JP7307895B2 - ガス供給装置 - Google Patents
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Description
ラジカル源となる原料物質を含有する原料ガスが通流するガス通流路と、
前記ガス通流路に向かって紫外光を発する、前記ガス通流路に沿った形状を呈した発光面を含む光源とを備え、
前記ガス通流路は、
前記原料ガスが流入されるガス流入口と、
前記紫外光が照射された後の前記原料ガスである処理後ガスを外部に流出させるガス流出口と、
前記ガス流出口側の端部に位置する通流領域であって、当該端部よりも前記ガス流入口に近い位置と比べて流路断面積が小さい狭小部と、を備えることを特徴とする。
前記発光面は、前記発光管の前記筒状空間側の側面に沿って形成されており、
前記ガス通流路は、前記発光面に囲まれた前記筒状空間に形成されているものとしても構わない。
複数の前記光源が備える複数の前記発光面が、前記ガス通流路を挟むように対向して配置されているものとしても構わない。
前記光源は、前記筐体の内側に配置され、
前記ガス通流路は、前記光源と前記筐体の内側面とに挟まれた空間に形成されているものとしても構わない。
複数の前記光源は、前記ガス流入口から前記ガス流出口に向かう第一方向に直交する方向を長手方向とする形状を呈し、前記第一方向に沿って配列されているものとしても構わない。
本発明に係るガス供給装置の第一実施形態につき、以下において説明する。
図1は、本実施形態のガス供給装置の一構成例を模式的に示す断面図である。図1に示すガス供給装置1は、筒状の筐体3と、筐体3内に配置された光源5と、処理対象となる原料ガスG1が通流するガス通流路10とを備える。
O2 + hν(λ) → O(1D) + O(3P) ‥‥(1)
O2 + hν(λ) → O(3P) + O(3P) ‥‥(2)
以下、本実施形態の別構成例について説明する。
ガス供給装置1によれば、ガス流出口12から排出される処理後ガスG2に高濃度のラジカルが含有される点につき、シミュレーションを用いて検証した。
参考例1のガス供給装置100は、第一方向d1に係る長さh1が50mmの筒状体の側面形状を呈した発光面5aを有する光源5と、この発光面5aに囲まれた領域にガス通流路10とを備えていた。ガス通流路10は、直径5mmの円形状のガス流入口11と、直径5mmの円形状のガス流出口12とを備えていた。
実施例1のガス供給装置1は、参考例1のガス供給装置100と同様に、第一方向d1に係る長さh1が50mmの筒状体の側面形状を呈した発光面5aを有する光源5と、この発光面5aに囲まれた領域にガス通流路10とを備えていた。ただし、ガス通流路10は、筒状体の内径が均一な領域と、ガス流出口12に近づくに連れて前記内径が縮小する狭小部13とを備えていた。
上記参考例1及び実施例1のモデルに対して、光源5から発光面5aにおける照度50mW/cm2で紫外光L1をガス通流路10に対して照射しながら、ガス流入口11から所定流量の原料ガスG1を流入させた。そして、それぞれのモデルにおいて、ガス流出口12から第一方向d1に係る離間距離v1が10mmの位置に、処理後ガスG2が吹き付けられる対象物40が設置されているものとし(図10A、図10B参照)、この対象物40の表面におけるラジカルの濃度を測定した。
・対象物40は、ガス通流路10の中心軸上に中心が配置された、半径r1が20mmの円形状を呈していた。
・原料ガスG1は、99.5%の窒素ガスと0.5%の酸素ガスの混合ガスとし、30L/min の流量でガス流入口11からガス供給装置(100,1)内に導入された。
・参考例1のガス供給装置100、及び実施例1のガス供給装置1の双方に関し、各装置のガス流出口12に対向して配置された対象物40の面の、中心から半径2.5mm(φ5mm)の範囲内の領域に噴射された処理後ガスG2に含まれる酸素ラジカルO(3P)の平均濃度を算出した。
O(3P) + O2 → O3 ‥‥(3)
本発明に係るガス供給装置の第二実施形態につき、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
図12は、図2にならって、本実施形態のガス供給装置1を、第一方向d1に直交する平面で切断したときの模式的な断面図である。なお、このガス供給装置1は、第一方向d1に平行な平面で切断したときの模式的な断面図は、図1と共通である。
以下、本実施形態の別構成例について説明する。
本発明に係るガス供給装置の第三実施形態につき、上記各実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
図15は、図1にならって、本実施形態のガス供給装置1を、第一方向d1に平行な平面で切断したときの模式的な断面図である。また、図16は、図15に示すガス供給装置1を、第一方向d1に直交な平面で切断したときの模式的な断面図である。
以下、本実施形態の別構成例について説明する。
本発明に係るガス供給装置の第三実施形態につき、上記各実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
図18は、図1にならって、本実施形態のガス供給装置1を、第一方向d1に平行な平面で切断したときの模式的な断面図である。また、図19は、図18に示すガス供給装置1の模式的な断面図である。
以下、本実施形態の別構成例について説明する。
3 :筐体
3a :筐体の内側面
5 :光源
5a :発光面
9 :透光部材
10 :ガス通流路
11 :ガス流入口
12 :ガス流出口
13 :狭小部
13a :反射面
21 :発光管
21a :外側管
21b :内側管
23G :発光ガス
31 :第一電極
32 :第二電極
33 :反射部材
40 :対象物
51,52,53,54,55,56 :光源
100 :参考例のガス供給装置
G1 :原料ガス
G2 :処理後ガス
L1 :紫外光
d1 :第一方向
d2 :第二方向
Claims (15)
- ラジカル源となる原料物質を含有する原料ガスが通流するガス通流路と、
前記ガス通流路に向かって紫外光を発する、前記ガス通流路に沿った形状を呈した発光面を含む光源とを備え、
前記ガス通流路は、
前記原料ガスが流入されるガス流入口と、
前記紫外光が照射された後の前記原料ガスである処理後ガスを外部に流出させるガス流出口と、
前記ガス流出口側の端部に位置する通流領域であって、当該端部よりも前記ガス流入口に近い位置と比べて流路断面積が小さい狭小部と、を備えることを特徴とする、ガス供給装置。 - 前記狭小部は、前記ガス流出口に近づくに連れて流路断面積が連続的又は断続的に縮小する形状を呈していることを特徴とする、請求項1に記載のガス供給装置。
- 前記ガス通流路は、前記ガス流入口から前記ガス流出口に向かうに連れて、流路断面積が連続的又は断続的に縮小する形状を呈していることを特徴とする、請求項2に記載のガス供給装置。
- 前記ガス流入口から前記ガス流出口に向かう第一方向に関し、前記狭小部は、前記発光面よりも前記ガス流出口側に配置されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のガス供給装置。
- 前記第一方向に関し、前記発光面と前記狭小部とが連続的に配置されていることを特徴とする、請求項4に記載のガス供給装置。
- 前記ガス通流路は、前記狭小部を形成する領域の内側面に、前記紫外光を反射する第一反射部を有することを特徴とする、請求項4又は5に記載のガス供給装置。
- 前記ガス流入口から前記ガス流出口に向かう第一方向に関し、前記狭小部の前記ガス流入口側の端部は、前記発光面の前記ガス流出口側の端部よりも、前記ガス流入口に近い位置に配置されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のガス供給装置。
- 前記光源は、内側に中空の筒状空間が管軸方向に沿って貫通形成された発光管を有し、
前記発光面は、前記発光管の前記筒状空間側の側面に沿って形成されており、
前記ガス通流路は、前記発光面に囲まれた前記筒状空間に形成されていることを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載のガス供給装置。 - 前記発光管の前記筒状空間とは反対側の側面に、前記紫外光を反射する第二反射部を有することを特徴とする、請求項8に記載のガス供給装置。
- 複数の前記光源を有し、
複数の前記光源が備える複数の前記発光面が、前記ガス通流路を挟むように対向して配置されていることを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載のガス供給装置。 - 筒状の筐体を有し、
前記光源は、前記筐体の内側に配置され、
前記ガス通流路は、前記光源と前記筐体の内側面とに挟まれた空間に形成されていることを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載のガス供給装置。 - 前記光源が、前記ガス流入口から前記ガス流出口に向かう第一方向に平行な方向を長手方向とする形状を呈していることを特徴とする、請求項10又は11に記載のガス供給装置。
- 複数の前記光源を有し、
複数の前記光源は、前記ガス流入口から前記ガス流出口に向かう第一方向に直交する方向を長手方向とする形状を呈し、前記第一方向に沿って配列されていることを特徴とする、請求項10又は11に記載のガス供給装置。 - 前記光源から出射される前記紫外光は、主たる発光波長が230nm未満であることを特徴とする、請求項1~13のいずれか1項に記載のガス供給装置。
- 前記原料物質が、酸素原子を含む物質であることを特徴とする、請求項1~14のいずれか1項に記載のガス供給装置。
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