JP2009110802A - Plasma generator apparatus and workpiece treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ波エネルギーを用いてプラズマ化されたガスを生成して放出することが可能なプラズマ発生装置、及びこれを用いたワーク処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma generator capable of generating and releasing a plasma gas using microwave energy, and a work processing apparatus using the same.
例えば医療用器具類の滅菌、半導体基板等の有機汚染物の除去や表面改質等を行うために、プラズマ化されたガスが用いられることがある。かかるプラズマ化されたガスを発生するプラズマ発生装置として、本出願人は先に特許文献1に開示されているような装置を提案している。
For example, a plasma gas may be used to sterilize medical instruments, remove organic contaminants such as a semiconductor substrate, or modify the surface. As a plasma generator for generating such plasma gas, the present applicant has previously proposed an apparatus disclosed in
このプラズマ発生装置は、プラズマを発生させるエネルギー源としてマイクロ波を用いた常圧プラズマ発生装置であって、マイクロ波を伝搬させる導波管と、該導波管に取り付けられ内側電極と外側電極とを有するプラズマ発生ノズルとを含む。前記内側電極は、導波管を伝搬するマイクロ波を受信するよう、その一部が導波管の内部に突出して配置される。一方、前記外側電極は導波管と共にアース電位とされ、マイクロ波エネルギーが与えられた前記内側電極の先端との間でグロー放電を発生可能に、内側電極に周囲に配置される。そして、前記内側電極と外側電極との間に、所定の処理ガスを供給することで、プラズマ化されたガスが生成されるものである。
特許文献1のプラズマ発生装置では、前記内側電極は、棒状で、導波管及び外側電極と絶縁された状態で、導波管の内部に一端側が突き出した態様で取り付けられている。この導波管内部へ突出する一端側がマイクロ波を受信するアンテナ部として機能し、他端側が外側電極と高電界部(グロー放電発生部)を形成する部分として機能する。
In the plasma generator of
しかしながら、上記構成を採用した場合、内側電極の導波管内部への突出長さによっては、内側電極と導波管内壁面との間でグロー放電が発生してしまうことがあった。このことは、本来放電を発生させるべき前記内側電極と外側電極との間でグロー放電が発生しなくなり、プラズマの発生を自在にコントロールできなくなることを意味する。従って、内側電極の導波管内部への突出長さにつき、極めてシビアな調整管理が必要であった。 However, when the above configuration is employed, glow discharge may occur between the inner electrode and the inner wall surface of the waveguide depending on the length of the inner electrode protruding into the waveguide. This means that glow discharge does not occur between the inner electrode and the outer electrode that should originally generate discharge, and plasma generation cannot be freely controlled. Therefore, very severe adjustment management is required for the length of the inner electrode protruding into the waveguide.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、導波管内部における放電現象の発生を簡単且つ確実に防止できるプラズマ発生装置、及びこれを用いたワーク処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a plasma generator capable of easily and reliably preventing the occurrence of a discharge phenomenon inside a waveguide, and a work processing apparatus using the plasma generator. Objective.
本発明の一の局面に係るプラズマ発生装置は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波を伝搬する導波管と、所定のガスに前記マイクロ波のエネルギーを与え、前記ガスをプラズマ化して放出するプラズマ発生部と、を具備し、プラズマ発生部は、前記マイクロ波を受信する棒状のアンテナを備え、前記アンテナは、前記導波管の内部に導入される第1端部の側と、前記導波管の外部へ突出する第2端部の側とを含み、前記第1端部が接地され、前記第2端部において前記ガスに前記マイクロ波のエネルギーを与えることを特徴とする(請求項1)。 A plasma generator according to one aspect of the present invention provides microwave generation means for generating microwaves, a waveguide for propagating the microwaves, applying energy of the microwaves to a predetermined gas, A plasma generating unit that emits the plasma and emits the plasma, and the plasma generating unit includes a rod-shaped antenna that receives the microwave, and the antenna has a first end portion that is introduced into the waveguide. And a second end side projecting to the outside of the waveguide, the first end is grounded, and the microwave energy is applied to the gas at the second end. (Claim 1).
この構成によれば、前記アンテナの第1端部の側は、導波管内を伝搬するマイクロ波を受信するべく導波管の内部に導入されるが、第1端部が接地されることから、導波管内においてアンテナに電界集中部が形成されることはない。従って、導波管内でグロー放電が生じることは無い。一方、前記第2端部は、接地ポイントからは遠端となり、電界集中部とすることが可能となる。このため、前記ガスをプラズマ化するためのエネルギーを、第2端部において与えることができる。 According to this configuration, the first end portion side of the antenna is introduced into the waveguide so as to receive the microwave propagating in the waveguide, but the first end portion is grounded. In the waveguide, no electric field concentration portion is formed on the antenna. Therefore, no glow discharge occurs in the waveguide. On the other hand, the second end portion is a far end from the ground point, and can be an electric field concentration portion. For this reason, the energy for making the said gas into plasma can be given in a 2nd edge part.
上記構成において、前記アンテナを伝搬するマイクロ波の波長をλとするとき、前記アンテナの接地ポイントから前記第2端部方向の長さが、(2n−1)λ/4(但し、nは整数)、若しくはその近傍の長さとされていることが望ましい(請求項2)。 In the above configuration, when the wavelength of the microwave propagating through the antenna is λ, the length from the ground point of the antenna to the second end portion is (2n−1) λ / 4 (where n is an integer) Or a length in the vicinity thereof (claim 2).
片端が接地されたアンテナは、受信するマイクロ波の1/4波長の奇数倍となる長さで電気的に共振する。従って、アンテナの接地ポイントからの長さを、(2n−1)λ/4の長さ若しくはその近傍の長さとすることで、前記第2端部における電界強度を高強度とすることができ、プラズマを効率的に発生させることができる。 An antenna with one end grounded electrically resonates with a length that is an odd multiple of a quarter wavelength of the received microwave. Therefore, by setting the length from the ground point of the antenna to a length of (2n-1) λ / 4 or a length in the vicinity thereof, the electric field strength at the second end can be increased. Plasma can be generated efficiently.
上記構成において、前記プラズマ発生部が、前記第1端部の側が前記導波管の内部を貫通し、前記第2端部の側が前記導波管の外部へ突出して配置された前記アンテナと、前記アンテナの第2端部の側の周囲に離間して配置された筒体と、前記アンテナの第2端部の側と前記筒体との間に前記ガスを供給するガス供給部と、を具備するプラズマ発生ノズルを含み、該プラズマ発生ノズルの先端部からプラズマ化されたガスが放出される構成とすることが望ましい(請求項3)。 In the above-described configuration, the plasma generation unit is arranged such that the first end side penetrates the inside of the waveguide, and the second end side protrudes outside the waveguide; A cylinder that is spaced apart around the second end of the antenna, and a gas supply that supplies the gas between the second end of the antenna and the cylinder. It is desirable that the plasma generating nozzle is included, and the plasmaized gas is discharged from the tip of the plasma generating nozzle.
この構成によれば、アンテナと筒体との間の環状空間へガス供給部からガスを供給させ、アンテナの第2端部においてこのガスにマイクロ波のエネルギーを与えてプラズマ化し、ノズルの先端部からプラズマ化されたガスを放出させることができる。 According to this configuration, gas is supplied from the gas supply unit to the annular space between the antenna and the cylindrical body, and microwave energy is applied to the gas at the second end portion of the antenna to form plasma, and the tip portion of the nozzle The gas converted into plasma can be released from the gas.
この場合、前記導波管が、断面矩形の導波管であって、互いに対向する第1面板と第2面板とを含み、前記アンテナの第1端部の側は、前記導波管の内部を貫通すると共に前記第1面板を貫通して先端が外部へ突出するように配置され、前記アンテナの第2端部の側は、前記第2面板を貫通して外部へ所定長だけ突出するように配置され、前記第1面板及び前記第2面板と実質的に接触させることなく、前記アンテナの前記第1面板からの突出部を保持して前記アンテナを吊止する固定具をさらに備えることが望ましい(請求項4)。 In this case, the waveguide is a waveguide having a rectangular cross section, and includes a first face plate and a second face plate facing each other, and the first end portion side of the antenna is the interior of the waveguide. And the front end of the antenna protrudes to the outside through the first face plate, and the second end portion side of the antenna passes through the second face plate and protrudes to the outside by a predetermined length. And a fixing tool that holds the projection of the antenna from the first face plate and suspends the antenna without substantially contacting the first face plate and the second face plate. Desirable (Claim 4).
この構成によれば、固定具によりアンテナは、導波管の第1面板の側から導波管の内部空間及び第2面板を貫通する態様で、吊止支持される。従って、アンテナの導波管への取り付けを、簡単且つ確実に行うことができる。 According to this configuration, the antenna is suspended and supported by the fixture in such a manner as to penetrate the internal space of the waveguide and the second face plate from the first face plate side of the waveguide. Therefore, the antenna can be easily and reliably attached to the waveguide.
この場合、前記固定具が導電性部材からなり、該固定具による保持部が前記アンテナの接地ポイントとされており、前記アンテナを伝搬するマイクロ波の波長をλとするとき、前記アンテナの前記接地ポイントから前記第2端部方向の長さが、(2n−1)λ/4(但し、nは整数)、若しくはその近傍の長さとされていることが望ましい(請求項5)。 In this case, the fixture is made of a conductive member, and the holding portion by the fixture is a grounding point of the antenna. When the wavelength of the microwave propagating through the antenna is λ, the grounding of the antenna is performed. It is desirable that the length from the point in the second end direction is (2n−1) λ / 4 (where n is an integer) or a length in the vicinity thereof (Claim 5).
本発明の他の局面に係るワーク処理装置は、請求項1〜5のいずれかに記載のプラズマ発生装置と、前記プラズマ発生部で発生したプラズマ化されたガスでワークを処理するワーク処理部と、を備えることを特徴とする(請求項6)。
A workpiece processing apparatus according to another aspect of the present invention includes a plasma generator according to any one of
上記構成において、前記ワーク処理部が、プラズマ化されたガスが導入される滅菌チャンバーを含むことが望ましい(請求項7)。 In the above-described configuration, it is desirable that the workpiece processing unit includes a sterilization chamber into which a plasma gas is introduced.
本発明によれば、アンテナの片端(第1端部)が接地されているので、導波管内部においてアンテナと導波管内面との間でグロー放電が生じることはない。従って、本来プラズマを発生させるべきアンテナの他端(第2端部)の側で、確実にプラズマを発生させることが可能となる。また、アンテナの導波管への取り付けに際し、シビアな調整管理等を不要とすることができる。 According to the present invention, since one end (first end) of the antenna is grounded, no glow discharge occurs between the antenna and the inner surface of the waveguide inside the waveguide. Therefore, it is possible to reliably generate plasma on the other end (second end) side of the antenna that should originally generate plasma. In addition, when adjusting the antenna to the waveguide, severe adjustment management or the like can be eliminated.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る滅菌装置Sを示す概略構成図である。この滅菌装置Sは、プラズマ化されたガスを発生するプラズマ発生ユニットPU(プラズマ発生装置)と、前記プラズマ化されたガスが導入される滅菌チャンバーTとから構成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a sterilization apparatus S according to one embodiment of the present invention. The sterilizer S is composed of a plasma generation unit PU (plasma generator) that generates plasma gas and a sterilization chamber T into which the plasma gas is introduced.
プラズマ発生ユニットPUは、マイクロ波を利用し常温常圧でのプラズマ発生が可能なユニットであって、大略的に、所定波長のマイクロ波μを発生するマイクロ波発生装置10(マイクロ波発生手段)、このマイクロ波発生装置10に接続され前記マイクロ波μを伝搬させる導波管20、及び、該導波管20に設けられたプラズマ発生部30を備えて構成されている。
The plasma generation unit PU is a unit capable of generating plasma at room temperature and normal pressure using microwaves, and is generally a microwave generation device 10 (microwave generation means) that generates a microwave μ having a predetermined wavelength. The
マイクロ波発生装置10は、例えば2.45GHzのマイクロ波μを発生し、該マイクロ波μを導波管20の内部へ伝搬させる。このためマイクロ波発生装置10は、マイクロ波を発生するマグネトロン等のマイクロ波発生源と、このマイクロ波発生源にて発生されたマイクロ波の強度を所定の出力強度に調整するアンプと、マイクロ波を導波管20の内部へ放出するマイクロ波送信アンテナとを備える。本実施形態に係るプラズマ発生ユニットPUでは、例えば1W〜3kWのマイクロ波エネルギーを出力できる連続可変型のマイクロ波発生装置10が好適に用いられる。
The
導波管20は、例えば非磁性金属(アルミニウム等)からなり、断面矩形の管状を呈し、マイクロ波発生装置10により発生されたマイクロ波μをプラズマ発生部30へ向けて伝搬させる。導波管20は、例えば金属平板からなる上面板、下面板及び2枚の側面板を用いた角筒状の組み立て体にて構成することができる。このような平板の組み立てによらず、押し出し成形や板状部材の折り曲げ加工等により形成しても良い。また、断面矩形の導波管に限らず、例えば断面楕円の導波管を用いることも可能である。さらに、非磁性金属に限らず、導波作用を有する各種の部材で導波管を構成することができる。
The
プラズマ発生部30は、適宜な処理ガスにマイクロ波μのエネルギーを与え、前記処理ガスをプラズマ化して放出する。プラズマ発生部30は、マイクロ波μを受信する棒状のアンテナ40を備える。アンテナ40は、上端側である第1端部41の側が導波管20の内部に導入され、下端側である第2端部42の側が導波管20の外部へ突出するように配置されている。このプラズマ発生部30については、図2、図3に基づき、後記で詳述する。
The
このようなプラズマ発生ユニットPUには、上記の構成要素の他、マイクロ波μを導波管20の遠端側において反射するスライディングショート、導波管20に放出されたマイクロ波μのうち反射マイクロ波がマイクロ波発生装置10に戻らないよう分離するサーキュレータ、このサーキュレータで分離された反射マイクロ波を吸収するダミーロード、及びインピーダンス整合を行うスタブチューナ等を具備させるようにしても良い。
In such a plasma generation unit PU, in addition to the above-described components, a sliding short that reflects the microwave μ on the far end side of the
滅菌チャンバーTは、ワークWに対する滅菌処理を行うためのチャンバーである。滅菌チャンバーTは、チャンバー本体50と、チャンバー本体50の内部に収納されワークWを載置するためのワークトレイ51とを備えている。
The sterilization chamber T is a chamber for sterilizing the workpiece W. The sterilization chamber T includes a
チャンバー本体50には、ガス導入孔52と、換気用のインレット54及びアウトレット55とが備えられている。ガス導入孔52には、プラズマ発生部30で発生されたプラズマ化されたガスGをチャンバー本体50の内部へ導くためのステンレスチューブ53が接続されている。ワークトレイ51は、例えばメッシュ状の金属トレイからなる。
The
このように構成された滅菌装置Sの使用態様の一例は次の通りである。例えば医療用器具などのワークWを、ワークトレイ51に載置してチャンバー本体50内に収納する。その後、マイクロ波発生装置10を起動してマイクロ波μを発生させると共に、プラズマ発生部30へ処理ガスを供給する。ここでの処理ガスとしては、酸素、水素、窒素、アルゴン、フロンなどの励起ガスに、過酸化水素水、アンモニア水、水などの水素成分を有するミストを混合させたものを用いることができる。
An example of the usage mode of the sterilizer S configured as described above is as follows. For example, a work W such as a medical instrument is placed on the
前記マイクロ波μは、導波管20の内部でアンテナ40により受信される。受信されたマイクロ波μのエネルギーは、前記処理ガスのプラズマ化のために費消され、これによりプラズマ発生部30でプラズマ化されたガスGが生成される。このガスGは、ステンレスチューブ53を介してチャンバー本体50内に導入される。プラズマ化によりガスGは高い反応性をもつ水酸基ラジカルや酸素ラジカル等を含み、ワークWに付着している微生物に作用してこれを死滅させる。
The microwave μ is received by the
続いて、プラズマ発生部30の詳細構造について、図2及び図3に基づいて説明する。図2はプラズマ発生部30の断面図、図3はプラズマ発生部30の構成要素の分解図である。プラズマ発生部30(プラズマ発生ノズル)は、アンテナ40、筒体31、口金25及び固定具44を備えて構成されている。
Next, the detailed structure of the
アンテナ40は、銅、アルミニウム、真鍮等の良導電性の金属から構成された棒状部材からなる。アンテナ40は、その第1端部41の側が導波管20の内部空間(導波空間)Hを貫通し、第2端部42の側が導波管20の外部へ突出する態様で配置されている。導波管20は、上下方向で対向する上面板21(第1面板)と下面板22(第2面板)、並びに左右方向で対向する一対の側面板23、24で構成された、断面矩形の導波管である。詳細にはアンテナ40は、このような導波管20に対し、第1端部41の側が、導波管20の内部空間Hを貫通すると共に上面板21を貫通して先端(第1端部41)が外部へ突出するように、また、第2端部42の側が、下面板22を貫通して外部へ所定長だけ突出するように各々配置されている。
The
アンテナ40は、筒状の保持部材43によって保持されている。この保持部材43は、アンテナ40の位置決めの役目、及びアンテナ40が後述する接地ポイントP以外の部位で導波管20や筒体31と接触することを防止する役目を果たす。保持部材43は、マイクロ波透過性の部材であって、絶縁性の材料で形成される。好ましくは、ポリプロピレン樹脂やフッ素樹脂等の耐熱性樹脂、セラミック等の低誘電率の絶縁材料を用いることができる。
The
保持部材43は、アンテナ40の長手方向の中央付近外周と密着接合している充実部431と、アンテナ40の上側部分外周に空間433を置いて配置されている中空部432とを備える。充実部431はアンテナ40を保持すると共に導波管20の下面板22と接触することを抑止し、中空部432はアンテナ40が上面板21及び口金25と接触することを抑止している。保持部材43は、導波管20を上下方向に貫通する態様で組み付けられ、その上端434が上面板21から上方へ突出し、下端435が下面板22から下方へ突出している。
The holding
筒体31は、アンテナ40の第2端部42の側の外周に筒状空間を形成し、第2端部42を通るガス流を形成可能とするものである。筒体31は、金属ブロックからなり、その中心付近に上下方向に貫通する中空孔32を有している。導波管20に対して筒体31は、その上端面33が導波管20の下面板22の外表面と接するように取り付けられている。また、保持部材43の下端435の側が中空孔32の上部に入り込み、アンテナ40の第2端部42の側と中空孔32とが同軸となる関係で組み付けられている。中空孔32とアンテナ40との間には筒状空間が形成され、第2端部42は筒体31の下端面34と略面一とされている。
The
筒体31には、処理ガスを供給するためのガス供給孔35(ガス供給部)が設けられている。ガス供給孔35は、中空孔32と連通しており、図略のガス供給管が接続され、中空孔32とアンテナ40との間に形成される筒状空間へ処理ガスを供給可能とする。また、筒体31の側周壁には、図略の冷却管を取り付けるための凹部36が設けられている。前記冷却管は、プラズマの発生により高温となる筒体31を冷却するためのものである。
The
口金25は、固定具44を装着させるために設けられ、導波管20の上面板21の外表面に取り付けられている。口金25は、貫通孔251を有する円筒状の部材であり、該貫通孔251には、保持部材43の上端434の側が収納されている。
The
固定具44は、金属材料で形成され、アンテナ40の上面板21からの突出部を保持してアンテナ40を吊止するための部材である。固定具44は、ビス等で口金25の上面と密着固定される円形のフランジ部441、フランジ部441の中心に突設された支持部442、支持部442を上下方向に貫通する保持孔443、及び支持部442の周面に設けられ保持孔443と連通する止め孔444を備えている。
The
保持孔443には、アンテナ40の第1端部41が摺接状態で挿通されている。止め孔444には図略の止めネジが螺合され、これによりアンテナ40の第1端部の側が固定具44に対して固定(吊止)される。プラズマ発生部30の組立に際しては、保持部材43が被着されたアンテナ40を予め固定具44に固定しておき、これを導波管20の口金25が装着された部位へ嵌め込み、口金25に固定具44を固着する方法を取ることができる。そして、アンテナ40を交換する場合は、口金25から固定具44を取り外し、アンテナ40と共に固定具44を抜き出すようにすれば良い。
The
このように構成されたプラズマ発生部30において、本実施形態では、アンテナ40の第1端部41が接地されている。具体的には、図2に模式的に示しているように、アンテナ40の第1端部41の側を吊止固定する固定具44が接地されている。アンテナ40は、固定具44による固定部以外の部位において他の導電性部材と接触していない。このためアンテナ40は、固定具44による固定部を接地ポイントPとする、片端接地のアンテナとして機能することとなる。なお、この第1端部41における接地ポイントは適宜設定して良く、例えば固定具44による固定部よりも下側の位置において、第1端部41を導波管20へ導通させることで、接地ポイントを形成しても良い。
In the
ここで、アンテナ40の接地ポイントPから第2端部42方向の長さLは、導波管20内の波長λ0のマイクロ波μを受信したアンテナ40を伝搬するマイクロ波の波長をλとするとき、3λ/4の長さに選ばれている。
Here, the length L in the direction from the ground point P of the
図4は、アンテナ40とアンテナ40を伝搬するマイクロ波との結合関係を示す模式的な図である。片端が接地されたアンテナ40は、受信するマイクロ波の1/4波長の奇数倍となる長さで電気的に共振することになる。このため、アンテナ40の長さ方向、つまり接地ポイントPからの突出方向の電圧分布は、図4に示すように、接地ポイントPとλ/2の位置がゼロとなり、λ/4及び3λ/4の位置で最大となるカーブとなる。従って、アンテナ40の接地ポイントPからの長さLを3λ/4の長さとすることで、第2端部42における電界強度を高強度とすることができる。これにより、第2端部42付近を通過する処理ガスに高いエネルギーを与えることができ、プラズマを効率的に発生させることができる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the coupling relationship between the
ここで、共振は1/4波長の奇数倍となる長さで表れるので、アンテナ40の長さLは次の一般式により設定することができる。
L=(2n−1)λ/4 (但し、nは整数)
なお、上記の一般式で導出される長さLから多少ズレた長さL′であっても、比較的強い電界強度が得られる場合は、アンテナ40をその長さL′に設定しても良い。
Here, since the resonance appears with a length that is an odd multiple of the quarter wavelength, the length L of the
L = (2n−1) λ / 4 (where n is an integer)
If a relatively strong electric field strength can be obtained even if the length L ′ is slightly deviated from the length L derived from the above general formula, the
上述の通り構成されたプラズマ発生部30によれば、導波管20内にマイクロ波μが伝搬されると、このマイクロ波μはアンテナ40で受信される。その結果、アンテナ40の第2端部42の近傍に電界集中部が形成されるようになる。かかる状態で、筒体31のガス供給孔35から処理ガスが供給されると、第2端部42の近傍で処理ガスが励起されてプラズマ(電離気体)が発生する。このようにしてプラズマ化された処理ガスGは、ガス供給孔35から与えられるガス流によりプルームとして筒体31の中空孔32の下端から放射される。
According to the
以上説明した本実施形態に係るプラズマ発生ユニットPUによれば、アンテナ40の第1端部41の側は、導波管20内を伝搬するマイクロ波μを受信するべく導波管20の内部に導入されているが、第1端部41が接地されることから、導波管20内においてアンテナ40に電界集中部が形成されることはない。従って、導波管20内でグロー放電が生じることは無い。一方、第2端部42は、接地ポイントPからは突出端となり、接地ポイントPからの長さLが3λ/4に選ばれているので、電界集中部となる。このため、処理ガスをプラズマ化するためのエネルギーを、第2端部42において確実に与えることができる。従って、本来プラズマを発生させるべき第2端部42の側で、確実にプラズマを発生させることができる。また、アンテナ40の導波管20への取り付けに際し、導波管内放電を回避するためのシビアな調整管理等を不要とすることができる。
According to the plasma generation unit PU according to the present embodiment described above, the
以上、本発明の一実施形態に係るプラズマ発生ユニットPU及び滅菌装置Sについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記の実施形態を取ることができる。 As described above, the plasma generation unit PU and the sterilization apparatus S according to one embodiment of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the following embodiment can be taken.
(1)上記実施形態では、導波管20に一本のアンテナ40を取り付ける例を示したが、アンテナ40を複数本、導波管20へ設けるようにしても良い。図5及び図6は、複数本のアンテナ40の導波管への取り付け例を模式的に示す上面視の平面図である。図5(a)は、2本のアンテナ40を、T分岐導波管20Aの分岐端付近にそれぞれ配置した例である。また、図5(b)は、4本のアンテナ40を、H分岐導波管20Bの分岐端付近にそれぞれ配置した例である。
(1) In the above embodiment, an example in which one
さらに、図6は直線状の導波管20Cに複数のアンテナ40を配置する例であり、図6(a)は2本のアンテナ40を導波管20Cに並列に、図6(b)は4本のアンテナ40を導波管20Cに千鳥状に、図6(c)は4本のアンテナ40を導波管20Cに直列に配置した例をそれぞれ示している。このようなアンテナ40の配置も、導波管20の幅やアンテナ40の配置ピッチ、マイクロ波の波長等を適正化することで実現可能である。
FIG. 6 shows an example in which a plurality of
(2)上記実施形態では、アンテナ40の外周に配置される筒体31が金属ブロックから構成される例を示した。本発明では、筒体31を特許文献1の場合のように外部導体として活用しなくても良いので、筒体31を非導電体で構成しても良い。
(2) In the above-described embodiment, the example in which the
(3)上記実施形態では、プラズマ発生ユニットPUが適用されるワーク処理装置の例として滅菌装置Sを例示した。この他、プラズマ発生ユニットPUは、他のワーク処理装置、例えば半導体ウェハ等の半導体基板に対するエッチング処理装置や成膜装置、プラズマディスプレイパネル等のガラス基板やプリント基板の清浄化処理装置、タンパク質の分解装置等にも好適に適用することができる。 (3) In the said embodiment, the sterilizer S was illustrated as an example of the workpiece | work processing apparatus to which plasma generation unit PU is applied. In addition, the plasma generation unit PU can be used for other work processing apparatuses, for example, etching processing apparatuses and film forming apparatuses for semiconductor substrates such as semiconductor wafers, glass substrate and printed substrate cleaning processing apparatuses such as plasma display panels, and protein decomposition. The present invention can also be suitably applied to devices and the like.
10 マイクロ波発生装置(マイクロ波発生手段)
20 導波管
21 上面板(第1面板)
22 下面板(第2面板)
25 口金
30 プラズマ発生部
31 筒体
32 中空孔
35 ガス供給孔(ガス供給部)
40 アンテナ
41 第1端部
42 第2端部
43 保持部材
44 固定具
S 滅菌装置(ワーク処理装置)
PU プラズマ発生ユニット(プラズマ発生装置)
T 滅菌チャンバー
W ワーク
10 Microwave generator (microwave generator)
20
22 Bottom plate (second plate)
25
DESCRIPTION OF
PU plasma generation unit (plasma generator)
T Sterilization chamber W Workpiece
Claims (7)
前記マイクロ波を伝搬する導波管と、
所定のガスに前記マイクロ波のエネルギーを与え、前記ガスをプラズマ化して放出するプラズマ発生部と、を具備し、
プラズマ発生部は、前記マイクロ波を受信する棒状のアンテナを備え、
前記アンテナは、前記導波管の内部に導入される第1端部の側と、前記導波管の外部へ突出する第2端部の側とを含み、
前記第1端部が接地され、前記第2端部において前記ガスに前記マイクロ波のエネルギーを与えることを特徴とするプラズマ発生装置。 Microwave generation means for generating microwaves;
A waveguide propagating the microwave;
A plasma generator that applies the energy of the microwave to a predetermined gas, and radiates the gas into a plasma; and
The plasma generator includes a rod-shaped antenna that receives the microwave,
The antenna includes a first end side introduced into the waveguide and a second end side protruding outside the waveguide;
The plasma generating apparatus, wherein the first end is grounded, and the microwave energy is applied to the gas at the second end.
前記アンテナの接地ポイントから前記第2端部方向の長さが、(2n−1)λ/4(但し、nは整数)、若しくはその近傍の長さとされ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。 When the wavelength of the microwave propagating through the antenna is λ,
2. The length from the ground point of the antenna toward the second end portion is (2n−1) λ / 4 (where n is an integer) or a length in the vicinity thereof. The plasma generator described in 1.
前記第1端部の側が前記導波管の内部を貫通し、前記第2端部の側が前記導波管の外部へ突出して配置された前記アンテナと、
前記アンテナの第2端部の側の周囲に離間して配置された筒体と、
前記アンテナの第2端部の側と前記筒体との間に前記ガスを供給するガス供給部と、を具備するプラズマ発生ノズルを含み、
該プラズマ発生ノズルの先端部からプラズマ化されたガスが放出され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。 The plasma generator is
The antenna, wherein the first end side passes through the inside of the waveguide, and the second end side protrudes to the outside of the waveguide;
A cylindrical body spaced apart around the second end of the antenna;
A plasma supply nozzle comprising: a gas supply unit that supplies the gas between the second end side of the antenna and the cylindrical body;
The plasma generating apparatus according to claim 1, wherein a plasma gas is discharged from a tip portion of the plasma generating nozzle.
前記アンテナの第1端部の側は、前記導波管の内部を貫通すると共に前記第1面板を貫通して先端が外部へ突出するように配置され、前記アンテナの第2端部の側は、前記第2面板を貫通して外部へ所定長だけ突出するように配置され、
前記第1面板及び前記第2面板と実質的に接触させることなく、前記アンテナの前記第1面板からの突出部を保持して前記アンテナを吊止する固定具をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載のプラズマ発生装置。 The waveguide is a waveguide having a rectangular cross section, and includes a first face plate and a second face plate facing each other,
The first end side of the antenna penetrates the inside of the waveguide and is arranged so as to penetrate the first face plate and the tip protrudes to the outside. The second end side of the antenna is , Disposed so as to protrude through the second face plate to the outside by a predetermined length,
The apparatus further comprises a fixture that holds the protrusion of the antenna from the first face plate and suspends the antenna without substantially contacting the first face plate and the second face plate. Item 4. The plasma generator according to Item 3.
前記アンテナを伝搬するマイクロ波の波長をλとするとき、
前記アンテナの前記接地ポイントから前記第2端部方向の長さが、(2n−1)λ/4(但し、nは整数)、若しくはその近傍の長さと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。 The fixture is made of a conductive member, and the holding portion by the fixture is a grounding point of the antenna,
When the wavelength of the microwave propagating through the antenna is λ,
The length in the second end direction from the ground point of the antenna is (2n-1) λ / 4 (where n is an integer) or a length in the vicinity thereof. 5. The plasma generator according to 4.
前記プラズマ発生部で発生したプラズマ化されたガスでワークを処理するワーク処理部と、
を備えることを特徴とするワーク処理装置。 A plasma generator according to any one of claims 1 to 5;
A workpiece processing section for processing a workpiece with the plasmaized gas generated in the plasma generating section;
A work processing apparatus comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012142172A (en) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Shibaura Mechatronics Corp | Plasma generating apparatus, plasma processing apparatus, plasma generating method, and plasma processing method |
JP2014522277A (en) * | 2011-06-03 | 2014-09-04 | コリア・ベーシック・サイエンス・インスティテュート | Medical plasma sterilizer |
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2007
- 2007-10-30 JP JP2007281884A patent/JP2009110802A/en active Pending
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