JP5193641B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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（９_l-1，９_l-2，９_l-3；１１_l-1，１１_l-2，１１_l-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（９_l-1，；１１_l-1）、 第２のアノード埋込ブレード（９_l-2，；１１_l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９_l-3，；１１_l-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。

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（９_l-1，；１１_l-1）は板状の第１のアノード誘電体１１_l-1と、第１のアノード誘電体１１_l-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９_l-1から構成されている。第２のアノード埋込ブレード（９_l-2，；１１_l-2）は板状の第２のアノード誘電体１１_l-2と、第２のアノード誘電体１１_l-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９_l-2から構成されている。第３のアノード埋込ブレード（９_l-3，；１１_l-3）は板状の第３のアノード誘電体１１_l-3と、第３のアノード誘電体１１_l-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９_l-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１１_l-と、第２のアノード誘電体１１_l-2及び第３のアノード誘電体１１_l-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９_l-1、第２のアノードメタル９_l-2、及び第３のアノードメタル９_l-3は、それぞれ、第１のアノード誘電体１１_l-1、第２のアノード誘電体１１_l-2及び第３のアノード誘電体１１_l-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９_l-1、第２のアノードメタル９_l-2、及び第３のアノードメタル９_l-3は、それぞれ、第１のアノード誘電体１１_l-1、第２のアノード誘電体１１_l-2及び第３のアノード誘電体１１_l-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。

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（９_l-1，９_l-2，９_l-3；１１_l-1，１１_l-2，１１_l-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（９_l-1，９_l-2，９_l-3；１１_l-1，１１_l-2，１１_l-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（９_l-1，９_l-2，９_l-3；１１_l-1，１１_l-2，１１_l-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。

カソード（２４，２５）と分割型アノード電極（９_l-1，９_l-2，９_l-3；１１_l-1，１１_l-2，１１_l-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。

アノードメタル９_l-1，９_l-2，９_l-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。

アノードメタル９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-3の厚さの下限は、現実には、アノードメタル９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-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。

アノードメタル９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-3の長さを５００ｍｍ以上にしても構わない。アノードメタル９_l-1，９_l-2，９_l-3の長さが長くなった場合は、アノードメタル９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1、第２のアノードメタル９_l-2、及び第３のアノードメタル９_l-3が、それぞれ、第１のアノード誘電体１１_l-1、第２のアノード誘電体１１_l-2及び第３のアノード誘電体１１_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-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。

板状（ブレード状）のアノード誘電体１１_l-1，１１_l-2，１１_l-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（Ｍｇ_２Ａｌ_３（ＡｌＳｉ_５Ｏ_１８））、マグネシア（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）、シリカ（ＳｉＯ_２）等が使用可能である。典型的には、板状のアノード誘電体１１_l-1，１１_l-2，１１_l-3の厚さはアノードメタル９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-3の厚さが９〜１５０μｍ程度であれば、アノード誘電体１１_l-1，１１_l-2，１１_l-3の厚さは、０．９〜１．２ｍｍ程度の値に選ぶことが可能である。

板状のアノード誘電体１１_l-1，１１_l-2，１１_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-3が埋め込める長さであれば良く、アノードメタル９_l-1，９_l-2，９_l-3の長さが、例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度であれば、アノード誘電体１１_l-1，１１_l-2，１１_l-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１１_l-1，１１_l-2，１１_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1、第２のアノードメタル９_l-2、及び第３のアノードメタル９_l-3が、それぞれ、第１のアノード誘電体１１_l-1、第２のアノード誘電体１１_l-2及び第３のアノード誘電体１１_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-3の高さが１０ｍｍ〜３５ｍｍ程度であれば、アノード誘電体１１_l-1，１１_l-2，１１_l-3の高さは、例えば、２５ｍｍ〜７５ｍｍ程度に設定すれば良い。

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９_l-1，９_l-2，９_l-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（９_l-1，；１１_l-1）、 第２のアノード埋込ブレード（９_l-2，；１１_l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９_l-3，；１１_l-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。

図４及び図５は、第１のアノード埋込ブレード（９_l-1，；１１_l-1）、第２のアノード埋込ブレード（９_l-2，；１１_l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９_l-3，；１１_l-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（９_l-1，９_l-2，９_l-3；１１_l-1，１１_l-2，１１_l-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（９_l-1，；１１_l-1）のアノード誘電体１１_l-1の上部中央部には、アノードメタル９_l-1への電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１_l-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９_l-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５２_l-1がロウ付けされる。コネクタ５２_l-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５２_l-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５２_l-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５３_l-1により、被覆される。

図示を省略しているが、第２のアノード埋込ブレード（９_l-2，；１１_l-2）のアノード誘電体１１_l-2の上部中央部には、同様に、アノードメタル９_l-2への電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１_l-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９_l-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（９_l-1，；１１_l-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５３_l-2により、被覆される。更に、第３のアノード埋込ブレード（９_l-2，；１１_l-2）のアノード誘電体１１_l-2の上部中央部には、アノードメタル９_l-2への電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１_l-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９_l-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（９_l-1，；１１_l-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５３_l-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（９_l-1，；１１_l-1）、第２のアノード埋込ブレード（９_l-2，；１１_l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９_l-3，；１１_l-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（９_l-1，９_l-2，９_l-3；１１_l-1，１１_l-2，１１_l-3）が組み立てられる。

図６は、図１に示す第１のアノードメタル９_l-1、第２のアノードメタル９_l-2、及び第３のアノードメタル９_l-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。

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。

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。

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。

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。

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９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-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９_l-1，９_l-2，９_l-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。

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。

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Ｖ_Lのピーク値Ｖ_LP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。

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。

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Ｖ_c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９_l-1，９_l-2，９_l-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。

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Ｖ_c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Ｉ_L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Ｖ_L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Ｖ_AG（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示している。

（イ）まず、図９（ａ）に示すように、時刻ｔ₀にゲート信号Ｖ_c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Ｉ_Lが増加し始める。

（ロ）電流Ｉ_Lがピーク値Ｉ_LP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Ｖ_c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Ｉ_Lが減少するとともに、図９（ｄ）に示す電圧Ｖ_L及び図９（ｅ）に示す電圧Ｖ_AGが急激に上昇する。

（ハ）そして、時刻ｔ₃において図９（ｄ）に示す電圧Ｖ_L及び図９（ｅ）に示す電圧Ｖ_AGがそれぞれピーク値Ｖ_Lp及びピーク値Ｖ_AGpに達して、図９（ｃ）に示すように、電流Ｉ_L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Ｉ_Lが増加するとともに、図９（ｄ）に示す電圧Ｖ_L及び図９（ｅ）に示す電圧Ｖ_AGが急激に低下する。

（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Ｉ_Lが減少するとともに、図９（ｄ）に示す電圧Ｖ_L及び図９（ｅ）に示す電圧Ｖ_AGは０になる。

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。

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。

図１、図２及び図３（ａ）においては、第１のアノード誘電体１１_l-1と、第２のアノード誘電体１１_l-2及び第３のアノード誘電体１１_l-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９_a〜９_rが、それぞれアノード誘電体１１_a〜１１_r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。

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。

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１１_k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１１_k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９_kがアノード誘電体１１_k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１１_k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１１_k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１１_j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１１_j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９_jがアノード誘電体１１_j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１１_j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。

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０．３ｍｍ^Φ、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０．５ｍｍ^Φ、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３は、直径０．５ｍｍ^Φ、長さ２５０ｍｍのニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金に外径１ｍｍ^Φ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。

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。

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。

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。

図３（ａ）においては、第１のアノード誘電体１１_l-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１１_aa〜１１_ae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。

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１１_s及び１１_t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。

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１１_u〜１１_x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。

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２４_b；２４_c；２４_d-1，２４_d-2，２４_d-3，２４_d-4，２４_d-5；２４_e；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２４_b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２４_c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２４_d-1，２４_d-2，２４_d-3，２４_d-4，２４_d-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２４_eを真ん中に挟み、上下から２枚のカソード誘電体２５_a及びカソード誘電体２５_bで挟んで埋込構造としても良い。

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。

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１１_a-1，１１_a-2，１１_a-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１１_a-1，１１_a-2，１１_a-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１１_a-1，１１_a-2，１１_a-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１１_a-1，１１_a-2，１１_a-3を挿入して固定している。

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１１_a-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１１_a-1に矩形のコンタクトホール７１_a-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７１_a-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１１_a-2の上部の両端部には、アノード誘電体１１_a-2に矩形のコンタクトホール７１_a-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７１_a-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１１_a-3の上部の両端部には、アノード誘電体１１_a-3にコンタクトホール７１_a-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７１_a-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。

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１１_b-1，１１_b-2，１１_b-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１１_b-1，１１_b-2，１１_b-3を固定すれば良い。

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１１_d-1，１１_d-2，１１_d-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１１_d-1，１１_d-2，１１_d-3を固定すれば良い。

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１１_e-1，１１_e-2，１１_e-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１１_e-1，１１_e-2，１１_e-3を固定すれば良い。

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。

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（２５_s-1，２５_s-2，２５_s-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（２５_s-1，２５_s-2，２５_s-3，２５_s-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。

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２５_s-1と、第１のカソード誘電体２５_s-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２５_s-2と、第２のカソード誘電体２５_s-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２５_s-3と、第３のカソード誘電体２５_s-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２５_s-1、第２のカソード誘電体２５_s-2、第３のカソード誘電体２５_s-3（更には第３のカソード誘電体２５_s-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２５_s-1、第２のカソード誘電体２５_s-2及び第３のカソード誘電体２５_s-3の厚さ方向における中央部に埋め込まれている。

図２８〜図３０から分かるように、分割型アノード電極（１１_d-1，１１_d-2，１１_d-3，）と分割型カソード電極（２５_s-1，２５_s-2，２５_s-3,２５_s-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。

図２８〜図３０に示すように、分割型アノード電極（１１_d-1，１１_d-2，１１_d-3，）と分割型カソード電極（２５_s-1，２５_s-2，２５_s-3,２５_s-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。

更に、図２８〜図３０に示すように、分割型アノード電極（１１_d-1，１１_d-2，１１_d-3，）と分割型カソード電極（２５_s-1，２５_s-2，２５_s-3,２５_s-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。

（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。

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９_l-1，９_l-2，９_l-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。

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９_l-1，９_l-2，９_l-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。

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。

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。

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。

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１１_k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１１_k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９_kがアノード誘電体１１_k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１１_kの外形は、高さが３０ｍｍで、長さが２５０ｍｍであり、アノード誘電体１１_k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１１_j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１１_j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９_jがアノード誘電体１１_j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１１_jの外形は、高さが３０ｍｍで、長さが２５０ｍｍである。

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０．３ｍｍ^Φ、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０．５ｍｍ^Φ、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０．５ｍｍ^Φ、長さ２５０ｍｍのニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金に外径１ｍｍ^Φ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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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２５_s-1，２５_s-2，２５_s-3，２５_s-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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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）。 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）。 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）。 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）。 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）。 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）。 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）。 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）。 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）。 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）。 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）。 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。 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）。 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）。 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）。 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）。 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）。 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）。 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。 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。 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。

符号の説明

９_l-1，９_l-2，９_l-3，９_a〜９_r…アノードメタル
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…アノード誘電体
１３…ＩＥＳ回路
１６_j…グレーズ膜
２１…整流板
２２…ケース
２３…底板
２４，２４_b；２４_c；２４_d-1，２４_d-2，２４_d-3，２４_d-4，２４_d-5；２４_e…カソードメタル
２５，２５_a，２５_b…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
５２_l-1…コネクタ
５３_l-1，５３_l-2，５３_l-3，…絶縁カバー
６１…第１の絶縁ジグ
６２…第２の絶縁ジグ
７１_a-1，７１_a-2，７１_a-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

Claims (10)

1. 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電界印加方向に埋め込まれた薄膜状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。
2. 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。
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。
4. 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。
5. 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の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
6. 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の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
7. 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の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
8. 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の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
9. 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の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
10. 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の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。