JP2002542586A

JP2002542586A - 大域大気圧プラズマジェット

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Publication number: JP2002542586A
Application number: JP2000612978A
Authority: JP
Inventors: セルウィン、ガリー、エス．; ババヤン、スティーブ、イー．; ヒックス、ロバート、エフ．
Original assignee: THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF CARIFORNIA
Current assignee: THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF CARIFORNIA
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 2000-04-21
Publication date: 2002-12-10
Also published as: US6262523B1; WO2000063943A1; EP1171900A1; EP1171900B1; AU4655700A; CA2370991A1; EP1171900A4

Abstract

(57)【要約】プラズマ放電を用いる装置１０であって、１３．５６ＭｈＺの高周波電力を用いて大気圧およびほぼ室温で動作可能なものが開示される。この放電は、約３００Ｗの印加電力で２５０℃よりも熱くないガス相発散を生成し、はっきりした非熱的特性を呈する。この装置１０は、２つの平坦で、平行な電極１４であって、それらのあいだの容積にプラズマを発生するために採用された電極を含む。イオン化を制限するヘリウムを含むガスの混合物を用いること、速い流体速度を使用すること、および高周波電力印加電極を適切に隔離することによって、装置内でのアークの発生を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［技術分野］本発明は概してプラズマ放電の発生、より詳しくは物質加工、溶剤不要な表面
洗浄および汚染除去に適した大面積の大気圧プラズマを発生する装置に関する。
本発明はカルフォルニア大学の理事に対してアメリカ合衆国のエネルギー局によ
って与えられた契約第Ｗ−７４０５−ＥＮＧ−３６の下に政府補助によってなさ
れたものである。政府は、この発明に対して特定の権利を有する。

【０００２】［背景技術］プラズマおよびプラズマの発生については多年に渡って研究されてきた。現在
、多数の用途に対して使用されているいくつかのタイプのプラズマ発生装置があ
る。周知の大気圧誘電体バリア放電は、安定した、連続、かつ、均質プラズマで
はなく、むしろ、一連の短寿命の自己消滅アークである。この放電発生システム
は、二つの平行電極を含み、その一方の上に固体誘電体絶縁層を伴っている。こ
の誘電体層はアークの消滅を的確に行なう作用をする。このような放電によって
処理される基板は、短寿命アークによって局部的損傷を受ける（たとえば、Ｙ．
サワダ他によるＪ．Ｐｈｙｓ．Ｄ；Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２８，１６６１（１９
９５）およびＴ．ヨコヤマ他によるＪ．Ｐｈｙｓ．Ｄ；Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２
３，１１２５（１９９０）参照）。

【０００３】マイクロビーム・プラズマ発生装置も、内部電極と外部電極との間に誘電体（
クオーツ管）を必要とする。このようなマイクロビーム・デバイスは、高プラズ
マ・ガス流速度を伴う低電力で作動する。マイクロビーム・プラズマ発生装置に
よって形成された小さい堆積点の大きさが、堆積速度を紛らわしくし、またスケ
ール・アップを難しくさせることがある（たとえば、Ｈ．Ｈａ他によるＪ．Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ，Ｓｏｃ．１４２，２７２６（１９９５），Ｋ．イノマタ他
によるＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６４，４６（１９９４）およびＨ．コイ
ヌマ他によるＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６０，８１６（１９９２）参照）
。

【０００４】プラズマ・トーチも熱放電またはアーク放電と呼ばれている。これらの方法は
プラズマ・スプレイ金属コーティング工業においての利用に成功してきた。しか
し、動作温度がしばしば、多くの場合において容認できるものではない１０，０
００ケルビン（絶対温度）を超える（たとえば、Ｈ．Ｓ．Ｕｈｍ他による「プラ
ズマ科学に関する１９９７年ＩＥＥＥ国際会議の議事録」、１９９７年５月１９
〜２２日、サン・ディエゴ（ＩＥＥＥ、ニューヨーク、１９９７）、ｐ．１５２
およびＡ．マツバラ他によるＪａｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｐａｒｔ．１
３５，４５４１（１９９６）参照）。

【０００５】コロナ放電は小さい照射領域を有している。したがって、発生した反応種の量
は工業的用途には少なすぎる（たとえば、Ｅ．Ｎａｓｓｅｒによる「ガス状イオ
ン化およびプラズマ電子の基礎」、Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎ
ｅｗＹｏｒｋ，１９７１，Ｍ．Ｇｏｌｄｍａｎ他による「ガス状電子」Ｖｏｌ
，１，Ｍ．Ｎ．ＨｉｒｓｈおよびＨ．Ｊ．Ｏｓｋａｍ（アカデミック・プレス、
ニューヨーク、１９７８）、ｐ．２１９〜２９０およびＲ．Ｓ．Ｓｉｇｍｏｎｄ
他による「ガス中の電気的破壊および放電」ＰａｒｔＢ，Ｅ．Ｅ．Ｋｕｎｈａ
ｒｄｔおよびＬ．Ｈ．Ｌｕｅｓｓｅｎ（プレナム・パブリッシング社（Ｐｌｅｎ
ｕｍＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏ．），ニューヨーク，１９８３），ｐ．１〜
６４参照）。

【０００６】低圧プラズマは、一般的に半導体工業において堆積、エッチングおよびアッシ
ングに使用される。このタイプのプラズマは、高価なポンピング・システムを備
えた真空室を必要とする。さらに、低圧であることが発生イオンをして基板に衝
撃を加えることを可能にし、下にある基板層に損傷を与え、基板の温度をあげる
（たとえば、Ａ．Ｃ．Ａｄａｍｓ他による「ＶＬＳＩのための低温度処理法」、
ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，Ｐｅｎｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ
，１９８６，Ｆ．Ｓ．Ｂｅｃｋｅｒ他、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ，Ｔｅｃｈｎｏｌ．
Ｂ５，１５５５（１９８７），Ｍ．Ｆ．Ｃｅｉｌｅｒ，Ｊｒ．他、Ｊ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｃｈｅｍ，Ｓｏｃ．１４２，２０６７（１９９５），Ｋ．Ｉｋｅｄａ他、
Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ，Ｓｏｃ，１４３，１７１５（１９９６），Ｋ．Ｍ
ｕｒａｓｅ，Ｊａｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，３３，１３８５（１９９４），
Ｗ．Ｊ．Ｐａｔｒｉｃｋ他、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ，Ｓｏｃ，１３９，２
６０４（１９９２）およびＳ．Ｋ．Ｒａｙ他、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ，「光学と電
子について」６，７３（１９９６）参照）。

【０００７】ジョン・Ｒ・ロス他による「１気圧における均一グロー放電プラズマ」と称す
る１９９５年５月９日登録の米国特許第５，４１４，３２４号において、１気圧
の静止状態グロー放電プラズマが、一対の絶縁され、均等に隔置され、１〜１０
０ｋＨｚで実効値（ｒｍｓ）１〜５ｋＶの電位で付勢された平坦金属電極間の容
積内に発生されることが開示されている。ロス他は、グロー放電プラズマは印加
された直流もしくは高周波（ｒｆ）電界よって付勢された自由電子によって生成
されると述べている。これらの電子は、中性分子と衝突してそれらにエネルギー
を伝送し、種々の活性種を形成する。これらの活性種には準安定物質、原子種、
自由遊離基、分子フラグメント、モノマー、電子およびイオンが含まれていてよ
い。低供給ガス流が維持された環境絶縁エンクロージャは、このエンクロージャ
の漏洩レートを等しくするようにプレート集合体を包囲している。実際は、装置
の通常動作に関する流量条件は教示されていない。物質は電極間のプラズマを通
って処理され、物質はイオンを含むすべてのプラズマ組成に露呈される。たとえ
ば、ジョン・Ｒ・ロス他による１９９５年４月４日登録の「大気圧におけるポリ
マー物質のグロー放電プラズマ処理方法および装置」と称する米国特許第５，４
０３，４５３号およびジョン・Ｒ・ロス他による１９９５年１０月１０日登録の
「大気圧におけるポリマー物質のグロー放電プラズマ処理方法および装置」と称
する米国特許第５，４５６，９７２号を参照する。

【０００８】ヒデオミ・コイヌマ他による二つの特許、「プラズマ処理方法およびプラズマ
発生デバイス」と称する１９９３年３月３０日登録の米国特許第５，１９８，７
２４号および「プラズマ発生デバイス」と称する１９９４年１１月２９日登録の
米国特許第５，３６９，３３６号は、中心電極、中心電極を取り囲む周辺のシリ
ンダー状電極、およびこれら両者間に発生する直接アーク放電を防ぐために電極
間に挿入された絶縁シリンダーとを含むプラズマ発生デバイスを開示している。
両電極と絶縁シリンダーは、この中にシリンダー状放電空間を規定するように同
心状に配置されている。高周波電気エネルギーを中央電極に印加することによっ
て、グロー放電が中心電極と絶縁シリンダー間に生ぜしめられる。反応ガスが放
電空間の一端から導入され、グロー放電によって励起され、プラズマによって処
理される被加工材上に照射される励起プラズマとして他方端から放出される。コ
イヌマ他の装置は、高周波放電電流を導通する必要があるために絶縁シリンダー
を薄く維持しなければならないので、大きい寸法にすることができない。さらに
、誘電体が反応ガスによって衝撃を受け、また、位相遅れを生じるので放電を維
持するためには高電圧と低電流を使用しなければならない。

【０００９】したがって、本発明の一つの目的は、プラズマ外部の大きい領域に渡って処理
する物質のために非イオン反応種の相当量を発生するための装置を提供すること
である。

【００１０】したがって、本発明の一つの目的は、大気圧でプラズマ外部の大きい領域に渡
って処理する物質のために非イオン反応種の相当量を発生するための装置を提供
することである。

【００１１】本発明の付加的な目的、利点および新しい特徴を、つぎの説明でその一部を説
明し、またある一部は当業者にとってつぎの実験から明らかになるであろうし、
また本発明を実施することによって分かるであろう。本発明の目的および利点は
添付の請求の範囲にとくに説明した装置およびその組み合わせによって実現され
、達成できるだろう。

【００１２】［発明の開示］上述の目的および他の目的を達成するために、ここに実施し概説する本発明の
目的によれば、本明細書における大気圧プラズマ放電を発生する装置は、二つの
対向する平面であってたがいに平行に隔離して配置され接地された導電壁と、閉
封端と、開口端を有するチャンバと、対向する導電壁から等距離にあり、かつ平
行に配置され、これによって二つの容積を規定するようにチャンバ内に配置され
た平坦な導電性電極と、二つの容積のおのおのを通してガスを流す手段と、高周波エネルギーを平坦電極に印加して連続プラズマ放電が平坦電極とチャンバ
の接地導電壁のおのおのとのあいだに発生し、プラズマ放電のガス状生成物を大
気圧でチャンバの開口端を通して放出する手段とを含む。

【００１３】本発明の他の観点において、その目的と他の意図によれば、その大気圧プラズ
マ放電から反応種の濃縮物を含むガス状ジェットを発生する装置は；平坦で接地
された導電壁と、閉封端と開口端を有するチャンバと；前記平坦で接地されたチ
ャンバの導電壁と平行に隔離して配置され、そこにひとつの容積を規定する平坦
な導電性電極と；前記容積にガスを流す手段と；前記平坦な導電性電極に高周波
電力を供給して、前記平坦な電極と平坦で接地されたチャンバの導電壁とのあい
だに一様で連続的なプラズマ放電を発生させる高周波電力供給手段とを備えてい
る。

【００１４】本発明のさらに他の実施例において、その目的と意図によると、本明細書の反
応種の濃縮物を含むガス状ジェットを発生する方法が、閉封端と開口端を有する
チャンバの平坦な導電性壁と、その平坦な導電性壁から隔置され、かつ、平行に
配置されたチャンバー内に位置付けられた平坦な導電性高周波電力印加電極との
あいだの領域を通して流れるガスに肉眼では観察不可能なアークを有する均質の
大気圧プラズマ放電を発生し、これによって両者間に容積を形成し、それによっ
て反応種を含むプラズマ放電のガス状生成物を大気圧でチャンバの開口端から放
出させる工程を含んでいる。

【００１５】本発明の有効性と利点は、一般的に基板の劣化を生ぜしめるイオンまたは高温
源に対して基板を露呈させることなく、基板と相互作用させる反応種の強力スト
リームの発生を含んでいる。プラズマ・ジェットが大気圧で作動するので、複雑
かつ高価な真空チャンバは必要ない。

【００１６】本発明の一部と共同し、これを形成する添付図面は、説明を伴って本発明の二
つの実施例を示し、また、本発明の原理を説明する働きをする。

【００１７】［発明の詳細な説明］概略的に説明すると、本発明は大きいスケールの材料をエッチングないし清浄
するのに使用することができる大気圧で大きい領域のプラズマ放電を発生するた
めの装置を含んでいる。この幅に限定されるものではないが、本発明の技術に基
づいて構成された装置は幅４インチの表面を処理できる。原理的には、大きいサ
イズ（すなわち、１メートルまたはこれより大きく、かつ、数１０キロワットの
電力を処理することができる）大気圧プラズマ・ジェットが容易に構成できる。
プラズマ放電は、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を使用して、大気圧でほぼ室温
で動作することができる。プラズマ・トーチとは異なり、放電は約３００Ｗの印
加電力で２５０℃よりも熱くないガス相発散を生成し、はっきりした非熱的特性
を呈する。一実施例において、二つの平行な平坦電極が使用され、両者間の領域
にプラズマが発生する。金属および他の物質を迅速に清浄ないしエッチングする
能力のある長寿命の準安定物質および反応種の「ジェット」は、電極の開口端を
こえて８インチまで延長して発生する。フィルムおよびコーティングもこれらの
種によって除去することができる。イオン化を制限するＨｅ（ヘリウム）を含む
ガス混合物を使用すること、速い流体速度を使用すること、および高周波電力印
加電極を適切に成形するすることによって、装置内のアークの発生を防ぐ。大気
圧動作のために、低圧プラズマ源および従来のプラズマ処理方法とは異なり、活
性プラズマ放電をこえた充分に長い距離に渡ってイオンが残存して被加工材に噴
射することはない。したがって、準安定種および反応種はエッチング反応を発生
して表面に分散させなければならず、これによって物質の等方性エッチングを保
証する。プラズマ・ジェットの操作の成功の鍵は：（１）衝突過程と壁の作用に
よる電子の損失を超える率で電子を発生させること；（２）プラズマを高いイン
ピーダンスに維持することによってアークの発生を制限すること；および（３）
ジェットから対象面まで走行するのに充分な時間を大気圧においても持続する反
応性準安定種および原子を発生することである。

【００１８】本発明の装置によると、ポリイミド・フィルムが、Ｏ₂／Ｈｅ混合ガスにより
、同じ供給ガスを使用した従来の低圧プラズマの約３０倍の速さでエッチングさ
れた。本発明は選択的に表面をエッチングするのに使用することができる。すな
わち、Ｏ₂／Ｈｅプラズマ混合ガスを使用して発生した反応種は、金属面または
ガラス面をそれほどエッチングしないことがわかった。改善された選択度は、イ
オン衝突なしに発生する化学エッチング処理から得られる。すなわち、イオンは
プラズマ放電内部で形成されるが、問題となるほどのイオン密度は本装置から放
出されるのが観測されていない。

【００１９】本発明の提示した好ましい実施例を参照して、その例を添付図面に示してここ
に詳細に説明する。同一の参照符号は類似ないし同一構造を示すのに使用される
。図面を参照して、図１ａは本発明の装置１０の完全に支持された平坦な固体板
中央電極の側部断面平坦面（断面Ａ−Ａ）の概略図である。１３．５６ＭＨｚの
商業帯域周波数で動作する容量結合高周波（ｒｆ）源１２は、高周波電力を固体
中央ないし電力印加平坦電極１４に供給し、計測ガス源１６が中央電極１４とチ
ャンバ２２の接地された平坦な導電性壁２０ａと２０ｂとのあいだの領域１８ａ
と１８ｂを通して選択されたガスを速い流れで提供する。電源、ケーブルおよび
コネクタが比較的安価で幅広く入手可能なので、半導体産業のためのプラズマ処
理装置の稼働周波数でもあるこの従来の励起周波数を使用することが非常に望ま
しい。さらに、この周波数における無規制の操作が連邦通信委員会（ＦＣＣ）に
よって許可されている。ガスがチャンバ２２内の開口端２３を通して放出される
。準安定種および他の反応種が、接地されたチャンバの端から８インチまで延長
するプルーム（気流）内に観測された。処理される物質がこのプルーム内に配置
される。接地されたノズル２４が放出プラズマ・ガスの速度をあげるとともにそ
の範囲を局部集中するのを助ける。平坦電極１４が、装置の前面から断面図（断
面Ｂ−Ｂ）で示された図１ｂに示したクォーツまたはセラミックの電気的絶縁体
２４ａと２４ｂによって、接地導電性壁２０ａと２０ｂから均一な距離に支持さ
れている。図１ｂにおいて、導電性壁２０ａの丸みの付けられたエッジ２６ａと
２６ｂと導電性壁２０ｂの丸みの付けられたエッジ２８ａと２８ｂも示されてい
る。接地電極２０ａと２０ｂは、給水連結部３０ａと３０ｂおよび３２ａと３２
ｂを通って循環する水によって冷却される。図１ｃは装置の平面図であり、断面
図を参照している。大気圧における動作は安定しており、繰り返しに適しており
、また両プラズマ放電は容易に点火される。大気中での動作は低圧放電動作から
の直線的な補外法によって予想されるよりもずっと高いガス相反応準安定種の変
換を生成する。プラズマ・トーチとは異なり、本装置は３００Ｗの高周波電力で
約２５０℃より熱くないガス相放出を生成し、また、ソース（源）内部の分光分
析によって測定された明瞭な非熱的特性を示す。本装置では、アーク発生は、イ
オン化を制限するＨｅガス混合物を使用すること、高い流れ速度を使用すること
、また高周波電力電極を適切に成形することによって阻止される。Ｈｅ／Ｏ₂混
合ガスに対して、２５０から１５００Ｗのあいだの１３．５６ＭＨｚの無線周波
電力で、４インチ×４インチ×１／４インチの高周波電力印加ステンレス・スチ
ール電極と、大気圧で２５から５０ｓｌｐｍ間のＨｅ流量と、０．１２５から１
．５ｓｌｐｍ間のＯ₂の流量で、ポリイミド・フィルムのエッチング・レートが
０．５から３．５μｍ／分であることが判明した。約３５０Ｖまでの高周波電圧
が、この電極と、１／１６インチの導電性壁とのあいだの空間に対して高周波（
無線周波）電力印加電極に印加することができる。本発明における装置の単一放
電（片側）プラズマ動作をさせるには、誘電体が容積１８ａまたは１８ｂのいず
れかに配置され、その中へのガスの流れが閉塞されるか、または高周波電力印加
電極と放電がなくなるようにしなければならない容積の導電性壁とのあいだの空
間は、プラズマ放電がその中で形成されないように充分大きく形成される。

【００２０】プラズマを維持するのに必要とされる電子密度は、ホロー（中空）カソード効
果、すなわち、軸流方向を除いてすべての表面におけるシース反発により電子ト
ラッピングによる電子損失を最少にすることで、またγ−モード中の操作（たと
えば、Ｍ．Ａ．ＬｉｅｂｅｒｍａｎｎとＡ．Ｊ．Ｌｉｃｈｔｅｎｂｅｒｇ，Ｗｉ
ｌｅｙによる「プラズマ放電の原理と材料処理」ｐｐ３６７〜３６８（１９９４
）参照。これにおいて、電子損失は接地金属面と電力印加金属面からの二次電子
放出と光電子放出との組み合わせによって補償される）により、増大するという
ことを示す根拠がある。図２ａ〜２ｃは、中空カソード効果の結果として性能が
改善されることが期待される本発明の区分化ロッドの実施例を示している。図２
ａは平坦な多層ロッド中央電極の側部断面図（断面Ａ−Ａ）の概略を示し、図２
ｂはその前端から見たチャンバの断面図（断面Ｂ−Ｂ）を示し、一方、図２ｃは
とくに断面参照符号を付して示した平面図である。

【００２１】区分化ロッド３４は絶縁体２４ａと２４ｂによって正しい位置に保持されたス
ロット付き金属バー（図示省略）内にその両端で支持されるとともに、高周波（
ｒｆ）電源１２に電気的に接続されている。本装置は、ｒｆ電力供給される中央
電極としてリニア・アレイ状に直線配列に取り付けられた少なくとも１７個の１
／４インチ直径のステンレススチールのロッドを使用している。ガスが、ジェッ
トの幅を広げる０．５インチ直径の穴に連結された結合部材を介してプラズマ・
ジェットに導入される。この穴は供給ガス圧を均等にするために使用される。穴
からの供給ガスは、直線配列のロッドが取り付けられたプラズマ・ゾーンに続い
ている細いスリットを通って流出する。

【００２２】図３ａは、本発明の片持式に取り付けられた平坦な固体板中央電極の大面積大
気圧プラズマ・ジェットの実施例の側面図（断面Ａ−Ａ）の概略図であり、図３
ｂはその前端から見たチャンバの断面図（断面Ｂ−Ｂ）であり、一方、図３ｃは
とくに断面参照符号を付して示した平面図である。この図において、ソリッド電
極３６が絶縁（テフロン（登録商標））支持ブロック３８を使用して一端で支持
されている。無線周波エネルギーが電源１２を使用して電極３６に供給されてい
る。高周波エネルギーは電源１２を用いて電極３６に供給される。本実施例は、
中央電極が片持式構造を使用して保持されているので、大型化することがより困
難である。ジェットの長さが伸びるにつれて、中央電極は重量負荷が増大するの
で、支持ブロック３８内で撓むことがある。この撓みがｒｆ電力供給電極と平坦
な接地電極間の均一ないし均等な空間を達成することをより困難にしている。ギ
ャップが小さくなればなるほど、放電がより密になり、またアーク発生がより発
生し易くなる。図１と２に示した実施例を使用することにより、この困難さが回
避され、またスケーリングが多数の産業上の用途に必要とされる大面積プラズマ
源の設計と使用を可能にする。

【００２３】チャンバ排気中にイオンが存在しないことが、基板の損傷を回避するとともに
エッチングまたはクリーニング（洗浄）の選択度を増大させる。ガスの高速流量
が１００℃に近い温度を維持する作用をしている。他の大気圧プラズマが開発さ
れているが、これらは大面積にわたって均一ではなく、あるいは１０，０００℃
を超えて稼働する。低処理温度が広範囲の材料をエッチングしクリーニングする
のに必要とされる。本発明の他の利点は、エッチング・レートが他のプラズマ処
理によってなされるよりもずっと高いことである。

【００２４】したがって、本発明は大きい処理領域を処理することが可能であり、またより
大きいｒｆ電力を扱うことができる。所望のスケールアップを実行するために、
いくつかのガイドラインが使用される：すなわち、（１）電力印加電極と接地電
極間の空間（スペーシング）が０．０６２５インチの最小限に保持される（しか
し、ある場合においては、より大きいギャップ距離が縦方向長さの関数として許
容される。すなわち、プラズマ導電率がほぼ一定レベルに維持されるように実行
される。）；（２）流れの断面積が増大するにつれて、流量も増大して、直線速
度が一定に維持されるか、または３４フィート／秒（２５℃および１大気圧にお
いて）より大きく維持される；（３）印加電力密度（ワット／ｃｍ³の単位）が
一定に維持されるか、または二つの電極間のギャップ容積がスケールアップされ
るにつれて、増大される。これらのスケーリング・パラメータはガイドラインで
あり、また相当量の変化が本発明の実行中に生じることが認識される。

【００２５】本発明のこれまでの説明は図示と説明の目的で示されたものであり、開示した
正確な形態まで網羅したものでもなく、あるいはこれに限定することを意図する
のもではなく、また多数の修正例および変形例も上述の教示に照らして可能であ
る。これらの実施例は本発明の原理とその実際上の適用例を最もよく説明するた
めに選択され説明されたのもであり、これによって当業者にとっては本発明を種
々の実施例にもっともよく利用し、また種々の修正例を特定使用に適するように
考慮することが可能である。本発明の範囲はここに添付した請求の範囲によって
規定されることを意図している。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】本発明の完全に支持された平坦な固体板状中央電極の大面積大気圧プラズマ・
ジェットの実施例の側部断面（断面Ａ−Ａ）の概略図である。

【図１ｂ】前端から見た本装置の断面図（断面Ｂ−Ｂ）である。

【図１ｃ】とくに断面図の切断位置を示した本装置の平面図である。

【図２ａ】本発明の完全に支持された平坦な固体板状中央電極の大面積大気圧プラズマ・
ジェットの実施例の側部断面（断面Ａ−Ａ）の概略図である。

【図２ｂ】前端から見た本装置の断面図（断面Ｂ−Ｂ）である。

【図２ｃ】とくに断面図の切断位置を示した本装置の平面図である。

【図３ａ】本発明の完全に支持された平坦な固体板状中央電極の大面積大気圧プラズマ・
ジェットの実施例の側部断面（断面Ａ−Ａ）の概略図である。

【図３ｂ】前端から見た本装置の断面図（断面Ｂ−Ｂ）である。

【図３ｃ】とくに断面図の切断位置を示した本装置の平面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ババヤン、スティーブ、イー．アメリカ合衆国、92648 カリフォルニア州、ハンティントンビーチ、ペースモントドライブ 6182 (72)発明者ヒックス、ロバート、エフ．アメリカ合衆国、90024 カリフォルニア州、ロサンゼルス、ロッケスターアベニュー 10624 Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA30 BC06 BC10 CA03 CA25 CA62 CA63 DA02 EB43 EC01 EC21 FB04 FB06 FB12 FC11 4K030 CA17 DA03 DA04 EA04 FA03 JA09 JA18 KA15 KA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大気圧のプラズマ放電から濃縮された反応種を含むガスジェ
ットを発生する装置であって、（ａ）平坦で接地された導電壁と、閉封端と開口端を有するチャンバと、（ｂ）前記平坦で接地されたチャンバの導電壁と平行に隔離して配置され、そこ
にひとつの容積を規定する平坦な導電性電極と、（ｃ）前記容積にガスを流す手段と、（ｄ）前記平坦な導電性電極に高周波電力を供給して、前記平坦な電極と平坦で
接地されたチャンバの導電壁とのあいだに一様で連続的なプラズマ放電を発生さ
せる高周波電力供給手段とを備え、プラズマ放電によるガス生成物をチャンバの開口端から大気圧で放出するガスジ
ェット発生装置。
【請求項２】前記チャンバの平坦で、接地された導電壁が、そこを通って
流れる液体によって冷却されてなる請求項１記載の大気圧プラズマ放電を発生す
る装置。
【請求項３】さらに、前記ガス状生成物の速度を増加させるために、前記
チャンバの開口端に配置されたノズルをさらに備えてなる請求項１記載の大気圧
プラズマ放電を発生する装置。
【請求項４】前記流れるガスがＯ₂／Ｈｅの混合物を含む、請求項１記載
の大気圧プラズマ放電から反応種の濃縮物を含むガス状のジェットを発生する装
置。
【請求項５】大気圧プラズマ放電を発生する装置であって、（ａ）二つの対向する平面であってたがいに平行に隔離して配置され接地された
導電壁と、閉封端と、開口端を有するチャンバと、（ｂ）対向する導電壁から等距離にあり、かつ平行に配置され、これによって二
つの容積を規定するようにチャンバ内に配置された平坦な導電性電極と、（ｃ）二つの容積のおのおのを通してガスを流す手段と、（ｄ）高周波エネルギーを平坦電極に印加して連続プラズマ放電が平坦電極とチ
ャンバの接地導電壁のおのおのとのあいだに発生し、プラズマ放電のガス状生成
物を大気圧でチャンバの開口端を通して放出する手段とを含む装置。
【請求項６】前記チャンバの平坦で、平行に接地された導電壁が、そこを
通って流れる液体によって冷却されてなる請求項５記載の大気圧プラズマ放電を
発生する装置。
【請求項７】さらに、前記ガス状生成物の速度を増加させるために、前記
チャンバの開口端に配置されたノズルをさらに備えてなる請求項５記載の大気圧
プラズマ放電を発生する装置。
【請求項８】前記流れるガスがＯ₂／Ｈｅの混合物を含む、請求項５記載
の大気圧プラズマ放電を発生する装置。
【請求項９】反応種の濃縮物を含むガス状ジェットを発生する方法が、閉
封端と開口端を有するチャンバの平坦な導電性壁と、その平坦な導電性壁から隔
置され、かつ、平行に配置されたチャンバー内に位置付けられた平坦な導電性高
周波電力印加電極とのあいだの領域を通して流れるガスに肉眼では観察不可能な
アークを有する均質の大気圧プラズマ放電を発生し、これによって両者間に容積
を形成し、それによって反応種を含むプラズマ放電のガス状生成物を大気圧でチ
ャンバの開口端から放出させる工程を含んでいる。
【請求項１０】前記チャンバの平坦で、接地された導電壁が、そこを通っ
て流れる液体によって冷却されてなる請求項９記載の大気圧プラズマ放電を発生
する装置。
【請求項１１】前記流れるガスがＯ₂／Ｈｅの混合物を含む、請求項９記
載の反応種の濃縮物を含むガス状のジェットを発生する装置。
【請求項１２】大気圧のプラズマ放電から濃縮された反応種を含むガスジ
ェットを発生する装置であって、（ａ）平坦で、接地された導電性電極、および平坦で、導電性を有する絶縁され
た電極を交互に有するチャンバであって、前記接地された電極が前記平坦な絶縁された
電極と平行に隔離するように、絶縁された電極が前記チャンバ内に配置され、こ
れにより複数の容積を規定するチャンバと、（ｂ）前記複数の容積にガスを流す手段と、（ｃ）前記絶縁された電極に高周波電力を供給して、前記絶縁された電極のおの
おのとそれに最も近い平坦で接地されたチャンバの導電壁とのあいだに一様で連
続的なプラズマ放電を発生させる高周波電力供給手段とを備え、プラズマ放電によるガス状生成物をチャンバの開口端から大気圧で放出するガス
ジェット発生装置。
【請求項１３】前記接地された導電電極が、そこを通って流れる液体によ
って冷却されてなる請求項１２記載の大気圧プラズマ放電を発生する装置。
【請求項１４】さらに、前記ガス状生成物の速度を増加させるために、前
記チャンバの開口端に配置されたノズルをさらに備えてなる請求項１２記載の大
気圧プラズマ放電を発生する装置。
【請求項１５】前記流れるガスがＯ₂／Ｈｅの混合物を含む、請求項１２
記載の大気圧プラズマ放電から反応種の濃縮物を含むガス状のジェットを発生す
る装置。