JP2007003279A - グロー放電掘削装置及びグロー放電掘削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 試料の掘削深さを高精度で測定し、所望の深さまで掘削すると自動で加工を終了する。
【解決手段】 グロー放電掘削装置１は、グロー放電管２に測長器３０のセンサヘッド３２を併設し、グロー放電に伴うスパッタリングで掘削される試料表面へセンサヘッド３２からレーザ光を照射すると共に、試料表面で反射したレーザ光を受光して、掘削加工に伴って測長器３０で掘削箇所を直接的に測定する。測長器３０はコンピュータ７と接続され、コンピュータ７へ測定値を出力する一方、コンピュータ７では加工前に掘削深さを設定しておき、コンピュータ７は設定された掘削深さと測長器３０から出力されてくる測定値を比較し、両者が同一になると、ジェネレータ６に対して給電を停止させる制御を行い、掘削加工を自動停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明はグロー放電に伴うスパッタリングで試料表面を掘削する場合、所望する深さまで精度良く試料の掘削加工を行えるようにしたグロー放電掘削装置及びグロー放電掘削方法に関する。

従来、試料の構造及び組織等を視覚的に観察する際、透過電子顕微鏡（TEM）及び二次電子顕微鏡（SEM）のような各種顕微鏡を用いることがある。このような顕微鏡で試料を観察するには、準備処理として試料の観察面を整える必要があり、例えば、試料断面を観察する場合では、試料を破断して観察面となる断面を表出させ、その表出させた断面が清浄で且つ一定以上の平滑度になるまで研磨を行わねばならない。

試料の研磨には研磨剤を用いることが一般的であるが、研磨剤及び研磨作業により発生する研磨粉等の影響で作業環境の悪化が懸念されている。また、研磨作業は手間がかかるので各種顕微鏡で試料観察を行う準備処理の段階で長時間を要する。さらに、観察を行う試料の構造によっては研磨を行っても観察に適した面を得られないこともあり、例えば、試料がガラスのような硬い材料と、金のような軟らかい材料を組み合わせて構成されている場合、研磨により軟らかい材料が変形して硬い材料側へ流れ出るような形態となり、良好な観察面を形成することが非常に困難となる。

上述した試料研磨に関する不具合を回避して試料の清浄な観察面を得るために、研磨ではなくグロー放電によるスパッタリングの威力で試料の観察対象となる表面を削り取り、試料表面を所望の平滑度に仕上げるようにした装置及び方法が下記の特許文献１乃至特許文献３に開示されている。なお、グロー放電を用いて試料の削り取り（掘削）を行うには、グロー放電管を用いる形態と、グロー放電を行う処理室内に電極及び試料等を配置する形態がある（特許文献１、２参照）。
特開昭５４−１３１５３９号公報 特開２００２−３１０９５９号公報 特開２００４−６１１６３号公報

試料表面から所定の深さで観察を行う場合、観察を行う深さまで試料を正確に削り取る（掘削する）ことが重要になる。しかし、上述した特許文献１に係る装置では、グロー放電を用いて単に試料表面を削り取るだけなので、加工者の技量により加工精度が変動すると共に、掘削量を確認するために何度も加工を一時停止する必要があるため効率的な加工を行えないと云う問題がある。

また、特許文献２及び特許文献３に係る装置では、グロー放電に係る放電時間（スパッタ時間）に基づいて間接的に削り取る深さを判断するにすぎないため、高精度な掘削加工を実現できないと云う問題がある。さらに、そのような状況で掘削加工の自動化を図っても、望みうる加工精度が得られていないので、自動加工の後に所望の寸法精度に近付ける手動作業的な追加工が結局必要になると云う問題がある。

本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、掘削する箇所を直接的に測定することで掘削した深さを高精度に測定すると共に、測定した深さに応じてグロー放電による掘削加工を終了する制御を行って高精度な自動加工を達成したグロー放電掘削装置及びグロー放電掘削方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１発明に係るグロー放電掘削装置は、電極及び該電極に対向配置される試料の間に電圧を印可して発生させたグロー放電で試料を掘削するグロー放電掘削装置において、掘削箇所への光の照射及び掘削箇所で反射した反射光の受光を行って掘削深さを測定する測定手段を備えることを特徴とする。

第１発明にあっては、掘削箇所への光の照射及び反射光の受光を行って掘削した深さを直接的に測定する測定手段を備えるので、グロー放電を用いた掘削加工に対しても精度の高い掘削深さの数値を確認できるようになる。なお、測定に用いる光には、グロー放電に伴い発光する試料固有の元素に係る光に対して、波長が相異するものを用いることが掘削状況によらず測定を行えるようにする点で好ましく、具体的には数十から数万ｎｍ（ナノメートル）の波長のレーザ光が好適である。

第２発明に係るグロー放電掘削装置は、前記電極の試料に対向する部分には、貫通部が形成してあり、前記測定手段は、前記貫通部を通じて掘削箇所への光の照射及び反射光の受光を行うようにしてあることを特徴とする。
第２発明にあっては、電極に貫通部を形成すると共に、その貫通部を通じて光の照射及び反射光の受光を行うので、電極と試料が対向配置しても試料の掘削箇所に対して確実に光を照射でき、掘削深さを安定して測定できる。

第３発明に係るグロー放電掘削装置は、前記電極を保持する保持体を備え、該保持体は、前記電極の貫通部に連通する空洞を形成しており、該空洞を介して前記貫通部に対向する透光部材を備え、前記測定手段は、前記透光部材、前記空洞及び前記貫通部を通じて掘削箇所への光の照射及び反射光の受光を行うようにしてあることを特徴とする。

第３発明にあっては、空洞を形成して外部から光を取り込める透光部材を備える保持体で貫通部を有する電極を保持すると共に、透光部材、空洞及び貫通部を通じて光の照射及び反射光の受光を行うので、グロー放電管のようなグロー放電を生じさせる手段を用いて試料の掘削を行う場合でも、確実に掘削箇所へ光を照射して掘削深さの測定を行えるようになる。なお、透光部材には照射する光の光径を変更するレンズ機能を持たせるようにしてもよい。

第４発明に係るグロー放電掘削装置は、前記測定手段は、光の照射及び反射光の受光を行う照射受光部を備えており、該照射受光部は、前記透光部材に対向するように前記保持体に並置してあり、前記照射受光部及び透光部材を被って遮光する遮光部材を備えることを特徴とする。
第４発明にあっては、光の照射及び反射光の受光を行う照射受光部を透光部材に対向させるので、スムーズに試料へ向けて光を照射可能になると共に、照射受光部及び透光部材を遮光部材で遮光するので、照射受光部が周囲の明光の影響を受けることを回避でき、掘削深さを安定して測定できる。

第５発明に係るグロー放電掘削装置は、前記測定手段が反射光の受光を行うときに、電圧の印加を停止する停止手段を備えることを特徴とする。
第５発明にあっては、反射光の受光を行うときに電圧の印加を停止するので、電圧印加を停止している間は、グロー放電による試料固有の元素の発光が生じなくなる。その結果、測定手段は反射光のみを確実に受光できるようになり、測定誤差の一原因となる反射光以外の光を排除して測定に係る精度を高く維持できる。

第６発明に係るグロー放電掘削装置は、電圧の印加を断続的に行う手段を備え、前記測定手段は、電圧の断続印加中の印加断時に反射光の受光を行うようにしてあることを特徴とする。

第６発明にあっては、電圧の印加を断続的に行うので、グロー放電によるスパッタリングの発生も断続的なものになる。そのため、スパッタリングの威力を受ける試料の負荷も低減されるため、溶融しやすい材料で形成されている試料、及び一定以上の外力で破壊されやすい材料で形成されている試料等に対して、試料の負荷を低減して良好な観察面を形成できるようになる。さらに、反射光の受光は、上述した断続的な印加の印加断時に同期して行うので、グロー放電に伴う試料固有の元素の発光の影響を受けることなく、測定手段は反射光のみを確実に受光して高精度の深さ測定を行えるようになると共に、断続的な電圧印加に係る印加断時の時間を有効に活用できる。

第７発明に係るグロー放電掘削装置は、掘削深さを受け付ける受付手段と、該受付手段が受け付けた掘削深さ及び前記測定手段が測定する掘削深さの比較判定を行う手段と、前記測定手段が測定した掘削深さが、前記受付手段が受け付けた掘削深さになったと判定された場合、電圧印加を停止して掘削を終了する手段とを備えることを特徴とする。

第７発明にあっては、掘削深さを受け付けて、その掘削深さに測定した掘削深さが達した場合、掘削を終了するので、グロー放電を用いた掘削加工の自動化を高い加工精度で実現でき、所望する深さで形成した試料観察面を容易に得られる。その結果、加工者に依存することなく安定した掘削加工を一定の加工時間で行えるため、観察の準備段階に要する手間及び時間を従来に比べて大幅に削減できる。

第８発明に係るグロー放電掘削装置は、前記測定手段は、複数の光を照射して複数の反射光を受光する手段を備えており、受光した複数の反射光に基づく複数の掘削深さの平均値を算出する平均値算出手段を備えることを特徴とする。
第８発明にあっては、複数の光の照射により複数の掘削深さを得ると共に、得られた複数の掘削深さの平均値を算出するので、微視的なレベルでの掘削面の凹凸の影響をソフト的な処理で排除でき、掘削面の凹凸による測定精度の悪化を防止し、安定して高精度の測定を行える。

第９発明に係るグロー放電掘削方法は、電極及び該電極に対向配置される試料の間に電圧を印可して発生させたグロー放電で試料を掘削するグロー放電掘削方法において、掘削箇所への光の照射及び掘削箇所で反射した反射光の受光を行って掘削深さを測定し、測定した掘削深さに応じて電圧印加を停止して掘削を終了することを特徴とする。
第９発明にあっては、光の照射及び反射光の受光により掘削深さの測定を行い、その測定結果に応じて掘削を終了するので、掘削終了の時期を測定値に基づき判断でき、掘削加工の自動化を良好な加工精度で達成できる。

第１発明にあっては、光の照射及び受光により掘削深さを直接的に測定するので、掘削深さを高精度で測定できる。
第２発明にあっては、電極に形成した貫通部を通じて光の照射及び反射光の受光を行うので、電極と試料が対向配置する形態でも確実に掘削深さを測定できる。
第３発明にあっては、透光部材、保持体に形成した空洞及び電極の貫通部を通じて光の照射及び反射光の受光を行うので、グロー放電管を用いた場合でも確実に掘削深さを測定できる。

第４発明にあっては、照射受光部及び透光部材を遮光部材で遮光するので、周囲の明光の影響を遮光部材で排除して掘削深さを安定して測定できる。
第５発明にあっては、反射光の受光を行うときに電圧の印加を停止するので、電圧印加を停止している間は、測定時は反射光のみを受光でき、高精度測定に貢献できる。
第６発明にあっては、電圧の印加を断続的に行うので、掘削時に試料が受ける負荷を低減でき、材質の種類によらず試料を掘削できると共に、電圧の印加断時に同期して測定処理を行うことで、高精度な深さ測定を行える。

第７発明にあっては、測定値が受け付けた掘削深さに達した場合、掘削を終了するので、グロー放電を用いた掘削加工の自動化を高い加工精度で実現できる。
第８発明にあっては、複数の光の照射により複数の掘削深さを得ると共に、得られた複数の掘削深さの平均値を算出するので、微視的なレベルでの掘削面の凹凸の影響をソフト的な処理で排除でき、掘削面の凹凸による測定精度の悪化を防止し、安定して高精度の測定を行える。
第９発明にあっては、光の照射及び反射光の受光により掘削深さの測定を行い、その測定結果に応じて掘削を終了するので、良好な加工精度で掘削加工の自動化を達成できる。

図１は本発明の実施形態に係るグロー放電掘削装置１の全体的な構成を示している。グロー放電掘削装置１は、試料Ｓを掘削するためにグロー放電を発生させるグロー放電管２、電圧印加に係る電力生成を行う電源部４、掘削深さを測定する測長器３０、及び装置の全体的な制御を行うコンピュータ７を備えており、所定の深さまで試料Ｓを掘削すれば、自動的に掘削加工を停止するようにしたことが特徴である。

グロー放電掘削装置１の電源部４は交流電源ＡＣ（本実施形態では２２０Ｖ）に接続されて高周波電力を生成するジェネレータ６及びマッチングボックス５を備え、測定手段に相当する測長器３０はコントローラ３１及びセンサヘッド３２を備える。また、図１中、破線で囲まれた部分は、グロー放電掘削装置１の本質的な構成に属しない周辺機器類を示し、周辺機器類にはグロー放電管２の内部を真空引きする真空引き装置８と、真空引きした後にグロー放電管２の内部に不活性ガス（アルゴンガス）を供給するためのガス供給調整部９及びガス供給源１０が含まれる。なお、ガス供給調整部９は流量を調整するためのバルブ等を具備し、ガス供給源１０はアルゴンガスのような不活性ガス又は不活性ガスの混合ガス等を充填したボンベが相当する。

図２は、グロー放電管２及び測長器３０のセンサヘッド３２に係る構成を示しており、グロー放電管２は短円柱状のランプボディ１１、電極１２、セラミックス部材１３、及び押圧ブロック１５が組み合わされて構成される。

ランプボディ１１は電極１２を保持する保持体に相当し、押圧ブロック１５が組み合わされる端面１１ａの中心箇所に電極１２を保持するための窪部１１ｂを凹設すると共に、窪部１１ｂの中心部に空洞１１ｃを穿設している。また、ランプボディ１１は、周壁部１１ｄから中心へ向けて真空引き用の吸引孔１１ｅ、１１ｆを複数設け、一部の吸引孔１１ｅは空洞１１ｃに連通させると共に、他の吸引孔１１ｆは窪部１１ｂ側に連通させている。さらに、ランプボディ１１は、周壁部１１ｄから中心へ向けて不活性ガスの供給用のガス供給孔１１ｇを空洞１１ｃと連通するように形成している。さらにまた、ランプボディ１１は、保持される試料Ｓと反対側になる端面１１ｈの空洞１１ｃに対応する箇所にガラス部材３５（透光部材に相当）を取り付けて、空洞１１ｃを封止している。

ランプボディ１１に保持される電極１２は、円板部１２ａの中心から円筒部１２ｂを突出した形状にしており、円筒部１２ｂ及び円板部１２ａを貫通する貫通孔１２ｃ（貫通部に相当）を穿設している。なお、円板部１２ａには、真空引き用の吸引孔１１ｆと連通させる穴１２ｄを形成している。また、電極１２は、ランプボディ１１の窪部１１ｂに取り付けられると、アース電位になると共に、貫通孔１２ｃがランプボディ１１の空洞１１ｃに連通してガラス部材３５に対向する。なお、電極１２が保持された状態でランプボディ１１の空洞１１ｃ及び電極１２の貫通孔１２ｃの密閉性を維持するため、第１オーリング（シール部材）１６がランプボディ１１及び電極１２の間に取り付けられている。

電極１２を円筒部１２ｂ側から被うように配置されるセラミックス部材１３は、厚みが大きい円板状部材であり、電極１２の円板部１２ａを被うフランジ部１３ｄを有すると共に、中心となる箇所には、円筒部１２ｂを挿通させる挿通孔１３ｃを形成している。また、セラミックス部材１３は表出する側の端面１３ａにオーリング装着用のリング溝１３ｂを凹設している。セラミックス部材１３は、耐熱性の第１絶縁体１７を介して電極１２の円板部１２ａに対して配置され、配置された状態では、セラミックス部材１３の挿通孔１３ｃと電極１２の円筒部１２ｂとの間に所定の隙間が形成され、円筒部１２ａの先端１２ｅはセラミックス部材１３の端面１３ａより少し奥まった箇所に位置するようになっている。なお、第１絶縁体１７と電極１２の円板部１２ａとの間にも密閉性維持のために第２オーリング１８が取り付けられている。

電極１２及びセラミックス部材１３をランプボディ１１に固定するための押圧ブロック１５は、環状の部材であり、内周縁側の突出部１５ａでセラミックス部材１３のフランジ部１３ｄをランプボディ１１側へ押圧するようにしている。なお、押圧ブロック１５自体は、ボルトによりランプボディ１１の端面１１ａに取り付けられる。また、押圧ブロック１５の突出部１５ａと、セラミックス部材１３のフランジ部１３ｄとの間にも耐熱性の第２絶縁体１９を介在させている。

一方、グロー放電管２に取り付けられる掘削対象の試料Ｓは、セラミックス部材１３の端面１３ａに取り付けられた第３オーリング２０（閉鎖部材に相当）に試料表面Ｓａが当接するように配置される。さらに、この状態で試料Ｓの裏面Ｓｄには発振子３が押し当てられて試料Ｓがグロー放電管２側へ押圧される。このように配置された試料Ｓは電極１２の貫通孔１２ｃに対向すると共に、電極１２の先端１２ｅが対向する箇所（試料表面Ｓａ）に閉鎖した空間Ｋが形成される。なお、発振子３は、図１に示すように電源線Ｄにより電源部４と接続されており、また、図示しない所定の係止手段で試料Ｓを最適な押圧力でグロー放電管２へ押圧している。

上述した構成のグロー放電管２は、ランプボディ１１の各吸引孔１１ｅ、１１ｆが図１に示す真空引き装置８と接続され、ガス供給孔１１ｇがガス供給調整部９と接続される。そのため、真空引き装置８が真空引きを行うと、各吸引孔１１ｅ、１１ｆ、空洞１１ｃ、及び電極１２の貫通孔１２ｃを通じて空間Ｋが真空にされる。また、空間Ｋが真空にされた状態で、ガス供給調整部９がガス供給を開始すると、ガス供給孔１１ｇ、空洞１１ｃ、及び電極１２の貫通孔１２ｃを通じて空間Ｋに不活性ガスが供給される。この際、空間Ｋは第３オーリング２０により閉鎖されて小さい体積となっているため、空間Ｋには十分な不活性ガスが供給される。

また、グロー放電管２のランプボディ１１の一方の端面１１ｈ側には、測長器３０のセンサヘッド３２が並置してある。センサヘッド３２は、先端側にレーザ光Ｒの照射及び反射したレーザ光Ｒ（反射光）の受光を行う照射受光部３２ａを有し、この照射受光部３２ａをランプボディ１１のガラス部材３５に対向させている。その結果、センサヘッド３２の照射受光部３２ａから照射されたレーザ光Ｒは、ガラス部材３５、空洞１１ｃ、及び貫通孔１２ｃを通過して試料Ｓの試料表面Ｓａへ到達する。また、到達したレーザ光Ｒは試料表面Ｓａで反射して、貫通孔１２ｃ、空洞１１ｃ、及びガラス部材３５を通過して照射受光部３２ａに戻る。

さらに、グロー放電管のランプボディ１１の端面１１ｈには、カップ状の遮光部材３３を取り付けている。具体的には、遮光部材３３は内部にセンサヘッド３２及びガラス部材３５を被うようにした状態で周縁端部３３ａをランプボディ１１の端面１１ｈに当接しており、その結果、センサヘッド３２の照射受光部３２ａに周囲の明光が入り込むことを防止して測定の安定化を図っている。また、遮光部材３３はセンサヘッド３２から延出する接続線Ｌ４を通過させる通過孔を形成して、接続線Ｌ４を外方へ引き出して測長器３０のコントローラ３１（図１参照）へ接続している。なお、遮光部材３３は、グロー放電管２全体を被うような形状にすることも可能であり、また、掘削加工自体を暗室のような周囲の明光を排除できる場所で行うときは遮光部材３３を省略してもよい。

測長器３０のコントローラ３１は、センサヘッド３２に対するレーザ光Ｒの照射制御、試料Ｓに反射して戻ってきたレーザ光の受光に基づき距離を測定する処理、及び測定した距離を測定用接続線Ｌ５を通じて出力する処理等を行う。

コントローラ３１は、レーザ光Ｒの照射制御について、測定用接続線Ｌ５を通じて入力された照射指示に基づき照射時期を決定して、センサヘッド３２の照射受光部３２ａからレーザ光を照射する制御処理を行う。また、距離測定に関して、コントローラ３１は、距離測定の準備段階でレーザ光Ｒに係る照射受光処理を行うと共に、そのときの状態（照射から受光までの時間等）を記憶しておき、次に測定時に行うレーザ光Ｒに係る照射受光の状態と記憶している状態とを比較して距離を算出し、その算出した距離を測定値として特定する。

なお、測長器３０は、レーザ光の照射及び受光による測定を、コントローラ３１が測定用接続線Ｌ５を通じてコンピュータ７から指示を受け付けた場合に行うようにしている。詳しくは、コンピュータ７から準備指示を受け付けると、準備段階の照射受光処理を行い、コンピュータ７から測定指示を受け付けると、照射受光を行って距離算出処理を経て掘削深さの測定値を求め、その求めた測定値を測定用接続線Ｌ５を通じてコンピュータ７へ出力する処理を行う。また、測長器３０は、コントローラ３１がコンピュータ７から測定終了指示を受け付けると、測定を終了し、コントローラ３１がコンピュータ７から一時停止指示を受け付けると、測定を一時的に停止する。なお、本実施形態の測長器３０は、照射するレーザ光Ｒの種類がHe-Neであり、レーザ光Ｒの波長が６３２．８ｎｍ（ナノメートル）、分解能が約０．０８μｍのものを用いている。

図３は、電源部４を構成するジェネレータ６の内部構成を示している。ジェネレータ６は、高周波電力生成部６ａ、制御部６ｂ及び電力計測部６ｃを具備する。高周波電力生成部６ａは交流電源ＡＣと接続されて図４に示す正（＋）及び負（−）に変化する交流（高周波）電圧を試料Ｓ及び電極１２に印加するために高周波電力を生成する。また、高周波電力生成部６ａは第１内部接続線６ｄにより制御部６ｂと接続されており、制御部６ｂの制御により高周波電力に係る出力モード及び電力値等を調整する。なお、本実施形態の高周波電力生成部６ａは１３．５６ＭＨｚの高周波電圧に係る電力を生成している。

制御部６ｂはＩＣ（集積回路）で構成されており、第１接続コードＬ１を通じてコンピュータ７と接続されており、コンピュータ７から出力される各種信号に基づきグロー放電管２及び試料Ｓへの給電形態を判断し、判断結果に基づき高周波電力生成部６ａの出力モードを制御する。

図５（ａ）は、制御部６ｂによる１つ目の出力モードを示すグラフであり、所定の時間内、連続して高周波電力（電力値Ｐ）を出力して試料Ｓ及び電極１２に連続的な高周波電圧の印加を行うモードである（以降、このモードを連続モードと称す）。また、図５（ｂ）は、制御部６ｂによる２つ目の出力モードを示すグラフであり、所定の時間内、パルス的（オン／オフ的）に高周波電力（電力値Ｐ）を出力して試料Ｓ及び電極１２に断続的な高周波電圧の印加を行うモードである（以降、このモードを断続モードと称す）。

なお、制御部６ｂは、断続モードでは電圧の印加を断続的に行う手段として内部のＩＣでパルス的な処理を行うことで電力供給及び電力供給休止を交互に行う。このような処理により、図５（ｂ）に示す棒状に突出した部分に対応する給電時間Ｔ１で高周波電力が出力され、１回の給電及び給電休止をそれぞれ含む単位時間Ｔ２から給電時間Ｔ１を引いた時間Ｔ３で高周波電力の出力が休止される。

また、制御部６ｂは切替手段として、上述した連続モードと断続モードとの切替をコンピュータ７から出力される信号に基づき行う。さらに、制御部６ｂは断続モードでは断続的な給電に係る状態を変更し、単位時間（１秒間）当たりの給電回数（給電周波数）、断続的な給電に係るデューティー比、及び断続的な給電の電力値をそれぞれ変更可能にしている。

なお、給電周波数の変更に対して制御部６ｂは、約３０Ｈｚ〜約３０００Ｈｚの範囲で給電周波数を調整可能にしており、給電周波数が変更されると図５（ｂ）のグラフにおいて、時間Ｔ３が変化する。また、デューティー比の変更に関しては、断続給電中の単位時間Ｔ２対し１回分の給電時間Ｔ１が占める割合（Ｔ１／Ｔ２）を適宜調節できるようにしている。

また、試料Ｓの掘削が進行するにつれて、試料Ｓと電極１２の先端１２ｅとの距離が長くなり、電圧印加における試料Ｓに係るインピーダンス値が随時変化するため、断続モードにおけるインピーダンス値変化に対する調整処理も制御部６ｂが行っている。

具体的に制御部６ｂは、後述する電力計測部６ｃから伝送されてきた出力値Ｐｆ及び反射値Ｐｒとの差を演算し、演算された差に基づき高周波電力生成部６ａで生成された高周波電力の試料Ｓへ給電される進行波の電力値（出力値Ｐｆ）を変更する制御を行う。なお、制御部６ｂは演算された差（Ｐｆ−Ｐｒ）が一定となるように出力値Ｐｆを調整しており、本実施形態では演算された差（Ｐｆ−Ｐｒ）が後述するコンピュータ７から伝送されてきた基準電力値と同等となるように高周波電力生成部６ａで生成される出力値Ｐｆを制御部６ｂが内蔵するＩＣのソフト的な処理で調整する。

このように制御部６ｂがソフト的な調整を行うことで、断続モードでの試料Ｓのインピーダンス値の変化に対応して適切な給電を行える。なお、制御部６ｂが試料Ｓのインピーダンス値の変化に対応した調整を行うのは断続モードの場合であり、連続モードでは後述するようにマッチングボックス５が調整を行う。

図３に戻りジェネレータ６の電力計測部６ｃは、第２及び第３内部接続線６ｅ、６ｆにより制御部６ｂ、高周波電力生成部６ａと接続されている。電力計測部６ｃは、高周波電力生成部６ａで生成されて図１に示す発振子３へ向かう高周波電力の進行波の電力値である出力値Ｐｆを検出すると共に、試料Ｓから反射して戻ってくる反射波の電力値である反射値Ｐｒを検出し、検出した値を制御部６ｂへ伝送している。

また、電源部４のマッチングボックス５は、図６に示すように、連続モードにおいてジェネレータ６で生成された高周波電力に対する電源部４としての出力形態を調整する可変コンデンサ５ａ、可変コンデンサ５ａの電気容量を調整するモータ５ｂ、モータ５ｂの駆動等の制御を行うコンデンサ制御部５ｃを具備する。

可変コンデンサ５ａはモータ５ｂの駆動に応じて自身の電気容量を変更でき、電気容量の変更によりモジュール及びフェーズが調節される。また、コンデンサ制御部５ｃは、第２接続コードＬ２によりコンピュータ７と接続されており、コンピュータ７からマッチングボックス５へ伝送されてくる断続モードの設定の通知信号に基づいてモータ５ｂの駆動を制御する。

具体的には、断続モードの通知信号を受け付けた場合、可変コンデンサ５ａの電気容量が一定に固定されるようにモータ５ｂを一定の状態に維持する制御をコンデンサ制御部５ｃは行う。よって、断続モードではマッチングボックス５で高周波電力のモジュール及びフェーズは調整されない。また、断続モードの通知信号を受け付けない場合、即ち、連続モードが設定されたとき、試料Ｓからの反射値Ｐｒが最小となるようにモータ５ｂの駆動を制御して可変コンデンサ５ａの電気容量を変更する制御をコンデンサ制御部５ｃは行う。なお、反射値Ｐｒが最小であれば、コンデンサ制御部５ｃは可変コンデンサ５ａの電気容量を変更する制御は行わない。

また、図１に示すコンピュータ７は、ジェネレータ６から延在する第１接続コードＬ１及びマッチングボックス５から延在する第２接続コードＬ２が接続されるインタフェース基板７ｂを設けており、このインタフェース基板７ｂをＣＰＵ７ａ、外部接続部７ｃ、ＲＡＭ７ｄ、ＲＯＭ７ｅ、及びハードディスク装置７ｆが接続された内部バス７ｇに繋げている。なお、内部バス７ｇにはモニタ接続線Ｌ３を介してモニタ部７ｈも接続している。

外部接続部７ｃは外部機器の接続用であり、本実施形態では、測定用接続線Ｌ５を通じて測長器３０のコントローラ３１を接続している。また、ＲＡＭ７ｄはＣＰＵ７ａが行う各種制御処理に伴うデータ等を一時的に記憶し、ＲＯＭ７ｅはＣＰＵ７ａが行う基本的な処理内容を規定したプログラム等を予め記憶しており、ハードディスク装置７ｆはＣＰＵ７ａが行う掘削処理に関連する制御内容を規定した掘削プログラム２１等を記憶している。

インタフェース基板７ｂは連続モード用回路、断続モード用回路を有し、ＣＰＵ７ａの制御に基づき、ユーザにより設定されたモードがインタフェース基板７ｂへ通知されれば、通知されたモードに対応する回路が作動し、作動した回路による処理でモード切替の制御信号がジェネレータ６へ出力される。

また、インタフェース基板７ｂの断続モード用回路には、断続モードに対してユーザによりコンピュータ７で設定された給電周波数、デューティー比、電力値等のパラメータが伝送され、断続モード用回路は伝送された内容を１つにまとめた信号を生成してジェネレータ６へ出力すると共に、断続モードを通知するマニュアル・アダプテーションと云う通知信号をマッチングボックス５へ出力する処理を行う。なお、伝送されるパラメータには、高周波電力のピーク電力値、変動するインピーダンス値に対応した調整処理に用いられる基準電力値（基準値）等も含まれる。

ＣＰＵ７ａは、ハードディスク装置７ｆに記憶された掘削プログラム２１に基づいて各種処理を行い、図１で示していないキーボード又はマウス等の操作でユーザにより入力された指示に基づき所定の設定及び制御を行う。

例えば、掘削プログラム２１が起動すると、図７に示す設定メニュー２２をモニタ部７ｈに表示させる処理をＣＰＵ７ａは行う。また、設定メニュー２２に従い断続モード又は連続モードのいずれかの設定操作をユーザから受け付けた場合、ＣＰＵ７ａは受け付けた設定内容に対応するインタフェース基板７ｂ内の回路を作動させる処理を行う。

設定メニュー２２で断続モードが設定された場合、ＣＰＵ７ａは周波数（給電周波数）及びデューティー比の数値設定もユーザから受け付ける処理を行い、受け付けた内容をインタフェース基板７ｂへ通知してジェネレータ６へ所定の信号を伝送する。なお、デューティー比は、掘削対象の試料Ｓが特に溶解しやすい場合及び破壊しやすい場合、０．５より低い数値に設定することが好ましい。また、ＣＰＵ７ｂは、上述した設定メニュー２２以外の別のメニューで、高周波電力のピーク等の他のパラメータも設定可能にしている。さらに、断続モードが設定されたとき、ＣＰＵ７ａは、断続モードの設定を伝える通知信号をインタフェース基板７ｂからマッチングボックス５へ出力する制御を行う。

一方、設定メニュー２２で連続モードが設定された場合、ＣＰＵ７ａは連続的に電力を生成するようにインタフェース基板７ｂからジェネレータ６に指示信号を出力させる制御を行う。

さらに、いずれのモードが設定された場合でも、設定メニュー２２は試料Ｓに対する掘削深さを設定できるようにしており、コンピュータ７がキーボード又はマウスでユーザから掘削深さの入力を受け付けた場合、ＣＰＵ７ａは受け付けた数値をＲＡＭ７ｄに記憶すると共に、グロー放電による掘削処理を行う前に試料表面Ｓａに対する準備指示を外部接続部７ｃから測長器３０のコントローラ３１へ送る処理を行う。

また、本実施形態では連続モードが設定されたときは、図８に示すように、グロー放電による掘削と共に測長器３０での掘削深さの測定を行うようＣＰＵ７ａは測長器３０を制御する。この場合、ＣＰＵ７ｂは、ジェネレータ６へ給電開始を指示する時期に合わせて、測長器３０のコントローラ３１へ測定指示を出力する制御を行う。なお、この場合は、グロー放電に伴う発光が生じている最中に、測長器３０はレーザ光の照射及び受光により測定を行うことになるが、グロー放電で生じる光の波長と、レーザ光の波長は値が大きく相異していることが多いため、測定精度に影響を及ぼす割合は小さい。

一方、断続モードが設定されたときは、図５（ｂ）に示すように、断続給電時の給電断時（高周波電圧の断続印加中の印加断時）の時間Ｔ３で測定を行うように、ＣＰＵ７ａは測長器３０を制御する。詳しくは、各給電時間Ｔ１の間の時間Ｔ３に同期して掘削深さの測定を行えるように、ＣＰＵ７ａは給電時間Ｔ１の終了時期に測定指示を外部接続部７ｃから測長器３０のコントローラ３１へ出力すると共に、時間Ｔ３の終了時期に一時停止指示をコントローラ３１へ出力する。このようにＣＰＵ７ａが指示を出力することで、測長器３０が測定を行うとき（反射したレーザ光Ｒをセンサヘッド３２で受光するとき）、グロー放電に伴う発光が生じていないので、グロー放電による発光の影響を受けることなく、一段と安定した高精度測定を行える。

さらに、設定メニュー２２で設定された掘削深さまで試料Ｓが掘削されれば、掘削加工を自動的に終了させるため、コンピュータ７は測長器３０から送られてくる測定値を外部接続部７ｃで受け付け、受け付けた測定値をモニタ部７ｈに随時表示する制御をＣＰＵ７ａが行うと共に、受け付けた測定値とＲＡＭ７ｄに記憶している掘削深さ（記憶値）をＣＰＵ７ｂが比較判定する。比較の結果、測定値が記憶値に達しないときは、ＣＰＵ７ｂは掘削加工を継続する制御処理を行う一方、測定値が記憶値に達したと判定したとき、ジェネレータ６へ給電を停止する指示を出して掘削を終了させる。なお、このときＣＰＵ７ｂは、測長器３０には測定終了指示を出す。

次に上述した構成のグロー放電掘削装置１を用いたグロー放電掘削方法に係る全体的な処理手順を図９の第１フローチャートに基づいて説明する。
先ず、図７に示す設定メニュー２２等でモード、並びに周波数、デューティー比、及び掘削深さ等の各種パラメータを設定し（Ｓ１）、試料Ｓを図２に示すようにグロー放電管２にセットする（Ｓ２）。

次に、グロー放電管２の内部を真空引き装置８で真空引きしてから、ガス供給源１０よりグロー放電管２の内部へ不活性ガス（アルゴンガス）を供給する（Ｓ３）。それから、測長器３０の準備段階のとして基準状態測定用に掘削前の試料表面Ｓａにレーザ光Ｒの照射及び反射したレーザ光Ｒを受光する処理を行ってから、設定された内容に応じた給電を行って電圧を印加し（Ｓ４）、試料Ｓの空間Ｋに表出した試料表面Ｓａを掘削する（Ｓ５）。

図１０（ａ）は、試料Ｓの掘削状態を示し、第３オーリング２０で閉鎖された空間Ｋでは、電極１２の貫通孔１２ｃを通じアルゴンガスがスムーズに導かれた状態で電極１２及び試料Ｓの間に電圧が印加されてグロー放電が発生し、アルゴンガスに含まれるアルゴンイオンが試料表面Ｓａに向けて飛び出して衝突し、スパッタリングが起こる。このスパッタリングによるアルゴンイオンの衝突で試料表面Ｓａが掘削されて凹部Ｓｂが生じる。また、凹部Ｓｂの底面Ｓｃは測長器３０からレーザ光Ｒが照射されると共に、照射されたレーザ光Ｒを反射するので、試料表面Ｓａから底面Ｓｃまでの距離Ｄが測長器３０により掘削深さとして測定される（図１０（ｂ）参照）。

また、図１１は、図９の第１フローチャートの掘削の処理段階（Ｓ５）で、掘削に伴い行われる掘削深さの測定に係る制御処理を示す第２フローチャートである。なお、第２フローチャートは、測定処理に係る基本的な内容を表しており、図５（ｂ）に示すように断続的に測定を行う場合と、図８に示すように連続的に測定を行う場合での共通的な処理を示している。

先ず、グロー放電掘削装置１は測定を行う場合、測長器３０のセンサヘッド３２からレーザ光Ｒを照射し（Ｓ１０）、試料Ｓの掘削箇所となる凹部Ｓｂの底面Ｓｃで反射したレーザ光Ｒを受光して（Ｓ１１）、測長器３０が掘削深さを測定する（Ｓ１２）。次に、コンピュータ７０は、測長器３０で測定した掘削深さが第１フローチャートの最初の段階（Ｓ１）で設定された掘削深さと同一になったかを比較する（Ｓ１３）。

コンピュータ７０が測定した掘削深さは、設定された掘削深さと同一でないと判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、最初の照射の段階（Ｓ１０）へ戻り、測長器３０は測定を継続する。また、測定した掘削深さが、設定された掘削深さと同一であると判定された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、グロー放電掘削装置１は、所望の深さまで試料Ｓを掘削したとして、電圧印加を止めて掘削を停止し（Ｓ１４）、全体的な処理を終了する。

このように、本実施形態のグロー放電掘削装置１は、掘削に伴って試料Ｓの掘削箇所を測長器３０で直接的に測定するので、掘削加工中での掘削した深さ（長さ）を従来に比べて正確に求めることができる。また、所望する掘削深さを設定すれば、設定した掘削深さに測定値が到達すると自動的に掘削加工が終了するので、本実施形態のグロー放電掘削装置１はユーザの操作負担を従来の装置に比べて大幅に低減すると共に、加工者の技量に左右されることなく高精度な掘削加工を実現している。

なお、本発明に係るグロー放電掘削装置１は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形例の適用が可能である。例えば、グロー放電掘削装置１で電極１２と試料Ｓの間に印加する電圧は直流電圧にしてもよく、この場合は電源部４を直流の電力を生成して給電する構成に変更することになる。また、グロー放電掘削装置１に係る仕様を簡略化する場合は、設定した掘削深さと測定値との比較により電圧印加を停止して掘削加工を終了する制御を省略してもよく、この場合は、モニタ部７ｈに表示される測定値をユーザが確認しながら、ユーザがマニュアル操作で掘削加工を終了することになる。

さらに、グロー放電掘削装置１は、電圧印加に対して連続モード及び断続モードの両方を必ず具備する必要はなく、いずれか一方のモードだけで電圧印加を行うようにして、装置コストの低減を図ってもよい。

さらにまた、連続モードにおける測定の時期については、図８のように掘削と共に随時行う以外にも、図１２に示すように、一定の時間（Ｔ１０、Ｔ１２）で掘削を行うと、次に時間（Ｔ１１、Ｔ１３）で測定を行うようにして、掘削と測定が時間的に重ならないようにしてもよい。この場合、測長器３０が測定のためレーザ光Ｒを受光するときに、電圧の印加が停止されグロー放電に伴うスパッタリングの発光が生じないので、測定の安定度を高められる。

なお、掘削に係る時間Ｔ１０、Ｔ１２等は、メニューで設定可能にすることが好適であり、細かな設定を行う場合には、各掘削時間Ｔ１１、Ｔ１２毎に数値を個別に設定できるようにしてもよい。この場合のコンピュータ７の制御は、設定された時間Ｔ１１、Ｔ１２をコンピュータ７が計時し、時間Ｔ１１の計時が終了した時にジェネレータ６に対しては電圧印加を一時停止する指示を出力すると共に、測長器３０へは測定指示を出力し、測定値が送られるとジェネレータ６に電圧印加を再開する指示を出力すると共に測長器３０へは一時停止指示を出力してから、次の時間Ｔ１２の計時を開始するような制御処理となる。

また、断続モードを行う場合でも、図８に示すように、掘削加工と共に測定処理を随時行ってもよく、このようにすることで、掘削加工に伴ってリアルタイム的に掘削深さを測定でき、掘削加工を終了するタイミングを一段と正確に特定できるようになる。

図１３は、変形例のグロー放電管２′を示しており、このグロー放電管２′は、ランプボディ１１′に設けた空洞１１ｃ′内に棒状のセンサヘッド４０を配置したことを特徴にしている。センサヘッド４０は、図２に示すセンサヘッド３２に比べて小型であると共に、耐スパッタリング性能を具備した外装を施している。また、センサヘッド４０を取り付けるランプボディ１１′は、試料Ｓを配置する側と反対側の端面１１ｈ′に空洞１１ｃ′と連通する連通孔１１ｉ′を形成し、この連通孔１１ｉ′に、センサヘッド４０を挿通すると共に、連通孔１１ｉ′の内縁とセンサヘッド４０の外面の間に環状の封止部材４１を取り付けて空洞１１ｃ′を閉鎖している。

なお、変形例のグロー放電管２′は上述した以外については、図２に示す構成と同様であり、電極１２、セラミックス部材１３、及び押圧ブロック１５を有すると共に、発振子３を押し当てて試料Ｓを取り付けている。上記のようにセンサヘッド４０を取り付けることで、センサヘッド４０の先端部４０ａは、電極１２の円筒部１２ｂに形成された貫通孔１２ｃを通じて試料表面Ｓａに対向し、先端面４０ａからレーザ光を照射し、試料表面Ｓａで反射したレーザ光を先端面４０ａで受光できる。

このような変形例のグロー放電管２′は、センサヘッド４０を空洞１１ｃ′内に取り付けているので、図２に示すグロー放電管２の端面１１ｈに取り付けた遮光部材３３を不要にでき、また、センサヘッド４０のレーザ光照射部（受光部）から試料表面Ｓａまでの距離も縮まるため、測定精度の向上も図れる。

図１４（ａ）は、別の変形例のグロー放電管２に対する測長器３００の構成を示している。この測長器３００は、複数のセンサヘッド（第１センサヘッド３２１、第２センサヘッド３２２）を備えること、及び各センサヘッド３２１、３２２から試料Ｓへレーザ光Ｒ１、Ｒ２を照射できるように、反射部材４５、４６を設けたことが特徴である。詳しくは、各センサヘッド３２１、３２２は、電極１２の貫通孔１２ｃの中心軸に直交する向きで配置されており、反射部材４５、４６でレーザ光Ｒ１、Ｒ２の進行方向を変えて、試料Ｓへのレーザ光照射及び反射したレーザ光の受光を行えるようにしている。なお、反射部材４５、４６は１つのプリズムで代替することも可能である。また、グロー放電管２自体は、図２に示す構成と同等である。

各センサヘッド３２１、３２２は、接続線Ｌ４１、Ｌ４２でコントローラ３１１に接続されており、コントローラ３１１は、各センサヘッド３２１、３２２でのレーザ光照射及び受光結果を受け付けて、センサヘッド３２１、３２２毎に掘削深さを特定すると共に、特定した各掘削深さの平均値を算出し、その算出した平均値を試料Ｓの掘削深さとしてコンピュータ７へ出力する処理を行う。このように２本のレーザ光Ｒ１、Ｒ２を用いて掘削深さを測定することで、測定精度の更なる向上を図れる。

即ち、図１４（ｂ）に示すように、試料Ｓの掘削箇所となる凹部Ｓｂを微視的に見れば、凹部Ｓｂの底面Ｓｃにはスパッタリングの発生状況に応じて凹凸が生じるが、上述した変形例のように２本のレーザ光Ｒ１、Ｒ２による測定値の平均値を求めることで、底面Ｓｃの凹凸の影響を最小限に抑えて高精度な測定を実現できる。

なお、センサヘッド３２１、３２２の個数は２本に限定されるものではなく、２本以上用いて掘削深さを測定してもよい。また、１台のコントローラ３１１を複数のセンサヘッド３２１、３２２の共用にするのではなく、センサヘッド毎にコントローラを対応付けてセンサヘッド数と同数のコントローラを設け、各コントローラでは掘削深さのみを測定してコンピュータ７へ出力し、掘削深さの平均値の算出はコンピュータ７で行うようにしてもよい。さらに、各センサヘッド３２１、３２２、反射部材４５、４６、及びガラス部材３５を少なくとも被うように遮光部材を取り付けて、周囲の明光の影響を排除するようにしてもよい。さらにまた、グロー放電管２におけるランプボディ１１の空洞１１ｃ及び電極１２の貫通孔１２ｃの内径寸法が充分大きければ、反射部材４５、４６を用いることなく、直接的に試料Ｓへ向けてレーザ光Ｒ１、Ｒ２を照射するように各センサヘッド３２１、３２２を配置してもよい。

図１５は、グロー放電管を用いない場合の変形例となるグロー放電掘削装置５０を示し、密閉された掘削処理室５１の内部に第１電極５２及び試料Ｓを配置する第２電極５３を設け、第１電極５２を図１と同等の構成の電源部４に接続すると共に、第２電極５３を交流電源ＡＣの接地側に接続している。なお、電源部４は図１と同等にコンピュータ７により制御される。

第１電極５２は、絶縁した状態で掘削処理室５１の天板部５１ａの内面側に取り付けられており、第２電極５３に載置される試料Ｓと対向する部分に貫通孔５２ａ（貫通部に相当）を形成している。また、第１電極５２の貫通孔５２ａを通じて試料Ｓへレーザ光Ｒを照射すると共に、試料Ｓで反射したレーザ光Ｒを受光できるように測長器３０のセンサヘッド３２を掘削処理室５１の天板部５１ａに取り付けており、センサヘッド３２は、コントローラ３１に接続されると共に、コントローラ３１はコンピュータ７に接続されている。

掘削処理室５１は、天板部５１ａにアルゴンガス供給用のガス供給穴５１ｂを開口し、底板部５１ｃに真空引き用穴５１ｄを開口し、掘削処理室５１の内部空間５１ｅを真空引き用穴５１ｄより真空引きしてから、ガス供給穴５１ｂよりアルゴンガス（不活性ガス）を供給した状態で、電源部４で高周波電力を生成して第１電極５２及び第２電極５３（試料Ｓ）の間に電圧を印可し、グロー放電によるスパッタリングで試料Ｓを掘削する。なお、図１５に示す変形例に係るグロー放電掘削装置５０では、上述した各種給電形態（連続モード、断続モード）、及びそれらに応じた各種測定形態（図５（ｂ）、図８、図１２参照）の適用が可能である。

この変形例のグロー放電掘削装置５０では、試料Ｓを掘削処理室５１の第２電極５３に配置するだけで試料Ｓのセットが済むため、試料Ｓのセットに要する手間が少なく、また、第２電極５３に載置できるかぎり、どのような形態の試料Ｓでも掘削できるため、掘削できる試料形態の自由度が大きいと云う利点がある。また、センサヘッド５２を掘削処理室５１の天板部５１ａに取り付けるため、周囲の明光の影響も受けにくく、図２に示す遮光部材３３を省略できやすい。なお、変形例のグロー放電掘削装置５０に対しても、図１４（ｂ）に示す場合と同様に複数のセンサヘッドを用いて測定を行ってもよく、特に、グロー放電掘削装置５０は、掘削処理室５１を用いるためスペース的な余裕が大きいので、反射部材４５、４６を設けることなく複数のセンサヘッドを配置しやすいと云う利点もある。

本発明の実施形態に係るグロー放電掘削装置の全体的な構成を示す概略図である。 グロー放電管及びセンサヘッドを示す一部を断面にした概略図である。 ジェネレータの内部構成を示すブロック図である。 印加される高周波電圧の形態を示すグラフである。 （ａ）は連続モードの給電形態を示すグラフであり、（ｂ）は断続モードの給電形態及び掘削深さの測定時期を示すグラフである。 マッチングボックスの内部構成を示すブロック図である。 モード選択及び掘削深さ等を設定する設定メニューの内容を示す概略図である。 掘削加工及び掘削深さの測定を行う時期を示すグラフである。 グロー放電掘削装置を用いたグロー放電掘削方法の処理手順を示す第１フローチャートである。 （ａ）は試料の掘削状態を示す概略図であり、（ｂ）は測定される掘削深さを説明する図である。 グロー放電掘削方法における掘削深さの測定に係る処理手順を示す第２フローチャートである。 所定時間の掘削加工の後に掘削深さの測定を行う処理形態を示すグラフである。 変形例のグロー放電管を示す要部断面図である。 （ａ）は別の変形例に係るグロー放電管の一部及び測長器を示す概略図であり、（ｂ）は試料の掘削箇所におけるレーザ光の照射及び反射状況を示す概略図である。 変形例のグロー放電掘削装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ グロー放電掘削装置
２ グロー放電管
３ 発振子
４ 電源部
７ コンピュータ
１１ ランプボディ
１１ｃ 空洞
１２ 電極
１２ｃ 貫通孔
３０ 測長器
３１ コントローラ
３２ センサヘッド
３３ 遮光部材
３５ ガラス部材
Ｋ 空間
Ｓ 試料

Claims (9)

1. 電極及び該電極に対向配置される試料の間に電圧を印可して発生させたグロー放電で試料を掘削するグロー放電掘削装置において、
   掘削箇所への光の照射及び掘削箇所で反射した反射光の受光を行って掘削深さを測定する測定手段を備えることを特徴とするグロー放電掘削装置。
2. 前記電極の試料に対向する部分には、貫通部が形成してあり、
   前記測定手段は、前記貫通部を通じて掘削箇所への光の照射及び反射光の受光を行うようにしてある請求項１に記載のグロー放電掘削装置。
3. 前記電極を保持する保持体を備え、
   該保持体は、前記電極の貫通部に連通する空洞を形成しており、該空洞を介して前記貫通部に対向する透光部材を備え、
   前記測定手段は、前記透光部材、前記空洞及び前記貫通部を通じて掘削箇所への光の照射及び反射光の受光を行うようにしてある請求項２に記載のグロー放電掘削装置。
4. 前記測定手段は、光の照射及び反射光の受光を行う照射受光部を備えており、
   該照射受光部は、前記透光部材に対向するように前記保持体に並置してあり、
   前記照射受光部及び透光部材を被って遮光する遮光部材を備える請求項３に記載のグロー放電掘削装置。
5. 前記測定手段が反射光の受光を行うときに、電圧の印加を停止する停止手段を備える請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のグロー放電掘削装置。
6. 電圧の印加を断続的に行う手段を備え、
   前記測定手段は、電圧の断続印加中の印加断時に反射光の受光を行うようにしてある請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のグロー放電掘削装置。
7. 掘削深さを受け付ける受付手段と、
   該受付手段が受け付けた掘削深さ及び前記測定手段が測定する掘削深さの比較判定を行う手段と、
   前記測定手段が測定した掘削深さが、前記受付手段が受け付けた掘削深さになったと判定された場合、電圧印加を停止して掘削を終了する手段と
   を備える請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のグロー放電掘削装置。
8. 前記測定手段は、複数の光を照射して複数の反射光を受光する手段を備えており、
   受光した複数の反射光に基づく複数の掘削深さの平均値を算出する平均値算出手段を備える請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のグロー放電掘削装置。
9. 電極及び該電極に対向配置される試料の間に電圧を印可して発生させたグロー放電で試料を掘削するグロー放電掘削方法において、
   掘削箇所への光の照射及び掘削箇所で反射した反射光の受光を行って掘削深さを測定し、
   測定した掘削深さに応じて電圧印加を停止して掘削を終了することを特徴とするグロー放電掘削方法。