JP2019160562A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体バリア放電方式によるプラズマ放電を行う印加電極の劣化を抑制するプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】電圧が印加される印加電極部１と、接地されたワーク４と前記印加電極部１との間に配置される誘電体２と、を備え、前記印加電極部１は、処理ガスが流れるガス導通部１Ａを内部に有し、前記ガス導通部１Ａは、前記誘電体２と前記ワーク４との間の隙間に連通する、プラズマ処理装置。【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。

従来、密閉容器の内部を減圧してプラズマを発生し、当該密閉容器内に配置されたワークをプラズマ処理する技術が多く利用された。しかしながら、近年では、大気圧下で安定的にプラズマ放電させる技術が確立されてきており、開放空間でのプラズマ処理が実用化されている。これにより、減圧に耐える強固な密閉容器が不要となり、安価なプラズマ処理装置が実現されている。

大気圧下で安定的にプラズマ放電させる代表的なプラズマ処理方法として、金属電極間に誘電体を挟んで、高周波数の高電圧を金属電極に印加させる誘電体バリア放電方式がある。本方式では、概ね１ｍｍ以下程度の狭い空間ギャップにて大気圧下での安定放電が実現でき、Ｈｅなどの希ガスの他、空気または窒素などの比較的低コストのガスでの放電も可能である。誘電体バリア放電方式を用いたプラズマ処理装置の一例は、特許文献１に開示される。

特開２０１４−２２００５６号公報

しかしながら、上記の誘電体バリア放電方式においても大気圧下で安定的にプラズマ放電させるには、高電圧を電極間に印加させる必要があり、高電圧印加でのＯＮ／ＯＦＦとなるため、電極の劣化が進みやすい課題があった。

上記状況に鑑み、本発明は、誘電体バリア放電方式でのプラズマ放電を行うに当たり、電極の劣化を抑制することが可能となるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

本発明の例示的なプラズマ処理装置は、所定の電圧が印加される印加電極部と、接地されたワークと前記印加電極部との間に配置される誘電体と、を備え、前記印加電極部は、処理ガスが流れるガス導通部を内部に有し、前記ガス導通部は、前記誘電体と前記ワークとの間の隙間に連通する構成としている。

本発明の例示的なプラズマ処理装置によれば、誘電体バリア放電方式でのプラズマ放電を行うに当たり、電極の劣化を抑制することが可能となる。

図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す縦断面図である。 図２は、放電ギャップと放電開始電圧との関係を、処理ガスのガス流の有無で示したグラフである。 図３は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置の全体構成を概略的に示す図である。 図４は、第２実施形態に係る保持部と印加電極部に関する構成を示す縦断面図である。 図５は、ワークの一例の斜視図である。 図６Ａは、印加電極部の一実施例を軸方向に視た平面図である。 図６Ｂは、第１変形例に係る印加電極部を示す軸方向に視た平面図である。 図６Ｃは、第２変形例に係る印加電極部を示す軸方向に視た平面図である。 図７は、第３変形例に係る印加電極部を示す軸方向に視た平面図である。 図８は、第３実施形態に係る保持部と印加電極部に関する構成を示す縦断面図である。

以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下において、中心軸Ｃ１，Ｃ２の延びる方向を「軸方向」と称し、軸方向のＸ１側を「上側」、軸方向のＸ２側を「下側」とする。また、中心軸周りの方向を「周方向」、中心軸の径方向を「径方向」と称する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置５の構成を示す縦断面図である。プラズマ処理装置５は、大気圧下でプラズマを発生させ、被処理物である金属製のワーク４に対してプラズマ処理を行う。

プラズマ処理装置５は、印加電極部１と、誘電体２と、高電圧電源部３と、を有する。印加電極部１は、中心軸Ｃ１を中心として軸方向に延びる円筒形状を有する。印加電極部１は、金属電極であり、例えばＳＵＳ材から形成される。

印加電極部１は、円筒形状の中空部に相当するガス導通部１Ａを有する。ガス導通部１Ａは、印加電極部１を上端から下端まで貫通して軸方向に延びる。ガス導通部１Ａには上端から処理ガスが送り込まれ、送り込まれた処理ガスはガス導通部１Ａ内部を下方へ流れる。すなわち、印加電極部１は、処理ガスが流れるガス導通部１Ａを内部に有する。なお、図１には、処理ガスの流れをガス流Ｆ１として示す。

誘電体２は、印加電極部１の下端に接して配置され、円環状を有する。誘電体２の下方にワーク４が配置される。すなわち、誘電体２は、ワーク４と印加電極部１との間に配置される。誘電体２の材料には、アルミナ、ジルコニアなどのセラミック材料、または快削性セラミックなどが好適に使用される。誘電体２は、円環状の中空部に相当するガス流路２Ａを有する。ガス流路２Ａは、ガス導通部１Ａと連通する。

誘電体２とワーク４とは、隙間Ｓ１を介して上下方向に対向する。隙間Ｓ１は、円環状の空間であり、ガス流路２Ａと連通する。すなわち、ガス導通部１Ａは、ガス流路２Ａを介して誘電体２とワーク４との間の隙間Ｓ１に連通する。

ワーク４は、例えば円柱状を有する。金属製のワーク４は、接地される。ワーク４は、直接的にグランド電位が印加されてもよいし、グランド電位が印加された金属製のワークホルダに保持されることでグランド電位が印加されてもよい。

高電圧電源部３は、高周波である高電圧を印加電極部１に印加する。すなわち、印加電極部１には、交流電圧が印加される。高電圧電源部３が印加する電圧の周波数は、例えば、１ｋＨＺ〜１００ｋＨｚである。高電圧電源部３が印加する電圧の波形は、パルス波形が望ましいが、その他も正弦波、矩形波等でもよく、大気圧プラズマ放電で用いられる公知の波形を用いればよい。また、高電圧電源部３が印加する電圧は、本実施形態では、後述するように低く抑えることが可能となっている。

高電圧電源部３によって高周波である高電圧が印加される印加電極部１の内部において、ガス導通部１Ａに上方から処理ガスが送り込まれると、送り込まれた処理ガスは、ガス導通部１Ａ内部を下方へ流れ、ガス流路２Ａへ流れ込む。ガス流路２Ａ内部を下方へ流れる処理ガスは、隙間Ｓ１へ径方向内側から流れ込み、隙間Ｓ１内部を径方向外側へ流れる。処理ガスは、例えば窒素、または窒素に空気を混合したガスなど、特に種類を限定されない。

このとき、隙間Ｓ１および誘電体２は、高電圧が印加される印加電極部１と接地されるワーク４とによって上下方向に挟まれるので、誘電体バリア放電方式によって隙間Ｓ１においてプラズマ放電が発生する。これにより、隙間Ｓ１にプラズマＰ１が生成され、生成されたプラズマＰ１の活性種によりワーク４の上面を処理することが可能となる。

ここで、図２は、放電ギャップＧと放電開始電圧Ｖｓとの関係を、処理ガスのガス流が無い場合（実線）と、ガス流が有る場合（破線）とで示したグラフである。放電ギャップＧは、誘電体２とワーク４との間の上下方向の距離、すなわち隙間Ｓ１の軸方向距離である。放電開始電圧Ｖｓは、隙間Ｓ１において放電が開始される電圧である。

ガス流の有無に依らず、放電ギャップＧが大きいほど、放電開始電圧Ｖｓは高くなる。そして、ガス流が有る場合のほうが、ガス流が無い場合に比べ、全体的に放電開始電圧Ｖｓが下がっている。これは、処理ガスが隙間Ｓ１に流れ込む前に、処理ガスが高電圧を印加される印加電極部１のガス導通部１Ａ内部を通過するので、ガス導通部１Ａ内においてプラズマ生成に寄与する偶発電子が発生するためと考えられる。

図２において、例えば、放電ギャップＧが０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲で、ガス流が無い場合では、放電開始電圧Ｖｓが８ｋＶ以上１２ｋＶ以下だったが、ガス流が有る場合、放電開始電圧Ｖｓは７ｋＶ以上１０ｋＶ以下の値となる。このように、放電開始電圧Ｖｓが低下することで、印加電極部１に印加させる電圧を低下させることができるので、印加電極部１の劣化を抑制することが可能となる。

換言すれば、第１実施形態に係るプラズマ処理装置５は、所定の電圧が印加される印加電極部１と、接地されたワーク４と印加電極部１との間に配置される誘電体２と、を備え、印加電極部１は、処理ガスが流れるガス導通部１Ａを内部に有し、ガス導通部１Ａは、誘電体２とワーク４との間の隙間Ｓ１に連通する。

これにより、ガス導通部１Ａを流れる処理ガスは誘電体２とワーク４との間の隙間Ｓ１に導入され、当該隙間Ｓ１において誘電体バリア放電によってプラズマＰ１が生成される。生成されたプラズマＰ１の活性種によってワーク４表面が処理される。このとき、処理ガスが予め印加電極部１内部のガス導通部１Ａを流れるので、処理ガス内に偶発電子が発生し、放電に要する印加電極部１に印加する電圧が低下すると推察される。これにより、印加電極部１の劣化を抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、印加電極部１は、軸方向に延び、誘電体２は、印加電極部１の軸方向一方側に配置され、軸方向に延びるガス導通部１Ａと連通するガス流路２Ａを有する。

これにより、ガス導通部１Ａおよびガス流路２Ａを軸方向に流れた処理ガスを径方向に隙間Ｓ１に導入することができる。

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置２５の全体構成を概略的に示す図である。

図３に示すプラズマ処理装置２５は、大気圧下でプラズマを発生させ、被処理物である金属製のワーク１１に対してプラズマ処理を行う装置である。より具体的には、ワーク１１に設けられた貫通孔（図３で不図示）に対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理装置２５は、保持部１２と、印加電極部１３と、高電圧電源部１４と、タイマー１５と、イジェクタ１６と、空気供給部１７と、流量計１８と、を備える。

保持部１２は、ワーク１１を保持する。後述するように、保持部１２は、ワーク１１とともに半密閉空間を形成する。印加電極部１３は、保持部１２に対して位置決めされており、ワーク１１を保持部１２に保持させた状態で、ワーク１１の貫通孔内部に印加電極部１３が挿入された状態となる。

高電圧電源部１４は、高周波である高電圧を印加電極部１３に印加する。すなわち、電極部１３には、交流電圧が印加される。一方、金属製の保持部１２にグランド電位が印加されることで、金属製のワーク１１には保持部１２を介してグランド電位が印加される。貫通孔には処理ガスが導かれるので、貫通孔内部において放電が発生して、プラズマが発生する。高電圧電源部１４により印加する電圧についての具体的な構成は、先述した第１実施形態と同様である。

タイマー１５は、高電圧電源部１４より印加電極部１３に電圧を印加する時間を計測する。すなわち、タイマー１５によって、ワーク１１に対してプラズマ処理を行う処理時間を制御できる。

イジェクタ１６は、保持部１２の排気口に接続される負圧発生器である。イジェクタ１６は、空気供給部１７から供給される空気の高速なガス流を生成することで、ベンチュリー効果により、当該ガス流と直交する方向に負圧を生成する。イジェクタ１６により負圧が生成されることで、保持部１２の内部空間におけるガスが排気される。すなわち、イジェクタ１６は、排気部として機能する。なお、イジェクタ１６の代わりに例えば真空ポンプを採用してもよい。

流量計１８は、保持部１２の排気口とイジェクタ１６との間の流路中に配置される。流量計１８は、上記流路を流れるガス流の流量を計測する。

図４は、第２実施形態に係る保持部１２と印加電極部１３に関する構成を示す縦断面図である。図４に示すように、保持部１２は、ワークホルダ１２１と、ハウジング１２２と、を有する。ワークホルダ１２１は、略円柱状であり、開口部１２１Ａを有する。開口部１２１Ａは、中心軸Ｃ２を中心として軸方向に貫通して形成される。ワークホルダ１２１は、金属製であり、グランド電位を印加される。

ハウジング１２２は、上方が開口した円筒形状であり、ワークホルダ１２１を下側から支持する。ワークホルダ１２１とハウジング１２２とに囲まれて内部空間１２Ａが形成される。すなわち、保持部１２は、内部空間１２Ａを有する。また、ハウジング１２２の側面には、排気口１２２Ａが形成される。

印加電極部１３は、中心軸Ｃ２を中心として軸方向に延びる。ここで、図６Ａは、印加電極部１３の一実施例を軸方向に視た平面図である。この場合、印加電極部１３は、軸方向に延びる円筒形状を有する。すなわち、印加電極部１３は、金属製パイプとして形成される。なお、上記円筒形状は、周方向に連続した形状である。

印加電極部１３は、円筒の中空部に相当するガス導通部１３Ａを有する。ガス導通部１３Ａは、軸方向に延び、印加電極部１３を下端から上端まで貫通する。印加電極部１３の下端部には、パイプ状のガス送りパイプ２０が嵌合される。これにより、ガス送りパイプ２０を通して下方からガス導通部１３Ａ内部へ処理ガスが送り込まれ、送り込まれた処理ガスは、ガス導通部１３Ａ内部を上方へ流れる。なお、図４には、処理ガスの流れをガス流Ｆ２として示す。処理ガスの種類については、第１実施形態と同様、特に限定はされない。

また、図４には、誘電体１９が示される。すなわち、本実施形態に係るプラズマ処理装置２５は、誘電体１９を有する。誘電体１９は、中心軸Ｃ２を中心として軸方向に延びる。誘電体１９は、軸方向に延びる中空部１９Ａを内部に有する。すなわち、誘電体１９は、軸方向に延びる円筒形状を有する。中空部１９Ａは、誘電体１９を下端から上端まで貫通する。

印加電極部１３は、中空部１９Ａ内に配置される。これにより、図６Ａに示すように、印加電極部１３の径方向外側に誘電体１９が配置される。なお、誘電体１９の材料については、第１実施形態と同様である。

また、図４は、保持部１２に対してワーク１１をセットした状態を示す図である。この状態で、ワーク１１と保持部１２により半密閉空間が形成される。図５は、ワーク１１の斜視図である。ワーク１１は、略円柱状の基体１１１と、基体１１１の下方に位置する円柱状の突部１１２と、基体１１１の外周面上端部から径方向外側に突出して環状に形成される鍔部１１３と、を有する。

また、ワーク１１は、凹部１１Ａ、凹部１１Ｂ、および軸方向に貫通する貫通孔１１Ｃを有する。円柱状の凹部１１Ａの上端位置は、鍔部１１３の上端位置と一致する。円柱状の凹部１１Ｂは、凹部１１Ａの下方に凹部１１Ａと連続して配置される。円柱状の貫通孔１１Ｃは、凹部１１Ｂの下方に凹部１１Ｂと連続して配置される。すなわち、凹部１１Ａ、凹部１１Ｂ、および貫通孔１１Ｃは、互いに連通する。

基部１１１は、下端において円環状の面である円環面１１１Ａを有する。突部１１２は、円環面１１１Ａの径方向内側から下方へ突出する。円環面１１１Ａがワークホルダ１２１の上端面の上に載置されることにより、ワーク１１は保持部１２に保持される。このとき、突部１１２は、開口部１２１Ａに嵌合する。

開口部１２１Ａの軸方向に延びる内壁面である接触内壁面１２１Ａ１は、突部１１２の外周面である接触外周面１１２Ａと接触可能に配置され、軸方向に垂直な平面上におけるワーク１の移動を阻止する。

印加電極部１３と誘電体１９はともに、貫通孔１１Ｃの下側から貫通孔１１Ｃの上側まで貫通孔１１Ｃを貫通する。すなわち、印加電極部１３と誘電体１９はともに、貫通孔１１Ｃの内壁面の軸方向全体および周方向全体に対して径方向に対向する。誘電体１９と貫通孔１１Ｃとの間には、円筒形状の隙間Ｓ２が形成される。隙間Ｓ２は、開口部１２１Ａを介して内部空間１２Ａと連通する。

排気口１２２Ａに接続されたイジェクタ１６（図３）により内部空間１２Ａにおけるガスが排気口１２２Ａから外部へ排気されると、内部空間１２Ａ内部は負圧となる。印加電極部１３のガス導通部１３Ａ内部を流れた処理ガスは、ガス導通部１３Ａの上端より外部へ噴出される。上記負圧の発生により、上記噴出された処理ガスが隙間Ｓ２に流れ込むガス流が生成される。

金属製のワークホルダ１２１にグランド電位が印加され、ワーク１１はワークホルダ１２１に接触するので、金属製のワーク１１にはグランド電位が印加される。一方、印加電極部１３には、高電圧電源部１４により高周波の高電圧が印加される。隙間Ｓ２のギャップは狭く、大気圧下で隙間Ｓ２において放電が発生する。誘電体バリア放電によって放電は安定的に行われる。従って、隙間Ｓ２においてプラズマＰ２が発生する。プラズマＰ２は、隙間Ｓ２の軸方向全体および周方向全体において発生する。

このように、貫通孔１１Ｃ内部で発生したプラズマＰ２の活性種により直接的に貫通孔１１Ｃの内壁面を処理することができるので、リモート方式の装置による処理に比べて、プラズマ処理を高速に行うことができる。

例えば、ワーク１１に対して貫通孔１１Ｃを形成した場合に、貫通孔１１Ｃの内壁面に残留した切削油をプラズマ処理により除去することができる。これにより、貫通孔１１Ｃの濡れ性を向上させ、貫通孔１１Ｃに対して接着剤により部材を固定する際の接着強度を向上できる。なお、貫通孔に対するプラズマ処理は上記に限らず、例えば、貫通孔の内壁面に薄膜を形成することに用いてもよい。

また、貫通孔１１Ｃ内部で処理ガスをプラズマ化することで発生する所定のガス（例えば窒素酸化物、オゾン等）を内部空間１２Ａおよび排気口１２２Ａを介して外部へ排出し、上記所定のガスの外気側への漏洩を抑制することができる。また、内部空間１２Ａにおける負圧と外気との差圧によって、ワーク１１はワークホルダ１２１に押し当てられて保持され、ワーク１１のばたつきを抑制することもできる。

特に、誘電体１９と貫通孔１１Ｃとの間のギャップを狭くすれば、隙間Ｓ２の断面積を小さくし、隙間Ｓ２を通るガス流の流速を高速化できる。これにより、上記所定のガスの外気側への漏洩をより抑制することができる。この場合、ガス流が高速化するが、先述のようにワーク１１はワークホルダ１２１に押し当てられるので、ワーク１１のばたつきは抑制される。

印加電極部１３と誘電体１９は、貫通孔１１Ｃの下側から貫通孔１１Ｃの上側まで貫通孔１１Ｃを貫通する。すなわち、印加電極部１３および誘電体１９は、貫通孔１１Ｃの両開口端部より外側へ突出する。なお、貫通孔１１Ｃ内部が内側、貫通孔１１Ｃ外部が外側である。これにより、貫通孔１１Ｃの両開口端部におけるプラズマの生成を安定化することができる。

また、印加電極部１３は、ワーク１１にグランド電位が印加された状態で、高電圧電源部１４により高電圧が印加される。これにより、印加電極部１３よりも外側に位置して人が接触し易いワーク１１側をグランド電位とすることができ、安全性を向上させることができる。

また、ワーク１１をワークホルダ１２１にセットすることで、接触外周面１１２Ａおよび接触内壁面１２１Ａ１により、ワーク１１はワークホルダ１２１に対して軸方向に垂直な平面上における位置決めがなされる。ワークホルダ１２１と誘電体１９との位置関係は予め決定されるので、ワーク１１のセットによりワーク１１と誘電体１９との位置関係も規定される。これにより、貫通孔１１Ｃの内壁面と誘電体１９との間のギャップの管理が容易となる。ギャップの管理により、貫通孔１１Ｃの内壁面のプラズマ処理を均一化することができる。また、ワーク１１は、ワークホルダ１２１に対して軸方向に着脱することができる。

また、排気口１２２Ａとイジェクタ１６との間の流路上に流量計１８を配置するので、排気口１２２Ａから外部へ排気されるガス流の流量を測定することができる。これにより、ワーク１１のワークホルダ１２１への差圧による固定状態の異常を検知することが可能となる。

そして、特に本実施形態では、処理ガスが隙間Ｓ２へ流れ込む前に、予め処理ガスは高電圧を印加される印加電極部１３のガス導通部１３Ａ内部を流れるので、ガス導通部１３Ａ内部において偶発電子が生成され、隙間Ｓ２における放電開始電圧が低下する。従って、印加電極部１３に印加する電圧を低くすることができ、印加電極部１３の劣化を抑制することが可能となる。

換言すれば、第２実施形態に係るプラズマ処理装置２５は、所定の電圧が印加される印加電極部１３と、接地されたワーク１１と印加電極部１３との間に配置される誘電体１９と、を備え、印加電極部１３は、処理ガスが流れるガス導通部１３Ａを内部に有し、ガス導通部１３Ａは、誘電体１９とワーク１１との間の隙間Ｓ２に連通する。

これにより、ガス導通部１３Ａを流れる処理ガスは誘電体１９とワーク１１との間の隙間Ｓ２に導入され、当該隙間Ｓ２において誘電体バリア放電によってプラズマＰ２が生成される。生成されたプラズマＰ２の活性種によってワーク１１表面が処理される。このとき、処理ガスが予め印加電極部１３内部のガス導通部１３Ａを流れるので、処理ガス内に偶発電子が発生し、放電に要する印加電極部１３に印加する電圧が低下する。これにより、印加電極部１３の劣化を抑制することが可能となる。

また、印加電極部１３、ガス導通部１３Ａ、および誘電体１９は、軸方向に延び、誘電体１９は、軸方向に延びる中空部１９Ａを有し、中空部１９Ａ内に印加電極部１３が配置され、印加電極部１３および誘電体１９は、ワーク１１の有する孔部（貫通孔１１Ｃ）の内壁面の少なくとも一部と径方向に対向する。

これにより、印加電極部１３内部におけるガス導通部１３Ａを流れた処理ガスは、印加電極部１３の軸方向端部から外側へ噴出され、誘電体１９外部の上記隙間Ｓ２へ導入される。これにより、生成されたプラズマＰ２の活性種によりワーク１１の孔部の内壁面を処理することが可能となる。

また、ワーク１１を保持する保持部１２と、保持部１２の内部空間１２Ａにおけるガスを排気する排気部（イジェクタ１６）と、をさらに備え、内部空間１２Ａは、隙間Ｓ２と連通する。

これにより、排気部により内部空間１２Ａのガスを排気することで、内部空間１２Ａが負圧となり、印加電極部１３から噴出された処理ガスを上記隙間Ｓ２に導入するガス流を生成することができる。また、内部空間１２Ａが負圧となることにより、外気との差圧によりワーク１１を保持部１２に押し当て、ワーク１１のばたつきを抑えることもできる。

＜印加電極部の変形例＞
次に、上記第２実施形態における印加電極部１３の各種実施例について述べる。ここでは、先述した図６Ａに示した実施例の変形について述べる。図６Ｂは、第１変形例に係る印加電極部１３１を示す軸方向に視た平面図である。

印加電極部１３１は、軸方向に延びる切欠き１３１Ａを有する円筒形状である。なお、印加電極部１３１内部には、ガス導通部１３Ａが形成される。印加電極部１３１は、誘電体１９に固定されないので、誘電体１９に拘束されず自由に熱変形可能である。印加電極部１３１は切欠き１３１Ａを有する形状であるため、印加電極部１３１の温度が上昇したときに、印加電極部１３１は周方向に伸び、印加電極部１３１の径方向の変形が吸収される。すなわち、切欠き１３１Ａは、熱による径方向の変形を吸収する変形吸収部として機能する。金属製である印加電極部１３１は、誘電体１９よりも熱膨張係数が大きいが、周方向に伸びることで誘電体１９を内側から圧迫しないので、誘電体１９を保護することが可能となる。

また、印加電極部１３１は、例えば、金属製シートを丸めることで構成することができる。これにより、印加電極部１３１を容易に形成できる。但し、印加電極部１３１は、シートにより形成されることに限定されない。

図６Ｃは、第２変形例に係る印加電極部１３２を示す軸方向に視た平面図である。印加電極部１３２は、円筒形状を有する。当該円筒形状を形成するシートの周方向一方端部１３２Ａと、当該シートの周方向他端部１３２Ｂとは径方向に視て重なる。これにより、印加電極部１３２は、温度が上昇した場合に、周方向に伸びる。これにより、印加電極部１３２は、誘電体１９を内側から圧迫せず、誘電体１９を保護することが可能となる。

なお、図６Ｃでは、印加電極部１３２は、シートの１回巻きで形成されるが、シートの複数回巻きで形成してもよい。

図７は、第３変形例に係る印加電極部１３３を示す軸方向に視た平面図である。印加電極部１３３は、周方向の一部が径方向内側に屈曲した屈曲部１３３Ａを有する円筒形状である。屈曲部１３３Ａは、印加電極部１３３の温度が上昇すると、周方向に広がって変形する。これにより、屈曲部１３３Ａは、径方向の変形を吸収する変形吸収部として機能する。

また、さらなる変形例として、周方向に巻回すことで螺旋状に形成した印加電極部を採用してもよい。このような印加電極部では、温度が上昇すると、周方向に伸びることで径方向の変形が吸収される。

このように、印加電極部（１３１等）は、熱による径方向の変形を吸収する変形吸収部（１３１Ａ等）を有する。

これにより、印加電極部の温度が上昇した場合に、印加電極部が熱膨張によって径方向に変形することが抑制される。これにより、印加電極部が内部から誘電体を圧迫することを抑制し、誘電体の保護を図ることができる。

また、印加電極部１３１は、変形吸収部として軸方向に延びる切欠き１３１Ａを有する円筒形状である。

これにより、印加電極部の温度が上昇した場合に、印加電極部は周方向に伸びるので、誘電体の圧迫を抑制できる。

また、印加電極部１３１は、シート状である。これにより、シートを丸めることで印加電極部１３１を容易に形成できる。

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態に係る保持部１２と印加電極部１３に関する構成を示す縦断面図である。本実施形態は、第２実施形態との相違点として、保持部１２にセットされるワークが異なる。本実施形態で保持部１２にセットされるワーク１１０は、開口部１２１Ａに嵌合する凸部１１０１を有する。凸部１１０１の下面には、上方に凹んで形成される止め孔１１０Ａが形成される。すなわち、止め孔１１０Ａは、ワーク１１０を上下方向に貫通しない。

また、本実施形態に係る誘電体１９１は、中空部１９１Ａを有する円筒部１９１１と、円筒部１９１１の上端に配置される円環状の蓋部１９１２と、を有する。中空部１９１Ａ内に印加電極部１３が配置される。蓋部１９１２は、印加電極部１３の上端面を上方から覆う。印加電極部１３のガス導通部１３Ａの上端は、蓋部１９１２の開口を介して上方へ露出する。

印加電極部１３の上端部と誘電体１９１の上端部は、止め孔１１０Ａ内に配置される。これにより、印加電極部１３の外周面および誘電体１９１の円筒部１９１１は、止め孔１１０Ａの内壁面の周方向全体且つ軸方向一部と径方向に対向する。また、印加電極部１３の上端面および誘電体１９１の蓋部１９１２は、止め孔１１０Ａの底部と上下方向に対向する。

これにより、ガス送りパイプ２０からガス導通部１３Ａ内に送り込まれた処理ガスは、ガス導通部１３Ａ内を上方へ流れ、蓋部１９１２の開口から外部へ噴出する。図８には、処理ガスの流れをガス流Ｆ３として示す。ここで、内部空間１２Ａにおけるガスが排気口１２２Ａから外部へ排気されることで、内部空間１２Ａは負圧となる。これにより、上記噴出された処理ガスが、誘電体１９１と止め孔１１０Ａとの間の隙間Ｓ３に流れ込むガス流が形成される。これにより、隙間Ｓ３において放電が発生し、プラズマＰ３が生成される。生成されたプラズマＰ３の活性種により、止め孔１１０Ａの底部および内壁面を処理することが可能となる。すなわち、ワークにおけるプラズマ処理対象は、貫通孔に限らず、貫通しない孔部であってもよい。

このような第３実施形態によっても、第２実施形態と同様な効果を奏することができる。なお、本実施形態において、先述した各種変形例に係る印加電極部の構成を適用してもよい。

換言すれば、第３実施形態では、印加電極部１３、ガス導通部１３Ａ、および誘電体１９１は、軸方向に延び、誘電体１９１は、軸方向に延びる中空部１９１Ａを有し、中空部１９１Ａ内に印加電極部１３が配置され、印加電極部１３および誘電体１９１は、ワーク１１０の有する孔部（止め孔１１０Ａ）の内壁面の少なくとも一部と径方向に対向する。

これにより、印加電極部１３内部におけるガス導通部１３Ａを流れた処理ガスは、印加電極部１３の軸方向端部から外側へ噴出され、誘電体１９１外部の隙間Ｓ３へ導入される。これにより、生成されたプラズマＰ３の活性種によりワーク１１０の孔部の内壁面を処理することが可能となる。

＜その他＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。

本発明は、例えば、ワークの貫通孔に付着した切削油のプラズマ処理に利用することができる。

１・・・印加電極部、１Ａ・・・ガス導通部、２・・・誘電体、２Ａ・・・ガス流路、３・・・高電圧電源部、４・・・ワーク、５・・・プラズマ処理装置、１１・・・ワーク、１１Ｃ・・・貫通孔、１２・・・保持部、１２Ａ・・・内部空間、１２１・・・ワークホルダ、１２１Ａ・・・開口部、１２２・・・ハウジング、１２２Ａ・・・排気口、１３・・・印加電極部、１３Ａ・・・ガス導通部、１４・・・高電圧電源部、１５・・・タイマー、１６・・・イジェクタ、１７・・・空気供給部、１８・・・流量計、１９・・・誘電体、１９Ａ・・・中空部、２０・・・ガス送りパイプ、２５・・・プラズマ処理装置、１３１〜１３３・・・印加電極部、１１０・・・ワーク、１１０Ａ・・・止め孔、１９１・・・誘電体、１９１Ａ・・・中空部、１９１１・・・円筒部、１９１２・・・蓋部、Ｆ１〜Ｆ３・・・ガス流、Ｐ１〜Ｐ３・・・プラズマ、Ｓ１〜Ｓ３・・・隙間、Ｃ１，Ｃ２・・・中心軸

Claims (7)

1. 所定の電圧が印加される印加電極部と、
   接地されたワークと前記印加電極部との間に配置される誘電体と、
   を備え、
   前記印加電極部は、処理ガスが流れるガス導通部を内部に有し、
   前記ガス導通部は、前記誘電体と前記ワークとの間の隙間に連通する、
   プラズマ処理装置。
2. 前記印加電極部は、軸方向に延び、
   前記誘電体は、前記印加電極部の軸方向一方側に配置され、軸方向に延びる前記ガス導通部と連通するガス流路を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記印加電極部、前記ガス導通部、および前記誘電体は、軸方向に延び、
   前記誘電体は、軸方向に延びる中空部を有し、
   前記中空部内に前記印加電極部が配置され、
   前記印加電極部および前記誘電体は、前記ワークの有する孔部の内壁面の少なくとも一部と径方向に対向する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記ワークを保持する保持部と、
   前記保持部の内部空間におけるガスを排気する排気部と、をさらに備え、
   前記内部空間は、前記隙間と連通する、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記印加電極部は、熱による径方向の変形を吸収する変形吸収部を有する、請求項３または請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記印加電極部は、前記変形吸収部として軸方向に延びる切欠きを有する円筒形状である、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記印加電極部は、シート状である、請求項６に記載のプラズマ処理装置。

Images