JP2007080772A - プラズマ発生装置、表面処理装置、光源、プラズマ発生方法、表面処理方法および光照射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微小なプラズマを簡単な方法で発生させるプラズマ発生装置およびプラズマ発生方法を提供する。
【解決手段】絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材からなる第１の電極３０を第２の電極２０の上方に設置する。第１の電極３０には被覆が他の部分よりも薄くなっている発生ポイント１０が設けられている。第１の電極３０と第２の電極２０との間に電源４０から交流電圧あるいはパルス電圧を印加すると、電界が発生ポイント１０に集中し、その周辺にプラズマが発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えている電極を用いたプラズマ発生装置、表面処理装置、光源、プラズマ発生方法、表面処理方法および光照射方法に関するものである。

従来より洗浄やエッチング、成膜等を行うのにプラズマを利用して行う方法が知られている。

特許文献１には、ヘリウムガスを使用することなく大気中で安定した放電を行うべく、反応ガスを供給する反応管と、反応管を挟んで対向配置され反応ガスに作用する第１，第２の電極とを備え、第１，第２の電極に高周波電力を供給して反応ガスを励起し、発生させたプラズマで被処理基板を処理するプラズマ処理装置が開示されている。

特許文献２には、処理の際のガス雰囲気を問わず、大気圧近傍の圧力下で均一な放電プラズマを発生させるため、対向電極の少なくとも一方の対向面に固体誘電体を設置し、対向電極間にパルス化された電界を印加する技術が開示されている。

特許文献１に開示されている技術は反応管中を流れる反応ガスをプラズマにして、そのプラズマを反応管から被処理物に噴射させるものであり、特許文献２に開示されている技術は、第２電極板上に載せられた被処理物の表面処理を行うものであり、いずれも比較的大きな装置を前提としている表面処理の技術である。
特開２００２−１８４７５９号公報 特開平１０−１５４５９８号公報

しかしながら、上記の従来の技術は装置が大型の上、プラズマも装置内の限られた空間でしか発生しない。また、これらの装置ではプラズマが発生する空間は広く、微小なプラズマを発生させることは困難である。従って、これらの技術では、ある部材の微小な一部をプラズマで加工したり滅菌処理したりすることはできない。

微小なプラズマに関しては、オランダのアイントホーベン工科大学のStoffelのグループがプラズマニードルの報告をしている。これはＲＦプラズマを用い、中心の針状電極の周囲に同心円状に接地電極を配置し、針状電極の先端に直径０．５ｍｍ程度のプラズマを発生させる方式であるが、マッチングが困難なためプラズマを発生させることが非常に難しい、ヘリウム以外のガスでのプラズマ発生が困難である、０．５ｍｍ未満のプラズマ発生は確認されていない、という問題点があった。

様々な分野でより小さく、より精密に、より清潔に等々ということが求められている現在では、微小なプラズマによる種々の処理が求められているが、従来は、このような微小プラズマを簡便に発生させる装置、方法は上記のStoffelのグループのものを除いてなかった。また、Stoffelのグループのものも上記の問題点を抱えている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、微小なプラズマを簡単な方法で発生させるプラズマ発生装置およびプラズマ発生方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の第１のプラズマ発生装置は、絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えた第１の電極と、前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記第１の電極の前記絶縁体または誘電体の被覆の一部は、当該一部以外の部分よりも誘電率が高くなるように構成されており、前記一部の周辺にプラズマを発生させる。ここで、第１電極の絶縁体または誘電体の被覆の一部が当該一部以外の部分よりも誘電率が高くなるように構成されているとは、当該一部の被覆厚みが他の部分よりも薄かったり、当該一部のみ、誘電率が他の部分よりも高い材料を使用したりしている等である。第１の電極において、被覆の一部が他の部分よりも誘電率が高いので、この部分に電界が集中し、この部分にプラズマが発生する。第２の電極と第１電極との間には、絶縁体や誘電体が介在していても構わない。

本発明の第２のプラズマ発生装置は、絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えた第１の電極と、前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記第１の電極は、前記導電性部材が前記絶縁体または誘電体の被覆から露出している部分を有しており、前記露出している部分の周辺にプラズマを発生させる。第１の電極において、被覆から導電性部材が一部露出しているので、この部分に電界が集中し、この部分にプラズマが発生する。

本発明の第３のプラズマ発生装置は、絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えた第１の電極と、前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記導電性部材は、突起部または角部を有しており、前記突起部または角部の周辺にプラズマを発生させる。第１の電極において、導電性部材が突起部または角部を有しているので、この部分に電界が集中し、この部分にプラズマが発生する。

本発明の表面処理装置は、前記プラズマによって被加工物の表面処理を行う、上記の本発明のプラズマ発生装置を備えたものである。表面処理とは、エッチングや被処理物に官能基を有する分子を結合させる処理、熱処理、電子を衝突させる処理、膜形成など被処理物の表面に行う物理的または化学的ななんらかの処理のことである。

本発明の光源は、前記プラズマから発生する紫外光あるいは可視光を用いる、上記の本発明のプラズマ発生装置を備えたものである。

本発明の第１のプラズマ発生方法は、絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備え、該絶縁体または誘電体の被覆の一部が、当該一部以外の部分よりも誘電率が高くなるように構成されている第１の電極を所定の位置に設置する工程と、前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加して、前記一部の周辺にプラズマを発生させるプラズマ発生工程とを含む。第１の電極において、被覆の一部が他の部分よりも誘電率が高いので、この部分に電界が集中し、この部分にプラズマが発生する。

本発明の第２のプラズマ発生方法は、絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備え、該導電性部材が該絶縁体または誘電体の被覆から露出している部分を有している第１の電極を所定の位置に設置する工程と、前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加して、前記露出している部分の周辺にプラズマを発生させるプラズマ発生工程とを含む。第１の電極において、被覆から導電性部材が露出している部分があるので、この部分に電界が集中し、この部分にプラズマが発生する。

本発明の第３のプラズマ発生方法は、絶縁体または誘電体により被覆されているとともに突起部または角部を有する導電性部材を備えた第１の電極を所定の位置に設置する工程と、前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加して、前記突起部または角部の周辺にプラズマを発生させるプラズマ発生工程とを含む。第１の電極において、導電性部材が突起部または角部を有しているので、この部分に電界が集中し、この部分にプラズマが発生する。

本発明の第４のプラズマ発生方法は、絶縁体または誘電体により被覆された線状の導電性部材を備えている第１の電極を所定の位置に設置する工程と、前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加して、前記第１の電極の先端の周辺にプラズマを発生させるプラズマ発生工程とを含む。第１の電極において、被覆が均一であっても先端部分には電界が集中し、この部分にプラズマが発生する。

ある好適な実施形態において、前記電源に接続されて前記第１の電極との間に前記交流電圧またはパルス電圧が印加される第２の電極をさらに備えている。

ある好適な実施形態において、前記電源に接続されて前記第１の電極との間に前記交流電圧またはパルス電圧が印加される接地電極をさらに備えている。

ある好適な実施形態において、少なくとも前記一部の周辺に所定のガスを導入するガス導入部をさらに備えている。前記一部の周辺とは、当該一部の外面側であってプラズマが発生する領域を含む。

ある好適な実施形態において、少なくとも前記露出している部分の周辺に所定のガスを導入するガス導入部をさらに備えている。前記露出している部分の周辺とは、当該露出部分の外面側であってプラズマが発生する領域を含む。

ある好適な実施形態において、少なくとも前記突起部または角部の周辺に所定のガスを導入するガス導入部をさらに備えている。前記突起部または角部の周辺とは、当該突起部または角部の被覆外面側であってプラズマが発生する領域を含む。

本発明の表面処理方法は、上記のプラズマ発生方法によって生じたプラズマによって被加工物の表面処理を行うものである。

本発明の光照射方法は、上記のプラズマ発生方法によって生じたプラズマから発生する紫外光あるいは可視光を用いるものである。

本発明の第４のプラズマ発生装置は、絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えた第１の電極と、突起部または角部を有する第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極との間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記第１の電極のうち前記突起部の先端または角部に最も近い部分に放電を生じさせ当該部分の周辺にプラズマを発生させる。

本発明の第５のプラズマ発生方法は、絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えている第１の電極を設置する工程と、突起部または角部を有する第２の電極を所定の位置に設置する工程と、前記第１の電極と第２の電極との間に交流電圧あるいはパルス電圧を印加して、前記第１の電極のうち前記突起部の先端または角部に最も近い部分と前記第２の電極との間の電界強度を他の領域よりも大きくさせる工程と前記第１の電極のうち前記突起部の先端または角部に最も近い部分の周辺にプラズマを発生させる、プラズマ発生工程とを含む。突起部を有する第２電極には、針状電極も含まれる。

第１の電極の被覆のうち一部の誘電率を高くさせたり、導電性部材を一部露出させたりして、その部分に電界が集中するようにさせているので、その一部の大きさを調節することにより任意の大きさの微小プラズマを簡単に、任意の場所に発生させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。

（実施形態１）
実施形態１のプラズマ発生装置を図１に示す。このプラズマ発生装置は、第１の電極３０の一部の発生ポイント１０の周囲にプラズマを発生させる装置である。この装置は、第１の電極３０と、第２の電極２０と、第１の電極３０と第２の電極２０との間に交流電圧あるいはパルス電圧を印加する電源４０とを備えている。

第１の電極３０は、図２に示すように導電性部材３１の表面に絶縁体または誘電体からなる被覆３２が施されている構成を有している。導電性部材３１は金属やカーボン、有機導電性材料など導電性を有していればどのようなものであっても構わない。本実施形態では銅線としている。

被覆３２を構成する絶縁体は、ＰＦＡやＰＴＦＥ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂、ポリイミド樹脂などの電気絶縁性のポリマー、あるいはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のような電気絶縁性の無機物などを挙げることができる。また、被覆３２を構成する誘電体としては、チタン酸バリウムなどの誘電率が高い物質を挙げることができる。本実施形態ではフッ素樹脂であるテフロン（登録商標）により被覆３２を形成した。

発生ポイント１０は、本実施形態では図３に示すように被覆３２の厚みが他の部分よりも薄い部分である。この部分は、被覆３２を機械的に除去したり、レーザなどで加工して形成することができる。本実施形態では、レーザ加工により形成した直径５０μｍの円形の窪みとした。

ここで仮定として被覆３２が全く無くて第１の電極３０全体において導電性部材３１が剥き出しである場合を考えると、導電性部材３１の特定部位に放電が集中してしまい、火花放電により絶縁破壊されてしまう可能性が非常に高い。

また、第１の電極３０と第２の電極２０との間に交流電圧あるいはパルス電圧を印加して第１の電極３０の周囲にプラズマを発生させると第１の電極３０の温度が上がるため、導電性部材３１および被覆３２は耐熱性が高いもの、具体的には５０℃で１時間保持したときに劣化しないものが好ましい。耐熱性の点からは、導電性部材３１は金属やカーボン等が好ましく、被覆３２はフッ素樹脂やポリイミド樹脂、ＤＬＣ、チタン酸バリウムなどが好ましい。

第２の電極２０は、電源４０に接続線６０により接続されている。第２の電極２０の形状や材質は特に限定されない。例えば、第２の電極２０の形状は、平板状、円筒状、メッシュ状あるいはワイヤ状など、どのようなものであってもよい。第２の電極２０の材質は、金属、カーボンあるいは有機導電材料など導電性であればどのようなものでもよい。さらに第２の電極２０の表面は絶縁体で覆われていても構わない。本実施形態では絶縁性樹脂に被覆された金属板を第２の電極２０とした。

電源４０は交流電圧あるいはパルス電圧を印加するものであるが、第１の電極３０の形状や材質、長さなど、発生ポイント１０と第２の電極２０との距離、雰囲気の温度、発生ポイント１０の大きさ、その部分の被覆３２厚み等々でプラズマが発生するかしないかということ及びプラズマの強度が大きく影響されるため、また、プラズマの発生にとって重要なのは印加電圧ではなく発生ポイント１０の周囲の電界強度であるため、交流電圧あるいはパルス電圧の周波数や電圧の大きさは特に限定されない。パルス電圧は図４に示すように、極性の変わる（＋から−、または−から＋）パルス、あるいは０Ｖから立ち上がるパルスが好ましく、パルス電圧が時間的に連続して供給されるとプラズマが連続して発生するので、好ましい。このように連続して供給されるパルス電圧は、方形波の交流電圧とも言える。

なお、電源４０の周波数や電圧は特に限定されないと上で述べたが、周波数は０．１Ｈｚ〜１００ＭＨｚが電源装置として実用上好ましく、プラズマの発生しやすさを考慮すると５０Ｈｚ〜１ＭＨｚが好ましい。電圧は、１Ｖ〜５００ｋＶがプラズマが発生し易くで好ましく、装置の扱いやすさの点で１Ｖ〜１００ｋＶが好ましい。もしくは、電源４０により交流電圧またはパルス電圧が第１の電極３０に印加された際の第１の電極３０近辺の電界強度が、１０⁴Ｖ／ｍ以上１０¹⁰Ｖ／ｍ以下が好ましい。

次に本実施形態のプラズマ発生装置を用いたプラズマを発生させる方法を説明する。

まず第１の電極３０を所定の位置に設置する。所定の位置というのは、例えばプラズマ処理を行いたい微小な場所の近傍に発生ポイント１０が配置されるような位置のことである。第１の電極３０は電源４０と接続しておく。

それから第２の電極２０を第１の電極３０の近傍に配置する。第２の電極２０は発生ポイント１０の近傍に配置されることが好ましい。第２の電極２０は電源４０と接続しておく。

次に、第１の電極３０と第２の電極２０との間に交流電圧またはパルス電圧を印加する。すると、発生ポイント１０のところに電界が集中してプラズマが発生する。

発生したプラズマは、例えば被加工物の表面に作用させて表面処理を行ったり、滅菌を行ったり、プラズマから生じる光を光源として用いたりする。プラズマによる表面処理は、例えばエッチングや親水性処理などを挙げることができる。プラズマを光源として用いる場合は、プラズマから生じる紫外光を利用して紫外線硬化樹脂の特定のスポットのみを硬化させるという使い方を例として挙げることができる。

これまで説明したように、本実施形態では絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材３１を備えた第１の電極３０の被覆３２の一部を他の部分よりも薄くして絶縁性を低くして、第１の電極３０と第２の電極２０との間に交流電圧またはパルス電圧を印加して発生ポイント１０の周辺にプラズマを発生させるので、従来の装置ではできなかった微小なプラズマを容易に発生させることができる。このようにして発生したプラズマは、微小領域の表面処理や滅菌等に用いたり、光源等として用いることができる。発生するプラズマが微小なものであるので、発生する熱も少なく、低温でのプラズマ処理を行うことができる。また、本実施形態のプラズマ発生装置は非常に簡単な構造であり、製造コストを低くできる。そして、プラズマ発生も容易にかつ非熟練者でも行える。プラズマの大きさも発生ポイント１０の大きさを変えることにより任意の大きさにすることができる。なお、プラズマの発生の具合は、発光の強さによって判断することができる。

なお、本実施形態では発生ポイント１０を被覆３２を薄くすることによって形成したが、この部分の被覆材料を周囲の被覆材料よりも誘電率の高いものにしたり、被覆３２に切り込みを入れたり等して発生ポイント１０を形成してもよい。また、本実施形態のように第１の電極３０が線状の場合は先端部分に電界が集中しやすく、たとえ先端部分から第２の電極２０を遠く離していても先端部分にプラズマが発生しやすいので、先端部分以外に発生ポイント１０を形成する場合は、先端部分の被覆厚みを厚くしたり誘電率の低い材料で先端部分のみを被覆したりすることが好ましい。

（実施形態２）
実施形態２に係るプラズマ発生装置は、図５に示すように、実施形態１に係るプラズマ発生装置と電源４０や第２の電極２０は同じであるが、その他のところは異なっているので、異なっている点を主に説明する。

本実施形態の第１の電極１３０は、０．０８ｍｍ径の銅線にテフロン（商標）被覆をした被覆線で、先端がプラズマの発生ポイント１１となっている。第１の電極１３０の先端は、図６に示すように被覆線を切断したままの状態であって銅線である導電性部材３１が露出して発生ポイント１１を形成している。なお、第１の電極１３０は、この発生ポイント１１以外の部分は被覆３２により覆われている。

第２の電極２０は電源４０に接続線６０により接続されているとともに、接続線５０により接地されている。こうして、第１の電極１３０と第２の電極２０との間に電源４０から交流電圧あるいはパルス電圧が印加されると、導電性部材３１が露出している発生ポイント１１に電界が集中して発生ポイント１１の近辺のみにプラズマが発生する。

さらに本実施形態のプラズマ発生装置にはガス導入部８０が備え付けられている。ガス導入部８０にはノズル８５が取り付けられており、ノズル８５の噴射口は発生ポイント１１の近傍に置かれている。ガス導入部８０からはノズル８５を介して発生ポイント１１の周辺に所定のガスが流れていく。所定のガスというのは、種々のガスの中からプラズマ発生の目的によって選択されたガスである。例えばＡｒやＨｅを発生ポイント１１近辺に導入すると大気下よりもプラズマが発生しやすくなる。利用したい光の波長に合わせてガス種を選んでもよい。また、酸素を導入するとオゾンや酸素ラジカルが発生する。被加工物表面に例えば特定の有機物分子を結合させたい場合は、当該有機物分子を含むガスを導入すればよい。また、被加工物表面に樹脂コーティングしたい場合は、モノマーを含むガスを導入すればよい。

本実施形態は、実施形態１と同じ効果を奏するとともに所定のガスを導入することにより、様々な表面処理や光照射、滅菌等を微小な領域において容易に行うことができる。この場合様々なガスを使うことができる。

（実施形態３）
実施形態３に係るプラズマ発生装置は、図７に示すように、実施形態１に係るプラズマ発生装置と電源４０や第２の電極２０は同じであるが、その他のところは異なっているので、異なっている点を主に説明する。

本実施形態の第１の電極３４は、図８に示すように導電性部材３３にテフロン（登録商標）の被覆３２が施されている。導電性部材３３は、両端が半球状である円柱であって半球から円柱へは滑らかに接続している。さらに導電性部材３３は円柱の一部に突起３５を有しており、この突起３５にも他の部分と同じ厚みの被覆３２が施されている。第１の電極３４のこの突起３５に対応する部分が発生ポイント１２となる。

一方、第２の電極２０は発生ポイント１２の近傍に置かれ、電源４０には接続されずに接続線５０を介して接地されている。

電源４０から第１の電極３４に交流電圧あるいはパルス電圧を印加すると、発生ポイント１２周辺に電界が集中してこの部分にのみプラズマが発生する。

本実施形態は実施形態１と同じ効果を奏する。

（実施形態４）
実施形態４に係るプラズマ発生装置は、図９に示すように、実施形態３に係るプラズマ発生装置と第１の電極３６が異なっているが、その他のところは同じであるので、異なっている点を主に説明する。

本実施形態の第１の電極３６は、図１０に示すように導電性部材３７にテフロン（登録商標）の被覆３２が施されている。導電性部材３７は、横断面が楕円形の楕円柱であって両端が滑らかに丸みを帯びて終端している。そして、導電性部材３７の終端の一部にはほぼ直角の角部３８が存しており、この角部３８にも他の部分と同じ厚みの被覆３２が施されている。第１の電極３６のこの角部３８に対応する部分が発生ポイント１３となる。

一方、第２の電極２０は発生ポイント１３の近傍に置かれ、電源４０には接続されずに接続線５０を介して接地されている。

電源４０から第１の電極３６に交流電圧あるいはパルス電圧を印加すると、発生ポイント１３周辺に電界が集中してこの部分にのみプラズマが発生する。

本実施形態は実施形態１と同じ効果を奏する。

（実施形態５）
実施形態５に係るプラズマ発生装置は、図１１に示すように、実施形態１に係るプラズマ発生装置と電源４０や第２の電極２０は同じであるが、その他のところは異なっているので、異なっている点を主に説明する。

本実施形態の第１の電極２３０は、図１２に示すように線状の導電性部材３１に絶縁性の被覆３２を設けたものであり、先端部分にも他の部分と同様の被覆３２が設けられている。この先端部分が発生ポイント１４である。

第２の電極２０は発生ポイント１４の近傍に置かれ、接続線５１を介して被覆接地線２２に接続されている。被覆接地線２２は絶縁性被覆により被覆された導電線であり、グランド１に差し込まれている。一方、電源４０は第１の電極２３０と接続されているとともに接地線７０により接地されている。

電源４０から第１の電極２３０に交流電圧あるいはパルス電圧が印加されると、発生ポイント１４周辺に電界が集中してこの部分にのみプラズマが発生する。

第２の電極２０は被覆を介して接地されているが、誘電分極によって第１の電極２３０との間に交流電圧あるいはパルス電圧が印加されることになる。

本実施形態は実施形態１と同じ効果を奏する。なお、第２の電極２０を発生ポイント１４の近傍に置かなくても例えば１０ｃｍ以上離しても発生ポイント１４においてプラズマが発生する。これは、第１の電極が線状である場合はその先端に非常に電界が集中するためである。

（実施形態６）
実施形態６に係るプラズマ発生装置は、図１３に示すように、実施形態５に係るプラズマ発生装置と電源４０や第１の電極２３０は同じであるが、その他のところは異なっているので、異なっている点を主に説明する。なお、本実施形態ではプラズマが発生するのは第１の電極２３０の先端ではない。

本実施形態の第２の電極２５は、第１の電極２３０の近傍ではあるが第１の電極２３０先端からは離れたところに設置されている。第２の電極２５は金属板よりなっており、涙型の形状、別の言葉でいうと卵形の頂点部が角部８１となっている形状を有している。そして、電源４０には接続されずに接続線５０を介して接地されている。

本実施形態では電源４０から第１の電極２３０に交流電圧あるいはパルス電圧を印加すると、第１電極２３０のなかで第２の電極２５の角部８１に最も近い部分１６に電界が集中してその周辺にのみプラズマが発生する。なお、前記部分１６に確実にプラズマを発生させるためには、第１の電極２３０の先端をできるだけ第２の電極２５から離したり、第１の電極２３０の先端の被覆３２を他の部分よりも厚くするあるいは絶縁性を高めたり、第２の電極２５の外形周縁部の角を落として丸めたりすることが好ましい。

本実施形態は実施形態１と同じ効果を奏する。

（実施形態７）
実施形態７に係るプラズマ発生装置は、図１４に示すように、実施形態５に係るプラズマ発生装置と電源４０や第１の電極２３０は同じであるが、その他のところは異なっているので、異なっている点を主に説明する。なお、本実施形態ではプラズマが発生するのは第１の電極２３０の先端ではない。

本実施形態の第２の電極２７は、第１の電極２３０の近傍ではあるが第１の電極２３０先端からは離れたところに設置されている。第２の電極２７は金属板よりなっており、第１の電極２３０に面した側の面の一部に第１の電極２３０側に向かって突き出した突起８２を有している。そして、電源４０に接続されるとともに接続線５０を介して接地されている。

本実施形態では電源４０から第１の電極２３０に交流電圧あるいはパルス電圧を印加すると、第１電極２３０のなかで第２の電極２７の突起８２に最も近い部分１８に電界が集中してその周辺にのみプラズマが発生する。なお、前記部分１８に確実にプラズマを発生させるためには、第１の電極２３０の先端をできるだけ第２の電極２７から離したり、第１の電極２３０の先端の被覆３２を他の部分よりも厚くするあるいは絶縁性を高めたり、第２の電極２７の外形周縁部の角を落として丸めたりすることが好ましい。

本実施形態は実施形態１と同じ効果を奏する。

（実施形態８）
実施形態８に係るプラズマ発生装置は、図１５に示すように実施形態２に係るプラズマ発生装置と電源４０や第１の電極１３０、第２の電極２０は同じであるが、その他のところは異なっているので、異なっている点を主に説明する。

本実施形態のプラズマ発生装置は、細管１００中に第１の電極１３０を挿入している。細管１００はＰＶＣ製で不透明であり、その先端１０１は石英ガラスがはめ込まれて可視光から紫外光までが透過するようになっている。また、ガス導入部８０がアダプタ８７を介して細管１００の先端１０１とは反対側の端部に取り付けられている。導入するガスは、プラズマが発生しやすいＡｒやＨｅ等および所望の波長の光を発生させるガスが好ましい。

本実施形態は、実施形態１と同じ効果を奏するとともに所定のガスを導入することにより、光照射を微小な領域において容易に行うことができる。特に細管１００の先端１０１からのみ光を透過するように構成されているので、指向性の高い微小光源として利用できる。この場合様々なガスを使うことができる。

（その他の実施形態）
上記の実施形態は本発明の例であり、本発明はこれらの例に限定されない。例えば、第１の電極の導電性部材の形状は線状の他、板状、箔状、棒状等どのような形状でもよい。

第１の電極に発生する放電は、誘電体バリア放電やグロー放電、コロナ放電など特に限定されない。プラズマが発生すればどのような放電形態であっても構わない。

実施形態６において第２の電極２５の形状は上記の形状に限定されず、曲線に囲まれた角部を有する形状であればどのようなものであっても構わない。

実施形態２のガス導入部を他の実施形態のプラズマ発生装置に取り付けても構わない。

第２の電極の接地方法や電源との接続方法は、上記の実施形態のいずれの方法でも構わないので、例えば実施形態１において、実施形態３の接地方法（電源４０の接地も併せて）を採用してもよい。

第１の電極におけるプラズマが発生する場所は１箇所だけに限定されず、複数箇所であっても構わない。すなわち、一つの第１の電極において誘電率が他の部分よりも高い被覆部分が複数箇所あっても構わないし、突起部分や角部が複数箇所あっても構わないし、これらが一つの第１の電極の中に組み合わされて存在していても構わない。実施形態６，７において第２の電極の角部または突起が複数存していても構わない。

以上説明したように、本発明に係るプラズマ発生装置およびプラズマ発生方法は、微小なプラズマを容易に発生させることができ、滅菌装置・方法、光源、表面処理装置・方法等として有用である。

実施形態１に係るプラズマ発生装置の模式的な図である。 第１の電極の断面図である。 第１の電極の拡大図である。 パルス電圧を示す図である。 実施形態２に係るプラズマ発生装置の模式的な図である。 実施形態２に係る発生ポイントを示す図である。 実施形態３に係るプラズマ発生装置の模式的な図である。 実施形態３に係る発生ポイントを示す図である。 実施形態４に係るプラズマ発生装置の模式的な図である。 実施形態４に係る発生ポイントを示す図である。 実施形態５に係るプラズマ発生装置の模式的な図である。 実施形態５に係る発生ポイントを示す図である。 実施形態６に係るプラズマ発生装置の模式的な図である。 実施形態７に係るプラズマ発生装置の模式的な図である。 実施形態８に係るプラズマ発生装置の模式的な図である。

符号の説明

１０、１１、１２ 発生ポイント
１３、１４ 発生ポイント
２０、２５、２７ 第２の電極
３０、３４、３６ 第１の電極
３１、３３、３７ 導電性部材
３２ 被覆
３５ 突起
３８ 角部
４０ 電源
８０ ガス導入部（ガス流入部材）
８１ 角部
８２ 突起
１３０ 第１の電極
２３０ 第１の電極

Claims (24)

1. 絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えた第１の電極と、
   前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源と
   を備え、
   前記第１の電極の前記絶縁体または誘電体の被覆の一部は、当該一部以外の部分よりも誘電率が高くなるように構成されており、
   前記一部の周辺にプラズマを発生させる、プラズマ発生装置。
2. 絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えた第１の電極と、
   前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源と
   を備え、
   前記第１の電極は、前記導電性部材が前記絶縁体または誘電体の被覆から露出している部分を有しており、
   前記露出している部分の周辺にプラズマを発生させる、プラズマ発生装置。
3. 絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えた第１の電極と、
   前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源と
   を備え、
   前記導電性部材は、突起部または角部を有しており、
   前記突起部または角部の周辺にプラズマを発生させる、プラズマ発生装置。
4. 前記電源に接続されて前記第１の電極との間に前記交流電圧またはパルス電圧が印加される第２の電極をさらに備えた、請求項１から３のいずれか一つにに記載のプラズマ発生装置。
5. 前記電源に接続されて前記第１の電極との間に前記交流電圧またはパルス電圧が印加される接地電極をさらに備えた、請求項１から３のいずれか一つに記載のプラズマ発生装置。
6. 少なくとも前記一部の周辺に所定のガスを導入するガス導入部をさらに備えた、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
7. 少なくとも前記露出している部分の周辺に所定のガスを導入するガス導入部をさらに備えた、請求項２に記載のプラズマ発生装置。
8. 少なくとも前記突起部または角部の周辺に所定のガスを導入するガス導入部をさらに備えた、請求項３に記載のプラズマ発生装置。
9. 前記プラズマによって被加工物の表面処理を行う、請求項１から８のいずれか一つに記載のプラズマ発生装置を備えた表面処理装置。
10. 前記プラズマから発生する紫外光あるいは可視光を用いる、請求項１から８のいずれか一つに記載のプラズマ発生装置を備えた光源。
11. 絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備え、該絶縁体または誘電体の被覆の一部が、当該一部以外の部分よりも誘電率が高くなるように構成されている第１の電極を所定の位置に設置する工程と、
    前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加して、前記一部の周辺にプラズマを発生させるプラズマ発生工程と
    を含む、プラズマ発生方法。
12. 絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備え、該導電性部材が該絶縁体または誘電体の被覆から露出している部分を有している第１の電極を所定の位置に設置する工程と、
    前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加して、前記露出している部分の周辺にプラズマを発生させるプラズマ発生工程と
    を含む、プラズマ発生方法。
13. 絶縁体または誘電体により被覆されているとともに突起部または角部を有する導電性部材を備えた第１の電極を所定の位置に設置する工程と、
    前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加して、前記突起部または角部の周辺にプラズマを発生させるプラズマ発生工程と
    を含む、プラズマ発生方法。
14. 絶縁体または誘電体により被覆された線状の導電性部材を備えている第１の電極を所定の位置に設置する工程と、
    前記第１の電極に交流電圧またはパルス電圧を印加して、前記第１の電極の先端の周辺にプラズマを発生させるプラズマ発生工程と
    を含む、プラズマ発生方法。
15. 前記プラズマ発生工程では、前記第１の電極と該第１の電極の近傍に置かれた第２の電極との間に前記交流電圧またはパルス電圧を印加してプラズマを発生させる、請求項１１から１４のいずれか一つに記載のプラズマ発生方法。
16. 前記プラズマ発生工程では、前記第１の電極と接地電極との間に前記交流電圧またはパルス電圧を印加してプラズマを発生させる、請求項１１から１３のいずれか一つに記載のプラズマ発生方法。
17. 前記プラズマ発生工程では、少なくとも前記一部の周辺に所定のガスを導入する、請求項１１に記載のプラズマ発生方法。
18. 前記プラズマ発生工程では、少なくとも前記露出している部分の周辺に所定のガスを導入する、請求項１２に記載のプラズマ発生方法。
19. 前記プラズマ発生工程では、少なくとも前記突起部または角部の周辺に所定のガスを導入する、請求項１３に記載のプラズマ発生方法。
20. 前記プラズマ発生工程では、少なくとも前記第１の電極の先端の周辺に所定のガスを導入する、請求項１４に記載のプラズマ発生方法。
21. 請求項１１から２０のいずれか一つに記載のプラズマ発生方法によって生じたプラズマによって被加工物の表面処理を行う、表面処理方法。
22. 請求項１１から２０のいずれか一つに記載のプラズマ発生方法によって生じたプラズマから発生する紫外光あるいは可視光を用いる、光照射方法。
23. 絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えた第１の電極と、
    突起部または角部を有する第２の電極と、
    前記第１の電極と第２の電極との間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源と
    を備え、
    前記第１の電極のうち前記突起部の先端または角部に最も近い部分に放電を生じさせ当該部分の周辺にプラズマを発生させる、プラズマ発生装置。
24. 絶縁体または誘電体により被覆された導電性部材を備えている第１の電極を設置する工程と、
    突起部または角部を有する第２の電極を所定の位置に設置する工程と、
    前記第１の電極と第２の電極との間に交流電圧あるいはパルス電圧を印加して、前記第１の電極のうち前記突起部の先端または角部に最も近い部分と前記第２の電極との間の電界強度を他の領域よりも大きくさせる工程と
    前記第１の電極のうち前記突起部の先端または角部に最も近い部分の周辺にプラズマを発生させる、プラズマ発生工程と
    を含む、プラズマ発生方法。

Images