TWI697581B - 活性氣體生成裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的在於提供一種活性氣體生成裝置，謀求裝置構成的簡略化及小型化，且能夠抑制活性氣體失活的現象。本發明中，設於電極單元基座(2)的氣體通過溝(24)、高壓電極用溝(21)及接地電極用溝(22)係平面觀看時呈螺旋狀。以高壓導通孔(41)與高壓導通點(P1)在平面觀看時一致之方式，將電極單元蓋(1)配置於電極單元基座(2)的表面上。以平面觀看時高壓開口部(61)包含高壓導通孔(41)整體之方式，將電極冷卻板(3)配置於電極單元蓋(1)的表面上。並且，以接地導通溝(62)、接地導通孔(42)及接地導通點(P2)在平面觀看時一致之方式，將電極單元蓋(1)及電極冷卻板(3)配置於電極單元基座(2)的表面上。

Description

活性氣體生成裝置
本發明係關於一種用於半導體成膜裝置之具有平行平板電極型的電極構造且使用介電體屏蔽放電之活性氣體生成裝置。
就具有平行平板電極型的電極構造且使用介電體屏蔽放電的活性氣體生成裝置的設置位置之一而言，例如有配置在晶圓等處理對象上方的態樣。此態樣的情況下，由於需將活性氣體均等地噴到處理對象物整體，所以通常在活性氣體生成裝置與處理對象物之間會配置用以均等地噴氣的噴淋板。
然而，由於噴淋板內的活性氣體通過區域為不涉及介電體屏蔽放電的非放電空間，故活性氣體通過噴淋板內的活性氣體通過區域的時段成為活性氣體失活的時段。因此，活性氣體生成裝置產生氮自由基等的壽命極短的活性氣體時，在通過噴淋板期間將導致自由基的顯著失活。
如此，若在活性氣體生成裝置中使用噴淋板，因會助長活性氣體失活的現象而不理想。
就不使用噴淋板的習知活性氣體生成裝置而言，例如有專利文獻1揭示的大氣壓電漿反應裝置。
專利文獻1揭示的第一習知技術中，採用之電極構造係將相對配置的平板狀電極配置成縱型，並且將藉由電極間的放電產生的活性氣體噴到基板。第一習知技術係配置有複數組電極構造以對應大面積基板的處理。
如此，第一習知技術中，藉由增加電極構造的數量，採用複數個電極構造，而可容易地進行因應基板的面積之應對。
就不使用噴淋板的另一活性氣體生成裝置而言，例如有專利文獻2揭示的電漿處理裝置。
專利文獻2揭示的第二習知技術中，係在水平方向相對地配置的平板狀電極的一方設置複數個氣體噴出孔，藉此，不需要噴淋板且可進行大基板的處理。
專利文獻2的段落【0022】、第1圖及第2圖揭示了第1基本構成。具體的構成係如下所述。另外，( )中的數字係專利文獻2中所使用的元件符號。
第1基本構成中採用的構造係在不具有導電性的高壓電極(8)的表面形成導電層(12)，且使接地的金屬板(2)接觸於位在高壓電極(8)的下方之不具有導電性的接地電極(7)。
此外，專利文獻2的段落【0063】及第9圖揭示了第2基本構成。具體的構成係如下所述。另外，( )中的數字係專利文獻2中所使用的元件符號。
第2基本構成中採用的構造係除了第1基本構成之外，將接地導電層(41)埋設於接地電極(7)內部。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利公報特許第2537304號
專利文獻2：日本專利公報特許第5328685號
專利文獻1揭示的第一習知技術中，藉由採用複數個電極構造而可實現能夠處理較大面積的處理對象物的裝置。
然而，在第一習知技術中採用複數個電極構造時，需對於複數個電極構造分別設置高壓電極與接地電極，因此，裝置構造將複雜化。此外，第一習知技術中，由於原料氣體的通過方向為縱向，為了增加活性氣體的濃度，構成電極構造的高壓電極與接地電極的縱向形成長度必需充分地長，必然地，裝置的高度增高而導致裝置的大型化。
如此，專利文獻1揭示的第一習知技術中，存在有裝置構造的複雜化、大型化的問題點。
接著，檢討專利文獻2揭示的第二習知技術。另外，( )中的數字係專利文獻2中所使用的元件符號。
上述第1基本構成中，由於導電層(12)的端部等表面的電場強度將變得非常高，而會於放電部(3)的氣體層發生絕緣崩潰，因而於金屬的導電層(12)發生異常放電，而於放電部(3)產生顆粒、金屬蒸汽。 亦即，隨著導電層(12)的異常放電而產生的來自導電層(12)、反應室(1)或隔板(2)的蒸發物質將會成為污染源。
由於導電層(12)的表層與電極間的放電場(空隙(9))係互相接續，故將氣體輸送到放電場的過程中，恐有導電層(12)的蒸發分子混入活性氣體中而污染基板(15)之虞。
如此，第二習知技術的第1基本構成中，存在有放電部(3)產生顆粒、金屬蒸汽而有污染基板(15)之虞的問題點。
為了確實地防止上述之污染基板(15)之虞，必須充分地確保放電部(3)中的絕緣距離。然而，增大絕緣距離必然地導致裝置的大型化而不理想。
另一方面，上述專利文獻2的第2基本構成中，高壓電極(8)的導電層(12)係與第1基本構成同樣地，為露出電極表面的構造。理論上，高壓電極亦採用與接地電極同樣的處理時，可使高壓側、接地側雙方的導電層皆不露出。
第15圖係顯示第二習知技術的第2基本構成的剖面構造之剖面圖。如圖所示，空隙109對應於空隙(9)，第一電極107對應於一方的接地電極(7)，細孔110對應於細孔(10)，接地導電層141對應於接地導電層(41)，接地間隙142對應於接地間隙(42)。
如圖所示，由於接地導電層141的開口區域H141包含細孔110且形成為比細孔110更寬的形狀，故電極單元100與接地導電層141之間產生接地間隙142。接地導電層141係未形成於此接地間隙142。
因此，成為電極間的放電場的空隙109中，接地間隙142上方的區域成為非放電空間，當氣體通過此非放電空間時，活性氣體僅會失活而導致活性氣體的濃度降低。
接著，檢討改良接地導電層141而變更為無接地間隙142的狀態(使細孔110與主體電極(pole)部的開口區域H141為相同大小的開口區域)之變化例。
第16圖係顯示第二習知技術的第2基本構成的變化例的剖面構造的剖面圖。第16圖所示的區域相當於擴大顯示第15圖中的注目區域R7及其附近區域之區域。
第2基本構成的變化例中，沿剖面方向觀察細孔110時，接地導電層141成為露出於細孔110的狀態。因此，在接地導電層141的露出部的附近的細孔110發生絕緣崩潰時，接地導電層141的導電層成分將成為污染而釋放到外部。
如此，第二習知技術的第2基本構成(第15圖)中，有活性氣體濃度降低的問題，第2基本構成的變化例(第16圖)中，有發生污染的問題點。
本發明的目的在於提供一種活性氣體生成裝置，解決如上所述的問題點，謀求裝置構成的簡略化及小型化，且能夠抑制活性氣體失活的現象。
本發明之活性氣體生成裝置係使供給到發生介電體屏蔽放電的放電空間的原料氣體活性化而生成活性氣體，該活性氣體生成裝置係 具備：電極單元基座，係具有第一電極及第二電極，且從外部接受交流電壓；電極單元蓋，係設於前述電極單元基座的表面上；電極壓板，係設於前述電極單元蓋的表面上，以從上方施加的按壓力按壓前述電極單元蓋；以及裝置殼體，係收容前述電極單元基座、前述電極單元蓋及前述電極壓板；前述電極單元基座係包含：第一及第二電極用溝，係設成距表面為預定的形成深度；第一及第二電極，係埋設於前述第一及第二電極用溝，且分別具有導電性；以及氣體內部流路，係形成於前述電極單元基座內，供原料氣體通過；前述氣體內部流路係設為平面觀看時呈螺旋狀，且前述第一及第二電極係平面觀看時與前述氣體內部流路一同設為螺旋狀；前述第一及第二電極係於端部具有第一及第二導通點；前述第一及第二電極係配置於前述氣體內部流路的兩側，而成為隔著前述電極單元基座的一部分及前述氣體內部流路彼此相對，前述第一及第二電極間之前述氣體內部流路內的區域成為前述放電空間，藉由接受前述交流電壓而在前述放電空間產生介電體屏蔽放電；前述電極單元基座更包含至少一個氣體噴出口，係在前述放電空間下方設為與前述氣體內部流路連通，供給至前述放電空間的原料氣體經活性化而得之活性氣體係從前述至少一個氣體噴出口噴出；前述電極單元蓋係具有：氣體連通孔，係設成連接至前述電極單元基座的前述氣體內部流路；以及第一及第二貫通孔，係平面觀看時分別貫通地設於與前述第一及第二導通點匹配的區域；前述電極壓板係具有：開口部，係平面觀看時為包含前述第一貫通孔且比前述第一貫通孔寬的形狀；以及氣體供給孔，係平面觀看時設於與前述氣體連通孔匹配的區域；前述電極壓板經由前述第二貫通孔與前述第二導通點電性連接。
第1態樣所述的本發明之活性氣體生成裝置的電極單元基座係包含：設為平面觀看時呈螺旋狀的氣體內部流路；以及於放電空間下方設成與氣體內部流路連通的至少一個氣體噴出口。
依此，第1態樣所述的本發明之活性氣體生成裝置係至少一個氣體噴出口與放電空間之間未形成有不涉及介電體屏蔽放電的非放電空間，故可達成有效地抑制活性氣體失活的現象之效果。
此外，關於電極單元基座，藉由設置至少一個氣體噴出口、第一及第二電極及氣體內部流路之較簡單的構成即可發揮上述效果，因此，可謀求活性氣體生成裝置的裝置構成的簡略化。
另外，第1態樣所述的本發明之活性氣體生成裝置中，氣體內部流路係設為平面觀看時呈螺旋狀。因此，可不增加電極單元基座本身的面積，從至少一個氣體噴出口噴出氣體濃度為飽和的狀態下的活性氣體，而可謀求裝置的小型化。
另外，第1態樣所述的本發明之活性氣體生成裝置中的電極單元蓋係具有平面觀看時分別貫通地設於與前述第一及第二導通點匹配的區域的第一及第二貫通孔。
因此，電極單元蓋可確保經由第一及第二導通孔之第一及第二導通點與外部的電性連接功能，並且遮蓋電極單元基座的上方。
再者，電極壓板係具有平面觀看下包含第一導通孔而為比第一導通孔更寬廣的形狀的開口部，因此，可確保經由第一導通孔之第一導 通點與外部的電性連接功能。並且，電極壓板可經由第二導通孔而電性連接第二導通點與本身。
此外，電極壓板可穩定性良好地按壓電極單元蓋。
根據以下的詳細說明與圖式，將可更明瞭本發明的目的、特徵、態樣及優點。
1‧‧‧電極單元蓋
2‧‧‧電極單元基座
3‧‧‧電極冷卻板
6‧‧‧氣體噴出口
8‧‧‧產生器底座凸緣
10‧‧‧活性氣體生成裝置
11‧‧‧高壓電極
12‧‧‧接地電極
21‧‧‧高壓電極用溝
22‧‧‧接地電極用溝
24‧‧‧氣體通過溝
30‧‧‧裝置殼體
33‧‧‧原料氣體供給路徑
35‧‧‧冷卻液供給接頭
37‧‧‧冷卻液歧管
39‧‧‧氣體供給接頭
41‧‧‧高壓導通孔
42‧‧‧接地導通孔
46‧‧‧氣體連通孔
47‧‧‧安裝用螺絲
48‧‧‧安裝用螺絲
61‧‧‧高壓開口部
62‧‧‧接地導通溝
63‧‧‧冷卻液供給溝
64‧‧‧冷卻液輸入孔
65‧‧‧冷卻液輸出孔
66‧‧‧氣體供給孔
68‧‧‧液流
71‧‧‧高壓端子
83‧‧‧冷卻液供給溝
84‧‧‧冷卻液輸入孔
85‧‧‧冷卻液輸出孔
86‧‧‧冷卻液輸入孔
87‧‧‧冷卻液輸出孔
88L‧‧‧液流
88R‧‧‧液流
89D‧‧‧液流
89U‧‧‧液流
96‧‧‧冷卻液輸入孔
97‧‧‧冷卻液輸出孔
100‧‧‧電極單元
107‧‧‧第一電極
109‧‧‧空隙
110‧‧‧細孔
141‧‧‧接地導電層
142‧‧‧接地間隙
D2‧‧‧深度
H8‧‧‧開口部
H141‧‧‧開口區域
L2‧‧‧絕緣距離
P1‧‧‧高壓導通點
P2‧‧‧接地導通點
P71‧‧‧電性連接部
R7‧‧‧注目區域
R21‧‧‧高壓導通點附近區域
R22‧‧‧接地導通點附近區域
SP30‧‧‧收容空間
第1圖係顯示本發明的實施型態之活性氣體生成裝置的剖面構造的說明圖。
第2圖係顯示第1圖所示電極單元基座的構造的立體圖。
第3圖係僅具體顯示第2圖所示高壓電極用溝的立體圖。
第4圖係僅具體顯示第2圖所示接地電極用溝的立體圖。
第5圖係顯示實施型態的活性氣體生成裝置中使用的電極單元的構成概略的說明圖。
第6圖係顯示從上方觀看電極單元基座的平面構造的平面圖。
第7圖係顯示電極單元基座的剖面構造的剖面圖。
第8圖係顯示從下方觀看電極單元基座的平面構造的平面圖。
第9圖係顯示電極單元蓋的構造的立體圖。
第10圖係顯示電極冷卻板的構造的立體圖。
第11圖係顯示產生器底座凸緣的構造的立體圖。
第12圖係顯示冷卻液歧管的構造的立體圖。
第13圖係擴大顯示電極冷卻板中的冷卻液的液流的說明圖。
第14圖係示意顯示電極冷卻板、電極單元蓋、電極單元基座、冷卻液歧管及產生器底座凸緣的組合構造的說明圖。
第15圖係顯示第二習知技術的第2基本構成的剖面構造的剖面圖。
第16圖係顯示第二習知技術的第2基本構成的變化例的剖面構造的剖面圖。
<實施型態>
(整體構成)
第1圖係顯示本發明的實施型態之活性氣體生成裝置10的剖面構造的說明圖。本實施型態的活性氣體生成裝置10係使供給到發生介電體屏蔽放電的放電空間的原料氣體活性化而生成活性氣體。
活性氣體生成裝置10係包含裝置殼體30、電極單元蓋1、電極單元基座2、電極冷卻板3、產生器底座凸緣8、冷卻液歧管37及高壓端子71作為主要構成部。
電極單元基座2係具有作為第一電極之高壓電極11及作為第二電極之接地電極12，經由高壓端子71從外部接受交流電壓。
電極單元蓋1係設於電極單元基座2的表面上。電極單元蓋1及電極單元基座2係分別由介電體構成。
作為電極壓板之電極冷卻板3係設於電極單元蓋1的表面上，且具有導電性。此外，電極冷卻板3可藉由設於電極冷卻板3上方的未圖示的彈簧等彈性構件施加的按壓力來按壓電極單元蓋1。
裝置殼體30係將此等電極單元基座2、電極單元蓋1及電極冷卻板3收容於收容空間SP30內。
產生器底座凸緣8係在中央區域設有開口部H8，以使設於電極單元基座2的反面的複數個氣體噴出口6皆露出。
再者，在電極單元基座2的反面，位於開口部H8外側的區域係配置在產生器底座凸緣8的表面上。因此，產生器底座凸緣8係支持著電極單元基座2的反面側。
冷卻液歧管37係在產生器底座凸緣8的表面的一部分上與電極單元蓋1及電極單元基座2相鄰地設置。冷卻液歧管37的表面高度與電極單元蓋1的表面高度一致，電極冷卻板3除了配置在電極單元蓋1之外，亦配置在冷卻液歧管37的表面上。
藉由此等產生器底座凸緣8與冷卻液歧管37的組合構造，構成使作為冷卻媒體的冷卻液在電極冷卻板3內循環之冷卻媒體循環機構，詳於後述。因此，電極冷卻板3係具有從電極單元蓋1側冷卻電極單元基座2的冷卻功能。
並且，在開口部H8的一側(第1圖的右側)，藉由安裝用螺絲48而連結電極冷卻板3、冷卻液歧管37及產生器底座凸緣8。而在開口部H8的另一側(第1圖的左側)，藉由安裝用螺絲48直接連結電極冷卻板3與產生器底座凸緣8。
如此，藉由安裝用螺絲48一體地連結電極冷卻板3、電極單元蓋1、電極單元基座及冷卻媒體循環機構(冷卻液歧管37+產生器底座凸緣8)。另外，裝置殼體30係藉由安裝用螺絲48直接連結於產生器底座凸緣8。依此，將裝置殼體30固定於產生器底座凸緣8上。
此外，作為供給交流電壓的交流電壓供給端子之高壓端子71係藉由安裝用螺絲47安裝到裝置殼體30的上部，並且如後所述，電性連接到電極單元基座2內的高壓電極11。
裝置殼體30的一側面設有氣體供給接頭39，原料氣體經由原料氣體供給路徑33從氣體供給接頭39供給至收容空間SP30內。
(電極單元基座2)
第2圖係顯示第1圖所示電極單元基座2的構造的立體圖。第3圖係僅具體顯示第2圖所示高壓電極用溝21(第一電極用溝)的立體圖。第4圖係僅具體顯示第2圖所示接地電極用溝22(第二電極用溝)的立體圖。第2~4圖中分別顯示XYZ直角坐標系。
第5圖係顯示實施型態的活性氣體生成裝置10中使用的電極單元100的構成概略的說明圖。第5圖中顯示XYZ直角坐標系。以下所示的第6~8圖亦與第5圖同樣地顯示XYZ直角坐標系。
如第5圖所示，電極單元100係具有分別由介電體構成的電極單元蓋1及電極單元基座2作為主要構成部。電極單元蓋1係設於電極單元基座2的表面上。
第6圖係顯示從上方觀看電極單元基座2的平面構造的平面圖。如第2圖及第6圖所示，電極單元基座2在平面觀看時呈圓形。
如第2~4圖及第6圖所示，電極單元基座2中，從電極單元基座2的表面分別挖出氣體通過溝24、高壓電極用溝21及接地電極用溝22。氣體通過溝24、高壓電極用溝21及接地電極用溝22係平面觀看時形成為螺旋狀。
第7圖係顯示電極單元基座2的剖面構造的剖面圖。第6圖的A-A剖面即為第7圖。
如第7圖所示，氣體通過溝24、高壓電極用溝21及接地電極用溝22係挖掘成各別的底面成為略高於電極單元基座2的底面的位置。氣體通過溝24、高壓電極用溝21及接地電極用溝22的表面起的形成深度係設定為相同的深度D2。
如此，電極單元基座2係具有設置成距表面為相同形成深度的作為第一及第二電極用溝之高壓電極用溝21及接地電極用溝22。
此外，電極單元基座2係具有形成為距表面為深度D2(預定的形成深度)的溝狀而成為氣體內部流路的氣體通過溝24。
高壓電極用溝21及接地電極用溝22係配置於電極單元基座2內的氣體通過溝24的兩側面側，而成為隔著電極單元基座2的一部分及氣體通過溝24彼此相對，且與氣體通過溝24同樣地設成為平面觀看時呈螺旋狀。
並且，作為第一電極的高壓電極11係埋入作為第一電極用溝的高壓電極用溝21，作為第二電極的接地電極12係埋入作為第二電極 用溝的接地電極用溝22。此時，高壓電極11係不間斷地埋入高壓電極用溝21整體而不在高壓電極用溝21產生間隙，且接地電極12係不間斷地埋入接地電極用溝22整體而不在接地電極用溝22產生間隙。
而且，如第2圖及第6圖所示，本實施型態的活性氣體生成裝置10中，在電極單元100內，關於高壓電極11及接地電極12，配置成平面觀看時接地電極12位於電極單元基座2的最外周。
依此，高壓電極11及接地電極12係配置於電極單元基座2內的氣體通過溝24的兩側面側，而成為隔著電極單元基座2的一部分及氣體通過溝24彼此相對，且與氣體通過溝24同樣地形成為平面觀看時呈螺旋狀。並且，高壓電極11與接地電極12之間的氣體通過溝24內的區域成為放電空間。
第8圖係顯示從下方觀看電極單元基座2的平面構造的平面圖。
如第2圖及第6~8圖所示，貫通作為氣體內部流路的氣體通過溝24的底面下的電極單元基座2的區域之複數個氣體噴出口6係選擇性地設成相互分離。複數個氣體噴出口6係在放電空間的下方設置成接續於氣體通過溝24的底面。亦即，複數個氣體噴出口6係連通於氣體通過溝24。因此，氣體通過溝24內產生的活性氣體可從複數個氣體噴出口6噴出外部。
電極單元蓋1及電極單元基座2係分別由氧化鋁等介電體構成。
如第2圖、第3圖、第6圖及第7圖所示，於電極單元基座2的表面的中心部設有高壓電極11的高壓導通點P1。另外，作為第一導通點的高壓導通點P1的高壓導通點附近區域R21中的高壓電極用溝21的形成深度係設定為比深度D2淺。
如第2圖、第4圖及第6圖所示，在電極單元基座2的表面的周邊部附近，於接地電極12屈折的前端部分設有接地導通點P2。另外，作為第二導通點的接地導通點P2的接地導通點附近區域R22中的接地電極用溝22的形成深度係設定為比深度D2淺。
另外，高壓導通點附近區域R21及接地導通點附近區域R22中的高壓電極用溝21及接地電極用溝22的形成深度設定為比深度D2淺，此是由於高壓導通點附近區域R21及接地導通點附近區域R22不形成放電空間之故。
此外，如第2圖及第6圖所示，接地導通點P2係設於距高壓電極用溝21的端部隔離絕緣距離L2的位置。因此，可確實地保持作為第二導通點的接地導通點P2與高壓電極11之間的絕緣關係。
(電極單元蓋1)
第9圖係顯示電極單元蓋1的構造的立體圖。如圖所示，電極單元蓋1係平面觀看時呈圓形以與電極單元基座2的表面形狀匹配，且具有高壓導通孔41、接地導通孔42及氣體連通孔46。
作為第一貫通孔的高壓導通孔41係設為貫通電極單元蓋1的中心區域，作為第二貫通孔的接地導通孔42與氣體連通孔46係設為分別貫通電極單元蓋1的周邊附近。
高壓導通孔41係用於與高壓導通點P1電性連接的孔，接地導通孔42係用於與接地導通點P2電性連接的孔，氣體連通孔46係用於對電極單元基座2的氣體通過溝24供給原料氣體的孔。
在此設定為將電極單元蓋1配置於電極單元基座2的表面上時，氣體通過溝24位於氣體連通孔46的下方。
另外，關於高壓導通孔41、接地導通孔42及氣體連通孔46，由於不需要在電極單元基座2與電極單元蓋1之間設置O環等氣密構件，因此可謀求電極單元100(電極單元蓋1+電極單元基座2)的小型化。
(電極冷卻板3)
第10圖係顯示電極冷卻板3的構造的立體圖。如圖所示，電極冷卻板3係平面觀看時呈現一部分具有凸部區域之大致圓形，以與電極單元基座2及冷卻液歧管37的表面形狀匹配。電極冷卻板3的凸部區域之外的圓形區域部分係配置在電極單元基座2上。
此外，電極冷卻板3係具有高壓開口部61、接地導通溝62、冷卻液供給溝63、冷卻液輸入孔64、冷卻液輸出孔65及氣體供給孔66。
高壓開口部61(開口部)係設為貫通電極單元基座2的中心區域。高壓開口部61係在電極冷卻板3配置於電極單元蓋1上時，平面 觀看下，具有包含電極單元蓋1的高壓導通孔41整體而比高壓導通孔41更寬廣的形狀。
接地導通溝62係設於電極冷卻板3的反面側而不貫通的溝，且設為用以經由接地導通孔42而與接地導通點P2電性連接。
冷卻液供給溝63係不露出於表面及反面而為設於電極冷卻板3的內部的中空區域。自冷卻液輸入孔64獲得的冷卻液係順著冷卻液的液流68在冷卻液供給溝63內流動。流於冷卻液供給溝63內的冷卻液最終從冷卻液輸出孔65排出。
冷卻液輸入孔64及冷卻液輸出孔65係設於電極冷卻板3的凸部區域。電極冷卻板3係配置成凸部區域位於冷卻液歧管37的表面上。
另外，電極冷卻板3可藉由將一側形成有冷卻液供給溝部分的兩個板以冷卻液供給溝部分的形成面彼此對向之方式貼合而形成。就貼合處理而言，例如，可考慮熱擴散接合或熔接。藉由上述兩個板的貼合處理，可於電極冷卻板3形成如第10圖所示的冷卻液供給溝63。
(產生器底座凸緣8及冷卻液歧管37)
第11圖係顯示產生器底座凸緣8的構造的立體圖。如圖所示，產生器底座凸緣8係平面觀看時形成為在中心部具有圓形的開口部H8，而在兩端具有第一及第二凸部區域之大致圓環狀。
在產生器底座凸緣8的內部，沿著開口部H8的外周設有冷卻液供給溝83。冷卻液供給溝83可採用摩擦攪拌銲接(Friction Stir Welding；FSW)或熔接的加工技術而形成。
冷卻液供給溝83係用以供冷卻液在產生器底座凸緣8內流通的溝。經由設於第二凸部區域的冷卻液輸入孔84供給的冷卻液係順著冷卻液的液流88R流動於冷卻液供給溝83的一方的圓周側。
之後，冷卻液係順著冷卻液上升的液流89U，從設於第一凸部區域的冷卻液輸入孔86朝向上部的冷卻液歧管37輸出。
此外，從冷卻液歧管37獲得的冷卻液係順著冷卻液下降的液流89D，流向設於第一凸部區域的冷卻液輸出孔87。
之後，冷卻液係順著冷卻液的液流88L流動於冷卻液供給溝83的另一方的圓周側。並且，冷卻液係從設於第二凸部區域的冷卻液輸出孔85排出。
第12圖係顯示冷卻液歧管37的構造的立體圖。第13圖係擴大顯示電極冷卻板3中的冷卻液的液流68的說明圖。
如第12圖所示，冷卻液歧管37係平面觀看時，呈現與產生器底座凸緣8的第一凸部區域(形成冷卻液輸入孔86及冷卻液輸出孔87的區域)匹配的形狀。冷卻液歧管37係具有各別貫通的冷卻液輸入孔96及冷卻液輸出孔97。
順著第11~13圖各別的冷卻液上升的液流89U，經由下方的產生器底座凸緣8的冷卻液輸入孔86供給的冷卻液係經由冷卻液歧管37的冷卻液輸入孔96，輸出至上方的電極冷卻板3。並且，經由電極冷卻 板3的冷卻液輸入孔64供給的冷卻液係順著冷卻液的液流68而流於冷卻液供給溝63內。
之後，通過冷卻液供給溝63的冷卻液係順著冷卻液下降的液流89D，經由冷卻液歧管37的冷卻液輸出孔97及產生器底座凸緣8的冷卻液輸出孔87，輸出至產生器底座凸緣8的冷卻液供給溝83。
(組合構造)
第14圖係示意顯示電極冷卻板3、電極單元蓋1、電極單元基座2、冷卻液歧管37及產生器底座凸緣8的組合構造的說明圖。第14圖中顯示XYZ直角坐標系。
如圖所示，冷卻液歧管37及電極冷卻板3的凸部區域係於產生器底座凸緣8的第一凸部區域上配置成電極冷卻板3的冷卻液輸入孔64、冷卻液歧管37的冷卻液輸入孔96及產生器底座凸緣8的冷卻液輸入孔86在平面觀看時對齊。
此外，以電極冷卻板3的冷卻液輸出孔65、冷卻液歧管37的冷卻液輸出孔97及產生器底座凸緣8的冷卻液輸出孔87在平面觀看時一致之方式，將冷卻液歧管37及電極冷卻板3的凸部區域配置於產生器底座凸緣8的第一凸部區域上。
另外，以電極單元蓋1的高壓導通孔41與電極單元基座2的高壓導通點P1在平面觀看時一致之方式，將電極單元蓋1配置於電極單元基座2的表面上。此外，以平面觀看時高壓開口部61(開口部)包含 高壓導通孔41整體之方式，將電極冷卻板3配置於電極單元蓋1的表面上。
此外，以電極冷卻板3的接地導通溝62、電極單元蓋1的接地導通孔42及電極單元基座2的接地導通點P2在平面觀看時一致之方式，將電極單元蓋1配置於電極單元基座2的表面上，且將電極冷卻板3配置於電極單元蓋1的表面上。
(原料氣體的供給)
在此說明具有上述構造的本實施型態的活性氣體生成裝置10中之原料氣體的供給系統。
原料氣體係從外部經由氣體供給接頭39及設於裝置殼體30的一側面的原料氣體供給路徑33，供給至裝置殼體30的收容空間SP30內。
收容空間SP30內的原料氣體係經由電極冷卻板3的氣體供給孔66及電極單元蓋1的氣體連通孔46，供給至電極單元基座2的氣體通過溝24。
依此，從氣體供給孔66及氣體連通孔46流入的原料氣體係通過氣體通過溝24內。
(高壓電極11及接地電極12的電性連接)
埋入電極單元基座2的高壓電極用溝21的高壓電極11中，電極單元基座2的中心部的高壓導通點P1成為電性連接部位。
活性氣體生成裝置10中，作為電極單元基座2的第一導通點的高壓導通點P1可經由電極單元蓋1的高壓導通孔41以及電極冷卻板3的高壓開口部61，而與高壓端子71連接。
依此，如第1圖所示，設於裝置殼體30的上部的高壓端子71與高壓電極11之間的電性連接，可藉由高壓端子71的電性連接部P71與高壓電極11的高壓導通點P1通過電極冷卻板3的高壓開口部61及電極單元蓋1的高壓導通孔41而電性連接，故可較簡單地進行。
此時，由於高壓開口部61(開口部)的開口區域充分大於高壓導通孔41，故欲將電性連接部P71與高壓導通點P1電性連接時，電性連接部P71不會與電極冷卻板3接觸。
另一方面，埋入電極單元基座2的接地電極用溝22的接地電極12中，電極單元基座2的周邊附近的接地導通點P2成為電性連接部位。
依此，電極冷卻板3與接地電極12之間的電性連接，可藉由電極單元基座2的接地導通點P2與電極冷卻板3的接地導通溝62通過電極單元蓋1的接地導通孔42而電性連接，故可較簡單地進行。
亦即，使用未圖示的接地導電構件，經由接地導通孔42連接接地導通溝62與接地導通點P2時，可較容易地將接地導通點P2電性連接至電極冷卻板3。
並且，藉由將具有導電性的電極冷卻板3設定為接地位準，可同時將接地電極12設定為接地位準。
作為電極壓板的電極冷卻板3係從上方受到未圖示的彈簧等彈性構件施加按壓力。依此，電極冷卻板3可藉由從上方施加的按壓力良好地保持接地導電構件所致之接地導通點P2與接地導通溝62之間的電性連接關係。
此外，電極冷卻板3能夠以從上方施加的按壓力穩定性良好地按壓電極單元蓋1。
(電極冷卻板3所致的冷卻功能)
以下參考第1圖、第10~14圖，說明電極冷卻板3所致的冷卻功能。
如第1圖所示，產生器底座凸緣8的上部設有冷卻液供給接頭35。冷卻液供給接頭35係使用安裝用螺絲47安裝於產生器底座凸緣8的表面上。
依此，作為冷卻媒體的冷卻液可從外部經由冷卻液供給接頭35供給至產生器底座凸緣8內。
如第1圖及第11圖所示，平面觀看時，冷卻液係從設於與冷卻液供給接頭35的供水路徑對應的位置的冷卻液輸入孔84供給至冷卻液供給溝83內。冷卻液係順著冷卻液的液流88R流動於冷卻液供給溝83的一方的圓周側，且順著冷卻液的液流89U從冷卻液輸入孔86朝向上方的冷卻液歧管37輸出。
如第1圖及第12圖所示，冷卻液係順著冷卻液上升的液流89U經由冷卻液歧管37的冷卻液輸入孔96而流向上方的電極冷卻板3。
如第1圖、第10圖、及第13圖所示，從冷卻液輸入孔64獲得的冷卻液係順著冷卻液的液流68流通於圓環狀的冷卻液供給溝63，最後從冷卻液輸出孔65排出。電極冷卻板3係藉由冷卻液流通於冷卻液供給溝63而可發揮冷卻功能。
流通於冷卻液供給溝63的冷卻液係經由冷卻液輸出孔65朝向下方的冷卻液歧管37排出。
之後，如第1圖及第12圖所示，冷卻液係順著冷卻液下降的液流89D，經由冷卻液歧管37的冷卻液輸出孔97而流向下方的產生器底座凸緣8。
並且，如第1圖及第11圖所示，在產生器底座凸緣8中，冷卻液係順著冷卻液下降的液流89D，經由冷卻液輸出孔87供給至冷卻液供給溝83。之後，冷卻液係順著冷卻液的液流88L流動於冷卻液供給溝83的另一方的圓周側，並且，經由在平面觀看時與冷卻液輸出孔85對應的區域具有排水路徑之未圖示的冷卻液排放接頭排出外部。另外，冷卻液排放接頭係與冷卻液供給接頭35同樣地設於產生器底座凸緣8的表面上。
之後，冷卻液再度從外部經由冷卻液供給接頭35供給至產生器底座凸緣8內。之後，如上所述，藉由使冷卻液流通於產生器底座凸緣8、冷卻液歧管37及電極冷卻板3內，可使冷卻液循環於電極冷卻板3的冷卻液供給溝63，且使冷卻液循環於產生器底座凸緣8的冷卻液供給溝83。
如此，藉由使冷卻液循環於電極冷卻板3的冷卻液供給溝63，可使電極冷卻板3發揮經由電極單元蓋1來冷卻電極單元基座2的冷卻功能。
此外，藉由使冷卻液循環於產生器底座凸緣8的冷卻液供給溝83，可使產生器底座凸緣8發揮冷卻電極單元基座2的冷卻功能。
(效果)
本實施型態的活性氣體生成裝置10的電極單元基座2係平面觀看時設成螺旋狀，且包含成為氣體內部流路的氣體通過溝24，以及在放電空間的下方設置成連通於氣體通過溝24的複數個氣體噴出口6(至少一個氣體噴出口)。
依此，本實施型態的活性氣體生成裝置10係複數個氣體噴出口6與放電空間之間未形成有不涉及介電體屏蔽放電的非放電空間，故可達成有效地抑制活性氣體失活的現象之效果。
此外，藉由於電極單元基座2設有複數個氣體噴出口6、高壓電極11、接地電極12及氣體通過溝24；於電極單元蓋1設有高壓導通孔41、接地導通孔42及氣體連通孔46；於電極冷卻板3設有高壓開口部61、接地導通溝62及氣體供給孔66等之較簡單的構成即可達成上述效果。因此，可謀求活性氣體生成裝置10的裝置構成的簡略化。
另外，活性氣體生成裝置10中，氣體通過溝24係平面觀看時設為成螺旋狀。因此，可不增加電極單元基座2本身的面積，從複數個 氣體噴出口6噴出氣體濃度為飽和的狀態下的活性氣體，而可謀求裝置的小型化。
此外，活性氣體生成裝置10中的電極單元蓋1係具有平面觀看時分別貫通地設於與高壓導通點P1及接地導通點P2匹配的區域之高壓導通孔41及接地導通孔42。
因此，電極單元蓋1可確保經由高壓導通孔41及接地導通孔42之高壓導通點P1及接地導通點P2與外部的電性連接功能，並且遮蓋電極單元基座2的上方。
此外，作為電極壓板的電極冷卻板3係在電極冷卻板3配置於電極單元蓋1上時，具有平面觀看下包含電極單元蓋1的高壓導通孔41且為比高壓導通孔41更寬廣的形狀的開口部之高壓開口部61。
因此，電極冷卻板3可確保經由高壓導通孔41之高壓導通點P1與外部的高壓端子71之間的電性連接功能，並且謀求接地導通點P2經由接地導通孔42與本身的電性連接功能。
此外，以從上方施加的按壓力來按壓電極單元蓋1的電極冷卻板3可穩定性良好地按壓電極單元蓋1。
另外，本實施型態的活性氣體生成裝置10中，於電極單元100內，平面觀看時，高壓電極11及接地電極12係配置成接地電極12位於電極單元基座2的最外周。
因此，可藉由存在於高壓電極11的外周的接地電極12，必定吸收從施加有高電壓的高壓電極11朝向電極單元基座2的外周部的電場向量。
此外，活性氣體生成裝置10可藉由電極冷卻板3的上述冷卻功能，經由電極單元蓋1來冷卻電極單元基座2而進行電極單元基座2的熱的除去。
另外，本實施型態的活性氣體生成裝置10由於藉由安裝用螺絲48將電極冷卻板3、電極單元蓋1、電極單元基座2及冷卻媒體循環機構(冷卻液歧管37+產生器底座凸緣8)一體地連結，故可謀求活性氣體生成裝置10的小型化。
以上已詳細說明了本發明，但上述說明的各態樣僅為例示，並非用以限定本發明。應理解未例示的無數變化例係可在不脫離本發明的範圍而思及者。
1‧‧‧電極單元蓋
2‧‧‧電極單元基座
3‧‧‧電極冷卻板
8‧‧‧產生器底座凸緣
37‧‧‧冷卻液歧管
41‧‧‧高壓導通孔
42‧‧‧接地導通孔
61‧‧‧高壓開口部
62‧‧‧接地導通溝
64‧‧‧冷卻液輸入孔
65‧‧‧冷卻液輸出孔
86‧‧‧冷卻液輸入孔
87‧‧‧冷卻液輸出孔
96‧‧‧冷卻液輸入孔
97‧‧‧冷卻液輸出孔
P1‧‧‧高壓導通點
P2‧‧‧接地導通點

Claims (5)

  1. 一種活性氣體生成裝置(10)，係使供給到發生介電體屏蔽放電的放電空間的原料氣體活性化而生成活性氣體，該活性氣體生成裝置係具備：
    電極單元基座(2)，係具有第一電極(11)及第二電極(12)，且從外部接受交流電壓；
    電極單元蓋(1)，係設於前述電極單元基座的表面上；
    電極壓板(3)，係設於前述電極單元蓋的表面上，以從上方施加的按壓力按壓前述電極單元蓋；以及
    裝置殼體(30)，係收容前述電極單元基座、前述電極單元蓋及前述電極壓板；
    前述電極單元基座係包含：
    第一及第二電極用溝(21、22)，係設成距表面為預定的形成深度；
    第一及第二電極，係埋設於前述第一及第二電極用溝，且分別具有導電性；以及
    氣體內部流路(24)，係形成於前述電極單元基座內，供原料氣體通過；
    前述氣體內部流路係設為平面觀看時呈螺旋狀，且前述第一及第二電極係平面觀看時與前述氣體內部流路一同設為螺旋狀；
    前述第一及第二電極係於端部具有第一及第二導通點(P11、P12)；
    前述第一及第二電極係配置於前述氣體內部流路的兩側，而成為隔著前述電極單元基座的一部分及前述氣體內部流路彼此相對，前述第一及第 二電極間之前述氣體內部流路內的區域成為前述放電空間，藉由接受前述交流電壓而在前述放電空間產生介電體屏蔽放電；
    前述電極單元基座更包含至少一個氣體噴出口(6)，係在前述放電空間下方設為與前述氣體內部流路連通，供給至前述放電空間的原料氣體經活性化而得之活性氣體係從前述至少一個氣體噴出口噴出；
    前述電極單元蓋係具有：氣體連通孔(46)，係設成連接至前述電極單元基座的前述氣體內部流路；以及第一及第二貫通孔(41、42)，係平面觀看時分別貫通地設於與前述第一及第二導通點匹配的區域；
    前述電極壓板係具有：開口部(61)，係平面觀看時為包含前述第一貫通孔且比前述第一貫通孔寬的形狀；以及氣體供給孔(66)，係平面觀看時設於與前述氣體連通孔匹配的區域；
    前述電極壓板係經由前述第二貫通孔與前述第二導通點電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之活性氣體生成裝置，其中，將前述第二電極設定為接地位準，且將交流電壓施加於前述第一電極；
    前述第一電極及前述第二電極係配置成平面觀看時，前述第二電極位於前述電極單元基座的最外周。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之活性氣體生成裝置，更具備冷卻媒體循環機構(8、37)，係從反面側支持前述電極單元基座，且使冷卻媒體循環於前述電極壓板；
    前述電極壓板係具有從前述電極單元蓋側冷卻前述電極單元基座之冷卻功能。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之活性氣體生成裝置，其中，前述電極單元基座、前述電極單元蓋、前述電極壓板及前述冷卻媒體循環機構係連結成一體。
  5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項所述之活性氣體生成裝置，更具備交流電壓供給端子(71)，係安裝於前述裝置殼體的上部，並供給前述交流電壓；
    前述交流電壓供給端子係經由前述開口部及前述第一貫通孔而電性連接至前述第一導通點。
TW108121757A 2019-02-13 2019-06-21 活性氣體生成裝置 TWI697581B (zh)

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