JP2008135286A - Plasma surface treatment apparatus - Google Patents

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Hiromasa Oomi
宏昌 大参
Kiyoshi Yasutake
潔 安武
Hiroaki Kakiuchi
弘章 垣内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma surface treatment apparatus capable of speeding up the surface treatment of an object to be treated. <P>SOLUTION: In the plasma surface treatment apparatus generating plasma by glow discharge, a porous body 9 is installed at the upstream of a discharge space 4 on at least one type of gas channel supplied to the discharge space 4, and the mist of an active material is contained in gas by passing the gas while the liquid active material is permeated to the porous body 9. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、グロー放電を利用するプラズマ表面処理装置に関するものであり、特に、被処理物の表面処理の高速化を可能とするプラズマ表面処理装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma surface treatment apparatus using glow discharge, and more particularly to a plasma surface treatment apparatus that enables high-speed surface treatment of an object to be processed.

食品加工、医薬品製造、医療等の分野においては従来から必要に応じて様々な滅菌法が採用されている。   In the fields of food processing, pharmaceutical production, medical treatment, etc., various sterilization methods have been conventionally employed as necessary.

高温滅菌法に分類される滅菌法としては、対象物をオートクレーブの中に封入し、120℃〜140℃の加圧水蒸気に数分〜数十分さらすことにより滅菌を行う加圧水蒸気法、水を用いずに160℃〜190℃の高温下に対象物を数分〜数十分さらすことにより滅菌を行う高温乾燥法等が用いられている。これらの高温滅菌法は、装置が簡便であり、従来の使用実績から非常に高い信頼性が認められているが、滅菌処理温度が120℃以上であるため、プラスチック製品等の非耐熱製品に用いることができないという欠点を有する。かかる非耐熱製品の滅菌には、放射線やガスを利用する低温滅菌法が主として用いられている。   As sterilization methods classified as high-temperature sterilization methods, the pressurized steam method, in which the object is sealed in an autoclave and sterilized by exposure to pressurized steam at 120 ° C to 140 ° C for several minutes to several tens of minutes, is used. A high-temperature drying method or the like is used in which sterilization is performed by exposing an object to a high temperature of 160 to 190 ° C. for several minutes to several tens of minutes. These high-temperature sterilization methods are simple in equipment, and very high reliability has been recognized from the past use results. However, since the sterilization temperature is 120 ° C. or higher, they are used for non-heat-resistant products such as plastic products. Has the disadvantage of not being able to. For sterilization of such non-heat-resistant products, a low-temperature sterilization method using radiation or gas is mainly used.

放射線を利用する放射線殺菌法は、対象物にガンマ線等を数時間照射することにより滅菌を行う方法であり、放射線の透過力により低温滅菌が可能であり、被包装物に適用することも可能である。しかし、放射線殺菌法は、放射線源を備えた滅菌処理装置が数十億円単位の価格であるため、廉価対象物の簡便な滅菌法には適さない。また、対照物が放射線により劣化するという問題がある。   The radiation sterilization method using radiation is a method of sterilization by irradiating a target object with gamma rays for several hours, and can be sterilized at low temperature by the transmission power of radiation, and can also be applied to packages. is there. However, the radiation sterilization method is not suitable for a simple sterilization method of a low-priced object because a sterilization apparatus equipped with a radiation source costs several billion yen. Moreover, there is a problem that the control object is deteriorated by radiation.

これに対して、現在主流となっている低温滅菌法は、エチレンオキシドガスを用いたガス滅菌法である。ガス滅菌法では、密閉された空間中にエチレンオキシドガスを充満させ、この雰囲気により滅菌対象物を数十時間〜1週間程度燻蒸することにより滅菌する。ガス滅菌法は、低温滅菌法として最もよく用いられている手法であるが、使用するエチレンオキシドガスが非常に高い毒性、発ガン性を有しているために、燻蒸に使用したエチレンオキシドガスを回収・除害するための設備が必要となる点、さらに、滅菌対象物に染み込んだエチレンオキシドガスを脱ガスさせるための処理が必要となる点で、簡便・廉価な滅菌法とはいえず、新規滅菌技術の開発が望まれている。   On the other hand, the low temperature sterilization method which is currently mainstream is a gas sterilization method using ethylene oxide gas. In the gas sterilization method, a sealed space is filled with ethylene oxide gas, and the object to be sterilized is fumigated for about several tens of hours to one week in this atmosphere. The gas sterilization method is the method most often used as a low temperature sterilization method. However, since the ethylene oxide gas used has extremely high toxicity and carcinogenicity, the ethylene oxide gas used for fumigation is recovered and recovered. New sterilization technology is not a simple and inexpensive sterilization method because it requires equipment for detoxification and also requires treatment for degassing the ethylene oxide gas soaked in the object to be sterilized. Development is desired.

近年、このような簡便・廉価な滅菌技術への要請から、プラズマを利用した滅菌法が注目を浴びている。例えば、低圧プラズマ滅菌法は、マイクロ波表面波プラズマ、RF放電等様々な放電形態を用いて行われているが、本質的に真空チャンバーを欠くことができないという問題を有している。真空が必要であるということは、すなわち、対象物の大きさや、対象物の処理数に限界があることを意味している。そこでかかる真空に付帯する問題を回避するために、大気圧グロー放電の利用が着目されている。   In recent years, a sterilization method using plasma has attracted attention because of the demand for such a simple and inexpensive sterilization technique. For example, the low-pressure plasma sterilization method is performed using various discharge forms such as microwave surface wave plasma and RF discharge, but has a problem that a vacuum chamber is essentially indispensable. The fact that a vacuum is necessary means that there is a limit to the size of the object and the number of objects to be processed. Therefore, in order to avoid such problems associated with vacuum, attention has been paid to the use of atmospheric pressure glow discharge.

これまで大気圧グロー放電を利用した滅菌技術が様々な研究機関で行われており、例えば、大気圧中でグロー放電を生じさせてプラズマ生成用ガスからプラズマを生成し、被処理物に向かってジェット状に吹き出すプラズマ滅菌処理装置(例えば、特許文献1等参照)が報告されている。特許文献1では、プラズマ生成用ガスとして、不活性ガスとともに、プラズマ中に活性酸素を発生させる酸素或いはヒドロキシイオンやヒドロキシラジカルを発生させるHO又はHの蒸気を用いることが開示されている。 So far, sterilization technology using atmospheric pressure glow discharge has been carried out by various research institutes. For example, glow discharge is generated at atmospheric pressure to generate plasma from a plasma generating gas, and toward the object to be processed. A plasma sterilization apparatus that blows out in a jet form (for example, see Patent Document 1) has been reported. In Patent Document 1, it is disclosed to use, as an inert gas, oxygen that generates active oxygen in the plasma, or vapor of H 2 O or H 2 O 2 that generates hydroxy ions or hydroxy radicals, as the plasma generating gas. ing.

ところで、前記酸素、HO又はHのようにプラズマ中にイオンやラジカルなどの活性分子種を生成させる原料物質は、通常ガスとしてプラズマの放電空間に導入され、ミスト、すなわち、液体の微粒子として供給されたという報告は殆どない。プラズマ表面処理に関し、原料物質として化学組成中にOHを有するOH含有物質を含むものを用いる方法が報告されており(例えば、特許文献2等参照)、当該文献においてOH含有物質の供給方法の例示としてOH含有物質をミスト化させて供給することが挙げられているが、実際にミスト化したものを用いた例は記載されていない。
特開2001−145689(平成13年5月29日公開) 特開2006−216468(平成18年8月17日公開)
By the way, the source material that generates active molecular species such as ions and radicals in the plasma, such as oxygen, H 2 O, or H 2 O 2 , is usually introduced into the plasma discharge space as a gas, and is a mist, that is, a liquid. There are few reports that it was supplied as fine particles. Regarding plasma surface treatment, a method using an OH-containing substance having OH in its chemical composition as a raw material has been reported (see, for example, Patent Document 2). Although it is mentioned that the OH-containing substance is supplied as a mist as an example, an example using an actually misted substance is not described.
JP2001-14589A (released on May 29, 2001) JP 2006-216468 (Released on August 17, 2006)

しかしながら、これまで報告されている大気圧プラズマ滅菌法では、殺菌効果が十分ではなく、最も耐熱性の強い芽胞菌の一種であるBacillus atrophaeusに対してのD値(生菌数が1/10になる処理時間)が、He+O混合ガスの直接プラズマ暴露でも、20分程度の滅菌時間を必要とするという問題点がある。 However, the atmospheric pressure plasma sterilization method reported so far does not have a sufficient bactericidal effect, and the D value for Bacillus atrophaeus, one of the most heat-resistant spore bacteria (the viable cell count is reduced to 1/10). However, there is a problem that a sterilization time of about 20 minutes is required even in direct plasma exposure of a He + O 2 mixed gas.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被処理物の滅菌処理の高速化を可能とすることができるプラズマ滅菌処理装置、及び、さらには、滅菌処理のみならず被処理物の表面処理の高速化を可能とすることができるプラズマ表面処理装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is a plasma sterilization apparatus capable of increasing the speed of sterilization of an object to be processed, and further, only sterilization processing. It is an object of the present invention to provide a plasma surface treatment apparatus capable of speeding up the surface treatment of an object to be processed.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置は、上記課題を解決するために、グロー放電によりプラズマを発生させ、当該プラズマ又はプラズマ中を通過したガスを照射することにより被処理物の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、放電空間に供給される少なくとも1種のガスの流路上であって、当該放電空間の上流に、液状の作用物質をミストとして発生させるための多孔質体が設置されており、当該多孔質体にミストとして発生させる液状の作用物質を浸透させた状態で、前記少なくとも1種のガスを通過させることによって、当該作用物質のミストが形成され当該ガスに含有されるようになっていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a plasma surface treatment apparatus according to the present invention generates a plasma by glow discharge and irradiates the plasma or a gas that has passed through the plasma to treat the surface of the workpiece. In the processing apparatus, a porous body for generating a liquid active substance as mist is installed on the flow path of at least one kind of gas supplied to the discharge space and upstream of the discharge space. A mist of the active substance is formed and contained in the gas by passing the at least one gas in a state where a liquid active substance generated as mist is infiltrated into the porous body. It is characterized by that.

なお、ここで作用物質とは、「プラズマ中で分解及び/又は活性化されることにより、所望とする表面処理の実現に寄与する物質」をいう。   Here, the active substance means “a substance that contributes to realization of a desired surface treatment by being decomposed and / or activated in plasma”.

上記の構成によれば、液状の作用物質の物性によってはミスト量及びミスト粒径の制御が困難である超音波ミスト発生器等と比べて、適量且つ最適サイズのミストを簡便に発生させることが可能となる。それゆえ、被処理物の表面処理の高速化を可能とすることができるという効果を奏する。   According to the above configuration, it is possible to easily generate an appropriate amount and an optimal size of mist, compared to an ultrasonic mist generator or the like in which it is difficult to control the mist amount and the mist particle size depending on the physical properties of the liquid active substance. It becomes possible. Therefore, it is possible to increase the speed of the surface treatment of the workpiece.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置では、上記多孔質体の細孔の平均孔径は、0.1μm以上50μm以下であることが好ましい。   In the plasma surface treatment apparatus according to the present invention, the average pore diameter of the pores of the porous body is preferably 0.1 μm or more and 50 μm or less.

細孔の平均孔径が50μm以下の多孔質体を用いることにより、過大な粒径を有する液滴が発生し非処理物表面を濡らしてしまうという不都合を回避することができる。さらには細孔の平均孔径が50μm以下の多孔質体を後述するように電極として用いた場合、孔と孔でない部位に於いて、電界の分布および作用物質がプラズマ中で気化して生ずるガスの濃度むらが生じにくい。それゆえ、生成されるプラズマおよび表面処理の面内均一性という観点から好ましい。また、細孔の平均孔径が0.1μm以上の多孔質体を用いることにより、前記ガスが多孔質体を通過する速度が過度に低下することなく好適にミストを発生させることが可能となる。   By using a porous body having an average pore diameter of 50 μm or less, it is possible to avoid the disadvantage that droplets having an excessive particle diameter are generated and wet the surface of the non-processed product. Further, when a porous body having an average pore diameter of 50 μm or less is used as an electrode as will be described later, the distribution of electric field and the gas generated by evaporation of the active substance in the plasma in the pores and the non-pore portions are described. Concentration unevenness is unlikely to occur. Therefore, it is preferable from the viewpoint of the generated plasma and the in-plane uniformity of the surface treatment. Further, by using a porous body having an average pore diameter of 0.1 μm or more, it is possible to suitably generate mist without excessively reducing the speed at which the gas passes through the porous body.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置は、対向する電力印加電極と接地電極とを備え、前記多孔質体が電力印加電極を兼ねているものであってもよい。   The plasma surface treatment apparatus according to the present invention may include a power application electrode and a ground electrode facing each other, and the porous body may also serve as the power application electrode.

前記多孔質体が電力印加電極を兼ねていることにより、電力印加電極と接地電極との間の放電空間で発生されるプラズマが、接地電極上又は接地電極の下流に載置された被処理物に均一に照射される構成を実現することができる。それゆえ、被処理物の表面を均一に処理することが可能となる。   Since the porous body also serves as a power application electrode, the plasma generated in the discharge space between the power application electrode and the ground electrode is placed on the ground electrode or downstream of the ground electrode. It is possible to realize a configuration in which the light is uniformly irradiated. Therefore, the surface of the object to be processed can be processed uniformly.

かかる場合、前記多孔質体は、金属、半導体、多孔質カーボン又は多孔質シリコンカーバイドであることが好ましい。   In such a case, the porous body is preferably a metal, a semiconductor, porous carbon, or porous silicon carbide.

これにより、前記多孔質体をミスト発生の機能を兼ね備えた電力印加電極として利用できるというさらなる効果を奏する。   As a result, the porous body can be used as a power application electrode having a function of generating mist.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置は、対向する電力印加電極と接地電極とを備え、放電空間に供給されるガスは、対向する電力印加電極と接地電極との相互に対向する面に沿って、放電空間に導入されるものであってもよい。   The plasma surface treatment apparatus according to the present invention includes a power application electrode and a ground electrode facing each other, and the gas supplied to the discharge space is along the mutually facing surfaces of the power application electrode and the ground electrode facing each other. It may be introduced into the discharge space.

これにより、プラズマ中を通過して前記放電空間から放出された前記ガスに含まれる活性化学種により、放電空間の外部で被処理物の表面処理を行う構成を実現することができる。それゆえ、例えば、ベルトコンベア等で搬送して連続的な処理を行うことが可能となり、大量の被処理物の処理に好適に用いることができる。   Thereby, the structure which performs the surface treatment of a to-be-processed object outside the discharge space by the active chemical species contained in the gas that passes through the plasma and is discharged from the discharge space can be realized. Therefore, for example, it can be conveyed by a belt conveyor or the like to perform continuous processing, and can be suitably used for processing a large amount of objects to be processed.

かかる場合、前記多孔質体は、カーボン、ガラス、石英、セラミックス、有機高分子又は金属であることが好ましい。これにより、液状の作用物質をミストとして発生させることが可能となる。   In such a case, the porous body is preferably carbon, glass, quartz, ceramics, organic polymer, or metal. Thereby, it becomes possible to generate a liquid active substance as mist.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置では、さらに前記多孔質体に前記液状の作用物質を供給する液体供給手段が設けられていることが好ましい。   In the plasma surface treatment apparatus according to the present invention, it is preferable that liquid supply means for supplying the liquid active substance to the porous body is further provided.

さらに前記多孔質体に前記液状の作用物質を供給する液体供給手段が設けられていることにより、多孔質体に浸透させる液状の作用物質の量を好適に調節することができるというさらなる効果を奏する。   Furthermore, since the liquid supply means for supplying the liquid agent to the porous body is provided, there is an additional effect that the amount of the liquid agent to be permeated into the porous body can be suitably adjusted. .

本発明にかかるプラズマ表面処理装置では、大気圧下でプラズマを発生させることが好ましい。   In the plasma surface treatment apparatus according to the present invention, it is preferable to generate plasma under atmospheric pressure.

大気圧下でプラズマを発生させることにより、高価な真空装置を必要とせず、簡便に被処理物を表面処理することができるという効果を奏する。   By generating plasma under atmospheric pressure, it is possible to easily surface-treat the workpiece without requiring an expensive vacuum apparatus.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置では、前記多孔質体を構成する物質と液状の作用物質との間の接触角(濡れ角)が鋭角を呈するようになっていることが好ましい。なお、ここで鋭角とは、90°未満の角をいう。   In the plasma surface treatment apparatus according to the present invention, it is preferable that the contact angle (wetting angle) between the substance constituting the porous body and the liquid active substance is an acute angle. Here, an acute angle means an angle of less than 90 °.

前記多孔質体を構成する物質と液状の作用物質との間の接触角(濡れ角)が鋭角を呈するようになっていることにより、液状の作用物質が効率よく多孔質体の細孔に浸入することが可能である。それゆえ、好適にミストを発生させることができる。   Since the contact angle (wetting angle) between the substance constituting the porous body and the liquid active substance exhibits an acute angle, the liquid active substance efficiently penetrates into the pores of the porous body. Is possible. Therefore, mist can be suitably generated.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置では、上記放電空間に供給される少なくとも1種のガスは、He、Ar、Ne、Kr、Xe及び窒素からなる群より選択される少なくとも1種のガスを含むことが好ましい。   In the plasma surface treatment apparatus according to the present invention, the at least one gas supplied to the discharge space includes at least one gas selected from the group consisting of He, Ar, Ne, Kr, Xe, and nitrogen. Is preferred.

上記放電空間に供給される少なくとも1種のガスが、He、Ar、Ne、Kr、Xe及び窒素からなる群より選択される少なくとも1種のガスを含むことにより、これらのガスは多孔質体に浸透した液状の作用物質と反応することなく、これを細孔から押し出してミストを形成させるので、好適にミストを生成させることが可能となる。   The at least one gas supplied to the discharge space contains at least one gas selected from the group consisting of He, Ar, Ne, Kr, Xe, and nitrogen, so that these gases become porous. Without reacting with the permeated liquid active substance, it is extruded from the pores to form mist, so that it is possible to suitably generate mist.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置は、滅菌処理装置、酸化処理装置、窒化処理装置、還元処理装置、エッチング処理装置、又は、CVD処理装置であることが好ましい。   The plasma surface treatment apparatus according to the present invention is preferably a sterilization treatment apparatus, an oxidation treatment apparatus, a nitridation treatment apparatus, a reduction treatment apparatus, an etching treatment apparatus, or a CVD treatment apparatus.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置では、上記液状の作用物質は、水、過酸化水素水、オゾン水、炭酸水、有機溶剤、又は、シリコーンオイルであることが好ましい。   In the plasma surface treatment apparatus according to the present invention, the liquid active substance is preferably water, hydrogen peroxide water, ozone water, carbonated water, an organic solvent, or silicone oil.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置では、(i)常温常圧で液体の有機金属化合物もしくは無機金属化合物、又は、(ii)有機金属化合物もしくは無機金属化合物の溶液であることが好ましい。   The plasma surface treatment apparatus according to the present invention is preferably (i) an organometallic compound or an inorganic metal compound that is liquid at normal temperature and pressure, or (ii) a solution of an organometallic compound or an inorganic metal compound.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置は、以上のように、放電空間に供給される少なくとも1種のガスの流路上であって、当該放電空間の上流に、液状の作用物質をミストとして発生させるための多孔質体が設置されており、当該多孔質体にミストとして発生させる液状の作用物質を浸透させた状態で、前記ガスを通過させることによって、当該作用物質のミストが形成され当該ガスに含有されるようになっている構成を備えているので、適量且つ最適サイズのミストを簡便に発生させることが可能となり、発生された液状の作用物質のミストを、前記ガスとともに放電空間に導入することにより、被処理物の表面処理の高速化を可能とすることができる。   As described above, the plasma surface treatment apparatus according to the present invention generates a liquid active substance as a mist on the flow path of at least one gas supplied to the discharge space and upstream of the discharge space. The porous body is installed, and the mist of the active substance is formed by passing the gas in a state in which the porous substance is infiltrated with the liquid active substance generated as mist. Therefore, it is possible to easily generate an appropriate amount and an optimal size of mist, and to introduce the generated liquid active agent mist together with the gas into the discharge space. Thus, it is possible to increase the speed of the surface treatment of the workpiece.

本発明者らは、前記課題を解決するために、液状の作用物質をミストの形で、プラズマを発生させる電極間に供給すれば、被処理物の表面処理の高速化が図れるのではないかと考え、キャリアガスと酸素との混合ガスに、超音波振動子で発生させた水のミストを含ませたものを用いて、殺菌処理実験を行ったところ、後述する比較例3に示すように、被処理物の表面処理の速度はミストを供給しない場合と同じであった。そこで、さらに、前記課題を解決するために鋭意検討を行ったところ、多孔質体に、液状の作用物質を浸透させ、キャリアガスと酸素との混合ガスで液状の作用物質を押し出すことにより、被処理物の表面処理の速度が顕著に向上することを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above problems, the inventors of the present invention may increase the speed of surface treatment of an object to be processed by supplying a liquid agent in the form of mist between electrodes that generate plasma. As a result, when a sterilization treatment experiment was performed using a mixed gas of carrier gas and oxygen containing a mist of water generated by an ultrasonic vibrator, as shown in Comparative Example 3 described later, The speed of the surface treatment of the workpiece was the same as when no mist was supplied. Therefore, further studies have been made to solve the above-mentioned problems. As a result, a liquid working substance is infiltrated into the porous body, and the liquid working substance is extruded by a mixed gas of carrier gas and oxygen. It has been found that the surface treatment speed of the treated product is remarkably improved, and the present invention has been completed.

本発明の一実施形態について図1ないし図6に基づいて説明すると以下の通りである。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

<第1の実施形態>
図1に本発明にかかるプラズマ表面処理装置の1実施形態を示す。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows an embodiment of a plasma surface treatment apparatus according to the present invention.

プラズマ表面処理装置のチャンバー1には、電力印加電極2と接地電極3とが対向するように備えられており、電力印加電極2と接地電極3との間の放電空間4にグロー放電によりプラズマを発生させるようになっている。なお、後述する実施例では、アクリル樹脂製矩形のチャンバーを用いているが、チャンバー1の形状は矩形に限定されるものではなく、またチャンバー1の材質もアクリル樹脂に限定されるものではない。   A chamber 1 of the plasma surface treatment apparatus is provided with a power application electrode 2 and a ground electrode 3 facing each other, and plasma is generated by glow discharge in a discharge space 4 between the power application electrode 2 and the ground electrode 3. It is supposed to be generated. In addition, in the Example mentioned later, although the rectangular chamber made from an acrylic resin is used, the shape of the chamber 1 is not limited to a rectangle, Moreover, the material of the chamber 1 is not limited to an acrylic resin.

これらの電極はアルミニウム、ステンレス、銅等で形成されている。プラズマに面する電極平面のエッジ部は、半径1mm以上の曲率を持たせる加工を施すことが好ましい。これにより電界集中による異常放電の生成を防止することができる。また電極を形成するこれらの金属部材の表面には、アルミナ、窒化ホウ素等のセラミックスをプラズマ溶射法やCVD法によりコーティングし用いてもよい。かかるセラミックスのコーティングの厚みは70〜120μmであることが好ましく、100μm前後であることがより好ましい。   These electrodes are made of aluminum, stainless steel, copper or the like. The edge portion of the electrode plane facing the plasma is preferably processed to have a radius of curvature of 1 mm or more. Thereby, generation | occurrence | production of the abnormal discharge by electric field concentration can be prevented. Further, ceramics such as alumina and boron nitride may be coated on the surface of these metal members forming the electrodes by a plasma spraying method or a CVD method. The thickness of the ceramic coating is preferably 70 to 120 μm, more preferably around 100 μm.

電力印加電極2は、回路インピーダンスを一定に調整するマッチング回路5を介してプラズマ生成用電源6と接続されている。   The power application electrode 2 is connected to a plasma generation power source 6 via a matching circuit 5 that adjusts the circuit impedance to be constant.

ここで、電力印加電極2と接地電極3とは、大気圧下においてもグロー放電が維持されるような間隔で配置されていることが好ましく、そのためにはその間隔は200μm以上8mm以下程度であればよいが、500μm以上4mm以下であることがより好ましい。電力印加電極2と接地電極3との間隔が200μm以上であることにより、荷電粒子の平均自由行程以上の空間を形成できるためグロー放電を安定に維持することができる。また、電力印加電極2と接地電極3との間隔が8mm以下であることにより、二次電子の過剰な発生が抑えられ、アーク放電に遷移することなくグロー放電を安定に維持することができる。   Here, it is preferable that the power application electrode 2 and the ground electrode 3 are arranged at an interval such that glow discharge is maintained even under atmospheric pressure, and for that purpose, the interval may be about 200 μm or more and 8 mm or less. However, it is more preferably 500 μm or more and 4 mm or less. Since the space between the power application electrode 2 and the ground electrode 3 is 200 μm or more, a space larger than the mean free path of charged particles can be formed, so that glow discharge can be stably maintained. Moreover, since the space | interval of the power application electrode 2 and the ground electrode 3 is 8 mm or less, the excessive generation | occurrence | production of a secondary electron is suppressed and a glow discharge can be maintained stably, without changing to an arc discharge.

このように電力印加電極2と接地電極3との距離を従前の低圧プラズマに比較して小さくすることによって、大気圧下でのプラズマ生成が可能となる。それゆえ、大掛かりな真空装置を用いる必要がなく、簡便に表面処理を行うことができる。また、真空中で表面処理を行う必要がないため被処理物7を、例えば、後述する図3(b)に示すように、ベルトコンベア等で搬送して連続的な処理を行うことが可能となり、大量の被処理物7の処理に好適に用いることができる。   In this way, plasma generation under atmospheric pressure is possible by making the distance between the power application electrode 2 and the ground electrode 3 smaller than the conventional low-pressure plasma. Therefore, it is not necessary to use a large vacuum apparatus, and surface treatment can be performed easily. Further, since it is not necessary to perform the surface treatment in a vacuum, it becomes possible to carry out the continuous treatment by conveying the workpiece 7 by a belt conveyor or the like as shown in FIG. It can be suitably used for processing a large amount of the object 7 to be processed.

チャンバー1の上部には、ガス導入管(図示せず)が設けられており、ガス供給部8からキャリアガス又はキャリアガスと作用ガスとの混合ガスが供給されるようになっている。ガスボンベ等のガス供給部8からの、キャリアガス又は混合ガスは、圧力調節器、流量調節器、開閉弁等を介して、ガス導入管からチャンバー1内に供給されるようになっている。   A gas introduction pipe (not shown) is provided in the upper part of the chamber 1, and a carrier gas or a mixed gas of a carrier gas and a working gas is supplied from the gas supply unit 8. A carrier gas or mixed gas from a gas supply unit 8 such as a gas cylinder is supplied into the chamber 1 from a gas introduction pipe via a pressure regulator, a flow rate regulator, an on-off valve, and the like.

なお、ここで作用ガスとは、プラズマ中で分解及び/又は活性化されることにより、所望とする表面処理の実現に寄与する物質である作用物質のうち気体であるものをいい、キャリアガスとは、所望とする表面処理の実現に寄与しない不活性ガスをいう。   Here, the working gas refers to a working gas that is a substance that contributes to the realization of a desired surface treatment by being decomposed and / or activated in plasma. Refers to an inert gas that does not contribute to the realization of the desired surface treatment.

チャンバー1上部のガス導入管(図示せず)からキャリアガス又はキャリアガスと作用ガスとの混合ガスが導入される部分と、放電空間4との間には、液状の作用物質をミストとして発生させるための多孔質体9が設置されている。多孔質体9は、チャンバー1内に導入されたキャリアガス又はキャリアガスと作用ガスとの混合ガスの流路上であって、放電空間4の上流に、チャンバー1の内周に密接して設置されている。このため、キャリアガス又は混合ガスは、多孔質体9を通過して、放電空間4に流れるようになっている。   A liquid active substance is generated as a mist between a portion where a carrier gas or a mixed gas of a carrier gas and a working gas is introduced from a gas introduction pipe (not shown) at the top of the chamber 1 and the discharge space 4. A porous body 9 is provided. The porous body 9 is installed in close contact with the inner periphery of the chamber 1 on the flow path of the carrier gas introduced into the chamber 1 or the mixed gas of the carrier gas and the working gas, upstream of the discharge space 4. ing. For this reason, the carrier gas or the mixed gas passes through the porous body 9 and flows into the discharge space 4.

ここで、本明細書において「ミスト」とは、液体の微細な粒子をいい、その平均粒径が0.01〜50μmの範囲内ものをいう。   Here, in the present specification, “mist” refers to fine liquid particles, and the average particle diameter thereof is in the range of 0.01 to 50 μm.

なお、多孔質体9は、チャンバー1の内周に密接して設置されていることが好ましいが、キャリアガス又は混合ガスが多孔質体9を通過して下方に流れるようになっていればよく、必ずしもチャンバー1の内周に密接している必要はない。   The porous body 9 is preferably installed in close contact with the inner periphery of the chamber 1, but it is sufficient that the carrier gas or the mixed gas flows downward through the porous body 9. It is not always necessary to be in close contact with the inner periphery of the chamber 1.

また、多孔質体9は、キャリアガス又はキャリアガスと作用ガスとの混合ガスの流路上であって、放電空間4の上流に設置されていればよく、必ずしもチャンバー1内に設置されている必要はない。多孔質体9は、例えば、ガス供給部8とチャンバー1内へのガス導入管との間に設置されていてもよい。かかる場合、多孔質体9は、さらに、キャリアガス又はキャリアガスと作用ガスとの混合ガスが、複数のガスの混合物である場合、混合前のガス流路上に設置されていてもよいし、混合後のガス流路上に設置されていてもよい。   Further, the porous body 9 may be provided on the flow path of the carrier gas or the mixed gas of the carrier gas and the working gas, and may be provided upstream of the discharge space 4, and is necessarily provided in the chamber 1. There is no. The porous body 9 may be installed, for example, between the gas supply unit 8 and the gas introduction pipe into the chamber 1. In such a case, the porous body 9 may be further installed on the gas flow path before mixing when the carrier gas or the mixed gas of the carrier gas and the working gas is a mixture of a plurality of gases, It may be installed on a later gas flow path.

多孔質体9は、液状の作用物質が浸入可能な細孔を有する多孔質体であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボン、ガラス、石英、セラミックス、金属の焼結体、有機高分子等を用いることができる。また、カーボンの多孔質体としては、カーボン粒子焼結体を好適に用いることができる。   The porous body 9 is not particularly limited as long as it is a porous body having pores into which a liquid active substance can enter. For example, carbon, glass, quartz, ceramics, metal sintered bodies, organic high A molecule or the like can be used. Also, as the carbon porous body, a carbon particle sintered body can be suitably used.

ここで用いる多孔質体を構成する物質と用いる液状の作用物質との接触角(濡れ角)は鋭角であることが望ましく、より好ましくは2〜40°の接触角(濡れ角)が得られる組み合わせが望ましい。これにより、液状の作用物質を効率よく多孔質体の細孔に浸入させることができる。   The contact angle (wetting angle) between the substance constituting the porous body used here and the liquid active substance used is preferably an acute angle, and more preferably a combination that provides a contact angle (wetting angle) of 2 to 40 °. Is desirable. Thereby, a liquid active substance can be efficiently infiltrated into the pores of the porous body.

なお、ここで、用いる多孔質体を構成する物質と用いる液状の作用物質との接触角(濡れ角)は、地球重力場の作用する環境下において液状の作用物質中に多孔質体を構成する物質で作製された板を浸責した際に形成されるメニスカスの形状を測定する手法や多孔質体を構成する物質の表面に液状の作用物質を50μl滴下し液滴の画像より接触角(濡れ角)を測定する方法等により測定された値である。   Here, the contact angle (wetting angle) between the substance constituting the porous body to be used and the liquid agent to be used constitutes the porous body in the liquid agent under the environment where the earth gravity field acts. A method for measuring the shape of a meniscus formed when a board made of a material is immersed, or 50 μl of a liquid active substance is dropped on the surface of a material constituting a porous body, and a contact angle (wetting) is obtained from a droplet image. It is a value measured by a method of measuring (angle).

多孔質体9の細孔の平均孔径は、0.1μm〜50μmであることが好ましく、0.2μm〜10μmであることがより好ましく、0.2μm〜5μmであることがさらに好ましい。平均粒径が50μm以下の多孔質体9を用いることにより、過大な粒径を有する液滴が発生し、非処理物表面を濡らしてしまうという不都合を回避することができる。また、平均粒径が0.1μm以上の多孔質体を用いることにより、キャリアガス又は混合ガスが多孔質体を通過する速度が過度に低下することなく好適にミストを発生させることが可能となる。   The average pore diameter of the pores of the porous body 9 is preferably 0.1 μm to 50 μm, more preferably 0.2 μm to 10 μm, and further preferably 0.2 μm to 5 μm. By using the porous body 9 having an average particle size of 50 μm or less, it is possible to avoid the disadvantage that droplets having an excessive particle size are generated and the surface of the non-processed product is wetted. Further, by using a porous body having an average particle size of 0.1 μm or more, it becomes possible to suitably generate mist without excessively reducing the speed at which the carrier gas or mixed gas passes through the porous body. .

また多孔質体の気孔率は、10〜70%であることが好ましく、10〜50%であることがより好ましく、15〜40%であることがさらに好ましい。気孔率が70%以下であると、多孔質体の機械的強度が著しく低下することがなく、構造体そのものを好適に保持することができる。一方気孔率が10%以上であると、前記キャリアガスの通過が過度に低下することなく、効率的なミストの生成が可能となる。なお、ここで、気孔率とは、ポロシティメータを用いて測定した値をいう。   The porosity of the porous body is preferably 10 to 70%, more preferably 10 to 50%, and further preferably 15 to 40%. When the porosity is 70% or less, the mechanical strength of the porous body is not significantly reduced, and the structure itself can be suitably held. On the other hand, when the porosity is 10% or more, it is possible to efficiently generate mist without excessively reducing the passage of the carrier gas. Here, the porosity means a value measured using a porosity meter.

例えば、多孔質体9が、カーボン粒子焼結体である場合、焼結されたカーボン粒子の平均粒径は、0.5〜350μmであることが好ましく、1〜40μmであることがより好ましい。カーボン粒子の平均粒径が、350μm以下であることにより、過大な粒径を有する液滴が発生し非処理物表面を濡らしてしまうという不都合を回避することができる。また、平均粒径が0.5μm以上であると、キャリアガス又は混合ガスが多孔質体を通過する速度が過度に低下することなく好適にミストを発生させることが可能となる。   For example, when the porous body 9 is a carbon particle sintered body, the average particle size of the sintered carbon particles is preferably 0.5 to 350 μm, and more preferably 1 to 40 μm. When the average particle diameter of the carbon particles is 350 μm or less, it is possible to avoid the inconvenience that droplets having an excessive particle diameter are generated and wet the surface of the non-processed product. Further, when the average particle size is 0.5 μm or more, it becomes possible to suitably generate mist without excessively reducing the speed at which the carrier gas or mixed gas passes through the porous body.

なおここでカーボン粒子焼結体のカーボン粒子の平均粒径とは、以下の方法で決定された値をいう。まず、試料となるカーボン粒子焼結体について、走査型電子顕微鏡による観察を行い、合計50個以上のカーボン粒子に対して、それぞれ、対象となる粒子1つの長軸径、すなわち、粒子の形状の最も寸法の大きい方向の寸法を、顕微鏡写真から計測する。計測した50個以上の値のうち、計測値数にして、上下各20%を除いた、全計測値数の60%の計測値を平均した値を本発明における平均粒径とする。   Here, the average particle size of the carbon particles of the carbon particle sintered body is a value determined by the following method. First, a carbon particle sintered body as a sample is observed with a scanning electron microscope, and for each of a total of 50 or more carbon particles, the major axis diameter of one target particle, that is, the shape of the particle is determined. The dimension in the direction of the largest dimension is measured from the micrograph. Of the 50 or more measured values, the average particle diameter in the present invention is a value obtained by averaging the measurement values of 60% of the total number of measurement values excluding the upper and lower 20% as the number of measurement values.

また、多孔質体9は、液状の作用物質が効率よく細孔に浸入可能であるように接触角(濡れ角)を鋭角とするための表面処理が施されていてもよい。例えば、作用物質が水である場合には、表面を親水性とする処理が施された多孔質体9を好適に用いることができる。かかる表面処理としては、例えば、多孔質体9が、カーボン粒子焼結体等のカーボンである場合には、作用物質である水を効率よく細孔に浸入させるために、カーボン粒子焼結体に熱CVDによりシリコンを10〜200nm、より好ましくは20〜100nm程度堆積し、その後溶存酸素を含む水に浸漬して蒸着されたシリコン表面に自然酸化膜を成長させる方法を挙げることができる。   The porous body 9 may be subjected to a surface treatment for making the contact angle (wetting angle) an acute angle so that the liquid active substance can efficiently enter the pores. For example, when the active substance is water, a porous body 9 that has been subjected to a treatment for making the surface hydrophilic can be suitably used. As such surface treatment, for example, when the porous body 9 is carbon such as a carbon particle sintered body, the carbon particle sintered body is used to efficiently infiltrate water as an active substance into the pores. An example is a method in which silicon is deposited by thermal CVD to a thickness of 10 to 200 nm, more preferably about 20 to 100 nm, and then a natural oxide film is grown on the deposited silicon surface by dipping in water containing dissolved oxygen.

多孔質体9には、液体供給部10から、ミストとして発生させる液状の作用物質が供給されるようになっている。液体供給部10は、液状の作用物質の貯蔵容器、供給管、開閉弁、流量調節器等から構成されている。   The porous body 9 is supplied with a liquid active substance generated as mist from the liquid supply unit 10. The liquid supply unit 10 includes a storage container for a liquid active substance, a supply pipe, an on-off valve, a flow rate regulator, and the like.

液体供給部10は、多孔質体9に液状の作用物質を供給することができるものであれば、どのようなものであってもよく、液状の作用物質を貯蔵容器から直接多孔質体9に供給するものであってもよいし、供給管を介して多孔質体9に供給するものであってもよい。また、多孔質体9に供給する方法もどのようなものであってもよく、例えば、多孔質体9上に滴下する構成、毛管現象により多孔質体9に吸引させる構成、多孔質体9を露点以下まで冷却し予め蒸気を含ませたガス中の蒸気を粒子表面に凝集させる構成等を挙げることができる。   The liquid supply unit 10 may be anything as long as it can supply the liquid active substance to the porous body 9, and the liquid active substance is directly applied to the porous body 9 from the storage container. It may be supplied or supplied to the porous body 9 through a supply pipe. Further, any method may be used for supplying the porous body 9, for example, a structure in which the porous body 9 is dropped on the porous body 9, a structure in which the porous body 9 is sucked by capillary action, The structure etc. which cool to below a dew point and aggregate the vapor | steam in the gas previously containing vapor | steam on the particle | grain surface etc. can be mentioned.

液体供給部10から多孔質体9に液状の作用物質を供給することによって、多孔質体9に浸透した液状の作用物質は、多孔質体9の細孔内に浸入し、細分化されることになる。液状の作用物質が浸透した多孔質体9を、キャリアガス又は混合ガスが通過するときに、キャリアガス又は混合ガスの圧力により、細孔内に浸透した液状の作用物質が、キャリアガス又は混合ガスとともに多孔質体9から押し出されて、ミストが形成されることになる。この形成されたミストを含むキャリアガス又は混合ガスは、電力印加電極2と接地電極3との間の放電空間4に導入されグロー放電によりプラズマを発生させる。   By supplying the liquid active substance from the liquid supply unit 10 to the porous body 9, the liquid active substance that has permeated the porous body 9 enters the pores of the porous body 9 and is subdivided. become. When the carrier gas or mixed gas passes through the porous body 9 in which the liquid active substance has permeated, the liquid active substance that has penetrated into the pores due to the pressure of the carrier gas or mixed gas becomes the carrier gas or mixed gas. At the same time, it is extruded from the porous body 9 to form mist. The formed carrier gas or mixed gas containing mist is introduced into the discharge space 4 between the power application electrode 2 and the ground electrode 3 to generate plasma by glow discharge.

供給されるミストの平均粒径は、0.01μm〜50μmであることが好ましく、0.05μm〜5μmであることがより好ましく、0.05μm〜3μmであることがさらに好ましい。平均粒径が50μm以下のミストを用いることにより、過大な粒径を有する液滴が発生し、非処理物表面を濡らしてしまうという不都合を回避することができる。また、平均粒径が0.01μm以上のミストを用いる場合に、効率良く作用物質の輸送が行われ表面処理の速度を速くすることができる。   The average particle diameter of the supplied mist is preferably 0.01 μm to 50 μm, more preferably 0.05 μm to 5 μm, and further preferably 0.05 μm to 3 μm. By using a mist having an average particle size of 50 μm or less, it is possible to avoid the disadvantage that droplets having an excessive particle size are generated and the surface of the non-processed product is wetted. Further, when a mist having an average particle size of 0.01 μm or more is used, the active substance is efficiently transported and the speed of the surface treatment can be increased.

ミストは液体により構成されているため、気体である蒸気と比較して非常に高濃度の作用物質の分子が電極間に導入されることとなる。このように導入されたミストは、電極間で発生しているプラズマ中でのガス分子との衝突により加熱されるため、その蒸気圧に応じて気化し、大量の作用物質分子を、プラズマ中に供給可能となる。それゆえ、被処理物の表面処理の短時間化を可能とすることができる。   Since the mist is composed of a liquid, molecules of the active substance having a very high concentration are introduced between the electrodes as compared with the vapor which is a gas. Since the mist introduced in this way is heated by collision with gas molecules in the plasma generated between the electrodes, it vaporizes according to its vapor pressure, and a large amount of active substance molecules are put into the plasma. Supply is possible. Therefore, it is possible to shorten the surface treatment of the workpiece.

なお、本発明において、液状の作用物質とは、常温常圧で液体である作用物質と、作用物質の溶液を含む趣旨である。また、常温とは、5℃〜40℃の温度範囲をいい、常圧とは大気圧及びその近傍の圧力をいう。   In the present invention, the liquid active substance includes an active substance that is liquid at normal temperature and pressure and a solution of the active substance. Moreover, normal temperature means the temperature range of 5 to 40 degreeC, and normal pressure means atmospheric pressure and the pressure of the vicinity.

また、かかる高濃度の作用物質を蒸気の形で供給することが考えられるが、高濃度の蒸気は、容器、配管及びガスの温度を高温に管理しなければ凝縮を起こすことになるため、装置が複雑で、且つ、高温が必要となるという制約が生じる。   In addition, it is conceivable to supply such high-concentration active substances in the form of steam, but high-concentration steam will cause condensation unless the temperature of the container, piping and gas is controlled at a high temperature. Are complicated and require high temperatures.

また、超音波ミスト発生器により、形成されたミストを用いてグロー放電プラズマを発生させた場合には、被処理物の表面処理の短時間化という本発明の効果が得られない。この理由は明らかではないが、例えば水等のミストの過度の供給により電力不足となり、プラズマ中で生成されたラジカル同士の再結合による消滅の効果が大きくなったこと、さらには供給ミストの粒径が過大でありプラズマ中での効果的な蒸散効果が得られなかったことが考えられる。   Further, when glow discharge plasma is generated using the formed mist by the ultrasonic mist generator, the effect of the present invention of shortening the surface treatment time of the object to be processed cannot be obtained. The reason for this is not clear, but for example, power was insufficient due to excessive supply of mist such as water, and the effect of annihilation by recombination of radicals generated in plasma increased, and the particle size of the supplied mist It is conceivable that the transpiration effect in plasma was not obtained.

プラズマ中で発生した大量の作用物質分子は、プラズマ中の荷電粒子により分解されて様々な反応生成物を生成する。例えば、ヘリウムと酸素との混合ガスと、水のミストとをプラズマ中に供給する場合には以下のような反応を経て反応生成物が生成すると考えられる。
O → OH+H
O+e: → H+O 又は 2H+O
O+O → H
+O → O
これらの反応生成物のうち、OHラジカル、原子状酸素、H、Oはいずれも酸化力を有する活性化学種であり、被処理物7の表面処理において重要な働きを行うと考えられる。例えば、これらの活性化学種は、生菌を酸化することにより滅菌処理を行うことができ、被処理物7の表面を酸化処理することができる。なお、本明細書において、活性化学種とは、プラズマ中で発生する、励起分子、ラジカル、イオン等、表面処理の実現に寄与する化学種をいう。
A large amount of active substance molecules generated in the plasma are decomposed by charged particles in the plasma to generate various reaction products. For example, when a mixed gas of helium and oxygen and a mist of water are supplied into the plasma, it is considered that a reaction product is generated through the following reaction.
H 2 O → OH + H
H 2 O + e: → H 2 + O or 2H + O
H 2 O + O → H 2 O 2
O 2 + O → O 3
Of these reaction products, OH radicals, atomic oxygen, H 2 O 2 , and O 3 are all active chemical species having oxidizing power, and are considered to play an important role in the surface treatment of the object 7 to be treated. It is done. For example, these active chemical species can be sterilized by oxidizing live bacteria, and can oxidize the surface of the workpiece 7. In this specification, an active chemical species refers to a chemical species that is generated in plasma and contributes to the realization of surface treatment, such as excited molecules, radicals, and ions.

チャンバー1の下端は、電力印加電極2と接地電極3との間の放電空間4の下端と一致し、放電空間4の下端は、外部に向かって開口する開口部11となっている。これにより、電力印加電極2と接地電極3との間の放電空間4で発生されるプラズマ中を通過したガスは、開口部11から外部に放出される。開口部11の下流には、被処理物7が配置され、開口部11から放出される活性化学種を含有したガスにより照射されて、表面処理されるようになっている。開口部11から被処理物7までの距離は、0以上30mm以下であることが好ましい。開口部11から被処理物7までの距離が30mm以下であれば、所望とする表面処理の実現に寄与する活性化学種が、消滅することなく被処理物7に到達し、表面処理の能力を発揮することができる。   The lower end of the chamber 1 coincides with the lower end of the discharge space 4 between the power application electrode 2 and the ground electrode 3, and the lower end of the discharge space 4 is an opening 11 that opens toward the outside. Thus, the gas that has passed through the plasma generated in the discharge space 4 between the power application electrode 2 and the ground electrode 3 is released to the outside from the opening 11. An object to be processed 7 is disposed downstream of the opening 11 and is subjected to surface treatment by irradiation with a gas containing an active chemical species released from the opening 11. The distance from the opening 11 to the workpiece 7 is preferably 0 or more and 30 mm or less. If the distance from the opening 11 to the workpiece 7 is 30 mm or less, the active chemical species contributing to the realization of the desired surface treatment reaches the workpiece 7 without disappearing, and the surface treatment capability is increased. It can be demonstrated.

開口部11におけるプラズマ中を通過したガスの流速は1〜100m/sであることが好ましい。プラズマ中を通過したガスの流速が1m/s以上である場合は、所望とする表面処理の実現に寄与する活性化学種が、消滅することなく被処理物7に到達し、表面処理の能力を発揮することができる。また100m/s以下である場合には,過度のチャンバー内圧の増加を防止でき装置構造の簡便化が可能となる。   The flow rate of the gas that has passed through the plasma in the opening 11 is preferably 1 to 100 m / s. When the flow velocity of the gas that has passed through the plasma is 1 m / s or more, the active chemical species that contribute to the realization of the desired surface treatment reaches the workpiece 7 without disappearing, and the surface treatment capability is improved. It can be demonstrated. If it is 100 m / s or less, an excessive increase in the chamber internal pressure can be prevented, and the structure of the apparatus can be simplified.

ここで、プラズマ中を通過したガスの流速は、キャリアガス又は混合ガスをチャンバー1の内部に導入する流量及び/又は電力印加電極2と接地電極3との間の間隔を変化させることにより調節することができる。   Here, the flow rate of the gas that has passed through the plasma is adjusted by changing the flow rate of introducing the carrier gas or mixed gas into the chamber 1 and / or the interval between the power application electrode 2 and the ground electrode 3. be able to.

また、被処理物7に照射されるプラズマの温度は、実施例では120〜130℃程度であるが、後述する参考例3に示すように、プラズマの長さを短くすることができるため、50〜100℃程度まで低下させることができる。したがって、プラスチック等の非耐熱性製品にも好適に用いることが可能である。   Moreover, although the temperature of the plasma irradiated to the to-be-processed object 7 is about 120-130 degreeC in an Example, since the length of a plasma can be shortened as shown in the reference example 3 mentioned later, it is 50. It can be lowered to about ~ 100 ° C. Therefore, it can be suitably used for non-heat resistant products such as plastics.

また、本発明において表面処理とは、発生したプラズマによる被処理物7の表面処理であれば特に限定されるものではなく、例えば、滅菌処理、酸化処理、窒化処理、エッチング処理、還元処理、CVD処理等を挙げることができる。   In the present invention, the surface treatment is not particularly limited as long as it is a surface treatment of the object 7 to be processed by the generated plasma. For example, sterilization treatment, oxidation treatment, nitriding treatment, etching treatment, reduction treatment, CVD And the like.

なお、図1では、被処理物7は、チャンバー1の開口部11の下流に配置されているが、被処理物7は、図2に示すように、接地電極3の放電空間4に接する部分、すなわち、電力印加電極に対向する部分に設置してもよい。かかる場合にも、発生したプラズマにより、被処理物7を表面処理することができる。なお、この場合には、被処理物7には、発生したプラズマが直接照射されることになる。   In FIG. 1, the workpiece 7 is disposed downstream of the opening 11 of the chamber 1. However, the workpiece 7 is a portion in contact with the discharge space 4 of the ground electrode 3 as shown in FIG. 2. That is, you may install in the part facing a power application electrode. Even in such a case, the object 7 can be surface-treated with the generated plasma. In this case, the generated plasma is directly irradiated to the workpiece 7.

プラズマ生成用電源6は、13.56MHz、27MHz、40MHz等の市販の電源であることが好ましいが、プラズマが発生する電源であればいずれの周波数を用いてもよい。印加される周波数の範囲は、好ましくは200KHz〜2.45GHzであり、より好ましくは10MHz〜200MHzである。特に周波数が10MHz以上である場合は、比較的放電を生成・維持しやすい周波数であるため好ましい。また、特に周波数が200MHz以下である場合は、簡便なインピーダンス整合回路を構成しやすいため好ましい。   The plasma generating power source 6 is preferably a commercially available power source such as 13.56 MHz, 27 MHz, or 40 MHz, but any frequency may be used as long as it is a power source that generates plasma. The range of the applied frequency is preferably 200 KHz to 2.45 GHz, and more preferably 10 MHz to 200 MHz. In particular, when the frequency is 10 MHz or more, it is preferable because the frequency is relatively easy to generate and maintain a discharge. In particular, a frequency of 200 MHz or less is preferable because a simple impedance matching circuit can be easily formed.

また、電力印加電極2と接地電極3との間に印加される印加電力は、目的とする表面処理の種別により8W/cm〜1kW/cmであることが好ましく、15〜200W/cmであることがより好ましい。印加電力が、1kW/cm以下であることにより、プラズマの温度が上昇しすぎることがなく、非耐熱製品の表面処理を好適に行うことができる。また、印加電力が8W/cm以上であることにより、被処理物7の表面処理のために十分なプラズマを生成させることができる。 The applied power applied between the power application electrode 2 and the ground electrode 3 is preferably 8 W / cm 3 to 1 kW / cm 3 depending on the type of target surface treatment, and is preferably 15 to 200 W / cm 3. It is more preferable that When the applied power is 1 kW / cm 3 or less, the temperature of the plasma does not increase excessively, and the surface treatment of the non-heat-resistant product can be suitably performed. Further, when the applied power is 8 W / cm 3 or more, sufficient plasma can be generated for the surface treatment of the workpiece 7.

ガスボンベ等のガス供給部8には、キャリアガス及び必要に応じて作用ガスが充填されている。キャリアガスとしてはヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガス;窒素等の不活性ガスを用いることができる。これらのガスは単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、作用ガスは、表面処理の種類に応じて適宜選択すればよいが、例えば、被処理物7表面の滅菌を行う場合は酸素、二酸化炭素、過酸化水素、オゾン等を、酸化処理を行う場合は酸素、二酸化炭素、オゾン、過酸化水素等を、窒化処理を行う場合は窒素、アンモニア、ヒドラジン等を、還元処理を行う場合には水素等を、エッチング処理を行う場合はフッ素含有物質を用いることができる。なお、本発明では、プラズマの生成に関与する作用物質として、液状の作用物質をミストとして供給するので、作用ガスは必要に応じて用いればよい。   The gas supply unit 8 such as a gas cylinder is filled with a carrier gas and, if necessary, a working gas. As the carrier gas, a rare gas such as helium, argon, neon, krypton, or xenon; an inert gas such as nitrogen can be used. These gases may be used alone or in combination of two or more. The working gas may be appropriately selected according to the type of surface treatment. For example, when sterilizing the surface of the object 7 to be treated, oxygen, carbon dioxide, hydrogen peroxide, ozone, or the like is oxidized. Oxygen, carbon dioxide, ozone, hydrogen peroxide, etc., nitrogen, ammonia, hydrazine, etc. for nitriding, hydrogen, etc. for reduction, and fluorine-containing substances for etching. Can be used. In the present invention, since a liquid active substance is supplied as a mist as an active substance involved in plasma generation, the working gas may be used as necessary.

これらのガスは、必要に応じて、それぞれの開放弁を開閉制御することで、組み合わされた混合ガスとしてチャンバー1内に供給されるようになっている。ここで、作用ガスが用いられる場合には、キャリアガスと作用ガスとの混合割合は、作用ガスが、キャリアガスに対して、0.001〜80vol%であることが好ましく、0.001〜50vol%であることがより好ましい。作用ガスの割合が0.001vol%以上である場合は、ミストとの混合により、ミスト物質と作用ガス物質との間で反応生成物が顕著に発生するため好ましい。また、作用ガスの割合が80vol%以下である場合は、放電が安定し、且つ充分な反応生成物を得るための電力が過剰とならないため好ましい。   These gases are supplied into the chamber 1 as a combined gas mixture by controlling opening and closing of the respective opening valves as necessary. Here, when the working gas is used, the mixing ratio of the carrier gas and the working gas is preferably 0.001 to 80 vol% with respect to the carrier gas, and 0.001 to 50 vol. % Is more preferable. When the ratio of the working gas is 0.001 vol% or more, a reaction product is remarkably generated between the mist substance and the working gas substance by mixing with the mist, which is preferable. Further, when the ratio of the working gas is 80 vol% or less, it is preferable because the discharge is stable and the electric power for obtaining a sufficient reaction product does not become excessive.

また、ミストとして、供給される液状の作用物質も、表面処理の種類に応じて適宜選択すればよいが、例えば、被処理物7表面の滅菌を行う場合は水、過酸化水素水、オゾン水、炭酸水等を、酸化処理を行う場合は、水、過酸化水素水、オゾン水、炭酸水等を、CVD処理を行う場合は、トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム、ジメチル亜鉛、塩化チタン(IV)等の常温常圧で液体である金属化合物;ポリ塩化アルミニウム水溶液等の金属化合物溶液;アルコール、アセトン等の有機溶剤;シリコーンオイル等を用いることができる。これら液状の作用物質と適当な前記作用ガスを混合させることにより、窒化アルミニウム、窒化ガリウム等の半導体薄膜;酸化亜鉛等の酸化物半導体薄膜;酸化チタン等の化合物薄膜の形成が可能となる。また有機溶剤を用いた成膜では、低誘電率有機薄膜の形成が可能となる。一方シリコーンオイルを用いた場合には前記作用ガスに酸素を混入することによりシランガスを用いることなくシリコン酸化膜の形成が可能となる。   The liquid active substance supplied as the mist may be appropriately selected according to the type of surface treatment. For example, when sterilizing the surface of the object 7 to be treated, water, hydrogen peroxide water, ozone water Water, hydrogen peroxide water, ozone water, carbonated water, etc. when performing oxidation treatment with carbonated water, etc. Trimethylaluminum, trimethylgallium, dimethylzinc, titanium (IV), etc. when performing CVD treatment A metal compound that is liquid at room temperature and normal pressure; a metal compound solution such as a polyaluminum chloride aqueous solution; an organic solvent such as alcohol or acetone; a silicone oil or the like can be used. By mixing these liquid active substances with the appropriate working gas, it is possible to form semiconductor thin films such as aluminum nitride and gallium nitride; oxide semiconductor thin films such as zinc oxide; and compound thin films such as titanium oxide. Further, in the film formation using an organic solvent, a low dielectric constant organic thin film can be formed. On the other hand, when silicone oil is used, it is possible to form a silicon oxide film without using silane gas by mixing oxygen into the working gas.

チャンバー1を形成する材料は絶縁材料であっても導電材料であってもよい。チャンバー1を形成する材料が導電材料である場合は、各電極を絶縁して設けておけばよい。チャンバー1を形成する材料としては、例えば、アクリル樹脂、塩化ビニルなどのプラスチック;石英;アルミナ;ガラス等のセラミックス等を好適に用いることができる。   The material forming the chamber 1 may be an insulating material or a conductive material. In the case where the material forming the chamber 1 is a conductive material, each electrode may be insulated and provided. As a material for forming the chamber 1, for example, plastics such as acrylic resin and vinyl chloride; quartz; alumina; ceramics such as glass and the like can be suitably used.

図3(a)は、図1をより具体的に示した本実施形態の一例であり、図3(b)は、図3(a)のプラズマ処理装置において、被処理物の配置方法を変化させた例である。図3(a)の例では、液体供給部10は、液状の作用物質12を貯蔵するタンク13から、当該液状の作用物質を供給管14を介して多孔質体9に供給するものであって、供給管14は、チャンバー1上部のガス導入管(図示せず)からキャリアガス又はキャリアガスと作用ガスとの混合ガスが導入される部分と多孔質体9との間の位置で、チャンバー1内に導入され、その末端から液状の作用物質を多孔質体9上に滴下するようになっている。液状の作用物質は、流量調節器、開閉弁を介して、供給管14からチャンバー1内に供給されるようになっている。これにより、多孔質体9に、定時間隔で液状の作用物質を滴下し、安定して作用物質のミストを発生させることが可能となる。   FIG. 3A is an example of the present embodiment more specifically showing FIG. 1, and FIG. 3B shows a change in the arrangement method of objects to be processed in the plasma processing apparatus of FIG. This is an example. In the example of FIG. 3A, the liquid supply unit 10 supplies the liquid active substance to the porous body 9 via the supply pipe 14 from the tank 13 that stores the liquid active substance 12. The supply pipe 14 is located at a position between the porous body 9 and a portion where the carrier gas or a mixed gas of the carrier gas and the working gas is introduced from a gas introduction pipe (not shown) at the top of the chamber 1. The liquid active substance is dropped onto the porous body 9 from the end thereof. The liquid active substance is supplied into the chamber 1 from the supply pipe 14 via a flow rate regulator and an on-off valve. As a result, a liquid active substance can be dropped onto the porous body 9 at regular intervals to stably generate mist of the active substance.

また、図3(a)の例では、ガス供給部8からのキャリアガス又は混合ガスは、圧力の平衡を保つための経路iと、プロセスガスとしての経路iiとに分岐され、プロセスガス成分がチャンバー1内に導入されるようになっている。   In the example of FIG. 3A, the carrier gas or mixed gas from the gas supply unit 8 is branched into a path i for maintaining pressure equilibrium and a path ii as a process gas, and the process gas component is It is introduced into the chamber 1.

図3(a)の例では、接地電極3はチャンバー1の片側の容器壁において、長さ方向全体に形成され、電力印加電極2は、チャンバー1の反対側の容器壁面からチャンバー内に突出した構成となっている。しかし電極の構成はこれらに限定されるものではなく、どのような構成であってもよい。また、電力印加電極2は、金属板や金属棒を介してマッチング回路5に接続されるようになっているが、電力印加電極2の構成はこれに限定されるものではなく、マッチング回路を介してプラズマ生成用電源と接続されていればどのような構成であってもよい。また、図3(a)では、チャンバー1はさらに絶縁性の容器15内に設置される構成となっているが、これは実験の結果生成される反応生成物の室内拡散を防止するためである。なお、本発明のプラズマ処理装置は、必ずしもかかる機能を備えるものである必要はない。また、かかる機能を付与する場合にも、その構成はこれに限られるものではない。   In the example of FIG. 3A, the ground electrode 3 is formed in the entire length direction on the container wall on one side of the chamber 1, and the power application electrode 2 projects into the chamber from the container wall on the opposite side of the chamber 1. It has a configuration. However, the configuration of the electrodes is not limited to these, and any configuration may be used. In addition, the power application electrode 2 is connected to the matching circuit 5 via a metal plate or a metal rod. However, the configuration of the power application electrode 2 is not limited to this, and the power application electrode 2 is connected via the matching circuit. Any configuration may be used as long as it is connected to the plasma generating power source. Further, in FIG. 3A, the chamber 1 is further installed in an insulating container 15 in order to prevent the reaction product produced as a result of the experiment from diffusing indoors. . In addition, the plasma processing apparatus of this invention does not necessarily need to be equipped with this function. In addition, when such a function is given, the configuration is not limited to this.

また、図3(a)では、被処理物7は、開口部11の下流に配置され、開口部11から放出される活性化学種を含有したガスにより照射されて、表面処理されるようになっているが、被処理物7は、図3(b)に示されるように、ベルトコンベアにより搬送されるようになっていてもよい。これにより、被処理物7の連続的な処理を行うことが可能となり、大量の被処理物の処理に好適に用いることができる。   In FIG. 3A, the object 7 is disposed downstream of the opening 11 and irradiated with a gas containing active chemical species released from the opening 11 to be surface-treated. However, the to-be-processed object 7 may be conveyed with a belt conveyor as FIG.3 (b) shows. Thereby, it becomes possible to perform the continuous process of the to-be-processed object 7, and can use it suitably for a process of a large amount of to-be-processed objects.

次に、プラズマ表面処理について説明する。まず、被処理物7をチャンバー1の下端の所定位置に配置する。次に、液体供給部10から、多孔質体9に、ミストとして発生させる液状の作用物質を供給し、これを多孔質体9に浸透させて、多孔質体9の細孔に浸入させる。続いて、ガス導入管からキャリアガス又はキャリアガスと作用ガスとの混合ガスをチャンバー1の内部に導入して多孔質体9を通過させ、多孔質体9の細孔に浸入している液状の作用物質を、多孔質体9から押し出してミストを形成させる。このようにして形成された液状の作用物質のミストを含有するキャリアガス又はキャリアガスと作用ガスとの混合ガスを、電力印加電極2と接地電極3との間の放電空間4に導入するとともに、電力印加電極2と接地電極3との間に電界を印加して大気圧下でグロー放電によりプラズマを発生させる。このようにして発生したプラズマ中の活性化学種を、放電空間4の下端であるチャンバー1の下端から放出して、被処理物7の表面に照射することによって、被処理物を表面処理する。   Next, plasma surface treatment will be described. First, the workpiece 7 is placed at a predetermined position at the lower end of the chamber 1. Next, a liquid active substance generated as mist is supplied from the liquid supply unit 10 to the porous body 9, penetrates the porous body 9, and enters the pores of the porous body 9. Subsequently, the carrier gas or a mixed gas of the carrier gas and the working gas is introduced into the chamber 1 from the gas introduction pipe, passes through the porous body 9, and enters the pores of the porous body 9. The active substance is extruded from the porous body 9 to form a mist. While introducing the carrier gas containing the mist of the liquid active substance thus formed or a mixed gas of the carrier gas and the working gas into the discharge space 4 between the power application electrode 2 and the ground electrode 3, An electric field is applied between the power application electrode 2 and the ground electrode 3 to generate plasma by glow discharge under atmospheric pressure. The active chemical species in the plasma generated in this way is discharged from the lower end of the chamber 1 which is the lower end of the discharge space 4 and irradiated on the surface of the object 7 to be surface-treated.

<第2の実施形態>
図4及び図5に本発明にかかるプラズマ表面処理装置の他の実施形態を示す。なお、図4(b)は図4(a)のプラズマ表面処理装置を矢印Aの方向から見たときの平面図であり、図5は図4のプラズマ表面処理装置の円で囲まれた部分の拡大図である。
<Second Embodiment>
4 and 5 show another embodiment of the plasma surface treatment apparatus according to the present invention. 4B is a plan view of the plasma surface treatment apparatus of FIG. 4A viewed from the direction of arrow A, and FIG. 5 is a portion surrounded by a circle of the plasma surface treatment apparatus of FIG. FIG.

プラズマ表面処理装置のチャンバー21の底部は、電力印加電極22となっており、当該電力印加電極22に対向する接地電極23との間の放電空間24にグロー放電によりプラズマを発生させるようになっている。   The bottom of the chamber 21 of the plasma surface treatment apparatus is a power application electrode 22, and plasma is generated by glow discharge in the discharge space 24 between the power application electrode 22 and the ground electrode 23 facing the power application electrode 22. Yes.

ここで、電力印加電極22は、多孔質体で形成されている。すなわち、本実施形態では、電力印加電極として、第1の実施形態で用いた多孔質体の機能を兼ね備えた電力印加電極22を用いる。ここで、電力印加電極22を構成する多孔質体は、導電性を有する多孔質体であれば特に限定されるものではないが、例えば、金属、半導体、多孔質カーボン又は多孔質シリコンカーバイド等を挙げることができる。また、接地電極23はアルミニウム、ステンレス、銅等で形成されている。   Here, the power application electrode 22 is formed of a porous body. That is, in this embodiment, the power application electrode 22 having the function of the porous body used in the first embodiment is used as the power application electrode. Here, the porous body constituting the power application electrode 22 is not particularly limited as long as it is a porous body having conductivity. For example, a metal, a semiconductor, porous carbon, porous silicon carbide, or the like is used. Can be mentioned. The ground electrode 23 is made of aluminum, stainless steel, copper or the like.

電力印加電極22は、回路インピーダンスを一定に調整するマッチング回路(図示せず)を介してプラズマ生成用電源(図示せず)と接続されている。なお、図4(a)では、チャンバー21が金属からなっており、電力印加電極22は、この金属と、銅、アルミニウム、ステンレス等からなる金属棒29を介してマッチング回路に接続されるようになっているが、電力印加電極の構成はこれに限定されるものではなく、電力印加電極22が、マッチング回路を介してプラズマ生成用電源と接続されていればどのような構成であってもよい。また、図4(a)では、接地電極23は、接地されたシールド30に接続され導電性又は絶縁性のフランジ(31、32)と接続されているが、接地電極の構成もこれに限定されるものではなく、接地電極23が接地されていればどのような構成であってもよい。また、図4(a)において接地電極23は、図4(b)に示されているように、メッシュプレートであることが好ましい。これにより、被処理物が接地電極23上等、放電空間24内に配置される構成では、照射後のプラズマ中を通過したガスを排出する。また、被処理物が接地電極23の下流に配置されている場合には、これにより、プラズマ中を通過したガスをメッシュの穴を通して放出し被処理物に照射することができる。しかし、接地電極23の構成はこれに限定されるものではない。   The power application electrode 22 is connected to a plasma generation power source (not shown) through a matching circuit (not shown) that adjusts the circuit impedance to be constant. In FIG. 4A, the chamber 21 is made of metal, and the power application electrode 22 is connected to the matching circuit via the metal and a metal rod 29 made of copper, aluminum, stainless steel, or the like. However, the configuration of the power application electrode is not limited to this, and may be any configuration as long as the power application electrode 22 is connected to the plasma generation power source via the matching circuit. . 4A, the ground electrode 23 is connected to the grounded shield 30 and connected to the conductive or insulating flanges (31, 32). However, the configuration of the ground electrode is also limited to this. Any configuration may be used as long as the ground electrode 23 is grounded. Further, in FIG. 4A, the ground electrode 23 is preferably a mesh plate as shown in FIG. 4B. Thereby, in the configuration in which the object to be processed is disposed in the discharge space 24 such as on the ground electrode 23, the gas that has passed through the plasma after irradiation is discharged. Further, when the object to be processed is disposed downstream of the ground electrode 23, the gas that has passed through the plasma can be emitted through the holes in the mesh and irradiated to the object to be processed. However, the configuration of the ground electrode 23 is not limited to this.

ここで、電力印加電極22と接地電極23とは、大気圧下においてもグロー放電が維持されるような間隔で配置されていることが好ましく、そのためにはその間隔は200μm以上8mm以下程度であればよいが、500μm以上4mm以下であることがより好ましい。電力印加電極22と接地電極23との間隔が200μm以上であることにより、グロー放電を維持することができる。また、電力印加電極22と接地電極23との間隔が8mm以下であると、二次電子の過剰な生成が抑えられ、アーク放電に遷移することがないため好ましい。   Here, it is preferable that the power application electrode 22 and the ground electrode 23 are arranged at intervals such that glow discharge is maintained even under atmospheric pressure. For this purpose, the interval may be about 200 μm to 8 mm. However, it is more preferably 500 μm or more and 4 mm or less. When the distance between the power application electrode 22 and the ground electrode 23 is 200 μm or more, glow discharge can be maintained. Further, it is preferable that the distance between the power application electrode 22 and the ground electrode 23 is 8 mm or less because excessive generation of secondary electrons is suppressed and transition to arc discharge does not occur.

このように電力印加電極22と接地電極23との距離を小さくすることによって、大気圧下でのプラズマ処理が可能となる。それゆえ、大掛かりな真空装置を用いる必要がなく、簡便に表面処理を行うことができる。   Thus, by reducing the distance between the power application electrode 22 and the ground electrode 23, plasma processing under atmospheric pressure is possible. Therefore, it is not necessary to use a large vacuum apparatus, and surface treatment can be performed easily.

チャンバー21には、ガス導入管27が設けられており、ガス供給部(図示せず)からキャリアガス又はキャリアガスと作用ガスとの混合ガスが供給されるようになっている。ガスボンベ等のガス供給部からの、キャリアガス又は混合ガスは、圧力調節器、流量調節器、開閉弁を介して、ガス導入管27からチャンバー21内に供給されるようになっている。   The chamber 21 is provided with a gas introduction pipe 27 so that a carrier gas or a mixed gas of a carrier gas and a working gas is supplied from a gas supply unit (not shown). Carrier gas or mixed gas from a gas supply unit such as a gas cylinder is supplied from the gas introduction pipe 27 into the chamber 21 via a pressure regulator, a flow rate regulator, and an on-off valve.

また、チャンバー21には、液体導入管28が設けられており、液体供給部(図示せず)から、ミストとして発生させる液状の作用物質が供給されるようになっている。液体供給部は、液状の作用物質の貯蔵容器、供給管、開閉弁、流量調節器等から構成されている。   Further, the chamber 21 is provided with a liquid introduction pipe 28, and a liquid active substance generated as mist is supplied from a liquid supply section (not shown). The liquid supply unit includes a storage container for a liquid active substance, a supply pipe, an on-off valve, a flow rate regulator, and the like.

液体導入管28からチャンバー21に導入された液状の作用物質は、多孔質体で形成されている電力印加電極22に滴下される。これにより電力印加電極22に浸透した作用物質は、電力印加電極22の細孔内に浸入し、細分化されることになる。液状の作用物質が浸透した電力印加電極22を、キャリアガス又は混合ガスが通過するときに、キャリアガス又は混合ガスの圧力により、細孔内に浸透した液状の作用物質が、キャリアガス又は混合ガスとともに電力印加電極22から押し出されて、ミストが形成されることになる。この形成されたミストを含むキャリアガス又は混合ガスは、電力印加電極22と接地電極23との間の放電空間24に導入されグロー放電によりプラズマを発生させる。   The liquid active substance introduced into the chamber 21 from the liquid introduction tube 28 is dropped onto the power application electrode 22 formed of a porous body. As a result, the active substance that has permeated the power application electrode 22 enters the pores of the power application electrode 22 and is subdivided. When the carrier gas or mixed gas passes through the power application electrode 22 in which the liquid agent has permeated, the liquid agent that has penetrated into the pores due to the pressure of the carrier gas or mixed gas becomes the carrier gas or mixed gas. At the same time, the mist is formed by being pushed out from the power application electrode 22. The carrier gas or mixed gas containing the formed mist is introduced into the discharge space 24 between the power application electrode 22 and the ground electrode 23 to generate plasma by glow discharge.

電力印加電極22を構成する多孔質体は、液状の作用物質が浸入可能な細孔を有するものであれば特に限定されるものではないが、その細孔の平均孔径は、0.1μm〜50μmであることが好ましく、0.2μm〜10μmであることがより好ましく、0.2μm〜5μmであることがさらに好ましい。平均粒径が50μm以下の多孔質体9を用いることにより、過大な粒径を有する液滴が発生して非処理物表面を濡らしてしまうという不都合を回避することができる。また、平均粒径が0.1μm以上の多孔質体を用いることにより、キャリアガス又は混合ガスが多孔質体を通過する速度が低下することなく好適にミストを発生させることが可能となる。   The porous body constituting the power application electrode 22 is not particularly limited as long as it has pores into which a liquid active substance can enter, but the average pore diameter of the pores is 0.1 μm to 50 μm. Preferably, the thickness is 0.2 μm to 10 μm, and more preferably 0.2 μm to 5 μm. By using the porous body 9 having an average particle size of 50 μm or less, it is possible to avoid the inconvenience that droplets having an excessive particle size are generated and the surface of the non-processed product is wetted. Further, by using a porous body having an average particle size of 0.1 μm or more, it is possible to suitably generate mist without reducing the speed at which the carrier gas or mixed gas passes through the porous body.

また、多孔質カーボンとしては、カーボン粒子焼結体を好適に用いることができる。例えば、多孔質カーボンがカーボン粒子焼結体である場合、焼結されたカーボン粒子の平均粒径は、0.5〜350μmであることが好ましく、1〜40μmであることがより好ましい。カーボン粒子の平均粒径が、350μm以下であることにより、過大な粒径を有する液滴が発生し非処理物表面を濡らしてしまうという不都合を回避することができる。また、平均粒径が0.5μm以上であれば、キャリアガス又はキャリアガスと作用ガスとの混合ガスが、電力印加電極22を通過する速度が低下することなく好適にミストを発生させることが可能となる。   As the porous carbon, a carbon particle sintered body can be suitably used. For example, when the porous carbon is a carbon particle sintered body, the average particle size of the sintered carbon particles is preferably 0.5 to 350 μm, and more preferably 1 to 40 μm. When the average particle diameter of the carbon particles is 350 μm or less, it is possible to avoid the inconvenience that droplets having an excessive particle diameter are generated and wet the surface of the non-processed product. If the average particle size is 0.5 μm or more, the carrier gas or a mixed gas of the carrier gas and the working gas can suitably generate mist without decreasing the speed of passing through the power application electrode 22. It becomes.

また、多孔質体は、液状の作用物質が効率よく細孔に浸入可能であるように接触角(濡れ角)を鋭角とするための表面処理が施されていてもよい。例えば、作用物質が水である場合には、表面を親水性とする処理が施された多孔質カーボンを好適に用いることができる。かかる表面処理については<実施形態1>で説明したとおりであるので、ここでは説明を省略する。   Further, the porous body may be subjected to a surface treatment for making the contact angle (wetting angle) an acute angle so that the liquid active substance can efficiently enter the pores. For example, when the active substance is water, porous carbon that has been subjected to a treatment for making the surface hydrophilic can be suitably used. Since this surface treatment is as described in <Embodiment 1>, description thereof is omitted here.

電力印加電極22と接地電極23との間隔は上述したとおりであるが、図4又は図5に示す例では、かかる間隔は、間隔保持材25によって維持されている。また、間隔保持材25は、電力印加電極22と接地電極23とを絶縁するという機能も有している。間隔保持材25としては、石英、アルミナ、ガラス、ボロンナイトライド等のセラミックス、耐熱性プラスチック等を好適に用いることができる。しかし、電力印加電極22と接地電極23との間隔を維持するとともに絶縁する構成はこれに限定されるものではなく、間隔と絶縁の両機能を有するものであればどのような構成であってもよい。   The interval between the power application electrode 22 and the ground electrode 23 is as described above. However, in the example shown in FIG. 4 or 5, the interval is maintained by the interval holding member 25. The spacing member 25 also has a function of insulating the power application electrode 22 and the ground electrode 23. As the spacing member 25, quartz, alumina, glass, ceramics such as boron nitride, heat resistant plastic, or the like can be suitably used. However, the structure for maintaining and insulating the gap between the power application electrode 22 and the ground electrode 23 is not limited to this, and any structure having both functions of the gap and the insulation can be used. Good.

また、図4及び図5では、電力印加電極22、間隔保持材25及び接地電極23は、固定部材26によって固定保持されている。固定部材26としては、例えばセラミックス等の絶縁性のネジ等を好適に用いることができる。しかし、電力印加電極22、間隔保持材25及び接地電極23の固定保持方法はこれに限られるものではなく、どのような方法であってもよい。   In FIGS. 4 and 5, the power application electrode 22, the spacing member 25 and the ground electrode 23 are fixedly held by a fixing member 26. As the fixing member 26, for example, an insulating screw such as ceramics can be suitably used. However, the method of fixing and holding the power application electrode 22, the spacing member 25, and the ground electrode 23 is not limited to this, and any method may be used.

本実施形態にかかるプラズマ表面処理装置では、被処理物7は、接地電極23上、又は、接地電極23の下流に配置することができる。   In the plasma surface treatment apparatus according to the present embodiment, the workpiece 7 can be disposed on the ground electrode 23 or downstream of the ground electrode 23.

被処理物7を接地電極23上に配置した場合、電力印加電極22と接地電極23との間の放電空間24で発生されるプラズマを、直接被処理物に均一に照射することが可能となり、プラズマが照射される部分において、被処理物の表面を均一にさらに高速に処理することが可能となる。なお、被処理物7を、接地電極23上に配置する場合には、被処理物7を、照射後のプラズマ中を通過したガスを排出できるように配置する。   When the workpiece 7 is disposed on the ground electrode 23, it is possible to uniformly irradiate the workpiece with the plasma generated in the discharge space 24 between the power application electrode 22 and the ground electrode 23, In the portion where the plasma is irradiated, the surface of the object to be processed can be processed uniformly and at a higher speed. In addition, when arrange | positioning the to-be-processed object 7 on the ground electrode 23, the to-be-processed object 7 is arrange | positioned so that the gas which passed through the plasma after irradiation can be discharged | emitted.

また、被処理物7を接地電極23の下流に配置した場合にも、実施形態1において図2に示した場合と比べて、放電の方向と、プラズマ中を通過するガスの方向が同じであるため、プラズマ中を通過したガスを被処理物に均一に照射することが可能となり、被処理物の表面を均一に処理することが可能となる。また、かかる場合には、放電空間の外部で被処理物の表面処理を行う構成を実現することができるため、例えば、ベルトコンベア等で搬送して連続的な処理を行うことが可能となり、大量の被処理物の処理に好適に用いることができる。   In addition, even when the object 7 is disposed downstream of the ground electrode 23, the direction of discharge and the direction of gas passing through the plasma are the same as in the first embodiment shown in FIG. Therefore, it is possible to uniformly irradiate the object to be processed with the gas that has passed through the plasma, and the surface of the object to be processed can be uniformly processed. Further, in such a case, since it is possible to realize a configuration in which the surface treatment of the object to be processed is performed outside the discharge space, for example, it is possible to carry out a continuous treatment by being conveyed by a belt conveyor or the like. It can use suitably for the process of the to-be-processed object.

また、被処理物7を接地電極23の下流に配置した場合、接地電極23の下端から被処理物7までの距離は、0以上30mm以下であることが好ましい。接地電極23の下端から被処理物7までの距離が30mm以下であれば、所望とする表面処理の実現に寄与する活性化学種が、消滅することなく被処理物7に到達し、表面処理の能力を発揮することができる。   Further, when the object 7 is disposed downstream of the ground electrode 23, the distance from the lower end of the ground electrode 23 to the object 7 is preferably 0 or more and 30 mm or less. If the distance from the lower end of the ground electrode 23 to the workpiece 7 is 30 mm or less, the active chemical species contributing to the realization of the desired surface treatment reaches the workpiece 7 without disappearing, and the surface treatment is performed. Can demonstrate ability.

また、いずれの位置に被処理物7を配置したにおいても、接地電極23の下端おけるプラズマ中を通過したガスの流速は0.1〜80m/sであることが好ましい。プラズマ中を通過したガスの流速が0.1m/s以上である場合は、多孔質体からのミストの生成が効果的に行われるため好ましい。また1m/s以上のガス流速とし被処理物7を接地電極23の下流に配置した場合、所望とする表面処理の実現に寄与する活性化学種が、消滅することなく被処理物7に到達し、表面処理の能力を発揮することができる。またプラズマ中を通過したガスの流速が80m/s以下である場合には、過度のチャンバー内圧の増加を防止でき装置構造の簡便化が可能となる。   Moreover, it is preferable that the flow velocity of the gas that has passed through the plasma at the lower end of the ground electrode 23 is 0.1 to 80 m / s, regardless of the position of the object 7 to be processed. When the flow rate of the gas that has passed through the plasma is 0.1 m / s or more, mist generation from the porous body is effectively performed, which is preferable. Further, when the processing object 7 is disposed downstream of the ground electrode 23 at a gas flow rate of 1 m / s or more, the active chemical species contributing to the realization of the desired surface treatment reaches the processing object 7 without disappearing. The ability of surface treatment can be demonstrated. In addition, when the flow velocity of the gas that has passed through the plasma is 80 m / s or less, an excessive increase in the chamber internal pressure can be prevented, and the device structure can be simplified.

なお、電力印加電極22と接地電極23とは、図4では固定保持されているが、これらは必ずしも固定保持されている必要はない。例えば、図6に示すように、電力印加電極22のみが、例えば固定部材26によりチャンバー21に固定保持されている構成であってもよい。なお、図6は、接地電極23’が基板ヒーターの機能を兼ね備えた構成を有するCVD処理装置を示す図であるが、CVD処理装置に限らず他のプラズマ処理装置においいてもかかる構成とすることができる。図6のCVD処理装置では、接地電極23’上に被処理物7である基板が配置されている。   In addition, although the power application electrode 22 and the ground electrode 23 are fixedly held in FIG. 4, they are not necessarily fixedly held. For example, as illustrated in FIG. 6, only the power application electrode 22 may be fixed and held in the chamber 21 by a fixing member 26, for example. FIG. 6 is a view showing a CVD processing apparatus having a configuration in which the ground electrode 23 ′ also has the function of a substrate heater. However, the present invention is not limited to the CVD processing apparatus, and may be applied to other plasma processing apparatuses. Can do. In the CVD processing apparatus of FIG. 6, a substrate which is the object to be processed 7 is disposed on the ground electrode 23 '.

プラズマ生成用電源の周波数、印加電力、キャリアガスや作用ガスとして用いられるガス、キャリアガスと作用ガスとの混合割合、液状の作用物質については、<実施形態1>で説明したとおりであるのでここでは説明を省略する。   Since the frequency of the plasma generation power source, the applied power, the gas used as the carrier gas or working gas, the mixing ratio of the carrier gas and the working gas, and the liquid working substance are as described in <Embodiment 1>, here Then, explanation is omitted.

なお、チャンバー21を形成する材料は図4又は図5では金属であるが、電力印加電極22をプラズマ生成用電源に接続する他の手段が備えられている場合は、金属に限定されるものではなく、例えば、プラスチック、ガラス、セラミックス等の絶縁材料であってもよい。   The material for forming the chamber 21 is metal in FIG. 4 or FIG. 5, but is not limited to metal when other means for connecting the power application electrode 22 to the plasma generation power source is provided. Alternatively, for example, an insulating material such as plastic, glass, or ceramics may be used.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

〔実施例1:本発明のプラズマ表面処理装置(滅菌装置)を用いた滅菌処理〕
<本発明のプラズマ表面処理装置(滅菌装置)を用いた滅菌処理>
図3(a)に示すプラズマ表面処理装置を用い滅菌処理を行った。アクリルスペーサーによって形成される矩形のチャンバー1に、He及び酸素の混合ガスを流入させ、接地されたステンレス製基板からなる接地電極3、及び13.56MHzのRF電源6にマッチングボックス5を介して接続されたアルミニウム電力印加電極2の間に1mmのギャップを形成し、この放電空間4に大気圧プラズマを生成した。電極面積は30×30mmとした。矩形のチャンバー1において、放電空間4と混合ガスの流入部との間に表面処理を施したカーボン粒子焼結体(多孔質体)9を設置し、その上面に毎分25μl程度の超純水を順次滴下し、He+Oガスを流すことにより水ミストを生成した。He及びOの流量は、マスフローコントローラにより制御した。
[Example 1: Sterilization treatment using plasma surface treatment apparatus (sterilization apparatus) of the present invention]
<Sterilization treatment using the plasma surface treatment apparatus (sterilization apparatus) of the present invention>
Sterilization was performed using the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. A mixed gas of He and oxygen is introduced into a rectangular chamber 1 formed by an acrylic spacer, and connected to a ground electrode 3 made of a grounded stainless steel substrate and a 13.56 MHz RF power source 6 via a matching box 5. A 1 mm gap was formed between the aluminum power application electrodes 2 thus formed, and atmospheric pressure plasma was generated in the discharge space 4. The electrode area was 30 × 30 mm 2 . In a rectangular chamber 1, a carbon particle sintered body (porous body) 9 subjected to surface treatment is installed between the discharge space 4 and the inflow portion of the mixed gas, and ultrapure water of about 25 μl per minute is provided on the upper surface thereof. Were sequentially dropped and water mist was generated by flowing He + O 2 gas. The flow rates of He and O 2 were controlled by a mass flow controller.

なお、カーボン粒子焼結体としては、平均粒径70μmのカーボン焼結体(日清紡社製)を用いた。また、表面処理は、このカーボン粒子焼結体に熱CVDによりシリコンを100nm堆積し、その後溶存酸素を含む水に24時間浸漬して蒸着されたシリコン表面に自然酸化膜を成長させることにより行った。   As the carbon particle sintered body, a carbon sintered body (Nisshinbo Co., Ltd.) having an average particle diameter of 70 μm was used. The surface treatment was performed by depositing 100 nm of silicon on the carbon particle sintered body by thermal CVD, and then immersing it in water containing dissolved oxygen for 24 hours to grow a natural oxide film on the deposited silicon surface. .

被処理物とした指標菌としては、Raven社より供給されている枯草菌(Bacillus atrophaeus ATCC#9372)を用いた。枯草菌は、非病原性、耐熱性に優れており、滅菌技術の指標菌として多く用いられている。この枯草菌を、ステンレス製皿上に、10個/皿定量した。 Bacillus subtilis (Bacillus atrophaeus ATCC # 9372) supplied from Raven was used as the indicator fungus to be treated. Bacillus subtilis is excellent in non-pathogenicity and heat resistance, and is often used as an indicator bacterium for sterilization techniques. The B. subtilis, on a stainless steel dish and 10 6 cells / dish quantification.

この指標菌を載せたステンレス製皿を3皿、プラズマ下流すなわちチャンバー1の開口部11の下流1cmの位置に配置し滅菌処理を行った。   Three stainless steel dishes on which the indicator bacteria were placed were placed downstream of the plasma, that is, 1 cm downstream of the opening 11 of the chamber 1 and sterilized.

プラズマ生成条件は、投入電力:80W、全流量:20SLM、混合ガス中の酸素濃度:0.5vol%、プラズマ中を通過したガスの照射時間(以下、実施例、比較例、参考例においては、プラズマ中を通過したガスの照射についても、便宜上「プラズマ照射」、「プラズマ照射時間」と略称する。):15分として滅菌処理を行った。なお測定は1度の照射にステンレス皿を3皿同時に暴露して行った。   Plasma generation conditions are: input power: 80 W, total flow rate: 20 SLM, oxygen concentration in the mixed gas: 0.5 vol%, irradiation time of the gas that has passed through the plasma (hereinafter, in Examples, Comparative Examples, and Reference Examples, The irradiation of the gas that has passed through the plasma is also abbreviated as “plasma irradiation” and “plasma irradiation time” for convenience.): Sterilization was performed for 15 minutes. The measurement was performed by exposing three stainless steel dishes to one irradiation at the same time.

<滅菌の評価:pH検知試薬による生菌の存在の確認>
プラズマ照射後、ステンレス皿の枯草菌を、pH検知試薬が混入された専用培地(Raven社製)にて32℃、7日間培養した。生菌の生存の有無は、生菌が残存している場合生菌の生命活動により培地中のpHが変化しpH検知試薬の色が赤褐色から黄色に変化することを利用して、培地中の液体の色変化により確認した。
<Evaluation of sterilization: confirmation of the presence of viable bacteria with a pH detection reagent>
After the plasma irradiation, Bacillus subtilis in a stainless steel dish was cultured at 32 ° C. for 7 days in a dedicated medium (Raven) mixed with a pH detection reagent. The presence or absence of viable bacteria is determined by utilizing the fact that the pH in the medium changes due to the life activity of viable bacteria and the color of the pH detection reagent changes from reddish brown to yellow when viable bacteria remain. This was confirmed by the color change of the liquid.

<評価結果>
実施例1においてミストを供給した場合には、pH検知試薬は赤褐色で色の変化は全く認められなかった。このことから、滅菌が完了していることが判る。これに対して、後述する比較例1で、ミストを供給しなかった場合には、いずれの培地においても、pH検知試薬が黄色に変化し、15分のプラズマ照射では滅菌が完了していないことが判った。以上のことからミストを供給することにより、滅菌の高速化が達成されたことが確認された。
<Evaluation results>
When mist was supplied in Example 1, the pH detection reagent was reddish brown and no color change was observed. This indicates that sterilization is complete. In contrast, in Comparative Example 1 described later, when no mist was supplied, the pH detection reagent turned yellow in any medium, and sterilization was not completed after 15 minutes of plasma irradiation. I understood. From the above, it was confirmed that high speed sterilization was achieved by supplying mist.

〔比較例1〕
実施例1で用いたプラズマ表面処理装置を用い、超純水を多孔質体9に供給せずミストを発生させない以外は実施例1と同様にして枯草菌にプラズマを照射し、滅菌の評価を行った。
[Comparative Example 1]
The plasma surface treatment apparatus used in Example 1 was used to irradiate the Bacillus subtilis with plasma in the same manner as in Example 1 except that ultrapure water was not supplied to the porous body 9 and no mist was generated. went.

〔実施例2:本発明のプラズマ表面処理装置(滅菌装置)を用いた滅菌処理〕
<本発明のプラズマ表面処理装置(滅菌装置)を用いた滅菌処理>
プラズマ照射時間を様々に変化させた以外は実施例1と同様にして滅菌処理を行った。
[Example 2: Sterilization treatment using plasma surface treatment apparatus (sterilization apparatus) of the present invention]
<Sterilization treatment using the plasma surface treatment apparatus (sterilization apparatus) of the present invention>
Sterilization was performed in the same manner as in Example 1 except that the plasma irradiation time was variously changed.

<滅菌の評価:D値による評価>
プラズマ照射後、枯草菌が載置されたステンレス皿を規定量の超純水中に浸漬し、これを超音波照射によって懸濁した。得られた懸濁液を規定量抜き取り、寒天培地上にて32℃、2日間培養した後、生菌により形成されるコロニーを数えた。生菌数の同定は、「防菌防黴26 No.9 p511(1998),生物工学実験書 社団法人日本生物工学会編 [培風館]」に記載のコロニーカウント法を用いて行った。
<Evaluation of sterilization: Evaluation by D value>
After the plasma irradiation, the stainless steel dish on which Bacillus subtilis was placed was immersed in a specified amount of ultrapure water and suspended by ultrasonic irradiation. A predetermined amount of the obtained suspension was taken out and cultured on an agar medium at 32 ° C. for 2 days, and then colonies formed by viable bacteria were counted. The number of viable bacteria was identified by using the colony counting method described in “Anti-bacterial fungus 26 No. 9 p511 (1998), Biotechnology Experiments Japan Society for Biotechnology [Baifukan]”.

各照射時間において上記方法で同定したコロニー数を、照射時間に対してプロットして生存曲線を作成しその傾きからD値を決定した。   The number of colonies identified by the above method at each irradiation time was plotted against the irradiation time to create a survival curve, and the D value was determined from the slope.

<評価結果>
図7(b)に、実施例2で得られた指標菌の生存曲線を示し、図7(a)に、後述する比較例2で、ミストを供給しなかった場合に得られた指標菌の生存曲線を示す。図7(a)及び(b)の直線の傾きから、ミストを供給しない場合のD値は3.2分であるのに対し、ミストを供給した場合のD値は1.5分であり、大幅に短縮されていることが確認された。
<Evaluation results>
FIG. 7 (b) shows the survival curve of the indicator bacterium obtained in Example 2, and FIG. 7 (a) shows the indicator bacterium obtained when Comparative Example 2 described later did not supply mist. The survival curve is shown. From the slopes of the straight lines in FIGS. 7A and 7B, the D value when the mist is not supplied is 3.2 minutes, whereas the D value when the mist is supplied is 1.5 minutes. It was confirmed that it was greatly shortened.

<滅菌の評価:滅菌処理後の指標菌の電子顕微鏡観察による評価>
プラズマ照射時間が4分及び10分のときの、滅菌処理後の指標菌を電子顕微鏡により観察した。
<Evaluation of sterilization: Evaluation by electron microscope observation of indicator bacteria after sterilization>
The indicator bacteria after sterilization treatment when the plasma irradiation time was 4 minutes and 10 minutes were observed with an electron microscope.

<評価結果>
図8(c)に、実施例2で4分及び10分の照射時間で滅菌処理された指標菌の、(b)に、後述する比較例2で、ミストを供給しなかった場合に4分及び10分の照射時間で滅菌処理された指標菌の、(a)に滅菌処理前における指標菌の電子顕微鏡観察の結果を示す。図8(b)及び(c)より、プラズマ照射時間が長くなるにつれて菌の縮小が観察された。また、ミストを供給して滅菌処理を行った場合(c)は、10分間のプラズマ照射時間で菌の外形が概ね崩れていることが判る。これに対してミストを供給しなかった場合(b)は、10分間のプラズマ照射時間でも菌の外形が崩れておらず、ミストを供給して滅菌処理を行うことにより、滅菌の効果が向上することが確認された。なお、図には示さないが、熱により枯草菌を滅菌する場合には、菌は縮小することはなく、取り込まれた生体内で毒素(エンドトキシン)を遊離する。これに対してプラズマ照射による滅菌はかかる問題がない点で優れている。
<Evaluation results>
FIG. 8 (c) shows an indicator bacterium sterilized with an irradiation time of 4 minutes and 10 minutes in Example 2, and FIG. 8 (b) shows 4 minutes when mist is not supplied in Comparative Example 2 described later. And (a) shows the result of electron microscopic observation of the indicator bacteria before sterilization, of the indicator bacteria sterilized with an irradiation time of 10 minutes. From FIG. 8B and FIG. 8C, the reduction of bacteria was observed as the plasma irradiation time became longer. Moreover, when the sterilization process is performed by supplying mist (c), it can be seen that the outer shape of the bacteria is largely broken in the plasma irradiation time of 10 minutes. On the other hand, when the mist is not supplied (b), the outer shape of the bacteria is not broken even during the plasma irradiation time of 10 minutes, and the sterilization effect is improved by supplying the mist and performing the sterilization treatment. It was confirmed. Although not shown in the figure, when Bacillus subtilis is sterilized by heat, the bacterium does not shrink and releases toxin (endotoxin) in the incorporated living body. On the other hand, sterilization by plasma irradiation is excellent in that there is no such problem.

〔比較例2〕
実施例1で用いたプラズマ表面処理装置を用い、超純水を多孔質体9に供給せずミストを発生させない以外は実施例2と同様にして枯草菌にプラズマを照射し、滅菌の評価を行った。
[Comparative Example 2]
Using the plasma surface treatment apparatus used in Example 1, plasma was irradiated to Bacillus subtilis in the same manner as in Example 2 except that ultrapure water was not supplied to the porous body 9 and no mist was generated, and sterilization was evaluated. went.

〔比較例3:超音波振動子により発生させたミストを用いた滅菌処理〕
図3(a)に示すプラズマ表面処理装置において、多孔質体9及び液体供給部10の代わりに、ガス供給部8と混合ガスのチャンバー1への導入部との間に超音波振動子によるミストの発生手段が備えられた装置を用いた以外は実施例2と同様にして滅菌処理を行った。
[Comparative Example 3: Sterilization using mist generated by ultrasonic transducer]
In the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. 3A, instead of the porous body 9 and the liquid supply unit 10, a mist by an ultrasonic vibrator is provided between the gas supply unit 8 and the introduction unit of the mixed gas into the chamber 1. Sterilization treatment was performed in the same manner as in Example 2 except that the apparatus provided with the generating means was used.

すなわち、マスフローコントローラにより所定の割合に混合されたHe及びOの混合ガスは、直径3μmのミストを形成する超音波振動子(本多電子社製、HM―303N)が水に浸漬されたアクリル樹脂製の容器中を通過するように、配管を接続した。アクリル樹脂製の容器中を通過後の混合ガスは、一旦液体トラップにより、過度に粗大化したミストを除去した後、チャンバー1内に導入した。 That is, the mixed gas of He and O 2 mixed at a predetermined ratio by the mass flow controller is an acrylic in which an ultrasonic vibrator (HM-303N, manufactured by Honda Electronics Co., Ltd.) that forms a mist with a diameter of 3 μm is immersed in water. The piping was connected so as to pass through the resin container. The mixed gas after passing through the acrylic resin container was introduced into the chamber 1 after removing excessively coarse mist by a liquid trap.

実施例2と同様にして生存曲線を作成しその傾きからD値を決定した。図7(c)に、比較例3で得られた指標菌の生存曲線を示す。図7(c)の直線の傾きから、超音波振動子により発生させたミストを用いた場合のD値は3.1分であり、ミストを発生しない場合と同程度であることが判る。これは、水ミストの過度の高密度化により電力不足となり、プラズマ中で生成されたラジカル同士の再結合による消滅の効果が大きくなったためであると考えられる。   A survival curve was prepared in the same manner as in Example 2, and the D value was determined from the slope. FIG. 7C shows the survival curve of the indicator bacterium obtained in Comparative Example 3. From the slope of the straight line in FIG. 7C, it can be seen that the D value when the mist generated by the ultrasonic transducer is used is 3.1 minutes, which is similar to the case where no mist is generated. This is thought to be due to the lack of power due to excessive densification of the water mist and the effect of extinction due to recombination of radicals generated in the plasma.

〔参考例1〕
本発明のプラズマ表面処理装置を用いて発生させたミストを用いる場合、ミストを発生しない場合、及び、超音波振動子により発生させたミストを用いる場合の各プラズマ照射時における滅菌要素となる化学種を同定するため、プラズマ下流部の雰囲気をガス濃度検知管(ガステック社製、32,18M)に採取して測定した。測定は、実施例1、2及び比較例1、2、3と同様の条件下で、プラズマ発生後15分経過後に行った。また、測定は比較的寿命が長い化学種についてのみ可能であるため、測定対象はH及びOに限った。測定結果を下表1に示す。
[Reference Example 1]
Chemical species to be a sterilization element at the time of each plasma irradiation when mist generated using the plasma surface treatment apparatus of the present invention is used, when mist is not generated, and when mist generated by an ultrasonic transducer is used In order to identify this, the atmosphere in the downstream part of the plasma was collected in a gas concentration detector tube (manufactured by Gastec Corporation, 32, 18M) and measured. The measurement was carried out under the same conditions as in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2, and 3 after 15 minutes from the generation of plasma. Moreover, since measurement is possible only for chemical species having a relatively long life, the measurement object is limited to H 2 O 2 and O 3 . The measurement results are shown in Table 1 below.

表1示すように、ミストを発生しない場合Hは検出限界以下であるが、Oの濃度は12ppmまで上昇していた。これに対して本発明のプラズマ表面処理装置を用いて発生させたミストを用いる場合、超音波振動子により発生させたミストを用いる場合はともに、Hが2ppmまで上昇し、Oの濃度は0.3〜0.4ppmであった。これらはともに、Hが同等であるにもかかわらず、得られたD値には大きな違いが見られることから、Hが滅菌の主要因ではないと考えられる。 As shown in Table 1, when no mist was generated, H 2 O 2 was below the detection limit, but the O 3 concentration was increased to 12 ppm. On the other hand, in the case of using the mist generated using the plasma surface treatment apparatus of the present invention, in the case of using the mist generated by the ultrasonic vibrator, H 2 O 2 rises to 2 ppm, and O 3 The concentration was 0.3 to 0.4 ppm. In both cases, despite the fact that H 2 O 2 is equivalent, a large difference is observed in the obtained D value, so that it is considered that H 2 O 2 is not the main factor of sterilization.

そこでプラズマ照射時の被処理物の温度を熱電対により測定した。その結果を表1に併せて示す。その結果、本発明のプラズマ表面処理装置を用いて発生させたミストを用いる場合、超音波振動子により発生させたミストを用いる場合はともに、130℃近傍まで温度上昇が観測された。両者間でプラズマ照射時の被処理物の温度に略差異はなく、D値の大きな違いの原因が温度であると考えることはできない。そこで、次にプラズマ照射時における滅菌要素となる活性化学種の同定を行った。   Therefore, the temperature of the workpiece during plasma irradiation was measured with a thermocouple. The results are also shown in Table 1. As a result, when the mist generated using the plasma surface treatment apparatus of the present invention was used and when the mist generated by the ultrasonic vibrator was used, a temperature increase was observed up to around 130 ° C. There is almost no difference in the temperature of the object to be processed at the time of plasma irradiation between the two, and it cannot be considered that the cause of the large difference in the D value is the temperature. Then, next, the active chemical species which becomes a sterilization element at the time of plasma irradiation was identified.

〔参考例2〕
本発明の方法によりミストを発生させてミストの形で水を供給する場合と、水を供給しない場合と、超音波振動子でミストを発生させてミストの形で水を供給する場合とにおける、プラズマ照射時における滅菌要素となる活性化学種を同定するため、プラズマ下流1cmの位置に分光器(オーシャンオプティクス社製、USB2000)を取り付けて各プラズマの発光分光分析を行った。測定は、実施例1、2及び比較例1、2、3と同様の条件下で行った。
[Reference Example 2]
In the case of supplying water in the form of mist by generating mist by the method of the present invention, in the case of not supplying water, and in the case of supplying water in the form of mist by generating mist with an ultrasonic vibrator, In order to identify active chemical species that are sterilization elements during plasma irradiation, a spectroscope (Ocean Optics, USB2000) was attached at a position 1 cm downstream of the plasma, and emission spectroscopic analysis of each plasma was performed. The measurement was performed under the same conditions as in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2, and 3.

図9に、(a)超音波振動子でミストを発生させてミストの形で水を供給する場合、(b)本発明の方法によりミストを発生させてミストの形で水を供給する場合、(c)水を供給しない場合に生成したプラズマの発光スペクトルをそれぞれ示す。(c)に示されるように、水を供給しない場合には、原子状酸素からの非常に強い発光が見られる。これは、プラズマ中に供給された酸素が解離して発生したものであることが推定される。これに対して(b)に示されるように、本発明の方法によりミストを発生させてミストの形で水を供給する場合には、OHラジカルからの発光が最も強く、これに続いてHe、原子状酸素、原子状水素からの発光が観察される。しかしながら、(a)に示されるように、超音波振動子でミストを発生させてミストの形で水を供給する場合には、(b)の場合と比べてOHラジカルからの発光が最も強いことに変わりはないが、全体の発光強度が弱くなっており、原子状酸素からの発光が殆ど観察できないことが判る。以上の結果から、本発明の方法、すなわち、多孔体を用いてミストを供給した場合の強い滅菌効果は、OHラジカルに関与する反応により引き起こされたものである可能性が高いと考えられる。   In FIG. 9, (a) when mist is generated by an ultrasonic vibrator and water is supplied in the form of mist, (b) when mist is generated by the method of the present invention and water is supplied in the form of mist, (C) An emission spectrum of plasma generated when water is not supplied is shown. As shown in (c), when water is not supplied, very strong light emission from atomic oxygen is observed. This is presumed to be generated by dissociation of oxygen supplied in the plasma. On the other hand, as shown in (b), when water is supplied in the form of mist by generating mist by the method of the present invention, light emission from OH radical is strongest, followed by He, Luminescence from atomic oxygen and atomic hydrogen is observed. However, as shown in (a), when water is supplied in the form of mist by generating mist with an ultrasonic transducer, the emission from OH radicals is the strongest compared to the case of (b). However, the overall emission intensity is weak, and it can be seen that light emission from atomic oxygen can hardly be observed. From the above results, it is considered that there is a high possibility that the strong sterilization effect when the mist is supplied using the method of the present invention, that is, the porous material, is caused by a reaction involving OH radicals.

このように、超音波振動子で発生させたミストを用いる場合は、多孔質体を用いる場合と比べて、OHラジカルの発光が最も強いという傾向に変わりはないが、全体の発光強度が少ないということから、超音波振動子で発生させたミストを用いた場合の滅菌処理の速度が遅いのは、過剰なミスト供給による電力不足、および過大なミストサイズによるプラズマ中での蒸散効果の低下が原因であると考えられる。すなわち、本発明の多孔質体を用いてミストを発生させる場合には、生成ミストの量およびサイズに対する制御が良好にできていたことが、良い結果をもたらしたと考えられる。本発明の装置を用いる場合、ミストの発生に関係すると考えられる多くの条件、例えば、液状の作用物質の供給速度、多孔質体の細孔の平均粒径、多孔質体の表面の特性(親水性等)、多孔質体を通過させるガスの流量、多孔質体の気孔率等を、ミスト発生の制御に利用することができる。それゆえ、適量且つ最適サイズのミストを発生させて表面処理の高速化を実現することが可能となると考えられる。   Thus, when using the mist generated by the ultrasonic vibrator, the tendency that the emission of OH radicals is the strongest is the same as when using a porous body, but the overall emission intensity is low. Therefore, the slow rate of sterilization when using mist generated by an ultrasonic transducer is due to power shortage due to excessive mist supply and reduced transpiration effect in plasma due to excessive mist size. It is thought that. That is, when generating mist using the porous body of the present invention, it was considered that good control over the amount and size of the generated mist produced good results. When the apparatus of the present invention is used, many conditions considered to be related to the generation of mist, such as the supply rate of the liquid active substance, the average particle diameter of the pores of the porous body, the surface characteristics of the porous body (hydrophilic Etc.), the flow rate of gas passing through the porous body, the porosity of the porous body, and the like can be used for controlling the generation of mist. Therefore, it is considered that it is possible to increase the speed of the surface treatment by generating an appropriate amount and an optimal size of mist.

〔参考例3〕
プラズマ中のOHラジカル量がプラズマの上流と下流とで変化するかを、実施例1、2と同様の条件下で、放電空間4の側面からの上流と下流における発光分光分析により測定したところ、OHラジカル量はプラズマの上流と下流で同じであった。このことから、プラズマの上流・下流間の距離を小さくした場合にも、被処理物7に届くOHラジカルの量は同じで同様の滅菌効果を得ることができることから、プラズマの上流・下流間の距離を小さくすることが可能となる。これにより、使用する電力を低減することが可能となり、プラズマ処理の温度をさらに低温化することができる。
[Reference Example 3]
Whether the amount of OH radicals in the plasma changes between upstream and downstream of the plasma under the same conditions as in Examples 1 and 2 was measured by emission spectroscopic analysis upstream and downstream from the side of the discharge space 4, The amount of OH radicals was the same upstream and downstream of the plasma. From this, even when the distance between the upstream and downstream of the plasma is reduced, the amount of OH radicals reaching the workpiece 7 is the same and the same sterilization effect can be obtained. The distance can be reduced. As a result, it is possible to reduce the electric power used, and the temperature of the plasma treatment can be further lowered.

〔実施例3:本発明のプラズマ表面処理装置を用いたSi表面の酸化処理〕
<本発明のプラズマ表面処理装置を用いたSi表面の酸化処理>
図2に示すように、接地電極3の放電空間4に接する部分、すなわち、電力印加電極2に対向する部分にSi基板7を配置した以外は、実施例1と同じ装置を用いてSi表面の酸化処理を行った。Si基板は、接地電極3に接し、アースに接続されている。
[Example 3: Oxidation treatment of Si surface using plasma surface treatment apparatus of the present invention]
<Oxidation treatment of Si surface using plasma surface treatment apparatus of the present invention>
As shown in FIG. 2, using the same apparatus as in Example 1 except that the Si substrate 7 is disposed in the portion of the ground electrode 3 that is in contact with the discharge space 4, that is, the portion facing the power application electrode 2, Oxidation treatment was performed. The Si substrate is in contact with the ground electrode 3 and is connected to the ground.

アクリルスペーサーによって形成される矩形のチャンバーに、He及び酸素の混合ガスを流入させ、Si基板を設け接地されたステンレス製基板、及び13.56MHzのRF電源にマッチングボックスを介して接続されたアルミニウム電極の間に1mmのギャップを形成し、この空間に大気圧プラズマを生成した。電極面積は30×30mmとした。矩形のチャンバーの途中に実施例1と同様にして表面処理を施した多孔質カーボンを設置し、その上面に毎分25μl程度の超純水を順次滴下し、He+Oガスを流すことにより水ミストを生成した。He及びOの流量は、マスフローコントローラにより制御した。 A mixed gas of He and oxygen flows into a rectangular chamber formed by an acrylic spacer, a stainless steel substrate provided with a Si substrate and grounded, and an aluminum electrode connected to a 13.56 MHz RF power source via a matching box A 1 mm gap was formed between them, and atmospheric pressure plasma was generated in this space. The electrode area was 30 × 30 mm 2 . A porous carbon surface-treated in the same manner as in Example 1 was installed in the middle of a rectangular chamber, and about 25 μl of ultrapure water per minute was sequentially dropped onto the upper surface, and a He + O 2 gas was allowed to flow to mist the water. Was generated. The flow rates of He and O 2 were controlled by a mass flow controller.

プラズマ生成条件を、投入電力:80W、全流量:10SLM、混合ガス中の酸素濃度:0.5vol%、プラズマ照射時間:75分として酸化処理を行った。   Oxidation was performed with plasma generation conditions of input power: 80 W, total flow rate: 10 SLM, oxygen concentration in the mixed gas: 0.5 vol%, and plasma irradiation time: 75 minutes.

<酸化処理の評価>
酸化処理後のSi基板の、放電空間4内におけるミストを含んだガス流の上流、中流、下流の部分に該当する部分の赤外吸収をFTIR(島津製作所製、PC―8600)を用いて測定した結果を図10に示す。図中上段が上流のSi基板のスペクトルを、図中中段が中流のSi基板のスペクトルを、図中下段が下流のSi基板のスペクトルを示す。いずれのスペクトルにおいても、波長1100〜1200cm−1に、Si−O結合に起因する吸収ピークが観察され、酸化膜の成長が確認できた。
<Evaluation of oxidation treatment>
Infrared absorption of the portion corresponding to the upstream, middle and downstream portions of the gas flow including mist in the discharge space 4 of the Si substrate after the oxidation treatment is measured using FTIR (manufactured by Shimadzu Corporation, PC-8600). The results are shown in FIG. The upper part of the figure shows the spectrum of the upstream Si substrate, the middle part of the figure shows the spectrum of the middle Si substrate, and the lower part of the figure shows the spectrum of the downstream Si substrate. In any spectrum, an absorption peak due to the Si—O bond was observed at wavelengths of 1100 to 1200 cm −1 , confirming the growth of the oxide film.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置は、以上のように、多孔質体にミストとして発生させる液状の作用物質を浸透させた状態で、前記キャリアガス又は混合ガスを通過させることによって、当該作用物質のミストが形成されてキャリアガス又は混合ガスに混合されるようになっている構成を備えているので、被処理物の表面処理の高速化を可能とすることができる。また、大気圧化のグロー放電プラズマを利用するものであることから、高価な真空装置を必要とせず、低温で表面処理が可能であり、かかる表面処理を高速で行うことができる。   As described above, the plasma surface treatment apparatus according to the present invention allows the carrier gas or the mixed gas to pass through in a state in which the porous substance is infiltrated with the liquid substance to be generated as mist. Since the mist is formed and mixed with the carrier gas or the mixed gas, the surface treatment of the workpiece can be speeded up. In addition, since glow discharge plasma at atmospheric pressure is used, an expensive vacuum apparatus is not required and surface treatment can be performed at a low temperature, and such surface treatment can be performed at high speed.

それゆえ、食品加工、医薬品製造、医療分野等において、プラスチック製品等の非耐熱製品の簡便・廉価な滅菌処理方法として非常に有用である。また、酸化処理、窒化処理、還元処理、CVD処理等にも非常に有用であり、これらの表面処理を行う各種製造工業において利用可能であるのみならず、さらには表面処理がなされた材料を組み込んだ各種製品を製造する電子機器製造工業等においても利用可能であり、しかも非常に有用であると考えられる。   Therefore, it is very useful as a simple and inexpensive sterilization method for non-heat-resistant products such as plastic products in food processing, pharmaceutical manufacturing, medical fields and the like. In addition, it is very useful for oxidation treatment, nitriding treatment, reduction treatment, CVD treatment, etc., and not only can it be used in various manufacturing industries that perform these surface treatments, but also incorporates surface treated materials. However, it can be used in the electronic equipment manufacturing industry that manufactures various products, and is considered to be very useful.

本発明にかかるプラズマ表面処理装置の1実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the plasma surface treatment apparatus concerning this invention. 本発明にかかるプラズマ表面処理装置の1実施形態を示す図である。It is a figure showing one embodiment of a plasma surface treatment apparatus concerning the present invention. 本発明にかかるプラズマ表面処理装置の1実施形態を示す図である。It is a figure showing one embodiment of a plasma surface treatment apparatus concerning the present invention. 本発明にかかるプラズマ表面処理装置の1実施形態を示す図である。It is a figure showing one embodiment of a plasma surface treatment apparatus concerning the present invention. 本発明にかかるプラズマ表面処理装置の1実施形態を示す図である。It is a figure showing one embodiment of a plasma surface treatment apparatus concerning the present invention. 本発明にかかるプラズマ表面処理装置の1実施形態を示す図である。It is a figure showing one embodiment of a plasma surface treatment apparatus concerning the present invention. 実施例及び比較例で行った滅菌処理の結果得られた指標菌の生存曲線を示すグラフであり、(a)はミストを供給しなかった場合に得られた指標菌の生存曲線を示すグラフであり、(b)に本発明のプラズマ表面処理装置を用いて発生させたミストを用いた場合に得られた指標菌の生存曲線を示すグラフであり、(c)に超音波振動子により発生させたミストを用いた場合に得られた指標菌の生存曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the survival curve of the indicator bacteria obtained as a result of the sterilization process performed in the Example and the comparative example, (a) is a graph which shows the survival curve of the indicator bacteria obtained when mist was not supplied. And (b) is a graph showing the survival curve of the indicator fungus obtained when using the mist generated using the plasma surface treatment apparatus of the present invention, and (c) is a graph generated by an ultrasonic transducer. It is a graph which shows the survival curve of the indicator microbe obtained when using mist. 実施例及び比較例で行った滅菌処理の前後の指標菌の電子顕微鏡観察の結果を示す図であり、(a)は滅菌処理前における指標菌の電子顕微鏡観察の結果を示す図であり、(b)はミストを供給しなかった場合に得られた滅菌処理後における指標菌の電子顕微鏡観察の結果を示す図であり、(c)は本発明のプラズマ表面処理装置を用いて発生させたミストを用いた場合に得られた滅菌処理後における指標菌の電子顕微鏡観察の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the electron microscope observation of the indicator microbe before and after the sterilization process performed in the Example and the comparative example, (a) is a figure which shows the result of the electron microscope observation of the indicator microbe before the sterilization process, (b) is a figure which shows the result of the electron microscope observation of the indicator microbe after the sterilization processing obtained when not supplying mist, (c) is the mist generated using the plasma surface treatment apparatus of this invention It is a figure which shows the result of the electron microscopic observation of the indicator microbe after the sterilization process obtained when using. 実施例及び比較例で発生したプラズマの発光スペクトルを示す図であり、(a)は超音波振動子でミストを発生させてミストの形で水を供給する場合の発光スペクトルを示す図であり、(b)は本発明の方法によりミストを発生させてミストの形で水を供給する場合の発光スペクトルを示す図であり、(c)は水を供給しない場合に生成したプラズマの発光スペクトル示す図である。It is a diagram showing an emission spectrum of plasma generated in Examples and Comparative Examples, (a) is a diagram showing an emission spectrum when water is supplied in the form of mist by generating mist with an ultrasonic vibrator, (B) is a figure which shows the emission spectrum at the time of generating mist by the method of this invention, and supplying water in the form of mist, (c) is a figure which shows the emission spectrum of the plasma produced | generated when not supplying water. It is. 実施例において、酸化処理後のSi基板の、放電空間内におけるミストを含んだガス流の上流、中流、下流の部分に該当する部分の赤外吸収をFTIRにより測定した結果を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the result of having measured the infrared absorption of the part applicable to the upstream of the gas flow containing the mist in the discharge space, the middle flow, and the downstream part of the Si substrate after an oxidation process by FTIR.

符号の説明Explanation of symbols

1 チャンバー
2 電力印加電極
3 接地電極
4 放電空間
5 マッチング回路
6 プラズマ生成用電源
7 被処理物
8 ガス供給部
9 多孔質体
10 液体供給部
11 開口部
12 液状の作用物質
13 タンク
14 供給管
15 絶縁性の容器
21 チャンバー
22 電力印加電極
23 接地電極
24 放電空間
25 間隔保持材
26 固定部材
27 ガス導入管
28 液体導入管
29 金属棒
30 シールド
31 フランジ
32 フランジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Electric power application electrode 3 Ground electrode 4 Discharge space 5 Matching circuit 6 Power source for plasma generation 7 Processed object 8 Gas supply part 9 Porous body 10 Liquid supply part 11 Opening part 12 Liquid active substance 13 Tank 14 Supply pipe 15 Insulating container 21 Chamber 22 Power application electrode 23 Ground electrode 24 Discharge space 25 Spacing material 26 Fixing member 27 Gas introduction pipe 28 Liquid introduction pipe 29 Metal rod 30 Shield 31 Flange 32 Flange

Claims (13)

グロー放電によりプラズマを発生させ、当該プラズマ又はプラズマ中を通過したガスを照射することにより被処理物の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、
放電空間に供給される少なくとも1種のガスの流路上であって、当該放電空間の上流に、液状の作用物質をミストとして発生させるための多孔質体が設置されており、当該多孔質体にミストとして発生させる液状の作用物質を浸透させた状態で、前記少なくとも1種のガスを通過させることによって、当該作用物質のミストが形成され当該ガスに含有されるようになっていることを特徴とするプラズマ表面処理装置。
In a plasma surface treatment apparatus for treating a surface of an object to be processed by generating plasma by glow discharge and irradiating the plasma or a gas that has passed through the plasma,
A porous body for generating a liquid active substance as a mist is provided on the flow path of at least one gas supplied to the discharge space and upstream of the discharge space. A mist of the active substance is formed and contained in the gas by passing the at least one gas in a state in which the liquid active substance generated as mist is infiltrated. Plasma surface treatment equipment.
前記多孔質体の細孔の平均孔径は0.1μm以上50μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ表面処理装置。   2. The plasma surface treatment apparatus according to claim 1, wherein an average pore diameter of the pores of the porous body is 0.1 μm or more and 50 μm or less. 対向する電力印加電極と接地電極とを備え、
前記多孔質体が電力印加電極を兼ねていることを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ表面処理装置。
It has a power application electrode and a ground electrode facing each other,
The plasma surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the porous body also serves as a power application electrode.
前記多孔質体は、金属、半導体、多孔質カーボン又は多孔質シリコンカーバイドであることを特徴とする請求項3に記載のプラズマ表面処理装置。   The plasma surface treatment apparatus according to claim 3, wherein the porous body is a metal, a semiconductor, porous carbon, or porous silicon carbide. 対向する電力印加電極と接地電極とを備え、
放電空間に供給されるガスは、対向する電力印加電極と接地電極との相互に対向する面に沿う方向で、放電空間に導入されることを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ表面処理装置。
It has a power application electrode and a ground electrode facing each other,
3. The plasma surface according to claim 1, wherein the gas supplied to the discharge space is introduced into the discharge space in a direction along a mutually opposing surface of the power application electrode and the ground electrode facing each other. Processing equipment.
前記多孔質体は、カーボン、ガラス、石英、セラミックス、有機高分子又は金属であることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ表面処理装置。   6. The plasma surface treatment apparatus according to claim 5, wherein the porous body is made of carbon, glass, quartz, ceramics, organic polymer, or metal. さらに、前記多孔質体に前記液状の作用物質を供給する液体供給手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のプラズマ表面処理装置。   The plasma surface treatment apparatus according to claim 1, further comprising liquid supply means for supplying the liquid active substance to the porous body. 大気圧下でプラズマを発生させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のプラズマ表面処理装置。   The plasma surface treatment apparatus according to claim 1, wherein plasma is generated under atmospheric pressure. 前記多孔質体を構成する物質と液状の作用物質との間の接触角(濡れ角)が鋭角を呈するようになっていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のプラズマ表面処理装置。   9. The contact angle (wetting angle) between the substance constituting the porous body and the liquid active substance is an acute angle, according to any one of claims 1 to 8. Plasma surface treatment equipment. 前記放電空間に供給される少なくとも1種のガスは、He、Ar、Ne、Kr、Xe及び窒素からなる群より選択される少なくとも1種のガスを含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のプラズマ表面処理装置。   The at least one gas supplied to the discharge space includes at least one gas selected from the group consisting of He, Ar, Ne, Kr, Xe, and nitrogen. The plasma surface treatment apparatus according to any one of the above. 滅菌処理装置、酸化処理装置、窒化処理装置、還元処理装置、エッチング処理装置、又は、CVD処理装置であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のプラズマ表面処理装置。   The plasma surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 10, which is a sterilization treatment apparatus, an oxidation treatment apparatus, a nitridation treatment apparatus, a reduction treatment apparatus, an etching treatment apparatus, or a CVD treatment apparatus. 上記液状の作用物質は、水、過酸化水素水、オゾン水、炭酸水、有機溶剤、又は、シリコーンオイルであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のプラズマ表面処理装置。   The plasma surface treatment according to claim 1, wherein the liquid active substance is water, hydrogen peroxide water, ozone water, carbonated water, an organic solvent, or silicone oil. apparatus. 上記液状の作用物質は、(i)常温常圧で液体の有機金属化合物もしくは無機金属化合物、又は、(ii)有機金属化合物もしくは無機金属化合物の溶液であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のプラズマ表面処理装置。   11. The liquid active substance is (i) an organometallic compound or an inorganic metal compound that is liquid at room temperature and normal pressure, or (ii) a solution of an organometallic compound or an inorganic metal compound. The plasma surface treatment apparatus according to any one of the above.
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