JP5677328B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

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Description

この発明は、大気圧近傍で発生させた放電プラズマを用いて材料の表面洗浄、表面改質、成膜、除菌などを行うプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for performing surface cleaning, surface modification, film formation, sterilization, and the like of a material using discharge plasma generated near atmospheric pressure.

表面処理は、材料の表面洗浄、接着や塗装の前処理、成膜、除菌など様々な分野で導入されている。表面処理の手段は様々あるが、中でも大気圧プラズマを用いた処理は、比較的低コスト、低環境負荷であり、近年、急速に普及している。   Surface treatment has been introduced in various fields such as surface cleaning of materials, pretreatment for adhesion and coating, film formation, and sterilization. There are various surface treatment means. Among them, treatment using atmospheric pressure plasma is relatively low cost and low environmental load, and has been rapidly spread in recent years.

大気圧プラズマ処理は放電空間に直接処理体を挿入するダイレクト式と、放電空間で生成される活性粒子を外部へ引出し、処理体へ照射するリモート式に大別される。物理エッチングやチャージアップによる処理体へのダメージが少ない点でリモート式が有利であるが、一般に活性粒子の寿命は大気雰囲気下では極めて短いため、活性粒子を短時間で処理面に接触させる必要がある。   Atmospheric pressure plasma treatment is roughly classified into a direct type in which a treatment body is directly inserted into the discharge space and a remote type in which active particles generated in the discharge space are extracted to the outside and irradiated to the treatment body. The remote method is advantageous in that the damage to the processing object due to physical etching or charge-up is small. However, since the life of active particles is generally very short in an air atmosphere, it is necessary to bring the active particles into contact with the processing surface in a short time. is there.

既存の大気圧リモートプラズマ処理装置では例えば特許文献1のように、同軸円筒状に配置された筒状電極の先端から活性粒子を噴出すタイプと、特許文献2のように平行平板状に配置された電極の側面から噴出すタイプが一般的である。   In an existing atmospheric pressure remote plasma processing apparatus, for example, as in Patent Document 1, a type in which active particles are ejected from the tip of a cylindrical electrode disposed in a coaxial cylindrical shape, and in a parallel plate shape as in Patent Document 2. In general, the type is ejected from the side of the electrode.

上記のような方式は平面的な処理や局所的な処理には適するものの、例えば円筒内面の処理などへの適用に問題があった。これは、プラズマ噴出し口と処理面を近接させることができず、短寿命の活性粒子が処理面に到達する前に消滅するためである。また異なる形状や大きさの様々な処理体を処理するには噴出し口と処理面を近接できるよう、都度プラズマ発生部全体を作りかえる必要があった。このため、一台で様々な処理ニーズに対応できるフレキシブルなプラズマ処理装置及び方法が求められている。   The above method is suitable for planar processing and local processing, but has a problem in application to, for example, processing of the inner surface of a cylinder. This is because the plasma ejection port and the processing surface cannot be brought close to each other, and the short-lived active particles disappear before reaching the processing surface. Further, in order to process various treatment bodies having different shapes and sizes, it is necessary to remake the entire plasma generation unit each time so that the ejection port and the treatment surface can be brought close to each other. Therefore, there is a demand for a flexible plasma processing apparatus and method that can meet various processing needs with a single unit.

例えば、特許文献3には、内部電極とこれを囲む様に設置された外部電極とで構成される同軸円筒型のプラズマ処理装置において、外部電極の表面に複数のプラズマ噴出し口を有する装置が記載されている。これにより一度に広い面積を処理できることに加え、処理面の近傍に噴出し口を設けることで比較的自由度の高いプラズマ処理が可能な構成となっている。   For example, Patent Document 3 discloses an apparatus having a plurality of plasma ejection openings on the surface of an external electrode in a coaxial cylindrical plasma processing apparatus including an internal electrode and an external electrode installed so as to surround the internal electrode. Have been described. Thus, in addition to processing a large area at a time, a plasma treatment with a relatively high degree of freedom can be performed by providing an ejection port in the vicinity of the processing surface.

また特許文献4に記載の同軸円筒型プラズマ処理装置は電極サポータを備えており、この電極サポータに対して、上方向から、内側電極を挿入し、下方向から、先端にプラズマ噴出し口を設けた誘電体からなる反応管を挿入する。これにより、内側電極と反応管が取り外し、交換可能な構成となっている。   The coaxial cylindrical plasma processing apparatus described in Patent Document 4 includes an electrode supporter, and an inner electrode is inserted into the electrode supporter from above, and a plasma outlet is provided at the tip from below. Insert a reaction tube made of a dielectric material. As a result, the inner electrode and the reaction tube can be removed and replaced.

特許第3057065号公報Japanese Patent No. 3057065 特許第3799819号公報Japanese Patent No. 3799819 特開2003−109799号公報JP 2003-109799 A 特許第4120087号公報Japanese Patent No. 4120087

しかしながら、従来技術には以下のような問題がある。特許文献3に記載されるプラズマ処理装置では、円筒電極の両側に、電極の長さ方向に対して垂直にガス供給口が設けられている。このため例えば円筒内面の処理を想定した場合、ガス供給口と処理体とが干渉し、電極を円筒内部に挿入できないため、効果的な処理ができない。また電極にガス供給口が直付けされた構造になっており、電極の径や長さを容易に変更できない。   However, the prior art has the following problems. In the plasma processing apparatus described in Patent Document 3, gas supply ports are provided on both sides of the cylindrical electrode in a direction perpendicular to the length direction of the electrode. For this reason, for example, when processing of the inner surface of the cylinder is assumed, the gas supply port interferes with the processing body, and the electrode cannot be inserted into the cylinder, so that effective processing cannot be performed. Further, since the gas supply port is directly attached to the electrode, the diameter and length of the electrode cannot be easily changed.

また、特許文献4に記載されるプラズマ処理装置においても、反応管がガラスなどの誘電体であるため加工性が悪く、プラズマ噴出し口の位置や形状を任意に決めることができない。さらに、反応管の外周に外側電極を備える必要があることから反応管の内部に内部電極を挿入する際、反応管と内部電極の干渉が生じ、プラズマ噴出し口と処理面を十分に近接できない。   Also in the plasma processing apparatus described in Patent Document 4, since the reaction tube is a dielectric such as glass, the workability is poor, and the position and shape of the plasma ejection port cannot be arbitrarily determined. Furthermore, since it is necessary to provide an outer electrode on the outer periphery of the reaction tube, when the internal electrode is inserted into the reaction tube, interference between the reaction tube and the internal electrode occurs, and the plasma ejection port and the processing surface cannot be sufficiently close to each other. .

このように、特許文献3、特許文献4に記載のいずれの装置も、円筒内面などの処理を効果的に行えないだけでなく、異なる形状、寸法の対象を処理するには、それぞれ適したプラズマ発生部を新たに作成する必要がある。   As described above, each of the apparatuses described in Patent Document 3 and Patent Document 4 cannot effectively process the inner surface of the cylinder, but is also suitable for processing objects having different shapes and dimensions. It is necessary to create a new generation part.

この発明は上記問題を解決するためになされたものであり、装置全体を作り直すことなく、簡単な操作で形状、寸法の異なる様々な対象への処理を実現し、かつ円筒内面などの特殊形状にも適用可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be applied to various objects having different shapes and dimensions with a simple operation without recreating the entire apparatus, and has a special shape such as a cylindrical inner surface. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method that can be applied.

上述した目的を達成するため、本発明に係るプラズマ処理装置は、内部電極と、前記内部電極の外周を覆うように配置された外部電極とを備え、前記内部電極の外周及び前記外部電極の内周の少なくとも一方は誘電体で被覆され、前記内部電極と前記外部電極との間には放電空隙が形成されており、前記外部電極には、前記放電空隙にガスを導入し、前記外部電極と前記内部電極との間に電圧を印加することで発生させたプラズマを、処理体に照射する噴出し口が形成されており、さらに、支持体を備え、前記支持体は、内部導体と、外部導体と、該内部導体及び該外部導体を絶縁するように該内部導体及び該外部導体の間に設けられた絶縁体とを有し、前記内部電極は、前記内部導体との導電を維持して該内部導体によって支持され、前記外部電極は、前記外部導体との導電を維持して該外部導体によって支持される。
また、同目的を達成するため、本発明は、上記プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法も提供する。
In order to achieve the above-described object, a plasma processing apparatus according to the present invention includes an internal electrode and an external electrode arranged so as to cover an outer periphery of the internal electrode, and includes an outer periphery of the internal electrode and an inner electrode of the external electrode. At least one of the circumferences is covered with a dielectric, and a discharge gap is formed between the internal electrode and the external electrode. A gas is introduced into the discharge gap, and the external electrode An ejection port for irradiating the processing body with plasma generated by applying a voltage between the internal electrode and the internal electrode is formed, and further includes a support, the support including an internal conductor and an external A conductor, and an insulator provided between the inner conductor and the outer conductor so as to insulate the inner conductor and the outer conductor, and the inner electrode maintains conductivity with the inner conductor. Supported by the inner conductor, Department electrode is supported by the external conductor maintains electrical conduction with the outer conductor.
In order to achieve the same object, the present invention also provides a plasma processing method using the plasma processing apparatus.

本発明によれば、処理体の形状に応じて、外部電極または内部電極の特徴を変更することで、装置全体を作り直す事無く、様々な形状の処理体に適用可能なプラズマ処理態様を提供できる。これにより、従来処理の適用が困難であった円筒形状の処理体の内面などの複雑形状の処理体にも高い処理効果を発揮することができる。   According to the present invention, by changing the characteristics of the external electrode or the internal electrode according to the shape of the processing body, it is possible to provide a plasma processing mode that can be applied to processing bodies of various shapes without recreating the entire apparatus. . Thereby, the high processing effect can be exhibited also to processing bodies of complicated shape, such as the inner surface of a cylindrical processing body for which application of conventional processing was difficult.

本発明の実施の形態1に係るプラズマ処理装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係るプラズマ処理装置の組み立て手順を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the assembly procedure of the plasma processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプラズマ処理装置と処理体との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the plasma processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and a process body. 本発明の実施の形態1において、異なる形状の外部電極に交換した場合のプラズマ処理装置と処理体との関係を示す図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a figure which shows the relationship between the plasma processing apparatus at the time of replacing | exchanging to the external electrode of a different shape, and a process body. 本発明の実施の形態2に係るプラズマ処理装置に関し、全体構成、組み立て、処理体との関係、を示す図である。It is a figure which shows the whole structure, an assembly, and the relationship with a process body regarding the plasma processing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に関する、図5と同態様の図である。It is a figure of the same aspect as FIG. 5 regarding Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るプラズマ処理装置を説明する図である。It is a figure explaining the plasma processing apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るプラズマ処理装置を説明する図である。It is a figure explaining the plasma processing apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係るプラズマ処理装置を説明する図である。It is a figure explaining the plasma processing apparatus which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7の第1の態様に関する噴出し口の形成態様と放電ユニットの動作態様とが示される図である。It is a figure in which the formation aspect of the ejection opening regarding the 1st aspect of Embodiment 7 of this invention and the operation | movement aspect of a discharge unit are shown. 本発明の実施の形態7の第2の態様に関する噴出し口の形成態様と放電ユニットの動作態様とが示される図である。It is a figure in which the formation aspect of the ejection opening regarding the 2nd aspect of Embodiment 7 of this invention and the operation | movement aspect of a discharge unit are shown. 本発明の実施の形態7の第3の態様に関する噴出し口の形成態様と放電ユニットの動作態様とが示される図である。It is a figure in which the formation aspect of the ejection opening regarding the 3rd aspect of Embodiment 7 of this invention and the operation | movement aspect of a discharge unit are shown.

以下、本発明に係るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。   Embodiments of a plasma processing apparatus and a plasma processing method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るプラズマ処理装置の全体構成図である。本プラズマ処理装置は、放電ユニット100、ガス供給源120、電源130を備え、放電ユニット100は、片側が封じられた円筒状の外部電極1と、円柱状の内部電極3と、これらが取り付けられる支持体110とを有している。外部電極1は、放電空隙9を介して内部電極3の外周を覆うように、配置されている。外部電極1の先端及び外周には、複数の噴出し口7が開いており、内部電極3は、その外周を誘電体6で被覆されている。なお、誘電体は、本実施の形態及び以下の各実施の形態において、内部電極の外周及び外部電極の内周の少なくとも一方に設けられていればよい。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The plasma processing apparatus includes a discharge unit 100, a gas supply source 120, and a power source 130. The discharge unit 100 is attached to a cylindrical outer electrode 1 sealed on one side, a columnar inner electrode 3, and the like. And a support 110. The external electrode 1 is disposed so as to cover the outer periphery of the internal electrode 3 through the discharge gap 9. A plurality of ejection openings 7 are opened at the tip and outer periphery of the external electrode 1, and the outer periphery of the internal electrode 3 is covered with a dielectric 6. In the present embodiment and each of the following embodiments, the dielectric may be provided on at least one of the outer periphery of the internal electrode and the inner periphery of the external electrode.

支持体110は、円盤状の絶縁体5と、その中心を貫通する棒状の内部導体4と、絶縁体5の外周を覆う外部導体2とを含む。外部導体2は、ガス供給口8を備える。ガス供給口8は、放電空隙9に連通するガス供給口8を備え、ガス供給口8はガス供給源120と接続されている。内部導体4は、電気的に導通される態様で内部電極3に螺合・締結され、外部導体2は電気的に導通される態様で外部電極1に螺合・締結されている。内部導体4は電源130に接続され、外部導体2は接地に接続されている。   The support 110 includes a disk-shaped insulator 5, a rod-shaped inner conductor 4 that penetrates the center of the insulator 5, and an outer conductor 2 that covers the outer periphery of the insulator 5. The outer conductor 2 includes a gas supply port 8. The gas supply port 8 includes a gas supply port 8 that communicates with the discharge gap 9, and the gas supply port 8 is connected to a gas supply source 120. The internal conductor 4 is screwed and fastened to the internal electrode 3 in an electrically conductive manner, and the external conductor 2 is screwed and fastened to the external electrode 1 in an electrically conductive manner. The inner conductor 4 is connected to the power source 130, and the outer conductor 2 is connected to the ground.

図2は、本発明の実施の形態1に係るプラズマ処理装置の組み立て手順を示す斜視図である。本プラズマ処理装置の組み立ては、まず内部電極3を支持体110に取り付け、その後、外部電極1を支持体110に取り付ける。内部導体4の先端外周面には雄螺子が形成され、内部電極3の中心には雌螺子穴加工が施されており、螺合を以って締結される。外部導体2の外周には雄螺子加工が施され、外部電極1の開口部側の内周には雌螺子加工が施されており、螺合を以って、気密を保持して締結される。   FIG. 2 is a perspective view showing an assembling procedure of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus is assembled by first attaching the internal electrode 3 to the support 110 and then attaching the external electrode 1 to the support 110. A male screw is formed on the outer peripheral surface of the distal end of the internal conductor 4, and a female screw hole is machined in the center of the internal electrode 3, and is fastened by screwing. The outer periphery of the outer conductor 2 is subjected to male screw processing, and the inner periphery of the outer electrode 1 on the opening portion side is subjected to female screw processing. .

次に、図1及び図3を用いて実施の形態1によるプラズマ処理装置の動作について説明する。ガス供給源120より放電ガスを放電空隙9に供給し、電源130より内部導体4に高電圧を印加することで、外部電極1と内部電極3の間に高電界が形成され、放電空隙9に大気圧近傍での放電が形成される。放電により生成された活性粒子を含むプラズマガスは外部電極1の先端及び外周に配置された複数の噴出し口7より外部へ噴出される。このとき放電ユニット100を例えば円筒形状の処理体140の内部に挿入することで処理体140の内面及び底面が処理される。   Next, the operation of the plasma processing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. By supplying a discharge gas from the gas supply source 120 to the discharge gap 9 and applying a high voltage from the power source 130 to the internal conductor 4, a high electric field is formed between the external electrode 1 and the internal electrode 3. A discharge near atmospheric pressure is formed. The plasma gas containing the active particles generated by the discharge is ejected to the outside through a plurality of ejection ports 7 disposed at the tip and outer periphery of the external electrode 1. At this time, the inner surface and the bottom surface of the processing body 140 are processed by inserting the discharge unit 100 into the cylindrical processing body 140, for example.

ところで大気圧プラズマで生成される活性粒子は、一般に、1ミリ秒以内の短時間で消滅する。従って、高い表面処理効果を得るためには、放電空隙9で生成された活性粒子を短時間で処理面まで輸送することが重要である。このためには、処理面近傍において、噴出し口7からプラズマガスを高速で噴射する構造が好ましく、また、処理面以外へのガスの噴出しを無くし、処理面のみに選択的に照射する構造が望ましい。処理面の位置や形状は処理体ごとに異なることから、それぞれの処理体に適した噴出し口7を有する外部電極1を使用することで高い処理効果が得られる。図4は本実施の形態1において、噴出し口7の数や径や配置が異なる外部電極1に交換した場合の例である。(a)では外部電極1の外周のみに噴出し口7が設けられ、先端部分は閉鎖されている。これによりプラズマガスが外周方向のみに噴出され、円筒形状の処理体141に対して、放電ユニット100を挿入することで内面のみが処理される。また、(b)は、(a)で示した例と同様に外部電極1の側面からプラズマガスが外周方向に噴出される構成だが、噴出し口7がスリット状になっており、プラズマが均一性良く噴出される。さらに図4(c)では外部電極1の先端に一点の噴出し口7が設けられている。これによりプラズマガスがスポット的に噴出され、狭い領域での集中的な処理が実現される。   By the way, the active particles generated by the atmospheric pressure plasma generally disappear in a short time within 1 millisecond. Therefore, in order to obtain a high surface treatment effect, it is important to transport the active particles generated in the discharge gap 9 to the treatment surface in a short time. For this purpose, a structure in which plasma gas is jetted from the ejection port 7 at high speed in the vicinity of the processing surface is preferable, and a structure in which gas is not ejected to other than the processing surface and only the processing surface is selectively irradiated. Is desirable. Since the position and shape of the processing surface are different for each processing body, a high processing effect can be obtained by using the external electrode 1 having the ejection port 7 suitable for each processing body. FIG. 4 shows an example in which the external electrode 1 having a different number, diameter, or arrangement of the ejection ports 7 is replaced in the first embodiment. In (a), the ejection port 7 is provided only on the outer periphery of the external electrode 1, and the tip portion is closed. As a result, the plasma gas is ejected only in the outer peripheral direction, and only the inner surface is processed by inserting the discharge unit 100 into the cylindrical processing body 141. Further, (b) is a configuration in which plasma gas is ejected from the side surface of the external electrode 1 in the outer peripheral direction as in the example shown in (a), but the ejection port 7 has a slit shape, and the plasma is uniform. It is ejected with good sex. Further, in FIG. 4C, a single ejection port 7 is provided at the tip of the external electrode 1. As a result, plasma gas is ejected in a spot manner, and intensive processing in a narrow region is realized.

このように実施の形態1においては、支持体110と内部電極3との間、及び、支持体110と外部電極1との間が、簡潔な締結手段により締結されるため着脱が容易である。この結果、処理体に応じて、噴出し口7の異なる外部電極1に交換することで、円筒内面等の特殊な形状の処理体に対しても、効果的な処理が実現される。また放電により電極が劣化した際の交換も容易なことから、メンテナンス性にも優れる。   Thus, in Embodiment 1, since the support body 110 and the internal electrode 3 and between the support body 110 and the external electrode 1 are fastened by simple fastening means, the attachment and detachment is easy. As a result, by replacing the external electrode 1 with a different outlet 7 according to the treatment body, an effective treatment is realized even for a treatment body having a special shape such as a cylindrical inner surface. Moreover, since the replacement | exchange when an electrode deteriorates by discharge is also easy, it is excellent also in maintainability.

なお、本実施の形態における大気圧近傍とは、絶対圧で50kPa〜250kPaをさす。また本発明では放電方式に誘電体バリア放電を採用しており、種々ガスでの放電が可能である。例えばNやO、乾燥空気、ArやHeなどの希ガス、またはこれらの混合気体を用いることができる。例えばNや希ガス等の不活性ガスにOを混合させた場合、高い洗浄や親水化効果が得られる。またSF6やCF4等を用いると撥水処理が可能となる。但し、放電ガスの種類及び組成は上記例に限定されるものではない。 In addition, the atmospheric pressure vicinity in this Embodiment refers to 50 kPa-250 kPa in absolute pressure. In the present invention, dielectric barrier discharge is adopted as the discharge method, and discharge with various gases is possible. For example, N 2 , O 2 , dry air, a rare gas such as Ar or He, or a mixed gas thereof can be used. For example, when O 2 is mixed with an inert gas such as N 2 or a rare gas, a high cleaning and hydrophilic effect can be obtained. Further, when SF6, CF4, or the like is used, water repellent treatment can be performed. However, the kind and composition of the discharge gas are not limited to the above examples.

また本実施の形態のガス供給源120として、ガスボンベにマスフローコントローラを接続し、所望のガスを所定流量で供給する手段が挙げられる。但し、放電ガスが所望の流量、組成で放電空隙9に供給されれば良く、ガス供給方法は上記例に限定されるものではない。   Further, as the gas supply source 120 of the present embodiment, there is a means for connecting a mass flow controller to a gas cylinder and supplying a desired gas at a predetermined flow rate. However, the discharge gas may be supplied to the discharge gap 9 at a desired flow rate and composition, and the gas supply method is not limited to the above example.

また本実施の形態において、外部電極1、外部導体2、内部電極3、内部導体4の材料には例えば、ステンレス、アルミニウム、銅などの金属材料を用いることができる。但し、前記材料は機械的に接続が可能な導電性材料であれば良く、上記例に限定されるものではない。   Moreover, in this Embodiment, metal materials, such as stainless steel, aluminum, copper, can be used for the material of the external electrode 1, the external conductor 2, the internal electrode 3, and the internal conductor 4, for example. However, the material is not limited to the above example as long as it is a conductive material that can be mechanically connected.

また本実施の形態において、内部電極3の外周を被覆する誘電体6の材料には例えばアルミナセラミクスやガラスを用いることができる。これらは例えば、棒状の金属体の外周に溶射したり、円筒誘電体管に金属管を差し込んだりすることで形成できる。但し、誘電体6は、内部電極3の外周に所望の厚みで形成できれば良く、材料や加工方法は特に限定されるものではない。   In the present embodiment, for example, alumina ceramics or glass can be used as the material of the dielectric 6 that covers the outer periphery of the internal electrode 3. These can be formed, for example, by spraying the outer periphery of a rod-shaped metal body or by inserting a metal tube into a cylindrical dielectric tube. However, the dielectric 6 only needs to be formed on the outer periphery of the internal electrode 3 with a desired thickness, and the material and processing method are not particularly limited.

なお誘電体6の厚みは10μm〜5000μmの範囲で形成することが好ましい。誘電体膜が薄すぎると絶縁耐力が不十分となり、厚すぎると、放電形成において多大な電圧を印加する必要が生じるためである。   The thickness of the dielectric 6 is preferably formed in the range of 10 μm to 5000 μm. This is because if the dielectric film is too thin, the dielectric strength is insufficient, and if it is too thick, it is necessary to apply a large voltage in the discharge formation.

また本実施の形態1における電源130としては、時間的に極性が変化する電圧を出力するものであれば良く、例えば、交流や両極性パルス電圧を出力するものを用いることができる。また周波数が1kz〜1MHz、印加電圧が1〜20KV程度の範囲で用いるのが好ましい。周波数が小さ過ぎると所定の電力を投入するのに多大な電圧を印加する必要が生じ、大き過ぎると放電の安定性が損なわれる。また、印加電圧が小さ過ぎると放電が形成されず、大き過ぎると電源の導入コストが高くなってしまうためである。但し、電源の仕様は放電ユニット100の形態や動作条件に応じて決めれば良く、上記例に限定されるものではない。   The power supply 130 according to the first embodiment may be any power supply that outputs a voltage whose polarity changes with time. For example, a power supply that outputs an alternating current or a bipolar pulse voltage can be used. Moreover, it is preferable to use it in the range whose frequency is about 1 kz to 1 MHz and the applied voltage is about 1 to 20 KV. If the frequency is too small, it is necessary to apply a large voltage to apply the predetermined power, and if it is too large, the stability of the discharge is impaired. Further, if the applied voltage is too small, no discharge is formed, and if it is too large, the introduction cost of the power source becomes high. However, the specification of the power source may be determined according to the form and operating conditions of the discharge unit 100, and is not limited to the above example.

また本実施の形態において、絶縁体5には、マコールなどのセラミクス材料、若しくはテフロン(登録商標)などの絶縁性樹脂材料を用いることができる。但し、内部導体4と外部導体2との間で絶縁性が保持されれば良く、絶縁体5の材料は上記例に限定されるものではない。   In this embodiment, the insulator 5 can be made of a ceramic material such as Macor or an insulating resin material such as Teflon (registered trademark). However, it is only necessary to maintain insulation between the inner conductor 4 and the outer conductor 2, and the material of the insulator 5 is not limited to the above example.

また本実施の形態における放電空隙9の幅(外部電極1と内部電極3との間隔)は0.05mm〜50mmにすることが好ましい。放電空隙9が小さすぎると精密な部品加工が必要となり、製作コストが増加する。また、大きすぎるとそれに伴い、印加電圧が増加し電源が大型化するためである。   In addition, the width of the discharge gap 9 in this embodiment (the interval between the external electrode 1 and the internal electrode 3) is preferably 0.05 mm to 50 mm. If the discharge gap 9 is too small, precise parts processing is required, and the manufacturing cost increases. Further, if it is too large, the applied voltage increases accordingly, and the power source becomes large.

また本実施の形態において、噴出し口7の数、形状、配置に制限は無く、上記例以外でも例えば長手方向にチドリ上に噴出し口7を形成したり、外周の一部に局在させたりする態様で配置することができる。また必ずしもすべての噴出し口の径や形状が同一である必要はなく、例えば外部電極1の外周先端から根元へ向かい孔径が変化する構成としても良い。   In the present embodiment, the number, shape, and arrangement of the ejection ports 7 are not limited. For example, the ejection ports 7 may be formed on the plover in the longitudinal direction or may be localized on a part of the outer periphery. It is possible to arrange in such a manner. In addition, the diameters and shapes of all the ejection ports are not necessarily the same. For example, the hole diameter may be changed from the outer peripheral tip of the external electrode 1 toward the root.

また本実施の形態では、外部導体2にガス供給口8を複数備えた例を示したが、ガス供給口8の数、形状、配置は上記実施例に限定されるものではない。例えば絶縁体5を貫通するように設けることができる。   In the present embodiment, an example in which a plurality of gas supply ports 8 are provided in the external conductor 2 has been described. However, the number, shape, and arrangement of the gas supply ports 8 are not limited to the above-described example. For example, it can be provided so as to penetrate the insulator 5.

なお本実施の形態では、外部電極1及び内部電極3の支持体110への取り付けに関して、各電極、導体に螺子加工を施すことで締結する方法を示したが、締結方法は上記実施例に限定されるものではない。外部電極1と外部導体2とは、電気的に導通され、放電空隙9内の気密が確保され、着脱自在であれば良く、同様に、内部電極3と内部導体4とは、電気的に導通され、着脱自在あれば良い。したがって、例えば、上記の説明例以外でも、外部電極1と外部導体2との締結部をフランジ型とし、シール材を介し、螺子を以って螺合することで締結することができる。   In the present embodiment, regarding the attachment of the external electrode 1 and the internal electrode 3 to the support 110, a method of fastening by screwing each electrode and conductor has been shown, but the fastening method is limited to the above-described embodiment. Is not to be done. The external electrode 1 and the external conductor 2 are electrically connected to each other as long as the discharge gap 9 is hermetically sealed and detachable. Similarly, the internal electrode 3 and the internal conductor 4 are electrically connected. It is sufficient if it is detachable. Therefore, for example, in addition to the above-described example, the fastening portion between the external electrode 1 and the external conductor 2 can be a flange type, and can be fastened by screwing with a screw through a sealing material.

本実施の形態で処理される処理材料に制限は無いが、例えばPET(ポリエチレンテレフタラート)PP(ポリプロピレン)などの樹脂材料、アルミニウム、真鍮などの金属材料、ガラス等に対して、高い洗浄・親水化効果を示す。また処理体の形状、大きさは特に限定されるものでは無く、上記例で示した円筒の内面以外であっても噴出し口7より照射される活性種が処理体表面に届けば良い。   Although there is no restriction | limiting in the processing material processed by this Embodiment, For example, high washing | cleaning and hydrophilicity with respect to resin materials, such as PET (polyethylene terephthalate) PP (polypropylene), metal materials, such as aluminum and a brass, and glass Shows the effect. Further, the shape and size of the treatment body are not particularly limited, and the active species irradiated from the ejection port 7 may reach the treatment body surface even if it is other than the inner surface of the cylinder shown in the above example.

なお、以上に述べた改変態様は、本実施の形態の場合に限定されず、以下に説明する他の実施の形態でも同様である。   Note that the modification modes described above are not limited to the case of the present embodiment, and the same applies to other embodiments described below.

実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係るプラズマ処理装置に関し、(a)は全体構成、(b)は組み立て、(c)は処理体との関係をそれぞれ示す図である。実施の形態1では支持体110の外径と外部電極1の外径とがほぼ同一であるプラズマ処理装置を示した。本実施の形態2では支持体110の外径よりも細い外部電極1、内部電極3が取り付けられている点で実施の形態1と異なる。図5(a),(b)に示すとおり、本実施の形態における外部電極1は、径の異なる第1部分10a及び第2部分10bを有しており、第1部分10aは、支持体110と結合する部分であり、第2部分10bは、噴出し口7が形成されている部分である。そして、第2部分10bの径は、第1部分10aの径よりも小さくなっている。また、内部電極3の外径は、内部電極3の外面と外部電極1の第2部分10bの内面との間に所定幅の放電空隙9が確保されるように設定されている。
Embodiment 2. FIG.
FIGS. 5A and 5B relate to the plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5A is a diagram illustrating the overall configuration, FIG. 5B is an assembly, and FIG. In the first embodiment, the plasma processing apparatus in which the outer diameter of the support 110 and the outer diameter of the external electrode 1 are substantially the same is shown. The second embodiment is different from the first embodiment in that an outer electrode 1 and an inner electrode 3 that are thinner than the outer diameter of the support 110 are attached. As shown in FIGS. 5A and 5B, the external electrode 1 in the present embodiment has a first portion 10a and a second portion 10b having different diameters, and the first portion 10a is a support 110. The second portion 10b is a portion where the ejection port 7 is formed. The diameter of the second portion 10b is smaller than the diameter of the first portion 10a. Further, the outer diameter of the internal electrode 3 is set such that a discharge gap 9 having a predetermined width is secured between the outer surface of the inner electrode 3 and the inner surface of the second portion 10 b of the outer electrode 1.

これにより、本実施の形態2では、実施の形態1の利点に加え、さらに次のような利点が得られている。すなわち、実施の形態1では、円筒形であってその内径が支持体110の外径よりも大きな処理体に対して適用しようとした場合、放電ユニット100を処理体140の内部へ挿入することができず、効果的な内面処理が実現できなかった。一方、本実施の形態2では図5(c)のように、内径の小さい円筒形状の処理体141に対しても、放電ユニット100を挿入することが可能となり、処理体の内面が処理される。この結果、本実施の形態2においては、支持体110よりも径の小さな外部電極1を用いることで、径の小さな円筒内面の処理において、効果的な処理が実現される。また、外部電極1の第1部分10aはあくまでも共通の支持体110に対応させておけば、支持体110には実施の形態1と同じものを使用でき、外部電極1と内部電極3のみを交換することで、より細い内径の円筒形状の処理体にも適用できる。   Thereby, in the second embodiment, in addition to the advantages of the first embodiment, the following advantages are further obtained. That is, in the first embodiment, when applying to a treatment body that is cylindrical and has an inner diameter larger than the outer diameter of the support 110, the discharge unit 100 can be inserted into the treatment body 140. It was not possible to realize an effective inner surface treatment. On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIG. 5C, the discharge unit 100 can be inserted into the cylindrical processing body 141 having a small inner diameter, and the inner surface of the processing body is processed. . As a result, in the second embodiment, by using the external electrode 1 having a diameter smaller than that of the support 110, an effective process can be realized in the process of the cylindrical inner surface having a small diameter. Further, if the first portion 10a of the external electrode 1 is made to correspond to the common support body 110, the same support body 110 as that of the first embodiment can be used, and only the external electrode 1 and the internal electrode 3 are exchanged. By doing so, the present invention can be applied to a cylindrical treatment body having a smaller inner diameter.

実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3に関する図5と同態様の図である。本実施の形態3では支持体110の外径よりも大きい外部電極1が取り付けられている点で実施の形態1と異なる。図6(a),(b)に示すとおり、本実施の形態における外部電極1における噴出し口7を有する部分の径が、支持体110よりも大きな構造となっており、外部電極1の内面と支持体110の外面との間に、リング形のアダプタ11が配置されている。すなわち、支持体110の外面に、アダプタ11の内面が螺合され、そのアダプタ11の外面に、外部電極1の内面が螺合されている。また、内部電極3の外径は、外部電極1の噴出し口7を有する部分と内部電極3との間に形成される放電空隙9の幅が所定値となるような大きさに設定されている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a diagram of the same mode as FIG. 5 relating to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment in that an external electrode 1 larger than the outer diameter of the support 110 is attached. As shown in FIGS. 6A and 6B, the diameter of the portion having the ejection port 7 in the external electrode 1 in the present embodiment is larger than that of the support 110, and the inner surface of the external electrode 1. A ring-shaped adapter 11 is disposed between the outer surface of the support 110 and the outer surface of the support 110. That is, the inner surface of the adapter 11 is screwed to the outer surface of the support 110, and the inner surface of the external electrode 1 is screwed to the outer surface of the adapter 11. Further, the outer diameter of the internal electrode 3 is set to a size such that the width of the discharge gap 9 formed between the portion having the ejection port 7 of the external electrode 1 and the internal electrode 3 becomes a predetermined value. Yes.

これにより、本実施の形態3でも、実施の形態1の利点に加え、さらに次のような利点が得られている。すなわち、実施の形態1では、外部電極1の径が円筒形の処理体の内径より余りにも小さい場合、放電ユニット100を処理体の内部へ挿入しても、噴出し口7と処理体の内面とを一度に近接することができず(外部電極の外面全周を処理体の内面全周に同時に近接することができず)、効果的な内面処理が実現できなかった。一方、本実施の形態3では、図6(c)のように、内径の大きい円筒形状の処理体142に対しても、放電ユニット100を挿入するだけで、処理体の内面全体を処理できる。この結果、本実施の形態3においては、径の大きな外部電極1を用いることで、径の大きな円筒内面の処理において、効果的な処理が実現される。また、支持体110には実施の形態1と同じものを使用でき、外部電極1と内部電極3のみを交換し、アダプタ11を加えることで、より大きい内径の円筒形状の処理体に適用できる。この他にも、大型基板など大面積処理の要求がある処理体に対しても効果を奏する。なお、アダプタ11は導電性材料で形成され、例えばステンレス等の金属を用いることができる。またアダプタ11の形状は例えばリング形とし、その内面及び外面に螺子加工を施すことで、外部電極1、外部導体2と接続される。但し、外部電極1と外部導体2との間にアダプタ11を介すことで、導電性かつ機密が保持され、締結がされれば良く、アダプタ11を形成する材料及び形状は上記例に限定されるものではない。   Thereby, in the third embodiment, the following advantages are obtained in addition to the advantages of the first embodiment. That is, in the first embodiment, when the diameter of the external electrode 1 is too small than the inner diameter of the cylindrical processing body, even if the discharge unit 100 is inserted into the processing body, the ejection port 7 and the inner surface of the processing body Cannot be brought close to each other at the same time (the entire outer circumference of the external electrode cannot be brought into close proximity to the entire circumference of the inner surface of the processing body), and an effective inner surface treatment cannot be realized. On the other hand, in the third embodiment, as shown in FIG. 6C, the entire inner surface of the processing body can be processed even by inserting the discharge unit 100 into the cylindrical processing body 142 having a large inner diameter. As a result, in the third embodiment, by using the external electrode 1 having a large diameter, effective processing can be realized in the processing of the cylindrical inner surface having a large diameter. In addition, the same support 110 as that of the first embodiment can be used, and by replacing only the external electrode 1 and the internal electrode 3 and adding the adapter 11, it can be applied to a cylindrical treatment body having a larger inner diameter. In addition, the present invention is also effective for a processing body that requires a large area processing such as a large substrate. The adapter 11 is made of a conductive material, and for example, a metal such as stainless steel can be used. The adapter 11 has a ring shape, for example, and is connected to the external electrode 1 and the external conductor 2 by threading the inner surface and the outer surface thereof. However, the adapter 11 is interposed between the external electrode 1 and the external conductor 2 so that conductivity and confidentiality are maintained and fastened, and the material and shape forming the adapter 11 are limited to the above examples. It is not something.

実施の形態4.
図7は、本発明の実施の形態4に係るプラズマ処理装置を示す図である。本実施の形態4では、噴出し口7を外部電極1の一部分に局在させ、その近傍に限定した狭い領域で放電させる点が実施の形態1と異なる。本実施の形態4では外部電極1と内部電極3との距離が噴出し口7近傍のみにおいて近接し、その他の部分においては絶縁をとるのに十分な間隔が保持されている。これにより、放電空隙9にガスを導入し、高電圧を印加することで、噴出し口7近傍の限られた領域でのみ放電が形成される。このように本実施の形態4においては、放電領域を制限し、余分な放電を無くすことで、電力コスト抑制の効果が得られる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is a view showing a plasma processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the ejection port 7 is localized in a part of the external electrode 1 and is discharged in a narrow region limited to the vicinity thereof. In the fourth embodiment, the distance between the external electrode 1 and the internal electrode 3 is close only in the vicinity of the ejection port 7, and a sufficient interval is maintained in other parts for insulation. Thereby, by introducing a gas into the discharge gap 9 and applying a high voltage, a discharge is formed only in a limited region near the ejection port 7. As described above, in the fourth embodiment, the effect of suppressing the power cost can be obtained by limiting the discharge region and eliminating the extra discharge.

実施の形態5.
図8は、本発明の実施の形態5に係るプラズマ処理装置を示す図である。本実施の形態5では、放電空隙9にガスを分断する仕切り板12を有する点が実施の形態1と異なる。
本実施の形態5では、内部電極3と外部電極1との間の放電空隙9に備えられた仕切り板12により、放電空隙9が2分割される。それにより、分割された一方の第1の放電空隙9aが第1のガス供給口8aと接続され、同様に、分割された他方の第2の放電空隙9bが第2のガス供給口8bと接続されている。ここで第1のガス供給口8aと第2のガス供給口8bとからそれぞれ異なる放電ガスを供給する。これにより第1の放電空隙9aと第2の放電空隙9bとにおいてそれぞれ異なる活性粒子が生成される。このとき例えば図8(b)のように放電ユニット100を回転させることで処理体の内面へ異なるプラズマガスが交互に吹き付けられる。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a plasma processing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the discharge gap 9 has a partition plate 12 for dividing the gas.
In the fifth embodiment, the discharge gap 9 is divided into two by the partition plate 12 provided in the discharge gap 9 between the internal electrode 3 and the external electrode 1. Thereby, one divided first discharge gap 9a is connected to the first gas supply port 8a, and similarly, the other divided second discharge gap 9b is connected to the second gas supply port 8b. Has been. Here, different discharge gases are supplied from the first gas supply port 8a and the second gas supply port 8b, respectively. As a result, different active particles are generated in the first discharge gap 9a and the second discharge gap 9b. At this time, for example, by rotating the discharge unit 100 as shown in FIG. 8B, different plasma gases are alternately blown onto the inner surface of the treatment body.

本実施の形態5で用いる放電ガスとしては、例えば一方に不活性ガスとOの混合ガスを、もう一方にヘキサメチルジシロキサンなどの有機シリコン成分を含むガスを用いることができる。この場合、Si系活性種と酸素系活性種を交互に供給することで処理面に酸化シリコン膜を形成できる。但し、ガス種は上記例の組み合わせに限定されるものではない。 As the discharge gas used in Embodiment 5, for example, a mixed gas of an inert gas and O 2 can be used on one side, and a gas containing an organic silicon component such as hexamethyldisiloxane can be used on the other side. In this case, a silicon oxide film can be formed on the processing surface by alternately supplying Si-based active species and oxygen-based active species. However, the gas type is not limited to the combination of the above examples.

なお本実施の形態5における仕切り板12は、内部電極3の外周あるいは外部電極1の内面に凸構造を設けることで形成される態様でもよい。または内部電極3を取り付け後、仕切り板12を装着しても良い。また上記例では仕切り板12により放電空隙9を2分割したが分割数はこれに限ったものではない。   The partition plate 12 according to the fifth embodiment may be formed by providing a convex structure on the outer periphery of the internal electrode 3 or the inner surface of the external electrode 1. Alternatively, the partition plate 12 may be attached after the internal electrode 3 is attached. In the above example, the discharge gap 9 is divided into two by the partition plate 12, but the number of divisions is not limited to this.

実施の形態6.
図9は、本発明の実施の形態6に係るプラズマ処理装置を示す図である。本実施の形態6は、基本構造は実施の形態5に記載の装置と同様であるが、2分割された放電空隙9の一方である第1の放電空隙9aは、ガス供給口8に、他方の第2の放電空隙9bが排気口16に接続され、さらに排気口16は外部の排気手段17と接続されている点で異なる。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a plasma processing apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The basic structure of the sixth embodiment is the same as that of the apparatus described in the fifth embodiment, but the first discharge gap 9a, which is one of the two divided discharge gaps 9, is connected to the gas supply port 8 and the other. The second discharge gap 9 b is connected to the exhaust port 16, and the exhaust port 16 is further connected to an external exhaust means 17.

これによって、次のような利点が得られる。図9(b)の矢印に示されるように、第1の放電空隙9aからプラズマガスが噴出され、第2の放電空隙9bから吸い出しがなされる。ここで、放電によって生成されるプラズマガスの中には人体や環境にとって害を及ぼす物質が含まれる場合がある。例えば酸素を含むガスでの放電では、最終生成物としてオゾンが生成される。このため、プラズマ処理装置近傍には排気手段が備えられるのが一般的である。しかし、本実施の形態6によれば、別途、ガス排気手段を設ける必要が無くなり、システム構成の省スペース化を図ることができる。また排気口として機能する開口の位置と噴出し口7として機能する開口の位置とを適切に設定することで、噴出し後のガスの流れを所望の方向に制御することができる。なお本実施の形態6において、放電領域は噴出し側の第1の放電空隙9aに限定されず、排気側の第2の放電空隙9bにおいて放電を形成することができる。これにより、例えば、活性粒子と処理材料との反応で生じた、揮発性有機化合物などの環境負荷物質を排気側の放電で分解し排気することができる。なお、本実施の形態における排気手段として、例えばポンプ、ファン、ブロアなどを用いることができるが、ガスを吸い出す機能を果たすものであれば、排気方法は上記例に限定されるものではない。   This provides the following advantages. As shown by the arrow in FIG. 9B, plasma gas is ejected from the first discharge gap 9a and sucked out from the second discharge gap 9b. Here, the plasma gas generated by the discharge may contain substances that are harmful to the human body and the environment. For example, in a discharge with a gas containing oxygen, ozone is generated as a final product. For this reason, an exhaust means is generally provided in the vicinity of the plasma processing apparatus. However, according to the sixth embodiment, it is not necessary to separately provide gas exhaust means, and the system configuration can be saved in space. Further, by appropriately setting the position of the opening functioning as the exhaust port and the position of the opening functioning as the ejection port 7, the flow of the gas after ejection can be controlled in a desired direction. In the sixth embodiment, the discharge region is not limited to the first discharge gap 9a on the ejection side, and a discharge can be formed in the second discharge gap 9b on the exhaust side. Thereby, for example, environmentally hazardous substances such as volatile organic compounds generated by the reaction between the active particles and the treatment material can be decomposed and discharged by the discharge on the exhaust side. For example, a pump, a fan, a blower, or the like can be used as the exhaust means in the present embodiment, but the exhaust method is not limited to the above example as long as it has a function of sucking out gas.

実施の形態7.
図10〜図12に本発明の実施の形態7に係るプラズマ処理装置を説明する図である。本実施の形態7では、放電ユニット100を、駆動機構であるアクチュエータ18に取り付け、種々の処理体の処理を行う。
Embodiment 7 FIG.
10 to 12 illustrate a plasma processing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, the discharge unit 100 is attached to the actuator 18 that is a drive mechanism, and various types of processing bodies are processed.

図10には、実施の形態7の第1の態様に関する噴出し口の形成態様と放電ユニットの動作態様とが示される。図10(a)に示すように、外部電極1の外周には高さ方向に対して僅かに傾いて複数の噴出し口7が設けられている。図10(b)に示すように、放電ユニット100を処理体の内部に挿入し、アクチュエータ18により上下に動かす。これにより、噴出し口7が円筒内面全面を通過し、均一な処理がなされる。   FIG. 10 shows an ejection port formation mode and an operation mode of the discharge unit relating to the first mode of the seventh embodiment. As shown in FIG. 10A, the outer periphery of the external electrode 1 is provided with a plurality of ejection ports 7 that are slightly inclined with respect to the height direction. As shown in FIG. 10B, the discharge unit 100 is inserted into the processing body and moved up and down by the actuator 18. Thereby, the ejection port 7 passes through the entire inner surface of the cylinder, and uniform processing is performed.

図11には、円柱形状の処理体の外面の処理方法であって、実施の形態7の第2の態様に関する噴出し口の形成態様と放電ユニットの動作態様とが示される。図11(a)に示すように、外部電極1の外周の一方向のみに噴出し口7を有する放電ユニット100を、図11(b)に示す様に、アーム20に接続し、アーム20を回転駆動するアクチュエータ18に接続する。このとき噴出し口7が回転軸の中心を向くように取り付け、円柱形状の処理体143の外周に沿って放電ユニット100を周回するように移動させることで、円柱形状の処理体143の外面が処理される。なお、図示省略するが、噴出し口7を回転軸と反対方向に向けて取り付けて同様に周回移動させることで、大型の円筒形状を有し且つその内面が噴出し口7の周回軌道よりも大きい処理体の当該内面を処理するように実施することもできる。   FIG. 11 shows a processing method for the outer surface of a cylindrical processing body, and shows a jet port formation mode and a discharge unit operation mode related to the second mode of the seventh embodiment. As shown in FIG. 11 (a), a discharge unit 100 having an ejection port 7 only in one direction on the outer periphery of the external electrode 1 is connected to an arm 20 as shown in FIG. It is connected to an actuator 18 that is driven to rotate. At this time, the ejection port 7 is attached so as to face the center of the rotation axis, and the discharge unit 100 is moved along the outer periphery of the cylindrical processing body 143 so that the outer surface of the cylindrical processing body 143 is moved. It is processed. Although not shown in the drawings, the ejection port 7 is attached in the direction opposite to the rotation axis and moved in the same manner, so that it has a large cylindrical shape and its inner surface is more than the orbit of the ejection port 7. It can also be implemented to treat the inner surface of a large treatment body.

図12には、円筒形状の処理体の内面の他の処理方法であって、実施の形態7の第3の態様に関する噴出し口の形成態様と放電ユニットの動作態様とが示される。図12に示されるように、外部電極1の一方のみに噴出し口7を有する放電ユニット100を用意し、その放電ユニット100における偏心した位置を、アクチュエータ18の回転軸に取り付ける。このとき噴出し口7はアクチュエータ18の回転軸と反対方向に向けておく。かかる態様で、アクチュエータ18を駆動し、放電ユニット100を周回移動させることによって、処理体の内面が処理される。このように、放電ユニット100をアクチュエータ18で動かすことで、特殊形状の処理体に対して、効果的な処理を実現することができる。なお、駆動方法は、外部電極1の形状及び噴出し口7の配置、処理体の形状などに応じて決定すれば良く、決して上記例に限定されるものではない。   FIG. 12 shows another processing method of the inner surface of the cylindrical processing body, and shows a jet port formation mode and an operation mode of the discharge unit according to the third mode of the seventh embodiment. As shown in FIG. 12, a discharge unit 100 having an ejection port 7 on only one of the external electrodes 1 is prepared, and an eccentric position in the discharge unit 100 is attached to the rotation shaft of the actuator 18. At this time, the ejection port 7 is directed in the direction opposite to the rotation axis of the actuator 18. In this manner, the actuator 18 is driven and the discharge unit 100 is moved around, whereby the inner surface of the processing body is processed. In this manner, by moving the discharge unit 100 with the actuator 18, an effective process can be realized for a specially shaped processing body. The driving method may be determined according to the shape of the external electrode 1, the arrangement of the ejection ports 7, the shape of the processing body, and the like, and is not limited to the above example.

以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、処理体の形状に応じて、外部電極または内部電極の特徴を変更することで、装置全体を作り直す事無く、様々な形状の処理体に適用可能なプラズマ処理態様を提供できる。これにより、従来処理の適用が困難であった円筒形状の処理体の内面などの複雑形状の処理体にも高い処理効果を発揮することができる。また、内部電極及び外部電極がそれぞれ、内部導体及び外部導体との導電を維持して内部導体及び外部導体に着脱自在に取り付けられている場合、外部電極又は/及び内部電極を交換することで、外部電極及び/又は内部電極の特徴を変更することができ、装置全体を作り直すこと無く、様々な形状の処理体に対して、噴出し口と処理体との位置を近接させることができ、高い処理効果が得られる。   As described above, according to the plasma processing apparatus and the plasma processing method of the present invention, by changing the characteristics of the external electrode or the internal electrode in accordance with the shape of the processing body, it is possible to perform various operations without recreating the entire apparatus. It is possible to provide a plasma processing mode applicable to a shaped processing body. Thereby, the high processing effect can be exhibited also to processing bodies of complicated shape, such as the inner surface of a cylindrical processing body for which application of conventional processing was difficult. In addition, when the internal electrode and the external electrode are detachably attached to the internal conductor and the external conductor while maintaining the conduction with the internal conductor and the external conductor, respectively, by replacing the external electrode or / and the internal electrode, The characteristics of the external electrode and / or the internal electrode can be changed, and the position of the ejection port and the processing body can be brought close to the processing body of various shapes without recreating the entire apparatus. A processing effect is obtained.

また、支持体には、外部から放電空隙に連なる少なくとも一つのガス供給口が設けられているので、円筒形状の処理体の内面等の処理を行う際、ガス供給口が処理体と干渉すること無く効果的な処理ができる。   In addition, since the support is provided with at least one gas supply port connected to the discharge gap from the outside, the gas supply port interferes with the processing body when processing the inner surface of the cylindrical processing body. Effective processing is possible.

また、外部電極が、径の異なる第1部分及び第2部分を有しており、第1部分は、支持体と結合する部分であり、第2部分は、噴出し口が形成されている部分であり、第2部分の径が第1部分の径よりも小さい構成を具備している場合、支持体よりも円筒形状の内面の径が小さい処理体の処理において、効果的な処理が実現できる。また、外部電極の第1部分はあくまでも汎用・共通の支持体に対応させておけば、外部電極及び/又は内部電極のみを交換することで適用できる処理体のバリエーションを大幅に拡げることができる。   The external electrode has a first portion and a second portion having different diameters, the first portion is a portion that is coupled to the support, and the second portion is a portion in which the ejection port is formed. In the case where the diameter of the second portion is smaller than the diameter of the first portion, an effective treatment can be realized in the treatment of the treatment body in which the diameter of the cylindrical inner surface is smaller than the support. . In addition, if the first part of the external electrode is made to correspond to a general-purpose / common support body, it is possible to greatly expand variations of treatment bodies that can be applied by replacing only the external electrode and / or the internal electrode.

また、外部導体と外部電極との間に配置され、導電性かつ気密性を保持して、外部電極及び外部導体が接続されるアダプタをさらに備えている場合、支持体よりも円筒形状の内面の径が著しく大きい処理体の処理において、効果的な処理が実現できる。   Further, in the case of further comprising an adapter that is disposed between the outer conductor and the outer electrode and maintains conductivity and airtightness and is connected to the outer electrode and the outer conductor, the inner surface of the cylindrical shape is more than the support. Effective processing can be realized in processing of a processing body having a remarkably large diameter.

また、放電空隙の間隔を一定の領域のみにおいて狭めることで、所望の領域で放電を形成するように構成すれば、限られた領域で放電を形成し、余分な放電を無くすことで、電力コスト抑制の効果が得られる。   Moreover, if the discharge gap is narrowed only in a certain region, and the discharge is formed in a desired region, the discharge is formed in a limited region and the extra discharge is eliminated, thereby reducing the power cost. The suppression effect is obtained.

また、外部電極と内部電極との間に、放電空隙を分断する仕切り板が少なくとも1つ以上設けられている場合、一台の装置で複数種のプラズマを同時に生成することや、噴出しと排気を同時に行うことができる。   In addition, when at least one partition plate that divides the discharge gap is provided between the external electrode and the internal electrode, it is possible to generate a plurality of types of plasma at the same time, Can be performed simultaneously.

また、駆動機構をさらに備え、内部電極、外部電極及び支持体を含む放電ユニット全体が、その駆動機構によって移動されるように構成した場合、従来処理が困難であった円筒形状処理体の内面や外周など、特殊な処理要求に対しても、高効率な処理が実現される。   In addition, when the entire discharge unit including a drive mechanism and including the internal electrode, the external electrode, and the support is configured to be moved by the drive mechanism, the inner surface of the cylindrical treatment body, which has been difficult to process conventionally, High-efficiency processing is realized even for special processing requirements such as the outer periphery.

また、放電空隙の幅が0.05mm〜50mmに保たれるように、内部電極及び外部電極が配置されている場合、製作コストの増加と装置の大型化とを回避しつつ、安定した放電を形成することができる。また、内部導電体に対し、交流もしくは両極性パルス電圧を印加することで、誘電体バリア放電が形成され、活性種を含む低温のプラズマガスが安定して生成される利点が得られる。誘電体の厚みを10μm〜5000μmとした場合にも、誘電体バリア放電が形成され、活性種を含む低温のプラズマガスが安定して生成される利点が得られる。   In addition, when the internal electrode and the external electrode are arranged so that the width of the discharge gap is maintained at 0.05 mm to 50 mm, stable discharge is avoided while avoiding an increase in manufacturing cost and an increase in the size of the apparatus. Can be formed. Further, by applying an alternating current or bipolar pulse voltage to the internal conductor, a dielectric barrier discharge is formed, and there is an advantage that a low-temperature plasma gas containing active species is stably generated. Even when the thickness of the dielectric is 10 μm to 5000 μm, a dielectric barrier discharge is formed, and there is an advantage that a low-temperature plasma gas containing active species is stably generated.

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。   Although the contents of the present invention have been specifically described with reference to the preferred embodiments, various modifications can be made by those skilled in the art based on the basic technical idea and teachings of the present invention. It is self-explanatory.

前述した実施の形態1〜7は、それぞれが相互に独立した発明バリエーションであるだけでなく、複数の実施の形態を部分的に組み合わせて実施することができるものである。あくまでも一例であるが、例えば、実施の形態5又は6の仕切り板を、実施の形態2、3又は4の放電空隙に適用して実施することもできるだろう。さらに、そのように実施の形態5又は6と、実施の形態2、3又は4とを組み合わせたものを、実施の形態7の駆動機構によって移動させるようにして実施することもできるだろう。   The first to seventh embodiments described above are not only mutually independent invention variations, but can be implemented by combining a plurality of embodiments partially. For example, the partition plate according to the fifth or sixth embodiment may be applied to the discharge gap according to the second, third, or fourth embodiment. Further, the combination of the fifth or sixth embodiment and the second, third, or fourth embodiment may be implemented by being moved by the drive mechanism of the seventh embodiment.

1 外部電極、2 外部導体、3 内部電極、4 内部導体、5 絶縁体、6 誘電体、7 噴出し口、8 ガス供給口、9 放電空隙、11 アダプタ、12 仕切り板、16 排気口、17 排気手段、18 アクチュエータ、20 アーム、 100 放電ユニット、110 支持体、120 ガス供給源、130 電源、140,141,142,143 処理体。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 External electrode, 2 External conductor, 3 Internal electrode, 4 Internal conductor, 5 Insulator, 6 Dielectric, 7 Ejection port, 8 Gas supply port, 9 Discharge gap, 11 Adapter, 12 Partition plate, 16 Exhaust port, 17 Exhaust means, 18 actuator, 20 arm, 100 discharge unit, 110 support, 120 gas supply source, 130 power supply, 140, 141, 142, 143 treatment body.

Claims (15)

内部電極と、
前記内部電極の外周を覆うように配置された外部電極とを備え、
前記内部電極の外周及び前記外部電極の内周の少なくとも一方は誘電体で被覆され、
前記内部電極と前記外部電極との間には放電空隙が形成されており、
前記外部電極の側面には、前記放電空隙にガスを導入し、前記外部電極と前記内部電極との間に電圧を印加することで発生させたプラズマを、処理体に照射する噴出し口が形成されており、
さらに、支持体を備え、
前記支持体は、内部導体と、外部導体と、該内部導体及び該外部導体を絶縁するように該内部導体及び該外部導体の間に設けられた絶縁体とを有し、
前記内部電極の一方の端部が、前記内部導体との導電を維持して該内部導体によって支持され、
前記外部電極の一方の端部が、前記外部導体との導電を維持して該外部導体によって支持される、
プラズマ処理装置。
An internal electrode;
An external electrode arranged to cover the outer periphery of the internal electrode,
At least one of the outer periphery of the internal electrode and the inner periphery of the external electrode is coated with a dielectric,
A discharge gap is formed between the internal electrode and the external electrode,
On the side surface of the external electrode , there is formed an ejection port for irradiating the processing body with plasma generated by introducing a gas into the discharge gap and applying a voltage between the external electrode and the internal electrode. Has been
Furthermore, a support is provided,
The support has an inner conductor, an outer conductor, and an insulator provided between the inner conductor and the outer conductor so as to insulate the inner conductor and the outer conductor;
One end of the internal electrode is supported by the internal conductor while maintaining conduction with the internal conductor,
One end of the external electrode is supported by the external conductor while maintaining conductivity with the external conductor.
Plasma processing equipment.
前記外部電極の他方の端部から前記噴出し口にわたる領域において、前記外部電極の外径より外側に、突出した部分を有さない、
請求項1のプラズマ処理装置。
In the region extending from the other end of the external electrode to the ejection port, it does not have a protruding portion outside the outer diameter of the external electrode.
The plasma processing apparatus according to claim 1.
前記噴出し口が前記外部電極の全周にわたって備えられている、
請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。
The outlet is provided over the entire circumference of the external electrode;
The plasma processing apparatus according to claim 1.
前記内部電極は、前記内部導体との導電を維持して該内部導体に着脱自在に取り付けられ、
前記外部電極は、前記外部導体との導電を維持して該外部導体に着脱自在に取り付けられる、
請求項1乃至3の何れか一項のプラズマ処理装置。
The internal electrode is detachably attached to the internal conductor while maintaining conductivity with the internal conductor,
The external electrode is detachably attached to the external conductor while maintaining conductivity with the external conductor.
The plasma processing apparatus according to claim 1 .
前記支持体には、外部から前記放電空隙に連なる少なくとも一つのガス供給口が設けら
れている、
請求項1乃至4の何れか一項のプラズマ処理装置。
The support is provided with at least one gas supply port connected to the discharge gap from the outside.
Being
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
前記外部電極は、径の異なる第1部分及び第2部分を有しており、
前記第1部分は、前記支持体と結合する部分であり、
前記第2部分は、前記噴出し口が形成されている部分であり、
前記第2部分の径は、前記第1部分の径よりも小さい、
請求項1乃至5の何れか一項のプラズマ処理装置。
The external electrode has a first portion and a second portion having different diameters,
The first part is a part that couples to the support,
The second part is a part where the ejection port is formed,
The diameter of the second part is smaller than the diameter of the first part,
The plasma processing apparatus according to claim 1 .
前記外部導体と前記外部電極との間に配置され、導電性かつ気密性を保持して、
該外部電極及び該外部導体が接続されるアダプタを、さらに備えた、
請求項1乃至5の何れか一項のプラズマ処理装置。
Arranged between the outer conductor and the outer electrode, maintaining conductivity and airtightness,
An adapter to which the external electrode and the external conductor are connected;
The plasma processing apparatus according to claim 1 .
前記放電空隙の間隔を一定の領域のみにおいて狭めることで、所望の領域で放電を形成
する、
請求項1乃至5の何れか一項のプラズマ処理装置。
By narrowing the gap of the discharge gap only in a certain area, discharge is formed in the desired area
To
The plasma processing apparatus according to claim 1 .
前記外部電極と前記内部電極との間に、前記放電空隙を分断する仕切り板が少なくともAt least a partition plate for dividing the discharge gap is provided between the external electrode and the internal electrode.
1つ以上設けられている、One or more,
請求項1乃至8の何れか一項のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1.
駆動機構をさらに備え、A drive mechanism,
前記内部電極、前記外部電極及び前記支持体を含む放電ユニット全体が、前記駆動機構The entire discharge unit including the internal electrode, the external electrode, and the support body has the drive mechanism.
によって移動される、Moved by,
請求項1乃至9の何れか一項のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1.
請求項1乃至10の何れか一項のプラズマ処理装置を用いて処理体を処理する、A processing object is processed using the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 10.
プラズマ処理方法。Plasma processing method.
前記処理体の内部に、前記外部電極および前記内部電極を挿入することで該処理体の内面を処理する、請求項11のプラズマ処理方法。 The plasma processing method according to claim 11, wherein an inner surface of the processing body is processed by inserting the external electrode and the internal electrode into the processing body . 一つ以上の前記噴出し口の形状又は配置位置が互いに異なる複数の前記外部電極を用意A plurality of external electrodes having different shapes or arrangement positions of one or more ejection openings are prepared.
しておき、Aside,
処理体の形状に応じて前記外部電極を交換することで、前記噴出し口と処理体の位置関By exchanging the external electrode according to the shape of the treatment body, the positional relationship between the ejection port and the treatment body is obtained.
係を任意に設定する、Set the clerk arbitrarily,
請求項11又は12のプラズマ処理方法。The plasma processing method of Claim 11 or 12.
前記複数の外部電極は、外径、内径又は高さが互いに異なり、The plurality of external electrodes are different from each other in outer diameter, inner diameter or height,
処理体の形状に応じて前記外部電極を交換することで、前記噴出し口と処理体の位置関By exchanging the external electrode according to the shape of the treatment body, the positional relationship between the ejection port and the treatment body is obtained.
係を任意に設定する、Set the clerk arbitrarily,
請求項11乃至13の何れか一項のプラズマ処理方法。The plasma processing method according to claim 11.
外径、内径又は高さが互いに異なる複数の前記内部電極を用意しておき、Prepare a plurality of internal electrodes with different outer diameter, inner diameter or height,
前記外部電極の形状に応じて前記内部電極を交換することで、前記放電空隙の幅又は前By replacing the internal electrode according to the shape of the external electrode, the width of the discharge gap or the front
記放電空隙の形状を任意に設定する、Set the shape of the discharge gap arbitrarily,
請求項11乃至14の何れか一項のプラズマ処理方法。The plasma processing method according to claim 11.
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