JP2019160565A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに対する異常放電の発生を抑制するプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】接地される接地電極部２１を有してワーク１を保持する保持部２と、所定の電圧が印加される印加電極部３と、前記保持部２の内部空間におけるガスを排気する排気部２２と、を備え、前記接地電極部２１は、前記ワークが接触して設置される設置面２１Ａと、前記設置面２１Ａから前記内部空間へ貫通する吸着孔２１１と、を有する、プラズマ処理装置。【選択図】図２

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および特許文献２に開示される。

特開２００５−７１７５８号公報 特開２００３−２４９３９９号公報

上記特許文献１および特許文献２のプラズマ処理装置では、一対の電極の両方を誘電体で被覆した形態を採るが、誘電体は一般的にセラミック等の高価な部材であるため、装置コストが高くなる。

そこで、従来、接地される接地電極と高電圧が印加される印加電極からなる一対の電極のうち、印加電極のみを誘電体で被覆する形態が採られる場合がある。この場合、接地電極にワーク（被処理体）を接触させて設置する。しかしながら、この形態では、ワークと接地電極との導通が不十分の状態であると、ワークと接地電極に電位差が生じ、異常放電が生じる課題があった。異常放電が生じるとワークに不要な表面処理がなされる虞がある。

上記状況に鑑み、本発明は、ワークに対する異常放電の発生を抑制でき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、接地される接地電極部を有してワークを保持する保持部と、所定の電圧が印加される印加電極部と、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、を備え、前記接地電極部は、前記ワークが接触して設置される設置面と、前記設置面から前記内部空間へ貫通する吸着孔と、を有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、ワークに対する異常放電の発生を抑制できる。

図１は、第１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２は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の一部構成を示す縦断面図である。 図３は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置の一部構成を示す縦断面図である。 図４は、ワークの一例を示す斜視図である。 図５Ａは、吸着孔の配置の一例を示す平面図である。 図５Ｂは、吸着孔の配置の別の例を示す平面図である。 図６は、第３実施形態に係るプラズマ処理装置の一部構成を示す縦断面図である。 図７は、第３実施形態に係るプラズマ処理装置にワークをセットした状態を示す縦断面図である。 図８は、第３実施形態の変形例に係るプラズマ処理装置の一部構成を示す縦断面図である。 図９は、第３実施形態の変形例に係るプラズマ処理装置にワークをセットした状態を示す縦断面図である。 図１０は、第４実施形態に係るプラズマ処理装置の一部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。

＜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１００の全体構成を概略的に示す図である。

図１に示すプラズマ処理装置１００は、大気圧下でプラズマを発生させ、被処理体である金属製のワーク１に対してプラズマ処理を行う装置である。プラズマ処理装置１００は、保持部２と、印加電極部３と、高電圧電源部４と、タイマー５と、イジェクタ６と、空気供給部７と、流量計８と、を備える。

保持部２は、ワーク１を保持する。高電圧電源部４は、高周波である高電圧を印加電極部３に印加する。すなわち、印加電極部３には、交流電圧が印加される。一方、金属製の保持部２にグランド電位が印加されることで、金属製のワーク１には保持部２を介してグランド電位が印加される。印加電極部３とワーク１との間の隙間に処理ガスが導かれるので、当該隙間において放電が発生して、プラズマが発生する。発生したプラズマによってワーク１の表面を処理することができる。

高電圧電源部４が印加する電圧の周波数は、例えば、１ｋＨ〜１００ｋＨｚである。高電圧電源部４が印加する電圧の波形は、パルス波形が望ましいが、その他にも正弦波、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４が印加する電圧は、例えば５ｋＶｐｐ〜２０ｋＶｐｐであり、印加電極部３とワーク１との間のギャップ等によって適宜設定される。

タイマー５は、高電圧電源部４より印加電極部３に電圧を印加する時間を計測する。すなわち、タイマー５によって、ワーク１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６は、保持部２の排気口に接続される負圧発生器である。イジェクタ６は、空気供給部７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６により負圧が生成されることで、保持部２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６は、排気部として機能する。なお、イジェクタ６の代わりに例えば真空ポンプを採用してもよい。

流量計８は、保持部２の排気口とイジェクタ６との間の流路中に配置される。流量計８は、上記流路を流れるガス流の流量を計測する。

図２は、印加電極部３および保持部２に関する構成をより具体的に示した縦断面図である。なお、図２において、Ｘ１を上側、Ｘ２を下側として示す。

保持部２は、接地電極部２１と、ハウジング２２と、を有する。接地電極部２１は、例えば直方体状であり、グランド電位が印加される。ハウジング２２は、上方に開口した例えば直方体状の箱部材であり、接地電極部２１を下方から支持する。接地電極部２１とハウジング２２によって囲まれて内部空間２Ａが形成される。すなわち、保持部２は、内部空間２Ａを有する。ハウジング２２の側面には、排気口２２１が設けられる。排気口２２１は、イジェクタ６（図１）に接続される。

接地電極部２１は、設置面２１Ａを上面として有する。設置面２１Ａにワーク１が接触して設置される。接地電極部２１は、内部空間２Ａ側に下面２１Ｂを有する。接地電極部２１は、複数の吸着孔２１１を有する。吸着孔２１１は、設置面２１Ａから下面２１Ｂまで上下方向に貫通する貫通孔である。なお、吸着孔２１１は、単数であってもよい。ワーク１を設置面２１Ａに設置した状態で、ワーク１により吸着孔２１１の設置面２１Ａ側端部は閉塞される。

また、接地電極部２１は、設置面２１Ａから下面２１Ｂまで上下方向に貫通する貫通孔である連通孔２１２を有する。ワーク１は、連通孔２１２上には設置されない。すなわち、連通孔２１２は、設置面２１Ａ上方の空間と内部空間２Ａとを接続する。

印加電極部３は、接地電極部２１の上方に配置される。図２には、誘電体９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１００は、誘電体９を有する。誘電体９は、印加電極部３の下面を被覆する。誘電体９の材料としては、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。

ワーク１は、誘電体９と接地電極部２１とによって上下方向に挟まれる。誘電体９の下面とワーク１の上面との間には、隙間Ｓ１が設けられる。また、仕切り１０は、連通孔２１２を挟んでワーク１と対向する箇所に配置され、接地電極部２１と誘電体９とを接続する。

イジェクタ６によって内部空間２Ａにおけるガスが排気口２２１を介して外部へ排気されると、内部空間２Ａは負圧となる。これにより、吸着孔２１１を介してワーク１は設置面２１Ａに吸着される。このとき、処理ガスが隙間Ｓ１へ流れ込むガス流が形成される。なお、図２には、処理ガスの流れをガス流Ｆ１として示す。処理ガスの種類は、空気または窒素など特に限定はされない。

グランド電位が印加された接地電極部２１と導通することでワーク１は接地され、印加電極部３に高周波の高電圧が印加されるので、隙間Ｓ１において誘電体バリア放電が発生する。これにより、隙間Ｓ１においてプラズマＰ１が生成され、生成されたプラズマＰ１の活性種によってワーク１の上面が処理される。誘電体バリア放電により大気圧下で隙間Ｓ１において安定した放電を形成できる。

隙間Ｓ１は、連通孔２１２を介して内部空間２Ａと連通するので、内部空間２Ａが負圧となることで、プラズマ化によって生成された所定のガス（例えば窒素酸化物、オゾン等）は連通孔２１２および内部空間２Ａを介して外部へ排気される。

本実施形態では、吸着孔２１１によってワーク１を設置面２１Ａに吸着させることで、ワーク１を設置面２１Ａに密着させる。これにより、ワーク１と接地電極部２１との導通が十分にとれた状態となり、ワーク１と接地電極部２１に電位差が生じることが抑制される。従って、ワーク１と接地電極部２１との間で異常放電が発生することを抑制できる。これにより、ワーク１の下面に不要な処理が行われることを抑制できる。

換言すれば、本実施形態のプラズマ処理装置１００は、接地される接地電極部２１を有してワーク１を保持する保持部２と、所定の電圧が印加される印加電極部３と、保持部２の内部空間２Ａにおけるガスを排気する排気部（イジェクタ６）と、を備え、接地電極部２１は、ワーク１が接触して設置される設置面２１Ａと、設置面２１Ａから内部空間２Ａへ貫通する吸着孔２１１と、を有する。

排気部６により内部空間２Ａにおけるガスが排気されることで、内部空間２Ａが負圧となり、吸着孔２１１を介してワーク１が接地電極部２１の設置面２１Ａに吸着され、ワーク１が接地される。これにより、ワーク１と印加電極部３との間にプラズマが生成され、生成されたプラズマの活性種によりワーク１表面を処理することができる。ワーク１を設置面２１Ａに密着させて固定できるので、接地電極部２１とワーク１との間に電位差が発生して異常放電が発生することを抑制できる。

また、接地電極部２１は、ワーク１と印加電極部３との間の隙間Ｓ１と、内部空間２Ａとを連通する連通孔２１２を有する。

これにより、共通の排気部６により、ワーク１の接地電極部２１への吸着と、プラズマ化により発生するガスの連通孔２１２を介した排気が可能となる。

なお、連通孔２１２を設けず、プラズマ化による所定のガスを排気する経路をイジェクタ６による排気経路とは別途設けてもよい。

また、図１に示すように、ワーク１の下面は平坦であり、ワーク１の下面によって吸着孔２１１の設置面２１Ａ側端部は閉塞される。なお、これに限らず、例えば、ワーク１の下面に上方へ凹む凹部（半球状など）を設け、当該凹部によって吸着孔２１１の設置面２１Ａ側端部を閉塞してもよい。

すなわち、吸着孔２１１の設置面２１Ａ側端部は、ワーク１によって閉塞される。これにより、ワーク１の接地電極部２１への吸着力をより大きくすることができる。

なお、例えば、ワーク１の下面に脚部を設け、当該脚部を設置面２１Ａ上に配置してもよい。この場合、ワーク１の下面が設置面２１Ａより若干浮いた状態となり、ワーク１によって吸着孔２１１の設置面２１Ａ側端部は閉塞されないが、ワーク１を設置面２１Ａへ吸着する効果を得ることはできる。

また、吸着孔２１１の軸方向（上下方向）に視た断面積は、連通孔２１２の軸方向に視た断面積よりも小さいことが望ましい。これにより、吸着孔２１１を介した差圧を大きくすることで、ワーク１を接地電極部２１へより密着させることができる。

＜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２００の一部構成を示す縦断面図である。なお、本実施形態においては、中心軸Ｃ１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Ｃ１周りの方向を「周方向」、中心軸Ｃ１の径方向を「径方向」と称する。

プラズマ処理装置２００は、保持部１２と、印加電極部１３と、高電圧電源部１４と、誘電体１５と、を有する。なお、プラズマ処理装置２００は、その他にも、先述した図１と同様なイジェクタ、空気供給部、および流量計（いずれも不図示）を有する。

保持部１２は、接地電極部（ワークホルダ）１２１と、ハウジング１２２と、を有する。接地電極部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Ｃ１を中心として軸方向に貫通して形成される。接地電極部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、接地電極部１２１を下側から支持する。接地電極部１２１とハウジング２２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Ｃ１を中心として軸方向に延びる金属部材である。誘電体１５は、中心軸Ｃ１を中心として軸方向に延びる。誘電体１５は、軸方向に延びる中空部１５Ａを内部に有する。すなわち、誘電体１５は、軸方向に延びる円筒形状を有する。中空部１５Ａは、誘電体１５を下端から上端まで貫通する。

印加電極部１３は、中空部１５Ａ内に配置される。これにより、印加電極部１３の径方向外側に誘電体１５が配置される。誘電体１５の材料は、先述した第１実施形態と同様である。

また、図３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４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凸部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。凸部１１２は、円環面１１１Ａの径方向内側から下方へ突出する。接地電極部１２１は、上面として設置面１２１１を有する。円環面１１１Ａが設置面１２１１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、凸部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、凸部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１１の移動を阻止する。

印加電極部１３と誘電体１５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１５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１５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。

また、接地電極部１２１は、軸方向に延びる貫通孔である吸着孔１２１Ｂを複数有する。接地電極部１２１は、設置面１２１１と軸方向に対向する下面１２１２を有する。下面１２１２は、内部空間１２Ａに面する。吸着孔１２１Ｂは、設置面１２１１から下面１２１２まで貫通する。なお、吸着孔１２１Ｂは、単数であってもよい。

ワーク１１が設置面１２１１に設置された状態で、円環面１１１Ａは、吸着孔１２１Ｂの設置面１２１１側端部を閉塞する。

排気口１２２Ａに接続されたイジェクタ（不図示）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１２２Ａ内部は負圧となる。貫通孔１１Ｃより上側は、大気圧下での外気側となる。外気側と負圧との差圧によって吸着孔１２１Ｂを介してワーク１１は設置面１２１１に吸着される。これにより、ワーク１１は、グランド電位を印加される接地電極部１２１と導通し、接地される。

このとき、内部空間１２Ａが負圧であることにより、外気側から隙間Ｓ２を通じて内部空間１２Ａへ流れるガス流が発生する。このガス流により、外気側から貫通孔１１Ｃへ処理ガスが導かれる。本実施形態において、処理ガスは外気となるが、必要であれば図示しないガス供給手段により図３上方から所望のガスを噴射しても良い。例えば金属製ワークに付着した切削油などの残渣を除去する場合には窒素に対して酸素を微量に添加したガスであることが望ましいが、本発明ではガス種を限定しない。

ワーク１１は接地され、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における負圧による外気との差圧によって、ワーク１１は接地電極部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１５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は接地電極部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１５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１５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を接地電極部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は接地電極部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。接地電極部１２１と誘電体１５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１５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１５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、接地電極部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とイジェクタとの間の流路上に流量計を配置するので、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の接地電極部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、吸着孔１２１Ｂによる吸着により、ワーク１１が設置面１２１１に密着する。これにより、ワーク１１と接地電極部１２１との導通が十分にとれた状態となり、ワーク１１と接地電極部１２１に電位差が生じることが抑制される。従って、ワーク１１と接地電極部１２１との間で異常放電が発生することを抑制できる。これにより、ワーク１１の円環面１１１Ａに不要な処理が行われることを抑制できる。

換言すれば、本実施形態のプラズマ処理装置２００は、接地される接地電極部１２１を有してワーク１１を保持する保持部１２と、所定の電圧が印加される印加電極部１３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と、を備え、接地電極部１２１は、ワーク１１が接触して設置される設置面１２１１と、設置面１２１１から内部空間１２Ａへ貫通する吸着孔１２１Ｂと、を有する。

これにより、排気部により内部空間１２Ａにおけるガスが排気されることで、内部空間１２Ａが負圧となり、吸着孔１２１Ｂを介してワーク１１が接地電極部１２１の設置面１２１１に吸着され、ワーク１１が接地される。これにより、ワーク１１と印加電極部１３との間にプラズマＰ２が生成され、生成されたプラズマＰ２の活性種によりワーク１１表面を処理することができる。ワーク１１を設置面１２１１に密着させて固定できるので、接地電極部１２１とワーク１１との間に電位差が発生して異常放電が発生することを抑制できる。

また、接地電極部１２１は、ワーク１１と印加電極部１３との間の隙間Ｓ２と、内部空間１２Ａとを連通する連通孔（開口部１２１Ａ）を有する。

これにより、共通の排気部により、ワーク１１の接地電極部１２１への吸着と、プラズマ化により発生するガスの排気が可能となる。

また、印加電極部１３は、少なくともワーク１１の有する貫通孔１１Ｃの内部において、貫通孔１１Ｃの少なくとも一部に対して径方向に対向する。

これにより、排気部により排気することで、処理ガスを貫通孔１１Ｃと印加電極部１３との間の隙間Ｓ２に導入し、隙間Ｓ２においてプラズマＰ２を発生させ、発生したプラズマＰ２と接触する貫通孔１１Ｃの内壁面を処理することができる。このようなダイレクトなプラズマ処理により、貫通孔１１Ｃのプラズマ処理を高速化できる。

また、吸着孔１２１Ｂの軸方向に視た断面積は、連通孔（開口部１２１Ａ）の軸方向に視た断面積よりも小さいことが望ましいことは、上記第１実施形態と同様である。

また、吸着孔１２１Ｂの設置面１２１１側端部は、ワーク１１によって閉塞されることが望ましいことも、上記第１実施形態と同様である。

ここで、吸着孔１２１Ｂの配置に関する形態について説明する。図５Ａは、保持部１２および印加電極部１３を上方から視た平面図であり、吸着孔１２１Ｂの配置の一例を示す。図５Ａにおいて、外縁１１Ｓは、ワーク１１の設置領域の外縁を示し、外縁１２１Ｓは、接地電極部１２１の外縁を示す。

図５Ａに示すように、吸着孔１２１Ｂは、軸方向に視て同一円Ｃｒ１上において周方向に等間隔に４つ配置される。すなわち、吸着孔１２１Ｂは、周方向９０°ごとに配置される。

また、図５Ｂは、図５Ａの変形例であり、吸着孔１２１Ｂの配置の別例を示す。図５Ｂでは、吸着孔１２１Ｂは、軸方向に視て同一円Ｃｒ１上において周方向に等間隔に３つ配置される。すなわち、吸着孔１２１Ｂは、周方向１２０°ごとに配置される。

図５Ａでは、開口部１２１Ａと外縁１１Ｓとの間の円環状領域Ｒ１を中央線によって２分割した場合、分割後の各領域には、それぞれ２つの吸着孔１２１Ｂが配置される。円環状領域Ｒ１は、設置面１２１１におけるワーク１１と接触する領域である。同様に、図５Ｂでは、円環状領域Ｒ１を中央線によって２分割した場合、分割後の各領域には、それぞれ１つの吸着孔１２１Ｂ、２つの吸着孔１２１Ｂが配置される。

すなわち、設置面１２１１におけるワーク１１と接触する領域Ｒ１を中央線によって２分割した各領域には、それぞれ少なくとも１つの吸着孔１２１Ｂが設けられる。

これにより、ワーク１１の接地電極部１２１に対する片持ち状態を抑制することができる。

また、吸着孔１２１Ｂは、同一円Ｃｒ１上において周方向に等間隔に複数配置される。

これにより、ワーク１１をより均一に接地電極部１２１へ吸着させることができる。

＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態に係るプラズマ処理装置３００の一部構成を示す縦断面図である。プラズマ処理装置３００は、先述の第２実施形態との相違点として、弾性部材１６を有する。弾性部材１６は、樹脂などにより形成される円筒状部材である。弾性部材１６は、開口部１２１Ａの内壁面に固定される。弾性部材１６の上端面は、自然状態において設置面１２１１よりも上方に位置する。

図６の状態においてワーク１１を上方からプラズマ処理装置３００にセットすると、図７に示す状態となる。ワーク１１をセットするとき、まず、ワーク１１の凸部１１２を弾性部材１６により囲まれた空間の上端部に嵌合させる。このとき、凸部１１２のエッジは他の物体に接触し易いが、突出した弾性部材１６と接触し易くなるので、凸部１１２を保護することができる。

ワーク１１を弾性部材１６に嵌合させると、ワーク１１の円環面１１１Ａは、弾性部材１６の突出した上端面に載置される。すると、ワーク１１の重量により、ワーク１１は弾性部材１６が縮むことによる弾性力に抗して下方へ移動する。そして、ワーク１１の重量と弾性力とが釣り合った位置でワーク１１は停止する。このとき、ワーク１１の円環面１１１Ａは、設置面１２１１よりも若干上方に位置する。

そして、排気部（イジェクタ）によって内部空間１２Ａにおけるガスを排気すると、吸着孔１２１Ｂによりワーク１１がさらに下方へ移動して設置面１２１１に吸着される。このように、弾性部材１６を設けることにより、ワーク１１をセットするときにワーク１１の設置面１２１１との衝突による衝撃を抑制することができる。なお、ワーク１１を弾性部材１６に嵌合させたときに、ワーク１１の重量によりワーク１１が設置面１２１１と接触するまで下方へ移動してもよい。

すなわち、接地電極部１２１には、ワーク１１を載置可能な弾性部材１６が設けられ、弾性部材１６は、自然状態にて設置面１２１１よりも突出する。

これにより、ワーク１１を弾性部材１６の突出する箇所に載置することで、ワーク１１には弾性部材１６による弾性力が加えられる。これにより、ワーク１１と設置面１２１１との衝突による衝撃を抑制することができる。

また、接地電極部１２１は、ワーク１１の凸部１１２を挿入可能な孔部（開口部１２１Ａ）を有し、弾性部材１６は、孔部１２１Ａの内壁に配置される。

これにより、ワーク１１を接地電極部１２１に設置するときに、ワーク１１において他の物体と接触し易い凸部１１２のエッジは、弾性部材１６に接触し易くなるので、凸部１１２を保護することが可能となる。

＜第３実施形態の変形例＞
図８は、第３実施形態の変形例に係るプラズマ処理装置３０１の一部構成を示す縦断面図である。プラズマ処理装置３０１は、複数の弾性部材１６１を有する。弾性部材１６１は、円環状である。吸着孔１２１Ｂの設置面１２１１側端部には、径方向へ拡がった凹部１２１Ｂ１が形成される。弾性部材１６１は、凹部１２１Ｂ１内に収容される。弾性部材１６１の上端面は、自然状態において、設置面１２１１より上方に位置する。

図８の状態においてワーク１１を上方からプラズマ処理装置３０１にセットすると、図９に示す状態となる。ワーク１１の凸部１１２を開口部１２１Ａに嵌合させてワーク１１の円環面１１１Ａを弾性部材１６１の突出した上端面に載置する。すると、ワーク１１の重量により、ワーク１１は弾性部材１６１が縮むことによる弾性力に抗して下方へ移動する。そして、ワーク１１の重量と弾性力とが釣り合った位置でワーク１１は停止する。このとき、ワーク１１の円環面１１１Ａは、設置面１２１１よりも若干上方に位置する。

そして、排気部（イジェクタ）によって内部空間１２Ａにおけるガスを排気すると、吸着孔１２１Ｂによりワーク１１がさらに下方へ移動して設置面１２１１に吸着される。このように、弾性部材１６１を設けることにより、ワーク１１をセットするときにワーク１１の設置面１２１１との衝突による衝撃を抑制することができる。なお、ワーク１１を弾性部材１６１に載置させたときに、ワーク１１の重量によりワーク１１が設置面１２１１と接触するまで下方へ移動してもよい。

＜第４実施形態＞
図１０は、本発明の第４実施形態に係るプラズマ処理装置４００の一部構成を示す縦断面図である。本実施形態では、ワーク１１は第２実施形態（図３）と上下方向を逆として保持部１２に保持される。

保持部１２は、接地電極部１２３と、ハウジング１２２と、を有する。接地電極部１２３は、軸方向に貫通する開口部１２３Ａを有する。接地電極部１２３は、上方に軸方向視で円環状の載置面１２３１を有するとともに、載置面１２３１の径方向内側縁から上側へ突出する円環突部１２３２を有する。円環突部１２３２の外周面は、軸方向に延びる接触外壁面１２３２Ａとなる。

ワーク１１は、第２実施形態と上下方向が逆とされるので、貫通孔１１Ｃより下側に凹部１１Ｂが位置し、凹部１１Ｂより下側に凹部１１Ａが位置する。凹部１１Ｂの外周面は、ワーク１１の接触内周面１１Ｂ１となる。ワーク１１は、接触外壁面１２３２Ａが接触内周面１１Ｂ１と接触可能に配置され、設置面１２３１上に載置される。これにより、ワーク１１は、軸方向に垂直な平面上における移動を阻止される。

また、接地電極部１２３は、軸方向に延びる吸着孔１２３Ｂを複数有する。接地電極部１２３は、設置面１２３１と軸方向に対向する下面１２３２を有する。下面１２３２は、内部空間１２Ａに面する。吸着孔１２３Ｂは、設置面１２３１から下面１２３２まで軸方向に貫通する。ワーク１１は、凹部１１Ａと凹部１１Ｂとが接続される位置に段差面１１Ｄを有する。吸着孔１２３Ｂの設置面１２３１側端部は、段差面１１Ｄにより閉塞される。

ワーク１１が接地電極部１２３に保持された状態で、印加電極部１３および誘電体１５は、貫通孔１１Ｃの下側から貫通孔１１Ｃの上側まで貫通する。貫通孔１１Ｃの上方が外気側となる。ハウジング１２２の排気口１２２Ａから内部空間１２Ａ内部のガスを排気することで、内部空間１２Ａ内が負圧となる。これにより、外気側から貫通孔１１Ｃ、開口部１２３Ａを介して内部空間１２Ａへ流れるガス流が生じる。

ワーク１１は、接地電極部１２３を介してグランド電位を印加される。印加電極部１３に高周波の高電圧を印加することで、誘電体１５と貫通孔１１Ｃの内壁面との間の隙間Ｓ３において放電が生じる。これにより、隙間Ｓ３においてプラズマＰ３が生成される。生成されたプラズマＰ３により、上記内壁面をダイレクトに処理することができる。外気と負圧との差圧によって、ワーク１１は、接地電極部１２３に押し付けられて固定される。

また、内部空間１２Ａを負圧とすることで、吸着孔１２３Ｂを介してワーク１１は、設置面１２３１に吸着および密着される。これにより、ワーク１１と接地電極部１２３に電位差が生じて異常放電が発生することが抑制される。

＜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。

例えば、上記実施形態では誘電体を用いていたが、印加電極部に印加する電圧の波形制御によりアーク放電を抑制できる場合など、誘電体を用いない構成も可能である。

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・・・ワーク、２・・・保持部、２Ａ・・・内部空間、２１・・・接地電極部、２１Ａ・・・設置面、２１１・・・吸着孔、２２・・・ハウジング、２２１・・・排気口、３・・・印加電極部、４・・・高電圧電源部、５・・・タイマー、６・・・イジェクタ、７・・・空気供給部、８・・・流量計、９・・・誘電体、１０・・・仕切り、１１・・・ワーク、１２・・・保持部、１２Ａ・・・内部空間、１２１・・・接地電極部、１２１Ａ・・・開口部、１２１Ｂ・・・吸着孔、１２１１・・・設置面、１２２・・・ハウジング、１２２Ａ・・・排気口、１２３・・・接地電極部、１２３Ａ・・・開口部、１２３Ｂ・・・吸着孔、１２３１・・・設置面、１３・・・印加電極部、１４・・・高電圧電源部、１５・・・誘電体、１６、１６１・・・弾性部材、Ｃ１・・・中心軸、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・隙間、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・プラズマ、１００、２００、３００、３０１、４００・・・プラズマ処理装置

Claims (9)

1. 接地される接地電極部を有してワークを保持する保持部と、
   所定の電圧が印加される印加電極部と、
   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、
   を備え、
   前記接地電極部は、
   前記ワークが接触して設置される設置面と、
   前記設置面から前記内部空間へ貫通する吸着孔と、を有する、
   プラズマ処理装置。
2. 前記接地電極部は、前記ワークと前記印加電極部との間の隙間と、前記内部空間とを連通する連通孔を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記印加電極部は、少なくとも前記ワークの有する貫通孔の内部において、前記貫通孔の少なくとも一部に対して径方向に対向する、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記吸着孔の軸方向に視た断面積は、前記連通孔の軸方向に視た断面積よりも小さい、請求項２または請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記吸着孔の前記設置面側端部は、前記ワークによって閉塞される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記設置面における前記接地電極部と接触する領域 を中央線によって２分割した各領域には、それぞれ少なくとも１つの前記吸着孔が設けられる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記吸着孔は、同一円上において周方向に等間隔に複数配置される、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記接地電極部には、前記ワークを載置可能な弾性部材が設けられ、
   前記弾性部材は、自然状態にて前記設置面よりも突出する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記接地電極部は、前記ワークの凸部を挿入可能な孔部を有し、
   前記弾性部材は、前記孔部の内壁に配置される、請求項８に記載のプラズマ処理装置。

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