JP7127334B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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。

このような大気圧プラズマ処理を行うプラズマ処理装置の一例は特許文献１に開示される。特許文献１のプラズマ処理装置は、棒状のＨＯＴ電極を有する。ＨＯＴ電極には、電源が接続される。ＨＯＴ電極の外面は、誘電体で覆われる。

ＨＯＴ電極は、管状の被処理物の内部に配置される。これにより、被処理物の内面は、ＨＯＴ電極の外面と対向する。ＨＯＴ電極と被処理物との間の放電空間に処理ガスが供給されている状態で、電源によりＨＯＴ電極に電圧が印加される。これにより、放電空間で放電が発生し、被処理物の内面をプラズマ処理する。

特開２００７－１１５６１６号公報

しかしながら、上記特許文献１では、被処理物の内面の径が小さいと、ＨＯＴ電極を被処理物の内部に挿入できず、被処理物の内面をプラズマ処理することができない。

上記状況に鑑み、本発明は、ワークにおける処理対象である貫通孔の径が小さくてもプラズマ処理を行う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、ワークの軸方向に延びる貫通孔をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、電極部と、ガス流生成部と、を備え、前記電極部は、前記ワークの前記貫通孔端面の周囲に位置する周囲領域と軸方向に対向し、前記ガス流生成部は、前記周囲領域と前記電極部との間の隙間から前記貫通孔へ向けて流れるガス流を生成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、ワークにおける処理対象である貫通孔の径が小さくてもプラズマ処理を行うことが可能となる。

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実施形態に係る保持部、電極部および絶縁部に関する構成を示す縦断面図である。 図３は、第１実施形態に係るワークを上方から視た平面図である。 図４は、第２実施形態に係る電極部および絶縁部に関する構成を示す縦断面図である。 図５は、第２実施形態に係るワークを上方から視た平面図である。 図６は、第３実施形態に係る電極部および絶縁部に関する構成を示す縦断面図である。 図７は、第４実施形態に係る電極部および絶縁部に関する構成を示す縦断面図である。 図８は、第５実施形態に係る保持部、電極部および絶縁部に関する構成を示す縦断面図である。 図９は、第６実施形態に係る保持部、電極部および絶縁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Ｃ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＞
まず、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置の全体構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０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１０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１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１に設けられた貫通孔（図１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１０は、保持部２と、電極部３と、絶縁部４と、高圧電源部５と、タイマー６と、イジェクタ７と、空気供給部８と、流量計９と、を備える。

保持部２は、ワーク１を保持する。ワーク１が保持部２に保持された状態で、電極部３はワーク１と軸方向に対向する。絶縁部４は、電極部３の下側に配置される。絶縁部４は、ワーク１と隙間を介して軸方向に対向する。

高電圧電源部５は、高周波である高電圧を電極部３に印加する。すなわち、電極部３には、交流電圧が印加される。一方、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。絶縁部４とワーク１との間の隙間には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。

高電圧電源部５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５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５が印加する電圧は、例えば５ｋＶｐｐ～２０ｋＶｐｐであり、絶縁部４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６は、高電圧電源部５により電極部３に電圧を印加する時間を計測する。すなわち、タイマー６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７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７は、空気供給部８から供給される空気の高速な気流を生成することで、ベンチュリー効果により、当該気流と直交する方向に負圧を生成する。イジェクタ７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７は、排気部として機能する。なお、イジェクタ７の代わりに例えば真空ポンプまたはダイアフラムポンプ等を採用してもよい。保持部２の内部空間におけるガスが排気されることで、発生したプラズマはワーク１の貫通孔内部に引き込まれ、貫通孔の内壁面をプラズマ処理することができる。

流量計９は、保持部２の排気口とイジェクタ７との間の流路中に配置される。流量計９は、上記流路を流れるガス流の流量を計測する。

次に、上記で説明したプラズマ処理装置１０における保持部２、電極部３および絶縁部４のより具体的な構成について述べる。図２は、第１実施形態に係る保持部２、電極部３および絶縁部４に関する構成を示す縦断面図である。

保持部２は、中心軸Ｃを中心とした円柱状の外形を有し、凹部２Ａ、開口部２Ｂ、および内部空間２Ｃを有する。凹部２Ａは、保持部２の上端面から下側へ凹み、中心軸Ｃを中心とした円柱状である。開口部２Ｂは、凹部２Ａの下側に連接され、中心軸Ｃを中心とした円柱状である。開口部２Ｂの径は、凹部２Ａの径よりも小さい。凹部２Ａと開口部２Ｂとが連接される位置に円環状の段差２Ｅが設けられる。

内部空間２Ｃは、開口部２Ｂの下側に連接され、中心軸Ｃを中心とした円柱状である。内部空間２Ｃの径は、開口部２Ｂの径よりも大きい。また、保持部２は、側面に開口した排気口２Ｄを有する。排気口２Ｄは、内部空間２Ｃと連通する。

保持部２は、金属製であり、グランド電位を印加される。ワーク１は、金属製であり、円柱状を有する。ワーク１の下部が凹部２Ａに収容され、ワーク１の下端面が段差２Ｅと接触される。これにより、ワーク１は保持部２に載置されて保持される。ワーク１と保持部２とが接触することで、ワーク１と保持部２が導通され、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。

ワーク１が保持部２に保持された状態で、ワーク１は、中心軸Ｃを中心として軸方向に延びる円柱状の貫通孔１Ａを有する。貫通孔１Ａは、ワーク１の上端から下端にかけて貫通する。貫通孔１Ａは、上端に貫通孔端面１Ａａを有し、下端に貫通孔下端面１Ａｂを有する。貫通孔下端面１Ａｂは、開口部２Ｂを介して内部空間２Ｃと連通する。

電極部３は、中心軸Ｃを中心として軸方向に延びる円柱状を有する。電極部３は、ワーク１の上側に配置される。ここで、図３は、ワーク１を上方から視た平面図である。ワーク１の上端面１Ｂは、貫通孔端面１Ａａを含む。

貫通孔端面１Ａａの周囲には周囲領域Ｒ１が配置される。周囲領域Ｒ１の内縁Ｒ１ａは、貫通孔端面１Ａａの縁と一致する。周囲領域Ｒ１の外縁Ｒ１ｂは、電極部３の下端面３Ａを軸方向に上端面１Ｂへ投影した位置に配置される。すなわち、周囲領域Ｒ１は、内縁Ｒ１ａと外縁Ｒ１ｂとに径方向に挟まれる円環状領域となる。

下端面３Ａは、周囲領域Ｒ１と軸方向に対向する。すなわち、電極部３は、周囲領域Ｒ１と軸方向に対向する。

絶縁部４は、電極部３の下側に配置され、下端面３Ａを下方から覆う。絶縁部４は、円盤状の層である。絶縁部４の径は、電極部３の径と同じである。これにより、絶縁部４は、周囲領域Ｒ１と軸方向に対向する。絶縁部４は、周囲領域Ｒ１から隙間Ｓ１を介して離れて配置される。隙間Ｓ１は、周囲領域Ｒ１の円環状領域で軸方向に厚みを有した円筒状となる。

絶縁部４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。

電極部３には、高電圧電源部５により高周波の高電圧が印加される。一方、ワーク１には、先述したように保持部２を介してグランド電位が印加される。貫通孔端面１Ａａの外部は、外気側となる。ワーク１と絶縁部４との間で誘電体バリア放電が行われ、隙間Ｓ１に供給される処理ガスである外気がプラズマ化される。

なお、必要であれば、図示しないガス供給手段により隙間Ｓ１に外部から所望のガスを供給してもよい。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。

排気口２Ｄに接続されたイジェクタ７（図１）により内部空間２Ｃにおけるガスが排気口２Ｄから外部へ排気されると、内部空間２Ｃ内部は負圧となる。これにより、隙間Ｓ１におけるガスは、貫通孔端面１Ａａから貫通孔１Ａ内部へ引き込まれ、開口部２Ｂおよび内部空間２Ｃを介して排気口２Ｄから外部へ排気される。すなわち、イジェクタ７は、周囲領域Ｒ１と電極部３と間の隙間Ｓ１から貫通孔１Ａへ向けて流れるガス流を生成するガス流生成部として機能する。

従って、隙間Ｓ１で発生したプラズマの活性種を貫通孔１Ａ内へ導き、貫通孔１Ａの内壁面をプラズマ処理することができる。貫通孔１Ａの内壁面の近傍に位置する隙間Ｓ１においてプラズマを生成するので、活性種の失活を抑制し、内壁面の処理速度を向上させることができる。特に、貫通孔１Ａの径が小さくても、貫通孔１Ａ内へプラズマを引き込むことで貫通孔１Ａの内壁面を処理することが可能となる。

例えば、ワーク１に対して貫通孔１Ａを形成した場合に、貫通孔１Ａ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１Ａの濡れ性を向上させ、貫通孔１Ａ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のような残留する切削油の除去用途に限らず、例えば、適切な材料ガスを導入して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、隙間Ｓ１から排気口２Ｄまでを流れるガス流を発生させることにより、隙間Ｓ１で処理ガスをプラズマ化することで発生するガス（例えば窒素酸化物、オゾン等）の外気側への漏洩を抑制することができる。なお、排気口２Ｄからイジェクタ７までの経路中に、例えばオゾンを除去するオゾンフィルターを配置することも可能である。

また、内部空間２Ｃが負圧となるので、外気との差圧が生じ、ワーク１が保持部２に吸着される。従って、貫通孔１Ａ内を流れるガス流によるワーク１のばたつきを抑制することができる。

また、排気口２Ｄとイジェクタ７との間の流路上に流量計９を配置するので、排気口２Ｄ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１の保持部２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。

以上、第１実施形態について述べたが、例えば下記のような種々の変形を行うことが可能である。例えば、上述した電極部３は周方向の全周にわたって配置されるが、全周の一部のみにわたって配置されてもよい。すなわち、電極部３は、上面視で扇型であってもよい。この場合、貫通孔１Ａａの周囲に位置する周囲領域は、円環状の一部となる。

また、高電圧電源部５により電極部３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であれば、絶縁部４を用いない構成も可能である。すなわち、絶縁部４は必須ではない。

このように、本実施形態のプラズマ処理装置１０は、ワーク１の軸方向に延びる貫通孔１Ａをプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、電極部３と、ガス流生成部（イジェクタ）７と、を備える。電極部３は、ワーク１の貫通孔端面１Ａａの周囲に位置する周囲領域Ｒ１と軸方向に対向し、ガス流生成部７は、周囲領域Ｒ１と電極部３との間の隙間Ｓ１から貫通孔１Ａへ向けて流れるガス流を生成する。

これにより、ワーク１と電極部３との間に電圧を発生させることで、ワーク１における周囲領域Ｒ１と電極部３との間の隙間Ｓ１にプラズマを発生させることができる。ガス流生成部７により、プラズマの活性種をワーク１の貫通孔１Ａ内へ送り込み、貫通孔１Ａの内壁面を処理することができる。貫通孔１Ａの内壁面の近傍に位置する隙間Ｓ１においてプラズマを生成するので、活性種の失活を抑制し、処理速度を向上させることができる。さらに、貫通孔１Ａの径が小さくても、内壁面の処理を行える。

また、プラズマ処理装置１０は、ワーク１を保持する保持部２をさらに備え、ワーク１に対して電極部３の位置する側を軸方向一方側とし、その反対側を軸方向他方側とすると、保持部２の内部空間２Ｃは、貫通孔１Ａの軸方向他方側端面（貫通孔下端面）１Ａｂと連通し、ガス流生成部７は、内部空間２Ｃにおけるガスを排気する排気部を有する。

これにより、保持部２の内部空間２Ｃにおけるガスが排気されることで、内部空間２Ｃでは負圧となり、隙間Ｓ１から貫通孔１Ａを通して内部空間２Ｃへ流れるガス流が生成される。従って、隙間Ｓ１で生成されたプラズマを貫通孔１Ａ内へ引き込むことができる。さらに、差圧が生じることによって、ワーク１を保持部２に吸着させ、貫通孔１Ａを流れるガスによるワーク１のばたつきを抑制することができる。

また、保持部２は、接地される金属部を有し、ワーク１は、前記金属部に接触可能である。

これにより、金属製のワーク１を保持部２に設置することで、金属部を介してワーク１にグランド電位を印加することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について述べる。図４は、本実施形態に係る電極部３１および絶縁部４１に関する構成を示す縦断面図である。なお、本実施形態において、図４に示すワーク１は、第１実施形態と同様に図示しない保持部２により保持される。本実施形態において、図示しないイジェクタ７により排気を行う構成も第１実施形態と同様である。

電極部３１は、中心軸Ｃを中心として軸方向に延びる円柱状であり、下端面３１Ａを有する。本実施形態では、下端面３１Ａは、上側へ凹んだ凹部３１Ａａを中心部に有する。これに対応して、絶縁部４１は、凹部３１Ａａに沿って上側へ突出して形成される凸部４１Ａを中心部に有する。下端面３１Ａは、凹部３１Ａａの周囲に円環状の円環面３１Ａｂを有する。

ここで、図５は、ワーク１を上方から視た平面図である。ワーク１の上端面１Ｂには、貫通孔端面１Ａａが含まれる。周囲領域Ｒ１は、貫通孔端面１Ａａの周囲に位置する。周囲領域Ｒ１の内縁Ｒ１ａは、貫通孔端面１Ａａの縁と一致する。周囲領域Ｒ１の外縁Ｒ１ｂは、電極部３１の下端面３１Ａの外縁を軸方向に上端面１Ｂへ投影した位置に配置される。

凹部３１Ａａの外縁を軸方向に上端面１Ｂへ投影した位置に境界Ｂ１が配置される。境界Ｂ１は、内縁Ｒ１ａと外縁Ｒ１ｂとの間に配置される。第１領域Ｒ１１は、境界Ｂ１と外縁Ｒ１ｂとに径方向に挟まれて形成され、円環状である。第２領域Ｒ１２は、貫通孔端面１Ａａと、内縁Ｒ１ａと境界Ｂ１とに径方向に挟まれて形成される円環状領域とからなる領域であり、円状の領域である。

上端面１Ｂと凹部３１Ａａとの間の軸方向距離Ｌ２は、上端面１Ｂと円環面３１Ａｂとの間の軸方向距離Ｌ１よりも長い。すなわち、第２領域Ｒ１２と下端面３１Ａとの間の軸方向距離Ｌ２は、第１領域Ｒ１１と下端面３１Ａとの間の軸方向距離Ｌ１よりも長い。従って、貫通孔端面１Ａａの縁と軸方向に対向する電極部３の箇所を上側へ離す。これにより、貫通孔端面１Ａａの縁において電界集中が生じてアーク放電等が発生することを抑制し、ワーク１を保護することができる。

換言すると、本実施形態では、周囲領域Ｒ１の外縁Ｒ１ｂは、電極部３１のワーク１側端面（下端面）３１Ａの外縁を軸方向に投影した位置に配置され、貫通孔端面１Ａａの縁と周囲領域Ｒ１の外縁Ｒ１ｂとの間に境界Ｂ１が位置し、境界Ｂ１と周囲領域Ｒ１の外縁Ｒ１ｂとの間の領域を第１領域Ｒ１１とし、貫通孔端面１Ａａと、貫通孔端面１Ａａの縁と境界Ｂ１との間の領域と、を含む領域を第２領域Ｒ１２とすると、第２領域Ｒ１２と電極部３１のワーク１側端面３１Ａとの間の軸方向距離Ｌ２は、第１領域Ｒ１１と電極部３１のワーク１側端面３１Ａとの間の軸方向距離Ｌ１よりも長い。

これにより、貫通孔１Ａの縁にて電界集中してアーク放電等が発生することを抑制することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について述べる。図６は、本実施形態に係る電極部３２および絶縁部４２に関する構成を示す縦断面図である。なお、本実施形態において、図６に示すワーク１は、第１実施形態と同様に図示しない保持部２により保持される。本実施形態において、図示しないイジェクタ７により排気を行う構成も第１実施形態と同様である。

電極部３２は、中心軸Ｃを中心として軸方向に延び、下端面３２Ａを有する。電極部３２は、軸方向に貫通する中空部３２１を内部に有する。中空部３２１は、中心軸Ｃを中心として軸方向に延びる円柱状である。すなわち、電極部３２は、円筒状を有する。中空部３２１の下端面３２１Ａは、下端面３２Ａに含まれる。絶縁部４２は、下端面３２１Ａを含む下端面３２Ａ全体を下方から覆う。

中空部３２１の下端面３２１Ａを、ワーク１の上端面１Ｂに対して軸方向に投影した場合に、貫通孔端面１Ａａは、軸方向から視て、投影した下端面３２１Ａにより囲まれる。これにより、貫通孔端面１Ａａの縁の上方には電極部３２の箇所が存在しなくなるので、貫通孔端面１Ａａの縁において電界集中が生じてアーク放電等が発生することを抑制し、ワーク１を保護することができる。

換言すると、本実施形態では、電極部３２は、軸方向に貫通する中空部３２１を有し、電極部３２のワーク１側端面（下端面）３２Ａにおける中空部端面（下端面）３２１Ａを、電極部３２と対向するワーク面（上端面１Ｂ）に軸方向に投影した場合に、貫通孔端面１Ａａは、軸方向から視て、投影した中空部端面３２１Ａにより囲まれる。

これにより、貫通孔１Ａの縁と軸方向に対向する電極部３２の箇所は存在しないので、縁において電界集中してアーク放電等が発生することを抑制することができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について述べる。図７は、本実施形態に係る電極部３３および絶縁部４３に関する構成を示す縦断面図である。なお、本実施形態において、図７に示すワーク１は、例えば、図示しない金属製の保持部により保持され、当該保持部との導通によって接地される。

電極部３３は、中心軸Ｃを中心として軸方向に延び、ガス流路３３１を内部に有する。ガス流路３３１は、中心軸Ｃを中心として軸方向に延びる円柱状であり、軸方向に貫通する。すなわち、電極部３３は、円筒状を有する。ガス流路３３１は、中空部に相当する。ガス流路３３１の下端面３３１Ａは、電極部３３の下端面３３Ａに含まれる。

第３実施形態と同様に、ガス流路３３１の下端面３３１Ａは、ワーク１の上端面１Ｂに軸方向に投影した場合に、貫通孔端面１Ａａを囲むことが望ましい。

絶縁部４３は、電極部３３の下端面３３Ａを下方から覆い、噴出口４３１を中心部に有する。噴出口４３１は、絶縁部４３を軸方向に貫通し、ガス流路３３１の下端面３３１Ａに連接される。噴出口４３１の径は、ガス流路３３１の径よりも小さい。

ガス送り込み部１５は、所定のキャリアガスをガス流路３３１の上端からガス流路３３１内へ送り込む。キャリアガスの種類は、窒素または空気など、特に限定されない。送り込まれたキャリアガスは、ガス流路３３１内を下方へ流れ、噴出口４３１から外部へ噴出する。噴出したキャリアガスは、貫通孔端面１Ａａから貫通孔１Ａ内へ流れ込む。このようなキャリアガスの流れをガス流Ｆ１として示す。

貫通孔１Ａａの周囲に位置する周囲領域と電極部３３の下端面３３Ａとの間の隙間Ｓ２においては、誘電体バリア放電によってプラズマが生成される。キャリアガスによるガス流Ｆ１によって、隙間Ｓ２におけるガスは貫通孔端面１Ａａから貫通孔１Ａ内へ巻き込まれる。巻き込まれるガスをガス流Ｆ２として示す。これにより、発生したプラズマの活性種を貫通孔１Ａへ引き込むことができ、貫通孔１Ａの内壁面を処理することができる。すなわち、ガス送り込み部１５は、周囲領域と電極部３３との間の隙間Ｓ２から貫通孔１Ａへ向けて流れるガス流Ｆ２を生成するガス流生成部として機能する。

また、噴出口４３１は、ワーク１の上端面１Ｂに軸方向に投影した場合に、軸方向から視て、貫通孔端面１Ａａにより囲まれる。これにより、噴出口４３１から噴出されたキャリアガスは効率良く貫通孔１Ａ内へ送り込まれる。従って、隙間Ｓ２において発生したプラズマの活性種を効率良く貫通孔１Ａ内へ巻き込むことができる。これにより、貫通孔１Ａの内壁面の処理速度を向上させることができる。

なお、絶縁部を設けない場合は、電極部のガス流路に形成される噴出口が先述した貫通孔１Ａとの関係を有することが望ましい。

換言すると、本実施形態では、電極部３３は、ガス流路３３１を有し、ガス流生成部は、ガス流路３３１を介して貫通孔１Ａに対して所定のガスを送り込むガス送り込み部１５を有する。

これにより、ガス送り込み部１５によって貫通孔１Ａに送り込まれたガスにより、隙間Ｓ２におけるガスが貫通孔１Ａへ巻き込まれる。これにより、発生したプラズマの活性種を貫通孔１Ａへ引き込むことができる。

また、ガス送り込み部１５によって送り込まれるガスを貫通孔１Ａへ噴出する噴出口４３１は、電極部３３と対向するワーク面（上端面）１Ｂに軸方向に投影した場合に、軸方向から視て貫通孔１Ａに囲まれる。

これにより、ガス送り込み部１５によって噴出口４３１から噴出されるガスを効率良く貫通孔１Ａへ送り込むことができ、プラズマの活性種を効率良く貫通孔１Ａへ引き込むことが可能となる。

また、噴出口４３１は、電極部３３のワーク側に配置される絶縁部４３に設けられる。これにより、隙間Ｓ２において誘電体バリア放電によって生成したプラズマの活性種を効率良く貫通孔１Ａへ引き込むことができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について述べる。図８は、本実施形態に係る保持部２、電極部３３および絶縁部４３に関する構成を示す縦断面図である。

本実施形態は、第４実施形態と第１実施形態の組み合わせとなる。すなわち、ガス送り込み部１５によってキャリアガスを電極部３３のガス流路３３１へ送り込みつつ、ワーク１を保持する保持部２の内部空間２Ｃにおけるガスを排気口２Ｄから外部へ排気する。これにより、隙間Ｓ２において発生したプラズマは、貫通孔１Ａへ流れ込むキャリアガスによる巻き込みと、内部空間２Ｃが負圧となることによる差圧により、より効率良く貫通孔１Ａへ引き込まれる。従って、貫通孔１Ａの内壁面の処理を高速化することができる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について述べる。図９は、本実施形態に係る保持部２１、電極部３４および絶縁部４４に関する構成を示す縦断面図である。本実施形態では、ワーク１１の貫通孔１１Ｃに対してプラズマ処理を行う。

ワーク１１は、略円柱状の基体１１１と、基体１１１の上側に位置する円柱状の突部１１２と、基体１１１の外周面下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。中心軸Ｃを中心とする円柱状の凹部１１Ａの下端位置は、鍔部１１３の下端位置と一致する。中心軸Ｃを中心とする円柱状の凹部１１Ｂは、凹部１１Ａの上側に凹部１１Ａと連続して配置される。中心軸Ｃを中心とする円柱状の貫通孔１１Ｃは、凹部１１Ｂの上側に凹部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。凹部１１Ｂの側壁面は、接触内壁面１１Ｂ１となる。凹部１１Ａと凹部１１Ｂが連接される位置には、円環状面１１Ｄが形成される。

保持部２１は、ワークホルダ２１１と、ハウジング２１２と、を有する。ワークホルダ２１１は、金属製であり、ハウジング２１２により下側から保持される。ワークホルダ２１１には、グランド電位が印加される。ワークホルダ２１１は、軸方向に貫通する開口部２１１Ａを有する。ワークホルダ２１１は、上方に軸方向視で円環状の載置面２１１Ｂを有するとともに、載置面２１１Ｂの径方向内側縁から上側へ突出する円環突部２１１Ｃを有する。円環突部２１１Ｃの外周面は、軸方向に延びる接触外壁面２１１Ｃ１となる。

ワークホルダ２１１とハウジング２１２とが組み合わさることで、保持部２１の内部に内部空間２１Ａが形成される。内部空間２１Ａは、開口部２１１Ａと連通する。また、ハウジング２１２の側面には、排気口２１Ｂが形成される。

ワーク１１の円環状面１１Ｄがワークホルダ２１１の載置面２１１Ｂに接触することで、ワーク１１はワークホルダ２１１に載置される。このとき、接触内壁面１１Ｂ１と接触外壁面２１１Ｃ１とが接触することで、ワーク１１の軸方向に直交する平面上の移動が阻止される。また、金属製のワーク１１がワークホルダ２１１と導通するので、ワーク１１は接地される。

電極部３４および絶縁部４４の構成は、第１実施形態と同様である。電極部３４は、貫通孔１１Ｃの貫通孔端面１１Ｃａの周囲に位置する周囲領域と軸方向に対向する。

高電圧電源部５により電極部３４に高周波の高電圧が印加され、ワーク１１が接地されるので、上記周囲領域と電極部３４との間の隙間Ｓ３において誘電体バリア放電によりプラズマが発生する。

内部空間２１Ａにおけるガスを排気口２１Ｂから外部へ排気することで、内部空間２１Ａは負圧となる。これにより、隙間Ｓ３におけるガスは、貫通孔端面１１Ｃａから貫通孔１１Ｃ内へ引き込まれ、凹部１１Ｂ、開口部２１１Ａ、および内部空間２１Ａを介して排気口２１Ｂから排気される。従って、発生したプラズマの活性種を貫通孔１１Ｃに引き込むことで、貫通孔１１Ｃの内壁面を処理することができる。このような本実施形態によっても、第１実施形態と同様な効果を奏することできる。

＜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、被処理物であるワークは、貫通孔のサイズに対して薄肉であるパイプであってもよい。

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、１Ａ・・・貫通孔、１Ｂ・・・上端面、１Ａａ・・・貫通孔端面、２・・・保持部、２Ｃ・・・内部空間、２Ｄ・・・排気口、３・・・電極部、４・・・絶縁部、５・・・高電圧電源部、６・・・タイマー、７・・・イジェクタ、８・・・空気供給部、９・・・流量計、１０・・・プラズマ処理装置、１１・・・ワーク、１１Ｃ・・・貫通孔、１５・・・ガス送り込み部、２１・・・保持部、２１Ａ・・・内部空間、２１Ｂ・・・排気口、２１１・・・ワークホルダ、２１２・・・ハウジング、３１～３４・・・電極部、４１～４４・・・絶縁部、３２１・・・中空部、３３１・・・ガス流路、４３１・・・噴出口、Ｒ１・・・周囲領域、Ｒ１ａ・・・内縁、Ｒ１ｂ・・・外縁、Ｒ１１・・・第１領域、Ｒ１２・・・第２領域、Ｂ１・・・境界、Ｓ１～Ｓ３・・・隙間、Ｆ１、Ｆ２・・・ガス流、Ｃ・・・中心軸

Claims (8)

1. ワークの軸方向に延びる貫通孔をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
   電極部と、ガス流生成部と、を備え、
   前記電極部は、前記ワークの前記貫通孔端面の周囲に位置する周囲領域と軸方向に対向し、
   前記ガス流生成部は、前記周囲領域と前記電極部との間の隙間から前記貫通孔へ向けて流れるガス流を生成する、
   プラズマ処理装置。
2. 前記周囲領域の外縁は、前記電極部の前記ワーク側端面の外縁を軸方向に投影した位置に配置され、
   前記貫通孔端面の縁と前記周囲領域の外縁との間に境界が位置し、
   前記境界と前記周囲領域の外縁との間の領域を第１領域とし、
   前記貫通孔端面と、前記貫通孔端面の縁と前記境界との間の領域と、を含む領域を第２領域とすると、
   前記第２領域と前記電極部の前記ワーク側端面との間の軸方向距離は、前記第１領域と前記電極部の前記ワーク側端面との間の軸方向距離よりも長い、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記電極部は、軸方向に貫通する中空部を有し、
   前記電極部の前記ワーク側端面における前記中空部端面を、前記電極部と対向するワーク面に軸方向に投影した場合に、
   前記貫通孔端面は、軸方向から視て、投影した前記中空部端面により囲まれる、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をさらに備え、
   前記ワークに対して前記電極部の位置する側を軸方向一方側とし、その反対側を軸方向他方側とすると、
   前記保持部の内部空間は、前記貫通孔の軸方向他方側端面と連通し、
   前記ガス流生成部は、前記内部空間におけるガスを排気する排気部を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記保持部は、接地される金属部を有し、
   前記ワークは、前記金属部に接触可能である、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記電極部は、ガス流路を有し、
   前記ガス流生成部は、前記ガス流路を介して前記貫通孔に対して所定のガスを送り込むガス送り込み部を有する、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. 前記ガス送り込み部によって送り込まれるガスを前記貫通孔へ噴出する噴出口は、前記電極部と対向するワーク面に軸方向に投影した場合に、軸方向から視て前記貫通孔に囲まれる、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記噴出口は、前記電極部の前記ワーク側に配置される絶縁部に設けられる、請求項７に記載のプラズマ処理装置。

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