JP2017010792A - Plasma generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ発生装置に関する。 The present invention relates to a plasma generator.
大気圧近傍の圧力条件下において、対向電極となる一方の印加電極と他方の接地電極との間をプラズマ生成用のガスで満たし、印加電極に高周波励起用電圧を印加することでプラズマを生成させ、そのプラズマを被処理物に吐出させることで洗浄処理を行うプラズマ発生装置が知られている。プラズマ中にはイオン、電子、ラジカル、紫外線が存在し、これらが被処理物に対してエッチング(マイクロ単位で削る)作用又はアッシング(燃焼、剥離)作用することで汚れ等の洗浄処理が行なわれる。 Under pressure conditions near atmospheric pressure, the plasma is generated by filling the gap between one application electrode serving as the counter electrode and the other ground electrode with a plasma generating gas and applying a high frequency excitation voltage to the application electrode. A plasma generator that performs a cleaning process by discharging the plasma onto an object to be processed is known. In the plasma, ions, electrons, radicals, and ultraviolet rays exist, and these are subjected to an etching (shaving in micro units) action or an ashing (combustion, peeling) action on the object to be processed to remove dirt and the like. .
特許文献1では、プラズマを発生される対向電極を円筒状としたプラズマトーチのノズルからプラズマを吐出し、被処理物を切断するプラズマ切断装置が開示されている。このプラズマトーチの対向電極やノズルは高温のプラズマアークに直接さらされるため、高熱による損耗を抑制する必要があった。そのため、対向電極やノズルの周辺に冷却水が流れる水路を形成して対向電極やノズルを冷却するとともに、対向電極用の冷却水路とノズル用の冷却水路とを分離することで電気腐食による損耗も抑制し、プラズマトーチの耐久性の向上を図っている。 Patent Document 1 discloses a plasma cutting apparatus that discharges plasma from a nozzle of a plasma torch in which a counter electrode that generates plasma is cylindrical, and cuts an object to be processed. Since the counter electrode and nozzle of the plasma torch are directly exposed to a high temperature plasma arc, it is necessary to suppress wear due to high heat. Therefore, the counter electrode and the nozzle are cooled by forming a water channel through which the cooling water flows around the counter electrode and the nozzle, and the counter electrode cooling water channel and the nozzle cooling water channel are separated from each other, thereby causing wear due to electric corrosion. It is suppressed and the durability of the plasma torch is improved.
しかしながら、特許文献1に記載のプラズマ切断装置(プラズマ発生装置)は、プラズマトーチの高熱や電気腐食による損耗を抑制する上で非常に有効であるが、対向電極用の冷却水路とノズル用の冷却水路とを分離する構成とするために、プラズマトーチの構造が複雑になるという問題があった。 However, the plasma cutting device (plasma generating device) described in Patent Document 1 is very effective in suppressing wear due to high temperature and electric corrosion of the plasma torch, but the cooling water channel for the counter electrode and the cooling for the nozzle. There is a problem in that the structure of the plasma torch is complicated in order to separate the water channel.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係るプラズマ発生装置は、励起用電圧を受ける電極部と、前記電極部を収容していて、プラズマ用ガスが通過する内部空間を有している外装部と、前記外装部に配置されていて、前記内部空間と外部とを連通している開口部と、を備え、前記内部空間を構成している面に凹凸があることを特徴とする。 Application Example 1 A plasma generator according to this application example includes an electrode part that receives an excitation voltage, an exterior part that contains the electrode part and has an internal space through which a plasma gas passes, And an opening that is disposed in the exterior portion and communicates the internal space with the outside, and has a surface that forms the internal space and is uneven.
本適用例によれば、プラズマ用ガスが通過する内部空間を構成している面に凹凸があるため、開口部から挿入されたプラズマ用ガスが内部空間を構成している面との接触面積が大きくなり、プラズマ用ガスによって電極部や外装部を効率良く冷却することができる。そのため、プラズマトーチの内部空間を構成している面に凹凸を形成するという簡単な構成で、耐久性に優れたプラズマトーチを有するプラズマ発生装置を得ることができる。 According to this application example, since the surface forming the internal space through which the plasma gas passes is uneven, the contact area between the plasma gas inserted from the opening and the surface forming the internal space is small. The electrode portion and the exterior portion can be efficiently cooled by the plasma gas. Therefore, a plasma generator having a plasma torch with excellent durability can be obtained with a simple configuration in which irregularities are formed on the surface constituting the internal space of the plasma torch.
[適用例2]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記凹凸が前記内部空間の前記電極部側の面に配置されていることが好ましい。 Application Example 2 In the plasma generator according to the application example described above, it is preferable that the unevenness is disposed on a surface of the internal space on the electrode part side.
本適用例によれば、内部空間のプラズマを発生させることで高温となる電極部側の面に凹凸を配置することで、プラズマ用ガスによる冷却をより効率的にし、プラズマトーチの高熱による損耗をより抑制することができる。 According to this application example, by arranging the unevenness on the surface on the electrode part side, which becomes high temperature by generating plasma in the internal space, cooling by the plasma gas is made more efficient, and wear due to high heat of the plasma torch is reduced. It can be suppressed more.
[適用例3]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記凹凸が周期状に配置されていることが好ましい。 Application Example 3 In the plasma generator according to the application example described above, it is preferable that the unevenness is arranged in a periodic manner.
本適用例によれば、周期状の凹凸は旋盤装置などで溝入れ加工を繰り返し施すことより容易に加工することができるため、簡単な構成で耐久性に優れたプラズマトーチを有するプラズマ発生装置を得ることができる。 According to this application example, since the periodic unevenness can be easily processed by repeatedly performing grooving with a lathe device or the like, a plasma generator having a plasma torch having a simple structure and excellent durability is provided. Can be obtained.
[適用例4]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記凹凸が螺旋状であることが好ましい。 Application Example 4 In the plasma generator according to the application example described above, it is preferable that the unevenness is spiral.
本適用例によれば、螺旋状の凹凸は旋盤装置などでねじ切り加工を施すことにより容易に加工することができるため、簡単な構成で耐久性に優れたプラズマトーチを有するプラズマ発生装置を得ることができる。 According to this application example, since the spiral irregularities can be easily machined by threading with a lathe device or the like, a plasma generator having a plasma torch with excellent durability with a simple configuration is obtained. Can do.
[適用例5]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記凹凸が前記電極部を囲んでいることが好ましい。 Application Example 5 In the plasma generator according to the application example, it is preferable that the unevenness surrounds the electrode portion.
本適用例によれば、凹凸が電極部を囲んで形成されていることにより、プラズマ用ガスとの接触面積をより大きくし、プラズマを発生させることで高温となる電極部をより効率的に冷却することができる。 According to this application example, since the unevenness is formed so as to surround the electrode part, the contact area with the plasma gas is increased, and the electrode part that becomes high temperature is cooled more efficiently by generating plasma. can do.
[適用例6]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記凹凸が前記電極部の外側の面に配置されている螺旋であることが好ましい。 Application Example 6 In the plasma generation apparatus according to the application example described above, it is preferable that the unevenness is a spiral arranged on the outer surface of the electrode portion.
本適用例によれば、電極部の外側の面に螺旋(めねじ)を形成することで、螺旋が凹凸を有する内部空間となり、螺旋内部にプラズマ用ガスを通過させることで電極部を冷却することができる。 According to this application example, by forming a spiral (female screw) on the outer surface of the electrode unit, the spiral becomes an internal space having irregularities, and the electrode unit is cooled by allowing the plasma gas to pass through the spiral. be able to.
[適用例7]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記凹凸がタップにより形成されていることが好ましい。 Application Example 7 In the plasma generator according to the application example described above, it is preferable that the unevenness is formed by taps.
本適用例によれば、タップは螺旋を容易に形成することができるため、螺旋の内部に螺旋状の凹凸を有する内部空間を容易に加工することができる。 According to this application example, since the tap can easily form a spiral, an internal space having spiral irregularities inside the spiral can be easily processed.
[適用例8]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記外装部はプラズマ吐出用の吐出孔を有し、前記開口部が前記電極部と前記吐出孔とが並ぶ方向で、前記吐出孔の側に寄って配置されていることが好ましい。 Application Example 8 In the plasma generator according to the application example described above, the exterior portion includes discharge holes for plasma discharge, and the discharge holes are arranged in a direction in which the electrode portions and the discharge holes are aligned. It is preferable that it is arranged close to the side.
本適用例によれば、プラズマ用ガスを供給する開口部が吐出孔の側に寄って配置されているため、開口部から供給されたプラズマ用ガスは、凹凸を有する面で構成された内部空間を通過し、プラズマが発生される電極部へ到達する。そのため、プラズマ用ガスが凹凸を有する面との接触面積を長く且つ大きくとることができる。従って、凹凸を介して電極部をより効率的に冷却することができる。 According to this application example, since the opening for supplying the plasma gas is disposed near the discharge hole, the plasma gas supplied from the opening is an internal space formed by a surface having irregularities. And reach the electrode part where plasma is generated. Therefore, the contact area between the plasma gas and the uneven surface can be made long and large. Therefore, it is possible to cool the electrode portion more efficiently through the unevenness.
[適用例9]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記電極部は、筒状の外部電極と、前記外部電極の内部に配置されている内部電極と、を有していることが好ましい。 Application Example 9 In the plasma generating apparatus according to the application example described above, it is preferable that the electrode portion includes a cylindrical external electrode and an internal electrode disposed inside the external electrode. .
本適用例によれば、筒状の外部電極の内部に内部電極が配置されているため、外部電極又は内部電極のどちらか一方に励起用電圧を印加することにより、外部電極と内部電極との間にプラズマを発生させることができる。 According to this application example, since the internal electrode is arranged inside the cylindrical external electrode, by applying an excitation voltage to either the external electrode or the internal electrode, Plasma can be generated between them.
[適用例10]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記外部電極と前記内部電極との空隙と、前記内部空間とが連通していることが好ましい。 Application Example 10 In the plasma generation apparatus according to the application example described above, it is preferable that a gap between the external electrode and the internal electrode communicates with the internal space.
本適用例によれば、外部電極と内部電極との空隙と内部空間とが連通しているため、内部空間を通過したプラズマ用ガスを外部電極と内部電極との空隙に入れることができる。そのため、外部電極と内部電極との空隙にプラズマ用ガスを満たし、励起用電圧を印加することによりプラズマを発生させることができる。 According to this application example, since the gap between the external electrode and the internal electrode communicates with the internal space, the plasma gas that has passed through the internal space can be put into the gap between the external electrode and the internal electrode. Therefore, plasma can be generated by filling the gap between the external electrode and the internal electrode with a plasma gas and applying an excitation voltage.
[適用例11]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記外部電極と前記内部電極の少なくとも一方は、前記空隙側の面に誘電体層を配置していることが好ましい。 Application Example 11 In the plasma generator according to the application example described above, it is preferable that at least one of the external electrode and the internal electrode has a dielectric layer disposed on the surface on the air gap side.
本適用例によれば、外部電極と内部電極の少なくとも一方の外部電極と内部電極との空隙側の面に誘電体層を配置しているため、アーク放電を防止し均一なグロー状の放電とすることができ、プラズマを安定して発生させることができる。 According to this application example, since the dielectric layer is disposed on the air gap side surface of at least one of the external electrode and the internal electrode, the arc discharge is prevented and the uniform glow discharge It is possible to generate plasma stably.
[適用例12]上記適用例に記載のプラズマ発生装置において、前記外部電極と前記内部電極の少なくとも一方が、材料にアルミニウムを含み、且つ前記誘電体層がアルマイトであることが好ましい。 Application Example 12 In the plasma generator according to the application example described above, it is preferable that at least one of the external electrode and the internal electrode includes aluminum as a material, and the dielectric layer is anodized.
本適用例によれば、外部電極と内部電極の少なくとも一方をアルミニウムを含む材料とすることで、熱伝導率が大きいため、冷却効率を良くすることができ、表面を酸化することでアルマイトの誘電体層を容易に形成することができる。また、表面が傷ついてアルマイトの誘電体層の一部が無くなっても、大気中の空気により自然酸化もしくは、酸素原子を含むガスを用いてプラズマを発生させることで、アルマイトを形成することができるので、耐久性の向上を図ることができる。 According to this application example, since at least one of the external electrode and the internal electrode is made of a material containing aluminum, the thermal conductivity is large, so that the cooling efficiency can be improved, and the anodized dielectric is obtained by oxidizing the surface. A body layer can be formed easily. In addition, even if the surface is damaged and a part of the dielectric layer of the alumite is lost, the alumite can be formed by generating natural plasma with air in the atmosphere or using a gas containing oxygen atoms. Therefore, durability can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure shown below, the size and ratio of each component may be described differently from the actual component in order to make each component large enough to be recognized on the drawing. is there.
<第1実施形態>
先ず、本発明の第1実施形態に係るプラズマ発生装置の一例として、円筒状のプラズマトーチを有するプラズマ発生装置を挙げ、その概略構成について、図1から図3を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るプラズマ発生装置の構成を示す概略図である。図2は、本発明の第1実施形態に係るプラズマトーチの構成を示す概略縦断面図である。図3は、図2におけるA−A線の概略横断面図である。
<First Embodiment>
First, as an example of the plasma generating apparatus according to the first embodiment of the present invention, a plasma generating apparatus having a cylindrical plasma torch is cited, and its schematic configuration will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma generator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing the configuration of the plasma torch according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG.
本実施形態のプラズマ発生装置10は、図1に示すように、プラズマを発生するプラズマトーチ20、励起用電圧を供給するRF電源30、プラズマトーチ20とRF電源30とのインピーダンスを整合する整合器40、プラズマ用ガスを供給するガスボンベ50、プラズマ用ガスの供給量を調整するマスフローコントローラー(MFC)60、およびプラズマトーチ20に供給するプラズマ用ガスを制御するバルブ70などを備えている。
As shown in FIG. 1, the
プラズマトーチ20は、図2に示すように、筒状で、電極部84を収容していて、プラズマ用ガスが通過する内部空間80を有している外装部82と、励起用電圧を受ける電極部84と、を含み構成されている。
As shown in FIG. 2, the
外装部82は、長辺方向の両端が閉じた筒状であり、一方の端部に長辺方向に沿って貫通しているプラズマ吐出用のノズルである吐出孔86が設けられている。また、電極部84と吐出孔86とが並ぶ方向で、吐出孔86の側に寄って配置され、長辺方向に交わる方向に沿って貫通し、内部空間80と外部とを連通するプラズマ用ガスの供給口となる開口部88が設けられている。外装部82の材質としては、放熱性に優れているアルミニウムが好ましい。
The
電極部84は、円筒状であり接地電極となる外部電極90と印加電極となる内部電極92とにより構成されており、外装部82の内部空間80に収容されている。筒状の外部電極90の内部に内部電極92が配置されており、外部電極90と内部電極92とが接触しないように空隙94が設けられている。外部電極90と内部電極92とによる空隙94は、外装部82の他方の端部において内部空間80と連通している。また、外装部82、外部電極90、および内部電極92は、図3に示すように、同心円状に配置されている。なお、外部電極90と内部電極92の材質としては、アルミニウムやチタンやSUS(ステンレス)が用いられる。
The
外部電極90は、外装部82の一方の端部の内部空間80側に接合されており、外部電極90の空隙94側の面に石英ガラスやセラミックなどの誘電体層96が配置され、反対側の内部空間80を構成している面に凹凸98が配置されている。
The
誘電体層96は、プラズマを発生させる場合に、アーク放電を防止し均一なグロー状の放電を得るために配置されている。本実施形態では外部電極90に誘電体層96を配置しているが、これに限定されることはなく、外部電極90と内部電極92の少なくとも一方の空隙94側の面に配置されていればよい。
The
凹凸98は、電極部84を構成する外部電極90の内部空間80を構成する側の面に、筒状の長手方向に沿って周期状に配置されており、電極部84を囲んで形成されている。これは、内部空間80を通過するプラズマ用ガスとの接触面積を大きくするためであり、冷却効率を高めるためである。凹凸98の材質としては、熱伝導率の大きい金属材料等が好ましい。また、周期状の凹凸98は旋盤装置などで溝入れ加工を施すことにより容易に加工することができる。なお、凹凸98は、外部電極90と一体化されていてもよい。一体化することで、凹凸98と外部電極90と接合する接合材料などを必要としないため、内部空間80における冷却効率をより高めることができる。
The
本実施形態では、凹凸98を周期状に配置しているが、これに限定されることはなく、凹凸98を螺旋状に配置してもよい。螺旋状でも周期状と同様な効果を得ることができるためである。なお、螺旋状の凹凸98は旋盤装置などでねじ切り加工を施すことにより容易に加工することができる。
In the present embodiment, the
内部電極92は、外部電極90が接合されている外装部82の端部とは反対側の他方の端部に石英ガラスやセラミックなどの絶縁部100を介して接合されている。
The
なお、外部電極90と内部電極92の少なくとも一方をアルミニウムを含む材料とすると、アルミニウムは熱伝導率が大きいため、冷却効率を良くすることができる。また、表面を酸化することでアルマイトの誘電体層96を容易に形成することができる。更に、表面が傷ついて誘電体層96であるアルマイトの一部が無くなっても、大気中の空気により自然酸化もしくは、酸素原子を含むガスを用いてプラズマを発生させることで、アルマイトを形成することができるので、耐久性の向上を図ることができる。
Note that when at least one of the
次に、プラズマトーチ20におけるプラズマ発生のメカニズムについて再び図2を参照して説明する。なお、図2において、矢印はプラズマ用ガスやプラズマの流れを示している。
外装部82に設けられた開口部88にヘリウム(He)やアルゴン(Ar)などのプラズマ用ガスが導入されると、プラズマ用ガスは外装部82と電極部84とにより構成される内部空間80を開口部88側から内部電極92が外装部82に接合されている側に向かって流れる。そのため、プラズマを発生させることによって加熱された外部電極90は、導入された低温のプラズマ用ガスによって、外部電極90に接して設けられている凹凸98を介して、冷却される。
Next, the plasma generation mechanism in the
When a plasma gas such as helium (He) or argon (Ar) is introduced into the
その後、プラズマ用ガスは内部電極92が外装部82に接合されている側の内部空間80を通過し外部電極90と内部電極92とに構成される空隙94に流れ込み、空隙94がプラズマ用ガスで満たされる。その時、RF電源30(図1参照)から励起用電圧が印加電極である内部電極92に印加されると、外装部82を介してグランドに接地される接地電極である外部電極90との間で均一なグロー状の放電を生じプラズマ用ガスが励起され、空隙94にプラズマが発生する。なお、本実施形態では、外部電極90を接地電極とし、内部電極92を印加電極として説明しているが、これに限定されることはなく、外部電極90を絶縁材を介して外装部82に接合し印加電極として、内部電極92と外装部82を電気的に接合し接地電極としても構わない。この場合でも本実施形態と同様な効果が得られる。
Thereafter, the plasma gas passes through the
発生したプラズマは開口部88から導入されるプラズマ用ガスにより空隙94から吐出孔86方向に押し出され、吐出孔86から外装部82の外部へ吐出される。吐出されたプラズマを被処理物に照射することで、被処理物の表面に付着した有機物などの汚れをアッシングし、洗浄することができる。
The generated plasma is pushed out from the
なお、プラズマを吐出するために空隙94に送り込まれたプラズマ用ガスは、励起用電圧によりプラズマとなり吐出孔86より吐出される。この動作を繰り返すことにより、プラズマを安定して吐出し被処理物を洗浄することができる。
Note that the plasma gas sent into the
以上で述べたように、本実施形態のプラズマ発生装置10は、外装部82と電極部84とにより構成される内部空間80において、内部空間80を構成している電極部84側の面、つまり外部電極90の内部空間80側の面に、プラズマ用ガスとの接触面積を大きくすることができる凹凸98が設けられている。そのため、プラズマ用ガスが内部空間80を通過して、プラズマを発生する外部電極90と内部電極92との空隙94に到達する際に、空隙94で発生するプラズマにより加熱された外部電極90を低温のプラズマ用ガスで効率良く冷却することができる。従って、耐久性に優れたプラズマトーチ20を有するプラズマ発生装置10を得ることができる。
As described above, the
また、凹凸98は周期状に配置されており、周期状の加工も旋盤装置などで溝入れ加工を繰り返し施すことにより容易に行うことができる。そのため、プラズマ用ガスによる冷却効率を高める凹凸98を容易に製造でき、耐久性に優れたプラズマトーチ20を有するプラズマ発生装置10を得ることができる。
The
また、凹凸98は電極部84の外部電極90を囲んで配置されているため、プラズマ用ガスとの接触面積をより大きくすることができ、プラズマを発生させることで高温となる電極部84をより効率的に冷却することができる。
Further, since the
また、外装部82の一方の端部にプラズマ吐出用の吐出孔86が設けられ、プラズマ用ガスを供給する開口部88が吐出孔86の側に寄って配置されている。そのため、開口部88から供給されたプラズマ用ガスは、凹凸98を有する面で構成された内部空間80を通過し、プラズマが発生される電極部84の空隙94へ到達するまでに、プラズマ用ガスとの接触面積を長く且つ大きくすることができるので、プラズマ用ガスと凹凸98との接触時間が長くなり冷却効率をより高くすることができる。
In addition, a
また、電極部84は筒状の外部電極90の内部に内部電極92が配置されており、外部電極90と内部電極92との空隙94と内部空間80とが連通しているため、内部空間80を通過したプラズマ用ガスを空隙94に満たし、内部電極92に励起用電圧を印加することにより空隙94にプラズマを発生させることができる。
Further, in the
また、外部電極90の空隙94側の面に誘電体層96を配置しているため、アーク放電を防止し均一なグロー状の放電とすることができ、プラズマを安定して発生させることができる。
In addition, since the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係るプラズマ発生装置のプラズマトーチ20aについて、図4から図7を参照して説明する。
図4は、本発明の第2実施形態に係るプラズマトーチの構成を示す概略縦断面図である。図5は、図4におけるB−B線の概略横断面図である。図6は、図4におけるC−C線の概略横断面図である。図7は、図4におけるD−D線の概略横断面図である。
以下、第2実施形態に係るプラズマトーチ20aについて、前述した第1実施形態のプラズマトーチ20との相違点を中心に説明する。また、同様の構成には、同一符号を付してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing the configuration of the plasma torch according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line CC in FIG. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along line DD in FIG.
Hereinafter, the
第2実施形態に係るプラズマトーチ20aは、図4に示すように、外装部82aの形状が異なっている。
外装部82aは、円筒状であり、長手方向に沿って絶縁部100を介して内部電極92を接合する側と、中央部と、吐出孔86が設けられている側と、ではそれぞれ内部構造が異なっている。
As shown in FIG. 4, the
The
外装部82aの絶縁部100を介して内部電極92を接合する側は、図5に示すように、内部空間80a1が外装部82aの内側の面と内部電極92の外側の面により構成されている。この内部空間80a1により、開口部88から導入され中央部の内部空間80a2を通過したプラズマ用ガスを外部電極90と内部電極92とによる空隙94に送り込むことができる。
On the side where the
外装部82aの中央部は、図6に示すように、外部電極90と内部電極92とを有する電極部84の外周となる外側の面、つまり電極部84を取り囲む外装部82aに内部空間80a2となる複数の螺旋(めねじ)が配置されている。これら複数の螺旋は、内部電極92を絶縁部100を介して接合されている側の内部空間80a1と、吐出孔86が設けられた側の内部空間80a3と、を連通している。そのため、開口部88から導入されたプラズマ用ガスを各内部空間80a3,80a2,80a1を通過させて空隙94へ送り込むことができる。
As shown in FIG. 6, the central portion of the
電極部84の外側に設けられた螺旋は、内周部に形成されたねじ山が凹凸98aとなり、内部空間80a2を構成する。そのため、螺旋の内部となる凹凸98aを有する内部空間80a2にプラズマ用ガスを通過させることで電極部84を冷却することができる。また、螺旋の凹凸98aは、めねじ加工用のタップにより加工することができるため、凹凸98aを有する内部空間80a2となる螺旋を容易に形成することができる。
In the spiral provided on the outer side of the
外装部82aの吐出孔86が設けられている側は、図7に示すように、内部空間80a3が外装部82aの内側の面と外部電極90を囲む外装部82aの外側の面により構成されている。この内部空間80a3により、開口部88から導入されプラズマ用ガスが外装部82aの中央部を長手方向に沿って貫通する複数の螺旋による内部空間80a2に供給することができる。そのため、電極部84の外周部をプラズマ用ガスにより冷却することができる。
As shown in FIG. 7, the side where the
このような構成とすることで、螺旋により構成される内部空間80a2をプラズマ用ガスが通過する際に、螺旋のねじ山が凹凸98aとなり、プラズマ用ガスとの接触面積が大きくなるため、電極部84を冷却することができる。そのため、耐久性に優れたプラズマトーチ20aを有するプラズマ発生装置を得ることができる。
With such a configuration, when the plasma gas passes through the internal space 80a2 formed by the spiral, the screw thread of the spiral becomes the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係るプラズマ発生装置のプラズマトーチ20bについて、図8を参照して説明する。
図8は、本発明の第3実施形態に係るプラズマトーチの構成を示す概略縦断面図である。
以下、第3実施形態に係るプラズマトーチ20bについて、前述した第1実施形態のプラズマトーチ20との相違点を中心に説明する。また、同様の構成には、同一符号を付してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a
FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view showing the configuration of the plasma torch according to the third embodiment of the present invention.
Hereinafter, the
第3実施形態に係るプラズマトーチ20bは、外装部82bおよび電極部84bの形状が異なっており、外部電極90bが外装部82bの外部に設置されている。
外装部82bは、内部空間80bを有する略円筒状であり、内部空間80bに印加電極となる内部電極92bが配置されている。外装部82bの一方の端部には、内部電極92bが絶縁部100を介して接合されており、内部電極92bが延出する方向に交わる方向に沿って貫通する第1開口部86bが設けられている。他方の端部には、内部電極92bが延出する方向に沿って貫通する第2開口部88bが設けられている。
In the
The
電極部84bは、接地電極となる外部電極90bと印加電極となる内部電極92bなどで構成されている。
内部電極92bは、内部空間80b側の面に周期状の凹凸98bが配置されており、第2開口部88bが設けられている側の先端側で、外部電極90bとの空隙94b側に、均一なグロー状の放電とするために必要な誘電体層96bが配置されている。
The electrode portion 84b includes an
The
第1開口部86bから導入されたプラズマ用ガスは、外装部82bの内部空間80bを通過する際に、内部電極92bに設けられた凹凸98bと接触し内部電極92bを冷却し、内部電極92bと外部電極90bとの空隙94bに送られた後に、励起用電圧が内部電極92bに印加されると、空隙94bにおいてプラズマを発生する。よって、外部電極90b上にシリコンウェーハなどの被処理物102を配置しておくことにより、発生したプラズマを被処理物102の表面に照射することで被処理物102の表面を洗浄することができる。
When the plasma gas introduced from the
このような構成とすることで、発生させるプラズマにより加熱される内部電極92bに設けられた凹凸98bがプラズマ用ガスとの接触面積を大きくし冷却効率を高めている。そのため、耐久性に優れたプラズマトーチ20bを有するプラズマ発生装置を得ることができる。
With such a configuration, the
10…プラズマ発生装置、20…プラズマトーチ、30…RF電源、40…整合器、50…ガスボンベ、60…マスフローコントローラー、70…バルブ、80…内部空間、82…外装部、84…電極部、86…吐出孔、88…開口部、90…外部電極、92…内部電極、94…空隙、96…誘電体層、98…凹凸、100…絶縁部、102…被処理物。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記電極部を収容していて、プラズマ用ガスが通過する内部空間を有している外装部と、
前記外装部に配置されていて、前記内部空間と外部とを連通している開口部と、を備え、
前記内部空間を構成している面に凹凸があることを特徴とするプラズマ発生装置。 An electrode receiving an excitation voltage;
An exterior part containing the electrode part and having an internal space through which the plasma gas passes;
An opening that is disposed in the exterior and communicates the internal space with the outside,
A plasma generating apparatus characterized in that the surface constituting the internal space has irregularities.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015125408A JP2017010792A (en) | 2015-06-23 | 2015-06-23 | Plasma generator |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2015125408A JP2017010792A (en) | 2015-06-23 | 2015-06-23 | Plasma generator |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2017010792A true JP2017010792A (en) | 2017-01-12 |
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ID=57761666
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2015125408A Pending JP2017010792A (en) | 2015-06-23 | 2015-06-23 | Plasma generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2017010792A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101933318B1 (en) * | 2017-09-04 | 2018-12-27 | 한국기초과학지원연구원 | Plasma apparatus having dual-type plasma discharge unit |
| KR20230066776A (en) * | 2021-11-08 | 2023-05-16 | 한국핵융합에너지연구원 | Microwave plasma source |
-
2015
- 2015-06-23 JP JP2015125408A patent/JP2017010792A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101933318B1 (en) * | 2017-09-04 | 2018-12-27 | 한국기초과학지원연구원 | Plasma apparatus having dual-type plasma discharge unit |
| KR20230066776A (en) * | 2021-11-08 | 2023-05-16 | 한국핵융합에너지연구원 | Microwave plasma source |
| KR102639699B1 (en) * | 2021-11-08 | 2024-02-21 | 한국핵융합에너지연구원 | Microwave plasma source |
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