JP2001126898A - プラズマ処理装置及びプラズマ点灯方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ点灯方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマの点灯が確実に行えて始動が良好で
あり、しかも安価なプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 片側が吹き出し口１として開放された反
応容器２と一対のプラズマ生成用電極３、４とを具備し
て構成される。反応容器２にプラズマ生成用ガスを導入
すると共にプラズマ生成用電極３、４の間に交流電界を
印加することにより、大気圧近傍の圧力下で反応容器２
内にプラズマを生成する。反応容器２の吹き出し口１か
らジェット状のプラズマを吹き出すプラズマ処理装置に
関する。パルス電圧を発生させるための高電圧パルス発
生装置５と、このパルス電圧を反応容器２に導入された
プラズマ生成用ガスに印加して反応容器２内にプラズマ
を点灯させるための点灯用電極６とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理物の表面に
存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥
離、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、
製膜、表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズ
マを発生させるためのプラズマ処理装置、及びこれを用
いたプラズマ点灯方法に関するものであり、特に、精密
な接合が要求される電子部品の表面のクリーニングに好
適に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、大気圧下でプラズマ処理を行
うことが試みられている。例えば、特開平２−１５１７
１号公報や特開平３−２４１７３９号公報や特開平１−
３０６５６９号公報には、反応容器内の放電空間に一対
の電極を配置すると共に電極の間に誘電体を設け、放電
空間をＨｅ（ヘリウム）やＡｒ（アルゴン）などの希ガ
スを主成分とするプラズマ生成用ガスで充満し、反応容
器に被処理物を入れると共に電極の間に交流電界を印加
するようにしたプラズマ処理方法が開示されており、誘
電体が配置された電極の間に交流電界を印加することに
より安定的にグロー放電を発生させ、このグロー放電に
よりプラズマ生成用ガスを励起して反応容器内にプラズ
マを生成し、このプラズマにより被処理物の処理を行う
ようにしたものである。
【０００３】また、被処理物の特定の部分のみにプラズ
マ処理を行うために、特開平４−３５８０７６号公報、
特開平３−２１９０８２号公報、特開平４−２１２２５
３号公報、特開平６−１０８２５７号公報、特願平１０
−３４４７３５号の願書に最初に添付した明細書及び図
面などに開示されているような、大気圧下でグロー放電
によりプラズマ（特にプラズマの活性種）を被処理物に
ジェット状に吹き出してプラズマ処理することが行われ
ている。このようなプラズマ処理装置としては、例え
ば、図８に示すようなものが例示することができる。２
は円筒状の反応容器であって、反応容器２の上端はガス
導入口１０として開口されていると共に反応容器２の下
端は吹き出し口１として開口されている。また、反応容
器２の外周に上下一対のプラズマ生成用電極３、４が設
けられている。一方のプラズマ生成用電極３には高周波
を発生する電源１１がインピーダンス整合器１２を介し
て接続されている。また、他方のプラズマ生成用電極４
は接地されている。インピーダンス整合器１２は、反応
容器２内においてプラズマ生成用電極３、４の間に形成
されるプラズマ発生部１３と電源１１の間のインピーダ
ンス整合を得るためのものであって、可変コンデンサ１
４とインダクタ（図示省略）を内蔵しているものであ
る。
【０００４】そして、ガス導入口１０から反応容器２内
にプラズマ生成用ガスを導入すると共にプラズマ生成用
電極３、４の間に電源１１で発生した交流電界を印加す
ることによって、プラズマ生成用電極３、４により形成
されるプラズマ発生部１３にプラズマを点灯させて放電
を開始させ、この後、プラズマ発生部１３に交流電界を
印加し続けることによってプラズマ発生部１３でプラズ
マを連続的に生成し、このプラズマをプラズマ発生部１
３から流下させて反応容器２の吹き出し口１から吹き出
すようにするのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなプラズマ
処理装置においては、大気圧近傍の圧力条件下での放電
であるため、プラズマを点灯させて放電を開始させるに
は１ｋＶ以上もの高電圧をプラズマ生成用電極３に印加
しなければならない。また、プラズマ生成用電極３、４
の間に印加する交流電界の周波数も１３．６５ＭＨｚに
代表されるような高周波であるため、電源１１とプラズ
マ発生部１３との間のインピーダンス整合が必要であ
る。
【０００６】従って、プラズマを確実に点灯させてプラ
ズマ処理装置を始動させるために、高電圧をプラズマ生
成用電極３に印加すると、インピーダンス整合器１２内
の可変コンデンサ(通常は空気バリコン)１４内でアーク
が発生してしまい、プラズマが点灯せずにプラズマ処理
装置の始動不良が発生することがあった。また、この問
題を解決する手法の一つとしては、インピーダンス整合
器１２で使用する可変コンデンサ１４を、いわゆる、真
空バリコンのような高耐圧バリコンにすれば良いが、装
置コストが高くなると言った問題があった。
【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、プラズマの点灯が確実に行えて始動が良好であ
り、しかも安価なプラズマ処理装置を提供することを目
的とするものである。
【０００８】また本発明は、プラズマの点灯が確実に行
えて始動が良好なプラズマ点灯方法を提供することを目
的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
プラズマ処理装置は、片側が吹き出し口１として開放さ
れた反応容器２と一対のプラズマ生成用電極３、４とを
具備して構成され、反応容器２にプラズマ生成用ガスを
導入すると共にプラズマ生成用電極３、４の間に交流電
界を印加することにより、大気圧近傍の圧力下で反応容
器２内にプラズマを生成し、反応容器２の吹き出し口１
からジェット状のプラズマを吹き出すプラズマ処理装置
において、パルス電圧を発生させるための高電圧パルス
発生装置５と、このパルス電圧を反応容器２に導入され
たプラズマ生成用ガスに印加して反応容器２内にプラズ
マを点灯させるための点灯用電極６とを設けて成ること
を特徴とするものである。
【００１０】また本発明の請求項２に係るプラズマ処理
装置は、請求項１の構成に加えて、点灯用電極６を吹き
出し口１の下流側に設けて成ることを特徴とするもので
ある。
【００１１】また本発明の請求項３に係るプラズマ処理
装置は、請求項１又は２の構成に加えて、プラズマを点
灯させる時のみに、点灯用電極６を吹き出し口１の下流
側に位置させるための移動手段７を備えて成ることを特
徴とするものである。
【００１２】また本発明の請求項４に係るプラズマ処理
装置は、請求項１の構成に加えて、点灯用電極６を放電
部分の上流側に設けて成ることを特徴とするものであ
る。
【００１３】また本発明の請求項５に係るプラズマ処理
装置は、請求項１又は２の構成に加えて、点灯用電極６
を反応容器２の外面に接触させて設けて成ることを特徴
とするものである。
【００１４】また本発明の請求項６に係るプラズマ処理
装置は、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、パ
ルス電圧が、プラズマ生成時に一対のプラズマ生成用電
極３、４の間に印加する電圧の３倍以上であることを特
徴とするものである。
【００１５】また本発明の請求項７に係るプラズマ点灯
方法は、請求項１乃至６のいずれかに記載のプラズマ処
理装置において、高電圧パルス発生装置５で発生させた
パルス電圧を反応容器２に導入されたプラズマ生成用ガ
スに印加して反応容器２内にプラズマを点灯させること
を特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【００１７】図１に実施の形態の一例を示す。このプラ
ズマ処理装置Ａは、一対のプラズマ生成用電極３、４を
反応容器２の外周に接触させて設けると共にプラズマ生
成用電極３、４を上下に対向させて配置することによっ
て形成されており、反応容器２内においてプラズマ生成
用電極３、４の間の空間にプラズマ発生部１３が形成さ
れている。
【００１８】反応容器２は高融点の絶縁材料（誘電体材
料）で円筒状に形成されるものであって、その上端面は
ガス導入口１０として開口されていると共に反応管２の
下端面は吹き出し口１として開口されている。反応容器
２を形成する絶縁材料として、石英、アルミナ、イット
リア部分安定化ジルコニウムなどのガラス質材料やセラ
ミック材料などを例示することができる。
【００１９】プラズマ生成用電極３、４は、例えば、
銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４など）などの導電性の金属材料で形成す
ることができる。また、プラズマ生成用電極３、４は円
環状（リング状）に形成されており、その内周面を反応
容器２の外周面に接触させて反応容器２を囲うようにそ
れぞれ挿着されている。一対のプラズマ生成用電極３、
４のうち、上側に配置される一方のプラズマ生成用電極
３は、高周波を発生する電源１１とインピーダンス整合
器１２を介して接続されており、このプラズマ生成用電
極３が高電圧が印加される高圧電極として形成されてい
る。また下側に配設される他方のプラズマ生成用電極４
は接地されて低電圧となる接地電極として形成されてい
る。プラズマ生成用電極３、４の間隔はプラズマを安定
に生成するために３〜２０ｍｍに設定するのが好まし
い。
【００２０】本発明では、プラズマを点灯させる点灯手
段として高電圧パルス発生装置５と点灯用電極６を反応
容器２の外部に設けている。高電圧パルス発生装置５は
高電圧のパルス電圧を発生させるためのものであって、
例えば、図２に示すような回路を内蔵するものである。
この回路はブロッキングオシレータ又は一石インバータ
と称されるものであって、次のような動作によりパルス
電圧を発生させるものである。
【００２１】まず、スイッチＳＷをオンにすることによ
って、トランジスタＱに起動回路（図示省略）を介して
ごくわずかな電流が流れ、この電流によりトランジスタ
Ｑのベース巻線Ｎｂには相互インダクタンスによって誘
起電圧が生じる。この誘起電圧はベースを順方向にバイ
アスする極性となっている。従って、この誘起電圧によ
ってベース電流が流れてコレクタ電流が以前よりも増加
される。このようにコレクタ電流が増加すればベース巻
線Ｎｂの誘導電圧もさらに増加し、コレクタ電流は増加
の一途をたどる。しかし、トランジスタＱの飽和抵抗や
巻線抵抗によりコレクタ電流が増加できなくなると、今
度はベース巻線Ｎｂの誘導電圧も減少し始める。ベース
巻線Ｎｂで誘起電圧が減少するとコレクタ電流も減少
し、以前とは逆方向の作用でトランジスタＱは一気にオ
フする。この一気の電流のオフのために巻線Ｎ１には大
きな起電力が発生し、巻線Ｎ１の分布容量Ｃｓが充電さ
れる。
【００２２】この結果、ベース巻線Ｎｂには分布容量Ｃ
ｓの充電によって生じる振動電圧が発生し、負の半周期
が終わり正の半周期が始まると、ベース巻線Ｎｂは順方
向にバイアスされ、再びコレクタに電流が流れ始めてト
ランジスタＱが導通する最初の状態に戻る。この動作を
繰り返すことによって出力側の巻線Ｎ２に交流が出力さ
れる。巻線Ｎ２に出力された交流の電力は、ダイオード
Ｄによって整流され、この整流された電流によってコン
デンサＣは図２に示す極性に充電され、コンデンサＣの
端子電圧が上昇していくことになる。コンデンサＣの充
電が十分に行われ、この充電電圧がブレークダウン素子
ＢＤのブレークダウン電圧にまで達すると、ブレークダ
ウン素子ＢＤがオンし、図２に矢印で示すような放電ル
ープが形成される。この時、このコンデンサＣに蓄えら
れたエネルギーが電流となって放出されてトランスの一
次側Ｌ１を流れる。そしてトランスの一次側Ｌ１に電流
が流れることによりトランスの二次側Ｌ２にも電流が流
れ、トランスの二次側Ｌ２に接続された出力端子２０に
高電圧が発生する。このようにして高電圧パルス発生装
置にてパルス電圧を発生させることができる。
【００２３】点灯用電極６は先端が尖った金属製の棒で
形成されるものであって、プラズマ生成用電極３、４と
同様に金属材料で形成することができる。この点灯用電
極６は高電圧パルス発生装置５の出力端子２０に接続さ
れており、上記のようにして生成されたパルス電圧が点
灯用電極６に供給されるようになっている。そして、点
灯用電極６はその先端が反応容器２の吹き出し口１の下
流側（下側）に位置するように配設されている。
【００２４】上記のように形成されるプラズマ処理装置
では、プラズマ生成用ガスとして不活性ガス（希ガス）
あるいは不活性ガスと反応ガスの混合気体を用いる。不
活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリ
プトンなどを使用することができるが、放電の安定性や
経済性を考慮すると、アルゴンやヘリウムを用いるのが
好ましい。また反応ガスの種類は処理の内容によって任
意に選択することができる。例えば、被処理物の表面に
存在する有機物のクリーニング、レジストの剥離、有機
フィルムのエッチングなどを行う場合は、酸素、空気、
ＣＯ2、Ｎ2Ｏなどの酸化性ガスを用いるのが好ましい。
また反応ガスとしてＣＦ4などのフッ素系ガスも適宜用
いることができ、シリコンなどのエッチングを行う場合
にはこのフッ素系ガスを用いるのが効果的である。また
金属酸化物の還元を行う場合は、水素、アンモニアなど
の還元性ガスを用いることができる。反応ガスの添加量
は不活性ガスの全量に対して１０重量％以下、好ましく
は０．１〜５重量％の範囲である。反応ガスの添加量が
０．１重量％未満であれば、処理効果が低くなる恐れが
あり、反応ガスの添加量が１０重量％を超えると、放電
が不安定になる恐れがある。
【００２５】そしてプラズマ処理装置を用いてプラズマ
処理を行うにあたっては、次のようにして行う。まず、
ガス導入口１０から反応容器２の内部にプラズマ生成用
ガスを上から下に向かって流して導入すると共にインピ
ーダンス整合器１２を介してプラズマ生成用電極３に電
源１１から高周波を印加してプラズマ生成用電極３、４
により反応容器２内に形成されるプラズマ発生部１３に
高周波の交流電界を印加する。この時、プラズマ生成用
電極３、４の間に印加する電圧はプラズマ点灯後にプラ
ズマ発生部１３でプラズマを連続的に生成するのに必要
な電圧であって、０．５〜１ｋＶである。
【００２６】次に、高電圧パルス発生器５でパルス電圧
を発生させ、このパルス電圧を点灯用電極６からプラズ
マ発生部１３を介して接地されたプラズマ生成用電極４
に放電させる。この時のパルス電圧の大きさは上記のプ
ラズマ生成用電極３、４の間（プラズマ発生部１３）に
印加する電圧、すなわち、プラズマを連続的に生成する
のに必要な電圧の３倍以上にするのが好ましい。パルス
電圧がプラズマを連続的に生成するのに必要な電圧の３
倍未満であれば、プラズマを短時間（１秒以下）で確実
に点火させることが難しく、プラズマ処理装置の始動が
不良になる恐れがある。パルス電圧は大きいほど好まし
いので、特に上限は設定されないが、通常はプラズマを
連続的に生成するのに必要な電圧の４０倍以下である。
【００２７】このようにしてプラズマ発生部１３に高電
圧のパルス電圧を印加すると、プラズマ発生部１３の空
間中に予備電離プラズマが発生する。この後、予備電離
プラズマがプラズマ生成用電極３、４の間に印加された
電圧(本来であれば、反応容器２内を絶縁破壊させるこ
とのできない低い電圧)によって増幅され、反応容器２
内のプラズマ発生部１３にプラズマが生成される。この
後、プラズマ生成用電極３、４の間に印加された交流電
界により大気圧近傍の圧力下でプラズマ発生部１３にグ
ロー状の放電が発生し、グロー状の放電でプラズマ生成
用ガスをプラズマ化してプラズマ活性種を含むプラズマ
が連続的に生成される。そしてこのようにして生成され
たプラズマを吹き出し口１から下方にジェット状（連続
的）に流出させて吹き出し口１の下側に配置された被処
理物の表面にプラズマを吹き付けるようにする。このよ
うにして被処理物のプラズマ処理を行うことができる。
尚、プラズマを連続的に安定して生成するために、プラ
ズマ発生部１３に印加される交流電界の周波数は１ｋＨ
ｚ〜２００ＭＨｚに、プラズマ発生部１３に印加される
印加電力は２０〜３５００Ｗ／ｃｍ3にそれぞれ設定す
るのが好ましい。印加電力の密度（Ｗ／ｃｍ3）は、
（印加電力／プラズマ発生部１３の体積）で定義され
る。
【００２８】上記の実施の形態では、パルス電圧を発生
させるための高電圧パルス発生装置５と、このパルス電
圧を反応容器２に導入されたプラズマ生成用ガスに印加
して反応容器２内にプラズマを点灯させるための点灯用
電極６とを備えるので、高電圧パルス発生装置５で発生
させたパルス電圧を点灯用電極６から放電して反応容器
２に導入されたプラズマ生成用ガスに印加することによ
って、プラズマ生成用電極３、４の間に高電圧をかけな
くても反応容器２内にプラズマを点灯させることがで
き、インピーダンス整合器１２の可変コンデンサ１４に
アークが発生するのを防止してプラズマの点灯が確実に
行えて始動が良好になるものであり、しかも、インピー
ダンス整合器１２の可変コンデンサ１４を真空バリコン
のような高耐圧バリコンにする必要が無く、プラズマ処
理装置を安価することができるものである。
【００２９】また、点灯用電極６を吹き出し口１の下流
側に設けるので、点灯用電極６とプラズマ生成用電極４
との間に生成される予備電離プラズマを反応容器２内の
プラズマ発生部１３に生成することができ、プラズマ生
成用電極３、４に印加するプラズマ生成用の電圧を低く
してもプラズマの点灯及び生成が可能となるものであ
る。
【００３０】図３に他の実施の形態を示す。このプラズ
マ処理装置は図１のものに、さらに点灯用電極６の移動
手段７を設けたものである。移動手段７はエアシリンダ
２５と電極支持具２６とで形成されている。エアシリン
ダ２５は反応容器２を覆うカバー２８に突設された固定
片２７に固定されており、コンプレッサー２９と接続さ
れている。また、電極支持具２６には連結片３０と電極
把持部３１が形成されており、連結片３０がエアシリン
ダ２５のロッド３２と連結されていると共に電極把持部
３１に点灯用電極６の後端部を把持させることによっ
て、電極支持具２６に点灯用電極６が取り付けられてい
る。その他の構成は図１と同様に形成されている。
【００３１】このようなプラズマ処理装置でプラズマ処
理を行うにあたっては、まず、コンプレッサー２９の動
作でエアシリンダ２５のロッド３２を突出させて電極支
持具２６及び点灯用電極６を反応容器２に近づくように
移動させることによって、点灯用電極６の先端を吹き出
し口１の下流側に位置させる。次に、上記と同様にし
て、高電圧パルス発生装置５で発生させたパルス電圧を
点灯用電極６から放電して反応容器２に導入されたプラ
ズマ生成用ガスに印加することによって、反応容器２内
のプラズマ発生部１３にプラズマを点灯させる。次に、
コンプレッサー２９の動作でエアシリンダ２５のロッド
３２を引っ込めて電極支持具２６及び点灯用電極６を反
応容器２から遠ざけるように移動させることによって、
点灯用電極６の先端を吹き出し口１の下流側に位置させ
ないようにする。そして、この後、上記と同様にして、
プラズマを吹き出し口１から下方にジェット状（連続
的）に流出させて吹き出し口１の下側に配置された被処
理物の表面にプラズマを吹き付けるようにする。
【００３２】この実施の形態では、点灯用電極６の先端
が吹き出し口１の下流側に位置する状態と吹き出し口１
の下流側に位置しない状態との間で移動するように、点
灯用電極６を移動させるための移動手段７を設けたの
で、点灯用電極６の先端を始動時（プラズマ点灯時）の
みに吹き出し口１の下流側に位置させ、プラズマを点灯
させた後、点灯用電極６の先端を吹き出し口１の下流側
に位置させないようにすることができ、始動を確実に行
うために点灯用電極６を設けたにもかかわらず、点灯用
電極６がプラズマ処理の妨げとならないようにすること
ができるものである。
【００３３】図４に他の実施の形態を示す。このプラズ
マ処理装置は反応容器２の下部を下側ほど小径となるよ
うに絞り込んだ集束部３５として形成したものである。
このような集束部３５を設けることによって、プラズマ
発生部１３の体積を小さくすることなく吹き出し口１か
ら吹き出されるジェット状のプラズマの流速を加速する
ことができ、短寿命のラジカルなどの反応性ガス活性粒
子が消滅する前に、被処理物にプラズマを到達させるこ
とができて被処理物のプラズマ処理を効率よく行うこと
ができるものである。また、このプラズマ処理装置では
金属製の棒を点灯用電極６として用いずに、プラズマ生
成用電極３、４の間において反応容器２の外周に電線等
の導体を巻き付けて設け、この導体を点灯用電極６とし
て用いたものである。その他の構成は図１と同様であ
る。
【００３４】この実施の形態では、点灯用電極６をプラ
ズマ生成用電極３、４の間において反応容器２の外周面
に接触させて設けたので、点灯用電極６を吹き出し口１
の下流側に常に位置させないようにすることができ、始
動を確実に行うために点灯用電極６を設けたにもかかわ
らず、点灯用電極６がプラズマ処理の妨げとならないよ
うにすることができるものであり、しかも、図２に示す
ような点灯用電極６の移動手段７が必要でなく、構造を
簡素化することができるものである。尚、この実施の形
態の場合、図１、３のものに比べてパルス電圧の大きさ
を約１．５倍にすると、プラズマの点灯が確実に行うこ
とができる。
【００３５】図５に他の実施の形態を示す。このプラズ
マ処理装置は反応容器２を角形筒状に形成したものであ
り、その上面にはガス導入口１０が全面にわたって形成
されていると共に反応容器２の下面にはスリット状の吹
き出し口（図示省略）が反応容器２の長手方向に長く形
成されている。また、プラズマ生成用電極３、４は反応
容器２の外形形状に合わせて、平面視で略ロ字状の角形
環状に形成されている。その他の構成は図１と同様に形
成されている。そしてこのプラズマ処理装置では上記と
同様にしてプラズマ点灯やプラズマ処理を行うことがで
きるが、吹き出し口１が長く形成されているので、プラ
ズマを帯状（カーテン状）に吹き出すことができ、被処
理物の広い面積を一度のプラズマ処理することができる
ものである。尚、この実施の形態においても図３に示す
移動手段７を備えるのが好ましい。
【００３６】図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に他の実施の形態
を示す。この実施の形態では図１のプラズマ処理装置に
おいて、反応容器２の上部に反応容器２よりも厚い箱状
のガス導入部６５が一体に形成されている。ガス導入部
６５の上面にはガス供給口３０を設けたガス管部６１が
突設されていると共にガス導入部６５の下部は下側ほど
厚みが小さくなる絞り部６２として形成されており、ガ
ス導入部６５の下端である絞り部６２の下端が反応容器
２のガス導入口１０の開口縁部に接合されている。ま
た、点灯用電極６は吹き出し口１の下流側に設けられて
おらず、点灯用電極６はガス導入部６５（絞り部６２の
部分）内に差し込まれてガス導入口１０の上流側（上
側）に配置されている。すなわち、点灯用電極６は、プ
ラズマ生成用電極３、４の間に交流電界を印加すること
によりグロー状の放電が発生する放電部分（プラズマ発
生部１３）の上流側に設けるものである。その他の構成
は図１のものと同様である。尚、図６（ａ）（ｃ）にお
いては、図６（ｂ）におけるプラズマ生成用電極３、４
と電源１１の図示を省略している。そして、この実施の
形態では、ガス導入部６５を介してプラズマ生成用ガス
を反応容器２に供給するのである。すなわち、ガス供給
口３０からガス導入部６５内にプラズマ生成用ガスを導
入し、プラズマ生成用ガスをガス導入口１０まで下流さ
せ、この後、ガス導入口１０から反応容器２内にプラズ
マ生成用ガスを導入するのである。
【００３７】この実施の形態では、上記と同様にしてプ
ラズマ点灯やプラズマ処理を行うことができるが、プラ
ズマ発生部１３の上流側に点灯用電極６を設けるので、
点灯用電極６を吹き出し口１の下流側に常に位置させな
いようにすることができ、始動を確実に行うために点灯
用電極６を設けたにもかかわらず、点灯用電極６がプラ
ズマ処理の妨げとならないようにすることができるもの
であり、しかも、図２に示すような点灯用電極６の移動
手段７が必要でなく、構造を簡素化することができるも
のである。
【００３８】図７（ａ）（ｂ）に他の実施の形態を示
す。図７（ａ）のものはプラズマ生成用電極３、４を、
反応容器２の外周面に接触して設けられた外側電極４０
と反応容器２の内側に配置された内側電極４１とで構成
したものである。また、図７（ｂ）のものはプラズマ生
成用電極３、４が反応容器２を挟んで対向するように、
反応容器２の外周面にプラズマ生成用電極３、４を設け
たものである。そして、図７（ａ）（ｂ）のものに上記
と同様の高電圧パルス発生装置５と点灯用電極６及び移
動手段７を設けることができる。このように本発明は反
応容器２の形状、プラズマ生成用電極３、４の形状や配
置等を任意に形成することができる。
【００３９】
【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。
【００４０】（実施例１）図１に示すプラズマ処理装置
を用いた。このプラズマ処理装置の反応容器２は外径が
５ｍｍ、内径が３ｍｍで石英で形成されている。反応容
器２の外面にはプラズマ生成用電極３、４を吹き出し口
１に対して上下に配置しており、一方のプラズマ生成用
電極３が電源１１と接続されて高電圧が印加される高圧
電極として、他方のプラズマ生成用電極４が接地される
接地電極として形成されている。高周波を発生する電源
１１としては１３．５６ＭＨｚの周波数の電圧を発振す
るものを用いた。
【００４１】そして反応容器２にヘリウムを０．３リッ
トル／分、アルゴンを１．５リットル／分、酸素を０．
０２リットル／分で導入し、１００Ｗの電力にてプラズ
マを生成しようとした場合、図８に示すような従来例で
は、プラズマ生成用電極３、４の間に５ｋＶ以上もの電
圧を印加しなければならず、インピーダンス整合器１２
の内部の可変コンデンサ１４の内部で毎回アークが発生
し、始動させることができない。そこで、高電圧パルス
発生器５に接続した点灯用電極６を、反応容器２の吹き
出し口１の下流側に設置し、約１５ｋＶの高圧パルス電
圧を印加すると、プラズマ生成用電極３、４の間に印加
する電圧が１ｋＶ以下でもプラズマを生成することが可
能となった。
【００４２】（実施例２）図４に示すプラズマ処理装置
を用いた。このプラズマ処理装置の反応容器２は、先端
（下部）が集束部３５としてテーパー状に絞られたもの
であって、外径が１６ｍｍ、内径が１３ｍｍで石英で形
成されている。反応容器２の外面にはプラズマ生成用電
極３、４を吹き出し口１に対して上下に配置しており、
一方のプラズマ生成用電極３が電源１１と接続されて高
電圧が印加される高圧電極として、他方のプラズマ生成
用電極４が接地される接地電極として形成されている。
高周波を発生する電源１１としては１３．５６ＭＨｚの
周波数の電圧を発振するものを用いた。
【００４３】そして反応容器２にヘリウムを１リットル
／分、アルゴンを３リットル／分、酸素を０．０６リッ
トル／分で導入し、３００Ｗの電力にてプラズマを生成
しようとした場合、図８に示すような従来例では、プラ
ズマ生成用電極３、４の間に２ｋＶ以上もの電圧を印加
しなければならず、時としてインピーダンス整合器１２
の内部の可変コンデンサ１４の内部でアークが発生し、
始動不良が発生していた。そこで、高電圧パルス発生器
５に接続した点灯用電極６を反応容器２の外周に巻き付
け、この点灯用電極６に約１０ｋＶの高圧パルス電圧を
印加すると、プラズマ生成用電極３、４の間に印加する
電圧が１ｋＶ以下でもプラズマを生成することが可能と
なった。
【００４４】（実施例３）図５に示すプラズマ処理装置
を用いた。このプラズマ処理装置の反応容器２は内側寸
法が５５ｍｍ×１ｍｍで石英で形成されている。反応容
器２の外面にはプラズマ生成用電極３、４を吹き出し口
１に対して上下に配置しており、一方のプラズマ生成用
電極３が電源１１と接続されて高電圧が印加される高圧
電極として、他方のプラズマ生成用電極４が接地される
接地電極として形成されている。高周波を発生する電源
１１としては１３．５６ＭＨｚの周波数の電圧を発振す
るものを用いた。
【００４５】そして反応容器２にヘリウムを２リットル
／分、アルゴンを１０リットル／分、酸素を０．４リッ
トル／分で導入し、７６０Ｗの電力にてプラズマを生成
しようとした場合、図８に示すような従来例では、プラ
ズマ生成用電極３、４の間に５ｋＶ以上もの電圧を印加
しなければならず、インピーダンス整合器１２の内部の
可変コンデンサ１４の内部で毎回アークが発生し、始動
させることができない。そこで、高電圧パルス発生器５
に接続した点灯用電極６を、反応容器２の吹き出し口１
の下流側に設置し、約１８ｋＶの高圧パルス電圧を印加
すると、プラズマ生成用電極３、４の間に印加する電圧
が１ｋＶ以下でもプラズマを生成することが可能となっ
た。
【００４６】
【発明の効果】上記のように本発明の請求項１の発明
は、片側が吹き出し口として開放された反応容器と一対
のプラズマ生成用電極とを具備して構成され、反応容器
にプラズマ生成用ガスを導入すると共にプラズマ生成用
電極の間に交流電界を印加することにより、大気圧近傍
の圧力下で反応容器内にプラズマを生成し、反応容器の
吹き出し口からジェット状のプラズマを吹き出すプラズ
マ処理装置において、パルス電圧を発生させるための高
電圧パルス発生装置と、このパルス電圧を反応容器に導
入されたプラズマ生成用ガスに印加して反応容器内にプ
ラズマを点灯させるための点灯用電極とを反応容器の外
部に設けるので、高電圧パルス発生装置で発生させたパ
ルス電圧を点灯用電極から放電して反応容器に導入され
たプラズマ生成用ガスに印加することによって、プラズ
マ生成用電極の間に高電圧をかけなくても反応容器内に
プラズマを点灯させることができ、プラズマの点灯が確
実に行えて始動が良好になるものであり、しかも、イン
ピーダンス整合器の可変コンデンサを真空バリコンのよ
うな高耐圧バリコンにする必要が無く、プラズマ処理装
置を安価することができるものである。
【００４７】また本発明の請求項２の発明は、点灯用電
極を吹き出し口の下流側に設けるので、点灯用電極とプ
ラズマ生成用電極との間に生成される予備電離プラズマ
を反応容器内に生成することができ、プラズマ生成用電
極に印加するプラズマ生成用の電圧を低くしてもプラズ
マの点灯及び生成が可能となるものである。
【００４８】また本発明の請求項３の発明は、プラズマ
を点灯させる時のみに、点灯用電極を吹き出し口の下流
側に位置させるための移動手段を備えるので、点灯用電
極の先端を始動時のみに吹き出し口の下流側に位置さ
せ、プラズマを点灯させた後、点灯用電極の先端を吹き
出し口の下流側に位置させないようにすることができ、
始動を確実に行うために点灯用電極を設けたにもかかわ
らず、点灯用電極がプラズマ処理の妨げとならないよう
にすることができるものである。
【００４９】また本発明の請求項４の発明は、点灯用電
極を放電部分の上流側に設けるので、点灯用電極が吹き
出し口の下流側に常に位置しないようにすることがで
き、点灯用電極を移動させる手段が必要でなく、構造を
簡素化することができるものである。
【００５０】また本発明の請求項５の発明は、点灯用電
極を反応容器の外面に接触させて設けるので、点灯用電
極が吹き出し口の下流側に常に位置しないようにするこ
とができ、点灯用電極を移動させる手段が必要でなく、
構造を簡素化することができるものである。
【００５１】また本発明の請求項６の発明は、パルス電
圧が、プラズマ生成時に一対のプラズマ生成用電極の間
に印加する電圧の３倍以上であるので、プラズマを短時
間で確実に点火させることができ、始動を速くて良好に
することができるものである。
【００５２】本発明の請求項７の発明は、請求項１乃至
６のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、高電
圧パルス発生装置で発生させたパルス電圧を反応容器に
導入されたプラズマ生成用ガスに印加して反応容器内に
プラズマを点灯させるので、プラズマ生成用電極の間に
高電圧をかけなくても反応容器内にプラズマを点灯させ
ることができ、プラズマの点灯が確実に行えて始動が良
好になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図であ
る。
【図２】同上の高電圧パルス発生装置の一例を示す回路
図である。
【図３】同上の他の実施の形態の一例を示す断面図であ
る。
【図４】同上の他の実施の形態の一例を示す概略図であ
る。
【図５】同上の他の実施の形態の一例を示す概略図であ
る。
【図６】同上の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）は
正面の概略図、（ｂ）は側面の概略図、（ｃ）は底面の
概略図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は同上の他の実施の形態の一例を
示す断面図である。
【図８】従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 吹き出し口 ２ 反応容器 ３ プラズマ生成用電極 ４ プラズマ生成用電極 ５ 高電圧パルス発生装置 ６ 点灯用電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 喜多山 和也 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 澤田 康志 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 片側が吹き出し口として開放された反応
    容器と一対のプラズマ生成用電極とを具備して構成さ
    れ、反応容器にプラズマ生成用ガスを導入すると共にプ
    ラズマ生成用電極の間に交流電界を印加することによ
    り、大気圧近傍の圧力下で反応容器内にプラズマを生成
    し、反応容器の吹き出し口からジェット状のプラズマを
    吹き出すプラズマ処理装置において、パルス電圧を発生
    させるための高電圧パルス発生装置と、このパルス電圧
    を反応容器に導入されたプラズマ生成用ガスに印加して
    反応容器内にプラズマを点灯させるための点灯用電極と
    を設けて成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項２】 点灯用電極を吹き出し口の下流側に設け
    て成ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理
    装置。
  3. 【請求項３】 プラズマを点灯させる時のみに、点灯用
    電極を吹き出し口の下流側に位置させるための移動手段
    を備えて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の
    プラズマ処理装置。
  4. 【請求項４】 点灯用電極を放電部分の上流側に設けて
    成ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装
    置。
  5. 【請求項５】 点灯用電極を反応容器の外面に接触させ
    て設けて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の
    プラズマ処理装置。
  6. 【請求項６】 パルス電圧が、プラズマ生成時に一対の
    プラズマ生成用電極の間に印加する電圧の３倍以上であ
    ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の
    プラズマ処理装置。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載のプラ
    ズマ処理装置において、高電圧パルス発生装置で発生さ
    せたパルス電圧を反応容器に導入されたプラズマ生成用
    ガスに印加して反応容器内にプラズマを点灯させること
    を特徴とするプラズマ点灯方法。
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