JPH04107268A - 混合ガスの処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は汚染物質又は不純物質等を含む混合ガスの処理
装置に関する。

（従来の技術） 従来の混合ガスの処理装置の構造は第５図に示す様にな
っている。すなわち、内筒電極■と外筒電極■を同軸上
に配置し、内、外筒電極■、■と放電調整可能な接地電
極■を内情電極■の下部に離して設置する。内、外筒電
極■、■及び接地電極■とを絶縁物に）、■で絶縁する
。外筒電極■は密封構造とし、真空バルブ０を介して真
空排気装置■を接続し、真空引き及びガス排気ができる
ようにする。混合ガスは混合ガス導入系（ハ）とバルブ
■）により、内、外筒電極間に導入又は遮断可能とする
。

内筒電極ωの外側には、放電により発生したイオンによ
りスパッタが容易にできるスパッタ部材（１０）を内電
極として取り付け、又、外筒電極の内側にはスパッタ率
が低く、がっ、デポジションの容易な成膜部材（１１）
を外電極として取りつける。

内・外筒電極（ト）、■間には直流電源（１２）、バイ
アス電源（１３）で直流電圧を印加し、直流グロー放電
を発生させる。また、内筒電極■と外筒電極■は接地電
極■に対して負電位にする。

第６図は汚染物質を含む混合ガスの処理の原理説明図で
ある。スパッタ部材（１ｏ）、成膜部材（１１）と接地
電極（３）の間に処理する混合ガスを導入し、電源（１
２）、　（１３）で直流グロー放電を発生させる。

混合ガスは電離されプラズマ（３０）となる。

ここで直流電源（１２）はスパッタを発生させるため高
電圧（Ｖｄ）でバイアス電源（１３）はその１／Ｍと低
い電圧である。プラズマ（３０）中のイオン（３１）の
−部は加速されスパッタ部材（１０）に到達してスパッ
タする。そしてスパッタ部材（１０）からのスパッタ原
子（３２）が空間に放出される。このスパッタ原子（３
２）が汚染物質（３３）を捕捉し、対向する電極の成膜
部材（１１）に付着する。

他方、イオン化された汚染物質（３４）も成膜部材（１
１）に到達するが、電位傾度等を適切に選定し、かつ、
成膜部材（１１）の材質としてスパッタのし難いものを
選定する事により、スパッタせずに成膜部材（１１）に
付着し中和する。その後、スパッタ部材（１０）からス
パッタされたスパッタ原子（３２）により成膜部材（１
１）の表面上に閉じ込められる。この様な過程を繰返す
ことにより、成膜部材（１１）の表面上にアモルファス
の膜を生成し、汚染物質を閉じ込める。この様な方法を
用いると、汚染されたガスを加圧ガス状で保管処理する
よりも数１０分の１の体積で保管出来る。

（発明が解決しようとする課題） 従来の装置で性能を向上させる場合、大型化すれば処理
能力が上るが、プラズマが均一に生成出来ないためスケ
ールメリットが出ない。電極面上に、−様なプラズマを
発生させ、スパッタ及びアモルファス膜を均一に形成す
ることが要望されている。

本発明は汚染物質等を含む廃ガスのような混合ガスの処
理装置において、前記汚染物質等をアモルファス状成膜
で閉じ込める手段による場合、成膜を均一化して処理能
力を向上させることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明においては、スパッタ
部材を内電極として円筒状の内筒電極の外周に取付け、
成膜部材を外電極として円筒状の外筒電極の内周に取付
け、内、外電極間に電圧を印加してプラズマを発生しイ
オンを加速する電源を備え、外筒電極にバイアス電源を
接続した混合ガスの処理装置において、第１の手段とし
ては、プラズマを発生しイオンを加速する電源は直流電
源とし、外筒電極を軸方向に複数個に分割し、分割部に
絶縁物を介在させて真空シールし、外筒電極の分割部絶
縁物に対向する位置の成膜部材の内周側に環状の切り込
みを設け、成膜部材の内周側表面の電流密度が各部分で
等しくなるようなインピーダンスを介して前記分割され
た各分割電極に前記バイアス電源を接続する。

また、第２の手段としては、プラズマを発生し、イオン
を加速する電源は静電容量を介した高周波電源とし、外
筒電極の外側、又は内筒電極の外側に回動し得るように
設けた永久磁石の磁束と前記高周波電源の負の高電圧と
によりマグネトロン放電を発生させる。

（作　用） 均一なプラズマの生成は均一な成膜になるための条件の
一つである。イオンによるスパッタを平均化すること及
び成膜部材へ流入するイオン電流も平均化することであ
る。

そのため、第１の手段によれば、バイアス電圧で成膜部
材に流入する電流を均一化するために成膜部材を取り付
ける外筒電極を複数個に分割し。

各外筒の面積に応じた電流分布になる様にインピーダン
スを加減して接続し、バイアス電源に接続する６他方外
筒電極に取り付けられる成膜部材の内周面に環状の切り
込みを設け、軸方向への電流を制限する。以上の作用に
より成膜部材に流入するイオン量を均一化する。

また、第２の手段によれば、静電容量を介して内筒電極
に接続した高周波電源により負の高電圧を発生させると
共に、回動する永久磁石の磁界とによりマグネトロン放
電を発生させてプラズマ密度を上げる。そして永久磁石
の配置、移動等により、プラズマの均一化ができ、成膜
速度すなわち混合ガス処理が促進できる。

（実施例） 実施例１ 以下１本発明の第１の実施例について、第１図を参照し
て説明する。なお、従来例として示した第５図と同一部
分には同一符号を付して説明を省略する。

この実施例では外筒電極■を複数に分割し、分割電極（
２ａ）相互の間を分割部絶縁物（１４）で絶縁し真空シ
ールする。成膜部材（１１）の内周側は分割部絶縁物（
１４）に対する付近に切り込み（１６）を入れ、外筒電
極■に取り付ける。各分割電極（２ａ）にはそれぞれ電
流密度が各部材で略等しくなるようにインピーダンス（
１５）を加減して接続しバイアス電源（１３）に接続す
る。

次に上記実施例１の作用を説明する。

内筒電極■と外筒電極■の間に直流電源（１２）により
直流グロー放電を発生させる。バイアス電源（１３）の
電圧は直流電源（１２）の電圧Ｖｄの１／にに設定し、
バイアス電源は直流電源（１２）による直流グロー電流
も重畳して流れる様にする。

直流電源（１２）は高電圧にする事により、電極間で発
生した直流グロー、すなわちプラズマ中がらイオンを加
速し、スパッタ部材（１０）に衝突させ。

そのエネルギでスパッタ部材（１ｏ）がらクラスタ状の
中性粒子をスパッタさせる６成膜部材（１１）はバイア
ス電圧が加えられているため、プラズマ中のイオンを引
き寄せる。この場合、エネルギを低くすることにより、
例えば不純物のイオンは成膜部材に到達して中和付着す
る。引き寄せられるイオン量は電界に比例するが、切り
込み（１６）と適宜な大きさのインピーダンスにより電
界分布並びにイオン流入電流を表面積に比例させ、電流
密度が各部で略等しくなる様にする。

以上の作用により成膜部材（１１）の各部分に付着する
イオンを均等化する。すなわち、同軸円筒間の直流グロ
ー放電中のプラズマからイオンを引き出し成膜する場合
、直流グロー放電を均一化し、成膜に必要とされるイオ
ンを均等に分布、吸収する。

実施例２ 第２図に第２．の実施例を示す、内筒電極ωと外筒電極
■の間に網状の接地電極（１７）を取りつけ、スパッタ
を容易にし、がっ、スパッタされた中性粒子は接地電極
（１７）に妨げられずに成膜部材（１１）に到達させる
。バイアス電源（１３）と接地電極（１７）でグロー放
電を発生させ、イオンを引きつける。

又、電界を少し高めることにより、内筒電極■と接地電
極（１７）で生成されたプラズマからイオンを引き出す
ことが出来るように接地電極（１７）の距離を適切に設
定する。他は実施例１と同様である。

実施例３ 第３図に第３の実施例を示す。

外筒電極■の外周に隙間を介して複数個の永久磁石片（
Ｉ８）をＮ極、Ｓ極を交互にして配設し、回動及び上・
上移動可能とする。

上・上移動装置Ｆ（１９）は永久磁石片（１８）を定期
的に矢印（１９ａ）のように上・下方向に移動させる１
回動駆動装Ｗ　（２０）は矢印（２０ａ）方向に回動し
て永久磁石片（１８）を外筒電極■の外周において定期
的に移動させる。

他方プラズマ発生用の電源としては静電容量（２１）と
高周波電源（２２）により負の高電圧を発生させる、永
久磁石（１８）の磁界と負の高周波電圧とによりマグネ
トロン放電を発生させ、プラズマ密度を上げる。バイア
ス電源（１３）に並列に静電容量（２３）を設け、高周
波電流を通電させる。他は従来例の第５図と同様である
。

以上の構成によりプラズマの均−化及びプラズマ密度の
向上を図り、成膜速度、すなわちガス処理を促進出来る
。

実施例４ 第４図に第４の実施例を示す。

本実施例は内情電極■の外周に半径方向に着磁された複
数の永久磁石（２４）をＮ極、Ｓ極を交互に取り付け、
内筒電極■を矢印（ｌａ）の方向に回動（装置は図示し
ない）することにより、第３図の実施例と略同様の作用
効果を持たせる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば直流グロー放電の
集中を防止し、大面積にアモルファス状の成膜を作り汚
染物質等を速やかに閉じ込め、外部に影響のない様にす
る混合ガスの処理装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１ないし第４の実施例
を示す縦断面図、第５図は従来例を示す縦断面図、第６
図は原理説明図である。 １・・・内筒電極、　　　２・・・外筒電極、２ａ・・
・分割電極、　　　１０・・・スパッタ部材、１１・・
・成膜部材、　　　１２・・・直流電源、１３・・・バ
イアス電源、　１４・・・分割部絶縁物、１５・・・イ
ンピーダンス、１６・・・切込み、１８・・・永久磁石
片、　　２１・・・静電容量、２２・・高周波電源、　
　２４・・・永久磁石。 代理人　弁理士　　大　胡　典　夫 第１図 第　　２　図 第 図 Ｅ号 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スパッタ部材を内電極として円筒状の内筒電極の
   外周に取付け、成膜部材を外電極として円筒状の外筒電
   極の内周に取付け、内，外電極間に電圧を印加してプラ
   ズマを発生しイオンを加速する電源を備え、外筒電極に
   バイアス電源を接続した混合ガスの処理装置において、
   プラズマを発生しイオンを加速する電源は直流電源とし
   、外筒電極を軸方向に複数個に分割し、分割部に絶縁物
   を介在させて真空シールし、外筒電極の分割部絶縁物に
   対向する位置の成膜部材の内周側に環状の切り込みを設
   け、成膜部材の内周側表面の電流密度が各部分で等しく
   なるようなインピーダンスを介して前記分割された各分
   割電極に前記バイアス電源を接続したことを特徴とする
   混合ガスの処理装置。
2. （２）スパッタ部材を内電極として円筒状の内筒電極の
   外周に取付け、成膜部材を外電極として円筒状の外筒電
   極の内周に取付け、内，外電極間に電圧を印加してプラ
   ズマを発生しイオンを加速する電源を備え、外筒電極に
   バイアス電源を接続した混合ガスの処理装置において、
   プラズマを発生しイオンを加速する電源は静電容量を介
   した高周波電源とし、外筒電極の外側、又は内筒電極の
   外側に回動し得るように設けた永久磁石の磁界と前記高
   周波電源の負の高電圧とによりマグネトロン放電を発生
   させるようにしたことを特徴とする混合ガスの処理装置
   。