JP5331355B2

JP5331355B2 - プラズマ処理装置

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Publication number: JP5331355B2
Application number: JP2008076800A
Authority: JP
Inventors: 高幸関谷; 健佐久間
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2028-03-24
Also published as: JP2009117331A

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の処理の均一性の改良に関する。

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、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、（イ）複数の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第１系列アノードユニット、この第１系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／２周期ずれた位置に交互に挿入された第２系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第２系列アノードユニットを有する複系列分割型アノード電極と、（ロ）複系列分割型アノード電極の配列方向と平行な表面を有し、複系列分割型アノード電極に対向して配置されたカソードとを備えるプラズマ処理装置であることを要旨とする。ここで、複系列分割型アノード電極とカソード間に処理ガスを導入し、第１系列アノードユニットと第２系列アノードユニットのそれぞれに、同一繰り返し周波数で互いに位相の異なるパルスを印加して、複系列分割型アノード電極とカソード間にプラズマを生成する。

本発明の他の態様は、（イ）複数の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第１系列アノードユニット、この第１系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／３周期ずれた位置に交互に挿入された複数の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第２系列アノードユニット、この第２系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／３周期ずれた位置に交互に挿入された複数の第３系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第３系列アノードユニットを有する複系列分割型アノード電極と、（ロ）複系列分割型アノード電極の配列方向と平行な表面を有し、複系列分割型アノード電極に対向して配置されたカソードとを備えるプラズマ処理装置であることを要旨とする。ここで、複系列分割型アノード電極とカソード間に処理ガスを導入し、第１系列アノードユニット、第２系列アノードユニット及び第３系列アノードユニットのそれぞれに、同一繰り返し周波数で互いに位相の異なるパルスを印加して、複系列分割型アノード電極とカソード間にプラズマを生成する。

本発明の更に他の態様は、（イ）ｎを２以上の正の整数として、複数のアノードセグメントを同一の空間周波数で１次元方向に並列に配置してなるアノードユニットを、ｎ系列、１次元方向に沿って順次周期的に組み合わせてなる複系列分割型アノード電極と、（ロ）複系列分割型アノード電極の配列方向と平行な表面を有し、複系列分割型アノード電極に対向して配置されたカソードとを備えるプラズマ処理装置であることを要旨とする。ここで、ｎ系列のアノードユニットは、空間周波数に対応する周期を１／ｎ等分した位置毎に順次挿入され、複系列分割型アノード電極とカソード間に処理ガスを導入し、ｎ系列のそれぞれのアノードユニットに同一繰り返し周波数で互いに位相の異なるパルスを印加して、複系列分割型アノード電極とカソード間にプラズマを生成する。

本発明の更に他の態様は、（イ）端部を同一平面に揃え、同一方向に延伸する複数のアノードセグメントをマトリクス状に配列した複系列分割型アノード電極と、（ロ）アノードセグメントの延伸方向に直交する表面を有し、端部がなす平面に対向して配置されたカソードとを備えるプラズマ処理装置であることを要旨とする。ここで、マトリクスにおいて、隣接するセグメントが互いに異なる系列に属するように、複数のアノードセグメントを複数の系列のアノードユニットに割り当て、複系列分割型アノード電極とカソード間に処理ガスを導入し、異なる系列のアノードユニットに、同一繰り返し周波数で互いに位相の異なるパルスを印加して、複系列分割型アノード電極とカソード間にプラズマを生成する。

本発明によれば、大気圧・窒素中の放電が容易で、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〜第７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。

先ず、以下に示す第１〜第７の実施の形態に例示した発明の説明の前に、本発明者の一人は、特願２００７−０８０２９１号（以下において「先願」という。）において提案した、図４２に示すような単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）を備えるプラズマ処理装置を説明する。

この先願に係るプラズマ処理装置は、図４２に示すような複数の板状（ブレード状）のアノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eを並列配置して、単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）を構成し、この単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）をカソードメタル２４に対向して配置した電極構造より、ストリーマ放電を実現する。詳細な構造の図示は省略するが、図４３に示すプラズマ処理装置の複数のアノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eは、それぞれ板状のアノード誘電体と、アノード誘電体の内部にそれぞれ埋め込まれた板状（薄膜状）のアノードメタルから構成されている。アノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの断面形状は、例えば、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、アノードメタルは、それぞれ、アノード誘電体の厚さ方向における中央部に埋め込まれている。更に、アノードメタルは、それぞれ、アノード誘電体のカソードメタル２４に近い端面の側に偏在（局在）して埋め込まれている。

先願において説明したように、このプラズマ処理装置は、例えば、箱形のケースとケースの下方に位置する底板とで、バッチ式の反応容器（チャンバ）を構成している。ケースの上部には、処理ガスを導入する給気配管が接続されている。一方、ケースの下方には、ケースの内部を真空に排気する真空排気系が接続、若しくは、スリット状の開口部（隙間）を設け、上面の給気配管から給気された処理ガスが排気可能なようになっており、プラズマ処理装置のプラズマ処理リアクタの処理圧力は大気圧、若しくは大気圧に近い減圧状態の圧力である。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が、従来、解離エネルギが他のガス分子に比して大きく、これまで安定なプラズマ生成が難しかった窒素（Ｎ₂）分子を処理ガスとして採用可能である。単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）とカソードメタル２４と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と単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）とは陽極配線３１Ａで接続され、パルス電源２６とカソードメタル２４とは陰極配線３１Ｋで接続されている。

先願において提案したように、図４３に示したプラズマ処理装置のプラズマ放電空間の大きさは、処理対象物（サンプル）に応じて適宜設計すれば良い事項であるが、典型的な例では、アノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e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）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０ｍｍ、左右方向に０ｍｍ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。

先願において提案したように、図４３に示したプラズマ処理装置のパルス電源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と単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）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５０〜０ｎｓの電気パルスをカソードメタル２４と単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）との間に繰り返し印加する。図４３に示したプラズマ処理装置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。図４３に示したプラズマ処理装置のような単系列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、単系列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、図４３に示した単系列分割型アノード電極によるプラズマ放電空間には、アノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの配列の周期性に対応した電界強度の分布が存在する。即ち、アノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの先端の直下の電界強度は強いが、それぞれのアノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの配列の中央部の電界強度が弱いという強度分布が存在する。このため、アノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの先端の直下には、プラズマストリーマが直接照射されるホットスポット（ゾーン）が生じ、それぞれのアノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの配列の中央部の直下には、プラズマストリーマが弱い若しくは、直接照射されないコールドスポット（ゾーン）が生じるため、均一な表面処理ができないという問題が生じることが分かった。

図４３に示したような、プラズマ処理装置において、プラズマ放電空間の全体に渡り安定放電させるためには、それぞれのアノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの先端に電界集中が起こるようにする必要があり、アノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの相互の間の距離が必要である。アノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの配列のピッチを短くすると、アノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの先端の電界集中による電界強度が低くなるために部分的に放電できなくからである。そのため、それぞれのアノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eと対向するサンプル（処理対象）には、ホットスポット（ゾーン）とコールドスポット（ゾーン）が周期的に交互配置されようなプラズマ照射のムラができる。ホットスポット（ゾーン）とコールドスポット（ゾーン）が周期的に交互配置されるようなプラズマ照射下で、サンプル（処理対象）に対する表面処理を均一に実施するためには、サンプル（処理対象）をアノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの先端に対機械的に対的移動する必要があり、プラズマ処理リアクタの構造が複雑化し、製造コストが高くなる。

説明の単純化のため、図４３に示したそれぞれのアノードセグメント１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eを、半径ｒ₀の円柱状の金属からなるアノード線１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eで近似し、その等電位線を図４４−４６に示す。図４４は、それぞれのアノード線１０_a，１０_b，…とカソードメタル２４との距離ｈ１を一定にし、アノード線１０_a，１０_b，…が線間隔ｗ１で連続に並んでいる場合の等電位線を示す。アノード線１０_a，１０_bの直下の電界強度が強く、アノード線１０_a，１０_bの直下にプラズマストリーマが直接照射されるホットスポット（ゾーン）が生じ、アノード線１０_a，１０_bの配列の中央部の直下の電界強度が弱く、アノード線１０_a，１０_bの配列の中央部の直下には、プラズマストリーマが弱い若しくは、直接照射されないコールドスポット（ゾーン）が生じることが分かる。

図４５は、それぞれのアノード線１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eとカソードメタル２４との距離ｈ２＝ｈ１を一定にし、アノード線１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eが図４４の線間隔ｗ１より狭い線間隔ｗ２（ｗ１＞ｗ２）で、連続に並べた場合の等電位線であり、アノード線１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの配列のピッチを小さくして、アノード線１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの相互の間隔を近づけると等電位線分布は円形成分より波状曲線成分が多い分布になり、更に配列のピッチを小さくすると、カソードメタル２４の表面に平行な直線成分が多い分布になる。

図４６に示すように、アノード線１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの配列のピッチを小さくした場合には、両端のアノード線１０_a，１０_e近傍の等電位線の曲率半径ｒ３よりも、中央のアノード線１０_b，１０_ｃ，１０_d近傍の等電位線の曲率半径ｒ２の方が大きい（ｒ３＜ｒ２）。曲率半径が大きくなることは、電界集中の度合いが小さくなることを意味し、つまり電界強度が小さくなることを意味する。したがって、単純に、アノード線１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eの配列のピッチを小さくした場合には、中央の電位分布の方が、両端の電位分布に比し、放電しづらくなる。つまり、両端のアノード線１０_a，１０_eは強く放電するが、中３本のアノード線１０_b，１０_ｃ，１０_dの放電は弱いことになる。極端な場合は、中３本のアノード線１０_b，１０_ｃ，１０_dは放電しなくなる。例えば大気圧下の場合、間隔ｗと高さｈの比が１．５以下になると図４６のような現象が起こる。

なお、説明の簡単化のため、図４４−４６では、半径ｒ₀の円柱状の金属からなるアノード線１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_eで近似し、その等電位線を示したが、アノード電極形状が円柱状以外のブレード形状等他の形状であっても、図４４−４６と同様な電位分布となる。したがって、どのようなアノード電極形状であっても、アノード電極の配列のピッチを単純に小さくした場合には、両端のアノード電極は強く放電するが、両端以外の中央部側のアノード電極の放電は弱くなり、極端な場合は、中央部側のアノード電極が放電しなくなることは同様であり、サンプル（処理対象）の表面処理を均一に実施することができないことが分かった。

このため、本発明者らは、多くの実験と検討を加え、以下に示す第１〜第７の実施の形態に例示したような、新たな分割型アノード電極（以下において「複系列分割型アノード電極」という。）を実現したものである。

なお、以下に示す第１〜第７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、ケース２２の側面の下部には、処理ガスを排気する排気配管２８が接続され、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。

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。

図１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。そして、図２の鳥瞰図が詳細に示すように、プラズマ処理リアクタの内部において、図１に示した整流板２１の下方には、２系列アノードセグメントの周期的並列配置を組み合わせた複系列分割型アノード電極（２系列分割型アノード電極）が配置されている。

即ち、複数の板状（ブレード状）の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，１１_c，１１_d，１１_e）と、この第１系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／２周期ずれた位置に交互に挿入された複数の板状（ブレード状）の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，１２_c，１２_d，１２_e）とで、第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）が構成されている。図１及び図２では、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，１１_c，１１_d，１１_eとして、５枚の板状の第１系列アノードセグメントが並列に等間隔で配置された構造が、第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，１２_c，１２_d，１２_eとして、５枚の板状の第２系列アノードセグメント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第１系列及び第２系列アノードセグメントの枚数がそれぞれ５枚に限定される理由はなく、４枚以下、又は６枚以上等、互いに１／２周期ずれた位置に交互に挿入されるトポロジーを維持して、アノードセグメントの枚数を適宜増減することが可能である。

第１の実施の形態に係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１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１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１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１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）、若しくは８０〜７０ｋＰａ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２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）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。なお、反応容器の内部を大気圧（１０１ｋＰａ）とする場合には、排気ポンプ２９を省略し、シャワー状に給気された処理ガスが、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ような構成としても構わない。

「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。

図３及び図５は、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，…１１_eに第１陽極配線３１Ａ₁を、第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，…１２_eに第２陽極配線３１Ａ₂を接続する構造の具体例を示す。図５に示すように、アノードセグメント１１_eのアノード誘電体の上部中央部には、第１系列のアノードメタル７_eへの電気的接続を可能にするように、アノード誘電体に矩形のコンタクトホール５１_eが開口され、第１系列のアノードメタル７_eの一部が露出している。このコンタクトホール５１_eに銅（Ｃｕ）からなるコネクタ５２_eがロウ付けされる。コネクタ５２_e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_eに先端を露出した絶縁被覆電線からなる第１陽極配線３１Ａ₁が半田付けされる。このコネクタ５２_eと絶縁被覆電線からなる第１陽極配線３１Ａ₁との半田付けの箇所は、絶縁カバー５３_eにより、被覆される。

図示を省略しているが、他のアノードセグメント１１_a，１１_b，…１１_d；１２_a，１２_b，…１２_eのアノード誘電体の上部中央部にも、同様に、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_d、第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…８_eへの電気的接続を可能にするように、アノード誘電体に矩形のコンタクトホールが開口され、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_d、第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…８_eの一部が露出している。このコンタクトホールにアノードセグメント１１_e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第１陽極配線３１Ａ₁及び第２陽極配線３１Ａ₂がそれぞれ半田付けされる。このコネクタと絶縁被覆電線からなる第１陽極配線３１Ａ₁及び第２陽極配線３１Ａ₂との半田付けの箇所は、図３に示すように、絶縁カバーにより、被覆される。第１陽極配線３１Ａ₁及び第２陽極配線３１Ａ₂を剛性のある分岐配線で構成すれば、この第１陽極配線３１Ａ₁及び第２陽極配線３１Ａ₂を介して、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，…１１_e及び第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，…１２_eが、互いに１／２周期ずれたトポロジーで、等間隔で並列に固定され、図３に示すような、２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）が組み立てられる。

図３及び図４に詳細に示すように、２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）を構成する第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，…，１１_eは、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，…，１１_eの外形をそれぞれ決定する板状のアノード誘電体と、アノード誘電体の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…７_eから構成されている。第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，…，１２_eは、第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，…，１２_eの外形をそれぞれ決定する板状のアノード誘電体と、アノード誘電体の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eから構成されている。

図３から分かるように、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，…，１１_e及び第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，…，１２_e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系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_eは、それぞれ、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，…，１１_eの外形を決定しているアノード誘電体の厚さ方向における中央部に埋め込まれている。その際、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_eは、それぞれ、対応するアノード誘電体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。同様に、第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eは、それぞれ、第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，…，１２_eの外形を決定しているアノード誘電体の厚さ方向における中央部に埋め込まれ、第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eは、それぞれ、対応するアノード誘電体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。

図１及び図２に示したように、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、パルス電源２６と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）とは第１陽極配線３１Ａ₁で接続され、パルス電源２６と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）とは第２陽極配線３１Ａ₂で接続され、パルス電源２６とカソードメタル２４とは陰極配線３１Ｋで接続されている。図１及び図２に示したような２系列のアノード側配線をすることにより、図６及び図７にその一部を模式的に示すように、プラズマ処理リアクタの内部のカソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）に第１の電気パルスを印加してカソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させ、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）に、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第２の電気パルスを印加してカソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させることができる。

図６では、図４４−４６と同様に、説明の単純化のため、図１−３に示したそれぞれのアノードメタル７_a，８_a，７_b，８_b，７_ｃ，…を、紙面の奥に紙面に対し垂直に延伸する円柱状の金属からなるアノード線７_a，８_a，７_b，８_b，７_ｃ，…で近似している。図６に示すように、アノード線７_a，８_a，７_b，８_b，７_ｃ，…の間隔を、図４４−４６に示した参考例に係るプラズマリアクタの間隔まで近づけても、図１−３のように結線し、第１系列のアノード電極（７_a，７_b，７_c，…）に第１の電気パルスを印加し、第２系列アノードユニット（８_a，８_b，…）に、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第２の電気パルスを印加することで、電界分布の不均一を解消し、放電空間の全体を均一にプラズマ照射できることが分かる。なお、図６では、アノード電極を円柱状の金属で近似したが、図７に示すような断面が長方形となる平板状のアノード電極でも同様なことは勿論である。図６及び図７に示すように、位相の異なる２系列のパルスを用いて、カソード（２４，２５）と２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）の間にプラズマを発生させ、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の表面を均一に処理できる。

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。第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_e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系列アノードセグメント１１_a，１１_b，…，１１_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eがそれぞれ５枚ずつ交互に並列に等間隔で配置された構造が示されているが、１／２周期ずれた相互関係を維持して、２系列アノードセグメントの配列のピッチ、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、アノードセグメントの配列のピッチは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８（ａ）に示すように、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第１の電気パルスを、カソードメタル２４と第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_dとの間に繰り返し印加する。更に、図８（ｂ）に示すように、パルス電源２６は、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／２周期異なり、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第２の電気パルスを、カソードメタル２４と第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_dとの間に繰り返し印加する。図８（ａ）及び（ｂ）において、第１の電気パルス及び第２の電気パルスのパルス幅は、半値幅で５０〜３００ｎｓ程度である。

第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれは、１／２周期に限定されない。図９に示すように、１／２周期以下の短い位相のずれでも、図６−７に示したような電位分布の重畳が可能となるので、図４４−４６に示した参考例に係るプラズマリアクタのアノード電極間隔以下に、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_eと第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eとを近づけても、電界分布の不均一が生じず、放電空間の全体を均一にプラズマ照射できる。図９（ａ）は、カソードメタル２４と第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_dとの間に印加する第１の電気パルスの波形を示す。図９（ｂ）では、図９（ａ）に示した第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／２周期より小さな位相ずれの第２の電気パルスを、カソードメタル２４と第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_dとの間に繰り返し印加することを示している。図９（ａ）及び（ｂ）においても、第１の電気パルス及び第２の電気パルスのパルス幅は、半値幅で５０〜３００ｎｓ程度である。図９のようなパルス制御をし、第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれ（遅延時間）が、第１の電気パルスで生成されたプラズマの活性種の寿命よりも短いタイミングになるように選べば、放電電圧を図８の場合より低くしても放電できるため、処理対象物（サンプル）３０に対して同じ効果を少ない電力で達成できる。

パルス電源２６には、２系列の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２系列誘導エネルギ蓄積型電源回路（以下、「２系列ＩＥＳ回路」と言う。）を採用することが、高速スイッチングを実現する上で望ましい。２系列ＩＥＳ回路は、２系列の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２系列のターンオフを行い、２系列のＳＩサイリスタのターンオフによりそれぞれの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、２系列ＩＥＳ回路の基礎となる「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。

先ず、図１０を参照して、２系列ＩＥＳ回路（パルス電源）の構成について説明する。２系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0を備える。低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅは、２系列ＩＥＳ回路が発生させる第１及び第２の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、後述する第１のインダクタＬ1又は第２のインダクタＬ2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Ｖ0の電圧Ｅは数１０Ｖであることが許容される。電圧Ｅの下限は後述する第１のＳＩサイリスタSITh1又は第２のＳＩサイリスタSITh2のラッチング電圧以上で決定される。２系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0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。図示を省略しているが、２系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0に並列接続されるコンデンサを備えるようにすることが好ましい。並列接続されるコンデンサは、低電圧直流電源Ｖ0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Ｖ0の放電能力を強化する。

更に、図１０に示すように、２系列ＩＥＳ回路は、ゲート駆動回路１３６と、第１の電気パルスを生成する第１のインダクタＬ1、第１のＳＩサイリスタSITh1、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1、第１のダイオードD1、及び第２の電気パルスを生成する第２のインダクタＬ2、第２のＳＩサイリスタSITh2、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2、第２のダイオードD2とを備える。２系列ＩＥＳ回路では、第１の電気パルスを生成するために、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第１のインダクタＬ1の一端とが接続され、第１のインダクタＬ1の他端と第１のＳＩサイリスタSITh1のアノードとが接続され、第１のＳＩサイリスタSITh1のカソードと第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1のドレインとが接続され、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1のソースと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又、２系列ＩＥＳ回路では、第１のＳＩサイリスタSITh1のゲートと第１のダイオードD1のアノードとが接続され、第１のダイオードD1のカソードと第１のインダクタＬ1の一端（低電圧直流電源Ｖ0の正極）とが接続される。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1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。

同様に、第２の電気パルスを生成するために、図１０に示すように、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第２のインダクタＬ2の一端とが接続され、第２のインダクタＬ2の他端と第２のＳＩサイリスタSITh2のアノードとが接続され、第２のＳＩサイリスタSITh2のカソードと第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2のドレインとが接続され、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2のソースと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又、２系列ＩＥＳ回路では、第２のＳＩサイリスタSITh2のゲートと第２のダイオードD2のアノードとが接続され、第２のダイオードD2のカソードと第２のインダクタＬ2の一端（低電圧直流電源Ｖ0の正極）とが接続される。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2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。

第１の電気パルスを生成する第１のＳＩサイリスタSITh1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。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第１ゲート信号Ｖ_c1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。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1の耐圧は低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅより高いことを要する。第１のダイオードD1は、第１のＳＩサイリスタSITh1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、第１のＳＩサイリスタSITh1のゲートに正バイアスを与えた場合に第１のＳＩサイリスタSITh1が電流駆動とならないようにするために設けられる。第１のインダクタＬ1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、第１の負荷１３９ａが並列接続される。第１の負荷１３９ａは、図１のカソードメタル２４と第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_eとの間が対応する。ゲート駆動回路１３６が第１ゲート信号Ｖ_c1を第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1に印加することにより、図１１に示すように、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1がターンオンし、これにより、第１のＳＩサイリスタSITh1が導通状態となり、第１のインダクタＬ1に電流ｉ1が流れ、これにより第１の負荷１３９ａに出力１のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第１のインダクタＬ1として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第１の負荷１３９ａを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第１の電気パルスを得ることができる。

同様に、第２の電気パルスを生成する第２のＳＩサイリスタSITh2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。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第２ゲート信号Ｖ_c2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。ゲート駆動回路１３６は、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1に与える第１ゲート信号Ｖ_c1から一定の遅延時間を有して、第２ゲート信号Ｖ_c2を、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2に印加する。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2の耐圧は低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅより高いことを要する。第２のダイオードD2は、第２のＳＩサイリスタSITh2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、第２のＳＩサイリスタSITh2のゲートに正バイアスを与えた場合に第２のＳＩサイリスタSITh2が電流駆動とならないようにするために設けられる。第２のインダクタＬ2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、第２の負荷１３９ｂが並列接続される。第２の負荷１３９ｂは、図１のカソードメタル２４と第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eとの間が対応する。ゲート駆動回路１３６が、第２ゲート信号Ｖ_c2を第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2に印加することにより、図１１に示すように、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2がターンオンし、これにより、第２のＳＩサイリスタSITh2が導通状態となり、第２のインダクタＬ2に電流ｉ2が流れ、これにより第２の負荷１３９ｂに出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第２のインダクタＬ2として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第２の負荷１３９ｂを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第２の電気パルスを得ることができる。

パルス電源２６がカソードメタル２４と第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_dとの間に印加する第１の電気パルスの電圧波形及び電流波形の一例を図１２に示す。図１２には、第１の電気パルスの電圧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。図示を省略しているが、パルス電源２６がカソードメタル２４とカソードメタル２４と第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_dとの間に印加する第２の電気パルスのそれぞれの電圧波形及び電流波形も、図１２に示したものと同様であることは勿論である。

続いて、図１３を参照して、２系列ＩＥＳ回路の第１の電気パルスを生成する動作について説明する。図１３は、上から順に、（ａ）第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1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）第１のＳＩサイリスタSITh1の導通状態の時間（横軸）に対する変化、（ｃ）第１のインダクタＬ1に流れる電流Ｉ_Lの時間（横軸）に対する変化、（ｄ）第１のインダクタＬ1の両端に発生する電圧Ｖ_Lの時間（横軸）に対する変化、（ｅ）第１のＳＩサイリスタSITh1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）先ず、図１３（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、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1のドレイン・ソース間は導通状態となる。これにより、第１のＳＩサイリスタSITh1のゲートがアノードに対して正バイアスされるので、図１３（ｂ）に示すように、第１のＳＩサイリスタSITh1のアノード・カソード（Ａ−Ｋ）間は導通状態となり、図１３（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１３（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、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1のドレイン・ソース間が非導通状態となり、図１３（ｂ）に示すように、第１のＳＩサイリスタSITh1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１３（ｂ）に示すように、時刻ｔ₂から時刻ｔ₃にかけて、第１のＳＩサイリスタSITh1における空乏層の拡大に同期して、図１３（ｃ）に示すように、電流Ｉ_Lが減少するとともに、図１３（ｄ）に示す電圧Ｖ_L及び図１３（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１３（ｄ）に示す電圧Ｖ_L及び図１３（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１３（ｃ）に示すように、電流Ｉ_Lの向きが反転する。その後は、図１３（ｂ）に示すような時刻ｔ₃から時刻ｔ₄にかけて、第１のＳＩサイリスタSITh1における空乏層の縮小に同期して、図１３（ｃ）に示すように、電流Ｉ_Lが増加するとともに、図１３（ｄ）に示す電圧Ｖ_L及び図１３（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１３（ｂ）に示すように、第１のＳＩサイリスタSITh1が非導通状態となると、図１３（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１３（ｄ）に示す電圧Ｖ_L及び図１３（ｅ）に示す電圧Ｖ_AGは０になる。

２系列ＩＥＳ回路を用いて、第２の電気パルスを生成する動作は、図１３において、上から順に、（ａ）第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2に与えられる第２ゲート信号Ｖ_c2の時間（横軸）に対する変化、（ｂ）第２のＳＩサイリスタSITh2の導通状態の時間（横軸）に対する変化、（ｃ）第２のインダクタＬ2に流れる電流Ｉ_Lの時間（横軸）に対する変化、（ｄ）第２のインダクタＬ2の両端に発生する電圧Ｖ_Lの時間（横軸）に対する変化、（ｅ）第２のＳＩサイリスタSITh2のアノード・ゲート間の電圧Ｖ_AG（縦軸）の時間（横軸）に対する変化と読み替えれば同様である。重複した説明を省略するが、ゲート駆動回路１３６が、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1に与える第１ゲート信号Ｖ_c1から一定の遅延時間を有して、第２ゲート信号Ｖ_c2を、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2に印加することにより、図１１に示すように、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2がターンオンし、これにより、第２のＳＩサイリスタSITh2が導通状態となり、出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。

図１４は、図１に示す第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_d及び第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，…１２_e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１４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１４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。

このようにして、カソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）に第１の電気パルスを印加し、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）に、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第２の電気パルスを印加することにより、図１５に示したように、カソードメタル２４と２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）の間に密度の高いファインストリーマプラズマを発生させることができる。

パルス電源２６は、図１０に示した２系列ＩＥＳ回路に限定されるものではない。図１６に示すような絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いた２系列パルス回路でも可能である。図１６に示すように、この２系列パルス回路は、ゲート駆動回路１３６と、第１の電気パルスを生成する第１のインダクタＬ1、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1、第１のフリーホイールダイオードFWD1、第１のゲート抵抗Ｒg1、及び第２の電気パルスを生成する第２のインダクタＬ2、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2、第２のフリーホイールダイオードFWD2、第２のゲート抵抗Ｒg2とを備える。

図１６に示す２系列パルス回路では、第１の電気パルスを生成するために、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第１のインダクタＬ1の一端とが接続され、第１のインダクタＬ1の他端と第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1のコレクタとが接続され、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1のエミッタと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又、２系列パルス回路では、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1のエミッタと第１のフリーホイールダイオードFWD1のアノードが接続され、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1のコレクタと第１のフリーホイールダイオードFWD1のカソードが接続され、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1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。

同様に、図１６に示すように、２系列パルス回路では、第２の電気パルスを生成するために、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第２のインダクタＬ2の一端とが接続され、第２のインダクタＬ2の他端と第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2のコレクタとが接続され、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2のエミッタと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又、２系列パルス回路では、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2のエミッタと第２のフリーホイールダイオードFWD2のアノードが接続され、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2のコレクタと第２のフリーホイールダイオードFWD2のカソードが接続され、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2のゲートには、ゲート駆動回路１３６が接続される。

第１の電気パルスを生成する第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1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。第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第１ゲート信号Ｖ_c1に応答してコレクタ・エミッタ間の導通状態が変化するスイッチング素子である。第１のインダクタＬ1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、第１の負荷１３９ａが並列接続される。第１の負荷１３９ａは、図１のカソードメタル２４と第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_eとの間が対応する。ゲート駆動回路１３６が第１ゲート信号Ｖ_c1を第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1に印加することにより、図１７に示すように、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1がターンオンし、第１のインダクタＬ1に電流ｉ1が流れ、これにより第１の負荷１３９ａに出力１のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第１のインダクタＬ1として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第１の負荷１３９ａを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第１の電気パルスを得ることができる。

同様に、第２の電気パルスを生成する第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2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。第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第２ゲート信号Ｖ_c2に応答してコレクタ・エミッタ間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ゲート駆動回路１３６は、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1に与える第１ゲート信号Ｖ_c1から一定の遅延時間を有して、第２ゲート信号Ｖ_c2を、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2に印加する。第２のインダクタＬ2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、第２の負荷１３９ｂが並列接続される。第２の負荷１３９ｂは、図１のカソードメタル２４と第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eとの間が対応する。ゲート駆動回路１３６が、第２ゲート信号Ｖ_c2を第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2に印加することにより、図１７に示すように、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2がターンオンし、第２のインダクタＬ2に電流ｉ2が流れ、これにより第２の負荷１３９ｂに出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第２のインダクタＬ2として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第２の負荷１３９ｂを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第２の電気パルスを得ることができる。

図１、図３及び図５等においては、アノードセグメント（アノード誘電体）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、アノードセグメント（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１８に示すような種々のアノードセグメント（アノード誘電体）１１_j1〜１１_j18の断面形状であっても良い。なお、図１８では、第１系列のアノードメタル７_j1〜７_j18についてのみ、その断面形状を図示しているが、第２系列のアノードメタルについても、図１８に示した第１系列のアノードメタル７_j1〜７_j18と同様な種々のアノードセグメント（アノード誘電体）の断面形状が採用可能であることは勿論である。図１８では、第１系列のアノードメタル７_j1〜７_j18のそれぞれが、対応する第１系列アノードセグメント（アノード誘電体）１１_j1〜１１_j18に埋め込まれた構造を示しているが、第２系列のアノードメタルも同様に、対応する第２系列アノードセグメント（アノード誘電体）に埋め込まれている。

図１８に示した種々のアノードセグメント（アノード誘電体）１１_j1〜１１_j18のいずれかと同様な構造のアノードセグメントを周期的に配列して、２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）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、又は大気圧に近い減圧下で、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。

図１８に示すような種々のアノードセグメント（アノード誘電体）の断面形状であっても、これらのアノードセグメント（アノード誘電体）を周期的に配列し、２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）の構造を実現することにより、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、図１８に示すように、アノードメタル７_j1〜７_j18のそれぞれが、対応するアノードセグメント（アノード誘電体）１１_j1〜１１_j18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。

第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_e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。

第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eの厚さは、例えば約５〜８００μｍ程度、更に約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。第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_e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。第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eの厚さの下限は、現実には、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eの製造技術に依存する。このため、工業的な見地からは、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eの厚さは、８〜５０μｍ程度、更に８〜２０μｍの範囲の厚さがより好ましい。

第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_e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、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eの長さを５００ｍｍ以上にしても構わない。第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eの長さが長くなった場合は、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_e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。第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_e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４に示すような、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_eが、それぞれ、対応するアノード誘電体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、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e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の厚さは第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_e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第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eの厚さよりも厚い値に選べば良い。具体的には、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eの厚さが７〜１５０μｍ程度であれば、アノード誘電体の厚さは、０．７〜１．２ｍｍ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の長さ、即ち図１の紙面に垂直方向に測った長さは、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eが埋め込める長さであれば良く、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eの長さが、例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度であれば、アノード誘電体の長さは、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、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eが埋め込める高さであれば良い。図３及び図４に示すような、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_e及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eが、それぞれ、対応するアノード誘電体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、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_eの及び第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_e高さが１０ｍｍ〜３５ｍｍ程度であれば、アノード誘電体の高さは、例えば、２５ｍｍ〜７５ｍｍ程度に設定すれば良い。

＜第１の実施の形態の実施例１＞
プラズマ放電ギャップを共に４０ｍｍ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としてポリエチレンシートの表面改質を行い、ペイント法で濡れ性を評価した結果を図１９に示す。

図１９（ａ）は、図４３のように構成された単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）とパルス電源２６ｐを用いたプラズマ処理リアクタでポリエチレンシートの表面改質した場合、図１９（ｂ）は、図１−３のように構成された第１の実施の形態に係る２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）とパルス電源２６を用いたプラズマ処理リアクタでポリエチレンシートの表面改質した場合の結果を示す。図１９（ａ）及び（ｂ）のパルス電圧は共に２０ｋＶ、パルス周波数は共に２．５ｋＨｚ、処理時間は共に４分である。

電極ピッチは、図１９（ａ）の単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）の場合は、６０ｍｍ、図１９（ｂ）の２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）の場合は３０ｍｍである。

単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）及び２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）は、共に同一のアノードセグメントを用いており、厚さ１ｍｍのアルミナをアノード誘電体として、厚さ０．０１ｍｍのタングステン板をアノードメタルとしたものである。それぞれのアノードセグメントの外形高さは３０ｍｍで、長さは２５０ｍｍである。アノードセグメントの形状は、図１８（ｋ）に示した片刃型であり、片刃の先端角度は４５度である。

図４３のように構成された単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）とパルス電源２６ｐで表面改質した場合、ペイント法で濡れ性を評価すると、図１９（ａ）のように、濡れ性の分布があることが分かる。図１−３のように構成された第１の実施の形態に係る２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）とパルス電源２６の場合は、図１９（ａ）に比べ、図１９（ｂ）のように均一な分布となった。

又、図１９（ｂ）の実験に用いた２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）に対し、単系列分割型アノード電極と同様にすべてのアノードセグメントに同一位相で単一のパルス印加した場合は、真ん中の電極からは放電が起きず、結局、図１９（ａ）のような濡れ性分布となる。

水の接触角評価で比較すると図２０のようになり、２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）を用いたプラズマ処理により水の接触角が４０度から３０度の間に集中していることが分かり、比較例に係る単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）を用いたプラズマ処理の場合、水の接触角が９０度から３０度に分散しているので、単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）を用いたプラズマ処理に比して、２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）を用いたプラズマ処理の方が、表面処理の均一性が改善されたことが分かる。

＜第１の実施の形態の実施例２＞
図２１は、表面改質と同じプラズマ処理リアクタの構成にて滅菌評価を行った結果を示す。図２１（ａ）は、図４３のように構成された単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）とパルス電源２６ｐを用いたプラズマ処理リアクタで滅菌インジケータを滅菌した場合、図２１（ｂ）は、図１−３のように構成された第１の実施の形態に係る２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）とパルス電源２６を用いたプラズマ処理リアクタで滅菌インジケータを滅菌した場合の結果を示す。

図２１（ａ）及び（ｂ）において、プラズマ放電ギャップを共に４０ｍｍとして、処理ガスとして窒素（Ｎ₂）ガスを導入し、パルス電圧は共に２０ｋＶ、パルス周波数は共に２．５ｋＨｚである。

電極ピッチは、図２１（ａ）の単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）の場合は、６０ｍｍ、図２１（ｂ）の２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）の場合は３０ｍｍである。単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）及び２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）は、共に同一のアノードセグメントを用いており、厚さ１ｍｍのアルミナをアノード誘電体として、厚さ０．０１ｍｍのタングステン板をアノードメタルとしたものである。それぞれのアノードセグメントの外形高さは３０ｍｍで、長さは２５０ｍｍである。アノードセグメントの形状は、図１８（ｋ）に示した片刃型であり、片刃の先端角度は４５度である。

図２１（ａ）のようにプラズマストリーマが直接当たるホットスポット（ゾーン）と当たらないコールドスポット（ゾーン）に滅菌インジケータ（ＢＩ）を配置し、プラズマ処理した。ホットスポット（ゾーン）では５分で死滅したが、コールドスポット（ゾーン）では１０分で死滅した。故に、比較例に係る単系列分割型アノード電極（１０_a，１０_b，１０_ｃ，１０_d，１０_e）を用いた場合の滅菌装置での滅菌時間は１０分であった。本発明の２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）を用いた構成で、同じように滅菌インジケータを配置し、プラズマ処理した場合、どの位置でも５分で死滅し、滅菌時間は５分となり、処理時間を半減できたことが分かる。

（第２の実施の形態）
図示を省略するが、本発明の第２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、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置と同様に、箱形のケースとケースの下方に位置する底板とで、バッチ式の反応容器（チャンバ）を構成している。ケースの上部には、処理ガスを導入する給気配管が接続され、ケースの側面の下部には、処理ガスを排気する排気配管が接続され、上面の給気配管から処理ガスを給気し、下面の排気配管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。反応容器（チャンバ）を構成している底板の上には、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置と同様に、断熱材が配置され、この断熱材の上に、電気的に絶縁されたヒータが設けられている。カソード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の上に配置され、ヒータ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、カソード誘電体が配置され、カソード誘電体の上には、処理対象物（サンプル）が搭載される。処理対象物（サンプル）は、ヒータにより所望の温度まで加熱されることが可能である。第２の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの内部の上部には、第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタと同様に、整流板が水平に設置されている。

そして、プラズマ処理リアクタの内部の整流板の下方には、図２２の鳥瞰図に示すように、３系列アノードセグメントの周期的並列配置を組み合わせた複系列分割型アノード電極（３系列分割型アノード電極）が配置されている。即ち、複数の板状（ブレード状）の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，１１_c，１１_d，１１_e）と、この第１系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／３周期ずれた位置に交互に挿入された複数の板状（ブレード状）の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，１２_c，１２_d，１２_e）と、この第２系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／３周期ずれた位置に交互に挿入された複数の板状（ブレード状）の第３系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第３系列アノードユニット（１３_a，１３_b，１３_c，１３_d，１３_e）とで、第２の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの３系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e；１３_a，１３_b，…，１３_e）が構成されている。図２２では、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，１１_c，１１_d，１１_eとして５枚の板状の第１系列アノードセグメントが、第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，１２_c，１２_d，１２_eとして５枚の板状の第２系列アノードセグメントが、第３系列アノードセグメント１３_a，１３_b，１３_c，１３_d，１３_eとして５枚の板状の第３系列アノードセグメントが、互いに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２の実施の形態に係るプラズマ処理装置の第１系列、第２系列及び第３系列アノードセグメントの枚数がそれぞれ５枚に限定される理由はなく、４枚以下、又は６枚以上等、互いに１／３周期ずれた位置に交互に挿入されるトポロジーを維持して、アノードセグメントの枚数を適宜増減することが可能である。

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は、第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタと同様に、反応容器の内部の気体圧力を、大気圧（１０１ｋＰａ）、若しくは８０〜７０ｋＰａ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り、更に、排気ポンプ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３系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）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）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。なお、反応容器の内部を大気圧（１０１ｋＰａ）とする場合には、排気ポンプを省略し、シャワー状に給気された処理ガスが、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ような構成としても構わない。第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタと同様に用いる処理ガスは、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。

図２２に示したように、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、パルス電源２６と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）とは第１陽極配線３１Ａ₁で接続され、パルス電源２６と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）とは第２陽極配線３１Ａ₂で接続され、パルス電源２６と第３系列アノードユニット（１３_a，１３_b，…，１３_e）とは第３陽極配線３１Ａ₃で接続され、パルス電源２６とカソードメタル２４とは陰極配線３１Ｋで接続されている。

第３系列アノードセグメント１３_a，１３_b，…，１３_eに第３陽極配線３１Ａ₃を接続する構造は、図３に示した第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，…１１_eに第１陽極配線３１Ａ₁を、第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，…１２_eに第２陽極配線３１Ａ₂を接続する構造と同様であり、重複した記載を省略する。又、第３系列アノードセグメント１３_a，１３_b，…，１３_eは、図３に示した第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，…，１１_e及び第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，…，１２_eと同様に、第３系列アノードセグメント１３_a，１３_b，…，１３_eの外形をそれぞれ決定する板状のアノード誘電体と、アノード誘電体の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第３系列のアノードメタル９_a，９_b，…９_eから構成されている。図３に示したのと同様に、第３系列アノードセグメント１３_a，１３_b，…，１３_eは、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３系列のアノードメタル９_a，９_b，…，９_eは、それぞれ、第３系列アノードセグメント１３_a，１３_b，…，１３_eの外形を決定しているアノード誘電体の厚さ方向における中央部に埋め込まれている。その際、第３系列のアノードメタル９_a，９_b，…，９_eは、それぞれ、対応するアノード誘電体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。

第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置においては、３系列のアノード側配線をすることにより、図２３に模式的に示すように、プラズマ処理リアクタの内部のカソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）に第１の電気パルスを印加してカソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させ、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）に、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第２の電気パルスを印加してカソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させ、カソードメタル２４と第３系列アノードユニット（１３_a，１３_b，…，１３_e）に、第１及び第２の電気パルスのいずれとも位相の異なる第３の電気パルスを印加してカソードメタル２４と第３系列アノードユニット（１３_a，１３_b，…，１３_e）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させることができる。

図２４（ａ）に示すように、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第１の電気パルスを、カソードメタル２４と第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_dとの間に繰り返し印加する。更に、図２４（ｂ）に示すように、パルス電源２６は、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／３周期異なり、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第２の電気パルスを、カソードメタル２４と第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_dとの間に繰り返し印加する。そして、図２４（ｃ）に示すように、パルス電源２６は、第２の電気パルスとは更に位相が１／３周期異なり、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第３の電気パルスを、カソードメタル２４と第３系列のアノードメタル９_a，９_b，…，９_dとの間に繰り返し印加する。図２４（ａ）〜（ｃ）において、第１〜第３の電気パルスのパルス幅は、それぞれ半値幅で５０〜３００ｎｓ程度である。

第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれは、１／３周期に限定されない。図２５に示すように、１／３周期以下の短い位相のずれでも、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，１１_c，１１_d，１１_e、第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，１２_c，１２_d，１２_e及び第３系列アノードセグメント１３_a，１３_b，１３_c，１３_d，１３_eのそれぞれに起因した電位分布の重畳が可能となる。このため、図４４−４６に示した参考例に係るプラズマリアクタのアノード電極間隔以下に、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_eと第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eとを近づけ、第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eと第３系列のアノードメタル９_a，９_b，…，９_dとを近づけても、電界分布の不均一が生じず、放電空間の全体を均一にプラズマ照射できる。図２５（ａ）は、カソードメタル２４と第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_dとの間に印加する第１の電気パルスの波形を示す。図２５（ｂ）では、図２５（ａ）に示した第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／３周期より小さな位相ずれの第２の電気パルスを、カソードメタル２４と第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_dとの間に繰り返し印加することを示している。図２５（ｃ）では、図２５（ｂ）に示した第２の電気パルスから位相が１／３周期より小さな位相ずれの第３の電気パルスを、カソードメタル２４と第３系列のアノードメタル９_a，９_b，…，９_dとの間に繰り返し印加することを示している。図２５（ａ）〜（ｃ）においても、第１〜第３の電気パルスのパルス幅は、それぞれ半値幅で５０〜３００ｎｓ程度である。図２５のようなパルス制御をし、第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれ（遅延時間）が、第１の電気パルスで生成されたプラズマの活性種の寿命よりも短いタイミングになるように選び、第２の電気パルスと第３の電気パルスとの位相のずれ（遅延時間）が、第２の電気パルスで生成されたプラズマの活性種の寿命よりも短いタイミングになるように選べば、放電電圧を図２４の場合より低くしても放電できるため、処理対象物（サンプル）に対して同じ効果を少ない電力で達成できる。

パルス電源２６には、図２６に示すような、３系列ＩＥＳ回路を採用することが高速スイッチングを実現する上で望ましい。３系列ＩＥＳ回路は、３系列の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３系列のターンオフを行い、３系列のＳＩサイリスタのターンオフによりそれぞれの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。３系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0を備える。低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅは、３系列ＩＥＳ回路が発生させる第１〜第３の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、後述する第１のインダクタＬ1、第２のインダクタＬ2又は第３のインダクタＬ3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Ｖ0の電圧Ｅは数１０Ｖであることが許容される。電圧Ｅの下限は後述する第１のＳＩサイリスタSITh1、第２のＳＩサイリスタSITh2又は第３のＳＩサイリスタSITh3のラッチング電圧以上で決定される。３系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0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。図示を省略しているが、３系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0に並列接続されるコンデンサを備えるようにすることが好ましい。並列接続されるコンデンサは、低電圧直流電源Ｖ0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Ｖ0の放電能力を強化する。

更に、図２６に示すように、３系列ＩＥＳ回路は、ゲート駆動回路１３６と、第１の電気パルスを生成する第１のインダクタＬ1、第１のＳＩサイリスタSITh1、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1、第１のダイオードD1と、第２の電気パルスを生成する第２のインダクタＬ2、第２のＳＩサイリスタSITh2、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2、第２のダイオードD2と、第３の電気パルスを生成する第３のインダクタＬ3、第３のＳＩサイリスタSITh3、第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3、第３のダイオードD3とを備える。

３系列ＩＥＳ回路では、第１の電気パルスを生成するために、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第１のインダクタＬ1の一端とが接続され、第１のインダクタＬ1の他端と第１のＳＩサイリスタSITh1のアノードとが接続され、第１のＳＩサイリスタSITh1のカソードと第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1のドレインとが接続され、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1のソースと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又、３系列ＩＥＳ回路では、第１のＳＩサイリスタSITh1のゲートと第１のダイオードD1のアノードとが接続され、第１のダイオードD1のカソードと第１のインダクタＬ1の一端（低電圧直流電源Ｖ0の正極）とが接続される。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1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。

同様に、第２の電気パルスを生成するために、図２６に示すように、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第２のインダクタＬ2の一端とが接続され、第２のインダクタＬ2の他端と第２のＳＩサイリスタSITh2のアノードとが接続され、第２のＳＩサイリスタSITh2のカソードと第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2のドレインとが接続され、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2のソースと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又、３系列ＩＥＳ回路では、第２のＳＩサイリスタSITh2のゲートと第２のダイオードD2のアノードとが接続され、第２のダイオードD2のカソードと第２のインダクタＬ2の一端（低電圧直流電源Ｖ0の正極）とが接続される。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2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。

更に、第３の電気パルスを生成するために、図２６に示すように、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第３のインダクタＬ3の一端とが接続され、第３のインダクタＬ3の他端と第３のＳＩサイリスタSITh3のアノードとが接続され、第３のＳＩサイリスタSITh3のカソードと第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3のドレインとが接続され、第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3のソースと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又、３系列ＩＥＳ回路では、第３のＳＩサイリスタSITh3のゲートと第３のダイオードD3のアノードとが接続され、第３のダイオードD3のカソードと第３のインダクタＬ3の一端（低電圧直流電源Ｖ0の正極）とが接続される。第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3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。

第１の電気パルスを生成する第１のＳＩサイリスタSITh1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。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第１ゲート信号Ｖ_c1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。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1の耐圧は低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅより高いことを要する。第１のダイオードD1は、第１のＳＩサイリスタSITh1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、第１のＳＩサイリスタSITh1のゲートに正バイアスを与えた場合に第１のＳＩサイリスタSITh1が電流駆動とならないようにするために設けられる。第１のインダクタＬ1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、第１の負荷１３９ａが並列接続される。第１の負荷１３９ａは、図２２のカソードメタル２４と第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_eとの間が対応する。ゲート駆動回路１３６が第１ゲート信号Ｖ_c1を第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1に印加することにより、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1がターンオンし、これにより、第１のＳＩサイリスタSITh1が導通状態となり、第１のインダクタＬ1に電流ｉ1が流れ、これにより第１の負荷１３９ａに出力１のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第１のインダクタＬ1として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第１の負荷１３９ａを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第１の電気パルスを得ることができる。

同様に、第２の電気パルスを生成する第２のＳＩサイリスタSITh2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。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第２ゲート信号Ｖ_c2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。ゲート駆動回路１３６は、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1に与える第１ゲート信号Ｖ_c1から一定の遅延時間を有して、第２ゲート信号Ｖ_c2を、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2に印加する。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2の耐圧は低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅより高いことを要する。第２のダイオードD2は、第２のＳＩサイリスタSITh2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、第２のＳＩサイリスタSITh2のゲートに正バイアスを与えた場合に第２のＳＩサイリスタSITh2が電流駆動とならないようにするために設けられる。第２のインダクタＬ2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、第２の負荷１３９ｂが並列接続される。第２の負荷１３９ｂは、図２２のカソードメタル２４と第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eとの間が対応する。ゲート駆動回路１３６が、第２ゲート信号Ｖ_c2を第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2に印加することにより、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2がターンオンし、これにより、第２のＳＩサイリスタSITh2が導通状態となり、第２のインダクタＬ2に電流ｉ2が流れ、これにより第２の負荷１３９ｂに出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第２のインダクタＬ2として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第２の負荷１３９ｂを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第２の電気パルスを得ることができる。

更に、第３の電気パルスを生成する第３のＳＩサイリスタSITh3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。第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第３ゲート信号Ｖ_c3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。ゲート駆動回路１３６は、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1に与える第１ゲート信号Ｖ_c1から一定の遅延時間を有して、第３ゲート信号Ｖ_c3を、第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3に印加する。第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3の耐圧は低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅより高いことを要する。第３のダイオードD3は、第３のＳＩサイリスタSITh3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、第３のＳＩサイリスタSITh3のゲートに正バイアスを与えた場合に第３のＳＩサイリスタSITh3が電流駆動とならないようにするために設けられる。第３のインダクタＬ3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、第３の負荷１３９ｃが並列接続される。第３の負荷１３９ｃは、図２２のカソードメタル２４と第３系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eとの間が対応する。ゲート駆動回路１３６が、第３ゲート信号Ｖ_c3を第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3に印加することにより、第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3がターンオンし、これにより、第３のＳＩサイリスタSITh3が導通状態となり、第３のインダクタＬ3に電流ｉ3が流れ、これにより第３の負荷１３９ｃに出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第３のインダクタＬ3として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第３の負荷１３９ｃを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第３の電気パルスを得ることができる。

図２７のタイミングチャートに示すように、ゲート駆動回路１３６が、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタFET1に与える第１ゲート信号Ｖ_c1から一定の遅延時間を有して、第２ゲート信号Ｖ_c2を、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2に印加することにより、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2がターンオンし、これにより、第２のＳＩサイリスタSITh2が導通状態となり、第２のインダクタＬ2の１次側に電流ｉ2が流れ、この結果、第２のインダクタＬ2の２次側に、出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。

更に、図２７のタイミングチャートに示すように、ゲート駆動回路１３６が、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタFET2に与える第２ゲート信号Ｖ_c2から一定の遅延時間を有して、第３ゲート信号Ｖ_c3を、第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3に印加することにより、第３のＭＯＳ電界効果トランジスタFET3がターンオンし、これにより、第３のＳＩサイリスタSITh3が導通状態となり、第３のインダクタＬ3の１次側に電流ｉ3が流れ、この結果、第３のインダクタＬ3の２次側に、出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。

このようにして、カソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）に第１の電気パルスを印加し、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）に、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第２の電気パルスを印加し、カソードメタル２４と第３系列アノードユニット（１３_a，１３_b，…，１３_e）に、第２の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第３の電気パルスを印加することにより、図２３に示したように、カソードメタル２４と３系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e；１３_a，１３_b，…，１３_e）の間に密度の高いファインストリーマプラズマを発生させることができる。

パルス電源２６は、図２６に示した３系列ＩＥＳ回路に限定されるものではない。図２８に示すような絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いた３系列パルス回路でも可能である。図２８に示すように、この３系列パルス回路は、ゲート駆動回路１３６と、第１の電気パルスを生成する第１のインダクタＬ1、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1、第１のフリーホイールダイオードFWD1、第１のゲート抵抗Ｒg1と、及び第２の電気パルスを生成する第２のインダクタＬ2、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2、第２のフリーホイールダイオードFWD2、第２のゲート抵抗Ｒg2と、第３の電気パルスを生成する第３のインダクタＬ3、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3、第３のフリーホイールダイオードFWD3、第３のゲート抵抗Ｒg3とを備える。

図２８に示す３系列パルス回路では、第１の電気パルスを生成するために、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第１のインダクタＬ1の一端とが接続され、第１のインダクタＬ1の他端と第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1のコレクタとが接続され、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1のエミッタと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又、３系列パルス回路では、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1のエミッタと第１のフリーホイールダイオードFWD1のアノードが接続され、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1のコレクタと第１のフリーホイールダイオードFWD1のカソードが接続され、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1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。

同様に、図２８に示す３系列パルス回路では、第２の電気パルスを生成するために、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第２のインダクタＬ2の一端とが接続され、第２のインダクタＬ2の他端と第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2のコレクタとが接続され、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2のエミッタと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又、３系列パルス回路では、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2のエミッタと第２のフリーホイールダイオードFWD2のアノードが接続され、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2のコレクタと第２のフリーホイールダイオードFWD2のカソードが接続され、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2のゲートには、ゲート駆動回路１３６が接続される。

更に、３系列パルス回路では、第３の電気パルスを生成するために、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第３のインダクタＬ3の一端とが接続され、第３のインダクタＬ3の他端と第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3のコレクタとが接続され、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3のエミッタと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又、３系列パルス回路では、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3のエミッタと第３のフリーホイールダイオードFWD3のアノードが接続され、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3のコレクタと第３のフリーホイールダイオードFWD3のカソードが接続され、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3のゲートには、ゲート駆動回路１３６が接続される。

第１の電気パルスを生成する第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1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。第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第１ゲート信号Ｖ_c1に応答してコレクタ・エミッタ間の導通状態が変化するスイッチング素子である。第１のインダクタＬ1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、第１の負荷１３９ａが並列接続される。第１の負荷１３９ａは、図２２のカソードメタル２４と第１系列のアノードメタル７_a，７_b，…，７_eとの間が対応する。ゲート駆動回路１３６が第１ゲート信号Ｖ_c1を第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1に印加することにより、図２９に示すように、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1がターンオンし、第１のインダクタＬ1に電流ｉ1が流れ、これにより第１の負荷１３９ａに出力１のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第１のインダクタＬ1として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第１の負荷１３９ａを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第１の電気パルスを得ることができる。

同様に、第２の電気パルスを生成する第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2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。第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第２ゲート信号Ｖ_c2に応答してコレクタ・エミッタ間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ゲート駆動回路１３６は、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1に与える第１ゲート信号Ｖ_c1から一定の遅延時間を有して、第２ゲート信号Ｖ_c2を、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2に印加する。第２のインダクタＬ2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、第２の負荷１３９ｂが並列接続される。第２の負荷１３９ｂは、図２２のカソードメタル２４と第２系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eとの間が対応する。ゲート駆動回路１３６が、第２ゲート信号Ｖ_c2を第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2に印加することにより、図２９に示すように、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT2がターンオンし、第２のインダクタＬ2に電流ｉ2が流れ、これにより第２の負荷１３９ｂに出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第２のインダクタＬ2として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第２の負荷１３９ｂを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第２の電気パルスを得ることができる。

更に、第３の電気パルスを生成する第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3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。第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第３ゲート信号Ｖ_c3に応答してコレクタ・エミッタ間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ゲート駆動回路１３６は、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT1に与える第１ゲート信号Ｖ_c1から一定の遅延時間を有して、第３ゲート信号Ｖ_c3を、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3に印加する。第３のインダクタＬ3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、第３の負荷１３９ｃが並列接続される。第３の負荷１３９ｃは、図２２のカソードメタル２４と第３系列のアノードメタル８_a，８_b，…，８_eとの間が対応する。ゲート駆動回路１３６が、第３ゲート信号Ｖ_c3を第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3に印加することにより、図２９に示すように、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT3がターンオンし、第３のインダクタＬ3に電流ｉ3が流れ、これにより第３の負荷１３９ｃに出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第３のインダクタＬ3として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第３の負荷１３９ｃを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第３の電気パルスを得ることができる。

なお、図２２及び図２３等においては、アノードセグメント（アノード誘電体）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、アノードセグメント（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、第１の実施の形態において、図１８に示したような種々のアノードセグメント（アノード誘電体）１１_j1〜１１_j18の断面形状であっても良い。

（第３の実施の形態）
第１及び第２の実施の形態では、複数の板状（ブレード状）のアノードセグメントの周期的並列配置からなる２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）及び３系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e；１３_a，１３_b，…，１３_e）について説明したが、図３０に示すような円柱状（線状）のアノードセグメント（アノードメタル）により３系列分割型アノード電極（７_a，７_b，…，７_d；８_a，８_b，…，８_d；９_a，９_b，…，９_d）を構成しても良い。

図３０の３系列分割型アノード電極（７_a，７_b，…，７_d；８_a，８_b，…，８_d；９_a，９_b，…，９_d）は、複数の円柱状（線状）の第１系列のアノードメタルの周期的並列配置からなる第１系列アノードユニット（７_a，７_b，７_c，７_d）と、この第１系列のアノードメタルの周期的並列配置と同一空間周波数で１／３周期ずれた位置に交互に挿入された複数の円柱状（線状）の第２系列のアノードメタルの周期的並列配置からなる第２系列アノードユニット（８_a，８_b，８_c，８_d）と、この第２系列のアノードメタルの周期的並列配置と同一空間周波数で１／３周期ずれた位置に交互に挿入された複数の円柱状（線状）の第３系列のアノードメタルの周期的並列配置からなる第３系列アノードユニット（９_a，９_b，９_c，９_d）とで構成されている。図３０では、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，７_c，７_d，７_dとして４本の円柱状（線状）の第１系列のアノードメタルが、第２系列のアノードメタル８_a，８_b，８_c，８_d，８_dとして４本の円柱状（線状）の第２系列のアノードメタルが、第３系列のアノードメタル９_a，９_b，９_c，９_d，９_dとして４本の円柱状（線状）の第３系列のアノードメタルが、互いに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、第１系列、第２系列及び第３系列のアノードメタルの枚数がそれぞれ４本に限定される理由はなく、３本以下、又は５本以上等、互いに１／３周期ずれた位置に交互に挿入されるトポロジーを維持して、アノードメタルの枚数を適宜増減することが可能である。又、図３０に示すような円柱状（線状）のアノードメタルにより２系列分割型アノード電極を構成しても良いことは勿論である。第１系列のアノードメタル７_a，７_b，７_c，７_d，７_d、第２系列のアノードメタル８_a，８_b，８_c，８_d，８が、第３系列のアノードメタル９_a，９_b，９_c，９_d，９_dのそれぞれの直径は、例えば、０．０６ｍｍ〜１．５ｍｍ程度に選べば良い。

図３０に示したように、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、パルス電源２６と第１系列アノードユニット（７_a，７_b，…，７_d）とは第１陽極配線３１Ａ₁で接続され、パルス電源２６と第２系列アノードユニット（８_a，８_b，…，８_d）とは第２陽極配線３１Ａ₂で接続され、パルス電源２６と第３系列アノードユニット（９_a，９_b，…，９_d）とは第３陽極配線３１Ａ₃で接続され、パルス電源２６とカソードメタル２４とは陰極配線３１Ｋで接続されている。他は、第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。

（第４の実施の形態）
図３０の３系列分割型アノード電極（７_a，７_b，…，７_d；８_a，８_b，…，８_d；９_a，９_b，…，９_d）は、複数の円柱状（線状）のアノードメタルがプラズマ空間に露出しているが、図３１に示すように、第１系列のアノードメタル７_a，７_b，７_c，７_d，７_d、第２系列のアノードメタル８_a，８_b，８_c，８_d，８_d、及び第３系列のアノードメタル９_a，９_b，９_c，９_d，９_dを、共通のアノード誘電体５の内部に埋め込むようにすれば、３系列分割型アノード電極（７_a，７_b，…，７_d；８_a，８_b，…，８_d；９_a，９_b，…，９_d）の寿命が長くなるので好ましい。図３０に示したアノード誘電体５は、カソードメタル２４に対向する下面側の形状が、カソードメタル２４に対向する複数の稜線となる複数の３角形（３角柱）が連続した波形をなしているが、アノード誘電体５のカソードメタル２４に対向する下面側の凸部の断面形状は、矩形や片刃構造等、図１８に示した種々のアノードセグメント（アノード誘電体）１１_j1〜１１_j18と同様な種々なトポロジーが採用可能である。

本発明の第１の実施の形態は、ｎ＝２として複数のアノードセグメントを同一の空間周波数で１次元方向に並列に配置してなるアノードユニットを、ｎ＝２系列、１次元方向に沿って順次周期的に組み合わせてなる複系列分割型アノード電極の構造に付いての例示であり、本発明の第２の実施の形態は、ｎ＝３として複数のアノードセグメントを同一の空間周波数で１次元方向に並列に配置してなるアノードユニットを、ｎ＝３系列、１次元方向に沿って順次周期的に組み合わせてなる複系列分割型アノード電極の構造に付いての例示であるが、ｎ＞３でも同様である（ｎは正の整数。）。即ち、より一般的には、ｎ系列のアノードユニットを、それぞれ空間周波数に対応する周期を１／ｎ等分した位置毎に順次挿入すれば良い。そして、このｎ系列のアノードユニットからなる複系列分割型アノード電極とカソード間に処理ガスを導入し、ｎ系列のそれぞれのアノードユニットに同一繰り返し周波数で互いに位相の異なるパルスを印加して、複系列分割型アノード電極とカソード間にプラズマを生成することができる。ｎの数を大きくすればするほど、処理の均一性は改善される。

（第５の実施の形態）
以上において、複数の板状（ブレード状）のアノードセグメント、若しくは複数の円柱状（線状）のアノードセグメント（アノードメタル）を１次元方向に配列した複系列分割型アノード電極について説明したが、図３２のようにカソードメタル２４に垂直な円柱状のアノードセグメント（アノードメタル）４_ijを２次元に配置したマトリクスにより剣山状の２次元分割型アノード電極を構成しても良い。マトリクスを構成する円柱状のアノードメタル４_ijのそれぞれの直径は、０．０６ｍｍ〜１．５ｍｍ程度に選べば良い。円柱状のアノードメタル４_ijのそれぞれは、アノード誘電体６にマトリクス状に開口された穴部に嵌合し、固定されている。即ち、図３２に示す複系列分割型アノード電極は、端部を同一平面に揃え、同一方向に延伸する複数のアノードセグメント４_ijをマトリクス状に配列している。

一方、カソードメタル２４は、アノードセグメント４_ijの延伸方向に直交する表面を有し、端部がなす平面に対向して配置されている。

図３３は、図３２に示す鳥瞰図に対応する上面図であり、パルス電源２６と第１系列アノードユニット（…，４_ij-1，４_ij+1，４_ij+3，…）とは第１陽極配線３１Ａ₁で接続され、パルス電源２６と第２系列アノードユニット（…，４_i+1j-1，４_i+1j+1，４_i+1j+3，…）とは第２陽極配線３１Ａ₂で接続され、パルス電源２６と第３系列アノードユニット（…，４_ij-2，４_ij，４_ij+2，…）とは第３陽極配線３１Ａ₃で接続され、パルス電源２６と第４系列アノードユニット（…，４_i+1j-2，４_i+1j，４_i+1j+2，…）とは第４陽極配線３１Ａ₄で接続され、パルス電源２６とカソードメタル２４とは陰極配線３１Ｋで接続されている。図３３のように結線し、例えば、カソードメタル２４と第１系列アノードユニット（…，４_ij-1，４_ij+1，４_ij+3，…）に第１の電気パルスを印加し、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（…，４_i+1j-1，４_i+1j+1，４_i+1j+3，…）に、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第２の電気パルスを印加し、カソードメタル２４と第３系列アノードユニット（…，４_ij-2，４_ij，４_ij+2，…）に、第２の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第３の電気パルスを印加し、カソードメタル２４と第４系列アノードユニット（…，４_i+1j-2，４_i+1j，４_i+1j+2，…）に、第３の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第４の電気パルスを印加することにより、カソードメタル２４と剣山状の２次元分割型アノード電極（…，４_ij，…）の間に密度の高いファインストリーマプラズマを発生させることができる。それぞれの位相のずれは１／４周期に設定しても良く、１／４周期より短く、プラズマの活性種の寿命より長い時間に設定しても良い。図３３に示す配線構造は例示であり、図４２に示したマトリクスにおいて、隣接するセグメントが互いに異なる系列に属するように、複数のアノードセグメントを複数の系列のアノードユニットに割り当てれば良いので、系列の割り当て方法や結線方法は図３３に示した構造に限定されるものではない。いずれにせよ、図３２及び図３３に示すような剣山状の２次元分割型アノード電極（…，４_ij，…）であっても、複系列分割型アノード電極とカソード間に
処理ガスを導入し、異なる系列のアノードユニットに、同一繰り返し周波数で互いに位相の異なるパルスを印加して、複系列分割型アノード電極とカソード間に均一なプラズマを生成することができる。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、図３４に示すように、板状（ブレード状）の第１系列アノードセグメントの２枚を単位とする周期的並列配置からなる第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，１１_c，１１_d，１１_e，１１_f）と、この第１系列アノードセグメントの２枚を単位とする周期的並列配置と同一空間周波数で１／２周期ずれた位置に交互に２枚を単位として挿入された板状（ブレード状）の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，１２_c，１２_d，１２_e，１２_f）とで、２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_f；１２_a，１２_b，…，１２_f）を構成している。図示を省略しているが、本発明の第６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の全体を示す全体を示す概略構造は、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置と同様であり、箱形のケースとケースの下方に位置する底板とで、バッチ式の反応容器（チャンバ）を構成している。反応容器（チャンバ）の内部の上部には、第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタと同様に、整流板が水平に設置されており、この整流板の下方に図３４の複系列分割型アノード電極（２系列分割型アノード電極）が配置されている。

なお、図３４では、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，１１_c，１１_d，１１_e，１１_f）として、６枚の板状の第１系列アノードセグメントが並列に等間隔で配置された構造が、第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，１２_c，１２_d，１２_e，１２_f）として、６枚の板状の第２系列アノードセグメント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、２枚を単位とした交互配置であれば、本発明の第６の実施の形態に係るプラズマ処理装置の第１系列及び第２系列アノードセグメントの枚数がそれぞれ６枚に限定される理由はなく、４枚以下、又は８枚以上等でもよい。即ち、２枚を単位とした周期的並列配置において、互いに１／２周期ずれた位置に交互に挿入されるトポロジーであれば、アノードセグメントの枚数を適宜増減することが可能である。

図３４に示したように、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、パルス電源２６と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_f）とは第１陽極配線３１Ａ₁で２枚を単位として接続され、パルス電源２６と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_f）とは第２陽極配線３１Ａ₂で２枚を単位として接続され、パルス電源２６とカソードメタル２４とは陰極配線３１Ｋで接続されている。

パルス電源２６は、図８（ａ）に示したのと同様に、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第１の電気パルスを、図３５に示すように、カソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_f）との間に繰り返し印加する。更に、図８（ｂ）に示したのと同様に、パルス電源２６は、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／２周期異なり、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第２の電気パルスを、図３６に示すように、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_f）との間に繰り返し印加する。第１の電気パルス及び第２の電気パルスのパルス幅は、半値幅で５０〜３００ｎｓ程度である。

第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれは、１／２周期に限定されない。図９に示すように、１／２周期以下の短い位相のずれでも、図６−７に示したような電位分布の重畳が可能となるので、図４４−４６に示した参考例に係るプラズマリアクタのアノード電極間隔以下に、第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_f）と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_f）とを近づけても、電界分布の不均一が生じず、放電空間の全体を均一にプラズマ照射できる。図６、７から分かるように３枚以上を単位として周期的に並べた場合は両端以外の陽極から電界が弱まるため放電は発生しないが、２枚を単位として周期的に並べた場合は発生できる。

図３５及び図３６に示したように、カソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_f）に第１の電気パルスを印加し、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_f）に、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第２の電気パルスを印加することにより、カソードメタル２４と２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_f；１２_a，１２_b，…，１２_f）の間に密度の高いファインストリーマプラズマを発生させることができる。

＜第６の実施の形態の変形例＞
第６の実施の形態の変形例に係るプラズマ処理装置は、図３７に示すように、板状（ブレード状）の第１系列アノードセグメントの１枚目（最初の１枚）を別として、他が２枚を単位とする周期的並列配置からなる第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，１１_c，１１_d，１１_e）と、この第１系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／２周期ずれた位置に交互に最後の１枚を除き、他を２枚を単位として挿入された板状（ブレード状）の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，１２_c，１２_d，１２_e）とで、２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）を構成している。即ち、両側が１枚であるが、他は、２枚を単位として交互に挿入された周期的配置で、２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）を構成している。

図３７に示したように、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、パルス電源２６と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）とは第１陽極配線３１Ａ₁で２枚を単位として接続され、パルス電源２６と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）とは第２陽極配線３１Ａ₂で２枚を単位として接続され、パルス電源２６とカソードメタル２４とは陰極配線３１Ｋで接続されている。パルス電源２６は、図８（ａ）又は図９（ａ）に示したのと同様に、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第１の電気パルスを、カソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）との間に繰り返し印加する。更に、図８（ｂ）又は図９（ｂ）に示したのと同様に、パルス電源２６は、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／２周期異なり、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第２の電気パルスを、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）との間に繰り返し印加する。

このようにして、カソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_e）に第１の電気パルスを印加し、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_e）に、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第２の電気パルスを印加することにより、カソードメタル２４と２系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_e；１２_a，１２_b，…，１２_e）の間に密度の高いファインストリーマプラズマを発生させることができる。

（第７の実施の形態）
図示を省略しているが、本発明の第７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、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置と同様に、箱形のケースとケースの下方に位置する底板とで、バッチ式の反応容器（チャンバ）を構成しており、反応容器（チャンバ）の内部の上部には、第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタと同様に、整流板が水平に設置されている。そして、プラズマ処理リアクタの内部の整流板の下方には、図３８の鳥瞰図に示すように、３系列アノードセグメントの周期的並列配置を組み合わせた複系列分割型アノード電極（３系列分割型アノード電極）が配置されている。即ち、板状（ブレード状）の第１系列アノードセグメントの２枚を単位とした周期的並列配置からなる第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_f）と、この第１系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／３周期ずれた位置に２枚を単位として交互に挿入された板状（ブレード状）の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_d）と、この第２系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／３周期ずれた位置に２枚を単位として交互に挿入された板状（ブレード状）の第３系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第３系列アノードユニット（１３_a，１３_b，…，１３_d）とで、第７の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの３系列分割型アノード電極（１１_a，１１_b，…，１１_d；１２_a，１２_b，…，１２_d；１３_a，１３_b，…，１３_d）が構成されている。図３８では、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，１１_c，１１_d，１１_e，１１_fとして６枚の板状の第１系列アノードセグメントが、第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，１２_c，１２_dとして４枚の板状の第２系列アノードセグメントが、第３系列アノードセグメント１３_a，１３_b，１３_c，１３_dとして４枚の板状の第３系列アノードセグメントが、互いに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、第２系列アノードセグメントが６枚でも良く、更に、及び第３系列アノードセグメントが６枚でも良い。更に、本発明の第７の実施の形態に係るプラズマ処理装置の第１系列、第２系列及び第３系列アノードセグメントの枚数がそれぞれ６枚又は４枚に限定される理由はなく、２枚、又は８枚以上等、互いに１／３周期ずれた位置に２枚を単位として交互に挿入されるトポロジーを維持して、アノードセグメントの枚数を適宜増減することが可能である。

図３８に示したように、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、パルス電源２６と２枚を単位とする第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_f）とは第１陽極配線３１Ａ₁で接続され、パルス電源２６と２枚を単位とする第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_d）とは第２陽極配線３１Ａ₂で接続され、パルス電源２６と２枚を単位とする第３系列アノードユニット（１３_a，１３_b，…，１３_d）とは第３陽極配線３１Ａ₃で接続され、パルス電源２６とカソードメタル２４とは陰極配線３１Ｋで接続されている。第７の実施の形態に係るプラズマ処理装置においては、それぞれ２枚を単位とする周期的配列からなる３系列のアノード側配線をすることにより、プラズマ処理リアクタの内部のカソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_f）に第１の電気パルスを印加してカソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_f）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させ、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_d）に、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相の異なる第２の電気パルスを印加してカソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_d）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させ、カソードメタル２４と第３系列アノードユニット（１３_a，１３_b，…，１３_d）に、第１及び第２の電気パルスのいずれとも位相の異なる第３の電気パルスを印加してカソードメタル２４と第３系列アノードユニット（１３_a，１３_b，…，１３_d）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させることができる。

図２４（ａ）に示したのと同様に、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第１の電気パルスを、カソードメタル２４と第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，…，１１_f）との間に繰り返し印加する。更に、図２４（ｂ）に示したのと同様に、パルス電源２６は、第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／３周期異なり、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第２の電気パルスを、カソードメタル２４と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，…，１２_d）との間に繰り返し印加する。そして、図２４（ｃ）に示したのと同様に、パルス電源２６は、第２の電気パルスとは更に位相が１／３周期異なり、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第３の電気パルスを、カソードメタル２４と第３系列アノードユニット（１３_a，１３_b，…，１３_d）との間に繰り返し印加する。第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれは、１／３周期に限定されない。図２５に示したのと同様に、１／３周期以下の短い位相のずれでも、第１系列アノードセグメント１１_a，１１_b，…，１１_f、第２系列アノードセグメント１２_a，１２_b，…，１２_d及び第３系列アノードセグメント１３_a，１３_b，…，１３_dのそれぞれに起因した電位分布の重畳が可能となる。図２４及び図２５に示したのと同様のパルス制御をし、第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれ（遅延時間）が、第１の電気パルスで生成されたプラズマの活性種の寿命よりも短いタイミングになるように選び、第２の電気パルスと第３の電気パルスとの位相のずれ（遅延時間）が、第２の電気パルスで生成されたプラズマの活性種の寿命よりも短いタイミングになるように選べば、放電電圧を低くしても放電できるため、処理対象物（サンプル）に対して同じ効果を少ない電力で達成できる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第７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。

図３９に示したように、第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，１１_c）と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，１２_c）との電極間の距離が十分に離間していれば、放電は陽極（アノードセグメント）の先端から陰極（カソードメタル）２４にのみ向かって飛ぶ。しかし、図４０に示したように、第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，１１_c）と第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，１２_c）との電極間距離を近づけていくと、電界が集中する陽極（アノードセグメント）の先端で、オフ状態の陽極（アノードセグメント）に向かって横方向にストリーマが飛ぶようになり、陽極（アノードセグメント）間で放電が発生しやすくなる。このような陽極間の漏れ放電は、アノードセグメント１１_a，１１_b，１１_c；１２_a，１２_b，１２_cの先端形状にも依存するが、アノードセグメントの先端形状がくさび型であれば、アノードセグメント間距離をｗ、陽極（アノードセグメント）の先端と陰極（カソードメタル）との距離をｈとすれば、
ｗ＜（１／２）ｈ ……（１）
で発生しやすくなる。このような陽極間の漏れ放電が起きると本来のプラズマ空間での処理効率が落ちる。

図４０に示すように第１系列アノードユニット（１１_a，１１_b，１１_c）がオン状態の時、隣の第２系列アノードユニット（１２_a，１２_b，１２_c）の陽極（アノードセグメント）が電気的に浮いていても、オン状態の陽極（アノードセグメント）の間に電位差が発生する。陰極（カソードメタル）２４への放電に打ち勝つ条件の場合、図４０に示すように隣に横方向の放電が発生する。放電箇所は電界集中のある陽極（アノードセグメント）先端部で最初に起きる。

そこで、図４１のように陽極（アノードセグメント）間に絶縁板１５_a，１５_b，１５_c，１５_d，１５_eを設置し、陽極（アノードセグメント）間の空間距離を大きくすることで、陽極間の漏れ放電が起きないように出来る。絶縁板１５_a，１５_b，１５_c，１５_d，１５_eは、アルミナなどのセラミックスで構成すれば良い。

なお、図１〜図５及び図１８等に示したアノード誘電体の端を図４７（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４７（ａ）は、図１８（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４７（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４７（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４７（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２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４８（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４８（ｂ）に示すようにスムーズになる。図４８（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。

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装置の内部構造を示す模式的な一部断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（２系列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に示した複系列分割型アノード電極に陽極配線を接続する具体的な構造を説明する模式的な鳥瞰図である。図４（ａ）は、図３に示した複系列分割型アノード電極の特定の一枚のアノードセグメントの内部構造を説明する断面図で、図４（ｂ）は、対応する横面図である。図３に示した複系列分割型アノード電極の特定の一枚のアノードセグメント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。説明の単純化のため、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のそれぞれのアノードセグメントを、円柱状の金属からなるアノード線で近似した場合のアノードセグメント周りの等電位線を示す模式図である。第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のそれぞれのアノードセグメントが、板状の金属からなる場合のアノードセグメント周りの等電位線を示す模式図である。図８（ａ）は、カソードメタルと第１系列のアノードメタルとの間に繰り返し印加する第１の電気パルスを、図８（ｂ）は、カソードメタルと第２系列のアノードメタルとの間に繰り返し印加する第２の電気パルスを示すタイミング図である。図９（ａ）は、カソードメタルと第１系列のアノードメタルとの間に繰り返し印加する第１の電気パルスを、図９（ｂ）は、カソードメタルと第２系列のアノードメタルとの間に繰り返し印加する第２の電気パルスを示すタイミング図である。本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のパルス電源に用いる２系列誘導エネルギ蓄積型電源回路（２系列ＩＥＳ回路）の構造を説明する回路図である。図１０に示した２系列ＩＥＳ回路の動作を説明するタイミング図である。図１０に示した２系列ＩＥＳ回路をパルス電源として用いた場合に、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（２系列分割型アノード電極）とカソ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。図１０に示した２系列ＩＥＳ回路の特定の１系列の動作を説明するタイミング図である。本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（２系列分割型アノード電極）を構成する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。本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（２系列分割型アノード電極）を用いた場合のプラズマ空間におけるファインストリーマプラズマの強度分布の均一化を説明する模式図である。本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のパルス電源に用いる２系列パルス回路の構造を説明する回路図である。図１６に示した２系列パルス回路の動作を説明するタイミング図である。本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列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セグメントの構造を例示する断面図である。図１９（ａ）は、比較例に係る単系列分割型アノード電極とパルス電源を用いたプラズマ処理リアクタでポリエチレンシートの表面改質した場合、図１９（ｂ）は、第１の実施の形態に係る２系列分割型アノード電極とパルス電源を用いたプラズマ処理リアクタでポリエチレンシートの表面改質した場合の結果を示す模式的な平面図である。第１の実施の形態に係る２系列分割型アノード電極を用いたプラズマ処理による水の接触角の位置依存性と、比較例に係る単系列分割型アノード電極を用いたプラズマ処理の場合の水の接触角の位置依存性とを比較して示す図である。図２１（ａ）は、比較例に係る単系列分割型アノード電極を用いたプラズマ処理リアクタで滅菌インジケータを滅菌した場合、図２１（ｂ）は、第１の実施の形態に係る２系列分割型アノード電極を用いたプラズマ処理リアクタで滅菌インジケータを滅菌した場合の結果を示す。本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（３系列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。本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（３系列分割型アノード電極）を用いた場合のプラズマ空間におけるファインストリーマプラズマの強度分布の均一化を説明する模式図である。図２４（ａ）は、カソードメタルと第１系列のアノードメタルとの間に繰り返し印加する第１の電気パルスを、図２４（ｂ）は、カソードメタルと第２系列のアノードメタルとの間に繰り返し印加する第２の電気パルスを、図２４（ｃ）は、カソードメタルと第３系列のアノードメタルとの間に繰り返し印加する第２の電気パルスを示すタイミング図である。図２５（ａ）は、カソードメタルと第１系列のアノードメタルとの間に繰り返し印加する第１の電気パルスを、図２５（ｂ）は、カソードメタルと第２系列のアノードメタルとの間に繰り返し印加する第２の電気パルスを、図２５（ｃ）は、カソードメタルと第３系列のアノードメタルとの間に繰り返し印加する第２の電気パルスを示すタイミング図である。本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置のパルス電源に用いる３系列誘導エネルギ蓄積型電源回路（３系列ＩＥＳ回路）の構造を説明する回路図である。図２６に示した３系列ＩＥＳ回路の動作を説明するタイミング図である。本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置のパルス電源に用いる３系列パルス回路の構造を説明する回路図である。図２８に示した３系列パルス回路の動作を説明するタイミング図である。本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（３系列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。本発明の第４の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（３系列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。本発明の第５の実施の形態に係るプラズマ処理装置の２次元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３２に示した２次元分割型アノード電極の平面図を用いて、その結線構造を説明する模式的な配線図である。本発明の第６の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（２系列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。本発明の第６の実施の形態に係るプラズマ処理装置において、カソードメタルと第１系列アノードユニットに第１の電気パルスを印加してファインストリーマプラズマを発生させた状態を説明する模式図である。本発明の第６の実施の形態に係るプラズマ処理装置において、カソードメタルと第２系列アノードユニットに第２の電気パルスを印加してファインストリーマプラズマを発生させた状態を説明する模式図である。本発明の第６の実施の形態の変形例に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（２系列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。本発明の第７の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（３系列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。第１系列アノードユニットと第２系列アノードユニットとの電極間の距離が十分に離間していれば、放電は陽極の先端から陰極にのみ向かって飛ぶことを説明する模式図である。第１系列アノードユニットと第２系列アノードユニットとの電極間の距離を近づけていくと、電界が集中する陽極の先端で、オフ状態の陽極に向かって横方向にストリーマが飛ぶようになることを説明する模式図である。本発明のその他の実施の形態に係るプラズマ処理装置の複系列分割型アノード電極（２系列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。先願（先願）において提案した単系列分割型アノード電極を備えるプラズマ処理装置の主要部を説明する模式図である。先願（先願）において提案した単系列分割型アノード電極を備えるプラズマ処理装置のプラズマ空間におけるファインストリーマプラズマの強度分布を説明する模式図である。説明の単純化のため、それぞれのアノードセグメントを、円柱状の金属からなるアノード線で近似した場合の等電位線を示す模式図である。円柱状の金属からなるアノード線で近似した場合において、図４４に示す場合よりも、アノードセグメント相互の間隔を短くした場合の等電位線を示す模式図である。円柱状の金属からなるアノード線で近似した場合において、アノードセグメント相互の間隔を短くした場合の両側のセグメントの周りの等電位線と中央部のセグメントの周りの等電位線を比較して示す模式図である。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

４ij…アノードメタル
５…アノード誘電体
６…アノード誘電体
７a〜７ｅ，８a〜８ｅ，９a〜９d…アノードメタル
７_j1〜７_j18…アノードメタル
１０a〜１０e，１１a〜１１e，１２a〜１２e，１３a〜１３e…アノードセグメント
１５_a，１５_b，１５_c，１５_d，１５_e…絶縁板
１６_j…グレーズ膜
２１…整流板
２２…ケース
２３…底板
２４…カソードメタル
２５…カソード誘電体
２６…パルス電源
２６ｐ…パルス電源
２７…給気配管
２８…排気配管
２９…排気ポンプ
３１Ａ1…第１陽極配線
３１Ａ2…第２陽極配線
３１Ａ3…第３陽極配線
３１Ａ4…第４陽極配線
３１Ａ…陽極配線
３１Ｋ…陰極配線
３２…断熱材
３３…ヒータ
５１e…コンタクトホール
５２e…コネクタ
５３e…絶縁カバー
８１…等価陽極
８２…等価陰極
８３…ストリーマ
１３６…ゲート駆動回路
１３９ａ…第１の負荷
１３９ｂ…第２の負荷
１３９ｃ…第３の負荷

Claims

複数の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第１系列アノードユニット、該第１系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／２周期ずれた位置に交互に挿入された第２系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第２系列アノードユニットを有する複系列分割型アノード電極と、
前記複系列分割型アノード電極の配列方向と平行な表面を有し、前記複系列分割型アノード電極に対向して配置されたカソードと、を備えるとともに、
前記複数の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置が隣接する２つのアノードセグメントを単位とする周期的並列配置部分を含み、前記複数の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置が隣接する２つのアノードセグメントを単位とする周期的並列配置部分を含み、それぞれの周期的並列配置部分において、隣接する２つのアノードセグメントを単位として、前記複数の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置と前記複数の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置とが交互に挿入されており、
前記第１系列アノードセグメント及び前記第２系列アノードセグメントのそれぞれは、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のアノードメタルからなり、
前記複系列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、前記第１系列アノードユニットと前記第２系列アノードユニットのそれぞれに、同一繰り返し周波数で互いに位相の異なるパルスを印加して、前記複系列分割型アノード電極と前記カソード間にプラズマを生成することを特徴とするプラズマ処理装置。
複数の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第１系列アノードユニット、該第１系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／３周期ずれた位置に交互に挿入された複数の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第２系列アノードユニット、該第２系列アノードセグメントの周期的並列配置と同一空間周波数で１／３周期ずれた位置に交互に挿入された複数の第３系列アノードセグメントの周期的並列配置からなる第３系列アノードユニットを有する複系列分割型アノード電極と、
前記複系列分割型アノード電極の配列方向と平行な表面を有し、前記複系列分割型アノード電極に対向して配置されたカソードと、を備えるとともに、
前記複数の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置が隣接する２つのアノードセグメントを単位とする周期的並列配置部分を含み、前記複数の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置が隣接する２つのアノードセグメントを単位とする周期的並列配置部分を含み、前記複数の第３系列アノードセグメントの周期的並列配置が隣接する２つのアノードセグメントを単位とする周期的並列配置部分を含み、それぞれの周期的並列配置部分において、隣接する２つのアノードセグメントを単位として、前記複数の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置、前記複数の第２系列アノードセグメントの周期的並列配置及び前記複数の第３系列アノードセグメントの周期的並列配置が、順に配列されて周期的構造を構成しており、
前記第１系列アノードセグメント、前記第２系列アノードセグメント及び前記第３系列アノードセグメントのそれぞれは、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のアノードメタルからなり、
前記複系列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、前記第１系列アノードユニット、前記第２系列アノードユニット及び前記第３系列アノードユニットのそれぞれに、同一繰り返し周波数で互いに位相の異なるパルスを印加して、前記複系列分割型アノード電極と前記カソード間にプラズマを生成することを特徴とするプラズマ処理装置。
ｎを２以上の正の整数として、複数のアノードセグメントを同一の空間周波数で１次元方向に並列に配置してなるアノードユニットを、ｎ系列、前記１次元方向に沿って順次周期的に組み合わせてなる複系列分割型アノード電極と、
前記複系列分割型アノード電極の配列方向と平行な表面を有し、前記複系列分割型アノード電極に対向して配置されたカソードと、を備え、
前記ｎ系列のアノードユニットは、前記空間周波数に対応する周期を１／ｎ等分した位置毎に順次挿入されるとともに、
前記ｎ系列のそれぞれのアノードセグメントの周期的並列配置が隣接する２つのアノードセグメントを単位とする周期的並列配置部分を含み、それぞれの周期的並列配置部分において、隣接する２つのアノードセグメントを単位として、前記複数の第１系列アノードセグメントの周期的並列配置から前記複数の第ｎ系列アノードセグメントの周期的並列配置まで、順に配列されて周期的構造を構成しており、
前記複数のアノードセグメントのそれぞれは、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のアノードメタルからなり、
前記複系列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、前記ｎ系列のそれぞれのアノードユニットに同一繰り返し周波数で互いに位相の異なるパルスを印加して、前記複系列分割型アノード電極と前記カソード間にプラズマを生成することを特徴とするプラズマ処理装置。
端部を同一平面に揃え、同一方向に延伸する複数のアノードセグメントをマトリクス状に配列した複系列分割型アノード電極と、
前記アノードセグメントの延伸方向に直交する表面を有し、前記端部がなす平面に対向して配置されたカソードと、を備え、
前記マトリクスにおいて、隣接するセグメントが互いに異なる系列に属するように、前記複数のアノードセグメントを複数の系列のアノードユニットに割り当てるとともに、
前記複数のアノードセグメントのそれぞれは、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のアノードメタルからなり、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しており、
前記複系列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、前記異なる系列のアノードユニットに、同一繰り返し周波数で互いに位相の異なるパルスを印加して、前記複系列分割型アノード電極と前記カソード間にプラズマを生成することを特徴とするプラズマ処理装置。
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１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
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１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
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１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
前記アノード誘電体の前記カソードに近い端面がくさび型をなすとともに、
前記複系列分割型アノード電極における異なる系列のアノードセグメント間距離をｗとし、アノードセグメントと前記カソードメタルとの距離をｈとしたときに、次式を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
ｗ≧（１／２）ｈ
前記アノードセグメント間に、絶縁板が設置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
前記処理ガスとして窒素ガスを導入し、前記プラズマとして窒素ガスプラズマを生成す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。
前記処理ガスは大気圧で導入されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
前記処理ガスは、減圧状態で導入されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
前記カソードに向けて前記処理ガスを均一に導入する整流板を更に備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
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複系列分割型アノード電極と前記カソード間に、位相の異なるパルス電圧が順次、対応する系列のアノードユニットに印加されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。