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ニュースリリース ニュースリリース
 
2008.8.12
 
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
東京工業大学大学院総合理工学研究科

大気圧マルチガス高純度プラズマの開発に成功
‐ 半導体プロセシング,大気圧CVDの高速化や新物質の創造に貢献 ‐


 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO技術開発機構)の産業技術研究助成事業(予算規模:約50億円)の一環として,東京工業大学大学院総合理工学研究科は,大気圧下でアルゴン,ヘリウム,窒素,酸素,二酸化炭素,亜酸化窒素,空気やそれらの混合ガスを安定的に熱プラズマ化できる,マルチガス高純度プラズマ源を開発しました。このプラズマ源は電極を使用しないため,高純度のプラズマが生成でき,また,プラズマ中に液体を直接導入することも可能です。今まで大気圧では所望のプラズマが生成できないために応用が進んでいなかった,半導体プロセシング,大気圧CVD,新物質創造,液体・気体の直接分解処理などに応用が可能であり,各工程の高速化や材料の低減,低コスト化などが期待できます。


1.背景
 半導体プロセシングなど,従来のプラズマ処理は真空容器中の低気圧下で行われていますが,ここ数年,真空容器を必要としない大気圧プラズマの開発が注目を集めています。大気圧プラズマは真空容器の開閉を必要としないため,連続的な処理が可能です。また,従来の低気圧プラズマよりも高密度のプラズマを生成できるため,桁違いの高速処理が期待できます。しかし,大気圧下でプラズマを生成することは原理的に容易でないため,これまでに開発されている大気圧プラズマ装置では,使用できるプラズマガスはアルゴン,ヘリウム,窒素などのプラズマ化しやすいガスに制限されていました。

2.訴求点
今回の開発成果は以下の点が特徴・訴求点です。
1. 今回開発したマルチガスプラズマ源では,アルゴン,ヘリウム,窒素のほか,従来困難であった酸素,二酸化炭素,亜酸化窒素,空気やこれらの混合ガスも安定に大気圧プラズマ化することができます。
2. プラズマ生成中にガスの混合比を変更することも可能です。
3. プラズマ源は電極を使用しない誘導結合方式であるため,プラズマ中に電極材料が混入せず,高純度なプラズマを生成できます。
4. プラズマ中に液体を直接導入することも可能です。
5. このプラズマ源を採用した開発装置は,大気圧下で任意の気体を用いてプラズマを生成し,その中に任意の材料を混合させることが可能です。
これらにより,それぞれのプラズマ処理にとって理想的な原子・分子組成の大気圧プラズマを生成することが可能になります。つまり,処理速度の向上,生成物質の精度向上,材料の低減による低コスト化が期待できます。また,大気圧下での半導体プロセシング,CVD,物質創造,液体・気体の直接分解処理,などへの応用も期待できます。

図1.大気圧マルチガス高純度プラズマの写真
図1.大気圧マルチガス高純度プラズマの写真

左側上段から,アルゴン,空気,酸素,右側上段から,ヘリウム,窒素,二酸化炭素のプラズマ。ガラス製のプラズマトーチの中に各種ガスの大気圧プラズマが生成されています。電力はプラズマトーチの外側に配置したコイルから供給されるため,無電極でプラズマを生成できます。このため,電極物質の混入がない,高純度な大気圧プラズマを生成できます。

3.今後
 上記の応用分野を中心に,有効な応用先を検討してきます。同時に,本プラズマ源のプラズマ温度や電子密度の制御方法について検討する予定です。

4.その他
(1)研究者の略歴
 1989年大阪大学工学部応用物理学科卒業,1994年東京工業大学理工学研究科原子核工学専攻博士課程修了後,同大学工学部電気・電子工学科助手,ジョージワシントン大学化学科客員研究員を経て,2001年東京工業大学大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻助教授(2007年准教授),現在に至る。2006?2007年カリフォルニア大学ロサンゼルス校化学・生体分子工学科客員教授。

(2)受賞
 2005年 文部科学大臣表彰 若手科学者賞
 2007年 35th Colloquium Spectroscopicum Internationale (CSI XXXV), Excellent Poster Award
 2006年,2002年 Winter Conference on Plasma Spectrochemistry Poster Presentation Award

5.問合せ先
(1) 技術内容について
  東京工業大学大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻准教授
沖野 晃俊
  TEL,FAX:045-924-5688  
  研究室HP:http://www.es.titech.ac.jp/okino/
(2) 制度内容について
  NEDO技術開発機構 研究開発推進部 若手研究グラントグループ
  向山 正幸,瀧浦 晃基,日高 博和,千田 和也
  TEL:044-520-5174   FAX:044-520-5178
  個別事業HP:産業技術研究助成事業(若手研究グラント)






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