电介质阻挡式等离子体产生装置以及电介质阻挡式等离子体产生装置的等离子体放电开始方法

摘要

一种电介质阻挡式等离子体产生装置，具备：电介质基板；高电压侧电极，其设于电介质基板的第一面侧；低电压侧电极，其设于电介质基板的第二面侧；以及电导入部，其设于高电压侧电极的一端；在电介质基板与低电压侧电极之间，形成有用于使气体从一端侧流向另一端侧的气体流路，在气体流路的另一端侧，形成有用于将流过气体流路的气体以及在气体流路中产生的等离子体吹出的吹出口，电介质基板具有厚度随着靠近吹出口而变薄的部分。

说明书

技术领域

本发明涉及电介质阻挡式等离子体产生装置以及电介质阻挡式等离子体产生装置的等离子体放电开始方法。

背景技术

等离子体产生装置被用于塑料、纸、纤维、半导体、液晶、薄膜等的制造工序。例如，通过照射由等离子体产生装置产生的等离子体，能够进行使照射对象的表面的亲水性、粘接性、印刷紧贴性等提高的表面处理，或是去除/清洗照射对象的表面的有机物，或是在照射对象的表面生成氧化膜。

图18是示意性地表示以往的等离子体产生装置的立体图。在专利文献1中，公开了一种等离子体产生装置200，如图18所示，该等离子体产生装置200具备对置的一对电极201、201，一个电极201的对置面202与另一个电极201的对置面202反向倾斜。

在等离子体产生装置200中，通过一边从上表面开口导入等离子体生成用气体G一边向电极201、201之间施加电压，在对置区域202产生多条流光放电S。在此，等离子体生成用气体G由于从气体导入孔223通过喷射板224的小孔225导入对置区域202，因此被小孔225加速而高速地喷射到对置区域202，通过该喷射产生等离子体生成用气体G的乱流，使得流光放电S在对置区域202内扩散而分散开。之后，通过分散开的流光放电S遍及整个对置区域202大致均匀地生成等离子体P，该等离子体P作为等离子体射流从对置区域202的下表面开口向处理空间205吹出，被吹送到被处理物H上。在专利文献1中，公开了能够通过采用上述结构来生成均匀的等离子体。

另外，利用电极部保持电介质，为了确保整体的强度，电极层被设计得较厚。在这样的情况下，受电介质与电极金属的线膨胀系数的差异的影响，电介质非常容易破裂，因此从寿命观点来看存在课题。电介质一般采用陶瓷材料，电极采用金属。如果使用壁厚较薄的电介质，则会由于金属与陶瓷的线膨胀的差异而产生机械性的形变。其结果是，较薄的陶瓷会破损。

作为弥补该缺点的方法，可考虑增加陶瓷的厚度来实现强度的方法。然而，随着电介质这一层的厚度的增加，介电损耗也会增加，因此存在不得不牺牲等离子体的生成效率的课题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-009890号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1所公开的等离子体产生装置200中，通过发生乱流，遍及整个对置区域202大致均匀地生成等离子体P。然而，在基于这种电极结构的、遍及整个对置区域202生成等离子体的方法中，不能说从吹出口吹出的等离子体是充分均匀的。例如，在离对置区域202的吹出口较远的位置生成的等离子体在移动至吹出口的期间消失。因此，不能说从吹出口的全部区域均匀地喷射了等离子体。另外，由等离子体生成的活性种的寿命较短，在离对置区域202的吹出口较远的位置、即在离被处理物较远的位置生成的等离子体在移动至吹出口的期间消失，不能高效率地喷射等离子体。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够高效率地在吹出口的附近产生等离子体且能够从吹出口的全部区域均匀地喷射等离子体的电介质阻挡式等离子体产生装置。另外，提供一种该电介质阻挡式等离子体产生装置的等离子体放电开始方法。

用于解决课题的手段

本发明的电介质阻挡式等离子体产生装置的特征在于，具备：

电介质基板；

高电压侧电极，其设于所述电介质基板的第一面侧；

低电压侧电极，其设于所述电介质基板的第二面侧；以及

电导入部，其设于所述高电压侧电极的一端；

在所述电介质基板与所述低电压侧电极之间，形成有用于使气体从所述一端侧流向另一端侧的气体流路，

在所述气体流路的所述另一端侧，形成有用于将流过所述气体流路的气体以及在所述气体流路中产生的等离子体吹出的吹出口，

所述电介质基板具有厚度随着靠近所述吹出口而变薄的部分。

根据本发明的电介质阻挡式等离子体产生装置，由于具有电介质基板的厚度随着靠近吹出口而变薄的部分，因此静电电容随着靠近吹出口而变大。并且，在对气体施加的电压超过绝缘击穿电压的场所产生放电。因而，通过在吹出口的附近以超过绝缘击穿电压的方式设定电介质基板的厚度的梯度，能够在吹出口的附近产生等离子体。其结果是，能够从吹出口的全部区域均匀地喷射等离子体。

另外，由于在吹出口的附近产生等离子体，因此等离子体的产生效率优异。

另外，本发明的电介质阻挡式等离子体产生装置由于不使用微波，因此不需要进行用于传输微波的阻抗匹配等。因此，电介质基板、高电压侧电极、吹出口的形状不受特别限制。另外，由于不使用微波，因此不需要电磁波的泄漏对策。

另外，基于微波的等离子体在电场强度较强的驻波的波腹的部分会以较高的密度产生。所述驻波不仅在微波的输入方向上，在与输入方向正交的方向上也会产生。因此，在从正面观察吹出口时，等离子体的密度较高的部位与较低的部位交替产生。因此，就基于微波的等离子体而言，从吹出口的全部区域均匀地喷射等离子体并不容易。

另一方面，本发明的电介质阻挡式等离子体产生装置是电介质阻挡式，在对气体施加的电压超过绝缘击穿电压的场所产生放电，因此通过在吹出口的附近以超过绝缘击穿电压的方式设定电介质基板的厚度的梯度，能够从吹出口的全部区域均匀地喷射等离子体。

在所述结构中，优选的是，具备施加电压为3kV～20kV、频率为20kHz～150kHz的电源装置。

若具备上述这样的电源装置，则能够以电介质阻挡方式适当地产生等离子体。将上限设为150kHz的理由，是因为其波长考虑了等离子体照射长度，而且用EMC标准的杂音端子电压检测出的频率为150kHz往上。

在所述结构中，也可以是，所述气体流路具有所述电介质基板与所述低电压侧电极之间的间隙随着靠近所述吹出口而变窄的部分。

若具有所述电介质基板与所述低电压侧电极的间隙随着靠近所述吹出口而变窄的部分，则能够进一步增大静电电容的变化量。

在所述结构中，在所述吹出口附近且所述低电压侧电极上，具备用于防止构成所述低电压侧电极的材料飞散的保护层。

如果在产生等离子体的部位的附近、即在吹出口附近且低电压侧电极上具备保护层，则能够抑制构成低电压侧电极的材料蒸发、扩散，能够防止照射对象物被污染。

在所述结构中，优选的是，所述电介质基板由氧化铝或者氮化铝构成。

就氧化铝、氮化铝而言，其相对介电常数较低，且具有较高的强度、硬度。因而，如果利用氧化铝或者氮化铝构成所述电介质基板，则能够使每单位电功率的等离子体的生成量更多。另外，即便使电介质基板更薄，也能够降低破损的隐患。

其中，氮化铝的热传导性好，能够将电介质基板的热高效率地散热。由此，还能够使高电压侧电极的温度降低，能够使氮化铝和高电压侧电极的热膨胀所引起的分界面的应力降低。其结果是，能够延长本装置的寿命。

在所述结构中，也可以是，所述高电压侧电极为箔状的金属。

在所述结构中，也可以是，所述高电压侧电极是含有导电金属的烧结体。所述含有导电金属的烧结体可以对金属浆料进行印刷而形成。在该结构的情况下，在将高电压侧电极形成于电介质基板上时，不需要使用粘接剂。

在所述结构中，也可以是，所述高电压侧电极通过镀敷、蒸镀或者溅射、喷镀而形成。在该结构的情况下，在将高电压侧电极形成于电介质基板上时，不需要使用粘接剂。

在所述结构中，也可以是，在所述吹出口附近且所述电介质基板的所述第二面上配置有启动辅助部件。

在使用电介质阻挡方式的放电中，有如下特征：在该放电开始时需要较高的电功率，而点亮后即使设为较低的电功率也能够维持放电。因而，点亮启动时一般采用投入较高电功率的方法。然而，在这样的方法中，需要准备能够输出较高电功率的电源装置，或者，采用与装置独立地在外部将触发电极设置在放电空间附近等方法，有可能导致装置的大型化。

等离子体放电的开始需要在产生等离子体的部位存在某种程度的初始电子。因此，如果在产生等离子体的部位即吹出口附近且电介质基板的第二面上配置启动辅助部件，则可在启动初期向吹出口附近且电介质基板上的空间中供给初始电子。由此，不再需要电源容量较大的电源装置或启动电路装置，能够提供小型且廉价的等离子体产生装置。

在所述结构中，优选的是，具有向所述气体流路导入气体的气体导入路，所述气体导入路为两个以上。

若所述气体导入路为两个以上，则可从两个以上的部位向所述气体流路导入气体，因此更容易使流过所述气体流路的气流发生层流。

在所述结构中，也可以是，在所述吹出口设有遮光部件。

若在所述吹出口设有遮光部件，则能够使因放电而产生的光不照射于照射对象物。

在所述结构中，也可以是，在所述低电压侧电极的与所述电介质基板相反的一侧的面，层叠有在内部具有空洞的气体缓冲用基板。

就从气体送出装置送出的气体而言，气体存留在气体缓冲用基板的空洞中，之后，经由多个气体导入路流入气体流路。由此，能够使流入气体流路的气体在其流动不被扰乱的前提下从吹出口均匀地流出。

在所述结构中，优选的是，在所述高电压侧电极的另一端与形成有所述吹出口的面之间设有一定的间隙。

在吹出口旁边，有可能不经由电介质基板地在高电压侧电极与低电压侧电极之间直接放电。这样的放电会损伤高电压侧电极、电介质基板、低电压侧电极，构成它们的材料将作为杂质混入等离子体。

如果从放电效率的观点来看，则在吹出口的最前端配置高电压侧电极较为有利。然而，高电压侧电极与低电压侧电极的距离将显著变短，会在电介质基板上引起沿面放电。一旦引起放电，就不再是电介质阻挡放电，而是直接放电，会流过过大的放电电流，将引起电极的破损、进而是电源供给装置的破损。

因此，如果设为在高电压侧电极的另一端与形成有吹出口的面之间设置一定的间隙的结构，则将抑制高电压侧电极与低电压侧电极之间的直接放电，变为经由电介质基板的高电压侧电极与低电压侧电极之间的放电，能够抑制高电压侧电极、电介质基板、低电压侧电极的损伤。其结果是，能够防止构成它们的材料作为杂质混入等离子体。

在所述结构中，也可以是，所述电介质基板的厚度随着靠近所述吹出口而变薄的部分为台阶状。

陶瓷容易破裂，存在机械强度不足的课题。因此，如果将所述电介质基板的厚度随着靠近所述吹出口而变薄的部分设为台阶状，则能够确保强度。

另外，本发明的等离子体放电开始方法是电介质阻挡式等离子体产生装置的等离子体放电开始方法，其特征在于，

所述电介质阻挡式等离子体产生装置具备：

电介质基板；

高电压侧电极，其设于所述电介质基板的第一面侧；

低电压侧电极，其设于所述电介质基板的第二面侧；以及

电导入部，其设于所述高电压侧电极的一端；

在所述电介质基板与所述低电压侧电极之间，形成有用于使气体从所述一端侧流向另一端侧的气体流路，

在所述气体流路的所述另一端侧，形成有用于将流过所述气体流路的气体以及在所述气体流路中产生的等离子体吹出的吹出口，

所述电介质基板具有厚度随着靠近所述吹出口而变薄的部分，

所述等离子体放电开始方法包含：

工序A，在启动时，将从由He、Ne及Ar组成的群组中选出的一种以上的启动用气体导入所述气体流路而产生等离子体；以及

工序B，在所述工序A之后，向所述气体流路导入等离子体生成气体。根据本发明的等离子体放电开始方法，在启动时，将从由He、Ne及Ar组成的群组中选出的一种以上的启动用气体导入所述气体流路而产生等离子体。启动后，向所述气体流路导入等离子体生成气体。其结果是，即使等离子体生成气体是难以发生等离子体放电的气体，也能够使放电开始。

发明效果

根据本发明，可提供能够高效率地从吹出口的全部区域均匀地喷射等离子体的电介质阻挡式等离子体产生装置。另外，可提供该电介质阻挡式等离子体产生装置的等离子体放电开始方法。

附图说明

图1是示意性地表示第一实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的立体图。

图2是图1所示的电介质阻挡式等离子体产生装置的A-A剖视图。

图3是图1所示的电介质阻挡式等离子体产生装置的与A-A正交的剖视图。

图4是图1所示的电介质阻挡式等离子体产生装置的低电压侧电极的俯视图。

图5是表示将作为被照射物的聚丙烯(PP)薄膜以规定的间隔配置在工作台上的样子的俯视图。

图6是表示水接触角的测定结果的线图。

图7是用于说明第一实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的变形例1的局部剖视图。

图8是用于说明第一实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的变形例2的局部剖视图。

图9是用于说明第一实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的变形例3的局部剖视图。

图10是用于说明第一实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的变形例4的局部剖视图。

图11是用于第一实施方式的变形例5的剖视图。

图12是第二实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的剖视图。

图13是第三实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的剖视图。

图14是第四实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的立体图。

图15是图14所示的电介质阻挡式等离子体产生装置的A-A剖视图。

图16是第五实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的剖视图。

图17是第六实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的剖视图。

图18是示意性地表示以往的电介质阻挡式等离子体产生装置的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置进行说明。

[第一实施方式]

图1是示意性地表示第一实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的立体图，图2是图1所示的电介质阻挡式等离子体产生装置的A-A剖视图，图3是图1所示的电介质阻挡式等离子体产生装置的与A-A正交的剖视图，图4是图1所示的电介质阻挡式等离子体产生装置的低电压侧电极的俯视图。

如图1所示，电介质阻挡式等离子体产生装置(以下，也称为“等离子体产生装置10”)具备电介质基板12、高电压侧电极14、低电压侧电极20和气体缓冲用基板26。

电介质基板12为平板状，具有厚度随着靠近吹出口30而变薄的部分。具体而言，电介质基板12具有厚度一定的平坦部12a和从平坦部12a连续地形成且厚度随着靠近吹出口30而变薄的倾斜部12b。在倾斜部12b，第一面13a(在图1中是上侧的面)向靠近低电压侧电极20的方向倾斜。

从使每单位电功率的等离子体的生成量更多的观点来看，电介质基板12优选由相对介电常数较低的材料构成。所述材料的相对介电常数优选为10以下。作为所述材料的相对介电常数的下限值，越低越优选，但例如可以设为4以上等。

作为电介质基板12的材质，不作特别限定，但优选为介电常数尽可能小的材料。从耐久性的观点来看，陶瓷较为优选。作为所述陶瓷，可列举氧化铝、氮化铝、滑石等。氧化铝、氮化铝、滑石相对介电常数较低，且具有较高的强度，耐久性优异。因而，如果利用氧化铝、氮化铝或者滑石构成电介质基板12，则能够使每单位电功率的等离子体的生成量更多。另外，即便使电介质基板12更薄，也能够降低破损的隐患。

而且，电介质基板12也可以是如下材料：以上述电介质的材料为母材且含有辅助电子生成的物质。作为所述辅助电子生成的物质，可列举银、铂、铜、碳(碳)、过渡金属化合物等。通过对所述辅助电子生成的物质施加电场而生成初始电子，并将其释放到放电空间中。由此，具有可有利地发挥启动性的优点。

所述辅助电子生成的物质的含有量相对于整个电介质基板12(将电介质基板12设为100重量％时)优选含有1重量％以下。在含有所述辅助电子生成的物质的情况下，将所述辅助电子生成的物质的含有量设为1重量％以下是出于如下理由：本材料伴随着放电而蒸发、飞散，其变为微粒子而与等离子体一起吹出，会污染照射对象物，所以要尽可能降低。

另外，在含有所述辅助电子生成的物质的情况下，含有量根据实验优选设为0.05重量％以上。

高电压侧电极14设于电介质基板12的第一面13a上。在此，在本说明书中，将图2中的左右方向说成是“长度方向”，将与长度方向正交的方向说成是“宽度方向”。

高电压侧电极14具有与电介质基板12的宽度大致相同的宽度，从电介质基板12的平坦部12a的中途连续地形成至另一端(在图2中是右端)附近。高电压侧电极14的宽度不作特别限制，但由于在设有高电压侧电极14的下侧产生等离子体，因此从自吹出口30大范围地喷射等离子体的观点来看，优选尽可能形成为较宽。高电压侧电极14的宽度优选与吹出口30的宽度相同或者比吹出口30的宽度大。

另外，在等离子体产生装置10中，由于在倾斜部12b的下侧产生等离子体，因此不需要在平坦部12a上形成高电压侧电极14，但优选的是如本实施方式这样以适于与电源装置42连接等的程度在平坦部12a上形成高电压侧电极14。

高电压侧电极14的另一端(在图2中是右端)未到达至形成有吹出口30的面。也就是说，在高电压侧电极14的另一端与形成有吹出口30的面之间设有一定的间隙15。

在吹出口30旁边，有可能不经由电介质基板12地在高电压侧电极14与低电压侧电极20之间直接放电。这样的放电会损伤高电压侧电极14、电介质基板12、低电压侧电极20，构成它们的材料将作为杂质混入等离子体。

如果从放电效率的观点来看，则在吹出口的最前端配置高电压侧电极较为有利，但高电压侧电极与低电压侧电极的距离显著变短，会在电介质基板上引起沿面放电。一旦引起放电，就不再是电介质阻挡放电，而是直接放电，会流过过大的放电电流，将引起电极的破损、进而是电源供给装置的破损。

因此，在等离子体产生装置10中，设为在高电压侧电极14的另一端与形成有吹出口30的面之间设置一定的间隙15的结构。由此，将抑制高电压侧电极14与低电压侧电极20之间的直接放电，变为经由电介质基板12的高电压侧电极14与低电压侧电极20之间的放电，能够抑制高电压侧电极14、电介质基板12、低电压侧电极20的损伤。间隙15例如优选为1～5mm的范围内。

作为高电压侧电极14的材质，不作特别限定，但优选为导电性较高的材质，例如可列举使用铜、银、铝、金的化合物等。

高电压侧电极14可以设为箔状的金属。作为高电压侧电极14的一个例子，例如可列举对单面施以粘结加工的铜箔、铝箔等金属箔。

另外，高电压侧电极14也可以是含有导电金属的烧结体。所述含有导电金属的烧结体可以在电介质基板12的表面印刷金属浆料而形成。在该结构的情况下，在将高电压侧电极14形成于电介质基板12上时，不需要使用粘接剂。

另外，高电压侧电极14可以通过镀敷、蒸镀或者溅射、喷镀而形成。在该结构的情况下，在将高电压侧电极形成于电介质基板上时，不需要使用粘接剂。

高电压侧电极14与电介质基板12优选的是极力紧贴在一起，在其连接界面处不存在空气层。若有空气层，则会在空间的内部产生放电，所产生的原子团有可能导致电极劣化。

因此，高电压侧电极14与电介质基板12优选形成为在其连接界面处以微米级紧贴在一起。

另外，高电压侧电极14是厚度与电介质基板12相比极薄的构造。由于高电压侧电极14较薄，因此即使有金属的膨胀，也会利用较薄的金属吸收膨胀，膨胀率的影响对电介质基板12而言是轻微的。

而且，在电介质基板12中，在以往的方式中，为了免于陶瓷的破损，需要使其厚度增加，但在本实施方式中，电介质基板的壁厚较薄，能够降低介电层之中的介电损耗，向气体导入能量的导入效果提高，能够高效率地生成等离子体。总的来说，能够以较少的材料的量提供效率良好的装置，在资源环境的方面也是有益的。

高电压侧电极14在一端侧与电源装置42连接。在第一实施方式中，高电压侧电极14的一端侧为用于与电源装置42连接的电导入部34。对于电源装置42与高电压侧电极14在电导入部34的连接方法，只要是进行电连接的、可难受施加电压的方法即可，不作特别限制。例如，可列举使用钎料的连接、使用各种连接器(例如，同轴连接器等)的连接。不过，在本实施方式中，由于不使用微波，因此不需要使用具有规定的特性阻抗的同轴连接器、同轴电缆。

作为从电源装置42供给的施加电压以及频率，只要是能够在等离子体产生装置10中引起电介质阻挡放电的范围即可。具体而言，作为从电源装置42供给的施加电压，优选为3kV～20kV的范围内，更优选为10kV以下。另外，作为从电源装置42供给的施加电压的频率，优选为20kHz～1000kHz的范围内，更优选为100kHz～150kHz的范围内。上限优选为150kHz的理由，是因为其波长考虑了等离子体照射长度，而且用EMC规格的杂音端子电压检测出的频率为150kHz往上。

低电压侧电极20为板状，设于电介质基板12的第二面13b(在图2中是下侧的面)侧。

低电压侧电极20可以直接地或者经由电阻连接于接地电位(接地电位)。另外，也可以连接于电源装置42的低电压侧的输出。

如图2所示，在低电压侧电极20的电介质基板12侧的面，从长度方向(图2中的左右方向)的一端侧(在图2中是左端侧)到另一端侧(在图2中是右端侧)形成有槽部22。具体而言，如图4所示，槽部22将低电压侧电极20的宽度方向两侧的外周部23a以及一端侧的外周部23b以外的部位设为槽部。

电介质基板12与低电压侧电极20以在外周部23a、23b相接的方式层叠。在形成有槽部22的部分、即槽部22与电介质基板12的第二面13b之间形成有空间。利用该空间，形成用于使气体从一端侧流向另一端侧的气体流路25。

如图4所示，在槽部22的一端侧，沿宽度方向等间隔地设有由多个贯通孔构成的气体导入路24。气体导入路24的个数不作特别限制，但优选如本实施方式那样为两个以上。若气体导入路24为两个以上，则可从两个以上的部位向气体流路25导入气体，因此更容易使流过气体流路25的气流发生层流。气体导入路24优选沿宽度方向设有多个，以在向气体流路25导入气体的时间点向较宽的范围导入。

此外，气体导入路24也可以是一个沿宽度方向较宽地开设的孔。

如图2、图3所示，在低电压侧电极20的下侧(与电介质基板12相反的一侧的面)，层叠有在内部具有空洞27的气体缓冲用基板26。

在气体缓冲用基板26的空洞27处连接气体送出装置40(参照图2)。若从气体送出装置40送出气体，则气体存留在空洞27内，之后，经由多个气体导入路24流入气体流路25。

在气体流路25的另一端侧，形成有用于将流过气体流路25的气体以及在气体流路25中产生的等离子体吹出的吹出口30。在第一实施方式中，槽部22(气体流路25)的宽度从一端侧到另一端侧是均匀的，而且，吹出口30的宽度与槽部22(气体流路25)的宽度是相同的。由此，流入气体流路25的气体在其流动不被扰乱的前提下从吹出口30均等地流出。此外，这是本发明人通过模拟确认过的。

不过，在本发明中，并不限定于该例子，吹出口30的宽度也可以根据需要进行调整。例如，如果使吹出口30的宽度比气体流路25的另一端侧的宽度窄，则能够以高电压力喷射等离子体。通过使吹出口30的宽度与放电部分匹配地缩窄，能够生成高密度而均匀的等离子体。另外，如果使吹出口30的宽度比气体流路25的另一端侧的宽度宽，则能够喷射出喷射宽度较宽的等离子体。

作为向气体流路25供给的气体(从气体送出装置40送出的气体)，作为启动时的启动用气体，可列举从由He、Ne及Ar组成的群组中选出的一种以上。另外，作为产生等离子体之后的等离子体生成气体，可列举能够生成所希望的活性种的气体，具体而言是从由氢、氧、水、氮等组成的群组中选出的一种以上。

在本实施方式中，优选的是，流过气体流路25的气体流为层流。若气体流为层流，则能够更加均匀地喷射等离子体。

在此，作为区别层流与乱流的参数，有雷诺数。

将流体的密度设为ρ(kg/m

Re＝ρ·U·L/μ

成为层流与乱流的分界线的雷诺数被称为极限雷诺数，其值一般认为是2000～4000。

在下述实施例1所使用的等离子体产生装置中，若设流量：0.005m

若从电导入部34向高电压侧电极14施加电压，则在气体流路25内，在对气体施加的电压超过绝缘击穿电压的场所产生放电。具体而言，在等离子体产生装置10中，具有电介质基板12的厚度随着靠近吹出口30而变薄的部分，因此静电电容随着靠近吹出口30而变大。因而，通过在吹出口30的附近以超过绝缘击穿电压的方式设定电介质基板12的厚度的梯度以及施加电压等，能够在吹出口30的附近沿宽度方向大范围地产生等离子体。并且，该等离子体随着气体的流动而从吹出口30吹出。通过以上结构，等离子体产生装置10能够从吹出口30的全部区域均匀地喷射等离子体。另外，由于在吹出口30的附近产生等离子体，因此等离子体的产生效率优异。

在等离子体产生装置10中，在低电压侧电极20形成槽部22，将由槽部22和电介质基板12的第二面13b围起的部分作为气体流路25，电介质基板12本身未形成槽、孔，是平板状的。一般来说，与对由陶瓷等形成的电介质基板施以加工相比，对由金属形成的低电压侧电极20施以加工(在第一实施方式中是形成槽部22)更为容易。因而，能够容易地制造等离子体产生装置10。

另外，在等离子体产生装置10中，电介质基板12由于为平板状，因此可以实现薄型。其结果是，能够使每单位电功率的等离子体的生成量较多，能够高效率地产生等离子体。

在第一实施方式中，槽部22(气体流路25)的宽度从一端侧到另一端侧是均匀的，但本发明并不限定于该例子。槽部(气体流路)的宽度从一端侧到另一端侧也可以是不均匀的。例如，也可以是槽部(气体流路)的宽度随着从一端侧朝向另一端侧而变窄的结构。另外，也可以是槽部(气体流路)的宽度随着从一端侧朝向另一端侧而变宽的结构。

在第一实施方式中，对在低电压侧电极20的槽部22设有气体导入路24、从低电压侧电极20的下侧向气体流路25内导入气体的情况进行了说明，但在本发明中，气体导入路的位置并不限定于该例子。在本发明中，气体导入路只要配置在能够使气体从外部向气体流路的一端侧流入的位置即可，例如也可以设于低电压侧电极20的一端侧侧面。

等离子体产生装置10的大小不作特别限制，但作为一个例子，可以设为下述那样。

外观尺寸：宽度750mm，长度40mm，厚度(最厚的部位)20mm

电介质基板12的外形尺寸：宽度750mm，平坦部12a的长度20mm，平坦部12a的厚度4mm，倾斜部12b的长度20mm，倾斜部12b的吹出口30正上方的厚度0.1mm

低电压侧电极20的外形尺寸：宽度750mm，长度20mm，厚度0.1mm气体流路25的大致尺寸：宽度700mm，长度35mm，厚度1.5mm

吹出口30的尺寸：开口宽度700mm，开口高度0.2mm

对于采用了上述尺寸、且采用氧化铝作为电介质基板12的材质、采用以铜为主材料的导电性材料作为高电压侧电极14的材质、采用铜作为低电压侧电极20的材质的等离子体产生装置(以下，也称为“实施例1的等离子体产生装置”)，以下述条件施加电压并且使气体流过而产生了等离子体。

施加电压：7.6kVpp，频率38kHz

气体种类：氮

气体流量：300L/min

[等离子体均匀喷射的确认]

图5是表示将作为被照射物的聚丙烯(PP)薄膜以规定的间隔配置在工作台上的样子的俯视图。

如图5所示，将聚丙烯(PP)薄膜作为被照射物以规定的间隔配置在了工作台上，使用实施例1的等离子体产生装置从上方照射了等离子体。在与吹出口相距2mm(照射距离)的位置将PP薄膜固定在了单轴工作台上，设为100mm/秒而使吹出口往复运动，进行了等离子体的照射。在照射2次后(往复运动2次后)、照射10次后(往复运动10次后)、照射200次后(往复运动200次后)，对各PP薄膜表面的水接触角进行了测定。

水接触角的测定是以下述条件进行的。

接触角计：DMs-401(协和界面科学)

液量：2μL

通过椭圆拟合进行近似。

图6是表示水接触角的测定结果的线图。由图6可知，水接触角在任一照射条件下在宽度方向上相对于平均值均为±10％以内。

另外，另行在图6的10mm、30mm、50mm的部位也配置了聚丙烯(PP)薄膜，并进行了同样的试验，均在图6所示的平均值的±10％以内。

由以上结果可知，从吹出口的全部区域均匀地喷射了等离子体。

以上，对第一实施方式的等离子体产生装置10进行了说明。

[变形例]

图7～图11是用于说明第一实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的变形例的局部剖视图。此外，未图示的部位的结构与第一实施方式的等离子体产生装置10相同。以下，主要对与上述等离子体产生装置10不同的方面进行说明，对于相同的方面，省略或者简化说明。另外，对于与等离子体产生装置10相同的结构，标注相同的附图标记。

在图7所示的变形例1、图8所示的变形例2中，设为在高电压侧电极14与吹出口30之间的电介质基板12上设置突起(在变形例1中是突起92，在变形例2中是突起94)的、具有将高电压侧电极14与低电压侧电极20隔离开的突起部的电介质基板。

具体而言，在变形例1中，突起92设于电介质基板12的端部(吹出口30的正上方)。在变形例2中，突起94以与高电压侧电极14的离吹出口30最近的一侧的端部接触的方式设置。此外，也可以在设置突起94的同时设置突起92。

作为突起92、94的材质，可列举作为电介质基板12的材质而例示出的材质。突起92、94的材质可以是与电介质基板相同的材质，也可以是与之不同的材质。突起92、94可以一体地形成于电介质基板12，也可以作为另一部件安装于电介质基板12。

变形例1、变形例2在使高电压侧电极与低电压侧电极的距离靠近的同时确保了沿面距离。在变形例1、变形例2中，通过确保高电压侧电极与低电压侧电极之间的沿面距离以及空间距离，能够进一步抑制两电极间的短路、沿面放电的发生等不必要的放电。

在图9所示的变形例3中，在从高电压侧电极14的离吹出口30最近的一侧的端部到吹出口30的正上方为止的区间的电介质基板12上设置凹凸96，设为确保沿面距离的构造。通过凹凸96，沿面上的距离增加，电阻值增加，由此能够降低沿面放电的风险。

在图10所示的变形例4中，设为在低电压侧电极20的槽部22以开口高度随着靠近吹出口30而扩大的方式设置锥部98的构造。确保了高电压侧电极14与低电压侧电极20侧的沿面上的距离。

在图11所示的变形例5中，设为在高电压侧电极14的吹出口30侧的端部形成将高电压侧电极14覆盖的绝缘膜99的构造。通过利用绝缘膜99覆盖高电压侧电极14的端部，能够抑制电晕放电的发生等不必要的放电。作为绝缘膜99，可列举玻璃以及包含玻璃的烧结体、硅、环氧树脂等树脂材料。

在变形例1～变形例5中，能够对高电压侧电极14与低电压侧电极20之间的沿面距离和/或空间距离确保一定的距离。其结果是，能够防止构成它们的材料作为杂质混入等离子体。另外，可防止电极的损耗、电源装置的破损，有利于延长装置的寿命。

通过这些确保沿面距离的策略，能够将高电压侧电极14的离吹出口30较近的一侧的端部更靠近吹出口30配置，能够高效率地生成等离子体。

在放电中，从电能的观点来看，优选的是高电压侧电极与低电压侧电极的距离较短。即，将高电压侧电极延伸配置至吹出口的最前端较为有利。然而，若这样配置两电极，则高电压侧电极与低电压侧电极的距离将显著变短，有时会在电介质基板上引起沿面放电。

因此，优选的是将高电压侧电极配置在自吹出口的正上方远离至不发生沿面放电的程度的部位来确保适当的沿面距离。

如上所述，为了使高电压侧电极与低电压侧电极的距离较近，理想的是希望更靠吹出口的前端配置高电压侧电极。因此，需要在确保沿面距离的同时降低高电压侧电极与低电压侧电极的距离的策略。

因此，如变形例1、变形例2那样，可以使用如下方法：在高电压侧电极与吹出口之间的电介质基板上设置突起部，设为具有将高电压侧电极与低电压侧电极侧隔离开的突起部的电介质基板。

而且，作为确保沿面距离的策略，如变形例3那样，可列举设为如下构造的方法：采用设置从高电压侧电极到吹出口的最前端为止的区间的电介质基板上的凹凸，确保沿面距离。

而且，作为确保沿面距离的策略，如变形例4那样，可列举如下方法：设为切削吹出口附近的低电压侧电极的端部而扩大吹出口的构造，确保高电压侧电极与低电压侧电极侧的沿面上的距离。

而且，如变形例5那样，可列举设为如下构造的方法：通过盖上将高电压侧电极吹出口侧的端部覆盖的绝缘体，来强制地防护沿面上的直接放电的发生。

通过这些确保沿面距离的策略，能够将高电压侧电极的离吹出口较近的一侧的端部更靠近吹出口配置，能够高效率地生成等离子体。

这样，通过确保高电压侧电极与低电压侧电极之间的沿面距离以及空间距离，能够抑制两电极间的短路、沿面放电的发生等不必要的放电。

[第二实施方式]

以下，对第二实施方式的等离子体产生装置50进行说明。第二实施方式的等离子体产生装置50为电介质基板、高电压侧电极和低电压侧电极的形状与等离子体产生装置10不同，其它方面是相同的。因此，以下，主要对不同的方面进行说明，对于相同的方面，省略或者简化说明。另外，对于与第一实施方式的等离子体产生装置10相同的结构，标注相同的附图标记。

图12是第二实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的剖视图。如图12所示，等离子体产生装置50具备电介质基板52、高电压侧电极54和低电压侧电极56。

与电介质基板12相同，电介质基板52具有厚度一定的平坦部52a和从平坦部52a连续地形成且厚度随着靠近吹出口30而变薄的倾斜部52b。不过，在电介质基板52中，与电介质基板12相比，平坦部52a的长度比平坦部12a短，倾斜部52b的倾斜比倾斜部12b缓。

高电压侧电极54具有与电介质基板52的宽度大致相同的宽度，且设于电介质基板52的倾斜部52b上。在第二实施方式中，高电压侧电极54未设于平坦部52a上。

与第一实施方式相同，高电压侧电极54的另一端(在图12中是右端)未到达至形成有吹出口30的面。也就是说，在高电压侧电极54的另一端与形成有吹出口30的面之间设有一定的间隙55。

低电压侧电极56为板状，设于电介质基板52的第二面53b(在图12中是下侧的面)侧。

在低电压侧电极56上形成有与第一实施方式的低电压侧电极20相同的槽部22，在槽部22形成有厚度随着靠近吹出口30而变厚的倾斜部56b。由此，气体流路25设有电介质基板52与低电压侧电极56的间隙随着靠近吹出口30而变窄的部分58。

在第二实施方式中，由于具有电介质基板52与低电压侧电极56的间隙随着靠近吹出口30而变窄的部分，因此能够进一步增大静电电容的变化量。

另外，通过具有高电压侧电极与低电压侧电极的间隙随着靠近吹出口30而变窄的部分，能够提高放电开始的概率。放电开始电压与压力和距离之积成比例，因此启动初期从高电压侧电极与低电压侧电极的距离较近的前端附近开始放电，之后放电向后部的介电层较厚的部分蔓延。通过具有电介质基板52与低电压侧电极56的间隙随着靠近吹出口30而变窄的部分，能够可靠地启动等离子体产生装置，稳定地进行放电。

另外，通过遍及吹出口的长度方向设置高电压侧电极与低电压侧电极的距离较近的部分，即使是较低电功率的等离子体放电，也能够在吹出口的前端附近均匀地产生等离子体，能够进行均匀的处理。

其结果是，能够调整对等离子体产生装置投入的电功率，能够扩大等离子体处理的应用范围。

以上，对第二实施方式的等离子体产生装置50进行了说明。

[第三实施方式]

以下，对第三实施方式的等离子体产生装置60进行说明。第三实施方式的等离子体产生装置60为在吹出口附近且低电压侧电极上具备保护层这一方面与等离子体产生装置50不同，其它方面是相同的。因此，以下，主要对不同的方面进行说明，对于相同的方面，省略或者简化说明。另外，对于与第二实施方式的等离子体产生装置50相同的结构，标注相同的附图标记。

图13是示意性地表示第三实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的剖视图。如图13所示，等离子体产生装置60具备电介质基板52、高电压侧电极54和低电压侧电极56。

在吹出口30附近且低电压侧电极56上，形成有用于防止构成低电压侧电极56的材料飞散的保护层64。在本实施方式中，以至少覆盖倾斜部56b的方式形成有保护层64。保护层64优选为电介质。作为保护层64的材质，优选与电介质基板52的材质相同的物质。作为保护层64的材质的具体例，例如可列举氧化铝、氮化铝、滑石等。

作为保护层64在低电压侧电极56上的形成方法，不作特别限制，但可列举对形成保护层64的材料进行喷镀而涂布的方法。喷镀形成保护层64在容易制造这一方面较为优异。作为保护层64的厚度，可以从污染防止的观点适当设定，例如可以采用100μm以下。

根据第三实施方式的等离子体产生装置60，由于在产生等离子体的部位的附近、即在吹出口30附近且低电压侧电极56上具备保护层64，因此能够构成低电压侧电极56的材料蒸发、扩散，能够防止照射对象物被污染。

以上，对第三实施方式的等离子体产生装置60进行了说明。

[第四实施方式]

以下，对第四实施方式的等离子体产生装置70进行说明。第四实施方式的等离子体产生装置70为在吹出口附近且电介质基板的第二面上配置有启动辅助部件这一方面与第一实施方式的等离子体产生装置10不同，其它方面是相同的。因此，以下，主要对不同的方面进行说明，对于相同的方面，省略或者简化说明。另外，对于与第一实施方式的等离子体产生装置10相同的结构，标注相同的附图标记。

图14是示意性地表示第四实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的立体图，图15是图14所示的电介质阻挡式等离子体产生装置的A-A剖视图。此外，在图15中，省略了气体缓冲用基板。如图14、图15所示，等离子体产生装置70具备电介质基板12、高电压侧电极14、低电压侧电极20和气体缓冲用基板26。

在吹出口30附近且电介质基板12的第二面13b上配置有启动辅助部件72。

作为启动辅助部件72的材料，可列举碳(碳)、过渡金属化合物等。另外，作为启动辅助部件72的材料，可列举相对介电常数比电介质基板12高的物质。在使用相对介电常数比电介质基板12高的物质作为启动辅助部件72的材料的情况下，通过介电损耗，所述物质被加热而向所述空间供给初始电子。启动辅助部件72的材料尤以碳优选。碳的热稳定性较高，能够防止启动辅助部件72在附设后因为加热等而蒸发等，能够提高作为等离子体产生装置70的可靠性。

另外，作为启动辅助部件72的材料，也可以是在更小的施加电压下显现出电子释放作用的功函数较低的材料。

在等离子体产生装置70中，由于在产生等离子体的部位即吹出口30附近且电介质基板12的第二面13b上配置启动辅助部件72，因此可向吹出口30附近且电介质基板12的第二面13b上的空间中供给初始电子。由此，不再需要电源容量较大的微波振荡装置、启动电路装置，能够提供小型而廉价的等离子体产生装置。

在第四实施方式中，对不具有保护层64的情况进行了说明，但也可以为具备启动辅助部件72且具备保护层64的结构。

以上，对第四实施方式的等离子体产生装置70进行了说明。

[第五实施方式]

以下，对第五实施方式的等离子体产生装置80进行说明。第五实施方式的等离子体产生装置80为在吹出口设有遮光部件这一方面与第一实施方式的等离子体产生装置10不同，其它方面是相同的。因此，以下，主要对不同的方面进行说明，对于相同的方面，省略或者简化说明。另外，对于与第一实施方式的等离子体产生装置10相同的结构，标注相同的附图标记。

图16是示意性地表示第五实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的剖视图。如图16所示，等离子体产生装置80具备电介质基板12、高电压侧电极14和低电压侧电极20。

如图16所示，在吹出口30设有遮光部件82。遮光部件82具有可供流过气体流路25的气体流通的空洞83，空洞83与气体流路25连通。另外，遮光部件82的空洞83相对于气体流路25的气体流动的方向呈直角地设置。由此，能够使因气体流路25内的放电而产生的光不照射于照射对象物。

以上，对第五实施方式的等离子体产生装置80进行了说明。

在上述的实施方式中，对电介质基板具有平坦部的情况进行了说明，但在本发明中，电介质基板也可以不具有平坦部，而仅为倾斜部。

在上述的实施方式中，对本发明中的“厚度随着靠近吹出口而变薄的部分”是倾斜部的情况、即厚度随着从平坦部12a靠近吹出口30而直线地变薄的情况进行了说明。然而，本发明中的“厚度随着靠近吹出口而变薄的部分”并不限定于该例子，也可以是以二次曲线、三次曲线等多项式或者以指数函数变薄的部分。另外，也可以是非连续地、例如呈台阶状地变薄的部分。

[第六实施方式]

以下，对第六实施方式的等离子体产生装置100进行说明。第六实施方式的等离子体产生装置100为电介质基板、高电压侧电极、形成于低电压侧电极的槽的形状与第一实施方式的等离子体产生装置10不同，其它方面是相同的。因此，以下，主要对不同的方面进行说明，对于相同的方面，省略或者简化说明。另外，对于与第一实施方式的等离子体产生装置10相同的结构，标注相同的附图标记。

图17是第六实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的剖视图。如图17所示，等离子体产生装置100具备电介质基板102、高电压侧电极104和低电压侧电极110。

电介质基板102具有厚度一定的平坦部102a和从平坦部102a起呈台阶状地形成且随着靠近吹出口30而呈台阶状地变薄的台阶状部102b。

陶瓷容易破裂，存在机械强度不足的课题。因此，通过设为两个台阶、三个台阶等多个台阶，能够确保强度。

低电压侧电极110为板状，设于电介质基板102的第二面103b(在图17中是下侧的面)侧。

在低电压侧电极110上形成有与第一实施方式的低电压侧电极20相同的槽部22，在槽部22形成有厚度随着靠近吹出口30而变厚的台阶状部123。由此，气体流路25设有电介质基板102与低电压侧电极110的间隙随着靠近吹出口30而变窄的部分124。

在第六实施方式中，由于具有电介质基板102与低电压侧电极110的间隙随着靠近吹出口30而变窄的部分，因此能够进一步增大静电电容的变化量。

此外，第二实施方式～第六实施方式的等离子体产生装置50、60、70、80、100除了上述说明的效果以外，还起到与第一实施方式的等离子体产生装置10相同的效果。

接下来，对本实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的等离子体放电开始方法进行说明。

本实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的等离子体放电开始方法使用等离子体产生装置10、50、60、70、80。

所述等离子体放电开始方法具有：

工序A，在启动时，将从由He、Ne及Ar组成的群组中选出的一种以上的启动用气体导入所述气体流路而产生等离子体；以及

工序B，在所述工序A之后，向所述气体流路导入等离子体生成气体。

根据本实施方式的电介质阻挡式等离子体产生装置的等离子体放电开始方法，在启动时，将从由He、Ne及Ar组成的群组中选出的一种以上的启动用气体导入所述气体流路而产生等离子体，启动后向所述气体流路导入等离子体生成气体(氢、氧、水、氮等能够生成所希望的活性种的气体)，因此即使等离子体生成气体是难以发生等离子体放电的气体，也能够开始放电。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的例子，不能够在俱备本发明的结构的范围内适当进行设计变更。

附图标记说明

10、50、60、70、80、100 电介质阻挡式等离子体产生装置(等离子体产生装置)

12、52、102 电介质基板

12a、52a、102a 平坦部

12b、52b 倾斜部

13a 第一面

13b、53b、103b 第二面

14、54、104 高电压侧电极

15 间隙

20、56、110 低电压侧电极

22 槽部

23a、23b 外周部

24 气体导入路

25 气体流路

26 气体缓冲用基板

27 空洞

30 吹出口

34 电导入部

40 气体送出装置

42 电源装置

56b (高电压侧电极的)倾斜部

64 保护层

72 启动辅助部件

82 遮光部件

83 空洞

102b 台阶状部

123 台阶状部