JP2018147698A - Electrode unit, plasma processing device, and electrode cooling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、グロー放電によるプラズマを発生する電極ユニット及び当該電極ユニットを備えるプラズマ処理装置並びに電極ユニットの冷却方法に関する。 The present invention relates to an electrode unit that generates plasma by glow discharge, a plasma processing apparatus including the electrode unit, and a method for cooling the electrode unit.
粉体等の物質の表面改質を目的にグロー放電プラズマを利用したプラズマ処理装置が提案されている(例えば特許文献1)。特許文献1に記載の装置は、中心電極と、該中心電極と所定の空隙部を介して配置された筒状の周辺電極とを有する容器と、前記空隙部の概ね全長が複数の仕切部で仕切られることで形成された複数の部屋と、前記中心電極表面若しくは前記周辺電極表面の少なくとも一方に設けられた誘電体と、前記容器の一端側に設けられ、前記部屋内に流体を注入可能に構成された流体注入手段と、前記容器の他端側に設けられ、前記部屋内から流体を排出可能に構成された流体排出手段と、前記中心電極と前記周辺電極との間に交流またはパルス電圧を印加した状態で、前記中心電極を回転の中心として前記容器を回転せしめる回転手段とを備える。
A plasma processing apparatus using glow discharge plasma has been proposed for the purpose of surface modification of substances such as powder (for example, Patent Document 1). The apparatus described in
上記のプラズマ処理装置において、中心電極として棒状電極を利用し、当該棒状電極にガラス管等の誘電体を被覆して使用すると、グロー放電中に中心電極の温度が上昇するという問題がある。
なお、中心電極の温度上昇は、プラズマ処理の対象の物質によっては、表面劣化等の悪影響を及ぼすおそれがある。
本発明は、管状の誘電体が被覆されている電極の温度上昇を抑制できる電極ユニット等を提供することを目的とする。
In the above plasma processing apparatus, when a rod-like electrode is used as the center electrode and the rod-like electrode is covered with a dielectric such as a glass tube, the temperature of the center electrode rises during glow discharge.
Note that the temperature increase of the center electrode may have adverse effects such as surface degradation depending on the substance to be plasma-treated.
An object of this invention is to provide the electrode unit etc. which can suppress the temperature rise of the electrode with which the tubular dielectric material is coat | covered.
本発明に係る電極ユニットは、容器内でグロー放電によりプラズマを発生させるための電極ユニットにおいて、長尺状の電極と、前記電極を被覆する管状の誘電体とを備え、前記電極は長手方向に沿って延伸する空間を内部に有し、前記空間が前記容器の外部と連通可能とされている。
本発明に係るプラズマ処理装置は、一対の電極ユニット間のグロー放電により発生するプラズマにより物質を処理するプラズマ処理装置において、前記一対の電極ユニットの一方が上記の電極ユニットである。
本発明に係る電極の冷却方法は、管状の誘電体により被覆され且つ容器内でグロー放電によりプラズマを発生させる長尺状の電極の冷却方法において、前記電極の長手方向に沿って延伸する内部空間に流体を流動させる。
An electrode unit according to the present invention is an electrode unit for generating plasma by glow discharge in a container, and includes an elongate electrode and a tubular dielectric covering the electrode, and the electrode is arranged in the longitudinal direction. There is a space extending along the inside, and the space can communicate with the outside of the container.
The plasma processing apparatus according to the present invention is a plasma processing apparatus for processing a substance by plasma generated by glow discharge between a pair of electrode units, wherein one of the pair of electrode units is the electrode unit.
The electrode cooling method according to the present invention is an elongate electrode cooling method in which a plasma is generated by glow discharge in a vessel, which is covered with a tubular dielectric, and an internal space extending along the longitudinal direction of the electrode. Let the fluid flow.
本発明に係る電極ユニット及びプラズマ処理装置は、電極内の空間に流体を流動させることで、電極の温度上昇を抑制できる。 The electrode unit and the plasma processing apparatus according to the present invention can suppress an increase in the temperature of the electrode by causing a fluid to flow in the space in the electrode.
<概要>
実施形態の一態様に係る電極ユニットは、容器内でグロー放電によりプラズマを発生させるための電極ユニットにおいて、長尺状の電極と、前記電極を被覆する管状の誘電体とを備え、前記電極は長手方向に沿って延伸する空間を内部に有し、前記空間が前記容器の外部と連通可能とされている。これにより電極を冷却できる。
実施形態の別態様に係る電極ユニットにおいて、前記電極は複数本あり、2本以上の前記電極の前記空間が連結され、前記容器の外部と連通する一本の連通路が形成されている。これにより電極の空間に流体を流入させる手段を限定させることができる。
実施形態の別態様に係る電極ユニットにおいて、前記一本の連通路の一端側に位置する電極の端部と、前記一本の連通路の他端側に位置する電極の端部とが、前記容器の外部に位置する。これにより電極の空間に流体を流入させる構造を容易にできる。
実施形態の別態様に係る電極ユニットにおいて、前記2本以上の本数は2本であり、前記電極の端部は、当該電極の一端部であり、前記2本の電極の他端部が前記容器内で支持体により支持され、前記支持体は、前記2本の電極の空間を連通状態で連結する連結路を有する。これにより2本の電極を連通状態で連結する部材を別に設ける必要がなくなる。
実施形態の別態様に係る電極ユニットにおいて、前記複数本の電極は、長手方向から見たときに、仮想円周上に配され、前記2本の電極は周方向に隣接する。これにより2本の電極の内部の空間の連結を容易に行える。
実施形態の一態様に係るプラズマ処理装置は、一対の電極ユニット間のグロー放電により発生するプラズマにより物質を処理するプラズマ処理装置において、前記一対の電極ユニットの一方が上記に記載の電極ユニットである。これにより電極を冷却できる。
実施形態の一態様に係る電極の冷却方法は、管状の誘電体により被覆され且つ容器内でグロー放電によりプラズマを発生させる長尺状の電極の冷却方法において、前記電極の長手方向に沿って延伸する内部空間に流体を流動させる。これにより電極を効率よく冷却できる。
<Overview>
An electrode unit according to an aspect of an embodiment is an electrode unit for generating plasma by glow discharge in a container, and includes an elongated electrode and a tubular dielectric covering the electrode, A space extending along the longitudinal direction is provided inside, and the space can communicate with the outside of the container. Thereby, the electrode can be cooled.
In the electrode unit according to another aspect of the embodiment, there are a plurality of electrodes, and the space of two or more electrodes is connected to form a single communication path that communicates with the outside of the container. As a result, the means for flowing the fluid into the electrode space can be limited.
In the electrode unit according to another aspect of the embodiment, the end of the electrode located on one end side of the one communication path and the end of the electrode located on the other end side of the one communication path are Located outside the container. This facilitates a structure for allowing fluid to flow into the electrode space.
In the electrode unit according to another aspect of the embodiment, the number of the two or more is two, the end of the electrode is one end of the electrode, and the other end of the two electrodes is the container. The support body has a connection path that connects the spaces of the two electrodes in a communication state. This eliminates the need to separately provide a member for connecting the two electrodes in a communicating state.
In the electrode unit according to another aspect of the embodiment, the plurality of electrodes are arranged on a virtual circumference when viewed from the longitudinal direction, and the two electrodes are adjacent to each other in the circumferential direction. Thereby, the connection of the space inside two electrodes can be performed easily.
The plasma processing apparatus which concerns on 1 aspect of embodiment is a plasma processing apparatus which processes a substance with the plasma which generate | occur | produces by the glow discharge between a pair of electrode units, and one of the said pair of electrode units is an electrode unit as described above . Thereby, the electrode can be cooled.
An electrode cooling method according to an aspect of the embodiment is a method for cooling an elongated electrode that is covered with a tubular dielectric and generates plasma by glow discharge in a container, and extends along the longitudinal direction of the electrode. Fluid flows into the internal space. Thereby, an electrode can be cooled efficiently.
<実施形態>
1.プラズマ処理装置
実施形態の一態様に係るプラズマ処理装置1について、図1を用いて説明する。
プラズマ処理装置1は、容器2と、容器2内に配された内側電極ユニット3と、容器2の外側に配された外側電極ユニット4とを備える。
プラズマ処理装置1は、例えば容器2の内部に配された(供給された)物質の表面改善のためのプラズマを発生する。なお、ここでのプラズマは、内側電極ユニット3に高電圧を印加して、内側電極ユニット3と外側電極ユニット4との間で発生するグロー放電を利用している。また、内側電極ユニット3は本発明に係る電極ユニットの一態様に相当する。なお、外側電極ユニットの電極はアース電極であるため、外側電極ユニットは外側アース電極ユニットとし、符号はそのまま「4」を使用する。
本実施形態のプラズマ処理装置1はグロー放電を発生させるための高圧電源と内側電極ユニット3とを接続する電気接続ユニット5を備える。なお、外側アース電極ユニット4もグランド(アース)と接続されるため、電気接続ユニット5には外側アース電極ユニット4とグランド側との接続も含まれる。
プラズマ処理装置1は容器2の内部に不活性ガスを注入するガス注入ユニット6を備える。プラズマ処理装置1は内側電極ユニット3の電極31の冷却用の流体を供給するための流体供給ユニット7を備える。プラズマ処理装置1は容器2を回転自在に支持する支持ユニット8を備える。
容器2は、円筒状をし、その中心軸の延伸する方向を単に中心軸方向とし、容器2の径方向を単に径方向とする。また、容器2の中心軸方向において、ガス注入ユニット6が存在する側(図1の(b)において左側である。)を一端、容器2が存在する側(図1の(b)において右側である。)を他端とする。
<Embodiment>
1. Plasma Processing Apparatus A
The
The
The
The
The
2.各部構成
(1)容器
主に図3を用いて説明する。
容器2は絶縁性材料により構成されている。ここではガラス材料により構成されている。なお、ガラス材料は誘電体であり、バリア放電を発生させるのを補助する。容器2は両端が塞がれた筒状をしている。ここでは、容器2は、支持ユニット8により回転自在に支持されるため、外周が円形状をしている。容器2は、内周及び外周の直径が略一定の円筒状をし、その両端が塞がれている。容器2は、例えば、他端が塞がれた有底筒状をする容器本体21と、容器本体21の一端開口を塞ぐ蓋体22とを備える。
容器本体21は、円筒状の胴部21aと、胴部21aの他端を塞ぐ底部21bと、胴部21aの一端から径方向の外方へと張り出す外鍔部21cとを一体で有する。蓋体22は板状をしている。ここでの蓋体22は、外鍔部21cの外周に合わせた円板状の円板部22aを有する。蓋体22は、円板部22aの中央にガス注入ユニット6を装着するための貫通孔22bを有している。なお、蓋体22には、内側電極ユニット3、電気接続ユニット5及びガス注入ユニット6を固定するための固定手段(例えばねじ孔やねじ穴)が設けられている。
2. Each part structure (1) container It demonstrates using FIG. 3 mainly.
The
The container
容器本体21(の外鍔部21c)と蓋体22(の円板部22a)との間にはシール用のパッキン23が配されている。容器2の内部の気密性を維持できるように、容器本体21と蓋体22とは固定具24により固定される。なお、一例としての固定具24は、外鍔部21cと円板部22aとを外側から挟持する一対の挟持部材と、当該挟持部材の間隔を調整するボルトとナットとにより構成される。
A seal packing 23 is disposed between the container body 21 (the
(2)内側電極ユニット
図3〜図7を用いて説明する。
内側電極ユニット3は、長尺状の電極31と、電極31を被覆する管状の誘電体32とを1組以上備える。
電極31は金属製(例えばステンレス)の筒体により構成される。電極31は長手方向に沿って延伸し且つ容器2の外部と連通する空間31aを内部に有する。電極31の内周面に囲まれた空間が前記空間31aである。なお空間は本発明に係る内部空間の一態様に相当する。
誘電体32は例えばガラス管により構成されている。誘電体32の横断面は円環状をしている。誘電体32の中央の空間には電極31が挿入されている。ここでの誘電体32は電極31よりも短く、電極31の長手方向の両端部が誘電体32から延出している。
(2) Inner electrode unit It demonstrates using FIGS. 3-7.
The
The
The dielectric 32 is made of, for example, a glass tube. The cross section of the dielectric 32 has an annular shape. An
内側電極ユニット3は誘電体32により被覆された電極31を複数本備える。複数本の全ての電極31は取付具33を介して容器2の蓋体22に取り付けられている。すべての電極31の一端部が容器2の外部に位置し、当該外部に位置する部分に取付具33が固定され、取付具33が蓋体22に固定されている。
一例としての取付具33は、柱状をし、その中心軸に貫通孔33aを有し、外周面にねじ部33bを有する。貫通孔33aに電極31の一端部が挿入(嵌合)され、ねじ部33bが蓋体22のねじ孔22cに螺合する。なお、ねじ孔22cは蓋体22の貫通孔に全長に亘って設けられてもよいし、貫通孔の一端側(外側)部分にだけ設けられてもよい。
The
The
複数本(30本)の電極31の他端部は支持体34により支持されている。支持体34は、図3及び図4に示すように、連結体35を介して蓋体22に連結されている。
複数本の電極31は、電極31の長手方向からすべての電極31を見たとき、図5に示すように円周上に位置するように、配されている。ここでは、複数本の電極31は周方向に等間隔で配されている。このため、一例としての支持体34は、図6に示すように、環状(例えば円環状)の環状部34aを有している。
支持体34は、図6及び図7に示すように、電極31を支持する部分において複数個の凹入部34bを環状部34aに有する。なお、凹入部34bは電極31の数と同じ30個ある。凹入部34bは、図7に示すように、段差状に凹入している。凹入部34bにおいて、入り口側(蓋体22側)に位置する大径部分34cには誘電体32が嵌り、大径部分34cよりも奥側に位置する小径部分34dには電極31が嵌る。なお、誘電体32の長手方向の両端にはOリング(弾性体)36が配されている。
The other ends of the multiple (30)
The plurality of
As shown in FIGS. 6 and 7, the
円環状の配された複数本の電極31のうち、周方向に隣接する2本の電極31A,31Bは、図6に示すように、内部の空間31aが連通するように支持体34側で連結されている。ここでは支持体34を利用して行われる。なお、電極31A、31Bの符号「A」、「B」は、連結している電極31を示すために付している。
支持体34は、図6及び図7に示すように、電極31A用の凹入部34bと電極31B用の凹入部34bとを連通させる連結路34eを有している。なお、連結路34eは、凹入部34b用の貫通孔を有する第1部材と連結路34e用の溝を有する第2部材とを例えば溶接等で一体化することで、形成されている。
これにより、2本を1組とする電極31(31A,31B)の空間31aが連結されて1本の連通路79を構成する(図7参照)。一本の連通路79の一端側に位置する電極31Aの一端部と、一本の連通路79の他端側に位置する電極31Bの一端部は、上述の取付具33を介して容器2の外部に位置する。これにより、電極31A,31Bの一方の一端側の開口から一本の連通路79に冷却用の流体を流入させ、他方の一端の開口から流体を流出させることができる。
Of the plurality of
As shown in FIGS. 6 and 7, the
Thereby, the
支持体34は、図6に示すように、周方向に間隔おいた複数個所(例えば3箇所である)で連結体35に固定されている。支持体34は、図4に示すように、連結体35に固定されるための固定部34fを有している。固定部34fは環状部34aから径方向の内方と外方とに延出する。この延出した部分に貫通孔34gを有している。
支持体34の連結体35への固定は固定具を利用して行われている。ここでの固定具はねじ体91である。ねじ体91は、支持体34の固定部34fの貫通孔34gを挿通して、連結体35のねじ穴35aに螺合する。なお、連結体35の一端(蓋体22側である)は、蓋体22のねじ孔22cを挿通するねじ体92が連結体35のねじ穴35bに螺合することで、蓋体22に固定されている。
As shown in FIG. 6, the
The
連結体35はここでは板状をしている。連結体35の厚み方向の中心を通過する仮想線は複数本の電極31が配されている環状における円周と交差する(図6参照)。これにより容器2内に配された物質を撹拌できる。連結体35における外周側には凹入部35cが設けられている。この凹入部35cにより、図3に示すように、容器2の容器本体21の胴部21aとの間に隙間が形成される。
なお、連結体35における外周側の凹入部35cが存在していない部分35dは胴部21aの内周面に接する又は近接している。これにより、容器2が回転した際に、電極31の位置がずれるのを防止できる。
Here, the
In addition, the
(3)外側アース電極ユニット
図4を用いて説明する。
外側アース電極ユニット4は、容器2における胴部21aの外周に配された金属板41により構成されている。ここでの金属板41は例えばステンレスが利用されている。金属板41は、胴部21aの外周の全周に沿って配され、固定具42により固定されている。固定具42には周方向に延伸するリング体44が取り付けられている。図1の(b)に示すように、リング体44は容器2の中心軸方向に間隔を置いて2本配され、各リング体44に対して中心軸方向の外側に支持ユニット8のローラ体85が位置する。これにより、容器2を支持ユニット8上で回転させた際に、中心軸方向に容器2がずれるのを防止できる。
(3) Outside Earth Electrode Unit This will be described with reference to FIG.
The outer ground electrode unit 4 is configured by a
(4)電気接続ユニット
電気接続ユニット5は、内側電極ユニット3に接続される内側接続ユニット5Aと、外側アース電極ユニット4に接続される外側接続ユニット5Bとを備える。
(4) Electrical connection unit The
(4−1)内側接続ユニット
主に図3、図5及び図7を用いて説明する。
内側接続ユニット5Aは、高圧電源と接続される電源側接続サブユニットと、電源側接続サブユニットと内側電極ユニット3の電極31とを接続する電極側接続サブユニットとを備える。電源側接続サブユニットは、後述のガス注入ユニット6が利用される。つまり、ガス注入ユニット6は導電材料で構成され、ガス注入ユニット6の接続部として機能するねじ孔623Aに電源が接続される。
(4-1) Inner connection unit This will be described mainly with reference to FIGS. 3, 5 and 7.
The
電極側接続サブユニットは容器2の蓋体22の外面に配される金属板51により構成される。
金属板51は、蓋体22に電極31を取り付ける取付具33と接触する状態で、蓋体22に固定される。金属板51は、図7に示すように、環状(ここでは円環状である。)をする環状部51aを有している。環状部51aには、図6に示すように、取付具33に対応する位置に貫通孔51bが設けられている。この貫通孔51bを取付具33のねじ部33bが挿通する。貫通孔51bは、取付具33の外周のねじ部33bより大きく、当該ねじ部33bに螺合するナット体53よりも小さい。環状部51aは、蓋体22に取付けられた取付具33の外周に螺合するナット体53と蓋体22の間に配されている。ナット体53を蓋体22に近づくように回転させることで、金属板51(環状部51a)はナット体53と接触する状態で蓋体22に固定される。
金属板51、取付具33及びナット体53が導電材料により構成され、金属板51から電極31まで電気的に接続される。
The electrode side connecting subunit is constituted by a
The
The
金属板51は、図5に示すように、環状部51aの内周から環状部51aの中心に向かって延伸する延伸部51cを一体で有している。延伸部51cの先端部分は、図8に示すように、「L」字状に湾曲し、貫通孔51dを有する。貫通孔51dにはガス注入ユニット6を蓋体22に固定するためのねじ体93が挿通する。なお、ねじ体93は蓋体22のねじ穴22dに螺合する。
ねじ体93は導電性材料により構成され、ガス注入ユニット6は導電性を有している。ねじ体93は、ガス注入ユニット6と延伸部51cと接触する。これにより、ガス注入ユニット6から金属板51まで電気的に接続される。
As shown in FIG. 5, the
The
環状部51aは金属板51を蓋体22に固定するための貫通孔51eを有している。なお、貫通孔の符号は図面に示していないが、他の貫通孔と区別するために符号を付している。貫通孔51eは、図5に示すように、複数の電極31が配されている円周上であって、各連結体35を固定するための2つのねじ体92の間に設けられている。貫通孔51eにねじ体94が挿通し、ねじ体94が蓋体22のねじ穴22fに螺合する。
The
(5)ガス注入ユニット
ガス注入ユニット6はガス供給源から供給されたガスを容器2内に導入する導入機能を有する。ガス注入ユニット6は、導入機能以外に、容器2内に導入された後に容器2内を循環したガスを導出する導出機能を有する。ガス注入ユニット6は、内側接続ユニット5Aを構成する電源側接続サブユニットとしての電気接続機能も有する。ガス注入ユニット6は、冷却用の流体供給源に接続されて流体供給ユニット7へ流体を供給する流体供給機能を有する。
以下、主に図8を用いて説明する。
ガス注入ユニット6は例えば複数のサブユニットから構成される。
ガス注入ユニット6は、ガス供給源や流体供給源に接続される接続サブユニット6Aと、容器2に取付けられ且つガス導入やガス導出を行う導入出サブユニット6Cとを備える。
(5) Gas injection unit The
Hereinafter, a description will be given mainly with reference to FIG.
The
The
(5−1)接続サブユニット
接続サブユニット6Aは、ガス供給源や流体供給源と接続される接続体61Aと、接続体61Aに対して回転自在に接続されたアダプタ体61Bとを備える。なお、アダプタ体61Bは導入出サブユニット6Cと接続される。
(a)接続体
接続体61Aは、一端側に底部610Aを有する有底筒状をしている。底部610Aの凹部611Aの内周面に形成されたねじ部612Aはガス接続口として機能する。なお、凹部611Aの底部分には貫通孔614Aが形成されている。
接続体61Aの筒部620Aの内周は、小径部分621Aと大径部分622Aとを有する他端側拡がりの段差となっている。小径部分621Aの外周面に形成されたねじ孔623Aは電源と接続する接続部として機能する。小径部分621Aの径方向の貫通孔624Aの内周面に形成されたねじ部625Aは流体接続口として機能する。
(5-1) Connection Subunit The
(A) Connection body The
The inner periphery of the
(b)アダプタ体
アダプタ体61Bは、全体が筒状をし、内側筒部611Bと外側筒部612Bと他端側筒部613Bとを中心軸が一致する状態で有する。なお、他端側筒部613Bは内側筒部611Bと外側筒部612Bとの他端を連結する。内側筒部611Bは外側筒部612Bよりも長く、内側筒部611Bと外側筒部612Bとの間には空間614Bが存在する。外側筒部612Bの貫通孔615Bは空間614Bと連通し、貫通孔615Bの内周面のねじ部616Bは、図3に示すように、流体供給ユニット7に接続される流体供給接続口として機能する。なお、貫通孔615Bは周方向に間隔を置いて複数個、ここでは3個設けられている(図2参照)。
(B) Adapter body The adapter body 61B has a cylindrical shape as a whole, and has an
(c)組立状態
接続体61Aとアダプタ体61Bとが組み合わされた状態について説明する。
接続体61Aの内部にアダプタ体61Bの内側筒部611Bと外側筒部612Bが挿入される。この際、接続体の61Aの大径部分622Aとアダプタ体61Bの外側筒部612Bとの間に軸受(ベアリング)61Eが設けられ、アダプタ体61Bが接続体61Aに対しては回転自在に支持される。
(C) Assembly state A state where the
The
アダプタ体61Bの内側筒部611Bの一端部は、接続体61Aの底部610Aの貫通孔614Aにシール体61Dを介して嵌合する。これにより、内側筒部611Bの内部には、ガス接続口(ねじ部612A)を含めて、導入出サブユニット6Cへガスを供給するガス供給路62が形成される。また、内側筒部611Bの外側には、接続体61Aの小径部分621A、アダプタ体61Bの外側筒部612Bの内側の空間614B及び流体供給接続口を含めて、流体供給ユニット7へ流体を供給する流体供給路63が形成される。
One end portion of the
(5−2)導入出サブユニット
導入出サブユニット6Cは、容器2の内部へガスを導入したり、容器2の外部へガスを導出したりする本体61Cを備える。導入出サブユニット6Cは本体61Cを容器2に取り付けるための取付体62Cを有する。
(a)本体
本体61Cは、柱状体をし、一端面から凹入する第1凹入部611Cと他端面から凹入する第2凹入部612Cとを中間壁部613Cの貫通孔614Cを介在して連通状態で有している。なお、第1凹入部611Cの大きさは第2凹入部612Cの大きさよりも小さい。
第1凹入部611Cの周面に形成されたねじ部615Cにはアダプタ体61Bの他端側筒部613Bの外周のねじ部617Bが螺合する。
中間壁部613Cにおける第2凹入部612C側には、貫通孔614Cに連通する筒体63Cが容器2内へと延伸する状態で取り付けられている。これにより、第1凹入部611Cから、貫通孔614C、筒体63Cの内部を通り、容器2内にガスが導入される。
本体61Cの周壁の一端側部分には第2凹入部612Cと連通する連通孔616Cが周方向に複数個設けられている。第2凹入部612Cの開口側には容器2の内部に延伸するフィルタ64Cが取り付けられている。なお、容器2内を流動してフィルタ64Cに流入したガスは、第2凹入部612Cと筒体63Cとの間の流路64から連通孔616Cを経由して外部へと導出される。
(5-2) Introduction / Extraction Subunit The introduction /
(A) Main Body The main body 61C is a columnar body, and a first recessed
The
A
A plurality of
(b)取付体
取付体62Cは、筒部621Cに他端部から外方へと張り出す外鍔部622Cを有している。外鍔部622Cの貫通孔623Cを挿通するねじ体93が容器2の蓋体22のねじ穴22d(図4参照)に螺合する。なお、取付体62Cと蓋体22との間にはパッキン65が配されている。筒部621Cの内周面に形成されたねじ部624Cは、本体61Cの外周のねじ部618Cに螺合する。なお、本体61Cと取付体62Cとの間にはOリング体66が配されている。
(B) Attachment body The
(6)流体供給ユニット
流体供給ユニット7は、ガス注入ユニット6を利用して、内側電極ユニット3の電極31に流体を供給する。つまり、流体供給ユニット7は、ガス注入ユニット6からの流体を内側電極ユニット3の電極31に供給する供給路7aを内部に有する。流体供給ユニット7は、図3に示すように、ガス注入ユニット6に接続具76及びチューブ77を介して接続され、電極31にチューブ78を介して接続される。
流体供給ユニット7は環状をしている。具体的には、複数本の電極31が配された円環状に対応して円環状をしている。流体供給ユニット7は、図2に示すように電極31の長手方向からユニットを見ると、円環状に配された複数本の電極31と重なるように、配されている。
(6) Fluid supply unit The
The
以下、主に図9を用いて説明する。
流体供給ユニット7は、円環状に配された複数本の電極31の中心軸上に位置する円形状の溝71aを有する本体71と、本体71の溝71aを覆う蓋体72と、ガス注入ユニット6側のチューブ77と接続され且つ溝71aへの連通路を内部に有する導入管73と、冷却用の各連通路79を構成する1組(2本)の一方の電極31の一端にチューブ78を介して接続され且つ溝71aへの連通路を内部に有する導出管74とを備える。ここでの本体71は例えば横断面が矩形状をし、溝71aが一端の長辺面から他端の長辺面に向かって凹入する。
蓋体72は、図2と図9に示すように、横断面が矩形状の円環状をしている。なお、蓋体72は溶接により本体71と一体化されている。
Hereinafter, description will be made mainly with reference to FIG.
The
As shown in FIGS. 2 and 9, the
溝71aの底には、導入管73と連通するための貫通孔71bと、導出管74と連通するための貫通孔71cとが設けられている。つまり、導入管73と導出管74は本体71における他端側の長側面に接続されている。なお、導入管73及び導出管74における本体71側の端部がねじ部となっており、貫通孔71b,71cを利用したねじ穴(ねじ孔)に螺合する。
A through
導入管73は流体供給ユニット7から径方向に延伸するチューブ77に接続されるため、「L」字をしている。導出管74は中心軸方向に延伸する電極31にチューブ78を介して接続されるため直管状をしている。
導入管73は周方向に間隔を置いて3本あり、導出管74は周方向に間隔を置いて15本ある。このため、流体供給ユニット7は、導入管73と導出管74がガス注入ユニット6や電極31とチューブ77,78を介して接続されることで支持される。
Since the
There are three
(7)支持ユニット
主に図1を用いて説明する。
支持ユニット8は一対のローラ81,82を備え、一対のローラ81,82上に容器2の胴部21aが載置される。一方のローラ81は駆動モータに接続された駆動ローラである。他方のローラ82は容器2を介して回転する受動ローラである。なお、各ローラ81,82は、回転軸83に接続された2個のローラ体85により構成されている。
ここでの各ローラ81,82は、容器2の周面に配された外側アース電極ユニット4(金属板41)と当接する。これを利用して、各ローラ81,82の外周面に金属板(金属箔)を配して、外側接続ユニット5Bが構成されている。
3.使用
実施形態のプラズマ処理装置1では、処理対象の物質を収容する容器2が有底筒状の容器本体21と蓋体22とから構成されているため、プラズマ処理中に容器2内の温度が上昇しやすい傾向にある。なお、熱源のほとんどは正極側の電極31である。
上記構成において、電極31の長手方向に存在する空間31aに対して気体(空気)を流入させた場合、容器2の温度が130[℃]であった。これに対し、同じ構造の電極31を利用して、電極31内に空気を流入させない場合、容器2内の温度が150[℃]であった。このように、電極31内に空気を流動させることで、20[℃]の温度上昇を抑制することができる。
上記試験での空気の流動は送風程度であり、室温の空気である。したがって、冷却された気体や気体の流量を増やすことで、20[℃]以上の温度上昇抑制効果があると考えられる。
(7) Support unit Description will be given mainly with reference to FIG.
The
The
3. Usage In the
In the above configuration, when gas (air) is introduced into the
The flow of air in the above test is about the air blowing and is room temperature air. Therefore, it is considered that there is a temperature rise suppressing effect of 20 [° C.] or more by increasing the flow rate of the cooled gas or gas.
以上、実施形態を説明したが、この実施形態に限られるものではなく、例えば、以下のような変形例であってもよい。また、実施形態と変形例、変形例同士を組み合わせたものであってよい。
また、実施形態や変形例に記載していていない例や、要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。
Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and for example, the following modification may be used. Further, the embodiment may be a combination of the modified example and the modified examples.
In addition, examples that are not described in the embodiments and modifications, and design changes that do not depart from the gist are also included in the present invention.
<変形例>
(1)実施形態では、容器2の内側に内側電極ユニット3を、容器2の外側に外側アース電極ユニット4を備えているが、プラズマ処理対象の物質を収容する容器内にグロー放電を利用したプラズマを発生できれば、容器内に2つの電極ユニットを備えてもよい。
(2)実施形態では外側アース電極ユニット4を金属板51で構成しているが、グロー放電を利用したプラズマを発生できれば、例えば棒状の電極を利用してもよい。
(3)内側電極ユニット3は複数本の電極31を備えていたが、1本の電極を利用してもよい。
(4)内側電極ユニット3の電極31は1本の長尺物(中空)を利用しているが、例えば、複数本の金属筒を接続して1本の長尺の電極としてもよい。実施形態では、1本の電極31の他端が支持体34により支持されているが、複数本の電極が複数個の支持体により長手方向に連結されてもよい(複数個の支持体で複数本の電極が連結されている)。
(5)内側電極ユニット3の電極31は全長に亘って内部に1本の空間31aを有する筒状をしているが、1本の電極は複数の空間を長手方向に有し、複数の空間に流体が流動するようにしてもよい。例えば、電極は、長手方向に2個の空間と、2個のそれぞれの空間に連通する連通孔とを備え、1つ目の空間から流体が外部に流出した後、2つ目の空間に流入するようにしてもよい。このようにするには電極に管状の誘電体を被覆して電極と誘電体の間に流体を流動させることで実施できる。
(6)内側電極ユニット3の電極31の一端部が容器2の外部に延出して、外部と連通可能とされていたが、例えば電極が容器内に完全に収容され、電極に流体を流動させる管体を利用して、容器の外部と連通可能な構造としてもよい。
(7)内側電極ユニット3の電極31は他端側で他の電極31と内部の空間31aが連通する状態で接続されている。しかしながら、3本以上の電極を内部の空間が連通するように連結してもよい。連結する本数が奇数の場合、電極の他端側から容器の外部に流体を排出するようにしてもよい。
(8)実施形態では、2本の電極31を連結して、一方の電極31における容器2の外部に位置する端部から流体を流入させ、他方の電極31における容器2の外部に位置する端部から流体を流出させている。しかしながら、「U」字状の電極を利用して、電極の一方の端部から流体を流入させ、他方の端部から流体を流出させてもよい。この場合、電極の端部が、容器の内部にあってもよいし、容器の外部にあってもよい。
(9)実施形態では、2本の電極31の内部の空間を連通させるのに支持体34を利用しているが、例えば、チューブ体等で連結してもよい。
(10)実施形態の複数本の電極31は長手方向から見たときに円環状に配されているが、多角環状や楕円環状に配されてもよい。また、複数本の電極を直線状に併設させてもよい。
(11)実施形態の複数本の電極31は容器2を構成する蓋体22に設けられていたが、容器内に配される部材に電極を設けてもよい。
(12)実施形態の複数本の電極31は容器2を構成する蓋体22に設けられていたが、例えば容器2を構成する容器本体21の底部21bに設けるようにしてもよい。この場合、容器本体21に取付けられた連結体により支持体を連結してもよいし、連結しなくてもよい。
(13)実施形態では支持体34を板状の連結体35により連結しているが、他の形状、例えば、棒状の連結体で連結してもよい。
(14)実施形態では、内側電極ユニット3と高圧電源とを接続していたが、内側電極ユニットと外側電極ユニットに交流電源を接続するようにしてもよい。
(15)電気接続ユニット(5)、ガス注入ユニット(6)、流体供給ユニット(7)及び支持ユニット(8)は、各ユニットの機能を達成できる構造であればよく、実施形態で説明したユニットの構造でなくてもよい。
<Modification>
(1) In the embodiment, the
(2) In the embodiment, the outer ground electrode unit 4 is configured by the
(3) Although the
(4) Although the
(5) The
(6) One end of the
(7) The
(8) In the embodiment, the two
(9) In the embodiment, the
(10) The plurality of
(11) Although the plurality of
(12) Although the plurality of
(13) Although the
(14) In the embodiment, the
(15) The electrical connection unit (5), the gas injection unit (6), the fluid supply unit (7), and the support unit (8) may have any structure that can achieve the function of each unit. The structure may not be.
1 プラズマ処理装置
2 容器
3 内側電極ユニット
4 外側アース電極ユニット(外側電極ユニット)
5 電気接続ユニット
31 電極
31a 空間(内部空間)
DESCRIPTION OF
5
Claims (7)
長尺状の電極と、
前記電極を被覆する管状の誘電体と
を備え、
前記電極は長手方向に沿って延伸する空間を内部に有し、
前記空間が前記容器の外部と連通可能とされている
電極ユニット。 In the electrode unit for generating plasma by glow discharge in the container,
A long electrode;
A tubular dielectric covering the electrode, and
The electrode has a space extending along the longitudinal direction inside,
An electrode unit in which the space can communicate with the outside of the container.
2本以上の前記電極の前記空間が連結され、前記容器の外部と連通する一本の連通路が形成されている
請求項1に記載の電極ユニット。 There are a plurality of the electrodes,
2. The electrode unit according to claim 1, wherein the spaces of two or more of the electrodes are connected to each other to form a single communication path communicating with the outside of the container.
請求項2に記載の電極ユニット。 The end of the electrode located on one end side of the one communication path and the end of the electrode located on the other end side of the one communication path are located outside the container. Electrode unit.
前記電極の端部は、当該電極の一端部であり、
前記2本の電極の他端部が前記容器内で支持体により支持され、
前記支持体は、前記2本の電極の空間を連通状態で連結する連結路を有する。
請求項3に記載の電極ユニット。 The number of the two or more is two,
The end of the electrode is one end of the electrode,
The other ends of the two electrodes are supported by a support in the container,
The support has a connection path that connects the spaces of the two electrodes in a communicating state.
The electrode unit according to claim 3.
前記2本の電極は周方向に隣接する
請求項4に記載の電極ユニット。 The plurality of electrodes are arranged on a virtual circumference when viewed from the longitudinal direction,
The electrode unit according to claim 4, wherein the two electrodes are adjacent in the circumferential direction.
前記一対の電極ユニットの一方が請求項1〜5の何れか1項に記載の電極ユニットである
プラズマ処理装置。 In a plasma processing apparatus for processing a substance by plasma generated by glow discharge between a pair of electrode units,
One of the pair of electrode units is the electrode unit according to any one of claims 1 to 5. A plasma processing apparatus.
前記電極の長手方向に沿って延伸する内部空間に流体を流動させる
電極の冷却方法。 In a method for cooling a long electrode covered with a tubular dielectric and generating plasma by glow discharge in a container,
A method for cooling an electrode, wherein a fluid is caused to flow in an internal space extending along a longitudinal direction of the electrode.
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