JP2008218369A - Surface treatment device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment device capable of carrying out an inner surface treatment of various treatment objects including long narrow tubes. <P>SOLUTION: The surface treatment device is provided with a vacuum pump 32 for generating gas flow by evacuating treatment gas introduced from an end of a tubular treatment object 21 to the other end of the same 21, excited particle supplying systems 16, 17, 18 disposed at one end side of the treatment object 21 and supplying initial plasma to the gas flow at an initial period of start of discharge, a first main electrode 11 as well as a second main electrode 12 disposed opposite to each other with the treatment object to be pinched therebetween, and a pulse power source 14 maintaining the initial plasma and impressing electric pulse (main pulse) of a duty ratio of 10<SP>-7</SP>to 10<SP>-1</SP>to generate plasma flow inside the treatment object 21 between the first main electrode 11 and the second main electrode 12, whereby, an inner surface of the treatment object 21 is treated by radicals contained in the plasma flow. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は表面処理装置に係り、特に非熱平衡低温プラズマによる長尺誘電体細管(内径数mm,長さ数m)の内面処理が可能な表面処理装置に関する。   The present invention relates to a surface treatment apparatus, and more particularly to a surface treatment apparatus capable of treating an inner surface of a long dielectric tubule (inner diameter: several mm, length: several meters) with non-thermal equilibrium low-temperature plasma.

細管の中の液体は、細管の表面と接触角をなし、その値は疎水性、親水性等の壁表面の性質、或いは滑らか、窪んでいるなどの壁表面の形状等に依存している。毛管現象の管内の上向きの力は表面張力、接触角のコサイン、穴の円周の積による。下向きの力は、圧力、重力、液体の比重、液体の高さの積等によるので、細管の中の液体の高さは上向きと下向きの力を等しくすることにより計算できる。例えば、内径20μmで導管要素において、水柱は大気圧で約0.75m上がる。しかしながら、斯かる細管の内部に対して、液体を高速に輸送するのは困難である。したがって、長尺細管の内部(内面)に対して、ウェット処理で殺菌,滅菌,洗浄等の処理をするのは極めて困難である。   The liquid in the narrow tube forms a contact angle with the surface of the narrow tube, and its value depends on the properties of the wall surface such as hydrophobicity and hydrophilicity, or the shape of the wall surface such as smooth and concave. The upward force in the capillary tube depends on the product of surface tension, cosine of contact angle, and hole circumference. Since the downward force depends on the product of pressure, gravity, liquid specific gravity, liquid height, etc., the liquid height in the capillary can be calculated by equalizing the upward and downward forces. For example, in a conduit element with an inner diameter of 20 μm, the water column rises about 0.75 m at atmospheric pressure. However, it is difficult to transport the liquid at high speed to the inside of such a thin tube. Therefore, it is extremely difficult to sterilize, sterilize, and wash the inside (inner surface) of the long thin tube by wet processing.

このため、細管の内部(内面)を処理するにはドライ処理(ドライプロセス)が適しており、ラジカルに富んだ非熱平衡低温プラズマによる長尺細管の内面処理が期待されている。   For this reason, dry treatment (dry process) is suitable for treating the inside (inner surface) of the narrow tube, and inner surface treatment of a long thin tube with non-thermal equilibrium low-temperature plasma rich in radicals is expected.

細管の内部(内面)のドライ処理として、高周波誘導結合を使ったプラズマジェットの生成が試みられている(非特許文献1参照。)この場合のプラズマ長はせいぜい数cm程度である。   As a dry treatment of the inside (inner surface) of the narrow tube, generation of a plasma jet using high-frequency inductive coupling has been attempted (see Non-Patent Document 1). In this case, the plasma length is at most about several centimeters.

細管内に金属電極を挿入し,パルス放電を行っている例も報告されているが、内径数mm以内の細管の内部に金属電極を挿入するのは極めて困難である(非特許文献2参照。)。   Although an example in which a metal electrode is inserted into a thin tube and performing pulse discharge has been reported, it is extremely difficult to insert a metal electrode into a thin tube having an inner diameter of several mm or less (see Non-Patent Document 2). ).

特に、内視鏡のような長尺細管を有する医療器具は、非常に微細な加工をした光学系や金属を含むため、低温プラズマとはいえ、プラズマで殺菌或いは滅菌すると、金属部分が相当の高温に上昇し、それによって光学系に狂いが生じるなどの問題もある。このため、現状では、内視鏡等に付着した微生物類を除去するためには、内視鏡等を決められた消毒液に浸し、看護士が何段階かに分けて丹念に洗い落とす方法を取らざるを得ない状況である。   In particular, medical instruments having long tubules such as endoscopes contain very finely processed optical systems and metals, so even if it is a low-temperature plasma, the metal part is considerable when sterilized or sterilized with plasma. There is also a problem that the temperature rises and the optical system goes wrong. Therefore, at present, in order to remove microorganisms adhering to the endoscope, etc., a method in which the endoscope is soaked in a predetermined disinfectant and the nurse carefully divides it into several stages is used. The situation is unavoidable.

このため、低温プラズマ発生装置で発生させたプラズマ雰囲気の容器内に、水で満たされたガラス管を配置し、このガラス管内に長尺細管を入れてガラス管を覆ったプラズマ雰囲気でガラス管内の長尺細管の洗浄と殺菌を同時に行うことを特徴とする殺菌方法も提案されている(特許文献1参照。)
特開2006−21027公報 一木隆範(T.Ichiki)ら、「常圧マイクロプラズマジェットを用いたシリコンウェハの局所的超高速エッチング("Localozed and ultrahigh-rate etching of silicon wafers using atmospheric-pressure microplasma jet"」)、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス(J.Appl.Phys.)、第95巻、2004年、p.35−39 藤山寛(H.Fujiyama)、「プラズマスパッタリングによる長尺細管の内部コーティング("Inner coating of long-narrow tube by plasma sputtering")、表面コーティング技術(Surface and Coating Technology)、第131巻、2000年、p.278−283
For this reason, a glass tube filled with water is placed in a plasma atmosphere container generated by a low-temperature plasma generator, and a long thin tube is placed in the glass tube to cover the glass tube. There has also been proposed a sterilization method characterized by performing cleaning and sterilization of long thin tubes simultaneously (see Patent Document 1).
JP 200621027 A Takanori Ichiki et al., “Localozed and ultrahigh-rate etching of silicon wafers using atmospheric-pressure microplasma jet”, Journal Of Applied Physics, Vol. 95, 2004, p. 35-39 H. Fujiyama, “Inner coating of long-narrow tube by plasma sputtering”, Surface and Coating Technology, Vol. 131, 2000, p.278-283

以上説明したように、長さ数m且つ内径数mmの長尺細管内での有効な無電極プラズマ生成法はこれまでなかった。特に、表1に示すように、窒素分子の解離エネルギが他のガス分子に比して大きく、窒素プラズマは、これまで安定なプラズマ生成が難しかった。

Figure 2008218369
As described above, there has been no effective electrodeless plasma generation method in a long thin tube having a length of several meters and an inner diameter of several millimeters. In particular, as shown in Table 1, the dissociation energy of nitrogen molecules is larger than that of other gas molecules, and it has been difficult for nitrogen plasma to generate a stable plasma.
Figure 2008218369

又、特許文献1において提案された方法は、プラズマ反応管内に発生されるプラズマ照射により浸漬水管内の水が撹拌され、長尺細管に進入した水の移動により、パイプ内が洗浄されるとともに、プラズマが長尺細管表面の略全体に照射されるので、内視鏡等の長尺細管に付着した微生物、細菌類を殺菌又は除去させんとするものであるが、基本はウェット処理であり、その殺菌能力には限界がある。   Further, in the method proposed in Patent Document 1, the water in the immersion water pipe is agitated by the plasma irradiation generated in the plasma reaction tube, and the inside of the pipe is washed by the movement of the water that has entered the long thin tube. Since plasma is irradiated on almost the entire surface of the long tubule, it is intended to sterilize or remove microorganisms and bacteria attached to the long tubule such as an endoscope. Its ability to sterilize is limited.

本発明は,例えば内径数mm,長さ数mの長尺細管を含む種々の被処理物の内面処理が可能な表面処理装置を提供することを目的とする。ここで「内面処理」とは、被処理物の内面の表面処理を意味する。又、「表面処理」とは、例えば、被処理物の内面若しくは外面の殺菌、滅菌、濡れ性の改善等の処理を意味し、より広義には、被処理物の内面若しくは外面の有機物若しくは無機物等の付着物質の除去、被処理物の内面若しくは外面の物理的性質若しくは化学的性質の変更を意味する。「物理的性質若しくは化学的性質の変更」には、プラズマ反応を利用したデポジション(堆積)やエッチング等の処理が含まれる。したがって、被処理物の内面に被処理物とは異なる材料からなる薄膜を堆積する処理も「被処理物の内面処理」に該当する。   An object of the present invention is to provide a surface treatment apparatus capable of treating an inner surface of various objects to be processed including long narrow tubes having an inner diameter of several millimeters and a length of several meters. Here, “inner surface treatment” means surface treatment of the inner surface of the workpiece. “Surface treatment” means, for example, a treatment such as sterilization, sterilization or improvement of wettability of the inner or outer surface of the object to be treated, and in a broad sense, organic or inorganic substances on the inner or outer surface of the object to be treated. It means removal of adhered substances such as, and change of physical or chemical properties of the inner or outer surface of the object to be treated. “Change of physical property or chemical property” includes processes such as deposition (deposition) and etching using a plasma reaction. Therefore, the process of depositing a thin film made of a material different from the object to be processed on the inner surface of the object to be processed also corresponds to the “inner surface processing of the object to be processed”.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、(イ)管状の被処理物の一端から導入された処理ガスを、被処理物の他端から排気してガス流を生成するための真空ポンプと、(ロ)被処理物の一端側に配置され、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給する励起粒子供給系と、(ハ)被処理物を挟むように互いに対峙して配置された第1主電極及び第2主電極と、(ニ)初期プラズマを維持し、被処理物の内部にプラズマ流を生成するデューティ比10−7〜10−1の電気パルス(主パルス)を第1主電極及び第2主電極間に印加するパルス電源、とを備え、プラズマ流に含まれるラジカルにより、被処理物の内面を処理する表面処理装置であることを要旨とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, (a) a processing gas introduced from one end of a tubular workpiece is exhausted from the other end of the workpiece to generate a gas flow. And (b) an excited particle supply system that is arranged on one end side of the object to be processed and supplies initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge, and (c) opposite each other so as to sandwich the object to be processed. (D) an electric pulse with a duty ratio of 10 −7 to 10 −1 (main pulse) that maintains the initial plasma and generates a plasma flow inside the workpiece. And a pulse power source that applies between the first main electrode and the second main electrode, and a surface treatment apparatus that treats the inner surface of the object to be treated with radicals contained in the plasma flow.

本発明の第2の態様は、(イ)一端が封じられた管状の被処理物の他端に設けた導入配管から一定流量で導入された処理ガスを、他端に設けた排気配管から排気して、被処理物の内部の処理ガスの圧力を処理圧力に維持する真空ポンプと、(ロ)導入配管の一部に配置され、放電開始初期に処理ガスに初期プラズマを供給する励起粒子供給系と、(ハ)被処理物を挟むように互いに対峙して配置された第1主電極及び第2主電極と、(ニ)初期プラズマを維持し、被処理物の内部にプラズマ状態を生成するデューティ比10−7〜10−1の電気パルス(主パルス)を第1主電極及び第2主電極間に印加するパルス電源とを備え、プラズマに含まれるラジカルにより、被処理物の内面を処理する表面処理装置であることを要旨とする。 In the second aspect of the present invention, (a) the processing gas introduced at a constant flow rate from the introduction pipe provided at the other end of the tubular workpiece to be sealed at one end is exhausted from the exhaust pipe provided at the other end. A vacuum pump that maintains the pressure of the processing gas inside the processing object at the processing pressure, and (b) an excited particle supply that is arranged in a part of the introduction pipe and supplies initial plasma to the processing gas at the beginning of discharge. And (c) a first main electrode and a second main electrode arranged to face each other so as to sandwich the object to be processed, and (d) maintaining an initial plasma and generating a plasma state inside the object to be processed And a pulse power source for applying an electric pulse (main pulse) with a duty ratio of 10 −7 to 10 −1 between the first main electrode and the second main electrode, and the inner surface of the object to be processed by radicals contained in the plasma The gist is that it is a surface treatment apparatus to be treated.

本発明の第3の態様は、(イ)一端が封じられた管状の被処理物の他端に接続され、この他端から被処理物の内部に所定の圧力で処理ガスを封入するための真空マニホールド・ユニットと、(ロ)被処理物の他端側に配置され、放電開始初期に処理ガスに励起粒子を注入する励起粒子供給系と、(ハ)被処理物を挟むように互いに対峙して配置された第1主電極及び第2主電極と、(ニ)励起粒子の注入より励起された初期プラズマを維持し、被処理物の内部にプラズマ状態を生成するデューティ比10−7〜10−1の電気パルス(主パルス)を第1主電極及び第2主電極間に印加するパルス電源とを備え、プラズマに含まれるラジカルにより、被処理物の内面を処理する表面処理装置であることを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, (a) is connected to the other end of a tubular object to be processed whose one end is sealed, and for sealing a processing gas from the other end into the object to be processed at a predetermined pressure. A vacuum manifold unit, (b) an excited particle supply system that is arranged on the other end side of the workpiece, and injects excited particles into the processing gas at the beginning of discharge, and (c) faces each other so as to sandwich the workpiece. The first main electrode and the second main electrode arranged in this manner, and (d) a duty ratio of 10 −7 to 10 to maintain the initial plasma excited by the injection of excited particles and generate a plasma state inside the object to be processed A surface treatment apparatus comprising a pulse power source for applying a 10 −1 electric pulse (main pulse) between a first main electrode and a second main electrode, and processing an inner surface of an object to be processed with radicals contained in plasma. This is the gist.

本発明の第4の態様は、(イ)管状の幹部とこの幹部から分岐した分岐管を有する被処理物において、幹部の一端から導入された処理ガスを、幹部の他端及び分岐管の端部から排気してガス流を生成するための真空ポンプと、(ロ)被処理物の一端側に配置され、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給する励起粒子供給系と、(ハ)被処理物を挟むように互いに対峙して配置された第1主電極及び第2主電極と、(ニ)初期プラズマを維持し、被処理物の内部にプラズマ流を生成するデューティ比10−7〜10−1の電気パルス(主パルス)を第1主電極及び第2主電極間に印加するパルス電源とを備え、プラズマ流に含まれるラジカルにより、被処理物の内面を処理する表面処理装置であることを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, (i) in a workpiece having a tubular trunk and a branch pipe branched from the trunk, a processing gas introduced from one end of the trunk is supplied to the other end of the trunk and the end of the branch pipe. (B) an excited particle supply system that is arranged on one end side of the object to be processed and supplies initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge; A first main electrode and a second main electrode arranged to face each other so as to sandwich the object to be processed; and (d) a duty ratio of 10 −7 for maintaining an initial plasma and generating a plasma flow inside the object to be processed. And a pulse power supply for applying an electric pulse (main pulse) of 10 −1 between the first main electrode and the second main electrode, and a surface processing apparatus for processing the inner surface of the object to be processed by radicals contained in the plasma flow It is a summary.

本発明の第5の態様は、(イ)管状の幹部とこの幹部から分岐した分岐管を有する被処理物において、幹部の一端及び分岐管の端部から導入された処理ガスを、幹部の他端から排気してガス流を生成するための真空ポンプと、(ロ)被処理物の一端側及び分岐管の端部側に配置され、放電開始初期にガス流に励起粒子を注入する励起粒子供給系と、(ハ)被処理物を挟むように互いに対峙して配置された第1主電極及び第2主電極と、(ニ)励起粒子の注入より励起された初期プラズマを維持し、被処理物の内部にプラズマ流を生成するデューティ比10−7〜10−1の電気パルス(主パルス)を第1主電極及び第2主電極間に印加するパルス電源とを備え、プラズマ流に含まれるラジカルにより、被処理物の内面を処理する表面処理装置であることを要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, (a) in an object to be processed having a tubular trunk and a branch pipe branched from the trunk, the processing gas introduced from one end of the trunk and the end of the branch pipe is transferred to other parts of the trunk. A vacuum pump for evacuating from the end to generate a gas flow; and (b) excited particles that are arranged on one end side of the workpiece and on the end side of the branch tube, and inject the excited particles into the gas flow at the beginning of discharge. And (c) maintaining the initial plasma excited by the injection of the excited particles, and (c) the first main electrode and the second main electrode arranged to face each other so as to sandwich the object to be processed. A pulse power source for applying an electrical pulse (main pulse) having a duty ratio of 10 −7 to 10 −1 for generating a plasma flow inside the workpiece to be applied between the first main electrode and the second main electrode, and included in the plasma flow Surface treatment equipment that treats the inner surface of the object to be treated with radicals And summary that is.

本発明の第6の態様は、(イ)誘電体からなり、長さ10cm以上の管状の被処理物の一端から処理ガスを導入して被処理物の内部にガス流を形成し、該ガス流の圧力を20kPa〜100kPaの範囲の処理圧力に調整するステップと、(ロ)被処理物の一端側から、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給するステップと、(ハ)被処理物を挟むように互いに対峙して配置された電極にデューティ比10−7〜10−1の電気パルス(主パルス)を印加し、初期プラズマにより励起されたプラズマ流を生成するステップとを含み、該記プラズマ流に含まれるラジカルにより、被処理物の内面を処理する表面処理方法であることを要旨とする。 According to a sixth aspect of the present invention, (a) a processing gas is introduced from one end of a tubular object to be processed having a length of 10 cm or more, and a gas flow is formed inside the object to be processed. Adjusting the pressure of the flow to a processing pressure in the range of 20 kPa to 100 kPa, (b) supplying an initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge from one end side of the processed object, and (c) the processed object Applying an electrical pulse (main pulse) having a duty ratio of 10 −7 to 10 −1 to electrodes arranged to face each other so as to sandwich the electrode, and generating a plasma flow excited by an initial plasma, The gist of the present invention is a surface treatment method for treating the inner surface of an object to be treated with radicals contained in the plasma flow.

本発明によれば、ラジカルに富んだ非熱平衡低温プラズマを有効に生成し、例えば、長さ数m且つ内径数mmの長尺細管を含む種々の被処理物の内面処理が可能な表面処理装置を提供することができる。   According to the present invention, a surface treatment apparatus that can effectively generate radical-rich non-thermal equilibrium low-temperature plasma and can treat the inner surface of various objects to be processed including, for example, long tubes with a length of several meters and an inner diameter of several millimeters. Can be provided.

次に、図面を参照して、本発明の第1〜第10の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Next, first to tenth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

又、以下に示す第1〜第10の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。   Further, the following first to tenth embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is a component part. The material, shape, structure, arrangement, etc. are not specified below. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る表面処理装置は、図1及び図2に示すように、誘電体からなる管状の被処理物21の一端から導入された処理ガスを排気し、被処理物21の内部のガス流の圧力を処理圧力に設定するために、被処理物21の他端に設けられた真空ポンプ32と、被処理物21の一端側に配置され、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給する励起粒子供給系(16,17,18)と、被処理物21を挟むように互いに対峙して配置され、平行平板電極を構成する第1主電極(陽極)11及び第2主電極(陰極)12と、初期プラズマを維持し、被処理物21の内部にプラズマ流を形成する電気パルス(主パルス)を第1主電極11及び第2主電極12間に印加するパルス電源14とを備える。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the surface treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention exhausts a processing gas introduced from one end of a tubular object 21 made of a dielectric, In order to set the pressure of the gas flow inside the object 21 to the processing pressure, a vacuum pump 32 provided at the other end of the object to be processed 21 and one end of the object to be processed 21 are disposed at the beginning of discharge. An excited particle supply system (16, 17, 18) for supplying an initial plasma to the flow, and a first main electrode (anode) 11 which is arranged to face each other so as to sandwich the workpiece 21 and constitutes a parallel plate electrode; An electric pulse (main pulse) that maintains the initial plasma and forms a plasma flow inside the workpiece 21 is applied between the first main electrode 11 and the second main electrode 12 with the second main electrode (cathode) 12. And a pulse power source 14.

図1及び図2では、下側に記載した第2主電極(陰極)12を接地して陰極とし、上側に記載した第1主電極(陽極)11を陽極として高圧を印加した状態として例示している。但し、図面は模式的なものであり、図の上下関係、左右関係は任意に選択して表現することが可能である。例えば、下側に記載した第2主電極12を陽極、上側に記載した第1主電極11を陰極とするような表示も理論上可能である。第2主電極12を接地したまま、単純に電源の出力パルスの極性を反転すれば、第1主電極11を陰極にすることができる。 又、電源の出力パルスを反転せずに,第1主電極11を接地し、 第2主電極12に高圧を印加すれば,第1主電極11を陰極とすることができる。   In FIG. 1 and FIG. 2, the second main electrode (cathode) 12 described below is grounded as a cathode, and the first main electrode (anode) 11 described above is used as an anode, and a high voltage is applied as an example. ing. However, the drawings are schematic, and the vertical and horizontal relationships in the drawings can be arbitrarily selected and expressed. For example, a display in which the second main electrode 12 described on the lower side is the anode and the first main electrode 11 described on the upper side is the cathode is theoretically possible. If the polarity of the output pulse of the power supply is simply reversed while the second main electrode 12 is grounded, the first main electrode 11 can be made a cathode. Further, if the first main electrode 11 is grounded and a high voltage is applied to the second main electrode 12 without inverting the output pulse of the power source, the first main electrode 11 can be used as a cathode.

第1の実施の形態に係る表面処理装置において、管状の被処理物21としては、長さ4〜7m以上の長尺、且つ内径7〜5mm以下の細管でも処理可能であるが、長さ4m以下、内径7mm以上であっても処理可能であることは、以下の説明から理解できるであろう。特に、非特許文献1に記載されているマイクロプラズマジェットの長さは、高々数cmであるので、長さ10cm程度でも、第1の実施の形態に係る表面処理装置は非特許文献1に記載されている方法に比して十分有利な効果を奏することが可能である。即ち、非特許文献1に記載されている技術を鑑みれば、プラズマの分野では、内径7〜5mm以下であれば、10cm程度以上の長さの被処理物21を「長尺細管」と定義できる。尚、被処理物21の断面形状は円形に限定されるものではなく、矩形を含む多角形等でも構わないが、長尺細管の場合には、工業的には、円形断面の場合が多いであろう。尚、「長尺細管」の代表的なものとしては内視鏡(ファイバースコープ)のような医療機器があるが、他にも自動販売機等に用いられている飲料水を通す細管等、種々の細管が含まれる。   In the surface treatment apparatus according to the first embodiment, the tubular workpiece 21 can be a long tube having a length of 4 to 7 m or more and a thin tube having an inner diameter of 7 to 5 mm or less, but the length is 4 m. Hereinafter, it can be understood from the following explanation that processing is possible even if the inner diameter is 7 mm or more. In particular, since the length of the microplasma jet described in Non-Patent Document 1 is several cm at most, the surface treatment apparatus according to the first embodiment is described in Non-Patent Document 1 even if the length is about 10 cm. It is possible to obtain a sufficiently advantageous effect as compared with the conventional method. That is, in view of the technique described in Non-Patent Document 1, in the field of plasma, if the inner diameter is 7 to 5 mm or less, the workpiece 21 having a length of about 10 cm or more can be defined as a “long tubule”. . Note that the cross-sectional shape of the workpiece 21 is not limited to a circle, and may be a polygon including a rectangle or the like, but in the case of a long thin tube, industrially, there are many cases of a circular cross-section. Let's go. In addition, there is a medical device such as an endoscope (fiberscope) as a typical “long tubule”, but there are various other types such as a tubule for passing drinking water used in vending machines. Tubules are included.

被処理物21が内径数mm程度以下,長さ数m程度以上のフレキシブルな長尺細管であり、しかも被処理物21の長さが既知(一定)である場合は、図3に示すように、陰極として用いている第2主電極12の上に、高純度石英ガラス等の第2主電極被覆絶縁膜23を設け、この第2主電極被覆絶縁膜23の上面に図3(a)に示すような蛇行した被処理物ガイド溝22を設けておいても良い。即ち、図3(b)に示すように、この蛇行した被処理物ガイド溝22に、フレキシブルな被処理物21を1カ所若しくは長さに応じて複数箇所で折り曲げて埋め込むように収納すれば良い。図3(a)に示す蛇行した被処理物ガイド溝22は、被処理物21の長さに応じて設計すれば良いので、医療器具等の場合のように、被処理物21の長さが複数規定されていれば、それぞれの長さに合わせて、被処理物ガイド溝22を有する第2主電極被覆絶縁膜23を用意すれば良い。もっとも、図3に示す被処理物ガイド溝22は一例であり、平坦な第2主電極被覆絶縁膜23の上面に被処理物21を複数箇所で固定するフック構造等の凸部を設けた構造やねじ止め構造等、種々の構造が採用可能である。   When the workpiece 21 is a flexible long tubule having an inner diameter of about several mm or less and a length of about several meters or more, and the length of the workpiece 21 is known (constant), as shown in FIG. A second main electrode covering insulating film 23 such as high-purity quartz glass is provided on the second main electrode 12 used as the cathode, and the upper surface of the second main electrode covering insulating film 23 is shown in FIG. A meandering workpiece guide groove 22 as shown may be provided. That is, as shown in FIG. 3B, the flexible workpiece 21 may be stored in the meandering workpiece guide groove 22 so as to be folded and embedded at one place or a plurality of places according to the length. . The meandering workpiece guide groove 22 shown in FIG. 3 (a) may be designed according to the length of the workpiece 21, so that the length of the workpiece 21 is the same as in the case of a medical instrument or the like. If a plurality are defined, the second main electrode covering insulating film 23 having the workpiece guide groove 22 may be prepared in accordance with each length. However, the workpiece guide groove 22 shown in FIG. 3 is an example, and a structure such as a hook structure for fixing the workpiece 21 at a plurality of locations on the upper surface of the flat second main electrode covering insulating film 23 is provided. Various structures such as a screw fixing structure and the like can be adopted.

被処理物21がフレキシブルな長尺細管であれば、図3に示す構造ではなく、被処理物21の一端及び他端に、被処理物21を巻き込む第1及び第2のリールを設け、第1のリールから被処理物21を巻き戻し、第2のリールで被処理物21を巻き上げて順次、部分的に被処理物21の内部の表面処理をするようにしても良い。したがって、図1では、あたかも被処理物21の全長と第1主電極11及び第2主電極12の長さがほぼ等しいかのように図示しているが、被処理物21の可とう性、屈曲性や伸縮性等の材料的な性質に応じて、被処理物21の全長と第1主電極11及び第2主電極12の長さとの関係は任意に設計可能である。   If the workpiece 21 is a flexible long thin tube, the first and second reels for winding the workpiece 21 are provided at one end and the other end of the workpiece 21 instead of the structure shown in FIG. The workpiece 21 may be rewound from one reel, the workpiece 21 may be wound up by the second reel, and the surface treatment inside the workpiece 21 may be partially performed sequentially. Therefore, in FIG. 1, the length of the workpiece 21 is illustrated as if the lengths of the first main electrode 11 and the second main electrode 12 are substantially equal. The relationship between the total length of the workpiece 21 and the lengths of the first main electrode 11 and the second main electrode 12 can be arbitrarily designed according to material properties such as flexibility and stretchability.

励起粒子供給系(16,17,18)は、被処理物21の上流側を挟むように互いに対峙して配置され、平行平板電極を構成する第1補助電極17及び第2補助電極18と、初期プラズマを引き起こす電気パルス(補助パルス)を第1補助電極17及び第2補助電極18間に印加する補助パルス電源16とを備える。励起粒子供給系(16,17,18)は、放電開始電圧を低下させ,被処理物21内でのプラズマ生成を容易にするために初期プラズマを供給するものである。励起粒子供給系(16,17,18)で生成されたプラズマや荷電粒子等が,拡散及び処理ガスの流れにより被処理物21内に到達するだけではなく,励起粒子供給系(16,17,18)で生成されたプラズマからの放射が被処理物21内の中性粒子を光電離することも期待できる。一旦,被処理物21内でプラズマが生成され,荷電粒子の密度が十分大きければ,被処理物21内の電界だけで放電が実現され、プラズマを維持できる。この状況では,励起粒子供給系(16,17,18)は、もはや必要とされない。したがって,励起粒子供給系(16,17,18)はプラズマ生成開始時にだけ使用すれば良い。   The excited particle supply system (16, 17, 18) is arranged to face each other so as to sandwich the upstream side of the workpiece 21, and includes a first auxiliary electrode 17 and a second auxiliary electrode 18 that constitute parallel plate electrodes, An auxiliary pulse power supply 16 that applies an electric pulse (auxiliary pulse) that causes initial plasma between the first auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18 is provided. The excited particle supply system (16, 17, 18) supplies initial plasma in order to reduce the discharge start voltage and facilitate plasma generation in the workpiece 21. The plasma, charged particles, and the like generated by the excited particle supply system (16, 17, 18) not only reach the workpiece 21 due to diffusion and the flow of the processing gas, but also the excited particle supply system (16, 17, It can also be expected that the radiation from the plasma generated in 18) photoelectrically neutralizes the neutral particles in the workpiece 21. Once the plasma is generated in the workpiece 21 and the density of the charged particles is sufficiently large, the discharge can be realized only by the electric field in the workpiece 21 and the plasma can be maintained. In this situation, the excited particle supply system (16, 17, 18) is no longer needed. Therefore, the excited particle supply system (16, 17, 18) may be used only at the start of plasma generation.

尚、励起粒子供給系は、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給することができれば良いので、必ずしも、図1に例示したような平行平板電極構造に限定されるものではなく、インダクティブなプラズマ源等他の構造で初期プラズマを励起しても構わない。   The excited particle supply system only needs to be able to supply the initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge, and is not necessarily limited to the parallel plate electrode structure illustrated in FIG. The initial plasma may be excited by another structure such as a source.

初期プラズマの励起後、図1に示す表面処理装置は、放電で発生したプラズマに含まれるラジカルにより、被処理物21の内面を処理する。第1の実施の形態に係る表面処理装置においては、被処理物21には上流から処理ガスとして高純度窒素ガスが供給されるが、「処理ガス」は必ずしも窒素ガスに限定されるものではない。例えば、被処理物21の内面の殺菌、滅菌等の目的のためには、塩素(Cl2)若しくは塩素を含む化合物のガス、より一般的にはハロゲン系の化合物ガス等の種々の活性なガス若しくは、これらの活性なガスのいずれかと窒素ガスの混合ガス等他のガスでも構わない。この他のガスには、その表面処理の目的に応じて、酸素(O2)若しくは酸素を含む化合物のガス等でも良い。処理ガスの純度や露点等は、表面処理の目的に応じて適宜選択すれば良い。 After the excitation of the initial plasma, the surface treatment apparatus shown in FIG. 1 treats the inner surface of the workpiece 21 with radicals contained in the plasma generated by the discharge. In the surface treatment apparatus according to the first embodiment, a high-purity nitrogen gas is supplied as a treatment gas from upstream to the workpiece 21, but the “treatment gas” is not necessarily limited to nitrogen gas. . For example, for the purpose of sterilization and sterilization of the inner surface of the workpiece 21, various active gases such as chlorine (Cl 2 ) or a compound gas containing chlorine, more generally a halogen-based compound gas, etc. Alternatively, another gas such as a mixed gas of any of these active gases and nitrogen gas may be used. The other gas may be oxygen (O 2 ) or a compound gas containing oxygen depending on the purpose of the surface treatment. What is necessary is just to select suitably the purity, dew point, etc. of process gas according to the objective of surface treatment.

第1の実施の形態に係る表面処理装置においては、図1に示すように、被処理物21には上流から処理ガスが供給され,下流に設けられた真空ポンプ32により,処理ガスが被処理物21内を流れると共に,被処理物21内は大気圧以下の処理圧力に保たれる。このため、図1では図示を省略しているが、詳細には圧力計及び排気コンダクタンスを調整するバリアブルコンダクタンスバルブ等を設ければ良いことは、当業者に容易に理解できるであろう。例えば、圧力計及び流量を制御するマスフローコントローラを図2に示す吸気アダプタ24に設け、排気コンダクタンスを調整するバリアブルコンダクタンスバルブを図2に示す排気アダプタ28に設けるようにしても良い。又、圧力計を排気アダプタ28側に設けても良い。   In the surface treatment apparatus according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, a treatment gas is supplied to the workpiece 21 from upstream, and the treatment gas is treated by a vacuum pump 32 provided downstream. While flowing in the object 21, the inside of the object 21 is kept at a processing pressure equal to or lower than the atmospheric pressure. For this reason, although not shown in FIG. 1, it will be easily understood by those skilled in the art that a pressure gauge and a variable conductance valve for adjusting the exhaust conductance may be provided in detail. For example, a pressure gauge and a mass flow controller for controlling the flow rate may be provided in the intake adapter 24 shown in FIG. 2, and a variable conductance valve for adjusting the exhaust conductance may be provided in the exhaust adapter 28 shown in FIG. A pressure gauge may be provided on the exhaust adapter 28 side.

尚、図2に示す吸気アダプタ24は、図示を省略したガスボンベ等の処理ガスの供給源と被処理物21の一端とを真空機密性を維持して接続する接続継ぎ手等の配管である。又、排気アダプタ28は、図1に示す真空ポンプ32と被処理物21の他端とを真空機密性を維持して接続する接続継ぎ手等の配管である。吸気アダプタ24及び排気アダプタ28は、周知のガス配管継ぎ手や真空部品等を被処理物21の材質、形状や寸法に応じて、適宜変更を加えて、設計すれば良い。   The intake adapter 24 shown in FIG. 2 is a pipe such as a connection joint that connects a supply source of a processing gas such as a gas cylinder (not shown) and one end of the workpiece 21 while maintaining vacuum confidentiality. Further, the exhaust adapter 28 is a pipe such as a connection joint for connecting the vacuum pump 32 shown in FIG. 1 and the other end of the workpiece 21 while maintaining vacuum confidentiality. The intake adapter 24 and the exhaust adapter 28 may be designed by appropriately changing known gas pipe joints, vacuum parts, and the like according to the material, shape, and dimensions of the workpiece 21.

第1主電極11b及び第2主電極12間には、図4に示すような高繰り返しの高電圧パルスが印加される。図4(a)には、電気パルス(主パルス)のパルス幅として半値幅で300nsの場合を例示したが、主パルスのパルス幅としては、半値幅で50〜300ns程度が好適である。第1の実施の形態に係る表面処理装置においては、平行平板電極を構成する第1主電極11と第2主電極12間の距離を15mmとした場合、高電圧パルスの繰り返し周波数2kHz,電圧波高値24kV程度が、好適である。又,被処理物21内の圧力は約30kPa程度,窒素ガス流量は1SLM程度が好適である。高電圧パルスの繰り返し周波数2kHzの場合は、図4に示すように繰り返し周期が500μsであり、デューティ比は0.3/500=0.006となるので、高周波放電の場合のように、熱プラズマが生成されることなく、非熱平衡低温プラズマが安定且つ効率良く生成される。本発明の第1の実施の形態に係る表面処理装置においては、デューティ比を〜程度に設定できる。デューティ比が0.001以下では放電が不安定になり、デューティ比が0.02以上では、熱プラズマの影響が見えてくるので好ましくない。好ましくはデューティ比を0.003〜0.01程度にすれば良い。尚、被処理物21内に低温プラズマを生成するためには、低周波交流電界によるバリヤ放電でも可能であるが,大きな入力が期待できない。   A high-repetition high voltage pulse as shown in FIG. 4 is applied between the first main electrode 11b and the second main electrode 12. FIG. 4A illustrates the case where the half width is 300 ns as the pulse width of the electric pulse (main pulse). However, the half width is preferably about 50 to 300 ns as the pulse width of the main pulse. In the surface treatment apparatus according to the first embodiment, when the distance between the first main electrode 11 and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode is 15 mm, the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, the voltage wave A high value of about 24 kV is suitable. Further, the pressure in the workpiece 21 is preferably about 30 kPa, and the nitrogen gas flow rate is about 1 SLM. When the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, the repetition period is 500 μs and the duty ratio is 0.3 / 500 = 0.006 as shown in FIG. Is generated stably and efficiently. In the surface treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention, the duty ratio can be set to about. When the duty ratio is 0.001 or less, the discharge becomes unstable, and when the duty ratio is 0.02 or more, the influence of thermal plasma becomes visible. The duty ratio is preferably about 0.003 to 0.01. In order to generate a low temperature plasma in the workpiece 21, barrier discharge by a low frequency AC electric field is possible, but a large input cannot be expected.

第1の実施の形態に係る表面処理装置によれば、デューティ比を〜程度に設定できるので、非常に微細な加工をした光学系や金属を含む内視鏡のような医療器具であっても、金属部分が相当の高温に上昇し、それによって光学系に狂いが生じるなどの問題も回避できる。   According to the surface treatment apparatus according to the first embodiment, since the duty ratio can be set to about ~, even a medical instrument such as an optical system or a metal-containing endoscope that has been subjected to very fine processing. In addition, problems such as the metal part rising to a considerably high temperature and causing the optical system to go wrong can be avoided.

平行平板電極を構成する第1主電極11と第2主電極12内に,電極面に平行に誘電体からなる被処理物21を入れた場合,誘電体の誘電率εが気体の誘電率ε(比誘電率1)よりも大きければ,おおよその電界分布は図5のようになる。図5の第1主電極11と第2主電極12の中央を通る中心線の近傍(中心部)の電界強度は,図5に示すほぼ平行な直線で示すことが可能で、誘電体からなる被処理物21の内部,外部で同じになる。絶縁破壊電界は空間の大きさにも依存するので,若しくは被処理物21内外の気圧が同じであれば,被処理物21内では絶縁破壊電界が大きくなる。したがって,誘電体からなる被処理物21の内部で放電を起こさせるためには,被処理物21内部の絶縁破壊電圧を何らかの方法で下げておく必要がある。その一つの方法は,パッシェンカーブの右側領域での放電の場合に,被処理物21内部の気体圧力を下げることである。 When the workpiece 21 made of a dielectric is placed in parallel with the electrode surface in the first main electrode 11 and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode, the dielectric constant ε 2 of the dielectric is the dielectric constant of the gas If it is larger than ε 1 (relative permittivity 1), the approximate electric field distribution is as shown in FIG. The electric field strength in the vicinity (center portion) of the center line passing through the centers of the first main electrode 11 and the second main electrode 12 in FIG. 5 can be shown by a substantially parallel straight line shown in FIG. This is the same inside and outside the workpiece 21. Since the dielectric breakdown electric field also depends on the size of the space, or if the atmospheric pressure inside and outside the workpiece 21 is the same, the dielectric breakdown electric field increases within the workpiece 21. Therefore, in order to cause discharge inside the workpiece 21 made of a dielectric, it is necessary to lower the dielectric breakdown voltage inside the workpiece 21 by some method. One method is to lower the gas pressure inside the workpiece 21 in the case of discharge in the right region of the Paschen curve.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る表面処理装置は、図6に示すように、誘電体からなる管状の被処理物21を挟むように互いに対峙して配置され、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11b及び第2主電極12と、被処理物21の外面を含む密閉空間にファインストリーマ放電を引き起こす電気パルス(主パルス)を第1主電極11b及び第2主電極12間に印加するパルス電源14とを備える。「全体として平行平板電極を構成する」と記載したのは、図6に示すように、第1主電極11bが平板構造ではなく、T型の凸部が周期的に配列され、それぞれのT型の先端を放電箇所としているからである。この場合は、第1主電極11bは複数の棒状(線状)の電極を並列に周期配置した梯子型の電極に等価であるが、第1主電極11bと第2主電極12とのなす全体の構造は、おおよそ「平行平板電極」と近似することができるという意味である。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 6, the surface treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention is disposed so as to face each other so as to sandwich a tubular object 21 made of a dielectric, and has parallel plate electrodes as a whole. An electric pulse (main pulse) that causes fine streamer discharge in a sealed space including the outer surface of the first main electrode 11b and the second main electrode 12 and the outer surface of the workpiece 21 is formed between the first main electrode 11b and the second main electrode 12. And a pulse power supply 14 to be applied. As shown in FIG. 6, “the entire plate is formed as a parallel plate electrode” is because the first main electrode 11 b is not a plate structure, and T-shaped convex portions are periodically arranged, and each T-type This is because the tip of the electrode is used as a discharge location. In this case, the first main electrode 11b is equivalent to a ladder-type electrode in which a plurality of rod-shaped (line-shaped) electrodes are periodically arranged in parallel, but the whole of the first main electrode 11b and the second main electrode 12 is formed. This means that it can be approximated as a “parallel plate electrode”.

第2の実施の形態に係る表面処理装置は、管状の被処理物21の外面を囲む密閉空間を構成する処理室(23,53,54,62)と、陽極としての第1主電極11b側から処理ガスを、処理室(23,53,54,62)の内部から、陰極としての第2主電極12側に向かってシャワー状に給気し、被処理物21の他端(下流側)側近傍の処理室(23,53,54,62)から処理ガスを排気する雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)を更に備える点で、第1の実施の形態に係る表面処理装置とは異なる。尚、処理室(23,53,54,62)の排気側配管63は、図6に示す被処理物21の他端(下流側)側近傍に限定されるものではなく、処理室(23,53,54,62)の他の箇所でも構わない。雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)は、図6に示すように吸気側調整室62、吸気側調整室62に接したガス供給層65、ガス供給層65の表面に設けられ、複数のガス供給穴66bを有する第1電極(第1主電極)保護層25bを備える。ガス供給層65は、吸気側調整室62からの処理ガスを均一に分布させて透過させるように、多孔質セラミックからなる。吸気側調整室62は、扁平な直方体をなし、直方体の6面中の5面が金属で構成され、残る1面(図6の断面図において左側の面)をガス供給層65が閉じている。複数のガス供給穴66は、第1電極(第1主電極)保護層25bを貫通するテーパ状の貫通穴であり、図7に示すように、一定ピッチで2次元マトリクス状に配置されている。一方、第2電極(第2主電極)12の上に、高純度石英ガラス等の第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23が設けられている。   The surface treatment apparatus according to the second embodiment includes a treatment chamber (23, 53, 54, 62) that forms a sealed space surrounding the outer surface of the tubular workpiece 21, and the first main electrode 11b side as an anode. From the inside of the processing chamber (23, 53, 54, 62) to the second main electrode 12 side as a cathode, and the other end (downstream side) of the workpiece 21. The surface treatment apparatus according to the first embodiment is further provided with atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) for exhausting the processing gas from the processing chambers (23, 53, 54, 62) near the side. Is different. The exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62) is not limited to the vicinity of the other end (downstream side) side of the workpiece 21 shown in FIG. 53, 54, 62) may be another place. As shown in FIG. 6, the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is provided on the intake side adjustment chamber 62, the gas supply layer 65 in contact with the intake side adjustment chamber 62, and the surface of the gas supply layer 65. The first electrode (first main electrode) protective layer 25b having the gas supply hole 66b is provided. The gas supply layer 65 is made of a porous ceramic so that the processing gas from the intake side adjustment chamber 62 is uniformly distributed and permeated. The intake side adjustment chamber 62 has a flat rectangular parallelepiped shape, and five of the six surfaces of the rectangular parallelepiped are made of metal, and the remaining one surface (the left surface in the cross-sectional view of FIG. 6) is closed by the gas supply layer 65. . The plurality of gas supply holes 66 are tapered through holes penetrating the first electrode (first main electrode) protective layer 25b, and are arranged in a two-dimensional matrix at a constant pitch as shown in FIG. . On the other hand, a second electrode (second main electrode) covering insulating film 23 such as high-purity quartz glass is provided on the second electrode (second main electrode) 12.

処理室(23,53,54,62)は、第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23と、処理室底蓋53と、処理室上蓋54と、吸気側調整室62とで直方体の4面を構成し、図6の紙面の手前と奥にそれぞれ対向配置された側板(図示省略)が直方体の残る2面を構成している。即ち、処理室上蓋54及び処理室底蓋53が、それぞれ第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23と吸気側調整室62と図6の紙面の手前と奥にそれぞれ対向配置された2枚の側板(図示省略)が構成する箱形の空間の上端と下端とに密着し、密閉空間を構成している。 処理室上蓋54には、被処理物21の一端(上流側)を密閉状態で保持する上部被処理物保持具52が接続され、処理室底蓋53には、被処理物21の他端(下流側)を密閉状態で保持する底部被処理物保持具51が接続されている。上部被処理物保持具52及び底部被処理物保持具51は、周知のガス配管継ぎ手や真空部品等に用いられている構造を、被処理物21の材質、形状や寸法に応じて、適宜変更を加えて、設計すれば良い。   The processing chamber (23, 53, 54, 62) is a rectangular parallelepiped made up of the second electrode (second main electrode) covering insulating film 23, the processing chamber bottom lid 53, the processing chamber top lid 54, and the intake side adjustment chamber 62. Side plates (not shown) that constitute four sides and are arranged opposite to each other in front of and behind the sheet of FIG. 6 constitute two sides of the rectangular parallelepiped. That is, the processing chamber upper lid 54 and the processing chamber bottom lid 53 are respectively disposed so as to face the second electrode (second main electrode) covering insulating film 23, the suction side adjustment chamber 62, and the front and back of the paper of FIG. The side plates (not shown) of the sheets are in close contact with the upper and lower ends of a box-shaped space to form a sealed space. An upper workpiece holder 52 that holds one end (upstream side) of the workpiece 21 in a sealed state is connected to the processing chamber upper lid 54, and the other end ( A bottom workpiece holder 51 that holds the downstream side in a sealed state is connected. For the upper workpiece holder 52 and the lower workpiece holder 51, the structure used for a well-known gas pipe joint or vacuum component is appropriately changed according to the material, shape, and dimensions of the workpiece 21. And design.

更に、第2の実施の形態に係る表面処理装置は、図6に示すように処理ガスを収納するガスボンベ等のガス源33と、このガス源33に接続された吸気側配管61と、吸気側配管61に接続された吸気側バルブ41とを備える。吸気側バルブ41には、ガスの流量調整が容易なニードルバルブ等を採用することが好ましい。尚、図示を省略しているが、上部被処理物保持具52及び底部被処理物保持具51の少なくとも一方にガス導入用のバルブを設けても良い。   Further, as shown in FIG. 6, the surface treatment apparatus according to the second embodiment includes a gas source 33 such as a gas cylinder for storing process gas, an intake side pipe 61 connected to the gas source 33, and an intake side. And an intake side valve 41 connected to the pipe 61. It is preferable to employ a needle valve or the like that allows easy adjustment of the gas flow rate for the intake side valve 41. Although not shown, a gas introduction valve may be provided on at least one of the upper workpiece holder 52 and the lower workpiece holder 51.

処理室(23,53,54,62)には、ガス源33から吸気側配管61、吸気側バルブ41及び吸気側調整室62を介して、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から処理ガスがシャワー状に均一化されて供給される。雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から処理室(23,53,54,62)の内部に供給された処理ガスは、処理室(23,53,54,62)の排気側配管63から排気される。このため、図6に示すように、第2の実施の形態に係る表面処理装置では、管状の被処理物21の他端(下流側)側の処理室(23,53,54,62)の排気側配管63に処理室(23,53,54,62)を減圧する真空ポンプ31を備える。真空ポンプ31は、排気側配管63及び排気側バルブ42を介して、処理室(23,53,54,62)に接続されている。排気側バルブ42は、排気コンダクタンスが調整可能なバリアブルコンダクタンスバルブを用いるのが好ましい。   The processing chambers (23, 53, 54, 62) are supplied from the atmosphere adjustment means (62, 65, 66 b, 25 b) from the gas source 33 through the intake side pipe 61, the intake side valve 41, and the intake side adjustment chamber 62. The processing gas is supplied in a uniform shower shape. The processing gas supplied from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) to the inside of the processing chamber (23, 53, 54, 62) is the exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62). Exhausted from. For this reason, as shown in FIG. 6, in the surface treatment apparatus according to the second embodiment, the treatment chambers (23, 53, 54, 62) on the other end (downstream side) side of the tubular workpiece 21 are disposed. The exhaust pipe 63 is provided with a vacuum pump 31 for depressurizing the processing chamber (23, 53, 54, 62). The vacuum pump 31 is connected to the processing chambers (23, 53, 54, 62) via the exhaust side pipe 63 and the exhaust side valve 42. The exhaust side valve 42 is preferably a variable conductance valve whose exhaust conductance can be adjusted.

図6では、第2主電極12が接地され陰極として機能し、対応して第1主電極11bに高圧が印加され陽極として機能している場合を例示している。パルス電源14の極性を逆にして、第2主電極12を陽極、第1主電極11bを陰極としても良い。第1主電極11bを陰極とした場合は、第1主電極11bを板状電極として接地され、第2主電極12を梯子型電極として高圧が印加され、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)は第2主電極12側に設けられる。   FIG. 6 illustrates a case where the second main electrode 12 is grounded and functions as a cathode, and correspondingly, a high voltage is applied to the first main electrode 11b and functions as an anode. The polarity of the pulse power supply 14 may be reversed so that the second main electrode 12 is an anode and the first main electrode 11b is a cathode. When the first main electrode 11b is a cathode, the first main electrode 11b is grounded as a plate electrode, a high voltage is applied using the second main electrode 12 as a ladder-type electrode, and atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is provided on the second main electrode 12 side.

第1の実施の形態と同様に、第2の実施の形態に係る表面処理装置において、管状の被処理物21としては、長さ4〜7m以上の長尺、且つ内径7〜5mm以下の細管でも処理可能であるが、長さ4m以下、内径7mm以上であっても処理可能である。又、被処理物21の断面形状は円形に限定されるものではないことは、第1の実施の形態で説明した通りである。図示を省略しているが、被処理物21がフレキシブルな長尺細管であれば、被処理物21の一端(上流側)及び他端(下流側)に、被処理物21を巻き込む第1及び第2のリールを設け、第1のリールから被処理物21を巻き戻し、第2のリールで被処理物21を巻き上げて順次、部分的に被処理物21の外面の表面処理をするようにしても良いが、この場合は、第1及び第2のリールを処理室(23,53,54,62)の内部に収納する構造が好ましい。   Similarly to the first embodiment, in the surface treatment apparatus according to the second embodiment, the tubular workpiece 21 is a long tube having a length of 4 to 7 m or more and a narrow tube having an inner diameter of 7 to 5 mm or less. However, it can be processed even if the length is 4 m or less and the inner diameter is 7 mm or more. Further, as described in the first embodiment, the cross-sectional shape of the workpiece 21 is not limited to a circle. Although illustration is omitted, if the workpiece 21 is a flexible long thin tube, the first and the second workpiece 21 are wound around one end (upstream side) and the other end (downstream side) of the workpiece 21. A second reel is provided, the workpiece 21 is rewound from the first reel, the workpiece 21 is wound up by the second reel, and the surface treatment of the outer surface of the workpiece 21 is partially performed sequentially. In this case, however, a structure in which the first and second reels are accommodated in the processing chambers (23, 53, 54, 62) is preferable.

第2の実施の形態に係る表面処理装置においては、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)を介してシャワー状に供給する処理ガスとして高純度窒素ガスが供給されるが、「処理ガス」は必ずしも窒素ガスに限定されるものではない。例えば、被処理物21の外面の殺菌、滅菌等の目的のためには、ハロゲン系の化合物ガス等の種々の活性なガス若しくは、これらの活性なガスのいずれかと窒素ガスの混合ガス等、種々の他のガスが採用可能である。   In the surface treatment apparatus according to the second embodiment, high-purity nitrogen gas is supplied as a treatment gas to be supplied in a shower form via the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b). "Is not necessarily limited to nitrogen gas. For example, for the purpose of sterilization and sterilization of the outer surface of the workpiece 21, various active gases such as a halogen-based compound gas, or a mixed gas of any of these active gases and nitrogen gas can be used. Other gases can be employed.

第1主電極11b及び第2主電極12間には、図4に示すような高繰り返しの高電圧パルスが印加される。図4(a)には、電気パルス(主パルス)のパルス幅として半値幅で300nsの場合を例示したが、主パルスのパルス幅としては、10〜500ns程度が好適である。第2の実施の形態に係る表面処理装置においては、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11bと第2主電極12間の距離を15mmとした場合、高電圧パルスの繰り返し周波数2kHz,電圧波高値24kV程度が、好適である。高電圧パルスの繰り返し周波数2kHzの場合は、図4に示すように繰り返し周期が500μsであり、デューティ比は0.3/500=0.006となるので、高周波放電の場合のように、熱プラズマが生成されることなく、非熱平衡低温プラズマが安定且つ効率良く生成される。パルス幅は陽極・陰極間の間隔と密接な適正関係を有する。放電電極間に電圧印加開始され、放電開始から電圧印加時間経過とともに放電はグロー放電からストリーマー放電、更にファインストリーマ放電を経てアーク放電に至る。電流と熱損失、電極磨耗を伴うアーク放電に至らずプラズマ入力パワーを最大にする放電はファインストリーマ放電と考える。そのためには適切なパルス幅が存在する。アーク放電に至る前にパルス電圧印加がなくなるよう、陽極・陰極間間隔、放電状態に合わせ設定されるのが理想的である。   A high-repetition high voltage pulse as shown in FIG. 4 is applied between the first main electrode 11b and the second main electrode 12. FIG. 4A illustrates the case where the half width is 300 ns as the pulse width of the electric pulse (main pulse), but the pulse width of the main pulse is preferably about 10 to 500 ns. In the surface treatment apparatus according to the second embodiment, when the distance between the first main electrode 11b and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode as a whole is 15 mm, the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, A voltage peak value of about 24 kV is suitable. When the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, the repetition period is 500 μs and the duty ratio is 0.3 / 500 = 0.006 as shown in FIG. Is generated stably and efficiently. The pulse width is closely related to the distance between the anode and the cathode. The voltage application is started between the discharge electrodes, and the discharge goes from glow discharge to streamer discharge and further through fine streamer discharge to arc discharge as the voltage application time elapses from the start of discharge. Discharge that maximizes plasma input power without leading to arc discharge with current, heat loss, and electrode wear is considered fine streamer discharge. For this purpose, an appropriate pulse width exists. Ideally, it is set according to the distance between the anode and the cathode and the discharge state so that the pulse voltage is not applied before the arc discharge.

被処理物21の外面を囲む密閉空間で放電を起こさせるためには,処理室(23,53,54,62)の内部の気体圧力P2を、大気圧P3=101kPaと等しいか80〜90kPa程度に大気圧P3よりも極く僅か低い値に下げるように、吸気側バルブ41及び排気側バルブ42を調整すれば良い。そして、処理室(23,53,54,62)には、ガス源33から吸気側配管61及び吸気側バルブ41を介して、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から処理ガスがシャワー状に供給された状態で、第1主電極11b及び第2主電極12間には、図4に示すような高繰り返しの高電圧パルスが印加すれば、ファインストリーマ放電により、非熱平衡低温プラズマが、処理室(23,53,54,62)の内部に形成され、被処理物21の外面の表面処理が達成される。 In order to cause discharge in a sealed space surrounding the outer surface of the workpiece 21, the gas pressure P 2 inside the processing chamber (23, 53, 54, 62) is equal to the atmospheric pressure P 3 = 101 kPa or 80˜ The intake side valve 41 and the exhaust side valve 42 may be adjusted so as to be lowered to a value slightly lower than the atmospheric pressure P 3 to about 90 kPa. In the processing chambers (23, 53, 54, 62), the processing gas is showered from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66 b, 25 b) from the gas source 33 through the intake side pipe 61 and the intake side valve 41. When a high voltage pulse as shown in FIG. 4 is applied between the first main electrode 11b and the second main electrode 12 in a state of being supplied in a shape, non-thermal equilibrium low-temperature plasma is generated by fine streamer discharge. The surface treatment of the outer surface of the workpiece 21 is achieved by forming the inside of the processing chamber (23, 53, 54, 62).

<第2の実施の形態の第1変形例>
本発明の第2の実施の形態の第1変形例に係る表面処理装置は、図8に示すように、誘電体からなる管状の被処理物21を挟むように互いに対峙して配置され、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11c及び第2主電極12と、処理室(23,53,54,62)にファインストリーマ放電を引き起こす電気パルス(主パルス)を第1主電極11c及び第2主電極12間に印加するパルス電源14とを備える点では、図6に示す構造と同様である。「全体として平行平板電極を構成する」と記載したのは、図8に示すように、第1主電極11cが、複数の棒状(線状)の電極を並列に周期配置した梯子型構造をなしているが、第1主電極11cと第2主電極12とのなす全体の構造は、おおよそ「平行平板電極」と近似することができるという意味である。図6と同様に、処理室(23,53,54,62)は、第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23と、処理室底蓋53と、処理室上蓋54と、吸気側調整室62とで直方体の4面を構成し、図8の紙面の手前と奥にそれぞれ対向配置された側板(図示省略)が直方体の残る2面を構成している。
<First Modification of Second Embodiment>
As shown in FIG. 8, the surface treatment apparatus according to the first modification of the second embodiment of the present invention is disposed so as to face each other so as to sandwich a tubular object 21 made of a dielectric material, As the first main electrode 11c and the second main electrode 12 constituting parallel plate electrodes, and an electric pulse (main pulse) that causes fine streamer discharge in the processing chambers (23, 53, 54, 62) The structure shown in FIG. 6 is the same as that shown in FIG. 6 in that a pulse power supply 14 is applied between the second main electrodes 12. As described in FIG. 8, the first main electrode 11c has a ladder-type structure in which a plurality of rod-shaped (linear) electrodes are periodically arranged in parallel, as shown in FIG. However, it means that the entire structure formed by the first main electrode 11c and the second main electrode 12 can be approximated to a “parallel plate electrode”. As in FIG. 6, the processing chambers (23, 53, 54, 62) include the second electrode (second main electrode) covering insulating film 23, the processing chamber bottom lid 53, the processing chamber top lid 54, and the intake side adjustment. The chamber 62 constitutes four surfaces of a rectangular parallelepiped, and side plates (not shown) opposed to the front and back of the paper surface of FIG. 8 constitute the remaining two surfaces of the rectangular parallelepiped.

第2の実施の形態の第1変形例に係る表面処理装置は、陽極としての第1主電極11c側から処理ガスを、陰極としての第2主電極12側に向かってシャワー状に給気し、処理室(23,53,54,62)の排気側配管63から処理ガスを排気する雰囲気調整手段(62,27、66c)の構造が、図6に示す構造とは異なる。雰囲気調整手段(62,27、66c)は、図8に示すように吸気側調整室62、吸気側調整室62からの処理ガスを複数のガス供給穴66cを介して供給する処理室側壁27を備えるが、タングステン(W)、インコネル等の金属からなる棒状(線状)の第1主電極11cが複数本、放電空間に露出している点で、金属による汚染が問題となるが、金属による汚染を問題としない用途であれば、図6に示す構造よりも簡便で安価に製造できる利点がある。複数のガス供給穴66cは、処理室側壁27を貫通する貫通穴であり、図7に示したのと同様に、ファインストリーマ放電の分布に合わせて、一定ピッチで2次元マトリクス状に配置されるが、実際には、第1主電極11cの配置のピッチに合わせれば良い。一方、第2電極(第2主電極)12の上に、高純度石英ガラス等の第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23が設けられている。   The surface treatment apparatus according to the first modification of the second embodiment supplies the processing gas from the first main electrode 11c as the anode toward the second main electrode 12 as the cathode in a shower shape. The structure of the atmosphere adjusting means (62, 27, 66c) for exhausting the processing gas from the exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62) is different from the structure shown in FIG. As shown in FIG. 8, the atmosphere adjusting means (62, 27, 66c) includes the intake side adjusting chamber 62 and the processing chamber side wall 27 for supplying the processing gas from the intake side adjusting chamber 62 through the plurality of gas supply holes 66c. Although there are a plurality of rod-shaped (linear) first main electrodes 11c made of a metal such as tungsten (W) or inconel, the metal is contaminated by the point that it is exposed to the discharge space. If it is a use which does not consider contamination, there exists an advantage which can be manufactured more simply and cheaply than the structure shown in FIG. The plurality of gas supply holes 66c are through holes penetrating the processing chamber side wall 27, and are arranged in a two-dimensional matrix at a constant pitch in accordance with the fine streamer discharge distribution, as shown in FIG. However, in practice, it may be adjusted to the pitch of the arrangement of the first main electrodes 11c. On the other hand, a second electrode (second main electrode) covering insulating film 23 such as high-purity quartz glass is provided on the second electrode (second main electrode) 12.

更に、第2の実施の形態の第1変形例に係る表面処理装置は図8に示すように、処理ガスを収納するガスボンベ等のガス源33と、このガス源33に接続された吸気側配管61と、吸気側配管61に接続された吸気側バルブ41とを備える。吸気側バルブ41には、ガスの流量調整が容易なニードルバルブ等を採用することが好ましい。   Further, as shown in FIG. 8, the surface treatment apparatus according to the first modification of the second embodiment includes a gas source 33 such as a gas cylinder for storing a processing gas, and an intake side pipe connected to the gas source 33. 61 and an intake side valve 41 connected to the intake side pipe 61. It is preferable to employ a needle valve or the like that allows easy adjustment of the gas flow rate for the intake side valve 41.

処理室(23,53,54,62)には、ガス源33から吸気側配管61及び吸気側バルブ41を介して、雰囲気調整手段(62,27、66c)から処理ガスがシャワー状に均一化されて供給される。雰囲気調整手段(62,27、66c)から供給された処理ガスは、処理室(23,53,54,62)の排気側配管63から排気される。このため、図8に示すように、第2の実施の形態の第1変形例に係る表面処理装置では、管状の被処理物21の他端(下流側)側に処理室(23,53,54,62)の内部を減圧する真空ポンプ31を備える。真空ポンプ31は、排気側配管63及び排気側バルブ42を介して、処理室(23,53,54,62)に接続されている。排気側バルブ42は、排気コンダクタンスが調整可能なバリアブルコンダクタンスバルブを用いるのが好ましい。   In the processing chambers (23, 53, 54, 62), the processing gas from the atmosphere adjusting means (62, 27, 66 c) is made uniform in a shower shape from the gas source 33 through the intake side pipe 61 and the intake side valve 41. Supplied. The processing gas supplied from the atmosphere adjusting means (62, 27, 66c) is exhausted from the exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62). For this reason, as shown in FIG. 8, in the surface treatment apparatus according to the first modification of the second embodiment, the treatment chamber (23, 53, 54, 62) is provided with a vacuum pump 31 for reducing the pressure inside. The vacuum pump 31 is connected to the processing chambers (23, 53, 54, 62) via the exhaust side pipe 63 and the exhaust side valve 42. The exhaust side valve 42 is preferably a variable conductance valve whose exhaust conductance can be adjusted.

処理室上蓋54には、管状の被処理物21の一端(上流側)を密閉状態で保持する上部被処理物保持具52が接続され、処理室底蓋53には、被処理物21の他端(下流側)を密閉状態で保持する底部被処理物保持具51が接続されている。上部被処理物保持具52及び底部被処理物保持具51は、周知のガス配管継ぎ手や真空部品等に用いられている構造を、被処理物21の材質、形状や寸法に応じて、適宜変更を加えて、設計すれば良い。   Connected to the processing chamber upper lid 54 is an upper processing object holder 52 for holding one end (upstream side) of the tubular processing object 21 in a sealed state. A bottom workpiece holder 51 that holds the end (downstream side) in a sealed state is connected. For the upper workpiece holder 52 and the lower workpiece holder 51, the structure used for a well-known gas pipe joint or vacuum component is appropriately changed according to the material, shape, and dimensions of the workpiece 21. And design.

図8では、第2主電極12を接地して陰極として用い、第1主電極11cに高圧を印加して陽極として用いる場合を例示しているが、パルス電源14の極性を反転させ、第2主電極12を陽極、第1主電極11cを陰極としても良い。第1主電極11cを陰極とした場合は、第1主電極11cを板状電極として接地され、第2主電極12を梯子型電極として高圧が印加され、雰囲気調整手段(62,27、66c)は第2主電極12側に設けられる。   FIG. 8 illustrates a case where the second main electrode 12 is grounded and used as a cathode, and a high voltage is applied to the first main electrode 11c and used as an anode. The main electrode 12 may be an anode, and the first main electrode 11c may be a cathode. When the first main electrode 11c is a cathode, the first main electrode 11c is grounded as a plate-like electrode, a high voltage is applied with the second main electrode 12 as a ladder electrode, and atmosphere adjusting means (62, 27, 66c) Is provided on the second main electrode 12 side.

第1の実施の形態と同様に、第2の実施の形態の第1変形例に係る表面処理装置において、管状の被処理物21としては、長さ4〜7m以上の長尺、且つ内径7〜5mm以下の細管でも処理可能であるが、長さ4m以下、内径7mm以上であっても処理可能である。又、被処理物21の断面形状は円形に限定されるものではないことは、第1の実施の形態で説明した通りである。図示を省略しているが、被処理物21がフレキシブルな長尺細管であれば、被処理物21の一端(上流側)及び他端(下流側)に、被処理物21を巻き込む第1及び第2のリールを設け、第1のリールから被処理物21を巻き戻し、第2のリールで被処理物21を巻き上げて順次、部分的に被処理物21の外面の表面処理をするようにしても良いが、この場合は、第1及び第2のリールを処理室(23,53,54,62)の内部に収納する構造が好ましい。   Similarly to the first embodiment, in the surface treatment apparatus according to the first modification of the second embodiment, the tubular workpiece 21 has a length of 4 to 7 m or more and an inner diameter of 7 It can be processed even with a thin tube of ˜5 mm or less, but can be processed even with a length of 4 m or less and an inner diameter of 7 mm or more. Further, as described in the first embodiment, the cross-sectional shape of the workpiece 21 is not limited to a circle. Although illustration is omitted, if the workpiece 21 is a flexible long thin tube, the first and the second workpiece 21 are wound around one end (upstream side) and the other end (downstream side) of the workpiece 21. A second reel is provided, the workpiece 21 is rewound from the first reel, the workpiece 21 is wound up by the second reel, and the surface treatment of the outer surface of the workpiece 21 is partially performed sequentially. In this case, however, a structure in which the first and second reels are accommodated in the processing chambers (23, 53, 54, 62) is preferable.

第2の実施の形態の第1変形例に係る表面処理装置においては、雰囲気調整手段(62,27、66c)を介してシャワー状に供給する処理ガスとして高純度窒素ガスが供給されるが、「処理ガス」は必ずしも窒素ガスに限定されるものではない。例えば、管状の被処理物21の内面及び外面の殺菌、滅菌等の目的のためには、ハロゲン系の化合物ガス等の種々の活性なガス若しくは、これらの活性なガスのいずれかと窒素ガスの混合ガス等、種々の他のガスが採用可能である。   In the surface treatment apparatus according to the first modification of the second embodiment, high-purity nitrogen gas is supplied as a treatment gas to be supplied in a shower form via the atmosphere adjustment means (62, 27, 66c). The “processing gas” is not necessarily limited to nitrogen gas. For example, for the purpose of sterilization and sterilization of the inner and outer surfaces of the tubular object 21, various active gases such as halogen-based compound gas, or a mixture of any of these active gases with nitrogen gas Various other gases, such as gas, can be employed.

第1主電極11c及び第2主電極12間には、図4に示すような高繰り返しの高電圧パルスが印加される。図4(a)には、電気パルス(主パルス)のパルス幅として半値幅で300nsの場合を例示したが、主パルスのパルス幅としては、半値幅で10〜500n程度が好適である。第2の実施の形態の第1変形例に係る表面処理装置においては、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11cと第2主電極12間の距離を15mmとした場合、高電圧パルスの繰り返し周波数2kHz,電圧波高値24kV程度が、好適である。高電圧パルスの繰り返し周波数2kHzの場合は、図4に示すように繰り返し周期が500μsであり、デューティ比は0.3/500=0.006となるので、高周波放電の場合のように、熱プラズマが生成されることなく、非熱平衡低温プラズマが安定且つ効率良く生成される。   A high voltage pulse as shown in FIG. 4 is applied between the first main electrode 11 c and the second main electrode 12. FIG. 4A illustrates the case where the pulse width of the electric pulse (main pulse) is 300 ns as the half width, but the pulse width of the main pulse is preferably about 10 to 500 n as the half width. In the surface treatment apparatus according to the first modification of the second embodiment, when the distance between the first main electrode 11c and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode as a whole is 15 mm, the high voltage pulse A repetition frequency of 2 kHz and a voltage peak value of about 24 kV are suitable. When the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, the repetition period is 500 μs and the duty ratio is 0.3 / 500 = 0.006 as shown in FIG. Is generated stably and efficiently.

処理室(23,53,54,62)の内部で放電を起こさせるためには,処理室(23,53,54,62)の内部の気体圧力P2を、大気圧P3=101kPaと等しいか80〜90kPa程度に大気圧P3よりも極く僅か低い値に下げるように、吸気側バルブ41及び排気側バルブ42を調整すれば良い。そして、処理室(23,53,54,62)には、ガス源33から吸気側配管61及び吸気側バルブ41を介して、雰囲気調整手段(62,27、66c)から処理ガスがシャワー状に供給された状態で、第1主電極11c及び第2主電極12間には、図4に示すような高繰り返しの高電圧パルスが印加すれば、ファインストリーマ放電により、非熱平衡低温プラズマが、処理室(23,53,54,62)の内部に形成され、被処理物21の外面の表面処理が達成される。 In order to cause discharge inside the processing chamber (23, 53, 54, 62), the gas pressure P 2 inside the processing chamber (23, 53, 54, 62) is equal to the atmospheric pressure P 3 = 101 kPa. The intake side valve 41 and the exhaust side valve 42 may be adjusted so as to be lowered to a value slightly lower than the atmospheric pressure P 3 to about 80 to 90 kPa. In the processing chambers (23, 53, 54, 62), the processing gas flows from the gas source 33 through the intake side pipe 61 and the intake side valve 41 into a shower shape from the atmosphere adjusting means (62, 27, 66 c). When a high voltage pulse as shown in FIG. 4 is applied between the first main electrode 11c and the second main electrode 12 in the supplied state, non-thermal equilibrium low-temperature plasma is processed by fine streamer discharge. Formed inside the chamber (23, 53, 54, 62), the surface treatment of the outer surface of the workpiece 21 is achieved.

<第2の実施の形態の第2変形例>
本発明の第2の実施の形態の第2変形例に係る表面処理装置は、図9に示すように、誘電体からなる管状の被処理物21を挟むように互いに対峙して配置され、全体として平行平板電極を構成する第1主電極(陽極)11d及び第2主電極12と、処理室(23,53,54,62)にファインストリーマ放電を引き起こす電気パルス(主パルス)を第1主電極11d及び第2主電極12間に印加するパルス電源14とを備える点では、図6に示す構造と同様である。「全体として平行平板電極を構成する」と記載したのは、図9に示すように、第1主電極11dが平板構造ではなく、T型の凸部が周期的に配列され、それぞれのT型の先端を放電箇所としているからである。この場合は、第1主電極11dは複数の棒状(線状)の電極を並列に周期配置した梯子型の電極に等価であるが、第1主電極11dと第2主電極12とのなす全体の構造は、おおよそ「平行平板電極」と近似することができるという意味である。
<Second Modification of Second Embodiment>
As shown in FIG. 9, the surface treatment apparatus according to the second modification of the second embodiment of the present invention is disposed so as to face each other so as to sandwich a tubular object to be treated 21 made of a dielectric. The first main electrode (anode) 11d and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode and the electric pulse (main pulse) causing fine streamer discharge in the processing chamber (23, 53, 54, 62) as the first main electrode. The structure shown in FIG. 6 is the same as that shown in FIG. 6 in that a pulse power supply 14 applied between the electrode 11d and the second main electrode 12 is provided. As shown in FIG. 9, the first main electrode 11d does not have a flat plate structure, and T-shaped convex portions are periodically arranged, as shown in FIG. This is because the tip of the electrode is used as a discharge location. In this case, the first main electrode 11d is equivalent to a ladder-type electrode in which a plurality of rod-shaped (line-shaped) electrodes are periodically arranged in parallel. However, the first main electrode 11d and the second main electrode 12 are entirely formed. This means that it can be approximated as a “parallel plate electrode”.

第2の実施の形態の第2変形例に係る表面処理装置は、陽極としての第1主電極11d側から処理ガスを、陰極としての第2主電極12側に向かってシャワー状に給気し、処理室(23,53,54,62)の排気側配管63から処理ガスを排気する雰囲気調整手段(62,25d、66d)の構造が、図6に示す構造とは異なる。図8に示した第1変形例では、W等の金属からなる棒状(線状)の第1主電極11cが複数本、放電空間に露出している点で、金属による汚染が問題となったが、本発明の第2の実施の形態の第2変形例に係る表面処理装置では、第1主電極11cの表面をアルミナ等の第1電極(第1主電極)保護層25dが被覆しているので、金属による汚染は抑制される。このため、雰囲気調整手段(62,25d、66d)は、図9に示すように吸気側調整室62、第1電極(第1主電極)保護層25d、吸気側調整室62からの処理ガスを第1電極(第1主電極)保護層25dに設けられた複数のガス供給穴66dから構成される。複数のガス供給穴66dは、図7に示したのと同様に、ファインストリーマ放電の分布に合わせて、一定ピッチで2次元マトリクス状に配置されるが、第1主電極11cの配置のピッチに合わせれば良い。第2電極(第2主電極)12の上に、高純度石英ガラス等の第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23が設けられている。   The surface treatment apparatus according to the second modification of the second embodiment supplies the processing gas from the first main electrode 11d as the anode toward the second main electrode 12 as the cathode in a shower shape. The structure of the atmosphere adjusting means (62, 25d, 66d) for exhausting the processing gas from the exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62) is different from the structure shown in FIG. In the first modified example shown in FIG. 8, metal contamination is a problem because a plurality of rod-shaped (linear) first main electrodes 11c made of a metal such as W are exposed to the discharge space. However, in the surface treatment apparatus according to the second modification of the second embodiment of the present invention, the surface of the first main electrode 11c is covered with a first electrode (first main electrode) protective layer 25d such as alumina. Therefore, contamination with metal is suppressed. For this reason, the atmosphere adjusting means (62, 25d, 66d) receives the processing gas from the intake side adjustment chamber 62, the first electrode (first main electrode) protective layer 25d, and the intake side adjustment chamber 62 as shown in FIG. The first electrode (first main electrode) includes a plurality of gas supply holes 66d provided in the protective layer 25d. The plurality of gas supply holes 66d are arranged in a two-dimensional matrix at a constant pitch in accordance with the fine streamer discharge distribution, as shown in FIG. 7, but at the pitch of the arrangement of the first main electrodes 11c. Just add. A second electrode (second main electrode) covering insulating film 23 such as high-purity quartz glass is provided on the second electrode (second main electrode) 12.

他は、第2の実施の形態に係る表面処理装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。   Others are substantially the same as those of the surface treatment apparatus according to the second embodiment, and a duplicate description is omitted.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態に係る表面処理装置は、図10に示すように、誘電体からなる管状の被処理物21の一端(上流側)から導入された処理ガスを排気し、被処理物21の内部のガス流の圧力を処理圧力に設定するために、被処理物21の他端(下流側)に設けられた真空ポンプ(第1ポンプ)32と、被処理物21の一端(上流側)側に配置され、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給する励起粒子供給系(17,18)と、被処理物21を挟むように互いに対峙して配置され、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11b及び第2主電極12と、初期プラズマを維持し、被処理物21の内部にプラズマ流を引き起こす電気パルス(主パルス)を第1主電極11b及び第2主電極12間に印加するパルス電源14とを備える。ここで、「全体として平行平板電極を構成する」と記載したのは、図10に示すように、第1主電極11bが平板構造ではなく、T型の凸部が周期的に配列され、それぞれのT型の先端を放電箇所としているからである。この場合は、第2の実施の形態で説明したように、第1主電極11bは複数の棒状(線状)の電極を並列に周期配置した梯子型の電極に等価とみなせるが、第1主電極11bと第2主電極12とのなす全体の構造は、おおよそ「平行平板電極」と近似することができるという意味である。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 10, the surface treatment apparatus according to the third embodiment of the present invention exhausts a processing gas introduced from one end (upstream side) of a tubular object 21 made of a dielectric, A vacuum pump (first pump) 32 provided at the other end (downstream side) of the workpiece 21 and one end of the workpiece 21 in order to set the pressure of the gas flow inside the workpiece 21 to the processing pressure. It is arranged on the (upstream side) side, arranged opposite to each other so as to sandwich the workpiece 21 and the excited particle supply system (17, 18) for supplying the initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge, and parallel as a whole. The first main electrode 11b and the second main electrode 12 constituting the flat plate electrode, and the electric pulse (main pulse) that maintains the initial plasma and causes the plasma flow inside the workpiece 21 are supplied to the first main electrode 11b and the second main electrode 11b. A pulse power source 14 applied between the main electrodes 12; Obtain. Here, it is described that “a parallel plate electrode is configured as a whole” because, as shown in FIG. 10, the first main electrode 11b is not a plate structure, and T-shaped convex portions are periodically arranged, This is because the tip of the T type is used as the discharge location. In this case, as described in the second embodiment, the first main electrode 11b can be regarded as equivalent to a ladder-type electrode in which a plurality of rod-shaped (linear) electrodes are periodically arranged in parallel. This means that the entire structure formed by the electrode 11b and the second main electrode 12 can be approximated as a “parallel plate electrode”.

第3の実施の形態に係る表面処理装置は、第2の実施の形態に係る表面処理装置と同様に、陽極としての第1主電極11b側から処理ガスを、陰極としての第2主電極12側に向かってシャワー状に給気し、処理室(23,53,54,62)の第2排気側配管63から処理ガスを排気する雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)を更に備える点で、第1の実施の形態に係る表面処理装置とは異なる。処理室(23,53,54,62)は、第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23と、処理室底蓋53と、処理室上蓋54と、吸気側調整室62とで直方体の4面を構成し、図10の紙面の手前と奥にそれぞれ対向配置された側板(図示省略)が直方体の残る2面を構成している。吸気側調整室62は、扁平な直方体をなし、直方体の6面中の5面が金属で構成され、残る1面(図10の断面図において左側の面)をガス供給層65が閉じている。   Similar to the surface treatment apparatus according to the second embodiment, the surface treatment apparatus according to the third embodiment uses the processing gas from the first main electrode 11b side as the anode and the second main electrode 12 as the cathode. It further includes atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) that supply air in a shower shape toward the side and exhaust the processing gas from the second exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62). This is different from the surface treatment apparatus according to the first embodiment. The processing chamber (23, 53, 54, 62) is a rectangular parallelepiped made up of the second electrode (second main electrode) covering insulating film 23, the processing chamber bottom lid 53, the processing chamber top lid 54, and the intake side adjustment chamber 62. Side plates (not shown) that constitute four sides and are opposed to each other in front of and behind the sheet of FIG. 10 constitute two sides of the rectangular parallelepiped. The intake side adjustment chamber 62 has a flat rectangular parallelepiped shape, and five of the six surfaces of the rectangular parallelepiped are made of metal, and the gas supply layer 65 is closed on the remaining surface (the left surface in the cross-sectional view of FIG. 10). .

雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)は、図10に示すように吸気側調整室62、吸気側調整室62からの処理ガスを均一に分布させて透過させる多孔質セラミックからなるガス供給層65、ガス供給層65の表面に設けられ、複数のガス供給穴66bを有する第1電極(第1主電極)保護層25bを備える。複数のガス供給穴66は、第1電極(第1主電極)保護層25bを貫通するテーパ状の貫通穴であり、図7に示すように、一定ピッチで2次元マトリクス状に配置されている。一方、第2電極(第2主電極)12の上に、高純度石英ガラス等の第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23が設けられている。   As shown in FIG. 10, the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is a gas supply made of porous ceramic that allows the processing gas from the intake side adjustment chamber 62 and the intake side adjustment chamber 62 to be uniformly distributed and permeated. The first electrode (first main electrode) protective layer 25b is provided on the surface of the layer 65 and the gas supply layer 65 and has a plurality of gas supply holes 66b. The plurality of gas supply holes 66 are tapered through holes penetrating the first electrode (first main electrode) protective layer 25b, and are arranged in a two-dimensional matrix at a constant pitch as shown in FIG. . On the other hand, a second electrode (second main electrode) covering insulating film 23 such as high-purity quartz glass is provided on the second electrode (second main electrode) 12.

更に、第3の実施の形態に係る表面処理装置は図10に示すように、処理ガスを収納するガスボンベ等のガス源33と、このガス源33に接続された第1吸気側配管67及び第2吸気側配管61と、第1吸気側配管67に接続された第1吸気側バルブ43と、第2吸気側配管61に接続された第2吸気側バルブ41とを備える。第1吸気側バルブ43、第2吸気側バルブ41には、ガスの流量調整が容易なニードルバルブ等を採用することが好ましい。   Furthermore, as shown in FIG. 10, the surface treatment apparatus according to the third embodiment includes a gas source 33 such as a gas cylinder that stores a processing gas, a first intake side pipe 67 connected to the gas source 33, and a first gas source 33. A second intake side pipe 61; a first intake side valve 43 connected to the first intake side pipe 67; and a second intake side valve 41 connected to the second intake side pipe 61. For the first intake side valve 43 and the second intake side valve 41, it is preferable to employ a needle valve or the like that allows easy adjustment of the gas flow rate.

管状の被処理物21の内部にはガス源33から第1吸気側配管67及び第1吸気側バルブ43を介して、上流側から処理ガスが供給され,下流に設けられた真空ポンプ(第2ポンプ)31により,処理ガスが被処理物21内を流れ、被処理物21内は20〜30kPa程度の大気圧に近いが、大気圧以下の処理圧力に保たれる。   A processing gas is supplied from the upstream side to the inside of the tubular workpiece 21 from the gas source 33 via the first intake side pipe 67 and the first intake side valve 43, and a vacuum pump (second pump) provided downstream. The processing gas flows through the workpiece 21 by the pump 31, and the inside of the workpiece 21 is close to the atmospheric pressure of about 20 to 30 kPa, but is maintained at a processing pressure equal to or lower than the atmospheric pressure.

一方、処理室(23,53,54,62)には、ガス源33から第2吸気側配管61及び第2吸気側バルブ41を介して、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から処理ガスがシャワー状に均一化されて供給される。雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から供給された処理ガスは、処理室(23,53,54,62)の第2排気側配管63から排気される。このため、図10に示すように、第3の実施の形態に係る表面処理装置では、管状の被処理物21の他端(下流側)側に被処理物21の外面を囲む空間を減圧する第2の真空ポンプ(第2ポンプ)31を備える。第2の真空ポンプ(第2ポンプ)31は、第2排気側配管63及び第2排気側バルブ42を介して、処理室(23,53,54,62)に接続されている。一方、第1の真空ポンプ(第1ポンプ)32は、第1排気側配管68及び第1排気側バルブ44を介して、被処理物21の他端(下流側)に接続されている。第1排気側バルブ44、及び第2排気側バルブ42は、排気コンダクタンスが調整可能なバリアブルコンダクタンスバルブを用いるのが好ましい。   On the other hand, the process chambers (23, 53, 54, 62) are supplied from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66 b, 25 b) from the gas source 33 through the second intake side pipe 61 and the second intake side valve 41. The processing gas is supplied in a uniform shower shape. The processing gas supplied from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is exhausted from the second exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62). For this reason, as shown in FIG. 10, in the surface treatment apparatus according to the third embodiment, the space surrounding the outer surface of the workpiece 21 is decompressed on the other end (downstream side) side of the tubular workpiece 21. A second vacuum pump (second pump) 31 is provided. The second vacuum pump (second pump) 31 is connected to the processing chamber (23, 53, 54, 62) via the second exhaust side pipe 63 and the second exhaust side valve 42. On the other hand, the first vacuum pump (first pump) 32 is connected to the other end (downstream side) of the workpiece 21 via the first exhaust side pipe 68 and the first exhaust side valve 44. The first exhaust side valve 44 and the second exhaust side valve 42 are preferably variable conductance valves whose exhaust conductance can be adjusted.

処理室上蓋54には、管状の被処理物21の一端(上流側)を密閉状態で保持する上部被処理物保持具52が接続され、処理室底蓋53には、被処理物21の他端(下流側)を密閉状態で保持する底部被処理物保持具51が接続されている。上部被処理物保持具52及び底部被処理物保持具51は、周知のガス配管継ぎ手や真空部品等に用いられている構造を、被処理物21の材質、形状や寸法に応じて、適宜変更を加えて、設計すれば良い。   Connected to the processing chamber upper lid 54 is an upper processing object holder 52 for holding one end (upstream side) of the tubular processing object 21 in a sealed state. A bottom workpiece holder 51 that holds the end (downstream side) in a sealed state is connected. For the upper workpiece holder 52 and the lower workpiece holder 51, the structure used for a well-known gas pipe joint or vacuum component is appropriately changed according to the material, shape, and dimensions of the workpiece 21. And design.

図10では、第2主電極12を接地して陰極として用い、第1主電極11bに高圧を印加して陽極として用いた場合を例示しているが、パルス電源14の極性を反転して、第2主電極12を陽極、第1主電極11bを陰極としても良い。第1主電極11bを陰極とした場合は、第1主電極11bを板状電極の形状にして接地され、第2主電極12を梯子型電極として高圧が印加され、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)は第2主電極12側に設けられる。   FIG. 10 illustrates a case where the second main electrode 12 is grounded and used as a cathode, and a high voltage is applied to the first main electrode 11b and used as an anode, but the polarity of the pulse power supply 14 is reversed, The second main electrode 12 may be an anode and the first main electrode 11b may be a cathode. When the first main electrode 11b is a cathode, the first main electrode 11b is grounded in the shape of a plate electrode, a high voltage is applied with the second main electrode 12 as a ladder electrode, and atmosphere adjusting means (62, 65). , 66b, 25b) are provided on the second main electrode 12 side.

第1の実施の形態と同様に、第3の実施の形態に係る表面処理装置において、管状の被処理物21としては、長さ4〜7m以上の長尺、且つ内径7〜5mm以下の細管でも処理可能であるが、長さ4m以下、内径7mm以上であっても処理可能である。又、被処理物21の断面形状は円形に限定されるものではないことは、第1の実施の形態で説明した通りである。図示を省略しているが、被処理物21がフレキシブルな長尺細管であれば、被処理物21の一端(上流側)及び他端(下流側)に、被処理物21を巻き込む第1及び第2のリールを設け、第1のリールから被処理物21を巻き戻し、第2のリールで被処理物21を巻き上げて順次、部分的に被処理物21の内部の表面処理をするようにしても良いが、この場合は、第1及び第2のリールを処理室(23,53,54,62)の内部に収納する構造が好ましい。   As in the first embodiment, in the surface treatment apparatus according to the third embodiment, the tubular workpiece 21 is a long tube having a length of 4 to 7 m or more and a narrow tube having an inner diameter of 7 to 5 mm or less. However, it can be processed even if the length is 4 m or less and the inner diameter is 7 mm or more. Further, as described in the first embodiment, the cross-sectional shape of the workpiece 21 is not limited to a circle. Although illustration is omitted, if the workpiece 21 is a flexible long thin tube, the first and the second workpiece 21 are wound around one end (upstream side) and the other end (downstream side) of the workpiece 21. A second reel is provided, the workpiece 21 is rewound from the first reel, the workpiece 21 is wound up by the second reel, and the surface treatment of the inside of the workpiece 21 is partially performed sequentially. In this case, however, a structure in which the first and second reels are accommodated in the processing chambers (23, 53, 54, 62) is preferable.

励起粒子供給系(17,18)は、図10では、第1の実施の形態で説明したと同様に、被処理物21の上流側の導入配管60を挟んで平行平板電極を構成する第1補助電極17及び第2補助電極18と、初期プラズマを引き起こす電気パルス(補助パルス)を第1補助電極17及び第2補助電極18間に印加する補助パルス電源(図示省略)とを備える。導入配管60は誘電体からなる配管である。励起粒子供給系は、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給することができれば良いので、必ずしも、図10に例示したような平行平板電極構造に限定されるものではなく、インダクティブなプラズマ源等他の構造で初期プラズマを励起しても構わないのは、第1の実施の形態に係る表面処理装置の場合と同様である。   In FIG. 10, the excited particle supply system (17, 18) is a first parallel plate electrode that sandwiches the introduction pipe 60 on the upstream side of the workpiece 21, as described in the first embodiment. The auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18, and an auxiliary pulse power source (not shown) for applying an electric pulse (auxiliary pulse) causing initial plasma between the first auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18 are provided. The introduction pipe 60 is a pipe made of a dielectric. The excited particle supply system is not limited to the parallel plate electrode structure as illustrated in FIG. 10 as long as it can supply the initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge, and is not necessarily limited to an inductive plasma source or the like. The initial plasma may be excited with another structure as in the case of the surface treatment apparatus according to the first embodiment.

初期プラズマの励起後、図10に示す表面処理装置は、プラズマに含まれるラジカルにより、管状の被処理物21の内面及び外面を処理する。第3の実施の形態に係る表面処理装置においては、被処理物21には上流から処理ガスとして高純度窒素ガスが供給されるが、「処理ガス」は必ずしも窒素ガスに限定されるものではない。例えば、被処理物21の内面及び外面の殺菌、滅菌等の目的のためには、ハロゲン系の化合物ガス等の種々の活性なガス若しくは、これらの活性なガスのいずれかと窒素ガスの混合ガス等、種々の他のガスが採用可能である。   After the excitation of the initial plasma, the surface treatment apparatus shown in FIG. 10 treats the inner surface and the outer surface of the tubular workpiece 21 with radicals contained in the plasma. In the surface treatment apparatus according to the third embodiment, high-purity nitrogen gas is supplied to the workpiece 21 as a treatment gas from upstream, but the “treatment gas” is not necessarily limited to nitrogen gas. . For example, for the purpose of sterilization and sterilization of the inner and outer surfaces of the workpiece 21, various active gases such as halogen-based compound gas, or a mixed gas of any of these active gases and nitrogen gas, etc. Various other gases can be employed.

第1主電極11b及び第2主電極12間には、図4に示すような高繰り返しの高電圧パルスが印加される。図4(a)には、電気パルス(主パルス)のパルス幅として半値幅で300nsの場合を例示したが、主パルスのパルス幅としては、半値幅で10〜500ns程度が好適である。第3の実施の形態に係る表面処理装置においては、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11bと第2主電極12間の距離を15mmとした場合、高電圧パルスの繰り返し周波数2kHz,電圧波高値24kV程度が、好適である。高電圧パルスの繰り返し周波数2kHzの場合は、図4に示すように繰り返し周期が500μsであり、デューティ比は0.3/500=0.006となるので、高周波放電の場合のように、熱プラズマが生成されることなく、非熱平衡低温プラズマが安定且つ効率良く生成される。   A high-repetition high voltage pulse as shown in FIG. 4 is applied between the first main electrode 11b and the second main electrode 12. Although FIG. 4A illustrates the case where the half width is 300 ns as the pulse width of the electric pulse (main pulse), the half width is preferably about 10 to 500 ns as the pulse width of the main pulse. In the surface treatment apparatus according to the third embodiment, when the distance between the first main electrode 11b and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode as a whole is 15 mm, the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, A voltage peak value of about 24 kV is suitable. When the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, the repetition period is 500 μs and the duty ratio is 0.3 / 500 = 0.006 as shown in FIG. Is generated stably and efficiently.

<3つの動作モード>
第3の実施の形態に係る表面処理装置には、3つの動作モードがある。即ち、管状の被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモード、被処理物21の外部のみで放電を起こさせるモード、被処理物21の内部と外部の両方で放電を起こさせるモードである。
<Three operation modes>
The surface treatment apparatus according to the third embodiment has three operation modes. That is, a mode in which discharge is caused only inside the tubular workpiece 21, a mode in which discharge is caused only outside the workpiece 21, and a mode in which discharge is caused both inside and outside the workpiece 21. .

(a)被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモード:
第1の実施の形態に係る表面処理装置において説明したように、平行平板電極を構成する第1主電極11bと第2主電極12内に,電極面に平行に誘電体からなる被処理物21を入れた場合,誘電体の誘電率εが気体の誘電率εよりも大きければ,おおよその電界分布は図5のようになり、被処理物21内では絶縁破壊電界が大きくなる。したがって,誘電体からなる被処理物21の内部で放電を起こさせるためには,被処理物21内部の気体圧力P1を10〜40kPa程度にして、被処理物21の外部の気体圧力P2よりも下げておくことが好ましい。そして、被処理物21の外部の気体圧力P2は、大気圧P3=101kPaと等しいか80〜90kPa程度に大気圧P3よりも極く僅か下げておくことが好ましい。即ち、
1 < P2 ≦ P3 ……(1)
となるように、第1吸気側バルブ43、第2吸気側バルブ41、第1排気側バルブ44、及び第2排気側バルブ42を調整すれば良い。或いは、被処理物21内部の気体圧力P1を10〜40kPa程度にして、被処理物21の外部の気体圧力P2を10-3Pa〜10-5Pa以下の圧力として:
2 ≪ P1 < P3 ……(2)
となるように、第1吸気側バルブ43、第2吸気側バルブ41、第1排気側バルブ44、及び第2排気側バルブ42を調整しても良い。このため、例えば、圧力計を第1排気側配管68及び第2排気側配管63に設け、帰還制御で第1吸気側バルブ43、第2吸気側バルブ41、第1排気側バルブ44、及び第2排気側バルブ42を調整するようにしても良い。或いは、第1吸気側配管67及び第2吸気側配管61に流量を制御するマスフローコントローラを設けても良い。圧力計は、第1吸気側バルブ43及び第2吸気側バルブ41のそれぞれの下流側に設けても良い。
(A) Mode in which discharge is caused only inside the workpiece 21:
As described in the surface treatment apparatus according to the first embodiment, the workpiece 21 made of a dielectric material parallel to the electrode surface in the first main electrode 11b and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode. When the dielectric constant ε 2 of the dielectric is larger than the dielectric constant ε 1 of the gas, the approximate electric field distribution is as shown in FIG. 5, and the dielectric breakdown electric field is increased in the workpiece 21. Therefore, in order to cause discharge inside the workpiece 21 made of a dielectric, the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 is set to about 10 to 40 kPa, and the gas pressure P 2 outside the workpiece 21 is set. It is preferable to lower it. The gas pressure P 2 outside the workpiece 21 is preferably equal to the atmospheric pressure P 3 = 101 kPa or slightly lower than the atmospheric pressure P 3 to about 80 to 90 kPa. That is,
P 1 <P 2 ≦ P 3 (1)
The first intake side valve 43, the second intake side valve 41, the first exhaust side valve 44, and the second exhaust side valve 42 may be adjusted so that Alternatively, the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 is set to about 10 to 40 kPa, and the gas pressure P 2 outside the workpiece 21 is set to a pressure of 10 −3 Pa to 10 −5 Pa or less:
P 2 << P 1 <P 3 (2)
The first intake side valve 43, the second intake side valve 41, the first exhaust side valve 44, and the second exhaust side valve 42 may be adjusted so that For this reason, for example, pressure gauges are provided in the first exhaust side pipe 68 and the second exhaust side pipe 63, and the first intake side valve 43, the second intake side valve 41, the first exhaust side valve 44, and the 2 The exhaust side valve 42 may be adjusted. Alternatively, a mass flow controller for controlling the flow rate may be provided in the first intake side pipe 67 and the second intake side pipe 61. The pressure gauge may be provided on the downstream side of each of the first intake side valve 43 and the second intake side valve 41.

(1)式又は(2)式で示す圧力条件に設定した後、第2吸気側バルブ41と第2排気側バルブ42を閉じ、被処理物21の外部のガス流を止め、被処理物21の内部のみにガス流を形成する。そして、励起粒子供給系(17,18)を起動して、ガス流に初期プラズマを供給し、更に、第1主電極11b及び第2主電極12間に、図4に示すような高繰り返しの高電圧パルスを印加すれば、非熱平衡低温プラズマ流が、被処理物21の内部を輸送され、被処理物21の内面の表面処理が達成される。   After setting the pressure condition represented by the expression (1) or (2), the second intake side valve 41 and the second exhaust side valve 42 are closed, the gas flow outside the object 21 is stopped, and the object 21 is processed. A gas flow is formed only in the interior. Then, the excited particle supply system (17, 18) is activated to supply the initial plasma to the gas flow, and between the first main electrode 11b and the second main electrode 12, a high repetition rate as shown in FIG. When the high voltage pulse is applied, the non-thermal equilibrium low-temperature plasma flow is transported inside the workpiece 21 and the surface treatment of the inner surface of the workpiece 21 is achieved.

(b)被処理物21の外部のみで放電を起こさせるモード:
被処理物21の外部のみで放電を起こさせるためには,被処理物21内部の気体圧力P1を70〜90kPa程度の比較的高めの値に設定し、被処理物21の外部の気体圧力P2よりも極く僅か低いか、ほぼ同じ程度にしておく。そして、被処理物21の外部の気体圧力P2を、大気圧P3=101kPaと等しいか80〜90kPa程度に大気圧P3よりも極く僅か下げるようにすれば良い。即ち、
1 ≦ P2 ≦ P3 ……(3)
となるように、第1吸気側バルブ43、第2吸気側バルブ41、第1排気側バルブ44、及び第2排気側バルブ42を調整すれば良い。但し、被処理物21内部の気体圧力P1は、必ずしも、被処理物21の外部の気体圧力P2よりも低い必要はなく、被処理物21内部の気体圧力P1を大気圧P3=101kPaとほぼ等しいか大気圧P3以上にし、且つ被処理物21の外部の気体圧力P2も大気圧P3と等しいか80〜90kPa程度に大気圧P3よりも極く僅か下げるように:
2 ≦ P1 ≒ P3 ……(4)
2 ≦ P3 < P1 ……(5)
としても良い。或いは、被処理物21内部の気体圧力P1を10-3Pa〜10-5Pa以下の圧力にして、被処理物21の外部の気体圧力P2を大気圧P3=101kPaと等しいか80〜90kPa程度の圧力として:
1 ≪ P2 ≦ P3 ……(6)
となるように、第1吸気側バルブ43、第2吸気側バルブ41、第1排気側バルブ44、及び第2排気側バルブ42を調整しても良い。(3)式、(4)式、(5)式又は(6)式で示す圧力条件に設定した後、第1吸気側バルブ43及び第1排気側バルブ44を閉じ、被処理物21の内部のガス流を止める。そして、処理室(23,53,54,62)には、ガス源33から第2吸気側配管61及び第2吸気側バルブ41を介して、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から処理ガスがシャワー状に供給された状態で、第1主電極11b及び第2主電極12間には、図4に示すような高繰り返しの高電圧パルスを印加すれば、ファインストリーマ放電により、非熱平衡低温プラズマが、被処理物21の外部に形成され、被処理物21の外面の表面処理が達成される。被処理物21の外部のみで放電を起こさせるモードでは、励起粒子供給系(17,18)を起動しないことは勿論である。
(B) Mode in which discharge is caused only outside the workpiece 21:
In order to cause discharge only outside the workpiece 21, the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 is set to a relatively high value of about 70 to 90 kPa, and the gas pressure outside the workpiece 21 is set. It is slightly lower than P 2 or approximately the same level. Then, the gas pressure P 2 outside the workpiece 21 may be made to be slightly lower than the atmospheric pressure P 3 to be equal to the atmospheric pressure P 3 = 101 kPa or about 80 to 90 kPa. That is,
P 1 ≦ P 2 ≦ P 3 (3)
The first intake side valve 43, the second intake side valve 41, the first exhaust side valve 44, and the second exhaust side valve 42 may be adjusted so that However, the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 is not necessarily lower than the gas pressure P 2 outside the workpiece 21, and the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 is equal to the atmospheric pressure P 3 = The gas pressure P 2 outside the workpiece 21 is approximately equal to 101 kPa or higher than the atmospheric pressure P 3 , and the atmospheric pressure P 3 is also equal to the atmospheric pressure P 3 or slightly lower than the atmospheric pressure P 3 to about 80 to 90 kPa:
P 2 ≤ P 1 ≒ P 3 (4)
P 2 ≦ P 3 <P 1 (5)
It is also good. Alternatively, the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 is set to a pressure of 10 −3 Pa to 10 −5 Pa or less, and the gas pressure P 2 outside the workpiece 21 is equal to the atmospheric pressure P 3 = 101 kPa or 80 As a pressure of about ~ 90 kPa:
P 1 << P 2 ≤P 3 (6)
The first intake side valve 43, the second intake side valve 41, the first exhaust side valve 44, and the second exhaust side valve 42 may be adjusted so that After setting the pressure conditions shown in the formulas (3), (4), (5), or (6), the first intake side valve 43 and the first exhaust side valve 44 are closed, and the inside of the workpiece 21 Stop the gas flow. The processing chambers (23, 53, 54, 62) are supplied from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66 b, 25 b) from the gas source 33 through the second intake side pipe 61 and the second intake side valve 41. When a high-repetitive high voltage pulse as shown in FIG. 4 is applied between the first main electrode 11b and the second main electrode 12 in a state where the processing gas is supplied in a shower shape, non-flow is caused by fine streamer discharge. Thermal equilibrium low temperature plasma is formed outside the workpiece 21, and surface treatment of the outer surface of the workpiece 21 is achieved. Of course, the excited particle supply system (17, 18) is not activated in the mode in which the discharge is caused only outside the workpiece 21.

(c)被処理物21の内部と外部の両方で放電を起こさせるモード:
被処理物21の内部と外部の両方で放電を起こさせるためには,被処理物21内部の気体圧力P1を10〜40kPa程度にして、被処理物21の外部の気体圧力P2よりも下げておくことが好ましい。そして、被処理物21の外部の気体圧力P2は、大気圧P3=101kPaと等しいか80〜90kPa程度に大気圧P3よりも極く僅か下げて、上記の(1)式で示す圧力条件になるように、第1吸気側バルブ43、第2吸気側バルブ41、第1排気側バルブ44、及び第2排気側バルブ42を調整する。
(C) Mode in which discharge is caused both inside and outside the workpiece 21:
In order to cause electric discharge both inside and outside the workpiece 21, the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 is set to about 10 to 40 kPa, and is higher than the gas pressure P 2 outside the workpiece 21. It is preferable to keep it down. The gas pressure P 2 outside the workpiece 21 is equal to the atmospheric pressure P 3 = 101 kPa or slightly lower than the atmospheric pressure P 3 to about 80 to 90 kPa, and is expressed by the above equation (1). The first intake side valve 43, the second intake side valve 41, the first exhaust side valve 44, and the second exhaust side valve 42 are adjusted so as to satisfy the conditions.

(1)式で示す圧力条件に設定した後、励起粒子供給系(17,18)を起動して、ガス流に初期プラズマを供給し、更に、第1主電極11b及び第2主電極12間には、図4に示すような高繰り返しの高電圧パルスが印加すれば、非熱平衡低温プラズマ流が、被処理物21の内部を輸送され、被処理物21の内面の表面処理が達成されると同時に、処理室(23,53,54,62)には、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から処理ガスがシャワー状に供給されているので、ファインストリーマ放電が生じ、非熱平衡低温プラズマが、被処理物21の外部に形成され、被処理物21の外面の表面処理も同時に達成される。   After setting the pressure condition shown by the equation (1), the excited particle supply system (17, 18) is activated to supply the initial plasma to the gas flow, and between the first main electrode 11b and the second main electrode 12. If a high-repetitive high-voltage pulse as shown in FIG. 4 is applied, the non-thermal equilibrium low-temperature plasma flow is transported inside the workpiece 21 and the surface treatment of the inner surface of the workpiece 21 is achieved. At the same time, since the processing gas is supplied to the processing chambers (23, 53, 54, 62) from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) in a shower form, fine streamer discharge occurs and non-thermal equilibrium occurs. The low temperature plasma is formed outside the workpiece 21 and the surface treatment of the outer surface of the workpiece 21 is achieved at the same time.

(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態に係る表面処理装置は、図11に示すように、長尺細管である管状の被処理物21を収納する収納チューブ71を用意し、被処理物21の内部及び外部の両方にプラズマ流を流し、被処理物21の内面と外面とを同時に処理するようにしても良い。即ち、その他の実施の形態に係る表面処理装置は、図11に示すように、処理ガスを収納するガスボンベ等のガス源33と、このガス源33に第1吸気側配管を介して接続された第1吸気側バルブ43と、第2吸気側配管を介して接続された第2吸気側バルブ41とを備える。管状の被処理物21の内部にはガス源33から第1吸気側バルブ43を介して、上流側から処理ガスが供給され,下流に設けられた真空ポンプ(第1ポンプ)32により,処理ガスが被処理物21内を流れ、被処理物21内は20〜30kPa程度の、大気圧に近いが、大気圧以下の処理圧力に保たれる。一方、収納チューブ71により構成された処理室(23,53,54,62)には、ガス源33から第2吸気側バルブ41を介して、上流側から処理ガスが供給され,下流に設けられた真空ポンプ(第2ポンプ)31により,処理ガスが収納チューブ71内を流れ、収納チューブ71内は80〜90kPa程度の大気圧に近いが、大気圧以下の処理圧力に保たれる。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 11, the surface treatment apparatus according to the fourth embodiment of the present invention prepares a storage tube 71 that houses a tubular workpiece 21 that is a long thin tube, and the inside of the workpiece 21. In addition, a plasma flow may be flowed to both the outside and the outside, and the inner surface and the outer surface of the workpiece 21 may be processed simultaneously. That is, as shown in FIG. 11, the surface treatment apparatus according to another embodiment is connected to a gas source 33 such as a gas cylinder for storing a processing gas, and the gas source 33 via a first intake side pipe. A first intake side valve 43 and a second intake side valve 41 connected via a second intake side pipe are provided. Processing gas is supplied from the upstream side to the inside of the tubular workpiece 21 through the first intake side valve 43 from the gas source 33, and the processing gas is supplied by a vacuum pump (first pump) 32 provided downstream. Flows in the workpiece 21, and the inside of the workpiece 21 is maintained at a processing pressure of about 20 to 30 kPa, which is close to atmospheric pressure, but less than atmospheric pressure. On the other hand, the processing chamber (23, 53, 54, 62) constituted by the storage tube 71 is supplied with processing gas from the upstream side through the second intake side valve 41 from the gas source 33 and is provided downstream. Further, the processing gas flows through the storage tube 71 by the vacuum pump (second pump) 31, and the processing tube 71 is maintained at a processing pressure equal to or lower than atmospheric pressure, although it is close to atmospheric pressure of about 80 to 90 kPa.

収納チューブ71と管状の被処理物21の外面との間の密閉空間を真空排気するために、収納チューブ上キャップ73及び収納チューブ底キャップ72が、それぞれ収納チューブ71の上端と下端とに密着し、2重管構造の密閉空間を構成している。   In order to evacuate the sealed space between the storage tube 71 and the outer surface of the tubular workpiece 21, the storage tube upper cap 73 and the storage tube bottom cap 72 are in close contact with the upper end and the lower end of the storage tube 71, respectively. It constitutes a sealed space with a double pipe structure.

更に、管状の被処理物21を収納した収納チューブ71を挟むように互いに対峙して配置され、平行平板電極を構成する第1主電極11b及び第2主電極12と、収納チューブ71の上流側を挟んで平行平板電極を構成する第1補助電極17及び第2補助電極18とを備える。   Further, the first main electrode 11b and the second main electrode 12 which are arranged to face each other so as to sandwich the storage tube 71 storing the tubular workpiece 21 and constitute parallel plate electrodes, and the upstream side of the storage tube 71 A first auxiliary electrode 17 and a second auxiliary electrode 18 that constitute parallel plate electrodes with the electrode interposed therebetween.

管状の被処理物21の内部と外部の両方で放電を起こさせるためには,被処理物21内部の気体圧力P1を10〜40kPa程度にして、収納チューブ71と被処理物21の間の気体圧力P2よりも下げておくことが好ましい。そして、収納チューブ71と被処理物21の間の気体圧力P2は、大気圧P3=101kPaと等しいか80〜90kPa程度に大気圧P3よりも極く僅か下げるように、第1吸気側バルブ43、第2吸気側バルブ41、第1排気側バルブ44、及び第2排気側バルブ42を調整すれば良い。所定の圧力条件に設定した後、励起粒子供給系(17,18)を起動して、被処理物21内及び収納チューブ71と被処理物21の外面との間の密閉空間の両方のガス流に、それぞれ初期プラズマを供給し、更に、第1主電極11b及び第2主電極12間には、図4に示すような高繰り返しの高電圧パルスを印加すれば、非熱平衡低温プラズマ流が、被処理物21の内部及び外部をそれぞれ輸送され、被処理物21の内面及び外面の表面処理が同時に達成される。 In order to cause discharge both inside and outside the tubular workpiece 21, the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 is set to about 10 to 40 kPa, and between the storage tube 71 and the workpiece 21. it is preferable to be lower than the gas pressure P 2. The gas pressure P 2 between the storage tube 71 and the workpiece 21 is equal to the atmospheric pressure P 3 = 101 kPa or about 80 to 90 kPa so as to be slightly lower than the atmospheric pressure P 3. The valve 43, the second intake side valve 41, the first exhaust side valve 44, and the second exhaust side valve 42 may be adjusted. After setting to a predetermined pressure condition, the excited particle supply system (17, 18) is started, and the gas flow in both the processing object 21 and the sealed space between the storage tube 71 and the outer surface of the processing object 21 is performed. In addition, if an initial plasma is supplied and a high voltage pulse as shown in FIG. 4 is applied between the first main electrode 11b and the second main electrode 12, a non-thermal equilibrium low temperature plasma flow is obtained. The inside and outside of the workpiece 21 are respectively transported, and the surface treatment of the inner surface and the outer surface of the workpiece 21 is achieved at the same time.

(第5の実施の形態)
本発明の第5の実施の形態に係る表面処理装置は、図12に示すように、誘電体からなる壺状の被処理物21の首部に首部アダプタ19が設けられ、この首部アダプタ19には首部アダプタ19を貫通する導入配管60と排気側配管68がほぼ平行に設けられている。導入配管60は誘電体からなる配管である。導入配管60から壺状の被処理物21の内部に処理ガスが導入され、排気側配管68から処理ガスが排出される。被処理物21を挟むように、平行平板電極を構成する第1主電極11及び第2主電極12とが、互いに対峙して配置されている。導入配管60の一部には、放電開始初期に、導入配管60から導入されるガス流に初期プラズマを供給する励起粒子供給系(16,17,18)が設けられている。励起粒子供給系(16,17,18)は、導入配管60の一部を挟んで平行平板電極を構成する第1補助電極17及び第2補助電極18と、初期プラズマを引き起こす電気パルス(補助パルス)を第1補助電極17及び第2補助電極18間に印加する補助パルス電源16とを備える。一方、第1主電極11及び第2主電極12のそれぞれには、励起粒子供給系(16,17,18)が生成した初期プラズマを維持し、被処理物21の内部にプラズマ流を引き起こす電気パルス(主パルス)を第1主電極11及び第2主電極12間に印加するパルス電源14が接続されている。
(Fifth embodiment)
In the surface treatment apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 12, a neck adapter 19 is provided at the neck of a bowl-shaped workpiece 21 made of a dielectric material. An introduction pipe 60 penetrating the neck adapter 19 and an exhaust side pipe 68 are provided substantially in parallel. The introduction pipe 60 is a pipe made of a dielectric. A processing gas is introduced into the bowl-shaped workpiece 21 from the introduction pipe 60, and the processing gas is discharged from the exhaust side pipe 68. The first main electrode 11 and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode are arranged so as to face each other so as to sandwich the workpiece 21. A part of the introduction pipe 60 is provided with an excited particle supply system (16, 17, 18) for supplying initial plasma to the gas flow introduced from the introduction pipe 60 at the beginning of discharge. The excited particle supply system (16, 17, 18) includes a first auxiliary electrode 17 and a second auxiliary electrode 18 that form parallel plate electrodes across a part of the introduction pipe 60, and an electric pulse (auxiliary pulse) that causes initial plasma. ) Is applied between the first auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18. On the other hand, each of the first main electrode 11 and the second main electrode 12 maintains an initial plasma generated by the excited particle supply system (16, 17, 18), and causes electricity to cause a plasma flow inside the workpiece 21. A pulse power supply 14 for applying a pulse (main pulse) between the first main electrode 11 and the second main electrode 12 is connected.

パルス電源14からは、第1主電極11及び第2主電極12間に、第1の実施の形態で説明したような(図4参照。)高繰り返しの高電圧パルスが印加される。図4(a)には、電気パルス(主パルス)のパルス幅として半値幅で300nsの場合を例示したが、主パルスのパルス幅としては、半値幅で10〜500ns程度が好適である。図12では、第2主電極12を接地して陰極として用い、第1主電極11に高圧を印加して陽極として用いた場合を例示しているが、パルス電源14の極性を反転して、第2主電極12を陽極、第1主電極11を陰極としても良い。   From the pulse power supply 14, a high voltage pulse of high repetition as described in the first embodiment (see FIG. 4) is applied between the first main electrode 11 and the second main electrode 12. Although FIG. 4A illustrates the case where the half width is 300 ns as the pulse width of the electric pulse (main pulse), the half width is preferably about 10 to 500 ns as the pulse width of the main pulse. FIG. 12 illustrates a case where the second main electrode 12 is grounded and used as a cathode, and a high voltage is applied to the first main electrode 11 and used as an anode, but the polarity of the pulse power supply 14 is reversed, The second main electrode 12 may be an anode, and the first main electrode 11 may be a cathode.

更に、第5の実施の形態に係る表面処理装置においては、導入配管60には吸気側バルブ43が接続され、この吸気側バルブ43には吸気側配管67が接続され、この吸気側配管67には、処理ガスを収納するガスボンベ等のガス源33が接続されている。吸気側バルブ43には、ガスの流量調整が容易なニードルバルブ等を採用することが好ましい。   Furthermore, in the surface treatment apparatus according to the fifth embodiment, an intake side valve 43 is connected to the introduction pipe 60, and an intake side pipe 67 is connected to the intake side valve 43. Is connected to a gas source 33 such as a gas cylinder for storing the processing gas. It is preferable to employ a needle valve or the like that allows easy adjustment of the gas flow rate for the intake side valve 43.

一方、導入配管60から導入された処理ガスを排気し、被処理物21の内部のガス流の圧力を処理圧力に設定するために、排気側配管68には、排気側バルブ44を介して、真空ポンプ32が接続されている。排気側バルブ44は、排気コンダクタンスが調整可能なバリアブルコンダクタンスバルブを用いるのが好ましい。このように構成することにより、壺状の被処理物21の内部にはガス源33から吸気側配管67及び吸気側バルブ43を介して、首部に設けられた導入配管60から処理ガスが供給され,首部に設けられた排気側配管68から真空ポンプ32により,処理ガスを排気することにより、被処理物21内を20〜30kPa程度の大気圧に近いが、大気圧以下の処理圧力に保たれる。   On the other hand, in order to exhaust the processing gas introduced from the introduction pipe 60 and set the pressure of the gas flow inside the workpiece 21 to the processing pressure, the exhaust side pipe 68 is connected via the exhaust side valve 44. A vacuum pump 32 is connected. The exhaust side valve 44 is preferably a variable conductance valve whose exhaust conductance is adjustable. With this configuration, the processing gas is supplied from the gas source 33 through the intake side pipe 67 and the intake side valve 43 to the inside of the bowl-shaped workpiece 21 from the introduction pipe 60 provided at the neck. By exhausting the processing gas from the exhaust side pipe 68 provided at the neck portion by the vacuum pump 32, the inside of the workpiece 21 is close to the atmospheric pressure of about 20 to 30 kPa, but the processing pressure is kept below the atmospheric pressure. It is.

第5の実施の形態に係る表面処理装置においては、平行平板電極を構成する第1主電極11と第2主電極12間の距離を15mmとした場合、高電圧パルスの繰り返し周波数2kHz,電圧波高値24kV程度が、好適である。高電圧パルスの繰り返し周波数2kHzの場合は、図4に示すように繰り返し周期が500μsであり、デューティ比は0.3/500=0.006となるので、高周波放電の場合のように、熱プラズマが生成されることなく、非熱平衡低温プラズマが安定且つ効率良く生成される。   In the surface treatment apparatus according to the fifth embodiment, when the distance between the first main electrode 11 and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode is 15 mm, the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, the voltage wave A high value of about 24 kV is suitable. When the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, the repetition period is 500 μs and the duty ratio is 0.3 / 500 = 0.006 as shown in FIG. Is generated stably and efficiently.

第5の実施の形態に係る表面処理装置においては、被処理物21には首部から処理ガスとして高純度窒素ガスが供給されるが、「処理ガス」は必ずしも窒素ガスに限定されるものではない。例えば、被処理物21の内面の殺菌、滅菌等の目的のためには、ハロゲン系の化合物ガス等の種々の活性なガス若しくは、これらの活性なガスのいずれかと窒素ガスの混合ガス等、種々の他のガスが採用可能である。又、被処理物21の断面形状は円形に限定されるものではなく、矩形等でも良いことは、第1の実施の形態で説明した通りである。尚、第5の実施の形態における「壺状の被処理物」の概念には、図12に示すような瓶形状だけでなく、長尺細管の一方の端部を閉じた構造も含まれる。   In the surface treatment apparatus according to the fifth embodiment, high-purity nitrogen gas is supplied from the neck to the object 21 as a treatment gas, but the “treatment gas” is not necessarily limited to nitrogen gas. . For example, for the purpose of sterilization and sterilization of the inner surface of the workpiece 21, various active gases such as a halogen-based compound gas, a mixed gas of any of these active gases and nitrogen gas, etc. Other gases can be employed. Further, as described in the first embodiment, the cross-sectional shape of the workpiece 21 is not limited to a circle but may be a rectangle or the like. In addition, the concept of “a bowl-shaped workpiece” in the fifth embodiment includes not only a bottle shape as shown in FIG. 12 but also a structure in which one end of a long thin tube is closed.

図12においては、励起粒子供給系(16,17,18)を構成する第1補助電極17及び第2補助電極18を、排気側配管68に重ならない位置に設けた例を示したが、図13に示すように、排気側配管68と導入配管60の両方を挟む位置に第1補助電極17及び第2補助電極18を配置しても良い。更に、図14に示すように首部アダプタ19を挟む位置に第1補助電極17及び第2補助電極18を配置しても良い。更に、励起粒子供給系は、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給することができれば良いので、必ずしも、図12〜図14に例示したような平行平板電極構造に限定されるものではなく、インダクティブなプラズマ源等他の構造で初期プラズマを励起しても構わないのは、第1及び第3の実施の形態に係る表面処理装置の場合と同様である。   FIG. 12 shows an example in which the first auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18 constituting the excited particle supply system (16, 17, 18) are provided at positions that do not overlap the exhaust side pipe 68. As shown in FIG. 13, the first auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18 may be disposed at a position sandwiching both the exhaust side pipe 68 and the introduction pipe 60. Furthermore, as shown in FIG. 14, the first auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18 may be arranged at positions sandwiching the neck adapter 19. Furthermore, the excited particle supply system is not necessarily limited to the parallel plate electrode structure as illustrated in FIGS. 12 to 14, as long as it can supply initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge. The initial plasma may be excited by another structure such as an inductive plasma source, as in the case of the surface treatment apparatus according to the first and third embodiments.

(第6の実施の形態)
本発明の第6の実施の形態に係る表面処理装置は、図15に示すように、誘電体からなり、一端(図15において上端)を封じた管状の被処理物21の他端(図15において下端)に、被処理物21の内部に処理ガスを所定の処理圧力で封入する真空マニホールド・ユニット(43,44,45,60,64,69,70)を備える。
(Sixth embodiment)
As shown in FIG. 15, the surface treatment apparatus according to the sixth embodiment of the present invention is made of a dielectric and has the other end (FIG. 15) of a tubular object 21 having one end (the upper end in FIG. 15) sealed. , A vacuum manifold unit (43, 44, 45, 60, 64, 69, 70) for sealing a processing gas inside the workpiece 21 at a predetermined processing pressure is provided.

真空マニホールド・ユニット(43,44,45,60,64,69,70)は、被処理物21の他端に接続された導入配管60と、導入配管60に接続されたマニホールドバルブ45と、マニホールドバルブ45に接続されたT型配管64と、T型配管64に接続された第1吸気側バルブ43及び第1排気側バルブ44と、第1吸気側バルブ43に接続された吸気側配管70と、第1排気側バルブ44に接続された排気側配管69とを備える。導入配管60は誘電体からなる配管である。吸気側配管70には、ガス源33が接続され、排気側配管69には、真空ポンプ30が接続されている。ガス源33は、処理ガスを収納するガスボンベ等である。第1吸気側バルブ43には、ガスの流量調整が容易なニードルバルブ等が採用可能である。   The vacuum manifold unit (43, 44, 45, 60, 64, 69, 70) includes an introduction pipe 60 connected to the other end of the workpiece 21, a manifold valve 45 connected to the introduction pipe 60, and a manifold. A T-type pipe 64 connected to the valve 45, a first intake-side valve 43 and a first exhaust-side valve 44 connected to the T-type pipe 64, and an intake-side pipe 70 connected to the first intake-side valve 43; And an exhaust side pipe 69 connected to the first exhaust side valve 44. The introduction pipe 60 is a pipe made of a dielectric. The gas source 33 is connected to the intake side pipe 70, and the vacuum pump 30 is connected to the exhaust side pipe 69. The gas source 33 is a gas cylinder or the like that stores processing gas. As the first intake side valve 43, a needle valve or the like that can easily adjust the gas flow rate can be adopted.

処理室(23,53,54,62)は、第2吸気側バルブ41を介して、吸気側配管70に接続され、処理室(23,53,54,62)の内部にガス源33から処理ガスが供給可能なように構成されている。ここで、処理室(23,53,54,62)は、第3の実施の形態と同様に、第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23と、処理室底蓋53と、処理室上蓋54と、吸気側調整室62とで直方体の4面を構成し、図15の紙面の手前と奥にそれぞれ対向配置された側板(図示省略)が直方体の残る2面を構成している。吸気側調整室62は、扁平な直方体をなし、直方体の6面中の5面が金属で構成され、残る1面(図15の断面図において左側の面)をガス供給層65が閉じている。処理室(23,53,54,62)には、第2排気側配管63が接続され、第2排気側配管63には第2排気側バルブ42が接続され、第2排気側バルブ42には、排気側配管69を介して真空ポンプ30が接続されている。第1排気側バルブ44及び第2排気側バルブ42は、排気コンダクタンスが調整可能なバリアブルコンダクタンスバルブを用いるのが好ましい。   The processing chambers (23, 53, 54, 62) are connected to the intake side piping 70 via the second intake side valve 41, and the processing chambers (23, 53, 54, 62) are processed from the gas source 33 into the processing chambers (23, 53, 54, 62). The gas can be supplied. Here, as in the third embodiment, the processing chambers (23, 53, 54, 62) include the second electrode (second main electrode) covering insulating film 23, the processing chamber bottom lid 53, and the processing chamber. The upper lid 54 and the intake side adjustment chamber 62 constitute four surfaces of a rectangular parallelepiped, and side plates (not shown) arranged oppositely in front of and behind the paper surface of FIG. 15 constitute two surfaces of the rectangular parallelepiped. The intake side adjustment chamber 62 has a flat rectangular parallelepiped shape, and five of the six surfaces of the rectangular parallelepiped are made of metal, and the gas supply layer 65 is closed on the remaining surface (the left surface in the cross-sectional view of FIG. 15). . A second exhaust side pipe 63 is connected to the processing chamber (23, 53, 54, 62), a second exhaust side valve 63 is connected to the second exhaust side pipe 63, and a second exhaust side valve 42 is connected to the second exhaust side valve 42. The vacuum pump 30 is connected via an exhaust side pipe 69. The first exhaust side valve 44 and the second exhaust side valve 42 are preferably variable conductance valves whose exhaust conductance is adjustable.

先ず、第1吸気側バルブ43を閉じた状態で、マニホールドバルブ45と第1排気側バルブ44を開け、真空ポンプ30により被処理物21の内部を10-1Pa〜10-6Pa程度の到達圧力(バックグランド圧力)に真空排気する。到達圧力に到達後、第1排気側バルブ44を閉じ、第1吸気側バルブ43を開けることにより、管状の被処理物21の内部に、ガス源33から第1吸気側バルブ43、T型配管64、マニホールドバルブ45及び導入配管60を介して、他端側から処理ガスが供給される。被処理物21内が、20〜30kPa程度の大気圧に近いが、大気圧以下の処理圧力に到達した段階で、マニホールドバルブ45を閉じ、被処理物21の内部を処理圧力に維持する。 First, with the first intake side valve 43 closed, the manifold valve 45 and the first exhaust side valve 44 are opened, and the inside of the workpiece 21 reaches about 10 −1 Pa to 10 −6 Pa by the vacuum pump 30. Evacuate to pressure (background pressure). After reaching the ultimate pressure, the first exhaust-side valve 44 is closed and the first intake-side valve 43 is opened, so that the first intake-side valve 43, T-type piping from the gas source 33 is introduced into the tubular workpiece 21. 64, process gas is supplied from the other end side through the manifold valve 45 and the introduction pipe 60. Although the inside of the workpiece 21 is close to the atmospheric pressure of about 20 to 30 kPa, the manifold valve 45 is closed when the processing pressure reaches the atmospheric pressure or lower, and the inside of the workpiece 21 is maintained at the processing pressure.

一方、処理室(23,53,54,62)には、ガス源33から吸気側配管70及び第2吸気側バルブ41を介して、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)に処理ガスが一定の流量で供給される。第3の実施の形態と同様に、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)は、図15に示すように吸気側調整室62、吸気側調整室62からの処理ガスを均一に分布させて透過させる多孔質セラミックからなるガス供給層65、ガス供給層65の表面に設けられ、複数のガス供給穴66bを有する第1電極(第1主電極)保護層25bを備える。複数のガス供給穴66は、第1電極(第1主電極)保護層25bを貫通するテーパ状の貫通穴であり、図7に示すように、一定ピッチで2次元マトリクス状に配置されている。一方、第2電極(第2主電極)12の上に、高純度石英ガラス等の第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23が設けられている。   On the other hand, in the processing chamber (23, 53, 54, 62), the processing gas is supplied from the gas source 33 to the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) via the intake side pipe 70 and the second intake side valve 41. Is supplied at a constant flow rate. As in the third embodiment, the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) uniformly distributes the processing gas from the intake side adjustment chamber 62 and the intake side adjustment chamber 62 as shown in FIG. The first electrode (first main electrode) protective layer 25b having a plurality of gas supply holes 66b is provided on the surface of the gas supply layer 65 and the gas supply layer 65 made of porous ceramic. The plurality of gas supply holes 66 are tapered through holes penetrating the first electrode (first main electrode) protective layer 25b, and are arranged in a two-dimensional matrix at a constant pitch as shown in FIG. . On the other hand, a second electrode (second main electrode) covering insulating film 23 such as high-purity quartz glass is provided on the second electrode (second main electrode) 12.

このため、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から処理ガスがシャワー状に均一化されて処理室(23,53,54,62)の内部の被処理物21の外面を囲む空間に供給される。雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から供給された処理ガスは、処理室(23,53,54,62)から第2排気側配管63を介して排気される。   For this reason, the processing gas from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is made uniform in a shower-like shape, and in the space surrounding the outer surface of the workpiece 21 inside the processing chamber (23, 53, 54, 62). Supplied. The processing gas supplied from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is exhausted from the processing chamber (23, 53, 54, 62) through the second exhaust side pipe 63.

第6の実施の形態に係る表面処理装置は、更に、被処理物21の他端側に配置され、放電開始初期に封入された処理ガスに活性粒子を注入し、プラズマを励起する励起粒子供給系(16,17,18)と、被処理物21を挟むように互いに対峙して配置され、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11b及び第2主電極12と、活性粒子の注入より励起された初期プラズマを維持し、被処理物21の内部にプラズマ状態を引き起こす電気パルス(主パルス)を第1主電極11b及び第2主電極12間に印加するパルス電源14とを備える。ここで、「全体として平行平板電極を構成する」と記載したのは、第2及び第3の実施の形態と同様に、第1主電極11bが平板構造ではなく、T型の凸部が周期的に配列され、それぞれのT型の先端を放電箇所としているからである。この場合は、第2の実施の形態で説明したように、第1主電極11bは複数の棒状(線状)の電極を並列に周期配置した梯子型の電極に等価とみなせるが、第1主電極11bと第2主電極12とのなす全体の構造は、おおよそ「平行平板電極」と近似することができるという意味である。   The surface treatment apparatus according to the sixth embodiment is further provided with excited particles that are arranged on the other end side of the workpiece 21 and inject active particles into a treatment gas sealed at the beginning of discharge to excite plasma. The first main electrode 11b and the second main electrode 12 which are arranged to face each other so as to sandwich the system (16, 17, 18) and the workpiece 21 and constitute parallel plate electrodes as a whole, and injection of active particles A pulse power supply 14 that maintains an initial plasma more excited and applies an electric pulse (main pulse) between the first main electrode 11 b and the second main electrode 12 to cause a plasma state inside the workpiece 21 is provided. Here, “the parallel plate electrode as a whole is configured” is described, as in the second and third embodiments, the first main electrode 11b is not a flat plate structure, and the T-shaped convex portion has a period. This is because the tips of the respective T-shapes are used as discharge locations. In this case, as described in the second embodiment, the first main electrode 11b can be regarded as equivalent to a ladder-type electrode in which a plurality of rod-shaped (linear) electrodes are periodically arranged in parallel. This means that the entire structure formed by the electrode 11b and the second main electrode 12 can be approximated as a “parallel plate electrode”.

処理室上蓋54には、管状の被処理物21の一端(図15において上端)側を保持する上部被処理物保持具52が接続され、処理室底蓋53には、被処理物21の他端(図15において下端)を密閉状態で保持する底部被処理物保持具51が接続されている。底部被処理物保持具51は、周知のガス配管継ぎ手や真空部品等に用いられている構造を、被処理物21の材質、形状や寸法に応じて、適宜変更を加えて、設計すれば良い。   An upper workpiece holder 52 that holds one end (upper end in FIG. 15) side of the tubular workpiece 21 is connected to the processing chamber upper lid 54, and other objects to be processed 21 are connected to the processing chamber bottom lid 53. A bottom workpiece holder 51 that holds the end (lower end in FIG. 15) in a sealed state is connected. The bottom workpiece holder 51 may be designed by appropriately changing the structure used for a well-known gas pipe joint, vacuum component, etc., depending on the material, shape, and dimensions of the workpiece 21. .

図15では、第2主電極12を接地して陰極として用い、第1主電極11bに高圧を印加して陽極として用いた場合を例示しているが、パルス電源14の極性を反転して、第2主電極12を陽極、第1主電極11bを陰極としても良い。第1主電極11bを陰極とした場合は、第1主電極11bを板状電極の形状にして接地され、第2主電極12を梯子型電極として高圧が印加され、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)は第2主電極12側に設けられる。被処理物21の断面形状は円形に限定されるものではないことは、第1及び第3の実施の形態で説明した通りである
励起粒子供給系(16,17,18)は、図15では、第1の実施の形態で説明したと同様に、被処理物21の導入配管60を挟んで平行平板電極を構成する第1補助電極17及び第2補助電極18と、活性粒子を励起する電気パルス(補助パルス)を第1補助電極17及び第2補助電極18間に印加する補助パルス電源(図示省略)とを備える。励起粒子供給系は、放電開始初期に封入された処理ガスに活性粒子を注入することができれば良いので、必ずしも、図15に例示したような平行平板電極構造に限定されるものではなく、インダクティブなプラズマ源等他の構造で活性粒子を励起しても構わないのは、第1の実施の形態に係る表面処理装置の場合と同様である。
FIG. 15 illustrates a case where the second main electrode 12 is grounded and used as a cathode, and a high voltage is applied to the first main electrode 11b and used as an anode, but the polarity of the pulse power supply 14 is reversed, The second main electrode 12 may be an anode and the first main electrode 11b may be a cathode. When the first main electrode 11b is a cathode, the first main electrode 11b is grounded in the shape of a plate electrode, a high voltage is applied with the second main electrode 12 as a ladder electrode, and atmosphere adjusting means (62, 65). , 66b, 25b) are provided on the second main electrode 12 side. The cross-sectional shape of the workpiece 21 is not limited to a circle, as described in the first and third embodiments. The excited particle supply system (16, 17, 18) is not shown in FIG. In the same manner as described in the first embodiment, the first auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18 that constitute parallel plate electrodes across the introduction pipe 60 of the workpiece 21 and the electricity that excites the active particles An auxiliary pulse power supply (not shown) for applying a pulse (auxiliary pulse) between the first auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18 is provided. The excited particle supply system only needs to be able to inject active particles into the processing gas sealed at the beginning of discharge. Therefore, the excited particle supply system is not necessarily limited to the parallel plate electrode structure illustrated in FIG. The active particles may be excited by another structure such as a plasma source, as in the case of the surface treatment apparatus according to the first embodiment.

活性粒子の注入による初期プラズマの励起後、図15に示す表面処理装置は、プラズマに含まれるラジカルにより、一端を封じた管状の被処理物21の内面及び外面を処理する。第6の実施の形態に係る表面処理装置においては、処理ガスとして高純度窒素ガスが供給されるが、「処理ガス」は必ずしも窒素ガスに限定されるものではない。例えば、被処理物21の内面及び外面の殺菌、滅菌等の目的のためには、ハロゲン系の化合物ガス等の種々の活性なガス若しくは、これらの活性なガスのいずれかと窒素ガスの混合ガス等、種々の他のガスが採用可能である。   After the excitation of the initial plasma by the injection of the active particles, the surface treatment apparatus shown in FIG. 15 treats the inner surface and the outer surface of the tubular object 21 with one end sealed by radicals contained in the plasma. In the surface treatment apparatus according to the sixth embodiment, high-purity nitrogen gas is supplied as the processing gas, but the “processing gas” is not necessarily limited to nitrogen gas. For example, for the purpose of sterilization and sterilization of the inner and outer surfaces of the workpiece 21, various active gases such as halogen-based compound gas, or a mixed gas of any of these active gases and nitrogen gas, etc. Various other gases can be employed.

第1主電極11b及び第2主電極12間には、第1の実施の形態で説明したような高繰り返しの高電圧パルスが印加される(図4参照。)。図4(a)には、電気パルス(主パルス)のパルス幅として半値幅で300nsの場合を例示したが、主パルスのパルス幅としては、半値幅で50〜300ns程度が好適である。第6の実施の形態に係る表面処理装置においては、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11bと第2主電極12間の距離を15mmとした場合、高電圧パルスの繰り返し周波数2kHz,電圧波高値24kV程度が、好適である。高電圧パルスの繰り返し周波数2kHzの場合は、図4に示すように繰り返し周期が500μsであり、デューティ比は0.3/500=0.006となるので、高周波放電の場合のように、熱プラズマが生成されることなく、非熱平衡低温プラズマが安定且つ効率良く生成される。   A high repetitive high voltage pulse as described in the first embodiment is applied between the first main electrode 11b and the second main electrode 12 (see FIG. 4). FIG. 4A illustrates the case where the half width is 300 ns as the pulse width of the electric pulse (main pulse). However, the half width is preferably about 50 to 300 ns as the pulse width of the main pulse. In the surface treatment apparatus according to the sixth embodiment, when the distance between the first main electrode 11b and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode as a whole is 15 mm, the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, A voltage peak value of about 24 kV is suitable. When the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, the repetition period is 500 μs and the duty ratio is 0.3 / 500 = 0.006 as shown in FIG. Is generated stably and efficiently.

第6の実施の形態に係る表面処理装置においても、第3の実施の形態で説明した3つの動作モードがある。即ち、一端を封じた管状の被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモード、被処理物21の外部のみで放電を起こさせるモード、被処理物21の内部と外部の両方で放電を起こさせるモードであるが、第3の実施の形態と同様に、(1)式〜(6)式で示す圧力条件により、それらのモードが制御できる。その内容は、第3の実施の形態での説明と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。   The surface treatment apparatus according to the sixth embodiment also has the three operation modes described in the third embodiment. That is, a mode in which discharge is caused only inside the tubular workpiece 21 sealed at one end, a mode in which discharge is caused only outside the workpiece 21, and a discharge is caused both inside and outside the workpiece 21. These modes can be controlled by the pressure conditions indicated by the equations (1) to (6) as in the third embodiment. Since the content is substantially the same as the description in the third embodiment, a duplicate description is omitted.

(第7の実施の形態)
図16及び図17は、互いに直交する方向から見た断面図である。本発明の第7の実施の形態に係る表面処理装置は、図16及び図17に示すように、誘電体からなり、下流側の分岐部10において分岐を有する管状の被処理物21の一端(上流側)から供給された処理ガスを排気し、被処理物21の内部のガス流の圧力を処理圧力に設定するために、被処理物21の他端(下流側)に設けられた真空ポンプ(第1ポンプ)32と、被処理物21の一端(上流側)側に配置され、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給する励起粒子供給系(17,18)と、被処理物21を挟むように互いに対峙して配置され、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11b及び第2主電極12と、初期プラズマを維持し、被処理物21の内部にプラズマ流を引き起こす電気パルス(主パルス)を第1主電極11b及び第2主電極12間に印加するパルス電源14とを備える。「分岐を有する管状の被処理物」の例としては、内視鏡が挙げられる。ここで、「全体として平行平板電極を構成する」と記載したのは、第2、第3、第6の実施の形態と同様に、第1主電極11bが平板構造ではなく、T型の凸部が周期的に配列され、それぞれのT型の先端を放電箇所としているが、全体の構造は、おおよそ「平行平板電極」と近似することができるという意味である。
(Seventh embodiment)
16 and 17 are cross-sectional views seen from directions orthogonal to each other. As shown in FIGS. 16 and 17, the surface treatment apparatus according to the seventh embodiment of the present invention is made of a dielectric and has one end of a tubular workpiece 21 having a branch at the downstream branch portion 10 ( A vacuum pump provided at the other end (downstream side) of the workpiece 21 in order to exhaust the processing gas supplied from the upstream side and set the pressure of the gas flow inside the workpiece 21 to the processing pressure. (First pump) 32, an excited particle supply system (17, 18) that is disposed on one end (upstream side) side of the workpiece 21 and supplies initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge, and the workpiece 21 The first main electrode 11b and the second main electrode 12 that are arranged to face each other and constitute parallel plate electrodes as a whole, and the electricity that maintains the initial plasma and causes a plasma flow inside the workpiece 21 A pulse (main pulse) is applied to the first main electrode 11. And a pulse power supply 14 applied between the second main electrode 12. An example of “a tubular object to be processed having a branch” is an endoscope. Here, “the parallel plate electrode as a whole is described” is described in the same manner as in the second, third, and sixth embodiments, that the first main electrode 11b is not a flat plate structure but is a T-shaped protrusion. The parts are periodically arranged, and the tips of the respective T-shapes are used as discharge points, but the whole structure can be approximated as “parallel plate electrodes”.

第7の実施の形態に係る表面処理装置は、第2、第3、第6の実施の形態に係る表面処理装置と同様に、陽極としての第1主電極11b側から処理ガスを、陰極としての第2主電極12側に向かってシャワー状に給気し、処理室(23,53,54,62)の第2排気側配管63から処理ガスを排気する雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)を更に備える。処理室(23,53,54,62)は、第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23と、処理室底蓋53と、処理室上蓋54と、吸気側調整室62とで直方体の4面を構成し、図16の紙面の手前と奥にそれぞれ対向配置された側板(図示省略)が直方体の残る2面を構成している。吸気側調整室62は、扁平な直方体をなし、直方体の6面中の5面が金属で構成され、残る1面(図16の断面図において左側の面)をガス供給層65が閉じている。   Similar to the surface treatment apparatuses according to the second, third, and sixth embodiments, the surface treatment apparatus according to the seventh embodiment uses the process gas as a cathode from the first main electrode 11b side as the anode. Atmosphere adjusting means (62, 65, 66b) for supplying air in the form of a shower toward the second main electrode 12 side and exhausting the processing gas from the second exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62). 25b). The processing chamber (23, 53, 54, 62) is a rectangular parallelepiped made up of the second electrode (second main electrode) covering insulating film 23, the processing chamber bottom lid 53, the processing chamber top lid 54, and the intake side adjustment chamber 62. Side plates (not shown) that constitute four sides and are opposed to each other in front of and behind the sheet of FIG. 16 constitute two sides of the rectangular parallelepiped. The intake side adjustment chamber 62 has a flat rectangular parallelepiped shape, and five of the six surfaces of the rectangular parallelepiped are made of metal, and the remaining one surface (the left surface in the cross-sectional view of FIG. 16) is closed by the gas supply layer 65. .

処理室上蓋54には、分岐を有する管状の被処理物21の一端(上流側)を密閉状態で保持する上部被処理物保持具52が設けられている。一方、処理室底蓋53には、図17に示すように被処理物21の他端(下流側)を密閉状態で保持する底部被処理物保持具81と、被処理物21の分岐部10において分岐した分岐管21bの端部を密閉状態で保持する分岐管端部保持具82が設けられている。上部被処理物保持具52、底部被処理物保持具81及び分岐管端部保持具82は、周知のガス配管継ぎ手や真空部品等に用いられている構造を、被処理物21の材質、形状や寸法に応じて、適宜変更を加えて、設計すれば良い。底部被処理物保持具81には第1排気側配管68が接続され、分岐管端部保持具82には第1排気側配管68から分岐した分岐排気配管68bが接続されている。そして第1排気側配管68の下流側に、第1排気側バルブ44を介して、第1の真空ポンプ(第1ポンプ)32が接続されている。このような構成により、第1の真空ポンプ(第1ポンプ)32は、第1排気側配管68、分岐排気配管68b及び第1排気側バルブ44を介して、被処理物21の内部を真空排気することが可能である。   The processing chamber upper lid 54 is provided with an upper workpiece holder 52 for holding one end (upstream side) of the tubular workpiece 21 having a branch in a sealed state. On the other hand, as shown in FIG. 17, the processing chamber bottom cover 53 has a bottom processing object holder 81 that holds the other end (downstream side) of the processing object 21 in a sealed state, and a branch portion 10 of the processing object 21. A branch pipe end holder 82 is provided for holding the end of the branch pipe 21b branched in the closed state. The upper workpiece holder 52, the bottom workpiece holder 81, and the branch pipe end holder 82 have structures used for well-known gas pipe joints, vacuum parts, and the like. The design may be made with appropriate changes according to the dimensions. A first exhaust side pipe 68 is connected to the bottom workpiece holder 81, and a branch exhaust pipe 68 b branched from the first exhaust side pipe 68 is connected to the branch pipe end holder 82. A first vacuum pump (first pump) 32 is connected to the downstream side of the first exhaust side pipe 68 via the first exhaust side valve 44. With such a configuration, the first vacuum pump (first pump) 32 evacuates the inside of the workpiece 21 through the first exhaust side pipe 68, the branch exhaust pipe 68 b and the first exhaust side valve 44. Is possible.

雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)は、図16に示すように吸気側調整室62、吸気側調整室62からの処理ガスを均一に分布させて透過させる多孔質セラミックからなるガス供給層65、ガス供給層65の表面に設けられ、複数のガス供給穴66bを有する第1電極(第1主電極)保護層25bを備える。複数のガス供給穴66は、第1電極(第1主電極)保護層25bを貫通するテーパ状の貫通穴であり、第2の実施の形態と同様に、一定ピッチで2次元マトリクス状に配置されている(図7参照。)。一方、第2電極(第2主電極)12の上に、高純度石英ガラス等の第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23が設けられている。   As shown in FIG. 16, the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is a gas supply made of porous ceramic that allows the processing gas from the intake side adjustment chamber 62 and the intake side adjustment chamber 62 to be uniformly distributed and permeated. The first electrode (first main electrode) protective layer 25b is provided on the surface of the layer 65 and the gas supply layer 65 and has a plurality of gas supply holes 66b. The plurality of gas supply holes 66 are tapered through holes penetrating the first electrode (first main electrode) protective layer 25b, and are arranged in a two-dimensional matrix at a constant pitch as in the second embodiment. (See FIG. 7). On the other hand, a second electrode (second main electrode) covering insulating film 23 such as high-purity quartz glass is provided on the second electrode (second main electrode) 12.

更に、第7の実施の形態に係る表面処理装置は図16に示すように、処理ガスを収納するガスボンベ等のガス源33と、このガス源33に接続された第1吸気側配管67及び第2吸気側配管61と、第1吸気側配管67に接続された第1吸気側バルブ43と、第2吸気側配管61に接続された第2吸気側バルブ41とを備える。第1吸気側バルブ43、第2吸気側バルブ41には、ガスの流量調整が容易なニードルバルブ等を採用することが好ましい。   Furthermore, as shown in FIG. 16, the surface treatment apparatus according to the seventh embodiment includes a gas source 33 such as a gas cylinder for storing a processing gas, a first intake side pipe 67 connected to the gas source 33, and a first gas source 33. A second intake side pipe 61; a first intake side valve 43 connected to the first intake side pipe 67; and a second intake side valve 41 connected to the second intake side pipe 61. For the first intake side valve 43 and the second intake side valve 41, it is preferable to employ a needle valve or the like that allows easy adjustment of the gas flow rate.

分岐を有する管状の被処理物21の内部にはガス源33から第1吸気側配管67及び第1吸気側バルブ43を介して、上流側から処理ガスが供給され,下流に設けられた真空ポンプ(第2ポンプ)31により,処理ガスが被処理物21内を流れ、被処理物21内は20〜30kPa程度の大気圧に近いが、大気圧以下の処理圧力に保たれる。   A processing gas is supplied from the upstream side through the first intake side pipe 67 and the first intake side valve 43 from the gas source 33 to the inside of the tubular workpiece 21 having a branch, and a vacuum pump provided downstream. The (second pump) 31 causes the processing gas to flow through the workpiece 21, and the inside of the workpiece 21 is close to an atmospheric pressure of about 20 to 30 kPa, but is maintained at a processing pressure equal to or lower than the atmospheric pressure.

一方、処理室(23,53,54,62)には、ガス源33から第2吸気側配管61及び第2吸気側バルブ41を介して、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から処理ガスがシャワー状に均一化されて供給される。雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から供給された処理ガスは、処理室(23,53,54,62)の第2排気側配管63から排気される。このため、図16及び図17に示すように、第7の実施の形態に係る表面処理装置では、第2排気側配管63に被処理物21の外面を囲む空間を減圧する第2の真空ポンプ(第2ポンプ)31が接続されている。第2の真空ポンプ(第2ポンプ)31は、第2排気側配管63及び第2排気側バルブ42を介して、処理室(23,53,54,62)に接続されている。第1排気側バルブ44、及び第2排気側バルブ42は、排気コンダクタンスが調整可能なバリアブルコンダクタンスバルブを用いるのが好ましい。   On the other hand, the process chambers (23, 53, 54, 62) are supplied from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66 b, 25 b) from the gas source 33 through the second intake side pipe 61 and the second intake side valve 41. The processing gas is supplied in a uniform shower shape. The processing gas supplied from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is exhausted from the second exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62). For this reason, as shown in FIGS. 16 and 17, in the surface treatment apparatus according to the seventh embodiment, the second vacuum pump that depressurizes the space surrounding the outer surface of the workpiece 21 in the second exhaust side pipe 63. A (second pump) 31 is connected. The second vacuum pump (second pump) 31 is connected to the processing chamber (23, 53, 54, 62) via the second exhaust side pipe 63 and the second exhaust side valve 42. The first exhaust side valve 44 and the second exhaust side valve 42 are preferably variable conductance valves whose exhaust conductance can be adjusted.

図16では、第2主電極12を接地して陰極として用い、第1主電極11bに高圧を印加して陽極として用いた場合を例示しているが、パルス電源14の極性を反転して、第2主電極12を陽極、第1主電極11bを陰極としても良い。第1主電極11bを陰極とした場合は、第1主電極11bを板状電極の形状にして接地され、第2主電極12を梯子型電極として高圧が印加され、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)は第2主電極12側に設けられる。   FIG. 16 illustrates a case where the second main electrode 12 is grounded and used as a cathode, and a high voltage is applied to the first main electrode 11b and used as an anode, but the polarity of the pulse power supply 14 is reversed, The second main electrode 12 may be an anode and the first main electrode 11b may be a cathode. When the first main electrode 11b is a cathode, the first main electrode 11b is grounded in the shape of a plate electrode, a high voltage is applied with the second main electrode 12 as a ladder electrode, and atmosphere adjusting means (62, 65). , 66b, 25b) are provided on the second main electrode 12 side.

第1の実施の形態と同様に、第7の実施の形態に係る表面処理装置において、分岐を有する管状の被処理物21としては、分岐以外の管状部分(幹部)の長さが4〜7m以上の長尺、且つ内径7〜5mm以下の細管でも処理可能であるが、幹部の長さが4m以下、内径7mm以上であっても処理可能である。又、被処理物21の断面形状は、分岐をなす管部及び幹部のいずれも、円形に限定されるものではないことは、第1の実施の形態で説明した通りである。   Similarly to the first embodiment, in the surface treatment apparatus according to the seventh embodiment, the length of the tubular part (stem part) other than the branch is 4 to 7 m as the tubular workpiece 21 having the branch. Processing is possible with the above-mentioned long and narrow tubes having an inner diameter of 7 to 5 mm, but processing is possible even if the length of the trunk is 4 m or less and the inner diameter is 7 mm or more. In addition, as described in the first embodiment, the cross-sectional shape of the workpiece 21 is not limited to a circular shape in any of the branching pipe part and the trunk part.

励起粒子供給系(17,18)は、図16及び図17では、第1の実施の形態で説明したと同様に、被処理物21の上流側の導入配管60を挟んで平行平板電極を構成する第1補助電極17及び第2補助電極18と、初期プラズマを引き起こす電気パルス(補助パルス)を第1補助電極17及び第2補助電極18間に印加する補助パルス電源(図示省略)とを備える。導入配管60は誘電体からなる配管である。励起粒子供給系は、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給することができれば良いので、必ずしも、図16及び図17に例示したような平行平板電極構造に限定されるものではなく、インダクティブなプラズマ源等他の構造で初期プラズマを励起しても構わないのは、第1の実施の形態に係る表面処理装置の場合と同様である。   In FIGS. 16 and 17, the excited particle supply system (17, 18) configures parallel plate electrodes with the introduction pipe 60 on the upstream side of the object to be processed 21 sandwiched in the same manner as described in the first embodiment. The first auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18 to be applied, and an auxiliary pulse power source (not shown) for applying an electric pulse (auxiliary pulse) that causes initial plasma between the first auxiliary electrode 17 and the second auxiliary electrode 18 are provided. . The introduction pipe 60 is a pipe made of a dielectric. The excited particle supply system only needs to be able to supply the initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge, and is not necessarily limited to the parallel plate electrode structure illustrated in FIGS. 16 and 17. The initial plasma may be excited by another structure such as a plasma source as in the case of the surface treatment apparatus according to the first embodiment.

初期プラズマの励起後、図16及び図17に示す表面処理装置は、プラズマに含まれるラジカルにより、分岐を有する管状の被処理物21の内面及び外面を処理する。第7の実施の形態に係る表面処理装置においては、被処理物21には上流から処理ガスとして高純度窒素ガスが供給されるが、「処理ガス」は必ずしも窒素ガスに限定されるものではない。例えば、被処理物21の内面及び外面の殺菌、滅菌等の目的のためには、ハロゲン系の化合物ガス等の種々の活性なガス若しくは、これらの活性なガスのいずれかと窒素ガスの混合ガス等、種々の他のガスが採用可能である。   After the excitation of the initial plasma, the surface treatment apparatus shown in FIGS. 16 and 17 treats the inner surface and the outer surface of the tubular workpiece 21 having a branch with radicals contained in the plasma. In the surface treatment apparatus according to the seventh embodiment, high-purity nitrogen gas is supplied to the workpiece 21 as a treatment gas from upstream, but the “treatment gas” is not necessarily limited to nitrogen gas. . For example, for the purpose of sterilization and sterilization of the inner and outer surfaces of the workpiece 21, various active gases such as halogen-based compound gas, or a mixed gas of any of these active gases and nitrogen gas, etc. Various other gases can be employed.

第1主電極11b及び第2主電極12間には、第1の実施の形態で説明したような高繰り返しの高電圧パルスが印加される(図4参照。)。第7の実施の形態に係る表面処理装置においては、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11bと第2主電極12間の距離を15mmとした場合、高電圧パルスの繰り返し周波数2kHz,電圧波高値24kV程度が、好適である。高電圧パルスの繰り返し周波数2kHzの場合は、繰り返し周期が500μsであり、デューティ比は0.3/500=0.006となる。このため、高周波放電の場合のように、熱プラズマが生成されることなく、非熱平衡低温プラズマが安定且つ効率良く生成される。   A high repetitive high voltage pulse as described in the first embodiment is applied between the first main electrode 11b and the second main electrode 12 (see FIG. 4). In the surface treatment apparatus according to the seventh embodiment, when the distance between the first main electrode 11b and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode as a whole is 15 mm, the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, A voltage peak value of about 24 kV is suitable. When the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, the repetition period is 500 μs and the duty ratio is 0.3 / 500 = 0.006. For this reason, as in the case of the high frequency discharge, the thermal plasma is not generated, and the non-thermal equilibrium low temperature plasma is generated stably and efficiently.

第7の実施の形態に係る表面処理装置においても、第3の実施の形態で説明した3つの動作モードがある。即ち、分岐を有する管状の被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモード、被処理物21の外部のみで放電を起こさせるモード、被処理物21の内部と外部の両方で放電を起こさせるモードであるが、第3の実施の形態と同様に、(1)式〜(6)式で示す圧力条件により、それらのモードが制御できる。その内容は、第3の実施の形態での説明と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。   The surface treatment apparatus according to the seventh embodiment also has the three operation modes described in the third embodiment. That is, a mode in which discharge is caused only inside the tubular workpiece 21 having a branch, a mode in which discharge is caused only outside the workpiece 21, and a discharge is caused both inside and outside the workpiece 21. Although it is a mode, as in the third embodiment, these modes can be controlled by the pressure conditions indicated by the equations (1) to (6). Since the content is substantially the same as the description in the third embodiment, a duplicate description is omitted.

(第8の実施の形態)
図18及び図19は、互いに直交する方向から見た断面図である。本発明の第8の実施の形態に係る表面処理装置は、図18及び図19に示すように、誘電体からなり、上流側の分岐部9においてほぼ直線状の幹部と分岐管とが合流する管状の被処理物21の上流側から供給された処理ガスを排気し、被処理物21の内部のガス流の圧力を処理圧力に設定するために、被処理物21の下流側に設けられた真空ポンプ(第1ポンプ)32と、被処理物21の上流側側に配置され、放電開始初期にガス流に励起粒子を供給する励起粒子供給系(85,91,92,93)と、被処理物21を挟むように互いに対峙して配置され、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11b及び第2主電極12と、励起粒子により生成された初期プラズマを維持し、被処理物21の内部にプラズマ流を引き起こす電気パルス(主パルス)を第1主電極11b及び第2主電極12間に印加するパルス電源14とを備える。「分岐を有する管状の被処理物」の例としては、第7の実施の形態で述べた内視鏡が該当するが、丁度、第7の実施の形態の内視鏡の上流側と下流側を逆にしたトポロジーに対応する。ここで、「全体として平行平板電極を構成する」と記載したのは、第2、第3、第6、第7の実施の形態と同様に、第1主電極11bが平板構造ではなく、T型の凸部が周期的に配列され、それぞれのT型の先端を放電箇所としているが、全体の構造は、おおよそ「平行平板電極」と近似することができるという意味である。
(Eighth embodiment)
18 and 19 are cross-sectional views seen from directions orthogonal to each other. As shown in FIGS. 18 and 19, the surface treatment apparatus according to the eighth embodiment of the present invention is made of a dielectric material, and the substantially straight trunk portion and the branch pipe merge at the upstream branch portion 9. In order to exhaust the processing gas supplied from the upstream side of the tubular workpiece 21 and set the pressure of the gas flow inside the workpiece 21 to the processing pressure, it is provided downstream of the workpiece 21. A vacuum pump (first pump) 32, an excited particle supply system (85, 91, 92, 93) that is disposed on the upstream side of the workpiece 21 and supplies excited particles to the gas flow at the beginning of discharge; The first main electrode 11b and the second main electrode 12 which are arranged opposite to each other so as to sandwich the processing object 21 and constitute a parallel plate electrode as a whole, and the initial plasma generated by the excited particles are maintained, and the object to be processed Electric pulse that causes plasma flow inside 21 And a pulse power source 14 for applying a (main pulse) between the first main electrode 11b and the second main electrode 12. The endoscope described in the seventh embodiment corresponds to an example of the “tubular object to be processed”, but just upstream and downstream of the endoscope of the seventh embodiment. Corresponds to the topology that is reversed. Here, “the parallel plate electrode is configured as a whole” is described in the same manner as in the second, third, sixth, and seventh embodiments, in which the first main electrode 11b does not have a plate structure, and T The convex portions of the mold are periodically arranged, and the tips of the respective T-shapes are used as discharge locations, which means that the entire structure can be approximated as a “parallel plate electrode”.

励起粒子供給系(85,91,92,93)は、例えば、図18及び図19に示すように、励起粒子生成室85と、この励起粒子生成室85に設けられた第1反射鏡92及び第2反射鏡93と紫外線照射手段91とを備える。第1反射鏡92は一部に紫外線を照射するための貫通孔を有する穴あきの凹面鏡である。第2反射鏡93も凹面鏡であり、第1反射鏡92と第2反射鏡93とを対向配置することにより、第1反射鏡92の貫通孔から導入された紫外線が、第1反射鏡92と第2反射鏡93との間で多重反射して、励起粒子生成室85に供給された処理ガスを励起し、励起粒子を生成する。紫外線照射手段91としては、GaN系化合物半導体、ZnSe系化合物半導体、ZnO系化合物半導体、SiC系化合物半導体等のワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体レーザや発光ダイオード等の半導体発光素子が小型化のためには好ましい。しかし、エキシマレーザ等の紫外線を発光するガスレーザでも良く、その他固体レーザでも良い。エキシマレーザ等のガスレーザ等の大型の紫外線照射手段91を用いる場合は、紫外線照射手段91を、励起粒子生成室85の外部に配置し、サファイア等の紫外線を透過する窓材を介して、励起粒子生成室85の内部に紫外線を導入するようにすれば良い。このようにしても、励起粒子生成室85の外部に配置された紫外線照射手段91からの紫外線が第1反射鏡92の貫通孔から、第1反射鏡92と第2反射鏡93との間に導入され、第1反射鏡92と第2反射鏡93との間で多重反射して、処理ガスを励起することができる。   The excited particle supply system (85, 91, 92, 93) includes, for example, as shown in FIGS. 18 and 19, an excited particle generation chamber 85, a first reflecting mirror 92 provided in the excited particle generation chamber 85, and A second reflecting mirror 93 and ultraviolet irradiation means 91 are provided. The first reflecting mirror 92 is a perforated concave mirror having a through hole for irradiating a part thereof with ultraviolet rays. The second reflecting mirror 93 is also a concave mirror. By arranging the first reflecting mirror 92 and the second reflecting mirror 93 so as to face each other, the ultraviolet rays introduced from the through holes of the first reflecting mirror 92 are changed between the first reflecting mirror 92 and the first reflecting mirror 92. A plurality of reflections are performed with the second reflecting mirror 93 to excite the processing gas supplied to the excited particle generation chamber 85 to generate excited particles. As the ultraviolet irradiation means 91, semiconductor light emitting devices such as semiconductor lasers and light emitting diodes using wide band gap semiconductors such as GaN compound semiconductors, ZnSe compound semiconductors, ZnO compound semiconductors, SiC compound semiconductors, etc. are miniaturized. Is preferred. However, a gas laser that emits ultraviolet light, such as an excimer laser, or other solid-state laser may be used. When a large ultraviolet irradiation means 91 such as a gas laser such as an excimer laser is used, the ultraviolet irradiation means 91 is disposed outside the excitation particle generation chamber 85, and excited particles are passed through a window material that transmits ultraviolet rays such as sapphire. Ultraviolet light may be introduced into the generation chamber 85. Even in this case, the ultraviolet rays from the ultraviolet irradiation means 91 arranged outside the excitation particle generation chamber 85 pass between the first reflecting mirror 92 and the second reflecting mirror 93 from the through hole of the first reflecting mirror 92. Introduced, the processing gas can be excited by multiple reflection between the first reflecting mirror 92 and the second reflecting mirror 93.

第8の実施の形態に係る表面処理装置は、第2、第3、第6、第7の実施の形態に係る表面処理装置と同様に、陽極としての第1主電極11b側から処理ガスを、陰極としての第2主電極12側に向かってシャワー状に給気し、処理室(23,53,54,62)の第2排気側配管63から処理ガスを排気する雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)を更に備える。処理室(23,53,54,62)は、第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23と、処理室底蓋53と、処理室上蓋54と、吸気側調整室62とで直方体の4面を構成し、図18の紙面の手前と奥にそれぞれ対向配置された側板(図示省略)が直方体の残る2面を構成している。吸気側調整室62は、扁平な直方体をなし、直方体の6面中の5面が金属で構成され、残る1面(図18の断面図において左側の面)をガス供給層65が閉じている。   Similar to the surface treatment apparatuses according to the second, third, sixth, and seventh embodiments, the surface treatment apparatus according to the eighth embodiment supplies a processing gas from the first main electrode 11b side as an anode. The atmosphere adjusting means (62, 62) supplies air in a shower shape toward the second main electrode 12 as a cathode and exhausts the processing gas from the second exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62). 65, 66b, 25b). The processing chamber (23, 53, 54, 62) is a rectangular parallelepiped made up of the second electrode (second main electrode) covering insulating film 23, the processing chamber bottom lid 53, the processing chamber top lid 54, and the intake side adjustment chamber 62. Side plates (not shown) that constitute four sides and are opposed to each other in front of and behind the sheet of FIG. 18 constitute two sides of the rectangular parallelepiped. The intake side adjustment chamber 62 has a flat rectangular parallelepiped shape, and five of the six surfaces of the rectangular parallelepiped are made of metal, and the gas supply layer 65 is closed on the remaining one surface (the left surface in the cross-sectional view of FIG. 18). .

図19に示すように、処理室上蓋54には、被処理物21の幹部の一端(上流側)を密閉状態で保持する上部被処理物保持具83と、分岐部9において幹部から分岐した分岐管21bの端部を密閉状態で保持する分岐管端部保持具84が設けられている。上部被処理物保持具83と分岐管端部保持具84とは、励起粒子供給系(85,91,92,93)を構成する励起粒子生成室85の底部に開口を設けるようにして、励起粒子生成室85に接続されている。一方、処理室底蓋53には、図19に示すように被処理物21の他端(下流側)を密閉状態で保持する底部被処理物保持具51が設けられている。上部被処理物保持具83、分岐管端部保持具84及び底部被処理物保持具51は、周知のガス配管継ぎ手や真空部品等に用いられている構造を、被処理物21の材質、形状や寸法に応じて、適宜変更を加えて、設計すれば良い。底部被処理物保持具51には第1排気側配管68が接続されている。   As shown in FIG. 19, the processing chamber upper lid 54 has an upper workpiece holder 83 that holds one end (upstream side) of the trunk of the workpiece 21 in a sealed state, and a branch branched from the trunk at the branching portion 9. A branch pipe end holder 84 that holds the end of the pipe 21b in a sealed state is provided. The upper workpiece holder 83 and the branch pipe end holder 84 are excited by providing an opening at the bottom of the excited particle generation chamber 85 constituting the excited particle supply system (85, 91, 92, 93). It is connected to the particle generation chamber 85. On the other hand, as shown in FIG. 19, the processing chamber bottom lid 53 is provided with a bottom processing object holder 51 for holding the other end (downstream side) of the processing object 21 in a sealed state. The upper workpiece holder 83, the branch pipe end holder 84, and the bottom workpiece holder 51 have structures used for well-known gas pipe joints, vacuum parts, etc., and the material and shape of the workpiece 21. The design may be made with appropriate changes according to the dimensions. A first exhaust pipe 68 is connected to the bottom workpiece holder 51.

そして第1排気側配管68の下流側に、第1排気側バルブ44を介して第1の真空ポンプ(第1ポンプ)32が接続されている。このような構成により、第1の真空ポンプ(第1ポンプ)32は、第1排気側配管68及び第1排気側バルブ44を介して、被処理物21の内部を真空排気することが可能である。   A first vacuum pump (first pump) 32 is connected to the downstream side of the first exhaust side pipe 68 via a first exhaust side valve 44. With such a configuration, the first vacuum pump (first pump) 32 can evacuate the inside of the workpiece 21 through the first exhaust side pipe 68 and the first exhaust side valve 44. is there.

雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)は、図18に示すように吸気側調整室62、吸気側調整室62からの処理ガスを均一に分布させて透過させる多孔質セラミックからなるガス供給層65、ガス供給層65の表面に設けられ、複数のガス供給穴66bを有する第1電極(第1主電極)保護層25bを備える。複数のガス供給穴66は、第1電極(第1主電極)保護層25bを貫通するテーパ状の貫通穴であり、第2の実施の形態と同様に、一定ピッチで2次元マトリクス状に配置されている(図7参照。)。一方、第2電極(第2主電極)12の上に、高純度石英ガラス等の第2電極(第2主電極)被覆絶縁膜23が設けられている。   As shown in FIG. 18, the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is a gas supply made of porous ceramic that allows the processing gas from the intake side adjustment chamber 62 and the intake side adjustment chamber 62 to be uniformly distributed and permeated. The first electrode (first main electrode) protective layer 25b is provided on the surface of the layer 65 and the gas supply layer 65 and has a plurality of gas supply holes 66b. The plurality of gas supply holes 66 are tapered through holes penetrating the first electrode (first main electrode) protective layer 25b, and are arranged in a two-dimensional matrix at a constant pitch as in the second embodiment. (See FIG. 7). On the other hand, a second electrode (second main electrode) covering insulating film 23 such as high-purity quartz glass is provided on the second electrode (second main electrode) 12.

更に、第8の実施の形態に係る表面処理装置は図18に示すように、処理ガスを収納するガスボンベ等のガス源33と、このガス源33に接続された第1吸気側配管67及び第2吸気側配管61と、第1吸気側配管67に接続された第1吸気側バルブ43と、第2吸気側配管61に接続された第2吸気側バルブ41とを備える。第1吸気側バルブ43、第2吸気側バルブ41には、ガスの流量調整が容易なニードルバルブ等を採用することが好ましい。第1吸気側バルブ43は、導入配管60に接続され、導入配管60は励起粒子生成室85の天井部に接続されている。第8の実施の形態に係る表面処理装置においては、導入配管60は必ずしも誘電体からなる配管である必要はない。   Furthermore, as shown in FIG. 18, the surface treatment apparatus according to the eighth embodiment includes a gas source 33 such as a gas cylinder for storing a processing gas, a first intake side pipe 67 connected to the gas source 33, and a first gas source 33. A second intake side pipe 61; a first intake side valve 43 connected to the first intake side pipe 67; and a second intake side valve 41 connected to the second intake side pipe 61. For the first intake side valve 43 and the second intake side valve 41, it is preferable to employ a needle valve or the like that allows easy adjustment of the gas flow rate. The first intake side valve 43 is connected to the introduction pipe 60, and the introduction pipe 60 is connected to the ceiling portion of the excited particle generation chamber 85. In the surface treatment apparatus according to the eighth embodiment, the introduction pipe 60 is not necessarily a pipe made of a dielectric.

励起粒子生成室85の内部には、ガス源33から第1吸気側配管67、第1吸気側バルブ43及び導入配管60を介して、上流側から処理ガスが供給される。励起粒子生成室85の内部に供給された処理ガスは、励起粒子生成室85の底部に設けられた上部被処理物保持具83と分岐管端部保持具84の開口を介して、それぞれ被処理物21の幹部及び分岐管21bに供給される。この際、励起粒子生成室85の内部では、励起粒子が生成され、生成された励起粒子は、処理ガスとともに励起粒子生成室85の底部の上部被処理物保持具83と分岐管端部保持具84とを介して、それぞれ被処理物21の幹部及び分岐管21bに注入され、被処理物21の幹部の内部及び分岐管21bの内部に初期プラズマを生成する。被処理物21の幹部及び分岐管21bに供給された処理ガスは、分岐部9において合流後、被処理物21の下流に設けられた真空ポンプ(第2ポンプ)31により排気され、被処理物21内は20〜30kPa程度の大気圧に近いが、大気圧以下の処理圧力に保たれる。   Processing gas is supplied into the excited particle generation chamber 85 from the upstream side via the first intake side pipe 67, the first intake side valve 43, and the introduction pipe 60 from the gas source 33. The processing gas supplied to the inside of the excitation particle generation chamber 85 is to be processed through the openings of the upper object holder 83 and the branch pipe end holder 84 provided at the bottom of the excitation particle generation chamber 85, respectively. It is supplied to the trunk of the object 21 and the branch pipe 21b. At this time, excited particles are generated inside the excited particle generation chamber 85, and the generated excited particles together with the processing gas are the upper workpiece holder 83 and the branch pipe end holder at the bottom of the excited particle generation chamber 85. 84, the plasma is injected into the trunk of the workpiece 21 and the branch pipe 21b, respectively, and initial plasma is generated inside the trunk of the workpiece 21 and inside the branch pipe 21b. The processing gas supplied to the trunk of the workpiece 21 and the branch pipe 21b is merged in the branching section 9, and then exhausted by a vacuum pump (second pump) 31 provided downstream of the workpiece 21 to be processed. The inside 21 is close to an atmospheric pressure of about 20 to 30 kPa, but is maintained at a processing pressure equal to or lower than the atmospheric pressure.

一方、処理室(23,53,54,62)には、ガス源33から第2吸気側配管61及び第2吸気側バルブ41を介して、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から処理ガスがシャワー状に均一化されて供給される。雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)から供給された処理ガスは、処理室(23,53,54,62)の第2排気側配管63から排気される。このため、図18及び図19に示すように、第8の実施の形態に係る表面処理装置では、第2排気側配管63に被処理物21の外面を囲む空間を減圧する第2の真空ポンプ(第2ポンプ)31が接続されている。第2の真空ポンプ(第2ポンプ)31は、第2排気側配管63及び第2排気側バルブ42を介して、処理室(23,53,54,62)に接続されている。第1排気側バルブ44、及び第2排気側バルブ42は、排気コンダクタンスが調整可能なバリアブルコンダクタンスバルブを用いるのが好ましい。   On the other hand, the process chambers (23, 53, 54, 62) are supplied from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66 b, 25 b) from the gas source 33 through the second intake side pipe 61 and the second intake side valve 41. The processing gas is supplied in a uniform shower shape. The processing gas supplied from the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is exhausted from the second exhaust side pipe 63 of the processing chamber (23, 53, 54, 62). For this reason, as shown in FIGS. 18 and 19, in the surface treatment apparatus according to the eighth embodiment, the second vacuum pump that decompresses the space surrounding the outer surface of the workpiece 21 in the second exhaust side pipe 63. A (second pump) 31 is connected. The second vacuum pump (second pump) 31 is connected to the processing chamber (23, 53, 54, 62) via the second exhaust side pipe 63 and the second exhaust side valve 42. The first exhaust side valve 44 and the second exhaust side valve 42 are preferably variable conductance valves whose exhaust conductance can be adjusted.

図18では、第2主電極12を接地して陰極として用い、第1主電極11bに高圧を印加して陽極として用いた場合を例示しているが、パルス電源14の極性を反転して、第2主電極12を陽極、第1主電極11bを陰極としても良い。第1主電極11bを陰極とした場合は、第1主電極11bを板状電極の形状にして接地され、第2主電極12を梯子型電極として高圧が印加され、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)は第2主電極12側に設けられる。   FIG. 18 illustrates a case where the second main electrode 12 is grounded and used as a cathode, and a high voltage is applied to the first main electrode 11b and used as an anode, but the polarity of the pulse power supply 14 is reversed, The second main electrode 12 may be an anode and the first main electrode 11b may be a cathode. When the first main electrode 11b is a cathode, the first main electrode 11b is grounded in the shape of a plate electrode, a high voltage is applied with the second main electrode 12 as a ladder electrode, and atmosphere adjusting means (62, 65). , 66b, 25b) are provided on the second main electrode 12 side.

第1の実施の形態と同様に、第8の実施の形態に係る表面処理装置において、分岐を有する管状の被処理物21としては、分岐以外の管状部分(幹部)の長さが4〜7m以上の長尺、且つ内径7〜5mm以下の細管でも処理可能であるが、幹部の長さが4m以下、内径7mm以上であっても処理可能である。又、被処理物21の断面形状は、分岐をなす管部及び幹部のいずれも、円形に限定されるものではないことは、第1の実施の形態で説明した通りである。   Similarly to the first embodiment, in the surface treatment apparatus according to the eighth embodiment, the length of the tubular part (stem part) other than the branch is 4 to 7 m as the tubular workpiece 21 having the branch. Processing is possible with the above-mentioned long and narrow tubes having an inner diameter of 7 to 5 mm, but processing is possible even if the length of the trunk is 4 m or less and the inner diameter is 7 mm or more. In addition, as described in the first embodiment, the cross-sectional shape of the workpiece 21 is not limited to a circular shape in any of the branching pipe part and the trunk part.

初期プラズマの励起後、図18及び図19に示す表面処理装置は、分岐を有する管状の被処理物21の内部を一定流量で流れるプラズマに含まれるラジカルにより、その内面が処理される。又、被処理物の外部で生成されたプラズマに含まれるラジカルにより、分岐を有する管状の被処理物21の外面も処理される。第8の実施の形態に係る表面処理装置においては、被処理物21の内部及び外部には処理ガスとして高純度窒素ガスが供給されるが、「処理ガス」は必ずしも窒素ガスに限定されるものではない。例えば、被処理物21の内面及び外面の殺菌、滅菌等の目的のためには、ハロゲン系の化合物ガス等の種々の活性なガス若しくは、これらの活性なガスのいずれかと窒素ガスの混合ガス等、種々の他のガスが採用可能である。   After the excitation of the initial plasma, the inner surface of the surface treatment apparatus shown in FIGS. 18 and 19 is treated with radicals contained in the plasma flowing at a constant flow rate inside the tubular object 21 having a branch. In addition, the outer surface of the tubular workpiece 21 having a branch is also treated by radicals contained in the plasma generated outside the workpiece. In the surface treatment apparatus according to the eighth embodiment, high-purity nitrogen gas is supplied as a treatment gas inside and outside the workpiece 21, but the “treatment gas” is not necessarily limited to nitrogen gas. is not. For example, for the purpose of sterilization and sterilization of the inner and outer surfaces of the workpiece 21, various active gases such as halogen-based compound gas, or a mixed gas of any of these active gases and nitrogen gas, etc. Various other gases can be employed.

第1主電極11b及び第2主電極12間には、第1の実施の形態で説明したような高繰り返しの高電圧パルスが印加される(図4参照。)。第8の実施の形態に係る表面処理装置においては、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11bと第2主電極12間の距離を15mmとした場合、高電圧パルスの繰り返し周波数2kHz,電圧波高値24kV程度が、好適である。高電圧パルスの繰り返し周波数2kHzの場合は、繰り返し周期が500μsであり、デューティ比は0.3/500=0.006となる。このため、高周波放電の場合のように、熱プラズマが生成されることなく、非熱平衡低温プラズマが安定且つ効率良く生成される。   A high repetitive high voltage pulse as described in the first embodiment is applied between the first main electrode 11b and the second main electrode 12 (see FIG. 4). In the surface treatment apparatus according to the eighth embodiment, when the distance between the first main electrode 11b and the second main electrode 12 constituting the parallel plate electrode as a whole is 15 mm, the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, A voltage peak value of about 24 kV is suitable. When the repetition frequency of the high voltage pulse is 2 kHz, the repetition period is 500 μs and the duty ratio is 0.3 / 500 = 0.006. For this reason, as in the case of the high frequency discharge, the thermal plasma is not generated, and the non-thermal equilibrium low temperature plasma is generated stably and efficiently.

第8の実施の形態に係る表面処理装置においても、第3の実施の形態で説明した3つの動作モードがある。即ち、分岐を有する管状の被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモード、被処理物21の外部のみで放電を起こさせるモード、被処理物21の内部と外部の両方で放電を起こさせるモードであるが、第3の実施の形態と同様に、(1)式〜(6)式で示す圧力条件により、それらのモードが制御できる。その内容は、第3の実施の形態での説明と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。   The surface treatment apparatus according to the eighth embodiment also has the three operation modes described in the third embodiment. That is, a mode in which discharge is caused only inside the tubular workpiece 21 having a branch, a mode in which discharge is caused only outside the workpiece 21, and a discharge is caused both inside and outside the workpiece 21. Although it is a mode, as in the third embodiment, these modes can be controlled by the pressure conditions indicated by the equations (1) to (6). Since the content is substantially the same as the description in the third embodiment, a duplicate description is omitted.

(第9の実施の形態)
第3、第6〜第8の実施の形態に係る表面処理装置においては、(1)式〜(6)式で示す圧力条件により、3つの動作モードを制御する例を示した。即ち、(1)式〜(6)式で示す圧力条件を選択することにより、被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモード、被処理物21の外部のみで放電を起こさせるモード、被処理物21の内部と外部の両方で放電を起こさせるモードを決定したが、3つの動作モードの制御は、処理ガスの圧力以外のパラメータを用いても制御できる。他のパラメータの一つの例が、本発明の第9の実施の形態に係る表面処理装置において説明する処理ガスの温度である。
(Ninth embodiment)
In the surface treatment apparatuses according to the third and sixth to eighth embodiments, examples in which the three operation modes are controlled according to the pressure conditions indicated by the expressions (1) to (6) have been shown. That is, by selecting the pressure conditions represented by the equations (1) to (6), a mode in which discharge is caused only inside the workpiece 21, a mode in which discharge is caused only outside the workpiece 21, Although the mode in which discharge is caused both inside and outside the workpiece 21 is determined, the three operation modes can be controlled using parameters other than the pressure of the processing gas. One example of another parameter is the temperature of the processing gas described in the surface treatment apparatus according to the ninth embodiment of the present invention.

図20に示すように、本発明の第9の実施の形態に係る表面処理装置は、誘電体からなる管状の被処理物21の一端(上流側)から導入された処理ガスを排気し、被処理物21の内部のガス流の圧力を処理圧力に設定するために、被処理物21の他端(下流側)に設けられた真空ポンプ(第1ポンプ)32と、被処理物21の一端(上流側)側に配置され、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給する励起粒子供給系(17,18)と、被処理物21を挟むように互いに対峙して配置され、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11b及び第2主電極12と、初期プラズマを維持し、被処理物21の内部にプラズマ流を引き起こす電気パルス(主パルス)を第1主電極11b及び第2主電極12間に印加するパルス電源14とを備える点では、第3の実施の形態に係る表面処理装置と同様である。又、処理ガスを収納するガスボンベ等のガス源33と、このガス源33に接続された第1吸気側配管67及び第2吸気側配管61と、第1吸気側配管67に接続された第1吸気側バルブ43と、第2吸気側配管61に接続された第2吸気側バルブ41とを備える点でも、第3の実施の形態に係る表面処理装置と同様である。
しかしながら、本発明の第9の実施の形態に係る表面処理装置は、第1吸気側バルブ43に接続される導入配管86が、図20に示すようにプレヒータ87を備える点で、第3の実施の形態に係る表面処理装置とは異なる。処理ガスの加熱効率を高めるためには、導入配管86は、図20に示すようにメアンダライン状に蛇行する等のトポロジーにより、一定の加熱距離を稼ぐようにするのが好ましい。導入配管86は、プレヒータ87が配置されている部分は、必ずしも誘電体からなる配管である必要はないが、励起粒子供給系(17,18)が配置されている箇所は、誘電体で構成される。
As shown in FIG. 20, the surface treatment apparatus according to the ninth embodiment of the present invention exhausts a processing gas introduced from one end (upstream side) of a tubular object 21 made of a dielectric, A vacuum pump (first pump) 32 provided at the other end (downstream side) of the workpiece 21 and one end of the workpiece 21 in order to set the pressure of the gas flow inside the workpiece 21 to the processing pressure. It is arranged on the (upstream side) side, arranged opposite to each other so as to sandwich the workpiece 21 and the excited particle supply system (17, 18) for supplying the initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge, and parallel as a whole. The first main electrode 11b and the second main electrode 12 constituting the flat plate electrode, and the electric pulse (main pulse) that maintains the initial plasma and causes the plasma flow inside the workpiece 21 are supplied to the first main electrode 11b and the second main electrode 11b. A pulse power source 14 applied between the main electrodes 12; Than obtaining points are the same as the surface treatment apparatus according to the third embodiment. Further, a gas source 33 such as a gas cylinder for storing the processing gas, a first intake side pipe 67 and a second intake side pipe 61 connected to the gas source 33, and a first intake side pipe 67 connected to the first intake side pipe 67. The surface treatment apparatus according to the third embodiment is the same as the surface treatment apparatus according to the third embodiment in that an intake side valve 43 and a second intake side valve 41 connected to the second intake side pipe 61 are provided.
However, the surface treatment apparatus according to the ninth embodiment of the present invention is the third embodiment in that the introduction pipe 86 connected to the first intake side valve 43 includes a preheater 87 as shown in FIG. This is different from the surface treatment apparatus according to the embodiment. In order to increase the heating efficiency of the processing gas, it is preferable that the introduction pipe 86 gains a constant heating distance by a topology such as meander line meandering as shown in FIG. In the introduction pipe 86, the portion where the preheater 87 is arranged does not necessarily need to be a pipe made of a dielectric, but the portion where the excited particle supply system (17, 18) is arranged is made of a dielectric. The

管状の被処理物21の内部にはガス源33から第1吸気側配管67及び第1吸気側バルブ43を介して、上流側から処理ガスが供給され,下流に設けられた真空ポンプ(第2ポンプ)31により,処理ガスが被処理物21内を流れ、被処理物21内が所定の圧力に保たれるが、3つの動作モードの内、被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモードを選択する場合は、プレヒータ87に通電することにより、被処理物21の内部を流れる処理ガスの温度を、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)を介して被処理物21の外部に流れる処理ガスの温度より30℃〜50℃高くすることにより、被処理物21の内部のみで放電が起こり易くすることが可能である。勿論、被処理物21の内部で放電を起こさせるためには,被処理物21内部の気体圧力P1を10〜40kPa程度にして、被処理物21の外部の気体圧力P2よりも下げておくことが好ましい。又、(1)式が示すように被処理物21の外部の気体圧力P2を、大気圧P3=101kPaと等しいか80〜90kPa程度に大気圧P3よりも極く僅か下げておくことが好ましいが、被処理物21の内部を流れる処理ガスの温度を、被処理物21の外部に流れる処理ガスの温度より30℃〜50℃高くすることにより、より安定的に且つ確実に被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモードが選択できる。又、被処理物21内部の気体圧力P1と、被処理物21の外部の気体圧力P2が近い場合においても、被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモードが選択できる。 A processing gas is supplied from the upstream side to the inside of the tubular workpiece 21 from the gas source 33 via the first intake side pipe 67 and the first intake side valve 43, and a vacuum pump (second pump) provided downstream. The processing gas flows through the workpiece 21 by the pump 31) and the inside of the workpiece 21 is maintained at a predetermined pressure, but discharge is caused only within the workpiece 21 among the three operation modes. When selecting the mode, the preheater 87 is energized so that the temperature of the processing gas flowing inside the processing target 21 is changed to the outside of the processing target 21 via the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b). By making the temperature 30 to 50 ° C. higher than the temperature of the processing gas flowing in the gas, it is possible to easily cause discharge only inside the workpiece 21. Of course, in order to cause discharge inside the workpiece 21, the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 is set to about 10 to 40 kPa and is lower than the gas pressure P 2 outside the workpiece 21. It is preferable to keep it. Further, as shown in the equation (1), the gas pressure P 2 outside the object to be treated 21 should be slightly lower than the atmospheric pressure P 3 to be equal to the atmospheric pressure P 3 = 101 kPa or about 80 to 90 kPa. However, by setting the temperature of the processing gas flowing inside the workpiece 21 to be higher by 30 ° C. to 50 ° C. than the temperature of the processing gas flowing outside the workpiece 21, the processing gas is more stably and reliably processed. A mode in which discharge is generated only inside the object 21 can be selected. In addition, even when the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 and the gas pressure P 2 outside the workpiece 21 are close to each other, a mode in which discharge is generated only inside the workpiece 21 can be selected.

処理室(23,53,54,62)や雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)の構造は、第3の実施の形態に係る表面処理装置と同様であるので、重複した説明を省略する。   Since the structures of the processing chambers (23, 53, 54, 62) and the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) are the same as those of the surface processing apparatus according to the third embodiment, redundant description is omitted. To do.

尚、図示を省略しているが、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)の内部に埋込ヒータを設けて、被処理物21の外部に流れる処理ガスの温度を、被処理物21の内部を流れる処理ガスの温度より高めて、被処理物21の外部のみで放電を起こさせるモードを選択するようにもできる。   Although not shown in the figure, an embedded heater is provided inside the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b), and the temperature of the processing gas flowing outside the workpiece 21 is adjusted. It is also possible to select a mode in which discharge is caused only at the outside of the workpiece 21 by raising the temperature of the processing gas flowing inside the chamber.

又、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)の内部にペルティエ冷却ユニットを設けて、電子冷却(ペルティエ効果)により、被処理物21の外部に流れる処理ガスの温度を、被処理物21の内部を流れる処理ガスの温度より低くして、被処理物21の外部のみで放電を抑制し、被処理物21の内部で放電を起こさせるようにもできる。ペルティエ冷却ユニットの代わりに、冷媒ガスの配管を雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)の内部に設けて、被処理物21の外部に流れる処理ガスの温度を、被処理物21の内部を流れる処理ガスの温度より低くして、被処理物21の外部のみで放電を抑制することも可能である。   Further, a Peltier cooling unit is provided inside the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b), and the temperature of the processing gas flowing outside the workpiece 21 is controlled by electronic cooling (Peltier effect). The temperature of the processing gas flowing in the interior of the substrate 21 can be set lower than the temperature of the processing object 21 so that the discharge can be suppressed only outside the processing object 21 and the discharge can be caused inside the processing object 21. Instead of the Peltier cooling unit, a refrigerant gas pipe is provided inside the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b), and the temperature of the processing gas flowing outside the workpiece 21 is adjusted to the inside of the workpiece 21. It is also possible to suppress the discharge only outside the workpiece 21 by lowering the temperature of the processing gas flowing through the chamber.

他は、第3の実施の形態に係る表面処理装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。   Others are substantially the same as those of the surface treatment apparatus according to the third embodiment, and a duplicate description is omitted.

(第10の実施の形態)
第9の実施の形態において説明したとおり、3つの動作モードの制御は、処理ガスの圧力以外のパラメータを用いても制御できる。他のパラメータの一つの例が、本発明の第9の実施の形態に係る表面処理装置において説明する処理ガスの温度であるが、放電初期に希望の放電箇所のみに放電を容易にするトリガガスを導入する方法によっても、3つの動作モードを制御することも可能である。
(Tenth embodiment)
As described in the ninth embodiment, the three operation modes can be controlled using parameters other than the pressure of the processing gas. One example of the other parameter is the temperature of the processing gas described in the surface treatment apparatus according to the ninth embodiment of the present invention. A trigger gas that facilitates discharge only at a desired discharge location at the beginning of discharge is used. It is also possible to control the three operation modes by the introduced method.

図21に示すように、本発明の第10の実施の形態に係る表面処理装置は、誘電体からなる管状の被処理物21の一端(上流側)から導入された処理ガスを排気し、被処理物21の内部のガス流の圧力を処理圧力に設定するために、被処理物21の他端(下流側)に設けられた真空ポンプ(第1ポンプ)32と、被処理物21の一端(上流側)側に配置され、放電開始初期にガス流に初期プラズマを供給する励起粒子供給系(17,18)と、被処理物21を挟むように互いに対峙して配置され、全体として平行平板電極を構成する第1主電極11b及び第2主電極12と、初期プラズマを維持し、被処理物21の内部にプラズマ流を引き起こす電気パルス(主パルス)を第1主電極11b及び第2主電極12間に印加するパルス電源14とを備える点、或いは、処理ガスを収納するガスボンベ等のガス源33と、このガス源33に接続された第1吸気側配管67c及び第2吸気側配管61cと、第1吸気側配管67cに接続された第1吸気側バルブ43cと、第2吸気側配管61cに接続された第2吸気側バルブ41cとを備える点では、第3の実施の形態に係る表面処理装置と同様である。
しかしながら、本発明の第10の実施の形態に係る表面処理装置は、第1吸気側バルブ43cにトリガガスを導入するための第1T型配管67tが接続され、第2吸気側バルブ41cにトリガガスを導入するための第2T型配管61tが接続されている点で、第3の実施の形態に係る表面処理装置とは異なる。更に、第1T型配管67tの分岐部は、第1トリガガス導入バルブ43b及び第1トリガガス導入配管67bを介して第1トリガガス源88aに接続されている。又、第2T型配管61tの分岐部は、第2トリガガス導入バルブ41b及び第2トリガガス導入配管61bを介して第2トリガガス源88bに接続されている。第1トリガガス源88a及び第2トリガガス源88bは、図21では別個のガス源として例示しているが、共通のガス源でも構わない。第1トリガガス源88a及び第2トリガガス源88bは、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)等の放電が容易なガスを充填したボンベ等である。第1トリガガス導入バルブ43b及び第2トリガガス導入バルブ41bは、電磁バルブ若しくは空気圧バルブ等の応答時間(レスポンス)の速いバルブが好ましい。
As shown in FIG. 21, the surface treatment apparatus according to the tenth embodiment of the present invention exhausts a processing gas introduced from one end (upstream side) of a tubular object 21 made of a dielectric, A vacuum pump (first pump) 32 provided at the other end (downstream side) of the workpiece 21 and one end of the workpiece 21 in order to set the pressure of the gas flow inside the workpiece 21 to the processing pressure. It is arranged on the (upstream side) side, arranged opposite to each other so as to sandwich the workpiece 21 and the excited particle supply system (17, 18) for supplying the initial plasma to the gas flow at the beginning of discharge, and parallel as a whole. The first main electrode 11b and the second main electrode 12 constituting the flat plate electrode, and the electric pulse (main pulse) that maintains the initial plasma and causes the plasma flow inside the workpiece 21 are supplied to the first main electrode 11b and the second main electrode 11b. A pulse power source 14 applied between the main electrodes 12; Or a gas source 33 such as a gas cylinder for storing process gas; a first intake side pipe 67c and a second intake side pipe 61c connected to the gas source 33; and a first intake side pipe 67c. The surface treatment apparatus according to the third embodiment is the same as the surface treatment apparatus according to the third embodiment in that the first intake side valve 43c and the second intake side valve 41c connected to the second intake side pipe 61c are provided.
However, in the surface treatment apparatus according to the tenth embodiment of the present invention, the first T-type pipe 67t for introducing the trigger gas is connected to the first intake side valve 43c, and the trigger gas is introduced to the second intake side valve 41c. This is different from the surface treatment apparatus according to the third embodiment in that a second T-type pipe 61t is connected. Further, the branch portion of the first T-type pipe 67t is connected to the first trigger gas source 88a via the first trigger gas introduction valve 43b and the first trigger gas introduction pipe 67b. The branch portion of the second T-type pipe 61t is connected to the second trigger gas source 88b via the second trigger gas introduction valve 41b and the second trigger gas introduction pipe 61b. Although the first trigger gas source 88a and the second trigger gas source 88b are illustrated as separate gas sources in FIG. 21, they may be a common gas source. The first trigger gas source 88a and the second trigger gas source 88b are cylinders filled with a gas that can be easily discharged, such as helium (He) and argon (Ar). The first trigger gas introduction valve 43b and the second trigger gas introduction valve 41b are preferably valves having a fast response time (response) such as an electromagnetic valve or a pneumatic valve.

更に、第1T型配管67tの下流側は、第1マニホールドバルブ43aを介して導入配管60に接続されている。導入配管60は誘電体からなる配管である。一方、第2T型配管61tの下流側は、第2マニホールドバルブ41aを介して雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)に接続されている。   Furthermore, the downstream side of the first T-type pipe 67t is connected to the introduction pipe 60 via the first manifold valve 43a. The introduction pipe 60 is a pipe made of a dielectric. On the other hand, the downstream side of the second T-type pipe 61t is connected to the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) via the second manifold valve 41a.

管状の被処理物21の内部にはガス源33から第1吸気側配管67c、第1吸気側バルブ43c、第1T型配管67t、第1マニホールドバルブ43a及び導入配管60を介して、上流側から処理ガスが供給され,下流に設けられた真空ポンプ(第2ポンプ)31により,処理ガスが被処理物21内を流れ、被処理物21内が所定の圧力に保たれる。この際、3つの動作モードの内、被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモードを選択する場合は、放電の初期において短時間、第1トリガガス導入バルブ43bを開放し、第1トリガガス源88aからトリガガスを流入させ、このトリガガスを第1T型配管67t、第1マニホールドバルブ43a及び導入配管60を介して、被処理物21の内部に導入することにより、被処理物21の内部のみで放電が起こり易くすることが可能である。勿論、被処理物21の内部で放電を起こさせるためには,被処理物21内部の気体圧力P1を10〜40kPa程度にして、被処理物21の外部の気体圧力P2よりも下げておくことが好ましい。又、(1)式が示すように被処理物21の外部の気体圧力P2を、大気圧P3=101kPaと等しいか80〜90kPa程度に大気圧P3よりも極く僅か下げておくことが好ましいが、トリガガスを瞬時、パルス的に導入することにより、より安定的に且つ確実に被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモードが選択できる。又、被処理物21内部の気体圧力P1と、被処理物21の外部の気体圧力P2が近い場合においても、トリガガスを導入することにより、被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモードが選択できる。 Inside the tubular workpiece 21, from the gas source 33 through the first intake side pipe 67 c, the first intake side valve 43 c, the first T-type pipe 67 t, the first manifold valve 43 a and the introduction pipe 60, from the upstream side. The processing gas is supplied, and the processing gas flows through the workpiece 21 by a vacuum pump (second pump) 31 provided downstream, and the inside of the workpiece 21 is maintained at a predetermined pressure. At this time, when selecting a mode in which the discharge is caused only in the workpiece 21 among the three operation modes, the first trigger gas source 43b is opened for a short time in the initial stage of the discharge. The trigger gas is caused to flow in from 88a, and the trigger gas is introduced into the workpiece 21 through the first T-type pipe 67t, the first manifold valve 43a, and the introduction pipe 60, so that only the inside of the workpiece 21 is discharged. Can easily occur. Of course, in order to cause discharge inside the workpiece 21, the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 is set to about 10 to 40 kPa and is lower than the gas pressure P 2 outside the workpiece 21. It is preferable to keep it. Further, as shown in the equation (1), the gas pressure P 2 outside the object to be treated 21 should be slightly lower than the atmospheric pressure P 3 to be equal to the atmospheric pressure P 3 = 101 kPa or about 80 to 90 kPa. However, it is possible to select a mode in which discharge is caused only in the workpiece 21 more stably and reliably by introducing the trigger gas instantaneously and in pulses. Further, even when the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 and the gas pressure P 2 outside the workpiece 21 are close, by introducing a trigger gas, a discharge is caused only inside the workpiece 21. The mode can be selected.

一方、雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)にはガス源33から第2吸気側配管61c、第2吸気側バルブ41c、第2T型配管61t、第2マニホールドバルブ41aを介して、上流側から処理ガスが供給され,下流に設けられた真空ポンプ(第2ポンプ)31により,処理ガスが処理室(23,53,54,62)内を流れ、処理室(23,53,54,62)内が所定の圧力に保たれる。この際、3つの動作モードの内、被処理物21の外部のみで放電を起こさせるモードを選択する場合は、放電の初期において短時間、第2トリガガス導入バルブ41bを開放し、第2トリガガス源88bからトリガガスを流入させ、このトリガガスを第2T型配管61t、第2マニホールドバルブ41aを介して、処理室(23,53,54,62)の内部に導入することにより、被処理物21の外部のみで放電が起こり易くすることが可能である。勿論、被処理物21の外部でのみ放電を起こさせるためには,(3)式、(4)式、(5)式又は(6)式で示す圧力条件に設定しておくことが好ましいが、トリガガスを瞬時、パルス的に導入することにより、より安定的に且つ確実に被処理物21の内部のみで放電を起こさせるモードが選択できる。又、被処理物21内部の気体圧力P1と、被処理物21の外部の気体圧力P2が近い場合においても、トリガガスを導入することにより、被処理物21の外部のみで放電を起こさせるモードが選択できる。 On the other hand, the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) is connected upstream from the gas source 33 via the second intake side pipe 61c, the second intake side valve 41c, the second T-type pipe 61t, and the second manifold valve 41a. The processing gas is supplied from the side, and the processing gas flows through the processing chambers (23, 53, 54, 62) by the vacuum pump (second pump) 31 provided downstream, and the processing chambers (23, 53, 54, 62) 62) The inside is maintained at a predetermined pressure. At this time, when selecting a mode in which discharge is caused only outside the workpiece 21 among the three operation modes, the second trigger gas introduction valve 41b is opened for a short time in the initial stage of discharge, and the second trigger gas source The trigger gas is caused to flow from 88b and introduced into the processing chamber (23, 53, 54, 62) through the second T-type pipe 61t and the second manifold valve 41a, so that the outside of the object 21 to be processed is introduced. It is possible to make discharge easy to occur. Of course, in order to cause discharge only outside the workpiece 21, it is preferable to set the pressure conditions shown in the formulas (3), (4), (5), or (6). By introducing the trigger gas instantaneously and in a pulsed manner, it is possible to select a mode in which discharge is caused only within the workpiece 21 in a more stable and reliable manner. In addition, even when the gas pressure P 1 inside the workpiece 21 and the gas pressure P 2 outside the workpiece 21 are close, the trigger gas is introduced to cause discharge only outside the workpiece 21. The mode can be selected.

被処理物21の内部と外部の両方で放電を起こさせるモードについては、両方にトリガガスを流入させても良く、両方にトリガガスを流入させないようにしても良い。又、一方を放電しにくい条件にして、そこにトリガガスを流入させても良い。   In the mode in which discharge is caused both inside and outside the workpiece 21, the trigger gas may be allowed to flow into both, or the trigger gas may not be allowed to flow into both. Alternatively, the trigger gas may be allowed to flow into one of the conditions where it is difficult to discharge.

他の構成、例えば、処理室(23,53,54,62)や雰囲気調整手段(62,65、66b、25b)の構造は、第3の実施の形態に係る表面処理装置と同様であるので、重複した説明を省略する。   Other configurations, for example, the structures of the processing chambers (23, 53, 54, 62) and the atmosphere adjusting means (62, 65, 66b, 25b) are the same as those of the surface processing apparatus according to the third embodiment. The duplicated explanation is omitted.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は第1〜第10の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first to tenth embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、第1〜第10の実施の形態で説明したそれぞれの技術的思想を互いに組み合わせることも可能である。例えば、第2の実施の形態の第1変形例で説明した第1主電極11cの構造や雰囲気調整手段(62,27、66c)の構造を、第3、第6〜第10の実施の形態に適用しても良く、第2の実施の形態の第2変形例で説明した第1主電極11dの構造や、雰囲気調整手段(62,25d、66d)の構造を第3、第6〜第10の実施の形態に適用しても良い。   For example, the technical ideas described in the first to tenth embodiments can be combined with each other. For example, the structure of the first main electrode 11c and the structure of the atmosphere adjusting means (62, 27, 66c) described in the first modification of the second embodiment are the same as those in the third, sixth to tenth embodiments. The structure of the first main electrode 11d and the structure of the atmosphere adjusting means (62, 25d, 66d) described in the second modification of the second embodiment may be applied to the third, sixth to sixth. You may apply to ten embodiment.

又、励起粒子供給系として第1〜第7、第9〜第10の実施の形態では平行平板型の電極によるプラズマ放電の励起を、第8の実施の形態では紫外線による励起を説明したが、これらは単なる例示であり、他にも種々の初期プラズマの励起手段がある。例えば、図22に示すように一方の電極(第1補助電極)17bを帯状(扁平なリング状)に導入配管60の外部を周回させ、他方の電極(第2補助電極)8をL字型の短針形状にして、導入配管60の中央部に設け、第1補助電極17bと第2補助電極8の間で放電させても良い。   Further, in the first to seventh and ninth to tenth embodiments as the excited particle supply system, the excitation of the plasma discharge by the parallel plate type electrode is explained, and in the eighth embodiment, the excitation by the ultraviolet ray is explained. These are merely examples, and there are various other initial plasma excitation means. For example, as shown in FIG. 22, one electrode (first auxiliary electrode) 17b is circulated around the outside of the introduction pipe 60 in a band shape (flat ring shape), and the other electrode (second auxiliary electrode) 8 is L-shaped. The short needle shape may be provided at the center of the introduction pipe 60 and discharged between the first auxiliary electrode 17 b and the second auxiliary electrode 8.

或いは、図23に示すように一方の電極(第1補助電極)17aを帯状(扁平なリング状)に導入配管60の外部を周回させ、他方の電極(第2補助電極)18aを、帯状(扁平なリング状)にして導入配管60の内部を周回させ、第1補助電極17aと第2補助電極18aの間で放電させても良い。図23では電流導入端子(フィードスルー)7を用いて、補助パルス電源16からの電圧が、他方の電極(第2補助電極)18aに供給される場合を励磁しているが、電圧供給の方法は、図23の例示に限定されないことは勿論である。補助パルス電源16から電流導入端子(フィードスルー)7には外部配線67が接続され、電流導入端子(フィードスルー)7と他方の電極(第2補助電極)18aとは内部配線6cで接続されている。又、補助パルス電源16と一方の電極(第1補助電極)17aとは外部配線17aで接続されている。   Alternatively, as shown in FIG. 23, one electrode (first auxiliary electrode) 17a is formed in a band shape (flat ring shape) around the outside of the introduction pipe 60, and the other electrode (second auxiliary electrode) 18a is formed in a band shape ( A flat ring shape may be used, and the inside of the introduction pipe 60 may be circulated to cause discharge between the first auxiliary electrode 17a and the second auxiliary electrode 18a. In FIG. 23, the current introduction terminal (feedthrough) 7 is used to excite the case where the voltage from the auxiliary pulse power supply 16 is supplied to the other electrode (second auxiliary electrode) 18a. Of course, this is not limited to the illustration of FIG. An external wiring 67 is connected from the auxiliary pulse power supply 16 to the current introduction terminal (feedthrough) 7, and the current introduction terminal (feedthrough) 7 and the other electrode (second auxiliary electrode) 18a are connected by an internal wiring 6c. Yes. The auxiliary pulse power supply 16 and one electrode (first auxiliary electrode) 17a are connected by an external wiring 17a.

又、第8の実施の形態では多重反射を用いた紫外線による励起を説明したが、必ずしも多重反射を用いる必要はなく、処理ガスの導入方向に1本の紫外線ビームを走行させる手段によっても、励起粒子を生成できる。   In the eighth embodiment, excitation by ultraviolet rays using multiple reflection has been described. However, it is not always necessary to use multiple reflections, and excitation can also be performed by means of traveling a single ultraviolet beam in the direction of process gas introduction. Particles can be generated.

又、紫外線以外の放射線、例えばシンクロトロン放射による放射線を用いて励起粒子を生成しても良い。   The excited particles may be generated using radiation other than ultraviolet rays, for example, radiation by synchrotron radiation.

又、第1〜第10の実施の形態では被処理物が1個の場合を例示したが、複数個の被処理物を全部挟むように、第1主電極11b及び第2主電極12を互いに対峙して配置すれば、複数の被処理物を同時に処理することも可能である。この場合、複数の被処理物の内面を処理するのであれば、それぞれの被処理物に対する処理ガスの吸気側配管(導入配管)及び排気側配管やそれに付随するバルブ類が必要なことは勿論である。   Further, in the first to tenth embodiments, the case where there is one object to be processed is illustrated, but the first main electrode 11b and the second main electrode 12 are mutually connected so as to sandwich all the objects to be processed. If they are arranged to face each other, a plurality of objects to be processed can be processed at the same time. In this case, if the inner surfaces of a plurality of objects to be processed are to be processed, it is needless to say that an intake side piping (introduction piping) and an exhaust side piping for the respective processing objects and valves associated therewith are required. is there.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

本発明の第1の実施の形態に係る表面処理装置の原理を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the principle of the surface treatment apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る表面処理装置の一部を具体的に説明するための鳥瞰図である。It is a bird's-eye view for demonstrating a part of surface treatment apparatus concerning a 1st embodiment of the present invention concretely. 図3(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る表面処理装置において、フレキシブルな長尺細管を収納するための蛇行した被処理物ガイド溝を説明する鳥瞰図で、図3(b)は、被処理物ガイド溝に、被処理物が収納された状態を説明するための模式的な断面図である。FIG. 3A is a bird's-eye view for explaining a meandering workpiece guide groove for housing a flexible long thin tube in the surface treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention. ) Is a schematic cross-sectional view for explaining a state in which the object to be processed is accommodated in the object to be processed guide groove. 図4(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る表面処理装置において、第1主電極と第2主電極間に印加する高電圧パルスの電圧波形で、図4(b)は対応する電流波形である。FIG. 4A is a voltage waveform of a high voltage pulse applied between the first main electrode and the second main electrode in the surface treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. The corresponding current waveform. 平行平板電極を構成する第1主電極と第2主電極内に,電極面に平行に誘電体からなる被処理物を入れた場合の電界分布を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating electric field distribution at the time of putting the to-be-processed object which consists of a dielectric material in parallel with an electrode surface in the 1st main electrode and 2nd main electrode which comprise a parallel plate electrode. 本発明の第2の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る表面処理装置の複数のガス供給穴の配置を説明するための模式的な平面図である。It is a typical top view for demonstrating arrangement | positioning of the several gas supply hole of the surface treatment apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の第1変形例に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus which concerns on the 1st modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の第2変形例に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus which concerns on the 2nd modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態の第1変形例に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus which concerns on the 1st modification of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態の第2変形例に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus which concerns on the 2nd modification of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus concerning the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 図16に対して直交する方向から見た第7の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus concerning 7th Embodiment seen from the direction orthogonal to FIG. 本発明の第8の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus concerning the 8th Embodiment of this invention. 図18に対して直交する方向から見た第8の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus concerning 8th Embodiment seen from the direction orthogonal to FIG. 本発明の第9の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus concerning the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施の形態に係る表面処理装置の要部の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the principal part of the surface treatment apparatus concerning the 10th Embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る表面処理装置の励起粒子供給系の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the excitation particle supply system of the surface treatment apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の更に他の実施の形態に係る表面処理装置の励起粒子供給系の構造を模式的に説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating typically the structure of the excitation particle supply system of the surface treatment apparatus which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

8…第2補助電極
9…分岐部
10…分岐部
11,11b,11c,11d…第1主電極
12…第2主電極
14…パルス電源
16…補助パルス電源
17,17a,17b…第1補助電極
18,18a…第2補助電極
19…首部アダプタ
20,21…被処理物
21b…分岐管
22…被処理物ガイド溝
23…第2主電極被覆絶縁膜
24…吸気アダプタ
25b、25d…第1主電極保護層
27…処理室側壁
28…排気アダプタ
30…真空ポンプ
31…真空ポンプ(第2ポンプ)
32…真空ポンプ(第1ポンプ)
33…ガス源
41…吸気側バルブ(第2吸気側バルブ)
41a…第2マニホールドバルブ
41b…第2トリガガス導入バルブ
41c…第2吸気側バルブ
42…排気側バルブ(第2排気側バルブ)
43…第1吸気側バルブ
43a…第1マニホールドバルブ
43b…第1トリガガス導入バルブ
43c…第1吸気側バルブ
44…第1排気側バルブ
45…マニホールドバルブ
51…底部被処理物保持具
52…上部被処理物保持具
53…処理室底蓋
54…処理室上蓋
60…導入配管
61…吸気側配管(第2吸気側配管)
61b…第2トリガガス導入配管
61c…第2吸気側配管
61t…第2T型配管
62…吸気側調整室
63…排気側配管(第2排気側配管)
64…T型配管
65…ガス供給層
66、66b、66c、66d…ガス供給穴
67…第1吸気側配管
67b…第1トリガガス導入配管
67c…第1吸気側配管
67t…第1T型配管
68…第1排気側配管
68b…分岐排気配管
69…排気側配管
70…吸気側配管
71…収納チューブ
72…収納チューブ底キャップ
73…収納チューブ上キャップ
81…底部被処理物保持具
82…分岐管端部保持具
83…上部被処理物保持具
84…分岐管端部保持具
85…励起粒子生成室
86…導入配管
87…プレヒータ
88a…第1トリガガス源
88b…第2トリガガス源
91…紫外線照射手段
92…第1反射鏡
93…第2反射鏡
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... 2nd auxiliary electrode 9 ... Branch part 10 ... Branch part 11, 11b, 11c, 11d ... 1st main electrode 12 ... 2nd main electrode 14 ... Pulse power supply 16 ... Auxiliary pulse power supply 17, 17a, 17b ... 1st auxiliary | assistant Electrodes 18, 18a ... second auxiliary electrode 19 ... neck adapter 20, 21 ... workpiece 21b ... branch pipe 22 ... workpiece guide groove 23 ... second main electrode covering insulating film 24 ... intake adapter 25b, 25d ... first Main electrode protective layer 27 ... Processing chamber side wall 28 ... Exhaust adapter 30 ... Vacuum pump 31 ... Vacuum pump (second pump)
32 ... Vacuum pump (first pump)
33 ... Gas source 41 ... Intake side valve (second intake side valve)
41a ... second manifold valve 41b ... second trigger gas introduction valve 41c ... second intake side valve 42 ... exhaust side valve (second exhaust side valve)
43 ... 1st intake side valve 43a ... 1st manifold valve 43b ... 1st trigger gas introduction valve 43c ... 1st intake side valve 44 ... 1st exhaust side valve 45 ... Manifold valve 51 ... Bottom part workpiece holder 52 ... Top cover Processed object holder 53 ... Processing chamber bottom cover 54 ... Processing chamber upper cover 60 ... Introduction piping 61 ... Suction side piping (second suction side piping)
61b ... second trigger gas introduction pipe 61c ... second intake side pipe 61t ... second T-type pipe 62 ... intake side adjustment chamber 63 ... exhaust side pipe (second exhaust side pipe)
64 ... T-type piping 65 ... Gas supply layer 66, 66b, 66c, 66d ... Gas supply hole 67 ... First intake side piping 67b ... First trigger gas introduction piping 67c ... First intake side piping 67t ... First T-type piping 68 ... First exhaust side pipe 68b ... Branch exhaust pipe 69 ... Exhaust side pipe 70 ... Intake side pipe 71 ... Storage tube 72 ... Storage tube bottom cap 73 ... Storage tube upper cap 81 ... Bottom workpiece holder 82 ... Branch pipe end Holder 83 ... Upper workpiece holder 84 ... Branch pipe end holder 85 ... Excitation particle generation chamber 86 ... Introduction pipe 87 ... Preheater 88a ... First trigger gas source 88b ... Second trigger gas source 91 ... Ultraviolet irradiation means 92 ... 1st reflector 93 ... 2nd reflector

Claims (12)

管状の被処理物の一端より処理ガスを導入するガス導入系と、
前記被処理物の他端から該処理ガスを排気する真空排気系と、
前記被処理物へのガス供給上流側に配置され、前記被処理物の本体での初期放電を引き起こす励起粒子を供給する励起粒子供給系と、
前記被処理物の処理領域を互いに対峙配置して挟み、前記処理領域を主プラズマ発生領域とする第1主電極及び第2主電極
とを備え、該励起粒子供給系は少なくとも主プラズマ発生まで駆動し、デューティ比10−7〜10−1の主パルスを前記第1主電極及び前記第2主電極間に印加することで前記被処理物の内部に非熱平衡プラズマ流を生成し、前記被処理物の内面を処理することを特徴とする表面処理装置。
A gas introduction system for introducing a processing gas from one end of a tubular workpiece;
A vacuum exhaust system for exhausting the processing gas from the other end of the workpiece;
An excited particle supply system that is arranged on the gas supply upstream side of the object to be processed and supplies excited particles that cause an initial discharge in the main body of the object to be processed;
A first main electrode and a second main electrode having a processing region as a main plasma generation region sandwiched between processing regions of the object to be processed, and the excited particle supply system is driven until at least main plasma generation And applying a main pulse having a duty ratio of 10 −7 to 10 −1 between the first main electrode and the second main electrode to generate a non-thermal equilibrium plasma flow inside the object to be processed, A surface treatment apparatus for treating an inner surface of an object.
一端が封じられた管状の被処理物の他端に設けた導入配管から一定流量で導入された処理ガスを、前記他端に設けた排気配管から排気して、前記被処理物の内部の前記処理ガスの圧力を処理圧力に維持する真空排気系と、
前記被処理物へのガス供給上流側に配置され、前記被処理物の本体での初期放電を引き起こす励起粒子を供給する励起粒子供給系と、
前記被処理物の処理領域を互いに対峙配置して挟み、前記処理領域を主プラズマ発生領域とする第1主電極及び第2主電極
とを備え、前記励起粒子供給系は少なくとも主プラズマ発生まで駆動し、デューティ比10−7〜10−1の主パルスを前記第1主電極及び前記第2主電極間に印加することで前記被処理物の内部に非熱平衡プラズマ流を生成し、前記被処理物の内面を処理することを特徴とする表面処理装置。
A processing gas introduced at a constant flow rate from an introduction pipe provided at the other end of the tubular workpiece to be sealed at one end is exhausted from an exhaust pipe provided at the other end, and the inside of the workpiece is An evacuation system for maintaining the pressure of the processing gas at the processing pressure;
An excited particle supply system that is arranged on the gas supply upstream side of the object to be processed and supplies excited particles that cause an initial discharge in the main body of the object to be processed;
A first main electrode and a second main electrode having a processing region as a main plasma generation region sandwiched between processing regions of the object to be processed, and the excited particle supply system is driven until at least main plasma generation And applying a main pulse having a duty ratio of 10 −7 to 10 −1 between the first main electrode and the second main electrode to generate a non-thermal equilibrium plasma flow inside the object to be processed, A surface treatment apparatus for treating an inner surface of an object.
一端が封じられた管状の被処理物の他端に接続され、該他端から前記被処理物の内部に所定の圧力で処理ガスを封入するための真空マニホールド・ユニットと、
前記他端側に配置され、前記被処理物の本体での初期放電を引き起こす励起粒子を供給する励起粒子供給系と、
前記被処理物の処理領域を互いに対峙配置して挟み、前記処理領域を主プラズマ発生領域とする第1主電極及び第2主電極
とを備え、前記励起粒子供給系は少なくとも主プラズマ発生まで駆動し、デューティ比10−7〜10−1の主パルスを前記第1主電極及び前記第2主電極間に印加することで前記被処理物の内部に非熱平衡プラズマを生成し、前記被処理物の内面を処理することを特徴とする表面処理装置。
A vacuum manifold unit for sealing a processing gas at a predetermined pressure from the other end to the inside of the processing object connected to the other end of the tubular processing object sealed at one end;
An excited particle supply system that is disposed on the other end side and supplies excited particles that cause initial discharge in the main body of the workpiece;
A first main electrode and a second main electrode having a processing region as a main plasma generation region sandwiched between processing regions of the object to be processed, and the excited particle supply system is driven until at least main plasma generation And applying a main pulse with a duty ratio of 10 −7 to 10 −1 between the first main electrode and the second main electrode to generate non-thermal equilibrium plasma inside the object to be processed, The surface treatment apparatus characterized by processing the inner surface of.
管状の幹部と該幹部から分岐した分岐管を有する被処理物において、前記幹部の一端から導入された処理ガスを、前記幹部の他端及び前記分岐管の端部から排気してガス流を生成するための真空排気系と、
前記被処理物へのガス供給上流側に配置され、前記被処理物の本体での初期放電を引き起こす励起粒子を供給する励起粒子供給系と、
前記被処理物の処理領域を互いに対峙配置して挟み、前記処理領域を主プラズマ発生領域とする第1主電極及び第2主電極
とを備え、前記励起粒子供給系は少なくとも主プラズマ発生まで駆動し、デューティ比10−7〜10−1の主パルスを前記第1主電極及び前記第2主電極間に印加することで前記被処理物の内部に非熱平衡プラズマ流を生成し、前記被処理物の内面を処理することを特徴とする表面処理装置。
In a workpiece having a tubular trunk and a branch pipe branched from the trunk, the processing gas introduced from one end of the trunk is exhausted from the other end of the trunk and the end of the branch pipe to generate a gas flow Vacuum evacuation system to
An excited particle supply system that is arranged on the gas supply upstream side of the object to be processed and supplies excited particles that cause an initial discharge in the main body of the object to be processed;
A first main electrode and a second main electrode having a processing region as a main plasma generation region sandwiched between processing regions of the object to be processed, and the excited particle supply system is driven until at least main plasma generation And applying a main pulse having a duty ratio of 10 −7 to 10 −1 between the first main electrode and the second main electrode to generate a non-thermal equilibrium plasma flow inside the object to be processed, A surface treatment apparatus for treating an inner surface of an object.
管状の幹部と該幹部から分岐した分岐管を有する被処理物において、前記幹部の一端及び前記分岐管の端部から導入された処理ガスを、前記幹部の他端から排気してガス流を生成するための真空排気系と、
前記被処理物へのガス供給上流側に配置され、前記被処理物の本体での初期放電を引き起こす励起粒子を供給する励起粒子供給系と、
前記被処理物の処理領域を互いに対峙配置して挟み、前記処理領域を主プラズマ発生領域とする第1主電極及び第2主電極
とを備え、前記励起粒子供給系は少なくとも主プラズマ発生まで駆動し、デューティ比10−7〜10−1の主パルスを前記第1主電極及び前記第2主電極間に印加することで前記被処理物の内部に非熱平衡プラズマ流を生成し、前記被処理物の内面を処理することを特徴とする表面処理装置。
In a workpiece having a tubular trunk and a branch pipe branched from the trunk, the processing gas introduced from one end of the trunk and the end of the branch pipe is exhausted from the other end of the trunk to generate a gas flow. Vacuum evacuation system to
An excited particle supply system that is arranged on the gas supply upstream side of the object to be processed and supplies excited particles that cause an initial discharge in the main body of the object to be processed;
A first main electrode and a second main electrode having a processing region as a main plasma generation region sandwiched between processing regions of the object to be processed, and the excited particle supply system is driven until at least main plasma generation And applying a main pulse having a duty ratio of 10 −7 to 10 −1 between the first main electrode and the second main electrode to generate a non-thermal equilibrium plasma flow inside the object to be processed, A surface treatment apparatus for treating an inner surface of an object.
前記被処理物の外面を囲む密閉空間を構成する処理室と、
前記第1主電極を陽極とし、前記第2主電極を陰極とし、前記第1主電極側から処理ガスを、前記処理室の内部において前記第2主電極側に向かってシャワー状に給気し、前記処理室の一部から前記シャワー状に給気された前記処理ガスを排気する雰囲気調整手段
とを更に備え、前記主パルスを前記第1主電極及び前記第2主電極間に印加することで前記被処理物の外面を更に非熱平衡プラズマ処理することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の表面処理装置。
A processing chamber constituting a sealed space surrounding the outer surface of the workpiece;
The first main electrode is used as an anode, the second main electrode is used as a cathode, and a processing gas is supplied from the first main electrode side to the second main electrode side in a shower shape inside the processing chamber. And an atmosphere adjusting means for exhausting the processing gas supplied in a shower form from a part of the processing chamber, and applying the main pulse between the first main electrode and the second main electrode. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the outer surface of the workpiece is further subjected to non-thermal equilibrium plasma treatment.
前記主パルスのパルス幅が半値幅で10〜500nsであり、パルス幅は陽極・陰極間のプラズマ発生において、グロー放電からストリーマー放電、更にファインストリーマ放電を経てアーク放電電流が流れだす時間経過前にパルス電圧印加がなくなるよう、陽極・陰極間間隔に合わせ設定されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の表面処理装置。   The pulse width of the main pulse is 10 to 500 ns in half width, and the pulse width is before the elapse of time when the arc discharge current starts flowing from glow discharge to streamer discharge and then fine streamer discharge in plasma generation between the anode and the cathode. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the surface treatment apparatus is set in accordance with an interval between the anode and the cathode so that no pulse voltage is applied. 前記雰囲気調整手段は、
前記被処理物の外面を囲む空間を減圧する第2の真空排気系を備えることを特徴とする請求項6に記載の表面処理装置。
The atmosphere adjusting means is
The surface treatment apparatus according to claim 6, further comprising a second evacuation system that depressurizes a space surrounding an outer surface of the workpiece.
誘電体からなり、外径以上の長さを有する管状の被処理物のガス供給上流側に配置され、前記被処理物の本体での初期放電を引き起こす励起粒子を供給する励起粒子供給系と、
前記被処理物の処理領域を互いに対峙配置して挟み、前記処理領域を主プラズマ発生領域とする第1主電極及び第2主電極
とを備え、前記被処理物の一端から処理ガスを導入して前記被処理物の内部にガス流を形成し、該ガス流の圧力を20kPa〜100kPaの範囲の処理圧力に調整し、前記励起粒子供給系は少なくとも主プラズマ発生まで駆動し、デューティ比10−7〜10−1の主パルスを前記第1主電極及び前記第2主電極間に印加することで前記被処理物の内部に非熱平衡プラズマ流を生成し、前記被処理物の内面を処理することを特徴とする表面処理装置。
An excited particle supply system that is arranged on the gas supply upstream side of a tubular object to be processed having a length equal to or greater than the outer diameter, and that supplies excited particles that cause an initial discharge in the main body of the object to be processed, which is made of a dielectric,
A first main electrode and a second main electrode having a processing region of the processing object as a main plasma generation region sandwiched between processing regions of the processing object, and introducing a processing gas from one end of the processing object. the gas flow is formed inside of the object to be treated Te, the pressure of the gas flow was adjusted to the process pressure in the range of 20KPa~100kPa, the excited particle supplying system drives at least until the main plasma generation, a duty ratio of 10 - By applying a main pulse of 7 to 10 −1 between the first main electrode and the second main electrode, a non-thermal equilibrium plasma flow is generated inside the object to be processed, and the inner surface of the object to be processed is processed. The surface treatment apparatus characterized by the above-mentioned.
前記励起粒子供給系が、紫外線光発生部、レーザ光線発生部、電子線発生部、放射線発生部、高温ヒータのいずれかであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の表面処理装置。  The excited particle supply system is any one of an ultraviolet light generator, a laser beam generator, an electron beam generator, a radiation generator, and a high-temperature heater. Surface treatment equipment. 前記非熱平衡プラズマの放電が、ファインストリーマ放電であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の表面処理装置。  The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the discharge of the non-thermal equilibrium plasma is a fine streamer discharge. 前記非熱平衡プラズマの放電が、前記第1主電極及び前記第2主電極間に印加される前記主パルスの電圧の最大立ち上がり率dV/dtが10kV/μs〜1000kV/μsであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の表面処理装置。
In the discharge of the non-thermal equilibrium plasma, the maximum rising rate dV / dt of the voltage of the main pulse applied between the first main electrode and the second main electrode is 10 kV / μs to 1000 kV / μs. The surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 10.
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