JP2008270184A - Plasma processing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing device facilitating discharge in atmospheric-pressure nitrogen, tolerable against streamer discharge over a long time, capable of executing uniform processing in a wide range and of executing low-damage processing to an object, and reduced in processing time. <P>SOLUTION: This plasma processing device is provided with a division type anode electrodes (9<SB>1-1</SB>, 9<SB>1-2</SB>, 9<SB>1-3</SB>; 11<SB>1-1</SB>, 111-2, 11<SB>1-3</SB>) comprising parallel arrangement of a plurality of plate-like anode-embedding blades, and cathodes (24, 25) arranged oppositely to respective one-side ends of the anode-embedding blades. The anode-embedding blades comprises plate-like anode dielectric materials 11<SB>1-1</SB>, 11<SB>1-2</SB>and 11<SB>1-3</SB>, and anode metals 9<SB>1-1</SB>, 9<SB>1-2</SB>and 9<SB>1-3</SB>embedded in the anode dielectric materials. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はプラズマ処理装置に係り、特に非熱平衡低温プラズマによるプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus using non-thermal equilibrium low-temperature plasma.

従来から、プラズマ処理のリアクタ（以下において「プラズマ処理リアクタ」と言う。）として、平板状の陽極と平板状の陰極とを互いに平行に配置した平行平板構造が知られている（特許文献１参照。）。一般には、陽極及び陰極は、それぞれ誘電体の平板に埋め込まれている。そして、２枚の誘電体に埋め込まれた陽極と陰極との間で放電させる。平行平板構造の場合、放電空間の電界は、約５ｋＶ／ｍｍに設定されるのが一般的である。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a plasma processing reactor (hereinafter referred to as “plasma processing reactor”), a parallel plate structure in which a plate-like anode and a plate-like cathode are arranged in parallel to each other is known (see Patent Document 1). .) In general, the anode and the cathode are each embedded in a dielectric flat plate. Then, discharge is performed between the anode and the cathode embedded in the two dielectrics. In the case of a parallel plate structure, the electric field in the discharge space is generally set to about 5 kV / mm.

このような平行平板構造のプラズマ処理リアクタは、アーク放電に強く、長時間のストリーマ放電に耐える利点を有する。特許文献１は、窒素ガス中に発生したプラズマで対象物を処理することにより、対象物の表面を改質する技術を開示している。
特開２００５−２５１４４４号公報 Such a parallel plate structure plasma processing reactor has the advantage of being resistant to arc discharge and enduring long-time streamer discharge. Patent document 1 is disclosing the technique which modifies the surface of a target object by processing a target object with the plasma generate | occur | produced in nitrogen gas.
JP 2005-251444 A

しかしながら、平行平板構造のプラズマ処理リアクタは、大気圧での放電が困難である欠点を有する。又、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、平行平板構造のプラズマ処理リアクタでは窒素ガスを放電させるのが困難であり、たとえ放電させても、安定なプラズマ生成が難しかった。特許文献１は、プラズマを発生させる際に、アーク放電を引き起こさないようにすべきことが言及されている。
However, the parallel plate structure plasma processing reactor has a drawback that it is difficult to discharge at atmospheric pressure. In addition, as shown in Table 1, the dissociation energy of nitrogen molecules is larger than that of other gas molecules, and it is difficult to discharge nitrogen gas in a parallel plate structure plasma processing reactor. Stable plasma generation was difficult. Patent Document 1 mentions that arc discharge should not be caused when plasma is generated.

平行平板構造のプラズマ処理リアクタの場合、プラズマ放電ギャップを広げるには高真空又は希ガスを混合して放電する必要がある。   In the case of a parallel plate structure plasma processing reactor, in order to widen the plasma discharge gap, it is necessary to discharge by mixing high vacuum or a rare gas.

又、平行平板構造のプラズマ処理リアクタの場合、その構造上、陽極と陰極との間の容量が大きく、陽極と陰極との間にパルス幅の長いパルスを印加する必要がある。陽極と陰極との間にパルス幅の長いパルスを印加すれば、対象物にもダメージが起こる。平行平板構造においては、陽極と陰極とをそれぞれ埋め込んだ誘電体全体に充電させる必要があるので、均一なプラズマ放電を実現するためには、必要なエネルギが大きくなる欠点もある。又、これにより、平行平板構造のプラズマ処理リアクタの場合は、熱損失が大きい問題がある。   In the case of a parallel plate structure plasma processing reactor, the capacity between the anode and the cathode is large due to the structure, and it is necessary to apply a pulse having a long pulse width between the anode and the cathode. If a pulse having a long pulse width is applied between the anode and the cathode, the object is also damaged. In the parallel plate structure, since it is necessary to charge the entire dielectric material in which the anode and the cathode are respectively embedded, there is a drawback that a required energy is increased in order to realize uniform plasma discharge. As a result, in the case of a plasma processing reactor having a parallel plate structure, there is a problem that heat loss is large.

上記問題点を鑑み、本発明によれば、大気圧・窒素中の放電が容易で、長時間のストリーマ放電に耐え、広範囲で均一な処理ができ、対象物に低ダメージの処理ができ、しかも処理時間が短縮されたプラズマ処理装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, according to the present invention, discharge in atmospheric pressure and nitrogen is easy, can withstand long-time streamer discharge, can be processed uniformly over a wide area, and can be processed with low damage to an object. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus with a shortened processing time.

上記目的を達成するために、本発明の態様は、複数の板状のアノード埋込ブレードの並列配置からなる分割型アノード電極と、アノード埋込ブレードのそれぞれの一方の端部に対向して配置されたカソードとを備え、アノード埋込ブレードのそれぞれは、板状のアノード誘電体と、このアノード誘電体の内部に埋め込まれたアノードメタルからなるプラズマ処理装置であることを要旨とする。   In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, a split anode electrode including a plurality of plate-like anode embedded blades arranged in parallel and one end of each of the anode embedded blades are arranged facing each other. Each of the anode embedded blades is a plasma processing apparatus comprising a plate-like anode dielectric and an anode metal embedded in the anode dielectric.

本発明によれば、大気圧・窒素中の放電が容易で、長時間のストリーマ放電に耐え、広範囲で均一な処理ができ、対象物に低ダメージの処理ができ、しかも処理時間が短縮されたプラズマ処理装置を提供することができる。   According to the present invention, discharge in atmospheric pressure / nitrogen is easy, withstands long-time streamer discharge, uniform treatment over a wide range, low damage treatment on an object, and processing time is shortened. A plasma processing apparatus can be provided.

次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２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 and second 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.

以下に示す第１及び第２の実施の形態に例示した発明に到達するまでに、本発明者は、複数の金属線（裸線）を並列配置した分割型アノード電極と、１枚の誘電体埋込陰極からなるプラズマ処理リアクタを検討した。このプラズマ処理リアクタの放電空間の電界は、約２ｋＶ／ｍｍであり、平行平板構造の約５ｋＶ／ｍｍよりも低減できる。金属線を並列配置した分割型アノード電極を用いれば、大気圧において、窒素中の放電が容易であり、プラズマ放電ギャップも広いことが確認できた。又、分割型アノード電極にすることにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、陽極と陰極との間にパルス幅の短いパルスが印加できることになったので、対象物に低ダメージの処理ができることが確認できた。   Before reaching the inventions exemplified in the first and second embodiments described below, the present inventor has obtained a divided anode electrode in which a plurality of metal wires (bare wires) are arranged in parallel, and one dielectric A plasma processing reactor consisting of a buried cathode was studied. The electric field in the discharge space of this plasma processing reactor is about 2 kV / mm, which can be reduced from about 5 kV / mm of the parallel plate structure. It was confirmed that discharge in nitrogen was easy and the plasma discharge gap was wide at atmospheric pressure by using split anodes with metal wires arranged in parallel. In addition, by using a split anode, the capacity between the anode and the cathode is reduced, and a pulse with a short pulse width can be applied between the anode and the cathode, so that the object can be treated with low damage. I was able to confirm.

しかしながら、このように検討した分割型アノード電極は、裸線状態の複数の金属線を並列配置した構造であるため、アーク放電すると分割型アノード電極に用いる金属線が劣化する問題が判明した。又、ストリーマ放電を長時間続けた場合にも分割型アノード電極に用いる金属線が劣化する問題が判明した。特に、酸素混合雰囲気では、分割型アノード電極に用いる金属線の金属劣化が著しく進むことが判明した。   However, since the divided anode electrode thus examined has a structure in which a plurality of bare metal wires are arranged in parallel, it has been found that the metal wire used for the divided anode electrode deteriorates when arc discharge occurs. It has also been found that the metal wire used for the split anode electrode deteriorates even when the streamer discharge is continued for a long time. In particular, in an oxygen mixed atmosphere, it has been found that the metal deterioration of the metal wire used for the split anode electrode proceeds remarkably.

このため、以下に示す第１及び第２の実施の形態に例示したような、複数の板状（ブレード状）の誘電体中にアノードメタルを埋め込んだアノード埋込ブレードを並列配置した分割型アノード電極を実現したものである。   Therefore, as shown in the following first and second embodiments, a divided anode in which anode-embedded blades in which anode metal is embedded in a plurality of plate-like (blade-like) dielectrics are arranged in parallel An electrode is realized.

なお、以下に示す第１及び第２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。   The first and second embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited to the components. 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）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ処理リアクタは、箱形のケース２２とケース２２の下方に位置する底板２３とで、バッチ式の反応容器（チャンバ）を構成している。ケース２２の上部には、処理ガスを導入する給気配管２７が接続されている。一方、ケース２２の下方の底板２３の近傍にはスリット状の開口部（隙間）を備え、上面の給気配管２７から処理ガスが給気され、下面の隙間から処理ガスが排気することができるようになっており、プラズマ処理リアクタの処理圧力は大気圧である。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, the plasma processing reactor of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a box-shaped case 22 and a bottom plate 23 positioned below the case 22, and a batch-type reaction vessel. (Chamber). An air supply pipe 27 for introducing processing gas is connected to the upper portion of the case 22. On the other hand, a slit-like opening (gap) is provided in the vicinity of the bottom plate 23 below the case 22 so that the processing gas can be supplied from the upper air supply pipe 27 and the processing gas can be exhausted from the lower surface gap. Thus, the processing pressure of the plasma processing reactor is atmospheric pressure.

反応容器（チャンバ）を構成している底板２３の上には、カソード（２４，２５）が設けられている。このカソード（２４，２５）は、カソードメタル２４と、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上に設けられたカソード誘電体２５からなる。カソード誘電体２５の上には、処理対象物（サンプル）３０が搭載される。プラズマ処理リアクタは、前面に設けられたドアが開かれた状態においては、内部への処理対象物（サンプル）３０の収容及び内部からの処理対象物（サンプル）３０の取り出しが可能な状態となり、ドアが閉じられた状態においては、内部は、底板２３の近傍のスリット状の開口部を除き、ほぼ密閉された状態となる。   On the bottom plate 23 constituting the reaction vessel (chamber), cathodes (24, 25) are provided. The cathodes (24, 25) are composed of a cathode metal 24 and a cathode dielectric 25 provided on the cathode metal 24 in contact with the cathode metal 24. A processing object (sample) 30 is mounted on the cathode dielectric 25. The plasma processing reactor is in a state in which the processing object (sample) 30 can be accommodated inside and the processing object (sample) 30 can be taken out from the inside when the door provided on the front surface is opened. When the door is closed, the interior is substantially sealed except for the slit-shaped opening in the vicinity of the bottom plate 23.

図１に示すように、プラズマ処理リアクタの内部の上部には、処理ガスの整流板２１が水平に設置されている。整流板２１には、複数の細管からなる貫通孔がマトリクス状に配置されている。プラズマ処理リアクタでは、処理ガスのタンク（図示省略）から給気配管２７を介してケース２２の上部に供給された処理ガスが、整流板２１を経由してプラズマ処理リアクタの内部へ均一なフローとしてシャワー状に給気される。シャワー状に給気された処理ガスは、プラズマ処理リアクタの内部と外部の圧力差によってプラズマ処理リアクタの内部からスリット状の開口部（隙間）を経由して、プラズマ処理リアクタの外部へ排気される。処理ガスは、プラズマ処理リアクタの処理の内容に応じて、適宜選択可能である。表１に示したように、窒素（Ｎ2）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（Ｎ2）プラズマは、これまで安定なプラズマ生成が難しかったが、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置においては、処理ガスとして高純度窒素ガスを使用することが可能である。但し、「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、処理対象物（サンプル）３０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、より一般的にはこのような塩化物に限られず、フッ化物、臭化物、沃化物等の他の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や希ガス等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。 As shown in FIG. 1, a processing gas rectifying plate 21 is horizontally installed at an upper portion inside the plasma processing reactor. In the current plate 21, through holes made of a plurality of thin tubes are arranged in a matrix. In the plasma processing reactor, the processing gas supplied from the processing gas tank (not shown) to the upper portion of the case 22 via the air supply pipe 27 passes through the rectifying plate 21 as a uniform flow into the plasma processing reactor. It is supplied as a shower. The processing gas supplied in a shower form is exhausted from the inside of the plasma processing reactor to the outside of the plasma processing reactor via a slit-like opening (gap) due to a pressure difference between the inside and the outside of the plasma processing reactor. . The processing gas can be appropriately selected according to the processing content of the plasma processing reactor. As shown in Table 1, the dissociation energy of nitrogen (N 2 ) molecules is larger than that of other gas molecules, and nitrogen (N 2 ) plasma has hitherto been difficult to generate stable plasma. In the plasma processing apparatus according to the embodiment, high-purity nitrogen gas can be used as the processing gas. However, the “processing gas” is not necessarily limited to nitrogen gas. For example, for the purpose of sterilization and sterilization of the object to be processed (sample) 30, chlorine (Cl 2 ) or a gas containing a compound containing chlorine, more generally not limited to such a chloride, but a fluoride Various active gases such as other halogen-based compound gases such as bromide and iodide, or other gases such as a mixed gas such as nitrogen gas or rare 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.

プラズマ処理リアクタの内部において、整流板２１の下方には、複数の板状（ブレード状）のアノード埋込ブレードの並列配置からなる分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）が配置されている。図１では、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）、 第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）の３枚の板状のアノード埋込ブレードが並列に等間隔で配置された構造が示されているが、例示であり、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のアノード埋込ブレードの枚数が３枚に限定される理由はなく、４枚以上等、適宜増やすことが可能である。 Inside the plasma processing reactor, below the rectifying plate 21 are divided anode electrodes (9 l-1 , 9 l-2 , 9 l ) composed of a plurality of plate-shaped (blade-shaped) anode embedded blades arranged in parallel. -3 ; 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 ). In FIG. 1, a first anode embedded blade (9 l-1 ,; 11 l-1 ), a second anode embedded blade (9 l-2 ,; 11 l-2 ), and a third anode embedded A structure in which three plate-like anode embedded blades of blades (9 l-3 , 11 l-3 ) are arranged in parallel at equal intervals is shown as an example, and the first embodiment of the present invention is shown. There is no reason that the number of the anode-embedded blades in the plasma processing apparatus according to the embodiment is limited to three, and it is possible to increase the number appropriately, such as four or more.

図２及び図３に詳細に示すように、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）は板状の第１のアノード誘電体１１l-1と、第１のアノード誘電体１１l-1の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第１のアノードメタル９l-1から構成されている。第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）は板状の第２のアノード誘電体１１l-2と、第２のアノード誘電体１１l-2の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第２のアノードメタル９l-2から構成されている。第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）は板状の第３のアノード誘電体１１l-3と、第３のアノード誘電体１１l-3の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第３のアノードメタル９l-3から構成されている。図１、図２及び図３（ａ）から分かるように、第１のアノード誘電体１１l-と、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3の断面形状は、それぞれカソードに対向する側の端部が両刃のくさび型をなしている。そして、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3は、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3の厚さ方向における中央部に埋め込まれている。更に、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3は、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3のカソードに近い端面の側に偏在（局在）して埋め込まれている。 As shown in detail in FIGS. 2 and 3, the first embedded anode blade (9 l−1 , 11 l−1 ) includes a plate-shaped first anode dielectric 11 l− 1, It is composed of a plate-like (thin-film-like) first anode metal 9 l-1 embedded inside the anode dielectric 11 l-1 . The second anode embedded blade (9 l-2 ,; 11 l-2 ) is embedded in the plate-like second anode dielectric 11 l-2 and the second anode dielectric 11 l-2. A plate-like (thin-film-like) second anode metal 91-2 is formed. The third anode embedded blade (9 l-3 , 11 l-3 ) is embedded in the plate-shaped third anode dielectric 11 l-3 and the third anode dielectric 11 l-3. A plate-like (thin film-like) third anode metal 9 l-3 is used. As can be seen from FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 (a), cross sections of the first anode dielectric 11 l− , the second anode dielectric 11 l-2 and the third anode dielectric 11 l-3 . As for the shape, the end on the side facing the cathode has a wedge shape with double edges. The first anode metal 9 l-1 , the second anode metal 9 l-2 , and the third anode metal 9 l-3 are respectively composed of the first anode dielectric 11 l-1 and the second anode metal 9 l-1 . The anode dielectric 11 l-2 and the third anode dielectric 11 l-3 are embedded in the center in the thickness direction. Further, the first anode metal 9 l-1 , the second anode metal 9 l-2 , and the third anode metal 9 l-3 are respectively the first anode dielectric 11 l-1 and the second anode metal 9 l-1 . The anode dielectric 11 l-2 and the third anode dielectric 11 l-3 are embedded in an unevenly distributed (localized) side near the cathode.

プラズマ処理リアクタの内部のカソード（２４，２５）と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）に電気パルスを印加してカソード（２４，２５）と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させるために、プラズマ処理リアクタの外部にはパルス電源２６が配置されている。パルス電源２６と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）とは陽極配線３１Ａで接続され、パルス電源２６とカソード（２４，２５）とは陰極配線３１Ｋで接続されている。 Electricity is applied to the cathode (24, 25) and the split anode (9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 ; 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 ) inside the plasma processing reactor. A pulse is applied between the cathode (24, 25) and the split anode (9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 ; 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 ). In order to generate plasma in the plasma discharge gap, a pulse power source 26 is disposed outside the plasma processing reactor. The pulse power source 26 and the split anode (9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 ; 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 ) are connected by an anode wiring 31A, and the pulse power source 26 and the cathodes (24, 25) are connected by a cathode wiring 31K.

カソード（２４，２５）と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）の間に発生したプラズマに処理対象物（サンプル）３０を曝すことにより、処理対象物（サンプル）３０の表面が処理される。 The plasma generated between the cathode (24, 25) and the split anode (9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 ; 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 ) is treated. By exposing the object (sample) 30, the surface of the object (sample) 30 is processed.

アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の材質には、プラズマ耐久性に優れた種々の耐熱金属（高融点金属）や耐熱合金が使用可能である。耐熱金属（高融点金属）としては、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），ジルコニウム（Ｚｒ），白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），ハフニウム（Ｈｆ），タンタル（Ｔａ），ルテニウム（Ｒｕ）等が代表的である。耐熱合金としてはニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金が代表的であるが、Ｎｉ−Ｃｒをベースとして、更に所定量の鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）等の少なくともいずれかが含まれる耐熱合金でも良い。更に、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｐｄ，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等から選ばれる２種類以上の金属からなる周知の耐熱合金等が使用可能である。 As materials for the anode metals 9 l-1 , 9 l-2 and 9 l-3 , various heat-resistant metals (refractory metals) and heat-resistant alloys having excellent plasma durability can be used. As the refractory metal (refractory metal), tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), chromium (Cr), zirconium (Zr), platinum (Pt), palladium (Pd), hafnium (Hf), Tantalum (Ta), ruthenium (Ru) and the like are typical. Nickel-chromium (Ni-Cr) alloy is typical as a heat-resistant alloy, but based on Ni-Cr, a predetermined amount of iron (Fe), aluminum (Al), molybdenum (Mo), cobalt (Co) , A heat-resistant alloy containing at least one of silicon (Si) and the like may be used. Furthermore, a well-known heat-resistant alloy made of two or more kinds of metals selected from W, Mo, Mn, Ti, Cr, Zr, Fe, Pt, Pd, silver (Ag), copper (Cu), and the like can be used. .

アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さは、例えば約５〜８００μｍ程度、更には約６〜２００μｍ程度の範囲において、なるべく薄い値に選ぶのが好ましい。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さが薄い方が電界が集中するので、放電が容易になり、且つ放電の安定性や一一様性が得られるからである。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さの下限は、現実には、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の製造技術に依存する。このため、工業的な見地からは、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さは、８〜５０μｍ程度、更には８〜２０μｍの範囲の厚さがより好ましい。 The thicknesses of the anode metals 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 are preferably selected to be as thin as possible in the range of, for example, about 5 to 800 μm, and further about 6 to 200 μm. The thinner the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 , the more concentrated the electric field, so that the discharge becomes easier and the stability and uniformity of the discharge can be obtained. is there. The thickness of the lower limit of the anode metal 9 l-1, 9 l- 2, 9 l-3 is, in reality, dependent on the anode metal 9 l-1, 9 l- 2, 9 l-3 of the production technology. For this reason, from an industrial point of view, the thickness of the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 is preferably about 8 to 50 μm, more preferably 8 to 20 μm.

アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さ、即ち図１の紙面に垂直方向に測った長さは、例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度に設定できるが、これは、基本的にはプラズマ処理するサンプルの大きさにより決めれば良い。したがって、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さを５００ｍｍ以上にしても構わない。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さが長くなった場合は、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さをそれに比例して薄くすれば、アノード・カソード間の容量の増大が防げる。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の高さ、即ち図１に示した断面図において、上下方向に測った長さは、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度に設定できるが、これは、特に制限はない。但しあまり高さを大きくするのは、プラズマ処理リアクタの大きさが大きくなるので好ましくない。図１〜図３に示すような、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3が、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3のカソードに近い側に偏在して埋め込まれている構造であれば、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の高さを１０ｍｍ〜３５ｍｍ程度に設定するのがより現実的であろう。 The length of the anode metals 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 , that is, the length measured in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 can be set to about 200 mm to 500 mm, for example. For this, the size of the sample to be plasma-treated may be determined. Therefore, the length of the anode metals 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 may be 500 mm or more. When the length of the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 is increased, the thickness of the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 is proportional to the thickness of the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3. If the thickness is reduced, the capacity between the anode and the cathode can be prevented from increasing. The height of the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 , that is, the length measured in the vertical direction in the cross-sectional view shown in FIG. 1, can be set to about 10 mm to 50 mm, for example. There is no particular limitation. However, it is not preferable to make the height too large because the size of the plasma processing reactor becomes large. As shown in FIGS. 1 to 3, the first anode metal 9 l−1 , the second anode metal 9 l−2 , and the third anode metal 9 l−3 are respectively a first anode dielectric. 11 l-1 , anode metal 9 l-1 , if the structure is unevenly embedded on the side close to the cathode of second anode dielectric 11 l-2 and third anode dielectric 11 l-3 , 9 l-2 , 9 l-3 would be more realistic to set the height to about 10 mm to 35 mm.

板状（ブレード状）のアノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の材質には、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の材料が使用可能である。有機系の樹脂材料としては、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が、使用可能である。無機系の基板材料として一般的なものはセラミック又はガラスが用いられる。セラミック基板の素材としてはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、ベリリア（ＢｅＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ３（ＡｌＳｉ５Ｏ１８））、マグネシア（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、シリカ（ＳｉＯ２）等が使用可能である。典型的には、板状のアノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の厚さはアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さにも依存するが、例えば約０．５〜２ｍｍ程度、好ましくは約０．８〜１．５ｍｍ程度の範囲においてアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さよりも厚い値に選べば良い。具体的には、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さが９〜１５０μｍ程度であれば、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の厚さは、０．９〜１．２ｍｍ程度の値に選ぶことが可能である。 As the material of the plate-like (blade-like) anode dielectrics 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 , various organic synthetic resins, ceramics, glass and other inorganic materials can be used. is there. As the organic resin material, a phenol resin, a polyester resin, an epoxy resin, a polyimide resin, a fluororesin, or the like can be used. As a general inorganic substrate material, ceramic or glass is used. As the material of the ceramic substrate, alumina (Al 2 O 3 ), mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), beryllia (BeO), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), cordierite (Mg 2 Al 3 (AlSi 5 O 18 )), magnesia (MgO), spinel (MgAl 2 O 4 ), silica (SiO 2 ), and the like can be used. Typically, the thickness of the plate-like anode dielectrics 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 is the same as the thickness of the anode metals 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3. Although it depends, for example, in the range of about 0.5 to 2 mm, preferably about 0.8 to 1.5 mm, the thickness of the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 is larger than the thickness of the anode metal. Just choose. Specifically, when the thickness of the anode metals 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 is about 9 to 150 μm, the anode dielectrics 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 Can be selected to a value of about 0.9 to 1.2 mm.

板状のアノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の長さ、即ち図１の紙面に垂直方向に測った長さは、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3が埋め込める長さであれば良く、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さが、例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度であれば、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の長さは、例えば２２０ｍｍ〜５２０ｍｍ程度に設定できる。同様に、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の高さ、即ち図１に示した断面図において、上下方向に測った長さは、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3が埋め込める高さであれば良い。図１〜図３に示すような、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3が、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3のカソードに近い側に偏在して埋め込まれている構造で、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の高さが１０ｍｍ〜３５ｍｍ程度であれば、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の高さは、例えば、２５ｍｍ〜７５ｍｍ程度に設定すれば良い。 The lengths of the plate-like anode dielectrics 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 , that is, the lengths measured in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, are the anode metals 9 l-1 , 9 l-2. , 9 l-3 can be embedded, and if the length of the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 is, for example, about 200 mm to 500 mm, the anode dielectric 11 l The lengths of −1 , 11 l−2 and 11 l−3 can be set to about 220 mm to 520 mm, for example. Similarly, the anode dielectric 11 l-1, 11 l- 2, 11 l-3 height, i.e. in the cross-sectional view shown in FIG. 1, length measured in the vertical direction, the anode metal 9 l-1, It is sufficient if 9 l-2 and 9 l-3 can be embedded. As shown in FIGS. 1 to 3, the first anode metal 9 l−1 , the second anode metal 9 l−2 , and the third anode metal 9 l−3 are respectively a first anode dielectric. 11 l−1 , the second anode dielectric 11 l−2 and the third anode dielectric 11 l−3 have a structure in which they are unevenly distributed and embedded on the side close to the cathode, and the anode metals 9 l−1 , 9 If the heights of l-2 and 9l -3 are about 10 mm to 35 mm, the heights of the anode dielectrics 11 l-1 , 11 l-2 and 11 l-3 are set to about 25 mm to 75 mm, for example. Just do it.

プラズマ放電空間の大きさは、処理対象物（サンプル）３０に応じて適宜設計すれば良い事項である。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さ、即ち図１の紙面に垂直方向に測った長さにより、図１に示したプラズマ処理リアクタの放電空間の奥行きが決まる。図１では、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）、 第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）の３枚の板状のアノード埋込ブレードが並列に等間隔で配置された構造が示されているが、板状のアノード埋込ブレードの配列のピッチ、及び配列の枚数により、図１の紙面の左右方向に測ったプラズマ処理リアクタの放電空間の幅が決まる。典型的な例では、アノード埋込ブレードの配列のピッチは５ｍｍ〜５０ｍｍ程度、好ましくは、１０ｍｍ〜４０ｍｍ程度に選べば良い。プラズマ放電ギャップの大きさも処理対象物（サンプル）３０の大きさやプラズマ処理の内容に応じて設計すれば良いが、例えば、前後方向に３００ｍｍ、左右方向に３００ｍｍの拡がりを有するプラズマ放電空間であれば、３ｍｍ〜４０ｍｍ程度のプラズマ放電ギャップが設定可能である。 The size of the plasma discharge space is a matter that may be appropriately designed according to the object to be processed (sample) 30. The length of the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 , that is, the length measured in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 determines the depth of the discharge space of the plasma processing reactor shown in FIG. . In FIG. 1, a first anode embedded blade (9 l-1 ,; 11 l-1 ), a second anode embedded blade (9 l-2 ,; 11 l-2 ), and a third anode embedded A structure in which three plate-like anode embedded blades of blades (9 l-3 , 11 l-3 ) are arranged in parallel at equal intervals is shown. The width of the discharge space of the plasma processing reactor measured in the left-right direction of the paper surface of FIG. In a typical example, the pitch of the arrangement of the anode embedded blades may be selected to be about 5 mm to 50 mm, preferably about 10 mm to 40 mm. The size of the plasma discharge gap may be designed in accordance with the size of the object to be processed (sample) 30 and the content of the plasma treatment. For example, if the plasma discharge space has an expansion of 300 mm in the front-rear direction and 300 mm in the left-right direction, A plasma discharge gap of about 3 mm to 40 mm can be set.

図４及び図５は、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）、第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）の３枚の板状のアノード埋込ブレードからなる分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）に陽極配線３１Ａを接続する構造の具体例を示す。図４に示すように、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）のアノード誘電体１１l-1の上部中央部には、アノードメタル９l-1への電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１l-1に矩形のコンタクトホール５１が開口され、アノードメタル９l-1の一部が露出している。このコンタクトホール５１に銅（Ｃｕ）からなるコネクタ５２l-1がロウ付けされる。コネクタ５２l-1の表面は金（Ａｕ）鍍金しておくのが好ましい。そして、このコネクタ５２l-1に先端を露出した絶縁被覆電線からなる陽極配線３１Ａが半田付けされる。このコネクタ５２l-1と絶縁被覆電線からなる陽極配線３１Ａとの半田付けの箇所は、絶縁カバー５３l-1により、被覆される。 4 and 5 show a first anode embedded blade (9 l-1 ,; 11 l-1 ), a second anode embedded blade (9 l-2 ,; 11 l-2 ) and a third Divided anode electrodes (9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 ; 11) composed of three plate-shaped anode embedded blades of the anode embedded blade (9 l-3 ,; 11 l-3 ) A specific example of a structure in which the anode wiring 31A is connected to l-1 , 11l-2 , 11l-3 ) is shown. As shown in FIG. 4, in the upper central part of the anode dielectric 11 l-1 of the first anode embedded blade (9 l-1 , 11 l-1 ), electricity to the anode metal 9 l-1 is provided. A rectangular contact hole 51 is opened in the anode dielectric 11 l-1 and a part of the anode metal 9 l-1 is exposed so as to enable a general connection. A connector 52 l-1 made of copper (Cu) is brazed to the contact hole 51. The surface of the connector 52 l-1 is preferably plated with gold (Au). Then, the anode wiring 31A made of an insulation coated electric wire with its tip exposed is soldered to the connector 52 l-1 . The soldered portion between the connector 52 l-1 and the anode wiring 31A made of an insulating coated electric wire is covered with an insulating cover 53 l-1 .

図示を省略しているが、第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）のアノード誘電体１１l-2の上部中央部には、同様に、アノードメタル９l-2への電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１l-2に矩形のコンタクトホールが開口され、アノードメタル９l-2の一部が露出している。このコンタクトホールに第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）と同様に、コネクタ（図示省略）がロウ付けされる。そして、このコネクタに先端を露出した絶縁被覆電線からなる陽極配線３１Ａが半田付けされる。このコネクタと絶縁被覆電線からなる陽極配線３１Ａとの半田付けの箇所は、図５に示すように、絶縁カバー５３l-2により、被覆される。更に、第３のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）のアノード誘電体１１l-2の上部中央部には、アノードメタル９l-2への電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１l-2に矩形のコンタクトホール（図示省略）が開口され、アノードメタル９l-2の一部が露出している。このコンタクトホールに第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）と同様に、コネクタ（図示省略）がロウ付けされる。そして、このコネクタに先端を露出した絶縁被覆電線からなる陽極配線３１Ａが半田付けされる。このコネクタと絶縁被覆電線からなる陽極配線３１Ａとの半田付けの箇所は、絶縁カバー５３l-2により、図５に示すように、被覆される。陽極配線３１Ａを剛性のある分岐配線で構成すれば、この陽極配線３１Ａを介して、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）、第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）の３枚の板状のアノード埋込ブレードが並列に等間隔で固定され、図５に示すように分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）が組み立てられる。 Although not shown, the anode metal 9 l− is similarly formed in the upper central portion of the anode dielectric 11 l-2 of the second anode embedded blade (9 l-2 , 11 l-2 ). A rectangular contact hole is opened in the anode dielectric 11 l-2 so that an electrical connection to 2 is possible, and a part of the anode metal 9 l-2 is exposed. A connector (not shown) is brazed to this contact hole in the same manner as the first anode-embedded blade (9 l-1 ,; 11 l-1 ). Then, the anode wiring 31A made of an insulating coated electric wire with its tip exposed is soldered to this connector. As shown in FIG. 5, the soldered portion between this connector and the anode wiring 31 </ b > A made of an insulating coated wire is covered with an insulating cover 53 l-2 . In addition, the upper central portion of the anode dielectric 11 l-2 of the third anode embedded blade (9 l-2 ,; 11 l-2 ) can be electrically connected to the anode metal 9 l-2 . Thus, a rectangular contact hole (not shown) is opened in the anode dielectric 11 l-2 and a part of the anode metal 9 l-2 is exposed. A connector (not shown) is brazed to this contact hole in the same manner as the first anode-embedded blade (9 l-1 ,; 11 l-1 ). Then, the anode wiring 31A made of an insulating coated electric wire with its tip exposed is soldered to this connector. Point of soldering the anode wires 31A to the connector and made of insulated wire is an insulating cover 53 l-2, as shown in FIG. 5, are covered. If the anode wiring 31A is composed of a rigid branch wiring, the first anode embedded blade (9 l-1 , 11 l-1 ), the second anode embedded blade ( 9 l-2 ,; 11 l-2 ) and the third anode embedded blade (9 l-3 ,; 11 l-3 ) are fixed in parallel at equal intervals. As shown in FIG. 5, divided anode electrodes (9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 ; 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 ) are assembled.

図６は、図１に示す第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3のいずれかを等価的な陽極８１で表し、カソードメタル２４を等価的な陰極８２で表した場合において、等価陽極８１及び等価陰極８２間への電気パルスの印加によって引き起こされる放電の状態と電気パルスの電圧概略波形（無負荷時）とを模式的に示す図である。 FIG. 6 shows one of the first anode metal 9 l-1 , the second anode metal 9 l-2 and the third anode metal 9 l-3 shown in FIG. When the cathode metal 24 is represented by an equivalent cathode 82, the state of discharge caused by the application of an electric pulse between the equivalent anode 81 and the equivalent cathode 82 and a schematic waveform of the electric pulse voltage (no load) are schematically shown. FIG.

図６において、電気パルスの電圧概略波形は、電圧Ｖ（縦軸）の時間ｔ（横軸）に対する変化を示すグラフによって表されている。図６に示すように、電気パルスのパルス幅Δｔが概ね１００ｎｓに達すると、正イオンが等価陰極８２に衝突する際に放出された２次電子が処理ガス分子を電離させて新たな正イオンを発生させるグロー放電が引き起こされる。一方、電気パルスの立ち上がり時の電圧Ｖの時間上昇率ｄＶ／ｄｔが概ね３０〜５０ｋＶ／μｓである場合、パルス幅Δｔが概ね１００ｎｓに達すると、等価陽極８１から等価陰極８２へ向かうストリーマ８３の成長が始まる。そして、パルス幅Δｔが概ね１００〜４００ｎｓである場合、ストリーマ８３の成長は、等価陽極８１と等価陰極８２との間に短いストリーマ８３が散点する初期段階で終了する。一方、パルス幅Δｔが概ね５００〜１０００ｎｓである場合、ストリーマ８３が本格的に成長し、等価陽極８１と等価陰極８２との間に枝分かれした長いストリーマ８３が存在する状態となる。本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置では、ストリーマ８３の成長が進んで等価陽極８１と等価陰極８２とが導通してしまわないように、ストリーマ８３の成長の初期段階で放電を停止するファインストリーマ放電を用いる。   In FIG. 6, the voltage schematic waveform of the electric pulse is represented by a graph showing the change of the voltage V (vertical axis) with respect to time t (horizontal axis). As shown in FIG. 6, when the pulse width Δt of the electric pulse reaches approximately 100 ns, the secondary electrons emitted when the positive ions collide with the equivalent cathode 82 ionize the processing gas molecules to generate new positive ions. A glow discharge is generated. On the other hand, when the time rate dV / dt of the voltage V at the rise of the electric pulse is approximately 30 to 50 kV / μs, when the pulse width Δt reaches approximately 100 ns, the streamer 83 from the equivalent anode 81 to the equivalent cathode 82 Growth begins. When the pulse width Δt is approximately 100 to 400 ns, the growth of the streamer 83 ends at the initial stage where the short streamer 83 is scattered between the equivalent anode 81 and the equivalent cathode 82. On the other hand, when the pulse width Δt is approximately 500 to 1000 ns, the streamer 83 grows in earnest, and a long streamer 83 branched between the equivalent anode 81 and the equivalent cathode 82 exists. In the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, the discharge is performed at the initial stage of the streamer 83 growth so that the growth of the streamer 83 does not proceed and the equivalent anode 81 and the equivalent cathode 82 do not conduct. Use fine streamer discharge to stop.

放電の均一性に優れるファインストリーマ放電を用いれば、表面処理を均一に実施することができるからである。更に、パルス幅Δｔが概ね１０００ｎｓに達すると、局部的な電流集中がおき、最終的にアーク放電が引き起こされる。   This is because the surface treatment can be carried out uniformly by using fine streamer discharge having excellent discharge uniformity. Further, when the pulse width Δt reaches approximately 1000 ns, local current concentration occurs, and finally arc discharge is caused.

上述の説明で、パルス幅Δｔや立ち上がり時の電圧Ｖの時間上昇率ｄＶ／ｄｔの範囲について「概ね」としているのは、これらは、等価陽極８１及び等価陰極８２間の間隔、等価陽極８１及び等価陰極８２の構造ならびに窒素雰囲気の圧力等のプラズマ処理装置の具体的構成に依存して変化するためである。したがって、ファインストリーマ放電となっているか否かは、パルス幅Δｔや立ち上がり時の電圧Ｖの時間上昇率ｄＶ／ｄｔだけでなく、実際の放電を観察して判断すべきである。   In the above description, the range of the pulse width Δt and the rise rate dV / dt of the voltage V at the time of rising is “substantially” because these are the distance between the equivalent anode 81 and the equivalent cathode 82, the equivalent anode 81 and This is because the structure of the equivalent cathode 82 and the pressure of the nitrogen atmosphere change depending on the specific configuration of the plasma processing apparatus. Therefore, whether or not the fine streamer discharge has occurred should be determined by observing the actual discharge as well as the pulse width Δt and the rise rate dV / dt of the voltage V at the time of rising.

又、電気パルスの電圧概略波形について「無負荷時」としているのは、同じ条件でパルス電源を動作させても、等価陽極８１及び等価陰極８２間の間隔ならびに等価陽極８１及び等価陰極８２の構造等のプラズマ処理装置の具体的構成が変化すれば、等価陽極８１及び等価陰極８２間に実際に印加される電気パルスの電圧概略波形が異なってくるからである。   In addition, “no load” is used for the schematic waveform of the electric pulse voltage even when the pulse power supply is operated under the same conditions, the interval between the equivalent anode 81 and the equivalent cathode 82 and the structure of the equivalent anode 81 and the equivalent cathode 82. This is because, if the specific configuration of the plasma processing apparatus such as the above changes, the approximate voltage waveform of the electric pulse actually applied between the equivalent anode 81 and the equivalent cathode 82 will be different.

パルス電源２６は、アーク放電を引き起こさずにファインストリーマ放電を引き起こす電気パルスを、カソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間に繰り返し印加する。具体的には、パルス電源２６は、パルス幅が半値幅で５０〜３００ｎｓの電気パルスをカソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間に繰り返し印加する。パルス電源２６がカソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間に印加する電気パルスの電圧波形及び電流波形の一例を図７に示す。図７には、電気パルスの電圧Ｖ２及び電流Ｉ２（縦軸）の時間（横軸）に対する変化が示されており、パルス幅は、半値幅で約１００ｎｓとなっている。 The pulse power supply 26 repeatedly applies an electric pulse that causes fine streamer discharge without causing arc discharge between the cathode metal 24 and the anode metals 9 l−1 , 9 l−2 , and 9 l−3 . Specifically, the pulse power supply 26 repeatedly applies an electric pulse having a half width of 50 to 300 ns between the cathode metal 24 and the anode metals 9 l−1 , 9 l−2 , and 9 l−3. . An example of a voltage waveform and a current waveform of an electric pulse applied by the pulse power supply 26 between the cathode metal 24 and the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 is shown in FIG. FIG. 7 shows changes in voltage V2 and current I2 (vertical axis) of the electric pulse with respect to time (horizontal axis), and the pulse width is about 100 ns as a half-value width.

パルス電源２６には、静電誘導型サイリスタ（以下、「ＳＩサイリスタ」と言う。）を用いた誘導エネルギ蓄積型電源回路（以下、「ＩＥＳ回路」と言う。）を、採用することが望ましい。ＩＥＳ回路は、ＳＩサイリスタのクロージングスイッチ機能の他、オープニングスイッチング機能を用いてターンオフを行い、当該ターンオフによりＳＩサイリスタのゲート・アノード間に高圧を発生させている。なお、ＩＥＳ回路の詳細は、飯田克二、佐久間健：「誘導エネルギ蓄積型パルス電源」，第１５回ＳＩデバイスシンポジウム（２００２）に記載されている。   As the pulse power supply 26, it is desirable to employ an induction energy storage type power supply circuit (hereinafter referred to as “IES circuit”) using an electrostatic induction thyristor (hereinafter referred to as “SI thyristor”). The IES circuit turns off using an opening switching function in addition to the closing switch function of the SI thyristor, and generates a high voltage between the gate and anode of the SI thyristor by the turn-off. Details of the IES circuit are described in Katsuji Iida, Ken Sakuma: "Inductive energy storage type pulse power supply", 15th SI Device Symposium (2002).

まず、図８を参照して、ＩＥＳ回路（パルス電源）１３の構成について説明する。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１を備える。低電圧直流電源１３１の電圧Ｅは、ＩＥＳ回路１３が発生させる電気パルスの電圧のピーク値より著しく低いことが許容される。例えば、後述するインダクタ１３３の両端に発生させる電圧ＶLのピーク値ＶLPが数ｋＶに達しても、低電圧直流電源１３１の電圧Ｅは数１０Ｖであることが許容される。電圧Ｅの下限は後述するＳＩサイリスタ１３４のラッチング電圧以上で決定される。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１を電気エネルギ源として利用可能であるので、小型・低コストに構築可能である。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１に並列接続されるコンデンサ１３２を備える。コンデンサ１３２は、低電圧直流電源１３１のインピーダンスを見かけ上低下させることにより低電圧直流電源１３１の放電能力を強化する。 First, the configuration of the IES circuit (pulse power supply) 13 will be described with reference to FIG. The IES circuit 13 includes a low voltage DC power supply 131. The voltage E of the low-voltage DC power supply 131 is allowed to be significantly lower than the peak value of the electric pulse voltage generated by the IES circuit 13. For example, even if the peak value V LP of the voltage VL generated at both ends of the inductor 133 described later reaches several kV, the voltage E of the low voltage DC power supply 131 is allowed to be several tens of volts. The lower limit of the voltage E is determined by the latching voltage of the SI thyristor 134 described later. Since the IES circuit 13 can use the low-voltage DC power supply 131 as an electrical energy source, it can be constructed in a small size and at a low cost. The IES circuit 13 includes a capacitor 132 connected in parallel to the low voltage DC power supply 131. The capacitor 132 enhances the discharge capability of the low voltage DC power supply 131 by apparently reducing the impedance of the low voltage DC power supply 131.

更に、ＩＥＳ回路１３は、インダクタ１３３、ＳＩサイリスタ１３４、ＭＯＳＦＥＴ１３５、ゲート駆動回路１３６及びダイオード１３７を備える。ＩＥＳ回路１３では、低電圧直流電源１３１の正極とインダクタ１３３の一端とが接続され、インダクタ１３３の他端とＳＩサイリスタ１３４のアノードとが接続され、ＳＩサイリスタ１３４のカソードとＦＥＴ１３５のドレインとが接続され、ＦＥＴ１３５のソースと低電圧直流電源１３１の負極とが接続されている。又、ＩＥＳ回路１３では、ＳＩサイリスタ１３４のゲートとダイオード１３７のアノードとが接続され、ダイオード１３７のカソードとインダクタ１３３の一端（低電圧直流電源１３１の正極）とが接続される。ＦＥＴ１３５のゲート及びソースには、ゲート駆動回路１３６が接続される。   Further, the IES circuit 13 includes an inductor 133, an SI thyristor 134, a MOSFET 135, a gate drive circuit 136, and a diode 137. In the IES circuit 13, the positive electrode of the low voltage DC power supply 131 and one end of the inductor 133 are connected, the other end of the inductor 133 and the anode of the SI thyristor 134 are connected, and the cathode of the SI thyristor 134 and the drain of the FET 135 are connected. The source of the FET 135 and the negative electrode of the low voltage DC power supply 131 are connected. In the IES circuit 13, the gate of the SI thyristor 134 and the anode of the diode 137 are connected, and the cathode of the diode 137 and one end of the inductor 133 (the positive electrode of the low-voltage DC power supply 131) are connected. A gate drive circuit 136 is connected to the gate and source of the FET 135.

ＳＩサイリスタ１３４は、ゲート信号に応答して、ターンオン及びターンオフが可能である。ＦＥＴ１３５は、ゲート駆動回路１３６から与えられるゲート信号Ｖcに応答してドレイン・ソース間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ＦＥＴ１３５のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、ＦＥＴ１３５の耐圧は低電圧直流電源１３１の電圧Ｅより高いことを要する。ダイオード１３７は、ＳＩサイリスタ１３４のゲートに正バイアスを与えた場合に流れる電流を阻止するため、即ち、ＳＩサイリスタ１３４のゲートに正バイアスを与えた場合にＳＩサイリスタ１３４が電流駆動とならないようにするために設けられる。インダクタ１３３は、自己インダクタンスを有する誘導性素子として機能しており、その両端には、負荷１３９が並列接続される。負荷１３９は、図１のカソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間が対応する。なお、昇圧トランスの１次側をインダクタ１３３として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に負荷１３９を接続すれば、電圧のピーク値がより高い電気パルスを得ることができる。 The SI thyristor 134 can be turned on and off in response to a gate signal. The FET 135 is a switching element in which the conduction state between the drain and the source changes in response to the gate signal V c supplied from the gate drive circuit 136. It is desirable that the on-voltage or on-resistance of the FET 135 is low. Further, the withstand voltage of the FET 135 needs to be higher than the voltage E of the low voltage DC power supply 131. The diode 137 prevents a current flowing when a positive bias is applied to the gate of the SI thyristor 134, that is, prevents the SI thyristor 134 from being driven by current when a positive bias is applied to the gate of the SI thyristor 134. Provided for. The inductor 133 functions as an inductive element having self-inductance, and a load 139 is connected in parallel at both ends thereof. The load 139 corresponds to between the cathode metal 24 and the anode metals 9 l−1 , 9 l−2 , and 9 l−3 in FIG. 1. If the load 139 is connected to both ends of the secondary side of the step-up transformer using the primary side of the step-up transformer as the inductor 133, an electric pulse having a higher voltage peak value can be obtained.

続いて、図９を参照して、ＩＥＳ回路１３の動作について説明する。図９は、上から順に、（ａ）ＦＥＴ１３５に与えられるゲート信号Ｖcの時間（横軸）に対する変化、（ｂ）ＳＩサイリスタ１３４の導通状態の時間（横軸）に対する変化、（ｃ）インダクタ１３３に流れる電流ＩLの時間（横軸）に対する変化、（ｄ）インダクタ１３３の両端に発生する電圧ＶLの時間（横軸）に対する変化、（ｅ）ＳＩサイリスタ１３４のアノード・ゲート間の電圧ＶAG（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示している。 Next, the operation of the IES circuit 13 will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows, in order from the top, (a) change of the gate signal V c given to the FET 135 with respect to time (horizontal axis), (b) change of the conduction state of the SI thyristor 134 with respect to time (horizontal axis), and (c) inductor. changes to the current flowing through the 133 I L of time (horizontal axis), (d) changes to both ends voltage V L time occurring in the inductor 133 (horizontal axis), (e) the voltage between the anode and the gate of the SI thyristor 134 The change with respect to time (horizontal axis) of V AG (vertical axis) is shown.

（イ）まず、図９（ａ）に示すように、時刻ｔ0にゲート信号ＶcがＯＦＦからＯＮに切り替わると、ＦＥＴ１３５のドレイン・ソース間は導通状態となる。これにより、ＳＩサイリスタ１３４のゲートがアノードに対して正バイアスされるので、図９（ｂ）に示すように、ＳＩサイリスタ１３４のアノード・カソード（Ａ−Ｋ）間は導通状態となり、図９（ｃ）に示すように、電流ＩLが増加し始める。 (A) First, as shown in FIG. 9A, when the gate signal V c is switched from OFF to ON at time t 0 , the drain and source of the FET 135 become conductive. As a result, the gate of the SI thyristor 134 is positively biased with respect to the anode, so that the anode and cathode (AK) of the SI thyristor 134 become conductive as shown in FIG. 9B. as shown in c), the current I L begins to increase.

（ロ）電流ＩLがピーク値ＩLPに達するあたりの時刻ｔ1に、図９（ａ）に示すように、ゲート信号ＶcがＯＮからＯＦＦに切り替わると、ＦＥＴ１３５のドレイン・ソース間が非導通状態となり、図９（ｂ）に示すように、ＳＩサイリスタ１３４のアノード・ゲート（Ａ−Ｇ）間が導通状態となる。これにより、図９（ｂ）に示すように、時刻ｔ2から時刻ｔ3にかけて、ＳＩサイリスタ１３４における空乏層の拡大に同期して、図９（ｃ）に示すように、電流ＩLが減少するとともに、図９（ｄ）に示す電圧ＶL及び図９（ｅ）に示す電圧ＶAGが急激に上昇する。 (B) At time t 1 when the current I L reaches the peak value I LP , when the gate signal V c is switched from ON to OFF as shown in FIG. As shown in FIG. 9B, the conductive state is established between the anode and the gate (A-G) of the SI thyristor 134. As a result, as shown in FIG. 9B, from time t 2 to time t 3 , the current IL decreases in synchronization with the expansion of the depletion layer in the SI thyristor 134, as shown in FIG. 9C. At the same time, the voltage V L shown in FIG. 9D and the voltage V AG shown in FIG.

（ハ）そして、時刻ｔ3において図９（ｄ）に示す電圧ＶL及び図９（ｅ）に示す電圧ＶAGがそれぞれピーク値ＶLp及びピーク値ＶAGpに達して、図９（ｃ）に示すように、電流ＩLの向きが反転する。その後は、図９（ｂ）に示すような時刻ｔ3から時刻ｔ4にかけて、ＳＩサイリスタ１３４における空乏層の縮小に同期して、図９（ｃ）に示すように、電流ＩLが増加するとともに、図９（ｄ）に示す電圧ＶL及び図９（ｅ）に示す電圧ＶAGが急激に低下する。 (C) At time t 3 , the voltage V L shown in FIG. 9D and the voltage V AG shown in FIG. 9E reach the peak value V Lp and the peak value V AGp , respectively. As shown, the direction of the current I L is reversed. Thereafter, from time t 3 to time t 4 as shown in FIG. 9B, the current I L increases as shown in FIG. 9C in synchronization with the reduction of the depletion layer in the SI thyristor 134. At the same time, the voltage V L shown in FIG. 9D and the voltage V AG shown in FIG.

（ニ）そして、時刻ｔ4において、図９（ｂ）に示すように、ＳＩサイリスタ１３４が非導通状態となると、図９（ｃ）に示すように、時刻ｔ5に向かって電流ＩLが減少するとともに、図９（ｄ）に示す電圧ＶL及び図９（ｅ）に示す電圧ＶAGは０になる。 (D) At time t 4 , when the SI thyristor 134 becomes non-conductive as shown in FIG. 9B, the current I L is increased toward time t 5 as shown in FIG. 9C. As the voltage decreases, the voltage V L shown in FIG. 9D and the voltage V AG shown in FIG.

プラズマ放電ギャップを５ｍｍとして、処理ガスとして窒素（Ｎ2）ガスを導入し、処理対象物（サンプル）３０としてポリスチレンシートの表面改質を行った結果を図１０に示す。この表面改質は、ポリスチレンシートの表面の親水性を向上させるための表面処理であるが、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理により、水の接触角が６０度から２０度になった。図１０(a)はプラズマ処理の前のポリスチレンシートの表面の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像であり、図１０(ｂ)はプラズマ処理後のポリスチレンシートの表面のＡＦＭ像であるが、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理により、ナノメータオーダの凹凸表面が形成できたことが分かる。 FIG. 10 shows the result of surface modification of a polystyrene sheet as a processing object (sample) 30 by introducing nitrogen (N 2 ) gas as a processing gas with a plasma discharge gap of 5 mm. This surface modification is a surface treatment for improving the hydrophilicity of the surface of the polystyrene sheet, but the contact angle of water is changed from 60 degrees to 20 degrees by the plasma treatment according to the first embodiment of the present invention. became. FIG. 10 (a) is an atomic force microscope (AFM) image of the surface of the polystyrene sheet before the plasma treatment, and FIG. 10 (b) is an AFM image of the surface of the polystyrene sheet after the plasma treatment. It can be seen that the uneven surface of nanometer order can be formed by the plasma processing according to the first embodiment.

図１０にＡＦＭ像を示して説明したとおり、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置によれば、処理対象物（サンプル）３０の表面改質が効率的に実現できることが分かる。第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、図１０に示したポリスチレンシートの表面改質のように、大気圧で且つ窒素中の放電が容易である特徴を有する。更に、長時間のストリーマ放電に耐えるという有利な効果を奏するものである。又、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、広範囲で均一な処理ができる利点を有する。更に、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、分割型アノード電極にすることにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加できるので、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができる利点を有する。更に、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置においては、分割型アノード電極にすることにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、パルス周波数を高くできるため、処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。   As shown in FIG. 10 showing the AFM image, it can be seen that the surface modification of the object to be processed (sample) 30 can be efficiently realized by the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus according to the first embodiment is characterized by being easy to discharge in nitrogen at atmospheric pressure like the surface modification of the polystyrene sheet shown in FIG. Further, it has an advantageous effect of withstanding a long-time streamer discharge. In addition, the plasma processing apparatus according to the first embodiment has an advantage that uniform processing can be performed over a wide range. Furthermore, the plasma processing apparatus according to the first embodiment uses a split anode electrode to reduce the capacity between the anode and the cathode, and applies a pulse with a short pulse width between the anode and the cathode. Therefore, the processing object (sample) 30 can be processed with low damage. Furthermore, in the plasma processing apparatus according to the first embodiment, by using the split anode electrode, the capacity between the anode and the cathode can be reduced and the pulse frequency can be increased, so that the processing time can be shortened. There is an advantageous effect.

図１、図２及び図３（ａ）においては、第１のアノード誘電体１１l-1と、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3の断面形状は、それぞれカソードに対向する側の端部が両刃のくさび型をなす構造を例示したが、アノード誘電体の断面形状は端部が両刃のくさび型をなす構造に限定されるものではなく、図１１に示すような種々の断面形状であっても、分割型アノード電極を構成することにより、陽極と陰極との間の容量が低減できるので、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加でき、大気圧で且つ窒素中の放電が安定して一様に実現でき、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができる利点を有する。更に、図１１に示すような種々の断面形状であっても、分割型アノード電極の構造を採用することにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、パルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。又、当然ながら、アノードメタル９a〜９rが、それぞれアノード誘電体１１a〜１１rに埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果を奏することができる。 In FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 (a), cross - sectional shapes of the first anode dielectric 11 l-1 , the second anode dielectric 11 l-2, and the third anode dielectric 11 l-3 . Exemplifies a structure in which the end on the side facing the cathode is a double-edged wedge, but the cross-sectional shape of the anode dielectric is not limited to a structure in which the end is a double-edged wedge. Even with various cross-sectional shapes as shown in FIG. 11, the capacity between the anode and the cathode can be reduced by configuring the split anode, so that a pulse with a short pulse width is generated between the anode and the cathode. It can be applied, discharge at atmospheric pressure and in nitrogen can be stably and uniformly realized, and the processing object (sample) 30 can be processed with low damage. Furthermore, even with various cross-sectional shapes as shown in FIG. 11, by adopting the structure of the split anode electrode, the capacity between the anode and the cathode can be reduced, the pulse frequency can be increased, and the plasma treatment can be performed. There is an advantageous effect that the processing time can be shortened. Of course, since the anode metals 9 a to 9 r are embedded in the anode dielectrics 11 a to 11 r , respectively, the plasma processing reactor according to the first embodiment that can withstand a long-time streamer discharge is used. A special effect can be produced.

表２は、処理ガスとして窒素（Ｎ2）ガスを用い、図１に示したパルス電源２６の出力を６０Ｗ，パルスの繰り返し周波数を１ｋＨｚとした場合について、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のリアクタの性能を比較する表である。
Table 2 shows the case where nitrogen (N 2 ) gas is used as the processing gas, the output of the pulse power supply 26 shown in FIG. 1 is 60 W, and the pulse repetition frequency is 1 kHz. It is a table | surface which compares the performance of the reactor of the plasma processing apparatus which concerns.

表２において、実施例１は、図１１（ｋ）に示すような、カソードに対向する側の端部が片刃のくさび型をなす断面構造のアノード誘電体１１kを用いた「片刃埋込ブレード」の場合である。実施例１では、アノード誘電体１１kには、厚さ１ｍｍのアルミナを誘電体板として用い、厚さ０．０１ｍｍのタングステン（Ｗ）からなるアノードメタル９kがアノード誘電体１１kに埋め込まれている。片刃埋込ブレードをなすアノード誘電体１１kの外形は、高さ（図１１に示した断面図において、上下方向に測った長さ）が３０ｍｍで、長さ（図１１の紙面に垂直方向に測った長さ）が２５０ｍｍであり、アノード誘電体１１kの先端のくさび型をなす片刃の角度は４５°である。又、実施例２は、図１１（ｊ）に示すような、カソードに対向する側の端部が平坦な矩形をなすアノード誘電体１１jを用いた「矩形埋込ブレード」の場合である。実施例２では、アノード誘電体１１jには、厚さ１ｍｍのアルミナを誘電体板として用い、厚さ０．０１ｍｍのタングステン（Ｗ）からなるアノードメタル９jがアノード誘電体１１jに埋め込まれている。矩形埋込ブレードをなすアノード誘電体１１jの外形は、高さ（図１１に示した断面図において、上下方向に測った長さ）が３０ｍｍで、長さ（図１１の紙面に垂直方向に測った長さ）が２５０ｍｍである。 In Table 2, Example 1 shows a “single-blade embedded blade” using an anode dielectric 11 k having a cross-sectional structure in which the end facing the cathode has a single-blade wedge shape as shown in FIG. Is the case. In Example 1, the anode dielectric 11 k, using a 1mm thick alumina as the dielectric plate, embedded anode metal 9 k made of tungsten (W) with a thickness of 0.01mm is the anode dielectric 11 k ing. The outer shape of the anode dielectric 11 k constituting the single-blade embedded blade is 30 mm in height (the length measured in the vertical direction in the cross-sectional view shown in FIG. 11), and the length (in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 11). The measured length) is 250 mm, and the angle of the single-edged blade that forms the wedge shape at the tip of the anode dielectric 11 k is 45 °. Further, Example 2 is a case of a “rectangular embedded blade” using an anode dielectric 11 j whose end on the side facing the cathode forms a flat rectangle as shown in FIG. In Example 2, alumina having a thickness of 1 mm is used for the anode dielectric 11 j as a dielectric plate, and anode metal 9 j made of tungsten (W) having a thickness of 0.01 mm is embedded in the anode dielectric 11 j. ing. The external shape of the anode dielectric 11 j forming the rectangular embedded blade is 30 mm in height (the length measured in the vertical direction in the cross-sectional view shown in FIG. 11), and the length (in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 11). Measured length) is 250 mm.

比較例１及び２は、冒頭で述べたような本発明の第１の実施の形態の前段階として検討した複数の金属線（裸線）を並列配置した分割型アノード電極と、１枚の誘電体埋込陰極とを対向配置したプラズマ処理リアクタに用いる陽極の構造である。具体的には、比較例１は、直径０．３ｍｍΦ、長さ２５０ｍｍのタンタル（Ｔａ）の裸線を陽極として用いた場合である。又、比較例２は、直径０．５ｍｍΦ、長さ２５０ｍｍのニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金の裸線を陽極として用いた場合である。 Comparative Examples 1 and 2 are divided anode electrodes each having a plurality of metal wires (bare wires) arranged in parallel as studied in the first stage of the first embodiment of the present invention as described at the beginning, and one dielectric. This is a structure of an anode used in a plasma processing reactor in which a body-embedded cathode is arranged to face. Specifically, Comparative Example 1 is a case where a bare wire of tantalum (Ta) having a diameter of 0.3 mmΦ and a length of 250 mm is used as the anode. Comparative Example 2 is a case where a bare wire of a nickel-chromium (Ni—Cr) alloy having a diameter of 0.5 mmΦ and a length of 250 mm is used as the anode.

比較例３は、直径０．５ｍｍΦ、長さ２５０ｍｍのニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金に外径１ｍｍΦとなるようにアルミナを被覆し、このアルミナ被覆線を陽極として用いた場合であり、比較例４は、従来技術で説明した平行平板構造のプラズマ処理リアクタに用いる平板埋込構造の陽極である。具体的には、厚さ１ｍｍのアルミナに、厚さ０．０１ｍｍのタングステン（Ｗ）を埋め込んだ陽極であり、その外形は、長さ８０ｍｍで幅４０ｍｍである。 Comparative Example 3 is a case where a nickel-chromium (Ni—Cr) alloy having a diameter of 0.5 mm Φ and a length of 250 mm is coated with alumina so that the outer diameter is 1 mm Φ, and this alumina-coated wire is used as an anode. Comparative Example 4 is an anode having a flat-plate embedded structure used in the parallel-plate structure plasma processing reactor described in the prior art. Specifically, it is an anode in which 0.01 mm thick tungsten (W) is embedded in 1 mm thick alumina, and its outer shape is 80 mm long and 40 mm wide.

表１から分かるように、放電ギャップ８ｍｍでの放電状態での電圧波形を観測したdv/dt値は、実施例１に示した片刃埋込ブレードが最も優れていることが分かる。従来技術である比較例４の平板埋込の構造は、放電ギャップ８ｍｍでは放電しないことが分かる。又、放電ギャップ８ｍｍでの放電に用いるパルスのパルス幅は、実施例１に示した片刃埋込ブレード、比較例１のＴａ裸線及び比較例２のＮｉ−Ｃｒ裸線が、実施例２の矩形埋込ブレード及び比較例３のアルミナ被覆線よりも短くできることが分かる。   As can be seen from Table 1, the dv / dt value obtained by observing the voltage waveform in the discharge state with a discharge gap of 8 mm shows that the single-blade embedded blade shown in Example 1 is the best. It can be seen that the flat plate embedded structure of Comparative Example 4 which is the prior art does not discharge at a discharge gap of 8 mm. Further, the pulse width of the pulse used for the discharge at the discharge gap of 8 mm is the single-blade embedded blade shown in Example 1, the Ta bare wire of Comparative Example 1 and the Ni—Cr bare wire of Comparative Example 2 of Example 2. It can be seen that it can be shorter than the rectangular embedded blade and the alumina-coated wire of Comparative Example 3.

比較例４の平板埋込の構造は、放電ギャップ８ｍｍでは放電しないので、放電ギャップを変えたところ、実施例１に示した片刃埋込ブレード、比較例１のＴａ裸線は２０ｍｍで放電し、最も放電ギャップが広くでき、比較例２のＮｉ−Ｃｒ裸線が１８ｍｍであり、実施例２の矩形埋込ブレード及び比較例３のアルミナ被覆線が１２ｍｍであったが、従来技術である比較例４の平板埋込の構造では、放電ギャップを２ｍｍにしないと、放電しないことが分かる。   The structure of the flat plate embedded in Comparative Example 4 does not discharge at a discharge gap of 8 mm. Therefore, when the discharge gap was changed, the single-blade embedded blade shown in Example 1 and the Ta bare wire of Comparative Example 1 were discharged at 20 mm. The discharge gap was the widest, the Ni—Cr bare wire of Comparative Example 2 was 18 mm, the rectangular embedded blade of Example 2 and the alumina-coated wire of Comparative Example 3 were 12 mm. It can be seen that the flat plate embedded structure 4 does not discharge unless the discharge gap is 2 mm.

耐久時間に関しては、実施例１の片刃埋込ブレード、実施例２の矩形埋込ブレード、比較例３のアルミナ被覆線及び従来技術である比較例４の平板埋込の構造が１０００時間以上であるのに対し、比較例１のＴａ裸線及び比較例２のＮｉ−Ｃｒ裸線が１０時間以下であり、誘電体で被覆しない場合は、放電の耐久性が悪いことが分かる。   Regarding the durability time, the structure of the single-blade embedded blade of Example 1, the rectangular embedded blade of Example 2, the alumina-coated wire of Comparative Example 3 and the flat-plate embedded structure of Comparative Example 4 which is the prior art is 1000 hours or more. On the other hand, it can be seen that the Ta bare wire of Comparative Example 1 and the Ni—Cr bare wire of Comparative Example 2 are not longer than 10 hours, and the discharge durability is poor when not covered with a dielectric.

図３（ａ）においては、第１のアノード誘電体１１l-1の横から見た平面形状は、長方形の構造を例示したが、アノード誘電体の平面形状は長方形に限定されるものではなく、図１２に示すような種々の平面形状が採用可能である。図１２に示すような種々の平面形状であっても、分割型アノード電極を構成することにより、陽極と陰極との間の容量が低減できるので、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加でき、大気圧で且つ窒素中の放電が安定して一様に実現でき、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができる利点を有する。更に、図１２に示すような種々の平面形状であっても、分割型アノード電極の構造を採用することにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、パルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。又、当然ながら、アノードメタル（図１２では図示を省略）が、それぞれアノード誘電体１１aa〜１１aeに埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果を奏することができる。 In FIG. 3A, the planar shape viewed from the side of the first anode dielectric 11 1-1 is illustrated as a rectangular structure, but the planar shape of the anode dielectric is not limited to a rectangle. Various plane shapes as shown in FIG. 12 can be adopted. Even in various planar shapes as shown in FIG. 12, by forming the split anode electrode, the capacity between the anode and the cathode can be reduced, so that a pulse with a short pulse width between the anode and the cathode can be obtained. Can be applied, the discharge in nitrogen can be stably and uniformly realized, and the processing object (sample) 30 can be processed with low damage. Furthermore, even in various planar shapes as shown in FIG. 12, by adopting the structure of the split anode electrode, the capacity between the anode and the cathode can be reduced, the pulse frequency can be increased, and the plasma processing can be performed. There is an advantageous effect that the processing time can be shortened. Naturally, since the anode metal (not shown in FIG. 12) is embedded in the anode dielectrics 11 aa to 11 ae , the plasma according to the first embodiment that can withstand long-time streamer discharge. An effect peculiar to a processing reactor can be produced.

図１〜図５、図１１及び図１２においては、平坦な板状（ブレード状）のアノード埋込ブレードを説明したが、これらの平坦な板状（ブレード状）の構造は例示であり、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のアノード埋込ブレードの構造は、平坦な板状の構造に限定されるものではなく、図１３に示すような波形に周期的に（或いは繰り替えして）湾曲した構造や、図１４に示すような、ある角度をなして折れ曲がった構造等種々の立体的トポロジーが採用可能である。図１３及び図１４に示すような種々の立体的トポロジーであっても、これらの折れ曲がったり、湾曲したりしたアノード埋込ブレードの複数枚を組み合わせて、分割型アノード電極を構成することにより、陽極と陰極との間の容量が低減できるので、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加でき、大気圧で且つ窒素中の放電が安定して一様に実現でき、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができる利点を有する。更に、図１３及び図１４に示すような種々の立体的トポロジーであっても、分割型アノード電極の構造を採用することにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、パルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。又、当然ながら、アノードメタル（図１３及び図１４では図示を省略）が、それぞれアノード誘電体１１s及び１１tに埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果を奏することができる。 1 to 5, 11, and 12, the flat plate-like (blade-like) anode-embedded blade has been described, but these flat plate-like (blade-like) structures are examples, and the present The structure of the anode-embedded blade of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the invention is not limited to a flat plate-like structure, but periodically (or repeatedly) into a waveform as shown in FIG. Various three-dimensional topologies such as a curved structure and a structure bent at an angle as shown in FIG. 14 can be adopted. Even in various three-dimensional topologies as shown in FIG. 13 and FIG. 14, by combining a plurality of these bent or curved anode embedded blades to form a divided anode electrode, Since the capacity between the cathode and the cathode can be reduced, a pulse with a short pulse width can be applied between the anode and the cathode, and the discharge in nitrogen can be stably and uniformly realized. Sample) 30 has the advantage of being able to process with low damage. Furthermore, even in various three-dimensional topologies as shown in FIGS. 13 and 14, by adopting the structure of the split anode electrode, the capacity between the anode and the cathode can be reduced and the pulse frequency can be increased. The advantageous effect is that the processing time of the plasma processing can be shortened. Naturally, the anode metal (not shown in FIGS. 13 and 14) is embedded in the anode dielectrics 11 s and 11 t , respectively, so that it can withstand a long-time streamer discharge. Effects unique to the plasma processing reactor according to the above can be obtained.

更に、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のアノード埋込ブレードの構造は、図１５に示すような、平板の帯が卵型（繭型）に連続したリング形状や、図１６に示すような、平板の帯が円形に連続したリング形状や、図１７に示すような、平板の帯が矩形に連続したリング形状や、図１８に示すような、平板の帯が８角形等の多角形に連続したリング形状等種々の立体的トポロジーが採用可能である。図１５〜図１８に示すような種々の平板の帯が周回したリング形状であっても、等価的には分割型アノード電極と同様な効果を奏するので、陽極と陰極との間の容量が低減できるので、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加でき、大気圧で且つ窒素中の放電が安定して一様に実現でき、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができる利点を有する。更に、図１５〜図１８に示すような種々の平板の帯が周回したリング形状であっても、分割型アノード電極の構造と容量低減の意味からは電気的に等価であるので、陽極と陰極との間の容量が低減され、パルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。又、当然ながら、アノードメタル（図１５〜図１８では図示を省略）が、それぞれアノード誘電体１１u〜１１xに埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果を奏することができる。 Furthermore, the structure of the anode-embedded blade of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention has a ring shape in which a flat band is continuous in an egg shape (saddle shape) as shown in FIG. 16, a ring shape in which flat strips are continuous in a circle, a ring shape in which flat strips are continuous in a rectangle, as shown in FIG. 17, and a flat strip in octagons as shown in FIG. Various three-dimensional topologies such as a ring shape continuous with a polygon such as a polygon can be employed. Even in a ring shape in which various flat strips circulate as shown in FIGS. 15 to 18, the capacity between the anode and the cathode is reduced because the equivalent effect is obtained as in the split anode. Therefore, a pulse with a short pulse width can be applied between the anode and the cathode, discharge in nitrogen can be stably and uniformly realized, and the processing object (sample) 30 can be processed with low damage. Has the advantage that Further, even if the ring shape is formed by various strips of flat plates as shown in FIGS. 15 to 18, it is electrically equivalent in terms of the structure of the split anode electrode and the capacity reduction. As a result, it is possible to increase the pulse frequency and shorten the plasma processing time. Naturally, the anode metal (not shown in FIGS. 15 to 18) is embedded in the anode dielectrics 11 u to 11 x , respectively, so that it can withstand a long-time streamer discharge. Effects unique to the plasma processing reactor according to the above can be obtained.

図１、図２及び図５等においては、カソード（２４，２５）が、カソードメタル２４と、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上に設けられたカソード誘電体２５とからなる構造として説明したが、カソード（２４，２５）の構造は図１、図２及び図５に示した構造に限定されるものではなく、図１９〜図２２に示すような種々の構造が採用可能である。なお、図１９〜図２２は、図１、図２及び図５とは上下関係を逆さまにしてカソードメタル２４b；２４c；２４d-1，２４d-2，２４d-3，２４d-4，２４d-5；２４e；を見やすくして表示している。即ち、第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに用いるカソードの構造は、図１９に示すような網（メッシュ）状のカソードメタル２４bを採用し、これをカソード誘電体２５の上に貼り付けた構造でも良く、図２０に示すような薄膜状のカソードメタル２４cを採用し、これをカソード誘電体２５の上に貼り付けた構造でも良く、図２１に示すような複数のストライプ状（帯状）のカソードメタル２４d-1，２４d-2，２４d-3，２４d-4，２４d-5を採用し、これをカソード誘電体２５の上に貼り付けた構造でも良く、図２２に示すようにカソードメタル２４eを真ん中に挟み、上下から２枚のカソード誘電体２５a及びカソード誘電体２５bで挟んで埋込構造としても良い。 In FIGS. 1, 2, 5, etc., the cathode (24, 25) is described as a structure comprising a cathode metal 24 and a cathode dielectric 25 provided on and in contact with the cathode metal 24. However, the structure of the cathode (24, 25) is not limited to the structure shown in FIGS. 1, 2 and 5, and various structures as shown in FIGS. 19 to 22 can be adopted. 19 to 22 are the cathode metal 24 b ; 24 c ; 24 d−1 , 24 d-2 , 24 d-3 , 24 d , with the vertical relationship reversed with respect to FIGS. 1, 2, and 5. -4 , 24 d-5 ; 24 e ; That is, the cathode structure used in the plasma processing reactor according to the first embodiment employs a mesh-like cathode metal 24 b as shown in FIG. may be attached structure, employing a thin film-shaped cathode metal 24 c as shown in FIG. 20, which may be a pasted structure on the cathode dielectric 25, a plurality of stripes, as shown in FIG. 21 ( (Strip-shaped) cathode metal 24 d-1 , 24 d-2 , 24 d-3 , 24 d-4 , 24 d-5 may be adopted, and this may be affixed on the cathode dielectric 25. sandwiched in the middle of the cathode metal 24 e as shown in 22, it may be buried structures across the cathode dielectric 25 vertically from the two a and cathode dielectric 25 b.

図１９〜図２２に示すような種々のカソードの構造であっても、陽極側に分割型アノード電極を構成することにより、陽極と陰極との間の容量が低減できるので、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加でき、大気圧で且つ窒素中の放電が安定して一様に実現でき、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができる利点を有する。更に、図１９〜図２２に示すような種々のカソードの構造であっても、図２５〜図２７に示すように分割型アノード電極の構造と組み合わせて用いることにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、パルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。又、当然ながら、アノードメタルは、それぞれアノード誘電体に埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果を奏することができる。   Even in the various cathode structures as shown in FIGS. 19 to 22, the capacity between the anode and the cathode can be reduced by forming the split anode on the anode side. A pulse having a short pulse width can be applied between them, discharge in nitrogen can be stably and uniformly realized, and processing object (sample) 30 can be processed with low damage. Furthermore, even if it is the structure of various cathodes as shown in FIGS. 19-22, by using it in combination with the structure of a split-type anode electrode as shown in FIGS. 25-27, it is between an anode and a cathode. The capacity is reduced, the pulse frequency can be increased, and the plasma processing time can be shortened. Of course, since the anode metal is embedded in the anode dielectric, the plasma processing reactor according to the first embodiment can withstand the long-term streamer discharge.

図２３は、図１、図２及び図５で説明した、カソードメタル２４と、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上に設けられたカソード誘電体２５からなるカソード（２４，２５）に対して、３枚の矩形埋込ブレードを用いて構成した分割型アノード電極とを組み合わせた場合を模式的に示す図である。３枚の矩形埋込ブレードのそれぞれは、図１１（ａ）に示すカソードに対向する側の端部が平坦な矩形をなす３枚のアノード誘電体１１a-1，１１a-2，１１a-3をそれぞれ用いている。図２４は、図２３の模式図をより具体化して実装構造を説明するものであり、図１、図２及び図５で説明した、カソードメタル２４と、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上に設けられたカソード誘電体２５からなるカソード（２４，２５）上に、矩形ブロック状の第１の絶縁ジグ６１と第２の絶縁ジグ６２とを互いに対向させて配置して、第１の絶縁ジグ６１と第２の絶縁ジグ６２を用いて、３枚のアノード誘電体１１a-1，１１a-2，１１a-3を固定している。第１の絶縁ジグ６１及び第２の絶縁ジグ６２は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、ベリリア（ＢｅＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックが使用可能であるが、第１の絶縁ジグ６１及び第２の絶縁ジグ６２の上部には、３枚のアノード誘電体１１a-1，１１a-2，１１a-3をはめ込む溝が設けられ、この溝に３枚のアノード誘電体１１a-1，１１a-2，１１a-3を挿入して固定している。 FIG. 23 shows a cathode (24, 25) composed of the cathode metal 24 and the cathode dielectric 25 provided on the cathode metal 24 in contact with the cathode metal 24 described in FIGS. It is a figure which shows typically the case where the division | segmentation type | mold anode electrode comprised using three rectangular embedding blades is combined. Each of the three rectangular embedded blades has three anode dielectrics 11 a-1 , 11 a-2 , and 11 a each having a flat rectangular end on the side facing the cathode shown in FIG. -3 is used. FIG. 24 illustrates the mounting structure by further embodying the schematic diagram of FIG. 23. The cathode metal 24 described in FIGS. 1, 2, and 5 and the cathode metal 24 in contact with the cathode metal 24 are shown. A first insulating jig 61 and a second insulating jig 62 each having a rectangular block shape are disposed on the cathode (24, 25) made of the cathode dielectric 25 provided on the cathode dielectric 24 so as to face each other. Using the insulating jig 61 and the second insulating jig 62, the three anode dielectrics 11a-1 , 11a-2 and 11a-3 are fixed. The first insulating jig 61 and the second insulating jig 62 are made of alumina (Al 2 O 3 ), mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), beryllia (BeO), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC). However, three anode dielectrics 11 a-1 , 11 a-2 , 11 a-3 are fitted on top of the first insulating jig 61 and the second insulating jig 62. A groove is provided, and three anode dielectrics 11 a-1 , 11 a-2 , 11 a-3 are inserted and fixed in the groove.

図２４に示すように、第１のアノード埋込ブレードのアノード誘電体１１a-1の上部の両端部には、アノードメタル（図示省略）への電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１a-1に矩形のコンタクトホール７１a-1が開口され、アノードメタル（図示省略）の一部が露出している。このコンタクトホール７１a-1に、図４と同様な銅（Ｃｕ）からなるコネクタ（図示省略）がロウ付けされる。そして、このコネクタ（図示省略）に先端を露出した絶縁被覆電線からなる陽極配線３１Ａが半田付けされる。同様に、第２のアノード埋込ブレードのアノード誘電体１１a-2の上部の両端部には、アノード誘電体１１a-2に矩形のコンタクトホール７１a-2が開口され、アノードメタル（図示省略）の一部が露出している。このコンタクトホール７１a-2に、コネクタ（図示省略）がロウ付けされる。そして、このコネクタ（図示省略）に陽極配線３１Ａが半田付けされる。更に、同様に、第３のアノード埋込ブレードのアノード誘電体１１a-3の上部の両端部には、アノード誘電体１１a-3にコンタクトホール７１a-3が開口され、アノードメタル（図示省略）の一部が露出している。このコンタクトホール７１a-3に、コネクタ（図示省略）がロウ付けされる。そして、このコネクタ（図示省略）に陽極配線３１Ａが半田付けされる。それぞれのコネクタ（図示省略）と絶縁被覆電線からなる陽極配線３１Ａとの半田付けの箇所は、例えば、絶縁体からなるカバー部材（図示省略）により、被覆される。 As shown in FIG. 24, the anode dielectric is formed at both ends of the upper portion of the anode dielectric 11 a-1 of the first anode-embedded blade so as to allow electrical connection to anode metal (not shown). A rectangular contact hole 71 a-1 is opened in the body 11 a-1, and a part of the anode metal (not shown) is exposed. A connector (not shown) made of copper (Cu) similar to that shown in FIG. 4 is brazed to the contact hole 71 a-1 . Then, an anode wiring 31A made of an insulation coated electric wire with its tip exposed is soldered to this connector (not shown). Similarly, both ends of the upper portion of the anode dielectric 11 a-2 of the second anode buried blade, the anode dielectric 11 a rectangular contact hole in a-2 71 a-2 is opened, the anode metal (shown Part of (omitted) is exposed. A connector (not shown) is brazed to the contact hole 71 a-2 . The anode wiring 31A is soldered to this connector (not shown). Further, similarly, at both ends of the anode dielectric 11 a-3 of the upper portion of the third anode buried blade, the anode dielectric 11 a-3 in the contact hole 71 a-3 is opened, the anode metal (shown Part of (omitted) is exposed. A connector (not shown) is brazed to the contact hole 71 a-3 . The anode wiring 31A is soldered to this connector (not shown). The soldering location between each connector (not shown) and the anode wiring 31A made of an insulation-coated electric wire is covered with, for example, a cover member (not shown) made of an insulator.

図２５は、図１等で説明したカソード（２４，２５）に対して、図２３及び図２４の場合とは断面形状の異なる３枚の矩形埋込ブレードを用いて構成した分割型アノード電極とを組み合わせた場合を示す模式図である。３枚の矩形埋込ブレードのそれぞれは、図１１（ｂ）に示すカソードに対向する側の端部が平坦な矩形をなす３枚のアノード誘電体１１b-1，１１b-2，１１b-3をそれぞれ用いている。図２４と同様に、カソード（２４，２５）上に、矩形ブロック状の第１及び第２の絶縁ジグとを互いに対向させて配置して、２つの絶縁ジグを用いて、３枚のアノード誘電体１１b-1，１１b-2，１１b-3を固定すれば良い。 FIG. 25 shows a split-type anode electrode constituted by using three rectangular embedded blades having a different cross-sectional shape from the cathodes (24, 25) described in FIG. It is a schematic diagram which shows the case where is combined. Each of the three rectangular embedded blades has three anode dielectrics 11 b-1 , 11 b-2 , 11 b each having a flat rectangular end on the side facing the cathode shown in FIG. -3 is used. Similar to FIG. 24, a rectangular block-shaped first and second insulating jigs are arranged opposite to each other on the cathodes (24, 25), and three anode dielectrics are formed using two insulating jigs. The bodies 11 b-1 , 11 b-2 and 11 b-3 may be fixed.

図２６は、図１等で説明したカソード（２４，２５）に対して、図２３〜図２５の場合とは断面形状の異なる３枚の矩形埋込ブレードを用いて構成した分割型アノード電極とを組み合わせた場合を示す模式図である。３枚の矩形埋込ブレードのそれぞれは、図１１（ｄ）に示すカソードに対向する側の端部が両刃のくさび形をなす３枚のアノード誘電体１１d-1，１１d-2，１１d-3をそれぞれ用いている。図２４と同様に、カソード（２４，２５）上に、矩形ブロック状の第１及び第２の絶縁ジグとを互いに対向させて配置して、２つの絶縁ジグを用いて、３枚のアノード誘電体１１d-1，１１d-2，１１d-3を固定すれば良い。 FIG. 26 shows a split-type anode electrode constituted by using three rectangular embedded blades having different cross-sectional shapes from those of FIGS. 23 to 25, with respect to the cathodes (24, 25) described in FIG. It is a schematic diagram which shows the case where is combined. Each of the three rectangular embedded blades has three anode dielectrics 11 d-1 , 11 d-2 , 11 having a double-edged wedge shape at the end facing the cathode shown in FIG. d-3 is used respectively. Similar to FIG. 24, a rectangular block-shaped first and second insulating jigs are arranged opposite to each other on the cathodes (24, 25), and three anode dielectrics are formed using two insulating jigs. The bodies 11 d-1 , 11 d-2 and 11 d-3 may be fixed.

図２７は、図１等で説明した、カソード（２４，２５）に対して、図２３〜図２６の場合とは断面形状の異なる３枚の矩形埋込ブレードを用いて構成した分割型アノード電極とを組み合わせた場合を示す模式図である。３枚の矩形埋込ブレードのそれぞれは、図１１（ｅ）に示すカソードに対向する側の端部が丸い３枚のアノード誘電体１１e-1，１１e-2，１１e-3をそれぞれ用いている。図２４と同様に、カソード（２４，２５）上に、矩形ブロック状の第１及び第２の絶縁ジグとを互いに対向させて配置して、２つの絶縁ジグを用いて、３枚のアノード誘電体１１e-1，１１e-2，１１e-3を固定すれば良い。 FIG. 27 shows a divided anode electrode constructed by using three rectangular embedded blades having a different cross-sectional shape from the case of FIGS. 23 to 26 with respect to the cathode (24, 25) described in FIG. It is a schematic diagram which shows the case where is combined. Each of the three rectangular embedded blades has three anode dielectrics 11 e-1 , 11 e-2 , 11 e-3 each having a round end on the side facing the cathode shown in FIG. Used. Similar to FIG. 24, a rectangular block-shaped first and second insulating jigs are arranged opposite to each other on the cathodes (24, 25), and three anode dielectrics are formed using two insulating jigs. The bodies 11 e-1 , 11 e-2 , 11 e-3 may be fixed.

図２５〜図２７に示すように種々の分割型アノード電極の構造とカソード（２４，２５）と組み合わせて用いることにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、パルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が短縮できるという有利な効果を奏することができる。又、当然ながら、アノードメタルは、それぞれアノード誘電体に埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果を奏することができる。   As shown in FIGS. 25 to 27, by using in combination with various divided anode electrode structures and cathodes (24, 25), the capacity between the anode and the cathode can be reduced, the pulse frequency can be increased, and the plasma can be increased. An advantageous effect that the processing time of the processing can be shortened can be obtained. Of course, since the anode metal is embedded in the anode dielectric, the plasma processing reactor according to the first embodiment can withstand the long-term streamer discharge.

図１等においては、カソード（２４，２５）が、カソードメタル２４と、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上に設けられたカソード誘電体２５からなる一体構造として説明したが、図２８に示すように、陰極側の構造も陽極側と同様に３つに分割して分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3）を構成しても良く、図２９及び図３０に示すように、陰極側の構造を４つに分割して分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3，２５s-4）を構成しても良い。図２８では、３枚のカソード埋込ブレードが並列に等間隔で配置された構造が示され、図２９及び図３０では、４枚のカソード埋込ブレードが並列に等間隔で配置された構造が示されているが、例示であり、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のカソード埋込ブレードの枚数は、５枚以上等、適宜増やすことが可能である。 In FIG. 1 and the like, the cathode (24, 25) has been described as an integral structure including the cathode metal 24 and the cathode dielectric 25 provided on the cathode metal 24 in contact with the cathode metal 24. As shown in FIG. 29, the cathode side structure may be divided into three as in the anode side to form split cathode electrodes (25 s-1 , 25 s-2 , 25 s-3 ). As shown in FIG. 30, the structure on the cathode side may be divided into four to form divided cathode electrodes (25 s-1 , 25 s-2 , 25 s-3 , 25 s-4 ). FIG. 28 shows a structure in which three cathode embedded blades are arranged in parallel at equal intervals. FIGS. 29 and 30 show a structure in which four cathode embedded blades are arranged in parallel at equal intervals. Although shown, it is an exemplification, and the number of cathode embedded blades of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention can be appropriately increased to 5 or more.

詳細な構造の図示は省略するが、第１のカソード埋込ブレードは板状の第１のカソード誘電体２５s-1と、第１のカソード誘電体２５s-1の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第１のカソードメタルから構成されている。第２のカソード埋込ブレードは板状の第２のカソード誘電体２５s-2と、第２のカソード誘電体２５s-2の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第２のカソードメタルから構成されている。第３のカソード埋込ブレードは板状の第３のカソード誘電体２５s-3と、第３のカソード誘電体２５s-3の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第３のカソードメタルから構成されている。図２８〜図３０から分かるように、第１のカソード誘電体２５s-1、第２のカソード誘電体２５s-2、第３のカソード誘電体２５s-3（更には第３のカソード誘電体２５s-4）の断面形状は、それぞれアノードに対向する側の端部が両刃のくさび型をなしている。そして、第１のカソードメタル、第２のカソードメタル、及び第３のカソードメタルは、それぞれ、第１のカソード誘電体２５s-1、第２のカソード誘電体２５s-2及び第３のカソード誘電体２５s-3の厚さ方向における中央部に埋め込まれている。 Although illustration of a detailed structure is omitted, the first cathode embedded blade is a plate-like first cathode dielectric 25 s-1 and a plate embedded in the first cathode dielectric 25 s-1. (Thin film) first cathode metal. The second cathode embedded blade is a plate-like second cathode dielectric 25 s-2 and a plate-like (thin film-like) second cathode embedded in the second cathode dielectric 25 s-2. It is made of metal. The third cathode embedded blade includes a plate-like third cathode dielectric 25 s-3 and a plate-like (thin film-like) third cathode embedded in the third cathode dielectric 25 s-3. It is made of metal. As can be seen from FIGS. 28-30, the first cathode dielectric 25 s-1 , the second cathode dielectric 25 s-2 , the third cathode dielectric 25 s-3 (and the third cathode dielectric 25). The cross-sectional shape of the body 25 s-4 ) has a double-edged wedge shape at the end facing the anode. The first cathode metal, the second cathode metal, and the third cathode metal are respectively the first cathode dielectric 25 s-1 , the second cathode dielectric 25 s-2, and the third cathode. The dielectric 25 s-3 is embedded in the center in the thickness direction.

図２８〜図３０から分かるように、分割型アノード電極（１１d-1，１１d-2，１１d-3，）と分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4）との組み合わせは種々のトポロジーが採用可能であり、例えば、図２８に示すように、３枚のカソード埋込ブレードの長手の方向と、３枚のアノード埋込ブレードの長手の方向とを共に平行にしても良く、図２９に示すように、４枚のカソード埋込ブレードの長手の方向と、３枚のアノード埋込ブレードの長手の方向とを共に平行にしても良く、図３０に示すように、４枚のカソード埋込ブレードの長手の方向と、３枚のアノード埋込ブレードの長手の方向とが互いに直交するようにしても良い。図２８では、３枚のカソード埋込ブレードの先端部と３枚のアノード埋込ブレードの先端部とが互いに最短距離で対向しているトポロジーであるが、図２９では、４枚のカソード埋込ブレードの配列の中央部に、３枚のアノード埋込ブレードの先端部が配列配列されるように先端部の位置が１／２周期ずれて交互に配列されている。 As can be seen from FIG. 28 to FIG. 30, the divided anode electrode (11 d−1 , 11 d-2 , 11 d-3 ) and the divided cathode electrode (25 s−1 , 25 s−2 , 25 s−). 3 , 25 s-4 ), various topologies can be adopted. For example, as shown in FIG. 28, the longitudinal direction of three cathode embedded blades and three anode embedded blades Both the longitudinal directions may be parallel to each other. As shown in FIG. 29, the longitudinal direction of the four cathode embedded blades and the longitudinal direction of the three anode embedded blades may be parallel to each other. As shown in FIG. 30, the longitudinal direction of the four cathode embedded blades and the longitudinal direction of the three anode embedded blades may be orthogonal to each other. In FIG. 28, the top of the three cathode embedded blades and the top of the three anode embedded blades face each other at the shortest distance, but in FIG. 29, the four embedded cathodes At the center of the blade arrangement, the positions of the tip portions are alternately arranged with a 1/2 cycle shift so that the tip portions of the three anode-embedded blades are arranged.

図２８〜図３０に示すように、分割型アノード電極（１１d-1，１１d-2，１１d-3，）と分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4）とを組み合わせることにより、図１等において示した平板状の１枚のカソード（２４，２５）と分割型アノード電極との組み合わせに比して更に、陽極と陰極との間の容量が低減できるので、陽極と陰極との間に更に短いパルス幅のパルスが印加でき、大気圧で且つ窒素中の放電が更に安定して一様に実現でき、処理対象物（サンプル）３０に対し更に低ダメージの処理ができる利点を有する。 As shown in FIGS. 28 to 30, the divided anode electrodes (11 d-1 , 11 d-2 , 11 d-3 ) and the divided cathode electrodes (25 s-1 , 25 s-2 , 25 s- 3 , 25 s-4 ), in addition to the combination of a single flat cathode (24, 25) and a split anode shown in FIG. Since the capacity between them can be reduced, a pulse with a shorter pulse width can be applied between the anode and the cathode, and the discharge in nitrogen can be realized more stably and uniformly, and the object to be processed (sample) 30 has the advantage of being able to process even lower damage.

更に、図２８〜図３０に示すように、分割型アノード電極（１１d-1，１１d-2，１１d-3，）と分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4）とを組み合わせることにより、図１等において示した平板状の１枚のカソード（２４，２５）と分割型アノード電極とを組み合わせる場合に比して、陽極と陰極との間の容量が更に低減されるので、更にパルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が更に短縮できるという有利な効果を奏するものである。又、当然ながら、アノードメタルは、それぞれアノード誘電体に埋め込まれており、カソードメタルは、それぞれカソード誘電体に埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果も奏することができる。 Further, as shown in FIGS. 28 to 30, the divided anode electrodes (11 d-1 , 11 d-2 , 11 d-3 ) and the divided cathode electrodes (25 s-1 , 25 s-2 , 25). s-3 , 25 s-4 ) in combination with a single flat plate cathode (24, 25) shown in FIG. 1 and the like and a split-type anode electrode. As a result, the pulse frequency can be further increased, and the plasma processing time can be further shortened. Further, as a matter of course, the anode metal is embedded in the anode dielectric, and the cathode metal is embedded in the cathode dielectric, respectively. Therefore, according to the first embodiment that withstands a long-time streamer discharge. An effect peculiar to a plasma processing reactor can also be produced.

（第２の実施の形態）
図３１は、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの内部構造を示す模式的な断面図である。図３１に示すように、プラズマ処理リアクタは、図１と同様なバッチ式の反応容器となっており、上面の給気配管２７から処理ガスを給気し、下面の排気配管２８から処理ガスを排気することができるようになっている。プラズマ処理リアクタは、前面に設けられたドアが開かれた状態においては、内部への処理対象物（サンプル）３０の収容及び内部からの処理対象物（サンプル）３０の取り出しが可能な状態となり、ドアが閉じられた状態においては、内部が密閉された減圧状態を維持できるようになっている。 (Second Embodiment)
FIG. 31 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the plasma processing reactor according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 31, the plasma processing reactor is a batch-type reaction vessel similar to that shown in FIG. 1, and the processing gas is supplied from the supply pipe 27 on the upper surface and the processing gas is supplied from the exhaust pipe 28 on the lower surface. It can be exhausted. The plasma processing reactor is in a state in which the processing object (sample) 30 can be accommodated inside and the processing object (sample) 30 can be taken out from the inside when the door provided on the front surface is opened. When the door is closed, a reduced pressure state in which the inside is sealed can be maintained.

図３１に示すように、プラズマ処理リアクタの内部には、整流板２１が水平に設置されている。整流板２１には、複数の細管からなる貫通孔がマトリクス状に配置されている。それぞれのアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3には、パルス電源２６が接続される。プラズマ処理リアクタでは、処理ガスのタンク（図示省略）から整流板２１を経由してプラズマ処理リアクタの内部へ処理ガスが均一なフローとしてシャワー状に給気され、排気配管２８に接続された排気ポンプ２９によって、プラズマ処理リアクタの内部から排気配管２８を経由して処理ガスが排気される。プラズマ処理リアクタの内部の圧力は圧力ゲージ（図示省略）によって測定することができる。図３１では図示を省略しているが、詳細には圧力ゲージ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排気ポンプ２９の上流側に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、圧力ゲージ及び流量を制御するマスフローコントローラを図３１に示す給気配管２７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３１に示す排気配管２８に設けるようにしても良い。又、圧力ゲージを排気配管２８側に設けても良い。 As shown in FIG. 31, a rectifying plate 21 is installed horizontally inside the plasma processing reactor. In the current plate 21, through holes made of a plurality of thin tubes are arranged in a matrix. A pulse power source 26 is connected to each of the anode metals 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 . In the plasma processing reactor, a processing gas is supplied as a uniform flow from a processing gas tank (not shown) to the inside of the plasma processing reactor via the rectifying plate 21 and is connected to an exhaust pipe 28. By 29, the processing gas is exhausted from the inside of the plasma processing reactor via the exhaust pipe 28. The pressure inside the plasma processing reactor can be measured by a pressure gauge (not shown). Although not shown in FIG. 31, 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 on the upstream side of the exhaust pump 29 in detail. Let's go. For example, a pressure gauge and a mass flow controller for controlling the flow rate may be provided in the air supply pipe 27 shown in FIG. 31, and a variable conductance valve for adjusting the exhaust conductance may be provided in the exhaust pipe 28 shown in FIG. Further, a pressure gauge may be provided on the exhaust pipe 28 side.

本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタでは，反応容器の内部の気体圧力を、大気圧（１０１ｋＰａ）と等しいか８０〜９０ｋＰａ程度の大気圧よりも極く僅か低い値に下げるような条件でも安定した放電が可能であるが、排気ポンプ２９によって反応容器の内部を１０ｋＰａ〜５０ｋＰａ（大気圧の１／１０〜１／２）、より望ましくは、２０ｋＰａ〜４０ｋＰａまで減圧することによって、カソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間の間隔を拡げ（典型的には、大気圧の場合の５倍以上）、立体的な処理対象物（サンプル）３０に付着した毒素も不活化することができることも可能になる。このように減圧下でファインストリーマ放電を引き起こすことは、ラジカルの寿命を延ばし（典型的には、大気圧下の場合の１０倍以上）、処理対象物（サンプル）３０に付着した毒素を効率的に不活化することにも寄与している。 In the plasma processing reactor according to the second embodiment of the present invention, the gas pressure inside the reaction vessel is reduced to a value that is equal to the atmospheric pressure (101 kPa) or slightly lower than the atmospheric pressure of about 80 to 90 kPa. Stable discharge is possible even under various conditions, but by reducing the pressure inside the reaction vessel to 10 kPa to 50 kPa (1/10 to 1/2 of atmospheric pressure), more preferably 20 kPa to 40 kPa by the exhaust pump 29, The distance between the cathode metal 24 and the anode metal 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 is increased (typically more than 5 times that at atmospheric pressure), and a three-dimensional object to be treated ( It also becomes possible to inactivate the toxin attached to the sample 30. Thus, causing fine streamer discharge under reduced pressure extends the lifetime of radicals (typically 10 times or more than that under atmospheric pressure), and efficiently removes toxins attached to the object to be processed (sample) 30. It also contributes to inactivation.

図１に示した構造とは異なり、反応容器（チャンバ）を構成している底板２３の上には、断熱材３２が配置され、この断熱材３２の上に、電気的に絶縁されたヒータ３３が設けられている。カソード（２４，２５）を構成するカソードメタル２４とは、電気的に絶縁されたヒータ３３の上に配置され、ヒータ３３によりカソードメタル２４を加熱することが可能になっている。そして、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上には、カソード誘電体２５が配置され、カソード誘電体２５の上には、処理対象物（サンプル）３０が搭載される。処理対象物（サンプル）３０は、ヒータ３３により所望の温度まで加熱されることが可能である。   Unlike the structure shown in FIG. 1, a heat insulating material 32 is disposed on a bottom plate 23 constituting a reaction vessel (chamber), and an electrically insulated heater 33 is formed on the heat insulating material 32. Is provided. The cathode metal 24 constituting the cathodes (24, 25) is disposed on an electrically insulated heater 33, and the cathode metal 24 can be heated by the heater 33. A cathode dielectric 25 is disposed on the cathode metal 24 in contact with the cathode metal 24, and a processing object (sample) 30 is mounted on the cathode dielectric 25. The processing object (sample) 30 can be heated to a desired temperature by the heater 33.

例えば、第２の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタにおいて、プラズマ放電ギャップを４０ｍｍとして、処理圧力４５ｋＰａとなるように、処理ガスとして窒素（Ｎ2）ガスを反応容器の内部に導入し、バイオロジカルインジケーターを使った滅菌処理をした結果、プラズマ処理時間８分で滅菌できた。この際、ヒータ３３により７５℃まで加熱したが、この加熱時間及び減圧時間を含めても１２分で滅菌できた。一方、蒸気滅菌１２１℃の
オートクレーブでは、加熱冷却時間を込みで６０分以上必要であるので、滅菌装置として極めて有効であることが分かる。 For example, in the plasma processing reactor according to the second embodiment, nitrogen (N 2 ) gas is introduced into the reaction vessel as a processing gas so that the plasma discharge gap is 40 mm and the processing pressure is 45 kPa. As a result of sterilization using an indicator, sterilization was possible with a plasma treatment time of 8 minutes. At this time, the heater 33 was heated to 75 ° C., but it could be sterilized in 12 minutes including the heating time and the decompression time. On the other hand, the autoclave at 121 ° C. for steam sterilization requires 60 minutes or more including the heating and cooling time, so it can be seen that it is extremely effective as a sterilizer.

表３は、処理ガスとして窒素（Ｎ2）ガスを用い、図３１に示したパルス電源２６の出力を６０Ｗ，パルスの繰り返し周波数を１ｋＨｚとした場合のについて、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置のリアクタの性能を比較する表である。
Table 3 shows the second embodiment of the present invention when nitrogen (N 2 ) gas is used as the processing gas, the output of the pulse power supply 26 shown in FIG. 31 is 60 W, and the pulse repetition frequency is 1 kHz. It is a table | surface which compares the performance of the reactor of the plasma processing apparatus which concerns on.

表３において、実施例３は、本発明の第１の実施の形態で説明した実施例１に対応し、図１１（ｋ）に示すような、カソードに対向する側の端部が片刃のくさび型をなす断面構造のアノード誘電体１１kを用いた「片刃埋込ブレード」の場合である。実施例３では、アノード誘電体１１kには、厚さ１ｍｍのアルミナを誘電体板として用い、厚さ０．０１ｍｍのタングステン（Ｗ）からなるアノードメタル９kがアノード誘電体１１kに埋め込まれている。片刃埋込ブレードをなすアノード誘電体１１kの外形は、高さが３０ｍｍで、長さが２５０ｍｍであり、アノード誘電体１１kの先端のくさび型をなす片刃の角度は４５°である。又、実施例４は、本発明の第１の実施の形態で説明した実施例２に対応し、図１１（ｊ）に示すような、カソードに対向する側の端部が平坦な矩形をなすアノード誘電体１１jを用いた「矩形埋込ブレード」の場合である。実施例４では、アノード誘電体１１jには、厚さ１ｍｍのアルミナを誘電体板として用い、厚さ０．０１ｍｍのタングステン（Ｗ）からなるアノードメタル９jがアノード誘電体１１jに埋め込まれている。矩形埋込ブレードをなすアノード誘電体１１jの外形は、高さが３０ｍｍで、長さが２５０ｍｍである。 In Table 3, Example 3 corresponds to Example 1 described in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11 (k), the edge on the side facing the cathode has a single-edged wedge. This is a case of a “single-blade embedded blade” using an anode dielectric 11 k having a cross-sectional structure forming a mold. In Example 3, alumina having a thickness of 1 mm is used for the anode dielectric 11 k as a dielectric plate, and anode metal 9 k made of tungsten (W) having a thickness of 0.01 mm is embedded in the anode dielectric 11 k. ing. The outer shape of the anode dielectric 11 k forming the single blade embedded blade is 30 mm in height and 250 mm in length, and the angle of the single blade forming the wedge shape at the tip of the anode dielectric 11 k is 45 °. In addition, Example 4 corresponds to Example 2 described in the first embodiment of the present invention, and the end on the side facing the cathode has a flat rectangle as shown in FIG. 11 (j). This is the case of a “rectangular embedded blade” using the anode dielectric 11 j . In Example 4, alumina having a thickness of 1 mm is used for the anode dielectric 11 j as a dielectric plate, and anode metal 9 j made of tungsten (W) having a thickness of 0.01 mm is embedded in the anode dielectric 11 j. ing. The outer shape of the anode dielectric 11 j forming the rectangular embedded blade is 30 mm in height and 250 mm in length.

比較例５は、本発明の第１の実施の形態で説明した比較例１に対応し、直径０．３ｍｍΦ、長さ２５０ｍｍのタンタル（Ｔａ）の裸線を陽極として用いた場合である。又、比較例６は、本発明の第１の実施の形態で説明した比較例２に対応し、直径０．５ｍｍΦ、長さ２５０ｍｍのニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金の裸線を陽極として用いた場合である。比較例７は、本発明の第１の実施の形態で説明した比較例３に対応し、直径０．５ｍｍΦ、長さ２５０ｍｍのニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金に外径１ｍｍΦとなるようにアルミナを被覆し、このアルミナ被覆線を陽極として用いた場合であり、比較例８は、本発明の第１の実施の形態で説明した比較例４に対応し、厚さ１ｍｍのアルミナに、厚さ０．０１ｍｍのタングステン（Ｗ）を埋め込んだ陽極であり、その外形は、長さ８０ｍｍで幅４０ｍｍである。 Comparative Example 5 corresponds to Comparative Example 1 described in the first embodiment of the present invention, and is a case where a bare wire of tantalum (Ta) having a diameter of 0.3 mmΦ and a length of 250 mm is used as an anode. Comparative Example 6 corresponds to Comparative Example 2 described in the first embodiment of the present invention, and a nickel-chromium (Ni—Cr) alloy bare wire having a diameter of 0.5 mm Φ and a length of 250 mm is used as an anode. Is used. Comparative Example 7 corresponds to Comparative Example 3 described in the first embodiment of the present invention, and has an outer diameter of 1 mm Φ on a nickel-chromium (Ni—Cr) alloy having a diameter of 0.5 mm Φ and a length of 250 mm. In this case, the alumina-coated wire is used as an anode, and Comparative Example 8 corresponds to Comparative Example 4 described in the first embodiment of the present invention. The anode is embedded with tungsten (W) having a thickness of 0.01 mm, and the outer shape is 80 mm in length and 40 mm in width.

表３から分かるように、放電ギャップ４０ｍｍでの放電状態での電圧波形を観測したdv/dt値は、実施例３に示した片刃埋込ブレードが最も優れており、実施例４に示した矩形埋込ブレードがその次に優れていることが分かる。従来技術である比較例８の平板埋込の構造は、放電ギャップ４０ｍｍでは放電しないことが分かる。   As can be seen from Table 3, the dv / dt value obtained by observing the voltage waveform in the discharge state at the discharge gap of 40 mm is most excellent in the single blade embedded blade shown in Example 3, and the rectangular shape shown in Example 4 is used. It can be seen that the embedded blade is the next best. It can be seen that the flat plate embedded structure of Comparative Example 8 which is the prior art does not discharge at a discharge gap of 40 mm.

このように、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置によれば、処理対象物（サンプル）３０の表面処理や滅菌が効率的に実現できることが分かる。第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、窒素中の放電が容易であり、しかも大気圧に近い圧力で安定した放電が可能である。   Thus, according to the plasma processing apparatus concerning the 2nd embodiment of the present invention, it turns out that surface treatment and sterilization of processing object (sample) 30 can be realized efficiently. The plasma processing apparatus according to the second embodiment can be easily discharged in nitrogen and can be stably discharged at a pressure close to atmospheric pressure.

更に、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置と同様に、長時間のストリーマ放電に耐える利点や、広範囲で均一な処理ができる利点を有する。   Further, like the plasma processing apparatus according to the first embodiment, it has an advantage that it can withstand a streamer discharge for a long time and can perform a uniform treatment over a wide range.

更に、第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置と同様に、分割型アノード電極にすることにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加できるので、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができ、パルス周波数を高くできるため、処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。   In addition, the plasma processing apparatus according to the second embodiment, like the plasma processing apparatus according to the first embodiment, is a split-type anode electrode, thereby reducing the capacity between the anode and the cathode. Since a pulse having a short pulse width can be applied between the anode and the cathode, the processing object (sample) 30 can be processed with low damage, and the pulse frequency can be increased, so that the processing time can be shortened. It plays.

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１及び第２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 and second 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及び第２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１の実施の形態で説明した図１１〜図１８に示した陽極の構造や、図１９〜図２２に示した陰極の構造、或いは図２３〜図３０に示した陽極と陰極との組み合わせを第２の実施の形態に適用しても良いことは勿論である。   For example, the technical ideas described in the first and second embodiments can be combined with each other. For example, the anode structure shown in FIGS. 11 to 18 described in the first embodiment, the cathode structure shown in FIGS. 19 to 22, or the anode and cathode shown in FIGS. Of course, the combination may be applied to the second embodiment.

図１〜図５及び図１１等に示したアノード誘電体の端を図３２（ｂ）に示すようにグレーズ（釉薬）処理を行い、ガラス質の膜（グレーズ膜）で表面をなめらかにすれば、プラズマ放電の集中が減少し、プラズマ処理リアクタの安定性が向上する。図３２（ａ）は、図１１（ｊ）に示したアノード誘電体１１jに対応するが、アノードメタル９jを両側からアノード誘電体１１jで挟んだ構造であるので、図３２（ａ）の下部中央に破線で示したような接合界面が存在する。例えば、バルクのアルミナの絶縁耐圧は、一般的に１０ｋＶ／ｍｍ以上（例えば、実測値で１４ｋＶ／ｍｍの値が得られている）であるが、図３２（ａ）の破線で示した接合界面では、５〜８ｋＶ／ｍｍと絶縁破壊電圧の弱い箇所が発生する。グレーズ処理により、図３２（ｂ）に示すように、アノード誘電体１１jをグレーズ膜１６jで被覆することにより、絶縁破壊電圧の弱い接合界面の絶縁耐圧を向上する。
If the edge of the anode dielectric shown in FIGS. 1 to 5 and FIG. 11 is subjected to a glaze treatment as shown in FIG. 32B and the surface is smoothed with a glassy film (glaze film). The concentration of plasma discharge is reduced and the stability of the plasma processing reactor is improved. FIG. 32 (a) corresponds to the anode dielectric 11j shown in FIG. 11 (j), but has a structure in which the anode metal 9j is sandwiched between the anode dielectrics 11j from both sides. There exists a bonding interface as shown by a broken line in FIG. For example, the dielectric strength of bulk alumina is generally 10 kV / mm or more (for example, a measured value of 14 kV / mm is obtained), but the junction interface shown by the broken line in FIG. Then, a place with a weak dielectric breakdown voltage of 5 to 8 kV / mm occurs. As shown in FIG. 32B, the anode dielectric 11j is covered with the glaze film 16j by the glaze treatment, thereby improving the withstand voltage at the junction interface having a weak dielectric breakdown voltage.

表４に示すように、グレーズ膜１６jのヤング率は、セラミックス電極に比べ一桁程度小さいため、グレーズ処理により、アノード誘電体１１jの先端表面がスムーズになる。図３３（ａ）は、グレーズ処理前のアノード誘電体１１jの先端表面を誇張して模式的に示したが、グレーズ処理前のアノード誘電体１１jの先端表面は、通常、JISB O601-1982に規定する中心線平均粗さＲａ＝０．３〜０．４μｍ、最大高さＲmax＝１０〜１２μｍ程度の凹凸がある。これをグレーズ処理することにより、アノード誘電体１１jの先端表面は、図３３（ｂ）に示すようにスムーズになる。図３３（ｂ）は、グレーズ処理後のアノード誘電体１１jの先端表面を誇張して模式的に示しているが、グレーズ処理により、アノード誘電体１１jの先端表面は、Ｒａ＝０．１μｍ以下、Ｒmax＝３〜５μｍ程度にスムーズになる。グレーズ処理は、グレーズ膜１６jの熱膨張率が基材となるアノード誘電体１１jに対して小さくして、焼き上がりのグレーズ膜１６jに圧縮歪が残るような処理が好ましい。このため、表３から、アノード誘電体１１jがアルミナの場合、グレーズ膜１６jの熱膨張率が基材となるアルミナに対して小さくなり、焼き上がりのグレーズ膜１６jに圧縮歪が残るようにできる。グレーズ処理に用いる釉としては、長石釉、石灰釉、石灰マグネシア釉、石灰バリウム釉、石灰亜鉛釉などの高火度釉、又は、フリット釉、鉛釉などの低火度釉が採用可能である。グレーズ処理により、アノード誘電体１１jの先端表面をスムーズにすることで、プラズマ放電の集中がすること以外にも、電気的な耐久性能が向上すること、或いは、ストリーマ放電がより細かくなり、均一性が向上するという効果も奏することが可能である。   As shown in Table 4, since the Young's modulus of the glaze film 16j is about an order of magnitude smaller than that of the ceramic electrode, the tip surface of the anode dielectric 11j becomes smooth by the glaze treatment. FIG. 33 (a) schematically shows the tip surface of the anode dielectric 11j before the glaze process exaggerated, but the tip surface of the anode dielectric 11j before the glaze process is usually defined in JISB O601-1982. There are irregularities with a center line average roughness Ra = 0.3 to 0.4 μm and a maximum height Rmax = 10 to 12 μm. By glazing this, the tip surface of the anode dielectric 11j becomes smooth as shown in FIG. FIG. 33B schematically shows the tip surface of the anode dielectric 11j after the glazing process exaggerated, but the tip surface of the anode dielectric 11j is not more than Ra = 0.1 μm by the glazing process. Rmax = smooth to about 3-5 μm. The glaze treatment is preferably a treatment in which the thermal expansion coefficient of the glaze film 16j is made smaller than that of the anode dielectric 11j as a base material, and compressive strain remains in the baked glaze film 16j. Therefore, it can be seen from Table 3 that when the anode dielectric 11j is alumina, the thermal expansion coefficient of the glaze film 16j is smaller than that of alumina serving as the base material, and compressive strain remains in the baked glaze film 16j. As firewood used for the glaze treatment, high firepower fire such as feldspar firewood, lime firewood, lime magnesia firewood, lime barium firewood and lime zinc firewood, or low firepower firewood such as frit firewood and lead firewood can be used. . By smoothing the tip surface of the anode dielectric 11j by glazing, in addition to the concentration of plasma discharge, the electrical durability performance can be improved, or the streamer discharge becomes finer and uniform. It is also possible to achieve the effect of improving.

グレーズ処理を、図１２〜図１８に示した種々のアノード誘電体や、図２５〜図２７に示したカソード誘電体２５s-1，２５s-2，２５s-3，２５s-4に適用しても、同様に、
絶縁破壊電圧の弱い接合界面の絶縁耐圧を向上する、プラズマ放電の集中が減少し、安定性が向上する、電気的な耐久性能が向上する、ストリーマ放電がより細かくなり、均一性が向上する等の効果が得られることは勿論である。 Glazing is applied to various anode dielectrics shown in FIGS. 12 to 18 and cathode dielectrics 25 s-1 , 25 s-2 , 25 s-3 , and 25 s-4 shown in FIGS. Even if applied,
Improve withstand voltage at junction interface with weak breakdown voltage, decrease plasma discharge concentration, improve stability, improve electrical durability, streamer discharge becomes finer, improve uniformity, etc. Of course, this effect can be obtained.

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プラズマ処理リアクタの内部構造を示すの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the internal structure of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極の構造を説明する模式的な鳥瞰図である。It is a typical bird's-eye view explaining the structure of the split-type anode electrode of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図２に示した分割型アノード電極の第１のアノード埋込ブレードの構造を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the 1st anode embedding blade of the split-type anode electrode shown in FIG. 図２に示した分割型アノード電極の第１のアノード埋込ブレードに陽極配線を接続する構造及びその手順を説明する模式的な鳥瞰図である。FIG. 3 is a schematic bird's-eye view illustrating a structure and a procedure for connecting an anode wiring to the first anode-embedded blade of the split-type anode electrode shown in FIG. 2. 図２に示した分割型アノード電極に陽極配線が接続された構造を説明する模式的な鳥瞰図である。FIG. 3 is a schematic bird's-eye view for explaining a structure in which anode wiring is connected to the divided anode electrode shown in FIG. 2. 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの第１〜第３のアノードメタルのいずれかを等価的な陽極で表し、カソードメタルを等価的な陰極で表した場合において、等価陽極及び等価陰極間への電気パルスの印加によって引き起こされる放電の状態と電気パルスの電圧概略波形（無負荷時）とを模式的に示す図である。When any one of the first to third anode metals of the plasma processing reactor according to the first embodiment of the present invention is represented by an equivalent anode and the cathode metal is represented by an equivalent cathode, the equivalent anode and It is a figure which shows typically the state of the discharge caused by the application of the electric pulse between equivalent cathodes, and the voltage schematic waveform (at the time of no load) of an electric pulse. パルス電源がカソードメタルとアノードメタルとの間に印加する電気パルスの電圧波形及び電流波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the voltage waveform and electric current waveform of the electric pulse which a pulse power supply applies between a cathode metal and an anode metal. 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタのパルス電源に用いる誘導エネルギ蓄積型電源回路の構造を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the structure of the inductive energy storage type power supply circuit used for the pulse power supply of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図８に示した誘導エネルギ蓄積型電源回路の動作を説明するタイミング図である。FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the inductive energy storage type power supply circuit shown in FIG. 8. 図１０(a)はプラズマ処理の前のポリスチレンシートの表面の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像であり、図１０(ｂ)はプラズマ処理後のポリスチレンシートの表面のＡＦＭ像である。FIG. 10A is an atomic force microscope (AFM) image of the surface of the polystyrene sheet before the plasma treatment, and FIG. 10B is an AFM image of the surface of the polystyrene sheet after the plasma treatment. 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極に用いることの可能な種々のアノード埋込ブレードの断面形状を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional shape of the various anode embedding blades which can be used for the split-type anode electrode of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極に用いることの可能な種々のアノード埋込ブレードの平面形状を示す図である。It is a figure which shows the planar shape of the various anode embedding blades which can be used for the split-type anode electrode of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極に用いることの可能な他のアノード埋込ブレードの立体形状を示す図である（その１）。It is a figure which shows the three-dimensional shape of the other anode embedding blade which can be used for the split-type anode electrode of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention (the 1). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極に用いることの可能な更に他のアノード埋込ブレードの立体形状を示す図である（その２）。It is a figure which shows the solid shape of the other anode embedding blade which can be used for the split-type anode electrode of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention (the 2). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極に用いることの可能な他のアノード埋込ブレードの立体形状を示す図である（その３）。It is a figure which shows the three-dimensional shape of the other anode embedding blade which can be used for the split-type anode electrode of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention (the 3). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極に用いることの可能な他のアノード埋込ブレードの立体形状を示す図である（その４）。FIG. 8 is a diagram showing a three-dimensional shape of another anode-embedded blade that can be used for the split anode electrode of the plasma processing reactor according to the first embodiment of the present invention (part 4); 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極に用いることの可能な他のアノード埋込ブレードの立体形状を示す図である（その５）。FIG. 8 is a diagram showing a three-dimensional shape of another anode-embedded blade that can be used for the split anode electrode of the plasma processing reactor according to the first embodiment of the present invention (No. 5). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極に用いることの可能な他のアノード埋込ブレードの立体形状を示す図である（その６）。FIG. 10 is a diagram showing a three-dimensional shape of another anode-embedded blade that can be used for the split anode electrode of the plasma processing reactor according to the first embodiment of the present invention (No. 6). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタのカソード側に用いることの可能な他の構造を示す図である（その１）。It is a figure which shows the other structure which can be used for the cathode side of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention (the 1). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタのカソード側に用いることの可能な更に他の構造を示す図である（その２）。It is a figure which shows the other structure which can be used for the cathode side of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention (the 2). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタのカソード側に用いることの可能な更に他の構造を示す図である（その３）。It is a figure which shows the other structure which can be used for the cathode side of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention (the 3). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタのカソード側に用いることの可能な更に他の構造を示す図である（その４）。It is a figure which shows the other structure which can be used for the cathode side of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention (the 4). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの陽極と陰極との関係を説明する模式的な鳥瞰図である（その１）。It is a typical bird's-eye view explaining the relationship between the anode and cathode of the plasma processing reactor which concerns on the 1st Embodiment of this invention (the 1). 図２３の分割型アノード電極に接続される電気配線と分割型アノード電極のの固定方法を説明する模式的な鳥瞰図である。FIG. 24 is a schematic bird's-eye view illustrating a method of fixing the electric wiring connected to the divided anode electrode of FIG. 23 and the divided anode electrode. 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの陽極と陰極との関係を説明する他の模式的な鳥瞰図である（その２）。FIG. 6 is another schematic bird's-eye view for explaining the relationship between the anode and the cathode of the plasma processing reactor according to the first embodiment of the present invention (part 2). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの陽極と陰極との関係を説明する更に他の模式的な鳥瞰図である（その３）。FIG. 6 is still another schematic bird's-eye view for explaining the relationship between the anode and the cathode of the plasma processing reactor according to the first embodiment of the present invention (part 3). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの陽極と陰極との関係を説明する更に他の模式的な鳥瞰図である（その４）。FIG. 9 is still another schematic bird's-eye view for explaining the relationship between the anode and the cathode of the plasma processing reactor according to the first embodiment of the present invention (No. 4). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタにおいて、分割型アノード電極と分割型カソード電極を用いた場合の構成を説明する模式的な鳥瞰図である（その１）。FIG. 2 is a schematic bird's-eye view for explaining the configuration in the case where a split anode and split cathode are used in the plasma processing reactor according to the first embodiment of the present invention (No. 1). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタにおいて、分割型アノード電極と分割型カソード電極を用いた場合の他の構成を説明する模式的な鳥瞰図である（その２）。FIG. 6 is a schematic bird's-eye view for explaining another configuration in the case where the split anode and split cathode are used in the plasma processing reactor according to the first embodiment of the present invention (part 2). 本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタにおいて、分割型アノード電極と分割型カソード電極を用いた場合の更に他の構成を説明する模式的な鳥瞰図である（その３）。FIG. 9 is a schematic bird's-eye view for explaining still another configuration in the case where a split anode and split cathode are used in the plasma processing reactor according to the first embodiment of the present invention (No. 3). 本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの内部構造を示すの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the internal structure of the plasma processing reactor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに用いるアノード埋込ブレードの断面形状を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional shape of the anode embedding blade used for the plasma processing reactor which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに用いるアノード埋込ブレードの平面形状を示す図である。It is a figure which shows the planar shape of the anode embedding blade used for the plasma processing reactor which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

９l-1，９l-2，９l-3，９a〜９r…アノードメタル
１１a-1，１１a-2，１１a-3，１１b-1，１１b-2，１１b-3，１１d-1，１１d-2，１１d-3，１１e-1，１１e-2，１１e-3，１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１a〜１１r，１１aa〜１１ae，１１s，１１t，１１u〜１１x…アノード誘電体
１３…ＩＥＳ回路
１６j…グレーズ膜
２１…整流板
２２…ケース
２３…底板
２４，２４b；２４c；２４d-1，２４d-2，２４d-3，２４d-4，２４d-5；２４e…カソードメタル
２５，２５a，２５b…カソード誘電体
２６…パルス電源
２７…給気配管
２８…排気配管
２９…排気ポンプ
３１Ａ…陽極配線
３１Ｋ…陰極配線
３２…断熱材
３３…ヒータ
５１…コンタクトホール
５２l-1…コネクタ
５３l-1，５３l-2，５３l-3，…絶縁カバー
６１…第１の絶縁ジグ
６２…第２の絶縁ジグ
７１a-1，７１a-2，７１a-3…コンタクトホール
８１…等価陽極
８２…等価陰極
８３…ストリーマ
１３１…低電圧直流電源
１３２…コンデンサ
１３３…インダクタ
１３４…ＳＩサイリスタ
１３５…ＭＯＳＦＥＴ
１３６…ゲート駆動回路
１３７…ダイオード
１３９…負荷 9 l-1 , 9 l-2 , 9 l-3 , 9 a to 9 r ... Anode metal 11 a-1 , 11 a-2 , 11 a-3 , 11 b-1 , 11 b-2 , 11 b -3 , 11 d-1 , 11 d-2 , 11 d-3 , 11 e-1 , 11 e-2 , 11 e-3 , 11 l-1 , 11 l-2 , 11 l-3 , 11 a -11 r , 11 aa -11 ae , 11 s , 11 t , 11 u -11 x ... anode dielectric 13 ... IES circuit 16 j ... glaze film 21 ... rectifying plate 22 ... case 23 ... bottom plate 24, 24 b ; c ; 24 d-1 , 24 d-2 , 24 d-3 , 24 d-4 , 24 d-5 ; 24 e ... Cathode metal 25, 25 a , 25 b ... Cathode dielectric 26 ... Pulse power supply 27 ... Supply Air piping 28 ... Exhaust piping 29 ... Exhaust pump 31A ... Anode wiring 31K ... Cathode wiring 32 ... Heat insulation material 33 ... Heater 51 ... Contact hole 52l-1 ... Connector 53l-1 , 53l-2 , 53l-3 , ... Insulation cap Over 61 ... first insulating jig 62 ... second insulating jig 71 a-1, 71 a- 2, 71 a-3 ... contact hole 81 ... equivalent anode 82 ... equivalent cathode 83 ... streamer 131 ... low-voltage DC power supply 132 ... Capacitor 133 ... Inductor 134 ... SI thyristor 135 ... MOSFET
136 ... Gate drive circuit 137 ... Diode 139 ... Load

Claims (10)

複数の板状のアノード埋込ブレードの並列配置からなる分割型アノード電極と、
前記アノード埋込ブレードのそれぞれの一方の端部に対向して配置されたカソードと、
を備え、前記分割型アノード電極と前記カソード間に処理ガスを導入して、前記分割型アノード電極と前記カソード間に少なくとも形成されるプラズマ処理空間内にプラズマを生成し、前記アノード埋込ブレードのそれぞれは、板状のアノード誘電体と、該アノード誘電体の内部に埋め込まれたアノードメタルからなることを特徴とするプラズマ処理装置。 A split-type anode electrode comprising a parallel arrangement of a plurality of plate-like anode-embedded blades;
A cathode disposed opposite one end of each of the anode-embedded blades;
A plasma is generated in a plasma processing space formed at least between the divided anode electrode and the cathode by introducing a processing gas between the divided anode electrode and the cathode; and Each of the plasma processing apparatuses comprises a plate-like anode dielectric and an anode metal embedded in the anode dielectric. 前記アノードメタルは前記アノード誘電体の前記カソードに近い端面の側に偏在して埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the anode metal is unevenly embedded on an end face side of the anode dielectric close to the cathode. 3. 前記アノード誘電体の前記カソードに近い端面が片刃のくさび型をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an end surface of the anode dielectric close to the cathode has a single-edged wedge shape. 前記アノード誘電体の前記カソードに近い端面が両刃のくさび型をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an end surface of the anode dielectric close to the cathode has a double-edged wedge shape. 前記カソードが、複数の板状のカソード埋込ブレードの並列配置からなる分割型カソード電極であり、前記カソード埋込ブレードのそれぞれは、板状のカソード誘電体と、該カソード誘電体の内部に埋め込まれたカソードメタルからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。   The cathode is a divided cathode electrode composed of a parallel arrangement of a plurality of plate-like cathode embedded blades, and each of the cathode embedded blades is embedded in a plate-like cathode dielectric and the cathode dielectric. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is made of a cathode metal. 前記処理ガスとして窒素ガスを導入し、窒素ガスプラズマを前記プラズマ処理空間に生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein nitrogen gas is introduced as the processing gas to generate nitrogen gas plasma in the plasma processing space. 前記プラズマ処理空間が、大気圧であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing space is at atmospheric pressure. 前記プラズマ処理空間が、減圧状態であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。  The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing space is in a reduced pressure state. 整流板を、前記一方の端部に対向する前記アノード埋込ブレードの他方の端部側に更に配置し、前記整流板から、該他方の端部を介して前記カソードに向けて前記処理ガスを均一に導入することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。  A rectifying plate is further arranged on the other end side of the anode-embedded blade facing the one end, and the processing gas is directed from the rectifying plate toward the cathode through the other end. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is introduced uniformly. ＳＩサイリスタを使ったパルス電源を更に備え、該パルス電源から前記分割型アノード電極と前記カソード間にパルス電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。  The plasma according to claim 1, further comprising a pulse power source using an SI thyristor, wherein a pulse voltage is applied from the pulse power source between the split anode electrode and the cathode. Processing equipment.
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