JP5375985B2 - Atmospheric pressure plasma processing equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an atmospheric pressure plasma treatment method and apparatus which can check a lighting state of plasma and an irradiation state of plasma after plasma lighting to secure plasma treatment with high reliability when treating an object to be treated with atmospheric plasma. <P>SOLUTION: In the atmospheric pressure plasma treatment method which comprises: supplying a first gas 15 to a predetermined reaction space 11 in the vicinity of an atmospheric pressure; and at the same time, applying a high-frequency voltage to an antenna 13 or an electrode in the vicinity of the reaction space 11 to generate primary plasma 16; and irradiating the generated primary plasma 16 or secondary plasma 21 generated by colliding the primary plasma 16 with a second gas 18 toward a surface 6 to be treated to carry out plasma treatment of the surface 6 to be treated, a dimension of a reflective wave after lighting of the primary plasma 16 is detected, and a state is checked whether the primary plasma 16 is lit by comparing the dimension of the reflective wave with a first predetermined value. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、大気圧近傍でプラズマを発生させ、そのプラズマを被処理物の表面に照射して被処理物を処理する大気圧プラズマ処理装置に関するものである。 The present invention generates a plasma in near atmospheric pressure, the plasma was irradiated to the surface of the object to be treated relates atmospheric pressure plasma treatment MakotoSo location for processing an object to be processed.

大気圧プラズマ発生装置は、所定の空間に不活性ガスやそれと反応性ガスとの混合ガスなどのガスを流しながらその空間に高周波電界を印加して放電を生じさせることで、大気圧近傍でプラズマを発生させるようにしたものであり、こうして発生させたプラズマを被処理物の表面に照射して、被処理物の表面のクリーニング、レジストの除去、表面改質、金属酸化物の還元、成膜等の処理をすることは知られている。   An atmospheric pressure plasma generator generates plasma by applying a high-frequency electric field to a space while flowing a gas such as an inert gas or a mixture of a reactive gas and a reactive gas in a predetermined space. The surface of the object to be processed is irradiated with the plasma generated in this way, and the surface of the object to be processed is cleaned, the resist is removed, the surface is modified, the metal oxide is reduced, and the film is formed. It is known to perform such processing.

また、誘導結合型の大気圧プラズマ発生装置として、放熱性の良い誘電体であるアルミナ製の基板に反応空間を構成する貫通穴を形成し、基板上にマイクロアンテナを配置し、貫通穴の一端からガスを供給するとともにマイクロアンテナに高周波電圧を印加することで、貫通穴の他端からマイクロプラズマを吹き出すようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1には、プラズマの発光強度を分光器で測定することが記載されている。また、高周波電源とマイクロアンテナの間に配設された整合回路をプラズマ点灯時に反射波がゼロ近傍になるように調整すること、及びその場合プラズマ点灯直後にはマイクロアンテナの温度上昇による抵抗変化に伴って反射波が増えてプラズマ投入電力が低下し、プラズマの発光強度が低下するが、その後マイクロアンテナの温度が10分程度で安定し、発光強度が安定することが記載されている。   In addition, as an inductively coupled atmospheric pressure plasma generator, a through-hole forming a reaction space is formed in an alumina substrate, which is a dielectric material with good heat dissipation, and a micro antenna is disposed on the substrate, and one end of the through-hole is formed. It is known that a microplasma is blown out from the other end of a through hole by supplying a gas from a gas and applying a high-frequency voltage to a microantenna (see, for example, Patent Document 1). This Patent Document 1 describes that the emission intensity of plasma is measured with a spectroscope. In addition, the matching circuit arranged between the high-frequency power supply and the micro antenna is adjusted so that the reflected wave is close to zero when the plasma is turned on. Along with this, the reflected wave increases, the plasma input power decreases, and the plasma emission intensity decreases. However, it is described that the temperature of the microantenna is stabilized after about 10 minutes and the emission intensity is stabilized.

また、誘導結合型大気圧プラズマ発生装置を用いた分析装置であるICP分析装置において、プラズマ点灯後に反射波が発生し難く、プラズマ投入電力効率を高めるように、調整設定され、さらに反射波が発生しない状態にオートチューニングを行う機能を有する整合回路が設けられ、さらにそれだけの構成ではプラズマ点灯ミスを発生し易いので、整合回路の容量値を点灯前後の状態に適した値に調整する手段を設けたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, in the ICP analyzer, which is an analyzer using an inductively coupled atmospheric pressure plasma generator, it is difficult to generate a reflected wave after the plasma is ignited, and is adjusted and set to improve the plasma input power efficiency, and a reflected wave is generated. A matching circuit with a function to perform auto-tuning is provided in a state that does not, and since it is easy to generate a plasma lighting error with only that configuration, means for adjusting the capacitance value of the matching circuit to a value suitable for the state before and after lighting is provided Are known (for example, see Patent Document 2).

また、大気圧プラズマ発生装置ではなく、平行平板電極を用いた容量結合型の真空プラズマ処理装置において、プラズマの発生を検出する方法として、プラズマ発光を光検出器で検出する方法と、プラズマが発生すると入力電力の反射波が小さくなることを利用して反射波を検出する方法とを挙げ、かつ光検出器を用いる方法は設備コストがかかり、反射波を検出する方法はプラズマ発生以外でも反射波が小さくなることがあって誤検出する恐れがあるという問題があるため、プラズマ発生空間に浮遊電極を設けて浮遊電位と基準電位との電位差を検出する方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。   In addition, in a capacitively coupled vacuum plasma processing apparatus using parallel plate electrodes instead of an atmospheric pressure plasma generator, a method of detecting plasma emission with a photodetector and a method of generating plasma are used as methods for detecting the generation of plasma. Then, the method of detecting the reflected wave by using the fact that the reflected wave of the input power becomes small is mentioned, and the method using the photodetector requires equipment cost, and the method of detecting the reflected wave is not limited to the generation of plasma. Therefore, there is a problem in that there is a risk of erroneous detection, and a method of detecting a potential difference between a floating potential and a reference potential by providing a floating electrode in a plasma generation space is known (for example, Patent Documents). 3).

特許第3610688号明細書Japanese Patent No. 3610688 特開平10−19782号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-19882 特開平7−326489号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-326489

ところで、大気圧プラズマ処理方法及び装置を、実際の生産工程に適用するにあたっては、プラズマを点灯させた後も、プラズマが点灯状態を維持しているか否か、またプラズマを被処理物表面に照射している状態となっているか否かを確認することが重要な要請となっている。というのは、ロボット装置に搭載した大気圧プラズマヘッドにて自動的に被処理物表面のプラズマ処理を行っている場合に、適正にプラズマ処理が行われていることを確認していないと、不良品が大量に発生してしまうためである。   By the way, when the atmospheric pressure plasma processing method and apparatus are applied to an actual production process, whether or not the plasma is kept lit even after the plasma is turned on, and the surface of the workpiece is irradiated with the plasma. It is an important request to confirm whether or not it is in a state where it is in the state. This is because when the plasma processing of the surface of the workpiece is automatically performed by the atmospheric pressure plasma head mounted on the robot apparatus, it must be confirmed that the plasma processing is properly performed. This is because non-defective products are generated in large quantities.

しかしながら、特許文献1に記載のように光検出器にてプラズマ点灯を検出する構成では、特許文献3でも指摘されているように、設備が大掛かりとなり、大気圧プラズマ処理装置を適用するようにコンパクトなスペースや設備に適用するのは困難であり、かつ設備コストもかかるという問題がある。   However, as described in Patent Document 1, in the configuration in which the plasma lighting is detected by the photodetector, as pointed out in Patent Document 3, the equipment becomes large and compact so that the atmospheric pressure plasma processing apparatus can be applied. It is difficult to apply to a large space and equipment, and there is a problem that equipment cost is high.

また、特許文献2に記載の構成では、大気圧プラズマの点灯ミスを防止することはできるが、プラズマを点灯した後、整合回路の容量値を反射波が小さくなるようにオートチューニングするように構成されているので、プラズマ処理中にプラズマが消灯した場合に速やかに検出することができず、また一時的に消灯した場合には全く検出することができず、適切なプラズマ処理がなされていなくても直ちに検出することができないという問題がある。   Further, in the configuration described in Patent Document 2, it is possible to prevent the atmospheric pressure plasma from being turned on. However, after the plasma is turned on, the capacitance value of the matching circuit is automatically tuned so that the reflected wave becomes small. Therefore, if the plasma is extinguished during plasma processing, it cannot be detected promptly, and if it is temporarily extinguished, it cannot be detected at all and appropriate plasma processing is not performed. There is also a problem that it cannot be detected immediately.

また、特許文献3には、平行平板型の真空プラズマ処理装置において反射波の検出によってプラズマの点灯を検出することが記載されているが、特許文献3の中で説明されているように、種々の理由により反射波が変化するためにプラズマの点灯状態を適正に検出することはできないと記載されており、少なくとも大気圧プラズマにおいて、プラズマ点灯後にプラズマの点灯状態を確認する方法については記載も示唆もなされていない。   Patent Document 3 describes that plasma lighting is detected by detecting a reflected wave in a parallel plate type vacuum plasma processing apparatus. However, as described in Patent Document 3, there are various methods. It is stated that the plasma lighting state cannot be detected properly because the reflected wave changes due to the reasons described above, and at least in atmospheric pressure plasma, the method for checking the plasma lighting state after plasma lighting is also described. It has not been done.

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、大気圧プラズマにて被処理物を処理するに際してプラズマ点灯後のプラズマの点灯状態やプラズマの照射状態を確認できて信頼性の高いプラズマ処理を確保することができる大気圧プラズマ処理装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, the present invention ensures a highly reliable plasma processing by checking the plasma lighting state and plasma irradiation state after plasma lighting when processing an object to be processed with atmospheric pressure plasma. and to provide an atmospheric pressure plasma treatment MakotoSo location capable.

また、本発明の大気圧プラズマ処理装置は、大気圧近傍の所定の空間に第1のガスを供給するとともに前記所定の空間の近傍に配置したアンテナ又は電極に高周波電圧を印加して点灯手段にて一次プラズマを発生させ、発生した一次プラズマ又は前記一次プラズマを第2のガスに衝突させて発生させた二次プラズマを被処理物の表面に照射するプラズマヘッドと、高周波電圧を発生する高周波電源と、ガスを供給するガス供給部と、高周波電源とアンテナ又は電極の間に配置されアンテナ又は電極からの反射電力を調整する整合回路と、反射電力の大きさを検出する反射電力検出手段と、一次プラズマ点灯後における二次プラズマを被処理表面に照射してプラズマ処理を行うプラズマ照射動作中に、反射電力検出手段にて検出した反射出力の大きさに基づいて高周波電源とガス供給部を制御する制御部とを備え、前記整合回路は、一次プラズマ点灯状態又はプラズマ処理状態での反射電力がゼロ近傍となるように調整設定されており、前記制御部は、反射電力の大きさを第2の所定値と比較して被処理表面にプラズマが照射されているか否かを確認するものである。 Further, the atmospheric pressure plasma processing apparatus of the present invention supplies the first gas to a predetermined space near the atmospheric pressure and applies a high frequency voltage to the antenna or electrode arranged in the vicinity of the predetermined space to the lighting means. A plasma head for irradiating the surface of the workpiece with the generated primary plasma or the secondary plasma generated by colliding the generated primary plasma with the second gas, and a high-frequency power source for generating a high-frequency voltage A gas supply unit that supplies gas; a matching circuit that is disposed between the high-frequency power source and the antenna or electrode; and that adjusts the reflected power from the antenna or electrode; and a reflected power detection unit that detects the magnitude of the reflected power; The reflected output detected by the reflected power detection means during the plasma irradiation operation is performed in which the surface of the surface to be processed is irradiated with the secondary plasma after the primary plasma is turned on. And a control unit for controlling the high frequency power and a gas supply unit based on is come, the matching circuit, the reflected power is adjusted set to be near zero at the primary plasma lighting state or plasma treatment conditions, The control unit compares the magnitude of the reflected power with a second predetermined value to check whether or not the surface to be processed is irradiated with plasma .

この構成によると、大気圧プラズマにて被処理物を処理するに際して、プラズマ点灯後にプラズマが点灯した状態を維持している否かを確認することができ、信頼性の高いプラズマ処理を確保することができる。また、整合回路は、一次プラズマ点灯状態又はプラズマ処理状態での反射電力がゼロ近傍となるように調整設定されており、制御部は、反射波の大きさを第2の所定値と比較して被処理表面にプラズマが照射されているか否かを確認すると、プラズマ処理状態でのアンテナ又は電極に対する電力投入を効率的に行うことができるとともに、プラズマ処理状態を確認できる。 According to this configuration, when processing the object to be processed at atmospheric pressure plasma, it is possible to plasma after the plasma lighting checks whether that remain lit, to ensure reliable plasma processing Can do. The matching circuit is adjusted and set so that the reflected power in the primary plasma lighting state or plasma processing state is close to zero, and the control unit compares the magnitude of the reflected wave with the second predetermined value. When it is confirmed whether or not plasma is irradiated on the surface to be processed, power can be efficiently applied to the antenna or the electrode in the plasma processing state, and the plasma processing state can be confirmed.

また、制御部は、反射電力の大きさを第1の所定値と比較して一次プラズマが点灯しているか否かを確認すると、一次プラズマの点灯状態でのアンテナ又は電極に対する電力投入を効率的に行うことができるとともに、プラズマの点灯状態を確認できる。 Also, control section, when primary plasma the magnitude of the reflected power compared to the first predetermined value to check whether or not lit, the efficiency of power-on for the antenna or electrode with lighting state of primary plasma It is possible to check the lighting state of the plasma.

また、前記所定の空間に供給される第1のガスのガス濃度を検出するガス濃度検出手段を備え、制御部は前記ガス濃度が所定の値以上になった後一次プラズマの点灯手段を動作させると、点灯手段による点灯動作を最小限にしながら確実に点灯することができる。   In addition, a gas concentration detection unit that detects a gas concentration of the first gas supplied to the predetermined space is provided, and the control unit operates the primary plasma lighting unit after the gas concentration exceeds a predetermined value. Thus, it is possible to light up reliably while minimizing the lighting operation by the lighting means.

また、大気圧プラズマを照射するプラズマヘッドと、プラズマヘッドから照射されたプラズマが被処理表面に対向しつつ被処理表面に沿って相対移動するようにプラズマヘッドと被処理物を相対移動させる移動手段とを備えていると、被処理物の被処理表面のプラズマ処理を、プラズマヘッドと被処理物を相対移動させつつ効率的に行うことができる。   Also, a plasma head for irradiating atmospheric pressure plasma, and a moving means for relatively moving the plasma head and the object to be processed so that the plasma irradiated from the plasma head moves relative to the surface to be processed while facing the surface to be processed. The plasma processing of the surface to be processed of the object to be processed can be efficiently performed while relatively moving the plasma head and the object to be processed.

本発明の大気圧プラズマ処理装置によれば、一次プラズマ点灯後に、反射電力の大きさを第1の所定値と比較することで一次プラズマが点灯した状態を維持しているか否かを検出することができ、大気圧プラズマにて被処理物を処理するに際してプラズマ点灯後のプラズマの点灯状態を確認することができ、信頼性の高いプラズマ処理を確保することができる。 According to atmospheric pressure plasma treatment MakotoSo location of the present invention, the primary plasma after lighting, the detection whether primary plasma by comparing the magnitude of the reflected power to the first predetermined value is maintained to lit. In addition, when processing the object to be processed with atmospheric pressure plasma, the lighting state of the plasma after plasma lighting can be confirmed, and a highly reliable plasma processing can be ensured.

本発明の大気圧プラズマ処理装置の第1の実施形態の全体概略構成を示す斜視図The perspective view which shows the whole schematic structure of 1st Embodiment of the atmospheric pressure plasma processing apparatus of this invention. 同実施形態における被処理物の例を示し、(a)は回路基板の平面図、(b)はフラットパネルディスプレイの平面図The example of the to-be-processed object in the embodiment is shown, (a) is a plan view of a circuit board, (b) is a plan view of a flat panel display. 同実施形態のプラズマヘッドと要部構成を示す断面図Sectional drawing which shows the plasma head and principal part structure of the embodiment 同実施形態のプラズマヘッドの斜視図The perspective view of the plasma head of the embodiment 同実施形態における整合回路と位相回路の構成図Configuration diagram of matching circuit and phase circuit in the same embodiment 同実施形態のプラズマ処理動作のフローチャートFlow chart of plasma processing operation of the embodiment 同プラズマ処理動作におけるプラズマ照射動作のフローチャートFlow chart of plasma irradiation operation in the plasma processing operation 同実施形態のプラズマ処理動作のタイミングチャートTiming chart of plasma processing operation of the embodiment 本発明の大気圧プラズマ処理方法の第2の実施形態におけるプラズマ処理動作のタイミングチャートTiming chart of plasma processing operation in second embodiment of atmospheric pressure plasma processing method of the present invention 本発明に適用可能なプラズマヘッドの第1の変形構成例を示す斜視図The perspective view which shows the 1st modification structural example of the plasma head applicable to this invention. 本発明に適用可能なプラズマヘッドの第2の変形構成例を示す斜視図The perspective view which shows the 2nd modification structural example of the plasma head applicable to this invention. 本発明に適用可能なプラズマヘッドの第3の変形構成例を示す斜視図The perspective view which shows the 3rd modification structural example of the plasma head applicable to this invention. 本発明に適用可能なプラズマヘッドの第4の変形構成例を示す斜視図The perspective view which shows the 4th modification structural example of the plasma head applicable to this invention. 本発明に適用可能なプラズマヘッドの第5の変形構成例を示す断面図Sectional drawing which shows the 5th modification structural example of the plasma head applicable to this invention. 本発明に適用可能なプラズマヘッドの第6の変形構成例を示す断面図Sectional drawing which shows the 6th modification structural example of the plasma head applicable to this invention.

以下、本発明の大気圧プラズマ処理装置の実施形態について、図1〜図15を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of an atmospheric pressure plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.

(第1の実施形態)
まず、本発明の大気圧プラズマ処理装置の第1の実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the atmospheric pressure plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態の大気圧プラズマ処理装置1は、図1に示すように、3軸方向に移動及び位置決め可能な移動手段としてのロボット装置2を備えている。ロボット装置2は、水平面内で直交する2軸方向(X−Y軸方向)に移動及び位置決め可能な移動体3に垂直方向(Z軸方向)に移動及び位置決め可能に可動ヘッド4を取付けて構成され、その可動ヘッド4にプラズマヘッド10が設置されている。一方、被処理物5は、搬入・搬出部7によってプラズマヘッド10の可動範囲の下部位置に搬入・搬出されるとともに、所定位置に位置決めされて固定される。   As shown in FIG. 1, the atmospheric pressure plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment includes a robot apparatus 2 as a moving unit that can move and position in three axial directions. The robot apparatus 2 is configured by attaching a movable head 4 so as to be movable and positioned in a vertical direction (Z-axis direction) to a movable body 3 that can be moved and positioned in two axial directions (XY directions) orthogonal to each other in a horizontal plane. A plasma head 10 is installed on the movable head 4. On the other hand, the workpiece 5 is carried into and out of the movable range of the plasma head 10 by the carry-in / carry-out unit 7 and is positioned and fixed at a predetermined position.

被処理物5には、図2(a)、(b)に示すように、プラズマ処理を行うべき被処理表面6が複数箇所に分散して配されている。このような被処理物5としては、例えば図2(a)に示すように電子部品実装用のランド配設領域が被処理表面6である回路基板8の例や、図2(b)に示すように異方導電性膜の貼付領域が被処理表面6である液晶パネルやプラズマディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイ9の例があり、それぞれプラズマ処理にてランド表面の表面改質や貼付面のクリーニングを行うものである。   As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the surface 5 to be processed to be subjected to plasma processing is distributed at a plurality of locations. As such an object 5 to be processed, for example, as shown in FIG. 2A, an example of a circuit board 8 in which a land disposition area for mounting an electronic component is the surface to be processed 6 is shown, or as shown in FIG. There are examples of flat panel displays 9 such as liquid crystal panels and plasma display panels in which the anisotropic conductive film is applied to the surface 6 to be processed. Is to do.

プラズマヘッド10の構成を、図3、図4を参照して説明する。断面円形の反応空間11を形成する誘電体からなる円筒状の反応容器12の周囲にコイル状のアンテナ13を配設し、アンテナ13に高周波電源14から高周波電圧を印加して反応空間11に高周波電界を印加し、反応容器12の上端12aから第1の不活性ガス15を供給することで、反応容器12の下端12bから一次プラズマ16を吹き出すように構成されている。   The configuration of the plasma head 10 will be described with reference to FIGS. A coiled antenna 13 is disposed around a cylindrical reaction vessel 12 made of a dielectric material that forms a reaction space 11 having a circular cross section, and a high frequency voltage is applied to the antenna 13 from a high frequency power source 14 to generate a high frequency in the reaction space 11. By applying an electric field and supplying the first inert gas 15 from the upper end 12 a of the reaction vessel 12, the primary plasma 16 is blown out from the lower end 12 b of the reaction vessel 12.

反応容器12の下端12b近傍の周囲に円筒状又は角筒形状の混合ガス容器17が配設され、その周壁上部に混合ガス18を内部に供給する複数のガス供給口19が配設されている。混合ガス容器17は、反応容器12の下端12bより下方に延出され、反応容器12の下端12bより下方の部分に、一次プラズマ16が衝突して二次プラズマ21を発生する下端開放の混合ガス領域20が形成されている。   A cylindrical or rectangular mixed gas container 17 is disposed around the vicinity of the lower end 12b of the reaction container 12, and a plurality of gas supply ports 19 for supplying the mixed gas 18 to the inside are disposed at the upper part of the peripheral wall. . The mixed gas container 17 extends below the lower end 12 b of the reaction container 12, and the lower end open mixed gas in which the primary plasma 16 collides with a portion below the lower end 12 b of the reaction container 12 to generate the secondary plasma 21. Region 20 is formed.

アンテナ13に高周波電圧を供給する高周波電源14としては、その出力周波数帯が13.56MHzに代表されるRF周波数帯、100MHzに代表される又はVHF周波数帯、さらにマイクロ波周波数帯のものなどを使用することができる。なお、RF周波数帯やVHF周波数帯やマイクロ波周波数帯を使用する場合には、図3に示すように、高周波電源14とアンテナ13との間に、アンテナ13からの反射電力を調整し、反射電力によってアンテナ13への投入電力が低下するのを防止する整合回路22が介装される。   As the high frequency power supply 14 for supplying a high frequency voltage to the antenna 13, an output frequency band of an RF frequency band represented by 13.56 MHz, a 100 MHz or VHF frequency band, and a microwave frequency band is used. can do. When the RF frequency band, the VHF frequency band, or the microwave frequency band is used, the reflected power from the antenna 13 is adjusted between the high frequency power source 14 and the antenna 13 as shown in FIG. A matching circuit 22 is provided to prevent the input power to the antenna 13 from being reduced by the power.

この整合回路22は、図5に示すように、アンテナ13に並列に接続されたLOAD側リアクタンス素子(図示例では可変コンデンサ)23と、アンテナ13に直列に接続されたTUNE側のリアクタンス素子(図示例では可変コンデンサ)24にて構成されている。なお、リアクタンス素子23、24はともに可変コンデンサを例示したが、固定あるいは可変のコンデンサやインダクタンスを用いた構成とすることもできる。また、好適には、図5に示すように、整合回路22とアンテナ13との間に位相回路25を介装して、定在波の電流の振幅の最大値、又は定在波の電圧振幅の最小値の位置がアンテナ13の近傍に位置するようにして、投入電力がアンテナ13に流れる電流として効率良く供給されるようにするのが好適である。位相回路25は、図示例では、LOAD側リアクタンス素子23とアンテナ13との間に介装したインダクタンス素子26にて構成している。勿論、位相回路25を、LOAD側のリアクタンス素子23とアンテナ13との間に介装したインダクタンス素子若しくはコンデンサ素子と、TUNE側のリアクタンス素子24とアンテナ13との間に介装したコンデンサ素子若しくはインダクタンス素子にて構成しても良い。なお、図5において、Lはアンテナ13のインダンタンス成分、Rは回路の抵抗成分である。   As shown in FIG. 5, the matching circuit 22 includes a LOAD side reactance element (variable capacitor in the illustrated example) 23 connected in parallel to the antenna 13 and a TUNE side reactance element connected in series to the antenna 13 (see FIG. 5). In the example shown, the variable capacitor 24 is used. The reactance elements 23 and 24 are both variable capacitors. However, a fixed or variable capacitor or inductance may be used. Preferably, as shown in FIG. 5, a phase circuit 25 is interposed between the matching circuit 22 and the antenna 13 so that the maximum value of the standing wave current amplitude or the standing wave voltage amplitude is obtained. It is preferable that the position of the minimum value is positioned in the vicinity of the antenna 13 so that the input power is efficiently supplied as the current flowing through the antenna 13. In the illustrated example, the phase circuit 25 includes an inductance element 26 interposed between the LOAD-side reactance element 23 and the antenna 13. Of course, the phase circuit 25 includes an inductance element or a capacitor element interposed between the reactance element 23 on the LOAD side and the antenna 13, and a capacitor element or inductance interposed between the reactance element 24 on the TUNE side and the antenna 13. You may comprise with an element. In FIG. 5, L is an inductance component of the antenna 13, and R is a resistance component of the circuit.

また、図3に示すように、高周波電源14と整合回路22の間に、高周波電源14からの入射電力を検出する入射電力検出手段27とアンテナ13からの反射電力を検出する反射電力検出手段28が配設され、その検出信号が制御部31に入力されている。また、反応容器12の上端12a近傍にガス濃度検出手段29が配設され、その検出信号も制御部31に入力されている。   Further, as shown in FIG. 3, between the high frequency power supply 14 and the matching circuit 22, incident power detection means 27 that detects the incident power from the high frequency power supply 14 and reflected power detection means 28 that detects the reflected power from the antenna 13. The detection signal is input to the control unit 31. Further, a gas concentration detection means 29 is disposed in the vicinity of the upper end 12 a of the reaction vessel 12, and the detection signal is also input to the control unit 31.

30は、反応容器12に第1の不活性ガス15を供給するガス供給管であり、流量制御部32を介してガス供給部33に接続されている。ガス濃度検出手段29は、このガス供給管30の出口部に配置されている。ガス供給部33は、第1の不活性ガス15を供給する第1の不活性ガス供給源(図示せず)と、第2の不活性ガスと反応性ガスの混合ガス18を供給する混合ガス源(図示せず)とを備え、それぞれのガス出口には圧力調整弁が設けられている。流量制御部32は、第1の不活性ガス15の流量を制御するマスフローコントローラなどから成る第1の流量制御装置(図示せず)と、混合ガス18の流量を制御するマスフローコントローラなどから成る第2の流量制御装置とを備えている。   Reference numeral 30 denotes a gas supply pipe that supplies the first inert gas 15 to the reaction vessel 12, and is connected to the gas supply unit 33 via the flow rate control unit 32. The gas concentration detection means 29 is disposed at the outlet of the gas supply pipe 30. The gas supply unit 33 includes a first inert gas supply source (not shown) that supplies the first inert gas 15 and a mixed gas that supplies a mixed gas 18 of the second inert gas and the reactive gas. Source (not shown), and each gas outlet is provided with a pressure regulating valve. The flow rate control unit 32 includes a first flow rate control device (not shown) that includes a mass flow controller that controls the flow rate of the first inert gas 15, and a mass flow controller that controls the flow rate of the mixed gas 18. 2 flow rate control devices.

なお、第1及び第2の不活性ガスは、アルゴン、ネオン、キセノン、ヘリウム、窒素から選択された単独ガス又は複数の混合ガスが適用される。また、反応性ガスは、プラズマ処理の種類に応じて、酸素、空気、CO2、N2Oなどの酸化性ガス、水素、アンモニアなどの還元性ガス、CF4などのフッ素系ガスなどが適用される。なお、窒素ガスは、字義通りの不活性ガスではないが、大気圧プラズマの発生においては、本来の不活性ガスに準ずる挙動を示し、ほぼ同様に用いることができるので、本明細書においては不活性ガスを広い定義に基づいて窒素ガスを含むものとする。   As the first and second inert gases, a single gas or a plurality of mixed gases selected from argon, neon, xenon, helium, and nitrogen are applied. As the reactive gas, oxygen, air, an oxidizing gas such as CO 2 or N 2 O, a reducing gas such as hydrogen or ammonia, a fluorine-based gas such as CF 4, or the like is applied depending on the type of plasma treatment. Although nitrogen gas is not literally an inert gas, it exhibits a behavior similar to that of the original inert gas in the generation of atmospheric pressure plasma, and can be used in substantially the same manner. The active gas shall contain nitrogen gas based on a broad definition.

制御部31は、記憶部(図示せず)に予め記憶された動作プログラムや制御データに基づいて、プラズマヘッド10の移動手段としてのロボット装置2、高周波電源14、流量制御部32、及び反応空間11で一次プラズマ16を点灯させる点灯装置34を動作制御するように構成されている。   The control unit 31 is based on an operation program or control data stored in advance in a storage unit (not shown), the robot apparatus 2 as a moving unit of the plasma head 10, the high frequency power supply 14, the flow rate control unit 32, and the reaction space. 11 is configured to control the operation of the lighting device 34 for lighting the primary plasma 16.

具体例について説明すると、反応容器12の内径R1=0.8mm、混合ガス容器17の内径R2=5mm、混合ガス容器17の下端と被処理物表面6の間の間隔L1=1mm、反応容器12の下端と混合ガス容器17の下端の間の間隔L2=4mmの装置構成とし、第1の不活性ガス15はアルゴンガスを用いて流量を50sccmとし、混合ガス容器17内に供給する混合ガスは、不活性ガスとしてのアルゴンガス(流量500sccm)と反応性ガスとしての酸素ガス(流量50sccm)の混合ガスで構成した。   A specific example will be described. The inner diameter R1 of the reaction container 12 is 0.8 mm, the inner diameter R2 of the mixed gas container 17 is 5 mm, the distance L1 between the lower end of the mixed gas container 17 and the surface of the workpiece 6 is 1 mm, the reaction container 12 The apparatus has a configuration in which the distance L2 between the lower end of the gas and the lower end of the mixed gas container 17 is 4 mm, the first inert gas 15 uses argon gas and the flow rate is 50 sccm, and the mixed gas supplied into the mixed gas container 17 is And a mixed gas of argon gas (flow rate 500 sccm) as an inert gas and oxygen gas (flow rate 50 sccm) as a reactive gas.

次に、以上の構成におけるプラズマ処理動作について、主として、図3と、図6、図7の動作フローチャート、及び図8のタイミングチャートを参照して説明する。まず、ガス供給部33から流量制御部32を介して反応空間11に第1の不活性ガス15を供給し(ステップS1)、ガス濃度検出手段29にて供給ガスの濃度検出を行い(ステップS2)、その濃度が所定の濃度範囲になったか否かを判定し(ステップS3)、所定の濃度範囲になると、高周波電源14をONし(ステップS4)、点灯装置34をONする(ステップS5)。   Next, the plasma processing operation in the above configuration will be described mainly with reference to FIG. 3, the operation flowcharts of FIGS. 6 and 7, and the timing chart of FIG. First, the first inert gas 15 is supplied from the gas supply unit 33 to the reaction space 11 via the flow rate control unit 32 (step S1), and the concentration of the supply gas is detected by the gas concentration detection means 29 (step S2). ), It is determined whether or not the concentration is within a predetermined concentration range (step S3). When the concentration is within the predetermined concentration range, the high frequency power supply 14 is turned on (step S4), and the lighting device 34 is turned on (step S5). .

次に、入射電力検出手段27及び反射電力検出手段28にて入射電力及び反射電力を検出し(ステップS6)、入射電力が正常な状態で反射電力が所定値以内か否かを判定する(ステップS7)。ここで、整合回路22は、図8に示すように、予め反応空間11で一次プラズマ16が点灯している状態で、アンテナ13からの反射電力がほぼゼロになるように調整・設定されている。そのため、一次プラズマ16が点灯していない状態では反射電力が大きなP2となるので、検出した反射電力をP2とゼロの間に設定した第1の所定値T1と比較することで、一次プラズマ16が点灯しているか否かを判定することができる。一次プラズマ16が点灯するまでステップS5にリターンして点灯装置34を動作させ、一次プラズマ16が点灯すると点灯装置34をOFFする(ステップS8)。   Next, the incident power and reflected power are detected by the incident power detection means 27 and the reflected power detection means 28 (step S6), and it is determined whether or not the reflected power is within a predetermined value when the incident power is normal (step S6). S7). Here, as shown in FIG. 8, the matching circuit 22 is adjusted and set in advance so that the reflected power from the antenna 13 becomes substantially zero in a state where the primary plasma 16 is lit in the reaction space 11. . Therefore, since the reflected power is large P2 when the primary plasma 16 is not turned on, the primary plasma 16 is compared with the first predetermined value T1 set between P2 and zero. It can be determined whether or not it is lit. The process returns to step S5 until the primary plasma 16 is turned on to operate the lighting device 34. When the primary plasma 16 is turned on, the lighting device 34 is turned off (step S8).

次に、ロボット装置2において、プラズマヘッド10を被処理物5の被処理表面6に沿って相対移動させる。本実施形態のプラズマヘッド10においては、反応空間11から混合ガス領域20に一次プラズマ16が吹き出して混合ガス18に衝突し、プラズマが展開して二次プラズマ21が発生し、その二次プラズマ21がプラズマヘッド10から被処理表面6に向けて照射され、被処理表面6のプラズマ処理が行われる(ステップS9)。また、このプラズマヘッド10においては、一次プラズマ16が点灯している状態で、混合ガス領域20に混合ガス18を供給することで二次プラズマ21を発生させて照射することができ、混合ガス18の供給を停止することで二次プラズマ21の照射を停止することができる。なお、このプラズマ照射動作の詳細は後に図7を参照して説明する。   Next, in the robot apparatus 2, the plasma head 10 is relatively moved along the processing surface 6 of the processing object 5. In the plasma head 10 of this embodiment, the primary plasma 16 blows out from the reaction space 11 to the mixed gas region 20 and collides with the mixed gas 18, and the plasma develops to generate a secondary plasma 21, and the secondary plasma 21. Is irradiated from the plasma head 10 toward the surface 6 to be processed, and the plasma processing of the surface 6 to be processed is performed (step S9). In the plasma head 10, the secondary plasma 21 can be generated and irradiated by supplying the mixed gas 18 to the mixed gas region 20 while the primary plasma 16 is lit. By stopping the supply, the irradiation of the secondary plasma 21 can be stopped. Details of the plasma irradiation operation will be described later with reference to FIG.

このプラズマ照射動作中に、反射電力が上記第1の所定値T1以内であるか否かの判定を行い(ステップS10)、一次プラズマ16が点灯状態を維持していて反射電力が所定値T1以内である時には、動作終了か否かの判定を行い(ステップS11)、動作終了でない場合はステップS9にリターンしてプラズマ照射動作を継続し、動作終了になっているとそこで終了する。一方、プラズマ照射動作中に一次プラズマ16が消灯してしまった場合には、図8に示すように、反射電力が第1の所定値T1を超えたP2となるので、ステップS10の判定の結果、ステップS12に移行し、一次プラズマ16の消灯を認識し、直ちにロボット装置2の動作を停止し(ステップS13)、エラー表示を行う(ステップS14)。   During this plasma irradiation operation, it is determined whether or not the reflected power is within the first predetermined value T1 (step S10), the primary plasma 16 is maintained in the lighting state, and the reflected power is within the predetermined value T1. When the operation is finished, it is determined whether or not the operation is finished (step S11). When the operation is not finished, the process returns to step S9 to continue the plasma irradiation operation, and when the operation is finished, the operation is finished. On the other hand, if the primary plasma 16 is extinguished during the plasma irradiation operation, the reflected power becomes P2 exceeding the first predetermined value T1, as shown in FIG. Then, the process proceeds to step S12, the extinction of the primary plasma 16 is recognized, the operation of the robot apparatus 2 is immediately stopped (step S13), and an error display is performed (step S14).

プラズマ照射動作においては、図7に示すように、ロボット装置2にてプラズマヘッド10を被処理物5の被処理表面6に向けて移動させ(ステップS21)、プラズマヘッド10が被処理表面6の一端の照射開始点に位置したか否かの判定を行い(ステップS22)、位置していない場合はステップS21にリターンする。プラズマヘッド10が照射開始点に位置すると、混合ガス領域20に混合ガス18を供給して二次プラズマ21を発生させ、プラズマヘッド10から二次プラズマ21を被処理表面6に向けて照射しつつロボット装置2にてプラズマヘッド10を被処理表面6に沿って相対移動させて被処理表面6のプラズマ処理を行うとともに、その間に入射電力及び反射電力の検出を行う(ステップS23)。   In the plasma irradiation operation, as shown in FIG. 7, the robot head 2 moves the plasma head 10 toward the surface to be processed 6 of the object to be processed 5 (step S <b> 21). It is determined whether or not the irradiation start point is located at one end (step S22), and if not, the process returns to step S21. When the plasma head 10 is positioned at the irradiation start point, the mixed gas 18 is supplied to the mixed gas region 20 to generate the secondary plasma 21, and the secondary plasma 21 is irradiated from the plasma head 10 toward the surface 6 to be processed. The robot apparatus 2 relatively moves the plasma head 10 along the surface 6 to be processed to perform plasma processing on the surface 6 to be processed, and detects incident power and reflected power during that time (step S23).

ここで、二次プラズマ21が被処理表面6に照射されている状態では、図8に示すように、入射電力の10%程度の反射電力P1が発生することになり、反射電力ゼロとP1の間に設定した第2の所定値T2を超えた反射電力が検出されると、適正にプラズマ照射が行われていることが確認され、反射電力がゼロ近傍のままの場合はプラズマ照射が行われていないことが判明する。そこで、反射電力の検出値が第2の所定値T2以上であるか否かを判定する(ステップS24)。   Here, in a state in which the surface to be treated 6 is irradiated with the secondary plasma 21, as shown in FIG. 8, the reflected power P1 of about 10% of the incident power is generated, and the reflected power is zero and P1. When the reflected power exceeding the second predetermined value T2 set in between is detected, it is confirmed that the plasma irradiation is properly performed, and when the reflected power remains near zero, the plasma irradiation is performed. It turns out that not. Therefore, it is determined whether or not the detected value of the reflected power is greater than or equal to the second predetermined value T2 (step S24).

反射電力の検出値が第2の所定値T2以上の場合は、照射動作が正常であることが確認され(ステップS25)、ロボット動作を継続する(ステップS26)とともに、プラズマヘッド10が被処理表面6の他端に対向する照射終了点まで到達したか否かの判定を行い(ステップS27)、照射終了点に到達していない場合はステップS26にリターンし、照射終了点まで到達すると、混合ガス18の供給を停止して二次プラズマ21の発生・照射を停止する(ステップS28)。その後、すべての被処理表面6のプラズマ処理が終了したか否かの判定を行い(ステップS28)、終了していない場合はステップS21にリターンして以上の動作を繰り返し、終了している場合はそのまま終了する。   When the detected value of the reflected power is equal to or greater than the second predetermined value T2, it is confirmed that the irradiation operation is normal (step S25), the robot operation is continued (step S26), and the plasma head 10 6 is determined (step S27). When the irradiation end point is not reached, the process returns to step S26, and when the irradiation end point is reached, the mixed gas is reached. 18 is stopped and generation / irradiation of the secondary plasma 21 is stopped (step S28). Thereafter, it is determined whether or not the plasma treatment of all the surfaces to be treated 6 has been completed (step S28). If not completed, the process returns to step S21 to repeat the above operations. It ends as it is.

一方、ステップS24の判定で、反射電力が第2の所定値T2以内の場合には、照射動作が異常であると認識し(ステップS30)、ロボット装置2の動作を停止し(ステップS31)、エラー表示を行う(ステップS32)。   On the other hand, if it is determined in step S24 that the reflected power is within the second predetermined value T2, it is recognized that the irradiation operation is abnormal (step S30), and the operation of the robot apparatus 2 is stopped (step S31). An error is displayed (step S32).

以上の本実施形態によれば、一次プラズマ16を点灯した後に、アンテナ13からの反射電力の大きさを第1の所定値T1と比較し、反射電力が第1の所定値T1より小さい場合は、一次プラズマ16が点灯状態を維持しており、反射電力が第1の所定値T1より大きくなっていると、一次プラズマ16が消灯したことを検出することができる。したがって、プラズマヘッド10にて被処理物5の被処理表面6のプラズマ処理をするに際して、一次プラズマ16が点灯した状態を維持している否か確認することができる。また、一次プラズマ16が点灯している状態での反射電力がゼロ近傍となるように整合回路22を調整・設定しているので、入射電力のアンテナ13への投入効率を向上することができる。なお、一次プラズマ16が点灯している状態で、二次プラズマ21を発生させても、二次プラズマ21を被処理物5に照射されていない状態では、反射電力はほぼゼロの状態が維持される。   According to the above embodiment, after the primary plasma 16 is turned on, the magnitude of the reflected power from the antenna 13 is compared with the first predetermined value T1, and the reflected power is smaller than the first predetermined value T1. When the primary plasma 16 is kept on and the reflected power is larger than the first predetermined value T1, it can be detected that the primary plasma 16 has been extinguished. Therefore, when the plasma treatment is performed on the surface 6 of the workpiece 5 by the plasma head 10, it can be confirmed whether or not the primary plasma 16 is kept in a lit state. In addition, since the matching circuit 22 is adjusted and set so that the reflected power in the state in which the primary plasma 16 is lit is close to zero, it is possible to improve the input efficiency of the incident power to the antenna 13. Even if the secondary plasma 21 is generated while the primary plasma 16 is turned on, the reflected power is maintained almost zero in a state where the workpiece 5 is not irradiated with the secondary plasma 21. The

また、一次プラズマ16が点灯して二次プラズマ21が発生し、その二次プラズマ21を被処理表面6に照射している状態では、反射電力が入射電力の10分の1程度の大きさとなり、適正に照射されていない状態では反射電力がゼロ近傍になるので、反射電力の大きさを第2の所定値T2と比較することで、二次プラズマ21が被処理表面6に適切に照射されてプラズマ処理が実行されているか否かを直接検出・確認することができ、信頼性の高いプラズマ処理を確保することができる。   In addition, when the primary plasma 16 is turned on to generate the secondary plasma 21 and the surface to be processed 6 is irradiated with the secondary plasma 21, the reflected power is about one-tenth of the incident power. Since the reflected power is close to zero in a state where it is not properly irradiated, the secondary plasma 21 is appropriately irradiated onto the surface 6 to be processed by comparing the magnitude of the reflected power with the second predetermined value T2. Thus, it is possible to directly detect and confirm whether or not the plasma processing is being performed, and to ensure a highly reliable plasma processing.

また、一次プラズマ16の点灯時に、反応空間11に供給される第1の不活性ガス15のガス濃度をガス濃度検出手段29にて検出し、ガス濃度が所定の値以上になった後に、点灯手段34にて一次プラズマ16を点灯するようにしているので、点灯手段34による点灯動作を最小限にしながら確実に点灯することができる。   Further, when the primary plasma 16 is turned on, the gas concentration of the first inert gas 15 supplied to the reaction space 11 is detected by the gas concentration detecting means 29, and the light is turned on after the gas concentration becomes a predetermined value or more. Since the primary plasma 16 is lit by the means 34, the lighting can be reliably performed while minimizing the lighting operation by the lighting means 34.

また、反応空間11には第1の不活性ガス15のみを供給しているので一次プラズマ16を容易かつ確実に発生させることができ、その一次プラズマ16を、第2の不活性ガスと反応性ガスから成る混合ガス18が供給されている混合ガス領域20に衝突させていることで、二次プラズマ21が確実にかつ大きく発生・展開し、それに伴って混合ガス18中の反応性ガスが効率的にプラズマ化されることで、プラズマ密度が高くかつ一次プラズマ16よりも低温の二次プラズマ21にて所望のプラズマ処理を効果的に行うことができる。   Further, since only the first inert gas 15 is supplied to the reaction space 11, the primary plasma 16 can be generated easily and reliably, and the primary plasma 16 is reactive with the second inert gas. By causing the mixed gas 18 made of gas to collide with the mixed gas region 20 to which the gas is supplied, the secondary plasma 21 is surely generated and expanded, and accordingly, the reactive gas in the mixed gas 18 is efficient. Therefore, desired plasma treatment can be effectively performed with the secondary plasma 21 having a high plasma density and a temperature lower than that of the primary plasma 16.

(第2の実施形態)
次に、本発明の大気圧プラズマ処理装置の第2の実施形態について、図9を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the atmospheric pressure plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.

上記第1の実施形態では、一次プラズマ16が発生し、二次プラズマ21が発生している状態で、反射電力がほぼゼロ近傍となるように整合回路22を調整・設定した例を示したが、図9に示すように、被処理表面6に二次プラズマ21を照射している状態のときに反射電力がほぼゼロ近傍となるように整合回路22を調整・設定してもよい。   In the first embodiment, the example is shown in which the matching circuit 22 is adjusted and set so that the reflected power is nearly zero in the state where the primary plasma 16 is generated and the secondary plasma 21 is generated. As shown in FIG. 9, the matching circuit 22 may be adjusted and set so that the reflected power is approximately near zero when the surface 6 to be processed is irradiated with the secondary plasma 21.

この場合も、一次プラズマ16を点灯後、一次プラズマ16が消灯すると、反射電力がP2となって、第1の所定値T1と比較することで消灯したしたことを検出することができ、また一次プラズマ16が発生し、二次プラズマ21が発生している状態では反射電力がP1となっており、二次プラズマ21が被処理表面6に適正に照射されている状態では、アンテナ13からの反射電力がゼロ近傍となることで、適正にプラズマ処理が行われていることを直接検出・確認することができ、信頼性の高いプラズマ処理を確保することができる。また、プラズマ処理状態での反射波がゼロ近傍となることで、電力の投入効率を一層向上することができる。   In this case as well, when the primary plasma 16 is turned off after the primary plasma 16 is turned on, the reflected power becomes P2, and it can be detected that the light has been turned off by comparing with the first predetermined value T1. In the state where the plasma 16 is generated and the secondary plasma 21 is generated, the reflected power is P1, and in the state where the secondary plasma 21 is properly applied to the surface 6 to be processed, the reflection from the antenna 13 is performed. When the electric power is in the vicinity of zero, it is possible to directly detect and confirm that plasma processing is being performed properly, and to ensure highly reliable plasma processing. In addition, since the reflected wave in the plasma processing state is close to zero, the power input efficiency can be further improved.

以上の実施形態では、プラズマヘッド10として、反応空間11で発生させた一次プラズマ16を混合ガス領域20の混合ガス18に衝突させることで二次プラズマ21を発生させ、その二次プラズマ21を被処理表面6に照射してプラズマ処理するようにした例を示したが、本発明におけるプラズマヘッド10の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図10に示すように、プラズマヘッド10を、反応空間11を有する反応容器12とアンテナ13とからなる構成とし、発生した一次プラズマ16を被処理表面6に照射するようにし、そのプラズマヘッド10に上記図3に示した構成を適用し、反射電力を検出して一次プラズマ16の点灯状態及び照射状態を検出するようにすることもできる。   In the above embodiment, as the plasma head 10, the secondary plasma 21 is generated by colliding the primary plasma 16 generated in the reaction space 11 with the mixed gas 18 in the mixed gas region 20. Although the example which irradiated the process surface 6 and plasma-processed was shown, the structure of the plasma head 10 in this invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10, the plasma head 10 includes a reaction vessel 12 having a reaction space 11 and an antenna 13, and the generated primary plasma 16 is irradiated onto the surface 6 to be processed. 10 may be applied to detect the reflected power and detect the lighting state and irradiation state of the primary plasma 16.

また、以上のようなコイル状のアンテナ13にて高周波電力を印加して誘導結合型の一次プラズマ16を発生するようにしたプラズマヘッド10に限らず、図11に示すように、プラズマヘッド10として、所定空間41を挟んでその両側に誘電体42を介して一対の電極43a、43bを配設し、電極43a、43b間に高周波電圧を印加し、空間41の一端からガス(不活性ガス又は不活性ガスと反応性ガスの混合ガス)44を供給することで空間41の他端から容量結合型のプラズマ45を吹き出すように構成したものでも良い。   Further, the plasma head 10 is not limited to the plasma head 10 in which the inductively coupled primary plasma 16 is generated by applying the high frequency power with the coiled antenna 13 as described above, as shown in FIG. A pair of electrodes 43a and 43b are disposed on both sides of the predetermined space 41 via a dielectric 42, a high frequency voltage is applied between the electrodes 43a and 43b, and a gas (inert gas or It may be configured such that a capacitively coupled plasma 45 is blown out from the other end of the space 41 by supplying a mixed gas 44 of an inert gas and a reactive gas.

また、図12に示すように、誘電体から成る反応管46の外周に軸心方向に間隔をあけて一対の電極47a、47bを配設し、電極47a、47b間に高周波電圧を印加し、反応管46の一端からガス44を供給することで反応管46の他端からプラズマ45を吹き出すように構成したものでも良い。また、図13に示すように、断面形状が細長い長方形状の誘電体から成る反応管48の外周に軸心方向に間隔をあけて一対の電極49a、49bを配設し、電極49a、49b間に高周波電圧を印加するようにしたものでも良い。   In addition, as shown in FIG. 12, a pair of electrodes 47a and 47b are arranged on the outer periphery of a reaction tube 46 made of a dielectric material with a space in the axial direction, and a high frequency voltage is applied between the electrodes 47a and 47b. It may be configured such that the plasma 45 is blown out from the other end of the reaction tube 46 by supplying the gas 44 from one end of the reaction tube 46. In addition, as shown in FIG. 13, a pair of electrodes 49a and 49b are disposed on the outer periphery of a reaction tube 48 made of a rectangular dielectric material having an elongated cross-sectional shape with a space in the axial direction between the electrodes 49a and 49b. Alternatively, a high frequency voltage may be applied.

また、図14に示すように、誘電体から成る反応管50の内側に内側電極51を、外周に外側電極52を配設し、電極51、52間に高周波電圧を印加し、反応管50内にガスを供給することで反応管50内でプラズマ45を発生して吹き出し口53から吹き出すように構成したものでも良い。さらに、図15に示すように、内側電極54の先端部を円錐形にするとともに、その円錐部55の外面を誘電体56にて覆い、その外側を空間57をあけて取り囲むとともに、円錐部55の先端部に対向して吹出し口60を形成された外側電極58を配置し、外側電極58に形成したガス供給通路59から空間57内にガスに供給するとともに、内側電極54と外側電極58間に高周波電圧を印加し、空間57でプラズマを発生させて吹出し口60から吹き出すように構成したものでも良い。さらに、プラズマヘッド10としては、その他の種々の構成のものを適用することができる。   Further, as shown in FIG. 14, an inner electrode 51 is disposed inside a reaction tube 50 made of a dielectric, an outer electrode 52 is disposed on the outer periphery, and a high-frequency voltage is applied between the electrodes 51, 52. It may be configured such that the plasma 45 is generated in the reaction tube 50 by supplying the gas to the gas and then blown out from the outlet 53. Further, as shown in FIG. 15, the tip of the inner electrode 54 is conical, the outer surface of the conical part 55 is covered with a dielectric 56, the outer side is surrounded by a space 57, and the conical part 55. An outer electrode 58 having a blow-out port 60 is disposed opposite to the tip of the gas electrode, and gas is supplied from the gas supply passage 59 formed in the outer electrode 58 into the space 57 and between the inner electrode 54 and the outer electrode 58. Alternatively, a configuration may be adopted in which a high-frequency voltage is applied to the plasma to generate plasma in the space 57 and blow out from the blow-out port 60. Further, various other configurations can be applied as the plasma head 10.

また、図10〜図15に示した各実施形態において、大気圧近傍の所定の空間に不活性ガスを供給し、高周波電圧を印加して一次プラズマを発生させ、発生した一次プラズマに不活性ガスと反応性ガスの混合ガス若しくは反応性ガスのみを混合して二次プラズマを発生させ、反応性ガスをプラズマ化して被処理物表面に向けて照射するようにしても良い。また、大気圧近傍の所定の空間に不活性ガスと反応性ガスの混合ガスを供給し、高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、プラズマ化した反応性ガスを被処理物表面に向けて照射するようにしても良い。   In each embodiment shown in FIGS. 10 to 15, an inert gas is supplied to a predetermined space near the atmospheric pressure, a high frequency voltage is applied to generate a primary plasma, and the generated primary plasma is supplied with an inert gas. Alternatively, a mixed gas of reactive gas or a reactive gas alone may be mixed to generate secondary plasma, and the reactive gas may be turned into plasma and irradiated toward the surface of the object to be processed. In addition, a mixed gas of inert gas and reactive gas is supplied to a predetermined space near atmospheric pressure, plasma is generated by applying a high-frequency voltage, and the reactive gas that has been made plasma is irradiated toward the surface of the workpiece. You may make it do.

本発明は、以上の実施形態に限らず、請求項の記載に基づいて各実施形態に示した種々の構成要素を組み合わせた構成で実施することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with a combination of various components shown in each embodiment based on the description of the claims.

本発明の大気圧プラズマ処理装置によれば、一次プラズマ点灯後に、反射電力の大きさを第1の所定値と比較することで一次プラズマが点灯した状態を維持しているか否かを検出することができ、大気圧プラズマにて被処理物を処理するに際してプラズマ点灯後のプラズマの点灯状態を確認することができるので、信頼性の高いプラズマ処理が要請される大気圧プラズマ処理に有効に利用できる。 According to atmospheric pressure plasma treatment MakotoSo location of the present invention, the primary plasma after lighting, the detection whether primary plasma by comparing the magnitude of the reflected power to the first predetermined value is maintained to lit. It is possible to check the lighting state of the plasma after the plasma is lit when processing the object to be processed with the atmospheric pressure plasma, so that it is effective for the atmospheric pressure plasma processing that requires highly reliable plasma processing. Available.

1 大気圧プラズマ処理装置
2 ロボット装置(移動手段)
5 被処理物
6 被処理表面
10 プラズマヘッド
11 反応空間
13 アンテナ
14 高周波電源
15 第1の不活性ガス(第1のガス)
16 一次プラズマ
18 混合ガス(第2のガス)
21 二次プラズマ
22 整合回路
28 反射電力検出手段
29 ガス濃度検出手段
31 制御部
34 点灯手段
1 Atmospheric pressure plasma processing equipment 2 Robotic equipment (moving means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 To-be-processed object 6 To-be-processed surface 10 Plasma head 11 Reaction space 13 Antenna 14 High frequency power supply 15 1st inert gas (1st gas)
16 Primary plasma 18 Mixed gas (second gas)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Secondary plasma 22 Matching circuit 28 Reflected power detection means 29 Gas concentration detection means 31 Control part 34 Lighting means

Claims (4)

大気圧近傍の所定の空間に第1のガスを供給するとともに前記所定の空間の近傍に配置したアンテナ又は電極に高周波電圧を印加して点灯手段にて一次プラズマを発生させ、発生した一次プラズマ又は前記一次プラズマを第2のガスに衝突させて発生させた二次プラズマを被処理物の表面に照射するプラズマヘッドと、高周波電圧を発生する高周波電源と、ガスを供給するガス供給部と、高周波電源とアンテナ又は電極の間に配置されアンテナ又は電極からの反射電力を調整する整合回路と、反射電力の大きさを検出する反射電力検出手段と、一次プラズマ点灯後における二次プラズマを被処理表面に照射してプラズマ処理を行うプラズマ照射動作中に、反射電力検出手段にて検出した反射出力の大きさに基づいて高周波電源とガス供給部を制御する制御部とを備え
前記整合回路は、一次プラズマ点灯状態又はプラズマ処理状態での反射電力がゼロ近傍となるように調整設定されており、前記制御部は、反射電力の大きさを第2の所定値と比較して被処理表面にプラズマが照射されているか否かを確認することを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。
A first gas is supplied to a predetermined space near the atmospheric pressure and a high frequency voltage is applied to an antenna or an electrode disposed in the vicinity of the predetermined space to generate primary plasma by the lighting means, and the generated primary plasma or A plasma head that irradiates the surface of the object to be processed with secondary plasma generated by colliding the primary plasma with the second gas, a high-frequency power source that generates high-frequency voltage, a gas supply unit that supplies gas, A matching circuit disposed between the power source and the antenna or electrode to adjust the reflected power from the antenna or electrode, reflected power detection means for detecting the magnitude of the reflected power, and the surface to be treated of the secondary plasma after primary plasma lighting During the plasma irradiation operation in which the plasma treatment is performed by irradiating the light source, the high frequency power source and the gas supply unit are connected based on the magnitude of the reflected output detected by the reflected power detection means. And a Gosuru controller,
The matching circuit is adjusted and set so that the reflected power in the primary plasma lighting state or the plasma processing state is close to zero, and the control unit compares the magnitude of the reflected power with a second predetermined value. An atmospheric pressure plasma processing apparatus for confirming whether or not plasma is irradiated on a surface to be processed .
前記制御部は、反射電力の大きさを第1の所定値と比較して一次プラズマが点灯しているか否かを確認することを特徴とする請求項1に記載の大気圧プラズマ処理装置。 The atmospheric pressure plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the control unit compares the magnitude of the reflected power with a first predetermined value to check whether the primary plasma is lit. 前記所定の空間に供給される第1のガスのガス濃度を検出するガス濃度検出手段を備え、制御部は前記ガス濃度が所定の値以上になった後一次プラズマの点灯手段を動作させることを特徴とする請求項1又は2に記載の大気圧プラズマ処理装置。 Gas concentration detection means for detecting the gas concentration of the first gas supplied to the predetermined space is provided, and the control unit operates the primary plasma lighting means after the gas concentration exceeds a predetermined value. The atmospheric pressure plasma processing apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the apparatus is an atmospheric pressure plasma processing apparatus. 大気圧プラズマを照射するプラズマヘッドと、プラズマヘッドから照射されたプラズマが被処理表面に対向しつつ被処理表面に沿って相対移動するようにプラズマヘッドと被処理物を相対移動させる移動手段とを備えていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の大気圧プラズマ処理装置。 A plasma head for irradiating the atmospheric pressure plasma, and a moving means for relatively moving the plasma head and the object to be processed so that the plasma irradiated from the plasma head moves relative to the surface to be processed while facing the surface to be processed. The atmospheric pressure plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein the atmospheric pressure plasma processing apparatus is provided.
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