CN117480869A - 电介质阻挡放电式等离子体发生装置 - Google Patents

电介质阻挡放电式等离子体发生装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117480869A
CN117480869A CN202280041921.5A CN202280041921A CN117480869A CN 117480869 A CN117480869 A CN 117480869A CN 202280041921 A CN202280041921 A CN 202280041921A CN 117480869 A CN117480869 A CN 117480869A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
dielectric substrate
gas
reference portion
dielectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280041921.5A
Other languages
English (en)
Inventor
中村谦介
平冈尊宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Original Assignee
Ushio Denki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ushio Denki KK filed Critical Ushio Denki KK
Publication of CN117480869A publication Critical patent/CN117480869A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/513—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using plasma jets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明提供一种能够效率地从吹出口的整个区域均匀地喷射等离子体的电介质阻挡放电式等离子体发生装置。电介质阻挡放电式等离子体发生装置具备：电介质基板，呈在第一方向上延伸的板形状，具有第一面和在与第一方向正交的第二方向上位于与第一面相反的一侧的第二面；第一电极，配置于电介质基板的第一面侧；第二电极，配置于从电介质基板的第二面向第二方向离开的位置；气体流路，由电介质基板与第二电极之间的空隙形成，供气体在与第一方向和第二方向正交的第三方向上流通；及吹出口，设置于气体流路的第三方向上的一个端部即第一端，并在第一方向上延伸。

Description

电介质阻挡放电式等离子体发生装置
技术领域
本发明涉及电介质阻挡放电式等离子体发生装置。
背景技术
等离子体发生装置在塑料、纸、纤维、半导体、液晶或薄膜等的制造工序中使用。例如，通过向被处理物照射来自等离子体发生装置的等离子体，进行用于提高针对被处理物的表面的亲水性、粘接性或印刷密接性等的表面处理、存在于被处理物的表面的有机物的除去和清洗、或针对被处理物的表面的氧化膜的形成。
图18是示意地表示现有的等离子体发生装置的剖视图。在专利文献1中，如图18所示，公开了等离子体发生装置200，具备相对的一对电极(201、201)，并使各个电极的相对面(202、202)向反向倾斜。即，配置成随着接近下表面开口226，一对相对面(202、202)的间隔变窄。
等离子体发生装置200通过一边从上表面开口223导入等离子体源气体Gc一边在一对电极(201、201)之间施加电压，从而在被一对相对面(202、202)夹着的区域(放电区域207)产生多条流光放电Sd。等离子体源气体Gc从上表面开口223通过喷射板224的节流孔225被导入到放电区域207。因此，等离子体源气体Gc通过被节流孔225加速而以高速喷射到放电区域207。通过该喷射，产生等离子体源气体Gc的紊流，流光放电Sd在放电区域207内分散。
然后，通过分散的流光放电Sd，遍及放电区域207的整体大致均匀地生成等离子体Pc。所生成的等离子体Pc通过放电区域207的下表面开口226以等离子体射流的形式向处理空间205喷射，喷吹到被处理物240。在专利文献1中记载了通过采用上述结构，能够生成均匀的等离子体。
电极(201、201)的上表面和相对面(202、202)被电介质203覆盖。电介质203的被膜的厚度在整体上恒定，例如为0.5mm～5mm。
另外，作为其他方法，已知有通过向微带线路与接地导体之间输入微波来产生等离子体的装置(参照专利文献2)。根据该装置，通过使电介质层具有倾斜来调整厚度，从而进行阻抗匹配。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－009890号公报
专利文献2：日本特开2008－282784号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1所公开的等离子体发生装置200的目的在于，通过产生紊流而遍及放电区域207的整体大致均匀地生成等离子体Pc。但是，例如，在放电区域207内的远离下表面开口226的位置所生成的等离子体Pc在朝向下表面开口226移动的期间消失。因此，在以图18所示的方式配置了电极(201、201)的情况下，对于从下表面开口226吹出的等离子体Pc，不能说从下表面开口226的整个区域均匀地照射了等离子体Pc。这成为被处理物240的表面的处理的程度产生不均的原因。
专利文献2所公开的等离子体发生装置是利用微波的技术。
利用微波产生的等离子体在电场强度强的驻波的波腹的部分以高密度产生。驻波不仅在微波的输入方向上产生，而且还在与输入方向正交的方向上产生，因此在从正面观察吹出口时，会交替产生等离子体的密度高的部位和等离子体的密度低的部位。因此，在利用微波产生的等离子体中，不容易从吹出口的整个区域均匀地喷射等离子体。
而且，从产生驻波的观点出发，根本不能使装置自身长尺寸化。
因此，例如，即使欲用于被处理物的表面处理的用途，处理能力也极低，事实上难以应用。
本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种电介质阻挡放电式等离子体发生装置，能够效率地从吹出口的整个区域均匀地喷射等离子体。
用于解决课题的技术方案
本发明所涉及的电介质阻挡放电式等离子体发生装置具备：
电介质基板，呈在第一方向上延伸的板形状，具有第一面和在与所述第一方向正交的第二方向上位于与所述第一面相反的一侧的第二面；
第一电极，配置于所述电介质基板的所述第一面侧；
第二电极，配置于从所述电介质基板的所述第二面向所述第二方向分离的位置；
气体流路，由所述电介质基板与所述第二电极之间的空隙形成，供气体在与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向上流通；及
吹出口，设置于所述气体流路的所述第三方向上的一个端部即第一端，并在所述第一方向上延伸，所述电介质阻挡放电式等离子体发生装置还示出以下特征。
所述电介质基板的所述第一面的至少在所述第三方向上从与所述吹出口相反的一侧的端部即第二端到第一基准部位之间是与所述第三方向平行的平坦面，所述电介质基板的所述第二面的至少在所述第三方向上从所述第二端到第二基准部位之间是与所述第三方向平行的平坦面，
隔着所述气体流路与所述电介质基板的所述第二面相对的所述第二电极的主面即第三面的至少在所述第三方向上从所述第二端到第三基准部位之间是与所述第三方向平行的平坦面。
从所述第一基准部位到所述第一端为止的第一特定区域内的所述第一面、从所述第二基准部位到所述第一端为止的第二特定区域内的所述第二面和从所述第三基准部位到所述第一端为止的第三特定区域内的所述第三面中的至少任一个面是相对于所述第三方向的倾斜面。
所述第一电极至少配置在所述第一基准部位与所述第一端之间。
在沿所述第一方向观察时，所述第一特定区域内的所述第一面与所述第三方向所成的角度α、所述第二特定区域内的所述第二面与所述第三方向所成的角度β、及所述第三特定区域内的所述第三面与所述第三方向所成的角度γ满足下述(1)式和(2)式这两者。
[公式1]
sinα+(εr-1)，sinβ-ε,sinγ<0 (1)
Aαsinα+d1(0)＞Aβsinβ＞Aγsinγ-d2(0) (2)
其中，(1)式中的εr是所述电介质基板的相对介电常数。
另外，在(2)式中，Aα、Aβ和Aγ分别与所述第一特定区域、所述第二特定区域和所述第三特定区域在所述第三方向上的长度对应，d1(0)是所述第一基准部位和所述第二基准部位中的在所述第三方向上靠近所述第二端的一侧的基准部位处的所述电介质基板在所述第二方向上的厚度，d2(0)是所述第二基准部位和所述第三基准部位中的在所述第三方向上靠近所述第二端的一侧的基准部位处的所述气体流路在所述第二方向上的高度。
根据上述构造的电介质阻挡放电式等离子体发生装置，由于将电介质基板和电极的形状设定为满足上述(1)式和(2)式，因此当气体在气体流路内沿第三方向流通时，随着接近吹出口，电场强度提高。因此，在极靠近吹出口的部位处，形成极高强度的电场，在该区域集中地产生等离子体。由此，能够从吹出口对被处理物效率地喷吹含有等离子体的气体，由此能够效率地对被处理物进行处理。
另外，关于通过满足上述(1)式和(2)式，从而在气体流路内随着接近吹出口而电场强度提高的理由的详细情况，将在“具体实施方式”一项中后述。
所述电介质基板的主要材料可以是氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)。
在此，所谓“主要的材料”，是指在对构成材料进行成分分析的情况下占80％以上的成分。
氧化铝和氮化铝的相对介电常数相对较低且物理强度和硬度相对较高。因此，通过使所述电介质基板的主要材料为氧化铝或氮化铝，能够使每单位电力的等离子体的生成量更多，并且即使使电介质基板更薄也能够减少破损的可能。
其中，氮化铝的热传导性良好，能够效率地对电介质基板的热进行散热。由此，能够抑制第一电极和第二电极中的被施加高电压的一侧的电极(高电压侧电极)的温度上升，因此能够降低氮化铝与高电压侧电极的由热膨胀引起的界面应力。其结果是，实现了电介质阻挡放电式等离子体发生装置的长寿命化。
所述第一电极也可以是箔状的金属。金属材料没有限定，优选为导电性高的材料，作为典型的例子，为属于由铜、银、铝和金构成的组中的一种以上的材料或所述材料的化合物。
所述第一电极也可以是含有金属的烧结体。由于含有金属的烧结体能够印刷金属膏而形成电极，因此在电介质基板上形成第一电极时不需要使用粘接剂。
所述第一电极也可以通过镀敷、蒸镀、或溅射、喷镀来形成。在该结构的情况下也同样，在电介质基板上形成所述第一电极时不需要使用粘接剂。
也可以是，所述电介质基板呈如下形状：所述第二方向上的厚度与所述第三方向的位置无关是恒定的，或者所述第二方向上的厚度从所述第一基准部位朝向所述第一端逐渐增加。
也可以是，所述第一电极为高电压侧电极，所述第二电极为低电压侧电极。
在该情况下，也可以是，所述电介质阻挡放电式等离子体发生装置具备与所述第一电极连接的电源装置。电源装置优选是能够将电压为3kV～20kV、频率为20kHz～150kHz的电压信号供给到第一电极的结构。
若具备上述那样的电源装置，则能够以电介质阻挡放电方式适当地产生等离子体。将上限设为150kHz的理由是，其波长考虑了等离子体照射长度，另外，以EMC标准下的噪声端子电压检测出的频率为比150kHz高的频率。
也可以是，所述电介质阻挡放电式等离子体发生装置还具备：
气体缓冲基板，相对于所述第二电极从与所述电介质基板相反的一侧的位置在周缘部处抵接；
气体送出装置，对由所述气体缓冲基板和所述第二电极夹着的空隙导入所述气体；及
连通孔，在所述第一方向的不同的多个部位处，在所述第二方向上贯通所述第二电极。
根据上述结构，从气体送出装置导入的气体在贮存到由气体缓冲基板和第二电极夹着的空隙内之后，通过多个连通孔流入到气体流路。由此，能够使流入到气体流路的气体不扰乱其流动地从吹出口均匀地流出。
特别是，通过将连通孔设置于第一方向的多个部位，由此从第一方向的不同的多个位置对气体流路导入气体。由此，容易使在气体流路中流动的气体层流化。
在上述中，也可以是，所述连通孔在所述第三方向上位于比所述第一电极靠所述第二端侧处。
也可以是，所述第一电极配置于在所述第三方向上从所述第一端向所述第二端侧后退了小于所述d1(0)的距离的位置。
在吹出口附近，有可能不经由电介质基板而在第一电极与第二电极之间直接产生放电。当产生了这样的放电时，有时会使第一电极、第二电极或电介质基板损伤，此时，它们的构成材料有可能作为杂质混入等离子体而附着于被处理物的表面。
从放电效率的观点出发，在第三方向上，第一电极的端部配置成与吹出口的最前端(第一端)一致是更有利的。但是，在这种配置方式的情况下，由于上述情况，有可能在电介质基板上引起沿面放电。一旦发生了该沿面放电，则不是电介质阻挡放电而是直接放电成为支配性的，流过过剩的放电电流，导致电极的破损进而导致电源装置的破损。
与此相对，通过采用上述那样的结构，抑制了第一电极与第二电极之间的直接放电，因此抑制了电极、电介质基板的损伤，能够防止杂质向等离子体气体的混入。
所述电介质阻挡放电式等离子体发生装置也可以还具备配置在所述第二特定区域内的所述第二面上的启动辅助构件。该启动辅助构件优选配置于所述吹出口的紧旁边、即配置于所述第一端的附近。但是，若配置成在沿第一方向观察时启动辅助构件的位置与吹出口的位置一致，则来自启动辅助构件和吹出口的等离子体气体的一部分与启动辅助构件碰撞，从而启动辅助构件有可能被损耗、除去。另一方面，若在第三方向上，启动辅助构件从吹出口过度分离，则根本不能实现作为启动辅助的功能。从该观点出发，启动辅助构件优选配置于吹出口的附近且在第三方向上向第二端侧稍微后退的位置。该后退距离优选小于10mm，更优选小于从10mm减去第一端侧处的电介质基板的厚度(相当于后述的图8内的距离d1a)而得到的距离(即10-d1a)。
电介质阻挡放电在启动时(放电开始时)需要高的电力，另一方面，一旦产生了放电，之后即使降低输入电力也能够维持放电。根据这种情况，优选在启动时接入高的电力。但是，在这种方法中，需要与高电力对应的大型的电源装置、配置于放电空间的附近的触发电极，有可能导致装置整体的规模的扩大。
在等离子体放电开始时，需要在产生等离子体的部位存在初始电子。因此，如果如上述结构那样配置启动辅助构件，则在启动初期，初始电子被供给到吹出口附近的气体流路内。由此，不需要大型的电源装置和触发电极等，能够提供小型且低廉的等离子体发生装置。
发明效果
根据本发明的电介质阻挡放电式等离子体发生装置，能够效率地从吹出口的整个区域均匀地喷射等离子体。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的结构的立体图。
图2是将图1所示的上述等离子体发生装置用II-II线切断后的示意剖视图。
图3是将图1所示的上述等离子体发生装置用III-III线切断后的示意剖视图。
图4是从+Z侧观察第二电极20时的示意俯视图。
图5A是从图2中提取出电介质基板30的剖视放大图。
图5B是仿照图5A图示了电介质基板30的另一结构例的剖视图。
图6A是从图2中提取出第二电极20的剖视放大图。
图6B是仿照图6A图示了第二电极20的另一结构例的剖视图。
图7是仿照图2图示了等离子体发生装置的变形例的示意剖视图。
图8是用于说明第一面31、第二面32和第三面23的形状的示意图。
图9A是示意性地表示比较例1的等离子体发生装置的结构的立体图。
图9B是将图9所示的等离子体发生装置用IXB-IXB线切断后的示意剖视图。
图10是表示使实施例1的等离子体发生装置1连续运转时的亲水化效率的变化的图表。
图11是表示在载物台上以规定的间隔配置了作为被照射物的聚丙烯(PP)薄膜的状况的俯视图。
图12是表示水接触角的测定结果的图表。
图13是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图14是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图15是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图16是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图17A是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图17B是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图17C是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图17D是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图17E是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图17F是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图17G是示意性地表示电介质阻挡放电式等离子体发生装置的一个实施方式的另一结构的局部放大剖视图。
图18是示意性地表示现有的电介质阻挡放电式等离子体发生装置的剖视图。
具体实施方式
适当参照附图对本发明所涉及的电介质阻挡放电式等离子体发生装置的实施方式进行说明。另外，以下的附图是示意性地示出的图，附图上的尺寸比未必与实际的尺寸比一致。另外，在附图之间也存在尺寸比不一致的情况。
[构造]
图1是示意性地表示本实施方式的电介质阻挡放电式等离子体发生装置的立体图。电介质阻挡放电式等离子体发生装置1(以下简称为“等离子体发生装置1”)具备第一电极10、第二电极20和电介质基板30。另外，在图1所示的等离子体发生装置1中，还具备气体缓冲基板40。但是，等离子体发生装置1是否具备气体缓冲基板40是任意的。
等离子体发生装置1是在内部产生等离子体气体G1的装置，具备吹出该等离子体气体G1的吹出口5。如图1所示，吹出口5在Y方向上延伸，且沿X方向观察呈大致矩形。另外，将与X方向和Y方向正交的方向设为Z方向。在以下的说明中，适当地参照附加于图1的X-Y-Z坐标系。
另外，在以下的说明中，在表示方向时，在区分正负的朝向的情况下，如“+X方向”、“-X方向”那样，标注正负的符号来进行记载。另外，在不区分正负的朝向来表示方向的情况下，仅记载为“X方向”。即，在本说明书中，在仅记载为“X方向”的情况下，包括“+X方向”和“-X方向”这两者。对于Y方向和Z方向也同样。
在本说明书中，Y方向对应于“第一方向”，Z方向对应于“第二方向”，X方向对应于“第三方向”。
图2是将图1中的等离子体发生装置1用II-II线切断后的示意剖视图。另外，图3是将图1中的等离子体发生装置1用III-III线切断后的示意剖视图。
(电介质基板30)
如图1～图3所示，电介质基板30是在Y方向上延伸的板状构件。电介质基板30具有第一面31和第二面32(参照图2)。另外，如后所述，在电介质基板30的第一面31侧配置有第一电极10，在第二面32侧与电介质基板30分离地配置有第二电极20。
另外，在图1～图2所示的例子中，采用了电介质基板30在Z方向上的长度(以下称为“厚度”)在X方向上随着接近吹出口5而变薄的构造，但该构造只不过是一例。对电介质基板30的厚度的详细说明将参照图8在后面叙述。
从使每单位电力的等离子体的生成量更多的观点出发，电介质基板30优选由相对介电常数低的材料构成。上述材料的相对介电常数的值优选为10以下。另外，上述材料的相对介电常数越低则越为优选，但典型地可以为4～10。
电介质基板30的材料没有特别限定，如上所述，优选为相对介电常数尽可能低的材料。而且，从耐久性的观点出发，上述材料优选为陶瓷。作为陶瓷，可举出氧化铝、氮化铝、块滑石等。这些材料的相对介电常数相对较低，且具有相对较高的强度，耐久性优异。因此，如果电介质基板30由氧化铝、氮化铝或块滑石构成，则能够使每单位电力的等离子体的生成量更多。另外，由于耐久性优异，因此即使减薄电介质基板30的厚度，破损的可能也小。
电介质基板30也可以是以上述材料为母材，并含有辅助电子生成的物质的基板。作为上述辅助电子生成的物质，可举出银、铂、铜、碳(carbon)或过渡金属化合物等。通过对上述辅助电子生成的物质施加电场而生成初始电子，并放出到放电空间(后述的气体流路3)。因此，通过使电介质基板30为上述结构，能够有利地发挥启动性。
上述辅助电子生成的物质的含量相对于电介质基板30整体(将电介质基板30设为100质量％时)，优选为1质量％以下。如果该物质的含量过多，则随着放电，该物质蒸发、飞散而混入等离子体气体G1，有可能喷吹到作为照射等离子体气体G1的对象的被处理物。另外，从使提高启动性的效果充分地表达的观点出发，上述物质的含量在实验上优选为0.05质量％以上。
(第一电极10)
如图2所示，第一电极10配置在电介质基板30的第一面31上。
等离子体发生装置1通过在第一电极10与后述的第二电极20之间经由电介质基板30和气体流路3施加电压，由此使在气体流路3内流通的气体等离子体化，生成等离子体气体G1。因此，第一电极10和第二电极20中的任一方为高电压侧的电极，另一方构成低电压侧的电极。在以下的实施方式中，设为第一电极10为高电压侧的电极、第二电极20为低电压侧的电极的情况进行说明，但两者也可以逆转。
如图1和图3所示，在本实施方式中，第一电极10在Y方向上的长度(以下称为“宽度”)与电介质基板30的宽度大致相等。等离子体发生装置1在设置有第一电极10的区域的-Z侧产生等离子体。因此，考虑到从吹出口5宽幅地(在Y方向上较长的区域)喷射等离子体气体G1的观点，优选尽可能宽幅地形成第一电极10。但是，本发明并不对第一电极10的宽度进行限定。
在本实施方式中，第一电极10在X方向上比吹出口5向-X侧稍微后退。即，参照图2，第一电极10的+X侧的端部10a从等离子体发生装置1的吹出口5侧(+X侧)的端部向-X侧稍微后退。另外，为了方便，有时将等离子体发生装置1的吹出口5侧(+X侧)的端部称为“第一端71”，将与吹出口5相反的一侧(-X侧)的端部称为“第二端72”。
在吹出口5的附近，有可能不经由电介质基板30而在第一电极10与第二电极20之间直接放电。当产生了这样的放电时，会损伤电极(10、20)或电介质基板30，它们的构成材料会作为杂质混入等离子体气体G1。
从放电效率的观点出发，优选使第一电极10的+X侧的端部10a尽可能接近吹出口5、即与第一端71大致一致。但是，当采用了这样的结构时，在第一电极10与第二电极20之间产生沿面放电的风险升高，导致不是电介质阻挡放电而是直接放电成为支配性的。因此，如上所述，采用了使第一电极10的+X侧的端部10a从第一端71向-X侧(第二端72侧)稍微后退的结构。该后退距离、即第一电极10的+X侧的端部10a与第一端71之间的距离作为典型的一例为1mm～5mm。
作为第一电极10的材料，没有特别限定，优选为导电性高的材料，作为典型的例子，为属于由铜、银、铝和金构成的组中的一种以上的材料或上述材料的化合物。另外，第一电极10可以为箔状的金属。作为一例，可举出对单面实施了粘合加工的铜箔、铝箔等金属箔。
第一电极10也可以是含有导电性的金属的烧结体。上述含有金属的烧结体可以在电介质基板30的第一面31印刷金属膏而形成，因此在制造时不需要使用粘接剂。另外，从不使用粘接剂的观点出发，第一电极10也可以通过镀敷、蒸镀、或溅射、或喷镀来形成。
第一电极10与电介质基板30(第一面31)极力密接，优选在两者的界面没有空气层。这是因为，如果存在空气层，则在该空间的内部产生放电，第一电极10有可能因所产生的自由基而劣化。根据该理由，第一电极10与电介质基板30优选在两者的分离距离为μm级的范围内密接。参照图16，如后所述，从提高两者的密接性的观点出发，也可以以锚定效应为目标，使电介质基板30的第一面31的表面粗糙而形成微小的凹凸。
典型地，第一电极10在Z方向上的长度(以下称为“厚度”)比电介质基板30的厚度薄。特别是，通过将第一电极10作为高电压侧的电极，即使随着高电压的施加而第一电极10的材料膨胀，由于第一电极10的厚度薄，因此膨胀的影响对于电介质基板30而言也是轻微的。
在第一电极10为高电压侧的电极的情况下，在第一电极10的一部分部位处与电源装置63连接。电源装置63与第一电极10的连接方法只要是电连接且能够承受所施加的电压的方法，就没有特别限制。例如，可举出利用焊锡的连接、使用各种连接器(例如，同轴连接器等)的连接。另外，在本实施方式的等离子体发生装置1中，由于在产生等离子体时不使用微波，所以不需要使用具有规定的特性阻抗的同轴连接器或同轴电缆。
从电源装置63向第一电极10施加的电压和频率只要是能够在等离子体发生装置1中产生电介质阻挡放电的范围即可。典型地，施加电压为3kV～20kV，优选为3kV～10kV。另外，电压信号的频率典型地为20kHz～1000kHz，更优选为50kHz～150kHz。上限优选为150kHz的理由是，其波长考虑了等离子体照射长度，另外，以EMC标准下的噪声端子电压检测出的频率为比150kHz高的频率。
(第二电极20)
第二电极20呈在Y方向上延伸的板形状，配置于从电介质基板30的第二面32向Z方向离开的位置。在将第二电极20作为低电压侧的电极的情况下，可以直接或经由电阻与接地电位连接，也可以与电源装置63的低电压侧的输出连接。
如图2和图3所示，在第二电极20的+Z侧的面，在一部分部位形成有凹部27。该凹部27在Y方向上延伸形成。
图4是从+Z侧观察第二电极20时的示意俯视图。根据图2～图4可知，第二电极20在+Y侧、-Y侧和-X侧的外缘部26处高度较高，在比外缘部26靠内侧形成有前述的凹部27。如图2～图3所示，第二电极20的外缘部26与电介质基板30的第二面32抵接。即，当第二电极20的外缘部26与电介质基板30抵接时，在第二电极20的+Z侧所形成的凹部27构成空隙。该空隙构成“气体流路3”。
在图4所示的例子中，在凹部27的底面，在Y方向上分离的多个位置形成有连通孔53。连通孔53的数量没有特别限制，但优选如本实施方式那样为两个以上。连通孔53是为了如后述那样将来自气体送出装置61的气体G0导入气体流路3而设置的。通过在Y方向的不同位置设置多个连通孔53，容易使在气体流路3内流动的气体流成为层流。另外，从在导入到气体流路3的时间点使气体遍及Y方向的大范围的观点出发，优选在Y方向的大范围形成有连通孔53。
另外，在图4中，示出了形成有独立的多个连通孔53的例子，但也可以单一地形成在Y方向上较长的例如矩形筒状的连通孔53。
(气体缓冲基板40)
如图1～图3所示，等离子体发生装置1具备相对于第二电极20从与电介质基板30相反的一侧的位置、即从-Z侧抵接的气体缓冲基板40。在本实施方式中，气体缓冲基板40在周缘部处与第二电极20抵接。因此，在该周缘部的内侧，在第二电极20与气体缓冲基板40之间形成空隙51。
在上述空隙51连接气体送出装置61(参照图2)。如果从气体送出装置61送出了处理用气体G0，则在空隙51内被缓冲后，通过连通孔53导入到气体流路3。
(吹出口5)
等离子体发生装置1在气体流路3的+X侧的端部、即第一端71具备吹出口5。该吹出口5将在气体流路3内沿着+X方向流通的过程中所生成的等离子体与气流一起向外部喷射(等离子体气体G1)。作为一例，等离子体发生装置1的气体流路3和吹出口5的宽度(Y方向上的长度)与X坐标无关是均匀的。由此，流入到气体流路3的处理用气体G0的流动不会紊乱，能够从吹出口5均匀地喷射等离子体气体G1。需要说明的是，这也通过由本发明的发明者们进行的模拟得到了确认。
但是，本发明并不限定于该例，吹出口5的宽度也可以根据需要进行调整。例如，通过使吹出口5的宽度比气体流路3的-X侧(第二端72侧)的宽度窄，提高了等离子体气体G1的强度。相反，通过使吹出口5的宽度比气体流路3的-X侧(第二端72侧)的宽度宽，扩宽了等离子体气体G1的喷射宽度，由此能够同时对处理物进行喷吹的范围扩宽。
从气体送出装置61送出的气体作为等离子体发生装置1启动时的气体，可举出从由He、Ne和Ar构成的组中选择的一种以上。另外，作为产生了等离子体后的气体，可举出能够生成所期望的活性种的气体，具体而言，可举出从由氢、氧、水、氮等构成的组中选择的一种以上。
在本实施方式中，在气体流路3中流动的气体流优选为层流。若气体流为层流，则能够更均匀地喷射等离子体。在此，作为区分层流与紊流的参数，存在雷诺数。
将流体的密度设为ρ(kg/m3)，将流速设为U(m/s)，将特性长度设为L(m)，将流体的粘性系数设为μ(Pa·s)，雷诺数Re为由：
Re＝ρ·U·L/μ，
表示的无量纲量。
成为层流与紊流的边界的雷诺数被称为界限雷诺数，其值为2000～4000。
在后述的实施例1中所使用的等离子体发生装置1中，当设为处理用气体G0的流量：0.005m3/秒(300L/分钟)、气体流路3的Z方向的高度(短边)：0.5mm、气体流路3的Y方向的宽度(长边)：700mm时，U＝14.3(m/秒)，L＝9.99×10-4(m)，若将流体设为标准大气压下的干燥空气，ρ＝1.205(kg/m3)，μ＝1.822×10-5(Pa·s)，则雷诺数为945左右，为界限雷诺数以下的值，可以判断出为层流。
[电介质基板30与第二电极20的形状的相关性]
接着，对电介质基板30和第二电极20的形状进行说明。
图5A是从图2所示的附图中仅提取出电介质基板30的放大图。为了便于说明，特别是在以下的附图中有时会夸张地进行图示。
如上所述，电介质基板30具有+Z侧的第一面31和-Z侧的第二面32。在图5A所示的例子中，第一面31的在X方向上从第二端72到规定的部位(称为“第一基准部位81”)的区域是与X方向平行的平坦面，从第一基准部位81到第一端71的区域(称为“第一特定区域91”)是相对于X方向倾斜的面。与此相对，图5A所示的电介质基板30的第二面32是与X坐标的位置无关而与X方向平行的平坦面。
但是，在本实施方式中，不排除电介质基板30的第二面32具有倾斜面的情况。例如，在图5B所示的例子中，电介质基板30的第二面32的在X方向上从第二端72到规定的部位(称为“第二基准部位82”)的区域是与X方向平行的平坦面，从第二基准部位82到第一端71的区域(称为“第二特定区域92”)是相对于X方向倾斜的面。另外，图5B所示的电介质基板30的第一面31与图5A同样，从第二端72到第一基准部位81的区域是与X方向平行的平坦面，从第一基准部位81到第一端71的区域(第一特定区域91)是相对于X方向倾斜的面。
即，在本实施方式的等离子体发生装置1中，电介质基板30的第一面31的比作为基准的第一基准部位81靠第二端72侧的区域是与X方向平行的平坦面。
另一方面，电介质基板30的第一面31的比该第一基准部位81靠第一端71侧的区域(第一特定区域91)是相对于X方向倾斜的面。但是，如果朝向第一端71侧提高电场强度，则第一特定区域91也可以是与X方向平行的平坦面。
同样地，在本实施方式的等离子体发生装置1中，电介质基板30的第二面32的比作为基准的第二基准部位82靠第二端72侧的区域是与X方向平行的平坦面，另一方面，比该第二基准部位82靠第一端71侧的区域(第二特定区域92)是与X方向平行的平坦面，或者是相对于X方向倾斜的面。
图6A是从图2所示的附图中仅提取出第二电极20的放大图。如上所述，第二电极20具有构成凹部27的底面的面。以下，为了便于说明，将该面称为“第三面23”。
在图6A所示的例子中，第三面23是与X坐标的位置无关而与X方向平行的平坦面。但是，在本实施方式中，不排除第三面23具有相对于X方向倾斜的面(倾斜面)的情况。例如，在图6B所示的例子中，第三面23的在X方向上从第二端72到规定的部位(称为“第三基准部位83”)的区域是与X方向平行的平坦面，从第三基准部位83到第一端71的区域(称为“第三特定区域93”)是相对于X方向倾斜的面。
即，在本实施方式的等离子体发生装置1中，第三面23的比作为基准的第三基准部位83靠第二端72侧的区域是与X方向平行的平坦面，另一方面，比该第三基准部位83靠第一端71侧的区域(第三特定区域93)是与X方向平行的平坦面，或者是相对于X方向倾斜的面。
并且，第一面31、第二面32和第三面23的倾斜程度被设定为，在吹出口5的附近成为电场强度随着在气体流路3内向+X侧前进而升高的关系。关于该关系，将参照图8在后面叙述。
然而，第一电极10也可以在X方向上仅配置于第一端71的附近(参照图7)。通过在吹出口5的附近的部位施加高电压，由此对在该部位的气体流路3内流通的气体施加高电场，使其等离子体化。
图8是用于说明第一面31、第二面32和第三面23的形状的示意图。另外，为了容易理解，夸张地表示了一部分构造。
在此，设第一面31的比第一基准部位81靠+X侧(第一端71侧)为倾斜面，设倾斜角度为α。另外，在本说明书中，所谓“倾斜角度”，由沿Y方向观察对象面时的相对于与X方向平行的线的角度规定，并将逆时针定义为正的角度。倾斜角度即使规定为对象面相对于XY平面的角度也是同义的。对于以下的第二面32和第三面23也是同样的。
在图8中，将第一基准部位81处的X坐标设为xα。另外，也可以是α＝0°。在该情况下，第一面31与X坐标无关是平坦面。
设第二面32的比第二基准部位82靠+X侧(第一端71侧)为倾斜面，设倾斜角度为β。在图8中，将第二基准部位82处的X坐标设为xβ。另外，也可以是β＝0°。在该情况下，第二面32与X坐标无关是平坦面。
设第三面23的比第三基准部位83靠+X侧(第一端71侧)为倾斜面，设倾斜角度为γ。在图8中，将第三基准部位83处的X坐标设为xγ。另外，也可以是γ＝0°。在该情况下，第三面23与X坐标无关是平坦面。
将某X坐标的值x处的电场设为E(x)，将电介质基板30的厚度设为d1(x)，将气体流路3的高度设为d2(x)。当将电介质基板30的相对介电常数设为εr，将在气体流路3内流通的气体的相对介电常数设为ε0时，电场E(x)由下述(3)式规定。
[公式2]
这里，电介质基板30的厚度随着向+X方向前进而开始变化的部位是第一基准部位81和第二基准部位82中的-X侧(靠近第二端72的一侧)的部位。在图8的例子中，与第一基准部位81对应。将电介质基板30的厚度开始变化的部位处的电介质基板30的厚度规定为d1(0)。
同样地，气体流路3的高度随着向+X方向前进而开始变化的部位是第二基准部位82和第三基准部位83中的-X侧(靠近第二端72的一侧)的部位。在图8的例子中，与第三基准部位83对应。将气体流路3的高度开始变化的部位处的气体流路3的高度规定为d2(0)。
根据上述规定和图8，根据平面几何学，X坐标为x的位置处的电介质基板30的厚度d1(x)和气体流路3的高度d2(x)分别由下述(4)式和(5)式表示。
[公式3]
d1(x)＝(x-xα)sinα-(x-xβ)sinβ+d1(0) (4)
d2(x)＝(x-xβ)sinβ-(x-xγ)sinγ+d2(0) (5)
当将(4)式和(5)式代入到上述(3)式时，得到下述(6)式。
[公式4]
这里，在(6)式中分子是常数。因此，在(6)式中，为了使X坐标为x的位置处的电场E(x)单调地增加，只要上式的分母单调减少即可，换言之，只要[分母的微分值]＜0成立即可。由此，导出上述的(1)式。以下，再次表示(1)式。
[公式5]
sinα+(εr-1)sinβ-εrsinγ＜0 (1)
但是，X坐标为x的位置处的电介质基板30的厚度d1(x)和气体流路3的高度d2(x)在第一端71的位置处也需要为正值。因此，当将从第一基准部位81到第一端71的区域(第一特定区域91)在X方向上的长度设为Aα，将从第二基准部位82到第一端71的区域(第二特定区域92)在X方向上的长度设为Aβ，将从第三基准部位83到第一端71的区域(第三特定区域93)在X方向上的长度设为Aγ时，为了使第一端71的位置处的电介质基板30的厚度d1(x)和气体流路3的高度d2(x)为正，根据平面几何学的关系导出上述的(2)式。以下，再次表示(2)式。
[公式6]
Aαsinα+d1(0)＞Aβsinβ＞Aγsinγ-d2(0) (2)
即，通过将电介质基板30的面(第一面31、第二面32)和第二电极20的面(第三面23)的形状形成为满足上述的(1)式和(2)式，从而在气体流路3内朝向吹出口5流通的气体的电场强度单调地增加。由此，在吹出口5的附近实现了极高的电场强度，因此能够高效地产生等离子体。
等离子体发生装置1的大小没有特别限制。另外，电介质基板30和第二电极20构成为满足上述(1)式和(2)式。
作为一例，外观的尺寸是，宽度(Y方向的长度)为750mm，长度(X方向的长度)为40mm，厚度(Z方向的长度，最厚的部位)为20mm。
电介质基板30的外形尺寸是，宽度为750mm、长度为40mm、第一端71处的厚度(d1a)为0.1mm。
第二电极20的外形尺寸是，宽度为750mm，长度为20mm，第一端71处的厚度为0.1mm。
气体流路3的外形尺寸是，宽度为700mm，长度为35mm。
吹出口5的尺寸是，开口宽度为700mm，开口高度为0.2mm。
[实施例]
将具有图1～图3所示的构造、电介质基板30的面(第一面31、第二面32)和第二电极20的面(第三面23)呈现满足(1)式和(2)式的形状、采用了上述尺寸的等离子体发生装置1作为实施例1。另外，电介质基板30的材质为氧化铝，第一电极10和第二电极20均以铜为主材料。
将具有图9A～图9B示意性地表示的构造的等离子体发生装置100作为比较例1。另外，图9A～图9B省略了气体缓冲基板的图示。图9B是图9A的IXB-IXB线剖视图。
即，比较例1的等离子体发生装置100具备第一电极110、第二电极120和电介质基板130，但电介质基板130的一对主面和第二电极120的电介质基板130侧的面全部为平坦面。因此，虽然满足上述(2)式，但不满足(1)式。
在比较例1的等离子体发生装置100中，也是在形成于第二电极120与电介质基板130之间的气体流路103内流通的气体在通过高电场区域108时被等离子体化，并从吹出口105以等离子体气体G1的形式喷出。
使实施例1的等离子体发生装置1和比较例1的等离子体发生装置100这两者在以下的条件下运转，并使作为被处理物的聚丙烯制的基材以10mm/秒通过从吹出口(5、105)离开2mm的位置后，使用接触角计(协和界面化学株式会社制的DMs-401)测定基材表面的水接触角。
(运转条件)
施加电压：7.6kVpp、频率38kHz，
气体种类：氮，
气体流量：300L/min。
将结果示于表1。
[表1]
水接触角[°]
实施例1 60±2
比较例1 70±3
根据表1可知，实施例1与比较例1相比，水接触角更小，能够进一步亲水化。另外可知，实施例1与比较例1相比，水接触角的偏差得到抑制，能够对基材进行均匀的处理。
接着，将使实施例1的等离子体发生装置1连续运转时的亲水化效率的变化示于图10。亲水化效率是表示处理前的水接触角与处理后的水接触角的差分值(Δθ(t))的时间变化比例的指标。更详细地说，是以运转开始紧后(为了方便而设为t＝0)的上述差分值Δθ(0)为基准时的、由运转时间t的上述差分值Δθ(t)的比率表示的指标。即，该比率接近100％表示能够实现与运转开始时同等的处理能力。
根据图10可知，在实施例1的等离子体发生装置1的情况下，即使进行6000小时以上的连续动作，也未发现对电介质基板30、电极(10、20)的损伤，维持了初始性能。
与此相对，当使比较例1的等离子体发生装置100连续运转时，在超过1小时时开始发生损伤。因此，比较例1的等离子体发生装置100不适合超过1小时的连续运转。
图11是表示在载物台上以规定的间隔配置了作为被处理物的聚丙烯(PP)薄膜的状况的俯视图。如图11所示，将作为被照射物的聚丙烯(PP)薄膜以规定的间隔配置在载物台上，使用实施例1所涉及的等离子体发生装置1从上方照射等离子体气体G1。更详细地说，在距吹出口5为2mm(照射距离)的位置，将PP薄膜固定在单轴载物台上，使吹出口5以100mm/秒往复运动，进行等离子体气体G1的照射。在测量出等离子体气体G1的照射次数为2次(往复运动2次后)、10次(往复运动10次后)、200次(往复运动200次后)的定时，测定各PP薄膜表面的水接触角。
水接触角的测定在下述条件下进行。
接触角计：DMs-401(协和界面科学公司制)，
液量：2μL，
以椭圆拟合近似。
图12是表示水接触角的测定结果的图表。由图12可知，水接触角在任意照射条件下均在宽度方向(Y方向)上距平均值在±10％以内。另外，当在Y坐标为10mm、30mm、50mm的部位也配置聚丙烯(PP)薄膜并进行同样的试验时，在图12所示的平均值的±10％以内。从以上的结果可知，根据实施例1的等离子体发生装置1，能够从吹出口5的Y方向上的整个区域均匀地喷射等离子体气体G1。
等离子体发生装置1中，只要电介质基板30的面(第一面31、第二面32)和第二电极20的面(第三面23)呈现满足(1)式和(2)式的形状，则这些面的倾斜的朝向不限。例如，如图13所示，也可以是第一面31相对于X方向向-Z侧倾斜、第二面32相对于X方向向+Z侧倾斜、第三面23相对于X方向向-Z侧倾斜的结构。在该情况下，气体流路3的高度d2(x)随着接近第一端71(吹出口5)而增加。
另外，如图14所示，也可以是第一面31相对于X方向向+Z侧倾斜、第二面32相对于X方向向-Z侧倾斜、第三面23相对于X方向向+Z侧倾斜的结构。在该情况下，气体流路3的高度d2(x)随着接近第一端71(吹出口5)而减小。
如图15所示，第一面31也可以是曲面。在该情况下，由于在微小的区域中可以视为平面，所以只要使用近似第一面31的平面31a满足(1)式和(2)式即可。对于第二面32、第三面23也是同样的。
如图16所示，也可以在第一面31的一部分形成有凹凸。如上所述，从提高与第一电极10的密接性的观点出发，能够采用在第一面31设置凹凸的方法。在该情况下，只要使用将第一电极10的X方向上的端部(10a、10b)与电介质基板30的接触部位彼此连结的平面31a满足(1)式和(2)式即可。
[变形例]
等离子体发生装置1中，只要电介质基板30的面(第一面31、第二面32)和第二电极20的面(第三面23)呈现满足(1)式和(2)式的形状，就能够采用如图17A～图17G所示的各种变形。图17A～图17G是等离子体发生装置1的变形例，是仅选取一部分要素进行图示的示意剖视图。另外，在以下的图17A～图17G中，为了便于说明，有时也将一部分夸张地进行图示。
另外，在以下的变形例的说明中，仅说明与上述实施方式不同的部位。
<1>图17A所示的变形例的等离子体发生装置1在电介质基板30的第一面31上，在X方向上在第一电极10与第一端71之间、即第一电极10与吹出口5之间具备突起43。该突起43可举出作为电介质基板30的材质而例示的材料。突起43可以与电介质基板30一体地形成，也可以作为另外的构件而安装。
通过在X方向上在第一电极10与吹出口5之间具备突起43，从而确保了吹出口5侧的第一电极10与第二电极20的沿面距离。由此，抑制了第一电极10与第二电极20之间的短路、沿面放电的发生等不需要的放电。
从同样的观点出发，如图17B所示，也可以将突起43形成为与第一电极10的+X侧端部10a抵接。
<2>图17C所示的变形例的等离子体发生装置1在电介质基板30的第一面31上，在X方向上在第一电极10与第一端71之间、即第一电极10与吹出口5之间具备凹凸部31。根据这样的结构，也确保了吹出口5侧的第一电极10与第二电极20的沿面距离。
<3>图17D所示的变形例的等离子体发生装置1在第一电极10的+X侧端部10a具备覆盖第一电极10的绝缘膜45。通过该结构，能够抑制电晕放电的发生等不需要的放电。作为绝缘膜45，可举出玻璃、含有玻璃的烧结体、或硅酮、环氧树脂等树脂材料。
<4>图17E所示的变形例的等离子体发生装置1在第一端71的附近、即吹出口5的附近具备配置在第二电极20的第三面23上的保护层46。
保护层46优选为电介质，更优选为与电介质基板30的材质相同的物质。作为保护层46的材质的具体例，例如可举出氧化铝、氮化铝、块滑石等。
在第二电极20的第三面23形成保护层46的方法没有特别限制，作为一例，可以采用喷镀保护层46的构成材料而进行涂布的方法。作为保护层46的厚度，可以从防止污染的观点出发适当地设定，例如为100μm以下。
根据图17E所示的变形例的等离子体发生装置1，由于在吹出口5附近、换言之在产生等离子体的部位的附近具备保护层46，因此能够抑制第二电极20的构成材料蒸发、扩散的情况。由此，能够防止对被喷吹等离子体气体G1的被处理物的污染。
<5>图17F所示的变形例的等离子体发生装置1具备在第一端71的附近、即吹出口5的附近配置在电介质基板30的第二面32上的启动辅助构件47。
作为启动辅助构件47的材料，可举出碳(carbon)或过渡金属化合物等。另外，作为启动辅助构件47的材料，可举出与电介质基板30相比介电常数较高的物质。此时，由于介电损耗，启动辅助构件47的构成物质被加热，初始电子被供给到气体流路3内。作为启动辅助构件47的材料，特别优选为碳。由于碳的热稳定性高，所以即使温度上升也不易发生启动辅助构件47的蒸发，作为等离子体发生装置1的可靠性提高。
另外，作为启动辅助构件47的材料，也可以是功函数低的材料，以便以更少的施加电压确认到电子发射作用。
根据图17F所示的变形例的等离子体发生装置1，由于在吹出口5的附近具备启动辅助构件47，因此能够将初始电子供给到气体流路3内，启动性提高。
由此，不需要电源容量大的微波振荡装置和启动电路装置，能够小型且低廉地制造等离子体发生装置1。
<6>图17G所示的变形例的等离子体发生装置1相对于吹出口5在+X侧相邻地具备遮光构件48。遮光构件48在内部具有能够供气体流通的管体49，该管体49与气体流路3连通。在图17G所示的例子中，通过管体49将等离子体气体G1的吹出方向变更为-Z方向。根据该结构，防止了源自于气体流路3内的放电的光被照射到被处理物的情况。
<7>另外，上述的各变形例能够适当组合。
[动作方法]
在使上述的等离子体发生装置1动作时，首先在启动时，将从由He、Ne和Ar构成的组中选择的一种以上的启动用气体导入到气体流路3而在气体流路3内产生等离子体。然后，向气体流路3内导入处理用气体G0。作为处理用气体G0，根据对被处理物进行的处理内容而适当选择，例如利用氢、氧、水、氮等能够生成所期望的活性种的气体。根据该方法，即使处理用气体G0是比较难以进行等离子体放电的气体，也能够将含有该处理用气体G0的物质的等离子体气体G1喷吹到被处理物。
标号说明
1：电介质阻挡放电式等离子体发生装置
3：气体流路
5：吹出口
10：第一电极
10a、10b：第一电极的端部
20：第二电极
23：第二电极的面(第三面)
26：外缘部
27：凹部
30：电介质基板
31：电介质基板的面(第一面)
32：电介质基板的面(第二面)
40：气体缓冲基板
51：空隙
53：连通孔
61：气体送出装置
63：电源装置
71：第一端
72：第二端
81：第一基准部位
82：第二基准部位
83：第三基准部位
91：第一特定区域
92：第二特定区域
93：第三特定区域

Claims (7)

1.一种电介质阻挡放电式等离子体发生装置，其特征在于，具备：
电介质基板，呈在第一方向上延伸的板形状，具有第一面和在与所述第一方向正交的第二方向上位于与所述第一面相反的一侧的第二面；
第一电极，配置于所述电介质基板的所述第一面侧；
第二电极，配置于从所述电介质基板的所述第二面向所述第二方向分离的位置；
气体流路，由所述电介质基板与所述第二电极之间的空隙形成，供气体在与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向上流通；及
吹出口，设置于所述气体流路的所述第三方向上的一个端部即第一端，并在所述第一方向上延伸，
所述电介质基板的所述第一面的至少在所述第三方向上从与所述吹出口相反的一侧的端部即第二端到第一基准部位之间是与所述第三方向平行的平坦面，所述电介质基板的所述第二面的至少在所述第三方向上从所述第二端到第二基准部位之间是与所述第三方向平行的平坦面，
隔着所述气体流路与所述电介质基板的所述第二面相对的所述第二电极的主面即第三面的至少在所述第三方向上从所述第二端到第三基准部位之间是与所述第三方向平行的平坦面，
从所述第一基准部位到所述第一端为止的第一特定区域内的所述第一面、从所述第二基准部位到所述第一端为止的第二特定区域内的所述第二面和从所述第三基准部位到所述第一端为止的第三特定区域内的所述第三面中的至少任一个面是相对于所述第三方向的倾斜面，
所述第一电极至少配置在所述第一基准部位与所述第一端之间，在沿所述第一方向观察时，所述第一特定区域内的所述第一面与所述第三方向所成的角度α、所述第二特定区域内的所述第二面与所述第三方向所成的角度β、及所述第三特定区域内的所述第三面与所述第三方向所成的角度γ满足下述(1)式和(2)式这两者，
[公式1]
sinα+(εr-1)sinβ-εrsinγ＜0 (1)
Aαsinα+d1(0)＞Aβsinβ＞Aγsinγ-d2(0) (2)
其中，(1)式中的εr是所述电介质基板的相对介电常数，在(2)式中，Aα、Aβ和Aγ分别与所述第一特定区域、所述第二特定区域和所述第三特定区域在所述第三方向上的长度对应，d1(0)是所述第一基准部位和所述第二基准部位中的在所述第三方向上靠近所述第二端的一侧的基准部位处的所述电介质基板在所述第二方向上的厚度，d2(0)是所述第二基准部位和所述第三基准部位中的在所述第三方向上靠近所述第二端的一侧的基准部位处的所述气体流路在所述第二方向上的高度。
2.根据权利要求1所述的电介质阻挡放电式等离子体发生装置，其特征在于，
所述电介质基板呈如下形状：所述第二方向上的厚度与所述第三方向的位置无关是恒定的，或者所述第二方向上的厚度从所述第一基准部位朝向所述第一端逐渐增加。
3.根据权利要求1或2所述的电介质阻挡放电式等离子体发生装置，其特征在于，
所述第一电极为高电压侧电极，所述第二电极为低电压侧电极。
4.根据权利要求1或2所述的电介质阻挡放电式等离子体发生装置，其特征在于，具备：
气体缓冲基板，相对于所述第二电极从与所述电介质基板相反的一侧的位置在周缘部处抵接；
气体送出装置，对由所述气体缓冲基板和所述第二电极夹着的空隙导入所述气体；及
连通孔，在所述第一方向的不同的多个部位处，在所述第二方向上贯通所述第二电极。
5.根据权利要求4所述的电介质阻挡放电式等离子体发生装置，其特征在于，
所述连通孔在所述第三方向上位于比所述第一电极靠所述第二端侧处。
6.根据权利要求1或2所述的电介质阻挡放电式等离子体发生装置，其特征在于，
所述电介质基板的主要材料是氧化铝或氮化铝。
7.根据权利要求1或2所述的电介质阻挡放电式等离子体发生装置，其特征在于，
所述第一电极配置于在所述第三方向上从所述第一端向所述第二端侧后退了小于10mm的距离的位置。
CN202280041921.5A 2021-09-10 2022-02-28 电介质阻挡放电式等离子体发生装置 Pending CN117480869A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021147564A JP2023040527A (ja) 2021-09-10 2021-09-10 誘電体バリア放電式プラズマ発生装置
JP2021-147564 2021-09-10
PCT/JP2022/008141 WO2023037583A1 (ja) 2021-09-10 2022-02-28 誘電体バリア放電式プラズマ発生装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117480869A true CN117480869A (zh) 2024-01-30

Family

ID=85507332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280041921.5A Pending CN117480869A (zh) 2021-09-10 2022-02-28 电介质阻挡放电式等离子体发生装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2023040527A (zh)
KR (1) KR20240028467A (zh)
CN (1) CN117480869A (zh)
WO (1) WO2023037583A1 (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4092937B2 (ja) * 2002-04-11 2008-05-28 松下電工株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP4953163B2 (ja) 2007-05-09 2012-06-13 国立大学法人 東京大学 マイクロ波励起プラズマ処理装置
JP5088375B2 (ja) * 2007-11-28 2012-12-05 東芝三菱電機産業システム株式会社 誘電体バリア放電装置
JP2010009890A (ja) 2008-06-25 2010-01-14 Panasonic Electric Works Co Ltd プラズマ処理装置
US20140225502A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 Korea Institute Of Machinery & Materials Remote plasma generation apparatus
US20160217979A1 (en) * 2013-08-30 2016-07-28 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Microwave plasma processing device
US20180049304A1 (en) * 2015-02-27 2018-02-15 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Microwave Plasma Treatment Apparatus
JP2020017419A (ja) * 2018-07-26 2020-01-30 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス プラズマ発生装置
JP7351245B2 (ja) * 2020-03-13 2023-09-27 ウシオ電機株式会社 誘電体バリア式プラズマ発生装置、及び、誘電体バリア式プラズマ発生装置のプラズマ放電開始方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023040527A (ja) 2023-03-23
WO2023037583A1 (ja) 2023-03-16
KR20240028467A (ko) 2024-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4092937B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR101239521B1 (ko) 기판으로부터 금속 산화물을 제거하기 위한 장치 및 그방법
KR100623563B1 (ko) 플라즈마 처리 장치, 플라즈마를 발생하는 반응 용기의제조 방법 및 플라즈마 처리 방법
US8029105B2 (en) Ambient plasma treatment of printer components
TW200901832A (en) Plasma processor
KR20080089130A (ko) 플라즈마 에칭장치
US20230100544A1 (en) Dielectric barrier plasma generator and plasma discharge starting method for dielectric barrier plasma generator
US6652069B2 (en) Method of surface treatment, device of surface treatment, and head for use in ink jet printer
JP2010009890A (ja) プラズマ処理装置
CN117480869A (zh) 电介质阻挡放电式等离子体发生装置
TWI424793B (zh) 電漿處理裝置
JP4164967B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP5771466B2 (ja) ダイボンダ及びダイボンダの接合材供給方法
JP2023062318A (ja) 誘電体バリア放電式プラズマ発生装置
JP2008091641A (ja) プラズマ処理装置
US11497110B2 (en) Dielectric barrier discharge electrode and dielectric barrier discharge device
JP5481747B2 (ja) 導電性インクによる導体の製造方法
JP2005026171A (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2002368389A (ja) プリント配線板の処理方法及びプリント配線板の処理装置
JP2002008895A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP4154838B2 (ja) プラズマ処理方法
CN114566414A (zh) 真空装置
JP3849378B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2020181752A (ja) マイクロ波プラズマ発生装置
JP3580211B2 (ja) 局所処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination