(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側が吹き出し口として開放された反応容器と一対のプラズマ生成用電極とを具備して構成され、反応容器にプラズマ生成用ガスを導入すると共にプラズマ生成用電極の間に交流電界を印加することにより、大気圧近傍の圧力下で反応容器内にプラズマを生成し、反応容器の吹き出し口からジェット状のプラズマを吹き出すプラズマ処理装置において、パルス電圧を発生させるための高電圧パルス発生装置と、このパルス電圧を反応容器に導入されたプラズマ生成用ガスに印加して反応容器内にプラズマを点灯させるための点灯用電極とを備え、反応容器の上部に反応容器よりも厚い箱状のガス導入部を形成し、ガス導入部の下部を下側ほど厚みが小さくなる絞り部として形成し、絞り部に上記点灯用電極を差し込んで配置することによって、上記プラズマ生成用電極の間への交流電界の印加により放電が発生する放電部分の上流側に上記点灯用電極を設けて成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
パルス電圧が、プラズマ生成時に一対のプラズマ生成用電極の間に印加する電圧の３倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置において、高電圧パルス発生装置で発生させたパルス電圧を反応容器に導入されたプラズマ生成用ガスに印加して反応容器内にプラズマを点灯させることを特徴とするプラズマ点灯方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物の表面に存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、製膜、表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズマを発生させるためのプラズマ処理装置、及びこれを用いたプラズマ点灯方法に関するものであり、特に、精密な接合が要求される電子部品の表面のクリーニングに好適に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、大気圧下でプラズマ処理を行うことが試みられている。例えば、特開平２−１５１７１号公報や特開平３−２４１７３９号公報や特開平１−３０６５６９号公報には、反応容器内の放電空間に一対の電極を配置すると共に電極の間に誘電体を設け、放電空間をＨｅ（ヘリウム）やＡｒ（アルゴン）などの希ガスを主成分とするプラズマ生成用ガスで充満し、反応容器に被処理物を入れると共に電極の間に交流電界を印加するようにしたプラズマ処理方法が開示されており、誘電体が配置された電極の間に交流電界を印加することにより安定的にグロー放電を発生させ、このグロー放電によりプラズマ生成用ガスを励起して反応容器内にプラズマを生成し、このプラズマにより被処理物の処理を行うようにしたものである。
【０００３】
また、被処理物の特定の部分のみにプラズマ処理を行うために、特開平４−３５８０７６号公報、特開平３−２１９０８２号公報、特開平４−２１２２５３号公報、特開平６−１０８２５７号公報、特願平１０−３４４７３５号の願書に最初に添付した明細書及び図面などに開示されているような、大気圧下でグロー放電によりプラズマ（特にプラズマの活性種）を被処理物にジェット状に吹き出してプラズマ処理することが行われている。このようなプラズマ処理装置としては、例えば、図８に示すようなものが例示することができる。２は円筒状の反応容器であって、反応容器２の上端はガス導入口１０として開口されていると共に反応容器２の下端は吹き出し口１として開口されている。また、反応容器２の外周に上下一対のプラズマ生成用電極３、４が設けられている。一方のプラズマ生成用電極３には高周波を発生する電源１１がインピーダンス整合器１２を介して接続されている。また、他方のプラズマ生成用電極４は接地されている。インピーダンス整合器１２は、反応容器２内においてプラズマ生成用電極３、４の間に形成されるプラズマ発生部１３と電源１１の間のインピーダンス整合を得るためのものであって、可変コンデンサ１４とインダクタ（図示省略）を内蔵しているものである。
【０００４】
そして、ガス導入口１０から反応容器２内にプラズマ生成用ガスを導入すると共にプラズマ生成用電極３、４の間に電源１１で発生した交流電界を印加することによって、プラズマ生成用電極３、４により形成されるプラズマ発生部１３にプラズマを点灯させて放電を開始させ、この後、プラズマ発生部１３に交流電界を印加し続けることによってプラズマ発生部１３でプラズマを連続的に生成し、このプラズマをプラズマ発生部１３から流下させて反応容器２の吹き出し口１から吹き出すようにするのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなプラズマ処理装置においては、大気圧近傍の圧力条件下での放電であるため、プラズマを点灯させて放電を開始させるには１ｋＶ以上もの高電圧をプラズマ生成用電極３に印加しなければならない。また、プラズマ生成用電極３、４の間に印加する交流電界の周波数も１３．６５ＭＨｚに代表されるような高周波であるため、電源１１とプラズマ発生部１３との間のインピーダンス整合が必要である。
【０００６】
従って、プラズマを確実に点灯させてプラズマ処理装置を始動させるために、高電圧をプラズマ生成用電極３に印加すると、インピーダンス整合器１２内の可変コンデンサ(通常は空気バリコン)１４内でアークが発生してしまい、プラズマが点灯せずにプラズマ処理装置の始動不良が発生することがあった。また、この問題を解決する手法の一つとしては、インピーダンス整合器１２で使用する可変コンデンサ１４を、いわゆる、真空バリコンのような高耐圧バリコンにすれば良いが、装置コストが高くなると言った問題があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、プラズマの点灯が確実に行えて始動が良好であり、しかも安価なプラズマ処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
また本発明は、プラズマの点灯が確実に行えて始動が良好なプラズマ点灯方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置は、片側が吹き出し口１として開放された反応容器２と一対のプラズマ生成用電極３、４とを具備して構成され、反応容器２にプラズマ生成用ガスを導入すると共にプラズマ生成用電極３、４の間に交流電界を印加することにより、大気圧近傍の圧力下で反応容器２内にプラズマを生成し、反応容器２の吹き出し口１からジェット状のプラズマを吹き出すプラズマ処理装置において、パルス電圧を発生させるための高電圧パルス発生装置５と、このパルス電圧を反応容器２に導入されたプラズマ生成用ガスに印加して反応容器２内にプラズマを点灯させるための点灯用電極６とを備え、反応容器２の上部に反応容器２よりも厚い箱状のガス導入部６５を形成し、ガス導入部６５の下部を下側ほど厚みが小さくなる絞り部６２として形成し、絞り部６２に上記点灯用電極６を差し込んで配置することによって、上記プラズマ生成用電極３、４の間への交流電界の印加により放電が発生する放電部分の上流側に上記点灯用電極６を設けて成ることを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置は、請求項１の構成に加えて、パルス電圧が、プラズマ生成時に一対のプラズマ生成用電極３、４の間に印加する電圧の３倍以上であることを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明の請求項３に係るプラズマ点灯方法は、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置において、高電圧パルス発生装置５で発生させたパルス電圧を反応容器２に導入されたプラズマ生成用ガスに印加して反応容器２内にプラズマを点灯させることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１に参考例を示す。このプラズマ処理装置Ａは、一対のプラズマ生成用電極３、４を反応容器２の外周に接触させて設けると共にプラズマ生成用電極３、４を上下に対向させて配置することによって形成されており、反応容器２内においてプラズマ生成用電極３、４の間の空間にプラズマ発生部１３が形成されている。
【００１８】
反応容器２は高融点の絶縁材料（誘電体材料）で円筒状に形成されるものであって、その上端面はガス導入口１０として開口されていると共に反応容器２の下端面は吹き出し口１として開口されている。反応容器２を形成する絶縁材料として、石英、アルミナ、イットリア部分安定化ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などを例示することができる。
【００１９】
プラズマ生成用電極３、４は、例えば、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）などの導電性の金属材料で形成することができる。また、プラズマ生成用電極３、４は円環状（リング状）に形成されており、その内周面を反応容器２の外周面に接触させて反応容器２を囲うようにそれぞれ挿着されている。一対のプラズマ生成用電極３、４のうち、上側に配置される一方のプラズマ生成用電極３は、高周波を発生する電源１１とインピーダンス整合器１２を介して接続されており、このプラズマ生成用電極３が高電圧が印加される高圧電極として形成されている。また下側に配設される他方のプラズマ生成用電極４は接地されて低電圧となる接地電極として形成されている。プラズマ生成用電極３、４の間隔はプラズマを安定に生成するために３〜２０ｍｍに設定するのが好ましい。
【００２０】
本発明では、プラズマを点灯させる点灯手段として高電圧パルス発生装置５と点灯用電極６を反応容器２の外部に設けている。高電圧パルス発生装置５は高電圧のパルス電圧を発生させるためのものであって、例えば、図２に示すような回路を内蔵するものである。この回路はブロッキングオシレータ又は一石インバータと称されるものであって、次のような動作によりパルス電圧を発生させるものである。
【００２１】
まず、スイッチＳＷをオンにすることによって、トランジスタＱに起動回路（図示省略）を介してごくわずかな電流が流れ、この電流によりトランジスタＱのベース巻線Ｎｂには相互インダクタンスによって誘起電圧が生じる。この誘起電圧はベースを順方向にバイアスする極性となっている。従って、この誘起電圧によってベース電流が流れてコレクタ電流が以前よりも増加される。このようにコレクタ電流が増加すればベース巻線Ｎｂの誘導電圧もさらに増加し、コレクタ電流は増加の一途をたどる。しかし、トランジスタＱの飽和抵抗や巻線抵抗によりコレクタ電流が増加できなくなると、今度はベース巻線Ｎｂの誘導電圧も減少し始める。ベース巻線Ｎｂで誘起電圧が減少するとコレクタ電流も減少し、以前とは逆方向の作用でトランジスタＱは一気にオフする。この一気の電流のオフのために巻線Ｎ１には大きな起電力が発生し、巻線Ｎ１の分布容量Ｃｓが充電される。
【００２２】
この結果、ベース巻線Ｎｂには分布容量Ｃｓの充電によって生じる振動電圧が発生し、負の半周期が終わり正の半周期が始まると、ベース巻線Ｎｂは順方向にバイアスされ、再びコレクタに電流が流れ始めてトランジスタＱが導通する最初の状態に戻る。この動作を繰り返すことによって出力側の巻線Ｎ２に交流が出力される。巻線Ｎ２に出力された交流の電力は、ダイオードＤによって整流され、この整流された電流によってコンデンサＣは図２に示す極性に充電され、コンデンサＣの端子電圧が上昇していくことになる。コンデンサＣの充電が十分に行われ、この充電電圧がブレークダウン素子ＢＤのブレークダウン電圧にまで達すると、ブレークダウン素子ＢＤがオンし、図２に矢印で示すような放電ループが形成される。この時、このコンデンサＣに蓄えられたエネルギーが電流となって放出されてトランスの一次側Ｌ１を流れる。そしてトランスの一次側Ｌ１に電流が流れることによりトランスの二次側Ｌ２にも電流が流れ、トランスの二次側Ｌ２に接続された出力端子２０に高電圧が発生する。このようにして高電圧パルス発生装置にてパルス電圧を発生させることができる。
【００２３】
点灯用電極６は先端が尖った金属製の棒で形成されるものであって、プラズマ生成用電極３、４と同様に金属材料で形成することができる。この点灯用電極６は高電圧パルス発生装置５の出力端子２０に接続されており、上記のようにして生成されたパルス電圧が点灯用電極６に供給されるようになっている。そして、点灯用電極６はその先端が反応容器２の吹き出し口１の下流側（下側）に位置するように配設されている。
【００２４】
上記のように形成されるプラズマ処理装置では、プラズマ生成用ガスとして不活性ガス（希ガス）あるいは不活性ガスと反応ガスの混合気体を用いる。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどを使用することができるが、放電の安定性や経済性を考慮すると、アルゴンやヘリウムを用いるのが好ましい。また反応ガスの種類は処理の内容によって任意に選択することができる。例えば、被処理物の表面に存在する有機物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムのエッチングなどを行う場合は、酸素、空気、ＣＯ2、Ｎ2Ｏなどの酸化性ガスを用いるのが好ましい。また反応ガスとしてＣＦ4などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリコンなどのエッチングを行う場合にはこのフッ素系ガスを用いるのが効果的である。また金属酸化物の還元を行う場合は、水素、アンモニアなどの還元性ガスを用いることができる。反応ガスの添加量は不活性ガスの全量に対して１０重量％以下、好ましくは０．１〜５重量％の範囲である。反応ガスの添加量が０．１重量％未満であれば、処理効果が低くなる恐れがあり、反応ガスの添加量が１０重量％を超えると、放電が不安定になる恐れがある。
【００２５】
そしてプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を行うにあたっては、次のようにして行う。まず、ガス導入口１０から反応容器２の内部にプラズマ生成用ガスを上から下に向かって流して導入すると共にインピーダンス整合器１２を介してプラズマ生成用電極３に電源１１から高周波を印加してプラズマ生成用電極３、４により反応容器２内に形成されるプラズマ発生部１３に高周波の交流電界を印加する。この時、プラズマ生成用電極３、４の間に印加する電圧はプラズマ点灯後にプラズマ発生部１３でプラズマを連続的に生成するのに必要な電圧であって、０．５〜１ｋＶである。
【００２６】
次に、高電圧パルス発生器５でパルス電圧を発生させ、このパルス電圧を点灯用電極６からプラズマ発生部１３を介して接地されたプラズマ生成用電極４に放電させる。この時のパルス電圧の大きさは上記のプラズマ生成用電極３、４の間（プラズマ発生部１３）に印加する電圧、すなわち、プラズマを連続的に生成するのに必要な電圧の３倍以上にするのが好ましい。パルス電圧がプラズマを連続的に生成するのに必要な電圧の３倍未満であれば、プラズマを短時間（１秒以下）で確実に点火させることが難しく、プラズマ処理装置の始動が不良になる恐れがある。パルス電圧は大きいほど好ましいので、特に上限は設定されないが、通常はプラズマを連続的に生成するのに必要な電圧の４０倍以下である。
【００２７】
このようにしてプラズマ発生部１３に高電圧のパルス電圧を印加すると、プラズマ発生部１３の空間中に予備電離プラズマが発生する。この後、予備電離プラズマがプラズマ生成用電極３、４の間に印加された電圧(本来であれば、反応容器２内を絶縁破壊させることのできない低い電圧)によって増幅され、反応容器２内のプラズマ発生部１３にプラズマが生成される。この後、プラズマ生成用電極３、４の間に印加された交流電界により大気圧近傍の圧力下でプラズマ発生部１３にグロー状の放電が発生し、グロー状の放電でプラズマ生成用ガスをプラズマ化してプラズマ活性種を含むプラズマが連続的に生成される。そしてこのようにして生成されたプラズマを吹き出し口１から下方にジェット状（連続的）に流出させて吹き出し口１の下側に配置された被処理物の表面にプラズマを吹き付けるようにする。このようにして被処理物のプラズマ処理を行うことができる。尚、プラズマを連続的に安定して生成するために、プラズマ発生部１３に印加される交流電界の周波数は１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに、プラズマ発生部１３に印加される印加電力は２０〜３５００Ｗ／ｃｍ3にそれぞれ設定するのが好ましい。印加電力の密度（Ｗ／ｃｍ3）は、（印加電力／プラズマ発生部１３の体積）で定義される。
【００２８】
上記の参考例では、パルス電圧を発生させるための高電圧パルス発生装置５と、このパルス電圧を反応容器２に導入されたプラズマ生成用ガスに印加して反応容器２内にプラズマを点灯させるための点灯用電極６とを備えるので、高電圧パルス発生装置５で発生させたパルス電圧を点灯用電極６から放電して反応容器２に導入されたプラズマ生成用ガスに印加することによって、プラズマ生成用電極３、４の間に高電圧をかけなくても反応容器２内にプラズマを点灯させることができ、インピーダンス整合器１２の可変コンデンサ１４にアークが発生するのを防止してプラズマの点灯が確実に行えて始動が良好になるものであり、しかも、インピーダンス整合器１２の可変コンデンサ１４を真空バリコンのような高耐圧バリコンにする必要が無く、プラズマ処理装置を安価することができるものである。
【００２９】
また、点灯用電極６を吹き出し口１の下流側に設けるので、点灯用電極６とプラズマ生成用電極４との間に生成される予備電離プラズマを反応容器２内のプラズマ発生部１３に生成することができ、プラズマ生成用電極３、４に印加するプラズマ生成用の電圧を低くしてもプラズマの点灯及び生成が可能となるものである。
【００３０】
図３に他の参考例を示す。このプラズマ処理装置は図１のものに、さらに点灯用電極６の移動手段７を設けたものである。移動手段７はエアシリンダ２５と電極支持具２６とで形成されている。エアシリンダ２５は反応容器２を覆うカバー２８に突設された固定片２７に固定されており、コンプレッサー２９と接続されている。また、電極支持具２６には連結片３０と電極把持部３１が形成されており、連結片３０がエアシリンダ２５のロッド３２と連結されていると共に電極把持部３１に点灯用電極６の後端部を把持させることによって、電極支持具２６に点灯用電極６が取り付けられている。その他の構成は図１と同様に形成されている。
【００３１】
このようなプラズマ処理装置でプラズマ処理を行うにあたっては、まず、コンプレッサー２９の動作でエアシリンダ２５のロッド３２を突出させて電極支持具２６及び点灯用電極６を反応容器２に近づくように移動させることによって、点灯用電極６の先端を吹き出し口１の下流側に位置させる。次に、上記と同様にして、高電圧パルス発生装置５で発生させたパルス電圧を点灯用電極６から放電して反応容器２に導入されたプラズマ生成用ガスに印加することによって、反応容器２内のプラズマ発生部１３にプラズマを点灯させる。次に、コンプレッサー２９の動作でエアシリンダ２５のロッド３２を引っ込めて電極支持具２６及び点灯用電極６を反応容器２から遠ざけるように移動させることによって、点灯用電極６の先端を吹き出し口１の下流側に位置させないようにする。そして、この後、上記と同様にして、プラズマを吹き出し口１から下方にジェット状（連続的）に流出させて吹き出し口１の下側に配置された被処理物の表面にプラズマを吹き付けるようにする。
【００３２】
この参考例では、点灯用電極６の先端が吹き出し口１の下流側に位置する状態と吹き出し口１の下流側に位置しない状態との間で移動するように、点灯用電極６を移動させるための移動手段７を設けたので、点灯用電極６の先端を始動時（プラズマ点灯時）のみに吹き出し口１の下流側に位置させ、プラズマを点灯させた後、点灯用電極６の先端を吹き出し口１の下流側に位置させないようにすることができ、始動を確実に行うために点灯用電極６を設けたにもかかわらず、点灯用電極６がプラズマ処理の妨げとならないようにすることができるものである。
【００３３】
図４に他の参考例を示す。このプラズマ処理装置は反応容器２の下部を下側ほど小径となるように絞り込んだ集束部３５として形成したものである。このような集束部３５を設けることによって、プラズマ発生部１３の体積を小さくすることなく吹き出し口１から吹き出されるジェット状のプラズマの流速を加速することができ、短寿命のラジカルなどの反応性ガス活性粒子が消滅する前に、被処理物にプラズマを到達させることができて被処理物のプラズマ処理を効率よく行うことができるものである。また、このプラズマ処理装置では金属製の棒を点灯用電極６として用いずに、プラズマ生成用電極３、４の間において反応容器２の外周に電線等の導体を巻き付けて設け、この導体を点灯用電極６として用いたものである。その他の構成は図１と同様である。
【００３４】
この参考例では、点灯用電極６をプラズマ生成用電極３、４の間において反応容器２の外周面に接触させて設けたので、点灯用電極６を吹き出し口１の下流側に常に位置させないようにすることができ、始動を確実に行うために点灯用電極６を設けたにもかかわらず、点灯用電極６がプラズマ処理の妨げとならないようにすることができるものであり、しかも、図２に示すような点灯用電極６の移動手段７が必要でなく、構造を簡素化することができるものである。尚、この参考例の場合、図１、３のものに比べてパルス電圧の大きさを約１．５倍にすると、プラズマの点灯が確実に行うことができる。
【００３５】
図５に他の参考例を示す。このプラズマ処理装置は反応容器２を角形筒状に形成したものであり、その上面にはガス導入口１０が全面にわたって形成されていると共に反応容器２の下面にはスリット状の吹き出し口（図示省略）が反応容器２の長手方向に長く形成されている。また、プラズマ生成用電極３、４は反応容器２の外形形状に合わせて、平面視で略ロ字状の角形環状に形成されている。その他の構成は図１と同様に形成されている。そしてこのプラズマ処理装置では上記と同様にしてプラズマ点灯やプラズマ処理を行うことができるが、吹き出し口１が長く形成されているので、プラズマを帯状（カーテン状）に吹き出すことができ、被処理物の広い面積を一度のプラズマ処理することができるものである。尚、この参考例においても図３に示す移動手段７を備えるのが好ましい。
【００３６】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に本発明の実施の形態を示す。この実施の形態では図１のプラズマ処理装置において、反応容器２の上部に反応容器２よりも厚い箱状のガス導入部６５が一体に形成されている。ガス導入部６５の上面にはガス供給口３０を設けたガス管部６１が突設されていると共にガス導入部６５の下部は下側ほど厚みが小さくなる絞り部６２として形成されており、ガス導入部６５の下端である絞り部６２の下端が反応容器２のガス導入口１０の開口縁部に接合されている。また、点灯用電極６は吹き出し口１の下流側に設けられておらず、点灯用電極６はガス導入部６５（絞り部６２の部分）内に差し込まれてガス導入口１０の上流側（上側）に配置されている。すなわち、点灯用電極６は、プラズマ生成用電極３、４の間に交流電界を印加することによりグロー状の放電が発生する放電部分（プラズマ発生部１３）の上流側に設けるものである。その他の構成は図１のものと同様である。尚、図６（ａ）（ｃ）においては、図６（ｂ）におけるプラズマ生成用電極３、４と電源１１の図示を省略している。そして、この実施の形態では、ガス導入部６５を介してプラズマ生成用ガスを反応容器２に供給するのである。すなわち、ガス供給口３０からガス導入部６５内にプラズマ生成用ガスを導入し、プラズマ生成用ガスをガス導入口１０まで下流させ、この後、ガス導入口１０から反応容器２内にプラズマ生成用ガスを導入するのである。
【００３７】
この実施の形態では、上記と同様にしてプラズマ点灯やプラズマ処理を行うことができるが、プラズマ発生部１３の上流側に点灯用電極６を設けるので、点灯用電極６を吹き出し口１の下流側に常に位置させないようにすることができ、始動を確実に行うために点灯用電極６を設けたにもかかわらず、点灯用電極６がプラズマ処理の妨げとならないようにすることができるものであり、しかも、図２に示すような点灯用電極６の移動手段７が必要でなく、構造を簡素化することができるものである。
【００３８】
図７（ａ）（ｂ）に他の参考例を示す。図７（ａ）のものはプラズマ生成用電極３、４を、反応容器２の外周面に接触して設けられた外側電極４０と反応容器２の内側に配置された内側電極４１とで構成したものである。また、図７（ｂ）のものはプラズマ生成用電極３、４が反応容器２を挟んで対向するように、反応容器２の外周面にプラズマ生成用電極３、４を設けたものである。そして、図７（ａ）（ｂ）のものに上記と同様の高電圧パルス発生装置５と点灯用電極６及び移動手段７を設けることができる。このように本発明は反応容器２の形状、プラズマ生成用電極３、４の形状や配置等を任意に形成することができる。
【００３９】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４０】
（参考例１）
図１に示すプラズマ処理装置を用いた。このプラズマ処理装置の反応容器２は外径が５ｍｍ、内径が３ｍｍで石英で形成されている。反応容器２の外面にはプラズマ生成用電極３、４を吹き出し口１に対して上下に配置しており、一方のプラズマ生成用電極３が電源１１と接続されて高電圧が印加される高圧電極として、他方のプラズマ生成用電極４が接地される接地電極として形成されている。高周波を発生する電源１１としては１３．５６ＭＨｚの周波数の電圧を発振するものを用いた。
【００４１】
そして反応容器２にヘリウムを０．３リットル／分、アルゴンを１．５リットル／分、酸素を０．０２リットル／分で導入し、１００Ｗの電力にてプラズマを生成しようとした場合、図８に示すような従来例では、プラズマ生成用電極３、４の間に５ｋＶ以上もの電圧を印加しなければならず、インピーダンス整合器１２の内部の可変コンデンサ１４の内部で毎回アークが発生し、始動させることができない。そこで、高電圧パルス発生器５に接続した点灯用電極６を、反応容器２の吹き出し口１の下流側に設置し、約１５ｋＶの高圧パルス電圧を印加すると、プラズマ生成用電極３、４の間に印加する電圧が１ｋＶ以下でもプラズマを生成することが可能となった。
【００４２】
（参考例２）
図４に示すプラズマ処理装置を用いた。このプラズマ処理装置の反応容器２は、先端（下部）が集束部３５としてテーパー状に絞られたものであって、外径が１６ｍｍ、内径が１３ｍｍで石英で形成されている。反応容器２の外面にはプラズマ生成用電極３、４を吹き出し口１に対して上下に配置しており、一方のプラズマ生成用電極３が電源１１と接続されて高電圧が印加される高圧電極として、他方のプラズマ生成用電極４が接地される接地電極として形成されている。高周波を発生する電源１１としては１３．５６ＭＨｚの周波数の電圧を発振するものを用いた。
【００４３】
そして反応容器２にヘリウムを１リットル／分、アルゴンを３リットル／分、酸素を０．０６リットル／分で導入し、３００Ｗの電力にてプラズマを生成しようとした場合、図８に示すような従来例では、プラズマ生成用電極３、４の間に２ｋＶ以上もの電圧を印加しなければならず、時としてインピーダンス整合器１２の内部の可変コンデンサ１４の内部でアークが発生し、始動不良が発生していた。そこで、高電圧パルス発生器５に接続した点灯用電極６を反応容器２の外周に巻き付け、この点灯用電極６に約１０ｋＶの高圧パルス電圧を印加すると、プラズマ生成用電極３、４の間に印加する電圧が１ｋＶ以下でもプラズマを生成することが可能となった。
【００４４】
（参考例３）
図５に示すプラズマ処理装置を用いた。このプラズマ処理装置の反応容器２は内側寸法が５５ｍｍ×１ｍｍで石英で形成されている。反応容器２の外面にはプラズマ生成用電極３、４を吹き出し口１に対して上下に配置しており、一方のプラズマ生成用電極３が電源１１と接続されて高電圧が印加される高圧電極として、他方のプラズマ生成用電極４が接地される接地電極として形成されている。高周波を発生する電源１１としては１３．５６ＭＨｚの周波数の電圧を発振するものを用いた。
【００４５】
そして反応容器２にヘリウムを２リットル／分、アルゴンを１０リットル／分、酸素を０．４リットル／分で導入し、７６０Ｗの電力にてプラズマを生成しようとした場合、図８に示すような従来例では、プラズマ生成用電極３、４の間に５ｋＶ以上もの電圧を印加しなければならず、インピーダンス整合器１２の内部の可変コンデンサ１４の内部で毎回アークが発生し、始動させることができない。そこで、高電圧パルス発生器５に接続した点灯用電極６を、反応容器２の吹き出し口１の下流側に設置し、約１８ｋＶの高圧パルス電圧を印加すると、プラズマ生成用電極３、４の間に印加する電圧が１ｋＶ以下でもプラズマを生成することが可能となった。
【００４６】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、片側が吹き出し口として開放された反応容器と一対のプラズマ生成用電極とを具備して構成され、反応容器にプラズマ生成用ガスを導入すると共にプラズマ生成用電極の間に交流電界を印加することにより、大気圧近傍の圧力下で反応容器内にプラズマを生成し、反応容器の吹き出し口からジェット状のプラズマを吹き出すプラズマ処理装置において、パルス電圧を発生させるための高電圧パルス発生装置と、このパルス電圧を反応容器に導入されたプラズマ生成用ガスに印加して反応容器内にプラズマを点灯させるための点灯用電極とを備え、反応容器の上部に反応容器よりも厚い箱状のガス導入部を形成し、ガス導入部の下部を下側ほど厚みが小さくなる絞り部として形成し、絞り部に上記点灯用電極を差し込んで配置することによって、上記プラズマ生成用電極の間への交流電界の印加により放電が発生する放電部分の上流側に上記点灯用電極を設けるので、高電圧パルス発生装置で発生させたパルス電圧を点灯用電極から放電して反応容器に導入されたプラズマ生成用ガスに印加することによって、プラズマ生成用電極の間に高電圧をかけなくても反応容器内にプラズマを点灯させることができ、プラズマの点灯が確実に行えて始動が良好になるものであり、しかも、インピーダンス整合器の可変コンデンサを真空バリコンのような高耐圧バリコンにする必要が無く、プラズマ処理装置を安価することができるものである。
【００４９】
また本発明の請求項１の発明は、点灯用電極を放電部分の上流側に設けるので、点灯用電極が吹き出し口の下流側に常に位置しないようにすることができ、点灯用電極を移動させる手段が必要でなく、構造を簡素化することができるものである。
【００５１】
また本発明の請求項２の発明は、パルス電圧が、プラズマ生成時に一対のプラズマ生成用電極の間に印加する電圧の３倍以上であるので、プラズマを短時間で確実に点火させることができ、始動を速くて良好にすることができるものである。
【００５２】
本発明の請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置において、高電圧パルス発生装置で発生させたパルス電圧を反応容器に導入されたプラズマ生成用ガスに印加して反応容器内にプラズマを点灯させるので、プラズマ生成用電極の間に高電圧をかけなくても反応容器内にプラズマを点灯させることができ、プラズマの点灯が確実に行えて始動が良好になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例の一例を示す概略図である。
【図２】  同上の高電圧パルス発生装置の一例を示す回路図である。
【図３】  同上の他の参考例の一例を示す断面図である。
【図４】  同上の他の参考例の一例を示す概略図である。
【図５】  同上の他の参考例の一例を示す概略図である。
【図６】  本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）は正面の概略図、（ｂ）は側面の概略図、（ｃ）は底面の概略図である。
【図７】  （ａ）（ｂ）は同上の他の参考例の一例を示す断面図である。
【図８】  従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  吹き出し口
２  反応容器
３  プラズマ生成用電極
４  プラズマ生成用電極
５  高電圧パルス発生装置
６  点灯用電極
６２  絞り部
６５  ガス導入部
【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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【図８】
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