CN111602471A - 等离子体发生装置和信息处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种等离子体发生装置，在产生了装置的异常停止的情况下，能够高效地进行异常停止的原因确定。当判断为检测值的至少一个成为异常值时，控制器结束等离子体产生控制。另外，控制器根据开始等离子体产生控制这一情况而使存储部存储将检测值与时间建立对应而得到的履历。由此，由于能够提供存储于存储部的检测值的履历，因此能够高效地进行异常停止的原因确定。

Description

等离子体发生装置和信息处理方法
技术领域
本发明涉及等离子体发生装置和信息处理方法。
背景技术
在专利文献1中公开了一种系统，该系统包括对施加于腔体内的等离子体的电流以及电压进行监视并控制所施加的电力的等离子体发生器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-154562号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在等离子体发生装置中，由于例如供给气体的气体供给装置的故障等，有时例如气体的流量变得异常，等离子体发生装置异常停止。在异常停止的情况下，异常停止前的例如气体的流量的推移的信息对确定异常产生的原因是有用的。
本申请就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供在产生了装置的异常停止的情况下能够高效地进行异常停止的原因确定的等离子体发生装置以及信息处理方法。
用于解决课题的技术方案
本说明书是利用电极间的放电来产生等离子体的等离子体发生装置，具备检测异常的检测器、存储装置以及控制装置，控制装置执行如下存储处理：将该等离子体发生装置的状态与时刻建立对应而存储于存储装置，将从检测器检测出异常的预定时间前至检测出异常为止的等离子体发生装置的状态存储于存储装置。
发明效果
根据本公开，能够提供在产生了装置的异常停止的情况下能够高效地进行异常停止的原因确定的等离子体发生装置以及信息处理方法。
附图说明
图1是表示大气压等离子体发生装置的立体图。
图2是表示大气压等离子体发生装置的下端部的立体图。
图3是表示大气压等离子体发生装置的主要部分的剖视图。
图4是表示大气压等离子体发生装置的控制系统的框图。
图5是表示高频电源、处理气体供给装置以及加热用气体供给装置与电极及反应室的物理连接的框图。
图6是说明数据存储期间的图。
具体实施方式
大气压等离子体发生装置的结构
大气压等离子体发生装置10是用于在大气压下产生等离子体的装置。如图1所示，大气压等离子体发生装置10具备等离子体气体喷出装置12、加热气体喷出装置14以及控制装置(参照图4)16。在以下的说明中，将大气压等离子体发生装置10的宽度方向称为X方向，将大气压等离子体发生装置10的进深方向称为Y方向，将与X方向和Y方向正交的方向、即上下方向称为Z方向。
等离子体气体喷出装置12由壳体20、罩22、一对电极24、26(图3)构成。如图3所示，壳体20包括主壳体30、散热板31、接地板32、下部壳体34以及喷嘴块36。主壳体30呈大致块状，在主壳体30的内部形成有反应室38。另外，在主壳体30上，以沿上下方向延伸的方式形成有多条第一气体流路(在图3中仅记载有一条第一气体流路)50，多条第一气体流路50在X方向上隔开预定的间隔而排列。各第一气体流路50的上端部在反应室38开口，下端部在主壳体30的底面开口。
散热板31配设在主壳体30的Y方向上的一侧的侧面。散热板31具有多个散热片(省略图示)，对主壳体30的热量进行散热。另外，接地板32作为避雷针发挥功能，固定于主壳体30的下表面。在接地板32上，与多个第一气体流路50相对应地形成有沿上下方向贯通的多个贯通孔56，各贯通孔56与对应的第一气体流路50连结。
下部壳体34呈块状，固定于接地板32的下表面。在下部壳体34上，以沿上下方向延伸的方式与多个贯通孔56相对应地形成有多条第二气体流路62。各第二气体流路62的上端部与对应的贯通孔56连结，下端部在下部壳体34的底面开口。
如图2所示，喷嘴块36固定于下部壳体34的下表面，以沿上下方向延伸的方式与下部壳体34的多条第二气体流路62相对应地形成有多条第三气体流路66。各第三气体流路66的上端部与对应的第二气体流路62连结，下端部在喷嘴块36的底面开口。
返回图3，罩22呈大致斗形，以覆盖下部壳体34以及喷嘴块36的方式配设于接地板32的下表面。在罩22的下表面形成有贯通孔70。该贯通孔70比喷嘴块36的下表面大，喷嘴块36的下表面位于贯通孔70的内部。另外，在罩22的加热气体喷出装置14侧的侧面，也以沿Y方向延伸的方式形成有贯通孔72。
一对电极24、26以相向的方式配置在主壳体30的反应室38的内部。在该反应室38连接有处理气体供给装置(参照图4)74。处理气体供给装置74是将氮气等非活性气体和氧气等活性气体中的至少一方作为处理气体进行供给的装置。由此，向反应室38供给处理气体。此外，处理气体也可以是干燥空气。
另外，加热气体喷出装置14包括保护罩80、气体管82、加热器83、连结块84。保护罩80被配设为覆盖等离子体气体喷出装置12的散热板31。气体管82被配设为在保护罩80的内部沿上下方向延伸，在气体管82连接有加热用气体供给装置(参照图4)86。加热用气体供给装置86是供给氧气等活性气体或者氮气等非活性气体的装置。另外，在气体管82配设有大致圆筒状的加热器83，气体管82被加热器83加热。由此，从加热用气体供给装置86向气体管82供给的气体被加热。另外，在加热器83配设有被大致圆筒状的热电偶罩91覆盖的热电偶92(图4)。
连结块84与气体管82的下端连结，并且固定于罩22的Y方向上的加热气体喷出装置14侧的侧面。在连结块84形成有大致弯折成L字型的连通路88，连通路88的一端部在连结块84的上表面开口，并且连通路88的另一端部在Y方向上的等离子体气体喷出装置12侧的侧面开口。而且，连通路88的一端部与气体管82连通，连通路88的另一端部与罩22的贯通孔72连通。
如图4所示，控制装置16具备控制器100、高频电源102、驱动电路105、流量控制器103、104、控制电路106以及通信部107等。控制器100由具备未图示的CPU、ROM、RAM等的计算机等来实现。控制器100通过控制高频电源102、驱动电路105以及流量控制器103、104来控制等离子体气体喷出装置12以及加热气体喷出装置14。另外，控制器100经由控制电路106而与显示装置115连接。由此，依据控制器100的指令，在显示装置115上显示图像。进而，控制器100与输入装置116连接。输入装置116由操作按钮等构成，输出基于对操作按钮的操作而得到的操作信息。由此，基于对操作按钮的操作而得到的操作信息被输入到控制器100。通信部107与连接于未图示的网络的通信设备进行通信。通信的方式并没有特别限定，例如是LAN、串行通信等。另外，作为功能部，控制器100具有存储部120和异常检测部121。在存储部120中，通过后述的存储处理来存储大气压等离子体发生装置10的状态。异常检测部121基于来自后述的电流传感器111、压力传感器112、113、热电偶92、温度传感器114的输出值，判断是否产生了异常，从而检测异常。
如图5所示，高频电源102生成从商用电源朝向电极24、26供电的高频的交流电力，将生成的交流电力朝向电极24、26供电。电流传感器111检测在用于从高频电源102朝向电极24、26供给电力的供电线131中流动的电流。详细地说，电流传感器111例如具备电流互感器，对与由电流互感器检测出的在供电线131中流动的电流值相应的检测电压进行AD转换，将与电流值相应的数字值朝向控制器100输出。以下，有时将与电流值相应的数字值简单地记载为电流值。
流量控制器103例如通过质量流量控制器等来实现。流量控制器103对从处理气体供给装置74向反应室38供给的处理气体的流量进行控制。另外，将所供给的处理气体的流量的值朝向控制器100输出。压力传感器112安装于从处理气体供给装置74向反应室38供给的处理气体的配管132，检测处理气体的气压，并将检测出的气压值朝向控制器100输出。
流量控制器104与流量控制器103相同，对从加热用气体供给装置86向气体管82供给的气体的流量进行控制。另外，将所供给的气体的流量值朝向控制器100输出。压力传感器113对从加热用气体供给装置86经由气体管82向连通路88供给的气体中的向配管133供给的气体的气压进行检测，并将检测出的气压值朝向控制器100输出。
在驱动电路105电连接有安装于加热器83附近的热电偶92。驱动电路105基于热电偶92的输出值来控制加热器83，以成为由控制器100指示的目标温度。另外，驱动电路105将与热电偶92的输出值相应的温度朝向控制器100输出。温度传感器114例如具有热电偶，检测等离子体气体(后述)的温度，并将检测出的温度朝向控制器100输出。
基于大气压等离子体发生装置的等离子体处理
在大气压等离子体发生装置10中，在等离子体气体喷出装置12中，通过上述结构，在反应室38的内部使处理气体(反应气体的一个例子)等离子体化，从喷嘴块36的第三气体流路66的下端喷出等离子体气体(等离子体气体的一个例子)。另外，被加热气体喷出装置14加热后的气体(加热气体的一个例子)被供给到罩22的内部。然后，等离子体气体从罩22的贯通孔70与加热后的气体一起被喷出，对被处理体进行等离子体处理。
详细地说，在等离子体气体喷出装置12中，通过处理气体供给装置74向反应室38供给处理气体。此时，在反应室38中，向一对电极24、26供给电力，在一对电极24、26之间流动有电流。由此，在一对电极24、26之间产生放电，通过该放电，处理气体被等离子体化。在反应室38中产生的等离子体在第一气体流路50内向下方流动，经由贯通孔56流入到第二气体流路62。然后，等离子体气体在第二气体流路62以及第三气体流路66内向下方流动。由此，从第三气体流路66的下端喷出等离子体气体。
另外，在加热气体喷出装置14中，通过加热用气体供给装置86向气体管82供给气体，该气体管82被加热器83加热。由此，供给至气体管82的气体被加热至600℃～800℃。该被加热的气体经由连结块84的连通路88而从罩22的贯通孔72流入到罩22的内部。然后，流入到罩22内的加热气体从罩22的贯通孔70喷出。此时，从喷嘴块36的第三气体流路66的下端喷出的等离子体气体被加热气体保护。由此，能够恰当地进行等离子体处理。
详细地说，在等离子体处理时，被处理体载置于从喷出等离子体气体的喷出口离开预定距离的位置，从喷出口向该被处理体喷出等离子体气体。即，在等离子体处理时，向空气中喷出等离子体气体，向被处理体照射喷出至空气中的等离子体气体。
控制器100在经由输入装置116接收到等离子体产生开始的指示时，开始等离子体产生控制。在等离子体产生控制中，控制器100开始使高频电源102向电极24、26供给预定的电力的控制，使流量控制器103、104分别开始预定的气体流量以及气压下的处理气体和气体的供给。另外，控制器100开始加热器83的控制，以使驱动电路105成为预定的温度。
另外，控制器100若开始等离子体产生控制，则每隔预定时间开始如下存储处理：将从电流传感器111输出的电流值、从流量控制器103、104输出的流量值、从压力传感器112、113输出的气压值、从驱动电路105以及温度传感器114输出的温度与时刻建立对应并存储于存储部120。在以下的说明中，将与时刻建立对应并存储的电流值、流量值、气压值、从驱动电路105以及温度传感器114输出的温度称为履历。另外，在以下的说明中，将电流值、流量值、气压值、温度统称为检测值。在存储部120中，预先决定存储履历的区域。因而，在存储处理中，在存储部120的预先决定的区域中存储有履历，当能够存储新的履历的空的区域不存在时，控制器100在存储于存储部120的履历中的、最早的履历上覆盖新的履历。由此，能够将预定期间前的履历存储于存储部120。此外，预定期间例如是数分钟左右。
在检测值的至少一个成为异常值而异常检测部121判断为产生了异常时，控制器100由于检测出异常而停止朝向电极24、26的供电、停止供给处理气体、气体，结束等离子体产生控制。由此，停止大气压等离子体发生装置10的等离子体产生。接着，控制器100结束存储处理。由此，如图6所示，形成为在存储部120中存储有异常停止之前的一定期间的履历的状态。此外，图6中的异常产生表示上述控制器100判断为检测值中的至少一个成为异常值的时间点。另外，图6中的异常停止表示上述的、判断为控制器100成为异常值而停止朝向电极24、26供电、停止供给处理气体、气体的时间点。
控制器100在因异常停止而结束等离子体产生控制时，使显示装置115显示履历。显示形式例如是相对于时间轴绘制检测值而成的图表形式等。由此，作业者能够进行异常停止的原因的调查。例如，对于判断为从驱动电路105输出的由配设于加热器83的热电偶92检测出的温度成为异常值的情况进行下述示例。例如，有时其原因在于温度上升比通常慢，即使经过预定时间也比异常判定的下限值大，即温度并未升上来。另外，是如下情况：虽然由热电偶92检测出的温度比异常判定的下限值大，即温度比预定温度高，但是例如以热电偶92的断线、动力线的断线、或者加热器83的故障等为原因而温度急剧下降。这样，由于检测值的变动趋势因原因而不同，因此履历对于调查原因而言是有效的。
在此，说明异常检测部121判断为产生了异常的、上述情况以外的情况。当进行放电时，电流在电极24、26之间流动。为此，基于电流传感器111检测出的电流值，在预定时间内的没有电流流动的电流缺失次数多于预定次数的情况下，异常检测部121判断为产生了异常。另外，在气体的流量的值成为异常值的情况下，存在有配管偏离、配管堵塞等。另外，在气压异常的情况下，存在有配管偏离、放电不稳定等。
另外，在气压增大的情况下，相应地存在有电流缺失次数增加、或者加热器83的温度的值上升、或者气体流量增加的趋势。在气体流量增加的情况下，相应地存在有电流缺失次数增加的趋势。另外，当加热器83的温度下降时，对放电能力造成影响。另外，电极24、26的磨损以及朝向电极24、26供给的电压的降低成为电流缺失次数增加的主要原因。通过履历，能够容易地判断高频电源102是否存在有异常。
在此，大气压等离子体发生装置10是等离子体发生装置的一个例子，电极24、26是电极以及一对电极的一个例子，电流传感器111是电力检测器的一个例子，流量控制器103、104以及压力传感器112、113是气体检测器的一个例子。控制器100是控制装置的一个例子，异常检测部121、电流传感器111、流量控制器103、104以及压力传感器112、113是检测器的一个例子，存储部120是存储装置的一个例子。另外，显示装置115是显示部的一个例子。另外，从电流传感器111输出的电流值是等离子体发生装置的状态以及供电量的一个例子。从流量控制器103、104输出的流量值、从压力传感器112、113输出的气压值、从驱动电路105输出的基于热电偶92的温度以及从温度传感器114输出的温度是等离子体发生装置的状态以及气体的状态的一个例子。从流量控制器103、104输出的流量值、从压力传感器112、113输出的气压值、从驱动电路105输出的基于热电偶92的温度以及从温度传感器114输出的温度分别是气体流量、气压、气体温度的一个例子。另外，壳体20是壳体的一个例子，加热器83是加热器的一个例子，高频电源102是高频电源的一个例子。另外，由罩22、下部壳体34、喷嘴块36以及连结块84构成的部分是连结块的一个例子。另外，第一气体流路50是开口部的一个例子，第二气体流路62以及第三气体流路66是连通路径的一个例子，配管132是反应气体供给路径的一个例子，配管133是加热气体供给路径的一个例子。压力传感器112是第一压力传感器的一个例子，流量控制器103是第一流量传感器的一个例子，压力传感器113是第二压力传感器的一个例子，流量控制器104是第二流量传感器的一个例子，热电偶92是温度传感器的一个例子。
根据以上说明的实施方式，起到以下的效果。
当异常检测部121判断为检测值的至少一个成为异常值时，控制器100停止朝向电极24、26的供电、停止处理气体、气体的供给，结束等离子体产生控制。另外，控制器100根据开始等离子体产生控制这一情况而开始存储处理，并根据结束等离子体产生控制这一情况而结束存储处理。由此，由于能够提供存储于存储部120的检测值的履历，因此能够提供高效地进行异常停止的原因确定的大气压等离子体发生装置10。
另外，在存储处理中，当在存储部120的预先决定的区域中存储有履历而不存在能够存储新的履历的空的区域时，控制器100在存储于存储部120的履历中的、最早的履历上覆盖新的履历，留出预定时间而依次更新并存储。由此，能够在存储部120的有限的存储区域中高效地存储异常停止起的预定时间前的履历。
另外，控制器100根据开始等离子体产生控制这一情况而开始存储处理，并根据结束等离子体产生控制这一情况而结束存储处理。即，控制器100在未进行等离子体产生控制的期间不进行检测器的存储。未进行等离子体产生控制的期间的检测值对于异常停止的原因的调查没有帮助。因此，通过限定大气压等离子体发生装置10的电源接通的期间中的、进行存储处理的期间，能够节省电力。
另外，大气压等离子体发生装置10具备显示存储于存储部120的检测值的显示装置115。由此，作业者通过观察显示装置115所显示的检测值的履历，能够高效地调查异常停止的原因。
此外，本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内当然能够进行各种改良、变更。
例如，在上述中，在存储处理中，说明了对从电流传感器111输出的电流值、从流量控制器103、104输出的流量值、从压力传感器112、113输出的气压值、从驱动电路105输出的温度以及从温度传感器114输出的温度全部进行存储的情况，但是并不局限于此。也可以是存储从电流传感器111输出的电流值、从流量控制器103、104输出的流量值、从压力传感器112、113输出的气压值、从驱动电路105输出的温度以及从温度传感器114输出的温度中的任一方的结构。进而，也可以构成为存储从流量控制器103、104输出的流量值、从压力传感器112、113输出的气压值、从驱动电路105输出的温度以及从温度传感器114输出的温度中的至少任一方。
另外，在上述中，说明了在判断为检测值的至少一个成为异常值时，控制器100停止朝向电极24、26的供电、停止处理气体、气体的供给，结束等离子体产生控制，之后，结束存储处理，但是并不局限于此。控制器100也可以构成为根据判断为检测值的至少一个成为异常值的情况而结束存储处理。
另外，在上述中，说明了控制器100在因异常停止而结束等离子体产生控制时，使显示装置115显示履历的情况，但是并不局限于此。也可以构成为，在大气压等离子体发生装置10起动的期间，预先将控制器100构成为使显示装置115显示包括履历显示的操作按钮在内的菜单画面，在由作业者经由输入装置116选择了履历显示的操作按钮的情况下，显示履历。另外，也可以构成为，存储于存储部120的履历的数据能够经由通信部107朝向被网络连接的通信设备发送。由此，不在大气压等离子体发生装置10附近的技术人员能够通过发送目的地的通信设备来观察履历，调查原因。
另外，在上述中，作为检测异常的检测器的一个例子，示例了异常检测部121的情况，但是并不局限于此。例如，也可以构成为，除了控制器100之外，大气压等离子体发生装置10还具备在压力传感器112的输出值超过预先设定的异常检测的范围时朝向控制器100输出信号的检测器。
附图标记说明
10 大气压等离子体发生装置
24、26 电极
100 控制器
111 电流传感器
103、104 流量控制器
105 驱动电路
112、113 压力传感器
114 温度传感器
115 显示装置
120 存储部

Claims (9)

1.一种等离子体发生装置，利用电极间的放电来产生等离子体，其中，
所述等离子体发生装置具备：
检测器，检测异常；
存储装置；以及
控制装置，
所述控制装置执行如下存储处理：将所述等离子体发生装置的状态与时刻建立对应而存储于所述存储装置，将从所述检测器检测出所述异常的预定时间前至检测出所述异常为止的所述等离子体发生装置的状态存储于所述存储装置。
2.根据权利要求1所述的等离子体发生装置，其中，
所述等离子体发生装置具备：
电力检测器，检测向所述电极供给的供电量；以及
气体检测器，检测向所述电极供给的气体的状态，
所述检测器利用所述电力检测器以及所述气体检测器中的至少一方来检测异常。
3.根据权利要求1或2所述的等离子体发生装置，其中，
在所述检测器检测出所述异常的情况下，所述控制装置使该等离子体发生装置异常停止，
所述控制装置存储从所述检测器检测出所述异常起至所述异常停止为止的所述等离子体发生装置的状态。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子体发生装置，其中，
在所述存储处理中，在进行产生等离子体的控制的期间，所述控制装置留出所述预定时间而依次更新所述等离子体发生装置的状态并存储于所述存储装置。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的等离子体发生装置，其中，
所述控制装置在未进行产生等离子体的控制的期间中断所述存储处理。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的等离子体发生装置，其中，
所述等离子体发生装置具备显示部，所述显示部显示存储于所述存储装置的所述等离子体发生装置的状态。
7.根据权利要求2所述的等离子体发生装置，其中，
所述供电量是电流值，
所述气体的状态是气压、气体流量以及气体温度中的任一种。
8.一种等离子体发生装置，利用一对电极间的放电而产生等离子体，其中，
所述等离子体发生装置具备：
所述一对电极；
壳体，覆盖所述一对电极；
多个开口部，设于所述壳体；
反应气体供给路径，用于向所述一对电极供给反应气体；
连结块，具有与所述多个开口部连通的多个连通路径以及供给加热气体的加热气体供给路径，使所述多个连通路径的流出口与所述加热气体供给路径的流出口接近从而能够利用所述加热气体来保护等离子体气体，所述等离子体气体是通过了所述多个开口部以及所述多个连通路径且利用所述一对电极间的放电使所述反应气体等离子体化所得到的；
加热器，配设于所述加热气体供给路径；
温度传感器，配设于所述加热器；
第一压力传感器，配置于所述反应气体供给路径；
第一流量传感器，测定向所述反应气体供给路径供给的所述反应气体的流量；
第二压力传感器，配设于所述加热气体供给路径；
第二流量传感器，测定向所述加热气体供给路径供给的所述加热气体的流量；
高频电源，向所述一对电极供电；
电流传感器，检测从所述高频电源向所述一对电极供电的电流值；
检测器，利用所述温度传感器、所述第一压力传感器、所述第一流量传感器、所述第二压力传感器、所述第二流量传感器以及所述电流传感器中的任一个来检测异常；
存储装置；以及
控制装置，
所述控制装置执行如下存储处理：将该等离子体发生装置的状态与时刻建立对应而存储于所述存储装置，将从所述检测器检测出所述异常的预定时间前至检测出所述异常为止的所述等离子体发生装置的状态存储于所述存储装置。
9.一种信息处理方法，是具备检测异常的检测器以及存储装置且利用电极间的放电来产生等离子体的等离子体发生装置的信息处理方法，其中，
所述信息处理方法包括如下存储步骤：将所述等离子体发生装置的状态与时刻建立对应而存储于所述存储装置，将从所述检测器检测出所述异常的预定时间前至检测出所述异常为止的所述等离子体发生装置的状态存储于所述存储装置。
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