及び出口管は、プラスチックの管によりＰＣｈ１０２の外側に伸ばすことができる。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの各々のチューブの内径は、ＰＣｈ１０２の内側にて０．１〜１Ｐａの間の圧力でプラズマ１３２中のプラズマ成分の平均自由行程よりも大きい。例えば、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａのチューブの内径は約４０ｍｍとすることができる。
【００３３】
一般に、外部セクション１３４に配置する、電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃに用いるチューブの長さは、ＤＣｈ１３０中の高電圧によりＤＣｈ１３０の壁でパチパチ音を出し、対象物１０８へのプラズマ１３２の蒸着の品質に影響を与えるＤＣｈ１３０の汚染を増大させるので、ＤＣｈ１３０に誘導される全電圧を低くするためにできるだけ短くする。一般に、ＤＣｈ１３０は、実質的に導体なので、長さを短くするとオームの法則により抵抗も小さくなり、プラズマ１３２の維持電圧を保持するために必要な電力及びＤＣｈに生じる電圧を減少させる。電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃの長さは、多くの透磁性の高い磁気鉄心１２８が矩形ループ・プラズマ発生システム１００でどのように用いられるかだけでなく、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８の寸法と幾何学的形状により、実質的に定まる。電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃは、実質的に「Ｕ」字型なので、複数の透磁性の高い磁気鉄心１２８は、電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃでのチューブの長さを減少させるために、電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃの基礎（すなわち磁石リング電流ゲージ１４６が置かれている場所）に設置することができる。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂのチューブの長さは、実質的に、対象物１０８の寸法、形、及び幾何学的形状により定まる。電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂの角又は鋭角部は、電気的に絶縁されたセクションに用いられるチューブ全体の長さを減少させるためだけでなく、ＤＣｈ１３０の鋭角部に生じる局部的な電界を減少させるために、湾曲させ又は取り除くことができる。一般に、局部的な電界は、スパッタを生じさせ、ＤＣｈ１３０を汚染させる原因となりがちである。
【００３４】
一般に、トランスフォーマー型プラズマトロン１０４は、ＰＣｈ１０２とは電気的に分離されていることに留意すべきである。しかしながら原則として、電気的に絶縁されたセクション１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃは、ＰＣｈ１０２と共に電気的に接地されている。加えて、ＤＣｈ１３０は、単一の絶縁ガスケット（不図示）のみを有する、１つだけの分離区間を有するループとなることがある。しかし、このような構成において、例えば、1センチメートルあたり数キロボルト程度の、実質的な高電界が、１つの絶縁ガスケットの近傍に生じることがある。このような、実質的な高電界は、プラズマ１３２が最初に点火され絶縁ガスケットを破損させ、ＤＣｈ１３０（不図示）の２つの電気的に絶縁されたセクション同士の電気的分離を崩したときに生じる。高電界での絶縁ガスケットの損傷は、電界の強さ、絶縁ガスケットを製造するための誘電体の型式、高電界の形状に関係する絶縁ガスケットの断面、及び絶縁ガスケットの清浄度及び品質とに関連する。
【００３５】
ここで図２Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号２００で示した、ダブルポート・サイドエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。ダブルポート・サイドエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００（以降、スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００と称する）は、ＰＣｈ２０２、トランスフォーマー型プラズマトロン２０４、及び対象物２０６を具備する。ＰＣｈ２０２は、高真空状態に保たれる一方、トランスフォーマー型プラズマトロン２０４は、低真空状態に保たれる。スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００は、実質的に、矩形ループ・プラズマ発生システム１００（図１Ａ及び１Ｂ）に類似し、矩形ループ・プラズマ発生システム１００と多くの同じ構成要素を具備する。一般に、スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００と矩形ループ・プラズマ発生システム１００との間の主な違いは、ＰＣｈに挿入されるトランスフォーマー型プラズマトロンの形である。開示した技術についての説明を分かりやすくするために、スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００と矩形ループ・プラズマ発生システム１００との間での類似する、対象物ホルダー、対象物ヒーター、シャッター、対象物操作器、複数のクヌーセンセル蒸発源、電子ガン蒸発器、ガス入口リーク弁、キャパシタンス圧力ゲージ、のぞき窓、磁石リング電流ゲージ、その他のような、構成要素は省略した。
【００３６】
ＰＣｈ２０２は、２つのエントリーポート２０８を具備する。トランスフォーマー型プラズマトロン２０４は、接続フランジ２０９、複数の透磁性の高い磁気鉄心２１０（ここでは、フェライト磁心２１０と称する）、複数の導体２１２、スプリット・ループＤＣｈ２１４（ここでは、「スプリット・ループＤＣｈ」又は単に「ＤＣｈ」と称する）、絶縁ガスケット２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄ及びプラズマ２１５を具備する。フェライト磁心２１０は、ＤＣｈ２１４の周囲に設置されている。複数の導体２１２は、フェライト磁心２１０の各々と結合されている（図２Ａには詳細に記載されていない）。複数の導体２１２は、低ＲＦ電源及びインピーダンス・マッチング・ネットワーク（不図示）とに接続されている。スプリット・ループＤＣｈ２１４は、機能的に２つのセクション、すなわち外部セクション２１６及び内部セクション２１８に分けられる。内部セクション２１８は、エントリーポート２０８を経由してＰＣｈ２０２に挿入される一方、外部セクション２１６はＰＣｈ２０２の外部にとどまる。外部セクション２１６は、プラズマ２１５を生成する場所である一方、内部セクション２１８は、プラズマ２１５がＰＣｈ２０２内に放出される場所である。プラズマ２１５は、複数の矢印２２４で示すように、ＤＣｈ２１４の周りに閉ループを形成する。ＤＣｈ２１４は、２つの電気的に絶縁されたセクション２２０Ａ、２２０Ｂを有する。電気的に絶縁されたセクション２２０Ａ、２２０Ｂは、絶縁ガスケット２２２Ａ、２２２Ｂにより連結され、２つのセクションは電気的に相互に分離されている。絶縁ガスケット２２２Ａ、２２２Ｂは、絶縁ガスケット１４８Ａ（図１Ａ及び１Ｂ）と実質的に同様の構成、材料、装備、作用を有し、図７Ａに詳細が記載されている。電気的に絶縁されたセクション２２０Ａは、実質的に電気的に絶縁されたセクション１５０Ｃと同様である。エントリーポート２０８に挿入された電気的に絶縁されたセクション２２０Ａの一部分は、絶縁ガスケット２２２Ｃ、２２２Ｄのような、テフロン（登録商標）リングでシールしてもよい。
【００３７】
電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂは、実質的に、平行四辺形に似た、分割形状を有する。電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂは、第１のポイント２３０で２つのチャンネル２３２Ａ、２３２Ｂに分けられる。チャンネル２３２Ａ、２３２Ｂは、第２のポイント２３４で１つのチャンネルに再結合する。チャンネル２３２Ａ、２３２Ｂに沿って、電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂは、プラズマ２１５をＰＣｈ２０２に放出し対象物２０６に蒸着させるために複数の開口２２６を有する。図２Ａに示す通り、複数の開口２２６のそれぞれは、それぞれプルーム２２８の形で、プラズマ２１５をＰＣｈ２０２に放出する。複数の開口２２６は、実質的に複数の開口１３８（図１Ａ及び１Ｂ）に類似し、開口に挿入するスリーブ（不図示）を具備することができ、対象物２０６に向けられた各スリーブはノズル（不図示）としての機能を持つ。チャンネルは、ＤＣｈ２１４内のプラズマ２１５を第１のポイント２３０でチャンネル２３２Ａ及び２３２Ｂに均等に分割するように、実質的に類似し、実質的に対称になっている。第１のポイント２３０で分割されたチャンネル２３２Ａ及び２３２Ｂは、実質的に同じ角度で第２のポイント２３４で再結合する。チャンネル２３２Ａ及び２３２Ｂは、形は実質的に同一であり、直径及び長さは実質的に相互に鏡像関係にある。チャンネル２３２Ａ及び２３２Ｂを実質的に同一とすることで、両方のチャンネルで実質的に等しくプラズマ２１５を点火する。加えて、複数の開口２２６を経由して放出されたプラズマ２１５は、対象物２０６上に蒸着するプラズマ２１５と実質的に同一プラズマ成分を有する。複数の開口２２６は、各開口から対象物２０６へ放射されたプラズマ２１５の量が実質的に等しくなるよう、チャンネル２３２Ａ及び２３２Ｂに沿って実質的に等しく対称に間隔を置いて配置されている。これに関して、複数の開口２２６からは、対象物２０６に向けて対象物２０６上に実質的に均一にプラズマ２１５がＰＣｈ２０２内に放出される。閉ループＤＣｈ１３０（図１Ａ及び１Ｂ）と比較すると、スプリット・ループＤＣｈ２１４は、対称形状であり対象物２０６の周りに対称に配置されているので、プラズマ２１５を対象物２０６上に、より均一に散布し蒸着することができる。
【００３８】
電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂの一般的形状により、プラズマ２１５を対象物２０６上に均一に散布し蒸着することが可能となる。図２Ａに示す通り対象物２０６は、実質的に平らであり円形である。対象物２０６は概して平らであるが、断面に示す通り（図２Ａに示す通り）、対象物２０６は複数の形及び寸法を持つことができる。例えば、対象物２０６は円筒、楕円、その他の断面形状を持つことができる。対象物２０６は平らでなくてもよく、例えば、円筒形又は球形とすることもできる。分割形状の電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂは、種々の形状及び寸法の対象物２０６に適合するよう構成することができることに留意すべきである。一般に、電気的に絶縁されたセクションは、複数の異なるチャンネルの各々のチャンネルがトポロジー、直径、及び長さの点で実質的に同一であるという条件で、第１のポイント２３０で複数の異なるチャンネルに分割することができる。電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂの分割形状は、円形、正方形、ひし形、楕円形、平行四辺形、多角形、その他のような、実質的に、どのような閉じた対称形とすることもできる。加えて、電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂにより形成された平面は、電気的に絶縁されたセクション２２０Ａにより形成された平面に対して、実質的に、どのような角度にすることもできる。例えば、図５Ａ及び５Ｂにおいて、ダブルポート・トップエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システムが示され、そこでは、ＤＣｈの分割部分が円形であり、ＤＣｈのＰＣｈに挿入した部分に対して直角となっている。
【００３９】
ここで図２Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図２Ａのダブルポート・サイドエントリー・スプリット・ループ・プラズマ発生システムの、側方から断面を見た図として一般に参照番号２５０で示した実施形態の概略図である。スプリット・ループ２５０の側面図は、一般に番号２４０で示し、スプリット・ループ２５０の断面は、一般に番号２４２で示す。２４２の断面図は、破線「Ｉ」に沿って２４０を直角に側面から見た断面図である。図２Ｂと図２Ａとの間で間で同様の構成要素は同一の番号で表示している。電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂの実施形態は、図２Ｂに示されており、電気的に絶縁されたセクション２２０Ｂは、第１のポイント２３０で４つのチャンネル２３６１、２３６２、２３６３、及び２３６４に分割される。各チャンネル２３６１、２３６２、２３６３、及び２３６４のそれぞれが、幾何形状、直径、長さ、及び複数の矢印２３８Ａで示すような第１のポイント２３０で分割される角度、複数の矢印２３８Ｂで示すような第２のポイント２３４で再結合する角度が実質的に同一なので、各チャンネル２３６１、２３６２、２３６３、及び２３６４内のプラズマ（不図示）は、断面図２４２に示すように、実質的に均一に対象物２０６の両側に蒸着する。当業者にとって本願明細書に開示した技術により、スプリット・ループ２５０の他の多くの実施形態が可能であり、設計時の選択範囲であることは明らかである。
【００４０】
ここで図３Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として一般に参照番号３００で示した概略図である。シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システム３００（ここで、相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００と称する）は、ＰＣｈ３０２、トランスフォーマー型プラズマトロン３０４及び対象物３０６を具備する。ＰＣｈ３０２は高真空状態に維持される一方、トランスフォーマー型プラズマトロン３０４は低真空状態に維持される。相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００は、実質的に、矩形ループ・プラズマ発生システム１００（図１Ａ及び１Ｂ）に類似し、矩形ループ・プラズマ発生システム１００と多くの同じ構成要素を具備する。一般に、相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００と矩形ループ・プラズマ発生システム１００との間の主な違いは、ＰＣｈに挿入されたトランスフォーマー型プラズマトロンの形である。開示した技術についての説明を分かりやすくするために、相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００と矩形ループ・プラズマ発生システム１００との間で類似する、対象物ホルダー、対象物ヒーター、シャッター、対象物操作器、複数のクヌーセンセル蒸発源、電子ガン蒸発器、ガス入口リーク弁、キャパシタンス圧力ゲージ、のぞき窓、磁石リング電流ゲージ、その他の構成要素については省略した。
【００４１】
ＰＣｈ３０２は、単一のエントリーポート３０８を具備する。トランスフォーマー型プラズマトロン３０４は、フランジ３０９、複数の透磁性の高い磁気鉄心３１０、複数の導体３１２、相互に貫通するループＤＣｈ３１４（ここでは、「相互に貫通するループＤＣｈ」または、単に「ＤＣｈ」と称す）、及びプラズマ３１５を具備する。さらに、ＤＣｈ３１４は、複数の絶縁ガスケット（不図示）を有する。複数の透磁性の高い磁気鉄心３１０はＤＣｈ３１４の周囲に設置されている。複数の導体３１２は、透磁性の高い磁気鉄心３１０のそれぞれに接続されている（図３Ａには明確に記載されていない）。複数の導体３１２は、インピーダンスマッチング回路と共にＲＦ電源（不図示）に接続されている。相互に貫通するループＤＣｈ３１４は、機能的に２つのセクション、外部セクション３１６と内部セクション３１８に分けられる。内部セクション３１８は、エントリーポート３０８を介してＰＣｈ３０２に挿入される一方、外部セクション３１６は、ＰＣｈ３０２の外部にとどまる。外部セクション３１６は、プラズマ３１５を生成する場所である一方、内部セクション３１８は、プラズマ３１５がＰＣｈ３０２に放出される場所である。プラズマ３１５は、複数の矢印３２４で示すように、ＤＣｈ３１４の周りに閉ループを形成する。ＤＣｈ３１４は、複数の電気的に絶縁されたセクション（不図示）を有し、各電気的に絶縁されたセクションは、隣り合う電気的に絶縁されたセクションと絶縁ガスケットを介して連結されている。ＤＣｈ３１４のエントリーポート３０８に挿入されている部分は、テフロン（登録商標）リングでシールしてもよい（不図示）。
【００４２】
ＤＣｈ３１４は相互に貫通する円形であり、図３Ｂでさらに説明する。この相互に貫通する円形は、大口径配管３２８に挿入した小口径配管３３０を具備する。大口径配管３２８は、実質的に対象物３０６を取り囲む円形セクション３３２を有する。円形セクション３３２の直径は、矢印３２６Ａで示すように貫通領域に至るまで一定であり、そこで、円形セクション３３２の直径は、小口径配管３３０と実質的に同じになるよう縮められ、まっすぐな小口径配管３３４として示した図３Ａのようになる。この点において、円形セクション３３２は、図３Ａにおいて直線形状の小口径配管３３４として示した通り、大口径チューブ３２８を貫通する。同時に、小口径配管３３４と小口径配管３３０とは、プラズマ３１５が生成される、方形の外部セクション３１６を形成する。図３Ａに示す通り、貫通領域３２６Ｂで、小口径配管３３０は、大口径配管３２８に挿入される。複数の磁気鉄心３１０は、外部セクション３１６中の小口径配管３３０の周りに設けられる。円形セクション３３２に沿って、ＤＣｈ３１４は、プラズマ３１５をＰＣｈ３０２内に放出して対象物３０６に蒸着させるために複数の開口３２０を有する。図３Ａに示す通り、複数の開口３２０の各々から、それぞれプルーム３２２の形でプラズマ３１５をＰＣｈ３０２内に放出する。複数の開口３２０は、実質的に複数の開口１３８（図１Ａ及び図１Ｂ）に類似し、開口に挿入するスリーブ（不図示）を具備することができ、対象物３０６に向けられた各スリーブはノズル（不図示）としての機能を持つ。複数の開口３２０は、複数の開口３２０から放射されたプラズマ３１５が対象物３０６上に均等に蒸着するよう、円形セクション３３２の周りに実質的に等間隔に配置されている。閉ループＤＣｈ１３０（図１Ａ及び図１Ｂ）及びスプリット・ループＤＣｈ２１４（図２Ａ）と比較すると、相互に貫通するループＤＣｈ３１４は、円形をしており対象物３０６の周りに位置しているので、対象物３０６上にプラズマ３１５を、より均等に放散させ蒸着させることができる。相互に貫通するループＤＣｈ３１４のもう１つの利点は、２つではなく１つのエントリーポート３０８を有することである。
【００４３】
図３Ｂ、３Ｄ、４Ａ、及び４Ｂに示す通り、ＤＣｈ３１４の相互に貫通する形状は、種々の形に変形することができ、したがって、ＰＣｈ３０２中の対象物３０６の種々の大きさ、形、配置に対応することができる。例えば、円形セクション３３２は、（図３Ｄに示すように）方形又は長方形とすることができ、小口径配管３３０（すなわち、外部セクション３１６）は、円形又は６角形にすることができる。円形セクション３３２は、（図４Ａ及び図４Ｂに示すように）直線形状にすることもできる。
【００４４】
ここで、図３Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、図３Ａのシングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システムの相互に貫通するループ構造の、全体として参照番号３５０で示した、簡略化した概略図である。相互に貫通するループ構造３５０は、ループセクション３５２Ａ及び３５２Ｂ、及び、相互に貫通するセクション３５４を有する。プラズマ（不図示）は、複数の矢印３５６で示すように相互に貫通するループ構造３５０内のあらゆる場所に存在し、閉ループを形成している。相互に貫通するセクション３５４には、小口径配管３５８及び大口径配管３６０が含まれる。プラズマは、ループセクション３５２Ａの周囲に存在すると共に、小口径配管３５８内にも存在する。プラズマは、小口径配管３５８に沿って存在すると共に、ループセクション３５２Ｂ内にも存在する。プラズマは、ループセクション３５２Ａ内になるように大口径配管３６０内にも存在する。シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システム（不図示）中の、１つのループセクション３５２Ａ及び３５２ＢはＰＣｈ（不図示）の内部にあり、他のループセクションはＰＣｈの外部にある。ＰＣｈの外部にあるループセクションとは、透磁性の高い磁気鉄心（不図示）がそのループセクションの周りに設置されているようなところである。相互に貫通するセクション３５４は、実質的に、接続フランジ３５７を介してエントリーポートからＰＣｈに挿入した相互に貫通するループ構造３５０の一部となる。ループセクション３５２Ａ及び３５２Ｂは相互に貫通する点３６２Ａ及び３６２Ｂで相互に貫通するセクション３５４に入る。相互に貫通する点３６２Ｂは、破線の円３６４で区分してあり、相互に貫通する点３６２Ｂの拡大図は図３Ｃに詳細が示されている。小口径配管３５８は、実質的に、大口径配管３６０内に位置する。大口径配管３６０は、実質的に、小口径配管３５８を取り囲む。大口径配管３６０の直径は、プラズマが大口径配管３６０を通ってループセクション３５２Ｂからループセクション３５２Ａに自由に存在することができるように、実質的に、小口径配管３５８の直径より大きい。小口径配管３５８の中心軸（不図示）は、大口径配管３６０の中心軸と一致させてはならない。一般に、小口径配管３５８の中心軸は、大口径配管３６０の中心軸とはずれている。また、小口径配管３５８及び大口径配管３６０中のキャリアの経路は同様にすべきである。このように、大口径配管３６０の直径は、実質的に、小口径配管３５８の２倍となる。一般に、小口径配管及び大口径配管３５８及び３６０の中心軸は平行であるが、小口径配管及び大口径配管３５８及び３６０は、同じ長さ方向の中心軸を有する必要はない。例えば、小口径配管３５８を、実質的に、大口径配管３６０の内壁（付番なし）の近傍（図３Ｂには不図示）に置くことができる。そのような実施形態とすることで、大きな自由空間（不図示）が、大口径配管３６０の内壁（付番なし）の反対側にできるので、相互に貫通するループ構造３５０内にガスの長い平均自由行程を確保することができる。
【００４５】
ここで、図３Ｃを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号３６２Ｂで示した、図３Ｂの相互に貫通するサーキュラー・ループ構造を拡大した概略図である。図３Ｂと図３Ｃとの間で等価な構成要素は同一の番号で示した。図示の通り、小口径配管３５８は大口径配管３６０に挿入されている。プラズマ（不図示）は、矢印３６６Ａで示すように小口径配管３５８全体に存在し、そして、矢印３６６Ｂで示すように大口径配管３６０全体に存在する。図３Ｂの相互に貫通するサーキュラー・ループ構造は、図３Ｂの相互に貫通するサーキュラー・ループ構造に組み立てられる複数の異なるチューブセクションにより、実質的に製造することができる。例えば、図３Ｃに示す通り、小口径配管３５８は第１のチューブ３７１Ａと第２のチューブ３７１Ｂとで造られ、大口径配管３６０は第３のチューブ３７１Ｃで造られる。チューブセクション３７１Ｄは、第２のチューブ３７１Ｂの他端を表す。各チューブは、絶縁ガスケットを介して接続した隣接するチューブセクションと電気的に絶縁して接続される。図３Ｃにおいて、第１のチューブ３７１Ａは、第２のチューブ３７１Ｂと絶縁ガスケット３７０を介して接続されている。絶縁ガスケット３７０は、第１のチューブ３７１Ａと第２のチューブ３７１Ｂとを接続すると同時に、第１のチューブ３７１Ａを第２のチューブ３７１Ｂから電気的に分離する。絶縁ガスケット３７０は、リング形状である。小口径配管３５８は大口径配管３６０に挿入して接続されシール３６８で密封される。シール３６８は絶縁材料で造られリング形状に造られる。シール３６８は、大口径配管３６０と小口径配管３５８とを密封する必要はない。シール３６８は、チューブセクション３７１Ｄと第３のチューブ３７１Ｃとを接続する一方、チューブセクション３７１Ｄと第３のチューブ３７１Ｃとを密封する。シール３６８は、また、チューブセクション３７１Ｄを第３のチューブ３７１Ｃから電気的に絶縁する。本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態では、シール３６８は省略され（不図示）、小口径配管３５８は、大口径配管３６０に溶接されることに留意すべきである。この実施形態では、第２のチューブ３７１Ｂが第３のチューブ３７１Ｃに接触しないように、第１のチューブ３７１Ａは、第３のチューブ３７１Ｃに溶接される。このように、第２のチューブ３７１Ｂは絶縁ガスケット３７０を介して第１のチューブ３７１Ａと接続されているが、小口径配管３５８とは電気的に絶縁されている。
【００４６】
図３Ｃには、小口径配管３５８及び大口径配管３６０の二重壁水冷構造が示される。破線の楕円３７２Ａは、二重壁水冷構造の小口径配管３５８を示し、破線の楕円３７２Ｂは、二重壁水冷構造の大口径配管３６０を示す。破線の楕円３７２Ａで示すように、小口径配管３５８の壁には、第１の内側チューブ３７４Ａと第１の外側チューブ３７４Ｂとが含まれる。第１の内側チューブ３７４Ａと第１の外側チューブ３７４Ｂとの間に、水のような冷却液３７６が入っている。同様に、破線の楕円３７２Ｂで示すように、大口径配管３６０の壁には、第２の内側チューブ３７８Ｂと第２の外側チューブ３７８Ａとが含まれる。第１の内側チューブ３７４Ａ、第１の外側チューブ３７４Ｂ、第２の内側チューブ３７８Ｂ、及び、第２の外側チューブ３７８Ａは、それぞれしっかりした壁となっている。第１の内側チューブ３７４Ａと第１の外側チューブ３７４Ｂとの間の隙間（付番せず）は、第２の内側チューブ３７８Ｂと第２の外側チューブ３７８Ａとの間の隙間（付番せず）と同様に空洞となっている。第２の内側チューブ３７８Ｂと第２の外側チューブ３７８Ａとの間に、水のような冷却液３７６が入っている。第１の内側チューブ３７４Ａ、第２の内側チューブ３７８Ｂ、第１の外側チューブ３７４Ｂ、及び、第２の外側チューブ３７８Ａの各々は、ステンレス鋼で造られている。小口径配管３５８と大口径配管３６０とがその一部を構成するシングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するサーキュラー・ループ・プラズマ発生システム（不図示）から、冷却液３７６及び３８０の注入と除去のために、小口径配管３５８と大口径配管３６０との間に追加のチューブ（不図示）を含めることができる。
【００４７】
ここで、図３Ｄを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号４００で示した、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム（以降、相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００と称す）は、ＰＣｈ４０２、トランスフォーマー型プラズマトロン４０４、及び、対象物４０６を具備する。ＰＣｈ４０２は、高真空状態に維持される一方、トランスフォーマー型プラズマトロン４０４は、低真空状態に維持される。相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００は、実質的に、上記のプラズマ発生システム、特に、相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００（図３Ａ）と類似しており、これらのプラズマ発生システムと同じ構成要素を多く含んでいる。一般に、相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００と相互に貫通するサーキュラー・プラズマ発生システム３００との間の主な違いは、ＰＣｈに挿入されたトランスフォーマー型プラズマトロンの形状である。開示した技術をうまく説明するために、相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００と、先に説明したプラズマ発生システムとの間で類似する、対象物ホルダー、対象物ヒーター、シャッター、対象物操作器、複数のクヌーセンセル蒸発源、電子ガン蒸発器、ガス入口リーク弁、キャパシタンス圧力ゲージ、のぞき窓、トランスフォーマー・リング鉄心、等、のような、構成要素については省略する。
【００４８】
ＰＣｈ４０２は、シングル・エントリーポート４１２を有する。トランスフォーマー型プラズマトロン４０４は、複数の透磁性の高い磁気鉄心４０８、複数の導体４１０、接続フランジ４１４、相互に貫通するループＤＣｈ４１６（以降、「相互に貫通するループＤＣｈ」又は単に「ＤＣｈ」と称する）、及びプラズマ４１８を具備する。プラズマ４１８は、複数の矢印４２０で示すようにＤＣｈ４１６の内部に存在する。ＤＣｈ４１６はまた、複数の絶縁ガスケット４２８Ａ、４２８Ｂ、４２８Ｃ、４２８Ｄ、及び４２８Ｅを具備する。透磁性の高い磁気鉄心４０８は、ＤＣｈ４１６の周囲に設置される。複数の導体４１０は、透磁性の高い磁気鉄心４０８のそれぞれに接続されている（図３Ｄには明確に記載されていない）。複数の導体４１０は、インピーダンスマッチング回路網と共にＲＦ電源（不図示）に接続されている。相互に貫通するループＤＣｈ４１６は、機能的に２つのセクション、外部セクション４２２と内部セクション４２４とに分けられる。内部セクション４２４は、エントリーポート４１２を介してＰＣｈ４０２に挿入される一方、外部セクション４２２は、ＰＣｈ４０２の外部にとどまる。外部セクション４２２は、プラズマ４１８を生成する場所である一方、内部セクション４２４は、プラズマ４１８がＰＣｈ４０２に放出される場所である。ＤＣｈ４１６には、電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ、４２６Ｂ、４２６Ｃ、４２６Ｄ、及び４２６Ｅが含まれる。電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ〜４２６Ｅは、それぞれ、絶縁ガスケット４２８Ａ〜４２８Ｅを介して隣接する電気的に絶縁されたセクションと接続されている。ＤＣｈ４１６のエントリーポート４１２に挿入されている部分は、接続フランジ４１４を用いてシールされ、接続フランジ４１４は銅ガスケット（不図示）を有する標準的な高真空フランジＣＦ１００とすることができる。絶縁ガスケット（不図示）は、フランジ４１４とエントリーポート４１２との間に設置することができる。銅ガスケットは、ＰＣｈ４０２と共に接地することができる。接続フランジ４１４は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃ及び４２６ｄをエントリーポート４１２から電気的に絶縁するために、テフロン（登録商標）ガスケットと一緒にすることができる。絶縁ガスケット４２８Ａ、４２８Ｂ、及び４２８Ｃについては図７Ａを参照しながら以下に説明し、絶縁ガスケット４２８Ｄ、及び４２８Ｅについては図７Ｂを参照しながら以下に説明する
ＤＣｈ４１６は、相互に貫通する矩形を有しており、図３Ｅにおいて、以下にさらに説明する。破線の楕円４３６で図３Ｄに示した相互に貫通する矩形の一部を示す。相互に貫通する矩形には、大口径配管４３２に挿入した小口径配管４３４が含まれる。大口径配管４３２は、小口径配管４３４が挿入されている区画セクション４３８を有する。大口径配管４３２は、内部セクション４２４内に示すような、対象物４０６を実質的に取り囲む方形セクション（付番せず）を有する。図３Ｄに示す通り、区画セクション４３８において、小口径配管４３４が大口径配管４３２に挿入されている。複数の磁気鉄心４０８は、外部セクション４２２の、実質的に、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｅの周りに設置されている。大口径配管４３２の直径は、大口径配管４３２中のプラズマ４１８の平均自由行程が、実質的に、小口径配管４３４中のプラズマ４１８の平均自由行程と同様になるように、小口径配管４３４の直径の約２倍となっている。小口径配管４３４が大口径配管４３２の中心から外れているならば、例えば、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃが同じ側から（図３Ｄでは不図示）電気的に絶縁されたセクション４２６に出入りするようなとき、このような実施形態が可能となる。図３Ｄは、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃが互いに反対側から電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄに出入りすることが示されている。
【００４９】
電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ〜４２６Ｅの各々は、図３Ｃに示すように、二重壁水冷のステンレス鋼のチュービングにより造られる。一般に、電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ〜４２６Ｄを造るチュービングの二重壁の間を流れる、水のような冷却液で、電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ〜４２６Ｄを冷却する。電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄに対して、絶縁ガスケット４２８Ｄに隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄに連結された第１の入口管（不図示）を介して二重壁の間に冷却液が導かれる。この冷却液は、二重壁の間を通り第１の出口管（不図示）を通って区画セクション４３８で、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄから（温まった冷却液として）出てゆく。第１の出口管は、直径６ｍｍのステンレス鋼の管とすることができる。第１の出口管は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄの内壁（付番せず）に接続され、実質的に、フランジ４１４に隣接するＰＣｈ４０２の外側の電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄから出てゆく。第１の出口管は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃと接触することはない。第１の出口管が電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄから一旦出ると、プラスチックのチュービングに接続することができる。電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃに対して、矢印４３５で示された、ＰＣｈ４０２の外側の電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄと電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃとの継ぎ手に隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃと接続された第２の入口管（不図示）を通って、冷却液が二重壁の間に導かれる。この冷却液は、二重壁の間を通り、矢印４３７で示された、ＰＣｈ４０２の内側の電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄと電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃとの継ぎ手に隣接する第２の出口管（不図示）を通って、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃから（温まった冷却液として）出てゆく。第２の出口管は、直径６ｍｍのステンレス鋼の管とすることができる。第２の出口管は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃの内壁（付番せず）に接続され、実質的に、接合部４３５に隣接するＰＣｈ４０２の外側の電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃから出てゆく。第２の出口管が電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃから一旦出ると、プラスチックのチュービングに接続することができる。これは、図３Ｅに詳細が示されている。第２の出口管は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃを横切って同じ電位でなければならないことに留意すべきである。
【００５０】
電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ及び４２６Ｂに対して、入口管及び出口管（不図示）は、それぞれ、ＰＣｈ４０２の壁を貫通する絶縁フィードトラス（ｆｅｅｄ−ｔｈｒｕｓ）（不図示）を通ってこれらの電気的に絶縁されたセクションの二重壁の間に導かれ二重壁から出てゆく。絶縁フィードトラス（ｆｅｅｄ−ｔｈｒｕｓ）は、電気的に絶縁されたセクション４２６Ａ及び４２６Ｂの自然電位を保持するために必要とされる。これらの入口管及び出口管は、ＰＣｈ４０２内の大口径配管４３２を機械的に支えるために用いることができる。ＰＣｈ４０２外側で、これらの入口管及び出口管をプラスチックのチュービングに接続することができる。絶縁ガスケット４２８Ｂに隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ｂと結合している第３の入口管（不図示）を通って電気的に絶縁されたセクション４２６Ｂの二重壁の間に冷却液が導かれる。冷却液は、二重壁の間を通り、絶縁ガスケット４２８Ａに隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ｂから第３の出口管（不図示）を通って（温まった冷却液として）出てゆく。第３の出口管は直径６ｍｍのステンレス鋼の管とすることができる。冷却液は、絶縁ガスケット４２８Ｃに隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ａに接続された第４の入口管（不図示）を通って電気的に絶縁されたセクション４２６Ａの二重壁の間に導かれる。この冷却液は、二重壁の間を通り、第４の出口管（不図示）を通って絶縁ガスケット４２８Ａに隣接する電気的に絶縁されたセクション４２６Ａから（温まった冷却液として）出てゆく。第４の出口管は、同様に、直径６ｍｍのステンレス鋼の管とすることができる。冷却液は、通例、電気的に絶縁されたセクションの二重壁の間に、そのセクションのチューブの最も低い位置から導入され、そのセクションのチューブの最も高い位置から排出されるとともに、冷却液中に形成される気泡の量を最小限にすることに留意すべきである。
【００５１】
フランジ４１４は大口径配管４３２に接続され、それにより、エントリーポート４１２を介して、ＰＣｈ４０２とトランスフォーマー型プラズマトロン４０４とを密封する。フランジ４１４は、ＰＣｈ４０２とともに電気的に接地することができ、これにより、エントリーポート４１２とフランジ４１４とは、一般的な銅ガスケットで密封される。エントリーポート４１２、フランジ４１４、及び大口径配管４３２の寸法の一例として、エントリーポート４１２が約１００ｍｍであるならば、エントリーポート４１２に簡単に挿入できるように、大口径配管４３２は、約８０〜９０ｍｍの直径とすることができる。このような寸法で、フランジ４１４は、当業者に知られた、標準のＣＦ１００フランジで実施可能である。ＰＣｈ４０２内の小口径配管４３４の端部と区画セクション４３８との間の長さは約２０ｍｍとすることができる。絶縁ガスケット4２８Ｂ及び４２８Ｅと絶縁ガスケット４２８Ｃ及び４２８Ｄとにより、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃ及び４２６Ｄを電気的に分離する。
【００５２】
内部セクション４２４において、ＤＣｈ４１６は、プラズマ４１８をＰＣｈ４０２に放出し対象物４０６に蒸着するための複数の開口４３０を有する。複数の開口４３０のそれぞれからプルーム（不図示）の形でＰＣｈ４０２にプラズマ４１８を放出する。複数の開口４３０は、実質的に複数の開口１３８（図１Ａ及び図１Ｂ）に類似し、開口に挿入するスリーブ（不図示）を具備することができ、対象物４０６に向けられた各スリーブはノズル（不図示）としての機能を持つ。複数の開口４３０は、複数の開口４３０から放射されたプラズマ４１８が対象物４０６上に均等に蒸着するよう、矩形セクションの周りに実質的に等間隔に配置されている。大口径配管４３２及び小口径配管４３４は、対象物４０６に平行とすることができる。大口径配管４３２及び小口径配管４３４は、対象物４０６に対して垂直にすることも含めて、任意の角度にすることもできる。一般に、図３Ｄ中の対象物４０６は、確実にプラズマ４１８が対象物４０６上に均等に蒸着するように、約１２５ｍｍ以上の幅又は長さを持つことはない。相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００の寸法は、対象物にプラズマ４１８を均等に蒸着させるための手段を付加することを条件に、１２５ｍｍ以上の長さ又は幅を有する対象物に合わせて大きくすることができる。
【００５３】
閉ループＤＣｈ１３０（図１Ａ及び図１Ｂ）と比較すると、相互に貫通するループＤＣｈ４１６は、方形であること及び対象物４０６の周りに設置していることから、対象物４０６にプラズマ４１８をより均一に放出し蒸着させることができる。相互に貫通するループＤＣｈ３１４（図３Ａ）及び相互に貫通するループＤＣｈ４１６は、貫通の形状及び構造がＰＣｈへの単一のエントリーポートしか必要としないので、トランスフォーマー型プラズマトロン３０４（図３Ａ）及び４０４からＰＣｈ３０２（図３Ａ）及びＰＣｈ４０２への出入りが簡略化されていることにも留意すべきである。上述の通り、本願明細書に開示した技術によれば、内部セクション４２４及び外部セクション４２２は種々の形状とすることができる。例えば、外部セクション４２２は、円形又は楕円形とすることができる。加えて、本願明細書に開示した技術によれば、内部セクション４２４と外部セクション４２２とは、お互いに種々の角度で配置することができる。例えば、外部セクション４２２と内部セクション４２４とは、相互に直角に配置することができる。内部セクション４２４に対する、外部セクション４２２の具体的な形状、構造、及び角度は設計時の選択事項であり、当業者には自明のことである。
【００５４】
ここで、図３Ｅを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号４３６で示した、図３Ｄの相互に貫通する矩形ループ構造を拡大した概略図である。図３Ｄと図３Ｅとの間で等価な構成要素は同一の番号で示した。特に、図３Ｅは、矢印４３５で表示した、ＰＣｈ４０２の外部の電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃと電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄとの継ぎ手部分を拡大したものを示す。図３Ｅに示す通り、プラズマ４１８は、複数の矢印４２０で示す通り大口径配管４３２及び小口径配管４３４の中に存在する。小口径配管４３４は、小口径配管４３４の外壁と大口径配管４３２の内壁との間の最大間隔と実質的に同じ直径を有する。小口径配管４３４と大口径配管４３２とは、必ずしも中心軸を同じにする必要はない。図示の通り、絶縁ガスケット４２８Ｅは電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃを電気的に絶縁されたセクション４２６Ｅと接続させると同時に、これらのセクションを電気的に絶縁する。絶縁ガスケット４２８Ｅはリング形となっている。小口径配管４３４の端部４２５も、図３Ｅに示されている。図３Ｅは、冷却液を小口径配管４３４の二重壁（不図示）に導く入口管４４４を表示している。入口管４４４は、実質的に、小口径配管４３４を横切る電圧と同じ電圧を有する。入口管４４４は、小口径配管４３４の二重壁に入る。入口管４４４は、例えば、６ｍｍのステンレス鋼管とすることができる。図３Ｅは、温まった冷却液を小口径配管４３４の他端（付番せず）から排出させるための出口管４４０も表示している。出口管４４０は、小口径配管４３４の内壁（付番せず）に隣接して設置される。出口管４４０は、排出管４４２に付着させることができる。出口管４４０は通常ステンレス鋼で造られ、排出管４４２はプラスチックで作られる。
【００５５】
図３Ｅは、電気的に絶縁されたセクション４２６Ｃと電気的に絶縁されたセクション４２６Ｄとが、２つのセクションが密封されさらに電気的に絶縁されている状態で、接続されていることも示している。大口径配管４３２は、この配管に取り付けた円形フランジ４４６Ａを有する。小口径配管４３４、この配管に取り付けた円形フランジ４４６Ｂを有する。円形フランジ４４６Ａは、ネジ穴とテノン・トゥース（ｔｅｎｏｎ ｔｏｏｔｈ）４５２Ａとを有する。円形フランジ４４６Ｂは、ネジ穴と、ほぞ穴４５２Ｂとを有する。テノン・トゥース（ｔｅｎｏｎ ｔｏｏｔｈ）４５２Ａと、ほぞ穴４５２Ｂとはそれぞれ実質的に円環形状をしている。ほぞ穴４５２Ｂは、実質的に、テノン・トゥース（ｔｅｎｏｎ ｔｏｏｔｈ）４５２Ａと同様の形をしている。円形フランジ４４６Ａは、円形フランジ４４６Ｂ及び４４６Ａのネジ穴に挿入するネジ又はボルト（不図示）により、円形フランジ４４６Ｂと結合される。テフロン（登録商標）ガスケット４５０は、テノン・トゥース（ｔｅｎｏｎ ｔｏｏｔｈ）４５２Ａとほぞ穴４５２Ｂとがテフロン（登録商標）ガスケット４５０しっかりつかむように、円形フランジ４４６Ａと円形フランジ４４６Ｂとの間に配置される。テフロン（登録商標）ガスケット４５０は、リング形状とすることができる。ネジにより、円形フランジ４４６Ａと円形フランジ４４６Ｂとの間のテフロン（登録商標）ガスケット４５０を締め付け圧縮し、小口径配管４３４を大口径配管４３２に接続し、密着させる。各々が切断用電気接点を有する絶縁エポキシブッシング（不図示）を、大口径配管４３２を小口径配管４３４から電気的に分離するために、ネジ穴に設置する。
【００５６】
ここで、図４Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号４８０で示した、シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。シングルポート・サイドエントリーの相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０（以降、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０と称す）は、ＰＣｈ４８２、トランスフォーマー型プラズマトロン４８４、及び対象物４８６を具備する。ＰＣｈ４８２は高真空状態に維持される一方、トランスフォーマー型プラズマトロン４８４は、低真空状態に維持される。相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０は、実質的に、上述のプラズマ発生システムに類似し、これらのプラズマ発生システムと多くの同じ構成要素を有する。一般に、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０と上述のプラズマ発生システムとの間の主な違いは、ＰＣｈに挿入するトランスフォーマー型プラズマトロンの形状である。開示する技術の説明を分かりやすくするために、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０と既に説明したプラズマ発生システムとの間で類似する、対象物ホルダー、対象物ヒーター、対象物操作器、複数のクヌーセンセル蒸発源、電子ガン蒸発器、ガス入口リーク弁、キャパシタンス圧力ゲージ、のぞき窓、磁石リング電流ゲージ、その他のような構成要素の説明は省略した。対象物４８６は、トランスフォーマー型プラズマトロン４８４の縦方向軸（不図示）に対してＰＣｈ４８２で垂直に対象物４８６が設置されることを除いて、対象物１０８と実質的に類似する。以下に示す通り、ＰＣｈ４８２中の対象物は、トランスフォーマー型プラズマトロン４８４の縦方向軸と平行に設置することもできる。このことは、点線で表示した対象物４８７で示している。一般に、対象物４８６又は対象物４８７のどちらか一方だけがＰＣｈ４８２内に存在する。
【００５７】
ＰＣｈ４８２は単一のエントリーポート５０２を有する。トランスフォーマー型プラズマトロン４８４は、複数の透磁性の高い磁気鉄心４８８、複数の導体４９０、相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２（以降、「相互に貫通するシャフトＤＣｈ」又は単に「ＤＣｈ」と称す）、及びプラズマ４９４を具備する。プラズマ４９４は、複数の矢印４９６で示すように、ＤＣｈ４９２内部に存在し、閉ループを形成する。ＤＣｈ４９２はまた、複数の絶縁ガスケット５００Ａ及び５００Ｂ、テフロン（登録商標）ガスケット５０３、及びフランジ５０４を具備する。複数の導体４９０は、透磁性の高い磁気鉄心４８８のそれぞれに接続されている（図４Ａには明示されていない）。複数の導体４９０は、ＲＦ電源（不図示）に接続されている。相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２は、機能的に２つのセクション、外部セクション（不図示）と内部セクション（不図示）とに分けられる。内部セクションは、エントリーポート５０２を通ってＰＣｈ４８２に挿入される一方、外部セクションは、ＰＣｈ４８２の外側にとどまる。外部セクションは、プラズマ４９４が生成される場所である一方、内部セクションは、プラズマ４９４がＰＣｈ４８２内に放出される場所である。ＤＣｈ４９２には、複数の電気的に絶縁されたセクション４９８Ａ、４９８Ｂ、及び４９８Ｃが含まれる。電気的に絶縁されたセクション４９８Ａ、４９８Ｂ、及び４９８Ｃは、絶縁ガスケット５００Ａ及び５００Ｂ及びテフロン（登録商標）ガスケット５０３を介して相互に接続されている。ＤＣｈ４９２のエントリーポート５０２に挿入されている部分は、ステンレス鋼で造ることができるフランジ５０４を用いて密封されている。フランジ５０４、実質的に円環形状である。絶縁ガスケット５００Ａ及び５００Ｂについては、以下に図７Ｂを参照して説明する。ＰＣｈ４８２とＤＣｈ４９２とは、エントリーポート５０２と接続されているだけであり、ここがチャンバー同士で接続されている唯一の場所なので、電気的切断装置は必要でない。したがって、標準的な高真空ガスケット（不図示）をエントリーポート５０２とフランジ５０４との間に置くことができる。エントリーポート５０２は、ステンレス鋼で造られた標準的な高真空ＣＦ１００とすることができる。
【００５８】
ＤＣｈ４９２は、相互に貫通するシャフト形状を有し、実質的に、電気的に絶縁されたセクション４９８Ｂ及び４９８Ｃで表される。相互に貫通するシャフトの形態には、大口径配管５０８に挿入した小口径配管５０６が含まれる。小口径配管５０６及び大口径配管５０８の各々は、間にテフロン（登録商標）ガスケット５０３を置いたフランジ（不図示）を有し、電気的に小口径配管５０６と大口径配管５０８とを絶縁すると同時に密封する。複数の磁気鉄心が外部セクションの小口径配管５０６の周り、多くは、電気的に絶縁されたセクション４９８Ａの周りに設置される。大口径配管５０８の直径は、小口径配管５０６大口径配管５０８の直径の約２倍であり、大口径配管５０８中のプラズマ４９４の平均自由行程が小口径配管５０６中のプラズマ４９４の平均自由行程と実質的に同様となるように、２つの配管の中心軸は相互にずれがあり平行である。一般に、小口径配管５０６の直径は、小口径配管５０６の外壁と、大口径配管５０８の内壁との最大間隔と実質的に同じである。このことは、２つの配管を種々の形態にすることにより達成することができる。上述の通り、電気的に絶縁されたセクション４９８Ａ、４９８Ｂ、及び４９８Ｃの各々は、上述の図３Ｃに示す通り、二重壁水冷のステンレス鋼管により造られている。小口径配管５０６は、図３Ｅで説明したのと同様に小口径配管５０６に冷却液を導入・排出するために、例えば６ｍｍ径の薄いステンレス鋼管（不図示）を具備することができることに留意すべきである。この管は絶縁ガスケット５００Ａに隣接する小口径配管５０６に出し入れさせてもよい。この管は小口径配管５０６と同じ電位を有することに留意すべきである。大口径配管５０８は、上述の図３Ｅに示したのと同様に、大口径配管５０８に冷却液を導入・排出するために、例えば６ｍｍ径の薄いステンレス鋼管（不図示）を具備することができる。この管はテフロン（登録商標）ガスケット５０３に隣接する大口径配管５０８に出し入れさせてもよい。この管は大口径配管５０８と同じ電位を有することに留意すべきである。
【００５９】
大口径配管５０８のシャフト部分に沿って、ＤＣｈ４９２は、プラズマ４９４を対象物４８６に蒸着させるためにＰＣｈ４８２に放出するための複数の開口５１０を具備する。代替的に、ＤＣｈ４９２は、ラズマ４９４を対象物４８７に蒸着させるためにＰＣｈ４８２に放出するための複数の開口５１１（点線で示した）を具備することができる。複数の開口５１０の各々から、プラズマ４９４がＰＣｈ４８２に、プルーム５１２の形で放出される。複数の開口５１０及び５１１は、実質的に、複数の開口１３８（図１Ａ及び図１Ｂ）に類似し、開口に挿入するスリーブ（不図示）を具備することができ、対象物４８６又は対象物４８７に向けられた各スリーブはノズル（不図示）としての機能を持つ。プラズマ４９４は、電気的に絶縁されたセクション４９８Ａ全体に存在し、小口径配管５０６中にも存在する。プラズマ４９４は、セクション５１４中に示すように、小口径配管５０６の開口中にも存在するので、プラズマ４９４は、外部セクションと共に大口径配管５０８中（すなわちＰＣｈ４８２の外側の領域）にも存在する。上述の通り、電気的に絶縁されたセクション４９８Ｂ及び４９８Ｃは、電気的に絶縁されたセクション４９８Ａに対して平行又は垂直にすることができる。セクション５１４において、小口径配管５０６から、複数の開口５１０が位置する大口径配管５０８の壁までの距離は約４０ｍｍである。
【００６０】
閉ループＤＣｈ１３０（図１Ａ及び図１Ｂ）、スプリット・ループＤＣｈ２１４（図２Ａ）、相互に貫通するループＤＣｈ３１４（図３Ａ）、及び相互に貫通するループＤＣｈ４１６（図３Ｄ）と比較すると、相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２では、相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２の中央軸に対して平行又は垂直な対象物にプラズマを蒸着させることができる。加えて、相互に貫通するループＤＣｈ３１４や相互に貫通するループＤＣｈ４１６のように、相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２では、単一のエントリーポートをＰＣｈに挿入する相互に貫通する形状の長さゆえに、トランスフォーマー型プラズマトロン４８４のＰＣｈ４８２の出し入れが容易になる。先に説明したＤＣｈに対する相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２の他の１つの利点は、小口径配管５０６と大口径配管５０８の形と位置ゆえに、ＰＣｈ４８２に放出されたプラズマ成分が、寄生磁界を伴わないであろうことである。寄生磁界は、ＤＣｈ内部セクションの内側で電界が変化することにより、複数の開口を通ってＤＣｈからＰＣｈに放出されるプラズマを伴う。変動する磁界は、ＤＣｈ内部での磁気誘導の結果であろう。ＤＣｈ４９２内では、ディスチャージチャンバーの構造に起因して、大口径配管５０８中の磁気誘導が小口径配管５０６中での磁気誘導を実質的に打ち消すので、ＰＣｈ４８２内では寄生磁界が検出されない。さらに、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０の寸法は、対象物に蒸着するプラズマ４９４を均一にするための付加的な対策が採られることを条件に、１２５ｍｍ以上の長さ又は幅の対象物を受け入れるように大きくすることができる。例えば、対象物に蒸着するプラズマ４９４を均一にするために、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０を回転させ揺り動かすために、エントリーポート５０２にベローズ（不図示）を含ませることができる。もう１つの例として、対象物に蒸着するプラズマ４９４を均一にするために、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０を大口径配管５０８の軸の周りを調和的に揺らすこともできる。
【００６１】
ここで、図４Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号５４０で示した、ダブルポート・サイドエントリーの相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。ダブルポート・サイドエントリーの相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０（以降、相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０と称す）は、ＰＣｈ５４２、トランスフォーマー型プラズマトロン５４４、及び対象物５４６を具備する。相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０は、２つのエントリーポートを介して、セクション５７０Ａ及び５７０Ｂで示される相互に貫通するシャフトセクションをトランスフォーマー型プラズマトロン５４４が有する点を除いて、実質的に、相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０（図４Ａ）に類似する。相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０における他の構成要素及び状況は、実質的に相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０と同様である。説明を分かりやすくするために、相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０と先に説明したプラズマ発生システムとで類似する構成要素については、省略した。
【００６２】
ＰＣｈ５４２は２つのエントリーポート５５８を有する。トランスフォーマー型プラズマトロン５４４は、複数の透磁性の高い磁気鉄心５４８、複数の導体５５０、相互に貫通するシャフトＤＣｈ５５２（以降、「相互に貫通するシャフトＤＣｈ」又は単に「ＤＣｈ」と称す）、及び、プラズマ５５４を具備する。プラズマ５５４は、複数の矢印５５６に示すように、ＤＣｈ５５２中に存在し、閉ループを形成する。ＤＣｈ５５２は、フランジ５６０と複数の絶縁ガスケット５６４Ａ、５６４Ｂ、及び５６４Ｃも具備する。ＤＣｈ５５２は、複数の大口径配管５６５、複数の小口径配管５６７、複数の第１の接続チューブ５６３、及び第２の接続チューブ５６９を有する。透磁性の高い磁気鉄心５４８はＤＣｈ５５２の周りに置かれ複数の導体５５０と接続されている。複数の第１の接続チューブ５６３の周りに透磁性の高い磁気鉄心５４８をおくことで、矢印５５６で示すように（先に上述した本願明細書に開示した技術の実施形態と比較したとき）、ＤＣｈ５５２中に形成された比較的長い閉ループの周りにプラズマ５５４を容易に発生させることができる。相互に貫通するシャフトＤＣｈ５５２は、機能的に２つのセクション、外部セクション（不図示）及び内部セクション（不図示）に分割される。内部セクションは２つのエントリーポート５５８を通してＰＣｈ５４２に挿入される一方、外部セクションはＰＣｈ５４２の外部に残される。内部セクションは、複数の大口径配管５６５と複数の小口径配管５６７とを有する。外部セクションは、複数の第１の接続チューブ５６３と第２の接続チューブ５６９とを有する。ＤＣｈ５５２は、複数の電気的に絶縁されたセクション５６２Ａ、５６２Ｂ、及び５６２Ｃを具備する。電気的に絶縁されたセクション５６２Ａ〜５６２Ｃは、絶縁ガスケット５６４Ａ〜５６４Ｃを介してお互いに結合されている。ＤＣｈ５５２の、２つのエントリーポート５５８に挿入された部分は、ステンレス鋼で造ることのできるフランジ５６０によりシールされている。相互に貫通するシャフト・プラズマ発生システム４８０（図４Ａ）とは異なり、相互に貫通するダブルシャフト・プラズマ発生システム５４０の１つは、ＰＣｈ５４２から電気的に遮断しておかなければならない。これは、フランジ５６０でエントリーポート５５８と結合するために用いるうちの１つのエントリーポート５５８のネジ穴に設置した、テフロン（登録商標）ガスケット（不図示）及びエポキシブッシング（不図示）を用いて行うことができる。絶縁ガスケット５６４Ａ〜５６４Ｃは図７Ｂを参照しながら以下に説明する。複数の第１の接続チューブ５６３はそれぞれ複数の大口径配管５６５に溶接されている。第１の接続チューブ５６３は絶縁ガスケット５６４Ｃを介して連結されている。小口径配管５６７は、絶縁ガスケット５６４Ａ及び５６４Ｂを介して第２の接続チューブ５６９と結合されている。絶縁ガスケット（不図示）は、複数の矢印５７１で示すように、複数の小口径配管５６７が複数の大口径配管５６５に挿入されているところを結合するために用いられる。
【００６３】
ＤＣｈ５５２は、実質的に、電気的に絶縁されたセクション５６２Ｂ及び５６２Ｃで表される相互に貫通するシャフトが二重になっているような形態をしている。相互に貫通するシャフト形態の各々には、図４Ａに示した相互に貫通するシャフト形態と同様に、大口径配管（付番せず）に挿入した小口径配管（付番せず）が含まれる。大口径配管の直径は、大口径配管及び小口径配管中のプラズマ成分の平均自由行程が、両配管中で実質的に同じようになるような直径である。上述の通り、電気的に絶縁されたセクション５６２Ａ〜５６２Ｃは、図３Ｃにより上述した通り、二重壁水冷ステンレス鋼管で造られる。大口径配管のシャフト部分に沿って、ＤＣｈ５５２は、対象物５４６に蒸着させるためにプラズマ５５４をＰＣｈ５４２に放出するための複数の開口５６６を有する。複数の開口５６６の各々からそれぞれプルーム５６８の形状でＰＣｈ５４２にプラズマ５５４が放出される。複数の開口５６６は、実質的に、複数の開口１３８（図１Ａ及び図１Ｂ）に類似し、開口に挿入するスリーブ（不図示）を具備することができ、対象物５４６に向けられた各スリーブはノズル（不図示）としての機能を持つ。上述の通り、電気的に絶縁されたセクション５６２Ａ〜５６２Ｃは、お互いに並行とすることができ、又は、お互いに垂直とすることも含めてお互いにどのような角度とすることもできる。
【００６４】
二重の相互に貫通するシャフト構造を持つため、相互に貫通するシャフトＤＣｈ５５２は、上述のディスチャージチャンバーと比較して、大きな対象物に均一にプラズマ５５４を蒸着させることができる。加えて、二重の相互に貫通するシャフト構造なので、ＤＣｈ１３０（図１Ａ）やＤＣｈ２１４（図２Ａと比べて）、ＰＣｈに挿入されるＤＣｈ１３０及びＤＣｈ２１４はＰＣｈ内部でも連結しなければならないので、ダブルエントリー・トランスフォーマー型プラズマトロンをＰＣｈに簡単に出し入れすることができる。また、相互に貫通するシャフトＤＣｈ４９２（図４Ａ）と同様に、ＤＣｈ５５２の内部セクションの形状により、ＰＣｈ５４２内の誘導磁界が削減されるので、ＤＣｈ５５２からＰＣｈ５４２に放出されるプラズマ成分は、寄生磁界を生じさせない。さらに、ＤＣｈ５５２は、寄生磁界の影響を受けないので２つの平行シャフトからプラズマ５５４が対象物５４６に均等に吹き付けられるので、ＤＣｈ５５２は対象物５４６に噴霧されたプラズマ５５４の均一性を向上させることができる。
【００６５】
ここで、図５Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号６００で示した、ダブルポート・トップエントリー・トロイダル・プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。ダブルポート・トップエントリー・トロイダル・プラズマ発生システム６００（以降、トロイダル・プラズマ発生システム６００と称す）は、ＤＣｈ６０２、ＰＣｈ６０４、複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６、及び導体６１７を具備する。トロイダル・プラズマ発生システム６００は、一般にＰＣｈ６０４内に挿入されているＤＣｈ６０２の形状を除いて、図２Ａについて上述したプラズマ発生システムと実質的に類似している。上述の通り、ＰＣｈ６０４は、高真空状態を維持する高真空処理チャンバーである。ＰＣｈ６０４の外部の空間は、図５Ａでは空間６０３で示され、特定の真空状態に限定されるものではなく、どのような圧力・温度であってもよい。一方、ＤＣｈ６０２は一般に低真空かつ低電界状態に維持される。ＤＣｈ６０２は、プラズマが生成される外部セクション６０５、プラズマが対象物に放出される内部セクション６０６、複数のフランジ６２３Ａ及び６２３Ｂ、複数の絶縁ガスケット６２５Ａ及び６２５Ｂ、及び複数の開口６１０を具備する。ＤＣｈ６０２は、ガスを外部セクション６０５に導入するための入力バルブ（不図示）を具備することもできる。内部セクション６０６はトロイダルセクション６０８を有する。トロイダルセクション６０８は、外部セクション６０５に対して、実質的に垂直である。複数の開口６１０は、トロイダルセクション６０８の内側に沿って、実質的に等間隔になっている。ＰＣｈ６０４は２つのエントリーポート６２２を有する。各エントリーポートはフランジ（詳細は示さず）として実現することができる。ＤＣｈ６０２は実質的に閉ループをなす。導体６１７は、２つの端部６１８Ａ及び６１８Ｂを有する。複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６は、お互いに連結された外部セクション６０５の周りでループを形成している。導体６１７は複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６のそれぞれに接続されている（詳細は示さず）。導体６１７の端部６１８Ａ及び６１８Ｂの各々はＲＦ電源（不図示）に接続されている。導体６１７は、複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６の周りを実質的に複数回回るループとなっている。外部セクション６０５は、２つのセクションを電気的に絶縁する複数の絶縁ガスケット６２５Ａ及び６２５Ｂを介して内部セクション６０６と接続されている。複数のフランジ６２３Ａ及び６２３Ｂは、ＤＣｈ６０２と連結されている。エントリーポート６２２は、複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂを介して複数のフランジ６２３Ａ及び６２３Ｂと連結されており（下記、図５Ｂに示す）、これにより、ＤＣｈ６０２をＰＣｈ６０４と結合する。複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂは、実質的に、ＤＣｈ６０２とＰＣｈ６０４とを結合すると共に、ＤＣｈ６０２をＰＣｈ６０４から電気的に分離する。複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂ及び６２５Ａ及び６２５Ｂについては、さらに図７Ｂにて説明する。ＤＣｈ６０２は、ＰＣｈ６０４のエントリーポート６２２を通ってＰＣｈ６０４に挿入する。要素６２７は実質的にＰＣｈ６０４の天井を表す。この点において、ＤＣｈ６０２はＰＣｈ６０４の上部からＰＣｈ６０４内に挿入される。ＰＣｈ６０４はステンレス鋼で造ることができる。
【００６６】
トロイダル・プラズマ発生システム６００は、また、高真空ポンプ、対象物（図５Ｂに示す）、対象物ホルダー（図５Ｂに示す）、対象物ヒーター（図５Ｂに示す）、対象物シャッター、対象物操作器、少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源、及び電子ガン蒸発器（すべて不図示）のような、プラズマ発生システムに用いられるような、標準構成要素を具備することもできる。加えて、ＰＣｈ６０４はさらに、圧力ゲージ、質量分析計、ＲＨＥＥＤツール（すべて不図示）、対象物移送機構、赤外線パイロメーター、蒸着制御装置を装備する膜厚モニター、イオン源、偏光解析器、及び複数のガス源（すべて不図示）を具備することができる。高真空技術で採用される他の構成要素もトロイダル・プラズマ発生システム６００に含めることができる。
【００６７】
トロイダル・プラズマ発生システム６００は、以下に説明するようにトランスフォーマー・プラズマトロンの原理に基づきプラズマを発生させる。導体６１７は、トランスフォーマー・プラズマトロンの１次ループを形成し、ＤＣｈ６０２内のプラズマは、トランスフォーマー・プラズマトロンの２次ループを形成する。ＲＦ電源は導体６１７に電力を供給する。電気が複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６の周りにループを形成している導体６１７の部分を周回するので、動的磁界が複数の透磁性の高い磁気鉄心６１６の各々に誘起される。誘起された動的磁界は、同様に、外部セクション６０５に電圧を誘起する。外部セクション６０５における入力バルブ（不図示）からガス（不図示）が外部セクション６０５に導入される。外部セクション６０５に誘起された電圧が、実質的に導入されたガスを点火し、プラズマを形成させる。形成されたプラズマは、一連の矢印６２４で示したように、ＤＣｈ６０２内で閉ループを形成する。上述の通り形成されたプラズマは、実質的に種々の異なるプラズマ成分を含む生のプラズマである。誘起された電圧により、形成されたプラズマは、一連の矢印６２４で示したように、ＤＣｈ６０２内で閉ループを形成して存在する。複数の絶縁ガスケット６２５Ａ及び６２５Ｂにより外部セクション６０５は内部セクション６０６と電気的に分離されるが、外部セクション６０５及び内部セクション６０６内に形成されたプラズマが存在することは可能である。トロイダルセクション６０８中のプラズマは、矢印６２６Ａで示したトロイダルセクション６０８に第１のプラズマが存在し、矢印６２６Ｂで示したトロイダルセクション６０８に第２のプラズマが存在し、両方のトロイダルセクション６０８に等しく存在する。トロイダルセクション６０８が、トロイダルセクション６０８と複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂにより結合されている内部セクション６０６のチューブ（付番せず）と垂直であるならば、スプリット・ループ・プラズマ発生システム２００（図２Ａ）と同様に、各矢印６２６Ａと６２６Ｂで示したように、実質的に等しい量のプラズマがトロイダルセクション６０８の両側に存在することとなる。
【００６８】
上述の通り、トロイダルセクション６０８は等間隔に配置された複数の開口６１０有する。複数の開口６１０により、ＰＣｈ６０４内に形成されたプラズマを放出し、噴霧し、蒸着させることが可能となる。ＰＣｈ６０４内に放出又は噴霧した、形成されたプラズマは、それぞれプルーム６１２の形状となる。所与のプルーム６１２の相対的な寸法は直線６１４Ａ及び６１４Ｂで示されている。プルーム６１２の相対的な寸法は、ＰＣｈ６０４内に放出された形成されたプラズマが、トロイダルセクション６０８の近傍に接近させて置いた対象物（不図示）と反応又は相互に作用することができる相対的な量を表す。このことは、図５Ｂにより明確に示されている。複数の開口６１０のそれぞれの大きさは、クヌーセン数（Ｋｎ）を、ＰＣｈ６０４で、大きく維持するように、実質的に小さい。ＰＣｈ６０４内でＫｎを大きく維持することで、実質的にＰＣｈ６０４内での高真空状態が確実に保持される。
【００６９】
ここで、図５Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号６５０で示した、図５Ａのダブルポート・トップエントリー・トロイダル・プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。図５Ｂでは、ＰＣｈ６０４の床６２９、対象物６２８、一組の対象物ホルダー６３０Ａ及び６３０Ｂ、対象物ヒーター６３２、及び一組の対象物ヒーターホールダー６３４Ａ及び６３４Ｂのような、トロイダル・プラズマ発生システム６００（図５Ａ）の付加的な構成要素が示されている。複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂが図５Ｂに見ることができる。図示の通り、一組の対象物ホルダー６３０Ａ及び６３０Ｂは、対象物６２８をどの端部で保持し、これにより、一組の直線６１４Ａ及び６１４Ｂで示すように、放出したプラズマ（不図示）のどのプルーム６１２の経路も対象物６２８に蒸着することを実質的に妨げることがなくなる。一組の対象物ヒーターホールダー６３４Ａ及び６３４Ｂは対象物ヒーター６３２所定の位置に保持する。対象物ヒーター６３２は、一連の矢印６３６で示すように、上から対象物６２８を加熱する。図５Ｂに示すように、それぞれのプルーム６１２が実質的に対象物６２８の表面の別々の場所を覆うようにトロイダルセクション６０８周りに配置され角度付けされ、これにより対象物６２８上にプラズマが一様に広がる蓋然性を増大させる。複数の開口６１０も、対象物６２８の表面領域でそれぞれのプルーム６１２が隣り合うそれぞれのプルームと少しずつ重複するように、トロイダルセクション６０８周りに配置され角度付けされる。図示の通り、複数の絶縁ガスケット６２０Ａ及び６２０Ｂは、ＰＣｈ６０４の外部に置かれる。
【００７０】
上記図で説明したディスチャージチャンバーについて多くの他の形状が、本願明細書に開示した技術の範囲内で可能であることに留意すべきである。例えば、図１Ａのループ形状、図２Ａのスプリット・ループ形状、又は、図３Ａ、３Ｄ、４Ａ、及び４Ｂの相互に貫通するループ又は相互に貫通するシャフト形状のような、上述のディスチャージチャンバーの一般的形状のいずれかを、組み合わせて、本願明細書に開示した技術に用いるディスチャージチャンバーの別の形状とすることができる。加えて、処理チャンバー内に置いた対象物に対して実行する化学処理に応じて、対象物はプラズマの平均自由行程内に置くこともでき、また置かないこともできる。例えば、プラズマ中に種々のタイプのプラズマ成分を必要とする化学処理において、プラズマ成分がお互いに再結合し対象物に到着する前に消滅することのないよう、対象物はプラズマの平均自由行程内に置くことを必要とするであろう。一方、イオンのみを必要とする化学処理において、対象物はプラズマの平均自由行程より遠くに置くことができる。
【００７１】
ここで、図６を参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号６８０で示した、プラズマ成分を放出する複数の開口の形状の概略図である。図６は、複数の開口形状６８０を断面で示したものである。複数の開口形状６８０は、複数の開口１３８（図１Ａ）のような、上述の複数の開口とスリーブとを表す。図６に、６つの異なる開口形状、すなわち、開口形状６８２Ａ、開口形状６８２Ｂ、開口形状６８２Ｃ、開口形状６８２Ｄ、開口形状６８２Ｅ、及び開口形状６８２Ｆ、を記載している。開口形状６８２Ａ−６８２Ｆの各々には、プラズマ（不図示）がその中に存在するＤＣｈ（不図示）の内壁６８４、及びそれぞれのスリーブ６８８Ａ〜６８８Ｆが含まれる。各内壁６８４に開口６８６がある。開口６８６を通って、複数の矢印７０２Ａ〜７０２Ｆで示した方向にＤＣｈ中に存在するプラズマがＰＣｈ（不図示）内に放出される。各開口６８６に、それぞれ、スリーブ６８８Ａ、６８８Ｂ、６８８Ｃ、６８８Ｄ、６８８Ｅ、及び６８８Ｆのうちの１つが設置される。スリーブ６８８Ａは、開口形状６８２Ａの開口６８６に設置され、スリーブ６８８Ｂは、開口形状６８２Ｂの開口６８６に設置され、スリーブ６８８Ｃは、開口形状６８２Ｃの開口６８６に設置され、スリーブ６８８Ｄは、開口形状６８２Ｄの開口６８６に設置され、スリーブ６８８Ｅは、開口形状６８２Ｅの開口６８６に設置され、そして、スリーブ６８８Ｆは、開口形状６８２Ｆの開口６８６に設置される。スリーブ６８８Ａ〜６８８Ｆのそれぞれは、各スリーブを各ＤＣｈのそれぞれの内壁６８４に結合させるため、それぞれフランジ（不図示）を有する。
【００７２】
スリーブ６８８Ａ〜６８８Ｆの各々は異なる形をしており、異なる角度及び異なるプルーム形状又はプルーム輪郭で、プラズマがＰＣｈ内に入ることを可能にしている。スリーブ６８８Ａは、スリーブ６８８Ａの左側６９０Ａと右側６９０Ｂで表示するように、実質的に直線形状をしている。図示の通り、複数の矢印７０２Ａで示すように円形の輪郭をもって、プラズマはまっすぐにＰＣｈに入る。スリーブ６８８Ｂは、スリーブ６８８Ｂの、直線の左側６９２Ａと傾斜した右側６９２Ｂで示すように、実質的に傾斜形状となっている。図示の通り、複数の矢印７０２Ｂで示すように楕円の輪郭をもって、プラズマはまっすぐ方向と傾いた方向に、ＰＣｈに入る。スリーブ６８８Ｃは、スリーブ６８８Ｃの、傾斜した左側６９４Ａと、同様に傾斜した右側６９４Ｂで示すように、実質的に三角形、あるいは円錐形となっている。図示の通り、複数の矢印７０２Ｃで示すように三角形、あるいは円錐形の輪郭をもって、プラズマは多方向にＰＣｈに入る。スリーブ６８８Ｄは、スリーブ６８８Ｄの、放物形状の左側６９６Ａと、同様に放物形状の右側６９６Ｂとで示すように、実質的に放物形状を有する。図示の通り、複数の矢印７０２Ｄで示すよう放物形状の輪郭をもって、プラズマは多方向にＰＣｈに入る。スリーブ６８８Ｅは、スリーブ６８８Ｅの、放物線状の左側６９８Ａと、同様に放物線状の右側６９８Ｂとで示すように、実質的に放物形状を有する。図示の通り、複数の矢印７０２Ｅで示すよう放物形状の輪郭をもって、プラズマは多方向にＰＣｈに入る。開口形状６８２Ｄの放物形状の輪郭と開口形状６８２Ｅの放物形状の輪郭とは各々の放物形状の輪郭の曲線が異なるだけである。スリーブ６８８Ｆは、スリーブ６８８Ｆの、双曲線状の左側７００Ａと、同様に双曲線状の右側７００Ｂとで示すように、実質的に双曲線形状を有する。図示の通り、複数の矢印７０２Ｆで示すよう双曲線状の輪郭をもって、プラズマは多方向にＰＣｈに入る。
【００７３】
ここで、図７Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号７３０で示した、高真空チャンバー内側の絶縁ガスケットの概略図である。上記、図１Ａ、１Ｂ、２Ａ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、及び５Ｂに示した通り、絶縁ガスケットは、本願明細書に開示した技術のディスチャージチャンバーの種々のチューブセクションを連結するために用いられる。絶縁ガスケットは、ディスチャージチャンバーの各チューブセクションをディスチャージチャンバーの隣接するチューブセクションと電気的に分離、又は電気的に絶縁するためにも用いられる。上記、本願明細書に開示した技術のプラズマ発生システムの種々の実施形態に示した通り、開示した技術で用いられる絶縁ガスケットのいくつかは、ＤＣｈの内部セクション中の、又は、ＤＣｈの外部セクション中の、ＤＣｈのチューブセクションを連結する。ＤＣｈの内部セクションはＰＣｈの内側に位置し、ＤＣｈの外部セクションはＰＣｈの外側に位置することをここで思い出してみる。ＤＣｈの、内部セクションの圧力その他の状態が外部セクションと比較して違っているので、ここで開示した技術において用いられる絶縁ガスケットは、ＤＣｈの内部セクションにおけるＤＣｈのチューブセクションを連結するために用いるものであるか、あるいは、ＤＣｈの外部セクションにおけるものであるかにより構成が異なる。図７Ａは、ＰＣｈの内側の、すなわちＤＣｈの内部セクションのＤＣｈのチューブセクションを連結するために用いられる絶縁ガスケットの形状と構成を示す。そのような絶縁ガスケットの例として、絶縁ガスケット１４８Ａ（図１Ａ及び図１Ｂ）、２２２Ａ及び２２２Ｂ（共に図２Ａ）、及び４２８Ａ、４２８Ｂ、及び４２８Ｃ（すべて図３Ｄ）が含まれる。図７Ｂは、ＰＣｈの外側の、すなわちＤＣｈの外部セクションのＤＣｈのチューブセクションを連結するために用いられる絶縁ガスケットの形状と構成を示す。そのような絶縁ガスケットの例として、絶縁ガスケット４２８Ｄ及び４２８Ｅ（共に図３Ｄ）、５００Ａ及び５００Ｂ（共に図４Ａ）、及び６２５Ａ及び６２５Ｂ（共に図５Ａ）が含まれる。
【００７４】
図７Ａには、第１のチューブセクション７３８を第２のチューブセクション７４０から電気的に分離する絶縁ガスケット７３２が含まれている。図７Ａは、絶縁ガスケット７３２の１つの断面のみを示す。絶縁ガスケット７３２は円環形状をしている。第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の各々は二重壁水冷ステンレス鋼で造られている。図７Ａに示す通り、冷却液７３４は第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の二重壁（付番せず）に入っている。第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の各々は、第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の二重壁内に冷却液７３４を封じ込めるための、キャップ７４２を具備する。第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の各々は、絶縁ガスケット７３２を所定の場所に固定するためにリップ７３６Ａ及び７３６Ｂも具備する。絶縁ガスケット７３２は、第１のチューブセクション７３８を第２のチューブセクション７４０から電気的に分離する。ちょうどＤＣｈ中の開口からプラズマがＰＣｈに放出されてもＰＣｈ中の高真空状態を損なうことがないのと同様に、ＤＣｈからＰＣｈへのプラズマの実質的に少量の漏れがあってもＰＣｈ中の高真空状態を損なうことがないので、ＤＣｈ中のプラズマ（不図示）が第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の処理チャンバー側（それぞれ７４３Ａ及び７４３Ｂで表示）に漏れこまないよう、絶縁ガスケット７３２は、第１のチューブセクション７３８及び第２のチューブセクション７４０の側面のディスチャージチャンバー（それぞれ７４１Ａ及び７４１Ｂで表示）を、完全にシールする必要はない。例えば、リング（不図示）で絶縁ガスケット７３２を囲むことにより、第１のチューブセクション７３８のリップ７３６Ａ間のギャップを第２のチューブセクション７３８のリップ７３６Ｂからシールする。リングはセラミック又はＰＢＮにより造ることができる。絶縁ガスケット７３２の処理チャンバー側は、クヌーセンセル蒸発源又は電子ガン蒸発器（不図示）によりＰＣｈ内の対象物（不図示）に供給する、ＰＣｈ内に存在する金属蒸気により金属の薄い膜を形成することにより得られる。両方とも円環形状である保護層７４６と、それで覆われた絶縁スリーブ７４４は、汚染防止のために絶縁ガスケット７３２の周りに置くことができる。絶縁スリーブ７４４はシリカ繊維テープ、シリカ、又はセラミックから造ることができる。保護層７４６は、実質的に、例えば、タンタル、ステンレス鋼、又はモリブデンから造られる、金属箔である。絶縁スリーブ７４４は、シリカ繊維テープで造られたとき、第１のチューブセクション７３８を第２のチューブセクション７４０に、これらのチューブセクションがお互いに角度を有していたとき（すなわち、図７Ａに示す通り、これらのチューブセクションがお互いに平行ではないとき）、強く連結させるために用いることもできる。
【００７５】
ここで、図７Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号７６０で示した、高真空チャンバー外側の絶縁ガスケットの概略図である。上述の通り図７ＢはＰＣｈの外部で用いられる絶縁ガスケットの形と構成を示す。図７Ｂには、第１のチューブセクション７７２を第２のチューブセクション７７４を接続し、かつ、これらを電気的に分離する絶縁ガスケット７６２が含まれる。図７Ｂは絶縁ガスケット７６２の１つの断面のみを示す。絶縁ガスケット７６２は円環形状を有する。第１のチューブセクション７７２及び第２のチューブセクション７７４の各々は二重壁水冷ステンレス鋼で造られる。図７Ｂに示す通り、冷却液７６４は、第１のチューブセクション７７２及び第２のチューブセクション７７４の二重壁（付番せず）内に入っている。第１のチューブセクション７７２及び第２のチューブセクション７７４の各々には、それぞれキャップ７６６Ａ及び７７６Ｂが含まれる。キャップ７６６Ａはグリッピング・ツース（ｇｒｉｐｐｉｎｇ ｔｏｏｔｈ）７６８Ａを有し、キャップ７７６Ｂはグリッピング・ツース７６８Ｂを有する。キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂは、第１のチューブセクション７７２及び第２のチューブセクション７７４の二重壁内に冷却液７６４を封じ込める。キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂの各々は、絶縁ガスケット７６２を所定の場所に保持するためのリップ（付番せず）を有する。絶縁ガスケット７６２は、第１のチューブセクション７７２を第２のチューブセクション７７４から電気的に分離する。
【００７６】
絶縁ガスケット７６２はＰＣｈの外部にあるので、絶縁ガスケット７６２は、第１のチューブセクション７７２及び第２のチューブセクション７７４のキャップ７６６Ａと７７６Ｂとの間の隙間７７６を、実質的に大気圧であり、隙間７７６を通ってディスチャージチャンバーに漏れこむかもしれない外側の空間にある空気から、実質的に完全にシールしなければならない。隙間７７６を密封するために、絶縁体であり実質的に耐久性のあるテフロン（登録商標）（すなわち、テフロン（登録商標）は、機械的につぶれ電気的に分離する前に実質的な変形を受ける）で、絶縁ガスケット７６２を造ることができる。キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂはステンレス鋼で造り絶縁ガスケット７６２に取り付けることができる。グリッピング・ツース７６８Ａ及び７６８Ｂは絶縁ガスケット７６２の端部をしっかりつかみ、キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂは絶縁ガスケット７６２に流体静力学的力を加えることで、絶縁ガスケット７６２をしっかりつかみ、隙間７７６を密封する。キャップ７６６Ａは、複数の方法でキャップ７７６Ｂをしっかりつかむことができる。例えば、キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂの各々は、隙間７７６に対してそれぞれフランジ（不図示）を持つことができる。ネジ（不図示）を２つのフランジを締め付けるために用いることができ、これにより、グリッピング・ツース７６８Ａ及び７６８Ｂを絶縁ガスケット７６２に押し付け隙間７７６を密封することができる。一般に、第１のチューブセクション７７２を第２のチューブセクション７７４に押し付けるために用いられる、ネジ、又は他の構成要素は、第１のチューブセクション７７２と第２のチューブセクション７７４とを電気的に分離させておくために、絶縁材料で絶縁しなければならない。ここで説明した例では、２つのフランジを締め付けるネジは絶縁リングで囲まれ、これにより、２つのフランジからネジを電気的に分離すると同時に、ネジで２つのフランジを締め付けることを可能とする。第１のチューブセクション７７２を第２のチューブセクション７７４に押し付けるための構成の他の１つの例を図８に示す。
【００７７】
絶縁ガスケット７６２は、本願明細書に開示した技術によるプラズマを点火し生成するＤＣｈのチューブセクションを連結するために用いられる。絶縁ガスケット７６２のディスチャージチャンバー側は、ＤＣｈ内の点火したプラズマにより焦げることがある。テフロン（登録商標）で造ることのできる絶縁ガスケット７６２を保護するために、シールド７１０を隙間７７６の周囲に配置する。シールド７７０は、ステンレス鋼、チタン、又はモリブデン片で造ることができる。シールド７７０は、キャップ７６６Ａ及び７７６Ｂのうちの１つ、第１のチューブセクション７７２又は第２のチューブセクション７７４のうちの１つと、溶接時継ぎ手７７８のような溶接により、結合することができる。溶接は、アーク溶接又はレーザービーム溶接により行うことができる。
【００７８】
本願明細書に開示した技術におけるプラズマ発生システムの組み立て及び分解を簡単にするために、開示した技術のプラズマ発生システムは、開示した技術のトランスフォーマー型プラズマトロンの一部は高真空ＰＣｈに挿入することができ、開示した技術のトランスフォーマー型プラズマトロンの他の部分は外側から高真空ＰＣｈに連結することができる。このような実施形態では、本願明細書に開示した技術におけるＤＣｈは、ＰＣｈ内部を高真空圧力状態に維持すると共に、ＰＣｈとＤＣｈとの間の絶縁して分離した状態に維持したまま分解することができる。このような本願明細書に開示した技術の1つの実施形態を図８に示す。
【００７９】
ここで、図８を参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号８００で示した、プラズマ発生システムのエントリーポートの、部分断面図として示した概略図である。エントリーポート８００は実質的にＤＣｈ８０４のＰＣｈ８０２への入口を示すと共にＤＣｈ８０４のＰＣｈ８０２とのカップリングを示す。エントリーポート８００は、エントリーポート１２２（図１Ａ）、２０８（図２Ａ）、３０８（図３Ａ）、４１２（図３Ｄ）、５０２（図４Ａ）、５５８（図４Ｂ）と実質的に類似し、これらのエントリーポートのうちのいずれか１つを表している。エントリーポート８００は、中心線８０１の周りの、部分断面図として示す。中心線８０１より上に、エントリーポート８００の外観図、中心線８０１より下にエントリーポート８００の断面図が示されている。相互に貫通する矩形ループ・プラズマ発生システム４００（図３Ｄ）のように、本願明細書に開示した技術のプラズマ発生システムの実施形態として上記に示したように、本願明細書に開示した技術のＤＣｈは複数のチューブセクションを有する。図８に示す通り、ＤＣｈ８０４は、内部チューブ８０６及び外部チューブ８０８を有する。ＤＣｈ８０４は、分かりやすくするために図示していないが、付加的なチューブを含むことができる。以下に示す通り、内部チューブ８０６は、通常の大気圧状態で内部チューブ８０６を伸ばすことにより、まず、ＰＣｈ８０２と連結する。次いで、外部チューブ８０８を連結し内部チューブ８０６と共に密封する。内部チューブ８０６は、以下に示す通り、ＰＣｈ８０２と連結される。内部チューブ８０６及び外部チューブ８０８の各々は、二重壁水冷ステンレス鋼の管類により造られ、約５０ミリメートルの径を有する。図示の通り、例えば、外部チューブ８０８は内壁８４０１及び外壁８４０２を有する。内壁８４０１と外壁８４０２との間に冷却液８４２が入っている。キャップ８４４が外部チューブ８０８と内部チューブ８０６の内壁８４０１及び外壁８４０２の端部を密封する。内部チューブ８０６は、外壁に突起部８３４を有する。外部チューブ８０８は、外部チューブ８０８の端部に連結された第２のフランジ８２０を有する。第２のフランジ８２０は、キャップ８４４と外壁８４０２とに溶接してもよい。
【００８０】
内部チューブ８０６は、絶縁ガスケット８４６を介して外部チューブ８０８と連結される。絶縁ガスケット８４６は、実質的に、絶縁ガスケット７６２（図７Ｂ）と類似する。絶縁ガスケット８４６により、内部チューブ８０６は外部チューブ８０８と電気的に分離される一方物理的には連結される。絶縁ガスケット８４６はまた、ＤＣｈ８０４を密封する。シールド８１２は、シールド７７０（図７Ｂ）と同様に、絶縁ガスケット８４６の周囲に施される。シールド８１２は、複数の溶接継ぎ手８１４により内部チューブ８０６の内壁と連結される。
【００８１】
ＰＣｈ８０２は、セクション８３８でＰＣｈ８０２と連結するポートフランジ８１６を具備する。ポートフランジ８１６は、セクション８３８でＰＣｈ８０２と溶接することができる。ポートフランジ８１６は、突起部８３２を有し凹部８３６２を持つ。一般に、ポートフランジ８１６の内径は内部チューブ８０６の外径より少し大きい。ＰＣｈ８０２及び内部チューブ８０６の寸法に応じ、ポートフランジ８１６は標準の高真空ＣＦ６３フランジとすることができる。エントリーポート８００は、最初に内部チューブ８０６をＰＣｈ８０２に挿入することで組み立てられる。ガスケットリング８３０は、次いで内部チューブ８０６の周りに挿入される。ガスケットリング８３０は、テフロン（登録商標）のような絶縁材料で造ることができる。ガスケットリング８３０は、テフロン（登録商標）のような堅固な絶縁材料で造ってもよい。ガスケットリング８３０は、断面が多角形の形状をもつ。ガスケットリング８３０は、凹部８３６２の形と実質的に一致するよう形作られる。次に、第１のフランジ８１８が内部チューブ８０６の周りに挿入される。第１のフランジ８１８はフローティングフランジであり、内部チューブ８０６と永久的に連結されるものではない。第１のフランジ８１８は凹部８３６１を有する。ガスケットリング８３０も、凹部８３６１の形と実質的に一致するよう形作られる。ポートフランジ８１６及び第１のフランジ８１８は大きさ及び形状が実質的に類似し、これにより、フランジと相フランジのペアを形成する。ＰＣｈ８０２及び内部チューブ８０６の寸法に応じ、ポートフランジ８１６及び第１のフランジ８１８は標準のフランジで実施することができる。そのような実施形態において、第１のフランジは内部チューブ８０６永久的に連結され、フローティングフランジとしなくてもよい。エントリーポート８００に用いるフランジの形式は設計時の選択事項であり、コスト、加工性、及び組み立てやすさのような種々の要因により定まる。以下に示す通り、ポートフランジ８１６及び第１のフランジ８１８はネジを用いて共に押し付けあう。ポートフランジ８１６を第１のフランジ８１８に押し付ける力により、突起部８３２及び８３４にガスケットリング８３０が押し付けられる。ガスケットリング８３０への押し付け力は、実質的に、ポートフランジ８１６を第１のフランジ８１８で電気的に分離しつつ実質的に密封する、流体静力学的力である。突起部８３２及び８３４はガスケットリング８３０をしっかりとつかみ、ＰＣｈ８０２を内部チューブ８０６に連結する。ガスケットリング８３０はＰＣｈ８０２を内部チューブ８０６から電気的に分離し、さらに、ＰＣｈ８０２のエントリーポート８００を密封する。凹部８３６１及び８３６２及びガスケットリング８３０は、内部チューブ８０６をＰＣｈ８０２連結することができると同時に密封し電気的に分離することのできるような、他の形及び構成とすることができることは、当業者には明らかなことである。次いで、絶縁ガスケット８４６は内部チューブ８０６と連結され、続いて、外部チューブ８０８は絶縁ガスケット８４６を介して内部チューブ８０６と連結される。第２のフランジ８２０と第１のフランジ８１８とを連結するためのネジにより、内部チューブ８０６及び外部チューブ８０８に圧縮力を働かせてこれらのチューブを共に密封する。
【００８２】
ネジ８２８Ａ及び８２８Ｂが、それぞれ他の１つとぴったり合わされているポートフランジ８１６、第１のフランジ８１８、及び第２のフランジ８２０中のネジ穴（付番せず）に挿入される。ポートフランジ８１６、第１のフランジ８１８、及び第２のフランジ８２０を電気的に分離すると同時に、物理的にポートフランジ８１６、第１のフランジ８１８、及び第２のフランジ８２０を連結するために、複数の絶縁ブッシング８２４Ａ〜８２４Ｄ及び複数のスリーブ８２６Ａ及び８２６Ｂを、ネジ穴とネジ８２８Ａ及び８２８Ｂとの間に挿入する。複数の絶縁ブッシング８２４Ａ〜８２４Ｄ、及び複数のスリーブ８２６Ａ及び８２６Ｂは、例えばエポキシ樹脂のような既知の絶縁材料で造ることができる。複数の絶縁ブッシング８２４Ａ〜８２４Ｄ、及び複数のスリーブ８２６Ａ及び８２６Ｂをネジ穴に入れ、ネジ８２８Ａ及び８２８Ｂを挿入し、複数のナット８２２Ａ〜８２２Ｆを用いて締め付ける。外部チューブ８０８は、設計字の選択事項である他の構成を用いて、内部チューブ８０６及びポートフランジ８１６と連結することができることに留意すべきである。例えば、第２のフランジ８２０の代わりに長いベルト（不図示）を、外部チューブ８０８の曲がり又は曲線部を内部チューブ８０６に接続することにより、外部チューブ８０８と内部チューブ８０６とを連結するために用いることも可能である。このような例では、内部チューブ８０６と外部チューブ８０８とを電気的分離しておくために、曲がり又は曲線部と隣り合う部分を電気的に適切に分離する必要がある。
【００８３】
エントリーポート８００は、内部チューブ８０６及び外部チューブ８０８の二重壁セクションに冷却液を導入及び排出も示している。外部チューブ８０８には、外部チューブ８０８の外表面に接続された冷却液注入チューブ８５４が示されている。冷却液注入チューブ８５４は、外部チューブ８０８の外表面に溶接することができ、実質的に冷却液外部チューブ８０８に導入する。内部チューブ８０６には、冷却液排出チューブ８５０が示されている。内部チューブ８０６は、実質的にＰＣｈ８０２内に置かれているので、ＰＣｈ８０２内の他の１つのチューブ（不図示）と内部チューブ８０６とを連結させる、ＰＣｈ８０２内に位置する絶縁ガスケット（不図示）、に隣接する内部チューブ８０６に冷却液を導入するために冷却液注入チューブ（不図示）が用いられる。次に、冷却液は冷却液排出チューブ８５０を介して内部チューブ８０６から除去される。冷却液排出チューブ８５０は、内部チューブ８０６の自然電位を維持させるために、内部チューブ８０６の内壁に沿って配置される。冷却液注入チューブ８５４及び冷却液排出チューブ８５０は両方とも、ステンレス鋼で造ることができ、チューブの端部をそれぞれ外部チューブ８０８及び内部チューブ８０６に溶接することができる。冷却液注入チューブ８５４及び冷却液排出チューブ８５０の各々は、約８ミリメーターの径をもつことができる。
【００８４】
冷却液排出チューブ８５０を内部チューブ８０６から出せるように、内部チューブ８０６の二重壁の中にステンレス鋼のネジ穴付ブッシング８４８が設置される。ステンレス鋼のネジ穴付ブッシング８４８は、内部チューブ８０６の二重壁に溶接されている。冷却液排出チューブ８５０は、図８の線分８５６に示す通り、ステンレス鋼のネジ穴付ブッシング８４８の一方の端に、通常は溶接により、連結している。取り出し管８５２が、冷却液を排出するために、線分８５６に隣接してステンレス鋼のネジ穴付ブッシング８４８の他の１つの端に連結している。一般に、取り出し管８５２は、ポートフランジ８１６、第１のフランジ８１８、及びガスケットリング８３０が設置され連結された後で、内部チューブ８０６と連結する。取り出し管８５２は、テフロン（登録商標）箔のような、当業者に既知の適切な水封を行って、テフロン（登録商標）又はステンレス鋼で造ることができる。
【００８５】
一般に、開示した技術を記載した実施形態（図１Ａ〜図８）は、比較的寸法の小さい対象物を処理する、高真空バッチ・ウエハー処理チャンバー用のプラズマ発生システムについて記載した。図９Ａ〜図１２Ｂは、対象物のロールを処理することのできる高真空ロール・ツー・ロール処理チャンバー用プラズマ発生システムについて記載する。このようなロールは、実質的に、幅が広く長さはエンドレスにすることができる。以下に記載のロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムは、ロールの形となった非常に大きな処理すべき対象物でも処理可能なように構成されている点を除いて、先に記載したようなトランスフォーマー型プラズマトロンでのプラズマ発生原理と実質的に同様に動作する。このように、説明を分かりやすくするために、これらの実施形態の基本的な構成のみを説明する。加えて、先に説明した例えば図１Ａのトランスフォーマー型プラズマトロンに含まれる他の構成要素は、説明を分かりやすくするために、省略した。
【００８６】
ここで、図９Ａ及び図９Ｂを参照する。図９Ａは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号８７０Ａで示した、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、側方から見た図として示した概略図である。図９Ｂは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号８７０Ｂで示した、図９Ａのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。図９Ａ及び図９Ｂにおいて同一の構成要素は同一の参照番号で示したが、図９Ａに見えるすべての構成要素が図９Ｂにおいても見えるとは限らないことに留意すべきである。図９Ａの側面図に表されているように、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ａは、複数のディスチャージチャンバー（以下ＤＣｈと略称）８７４Ａ（図図９Ａでは１つだけ示されている）、対象物ヒーター８７６、対象物ロール８８０、複数の絶縁ガスケット８８２Ａ〜８８２Ｂ、複数の透磁性の高い磁気鉄心８８４（ここでは、フェライト磁心と称す）、複数の導体８８６、複数のクヌーセンセル蒸発源８８８、及び複数の電子ガン蒸発器８９０を具備する。複数のＤＣｈ８７４Ａは、複数のＤＣｈ８７４Ａ内のプラズマ８７３を対象物ロール８８０の方向に放出させるための複数の開口８９４を有する。
【００８７】
複数の導体８８６は、複数のフェライト磁心８８４の周りに巻きつけられ、それぞれＲＦ電源（不図示）に接続されている。上述の通り、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ａには、複数のガス入口リーク弁（不図示）、複数ののぞき窓（不図示）、及び複数の磁石リング電流ゲージ（不図示）その他のような、本願明細書に開示した技術の他の実施形態に示した他の構成要素も含まれる。複数のＤＣｈ８７４Ａ内のガスは点火され、複数のＤＣｈ８７０Ａ全体に存在する複数の矢印８９２で示すような、プラズマ８７３を形成する。複数のＤＣｈ８７４Ａは、それぞれ、複数の絶縁ガスケット８８２Ａ〜８８２Ｂにより連結すると共に電気的に分離した、電気的に電気的に分離した複数のセクション（付番せず）を具備する。対象物ロール８８０は、図９Ａに示したロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ａの平面に垂直な方向に動く。対象物ロール８８０が動くにつれて、複数の矢印８７８に示すように、対象物ヒーター８７６は対象物ロール８８０を加熱することができる。複数の開口８９４は、複数のプルーム８９６の形で対象物ロール８８０に向けてプラズマ８７３を放出する。複数の開口８９４と対象物ロール８８０との間の距離は、プラズマ８７３中のプラズマ成分の平均自由行程より小さくすることができる。対象物ロール８８０が前に進むときに、プラズマ８７３のプラズマ成分が対象物ロール８８０に蒸着する。複数のＤＣｈ８７４Ａは、それぞれ、閉ループＤＣｈ１３０（図１Ａ及び図１Ｂ）と同様に、長方形の形状を有する。複数のクヌーセンセル蒸発源８８８及び複数の電子ガン蒸発器８９０は、対象物ロール８８０に分子、化合物、及び粒子を蒸着させるために用いることができる。複数のクヌーセンセル蒸発源８８８及び複数の電子ガン蒸発器８９０は、このような放出された分子、化合物、及び粒子が対象物ロール８８０の表面に衝突するよう、複数のＤＣｈ８７４Ａ（図９Ｂに詳細が記載されている）の開放空間であって、隣り合う複数のＤＣｈ８７４Ａ（図９Ｂに詳細が記載されている）のの間に設置することができる。
【００８８】
図９Ｂは、上方から見たロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ｂを示す。図９Ｂにおいて、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂが見える。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ｂにおいて、もっと多くのＤＣｈが存在し得ることは、当業者には明らかである。図示の通り、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々は複数のフェライト磁心８８４を具備する。複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々は、複数の絶縁ガスケット８８２Ａ〜８８２Ｈにより分離した４つの電気的に分離したセクション（付番せず）を有する。複数の矢印８９２で示すように、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々に全体的にプラズマ８７３が存在する。図示の通り、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの一部分はＰＣｈ８７２の内側にあり、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの一部分はＰＣｈ８７２の外側にある。対象物ロール８８０は、矢印８９８で示す通り、前方向に動く。対象物ロール８８０は、すべてＰＣｈ８７２の内側に存在する。図９Ｂに示す通り、プラズマ８７３が対象物ロール８８０上に均等に蒸着するように複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂのセクションに沿って等間隔になっている。また、図９Ｂに示す通り、複数のクヌーセンセル蒸発源８８８及び複数の電子ガン蒸発器８９０は、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂ同士の間であって、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々の長方形により形成された開放空間に設置されている。一般に、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム８７０Ｂは、対象物ロール上に複数のプラズマ層を蒸着させるために用いることができる。加えて、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々は、別々のガス入口リーク弁（不図示）を有するので、複数のＤＣｈ８７４Ａ及び８７４Ｂの各々は、異なるタイプのプラズマ及びプラズマ成分で対象物ロール８８０を処理する別々のステーションとしての役割を果たす。
【００８９】
ここで、図１０を参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号９２０で示した、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、上方から見た図として示した概略図である。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム９２０は、ＰＣｈ９２２、複数のＤＣｈ９２４及び９２４Ｂ、対象物ロール９２６、複数の対象物ヒーター９３４、複数のクヌーセンセル蒸発源９４０、複数の透磁性の高い磁気鉄心９４２及び複数の導体９４４を具備する。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム９２０は、上記に示した、本願明細書に開示した技術の他の実施形態での他の構成要素も具備するが、明確化を目的として、図１０から省略した。９３２で示した部分は、対象物ロール９２６は実質的に長く、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム９２０に２つ以上のＤＣｈを設置することができることを示している。対象物ロール９２６は、最初は、シャフト９３０の周りに回転することのできる円筒ローラー９２８に装着されている。他の１つの円筒ローラー（不図示）をＰＣｈ９２２の他端（不図示）に設置し、処理後の対象物ロール９２６を受け取り巻き取ることができる。対象物ロール９２６は矢印９４８の方向に動く。対象物ロール９２６が複数のＤＣｈ９２４Ａ及び９２４Ｂに近づくにつれて、複数の対象物ヒーター９３４は、複数の矢印９３６で示すように、対象物ロール９２６を加熱する。複数の透磁性の高い磁気鉄心９４２及び複数の導体９４４は、複数のＤＣｈ９２４Ａ及び９２４Ｂ中のガス（不図示）を、プラズマ９３８として点火する。複数のＤＣｈ９２４Ａ及び９２４Ｂ中の複数の開口（不図示）は、複数の線９４６で示すように、対象物ロール９２６に向けてプラズマ９３８を放出する。次いで、プラズマ９３８は対象物ロール９２６上に蒸着する。複数のクヌーセンセル蒸発源９４０は、対象物ロール９２６の表面に衝突する分子や化合物を放出できるようにＰＣｈ９２２に沿って配置される。図９Ａ及び図９Ｂに示した本願明細書に開示した技術の実施形態において、複数のＤＣｈ９２４Ａ及び９２４Ｂの各々は、対象物ロール９２６上に複数の層のプラズマを蒸着させるための別々の処理ステーションであるとすることができる。図１０に示す通り、複数のＤＣｈ９２４Ａ及び９２４Ｂの各々は、スプリット・ループ２５０（図２Ｂ）の形と同様の形をしている。図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０に示した複数のＤＣｈは、長方形ループ形のＤＣｈ１３０（図１Ａ及び図１Ｂ）及びスプリット・ループ形のＤＣｈ２１４（図２Ａ）のような、先に説明した本願明細書に開示した技術の実施形態に示したＤＣｈと同様の形を有することができる。ＤＣｈの他の形状は、設計段階で決めることができる事項であることは当業者に明らかなことである。一般に、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０に示した複数のＤＣｈは、対象物ロールの通過を可能とするどのような閉じた対称形状、複数のクヌーセンセル蒸発源から分子や化合物の蒸着を可能とするどのような開口を持つこともできる。加えて、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０に示した複数のＤＣｈのうちのどの１つの形も、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０に示した複数のＤＣｈのうちのどの１つの形と同じである必要はない。
【００９０】
ここで、図１１Ａ、図１１Ｂ、及び図図１１Ｃを参照すると、これは、他のロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの概略図である。一般に、これらの図は、本明細書に開示した技術で用いることのできる、さらなる形状と構成を示すために、本願明細書に開示した技術の多くの構成要素を省略し、非常に簡略化したものである。ここで、図１１Ａを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号９７０で示した、他の１つのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。上述の通り、図１１Ａは、分かりやすくする目的で本願明細書に開示した技術の先に示した実施形態での多くの構成要素を省略した、非常に簡略化したものである。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム９７０は、ＤＣｈ９７２、対象物ロール９７４、及び複数の透磁性の高い磁気鉄心９８０を具備する。平面９７８はＰＣｈ（不図示）の天井を表す。平面９７８より下にある構成要素は、ＰＣｈ内にあり、平面９７８より上にある、複数の透磁性の高い磁気鉄心９８０のような構成要素は、ＰＣｈの外部にある。対象物ロール９７４は矢印９７６に示す方向に動く。プラズマは、複数の矢印９８４で示す通り、ＤＣｈ９７２全体に存在する。ＤＣｈ９７２の複数の開口（不図示）から、複数の線９８２に示す通り、ＤＣｈ９７２中のプラズマが放出され、対象物ロール９７４に均等に蒸着させることができる。図示の通りＤＣｈ９７２は対象物ロール９７４に平行な長方形であり、ＰＣｈに出入りする対象物ロール９７４に垂直なＵ字型をしている。一般にＤＣｈ９７２の形はプラズマ（付番せず）がＤＣｈ９７２全体にわたって均等に配置されるように平面（不図示）に沿って対称となっている。複数の透磁性の高い磁気鉄心９８０がＰＣｈの外側でＤＣｈ９７２の周りに設置されている。対象物ロール９７４上のＰＣｈに沿って次々にＤＣｈ９７２と同等の追加ＤＣｈを並べることが可能であることは当業者にとって明らかである。ここで、各ＤＣｈ（不図示）は、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム９７０の処理ステーションを表す。
【００９１】
ここで、図１１Ｂを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の他の１つの実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号１０００で示した、別のロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。上述の通り、図１１Ｂでは分かりやすくする目的で本願明細書に開示した技術の先に示した実施形態での多くの構成要素を省略した。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム１０００は、ＤＣｈ１００２、対象物ロール１００４、及び複数の透磁性の高い磁気鉄心１０１０を具備する。平面１００８はＰＣｈ（不図示）の天井を表す。平面１００８より下にある構成要素は、ＰＣｈ内にあり、平面１００８より上にある、複数の透磁性の高い磁気鉄心１０１０のような構成要素は、ＰＣｈの外部にある。対象物ロール１００４は矢印１００６に示す方向に動く。プラズマは、複数の矢印１０１４で示す通り、ＤＣｈ１００２全体に存在する。ＤＣｈ１００２の複数の開口（不図示）から、複数の線１０１２に示す通り、ＤＣｈ１００２中のプラズマが放出され、対象物ロール１００４に均等に蒸着させることができる。図示の通りＤＣｈ１００２は対象物ロール１００４に平行な長方形であり、ＰＣｈに出入りする対象物ロール１００４に垂直なＵ字型をしている。一般にＤＣｈ１００２の形はプラズマ（付番せず）がＤＣｈ１００２全体にわたって均等に配置されるように平面（不図示）に沿って対称となっている。ＤＣｈ１００２の形は、ＤＣｈ９７２（図１１Ａ）と比較してＰＣｈ中のＤＣｈ１００２の組み立てを簡単化することができる。複数の透磁性の高い磁気鉄心１０１０がＰＣｈの外側のＤＣｈ１００２の周りに設置されている。対象物ロール１００４上のＰＣｈに沿って次々にＤＣｈ１００２と同等の追加ＤＣｈを並べることが可能であることは当業者にとって明らかである。ここで、各ＤＣｈ（不図示）は、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム１０００の処理ステーションを表す。
【００９２】
ここで、図１１Ｃを参照すると、これは、本願明細書に開示した技術の別の実施形態により構成され動作可能な、全体として参照番号１０３０で示した、他の１つのロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システムの、斜視図として示した概略図である。上述の通り、図１１Ｃでは分かりやすくする目的で本願明細書に開示した技術の先に示した実施形態での多くの構成要素を省略し大幅に簡略化してある。ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム１０３０は、ＰＣｈ１０３２、ＤＣｈ１０３４、対象物ロール１０３６、及び複数の透磁性の高い磁気鉄心１０４０を具備する。対象物ロール１０３６は、矢印１０３８で示す方向に動く。ＤＣｈ１０３４中の複数の開口（不図示）から、複数の矢印１０４４で示す通り、ＤＣｈ１０３４中のプラズマを放出し対象物ロール１０３６に均等に蒸着することができる。図示の通り、ＤＣｈ１０３４は、４つの分岐点１０４６Ａ、１０４６Ｂ、１０４６Ｃ、及び１０４６Ｄ２つの長方形のＤＣｈ１０４２ＡとＤＣｈ１０４２Ｂとに分岐する。この実施形態では、（図１１Ｃで示した８つの磁気鉄心のような）透磁性の高い磁気鉄心の１つのグループを複数の長方形のＤＣｈ中にプラズマを発生させるために用いられ、ロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム１０３０の、コスト有効度を増大させると共に部品を減少させる。一般にＤＣｈ１０３４の形はプラズマ（付番せず）がＤＣｈ１０３４全体にわたって均等に配置されるように平面（不図示）に沿って対称となっている。ＤＣｈ１０３４と等価な追加ＤＣｈをＰＣｈ１０３２内に次々に並べ、追加したＤＣｈ（不図示）の各々をロール・ツー・ロール処理プラズマ発生システム１０３０における処理ステーションとすることが可能であることは当業者に明らかなことである。処理対象物ロールにプラズマを均等に放出するために、図１１Ａ及び図１１Ｂに示したＤＣｈと同様に、ＤＣｈ１０３４に多くの変形が可能であり、設計段階で決めることができる事項であることは当業者に明らかなことである。
【００９３】
本明細書に開示した技術は、特に以上に示し記載した者に限定されないことは、当業者にとって当然のことである。本願明細書に開示した技術の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ定まる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高真空処理チャンバーと、
前記高真空処理チャンバーと連結されたトランスフォーマー型プラズマトロンと、
トランスフォーマー型プラズマトロンに少なくとも１つのガスを導入する、トランスフォーマー型プラズマトロンに連結された少なくとも１つのガス源と、
を具備するプラズマ発生装置であって、
前記高真空処理チャンバーは少なくとも１つのエントリーポートを具備し、
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、
交流電流を発生させるラジオ周波数電力源と、
前記ラジオ周波数電力源と接続された複数の導体と、
前記ガスを閉じ込める閉ループ・ディスチャージチャンバーと、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバーの周りに取り付けられ前記複数の導体と接続された複数の透磁性の高い磁気鉄心と、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバーの内側に沿って配置した複数の開口と、
前記内側部分と前記外側部分とを連結する少なくとも２つの絶縁ガスケットと、
を具備し、
前記エントリーポートは、前記内側部分が前記高真空処理チャンバーに物理的に貫通するよう前記内側部分を受け取るように構成され、
前記複数の導体は前記複数の透磁性の高い磁気鉄心の周りに１次巻き線を形成し、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバー中のガスは前記複数の透磁性の高い磁気鉄心の周りに２次巻き線を形成し、
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、前記導体に前記交流電流が供給されたとき、それぞれのプラズマの少なくとも１つのガスに点火し、
前記開口は、前記内側部分から前記それぞれのプラズマを前記高真空処理チャンバーに放出することを特徴とする、
プラズマ発生装置。
【請求項２】
圧力ゲージと、
質量分析計と、
反射高速電子線回折装置ツールと
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
対象物移送機構と、
赤外線パイロメーターと、
膜厚モニターと、
膜蒸着制御装置と、
イオン源と、
偏光解析器と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ発生装置であって、前記高真空処理チャンバーは、
高真空処理チャンバーから空気を排気する高真空ポンプと、
前記それぞれのプラズマを吹き付ける対象物と、
前記対象物を保持する対象物ホルダーと、
前記対象物を加熱する対象物ヒーターと、
前記対象物を覆うシャッターと、
前記対象物を操作する対象物遠隔操作器と、
少なくとも１つの構成要素から前記高真空処理チャンバーに蒸気を供給する少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記高真空ポンプ、前記シャッター、前記対象物遠隔操作器、前記少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源、及び前記電子ガン蒸発器は、前記高真空処理チャンバーの外側で連結されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記対象物、前記対象物ホルダー、及び前記対象物ヒーターは、前記高真空処理チャンバーの内側で連結されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、
前記外側部分と連結される少なくとも１つの接続フランジと、
前記外側部分に接続されたキャパシタンス圧力ゲージと、
をさらに具備し、
前記少なくとも１つの接続フランジのそれぞれは、前記少なくとも２つの絶縁ガスケットのそれぞれを介して前記少なくとも１つのエントリーポートのそれぞれと連結していることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
前記高真空処理チャンバー内の圧力は、実質的に１０−４から１０−１０パスカルの間であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、インピーダンスマッチング回路網をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１０】
前記外側部分は、前記それぞれのプラズマの少なくとも１つを発生させるための部分であり、前記内側部分は、前記それぞれのプラズマの少なくとも１つを前記高真空処理チャンバーに放出するための部分であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１１】
前記内側部分は、前記対象物を囲むように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１２】
前記内側部分は、前記高真空処理チャンバー内の、前記対象物の少し下に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１３】
前記複数の開口は、前記対象物から、前記それぞれのプラズマの少なくとも１つの平均自由行程より小さい距離に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１４】
前記複数の開口は、前記対象物の周りに対称的に前記内側部分に沿って配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１５】
複数のスリーブをさらに具備し、前記複数のスリーブは前記複数の開口のそれぞれに挿入され、前記複数のスリーブのそれぞれは、前記高真空処理チャンバーに向けたノズル端を具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１６】
前記ノズル端は、特定の断面形状を有することを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１７】
前記複数のスリーブは、
耐熱性金属、
セラミックス、
石英ガラス、
熱分解窒化ホウ素、及び
グラファイト、
の中から選択された材料により造られることを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１８】
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、
ガス入口リーク弁と、
のぞき窓と、
磁石リング電流ゲージと、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１９】
前記内側部分は、冷却液を前記内側部分に循環させるために、少なくとも１つの入口管と、少なくとも１つの出口管を具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項２０】
前記外側部分冷却液を前記外側部分に循環させるために、少なくとも１つの入口管と、少なくとも１つの出口管を具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項２１】
真空処理チャンバーと
前記真空処理チャンバーと連結されたトランスフォーマー型プラズマトロンと、
トランスフォーマー型プラズマトロンに少なくとも１つのガスを導入する、トランスフォーマー型プラズマトロンに連結された少なくとも１つのガス源と
を具備するプラズマ発生装置であって、
前記真空処理チャンバーは少なくとも１つのエントリーポートを具備し、
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、
交流電流を発生させるラジオ周波数電力源と、
前記ラジオ周波数電力源と接続された複数の導体と、
前記ガスを閉じ込める閉ループ・ディスチャージチャンバーと、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバーの周りに取り付けられ前記複数の導体と接続された複数の透磁性の高い磁気鉄心と、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバーの内側に沿って配置した少なくとも１つの開口と、
前記内側部分は前記外側部分から電気的に絶縁されている状態で、前記内側部分と前記外側部分とを連結する少なくとも２つの絶縁ガスケットと、
を具備し、
前記エントリーポートは、前記内側部分が前記真空処理チャンバーに物理的に貫通するよう前記内側部分を受け取るように構成され、
前記複数の導体は前記複数の透磁性の高い磁気鉄心の周りに１次巻き線を形成し、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバー中のガスは前記複数の透磁性の高い磁気鉄心の周りに２次巻き線を形成し、
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、前記導体に前記交流電流が供給されたとき、それぞれのプラズマの少なくとも１つのガスに点火し、
前記開口は、前記内側部分から前記それぞれのプラズマを前記真空処理チャンバーに放出することを特徴とする、
プラズマ発生装置。
【請求項１】
高真空処理チャンバーと、
前記高真空処理チャンバーと連結されたトランスフォーマー型プラズマトロンと、
トランスフォーマー型プラズマトロンに少なくとも１つのガスを導入する、トランスフォーマー型プラズマトロンに連結された少なくとも１つのガス源と、
を具備するプラズマ発生装置であって、
前記高真空処理チャンバーは少なくとも１つのエントリーポートを具備し、
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、
交流電流を発生させるラジオ周波数電力源と、
前記ラジオ周波数電力源と接続された複数の導体と、
前記ガスを閉じ込める閉ループ・ディスチャージチャンバーと、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバーの周りに取り付けられ前記複数の導体と接続された複数の透磁性の高い磁気鉄心と、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバーの内側に沿って配置した複数の開口と、
前記内側部分と前記外側部分とを連結する少なくとも２つの絶縁ガスケットと、
を具備し、
前記エントリーポートは、前記内側部分が前記高真空処理チャンバーに物理的に貫通するよう前記内側部分を受け取るように構成され、
前記複数の導体は前記複数の透磁性の高い磁気鉄心の周りに１次巻き線を形成し、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバー中のガスは前記複数の透磁性の高い磁気鉄心の周りに２次巻き線を形成し、
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、前記導体に前記交流電流が供給されたとき、それぞれのプラズマの少なくとも１つのガスに点火し、
前記開口は、前記内側部分から前記それぞれのプラズマを前記高真空処理チャンバーに放出することを特徴とする、
プラズマ発生装置。
【請求項２】
圧力ゲージと、
質量分析計と、
反射高速電子線回折装置ツールと
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
対象物移送機構と、
赤外線パイロメーターと、
膜厚モニターと、
膜蒸着制御装置と、
イオン源と、
偏光解析器と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ発生装置であって、前記高真空処理チャンバーは、
高真空処理チャンバーから空気を排気する高真空ポンプと、
前記それぞれのプラズマを吹き付ける対象物と、
前記対象物を保持する対象物ホルダーと、
前記対象物を加熱する対象物ヒーターと、
前記対象物を覆うシャッターと、
前記対象物を操作する対象物遠隔操作器と、
少なくとも１つの構成要素から前記高真空処理チャンバーに蒸気を供給する少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記高真空ポンプ、前記シャッター、前記対象物遠隔操作器、前記少なくとも１つのクヌーセンセル蒸発源、及び前記電子ガン蒸発器は、前記高真空処理チャンバーの外側で連結されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記対象物、前記対象物ホルダー、及び前記対象物ヒーターは、前記高真空処理チャンバーの内側で連結されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、
前記外側部分と連結される少なくとも１つの接続フランジと、
前記外側部分に接続されたキャパシタンス圧力ゲージと、
をさらに具備し、
前記少なくとも１つの接続フランジのそれぞれは、前記少なくとも２つの絶縁ガスケットのそれぞれを介して前記少なくとも１つのエントリーポートのそれぞれと連結していることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
前記高真空処理チャンバー内の圧力は、実質的に１０−４から１０−１０パスカルの間であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、インピーダンスマッチング回路網をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１０】
前記外側部分は、前記それぞれのプラズマの少なくとも１つを発生させるための部分であり、前記内側部分は、前記それぞれのプラズマの少なくとも１つを前記高真空処理チャンバーに放出するための部分であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１１】
前記内側部分は、前記対象物を囲むように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１２】
前記内側部分は、前記高真空処理チャンバー内の、前記対象物の少し下に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１３】
前記複数の開口は、前記対象物から、前記それぞれのプラズマの少なくとも１つの平均自由行程より小さい距離に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１４】
前記複数の開口は、前記対象物の周りに対称的に前記内側部分に沿って配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１５】
複数のスリーブをさらに具備し、前記複数のスリーブは前記複数の開口のそれぞれに挿入され、前記複数のスリーブのそれぞれは、前記高真空処理チャンバーに向けたノズル端を具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１６】
前記ノズル端は、特定の断面形状を有することを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１７】
前記複数のスリーブは、
耐熱性金属、
セラミックス、
石英ガラス、
熱分解窒化ホウ素、及び
グラファイト、
の中から選択された材料により造られることを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１８】
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、
ガス入口リーク弁と、
のぞき窓と、
磁石リング電流ゲージと、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１９】
前記内側部分は、冷却液を前記内側部分に循環させるために、少なくとも１つの入口管と、少なくとも１つの出口管を具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項２０】
前記外側部分冷却液を前記外側部分に循環させるために、少なくとも１つの入口管と、少なくとも１つの出口管を具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項２１】
真空処理チャンバーと
前記真空処理チャンバーと連結されたトランスフォーマー型プラズマトロンと、
トランスフォーマー型プラズマトロンに少なくとも１つのガスを導入する、トランスフォーマー型プラズマトロンに連結された少なくとも１つのガス源と
を具備するプラズマ発生装置であって、
前記真空処理チャンバーは少なくとも１つのエントリーポートを具備し、
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、
交流電流を発生させるラジオ周波数電力源と、
前記ラジオ周波数電力源と接続された複数の導体と、
前記ガスを閉じ込める閉ループ・ディスチャージチャンバーと、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバーの周りに取り付けられ前記複数の導体と接続された複数の透磁性の高い磁気鉄心と、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバーの内側に沿って配置した少なくとも１つの開口と、
前記内側部分は前記外側部分から電気的に絶縁されている状態で、前記内側部分と前記外側部分とを連結する少なくとも２つの絶縁ガスケットと、
を具備し、
前記エントリーポートは、前記内側部分が前記真空処理チャンバーに物理的に貫通するよう前記内側部分を受け取るように構成され、
前記複数の導体は前記複数の透磁性の高い磁気鉄心の周りに１次巻き線を形成し、
前記閉ループ・ディスチャージチャンバー中のガスは前記複数の透磁性の高い磁気鉄心の周りに２次巻き線を形成し、
前記トランスフォーマー型プラズマトロンは、前記導体に前記交流電流が供給されたとき、それぞれのプラズマの少なくとも１つのガスに点火し、
前記開口は、前記内側部分から前記それぞれのプラズマを前記真空処理チャンバーに放出することを特徴とする、
プラズマ発生装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【公表番号】特表２０１３−５０３４３０（Ｐ２０１３−５０３４３０Ａ）
【公表日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２６１８３（Ｐ２０１２−５２６１８３）
【出願日】平成２２年８月２９日（２０１０．８．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＬ２０１０／０００７０７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２４１７４
【国際公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（５１２０４８５２７）モザイク・クリスタルズ・リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２９日（２０１０．８．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＬ２０１０／０００７０７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２４１７４
【国際公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（５１２０４８５２７）モザイク・クリスタルズ・リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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