Top > Search of Japanese Patents > STATIONARY PLASMA GENERATION DEVICE

STATIONARY PLASMA GENERATION DEVICE

Patent code P130009132
Posted date Apr 18, 2013
Application number P2011-068129
Publication number P2012-204159A
Patent number P5892358
Date of filing Mar 25, 2011
Date of publication of application Oct 22, 2012
Date of registration Mar 4, 2016
Inventor
  • (In Japanese)浅井 朋彦
  • (In Japanese)井 通暁
  • (In Japanese)井口 一輝
Applicant
  • (In Japanese)学校法人日本大学
Title STATIONARY PLASMA GENERATION DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stationary plasma generation device which can generate plasma with a rotating magnetic field alone with high precision, and is compact.
SOLUTION: A stationary plasma generation device principally comprises a discharge tube 10, an antenna part 20, and a current type inverter circuit 30. The discharge tube 10 is provided with plasma generating gas. The antenna part 20 applies a rotating magnetic field rotating around an axis of the discharge tube 10 as an axis of rotation, and has a plurality of multi-turn coils 21 and a plurality of magnetic bodies 22. The plurality of multi-turn coils 21 each have an axis perpendicular to the axis of the discharge tube 10, and the plurality of magnetic bodies 22 are inserted into the respective multi-turn coils 21. The current type inverter circuit 30 drives a parallel resonance circuit including the antenna part 20.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、高周波放電を用いたプラズマ生成装置は、微細加工のためのドライエッチングや、薄膜形成のためのスパッタリング、プラズマCVD等の様々な分野で用いられている。今後は、薄膜形成等の表面処理等に用いられる低温プラズマ源や、推進源としてのプラズマスラスタ、宇宙機や宇宙エレベータのための磁化プラズマシールド等への応用が期待されている。このようなプラズマ生成手法として、プラズマ柱に直交するように回転磁場を印加する手法がある。プラズマ内に周方向の電流を定常的に駆動することにより、プラズマの一様性及び制御性を向上可能であることがこれまでに実証され、広く知られている。

回転磁場を用いたプラズマ生成装置の例としては、例えば特許文献1がある。特許文献1では、固定巻線コイルを、各種薄膜形成装置内のプラズマ処理を行う真空成膜室の外側の周囲に配置する構成が開示されている。このコイルに交流電力を投入することで、真空成膜室内に回転磁場を発生させ、プラズマ発生部周囲に大量に配置されたソレノイドコイルによる直流発散磁界との合成により、プラズマ中の荷電粒子を撹拌しつつ均一化を図り、所望の方向にプラズマを引き出すような回転磁場を生成可能であるとしている。

また、特許文献2では、プラズマ輸送部の外側に、複数のヘルムホルツコイルを同心円状に配置する構成が開示されている。このように配置された複数のヘルムホルツコイルに位相が互いに異なる電流を印加すると、複数のヘルムホルツコイルの内側に回転磁場が生成され、電子が捕捉されつつイオンが回転しながら輸送され、プラズマ処理室におけるプラズマの均一性が向上するとしている。

また、非特許文献1では、FIX(FRC Injection eXperiment)装置の真空容器内に回転磁場を印加するアンテナを配置して、回転磁場を利用した、電子によるトロイダル電流の駆動を可能とした装置が開示されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は定常プラズマ生成装置に関し、特に、回転磁場を用いた定常プラズマ生成装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
環状電流を有する定常プラズマ生成装置であって、該定常プラズマ生成装置は、
プラズマ生成ガスが提供される放電管と、
前記放電管の外部に設けられ、放電管の軸を回転軸としプラズマを生成して電流を駆動するための回転磁場を放電管に与えるアンテナ部であって、それぞれ放電管の軸の垂直方向を軸とする複数の複数巻コイルと、各複数巻コイル内にそれぞれ挿入される複数の磁性体と、を有するアンテナ部と、
前記アンテナ部を含む並列共振回路を、放電管内部に生成されるプラズマ中の電子が放電管の軸を中心として回転磁場の強度に応じた直径及び回転磁場の回転速度と同じ回転速度で回転するような、イオンと電子のサイクロトロン周波数の中間の周波数で駆動する電流型インバータ回路と、
を具備することを特徴とする定常プラズマ生成装置。

【請求項2】
 
請求項1に記載の定常プラズマ生成装置において、前記アンテナ部の複数の複数巻コイルは、複数組の一対の複数巻コイルであって、該一対の複数巻コイルは、それぞれの複数巻コイルの軸が前記放電管を挟んで同軸となるように配置されることを特徴とする定常プラズマ生成装置。

【請求項3】
 
請求項1又は請求項2に記載の定常プラズマ生成装置において、前記アンテナ部の複数の磁性体は、連続的に接続され、放電管の周囲に磁気回路を形成することを特徴とする定常プラズマ生成装置。

【請求項4】
 
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の定常プラズマ生成装置であって、さらに、前記アンテナ部は、放電管の軸方向に複数列に配置されることを特徴とする定常プラズマ生成装置。

【請求項5】
 
請求項4に記載の定常プラズマ生成装置において、放電管の軸方向に複数配置されるアンテナ部は、各アンテナ部により生成される各回転磁場が、それぞれ異なる大きさとなるようにそれぞれ制御されることを特徴とする定常プラズマ生成装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

※Click image to enlarge.

JP2011068129thum.jpg
State of application right Registered
(In Japanese)日本大学産官学連携知財センター(通称NUBIC,ニュービック)は,技術移転機関と知的財産本部の機能を兼ね備えた日本大学の産学連携の窓口です。
NUBICは,日本大学全教職員や大学院生・学部学生の豊富なアイデアや研究成果を,知的財産として戦略的に創出・保護・管理し,産業界のニーズとのマッチングを図り,企業の研究開発,新製品開発,新規事業の立上げが円滑に行われるようサポートいたします。
お気軽にご相談ください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close