JP2023515445A - アンテナ構造体およびそれを用いたプラズマ発生装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、交流電源を印加してチャンバーにプラズマを誘導するアンテナ構造体に関し、当該アンテナ構造体は、仮想の中心軸と交差する第１平面上で前記中心軸を基準に第１曲率半径および第２曲率半径を有するように配置された第１および第２アンテナセグメントと、前記第１および第２アンテナセグメントを電気的に直列接続する第１容量性負荷と、を備え、前記第１アンテナセグメントが前記第１曲率半径を有し、前記第１容量性負荷の一端から第１長さだけ延びるとき、前記第２アンテナセグメントは、前記第２曲率半径を有し、前記第１容量性負荷の他端から前記第１長さに対応する第２長さだけ延び、前記第１長さと前記第２長さの合計は、前記第１曲率半径または前記第２曲率半径を半径とする円周よりも短い。

Description

本発明は、アンテナ構造体およびそれを用いたプラズマ発生装置に関し、より具体的には、複数のアンテナセグメントおよび複数の容量性素子を含むアンテナ構造体を用いて誘導電界および誘導磁界を発生させてプラズマの発生を誘導する装置に関する。

プラズマを活用する技術は、半導体、ディスプレイ、医療機器の技術分野だけでなく、空気、水、土壌浄化などの環境技術分野や、太陽電池、水素エネルギーなどのエネルギー技術分野などの様々な産業分野で利用されている。

このようなプラズマを発生させる方法は、コロナ放電、グロー放電、アーク放電などの直流放電、蓄電結合放電、誘導結合放電などの交流放電、衝撃波、高エネルギービームなど非常に多様であり、そのうち簡単な構造を利用することで活用度の高い誘導結合方式が脚光を浴びている。

一方、従来の誘導結合方式のプラズマ発生装置は、内／外部圧力、供給ガスの種類や性質、装置に印加される電力、構成要素に流れる電流／電圧および消耗電力などの要因によってプラズマ制御が不安定になったり、装置の耐久性が損なわれたりするなどの問題点があった。さらに、このような問題点はプラズマ発生装置の体積、面積などが大きくなるほど深刻になり、これに対する解決方案が求められている。

本発明が解決しようとする１つの課題は、複数のセグメントおよび容量性素子からなるアンテナ構造体およびそれを用いたプラズマ発生装置を提供することである。

本発明が解決しようとする１つの課題は、広い面積でプラズマを発生させるために大きい体積または広い面積を有するアンテナ構造体およびそれを用いたプラズマ発生装置を提供することである。

本発明が解決しようとする１つの課題は、高い駆動周波数または大きな入力電流によってインダクターに形成される高電圧で安全にプラズマを発生させるために電圧が分配される構造を有するアンテナ構造体およびそれを用いたプラズマ発生装置を提供することである。

本発明が解決しようとする１つの課題は、プラズマが誘導されて発生する熱によってプラズマ発生装置が損傷することを防ぐためのプラズマ発生装置を提供することである。

本発明が解決しようとする１つの課題は、プラズマが誘導されながら発生する熱を、冷却水を用いて効果的に吸収するプラズマ発生装置を提供することである。

本発明が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されるものではなく、言及されない課題は、本明細書および添付図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

本明細書の一態様によれば、交流電源を印加してチャンバーにプラズマを誘導するアンテナ構造体において、仮想の中心軸と交差する第１平面上で前記中心軸を基準に第１曲率半径および第２曲率半径を有するように配置された第１および第２アンテナセグメントと、前記第１および第２アンテナセグメントを電気的に直列接続する第１容量性負荷と、を備え、前記第１アンテナセグメントが前記第１曲率半径を有し、前記第１容量性負荷の一端から第１長さだけ延びるとき、前記第２アンテナセグメントは、前記第２曲率半径を有し、前記第１容量性負荷の他端から前記第１長さに対応する第２長さだけ延び、前記第１長さと前記第２長さの合計は、前記第１曲率半径または前記第２曲率半径を半径とする円周よりも短いアンテナ構造体を提供することができる。

本明細書のさらに他の態様によれば、交流電源を印加してチャンバーにプラズマを誘導するプラズマ発生装置において、仮想の中心軸を基準として第１曲率半径を有するように配置された第１アンテナ構造体を備え、前記第１アンテナ構造体は、前記第１曲率半径を有する複数の第１アンテナセグメントと、複数の前記第１アンテナセグメントが電気的に直列接続されるように複数の前記第１アンテナセグメントの間に配置された少なくとも１つの第１容量性負荷と、を含み、複数の前記第１アンテナセグメントは、前記中心軸に垂直である仮想の第１平面と少なくとも一部重なり、複数の前記第１アンテナセグメントそれぞれは第１長さを有し、複数の前記第１アンテナセグメントの長さの合計は、前記第１曲率半径を半径とする円周よりも短いプラズマ発生装置を提供することができる。

本明細書のさらに他の態様によれば、プラズマ発生部の外部に配置されて前記プラズマ発生部の内部にプラズマを誘導するために誘導電界を提供するアンテナ構造体において、前記プラズマ発生部の外壁面に沿って形成されて電界を誘導する第１アンテナを備え、前記第１アンテナの内部には冷却水を移動させる第１冷却水流路が形成され、前記第１アンテナは前記プラズマ発生部の外壁と平行な第１内径面を含み、前記第１内径面を介して前記プラズマ発生部と面接触し、前記第１アンテナは前記第１冷却水流路との接触を規定し、前記プラズマ発生部の外壁および前記第１内径面と平行な第１面を含み、前記アンテナ構造体は、前記プラズマ発生部が前記プラズマによって温度が上昇するのを防止するために、前記内径面および前記第１面を介して前記プラズマ発生部の熱を吸収するアンテナ構造体を提供することができる。

本発明の課題の解決手段は、上述した解決手段に限定されるものではなく、言及されない解決手段は、本明細書および添付図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

本発明によれば、プラズマ発生装置は、駆動時にアンテナ構造体内の容量性素子によってアンテナにかかる最大電圧を減少することができる。

本発明によれば、プラズマ発生装置は、駆動時にアンテナ構造体によって高い起電力が誘導され、プラズマをより長く維持することができる。

本発明によれば、プラズマ発生装置は、駆動時にアンテナ構造体に印加される電圧を減少させ、プラズマで発生するエネルギー損失を低減することができる。

本発明によれば、広い面積のプラズマ誘導によって大面積ディスプレイまたは複数の半導体プロセスを実行することができる。

本発明によれば、プラズマ発生装置内のアンテナ構造体で発生する消費電力を低減することができる。

本発明によれば、アンテナ構造体内のアンテナ間の電位差が減少し、より安全に高密度のプラズマを発生することができる。

本発明によれば、アンテナ構造体が高出力高周波電源で駆動されても、それによるチャンバーまたは誘電体チューブの損傷を防止することができる。

本発明によれば、プラズマによって熱が発生してもアンテナ構造体の効果的な吸熱機能によりプラズマ発生装置の熱損傷を防止することができる。

本発明によれば、アンテナ構造体が効果的な冷却機能を実行しながら寄生容量の影響を低減することができる。

本発明によれば、アンテナ構造体が効果的な冷却機能を実行しながらプラズマ発生装置内にアーク放電が発生するのを防止することができる。

本発明の効果は、上記の効果に限定されるものではない。言及されない効果は、本明細書および添付図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

本明細書の一実施例によるプラズマシステムに関する図である。 本明細書の一実施例によるプラズマシステムの実現例に関する図である。 本明細書の一実施例によるプラズマ発生部を示す図である。 本明細書の一実施例によるＲＦ電源に関する図である。 本明細書の一実施例によるアンテナセグメントの配置方法に関する図である。 本明細書の一実施例によるアンテナセグメントおよび容量性素子を含むアンテナ構造体に関する図である。 本明細書の一実施例によるアンテナ構造体の等価回路に関する図である。 本明細書の一実施例によるアンテナ構造体内の位置による電圧を示すグラフに関する図である。 本明細書の一実施例による容量性素子を含むアンテナ構造体内の位置による電圧を示すグラフに関する図である。 本明細書の一実施例による四角断面を有するアンテナ構造体に関する図である。 本明細書の一実施例によるアンテナ構造体の断面に関する図である。 本明細書の一実施例による四角断面および円形断面を有するアンテナ構造体に関する図である。 本明細書の一実施例による少なくとも２種類以上の断面形状を有するアンテナ構造体の断面に関する図である。 本明細書の一実施例によるアンテナ構造体内に異なる断面を有するアンテナの接続方法に関する図である。 本明細書の一実施例による熱伝達部材を示す図である。

本明細書の一態様によれば、交流電源を印加してチャンバーにプラズマを誘導するアンテナ構造体において、仮想の中心軸と交差する第１平面上で前記中心軸を基準に第１曲率半径および第２曲率半径を有するように配置された第１および第２アンテナセグメントと、前記第１および第２アンテナセグメントを電気的に直列接続する第１容量性負荷と、を備え、前記第１アンテナセグメントが前記第１曲率半径を有し、前記第１容量性負荷の一端から第１長さだけ延びるとき、前記第２アンテナセグメントは、前記第２曲率半径を有し、前記第１容量性負荷の他端から前記第１長さに対応する第２長さだけ延び、前記第１長さと前記第２長さの合計は、前記第１曲率半径または前記第２曲率半径を半径とする円周よりも短いアンテナ構造体を提供することができる。

本発明の上述した目的、特徴および利点は、添付の図面に関連する以下の詳細な説明によってより明らかになるであろう。ただし、本発明は様々な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができるが、以下では特定の実施例を図面に例示し、これを詳細に説明しようとする。

本明細書に記載された実施例は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に本発明の精神を明確に説明するためのものであり、本発明が本明細書に記載された実施例によって限定されるものではなく、本発明の範囲は、本発明の精神から逸脱しない補正例または変形例を含むと解釈されるべきである。

本明細書に添付された図面は、本発明を容易に説明するためのものであり、図面に示される形状は、本発明の理解を助けるために必要に応じて誇張されて示されたものであ得るので、本発明は図面によって限定されるものではない。

本発明に関連する公知の機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすることができると判断される場合、その詳細な説明は省略する。また、本明細書の説明の過程で使用される数字（例えば、第１、第２など）は、ある構成要素を他の構成要素と区別するための識別記号に過ぎない。

また、以下の説明で用いる構成要素に対する接尾辞「ユニット」、「モジュール」および「部」は、明細書作成の容易さのみを考慮して付与または混用するものであり、それ自体が互いに区別される意味または役割を有するものではない。

本明細書の一態様によれば、交流電源を印加してチャンバーにプラズマを誘導するアンテナ構造体において、仮想の中心軸と交差する第１平面上で前記中心軸を基準に第１曲率半径および第２曲率半径を有するように配置された第１および第２アンテナセグメントと、前記第１および第２アンテナセグメントを電気的に直列接続する第１容量性負荷と、を備え、前記第１アンテナセグメントが前記第１曲率半径を有し、前記第１容量性負荷の一端から第１長さだけ延びるとき、前記第２アンテナセグメントは、前記第２曲率半径を有し、前記第１容量性負荷の他端から前記第１長さに対応する第２長さだけ延び、前記第１長さと前記第２長さの合計は、前記第１曲率半径または前記第２曲率半径を半径とする円周よりも短いアンテナ構造体を提供することができる。

ここで、前記第１および第２曲率半径は互いに等しく、前記第１および第２長さは互いに等しく、前記第１アンテナセグメントおよび前記第２アンテナセグメントは同じインダクタンスを有してもよい。

また、ここで、アンテナ構造体は、前記第１平面上で前記第１曲率半径よりも大きい第３曲率半径を有するように配置された第３アンテナセグメントと、前記第１平面上で前記第２曲率半径よりも大きい第４曲率半径を有するように配置された第４アンテナセグメントと、前記第３および第４アンテナセグメントを電気的に直列接続する第２容量性負荷と、を備え、前記第３アンテナセグメントは、前記第２容量性負荷の一端から前記第１長さよりも長い第３長さだけ延び、前記第４アンテナセグメントは、前記第２容量性負荷の他端から前記第２長さよりも長い第４長さだけ延びてもよい。

また、ここで、前記第１および第２容量性負荷を通る直線は前記中心軸を通過してもよい。

また、ここで、前記第１アンテナセグメントを円弧とする扇形の中心角は、前記第３アンテナセグメントを円弧とする扇形の中心角と等しくてもよい。

また、ここで、アンテナ構造体は、前記第２アンテナセグメントおよび前記第３アンテナセグメントを電気的に直列接続するターン間容量性負荷を備えてもよい。

また、ここで、前記第１および第２容量性負荷とターン間容量性負荷は、同一の静電容量を有してもよい。

また、ここで、アンテナ構造体は、前記中心軸を基準として前記第１曲率半径を有する第５アンテナセグメントと、前記第２曲率半径を有する第６アンテナセグメントと、前記第５および第６アンテナセグメントの間に配置されて前記第５および第６アンテナセグメントを電気的に直列接続する第３容量性負荷と、を備え、前記第５アンテナセグメントおよび第６アンテナセグメントは前記中心軸と交差する第２平面に配置され、前記第１平面および前記第２平面は互いに異なる平面であり得る。

また、ここで、前記第２アンテナセグメントおよび前記第５アンテナセグメントを電気的に直列接続する第１層間容量性負荷を備えてもよい。

また、ここで、アンテナ構造体は、前記中心軸を基準として前記第１曲率半径を有する第７アンテナセグメントと、前記第２曲率半径を有する第８アンテナセグメントと、前記第７および第８アンテナセグメントの間に配置されて前記第７および第８アンテナセグメントを電気的に直列接続する第４容量性負荷と、前記第６アンテナセグメントおよび第７アンテナセグメントを電気的に直列接続する第２層間容量性負荷と、を備え、前記第７アンテナセグメントおよび第８アンテナセグメントは、前記中心軸と交差し、前記第１平面および前記第２平面と異なる第３平面に配置され、前記第１層間容量性負荷および第２層間容量性負荷は、前記中心軸を基準として予め設定された角度を有してもよい。

また、ここで、前記第１アンテナセグメントは一端から他端に延び、前記第１アンテナセグメントの他端は前記第１容量性負荷の一端と電気的に接続され、前記第２アンテナセグメントは一端から他端に延び、前記第２アンテナセグメントの一端は前記第１容量性負荷の他端と電気的に接続されてもよい。

また、ここで、前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加されるとき、基準ノードに対する第１アンテナセグメントの他端の最大電圧は、前記基準ノードに対する第２アンテナセグメントの他端の最大電圧に対応することができる。

また、ここで、前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加されるとき、前記第２アンテナセグメントの一端に対する前記第２アンテナセグメントの他端の電圧は、前記第１アンテナセグメントの一端に対する前記第１アンテナセグメントの他端の電圧に対応することができる。

また、ここで、前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加されるとき、基準ノードに対する前記第１アンテナセグメントの他端の最大電圧の大きさは、前記基準ノードに対する前記第２アンテナセグメントの一端の最大電圧の大きさに対応することができる。

また、ここで、前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加された後の任意の時点で、基準ノードに対する前記第１アンテナセグメントの他端の電圧と前記基準ノードに対する前記第２アンテナセグメントの一端の電圧とは互いに逆符号を有することができる。

また、ここで、アンテナ構造体は、前記第１アンテナセグメントの一端と他端との間に位置する第１点と、前記第２アンテナセグメントの一端と他端との間に位置する第２点と、を含み、前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加されるとき、基準ノードに対する前記第１点の最大電圧は、前記基準ノードに対する前記第２点の最大電圧に対応することができる。

また、ここで、前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加された後の任意の時点で、基準ノードに対する前記第１アンテナセグメントの他端の電圧と前記基準ノードに対する前記第２アンテナセグメントの他端の電圧とは互いに対応することができる。

また、ここで、前記アンテナ構造体は、上部または下部にプラズマを誘導する平板状および中心部にプラズマを誘導するチューブ状のうちの少なくとも一方で構成されてもよい。

本明細書のさらに他の態様によれば、交流電源を印加してチャンバーにプラズマを誘導するプラズマ発生装置において、仮想の中心軸を基準として第１曲率半径を有するように配置された第１アンテナ構造体を備え、前記第１アンテナ構造体は、前記第１曲率半径を有する複数の第１アンテナセグメントと、複数の前記第１アンテナセグメントが電気的に直列接続されるように複数の前記第１アンテナセグメントの間に配置された少なくとも１つの第１容量性負荷と、を含み、複数の前記第１アンテナセグメントは、前記中心軸に垂直である仮想の第１平面と少なくとも一部重なり、複数の前記第１アンテナセグメントそれぞれは第１長さを有し、複数の前記第１アンテナセグメントの長さの合計は、前記第１曲率半径を半径とする円周よりも短いプラズマ発生装置を提供することができる。

ここで、プラズマ発生装置は、前記第１平面に前記中心軸を基準として前記第１曲率半径よりも大きい第２曲率半径を有するように配置された第２アンテナ構造体を備え、前記第２アンテナ構造体は、前記第２曲率半径を有する複数の第２アンテナセグメントと、複数の前記第２アンテナセグメントが電気的に直列接続されるように複数の前記第２アンテナセグメントの間に配置された少なくとも１つの第２容量性負荷と、を含み、複数の前記第２アンテナセグメントそれぞれは第１長さを有し、複数の前記第２アンテナセグメントの長さの合計は前記第２曲率半径を半径とする円周よりも短くてもよい。

一方、上記で説明した第１～第８アンテナセグメントは、順番に関係なく、それぞれアンテナ構造体内のいずれかのアンテナセグメントを指示すると解釈されることができる。例えば、第１アンテナセグメントおよび第２アンテナセグメントは、同一平面に配置されたアンテナセグメントを意味することができる。

また、以上で説明した直列接続は、素子間に直接接続されている場合だけでなく、素子間に他の素子を含むことにより間接的に接続される場合も含むことができる。

本明細書のさらに他の態様によれば、プラズマ発生部の外部に配置されて前記プラズマ発生部の内部にプラズマを誘導するために誘導電界を提供するアンテナ構造体において、前記プラズマ発生部の外壁面に沿って形成されて電界を誘導する第１アンテナを備え、前記第１アンテナの内部には冷却水を移動させる第１冷却水流路が形成され、前記第１アンテナは前記プラズマ発生部の外壁と平行な第１内径面を含み、前記第１内径面を介して前記プラズマ発生部と面接触し、前記第１アンテナは前記第１冷却水流路との接触を規定し、前記プラズマ発生部の外壁および前記第１内径面と平行な第１面を含み、前記アンテナ構造体は、前記プラズマ発生部が前記プラズマによって温度が上昇するのを防止するために、前記内径面および前記第１面を介して前記プラズマ発生部の熱を吸収するアンテナ構造体を提供することができる。

ここで、前記第１ターンアンテナは、前記第１内径面と接続される第１外径面を含み、前記第１外径面は、縦方向に沿って前記プラズマ発生部から離れる方向に曲げられてもよい。

また、ここで、前記第１アンテナと電気的に接続され、前記第１アンテナを包み込むように配置された第２アンテナと、前記第２アンテナと電気的に接続され、前記第２アンテナを包み込むように配置された第３アンテナと、を備え、前記第２アンテナおよび前記第３アンテナは、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間の距離が前記第２アンテナと前記第３アンテナとの間の距離よりも長いように配置されてもよい。

また、ここで、前記第１アンテナと電気的に接続され、前記第１アンテナを包み込むように配置され、少なくとも第２内径面と第２外径面とからなる第２アンテナを備え、前記第２内径面は前記第２外径面よりも前記プラズマ発生部に近接して配置され、前記第２アンテナの前記第２内径面は前記第１アンテナの前記第１内径面と平行ではなくてもよい。

また、ここで、前記第１アンテナと電気的に接続され、前記第１アンテナを包み込むように前記第１アンテナと同一平面上に配置され、少なくとも第２内径面と第２外径面とからなる第２アンテナを備え、前記第２内径面は前記第２外径面よりも前記プラズマ発生部に近接して配置され、前記第２内径面と前記第１外径面との間の距離は、前記平面から前記プラズマ発生部の長さ方向に離れるほど増加してもよい。

また、ここで、前記第１アンテナと電気的に接続され、前記第１アンテナを包み込むように配置された第２アンテナを備え、前記第２アンテナの断面は前記第１アンテナの断面と異なってもよい。

また、ここで、前記第１アンテナと電気的に接続され、前記第１アンテナを包み込むように配置された第２アンテナと、前記第１アンテナと前記第２アンテナを接続する接続部と、を備え、前記第１アンテナおよび前記第２アンテナは異なる断面を有し、前記接続部の一端の断面は前記第１アンテナの断面に対応し、前記接続部の他端の断面は前記第２アンテナの断面に対応してもよい。

また、ここで、前記接続部は、前記第１アンテナの末端の少なくとも一部と、前記第２アンテナの膨張した末端の少なくとも一部と、を含んでもよい。

また、ここで、前記接続部は容量性素子を含んでもよい。

また、ここで、前記第１アンテナに結合されて前記第１アンテナに締め付け力を提供する締め付け部を含んでもよい。

本明細書のまた他の実施例によれば、プラズマが誘導される内部空間を含むプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部の外部に配置されて前記プラズマ発生部の内部空間にプラズマを誘導するために誘導電界を提供するアンテナ構造体と、を備え、前記アンテナ構造体は、前記プラズマ発生部の外壁面に沿って形成されて電界を誘導する第１アンテナを含み、前記第１アンテナの内部には冷却水を移動させる第１冷却水流路が形成され、前記第１アンテナは、前記プラズマ発生部の外壁と平行な第１内径面を含み、前記第１内径面を介して前記プラズマ発生部と面接触し、前記第１アンテナは、前記第１冷却水流路を規定し、前記プラズマ発生部の外壁および前記第１内径面と平行な第１面を含み、前記アンテナ構造体は、前記プラズマ発生部が前記プラズマによって温度が上昇するのを防止するために、前記内径面および前記第１面を介して前記プラズマ発生部の熱を吸収するプラズマ発生装置を提供することができる。

ここで、前記プラズマ発生部の厚さは０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり得る。

また、ここで、前記プラズマ発生部の直径は１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であり得る。

また、ここで、プラズマ発生装置は、前記プラズマ発生部および前記アンテナ構造体とそれぞれ熱結合する熱伝達部材をさらに含み、前記プラズマ発生部および前記アンテナ構造体は離間して配置され、前記熱伝達部材は、前記プラズマ発生部と前記アンテナ構造体との間に配置されてもよい。

また、ここで、前記プラズマ発生部の少なくとも一部は、酸化アルミニウム、シリコン窒化物、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、イットリウム酸化物、セラミック、炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つの材質からなってもよい。

また、ここで、前記プラズマ発生部において前記内部空間を規定する内側面は炭化ケイ素材質からなってもよい。

本明細書は、アンテナ構造体（ａｎｔｅｎｎａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）およびそれを用いたプラズマ発生装置に関する。

ここで、プラズマは、物質が高エネルギーの印加により負電荷を有する電子と正電荷を帯びたイオンに分離された状態（ｐｈａｓｅ）で、様々な方式によって誘導または発生することができる。なかでも、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）は、コイル（ｃｏｉｌ）またはアンテナ（ａｎｔｅｎｎａ）等に電力が供給されて特定の空間に誘導電界または蓄電電界が形成され、これによって発生するプラズマであり、一般に無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）のような高周波電源によって駆動され得る。一方、以下では、説明の便宜上、プラズマ発生装置によって発生するプラズマが誘導結合プラズマであることを前提に説明するか、本明細書の技術的思想がこれに限定されるものではない。

ここで、アンテナとは、電圧または電流を印加すると周囲に電界または磁界を形成する誘導性素子または負荷であり、コイルまたはインダクターなどを意味することができ、さらに誘導性素子以外の素子で実現された等価回路を意味することもできる。

ここで、アンテナ構造体とは、少なくとも１つ以上のアンテナを含む構造体を意味することができる。さらに、アンテナ構造体は、少なくとも１つ以上の容量性素子または負荷を含み、少なくとも１つ以上のアンテナまたは容量性素子が特定の方法で接続または配置された形態で実現することができる。

一方、本明細書の一実施例によるプラズマ発生装置は、半導体、ディスプレイ加工、環境、エネルギーなどの様々な分野で広く利用することができ、以下に述べるプラズマ発生装置はある特定の分野にのみ利用されるものに限定されなく、プラズマが活用される分野で共通して利用可能であることが予め明らかにされている。

以下では、本明細書の一実施例による誘導結合プラズマシステム（ＩＣＰ ｓｙｓｔｅｍ）１０について図１および図２を参照して説明する。

図１は、本明細書の一実施例によるプラズマシステム１０に関する図である。プラズマシステム１０は、ＲＦ電源を用いてアンテナ構造体にＲＦ電力を供給してプラズマ発生部に誘導結合プラズマの発生を誘導することができる。

図１を参照すると、プラズマシステム１０は、アンテナ構造体１０００およびプラズマ発生部２０００を含むプラズマ発生装置１００と、ＲＦ電源２００と、を備えることができる。

プラズマ発生装置１００は、ＲＦ電源２００からＲＦ電力を供給されてプラズマを発生させることができる。具体的に、アンテナ構造体１０００は、ＲＦ電力が供給されると時変する電流が流れ、これに基づいてプラズマ発生部２０００に誘導電界を発生させてプラズマを誘導することができる。

アンテナ構造体１０００は、ＲＦ電源２００と電気的に接続することができる。例えば、アンテナ構造体１０００は、ＲＦ電源２００と導線で直列または並列に接続されてもよく、電気素子を介して直列または並列に接続されてもよい。

アンテナ構造体１０００は、プラズマ発生部２０００と物理的または電気的に接続することができる。アンテナ構造体１０００およびプラズマ発生部２０００の接続関係に対する具体的な内容については後述する。

プラズマ発生部２０００は、プラズマ発生が誘導される領域を含むことができる。例えば、プラズマ発生部２０００は、チャンバーまたはチューブなどのプラズマが発生して維持することができる空間を意味することができる。

図２は、本明細書の一実施例によるプラズマシステム１０の実現例に関する図である。

図２を参照すると、プラズマシステム１０はプラズマが活用される方式に応じて様々に実現することができる。具体的に、プラズマが活用される方式に応じて、ＲＦ電源２００、アンテナ構造体１０００、およびプラズマ発生部２０００の位置関係を設定することができる。

図２ａを参照すると、プラズマシステム１０は、アンテナ構造体１０００の上方または下方にプラズマを発生することができる。例えば、アンテナ構造体１０００は、平板状に構成されてプラズマ発生部２０００の上端に配置され、プラズマ発生部２０００は、半導体ウェハー（ｗａｆｅｒ）、シリコン基板、ディスプレイなどのプロセス対象体を含むチャンバーに提供されてプラズマ発生部２０００に流入するプロセスガスおよび誘導されるプラズマを用いて半導体プロセスまたはディスプレイプロセスを実行できる。他の例として、アンテナ構造体１０００は、平板状に構成されてプラズマ発生部２０００の下端に配置され、プラズマ発生部２０００は、半導体ウェハー、シリコン基板、ディスプレイなどのプロセス対象体を含むチャンバーに提供されてプラズマ発生部２０００に流入するプロセスガスおよび誘導されるプラズマを用いて半導体プロセスまたはディスプレイプロセスを実行することもできる。

図２ｂを参照すると、プラズマシステム１０はアンテナ構造体１０００の中心部にプラズマを発生することができる。例えば、アンテナ構造体１０００は、チューブ状に構成されてプラズマ発生部２０００を囲んだり巻いたりする形態で提供され、プラズマ発生部２０００は、誘電体チューブに提供され、プラズマ発生部２０００に供給されるプロセスガスおよびプラズマを用いて活性種（ｒａｄｉｃａｌ）を生成し、それを別途のプロセスチャンバーに提供することができる。

一方、アンテナ構造体１０００の形状は、図２に示すように平板状またはチューブ状に限定されるものではなく、アンテナ構造体１０００が図２ａでチューブ状に構成され、図２ｂで平板状に構成されてもよいことは言うまでもない。

以下では、図３を参照してプラズマシステム１０で利用可能なプラズマ発生部２０００について具体的に説明する。

図３は、本明細書の一実施例によるプラズマ発生部２０００を示す図である。

プラズマ発生部２０００は様々な形状に構成することができる。例えば、図３を参照すると、プラズマ発生部２０００は、プラズマが誘導される内部空間を含む形状に構成することができる。具体的に、プラズマ発生部２０００は、中空の円柱状、リング状またはチューブ状などの形状を有することができる。

プラズマ発生部２０００は特定の厚さｔを有することができる。例えば、図３を参照すると、プラズマ発生部２０００がチューブ状に構成される場合、プラズマ発生部２０００の厚さｔは０．５ｍｍ～３０ｍｍ以内と決定することができる。ここで、プラズマ発生部２０００の厚さｔが０．５ｍｍ未満の場合、アンテナ構造体１０００によりプラズマ発生部２０００内部に副産物が生成されやすく、物理的耐久度が弱くなる恐れがある。なお、ここで、プラズマ発生部２０００の厚さｔが３０ｍｍを超える場合、プラズマ発生部２０００の周辺に配置されるアンテナ構造体１０００とプラズマ発生部２０００の内部に誘導されるプラズマとの誘導結合が弱くなってプラズマの誘導または維持が難しくなり、後述するアンテナ構造体１０００によるプラズマ発生部２０００の冷却効率が低下する可能性がある。したがって、上述したプラズマ発生部２０００の厚さｔの範囲は、アンテナ構造体１０００が後述するようにプラズマ発生部２０００と電気的に結合する場合、安定的にプラズマ発生部２０００の内部にプラズマを誘導して維持し、プラズマ発生部２０００の耐久性を向上させることができるという点で臨界的な意義を有することができる。

プラズマ発生部２０００は特定の直径ｄを有することができる。例えば、図３を参照すると、プラズマ発生部２０００がチューブ状を有する場合、直径ｄは１０ｍｍ～３００ｍ ｍ内で決定することができる。ここで、直径ｄは、プラズマ発生部２０００の内側面の直径、外側面の直径、または内側面と外側面の直径の平均直径を意味することができる。ここで、プラズマ発生部２０００の直径ｄが１０ｍｍ未満の場合、プラズマ発生部２０００の内部に誘導されるプラズマの形態が体積に比べて表面的が相対的に大きくなり、エネルギー損失が生じることがある。また、ここで、プラズマ発生部２０００の直径ｄが３００ｍｍを超えると、プラズマの誘導に必要な誘導電力密度が非常に低くなり、アンテナ構造体１０００またはＲＦ電源２００等の作製が困難になることがある。したがって、上述したプラズマ発生部２０００の直径ｄの範囲は、プラズマシステム１０のＲＦ電源２００およびアンテナ構造体１０００の作製をより容易にし、プラズマエネルギー損失を防止することによりプラズマ誘導効率を高めるという点で臨界的意義を有することができる。

以上では、プラズマ発生部２０００の形状が中空の円柱状またはチューブ状の場合について主に説明したが、本明細書の技術的思想はこれに限定されるものではなく、例えば、プラズマ発生部２０００はプラズマが誘導できる内部空間を含む多角形形状を有することもでき、その際にも上述した厚さｔおよび直径ｄに対する内容を適用できることは言うまでもない。

プラズマ発生部２０００は様々な材質で作ることができる。例えば、プラズマ発生部２０００は非導電体で作製することができる。他の例として、プラズマ発生部２０００は熱伝導率が高い物質で作製することができる。具体的に、プラズマ発生部２０００は、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、イットリウム酸化物（Ｙ_２Ｏ_３）、または炭化ケイ素（ＳｉＣ）で作製することができる。

さらに、プラズマ発生部２０００は、プラズマの誘導のためにプラズマ発生部２０００に流入するガス（ｅｘ．ＮＦ_３、Ａｒ、ＣＯ_２、ＣＨ_４、ＮＦ_３、Ｏ_２、Ｈ_２等）と反応して不純物（ｐａｒｔｉｃｌｅ）を発生しない物質で作製することができる。例えば、プラズマ発生部２０００は炭化ケイ素（ＳｉＣ）で作製することができる。

以下では、図４を参照してＲＦ電源について具体的に説明する。

図４は、本明細書の一実施例によるＲＦ電源２００に関する図である。

図４を参照すると、ＲＦ電源２００は、交流電源２１０、整流器２２０、インバータ２３０、コントローラ２４０、およびセンサーモジュール２５０を含むことができる。ＲＦ電源２００は、交流電源２１０から供給される第１交流電源を第２交流電源に変換して負荷（ｌｏａｄ）に供給することができる。例えば、ＲＦ電源２００は、一般的な家庭または産業で使用される第１交流電源を数百ｋＨｚ～数十ＭＨｚの周波数および数ｋＷ以上の電力を有する第２交流電源に変換してアンテナ構造体１０００に提供することができる。

ここで、負荷は、アンテナ構造体１０００およびアンテナ構造体１０００により発生するプラズマを含むことができる。

整流器２２０は、交流電源２１０の出力を直流電源に変換することができる。例えば、整流器２２０は、交流電源２１０から供給される第１交流電源を直流電源に変換してインバータ２３０の両端に印加することができる。

インバータ２３０は、整流器２２０から直流電源が伝達され、負荷に第２交流電源を供給することができる。このとき、インバータ２３０は、コントローラ２４０から受信したスイッチング信号を用いて第２交流電源を負荷に提供することができる。ここで、インバータ２３０は、スイッチング信号によって制御される少なくとも１つのスイッチ素子を含むことができ、インバータ２３０から負荷に供給される第２交流電源は、インバータ２３０がコントローラ２４０から提供されるスイッチング信号に基づいて設定された駆動周波数を有することができる。このために、インバータ２３０は、パルス幅変調方式（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｕｄｌａｔｉｏｎ）で制御されるハーフブリッジタイプまたはフルブリッジタイプとして提供されてもよい。

一方、整流器２２０とインバータ２３０との間に容量性素子が配置されてもよい。例えば、ＲＦ電源２００は、整流器２２０およびインバータ２３０と並列に接続されるキャパシタを含み、キャパシタは、インバータ２３０に印加される電源の交流成分を接地ノード（ＧＮＤ）に放電することができる。

コントローラ２４０は、センサーモジュール２５０からセンシングデータを受信してスイッチング信号を生成することができる。例えば、コントローラ２４０は、ＦＰＧＡを含み、センサーモジュール２５０から負荷の共振周波数に関連するデータを取得してスイッチング信号を生成することができる。

センサーモジュール２５０は、コントローラ２４０に負荷の共振周波数に関するデータまたは負荷に供給される電力に関するデータを取得させることができる。このために、センサーモジュール２５０は、負荷またはインバータ２３０に流れる電流の大きさおよび位相、印加される電圧の大きさおよび位相、相対的電位または電力の大きさなどを感知することができる。

上述したように、ＲＦ電源２００は、負荷の共振周波数に関するデータに基づいて負荷に提供される第２交流電源の駆動周波数を制御することができる。換言すれば、ＲＦ電源２００は、プラズマの発生に応じて変化する負荷の共振周波数を追跡して第２交流電源の駆動周波数を負荷の共振周波数と同様に設定することができる。これにより、不要な電力消耗を防止し、プラズマシステムの耐久性を向上させることができる。

以下では、図５および図６を参照してアンテナ構造体１０００の構成および配置方法について説明する。

図５および図６は、本明細書の一実施例によるアンテナセグメント（ａｎｔｅｎｎａ ｓｅｇｍｅｎｔ）が配置される方法に関する図である。

図５を参照すると、アンテナ構造体１０００は、複数のアンテナセグメントを含むことができる。アンテナ構造体１０００は、プラズマ利用分野で必要なプラズマの強度、密度、または生成範囲などに応じて複数のアンテナセグメントで構成することができる。例えば、アンテナ構造体１０００は、広い範囲でプラズマを提供するために広い領域に配置することができ、その時、アンテナ構造体１０００の長さが過度に長くなり、アンテナ構造体１０００での電位が増加することを防止するために、複数のアンテナセグメントに分割されてもよい。

以下では、説明の便宜上、アンテナセグメントは第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０を含むものとして説明するが、アンテナ構造体１０００は、ｍ個（ｍは自然数）のアンテナセグメントを含むことができ、以下の説明は、それぞれの場合に共通して適用され得る。

アンテナセグメントは、アンテナ、誘導コイル、またはインダクターの一部、銅導線などで提供され得る。アンテナセグメントの断面形状、断面積、厚さ、太さなどの物理的性質は、インダクタンス、相互インダクタンス、寄生インダクタンス、キャパシタンス、寄生キャパシタンス、抵抗、または寄生抵抗などのアンテナ構造体１０００またはアンテナセグメントに必要な電気的性質に基づいて決定され得る。

また、以下では、説明の便宜上、アンテナセグメントが弧状を有するものとするが、本明細書の技術的思想はこれに限定されるものではなく、アンテナセグメントは、弧状の他に、直線、曲線、折れ線、折れ曲線、円または多角形やドーナツ、ソレノイドなど特定の図形形状を有することができ、一般に３次元立体形状で構成されるが、薄膜、メッキなどの２次元形状で構成されてもよいことは言うまでもない。

アンテナセグメントは、中心軸ＣＡを基準として一定距離を有し、第１平面Ｐ１に配置することができる。具体的に、アンテナセグメントは、第１平面Ｐ１に配置され、中心軸ＣＡから予め設定された距離だけ離間されてもよい。

ここで、中心軸ＣＡは仮想の軸を意味することができる。例えば、中心軸ＣＡは、プラズマシステム１０で発生するプラズマの中心部を通る仮想の直線として理解することができる。

ここで、第１平面Ｐ１は、アンテナセグメントが配置される仮想平面を意味することができる。例えば、第１平面Ｐ１は、中心軸ＣＡに垂直な仮想平面を意味することができる。さらに別の例では、第１平面Ｐ１は、中心軸ＣＡと交差する仮想平面を意味することができる。一方、アンテナセグメントは全て第１平面Ｐ１に配置されてもよく、少なくとも一部は第１平面Ｐ１に配置され、他の一部は第１平面Ｐ１とは異なる平面に配置されてもよい。

アンテナセグメントは、特定の曲率または特定の曲率半径を有することができる。例えば、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０は、第１曲率半径ＲＣ１を有する弧状で構成され得る。さらに別の例では、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０は、互いに対応する曲率または曲率半径を有することができる。さらに別の例では、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０は、異なる曲率または曲率半径を有することができる。

ここで、曲率半径または曲率は、アンテナ構造体１０００の大きさに基づいて設定されてもよい。例えば、アンテナ構造体１０００の大きさまたは体積が大きくなるほど、曲率半径が大きくなり曲率が小さくなる。

アンテナセグメントは特定の長さに延びることができる。例えば、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０は、互いに対応する長さに延びるか、または異なる長さに延びて配置されてもよい。具体的に、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０は、同じ第１長さを有するか、または異なる長さを有することができる。

アンテナセグメントの総長は、予め設定された値以下に設定されてもよい。例えば、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０が、第１平面Ｐ１で中心軸ＣＡを基準として第１曲率半径ＲＣ１を有し、第１長さだけ延びるように配置された場合、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０それぞれの長さの合計は、第１曲率半径ＲＣ１を半径とする円周の長さより小さくてもよい。さらに別の例では、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０が、第１平面Ｐ１で中心軸ＣＡを基準として少なくとも一部は第１曲率半径ＲＣ１を有し、第１長さだけ延びるように配置され、他の一部は第２曲率半径ＲＣ２を有し、第２長さだけ延びるように配置された場合、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０それぞれの長さの合計は、第１曲率半径ＲＣ１または第２曲率半径ＲＣ２を半径とする円周の長さより小さくてもよい。この場合、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０は、互いに物理的に接触しないように配置することができる。

一方、アンテナセグメント間に電気素子を配置することができる。例えば、アンテナセグメント間に容量性素子が配置されて、容量性素子はアンテナセグメントを電気的に接続することができる。電気素子の配置については、後で具体的に説明する。

アンテナ構造体１０００に含まれているアンテナセグメントは、複数のターン（ｔｕｒｎ）で配置することができる。図６を参照すると、アンテナセグメントは、中心軸ＣＡを基準として第１平面Ｐ１に２ターンで配置することができる。具体的に、第１ターンは第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０を含み、第２ターンは第５～第８アンテナセグメント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０を含むことができる。ここで、第１ターンのアンテナセグメントは第１曲率半径ＲＣ１を有し、第２ターンのアンテナセグメントは第１曲率半径ＲＣ１よりも大きい第２曲率半径ＲＣ２を有することができる。

第２ターンのアンテナセグメントそれぞれは、第１ターンのアンテナセグメントそれぞれに対応するように配置されてもよい。例えば、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０が第１平面Ｐ１の第１～第４象限にそれぞれ配置される場合、第５～第８アンテナセグメント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０は、第１平面Ｐ１の第１～第４象限にそれぞれ配置することができる。

ここで、第１アンテナセグメント１１１０は、第２アンテナセグメント１１２０および第４アンテナセグメント１１４０と円弧方向で隣接し、第５アンテナセグメント１２１０と中心軸ＣＡに垂直な方向で隣接することができる。第２アンテナセグメント１１２０は、第１アンテナセグメント１１１０および第３アンテナセグメント１１３０と円弧方向で隣接し、第６アンテナセグメント１２２０と中心軸ＣＡに垂直な方向で隣接することができる。第３アンテナセグメント１１３０は、第２アンテナセグメント１１２０および第４アンテナセグメント１１４０と円弧方向で隣接し、第７アンテナセグメント１２３０と中心軸ＣＡに垂直な方向で隣接することができる。第４アンテナセグメント１１４０は、第１アンテナセグメント１１１０および第３アンテナセグメント１１３０と円弧方向で隣接し、第８アンテナセグメント１２４０と中心軸ＣＡに垂直な方向で隣接することができる。

第２ターンのアンテナセグメントは、第１ターンのアンテナセグメントよりも長い長さに延びることができる。例えば、第１アンテナセグメント１１１０が第１長さに延びて配置される場合、第５アンテナセグメント１２１０は第１長さよりも長い第２長さに延びることができる。ここで、第１長さに対する第２長さの比率は、第１アンテナセグメント１１１０の第１曲率半径ＲＣ１に対する第５アンテナセグメント１１１０の第２曲率半径ＲＣ２の比率と対応し得る。また、ここで、対応する第１長さに延びる第１アンテナセグメント１１１０が中心軸ＣＡとなす中心角は、第２長さに延びる第５アンテナセグメント１２１０が中心軸ＣＡとなす中心角と対応し得る。または、第１長さに延びる第１アンテナセグメント１１１０を円弧とする扇形の中心角は、第２長さに延びる第５アンテナセグメント１２１０を円弧とする扇形の中心角の大きさと対応し得る。または、第１アンテナセグメント１１１０の一端と第５アンテナセグメント１２１０の一端とを結ぶ延長線は、中心軸ＣＡと合うことができる。

ここで、中心角は、１ターン当りに配置されるアンテナセグメントの数に応じて設定されてもよい。例えば、１ターン当りに配置されるアンテナセグメントがｘ個の場合（ｘは自然数）、各アンテナセグメントが中心軸ＣＡとなす中心角は、約３６０／ｘ゜以下であってもよい。具体的に、再び図５を参照すると、アンテナセグメントは第１アンテナセグメント１１１０～第４アンテナセグメント１１４０を含み、この場合、各アンテナセグメントが中心軸ＣＡとなす中心角は、約９０゜より小さくても同じでもよい。

第１ターンと第２ターンとの間の距離は、アンテナ構造体１０００の電気的性質に基づいて設定されてもよい。一例として、第１ターンと第２ターンとの間の距離は、アンテナセグメント間に発生し得る寄生キャパシタンスに基づいて設定されてもよい。例えば、第１ターンと第２ターンとの間の距離は、アンテナ構造体１０００に電源が印加されるとき、第１アンテナセグメント１１１０と第５アンテナセグメント１２１０との間に寄生キャパシタンスの影響が最小化される距離に設定されてもよい。さらに別の例では、第１ターンと第２ターンとの間の距離は、アンテナ構造体１０００の全体体積を考慮して設定されてもよい。例えば、製造上許容範囲内でアンテナ構造体１０００の幅を縮小するために、第１ターンと第２ターンとの間の距離は、１ｍｍ前後または０．５ｍｍ～３．５ｍｍの範囲内に設定されてもよい。このとき、第１ターンと第２ターンとの間の距離は、特定の駆動周波数でプラズマシステム１０が駆動される場合、ターン間のアーキング（ａｒｃｉｎｇ）が発生しない距離に設定されてもよい。さらに別の例では、第１ターンと第２ターンとの間の距離は、プラズマ発生部２０００の伸縮性を考慮して設定されてもよい。上述した第１ターンと第２ターンとの間の距離を設定する方法は、第２ターンと第３ターンとの間の距離などのアンテナ構造体１０００内のターン間の距離を設定するためにも使用できることは言うまでもない。

第２ターンのアンテナセグメントのインダクタンスは、第１ターンのアンテナセグメントのインダクタンスに基づいて設定されてもよい。例えば、第５アンテナセグメント１２１０のインダクタンスは、第１アンテナセグメント１１１０のインダクタンスと対応することができる。さらに別の例では、第５アンテナセグメント１２１０のインダクタンスは、第１アンテナセグメント１１１０のインダクタンスよりも大きく設定されてもよい。

一方、第１ターンおよび第２ターンのアンテナセグメントは異なる平面に配置されてもよい。例えば、第１ターンのアンテナセグメントは第１平面Ｐ１に配置され、第２ターンのアンテナセグメントは第１平面Ｐ１と平行な平面または第１平面Ｐ１と所定の角度をなす平面に配置することができる。

また、第１ターンおよび第２ターンは、同じ数のアンテナセグメントを含んでも異なる数のアンテナセグメントを含んでもよい。例えば、第１ターンは４つの第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０を含み、第２ターンは中心軸ＣＰを基準として対称的に配置された第５アンテナセグメント１２１０および第７アンテナセグメント１２３０のみを含んでもよい。

以上では、説明の便宜上、アンテナ構造体１０００が２ターンで構成されたことを基に説明したが、本明細書の技術的思想はこれに限定されるものではなく、アンテナ構造体１０００はｎ個のターン（ｎは自然数）で構成することができ、さらに、アンテナ構造体１０００は、ｍ個のアンテナセグメントを含むターンをｎ個含むことができる。このように、複数セグメント、複数ターンのアンテナ構造体１０００の場合、上述したアンテナセグメント配置方法を同様に適用することができる。例えば、アンテナ構造体１０００が６個のアンテナセグメントを含む３個のターンで構成される場合、第１ターンは第１曲率半径ＲＣ１および第１長さを有する６個のアンテナセグメントを、第２ターンは第２曲率半径ＲＣ２および第２長さを有する６個のアンテナセグメントを、そして第３ターンは第３曲率半径および第３長さを有する６個のアンテナセグメントを含み、各ターンにおけるアンテナセグメントの長さの合計は、各ターンのアンテナセグメントの曲率半径を半径とする円周よりも短くてもよい。

以下では、図７～図１０を参照して、アンテナ構造体１０００におけるアンテナセグメントの接続方法について説明する。

図７～図１０は、本明細書の一実施例によるアンテナセグメントおよび容量性素子を含むアンテナ構造体１０００に関する図である。

図７を参照すると、アンテナ構造体１０００は、平板状に構成され、アンテナセグメント、第１主容量性素子１５００、第２主容量性素子１６００、および補助容量性素子を含むことができる。アンテナ構造体１０００は、補助容量性素子を含むことで複数のアンテナセグメントを電気的または物理的に接続することができ、第１主容量性素子１５００および第２主容量性素子１６００を介してＲＦ電源２００と接続することができる。

ここで、補助容量性素子は、ターン内でアンテナセグメントを電気的または物理的に接続する第１～第６補助容量性素子１７１１、１７１２、１７１３、１７２１、１７２２、１７２３と、異なるターンを電気的または物理的に接続する第１ターン間容量性素子１７３１を含むことができる。

ここで、主容量性素子１５００、１６００および補助容量性素子は、蓄電器または蓄電器の等価回路と表される素子であり、所定のキャパシタンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）または容量リアクタンスを有する素子を意味することができる。例えば、主容量性素子１５００、１６００および補助容量性素子は、高周波特性の良好なセラミックキャパシタ（ｃｅｒａｍｉｃ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）または複数の蓄電器を直列および／または並列に接続した積層セラミックキャパシタ（ＭＬＣＣ：Ｍｕｌｔｉ－Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）あるいはキャパシタアレイ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ ａｒｒａｙ）を含むことができる。

補助容量性素子は、複数のアンテナセグメントを電気的または物理的に接続することができる。例えば、再び図７を参照すると、第１補助容量性素子１７１１の一端は第１アンテナセグメント１１１０の一端と接続され、第１補助容量性素子１７１１の他端は第２アンテナセグメント１１２０の一端と接続され得る。第１アンテナセグメント１１１０は、第１補助容量性素子１７１１の一端から第１曲率半径ＲＣ１を有して第１長さだけ延び、第２アンテナセグメント１１２０は、第１補助容量性素子１７１１の他端から第１曲率半径ＲＣ１を有して第１長さだけ延びることができる。

別の例では、第１アンテナセグメント１１１０は、第１補助容量性素子１７１１の一端から第１曲率半径ＲＣ１を有して第１長さだけ延び、第２アンテナセグメント１１２０は、第１補助容量性素子１７１１の他端から第２曲率半径ＲＣ２を有して第１長さだけ延びることができる。このとき、第１曲率半径ＲＣ１および第２曲率半径ＲＣ２は同一でも異なってもよい。

さらに別の例では、第１アンテナセグメント１１１０は、第１補助容量性素子１７１１の一端から第１曲率半径ＲＣ１を有して第１長さだけ延び、第２アンテナセグメント１１２０は、第１補助容量性素子１７１１の他端から第１曲率半径ＲＣ１を有して第２長さだけ延びることができる。このとき、第１長さおよび第２長さは同一でも異なってもよい。

補助容量性素子はアンテナセグメント間に配置することができる。例えば、再び図７を参照すると、アンテナ構造体１０００の第１ターンで第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０の間に第１～第３補助容量性素子１７１１、１７１２、１７１３が配置されてもよい。第１補助容量性素子１７１１は第１アンテナセグメント１１１０および第２アンテナセグメント１１２０の間に配置することができる。第２補助容量性素子１７１２は第２アンテナセグメント１１２０および第３アンテナセグメント１１３０の間に配置することができる。第３補助容量性素子１７１３は第３アンテナセグメント１１３０および第４アンテナセグメント１１４０の間に配置することができる。アンテナ構造体１０００の第２ターンで第５～第８アンテナセグメント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０の間に第４～第６補助容量性素子１７２１、１７２２、１７２３が配置されてもよい。第４補助容量性素子１７２１は第５アンテナセグメント１２１０および第６アンテナセグメント１２２０の間に配置することができる。第５補助容量性素子１７２２は第６アンテナセグメント１２２０および第７アンテナセグメント１２３０の間に配置することができる。第６補助容量性素子１７２３は第７アンテナセグメント１２３０および第８アンテナセグメント１２４０の間に配置することができる。

ここで、第１補助容量性素子１７１１は、第２補助容量性素子１７１２と円弧方向で隣接し、第４補助容量性素子１７２１と中心軸ＣＡに垂直な方向で隣接するように配置されてもよい。第２補助容量性素子１７１２は、第１補助容量性素子１７１１および第３補助容量性素子１７１３と円弧方向で隣接し、第５補助容量性素子１７２２と中心軸ＣＡに垂直な方向で隣接するように配置されてもよい。第３補助容量性素子１７１３は、第２補助容量性素子１７１２と円弧方向で隣接し、第６補助容量性素子１７２３と中心軸ＣＡに垂直な方向で隣接するように配置されてもよい。

補助容量性素子は、アンテナセグメントと特定の位置関係を有するように配置することができる。例えば、第１補助容量性素子１７１１は、第１アンテナセグメント１１１０の他端と第２アンテナセグメント１１２０の一端を接続する仮想線を通るように配置することができる。さらに別の例では、第１補助容量性素子１７１１は、第１アンテナセグメント１１１０および第２アンテナセグメント１１２０と導線などの電気接続部材を介して接続されるが、接続されるアンテナセグメントと比較して中心軸ＣＡからさらに離間して配置することができる。さらに別の例では、第１補助容量性素子１７１１は、第１ターンと第２ターンとの間に配置することができる。具体的に、第１補助容量性素子１７１１は、中心軸ＣＡから第１曲率半径ＲＣ１よりも大きく第２曲率半径ＲＣ２より小さい距離に配置されてもよい。

または、補助容量性素子は、アンテナセグメントが配置された平面とは異なる平面に配置されてもよい。例えば、第１～第６補助容量性素子１７１１、１７１２、１７１３、１７２１、１７２２、１７２３のうちの少なくとも１つは、第１平面Ｐ１から予め設定された距離だけ離間して配置されてもよい。ここで、予め設定された距離は、補助容量性素子の体積または大きさなどを考慮することができる。

補助容量性素子は、アンテナセグメント間で相互間に予め設定された位置関係を有するように配置することができる。例えば、再び図７を参照すると、第１～第６補助容量性素子１７１１、１７１２、１７１３、１７２１、１７２２、１７２３のうちの少なくとも２つは、中心軸ＣＡを基準として対称に配置されてもよい。具体的に、第１補助容量性素子１７１１および第３補助容量性素子１７１３は、中心軸ＣＡを基準として対称にすることができる。さらに別の例では、第１ターンの補助容量性素子および第２ターンの補助容量性素子は、互いに対応する位置に配置されてもよい。具体的に、第１補助容量性素子１７１１と第４補助容量性素子１７２１とを結ぶ延長線は、中心軸ＣＡと合うことができる。または、第１補助容量性素子１７１１と第４補助容量性素子１７２１とを結ぶ延長線は、第３補助容量性素子１７１３と第６補助容量性素子１７２３を通過することができる。または、第１補助容量性素子１７１１と第４補助容量性素子１７２１とを結ぶ延長線と、第２補助容量性素子１７１２と第５補助容量性素子１７２２を結ぶ延長線は、中心軸ＣＡから予め設定された範囲内で交わるか捻れた位置にあってもよい。

上述と同様の方法で、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０は、第１～第３補助容量性素子１７１１、１７１２、１７１３を介して電気的に接続することができる。また、第５～第８アンテナセグメント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０は、第４～第６補助容量性素子１７２１、１７２２、１７２３を介して電気的に接続することができる。

補助容量性素子の数は、アンテナ構造体１０００の層数、ターン数、およびアンテナセグメントの数に基づいて設定されてもよい。例えば、再び図７を参照すると、アンテナ構造体１０００がそれぞれ４個のアンテナセグメントを有する２つのターンを含む１層で構成される場合、アンテナ構造体１０００は７個の補助容量性素子を含むことができる。

一方、アンテナ構造体１０００を構成する複数のターンは、それぞれ異なる数のアンテナセグメントを含むことができる。一例として、図８を参照すると、アンテナ構造体１０００は、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０を含む第１ターンおよび第５～第１０アンテナセグメント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、１２５０、１２６０を含む第２ターンを含むことができる。

ここで、アンテナ構造体１０００内の各アンテナセグメントは、実質的に同じ長さまたは異なる長さを有することができる。例えば、第１ターンのアンテナセグメントおよび第２ターンのアンテナセグメントはともに同じ長さを有することができる。さらに別の例では、第１ターンのアンテナセグメントのそれぞれは第１長さを有し、第２ターンのアンテナセグメントのそれぞれは第１長さよりも短い第２長さを有することができる。このとき、第１長さおよび第２長さは、各ターンの曲率半径に基づいて設定することができる。このとき、アンテナ構造体１０００の各ターンを構成するアンテナセグメントが必ずしも同じ長さに延びる必要はない。

一方、アンテナ構造体１０００を構成する複数のターンがそれぞれ異なる数のアンテナセグメントを含む場合、アンテナ構造体１０００内の各ターンは、異なる数の補助容量性素子を含むことができる。一例として、再び図８を参照すると、アンテナ構造体１０００の第１ターンは第１～第３補助容量性素子１７１１、１７１２、１７１３を含み、第２ターンは第４～第８補助容量性素子１７２１、１７２２、１７２３、１７２４、１７２５を含むことができる。

ここで、アンテナ構造体１０００の第１ターンに含まれる補助容量性素子と第２ターンに含まれる補助容量性素子とは、予め設定された位置関係を有することができる。具体的に、第１ターンに含まれる補助容量性素子のうち少なくとも１つと第２ターンに含まれる補助容量性素子のうち少なくとも１つとは一直線上に位置することができる。例えば、再び図８を参照すると、アンテナ構造体１０００の第１ターンの第２補助容量性素子１７１２および第２ターンの第６補助容量性素子１７２３は、中心軸ＣＡに垂直であり、アンテナ構造体（１００）の中心を通る直線から予め設定された領域内に配置することができる。ただし、アンテナ構造体１０００内の補助容量性素子間の位置関係は上述した場合に限定されるものではなく、アンテナ構造体１０００内の補助容量性素子は、相互間に特定の位置関係なく任意に配置されてもよい。

アンテナ構造体１０００を構成する複数の層は、それぞれ異なる数のアンテナセグメントおよび異なる数の補助容量性素子を含むことができる。異なる層が含むアンテナセグメント数および補助容量性素子数は、上述した異なるターンが含むアンテナセグメントおよび補助容量性素子の数を設定する方法と同様の方法で設定することができる。

補助容量性素子は、ターン間に配置され、アンテナセグメントを電気的または物理的に接続することができる。例えば、再び図７を参照すると、補助容量性素子は、第１ターンと第２ターンとの間に配置され、第１ターンおよび第２ターンを電気的に接続することができる。具体的に、第１ターン間容量性素子１７３１は、第１ターンを構成する第４アンテナセグメント１１４０と第２ターンを構成する第５アンテナセグメント１２１０を直列接続することができる。このとき、第１ターン間容量性素子１７３１は直接または導線などの別途の接続部を介してアンテナセグメントと接続することができ、これにより第１ターン間容量性素子１７３１と接続されるアンテナセグメントは他のアンテナセグメントよりも短いまたは長い長さを有することができる。図示していないが、第１ターン間容量性素子１７３１は、第１ターンを構成する第１アンテナセグメント１１１０と第２ターンを構成する第８アンテナセグメント１２４０とを直列接続してもよい。このとき、アンテナ構造体１０００は、第１平面Ｐ１から第２平面Ｐ２を見る方向を基準として反時計回り方向に内側ターンから外側ターンに巻くことができる。

ここで、ターン間容量性素子は、ターン間を接続するために他の補助容量性素子とは異なる形状を有するか、別途の接続部を有することができる。例えば、第１ターン間容量性素子１７３１の一端と他端は、中心軸ＣＡから異なる距離に離間してもよい。具体的に、第１ターンの第４アンテナセグメント１１４０と接続される第１ターン間容量性素子１７３１の一端は、第２ターンの第５アンテナセグメント１２１０と接続される第１ターン間容量性素子１７３１の他端よりも中心軸ＣＡから短い離間距離を有することができる。さらに別の例では、第１ターン間容量性素子１７３１は、第１ターン間容量性素子１７３１の一端から第４アンテナセグメント１１４０に延びる第１接続部および第１ターン間容量性素子１７３１の他端から第５アンテナセグメント１２１０に延びる第２接続部を含むことができる。このとき、第１接続部および第２接続部は、直線または曲線の導線を含み、中心軸ＣＡから異なる距離に離間することができる。

アンテナ構造体１０００がターン間容量性素子を含むことによって、アンテナ構造体１０００内のすべてのアンテナセグメントを電気的に接続することができる。

主容量性素子１５００、１６００は、アンテナセグメントとＲＦ電源２００とを物理的または電気的に接続することができる。例えば、再び図７を参照すると、第１主容量性素子１５００は、第１アンテナセグメント１１１０およびインバータ２３０の第１端子を電気的に接続し、第２主容量性素子１６００は、第８アンテナセグメント１２４０およびインバータ２３０の第２端子を電気的に接続することができる。

または、図７に示すこととは異なって、第１主容量性素子１５００は、第４アンテナセグメント１１４０およびインバータ２３０の第１端子を電気的に接続し、第２主容量性素子１６００は、第５アンテナセグメント１２４０およびインバータ２３０の第２端子を電気的に接続することができる。

一方、アンテナ構造体１０００が第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０を含む第１ターンで実現される場合、第１アンテナセグメント１１１０および第４アンテナセグメント１１４０のうちのいずれか一方は、第１主容量性素子１５００を介してインバータ２３０の第１端子と電気的に接続され、他方は第２主容量性素子１６００を介してインバータ２３０の第２端子と電気的に接続することができる。

主容量性素子１５００、１６００は、ＲＦ電源２００とアンテナ構造体１０００とを接続するために特定の形状を有するか、または別途の接続部を有することができる。例えば、第１主容量性素子１５００は、第１アンテナセグメント１１１０の一端で中心軸ＣＡに平行な方向に延びてもよい。または、第１主容量性素子１５００は、第１アンテナセグメント１１１０の一端で中心軸ＣＡから離れる方向に延びてもよい。または、第１主容量性素子１５００は、第１平面Ｐ１に垂直な方向から見て、第１主容量性素子１５００の少なくとも一部が第１ターン間容量性素子１７３１およびアンテナセグメントの少なくとも一部と重なるように配置されてもよい。第２主容量性素子１６００は、第８アンテナセグメント１２４０の他端で第１平面Ｐ１に平行に延びてもよい。または、第２主容量性素子１６００は、第８アンテナセグメント１２４０の他端で中心軸ＣＡに平行な方向に延びてもよい。

一方、第１主容量性素子１５００および第２主容量性素子１６００のうちの少なくとも一方は、アンテナ構造体１０００から省略することができる。この場合、ＲＦ電源２００は、主容量性素子１５００、１６００に対応する電気素子を提供することができる。また、補助容量性素子のうち少なくとも一部は省略してもよい。

また、主容量性素子１５００、１６００および補助容量性素子は、アンテナセグメントから一定距離離間して配置されてもよい。例えば、補助容量性素子は、その大きさや体積が大きい場合、アンテナセグメントから一定距離離間した状態で導体または導線などの別途の接続部を介してアンテナセグメントと接続することができる。

主容量性素子１５００、１６００および補助容量性素子とアンテナセグメントの接続方法によって、アンテナ構造体１０００に電流が流れる方向を決定することができる。例えば、再び図７を参照すると、第１主容量性素子１５００が第１アンテナセグメント１１１０と直列接続され、第４アンテナセグメント１１４０および第５アンテナセグメント１２１０が第１ターン間容量性素子１７３１を介して直列接続され、第２主容量性素子１６００が第８アンテナセグメント１２４０と直列接続される場合、アンテナ構造体１０００に電源が印加されると、第１ターンおよび第２ターンは同じ方向（時計回り方向または反時計回り方向）に電流が流れ得る。さらに別の例では、図６に示されたこととは異なって、第１主容量性素子１５００が第４アンテナセグメント１１４０と直列接続され、第１アンテナセグメント１１１０および第８アンテナセグメント１２１０が第１ターン間容量性素子１７３１を介して直列接続され、第２主容量性素子１６００が第５アンテナセグメント１２１０と直列接続される場合、アンテナ構造体１０００に電源が印加されると、第１ターンおよび第２ターンは同じ方向（時計回り方向または、反時計回り方向）に電流が流れ得る。このとき、第１ターンおよび第２ターンに同じ方向に電流が流れる場合、第１ターンおよび第２ターンに異なる方向に電流が流れる場合よりもプラズマ発生のための誘導電界の強度が増加することがあり、アンテナセグメント間の電位差が小さくなり、寄生容量の影響を低減することができる。

アンテナ構造体１０００は、主容量性素子１５００、１６００を介してＲＦ電源２００から可変駆動周波数を有する交流信号が印加され、プラズマを発生することができる。

ここで、アンテナ構造体１０００に印加される交流信号の駆動周波数は、アンテナ構造体１０００およびプラズマを含む負荷の共振周波数に基づいて時変することができる。

補助容量性素子は所定の電気容量または静電容量（ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｒ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を有することができる。例えば、補助容量性素子の静電容量は、ＲＦ電源２００の駆動周波数範囲、アンテナ構造体１０００が有するべき共振周波数、アンテナセグメントの数およびアンテナセグメントのインダクタンスのうち少なくとも１つに基づいて設定されてもよい。具体的に、アンテナ構造体１０００が共振周波数ｆ＿ｒを有し、アンテナ構造体１０００内のアンテナインダクタンスの総インダクタンスがＬ＿ｔｏｔであるとき、アンテナセグメントと接続された主容量性素子１５００、１６００および補助容量性素子の総静電容量Ｃ＿ｔｏｔが以下の式（１）を満たすように補助容量性素子の静電容量を設定することができる。

このとき、補助容量性素子それぞれの電気容量Ｃ＿ａは、第１主容量性素子１５００および第２主容量性素子１６００の直列接続による静電容量が１つの補助容量性素子と等価である場合、前記式（１）を満たすＣ＿ｔｏｔにアンテナ構造体１０００が含むアンテナセグメントの数を乗じた値に設定することができる。または、補助容量性素子それぞれの電気容量Ｃ＿ａは、アンテナ構造体１０００の共振周波数がｆ＿ｒに設定され、アンテナセグメントそれぞれのインダクタンスがＬ＿ａであるとき、次の式（２）を満たすように設定されてもよい。

具体的に、アンテナ構造体１０００内のアンテナセグメントそれぞれが約１μＨのインダクタンスを有し、アンテナ構造体１０００の共振周波数が５．０３ＭＨｚ周波数に特定された場合、補助容量性素子それぞれの静電容量は約１ｎＦに設定することができる。または、アンテナ構造体１０００内のアンテナセグメントそれぞれが約０．７μＨのインダクタンスを有し、補助容量性素子それぞれの静電容量が約３．３２ｎＦに設定される場合、アンテナ構造体１０００は約３．３ＭＨｚの駆動周波数で共振条件を満足して駆動することができる。

補助容量性素子の静電容量が上述した条件を満たすように設定されると、アンテナ構造体１０００の各アンテナセグメントは一定範囲の電位値を有するようになってアンテナセグメント間の電位差を減少することができる。これにより、蓄電結合による静電電界が縮小され、アンテナ構造体１０００の消費電力が減少し、プラズマシステム１０の耐久性やプラズマの安全性などを向上させることができる。アンテナ構造体１０００内のアンテナセグメント間に補助容量性素子が配置されるので、各アンテナセグメントが有する電位については後述する。

主容量性素子１５００、１６００は、所定の電気容量または静電容量を有することができる。例えば、主容量性素子１５００、１６００の静電容量は、ＲＦ電源２００の駆動周波数範囲、アンテナ構造体１０００が有するべき共振周波数、アンテナセグメントの数、アンテナセグメントのインダクタンスおよび補助容量性素子それぞれの静電容量のうち少なくとも１つに基づいて設定されてもよい。具体的に、第１主容量性素子１５００の静電容量がＣ１、第２主容量性素子１６００の静電容量がＣ２、補助容量性素子それぞれの静電容量がＣ＿ａであるとき、Ｃ１およびＣ２は、特定の条件を満たすように設定することができる。より具体的に、Ｃ１およびＣ２は、以下の式（３）を満たすように設定されてもよい。

主容量性素子１５００、１６００が上述した式（３）を満たす場合、アンテナ構造体１０００内のアンテナセグメントに印加される最大電圧を下げて共振効果を向上させ、プラズマシステム１０の安定性および効率を増やすことができる。

以上では、アンテナ構造体１０００がそれぞれ４個のアンテナセグメントが２ターンに配置されて構成された場合を主な実施例として説明したが、本明細書の技術的思想はこれに限定されるものではなく、それぞれ複数のアンテナセグメントを有する複数のターンに構成されるアンテナ構造体１０００においても、上述した形態と同様に、主容量性素子１５００、１６００および補助容量性素子を配置することができる。

図９および図１０を参照すると、アンテナ構造体１０００はチューブ状に構成され、アンテナセグメント、第１主容量性素子１５００、第２主容量性素子１６００、および補助容量性素子を含むことができる。

以下では、特に説明がない場合、図５～図８を参照して説明した内容を同様に適用することができ、重複する内容は省略する。例えば、チューブ状のアンテナ構造体は、複数のアンテナ構造体が異なる平面に配置されているが、互いに物理的または電気的に接続されていると理解してもよい。

チューブ状に構成されたアンテナ構造体１０００が含むアンテナセグメントは、複数の層（ｌａｙｅｒ）に配置することができる。

再び図９を参照すると、アンテナセグメントは、中心軸ＣＡを基準として第１平面Ｐ１および第２平面Ｐ２に２層に配置されてもよい。具体的に、第１層は第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０を含み、第２層は第９～第１２アンテナセグメント１３１０、１３２０、１３３０、１３４０を含むことができる。ここで、第１層のアンテナセグメントは第１曲率半径ＲＣ１を有し、第２層のアンテナセグメントは第１曲率半径ＲＣ１に対応する曲率半径を有することができる。

ここで、第２平面Ｐ２は、中心軸ＣＡに垂直または１点で会う仮想平面を意味することができる。または、第２平面Ｐ２は、第１平面Ｐ１と平行な平面を意味することもできる。

第２層のアンテナセグメントそれぞれは、第１層のアンテナセグメントそれぞれに対応するように配置されてもよい。例えば、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０が第１平面Ｐ１の第１～第４象限にそれぞれ配置される場合、第９～第１２アンテナセグメント１３１０、１３２０、１３３０、１３４０は、第２平面Ｐ１の第１～第４象限にそれぞれ配置することができる。

第２層のアンテナセグメントは、第１層のアンテナセグメントの長さに対応する長さに延びることができる。例えば、第１アンテナセグメント１１１０が第１長さに延びて配置されると、第９アンテナセグメント１３１０は第１長さに延びることができる。ここで、第１長さに延びる第１アンテナセグメント１１１０が中心軸ＣＡとなす中心角は、同様に第２平面Ｐ２で第１長さに延びる第９アンテナセグメント１３１０が中心軸ＣＡとなす中心角に対応することができる。

第１層と第２層との間の距離は、アンテナセグメント間に発生する可能性がある寄生キャパシタンスに基づいて設定することができる。例えば、第１層と第２層との間の距離は、アンテナ構造体１０００に電源が印加されたときに第１アンテナセグメント１１１０と第９アンテナセグメント１３１０との間の寄生キャパシタンスの影響が最小になる距離に設定されてもよい。具体的に、第１層と第２層との間の距離は、０．５ｍｍ～１．５ｍｍの範囲内に設定されてもよい。このとき、第１層と第２層との間の距離は、特定の駆動周波数でプラズマシステム１０が駆動されるときに、層間アーク放電が発生するのを防止するための距離に設定することができる。

第２層のアンテナセグメントのインダクタンスは、第１層のアンテナセグメントのインダクタンスに基づいて設定されてもよい。例えば、第９アンテナセグメント１３１０のインダクタンスは、第１アンテナセグメント１１１０のインダクタンスと対応することができる。さらに別の例では、第９アンテナセグメント１３１０のインダクタンスは、第１アンテナセグメント１１１０のインダクタンスよりも大きく設定することができる。

チューブ状に構成されたアンテナ構造体１０００は、プラズマ発生部２０００の周囲に配置することができる。例えば、再び図９を参照すると、アンテナセグメントは、プラズマ発生部２０００の周囲に配置されてもよい。具体的に、第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０および第９～第１２アンテナセグメント１３１０、１３２０、１３３０、１３４０は、プラズマ発生部２０００に接触するように配置されてもよい。

チューブ状に構成されたアンテナ構造体１０００は補助容量性素子を含むことができる。例えば、再び図９を参照すると、アンテナ構造体１０００の第１層において第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０の間に第１～第３補助容量性素子１７１１、１７１２、１７１３を配置することができる。第１補助容量性素子１７１１は、第１アンテナセグメント１１１０と第２アンテナセグメント１１２０との間に配置することができる。第２補助容量性素子１７１２は、第２アンテナセグメント１１２０と第３アンテナセグメント１１３０との間に配置することができる。第３補助容量性素子１７１３は、第３アンテナセグメント１１３０と第４アンテナセグメント１１４０との間に配置することができる。アンテナ構造体１０００の第２層において第９～第１２アンテナセグメント１３１０、１３２０、１３３０、１３４０の間に第７～第９補助容量性素子１７５１、１７５２、１７５３を配置することができる。第７補助容量性素子１７５１は、第９アンテナセグメント１３１０と第１０アンテナセグメント１３２０との間に配置することができる。第８補助容量性素子１７５２は、第１０アンテナセグメント１３２０と第１１アンテナセグメント１３３０との間に配置することができる。第９補助容量性素子１７５３は、第１１アンテナセグメント１３３０と第１２アンテナセグメント１３４０との間に配置することができる。

ここで、第７補助容量性素子１７５１は、第８補助容量性素子１７５２と円弧方向で隣接し、第１補助容量性素子１７１１と中心軸ＣＡに平行な方向で隣接するように配置されてもよい。第８補助容量性素子１７５２は、第７補助容量性素子１７５１および第９補助容量性素子１７５３と円弧方向で隣接し、第２補助容量性素子１７１２と中心軸ＣＡに平行な方向で隣接するように配置されてもよい。第９補助容量性素子１７５３は、第８補助容量性素子１７５２と円弧方向で隣接し、第３補助容量性素子１７１３と中心軸ＣＡに平行な方向で隣接するように配置されてもよい。

補助容量性素子は、層間で相互間に予め設定された位置関係を有するように配置されてもよい。例えば、再び図９を参照すると、第１～第３補助容量性素子１７１１、１７１２、１７１３および第７～第９補助容量性素子１７５１、１７５２、１７５３のうちの少なくとも２つは中心軸ＣＡに平行な仮想線上に配置することができる。具体的に、第１補助容量性素子１７１１と第７補助容量性素子１７５１とを結ぶ仮想の延長線は、中心軸ＣＡと平行であってもよい。さらに別の例では、第１層の補助容量性素子および第２層の補助容量性素子は互いに対応する位置に配置されてもよい。具体的に、第１～第３補助容量性素子１７１１、１７１２、１７１３のいずれか１つと第７～第９補助容量性素子１７５１、１７５２、１７５３のいずれか１つとを結ぶ仮想の延長線と、第１～第３補助容量性素子１７１１、１７１２、１７１３のうち他の１つと第７～第９補助容量性素子１７５１、１７５２、１７５３のうち他の１つとを結ぶ仮想の延長線とは、中心軸ＣＡまたは中心軸ＣＡから予め設定された領域内で交わるか捻れた位置にあってもよい。

補助容量性素子は、プラズマ発生部２０００に付着するか、または離間して配置することができる。例えば、再び図８を参照すると、第１補助容量性素子１７１１は、中心軸ＣＡから第１曲率半径ＲＣ１だけ離間して配置され、プラズマ発生部２０００と接触することができる。さらに別の例では、第１補助容量性素子１７１１は、中心軸ＣＡから第１曲率半径ＲＣ１より長い距離だけ離間して配置され、プラズマ発生部２０００と接触しない場合がある。

チューブ状に構成されたアンテナ構造体１０００内に配置される補助容量性素子は、層間容量性素子を含むことができる。例えば、再び図９を参照すると、第１層および第２層は、第１層間容量性素子１７４１を介して電気的に直列接続されてもよい。具体的に、第１層間容量性素子１７４１は、第１層を構成する第４アンテナセグメント１１４０と第２層を構成する第９アンテナセグメント１３１０を直列接続することができる。または、図９に示されたことと異なるように、第１層間容量性素子１７４１は、第１層を構成する第１アンテナセグメント１１１０と第２層を構成する第１２アンテナセグメント１３４０を直列接続することができる。

ここで、層間容量性素子は、層間を接続するために他の補助容量性素子とは異なる形状を有するか、別々の接続部を有することができる。例えば、第１層間容量性素子１７４１の一端と他端は異なる平面に位置することができる。具体的に、第１層の第４アンテナセグメント１１４０と接続される第１層間容量性素子１７４１の一端は、第１平面Ｐ１に位置し、第２層の第９アンテナセグメント１３１０と接続される第１層間容量性素子１７４１の他端は、第２平面Ｐ２に位置することができる。さらに別の例では、第１層間容量性素子１７４１は、第１層間容量性素子１７４１の一端から第４アンテナセグメント１１４０に延びる第３接続部および第１層間容量性素子１７４１の他端から第９アンテナセグメント１３１０に延びる第４接続部を含むことができる。このとき、第３接続部および第４接続部は直線または曲線の導線を含むことができ、プラズマ発生部２０００に付着するか、一定距離離間することができる。このとき、第１層間容量性素子１７４１に接続されるアンテナセグメントは、他のアンテナセグメントよりも短いまたは長い長さを有することができる。

アンテナ構造体１０００が層間容量性素子を含むことによって、アンテナ構造体１０００内のすべてのアンテナセグメントを電気的に接続することができる。

チューブ状に構成されたアンテナ構造体１０００は、主容量性素子１５００、１６００を介してＲＦ電源２００と物理的または電気的に接続することができる。例えば、再び図９を参照すると、第１アンテナセグメント１１１０は、第１主容量性素子１５００を介してインバータ２３０の第１端子と電気的に接続され、第１２アンテナセグメント１３４０は、第２主容量性素子１６００を介してインバータ２３０の第２端子と電気的に接続することができる。または、第４アンテナセグメント１１４０は、第１主容量性素子１５００を介してインバータ２３０の第１端子と電気的に接続され、第９アンテナセグメント１３１０は、第２主容量性素子１６００を介してインバータ２３０の第２端子と電気的に接続することができる。

主容量性素子１５００、１６００および補助容量性素子とアンテナセグメントの接続方法によって、アンテナ構造体１０００に電流が流れる方向を決定することができる。例えば、再び図９を参照すると、第１主容量性素子１５００が第１アンテナセグメント１１１０と直列接続され、第４アンテナセグメント１１４０および第９アンテナセグメント１３１０が第１層間容量性素子１７４１を介して直列接続され、第２主容量性素子１６００が第１２アンテナセグメント１３４０と直列接続される場合、アンテナ構造体１０００に電源が印加されると、第１層および第２層は同じ方向（時計回り方向または反時計回り方向）に電流が流れ得る。このとき、第１層および第２層に同じ方向に電流が流れる場合、第１層および第２層に異なる方向に電流が流れる場合よりもプラズマ発生のための誘導電界の強度が増加することがあり、アンテナセグメント間の電位差が小さくなり、寄生容量の影響を低減することができる。

チューブ状に構成されたアンテナ構造体１０００は、複数のターンおよび複数の層に配置されたアンテナセグメントを含むことができる。

図１０を参照すると、チューブ状に構成されたアンテナ構造体１０００は、第１層の第１ターンに配置される第１～第４アンテナセグメント１１１０、１１２０、１１３０、１１４０、第１層の第２ターンに配置される第５～第８アンテナセグメント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、第２層の第１ターンに配置される第９～第１２アンテナセグメント１３１０、１３２０、１３３０、１３４０、第２層の第２ターンに配置される第１３～第１６アンテナセグメント１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、主容量性素子１５００、１６００、および補助容量性素子を含むことができる。

図１０に示すチューブ状に構成されたアンテナ構造体１０００は、図７～図９で説明したものと同じ／類似に、アンテナセグメントが複数のターンおよび複数の層に配置することができる。

上述したマルチターン（ｍｕｌｔｉ－ｔｕｒｎ）、マルチ層（ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ）で構成されるアンテナ構造体１０００内に配置される補助容量性素子は、ターン間容量性素子および層間容量性素子を含むことができる。例えば、再び図１０を参照すると、マルチターン、マルチ層で構成されるアンテナ構造体１０００は、第１層でターンを接続する第１ターン間容量性素子１７３１と、第２層でターンを接続する第２ターン間容量性素子１７３３と、第１層および第２層を接続する第１層間容量性素子１７４１と、を含むことができる。

一方、アンテナ構造体１０００においてアンテナセグメントが３層以上の層に配置される場合、アンテナ構造体１０００は、複数の層間容量性素子または層間接続部を含むことができる。

ここで、複数の層間容量性素子または層間接続部は、互いに予め設定された位置関係を有するように配置されてもよい。例えば、層間容量性素子は、中心軸ＣＡを基準として所定の角度に回転して配置されてもよい。具体的に、第１層および第２層を接続する第１層間容量性素子１７４１は、第２層および第３層を接続する第２層間容量性素子（図示せず）と中心軸ＣＡを基準として所定の角度を有するように配置することができる。

また、ここで、複数の層間容量性素子または層間接続部は、各層においてターンが互いに接続されるターン間接続領域が中心軸ＣＡを基準として所定の角度を有するようにアンテナセグメントを接続することができる。例えば、第１層で第１ターンの第４アンテナセグメント１１４０および第２ターンの第５アンテナセグメント１２１０が補助容量性素子を介して接続される場合、第１層間容量性素子１７４１は第８アンテナセグメント１２４０および第１０アンテナセグメント１３２０を接続し、第２ターン間容量性素子１７３３は第９アンテナセグメント１３１０および第１４アンテナセグメント１４２０を接続することができる。このとき、ターン間接続領域は、各層で異なる２ターンが接続される領域であるため、プラズマ発生部２０００は、ターン間接続領域でアンテナセグメントと接触せず、アンテナセグメント内を流れる冷却水によって冷却効果を得ることが難しい場合がある。ただし、上述したように、複数の層でターンが互いに接続されるターン間接続領域が所定の角度をなすことによって、プラズマ発生部２０００が冷却されない領域を層ごとに異なるように分散することができる。

マルチターン、マルチ層で構成されるアンテナ構造体１０００において、各層の各ターンを流れる電流の方向は、主容量性素子１５００、１６００および補助容量性素子とアンテナセグメントの接続方法によって決定することができる。例えば、再び図１０を参照すると、第１主容量性素子１５００が第１アンテナセグメント１１１０と直列接続され、第４アンテナセグメント１１４０および第５アンテナセグメント１２１０が第１ターン間容量性素子１７３１を介して直列接続され、第８アンテナセグメント１２４０および第９アンテナセグメント１３１０が第１層間容量性素子１７４１を介して直列接続され、第１２アンテナセグメント１３４０および第１３アンテナセグメント１４１０が第２ターン間容量性素子１７３３を介して直列接続され、第２主容量性素子１６００が第１６アンテナセグメント１４４０と直列接続される場合、アンテナ構造体１０００に電源が印加されると、第１層の第１ターン、第１層の第２ターン、第２層の第１ターン、および第２層の第２ターンは、同じ方向（時計回り方向または反時計回り方向）に電流を流すことができる。さらに別の例では、第１主容量性素子１５００が第１アンテナセグメント１１１０と直列接続され、第４アンテナセグメント１１４０および第５アンテナセグメント１２１０が第１ターン間容量性素子１７３１を介して直列接続され、第８アンテナセグメント１２４０および第１３アンテナセグメント１４１０が第１層間容量性素子１７４１を介して直列接続され、第１６アンテナセグメント１４４０および第９アンテナセグメント１３１０が第２ターン間容量性素子１７３３を介して直列接続され、第２主容量性素子１６００が第１２アンテナセグメント１３４０と直列接続される場合、アンテナ構造体１０００に電源が印加されると、第１層の第１ターン、第１層の第２ターン、第２層の第１ターン、および第２層の第２ターンは、同じ方向（時計回り方向または反時計回り方向）に電流を流すことができる。

上述のように、各層の各ターンが同じ方向に電流を流す場合、異なる方向に電流を流す場合よりもプラズマ発生のための誘導電界の強度を増加することができ、アンテナセグメント間の電位差が減少して寄生容量の影響を低減することができる。

以上では、マルチターン、マルチ層で構成されるアンテナ構造体１０００が１ターン当り４個のアンテナセグメントを含み、１層当り２ターンを含み、合計２層で構成された場合を主な実施例として説明したが、本明細書の技術的思想はこれに限定されず、アンテナ構造体１０００は、１ターン当りｐ個のアンテナセグメントを含み、１層当りｑ個のターンを含み、合計ｒ層で構成されてもよく（ｐ、ｑ、ｒは自然数）、上述した内容が同じ／類似に適用されることは言うまでもない。

以下では、図１１～図１３を参照してアンテナ構造体１０００に電源が印加される場合について説明する。

一方、以下では説明の便宜上、別段の説明がない限り、アンテナ構造体１０００は、図７～図１０に示すように、円弧に沿って一方向に一端から他端に延びる複数のアンテナセグメントおよび補助容量性素子を含むと想定するが、本明細書の技術的思想はこれに限定されない。

図１１は、本明細書の一実施例によるアンテナ構造体１０００の等価回路に関する図である。

図１１を参照すると、アンテナ構造体１０００の等価回路は、キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）とインダクター（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）が交互に直列接続されて配置される回路を含むことができる。

アンテナ構造体１０００の等価回路におけるいずれかのノードの電圧または電位差は、ＲＦ電源２００からアンテナ構造体１０００に印加する交流電源または交流信号に基づいて設定することができる。例えば、ＲＦ電源２００がアンテナ構造体１０００に振幅Ｖを有する交流電圧を印加すると、アンテナ構造体１０００内の１つのノードにおける電位差は、Ｖ以下の振幅で振動することができる。

以下では、アンテナ構造体１０００に交流電源が印加される場合、容量性素子の有無によるアンテナ構造体１０００内の位置別電圧について説明する。

ここで、位置別電圧とは、アンテナ構造体１０００内のアンテナセグメントの位置で基準ノードに対して有する電圧を意味することができる。例えば、位置別電圧は、アンテナ構造体１０００に交流電源が印加された後のある時点で、各アンテナセグメントの一端、他端、または一端と他端との間の特定のノードにおいて基準ノードに対して有する電圧を意味することができる。

ここで、基準ノードは、位置別電圧を算出するための基準となる点を意味することができる。例えば、基準ノードは、接地ノード、ＲＦ電源２００の第１端子または第２端子、一端または他端、およびアンテナ構造体１０００内の１点を含むことができる。以下では、説明の便宜上、基準ノードがＲＦ電源２００の一端である場合を算定して説明するが、本明細書の技術的思想はこれに限定されるものではなく、基準ノードが異なって設定されても同じ／類似に適用することができる。

図１２は、本明細書の一実施例によるアンテナ構造体１０００内の位置による電位を示すグラフである。

図１２を参照すると、アンテナ構造体１０００内のアンテナセグメントが容量性素子なしで直列接続される場合、アンテナセグメントは任意の時点で異なる範囲の電圧を有することができる。例えば、アンテナセグメントが図６に示すように配置された状態で直列接続される場合、交流電源が印加されるにつれて互いに隣接する第１アンテナセグメント１１１０と第５アンテナセグメント１２１０には異なる大きさの電圧が印加され得る。この場合、第１および第５アンテナセグメント１１１０、１２１０の間の寄生容量の影響が大きくなり、プラズマ誘導に望ましくない可能性がある。

再び図１２を参照すると、アンテナ構造体１０００内のアンテナセグメントが容量性素子なしで直列接続される場合、容量性素子による電圧分配が不可能であり、アンテナセグメントのそれぞれに印加される電圧の大きさが大きくなる可能性がある。このように、各アンテナセグメントに印加される電圧の大きさが大きくなると、不要な消費電力が発生し、プラズマシステム１０が不安定になる可能性がある。

図１３は、本明細書の一実施例による容量性素子を含むアンテナ構造体１０００内の位置による電圧を示すグラフである。

図１３を参照すると、アンテナ構造体１０００は、第１主容量性素子１５００および第１アンテナセグメント１１１０が接続される第１ノードＮ１と、第１アンテナセグメント１１１０および第１補助容量性素子１７１１が接続される第２ノードＮ２と、第１補助容量性素子１７１１および第２アンテナセグメント１１２０が接続される第３ノードＮ３と、第２アンテナセグメント１１２０および第２補助容量性素子１７１２が接続される第４ノードＮ４と、第１アンテナセグメント１１１０内の任意の位置を示す第１点Ｐｔ１と、第２アンテナセグメント１１２０内の任意の位置を示す第２点Ｐｔ２を含むことができる。

ここで、図１３は、アンテナ構造体１０００に交流電源が印加される場合、アンテナセグメントに印加される最大電圧を示すグラフであり、図示された符号は位相差を意味することができる。なお、図１３の電圧は、アンテナ構造体１０００内の位置別に最大電圧を有する時点での電圧を意味することができる。一方、交流波形において、最大電圧は正の値を有するときと負の値を有するときとに分けられ、図１３のグラフは第１ノードＮ１が負の最大電圧を有する時点を基準にアンテナ構造体１０００内の位置別電圧を表すと解釈することができる。例えば、－Ｖ’と＋Ｖ’の最大電圧を有する第１ノードＮ１と第２ノードＮ２は、絶対値であるＶ’だけの最大電圧を有し、互いに符号が逆の交流電圧が印加されたことを意味できる。すなわち、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２には、振幅がＶ’で互いに半周期だけ位相差を有する交流電圧が印加されたことを意味できる。換言すれば、第１ノードＮ１を介して－Ｖ’という電圧値が測定される時点では、第２ノードＮ２を介して＋Ｖ’という電圧値を測定することができる。

再び図１３を参照すると、アンテナ構造体１０００において、互いに対応するノードの電圧は互いに対応することができる。例えば、第１ノードＮ１と第３ノードＮ３の電圧は互いに対応することができる。または、第１ノードＮ１と第３ノードＮ３の最大電圧は互いに対応することができる。第２ノードＮ２と第４ノードＮ４の電圧は互いに対応することができる。または、第２ノードＮ２と第４ノードＮ４の最大電圧は互いに対応することができる。第１アンテナセグメント１１１０の一端の電圧と第２アンテナセグメント１１２０の一端の電圧は互いに対応することができる。第１補助容量性素子１７１１の一端の電圧と第２補助容量性素子１７１２の一端の電圧は互いに対応することができる。第１アンテナセグメント１１１０の一端の電圧と第１アンテナセグメント１１１０に隣接する第５アンテナセグメント１２１０または第９アンテナセグメント１３１０の一端の電圧は互いに対応することができる。

一方、互いに対応するノードの電圧の実効値は互いに対応することができる。例えば、第１ノードＮ１と第３ノードＮ３の電圧の実効値、第２ノードＮ２と第４ノードＮ４の電圧の実効値は、それぞれ互いに対応することができる。

ここで、複数のノードの電圧が互いに対応したり複数のノードが互いに対応する電圧を有したりするとは、複数のノードが基準ノードに対して同じ電圧または最大電圧を有するか、または基準ノードに対して複数のノードが有する電圧または最大電圧の差が予め設定された範囲内である場合を意味することができる。

複数のアンテナセグメントは互いに対応する点を含むことができる。例えば、第１アンテナセグメント１１１０の一端と他端との間に位置する第１点Ｐｔ１は、第２アンテナセグメント１１２０の一端と他端との間に位置する第２点Ｐｔ１と対応することができる。具体的に、第１アンテナセグメント１１１０内の第１点Ｐｔ１が第１アンテナセグメント１１１０の一端から離間した距離と、第２点Ｐｔ２が第２アンテナセグメント１１２０の一端から離間した距離は、互いに対応することができる。別の例では、第１アンテナセグメント１１１０内の第１点Ｐｔ１は第５アンテナセグメント１２１０内の第３点（図示せず）と対応することができる。このとき、第１アンテナセグメント１１１０の一端、中心軸ＣＡおよび第１点Ｐｔ１のなす角度と、第５アンテナセグメント１２１０の一端、中心軸ＣＡおよび第３点のなす角度は、互いに対応することができる。具体的に、第１点Ｐｔ１と第３点とを結ぶ延長線は、中心軸ＣＡと交わるか捻れた位置にあってもよい。さらに別の例では、第１アンテナセグメント１１１０内の第１点Ｐｔ１は第９アンテナセグメント１３１０内の第４点（図示せず）と互いに対応することができる。具体的に、第１点Ｐｔ１と第４点とを結ぶ延長線は、中心軸ＣＡと平行であるか捻れた位置にあってもよい。

上記の複数のアンテナセグメント内で互いに対応する点は、互いに対応する電圧を有することができる。または、複数のアンテナセグメント内で対応する点は、互いに対応する実効電圧を有することができる。このように、アンテナセグメントは、互いに隣接する場合、互いに対応する点で互いに対応する電圧を有することによって寄生キャパシタンスの影響を低減することができる。

ここで、複数の点の電圧が互いに対応したり複数の点が互いに対応する電圧を有したりするとは、複数の点が基準ノードに対して同じ電圧または最大電圧を有するか、または基準ノードに対して複数のノードが有する電圧または最大電圧の差が予め設定された範囲内である場合を意味することができる。また、ここで、複数の点が各アンテナセグメントの一端と中心軸ＣＡとのなす角度が互いに対応するとは、複数の点が中心軸ＣＡを基準に各アンテナセグメントの一端から同一または異なる角度だけ回転した位置である場合を意味することができる。

一方、再び図１３を参照すると、アンテナセグメント内の任意の点での電圧の大きさは、アンテナセグメントと容量性素子が接続されるノードでの電圧の大きさより小さくてもよい。例えば、第１点Ｐｔ１および第２点Ｐｔ２の最大電圧は、第２ノードＮ２または第４ノードＮ４より小さくてもよい。

アンテナ構造体１０００内の任意のノードまたは位置での電圧は、任意の時点で異なる位相または異なる符号を有することができる。例えば、ある時点で、第１ノードＮ１および第３ノードＮ２の電圧は同じ位相を有し、第１ノードＮ１および第２ノードＮ２は大きさが等しいが互いに位相または符号が逆の電圧を有することができる。さらに別の例では、第２ノードＮ２および第３ノードＮ３は大きさが等しいが互いに位相または符号が逆の電圧を有することができる。

以上では、説明の便宜上、アンテナ構造体１０００内の特定のアンテナセグメントを基準としてノードおよび点での電圧について説明したが、本明細書の技術的思想はこれに限定されるものではなく、アンテナ構造体１０００内のアンテナセグメントそれぞれに同じ／類似に適用することができる。

アンテナ構造体１０００内の位置別電圧は、アンテナ構造体１０００が含む補助容量性素子が多いほど減少することができる。あるいは、アンテナ構造体１０００内の位置別電圧は、アンテナ構造体１０００が含むアンテナセグメントのインダクタンスまたは補助容量性素子の静電容量に基づいて決定することができる。具体的に、図１３に示されたことと異なって、アンテナセグメント間に補助容量性素子が配置されると、各アンテナセグメントに印加される電圧の大きさが互いに対応するように決定され、隣接するアンテナセグメント間の寄生容量の影響を低減することができる。また、アンテナ構造体１０００内に補助容量性素子が配置されると、アンテナセグメントに印加される電圧の大きさが減少し、アンテナ構造体１０００による消耗電力が減少し、プラズマシステム１０の安全性を向上することができる。

主容量性素子１５００、１６００は、アンテナ構造体１０００に印加される電圧の振幅を減少させることができる。あるいは、主容量性素子１５００、１６００は、各アンテナセグメントに印加することができる電圧の最大振幅をさげることができる。

または、主容量性素子１５００、１６００をアンテナセグメントに接続することによって、基準ノードに対するアンテナ構造体１０００内のノードの最大電圧がゼロにならない可能性がある。例えば、主容量性素子１５００、１６００において基準ノードに対する電圧降下が行われると、第１～第４ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４はゼロ以外の最大電圧を有することができる。

または、主容量性素子１５００、１６００によってアンテナ構造体１０００内のノードに同じ振幅の電圧を印加することができる。例えば、主容量性素子１５００、１６００によって、第１ノードＮ１および第２ノードＮ２は基準ノードに対して同じ振幅の電圧を有することができる。さらに別の例では、主容量性素子１５００、１６００によって、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２とは互いに等しい振幅を有し、異なる符号を有する電圧を印加することができる。このように、主容量性素子１５００、１６００は、アンテナ構造体１０００内の構成に印加される電圧または最大電圧を減少することができ、それによってアンテナ構造体１０００の電気的耐久性を向上することができる。

一方、プラズマシステム１０が駆動されると、アンテナ構造体１０００によってプラズマ発生部２０００に誘導結合プラズマが誘導されながら温度が上昇することができる。それに伴い、プラズマ発生部２０００が損傷する恐れがあり、これを防止するために、アンテナ構造体１０００は冷却水流路を含んでプラズマ発生部２０００の熱を吸収することができる。このとき、アンテナ構造体１０００の構造および形状によってプラズマ発生部２０００で発生する熱を吸収する程度が変わり得る。

以下では、図１４および図１５を参照して、本明細書の一実施例によるプラズマシステム１０の駆動時にプラズマが誘導されることにより、プラズマ発生部２０００に発生する熱を効率的に吸収するためのアンテナ構造体１０００の構造および形状について説明する。

図１４は、本明細書の一実施例による四角断面を有するアンテナ構造体１０００に関する図である。

図１５は、本明細書の一実施例によるアンテナ構造体１０００の断面Ａ－Ａ’に関する図である。

図１４を参照すると、アンテナ構造体１０００は、ターンアンテナ、アンテナ末端、ターン間接続部、および締め付け部３４００を含むことができる。具体的に、第１～第３ターンアンテナ３１１０、３１２０、３１３０と、第１および第２アンテナ末端３３１０、３３２０と、第１および第２ターン間接続部３２１０、３２２０と、締め付け部３４００と、を含むことができる。

ターンアンテナは、アンテナ構造体１０００内で１つのターンを構成するアンテナを意味することができる。例えば、図１４に示すように、ターンアンテナは、第１～第３ターンアンテナ３１１０、３１２０、３１３０を含むことができる。具体的に、第１～第３ターンアンテナ３１１０、３１２０、３１３０は、中心軸ＣＡを基準として異なる曲率半径を有する円形または環状に構成され得る。より具体的に、第２ターンアンテナ３１２０は第１ターンアンテナ３１１０を包むように配置され、第３ターンアンテナ３１３０は第２ターンアンテナ３１２０を包むように配置され得る。このとき、第１～第３ターンアンテナ３１１０、３１２０、３１３０は、中心軸ＣＡに垂直な水平軸ＨＡ上に配置されてもよい。または、第１～第３ターンアンテナ３１１０、３１２０、３１３０は、水平軸ＨＡから異なる距離だけそれぞれ離間して配置されてもよい。

ターンアンテナは、四角形状の断面を有することができる。ただし、本明細書の技術的思想はこれに限定されるものではなく、ターンアンテナの断面は、四角形状に加えて、多角形、円形、楕円形状、または曲線および直線からなる図形形状であり得る。

ターンアンテナは、末端のアンテナを介してＲＦ電源２００と物理的または電気的に接続することができる。例えば、第１ターンアンテナ３１１０は、第１アンテナ末端３３１０と物理的または電気的に接続され、第１アンテナ末端３３１０は、ＲＦ電源２００の一端に物理的または電気的に接続されてもよい。また、例えば、第３ターンアンテナ３１３０は、第２アンテナ末端３３２０と物理的または電気的に接続され、第２アンテナ末端３３２０は、ＲＦ電源２００の他端に物理的または電気的に接続されてもよい。

ターンアンテナは、ターン間接続部を介して他のターンアンテナと電気的または物理的に接続することができる。例えば、第１ターンアンテナ３１１０は第１ターン間接続部３２１０の一端に、第２ターンアンテナ３１２０は第１ターン間接続部３２１０の他端に電気的または物理的に接続されてもよい。また、例えば、第２ターンアンテナ３１２０は第２ターン間接続部３２２０の一端に、第３ターンアンテナ３１３０は第２ターン間接続部３２２０の他端に電気的または物理的に接続されてもよい。

アンテナ末端は、ターンアンテナとＲＦ電源２００とを物理的または電気的に接続することができる。

アンテナ末端は、任意の方向に延びる導電体を含むことができる。例えば、再び図１４を参照すると、第１アンテナ末端３３１０は中心軸ＣＡに平行な方向に延び、第２アンテナ末端３３２０は中心軸ＣＡに垂直な方向に延びることができる。ただし、本明細書の技術的思想はこれに限定されず、第１および第２アンテナ末端３３１０、３３２０は、ターン間接続方式などに基づいて任意の方向に延びることができることは言うまでもない。

ターン間接続部は様々な形状に形成することができる。例えば、ターン間接続部は曲線または直線形状を有することができる。ターン間接続部については具体的に後述する。

締め付け部３４００は、アンテナ構造体１０００の少なくとも一部が膨張または変形するのを防止することができる。具体的に、プラズマ発生部２０００は、プラズマの誘導によって発生する高温の熱エネルギーによって膨張するなど形状が変形することができ、これにより、プラズマ発生部２０００に密着したアンテナ構造体１０００も膨張するなど形状が変形することができ、締め付け部３４００はこのようなアンテナ構造体１０００の変形を防止することができる。例えば、再び図１４を参照すると、弾性を有する締め付け部３４００がプラズマ発生部２０００に隣接する第１ターンアンテナ３１１０に結合することができる。アンテナ構造体１０００は、締め付け部３４００を含むことによってプラズマ発生部２０００に密着することができ、さらにプラズマが誘導されても密着した状態を維持し、後述するアンテナ構造体１０００が実行する冷却の効率を増大させることができる。

ここで、締め付け部３４００は、予め設定された値以上の締め付け力をアンテナ構造体１０００に提供することができる。例えば、締め付け部３４００は、伸縮性または弾性を有する物体を含むことができる。また、例えば、締め付け部３４００は、締め付け対象の長さよりも短い長さを有する金属を含むことができる。

一方、アンテナ構造体１０００は、冷却水を用いてプラズマ発生部２０００を冷却することができる。そのために、図１４を参照すると、アンテナ構造体１０００内のターンアンテナは、予め設定された形状を有し、冷却水流路を含むことができる。具体的に、第１～第３ターンアンテナ３１１０、３１２０、３１３０はそれぞれ第１～第３冷却水流路ＣＦＰ＿１、ＣＦＰ＿２、ＣＦＰ＿３を含み、第１ターンアンテナ３１１０はプラズマ発生部２０００と接触して第１～第３冷却水流路ＣＦＰ＿１、ＣＦＰ＿２、ＣＦＰ＿３を通って移動する冷却水を用いてプラズマ発生部２０００に発生する熱を吸収することができる。

ここで、冷却水は、予め設定された温度以下の流体を含むことができる。

ターンアンテナは内径面および外径面を含むことができる。例えば、第１～第３ターンアンテナ３１１０、３１２０、３１３０は、それぞれ第１～第３内径面３１１１、３１２１、３１３１および第１～第３外径面３１１２、３１２２、３１３２を含むことができる。ここで、内径面および外径面は、ターンアンテナを形成する複数の面のうちの１つであり得る。なお、ここで、内径面および外径面とは、中心軸ＣＡを包むターンアンテナの内側面および外側面を意味することができる。また、ここで、ターンアンテナで中心軸ＣＡから離れる方向に配置される向かい合う面を意味することができ、内径面は外径面よりもアンテナ構造体１０００の中心軸ＣＡに近いことがある。このとき、ターンアンテナの断面形状は、少なくとも内径面および外径面に基づいて形成することができる。一方、ターンアンテナは、内径面および外径面の他に、上面および下面などを含むことができる。

冷却水流路は、ターンアンテナの内径面および外径面にそれぞれ対応する面を含むことができる。例えば、第１冷却水流路ＣＦＰ＿１は、第１内径面３１１１に対応する第１面Ｓ１１と、第１外径面３１１２に対応する第２面Ｓ１２と、を含むことができる。ここで、第１冷却水流路ＣＦＰ＿１の断面形状は、少なくとも第１面Ｓ１１および第２面Ｓ１２に基づいて形成することができる。また他の例えば、第２冷却水流路ＣＦＰ＿２は、第２内径面３１２１に対応する第３面Ｓ２１と、第２外径面３１２２に対応する第４面Ｓ２２と、を含むことができる。ここで、第２冷却水流路ＣＦＰ＿２の断面形状は、少なくとも第３面Ｓ２１および第４面Ｓ２２に基づいて形成することができる。一方、冷却水流路は、内径面および外径面に対応する面の他に、上面および下面などを含むことができる。

上記では、冷却水流路はターンアンテナの内面によって画定されると解釈することができる。例えば、冷却水流路の一面は、ターンアンテナの内面と実質的に同じであると解釈することができる。具体的に、第１冷却水流路ＣＦＰ＿１の第１面Ｓ１１および第２面Ｓ１２は第１ターンアンテナ３１１０の内面であり、第２冷却水流路ＣＦＰ＿２の第３面Ｓ２１および第４面Ｓ２２は第２ターンアンテナ３１２０の内面であると解釈することができる。

アンテナ構造体１０００は、プラズマ発生部２０００と接触するターンアンテナの内径面およびそれに対応する冷却水流路の一面を介してプラズマ発生部２０００の熱を吸収することができる。

冷却効率を高めるため、または熱伝導をより活発にするために、アンテナ構造体１０００はプラズマ発生部２０００と面接触することができる。例えば、再び図１５を参照すると、第１ターンアンテナ３１１０の第１内径面３１１１は、プラズマ発生部２０００の外壁または中心軸ＣＡと平行に形成され、第１ターンアンテナ３１１０は、第１内径面３１１１を介してプラズマ発生部２０００と面接触することができる。このとき、第１内径面３１１１に対応する第１冷却水流路ＣＦＰ＿１の第１面Ｓ１１は、第１内径面３１１１およびプラズマ発生部２０００の外壁または中心軸ＣＡに平行であり、アンテナ構造体１０００は、第１内径面３１１１および第１面Ｓ１１を介してプラズマ発生部２０００から熱を吸収することができる。

プラズマ発生部２０００に対する冷却効率を高めるアンテナ構造体１０００の断面は四角形状であり得る。例えば、再び図１５を参照すると、第１～第３ターンアンテナ３１１０、３１２０、３１３０の断面は四角形状であり、従って、第１～第３内径面３１１１、３１２１、３１３１は第１～第３外径面３１１２、３１２２、３１３２とそれぞれ平行であってもよい。このとき、冷却水流路の断面も四角形状であってもよい。

ここで、第１内径面３１１１、第１面Ｓ１１、第２面Ｓ１２、および第１外径面３１１２は互いに平行であってもよい。したがって、第１内径面３１１１と第１面Ｓ１１との間の距離は、水平軸ＨＡから一定の範囲内で等しくてもよく、第２面Ｓ１２と第１外径面３１１２との間の距離も水平軸ＨＡから一定の範囲内で等しくてもよい。

なお、ここで、第２ターンアンテナ３１２０の第２内径面３１２１および第２冷却水流路ＣＦＰ＿２の第３面Ｓ２１は、第１ターンアンテナ３１１０の第１外径面３１１２および第１冷却水流路ＣＦＰ＿１の第２面Ｓ１２と平行であってもよい。したがって、第２面Ｓ１２と第３面Ｓ２１との間の距離は、水平軸ＨＡから一定範囲内で等しくてもよい。

一方、アンテナ構造体１０００の断面が四角形状である場合、ターンアンテナ間に寄生容量によるエネルギー損失が発生する可能性がある。例えば、図１５に示すように、第１ターンアンテナ３１１０の第１外径面３１１２と第２ターンアンテナ３１２０の第２内径面３１２１とが平行な場合、寄生容量によるエネルギー損失が発生する可能性がある。

ターンアンテナ間の寄生容量によるエネルギー損失は、ターンアンテナ間のターン間距離に応じて変更することができる。例えば、図１５では、アンテナ構造体１０００内の寄生容量の影響は、第１ターンアンテナ３１１０と第２ターンアンテナ３１２０との間の第１ターン間距離ＴＤ＿１および第２ターンアンテナ３１２０と第３ターンアンテナ３１３０との間の第２ターン間距離ＴＤ＿２に応じて変更することができる。

したがって、アンテナ構造体１０００は、ターンアンテナ間のターン間距離を予め設定された範囲内に設定して寄生容量の影響を低減することができる。このとき、予め設定された範囲は、寄生容量の影響およびアンテナ構造体１０００の全幅を考慮して設定することができる。例えば、ターン間距離は、０．５ｍｍ～３．５ｍｍ以内の範囲で設定されてもよい。

ターン間距離は全て同じ値でも異なる値でもよい。例えば、第１ターン間距離ＴＤ＿１および第２ターン間距離ＴＤ＿２は、予め設定された範囲内で同じ値を有することができる。さらに別の例では、第１ターン間距離ＴＤ＿１および第２ターン間距離ＴＤ＿２は異なる長さを有することができる。例えば、第１ターン間距離ＴＤ＿１は、第２ターン間距離ＴＤ＿２よりも大きいまたは小さい値を有することができる。

以上では、冷却機能を実行するアンテナ構造体１０００と関連して四角断面を有するターンアンテナと、それに伴う寄生容量の影響を低減するアンテナ構造体１０００の構造および形状について説明した。

以下では、図１６～図１９を参照して冷却機能を実行しながら寄生容量の影響を低減するアンテナ構造体１０００の構造および形状に関する他の実施例について説明する。

図１６は、本明細書の一実施例による四角断面および円形断面を有するアンテナ構造体１０００に関する図である。

図１７および図１８は、本明細書の一実施例による少なくとも２種類以上の断面形状を有するアンテナ構造体１０００の断面Ａ－Ａ’に関する図である。

図１６および図１７を参照すると、アンテナ構造体１０００は、異なる形状を有するターンアンテナを含むことができる。例えば、アンテナ構造体１０００は、断面が四角形状である第１ターンアンテナ３１１０と、断面が円形状である第２および第３ターンアンテナ３１２０、３１３０と、を含むことができる。

以下では、別段の説明がない限り、先に図１４を参照して説明したアンテナ構造体１０００に関する内容を同様に適用することができる。

アンテナ構造体１０００は、プラズマ発生部２０００と面接触するターンアンテナを含むことができる。例えば、アンテナ構造体１０００は、プラズマ発生部２０００と第１内径面３１１１を介して面接触する第１ターンアンテナ３１１０を含むことができる。

アンテナ構造体１０００内のターンアンテナは、ターンアンテナ間の寄生容量の影響を低減するために互いに平行でない面を有することができる。例えば、再び図１７を参照すると、第１ターンアンテナ３１１０の第１内径面３１１１および第１外径面３１１２はプラズマ発生部２０００の外壁に平行であるが、第２ターンアンテナ３１２０の第２内径面３１２１および第２外径面３１２２はプラズマ発生部２０００および第１内径面３１１１と平行でなくてもよい。

アンテナ構造体１０００は、ターンアンテナ間の寄生容量の影響を低減するために異なる断面を有するターンアンテナを含むことができる。例えば、再び図１７を参照すると、アンテナ構造体１０００は、四角形状の断面を有する第１ターンアンテナ３１１０と、円形状の断面を有する第２ターンアンテナ３１２０と、を含むことができる。このとき、第１ターンアンテナ３１１０および第２ターンアンテナ３１２０にそれぞれ対応して、第１冷却水流路ＣＦＰ＿１は四角形状の断面を有し、第２冷却水流路ＣＦＰ＿２は円形状の断面を有することができる。ただし、ターンアンテナの断面は、四角形状または円形状に限定されるものではなく、多角形形状、円形状、楕円形状、または曲線および直線からなる図形形状であってもよい。

上述のように、アンテナ構造体１０００が互いに平行でない面または異なる断面を有するターンアンテナを含む場合、寄生容量の影響が減少する可能性がある。

異なる断面を有するターンアンテナは、ターン間距離が同じであるが、ターンアンテナの面間の距離は一定でなくてもよい。例えば、再び図１７を参照すると、第１～第３ターンアンテナ３１１０、３１２０、３１３０は、第１ターン間距離ＴＤ＿１および第２ターン間距離ＴＤ＿２が水平軸ＨＡを基準に等しくなるように配置されてもよい。また、例えば、再び図１７を参照すると、第１ターンアンテナ３１１０の第１外径面３１１２と第２ターンアンテナ３１２０の第１内径面３１２１との間の距離は一定でなくてもよい。具体的に、図１７において水平軸ＨＡを基準に中心軸ＣＡと平行な方向またはプラズマ発生部２０００の長さ方向で離れるほど、第１ターンアンテナ３１１０および第２ターンアンテナ３１２０間の距離が増加し、その距離が一定の場合よりも寄生容量の影響を減少する可能性がある。または、第１ターンアンテナ３１１０および第２ターンアンテナ３１２０が同一平面上に配置された場合、平面を基準に中心軸ＣＡと平行な方向またはプラズマ発生部２０００の長さ方向で離れるほど、第１ターンアンテナ３１１０および第２ターンアンテナ３１２０間の距離が増加し、その距離が一定の場合よりも寄生容量の影響を減少することができる。

一方、アンテナ構造体１０００は、ターンアンテナ間の寄生容量の影響を低減するために、異なる形状を有する内径面および外径面を含むターンアンテナを含むことができる。

図１８を参照すると、プラズマ発生部２０００に接触する第１ターンアンテナ３１１０は、プラズマ発生部２０００の外壁に平行な第１内径面３１１１と、プラズマ発生部２０００の外壁に平行でない第１外径面３１１２と、を含むことができる。または、第１ターンアンテナ３１１０は、プラズマ発生部２０００の外壁に平行な第１内径面３１１１と、縦方向に沿って中心軸ＣＡから離れる方向に曲がった第１外径面３１１２と、を含むことができる。このとき、第１ターンアンテナ３１１０は、直線と曲線からなる断面を有することができる。具体的に、第１ターンアンテナ３１１０は、四角形と半円の結合、半円または半楕円形状の断面を有することができる。

上述したような内径面および外径面または断面を有するターンアンテナを含むアンテナ構造体１０００は、プラズマ発生部２０００を効率よく冷却しながら、内部で寄生容量によるエネルギー損失を効果的に低減することができる。

以上では、冷却機能を実行するアンテナ構造体１０００の構造および形状に関してターンアンテナが三重からなるアンテナ構造体１０００を中心に説明したが、本明細書の技術的思想はこれに限定されるものではなく、１つ以上のターンアンテナを有するアンテナ構造体１０００にも同様に適用することができる。さらに、複数の層を有するアンテナ構造体１０００にも同様に適用することができ、上述した複数のアンテナセグメントを有するアンテナ構造体１０００にも同様に適用できることは言うまでもない。

以下では、図１６、図１９～図２２を参照してアンテナ構造体１０００内のターンアンテナを接続するターン間接続部について具体的に説明する。

図１９～図２２は、本明細書の一実施例によるアンテナ構造体内の異なる断面を有するアンテナの接続方法に関する図である。

ターン間接続部は、異なるターンアンテナが相互接続される部分または異なるターンアンテナを接続する部分を意味することができる。以下では、ターン間接続部のうち、異なる断面を有するターンアンテナを接続するターン間接続部について説明するために、代表的な例として図１５に示す第１ターン間接続部３２１０を中心に説明するが、本明細書の技術的思想はこれに限定されるものではない。

第１ターン間接続部３２１０は、屈曲を有するように形成することができる。例えば、図１６および図１９を参照すると、第１ターンアンテナ３１１０および第２ターンアンテナ３１２０は、屈曲を有する状態で電気的または物理的に接続することができる。

第１ターン間接続部３２１０は線形に形成されてもよい。例えば、図２０および図２１を参照すると、第１ターンアンテナ３１１０および第２ターンアンテナ３１２０は、同じ直線上で電気的または物理的に接続されてもよい。

第１ターン間接続部３２１０は、第１ターンアンテナ３１１０に接続される一端と、第２ターンアンテナ３１２０に接続される他端と、を含むことができる。ここで、第１ターン間接続部３２１０の一端および他端は互いに異なる断面を有してもよい。具体的には、第１ターン間接続部３２１０の一端の断面は第１ターンアンテナ３１１０の断面を有し、第１ターン間接続部３２１０の他端の断面は第２ターンアンテナ３１２０の断面を有してもよい。例えば、第１ターン間接続部３２１０の一端の断面は四角形状であり、第１ターン間接続部３２１０の他端の断面は円形状であり得る。

第１ターン間接続部３２１０は、第１ターンアンテナ３１１０および第２ターンアンテナ３１２０の少なくとも一方の形状を変形して接続することにより形成することができる。

一例として、再び図２０を参照すると、第１ターン間接続部３２１０は、第１ターンアンテナ３１１０の末端を膨張または拡張し、第２ターンアンテナ３１２０を結合することによって形成することができる。

ここで、第１ターン間接続部３２１０の断面は、一端から他端に向かうにつれてその大きさや形状が変化することができる。例えば、第１ターン間接続部３２１０の断面積は、一端から他端に向かうにつれて徐々に増加した後に減少することができる。さらに別の例では、第１ターン間接続部３２１０の断面積は、一端から他端に向かうにつれて、四角形状から角が丸い四角形状、円形状の順に変更されてもよい。

別の例として、再び図２１を参照すると、第１ターン間接続部３２１０は、第２ターンアンテナ３１２０の末端を第１ターンアンテナ３１１０の末端に結合し、第２ターンアンテナ３１２０を膨張または拡張することによって形成されてもよい。

第１ターンアンテナ３１１０と第２ターンアンテナ３１２０とが接続されると、第１ターンアンテナ３１１０と第２ターンアンテナ３１２０の断面は互いに対応するように設定することができる。例えば、第１ターンアンテナ３１１０断面の幅は、第２ターンアンテナ３１２０の断面の幅と同じまたは異なるように設定されてもよい。具体的に、第２ターンアンテナ３１２０が第１ターンアンテナ３１１０に容易に挿入されるように、第１ターンアンテナ３１１０の断面の幅は第２ターンアンテナ３１２０の幅よりも大きくてもよい。または、第１ターンアンテナ３１１０および第２ターンアンテナ３１２０の断面の幅は同じであるが、図２０および図２１に示すように、いずれかのターンアンテナが膨張、拡張、縮小等により相互接続されてもよい。このような各ターンアンテナの断面の大きさは冷却水の円滑な流れを考慮して設定することができる。

第１ターン間接続部３２１０はモジュール型で提供されてもよい。例えば、図２２を参照すると、第１ターン間接続部３２１０は、第１ターンアンテナ３１１０および第２ターンアンテナ３１２０それぞれの断面の大きさに対応する大きさの挿入部を含むことができる。この場合、第１ターンアンテナ３１１０および第２ターンアンテナ３１２０は、第１ターン間接続部３２１０に対して脱着可能である。また、例えば、第１ターン間接続部３２１０は、第１ターンアンテナ３１１０と第２ターンアンテナ３１２０とを電気的または物理的に接続するが、特定の機能を実行することができる。具体的に、第１ターン間接続部３２１０は容量性素子を含むことができる。この場合、第１ターン間接続部３２１０は、上述したターン間容量性素子として機能することができる。

一方、ターン間接続部における冷却水流路の形状は変形することができる。例えば、第１ターン間接続部３２１０における冷却水流路は徐々に狭くなってもよい。さらに別の例として、第１ターン間接続部３２１０における冷却水流路は徐々に広くなり得る。さらに別の例として、第１ターン間接続部３２１０における冷却水流路は徐々に広くなった後に狭くなり得る。このとき、冷却水流路の形状が変形するにつれて、冷却水の流速を変化することができる。

以下では、図２３を参照して、プラズマ誘導によってプラズマ発生部２０００に発生する熱を効率的に冷却させるための他の方法について説明する。

図２３は、本明細書の一実施例による熱伝達部材３００を示す図である。

図２３を参照すると、熱伝達部材３００は、アンテナ構造体１０００とプラズマ発生部２０００との間で熱を伝達することができる。例えば、熱伝達部材３００は、プラズマ誘導に応じてプラズマ発生部２０００で発生した熱を吸収してアンテナ構造体１０００に提供することができる。

熱伝達部材３００は、熱伝導率の高い物質で構成することができる。例えば、熱伝達部材３００は、アルミニウム、金、銀、タングステン、および／または銅のうち少なくとも１つからなることができる。

熱伝達部材３００は様々な形状を有することができる。例えば、熱伝達部材３００は、プラズマ発生部２０００に対応する形状を有することができる。具体的に、プラズマ発生部２０００が中空の円柱状を有する場合、熱伝達部材３００も中空の円柱状に構成され得る。他の例では、熱伝達部材３００は、プラズマ発生部２０００の外面と面接触するための形状を有することができる。具体的に、熱伝達部材３００は、少なくとも一部が湾曲または平坦であってもよい。別の例として、熱伝達部材３００は、物理的に分離される複数のプレートから構成されてもよい。一方、熱伝達部材３００の形状は上述した形状に限定されるのではない。熱伝達部材３００は、後述するようにプラズマ発生部２０００またはアンテナ構造体１０００と面接触可能な形態であればいかなる形態であってもよい。

熱伝達部材３００は、アンテナ構造体１０００とプラズマ発生部２０００との間に配置することができる。例えば、熱伝達部材３００はプラズマ発生部２０００を包むように配置され、アンテナ構造体１０００は熱伝達部材３００を包むように配置されてもよい。具体的に、熱伝達部材３００は、プラズマ発生部２０００の外壁と面接触し、中心軸ＣＡを基準としてアンテナ構造体１０００の最も内側のターンアンテナ（例えば、第１ターンアンテナ３１１０）と面接触するように配置されてもよい。

上述したように、プラズマ発生部２０００およびアンテナ構造体１０００は、熱伝達部材３００を介して熱的に結合することができる。このとき、熱伝達部材３００が熱伝導率の高い物質で構成されることにより、プラズマ誘導に応じてプラズマ発生部２０００で発生した熱が熱伝達部材３００を介してアンテナ構造体１０００により速く移動でき、プラズマ誘導および維持効率が向上し、プラズマ発生部２０００の耐久性を向上させることができる。

以上では、アンテナ構造体１０００が複数のターンアンテナで構成される場合を主に説明したが、本明細書の技術的思想はこれに限定されるものではなく、アンテナ構造体１０００が単一ターンアンテナで構成されている場合、単一ターンの複数の層のアンテナで構成されている場合、複数のアンテナセグメントで構成されている場合などにも同様に適用できることは言うまでもない。

実施例による方法は、様々なコンピュータ手段を介して実行することができるプログラム命令の形態で実現され、コンピュータ読み取り可能媒体に記録することができる。前記コンピュータ読み取り可能媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独でまたは組み合わせて含むことができる。前記媒体に記録されるプログラム命令は、実施例のために特別に設計および構成されたものであってよく、コンピュータソフトウェア当業者に知られて使用可能であってもよい。コンピュータ読み取り可能記録媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気テープなどの磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｄｉａ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなどの光記録媒体（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）などの磁気光学媒体（ｍａｇｎｅｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、およびロム（ＲＯＭ）、ラム（ＲＡＭ）、フラッシュメモリなどのプログラム命令を記憶および実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例には、コンパイラによって作成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを使用してコンピュータによって実行可能な高級言語コードも含まれる。上記のハードウェア装置は、実施例の動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成することができ、その逆も同様である。

以上のように実施例が限定された実施例と図面によって説明されたが、該当技術分野で通常の知識を有する者ならば上記の記載から様々な修正および変形が可能である。例えば、説明された技術が説明された方法とは異なる順序で実行され、および／または説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法とは異なる形態で結合または組合わされ、他の構成要素または均等物によって取替または置換されても、適切な結果を達成することができる。

したがって、他の構成、他の実施例および特許請求の範囲と同等のものも、後述する特許請求の範囲の範囲に属する。

Claims (22)

1. 交流電源を印加してチャンバーにプラズマを誘導するアンテナ構造体において、
   仮想の中心軸と交差する第１平面上で前記中心軸を基準に第１曲率半径および第２曲率半径を有するように配置された第１および第２アンテナセグメントと、
   前記第１および第２アンテナセグメントを電気的に直列接続する第１容量性負荷と、を備え、
   前記第１アンテナセグメントが前記第１曲率半径を有し、前記第１容量性負荷の一端から第１長さだけ延びるとき、前記第２アンテナセグメントは、前記第２曲率半径を有し、前記第１容量性負荷の他端から前記第１長さに対応する第２長さだけ延び、前記第１長さと前記第２長さの合計は、前記第１曲率半径または前記第２曲率半径を半径とする円周よりも短い、アンテナ構造体。
2. 前記第１および第２曲率半径は互いに等しく、前記第１および第２長さは互いに等しく、
   前記第１アンテナセグメントおよび前記第２アンテナセグメントは同じインダクタンスを有する、請求項１に記載のアンテナ構造体。
3. 前記第１平面上で前記第１曲率半径よりも大きい第３曲率半径を有するように配置された第３アンテナセグメントと、
   前記第１平面上で前記第２曲率半径よりも大きい第４曲率半径を有するように配置された第４アンテナセグメントと、
   前記第３および第４アンテナセグメントを電気的に直列接続する第２容量性負荷と、を備え、
   前記第３アンテナセグメントは、前記第２容量性負荷の一端から前記第１長さよりも長い第３長さだけ延び、
   前記第４アンテナセグメントは、前記第２容量性負荷の他端から前記第２長さよりも長い第４長さだけ延びる、請求項１に記載のアンテナ構造体。
4. 前記第１および第２容量性負荷を通る直線は前記中心軸を通過する、請求項３に記載のアンテナ構造体。
5. 前記第１アンテナセグメントを円弧とする扇形の中心角は、前記第３アンテナセグメントを円弧とする扇形の中心角と等しい、請求項３に記載のアンテナ構造体。
6. 前記第２アンテナセグメントおよび前記第３アンテナセグメントを電気的に直列接続するターン間容量性負荷を備える、請求項３に記載のアンテナ構造体。
7. 前記第１および第２容量性負荷とターン間容量性負荷は、同一の静電容量を有する、請求項６に記載のアンテナ構造体。
8. 前記中心軸を基準として前記第１曲率半径を有する第５アンテナセグメントと、
   前記第２曲率半径を有する第６アンテナセグメントと、
   前記第５および第６アンテナセグメントの間に配置されて前記第５および第６アンテナセグメントを電気的に直列接続する第３容量性負荷と、を備え、
   前記第５アンテナセグメントおよび第６アンテナセグメントは前記中心軸と交差する第２平面に配置され、
   前記第１平面および前記第２平面は互いに異なる平面である、請求項１に記載のアンテナ構造体。
9. 前記第２アンテナセグメントおよび前記第５アンテナセグメントを電気的に直列接続する第１層間容量性負荷を備える、請求項８に記載のアンテナ構造体。
10. 前記中心軸を基準として前記第１曲率半径を有する第７アンテナセグメントと、
    前記第２曲率半径を有する第８アンテナセグメントと、
    前記第７および第８アンテナセグメントの間に配置されて前記第７および第８アンテナセグメントを電気的に直列接続する第４容量性負荷と、
    前記第６アンテナセグメントおよび第７アンテナセグメントを電気的に直列接続する第２層間容量性負荷と、を備え、
    前記第７アンテナセグメントおよび第８アンテナセグメントは、前記中心軸と交差し、前記第１平面および前記第２平面と異なる第３平面に配置され、
    前記第１層間容量性負荷および第２層間容量性負荷は、前記中心軸を基準として予め設定された角度を有する、請求項９に記載のアンテナ構造体。
11. 前記第１アンテナセグメントは一端から他端に延び、前記第１アンテナセグメントの他端は前記第１容量性負荷の一端と電気的に接続され、
    前記第２アンテナセグメントは一端から他端に延び、前記第２アンテナセグメントの一端は前記第１容量性負荷の他端と電気的に接続される、請求項１に記載のアンテナ構造体。
12. 前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加されるとき、基準ノードに対する第１アンテナセグメントの他端の最大電圧は、前記基準ノードに対する第２アンテナセグメントの他端の最大電圧に対応する、請求項１１に記載のアンテナ構造体。
13. 前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加されるとき、前記第２アンテナセグメントの一端に対する前記第２アンテナセグメントの他端の電圧は、前記第１アンテナセグメントの一端に対する前記第１アンテナセグメントの他端の電圧に対応する、請求項１１に記載のアンテナ構造体。
14. 前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加されるとき、基準ノードに対する前記第１アンテナセグメントの他端の最大電圧の大きさは、前記基準ノードに対する前記第２アンテナセグメントの一端の最大電圧の大きさに対応する、請求項１１に記載のアンテナ構造体。
15. 前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加された後の任意の時点で、基準ノードに対する前記第１アンテナセグメントの他端の電圧と前記基準ノードに対する前記第２アンテナセグメントの一端の電圧とは互いに逆符号を有する、請求項１１に記載のアンテナ構造体。
16. 前記第１アンテナセグメントの一端と他端との間に位置する第１点と、
    前記第２アンテナセグメントの一端と他端との間に位置する第２点と、を含み、
    前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加されるとき、基準ノードに対する前記第１点の最大電圧は、前記基準ノードに対する前記第２点の最大電圧に対応する、請求項１１に記載のアンテナ構造体。
17. 前記アンテナ構造体に前記交流電源が印加された後の任意の時点で、基準ノードに対する前記第１アンテナセグメントの他端の電圧と前記基準ノードに対する前記第２アンテナセグメントの他端の電圧とは互いに対応する、請求項１１に記載のアンテナ構造体。
18. 前記アンテナ構造体は、上部または下部にプラズマを誘導する平板状および中心部にプラズマを誘導するチューブ状のうちの少なくとも一方で構成される、請求項１に記載のアンテナ構造体。
19. プラズマが誘導される内部空間を含むプラズマ発生部と、
    前記プラズマ発生部の外部に配置されて仮想の中心軸を基準として第１曲率半径を有する第１アンテナ構造体と、を備え、
    前記第１アンテナ構造体は、前記第１曲率半径を有する複数の第１アンテナセグメントと、複数の前記第１アンテナセグメントが電気的に直列接続されるように複数の前記第１アンテナセグメントの間に配置される少なくとも１つの第１容量性負荷と、を含み、
    複数の前記第１アンテナセグメントは、前記中心軸に垂直である仮想の第１平面と少なくとも一部重なり、
    複数の前記第１アンテナセグメントそれぞれは第１長さを有し、複数の前記第１アンテナセグメントの長さの合計は、前記第１曲率半径を半径とする円周よりも短い、プラズマ発生装置。
20. 前記第１平面に前記中心軸を基準として前記第１曲率半径よりも大きい第２曲率半径を有するように配置された第２アンテナ構造体を備え、
    前記第２アンテナ構造体は、前記第２曲率半径を有する複数の第２アンテナセグメントと、複数の前記第２アンテナセグメントが電気的に直列接続されるように複数の前記第２アンテナセグメントの間に配置された少なくとも１つの第２容量性負荷と、を含み、
    複数の前記第２アンテナセグメントそれぞれは第１長さを有し、複数の前記第２アンテナセグメントの長さの合計は前記第２曲率半径を半径とする円周よりも短い、請求項１９に記載のプラズマ発生装置。
21. 前記プラズマ発生部の厚さは０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、
    前記プラズマ発生部の幅は１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である、請求項１９に記載のプラズマ発生装置。
22. 前記プラズマ発生部の少なくとも一部は、酸化アルミニウム、シリコン窒化物、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、イットリウム酸化物、セラミック、炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つの材質からなる、請求項１９に記載のプラズマ発生装置。

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