JP2799541B2 - 放電反応装置 - Google Patents
放電反応装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は無声放電及び／又は沿面
放電を発生させ、該放電空間内で物質を反応させる放電
反応装置に関するものである。
放電を発生させ、該放電空間内で物質を反応させる放電
反応装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】この種の放電反応装置はオゾン発生装置や
イオン発生装置に利用されており、特にオゾン発生装置
には最も一般的に利用されている。高圧電極と接地電極
の間に誘電体を介在させ、高圧電極又は接地電極と誘電
体の間に無声放電又は沿面放電を起させるオゾン発生装
置等に用いられる放電反応装置には下記に示すような種
々の形式及び構造のものがある。
イオン発生装置に利用されており、特にオゾン発生装置
には最も一般的に利用されている。高圧電極と接地電極
の間に誘電体を介在させ、高圧電極又は接地電極と誘電
体の間に無声放電又は沿面放電を起させるオゾン発生装
置等に用いられる放電反応装置には下記に示すような種
々の形式及び構造のものがある。
【０００３】図１乃至図５はそれぞれ現在提案され、実
用化されている代表的な放電反応装置の概略構造を示す
図である。図１乃至図５において、２は誘電体、３は高
圧電極、４は接地電極、５は図１，図２，図４，図５に
おいては高圧電極３と接地電極４とを誘電体２を介して
絶縁する絶縁体であり、該絶縁体５は同時に放電部を外
部と遮断し放電空間１を形成するシール材としての作用
も果たしている。６は図３において、外部との絶縁を行
い、放電空間１を形成する絶縁・シール壁である。ま
た、７は高圧電極３と接地電極４に接続され、交流高電
圧を印加し、放電空間１内で放電を発生させるための高
電圧交流電源である。
用化されている代表的な放電反応装置の概略構造を示す
図である。図１乃至図５において、２は誘電体、３は高
圧電極、４は接地電極、５は図１，図２，図４，図５に
おいては高圧電極３と接地電極４とを誘電体２を介して
絶縁する絶縁体であり、該絶縁体５は同時に放電部を外
部と遮断し放電空間１を形成するシール材としての作用
も果たしている。６は図３において、外部との絶縁を行
い、放電空間１を形成する絶縁・シール壁である。ま
た、７は高圧電極３と接地電極４に接続され、交流高電
圧を印加し、放電空間１内で放電を発生させるための高
電圧交流電源である。
【０００４】図１の放電反応装置は、誘電体２，２を両
電極３，４の表面に配置した場合で、放電空間１におい
て両誘電体２，２の間で無声放電を発生する。ちなみ
に、図１の放電反応装置においては、高圧電極３も接地
電極４も放電空間１内に露出していない。
電極３，４の表面に配置した場合で、放電空間１におい
て両誘電体２，２の間で無声放電を発生する。ちなみ
に、図１の放電反応装置においては、高圧電極３も接地
電極４も放電空間１内に露出していない。
【０００５】図２の放電反応装置の基本的構造は、図１
と同じであるが、誘電体２を一方の接地電極４の表面に
配置し、もう一方の高圧電極３はその放電空間１内にそ
の表面を露出している。図２の放電反応装置において
は、高圧電極３と誘電体２の間で無声放電が発生する。
と同じであるが、誘電体２を一方の接地電極４の表面に
配置し、もう一方の高圧電極３はその放電空間１内にそ
の表面を露出している。図２の放電反応装置において
は、高圧電極３と誘電体２の間で無声放電が発生する。
【０００６】図４の放電反応装置の基本的構造は図２の
放電装置と同じであるが、誘電体２を一方の高圧電極３
の表面に配置し、もう一方の接地電極４は比較的低い電
圧で高密度の放電を達成するため、接地電極４に土手状
の突起４−１を設けている。誘電体２の表面とこの接地
電極４の突起４−１の先端との間の最小ギャップＧは通
常０．５ｍｍ以下と小さくなっている。図４の放電反応
装置において、放電は無声放電であるが、突起４−１の
先端部分では沿面放電が発生し、両放電の複合放電とな
る。
放電装置と同じであるが、誘電体２を一方の高圧電極３
の表面に配置し、もう一方の接地電極４は比較的低い電
圧で高密度の放電を達成するため、接地電極４に土手状
の突起４−１を設けている。誘電体２の表面とこの接地
電極４の突起４−１の先端との間の最小ギャップＧは通
常０．５ｍｍ以下と小さくなっている。図４の放電反応
装置において、放電は無声放電であるが、突起４−１の
先端部分では沿面放電が発生し、両放電の複合放電とな
る。
【０００７】図５の放電反応装置は誘電体２を高圧電極
３と接地電極４の間に設置し、放電空間１を高圧電極３
と誘電体２の間及び誘電体２と接地電極４の間の２個所
にも設けている。図５の放電反応装置において、それぞ
れの放電空間１の高圧電極３と誘電体２の間及び接地電
極４と誘電体２の間で無声放電が発生する。
３と接地電極４の間に設置し、放電空間１を高圧電極３
と誘電体２の間及び誘電体２と接地電極４の間の２個所
にも設けている。図５の放電反応装置において、それぞ
れの放電空間１の高圧電極３と誘電体２の間及び接地電
極４と誘電体２の間で無声放電が発生する。
【０００８】図３の放電反応装置は、接地電極４の上面
に誘電体２を配置し、該誘電体２の上面に前記接地電極
４及び誘電体２より小さい高圧電極３を配置し、更にそ
の上に放電空間１を設けている。図３の放電反応装置に
おいて、放電は高圧電極３と誘電体２の間で放電空間１
を介して沿面放電が発生する。なお、ここで高圧電極３
と接地電極４を入れ替えたものもある。
に誘電体２を配置し、該誘電体２の上面に前記接地電極
４及び誘電体２より小さい高圧電極３を配置し、更にそ
の上に放電空間１を設けている。図３の放電反応装置に
おいて、放電は高圧電極３と誘電体２の間で放電空間１
を介して沿面放電が発生する。なお、ここで高圧電極３
と接地電極４を入れ替えたものもある。
【０００９】また、放電反応装置に使用される誘電体の
放電空間内に露出していない側の表面に固着されている
高圧電極及び／又は接地電極には、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ合
金、Ａｕ、又はＭｏ−Ｍｎ合金の膜が使用されることが
多い。
放電空間内に露出していない側の表面に固着されている
高圧電極及び／又は接地電極には、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ合
金、Ａｕ、又はＭｏ−Ｍｎ合金の膜が使用されることが
多い。
【００１０】なお、ここでは基本構造を平板型の断面図
として示しているが、勿論円筒型としたもの、接地電極
と高圧電極との位置を交換したものもある。また、電極
形状や配置等についても種々のものがある。
として示しているが、勿論円筒型としたもの、接地電極
と高圧電極との位置を交換したものもある。また、電極
形状や配置等についても種々のものがある。
【００１１】同一形状、同一寸法（放電面積も一定）の
放電反応装置において、その性能の向上、例えばオゾン
発生量と濃度を上げるには、投入電力密度（単位放電面
積当たりの投入電力量）を上げて高密度な無声放電又は
沿面放電（以下無声放電で代表する）を発生させる必要
がある。その電気的因子として種々のものがあるが特に
放電反応装置の静電容量の値が重要であり、とりわけ高
密度な無声放電を発生させるには誘電体の静電容量Ｃが
大きいほど良い。
放電反応装置において、その性能の向上、例えばオゾン
発生量と濃度を上げるには、投入電力密度（単位放電面
積当たりの投入電力量）を上げて高密度な無声放電又は
沿面放電（以下無声放電で代表する）を発生させる必要
がある。その電気的因子として種々のものがあるが特に
放電反応装置の静電容量の値が重要であり、とりわけ高
密度な無声放電を発生させるには誘電体の静電容量Ｃが
大きいほど良い。
【００１２】誘電体の単位面積当たりの静電容量Ｃは次
式で表される。 Ｃ＝ε／ｔ ここで、ε：誘電体の誘電率、ｔ：誘電体の厚さ 上記式からもわかるように静電容量Ｃを大きくするに
は、誘電体の誘電率を大きくするか又は誘電体の厚さｔ
を薄くする必要がある。誘電率εは誘電体固有のもので
あり現在多く用いられているセラミックスは９以上の値
を示し、実用上これに勝るものはあまりないと言える。
この為、厚さｔを薄くすることにより電力密度を上げる
方法がとられるが、厚さを薄くすると耐電圧の減少、強
度不足、製作上の困難、更には放電によるスパッタリン
グ現象等による減肉が生じ、誘電体の寿命を短くする等
の問題があり、実用上は０．１ｍｍ〜１ｍｍの厚さが考
えられるが、一般的には０．５ｍｍ以上の最低厚さを必
要とする。
式で表される。 Ｃ＝ε／ｔ ここで、ε：誘電体の誘電率、ｔ：誘電体の厚さ 上記式からもわかるように静電容量Ｃを大きくするに
は、誘電体の誘電率を大きくするか又は誘電体の厚さｔ
を薄くする必要がある。誘電率εは誘電体固有のもので
あり現在多く用いられているセラミックスは９以上の値
を示し、実用上これに勝るものはあまりないと言える。
この為、厚さｔを薄くすることにより電力密度を上げる
方法がとられるが、厚さを薄くすると耐電圧の減少、強
度不足、製作上の困難、更には放電によるスパッタリン
グ現象等による減肉が生じ、誘電体の寿命を短くする等
の問題があり、実用上は０．１ｍｍ〜１ｍｍの厚さが考
えられるが、一般的には０．５ｍｍ以上の最低厚さを必
要とする。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】図１の放電反応装置は
２枚の誘電体２を両極側に配置しているため厚さｔが２
倍となる。このため誘電体２の静電容量は半分となり投
入電力密度を容易に上げることが難しく、発生オゾン濃
度及び発生量を上げるに必要な高密度無声放電を発生さ
せることも難しくなる。従って、小型で高性能の放電反
応装置は望めない。
２枚の誘電体２を両極側に配置しているため厚さｔが２
倍となる。このため誘電体２の静電容量は半分となり投
入電力密度を容易に上げることが難しく、発生オゾン濃
度及び発生量を上げるに必要な高密度無声放電を発生さ
せることも難しくなる。従って、小型で高性能の放電反
応装置は望めない。
【００１４】図２乃至図５に示す構造の放電反応装置
は、誘電体２が１枚であるから、誘電体２の静電容量の
点では有利である。しかしながら図２乃至図５に示す放
電反応装置は図からわかるように電極のいずれか一方又
は両方が放電空間１内に露出しており、放電もこの露出
した電極（高圧電極３，接地電極４）表面と誘電体２と
の間で発生する。このことから電極材料は無声放電及び
オゾンの侵食に耐える必要があり、放電密度が比較的低
い場合はオーステナイト系ステンレス鋼か又は放電密度
が高い場合にはタングステン或るいはチタンが電極材料
として用いられることが多い。
は、誘電体２が１枚であるから、誘電体２の静電容量の
点では有利である。しかしながら図２乃至図５に示す放
電反応装置は図からわかるように電極のいずれか一方又
は両方が放電空間１内に露出しており、放電もこの露出
した電極（高圧電極３，接地電極４）表面と誘電体２と
の間で発生する。このことから電極材料は無声放電及び
オゾンの侵食に耐える必要があり、放電密度が比較的低
い場合はオーステナイト系ステンレス鋼か又は放電密度
が高い場合にはタングステン或るいはチタンが電極材料
として用いられることが多い。
【００１５】図２乃至図５において、放電空間１内に露
出している高圧電極３又は接地電極４又は両電極３，４
の表面は酸化力の強い高濃度オゾンと高密度のイオン、
プラズマの混合場にさらされるので、電極が消耗し、電
極物質が酸化物のような形態で反応生成物（オゾンガ
ス）中へ混入し該反応生成物を汚染すると共に、上記電
極への再付着や誘電体２への付着を起し、電極の消耗と
相乗して性能低下をもたらす。また、同時に放電空間１
の内壁を汚染する。この現象は放電密度を大きくするに
従って増加する傾向にある。電極の材質によっては、オ
ゾンガスを使用する側に対して有害な物質を汚染源とし
て放出することになる。
出している高圧電極３又は接地電極４又は両電極３，４
の表面は酸化力の強い高濃度オゾンと高密度のイオン、
プラズマの混合場にさらされるので、電極が消耗し、電
極物質が酸化物のような形態で反応生成物（オゾンガ
ス）中へ混入し該反応生成物を汚染すると共に、上記電
極への再付着や誘電体２への付着を起し、電極の消耗と
相乗して性能低下をもたらす。また、同時に放電空間１
の内壁を汚染する。この現象は放電密度を大きくするに
従って増加する傾向にある。電極の材質によっては、オ
ゾンガスを使用する側に対して有害な物質を汚染源とし
て放出することになる。
【００１６】近年、オゾン発生装置の性能向上に伴い、
半導体製造プロセスへの利用が広がりつつあり、高濃度
で不純物を含まないクリーンなオゾンガスが得られるオ
ゾン発生装置の要求が高まっている。半導体製造プロセ
スにおいては特にアルカリ金属やアルカリ土類金属や重
金属による汚染を嫌う。しかしながら、オゾン発生装置
に使用される電極材料には比較的多くのアルカリ金属や
アルカリ土類金属（例えばＮａ，Ｋ，Ｍｇ）や重金属
（例えばＦｅ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｉ）を含んでいる。それ
ゆえ電極の消耗により発生するオゾンガスは汚染され、
使用するのに適しないものとなる。
半導体製造プロセスへの利用が広がりつつあり、高濃度
で不純物を含まないクリーンなオゾンガスが得られるオ
ゾン発生装置の要求が高まっている。半導体製造プロセ
スにおいては特にアルカリ金属やアルカリ土類金属や重
金属による汚染を嫌う。しかしながら、オゾン発生装置
に使用される電極材料には比較的多くのアルカリ金属や
アルカリ土類金属（例えばＮａ，Ｋ，Ｍｇ）や重金属
（例えばＦｅ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｉ）を含んでいる。それ
ゆえ電極の消耗により発生するオゾンガスは汚染され、
使用するのに適しないものとなる。
【００１７】アルミニウムは不純物として他のアルカリ
金属やアルカリ土類金属に比較して、半導体製造プロセ
スにおいて、比較的問題とならないが、発生するオゾン
ガス中のアルミニウムの量はアルミニウムを基材とする
電極の侵蝕の観測のため分析している。この分析の結
果、検出されるアルミニウムの量が少なければ、アルミ
ニウム電極及びその表面の陽極酸化被膜を高純度のアル
ミニウム材及びその陽極酸化材で構成することによりオ
ゾンガス中に含まれる不純物（アルミニウム材中に含ま
れていた不純物）は更に少なくなり、該不純物による汚
染は問題にならない。
金属やアルカリ土類金属に比較して、半導体製造プロセ
スにおいて、比較的問題とならないが、発生するオゾン
ガス中のアルミニウムの量はアルミニウムを基材とする
電極の侵蝕の観測のため分析している。この分析の結
果、検出されるアルミニウムの量が少なければ、アルミ
ニウム電極及びその表面の陽極酸化被膜を高純度のアル
ミニウム材及びその陽極酸化材で構成することによりオ
ゾンガス中に含まれる不純物（アルミニウム材中に含ま
れていた不純物）は更に少なくなり、該不純物による汚
染は問題にならない。
【００１８】本発明は寿命が長く、検出されるＮａ，
Ｋ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ及びＮｉ等がｐｐｂオーダ
以下のクリーンなオゾンが生成できる放電反応装置を提
供することを目的とする。
Ｋ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ及びＮｉ等がｐｐｂオーダ
以下のクリーンなオゾンが生成できる放電反応装置を提
供することを目的とする。
【００１９】また、本発明は寿命が長く且つ集積度が６
４Ｍビット又はそれ以上の２５６Ｍビットの半導体製造
プロセスに使用するクリーンなオゾン、即ち検出される
Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ及びＮｉ等がｐｐｔ
以下のオゾンが生成できる放電反応装置を提供すること
を目的とする。
４Ｍビット又はそれ以上の２５６Ｍビットの半導体製造
プロセスに使用するクリーンなオゾン、即ち検出される
Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ及びＮｉ等がｐｐｔ
以下のオゾンが生成できる放電反応装置を提供すること
を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、高圧電極と接地電極の間に誘電体を介在さ
せ、誘電体と高圧電極及び／又は接地電極の間に無声放
電及び／又は沿面放電を発生させ、放電空間内で、放電
空間内を通過又は該放電空間内に保有する物質を反応さ
せる放電反応装置において、少なくとも放電域内の放電
に接する部分の電極材料に高度に精製された高純度アル
ミニウム材を用い、更に少なくとも放電域内の放電に接
する部分の範囲で陽極酸化処理膜で被覆したことを特徴
とする。
本発明は、高圧電極と接地電極の間に誘電体を介在さ
せ、誘電体と高圧電極及び／又は接地電極の間に無声放
電及び／又は沿面放電を発生させ、放電空間内で、放電
空間内を通過又は該放電空間内に保有する物質を反応さ
せる放電反応装置において、少なくとも放電域内の放電
に接する部分の電極材料に高度に精製された高純度アル
ミニウム材を用い、更に少なくとも放電域内の放電に接
する部分の範囲で陽極酸化処理膜で被覆したことを特徴
とする。
【００２１】また、陽極酸化処理において、不純物を全
く含まないか又は極力少なく管理された処理液を用い、
処理工程においても不純物の混入を極力少なく管理して
陽極酸化処理膜を電極材料に形成したことを特徴とす
る。
く含まないか又は極力少なく管理された処理液を用い、
処理工程においても不純物の混入を極力少なく管理して
陽極酸化処理膜を電極材料に形成したことを特徴とす
る。
【００２２】
【作用】本発明によれば放電反応装置の放電域内の放電
に接する部分の電極材料に高度に精製された高純度アル
ミニウム材を用い、更に放電域内の放電に接する部分の
範囲で陽極酸化処理膜で被覆したので、陽極酸化処理膜
の電極母材への密着強度が強く、硬度も高くなり、長時
間に安定した高濃度のオゾンガス等の反応生成物、特に
半導体製造プロセスへの使用に適した汚染がなくクリー
ンな高濃度のオゾンが生成できる。
に接する部分の電極材料に高度に精製された高純度アル
ミニウム材を用い、更に放電域内の放電に接する部分の
範囲で陽極酸化処理膜で被覆したので、陽極酸化処理膜
の電極母材への密着強度が強く、硬度も高くなり、長時
間に安定した高濃度のオゾンガス等の反応生成物、特に
半導体製造プロセスへの使用に適した汚染がなくクリー
ンな高濃度のオゾンが生成できる。
【００２３】
〔実施例１〕以下、本発明の実施例を説明する。本実施
例の放電反応装置の構造は、図２乃至図５に示す放電反
応装置と同一であるのでその説明は省略する。高圧電極
３には誘電体２の放電空間１に露出する側の反対側の表
面に厚さ約１０μｍのＡｇ膜をメタライズにより形成
し、これを高圧電極３として用いている。
例の放電反応装置の構造は、図２乃至図５に示す放電反
応装置と同一であるのでその説明は省略する。高圧電極
３には誘電体２の放電空間１に露出する側の反対側の表
面に厚さ約１０μｍのＡｇ膜をメタライズにより形成
し、これを高圧電極３として用いている。
【００２４】誘電体２として純度９９．９９９％以上の
超高純度の単結晶サファイアを厚さ０．６５ｍｍの誘電
体として用いた。ここで超高純度の誘電体を用いた理由
は反応生成ガス中の不純物の分析に当って誘電体からの
影響を避けるためと、オゾン濃度１０ｖｏｌ％以上の高
濃度を得るためであり、実用上は高純度石英ガラス及び
高純度アルミナセラミックス他誘電体からの汚染防止の
処置を施したものであれば差しつかえない。上記誘電体
２を用いて電流密度が大きくとれ、且つ高いオゾン濃度
が得られる図４に示す構造の放電反応装置を試作した。
なお、上記単結晶サファイアの厚さは通常０．１〜１ｍ
ｍの厚さが考えられるが、加工、強度等の問題を考慮す
ると０．５ｍｍ以上、最適値は０．６〜０．７ｍｍにす
るのが良い。
超高純度の単結晶サファイアを厚さ０．６５ｍｍの誘電
体として用いた。ここで超高純度の誘電体を用いた理由
は反応生成ガス中の不純物の分析に当って誘電体からの
影響を避けるためと、オゾン濃度１０ｖｏｌ％以上の高
濃度を得るためであり、実用上は高純度石英ガラス及び
高純度アルミナセラミックス他誘電体からの汚染防止の
処置を施したものであれば差しつかえない。上記誘電体
２を用いて電流密度が大きくとれ、且つ高いオゾン濃度
が得られる図４に示す構造の放電反応装置を試作した。
なお、上記単結晶サファイアの厚さは通常０．１〜１ｍ
ｍの厚さが考えられるが、加工、強度等の問題を考慮す
ると０．５ｍｍ以上、最適値は０．６〜０．７ｍｍにす
るのが良い。
【００２５】上記試作した放電反応装置においては、前
記誘電体２に相対して放電を発生させる側となる接地電
極４の材質には以下のものを使用した。 工業用純アルミニウム（Ａ１０５０ｐ）、アルミニウ
ム純度９９．５％以上、成分表はＪＩＳＨ４０００によ
る。 超高純度アルミニウム、アルミニウム純度９９．９９
８％以上、不純物成分の分析結果の一例を下記に示す。 Ａｇ＜２ｐｐｍ，Ｃａ＜１ｐｐｍ，Ｃｒ＜２ｐｐｍ，Ｃ
ｕ＜２ｐｐｍ，Ｆｅ＜２ｐｐｍ，Ｍｇ＜１ｐｐｍ，Ｍｎ
＜１ｐｐｍ，Ｎａ＜０．５ｐｐｍ，Ｓｉ＜３ｐｐｍ
記誘電体２に相対して放電を発生させる側となる接地電
極４の材質には以下のものを使用した。 工業用純アルミニウム（Ａ１０５０ｐ）、アルミニウ
ム純度９９．５％以上、成分表はＪＩＳＨ４０００によ
る。 超高純度アルミニウム、アルミニウム純度９９．９９
８％以上、不純物成分の分析結果の一例を下記に示す。 Ａｇ＜２ｐｐｍ，Ｃａ＜１ｐｐｍ，Ｃｒ＜２ｐｐｍ，Ｃ
ｕ＜２ｐｐｍ，Ｆｅ＜２ｐｐｍ，Ｍｇ＜１ｐｐｍ，Ｍｎ
＜１ｐｐｍ，Ｎａ＜０．５ｐｐｍ，Ｓｉ＜３ｐｐｍ
【００２６】接地電極４に上記，の材料を用いたい
ずれの場合も、表面には陽極酸化被覆処理を施した。こ
の陽極酸化被覆は硬質アルマイトで被覆厚さは２０μｍ
以上の要求に対し、およそ３０〜６０μｍであった。ま
た、表面硬度はおよそマイクロビッカースでＨＶ＝３５
０〜４００以上であった。被膜自体の分析は行っていな
いが、その処理工程において、０．００５％以上の重金
属やアルカリ金属やアルカリ土類金属等の不純物が被覆
層に混入しないように考慮し、不純物混入及び硬度低下
をもたらす封孔処理は施していない。また、本放電反応
装置では、接地電極４の材料に上記，をむく材とし
て用いたが、上記のような超高純度アルミニウムは価
格が高いので、図４に示すように接地電極４の放電部ａ
のみにの材料を用い基板部ｂに張り合わせてもよい。
また、陽極酸化被覆は耐久性を上げる上で膜厚が１５μ
ｍ以上で且つ表面硬度がマイクロビッカースでＨＶ＝３
００以上であることが望ましい。
ずれの場合も、表面には陽極酸化被覆処理を施した。こ
の陽極酸化被覆は硬質アルマイトで被覆厚さは２０μｍ
以上の要求に対し、およそ３０〜６０μｍであった。ま
た、表面硬度はおよそマイクロビッカースでＨＶ＝３５
０〜４００以上であった。被膜自体の分析は行っていな
いが、その処理工程において、０．００５％以上の重金
属やアルカリ金属やアルカリ土類金属等の不純物が被覆
層に混入しないように考慮し、不純物混入及び硬度低下
をもたらす封孔処理は施していない。また、本放電反応
装置では、接地電極４の材料に上記，をむく材とし
て用いたが、上記のような超高純度アルミニウムは価
格が高いので、図４に示すように接地電極４の放電部ａ
のみにの材料を用い基板部ｂに張り合わせてもよい。
また、陽極酸化被覆は耐久性を上げる上で膜厚が１５μ
ｍ以上で且つ表面硬度がマイクロビッカースでＨＶ＝３
００以上であることが望ましい。
【００２７】上記陽極酸化被覆の形成は、高純度のアル
ミニウム材からなる接地電極の母材を酸化して酸化膜を
形成することにより行うから、電極面に高純度なＡｌ2
Ｏ3、ＳｉＯ2をＣＶＤ、スパッタリング、イオンプレー
ティング等のように難しい工程を経て、厚さ数μｍの被
膜を形成するのと異なり、工程が簡単で２０μｍ以上の
厚さの陽極酸化被膜を容易に形成できる。また、被膜と
母材の密着性は上記ＣＶＤ、スパッタリング、イオンプ
レーティング等の場合は弱いが、母材を酸化して形成す
る本実施例の酸化被膜は密着力も非常に強固であり硬度
も高くなる。また、陽極酸化被覆処理自体が長い歴史を
有するものであり、価格面においても上記ＣＶＤ、スパ
ッタリング、イオンプレーティング等よりも有利であ
る。
ミニウム材からなる接地電極の母材を酸化して酸化膜を
形成することにより行うから、電極面に高純度なＡｌ2
Ｏ3、ＳｉＯ2をＣＶＤ、スパッタリング、イオンプレー
ティング等のように難しい工程を経て、厚さ数μｍの被
膜を形成するのと異なり、工程が簡単で２０μｍ以上の
厚さの陽極酸化被膜を容易に形成できる。また、被膜と
母材の密着性は上記ＣＶＤ、スパッタリング、イオンプ
レーティング等の場合は弱いが、母材を酸化して形成す
る本実施例の酸化被膜は密着力も非常に強固であり硬度
も高くなる。また、陽極酸化被覆処理自体が長い歴史を
有するものであり、価格面においても上記ＣＶＤ、スパ
ッタリング、イオンプレーティング等よりも有利であ
る。
【００２８】上記放電反応装置において、誘電体２と接
地電極４の間でおよそ１５〜２０Ｋｗ／ｍ2の高密度な
無声放電をさせ、原料酸素を放電空間１内に供給したと
ころ、いずれにおいても１０ｖｏｌ％以上の高濃度のオ
ゾンガスが得られた。生成されたオゾンガスを主にアル
カリ金属やアルカリ土類金属や重金属であるＮａ，Ｋ，
Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ，ＮｉとＡｌの各元素について
原子吸光分析にて調べた結果、ｐｐｔオーダでは検出限
界以下で検出できなかった。Ａｌの分析を同時に行った
のは接地電極構成金属であるためである。そこで発生量
が一番多いと予想されたＡｌについて再度ｐｐｔオーダ
で分析を行ったが、数十ｐｐｔ〜原子吸収光分析検出限
界以下の結果を得た。
地電極４の間でおよそ１５〜２０Ｋｗ／ｍ2の高密度な
無声放電をさせ、原料酸素を放電空間１内に供給したと
ころ、いずれにおいても１０ｖｏｌ％以上の高濃度のオ
ゾンガスが得られた。生成されたオゾンガスを主にアル
カリ金属やアルカリ土類金属や重金属であるＮａ，Ｋ，
Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ，ＮｉとＡｌの各元素について
原子吸光分析にて調べた結果、ｐｐｔオーダでは検出限
界以下で検出できなかった。Ａｌの分析を同時に行った
のは接地電極構成金属であるためである。そこで発生量
が一番多いと予想されたＡｌについて再度ｐｐｔオーダ
で分析を行ったが、数十ｐｐｔ〜原子吸収光分析検出限
界以下の結果を得た。
【００２９】次に、数百時間連続運転後開放して接地電
極４の表面及び放電空間１の内壁を観察したが全く異常
が見つからず、この運転期間中オゾン発生濃度も１０ｖ
ｏｌ％で非常に安定していた。
極４の表面及び放電空間１の内壁を観察したが全く異常
が見つからず、この運転期間中オゾン発生濃度も１０ｖ
ｏｌ％で非常に安定していた。
【００３０】〔実施例２〕上記構成の放電反応装置にお
いて、高圧電極３と接地電極４をつなぎ替え（即ち、高
圧電極３を接地し高圧電極３と接地電極４との間に高電
圧交流電源７を接続）て、誘電体２と接地電極４の間で
上記と同様の無声放電を発生させ、放電空間１内に酸素
原料を供給した場合も、発生したオゾンガスの純度と濃
度は上記実施例１の場合と全く同一であった。
いて、高圧電極３と接地電極４をつなぎ替え（即ち、高
圧電極３を接地し高圧電極３と接地電極４との間に高電
圧交流電源７を接続）て、誘電体２と接地電極４の間で
上記と同様の無声放電を発生させ、放電空間１内に酸素
原料を供給した場合も、発生したオゾンガスの純度と濃
度は上記実施例１の場合と全く同一であった。
【００３１】上記の結果から前記陽極酸化被膜をアルミ
ニウム表面に被覆することにより電極消耗は極端に減少
し、性能の安定をもたらすと同時に、生成ガスの汚染も
減少したものと考えられる。また、純度の高いＡｌを用
いこれに不純物の混入を極力なくした陽極酸化被覆処理
を施すことにより、その被覆に不純物の極めて少ない高
純度の酸化被膜層を形成させることになり、長期間の運
転でほんの僅かずつ電極が消耗してもその量は極めて少
なく、又半導体製造プロセスで有害となる不純物の反応
生成物中への放出混入も検出限界以下となったものと推
測される。また、上記試験の結果から判断して入手性、
価格面で有利となる工業用純アルミニウムを電極材料と
して用いても何ら問題ないものと判断できる。
ニウム表面に被覆することにより電極消耗は極端に減少
し、性能の安定をもたらすと同時に、生成ガスの汚染も
減少したものと考えられる。また、純度の高いＡｌを用
いこれに不純物の混入を極力なくした陽極酸化被覆処理
を施すことにより、その被覆に不純物の極めて少ない高
純度の酸化被膜層を形成させることになり、長期間の運
転でほんの僅かずつ電極が消耗してもその量は極めて少
なく、又半導体製造プロセスで有害となる不純物の反応
生成物中への放出混入も検出限界以下となったものと推
測される。また、上記試験の結果から判断して入手性、
価格面で有利となる工業用純アルミニウムを電極材料と
して用いても何ら問題ないものと判断できる。
【００３２】なお、上記実施例では、図４に示す構造の
放電反応装置について述べたが、図２、図３及び図５に
おいても、略同じ結果が得られる。また、上記実施例で
は図２乃至図５に示す平板型構造の放電反応装置を例に
説明したが、本発明の放電反応装置はこれに限定される
ものではなく、勿論円筒型でもよく、また接地電極、高
圧電極の位置を交換してもよい。更に、電極形状、配置
等についても適宜組み合わせてもよい。
放電反応装置について述べたが、図２、図３及び図５に
おいても、略同じ結果が得られる。また、上記実施例で
は図２乃至図５に示す平板型構造の放電反応装置を例に
説明したが、本発明の放電反応装置はこれに限定される
ものではなく、勿論円筒型でもよく、また接地電極、高
圧電極の位置を交換してもよい。更に、電極形状、配置
等についても適宜組み合わせてもよい。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば放電
反応装置の放電域内の放電に接する部分の電極材料に高
度に精製された高純度アルミニウム材を用い、更に放電
域内の放電に接する部分の範囲で陽極酸化処理膜で被覆
したので、下記のような優れた効果が得られる。 （１）長時間に安定した高濃度のオゾンガス等の生成物
を得ることができ、また装置の長寿命化が図れた。
反応装置の放電域内の放電に接する部分の電極材料に高
度に精製された高純度アルミニウム材を用い、更に放電
域内の放電に接する部分の範囲で陽極酸化処理膜で被覆
したので、下記のような優れた効果が得られる。 （１）長時間に安定した高濃度のオゾンガス等の生成物
を得ることができ、また装置の長寿命化が図れた。
【００３４】（２）半導体製造プロセスにおいては、汚
染がなくクリーンな高濃度のオゾンが生成できるオゾン
発生装置が要求されるが、本発明の放電反応装置では半
導体製造プロセスに使用するクリーンなオゾンガス、即
ち検出されるＮａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ及びＮ
ｉ等がｐｐｔ以下のオゾンガスが生成できる。
染がなくクリーンな高濃度のオゾンが生成できるオゾン
発生装置が要求されるが、本発明の放電反応装置では半
導体製造プロセスに使用するクリーンなオゾンガス、即
ち検出されるＮａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ及びＮ
ｉ等がｐｐｔ以下のオゾンガスが生成できる。
【００３５】（３）陽極酸化処理膜の形成は、電極母材
を陽極酸化処理して形成するので、その密着強度が強
く、硬度も高く、且つ安価にできる。
を陽極酸化処理して形成するので、その密着強度が強
く、硬度も高く、且つ安価にできる。
【図１】放電反応装置の概略構造例を示す図である。
【図２】放電反応装置の概略構造例を示す図である。
【図３】放電反応装置の概略構造例を示す図である。
【図４】放電反応装置の概略構造例を示す図である。
【図５】放電反応装置の概略構造例を示す図である。
１ 放電空間 ２ 誘電体 ３ 高圧電極 ４ 接地電極 ５ 絶縁体 ６ 絶縁・シール壁 ７ 高電圧交流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｚ Ｈ０１Ｔ 19/00 Ｈ０１Ｔ 19/00 (72)発明者 西岡 由紀子 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (72)発明者 原田 稔 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (56)参考文献 特開 平４−239130（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−506839（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58,16/50 C25D 11/04 C01B 13/11 B01J 19/08 H01L 21/02 H01T 19/00
Claims (2)
- 【請求項１】 高圧電極と接地電極の間に誘電体を介在
させ、該誘電体と前記高圧電極及び／又は前記接地電極
の間に無声放電及び／又は沿面放電を発生させ、該放電
空間内で、該放電空間内を通過又は該放電空間内に保有
する物質を反応させる放電反応装置において、 少なくとも前記放電域内の放電に接する部分の電極材料
に９９．５重量％以上に精製された高純度アルミニウム
材を用い、更に少なくとも前記放電域内の放電に接する
部分に陽極酸化処理膜で被覆したことを特徴とする放電
反応装置。 - 【請求項２】 前記陽極酸化処理膜はその膜厚が１５μ
ｍ以上で且つ表面硬度がマイクロビッカースでＨＶ＝３
００以上であることを特徴とする請求項１記載の放電反
応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12086993A JP2799541B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | 放電反応装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-130168 | 1992-04-23 | ||
| JP13016892 | 1992-04-23 | ||
| JP12086993A JP2799541B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | 放電反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0693440A JPH0693440A (ja) | 1994-04-05 |
| JP2799541B2 true JP2799541B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=26458370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12086993A Expired - Lifetime JP2799541B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | 放電反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2799541B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002134430A (ja) | 2000-10-24 | 2002-05-10 | Tokyo Electron Ltd | 指向性を高める高反射率の膜を有するランプ及び熱処理装置 |
-
1993
- 1993-04-22 JP JP12086993A patent/JP2799541B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0693440A (ja) | 1994-04-05 |
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