プラズマ処理装置
【課題】大気圧・窒素中の放電が容易で、長時間のストリーマ放電に耐え、広範囲で均一な処理ができ、対象物に低ダメージの処理ができ、処理時間が短縮されたプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】一辺に刃部を設けた複数の板状のアノード埋込ブレード１１l-1〜１１l-6を、互いの主面を対向させて並列配置した分割型アノード電極と、アノード埋込ブレード１１l-1〜１１l-6のそれぞれの刃部に対向して配置されたカソードとを備える。アノード埋込ブレードのは、板状のアノード誘電体と、このアノード誘電体の内部に埋め込まれたアノードメタルからなる。複数のアノード埋込ブレードは、長手方向の両端部において、スペーサブロック７１1〜７１6，７３1〜７３6，７２1〜７２6，７４1〜７４6を挟む。
【解決手段】一辺に刃部を設けた複数の板状のアノード埋込ブレード１１l-1〜１１l-6を、互いの主面を対向させて並列配置した分割型アノード電極と、アノード埋込ブレード１１l-1〜１１l-6のそれぞれの刃部に対向して配置されたカソードとを備える。アノード埋込ブレードのは、板状のアノード誘電体と、このアノード誘電体の内部に埋め込まれたアノードメタルからなる。複数のアノード埋込ブレードは、長手方向の両端部において、スペーサブロック７１1〜７１6，７３1〜７３6，７２1〜７２6，７４1〜７４6を挟む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理装置に係り、特に非熱平衡低温プラズマによるプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラズマ処理のリアクタ（以下において「プラズマ処理リアクタ」と言う。）として、平板状の陽極と平板状の陰極とを互いに平行に配置した平行平板構造が知られている（特許文献１参照。）。一般には、陽極及び陰極は、それぞれ誘電体の平板に埋め込まれている。そして、２枚の誘電体に埋め込まれた陽極と陰極との間で放電させる。平行平板構造の場合、放電空間の電界は、約５ｋＶ／ｍｍに設定されるのが一般的である。
【０００３】
このような平行平板構造のプラズマ処理リアクタは、アーク放電に強く、長時間のストリーマ放電に耐える利点を有する。特許文献１は、窒素ガス中に発生したプラズマで対象物を処理することにより、対象物の表面を改質する技術を開示している。
【特許文献１】特開２００５−２５１４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、平行平板構造のプラズマ処理リアクタは、大気圧での放電が困難である欠点を有する。又、表１に示すように、窒素分子の解離エネルギが他のガス分子に比して大きく、平行平板構造のプラズマ処理リアクタでは窒素ガスを放電させるのが困難であり、たとえ放電させても、安定なプラズマ生成が難しかった。特許文献１は、プラズマを発生させる際に、アーク放電を引き起こさないようにすべきことが言及されている。
【表１】
【０００５】
平行平板構造のプラズマ処理リアクタの場合、プラズマ放電ギャップを広げるには高真空又は希ガスを混合して放電する必要がある。
【０００６】
又、平行平板構造のプラズマ処理リアクタの場合、その構造上、陽極と陰極との間の容量が大きく、陽極と陰極との間にパルス幅の長いパルスを印加する必要がある。陽極と陰極との間にパルス幅の長いパルスを印加すれば、対象物にもダメージが起こる。平行平板構造においては、陽極と陰極とをそれぞれ埋め込んだ誘電体全体に充電させる必要があるので、均一なプラズマ放電を実現するためには、必要なエネルギが大きくなる欠点もある。又、これにより、平行平板構造のプラズマ処理リアクタの場合は、熱損失が大きい問題がある。
【０００７】
上記問題点を鑑み、本発明によれば、大気圧・窒素中の放電が容易で、長時間のストリーマ放電に耐え、広範囲で均一な処理ができ、対象物に低ダメージの処理ができ、しかも処理時間が短縮された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】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、（イ）長手方向の一辺にそれぞれ刃部を設けた複数の板状のアノード埋込ブレードを、互いの主面を対向させて並列配置した分割型アノード電極と、（ロ）アノード埋込ブレードのそれぞれの刃部に対向して配置されたカソードとを備えるプラズマ処理装置であることを要旨とする。このプラズマ処理装置において、分割型アノード電極とカソード間に処理ガスを導入して、分割型アノード電極とカソード間に少なくとも形成されるプラズマ処理空間内にプラズマを生成する。そして、アノード埋込ブレードのそれぞれは、板状のアノード誘電体と、このアノード誘電体の内部に埋め込まれたアノードメタルからなり、複数のアノード埋込ブレードは、それぞれの長手方向の両端部において、互いの主面間に絶縁性材料からなるスペーサブロックを挟んで、複数のアノード埋込ブレード間の距離を調整したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大気圧・窒素中の放電が容易で、長時間のストリーマ放電に耐え、広範囲で均一な処理ができ、対象物に低ダメージの処理ができ、しかも処理時間が短縮されたプラズマ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第４の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
以下に示す第１〜第４の実施の形態に例示した発明に到達するまでに、本発明者は、複数の金属線（裸線）を並列配置した分割型アノード電極と、１枚の誘電体埋込陰極からなるプラズマ処理リアクタを検討した。このプラズマ処理リアクタの放電空間の電界は、約２ｋＶ／ｍｍであり、平行平板構造の約５ｋＶ／ｍｍよりも低減できる。金属線を並列配置した分割型アノード電極を用いれば、大気圧において、窒素中の放電が容易であり、プラズマ放電ギャップも広いことが確認できた。又、分割型アノード電極にすることにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、陽極と陰極との間にパルス幅の短いパルスが印加できることになったので、対象物に低ダメージの処理ができることが確認できた。
【００１２】
しかしながら、このように検討した分割型アノード電極は、裸線状態の複数の金属線を並列配置した構造であるため、アーク放電すると分割型アノード電極に用いる金属線が劣化する問題が判明した。又、ストリーマ放電を長時間続けた場合にも分割型アノード電極に用いる金属線が劣化する問題が判明した。特に、酸素混合雰囲気では、分割型アノード電極に用いる金属線の金属劣化が著しく進むことが判明した。
【００１３】
このため、以下に示す第１〜第４の実施の形態に例示したような、複数の板状（ブレード状）の誘電体中にアノードメタルを埋め込んだアノード埋込ブレードを並列配置した分割型アノード電極を実現したものである。更に、第２の実施の形態では、複数の板状（ブレード状）の誘電体中にカソードメタルを埋め込んだカソード埋込ブレードを並列配置した分割型カソード電極についても述べる。
【００１４】
なお、以下に示す第１〜第４の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ処理リアクタは、箱形のケース２２とケース２２の下方に位置する底板２３とで、バッチ式の反応容器（チャンバ）を構成している。ケース２２の上部には、処理ガスを導入する給気配管２７が接続されている。一方、ケース２２の下方の底板２３の近傍にはスリット状の開口部（隙間）を備え、上面の給気配管２７から処理ガスが給気され、下面の隙間から処理ガスが排気することができるようになっており、プラズマ処理リアクタの処理圧力は大気圧である。
【００１６】
反応容器（チャンバ）を構成している底板２３の上には、カソード（２４，２５）が設けられている。このカソード（２４，２５）は、カソードメタル２４と、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上に設けられたカソード誘電体２５からなる。カソード誘電体２５の上には、処理対象物（サンプル）３０が搭載される。プラズマ処理リアクタは、前面に設けられたドアが開かれた状態においては、内部への処理対象物（サンプル）３０の収容及び内部からの処理対象物（サンプル）３０の取り出しが可能な状態となり、ドアが閉じられた状態においては、内部は、底板２３の近傍のスリット状の開口部を除き、ほぼ密閉された状態となる。
【００１７】
図１に示すように、プラズマ処理リアクタの内部の上部には、処理ガスの整流板２１が水平に設置されている。整流板２１には、複数の細管からなる貫通孔がマトリクス状に配置されている。プラズマ処理リアクタでは、処理ガスのタンク（図示省略）から給気配管２７を介してケース２２の上部に供給された処理ガスが、整流板２１を経由してプラズマ処理リアクタの内部へ均一なフローとしてシャワー状に給気される。シャワー状に給気された処理ガスは、プラズマ処理リアクタの内部と外部の圧力差によってプラズマ処理リアクタの内部からスリット状の開口部（隙間）を経由して、プラズマ処理リアクタの外部へ排気される。処理ガスは、プラズマ処理リアクタの処理の内容に応じて、適宜選択可能である。表１に示したように、窒素（Ｎ2）分子の解離エネルギが他のガス分子に比して大きく、窒素（Ｎ2）プラズマは、これまで安定なプラズマ生成が難しかったが、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置においては、処理ガスとして高純度窒素ガスを使用することが可能である。但し、「処理ガス」は必ずしも窒素ガスに限定されるものではない。例えば、処理対象物（サンプル）３０の殺菌、滅菌等の目的のためには、塩素（Ｃｌ2）若しくは塩素を含む化合物のガス、より一般的にはこのような塩化物に限られず、フッ化物、臭化物、沃化物等の他のハロゲン系の化合物ガス等の種々の活性なガス若しくは、これらの活性なガスのいずれかと窒素ガスや希ガス等の混合ガス等他のガスでも構わない。この他のガスには、その表面処理の目的に応じて、酸素（Ｏ2）若しくは酸素を含む化合物のガス等でも良い。処理ガスの純度や露点等は、表面処理の目的に応じて適宜選択すれば良い。
【００１８】
プラズマ処理リアクタの内部において、整流板２１の下方には、それぞれ長手方向の一辺（一方の長辺）に刃部を設けた複数の板状（ブレード状）のアノード埋込ブレードを互いの主面を対向させて並列配置した分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）が配置されている。図１では、簡略化のため第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）、第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）の３枚の板状のアノード埋込ブレードが並列に等間隔で配置された構造が示されているが、例示であり、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のアノード埋込ブレードの枚数が３枚に限定される理由はなく、４枚以上等、適宜増やすことが可能である（例えば、図４においては、６枚のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6が示されている。）。アノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3のそれぞれの刃部は、その先端がカソードに対向するように配置される。
【００１９】
図２及び図３に詳細に示すように、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）は板状の第１のアノード誘電体１１l-1と、第１のアノード誘電体１１l-1の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第１のアノードメタル９l-1から構成されている。第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）は板状の第２のアノード誘電体１１l-2と、第２のアノード誘電体１１l-2の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第２のアノードメタル９l-2から構成されている。第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）は板状の第３のアノード誘電体１１l-3と、第３のアノード誘電体１１l-3の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第３のアノードメタル９l-3から構成されている。図１、図２及び図３（ａ）から分かるように、第１のアノード誘電体１１l-と、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3は、それぞれの刃部が両刃のくさび型の断面形状をなしている。そして、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3は、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3の厚さ方向における中央部に埋め込まれている。更に、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3は、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3の刃部の側に偏在（局在）して埋め込まれている。
【００２０】
プラズマ処理リアクタの内部のカソード（２４，２５）と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）に電気パルスを印加してカソード（２４，２５）と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させるために、プラズマ処理リアクタの外部にはパルス電源２６が配置されている。パルス電源２６と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）とは陽極配線３１Ａで接続され、パルス電源２６とカソード（２４，２５）とは陰極配線３１Ｋで接続されている。
【００２１】
カソード（２４，２５）と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）の間に発生したプラズマに処理対象物（サンプル）３０を曝すことにより、処理対象物（サンプル）３０の表面が処理される。
【００２２】
アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の材質には、プラズマ耐久性に優れた種々の耐熱金属（高融点金属）や耐熱合金が使用可能である。耐熱金属（高融点金属）としては、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），ジルコニウム（Ｚｒ），白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），ハフニウム（Ｈｆ），タンタル（Ｔａ），ルテニウム（Ｒｕ）等が代表的である。耐熱合金としてはニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金が代表的であるが、Ｎｉ−Ｃｒをベースとして、更に所定量の鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）等の少なくともいずれかが含まれる耐熱合金でも良い。更に、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｐｄ，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等から選ばれる２種類以上の金属からなる周知の耐熱合金等が使用可能である。また、低温焼成でブレードを製造する場合は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等も使用可能である。
【００２３】
アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さは、例えば約５〜８００μｍ程度、更には約６〜２００μｍ程度の範囲において、なるべく薄い値に選ぶのが好ましい。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さが薄い方が電界が集中するので、放電が容易になり、且つ放電の安定性や一様性が得られるからである。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さの下限は、現実には、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の製造技術に依存する。このため、工業的な見地からは、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さは、８〜５０μｍ程度、更には８〜２０μｍの範囲の厚さがより好ましい。
【００２４】
アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さ、即ち図１の紙面に垂直方向に測った長さは、例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度に設定できるが、これは、基本的にはプラズマ処理するサンプルの大きさにより決めれば良い。したがって、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さを５００ｍｍ以上にしても構わない。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さが長くなった場合は、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さをそれに比例して薄くすれば、アノードカソード間の容量の増大が防げる。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の高さ、即ち図１に示した断面図において、上下方向に測った長さは、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度に設定できるが、これは、特に制限はない。但しあまり高さを大きくするのは、プラズマ処理リアクタの大きさが大きくなるので好ましくない。図１〜図３に示すような、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3が、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3のカソードに近い側に偏在して埋め込まれている構造であれば、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の高さを１０ｍｍ〜３５ｍｍ程度に設定するのがより現実的であろう。
【００２５】
板状（ブレード状）のアノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の材質には、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。有機系の樹脂材料としては、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が、使用可能である。無機系の基板材料として一般的なものはセラミック又はガラスが用いられる。セラミック基板の素材としてはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、ベリリア（ＢｅＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ３（ＡｌＳｉ５Ｏ１８））、マグネシア（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、シリカ（ＳｉＯ２）等が使用可能である。典型的には、板状のアノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の厚さはアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さにも依存するが、例えば約０．５〜２ｍｍ程度、好ましくは約０．８〜１．５ｍｍ程度の範囲においてアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さよりも厚い値に選べば良い。具体的には、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さが９〜１５０μｍ程度であれば、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の厚さは、０．９〜１．２ｍｍ程度の値に選ぶことが可能である。
【００２６】
板状のアノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の長さ、即ち図１の紙面に垂直方向に測った長さは、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3が埋め込める長さであれば良く、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さが、例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度であれば、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の長さは、例えば２２０ｍｍ〜５２０ｍｍ程度に設定できる。同様に、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の高さ、即ち図１に示した断面図において、上下方向に測った長さは、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3が埋め込める高さであれば良い。図１〜図３に示すような、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3が、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3のカソードに近い側に偏在して埋め込まれている構造で、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の高さが１０ｍｍ〜３５ｍｍ程度であれば、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の高さは、例えば、２５ｍｍ〜７５ｍｍ程度に設定すれば良い。
【００２７】
プラズマ放電空間の大きさは、処理対象物（サンプル）３０に応じて適宜設計すれば良い事項である。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さ、即ち図１の紙面に垂直方向に測った長さにより、図１に示したプラズマ処理リアクタの放電空間の奥行きが決まる。図１では、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）、 第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）の３枚の板状のアノード埋込ブレードが並列に等間隔で配置された構造が示されているが、板状のアノード埋込ブレードの配列のピッチ、及び配列の枚数により、図１の紙面の左右方向に測ったプラズマ処理リアクタの放電空間の幅が決まる。典型的な例では、アノード埋込ブレードの配列のピッチは５ｍｍ〜５０ｍｍ程度、好ましくは、１０ｍｍ〜４０ｍｍ程度に選べば良い。プラズマ放電ギャップの大きさも処理対象物（サンプル）３０の大きさやプラズマ処理の内容に応じて設計すれば良いが、例えば、前後方向に３００ｍｍ、左右方向に３００ｍｍの拡がりを有するプラズマ放電空間であれば、３ｍｍ〜４０ｍｍ程度のプラズマ放電ギャップが設定可能である。
【００２８】
図４〜図１０は、矩形の枠状のブレードホルダ（５１，５２，５５，５６）を用いて、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）、第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）、第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）、第４のアノード埋込ブレード（９l-4，；１１l-4）、第５のアノード埋込ブレード（９l-5，；１１l-5）及び第６のアノード埋込ブレード（９l-6，；１１l-6）を固定した状態を、それぞれのアノード埋込ブレードの刃部の側を上にして示す。図５に示すように、ブレードホルダ（５１，５２，５５，５６）は、互いに平行に配置された第１横材５１及び第２横材５２と、この第１横材５１及び第２横材５２にそれぞれ直交する第１縦材５６及び第２縦材５５とで井桁状に構成されている（なお、どちらを「横材」と呼び、どちらを「縦材」と呼ぶかは、単なる定義の問題であり、９０度回転し、符合５１，５２を縦材と呼び、符合５５，５６を横材と呼んでも構わない。但し、本明細書では、符合５１，５２を横材と呼び、符合５５，５６を縦材として統一する。）。図４に示すように、第１横材５１と第１縦材５６との接合部の外側の角には、第１電極端子５９ａが設けられ、第２横材５２と第１縦材５６との接合部の外側の角には、第２電極端子５９ｂが設けられている。第１横材５１、第２横材５２、第１縦材５６、第２縦材５５、第１電極端子５９ａ及び第２電極端子５９ｂを構成する材料は、アノード誘電体と同様な、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。即ち、有機系の樹脂材料としては、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が、無機系の基板材料として一般的なものはセラミック又はガラスを用いることができる。セラミック基板の素材としてはＡｌ2Ｏ3、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＢｅＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ３（ＡｌＳｉ５Ｏ１８））、マグネシア（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、シリカ（ＳｉＯ２）等が耐圧の点から好ましい。
【００２９】
図５に示すように、第２縦材５５に沿って、オフセットブロック５３ａ，第６補助スペーサブロック７２6，第６主スペーサブロック７１6，第５補助スペーサブロック７２5，第５主スペーサブロック７１5，第４補助スペーサブロック７２4，第４主スペーサブロック７１4，第３補助スペーサブロック７２3，第３主スペーサブロック７１3，第２補助スペーサブロック７２2，第２主スペーサブロック７１2，第１補助スペーサブロック７２1，第１主スペーサブロック７１1が順に並べられている。同様に、第１縦材５６に沿って、オフセットブロック５４ａ，第６補助スペーサブロック７４6，第６主スペーサブロック７３6，第５補助スペーサブロック７４5，第５主スペーサブロック７３5，第４補助スペーサブロック７４4，第４主スペーサブロック７３4，第３補助スペーサブロック７４3，第３主スペーサブロック７３3，第２補助スペーサブロック７４2，第２主スペーサブロック７３2，第１補助スペーサブロック７４1，第１主スペーサブロック７３1が順に並べられている。これらのオフセットブロック５３ａ，第６補助スペーサブロック７２6，第６主スペーサブロック７１6，第５補助スペーサブロック７２5，第５主スペーサブロック７１5，第４補助スペーサブロック７２4，第４主スペーサブロック７１4，第３補助スペーサブロック７２3，第３主スペーサブロック７１3，第２補助スペーサブロック７２2，第２主スペーサブロック７１2，第１補助スペーサブロック７２1，第１主スペーサブロック７１1，オフセットブロック５４ａ，第６補助スペーサブロック７４6，第６主スペーサブロック７３6，第５補助スペーサブロック７４5，第５主スペーサブロック７３5，第４補助スペーサブロック７４4，第４主スペーサブロック７３4，第３補助スペーサブロック７４3，第３主スペーサブロック７３3，第２補助スペーサブロック７４2，第２主スペーサブロック７３2，第１補助スペーサブロック７４1，第１主スペーサブロック７３1は、それぞれ底部にＵ溝を有するＵ字ブロックである（図７には、第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1，第ｊ補助スペーサブロック７２j，第ｊ主スペーサブロック７１j，第（ｊ−１）補助スペーサブロック７２j-1，第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1及び第（ｊ−２）補助スペーサブロック７２j-2の底部のＵ溝が示されている。）。主スペーサブロック７１1〜７１6，７３1〜７３6及び補助スペーサブロック７２1〜７２6，７４1〜７４6を構成する材料も、アノード誘電体と同様な、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。特に、Ａｌ2Ｏ3、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＢｅＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ３（ＡｌＳｉ５Ｏ１８））、マグネシア（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、シリカ（ＳｉＯ２）等が耐圧の点から好ましい。
【００３０】
図６に示すように、第２縦材５５に接しかつ平行に桟プレート６０が底板として設けられている。そして、この桟プレート６０の上において、ガイドレール５９が第２縦材５５に平行に延伸している。桟プレート６０とガイドレール５９とは一体で構成してよく、更に桟プレート６０と第２縦材５５とを断面がＬ字型になるように接続し、一体として構成しても良い。即ち、桟プレート６０、ガイドレール５９及び第２縦材５５とは一体で構成しても良い。図６に示すように、オフセットブロック５３ａ，第６補助スペーサブロック７２6，第６主スペーサブロック７１6，第５補助スペーサブロック７２5，第５主スペーサブロック７１5，第４補助スペーサブロック７２4，第４主スペーサブロック７１4，第３補助スペーサブロック７２3，第３主スペーサブロック７１3，第２補助スペーサブロック７２2，第２主スペーサブロック７１2，第１補助スペーサブロック７２1，第１主スペーサブロック７１1のそれぞれは、ガイドレール５９に底部のＵ溝を嵌合するように配列される。図示を省略しているが、第１縦材５６に接しかつ平行に桟プレートが底板として設けられている（第１縦材５６側においても、第２縦材５５側と同様に、桟プレートとガイドレールとは一体で構成してよく、更に桟プレートと第１縦材５６とを断面がＬ字型になるように接続し、一体として構成しても良い。即ち、桟プレート、ガイドレール及び第１縦材５６とは一体で構成しても良い。）。そして、この図示を省略した桟プレートの上にガイドレールが第１縦材５６に平行に延伸している。こうして、第１縦材５６に沿って、オフセットブロック５４ａ，第６補助スペーサブロック７４6，第６主スペーサブロック７３6，第５補助スペーサブロック７４5，第５主スペーサブロック７３5，第４補助スペーサブロック７４4，第４主スペーサブロック７３4，第３補助スペーサブロック７４3，第３主スペーサブロック７３3，第２補助スペーサブロック７４2，第２主スペーサブロック７３2，第１補助スペーサブロック７４1，第１主スペーサブロック７３1がのそれぞれが、ガイドレールに底部のＵ溝を嵌合するように配列される。
【００３１】
図７は、第ｊ補助スペーサブロック７２jと第ｊ主スペーサブロック７１jとの間のギャップに第ｊアノード埋込ブレード１１l-jの長手方向の一方の端部が装着され、第（ｊ−１）補助スペーサブロック７２j-1と第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1との間のギャップに第（ｊ−１）アノード埋込ブレード１１l-j-1の長手方向の一方の端部が装着される様子を詳細に示す。図示を省略しているが、第ｊアノード埋込ブレード１１l-jの長手方向の他方の端部は、第ｊ補助スペーサブロック７４jと第ｊ主スペーサブロック７３jとの間のギャップに装着され、第（ｊ−１）アノード埋込ブレード１１l-j-1の長手方向の他方の端部は、第（ｊ−１）補助スペーサブロック７４j-1と第（ｊ−１）主スペーサブロック７３j-1との間のギャップに装着される。図７には、第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1，第ｊ補助スペーサブロック７２j，第ｊ主スペーサブロック７１j，第（ｊ−１）補助スペーサブロック７２j-1，第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1及び第（ｊ−２）補助スペーサブロック７２j-2の底部のＵ溝と同様なＵ溝１３l-jが、第ｊアノード埋込ブレード１１l-jの長手方向の一方の端部に、Ｕ溝１３l-j-1が第（ｊ−１）アノード埋込ブレード１１l-j-1の長手方向の一方の端部に設けられていることが示されているが、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6は、すべて同様なＵ溝を長手方向の一方の端部に有し、ガイドレール５９にそれらのＵ溝が嵌合してアノード埋込ブレードの位置合わせをすることを可能にしている。又、主スペーサブロック７１j+1，７１j，７１j-1，……及び補助スペーサブロック７２j，７２j-1，７２j-2，……のそれぞれの厚さを変更することにより、互いに平行に配列される複数のアノード埋込ブレード１１l-j，１１l-j-1，……の相互の間隔を自由に変更可能である。
【００３２】
図８は、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6装着前のブレードホルダを示し、第６補助スペーサブロック７２6と第６主スペーサブロック７１6との間にギャップ７８6が設けられ、第５補助スペーサブロック７２5と第５主スペーサブロック７１5との間にギャップ７８5が設けられ、第４補助スペーサブロック７２4と第４主スペーサブロック７１4との間にギャップ７８4が設けられ、第３補助スペーサブロック７２3と第３主スペーサブロック７１3との間にギャップ７８3が設けられ、第２補助スペーサブロック７２2と第２主スペーサブロック７１2との間にギャップ７８2が設けられ、第１補助スペーサブロック７２1と第１主スペーサブロック７１1との間にギャップ７８1が設けられている。同様に、第６補助スペーサブロック７４6と第６主スペーサブロック７３6との間にギャップ７７6が設けられ、第５補助スペーサブロック７４5と第５主スペーサブロック７３5との間にギャップ７７5が設けられ、第４補助スペーサブロック７４4と第４主スペーサブロック７３4との間にギャップ７７4が設けられ、第３補助スペーサブロック７４3と第３主スペーサブロック７３3との間にギャップ７７3が設けられ、第２補助スペーサブロック７４2と第２主スペーサブロック７３2との間にギャップ７７2が設けられ、第１補助スペーサブロック７４1と第１主スペーサブロック７３1との間にギャップ７７1が設けられていることが示されている。第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6は、これらのギャップ７８1，７８2，７８3，７８4，７８5，７８6及びギャップ７７1，７７2，７７3，７７4，７７5，７７6にそれぞれの長手方向の両端部を挿入して、第１横材５１及び第２横材５２に平行に、且つ等間隔で配列されている。
【００３３】
図１に示した陽極配線３１Ａの一部は、図５及び図９に示すようにブレードホルダ（５１，５２，５５，５６）の表面に形成された第１及び第２の表面配線８７，８８で実現されている。第１の表面配線８７は、第１電極端子５９ａから第１横材５１を経由して、第１縦材５６の内側の側壁に導かれ、第１縦材５６の側壁を第１縦材５６の長手方向に延伸する。そして、第１縦材５６の側壁を介して、第１の表面配線８７は偶数番の、即ち、第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード１１l-2，１１l-4，１１l-6に電気的に接続される。一方、第２の表面配線８８は、第２電極端子５９ｂから第２横材５２を経由して、第２縦材５５の内側の側壁に導かれ、第２縦材５５の側壁を第２縦材５５の長手方向に延伸する（図６参照。）。そして、第２の表面配線８８は、第２縦材５５の側壁を介して、奇数番の、即ち、第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-3，１１l-5に電気的に接続されている。図１に示したように、パルス電源２６から延びる陽極配線３１Ａに第１電極端子５９ａにおいて第１の表面配線８７を、第２電極端子５９ｂにおいて第２の表面配線８８を分岐接続すれば、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6を同一位相で駆動することができる。
【００３４】
第１の表面配線８７の第６のアノード埋込ブレード１１l-6との接続部は第６補助スペーサブロック７４6と第６主スペーサブロック７３6とにより挟まれ、第１の表面配線８７の第４のアノード埋込ブレード１１l-4との接続部は第４補助スペーサブロック７４4と第４主スペーサブロック７３4とにより挟まれ、第１の表面配線８７の第２のアノード埋込ブレード１１l-2との接続部は第２補助スペーサブロック７４2と第２主スペーサブロック７３2とにより挟まれ、それぞれ放電空間に露出しないように構成されている。一方、第２の表面配線８８の第５のアノード埋込ブレード１１l-5との接続部は第５補助スペーサブロック７２5と第５主スペーサブロック７１5とにより挟まれ、第２の表面配線８８の第３のアノード埋込ブレード１１l-3との接続部は第３補助スペーサブロック７２3と第３主スペーサブロック７１3とにより挟まれ、第２の表面配線８８の第１のアノード埋込ブレード１１l-1との接続部は、第１補助スペーサブロック７２1と第１主スペーサブロック７１1とにより挟まれ、それぞれ放電空間に露出しないように構成されている。更に、図４及び図８に示すように、表面配線カバー６１，６２，６３を第１及び第２の表面配線８７，８８の上に被覆することにより、第１及び第２の表面配線８７，８８が放電空間に露出しないように構成されている。
【００３５】
第１及び第２の表面配線８７，８８としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属薄膜や導電性薄膜が好ましい。密着性が問題となる場合はクロム（Ｃｒ）／Ｃｕ／Ｃｒのような多層構造を第１及び第２の表面配線８７，８８として採用しても良い。第１及び第２の表面配線８７，８８は、無電界メッキ法、蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷法、スプレー法、ドクターブレード法等の薄膜形成法で形成すれば良い。例えば、Ａｇの導電性薄膜の場合は、感光性Ａｇペーストを印刷、又はペーストコーター等で厚膜塗布した後、フォトリソグラフィーでパターニングしても良い。Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒの導電性薄膜の場合は、スパッタリング法でＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒを真空中で連続的に堆積した後、フォトリソグラフィーとエッチングでパターニングする等、それぞれの導電性薄膜に適した周知の配線技術が採用可能である。更に、打ち抜き成形やエッチング等で所定の形状にパターニングされた金属テープ（導電性テープ）、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｆｅ，Ｃｕ−Ｃｒ，Ｃｕ−ニッケル（Ｎｉ）−シリコン（Ｓｉ），Ｃｕ−錫（Ｓｎ）等の銅合金、Ｎｉ−鉄（Ｆｅ）、Ｆｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）等のニッケル・鉄合金、或いは銅とステンレスの複合材料等の導電性テープを第１及び第２の表面配線８７，８８に用いることが可能である。更に、これらの導電性テープにＮｉメッキやＡｕメッキ等を施したものなどから第１及び第２の表面配線８７，８８を構成しても良い。
【００３６】
図７に示すように、第（ｊ−１）のアノード埋込ブレード（９l-j-1，；１１l-j-1）のアノード誘電体１１l-j-1の長手方向の一方の端部の上部には、アノードメタル９l-j-1への電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１l-j-1に矩形のコンタクトホール１４l-j-1が開口され、アノードメタル９l-j-1の一部が露出している。このコンタクトホール１４l-j-1に導電性バンプが埋め込まれ、導電性バンプを介してアノードメタル９l-j-1と第２の表面配線８８とが接続される。具体的には、第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1に、図７に示すように導電性ストリップ８２j-1が設けられ、導電性バンプを介してアノードメタル９l-j-1と導電性ストリップ８２j-1とが接続される。なお、導電性ストリップ８２j-1，８２j+1は、図７において主スペーサブロック７１j-1，７１j+1の側壁に凸部として設けられているが、ダマスカス配線（ダマシン配線）の技術を用い、主スペーサブロック７１j-1，７１j+1の側壁に設けたダマシン溝に埋め込むように形成しても良い。更に、主スペーサブロック７１j-1，７１j+1の側壁に設けたダマシン溝にＣｕ等の金属を埋め込んだ後、Ａｕ等の金属を電界メッキにより選択的に導電性ストリップ８２j-1，８２j+1の上に形成し、導電性ストリップ８２j-1，８２j+1の厚みを増やして、主スペーサブロック７１j-1，７１j+1の側壁に凸部となるようにしても良い。そして、第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1を第２縦材５５に押しつけることにより、第２縦材５５の側壁に設けられた第２の表面配線８８と導電性ストリップ８２j-1とが電気的に接続されるので、アノードメタル９l-j-1と第２の表面配線８８とが接続される。第（ｊ−１）のアノード埋込ブレード（９l-j-1，；１１l-j-1）と対称構造をなして、第ｊのアノード埋込ブレード（９l-j，；１１l-j）のアノード誘電体１１l-jの長手方向の他方の端部の上部には、アノードメタル９l-jへの電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１l-jに矩形のコンタクトホール１４l-jが開口され、アノードメタル９l-jの一部が露出している。このコンタクトホール１４l-jに導電性バンプが埋め込まれ、導電性バンプを介してアノードメタル９l-jと第１の表面配線８７とが接続される（図５及び図９参照。）。図示を省略しているが、第ｊ主スペーサブロック７３jに、図７に示したのと同様に導電性ストリップが設けられ、導電性バンプを介してアノードメタル９l-jと導電性ストリップとが接続される。そして、第ｊ主スペーサブロック７３jを第１縦材５６に押しつけることにより、第１縦材５６の側壁に設けられた第１の表面配線８７と導電性ストリップとが電気的に接続されるので、アノードメタル９l-jと第１の表面配線８７とが接続される。導電性バンプとしては、半田ボール、金（Ａｕ）バンプ、銀（Ａｇ）バンプ、銅（Ｃｕ）バンプ、ニッケル／金（Ｎｉ−Ａｕ）バンプ、或いはニッケル／金／インジウム（Ｎｉ−Ａｕ−Ｉｎ）バンプ等が使用可能である。半田ボールとしては、直径１００μｍ乃至２５０μｍ、高さ５０μｍ乃至２００μｍの錫（Ｓｎ）：鉛（Ｐｂ）＝６：４の共晶半田等が使用可能である。或いは、Ｓｎ：Ｐｂ＝５：９５の半田でも良い。
【００３７】
なお、図１０に示すように、第６補助スペーサブロック７２6と第６主スペーサブロック７１6との間にアノード埋込ブレード１１l-6を挟んでボルト等の固定部材４２6で機械的に締め付け、第５補助スペーサブロック７２5と第５主スペーサブロック７１5との間にアノード埋込ブレード１１l-5を挟んで固定部材４２5で締め付け、第４補助スペーサブロック７２4と第４主スペーサブロック７１4との間にアノード埋込ブレード１１l-4を挟んで固定部材４２4で締め付け、第３補助スペーサブロック７２3と第３主スペーサブロック７１3との間にアノード埋込ブレード１１l-3を挟んで固定部材４２3で締め付け、第２補助スペーサブロック７２2と第２主スペーサブロック７１2との間にアノード埋込ブレード１１l-2を挟んで固定部材４２2で締め付け、第１補助スペーサブロック７２1と第１主スペーサブロック７１1との間にアノード埋込ブレード１１l-1を挟んで固定部材４２1で締め付けて圧接構造にすれば、第２の表面配線８８とアノードメタル間の電気的な接触抵抗が低減できるとともに、機械的強度や安定性が向上する。同様に、第６補助スペーサブロック７４6と第６主スペーサブロック７３6との間にアノード埋込ブレード１１l-6を挟んで固定部材４１6で締め付け、第５補助スペーサブロック７４5と第５主スペーサブロック７３5との間にアノード埋込ブレード１１l-5を挟んで固定部材４１5で締め付け、第４補助スペーサブロック７４4と第４主スペーサブロック７３4との間にアノード埋込ブレード１１l-4を挟んで固定部材４１4で締め付け、第３補助スペーサブロック７４3と第３主スペーサブロック７３3との間にアノード埋込ブレード１１l-3を挟んで固定部材４１3で締め付け、第２補助スペーサブロック７４2と第２主スペーサブロック７３2との間にアノード埋込ブレード１１l-2を挟んで固定部材４１2で締め付け、第１補助スペーサブロック７４1と第１主スペーサブロック７３1との間にアノード埋込ブレード１１l-1を挟んで固定部材４１1で締め付けて圧接構造にすれば、第１の表面配線８７とアノードメタル間の電気的な接触抵抗が低減できるとともに、機械的強度や安定性が向上する。
【００３８】
図１１は、図１に示す第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3のいずれかを等価的な陽極８１で表し、カソードメタル２４を等価的な陰極８２で表した場合において、等価陽極８１及び等価陰極８２間への電気パルスの印加によって引き起こされる放電の状態と電気パルスの電圧概略波形（無負荷時）とを模式的に示す図である。
【００３９】
図１１において、電気パルスの電圧概略波形は、電圧Ｖ（縦軸）の時間ｔ（横軸）に対する変化を示すグラフによって表されている。図１１に示すように、電気パルスのパルス幅Δｔが概ね１００ｎｓに達すると、正イオンが等価陰極８２に衝突する際に放出された２次電子が処理ガス分子を電離させて新たな正イオンを発生させるグロー放電が引き起こされる。一方、電気パルスの立ち上がり時の電圧Ｖの時間上昇率ｄＶ／ｄｔが概ね３０〜５０ｋＶ／μｓである場合、パルス幅Δｔが概ね１００ｎｓに達すると、等価陽極８１から等価陰極８２へ向かうストリーマ８３の成長が始まる。そして、パルス幅Δｔが概ね１００〜４００ｎｓである場合、ストリーマ８３の成長は、等価陽極８１と等価陰極８２との間に短いストリーマ８３が散点する初期段階で終了する。一方、パルス幅Δｔが概ね５００〜１０００ｎｓである場合、ストリーマ８３が本格的に成長し、等価陽極８１と等価陰極８２との間に枝分かれした長いストリーマ８３が存在する状態となる。本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置では、ストリーマ８３の成長が進んで等価陽極８１と等価陰極８２とが導通してしまわないように、ストリーマ８３の成長の初期段階で放電を停止するファインストリーマ放電を用いる。
【００４０】
放電の均一性に優れるファインストリーマ放電を用いれば、表面処理を均一に実施することができるからである。更に、パルス幅Δｔが概ね１０００ｎｓに達すると、局部的な電流集中がおき、最終的にアーク放電が引き起こされる。
【００４１】
上述の説明で、パルス幅Δｔや立ち上がり時の電圧Ｖの時間上昇率ｄＶ／ｄｔの範囲について「概ね」としているのは、これらは、等価陽極８１及び等価陰極８２間の間隔、等価陽極８１及び等価陰極８２の構造ならびに窒素雰囲気の圧力等のプラズマ処理装置の具体的構成に依存して変化するためである。したがって、ファインストリーマ放電となっているか否かは、パルス幅Δｔや立ち上がり時の電圧Ｖの時間上昇率ｄＶ／ｄｔだけでなく、実際の放電を観察して判断すべきである。
【００４２】
又、電気パルスの電圧概略波形について「無負荷時」としているのは、同じ条件でパルス電源を動作させても、等価陽極８１及び等価陰極８２間の間隔ならびに等価陽極８１及び等価陰極８２の構造等のプラズマ処理装置の具体的構成が変化すれば、等価陽極８１及び等価陰極８２間に実際に印加される電気パルスの電圧概略波形が異なってくるからである。
【００４３】
パルス電源２６は、アーク放電を引き起こさずにファインストリーマ放電を引き起こす電気パルスを、カソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間に繰り返し印加する。具体的には、パルス電源２６は、パルス幅が半値幅で５０〜３００ｎｓの電気パルスをカソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間に繰り返し印加する。パルス電源２６がカソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間に印加する電気パルスの電圧波形及び電流波形の一例を図１２に示す。図１２には、電気パルスの電圧Ｖ２及び電流Ｉ２（縦軸）の時間（横軸）に対する変化が示されており、パルス幅は、半値幅で約１００ｎｓとなっている。
【００４４】
パルス電源２６には、静電誘導型サイリスタ（以下、「ＳＩサイリスタ」と言う。）を用いた誘導エネルギ蓄積型電源回路（以下、「ＩＥＳ回路」と言う。）を、採用することが望ましい。ＩＥＳ回路は、ＳＩサイリスタのクロージングスイッチ機能の他、オープニングスイッチング機能を用いてターンオフを行い、当該ターンオフによりＳＩサイリスタのゲート・アノード間に高圧を発生させている。なお、ＩＥＳ回路の詳細は、飯田克二、佐久間健：「誘導エネルギ蓄積型パルス電源」，第１５回ＳＩデバイスシンポジウム（２００２）に記載されている。
【００４５】
まず、図１３を参照して、ＩＥＳ回路（パルス電源）１３の構成について説明する。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１を備える。低電圧直流電源１３１の電圧Ｅは、ＩＥＳ回路１３が発生させる電気パルスの電圧のピーク値より著しく低いことが許容される。例えば、後述するインダクタ１３３の両端に発生させる電圧ＶLのピーク値ＶLPが数ｋＶに達しても、低電圧直流電源１３１の電圧Ｅは数１０Ｖであることが許容される。電圧Ｅの下限は後述するＳＩサイリスタ１３４のラッチング電圧以上で決定される。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１を電気エネルギ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。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１に並列接続されるコンデンサ１３２を備える。コンデンサ１３２は、低電圧直流電源１３１のインピーダンスを見かけ上低下させることにより低電圧直流電源１３１の放電能力を強化する。
【００４６】
更に、ＩＥＳ回路１３は、インダクタ１３３、ＳＩサイリスタ１３４、ＭＯＳＦＥＴ１３５、ゲート駆動回路１３６及びダイオード１３７を備える。ＩＥＳ回路１３では、低電圧直流電源１３１の正極とインダクタ１３３の一端とが接続され、インダクタ１３３の他端とＳＩサイリスタ１３４のアノードとが接続され、ＳＩサイリスタ１３４のカソードとＦＥＴ１３５のドレインとが接続され、ＦＥＴ１３５のソースと低電圧直流電源１３１の負極とが接続されている。又、ＩＥＳ回路１３では、ＳＩサイリスタ１３４のゲートとダイオード１３７のアノードとが接続され、ダイオード１３７のカソードとインダクタ１３３の一端（低電圧直流電源１３１の正極）とが接続される。ＦＥＴ１３５のゲート及びソースには、ゲート駆動回路１３６が接続される。
【００４７】
ＳＩサイリスタ１３４は、ゲート信号に応答して、ターンオン及びターンオフが可能である。ＦＥＴ１３５は、ゲート駆動回路１３６から与えられるゲート信号Ｖcに応答してドレイン・ソース間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ＦＥＴ１３５のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、ＦＥＴ１３５の耐圧は低電圧直流電源１３１の電圧Ｅより高いことを要する。ダイオード１３７は、ＳＩサイリスタ１３４のゲート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、即ち、ＳＩサイリスタ１３４のゲートに正バイアスを与えた場合にＳＩサイリスタ１３４が電流駆動とならないようにするために設けられる。インダクタ１３３は、自己インダクタンスを有する誘導性素子として機能しており、その両端には、負荷１３９が並列接続される。負荷１３９は、図１のカソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間が対応する。なお、昇圧トランスの１次側をインダクタ１３３として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に負荷１３９を接続すれば、電圧のピーク値がより高い電気パルスを得ることができる。
【００４８】
続いて、図１４を参照して、ＩＥＳ回路１３の動作について説明する。図１４は、上から順に、（ａ）ＦＥＴ１３５に与えられるゲート信号Ｖcの時間（横軸）に対する変化、（ｂ）ＳＩサイリスタ１３４の導通状態の時間（横軸）に対する変化、（ｃ）インダクタ１３３に流れる電流ＩLの時間（横軸）に対する変化、（ｄ）インダクタ１３３の両端に発生する電圧ＶLの時間（横軸）に対する変化、（ｅ）ＳＩサイリスタ１３４のアノード・ゲート間の電圧ＶAG（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示している。
【００４９】
（イ）まず、図１４（ａ）に示すように、時刻ｔ0にゲート信号ＶcがＯＦＦからＯＮに切り替わると、ＦＥＴ１３５のドレイン・ソース間は導通状態となる。これにより、ＳＩサイリスタ１３４のゲートがアノードに対して正バイアスされるので、図１４（ｂ）に示すように、ＳＩサイリスタ１３４のアノード・カソード（Ａ−Ｋ）間は導通状態となり、図１４（ｃ）に示すように、電流ＩLが増加し始める。
【００５０】
（ロ）電流ＩLがピーク値ＩLPに達するあたりの時刻ｔ1に、図１４（ａ）に示すように、ゲート信号ＶcがＯＮからＯＦＦに切り替わると、ＦＥＴ１３５のドレイン・ソース間が非導通状態となり、図１４（ｂ）に示すように、ＳＩサイリスタ１３４のアノード・ゲート（Ａ−Ｇ）間が導通状態となる。これにより、図１４（ｂ）に示すように、時刻ｔ2から時刻ｔ3にかけて、ＳＩサイリスタ１３４における空乏層の拡大に同期して、図１４（ｃ）に示すように、電流ＩLが減少するとともに、図１４（ｄ）に示す電圧ＶL及び図１４（ｅ）に示す電圧ＶAGが急激に上昇する。
【００５１】
（ハ）そして、時刻ｔ3において図１４（ｄ）に示す電圧ＶL及び図１４（ｅ）に示す電圧ＶAGがそれぞれピーク値ＶLp及びピーク値ＶAGpに達して、図１４（ｃ）に示すように、電流ＩLの向きが反転する。その後は、図１４（ｂ）に示すような時刻ｔ3から時刻ｔ4にかけて、ＳＩサイリスタ１３４における空乏層の縮小に同期して、図１４（ｃ）に示すように、電流ＩLが増加するとともに、図１４（ｄ）に示す電圧ＶL及び図１４（ｅ）に示す電圧ＶAGが急激に低下する。
【００５２】
（ニ）そして、時刻ｔ4において、図１４（ｂ）に示すように、ＳＩサイリスタ１３４が非導通状態となると、図１４（ｃ）に示すように、時刻ｔ5に向かって電流ＩLが減少するとともに、図１４（ｄ）に示す電圧ＶL及び図１４（ｅ）に示す電圧ＶAGは０になる。
【００５３】
図１、図２及び図３（ａ）においては、第１のアノード誘電体１１l-1と、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3の断面形状は、それぞれカソードに対向する側の一辺（長辺）に設けられる刃部が両刃のくさび型をなす構造を例示したが、アノード誘電体の断面形状は刃部が両刃のくさび型をなす構造に限定されるものではなく、図１５に示すような種々の断面形状であっても、分割型アノード電極を構成することにより、陽極と陰極との間の容量が低減できるので、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加でき、大気圧で且つ窒素中の放電が安定して一様に実現でき、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができる利点を有する。更に、図１５に示すような種々の断面形状であっても、分割型アノード電極の構造を採用することにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、パルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。又、当然ながら、アノードメタル９a〜９rが、それぞれアノード誘電体１１a〜１１rに埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果を奏することができる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタにおいては、カソード（２４，２５）が、カソードメタル２４と、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上に設けられたカソード誘電体２５からなる一体構造として説明したが、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ処理リアクタ図１６及び図１７に示すように、陰極側の構造を４つに分割して分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3，２５s-4）を構成する。図１６及び図１７では、４枚のカソード埋込ブレードが並列に等間隔で配置された構造が示されているが、例示であり、図１８では６枚のカソード埋込ブレードが並列に等間隔で配置されている。即ち、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置のカソード埋込ブレードの枚数は、仕様に応じて、任意に設計可能である。
【００５５】
詳細な構造の図示は省略するが、図３に示したのと同様に、第１のカソード埋込ブレードは板状の第１のカソード誘電体２５s-1と、第１のカソード誘電体２５s-1の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第１のカソードメタルから構成されている。第２のカソード埋込ブレードは板状の第２のカソード誘電体２５s-2と、第２のカソード誘電体２５s-2の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第２のカソードメタルから構成されている。第３のカソード埋込ブレードは板状の第３のカソード誘電体２５s-3と、第３のカソード誘電体２５s-3の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第３のカソードメタルから構成されている。図１６及び図１７から分かるように、第１のカソード誘電体２５s-1、第２のカソード誘電体２５s-2、第３のカソード誘電体２５s-3（更には第３のカソード誘電体２５s-4）は、それぞれアノードに対向する側の一辺（長手方向の一辺）が刃部をなし、この刃部が、両刃のくさび型をなしている。そして、第１のカソードメタル、第２のカソードメタル、及び第３のカソードメタルは、それぞれ、第１のカソード誘電体２５s-1、第２のカソード誘電体２５s-2及び第３のカソード誘電体２５s-3の厚さ方向における中央部に埋め込まれている。カソード誘電体を構成する材料は、アノード誘電体と同様な、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。
【００５６】
図１８は、矩形の枠状のブレードホルダ（８４，８５，８６）を用いて、第１のカソード埋込ブレード２５s-1、第２のカソード埋込ブレード２５s-2、第３のカソード埋込ブレード２５s-3、第４のカソード埋込ブレード２５s-4、第５のカソード埋込ブレード２５s-5及び第６のカソード埋込ブレード２５s-6を固定した状態を、それぞれのカソード埋込ブレードの刃部を上にして示す（以下においては、特にカソードメタルを図示していないので、本来、カソード誘電体を示す図面の符合２５s-1〜２５s-6で、便宜的にカソード埋込ブレードを示す図面の符合２５s-1〜２５s-6とする。）。図１８に示すように、ブレードホルダ（８４，８５，８６）は、互いに平行に配置された第１横材８４及び第２横材８５と、この第１横材８４及び第２横材８５にそれぞれ直交する第１縦材８６及び第２縦材とで井桁状に構成されている（「第２縦材」は表面配線カバー９２の陰になり図示されていないが、図５の第２縦材５５と同様な構成である。なお、どちらを「横材」と呼び、どちらを「縦材」と呼ぶかは、単なる定義の問題であり、９０度回転し、符合８４，８５を縦材と呼んでも構わない。但し、本明細書では、符合８４，８５を横材と呼び、符合８６を縦材として統一する。）。図４と同様に、第１横材８４と第１縦材８６との接合部の外側の角には、第１電極端子８９ａが設けられ、第２横材８５と第１縦材８６との接合部の外側の角には、第２電極端子８９ｂが設けられている。第１横材８４、第２横材８５、第１縦材８６、第２縦材、第１電極端子８９ａ及び第２電極端子８９ｂを構成する材料は、アノード誘電体と同様な、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。
【００５７】
図１６及び図１７から分かるように、分割型アノード電極（１１d-1，１１d-2，１１d-3，）と分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4）との組み合わせは種々のトポロジーが採用可能である。そのため、図１８に示すブレードホルダ（８４，８５，８６）の配向は、例えば、図１６に示したのと同様にカソード埋込ブレードの長手の方向と、アノード埋込ブレードの長手の方向とを共に平行にしても良く、図１７に示すように、カソード埋込ブレードの長手の方向と、アノード埋込ブレードの長手の方向とが互いに直交するようにしても良い。図１６では、４枚のカソード埋込ブレードの配列の中央部に、３枚のアノード埋込ブレードの刃部が配列配列されるように刃部の位置が１／２周期ずれて交互に配列されている。
【００５８】
図１８に示すように、第２縦材に沿って、オフセットブロック８３ａ，第６補助スペーサブロック４８6，第６主スペーサブロック４７6，第５補助スペーサブロック４８5，第５主スペーサブロック４７5，第４補助スペーサブロック４８4，第４主スペーサブロック４７4，第３補助スペーサブロック４８3，第３主スペーサブロック４７3，第２補助スペーサブロック４８2，第２主スペーサブロック４７2，第１補助スペーサブロック４８1，第１主スペーサブロック４７1及びオフセットブロック８３ｂが順に並べられている。同様に、第１縦材８６に沿って、オフセットブロック，第６補助スペーサブロック，第６主スペーサブロック，第５補助スペーサブロック，第５主スペーサブロック，……，第１補助スペーサブロック，第１主スペーサブロック及びオフセットブロックが順に並べられているが、表面配線カバー９１の陰になり図示されていない。これらのオフセットブロック８３ａ，第６補助スペーサブロック４８6，第６主スペーサブロック４７6，第５補助スペーサブロック４８5，第５主スペーサブロック４７5，第４補助スペーサブロック４８4，第４主スペーサブロック４７4，第３補助スペーサブロック４８3，第３主スペーサブロック４７3，第２補助スペーサブロック４８2，第２主スペーサブロック４７2，第１補助スペーサブロック４８1，第１主スペーサブロック４７1等は、それぞれ底部にＵ溝を有するＵ字ブロックである。
【００５９】
図６に示したのと同様に、第２縦材に接しかつ平行に桟プレートが底板として設けられている。そして、この桟プレートの上において、ガイドレールが第２縦材に平行に延伸している。図１８に示すように、オフセットブロック８３ａ，第６補助スペーサブロック４８6，第６主スペーサブロック４７6，第５補助スペーサブロック４８5，第５主スペーサブロック４７5，第４補助スペーサブロック４８4，第４主スペーサブロック４７4，第３補助スペーサブロック４８3，第３主スペーサブロック４７3，第２補助スペーサブロック４８2，第２主スペーサブロック４７2，第１補助スペーサブロック４８1，第１主スペーサブロック４７1及びオフセットブロック８３ｂのそれぞれは、ガイドレールに底部のＵ溝を嵌合するように配列される。図示を省略しているが、第１縦材８６側も同様な構造である。主スペーサブロック４７1〜４７6及び補助スペーサブロック４８1〜４８6を構成する材料も、アノード誘電体と同様な、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。特に、Ａｌ2Ｏ3、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＢｅＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ等が耐圧の点から好ましい。
【００６０】
図１に示した陰極配線３１Ｋは、図５及び図９に示したのと同様に、ブレードホルダ（８４，８５，８６）の表面に形成された表面配線（図示省略）で実現されている。第１の表面配線は、第１電極端子８９ａから第１横材８４を経由して、第１縦材８６の内側の側壁に導かれ、第１縦材８６の側壁を第１縦材８６の長手方向に延伸する。そして、第１縦材８６の側壁を介して、第１の表面配線は第２，第４及び第６のカソード埋込ブレード２５s-2，２５s-4，２５s-6に電気的に接続される。一方、第２の表面配線は、第２電極端子８９ｂから第２横材８５を経由して、第２縦材の内側の側壁に導かれ、第２縦材の側壁を第２縦材の長手方向に延伸する。そして、第２の表面配線は、第２縦材の側壁を介して、第１，第３及び第５のカソード埋込ブレード２５s-1，２５s-3，２５s-5に電気的に接続されている。
【００６１】
第２の表面配線の第５のカソード埋込ブレード２５s-5との接続部は第５補助スペーサブロック４８5と第５主スペーサブロック４７5とにより挟まれ、第２の表面配線の第３のカソード埋込ブレード２５s-3との接続部は第３補助スペーサブロック４８3と第３主スペーサブロック４７3とにより挟まれ、第２の表面配線の第１のカソード埋込ブレード２５s-1との接続部は、第１補助スペーサブロック４８1と第１主スペーサブロック４７1とにより挟まれ、それぞれ放電空間に露出しないように構成されている。第１の表面配線側も同様である。更に、図１８に示すように、表面配線カバー９１，９２，９３を表面配線の上に被覆することにより、表面配線が放電空間に露出しないように構成されている。表面配線としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属薄膜や導電性薄膜が好ましい。密着性が問題となる場合はＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒのような多層構造を表面配線として採用しても良い。更に、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｆｅ，Ｃｕ−Ｃｒ，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ，Ｃｕ−Ｓｎ等の銅合金、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ等のニッケル・鉄合金、或いは銅とステンレスの複合材料等の導電性テープを表面配線に用いることが可能である。更に、これらの導電性テープにＮｉメッキやＡｕメッキ等を施したものなどから表面配線を構成しても良い。
【００６２】
図示を省略しているが、図７に示したのと同様に、カソード埋込ブレードのカソード誘電体の一方若しくは長手方向の他方の端部の上部には、カソードメタルへの電気的接続を可能にするように、カソード誘電体に矩形のコンタクトホールが開口され、カソードメタルの一部が露出している。このコンタクトホールに導電性バンプが埋め込まれ、導電性バンプを介してカソードメタルと表面配線とが接続される。
【００６３】
なお、図１０に示したのと同様に、第６補助スペーサブロック４８6と第６主スペーサブロック４７6との間にカソード埋込ブレード２５s-6を挟んでボルト等の固定部材で機械的に締め付け、第５補助スペーサブロック４８5と第５主スペーサブロック４７5との間にカソード埋込ブレード２５s-5を挟んで固定部材で締め付け、……、第１補助スペーサブロック４８1と第１主スペーサブロック４７1との間にカソード埋込ブレード２５s-1を挟んで固定部材で締め付けて圧接構造にすれば、第２の表面配線とカソードメタル間の電気的な接触抵抗が低減できるとともに、機械的強度や安定性が向上する。第１の表面配線側も同様である。
【００６４】
図１６及び図１７に示すように、分割型アノード電極（１１d-1，１１d-2，１１d-3，）と分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4）とを組み合わせることにより、図１等において示した平板状の１枚のカソード（２４，２５）と分割型アノード電極との組み合わせに比して更に、陽極と陰極との間の容量が低減できるので、陽極と陰極との間に更に短いパルス幅のパルスが印加でき、大気圧で且つ窒素中の放電が更に安定して一様に実現でき、処理対象物（サンプル）３０に対し更に低ダメージの処理ができる利点を有する。
【００６５】
更に、図１６及び図１７に示すように、分割型アノード電極（１１d-1，１１d-2，１１d-3，）と分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4）とを組み合わせることにより、図１等において示した平板状の１枚のカソード（２４，２５）と分割型アノード電極とを組み合わせる場合に比して、陽極と陰極との間の容量が更に低減されるので、更にパルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が更に短縮できるという有利な効果を奏するものである。又、当然ながら、アノードメタルは、それぞれアノード誘電体に埋め込まれており、カソードメタルは、それぞれカソード誘電体に埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果も奏することができる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図１９は、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの内部構造を示す模式的な断面図である。図１９に示すように、プラズマ処理リアクタは、図１と同様なバッチ式の反応容器となっており、上面の給気配管２７から処理ガスを給気し、下面の排気配管２８から処理ガスを排気することができるようになっている。プラズマ処理リアクタは、前面に設けられたドアが開かれた状態においては、内部への処理対象物（サンプル）３０の収容及び内部からの処理対象物（サンプル）３０の取り出しが可能な状態となり、ドアが閉じられた状態においては、内部が密閉された減圧状態を維持できるようになっている。
【００６７】
図１９に示すように、プラズマ処理リアクタの内部には、整流板２１が水平に設置されている。整流板２１には、複数の細管からなる貫通孔がマトリクス状に配置されている。それぞれのアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3には、パルス電源２６が接続される。プラズマ処理リアクタでは、処理ガスのタンク（図示省略）から整流板２１を経由してプラズマ処理リアクタの内部へ処理ガスが均一なフローとしてシャワー状に給気され、排気配管２８に接続された排気ポンプ２９によって、プラズマ処理リアクタの内部から排気配管２８を経由して処理ガスが排気される。プラズマ処理リアクタの内部の圧力は圧力ゲージ（図示省略）によって測定することができる。図１９では図示を省略しているが、詳細には圧力ゲージ及び排気コンダクタンスを調整するバリアブルコンダクタンスバルブ等を排気ポンプ２９の上流側に設ければ良いことは、当業者に容易に理解できるであろう。例えば、圧力ゲージ及び流量を制御するマスフローコントローラを図１９に示す給気配管２７に設け、排気コンダクタンスを調整するバリアブルコンダクタンスバルブを図１９に示す排気配管２８に設けるようにしても良い。又、圧力ゲージを排気配管２８側に設けても良い。
【００６８】
本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタでは，反応容器の内部の気体圧力を、大気圧（１０１ｋＰａ）と等しいか８０〜９０ｋＰａ程度の大気圧よりも極く僅か低い値に下げるような条件でも安定した放電が可能であるが、排気ポンプ２９によって反応容器の内部を１０ｋＰａ〜５０ｋＰａ（大気圧の１／１０〜１／２）、より望ましくは、２０ｋＰａ〜４０ｋＰａまで減圧することによって、カソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間の間隔を拡げ（典型的には、大気圧の場合の５倍以上）、立体的な処理対象物（サンプル）３０に付着した毒素も不活化することができることも可能になる。このように減圧下でファインストリーマ放電を引き起こすことは、ラジカルの寿命を延ばし（典型的には、大気圧下の場合の１０倍以上）、処理対象物（サンプル）３０に付着した毒素を効率的に不活化することにも寄与している。
【００６９】
図１に示した構造とは異なり、反応容器（チャンバ）を構成している底板２３の上には、断熱材３２が配置され、この断熱材３２の上に、電気的に絶縁されたヒータ３３が設けられている。カソード（２４，２５）を構成するカソードメタル２４とは、電気的に絶縁されたヒータ３３の上に配置され、ヒータ３３によりカソードメタル２４を加熱することが可能になっている。そして、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上には、カソード誘電体２５が配置され、カソード誘電体２５の上には、処理対象物（サンプル）３０が搭載される。処理対象物（サンプル）３０は、ヒータ３３により所望の温度まで加熱されることが可能である。
【００７０】
例えば、２の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタにおいて、プラズマ放電ギャップを４０ｍｍとして、処理圧力４５ｋＰａとなるように、処理ガスとして窒素（Ｎ2）ガスを反応容器の内部に導入し、バイオロジカルインジケーターを使った滅菌処理をした結果、プラズマ処理時間８分で滅菌できた。この際、ヒータ３３により７５℃まで加熱したが、この加熱時間及び減圧時間を含めても１２分で滅菌できた。一方、蒸気滅菌１２１℃のオートクレーブでは、加熱冷却時間を込みで６０分以上必要であるので、滅菌装置として極めて有効であることが分かる。
【００７１】
このように、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置によれば、処理対象物（サンプル）３０の表面処理や滅菌が効率的に実現できることが分かる。第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、窒素中の放電が容易であり、しかも大気圧に近い圧力で安定した放電が可能である。
【００７２】
更に、第１及び第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置と同様に、長時間のストリーマ放電に耐える利点や、広範囲で均一な処理ができる利点を有する。
【００７３】
更に、第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、第１及び第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置と同様に、分割型アノード電極にすることにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加できるので、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができ、パルス周波数を高くできるため、処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。
【００７４】
（第４の実施の形態）
第１の実施の形態において、図１のパルス電源２６から延びる陽極配線３１Ａに第１電極端子５９ａにおいて第１の表面配線８７を、第２電極端子５９ｂにおいて第２の表面配線８８を分岐接続すれば、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6を同一位相で駆動することができると説明したが、互いに異なる位相のパルスを伝送する第１及び第２の陽極配線を用意し、第１電極端子５９ａにおいて第１の表面配線８７を第１の陽極配線に、第２電極端子５９ｂにおいて第２の表面配線８８を第２の陽極配線にそれぞれ独立に接続すれば、偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5とを、異なる位相で駆動できる。
【００７５】
本発明の第４の実施の形態に係るプラズマ処理装置においては、パルス電源を２つ用意しても良く、１つのパルス電源から異なる位相のパルスを出力するようにしても良い。第１の実施の形態のように、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6を同一位相で駆動した場合、プラズマ放電空間には、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6の配列の周期性に対応した電界強度の分布が存在する。即ち、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6の先端の直下の電界強度は強いが、それぞれの第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6の配列の中央部の電界強度が弱いという強度分布が存在する。このため、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6の先端の直下には、プラズマストリーマが直接照射されるホットスポット（ゾーン）が生じ、それぞれの第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6の配列の中央部の直下には、プラズマストリーマが弱い若しくは、直接照射されないコールドスポット（ゾーン）が生じるため、均一な表面処理ができない場合がある。
【００７６】
第４の実施の形態に係るプラズマ処理装置においては、図２０に示すように、偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5とを異なる位相のパルスで駆動すれば、偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5とを、第１の実施の形態の場合より近づけても、電界分布の不均一が生じず、放電空間の全体を均一にプラズマ照射できる。図２０（ａ）は、パルス電源２６がアーク放電を引き起こさずにファインストリーマ放電を引き起こす第１の電気パルスを、カソードメタル２４と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5との間に繰り返し印加するタイミング図を示す。図２０（ｂ）は、パルス電源２６が第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／２周期異なり、アーク放電を引き起こさずにファインストリーマ放電を引き起こす第２の電気パルスを、カソードメタル２４と偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6との間に繰り返し印加するタイミング図を示す。図２０（ａ）及び（ｂ）において、第１の電気パルス及び第２の電気パルスのパルス幅は、半値幅で５０〜３００ｎｓ程度である。
【００７７】
偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5とにそれぞれ印加する第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれは、１／２周期に限定されない。図２１に示すように、１／２周期以下の短い位相のずれでも、同様に、奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5と偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6とを近づけても、電位分布の重畳が可能となるので、電界分布の不均一が生じず、放電空間の全体を均一にプラズマ照射できる。図２１（ａ）は、カソードメタル２４と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5との間に印加する第１の電気パルスの波形を示す。図２１（ｂ）では、図２１（ａ）に示した第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／２周期より小さな位相ずれの第２の電気パルスを、カソードメタル２４と偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6との間に繰り返し印加することを示している。図２１（ａ）及び（ｂ）においても、第１の電気パルス及び第２の電気パルスのパルス幅は、半値幅で５０〜３００ｎｓ程度である。図２１のようなパルス制御をし、第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれ（遅延時間）が、第１の電気パルスで生成されたプラズマの活性種の寿命よりも短いタイミングになるように選べば、放電電圧を図２０の場合より低くしても放電できるため、処理対象物（サンプル）３０に対して同じ効果を少ない電力で達成できる。
【００７８】
パルス電源２６には、２系列ＩＥＳ回路を採用することが、高速スイッチングを実現する上で望ましい。２系列ＩＥＳ回路は、２系列のＳＩサイリスタのクロージングスイッチ機能の他、オープニングスイッチング機能を用いて２系列のターンオフを行い、２系列のＳＩサイリスタのターンオフによりそれぞれのＳＩサイリスタのゲート・アノード間に高圧を発生させている。
【００７９】
先ず、図２２を参照して、２系列ＩＥＳ回路（パルス電源）の構成について説明する。２系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0を備える。低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅは、２系列ＩＥＳ回路が発生させる第１及び第２の電気パルスの電圧のピーク値より著しく低いことが許容される。例えば、後述する第１のインダクタＬ1又は第２のインダクタＬ2の両端に発生させる電圧ＶLのピーク値ＶLPが数ｋＶに達しても、低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅは数１０Ｖであることが許容される。電圧Ｅの下限は後述する第１のＳＩサイリスタ１３４-1又は第２のＳＩサイリスタ１３４-2のラッチング電圧以上で決定される-2系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0を電気エネルギ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。図示を省略しているが-2系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0に並列接続されるコンデンサを備えるようにすることが好ましい。並列接続されるコンデンサは、低電圧直流電源Ｖ0のインピーダンスを見かけ上低下させることにより低電圧直流電源Ｖ0の放電能力を強化する。
【００８０】
更に、図２２に示すように-2系列ＩＥＳ回路は、ゲート駆動回路１３６と、第１の電気パルスを生成する第１のインダクタＬ1、第１のＳＩサイリスタ１３４-1、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1、第１のダイオード１３７-1、及び第２の電気パルスを生成する第２のインダクタＬ2、第２のＳＩサイリスタ１３４-2、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2、第２のダイオード１３７-2とを備える-2系列ＩＥＳ回路では、第１の電気パルスを生成するために、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第１のインダクタＬ1の一端とが接続され、第１のインダクタＬ1の他端と第１のＳＩサイリスタ１３４-1のアノードとが接続され、第１のＳＩサイリスタ１３４-1のカソードと第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1のドレインとが接続され、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1のソースと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又-2系列ＩＥＳ回路では、第１のＳＩサイリスタ１３４-1のゲートと第１のダイオード１３７-1のアノードとが接続され、第１のダイオード１３７-1のカソードと第１のインダクタＬ1の一端（低電圧直流電源Ｖ0の正極）とが接続される。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1のゲート及びソースには、ゲート駆動回路１３６が接続される。
【００８１】
同様に、第２の電気パルスを生成するために、図２２に示すように、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第２のインダクタＬ2の一端とが接続され、第２のインダクタＬ2の他端と第２のＳＩサイリスタ１３４-2のアノードとが接続され、第２のＳＩサイリスタ１３４-2のカソードと第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2のドレインとが接続され、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2のソースと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又-2系列ＩＥＳ回路では、第２のＳＩサイリスタ１３４-2のゲートと第２のダイオード１３７-2のアノードとが接続され、第２のダイオード１３７-2のカソードと第２のインダクタＬ2の一端（低電圧直流電源Ｖ0の正極）とが接続される。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2のゲート及びソースには、ゲート駆動回路１３６が接続される。
【００８２】
第１の電気パルスを生成する第１のＳＩサイリスタ１３４-1は、ゲート信号に応答して、ターンオン及びターンオフが可能である。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第１ゲート信号Ｖc1に応答してドレイン・ソース間の導通状態が変化するスイッチング素子である。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1の耐圧は低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅより高いことを要する。第１のダイオード１３７-1は、第１のＳＩサイリスタ１３４-1のゲート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、即ち、第１のＳＩサイリスタ１３４-1のゲートに正バイアスを与えた場合に第１のＳＩサイリスタ１３４-1が電流駆動とならないようにするために設けられる。第１のインダクタＬ1は、自己インダクタンスを有する誘導性素子として機能しており、その両端には、第１の負荷１３９ａが並列接続される。第１の負荷１３９ａは、図１のカソードメタル２４と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5との間が対応する。ゲート駆動回路１３６が第１ゲート信号Ｖc1を第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1に印加することにより、図２３に示すように、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1がターンオンし、これにより、第１のＳＩサイリスタ１３４-1が導通状態となり、第１のインダクタＬ1に電流ｉ1が流れ、これにより第１の負荷１３９ａに出力１のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第１のインダクタＬ1として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第１の負荷１３９ａを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第１の電気パルスを得ることができる。
【００８３】
同様に、第２の電気パルスを生成する第２のＳＩサイリスタ１３４-2は、ゲート信号に応答して、ターンオン及びターンオフが可能である。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第２ゲート信号Ｖc2に応答してドレイン・ソース間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ゲート駆動回路１３６は、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1に与える第１ゲート信号Ｖc1から一定の遅延時間を有して、第２ゲート信号Ｖc2を、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2に印加する。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2の耐圧は低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅより高いことを要する。第２のダイオード１３７-2は、第２のＳＩサイリスタ１３４-2のゲート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、即ち、第２のＳＩサイリスタ１３４-2のゲートに正バイアスを与えた場合に第２のＳＩサイリスタ１３４-2が電流駆動とならないようにするために設けられる。第２のインダクタＬ2は、自己インダクタンスを有する誘導性素子として機能しており、その両端には、第２の負荷１３９ｂが並列接続される。第２の負荷１３９ｂは、図１のカソードメタル２４と偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6との間が対応する。ゲート駆動回路１３６が、第２ゲート信号Ｖc2を第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2に印加することにより、図２３に示すように、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2がターンオンし、これにより、第２のＳＩサイリスタ１３４-2が導通状態となり、第２のインダクタＬ2に電流ｉ2が流れ、これにより第２の負荷１３９ｂに出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第２のインダクタＬ2として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第２の負荷１３９ｂを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第２の電気パルスを得ることができる。
【００８４】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第４の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００８５】
例えば、図４〜図１０及び図１８において、矩形の枠状のブレードホルダを例示したが、ブレードホルダの形状は矩形に限定されるものではない。例えば、６角形、８角形等の多角形、円形、楕円形等で枠を構成してブレードホルダとしても構わない。円形等で枠を構成したブレードホルダの場合、アノード埋込ブレードやカソード埋込ブレードが円等を平行に切る長手方向の長さが異なることは、幾何学的に明らかである。
【００８６】
図７では、一枚のブレード形状のアノード誘電体１１l-j-1の端部に、アノード誘電体１１l-j-1に矩形のコンタクトホール１４l-j-1を開口し、このコンタクトホール１４l-j-1に導電性バンプを埋め込み、導電性バンプを介してアノードメタル９l-j-1と第２の表面配線８８とが接続される構造を示したが例示に過ぎない。
【００８７】
例えば、図２４に示すように、第ｊのアノード埋込ブレードを、アノードブレード本体部１１al-jとそのスペーサ部１１bl-jとで分離した組み立て構造で構成しておき、アノードブレード本体部１１al-jの長手方向の一方の端部の上部にアノードメタルへの電気的接続を可能にするように、アノードブレード本体部１１al-jに矩形のコンタクトホールを開口し、アノードメタルの一部を露出させるような構造でも構わない。この場合は、このコンタクトホールを介して、金属等の導電性材料からなる取り出し電極９９jをアノードメタルにロウ付けし、取り出し電極９９jを介してアノードメタルと第２の表面配線８８とが接続される。取り出し電極９９jは、コバールや銅（Ｃｕ）等の導電率の高い金属等が好ましく、取り出し電極９９jの表面は金（Ａｕ）等の導電率が高く、且つ耐食性の高い材料で鍍金しておくのが更に好ましい。
【００８８】
図２５では明示していないが、第ｊ主スペーサブロック７１jに、図７に示したのと同様に導電性ストリップ等の表面配線パターンを設けておき、取り出し電極９９jを介してアノードメタルと導電性ストリップとが接続される（導電性ストリップ８２j-1は、図７では、主スペーサブロック７１j-1の側壁に凸部として設けられているが、ダマスカス配線（ダマシン配線）の技術を用い、主スペーサブロック７１j-1の側壁に設けたダマシン溝に埋め込むように形成しても良い。更に、主スペーサブロック７１j-1の側壁に設けたダマシン溝にＣｕ等の金属を埋め込んだ後、Ａｕ等の金属を電界メッキにより選択的に導電性ストリップ８２j-1の上に形成し、導電性ストリップ８２j-1の厚みを増やして、主スペーサブロック７１j-1の側壁に凸部となるようにしても良い。）。
【００８９】
図２６に示すように、第ｊ補助スペーサブロック７２jのスペーサ部１１bl-jの取り出し電極９９jに対応する位置には、取り出し電極９９jの挿入を可能にするように、円形の貫通孔９８jが設けられている。第ｊ補助スペーサブロック７２jの厚みは、取り出し電極９９jよりも１〜１０μｍ程度薄くしておくのが好ましい。そして、図２７に示すように、第ｊ補助スペーサブロック７２jの円形の貫通孔９８jに取り出し電極９９jが挿入されるようにして、第ｊ補助スペーサブロック７２jと第ｊ主スペーサブロック７１jとの間に、スペーサ部１１bl-jとアノード埋込ブレード１１al-jとを挟んで圧接構造にすれば、第ｊ補助スペーサブロック７２jの円形の貫通孔９８jから取り出し電極９９jの頭が極僅か（１〜１０μｍ）程度突出する。
【００９０】
図２５及び図２７では明示していないが、第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1に、図７に示したのと同様に導電性ストリップ等の表面配線パターンを設けてある。このため、図２７に図示した状態において、第ｊ補助スペーサブロック７２jの上に、第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1を積層すれば、第ｊ補助スペーサブロック７２jの円形の貫通孔９８jから頭が突出した取り出し電極９９j+1に第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1の導電性ストリップとが接触する（導電性ストリップ８２j-1は、図７では、主スペーサブロック７１j-1の側壁に凸部として設けられているが、ダマスカス配線（ダマシン配線）の技術を用い、主スペーサブロック７１j-1の側壁に設けたダマシン溝に埋め込むように形成しても良い。更に、主スペーサブロック７１j-1の側壁に設けたダマシン溝にＣｕ等の金属を埋め込んだ後、Ａｕ等の金属を電界メッキにより選択的に導電性ストリップ８２j-1の上に形成し、導電性ストリップ８２j-1の厚みを増やして、主スペーサブロック７１j-1の側壁に凸部となるようにしても良い。）。このようにして、第２の表面配線８８とアノード埋込ブレード１１al-jのアノードメタル間の電気的な接続が、取り出し電極９９j及び第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1の導電性ストリップを介して実現される。
【００９１】
同様に、図２７に示したように、第（ｊ−１）補助スペーサブロック７２j-1の円形の貫通孔に取り出し電極（図示省略。）が挿入されるように、第（ｊ−１）補助スペーサブロック７２j-1と第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1との間に、スペーサ部１１bl-j-1とアノード埋込ブレード１１al-j-1とを挟んで圧接構造にし、第２の表面配線８８とアノード埋込ブレード１１al-j-1のアノードメタル間の電気的な接続が、取り出し電極９９j及び第ｊ主スペーサブロック７１jの導電性ストリップを介して実現される。更に、第２の表面配線８８とアノード埋込ブレード１１al-j-2のアノードメタル間の電気的な接続が、取り出し電極９９j及び第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1の導電性ストリップを介して実現される。
【００９２】
又、第１〜第４の実施の形態で説明したそれぞれの技術的思想を互いに組み合わせることも可能である。例えば、第１の実施の形態に示した陽極の構造や、第２の実施の形態で示した陰極の構造との組み合わせを第３の実施の形態や第４の実施の形態に適用しても良いことは勿論である。
【００９３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの内部構造を示すの模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極の構造を３枚のアノード埋込ブレードで便宜的に説明する模式的な鳥瞰図である。
【図３】図２に示したアノード埋込ブレードの構造を説明する模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに用いる分割型アノード電極の具体的な構造を説明する鳥瞰図である。
【図５】図４に示した分割型アノード電極において、表面配線カバーを取り外して表面配線及び組み立て構造の詳細を説明する鳥瞰図である。
【図６】図５に示した表面配線カバーを取り外した構造において、特に、第２縦材の近傍を詳細を説明する鳥瞰図である。
【図７】図４に示した分割型アノード電極の組み立て方法を説明する鳥瞰図である。
【図８】図４に示した分割型アノード電極のアノード埋込ブレード装着前のブレードホルダを示す鳥瞰図である。
【図９】図４に示した分割型アノード電極の表面配線と、その上の表面配線カバーを説明する鳥瞰図である。
【図１０】図４に示した分割型アノード電極において、補助スペーサブロックと主スペーサブロックとの間にアノード埋込ブレードを挟んで固定部材で機械的に締め付けた構造を説明する鳥瞰図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの第１〜第３のアノードメタルのいずれかを等価的な陽極で表し、カソードメタルを等価的な陰極で表した場合において、等価陽極及び等価陰極間への電気パルスの印加によって引き起こされる放電の状態と電気パルスの電圧概略波形（無負荷時）とを模式的に示す図である。
【図１２】パルス電源がカソードメタルとアノードメタルとの間に印加する電気パルスの電圧波形及び電流波形の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタのパルス電源に用いる誘導エネルギ蓄積型電源回路の構造を説明する回路図である。
【図１４】図１３に示した誘導エネルギ蓄積型電源回路の動作を説明するタイミング図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極に用いることの可能な種々のアノード埋込ブレードの断面形状を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタにおいて、分割型アノード電極と分割型カソード電極を用いた場合の構成の一例を説明する模式的な鳥瞰図である（その１）。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る他のプラズマ処理リアクタにおいて、分割型アノード電極と分割型カソード電極を用いた場合の他の構成を説明する模式的な鳥瞰図である（その２）。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る分割型カソード電極の具体的な構造を説明する鳥瞰図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの内部構造を示すの模式的な断面図である。
【図２０】図２０（ａ）は、カソードメタルと奇数番のアノード埋込ブレードとの間に繰り返し印加する第１の電気パルスを、図２０（ｂ）は、カソードメタルと偶数番のアノード埋込ブレードとの間に繰り返し印加する第２の電気パルスを示すタイミング図である。
【図２１】図２１（ａ）は、カソードメタルと奇数番のアノード埋込ブレードとの間に繰り返し印加する第１の電気パルスを、図２１（ｂ）は、カソードメタルと偶数番のアノード埋込ブレードとの間に繰り返し印加する第２の電気パルスを示すタイミング図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態に係るプラズマ処理装置のパルス電源に用いる２系列誘導エネルギ蓄積型電源回路（２系列ＩＥＳ回路）の構造を説明する回路図である。
【図２３】図２２に示した２系列ＩＥＳ回路の動作を説明するタイミング図である。
【図２４】他の実施の形態に係るプラズマ処理装置の説明として、アノード埋込ブレードを、アノードブレード本体部と、そのスペーサ部とに分離した組み立て構造を説明する模式図である。
【図２５】主スペーサブロックに、図２４に示したアノードブレード本体部を取り付けた構造を説明する模式図である。
【図２６】他の実施の形態に係るプラズマ処理装置に係り、補助スペーサブロックのスペーサ部の取り出し電極に対応する位置に設けられた貫通孔を説明する模式図である。
【図２７】図２６の補助スペーサブロックの貫通孔から取り出し電極の頭が突出した状態を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００９５】
９l-1，９l-2，９l-3，９a〜９r…アノードメタル
１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6，１１a〜１１r，１１aa〜１１ae，１１s，１１t，１１u〜１１x…アノード誘電体
１３…ＩＥＳ回路
１３l-j、１３l-j-1…Ｕ溝
１４l-j、１４l-j-1…コンタクトホール
２１…整流板
２２…ケース
２３…底板
２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4，２５s-5，２５s-6，…カソード埋込ブレード
２６…パルス電源
２７…給気配管
２８…排気配管
２９…排気ポンプ
３１Ａ…陽極配線
３１Ｋ…陰極配線
３２…断熱材
３３…ヒータ
４１1〜４１6，４２1〜４２6…固定部材
４７1〜４７6，７１1〜７１6，７３1〜７３6…主スペーサブロック
４８1〜４８6，７２1〜７２6，７４1〜７４6…補助スペーサブロック
５１，８４…第１横材
５２，８５…第２横材
５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ，８３ａ，８３ｂ…オフセットブロック
５５…第２縦材
５６，８６…第１縦材
５９…ガイドレール
５９ａ，８９ａ…第１電極端子
５９ｂ，８９ｂ…第２電極端子
６０…桟プレート
６１，６２，６３，９１，９２，９３…表面配線カバー
７７1〜７７6，７８1〜７８6…ギャップ
８１…等価陽極
８２…等価陰極
８３…ストリーマ
８７，８８…表面配線
８８j+1，８８j-1…導電性ストリップ
１３１…低電圧直流電源
１３２…コンデンサ
１３３…インダクタ
１３４…ＳＩサイリスタ
１３５…ＦＥＴ
１３５…ＭＯＳＦＥＴ
１３６…ゲート駆動回路
１３７…ダイオード
１３９…負荷
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理装置に係り、特に非熱平衡低温プラズマによるプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラズマ処理のリアクタ（以下において「プラズマ処理リアクタ」と言う。）として、平板状の陽極と平板状の陰極とを互いに平行に配置した平行平板構造が知られている（特許文献１参照。）。一般には、陽極及び陰極は、それぞれ誘電体の平板に埋め込まれている。そして、２枚の誘電体に埋め込まれた陽極と陰極との間で放電させる。平行平板構造の場合、放電空間の電界は、約５ｋＶ／ｍｍに設定されるのが一般的である。
【０００３】
このような平行平板構造のプラズマ処理リアクタは、アーク放電に強く、長時間のストリーマ放電に耐える利点を有する。特許文献１は、窒素ガス中に発生したプラズマで対象物を処理することにより、対象物の表面を改質する技術を開示している。
【特許文献１】特開２００５−２５１４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、平行平板構造のプラズマ処理リアクタは、大気圧での放電が困難である欠点を有する。又、表１に示すように、窒素分子の解離エネルギが他のガス分子に比して大きく、平行平板構造のプラズマ処理リアクタでは窒素ガスを放電させるのが困難であり、たとえ放電させても、安定なプラズマ生成が難しかった。特許文献１は、プラズマを発生させる際に、アーク放電を引き起こさないようにすべきことが言及されている。
【表１】
【０００５】
平行平板構造のプラズマ処理リアクタの場合、プラズマ放電ギャップを広げるには高真空又は希ガスを混合して放電する必要がある。
【０００６】
又、平行平板構造のプラズマ処理リアクタの場合、その構造上、陽極と陰極との間の容量が大きく、陽極と陰極との間にパルス幅の長いパルスを印加する必要がある。陽極と陰極との間にパルス幅の長いパルスを印加すれば、対象物にもダメージが起こる。平行平板構造においては、陽極と陰極とをそれぞれ埋め込んだ誘電体全体に充電させる必要があるので、均一なプラズマ放電を実現するためには、必要なエネルギが大きくなる欠点もある。又、これにより、平行平板構造のプラズマ処理リアクタの場合は、熱損失が大きい問題がある。
【０００７】
上記問題点を鑑み、本発明によれば、大気圧・窒素中の放電が容易で、長時間のストリーマ放電に耐え、広範囲で均一な処理ができ、対象物に低ダメージの処理ができ、しかも処理時間が短縮された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】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、（イ）長手方向の一辺にそれぞれ刃部を設けた複数の板状のアノード埋込ブレードを、互いの主面を対向させて並列配置した分割型アノード電極と、（ロ）アノード埋込ブレードのそれぞれの刃部に対向して配置されたカソードとを備えるプラズマ処理装置であることを要旨とする。このプラズマ処理装置において、分割型アノード電極とカソード間に処理ガスを導入して、分割型アノード電極とカソード間に少なくとも形成されるプラズマ処理空間内にプラズマを生成する。そして、アノード埋込ブレードのそれぞれは、板状のアノード誘電体と、このアノード誘電体の内部に埋め込まれたアノードメタルからなり、複数のアノード埋込ブレードは、それぞれの長手方向の両端部において、互いの主面間に絶縁性材料からなるスペーサブロックを挟んで、複数のアノード埋込ブレード間の距離を調整したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大気圧・窒素中の放電が容易で、長時間のストリーマ放電に耐え、広範囲で均一な処理ができ、対象物に低ダメージの処理ができ、しかも処理時間が短縮されたプラズマ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第４の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
以下に示す第１〜第４の実施の形態に例示した発明に到達するまでに、本発明者は、複数の金属線（裸線）を並列配置した分割型アノード電極と、１枚の誘電体埋込陰極からなるプラズマ処理リアクタを検討した。このプラズマ処理リアクタの放電空間の電界は、約２ｋＶ／ｍｍであり、平行平板構造の約５ｋＶ／ｍｍよりも低減できる。金属線を並列配置した分割型アノード電極を用いれば、大気圧において、窒素中の放電が容易であり、プラズマ放電ギャップも広いことが確認できた。又、分割型アノード電極にすることにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、陽極と陰極との間にパルス幅の短いパルスが印加できることになったので、対象物に低ダメージの処理ができることが確認できた。
【００１２】
しかしながら、このように検討した分割型アノード電極は、裸線状態の複数の金属線を並列配置した構造であるため、アーク放電すると分割型アノード電極に用いる金属線が劣化する問題が判明した。又、ストリーマ放電を長時間続けた場合にも分割型アノード電極に用いる金属線が劣化する問題が判明した。特に、酸素混合雰囲気では、分割型アノード電極に用いる金属線の金属劣化が著しく進むことが判明した。
【００１３】
このため、以下に示す第１〜第４の実施の形態に例示したような、複数の板状（ブレード状）の誘電体中にアノードメタルを埋め込んだアノード埋込ブレードを並列配置した分割型アノード電極を実現したものである。更に、第２の実施の形態では、複数の板状（ブレード状）の誘電体中にカソードメタルを埋め込んだカソード埋込ブレードを並列配置した分割型カソード電極についても述べる。
【００１４】
なお、以下に示す第１〜第４の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ処理リアクタは、箱形のケース２２とケース２２の下方に位置する底板２３とで、バッチ式の反応容器（チャンバ）を構成している。ケース２２の上部には、処理ガスを導入する給気配管２７が接続されている。一方、ケース２２の下方の底板２３の近傍にはスリット状の開口部（隙間）を備え、上面の給気配管２７から処理ガスが給気され、下面の隙間から処理ガスが排気することができるようになっており、プラズマ処理リアクタの処理圧力は大気圧である。
【００１６】
反応容器（チャンバ）を構成している底板２３の上には、カソード（２４，２５）が設けられている。このカソード（２４，２５）は、カソードメタル２４と、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上に設けられたカソード誘電体２５からなる。カソード誘電体２５の上には、処理対象物（サンプル）３０が搭載される。プラズマ処理リアクタは、前面に設けられたドアが開かれた状態においては、内部への処理対象物（サンプル）３０の収容及び内部からの処理対象物（サンプル）３０の取り出しが可能な状態となり、ドアが閉じられた状態においては、内部は、底板２３の近傍のスリット状の開口部を除き、ほぼ密閉された状態となる。
【００１７】
図１に示すように、プラズマ処理リアクタの内部の上部には、処理ガスの整流板２１が水平に設置されている。整流板２１には、複数の細管からなる貫通孔がマトリクス状に配置されている。プラズマ処理リアクタでは、処理ガスのタンク（図示省略）から給気配管２７を介してケース２２の上部に供給された処理ガスが、整流板２１を経由してプラズマ処理リアクタの内部へ均一なフローとしてシャワー状に給気される。シャワー状に給気された処理ガスは、プラズマ処理リアクタの内部と外部の圧力差によってプラズマ処理リアクタの内部からスリット状の開口部（隙間）を経由して、プラズマ処理リアクタの外部へ排気される。処理ガスは、プラズマ処理リアクタの処理の内容に応じて、適宜選択可能である。表１に示したように、窒素（Ｎ2）分子の解離エネルギが他のガス分子に比して大きく、窒素（Ｎ2）プラズマは、これまで安定なプラズマ生成が難しかったが、第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置においては、処理ガスとして高純度窒素ガスを使用することが可能である。但し、「処理ガス」は必ずしも窒素ガスに限定されるものではない。例えば、処理対象物（サンプル）３０の殺菌、滅菌等の目的のためには、塩素（Ｃｌ2）若しくは塩素を含む化合物のガス、より一般的にはこのような塩化物に限られず、フッ化物、臭化物、沃化物等の他のハロゲン系の化合物ガス等の種々の活性なガス若しくは、これらの活性なガスのいずれかと窒素ガスや希ガス等の混合ガス等他のガスでも構わない。この他のガスには、その表面処理の目的に応じて、酸素（Ｏ2）若しくは酸素を含む化合物のガス等でも良い。処理ガスの純度や露点等は、表面処理の目的に応じて適宜選択すれば良い。
【００１８】
プラズマ処理リアクタの内部において、整流板２１の下方には、それぞれ長手方向の一辺（一方の長辺）に刃部を設けた複数の板状（ブレード状）のアノード埋込ブレードを互いの主面を対向させて並列配置した分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）が配置されている。図１では、簡略化のため第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）、第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）の３枚の板状のアノード埋込ブレードが並列に等間隔で配置された構造が示されているが、例示であり、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置のアノード埋込ブレードの枚数が３枚に限定される理由はなく、４枚以上等、適宜増やすことが可能である（例えば、図４においては、６枚のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6が示されている。）。アノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3のそれぞれの刃部は、その先端がカソードに対向するように配置される。
【００１９】
図２及び図３に詳細に示すように、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）は板状の第１のアノード誘電体１１l-1と、第１のアノード誘電体１１l-1の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第１のアノードメタル９l-1から構成されている。第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）は板状の第２のアノード誘電体１１l-2と、第２のアノード誘電体１１l-2の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第２のアノードメタル９l-2から構成されている。第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）は板状の第３のアノード誘電体１１l-3と、第３のアノード誘電体１１l-3の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第３のアノードメタル９l-3から構成されている。図１、図２及び図３（ａ）から分かるように、第１のアノード誘電体１１l-と、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3は、それぞれの刃部が両刃のくさび型の断面形状をなしている。そして、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3は、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3の厚さ方向における中央部に埋め込まれている。更に、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3は、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3の刃部の側に偏在（局在）して埋め込まれている。
【００２０】
プラズマ処理リアクタの内部のカソード（２４，２５）と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）に電気パルスを印加してカソード（２４，２５）と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）の間のプラズマ放電ギャップにプラズマを発生させるために、プラズマ処理リアクタの外部にはパルス電源２６が配置されている。パルス電源２６と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）とは陽極配線３１Ａで接続され、パルス電源２６とカソード（２４，２５）とは陰極配線３１Ｋで接続されている。
【００２１】
カソード（２４，２５）と分割型アノード電極（９l-1，９l-2，９l-3；１１l-1，１１l-2，１１l-3）の間に発生したプラズマに処理対象物（サンプル）３０を曝すことにより、処理対象物（サンプル）３０の表面が処理される。
【００２２】
アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の材質には、プラズマ耐久性に優れた種々の耐熱金属（高融点金属）や耐熱合金が使用可能である。耐熱金属（高融点金属）としては、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），ジルコニウム（Ｚｒ），白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），ハフニウム（Ｈｆ），タンタル（Ｔａ），ルテニウム（Ｒｕ）等が代表的である。耐熱合金としてはニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金が代表的であるが、Ｎｉ−Ｃｒをベースとして、更に所定量の鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）等の少なくともいずれかが含まれる耐熱合金でも良い。更に、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｐｄ，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等から選ばれる２種類以上の金属からなる周知の耐熱合金等が使用可能である。また、低温焼成でブレードを製造する場合は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等も使用可能である。
【００２３】
アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さは、例えば約５〜８００μｍ程度、更には約６〜２００μｍ程度の範囲において、なるべく薄い値に選ぶのが好ましい。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さが薄い方が電界が集中するので、放電が容易になり、且つ放電の安定性や一様性が得られるからである。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さの下限は、現実には、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の製造技術に依存する。このため、工業的な見地からは、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さは、８〜５０μｍ程度、更には８〜２０μｍの範囲の厚さがより好ましい。
【００２４】
アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さ、即ち図１の紙面に垂直方向に測った長さは、例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度に設定できるが、これは、基本的にはプラズマ処理するサンプルの大きさにより決めれば良い。したがって、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さを５００ｍｍ以上にしても構わない。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さが長くなった場合は、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さをそれに比例して薄くすれば、アノードカソード間の容量の増大が防げる。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の高さ、即ち図１に示した断面図において、上下方向に測った長さは、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度に設定できるが、これは、特に制限はない。但しあまり高さを大きくするのは、プラズマ処理リアクタの大きさが大きくなるので好ましくない。図１〜図３に示すような、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3が、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3のカソードに近い側に偏在して埋め込まれている構造であれば、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の高さを１０ｍｍ〜３５ｍｍ程度に設定するのがより現実的であろう。
【００２５】
板状（ブレード状）のアノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の材質には、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。有機系の樹脂材料としては、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が、使用可能である。無機系の基板材料として一般的なものはセラミック又はガラスが用いられる。セラミック基板の素材としてはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、ベリリア（ＢｅＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ３（ＡｌＳｉ５Ｏ１８））、マグネシア（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、シリカ（ＳｉＯ２）等が使用可能である。典型的には、板状のアノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の厚さはアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さにも依存するが、例えば約０．５〜２ｍｍ程度、好ましくは約０．８〜１．５ｍｍ程度の範囲においてアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さよりも厚い値に選べば良い。具体的には、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の厚さが９〜１５０μｍ程度であれば、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の厚さは、０．９〜１．２ｍｍ程度の値に選ぶことが可能である。
【００２６】
板状のアノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の長さ、即ち図１の紙面に垂直方向に測った長さは、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3が埋め込める長さであれば良く、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さが、例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度であれば、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の長さは、例えば２２０ｍｍ〜５２０ｍｍ程度に設定できる。同様に、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の高さ、即ち図１に示した断面図において、上下方向に測った長さは、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3が埋め込める高さであれば良い。図１〜図３に示すような、第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3が、それぞれ、第１のアノード誘電体１１l-1、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3のカソードに近い側に偏在して埋め込まれている構造で、アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の高さが１０ｍｍ〜３５ｍｍ程度であれば、アノード誘電体１１l-1，１１l-2，１１l-3の高さは、例えば、２５ｍｍ〜７５ｍｍ程度に設定すれば良い。
【００２７】
プラズマ放電空間の大きさは、処理対象物（サンプル）３０に応じて適宜設計すれば良い事項である。アノードメタル９l-1，９l-2，９l-3の長さ、即ち図１の紙面に垂直方向に測った長さにより、図１に示したプラズマ処理リアクタの放電空間の奥行きが決まる。図１では、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）、 第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）及び第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）の３枚の板状のアノード埋込ブレードが並列に等間隔で配置された構造が示されているが、板状のアノード埋込ブレードの配列のピッチ、及び配列の枚数により、図１の紙面の左右方向に測ったプラズマ処理リアクタの放電空間の幅が決まる。典型的な例では、アノード埋込ブレードの配列のピッチは５ｍｍ〜５０ｍｍ程度、好ましくは、１０ｍｍ〜４０ｍｍ程度に選べば良い。プラズマ放電ギャップの大きさも処理対象物（サンプル）３０の大きさやプラズマ処理の内容に応じて設計すれば良いが、例えば、前後方向に３００ｍｍ、左右方向に３００ｍｍの拡がりを有するプラズマ放電空間であれば、３ｍｍ〜４０ｍｍ程度のプラズマ放電ギャップが設定可能である。
【００２８】
図４〜図１０は、矩形の枠状のブレードホルダ（５１，５２，５５，５６）を用いて、第１のアノード埋込ブレード（９l-1，；１１l-1）、第２のアノード埋込ブレード（９l-2，；１１l-2）、第３のアノード埋込ブレード（９l-3，；１１l-3）、第４のアノード埋込ブレード（９l-4，；１１l-4）、第５のアノード埋込ブレード（９l-5，；１１l-5）及び第６のアノード埋込ブレード（９l-6，；１１l-6）を固定した状態を、それぞれのアノード埋込ブレードの刃部の側を上にして示す。図５に示すように、ブレードホルダ（５１，５２，５５，５６）は、互いに平行に配置された第１横材５１及び第２横材５２と、この第１横材５１及び第２横材５２にそれぞれ直交する第１縦材５６及び第２縦材５５とで井桁状に構成されている（なお、どちらを「横材」と呼び、どちらを「縦材」と呼ぶかは、単なる定義の問題であり、９０度回転し、符合５１，５２を縦材と呼び、符合５５，５６を横材と呼んでも構わない。但し、本明細書では、符合５１，５２を横材と呼び、符合５５，５６を縦材として統一する。）。図４に示すように、第１横材５１と第１縦材５６との接合部の外側の角には、第１電極端子５９ａが設けられ、第２横材５２と第１縦材５６との接合部の外側の角には、第２電極端子５９ｂが設けられている。第１横材５１、第２横材５２、第１縦材５６、第２縦材５５、第１電極端子５９ａ及び第２電極端子５９ｂを構成する材料は、アノード誘電体と同様な、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。即ち、有機系の樹脂材料としては、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が、無機系の基板材料として一般的なものはセラミック又はガラスを用いることができる。セラミック基板の素材としてはＡｌ2Ｏ3、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＢｅＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ３（ＡｌＳｉ５Ｏ１８））、マグネシア（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、シリカ（ＳｉＯ２）等が耐圧の点から好ましい。
【００２９】
図５に示すように、第２縦材５５に沿って、オフセットブロック５３ａ，第６補助スペーサブロック７２6，第６主スペーサブロック７１6，第５補助スペーサブロック７２5，第５主スペーサブロック７１5，第４補助スペーサブロック７２4，第４主スペーサブロック７１4，第３補助スペーサブロック７２3，第３主スペーサブロック７１3，第２補助スペーサブロック７２2，第２主スペーサブロック７１2，第１補助スペーサブロック７２1，第１主スペーサブロック７１1が順に並べられている。同様に、第１縦材５６に沿って、オフセットブロック５４ａ，第６補助スペーサブロック７４6，第６主スペーサブロック７３6，第５補助スペーサブロック７４5，第５主スペーサブロック７３5，第４補助スペーサブロック７４4，第４主スペーサブロック７３4，第３補助スペーサブロック７４3，第３主スペーサブロック７３3，第２補助スペーサブロック７４2，第２主スペーサブロック７３2，第１補助スペーサブロック７４1，第１主スペーサブロック７３1が順に並べられている。これらのオフセットブロック５３ａ，第６補助スペーサブロック７２6，第６主スペーサブロック７１6，第５補助スペーサブロック７２5，第５主スペーサブロック７１5，第４補助スペーサブロック７２4，第４主スペーサブロック７１4，第３補助スペーサブロック７２3，第３主スペーサブロック７１3，第２補助スペーサブロック７２2，第２主スペーサブロック７１2，第１補助スペーサブロック７２1，第１主スペーサブロック７１1，オフセットブロック５４ａ，第６補助スペーサブロック７４6，第６主スペーサブロック７３6，第５補助スペーサブロック７４5，第５主スペーサブロック７３5，第４補助スペーサブロック７４4，第４主スペーサブロック７３4，第３補助スペーサブロック７４3，第３主スペーサブロック７３3，第２補助スペーサブロック７４2，第２主スペーサブロック７３2，第１補助スペーサブロック７４1，第１主スペーサブロック７３1は、それぞれ底部にＵ溝を有するＵ字ブロックである（図７には、第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1，第ｊ補助スペーサブロック７２j，第ｊ主スペーサブロック７１j，第（ｊ−１）補助スペーサブロック７２j-1，第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1及び第（ｊ−２）補助スペーサブロック７２j-2の底部のＵ溝が示されている。）。主スペーサブロック７１1〜７１6，７３1〜７３6及び補助スペーサブロック７２1〜７２6，７４1〜７４6を構成する材料も、アノード誘電体と同様な、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。特に、Ａｌ2Ｏ3、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＢｅＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ３（ＡｌＳｉ５Ｏ１８））、マグネシア（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、シリカ（ＳｉＯ２）等が耐圧の点から好ましい。
【００３０】
図６に示すように、第２縦材５５に接しかつ平行に桟プレート６０が底板として設けられている。そして、この桟プレート６０の上において、ガイドレール５９が第２縦材５５に平行に延伸している。桟プレート６０とガイドレール５９とは一体で構成してよく、更に桟プレート６０と第２縦材５５とを断面がＬ字型になるように接続し、一体として構成しても良い。即ち、桟プレート６０、ガイドレール５９及び第２縦材５５とは一体で構成しても良い。図６に示すように、オフセットブロック５３ａ，第６補助スペーサブロック７２6，第６主スペーサブロック７１6，第５補助スペーサブロック７２5，第５主スペーサブロック７１5，第４補助スペーサブロック７２4，第４主スペーサブロック７１4，第３補助スペーサブロック７２3，第３主スペーサブロック７１3，第２補助スペーサブロック７２2，第２主スペーサブロック７１2，第１補助スペーサブロック７２1，第１主スペーサブロック７１1のそれぞれは、ガイドレール５９に底部のＵ溝を嵌合するように配列される。図示を省略しているが、第１縦材５６に接しかつ平行に桟プレートが底板として設けられている（第１縦材５６側においても、第２縦材５５側と同様に、桟プレートとガイドレールとは一体で構成してよく、更に桟プレートと第１縦材５６とを断面がＬ字型になるように接続し、一体として構成しても良い。即ち、桟プレート、ガイドレール及び第１縦材５６とは一体で構成しても良い。）。そして、この図示を省略した桟プレートの上にガイドレールが第１縦材５６に平行に延伸している。こうして、第１縦材５６に沿って、オフセットブロック５４ａ，第６補助スペーサブロック７４6，第６主スペーサブロック７３6，第５補助スペーサブロック７４5，第５主スペーサブロック７３5，第４補助スペーサブロック７４4，第４主スペーサブロック７３4，第３補助スペーサブロック７４3，第３主スペーサブロック７３3，第２補助スペーサブロック７４2，第２主スペーサブロック７３2，第１補助スペーサブロック７４1，第１主スペーサブロック７３1がのそれぞれが、ガイドレールに底部のＵ溝を嵌合するように配列される。
【００３１】
図７は、第ｊ補助スペーサブロック７２jと第ｊ主スペーサブロック７１jとの間のギャップに第ｊアノード埋込ブレード１１l-jの長手方向の一方の端部が装着され、第（ｊ−１）補助スペーサブロック７２j-1と第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1との間のギャップに第（ｊ−１）アノード埋込ブレード１１l-j-1の長手方向の一方の端部が装着される様子を詳細に示す。図示を省略しているが、第ｊアノード埋込ブレード１１l-jの長手方向の他方の端部は、第ｊ補助スペーサブロック７４jと第ｊ主スペーサブロック７３jとの間のギャップに装着され、第（ｊ−１）アノード埋込ブレード１１l-j-1の長手方向の他方の端部は、第（ｊ−１）補助スペーサブロック７４j-1と第（ｊ−１）主スペーサブロック７３j-1との間のギャップに装着される。図７には、第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1，第ｊ補助スペーサブロック７２j，第ｊ主スペーサブロック７１j，第（ｊ−１）補助スペーサブロック７２j-1，第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1及び第（ｊ−２）補助スペーサブロック７２j-2の底部のＵ溝と同様なＵ溝１３l-jが、第ｊアノード埋込ブレード１１l-jの長手方向の一方の端部に、Ｕ溝１３l-j-1が第（ｊ−１）アノード埋込ブレード１１l-j-1の長手方向の一方の端部に設けられていることが示されているが、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6は、すべて同様なＵ溝を長手方向の一方の端部に有し、ガイドレール５９にそれらのＵ溝が嵌合してアノード埋込ブレードの位置合わせをすることを可能にしている。又、主スペーサブロック７１j+1，７１j，７１j-1，……及び補助スペーサブロック７２j，７２j-1，７２j-2，……のそれぞれの厚さを変更することにより、互いに平行に配列される複数のアノード埋込ブレード１１l-j，１１l-j-1，……の相互の間隔を自由に変更可能である。
【００３２】
図８は、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6装着前のブレードホルダを示し、第６補助スペーサブロック７２6と第６主スペーサブロック７１6との間にギャップ７８6が設けられ、第５補助スペーサブロック７２5と第５主スペーサブロック７１5との間にギャップ７８5が設けられ、第４補助スペーサブロック７２4と第４主スペーサブロック７１4との間にギャップ７８4が設けられ、第３補助スペーサブロック７２3と第３主スペーサブロック７１3との間にギャップ７８3が設けられ、第２補助スペーサブロック７２2と第２主スペーサブロック７１2との間にギャップ７８2が設けられ、第１補助スペーサブロック７２1と第１主スペーサブロック７１1との間にギャップ７８1が設けられている。同様に、第６補助スペーサブロック７４6と第６主スペーサブロック７３6との間にギャップ７７6が設けられ、第５補助スペーサブロック７４5と第５主スペーサブロック７３5との間にギャップ７７5が設けられ、第４補助スペーサブロック７４4と第４主スペーサブロック７３4との間にギャップ７７4が設けられ、第３補助スペーサブロック７４3と第３主スペーサブロック７３3との間にギャップ７７3が設けられ、第２補助スペーサブロック７４2と第２主スペーサブロック７３2との間にギャップ７７2が設けられ、第１補助スペーサブロック７４1と第１主スペーサブロック７３1との間にギャップ７７1が設けられていることが示されている。第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6は、これらのギャップ７８1，７８2，７８3，７８4，７８5，７８6及びギャップ７７1，７７2，７７3，７７4，７７5，７７6にそれぞれの長手方向の両端部を挿入して、第１横材５１及び第２横材５２に平行に、且つ等間隔で配列されている。
【００３３】
図１に示した陽極配線３１Ａの一部は、図５及び図９に示すようにブレードホルダ（５１，５２，５５，５６）の表面に形成された第１及び第２の表面配線８７，８８で実現されている。第１の表面配線８７は、第１電極端子５９ａから第１横材５１を経由して、第１縦材５６の内側の側壁に導かれ、第１縦材５６の側壁を第１縦材５６の長手方向に延伸する。そして、第１縦材５６の側壁を介して、第１の表面配線８７は偶数番の、即ち、第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード１１l-2，１１l-4，１１l-6に電気的に接続される。一方、第２の表面配線８８は、第２電極端子５９ｂから第２横材５２を経由して、第２縦材５５の内側の側壁に導かれ、第２縦材５５の側壁を第２縦材５５の長手方向に延伸する（図６参照。）。そして、第２の表面配線８８は、第２縦材５５の側壁を介して、奇数番の、即ち、第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-3，１１l-5に電気的に接続されている。図１に示したように、パルス電源２６から延びる陽極配線３１Ａに第１電極端子５９ａにおいて第１の表面配線８７を、第２電極端子５９ｂにおいて第２の表面配線８８を分岐接続すれば、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6を同一位相で駆動することができる。
【００３４】
第１の表面配線８７の第６のアノード埋込ブレード１１l-6との接続部は第６補助スペーサブロック７４6と第６主スペーサブロック７３6とにより挟まれ、第１の表面配線８７の第４のアノード埋込ブレード１１l-4との接続部は第４補助スペーサブロック７４4と第４主スペーサブロック７３4とにより挟まれ、第１の表面配線８７の第２のアノード埋込ブレード１１l-2との接続部は第２補助スペーサブロック７４2と第２主スペーサブロック７３2とにより挟まれ、それぞれ放電空間に露出しないように構成されている。一方、第２の表面配線８８の第５のアノード埋込ブレード１１l-5との接続部は第５補助スペーサブロック７２5と第５主スペーサブロック７１5とにより挟まれ、第２の表面配線８８の第３のアノード埋込ブレード１１l-3との接続部は第３補助スペーサブロック７２3と第３主スペーサブロック７１3とにより挟まれ、第２の表面配線８８の第１のアノード埋込ブレード１１l-1との接続部は、第１補助スペーサブロック７２1と第１主スペーサブロック７１1とにより挟まれ、それぞれ放電空間に露出しないように構成されている。更に、図４及び図８に示すように、表面配線カバー６１，６２，６３を第１及び第２の表面配線８７，８８の上に被覆することにより、第１及び第２の表面配線８７，８８が放電空間に露出しないように構成されている。
【００３５】
第１及び第２の表面配線８７，８８としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属薄膜や導電性薄膜が好ましい。密着性が問題となる場合はクロム（Ｃｒ）／Ｃｕ／Ｃｒのような多層構造を第１及び第２の表面配線８７，８８として採用しても良い。第１及び第２の表面配線８７，８８は、無電界メッキ法、蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷法、スプレー法、ドクターブレード法等の薄膜形成法で形成すれば良い。例えば、Ａｇの導電性薄膜の場合は、感光性Ａｇペーストを印刷、又はペーストコーター等で厚膜塗布した後、フォトリソグラフィーでパターニングしても良い。Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒの導電性薄膜の場合は、スパッタリング法でＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒを真空中で連続的に堆積した後、フォトリソグラフィーとエッチングでパターニングする等、それぞれの導電性薄膜に適した周知の配線技術が採用可能である。更に、打ち抜き成形やエッチング等で所定の形状にパターニングされた金属テープ（導電性テープ）、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｆｅ，Ｃｕ−Ｃｒ，Ｃｕ−ニッケル（Ｎｉ）−シリコン（Ｓｉ），Ｃｕ−錫（Ｓｎ）等の銅合金、Ｎｉ−鉄（Ｆｅ）、Ｆｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）等のニッケル・鉄合金、或いは銅とステンレスの複合材料等の導電性テープを第１及び第２の表面配線８７，８８に用いることが可能である。更に、これらの導電性テープにＮｉメッキやＡｕメッキ等を施したものなどから第１及び第２の表面配線８７，８８を構成しても良い。
【００３６】
図７に示すように、第（ｊ−１）のアノード埋込ブレード（９l-j-1，；１１l-j-1）のアノード誘電体１１l-j-1の長手方向の一方の端部の上部には、アノードメタル９l-j-1への電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１l-j-1に矩形のコンタクトホール１４l-j-1が開口され、アノードメタル９l-j-1の一部が露出している。このコンタクトホール１４l-j-1に導電性バンプが埋め込まれ、導電性バンプを介してアノードメタル９l-j-1と第２の表面配線８８とが接続される。具体的には、第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1に、図７に示すように導電性ストリップ８２j-1が設けられ、導電性バンプを介してアノードメタル９l-j-1と導電性ストリップ８２j-1とが接続される。なお、導電性ストリップ８２j-1，８２j+1は、図７において主スペーサブロック７１j-1，７１j+1の側壁に凸部として設けられているが、ダマスカス配線（ダマシン配線）の技術を用い、主スペーサブロック７１j-1，７１j+1の側壁に設けたダマシン溝に埋め込むように形成しても良い。更に、主スペーサブロック７１j-1，７１j+1の側壁に設けたダマシン溝にＣｕ等の金属を埋め込んだ後、Ａｕ等の金属を電界メッキにより選択的に導電性ストリップ８２j-1，８２j+1の上に形成し、導電性ストリップ８２j-1，８２j+1の厚みを増やして、主スペーサブロック７１j-1，７１j+1の側壁に凸部となるようにしても良い。そして、第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1を第２縦材５５に押しつけることにより、第２縦材５５の側壁に設けられた第２の表面配線８８と導電性ストリップ８２j-1とが電気的に接続されるので、アノードメタル９l-j-1と第２の表面配線８８とが接続される。第（ｊ−１）のアノード埋込ブレード（９l-j-1，；１１l-j-1）と対称構造をなして、第ｊのアノード埋込ブレード（９l-j，；１１l-j）のアノード誘電体１１l-jの長手方向の他方の端部の上部には、アノードメタル９l-jへの電気的接続を可能にするように、アノード誘電体１１l-jに矩形のコンタクトホール１４l-jが開口され、アノードメタル９l-jの一部が露出している。このコンタクトホール１４l-jに導電性バンプが埋め込まれ、導電性バンプを介してアノードメタル９l-jと第１の表面配線８７とが接続される（図５及び図９参照。）。図示を省略しているが、第ｊ主スペーサブロック７３jに、図７に示したのと同様に導電性ストリップが設けられ、導電性バンプを介してアノードメタル９l-jと導電性ストリップとが接続される。そして、第ｊ主スペーサブロック７３jを第１縦材５６に押しつけることにより、第１縦材５６の側壁に設けられた第１の表面配線８７と導電性ストリップとが電気的に接続されるので、アノードメタル９l-jと第１の表面配線８７とが接続される。導電性バンプとしては、半田ボール、金（Ａｕ）バンプ、銀（Ａｇ）バンプ、銅（Ｃｕ）バンプ、ニッケル／金（Ｎｉ−Ａｕ）バンプ、或いはニッケル／金／インジウム（Ｎｉ−Ａｕ−Ｉｎ）バンプ等が使用可能である。半田ボールとしては、直径１００μｍ乃至２５０μｍ、高さ５０μｍ乃至２００μｍの錫（Ｓｎ）：鉛（Ｐｂ）＝６：４の共晶半田等が使用可能である。或いは、Ｓｎ：Ｐｂ＝５：９５の半田でも良い。
【００３７】
なお、図１０に示すように、第６補助スペーサブロック７２6と第６主スペーサブロック７１6との間にアノード埋込ブレード１１l-6を挟んでボルト等の固定部材４２6で機械的に締め付け、第５補助スペーサブロック７２5と第５主スペーサブロック７１5との間にアノード埋込ブレード１１l-5を挟んで固定部材４２5で締め付け、第４補助スペーサブロック７２4と第４主スペーサブロック７１4との間にアノード埋込ブレード１１l-4を挟んで固定部材４２4で締め付け、第３補助スペーサブロック７２3と第３主スペーサブロック７１3との間にアノード埋込ブレード１１l-3を挟んで固定部材４２3で締め付け、第２補助スペーサブロック７２2と第２主スペーサブロック７１2との間にアノード埋込ブレード１１l-2を挟んで固定部材４２2で締め付け、第１補助スペーサブロック７２1と第１主スペーサブロック７１1との間にアノード埋込ブレード１１l-1を挟んで固定部材４２1で締め付けて圧接構造にすれば、第２の表面配線８８とアノードメタル間の電気的な接触抵抗が低減できるとともに、機械的強度や安定性が向上する。同様に、第６補助スペーサブロック７４6と第６主スペーサブロック７３6との間にアノード埋込ブレード１１l-6を挟んで固定部材４１6で締め付け、第５補助スペーサブロック７４5と第５主スペーサブロック７３5との間にアノード埋込ブレード１１l-5を挟んで固定部材４１5で締め付け、第４補助スペーサブロック７４4と第４主スペーサブロック７３4との間にアノード埋込ブレード１１l-4を挟んで固定部材４１4で締め付け、第３補助スペーサブロック７４3と第３主スペーサブロック７３3との間にアノード埋込ブレード１１l-3を挟んで固定部材４１3で締め付け、第２補助スペーサブロック７４2と第２主スペーサブロック７３2との間にアノード埋込ブレード１１l-2を挟んで固定部材４１2で締め付け、第１補助スペーサブロック７４1と第１主スペーサブロック７３1との間にアノード埋込ブレード１１l-1を挟んで固定部材４１1で締め付けて圧接構造にすれば、第１の表面配線８７とアノードメタル間の電気的な接触抵抗が低減できるとともに、機械的強度や安定性が向上する。
【００３８】
図１１は、図１に示す第１のアノードメタル９l-1、第２のアノードメタル９l-2、及び第３のアノードメタル９l-3のいずれかを等価的な陽極８１で表し、カソードメタル２４を等価的な陰極８２で表した場合において、等価陽極８１及び等価陰極８２間への電気パルスの印加によって引き起こされる放電の状態と電気パルスの電圧概略波形（無負荷時）とを模式的に示す図である。
【００３９】
図１１において、電気パルスの電圧概略波形は、電圧Ｖ（縦軸）の時間ｔ（横軸）に対する変化を示すグラフによって表されている。図１１に示すように、電気パルスのパルス幅Δｔが概ね１００ｎｓに達すると、正イオンが等価陰極８２に衝突する際に放出された２次電子が処理ガス分子を電離させて新たな正イオンを発生させるグロー放電が引き起こされる。一方、電気パルスの立ち上がり時の電圧Ｖの時間上昇率ｄＶ／ｄｔが概ね３０〜５０ｋＶ／μｓである場合、パルス幅Δｔが概ね１００ｎｓに達すると、等価陽極８１から等価陰極８２へ向かうストリーマ８３の成長が始まる。そして、パルス幅Δｔが概ね１００〜４００ｎｓである場合、ストリーマ８３の成長は、等価陽極８１と等価陰極８２との間に短いストリーマ８３が散点する初期段階で終了する。一方、パルス幅Δｔが概ね５００〜１０００ｎｓである場合、ストリーマ８３が本格的に成長し、等価陽極８１と等価陰極８２との間に枝分かれした長いストリーマ８３が存在する状態となる。本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置では、ストリーマ８３の成長が進んで等価陽極８１と等価陰極８２とが導通してしまわないように、ストリーマ８３の成長の初期段階で放電を停止するファインストリーマ放電を用いる。
【００４０】
放電の均一性に優れるファインストリーマ放電を用いれば、表面処理を均一に実施することができるからである。更に、パルス幅Δｔが概ね１０００ｎｓに達すると、局部的な電流集中がおき、最終的にアーク放電が引き起こされる。
【００４１】
上述の説明で、パルス幅Δｔや立ち上がり時の電圧Ｖの時間上昇率ｄＶ／ｄｔの範囲について「概ね」としているのは、これらは、等価陽極８１及び等価陰極８２間の間隔、等価陽極８１及び等価陰極８２の構造ならびに窒素雰囲気の圧力等のプラズマ処理装置の具体的構成に依存して変化するためである。したがって、ファインストリーマ放電となっているか否かは、パルス幅Δｔや立ち上がり時の電圧Ｖの時間上昇率ｄＶ／ｄｔだけでなく、実際の放電を観察して判断すべきである。
【００４２】
又、電気パルスの電圧概略波形について「無負荷時」としているのは、同じ条件でパルス電源を動作させても、等価陽極８１及び等価陰極８２間の間隔ならびに等価陽極８１及び等価陰極８２の構造等のプラズマ処理装置の具体的構成が変化すれば、等価陽極８１及び等価陰極８２間に実際に印加される電気パルスの電圧概略波形が異なってくるからである。
【００４３】
パルス電源２６は、アーク放電を引き起こさずにファインストリーマ放電を引き起こす電気パルスを、カソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間に繰り返し印加する。具体的には、パルス電源２６は、パルス幅が半値幅で５０〜３００ｎｓの電気パルスをカソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間に繰り返し印加する。パルス電源２６がカソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間に印加する電気パルスの電圧波形及び電流波形の一例を図１２に示す。図１２には、電気パルスの電圧Ｖ２及び電流Ｉ２（縦軸）の時間（横軸）に対する変化が示されており、パルス幅は、半値幅で約１００ｎｓとなっている。
【００４４】
パルス電源２６には、静電誘導型サイリスタ（以下、「ＳＩサイリスタ」と言う。）を用いた誘導エネルギ蓄積型電源回路（以下、「ＩＥＳ回路」と言う。）を、採用することが望ましい。ＩＥＳ回路は、ＳＩサイリスタのクロージングスイッチ機能の他、オープニングスイッチング機能を用いてターンオフを行い、当該ターンオフによりＳＩサイリスタのゲート・アノード間に高圧を発生させている。なお、ＩＥＳ回路の詳細は、飯田克二、佐久間健：「誘導エネルギ蓄積型パルス電源」，第１５回ＳＩデバイスシンポジウム（２００２）に記載されている。
【００４５】
まず、図１３を参照して、ＩＥＳ回路（パルス電源）１３の構成について説明する。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１を備える。低電圧直流電源１３１の電圧Ｅは、ＩＥＳ回路１３が発生させる電気パルスの電圧のピーク値より著しく低いことが許容される。例えば、後述するインダクタ１３３の両端に発生させる電圧ＶLのピーク値ＶLPが数ｋＶに達しても、低電圧直流電源１３１の電圧Ｅは数１０Ｖであることが許容される。電圧Ｅの下限は後述するＳＩサイリスタ１３４のラッチング電圧以上で決定される。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１を電気エネルギ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。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１に並列接続されるコンデンサ１３２を備える。コンデンサ１３２は、低電圧直流電源１３１のインピーダンスを見かけ上低下させることにより低電圧直流電源１３１の放電能力を強化する。
【００４６】
更に、ＩＥＳ回路１３は、インダクタ１３３、ＳＩサイリスタ１３４、ＭＯＳＦＥＴ１３５、ゲート駆動回路１３６及びダイオード１３７を備える。ＩＥＳ回路１３では、低電圧直流電源１３１の正極とインダクタ１３３の一端とが接続され、インダクタ１３３の他端とＳＩサイリスタ１３４のアノードとが接続され、ＳＩサイリスタ１３４のカソードとＦＥＴ１３５のドレインとが接続され、ＦＥＴ１３５のソースと低電圧直流電源１３１の負極とが接続されている。又、ＩＥＳ回路１３では、ＳＩサイリスタ１３４のゲートとダイオード１３７のアノードとが接続され、ダイオード１３７のカソードとインダクタ１３３の一端（低電圧直流電源１３１の正極）とが接続される。ＦＥＴ１３５のゲート及びソースには、ゲート駆動回路１３６が接続される。
【００４７】
ＳＩサイリスタ１３４は、ゲート信号に応答して、ターンオン及びターンオフが可能である。ＦＥＴ１３５は、ゲート駆動回路１３６から与えられるゲート信号Ｖcに応答してドレイン・ソース間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ＦＥＴ１３５のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、ＦＥＴ１３５の耐圧は低電圧直流電源１３１の電圧Ｅより高いことを要する。ダイオード１３７は、ＳＩサイリスタ１３４のゲート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、即ち、ＳＩサイリスタ１３４のゲートに正バイアスを与えた場合にＳＩサイリスタ１３４が電流駆動とならないようにするために設けられる。インダクタ１３３は、自己インダクタンスを有する誘導性素子として機能しており、その両端には、負荷１３９が並列接続される。負荷１３９は、図１のカソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間が対応する。なお、昇圧トランスの１次側をインダクタ１３３として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に負荷１３９を接続すれば、電圧のピーク値がより高い電気パルスを得ることができる。
【００４８】
続いて、図１４を参照して、ＩＥＳ回路１３の動作について説明する。図１４は、上から順に、（ａ）ＦＥＴ１３５に与えられるゲート信号Ｖcの時間（横軸）に対する変化、（ｂ）ＳＩサイリスタ１３４の導通状態の時間（横軸）に対する変化、（ｃ）インダクタ１３３に流れる電流ＩLの時間（横軸）に対する変化、（ｄ）インダクタ１３３の両端に発生する電圧ＶLの時間（横軸）に対する変化、（ｅ）ＳＩサイリスタ１３４のアノード・ゲート間の電圧ＶAG（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示している。
【００４９】
（イ）まず、図１４（ａ）に示すように、時刻ｔ0にゲート信号ＶcがＯＦＦからＯＮに切り替わると、ＦＥＴ１３５のドレイン・ソース間は導通状態となる。これにより、ＳＩサイリスタ１３４のゲートがアノードに対して正バイアスされるので、図１４（ｂ）に示すように、ＳＩサイリスタ１３４のアノード・カソード（Ａ−Ｋ）間は導通状態となり、図１４（ｃ）に示すように、電流ＩLが増加し始める。
【００５０】
（ロ）電流ＩLがピーク値ＩLPに達するあたりの時刻ｔ1に、図１４（ａ）に示すように、ゲート信号ＶcがＯＮからＯＦＦに切り替わると、ＦＥＴ１３５のドレイン・ソース間が非導通状態となり、図１４（ｂ）に示すように、ＳＩサイリスタ１３４のアノード・ゲート（Ａ−Ｇ）間が導通状態となる。これにより、図１４（ｂ）に示すように、時刻ｔ2から時刻ｔ3にかけて、ＳＩサイリスタ１３４における空乏層の拡大に同期して、図１４（ｃ）に示すように、電流ＩLが減少するとともに、図１４（ｄ）に示す電圧ＶL及び図１４（ｅ）に示す電圧ＶAGが急激に上昇する。
【００５１】
（ハ）そして、時刻ｔ3において図１４（ｄ）に示す電圧ＶL及び図１４（ｅ）に示す電圧ＶAGがそれぞれピーク値ＶLp及びピーク値ＶAGpに達して、図１４（ｃ）に示すように、電流ＩLの向きが反転する。その後は、図１４（ｂ）に示すような時刻ｔ3から時刻ｔ4にかけて、ＳＩサイリスタ１３４における空乏層の縮小に同期して、図１４（ｃ）に示すように、電流ＩLが増加するとともに、図１４（ｄ）に示す電圧ＶL及び図１４（ｅ）に示す電圧ＶAGが急激に低下する。
【００５２】
（ニ）そして、時刻ｔ4において、図１４（ｂ）に示すように、ＳＩサイリスタ１３４が非導通状態となると、図１４（ｃ）に示すように、時刻ｔ5に向かって電流ＩLが減少するとともに、図１４（ｄ）に示す電圧ＶL及び図１４（ｅ）に示す電圧ＶAGは０になる。
【００５３】
図１、図２及び図３（ａ）においては、第１のアノード誘電体１１l-1と、第２のアノード誘電体１１l-2及び第３のアノード誘電体１１l-3の断面形状は、それぞれカソードに対向する側の一辺（長辺）に設けられる刃部が両刃のくさび型をなす構造を例示したが、アノード誘電体の断面形状は刃部が両刃のくさび型をなす構造に限定されるものではなく、図１５に示すような種々の断面形状であっても、分割型アノード電極を構成することにより、陽極と陰極との間の容量が低減できるので、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加でき、大気圧で且つ窒素中の放電が安定して一様に実現でき、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができる利点を有する。更に、図１５に示すような種々の断面形状であっても、分割型アノード電極の構造を採用することにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、パルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。又、当然ながら、アノードメタル９a〜９rが、それぞれアノード誘電体１１a〜１１rに埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果を奏することができる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタにおいては、カソード（２４，２５）が、カソードメタル２４と、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上に設けられたカソード誘電体２５からなる一体構造として説明したが、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ処理リアクタ図１６及び図１７に示すように、陰極側の構造を４つに分割して分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3，２５s-4）を構成する。図１６及び図１７では、４枚のカソード埋込ブレードが並列に等間隔で配置された構造が示されているが、例示であり、図１８では６枚のカソード埋込ブレードが並列に等間隔で配置されている。即ち、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置のカソード埋込ブレードの枚数は、仕様に応じて、任意に設計可能である。
【００５５】
詳細な構造の図示は省略するが、図３に示したのと同様に、第１のカソード埋込ブレードは板状の第１のカソード誘電体２５s-1と、第１のカソード誘電体２５s-1の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第１のカソードメタルから構成されている。第２のカソード埋込ブレードは板状の第２のカソード誘電体２５s-2と、第２のカソード誘電体２５s-2の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第２のカソードメタルから構成されている。第３のカソード埋込ブレードは板状の第３のカソード誘電体２５s-3と、第３のカソード誘電体２５s-3の内部に埋め込まれた板状（薄膜状）の第３のカソードメタルから構成されている。図１６及び図１７から分かるように、第１のカソード誘電体２５s-1、第２のカソード誘電体２５s-2、第３のカソード誘電体２５s-3（更には第３のカソード誘電体２５s-4）は、それぞれアノードに対向する側の一辺（長手方向の一辺）が刃部をなし、この刃部が、両刃のくさび型をなしている。そして、第１のカソードメタル、第２のカソードメタル、及び第３のカソードメタルは、それぞれ、第１のカソード誘電体２５s-1、第２のカソード誘電体２５s-2及び第３のカソード誘電体２５s-3の厚さ方向における中央部に埋め込まれている。カソード誘電体を構成する材料は、アノード誘電体と同様な、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。
【００５６】
図１８は、矩形の枠状のブレードホルダ（８４，８５，８６）を用いて、第１のカソード埋込ブレード２５s-1、第２のカソード埋込ブレード２５s-2、第３のカソード埋込ブレード２５s-3、第４のカソード埋込ブレード２５s-4、第５のカソード埋込ブレード２５s-5及び第６のカソード埋込ブレード２５s-6を固定した状態を、それぞれのカソード埋込ブレードの刃部を上にして示す（以下においては、特にカソードメタルを図示していないので、本来、カソード誘電体を示す図面の符合２５s-1〜２５s-6で、便宜的にカソード埋込ブレードを示す図面の符合２５s-1〜２５s-6とする。）。図１８に示すように、ブレードホルダ（８４，８５，８６）は、互いに平行に配置された第１横材８４及び第２横材８５と、この第１横材８４及び第２横材８５にそれぞれ直交する第１縦材８６及び第２縦材とで井桁状に構成されている（「第２縦材」は表面配線カバー９２の陰になり図示されていないが、図５の第２縦材５５と同様な構成である。なお、どちらを「横材」と呼び、どちらを「縦材」と呼ぶかは、単なる定義の問題であり、９０度回転し、符合８４，８５を縦材と呼んでも構わない。但し、本明細書では、符合８４，８５を横材と呼び、符合８６を縦材として統一する。）。図４と同様に、第１横材８４と第１縦材８６との接合部の外側の角には、第１電極端子８９ａが設けられ、第２横材８５と第１縦材８６との接合部の外側の角には、第２電極端子８９ｂが設けられている。第１横材８４、第２横材８５、第１縦材８６、第２縦材、第１電極端子８９ａ及び第２電極端子８９ｂを構成する材料は、アノード誘電体と同様な、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。
【００５７】
図１６及び図１７から分かるように、分割型アノード電極（１１d-1，１１d-2，１１d-3，）と分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4）との組み合わせは種々のトポロジーが採用可能である。そのため、図１８に示すブレードホルダ（８４，８５，８６）の配向は、例えば、図１６に示したのと同様にカソード埋込ブレードの長手の方向と、アノード埋込ブレードの長手の方向とを共に平行にしても良く、図１７に示すように、カソード埋込ブレードの長手の方向と、アノード埋込ブレードの長手の方向とが互いに直交するようにしても良い。図１６では、４枚のカソード埋込ブレードの配列の中央部に、３枚のアノード埋込ブレードの刃部が配列配列されるように刃部の位置が１／２周期ずれて交互に配列されている。
【００５８】
図１８に示すように、第２縦材に沿って、オフセットブロック８３ａ，第６補助スペーサブロック４８6，第６主スペーサブロック４７6，第５補助スペーサブロック４８5，第５主スペーサブロック４７5，第４補助スペーサブロック４８4，第４主スペーサブロック４７4，第３補助スペーサブロック４８3，第３主スペーサブロック４７3，第２補助スペーサブロック４８2，第２主スペーサブロック４７2，第１補助スペーサブロック４８1，第１主スペーサブロック４７1及びオフセットブロック８３ｂが順に並べられている。同様に、第１縦材８６に沿って、オフセットブロック，第６補助スペーサブロック，第６主スペーサブロック，第５補助スペーサブロック，第５主スペーサブロック，……，第１補助スペーサブロック，第１主スペーサブロック及びオフセットブロックが順に並べられているが、表面配線カバー９１の陰になり図示されていない。これらのオフセットブロック８３ａ，第６補助スペーサブロック４８6，第６主スペーサブロック４７6，第５補助スペーサブロック４８5，第５主スペーサブロック４７5，第４補助スペーサブロック４８4，第４主スペーサブロック４７4，第３補助スペーサブロック４８3，第３主スペーサブロック４７3，第２補助スペーサブロック４８2，第２主スペーサブロック４７2，第１補助スペーサブロック４８1，第１主スペーサブロック４７1等は、それぞれ底部にＵ溝を有するＵ字ブロックである。
【００５９】
図６に示したのと同様に、第２縦材に接しかつ平行に桟プレートが底板として設けられている。そして、この桟プレートの上において、ガイドレールが第２縦材に平行に延伸している。図１８に示すように、オフセットブロック８３ａ，第６補助スペーサブロック４８6，第６主スペーサブロック４７6，第５補助スペーサブロック４８5，第５主スペーサブロック４７5，第４補助スペーサブロック４８4，第４主スペーサブロック４７4，第３補助スペーサブロック４８3，第３主スペーサブロック４７3，第２補助スペーサブロック４８2，第２主スペーサブロック４７2，第１補助スペーサブロック４８1，第１主スペーサブロック４７1及びオフセットブロック８３ｂのそれぞれは、ガイドレールに底部のＵ溝を嵌合するように配列される。図示を省略しているが、第１縦材８６側も同様な構造である。主スペーサブロック４７1〜４７6及び補助スペーサブロック４８1〜４８6を構成する材料も、アノード誘電体と同様な、有機系の種々な合成樹脂、セラミック、ガラス等の無機系の高耐圧の絶縁性材料が使用可能である。特に、Ａｌ2Ｏ3、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＢｅＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ等が耐圧の点から好ましい。
【００６０】
図１に示した陰極配線３１Ｋは、図５及び図９に示したのと同様に、ブレードホルダ（８４，８５，８６）の表面に形成された表面配線（図示省略）で実現されている。第１の表面配線は、第１電極端子８９ａから第１横材８４を経由して、第１縦材８６の内側の側壁に導かれ、第１縦材８６の側壁を第１縦材８６の長手方向に延伸する。そして、第１縦材８６の側壁を介して、第１の表面配線は第２，第４及び第６のカソード埋込ブレード２５s-2，２５s-4，２５s-6に電気的に接続される。一方、第２の表面配線は、第２電極端子８９ｂから第２横材８５を経由して、第２縦材の内側の側壁に導かれ、第２縦材の側壁を第２縦材の長手方向に延伸する。そして、第２の表面配線は、第２縦材の側壁を介して、第１，第３及び第５のカソード埋込ブレード２５s-1，２５s-3，２５s-5に電気的に接続されている。
【００６１】
第２の表面配線の第５のカソード埋込ブレード２５s-5との接続部は第５補助スペーサブロック４８5と第５主スペーサブロック４７5とにより挟まれ、第２の表面配線の第３のカソード埋込ブレード２５s-3との接続部は第３補助スペーサブロック４８3と第３主スペーサブロック４７3とにより挟まれ、第２の表面配線の第１のカソード埋込ブレード２５s-1との接続部は、第１補助スペーサブロック４８1と第１主スペーサブロック４７1とにより挟まれ、それぞれ放電空間に露出しないように構成されている。第１の表面配線側も同様である。更に、図１８に示すように、表面配線カバー９１，９２，９３を表面配線の上に被覆することにより、表面配線が放電空間に露出しないように構成されている。表面配線としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属薄膜や導電性薄膜が好ましい。密着性が問題となる場合はＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒのような多層構造を表面配線として採用しても良い。更に、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｆｅ，Ｃｕ−Ｃｒ，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ，Ｃｕ−Ｓｎ等の銅合金、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ等のニッケル・鉄合金、或いは銅とステンレスの複合材料等の導電性テープを表面配線に用いることが可能である。更に、これらの導電性テープにＮｉメッキやＡｕメッキ等を施したものなどから表面配線を構成しても良い。
【００６２】
図示を省略しているが、図７に示したのと同様に、カソード埋込ブレードのカソード誘電体の一方若しくは長手方向の他方の端部の上部には、カソードメタルへの電気的接続を可能にするように、カソード誘電体に矩形のコンタクトホールが開口され、カソードメタルの一部が露出している。このコンタクトホールに導電性バンプが埋め込まれ、導電性バンプを介してカソードメタルと表面配線とが接続される。
【００６３】
なお、図１０に示したのと同様に、第６補助スペーサブロック４８6と第６主スペーサブロック４７6との間にカソード埋込ブレード２５s-6を挟んでボルト等の固定部材で機械的に締め付け、第５補助スペーサブロック４８5と第５主スペーサブロック４７5との間にカソード埋込ブレード２５s-5を挟んで固定部材で締め付け、……、第１補助スペーサブロック４８1と第１主スペーサブロック４７1との間にカソード埋込ブレード２５s-1を挟んで固定部材で締め付けて圧接構造にすれば、第２の表面配線とカソードメタル間の電気的な接触抵抗が低減できるとともに、機械的強度や安定性が向上する。第１の表面配線側も同様である。
【００６４】
図１６及び図１７に示すように、分割型アノード電極（１１d-1，１１d-2，１１d-3，）と分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4）とを組み合わせることにより、図１等において示した平板状の１枚のカソード（２４，２５）と分割型アノード電極との組み合わせに比して更に、陽極と陰極との間の容量が低減できるので、陽極と陰極との間に更に短いパルス幅のパルスが印加でき、大気圧で且つ窒素中の放電が更に安定して一様に実現でき、処理対象物（サンプル）３０に対し更に低ダメージの処理ができる利点を有する。
【００６５】
更に、図１６及び図１７に示すように、分割型アノード電極（１１d-1，１１d-2，１１d-3，）と分割型カソード電極（２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4）とを組み合わせることにより、図１等において示した平板状の１枚のカソード（２４，２５）と分割型アノード電極とを組み合わせる場合に比して、陽極と陰極との間の容量が更に低減されるので、更にパルス周波数を高くでき、プラズマ処理の処理時間が更に短縮できるという有利な効果を奏するものである。又、当然ながら、アノードメタルは、それぞれアノード誘電体に埋め込まれており、カソードメタルは、それぞれカソード誘電体に埋め込まれているため、長時間のストリーマ放電に耐えるという第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに特有な効果も奏することができる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図１９は、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの内部構造を示す模式的な断面図である。図１９に示すように、プラズマ処理リアクタは、図１と同様なバッチ式の反応容器となっており、上面の給気配管２７から処理ガスを給気し、下面の排気配管２８から処理ガスを排気することができるようになっている。プラズマ処理リアクタは、前面に設けられたドアが開かれた状態においては、内部への処理対象物（サンプル）３０の収容及び内部からの処理対象物（サンプル）３０の取り出しが可能な状態となり、ドアが閉じられた状態においては、内部が密閉された減圧状態を維持できるようになっている。
【００６７】
図１９に示すように、プラズマ処理リアクタの内部には、整流板２１が水平に設置されている。整流板２１には、複数の細管からなる貫通孔がマトリクス状に配置されている。それぞれのアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3には、パルス電源２６が接続される。プラズマ処理リアクタでは、処理ガスのタンク（図示省略）から整流板２１を経由してプラズマ処理リアクタの内部へ処理ガスが均一なフローとしてシャワー状に給気され、排気配管２８に接続された排気ポンプ２９によって、プラズマ処理リアクタの内部から排気配管２８を経由して処理ガスが排気される。プラズマ処理リアクタの内部の圧力は圧力ゲージ（図示省略）によって測定することができる。図１９では図示を省略しているが、詳細には圧力ゲージ及び排気コンダクタンスを調整するバリアブルコンダクタンスバルブ等を排気ポンプ２９の上流側に設ければ良いことは、当業者に容易に理解できるであろう。例えば、圧力ゲージ及び流量を制御するマスフローコントローラを図１９に示す給気配管２７に設け、排気コンダクタンスを調整するバリアブルコンダクタンスバルブを図１９に示す排気配管２８に設けるようにしても良い。又、圧力ゲージを排気配管２８側に設けても良い。
【００６８】
本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタでは，反応容器の内部の気体圧力を、大気圧（１０１ｋＰａ）と等しいか８０〜９０ｋＰａ程度の大気圧よりも極く僅か低い値に下げるような条件でも安定した放電が可能であるが、排気ポンプ２９によって反応容器の内部を１０ｋＰａ〜５０ｋＰａ（大気圧の１／１０〜１／２）、より望ましくは、２０ｋＰａ〜４０ｋＰａまで減圧することによって、カソードメタル２４とアノードメタル９l-1，９l-2，９l-3との間の間隔を拡げ（典型的には、大気圧の場合の５倍以上）、立体的な処理対象物（サンプル）３０に付着した毒素も不活化することができることも可能になる。このように減圧下でファインストリーマ放電を引き起こすことは、ラジカルの寿命を延ばし（典型的には、大気圧下の場合の１０倍以上）、処理対象物（サンプル）３０に付着した毒素を効率的に不活化することにも寄与している。
【００６９】
図１に示した構造とは異なり、反応容器（チャンバ）を構成している底板２３の上には、断熱材３２が配置され、この断熱材３２の上に、電気的に絶縁されたヒータ３３が設けられている。カソード（２４，２５）を構成するカソードメタル２４とは、電気的に絶縁されたヒータ３３の上に配置され、ヒータ３３によりカソードメタル２４を加熱することが可能になっている。そして、カソードメタル２４に接してカソードメタル２４の上には、カソード誘電体２５が配置され、カソード誘電体２５の上には、処理対象物（サンプル）３０が搭載される。処理対象物（サンプル）３０は、ヒータ３３により所望の温度まで加熱されることが可能である。
【００７０】
例えば、２の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタにおいて、プラズマ放電ギャップを４０ｍｍとして、処理圧力４５ｋＰａとなるように、処理ガスとして窒素（Ｎ2）ガスを反応容器の内部に導入し、バイオロジカルインジケーターを使った滅菌処理をした結果、プラズマ処理時間８分で滅菌できた。この際、ヒータ３３により７５℃まで加熱したが、この加熱時間及び減圧時間を含めても１２分で滅菌できた。一方、蒸気滅菌１２１℃のオートクレーブでは、加熱冷却時間を込みで６０分以上必要であるので、滅菌装置として極めて有効であることが分かる。
【００７１】
このように、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置によれば、処理対象物（サンプル）３０の表面処理や滅菌が効率的に実現できることが分かる。第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、窒素中の放電が容易であり、しかも大気圧に近い圧力で安定した放電が可能である。
【００７２】
更に、第１及び第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置と同様に、長時間のストリーマ放電に耐える利点や、広範囲で均一な処理ができる利点を有する。
【００７３】
更に、第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、第１及び第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置と同様に、分割型アノード電極にすることにより、陽極と陰極との間の容量が低減され、陽極と陰極との間に短いパルス幅のパルスが印加できるので、処理対象物（サンプル）３０に対し低ダメージの処理ができ、パルス周波数を高くできるため、処理時間が短縮できるという有利な効果を奏するものである。
【００７４】
（第４の実施の形態）
第１の実施の形態において、図１のパルス電源２６から延びる陽極配線３１Ａに第１電極端子５９ａにおいて第１の表面配線８７を、第２電極端子５９ｂにおいて第２の表面配線８８を分岐接続すれば、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6を同一位相で駆動することができると説明したが、互いに異なる位相のパルスを伝送する第１及び第２の陽極配線を用意し、第１電極端子５９ａにおいて第１の表面配線８７を第１の陽極配線に、第２電極端子５９ｂにおいて第２の表面配線８８を第２の陽極配線にそれぞれ独立に接続すれば、偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5とを、異なる位相で駆動できる。
【００７５】
本発明の第４の実施の形態に係るプラズマ処理装置においては、パルス電源を２つ用意しても良く、１つのパルス電源から異なる位相のパルスを出力するようにしても良い。第１の実施の形態のように、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6を同一位相で駆動した場合、プラズマ放電空間には、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6の配列の周期性に対応した電界強度の分布が存在する。即ち、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6の先端の直下の電界強度は強いが、それぞれの第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6の配列の中央部の電界強度が弱いという強度分布が存在する。このため、第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6の先端の直下には、プラズマストリーマが直接照射されるホットスポット（ゾーン）が生じ、それぞれの第１〜第６のアノード埋込ブレード１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6の配列の中央部の直下には、プラズマストリーマが弱い若しくは、直接照射されないコールドスポット（ゾーン）が生じるため、均一な表面処理ができない場合がある。
【００７６】
第４の実施の形態に係るプラズマ処理装置においては、図２０に示すように、偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5とを異なる位相のパルスで駆動すれば、偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5とを、第１の実施の形態の場合より近づけても、電界分布の不均一が生じず、放電空間の全体を均一にプラズマ照射できる。図２０（ａ）は、パルス電源２６がアーク放電を引き起こさずにファインストリーマ放電を引き起こす第１の電気パルスを、カソードメタル２４と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5との間に繰り返し印加するタイミング図を示す。図２０（ｂ）は、パルス電源２６が第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／２周期異なり、アーク放電を引き起こさずにファインストリーマ放電を引き起こす第２の電気パルスを、カソードメタル２４と偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6との間に繰り返し印加するタイミング図を示す。図２０（ａ）及び（ｂ）において、第１の電気パルス及び第２の電気パルスのパルス幅は、半値幅で５０〜３００ｎｓ程度である。
【００７７】
偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5とにそれぞれ印加する第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれは、１／２周期に限定されない。図２１に示すように、１／２周期以下の短い位相のずれでも、同様に、奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5と偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6とを近づけても、電位分布の重畳が可能となるので、電界分布の不均一が生じず、放電空間の全体を均一にプラズマ照射できる。図２１（ａ）は、カソードメタル２４と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5との間に印加する第１の電気パルスの波形を示す。図２１（ｂ）では、図２１（ａ）に示した第１の電気パルスとは同一繰り返し周波数で、位相が１／２周期より小さな位相ずれの第２の電気パルスを、カソードメタル２４と偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6との間に繰り返し印加することを示している。図２１（ａ）及び（ｂ）においても、第１の電気パルス及び第２の電気パルスのパルス幅は、半値幅で５０〜３００ｎｓ程度である。図２１のようなパルス制御をし、第１の電気パルスと第２の電気パルスとの位相のずれ（遅延時間）が、第１の電気パルスで生成されたプラズマの活性種の寿命よりも短いタイミングになるように選べば、放電電圧を図２０の場合より低くしても放電できるため、処理対象物（サンプル）３０に対して同じ効果を少ない電力で達成できる。
【００７８】
パルス電源２６には、２系列ＩＥＳ回路を採用することが、高速スイッチングを実現する上で望ましい。２系列ＩＥＳ回路は、２系列のＳＩサイリスタのクロージングスイッチ機能の他、オープニングスイッチング機能を用いて２系列のターンオフを行い、２系列のＳＩサイリスタのターンオフによりそれぞれのＳＩサイリスタのゲート・アノード間に高圧を発生させている。
【００７９】
先ず、図２２を参照して、２系列ＩＥＳ回路（パルス電源）の構成について説明する。２系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0を備える。低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅは、２系列ＩＥＳ回路が発生させる第１及び第２の電気パルスの電圧のピーク値より著しく低いことが許容される。例えば、後述する第１のインダクタＬ1又は第２のインダクタＬ2の両端に発生させる電圧ＶLのピーク値ＶLPが数ｋＶに達しても、低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅは数１０Ｖであることが許容される。電圧Ｅの下限は後述する第１のＳＩサイリスタ１３４-1又は第２のＳＩサイリスタ１３４-2のラッチング電圧以上で決定される-2系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0を電気エネルギ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。図示を省略しているが-2系列ＩＥＳ回路は、共通の低電圧直流電源Ｖ0に並列接続されるコンデンサを備えるようにすることが好ましい。並列接続されるコンデンサは、低電圧直流電源Ｖ0のインピーダンスを見かけ上低下させることにより低電圧直流電源Ｖ0の放電能力を強化する。
【００８０】
更に、図２２に示すように-2系列ＩＥＳ回路は、ゲート駆動回路１３６と、第１の電気パルスを生成する第１のインダクタＬ1、第１のＳＩサイリスタ１３４-1、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1、第１のダイオード１３７-1、及び第２の電気パルスを生成する第２のインダクタＬ2、第２のＳＩサイリスタ１３４-2、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2、第２のダイオード１３７-2とを備える-2系列ＩＥＳ回路では、第１の電気パルスを生成するために、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第１のインダクタＬ1の一端とが接続され、第１のインダクタＬ1の他端と第１のＳＩサイリスタ１３４-1のアノードとが接続され、第１のＳＩサイリスタ１３４-1のカソードと第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1のドレインとが接続され、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1のソースと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又-2系列ＩＥＳ回路では、第１のＳＩサイリスタ１３４-1のゲートと第１のダイオード１３７-1のアノードとが接続され、第１のダイオード１３７-1のカソードと第１のインダクタＬ1の一端（低電圧直流電源Ｖ0の正極）とが接続される。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1のゲート及びソースには、ゲート駆動回路１３６が接続される。
【００８１】
同様に、第２の電気パルスを生成するために、図２２に示すように、低電圧直流電源Ｖ0の正極と第２のインダクタＬ2の一端とが接続され、第２のインダクタＬ2の他端と第２のＳＩサイリスタ１３４-2のアノードとが接続され、第２のＳＩサイリスタ１３４-2のカソードと第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2のドレインとが接続され、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2のソースと低電圧直流電源Ｖ0の負極とが接続されている。又-2系列ＩＥＳ回路では、第２のＳＩサイリスタ１３４-2のゲートと第２のダイオード１３７-2のアノードとが接続され、第２のダイオード１３７-2のカソードと第２のインダクタＬ2の一端（低電圧直流電源Ｖ0の正極）とが接続される。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2のゲート及びソースには、ゲート駆動回路１３６が接続される。
【００８２】
第１の電気パルスを生成する第１のＳＩサイリスタ１３４-1は、ゲート信号に応答して、ターンオン及びターンオフが可能である。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第１ゲート信号Ｖc1に応答してドレイン・ソース間の導通状態が変化するスイッチング素子である。第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1の耐圧は低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅより高いことを要する。第１のダイオード１３７-1は、第１のＳＩサイリスタ１３４-1のゲート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、即ち、第１のＳＩサイリスタ１３４-1のゲートに正バイアスを与えた場合に第１のＳＩサイリスタ１３４-1が電流駆動とならないようにするために設けられる。第１のインダクタＬ1は、自己インダクタンスを有する誘導性素子として機能しており、その両端には、第１の負荷１３９ａが並列接続される。第１の負荷１３９ａは、図１のカソードメタル２４と奇数番のアノード埋込ブレード（第１，第３及び第５のアノード埋込ブレード）１１l-1，１１l-3，１１l-5との間が対応する。ゲート駆動回路１３６が第１ゲート信号Ｖc1を第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1に印加することにより、図２３に示すように、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1がターンオンし、これにより、第１のＳＩサイリスタ１３４-1が導通状態となり、第１のインダクタＬ1に電流ｉ1が流れ、これにより第１の負荷１３９ａに出力１のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第１のインダクタＬ1として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第１の負荷１３９ａを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第１の電気パルスを得ることができる。
【００８３】
同様に、第２の電気パルスを生成する第２のＳＩサイリスタ１３４-2は、ゲート信号に応答して、ターンオン及びターンオフが可能である。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2は、ゲート駆動回路１３６から与えられる第２ゲート信号Ｖc2に応答してドレイン・ソース間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ゲート駆動回路１３６は、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-1に与える第１ゲート信号Ｖc1から一定の遅延時間を有して、第２ゲート信号Ｖc2を、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2に印加する。第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。又、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2の耐圧は低電圧直流電源Ｖ0の電圧Ｅより高いことを要する。第２のダイオード１３７-2は、第２のＳＩサイリスタ１３４-2のゲート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、即ち、第２のＳＩサイリスタ１３４-2のゲートに正バイアスを与えた場合に第２のＳＩサイリスタ１３４-2が電流駆動とならないようにするために設けられる。第２のインダクタＬ2は、自己インダクタンスを有する誘導性素子として機能しており、その両端には、第２の負荷１３９ｂが並列接続される。第２の負荷１３９ｂは、図１のカソードメタル２４と偶数番のアノード埋込ブレード（第２，第４及び第６のアノード埋込ブレード）１１l-2，１１l-4，１１l-6との間が対応する。ゲート駆動回路１３６が、第２ゲート信号Ｖc2を第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2に印加することにより、図２３に示すように、第２のＭＯＳ電界効果トランジスタ１３５-2がターンオンし、これにより、第２のＳＩサイリスタ１３４-2が導通状態となり、第２のインダクタＬ2に電流ｉ2が流れ、これにより第２の負荷１３９ｂに出力１のパルスから一定時間遅延した出力２のパルスが発生する。なお、昇圧トランスの１次側を第２のインダクタＬ2として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に第２の負荷１３９ｂを接続すれば、電圧のピーク値がより高い第２の電気パルスを得ることができる。
【００８４】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第４の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００８５】
例えば、図４〜図１０及び図１８において、矩形の枠状のブレードホルダを例示したが、ブレードホルダの形状は矩形に限定されるものではない。例えば、６角形、８角形等の多角形、円形、楕円形等で枠を構成してブレードホルダとしても構わない。円形等で枠を構成したブレードホルダの場合、アノード埋込ブレードやカソード埋込ブレードが円等を平行に切る長手方向の長さが異なることは、幾何学的に明らかである。
【００８６】
図７では、一枚のブレード形状のアノード誘電体１１l-j-1の端部に、アノード誘電体１１l-j-1に矩形のコンタクトホール１４l-j-1を開口し、このコンタクトホール１４l-j-1に導電性バンプを埋め込み、導電性バンプを介してアノードメタル９l-j-1と第２の表面配線８８とが接続される構造を示したが例示に過ぎない。
【００８７】
例えば、図２４に示すように、第ｊのアノード埋込ブレードを、アノードブレード本体部１１al-jとそのスペーサ部１１bl-jとで分離した組み立て構造で構成しておき、アノードブレード本体部１１al-jの長手方向の一方の端部の上部にアノードメタルへの電気的接続を可能にするように、アノードブレード本体部１１al-jに矩形のコンタクトホールを開口し、アノードメタルの一部を露出させるような構造でも構わない。この場合は、このコンタクトホールを介して、金属等の導電性材料からなる取り出し電極９９jをアノードメタルにロウ付けし、取り出し電極９９jを介してアノードメタルと第２の表面配線８８とが接続される。取り出し電極９９jは、コバールや銅（Ｃｕ）等の導電率の高い金属等が好ましく、取り出し電極９９jの表面は金（Ａｕ）等の導電率が高く、且つ耐食性の高い材料で鍍金しておくのが更に好ましい。
【００８８】
図２５では明示していないが、第ｊ主スペーサブロック７１jに、図７に示したのと同様に導電性ストリップ等の表面配線パターンを設けておき、取り出し電極９９jを介してアノードメタルと導電性ストリップとが接続される（導電性ストリップ８２j-1は、図７では、主スペーサブロック７１j-1の側壁に凸部として設けられているが、ダマスカス配線（ダマシン配線）の技術を用い、主スペーサブロック７１j-1の側壁に設けたダマシン溝に埋め込むように形成しても良い。更に、主スペーサブロック７１j-1の側壁に設けたダマシン溝にＣｕ等の金属を埋め込んだ後、Ａｕ等の金属を電界メッキにより選択的に導電性ストリップ８２j-1の上に形成し、導電性ストリップ８２j-1の厚みを増やして、主スペーサブロック７１j-1の側壁に凸部となるようにしても良い。）。
【００８９】
図２６に示すように、第ｊ補助スペーサブロック７２jのスペーサ部１１bl-jの取り出し電極９９jに対応する位置には、取り出し電極９９jの挿入を可能にするように、円形の貫通孔９８jが設けられている。第ｊ補助スペーサブロック７２jの厚みは、取り出し電極９９jよりも１〜１０μｍ程度薄くしておくのが好ましい。そして、図２７に示すように、第ｊ補助スペーサブロック７２jの円形の貫通孔９８jに取り出し電極９９jが挿入されるようにして、第ｊ補助スペーサブロック７２jと第ｊ主スペーサブロック７１jとの間に、スペーサ部１１bl-jとアノード埋込ブレード１１al-jとを挟んで圧接構造にすれば、第ｊ補助スペーサブロック７２jの円形の貫通孔９８jから取り出し電極９９jの頭が極僅か（１〜１０μｍ）程度突出する。
【００９０】
図２５及び図２７では明示していないが、第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1に、図７に示したのと同様に導電性ストリップ等の表面配線パターンを設けてある。このため、図２７に図示した状態において、第ｊ補助スペーサブロック７２jの上に、第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1を積層すれば、第ｊ補助スペーサブロック７２jの円形の貫通孔９８jから頭が突出した取り出し電極９９j+1に第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1の導電性ストリップとが接触する（導電性ストリップ８２j-1は、図７では、主スペーサブロック７１j-1の側壁に凸部として設けられているが、ダマスカス配線（ダマシン配線）の技術を用い、主スペーサブロック７１j-1の側壁に設けたダマシン溝に埋め込むように形成しても良い。更に、主スペーサブロック７１j-1の側壁に設けたダマシン溝にＣｕ等の金属を埋め込んだ後、Ａｕ等の金属を電界メッキにより選択的に導電性ストリップ８２j-1の上に形成し、導電性ストリップ８２j-1の厚みを増やして、主スペーサブロック７１j-1の側壁に凸部となるようにしても良い。）。このようにして、第２の表面配線８８とアノード埋込ブレード１１al-jのアノードメタル間の電気的な接続が、取り出し電極９９j及び第（ｊ＋１）主スペーサブロック７１j+1の導電性ストリップを介して実現される。
【００９１】
同様に、図２７に示したように、第（ｊ−１）補助スペーサブロック７２j-1の円形の貫通孔に取り出し電極（図示省略。）が挿入されるように、第（ｊ−１）補助スペーサブロック７２j-1と第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1との間に、スペーサ部１１bl-j-1とアノード埋込ブレード１１al-j-1とを挟んで圧接構造にし、第２の表面配線８８とアノード埋込ブレード１１al-j-1のアノードメタル間の電気的な接続が、取り出し電極９９j及び第ｊ主スペーサブロック７１jの導電性ストリップを介して実現される。更に、第２の表面配線８８とアノード埋込ブレード１１al-j-2のアノードメタル間の電気的な接続が、取り出し電極９９j及び第（ｊ−１）主スペーサブロック７１j-1の導電性ストリップを介して実現される。
【００９２】
又、第１〜第４の実施の形態で説明したそれぞれの技術的思想を互いに組み合わせることも可能である。例えば、第１の実施の形態に示した陽極の構造や、第２の実施の形態で示した陰極の構造との組み合わせを第３の実施の形態や第４の実施の形態に適用しても良いことは勿論である。
【００９３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの内部構造を示すの模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極の構造を３枚のアノード埋込ブレードで便宜的に説明する模式的な鳥瞰図である。
【図３】図２に示したアノード埋込ブレードの構造を説明する模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタに用いる分割型アノード電極の具体的な構造を説明する鳥瞰図である。
【図５】図４に示した分割型アノード電極において、表面配線カバーを取り外して表面配線及び組み立て構造の詳細を説明する鳥瞰図である。
【図６】図５に示した表面配線カバーを取り外した構造において、特に、第２縦材の近傍を詳細を説明する鳥瞰図である。
【図７】図４に示した分割型アノード電極の組み立て方法を説明する鳥瞰図である。
【図８】図４に示した分割型アノード電極のアノード埋込ブレード装着前のブレードホルダを示す鳥瞰図である。
【図９】図４に示した分割型アノード電極の表面配線と、その上の表面配線カバーを説明する鳥瞰図である。
【図１０】図４に示した分割型アノード電極において、補助スペーサブロックと主スペーサブロックとの間にアノード埋込ブレードを挟んで固定部材で機械的に締め付けた構造を説明する鳥瞰図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの第１〜第３のアノードメタルのいずれかを等価的な陽極で表し、カソードメタルを等価的な陰極で表した場合において、等価陽極及び等価陰極間への電気パルスの印加によって引き起こされる放電の状態と電気パルスの電圧概略波形（無負荷時）とを模式的に示す図である。
【図１２】パルス電源がカソードメタルとアノードメタルとの間に印加する電気パルスの電圧波形及び電流波形の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタのパルス電源に用いる誘導エネルギ蓄積型電源回路の構造を説明する回路図である。
【図１４】図１３に示した誘導エネルギ蓄積型電源回路の動作を説明するタイミング図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの分割型アノード電極に用いることの可能な種々のアノード埋込ブレードの断面形状を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタにおいて、分割型アノード電極と分割型カソード電極を用いた場合の構成の一例を説明する模式的な鳥瞰図である（その１）。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る他のプラズマ処理リアクタにおいて、分割型アノード電極と分割型カソード電極を用いた場合の他の構成を説明する模式的な鳥瞰図である（その２）。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る分割型カソード電極の具体的な構造を説明する鳥瞰図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理リアクタの内部構造を示すの模式的な断面図である。
【図２０】図２０（ａ）は、カソードメタルと奇数番のアノード埋込ブレードとの間に繰り返し印加する第１の電気パルスを、図２０（ｂ）は、カソードメタルと偶数番のアノード埋込ブレードとの間に繰り返し印加する第２の電気パルスを示すタイミング図である。
【図２１】図２１（ａ）は、カソードメタルと奇数番のアノード埋込ブレードとの間に繰り返し印加する第１の電気パルスを、図２１（ｂ）は、カソードメタルと偶数番のアノード埋込ブレードとの間に繰り返し印加する第２の電気パルスを示すタイミング図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態に係るプラズマ処理装置のパルス電源に用いる２系列誘導エネルギ蓄積型電源回路（２系列ＩＥＳ回路）の構造を説明する回路図である。
【図２３】図２２に示した２系列ＩＥＳ回路の動作を説明するタイミング図である。
【図２４】他の実施の形態に係るプラズマ処理装置の説明として、アノード埋込ブレードを、アノードブレード本体部と、そのスペーサ部とに分離した組み立て構造を説明する模式図である。
【図２５】主スペーサブロックに、図２４に示したアノードブレード本体部を取り付けた構造を説明する模式図である。
【図２６】他の実施の形態に係るプラズマ処理装置に係り、補助スペーサブロックのスペーサ部の取り出し電極に対応する位置に設けられた貫通孔を説明する模式図である。
【図２７】図２６の補助スペーサブロックの貫通孔から取り出し電極の頭が突出した状態を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００９５】
９l-1，９l-2，９l-3，９a〜９r…アノードメタル
１１l-1，１１l-2，１１l-3，１１l-4，１１l-5，１１l-6，１１a〜１１r，１１aa〜１１ae，１１s，１１t，１１u〜１１x…アノード誘電体
１３…ＩＥＳ回路
１３l-j、１３l-j-1…Ｕ溝
１４l-j、１４l-j-1…コンタクトホール
２１…整流板
２２…ケース
２３…底板
２５s-1，２５s-2，２５s-3,２５s-4，２５s-5，２５s-6，…カソード埋込ブレード
２６…パルス電源
２７…給気配管
２８…排気配管
２９…排気ポンプ
３１Ａ…陽極配線
３１Ｋ…陰極配線
３２…断熱材
３３…ヒータ
４１1〜４１6，４２1〜４２6…固定部材
４７1〜４７6，７１1〜７１6，７３1〜７３6…主スペーサブロック
４８1〜４８6，７２1〜７２6，７４1〜７４6…補助スペーサブロック
５１，８４…第１横材
５２，８５…第２横材
５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ，８３ａ，８３ｂ…オフセットブロック
５５…第２縦材
５６，８６…第１縦材
５９…ガイドレール
５９ａ，８９ａ…第１電極端子
５９ｂ，８９ｂ…第２電極端子
６０…桟プレート
６１，６２，６３，９１，９２，９３…表面配線カバー
７７1〜７７6，７８1〜７８6…ギャップ
８１…等価陽極
８２…等価陰極
８３…ストリーマ
８７，８８…表面配線
８８j+1，８８j-1…導電性ストリップ
１３１…低電圧直流電源
１３２…コンデンサ
１３３…インダクタ
１３４…ＳＩサイリスタ
１３５…ＦＥＴ
１３５…ＭＯＳＦＥＴ
１３６…ゲート駆動回路
１３７…ダイオード
１３９…負荷
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の一辺にそれぞれ刃部を設けた複数の板状のアノード埋込ブレードを、互いの主面を対向させて並列配置した分割型アノード電極と、
前記アノード埋込ブレードのそれぞれの刃部に対向して配置されたカソードと、
を備え、前記分割型アノード電極と前記カソード間に処理ガスを導入して、前記分割型アノード電極と前記カソード間に少なくとも形成されるプラズマ処理空間内にプラズマを生成し、前記アノード埋込ブレードのそれぞれは、板状のアノード誘電体と、該アノード誘電体の内部に埋め込まれたアノードメタルからなり、前記複数のアノード埋込ブレードは、それぞれの長手方向の両端部において、互いの主面間に絶縁性材料からなるスペーサブロックを挟んで、前記複数のアノード埋込ブレード間の距離を調整したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記分割型アノード電極が、絶縁性材料からなり、前記複数のアノード埋込ブレードを囲む枠状のブレードホルダを更に備え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】
前記分割型アノード電極が、前記ブレードホルダの表面に設けられ、前記複数のアノード埋込ブレードのそれぞれのアノードメタルに電圧を供給する表面配線を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記分割型アノード電極は、前記スペーサブロックと前記アノード埋込ブレードとの間に挟まれた導電性ストリップを各アノード埋込ブレード毎に更に備え、該導電性ストリップを介して、前記アノードメタルのそれぞれと前記表面配線とが電気的に接続されることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記分割型アノード電極が、
前記ブレードホルダの表面に設けられ、前記複数のアノード埋込ブレードの内の偶数番のアノード埋込ブレードのそれぞれのアノードメタルに電圧を供給する第１の表面配線と、
前記ブレードホルダの表面に設けられ、前記複数のアノード埋込ブレードの内の奇数番のアノード埋込ブレードのそれぞれのアノードメタルに電圧を供給する第２の表面配線と、
を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の表面配線が同一位相のパルスで駆動されることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の表面配線が、互いに異なる位相のパルスで駆動されることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記カソードが、長手方向の一辺にそれぞれ刃部を設けた複数の板状のカソード埋込ブレードを、互いの主面を対向させて並列配置した分割型カソード電極であり、前記カソード埋込ブレードのそれぞれは、板状のカソード誘電体と、該カソード誘電体の内部に埋め込まれたカソードメタルからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記分割型カソード電極が、絶縁性材料からなり、前記複数のカソード埋込ブレードを囲む枠状のブレードホルダを更に備えることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記分割型カソード電極が、前記ブレードホルダの表面に設けられ、前記複数のカソード埋込ブレードのそれぞれのカソードメタルに電圧を供給する表面配線を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記分割型カソード電極は、前記スペーサブロックと前記カソード埋込ブレードとの間に挟まれた導電性ストリップを各カソード埋込ブレード毎に更に備え、該導電性ストリップを介して、前記カソードメタルのそれぞれと前記表面配線とが電気的に接続されることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記処理ガスとして窒素ガスを導入し、窒素ガスプラズマを前記プラズマ処理空間に生成することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記プラズマ処理空間が、大気圧であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記プラズマ処理空間が、減圧状態であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
ＳＩサイリスタを使ったパルス電源を更に備え、該パルス電源から前記分割型アノード電極と前記カソード間にパルス電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
長手方向の一辺にそれぞれ刃部を設けた複数の板状のアノード埋込ブレードを、互いの主面を対向させて並列配置した分割型アノード電極と、
前記アノード埋込ブレードのそれぞれの刃部に対向して配置されたカソードと、
を備え、前記分割型アノード電極と前記カソード間に処理ガスを導入して、前記分割型アノード電極と前記カソード間に少なくとも形成されるプラズマ処理空間内にプラズマを生成し、前記アノード埋込ブレードのそれぞれは、板状のアノード誘電体と、該アノード誘電体の内部に埋め込まれたアノードメタルからなり、前記複数のアノード埋込ブレードは、それぞれの長手方向の両端部において、互いの主面間に絶縁性材料からなるスペーサブロックを挟んで、前記複数のアノード埋込ブレード間の距離を調整したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記分割型アノード電極が、絶縁性材料からなり、前記複数のアノード埋込ブレードを囲む枠状のブレードホルダを更に備え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】
前記分割型アノード電極が、前記ブレードホルダの表面に設けられ、前記複数のアノード埋込ブレードのそれぞれのアノードメタルに電圧を供給する表面配線を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記分割型アノード電極は、前記スペーサブロックと前記アノード埋込ブレードとの間に挟まれた導電性ストリップを各アノード埋込ブレード毎に更に備え、該導電性ストリップを介して、前記アノードメタルのそれぞれと前記表面配線とが電気的に接続されることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記分割型アノード電極が、
前記ブレードホルダの表面に設けられ、前記複数のアノード埋込ブレードの内の偶数番のアノード埋込ブレードのそれぞれのアノードメタルに電圧を供給する第１の表面配線と、
前記ブレードホルダの表面に設けられ、前記複数のアノード埋込ブレードの内の奇数番のアノード埋込ブレードのそれぞれのアノードメタルに電圧を供給する第２の表面配線と、
を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の表面配線が同一位相のパルスで駆動されることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の表面配線が、互いに異なる位相のパルスで駆動されることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記カソードが、長手方向の一辺にそれぞれ刃部を設けた複数の板状のカソード埋込ブレードを、互いの主面を対向させて並列配置した分割型カソード電極であり、前記カソード埋込ブレードのそれぞれは、板状のカソード誘電体と、該カソード誘電体の内部に埋め込まれたカソードメタルからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記分割型カソード電極が、絶縁性材料からなり、前記複数のカソード埋込ブレードを囲む枠状のブレードホルダを更に備えることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記分割型カソード電極が、前記ブレードホルダの表面に設けられ、前記複数のカソード埋込ブレードのそれぞれのカソードメタルに電圧を供給する表面配線を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記分割型カソード電極は、前記スペーサブロックと前記カソード埋込ブレードとの間に挟まれた導電性ストリップを各カソード埋込ブレード毎に更に備え、該導電性ストリップを介して、前記カソードメタルのそれぞれと前記表面配線とが電気的に接続されることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記処理ガスとして窒素ガスを導入し、窒素ガスプラズマを前記プラズマ処理空間に生成することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記プラズマ処理空間が、大気圧であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記プラズマ処理空間が、減圧状態であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
ＳＩサイリスタを使ったパルス電源を更に備え、該パルス電源から前記分割型アノード電極と前記カソード間にパルス電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００９−１９９９５３（Ｐ２００９−１９９９５３Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４２０８７（Ｐ２００８−４２０８７）
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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