JP7159694B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.

従来、密閉容器の内部を減圧してプラズマを発生し、当該密閉容器内に配置されたワークをプラズマ処理する技術が多く利用された。しかしながら、近年では、大気圧下で安定的にプラズマ放電させる技術が確立されてきており、開放空間でのプラズマ処理が実用化されている。これにより、減圧に耐える強固な密閉容器が不要となり、安価なプラズマ処理装置が実現されている。 Conventionally, many techniques have been used in which the inside of a closed container is depressurized to generate plasma, and the work placed in the closed container is plasma-processed. However, in recent years, a technique for stably discharging plasma under atmospheric pressure has been established, and plasma processing in an open space has been put to practical use. This eliminates the need for a strong sealed container that can withstand reduced pressure, and realizes an inexpensive plasma processing apparatus.

このような大気圧プラズマ処理を行うプラズマ処理装置の一例は、特許文献１に開示される。特許文献１のプラズマ処理装置では、筒状のＨＯＴ電極に電源が接続される。ＨＯＴ電極の内面は、誘電体により覆われる。ＨＯＴ電極に線状の連続する被処理物が挿通され、被処理物の外面はＨＯＴ電極の内面に対向する。被処理物は接地される。 An example of a plasma processing apparatus that performs such atmospheric pressure plasma processing is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-200012. In the plasma processing apparatus of Patent Document 1, a power source is connected to a cylindrical HOT electrode. The inner surface of the HOT electrode is covered with a dielectric. A linear continuous object to be processed is passed through the HOT electrode, and the outer surface of the object to be processed faces the inner surface of the HOT electrode. The object to be processed is grounded.

電源によりＨＯＴ電極に電圧を印加し、ＨＯＴ電極と被処理物との間の放電空間で放電を発生させることで、被処理物の外面をプラズマ処理する。 A voltage is applied to the HOT electrode by a power supply, and a discharge is generated in a discharge space between the HOT electrode and the object to be treated, thereby plasma-processing the outer surface of the object to be treated.

特開２００７－１１５６１６号公報JP 2007-115616 A

しかしながら、従来、上記特許文献１のように被処理物を接地電位と導通させることが困難或いは好ましくない場合があった。 However, conventionally, it has been difficult or undesirable in some cases to connect the object to be processed with the ground potential as in the case of Patent Document 1 above.

上記状況に鑑み、本発明は、被処理物を接地電位と導通させることなく、被処理物をプラズマ処理することが可能となるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of performing plasma processing on an object to be processed without making the object to be processed conductive to the ground potential.

本発明の例示的なプラズマ処理装置は、誘電体を有し、電圧が印加される電圧電極と、誘電体を有し、接地電位と導通される接地電極と、被処理物を保持する被処理物ホルダと、を備え、前記電圧電極と前記接地電極とのそれぞれが有する誘電体は、前記被処理物と対向し、前記電圧電極に前記電圧を印加していないとき、前記被処理物は、前記電圧電極および前記接地電極に対して電位が独立した電気的なフローティング状態であり、前記電圧電極に前記電圧を印加することにより、前記電圧電極と前記被処理物との間と、前記接地電極と前記被処理物との間との少なくとも一方においてプラズマが発生する。 An exemplary plasma processing apparatus of the present invention comprises: a voltage electrode having a dielectric to which a voltage is applied; a ground electrode having a dielectric and being electrically connected to a ground potential; and an object holder, wherein a dielectric of each of the voltage electrode and the ground electrode faces the object to be processed, and when the voltage is not applied to the voltage electrode, the object to be processed is: The voltage electrode and the ground electrode are in an electrically floating state with independent potentials. By applying the voltage to the voltage electrode, the voltage between the voltage electrode and the workpiece and the ground electrode Plasma is generated between at least one of and the object to be processed.

本発明の例示的なプラズマ処理装置によれば、被処理物を接地電位と導通させることなく、被処理物をプラズマ処理することが可能となる。 According to the exemplary plasma processing apparatus of the present invention, the object to be processed can be plasma-processed without conducting the object to be processed with the ground potential.

図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置を模式的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to the first embodiment. 図２は、電極の第１配置構成例を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing a first arrangement configuration example of electrodes. 図３は、電極の第２配置構成例を示す上面図である。FIG. 3 is a top view showing a second arrangement configuration example of the electrodes. 図４は、電極の第３配置構成例を示す上面図である。FIG. 4 is a top view showing a third arrangement configuration example of the electrodes. 図５は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置を模式的に示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to the second embodiment. 図６は、第３実施形態に係るプラズマ処理装置を模式的に示す縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to the third embodiment. 図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線における断面図である。7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG. 6. FIG. 図８は、図７に示す構成の変形例を示す上面断面図である。FIG. 8 is a top sectional view showing a modification of the configuration shown in FIG. 図９は、第１変形例に係るプラズマ処理装置に被処理物がセットされた状態における被処理物付近を模式的に示す拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view schematically showing the vicinity of the object to be processed in a state where the object to be processed is set in the plasma processing apparatus according to the first modified example. 図１０は、第２変形例に係るプラズマ処理装置に被処理物がセットされた状態における被処理物付近を模式的に示す拡大図である。FIG. 10 is an enlarged view schematically showing the vicinity of the object to be processed in a state where the object to be processed is set in the plasma processing apparatus according to the second modification. 図１１は、第３変形例に係るプラズマ処理装置に被処理物がセットされた状態における被処理物付近を模式的に示す拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view schematically showing the vicinity of the object to be processed in a state where the object to be processed is set in the plasma processing apparatus according to the third modification.

以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下において、中心軸Ｃの延びる方向を「軸方向」と称し、軸方向のＸ１側を「上方」、軸方向のＸ２側を「下方」とする。また、中心軸周りの方向を「周方向」、中心軸の径方向を「径方向」と称する。 Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawings. In the following, the direction in which the central axis C extends will be referred to as the "axial direction", the X1 side in the axial direction will be referred to as "upper", and the X2 side in the axial direction will be referred to as "lower". Further, the direction around the central axis is called "circumferential direction", and the radial direction of the central axis is called "radial direction".

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０を模式的に示す縦断面図である。 <First Embodiment>
A plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma processing apparatus 10 according to the first embodiment.

図１に示すプラズマ処理装置１０は、大気圧下でプラズマを発生させ、被処理物である金属製の被処理物１に対してプラズマ処理を行う装置である。プラズマ処理装置１０は、電圧電極２と、接地電極３と、被処理物ホルダ４と、高電圧電源部５と、を備える。 A plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 1 is an apparatus that generates plasma under atmospheric pressure and performs plasma processing on an object 1 made of metal, which is an object to be processed. A plasma processing apparatus 10 includes a voltage electrode 2 , a ground electrode 3 , a workpiece holder 4 , and a high voltage power supply section 5 .

被処理物１は、上円柱部１１と、下円柱部１２と、を有する。上円柱部１１と下円柱部１２は、ともに中心軸Ｃを中心として軸方向に延びる円柱状を有する。上円柱部１１は、下円柱部１２の上方に配置される。上円柱部１１の軸方向に垂直な断面の径は、下円柱部１２の軸方向に垂直な断面の径よりも小さい。上円柱部１１および下円柱部１２は、金属製である。 The workpiece 1 has an upper cylindrical portion 11 and a lower cylindrical portion 12 . Both the upper cylindrical portion 11 and the lower cylindrical portion 12 have a cylindrical shape extending in the axial direction with the central axis C as the center. The upper cylindrical portion 11 is arranged above the lower cylindrical portion 12 . The diameter of the cross section perpendicular to the axial direction of the upper cylindrical portion 11 is smaller than the diameter of the cross section perpendicular to the axial direction of the lower cylindrical portion 12 . The upper cylindrical portion 11 and the lower cylindrical portion 12 are made of metal.

被処理物ホルダ４は、被処理物１を保持する。被処理物ホルダ４は、中心軸Ｃを中心として軸方向に延びる有底円筒状に形成され、上方に開口した凹部４Ａを有する。凹部４Ａは、中心軸Ｃを中心として軸方向に延びる円柱状の空間である。下円柱部１２の下部が凹部４Ａに収容されることで、被処理物１は被処理物ホルダ４に保持される。被処理物ホルダ４は、絶縁性材により構成される。 The workpiece holder 4 holds the workpiece 1 . The workpiece holder 4 is formed in the shape of a bottomed cylinder extending in the axial direction around the central axis C, and has a concave portion 4A that opens upward. The recess 4A is a columnar space extending in the axial direction around the central axis C. As shown in FIG. The workpiece 1 is held by the workpiece holder 4 by accommodating the lower portion of the lower cylindrical portion 12 in the recess 4A. The workpiece holder 4 is made of an insulating material.

電圧電極２は、金属電極部２１と、誘電体２２と、を有する。被処理物１が被処理物ホルダ４により保持された状態で、金属電極部２１の内壁面２１１は、被処理物１の上円柱部１１の外周面と対向する。誘電体２２は、内壁面２１１を覆う。誘電体２２と上円柱部１１との間には、隙間Ｓ２が配置される。 The voltage electrode 2 has a metal electrode portion 21 and a dielectric 22 . The inner wall surface 211 of the metal electrode portion 21 faces the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 of the workpiece 1 while the workpiece 1 is held by the workpiece holder 4 . A dielectric 22 covers the inner wall surface 211 . A gap S2 is arranged between the dielectric 22 and the upper cylindrical portion 11 .

誘電体２２は、アルミナ、ジルコニアなどのセラミック材料、または快削性セラミックなどが好適に使用される。なお、後述する誘電体３２についても同様である。 A ceramic material such as alumina or zirconia, or a free-cutting ceramic is preferably used for the dielectric 22 . The same applies to the dielectric 32, which will be described later.

高電圧電源部５は、高周波である高電圧を金属電極部２１に印加する。すなわち、電圧電極２には、電圧が印加される。高電圧電源部５が印加する電圧の周波数は、例えば、１ｋＨｚ～１００ｋＨｚである。高電圧電源部５が印加する電圧の波形は、パルス波形が望ましいが、その他にも正弦波、矩形波等でもよく、大気圧プラズマ放電で用いられる公知の波形を用いればよい。また、高電圧電源部５が印加する電圧は、例えば５ｋＶｐｐ～２０ｋＶｐｐであり、電圧電極２と被処理物１との間のギャップ、および接地電極３と被処理物１との間のギャップ等によって適宜設定される。 The high-voltage power supply section 5 applies a high-frequency high voltage to the metal electrode section 21 . That is, voltage is applied to the voltage electrode 2 . The frequency of the voltage applied by the high-voltage power supply unit 5 is, for example, 1 kHz to 100 kHz. The waveform of the voltage applied by the high-voltage power supply unit 5 is preferably a pulse waveform, but may be a sine wave, a rectangular wave, or the like, and may be a known waveform used in atmospheric pressure plasma discharge. The voltage applied by the high-voltage power supply unit 5 is, for example, 5 kVpp to 20 kVpp. Appropriately set.

接地電極３は、金属電極部３１と、誘電体３２と、を有する。被処理物１が被処理物ホルダ４により保持された状態で、金属電極部３１の内壁面３１１は、被処理物１の上円柱部１１の外周面と対向する。誘電体３２は、内壁面３１１を覆う。誘電体３２と上円柱部１１との間には、隙間Ｓ３が配置される。 The ground electrode 3 has a metal electrode portion 31 and a dielectric 32 . The inner wall surface 311 of the metal electrode portion 31 faces the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 of the workpiece 1 while the workpiece 1 is held by the workpiece holder 4 . A dielectric 32 covers the inner wall surface 311 . A gap S3 is arranged between the dielectric 32 and the upper cylindrical portion 11 .

金属電極部３１は、接地電位と導通される。すなわち、接地電極３は、接地電位と導通される。 The metal electrode portion 31 is electrically connected to the ground potential. That is, the ground electrode 3 is electrically connected to the ground potential.

金属製である被処理物１は、絶縁性材により構成される被処理物ホルダ４により保持される。そのため、電圧電極２に高電圧電源部５により高電圧を印加していないとき、被処理物１は、フローティング状態の電位を有する。すなわち、電圧電極２に電圧を印加していないとき、被処理物１は、電圧電極２および接地電極３に対して電位が独立した電気的なフローティング状態である。 A workpiece 1 made of metal is held by a workpiece holder 4 made of an insulating material. Therefore, when a high voltage is not applied to the voltage electrode 2 by the high voltage power supply unit 5, the workpiece 1 has a potential in a floating state. That is, when no voltage is applied to the voltage electrode 2 , the workpiece 1 is in an electrically floating state in which the potential is independent of the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 .

これにより、電圧電極２に高電圧電源部５により高周波である高電圧を印加することで、電圧電極２、上円柱部１１、および接地電極３を介した電流経路が形成され、隙間Ｓ２，Ｓ３において誘電体バリア放電が発生し、隙間Ｓ２，Ｓ３における処理ガスがプラズマ化されてプラズマＰが生成される。プラズマＰは、ダイレクトに上円柱部１１の外周面に接触するので、上円柱部１１の外周面はプラズマ処理される。 As a result, by applying a high-frequency high voltage to the voltage electrode 2 from the high-voltage power supply unit 5, a current path is formed through the voltage electrode 2, the upper cylindrical portion 11, and the ground electrode 3, and the gaps S2 and S3 are formed. A dielectric barrier discharge is generated at , and the processing gas in the gaps S2 and S3 is turned into plasma to generate plasma P. As shown in FIG. Since the plasma P directly contacts the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11, the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 is plasma-treated.

なお、必要であれば、図示しないガス供給手段により隙間Ｓ２，Ｓ３に外部から所望のガスを供給してもよい。例えば被処理物に付着した切削油などの残渣を除去する場合には窒素に対して酸素を微量に添加したガスであることが望ましいが、本発明ではガス種を限定しない。 If necessary, a desired gas may be supplied to the gaps S2 and S3 from the outside by gas supply means (not shown). For example, when removing residues such as cutting oil adhering to the object to be processed, it is desirable to use a gas in which a small amount of oxygen is added to nitrogen, but the gas type is not limited in the present invention.

すなわち、電圧電極２に電圧を印加することにより、電圧電極２と被処理物１との間と、接地電極３と被処理物１との間との両方においてプラズマが発生する。 That is, by applying a voltage to the voltage electrode 2, plasma is generated both between the voltage electrode 2 and the object 1 to be processed and between the ground electrode 3 and the object 1 to be processed.

このように本実施形態によれば、被処理物１を接地電位と導通させることが困難或いは好ましくない場合でも、被処理物１を接地電位と導通させることなく、電圧電極２、被処理物１、および接地電極３を介した電流経路を形成し、電圧電極２と被処理物１との間と、接地電極３と被処理物１との間との両方にプラズマＰを発生させることができる。発生したプラズマＰがダイレクトに被処理物１に接触することで、被処理物１をプラズマ処理することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, even when it is difficult or unfavorable to connect the object 1 to the ground potential, the voltage electrode 2 and the object 1 can be connected without causing the object 1 to be electrically connected to the ground potential. , and the ground electrode 3 to form a current path, and plasma P can be generated both between the voltage electrode 2 and the object 1 to be processed and between the ground electrode 3 and the object 1 to be processed. . The generated plasma P directly contacts the object 1 to be processed, so that the object 1 to be processed can be plasma-processed.

なお、例えば、被処理物ホルダ４を金属製として、被処理物ホルダ４の外側に不図示の絶縁物を配置しても、被処理物１のフローティング状態を実現することは可能である。 For example, even if the workpiece holder 4 is made of metal and an insulating material (not shown) is arranged outside the workpiece holder 4, the workpiece 1 can be in a floating state.

また、誘電体２２と誘電体３２との一方のみを設けることとしても、誘電体バリア放電を行うことは可能である。また、高電圧電源部５により電圧電極２に印加する電圧の波形制御によりアーク放電を抑制できる場合などであれば、誘電体２２，３２を用いない構成も可能である。すなわち、誘電体は必須ではない。 Also, even if only one of the dielectric 22 and the dielectric 32 is provided, dielectric barrier discharge can be performed. If arc discharge can be suppressed by controlling the waveform of the voltage applied to the voltage electrode 2 by the high voltage power supply 5, a configuration without the dielectrics 22 and 32 is also possible. That is, a dielectric is not essential.

＜第１実施形態における電極の配置構成＞
次に、上述した第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０における電圧電極２および接地電極３の具体的な配置構成の一例について説明する。なお、以下では、各構成例の説明の便宜上、電圧電極２および接地電極３の符号に「Ａ」等の符号を付記する。 <Arrangement Configuration of Electrodes in First Embodiment>
Next, an example of a specific arrangement configuration of the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 in the plasma processing apparatus 10 according to the first embodiment described above will be described. In the following, for the convenience of explanation of each configuration example, the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 will be denoted by letters such as "A".

図２は、電極の第１配置構成例を示す上面図である。図２の構成では、被処理物ホルダ４に保持された状態の被処理物１に対して電圧電極２Ａおよび接地電極３Ａが配置される。電圧電極２Ａは、金属電極部２１Ａと誘電体２２Ａを有する。接地電極３Ａは、金属電極部３１Ａと誘電体３２Ａを有する。 FIG. 2 is a top view showing a first arrangement configuration example of electrodes. In the configuration of FIG. 2, a voltage electrode 2A and a ground electrode 3A are arranged with respect to the workpiece 1 held by the workpiece holder 4. In FIG. The voltage electrode 2A has a metal electrode portion 21A and a dielectric 22A. The ground electrode 3A has a metal electrode portion 31A and a dielectric 32A.

金属電極部２１Ａの内壁面２１１Ａは、中心軸Ｃを通って径方向に延びる径Ｄ１と上円柱部１１の外周面との一方の交点ＰＩ１における接線方向に平面状に延びる。誘電体２２Ａは、内壁面２１１Ａを覆い、内壁面２１１Ａと平行に延びて平板状に構成される。従って、誘電体２２Ａの内壁面２２１Ａは、内壁面２１１Ａと平行に延びる平面状となる。 An inner wall surface 211A of the metal electrode portion 21A extends planarly in a tangential direction at one intersection point PI1 between a diameter D1 extending radially through the central axis C and the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 . The dielectric 22A covers the inner wall surface 211A, extends parallel to the inner wall surface 211A, and is configured in a flat plate shape. Therefore, the inner wall surface 221A of the dielectric 22A has a planar shape extending parallel to the inner wall surface 211A.

上方から視て、隙間Ｓ２において、上円柱部１１の外周面に沿って交点ＰＩ１から両側に離れるに従い、上円柱部１１の外周面と誘電体２２Ａの内壁面２２１Ａとの間隙は広くなる。従って、隙間Ｓ２において、上円柱部１１の外周面に沿って交点ＰＩ１から両側に延びる所定範囲でプラズマＰは発生し、当該所定範囲外においてはプラズマは発生しない。 As viewed from above, in the gap S2, the gap between the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 and the inner wall surface 221A of the dielectric 22A widens as it moves away from the intersection point PI1 along the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 to both sides. Therefore, in the gap S2, plasma P is generated in a predetermined range extending from the intersection point PI1 to both sides along the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11, and plasma is not generated outside the predetermined range.

金属電極部３１Ａの内壁面３１１Ａは、径Ｄ１と上円柱部１１の外周面との他方の交点ＰＩ２における接線方向に平面状に延びる。誘電体３２Ａは、内壁面３１１Ａを覆い、内壁面３１１Ａと平行に延びて平板状に構成される。従って、誘電体３２Ａの内壁面３２１Ａは、内壁面３１１Ａと平行に延びる平面状となる。 An inner wall surface 311A of the metal electrode portion 31A extends planarly in a tangential direction at the other intersection point PI2 between the diameter D1 and the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 . The dielectric 32A covers the inner wall surface 311A, extends parallel to the inner wall surface 311A, and has a flat plate shape. Therefore, the inner wall surface 321A of the dielectric 32A has a planar shape extending parallel to the inner wall surface 311A.

上方から視て、隙間Ｓ３において、上円柱部１１の外周面に沿って交点ＰＩ２から両側に離れるに従い、上円柱部１１の外周面と誘電体３２Ａの内壁面３２１Ａとの間隙は広くなる。従って、隙間Ｓ３において、上円柱部１１の外周面に沿って交点ＰＩ２から両側に延びる所定範囲でプラズマＰは発生し、当該所定範囲外においてはプラズマは発生しない。 As viewed from above, in the gap S3, the gap between the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 and the inner wall surface 321A of the dielectric 32A widens along the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 from the intersection point PI2 to both sides. Therefore, in the gap S3, the plasma P is generated in a predetermined range extending from the intersection point PI2 to both sides along the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11, and plasma is not generated outside the predetermined range.

誘電体２２Ａの内壁面２２１Ａと誘電体３２Ａの内壁面３２１Ａとは、径Ｄ１の延びる径方向に上円柱部１１を介して対向する。すなわち、電圧電極２Ａと接地電極３Ａは、互いに対向する。これにより、電圧電極２Ａと接地電極３Ａとの間の距離を長くすることができるため、両者の間で放電されることを抑制でき、電圧電極２Ａと被処理物１との間、或いは被処理物１と接地電極３Ａとの間でプラズマを発生させやすくなる。 The inner wall surface 221A of the dielectric 22A and the inner wall surface 321A of the dielectric 32A face each other with the upper cylindrical portion 11 interposed therebetween in the radial direction in which the diameter D1 extends. That is, the voltage electrode 2A and the ground electrode 3A face each other. As a result, the distance between the voltage electrode 2A and the ground electrode 3A can be increased, so that the discharge between the two can be suppressed, and the voltage between the voltage electrode 2A and the object 1 or the object 1 to be treated can be reduced. Plasma is easily generated between the object 1 and the ground electrode 3A.

なお、図２の構成における電圧電極２Ａの上記接線方向の長さ、および接地電極３Ａの上記接線方向の長さを短くして、電圧電極２Ａおよび接地電極３Ａの設ける範囲を上記所定範囲内とすれば、隙間Ｓ２，Ｓ３における全周においてプラズマを発生させることができる。 The length of the voltage electrode 2A in the tangential direction and the length of the ground electrode 3A in the tangential direction in the configuration of FIG. Then, plasma can be generated in the entire circumference of the gaps S2 and S3.

図３は、電極の第２配置構成例を示す上面図である。図３の構成では、被処理物ホルダ４に保持された状態の被処理物１に対して電圧電極２Ｂおよび接地電極３Ｂが配置される。電圧電極２Ｂは、金属電極部２１Ｂと誘電体２２Ｂを有する。接地電極３Ｂは、金属電極部３１Ｂと誘電体３２Ｂを有する。 FIG. 3 is a top view showing a second arrangement configuration example of the electrodes. In the configuration of FIG. 3 , a voltage electrode 2B and a ground electrode 3B are arranged with respect to the workpiece 1 held by the workpiece holder 4 . The voltage electrode 2B has a metal electrode portion 21B and a dielectric 22B. The ground electrode 3B has a metal electrode portion 31B and a dielectric 32B.

金属電極部２１Ｂの内壁面２１１Ｂは、上方から視て、交点ＰＩ１の径方向外側位置から上円柱部１１の周方向両側に延びる円弧状面を有する。誘電体２２Ｂの内壁面２２１Ｂは、上方から視て、上記交点ＰＩ１の径方向外側位置よりも径方向内側の位置から上円柱部１１の周方向両側に延びる円弧状面を有する。 The inner wall surface 211B of the metal electrode portion 21B has an arc-shaped surface extending from the radially outer position of the intersection point PI1 to both sides in the circumferential direction of the upper cylindrical portion 11 when viewed from above. The inner wall surface 221B of the dielectric 22B has an arc-shaped surface extending to both sides in the circumferential direction of the upper cylindrical portion 11 from a radially inner position relative to the radially outer position of the intersection point PI1 when viewed from above.

これにより、隙間Ｓ２における上円柱部１１の外周面と誘電体２２Ｂの内壁面２２１Ｂとの間隙の周方向での変動を抑制することができ、隙間Ｓ２の全周においてプラズマＰを生成することができる。 As a result, it is possible to suppress variations in the circumferential direction of the gap between the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 and the inner wall surface 221B of the dielectric 22B in the gap S2, and the plasma P can be generated in the entire circumference of the gap S2. can.

金属電極部３１Ｂの内壁面３１１Ｂは、上方から視て、交点ＰＩ２の径方向外側位置から上円柱部１１の周方向両側に延びる円弧状面を有する。誘電体３２Ｂの内壁面３２１Ｂは、上方から視て、上記交点ＰＩ２の径方向外側位置よりも径方向内側の位置から上円柱部１１の周方向両側に延びる円弧状面を有する。 The inner wall surface 311B of the metal electrode portion 31B has an arc-shaped surface extending from the radially outer position of the intersection point PI2 to both sides in the circumferential direction of the upper cylindrical portion 11 when viewed from above. The inner wall surface 321B of the dielectric 32B has an arc-shaped surface extending to both sides in the circumferential direction of the upper cylindrical portion 11 from a position radially inner than the radially outer position of the intersection point PI2 when viewed from above.

これにより、隙間Ｓ３における上円柱部１１の外周面と誘電体３２Ｂの内壁面３２１Ｂとの間隙の周方向での変動を抑制することができ、隙間Ｓ３の全周においてプラズマＰを生成することができる。 As a result, it is possible to suppress variations in the circumferential direction of the gap between the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 and the inner wall surface 321B of the dielectric 32B in the gap S3, and the plasma P can be generated in the entire circumference of the gap S3. can.

なお、内壁面２２１Ｂ，３２１Ｂのうち一方を円弧状面とし、他方は円弧状面以外（例えば図２）としてもよい。 One of the inner wall surfaces 221B and 321B may be an arcuate surface, and the other may be an arcuate surface (for example, FIG. 2).

すなわち、電圧電極２Ｂにおける被処理物１と対向する電極面（内壁面２２１Ｂ）、および接地電極３における被処理物１と対向する電極面（内壁面３２１Ｂ）の少なくとも一方は、被処理物１の外周面に沿う形状を有する。 That is, at least one of the electrode surface (inner wall surface 221B) of the voltage electrode 2B facing the object 1 to be processed (inner wall surface 221B) and the electrode surface (inner wall surface 321B) of the ground electrode 3 facing the object 1 to be processed (inner wall surface 321B) It has a shape along the outer peripheral surface.

これにより、被処理物１の外周面におけるプラズマＰが発生する領域を大きくすることができる。また、被処理物１と電極面との間の距離が均一になるため、プラズマＰを均一に発生させやすい。特に、プラズマＰの発生領域を広げるために電圧電極２Ｂおよび接地電極３Ｂを大きくした場合に双方の電極間の距離が短くなりやすいが、電圧電極２Ｂと接地電極３Ｂは互いに対向するので、電極間の距離をなるべく長くすることができる。 Thereby, the area in which the plasma P is generated on the outer peripheral surface of the workpiece 1 can be enlarged. Moreover, since the distance between the object 1 to be processed and the electrode surface is uniform, the plasma P is easily generated uniformly. In particular, when the voltage electrode 2B and the ground electrode 3B are enlarged in order to expand the plasma P generation area, the distance between both electrodes tends to be shortened. distance can be made as long as possible.

また、上記被処理物１の外周面に沿う形状は、曲面である。これにより、曲面の外周面を有する被処理物１における被処理面積を大きくすることができる。 Further, the shape along the outer peripheral surface of the object to be processed 1 is a curved surface. As a result, it is possible to increase the processing area of the processing object 1 having a curved outer peripheral surface.

図４は、電極の第３配置構成例を示す上面図である。本構成例は、先述した図２に示す第２配置構成例の変形例である。図４の構成では、図２との構成上の相違として、電圧電極２Ａと上円柱部１１の外周面とが対向する径方向と、接地電極３Ａと上円柱部１１の外周面とが対向する径方向とは、直交する。これにより、上円柱部１１の外周面における互いに直交する各径方向位置においてプラズマＰを発生させ、上記外周面の所望箇所をプラズマ処理することができる。 FIG. 4 is a top view showing a third arrangement configuration example of the electrodes. This configuration example is a modification of the second arrangement configuration example shown in FIG. In the configuration of FIG. 4, the difference in configuration from FIG. 2 is that the voltage electrode 2A and the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 face each other in the radial direction, and the ground electrode 3A and the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 face each other. The radial direction is orthogonal. As a result, the plasma P is generated at each radial position on the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 that is orthogonal to each other, and a desired portion of the outer peripheral surface can be plasma-processed.

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図５は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０１を模式的に示す縦断面図である。 <Second embodiment>
Next, a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the invention will be described. FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma processing apparatus 101 according to the second embodiment.

本実施形態に係るプラズマ処理装置１０１は、先述した第１実施形態（図１）との構成上の相違として、回転機構６を備える。回転機構６は、被処理物ホルダ４を中心軸Ｃを回転軸として周方向に回転駆動する。回転機構６は、不図示のモータ、減速機、制御装置等を有する。 A plasma processing apparatus 101 according to the present embodiment includes a rotation mechanism 6 as a structural difference from the first embodiment (FIG. 1) described above. The rotating mechanism 6 rotates the workpiece holder 4 in the circumferential direction with the central axis C as the rotation axis. The rotation mechanism 6 has a motor, a speed reducer, a control device, etc. (not shown).

被処理物ホルダ４の回転に伴い、被処理物１は上記回転軸周りに回転する。このとき、電極の配置構成は、例えば先述した図２から図４に示す構成がとられる。これにより、被処理物１の上円柱部１１の外周面は、電圧電極２または接地電極３によりプラズマ処理される処理位置を逐次、周方向に通過するので、上記外周面を周方向全体にプラズマ処理することができる。 As the workpiece holder 4 rotates, the workpiece 1 rotates around the rotation axis. At this time, the electrodes are arranged as shown in FIGS. 2 to 4, for example. As a result, the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 of the object to be processed 1 passes successively in the circumferential direction the processing positions where plasma processing is performed by the voltage electrode 2 or the ground electrode 3, so that the entire outer peripheral surface is covered with the plasma. can be processed.

すなわち、プラズマ処理装置１０１は、電圧電極２と接地電極３が配置される円に沿う方向を周方向とする回転軸周りに被処理物ホルダ４を、電圧電極２と接地電極３に対して相対的に回転させる回転機構６を備える。これにより、被処理物１の被処理面を周方向全体にプラズマ処理することが可能となる。なお、上記電圧電極２と接地電極３が配置される円とは、電圧電極２の位置または接地電極３の位置から同一点までの距離が等しい各線分を半径とする円であって、回転機構６の回転中心でもある中心軸Ｃを中心とする円である。 That is, the plasma processing apparatus 101 rotates the workpiece holder 4 relative to the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 around the rotation axis whose circumferential direction is the direction along the circle in which the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 are arranged. A rotation mechanism 6 is provided to rotate the device. As a result, the surface to be processed of the object 1 to be processed can be plasma-processed in the entire circumferential direction. The circle in which the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 are arranged is a circle whose radius is each line segment having the same distance from the position of the voltage electrode 2 or the position of the ground electrode 3 to the same point. It is a circle centered on the central axis C, which is also the center of rotation of 6.

また、被処理物ホルダ４は固定とし、電圧電極２および接地電極３を中心軸Ｃ周りに回転させる回転機構を設けてもよい。ただし、図５に示す構成のように、回転機構６は、被処理物ホルダ４を回転させることが望ましい。これにより、電極側を回転させる場合よりも、回転機構の構成を簡易とすることができる。 Alternatively, the workpiece holder 4 may be fixed, and a rotating mechanism for rotating the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 around the central axis C may be provided. However, it is desirable that the rotation mechanism 6 rotates the workpiece holder 4 as in the configuration shown in FIG. As a result, the configuration of the rotation mechanism can be made simpler than in the case of rotating the electrode side.

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図６は、第３実施形態に係るプラズマ処理装置１０２を模式的に示す縦断面図である。 <Third Embodiment>
Next, a plasma processing apparatus according to a third embodiment of the invention will be described. FIG. 6 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma processing apparatus 102 according to the third embodiment.

図６に示すプラズマ処理装置１０２は、先述した第２実施形態（図５）との構成上の相違として、カバー７を備える。カバー７は、軸方向に延びて下方に開口したカバー部材であり、内部に電圧電極２および接地電極３を収容する。これにより、電圧電極２と上円柱部１１との間に配置されるプラズマ発生領域ＰＲ１と、接地電極３と上円柱部１１との間に配置されるプラズマ発生領域ＰＲ２とは、カバー７によって上方から覆われる。 A plasma processing apparatus 102 shown in FIG. 6 includes a cover 7 as a structural difference from the above-described second embodiment (FIG. 5). The cover 7 is a cover member that extends in the axial direction and opens downward, and accommodates the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 therein. As a result, the plasma generation region PR1 arranged between the voltage electrode 2 and the upper columnar portion 11 and the plasma generation region PR2 arranged between the ground electrode 3 and the upper columnar portion 11 are separated by the cover 7 from above. covered from

カバー７は、接続部８を介して流量計９の一端に接続される。流量計９の他端は、イジェクタ１１０に接続される。 The cover 7 is connected to one end of the flowmeter 9 via the connecting portion 8 . The other end of flowmeter 9 is connected to ejector 110 .

イジェクタ１１０は、カバー７に接続される負圧発生器である。イジェクタ１１０は、空気供給部１１１から供給される空気の高速な気流を生成することで、ベンチュリー効果により、当該気流と直交する方向に負圧を生成する。イジェクタ１１０により負圧が生成されることで、隙間Ｓ２，Ｓ３に外気側から処理ガスＧが吸引され、プラズマ発生領域ＰＲ１，ＰＲ２においてプラズマが生成され、カバー７内部のガスが接続部８より外部へ排気される。すなわち、イジェクタ１１０は、排気機構として機能する。なお、イジェクタ１１０の代わりに例えば真空ポンプまたはダイアフラムポンプ等を採用してもよい。 Ejector 110 is a negative pressure generator connected to cover 7 . The ejector 110 generates a high-speed airflow of the air supplied from the air supply unit 111, thereby generating a negative pressure in a direction perpendicular to the airflow due to the venturi effect. By generating a negative pressure by the ejector 110, the processing gas G is sucked into the gaps S2 and S3 from the outside air side, plasma is generated in the plasma generation regions PR1 and PR2, and the gas inside the cover 7 is pushed out from the connecting portion 8 to the outside. exhausted to That is, the ejector 110 functions as an exhaust mechanism. Note that instead of the ejector 110, for example, a vacuum pump, a diaphragm pump, or the like may be employed.

すなわち、プラズマ処理装置１０２は、少なくとも、電圧電極２と被処理物１との間、および接地電極３と被処理物１との間、の領域であるプラズマ発生領域ＰＲ１，ＰＲ２を覆うカバー７を備える。カバー７は、排気機構１１０に接続される。これにより、プラズマ発生領域ＰＲ１，ＰＲ２に発生したプラズマによる所定のガスを排気機構１１０により排気することができる。 That is, the plasma processing apparatus 102 includes a cover 7 that covers at least the plasma generation regions PR1 and PR2 between the voltage electrode 2 and the object 1 and between the ground electrode 3 and the object 1. Prepare. The cover 7 is connected to the exhaust mechanism 110 . Thus, the exhaust mechanism 110 can exhaust the predetermined gas generated by the plasma generated in the plasma generation regions PR1 and PR2.

上記所定のガスとは、例えばオゾン等である。オゾンを排気する場合は、排気経路の途中にオゾンフィルターを配置することが望ましい。 The predetermined gas is, for example, ozone or the like. When exhausting ozone, it is desirable to arrange an ozone filter in the middle of the exhaust path.

なお、流量計９により排気経路を流れるガス流の流量を計測することで、正常に排気が行われているかを検出できる。 By measuring the flow rate of the gas flowing through the exhaust path with the flow meter 9, it is possible to detect whether the exhaust is being performed normally.

また、上円柱部１１の外周面の上方部は電圧電極２および接地電極３と対向し、上記外周面の下方部は電圧電極２および接地電極３と対向しない。従って、上記外周面の下方部では、放電は発生しない。そして、吸引された処理ガスＧに基づいてプラズマ発生領域ＰＲ１，ＰＲ２にて活性種が発生する。接続部８は、電圧電極２および接地電極３の上方に配置される。従って、発生した活性種は、上方へ移動して接続部８から外部へ排気される。すなわち、活性種が上記外周面の下方部へ移動することが抑制され、プラズマ処理を行いたくない当該下方部が処理されることを回避できる。 The upper portion of the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 11 faces the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 , and the lower portion of the outer peripheral surface does not face the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 . Therefore, no discharge occurs in the lower portion of the outer peripheral surface. Then, active species are generated in the plasma generation regions PR1 and PR2 based on the sucked processing gas G. As shown in FIG. A connection 8 is arranged above the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 . Therefore, the generated active species move upward and are exhausted to the outside from the connecting portion 8 . That is, the movement of active species to the lower portion of the outer peripheral surface is suppressed, and the lower portion, which is not desired to be plasma-treated, can be prevented from being processed.

すなわち、軸方向に延びる柱状の被処理物１における外周面の軸方向一方側一部は、電圧電極２および接地電極３と対向し、上記外周面における軸方向一方側一部を除いた部分は、電圧電極２および接地電極３と対向しない。排気機構１１０とカバー７が接続される接続部８は、電圧電極２と接地電極３よりも軸方向一方側に配置される。これにより、プラズマ発生領域ＰＲ１，ＰＲ２で発生した活性種が被処理物１の外周面における軸方向他方側一部側へ移動して、プラズマ処理したくない上記軸方向他方側一部が処理されることを抑制できる。 That is, a part of the outer peripheral surface of the axially extending columnar workpiece 1 faces the voltage electrode 2 and the ground electrode 3, and the part of the outer peripheral surface excluding the one axial side part is , the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 do not face each other. A connection portion 8 where the exhaust mechanism 110 and the cover 7 are connected is arranged on one side in the axial direction relative to the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 . As a result, the active species generated in the plasma generating regions PR1 and PR2 move to the other axial side part of the outer peripheral surface of the workpiece 1, and the other axial side part, which is not desired to be plasma-processed, is processed. can be suppressed.

ここで、図７は、図６に示すプラズマ処理装置１０２のＶＩＩ－ＶＩＩ線における断面図を示す。なお、図７では、先述した図３に示す電極の配置構成を採用している。図７に示すように、カバー７内部には、絶縁材料で構成される隣接部材１３Ａ，１３Ｂが収容される。隣接部材１３Ａ，１３Ｂは、電圧電極２および接地電極３と周方向に隣接して配置される。隣接部材１３Ａ，１３Ｂと上円柱部１１の外周面との間には、それぞれ隙間ＳＡ，ＳＢが配置される。 Here, FIG. 7 shows a cross-sectional view of the plasma processing apparatus 102 shown in FIG. 6 along line VII-VII. Note that FIG. 7 employs the arrangement configuration of the electrodes shown in FIG. 3 described above. As shown in FIG. 7, adjacent members 13A and 13B made of an insulating material are accommodated inside the cover 7. As shown in FIG. Adjacent members 13A and 13B are arranged adjacent to voltage electrode 2 and ground electrode 3 in the circumferential direction. Between adjacent members 13A and 13B and the outer peripheral surface of upper cylindrical portion 11, gaps SA and SB are arranged, respectively.

隣接部材１３Ａ，１３Ｂを仮に配置しない場合、その配置しない箇所を処理ガスが通過し易く、プラズマ発生領域ＰＲ１，ＰＲ２を処理ガスが通過しにくくなる虞がある。そこで、隣接部材１３Ａ，１３Ｂを設けることで、処理ガスがプラズマ発生領域ＰＲ１，ＰＲ２を通過し易くなる。 If the adjacent members 13A and 13B are not arranged, the processing gas may easily pass through the portions where the adjacent members 13A and 13B are not arranged, and the processing gas may not easily pass through the plasma generation regions PR1 and PR2. Therefore, by providing the adjacent members 13A and 13B, the processing gas can easily pass through the plasma generation regions PR1 and PR2.

すなわち、プラズマ処理装置１０２は、被処理物１が延びる軸方向周りの周方向に、電圧電極２および接地電極３と隣接して配置される隣接部材１３Ａ，１３Ｂを備える。これにより、プラズマ発生領域ＰＲ１，ＰＲ２にガスを流し易くなり、プラズマ処理の効率を向上させることができる。 That is, the plasma processing apparatus 102 includes adjacent members 13A and 13B arranged adjacent to the voltage electrode 2 and the ground electrode 3 in the circumferential direction around the axial direction in which the object 1 to be processed extends. This facilitates the flow of gas to the plasma generation regions PR1 and PR2, thereby improving the efficiency of plasma processing.

また、隣接部材１３Ａ，１３Ｂは、隙間ＳＡ，ＳＢを介して被処理物１と径方向に対向する。これにより、プラズマ発生領域ＰＲ１，ＰＲ２で発生した活性種の一部を隙間ＳＡ，ＳＢに移動させて、被処理物１における上記隙間に面する外周面を処理することができる。特に、本実施形態のように、被処理物１が回転機構６により回転可能な場合は、プラズマ発生領域ＰＲ１，ＰＲ２で発生した活性種の一部を隙間ＳＡ，ＳＢに移動させ易くなる。なお、被処理物１を回転させない構成等である場合に、隙間ＳＡ，ＳＢは、設けない構成であってもよい。 Adjacent members 13A and 13B are radially opposed to workpiece 1 via gaps SA and SB. As a result, some of the active species generated in the plasma generation regions PR1 and PR2 are moved to the gaps SA and SB, and the outer peripheral surface of the workpiece 1 facing the gaps can be processed. In particular, when the workpiece 1 is rotatable by the rotating mechanism 6 as in this embodiment, some of the active species generated in the plasma generation regions PR1 and PR2 are easily moved to the gaps SA and SB. In addition, in the case of a configuration in which the workpiece 1 is not rotated, the gaps SA and SB may not be provided.

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図８は、先述した図７に示す構成の変形例であり、カバー７の軸方向途中位置で切断した上面断面図を示す。 <Fourth Embodiment>
Next, a plasma processing apparatus according to a fourth embodiment of the invention will be described. FIG. 8 is a modification of the configuration shown in FIG. 7 described above, and shows a cross-sectional top view of the cover 7 cut at a midpoint in the axial direction.

図８に示す構成では、図７との構成上の相違として、上円柱部１１の外周面と対向する誘電体２２の内壁面２２１の面積と、上記外周面と対向する誘電体３２の内壁面３２１の面積と、が異なる。 In the configuration shown in FIG. 8, the difference in configuration from FIG. 321 are different.

電圧電極２と上円柱部１１とで構成されるコンデンサをＣH、上円柱部１１と接地電極３とで構成されるコンデンサをＣLとする。コンデンサＣHにおける内壁面２２１の面積と、コンデンサＣLにおける内壁面３２１の面積との比を、１：ｎ（ｎ＞１）とする。すると、静電容量は、ＣL＝ｎＣHとなる。 Let C H be the capacitor composed of the voltage electrode 2 and the upper cylindrical portion 11 , and C L be the capacitor composed of the upper cylindrical portion 11 and the ground electrode 3 . Let the ratio of the area of the inner wall surface 221 in the capacitor CH and the area of the inner wall surface 321 in the capacitor C L be 1:n (n>1). The capacitance is then C L =nC H .

すると、コンデンサＣHのインピーダンスは、ＺH＝１／ｊωＣH
コンデンサＣLのインピーダンスは、ＺL＝１／ｎｊωＣH＝１／ｎ・ＺH
となる。 Then the impedance of the capacitor C H is Z H =1/jωC H
The impedance of the capacitor C L is Z L =1/njωC H =1/n·Z H
becomes.

従って、コンデンサＣLにおける電圧降下は、コンデンサＣHにおける電圧降下の１／
ｎとなる。 Therefore, the voltage drop across capacitor C L is 1/1 of the voltage drop across capacitor C H .
becomes n.

例えば、電圧電極２と接地電極３との間に１０ｋＶの電圧を印加するとして、ｎ＝３に設計すると、
コンデンサＣHに１０×３／４＝７．５ｋＶ、
コンデンサＣLに１０×１／４＝２．５ｋＶがそれぞれ印加される。
従って、放電開始電圧が７ｋＶとすれば、コンデンサＣHにて優先的に放電が行われる。これにより、図８に示すように、電圧電極２側のプラズマ発生領域ＰＲ１においてプラズマが優先的に生成される。 For example, assuming that a voltage of 10 kV is applied between the voltage electrode 2 and the ground electrode 3, and designing n=3,
10×3/4=7.5 kV on capacitor CH ,
10×1/4=2.5 kV is applied to each capacitor C L .
Therefore, if the discharge start voltage is 7 kV, the capacitor C H is preferentially discharged. Thereby, as shown in FIG. 8, plasma is preferentially generated in the plasma generation region PR1 on the voltage electrode 2 side.

ここで、図７に示すように内壁面２２１の面積と内壁面３２１の面積が等しい場合は、放電開始電圧が７ｋＶとすれば、電圧電極２と接地電極３との間に１４ｋＶの電圧を印加する必要があるが、本実施形態であれば１０ｋＶで放電が可能となる。 Here, when the area of the inner wall surface 221 and the area of the inner wall surface 321 are equal as shown in FIG. However, in this embodiment, discharge is possible at 10 kV.

なお、内壁面の面積の大小関係を図８と逆にした場合は、コンデンサＣL（接地電極３側）で優先的に放電が可能となる。 If the size relationship of the area of the inner wall surface is reversed from that in FIG. 8, the capacitor C L (ground electrode 3 side) can be preferentially discharged.

すなわち、電圧電極２に電圧を印加することにより、電圧電極２と被処理物１との間と、接地電極３と被処理物１との間との一方においてプラズマが発生する。 That is, by applying a voltage to the voltage electrode 2 , plasma is generated either between the voltage electrode 2 and the object 1 to be processed or between the ground electrode 3 and the object 1 to be processed.

さらに先述した図１等に示す実施形態も包含して換言すれば、電圧電極２に電圧を印加することにより、電圧電極２と被処理物１との間と、接地電極３と被処理物１との間との少なくとも一方においてプラズマが発生する。これにより、被処理物１を接地電位と導通させることが困難或いは好ましくない場合でも、被処理物１を接地電位と導通させることなく、電圧電極２、被処理物１、および接地電極３を介した電流経路を形成し、電圧電極２と被処理物１との間と、接地電極３と被処理物１との間との少なくとも一方にプラズマＰを発生させることができる。発生したプラズマＰがダイレクトに被処理物１に接触することで、被処理物１をプラズマ処理することが可能となる。 In other words, including the above-described embodiment shown in FIG. Plasma is generated at least one of between and. As a result, even if it is difficult or unfavorable to connect the object 1 to the ground potential, the voltage electrode 2 , the object 1 to be treated, and the ground electrode 3 do not cause the object 1 to be electrically connected to the ground potential. A current path is formed, and plasma P can be generated between the voltage electrode 2 and the object 1 to be processed and/or between the ground electrode 3 and the object 1 to be processed. The generated plasma P directly contacts the object 1 to be processed, so that the object 1 to be processed can be plasma-processed.

本実施形態では、電圧電極２と被処理物１とが対向することにより生じる静電容量と、接地電極３と被処理物１とが対向することにより生じる静電容量と、は不均等である。これにより、電圧電極２に印加させる電圧を抑えても、電圧電極２と被処理物１との間と、接地電極３と被処理物１との間との一方で放電を行わせることが可能となる。 In this embodiment, the capacitance generated by the voltage electrode 2 facing the object 1 to be processed is not equal to the capacitance generated by the ground electrode 3 facing the object 1 to be processed. . As a result, even if the voltage applied to the voltage electrode 2 is suppressed, it is possible to cause electric discharge between the voltage electrode 2 and the object 1 to be processed and between the ground electrode 3 and the object 1 to be processed. becomes.

さらに、電圧電極２における被処理物１と対向する電極面（内壁面２２１）の面積と、接地電極３における被処理物１と対向する電極面（内壁面３２１）の面積と、が異なる。これにより、被処理物１と電圧電極２の電極面２２１との間の距離と、被処理物１と接地電極３の電極面３２１との間の距離とを同じとしても、静電容量を不均等とすることができるので、被処理物１を回転させる場合等に効果的となる。 Furthermore, the area of the electrode surface (inner wall surface 221) of the voltage electrode 2 facing the workpiece 1 and the area of the electrode surface (inner wall surface 321) of the ground electrode 3 facing the workpiece 1 are different. As a result, even if the distance between the object to be processed 1 and the electrode surface 221 of the voltage electrode 2 is the same as the distance between the object to be processed 1 and the electrode surface 321 of the ground electrode 3, the capacitance is reduced Since it can be made uniform, it is effective when the object 1 to be processed is rotated.

また、静電容量を変化させる方法は面積とギャップである。放電を回避する目的で、静電容量を大きく設定したいと所望する場合に、ギャップを狭くすると、ギャップ間の電位差が同じ場合にギャップ間の電界強度が上がるために放電しやすい状況となってしまって意図する状況を作れない可能性がある。ギャップを維持したまま面積を大きくして静電容量を大きくすれば、上記の電界強度は変わらずに静電容量が上がるため、インピーダンスを下げて放電回避の効果をより確実にすることができる。 Also, the method of changing the capacitance is the area and the gap. When it is desired to set a large capacitance for the purpose of avoiding discharge, if the gap is narrowed, the electric field strength between the gaps increases when the potential difference between the gaps is the same, which makes it easier for discharge to occur. You may not be able to create the intended situation. If the capacitance is increased by increasing the area while maintaining the gap, the capacitance increases without changing the electric field intensity, so that the impedance can be lowered and the effect of avoiding discharge can be ensured.

＜その他の変形例＞
次に、その他の変形実施例について説明する。図９は、第１変形例に係るプラズマ処理装置に被処理物Ｗ１がセットされた状態における被処理物Ｗ１付近を模式的に示す拡大図である。図９に示す構成では、板状の被処理物Ｗ１に対して棒状の電圧電極ＥＨおよび棒状の接地電極ＥＬを使用する。 <Other Modifications>
Next, other modified embodiments will be described. FIG. 9 is an enlarged view schematically showing the vicinity of the object to be processed W1 in a state where the object to be processed W1 is set in the plasma processing apparatus according to the first modification. In the configuration shown in FIG. 9, a rod-shaped voltage electrode EH and a rod-shaped ground electrode EL are used for a plate-shaped workpiece W1.

電圧電極ＥＨおよび接地電極ＥＬは、被処理物Ｗ１の一方側の同一面ＷＳに対向して配置する。被処理物Ｗ１は、電圧電極ＥＨに高電圧を印加しないときに、電気的にフローティング状態とされる。これにより、電圧電極ＥＨに高電圧を印加することで、電圧電極ＥＨ、被処理物Ｗ１、および接地電極ＥＬを介した電流経路が形成され、電圧電極ＥＨの先端と被処理物Ｗ１の同一面ＷＳとの間、および接地電極ＥＬの先端と被処理物Ｗ１の同一面ＷＳとの間にプラズマを発生させ、同一面ＷＳをプラズマ処理することが可能となる。 The voltage electrode EH and the ground electrode EL are arranged to face the same surface WS on one side of the workpiece W1. The workpiece W1 is in an electrically floating state when a high voltage is not applied to the voltage electrode EH. Accordingly, by applying a high voltage to the voltage electrode EH, a current path is formed via the voltage electrode EH, the object W1 to be processed, and the ground electrode EL, and the tip of the voltage electrode EH and the object W1 to be processed are on the same surface. WS and between the tip of the ground electrode EL and the same surface WS of the object W1 to be processed, plasma processing can be performed on the same surface WS.

また、図１０は、第２変形例に係るプラズマ処理装置に被処理物Ｗ１がセットされた状態における被処理物Ｗ１付近を模式的に示す拡大図である。図１０に示す構成では、図９と異なり、電圧電極ＥＨは被処理物Ｗ１の一方側の面ＷＳ１と対向して配置され、接地電極ＥＬは被処理物Ｗ１の他方側の面ＷＳ２と対向して配置される。 Moreover, FIG. 10 is an enlarged view schematically showing the vicinity of the object W1 to be processed in a state where the object W1 to be processed is set in the plasma processing apparatus according to the second modification. In the configuration shown in FIG. 10, unlike FIG. 9, the voltage electrode EH is arranged to face the surface WS1 on one side of the object W1 to be processed, and the ground electrode EL faces the surface WS2 on the other side of the object W1 to be processed. are placed.

これにより、電圧電極ＥＨに高電圧を印加することで、電圧電極ＥＨ、被処理物Ｗ１、および接地電極ＥＬを介した電流経路が形成され、電圧電極ＥＨの先端と面ＷＳ１との間、および接地電極ＥＬの先端と面ＷＳ２との間にプラズマを発生させ、面ＷＳ１，ＷＳ２をプラズマ処理することが可能となる。 Accordingly, by applying a high voltage to the voltage electrode EH, a current path is formed via the voltage electrode EH, the workpiece W1, and the ground electrode EL, and between the tip of the voltage electrode EH and the surface WS1, and Plasma is generated between the tip of the ground electrode EL and the surface WS2, and the surfaces WS1 and WS2 can be plasma-processed.

また、図１１は、第３変形例に係るプラズマ処理装置に被処理物Ｗ２がセットされた状態における被処理物Ｗ２付近を模式的に示す拡大図である。図１１に示す構成では、有蓋円筒形状である被処理物Ｗ２に対して電圧電極ＥＨおよび接地電極ＥＬを配置する。被処理物Ｗ２は、電圧電極ＥＨに高電圧を印加しないときに、電気的にフローティング状態とされる。 Moreover, FIG. 11 is an enlarged view schematically showing the vicinity of the object W2 to be processed in a state in which the object W2 is set in the plasma processing apparatus according to the third modification. In the configuration shown in FIG. 11, the voltage electrode EH and the ground electrode EL are arranged with respect to the covered cylindrical object W2. The workpiece W2 is in an electrically floating state when a high voltage is not applied to the voltage electrode EH.

電圧電極ＥＨおよび接地電極ＥＬは、被処理物Ｗ２の開口端部の外周側に位置する円環状の端面ＷＳ２１と対向して配置される。これにより、電圧電極ＥＨに高電圧を印加することで、電圧電極ＥＨ、被処理物Ｗ２、および接地電極ＥＬを介した電流経路が形成され、電圧電極ＥＨの先端と端面ＷＳ２１との間、および接地電極ＥＬの先端と端面ＷＳ２１との間にプラズマを発生させ、端面ＷＳ２１をプラズマ処理することが可能となる。このとき、電圧電極ＥＨおよび接地電極ＥＬを端面ＷＳ２１に沿って回転させる回転機構を設ければ、端面ＷＳ２１を全周において処理することが可能となる。 The voltage electrode EH and the ground electrode EL are arranged to face an annular end face WS21 located on the outer peripheral side of the open end of the workpiece W2. Accordingly, by applying a high voltage to the voltage electrode EH, a current path is formed via the voltage electrode EH, the workpiece W2, and the ground electrode EL, and between the tip of the voltage electrode EH and the end surface WS21, and Plasma is generated between the tip of the ground electrode EL and the end surface WS21, and the end surface WS21 can be plasma-processed. At this time, if a rotating mechanism for rotating the voltage electrode EH and the ground electrode EL along the end face WS21 is provided, the end face WS21 can be processed all around.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications of the embodiments are possible within the scope of the present invention.

本発明は、被処理物のプラズマ処理に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for plasma processing of an object to be processed.

１・・・被処理物、１１・・・上円柱部、１２・・・下円柱部、２、２Ａ、２Ｂ・・・電圧電極、２１、２１Ａ、２１Ｂ・・・金属電極部、２２、２２Ａ、２２Ｂ・・・誘電体、２１１Ａ、２１１Ｂ・・・内壁面、２２１、２２１Ａ、２２１Ｂ・・・内壁面、３、３Ａ、３Ｂ・・・接地電極、３１、３１Ａ、３１Ｂ・・・金属電極部、３２、３２Ａ、３２Ｂ・・・誘電体、３１１Ａ、３１１Ｂ・・・内壁面、３２１、３２１Ａ、３２１Ｂ・・・内壁面、４・・・被処理物ホルダ、５・・・高電圧電源部、６・・・回転機構、７・・・カバー、８・・・接続部、９・・・流量計、１１０・・・イジェクタ、１１１・・・空気供給部、１３Ａ、１３Ｂ・・・隣接部材、１０、１０１、１０２・・・プラズマ処理装置、Ｓ２、Ｓ３・・・隙間、ＰＲ１、ＰＲ２・・・プラズマ発生領域、ＳＡ、ＳＢ・・・隙間、Ｐ・・・プラズマ、Ｇ・・・処理ガス、Ｃ・・・中心軸、ＥＨ・・・電圧電極、ＥＬ・・・接地電極、Ｗ１、Ｗ２・・・被処理物 REFERENCE SIGNS LIST 1 Workpiece 11 Upper cylindrical portion 12 Lower cylindrical portion 2, 2A, 2B Voltage electrode 21, 21A, 21B Metal electrode portion 22, 22A , 22B... dielectric, 211A, 211B... inner wall surface, 221, 221A, 221B... inner wall surface, 3, 3A, 3B... ground electrode, 31, 31A, 31B... metal electrode portion , 32, 32A, 32B... dielectric, 311A, 311B... inner wall surface, 321, 321A, 321B... inner wall surface, 4... workpiece holder, 5... high voltage power source, 6... Rotating mechanism, 7... Cover, 8... Connection part, 9... Flow meter, 110... Ejector, 111... Air supply part, 13A, 13B... Adjacent member, 10, 101, 102... Plasma processing apparatus, S2, S3... Gap, PR1, PR2... Plasma generation region, SA, SB... Gap, P... Plasma, G... Processing gas , C... central axis, EH... voltage electrode, EL... ground electrode, W1, W2... workpiece

Claims (13)

誘電体を有し、電圧が印加される電圧電極と、
誘電体を有し、接地電位と導通される接地電極と、
金属製の被処理物を保持する被処理物ホルダと、
を備え、
前記電圧電極と前記接地電極とのそれぞれが有する誘電体は、前記被処理物と対向し、
前記電圧電極に前記電圧を印加していないとき、前記被処理物は、前記電圧電極および前記接地電極に対して電位が独立した電気的なフローティング状態であり、
前記電圧電極に前記電圧を印加することにより、前記電圧電極と前記被処理物との間と、前記接地電極と前記被処理物との間との少なくとも一方においてプラズマが発生する、
プラズマ処理装置。 a voltage electrode having a dielectric and to which a voltage is applied;
a ground electrode having a dielectric and being electrically connected to a ground potential;
a workpiece holder that holds a metal workpiece;
with
a dielectric of each of the voltage electrode and the ground electrode faces the object to be processed,
when the voltage is not applied to the voltage electrode, the object to be processed is in an electrically floating state in which potentials are independent of the voltage electrode and the ground electrode;
Plasma is generated in at least one of between the voltage electrode and the object to be processed and between the ground electrode and the object to be processed by applying the voltage to the voltage electrode,
Plasma processing equipment. 前記電圧電極と前記接地電極は、互いに対向する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus of claim 1, wherein said voltage electrode and said ground electrode face each other. 前記電圧電極における前記被処理物と対向する電極面、および前記接地電極における前記被処理物と対向する電極面の少なくとも一方は、前記被処理物の外周面に沿う形状を有する、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。 2. At least one of the electrode surface of the voltage electrode facing the object to be processed and the electrode surface of the ground electrode facing the object to be processed has a shape along the outer peripheral surface of the object to be processed. The plasma processing apparatus according to claim 2. 前記被処理物の外周面に沿う形状は、曲面である、請求項３に記載のプラズマ処理装置。 4. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the shape along the outer peripheral surface of said object to be processed is a curved surface. 前記電圧電極と前記接地電極が配置される円に沿う方向を周方向とする回転軸周りに前記被処理物ホルダを、前記電圧電極と前記接地電極に対して相対的に回転させる回転機構をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 A rotating mechanism for rotating the workpiece holder relative to the voltage electrode and the ground electrode around a rotation axis whose circumferential direction is a direction along a circle in which the voltage electrode and the ground electrode are arranged. 5. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, comprising: 前記回転機構は、前記被処理物ホルダを回転させる、請求項５に記載のプラズマ処理装置。 6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein said rotating mechanism rotates said workpiece holder. 少なくとも、前記電圧電極と前記被処理物との間、および前記接地電極と前記被処理物との間、の領域であるプラズマ発生領域を覆うカバーをさらに備え、
前記カバーは、排気機構に接続される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 a cover that covers at least a plasma generation region between the voltage electrode and the object to be processed and between the ground electrode and the object to be processed;
7. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein said cover is connected to an exhaust mechanism. 軸方向に延びる柱状の前記被処理物における外周面の軸方向一方側一部は、前記電圧電極および前記接地電極と対向し、
前記外周面における前記軸方向一方側一部を除いた部分は、前記電圧電極および前記接地電極と対向せず、
前記排気機構と前記カバーが接続される接続部は、前記電圧電極と前記接地電極よりも軸方向一方側に配置される、請求項７に記載のプラズマ処理装置。 a portion of the axially one side of the outer peripheral surface of the axially extending columnar object faces the voltage electrode and the ground electrode;
A portion of the outer peripheral surface excluding a portion on one side in the axial direction does not face the voltage electrode and the ground electrode,
8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein a connecting portion connecting said exhaust mechanism and said cover is arranged on one axial side of said voltage electrode and said ground electrode. 前記被処理物が延びる軸方向周りの周方向に、前記電圧電極および前記接地電極と隣接して配置される隣接部材をさらに備える、請求項７または請求項８に記載のプラズマ処理装置。 9. The plasma processing apparatus according to claim 7, further comprising an adjacent member arranged adjacent to said voltage electrode and said ground electrode in a circumferential direction around an axial direction in which said object to be processed extends. 前記隣接部材は、隙間を介して前記被処理物と径方向に対向する、請求項９に記載のプラズマ処理装置。 10. The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein said adjacent member radially faces said object to be processed with a gap therebetween. 前記電圧電極と前記被処理物とが対向することにより生じる静電容量と、前記接地電極と前記被処理物とが対向することにより生じる静電容量と、は不均等である、請求項１か
ら請求項１０のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 2. From claim 1, wherein the capacitance generated by facing the voltage electrode and the object to be processed and the capacitance generated by facing the ground electrode and the object to be processed are unequal. The plasma processing apparatus according to claim 10. 前記電圧電極における前記被処理物と対向する電極面の面積と、前記接地電極における前記被処理物と対向する電極面の面積と、が異なる、請求項１１に記載のプラズマ処理装置。 12. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the area of the electrode surface of the voltage electrode facing the object to be processed and the area of the electrode surface of the ground electrode facing the object to be processed are different. 電圧が印加される電圧電極と、a voltage electrode to which a voltage is applied;
接地電位と導通される接地電極と、a ground electrode electrically connected to a ground potential;
被処理物を保持する被処理物ホルダと、an object holder for holding an object to be processed;
少なくとも、前記電圧電極と前記被処理物との間、および前記接地電極と前記被処理物との間、の領域であるプラズマ発生領域を覆うカバーと、a cover covering a plasma generation region that is at least between the voltage electrode and the object to be processed and between the ground electrode and the object to be processed;
前記被処理物が延びる軸方向周りの周方向に、前記電圧電極および前記接地電極と隣接して配置される隣接部材と、an adjacent member arranged adjacent to the voltage electrode and the ground electrode in the circumferential direction around the axial direction in which the object to be processed extends;
を備え、with
前記カバーは、排気機構に接続され、The cover is connected to an exhaust mechanism,
前記電圧電極と前記接地電極とのそれぞれが有する誘電体は、前記被処理物と対向し、a dielectric of each of the voltage electrode and the ground electrode faces the object to be processed,
前記電圧電極に前記電圧を印加していないとき、前記被処理物は、前記電圧電極および前記接地電極に対して電位が独立した電気的なフローティング状態であり、when the voltage is not applied to the voltage electrode, the object to be processed is in an electrically floating state in which potentials are independent of the voltage electrode and the ground electrode;
前記電圧電極に前記電圧を印加することにより、前記電圧電極と前記被処理物との間と、前記接地電極と前記被処理物との間との少なくとも一方においてプラズマが発生する、Plasma is generated in at least one of between the voltage electrode and the object to be processed and between the ground electrode and the object to be processed by applying the voltage to the voltage electrode.
プラズマ処理装置。Plasma processing equipment.
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