JP5725993B2 - Surface treatment equipment - Google Patents

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この発明は表面処理装置および表面処理方法に関し、特に、放電によって発生させた活性粒子を放電領域の外に配置した被処理体に照射することで、被処理体表面を処理する表面処理装置および表面処理方法に関する。   The present invention relates to a surface treatment apparatus and a surface treatment method, and more particularly, to a surface treatment apparatus and a surface for treating a surface of an object to be processed by irradiating an object to be processed disposed outside a discharge region with active particles generated by discharge. It relates to the processing method.

放電によりプラズマを生成して、それを表面処理工程に用いる技術は、広く導入されており、例えば、エンジニアリングプラスチックや樹脂コーティングの接着性改善、金属接着面の前洗浄、FPDなどの大面積デバイスの洗浄に対して、適用されている。但し、プラズマを用いた処理を適用するには、処理対象のチャージアップによる表面での放電による破壊の抑制や、イオンなどの過度に高いエネルギを持つ粒子による表面構造の損傷の抑制などが必要である。加えて、工程の簡素化、高スループット化も求められている。これらの要求を解決する技術として、大気圧リモートプラズマによる中性ラジカルを適用したインラインの処理によるプラズマ処理が注目されている。   A technique for generating plasma by electric discharge and using it for the surface treatment process has been widely introduced. For example, improvement in adhesion of engineering plastics and resin coatings, pre-cleaning of metal bonding surfaces, and large area devices such as FPDs. It is applied to cleaning. However, in order to apply plasma processing, it is necessary to suppress damage due to discharge on the surface due to charge-up of the object to be processed and to suppress damage to the surface structure due to particles with excessively high energy such as ions. is there. In addition, process simplification and high throughput are also required. As a technique for solving these demands, plasma processing by in-line processing using neutral radicals by atmospheric pressure remote plasma has attracted attention.

大気圧リモートプラズマは上記の課題を解決する一方で、大気圧下、特に、酸素を20%程度含む空気雰囲気での大気圧リモートプラズマでは、表面反応の担い手である活性なラジカルが高圧力下での衝突により極めて短時間で失活するといった短所があり、処理効率が上げられない点が課題である。また、ラジカルを失活させないためや放電効率を上げるため、雰囲気ガスや放電ガスとして希ガスなどを消費し、それらのガスの調達のために特殊な設備や追加のコストを必要とする点が課題となっている。   While atmospheric pressure remote plasma solves the above-mentioned problems, active radicals that are responsible for surface reactions are under high pressure at atmospheric pressure, particularly in atmospheric pressure remote plasma in an air atmosphere containing about 20% oxygen. The problem is that the processing efficiency cannot be increased due to the disadvantage of being deactivated in a very short time due to the collision. In addition, in order not to inactivate radicals and increase discharge efficiency, there is a problem in that rare gases are consumed as atmospheric gas and discharge gas, and special equipment and additional costs are required to procure these gases. It has become.

例えば、特許文献1には、積層誘電体、金属印刷電極により絶縁基材内に開けられた孔内での放電を行う一体化電極による表面処理装置が示されている。以下、図15を用いて特許文献1を説明する。図15に示されるように、絶縁基材1に複数の貫通孔2が開けられ、電源6に接続された放電電極対3,4間で放電を貫通孔2内に生じさせるものである。このとき、貫通孔2の上部より放電ガスGが供給され、放電ガスGは貫通孔2内の放電領域を通過することで、活性なラジカルを含んだガスとなり、当該ガスの下流に置かれた被処理体5の処理が実現される。   For example, Patent Document 1 discloses a surface treatment apparatus using an integrated electrode that discharges in a hole opened in an insulating base material by a laminated dielectric and a metal printed electrode. Hereinafter, Patent Document 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 15, a plurality of through holes 2 are formed in the insulating base material 1, and discharge is generated in the through holes 2 between the discharge electrode pairs 3 and 4 connected to the power source 6. At this time, the discharge gas G is supplied from the upper part of the through hole 2, and the discharge gas G passes through the discharge region in the through hole 2 to become a gas containing active radicals, and is placed downstream of the gas. Processing of the workpiece 5 is realized.

特許文献1によれば、複数の貫通孔2を面状の絶縁基材1に分布させることで処理範囲を大面積化することができると共に、少ないガス消費量(低ランニングコスト)で均一な処理を行うことができる。また、電極3を貫通孔2のガス吹出口2b側に配置し、それを接地電極として形成することにより、電極3と被処理体5との間の電位差が大きくなることを抑制し、それにより、荷電粒子の照射を抑え、被処理体5を帯電からのダメージから避けることができる。   According to Patent Document 1, a plurality of through-holes 2 are distributed on a planar insulating base material 1 so that the processing range can be increased and uniform processing can be performed with a small gas consumption (low running cost). It can be performed. Further, by arranging the electrode 3 on the gas outlet 2b side of the through hole 2 and forming it as a ground electrode, an increase in potential difference between the electrode 3 and the object to be processed 5 is suppressed, thereby The irradiation of charged particles can be suppressed, and the object to be processed 5 can be avoided from damage from charging.

また、特許文献2には、セグメント化された高圧電極を持つリモートプラズ照射装置が示されている。以下、図16を用いて特許文献2を説明する。特許文献2においては、穴160を有する中空構造の誘電体スリーブ155に対向して設けられた高圧電極115と、接地電極150との間に電圧を印加することで、大気圧近傍で放電プラズマを発生させる。高圧電極115には中空の通路であるキャピラリ120を施し、ガスを流通させる。接地電極150側では、誘電体スリーブ155に設けられた多数のガス噴出し部である穴160が、キャピラリ120の中心に位置合わせされて設けられており、それらの穴160を通して、放電プラズマで生成した反応ガスを被処理基材に照射することで、洗浄、改質処理を行なう。特許文献2には、さらに、図17に示す、高圧電極715のキャピラリが接地側誘電体スリーブと一体化し、高圧電極ごとに流路が制限された例示もある。   Patent Document 2 discloses a remote plasma irradiation apparatus having segmented high-voltage electrodes. Hereinafter, Patent Document 2 will be described with reference to FIG. In Patent Document 2, a voltage is applied between the high-voltage electrode 115 provided facing the hollow dielectric sleeve 155 having the hole 160 and the ground electrode 150, thereby generating a discharge plasma near atmospheric pressure. generate. The high voltage electrode 115 is provided with a capillary 120, which is a hollow passage, to circulate gas. On the ground electrode 150 side, a number of gas ejection portions 160 provided in the dielectric sleeve 155 are provided in alignment with the center of the capillary 120, and are generated by discharge plasma through the holes 160. By irradiating the substrate to be treated with the reacted gas, cleaning and reforming are performed. Further, Patent Document 2 includes an example in which the capillary of the high-voltage electrode 715 shown in FIG. 17 is integrated with the ground-side dielectric sleeve, and the flow path is limited for each high-voltage electrode.

特許文献2によれば、以上の構造により、リモートプラズマを実現でき、被処理体の高さに関係なく、被処理体に近接させて、プラズマおよび荷電粒子を照射することができる。   According to Patent Document 2, remote plasma can be realized by the above structure, and plasma and charged particles can be irradiated close to the object to be processed regardless of the height of the object to be processed.

特開2005−123159号公報(図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-123159 (FIG. 1) 特表2004−535041号公報(図1,2,8)Japanese translation of PCT publication No. 2004-535041 (FIGS. 1, 2, 8)

しかしながら、従来技術には以下のような問題がある。すなわち、特許文献1に記載される表面処理装置では、限られた孔内での沿面放電によりプラズマを発生させるため、放電電力が低く制限され、活性粒子の密度を高く取れない。また、露出した薄い接地電極あるいは、それを覆う誘電体被覆が施されている構造のため、通過する荷電粒子の捕捉能力が低く下流の被処理体への荷電粒子の流出が生じる恐れがある。そのため、接地電極である電極3を導入しているが、貫通孔長を延長することになり、表面処理の担い手である活性粒子のうち、寿命の短い粒子は延長された貫通孔長を通過する時間が増加し、延長長に応じて減衰が進み、処理効率を高く保つことができない可能性がある。減衰したラジカル生成に使われた電気エネルギは表面処理に使われることなく、放電ガスの温度を上昇される影響を与えるだけであるので、処理のエネルギ効率を下げてしまう。さらには、放電ガスの温度が過度に上昇した場合には、熱応力により、電極割れなどの器具の破損が発生する可能性も出てくる。   However, the prior art has the following problems. That is, in the surface treatment apparatus described in Patent Document 1, plasma is generated by creeping discharge in a limited hole, so that the discharge power is limited to a low level and the density of active particles cannot be increased. Further, since the exposed thin ground electrode or the structure having a dielectric coating covering the exposed thin ground electrode is provided, the trapping ability of charged particles passing therethrough is low, and the outflow of charged particles to a downstream target object may occur. Therefore, although the electrode 3 that is a ground electrode is introduced, the through-hole length is extended, and among the active particles that are responsible for the surface treatment, particles having a short life pass through the extended through-hole length. There is a possibility that the processing time cannot be kept high because time increases and attenuation increases according to the extension length. The electrical energy used for the attenuated radical generation is not used for the surface treatment, but only affects the temperature of the discharge gas, thus reducing the energy efficiency of the treatment. Furthermore, when the temperature of the discharge gas rises excessively, there is a possibility that damage to the instrument such as electrode cracking may occur due to thermal stress.

また、特許文献2に記載される大気圧プラズマ照射装置においても、同様に、接地電極が誘電体被覆されており、荷電粒子の除去能力が低く、下流の被処理体への荷電粒子の流出が生じる恐れがある。また、面積の大きい対象を処理する場合、多数の高圧電極、キャピラリ、接地側誘電体スリーブなどの数多い部品が必要となり、組立が煩雑で工数が過大となり組立コストが大きくなる問題を抱える。   Also, in the atmospheric pressure plasma irradiation apparatus described in Patent Document 2, similarly, the ground electrode is covered with a dielectric, the charged particle removal ability is low, and the outflow of charged particles to the downstream target object is prevented. May occur. Further, when processing an object having a large area, a large number of parts such as a large number of high-voltage electrodes, capillaries, and grounding-side dielectric sleeves are required, which poses a problem that the assembly is complicated and the man-hour is excessive and the assembly cost is increased.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、被処理材に到達する荷電粒子を十分に抑制したうえで、寿命の短いラジカルを大気圧プラズマ発生箇所から高速で輸送することでラジカル密度減衰を抑制し、エネルギ効率の高い表面処理を行うことが可能な表面処理装置および表面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-described problems. The charged particles reaching the material to be treated are sufficiently suppressed, and a radical having a short lifetime is rapidly transferred from the atmospheric pressure plasma generation site. An object of the present invention is to provide a surface treatment apparatus and a surface treatment method capable of suppressing radical density attenuation by transporting and performing surface treatment with high energy efficiency.

この発明は、誘電体で被覆された高圧導電体を有する平板状の高圧電極と、前記高圧電極に対向して配置され、貫通微細孔が形成された導電体表面を有する接地電極と、前記高圧電極と前記接地電極との間に形成された放電空間と、前記放電空間にガスを導入するガス供給手段と、前記高圧電極に交番電圧を印加する高周波高圧電源とを備え、所定の速度で前記放電空間にガスを導入し、前記放電空間の圧力を前記貫通微細孔の出口圧力よりも高く保った状態で、前記高圧電極に前記交番電圧を印加することで、放電を生じさせ、当該放電により生じた活性粒子を含むガスを、前記貫通微細孔から、前記貫通微細孔に対向して置かれた被処理体に吹き付けて、前記被処理体の表面処理を行う表面処理装置であって、前記高圧導電体に対向して配置された前記接地電極に設けられた前記貫通微細孔の設置位置よりも、前記放電空間におけるガス流方向上流側にシフトした位置に前記高圧導電体の端部が存在するように、前記高圧導電体が配置され、前記接地電極は、前記貫通微細孔の周辺において前記接地電極の一部が前記高圧電極側に突起して形成された接地電極突起部を有し、前記接地電極突起部が、前記貫通微細孔の設置位置よりも、前記放電空間におけるガス流方向上流側にシフトした位置に設けられていることを特徴とする表面処理装置である。 The present invention includes a flat high-voltage electrode having a high-voltage conductor coated with a dielectric, a ground electrode having a conductor surface disposed opposite to the high-voltage electrode and having through-holes formed therein, and the high-voltage conductor. A discharge space formed between an electrode and the ground electrode, a gas supply means for introducing gas into the discharge space, and a high-frequency high-voltage power source for applying an alternating voltage to the high-voltage electrode, and at a predetermined speed Gas is introduced into the discharge space, and the alternating voltage is applied to the high-voltage electrode in a state where the pressure in the discharge space is kept higher than the outlet pressure of the through-hole, thereby generating a discharge. the resulting gas containing active particles, wherein the through micropores, the blown in through the workpiece placed opposite the micropores, the a surface treatment apparatus for performing surface treatment of the object to be processed, wherein Opposite to the high voltage conductor The high-voltage conductive material is arranged such that the end of the high-voltage conductor exists at a position shifted to the upstream side in the gas flow direction in the discharge space with respect to the installation position of the through-hole formed in the ground electrode. A body is disposed, and the ground electrode has a ground electrode projection formed by projecting a part of the ground electrode toward the high-voltage electrode in the periphery of the through-hole, and the ground electrode projection is The surface treatment apparatus is provided at a position shifted to the upstream side in the gas flow direction in the discharge space with respect to the installation position of the through minute hole .

この発明は、誘電体で被覆された高圧導電体を有する平板状の高圧電極と、前記高圧電極に対向して配置され、貫通微細孔が形成された導電体表面を有する接地電極と、前記高圧電極と前記接地電極との間に形成された放電空間と、前記放電空間にガスを導入するガス供給手段と、前記高圧電極に交番電圧を印加する高周波高圧電源とを備え、所定の速度で前記放電空間にガスを導入し、前記放電空間の圧力を前記貫通微細孔の出口圧力よりも高く保った状態で、前記高圧電極に前記交番電圧を印加することで、放電を生じさせ、当該放電により生じた活性粒子を含むガスを、前記貫通微細孔から、前記貫通微細孔に対向して置かれた被処理体に吹き付けて、前記被処理体の表面処理を行う表面処理装置であって、前記高圧導電体に対向して配置された前記接地電極に設けられた前記貫通微細孔の設置位置よりも、前記放電空間におけるガス流方向上流側にシフトした位置に前記高圧導電体の端部が存在するように、前記高圧導電体が配置され、前記接地電極は、前記貫通微細孔の周辺において前記接地電極の一部が前記高圧電極側に突起して形成された接地電極突起部を有し、前記接地電極突起部が、前記貫通微細孔の設置位置よりも、前記放電空間におけるガス流方向上流側にシフトした位置に設けられていることを特徴とする表面処理装置であるので、被処理材に到達する荷電粒子を十分に抑制したうえで、寿命の短いラジカルを大気圧プラズマ発生箇所から高速で輸送することでラジカル密度減衰を抑制し、エネルギ効率の高い表面処理を行うことができる。 The present invention includes a flat high-voltage electrode having a high-voltage conductor coated with a dielectric, a ground electrode having a conductor surface disposed opposite to the high-voltage electrode and having through-holes formed therein, and the high-voltage conductor. A discharge space formed between an electrode and the ground electrode, a gas supply means for introducing gas into the discharge space, and a high-frequency high-voltage power source for applying an alternating voltage to the high-voltage electrode, and at a predetermined speed Gas is introduced into the discharge space, and the alternating voltage is applied to the high-voltage electrode in a state where the pressure in the discharge space is kept higher than the outlet pressure of the through-hole, thereby generating a discharge. the resulting gas containing active particles, wherein the through micropores, the blown in through the workpiece placed opposite the micropores, the a surface treatment apparatus for performing surface treatment of the object to be processed, wherein Opposite to the high voltage conductor The high-voltage conductive material is arranged such that the end of the high-voltage conductor exists at a position shifted to the upstream side in the gas flow direction in the discharge space with respect to the installation position of the through-hole formed in the ground electrode. A body is disposed, and the ground electrode has a ground electrode projection formed by projecting a part of the ground electrode toward the high-voltage electrode in the periphery of the through-hole, and the ground electrode projection is Since the surface treatment apparatus is provided at a position shifted to the upstream side in the gas flow direction in the discharge space from the installation position of the through-holes, the charged particles that reach the material to be processed are sufficiently provided. In addition, the radical density decay can be suppressed by transporting the short-lived radicals at high speed from the atmospheric pressure plasma generation site, and surface treatment with high energy efficiency can be performed.

本発明の実施の形態1による表面処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the surface treatment apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による表面処理装置の高圧電極の高圧導電体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the high voltage conductor of the high voltage electrode of the surface treatment apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による表面処理装置の高圧電極とスペーサの位置関係を示す上面図である。It is a top view which shows the positional relationship of the high voltage electrode and spacer of the surface treatment apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による表面処理装置の端部スペーサ部を切る断面図である。It is sectional drawing which cuts the edge part spacer part of the surface treatment apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による表面処理装置のガス導入孔部をきる断面図である。It is sectional drawing which cuts the gas introduction hole part of the surface treatment apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による表面処理装置の接地電極を示す図である。It is a figure which shows the ground electrode of the surface treatment apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による表面処理装置の高圧電極の高圧導電体を示す断面図の一例である。It is an example of sectional drawing which shows the high voltage conductor of the high voltage electrode of the surface treatment apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2による表面処理装置の放電空間を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the discharge space of the surface treatment apparatus by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2による表面処理装置の放電空間を示す図8と垂直な方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the direction perpendicular | vertical to FIG. 8 which shows the discharge space of the surface treatment apparatus by Embodiment 2 of this invention. 窒素中、乾燥空気中の酸素原子の減衰を示す図である。It is a figure which shows attenuation | damping of the oxygen atom in dry air in nitrogen. 本発明の実施の形態2による樹脂処理結果を示す図である。It is a figure which shows the resin processing result by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3による表面処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surface treatment apparatus by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4による表面処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surface treatment apparatus by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5による表面処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the surface treatment apparatus by Embodiment 5 of this invention. 特許文献1に記載の従来技術を示した図である。It is the figure which showed the prior art of patent document 1. 特許文献2に記載の従来技術を示した図である。It is the figure which showed the prior art of patent document 2. FIG. 特許文献2に記載の従来技術を示した図である。It is the figure which showed the prior art of patent document 2. FIG.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による表面処理装置の構成を示す断面図である。図1に示すように、本実施の形態1による表面処理装置は、内部に、放電空間1を備えている。表面処理装置の筐体は、略々矩形の枠状の側枠3と、側枠3の底部に設けられた接地電極6と、接地電極6に対向して側枠3の上部に設けられた押さえふた2とにより構成されている。側枠3、設置電極6、押さえふた2は、いずれも導体から構成されている。放電空間1は、これらの、側枠6と、接地電極6と、押さえふた2とにより囲まれた気密構造となっている。放電空間1が外部に通じているのは、わずかに、後述するガス導入孔42(図5参照)と貫通微細孔群15だけである。押さえふた2と側枠3との間、および、接地電極6と側枠3との間には、ゴム状弾性体8が介在されており、押さえふた2と、側枠3と、接地電極6とを、ねじにて締結することで、それらの間に介在されたゴム状弾性体8を圧縮し、気密を確保する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a surface treatment apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the surface treatment apparatus according to the first embodiment includes a discharge space 1 inside. The housing of the surface treatment apparatus is provided on the upper part of the side frame 3 so as to face the ground electrode 6, the side frame 3 having a substantially rectangular frame shape, the ground electrode 6 provided at the bottom of the side frame 3, and the ground electrode 6. It consists of a presser lid 2. The side frame 3, the installation electrode 6, and the pressing lid 2 are all made of a conductor. The discharge space 1 has an airtight structure surrounded by the side frame 6, the ground electrode 6, and the pressing lid 2. The discharge space 1 communicates with the outside only slightly by a gas introduction hole 42 (see FIG. 5) and a through microhole group 15 described later. A rubber-like elastic body 8 is interposed between the holding lid 2 and the side frame 3 and between the ground electrode 6 and the side frame 3, and the holding lid 2, the side frame 3, and the ground electrode 6. Are fastened with screws to compress the rubber-like elastic body 8 interposed between them and ensure airtightness.

また、放電空間1内には、押さえふた2と接地電極6との間に、上から順に、ヒートスプレッダ7、高圧電極4、放電部スペーサ52が、垂直方向に並んで配置されている。ヒートスプレッダ7は押さえふた2の下面に密着して設けられている。但し、後述する供給ガス43が導入されるガス導入孔42が設けられている付近のみ、局所的に、ヒートスプレッダ7と押さえふた2の下面との間が密着せずに、所定の隙間(溝)9が形成されている。また、ヒートスプレッダ7の下面には、高圧電極4が固設されている。ヒートスプレッダ7および高圧電極4は、後述するように、それぞれ、略々矩形断面を有する細長い棒状の形状を有している。ヒートスプレッダ7の幅は、図1、図5に示すように、側枠3の4つの内壁のうちの対向する1対の内壁の幅に対して、短く構成されている。高圧電極4の幅は、ヒートスプレッダ7の幅よりもさらに短くなっている。従って、ヒートスプレッダ7および高圧電極4の端面は、いずれも、図1、図5に示すように、側枠3の当該1対の内壁には接触しておらず、それぞれ、所定の隙間10を側枠3の内壁との間に設けている。また、高圧電極4の(長手方向の)長さは、ヒートスプレッダ7の長さと同じになっており、高圧電極4の端面およびヒートスプレッダ7の端面は、側枠3の他方の1対の内壁にそれぞれ接触している。上述したように、ガス導入孔42が設けられている箇所においては、ヒートスプレッダ7の上面と押さえふた2の下面との間には隙間(溝)9がある。当該隙間(溝)9は、ヒートスプレッダ7の端面と側枠3の内壁との間の隙間10を経由して、放電空間1に通じているため、ガス導入孔42から供給された供給ガス43は、隙間9,10を通って、放電空間1に導入される。また、高圧電極4の下面と設置電極6の上面との間には、放電部スペーサ52が固設されていて、下から、高圧電極4を支持している。上述したこれらのヒートスプレッダ7、高圧電極4、および、放電部スペーサ52を、押さえふた2および接地電極6に押し付けることで、放電空間1の空隙高さを一定に保つとともに、各構成要素間の接触熱抵抗を低減する構造となっている。   In the discharge space 1, the heat spreader 7, the high-voltage electrode 4, and the discharge part spacer 52 are arranged in the vertical direction between the presser lid 2 and the ground electrode 6 in order from the top. The heat spreader 7 is provided in close contact with the lower surface of the pressing lid 2. However, only in the vicinity where a gas introduction hole 42 for introducing a supply gas 43 described later is provided, the heat spreader 7 and the lower surface of the holding lid 2 are not in close contact with each other, and a predetermined gap (groove) is provided. 9 is formed. A high voltage electrode 4 is fixed on the lower surface of the heat spreader 7. As will be described later, each of the heat spreader 7 and the high-voltage electrode 4 has an elongated rod shape having a substantially rectangular cross section. As shown in FIGS. 1 and 5, the width of the heat spreader 7 is configured to be shorter than the width of a pair of opposed inner walls of the four inner walls of the side frame 3. The width of the high voltage electrode 4 is further shorter than the width of the heat spreader 7. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 5, the end surfaces of the heat spreader 7 and the high-voltage electrode 4 are not in contact with the pair of inner walls of the side frame 3, and each end faces a predetermined gap 10. It is provided between the inner wall of the frame 3. The length (in the longitudinal direction) of the high-voltage electrode 4 is the same as the length of the heat spreader 7, and the end surface of the high-voltage electrode 4 and the end surface of the heat spreader 7 are respectively connected to the other pair of inner walls of the side frame 3. In contact. As described above, there is a gap (groove) 9 between the upper surface of the heat spreader 7 and the lower surface of the pressing lid 2 at the location where the gas introduction hole 42 is provided. Since the gap (groove) 9 communicates with the discharge space 1 via the gap 10 between the end face of the heat spreader 7 and the inner wall of the side frame 3, the supply gas 43 supplied from the gas introduction hole 42 is Then, it is introduced into the discharge space 1 through the gaps 9 and 10. Further, a discharge portion spacer 52 is fixed between the lower surface of the high-voltage electrode 4 and the upper surface of the installation electrode 6, and supports the high-voltage electrode 4 from below. By pressing the heat spreader 7, the high voltage electrode 4, and the discharge portion spacer 52 described above against the holding lid 2 and the ground electrode 6, the gap height of the discharge space 1 is kept constant, and the contact between each component is maintained. It has a structure that reduces thermal resistance.

押さえふた2には2つの貫通穴が設けられており、そのうちの1つの中には、高周波高圧電源30に接続された給電バー17が挿入され、垂直方向に配置されている。また、もう1つの貫通穴は、図1では図示されていないが、図5に示すように、供給ガス43を放電空間1内に供給するためのガス導入孔42となっている。給電バー17と押さえふた2とは、絶縁碍子16を介して、電気絶縁と気密を保ちながら機械的に接合されている。給電バー17は、押さえふた2およびヒートスプレッダ7を貫通して垂直方向に延びており、その先端が、高圧電極4に達し、高圧電極4内に配置された高圧導電体11に導電性弾性体18を介して電気的に接続されている。給電バー17に接続された導電性弾性体18の弾性変形範囲は、ゴム弾性体8のつぶれしろより大きく設定しており、組立時だけでなく、放電開始に伴い、高圧電極4、接地電極6、および、ヒートスプレッダ7の温度が大きく上昇し、熱膨張により変形が生じた後も、導電性弾性体18の変形により、高圧電極4への押し付けが良好に行われる。   The presser lid 2 is provided with two through holes, and in one of them, the power feeding bar 17 connected to the high-frequency high-voltage power supply 30 is inserted and arranged in the vertical direction. The other through-hole is a gas introduction hole 42 for supplying the supply gas 43 into the discharge space 1, as shown in FIG. The power feeding bar 17 and the pressing lid 2 are mechanically joined via an insulator 16 while maintaining electrical insulation and airtightness. The feeding bar 17 extends in the vertical direction through the holding lid 2 and the heat spreader 7, and the tip of the feeding bar 17 reaches the high voltage electrode 4, and the conductive elastic body 18 is connected to the high voltage conductor 11 disposed in the high voltage electrode 4. It is electrically connected via. The elastic deformation range of the conductive elastic body 18 connected to the power supply bar 17 is set to be larger than the crushing margin of the rubber elastic body 8, and not only at the time of assembly but also at the start of discharge, the high-voltage electrode 4 and the ground electrode 6 Further, even after the temperature of the heat spreader 7 is greatly increased and deformation is caused by thermal expansion, the conductive elastic body 18 is deformed, and the pressing to the high voltage electrode 4 is favorably performed.

ヒートスプレッダ7は、給電バー17を通す貫通穴が空いている以外は高圧電極4に密着して設置されている。押さえふた2、側枠3、および、接地電極6は相互に電気的に導通され、接地電位に保たれている。高圧電極4は、図2、図3、図7に示すように、略々矩形の細長い板棒状の形状で、その断面は、図1、図4に示すように、略々矩形(長方形)となっている。また、図2または図7に示すように、表層を誘電体被覆12で覆われており、内部には所定のパターンを持つ高圧導電体11が形成されている。この高圧導電体11の幅および接地位置により、図1に示すように、放電空間1内の放電領域40が規定される。すなわち、高圧導電体11とそれに対向する接地電極6との間の領域が放電領域40として規定される。高圧導電体11は、例えば、図2の例(パターン)のように、放電部スペーサ52をまたぐ図1の放電領域40全体に亘る幅の1本の板棒状の導電体から構成してもよく、あるいは、図7の例(パターン)に示すように、2本の細い板棒状の導電体から構成し、放電部スペーサ52が高圧電極4に接触している領域には高圧導電体11を設けずに、それらの2本の細い板棒状の導電体の一端同士をバスライン14で電気的に接続して内部導通をとる構成とすることもできる。   The heat spreader 7 is installed in close contact with the high voltage electrode 4 except that a through hole through which the power feeding bar 17 is passed is formed. The holding lid 2, the side frame 3, and the ground electrode 6 are electrically connected to each other and maintained at the ground potential. As shown in FIGS. 2, 3, and 7, the high-voltage electrode 4 has a substantially rectangular plate-like shape, and its cross section is substantially rectangular (rectangular) as shown in FIGS. It has become. As shown in FIG. 2 or 7, the surface layer is covered with a dielectric coating 12, and a high-voltage conductor 11 having a predetermined pattern is formed inside. As shown in FIG. 1, the discharge region 40 in the discharge space 1 is defined by the width of the high-voltage conductor 11 and the grounding position. That is, a region between the high voltage conductor 11 and the ground electrode 6 facing the high voltage conductor 11 is defined as the discharge region 40. The high-voltage conductor 11 may be constituted by a single bar-like conductor having a width over the entire discharge region 40 of FIG. 1 across the discharge portion spacer 52, as in the example (pattern) of FIG. Alternatively, as shown in the example (pattern) in FIG. 7, the high-voltage conductor 11 is provided in an area where the discharge portion spacer 52 is in contact with the high-voltage electrode 4. Alternatively, the two thin plate rod-like conductors can be electrically connected to each other through the bus line 14 to achieve internal conduction.

このように、高圧導電体11のパターンとしては複数種類のパターンが考えられるが、それらに共通する特徴としては、高圧導電体11が、それに対向する接地電極6に設けられた貫通微細孔15に対して、貫通微細孔15の入口近傍で、かつ、放電空間1のガス流方向上流側に偏って設けられている点である。すなわち、図6において、破線で示されている範囲が、接地電極6に対向している高圧電極4の高圧導電体11が設けられている領域である。なお、上記近傍の範囲は、後述するラジカル到達距離以内が望ましい。ガス導入孔42から供給された供給ガス43は、隙間9,10を通って、図5の矢印で示すようなガス流方向で流れてきて、高圧電極4および接地電極6間の放電領域40では、図6の矢印で示すガス流方向で供給される。従って、図6の左右の方向がガス流路方向上流となり、図6中央の貫通微細孔15の入口側がガス流路方向下流となる。このとき、貫通微細孔15の2列とそれらに平行する破線の位置とを比較してみると、左右ともに、破線の方が貫通微細孔15の列よりも左右外側に位置していることが分かる。従って、これは、高圧導電体11が、貫通微細孔15の真上ではなく、貫通微細孔15の位置よりもガス流方向上流側に所定距離だけシフトした位置に設けられていることを示している。このガス流方向上流側にシフトされて設けられていることを、本明細書では、ガス流方向上流側に偏って設けられていると呼ぶこととする。なお、図2の例では、貫通微細孔15のガス流方向上流側だけでなく、貫通微細孔15の真上の位置にも、高圧導電体11が設けられており、この部分に設けても特に問題もないが、必ずしも設ける必要もないので、図7のように、貫通微細孔15の真上の位置においては高圧導電体11を無くす構成としてもよい。いずれのパターンでもよいが、但し、ガス流方向上流側には必ず高圧導電体11を設けるようにする。   As described above, a plurality of types of patterns can be considered as the pattern of the high-voltage conductor 11, and a common feature among them is that the high-voltage conductor 11 is formed in the through microhole 15 provided in the ground electrode 6 facing it. On the other hand, it is provided in the vicinity of the inlet of the through-microhole 15 and biased upstream of the discharge space 1 in the gas flow direction. That is, in FIG. 6, a range indicated by a broken line is a region where the high-voltage conductor 11 of the high-voltage electrode 4 facing the ground electrode 6 is provided. The range in the vicinity is preferably within the radical reach distance described later. The supply gas 43 supplied from the gas introduction hole 42 flows through the gaps 9 and 10 in the gas flow direction as indicated by arrows in FIG. 5, and in the discharge region 40 between the high-voltage electrode 4 and the ground electrode 6. The gas is supplied in the gas flow direction indicated by the arrow in FIG. Therefore, the left and right directions in FIG. 6 are upstream in the gas flow path direction, and the inlet side of the through-hole 15 in the center of FIG. 6 is downstream in the gas flow path direction. At this time, when comparing the two rows of through-microholes 15 and the positions of broken lines parallel to them, the broken lines are located on the left and right outside of the rows of through-microholes 15 on both the left and right sides. I understand. Therefore, this indicates that the high-voltage conductor 11 is provided not at a position directly above the through-hole 15 but at a position shifted by a predetermined distance upstream of the position of the through-hole 15 in the gas flow direction. Yes. In the present specification, the shift to the upstream side in the gas flow direction is referred to as being biased to the upstream side in the gas flow direction. In the example of FIG. 2, the high-voltage conductor 11 is provided not only on the upstream side in the gas flow direction of the through-hole 15 but also at a position directly above the through-hole 15. Although there is no particular problem, it is not always necessary to provide it. Therefore, as shown in FIG. 7, the high-voltage conductor 11 may be eliminated at a position directly above the through-hole 15. Any pattern may be used. However, the high voltage conductor 11 is always provided on the upstream side in the gas flow direction.

高圧電極4の上面外観を図3に示すが、給電孔21として、一部、誘電体被覆12が設けられておらず高圧導電体11が露出している箇所が、高圧電極4の放電空間1とは反対側の面(高圧電極4の上側の面)に形成されている。こうして給電孔21により露出した高圧導電体11には、高周波高電圧電源30に接続された給電バー17が導電性弾性体18を介して電気的に接続されている。また、図3に示すように、高圧電極4の両端には、端部スペーサ51が施されている。図4は、図3のA−A線の位置で切った表面処理装置の断面図である。端部スペーサ51は、図4に示すように、高圧電極4の両端の下部に配置され、接地電極6の上面および側枠3の内壁に密接して固着されていることで、下方から高圧電極4を支持して、ヒートスプレッダ7に押しつけている。端部スペーサ51は、上述した放電部スペーサ52に対して、図3に示すように垂直に連結されており、これらのスペーサは、全体で、Iの字型になっている。放電部スペーサ52も同じく高圧電極4の下部に設けられ、下方から高圧電極4を支持して、ヒートスプレッダ7に押しつけているので、これらの端部スペーサ51と放電スペーサ52が、高圧電極4をヒートスプレッダ7に押し付けることで、高圧電極4の位置を安定させるとともに、放電空間1の空隙高さが一定に保たれている。なお、以下の説明では、端部スペーサ51と放電スペーサ52とをまとめていう場合には、スペーサ5と呼ぶこととする。   The upper surface appearance of the high-voltage electrode 4 is shown in FIG. 3, and the portion where the dielectric coating 12 is not provided and the high-voltage conductor 11 is exposed as the feed hole 21 is the discharge space 1 of the high-voltage electrode 4. Is formed on the opposite surface (the upper surface of the high-voltage electrode 4). The power supply bar 17 connected to the high frequency high voltage power supply 30 is electrically connected to the high voltage conductor 11 exposed through the power supply hole 21 through the conductive elastic body 18. Further, as shown in FIG. 3, end spacers 51 are provided at both ends of the high voltage electrode 4. FIG. 4 is a cross-sectional view of the surface treatment apparatus taken along the line AA in FIG. As shown in FIG. 4, the end spacer 51 is disposed at the lower part of both ends of the high-voltage electrode 4, and is intimately fixed to the upper surface of the ground electrode 6 and the inner wall of the side frame 3. 4 is supported and pressed against the heat spreader 7. The end spacers 51 are vertically connected to the above-described discharge part spacers 52 as shown in FIG. 3, and these spacers have an I-shape as a whole. The discharge part spacer 52 is also provided below the high-voltage electrode 4, supports the high-voltage electrode 4 from below and presses it against the heat spreader 7. Therefore, the end spacer 51 and the discharge spacer 52 connect the high-voltage electrode 4 to the heat spreader. 7, the position of the high-voltage electrode 4 is stabilized, and the gap height of the discharge space 1 is kept constant. In the following description, the end spacer 51 and the discharge spacer 52 are collectively referred to as the spacer 5.

図5に示すように、放電空間1に供給される供給ガス43は、給電バー17とは異なる位置に形成されているガス導入孔42により流し込まれる。ガス供給孔42が設けられている位置付近においては、上述の通り、ヒートスプレッダ7は押さえふた2と密着しない構造となっており、隙間(溝)9が形成されている。供給ガス43は、この隙間(溝)9部分を通じて、ヒートスプレッダ7の側面と側枠3との間の隙間10を経由して、図5の矢印で示される流路で、側方から、放電空間1に流入する。このとき、放電空間1側と貫通微細孔15の出口側では圧力差があるため、この圧力差によって生じる応力は、接地電極6の中心を下流側へひずませる。そのため、放電空間1の高さ(放電ギャップ長)を一様にするために、ひずみ量がギャップ長の5%以下となるように、接地電極6の厚さは決められている。接地電極6には、図6に示されるように、複数の貫通微細孔15が長手方向に2列に配列して形成されている。これらの2列の貫通微細孔15の位置は、幅方向には互いに並んでおらず、互い違いになるように、位置をシフトさせて設けている。当該シフト量は、1つの列における隣接する貫通微細孔15間の配置間隔の約1/2である。従って、一方の列の隣接する貫通微細孔15の間に、他方の列の貫通微細孔15が存在するように、位置づけられている。供給ガス43は、放電空間1内の放電領域40を通過することで、活性粒子を含んだ活性粒子含有ガス41となり、貫通微細孔15を通って、貫通微細孔15の下流の、表面処理装置の外部に置かれた被処理体(図示省略)に照射される。   As shown in FIG. 5, the supply gas 43 supplied to the discharge space 1 is poured through a gas introduction hole 42 formed at a position different from the power supply bar 17. In the vicinity of the position where the gas supply hole 42 is provided, as described above, the heat spreader 7 is structured not to be in close contact with the pressing lid 2, and a gap (groove) 9 is formed. The supply gas 43 passes through the gap (groove) 9 portion, passes through the gap 10 between the side surface of the heat spreader 7 and the side frame 3, and flows from the side in the flow path indicated by the arrow in FIG. Flows into 1. At this time, since there is a pressure difference between the discharge space 1 side and the outlet side of the through-hole 15, the stress generated by this pressure difference distorts the center of the ground electrode 6 toward the downstream side. Therefore, in order to make the height of the discharge space 1 (discharge gap length) uniform, the thickness of the ground electrode 6 is determined so that the strain amount is 5% or less of the gap length. As shown in FIG. 6, the ground electrode 6 is formed with a plurality of through-holes 15 arranged in two rows in the longitudinal direction. The positions of these two rows of through microholes 15 are not arranged in the width direction but are shifted in position so as to be alternated. The shift amount is about ½ of the arrangement interval between adjacent through-holes 15 in one row. Therefore, the through micro holes 15 in the other row are positioned so as to exist between the adjacent through micro holes 15 in one row. The supply gas 43 passes through the discharge region 40 in the discharge space 1 to become an active particle-containing gas 41 containing active particles, passes through the through micropores 15, and is downstream of the through micropores 15. The object to be processed (not shown) placed outside is irradiated.

次に、実施の形態1による表面処理装置の動作について説明する。ここでは、供給ガス43として乾燥空気を用い、乾燥空気を原料として、放電により、活性粒子として窒素ラジカルおよび酸素ラジカルを発生させ、それらのラジカルを被処理体に接触させる表面処理について説明する。ガス導入孔42から、放電空間1に、毎分14リットルの流量で乾燥空気(供給ガス43)を供給する。接地電極6に形成された貫通微細孔15の直径は例えば0.12mmであり、貫通微細孔15の個数は例えば112個である。この条件においては、貫通微細孔15の出口圧力は大気圧であり、かつ、貫通微細孔15によって、供給ガス43のガス流のコンダクタンスが制限されるため、放電空間1のゲージ圧力は25kPaG程度となり、放電空間1の圧力は、貫通微細孔15の出口圧力よりも高く保たれている。なお、ここでは、ガスを導入する一定速度として、毎分14リットルの流量としたが、その場合に限らず、放電空間1の圧力を貫通微細孔15の出口圧力よりも高く保つことができる一定速度であれば、適宜決定可能である。このとき、給電バー17を介して、高周波高圧電源30から、高圧電極4内の高圧導電体11に、交番する高電圧を印加することで、放電空間1の高圧導電体11が存在する領域とそれに対向する接地電極6とに挟まれた放電領域40に誘電体バリア放電を生起させ、活性なラジカルを発生させる。放電により発生したラジカルは、貫通微細孔15を通って、その下流の、貫通微細孔15の出口真下に対向して置かれた、図示しない被処理体に衝突し、当該被処理体の表面処理を行なう。   Next, the operation of the surface treatment apparatus according to Embodiment 1 will be described. Here, a description will be given of a surface treatment in which dry air is used as the supply gas 43, dry air is used as a raw material, nitrogen radicals and oxygen radicals are generated as active particles by discharge, and these radicals are brought into contact with an object to be processed. Dry air (supply gas 43) is supplied from the gas introduction hole 42 to the discharge space 1 at a flow rate of 14 liters per minute. The diameter of the through microholes 15 formed in the ground electrode 6 is, for example, 0.12 mm, and the number of through microholes 15 is, for example, 112. Under this condition, the outlet pressure of the through-hole 15 is atmospheric pressure, and the conductance of the gas flow of the supply gas 43 is limited by the through-hole 15, so the gauge pressure in the discharge space 1 is about 25 kPaG. The pressure in the discharge space 1 is kept higher than the outlet pressure of the through micropores 15. Here, the flow rate of 14 liters per minute is used as the constant speed for introducing the gas. However, the flow rate is not limited to this case, and the pressure in the discharge space 1 can be kept higher than the outlet pressure of the through-hole 15. The speed can be determined as appropriate. At this time, by applying an alternating high voltage from the high-frequency high-voltage power supply 30 to the high-voltage conductor 11 in the high-voltage electrode 4 through the power supply bar 17, the region where the high-voltage conductor 11 exists in the discharge space 1 A dielectric barrier discharge is caused in the discharge region 40 sandwiched between the ground electrode 6 facing the active electrode 6 and active radicals are generated. The radicals generated by the discharge collide with a target object (not shown) placed through the through microhole 15 and directly opposite to the outlet of the through microhole 15 on the downstream, and the surface treatment of the target object is performed. To do.

本実施の形態1では、高電圧が印加される高圧導電体11が、それに対向する接地電極6に設けられた貫通微細孔15に対して、貫通微細孔15近傍で、かつ、放電空間1におけるガス流方向の上流側に偏って設けられている。従って、放電領域40は、放電空間1の全体ではなく、貫通微細孔15の入口近傍の、貫通微細孔15よりもガス流方向上流側に少し偏った領域となっている。なお、図1の例では、高圧導電体11が図2のパターンのものであるため、放電領域40が貫通微細孔15の入口真上にも及んでいるが、図7のパターンとした場合には、放電領域40は、貫通微細孔15の入口付近の、貫通微細孔15よりもガス流方向上流側に少し偏った領域のみとなる(放電部スペーサ52近傍は放電領域40にならない)。この構成により、ガス流上流で放電により生じたラジカルは、当該ガス流に乗ってラジカル発生後に直ちに効率よく貫通微細孔15にそのまま吸い込まれていくので、活性粒子含有ガス41の輸送距離を大幅に短くし、放電で生じたラジカルが減衰することなく、貫通微細孔15から被処理体に向けて噴出でき、また、放電のエネルギが主にラジカル生成に使われることで、ガス温度の過剰な上昇を抑制し、ガス温度を低く保ったまま、表面処理に寄与するラジカルの密度を増加させることができる。   In the first embodiment, the high voltage conductor 11 to which a high voltage is applied is in the vicinity of the through microhole 15 and in the discharge space 1 with respect to the through microhole 15 provided in the ground electrode 6 facing it. It is biased toward the upstream side in the gas flow direction. Therefore, the discharge region 40 is not the entire discharge space 1 but a region slightly biased to the upstream side in the gas flow direction from the through microhole 15 in the vicinity of the entrance of the through microhole 15. In the example of FIG. 1, since the high-voltage conductor 11 has the pattern shown in FIG. 2, the discharge region 40 extends right above the entrance of the through microhole 15, but in the case of the pattern shown in FIG. The discharge region 40 is only a region near the entrance of the through microhole 15 and slightly deviated upstream of the through microhole 15 in the gas flow direction (the vicinity of the discharge portion spacer 52 does not become the discharge region 40). With this configuration, radicals generated by discharge upstream of the gas flow are efficiently sucked into the through-holes 15 immediately after the generation of radicals on the gas flow, so that the transport distance of the active particle-containing gas 41 is greatly increased. The radicals generated by the discharge are shortened and can be ejected from the through-hole 15 toward the object to be processed without being attenuated, and the discharge energy is mainly used for radical generation, so that the gas temperature is excessively increased. And the density of radicals contributing to the surface treatment can be increased while keeping the gas temperature low.

以下に、このことについてさらに詳細に説明する。一般に、放電により生成されるラジカルは、放電空間およびその後の被処理体までの輸送空間でガスとの衝突により、一定の寿命で失活する。図10に、絶対圧1気圧下での酸素ラジカル(酸素原子)寿命を計算した結果と、0.01%酸素を混合した窒素雰囲気と空気雰囲気(酸素濃度21%)それぞれについて示す。図10において、「0.01%−O2/N2」として示された結果が窒素雰囲気の場合で、「乾燥空気」として示された結果が空気雰囲気の場合である。   This will be described in more detail below. In general, radicals generated by discharge are deactivated with a certain lifetime due to collision with gas in the discharge space and the subsequent transport space to the object to be processed. FIG. 10 shows the results of calculating the lifetime of oxygen radicals (oxygen atoms) under an absolute pressure of 1 atm, and each of a nitrogen atmosphere and an air atmosphere (oxygen concentration 21%) mixed with 0.01% oxygen. In FIG. 10, the result shown as “0.01% −O 2 / N 2” is a case of a nitrogen atmosphere, and the result shown as “dry air” is a case of an air atmosphere.

図10の例では、初期に、酸素原子1020−3(1014cm−3)の存在を仮定し、減衰をレート方程式により算出した。初期密度の1/10となる時間をラジカル寿命とすると、窒素雰囲気では、酸素原子寿命は100ms程度あるのに対して、空気雰囲気では70μs程度まで短命化する。中性のラジカルは電界の効果を受けることなく、ガスの移流によってのみ輸送される。そこでラジカルの輸送には、放電空間1と貫通微細孔15内と貫通微細孔15の噴出口から被処理体までのガス流速が重要な役割を果たす。放電空間を流れるおよそのガス流速は、ガス流量を、放電空間の高さとガス流方向の高圧電極の電極幅とで定まる面積で、除算した値となる。また、ラジカル到達距離は、ガス流速とラジカル寿命との乗算で求められる。ラジカル到達距離以遠で発生したラジカルは、貫通微細孔15到達前に減衰してしまい、表面処理への寄与が小さくなる。 In the example of FIG. 10, the existence of oxygen atoms 10 20 m −3 (10 14 cm −3 ) is assumed in the initial stage, and attenuation is calculated by a rate equation. If the radical lifetime is 1/10 of the initial density, the lifetime of oxygen atoms is about 100 ms in the nitrogen atmosphere, but the life is shortened to about 70 μs in the air atmosphere. Neutral radicals are transported only by gas advection without the effect of an electric field. Therefore, for the transport of radicals, the gas flow rate from the discharge space 1, the inside of the through microhole 15, and the ejection port of the through microhole 15 to the object to be processed plays an important role. The approximate gas flow rate flowing in the discharge space is a value obtained by dividing the gas flow rate by the area determined by the height of the discharge space and the electrode width of the high voltage electrode in the gas flow direction. The radical reach distance is obtained by multiplying the gas flow rate and the radical lifetime. The radicals generated beyond the radical reach distance are attenuated before reaching the through micropores 15, and the contribution to the surface treatment is reduced.

例えば、放電空間の高さを1mmとし、高圧電極のガス流方向の電極幅を100mmとし、当該高圧電極に対して両側からガスを毎分14Lで流入させた場合(両側から流入するため片側の流入量は毎分7L)、放電領域でのガス流速はおよそ1.2m/sとなり、酸素原子の窒素中寿命100msとするとラジカル到達距離は120mm、酸素原子の空気中寿命を70μsとするとラジカル到達距離は84μmとなる。貫通微細孔15からこれらの距離の離れた遠方で放電して発生したラジカルは貫通微細孔に到達するときには1桁以上失活し、ラジカルの活性エネルギは再結合過程などによりガス温度上昇に使われる。つまり、ラジカル到達距離以遠の領域に投入された放電エネルギのほとんどは熱化して、表面処理には寄与せずガス温度上昇だけを促進する。   For example, when the height of the discharge space is 1 mm, the electrode width in the gas flow direction of the high-voltage electrode is 100 mm, and gas flows into the high-voltage electrode from both sides at a rate of 14 L / min. The inflow rate is 7L / min), the gas flow velocity in the discharge region is about 1.2m / s, the radical arrival distance is 120mm when the lifetime of oxygen atoms in nitrogen is 100ms, and the arrival of radicals when the lifetime of oxygen atoms in air is 70μs. The distance is 84 μm. Radicals generated by discharging at a distance far from the through-hole 15 are deactivated by one digit or more when reaching the through-hole, and the radical activation energy is used to increase the gas temperature by the recombination process. . That is, most of the discharge energy input to the region beyond the radical reach distance is heated, and does not contribute to the surface treatment, and only promotes the gas temperature rise.

そこで、本実施の形態1においては、放電空間1の放電領域40における高さを0.1mmまで縮めることとした。放電空間1の放電領域40における高さを0.1mmまで縮めるための構成としては、押さえふた2の下面に厚みのあるヒートスプレッダ7を設け、そのヒートスプレッダ7の下面に、高圧電極4を設ける構成とした。ヒートスプレッダ17を設けた分だけ、放電空間1の放電領域40の高さを低くすることができる。このように、放電空間1の高さを0.1mmまで縮めると、上記と同じガス流量条件では、放電領域40でのガス流速がおよそ12m/sとなり、放電領域40のラジカル到達距離が酸素原子で1200mm,酸素原子で840μmとなり、ラジカル到達距離が約10倍拡大される。本実施の形態1では、高圧導電体11を図2または図7に示すように、細長い板棒状の形状にし、放電部スペーサ52の端部からの高圧導電体11の幅をラジカル到達距離程度としているために、放電エネルギが有効に使われ、高効率での表面処理が実現できる。なお、ここでは、ガス流速がおよそ12m/sとなる例について説明したが、その場合に限らず、放電領域40でのガス流速が10m/s以上であればよく、その場合には良好に被処理体の表面処理を行うことができる。   Therefore, in the first embodiment, the height in the discharge region 40 of the discharge space 1 is reduced to 0.1 mm. As a configuration for reducing the height in the discharge region 40 of the discharge space 1 to 0.1 mm, a thick heat spreader 7 is provided on the lower surface of the holding lid 2, and a high voltage electrode 4 is provided on the lower surface of the heat spreader 7. did. The height of the discharge region 40 in the discharge space 1 can be lowered by the amount of the heat spreader 17 provided. As described above, when the height of the discharge space 1 is reduced to 0.1 mm, the gas flow rate in the discharge region 40 is approximately 12 m / s under the same gas flow rate condition as described above, and the radical reach distance in the discharge region 40 is oxygen atoms. Becomes 1200 mm and oxygen atoms becomes 840 μm, and the radical reach distance is expanded about 10 times. In the first embodiment, as shown in FIG. 2 or 7, the high-voltage conductor 11 is formed into an elongated plate-bar shape, and the width of the high-voltage conductor 11 from the end of the discharge part spacer 52 is set to about the radical reach distance. Therefore, discharge energy is effectively used, and surface treatment with high efficiency can be realized. Here, an example in which the gas flow rate is approximately 12 m / s has been described. However, the present invention is not limited to this, and the gas flow rate in the discharge region 40 may be 10 m / s or more. The surface treatment of the treatment body can be performed.

以上のように、本実施の形態1は、誘電体被覆12で覆われた高圧導電体11からなる平板状の高圧電極4と、1以上の貫通微細孔15が形成された導電体表面を持つ接地電極6とを互いに対向させ、これらの放電電極4,6間に供給ガス43を導入し、放電電極4,6間に形成された放電空間1の圧力を貫通微細孔15の出口圧力よりも高く保ち、高圧電極4に高周波高圧電源30により交番電圧を印加することで放電を生じ、当該放電により、供給ガス43を活性化して活性粒子を含む活性粒子含有ガス41とし、貫通微細孔15から当該活性粒子含有ガス41を対向する被処理体(図示省略)に吹き付けて、被処理体の表面を処理する表面処理装置において、高圧電極4により高電圧が印加される高圧導電体11を、それに対向する接地電極6に形成された貫通微細孔15に対して、貫通微細孔15近傍で、かつ、貫通微細孔15の位置よりも放電空間1のガス流方向上流側に偏って施し、効率よくラジカルがガス流に乗って貫通微細孔15に流入されるようにするとともに、高圧導電体11の位置により貫通微細孔15近傍でのみ放電を発生させるように限定することで、ラジカルが失活してしまうようなラジカル到達距離以遠の領域での放電を抑制し、放電で生じたラジカルが減衰することなく、貫通微細孔15から被処理体に向けて効率的に噴出でき、また、放電のエネルギを主にラジカル生成に使われることで、被処理体の表面処理に寄与しないエネルギ投入を低減し、ラジカル密度を低下させないとともに、ガス温度の過剰な上昇を抑制して、ガス温度を低く保ったまま、被処理体の表面処理に寄与する中性な活性粒子の密度を増加することができる。このように、本実施の形態1においては、貫通微細孔15を持つ接地電極6と誘電体被覆された高圧導電体11との間で放電を生じ、その高圧導電体11を貫通微細孔15近傍のガス流速方向上流側に偏って配置することで、放電領域40を高圧導電体11に対応して限定し、放電により生じた活性粒子を減衰を受ける前に抽出することができる。また、本実施の形態1においては、特許文献1の接地電極に比べて、厚さを有し、かつ、誘電体被覆で覆われていない、接地電極6を用いているため、貫通微細孔15を通過するか荷電粒子の補足能力が高く、下流の被処理体への荷電粒子の流出を抑えることができる。   As described above, the first embodiment has a flat plate-like high-voltage electrode 4 composed of the high-voltage conductor 11 covered with the dielectric coating 12, and a conductor surface on which one or more through-holes 15 are formed. The ground electrode 6 is opposed to each other, the supply gas 43 is introduced between the discharge electrodes 4, 6, and the pressure of the discharge space 1 formed between the discharge electrodes 4, 6 is made higher than the outlet pressure of the through-hole 15. A high voltage is applied to the high voltage electrode 4 by the high frequency high voltage power source 30 to generate a discharge, and the discharge activates the supply gas 43 to form an active particle-containing gas 41 containing active particles. In the surface treatment apparatus for treating the surface of the object to be treated by blowing the active particle-containing gas 41 on the opposite object to be treated (not shown), the high voltage conductor 11 to which a high voltage is applied by the high voltage electrode 4 Opposite contact The through holes 15 formed in the electrode 6 are applied in the vicinity of the through holes 15 and on the upstream side in the gas flow direction of the discharge space 1 with respect to the positions of the through holes 15. It is assumed that the radicals are deactivated by limiting the flow to flow into the through microholes 15 and to generate discharge only in the vicinity of the through microholes 15 depending on the position of the high-voltage conductor 11. It is possible to suppress discharge in a region beyond the radical reach distance, efficiently eject the radical generated by the discharge from the through-hole 15 toward the object to be processed without attenuation, and mainly use the energy of the discharge. By being used for radical generation, energy input that does not contribute to the surface treatment of the object to be processed is reduced, radical density is not lowered, and excessive rise in gas temperature is suppressed, keeping the gas temperature low. It remains, it is possible to increase the density of contributing neutral active particles to the surface treatment of the object to be processed. As described above, in the first embodiment, a discharge is generated between the ground electrode 6 having the through-hole 15 and the dielectric-coated high-voltage conductor 11, and the high-voltage conductor 11 is placed near the through-hole 15. The discharge region 40 is limited to correspond to the high-voltage conductor 11 and can be extracted before being subjected to attenuation. In the first embodiment, since the ground electrode 6 having a thickness and not covered with the dielectric coating is used as compared with the ground electrode of Patent Document 1, the through microhole 15 is used. Or the charged particle capturing ability is high, and the outflow of charged particles to the downstream object can be suppressed.

また、ラジカル到達距離はガス流速とラジカル寿命との乗算で求められるので、上記の貫通微細孔15に対して偏って規定される放電領域40のガス流上流方向の大きさ(幅)を、放電領域40でのガス流速に、ラジカル寿命の値(すなわち、空気放電では70μs、微量酸素を含む窒素放電においては100ms)を乗じた距離以内にすることで高エネルギ効率で表面処理が可能となる。具体的には、放電領域40がその大きさとなるように、高圧導電体11の半分の幅を、ラジカル到達距離以内にする。また、放電領域40の高さ、すなわち、高圧電極4の下面から貫通微細孔15までの距離も同様にラジカル到達距離以内にすることが望ましい。この構成により、接地電極6や貫通微細孔15の表面でのラジカルの消滅が抑制され、被処理体に到達するラジカルの密度を向上させることができる。あるいは、被処理体に到達するラジカル密度を所定の値に保ったまま、低温の噴出ガスで処理を行うことができるため、温度上昇により変質・損傷を受ける材料に対しても処理を適用することができる。
さらに処理のエネルギ効率を上げるためには、微細孔から最も遠い放電領域から到達するラジカルの減衰が放電による生成時の初期密度の1/2以内程度になるラジカル到達距離の1/2倍以内にすることがより望ましい。具体的には、高圧導電体11の半分の幅を、ラジカル到達距離の1/2倍以内にする。また、放電領域40の高さ、すなわち、高圧電極4の下面から貫通微細孔15までの距離も同様にラジカル到達距離の1/2倍以内にすることがより望ましい。この構成により、接地電極6や貫通微細孔15の表面でのラジカルの消滅が抑制され、より高いエネルギ効率のまま被処理体に到達するラジカルの密度を向上させることができる。あるいは、被処理体に到達するラジカル密度を所定の値に保ったまま、より低温の噴出ガスで処理を行うことができるため、温度上昇により変質・損傷を受ける材料に対しても処理を適用することができる。
Further, since the radical reach distance is obtained by multiplying the gas flow rate and the radical lifetime, the size (width) of the discharge region 40 in the upstream direction of the gas flow defined in a biased manner with respect to the through-hole 15 is determined by the discharge. Surface treatment can be performed with high energy efficiency by setting the gas flow velocity in the region 40 within the distance obtained by multiplying the value of the radical lifetime (ie, 70 μs for air discharge and 100 ms for nitrogen discharge containing a trace amount of oxygen). Specifically, the half width of the high-voltage conductor 11 is set within the radical reach distance so that the discharge region 40 has the size. Similarly, it is desirable that the height of the discharge region 40, that is, the distance from the lower surface of the high-voltage electrode 4 to the through microhole 15 is also within the radical reach distance. With this configuration, the disappearance of radicals on the surfaces of the ground electrode 6 and the through-hole 15 is suppressed, and the density of radicals reaching the object to be processed can be improved. Alternatively, processing can be performed with a low-temperature jet gas while keeping the radical density reaching the object to be processed at a predetermined value, so that processing can also be applied to materials that are altered or damaged by temperature rise. Can do.
Furthermore, in order to increase the energy efficiency of the treatment, the decay of radicals that reach from the discharge region farthest from the micropores is within 1/2 times the radical arrival distance, which is within about 1/2 of the initial density at the time of generation by discharge. It is more desirable to do. Specifically, the half width of the high-voltage conductor 11 is set within ½ times the radical reach distance. In addition, it is more desirable that the height of the discharge region 40, that is, the distance from the lower surface of the high-voltage electrode 4 to the through minute hole 15 is also within ½ times the radical arrival distance. With this configuration, the disappearance of radicals on the surface of the ground electrode 6 and the through-hole 15 is suppressed, and the density of radicals that reach the object to be processed can be improved with higher energy efficiency. Alternatively, since the treatment can be performed with a lower temperature jet gas while keeping the radical density reaching the object to be processed at a predetermined value, the treatment is also applied to a material that is altered or damaged by a temperature rise. be able to.

また、本実施の形態1においては、放電領域40でのガス流速が10m/s以上となるように、放電領域40の高さ、高圧電極4の幅、および、高圧電極4の配置位置(貫通微細孔15までの距離)、供給ガス43の導入速度の少なくとも1つを調整するようにしたので、短寿命のラジカルの減衰を抑制して、被処理体に効率よく吹き付けることができる。   Further, in the first embodiment, the height of the discharge region 40, the width of the high-voltage electrode 4, and the arrangement position of the high-voltage electrode 4 (penetration) so that the gas flow rate in the discharge region 40 is 10 m / s or more. Since at least one of the distance to the micropores 15) and the introduction speed of the supply gas 43 is adjusted, the decay of the short-lived radicals can be suppressed and the object to be treated can be efficiently sprayed.

さらに、本実施の形態1においては、貫通微細孔15の径(および、供給ガス43の導入速度)は、貫通微細孔15の出口でのガス流出速度が、乾燥空気中の空気放電においては100m/s以上、微量酸素を含む窒素放電においては50m/sとなるように設定するようにしたので、発生したラジカルが貫通微細孔15内ではほとんど減衰しない上に、貫通微細孔15の出口を飛び出した後の速度も確保できるため、被処理体に対してラジカルの減衰を抑制してラジカル照射でき、良好な表面処理を実現することができる。   Further, in the first embodiment, the diameter of the through microhole 15 (and the introduction speed of the supply gas 43) is such that the gas outflow speed at the outlet of the through microhole 15 is 100 m in the air discharge in the dry air. Since the nitrogen discharge containing a trace amount of oxygen is set to 50 m / s, the generated radicals are hardly attenuated in the through microholes 15 and the outlet of the through microholes 15 jumps out. Therefore, the surface of the object to be treated can be irradiated with radicals while suppressing the decay of radicals, and a good surface treatment can be realized.

また、本実施の形態1において、放電領域40は高圧導電体11近傍に集中することになるが、面方向(高圧電極伸張方向)の熱伝達率が高く、絶縁性を有する、板状のヒートスプレッダ7を、高圧電極4の放電面と反対側の面に密着して設けるようにしたので、高圧電極4の温度分布のばらつきが緩和され、高圧電極4の均温化が促進されるので、熱応力が低減し、熱応力による電極割れ(電極の破損)を防止することができる。高圧電極4に誘電体被覆12として例えばアルミナ被覆を用いた場合には、ヒートスプレッダ7は、高圧電極4の誘電体被福12よりも厚いアルミナあるいはより熱伝導率の高い窒化物系セラミックを用いるようにするとよい。   In the first embodiment, the discharge region 40 is concentrated in the vicinity of the high-voltage conductor 11, but a plate-shaped heat spreader having a high heat transfer coefficient in the surface direction (the high-voltage electrode extension direction) and having an insulating property. 7 is provided in close contact with the surface opposite to the discharge surface of the high-voltage electrode 4, so that variations in the temperature distribution of the high-voltage electrode 4 are alleviated and temperature equalization of the high-voltage electrode 4 is promoted. The stress is reduced, and electrode cracking due to thermal stress (electrode breakage) can be prevented. When, for example, alumina coating is used as the dielectric coating 12 for the high-voltage electrode 4, the heat spreader 7 is made of a thicker alumina or a nitride ceramic having a higher thermal conductivity than the dielectric coating 12 of the high-voltage electrode 4. It is good to.

また、実施の形態1においては、貫通微細孔15の形成は、機械加工、レーザ加工、パイプ埋め込みなどにより実現できるが、それら加工の性質上、孔形状がテーパ状になってしまう事が避けられない場合がある。そのような、やむをえずテーパ状になってしまう場合には、テーパ状の貫通微細孔15において出口でのガス流速が最大となるように、貫通微細孔15の放電空間1側の入口側の径を最大径にし、出口側の径を最小径となるように、貫通微細孔15を形成することが望ましい。   Further, in the first embodiment, the formation of the through minute hole 15 can be realized by machining, laser processing, pipe embedding, and the like, but it is possible to avoid the hole shape from becoming tapered due to the nature of the processing. There may not be. In such a case, when it becomes unavoidable, the diameter of the inlet side of the through microhole 15 on the discharge space 1 side is maximized so that the gas flow velocity at the outlet becomes maximum in the tapered through microhole 15. It is desirable to form the through micropores 15 so that the diameter of the outlet side is the maximum and the diameter of the outlet side is the minimum.

また、実施の形態1においては、高圧電極4の放電面の反対側の面の一部に被覆誘電体12を施さずに、高圧電極4に内蔵された高圧導電体11の一部を露出させた部分(給電孔21)を持ち、当該部分に、高周波高圧電源30に接続された導電性部材を接触させて高電圧印加を行う給電方法をとり、当該導電性部材の一部または全部を弾性体から構成するようにしたので、高圧電極4にかかる熱応力を緩和でき、電極割れを防止することができる。なお、本実施の形態1では、当該導電性部材を、給電バー17と導電性弾性体18とから構成し、導電性弾性体18部分に弾性を持たせる構成とした。   In the first embodiment, a part of the high-voltage conductor 11 incorporated in the high-voltage electrode 4 is exposed without applying the covering dielectric 12 to a part of the surface opposite to the discharge surface of the high-voltage electrode 4. A power supply method in which a conductive member connected to the high-frequency and high-voltage power supply 30 is brought into contact with the portion (power supply hole 21) to apply a high voltage, and part or all of the conductive member is elastically Since it consists of a body, the thermal stress concerning the high voltage electrode 4 can be relieved and an electrode crack can be prevented. In the first embodiment, the conductive member is composed of the power supply bar 17 and the conductive elastic body 18 so that the conductive elastic body 18 is elastic.

実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2による表面処理装置の構成を示す断面図である。また、図9は、本実施の形態2における、高圧電極4と接地電極6とを示した図である。本実施の形態2の構成は、基本的に、実施の形態1と同じであるが、高圧電極4と接地電極6の構成と、供給ガス43の供給位置とが異なる。以下では、主に、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the surface treatment apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing the high-voltage electrode 4 and the ground electrode 6 in the second embodiment. The configuration of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but the configuration of the high-voltage electrode 4 and the ground electrode 6 and the supply position of the supply gas 43 are different. The following description will mainly focus on differences from the first embodiment.

本実施の形態2においては、図9に示すように、高圧電極4および接地電極6が共に略々矩形の板状形状となっている。接地電極6には、図9に示すように、複数の貫通微細孔15が縦横に均等に配列されている。図9の例では、7列×5行の計35個の貫通微細孔15が設けられているが、当然ながらこれに限定されるものではなく、縦横に出来るだけ均等に配列されていれば任意の個数でよい。   In the second embodiment, as shown in FIG. 9, both the high voltage electrode 4 and the ground electrode 6 have a substantially rectangular plate shape. In the ground electrode 6, as shown in FIG. 9, a plurality of through-holes 15 are evenly arranged in the vertical and horizontal directions. In the example of FIG. 9, a total of 35 through-holes 15 of 7 columns × 5 rows are provided. However, the present invention is not limited to this, and it is arbitrary as long as it is arranged as evenly as possible vertically and horizontally. The number of suffices.

また、高圧電極4には、縦横に配列された略々円形の導電体拡大部13とそれらの導電体拡大部13間を接続するライン状(線状)のバスライン14とから構成された高圧導電体11が設けられている。各導電体拡大部13は、基本的には、接地電極6の貫通微細孔15の配置位置に対応して設けられ、それらは互いに対向しているが、図9の一点鎖線からも分かるように、導電体拡大部13の中心と貫通微細孔15の中心とは一致せず、導電体拡大部13がガス流方向上流側に所定微小距離だけ若干オフセットされて設けられている。但し、図9の例では、中央の端から4列目においては、導電体拡大部13の中心と貫通微細孔15の中心とが一致している。なお、バスライン14で電気的に導電体拡大部13を接続する理由は、単一の高周波高圧電源30で一度にすべての導電体拡大部13に高電圧を供給するためであり、部品点数を増やさず、かつ、組立工程を容易で工数の少ないものにするためである。   The high-voltage electrode 4 includes a high-voltage electrode composed of substantially circular conductor expansion portions 13 arranged vertically and horizontally and a line-shaped (line-shaped) bus line 14 connecting the conductor expansion portions 13. A conductor 11 is provided. Each conductor enlarged portion 13 is basically provided corresponding to the arrangement position of the through minute hole 15 of the ground electrode 6 and they are opposed to each other, but as can be seen from the one-dot chain line in FIG. The center of the conductor enlarged portion 13 does not coincide with the center of the through hole 15 and the conductor enlarged portion 13 is provided slightly offset by a predetermined minute distance upstream in the gas flow direction. However, in the example of FIG. 9, the center of the conductor enlarged portion 13 and the center of the through minute hole 15 coincide with each other in the fourth row from the center end. The reason why the conductor expansion portion 13 is electrically connected by the bus line 14 is to supply a high voltage to all the conductor expansion portions 13 at a time by a single high-frequency high-voltage power supply 30, and the number of parts is reduced. This is because the number of steps is not increased and the assembly process is easy and requires less man-hours.

また、本実施の形態では、高圧電極4を板状にした関係で、ヒートスプレッダ7と高圧電極4とが、側枠3の一方の内壁から対向する他方の内壁まで延びており、ヒートスプレッダ7の両端と高圧電極4の両端とが共に側枠3の内壁に接触している。これにより、本実施の形態では、図1に示した放電部スペーサ52と端部スペーサ51とは設けずに、側枠3の内壁に沿って、略々矩形の高圧電極4の外周部の下面を支持する枠状のスペーサ5が設けられている。   In the present embodiment, the heat spreader 7 and the high-voltage electrode 4 extend from one inner wall of the side frame 3 to the other inner wall facing each other because the high-voltage electrode 4 is plate-shaped. And both ends of the high-voltage electrode 4 are in contact with the inner wall of the side frame 3. Thus, in the present embodiment, the lower surface of the outer peripheral portion of the substantially rectangular high-voltage electrode 4 along the inner wall of the side frame 3 without providing the discharge portion spacer 52 and the end spacer 51 shown in FIG. A frame-like spacer 5 is provided to support the frame.

また、実施の形態1では、押さえふた2にガス導入孔42を設けて、上方から供給ガス43を放電空間1に流し込んでいたが、本実施の形態では、上述したように、ヒートスプレッダ7と高圧電極4とが、側枠3の一方の内壁から対向する他方の内壁まで延びているため、上方からの供給ガス43の供給が難しいので、図示しないガス供給手段を、放電空間1の側がわ(外周側)に設け、図9に示すように、放電空間1に対して、高圧電極4および接地電極6の外周部から供給ガス43を供給する構成とした。なお、図9では、左右の方向からのみ供給ガス43を供給しているが、これに限らず、外周部全周方向から供給ガス43を供給するようにしてもよい。なお、図9の例では左右方向から供給ガス43を流しているので、左右方向がガス流方向上流となるので、導電体拡大部13の中心を貫通微細孔15の中心に対してオフセットする方向が左右方向となっているが、外周部全周方向から供給ガス43を供給する場合には、外周部全周がガス流方向上流となるので、オフセットする方向もそれに合わせて、外周部に向かって放射状に広がるようにオフセットさせるようにする。   In the first embodiment, the gas inlet hole 42 is provided in the holding lid 2 and the supply gas 43 is poured into the discharge space 1 from above. However, in the present embodiment, as described above, the heat spreader 7 and the high pressure are supplied. Since the electrode 4 extends from one inner wall of the side frame 3 to the other inner wall facing the electrode 4, it is difficult to supply the supply gas 43 from above. As shown in FIG. 9, the supply gas 43 is supplied from the outer peripheral portions of the high-voltage electrode 4 and the ground electrode 6 to the discharge space 1. In FIG. 9, the supply gas 43 is supplied only from the left and right directions. However, the supply gas 43 is not limited to this, and the supply gas 43 may be supplied from the entire outer circumferential direction. In the example of FIG. 9, since the supply gas 43 flows from the left and right direction, the left and right direction is upstream of the gas flow direction, and therefore the direction in which the center of the conductor enlarged portion 13 is offset with respect to the center of the through microhole 15 However, when the supply gas 43 is supplied from the entire circumference of the outer circumference, the entire circumference of the outer circumference is upstream in the gas flow direction, so that the offset direction is also directed toward the outer circumference. Offset so that it spreads radially.

本実施の形態2と実施の形態1との違いは、主に、上述した点だけであり、他の構成は同じであるので、ここでは、同一符号を付して示し、説明は省略する。   The difference between the second embodiment and the first embodiment is mainly only the points described above, and the other configurations are the same. Therefore, the same reference numerals are given here, and description thereof is omitted.

本実施の形態2においては、図8,9の構成において、ガス供給手段(図示省略)から供給ガス43を、放電空間1に、高圧電極4および接地電極6の外周部より流し込む。供給ガス43は、放電により、活性粒子含有ガス41となり、放電空間1から貫通微細孔15を通って外部に流出するが、貫通微細孔15のコンダクタンスにより放電空間1のゲージ圧力は50kPaG程度となる。貫通微細孔15の出口圧力は大気圧で各孔に対して均一であり、かつ、貫通微細孔15のコンダクタンスは放電空間1を含めたガス流路のコンダクタンスよりも十分小さいため、ガス供給孔からの距離にかかわらず、各貫通微細孔15から流れ出る流量は均一化される。こうして、放電により発生したラジカルは、貫通微細孔15を通って図示しない被処理体に供給され、表面処理を行なう。   In the second embodiment, in the configuration of FIGS. 8 and 9, the supply gas 43 is poured from the gas supply means (not shown) into the discharge space 1 from the outer peripheral portions of the high voltage electrode 4 and the ground electrode 6. The supply gas 43 becomes an active particle-containing gas 41 by discharge, and flows out from the discharge space 1 through the through microhole 15, but the gauge pressure in the discharge space 1 becomes about 50 kPaG due to the conductance of the through microhole 15. . Since the outlet pressure of the through microhole 15 is uniform for each hole at atmospheric pressure, and the conductance of the through microhole 15 is sufficiently smaller than the conductance of the gas flow path including the discharge space 1, Regardless of the distance, the flow rate flowing out from each through microhole 15 is made uniform. In this way, radicals generated by the discharge are supplied to an object to be processed (not shown) through the through fine holes 15 to perform surface treatment.

図9に、本実施の形態2の貫通微細孔15と高圧導電体11との位置関係を示しているが、本実施の形態においては、放電空間1の高圧導電体11の導電体拡大部13で規定される領域に主に誘電体バリア放電を生起させ、活性なラジカルを発生させる。導電体拡大部13の中心を貫通微細孔15の中心からオフセットさせることにより、導電体拡大部13は貫通微細孔15のガス流方向上流側に偏って配置されているため、放電により生じたラジカルは、効率よく貫通微細孔15に流れ込むことでき、ラジカル到達距離に達しない領域では放電を生じないため、エネルギ効率の高い表面処理が実現できる。なお、バスライン14直下でも放電が発生するが、バスライン14の面積にほぼ比例して、そこに投入される電力は小さくできるため、物理的強度や電気的信頼性が確保できる範囲で、出来るだけ細いバスライン14を形成することで、無駄なエネルギ消費を低減することができる。   FIG. 9 shows the positional relationship between the through hole 15 and the high-voltage conductor 11 according to the second embodiment. In the present embodiment, the conductor enlarged portion 13 of the high-voltage conductor 11 in the discharge space 1 is shown. A dielectric barrier discharge is mainly generated in a region defined by the above, and active radicals are generated. By offsetting the center of the conductor enlarged portion 13 from the center of the through-microhole 15, the conductor enlarged portion 13 is biased to the upstream side of the through-microhole 15 in the gas flow direction. Can efficiently flow into the through-hole 15 and no discharge is generated in a region that does not reach the radical reach distance, so that a surface treatment with high energy efficiency can be realized. In addition, although a discharge is generated immediately below the bus line 14, the electric power input to the bus line 14 can be reduced in proportion to the area of the bus line 14, so that the physical strength and the electrical reliability can be ensured. By forming the bus line 14 as thin as possible, wasteful energy consumption can be reduced.

図11に、本実施の形態2の構成で、放電空間の高さ0.7mm、放電面積36cm、貫通微細孔の直径0.1mm、微細孔数138個を持つ表面処理装置に、ガス流量14slmで放電電力175Wでポリエチレン板を搬送速度25mm/sで移動させながらラジカルを照射した結果を示す。表面処理装置と被処理体との距離を変えて実験を行い、処理能力を純水の接触角測定により評価した。到達距離10mmではラジカルが減衰するため、処理効果が見られないが、接近するに伴い、親水性が向上し、接触角が小さくなることが分かる。図11においては、供給ガス43を空気とする空気放電の結果が□、供給ガス43を窒素ガスとする窒素放電の結果が○でプロットされているが、それらを見ると、空気放電については窒素放電よりも処理効率は悪いが、本実施の形態の高速なラジカル抽出により処理が実現されている。なお、ここでの窒素放電には微量の酸素が含有されており、酸素濃度1000ppmまでの放電を窒素放電と表現する。 FIG. 11 shows a gas flow rate in a surface treatment apparatus having a discharge space height of 0.7 mm, a discharge area of 36 cm 2 , a diameter of through micropores of 0.1 mm, and a number of fine holes of 138 in the configuration of the second embodiment. The result of irradiating radicals while moving a polyethylene plate at a transport speed of 25 mm / s at a discharge power of 175 W at 14 slm is shown. Experiments were performed by changing the distance between the surface treatment apparatus and the object to be treated, and the treatment ability was evaluated by measuring the contact angle of pure water. Since the radicals attenuate at an arrival distance of 10 mm, the treatment effect is not observed, but it can be seen that the hydrophilicity is improved and the contact angle is reduced as the distance approaches. In FIG. 11, the result of air discharge using the supply gas 43 as air is plotted as □, and the result of nitrogen discharge using the supply gas 43 as nitrogen gas is plotted as ◯. Although the processing efficiency is lower than that of discharge, the processing is realized by the high-speed radical extraction of the present embodiment. Note that the nitrogen discharge here contains a small amount of oxygen, and discharge up to an oxygen concentration of 1000 ppm is expressed as nitrogen discharge.

以上のように、本実施の形態2においては、供給ガス43を窒素ガスまたは空気とし、放電によりラジカルを発生させ、被処理体の親水化試験を行なった。しかしながら、本発明の効果は親水化に限定されるものではない。誘電体バリア放電は、原理的にあらゆるガス種に対して安定な放電を形成できる。また、大気圧近傍でラジカルの寿命が短いことは、放電ガス種に関わらず一般的に成り立つ事象である。従って、ラジカルを効率的に活用するリモートプラズマプロセスを実現するという目的において、本発明はいかなるガス種にも用いることができる。中でも、原子状窒素、原子状水素、原子状酸素などの原子状ラジカルは、大気圧以上の放電で比較的高い密度で発生し、処理対象に照射することで酸化、窒化、還元、親水化、洗浄など様々な効果を発揮するため、本発明の適用が有効である。   As described above, in the second embodiment, nitrogen gas or air is used as the supply gas 43, radicals are generated by discharge, and the treatment for hydrophilicity of the object to be processed is performed. However, the effect of the present invention is not limited to hydrophilization. In principle, the dielectric barrier discharge can form a stable discharge for any gas species. Further, the short lifetime of radicals in the vicinity of atmospheric pressure is an event that generally holds true regardless of the type of discharge gas. Therefore, the present invention can be used for any gas species for the purpose of realizing a remote plasma process that efficiently utilizes radicals. Among them, atomic radicals such as atomic nitrogen, atomic hydrogen, and atomic oxygen are generated at a relatively high density by discharge at atmospheric pressure or higher, and are irradiated with oxidation, nitridation, reduction, hydrophilization, Since various effects such as cleaning are exhibited, the application of the present invention is effective.

以上のように、本実施の形態2においては、上記の実施の形態1で得られた効果と同様の効果を得ることができ、さらに、本実施の形態においては、上記の実施の形態1に対して、高圧電極4およびそれに設けられた高圧導電体11、並びに、接地電極6の形状を異なるものとして、それらを面状の板状部材から構成するようにしたので、比較的大面積を有する被処理体の表面処理に適しており、被処理体の広い面積を一度に表面処理できるため、効率がよい。   As described above, in the second embodiment, the same effect as that obtained in the first embodiment can be obtained. Further, in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment is obtained. On the other hand, since the high-voltage electrode 4, the high-voltage conductor 11 provided on the high-voltage electrode 11, and the ground electrode 6 are made different from each other and are formed of planar plate-like members, they have a relatively large area. It is suitable for the surface treatment of the object to be treated, and since a large area of the object to be treated can be surface treated at a time, the efficiency is high.

実施の形態3.
図12は、本発明の実施の形態3による表面処理装置の部分断面図、および、高圧電極4の導電体11が存在する層の断面を装置上面から見た図、並びに、接地電極6の装置上面から見た図である。本実施の形態3は、接地電極6の表面において、貫通微細孔15周辺部分だけを円筒状の島状に盛り上げて形成して、その部分だけ、接地電極6の厚さを厚くした点が、実施の形態1乃至2と主に異なる点である。以下では、これらの円筒状の島状に盛り上げられて形成された部分を、接地電極突起部20と呼ぶこととする。なお、接地電極突起部20の断面形状は、図12に示すように、略々矩形となっている。また、本実施の形態においては、実施の形態2と同様に、高圧電極4と接地電極6とを、略々矩形の板状形状にしている。但し、本実施の形態においては、高圧導電体11の形状も、略々矩形の板状となっている点が、実施の形態2と異なる。他の構成については、実施の形態1または2と同じであるため、ここでは、それらの説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 12 is a partial cross-sectional view of the surface treatment apparatus according to the third embodiment of the present invention, a cross-sectional view of the layer on which the conductor 11 of the high-voltage electrode 4 is present, and an apparatus for the ground electrode 6 It is the figure seen from the upper surface. In the third embodiment, on the surface of the ground electrode 6, only the peripheral portion of the through hole 15 is formed to be raised in a cylindrical island shape, and the thickness of the ground electrode 6 is increased only in that portion. This is mainly different from the first and second embodiments. Hereinafter, a portion formed by raising these cylindrical islands will be referred to as a ground electrode protrusion 20. In addition, the cross-sectional shape of the ground electrode protrusion 20 is substantially rectangular as shown in FIG. In the present embodiment, as in the second embodiment, the high-voltage electrode 4 and the ground electrode 6 have a substantially rectangular plate shape. However, the present embodiment is different from the second embodiment in that the shape of the high-voltage conductor 11 is also a substantially rectangular plate. Since other configurations are the same as those in the first or second embodiment, the description thereof is omitted here.

以下、図12を参照して、実施の形態3を説明する。接地電極6の円筒形の接地電極突起部20が形成されている箇所では、高圧電極4との間の放電領域40の高さが狭くなり、高電圧が印加された場合には、接地電極突起部20部分にだけ放電が生じる。なお、貫通微細孔15の中心は、接地電極突起部20の中心と一致せず、実施の形態2と同様に、放電領域40をガス流方向上流側に偏って存在させるように、接地電極突起部20をガス流方向上流側に若干オフセットさせて形成している。   The third embodiment will be described below with reference to FIG. In the portion where the cylindrical ground electrode protrusion 20 of the ground electrode 6 is formed, the height of the discharge region 40 between the high voltage electrode 4 becomes narrow, and when a high voltage is applied, the ground electrode protrusion Discharge occurs only in the portion 20. Note that the center of the through-hole 15 does not coincide with the center of the ground electrode protrusion 20 and, like the second embodiment, the ground electrode protrusion is arranged so that the discharge region 40 is biased upstream in the gas flow direction. The part 20 is formed by being slightly offset upstream in the gas flow direction.

以上のように、本実施の形態3によれば、上述の実施の形態1および2と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態3においては、各貫通微細孔15周辺の接地電極6の表面高さを高くするように接地電極突起部20を設けるようにしたので、接地電極突起部20が存在する場所では高圧電極4との間の放電空間高さが狭くなり、高電圧が印加された場合には、接地電極突起部20領域だけに放電が生じる構成としたため、貫通微細孔15に到達できるラジカル生成に寄与することができる放電領域40にのみ放電電力を集中できるため、処理のエネルギ効率が良く、ガス温度が過度に上昇しない表面処理装置を実現できる。   As described above, according to the third embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments described above can be obtained. Further, in the third embodiment, the ground electrode around each through microhole 15 can be obtained. Since the ground electrode protrusion 20 is provided so as to increase the surface height of the electrode 6, the discharge space height between the high voltage electrode 4 is narrowed at a place where the ground electrode protrusion 20 is present, and a high voltage is generated. When applied, since the discharge is generated only in the ground electrode protrusion 20 region, the discharge power can be concentrated only in the discharge region 40 that can contribute to the generation of radicals that can reach the through microhole 15. Therefore, it is possible to realize a surface treatment apparatus in which the gas temperature is not excessively increased.

実施の形態4.
図13は、本発明の実施の形態4による表面処理装置の断面図、および、高圧電極4の導電体11の存在する層の断面を装置上面から見た図、並びに、接地電極6の装置上面から見た図である。実施の形態4は、高圧電極4の高圧導電体11が、互いに平行に並んで配置された、複数の帯状導電体21から構成され、接地電極6の接地電極突起部20が、互いに平行に並んで配置された、複数の帯状突起部22から構成されて、それらの複数の帯状導電体21と複数の帯状突起部22とが互いに直交している構成である点が実施の形態3と異なる。なお、各帯状導電体21は、実施の形態2の導電体拡大部13と同様に、バスライン14により接続されている。また、なお、帯状突起部22の断面形状は、図13に示すように、略々矩形となっている。他の構成については、実施の形態3と同じである。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a surface treatment apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, a view of a cross section of a layer in which the conductor 11 of the high-voltage electrode 4 is present, and an upper surface of the ground electrode 6. It is the figure seen from. In the fourth embodiment, the high-voltage conductor 11 of the high-voltage electrode 4 is composed of a plurality of strip-shaped conductors 21 arranged in parallel to each other, and the ground electrode protrusions 20 of the ground electrode 6 are arranged in parallel to each other. The third embodiment is different from the third embodiment in that the plurality of band-shaped protrusions 22 are arranged in the structure, and the plurality of band-shaped conductors 21 and the plurality of band-shaped protrusions 22 are orthogonal to each other. In addition, each strip | belt-shaped conductor 21 is connected by the bus line 14 similarly to the conductor expansion part 13 of Embodiment 2. FIG. In addition, as shown in FIG. 13, the cross-sectional shape of the belt-like protrusion 22 is substantially rectangular. Other configurations are the same as those in the third embodiment.

以下、図13を用いて実施の形態4を説明する。高電圧が高圧電極4に印加されると、高圧電極4の高圧導電体11を構成する帯状の帯状導電体21と接地電極6の帯状の接地電極突起部20とが互いにオーバーラップしている領域(以下、オーバーラップ領域と呼ぶ。)でのみ放電が生じる。貫通微細孔15はこれらのオーバーラップ領域付近に形成されているが、貫通微細孔15の中心はオーバーラップ領域の中心と一致せず、実施の形態2と同様に、放電領域40をガス流方向上流側にオフセットさせて存在させるように、帯状突起部22をガス流方向上流側に若干オフセットさせて形成する。   Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. When a high voltage is applied to the high-voltage electrode 4, the band-shaped strip conductor 21 constituting the high-voltage conductor 11 of the high-voltage electrode 4 and the strip-shaped ground electrode protrusion 20 of the ground electrode 6 overlap each other. Discharge occurs only in the following (hereinafter referred to as the overlap region). The through microholes 15 are formed in the vicinity of these overlap regions, but the center of the through microholes 15 does not coincide with the center of the overlap region, and the discharge region 40 is moved in the gas flow direction as in the second embodiment. The band-shaped protrusion 22 is formed by being slightly offset to the upstream side in the gas flow direction so as to be offset and exist on the upstream side.

また、帯状導電体21と帯状突起部22とは、必ずしも直交する必要はなく、一定の角度を持って交わるオーバーラップ領域が存在すればよい。また、均等な幅である必要はなく、非放電領域での導電体が細くなる形状であってもかまわない。   Moreover, the strip | belt-shaped conductor 21 and the strip | belt-shaped projection part 22 do not necessarily need to orthogonally cross, but the overlap area | region which intersects with a fixed angle should just exist. Moreover, it is not necessary to have a uniform width, and the conductor in the non-discharge region may be thin.

以上のように、本実施の形態4によれば、上述の実施の形態1〜3と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態4においては、貫通微細孔15に到達できるラジカル生成に寄与できる放電領域にのみ放電電力を集中できるため、処理のエネルギ効率が良く、ガス温度が過度に上昇しない表面処理装置を実現できるだけでなく、帯状突起部22を設けたことにより接地電極6の強度が増し、放電空間1の内圧上昇が招く接地電極6のひずみが抑制され、実施の形態3で用いた接地電極6よりも薄い接地電極6を用いた場合でも、安定した放電が形成可能となり、ラジカル到達時間が短縮され、より効率的な表面処理が実現可能となる。   As described above, according to the fourth embodiment, the same effects as those of the first to third embodiments described above can be obtained, and furthermore, in the fourth embodiment, radical generation that can reach the through micropores 15 is achieved. Since the discharge power can be concentrated only in the discharge region that can contribute to the above, it is possible not only to realize a surface treatment apparatus that has good energy efficiency of the treatment and does not excessively increase the gas temperature, but also because the provision of the band-shaped protrusion 22 makes the ground electrode 6 The strength is increased and the distortion of the ground electrode 6 that causes an increase in the internal pressure of the discharge space 1 is suppressed. Even when the ground electrode 6 thinner than the ground electrode 6 used in the third embodiment is used, a stable discharge can be formed. , Radical arrival time is shortened, and more efficient surface treatment can be realized.

実施の形態5.
図14は、本発明の実施の形態5による表面処理装置の断面を示す図である。実施の形態5においては、接地電極6内部に、温度調整用の流体の熱媒体を流すための流路19が設けてあり、当該流路19に熱媒体を流すことで金属製の接地電極を一定の温度で制御することができる。他の構成については、実施の形態1ないし4と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。なお、図14は、図8に示す実施の形態2の構成に、本実施の形態による流路19を設けた構成が図示されているが、この場合に限らず、他の実施の形態1,3,4にも流路19を適用できることは言うまでもない。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 14 is a view showing a cross section of a surface treatment apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In the fifth embodiment, a flow path 19 is provided inside the ground electrode 6 for flowing a heat medium of a temperature adjusting fluid, and a metal ground electrode is provided by flowing the heat medium through the flow path 19. It can be controlled at a constant temperature. Since other configurations are the same as those of the first to fourth embodiments, the description thereof is omitted here. FIG. 14 shows a configuration in which the flow path 19 according to the present embodiment is provided in the configuration of the second embodiment shown in FIG. 8. Needless to say, the channel 19 can also be applied to the third and fourth channels.

以下、図14を用いて実施の形態5を説明する。本実施の形態5においては、流路19に流す温度調整用の熱媒体の温度により、接地電極6の温度を制御する。具体的には、放電初期においては、接地電極6よりも高い温度の媒体を流路19に流して、接地電極6の温度を高め、一方、放電が連続して行われる場合には、低い温度の媒体を流路19に流して、接地電極6の温度上昇を抑制する。熱媒体の温度については、接地電極6の温度を温度センサ等で検知して適宜変更してもよいが、予め、接地電極6を温める場合の温度と冷やす場合の温度の2種類を用意しておき、予め用意されたそれらの温度のいずれかを選択して、接地電極6の温度調整を行うようにしてもよい。   Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment, the temperature of the ground electrode 6 is controlled by the temperature of the temperature adjusting heat medium that flows through the flow path 19. Specifically, at the initial stage of discharge, a medium having a temperature higher than that of the ground electrode 6 is caused to flow through the flow path 19 to increase the temperature of the ground electrode 6. The medium is caused to flow through the flow path 19 to suppress the temperature rise of the ground electrode 6. The temperature of the heat medium may be changed as appropriate by detecting the temperature of the ground electrode 6 with a temperature sensor or the like. However, two types of temperatures are prepared in advance: a temperature for heating the ground electrode 6 and a temperature for cooling. Alternatively, the temperature of the ground electrode 6 may be adjusted by selecting one of those temperatures prepared in advance.

なお、放電初期に接地電極6の温度を高めておくことの効果としては、酸素ラジカルのオゾン(O3)への転換を抑止でき、酸素ラジカルによる効率的な表面処理が実現できるという効果がある。一方、放電が連続して行われる場合に接地電極6の温度を冷却することの効果としては、長時間の連続した放電の際には接地電極6の温度が上昇してしまうので、これを抑制し、ガス温度の過度の上昇を防ぎ、熱応力による電極割れ等の破損を防止するとともに、熱に弱い樹脂などの有機系被処理体に対しての表面処理を実施可能とすることができるという効果がある。   As an effect of increasing the temperature of the ground electrode 6 at the initial stage of discharge, there is an effect that the conversion of oxygen radicals to ozone (O3) can be suppressed and efficient surface treatment with oxygen radicals can be realized. On the other hand, as an effect of cooling the temperature of the ground electrode 6 when the discharge is continuously performed, the temperature of the ground electrode 6 rises in the case of continuous discharge for a long time. In addition, it is possible to prevent an excessive increase in gas temperature, prevent damage such as electrode cracking due to thermal stress, and perform surface treatment on an organic processing object such as heat-sensitive resin. effective.

なお、流路19に流す温度調整用の熱媒体として、例えば、空気、水、油、有機溶媒などが使用できる。また、流路19を接地電極6内部に設ける例について説明したが、接地電極6の温度を調整する機能を有するものであれば、例えば、ロウ付けや、溶接などで、接地電極6に熱的に密に接触して、接地電極6に付随して配置されるものでもかまわない。   For example, air, water, oil, an organic solvent, or the like can be used as a temperature adjusting heat medium that flows through the flow path 19. Moreover, although the example which provides the flow path 19 in the ground electrode 6 was demonstrated, if it has a function which adjusts the temperature of the ground electrode 6, it is thermally applied to the ground electrode 6 by brazing, welding, etc., for example. It may be arranged in close contact with the ground electrode 6.

以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態1〜4と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態においては、温度調整用の熱媒体を流すための流路19を設け、放電初期においては、接地電極6よりも高い温度の媒体を流路19に流して、接地電極6の温度を高め、一方、放電が連続して行われる場合には、低い温度の媒体を流路19に流して、接地電極6の温度上昇を抑制するようにしたので、放電初期には、酸素ラジカルのオゾン(O3)への転換を抑止でき、酸素ラジカルによる効率的な表面処理を実現し、一方、放電が連続して行われる場合には、ガス温度の過度の上昇を防ぎ、熱応力による電極割れ等の破損を防止するとともに、熱に弱い樹脂などの有機系被処理体に対しての表面処理も実施可能とすることができる。   As described above, in the present embodiment, the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained. Further, in the present embodiment, a flow path for flowing a heat medium for temperature adjustment. In the initial stage of discharge, a medium having a temperature higher than that of the ground electrode 6 is passed through the flow path 19 to increase the temperature of the ground electrode 6. On the other hand, when the discharge is continuously performed, Since the medium is flowed through the flow path 19 to suppress the temperature rise of the ground electrode 6, the conversion of oxygen radicals to ozone (O 3) can be suppressed at the initial stage of discharge, and efficient surface treatment with oxygen radicals is possible. On the other hand, when the discharge is continuously performed, an excessive increase in gas temperature is prevented, damage such as electrode cracking due to thermal stress is prevented, and an organic processing object such as a heat-sensitive resin Surface treatment for It is possible.

1 放電空間、2 押さえふた、3 側枠、4 高圧電極、5 スペーサ、6 接地電極、7 ヒートスプレッダ、8 ゴム状弾性体、11 高圧導電体、12 誘電体被覆、13 導電体拡大部、14 バスライン、15 貫通微細孔、16 絶縁碍子、17 給電バー、18 導電性弾性体、19 流路、20 接地電極突起部、21 帯状導電体、22 帯状接地電極突起部、30 高周波高圧電源、40 放電領域、41 活性粒子含有ガス、42 ガス流方向、43 供給ガス、51 端部スペーサ、52 放電部スペーサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge space, 2 Holding lid, 3 Side frame, 4 High voltage electrode, 5 Spacer, 6 Ground electrode, 7 Heat spreader, 8 Rubber-like elastic body, 11 High voltage conductor, 12 Dielectric coating, 13 Conductor expansion part, 14 Bus Line, 15 Through-hole, 16 Insulator, 17 Feed bar, 18 Conductive elastic body, 19 Channel, 20 Ground electrode protrusion, 21 Strip conductor, 22 Strip ground electrode protrusion, 30 High frequency high voltage power supply, 40 Discharge Area, 41 Active particle containing gas, 42 Gas flow direction, 43 Supply gas, 51 End spacer, 52 Discharge part spacer.

Claims (7)

誘電体で被覆された高圧導電体を有する平板状の高圧電極と、
前記高圧電極に対向して配置され、貫通微細孔が形成された導電体表面を有する接地電極と、
前記高圧電極と前記接地電極との間に形成された放電空間と、
前記放電空間にガスを導入するガス供給手段と、
前記高圧電極に交番電圧を印加する高周波高圧電源と
を備え、
所定の速度で前記放電空間にガスを導入し、前記放電空間の圧力を前記貫通微細孔の出口圧力よりも高く保った状態で、前記高圧電極に前記交番電圧を印加することで、放電を生じさせ、当該放電により生じた活性粒子を含むガスを、前記貫通微細孔から、前記貫通微細孔に対向して置かれた被処理体に吹き付けて、前記被処理体の表面処理を行う表面処理装置であって、
前記高圧導電体に対向して配置された前記接地電極に設けられた前記貫通微細孔の設置位置よりも、前記放電空間におけるガス流方向上流側にシフトした位置に前記高圧導電体の端部が存在するように、前記高圧導電体が配置され、
前記接地電極は、前記貫通微細孔の周辺において前記接地電極の一部が前記高圧電極側に突起して形成された接地電極突起部を有し、
前記接地電極突起部が、前記貫通微細孔の設置位置よりも、前記放電空間におけるガス流方向上流側にシフトした位置に設けられている
ことを特徴とする表面処理装置。
A flat high voltage electrode having a high voltage conductor coated with a dielectric;
A ground electrode having a conductor surface disposed opposite to the high-voltage electrode and having through-holes formed therein;
A discharge space formed between the high-voltage electrode and the ground electrode;
Gas supply means for introducing gas into the discharge space;
A high-frequency high-voltage power source for applying an alternating voltage to the high-voltage electrode,
A gas is introduced into the discharge space at a predetermined speed, and a discharge is generated by applying the alternating voltage to the high-voltage electrode in a state where the pressure in the discharge space is kept higher than the outlet pressure of the through-hole. A surface treatment apparatus for performing a surface treatment of the object to be treated by spraying a gas containing active particles generated by the discharge from the through fine holes to the object to be treated that is opposed to the through fine holes. Because
The end portion of the high-voltage conductor is located at a position shifted to the upstream side in the gas flow direction in the discharge space from the installation position of the through-holes provided in the ground electrode disposed to face the high-voltage conductor. The high-voltage conductor is arranged to be present,
The ground electrode has a ground electrode projection formed by projecting a part of the ground electrode to the high-voltage electrode side around the through-hole,
The surface treatment apparatus, wherein the ground electrode protrusion is provided at a position shifted to the upstream side in the gas flow direction in the discharge space from the installation position of the through hole.
誘電体で被覆された高圧導電体を有する平板状の高圧電極と、
前記高圧電極に対向して配置され、貫通微細孔が形成された導電体表面を有する接地電極と、
前記高圧電極と前記接地電極との間に形成された放電空間と、
前記放電空間にガスを導入するガス供給手段と、
前記高圧電極に交番電圧を印加する高周波高圧電源と
を備え、
所定の速度で前記放電空間にガスを導入し、前記放電空間の圧力を前記貫通微細孔の出口圧力よりも高く保った状態で、前記高圧電極に前記交番電圧を印加することで、放電を生じさせ、当該放電により生じた活性粒子を含むガスを、前記貫通微細孔から、前記貫通微細孔に対向して置かれた被処理体に吹き付けて、前記被処理体の表面処理を行う表面処理装置であって、
前記高圧導電体に対向して配置された前記接地電極に設けられた前記貫通微細孔の設置位置よりも、前記放電空間におけるガス流方向上流側にシフトした位置に前記高圧導電体の端部が存在するように、前記高圧導電体が配置され、
前記接地電極は、前記貫通微細孔の周辺において前記接地電極の一部が前記高圧電極側に帯状に突起して形成された帯状突起部を有し、
前記高圧電極の高圧導電体が帯状導電体から構成され、
前記帯状突起部と前記帯状導電体とが一定の角度でオーバーラップしており、
当該オーバーラップする領域が、前記貫通微細孔の設置位置よりも、前記放電空間におけるガス流方向上流側にシフトした位置に設けられている
ことを特徴とする表面処理装置。
A flat high voltage electrode having a high voltage conductor coated with a dielectric;
A ground electrode having a conductor surface disposed opposite to the high-voltage electrode and having through-holes formed therein;
A discharge space formed between the high-voltage electrode and the ground electrode;
Gas supply means for introducing gas into the discharge space;
A high-frequency high-voltage power source for applying an alternating voltage to the high-voltage electrode,
A gas is introduced into the discharge space at a predetermined speed, and a discharge is generated by applying the alternating voltage to the high-voltage electrode in a state where the pressure in the discharge space is kept higher than the outlet pressure of the through-hole. A surface treatment apparatus for performing a surface treatment of the object to be treated by spraying a gas containing active particles generated by the discharge from the through fine holes to the object to be treated that is opposed to the through fine holes. Because
The end portion of the high-voltage conductor is located at a position shifted to the upstream side in the gas flow direction in the discharge space from the installation position of the through-holes provided in the ground electrode disposed to face the high-voltage conductor. The high-voltage conductor is arranged to be present,
The ground electrode has a band-shaped protrusion formed by protruding a part of the ground electrode into a band shape on the high-voltage electrode side in the vicinity of the through-hole,
The high-voltage conductor of the high-voltage electrode is composed of a strip-shaped conductor,
The band-shaped protrusion and the band-shaped conductor overlap at a certain angle,
The surface treatment apparatus characterized in that the overlapping region is provided at a position shifted to the upstream side in the gas flow direction in the discharge space from the installation position of the through-hole.
前記ガス供給手段は、
前記ガスが空気の場合に、
前記放電空間における前記ガス流のガス流速が10m/s以上になるように調整して前記ガスの導入を行う
ことを特徴とする請求項1または2に記載の表面処理装置。
The gas supply means includes
When the gas is air,
Surface treatment apparatus according to claim 1 or 2 gas flow rate of the gas flow in the discharge space, characterized in that the introduction of the adjustment to the gas to be equal to or greater than the 10 m / s.
前記ガス供給手段は、
前記ガスが窒素ガスにおける窒素放電の場合には、前記貫通微細孔の出口でのガス流速が50m/sを超える速度になり、
前記ガスが空気における空気放電の場合には、前記貫通微細孔の出口でのガス流速が100m/sを超える速度になるように、
前記ガスの導入を行う
ことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の表面処理装置。
The gas supply means includes
When the gas is a nitrogen discharge in a nitrogen gas, the gas flow rate at the outlet of the through-hole is at a speed exceeding 50 m / s,
When the gas is an air discharge in the air, the gas flow rate at the outlet of the through-hole is at a speed exceeding 100 m / s.
The surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the gas is introduced.
前記高圧電極は前記誘電体で被覆されていない露出された部分を有し、
前記高周波高圧電源は、前記高圧電極の露出された部分に導電性部材を接触させて、それを介して、前記交番電圧を印加を行うものであって、
前記導電性部材の一部または全部が弾性体で構成されている
ことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の表面処理装置。
The high voltage electrode has an exposed portion not covered with the dielectric;
The high-frequency high-voltage power source is a device in which a conductive member is brought into contact with the exposed portion of the high-voltage electrode, and the alternating voltage is applied via the conductive member.
Surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4 a part or the whole of the conductive member is characterized by being composed of an elastic material.
前記接地電極の温度を調整するための温度調整用の媒体を流すための流路を、前記接地電極の内部または外部のいずれかに設けた
ことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の表面処理装置。
Wherein a flow path for flowing a medium for temperature adjustment to adjust the temperature of the ground electrode, any one of claims 1, characterized in that provided on either the inside or outside of the ground electrode 5 1 The surface treatment apparatus according to item.
前記ヒートスプレッダは、アルミナまたは窒化物系セラミックから構成されている
ことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の表面処理装置。
The heat spreader surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized by being composed of alumina or a nitride ceramic.
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