(57)【要約】【課題】電流によるダメージや電極材料による汚染の問題を生じさせることなく、広範囲にプラズマを照射することのできるプラズマ発生装置を提供する。【解決手段】本発明に係るプラズマ発生装置は、気体を所定の流通方向に沿って流通させる流路を形成し、流路の下流側端部に気体を吐出する開口を有する流路形成部１１，１２と、流路を挟んで対向配置された１対の第１電極１３と、第１電極とは流通方向に離隔して、流路を挟んで対向配置された１対の第２電極１４と、第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加する電源部１５とを備え、１対の第１電極の各々は流通方向に平行な平面であって他方の第１電極と対向する対向面を有し、１対の第２電極の各々は流通方向に平行な平面であって他方の第２電極と対向する対向面を有し、第１電極の対向面と流路との間および第２電極の対向面と流路との間がそれぞれ誘電体により隔離されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を所定の流通方向に沿って流通させる流路を形成し、前記流通方向における前記流路の下流側端部に前記気体を吐出する開口を有する流路形成部と、
前記流路を挟んで対向配置された１対の第１電極と、
前記第１電極とは前記流通方向に離隔して、前記流路を挟んで対向配置された１対の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加する電源部と
を備え、
前記１対の第１電極の各々は、前記流通方向に平行な平面であって他方の前記第１電極と対向する対向面を有し、
前記１対の第２電極の各々は、前記流通方向に平行な平面であって他方の前記第２電極と対向する対向面を有し、
前記第１電極の前記対向面と前記流路との間および前記第２電極の前記対向面と前記流路との間がそれぞれ誘電体により隔離されているプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記第１電極と前記第２電極との間で前記対向面が互いに平行である請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記第１電極および前記第２電極のそれぞれの構造が平行平板である請求項２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記流通方向に垂直かつ前記対向面に平行な方向において、前記第１電極および前記第２電極が前記流路よりも外側まで延びている請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記流通方向に垂直な切断面における前記流路の断面は、前記対向面に平行な方向を長手方向とする扁平な断面形状を有する請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記流路は、互いに平行にかつ近接して対向配置された１対の壁面で挟まれた間隙空間である請求項５に記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記流路形成部では、互いに平行な１対の平板状の誘電体が前記壁面を構成する請求項６に記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
前記流路形成部は、前記流通方向に垂直かつ前記対向面に平行な方向に沿って配列された複数の前記流路を有する請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】
前記流路の前記流通方向における上流側端部に前記気体を供給する気体供給部を備える請求項１ないし８のいずれかに記載のプラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマを発生させて処理対象物の表面に作用させその表面処理を行う技術に関するものであり、特に大気中で使用可能なプラズマ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理対象物の表面加工や改質等を目的として、処理対象物の表面にプラズマを照射する技術が知られている。中でも、真空チャンバーを必要としない大気圧プラズマを利用するものは、例えば半導体基板製造プロセスにおけるレジスト剥離処理に好適に適用可能である。この場合、大面積の基板等の処理対象物を効率よく処理するためには、照射範囲の広いプラズマ発生装置が必要となる。例えば、スリット状の吐出口から幅広のプラズマを照射できるものが好適である。
【０００３】
このような幅広のプラズマ照射が可能な技術としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術におけるプラズマ照射装置は、水溶液にプラズマを照射して液中に活性種を発生させるためのものであり、スリット状のガス流路の両端部に設けられた電極に交流電圧を印加することで、流路内のガスをプラズマ化して噴出口から吹き出させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６９１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術は、流路を流れるガスに電流を流すことでプラズマを点灯させるものである。ここで、処理対象物表面が半導体や金属パターンなどの導電体を含む場合、電流が処理対象物に流れることで処理対象物にダメージを与えるおそれがある。また、電極がプラズマ発生空間に露出していることから、電極の構成物質が処理対象物を汚染することもあり得る。このことから、処理対象物に電流を流すことがなく、また電極物質による汚染の問題も生じないプラズマ発生装置が求められている。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電流によるダメージや電極材料による汚染の問題を生じさせることなく、広範囲にプラズマを照射することのできるプラズマ発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るプラズマ発生装置の一の態様は、上記目的を達成するため、気体を所定の流通方向に沿って流通させる流路を形成し、前記流通方向における前記流路の下流側端部に前記気体を吐出する開口を有する流路形成部と、前記流路を挟んで対向配置された１対の第１電極と、前記第１電極とは前記流通方向に離隔して、前記流路を挟んで対向配置された１対の第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加する電源部とを備え、前記１対の第１電極の各々は、前記流通方向に平行な平面であって他方の前記第１電極と対向する対向面を有し、前記１対の第２電極の各々は、前記流通方向に平行な平面であって他方の前記第２電極と対向する対向面を有し、前記第１電極の前記対向面と前記流路との間および前記第２電極の前記対向面と前記流路との間がそれぞれ誘電体により隔離されている。
【０００８】
このように構成された発明では、気体の流通方向に離隔した第１電極と第２電極との間に交流電圧が印加されることで両者の間に電界が形成される。詳しくは後述するが、第１電極および第２電極のそれぞれが気体の流路を挟んで対をなすように構成されていることから、流路のうち第１電極と第２電極との間に位置する部位において特に強い電界が形成される。これにより、流路を流れる気体において放電が生じ気体がプラズマ化する。こうして生成されたプラズマが気体とともに流路形成部の開口から吐出される。このときの放電は、第１電極および第２電極と流路とが誘電体により隔離されていることから誘電体バリア放電となる。このため、処理対象物に電流が流れたり、第１電極および第２電極の構成物質が処理対象物に付着したりする問題は生じない。
【０００９】
また、１対の第１電極ではそれらの対向面同士が平行であり、１対の第２電極でも同様に、それらの対向面同士は平行である。このように平行に対向する対向面を気体の流通方向に垂直な方向に延長することで、当該方向において一様な電界分布を得られる範囲を拡張することが可能である。したがって、当該方向に長く延びる領域で一様なプラズマを発生させることができる。このため、当該方向においてプラズマの照射範囲を広くすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように、本発明によれば、流路に存在する気体に対し誘電体バリア放電によりプラズマを発生させるので、電流によるダメージや電極材料による汚染の問題を生じさせることのないプラズマ照射が可能である。また、気体の流通方向に垂直な方向におけるプラズマの広がり範囲については原理的に制限がなく、流路および電極の形状により制御可能である。このため、広い範囲にプラズマを照射することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るプラズマ発生装置の原理的構成を示す外観斜視図である。
【図２】プラズマ発生装置を他の方向から見た図である。
【図３】プラズマ発生装置における電気的挙動を示す図である。
【図４】プラズマ発生装置の変形例を示す図である。
【図５】本発明に係るプラズマ発生装置の一実施形態を示す図である。
【図６】本発明に係るプラズマ発生装置の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るプラズマ発生装置の実施形態について説明する。このプラズマ発生装置は、半導体基板やガラス基板のような各種基板の加工工程における表面処理、例えば親水化処理のような表面改質処理、レジスト剥離処理等に適用可能である。この他、例えば印刷装置における印刷媒体の表面改質にも利用可能である。まず、図１ないし図３を参照して本発明に係るプラズマ発生装置の原理的な構成およびその動作について説明する。
【００１３】
図１は本発明に係るプラズマ発生装置の原理的構成を示す外観斜視図である。また、図２はこのプラズマ発生装置を他の方向から見た図である。より具体的には、図２（ａ）はこのプラズマ発生装置の上面図、図２（ｂ）はその側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２（ｃ）にはＡ−Ａ線上にある電極板１３ａ，１３ｂが現れているが、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図も、断面に現れる電極板が電極板１４ａ，１４ｂに代わることを除けば形状は同じである。
【００１４】
ここで、各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。例えばＸＹ平面を水平面、Ｚ軸を鉛直軸と考えることができる。以下においては（−Ｚ）方向を鉛直下向きとする。すなわち、以下においては単に「上」というとき、それは（＋Ｚ）方向を意味する。また、単に「下」というとき、それは（−Ｚ）方向を意味する。なお、以下では説明の便宜のためプラズマ発生装置１の主要な面をＸＹ平面と一致させているが、実使用時のプラズマ発生装置１の姿勢はこれに限定されず任意である。
【００１５】
プラズマ発生装置１の主要部は、誘電体板１１，１２と、電極板１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂと、電源部１５と、気体供給部１９とである。１対の誘電体板１１，１２は、所定のギャップＧを隔てて、かつ互いに平行に対向配置されている。より具体的には、誘電体板１１，１２は、例えば石英、セラミック等のプラズマ耐性を有する誘電体材料で形成された平板であり、これらはギャップＧを規定するスペーサ１６ａ，１６ｂを介して対向配置されて平行平板構造をなしている。スペーサ１６ａは誘電体板１１，１２の（−Ｘ）側端部にＹ方向に延設される。またスペーサ１６ｂは誘電体板１１，１２の（＋Ｘ）側端部にＹ方向に延設される。スペーサ１６ａ，１６ｂの材料についても例えば石英、セラミック等を用いることができる。
【００１６】
このような構成により、気体の流路Ｐが形成される。すなわち、上側の誘電体板１１の下面、下側の誘電体板１２の上面およびスペーサ１６ａ，１６ｂの側面で囲まれた間隙空間が、Ｘ方向に扁平な矩形断面を有しＹ方向に延びる流路Ｐとなる。流路Ｐの（−Ｙ）側端部の開口には、気体供給部１９から適宜の気体が供給される。流路Ｐに送り込まれた気体は、流路Ｐ内を（＋Ｙ）方向に流通し、（−Ｙ）側端部のスリット状の開口１７から外部へ放出される。したがって、この例における気体の流通方向は（＋Ｙ）方向である。図１以降の各図において白抜き矢印は、気体供給部１９から流路Ｐに送り込まれ、流路Ｐを経て外部へ放出される気体の流通方向を示している。
【００１７】
図１および図２（ａ）に示すように、誘電体１１の上面には、電極板１３ａ，１４ａがＹ方向に離隔して設けられている。具体的には、電極板１３ａ，１４ａは、それぞれＸ方向に沿って流路Ｐの両端部よりも外側まで延びる平板状の導体板であり、電極板１４ａは電極板１３ａに対して（＋Ｙ）方向に所定の間隔だけ離間して設けられている。
【００１８】
また、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、誘電体板１２の下面でＸＹ方向において電極板１３ａと同一の位置に、平板状の電極板１３ｂが設けられている。さらに、誘電体板１２の下面でＸＹ方向において電極板１４ａと同一の位置に、平板状の電極板１４ｂが設けられている。以下、電極板１３ａ，１３ｂの対を「第１電極」と称し符号１３を付す。同様に、電極板１４ａ，１４ｂの対を「第２電極」と称し符号１４を付す。
【００１９】
このように、第１電極１３を構成する電極板１３ａ，１３ｂは互いに平行である。また、第２電極１４を構成する電極板１４ａ，１４ｂも互いに平行である。つまり、第１電極１３および第２電極１４はそれぞれ平行平板電極となっている。そして、電極板１３ａ，１４ａは互いに平行であり、かつこれらは同一平面にある。同様に、電極板１３ｂ，１４ｂは互いに平行であり、かつこれらは同一平面にある。このような位置関係にある電極板１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの間に流路Ｐが形成されている。
【００２０】
電極板１３ａ，１３ｂは電気的に接続されており、電極板１４ａ，１４ｂは電気的に接続されている。そして、電極板１３ａ，１３ｂと電極板１４ａ，１４ｂとの間に電源部１５が電気的に接続される。電源部１５は正弦波、矩形波、パルス波等の適宜の波形の交流電圧を出力し、該交流電圧は電極板１３ａ，１３ｂと電極板１４ａ，１４ｂとの間に印加される。なお、電源部１５の出力電圧波形は直流成分を含むものであってもよい。
【００２１】
このような構成では、Ｚ方向から流路Ｐを挟むように設けられた第１電極１３において対をなす電極板１３ａ，１３ｂの間に電位差は生じない。第２電極１４において対をなす電極板１４ａ，１４ｂの間においても同じである。一方、電極１３と電極１４との間には、印加される交流電圧による電位差が発生し、これらの間に電界が形成される。
【００２２】
図３はプラズマ発生装置における電気的挙動を示す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）は電圧印加により形成される電界を模式的に示す図であり、このうち図３（ａ）はＸ方向、図３（ｂ）はＹ方向から見た図である。図３（ａ）の破線は各電極板に電圧が印加されたときの電気力線を示している。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、電位差が与えられた電極１３（電極板１３ａ，１３ｂ）と電極１４（電極板１４ａ，１４ｂ）との間の空間に電界が発生するが、流路Ｐの両側が同電位の電極板で挟まれているため、流路Ｐ内で電気力線の密度が特に高くなり、強い電界が形成される。こうして形成される電界により、流路Ｐ内に供給される気体のプラズマが生成される。例えば気体供給部１９が不活性ガスである希ガス（例えばアルゴンガス）、窒素ガスまたは空気を流路Ｐに供給する場合、流路Ｐ内にはこれらのガスによるプラズマが発生する。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、Ｘ方向に細長い断面形状を有する流路Ｐは、Ｘ方向において流路Ｐよりも外側まで延びる電極板１３ａ，１３ｂ（または電極板１４ａ，１４ｂ）に挟まれており、電極板１３ａと電極板１３ｂ（または電極板１４ａと電極板１４ｂ）は互いに同電位であるため、流路Ｐに生じる電界ＥはＸ方向において概ね均一なものとなる。なお印加電圧が交流電圧であるため、電界Ｅの大きさおよび方向は周期的に変化する。このような電界分布により、流路Ｐにおいて発生するプラズマＰＬも、Ｘ方向において概ね一様な密度を有するものとなる。
【００２５】
各部の寸法関係を適宜に設定することで、図３（ｃ）に示すように、流路Ｐのうち電極板１３ａ，１３ｂと電極板１４ａ，１４ｂとの間の空間のみならず、Ｙ方向におけるその両外側にまで延びるプラズマＰＬを発生させることが可能である。電極板で挟まれた領域よりもさらに外側までプラズマＰＬが延びる場合もある。このようなプラズマＰＬの一部が流路Ｐの（＋Ｙ）側端部の開口１７よりも外側まで延びるようにすれば、このプラズマ発生装置１は開口１７からプラズマを噴出させるプラズマ噴出装置として機能する。こうして開口１７から噴出するプラズマを基板等の処理対象物に照射することで、基板等に対する表面処理を実行することが可能となる。
【００２６】
上記のように、流路Ｐ内に発生するプラズマＰＬはＸ方向において高い均一性を有するため、開口１７から噴出されるプラズマもＸ方向に沿って細長いものとなる。したがって、処理対象物の表面のうちＸ方向に延びる帯状の領域に対し、略一様なプラズマ照射を行うことが可能である。
【００２７】
本願発明者らの実験によれば、流路ＰのＸ方向における幅（図３（ｂ）に示す符号ａ）を１５ｍｍ、Ｙ方向における電極間距離（図３（ｃ）に示す符号ｂ）を１０ｍｍ、気体の流通方向において下流側、すなわち（＋Ｙ）側の電極板１４ａ，１４ｂから開口１７までの距離（図３（ｃ）に示す符号ｃ）を３．５ｍｍ、誘電体板１１，１２の厚さ（図３（ｃ）に示す符号ｄ）をそれぞれ０．３ｍｍ、ギャップＧの大きさ（図３（ｃ）に示す符号ｅ）を１．５ｍｍとしたとき、開口１７からＸ方向に広がる幅広のプラズマが出射されることが確認された。
【００２８】
このように、本発明に係るプラズマ発生装置１は、気体の流路Ｐの流通方向（Ｙ方向）に沿って互いに位置を異ならせた電極１３，１４の間に交流電圧を印加することで、流路Ｐ内で放電を生じさせ気体をプラズマ化する。このときの放電は誘電体バリア放電であり、電極１３，１４は流路Ｐ内で発生するプラズマから誘電体により隔離されている。このため、仮に開口１７を導電性の処理対象物に近づけたとしても、放電電流が処理対象物に流れることはなく、電流による処理対象物へのダメージを防止することができる。また、プラズマに電極材料が混入することはなく、電極の構成物質による処理対象物の汚染も防止される。
【００２９】
Ｙ方向に離隔配置された２組の電極１３，１４のそれぞれは、流路Ｐを挟んで対向し同電位が与えられる１対の電極板を有している。各電極板１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂはＸＹ方向に沿った対向面を有しており、対となる電極板は対向面同士が互いに平行となるように配置されている。気体の流通方向であるＹ方向に垂直かつ各対向面と平行な流路Ｐの幅方向、つまりＸ方向において、各電極板は流路Ｐの両端部よりも外側まで延びている。このため、流路Ｐに形成される電界はＸ方向において略一様となる。
【００３０】
これらの構成により、流路Ｐ内にはＸ方向およびＹ方向に幅広く広がるプラズマが発生する。このようなプラズマを流路Ｐの下流側端部に設けられたスリット状の開口１０から噴出させることで、処理対象物に対し幅方向に均一なプラズマ照射を実現することができる。
【００３１】
なお、上記したプラズマ発生装置１の構造は、本発明の技術思想に基づく原理的なものであり、装置として実現するのに際しては種々の改変を加えることが可能である。例えば上記プラズマ発生装置１の各電極板はいずれも矩形平板状の形状を有している。しかしながら、対をなす電極板同士で対向面が平面かつ互いに平行であればよく、他の部分の電極形状は任意である。例えば半円状の断面形状を有する電極が用いられてもよい。また対をなす電極板の間では対向面の形状が同じであれば他の部分の形状は異なっていてもよい。
【００３２】
また以下に示すように、これ以外にもプラズマ発生装置の形状は種々の変更が可能である。以下に説明する各変形例は、対をなす電極板間に挟まれる流路を形成するための構造が上記原理図とは異なるものの、基本的な動作原理はいずれも上記構成と同じである。そこで、上記と共通する構成については同一符号を付して説明を省略し、図２（ａ）のＡ−Ａ線に相当するＸＺ平面での断面図を用いて各変形例の特徴部分について主に説明する。ここに記載されない構成については、上記したプラズマ発生装置１と共通のものを用いることが可能である。
【００３３】
図４はプラズマ発生装置の変形例を示す図である。図４（ａ）に示す変形例のプラズマ発生装置２においては、気体の流路Ｐが一体の連続した誘電体部材により形成されている。すなわち、このプラズマ発生装置２は、上記のプラズマ発生装置１における誘電体板１１，１２およびスペーサ１６ａ，１６ｂに相当する構成として、誘電体材料で一体形成された単一の流路形成部材２１を備えている。流路形成部材２１は、誘電体材料による直方体形状のブロック２０の側面をＹ方向に貫くように、Ｘ方向を長手方向とする扁平な断面の貫通孔２２を設けた構成に相当する。このような構成を有するプラズマ発生装置２も、上記したこのプラズマ発生装置１と同様の機能を有するものである。なお、図４（ａ）において点線で示すように、流路形成部材２１はいくつかのピースに分割可能に構成されてもよい。
【００３４】
図４（ｂ）に示す変形例のプラズマ発生装置３は、上記のプラズマ発生装置１における流路Ｐを、スペーサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃによりＸ方向において複数に分割したものである。このような構成では、分割された個々の流路で発生したプラズマが装置の外で空間的に合成されることで、上記したプラズマ発生装置１と同様に、Ｘ方向に広がるプラズマを噴出することが可能である。
【００３５】
図４（ｃ）に示す変形例のプラズマ発生装置４は、上記したプラズマ発生装置３における流路を、プラズマ発生装置２と同様に一体形成された流路形成部材４１により構成したものである。この場合、噴出されるプラズマはプラズマ発生装置３と同等とすることができる。この場合においても、点線で示すように流路形成部材４１がいくつかのピースに分割可能に構成されてもよい。
【００３６】
図４（ｄ）に示す変形例のプラズマ発生装置５は、流路形成部材５１に設けられた貫通孔の断面形状が楕円形であり、矩形の断面形状の貫通孔を有する上記のプラズマ発生装置４とは異なっている。このように、流路を構成する貫通孔の形状は適宜変更されてよい。
【００３７】
また、図４（ｅ）に示す変形例のプラズマ発生装置６は、電極板１３ａ（１４ａ）と電極板１３ｂ（１４ｂ）との間に、誘電体材料により形成された複数の管６１がＸ方向に配列された構造を有している。この構成では、管６１の内部空間が流路Ｐとして機能する。このような構成であっても、電極に印加される交流電圧により形成される電界の分布は上記各例と共通であり、電界の作用により各管６１内で個別に発生したプラズマが最終的に合成されることで、上記例と同様のプラズマを噴出させることが可能である。
【００３８】
また、このように流路が複数に分割されている場合、分割された流路ごとに気体の流量を制御することも可能となる。このように、電極の１種類の配置に対して、気体の流路については種々の変形例を考えることができる。
【００３９】
次に、上記した原理に基づくプラズマ発生装置の、より実用的な実施形態について図５および図６を参照して説明する。
【００４０】
図５および図６は本発明に係るプラズマ発生装置の一実施形態を示す図である。より詳しくは、図５（ａ）は本実施形態のプラズマ発生装置１００の外観を示す斜視図であり、図５（ｂ）はその部分分解図である。また、図６（ａ）はプラズマ発生装置１００の上面図であり、図６（ｂ）、図６（ｃ）はそれぞれ図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図である。なお、ここでも便宜的にプラズマ発生装置１００の主要な面をＸＹ平面に平行と仮定するが、実使用状態におけるプラズマ発生装置１００の姿勢については任意である。
【００４１】
プラズマ発生装置１００は、１対の流路形成部材１１０，１２０と、１対のカバー部材１５０，１６０とを備えている。流路形成部材１１０，１２０は、石英またはセラミックなどのプラズマ耐性を有する誘電体材料でそれぞれ一体的に形成されており、上記した原理的構成における誘電体板１１，１２に相当するものである。すなわち流路形成部材１１０，１２０は、主として気体の流路を形成する機能を担う。
【００４２】
具体的には、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、流路形成部材１２０は、ＸＹ平面に沿った薄板状の薄肉部１２１と、その（−Ｙ）方向側端部に隣接して設けられた厚肉部１２２とを有している。このうち薄肉部１２１が、上記した原理的構成における誘電体板１２に相当する。図５（ｂ）に示すように、薄肉部１２１のうちＸ方向における両端部１２１ａに比べて中央部１２１ｂはさらに肉薄に仕上げられた段差部となっている。
【００４３】
また、流路形成部材１２０の厚肉部１２２のうち（−Ｙ）側端部には、気体供給部１９からの気体を受け入れるための導入口１０３となる切り欠き１２３が１つまたは複数設けられている。また、厚肉部１２２には、導入口１０３から導入される気体の流れを整えるマニホールド１０４として機能する溝部１２４が設けられている。溝部１２４は薄肉部１２１の段差部１２１ｂに接続されている。
【００４４】
もう一方の流路形成部材１１０も同じ構造、具体的には流路形成部材１２０を上下に返した構造を有している。これらが重ね合わせられることにより、気体の流路が形成される。すなわち、図６（ａ）ないし図６（ｃ）に示すように、流路形成部材１１０の薄肉部１１１と流路形成部材１２０の薄肉部１２１とが重ね合わされることで、両者の隙間に、Ｘ方向およびＹ方向に延びる流路１０６が形成される。流路１０６の（＋Ｙ）側端部は、流路１０６を通送された気体を吐出する開口１０７となる。開口１０７の形状は、Ｘ方向を長手方向とする、つまりＺ方向に薄くＸ方向に幅広いスリット状である。
【００４５】
また、流路形成部材１１０の厚肉部１１２と流路形成部材１２０の厚肉部１２２とが重ね合わされることで、（−Ｙ）方向側から（＋Ｙ）方向側に向けて、互いに連通する導入口１０３およびマニホールド１０４が形成される。マニホールド１０４は流路Ｐ１に連通する。このようにして、流路形成部材１１０，１２０の（−Ｙ）側端部の導入口１０３から（＋Ｙ）側端部の開口１０６に至る気体の流路が形成される。導入口１０３から導入される気体の流れは、マニホールド１０４を通過することでその流速がＸ方向において均一化され、流路１０６に送り込まれる。
【００４６】
気体が流通する流路１０６を挟んで、第１電極１３０および第２電極１４０が配置される。具体的には、気体の流通方向である（＋Ｙ）方向における上流側に第１電極１３０が、これよりも下流側に第２電極１４０が設けられる。
【００４７】
先の原理説明にもある通り、第１電極１３０は、上側の流路形成部材１１０の薄肉部１１１の上面に取り付けられた電極板１３１と、ＸＹ方向においてこれと同じ位置で、下側の流路形成部材１２０の薄肉部１２１の下面に取り付けられた電極板１３２とを有している。このように、電極板１３１，１３２は、流路形成部材１１０，１２０を介して流路１０６を挟むように対向配置されている。
【００４８】
同様に、第２電極１４０は、電極板１３１よりも（＋Ｙ）方向側で、上側の流路形成部材１１０の薄肉部１１１の上面に取り付けられた電極板１４１と、ＸＹ方向においてこれと同じ位置で、下側の流路形成部材１２０の薄肉部１２１の下面に取り付けられた電極板１４２とを有している。このように、電極板１４１，１４２も、流路形成部材１１０，１２０を介して流路１０６を挟むように対向配置されている。
【００４９】
図６（ｃ）に示すように、電極板１３１，１３２の（＋Ｘ）方向側端部は流路形成部材１１０，１２０よりも外側まで延びており、流路形成部材１１０，１２０の側方で電気的に接続されている。その一部はさらに（＋Ｘ）方向側まで延びている。一方、図６（ａ）に示すように、電極板１４１，１４２の（−Ｘ）方向側端部は流路形成部材１１０，１２０よりも外側まで延びており、その一部はさらに（−Ｘ）方向側まで延びている。電極板１４１，１４２についても、流路形成部材１１０，１２０の側方で電気的に接続されている。
【００５０】
流路形成部材１１０，１２０の薄肉部１１１，１２１と、第１および第２電極１３，１４とを覆うように、カバー部材１５０，１６０が設けられている。第１および第２電極１３，１４の延伸部１３３，１４３はカバー部材１５０，１６０の外部まで延長されており、この延伸部１３３，１４３が、交流電圧を出力する電源部との接続端子として機能する。
【００５１】
カバー部材１５０，１６０は、プラズマ発生装置１００の機械的強度を高めるとともに電極の露出を抑制する目的で設けられている。電極が設けられる部位において誘電体層の厚さを小さくすることで、プラズマ発生に必要な電圧を低く抑えることが可能となる。反面、誘電体を薄くすることで機械的な強度は低下する。カバー部材１５０，１６０によって薄肉部１１１，１２１を補強することで、装置の損壊を防止することができる。また、電極１３，１４の露出を最小限に抑えて、感電や異常放電等を防止することができる。
【００５２】
このように構成されたプラズマ発生装置１００では、導入口１０３，１０４から適宜の気体、例えばアルゴンガスが導入され、流路１０６に（＋Ｙ）方向の気流が形成される。気流は、Ｚ方向に狭くＸ方向に広い流路１０７内で薄層化されている。
【００５３】
この状態で第１および第２電極１３，１４の間に適宜の大きさの交流電圧が印加されると、上記した原理により、流路１０６内で誘電体バリア放電が発生する。これにより流路内にプラズマが生じ、プラズマ化した気体が開口１０７から外部へ吐出される。流路１０６はＸ方向を長手方向とする扁平な断面形状を有し、開口１０７はその断面形状と同じスリット状の開口形状を有している。そして、第１および第２電極１３，１４はＸ方向において流路１０６の幅を超えて設けられている。このため、流路１０６内に形成される電界はＸ方向においてほぼ一様である。
【００５４】
したがって、流路１０６内ではＸ方向においてほぼ一様な密度のプラズマが発生し、開口１０７から吐出されるプラズマ化気体はＸ方向に沿って広がったものとなる。このようなプラズマを基板や印刷媒体などの処理対象物に照射することで、処理対象物の表面を効率的に処理することが可能である。
【００５５】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、第１電極を構成する１対の電極板が電源部に対し電気的に並列接続されることで両者が同電位となるように構成されている。これに代えて、１対の電極板に対し個別に電源部が接続され、それらの電源部の出力を同期させることで両電極板を同電位とするようにしてもよい。第２電極についても同様である。
【００５６】
また、上記実施形態における流路の断面形状は、気体の流通方向に対して一定である。しかしながら、例えば気体の流速や吐出範囲を制御するために、気体の流通方向において流路の断面形状が次第に変化する構成であってもよい。
【００５７】
また例えば、第１電極および第２電極のそれぞれは、Ｙ軸を軸方向とし流路を取り囲む環状に形成されていてもよい。また例えば、上記実施形態においては第１電極と第２電極との間に電源部が接続されているが、いずれかの電極が接地されていてもよい。
【００５８】
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明のプラズマ発生装置においては、例えば、第１電極と第２電極との間で対向面が互いに平行であってもよい。このような構成によれば、第１電極と第２電極との間を通る流路に、対向面に平行な方向において均一な電界を形成することができ、同方向に広がるプラズマ密度を一様とすることができる。
【００５９】
また例えば、第１電極および第２電極のそれぞれの構造が平行平板であってもよい。このような構成によれば、幅広いプラズマを照射するための装置を簡単な電極構造によって実現することが可能である。
【００６０】
また例えば、流通方向に垂直かつ対向面に平行な方向において、第１電極および第２電極が流路よりも外側まで延びていてもよい。このような構成によれば、電極の端部付近における電界の乱れが流路内に影響を及ぼすのを防止することができ、より一様なプラズマを流路内に発生させることができる。
【００６１】
また例えば、流通方向に垂直な切断面における流路の断面は、対向面に平行な方向を長手方向とする扁平な断面形状を有するものであってもよい。また、流路形成部は、流通方向に垂直かつ対向面に平行な方向に沿って配列された複数の流路を有する構成であってもよい。
【００６２】
また例えば流路は、互いに平行にかつ近接して対向配置された１対の壁面で挟まれた間隙空間であってもよい。そして、この壁面が互いに平行な１対の平板状の誘電体により構成されていてもよい。
【００６３】
また例えば、流路の流通方向における上流側端部に気体を供給する気体供給部を備える構成であってもよい。このような構成によれば、流路に気体の種類や量を能動的に制御することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
この発明は、各種の処理対象物の表面にプラズマにより処理する技術分野に好適に適用可能である。特に、簡単な構成で大気雰囲気中へ幅広のプラズマを出射することが可能となっているので、例えば基板や印刷媒体等の表面処理に特に好適である。
【符号の説明】
【００６５】
１，１００  プラズマ発生装置
１１，１２  誘電体板（流路形成部）
１３（１３ａ，１３ｂ），１３０（１３１，１３２）  第１電極
１４（１４ａ，１４ｂ），１４０（１４１，１４２）  第２電極
１５  電源部
１６ａ，１６ｂ  スペーサ（流路形成部）
１７，１０７  開口
１９  気体供給部
１０６，Ｐ  流路
１１０，１２０  流路形成部材
【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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