CN115804249A - 基于等离子体的处理的处理条件决定方法及处理条件决定装置 - Google Patents

Abstract

基于等离子体的处理的处理条件决定方法包含如下的工序：照射工序，使头在相对于对象物保持预定的目标距离的状态下以预定的目标速度移动，并且从头向对象物的表面照射等离子体；测定工序，测定执行了照射工序之后的对象物的表面状态；计算工序，反复执行照射工序和测定工序，根据直到对象物的表面状态饱和为止所需的照射工序的执行次数，计算通过执行一次照射工序而使对象物的表面状态饱和所需的必要速度；及决定工序，将必要速度决定为头的处理速度。

Description

基于等离子体的处理的处理条件决定方法及处理条件决定 装置

技术领域

本说明书公开了一种基于等离子体的处理的处理条件决定方法及处理条件决定装置。

背景技术

以往，提出一种系统，该系统具备：处理结果推定模型，根据来自监视等离子体处理中的工艺量的传感器的监视输出及预先设定的处理结果的预测式来推定处理结果；及最佳方案计算模型，根据推定结果以使加工结果成为目标值的方式计算处理条件的修正量(例如，参照专利文献1)。在该系统中，通过以最佳方案计算模型生成的方案(处理条件)为基础来控制等离子体处理，能够抑制干扰带来的影响。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2005-33228号公报

发明内容

发明所要解决的课题

这样，在基于等离子体的处理时决定适于对象物的表面改性的处理条件在避免成品率的恶化或实现生产率的提高方面，被认为是重要的课题。例如头的移动速度是左右基于等离子体的处理的处理速度的最重要的处理条件，希望不使用特别的装置，而以简单的方法决定最佳的速度。

本发明的主要目的在于，提供能够通过更简单的方法决定适于对象物的表面改性的处理条件的基于等离子体的处理的处理条件决定方法或处理条件决定装置。

用于解决课题的技术方案

本发明为达到上述的主要目的而采用了以下的手段。

本发明的基于等离子体的处理的处理条件决定方法的主旨在于，包含如下的工序：

照射工序，使头在相对于对象物而保持预定的目标距离的状态下以预定的目标速度移动，并且从上述头向上述对象物的表面照射等离子体；

测定工序，测定执行了上述照射工序之后的上述对象物的表面状态；

计算工序，反复执行上述照射工序和上述测定工序，根据直到上述对象物的表面状态饱和为止所需的上述照射工序的执行次数，计算通过执行一次上述照射工序而使上述对象物的表面状态饱和所需的必要速度；及

决定工序，将上述必要速度决定为上述头的处理速度。

发明效果

在本发明的基于等离子体的处理的处理条件决定方法中，对对象物反复执行照射工序和测定工序。接着，根据直到对象物的表面状态饱和为止所需的照射工序的执行次数，计算通过执行一次照射工序而使对象物的表面状态饱和所需的必要速度。并且，将必要速度决定为头的处理速度。由此，能够通过更简单的方法决定适于对象物的表面改性的处理条件。

附图说明

图1是等离子体处理装置的概略结构图。

图2是等离子体处理装置的概略结构图。

图3是处理条件决定装置的概略结构图。

图4是表示用于等离子体处理的参数的一览的说明图。

图5是表示执行头速度决定处理的一例的流程图。

图6是表示等离子体处理的重复次数与处理面的水接触角之间的关系的说明图。

图7是表示执行头距离决定处理的一例的流程图。

图8是表示头距离与处理面的水接触角之间的关系的说明图。

图9是其他实施方式所涉及的等离子体处理装置的概略结构图。

具体实施方式

参照附图来对用于实施本发明的方式进行说明。

图1及图2是等离子体处理装置10的概略结构图。图3是基于等离子体的处理的处理条件决定装置50的概略结构图。等离子体处理装置10对工件W照射等离子体而进行工件W的表面改性。工件W例如是基板。在基板上涂布粘接剂后，安装元件。等离子体处理装置10通过对基板实施等离子体处理来改善基板表面的润湿性(粘接剂的粘接强度)。

如图1、2所示，等离子体处理装置10具备：头20、使头20移动的头移动装置31(参照图2)、使头20进行升降的头升降装置32及控制装置整体的控制装置40(参照图2)。

头20具备：一对电极、以使电极突出到反应室内的方式保持一对电极的保持部件及具有与反应室连通的喷出口的喷嘴21。头20使电压作用于一对电极，并且使处理气体通过反应室而从喷嘴21喷出，由此将等离子体化后的处理气体(等离子体气体)吹到工件W的表面。头移动装置31例如由滚珠丝杠机构构成，使头20在与工件W的表面平行的方向上移动。头升降装置32例如由滚珠丝杠机构构成，通过使头20在与工件W的表面垂直的方向上进行升降来调整喷嘴21的喷出口(前端部)与工件W的表面(上表面)之间的距离。

控制装置40构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU之外，还具备ROM、RAM、输入输出接口、通信接口等。来自检测头20的位置的位置传感器的信号等经由输入输出接口而输入到控制装置40。从控制装置40经由输入输出接口输出对于头20的控制信号、对于头移动装置31的控制信号、对于头升降装置32的控制信号等。另外，控制装置40经由通信接口而与本实施方式的处理条件决定装置50进行通信。控制装置40通过按照从处理条件决定装置50发送的处理条件来控制头20、头移动装置31、头升降装置32，从而对工件W实施等离子体处理。

本实施方式的处理条件决定装置50决定等离子体处理的处理条件，使用具有CPU、ROM、RAM、硬盘、闪速存储器驱动器(SSD)等外部存储装置、各种接口的通用的计算机构成。在处理条件决定装置50上连接有液晶显示器等显示装置57、键盘、鼠标等输入装置58。而且，在处理条件决定装置50上还连接有测定实施了等离子体处理的工件W的处理面的水接触角θ的水接触角测定装置60。作为功能块，如图3所示，处理条件决定装置50具备：决定等离子体处理的处理条件的处理部51、输入处理条件的决定所需的各种参数的输入部52及存储各种信息的存储部53。各功能块由计算机的CPU、ROM、RAM、外部存储装置及各种接口等硬件和包含所安装的程序的软件构成一体而发挥功能。

向输入部52输入处理条件的决定所需的各种参数。在本实施方式中，各种参数包括“粘接强度”、“水接触角”、“表面自由能”、“饱和接触角”、“照射次数”、“加热器接通/断开”、“喷嘴的种类”、“粘接剂的种类”、“工件的母材”、“工件的添加物”、“工件的熔点”、“工件的厚度”、“环境温度”、“环境湿度”、“供给气体温度”、“周围的气体流动”、“周围的气体风量”、“电极的长度”、“内部喷嘴的使用时间”、“请求处理速度”等。“水接触角”、“表面自由能”是工件表面的润湿性的指标。“饱和接触角”表示水接触角的最小值。“照射次数”表示等离子体的照射次数。“加热器接通/断开”表示有无用于处理部分的保护的保护气体的加热。“喷嘴的种类”表示头20上使用的喷嘴21的种类。“粘接剂的种类”表示对工件W(基板)实施等离子体处理后在工件W上涂布的粘接剂的种类。“工件的母材”表示铝或聚丙烯等母材。“工件的添加物”表示玻璃纤维或橡胶等材质。“环境温度”表示等离子体处理时的工件周围的温度。“环境湿度”表示等离子体处理时的工件周围的湿度。“供给气体温度”表示向等离子体处理装置10供给的处理气体的温度。“周围的气体流动”表示等离子体处理时的工件周围的气体的方向。“周围的气体风量”表示等离子体处理时的工件周围的气体的风量。“电极的长度”表示装置内部的电极的长度。“内部喷嘴的使用时间”表示装置的内部喷嘴的使用时间。“请求处理速度”表示用户请求的头的处理速度、即工件的下限速度Vmin。另外，上述的参数是一例，可以根据所使用的等离子体处理装置10或实施的等离子体处理的种类而适当确定。

作为等离子体处理的处理条件，处理条件决定装置50的处理部51设定作为头20的X轴方向上的移动速度的目标值的目标头速度Vtag和作为头距离L的目标值的目标头距离Ltag，将设定的目标头速度Vtag和目标头距离Ltag发送给等离子体处理装置10的控制装置40。控制装置40以保持目标头距离Ltag并且使头20以目标头速度Vtag移动的方式控制头移动装置31和头升降装置32，并且以使从喷嘴21照射等离子体的方式控制头20，由此对工件W实施等离子体处理。

接着，对用于决定目标头速度Vtag及目标头距离Ltag各自的最佳值(执行头速度V及执行头距离L)的步骤进行说明。

图5是表示由处理部51执行的执行头速度决定处理的一例的流程图。在执行头速度决定处理中，处理部51首先根据由输入部52输入的工件W的材料的熔点、供给气体温度、环境温度等来设定目标头距离Ltag(步骤S100)。在本实施方式中，对于目标头距离Ltag，在即使持续照射等离子体，工件W也不熔融的范围内设定最短的头距离Lmin。接着，处理部51将预先确定的规定速度Vset设定为目标头速度Vtag(步骤S110)。在此，规定速度Vset例如被确定为头移动装置31的最高速度附近的速度。

接着，处理部51将重复次数n设定为值1(步骤S120)，将包含目标头距离Ltag和目标头速度Vtag的指令信号发送给控制装置40(步骤S130)。接收到指令信号的控制装置40以保持目标头距离Ltag并使头20以目标头速度Vtag移动的方式控制头移动装置31和头升降装置32，并且以向工件W的表面照射等离子体的方式控制头20(照射工序)。并且，处理部51取得相对于实施了等离子体处理之后的工件W的处理面的水接触角θ(步骤S140)。水接触角θ的测定例如以如下方式进行：通过水接触角测定装置60向工件W的处理面滴下水滴，从侧面拍摄滴下的水滴，对得到的图像进行处理来测定水接触角θ(测定工序)。

接着，处理部51判定重复次数n是否为值2以上(步骤S150)。当判定为重复次数小于值2、即为值1时，使重复次数n增加值1(步骤S160)，返回步骤S130，以对照射了等离子体的工件W的处理面重叠地照射等离子体的方式反复进行等离子体处理，并取得处理面的水接触角θ(步骤S140)。

处理部51在步骤S150中判定为重复次数n为值2以上时，从上次取得的水接触角(上次θ)减去本次取得的水接触角θ来计算水接触角变化量Δθ(步骤S170)。并且，处理部51判定水接触角变化量Δθ是否是值0附近的值(步骤S180)。该判定是判定是否对工件W的处理面反复进行等离子体处理的结果是水接触角θ达到饱和接触角θth的处理。处理部51当判定为水接触角变化量Δθ不是值0附近的值时，判断为水接触角θ未达到饱和接触角θth，使重复次数n增加值1(步骤S160)，并重复步骤S130、S140的处理。

另一方面，处理部51在判定为水接触角变化量Δθ是值0附近的值时，将对规定速度Vset(目标头速度Vtag)除以从重复次数n减去值1后的值所得到的值设定为必要速度Vreq(步骤S190)。在此，必要速度Vreq是通过执行一次等离子体处理(照射工序)而使工件W的处理面的表面状态(水接触角θ)饱和(达到饱和接触角θth)所需的头20的移动速度。图6是表示等离子体处理的重复次数与处理面的水接触角之间的关系的说明图。如图所示，可知在使头20以高速的目标头速度Vtag(规定速度Vset)移动来执行等离子体处理的情况下，在等离子体处理的重复次数n为第5次时，水接触角变化量Δθ成为值0附近的值(水接触角θ的斜率为大致值0)，在其前一次的第4次达到饱和接触角θth。因此，通过使头20以对规定速度Vset除以到达饱和接触角θth所需的值4而得到的必要速度Vreq(＝Vset/(n－1))移动，能够通过一次的等离子体处理将工件W的表面改性至饱和接触角θth。由此，能够通过简单的方法使等离子体处理的处理速度最佳化。

处理部51在这样设定了必要速度Vreq时，判定必要速度Vreq是否为下限速度Vmin以上(步骤S200)。在此，下限速度Vmin是根据生产节拍等由用户要求的处理速度的下限值。处理部51当判定为必要速度Vreq为下限速度Vmin以上时，将必要速度Vreq设定为执行头速度V(步骤S210)，并使执行头速度决定处理结束。另一方面，处理部51在判定为必要速度Vreq不在下限速度Vmin以上而小于下限速度Vmin时，将下限速度Vmin设定为执行头速度V(步骤S220)，使执行头速度决定处理结束。

图7是表示执行头距离决定处理的一例的流程图。执行头距离决定处理在执行了执行头速度决定处理之后执行。在执行头距离决定处理中，处理部51判定在执行头速度决定处理中设定的必要速度Vreq是否小于下限速度Vmin(步骤S300)。处理部51当判定为必要速度Vreq不小于下限速度Vmin而在下限速度Vmin以上时，将在执行头速度决定处理的步骤S100中设定的最短的头距离Lmin设定为执行头距离L(步骤S310)，并使执行头距离决定处理结束。

另一方面，处理部51当判定为必要速度Vreq小于下限速度Vmin时，将下限速度Vmin设定为目标头速度Vtag(步骤S320)，并且将例如在执行头速度决定处理的步骤S100中使用的头距离Lmin设定为目标头距离Ltag(步骤S330)。接着，处理部51将包含目标头距离Ltag和目标头速度Vtag的指令信号发送给控制装置40而向新的工件W的处理面照射等离子体(步骤S340)。并且，处理部51从水接触角测定装置60取得相对于实施了等离子体处理后的工件W的处理面的水接触角θ(步骤S350)。

处理部51当取得了水接触角θ时，判定所取得的水接触角θ是否是饱和接触角θth附近的角(步骤S360)。饱和接触角θth例如是在上述的执行头速度决定处理中在步骤S180中作出肯定的判定时在步骤S140中取得的水接触角。处理部51当判定为水接触角θ不是饱和接触角θth附近的角时，将从当前的目标头距离Ltag减去预定量ΔL后的值设定为新的目标头距离Ltag(步骤S370)，返回步骤S340，对新的工件W以目标头距离Ltag和目标头速度Vtag(＝Vmin)实施等离子体处理，取得实施等离子体处理后的工件W的处理面的水接触角θ(步骤S350)。

处理部51这样在步骤S360中逐渐缩短目标头距离Ltag直至水接触角θ成为饱和接触角θth附近的角，同时每次都对新的工件W实施等离子体处理。并且，处理部51当判定为水接触角θ达到饱和接触角θth附近的角度时，将当前设定的目标头距离Ltag设定为设定执行头距离L(步骤S380)，并使执行头距离决定处理结束。图8是表示头距离与处理面的水接触角之间的关系的说明图。在必要速度Vreq小于下限速度Vmin的情况下，目标头速度Vtag被决定为下限速度Vmin。在该情况下，当将上述的最短头距离Lmin决定为执行头距离Ltag时，无法通过一次等离子体处理将工件W的处理面表面改性至饱和接触角θth。因此，在本实施方式中，在将目标头速度Vtag决定为下限速度Vmin的基础上，在阶段性地缩短目标头距离Ltag的同时，每次都对新的工件W实施等离子体处理并测定该工件W的处理面的水接触角θ，由此求出以下限速度Vmin通过一次等离子体处理就能够完成工件W的表面改性的最佳的头距离。由此，能够对应用户请求的头20的处理速度。

在此，对实施方式的主要的要素与权利要求书中记载的本发明的主要的要素之间的对应关系进行说明。即，本实施方式的头20相当于头，工件W相当于对象物。另外，等离子体处理装置10相当于执行照射工序的照射部，水接触角测定装置60相当于执行测定工序的测定部，执行执行头速度决定处理的步骤S150～S190的处理的处理部51相当于计算部，执行执行头速度决定处理的步骤S210的处理的处理部51相当于决定部。

另外，本发明不受上述实施例的任何限定，只要属于本发明的技术范围就能够以各种形式实施。

例如，在上述的实施方式中，本实施方式的等离子体处理装置10具备使头20沿着水平方向移动的头移动装置31、使头20进行升降的头升降装置32。但是，其他实施方式所涉及的等离子体处理装置110具备使头20在三维空间内移动的多关节机器人。图9是其他实施方式所涉及的等离子体处理装置的概略结构图。如图所示，其他实施方式的等离子体处理装置110的多关节机器人构成为具备基座B、相对于基座B串联连结的第一～第四连杆L1～L4、连结各连杆之间的第一～第五关节轴J1～J5及与前端连杆(第四连杆L4)连结的头20的垂直多关节机器人。由此，即使工件W的处理面为曲面，也能够一边保持头距离L地使头20移动，一边对工件W照射等离子体。另外，多关节机器人不限于垂直多关节机器人，也可以是水平多关节机器人等任何类型的机器人。

在本发明的基于等离子体的处理的处理条件决定方法中，也可以是，在上述计算工序中，根据将上述目标速度除以上述执行次数而得到的值来计算上述必要速度。这样一来，能够通过更简单的计算求出必要速度。

另外，在本发明的基于等离子体的处理的处理条件决定方法中，也可以是，在上述测定工序中，测定上述对象物的表面的水接触角作为上述对象物的表面状态。这样一来，能够更良好地测定对象物的表面状态。

此外，在本发明的基于等离子体的处理的处理条件决定方法中，也可以是，在上述决定工序中，根据上述对象物的熔点来决定上述目标距离。这样一来，能够将适当的距离决定为头的目标距离，使得不会因等离子体的照射而对工件造成不良情况。

或者，在本发明的基于等离子体的处理的处理条件决定方法中，也可以是，在上述决定工序中，在上述必要速度低于下限速度的情况下，将上述下限速度决定为上述头的目标速度，导出使在以上述下限速度执行了上述照射工序的情况下在上述测定工序中测定的上述对象物的表面状态饱和所需的必要距离，将所导出的必要距离决定为上述目标距离。这样一来，即使在不能降低头的速度的情况下，通过使头的距离最佳化，也能够通过一次等离子体处理良好地进行对象物的表面改性。

在上述的实施方式中，本发明设为处理条件决定方法的形式，但也可以设为处理条件决定装置的形式。

产业上的可利用性

本发明能够利用于等离子体处理装置的制造产业等。

附图标记说明

10、110等离子体处理装置，20头，21喷嘴，31头移动装置，32头升降装置，40控制装置，50处理条件决定装置，51处理部，52输入部，53存储部，57显示装置，58输入装置，60水接触角测定装置，B基座，J1～J5第一～第五关节轴，L1～L4第一～第四连杆，W工件。

Claims (6)

1.一种基于等离子体的处理的处理条件决定方法，包含如下的工序：

照射工序，使头在相对于对象物而保持预定的目标距离的状态下以预定的目标速度移动，并且从所述头向所述对象物的表面照射等离子体；

测定工序，测定执行了所述照射工序之后的所述对象物的表面状态；

计算工序，反复执行所述照射工序和所述测定工序，根据直到所述对象物的表面状态饱和为止所需的所述照射工序的执行次数，计算通过执行一次所述照射工序而使所述对象物的表面状态饱和所需的必要速度；及

决定工序，将所述必要速度决定为所述头的处理速度。

2.根据权利请求1所述的基于等离子体的处理的处理条件决定方法，其中，

在所述计算工序中，根据将所述目标速度除以所述执行次数而得到的值来计算所述必要速度。

3.根据权利请求1或2所述的基于等离子体的处理的处理条件决定方法，其中，

在所述测定工序中，测定所述对象物的表面的水接触角作为所述对象物的表面状态。

4.根据权利请求1至3中任一项所述的基于等离子体的处理的处理条件决定方法，其中，

在所述决定工序中，根据所述对象物的熔点来决定所述目标距离。

5.根据权利请求1至3中任一项所述的基于等离子体的处理的处理条件决定方法，其中，

在所述决定工序中，在所述必要速度低于下限速度的情况下，将所述下限速度决定为所述头的目标速度，导出使在以所述下限速度执行了所述照射工序的情况下在所述测定工序中测定的所述对象物的表面状态饱和所需的必要距离，将所导出的必要距离决定为所述目标距离。

6.一种处理条件决定装置，包含：

照射部，使头在相对于对象物而保持预定的目标距离的状态下以预定的目标速度移动，并且从所述头向所述对象物的表面照射等离子体；

测定部，测定由所述照射部执行了照射之后的所述对象物的表面状态；

计算部，反复执行基于所述照射部的照射和基于所述测定部的测定，根据直到所述对象物的表面状态饱和为止所需的基于所述等离子体的处理的执行次数，计算通过执行一次基于所述等离子体的处理而使所述对象物的表面状态饱和所需的必要速度；及

决定部，将所述必要速度决定为所述头的处理速度。

Images