(57)【要約】  プラズマ発生体１は、貫通孔３ｈが形成された誘電体３と、誘電体３に設けられた第１電極９及び第２電極１１とを有する。第１電極９は、貫通孔３ｈの貫通方向に見て貫通孔３ｈを囲んでいる。第２電極１１は、第１電極９よりも貫通孔３ｈの貫通方向の一方側に位置する下流域部（本実施形態では第２電極１１全体）を含み、当該下流域部は、貫通孔３ｈの貫通方向に見て貫通孔３ｈを囲むとともに第１電極９よりも貫通孔３ｈの内周面からその外周側へ離間している。
2013031800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成された誘電体と、
前記誘電体に設けられ、前記貫通孔の貫通方向に見て前記貫通孔を囲む第１電極と、
前記誘電体に設けられ、前記第１電極よりも前記貫通方向の一方側に位置する下流域部を含み、当該下流域部が前記貫通方向に見て前記貫通孔を囲むとともに前記第１電極よりも前記貫通孔の内周面から離間している第２電極と、
を有する
プラズマ発生体。
【請求項２】
前記下流域部は、前記貫通方向に面する平面状に形成されているとともに前記貫通孔に対応する位置に開口が形成された層状部を含む
請求項１に記載のプラズマ発生体。
【請求項３】
前記下流域部は、前記貫通方向に配列された複数の前記層状部を含む
請求項２に記載のプラズマ発生体。
【請求項４】
前記下流域部は、前記貫通方向に延びているとともに前記貫通孔を囲む環状部を更に含む
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ発生体。
【請求項５】
前記環状部は、前記誘電体の少なくとも一部を前記貫通方向に貫通しているとともに前記貫通孔を囲むように配列されている複数のビア導体を含む
請求項４に記載のプラズマ発生体。
【請求項６】
前記下流域部は、
第１部分と、
当該第１部分よりも前記貫通方向の前記一方側に位置し、前記第１部分よりも前記貫通孔の内周面に近い第２部分と、
を有する
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ発生体。
【請求項７】
前記第１電極は、前記貫通方向に面する平面状に形成されるとともに前記貫通孔に対応する位置に開口が形成された層状部を含む
請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ発生体。
【請求項８】
前記第１電極は、前記貫通孔の内周面に設けられているとともに前記貫通孔を囲む筒状部を含む
請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズマ発生体。
【請求項９】
前記貫通方向を電界の向きとする電界を前記第２電極よりも前記貫通方向の前記一方側に形成する電界形成部材を更に有する
請求項１〜８のいずれか１項に記載のプラズマ発生体。
【請求項１０】
前記電界形成部材は、前記第２電極よりも前記貫通方向の前記一方側に位置し、閉ループを構成しない状態で直流電圧が印加される直流電極である
請求項９に記載のプラズマ発生体。
【請求項１１】
貫通孔が形成された誘電体と、
前記誘電体に設けられ、前記貫通孔の貫通方向に見て前記貫通孔を囲む第１電極と、
前記誘電体に設けられ、前記第１電極よりも前記貫通方向の一方側に位置する下流域部を含み、当該下流域部が前記貫通方向に見て前記貫通孔を囲むとともに前記第１電極よりも前記貫通孔の内周面からその外周側へ離間している第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電源装置と、
を有するプラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ発生体及びプラズマ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ発生体は、有害ガス等のガスの改質、半導体ウェハ等の加工、光源等の種々の用途に利用されている。【０００３】
特許文献１では、貫通孔が形成された誘電体と、当該誘電体に埋設され、貫通孔を挟んで対向する１対の電極とを有するプラズマ発生体が開示されている。当該プラズマ発生体では、１対の電極間に電圧が印加されることにより、貫通孔においてプラズマが発生する。【０００４】
また、特許文献２では、平板状の誘電体と、当該誘電体の主面に設けられた１対の電極とを有するイオン風発生体（プラズマ発生体）が開示されている。このイオン風発生体では、１対の電極間に電圧が印加されることにより、誘電体の主面においてプラズマが発生し、ひいては当該主面に沿って流れるイオン風が発生する。【０００５】
なお、特許文献１のプラズマ発生体は、貫通孔を挟んで１対の電極が対向していることから、貫通孔内にイオン風を生じさせる機能は有していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１７５３２号公報
【特許文献２】特開２００８−２９０７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プラズマの用途の一例として、プラズマによるガスの改質に着目してみる。【０００８】
この場合、特許文献１のプラズマ発生体においては、ガスとプラズマとの衝突を増大させてプラズマ処理の効率を向上させるために貫通孔を細くすることが考えられる。しかし、貫通孔を細くすると、圧力損失が大きくなり、却ってプラズマ処理の効率が低下するおそれがある。【０００９】
また、特許文献２のイオン風発生体は、上述のように、ガスに対してプラズマ処理を行うことを目的としたものではないが、仮に誘電体の周囲にガスが供給されたとしても、誘電体の主面近傍のガスしか改質できないことから、ガスの改質に利用できるものではない。【００１０】
このように、特許文献１又は２のプラズマ発生体は、ガスの改質を効率的に行うことに適していない。なお、ガスの改質に着目したが、他の用途に関しても、特許文献１又は２の技術は、必ずしもプラズマを効率的に発生・活用できる構造とは限らず、新たな構造のプラズマ発生体が提供されることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係るプラズマ発生体は、貫通孔が形成された誘電体と、前記誘電体に設けられ、前記貫通孔の貫通方向に見て前記貫通孔を囲む第１電極と、前記誘電体に設けられ、前記第１電極よりも前記貫通方向の一方側に位置する下流域部を含み、当該下流域部が前記貫通方向に見て前記貫通孔を囲むとともに前記第１電極よりも前記貫通孔の内周面からその外周側へ離間している第２電極と、を有する。【００１２】
本発明の一態様に係るプラズマ発生装置は、貫通孔が形成された誘電体と、前記誘電体に設けられ、前記貫通孔の貫通方向に見て前記貫通孔を囲む第１電極と、前記誘電体に設けられ、前記第１電極よりも前記貫通方向の一方側に位置する下流域部を含み、当該下流域部が前記貫通方向に見て前記貫通孔を囲むとともに前記第１電極よりも前記貫通孔の内周面からその外周側へ離間している第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電源装置と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、プラズマの効率的な発生・活用が期待される。一例として、ガスのプラズマ処理を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るプラズマ発生体の外観を示す斜視概略図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面概略図。
【図２】図１のプラズマ発生体の分解斜視図。
【図３】図１の領域IIIの拡大図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ発生体を示す断面図。
【図５】図５（ａ）は第３の実施形態に係るプラズマ発生体を示す断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のVｂ−Vｂ線における断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るプラズマ発生体を示す断面図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係るプラズマ発生体を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施形態に係るプラズマ発生体及びプラズマ発生装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
【００１６】
互いに同一又は類似する構成については、例えば、「絶縁層７Ａ」、「絶縁層７Ｂ」のように、符号に大文字のアルファベットを付加して表わすことがあり、また、大文字のアルファベットを省略して、単に「絶縁層７」といい、これらを区別しないことがある。
【００１７】
第２の実施形態以降において、既に説明された実施形態と共通又は類似する構成について、既に説明された実施形態と共通の符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るプラズマ発生体１の外観を示す斜視概略図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面概略図である。
【００１９】
プラズマ発生体１は、概ね平板状に形成された誘電体３を有している。誘電体３には、その厚み方向に貫通する複数の貫通孔３ｈが形成されている。誘電体３及び貫通孔３ｈの平面形状は適宜に設定されてよいが、図１では、円形の場合を例示している。複数の貫通孔３ｈは、例えば、互いに同一の形状及び大きさに形成され、概ね均等に誘電体３に分布している。
【００２０】
図２は、プラズマ発生体１の分解斜視図である。
【００２１】
プラズマ発生体１は、誘電体３を構成する複数の絶縁層７と、絶縁層７間に配置される第１電極９及び第２電極１１とを有している。なお、プラズマ発生体１は、この他、第１電極９又は第２電極１１と誘電体３外部とを接続する配線等を有しているが、図示は省略する。また、以下では、第１電極９及び第２電極１１を第１層状部１３及び第２層状部１５ということがある。
【００２２】
プラズマ発生体１と、第１電極９及び第２電極１１に電圧を印加する電源装置５３とを含んでプラズマ発生装置５１が構成されている。なお、プラズマ発生装置５１は、この他、電源装置５３を制御する制御装置等を有していてもよい。
【００２３】
各絶縁層７は、例えば、厚さが一定の平板状（基板状）に形成されている。その外形（外縁）は、例えば、絶縁層７間で互いに概ね同一の形状及び大きさである。そして、複数の絶縁層７が積層されることにより誘電体３が構成されている。複数の絶縁層７の数及び各絶縁層７の厚みは、第１電極９及び第２電極１１の配置位置等に応じて適宜に設定されてよい。
【００２４】
各絶縁層７には、複数の貫通孔７ｈが形成されている。複数の絶縁層７が積層され、複数の貫通孔７ｈが重なることにより、誘電体３の貫通孔３ｈが構成される。
【００２５】
絶縁層７は、無機絶縁物により形成されてもよいし、有機絶縁物により形成されてもよい。無機絶縁物としては、例えば、セラミック、ガラスが挙げられる。セラミックとしては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、ガラスセラミック焼結体（ガラスセラミックス）、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、コーディライト焼結体、炭化珪素質焼結体が挙げられる。有機絶縁物としては、例えば、ポリイミド、エポキシ、ゴムが挙げられる。複数の絶縁層７は、基本的には互いに同一の材料により形成されるが、互いに異なる材料により形成されてもよい。
【００２６】
第１電極９及び第２電極１１それぞれは、例えば、厚さが一定の平板状（層状）に形成されている。その外形（外縁）は、例えば、絶縁層７の外形と概ね相似形とされ、また、絶縁層７の外形よりも若干小さく形成されている。第１電極９及び第２電極１１は、複数の絶縁層７間に配置されることにより、誘電体３に埋設されている。そして、第１電極９及び第２電極１１は、貫通孔３ｈの貫通方向において絶縁層７（誘電体３）により互いに隔てられつつ互いに対向している。
【００２７】
第１電極９には、複数の貫通孔３ｈに対応する位置に複数の第１開口１３ｈが形成されている。複数の第１開口１３ｈは、例えば、互いに同一の形状及び大きさに形成されている。同様に、第２電極１１には、複数の貫通孔３ｈに対応する位置に複数の第２開口１５ｈが形成されている。複数の第２開口１５ｈは、例えば、互いに同一の形状及び大きさに形成されている。第１開口１３ｈ及び第２開口１５ｈが形成されていることにより、貫通孔３ｈは、第１電極９及び第２電極１１に妨げられることなく誘電体３を貫通している。
【００２８】
第１電極９及び第２電極１１は、金属等の導電性材料により形成されている。金属としては、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、金、パラジウム、白金、ニッケル、コバルトまたはこれらを主成分とする合金が挙げられる。
【００２９】
電源装置５３は、交流電圧を第１電極９及び第２電極１１に印加する。電源装置５３により印加される交流電圧は、正弦波等により表わされる、電位が連続的に変化するものであってもよいし、パルス状の、電位の変化が不連続なものであってもよい。また、交流電圧は、第１電極９及び第２電極１１の双方において基準電位に対して電位が変動するものであってもよいし、第１電極９及び第２電極１１の一方が基準電位に接続され、他方においてのみ電位が基準電位に対して変動するものであってもよい。電位の変動は、基準電位に対して正及び負の双方に変動するものであってもよいし、基準電位に対して正及び負の一方のみに変動するものであってもよい。
【００３０】
なお、誘電体３、第１電極９及び第２電極１１の各部寸法、並びに、交流電圧の大きさ及び周波数は、プラズマ発生装置５１（プラズマ発生体１）が適用される技術分野、要求されるプラズマ量等の種々の事情に応じて適宜に設定されてよい。なお、一例として、貫通孔３ｈの直径は１〜２ｍｍである。
【００３１】
図３は、図１（ｂ）の領域IIIの拡大図である。ただし、理解を容易にするために奥行きも示している。
【００３２】
絶縁層７Ａ、絶縁層７Ｂ及び絶縁層７Ｃの貫通孔７ｈは、例えば、互いに同一の形状及び大きさに形成されている。従って、誘電体３の貫通孔３ｈは、その貫通方向において径が一定である。
【００３３】
また、第１電極９の第１開口１３ｈは、貫通孔３ｈと同一の形状及び大きさに形成されている。従って、第１電極９は、第１開口１３ｈの縁部において貫通孔３ｈ内に露出している。
【００３４】
一方、第２電極１１の第２開口１５ｈは、貫通孔３ｈ及び第１開口１３ｈよりも大きく形成されている。従って、第２開口１５ｈの縁部は、誘電体３内に埋設されているとともに、第１開口１３ｈの縁部よりも貫通孔３ｈの内周面離間している。詳細には、第２開口１５ｈの縁部は、貫通孔３ｈの内周面から外周側へ離間している。
【００３５】
プラズマ発生体１の製造方法は、誘電体３がセラミック焼結体により構成される場合を例にとると、以下のとおりである。
【００３６】
まず、絶縁層７となるセラミックグリーンシートを用意する。セラミックグリーンシートは、例えば、スラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形することによって形成される。スラリーは、原料粉末に適当な有機溶剤及び溶媒を添加混合して作製される。原料粉末は、アルミナセラミックを例にとると、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）及びマグネシア（ＭｇＯ）等である。
【００３７】
次に、セラミックグリーンシートに貫通孔７ｈをパンチング若しくはレーザ加工等により形成する。また、セラミックグリーンシートに第１電極９及び第２電極１１となる導電ペーストを設ける。具体的には、絶縁層７Ａとなるセラミックグリーンシートの絶縁層７Ｂ側の面若しくは絶縁層７Ｂとなるセラミックグリーンシートの絶縁層７Ａ側の面に第１電極９となる導電ペーストを設ける。また、絶縁層７Ｂとなるセラミックグリーンシートの絶縁層７Ｃ側の面若しくは絶縁層７Ｃとなるセラミックグリーンシートの絶縁層７Ｂ側の面に第２電極１１となる導電ペーストを設ける。
【００３８】
導電ペーストは、例えば、タングステン、モリブデン、銅または銀等の金属粉末に有機溶剤及び有機バインダを添加し混合することによって作製される。導電ペーストは、必要に応じて分散剤や可塑剤などが添加されていてもよい。混合は、例えば、ボールミル、三本ロールミル、またはプラネタリーミキサー等の混練手段により行われる。また、導電ペーストは、例えば、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いてセラミックグリーンシートに印刷塗布される。
【００３９】
そして、絶縁層７Ａ〜絶縁層７Ｃとなる複数のセラミックグリーンシートを積層し、導電ペースト及びセラミックグリーンシートを同時焼成する。これにより、第１電極９及び第２電極１１が埋設されるとともに貫通孔３ｈが形成された誘電体３、すなわち、プラズマ発生体１が形成される。
【００４０】
以下では、プラズマ発生体１の作用を説明する。
【００４１】
プラズマ発生体１は、処理対象のガス（若しくは当該ガスが導入される前は空気等）が貫通孔３ｈに充満している状態で使用される。なお、処理対象のガスは、例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）、フロン、ＣＯ２、揮発性有機溶剤（ＶＯＣ）、又は、これらを含む空気である。自動車の排ガスは、窒素酸化物（ＮＯｘ）を含むガスとしてよく知られている。
【００４２】
第１電極９及び第２電極１１に電圧が印加されると、誘電体３の貫通孔３ｈには電界が形成される。そして、貫通孔３ｈ内の電界の強度が所定の放電開始電界強度を超えると誘電体バリア放電が開始され、プラズマが発生する。
【００４３】
発生したプラズマは、例えば、処理対象のガスに触れることによってガスの化学反応を促進し、ガスを改質することが可能である。
【００４４】
また、プラズマ中の電子又はイオンは、第１電極９及び第２電極１１により形成された電界により移動する。また、中性分子も電子又はイオンに随伴して移動する。これにより、貫通孔３ｈ内をその貫通方向に流れるイオン風が誘起される。より具体的には、第１電極９が露出し、第２電極１１が誘電体内に埋設されていることから、第１電極９から第２電極１１側に誘電体バリア放電が生じ、矢印ｙ１で示すように、第１電極９側から第２電極１１側へ流れるイオン風が生じる。
【００４５】
以上のとおり、本実施形態では、プラズマ発生体１は、貫通孔３ｈが形成された誘電体３と、誘電体３に設けられた第１電極９及び第２電極１１とを有する。第１電極９は、貫通孔３ｈの貫通方向に見て貫通孔３ｈを囲んでいる。第２電極１１は、第１電極９よりも貫通孔３ｈの貫通方向の一方側に位置する下流域部（本実施形態では第２電極１１全体）を含み、当該下流域部は、貫通孔３ｈの貫通方向に見て貫通孔３ｈを囲むとともに第１電極９よりも貫通孔３ｈの内周面からその外周側へ離間している。
【００４６】
従って、貫通孔３ｈを囲む第１電極９及び第２電極１１によって貫通孔３ｈの全周に亘ってプラズマが発生するとともに、そのプラズマは貫通孔３ｈの内周面によって貫通孔３ｈの径方向への拡散が規制されているから、貫通孔３ｈに供給されたガスの、プラズマに対する接触を増加させ、効率的にガスに対するプラズマ処理を行うことができる。ガスとプラズマとの接触を増加させるためには、貫通孔３ｈの径を小さくすることが好ましい。ただし、この場合、ガスが貫通孔３ｈを流れる際の圧力損失は大きくなる。しかし、プラズマ発生体１では、当該圧力損失をイオン風によって補償することができるから、貫通孔３ｈの径をより小さくし、より効率的なプラズマ処理を行うことができる。さらに、ガスに対する処理を行うための構成もイオン風を誘起する構成も共通化されていることから、部材点数の増加等も生じない。
【００４７】
下流域部（本実施形態では第２電極１１の全体）は、貫通孔３ｈの貫通方向に面する平面状に形成されるとともに貫通孔３ｈに対応する位置に第２開口１５ｈが形成された第２層状部１５（本実施形態では第２電極１１の全体）を含む。
【００４８】
従って、例えば、誘電体３及び第２層状部１５は、多層基板の構成と同様とされることが可能であり、多層基板の製造設備を利用したり、多層基板の材料若しくは製造方法等に係るノウハウを利用することができる。その結果、コストを抑制しつつ好適なプラズマ発生体１を作製することができる。
【００４９】
同様に、第１電極９は、貫通孔３ｈの貫通方向に面する平面状に形成されるとともに貫通孔３ｈに対応する位置に第１開口１３ｈが形成された第１層状部１３（本実施形態では第１電極９の全体）を含むから、コストを抑制しつつ好適なプラズマ発生体１を作製することができる。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態に係るプラズマ発生体２０１を示す、図３に相当する断面図である。
【００５１】
なお、以下の実施形態において、誘電体に関して、第１電極及び第２電極の構成に応じて絶縁層７の厚さ及び枚数等が変化しても、第１の実施形態と同様に、誘電体３の符号を用いるものとする。また、絶縁層７の付加符号Ａ、Ｂ等は、各実施形態において絶縁層７同士を区別するためのものであり、複数の実施形態間において共通の構成を意味するわけではないものとする。
【００５２】
プラズマ発生体２０１の第１電極２０９は、第１の実施形態と同様の第１層状部１３と、貫通孔３ｈの内周面に設けられた筒状部１７とを有している。
【００５３】
筒状部１７は、例えば、概ね一定の厚さの導電層が貫通孔３ｈの全周に亘って設けられて構成された筒状である。筒状部１７は、その外周面が第１層状部１３と接続されており、第１層状部１３を介して電源装置５３と接続されている。また、筒状部１７は、例えば、第１層状部１３と同様の材料から形成されている。
【００５４】
筒状部１７は、例えば、絶縁層７Ａ及び絶縁層７Ｂになる積層後のセラミックグリーンシートの貫通孔７ｈの内周面に導電ペーストが塗布され、当該導電ペーストがセラミックグリーンシートと同時焼成されることによって形成される。
【００５５】
また、プラズマ発生体２０１の第２電極２１１は、第１の実施形態と同様の第２層状部１５を複数含んでいる。複数の第２層状部１５は、貫通孔３ｈの貫通方向において配列され、絶縁層７を挟んで互いに対向している。
【００５６】
複数の第２層状部１５は、貫通孔３ｈの貫通方向において第１電極２０９から離れるほど、第２開口１５ｈの径が相対的に小さくなっている。換言すれば、複数の第２層状部１５は、貫通孔３ｈの貫通方向において第１電極２０９から離れるほど、貫通孔３ｈの内周面に近づいている。従って、複数の第２層状部１５と第１電極２０９との距離Ｄｓ（最短距離）は、複数の第２開口１５ｈの径が互いに同一とされた場合に比較して、その差が縮小されている。好適には、複数の第２層状部１５と第１電極２０９との距離Ｄｓは、互いに同一である。
【００５７】
また、複数の第２層状部１５は、例えば、誘電体３に形成された不図示のビア導体及び／又は誘電体３外部の不図示の配線等により、電源装置５３に対して直列又は並列に接続されている。なお、図４では、並列に接続されている場合を例示している。
【００５８】
以上の第２の実施形態では、プラズマ発生体２０１は、貫通孔３ｈが形成された誘電体３と、誘電体３に設けられた第１電極２０９及び第２電極２１１とを有する。第１電極２０９は、貫通孔３ｈの貫通方向に見て貫通孔３ｈを囲んでいる。第２電極２１１は、第１電極２０９よりも貫通孔３ｈの貫通方向の一方側に位置する下流域部（本実施形態では第２電極２１１の全体）を含み、当該下流域部が貫通孔３ｈの貫通方向に見て貫通孔３ｈを囲むとともに第１電極２０９よりも貫通孔３ｈの内周面からその外周側へ離間している。
【００５９】
従って、第１の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、貫通孔３ｈ内において万遍なくガスをプラズマに触れさせるとともに、圧力損失をイオン風によって補償し、効率的にガスに対するプラズマ処理を行うことができる。
【００６０】
また、プラズマ発生体２０１では、下流域部（本実施形態では第２電極２１１の全体）は、貫通孔３ｈの貫通方向に配列された複数の第２層状部１５（本実施形態では第２電極２１１の全体）を含む。
【００６１】
ここで、イオン風は、下流域部のイオン風の流れ方向における長さが大きいほど、その風量及び／又は風速が大きくなる。従って、複数の第２層状部１５が配列されることによってイオン風の風量及び／又は風速が大きくなり、より効率的及び／又は高速にプラズマ処理を行うことができる。
【００６２】
また、プラズマ発生体２０１では、下流域部（本実施形態では第２電極２１１の全体）は、第１部分（第２層状部１５Ａ）と、第１部分よりも貫通孔３ｈの貫通方向において下流側に位置し、第１部分よりも貫通孔３ｈの内周面に近い第２部分（第２層状部１５Ｂ）と、を有する。
【００６３】
ここで、貫通孔３ｈの内周面の第２電極２１１と重なる領域においては、第１電極２０９（の下流側縁部）と、第２電極２１１との距離Ｄｓが短い位置ほど、発生するイオン風の風量及び／又は風速が大きい。その一方で、距離Ｄｓが短すぎると、誘電体３において絶縁破壊が生じる。従って、下流側の第２層状部１５Ｂほど貫通孔３ｈに近づき、複数の第２層状部１５における距離Ｄｓのばらつきが抑えられることにより、誘電体３における絶縁破壊を抑制しつつ、イオン風全体としての風量及び／又は風速を大きくすることができる。
【００６４】
また、プラズマ発生体２０１では、第１電極２０９は、貫通孔３ｈの内周面に設けられ、貫通孔３ｈを囲む筒状部１７を含んでいる。
【００６５】
従って、確実に第１電極２０９を貫通孔３ｈ内に露出させることができる。すなわち、第１電極が第１層状部１３のみであると、第１層状部１３の縁部の一部が製造誤差等によって誘電体３に覆われてしまい、放電が好適に行われないおそれがあるが、プラズマ発生体２０１ではそのような不都合が生じない。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
図５（ａ）は、第３の実施形態に係るプラズマ発生体３０１を示す、図３に相当する断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のVｂ−Vｂ線における断面図である。
【００６７】
プラズマ発生体３０１の第１電極３０９は、第２の実施形態と同様の筒状部１７からなる。換言すれば、第１電極３０９は、第１層状部１３を有していない。第１電極３０９は、例えば、誘電体３の主面若しくは内部に形成された不図示の配線及び／又は誘電体３外部の不図示の配線を介して電源装置５３に接続されている。
【００６８】
また、プラズマ発生体３０１の第２電極３１１は、第１の実施形態と同様の第２層状部１５と、絶縁層７（誘電体３の少なくとも一部）を貫通する複数のビア導体１９とを有している。
【００６９】
ビア導体１９は、複数の絶縁層７のうち、適宜な数の絶縁層７に設けられてよく、図５では、絶縁層７Ｂ及び７Ｃに設けられている。そして、ビア導体１９は、貫通孔３ｈを囲むように配列されており、環状部２１を構成している。なお、環状部２１は、各絶縁層７毎に定義されてもよいし、ビア導体１９が設けられた複数の絶縁層７全体において定義されてもよい。
【００７０】
ビア導体１９は、絶縁層７の主面に露出する端部が第２層状部１５と接続されており、第２層状部１５を介して電源装置５３に接続されている。なお、ビア導体１９は、誘電体３の主面に形成された不図示の配線及び／又は誘電体３外部の不図示の配線を介して電源装置５３に接続されていてもよい。
【００７１】
ビア導体１９は、例えば、絶縁層７Ｂ及び絶縁層７Ｃとなるセラミックグリーンシートにパンチングやレーザ加工等によりビアが形成され、当該ビアに導電ペーストが充填され、セラミックグリーンシート及び導電ペーストが同時焼成されることによって形成される。
【００７２】
以上の第３の実施形態では、プラズマ発生体３０１は、貫通孔３ｈが形成された誘電体３と、誘電体３に設けられた第１電極３０９及び第２電極３１１とを有する。第１電極３０９は、貫通孔３ｈの貫通方向に見て貫通孔３ｈを囲んでいる。第２電極３１１は、第１電極３０９よりも貫通孔３ｈの貫通方向の一方側に位置する下流域部（本実施形態では第２電極３１１の全体）を含み、当該下流域部が貫通孔３ｈの貫通方向に見て貫通孔３ｈを囲むとともに第１電極３０９よりも貫通孔３ｈの内周面からその外周側へ離間している。
【００７３】
従って、第１の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、貫通孔３ｈ内において万遍なくガスをプラズマに触れさせるとともに、圧力損失をイオン風によって補償し、効率的にガスに対するプラズマ処理を行うことができる。
【００７４】
また、プラズマ発生体２０１では、下流域部（第２電極３１１）は、貫通孔３ｈの貫通方向に延びるとともに貫通孔３ｈを囲む環状部２１を含む。
【００７５】
従って、第２の実施形態と同様に、貫通孔３ｈの貫通方向において第２電極３１１を大きくし、イオン風の風量及び／又は風速を大きくすることができる。なお、ここで、貫通方向に延びるとは、貫通孔３ｈからの放射方向（半径方向）における導体の厚みよりも貫通孔３ｈの貫通方向における導体の長さが大きいことをいうものとする。
【００７６】
また、プラズマ発生体２０１では、環状部２１は、誘電体３の少なくとも一部を貫通方向に貫通する複数のビア導体１９が貫通孔３ｈを囲むように配列されて構成されている。
【００７７】
従って、第２層状部１５と同様に、多層基板の製造設備やノウハウを利用して環状部２１を構成することができ、コストを抑えつつ好適なプラズマ発生体３０１を作製することができる。
【００７８】
＜第４の実施形態＞
図６は、第４の実施形態に係るプラズマ発生体４０１を示す、図３に相当する断面図である。
【００７９】
プラズマ発生体４０１の第１電極４０９は、誘電体３の主面に形成された第１層状部１３からなる。第１電極４０９は、例えば、誘電体３の主面若しくは内部に形成された不図示の配線及び／又は誘電体３外部の不図示の配線を介して電源装置５３に接続されている。
【００８０】
また、プラズマ発生体３０１の第２電極４１１は、第３の実施形態（図５）と同様に、第２層状部１５と、ビア導体１９とを有している。ただし、これらは複数組設けられており、且つ、第２の実施形態（図４）と同様に、第１電極４０９から貫通孔３ｈの貫通方向において離れるほど、貫通孔３ｈの内周面に近づくように構成されている。
【００８１】
以上の第４の実施形態では、プラズマ発生体４０１は、貫通孔３ｈが形成された誘電体３と、誘電体３に設けられた第１電極４０９及び第２電極４１１とを有する。第１電極４０９は、貫通孔３ｈの貫通方向に見て貫通孔３ｈを囲んでいる。第２電極４１１は、第１電極４０９よりも貫通孔３ｈの貫通方向の一方側に位置する下流域部（本実施形態では第２電極４１１の全体）を含み、当該下流域部が貫通孔３ｈの貫通方向に見て貫通孔３ｈを囲むとともに第１電極４０９よりも貫通孔３ｈの内周面からその外周側へ離間している。
【００８２】
従って、第１の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、貫通孔３ｈ内において万遍なくガスをプラズマに触れさせるとともに、圧力損失をイオン風によって補償し、効率的にガスに対するプラズマ処理を行うことができる。さらに、第２及び第３の実施形態の特徴を備えることにより、イオン風の風量及び／又は風速をより大きくすることができる。
【００８３】
＜第５の実施形態＞
図７は、第５の実施形態に係るプラズマ発生体５０１を示す、図３に相当する断面図である。
【００８４】
プラズマ発生体５０１の第１電極５０９は、第３の実施形態（図５）の第１電極３０９と第４の実施形態（図６）の第１電極４０９とを組み合わせたものである。
【００８５】
また、プラズマ発生体５０１は、第２電極１１よりも下流側において直流電圧が印加される直流電極２３を有している。直流電極２３は、例えば、誘電体５０３の主面に形成された層状部によって構成されている。なお、直流電極２３は、当該層状部に代えて若しくは加えて、筒状部１７と同様に貫通孔３ｈの内周面に形成される導体層及び／又は誘電体３内に埋設された第２層状部１５と同様の層状部を含んで構成されていてもよい。
【００８６】
直流電極２３は、誘電体３の内部、主面若しくは外部に形成された不図示の配線を介して直流電源装置５５に接続されている。直流電源装置５５は、閉ループを構成しない状態で直流電圧を直流電極２３に印加する。すなわち、直流電極２３には、直流電源装置５５の正の端子若しくは負の端子のみが接続されており、直流電源装置５５からの電流が流れる閉ループは構成されていない。
【００８７】
直流電源装置５５により直流電極２３に直流電圧が印加されると、直流電極２３の周囲には電界が形成される。換言すれば、第１電極９及び第２電極１１により誘起されたイオン風の下流域には電界が形成される。
【００８８】
従って、イオン風に含まれる電子又はイオンを直流電極２３側に引き寄せることにより、イオン風を加速することができる。例えば、直流電極２３に正の電位が付与されれば、負の電荷が直流電極２３に引き寄せられることになり、イオン風を加速することができ、直流電極２３に負の電位が付与されれば、正の電荷が直流電極２３に引き寄せられることになり、イオン風を加速することができる。しかも、直流電極２３は、閉ループを構成していないことから、消費電力は極めて低い。
【００８９】
また、プラズマ発生体５０１の誘電体５０３には、貫通孔３ｈの内周面において、第１電極５０９と第２電極１１との間に凹部５０３ｒが形成されている。凹部５０３ｒは、例えば、複数の絶縁層７のうち一部の絶縁層７（７Ｃ）の貫通孔７ｈが他の絶縁層７の貫通孔７ｈよりも径が大きいことによって形成されている。
【００９０】
第１電極５０９及び第２電極１１に電圧が印加されると、凹部５０３ｒにおいて電界集中が生じる。従って、貫通孔３ｈ内における電界の強度が放電開始電界強度を超えやすくなる。その結果、比較的低い電圧でもプラズマを発生させることができるようになり、消費電力を抑制することができる。
【００９１】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００９２】
第１〜第５の実施形態は適宜に組み合わされてよい。例えば、第１の実施形態の第１電極は、第２〜第４の実施形態の第２電極と組み合わされてもよいし、第１の実施形態の第２電極は、第２〜第４の実施形態の第１電極と組み合わされてもよい。第２の実施形態（図４）の第１電極は、第３〜第４の実施形態の第２電極と組み合わされてもよいし、第２の実施形態の第２電極は、第３〜第５の実施形態の第１電極と組み合わされてもよい。第３の実施形態（図５）の第１電極は、第４の実施形態の第２電極と組み合わされてもよいし、第３の実施形態の第２電極は、第４又は第５の実施形態の第１電極と組み合わされてもよい。第４の実施形態（図６）の第２電極は、第５の実施形態の第１電極と組み合わされてもよい。第５の実施形態（図７）の直流電極及び／又は凹部は、第１〜第４の実施形態若しくはこれらを適宜に組み合わせたものにおいて設けられてもよい。
【００９３】
誘電体は、貫通孔が形成されていればよく、外形が円盤状のものに限定されない。例えば、誘電体は、矩形の平板状のものであってもよいし、直方体状のものであってもよいし、円柱状のものであってもよい。また、誘電体の貫通孔は、複数設けられなくてもよく、１つであってもよい。
【００９４】
貫通孔は、その貫通方向の位置に対して直径が変化してもよい。この場合において、直径の変化は連続的であってもよいし、間欠的であってもよい（貫通孔の内周面に段差が形成されてもよい。）。貫通孔の内周面に段差が形成される場合、その段差において電極の層状部を露出させてもよい。
【００９５】
誘電体は、セラミック多層基板からなるものに限定されない。例えば、誘電体は、一のセラミックグリーンシートから形成されるものであってもよいし、金型内に絶縁材料が充填されて形成されるものであってもよい。
【００９６】
第１電極及び第２電極は、貫通方向に見て貫通孔を囲む形状であればよく、実施形態に例示したものに限定されない。例えば、第２電極は、ビア導体のみからなる（層状部を含まない）ものであってもよい。
【００９７】
第１電極は、貫通孔内に露出していなくてもよい。例えば、層状部からなる第１電極の貫通孔側の縁部（第１の実施形態参照）、若しくは、第１電極の筒状部（第２の実施形態参照）は、セラミックによってコーティングされていてもよい。この場合であっても、第２電極が第１電極よりも貫通孔の内周面から外周側へ離間していることにより（第１電極よりも深く埋設されていることにより）、第１電極から第２電極側へ誘電体バリア放電を生じさせて第１電極側から第２電極側へのイオン風を発生させることができる。
【００９８】
第２電極は、その全体が第１電極に対して貫通孔の貫通方向の一方側に位置している必要はない。すなわち、貫通方向に直交する方向に見て、第２電極の上流側の一部は、第１電極の全部若しくは下流側の一部と重複していてもよい。例えば、第３の実施形態（図５）において、筒状部１７の下流側の一部とビア導体１９の上流側の一部とは貫通方向の位置が重複していてもよい。
【００９９】
本発明のプラズマ発生体及びプラズマ発生装置の用途は、ガスの改質に限定されるものではない。例えば、実施形態に例示したように、誘電体に複数の貫通孔が分布している場合においては、誘電体の体積に対してプラズマが発生する面の面積が多く、且つ、イオン風によってプラズマが貫通孔から送出されるから、本発明のプラズマ発生体は、半導体ウェハの加工等において、小型且つ効率的にプラズマを供給可能なプラズマ供給装置を構成し得る。
【符号の説明】
【０１００】
１…プラズマ発生体、３…誘電体、３ｈ…貫通孔、９…第１電極、１１…第２電極（下流域部）。
【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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【国際調査報告】
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