JP2009082796A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プラズマを生成するプラズマ生成室と、プラズマの温度を制御するプラズマ温度制御部と、プラズマ生成室で生成されたプラズマを利用して被処理物を処理するプラズマ処理室と、を備える、プラズマ処理装置。
【選択図】 図1
Description
(2)また、本発明は、プラズマの状態を制御して、低温で高密度なプラズマを得ることにある。
(2)また、本発明の実施の形態は、プラズマを生成するプラズマ生成ステップと、プラズマの温度を制御するプラズマ温度制御ステップと、冷却されたプラズマを利用して被処理物を処理するプラズマ処理ステップと、を備える、プラズマ処理方法にある。
(3)また、本発明の実施の形態は、冷却されたプラズマを生成するプラズマ生成ステップと、冷却されたプラズマを利用して被処理物を処理する、プラズマ処理ステップと、を備える、プラズマ処理方法にある。
(2)また、本発明は、プラズマの状態を制御して、低温で高密度なプラズマを得ることができる。
プラズマ処理装置は、プラズマ中に被処理物を導入し、分解処理や新物質創造処理などの処理を行うものである。図1は、プラズマ処理装置10のブロック図の例を示している。プラズマ処理装置10は、プラズマを生成するプラズマ生成室20と、プラズマを冷却又は加熱するプラズマ温度制御部30と、プラズマを利用して被処理物を処理するプラズマ処理室40などを備えている。図1では、プラズマ温度制御部30は、プラズマ生成室20に隣接し、プラズマ生成室20から流れ出るプラズマの温度を制御するプラズマ温度制御室からなっているが、プラズマ処理装置10は、プラズマ温度制御部30をプラズマ生成室20に配置してもよい。また、図1では、プラズマ処理室40は、プラズマ温度制御部30に隣接し、プラズマ温度制御部30から流れ出るプラズマを導入している。
プラズマ生成室20は、アルゴン、ヘリウムなどのガスをプラズマにするものである。プラズマ生成室20は、プラズマガスを導入し、プラズマを発生し、プラズマを流出するものであればどのような構造でも良い。プラズマ生成室20は、プラズマ源であるプラズマ生成装置22を備えている。プラズマ生成装置22は、誘導結合プラズマ法、空胴共振器などを用いたマイクロ波プラズマ法、平行平板や同軸型などの電極法など種々の方法や手段を利用することができる。プラズマを発生するための電力は、直流から交流、高周波、マイクロ波以上まで、様々な形態を利用できる。また、プラズマ生成装置22は、プラズマ生成室20の外部からレーザー等の光、衝撃波などを導入してプラズマを発生してもよい。また、プラズマ生成装置22は、プラズマを可燃ガス、可燃液体、可燃固体等の燃焼によって発生させてもよい。また、プラズマ生成装置22は、これら複数の方法や手段を組み合わせて、プラズマを発生させてもよい。プラズマ生成室20は、用途に応じて、真空から大気圧以上の高気圧のプラズマを生成する。なお、本実施の形態のプラズマ処理装置10では、プラズマとは、大部分が電離している状態でも、或いは、大部分が中性粒子で、一部が電離している状態をも含む。プラズマガスやキャリアガスは、アルゴン、ヘリウムなどの希ガスのほかに、酸素、水素、窒素、メタン、フロン、空気、水蒸気など各種の気体若しくはこれらの混合物を用いることができる。プラズマ生成室20は、プラズマガスなどの物体の注入口24を設け、プラズマガス以外で、プラズマ処理装置10で処理される被処理物やキャリアガスなど他の物体を導入してもよい。
プラズマ温度制御部30は、所定の温度のプラズマを得るものである。プラズマ温度制御部30は、図1のようにプラズマ生成室20に隣接したプラズマ温度制御室でも、又は、プラズマ生成室20内に配置されていても、プラズマ生成室20を兼ねていてもよい。図1のようなプラズマ温度制御部30は、プラズマ生成室20から流れ出るプラズマの温度を制御するプラズマ温度制御室になっている。プラズマ温度制御部30は、例えばプラズマの温度、密度、気圧、又は、流速などの状態を特定の状態に制御して、プラズマ処理室40に移送する。プラズマ温度制御装置30は、例えば、プラズマを所定の温度に急激に冷却したり、加熱したりすることができる。これにより、所望の化学変化を生じさせる事ができる。プラズマ温度制御部30がプラズマ冷却部32の場合、固体により冷やす、液体により冷やす、気体により冷やす方式のほか、細孔などを介して急速に減圧し、又は、断熱膨張の効果により急冷するなど種々の方法を使用できる。
プラズマ処理室40は、プラズマ中に移送した被処理物を分析したり、半導体ウエハなどの被処理物の表面を処理したり、又は、PCB、フロンなどの被処理物の分解処理をしたり、又は、新物質を創造する処理などに使用される。プラズマ処理室40は、被処理物である、液体やミスト(霧)や気体状の物質をプラズマ中に移送することもできる。又は、別のプラズマを混合することもできる。液体状の物質の場合は、霧吹き等によってエアロゾル状にして移送しても、あらかじめ気化して移送しても、液体のまま移送しても構わない。
図4は、プラズマ処理装置10の他の例を示している。このプラズマ処理装置10のプラズマ生成室20は、内部にプラズマ温度制御部30を備えている。プラズマ温度制御部30は、プラズマ生成室20の後部(図4(B))、中間部(図4(A))、又は前部(図4(C))に配置できる。プラズマ温度制御部30がプラズマ冷却部32である場合において、プラズマ冷却部32が、プラズマ生成室20の後部に配置される場合、プラズマ源であるプラズマ生成装置22で生成された高温のプラズマを冷却し、プラズマ生成室20の中間部に配置される場合、プラズマ生成装置22で生成しているプラズマを冷却し、プラズマ生成室20の前部に配置される場合、プラズマ生成装置の上流でガスを冷やしておく。これにより、プラズマ生成室20はそのガスを使用すれば最初から冷却されたプラズマを生成できる。
プラズマ処理方法は、冷却、加熱、保温など温度制御されたプラズマを生成するプラズマ生成ステップ、温度制御されたプラズマを利用して被処理物を処理するプラズマ処理ステップなどを備えている。例えば、冷却されたプラズマの生成では、図4(C)のプラズマ生成室20で生成するように、プラズマ源の上流でガスを冷やしておき,そのガスを使用すれば、最初から低温のプラズマを生成できる。又は、プラズマ処理方法は、プラズマを生成するプラズマ生成ステップと、プラズマの温度を制御するプラズマ温度制御ステップ、温度制御されたプラズマを利用して被処理物を処理するプラズマ処理ステップなどを備えている。温度制御されたプラズマの生成では、図1のプラズマ温度制御部30、図4(A)又は(B)のプラズマ生成室20で生成するように、プラズマ源の中、又は下流でプラズマの温度を制御することで、最適な温度のプラズマを生成できる。例えば、プラズマを冷却する場合、プラズマ処理方法は、プラズマを生成するプラズマ生成ステップと、プラズマを冷却するプラズマ冷却ステップ、冷却されたプラズマを利用して被処理物を処理するプラズマ処理ステップなどを備えている。
N2Oの分解処理について本発明の適用例を示す。プラズマ中で原子に分解されたN2OはNとO原子になっている。これを徐々に冷却すると無害なN2とO2のほか,熱的に安定ではないはずのNO2やNOも生成される。急冷を行う事で理想的な化学反応を実現し,NO2やNOの生成を低減させる事ができる。
オゾン(O3)の生成について本発明の適用例を示す。酸素(O2)をプラズマ化すると酸素原子(O)の他,オゾンが生成される。しかし,オゾンは高温中では不安定なため,結果的に酸素原子が多く生成される。このプラズマを急冷したのち,酸素(酸素分子)を混合するとプラズマ中で生成された酸素原子と酸素分子が結合し,大量のオゾンを生成する事ができる。
12 触媒担持体
14 吸着剤
20 プラズマ生成室
22 プラズマ生成装置
24 注入口
30 プラズマ温度制御部(プラズマ温度制御室)
32 プラズマ冷却部(プラズマ冷却室)
40 プラズマ処理室
42 出入口
44 排出口
46 温度制御装置
Claims (9)
- プラズマを生成するプラズマ生成室と、
プラズマの温度を制御するプラズマ温度制御部と、
プラズマ生成室で生成されたプラズマを利用して被処理物を処理するプラズマ処理室と、を備える、プラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
プラズマ温度制御部は、プラズマ冷却部であり、プラズマ生成室内に配置してある、プラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
プラズマ温度制御部は、プラズマ冷却部であり、プラズマ生成室に隣接し、プラズマ生成室から流れ出るプラズマを冷却するプラズマ冷却室を備える、プラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
プラズマ生成室から流れ出るプラズマの流速を変化させる流速調整装置を備える、プラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
プラズマ生成室に配置される触媒担持体と、
プラズマ処理室に配置される吸着剤と、を備える、プラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
複数のプラズマ生成室と複数のプラズマ処理室と、を備える、プラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
プラズマ処理室に温度制御装置とプラズマ生成装置を備える、プラズマ処理装置。 - プラズマを生成するプラズマ生成ステップと、
プラズマの温度を制御するプラズマ温度制御ステップと、
温度制御されたプラズマを利用して被処理物を処理するプラズマ処理ステップと、を備える、プラズマ処理方法。 - プラズマを生成するプラズマ生成ステップと、
プラズマを冷却するプラズマ冷却ステップと、
冷却されたプラズマを利用して被処理物を処理するプラズマ処理ステップと、を備える、プラズマ処理方法。
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