JP6941231B2 - プラズマ処理機 - Google Patents
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Description
プラズマ化されたガスによる処理を行うプラズマ処理機であって、
電圧が印加された電極間においてガスをプラズマ化し、そのプラズマ化されたガスをノズルから放出するプラズマヘッドと、
プラズマ化するガスを含むガスをプラズマヘッドに供給するガス供給装置と、
ガス供給装置から供給されるガスの圧力を検出する圧力検出器と、
当該プラズマ処理機の制御を司る制御装置と
を備え、
前記制御装置が、
前記電極に電圧を印加した後に前記圧力検出器によって検出されたガスの圧力である電圧印加後ガス圧に基づいて、処理の開始を許容するように構成される。
ちなみに、「プラズマ化するガス」、すなわち、「ガス供給装置から供給されるガス」は、プラズマ化されるガス(反応ガス)だけでなく、後に説明するように、キャリアガス等の他のガスをも含む概念である。
実施例のプラズマ処理機は、図1に示すように、ワークWが載置されるテーブル10と、テーブル10の傍らに配置されたシリアルリンク型ロボット(「多間接型ロボット」と呼ぶこともでき、以下、単に「ロボット」と略す)12と、ロボット12に保持されてプラズマ化ガスを照射するためのプラズマヘッド14(以下、単に「ヘッド14」という場合がある)と、ヘッド14への電源でありヘッド14へのガスの供給を担う電源・ガス供給ユニット16と、当該プラズマ処理機の制御を司る制御装置としてのコントローラ18(コンピュータを主要構成要素とするものである)とを含んで構成されている。ちなみに、ロボット12は、ワークにプラズマ化ガスを照射するためにヘッド14を移動させるヘッド移動装置として機能する。
図4に示すように、電源・ガス供給ユニット16には、詳しく言えば、電源・ガス供給ユニット16のガス供給部50には、窒素ガス(N2)の供給源となる窒素ガス発生装置52と、空気(Air)(例えば、乾燥空気である)の供給源となるコンプレッサ54とから、それぞれ、窒素ガス,空気が供給される。ちなみに、窒素ガス発生装置52は、コンプレッサ54から供給される空気から、窒素ガスを分離するように構成されており、また、コンプレッサ54から供給される空気の湿気を取り除くために、ドライヤ55が設けられている。
反応ガス,2系統のキャリアガス,ヒートガスがチューブ60を介して、ヘッド14に供給される場合、図4から解るように、各チューブ60の各々において圧力損失が発生し、また、ヘッド14においても、キャリアガスおよび反応ガスの系統(以下、「主ガス系統」という場合がある)、ヒートガスの系統(以下、「ヒートガス系統」という場合がある)のそれぞれに圧力損失が発生する。各チューブ60a〜60dにおける圧力損失を、チューブ圧力損失ΔPTA〜ΔPTDとし、それぞれ、主ガス系統のヘッド14における圧力損失を主ガス系統ヘッド圧力損失ΔPHMと、ヒートガス系統のヘッド14における圧力損失をヒートガス系統ヘッド圧力損失ΔPHHとすれば、上記圧力センサ62a〜62dによって検出されるガスの圧力である実圧力PA〜PDは、それぞれ、
PA=ΔPTA+ΔPHM
PB=ΔPTB+ΔPHM
PC=ΔPTC+ΔPHM
PD=ΔPTD+ΔPHH
となる。
ΔPTA0=fTA(FA,L)=fTA(FA1+FA2,L)
ΔPTB0=fTB(FB,L)
ΔPTC0=fTC(FC,L)
ΔPTD0=fTD(FD,L)
ここで、fTA( )〜fTD( )は、それぞれ、流速FA〜FD,チューブ長Lをパラメータとする関数である。
ΔPHM0=fHM(FM,T)=fHM(FA+FB+FC,T)
=fHM(FA1+FA2+FB+FC,T)
ΔPHH0=fHH(FH,T)=fHH(FD,T)
ここで、fHM( ),fHH( )は、流速FM,FH,ヘッド温度Tをパラメータとする関数である。電極24に電圧を印加した場合、発生した疑似アークによってヘッド14自体も加熱される。この加熱によって、ヘッド温度Tが高くなれば、基準主ガス系統ヘッド圧力損失ΔPHM0,基準ヒートガス系統ヘッド圧力損失ΔPHH0は、ともに大きくなる。
PA0=ΔPTA0+ΔPHM0
PB0=ΔPTB0+ΔPHM0
PC0=ΔPTC0+ΔPHM0
PD0=ΔPTD0+ΔPHH0
T=T0+α・Δt α:係数
上述したようなガスの圧力の変化を考慮して、本プラズマ処理機では、制御装置であるコントローラ18が、検出された実圧力Pに基づいて、プラズマ処理機の異常を検知するとともに、当該プラズマ処理機による処理の開始を許容するように構成されている。
当該プラズマ処理機において上記処理の開始を許容するために、コントローラ18は、図6にフローチャートを示す処理開始プログラムを実行する。このプログラムは、当該プラズマ処理機が稼働させられた時点から、短い時間ピッチで繰り返し実行される。以下に、そのプログラムに従うコントローラ18の処理の流れを、そのフローチャートに沿って説明する。
Claims (7)
- プラズマ化されたガスによる処理を行うプラズマ処理機であって、
電圧が印加された電極間においてガスをプラズマ化し、そのプラズマ化されたガスをノズルから放出するプラズマヘッドと、
プラズマ化するガスを含むガスをプラズマヘッドに供給するガス供給装置と、
ガス供給装置から供給されるガスの圧力を検出する圧力検出器と、
当該プラズマ処理機の制御を司る制御装置と
を備え、
前記制御装置が、
前記電極に電圧を印加した後に前記圧力検出器によって検出されたガスの圧力である電圧印加後ガス圧に基づいて、処理の開始を許容するように構成されたプラズマ処理機。 - 前記制御装置が、前記電圧印加後ガス圧に基づいて、前記電極間の放電の状態が適切であることを認知し、その認知に基づいて、処理の開始を許容するように構成された請求項1に記載のプラズマ処理機。
- 前記制御装置が、前記電圧印加後ガス圧が設定圧に到達したことを条件として処理の開始を許容するように構成された請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理機。
- 前記制御装置が、前記電極への電圧の印加の開始から設定時間経過後における前記電圧印加後ガス圧に基づいて、処理の開始を許容するように構成された請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載のプラズマ処理機。
- 前記制御装置が、
さらに、前記電極に電圧を印加する前に前記圧力検出器によって検出されたガスの圧力である電圧印加前ガス圧に基づいて、前記電極への電圧の印可を開始するように構成された請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載のプラズマ処理機。 - 前記制御装置が、
前記電圧印加後ガス圧と前記電圧印加前ガス圧との差が、設定差に到達したことを条件として処理の開始を許容するように構成された請求項5に記載のプラズマ処理機。 - 前記制御装置が、
前記電圧印加前ガス圧に基づいて、前記ガス供給装置から供給されるガスの前記プラズマヘッドまでの経路と、前記ノズルを含む前記プラズマヘッド内のガスの経路との少なくとも一方の異常を検知するように構成された請求項5または請求項6に記載のプラズマ処理機。
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