(57)【要約】      （修正有）【課題】容易に製造でき、かつ、効率よくプラズマを発生させることが可能となるマイクロ波プラズマ発生装置を提供すること。【解決手段】平板状の第１誘電体基板１２と、第１誘電体基板１２の第１面側に、第１方向に沿って設けられた線状導体１４と、第１誘電体基板１２の第２面側に設けられた板状の第１グランド導体２０と、マイクロ波発振装置を接続するための接続部とを備え、第１グランド導体２０の第１誘電体基板１２側の面には、第１方向の一端側から他端側までにわたって溝部が形成されており、溝部と第１誘電体基板１２の第２面とによりガス流路が形成されており、ガス流路の他端側には、ガス流路を流れてきたガス、及び、ガス流路にて発生したプラズマを吹き出すための第１吹出口３０が形成されており、溝部には、第１吹出口３０に近づくにつれて溝部の底面が第１誘電体基板１２に近づくように、傾斜部が形成されているマイクロ波プラズマ発生装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の第１誘電体基板と、
前記第１誘電体基板の第１面側に、第１方向に沿って設けられた線状導体と、
前記第１誘電体基板の第２面側に設けられた板状の第１グランド導体と、
マイクロ波発振装置を接続するための接続部と
を備え、
前記第１グランド導体の前記第１誘電体基板側の面には、前記第１方向の一端側から他端側までにわたって溝部が形成されており、
前記溝部と前記第１誘電体基板の前記第２面とにより前記一端側から前記他端側にガスを流すためのガス流路が形成されており、
前記ガス流路の前記他端側には、前記ガス流路を流れてきたガス、及び、前記ガス流路にて発生したプラズマを吹き出すための第１吹出口が形成されており、
前記溝部には、前記第１吹出口に近づくにつれて前記溝部の底面が前記第１誘電体基板に近づくように、傾斜部が形成されていることを特徴とするマイクロ波プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記第１誘電体基板は、アルミナ、窒化アルミニウム、又は、ステアタイトで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
【請求項３】
前記第１誘電体基板は、前記第１誘電体基板全体に対して電子生成を補助する物質を１重量％以下含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
【請求項４】
前記傾斜部上に、前記傾斜部を構成する材料が飛散することを防止するための保護層を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
【請求項５】
前記傾斜部の上方、且つ、前記第１誘電体基板の第２面上に、始動補助部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
【請求項６】
前記傾斜部に、前記第１吹出口の開口高さの１／２以下の高さの突起が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
【請求項７】
前記第１グランド導体の内部に負圧発生用ガス流路が形成されており、
前記負圧発生用ガス流路を流れてきたガスを吹き出すための負圧発生用ガス吹出口が、前記第１吹出口に隣接するように形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
【請求項８】
前記線状導体が形成されている面を対象面として、前記第１誘電体基板と面対象となる位置に前記第１誘電体基板と同一形状の第２誘電体基板が配置され、
前記線状導体が形成されている面を対象面として、前記第１グランド導体と面対象となる位置に前記第１グランド導体と同一形状の第２グランド導体が配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
【請求項９】
前記第１吹出口が形成されている面を除き、前記第１誘電体基板の側面が前記第１グランド導体に覆われており、前記第２誘電体基板の側面が前記第２グランド導体に覆われていることを特徴とする請求項８に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
【請求項１０】
前記線状導体の他端と前記第１吹出口が形成されている面との間に一定の隙間が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波プラズマ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ発生装置は、プラスチック、紙、繊維、半導体、液晶、フィルム等の製造工程で用いられている。例えば、プラズマ発生装置により発生させたプラズマを照射することにより、照射対象の表面の親水性、接着性、印刷密着性等を向上させる表面処理を行ったり、照射対象の表面を洗浄（デスミア）したり、照射対象の表面に酸化膜を生成したりすることができる。
【０００３】
図１６は、従来のマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。特許文献１には、図１６に示すように、誘電体基板２０３と、誘電体基板２０３の厚みが徐々に小さくなる形状のテーパー部２０７と、線路２０１と、アース導体２０２と、誘電体基板２０３のテーパー部２０７に設置される幅が徐々に広がるテーパー形状の線路２１１と、線路２０１とアース導体２０２との間にマイクロ波を入力するためのマイクロ波入力部２３１と、基板内部に設けられているガスを流すためのチャンネルと、前記チャンネルにガスを入力するためのガス入力部２５０と、前記チャンネルからガスが出るノズル部２５１を備えるマイクロ波プラズマ発生装置２００が開示されている。
【０００４】
マイクロ波プラズマ発生装置２００において、マイクロ波入力部２３１から誘電体基板２０３に導入されたマイクロ波は、線路２０１およびテーパー形状の線路２１１とアース導体２０２との間を伝搬する。マイクロ波の電界は、テーパー部２０７のところで、線路２１１とアース導体２０２との距離が狭くなっているので徐々に強くなり、チャンネル２０５にプラズマを発生させる。そのプラズマはガスの流れと共にノズル部２５１から吹き出る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９９７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
誘電体基板に用いられる誘電体としては、主としてアルミナ等のセラミックが使用されるが、精度の良い加工が困難である。しかしながら、特許文献１では、誘電体基板２０３の内部にガスを流すためのチャンネルを形成しているため、容易に製造できるとは言い難い。
【０００７】
また、反転する高周波電界の中では、誘電体内部の分子が非常に激しく振動し、誘電体損失が発生する。そして、誘電体損失は誘電体の体積に比例するため、プラズマ発生装置の単位電力当たりのプラズマの生成量を向上させるには、誘電体の体積が小さいことが望ましい。しかしながら、特許文献１では、誘電体基板２０３の内部にガスを流すためのチャンネルを形成しているため、誘電体基板２０３の厚さは、チャネルを考慮した厚さとせざる得ず、体積が増加することとなる。そのため、単位電力当たりのプラズマの生成量が少なくなる。
【０００８】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易に製造でき、かつ、効率よくプラズマを発生させることが可能となるマイクロ波プラズマ発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明に係るマイクロ波プラズマ発生装置は、
平板状の第１誘電体基板と、
前記第１誘電体基板の第１面側に、第１方向に沿って設けられた線状導体と、
前記第１誘電体基板の第２面側に設けられた板状の第１グランド導体と、
マイクロ波発振装置を接続するための接続部と
を備え、
前記第１グランド導体の前記第１誘電体基板側の面には、前記第１方向の一端側から他端側までにわたって溝部が形成されており、
前記溝部と前記第１誘電体基板の前記第２面とにより前記一端側から前記他端側にガスを流すためのガス流路が形成されており、
前記ガス流路の前記他端側には、前記ガス流路を流れてきたガス、及び、前記ガス流路にて発生したプラズマを吹き出すための第１吹出口が形成されており、
前記溝部には、前記第１吹出口に近づくにつれて前記溝部の底面が前記第１誘電体基板に近づくように、傾斜部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のマイクロ波プラズマ発生装置によれば、接続部から第１誘電体基板に入力されたマイクロ波は、線状導体と板状の第１グランド導体との間を伝搬する。ここで、本発明のマイクロ波プラズマ発生装置は、第１グランド導体に設けられた溝部に傾斜部が形成されているため、第１吹出口に近づくにつれて線状導体と第１グランド導体との距離が近くなる。そのため、入力されたマイクロ波の電界は、第１吹出口に近づくにつれて強くなり、第１吹出口付近でプラズマを発生させる。そして、そのプラズマはガスの流れと共に第１吹出口から吹き出ることとなる。以上により、本発明のマイクロ波プラズマ発生装置は、プラズマを発生させることができる。
また、本発明のマイクロ波プラズマ発生装置においては、第１グランド導体に溝部を形成し、前記溝部と前記第１誘電体基板の前記第２面とにより取り囲まれた部分をガス流路としており、第１誘電体基板自体に溝部や穴は形成されておらず、平板状である。一般的に金属で形成される第１グランド導体に加工（例えば、溝部の形成）を施す方が、セラミック等で形成される第１誘電体基板に加工を施すよりも容易である。従って、本発明のマイクロ波プラズマ発生装置は、容易に製造することができる。
また、本発明のマイクロ波プラズマ発生装置においては、第１誘電体基板が平板状であるため、薄型とすることができる。その結果、誘電体損失を極力低減することができ、単位電力当たりのプラズマの生成量を多くすることができ、効率よくプラズマを発生させることが可能となる。
さらに、本発明のマイクロ波プラズマ発生装置においては、第１誘電体基板が平板状であるため、寸法精度が良好な誘電体基板を製造することができる。誘電体基板の厚みに誤差がある場合、マイクロ波の伝送インピーダンスの不整合による転送の反射が生じる。これにより不要な電力損失を発生し、プラズマ発生装置の発熱を招き効率を上げることに限界があった。さらに、この反射電力は、電磁波として空間に放射され、人体への安全性等に問題が生じるおそれがある。特に、特許文献１のように、高硬度の誘電体基板にガスを流すためのチャンネル（流路）を精度よく形成することや、誘電体へ精度よく傾斜加工を行うことは極めて困難である。しかしながら、本発明においては、第１誘電体基板が平板状であり、寸法精度が良好であるため、マイクロ波の伝送インピーダンスの不整合を極力低減することができる。
【００１１】
前記構成において、前記第１誘電体基板は、アルミナ、窒化アルミニウム、又は、ステアタイトで構成されていることが好ましい。
【００１２】
アルミナ、窒化アルミニウム、ステアタイトは、比誘電率が比較的低く、且つ、比較的高い強度、硬度を有する。従って、前記第１誘電体基板をアルミナ、窒化アルミニウム、又は、ステアタイトで構成すれば、誘電体損失をより低減することができ、単位電力当たりのプラズマの生成量をより多くすることができる。また、第１誘電体基板をより薄くしても破損のおそれを低減することができる。
【００１３】
前記構成において、前記第１誘電体基板は、前記第１誘電体基板全体に対して電子生成を補助する物質を１重量％以下含有することが好ましい。
【００１４】
前記第１誘電体基板に、電子生成を補助する物質を１重量％以下含有させると、前記電子生成を補助する物質にマイクロ波電界が印加されることにより初期電子が生成され、放電空間に放出される。このことから始動性に有利に働かせる利点がある。
【００１５】
前記構成においては、前記傾斜部上に、前記傾斜部（第１グランド導体）を構成する材料が飛散（蒸発、拡散）することを防止するための保護層を備えていてもよい。
【００１６】
本発明のマイクロ波プラズマ発生装置においては、線状導体と第１グランド導体との距離が近い部分、すなわち、ガス流路の傾斜部近傍において電界が集中し、プラズマが発生する。プラズマを構成する電子やイオン等が傾斜部表面に衝突すると、傾斜部表面の温度が急激に上昇し、傾斜部（第１グランド導体）を構成する材料が蒸発、拡散し、これが微粒子となってプラズマとともに吹出口から吹き出すこととなる。そして、この微粒子が照射対象物に付着すると、照射対象物が汚染されることとなる。そこで、プラズマが発生する箇所の近傍となる傾斜部上に保護層を備えることとすれば、傾斜部（第１グランド導体）を構成する材料が蒸発、拡散することを抑制することができ、照射対象物が汚染されることを防止することができる。
【００１７】
前記構成においては、前記傾斜部の上方、且つ、前記第１誘電体基板の第２面上に、始動補助部材が配置されていてもよい。
【００１８】
マイクロ波を利用した電線路を用いた構造の放電においては、その放電開始時には高い電力が必要であり、点灯後はより低い電力にしても放電を維持することができる特性がある。したがって、点灯始動時は高い電力を投入する方法を採用するのが一般的である。しかしながら、このような方法では、装置とは別に、外部にトリガ電極を放電空間近くに設置するなどの方法を採用する必要があり、装置の大型化を招く可能性があった。このように小型化を達成するためには低いマイクロ波電力で始動確率を高めることが必須であるが、有効な方法が見い出されていない。
プラズマ放電の開始には、プラズマを発生させる箇所に初期電子がある程度存在する必要がある。そこで、プラズマを発生させる箇所である前記傾斜部の上方、且つ、前記第１誘電体基板の第２面上に、始動補助部材を配置すれば、始動初期にマイクロ波の電力が供給されることにより、初期電子が傾斜部と第１誘電体基板の第２面上との間の空間に供給されることとなる。そして、継続して初期電子にマイクロ波の電力が加わると、初期電子が加速されてガス流路内の気体の原子に衝突し、当該原子を電離させる。このことがなだれ的に発生し、電子の個数が増加することとなり、始動時に低い電力でプラズマ放電を開始させることが可能となる。これにより、電源容量の大きいマイクロ波発振装置やスタータ回路装置が不要となり、小型で安価なプラズマ発生装置を提供することができる。
【００１９】
前記構成においては、前記傾斜部に、前記第１吹出口の開口高さの１／２以下の高さの突起が形成されていてもよい。
【００２０】
前記傾斜部に、前記第１吹出口の開口高さの１／２以下の高さの突起を形成し、部分的に放電距離が小さい箇所を設けると、放電開始に必要な電力と電圧を低減させることができる。つまり、電界をより集中させ、低い電力であっても、プラズマ放電を開始させることができる。
【００２１】
前記構成においては、前記第１グランド導体の内部に負圧発生用ガス流路が形成されており、
前記負圧発生用ガス流路を流れてきたガスを吹き出すための負圧発生用ガス吹出口が、前記第１吹出口に隣接するように形成されていてもよい。
【００２２】
本発明のマイクロ波プラズマ発生装置では、第１グランド導体に設けられた溝部に傾斜部が形成されているため、第１吹出口に近づくにつれて前記ガス流路が狭くなる。そのため、第１吹出口でのガス圧力が上昇することとなる。そして、気体が多くなる（ガス圧力が上昇する）と電界で加速された電子がガス分子に衝突するまでに充分加速されにくくなり（パッシェンの法則）、放電開始電圧が高まることになる。そこで、負圧発生用ガス流路を流れてきたガスを吹き出すための負圧発生用ガス吹出口を、前記第１吹出口に隣接するように形成すれば、負圧発生用ガスのガス流により、前記第１吹出口でのガス圧力を低下させることができ、放電開始電圧を低下させることができる。
【００２３】
前記構成においては、前記線状導体が形成されている面を対象面として、前記第１誘電体基板と面対象となる位置に前記第１誘電体基板と同一形状の第２誘電体基板が配置され、
前記線状導体が形成されている面を対象面として、前記第１グランド導体と面対象となる位置に前記第１グランド導体と同一形状の第２グランド導体が配置されていてもよい。
【００２４】
前記構成によれば、マイクロ波の伝搬する線状導体が第１グランド導体と第２グランド導体とで挟まれた構造となっており、電磁波の漏れを防ぐ、シールド効果をもたらすことができる。
【００２５】
前記構成においては、前記第１吹出口が形成されている面を除き、前記第１誘電体基板の側面が前記第１グランド導体に覆われており、前記第２誘電体基板の側面が前記第２グランド導体に覆われていてもよい。
【００２６】
第１吹出口が形成されている面を除き、前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板とがグランド導体（第１グランド導体、第２グランド導体）に覆われていれば、誘電体基板の側面からの電磁波漏れを防ぐことができる。
【００２７】
前記構成においては、前記線状導体の他端と前記第１吹出口が形成されている面との間に一定の隙間が設けられていてもよい。
【００２８】
第１吹出口近辺では、第１誘電体基板を介さずに、線状導体と第１グランド導体との間で直接放電するおそれがある。このような放電は、線状導体、第１誘電体基板、第１グランド導体を損傷させることになり、これらを構成する材料が不純物として、プラズマに混入することとなる。そこで、前記線状導体の他端と前記第１吹出口が形成されている面との間に一定の隙間を設ける構成とすれば、線状導体と第１グランド導体との間での直接放電を抑制し、第１誘電体基板を介した線状導体と第１グランド導体との間での放電となり、線状導体、第１誘電体基板、第１グランド導体の損傷を抑制することができる。その結果、これらを構成する材料が不純物として、プラズマに混入することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、容易に製造でき、かつ、効率よくプラズマを発生させることが可能となるマイクロ波プラズマ発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示したマイクロ波プラズマ発生装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示したマイクロ波プラズマ発生装置の第１グランド導体の斜視図である。
【図４】（ａ）は、マイクロ波プラズマ発生装置をガス送出装置及びマイクロ波発振装置に接続した状態を模式的に示す図であり、（ｂ）は、マイクロ波プラズマ発生装置をマイクロ波発振装置に接続した状態を示す断面図である。
【図５】第２実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。
【図６】第３実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す断面図である。
【図７】第４実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す断面図である。
【図８】第５実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。
【図９】第５実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置の他の例を模式的に示す斜視図である。
【図１０】（ａ）は、板状の突起を設けない場合の始動前の電界強度を模式的に示した図であり、（ｂ）は、板状の突起を設けた場合の始動前の電界強度を模式的に示した図である。
【図１１】第６実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す断面図である。
【図１２】第７実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。
【図１３】図１２に示したマイクロ波プラズマ発生装置の断面図である。
【図１４】第８実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。
【図１５】第９実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。
【図１６】従来のマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置（以下、「プラズマ発生装置」ともいう）について、図面を参酌しつつ、説明する。
【００３２】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示したマイクロ波プラズマ発生装置のＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１に示したマイクロ波プラズマ発生装置の第１グランド導体の斜視図である。図４（ａ）は、マイクロ波プラズマ発生装置をガス送出装置及びマイクロ波発振装置に接続した状態を模式的に示す図である。図４（ｂ）は、マイクロ波プラズマ発生装置をマイクロ波発振装置に接続した状態を示す断面図である。
図１に示すように、マイクロ波プラズマ発生装置１０（以下、「プラズマ発生装置１０」ともいう）は、第１誘電体基板１２と、線状導体１４と、第１グランド導体２０とを備える。
【００３３】
第１誘電体基板１２は、平板状である。つまり、第１誘電体基板１２は、溝部や穴の加工、傾斜加工がなされていない、厚みの薄い直方体である。なお、平板形状を大きく損なわない程度の加工（例えば、面取り）であれば、施されていても構わない。
【００３４】
第１誘電体基板１２は、誘電体損失を低減する観点から、比誘電率の低い材料で構成されていることが好ましい。前記材料の比誘電率は、１０以下であることが好ましい。前記材料の比誘電率の下限値としては、低いほど好ましいが、例えば、４以上等とすることができる。
【００３５】
第１誘電体基板１２の材質としては、特に限定されないが、比誘電率εの電線路における損失はεの平方根に比例するため、可能な限り誘電率の小さい材料が好ましい。耐久性の観点から、セラミックスが好ましい。前記セラミックスとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ステアタイト、等が挙げられる。アルミナ、窒化アルミニウム、ステアタイトは、比誘電率が比較的低い、且つ、比較的高い強度を有し、耐久性に優れる。従って、第１誘電体基板１２をアルミナ、窒化アルミニウム、又は、ステアタイトで構成すれば、誘電体損失をより低減することができ、単位電力当たりのプラズマの生成量をより多くすることができる。また、第１誘電体基板１２をより薄くしても破損のおそれを低減することができる。
さらに、第１誘電体基板１２は、上記誘電体の材料を母材として、電子生成を補助する物質を含有したものであってもよい。前記電子生成を補助する物質としては、銀、白金、銅、炭素（カーボン）、遷移金属化合物等が挙げられる。前記電子生成を補助する物質にマイクロ波電界が印加されることにより初期電子が生成され、放電空間に放出される。このことから始動性に有利に働かせる利点がある。
前記電子生成を補助する物質の含有量は、第１誘電体基板１２全体に対して（第１誘電体基板１２を１００重量％としたときに）、１重量％以下で含有することが好ましい。前記電子生成を補助する物質を含有させる場合、前記電子生成を補助する物質の含有量を１重量％以下とするのは、放電に伴い本材料が蒸発、飛散し、これが微粒子となってプラズマとともに吹き出し、照射対象物を汚染することから可能な限り低減する理由による。
また、前記電子生成を補助する物質を含有させる場合、含有量は、実験的に０．０５重量％以上とすることが好ましい。
【００３６】
線状導体１４は、第１誘電体基板１２の第１面１２ａ（図２では、上側の面）上に、第１方向（図２では、左右方向）に沿って設けられている。本明細書では、図２における左右方向が第１方向であることとして説明する。つまり、本明細書における「左右方向」は、本発明の「第１方向」に相当する。なお、本明細書では、第１方向を「長さ方向」、第１方向に対して直交する方向を、「幅方向」と説明する場合もある。
【００３７】
線状導体１４は、一定の幅を有しており、第１誘電体基板１２の一端（図２では、左端）から他端（図２では、右端）まで連続して形成されている。線状導体１４の幅は、一端から他端まで均一であっても構わないが、本第１実施形態のように、下側に配置されている第１グランド導体１４の溝部２２との距離に応じた幅とすることが好ましい。具体的に、本第１実施形態において、線状導体１４の幅は、下側に配置されている第１グランド導体１４に傾斜部３２が形成されていない箇所においては均一であり、傾斜部３２が形成されている箇所においては傾斜部３２の上面が線状導体１４に近づくにつれて狭くなる構成である。
第１実施形態では、線状導体１４と第１グランド導体１４との距離が変更されることに伴うインピーダンスの変化を、線状導体１４の幅を変更することにより吸収し、インピーダンスの整合を図っている。つまり、第１実施形態では、インピーダンスの整合を図るための別途の機構等を設けることなく、インピーダンスの整合を図ることができる。
ここで、特許文献１のマイクロ波プラズマ発生装置２００では、図１６に示すように、線路（線路２０１、線路２１１）とアース導体２０２との距離が狭くなるほど、線路の幅が広くなる構成となっている。このような構成では、インピーダンスの整合を図ることはできない。具体的に、インピーダンスは、線路とアース導体との距離が狭いほど小さくなり、線路の幅が広いほど小さくなる。つまり、マイクロ波プラズマ発生装置２００では、ノズル部２５１に近づくにつれてインピーダンスが小さくなる方向に変化するような設計であり、インピーダンスの整合を図ることができない。そのため、特許文献１では、インピーダンスの整合を図るための機構（インピーダンスマッチング用スタブ）を設けることとしていると考えられる。
インピーダンスは、線状導体１４のインダクタンスと線状導体１４と第１グランド導体２０間で形成される結合容量で割った値の平方根に比例する。接続部３４から第１吹出口３０までの間、インピーダンスの変化をなるべく小さくすれば、マイクロ波を効率よく第１吹出口３０まで伝送させることができる。
第１実施形態では、平板状に構成された第１誘電体基板１２の上に線状導体１４が設けられており、線状導体１４と第１グランド導体２０との配置関係を容易に決定することができる。このため、インダクタンス及び結合容量も算出しやすく、より簡単にインピーダンスの整合を図ることができ、インピーダンスの変化をなるべく小さくすることができる。第１実施形態に係る第１誘電体基板１２は、平板状であり、特段の加工を必要とせず自ずと高い精度を実現できる利点がある。
【００３８】
線状導体１４の材質としては、特に限定されないが、導電性の高いものが好ましく、例えば、銅、銀、アルミニウム、金を用いた化合物等が挙げられる。線状導体１４の一例として、例えば、片面に粘着加工が施されている銅箔、アルミニウム箔などの金属箔が挙げられる。
また、線状導体１４は、第１誘電体基板１２の表面に、銅等をメタライズしたもので構わない。なお、誘電体と銅等の接合においては、凸凹なく密着して接合されていることが好ましい。導体に高周波伝送を行う場合、表皮効果により導体表面に電流が流れ、伝送の経路が長くなるため、結果として損失が増加してしまうからである。
【００３９】
線状導体１４は、一端側においてマイクロ波発振装置４２に接続される。第１実施形態では、線状導体１４の一端側がマイクロ波発振装置４２に接続するための接続部３４となっている。接続部４２におけるマイクロ波発振装置４２と線状導体１４との接続方法については、電気的に接続されるのであれば特に制限されないが、例えば、半田による接続や、各種のコネクタ（例えば、同軸コネクタ等）を用いた接続が挙げられる。
図４（ｂ）は、同軸コネクタ４４を用いた接続例を示す図である。図４（ｂ）に示すように、本実施形態では、マイクロ波発振装置４２に接続された同軸コネクタ４４の内部導体４４ａが接続部３４で半田３４ａによりプラズマ発生装置１００の線状導体１４に接続されている。また、誘電体４４ｂを介して外側に位置する外部導体４４ｃが第１グランド導体２０と接触している。
【００４０】
マイクロ波発振装置４２から供給されるマイクロ波の周波数としては、特に制限されないが、２．４５ＧＨｚが好ましい。２．４５ＧＨｚ以外にも、３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚのマイクロ波、ＩＳＭバンド（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｂａｎｄ）から選択して使用することができる。マイクロ波発振装置４２としては、従来公知のものを採用することができる。例えば、市販品を使用することができる。
【００４１】
第１グランド導体２０は、板状であり、第１誘電体基板１２の第２面１２ｂ（図２では、下側の面）側に設けられている。
【００４２】
図２に示すように、第１グランド導体２０の第１誘電体基板１２側の面には、第１方向（図２における左右方向）の一端側（図２では、左端側）から他端側（図２では、右端側）までにわたって溝部２２が形成されている。具体的に溝部２２は、図３に示すように、第１グランド導体２０の長さ方向の外周部２３ａ、２３ｂ以外の箇所を溝部としている。
【００４３】
第１誘電体基板１２と第１グランド導体２０とは、外周部２３ａ、２３ｂで接するように積層されている。溝部２２が形成されている部分、すなわち、溝部２２と第１誘電体基板１２の第２面１２ｂとの間には空間が形成されている。この空間により、一端側から他端側にガスを流すためのガス流路２５が形成されている。
【００４４】
図３に示すように、溝部２２の一端側には、幅方向の両端２カ所にガス流入口２４（２４ａ、２４ｂ）が設けられている。第１グランド導体２０の一端側外側面２６には、幅方向の両端２カ所に外側ガス流入口２８（２８ａ、２８ｂ）が設けられている。ガス流入口２４ａと外側ガス流入口２８ａとはＬ字状に連通しており、ガス流入口２４ｂと外側ガス流入口２８ｂとはＬ字状に連通している。
【００４５】
外側ガス流入口２８（２８ａ、２８ｂ）は、ガス送出装置４０（図４参照）に接続される。ガス送出装置４０からガスが送出されると、外側ガス流入口２８（２８ａ、２８ｂ）からガス流入口２４（２４ａ、２４ｂ）を介してガス流路２５に流入することとなる。
【００４６】
ガス流路２５の他端側には、ガス流路２５を流れてきたガス、及び、ガス流路２５にて発生したプラズマを吹き出すための第１吹出口３０が形成されている。第１実施形態では、溝部２２（ガス流路２５）の幅が、一端側から他端側まで均一とし、さらに、第１吹出口３０の幅も、溝部２２（ガス流路２５）の幅と同じとしている。これにより、ガス流路２５に流入したガスの流れが乱れることなく、第１吹出口３０から均等に流れ出ることとなる。なお、このことは本発明者らによるシミュレーションにより確認されている。
ただし、本発明においてはこの例に限定されず、第１吹出口３０の幅は、必要に応じて調整してもよい。例えば、ガス流路２５の他端側の幅と比較して第１吹出口３０の幅を狭くすれば、高圧力でプラズマを噴射することが可能となる。放電部分に合わせて第１吹出口３０の幅を狭くすることにより、高密度で均一なプラズマを生成することができる。また、ガス流路２５の他端側の幅と比較して第１吹出口３０の幅を広くすれば、噴射幅の広いプラズマを噴射することが可能となる。
【００４７】
ガス流路２５に供給するガス（ガス送出装置４０から送出されるガス）としては、プラズマ発生に好適である観点から、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の希ガスが挙げられる。
【００４８】
溝部２２には、第１吹出口３０に近づくにつれて溝部２２の底面が第１誘電体基板１２に近づくように、傾斜部３２が形成されている。
【００４９】
接続部３４から第１誘電体基板１２に入力されたマイクロ波は、線状導体１４と第１グランド導体２０との間を伝搬する。プラズマ発生装置１０では、溝部２２に傾斜部３２が形成されているため、第１吹出口３０に近づくにつれて線状導体１４と第１グランド導体２０との距離が近くなる。
ここで、電界Ｅは、以下のように定義される。
Ｅ＝Ｖ／ｄ    （Ｖ：印加電圧、ｄ：電極間の距離）
そのため、入力されたマイクロ波の電界は、第１吹出口３０に近づくにつれて強くなり、第１吹出口３０付近でプラズマを発生させる。そして、そのプラズマはガスの流れと共に第１吹出口３０から吹き出ることとなる。以上により、プラズマ発生装置１０は、プラズマを発生させることができる。
なお、この電界強度を一定にするためには、線状導体１４と第１グランド導体２０はもとより加工が困難である第１誘電体基板１２に対しても極めて高い製作寸法精度で製作することが要求される。本発明では、第１誘電体基板１２は、平板状であり、特段の加工を必要とせず自ずと高い精度を実現できる。
【００５０】
プラズマ発生装置１０においては、第１グランド導体２０に溝部２２を形成し、溝部２２と第１誘電体基板１２の第２面１２ｂとにより取り囲まれた部分をガス流路２５としており、第１誘電体基板１２自体に溝や穴は形成されておらず、平板状である。一般的に金属で形成される第１グランド導体２０に加工（第１実施形態では溝部２２の形成）を施す方が、セラミック等で形成される第１誘電体基板１２に加工を施すよりも容易である。従って、プラズマ発生装置１０は、容易に製造することができる。
またプラズマ発生装置１０においては、第１誘電体基板１２が平板状であるため、薄型とすることができる。その結果、誘電体損失を極力低減することができ、単位電力当たりのプラズマの生成量を多くすることができ、効率よくプラズマを発生させることが可能となる。
さらに、プラズマ発生装置１０においては、第１誘電体基板１２が平板状であるため、寸法精度が良好な誘電体基板を製造することができる。誘電体基板の厚みに誤差がある場合、マイクロ波の伝送インピーダンスの不整合による転送の反射が生じるとともに、電磁波として空間に放射され、人体への安全性等に問題が生じるおそれがある。しかしながら、プラズマ発生装置１０においては、第１誘電体基板１２が平板状であり、寸法精度が良好であるため、マイクロ波の伝送インピーダンスの不整合を極力低減することができる。
【００５１】
第１実施形態では、溝部２２（ガス流路２５）の幅が、一端側から他端側まで均一としたが、本発明はこの例に限定されない。溝部（ガス流路）の幅は、一端側から他端側まで均一でなくてもよい。例えば、溝部（ガス流路）の幅は、一端側から他端側向かうにつれて狭くなる構成であってもよい。また、溝部（ガス流路）の幅は、一端側から他端側向かうにつれて広くなる構成であってもよい。この場合、ガス流入口は、例えば、幅方向の中心に配置させればよい。
【００５２】
第１実施形態では、外側ガス流入口２８が一端側外側面２６に設けられている場合について説明したが、本発明において外側ガス流入口２８の位置は、この例に限定されない。本発明において、外側ガス流入口は、例えば、第１グランド導体の裏面に設けられていてもよい。
【００５３】
第１実施形態では、ガス流入口２４を溝部２２に設ける場合について説明したが、本発明においてガス流入口の位置は、この例に限定されない。本発明において、ガス流入口は、ガス流路の一端側に外部からガスを流入させることができる位置に配置されていればよく、例えば、第１グランド導体の一端側側面に設けられていてもよい。
【００５４】
プラズマ発生装置１０の大きさは、特に制限されないが、一例として下記のようにすることができる。
第１誘電体基板１２の外形寸法：幅４０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ
線状導体１４の外形寸法：一端側の幅５．３ｍｍ、他端側の幅１．９ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ３５μｍ
第１グランド導体２０の外形寸法：幅４０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ１２ｍｍ
ガス流路２５の概略寸法：幅３０ｍｍ、長さ４５ｍｍ、厚さ（傾斜部３２以外）１ｍｍ
傾斜部３２の幅３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ
第１吹出口３０の寸法：開口幅３０ｍｍ、開口高さ０．３ｍｍ
【００５５】
上記寸法サイズを採用し、第１誘電体基板１２の材質としてアルミナ、線状導体１４の材質として銅を主材料とした導電性材料、第１グランド導体２０の材質として銅を採用したプラズマ発生装置（以下、「実施例１に係るプラズマ発生装置」ともいう）に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を入力し、ヘリウムガスを流してプラズマを発生させて、得られた実験結果は以下の通りである。
点灯開始（放電開始）電力    ９０Ｗ
点灯時入射電力  ５０Ｗ
点灯時反射電力  １０Ｗ
【００５６】
以上、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０について説明した。
【００５７】
［第２実施形態］
以下、第２実施形態に係るプラズマ発生装置５０について説明する。第２実施形態に係るプラズマ発生装置５０は、線状導体の形状がプラズマ発生装置１０と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と共通する構成については、同一の符号を付することとする。
【００５８】
図５は、第２実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。図５に示すように、プラズマ発生装置５０は、第１誘電体基板１２と、線状導体５４と、第１グランド導体２０とを備える。
【００５９】
線状導体５４は、第１吹出口３０の直上において幅広となっている幅広部５６を有する。線状導体５４の形状は、幅広部５６を有すること以外は、第１実施形態の線状導体１４と同様である。幅広部５６の第１方向の長さは、傾斜部３２の長さよりも短く設定されている。つまり、線状導体５４の線幅は、下側に配置されている第１グランド導体１４に傾斜部３２が形成されていない箇所においては均一であり、傾斜部３２が形成されている箇所においては傾斜部３２の上面が線状導体１４に近づくにつれて狭くなるが、第１吹出口３０の直上では、幅広となる。
プラズマ発生装置５０では、幅広部５６を有するため、幅方向に広い範囲でプラズマを発生させることができる。幅広部５６の幅は、特に制限されないが、幅方向に広い範囲でプラズマを発生させる観点からは、広くしてもよい。
幅広部５６の長さは、マイクロ波の波長の１／４以下であることが好ましい。幅広部５６の長さをマイクロ波の波長の１／４以下とすることにより、インピーダンス不整合による不利益を無視できる程度に小さくすることができる。なお、マイクロ波として周波数２．４５ＧＨｚを採用した場合、波長は約１２．２ｃｍ（真空中）であり、波長の１／４は、約３ｃｍである。また、誘電体を介する場合はそれよりも短い波長とすれば良い。
【００６０】
以上、第２実施形態に係るプラズマ発生装置５０について説明した。
【００６１】
［第３実施形態］
以下、第３実施形態に係るプラズマ発生装置６０について説明する。第３実施形態に係るプラズマ発生装置６０は、傾斜部上に保護層を備える点でプラズマ発生装置１０と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と共通する構成については、同一の符号を付することとする。
【００６２】
図６は、第３実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す断面図である。図６は、第１実施形態のプラズマ発生装置１０のＡ−Ａ断面（図２）に対応する図である。図６に示すように、プラズマ発生装置６０は、第１誘電体基板１２と、線状導体１４と、第１グランド導体２０とを備える。
【００６３】
第１グランド導体２０の傾斜部３２上には、傾斜部３２を構成する材料が飛散することを防止するための保護層６４が形成されている。保護層６４は、誘電体であることが好ましい。保護層６４の材質としては、第１誘電体基板１２の材質と同一の物質が好ましい。保護層６４の材質の具体例としては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ステアタイト、等が挙げられる。
【００６４】
傾斜部３２への保護層６４の形成方法としては、特に制限されないが、保護層６４となる材料を溶射して塗布する方法が挙げられる。溶射による保護層６４の形成は、製造が容易である点で優れる。保護層６４の厚さとしては、汚染防止の観点から適宜設定できるが、例えば、１００μｍ以下を採用することができる。
【００６５】
プラズマ発生装置６０においては、線状導体１４と第１グランド導体２０との距離が近い部分、すなわち、ガス流路２５の傾斜部３２近傍において電界が集中し、プラズマが発生する。プラズマを構成する電子やイオン等が傾斜部３２表面に衝突すると、傾斜部３２表面の温度が急激に上昇し、傾斜部３２（第１グランド導体２０）を構成する材料が蒸発、飛散し、これが微粒子となってプラズマとともに第１吹出口３０から吹き出すこととなる。そして、この微粒子が照射対象物に付着すると、照射対象物が汚染されることとなる。プラズマ発生装置６０では、プラズマが発生する箇所の近傍となる傾斜部３２上に保護層６４を備えるため、傾斜部３２（第１グランド導体２０）を構成する材料が飛散することを抑制することができ、照射対象物が汚染されることを防止することができる。
【００６６】
第１実施形態の項で説明した、実施例１に係るプラズマ発生装置の傾斜部３２に、厚さ１００μｍのアルミナを被着し、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を入力し、ヘリウムガスを流してプラズマを発生させた。パーティクルカウンターにて測定したところ、３００μｍのパーティクルは半分以下に低減することが分かった。
【００６７】
以上、第３実施形態に係るプラズマ発生装置６０について説明した。
【００６８】
［第４実施形態］
以下、第４実施形態に係るプラズマ発生装置７０について説明する。第４実施形態に係るプラズマ発生装置７０は、傾斜部の上方、且つ、第１誘電体基板の第２面上に、始動補助部材が配置されている点で第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と共通する構成については、同一の符号を付することとする。
【００６９】
図７は、第４実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す断面図である。図７は、第１実施形態のプラズマ発生装置１０のＡ−Ａ断面（図２）に対応する図である。図７に示すように、プラズマ発生装置７０は、第１誘電体基板１２と、線状導体１４と、第１グランド導体２０とを備える。
【００７０】
傾斜部３２の上方、且つ、第１誘電体基板１２の第２面１２ｂ上には、始動補助部材７２が配置されている。
【００７１】
始動補助部材７２の材料としては、炭素（カーボン）、遷移金属化合物等が挙げられる。また、始動補助部材７２の材料として第１誘電体基板１２よりも比誘電率の高い物質が挙げられる。始動補助部材７２の材料として第１誘電体基板１２よりも比誘電率の高い物質を用いる場合、誘電損失により、前記物質が加熱されて初期電子が前記空間に供給されることとなる。始動補助部材７２の材料は、なかでも、カーボンが好ましい。カーボンは熱安定性が高いため、加熱等により付設後に始動補助部材７２が蒸発すること等を抑制することができ、プラズマ発生装置７０としての信頼性を高めることができる。
また、始動補助部材７２の材料として、より少ない印加電圧で電子放出作用が認められる仕事関数の低い材料でもよい。
【００７２】
プラズマ発生装置７０では、プラズマを発生させる箇所である傾斜部３２の上方、且つ、第１誘電体基板１２の第２面１２ｂ上に、始動補助部材７２を配置するため、始動初期にマイクロ波の電力が供給されることにより、初期電子が傾斜部３２と第１誘電体基板１２の第２面１２ｂ上との間の空間に供給されることとなる。そして、初期電子にマイクロ波の電力が加わると、初期電子が加速されてガス流路内の気体の原子に衝突し、当該原子を電離させる。このことがなだれ的に発生し、電子の個数が増加することとなり、始動時に低い電力でプラズマ放電を開始させることが可能となる。
始動補助部材７２を起点として放電を開始することができ、低い電力でも容易に放電を開始する効能が得られる。マイクロ波を発生する電源は、始動直前には高い電力を供給せねばならず、加えて放電していない状態では、伝送路として解放状態であるから、入力した電力の全てが反射されて電力が電源に戻ってくる。そのため、送出する電力と跳ね返ってくる逆電力とを合計した電力に堪えうる程度の耐量が必要になる。
第４実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置によれば、始動初期から、より少ない電力で放電を開始できることから、マイクロ波発生電源の耐量性を緩和できる。その結果、電源容量の大きいマイクロ波発振装置やスタータ回路装置が不要となり、小型で安価なプラズマ発生装置を提供することができる。
【００７３】
第４実施形態では、保護層６４を備えない場合について説明したが、始動補助部材７２を備え、且つ、保護層６４を備えた構成であってもよい。
【００７４】
以上、第４実施形態に係るプラズマ発生装置６０について説明した。
【００７５】
［第５実施形態］
以下、第５実施形態に係るプラズマ発生装置８０について説明する。第５実施形態に係るプラズマ発生装置８０は、傾斜部に突起が形成されている点で第２実施形態に係るプラズマ発生装置５０と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第２実施形態に係るプラズマ発生装置５０と共通する構成については、同一の符号を付することとする。
【００７６】
図８は、第５実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。図８に示すように、プラズマ発生装置８０は、第１誘電体基板１２と、線状導体５４と、第１グランド導体２０とを備える。
【００７７】
傾斜部３２には、第１吹出口３０の開口高さの１／２以下の高さの突起８２が形成されている。突起８２は、第１吹出口３０近傍に、傾斜部３２の幅方向に対して離間して２つ形成されている。また、突起８２は、上部に線状導体５４が存在する箇所に設けられている。具体的に、プラズマ発生装置８０では、突起８２は、上部に幅広部５６が存在する箇所に設けられている。
【００７８】
突起８２の材質としては、第１グランド導体２０と同一の物質で構成してもよい。あるいは、耐久性の高いタングステンやチタンなどの導体を用いても構わない。
【００７９】
プラズマ発生装置８０では、傾斜部３２に、第１吹出口３０の開口高さの１／２以下の高さの突起８２が形成されており、部分的に放電距離が小さい箇所が設けられているため、放電開始に必要な電力と電圧を低減させることができる。つまり、電界をより集中させ、低い電力であっても、プラズマ放電を開始させることができる。
【００８０】
なお、第５実施形態では、突起の数を２つとしたが、本発明においてはこの例に限定されず、低電力でプラズマ放電を開始させる観点で、突起の数、間隔を適宜設定することができる。また、突起の太さや形状についても、低電力でプラズマ放電を開始させる観点で、適宜設定することができる。
【００８１】
第５実施形態では、第１吹出口３０近傍に、すなわち、第１吹出口３０に隣接するように、突起８２が形成されている場合について説明した。ただし、本発明はこの例に限定されず、突起は傾斜部に形成されていればよく、第１吹出口よりもガス流路側に形成されていてもよい。傾斜部に突起が形成されていれば、低電力でプラズマ放電を開始させることができる。
【００８２】
図９は、第５実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置の他の例を模式的に示す斜視図である。図９に示すように、第５実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置においては、突起８２に替えて、第１吹出口３０に、板状の突起８４を設けてもよい。第１実施形態の項で説明した、実施例１に係るプラズマ発生装置の寸法とする場合、板状の突起８４のサイズの一例として、例えば、幅３ｍｍ×奥行０．５ｍｍ×高さ０．２ｍｍが挙げられる。板状の突起８４の角部に電界が集中することにより、低電力でプラズマ放電を開始させることができ、副次的効果としてプラズマ放電の幅を拡げる効果がある。
【００８３】
線状導体５４を進む入射波と、入射波が第１吹出口３０で反射された反射波とを合成したマイクロ波は、互いに重なり合い、第１吹出口３０の中央付近を節とし、線状導体５４の両端を腹とする定在波が生じている。
図１０（ａ）は、板状の突起を設けない場合の始動前の電界強度を模式的に示した図であり、（ｂ）は、板状の突起を設けた場合の始動前の電界強度を模式的に示した図である。図１０（ａ）、図１０（ｂ）では、第１吹出口３０が紙面手前となるように配置し、第１吹出口３０を見たときの電界強度の絶対値分布を示している。
図１０（ａ）に示すように板状の突起８４を設けない場合、第１吹出口３０の中央付近が節となり、電界強度が弱くなることがわかる。一方、板状の突起８４を設けた場合、板状の突起８４を設けない場合よりも、全体の電界強度が高く、第１吹出口３０の中央付近においても電界強度が強くなることがわかる。つまり、電界強度が弱い定在波の節の部分においても、電界をより集中させ、低い電力であっても、プラズマ放電を開始させることができる。これによれば、プラズマ放電空間を延伸することができる。
【００８４】
以上、第５実施形態に係るプラズマ発生装置８０について説明した。
【００８５】
［第６実施形態］
以下、第４実施形態に係るプラズマ発生装置９０について説明する。第４実施形態に係るプラズマ発生装置９０は、第１グランド導体の内部に負圧発生用ガス流路が形成されている点で第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と共通する構成については、同一の符号を付することとする。
【００８６】
図１１は、第６実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す断面図である。図１１は、第１実施形態のプラズマ発生装置１０のＡ−Ａ断面（図２）に対応する図である。図１１に示すように、プラズマ発生装置９０は、第１誘電体基板１２と、線状導体１４と、第１グランド導体２０とを備える。
【００８７】
第１グランド導体２０の内部には、一端側から他端側にわたって負圧発生用ガス流路９２が形成されている。負圧発生用ガス流路９２の他端側には、負圧発生用ガス流路９２を流れてきたガスを吹き出すための負圧発生用ガス吹出口９４が形成されている。
負圧発生用ガス吹出口９４は、第１吹出口３０に隣接するように形成されている。
ここで、「隣接するように形成されている」とは、負圧発生用ガスのガス流により、第１吹出口でのガス圧力を低下させることができる程度に負圧発生用ガス吹出口が、第１吹出口の近くにあることを意味する。
【００８８】
第６実施形態では、第１グランド導体２０内部の一端側から他端側にわたって負圧発生用ガス流路９２が形成されている場合について説明した。しかしながら、第６実施形態では、負圧発生用ガス吹出口９４が第１吹出口３０に隣接するように形成されていれば、負圧発生用ガス流路９２の経路や形状は、特にこの例に限定されない。
【００８９】
負圧発生用ガス流路９２に供給するガスとしては、特に限定されないが、例えば、ガス流路２５に供給するガスと同じガスを用いることができる。この場合、負圧発生用ガス流路９２用のガスを別途に準備しなくてもよい点で利便性に優れる。また、負圧発生用ガス流路９２に供給するガスとして、清浄な乾燥空気（Ｃｌｅａｎ  Ｄｒｙ  Ａｉｒ；ＣＤＡ）を用いることもできる。この場合、装置の構成が簡単化される点で優れる。始動時のみＣＤＡを高圧力で高流量を出射し、一時的に第１吹出口でのガス圧力を低下させ、放電開始後にはＣＤＡの供給を停止することができる。
【００９０】
プラズマ発生装置９０では、第１グランド導体２０に設けられた溝部２２に傾斜部３２が形成されているため、第１吹出口３０に近づくにつれてガス流路２５が狭くなる。そのため、第１吹出口３０でのガス圧力が上昇することとなる。そして、気体が多くなる（ガス圧力が上昇する）と電界で加速された電子がガス分子に衝突するまでに充分加速されにくくなり（パッシェンの法則）、放電開始電圧が高まることになる。そこで、プラズマ発生装置９０では、負圧発生用ガス流路９２を流れてきたガスを吹き出すための負圧発生用ガス吹出口９４が、第１吹出口３０に隣接するように形成されているため、負圧発生用ガスのガス流により、第１吹出口３０でのガス圧力を低下させることができ、放電開始電圧を低下させることができる。
【００９１】
以上、第６実施形態に係るプラズマ発生装置９０について説明した。
【００９２】
［第７実施形態］
以下、第７実施形態に係るプラズマ発生装置１００について説明する。第７実施形態に係るプラズマ発生装置１００は、さらに、第２誘電体基板、及び、第２グランド導体を備える点でプラズマ発生装置６０と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第３実施形態に係るプラズマ発生装置６０と共通する構成については、同一の符号を付することとする。
【００９３】
図１２は、第７実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図であり、図１３は、その断面図である。図１２に示すように、プラズマ発生装置１００は、第１誘電体基板１２と、線状導体１４と、第１グランド導体２０と、第２誘電体基板１０２と、第２グランド導体１０４とを備える。
【００９４】
第２誘電体基板１０２は、第１誘電体基板１２と同一形状、同一材質であり、線状導体１４が形成されている面を対象面として、第１誘電体基板１２と面対象となる位置に配置されている。
【００９５】
第２グランド導体１０４は、第１グランド導体２０と同一形状、同一材質であり、線状導体１４が形成されている面を対象面として、第１グランド導体２０と面対象となる位置に配置されている。
【００９６】
第２グランド導体１０４の第２誘電体基板１０２側の面には、溝部１０３が形成されており、溝部１０３と第２誘電体基板１０２とによりガス流路１０５が形成されている。
ガス流路１０５の他端側には、ガス流路１０５を流れてきたガス、及び、ガス流路１０５にて発生したプラズマを吹き出すための第２吹出口１０６が形成されている。溝部１０３には、第２吹出口１０６に近づくにつれて溝部１０３の底面が第２誘電体基板１０２に近づくように、傾斜部１０７が形成されている。傾斜部１０７上には、傾斜部１０７が汚染することを防止するための保護層１０８が形成されている。
【００９７】
プラズマ発生装置１００によれば、マイクロ波の伝搬する線状導体１４が第１グランド導体２０と第２グランド導体１０４とで挟まれた構造となっており、電磁波の漏れが防ぐ、シールド効果をもたらすことができる。
線状導体１４は、一端側に設けられたコネクタによりマイクロ波発振装置４２に接続される。線状導体１４とコネクタの接続部３４（半田付けされた部分）は、インピーダンス整合が難しく、電磁波の漏れに大きな割合を占める。
このため、線状導体１４にマイクロ波を供給する半田付けされた部分（図４における接続部３４と同等の部分）が、第１グランド導体２０と第２グランド導体１０４とで挟まれた構造となっていることが好ましい。同軸コネクタ及び線状導体１４のインピーダンスの整合は取れているが、半田付けの部分から放射される電磁波の漏れノイズが確認されている。この部分をグランドで囲い込むことで、電磁波の漏れを防ぐ、シールド効果を期待することができる。
【００９８】
以上、第７実施形態に係るプラズマ発生装置１００について説明した。
【００９９】
［第８実施形態］
以下、第８実施形態に係るプラズマ発生装置１１０について説明する。第８実施形態に係るプラズマ発生装置１１０は、第１吹出口が形成されている面を除き、第１誘電体基板の側面が第１グランド導体に覆われており、第２誘電体基板の側面が第２グランド導体に覆われていている点でプラズマ発生装置１００と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第７実施形態に係るプラズマ発生装置１００と共通する構成については、同一の符号を付することとする。
【０１００】
図１４は、第８実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。図１４に示すように、プラズマ発生装置１１０は、第１誘電体基板１２と、線状導体１４と、第１グランド導体２０と、第２誘電体基板１０２と、第２グランド導体１０４とを備える。
【０１０１】
プラズマ発生装置１１０では、第１吹出口３０が形成されている面を除き、第１誘電体基板１２の側面が第１グランド導体２０に覆われており、第２誘電体基板１０２の側面が第２グランド導体１０４に覆われている。従って、誘電体基板（第１誘電体基板１２、及び、第２誘電体基板１０２）の側面からの電磁波漏れを防ぐことができる。
【０１０２】
以上、第８実施形態に係るプラズマ発生装置１１０について説明した。
【０１０３】
［第９実施形態］
以下、第９実施形態に係るプラズマ発生装置１２０について説明する。第９実施形態に係るプラズマ発生装置１２０は、線状導体の他端と第１吹出口が形成されている面との間に一定の隙間が設けられている点でプラズマ発生装置１０と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と共通する構成については、同一の符号を付することとする。
【０１０４】
図１５は、第９実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。図１５に示すように、プラズマ発生装置１２０は、第１誘電体基板１２と、線状導体１２４と、第１グランド導体２０とを備える。
【０１０５】
線状導体１２４は、第１誘電体基板１２の一端から他端方向に連続して形成されているが、線状導体１２４の他端は、第１吹出口３０が形成されている面までには達していない。つまり、線状導体１２４の他端と第１吹出口３０が形成されている面との間に一定の隙間１２６が設けられている。線状導体１２４の形状は、線状導体１２４の他端と第１吹出口３０が形成されている面との間に一定の隙間１２６が設けられていること以外は、線状導体１４と同様である。
【０１０６】
第１吹出口３０近辺では、第１誘電体基板１２を介さずに、線状導体１４と第１グランド導体２０との間で直接放電するおそれがある。このような放電は、線状導体１４、第１誘電体基板１２、第１グランド導体２０を損傷させることになり、これらを構成する材料が不純物として、プラズマに混入することとなる。そこで、プラズマ発生装置１２０では、線状導体１２４の他端と第１吹出口３０が形成されている面との間に一定の隙間１２６を設ける構成とした。これにより、線状導体１２４と第１グランド導体２０との間での直接放電を抑制し、第１誘電体基板１２を介した線状導体１２４と第１グランド導体２０との間での放電となり、線状導体１２４、第１誘電体基板１２、第１グランド導体２０の損傷を抑制することができる。その結果、これらを構成する材料が不純物として、プラズマに混入することを防止することができる。実験によれば、線状導体１２４先端の酸化による変色も著しく低減される効果が確認された。薄いセラミックス板等で誘電損失を抑えつつ、不要なコンタミネーションを抑え、反射電力を低減した高効率、長寿命のプラズマ発生装置を実現できる。隙間１２６は、例えば、０．５〜１ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【０１０７】
以上、第９実施形態に係るプラズマ発生装置１２０について説明した。
【０１０８】
なお、第２実施形態〜第９実施形態に係るプラズマ発生装置５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０は、上記で説明した効果に加えて、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と同様の効果も奏する。
【０１０９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した例に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０  マイクロ波プラズマ発生装置（プラズマ発生装置）
１２  第１誘電体基板
１２ａ  第１面
１２ｂ  第２面
１４、５４、１２４  線状導体
２０  第１グランド導体
２２  溝部
２３ａ、２３ｂ  外周部
２４  ガス流入口
２５  ガス流路
３０  第１吹出口
３２  傾斜部
３４  接続部
４０  ガス送出装置
４２  マイクロ波発振装置
５６  幅広部
６４  保護層
７２  始動補助部材
８２  突起
９２  負圧発生用ガス流路
９４  負圧発生用ガス吹出口
１０２  第２誘電体基板
１０３  溝部
１０４  第２グランド導体
１０５  ガス流路
１０６  第２吹出口
１０７  傾斜部
１０８  保護層
１２６  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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