特開 2024-37424 プラズマ発生装置、およびプラズマ発生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024037424

(43)【公開日】2024-03-19

(54)【発明の名称】プラズマ発生装置、およびプラズマ発生方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/34 20060101AFI20240312BHJP

【ＦＩ】

H05H1/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022142288

(22)【出願日】2022-09-07

(71)【出願人】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000992

【氏名又は名称】弁理士法人ネクスト

(74)【代理人】

【識別番号】100162237

【弁理士】

【氏名又は名称】深津 泰隆

(74)【代理人】

【識別番号】100191433

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 友希

(72)【発明者】

【氏名】岩田 卓也

(72)【発明者】

【氏名】土田 紘佑

【テーマコード（参考）】

2G084

【Ｆターム（参考）】

2G084AA16

2G084BB06

2G084BB11

2G084BB35

2G084BB37

2G084CC23

2G084CC34

2G084DD12

2G084FF02

2G084FF13

2G084FF14

2G084GG02

2G084HH03

2G084HH05

2G084HH09

2G084HH22

2G084HH31

2G084HH32

2G084HH36

2G084HH56

(57)【要約】

【課題】プラズマ発生装置の実用性の向上を課題とする。
【解決手段】放電により処理ガスをプラズマ化させる電極と、電極が配設される反応室と、反応室への処理ガスの供給量を制御する制御装置と、を備え、制御装置が、電極による放電開始時に第１流量の処理ガスを反応室に供給し、電極による放電が継続して実行された後に第１流量より多い量の第２流量の処理ガスを反応室に供給するプラズマ発生装置。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放電により処理ガスをプラズマ化させる電極と、
前記電極が配設される反応室と、
前記反応室への処理ガスの供給量を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、
前記電極による放電開始時に第１流量の処理ガスを前記反応室に供給し、前記電極による放電が継続して実行された後に前記第１流量より多い量の第２流量の処理ガスを前記反応室に供給するプラズマ発生装置。

【請求項2】

前記第１流量が前記第２流量の１／２より少ない請求項１に記載のプラズマ発生装置。

【請求項3】

前記制御装置が、
前記電極による放電開始時に第１流量の処理ガスを前記反応室に供給し、放電開始時からの経過時間が設定時間以上となった場合と放電電圧が設定電圧以下となった場合との少なくとも一方の場合に前記第２流量の処理ガスを前記反応室に供給する請求項１に記載のプラズマ発生装置。

【請求項4】

前記プラズマ発生装置が、
前記反応室に処理ガスを供給する２系統のガス流路と、前記２系統のガス流路に配設される２個の開閉弁とを備え、
前記制御装置が、
前記電極による放電開始時に前記２個の開閉弁の一方のみを開弁することで前記第１流量の処理ガスを前記反応室に供給し、前記電極による放電が継続して実行された後に前記２個の開閉弁の両方を開弁することで前記第２流量の処理ガスを前記反応室に供給する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。

【請求項5】

前記制御装置が、
前記電極への電圧の印加を停止した後に前記２個の開閉弁の両方を閉弁することで前記反応室への処理ガスの供給を停止する請求項４に記載のプラズマ発生装置。

【請求項6】

前記２系統のガス流路と前記２個の開閉弁とにより構成されるガス供給部が、前記制御装置を含む制御ボックスに配設される請求項４に記載のプラズマ発生装置。

【請求項7】

放電により処理ガスをプラズマ化させる電極と、前記電極が配設される反応室とを備えるプラズマ発生装置において、
前記電極による放電開始時に第１流量の処理ガスを前記反応室に供給する第１供給工程と、
前記電極による放電が継続して実行された後に前記第１流量より多い量の第２流量の処理ガスを前記反応室に供給する第２供給工程と、
を含むプラズマ発生方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、供給された処理ガスをプラズマ化させるプラズマ発生装置などに関するものである。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献には、供給された処理ガスをプラズマ化させる技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－２２６７４４号公報

【特許文献2】特開平０９－１９２８４２号公報

【特許文献3】特開平０７－１１２２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本明細書は、プラズマ発生装置の実用性の向上を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本明細書は、放電により処理ガスをプラズマ化させる電極と、前記電極が配設される反応室と、前記反応室への処理ガスの供給量を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記電極による放電開始時に第１流量の処理ガスを前記反応室に供給し、前記電極による放電が継続して実行された後に前記第１流量より多い量の第２流量の処理ガスを前記反応室に供給するプラズマ発生装置などを開示する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、放電安定時に供給される処理ガスのガス流量を、放電開始時に供給される処理ガスのガス流量より多くすること、つまり、放電開始時に供給される処理ガスのガス流量を、放電安定時に供給される処理ガスのガス流量より少なくすることで、放電電圧を下げることが可能となり、プラズマ発生装置の実用性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】プラズマ装置を示す図である。

【図2】プラズマヘッドを示す斜視図である。

【図3】図２のプラズマヘッドの断面図である。

【図4】プラズマヘッドの拡大断面図である。

【図5】プラズマヘッドの拡大断面図である。

【図6】従来のプラズマヘッドでの放電電圧の波形を概略的に示す図である。

【図7】ガス供給部を概略的に示す図である。

【図8】単位時間当たりのガス流量とプラズマヘッドのプラズマ処理能力との関係を示す図である。

【図9】単位時間当たりのガス流量と放電電圧との関係を示す図である。

【図10】放電開始時におけるガス供給部の作動状態を示す図である。

【図11】放電安定時におけるガス供給部の作動状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

【0009】

図１に示すように、プラズマ装置１０は、プラズマヘッド１１、ロボット１３、制御ボックス１５を備えている。プラズマヘッド１１は、ロボット１３に取り付けられている。ロボット１３は、例えば、シリアルリンク型ロボット（多関節型ロボットと呼ぶこともできる）であり、プラズマヘッド１１は、ブラケット１２を介してロボット１３の先端に取り付けられている。そして、プラズマヘッド１１は、ロボット１３の先端に取り付けられた状態でプラズマガスを照射可能となっている。プラズマヘッド１１は、ロボット１３の駆動に応じて３次元的に移動可能となっている。

【0010】

制御ボックス１５は、コンピュータを主体として構成され、プラズマ装置１０を統括的に制御する。制御ボックス１５は、プラズマヘッド１１に電力を供給する電源部１５Ａ及びプラズマヘッド１１へガスを供給するガス供給部１５Ｂを有している。電源部１５Ａは、電源ケーブル（図示省略）を介してプラズマヘッド１１と接続されている。電源部１５Ａは、制御ボックス１５の制御に基づいて、プラズマヘッド１１の電極３０（図３乃至図５参照）に印加する電圧を変更する。

【0011】

また、ガス供給部１５Ｂは、ガスチューブ１９を介してプラズマヘッド１１と接続されている。ガス供給部１５Ｂは、制御ボックス１５の制御に基づいて、後述する反応ガスをプラズマヘッド１１へ供給する。制御ボックス１５は、ガス供給部１５Ｂを制御し、ガス供給部１５Ｂからプラズマヘッド１１へ供給するガスの量などを制御する。これにより、ロボット１３は、制御ボックス１５の制御に基づいて動作し、テーブル１７の上に載置された被処理物Ｗに対してプラズマヘッド１１からプラズマガスを照射する。

【0012】

また、制御ボックス１５は、タッチパネルや各種スイッチを有する操作部１５Ｃを備えている。制御ボックス１５は、各種の設定画面や動作状態（例えば、ガス供給状態など）等を操作部１５Ｃのタッチパネルに表示する。また、制御ボックス１５は、操作部１５Ｃに対する操作入力により各種の情報を受け付ける。

【0013】

図２及び図３に示すように、プラズマヘッド１１は、筐体２０、内部ケーブル２２，ケーブルホルダ２４，ホルダ装着具２６、電極ホルダ２８、電極３０等を備えている。筐体２０は、金属製の素材により形成されており、概して円筒形状である。ただし、筐体２０は、下方に向うほど先細る形状であり、筐体２０の下端部は円錐形状である。このため、筐体２０の下端部はプラズマヘッド１１のノズル３２として機能する。

【0014】

図４及び図５に示すように、内部ケーブル２２は、筐体２０の内部において筐体２０の軸線方向に延びるように配設されており、ケーブルホルダ２４により筐体２０の内部に固定されている。ケーブルホルダ２４は概して円筒形であり、筐体２０の内部に固定的に嵌合されている。そして、内部ケーブル２２が、ケーブルホルダ２４の内部の上端部に固定的に嵌合されている。これにより、内部ケーブル２２がケーブルホルダ２４により筐体２０の内部に固定されている。なお、ケーブルホルダ２４の下端部では、ケーブルホルダ２４の内周面と内部ケーブル２２の外周面との間に隙間３６が形成されている。

【0015】

また、ホルダ装着具２６は円環形状であり、内部ケーブル２２の下方において筐体２０の内部に固定的に嵌合されている。円環形状のホルダ装着具２６の内周面には、ネジ溝が形成されており、ホルダ装着具２６の内周面がネジ穴として機能している。また、ホルダ装着具２６の外縁部には、上下方向に貫通する複数の貫通穴３８が形成されている。

【0016】

また、電極ホルダ２８は、金属製の素材により形成されており、概して円筒形状である。ただし、電極ホルダ２８は下方に向うほど先細る形状であり、電極ホルダ２８の上端面の中央には、凸部４０が形成されている。そして、その凸部４０の外周面にネジ山が形成
されている。このため、電極ホルダ２８の凸部４０がホルダ装着具２６のネジ穴として機能する内周面に挿入されて捩じ込まれることで、電極ホルダ２８がホルダ装着具２６に着脱可能に装着される。

【0017】

また、電極ホルダ２８の内周面は段付き形状である。電極ホルダ２８の内周面の上方の部分は小径の第１内周面５０であり、その第１内周面５０から連続する電極ホルダ２８の内周面の下方の部分は第１内周面５０より大径の第２内周面５２である。その第１内周面５０には圧着端子５６の下端部が挿入されている。圧着端子５６の下端部の外径は電極ホルダ２８の第１内周面５０の内径より僅かに小さい。このため、圧着端子５６はホーローボルト５８により電極ホルダ２８の第１内周面５０において固定されている。詳しくは、電極ホルダ２８の上端部側には径方向に延びる横穴６０が形成されており、その横穴６０は第１内周面５０に連通している。そして、その横穴６０にホーローボルト５８が捩じ込まれることで、圧着端子５６が電極ホルダ２８の第１内周面５０において固定される。なお、横穴６０の深さ寸法は、ホーローボルト５８の長さ寸法より長い。このため、ホーローボルト５８は横穴６０に捩じ込まれた状態において横穴６０に埋没しており、電極ホルダ２８の表面から外部に露出していない。また、圧着端子５６は、電極ホルダ２８の第１内周面５０の上端から上方に向って延び出している。そして、電極ホルダ２８の第１内周面５０から上方に向って延び出す圧着端子５６と、内部ケーブル２２とが導体６２により接続されている。

【0018】

また、電極３０は丸棒形状であり、電極３０の外径は電極ホルダ２８の第２内周面５２の内径より僅かに小さい。そして、電極ホルダ２８の第２内周面５２に電極３０が挿入されており、電極３０はホーローボルト６６により電極ホルダ２８の第２内周面５２において固定されている。詳しくは、電極ホルダ２８の下端部側には径方向に延びる横穴６８が形成されており、その横穴６８は第２内周面５２に連通している。そして、その横穴６８にホーローボルト６６が捩じ込まれることで、電極３０が電極ホルダ２８の第２内周面５２において固定される。なお、横穴６８の深さ寸法は、ホーローボルト６６の長さ寸法より長い。このため、ホーローボルト６６は横穴６８に捩じ込まれた状態において横穴６８に埋没しており、電極ホルダ２８の表面から外部に露出ていない。また、電極３０は、電極ホルダ２８の下端から電極３０の下端、つまり先端を所定量（例えば、３～５ｍｍ）延び出させた状態で第２内周面５２において固定される。

【0019】

また、ケーブルホルダ２４の内周面と内部ケーブル２２の外周面との隙間３６にガスチューブ１９（図１参照）を介してガス供給部１５Ｂが接続されており、ガス供給部１５Ｂから供給される反応ガスがケーブルホルダ２４の内周面と内部ケーブル２２の外周面との隙間３６に流入する。そして、反応ガスは下方に向って流れて、ホルダ装着具２６の複数の貫通穴３８を介して電極ホルダ２８の周囲に流入する。さらに、反応ガスは下方に向って流れて、電極ホルダ２８の下端から延び出す電極３０の周囲にも流入して、筐体２０のノズル３２まで至る。つまり、反応ガスは、筐体２０の内部においてケーブルホルダ２４の内周面と内部ケーブル２２の外周面との隙間３６からホルダ装着具２６の複数の貫通穴３８を介して、電極ホルダ２８及び電極ホルダ２８の下端から延び出す電極３０の周囲に流入し、筐体２０のノズル３２まで至る。

【0020】

反応ガス（種ガス）としては、酸素（Ｏ２）を採用できる。ガス供給部１５Ｂは、例えば、ガスチューブ１９（図１参照）を介して、酸素と窒素（Ｎ２）との混合気体（例えば、乾燥空気（Ａｉｒ））を、ケーブルホルダ２４の内周面と内部ケーブル２２の外周面との隙間３６に流入させる。以下、この混合気体を、便宜的に反応ガスと呼び、酸素を種ガスと呼ぶ場合がある。

【0021】

また、電極ホルダ２８の下端から延び出す電極３０には、制御ボックス１５の電源部１
５Ａから電圧が印加される。詳しくは、制御ボックス１５の電源部１５Ａから電源ケーブルを介してプラズマヘッド１１の内部ケーブル２２に電力が供給され、導体６２及び圧着端子５６に電力が供給される。そして、圧着端子５６に供給された電力が電極ホルダ２８を介して電極３０に流れる。このように、電極３０に電力が供給されることで、電極３０に電圧が印される。この際、電極３０への電圧の印加によって、図５に示すように、電極３０の先端から電流を制限することにより疑似アークＡが発生する。疑似アークＡは、反応ガスの流れに沿って発生するため、電極３０の先端から下方に向って発生し、ノズル３２の先端に至る。このため、電極３０の先端とノズル３２の先端との間で疑似アークＡが発生する。そして、電極３０の先端とノズル３２の先端との間で発生した疑似アークＡを反応ガスが通過する際に、反応ガスは、プラズマ化される。つまり、筐体２０の内部のホルダ装着具２６とノズル３２とにより区画される反応室７０において、電極３０の先端とノズル３２の先端との間で疑似アークＡの放電が発生し、反応ガスをプラズマ化し、プラズマガスを発生させる。

【0022】

このような構造により、プラズマヘッド１１では、電極３０に電圧が印加されて電極３０の先端とノズル３２の先端との間で発生する放電によりプラズマガスが発生し、ノズル３２の先端に形成された開口３２Ａから噴出される。そして、プラズマガスがノズル３２の開口３２Ａから噴出されることで、被処理物Ｗに対してプラズマ処理が施される。このように電極３０に電圧が印加されて電極３０の先端とノズル３２の先端との間で発生する放電によりプラズマガスが発生するが、放電開始時における放電電圧は放電安定時における放電電圧より高いため、プラズマヘッド１１の小型化，コストダウン等を図ることが困難である。なお、放電電圧は電極３０に放電を生じさせるための電圧であり、電極３０の先端とノズル３２の先端との間で生じる放電の電圧である。

【0023】

詳しくは、図６に、放電開始時から放電安定時以降の放電電圧の波形を概略的に示す。図６から分かるように、電極３０に電力が供給されたタイミング（ｔ０）から放電電圧が徐々に高くなり、ｔ１において最大の電圧（Ｖ１）となる。そして、ｔ１以降に放電電圧は低くなり、安定し殆ど増減しない。このように、放電開始時（ｔ０～ｔ１）における放電電圧は放電安定時（ｔ１以降）における放電電圧より高い。このような現象は、放電安定時では連続的に放電が生じるため低い電圧でも放電が生じるが、放電開始時では最初の放電を発生させる際に、ある程度高い電圧でなければ放電を生じさせることができないため発生すると考えられる。そして、プラズマヘッド１１を設計する際に、放電開始時の最大放電電圧Ｖ１に耐えうるプラズマヘッド１１を設計する必要がある。このため、例えば、筐体２０，電極３０等の強度を増大させることが必要となり、プラズマヘッド１１の小型化，コストダウン等を図ることが困難となる。

【0024】

そこで、プラズマ装置１０では、放電開始時に反応室７０に供給される反応ガスの供給流量を、放電安定時に反応室７０に供給される反応ガスの供給流量より少なくしている。具体的には、プラズマヘッド１１に反応ガスを供給するガス供給部１５Ｂは、図７に示すように、供給装置８０とガス流路８２とレギュレータ８４と２個の固定絞り８６，８８と２個の開閉弁９０，９２とを備えている。供給装置８０は、反応ガスを供給する装置である。また、ガス流路８２は、２系統の流路であり、第１メイン配管１００と２本の分岐配管１０２，１０４と第２メイン配管１０６とにより構成されている。第１メイン配管１００は一端において供給装置８０に連結されており、他端において２本の分岐配管１０２，１０４に分岐している。なお、第１メイン配管１００にはレギュレータ８４が配設されている。そして、２本の分岐配管１０２，１０４は第２メイン配管１０６の一端に連結され、第２メイン配管１０６の他端が、ガスチューブ１９を介してプラズマヘッド１１に連結されている。また、分岐配管１０２には、固定絞り８６が配設され、その固定絞り８６の下流側に開閉弁９０が配設されている。一方、分岐配管１０４には、固定絞り８８が配設され、その固定絞り８８の下流側に開閉弁９２が配設されている。なお、開閉弁９０，９
２の作動は制御装置１０８により制御される。また、制御装置１０８は、制御ボックス１５の内部に配設されている。

【0025】

このような構造のガス供給部１５Ｂにおいて、放電開始時に反応室７０に供給される反応ガスの供給流量が、放電安定時に反応室７０に供給される反応ガスの供給流量より少なくされている。詳しくは、図８に示すように、プラズマヘッド１１に供給される反応ガスのガス流量が多くなるほど、多くのプラズマガスを発生させることができるため、プラズマヘッド１１によるプラズマ処理能力は高くなる。ただし、プラズマ処理能力にはプラズマ条件に応じた極大値があり、ガス流量が多くなり過ぎるとプラズマ処理能力は僅かであるが低下する。このため、プラズマ処理能力を向上させるべく、例えば、単位時間当たりのガス流量がＭとなるようにプラズマヘッド１１に反応ガスを供給することが望まれている。

【0026】

一方で、単位時間当たりのガス流量が多くなるほど、単位時間あたりにプラズマ化される反応ガスの分子数が多くなり、高い電圧が必要となる。このため、放電電圧は、単位時間当たりのガス流量に比例して高くなる。また、上述したように、放電開始時における放電電圧は放電安定時における放電電圧より高い。そして、放電電圧が単位時間当たりのガス流量に比例して高くなる際の比例定数に関して言えば、放電開始時の比例定数は放電安定時の比例定数より大きい。このため、放電開始時における放電電圧と単位時間当たりのガス流量との関係および、放電安定時における放電電圧と単位時間当たりのガス流量との関係は図９に示すように変化する。

【0027】

ここで、放電開始時においてガス流量Ｍの反応ガスがプラズマヘッドに供給されると、放電開始時に生じる放電電圧はＶ１となり、比較的高い電圧の放電が生じる。このように放電開始時に比較的高い電圧の放電が生じる場合には、上述したように、高い電圧の放電に耐えうるプラズマヘッドを設計する必要があるため、プラズマヘッドの小型化，コストダウン等を図ることが困難となる。そこで、Ｍより少ない流量、さらに言えば、Ｍの半分より少ない流量のガス流量ｍ１の反応ガスが放電開始時においてプラズマヘッドに供給される。このように、放電開始時においてガス流量ｍ１の反応ガスがプラズマヘッドに供給されると、放電開始時に生じる放電電圧はＶ２となり、放電開始時においてガス流量Ｍの反応ガスがプラズマヘッドに供給された場合に生じる放電電圧Ｖ１より低い。このため、Ｖ１より低い放電電圧Ｖ２に耐えうるプラズマヘッドを設計すればよいため、プラズマヘッドの小型化，コストダウン等を図ることが可能となる。

【0028】

しかしながら、図８に示すように、ガス流量がｍ１である場合のプラズマ処理能力は、ガス流量がＭである場合のプラズマ処理能力より低くなってしまう。そこで、放電開始時にプラズマヘッドに供給されるガス流量はｍ１であるが、放電が安定した後に、プラズマヘッドに供給されるガス流量がＭに増やされる。このように、放電安定時においてガス流量Ｍの反応ガスがプラズマヘッドに供給されても、図９に示すように、放電安定時に生じる放電電圧はＶ３となり、放電開始時においてガス流量ｍ１の反応ガスがプラズマヘッドに供給された場合に生じる放電電圧Ｖ２より低い。このため、放電電圧Ｖ２の放電に耐えうるプラズマヘッドであれば、放電安定時においてガス流量Ｍの反応ガスがプラズマヘッドに供給されても、プラズマヘッドは充分に耐えうる。また、放電安定時にガス流量Ｍの反応ガスがプラズマヘッドに供給されるため、図８に示すように、プラズマ処理能力の低下を防止することが可能となる。

【0029】

このように、放電開始時にプラズマヘッドにガス流量ｍ１の反応ガスを供給し、放電安定時にプラズマヘッドにガス流量Ｍの反応ガスを供給するために、ガス供給部１５Ｂの固定絞り８６が分岐配管１０２を流れる反応ガスの単位時間当たりのガス流量がｍ１となるように調整されている。また、固定絞り８８は分岐配管１０４を流れる反応ガスの単位時
間当たりのガス流量がｍ２となるように調整されている。そして、ガス流量ｍ１とガス流量ｍ２との合計したガス流量がＭとなるように、固定絞り８６，８８が調整されている。

【0030】

このように調整された固定絞り８６，８８を備えるガス供給部１５Ｂでは、まず、待機状態において、図７に示すように、２個の開閉弁９０，９２は閉弁されており、プラズマヘッド１１に反応ガスは供給されていない。また、待機状態において電極３０に電圧は印加されていない。そして、プラズマヘッド１１によるプラズマ処理を開始するべく、図１０に示すように、２個の開閉弁９０，９２のうちの分岐配管１０２に配設された開閉弁９０のみが開弁される。これにより、分岐配管１０２にガス流量ｍ１の反応ガスが流れ、プラズマヘッド１１に供給される。そして、開閉弁９０が開弁されたタイミングから僅かな時間、例えば、５００ｍｓｅｃが経過した後に、電極３０に電圧が印加される。これにより、プラズマヘッド１１の反応室７０において、電極３０の先端とノズル３２の先端との間で放電が生じ、反応ガスがプラズマ化される。この際、反応室７０にはガス流量ｍ１の反応ガスが供給されているため、放電電圧はＶ２となる（図９参照）。つまり、放電開始時にプラズマヘッド１１にガス流量ｍ１の反応ガスが供給され、放電電圧はＶ２となる。

【0031】

そして、電極３０による放電が継続して実行され、放電が安定した後、つまり、放電安定時にプラズマヘッド１１にガス流量Ｍの反応ガスが供給される。具体的には、放電が開始してから継続して実行されることで、放電は安定する。また、図９に示すように、ガス流量ｍ１の反応ガスが供給される際の放電開始時の放電電圧はＶ２であるが、ガス流量ｍ１の反応ガスが供給される際の放電安定時の放電電圧はＶ４である。つまり、ガス流量ｍ１の反応ガスが供給されている際に、放電開始時に放電電圧はＶ２であるが、放電が安定してくると放電電圧がＶ４に低下する。このため、放電が開始してからの経過時間が設定時間以上となり、放電電圧がＶ４より僅かに大きな値に設定された設定電圧以下となった場合に、放電が安定すると想定できる。

【0032】

そこで、放電が開始してからの経過時間が設定時間以上、かつ、放電電圧が設定電圧以下となった場合に、図１１に示すように、分岐配管１０４に配設された開閉弁９２も開弁される。つまり、２個の開閉弁９０，９２の両方が開弁される。これにより、分岐配管１０２にガス流量ｍ１の反応ガスが流れ、分岐配管１０４にガス流量ｍ２の反応ガスが流れることで、プラズマヘッド１１にガス流量Ｍ（＝ｍ１＋ｍ２）の反応ガスが供給される。なお、電極には継続して電圧が印加されている。このため、ガス流量Ｍの反応ガスが供給されるプラズマヘッド１１の反応室７０において、電極３０の先端とノズル３２の先端との間で放電が生じ、反応ガスがプラズマ化される。このように、反応室７０にはガス流量Ｍの反応ガスが供給されるが、放電が安定しているため、放電電圧はＶ３となる（図９参照）。これにより、放電電圧がＶ２より低い状態において高いプラズマ処理能力を発揮することが可能となる。

【0033】

このように、放電開始時にプラズマヘッドにガス流量ｍ１の反応ガスを供給し、放電安定時にプラズマヘッドにガス流量Ｍの反応ガスを供給することで、最大放電電圧をＶ２とすることが可能となる。これにより、プラズマヘッドの小型化，コストダウン等を図るとともに、放電安定時の高いプラズマ処理能力を担保することが可能となる。

【0034】

なお、プラズマヘッド１１によるプラズマ処理が完了すると、電極３０への電圧の印加が止められた後に、２個の開閉弁９０，９２の両方が閉弁される。これにより、反応室７０での放電の発生が停止した後に、反応室７０への反応ガスの供給も停止することで、プラズマガスの発生が停止する。

【0035】

因みに、プラズマ装置１０は、プラズマ発生装置の一例である。制御ボックス１５は、制御ボックスの一例である。ガス供給部１５Ｂは、ガス供給部の一例である。電極３０は
、電極の一例である。反応室７０は、反応室の一例である。開閉弁９０，９２は開閉弁の一例である。分岐配管１０２，１０４は、２系統のガス流路の一例である。制御装置１０８は、制御装置の一例である。また、ガス流量ｍ１は第１流量の一例であり、ガス流量Ｍは第２流量の一例である。

【0036】

以上、上記した本実施形態では、以下の効果を奏する。

【0037】

プラズマ装置１０では、放電開始時にプラズマヘッド１１の反応室７０にガス流量ｍ１の反応ガスが供給され、放電安定時にプラズマヘッド１１の反応室７０にガス流量Ｍの反応ガスが供給される。これにより、最大放電電圧を低くすることで、プラズマヘッドの小型化，コストダウン等を図るとともに、放電安定時の高いプラズマ処理能力を担保することが可能となる。

【0038】

また、放電開始時に反応室７０に供給される反応ガスのガス流量ｍ１は、放電安定時に反応室７０に供給される反応ガスのガス流量Ｍの１／２より少ない。これにより、放電開始時の放電電圧を効果的に低くすることが可能となる。

【0039】

また、放電が開始してからの経過時間が設定時間以上、かつ、放電電圧が設定電圧以下となった場合に、プラズマヘッド１１の反応室７０にガス流量Ｍの反応ガスが供給される。これにより、放電が安定している場合に、反応室７０にガス流量Ｍの反応ガスを供給することが可能となる。

【0040】

また、プラズマ装置１０では、２系統のガス流路８２が配設されており、それら２系統のガス流路８２に２個の開閉弁９０，９２が配設されている。そして、放電開始時に２個の開閉弁９０，９２のうちの一方の開閉弁９０のみが開弁され、放電安定時に２個の開閉弁９０，９２の量が開弁される。これにより、高い反応性で反応ガスのガス流量を切り替えるとともに、安価な開閉弁を用いることでコスト削減を図ることが可能となる。

【0041】

また、プラズマ処理完了時において、電極３０への電圧の印加が止められた後に、２個の開閉弁９０，９２の両方が閉弁される。これにより、反応室７０での放電の発生が停止した後に、反応室７０への反応ガスの供給も停止することで、適切にプラズマガスの発生を停止することが可能となる。

【0042】

また、２本の分岐流路１０２，１０４と２個の開閉弁９０，９２とにより構成されるガス供給部１５Ｂは、制御装置１０８を含む制御ボックス１５に配設されている。これにより、分岐流路１０２，１０４と開閉弁９０，９２とにより構成されるガス供給部１５Ｂの露出を防止することが可能となる。

【0043】

また、プラズマ装置１０では、放電開始時にプラズマヘッド１１の反応室７０にガス流量ｍ１の反応ガスが供給される第１供給工程と、放電安定時にプラズマヘッド１１の反応室７０にガス流量Ｍの反応ガスが供給される第２供給工程とが実行される。これにより、最大放電電圧を低くすることで、プラズマヘッドの小型化，コストダウン等を図るとともに、放電安定時の高いプラズマ処理能力を担保することが可能となる。

【0044】

尚、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、２系統のガス流路８２が採用されているが、１系統のガス流路が採用されてもよい。ただし、１系統のガス流路が採用される場合には、ガス流路に開閉弁でなく、ガス流量を調整することが可能なマスフロメータが配設される。これにより、１系統のガス流路であっても、放電開始時にプラズマヘッド１１にガス流量ｍ１の反応ガスを供給
し、放電安定時にプラズマヘッド１１にガス流量Ｍの反応ガスを供給することが可能となる。

【0045】

また、上記実施例では、放電が開始してからの経過時間が設定時間以上、かつ、放電電圧が設定電圧以下となった場合に、プラズマヘッド１１にガス流量Ｍの反応ガスが供給される。一方で、放電が開始してからの経過時間が設定時間以上となった場合と、放電電圧が設定電圧以下となった場合との一方の場合に、プラズマヘッド１１にガス流量Ｍの反応ガスが供給されてもよい。つまり、放電が開始してからの経過時間が設定時間以上となった場合と、放電電圧が設定電圧以下となった場合との少なくとも一方の場合に、プラズマヘッド１１にガス流量Ｍの反応ガスが供給されればよい。

【0046】

また、上記実施例では、放電開始時にプラズマヘッド１１に供給される反応ガスのガス流量ｍ１が、放電安定時にプラズマヘッド１１に供給される反応ガスのガス流量Ｍの１／２未満とされている。一方で、放電開始時にプラズマヘッド１１に供給される反応ガスのガス流量ｍ１は、放電安定時にプラズマヘッド１１に供給される反応ガスのガス流量Ｍより少なければ、ガス流量Ｍの１／２以上であってもよい。

【0047】

また、上記実施例では、電極３０の先端と筐体２０の先端との間で放電を発生させて処理ガスをプラズマ化させている。つまり、１本の電極３０により放電を発生させている。一方で、複数本の電極間で放電を発生させてもよい。

【0048】

尚、本開示の内容は、請求項に記載の従属関係に限定されない。例えば、請求項３において「請求項１に記載のプラズマ発生装置」を「請求項１または請求項２に記載のプラズマ発生装置」に変更した技術思想についても、本明細書は開示している。また、例えば、請求項６において「請求項４に記載のプラズマ発生装置」を「請求項４または請求項５に記載のプラズマ発生装置」に変更した技術思想についても、本明細書は開示している。

【符号の説明】

【0049】

１１：プラズマヘッド（プラズマ発生装置） ３０：電極 ７０：反応室 ９０：開閉弁 ９２：開閉弁 １０２：分岐配管（２系統のガス流路） １０４：分岐配管（２系統のガス流路） １０８：制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】