プラズマ処理装置
【課題】真空炉の内部にてプラズマを用いて金属材料からなる被処理物の浸炭等による表面改質を行うプラズマ処理装置において、プラズマ生成のための電界強度を任意に変更可能とし、これによって多種多様な被処理物の表面改質における自由度を向上させる。
【解決手段】真空炉１の内部にてトレーＴに載置された被処理物Ｘを処理するために、第１給電部１４は導電性の綱部材１４ｂを被処理物ＸあるいはトレーＴの任意の箇所に接続可能に構成され、第２給電部の綱部材１５ｃは一端がアーク電極等に接続され真空炉１の内部で自由に移動できるようになっている。
【解決手段】真空炉１の内部にてトレーＴに載置された被処理物Ｘを処理するために、第１給電部１４は導電性の綱部材１４ｂを被処理物ＸあるいはトレーＴの任意の箇所に接続可能に構成され、第２給電部の綱部材１５ｃは一端がアーク電極等に接続され真空炉１の内部で自由に移動できるようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属材料からなる被処理物の表面を、プラズマを用いて改質するプラズマ処理装置が用いられている。このプラズマ処理装置は、例えば特許文献１に示すように真空炉を備えており、当該真空炉の内部の低圧環境にてプラズマを発生させ、当該プラズマを用いて浸炭処理等の被処理物の表面改質を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４９９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のようなプラズマ処理装置では、通常、被処理物が導電性のトレーに載置されて真空炉の内部に載置されている。そして、真空炉の内壁を接地し、当該トレーに負電圧を印加する。この結果、内壁と被処理物との間で電界が形成されて処理ガスがプラズマ化して被処理物の表面が改質される。
【０００５】
ところが、プラズマ処理装置にてプラズマ処理される被処理物は多種多様である。このため、被処理物によって真空炉の内壁までの距離が変化する。被処理物から真空炉の内壁までの距離が変化することは、被処理物と真空炉の内壁との間に形成される電界が変化することを意味する。このため、プラズマ処理の環境が変化することとなり、処理後の被処理物の表面特性がばらつくことになる。
また、同一形状の被処理物を処理する場合であっても、表面特性を変化させたり、処理時間を変化させたりするために、形成される電界を意図的に変化させたい場合もある。
【０００６】
しかしながら、従来のプラズマ処理装置では、トレーや真空炉の内壁への給電ポイントを変更することはできないため、結果的には上述の電界の変化を任意に変更することができず、被処理物の表面特性のばらつきを抑制したり、被処理物の表面特性を意図的に変化したりすることは困難である。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、真空炉の内部にてプラズマを用いて被処理物の表面改質を行うプラズマ処理装置において、プラズマ生成のための電界強度を任意に変更可能とし、これによって被処理物の表面改質における自由度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、真空炉内部にて金属材料からなる被処理物に対してプラズマによる表面改質を行うプラズマ処理装置であって、上記被処理物に第１電圧を印加する第１給電手段と、上記被処理物に対して対向配置される金属体に対して上記第１電圧と異なる第２電圧を印加する第２給電手段とを備え、上記第１給電手段及び上記第２給電手段の少なくともいずれか一方は上記真空炉内部にて移動可能とされた可動式給電手段からなるという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記可動式給電手段が、真空炉外部から真空炉内部に挿通された導電性の棒部材と、当該棒部材に連結される導電性の綱部材とを備えるという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記綱部材が、複数本設置されているという構成を採用する。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記可動式給電手段が、上記真空炉の中央よりも開閉扉寄りに配置されているという構成を採用する。
【００１３】
第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記第２給電手段によって第２電圧が印加される金属体が上記真空炉の内部に出し入れ可能な脱着可能電極であるという構成を採用する。
【００１４】
第６の発明は、上記第１〜第５いずれかの発明において、上記真空炉内部にて上記被処理物を載置する載置部が絶縁されているという構成を採用する。
【００１５】
第７の発明は、上記第１〜第６いずれかの発明において、上記真空炉内部に設置されるヒータと、上記真空炉内部に浸炭ガスを供給する浸炭ガス供給手段と、上記真空炉内部を冷却する冷却手段とを備えるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、被処理物に第１電圧を印加する第１給電手段と、被処理物に対して対向配置される金属体に対して第１電圧と異なる第２電圧を印加する第２給電手段との少なくともいずれかが真空炉内部にて移動可能とされた可動式給電手段からなる。
このような本発明によれば、可動式給電手段を用いることによって、トレーや真空炉の内壁への給電ポイントを変更することが可能となる。また、任意の形状の金属体を被処理物に対向配置して当該金属体に給電することもできる。
このため、本発明によれば、プラズマ生成のための電界強度を任意に変更することが可能となり、これによって被処理物の表面改質における自由度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置が備える真空炉の側断面図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置が備える真空炉の正断面図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置が備える真空炉の第１給電部を含む要部拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置が備える真空炉の第２給電部を含む要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態について説明する。なお、以下の説明において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
図１は、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１の概略構成図である。この図に示すように、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１は、真空炉１と、真空ポンプ２と、処理ガス供給装置３と、冷却ガス供給装置４と、電源装置５と、制御装置６とを備えている。
【００２０】
真空炉１は、内部において金属材料によって形成されたトレーに載置された被処理物Ｘを処理するためのものである。
図２は、真空炉１の側断面図である。また、図３は真空炉１の正断面図であり、（ａ）が図２におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）が図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
これらの図に示すように、真空炉１は、容器１１と、側面シールド板１２と、載置部１３と、第１給電部１４（第１給電手段）と、第２給電部１５（第２給電手段）と、ヒータ１６と、冷却装置１７とを備えている。
【００２１】
容器１１は、真空炉１の外形形状を形作る略円筒形状を有しており、内部に載置部１３やヒータ１６等を収容している。この容器１１としては、例えば、水冷二重壁のものを用いることが好ましい。
図２に示すように、この容器１１は、水平方向の一端に、水平方向に開閉可能な開閉扉１１ａを備えている。そして、当該開閉扉１１ａが開放されることによって、真空炉１に対して被処理物Ｘの出し入れを行うことができる。
【００２２】
側面シールド板１２は、容器１１の内部において、被処理物Ｘをプラズマ処理する領域（容器１１の内部領域における中央部の領域）を囲って配置されており、熱等が容器１１に伝達することを抑制する断熱材１２ｃを押さえている。
なお、側面シールド板１２は、図３に示すように、固定具１２ａによって容器１１に対して固定されたインターナルパネル１２ｂによって断熱材１２ｃを介して支持されている。
また、これらの側面シールド板１２、インターナルパネル１２ｂ及び断熱材１２ｃは、処理ガス等の気体が通過可能に貫通孔等の通気領域を有している。
なお、側面シールド板１２としては、例えば、厚さ１ｍｍ程度のカーボンコンポジット材あるいは厚さ０．３ｍｍ程度のモリブデン（Ｍｏ）板を用いることができる。
また、インターパネル１２ｂとしては、例えば、厚さが４．５ｍｍ〜５ｍ程度のＳＳ材あるいはＳＵＳ材を用いることができる。
また、断熱材１２ｃとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなるセラミックブランケットを用いることができる。
【００２３】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、容器１１が接地されており、容器１１及び側面シールド板１２の電圧がグランドレベルとされている。
【００２４】
載置部１３は、真空炉１の内部において被処理物Ｘが置かれたトレーＴを載置するものであり、トレーＴが直接載置される載置用梁１３ａと、当該載置用梁１３ａを支持する支持棒１３ｂとを有している。
なお、支持棒１３ｂは、例えば黒鉛等によって形成されている。そして、支持棒１３ｂが過熱状態とならない程度に当該支持棒１３ｂの周面に貼付されるセラミックスや側面シールド板１２に貼付されるセラミックスによって支持棒１３ｂが側面シールド板１２に対して絶縁されている。このように支持棒１３ｂが側面シールド板１２に対して絶縁されていることにより、載置部１３全体が絶縁された状態となっている。
【００２５】
第１給電部１４は、被処理物Ｘに対して負電圧（第１電圧）を印加するものであり、真空炉１の内部にて移動可能とされた本発明の可動式給電手段として機能する。
詳細には、第１給電部１４は、真空炉１の外部から真空炉１の内部に挿通された導電性の棒部材１４ａと、当該棒部材１４ａに連結される導電性の綱部材１４ｂとを備えており、綱部材１４ｂを、被処理物Ｘあるいは被処理物Ｘが載置されたトレーＴの任意の箇所に接続可能に構成されている。
【００２６】
図４は、第１給電部１４を含む要部拡大図である。
この図に示すように、インターパネル１２ｂ、断熱材１２ｃ及び側板シールド板１２には、セラミックチューブ１２ｄが貫通して配置されており、第１給電部１４の棒部材１４ａは、セラミックチューブ１２ｄを介して側面シールド板１２の内部まで挿通されている。そして、側面シールド板１２に囲まれた内部空間に位置する先端部１４ｃには、複数（本実施形態においては３つ）の貫通孔１４ｄが形成されている。
【００２７】
綱部材１４ｂは、棒部材１４ａの先端部に形成された貫通孔１４ｄを通過して棒部材１４ａに括り付けられることにより棒部材１４ａに連結されている。
一本の綱部材１４ｂは、一つの貫通孔１４ｄを通過して括り付けられている。つまり、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、棒部材１４ａに対して、３本の綱部材１４ｂが連結可能とされている。
【００２８】
綱部材１４ｂは、例えば、グラファイトヤーンを用いて形成することができる。
なお、真空炉１の内部におけるプラズマ処理環境への影響を排除するためにも、綱部材１４ｂにおける発熱は出来る限り抑えることが好ましい。
【００２９】
綱部材１４ｂの発熱量は、綱部材１４ｂにおける電流密度に依存する。そして、例えば、真空炉１の内部においてプラズマ処理環境への影響を排除するためには、綱部材１４ｂの電流密度は、１．２Ａ／ｍｍ２以下であることが好ましいとされている。
【００３０】
表１はグラファイトヤーンの物性値、表２は綱径ｄを１０ｍｍとした場合の各種値を示し、表３は綱径ｄを２０ｍｍとした場合の各種値を示し、表４は綱径ｄを３０ｍｍとした場合の各種値を示している。なお、綱部材１４ｂに供給する電力は、電圧が７００Ｖ、電流が３００Ａとする。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】
これらの表に示すように、綱径ｄを２０ｍｍとした場合には、綱部材の断面積は２８２．７４となり、電流密度が１．０６Ａ／ｍｍ２となり、上述の１．２Ａ／ｍｍ２という条件を満足する。したがって、綱径ｄを２０ｍｍとすることによって、一本の綱部材１４ｂで、プラズマ処理環境に対して影響を与えることなく被処理物Ｘに対して給電することができる。
【００３６】
なお、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、上述のように棒部材１４ａに対しては、３本の綱部材１４ｂを並列して連結可能とされている。このため、綱径ｄが２０ｍｍの綱部材を一本設けるのではなく、複数の綱部材１４ｂを設けて一本当たりの重量を低減することが好ましい。
【００３７】
具体的には、綱部材１４ｂを複数本設置する場合には、以下の表５，６に示すように一本あたりの綱部材１４ｂの綱径ｄ２等を設定すれば良い。
【００３８】
【表５】
【００３９】
【表６】
【００４０】
なお、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１において第１給電部１４は、真空炉１の中央よりも開閉扉１１ａ寄りに配置されている。
具体的には、第１給電部１４は、被処理物Ｘが真空炉１に収容された状態でかつ開閉扉１１ａが開放された場合に、第１給電部１４の綱部材１４ｂに作業者の手が届く位置に配置されている。
【００４１】
第２給電部１５は、側面シールド板１２を支持すると共に、側面シールド板１２に対してグランドレベルの電圧（第２電圧）を給電するものであり、真空炉１の内部にて移動可能とされた本発明の可動式給電手段として機能する。
図５は、第２給電部１５を含む拡大図であり、（ａ）が第２給電部１５を含む真空炉の一部を拡大した図であり、（ｂ）が第２給電部１５のみを拡大した図である。
【００４２】
これらの図に示すように、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、第２給電部１５は、棒部材１５ａと、固定部材１５ｂと、綱部材１５ｃとを備えている。
【００４３】
棒部材１５ａは、インターパネル１２ｂ、断熱材１２ｃ及び側板シールド板１２を貫通し、先端部１５ａ１が側板シールド板１２に囲まれた内部空間に配置される導電部材である。この棒部材１５ａは、例えば、モリブデン（Ｍｏ）材あるいはカーボンコンポジットによって形成されている。
また、この棒部材１５ａの先端部１５ａ１には、綱部材１５ｃを挿入するための貫通孔１５ａ２が複数設けられている。
【００４４】
固定部材１５ｂは、棒部材１５ａを固定するものであり、棒部材１５ａをインターパネル１２ｂに固定するボルト１５ｂ１と、棒部材１５ａが貫通されると共に側板シールド板１２の内壁に当接する止め板１５ｂ２と、貫通孔１５ａ２の１つに挿通されて止め板１５ｂ２を介して棒部材１５ａを固定するワイヤ部材１５ｂ３とを備えている。
なお、止め板１５ｂ２は、例えばカーボンコンポジット材によって形成され、ワイヤ部材１５ｂ３はモリブデン（Ｍｏ）材によって形成されている。
【００４５】
綱部材１５ｃは、一端が棒部材１５ａの先端部１５ａ１に設けられた貫通孔１５ａ２に挿通されて固定され、他端が後述する後付けの電極（取付電極１００）に対して接続可能に構成されている。この後付けの電極としては、例えばアーク電極が用いられる。
このような綱部材１５ｃは、真空炉１の内部で自由に移動させることができるため、長さのみを考慮することで取付電極１００の形状に関わらず当該取付電極１００に接続することが可能となる。
【００４６】
なお、例えば、第２給電部１５の数は、各第２給電部１５における電流密度が、真空炉１のプラズマ形成環境に影響を与えないように設定されている。
具体的には、綱部材１５ｃにおける電流密度が１．２Ａ／ｍｍ２以下となるように第２給電部１５の数を設定する。
【００４７】
なお、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、図５（ａ）に示すように、第２給電部１５に併設して吊り冶具１８が設けられている。
この吊り冶具１８は、取付電極１００を真空炉１の内部に吊るすための冶具であり、インターナルパネル１２ｂから突出して側面シールド板１２を支持するピン部材１２ｃが側面シールド板１２の内部まで延びることによって形成されている。なお、吊り冶具１８の先端は、取付電極１００を吊り易いようにネジ切りされてナットが取り付けられることによって凹凸を有する形状とされている。
【００４８】
そして、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、図３に示すように、真空炉１の内部に対して取付電極１００（金属体）が取り付け可能に構成されている。
この取付電極１００は、上記吊り冶具１８によって吊られることによって支持されており、綱部材１５ｃと接続されて第２給電部１５からグランドレベルの電圧が印加される。
なお、図３に示す取付電極１００の形状は、あくまでも一例であり、被処理物Ｘの形状等により任意に変更可能である。
【００４９】
図２に戻り、ヒータ１６は、真空炉１の内部に載置された被処理物Ｘを加熱するものであり、真空炉１の開閉扉１１ａ側から見て、複数（本実施形態においては６つ）配列されている。各ヒータ１６は、図３（ａ）に示すように、被処理物Ｘをプラズマ処理する領域（容器１１の内部領域における中央部の領域）を囲んで環状に配設されている。
【００５０】
冷却装置１７は、容器１１内に供給された冷却ガスを循環及び冷却するものであり、冷却ガスを循環するファン１７ａ、当該ファン１７ａを回転駆動するモータ１７ｂ、冷却ガスを冷却するための熱交換器１７ｃ等を備えている。
【００５１】
図１に戻り、真空ポンプ２は、容器１１内のガスを排出するものであり、容器１１の排気口１１ｂ（図３参照）に接続されている。
処理ガス供給装置３は、容器１１内に処理ガス（浸炭ガス）を供給するためのものであり、容器１１に接続されている。
冷却ガス供給装置４は、容器１１内に冷却ガスを供給するためのものであり、容器１１内に配設されたヘッダ管等に接続されている。
電源装置５は、第１給電部１４を介してトレーＴに印加される負電圧を生成するものであり、第１給電部１４に対して電気的に接続されている。
制御装置６は、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１の動作全体を制御するものであり、真空炉１と、真空ポンプ２と、処理ガス供給装置３と、冷却ガス供給装置４と、電源装置５とに対して電気的に接続されている。
【００５２】
次に、このように構成された本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１の動作について説明する。
なお、以下の説明においては、取付電極１００を取り付けてプラズマ処理を行うことを前提として説明を行う。
【００５３】
まず、被処理物Ｘを載置したトレーＴを真空炉１の内部に収容する。具体的には、載置部１３に対してトレーＴを載置することによって被処理物Ｘを真空炉１の内部に収容する。
【００５４】
続いて、取付電極１００の取り付けを行う。具体的には、取付電極１００を吊り冶具１８に吊り、さらに第２給電部１５の綱部材１５ｃを取付電極１００に接続する。
なお、吊り冶具１８によって吊られた取付電極１００は、被処理物Ｘに非接触にて対向配置される。そして、このように吊られた取付電極１００には、第２給電部１５を介してグランドレベルの電圧が印加される。
【００５５】
続いて、第１給電部１４の綱部材１４ｂをトレーＴに接続する。なお、第１給電部１４の綱部材１４ｂをコネクタを有するワイヤハーネス形状とし、トレーＴに綱部材１４ｂのコネクタと接合可能なコネクタを設置しておくことで、綱部材１４ｂを容易にトレーＴに対して接続することができる。
【００５６】
このように被処理物Ｘが真空炉１に収容されると共に取付電極１００が取り付けられ、容器１１の開閉扉１１ａが閉鎖されると、制御装置６が不図示の操作装置等からの指示に基づいて、被処理物Ｘに対する熱処理、プラズマ処理及び冷却処理を行う。
【００５７】
例えば、制御装置６は、被処理物Ｘに対して熱処理を行う際には、ヒータ１６を用いて被処理物Ｘの加熱を行う。
具体的には、制御装置６は、真空ポンプ２によって容器１１内の空気を排気すると共に処理ガス供給装置３によって容器１１内に処理ガスを供給する。そして、制御装置６は、ヒータ１６を発熱させて被処理物Ｘを加熱する。
【００５８】
また、制御装置６は、被処理物Ｘに対してプラズマ処理を行う際には、電源装置５によって、第１給電部１４を介して被処理物Ｘに対して負電圧を印加する。
この結果、被処理物Ｘと取付電極１００との間に発生する電界によって処理ガスがプラズマ化され、被処理物Ｘの表面がプラズマに晒されてプラズマ処理される。
【００５９】
また、制御装置６は、被処理物Ｘに対して冷却処理を行う際には、冷却装置１７を用いて被処理物Ｘの冷却を行う。
具体的には、制御装置６は、真空ポンプ２によって容器１１内の処理ガスを排気すると共に冷却ガス供給装置４によって容器１１内に冷却ガスを供給する。そして、制御装置６は、冷却装置１７によって冷却ガスを冷却しつつ循環させることによって被処理物Ｘを冷却する。
【００６０】
そして、被処理物Ｘに対する熱処理、プラズマ処理及び冷却処理が完了すると、容器１１の内部を大気開放して開閉扉１１ａを開放し、被処理物ＸをトレーＴごと取り出す。
【００６１】
以上のような本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、被処理物Ｘにグランドレベルの電圧（第１電圧）を印加する第１給電部１４と、被処理物Ｘに対して対向配置される取付電極１００に対して負電圧（第２電圧）を印加する第２給電部１５とが真空炉１内部にて移動可能とされた可動式給電手段からなる。
このような本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１によれば、トレーＴや取付電極への給電ポイントを容易に変更することが可能となる。このため、プラズマ生成のための電界強度を任意に変更することが可能となり、被処理物Ｘの形状変化等に柔軟に対応することができ、被処理物Ｘの表面改質における自由度を向上させることが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、第１給電部１４が、真空炉１外部から真空炉１内部に挿通された導電性の棒部材１４ａと、当該棒部材１４ａに連結される導電性の綱部材１４ｂとを備えている。
このため、綱部材１４ｂの先端を移動させることにより、容易に第１給電部１４をトレーＴの任意の箇所に接続することができる。
【００６３】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、綱部材１４ｂが複数本設置されている。
このため、一本当たりの綱部材１４ｂを軽量化することが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、第１給電部１４が、真空炉１の中央よりも開閉扉１１ａ寄りに配置されている。
このため、作業者が第１給電部１４とトレーＴとの接続作業を容易に行うことが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、第２給電部１５によって給電される金属体が脱着可能な取付電極１００である構成を採用した。
このため、取付電極１００と被処理物Ｘとの離間距離、すなわち正電極と負電極との離間距離を狭くすることができ、取付電極１００と被処理物Ｘとの間に発生する電界の強度を高め効率的にプラズマを生成することができる。
【００６６】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、真空炉１の内部にて被処理物Ｘを載置する載置部１３が電気的に絶縁されている。
このため、載置部１３が帯電することを抑制し、載置部１３に対して埃等が付着することを抑止することができる。
【００６７】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、真空炉１内部に設置されるヒータ１６と、真空炉１内部に処理ガス（浸炭ガス）を供給する処理ガス供給装置３（浸炭ガス供給手段）と、真空炉１内部を冷却する冷却装置１７（冷却手段）とを備える。
このため、プラズマ処理が安定して行える温度までヒータ１６を用いて昇温ができると共に、単一のプラズマ処理装置Ｓ１で被処理物Ｘに対する熱処理、プラズマ処理及び冷却処理を行うことができる。
【００６８】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６９】
例えば、上記実施形態においては、真空炉１が１つのみの単室型のプラズマ処理装置である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の真空炉１を備え、複数の被処理物Ｘに対して並列してプラズマ処理が行える多室型のプラズマ処理装置に適用することも可能である。
【００７０】
また、上記実施形態においては、例えば、本発明の可動式給電手段が、綱部材１４ｂ，１５ｂを備えることによって真空炉１の内部を移動可能な構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、棒部材を回動可能あるいはスライド可能に構成したり、綱部材に換えて可撓性を有する板部材や棒部材を用いたり、紐部材を用いることによって可動式給電手段が真空炉１の内部を移動可能な構成を採用することもできる。
【００７１】
また、上記実施形態においては、全ての綱部材１４ｂをトレーＴに繋げ、全ての綱部材１５ｃを取付電極１００に繋げることを前提に説明した。
しかしながら、必ずしも全ての綱部材１４ｂをトレーＴに繋げ、全ての綱部材１５ｃを取付電極１００に繋げる必要はない。
ただし、トレーＴに繋げていない綱部材１４ｂあるいは取付電極１００に繋げていない綱部材１５ｃが、被処理物Ｘの処理中に暴れることを抑制するために、繋がっていない綱部材１４ｂ，１５ｃを巻き取るあるいは繋がっていない綱部材１４ｂ，１５ｃにカウンターウェイトを取り付ける対応を行うことが好ましい。
【００７２】
また、上記実施形態においては、取付電極１００を取り付けて取付電極１００を正電極とする構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、取付電極１００を取り付けず、側面シールド板１２を正電極として用いることも可能である。
【符号の説明】
【００７３】
Ｓ１……プラズマ処理装置、１……真空炉、３……処理ガス供給装置（浸炭ガス供給手段）、１１……容器、１１ａ……開閉扉、１２……側面シールド板、１３……載置部、１４……第１給電部（第１給電手段）、１４ａ……棒部材、１４ｂ……綱部材、１５……第２給電部（第２給電手段）、１６……ヒータ、１７……冷却装置（冷却手段）、Ｔ……トレー、Ｘ……被処理物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属材料からなる被処理物の表面を、プラズマを用いて改質するプラズマ処理装置が用いられている。このプラズマ処理装置は、例えば特許文献１に示すように真空炉を備えており、当該真空炉の内部の低圧環境にてプラズマを発生させ、当該プラズマを用いて浸炭処理等の被処理物の表面改質を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４９９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のようなプラズマ処理装置では、通常、被処理物が導電性のトレーに載置されて真空炉の内部に載置されている。そして、真空炉の内壁を接地し、当該トレーに負電圧を印加する。この結果、内壁と被処理物との間で電界が形成されて処理ガスがプラズマ化して被処理物の表面が改質される。
【０００５】
ところが、プラズマ処理装置にてプラズマ処理される被処理物は多種多様である。このため、被処理物によって真空炉の内壁までの距離が変化する。被処理物から真空炉の内壁までの距離が変化することは、被処理物と真空炉の内壁との間に形成される電界が変化することを意味する。このため、プラズマ処理の環境が変化することとなり、処理後の被処理物の表面特性がばらつくことになる。
また、同一形状の被処理物を処理する場合であっても、表面特性を変化させたり、処理時間を変化させたりするために、形成される電界を意図的に変化させたい場合もある。
【０００６】
しかしながら、従来のプラズマ処理装置では、トレーや真空炉の内壁への給電ポイントを変更することはできないため、結果的には上述の電界の変化を任意に変更することができず、被処理物の表面特性のばらつきを抑制したり、被処理物の表面特性を意図的に変化したりすることは困難である。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、真空炉の内部にてプラズマを用いて被処理物の表面改質を行うプラズマ処理装置において、プラズマ生成のための電界強度を任意に変更可能とし、これによって被処理物の表面改質における自由度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、真空炉内部にて金属材料からなる被処理物に対してプラズマによる表面改質を行うプラズマ処理装置であって、上記被処理物に第１電圧を印加する第１給電手段と、上記被処理物に対して対向配置される金属体に対して上記第１電圧と異なる第２電圧を印加する第２給電手段とを備え、上記第１給電手段及び上記第２給電手段の少なくともいずれか一方は上記真空炉内部にて移動可能とされた可動式給電手段からなるという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記可動式給電手段が、真空炉外部から真空炉内部に挿通された導電性の棒部材と、当該棒部材に連結される導電性の綱部材とを備えるという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記綱部材が、複数本設置されているという構成を採用する。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記可動式給電手段が、上記真空炉の中央よりも開閉扉寄りに配置されているという構成を採用する。
【００１３】
第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記第２給電手段によって第２電圧が印加される金属体が上記真空炉の内部に出し入れ可能な脱着可能電極であるという構成を採用する。
【００１４】
第６の発明は、上記第１〜第５いずれかの発明において、上記真空炉内部にて上記被処理物を載置する載置部が絶縁されているという構成を採用する。
【００１５】
第７の発明は、上記第１〜第６いずれかの発明において、上記真空炉内部に設置されるヒータと、上記真空炉内部に浸炭ガスを供給する浸炭ガス供給手段と、上記真空炉内部を冷却する冷却手段とを備えるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、被処理物に第１電圧を印加する第１給電手段と、被処理物に対して対向配置される金属体に対して第１電圧と異なる第２電圧を印加する第２給電手段との少なくともいずれかが真空炉内部にて移動可能とされた可動式給電手段からなる。
このような本発明によれば、可動式給電手段を用いることによって、トレーや真空炉の内壁への給電ポイントを変更することが可能となる。また、任意の形状の金属体を被処理物に対向配置して当該金属体に給電することもできる。
このため、本発明によれば、プラズマ生成のための電界強度を任意に変更することが可能となり、これによって被処理物の表面改質における自由度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置が備える真空炉の側断面図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置が備える真空炉の正断面図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置が備える真空炉の第１給電部を含む要部拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置が備える真空炉の第２給電部を含む要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態について説明する。なお、以下の説明において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
図１は、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１の概略構成図である。この図に示すように、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１は、真空炉１と、真空ポンプ２と、処理ガス供給装置３と、冷却ガス供給装置４と、電源装置５と、制御装置６とを備えている。
【００２０】
真空炉１は、内部において金属材料によって形成されたトレーに載置された被処理物Ｘを処理するためのものである。
図２は、真空炉１の側断面図である。また、図３は真空炉１の正断面図であり、（ａ）が図２におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）が図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
これらの図に示すように、真空炉１は、容器１１と、側面シールド板１２と、載置部１３と、第１給電部１４（第１給電手段）と、第２給電部１５（第２給電手段）と、ヒータ１６と、冷却装置１７とを備えている。
【００２１】
容器１１は、真空炉１の外形形状を形作る略円筒形状を有しており、内部に載置部１３やヒータ１６等を収容している。この容器１１としては、例えば、水冷二重壁のものを用いることが好ましい。
図２に示すように、この容器１１は、水平方向の一端に、水平方向に開閉可能な開閉扉１１ａを備えている。そして、当該開閉扉１１ａが開放されることによって、真空炉１に対して被処理物Ｘの出し入れを行うことができる。
【００２２】
側面シールド板１２は、容器１１の内部において、被処理物Ｘをプラズマ処理する領域（容器１１の内部領域における中央部の領域）を囲って配置されており、熱等が容器１１に伝達することを抑制する断熱材１２ｃを押さえている。
なお、側面シールド板１２は、図３に示すように、固定具１２ａによって容器１１に対して固定されたインターナルパネル１２ｂによって断熱材１２ｃを介して支持されている。
また、これらの側面シールド板１２、インターナルパネル１２ｂ及び断熱材１２ｃは、処理ガス等の気体が通過可能に貫通孔等の通気領域を有している。
なお、側面シールド板１２としては、例えば、厚さ１ｍｍ程度のカーボンコンポジット材あるいは厚さ０．３ｍｍ程度のモリブデン（Ｍｏ）板を用いることができる。
また、インターパネル１２ｂとしては、例えば、厚さが４．５ｍｍ〜５ｍ程度のＳＳ材あるいはＳＵＳ材を用いることができる。
また、断熱材１２ｃとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなるセラミックブランケットを用いることができる。
【００２３】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、容器１１が接地されており、容器１１及び側面シールド板１２の電圧がグランドレベルとされている。
【００２４】
載置部１３は、真空炉１の内部において被処理物Ｘが置かれたトレーＴを載置するものであり、トレーＴが直接載置される載置用梁１３ａと、当該載置用梁１３ａを支持する支持棒１３ｂとを有している。
なお、支持棒１３ｂは、例えば黒鉛等によって形成されている。そして、支持棒１３ｂが過熱状態とならない程度に当該支持棒１３ｂの周面に貼付されるセラミックスや側面シールド板１２に貼付されるセラミックスによって支持棒１３ｂが側面シールド板１２に対して絶縁されている。このように支持棒１３ｂが側面シールド板１２に対して絶縁されていることにより、載置部１３全体が絶縁された状態となっている。
【００２５】
第１給電部１４は、被処理物Ｘに対して負電圧（第１電圧）を印加するものであり、真空炉１の内部にて移動可能とされた本発明の可動式給電手段として機能する。
詳細には、第１給電部１４は、真空炉１の外部から真空炉１の内部に挿通された導電性の棒部材１４ａと、当該棒部材１４ａに連結される導電性の綱部材１４ｂとを備えており、綱部材１４ｂを、被処理物Ｘあるいは被処理物Ｘが載置されたトレーＴの任意の箇所に接続可能に構成されている。
【００２６】
図４は、第１給電部１４を含む要部拡大図である。
この図に示すように、インターパネル１２ｂ、断熱材１２ｃ及び側板シールド板１２には、セラミックチューブ１２ｄが貫通して配置されており、第１給電部１４の棒部材１４ａは、セラミックチューブ１２ｄを介して側面シールド板１２の内部まで挿通されている。そして、側面シールド板１２に囲まれた内部空間に位置する先端部１４ｃには、複数（本実施形態においては３つ）の貫通孔１４ｄが形成されている。
【００２７】
綱部材１４ｂは、棒部材１４ａの先端部に形成された貫通孔１４ｄを通過して棒部材１４ａに括り付けられることにより棒部材１４ａに連結されている。
一本の綱部材１４ｂは、一つの貫通孔１４ｄを通過して括り付けられている。つまり、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、棒部材１４ａに対して、３本の綱部材１４ｂが連結可能とされている。
【００２８】
綱部材１４ｂは、例えば、グラファイトヤーンを用いて形成することができる。
なお、真空炉１の内部におけるプラズマ処理環境への影響を排除するためにも、綱部材１４ｂにおける発熱は出来る限り抑えることが好ましい。
【００２９】
綱部材１４ｂの発熱量は、綱部材１４ｂにおける電流密度に依存する。そして、例えば、真空炉１の内部においてプラズマ処理環境への影響を排除するためには、綱部材１４ｂの電流密度は、１．２Ａ／ｍｍ２以下であることが好ましいとされている。
【００３０】
表１はグラファイトヤーンの物性値、表２は綱径ｄを１０ｍｍとした場合の各種値を示し、表３は綱径ｄを２０ｍｍとした場合の各種値を示し、表４は綱径ｄを３０ｍｍとした場合の各種値を示している。なお、綱部材１４ｂに供給する電力は、電圧が７００Ｖ、電流が３００Ａとする。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】
これらの表に示すように、綱径ｄを２０ｍｍとした場合には、綱部材の断面積は２８２．７４となり、電流密度が１．０６Ａ／ｍｍ２となり、上述の１．２Ａ／ｍｍ２という条件を満足する。したがって、綱径ｄを２０ｍｍとすることによって、一本の綱部材１４ｂで、プラズマ処理環境に対して影響を与えることなく被処理物Ｘに対して給電することができる。
【００３６】
なお、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、上述のように棒部材１４ａに対しては、３本の綱部材１４ｂを並列して連結可能とされている。このため、綱径ｄが２０ｍｍの綱部材を一本設けるのではなく、複数の綱部材１４ｂを設けて一本当たりの重量を低減することが好ましい。
【００３７】
具体的には、綱部材１４ｂを複数本設置する場合には、以下の表５，６に示すように一本あたりの綱部材１４ｂの綱径ｄ２等を設定すれば良い。
【００３８】
【表５】
【００３９】
【表６】
【００４０】
なお、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１において第１給電部１４は、真空炉１の中央よりも開閉扉１１ａ寄りに配置されている。
具体的には、第１給電部１４は、被処理物Ｘが真空炉１に収容された状態でかつ開閉扉１１ａが開放された場合に、第１給電部１４の綱部材１４ｂに作業者の手が届く位置に配置されている。
【００４１】
第２給電部１５は、側面シールド板１２を支持すると共に、側面シールド板１２に対してグランドレベルの電圧（第２電圧）を給電するものであり、真空炉１の内部にて移動可能とされた本発明の可動式給電手段として機能する。
図５は、第２給電部１５を含む拡大図であり、（ａ）が第２給電部１５を含む真空炉の一部を拡大した図であり、（ｂ）が第２給電部１５のみを拡大した図である。
【００４２】
これらの図に示すように、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、第２給電部１５は、棒部材１５ａと、固定部材１５ｂと、綱部材１５ｃとを備えている。
【００４３】
棒部材１５ａは、インターパネル１２ｂ、断熱材１２ｃ及び側板シールド板１２を貫通し、先端部１５ａ１が側板シールド板１２に囲まれた内部空間に配置される導電部材である。この棒部材１５ａは、例えば、モリブデン（Ｍｏ）材あるいはカーボンコンポジットによって形成されている。
また、この棒部材１５ａの先端部１５ａ１には、綱部材１５ｃを挿入するための貫通孔１５ａ２が複数設けられている。
【００４４】
固定部材１５ｂは、棒部材１５ａを固定するものであり、棒部材１５ａをインターパネル１２ｂに固定するボルト１５ｂ１と、棒部材１５ａが貫通されると共に側板シールド板１２の内壁に当接する止め板１５ｂ２と、貫通孔１５ａ２の１つに挿通されて止め板１５ｂ２を介して棒部材１５ａを固定するワイヤ部材１５ｂ３とを備えている。
なお、止め板１５ｂ２は、例えばカーボンコンポジット材によって形成され、ワイヤ部材１５ｂ３はモリブデン（Ｍｏ）材によって形成されている。
【００４５】
綱部材１５ｃは、一端が棒部材１５ａの先端部１５ａ１に設けられた貫通孔１５ａ２に挿通されて固定され、他端が後述する後付けの電極（取付電極１００）に対して接続可能に構成されている。この後付けの電極としては、例えばアーク電極が用いられる。
このような綱部材１５ｃは、真空炉１の内部で自由に移動させることができるため、長さのみを考慮することで取付電極１００の形状に関わらず当該取付電極１００に接続することが可能となる。
【００４６】
なお、例えば、第２給電部１５の数は、各第２給電部１５における電流密度が、真空炉１のプラズマ形成環境に影響を与えないように設定されている。
具体的には、綱部材１５ｃにおける電流密度が１．２Ａ／ｍｍ２以下となるように第２給電部１５の数を設定する。
【００４７】
なお、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、図５（ａ）に示すように、第２給電部１５に併設して吊り冶具１８が設けられている。
この吊り冶具１８は、取付電極１００を真空炉１の内部に吊るすための冶具であり、インターナルパネル１２ｂから突出して側面シールド板１２を支持するピン部材１２ｃが側面シールド板１２の内部まで延びることによって形成されている。なお、吊り冶具１８の先端は、取付電極１００を吊り易いようにネジ切りされてナットが取り付けられることによって凹凸を有する形状とされている。
【００４８】
そして、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、図３に示すように、真空炉１の内部に対して取付電極１００（金属体）が取り付け可能に構成されている。
この取付電極１００は、上記吊り冶具１８によって吊られることによって支持されており、綱部材１５ｃと接続されて第２給電部１５からグランドレベルの電圧が印加される。
なお、図３に示す取付電極１００の形状は、あくまでも一例であり、被処理物Ｘの形状等により任意に変更可能である。
【００４９】
図２に戻り、ヒータ１６は、真空炉１の内部に載置された被処理物Ｘを加熱するものであり、真空炉１の開閉扉１１ａ側から見て、複数（本実施形態においては６つ）配列されている。各ヒータ１６は、図３（ａ）に示すように、被処理物Ｘをプラズマ処理する領域（容器１１の内部領域における中央部の領域）を囲んで環状に配設されている。
【００５０】
冷却装置１７は、容器１１内に供給された冷却ガスを循環及び冷却するものであり、冷却ガスを循環するファン１７ａ、当該ファン１７ａを回転駆動するモータ１７ｂ、冷却ガスを冷却するための熱交換器１７ｃ等を備えている。
【００５１】
図１に戻り、真空ポンプ２は、容器１１内のガスを排出するものであり、容器１１の排気口１１ｂ（図３参照）に接続されている。
処理ガス供給装置３は、容器１１内に処理ガス（浸炭ガス）を供給するためのものであり、容器１１に接続されている。
冷却ガス供給装置４は、容器１１内に冷却ガスを供給するためのものであり、容器１１内に配設されたヘッダ管等に接続されている。
電源装置５は、第１給電部１４を介してトレーＴに印加される負電圧を生成するものであり、第１給電部１４に対して電気的に接続されている。
制御装置６は、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１の動作全体を制御するものであり、真空炉１と、真空ポンプ２と、処理ガス供給装置３と、冷却ガス供給装置４と、電源装置５とに対して電気的に接続されている。
【００５２】
次に、このように構成された本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１の動作について説明する。
なお、以下の説明においては、取付電極１００を取り付けてプラズマ処理を行うことを前提として説明を行う。
【００５３】
まず、被処理物Ｘを載置したトレーＴを真空炉１の内部に収容する。具体的には、載置部１３に対してトレーＴを載置することによって被処理物Ｘを真空炉１の内部に収容する。
【００５４】
続いて、取付電極１００の取り付けを行う。具体的には、取付電極１００を吊り冶具１８に吊り、さらに第２給電部１５の綱部材１５ｃを取付電極１００に接続する。
なお、吊り冶具１８によって吊られた取付電極１００は、被処理物Ｘに非接触にて対向配置される。そして、このように吊られた取付電極１００には、第２給電部１５を介してグランドレベルの電圧が印加される。
【００５５】
続いて、第１給電部１４の綱部材１４ｂをトレーＴに接続する。なお、第１給電部１４の綱部材１４ｂをコネクタを有するワイヤハーネス形状とし、トレーＴに綱部材１４ｂのコネクタと接合可能なコネクタを設置しておくことで、綱部材１４ｂを容易にトレーＴに対して接続することができる。
【００５６】
このように被処理物Ｘが真空炉１に収容されると共に取付電極１００が取り付けられ、容器１１の開閉扉１１ａが閉鎖されると、制御装置６が不図示の操作装置等からの指示に基づいて、被処理物Ｘに対する熱処理、プラズマ処理及び冷却処理を行う。
【００５７】
例えば、制御装置６は、被処理物Ｘに対して熱処理を行う際には、ヒータ１６を用いて被処理物Ｘの加熱を行う。
具体的には、制御装置６は、真空ポンプ２によって容器１１内の空気を排気すると共に処理ガス供給装置３によって容器１１内に処理ガスを供給する。そして、制御装置６は、ヒータ１６を発熱させて被処理物Ｘを加熱する。
【００５８】
また、制御装置６は、被処理物Ｘに対してプラズマ処理を行う際には、電源装置５によって、第１給電部１４を介して被処理物Ｘに対して負電圧を印加する。
この結果、被処理物Ｘと取付電極１００との間に発生する電界によって処理ガスがプラズマ化され、被処理物Ｘの表面がプラズマに晒されてプラズマ処理される。
【００５９】
また、制御装置６は、被処理物Ｘに対して冷却処理を行う際には、冷却装置１７を用いて被処理物Ｘの冷却を行う。
具体的には、制御装置６は、真空ポンプ２によって容器１１内の処理ガスを排気すると共に冷却ガス供給装置４によって容器１１内に冷却ガスを供給する。そして、制御装置６は、冷却装置１７によって冷却ガスを冷却しつつ循環させることによって被処理物Ｘを冷却する。
【００６０】
そして、被処理物Ｘに対する熱処理、プラズマ処理及び冷却処理が完了すると、容器１１の内部を大気開放して開閉扉１１ａを開放し、被処理物ＸをトレーＴごと取り出す。
【００６１】
以上のような本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、被処理物Ｘにグランドレベルの電圧（第１電圧）を印加する第１給電部１４と、被処理物Ｘに対して対向配置される取付電極１００に対して負電圧（第２電圧）を印加する第２給電部１５とが真空炉１内部にて移動可能とされた可動式給電手段からなる。
このような本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１によれば、トレーＴや取付電極への給電ポイントを容易に変更することが可能となる。このため、プラズマ生成のための電界強度を任意に変更することが可能となり、被処理物Ｘの形状変化等に柔軟に対応することができ、被処理物Ｘの表面改質における自由度を向上させることが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、第１給電部１４が、真空炉１外部から真空炉１内部に挿通された導電性の棒部材１４ａと、当該棒部材１４ａに連結される導電性の綱部材１４ｂとを備えている。
このため、綱部材１４ｂの先端を移動させることにより、容易に第１給電部１４をトレーＴの任意の箇所に接続することができる。
【００６３】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、綱部材１４ｂが複数本設置されている。
このため、一本当たりの綱部材１４ｂを軽量化することが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、第１給電部１４が、真空炉１の中央よりも開閉扉１１ａ寄りに配置されている。
このため、作業者が第１給電部１４とトレーＴとの接続作業を容易に行うことが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、第２給電部１５によって給電される金属体が脱着可能な取付電極１００である構成を採用した。
このため、取付電極１００と被処理物Ｘとの離間距離、すなわち正電極と負電極との離間距離を狭くすることができ、取付電極１００と被処理物Ｘとの間に発生する電界の強度を高め効率的にプラズマを生成することができる。
【００６６】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、真空炉１の内部にて被処理物Ｘを載置する載置部１３が電気的に絶縁されている。
このため、載置部１３が帯電することを抑制し、載置部１３に対して埃等が付着することを抑止することができる。
【００６７】
また、本実施形態のプラズマ処理装置Ｓ１においては、真空炉１内部に設置されるヒータ１６と、真空炉１内部に処理ガス（浸炭ガス）を供給する処理ガス供給装置３（浸炭ガス供給手段）と、真空炉１内部を冷却する冷却装置１７（冷却手段）とを備える。
このため、プラズマ処理が安定して行える温度までヒータ１６を用いて昇温ができると共に、単一のプラズマ処理装置Ｓ１で被処理物Ｘに対する熱処理、プラズマ処理及び冷却処理を行うことができる。
【００６８】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６９】
例えば、上記実施形態においては、真空炉１が１つのみの単室型のプラズマ処理装置である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の真空炉１を備え、複数の被処理物Ｘに対して並列してプラズマ処理が行える多室型のプラズマ処理装置に適用することも可能である。
【００７０】
また、上記実施形態においては、例えば、本発明の可動式給電手段が、綱部材１４ｂ，１５ｂを備えることによって真空炉１の内部を移動可能な構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、棒部材を回動可能あるいはスライド可能に構成したり、綱部材に換えて可撓性を有する板部材や棒部材を用いたり、紐部材を用いることによって可動式給電手段が真空炉１の内部を移動可能な構成を採用することもできる。
【００７１】
また、上記実施形態においては、全ての綱部材１４ｂをトレーＴに繋げ、全ての綱部材１５ｃを取付電極１００に繋げることを前提に説明した。
しかしながら、必ずしも全ての綱部材１４ｂをトレーＴに繋げ、全ての綱部材１５ｃを取付電極１００に繋げる必要はない。
ただし、トレーＴに繋げていない綱部材１４ｂあるいは取付電極１００に繋げていない綱部材１５ｃが、被処理物Ｘの処理中に暴れることを抑制するために、繋がっていない綱部材１４ｂ，１５ｃを巻き取るあるいは繋がっていない綱部材１４ｂ，１５ｃにカウンターウェイトを取り付ける対応を行うことが好ましい。
【００７２】
また、上記実施形態においては、取付電極１００を取り付けて取付電極１００を正電極とする構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、取付電極１００を取り付けず、側面シールド板１２を正電極として用いることも可能である。
【符号の説明】
【００７３】
Ｓ１……プラズマ処理装置、１……真空炉、３……処理ガス供給装置（浸炭ガス供給手段）、１１……容器、１１ａ……開閉扉、１２……側面シールド板、１３……載置部、１４……第１給電部（第１給電手段）、１４ａ……棒部材、１４ｂ……綱部材、１５……第２給電部（第２給電手段）、１６……ヒータ、１７……冷却装置（冷却手段）、Ｔ……トレー、Ｘ……被処理物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空炉内部にて金属材料からなる被処理物に対してプラズマによる表面改質を行うプラズマ処理装置であって、
前記被処理物に第１電圧を印加する第１給電手段と、前記被処理物に対して対向配置される金属体に対して前記第１電圧と異なる第２電圧を印加する第２給電手段とを備え、前記第１給電手段及び前記第２給電手段の少なくともいずれか一方は前記真空炉内部にて移動可能とされた可動式給電手段からなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記可動式給電手段は、真空炉外部から真空炉内部に挿通された導電性の棒部材と、当該棒部材に連結される導電性の綱部材とを備えることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記綱部材が、複数本設置されていることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記可動式給電手段は、前記真空炉の中央よりも開閉扉寄りに配置されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第２給電手段によって第２電圧が印加される金属体が前記真空炉の内部に出し入れ可能な脱着可能電極であることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記真空炉内部にて前記被処理物を載置する載置部が絶縁されていることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記真空炉内部に設置されるヒータと、前記真空炉内部に浸炭ガスを供給する浸炭ガス供給手段と、前記真空炉内部を冷却する冷却手段とを備えることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
真空炉内部にて金属材料からなる被処理物に対してプラズマによる表面改質を行うプラズマ処理装置であって、
前記被処理物に第１電圧を印加する第１給電手段と、前記被処理物に対して対向配置される金属体に対して前記第１電圧と異なる第２電圧を印加する第２給電手段とを備え、前記第１給電手段及び前記第２給電手段の少なくともいずれか一方は前記真空炉内部にて移動可能とされた可動式給電手段からなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記可動式給電手段は、真空炉外部から真空炉内部に挿通された導電性の棒部材と、当該棒部材に連結される導電性の綱部材とを備えることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記綱部材が、複数本設置されていることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記可動式給電手段は、前記真空炉の中央よりも開閉扉寄りに配置されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第２給電手段によって第２電圧が印加される金属体が前記真空炉の内部に出し入れ可能な脱着可能電極であることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記真空炉内部にて前記被処理物を載置する載置部が絶縁されていることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記真空炉内部に設置されるヒータと、前記真空炉内部に浸炭ガスを供給する浸炭ガス供給手段と、前記真空炉内部を冷却する冷却手段とを備えることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５８８１９（Ｐ２０１２−１５８８１９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６６５（Ｐ２０１１−２０６６５）
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００１９８３２９）株式会社ＩＨＩ機械システム (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００１９８３２９）株式会社ＩＨＩ機械システム (27)
【Ｆターム（参考）】
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