(57)【要約】【課題】導電体ワークが損傷しにくく、導電体ワークの両面が同時にプラズマ処理されるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置１０２は、上部電極１０４と、下部電極１１４と、第１の出力端１２６と第２の出力端１２８との間に電気パルスを出力するパルス電源１２４と、第１の出力端１２６と上部電極１０４とを接続する第１の配線１３０と、第２の出力端１２８と下部電極１１４とを接続する第２の配線１３２と、プラズマ領域１９０２をワークＷに通過させワークＷを接地する搬送接地機構１３４とを備える。パルス電源１２４は、第１の出力端１２６及び第２の出力端１２８がグランドから絶縁されたフローティング電源であり、第１の電極１０４、第２の電極１１４、第１の配線１３０及び第２の配線１３２もグランドから絶縁されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体ワークをプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
グランドから絶縁された第１の電極と、
グランドから絶縁された第２の電極と、
第１の出力端及び第２の出力端がグランドから絶縁され前記第１の出力端と前記第２の出力端との間に電気パルスを出力するフローティング電源と、
グランドから絶縁され前記第１の出力端と前記第１の電極とを接続する第１の配線と、
グランドから絶縁され前記第２の出力端と前記第２の電極とを接続する第２の配線と、
前記フローティング電源から前記第１の電極と前記第２の電極との間への電気パルスの印加によりプラズマが発生するプラズマ領域の外側に設けられ、前記第１の電極及び前記第２の電極から離隔した状態で前記プラズマ領域を導電体ワークに通過させるとともに導電体ワークを接地する搬送接地機構と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記搬送接地機構は、
接地された導電体が円筒面に露出し回転軸の周りに回転するローラ、
を備える請求項１のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１の電極及び前記第２の電極が、導電体ワークの搬送方向と垂直な導電体の板である請求項１又は請求項２のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第１の電極及び前記第２の電極が、導電体ワークの搬送方向と垂直な導電体棒又は導電体パイプである請求項１又は請求項２のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１の電極を被覆する第１の誘電体バリアと、
前記第２の電極を被覆する第２の誘電体バリアと、
をさらに備え、
前記搬送接地機構は、
前記第１の誘電体バリア及び前記第２の誘電体バリアから離隔した状態で前記プラズマ領域を導電体ワークに通過させる請求項１ないし請求項４のいずれかのプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電体ワークをプラズマ処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、導電体ワークにプラズマを作用させることにより導電体ワークをプラズマ処理するプラズマ処理装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１のプラズマ処理装置は、接地された電極を備える電極構造体（下部電極４）の平坦面に接触した状態でプラズマ領域を導電体ワークに通過させ、導電体ワークにプラズマを作用させる。特許文献１は、電極を誘電体バリアで被覆することに言及している。
【０００４】
また、特許文献２のプラズマ処理装置は、接地された電極を備える電極構造体（電極ユニット２０）の円筒面に接触した状態でプラズマ領域を導電体ワークに通過させ、導電体ワークにプラズマを作用させる。特許文献２も、電極を誘電体バリアで被覆することに言及している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１４７２０７号公報
【特許文献２】特開２００４−３２７３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１，２のプラズマ処理装置は、導電体ワークが電極構造体と広範囲に接触しているので、導電体ワークが損傷しやすい。また、導電体ワークの片面にのみプラズマが作用するので、導電体ワークの両面を同時にプラズマ処理することができない。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、導電体ワークが損傷しにくく、導電体ワークの両面が同時にプラズマ処理されるプラズマ処理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】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、導電体ワークをプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、グランドから絶縁された第１の電極と、グランドから絶縁された第２の電極と、第１の出力端及び第２の出力端がグランドから絶縁され前記第１の出力端と前記第２の出力端との間に電気パルスを出力するフローティング電源と、グランドから絶縁され前記第１の出力端と前記第１の電極とを接続する第１の配線と、グランドから絶縁され前記第２の出力端と前記第２の電極とを接続する第２の配線と、前記フローティング電源から前記第１の電極と前記第２の電極との間への電気パルスの印加によりプラズマが発生するプラズマ領域の外側に設けられ、前記第１の電極及び前記第２の電極から離隔した状態で前記プラズマ領域を導電体ワークに通過させるとともに導電体ワークを接地する搬送接地機構と、を備える。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１のプラズマ処理装置において、前記搬送接地機構は、接地された導電体が円筒面に露出し回転軸の周りに回転するローラ、を備える。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２のプラズマ処理装置において、前記第１の電極及び前記第２の電極が、導電体ワークの搬送方向と垂直な導電体の板である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２のプラズマ処理装置において、前記第１の電極及び前記第２の電極が、導電体ワークの搬送方向と垂直な導電体棒又は導電体パイプである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかのプラズマ処理装置において、前記第１の電極を被覆する第１の誘電体バリアと、前記第２の電極を被覆する第２の誘電体バリアと、をさらに備え、前記搬送接地機構は、前記第１の誘電体バリア及び前記第２の誘電体バリアから離隔した状態で前記プラズマ領域を導電体ワークに通過させる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、導電体ワークが第１の電極及び第２の電極と接触しないので、導電体ワークの損傷が抑制される。また、導電体ワークの両面に同時にプラズマが作用するので、導電体ワークの両面が同時にプラズマ処理される。
【００１４】
請求項２の発明によれば、簡単な構成で導電体ワークが搬送及び接地される。
【００１５】
請求項３ないし請求項４の発明によれば、第１の電極と第２の電極との間の静電容量が減少するので、電気パルスの波形の乱れが抑制される。
【００１６】
請求項５の発明によれば、アーク放電が抑制されるので、プラズマ処理の均一性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】プラズマ処理装置の模式図である。
【図２】電極構造体の斜視図である。
【図３】別例に係る電極構造体の斜視図である。
【図４】処理ガス供給体の斜視図である。
【図５】ＩＥＳ電源及びＣＥＳ電源が発生する電気パルスの電圧波形を示す図である。
【図６】ＩＥＳ電源及びＣＥＳ電源が発生する電気パルスの電流波形を示す図である。
【図７】ＩＥＳ電源及びＣＥＳ電源が発生する電気パルスの電圧と電流との積の波形を示す図である。
【図８】ＩＥＳ電源の回路図である。
【図９】接触角の測定点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
｛プラズマ処理装置１０２の概略｝
図１は、プラズマ処理装置１０２の模式図である。図１は、プラズマ処理装置１０２のリアクタの主要部の断面及びリアクタへ電気パルスをフローティング給電する電気系統を示している。
【００１９】
プラズマ処理装置１０２は、プラズマが発生するプラズマ領域１９０２を接地されたワークＷに通過させることにより、ワークＷの両面に同時にプラズマを作用させ、ワークＷの両面を同時にプラズマ処理する。プラズマ処理には、表面に付着した汚染を除去するクリーニング、表面を侵食するエッチング、表面に形成されたフッ素化合物膜その他の膜を灰化するアッシング、表面のぬれ性を向上する改質等の表面の状態を変更する処理がある。
【００２０】
｛ワークＷ｝
プラズマ処理装置１０２によるプラズマ処理の対象となるワークＷは、アルミニウム等の単体金属又はステンレス等の合金等の導電体の板又はシートである。
【００２１】
全体が導電体であるワークＷだけでなく、表面が導電体であるワークＷもプラズマ処理の対象になる。例えば、ガラスエポキシ、セラミックス等の絶縁体の板又はポリイミド等の絶縁体のシートの主面に銅等の導電体の膜を形成したワークＷもプラズマ処理の対象となる。
【００２２】
平坦なワークＷだけでなく、主面に凹凸があるワークＷ又は貫通孔が形成されたワークＷもプラズマ処理の対象となる。例えば、開口が形成されたマスク、吐出口が形成されたノズルプレート等もプラズマ処理の対象となる。
【００２３】
｛プラズマ処理装置１０２の構成物｝
図１に示すように、プラズマ処理装置１０２は、上部電極１０４と、上部電極１０４を被覆する上部誘電体バリア１０６と、上部電極１０４及び誘電体バリア１０６を備える上部電極構造体１０８とワークＷとの間隙１１０に処理ガスを供給する上部処理ガス供給体１１２と、下部電極１１４と、下部電極１１４を被覆する下部誘電体バリア１１６と、下部電極１１４及び誘電体バリア１１６を備える下部電極構造体１１８とワークＷとの間隙１２０に処理ガスを供給する下部処理ガス供給体１２２と、第１の出力端１２６と第２の出力端１２８との間に電気パルスを出力するパルス電源１２４と、第１の出力端１２６と上部電極１０４とを接続する第１の配線１３０と、第２の出力端１２８と下部電極１１４とを接続する第２の配線１３２と、プラズマ領域１９０２をワークＷに通過させワークＷを接地する搬送接地機構１３４とを備える。
【００２４】
｛フローティング給電｝
パルス電源１２４は、第１の出力端１２６及び第２の出力端１２８がグランドから絶縁されたフローティング電源であり、第１の電極１０４、第２の電極１１４、第１の配線１３０及び第２の配線１３２もグランドから絶縁されている。これにより、上部電極１０４と下部電極１１４との電位差は、パルス電源１２４の出力電圧Ｖplsによって決まるが、接地されたワークＷと上部電極１０４との電位差Ｖp-eは、ワークＷと上部電極１０４との距離に依存して変化し、ワークＷと下部電極１１４との電位差Ｖe-nは、ワークＷと下部電極１１４との距離に依存して変化する。このことは、ワークＷの位置を調整することによって、上部電極１０４と対向するワークＷの上面及び下部電極１１４と対向するワークＷの下面に対するプラズマ処理の度合いを自在に調整できることを意味する。
【００２５】
｛電気パルス｝
パルス電源１２４から上部電極１０４と下部電極１１４との間に繰り返し印加される電気パルスは、間隙１１０，１２０にストリーマ放電を発生させる立ち上がりの速い電気パルスであることが望ましい。
【００２６】
ストリーマ放電を発生させる電気パルスは、ピーク電圧が概ね１０〜１００ｋＶ、半値幅ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）が概ね１００〜５００００ｎｓ、立ち上がり時の電圧の時間上昇率ｄＶ／ｄｔが概ね１０〜５００ｋＶ／μｓ、周波数が概ね１〜５０ｋＨｚの電気パルスである。電気パルスは、極性が変化しない単極性の電気パルスであってもよいし、極性が交互に変化する両極性の電気パルスであってもよい。
【００２７】
ストリーマ放電が間隙１１０，１２０に発生しているときには、図１に示すように、上部電極構造体１０８及び下部電極構造体１１８からワークＷへ向かって末広がりとなる筋状に発光するプラズマ１３６，１３８が観察される。一方、グロー放電が間隙１１０，１２０に発生しているときには、筋状に発光するプラズマ１３６，１３８は観察されない。
【００２８】
上述の説明において半値幅等の範囲を「概ね」としているのは、上部電極構造体１０８及び下部電極構造体１１８の構造及び材質、間隙１１０，１２０の間隔及び処理ガスの圧力等のプラズマ処理装置の具体的な構成によっては、ストリーマ放電が発生する半値幅等の範囲が上述の範囲よりも広くなる場合があるからである。したがって、放電がストリーマ放電になっているか否かは、実際の放電を観察して判断することが望ましい。
【００２９】
｛配置｝
図１に示すように、上部電極構造体１０８及び上部処理ガス供給体１１２は、ワークＷの搬送経路１４０の上方に設けられ、下部電極構造体１１８及び下部処理ガス供給体１２２は、搬送経路１４０の下方に設けられる。上部電極構造体１０８と下部電極構造体１１８とは搬送経路１４０を挟んで対向し、上部処理ガス供給体１１２と下部処理ガス供給体１２２とは搬送経路１４０を挟んで対向する。
【００３０】
上部処理ガス供給体１１２は、搬送経路１４０の上流側（以下では「搬送経路上流側」という）に設けられ、上部電極構造体１０８は、搬送経路１４０の下流側（以下では「搬送経路下流側」という）に設けられる。下部処理ガス供給体１２２は、搬送経路上流側に設けられ、下部電極構造体１１８は、搬送経路下流側に設けられる。図１に示すプラズマ処理装置１０２は、２個の上部電極構造体１０８及び２個の下部電極構造体１１８を備えているが、上部電極構造体１０８の数を増減してもよいし、下部電極構造体１１８の数を増減してもよい。
【００３１】
｛電極構造体１５２｝
図２は、上部電極構造体１０８及び下部電極構造体１１８として用いられる電極構造体１５２の模式図である。図２は、電極構造体１５２の斜視図となっている。
【００３２】
図１及び図２に示すように、電極構造体１５２は、上部電極１０４及び下部電極１１４となる電極１５４と、上部誘電体バリア１０６及び下部誘電体バリア１１６となる誘電体バリア１５６とを備える。
【００３３】
電極１５４は、ステンレス、アルミニウム、銅等の導電体の板である。電極１５４は、ワークＷの搬送方向と垂直、すなわち、主面の法線方向がワークＷの搬送方向となるように設置される。これにより、上部電極１０４と下部電極１１４との間の静電容量が減少するので、電気パルスの波形の乱れが抑制される。上部電極１０４の下端は、下部電極１１４の上端と平行になる。これにより、ストリーマ放電が均一に発生し、ワークＷの表面が均一に処理される。ワークＷの幅方向の全部を処理する場合、上部電極１０４及び下部電極１１４の幅は、ワークＷの幅よりも広いことが望ましい。ワークＷの周縁まで均一に表面処理を行うためである。ワークＷの幅方向の一部を処理する場合、処理する幅に応じて上部電極１０４及び下部電極１１４の幅は決まる。上部電極１０４及び下部電極１１４の板厚は、概ね１〜２０ｍｍであることが望ましい。
【００３４】
誘電体バリア１５６は、石英、アルミナ等の絶縁体（固体誘電体）の鞘体である。誘電体バリア１５６には、電極１５４と略同一の立体形状を有する収容穴が形成される。収容穴には、誘電体バリア１５６の主面に平行に電極１５４が収容される。ストリーマ放電の発生に主に寄与するのは電極１５４のうちの間隙１１０，１２０寄りの端面の付近であるので、誘電体バリア１５６は、電極１５４のうちの間隙１１０，１２０寄りの端面の付近を被覆すれば足りる。ただし、誘電体バリア１５６が、電極１５４の全体又は略全体を被覆していてもよい。誘電体バリア１５６により、電極１５４がプラズマ１３６，１３８から保護される。また、誘電体バリア１５６により、アーク放電が抑制されるので、プラズマ処理の均一性が向上する。
【００３５】
誘電体バリア１５６の電極１５４の間隙１１０，１２０寄りの端面を覆う部分の厚さｔ１は、概ね０．５〜５ｍｍであることが望ましい。厚さｔ１がこの範囲を下回ると、アーク放電が発生しやすくなる傾向があるからであり、この範囲を上回ると、上部電極１０４と下部電極１１４との間の静電容量が増加して上部電極１０４と下部電極１１４との間に立ち上がりの速い電気パルスを印加することが難しくなる傾向があるからである。また、誘電体バリア１５６の電極１５４の主面を覆う部分の厚さｔ２は、概ね２〜２０ｍｍであることが望ましい。厚さｔ２がこの範囲を下回ると、プラズマ１３６，１３８の裾野の重なりが大きくなりすぎる傾向があり、この範囲を上回るとプラズマ１３６，１３８の隙間が大きくなりすぎる傾向があるからである。
【００３６】
図３は、電極構造体１５２に代えて採用することができる電極構造体２５２の模式図である。図３は、電極構造体２５２の斜視図となっている。
【００３７】
図３に示すように、導電体の丸棒又は丸パイプ形状である電極２５４を絶縁体の丸パイプである誘電体バリア２５６で覆う電極構造体２５２を採用し、電極２５４がワークＷの搬送方向と垂直、すなわち、電極２０４の延在方向がワークＷの搬送方向と垂直となるように電極構造体２５２を設置してもよい。ただし、電極構造体１５２には、製造が容易であるという電極構造体２５２と比較した有利な点がある。
【００３８】
｛処理ガス供給体１６２｝
図４は、上部処理ガス供給体１１２及び下部処理ガス供給体１２２として用いられる処理ガス供給体１６２の模式図である。図４は、処理ガス供給体１６２の斜視図となっている。
【００３９】
図４に示すように、処理ガス供給体１６２は、略直方体の外形形状を有し、その内部には、処理ガスを滞留させるガス溜り１６２０と、第１の面１６２２からガス溜り１６２０へ処理ガスを導く流路１６２４と、ガス溜り１６２０から第２の面１６２６へ処理ガスを導く流路１６２８とが形成される。また、処理ガス供給体１６２の内部には、ガス溜り１６２０に接してシャワー板１６４が設置される。シャワー板１６４には、直径が０．１〜１ｍｍの貫通孔が１〜２０ｍｍ間隔で規則的に形成される。なお、シャワー板１６４に代えて、貫通孔が多数形成された圧損部材、例えば、メッシュの積層体やセラミックスの多孔質体を採用してもよい。
【００４０】
処理ガス供給体１６２は、処理ガスの供給源から供給された処理ガスに流路１６２４、ガス溜り１６２０、シャワー板１６４及び流路１６２８を順次通過させて処理ガスの流れを均一化した上でスリット形状を有する吹き出し口１６３０から処理ガスを噴出する。
【００４１】
｛処理ガスの組成｝
処理ガスは、窒素ガスを主成分とするガスであることが望ましく、窒素ガスのみからなるガス又は窒素ガス及び酸素ガスからなる混合ガスであることが望ましい。
【００４２】
｛搬送接地機構１３４｝
搬送接地機構１３４は、上部電極構造体１０８及び下部電極構造体１１８から離隔した状態でワークＷを保持し、上部電極構造体１０８及び下部電極構造体１１８との間隙１９０４のプラズマ領域１９２をワークＷに通過させるローラ１７２，１７４，１７６を備える。ローラ１７２は、間隙１９０４よりも搬送経路上流側に設置され、ローラ１７４，１７６は、間隙１９０４よりも搬送経路下流側に接地される。ワークＷがリジッドな板である場合、ワークＷはローラ１７２，１７４，１７６に架設され、ワークＷがフレキシブルなシートである場合、ワークＷはローラ１７２，１７４，１７６に巻架される。これにより、ワークＷが上部電極構造体１０８及び下部電極構造体１１８と接触しないので、ワークＷの損傷が抑制される。また、ワークＷの両面に同時にプラズマが作用するので、ワークＷの両面が同時にプラズマ処理されるとともに、貫通孔が形成されたワークＷの場合は、貫通孔の内壁面にもプラズマが作用するので、貫通孔の内壁面もプラズマ処理される。
【００４３】
ローラ１７２，１７４，１７６は、導電体で構成され、接地線１７８により接地されている。これにより、ローラ１７２，１７４，１７６の円筒面に接するワークＷも接地される。ローラ１７２，１７４，１７６の全体を導電体で構成することは必須ではなく、ワークＷが接する円筒面に接地された導電体が露出していれば足りる。なお、ローラ１７２，１７４，１７６は、プラズマ領域１９０２の外側に設置されているので、接地された導電体が円筒面に露出していてもアーク放電の原因とはならない。また、ローラ１７２，１７４，１７６の全部を接地することも必須ではなく、一部を接地すれば足りる。
【００４４】
ローラ１７２，１７４，１７６は回転軸の周りに回転する。ローラ１７２，１７４，１７６の全部又は一部の回転軸には、ローラ１７２，１７４，１７６を回動させる駆動機構が接続されている。これにより、円筒面に接するワークＷが接地された状態のまま搬送される。
【００４５】
ローラ１７２，１７４，１７６を用いない搬送接地機構を採用してもよいが、ローラ１７２，１７４，１７６を用いた搬送接地機構１３４を構成すれば、簡単な構成でワークＷが搬送及び接地される。
【００４６】
｛パルス電源１２４｝
（ａ）電源の形式；
パルス電源１２４は、アーク放電を発生させることなくストリーマ放電を発生させることができる電気パルスを第１の出力端１２６と第２の出力端１２８との間に出力するものであればどのようなものを用いてもよいが、誘導性素子に磁界の形で蓄積したエネルギーを短時間で放出する誘導エネルギー蓄積型（ＩＥＳ；Inductive Energy Storage）の電源（以下では、「ＩＥＳ電源」という）であることが望ましい。これは、ＩＥＳ電源は、容量性素子に電界の形で蓄積したエネルギーを短時間で放出する静電エネルギー蓄積型（ＣＥＳ；Capacitive Energy Storage）の電源（以下では、「ＣＥＳ電源」という）と比較して、著しく大きいエネルギーを高繰返しに投入することができるからである。典型的には、電極構造が同じならば、ＩＥＳ電源を採用した場合、プラズマを生成する反応に使われる１パルスあたりのエネルギー（以下では、「１パルスエネルギー」という）は、ＣＥＳ電源を採用した場合よりも概ね１桁大きくなる。ＩＥＳ電源とＣＥＳ電源とのこの相違は、ＩＥＳ電源が発生する電気パルスは電圧の上昇が急激であるのに対して、ＣＥＳ電源が発生する電気パルスは電圧の上昇が緩慢であることにより生じる。すなわち、ＩＥＳ電源を採用した場合、電圧が十分に上昇してから放電が始まり、１パルスエネルギーを十分に大きくすることができるのに対して、ＣＥＳ電源を採用した場合、電圧が十分に上昇しないうちに放電が始まり、１パルスエネルギーを十分に大きくすることができないことにより生じる。
【００４７】
図５〜図７は、ＩＥＳ電源が発生するパルス幅がナノ秒のオーダーの電気パルス（以下では、「ナノパルス」という）とＣＥＳ電源が発生するパルス幅がマイクロ秒のオーダーの電気パルス（以下では「マイクロパルス」という）の概略の波形を示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ、ＩＥＳ電源が発生するナノパルス及びＣＥＳ電源が発生するマイクロパルスの電圧波形、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、ＩＥＳ電源が発生するナノパルス及びＣＥＳ電源が発生するマイクロパルスの電流波形、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ、ＩＥＳ電源が発生するナノパルス及びＣＥＳ電源が発生するマイクロパルスの電圧と電流との積の波形を示す図である。
【００４８】
１パルスエネルギーは、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す電圧と電流との積を時間で積分することにより算出される。図５及び図６に示すように、電流は、電圧の上昇とほぼ同期して正方向に流れ、電圧の下降とほぼ同期して負方向に流れるので、１パルスエネルギーは、図７（ａ）及び図７（ｂ）における波形が正になる領域Ａの面積から波形が負になる領域Ｂの面積を減じた面積に比例する。
【００４９】
（ｂ）スイッチング素子；
ＩＥＳ電源としては、静電誘導型サイリスタ（以下では、「ＳＩサイリスタ」という）を誘導性素子への電流の供給を制御するスイッチング素子として用いた電源を採用することが望ましい。ＳＩサイリスタをスイッチング素子として用いることにより、立ち上がりの速い電気パルスを発生することができるので、上述のストリーマ放電を容易に発生させることができるからである。ＳＩサイリスタをスイッチング素子として用いることにより立ち上がりの速い電気パルスを発生することができるのは、ＳＩサイリスタは、ゲートが絶縁されておらずゲートから高速にキャリアを引き抜くことができるので、高速にターンオフすることができるからである。ＩＥＳ電源の動作原理等の詳細は、例えば、飯田克二、佐久間健：「ＳＩサイリスタによる極短パルス発生回路（ＩＥＳ回路）」、ＳＩデバイスシンポジウム講演論文集、Ｖｏｌ．１５，Ｐａｇｅ．４０−４５（２００２年６月１４日発行）に記載されている。
【００５０】
（ｃ）ＳＩサイリスタ３５８をスイッチング素子として用いたＩＥＳ電源１８０の回路図；
図８は、パルス電源１２４に好適に用いることができるＳＩサイリスタ１８８をスイッチング素子として用いたＩＥＳ電源１８０の回路図である。もちろん、図８に示す回路図は一例にすぎず、様々に変形することができる。
【００５１】
図８に示すように、ＩＥＳ電源１８０は、電気エネルギーを供給する直流電源１８２と直流電源１８２の放電能力を強化するキャパシタ１８４とを備える。
【００５２】
直流電源１８２の電圧は、ＩＥＳ電源１８０が発生させる電気パルスのピーク電圧より著しく低い電圧であることが許容される。例えば、後述する昇圧トランス１８６の１次側に発生させる１次側電圧Ｖ1のピーク電圧が４ｋＶに達しても、直流電源１８２の電圧は数１０〜数１００Ｖで足りる。この電圧の下限は後述するＳＩサイリスタ１８８のラッチング電圧によって決まる。ＩＥＳ電源１８０は、このような低電圧の直流電源１８２を電気エネルギー源として利用可能であるので、小型・低コストに構築可能である。
【００５３】
キャパシタ１８４は、直流電源１８２と並列に接続される。キャパシタ１８４は、直流電源１８２のインピーダンスを見かけ上低下させることにより直流電源１８２の放電能力を強化する。
【００５４】
ＩＥＳ電源１８０は、さらに、昇圧トランス１８６、ＳＩサイリスタ１８８、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)１９０、ゲート駆動回路１９２及びダイオード１９４を備える。
【００５５】
ＩＥＳ電源１８０では、直流電源１８２と、昇圧トランス１８６の１次側と、ＳＩサイリスタ１８８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間と、ＭＯＳＦＥＴ１９０のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間とが直列接続される。すなわち、昇圧トランス１８６の１次側の一端が直流電源１８２の正極に、昇圧トランス１８６の１次側の他端がＳＩサイリスタ１８８のアノードに、ＳＩサイリスタ１８８のカソード（Ｋ）がＭＯＳＦＥＴ１９０のドレイン（Ｄ）に、ＭＯＳＦＥＴ１９０のソース（Ｓ）が直流電源１８２の負極に接続される。これにより、直流電源１８２からこれらの回路素子に電流を供給可能になる。また、ＩＥＳ電源１８０では、ＳＩサイリスタ１８８のゲート（Ｇ）がダイオード１９４を介して昇圧トランス１８６の１次側の一端と並列接続される。すなわち、ＳＩサイリスタ１８８のゲート（Ｇ）がダイオード１９４のアノード（Ａ）に、ダイオード１９４のカソード（Ｋ）が昇圧トランス１８６の１次側の一端（直流電源１８２の正極）に接続される。ＦＥＴのゲート（Ｇ）・ソース（Ｓ）間には、ゲート駆動回路１９２が接続される。
【００５６】
昇圧トランス１８６は、１次側に与えられた電気パルスをさらに昇圧して２次側に出力する。昇圧トランス１８６の２次側の一端は第１の出力端１２６、他端は第２の出力端１２８になる。
【００５７】
ＳＩサイリスタ１８８は、ゲート（Ｇ）に与えられる信号に応答してターンオン及びターンオフが可能である。
【００５８】
ＭＯＳＦＥＴ１９０は、ゲート駆動回路１９２から与えられる信号に応答してドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ＭＯＳＦＥＴ１９０のオン電圧ないしはオン抵抗は低いことが望ましい。また、ＭＯＳＦＥＴ１９０の耐圧は直流電源１８２の電圧より高いことを要する。
【００５９】
ダイオード１９４は、ＳＩサイリスタ１８８のゲート（Ｇ）に正バイアスを与えた場合に流れる電流を阻止するため、すなわち、ＳＩサイリスタ１８８のゲート（Ｇ）に正バイアスを与えた場合にＳＩサイリスタ１８８が電流駆動とならないようにするために設けられる。
【００６０】
（ｄ）ＳＩサイリスタ１８８をスイッチング素子として用いたＩＥＳ電源１８０の動作の概略；
ＩＥＳ電源１８０に電気パルスを発生させる場合、まず、ゲート駆動回路１９２からＭＯＳＦＥＴ１９０のゲートにオン信号を与え、ＭＯＳＦＥＴ１９０のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間を導通状態にする。すると、ＳＩサイリスタ１８８はノーマリオン型のスイッチング素子であってＳＩサイリスタ１８８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間は導通状態となっているので、昇圧トランス１８６の１次側に電流が流れる。この状態においては、ＳＩサイリスタ１８８のゲート（Ｇ）に正バイアスが与えられるので、ＳＩサイリスタ１８８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間の導通状態は維持される。
【００６１】
続いて、ゲート駆動回路１９２からＭＯＳＦＥＴ１９０へオン信号を与えることを中止し、ＭＯＳＦＥＴ１９０のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間を非導通状態にする。すると、ＳＩサイリスタ１８８のゲート（Ｇ）からキャリアが電流駆動により高速に排出されＳＩサイリスタ１８８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間が非導通状態となるので、昇圧トランス１８６の１次側への電流の流入が高速に停止される。これにより、昇圧トランス１８６の１次側には誘導起電力が発生し、昇圧トランス１８６の２次側にも高圧が発生する。
【００６２】
｛実験｝
表１は、３個の異なる条件１〜３でワークをプラズマ処理した結果を示す一覧表である。表１の「ワークの材質」は、ワークの材質がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）及びＳＵＳ（ステンレス）のいずれであるのかをあらわす。「フローティング給電の採否」は、先述のフローティング給電を採用しているか否かをあらわす。なお、フローティング給電を採用していない条件１，２では、下部電極の側を接地している。「処理前接触角」は、プラズマ処理の前のワークの表面の水接触角、「処理後接触角」は、プラズマ処理の後のワークの表面の水接触角をあらわす。「処理後接触角」の平均値及びバラツキは、図９に示す幅３００ｍｍのワークの５個の測定点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅから得た。バラツキは、水接触角の最大値と最小値との差である。
【００６３】
【表１】
2010182553.tif 000003
【００６４】
なお、条件１〜３においては、表２に示す実験条件は共通である。
【００６５】
【表２】
2010182553.tif 000004
【００６６】
表１から明らかなように、ワークがＰＥＴである場合には、フローティング給電でなくてもワークの両面の接触角が十分に低下するが、ワークがＳＵＳである場合には、フローティング給電でない場合には、ワークの上面にのみ局部的に放電が起こり、接触角が十分に低下しない。その一方で、フローティング給電である場合には、ＰＥＴの場合と同様に十分に接触角が低下する。
【００６７】
｛その他｝
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は全ての局面において例示であって、この発明は上記の説明に限定されない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得る。
【符号の説明】
【００６８】
１０２  プラズマ処理装置
１０４  上部電極
１０６  上部誘電体バリア
１１４  下部電極
１１６  下部誘電体バリア
１２４  パルス電源
１３０  第１の配線
１３２  第２の配線
１９２  プラズマ領域
【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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