JP6967227B2 - 電極装置、プラズマ発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、沿面放電のプラズマを発生させて、被処理対象物の表面処理を行うプラズマ発生装置、プラズマ発生装置用の電極装置に関する。

従来、表面の除菌や濡れ性の向上、フッ素系樹脂の接着性の向上等のため、プラズマを照射して表面処理を行うプラズマ発生装置が知られている。

例えば、特許文献１の沿面放電型プラズマジェット生成装置では、円筒状アルミナセラミックの内表面に線状の放電電極を設け、かつ、その内部または外表面に面状の誘導電極を設けた円筒型沿面放電素子に、希ガス、酸素、窒素、水素、若しくはそれらを主成分とするガスをガス流入口から供給するとともに、両電極間に高周波高電圧を印加する。これにより、放電電極から壁面に沿って沿面放電が発生する。この沿面放電で生成されるプラズマをガスと共に噴出口から噴出させることで、プラズマジェットを生成する。

そして、このプラズマジェットを、プラズマ処理を行う処理対象物の処理表面に照射する。このとき、処理対象物、若しくは円筒型沿面放電型プラズマ生成器を適宜移動させながらプラズマジェットを照射すると、処理対象物の処理表面全域をプラズマ処理することができる（特許文献１／段落００１９，００３６、図１，図３）。

特開２０１３−３３６０３号公報

しかしながら、特許文献１の沿面放電型プラズマジェット生成装置では、処理対象物の面積が大きい場合、処理対象物若しくは円筒型沿面放電型プラズマ生成器（噴出口）を移動させるのに手間がかかり、また、プラズマの照射が不十分な領域が生じるというおそれがあった。

また、樹脂系材料の表面処理を行うためには、確実に低温（例えば、５０℃以下）のプラズマを発生させる必要があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で比較的低温のプラズマを発生させ、被処理対象物の表面処理を行えるプラズマ発生装置用の電極を提供することを目的とする。

第１発明は、プロセスガスの導入及び電圧印加により沿面放電のプラズマを発生させて、被処理対象物の表面処理を行うプラズマ発生装置用の電極装置であって、
絶縁基板の表面上に、一対の側部電極と、当該一対の側部電極に電気的に接続され、当該一対の側部電極の間に設けられたプラズマ発生電極とからなる上部電極を有し、
前記絶縁基板の裏面上に、前記プラズマ発生電極の部分に対向する対向領域に配置され、当該対向領域内に設けられた下部電極を有し、前記上部電極の前記一対の側部電極は互いに平行であり、前記下部電極は、前記上部電極の前記一対の側部電極の対向方向に対応する方向の長さが、前記上部電極の長さ以下であり、前記下部電極を前記上部電極よりも小さくするとともに、前記上部電極と前記下部電極とが、前記絶縁基板を挟んだ対向領域において一部が互いに重ならないようにすることで、プラズマの温度上昇を抑えるようにしたことを特徴とする。

本発明の電極装置は、絶縁基板の表面上にプラズマ発生電極を含む上部電極を有し、絶縁基板の裏面上にプラズマ発生電極の部分に対向する対向領域内に設けられた下部電極を有しており、上部電極又は下部電極に電圧を印加すると、プロセスガスが反応して、上部電極の表面上にプラズマが発生する。

プラズマは上部電極の形状に沿って発生するが、下部電極が上部電極よりも小さい。具体的には、下部電極は、上部電極の一対の側部電極（互いに平行）の対向方向に対応する方向の長さが、上部電極の長さ以下であるため、上部電極と下部電極とが重ならない領域が生じる。そのため、当該一部領域ではプラズマが発生せず、プラズマの温度上昇が僅かに抑えられる。これにより、被処理対象物を比較的低温のプラズマに晒して、確実に表面処理を行うことができる。

第１発明の電極装置において、前記上部電極は、前記一対の側部電極を、当該一対の側部電極の対向方向に延伸した複数の桟電極で接続した梯子形状を有していることが好ましい。

上部電極を一対の側部電極と桟電極とで構成される梯子形状とすると、プラズマがその形状パターンに沿って発生する。特に、側部電極と桟電極のエッジ部分にプラズマが発生するが、パターンを微細にすることでプラズマは層状に広がるので、被処理対象物の表面処理を効率的に行うことができる。

また、第１発明の電極装置において、前記絶縁基板は、可撓性材料で構成されていることが好ましい。

この構成によれば、絶縁基板を可撓性材料（例えば、フレキシブル基板）で構成することで、上部電極及び下部電極が屈曲可能となる。これにより、プラズマを曲面状に発生させることができ、様々な形状の被処理対象物について表面処理を行うことができる。

また、第１発明の電極装置において、前記絶縁基板は、当該絶縁基板の表面側と裏面側との間を貫通する少なくとも１つの貫通孔を有し、前記貫通孔と、前記上部電極に前記プロセスガスを導入するガス導入部とが接続されていることが好ましい。

この構成によれば、絶縁基板の貫通孔がガス導入部と接続されているため、プラズマが発生する上部電極にプロセスガスを容易に供給することができる。これにより、プロセスガスを逃がすことなく、効率良くプラズマを発生させることができる。

第１発明の電極装置において、前記上部電極及び前記下部電極の何れか一方が接地電極として構成されていることが好ましい。

この構成によれば、上部電極に電圧を印加して下部電極を接地するか、その逆の接続を行うことで、被処理対象物に応じたプラズマを発生させることができる。

第２発明は、上述の何れかの電極装置である第１の電極装置及び第２の電極装置で構成されるプラズマ発生装置であって、前記第１の電極装置の当該上部電極と、前記第２の電極装置の当該上部電極とを、被処理対象物が通過可能な間隔を空けて対向配置し、前記第１の電極装置と前記第２の電極装置との間にプロセスガスを導入するガス導入口を有していることを特徴とする。

本発明のプラズマ発生装置は、第１の電極装置の上部電極と第２の電極装置の上部電極とを対向させて配置し、両電極装置の間にガス導入口からプロセスガスを導入する。各上部電極への電圧印加により、両電極装置の間にプラズマが発生するので、両電極装置の間に被処理対象物（フィルム等）を通過させることにより、被処理対象物の両面側の表面処理を行うことができる。

第１発明の実施形態に係るプラズマ発生装置の全体図。 プラズマ発生装置に用いられる電極装置（表面側）を説明する図。 プラズマ発生装置に用いられる電極装置（裏面側）を説明する図。 被処理対処物の表面処理を説明する図（上方視）。 被処理対処物の表面処理を説明する図（側方視）。 プラズマ発生装置の電極に発生したプラズマの画像。 プラズマ発生装置によるＰＴＦＥの表面処理結果を説明する図。 実験用の基板（表面側）を説明する図。 実験用の基板（裏面側）を説明する図。 （ａ）実験用の基板の温度測定結果を示す表。（ｂ）実験用の基板の温度の経時変化を示すグラフ。 （ａ）電極Ｂのプラズマ発生時の様子。（ｂ）電極Ｂのプラズマ発生時の様子。 第２発明の実施形態に係るプラズマ発生装置の全体図。 フィルム用のプラズマ発生装置の例。 板状部品用のプラズマ発生装置の例。 粉体用のプラズマ発生装置の例。 特殊形状の立体部品用のプラズマ発生装置の例（分解図）。 フレキシブル基板を用いた電極装置を説明する図。 図１４Ａの電極装置で作成したプラズマ発生装置の例。

以下では、本発明の電極装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

初めに、図１を参照して、プラズマ発生装置１の全体構成について説明する。プラズマ発生装置１は、電極を有する基板（電極装置１’）上に比較的低温のプラズマを発生させる装置である。

電極装置１’は、基板２と、上部電極３と、下部電極４とで構成されている。基板２は絶縁性を有するガラスエポキシ製であり（本発明の「絶縁基板」に相当）、基板２の表面側及び裏面側に、それぞれ銅薄膜の上部電極３、下部電極４をエッチングにより形成してある。例えば、上部電極３に電源電圧を印加し、下部電極４を接地して用いる。

また、プロセスガスとしてＡｒ，Ｈ_２を主成分とするガスを用意し、上部電極３上に供給する。これにより、上部電極３の上面側に沿面放電による層状プラズマが発生する。このプラズマは５０℃以下と比較的低温であるため、プラズマ発生装置１の用途としては、被処理対象物αの表面処理、特に、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、伸長ＰＴＦＥ、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン））の親水化処理が挙げられる。

次に、図２Ａ、図２Ｂを参照して、プラズマ発生装置１に用いられる電極装置１’の詳細を説明する。

まず、図２Ａに、電極装置１’を構成する基板２の表面側を示す。図示するように、基板２の表面側の上部電極３は、一対の側部電極３ａ，３ｂと、側部電極３ａ，３ｂに電気的に接続され、側部電極３ａ，３ｂの対向方向（側部電極３ａ，３ｂの延伸方向に垂直な方向）に設けられた複数の桟電極３ｃ（本発明の「プラズマ発生電極」に相当）と、電圧印加又は接地に用いられる接続電極３ｄとで構成されている。桟電極３ｃは互いに平行である必要はなく、傾斜していてもよい。なお、接続電極３ｄは、ボルトＶ_１と電気的に接続されている。

上部電極３の電極３ａ〜３ｃからなる梯子の形状をしたラダー電極（本発明の「梯子形状」の電極）は、ラダーの高さ方向が５０ｍｍ、横幅方向が７．５ｍｍ、横幅方向の桟電極３ｃの長さが６．０ｍｍ、桟電極３ｃの１本の太さが０．５ｍｍ、ラダーの間隔が２．０ｍｍである。

次に、図２Ｂに、基板２の裏面側を示す。図示するように、裏面側の下部電極４は、上部電極３（桟電極３ｃの部分）に対向する対向領域Ｓに配置された対向電極４ａと、電圧印加又は接地に用いられる接続電極４ｂとで構成されている。なお、接続電極４ｂは、ボルトＶ_２と電気的に接続されている。

下部電極４の対向電極４ａは、ラダー電極の高さ方向と一致する方向が４９ｍｍ、横幅方向が６．０ｍｍであり、ラダー電極よりも一回り小さい。より詳細には、基板２において、上部電極３と下部電極４とは互いに平行な面上に形成され、対向領域Ｓは、上部電極３の桟電極３ｃの部分の領域を基板２の裏面上に投影した領域といえる。そして、対向電極４ａは、対向領域Ｓ内に存在するように形成されている。

今回、ボルトＶ_１を介して接続電極３ｄに電源電圧（ＶＤＤ）を印加し、ボルトＶ_２を介して接続電極４ｂを接地（ＧＮＤ）する。なお、誘電体としての機能を有する基板２を挟む形で極板として上部電極３、下部電極４が形成されているため、コンデンサの極板間に電圧を印加した状態となる。

これにより、上部電極３の側部電極３ａ，３ｂのエッジ部分及び桟電極３ｃのエッジ部分にプラズマが発生する（図４参照）。なお、接続電極３ｄを接地とし、接続電極４ｂに電源電圧を印加してもよく、この場合もプラズマは上部電極３上に発生する。

ここで、ラダー電極において、対向領域Ｓに下部電極４が存在しない部分では、上部電極３上にプラズマが発生しない。すなわち、対向電極４ａのエッジ部分に沿ってプラズマが発生するため、僅かにプラズマの温度を抑えることができる。なお、本事象の詳細については、図６〜図９を参照して説明する。

次に、図３Ａ、図３Ｂを参照して、プラズマ発生装置１による被処理対象物αの表面処理について説明する。

まず、図３Ａに、プラズマ発生装置１の表面側（上方視）を示す。図示するように、基板２の表面側に上部電極３の一部を覆うようにコの字型のゴム板５（シリコーン製）が取り付けられている。これは、上部電極３上に発生するプラズマと被処理対象物αとの距離を所定間隔に保つ役割がある。

また、基板２の上部電極３の脇には、基板２の表面側と裏面側との間を貫通する貫通孔２ｂが設けられている。例えば、管状のガス導入部（図示省略）と貫通孔２ｂとを接続し、ガス導入部からＡｒ，Ｈ_２を主成分とするプロセスガスを導入することで、上部電極３上にプロセスガスを供給することができる。

また、被処理対象物αは、例えば、フッ素系樹脂であるため、ガラス板６に貼付して表面処理を行うことができる。図３Ｂは、プラズマ発生装置１の側面側（側方視）を示しているが、被処理対象物αは、ガラス板６のプラズマ発生装置１側（上部電極３側）に貼付されている。

ゴム板５の上面側にガラス板６を載置すると、上部電極３と被処理対象物αとの距離がゴム板５の厚み（約２．０ｍｍ）となる。これにより、上部電極３上に発生するプラズマによって被処理対象物αの表面処理を行うことができる。なお、図３Ａに示すように、ゴム板５の３方向は閉じた形状であるため、その上面側にガラス板６を載置することで、プロセスガスが逃げずに留まるという効果が生じる。

次に、図４、図５を参照して、プラズマ発生装置１による被処理対象物αの表面処理結果について説明する。

図４は、プラズマ発生装置１により、電極装置１’の上部電極３にプラズマを発生させたときの様子を示している。ここで、電源装置としてModel 618-920 SP(クレスール製)を用い、電源電圧６．０ｋＶ（周波数を２０ｋＨ）を基板２の表面側の接続電極３ｄに印加した（裏面側の接続電極４ｂは接地）。このとき、プロセスガスは、Ａｒの流量を３．０ＬＰＭ（L/Min）、Ｈ_２の流量を０〜０．５ＬＰＭとした。

図示するように、プラズマは、上部電極３の銅薄膜のない矩形枠のエッジ部分に層状に広く発生し、側部電極３ａ，３ｂの外側のエッジ部分にも少量発生している。なお、発生したプラズマの温度は５０℃以下と推定される。

また、被処理対象物αとして、幅約１０ｍｍ、長さ約１００ｍｍにカットしたＰＴＦＥをＴＨＦ（テトラヒドロフラン）で洗浄したサンプルを用意し、上記条件で発生したプラズマにより表面処理を行った。

図５は、プラズマ発生装置１で表面処理を行った上記サンプルの水接触角（濡れ性）の結果を示したグラフである。グラフの横軸はプロセスガスの流量であるが、Ａｒの流量は３．０ＬＰＭで固定し、Ｈ_２の流量は０〜０．５ＬＰＭの間で変化させた。

図示するように、ＰＴＦＥの水接触角は、Ｈ_２の流量を０．１ＬＰＭとしたとき、６２．０°まで低下した。このように、プラズマ発生装置１を利用した上記サンプルの表面処理により、一定の効果が得られることが分かった。

今回、プラズマ発生装置１において、電源装置による電圧印加（波形）、プロセスガスの組成や流量、電極装置１’の上部電極３及び下部電極４の形状パターンを工夫して、比較的低温（５０℃以下）のプラズマを発生させることに成功した。プラズマ発生装置１は、フッ素系樹脂等の各種材料の表面処理や、野菜、果実等の有機物の消毒殺菌への利用に適しているといえる。

次に、図６Ａ、図６Ｂを参照して、実験用の基板２０について説明する。基板２０は、上述のプラズマ発生装置１で発生したプラズマが低温となる原理を証明するものである。

まず、図６Ａに、基板２０（ガラスエポキシ製）の表面側を示す。図示するように、基板２０の表面側の上部電極３０（銅薄膜）は、ラダー形状の第１電極３０ａと、第２電極３０ｂと、第３電極３０ｃとで構成されている。電極３０ａ〜３０ｃは、全てラダーの高さ方向が１６０ｍｍ（左端の接続電極の部分を除く）、横幅方向が１０ｍｍ、横幅方向の桟電極の長さが６．５ｍｍ、桟電極の１本の太さが０．５ｍｍ、ラダーの間隔が２．０ｍｍである。また、ラダーの左端部は、接続電極となっている。

次に、図６Ｂに、基板２０の裏面側を示す。図示するように、裏面側の下部電極４０は、それぞれ第１電極３０ａ、第２電極３０ｂ及び第３電極３０ｃに対向する位置に配置された第１対向電極４０ａと、第２対向電極４０ｂと、第３対向電極４０ｃとで構成されている。

第１対向電極４０ａは、ラダーの高さ方向と一致する方向が１６０ｍｍ（接続電極の部分を除く）、横幅方向は１０ｍｍであり、接続電極の部分を除いて第１電極３０ａと重なる。以下、第１電極３０ａ及び第１対向電極４０ａからなる電極を電極Ａ（通常型）と呼ぶ。

また、第２対向電極４０ｂは、ラダーの高さ方向と一致する方向が１６０ｍｍ（接続電極の部分を除く）、横幅方向は６．０ｍｍであり、接続電極の部分を除いて第２電極３０ｂのラダー電極（本発明の「梯子形状」の電極）よりも細幅で加工されている。以下、第２電極３０ｂ及び第２対向電極４０ｂからなる電極を電極Ｂ（細型）と呼ぶ。

さらに、第３対向電極４０ｃは、ラダーの高さ方向と一致する方向が１６０ｍｍ（接続電極の部分を除く）、横幅方向は１．０ｍｍであり、接続電極の部分を除いて第３電極３０ｃのラダー電極よりもかなり細幅で加工されている。以下、第３電極３０ｃ及び第３対向電極４０ｃからなる電極を電極Ｃ（極細型）と呼ぶ。

今回、ZM2353（エヌエフ回路設計ブロック製）を用いて、基板２０上の３種類の電極Ａ、電極Ｂ及び電極Ｃの静電容量を測定したところ、電極Ａ（通常型）が５７ｐＦ、電極Ｂ（細型）が３０ｐＦ、電極Ｃ（極細型）が１２ｐＦの結果を得た。

また、電源装置としてPW-S model 618-920 ST(クレスール製)を用い、電源電圧５．０ｋＶ（周波数２０ｋＨｚ）を基板２０の裏面側の電極４０ａ〜４０ｃに印加した（電極３０ａ〜３０ｃの接続電極は接地）。そして、プロセスガスは、Ａｒの流量を１．０ＬＰＭ、Ｎ_２の流量を０．０５ＬＰＭとして、各電極Ｃでプラズマを発生させた。

図７、図８は、それぞれ電極Ａ、電極Ｂ及び電極Ｃの温度測定結果（温度の径時変化）、発生したプラズマの画像を示している。各電極に発生したプラズマは、サーマルイメージ放射温度計TG167（FLIR製）により温度を測定した。

図７（ａ）に示すように、各電極で発生したプラズマの温度を時間を追って７回測定した。このときの各電極の径時変化は、図７（ｂ）に示す通りである。表面側と裏面側とで電極が重なる電極Ａでは、２０分後のプラズマの温度が５０℃を超えた。

一方、下部電極の横幅が細い電極Ｂでは、２０分後のプラズマの温度が４８．２℃となった。このとき、プラズマは電極Ｂの第２電極３０ｂ上に発生するが、その発生領域は第２対向電極４０ｂの横幅（６．０ｍｍ）に沿ったエッジ部分となっている（図８（ａ）参照）。

また、下部電極の横幅がさらに細い電極Ｃでは、２０分後のプラズマの温度が４０．７℃となった。このとき、プラズマは電極Ｃの第３電極３０ｃ上に発生するが、その発生領域は第３対向電極４０ｃの横幅（１．０ｍｍ）に沿ったエッジ部分となっている（図８（ｂ）参照）。

このように、下部電極の横幅が細くなるにつれてプラズマの温度が低下したので、各電極に発生するプラズマは静電容量にも関係することが判明した。従って、プラズマ発生装置１（図１参照）の電極装置１’を含め、上部電極３０（プラズマ発生側）に対して下部電極４０をラダー電極（特に、桟電極の部分）の領域内で小さく形成すると、下部電極４０をラダー電極と同じサイズとした場合と比較して、発生するプラズマの温度を抑えられることが分かった。

次に、図９〜図１３を参照して、プラズマ発生装置の変更形態について説明する。

まず、図９に、新たな実施形態のプラズマ発生装置５０の全体構成を示す。プラズマ発生装置５０は、図１のプラズマ発生装置１を応用した装置であり、電極装置５１と電極装置５２とで構成されている。

電極装置５１は、基板２Ａと、上部電極３Ａと、下部電極４Ａとで構成されている。基板２Ａの表面側には、銅薄膜による上部電極３Ａが設けられている。上部電極３Ａは、沿面放電用の側部電極及び桟電極と、電圧印加又は接地用の接続電極とからなり、図２Ａの上部電極３と同じラダー電極（本発明の「梯子形状」の電極）を有している。

また、基板２Ａの裏面側には、銅薄膜による下部電極４Ａが設けられている。下部電極４Ａは、上部電極３Ａのラダー電極に対向する位置に配置された対向電極と、電圧印加又は接地用の接続電極とからなる。下部電極４Ａは図２Ｂの下部電極４と同じであり、上部電極３Ａのラダー電極（特に、桟電極の部分）の対向領域内に形成されている。

同様に、電極装置５２は、基板２Ｂと、上部電極３Ｂと、下部電極４Ｂとで構成されている。基板２Ｂの表面側には、銅薄膜による上部電極３Ｂが設けられている。上部電極３Ｂは、沿面放電用の側部電極及び桟電極と、電圧印加又は接地用の接続電極とからなり、図２Ａの上部電極３と同じラダー電極を有している。

また、基板２Ｂの裏面側には、銅薄膜による下部電極４Ｂが設けられている。下部電極４Ｂは、上部電極３Ｂのラダー電極に対向する位置に配置された対向電極と、電圧印加又は接地用の接続電極とからなる。下部電極４Ｂは図２Ｂの下部電極４と同じで、上部電極３Ｂのラダー電極（特に、桟電極の部分）の対向領域内に形成されている。

次に、電極装置５１と電極装置５２とを、それぞれ上部電極３Ａ、上部電極３Ｂが対向する向きに配置して、両電極装置の隙間（本発明の「ガス導入口」に相当）にプロセスガスとして、Ａｒ，Ｈ_２を主成分とするガスを導入する。さらに、下部電極４Ａ、下部電極４Ｂの接続電極を接地（ＧＮＤ）し、上部電極３Ａ、上部電極３Ｂの接続電極に電源電圧（ＶＤＤ）を印加することで、上部電極３Ａ、上部電極３Ｂのそれぞれ上面側に沿面放電による層状プラズマが発生する。

プラズマ発生装置５０では、両電極装置の隙間に被処理対象物α（例えば、フッ素系樹脂のフィルム）を通過させることで、被処理対象物αの両面を同時に処理することができる。

フィルム状の被処理対象物の表面処理を行う場合には、図１０に示すプラズマ発生装置６０を利用することもできる。プラズマ発生装置６０では、モータ６１を駆動して、フィルムＦを送出するローラ６２ａ，６２ｂを回転させる。また、フィルムＦの下方位置にプラズマを発生する平面電極を有する電極装置６３が配設されている。このため、フィルムＦを送出しながら、その片面側の表面処理を行うことができる。

被処理対象物が板状部品である場合には、図１１に示すプラズマ発生装置７０を利用することができる。プラズマ発生装置７０では、モータ７１を駆動して、複数の板状部品Ｃを載置したコンベヤ７２を移動させる。また、板状部品Ｃが通過する上方位置にプラズマを発生する平面電極を有する電極装置７３が配設されている。このため、板状部品Ｃを移動させながら、その片面側の表面処理を行うことができる。

立体構造の被処理対象物の表面処理を行うためには、図１２に示すプラズマ発生装置８０を利用することができる。プラズマ発生装置８０は、粉体用の表面処理装置であり、投入口８１から粉体Ｐを投入すると、粉体Ｐは装置内部の攪拌羽根８２で攪拌される。

また、プラズマ発生装置８０の底面は曲面形状を有し、この部分に電極を備える可撓性のフレキシブル基板８３が配設されている。例えば、ラダー電極（図２Ａ参照）をフレキシブル基板８３に作成し、フレキシブル基板８３を底面の曲面形状に合わせて貼付する。粉体Ｐは攪拌羽根８２で攪拌されながら表面処理が行われる。また、処理後、粉体Ｐが排出口８４から排出されるように、プラズマ発生装置８０の筐体は、投入口８１よりも排出口８４側が低い位置の傾斜構造となっている。

円筒型等の特殊形状の被処理対象物の表面処理を行うためには、図１３に示すプラズマ発生装置９０を利用することができる。プラズマ発生装置９０は、底面部９１にワークＷ１、Ｗ２の下面形状に合わせた下部電極基板９２が配設され、上面カバー９３にワークＷ１、Ｗ２の上面形状に合わせた上部電極基板９４が配設されている。

下部電極基板９２は、ラダー電極（図２Ａ参照）をフレキシブル基板に作成し、ワークＷ１、Ｗ２の下面形状に合わせた形状に加工されている。また、上部電極基板９４は、ラダー電極をフレキシブル基板に作成し、ワーク上面形状に合わせた形状に加工されている。なお、ワークＷ２はキャップ構造であるため、下部電極基板９２のワークＷ２に対応する部分は凸状である。

そして、ワークＷ１、Ｗ２を下部電極基板９２の対応部分にセットし、上面カバー９３を閉じ、プロセスガスを導入する。さらに、下部電極基板９２と上部電極基板９４の一方を接地し、他方に電源電圧を印加する。これにより、ワークＷ１、Ｗ２を覆うように沿面放電の層状プラズマが発生するため、ワークＷ１、Ｗ２の表面処理を行うことができる。

最後に、図１４Ａ、図１４Ｂを参照して、上述のプラズマ発生装置８０、プラズマ発生装置９０にも関係するフレキシブル基板を用いたプラズマ発生装置１００について説明する。

図１４Ａに示すように、電極装置１０１は、フレキシブル基板１１２と、上部電極１１３と、下部電極１１４とで構成されている。可撓性のフレキシブル基板１１２の表面側には、銅薄膜による上部電極１１３が設けられている。上部電極１１３は、沿面放電用のラダー電極１１３ａ（本発明の「梯子形状」の電極）と、電圧印加又は接地用の接続電極１１３ｂとからなる。

一方、フレキシブル基板１１２の裏面側には、銅薄膜による下部電極１１４が設けられている。下部電極１１４は、ラダー電極１１３ａの部分に対向する位置に配置された対向電極１１４ａと、電圧印加又は接地用の接続電極１１４ｂとからなる。対向電極１１４ａは、ラダー電極１１３ａ（特に、桟電極の部分）の対向領域内に形成されている。

次に、図１４Ｂに示すように、電極装置１０１を接続電極１１３ｂ，１１４ｂが形成されている端部が開口となるように丸めて円筒形状とし、プラズマ発生装置１００とする。すなわち、上部電極１１３及び下部電極１１４は、円筒型のプラズマ発生装置１００の内表面及び外表面に設けられる。

ここで、接続電極１１４ｂを接地（ＧＮＤ）し、接続電極１１３ｂに電源電圧（ＶＤＤ）を印加し、プラズマ発生装置１００の端部からプロセスガス（例えば、Ａｒ，Ｈ_２を主成分とするガス）を導入する。これにより、プラズマ発生装置１００の円筒内に層状プラズマが発生する。

プラズマ発生装置１００は、図示するような粒体Ｒや上述の紛体Ｐの表面処理に利用することができる。また、プラズマ発生装置１００の内部に、プラズマ発生装置１００の直径よりも小径の棒状の被処理対象物を通過させて、その表面処理を行うこともできる。

さらに、上部電極１１３、下部電極１１４の形状パターンを工夫することで、プラズマ発生装置１００の一端部からプラズマが放出するトーチ型プラズマジェット装置とすることができる。このような装置では、平面状の被処理対象物に対して表面処理を行うことができる。

上記説明は、本発明の実施形態の一部であり、これ以外にも種々な実施形態が考えられる。実施形態において示した数値は例示に過ぎず、適宜変更してもよい。

電極の材料は銅薄膜に限られず、プラズマ発生電極（図２Ａの桟電極３ｃ）はラダー形状に限られない。例えば、一対の側部電極を斜線や三角形で電気的に接続した形状パターンでもよく、プラズマは斜線や三角形のエッジ部分に発生することが実験により確認されている。

プロセスガスの種類や組成も特に指定はなく、上部電極と下部電極のどちらに電源電圧を印加してもよい。むしろ、プラズマが発生する上部電極を接地した方が異常放電が少ないこともある。

また、上部電極にプロセスガスを導入する貫通孔は、図３Ａに示したように１個に限られない。図６Ａに示した基板２０であれば、電極３０ａと電極３０ｂの間の領域に、貫通孔を複数設けてもよい。また、電極３０ａだけプラズマを発生させる場合には、基板２０に貫通孔を開ける代わりに、コの字型のゴム板（図３Ａ参照）の何れかの辺にガス導入口を開けた部材を使用することができる。

１，５０，６０，７０，８０，９０，１００…プラズマ発生装置、１’，５１，５２，６３，７３，１０１…電極装置、２，２Ａ，２Ｂ，２０…基板、２ｂ…貫通孔、３，３Ａ，３Ｂ，３０，１１３…上部電極、３ａ，３ｂ…側部電極、３ｃ…桟電極、３ｄ，４ｂ，１１３ｂ，１１４ｂ…接続電極、４，４Ａ，４Ｂ，４０，１１４…下部電極、５…ゴム板、６…ガラス板、６１，７１…モータ、６２ａ，６２ｂ…ローラ、７２…コンベヤ、８１…投入口、８２…攪拌羽根、８３，１１２…フレキシブル基板、８４…排出口、９１…底面部、９２…下部電極基板、９３…上面カバー、９４…上部電極基板、１１３ａ…ラダー電極。

Claims (7)

1. プロセスガスの導入及び電圧印加により沿面放電のプラズマを発生させて、被処理対象物の表面処理を行うプラズマ発生装置用の電極装置であって、
   絶縁基板の表面上に、一対の側部電極と、当該一対の側部電極に電気的に接続され、当該一対の側部電極の間に設けられたプラズマ発生電極とからなる上部電極を有し、
   前記絶縁基板の裏面上に、前記プラズマ発生電極の部分に対向する対向領域に配置され、当該対向領域内に設けられた下部電極を有し、
   前記上部電極の前記一対の側部電極は互いに平行であり、
   前記下部電極は、前記上部電極の前記一対の側部電極の対向方向に対応する方向の長さが、前記上部電極の長さ以下であり、
   前記下部電極を前記上部電極よりも小さくするとともに、前記上部電極と前記下部電極とが、前記絶縁基板を挟んだ対向領域において一部が互いに重ならないようにすることで、プラズマの温度上昇を抑えるようにしたことを特徴とする電極装置。
2. 請求項１に記載の電極装置において、
   前記上部電極は、前記一対の側部電極を、当該一対の側部電極の対向方向に延伸した複数の桟電極で接続した梯子形状を有していることを特徴とする電極装置。
3. 請求項１又は２に記載の電極装置において、
   前記絶縁基板は、可撓性材料で構成されていることを特徴とする電極装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の電極装置において、
   前記絶縁基板は、当該絶縁基板の表面側と裏面側との間を貫通する少なくとも１つの貫通孔を有し、
   前記貫通孔と、前記上部電極に前記プロセスガスを導入するガス導入部とが接続されていることを特徴とする電極装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の電極装置において、
   前記上部電極及び前記下部電極の何れか一方が接地電極として構成されていることを特徴とする電極装置。
6. 請求項３に記載の電極装置において、
   前記電極装置は、円筒形状を有し、
   前記上部電極及び前記下部電極は、それぞれ前記円筒形状の内表面及び外表面に設けら
   れていることを特徴とする電極装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の電極装置である第１の電極装置及び第２の電極装置で構成されるプラズマ発生装置であって、
   前記第１の電極装置の当該上部電極と、前記第２の電極装置の当該上部電極とを、被処理対象物が通過可能な間隔を空けて対向配置し、
   前記第１の電極装置と前記第２の電極装置との間にプロセスガスを導入するガス導入口を有していることを特徴とするプラズマ発生装置。

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