JP2002110398A

JP2002110398A - プラズマ処理装置及びプラズマ点灯方法

Info

Publication number: JP2002110398A
Application number: JP2000294888A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Taguchi; 典幸田口; Koji Sawada; 康志澤田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2002-04-12
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: JP4032625B2

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、またメンテナンスにかかる手間を少なくすること
ができ、さらにプラズマ点灯後に直ぐにプラズマ処理を
開始することができる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と複数の電極３、４とを具備して構成される。
電極３、４間に電圧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内に放電を発生させてプラズマを生
成する。反応容器２内で生成されたプラズマを吹き出し
口１からジェット状に吹き出すプラズマ処理装置に関す
る。電極３、４間に電圧を印加した状態で、反応容器２
内に光を照射して放電を開始させるための光源部５を備
える。光源部５から反応容器２内に光を照射することに
よって、反応容器２内の偶存電子を増加することができ
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、特開平１１
−２６０５９７公報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。

【０００４】このようなプラズマ処理装置としては、例
えば、図７に示すようなものを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電極３、４が設けられてい
る。一方の電極３には高周波電圧を発生する電源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内において電極３、４の間に形成
される放電空間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１４とイ
ンダクタ（図示省略）を内蔵しているものである。

【０００５】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電極３、４間に
電源１１で発生させた高周波電圧を印加することによっ
て、反応容器２内の放電空間１３にプラズマを点灯させ
て放電を開始させ、この後、電極３、４間に高周波電圧
を印加し続けることによって放電空間１３でプラズマを
連続的に生成し、このプラズマを放電空間１３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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなジェット
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
生成用ガスの種類によっても異なるが、プラズマを点灯
させて放電を開始させるには４〜５ｋＶ以上もの高電圧
を電極３、４間に印加しなければならない。また、電極
３、４間に印加する高周波電圧の周波数も１３．６５Ｍ
Ｈｚに代表されるような高周波であるため、電源１１と
放電空間１３との間のインピーダンス整合が必要であ
る。

【０００７】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、電源１１で高電圧を
発生させて電極３、４間に印加するようにすると、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。

【０００８】この問題を解決する手法の一つとして、本
出願人は、放電空間１３に導入されたプラズマ生成用ガ
スに高電圧のパルス電圧を印加することにより、プラズ
マを確実に点灯させることを提案している（特願平１１
−３０３１１５号の願書に最初に添付された明細書及び
図面参照）。しかしながら、この方法では高電圧のパル
ス電圧を印加するための点灯用電極を用いているので、
この点灯用電極には高電圧が供給されることになって大
きく消耗するものであり、従って、点灯用電極の交換が
頻繁に必要になってメンテナンスに手間がかかるという
問題があった。また、点灯用電極はプラズマを点灯させ
る際に反応容器２の吹き出し口１の近傍に配置しなけれ
ばならず、よって、ジェット状のプラズマを吹き出し口
１から吹き出してプラズマ処理を行うこの種のプラズマ
処理装置では、点灯用電極をプラズマ点灯後に移動させ
てプラズマ処理の邪魔にならないようにする必要があ
り、点灯用電極を移動させる手段が必要となってプラズ
マ処理装置が高価になり、しかも、点灯用電極を移動さ
せる工程も必要となってプラズマ点灯後に直ぐにプラズ
マ処理を開始することができないという問題があった。

【０００９】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、またメンテナンスにかかる手間を少なくすることが
でき、さらにプラズマ点灯後に直ぐにプラズマ処理を開
始することができる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。

【００１０】また本発明は、プラズマの点灯が確実に行
える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。

【００１１】

【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と複数の電極３、４とを具備して構成さ
れ、電極３、４間に電圧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内に放電を発生させてプラズマ
を生成し、反応容器２内で生成されたプラズマを吹き出
し口１からジェット状に吹き出すプラズマ処理装置にお
いて、電極３、４間に電圧を印加した状態で、反応容器
２内に光を照射して放電を開始させるための光源部５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２に係るプラズマ処理
装置は、請求項１の構成に加えて、反応容器２の外面に
電極３、４を接触させて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、光源部５が紫
外光を発生するものであることを特徴とするものであ
る。

【００１４】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乃至３のいずれかの構成に加えて、電
極３、４間に印加される電圧が高周波電圧であって、電
極３、４に高周波電圧を供給することで発生する電極
３、４からの漏れ電波により光源部５を点灯可能に形成
して成ることを特徴とするものである。

【００１５】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乃至４のいずれかの構成に加えて、ヘ
リウムとアルゴンとからなる混合気体に酸素あるいは水
素を含有させたプラズマ生成用ガスを反応容器２内に導
入して成ることを特徴とするものである。

【００１６】また本発明の請求項６に係るプラズマ点灯
方法は、請求項１乃至５のいずれかに記載のプラズマ処
理装置において、電極３、４間に電圧を印加した状態
で、光源部５から反応容器２内に光を照射することによ
り放電を開始させてプラズマを点灯することを特徴とす
るものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１８】図１に実施の形態の一例を示す。このプラ
ズマ処理装置は、複数（一対）の電極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内において電極３、４の間の空間が放電空間１３
として形成されている。

【００１９】反応容器２は高融点の絶縁材料（誘電体材
料）で扁平形状で角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として全面に亘って開口され
ていると共に反応容器２の下端面は全面に亘って開口さ
れてスリット状の吹き出し口１として形成されている。
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。反
応容器２は後述の光源部５からの光が通過可能なように
透明であることが好ましい。また、反応容器２は円筒状
に形成しても良い。

【００２０】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。
電極３、４は反応容器２の外形形状に対応させて角環状
（平面視で略ロ字状）に形成されており、その内周面を
反応容器２の外周面に全周に亘って接触させて反応容器
２を囲うように挿着されている。また、電極３、４は高
周波電圧を発生する電源１１とインピーダンス整合器１
２を介して接続されており、上側の電極３が高圧電極と
して、下側の電極４が低圧（接地）電極として形成され
ている。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。上記のよ
うに反応容器２の外側に電極３、４を設けることによっ
て、電極３、４がプラズマによるスパッタリングや腐食
作用を受けないようにすることができ、電極３、４のス
パッタリングにより生じる汚染物質で被処理物が汚染さ
れないようにすることができると共に電極３、４の長寿
命化を図ることができるものである。また、電極３、４
の内周面を反応容器２の外周面に全周に亘って接触させ
ることによって、電極３、４を反応容器２の外周面に全
周に亘って接触させない場合に比べて、電極３、４と反
応容器２の接触面積が大きくなって接触性を向上させる
ことができ、電極３、４間に電圧を印加した際に放電空
間１３に放電が発生しやすくなってプラズマの生成効率
を高めることができるものである。

【００２１】上記反応容器２の外側にはプラズマを点灯
させる手段として光源部５が設けられている。光源部５
は反応容器２内の放電空間１３に光を照射するためのも
のであって、例えば、ランプで形成することができる。
また、光源部５は水平方向に長い円柱状に形成されるも
のであって、電極３、４の間に形成される間隙と対向す
るように反応容器２の幅広方向と平行に配置されてい
る。

【００２２】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。

【００２３】そして、上記のような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を介して電極３に電
源１１から高周波電圧を供給して電極３、４間に高周波
電圧を印加する。この時、電極３、４間に印加する電圧
はプラズマ生成用ガスの組成などの条件によって異なる
が、通常は４〜２０ｋＶである。

【００２４】次に、電極３、４間に高周波電圧を印加し
た状態で、光源部５から光を発生させ、電極３、４の間
隙及び反応容器２を通して放電空間１３に光源部５から
の光を到達させ、放電空間１３に光を照射する。このよ
うにして電極３、４間に高周波電圧を印加すると共に放
電空間１３に光を照射すると、大気圧近傍の圧力下（９
３．３〜１０６．７ｋＰａ（７００〜８００Ｔｏｒ
ｒ））で放電空間１３に上記通常の電圧よりも低い印加
電圧でグロー状の放電が発生し、この放電でプラズマ生
成用ガスがプラズマ化されてプラズマ活性種を含むプラ
ズマが放電空間１３で連続的に生成される。そして、放
電空間１３で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
るようにすることによって、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、電極３、４間（放電空間１３）に印加さ
れる高周波電圧の周波数は１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに、
放電空間１３に供給される電力の密度は２０〜３５００
Ｗ／ｃｍ³にそれぞれ設定するのが好ましい。電力の密
度（Ｗ／ｃｍ³）は、（放電空間１３に供給される電力
／放電空間１３の体積）で定義される。

【００２５】本発明では、電極３、４間に高周波電圧を
印加した状態で放電空間１３に光を照射して放電を開始
させるための光源部５を備えるので、電極３、４間に高
電圧をかけなくても放電空間１３で絶縁破壊を起こして
放電を発生させ、プラズマを容易に点灯させることがで
きる。電極間に電圧を印加することにより起こる気体の
絶縁破壊は次のような過程で生じる。まず、空間に存在
する偶存電子が電極間に印加された電圧によって加速さ
れ、空間中の原子や分子と衝突し、この原子や分子を電
離させる（α作用）。次に、このα作用により新たに発
生した電子が電極間に印加された電圧により加速され、
α作用を繰り返し、空間中の電子数が増加し、ある条件
（火花条件）が成立した時点（状態）で絶縁破壊（全路
破壊）が生じる。

【００２６】以上のことから、空間中に偶存電子がなけ
れば、非常に高い電圧を電極間に印加し、電極そのもの
から電子を空間中に引き出すか、高電界によって空間の
原子や分子を電離させなければならず、絶縁破壊が非常
に困難になる。逆に、空間に偶存電子が多ければ、低い
電圧でα作用が進展し、火花条件が成立するために、絶
縁破壊が容易になる。

【００２７】そこで本発明では、光源部５から放電空間
１３に光を照射するようにしたものであり、これによ
り、放電空間１３中の原子や分子を光電離や光解離、光
脱離させたり、放電空間１３を形成している反応容器２
の内面から光電子を出させたりして放電空間１３中の偶
存電子を増加することが可能となって、放電を容易に開
始させてプラズマを点灯することができるものである。
特に、図１のような反応容器２の外面に接するように電
極３、４を配置した場合、電極３、４間に印加した電圧
は放電空間１３よりもそれ以外の空間に印加される割合
が大きいので、光源部５が無いと、通常の大気圧放電プ
ラズマよりも放電開始電圧が高くなってしまうが、本発
明では光源部５を用いて放電空間１３に光を照射して偶
存電子を増加させているので、通常の大気圧放電プラズ
マよりも放電開始電圧が高くならないようすることがで
きる。従って、電極３、４間に非常に大きな電圧を印加
する必要がなくなるので、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にすることができる
ものである。

【００２８】そして、本発明の放電開始時に電極３、４
間に印加する電圧は、通常の方法（光の照射や高電圧パ
ルスの印加等の補助的な点灯手段が無い場合）の放電開
始時の電圧に対して、下記実施例に示すように大幅に低
減することができる。例えば、被処理物の表面の有機物
の除去や金属酸化物の還元などを行なう場合、上記のよ
うにプラズマ生成用ガスとして、ヘリウムとアルゴンの
混合気体に酸素あるいは水素を含有させたものを用いる
が、このようなプラズマ生成用ガスを用いた場合、通常
の方法では４ｋＶ（電圧のピーク値）以上もの高電圧を
電極３、４間に印加しなければならないが、本発明のよ
うに光源部５から放電空間１３に光を照射することによ
って、３ｋＶ程度の電圧を電極３、４間に印加すれば放
電が開始されてプラズマを点灯させることができ、放電
開始電圧を１ｋＶ程度（２５％程度）低下させることが
できるものである。

【００２９】また、高電圧のパルス電圧を印加してプラ
ズマを点灯する場合では、点灯用電極に大きな消耗が生
じるが、本発明では光源部５に消耗がほとんど生じない
ので、光源部５を頻繁に交換する必要がなく、メンテナ
ンスにかかる手間を低減することができるものである。
さらに、高電圧のパルス電圧を印加してプラズマを点灯
する場合では、プラズマ点灯後に点灯用電極を移動させ
る必要があるが、本発明では光源部５を反応容器２の側
方に配置しているので、プラズマ点灯後に光源部５を移
動させる必要が無く、光源部５を移動させる手段が不要
となってプラズマ処理装置を安価にすることができるも
のであり、また、光源部５を移動させる工程も不要とな
ってプラズマ点灯後に直ぐにプラズマ処理を開始するこ
とができるものである。

【００３０】光源部５としては紫外光を発生するもので
あるのが好ましく、これにより、放電空間１３に波長の
短い紫外光を照射することができ、波長の長い光を照射
する場合に比べて、放電空間１３中の原子や分子を光電
離や光解離、光脱離させたり、放電空間１３を形成して
いる反応容器２の内面から光電子を出させたりする能力
を高くすることができ、放電をより容易に開始させてプ
ラズマを点灯することができるものである。

【００３１】上記のプラズマ処理装置において、プラズ
マが点灯していない状態で電極３、４間に電圧を印加す
ると、電極３、４の周りに図４に示すような電気力線２
０が形成される。電極３、４には１３．５６ＭＨｚに代
表されるような高周波電圧が印加されることが多く、こ
のような高周波電圧が印加されると、電極３、４がアン
テナと同様の作用をして電極３、４の周囲に電波を放射
するのである。このように放電空間１３以外の空間に放
射される電波はプラズマ生成のために使用されないもの
であり、これを漏れ電波と呼ぶ。そして、このような高
周波電波が存在している空間中に放電ランプを設置する
と、放電ランプが高周波電波を吸収して特別な点灯回路
や放電ランプへ給電するための電源を用いなくても自発
的に点灯する。

【００３２】そこで、本発明では光源部５として紫外光
を放射する放電ランプ（例えば、殺菌灯）を用い、図３
に示すように、この光源部５を電極３、４の近傍で漏れ
電波が放射される位置に配設することによって、電極
３、４からの漏れ電波で光源部５を自発的に点灯させる
ことができ、電極３、４間への高周波電圧の印加とほぼ
同時に光源部５を点灯させて紫外光を放電空間１３に照
射することができるものであり、特別な点灯回路や光源
部５へ給電するための電源を用いなくてもプラズマを容
易に点灯させることができるものである。また、光源部
５は放電開始後（プラズマ点灯後）も電極３、４からの
漏れ電波を吸収して点灯しつづけるので、放射ノイズと
なる漏れ電波を光の形に変換して消費することができ、
機器の誤作動の原因となる放射ノイズを低減することが
できるものである。

【００３３】本発明では、反応容器２の形状や電極３、
４の形状や配置位置は任意である。例えば、図６（ａ）
のものは電極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６
（ｂ）のものは電極３、４が反応容器２を挟んで対向す
るように、反応容器２の外周面に電極３、４を設けたも
のである。そして、図６（ａ）（ｂ）のものに上記と同
様の光源部５を設けることができる。

【００３４】

【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。

【００３５】（実施例１）図１に示すプラズマ処理装置
を形成した。反応容器２は内側寸法が５６ｍｍ×１．２
ｍｍで外側寸法が５８ｍｍ×３．２ｍｍで石英により角
筒状に形成した。この反応容器２の外側には電極３、４
を吹き出し口１に対して上下に配置して設け、一方の電
極３が高圧電極、他方の電極４が接地電極となるよう
に、インピーダンス整合器１２を介して高周波電圧を発
生する電源１１と電極３、４とを接続した。この電源１
１としては１３．５６ＭＨｚの周波数の電圧を発振する
ものを用いた。

【００３６】そして、大気圧下において、反応容器２に
プラズマ生成用ガスとしてヘリウムを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、４００Ｗの電力にてプラズマを生成しよう
とした場合、図７に示すような従来例では、電極３、４
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かっ
た。

【００３７】しかし、電極３、４の近傍に殺菌灯を配設
すると、電極３、４間に高周波電圧（高周波電力）を印
加するのとほぼ同時に殺菌灯が自発的に点灯し、電極
３、４間に印加する電圧が約３ｋＶ（４０％の電圧低
下）で放電を開始させてプラズマを点灯させることがで
き、この後連続的にプラズマを生成することができた。

【００３８】上記のような高周波電力の印加から放電開
始に至るまでにどのような現象が生じているかを図５を
用いて説明する。尚、この図におけるタイムチャートは
放電開始時において非常に短時間に起こっている現象を
説明するための模式図であり、実際はほとんど同じタイ
ミングで発生していると見なすことができる。

【００３９】まず、高周波電源より電極３、４に電力が
供給された（ａ）後に、電極３、４近傍の殺菌灯が点灯
し（ｂ）、次に、殺菌灯からの紫外線が放電空間１３に
照射されて（ｃ）、これに伴って、放電空間中の偶存電
子が増加し（ｄ）、偶存電子の数が電極３、４間に印加
している電圧に対して火花条件を満たす（図５にａで示
す時点）まで増加すると、全路破壊が生じて放電が開始
し（ｅ）、プラズマが点灯するのである。

【００４０】（実施例２）図２に示すプラズマ処理装置
を形成した。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で石英により円筒状に形成され
ている。反応容器２の外面には電極３、４を吹き出し口
１に対して上下に配置しており、一方の電極３が電源１
１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。高周波電圧を発生する電源１１としては１３．５６
ＭＨｚの周波数の電圧を発振するものを用いた。

【００４１】そして、大気圧下において、反応容器２に
プラズマ生成用ガスとしてヘリウムを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７に示すような従来例では、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
できなかった。

【００４２】しかし、電極３、４の近傍に殺菌灯を配設
すると、電極３、４間に高周波電圧（高周波電力）を印
加するのとほぼ同時に殺菌灯が自発的に点灯し、電極
３、４間に印加する電圧が約３ｋＶ（４０％の電圧低
下）で放電を開始させてプラズマを点灯させることがで
き、この後連続的にプラズマを生成することができた。

【００４３】

【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複数
の電極とを具備して構成され、電極間に電圧を印加する
ことにより大気圧近傍の圧力下で反応容器内に放電を発
生させてプラズマを生成し、反応容器内で生成されたプ
ラズマを吹き出し口からジェット状に吹き出すプラズマ
処理装置において、電極間に電圧を印加した状態で、反
応容器内に光を照射して放電を開始させるための光源部
を備えるので、光源部から反応容器内に光を照射するこ
とによって、反応容器内の原子や分子を光電離や光解
離、光脱離させたり、反応容器の内面から光電子を出さ
せたりして反応容器内の偶存電子を増加することがで
き、電極間に高電圧をかけなくても反応容器内で絶縁破
壊を起こして放電を容易に開始させてプラズマを確実に
点灯させることができて始動が良好になるものである。
また、高電圧のパルス電圧を印加する場合のようにプラ
ズマ点灯用の電極の消耗がなく、メンテナンスにかかる
手間を少なくすることができるものである。さらに、高
電圧のパルス電圧を印加する場合のように、プラズマ点
灯用の電極を移動させる手段が不要となり安価に形成す
ることができると共にプラズマ点灯用の電極を移動させ
る工程も不要となってプラズマ点灯後直ぐにプラズマ処
理を開始することができるものである。

【００４４】また本発明の請求項２の発明は、反応容器
の外面に電極を接触させて設けるので、電極と反応容器
の接触面積が大きくなって接触性を向上させることがで
き、電極間に電圧を印加した際に反応容器内にに放電が
発生しやすくなってプラズマの生成効率を高めることが
できるものである。

【００４５】また本発明の請求項３の発明は、光源部が
紫外光を発生するものであるので、反応容器内の原子や
分子を光電離や光解離、光脱離させたり、反応容器の内
面から光電子を出させたりする能力を高くすることがで
き、放電をより容易に開始させてプラズマを点灯するこ
とができるものである。

【００４６】また本発明の請求項４の発明は、電極間に
印加される電圧が高周波電圧であって、電極に高周波電
圧を供給することで発生する電極からの漏れ電波により
光源部を点灯可能に形成したので、電極からの漏れ電波
を利用して光源部を自発的に点灯させることができ、電
極間への高周波電圧の印加とほぼ同時に自動的に光源部
を点灯させて紫外光を反応容器内に照射することができ
るものであり、特別な点灯回路や光源部へ給電するため
の電源を用いなくてもプラズマを容易に点灯させること
ができるものである。また、光源部は放電開始後も電極
からの漏れ電波を吸収して点灯しつづけるので、放射ノ
イズとなる漏れ電波を光の形に変換して消費することが
でき、機器の誤作動の原因となる放射ノイズを低減する
ことができるものである。

【００４７】また本発明の請求項５の発明は、ヘリウム
とアルゴンとからなる混合気体に酸素あるいは水素を含
有させたプラズマ生成用ガスを反応容器内に導入するの
で、生成されるプラズマを被処理物に供給することによ
って、有機物除去や金属酸化物の還元などの表面改質処
理を行うことができるものである。

【００４８】また本発明の請求項６の発明は、電極間に
電圧を印加した状態で、光源部から反応容器内に光を照
射することにより放電を開始させてプラズマを点灯する
ので、反応容器内の原子や分子を光電離や光解離、光脱
離させたり、反応容器の内面から光電子を出させたりし
て反応容器内の偶存電子を増加することができ、電極間
に高電圧をかけなくても反応容器内で絶縁破壊を起こし
て放電を容易に開始させてプラズマを確実に点灯させる
ことができ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斜視図であ
る。

【図２】同上の他の実施の形態の一例を示す正面図であ
る。

【図３】同上の一部の断面図である。

【図４】同上の一部の断面図である。

【図５】同上の反応容器内における高周波電力の印加か
ら放電開始に至るまでの変化を示し、（ａ）〜（ｅ）は
タイムチャートである。

【図６】同上の他の実施の形態を示す（ａ）（ｂ）は断
面図である。

【図７】従来例を示す正面図である。

【符号の説明】

１吹き出し口２反応容器３電極４電極５光源部

フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 FA04 FA08 FA15 KA02 KA14 4K057 DA01 DD01 DE08 DE14 DE20 DM02 DM18 DM31 DM40 DN01 5F004 AA14 AA16 BA04 BA20 BB02 BB13 BC08 CA03 CA07 DA22 DA23 DA24 DA26 5F045 AA13 AE29 BB08 BB10 DP03 EB13 EE14 EH04 EH12 EH18 EH19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片側が吹き出し口として開放された反応
容器と複数の電極とを具備して構成され、電極間に電圧
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
に放電を発生させてプラズマを生成し、反応容器内で生
成されたプラズマを吹き出し口からジェット状に吹き出
すプラズマ処理装置において、電極間に電圧を印加した
状態で、反応容器内に光を照射して放電を開始させるた
めの光源部を備えて成ることを特徴とするプラズマ処理
装置。
【請求項２】反応容器の外面に電極を接触させて設け
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。
【請求項３】光源部が紫外光を発生するものであるこ
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。
【請求項４】電極間に印加される電圧が高周波電圧で
あって、電極に高周波電圧を供給することで発生する電
極からの漏れ電波により光源部を点灯可能に形成して成
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
プラズマ処理装置。
【請求項５】ヘリウムとアルゴンとからなる混合気体
に酸素あるいは水素を含有させたプラズマ生成用ガスを
反応容器内に導入して成ることを特徴とする請求項１乃
至４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載のプラ
ズマ処理装置において、電極間に電圧を印加した状態
で、光源部から反応容器内に光を照射することにより放
電を開始させてプラズマを点灯することを特徴とするプ
ラズマ点灯方法。