JP2015512117A - プラズマ反応器及びこれを用いたプラズマ点火方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ反応器及びこれを用いたプラズマ点火方法に関し、特に、TCP、ICP結合プラズマソース方式(誘導結合プラズマソース)において、既存に比べて相対的に低電圧を供給する場合にもプラズマ放電が可能となるようにし、既存と同一の電圧を供給する場合には既存方法に比べてプラズマ放電条件が緩和されるようにするとともに、プラズマ放電開始以降のプラズマ維持又は持続にも有利なプラズマ反応器及びこれを用いたプラズマ点火方法に関する。
プラズマとは、超高温で負電荷を帯びた電子と正電荷を帯びたイオンとに分離された気体状態を指す。この状態では、電荷分離度がごく高いとともに、全体的に負と正の電荷数が同一であるため、中性を帯びることとなる。
本発明の目的は、変圧器結合プラズマソース方式や誘導結合プラズマソース方式において従来に比べて相対的に低電圧を供給する場合にもプラズマ放電が可能であるプラズマ反応器及びこれを用いたプラズマ点火方法を提供することにある。
上記の技術的課題を達成するための本発明の一面は、プラズマ反応器及びこれを用いたプラズマ点火方法に関する。本発明のプラズマ反応器は、1次巻線を有する複数個のマグネチックコアと、前記1次巻線に交流電力を供給するための交流電源供給源と、前記マグネチックコアが取り付けられ、電圧が直接誘導されて誘導起電力が誘導される複数個のプラズマチャンバー本体と、前記プラズマチャンバー本体と絶縁領域を介して連結され、前記プラズマチャンバー本体から間接的に誘導起電力が伝達される複数個のフローティングチャンバーと、を備え、前記プラズマチャンバー本体と前記フローティングチャンバーは、内部にプラズマ放電のための一つの放電経路を有し、前記交流電源供給源から供給される交流電力の位相変化に応じて前記プラズマチャンバー本体と前記フローティングチャンバー間に発生する電圧差によってプラズマ点火がなされる。
本発明のプラズマ反応器及びこれを用いたプラズマ点火方法は、下記の効果を有する。
本発明の充分な理解を助けるために、本発明の好適な実施例を、添付図面を参照して説明する。本発明の実施例は様々な形態に変形することもでき、本発明の範囲を、以下に詳述される実施例に限定されるものと解釈してはならない。これらの実施例は、当該分野における平均的な知識を有する者にとって本発明がより完全に理解できるように提供する。したがって、図面中の要素の形状などは、より明確な説明を強調するために誇張して表現することもある。各図において同一の構成は同一の参照符号で表される場合があることに留意されたい。本発明の要旨を曖昧にさせると判断される公知機能及び構成についての詳細な記述は省略する。
1,11 交流電源供給源
2,12 1次巻線
3,13 マグネチックコア
4 プラズマチャンバー
5 工程チャンバー
6 反応器放電ループ
7 絶縁体
8 接地
10,10a,10b,10c,10d,10e,10f,30,30a,40,40a,40b,50,50a,60,70,70a,70b プラズマ反応器
14a,34a,44a,54a,64a,74a プラズマチャンバー本体
14b,34b,44b,54b,66b,76b 第1フローティングチャンバー
14c,34c,44c,54c,66c,76c 第2フローティングチャンバー
14d,34d,54d,66d,76d 第3フローティングチャンバー
14e,34e,54e,66e,76e 第4フローティングチャンバー
14f,14g 第5,第6フローティングチャンバー
15 反応器放電ループ
16a,36a,46a,56a,66a,76a ガス注入口
16b,36b,46b,56b,66b,76b ガス排出口
19 絶縁領域
19a 絶縁体
20 高抵抗
22 スイッチング回路
Claims (36)
- トランスフォーマの1次巻線を有するマグネチックコアと、
前記マグネチックコアに巻きつけられたトランスフォーマの1次巻線に交流電力を供給するための交流電源供給源と、
前記マグネチックコアが取り付けられ、前記マグネチックコアを介して電圧が直接誘起されて誘導起電力が誘導されるプラズマチャンバー本体と、
前記プラズマチャンバー本体と絶縁領域を介して連結され、前記プラズマチャンバー本体から間接的に誘導起電力が伝達されるフローティングチャンバーと、
を備え、
前記交流電源供給源から供給される交流電力の位相変化に応じて前記プラズマチャンバー本体と前記フローティングチャンバー間に発生する電圧差によってプラズマ点火が発生し、プラズマを工程チャンバーに供給することを特徴とするプラズマ反応器。 - 前記プラズマチャンバー本体と前記フローティングチャンバーは一字状になっており、内部に一つの放電経路を有することを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ反応器。
- 前記プラズマ反応器は、前記マグネチックコアがそれぞれ取り付けられる複数個のプラズマチャンバー本体を有することを特徴とする、請求項2に記載のプラズマ反応器。
- 前記プラズマチャンバー本体とフローティングチャンバーはループ状になっており、内部にループ状の放電経路を有することを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ反応器。
- 前記プラズマ反応器は、ループ状の放電経路上に対称的構造をなすように4個以上のマグネチックコアが取り付けられる複数個のプラズマチャンバー本体を有することを特徴とする、請求項4に記載のプラズマ反応器。
- 前記プラズマチャンバー本体及びフローティングチャンバーは同一材質で構成されたことを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ反応器。
- 前記同一材質は、アルミニウムであることを特徴とする、請求項6に記載のプラズマ反応器。
- 前記同一材質は、導体又は誘電体のいずれか一つであることを特徴とする、請求項6に記載のプラズマ反応器。
- 前記誘電体は、セラミックであることを特徴とする、請求項8に記載のプラズマ反応器。
- 前記プラズマチャンバー本体及び前記フローティングチャンバーは誘電体で形成され、前記プラズマチャンバー本体又は前記フローティングチャンバーの外周面に導体層が形成されたことを特徴とする、請求項8に記載のプラズマ反応器。
- 前記絶縁領域は誘電体で形成され、前記絶縁領域は、真空絶縁のためのゴムを含むことを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ反応器。
- 前記誘電体は、セラミックであることを特徴とする、請求項11に記載のプラズマ反応器。
- 前記絶縁領域の幅は、前記交流電源供給源から供給される交流電力の電圧レベルによって決定されることを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ反応器。
- 前記フローティングチャンバーは、
工程チャンバーにプラズマを供給するプラズマ工程後に、帯電された電荷を放電させるための抵抗と、
プラズマ工程後に、前記抵抗と前記フローティングチャンバーとを接続させるためのスイッチング回路と、
を備えることを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ反応器。 - トランスフォーマの1次巻線を有するマグネチックコアと、
前記マグネチックコアに巻きつけられたトランスフォーマの1次巻線に交流電力を供給するための交流電源供給源と、
前記マグネチックコアが取り付けられ、前記マグネチックコアを介して電圧が直接誘起されて誘導起電力が誘導されるプラズマチャンバー本体と、
前記プラズマチャンバー本体と絶縁領域を介して連結され、前記プラズマチャンバー本体から間接的に誘導起電力が伝達される複数個のフローティングチャンバーと、
を備え、
前記複数個のフローティングチャンバーは絶縁領域を介して連結され、前記交流電源供給源から供給される交流電力の位相変化に応じて前記プラズマチャンバー本体と前記フローティングチャンバー間に発生する電圧差によってプラズマ点火が発生し、プラズマを工程チャンバーに供給することを特徴とする、プラズマ反応器。 - 前記プラズマチャンバー本体と前記フローティングチャンバーは一字状になっており、内部に一つの放電経路を有することを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。
- 前記プラズマ反応器は、前記マグネチックコアがそれぞれ取り付けられる複数個のプラズマチャンバー本体を有することを特徴とする、請求項16に記載のプラズマ反応器。
- 前記プラズマチャンバー本体とフローティングチャンバーはループ状になっており、内部にループ状の放電経路を有することを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。
- 前記プラズマ反応器は、ループ状の放電経路上に対称的構造をなすように4個以上のマグネチックコアが取り付けられる複数個のプラズマチャンバー本体を有することを特徴とする、請求項18に記載のプラズマ反応器。
- 前記プラズマチャンバー本体及びフローティングチャンバーは、同一材質で構成されたことを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。
- 前記同一材質は、アルミニウムであることを特徴とする、請求項20に記載のプラズマ反応器。
- 前記同一材質は、導体又は誘電体のいずれか一つであることを特徴とする、請求項20に記載のプラズマ反応器。
- 前記誘電体はセラミックであることを特徴とする、請求項22に記載のプラズマ反応器。
- 前記プラズマチャンバー本体及び前記フローティングチャンバーは誘電体で形成され、前記プラズマチャンバー本体又は前記フローティングチャンバーの外周面に導体層が形成されたことを特徴とする、請求項22に記載のプラズマ反応器。
- 前記絶縁領域は誘電体で形成され、前記絶縁領域は真空絶縁のためのゴムを含むことを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。
- 前記誘電体はセラミックであることを特徴とする、請求項25に記載のプラズマ反応器。
- 前記絶縁領域の幅は、前記交流電源供給源から供給される交流電力の電圧レベルによって決定されることを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。
- 前記フローティングチャンバーは、
プラズマ工程後に、帯電された電荷を放電させるための抵抗と、
工程チャンバーにプラズマを供給するプラズマ工程後に、前記抵抗と前記フローティングチャンバーとを接続させるためのスイッチング回路と、
を備えることを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。 - 前記絶縁領域は、プラズマ反応器のガス注入口とガス排出口にそれぞれさらに設けられることを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。
- 前記絶縁領域は、前記マグネチックコアの取り付けられる前記プラズマチャンバー本体と交差する位置に設けられたことを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。
- 前記絶縁領域は、プラズマ反応器のガス注入口にさらに設けられることを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。
- 前記絶縁領域は、プラズマ反応器のガス排出口にさらに設けられることを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。
- 前記複数個のフローティングチャンバーのいずれか一つは接地に接続されていることを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ反応器。
- ガス注入口が設けられているフローティングチャンバーはフローティング状態であり、ガス排出口が設けられているフローティングチャンバーは接地に接続されていることを特徴とする、請求項33に記載のプラズマ反応器。
- ガス注入口を通してガスが供給され、マグネチックコアに巻きつけられた1次巻線に交流電源供給源から交流電力が供給される段階と、
前記マグネチックコアの取り付けられたプラズマチャンバー本体に誘導起電力が直接誘導される段階と、
前記プラズマチャンバー本体で誘導された誘導起電力が複数個のフローティングチャンバーに伝達されて、反応器本体内でプラズマ放電が誘導される段階と、
放電されたプラズマがガス排出口を通して工程チャンバーに供給される段階と、
前記フローティングチャンバーが、プラズマ放電が誘導された後に、帯電された電荷を放電するために高抵抗に接続される段階と、
を含むことを特徴とする、プラズマ反応器を用いたプラズマ点火方法。 - 前記高抵抗に接続される段階において、前記フローティングチャンバーはスイッチング回路を介して高抵抗に接続されることを特徴とする、請求項35に記載のプラズマ反応器を用いたプラズマ点火方法。
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