(57)【要約】  プラズマ除害デバイスは、デバイスによって処理されるべきガスを受け入れるためのガス入口と、ガス出口と、を有するガスチャンバを含み、ガスチャンバの内面の少なくとも一部が、ハロゲン化合物および水蒸気を含有するガスの処理中腐食に抵抗する導電性材料で形成され、あるいはコーティングされる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ除害デバイスであって、
デバイスによって処理されるべきガスを受け入れるためのガス入口と、ガス出口と、を有するガスチャンバを含み、
ガスチャンバの内面の少なくとも一部が、ハロゲン化合物および水蒸気を含有するガスの処理中腐食に抵抗する導電性材料で形成され、あるいはコーティングされる、
ことを特徴とするプラズマ除害デバイス。
【請求項２】
ガスチャンバの内面は、少なくとも一部がガスチャンバを構成するハウジングの内面に形成された前記導電性材料の層を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
ハウジングは、ステンレス鋼で形成される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
ガスチャンバは、少なくとも一部が前記導電性材料で形成されたハウジングによって構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記導電性材料は、常磁性である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記導電性材料は、チタンからなる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記導電性材料は、反磁性である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項８】
プラズマ除害デバイスであって、デバイスによって処理されるべきガスを受け入れるためのガス入口と、ガス出口と、を有するガスチャンバを含み、
ガスチャンバの内面の少なくとも一部が、チタンで形成され、あるいはコーティングされる、
ことを特徴とするプラズマ除害デバイス。
【請求項９】
ガスチャンバの内面は、少なくとも一部がガスチャンバを構成するハウジングの内面に形成されたチタンの層を有する、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
ハウジングは、ステンレス鋼で形成される、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
ガスチャンバは、少なくとも一部がチタンで形成されたハウジングによって構成される、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
マイクロ波プラズマ除害デバイスの形態である、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記ガスチャンバの内面の少なくとも一部は、デバイスの共振空洞の内面の一部を形成する、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
ガスチャンバの中に突出する導電性部材を含み、導電性部材は、チタンで形成され、あるいはコーティングされる、請求項１２または１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
マイクロ波プラズマ除害デバイスであって、
ガス入口と、ガス出口と、を有するマイクロ波共振空洞と、
共振空洞にマイクロ波放射を導くための導波管と、を含み、
共振空洞は、ハロゲン化合物および水蒸気を含有するガスの処理中腐食に抵抗する導電性材料で形成され、あるいはコーティングされた内面を有する、
ことを特徴とするマイクロ波プラズマ除害デバイス。
【請求項１６】
空洞の内面は、少なくとも一部が空洞を構成するハウジングの内面を形成する前記導電性材料の層を含む、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
ハウジングは、ステンレス鋼で形成される、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
空洞は、少なくとも一部が、前記導電性材料で形成されたハウジングによって構成される、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記導電性材料は、常磁性である、請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記導電性材料は、チタンからなる、請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記導電性材料は、反磁性である、請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２２】
ガスチャンバの中に突出する導電性部材を含み、導電性部材は、前記導電性材料で形成され、あるいはコーティングされている、請求項１５乃至２１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２３】
マイクロ波プラズマ除害デバイスであって、
ガス入口と、ガス出口と、を有するマイクロ波共振空洞と、
マイクロ波放射を共振空洞に導くための導波管と、を含み、
共振空洞は、チタンで形成され、あるいはコーティングされる内面を有する、
ことを特徴とするマイクロ波プラズマ除害デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ除害デバイスに関する。本発明は、特に、ポリシリコンのエッチプロセスからのガス流排気を処理するためのプラズマ除害デバイスに適している。
【背景技術】
【０００２】
半導体あるいはフラットパネルディスプレイデバイスの形成中、種々の異なるプロセスガスが種々のプロセスチャンバに供給される。化学蒸着法（ＣＶＤ）を用いて薄膜あるいは層を、蒸着チャンバの中に置かれた基板あるいはウエハの表面に付着させる。このプロセスは、しばしばキャリアガスを用いて、１つ以上の反応ガスをチャンバに供給し、基板の表面に、表面で起こる化学反応を助長する条件下で供給することによって機能する。例えば、基板上に酸化シリコン層を形成するために、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と、酸素およびオゾンの一方とが、蒸着チャンバに供給され、窒化シリコン層を形成するために、シランとアンモニアが供給される。多結晶シリコン、あるいはポリシリコンは、熱によるシランあるいはクロロシランの分解によって基板上に付着される。
【０００３】
ガスは、また、例えば半導体デバイスの電極と、ソースおよびドレイン領域の形成中、蒸着層の領域の選択的エッチングを行うために、エッチチャンバに供給される。エッチングガスは、ＣＦ4、ＣＨＦ3、およびＮＦ3のようなペルフルオロ化合物、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＢＣｌ3、Ｃｌ2、およびＢｒ2のような他のハロゲン化合物、および、それらの組み合わせを含むことがある。例えば、ＣＦ4は、普通、ポリシリコン層の上に形成され、且つ、フォトレジスト層によって曝露される、窒化あるいは酸化層の領域に、開口を最初に形成するために用いられ、ＨＢｒおよびＣｌ2の混合物は、普通、露出されたポリシリコンを次にエッチングするために用いられる。
【０００４】
エッチングガスは、フォトレジストと反応して、エッチチャンバから定期的に取り除かれなければならない付着物およびタール（ｔａｒ）を形成するので、典型的にはＳＦ6および酸素からなる洗浄ガスを、エッチチャンバに定期的に供給して、望ましくない材料をチャンバから取り除く。
【０００５】
エッチチャンバ内で行われるこれらのエッチおよび洗浄プロセス中、典型的に、エッチチャンバに供給されたガスの残留量が、エッチチャンバから排気されたガスに含有される。ＣＦ4およびＳＦ6のようなペルフルオロ化合物は、温室効果ガスであり、排気ガスが大気に排出される前に、排気ガスを処理するために、除害デバイスがしばしば設けられる。除害デバイスは、排気ガスのより有害な成分を、例えば、在来のスクラビングによって、排気ガスから容易に取り除くことができる、および／または大気に安全に排気しうる種に変換する。
【０００６】
ＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3、およびＣ2Ｆ6のようなペルフルオロ化合物（ＰＦＣ）は、マイクロ波プラズマ除害デバイスを用いて、高効率でガス流から取り除くことができる。マイクロ波プラズマ反応器の例は、英国特許第２，２７３，０２７号に記載される。そのデバイスでは、導波管が、マイクロ波放射を、マイクロ波発生器から、厳密に向かい合った関係に２つの電極を収容するガスチャンバの中に導く。処理されるべきガスは、ガス入口からガスチャンバに流入し、電極の間を通るので、電極の間を流れるガスから２つの電極間にマイクロ波プラズマが点火され、維持される。電極の一方は、ガスチャンバからのガス出口をなす軸線方向の孔を有する。プラズマ内の強烈な条件下で、ガス流中の種は、エネルギー電子との衝突にさらされ、酸素あるいは水素と結合して比較的安定な副生物を生むことができる反応性種への解離を引き起こす。
【０００７】
ガス流に含有される種々の種と反応するための酸素および水素の便利な源は、水蒸気であり、除害デバイスより上流でガス流に容易に加えることができる。例えば、ＣＦ4と水蒸気との反応は、チャンバ内にＣＯ2およびＨＦを形成し、Ｃｌ2は、ＨＣｌを形成する。引き続いて、ＨＦ、ＨＣｌおよびＨＢｒは、除害デバイスより下流に配置された湿式スクラバーによってガス流から取り除かれる。
【０００８】
プラズマ除害デバイスの様々な部分、例えば、電極、電極ホルダ、およびチャンバの内面の１つ以上は、典型的には、ステンレス鋼で形成される。鉄、炭素、およびクロムに加えて、ステンレス鋼は、また、ニッケル、モリブデン、ニオブ、およびチタンのような他の元素を含有する。空気の存在下で、不動態表面酸化層が形成され、その下のステンレス鋼を腐食から保護する。しかしながら、ＨＦ、ＨＣｌ、およびＨＢｒのような酸性ガスの存在下で、不動態層は剥離されて、その下のステンレス鋼を露出させる。例えば、ＨＦは、ガスチャンバ内のペルフルオロ化合物の処理の副生物としてガスチャンバの中に存在し、ＨＣｌあるいはＨＢｒは、エッチングプロセス中、プロセスチャンバからのガス排気中に含有される。
【０００９】
一旦、酸化ニッケル層が取り除かれてしまうと、水分レベルがほんの数ｐｐｍを超えるとき、ＨＢｒおよびＨＣｌは、ステンレス鋼に含有された金属と反応することがある。ステンレス鋼表面に吸着された水のため、これらの反応の副生物は、ガスチャンバおよび電極を劣化させ、それは、除害デバイスの効率を減じることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の少なくとも好ましい実施形態の目的は、ＨＢｒ、ＨＣｌ、Ｂｒ2、あるいはＣｌ2のようなハロゲン化合物と水蒸気の様々な量を含有するガス流を処理するのに適する改良されたプラズマ除害デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の態様では、本発明は、プラズマ除害デバイスであって、デバイスによって処理されるべきガスを受け入れるためのガス入口と、ガス出口と、を有するガスチャンバを含み、ガスチャンバの内面の少なくとも一部は、ハロゲン化合物および水蒸気を含有するガスの処理中腐食に抵抗する導電性材料で形成され、あるいはコーティングされる、プラズマ除害デバイスを提供する。
【００１２】
ガスチャンバの内面は、少なくとも一部がガスチャンバを構成するハウジングの内面に形成された前記導電性材料の層を含む。例えば、ハウジングは、前記導電性材料でコーティングされた内面を有するステンレス鋼ボディで形成されるのがよい。変形例として、ガスチャンバは、前記導電性材料で形成されたハウジングによって少なくとも一部が構成されてもよい。
【００１３】
適当な材料の一例は、チタンである。チタンは、酸化性酸環境で著しい耐食性を示すことが観察されている。湿りハロゲンの強い酸化性質は、チタンに不動態表面酸化層を生じさせ、該不動態表面酸化層は、チャンバが、一般化学式ＨＸあるいはＸ2、Ｘは、Ｆ、ＣｌあるいはＢｒのようなハロゲン、を有するガスを含有する湿り大気に曝されるとき、その下のチタン材料を保護する。
【００１４】
好ましい実施形態では、プラズマ除害デバイスは、マイクロ波プラズマ除害デバイスからなるが、本発明は、また、ステンレス鋼電極および／または前記導電性材料でコーティングされたステンレス鋼ガスチャンバを有する、例えば、プラズマトーチ除害デバイスなどの、他のタイプのプラズマ除害デバイスにも適用することができる。ガスは、好ましくは、除害デバイスによって大気圧で、あるいは大気圧付近で処理される。
【００１５】
導電性材料は、反磁性あるいは常磁性である。例えば、デバイスがマイクロ波プラズマ除害デバイスのとき、材料の磁化率が弱ければ弱いほど、ガスチャンバ内に確立された磁場の材料透過性は大きくなる。従って、超常磁性材料および、鋼およびニッケルのような強磁性材料と比べて、比較的低い磁化率を有する、真鍮、金、および銀のような反磁性材料、およびチタンおよびアルミニウムのような常磁性材料の使用により、ガスチャンバ内に確立された磁場の磁力線の歪みがより小さくなり、ガスチャンバ内に発生されるプラズマの質を高める。
【００１６】
ガスチャンバは、少なくとも一部がデバイスの共振空洞内に配置されるのがよい。チタンのような材料で共振空洞の内壁を形成することにより、ステンレス鋼あるいはインコネルで形成した共振空洞と比べて導体損失の減少をもたらすことができる。共振空洞の金属表面での電磁放射の相互作用は、電流の流れを生じさせ、従って、導体損失として現れる電力損失を生じさせる。空洞の壁内に消散する電力は、壁を形成する材料のスキンの深さに正比例する。スキンの深さが大きくなればなるほど、壁内の電力消散は大きくなるので、ガス除害に利用できる電力の量が小さくなる。チタンは、ステンレス鋼のスキン深さ（約８．６ミクロン）およびインコネルのスキン深さ（約１１．４ミクロン）よりも小さいスキン深さ（約７．５ミクロン）を有するので、かくして、共振空洞の少なくとも内壁にチタンを用いることによって、デバイスの分解および除去効率を向上させることができる。その結果、導電性材料は、好ましくは８ミクロンよりも小さいスキン深さを有する。
【００１７】
第２の態様では、本発明は、プラズマ除害デバイスであって、デバイスによって処理されるべきガスを受け入れるためのガス入口と、ガス出口と、を有するガスチャンバを含み、ガスチャンバの内面の少なくとも一部が、チタンで形成され、あるいはコーティングされる、プラズマ除害デバイスを提供する。
【００１８】
第３の態様では、本発明は、マイクロ波プラズマ除害デバイスであって、ガス入口およびガス出口を有するマイクロ波共振空洞と、マイクロ波放射を共振空洞に導くための導波管と、を含み、共振空洞が、ハロゲン化合物および水蒸気を含有するガスの処理中腐食に抵抗する導電性材料で形成され、あるいはコーティングされた内面を有する、マイクロ波プラズマ除害デバイスを提供する。
【００１９】
第４の態様では、本発明は、マイクロ波プラズマ除害デバイスであって、ガス入口およびガス出口を有するマイクロ波共振空洞と、マイクロ波放射を共振空洞に導くための導波管と、を含み、共振空洞が、チタンで形成され、あるいはコーティングされた内面を有する、マイクロ波プラズマ除害デバイスを提供する。
【００２０】
第１の態様に関して上述した特徴は、第２乃至第４の態様に等しく適用することができ、その逆も同様である。
【００２１】
本発明の好ましい特徴を、添付図面を参照して、例示としてのみ、今記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１乃至４を参照すると、マイクロ波プラズマ除害デバイス１０は、導電性のハウジング１２を含む。図示するように、ハウジング１２は、長方形の断面を有する。スロット１４は、ハウジング１２に、例えば機械加工によって形成され、且つハウジング１２の幅に亘って延びて除害デバイス１０の共振空洞を提供する。共振空洞１４の一端は、マイクロ波放射をマイクロ波発生器（図示せず）から共振空洞１４の中へ導くための導波管１６に連結される。共振空洞１４の他端は、短絡部１８に連結される。
【００２３】
導波管１６は、導波管１６を通して共振空洞１４に導かれるマイクロ波放射のＴＥ01電界と実質的に平行な高さｈ1およびマイクロ波放射の電界と直交する幅ｗを有する、第１の、実質的に長方形のボディ部分２０を含む。導波管１６は、また、共振空洞１４に面する、第２の、実質的に長方形のボディ部分２２を含み、第２のボディ部分２２は、高さｈ2および幅ｗを有し、ｈ2＜ｈ1である。図示した例では、第２のボディ部分２２は、第１のボディ部分２０の高さの約３分の１の高さを有する。
【００２４】
導波管１６は、第１のボディ部分２０と第２のボディ部分２２との間に配置された、幅ｗの先細テーパ部分２４を更に含む。テーパ部分２４は、高さｈ1および幅ｗの第１のボディ部分２０に隣接した第１の端面２５ａと、高さｈ2および幅ｗの第２のボディ部分２２に隣接した第２の端面２５ｂと、を含む。テーパ部分２４は、第１のボディ部分２０と第２のボディ部分２２とが同軸になるように、端面２５ａ、２５ｂの間に延び、且つ、第２の側面２５ｂに対して鋭角に傾むけられた、第１の側面２５ｃおよび第２の側面２５ｄを更に含む。テーパ部分２４は、導波管１６の中をマイクロ波放射の伝播方向に長さｌを有し、ｌは、マイクロ波放射の波長のほぼ２分の１と等しい。
【００２５】
短絡部１８は、共振空洞１４の反対側に導波管１６の延長部を提供する。短絡部１８は、導波管１６の第２の部分２２の端部から間隔を隔てられた端プレート２６によって一部が構成されるチャンバ２７からなり、入射マイクロ波放射は端プレート２６によって反射されて、共振空洞１４内に電磁定常波を形成する。導波管１６の第２の部分２２の端に対する端プレート２６の位置は、調整できてもよい。
【００２６】
短絡部１８は、端プレート２６から間隔を隔てられた、短絡部１８を同調するための同調器２９を含む。図示例では、同調器は、ボディがチャンバ２７の中のマイクロ波放射の伝播方向に実質的に垂直にチャンバ２７の中へ延びるように短絡部１８の頂面にねじ込まれたネジ２９を含む。ネジ２９の頭２９ａを回すことによって、ネジ２９の端が、チャンバ２７内で昇降されて、短絡部１８を同調させることができる。
【００２７】
共振空洞１４は、好ましくはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、あるいは、共振空洞１４を通して導かれるマイクロ波放射を実質的に透過する、十分な耐食性を保持するのに適した、他の材料で形成された２つの絶縁プレート部材２８、３０を収容する。各プレート部材２８、３０は、共振空洞１４の中のマイクロ波放射の伝播方向と直交して延びる平らな側壁部分３２と、共振空洞１４内に実質的に円筒形のガスチャンバ３６の一部を構成する湾曲した側壁部分３４と、を有する。ガスチャンバ３６は、円形あるいは楕円形断面を有する。
【００２８】
各プレート部材２８、３０には、共振空洞１４のガスチャンバ３６へのガス入口をなす第１のボア３８が形成される。図示する除害デバイス１０では、ボア３８の１つは、ハウジング１２に取付けられ第１のガス導管４２からのガスを受けるための、ハウジング１２の側壁に形成されたガス入口ポート４０と整合される。第２のガス導管からガスを受けるための、第２のガスポートが、ハウジング１２の向かい合った側壁に選択的に形成されてもよく、ガスは、第１のガス導管４２からガスチャンバ３６に入るガスと同じでもよいし、あるいは異なっていてもよい。各ガス入口は、好ましくは、ガスが第１のガス導管４０からガスチャンバ３６に実質的に接線方向に入るように構成されているので、ガスはガスチャンバ３６の中心に向ってガスチャンバ３６内で内方に渦を巻く。ガスをガスチャンバ３６から第２のガス導管４６に導くためのガス出口ポート４４が、ハウジング１２のベースに形成される。ガス出口ポート４４は、ガスチャンバ３６の直角方向に延び、好ましくはガスチャンバ３６と同軸である。
【００２９】
各プレート部材２８、３０には、また、より小さい第２のボア４８が形成される。ボア４８の１つは、ハウジングの側壁に形成された孔５０と整合され、且つ、透明なカバープレート５２によって閉じられ、除害デバイス１０の使用中、共振空洞１４のガスチャンバ３６内に発生させたプラズマを使用者が観察できるようにするための検査窓を提供する。
【００３０】
円筒ボア５４が、また、ハウジング１２に形成され、ボア５４は、共振空洞１４の直角方向に延び、共振空洞とともに除害デバイス１０のガスチャンバを構成する。ボア５４は、好ましくは、ガスチャンバ３６およびガス出口ポート４４と実質的に同軸である。ボア５４は、導電性組立体５６を受け入れる。組立体５６は、導電性部材５８と、導電性部材５８を保持するためのホルダ６０と、を含む。
【００３１】
導電性部材５８は、細長いチューブ６２を含み、該チューブ６２は、銅あるいは他の導電性材料で形成されるのがよく、且つ、図５に、より詳細に示すように、管状先端６４に係合する。先端６４は、好ましくは、タングステン、あるいは、例えばタングステンとランタンの合金などのタングステン合金のような耐食性および耐熱性材料で形成される。先端６４は、その周りに延び、ガス入口３８とガス出口４４との間に流れるガスが先端６４を半径方向に通り、それによって先端６４の冷却を高めることができる複数の孔６５を備える。孔６５は、好ましくは、マイクロ波放射が孔６５を通るように、寸法決めされる。
【００３２】
ホルダ６０は、また、好ましくは導電性材料で形成される。導電性部材５８およびホルダ６０は、好ましくは、除害デバイス１０の使用中、電気的に接地される。ホルダ６０は、中空内部を有し、該中空内部内で、導電性部材５８のチューブ６２および先端６４が、好ましくは摺動嵌めである。ホルダ６０は、外方に延びるスカート６８を有する第１のボディ部分６６を含み、該スカート６８は、ハウジング１２のボア５４のフランジ開口部７０に配置される。Ｏ−リング７２が、スカート６８とフランジ開口部７０との間に設けられ、気密シールを形成し、スカート６８は、その周りに延びるクランプチェーン７４によってフランジ開口部７０にクランプされている。図３に示すように、Ｏ−リング７２は、好ましくは、ガスチャンバの外側、従って、その中に発生される電磁場の外側に配置され、且つ、スカート６８から下方に垂下する環状リング７６の周りに延び、環状リングは、ボア５４の直径と実質的に等しい内径を有する環状リングであり、ハウジング１２と電気的接触する。変形例として、スカート６８のベースが、ハウジング１２と電気的接触してもよい。
【００３３】
ホルダ６０は、ボア５４の中に延びる、第２の、細長いボディ部分７８を更に含む。ホルダ６０の第２のボディ部分７８は、円錐突出部８０で終わり、該円錐突出部８０は、好ましくはガスチャンバ３６の中へ突出しない。第２のボディ部分７８の内径は、円錐突出部８０で減少し、先端６４のリム８４に係合して、先端６４をホルダ６０内に保持する、肩部８２をなす。ホルダ６０の第２のボディ部分７８は、好ましくは、第１のボディ部分６６およびスカート６８の両方と一体である。
【００３４】
図５に示すように、先端６４は、好ましくはガスチャンバ３６の中へ突出する。先端６４の長さおよび／またはホルダ６０の第２のボディ部分７８の長さは、好ましくは、先端６４が、共振空洞１４に供給されるマイクロ波放射の周波数に依存して、共振空洞１４内で発生される定常波の中へ所定距離延びるように、選択される。
【００３５】
チューブ６２は、好ましくは、ホルダ６０と電気的に接触して保持される。図示するように、金属バネ８６あるいは他の導電性部品が、一端がチューブ６２に形成された第１の環状突出部８８に係合し、他端がホルダ６０にねじ込まれた金属ロックナット９０に係合するように、ホルダ６０内に配置される。
【００３６】
チューブ６２は、第１の環状突出部８８から間隔を隔てられ、ホルダ６０とチューブ６２との間に環状チャネル９４を構成する、第２の環状突出部９２を有する。冷却水の流れが、環状チャネル９４に供給され、水は、ホルダ６０を通る冷却材入口ポート９６を通して環状チャネル９４に供給され、ホルダ６０を通り、且つ、冷却材入口ポート９６と実質的に向かい合って配置された冷却材出口ポート９８を通して環状チャネル９４から排出される。
【００３７】
共振空洞に導かれる電磁放射のパワーに依存して、共振空洞１４内に生じさせた電界強さは、ガスチャンバ３６内にプラズマを点火するのには不十分であることがある。従って、グロー放電電極組立体１００が、導電性部材５８内に収容されるのがよい。電極組立体１００は、プラズマ点火グロー放電電極１０２を含み、該電極１０２は、導電性部材５８のチューブ６２内に同心に配置されるが、チューブ６２から間隔を隔てられた、細長い高電圧電極の形態である。コネクタ１０４は、電源を電極１０２に接続する。電極１０２は、ロックナット９０と同心に配置されたネジ孔にねじ込まれる。窒素、希ガス、あるいは実質的に不活性でイオン化できる他のガスのようなグロー放電ガスの流れを、ホルダ６０の第１のボディ部分６６を貫いて半径方向に延びるガス入口ポート１０８から受け入れるためのガス入口１０６が、チューブ６２に形成される。ガス入口ポート１０８は、ガス入口ポート１０８をグロー放電ガス源に連結するための、ホルダに取付けられたコネクタ１１０から、グロー放電ガスを受ける。ガス入口１０６は、好ましくは、導電性部材５８の先端６４に向ってほぼ下方に、電極１０２の周りの螺旋流路の形成を促進するために、導電性部材５８のチューブ６２のボアに関して接線方向に配置される。
【００３８】
図２に示すように、ホルダ６０がハウジング１２に取付けられるとき、導電性部材５８は、ガスチャンバ３６の中のマイクロ波の伝播方向と実質的に垂直にボア５４の中へ延び、且つ、ガスチャンバ３６とガス出口ポート４４の両方と実質的に同軸である。導電性部材５８の先端６４は、好ましくは、除害デバイス１０の使用中、共振空洞１４内に形成される電磁場の最大強さのところに配置される。
【００３９】
除害デバイス１０の通常使用中、冷却水の流れが、環状チャネル９４に供給される。ガスは、ガス入口ポート４０からガスチャンバ３６の中へポンプで圧送され、ガスチャンバ３６内で螺旋状に流れ、ガス出口ポート４４からガスチャンバ３６を去り第２のガス導管４６に入る前に、導電性部材５８の先端６４の下を通る。
【００４０】
導波管１６による磁電管のためのマイクロ波放射は、共振空洞１４の中に供給され、かくして、ガスチャンバ３６の中に供給される。短絡部１８の端プレート２６は、マイクロ波を反射させ、共振空洞１４内に定常波を形成し、導電性部材５８の先端６４が、ガスチャンバ３６内の電界を強める。導波管１６のテーパ部分２４は、プラズマのエネルギー吸収を最大にすると同時に、導波管１６の第１のボディ部分２０と第２のボディ部分２２との間の界面からのマイクロ波放射の透過と反射を妨げるのに役立つ。導電性部材５８の先端６４に対するホルダ６０のスカート６８の下面１１２の形状および位置は、スカート６８の下面１１２が、ハウジング１２のボア５４の内面およびホルダ６０の第２のボディ部分の外面とともに、導電性部材５８の平面のインピーダンスをマイクロ波放射の周波数で導波管１６のインピーダンスに合致させるための同軸の同調器を提供するように、選択される。
【００４１】
グロー放電電極組立体１００を用いてガスチャンバ３６内でプラズマを点火するとき、グロー放電ガスを、チューブ６２のガス入口ポート１０６から、チューブ６２のボアへ流入させる。低電圧高電流源が、電極１０２に接続され、高電圧が、電極１０２に一時的に加えられる。高電圧は、電極１０２の先端からチューブ６２の近位部分に向うグロー放電ガスにコロナ放電を生じさせる。そのコロナ放電は、低電圧源からの大電流をアースに流すことができる通路を提供する。大電流の流れは、グロー放電ガスにグロー放電の形成を引き起こす。かくして形成されたグロー放電を、チューブ６２内のグロー放電ガスの流れによって、導電性部材５８の先端６４からガスチャンバ３６の中へ移動させる。ガスチャンバ３６内のマイクロ波放射は、グロー放電に効率的に結合することができ、典型的には１秒未満でプラズマが点火し、電極１０２への電源が切られた後（典型的には２あるいは３秒内）、ガスチャンバ３６に供給されたマイクロ波放射によって単独で維持される安定したマイクロ波プラズマになる。
【００４２】
ガスチャンバ３６内で点火されたプラズマは、ガスチャンバ３６の中を流れるガスとともに、ガスチャンバ３６からガス出口ポート４４を通して運び出され、第２のガス導管４６内に収容される。かくして、プラズマは、先端６４の下に発生され、且つガス出口ポート４４から第２のガス導管４６の中へ延びる炎に似ている。除害デバイス１０の使用中、第２のガス導管４６内に生じる高温のため、第２のガス導管４６を冷却するために、水のような冷却材を、第２のガス導管４６の外面に吹き付けるのがよい。
【００４３】
排気ガスがＨＢｒ、ＨＣｌ、Ｂｒ2、およびＣｌ2のようなガスを含有するとき問題が生じる。チャンバ３６の中に存在するＨＢｒおよびＨＣｌは、ガスチャンバ３６内で起こる反応の副生物として発生されるＨＦと一緒に、ハウジング１２内のいかなるステンレス鋼表面からも不動態表面酸化層を剥離し、ステンレス鋼を露出させる。ガスチャンバ３６に入る排気ガス内に存在する水蒸気は、露出されたステンレス鋼表面上に吸着し、ＨＢｒ、ＨＣｌ、Ｂｒ2、あるいはＣｌ2とステンレス鋼の金属成分との反応によって、これらの表面の腐食を助長する。これらのステンレス鋼成分の表面の劣化に加えて、腐食からの副生物が、共振空洞１４に入るマイクロ波と干渉し、これは、ガスチャンバ３６内で起こるガス処理の分解および除去効率の減少をもたらすことがある。
【００４４】
これに照らして、ガスチャンバ３６に入るガスが、水蒸気と同時にあるいは水蒸気と別々に、ＨＢｒ、ＨＣｌ、Ｂｒ2、あるいはＣｌ2のようなハロゲン化合物を含有しそうであるとき、ハウジング１２の内面、および好ましくはホルダ６０のようなデバイス１０の他の導電性部品もまた、そのようなハロゲン化合物および水蒸気を含有するガスの処理中耐食性である導電性材料で形成され、あるいはコーティングされる。導電性材料は、好ましくはハウジング１２を通過するマイクロ波と実質的に磁気的に干渉しないように、常磁性あるいは反磁性である。導電性材料の１つの適当な例は、ハロゲン化合物による剥離に抵抗する表面酸化物を形成するチタンである。従って、ハウジング１２およびホルダ６０は、チタンあるいは、より好ましくは、任意適当な技術によって内面にチタン層を形成したステンレス鋼のような他の材料で形成されるのがよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、マイクロ波プラズマ除害デバイスの外側斜視図である。
【図２】図２は、図１のデバイスの側面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線に沿ったデバイスの断面図である。
【図４】図４は、図２のＢ−Ｂ線に沿ったデバイスの断面図である。
【図５】図５は、図３で特定された領域Ｃの拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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