JP6947823B2

JP6947823B2 - Atmospheric pressure plasma processor

Info

Publication number: JP6947823B2
Application number: JP2019526395A
Authority: JP
Inventors: 神藤　高広; 高広神藤; 慎二瀧川; 陽大丹羽; 草太水野; 明洋東田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-06-26
Also published as: JPWO2019003259A1; WO2019003259A1

Description

本発明は、大気圧下でプラズマ化されたガスである大気圧プラズマ化ガス（以下、単に、「プラズマ化ガス」という場合がある）をワークに照射してそのワークの表面に処理を施すための大気圧プラズマ処理機（以下、単に、「プラズマ処理機」という場合がある）に関する。 The present invention is to irradiate a work with an atmospheric pressure plasma gas (hereinafter, may be simply referred to as "plasma gas") , which is a gas plasmalized under atmospheric pressure, to treat the surface of the work. Atmospheric pressure plasma processing machine (hereinafter, may be simply referred to as "plasma processing machine") .

従来から、下記特許文献に記載されているようなプラズマ発生装置を照射ヘッドとし、その照射ヘッドとワークとを相対移動させて、その照射ヘッドから射出されるプラズマ化ガスによってそのワークの表面に処理（以下、「プラズマ処理」と言う場合がある）を施すプラズマ処理機が存在する。 Conventionally, a plasma generator as described in the following patent document is used as an irradiation head, the irradiation head and the work are moved relative to each other, and the surface of the work is treated with a plasma-generated gas emitted from the irradiation head. There is a plasma processing machine that performs (hereinafter, may be referred to as "plasma processing").

特開２０１６−３８９４０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-38940

Problems to be solved by the invention

上記プラズマ処理機では、プラズマ処理の効果（以下、単に「処理効果」と言う場合がある）が所望するレベルで安定的であることが望まれ、また、照射ヘッドにおけるプラズマ化ガスを発生させる部分（以下、「プラズマ化ガス発生部」という場合がある）の消耗に起因した構成部品の交換等の頻度を適正化することも望まれる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用的なプラズマ処理機を提供することを課題とする。 In the above plasma processing machine, it is desired that the effect of plasma processing (hereinafter, may be simply referred to as "processing effect") is stable at a desired level, and the portion of the irradiation head that generates plasma gas. It is also desirable to optimize the frequency of replacement of component parts due to wear of (hereinafter, sometimes referred to as "plasmaized gas generating part"). The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a practical plasma processing machine.

上記課題を解決するために、本発明のプラズマ処理機は、
大気圧下でプラズマ化されたガスである大気圧プラズマ化ガスによってワークの表面に処理を行う大気圧プラズマ処理機であって、
電源と、
その電源によって複数の電極の間に電圧が印加されて大気圧プラズマ化ガスを発生させ、その大気圧プラズマ化ガスをノズルからテーブル上のワークの表面に照射するための照射ヘッドと、
前記テーブルの傍らに配置され、前記照射ヘッドをワークに対して移動させる移動装置と、
前記テーブルに設けられ、投光部と受光部とを有して前記大気圧プラズマ化ガスを検知する透過型分光計と、
当該大気圧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、
処理の際の当該大気圧プラズマ処理機のステータスと、処理の効果との少なくとも一方に基づいて、処理条件を変更するように構成されるとともに、前記処理の効果が低下する方向に前記ステータスが変化した場合に、前記処理条件としての前記印加される電圧を上昇させるように構成され、かつ、
前記制御装置が、
前記大気圧プラズマ化ガスが前記投光部と前記受光部との間に位置させられた状態でその大気圧プラズマ化ガスの発光状態を前記透過型分光計によって検知させ、その発光状態が変化した場合に、前記ステータスが変化したとして、前記印加される電圧を上昇させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the plasma processing machine of the present invention
It is an atmospheric pressure plasma processing machine that processes the surface of a work with an atmospheric pressure plasmatized gas, which is a gas that is plasmatized under atmospheric pressure.
Power supply and
Its power by a voltage is applied between the plurality of electrodes to generate an atmospheric pressure plasma gas, and irradiation head for irradiating the atmospheric pressure plasma gases from the nozzles to the surface of the workpiece on the table,
Disposed beside the table, and allowed Ru moving device moves the irradiation head relative to the workpiece,
A transmissive spectrometer provided on the table, having a light emitting part and a light receiving part, and detecting the atmospheric pressure plasma gas.
Equipped with a control device that controls the atmospheric pressure plasma processor
The control device
The processing conditions are configured to be changed based on at least one of the status of the atmospheric pressure plasma processing machine at the time of processing and the effect of the processing, and the status changes in a direction in which the effect of the processing decreases. In this case, the applied voltage as the processing condition is increased, and the voltage is increased.
The control device
Wherein to detect the light emission state of the atmospheric pressure plasma gases while being is located between the atmospheric pressure plasma gas is the light projecting section and the light receiving portion by the transmission spectrometer, the light emission state changes In this case, the applied voltage is increased even if the status is changed.

本発明のプラズマ処理機によれば、処理効果や、当該プラズマ処理機のステータス、特にプラズマ化ガス発生部の状態の変化に応じて、プラズマ処理の諸条件を変更できるため、安定した処理効果が得られることとなる。また、処理効果が低下した場合であっても、いきなり上記構成部品の交換等を行うのではなく、処理効果を高めるようにプラズマ処理の条件を変更できるため、当該プラズマ処理機の稼動ロスをも小さくすることが可能である。 According to the plasma processing machine of the present invention, various conditions of plasma processing can be changed according to the processing effect and the status of the plasma processing machine, particularly the state of the plasma-generated gas generating unit, so that a stable processing effect can be obtained. It will be obtained. Further, even if the processing effect is reduced, the plasma processing conditions can be changed so as to enhance the processing effect instead of replacing the above-mentioned components suddenly, so that the operation loss of the plasma processing machine can be reduced. It can be made smaller.

実施例のプラズマ処理機の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the plasma processing machine of an Example. 図１のプラズマ処理機が有する照射ヘッドを、カバーを外した状態で示す斜視図である。It is a perspective view which shows the irradiation head which the plasma processing machine of FIG. 1 has with the cover removed. 図２の照射ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the irradiation head of FIG. ワークと照射ヘッドのノズルとの距離、および、ワークと照射ヘッドとの相対移動の速度を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the distance between a work and a nozzle of an irradiation head, and the speed of relative movement between a work and an irradiation head. プラズマ化ガスの発光状態を検知するために用いられる透過型分光計を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the transmission type spectroscope used for detecting the light emitting state of a plasmatized gas.

本プラズマ処理機、詳しくは、照射ヘッドにおけるプラズマ化ガス発生部の構成については、特に限定されないが、例えば、複数の電極の間に電圧が印加され、大気圧下で電極の間に擬似アークが発生させられ、ガスをその擬似アークを通過させることによって、そのガスをプラズマ化させるような構成、つまり、いわゆる大気圧プラズマを発生させるような構成を採用することが可能である。プラズマ化ガスの元となるガスを、反応ガスと呼べば、その反応ガスについても、特に限定されず、例えば、酸素ガスを採用することができる。また、反応ガスのプラズマ化を行う箇所を反応室と呼べば、その反応室に反応ガスとともにキャリアガスを流入させるようにすることができ、そのキャリアガスとして、窒素ガス等の活性度の低いガス（以下、「不活性ガス」と言う場合がある）を採用することができる。 The configuration of the plasma processing machine, specifically, the plasma-generated gas generating portion of the irradiation head is not particularly limited, but for example, a voltage is applied between a plurality of electrodes, and a pseudo arc is generated between the electrodes under atmospheric pressure. It is possible to adopt a configuration in which the gas is generated and the gas is passed through the pseudo arc to turn the gas into plasma, that is, a configuration in which so-called atmospheric pressure plasma is generated. If the gas that is the source of the plasmatized gas is called a reaction gas, the reaction gas is not particularly limited, and for example, oxygen gas can be adopted. Further, if the place where the reaction gas is converted into plasma is called a reaction chamber, the carrier gas can be allowed to flow into the reaction chamber together with the reaction gas, and the carrier gas is a gas having low activity such as nitrogen gas. (Hereinafter, it may be referred to as "inert gas") can be adopted.

本プラズマ処理機における相対移動装置は、照射ヘッドだけを移動させるものであっても、また、ワークだけを移動させるものであってもよく、また、それらの両方を移動させるものであってもよい。照射ヘッドを移動させる相対移動装置として、例えば、シリアルリンク型のロボット，ＸＹＺ型の移動装置等を採用することが可能である。 The relative moving device in the plasma processing machine may move only the irradiation head, may move only the work, or may move both of them. .. As the relative moving device for moving the irradiation head, for example, a serial link type robot, an XYZ type moving device, or the like can be adopted.

プラズマ化ガスを発生させるための電源は、所望の電圧を電極間に安定して印加できるものであれば、それの構成が限定されるものではないが、例えば、インバータ，トランス等によって構成されるものを採用することができる。 The configuration of the power source for generating the plasmatized gas is not limited as long as a desired voltage can be stably applied between the electrodes, but the power source is composed of, for example, an inverter, a transformer, or the like. Things can be adopted.

上記電源とプラズマ化ガス発生部とを合わせてプラズマ化ガス発生装置と呼べば、本プラズマ処理機の制御装置は、そのプラズマ化ガス発生装置と相対移動装置との少なくとも一方を制御するものである。プラズマ化ガス発生装置を制御する場合には、電極間に印加される電圧（以下、「電極間印加電圧」と言う場合がある）を制御可能であることが望ましく、また、相対移動装置を制御する場合には、プラズマ処理における照射ヘッドとワークとの相対位置，相対移動速度を制御可能であることが望ましい。 When the power source and the plasma gas generating unit are collectively called a plasma gas generating device, the control device of this plasma processing machine controls at least one of the plasma gas generating device and the relative moving device. .. When controlling the plasma-generated gas generator, it is desirable that the voltage applied between the electrodes (hereinafter, may be referred to as "voltage applied between electrodes") can be controlled, and the relative moving device is controlled. In this case, it is desirable to be able to control the relative position and relative movement speed of the irradiation head and the work in plasma processing.

本プラズマ化処理機の制御装置は、いわゆるコンピュータを主体とするものを採用可能であり、制御依拠指標としての当該プラズマ化処理機のステータスと、プラズマ処理効果との少なくとも一方に基づいて、プラズマ処理の条件を変更するような制御処理を行う。この制御処理は、自動で、つまり、当該プラズマ化処理機の操作者による操作に拠らずに行われることが望ましい。この自動で行われる制御処理は、例えば、オートチューニングと呼ぶことができる。 As the control device of the plasma processing machine, a so-called computer-based control device can be adopted, and plasma processing is performed based on at least one of the status of the plasma processing machine as a control reliance index and the plasma processing effect. Perform control processing that changes the conditions of. It is desirable that this control process be performed automatically, that is, without relying on the operation by the operator of the plasma processing machine. This automatically performed control process can be called, for example, auto-tuning.

上記制御処理における制御依拠指標の１つである上記ステータスとして、例えば、電源の消費電流，照射ヘッドのプラズマ化ガスの射出口を構成する部分（以下、「ノズル」と言う場合がある）の近傍の温度，ノズルから射出されるプラズマ化ガスの発光状態等を採用することができる。 The status, which is one of the control reliance indexes in the control process, includes, for example, the current consumption of the power supply and the vicinity of the portion constituting the plasma gas injection port of the irradiation head (hereinafter, may be referred to as “nozzle”). It is possible to adopt the temperature of the above, the light emitting state of the plasma-generated gas emitted from the nozzle, and the like.

上記ステータスに基づく上記制御処理では、例えば、電源の消費電流が減少した場合、ノズル近傍の温度が低下した場合、プラズマ化ガスの発光状態がプラズマ処理効果の低下を示すように変化した場合等において、プラズマ処理効果が低下した若しくは低下すると推定し、プラズマ処理効果を高くするように処理条件を変更する。具体的には、処理条件の変更として、電極間印加電圧を上昇させればよい。そのような条件変更により、プラズマ化ガス発生部が使用に耐えられない程度には劣化若しくは消耗していない場合において、構成部品の交換等の頻度を小さくして、当該プラズマ処理機の稼動率を向上させることが、つまり、当該プラズマ処理機による処理のスループットを上昇させることが可能となる。 In the above control process based on the above status, for example, when the current consumption of the power supply decreases, the temperature near the nozzle decreases, the light emitting state of the plasmatized gas changes so as to indicate a decrease in the plasma processing effect, and the like. , It is estimated that the plasma processing effect is reduced or reduced, and the processing conditions are changed so as to increase the plasma processing effect. Specifically, the voltage applied between the electrodes may be increased as a change in the processing conditions. When the plasma gas generating part is not deteriorated or consumed to the extent that it cannot withstand use due to such a change in conditions, the frequency of replacement of components is reduced to reduce the operating rate of the plasma processing machine. It is possible to improve, that is, to increase the throughput of processing by the plasma processing machine.

なお、例えば、上記電源の消費電流は、電源が有する電流計によって、プラズマ化ガスの発光状態は、プラズマ化ガスを透過した光のスペクトル分析によって、ノズル近傍の温度は、接触型温度計によって、それぞれ、検出することが可能である。 For example, the current consumption of the power source is determined by the ammeter of the power source, the emission state of the plasmatized gas is determined by the spectrum analysis of the light transmitted through the plasmatized gas, and the temperature near the nozzle is determined by the contact type thermometer. Each can be detected.

上記制御処理における制御依拠指標のもう１つである上記処理の効果は、つまり、プラズマ処理の効果は、例えば、専用のインジケータを使用して認定若しくは推定することができる。このインジケータは、具体的な構造，組成等について限定されるものではないが、例えばリトマス試験紙のように、効果の程度に応じて自身の色味が変わるものを採用することが可能である。具体的には、例えば、特開２０１３−１７８９２２号公報に記載されているようなものを採用することができる。 The effect of the process, which is another control-based index in the control process, that is, the effect of the plasma process can be certified or estimated using, for example, a dedicated indicator. This indicator is not limited to a specific structure, composition, etc., but it is possible to adopt an indicator whose own color changes according to the degree of effect, such as a Lithomas test paper. Specifically, for example, those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-178922 can be adopted.

インジケータは、例えば、紙片のような形態となっているものを使用できる。そのような形態のインジケータは、例えば、当該プラズマ処理機においてプラズマ化ガスが照射可能な領域に設置され、ワークに対してプラズマ処理を行うついでに、ワークに行うプラズマ処理の処理条件と同じ条件で、そのインジケータに対してプラズマ処理が行われるようにして用いればよい。なお、ワークに付設するようにして用いることもできる。 As the indicator, for example, one in the form of a piece of paper can be used. An indicator of such a form is installed in a region where the plasma processing gas can be irradiated in the plasma processing machine, and is subjected to plasma processing on the work under the same conditions as the processing conditions of the plasma processing performed on the work. The indicator may be used so that plasma processing is performed on the indicator. It can also be used by attaching it to the work.

インジケータを利用したプラズマ処理効果の特定は、当該インジケータに対して行うプラズマ処理の前後の当該インジケータの色差に基づいて行えばよく、例えば、その色差が大きい場合に、プラズマ処理効果が高いと判断すればよい。色差は、例えば、撮像装置によるインジケータの撮像データに基づいて演算により色味を求めることで求めてもよく、また、色差計を利用して求めてもよい。撮像装置，色差計は、例えば、相対移動装置によって照射ヘッドと一体的にワークと相対移動可能に配設することもでき、そのように配設した場合には、撮像装置，色差計を移動させるための専用の装置が不要となるため、簡便なプラズマ処理機が実現されることになる。 The plasma processing effect using the indicator may be specified based on the color difference of the indicator before and after the plasma treatment performed on the indicator. For example, when the color difference is large, it is judged that the plasma processing effect is high. Just do it. The color difference may be obtained, for example, by calculating the tint based on the image pickup data of the indicator by the image pickup apparatus, or may be obtained by using a color difference meter. The image pickup device and the color difference meter can be arranged so that they can be moved relative to the work integrally with the irradiation head by, for example, a relative movement device. In such a case, the image pickup device and the color difference meter are moved. Since a dedicated device for the purpose is not required, a simple plasma processing machine can be realized.

プラズマ処理効果の特定は、例えば、１つのワークに対するプラズマ処理を行った都度行うようにしてもよく、設定された数のワークに対するプラズマ処理を行う毎に、或いは、設定された時間の経過毎に行うようにしてもよい。 The plasma processing effect may be specified, for example, each time plasma processing is performed on one work, every time plasma processing is performed on a set number of works, or every time a set time elapses. You may do it.

プラズマ処理効果に基づいて処理条件を変更する場合、例えば、プラズマ処理効果が低い場合には、当該プラズマ処理機の処理能力を大きくするように処理条件の変更を行えばよく、また、プラズマ処理効果が高い場合には、当該プラズマ処理機の処理能力を小さくするように処理条件の変更を行えばよい。そのような条件変更により、安定したプラズマ処理能力が得られ、その結果、安定したプラズマ処理効果が得られることになる。 When the processing conditions are changed based on the plasma processing effect, for example, when the plasma processing effect is low, the processing conditions may be changed so as to increase the processing capacity of the plasma processing machine, and the plasma processing effect may be changed. If the value is high, the processing conditions may be changed so as to reduce the processing capacity of the plasma processing machine. By such a change of conditions, a stable plasma processing capacity can be obtained, and as a result, a stable plasma processing effect can be obtained.

変更する処理条件としては、例えば、相対移動装置による照射ヘッドとワークとの相対移動速度（以下、「ワーク／ヘッド相対速度」と言う場合がある），照射ヘッドのノズルとワークの表面との距離（以下、「照射距離」と言う場合がある），ワークの同じ箇所におけるプラズマ処理の回数（以下、「処理回数」と言う場合がある），電極間印加電圧等が挙げられる。また、当該プラズマ処理機が、ノズルから射出されるプラズマ化ガスの周囲（射出方向と交差する方向における周囲）をシールドするためのガス、つまり、シールドガス（「ヒートガス」と呼ぶこともできる）をも放出するように構成されている場合において、そのシールドガスの温度も、変更する処理条件とすることも可能である。 The processing conditions to be changed include, for example, the relative moving speed of the irradiation head and the work by the relative moving device (hereinafter, may be referred to as "work / head relative speed"), and the distance between the nozzle of the irradiation head and the surface of the work. (Hereinafter, it may be referred to as "irradiation distance"), the number of times of plasma treatment at the same part of the work (hereinafter, may be referred to as "the number of treatments"), the voltage applied between electrodes, and the like. Further, the gas for the plasma processing machine to shield the periphery of the plasmatized gas emitted from the nozzle (the periphery in the direction intersecting the ejection direction), that is, the shield gas (also referred to as "heat gas"). The temperature of the shield gas can also be changed under the treatment conditions when it is configured to release the gas.

具体的に言えば、プラズマ処理効果が低い場合，低すぎる場合には、ワーク／ヘッド相対速度を小さくする、照射距離を小さくする、処理回数を増加させる、電極間印加電圧を上昇させる、シールドガスの温度を高くするといった条件変更を行えばよく、逆に、プラズマ処理効果が高い場合，高すぎる場合には、ワーク／ヘッド相対速度を大きくする、照射距離を大きくする、処理回数を減少させる、電極間印加電圧を下降させる、シールドガスの温度を低くするといった条件変更を行えばよい。 Specifically, if the plasma processing effect is low or too low, the work / head relative velocity is reduced, the irradiation distance is reduced, the number of treatments is increased, the voltage applied between electrodes is increased, and the shield gas is used. If the plasma processing effect is high or too high, the work / head relative velocity is increased, the irradiation distance is increased, and the number of treatments is reduced. Conditions may be changed such as lowering the voltage applied between the electrodes and lowering the temperature of the shield gas.

以下に本発明の実施例となるプラズマ処理機について、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限られず、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。 The plasma processing machine according to the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following examples, and can be carried out in various embodiments with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.

［Ａ］プラズマ処理機の構成
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照射ヘッド１４と、照射ヘッド１４への電源であり照射ヘッド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とを含んで構成されている。[A] Configuration of Plasma Processing Machine As shown in FIG. 1, the plasma processing machine of the embodiment has a table 10 on which the work W is placed and a serial link type robot (“multi-indirect”) arranged beside the table 10. It can also be called a "type robot", hereinafter simply abbreviated as "robot") 12, an irradiation head 14 held by the robot 12 for irradiating plasma gas, and an irradiation head that is a power source for the irradiation head 14. It is configured to include a power supply / gas supply unit 16 for supplying gas to 14 and a controller 18 as a control device for controlling the plasma processing machine.

照射ヘッド１４は、カバーを外した状態を示す図２、および、断面図である図３を参照しつつ説明すれば、概してセラミック製のハウジング２０を有しており、そのハウジング２０の内部に、プラズマ化ガスを発生させるための反応室２２が形成されている。そして、反応室２２に臨み出るようにして、１対の電極２４が保持されている。また、ハウジング２０内には、上方から反応室２２に反応ガスを流入させるための反応ガス流路２６と、キャリアガスを流入させるための１対のキャリアガス流路２８とが形成されている。反応ガスは、酸素（Ｏ₂）であるが、反応ガス流路２６からは、酸素と窒素（Ｎ₂）との混合気体（例えば、空気）が、電極２４の間に流入させられる。キャリアガスは、窒素であり、それぞれのキャリアガス流路２８から、それぞれの電極２４を取り巻くようにして流入させられる。照射ヘッド１４の下部は、ノズル３０とされており、ノズル３０には、複数の放出口３２が一列に並ぶようにして形成されている。そして、反応室２２から下方に向かって各放出口３２に繋がるように複数の放出路３４が形成されている。The irradiation head 14 generally has a ceramic housing 20 as described with reference to FIG. 2 showing a state in which the cover is removed and FIG. 3 which is a cross-sectional view. A reaction chamber 22 for generating a plasma-ized gas is formed. Then, a pair of electrodes 24 are held so as to face the reaction chamber 22. Further, in the housing 20, a reaction gas flow path 26 for flowing the reaction gas into the reaction chamber 22 from above and a pair of carrier gas flow paths 28 for flowing the carrier gas are formed. The reaction gas is oxygen (O ₂ ), but a mixed gas (for example, air) of _{oxygen and nitrogen (N 2} ) is allowed to flow between the electrodes 24 from the reaction gas flow path 26. The carrier gas is nitrogen, and is introduced from each carrier gas flow path 28 so as to surround each electrode 24. The lower portion of the irradiation head 14 is a nozzle 30, and the nozzle 30 is formed so that a plurality of discharge ports 32 are lined up in a row. Then, a plurality of discharge paths 34 are formed so as to connect to each discharge port 32 downward from the reaction chamber 22.

１対の電極２４の間には、電源・ガス供給ユニット１６の電源部によって、交流の電圧が印加される。この印加によって、例えば、図３に示すように、反応室２２内において、１対の電極２４の各々の下端の間に、擬似アークＡが発生させられる。この擬似アークＡを反応ガスが通過する際に、その反応ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたガスであるプラズマ化ガスが、キャリアガスとともに、ノズル３０から放出される。プラズマ化ガスは、放出口３２からある程度の距離において有効に存在し、放出口３２から放出されるガスは、あたかもフレアのような様相を呈するため、以下、「フレア」と呼ぶ場合があることとする。 An AC voltage is applied between the pair of electrodes 24 by the power supply unit of the power supply / gas supply unit 16. By this application, for example, as shown in FIG. 3, a pseudo arc A is generated between the lower ends of each of the pair of electrodes 24 in the reaction chamber 22. When the reaction gas passes through the pseudo arc A, the reaction gas is turned into plasma, and the plasmaized gas, which is the turned into plasma, is discharged from the nozzle 30 together with the carrier gas. The plasmatized gas exists effectively at a certain distance from the discharge port 32, and the gas discharged from the discharge port 32 has a flare-like appearance. Therefore, it may be referred to as "flare" below. do.

なお、ノズル３０の周囲には、ノズル３０を囲うようにしてスリーブ３６が設けられている。スリーブ３６とノズル３０との間の環状空間３８には、供給管４０を介して、シールドガス（本プラズマ処理機では、空気が採用されている）が供給され、そのシールドガスは、ノズル３０から射出されるプラズマ化ガスの周囲を取り巻くようにして、プラズマ化ガスの流れに沿って放出される。シールドガスは、プラズマ化ガスの効能を担保するために加熱されたものが放出される。そのため、供給管４０の途中には、シールドガスを加熱するためのヒータ４２が設けられている。 A sleeve 36 is provided around the nozzle 30 so as to surround the nozzle 30. Shield gas (air is adopted in this plasma processor) is supplied to the annular space 38 between the sleeve 36 and the nozzle 30 via the supply pipe 40, and the shield gas is supplied from the nozzle 30. It is emitted along the flow of the plasmatized gas so as to surround the injected plasmatized gas. As the shield gas, heated one is released in order to ensure the efficacy of the plasmatized gas. Therefore, a heater 42 for heating the shield gas is provided in the middle of the supply pipe 40.

テーブル１０は、固定的に設けられ、ワークＷは、プラズマ処理を行う場合に、テーブル１０の所定位置に固定して載置される。ロボット１２は、照射ヘッド１４を、ワークＷの表面の所定の処理領域にプラズマ化ガスを照射すべく、移動させる。したがって、ロボット１２は、ワークＷと照射ヘッド１４とを相対移動させる相対移動装置として機能する。なお、ロボット１２には、駆動回路としての動作ドライバ４４が搭載されている。 The table 10 is fixedly provided, and the work W is fixedly placed at a predetermined position on the table 10 when performing plasma treatment. The robot 12 moves the irradiation head 14 to irradiate a predetermined processing area on the surface of the work W with the plasmatized gas. Therefore, the robot 12 functions as a relative moving device that relatively moves the work W and the irradiation head 14. The robot 12 is equipped with an operation driver 44 as a drive circuit.

電源・ガス供給ユニット１６は、電源部とガス供給部とを含んで構成されている。電源部は、照射ヘッド１４の１対の電極２４間に電圧を印加するための電源を有しており、ガス供給部は、上述の反応ガス，キャリアガス，シールドガスの供給を行う。各ガスの流量の調整は、ガス供給部によって行われ、また、上述のシールドガスを加熱するためのヒータ４２の調節も、ガス供給部によって行われる。したがって、本プラズマ処理機では、電源・ガス供給ユニット１６と照射ヘッド１４とを含んで、プラズマ化ガス発生装置が構成されていると考えることができるのである。 The power supply / gas supply unit 16 includes a power supply unit and a gas supply unit. The power supply unit has a power supply for applying a voltage between the pair of electrodes 24 of the irradiation head 14, and the gas supply unit supplies the above-mentioned reaction gas, carrier gas, and shield gas. The flow rate of each gas is adjusted by the gas supply unit, and the heater 42 for heating the shield gas described above is also adjusted by the gas supply unit. Therefore, in this plasma processing machine, it can be considered that the plasma gas generating device is configured including the power supply / gas supply unit 16 and the irradiation head 14.

［Ｂ］プラズマ処理機の制御
本プラズマ処理機の制御は、コントローラ１８によって行われる。詳しくは、ロボット１２については、ロボット１２が有する動作ドライバ４４を介して、コントローラ１８によって制御され、照射ヘッド１４は、つまり、プラズマ化ガスの発生状態は、電源・ガス供給ユニット１６がコントローラ１８によって制御されることで、制御される。[B] Control of the plasma processing machine The control of the plasma processing machine is performed by the controller 18. Specifically, the robot 12 is controlled by the controller 18 via the operation driver 44 of the robot 12, and the irradiation head 14, that is, the plasma-generated gas generation state is determined by the controller 18 of the power supply / gas supply unit 16. By being controlled, it is controlled.

プラズマ処理を行う場合、照射ヘッド１４は、ワークＷの表面に沿って、所定の処理領域にプラズマ処理が行われるように、移動させられる。コントローラ１８は、処理のための照射ヘッド１４の移動ルートを規定するための動作プログラムが格納されており、その動作プログラムに従った指令が、ロボット１２の動作ドライバ４４に送られることによって、照射ヘッド１４は移動させられる。動作プログラムには、図４に示すところの、照射ヘッド１４の移動に際してのワークＷの表面とノズル３０の先端との距離であるノズル−ワーク間距離Ｌ、および、照射ヘッド１４とワークＷとの相対移動速度であるヘッド移動速度ｖが、パラメータとして付随しており、それらのパラメータに従って、照射ヘッド１４は移動させられる。 When performing the plasma treatment, the irradiation head 14 is moved along the surface of the work W so that the plasma treatment is performed in a predetermined processing region. The controller 18 stores an operation program for defining the movement route of the irradiation head 14 for processing, and a command according to the operation program is sent to the operation driver 44 of the robot 12, so that the irradiation head 18 is stored. 14 is moved. The operation program includes the nozzle-work distance L, which is the distance between the surface of the work W and the tip of the nozzle 30 when the irradiation head 14 is moved, and the irradiation head 14 and the work W, as shown in FIG. The head moving speed v, which is a relative moving speed, is attached as a parameter, and the irradiation head 14 is moved according to those parameters.

さらに、動作プログラムには、プラズマ化ガスの発生に関するパラメータとして、照射ヘッド１４の１対の電極２４の間に印加される電圧である印加電圧Ｖ，上述のシールドガス温度であるシールドガス温度Ｈ（実際は、ヒータ４２への供給電力である）も付随している。さらにまた、同じ処理領域における処理の回数である処理回数Ｎも、別のパラメータとして、付随している。 Further, in the operation program, as parameters related to the generation of plasmatized gas, an applied voltage V which is a voltage applied between a pair of electrodes 24 of the irradiation head 14 and a shield gas temperature H which is the above-mentioned shield gas temperature ( In reality, it is the power supplied to the heater 42). Furthermore, the processing number N, which is the number of processing in the same processing area, is also attached as another parameter.

なお、上記各種のパラメータは、当該プラズマ処理機の処理条件を規定するものであり、各パラメータの値は、コントローラ１８によって変更可能とされている。 The various parameters described above define the processing conditions of the plasma processing machine, and the values of the parameters can be changed by the controller 18.

［Ｃ］プラズマ処理機のステータス，プラズマ処理機による処理効果の検知
上述のような構造の照射ヘッド１４であるが、反応室２２の内壁はプラズマ化ガスが接触する環境下に晒されているため、当該プラズマ処理機の稼動時間が長くなれば、損傷，消耗といった事態は避けられない。そのため、例えば、照射ヘッド１４を構成する部品を交換するといったメンテナンスが行われる。このメンテナンスは、所定の稼動時間の経過によって行うようにすることもできるが、そのようにして行う場合、ある程度の余裕をもって、上記所定の稼動時間を設定するため、実際には、交換を予定している構成部品がまだ使用に耐えうる状態で交換してしまう可能性がある。また、メンテナンスの頻度が高くなると、稼動ロスが多くなり、当該プラズマ処理機の生産性を阻害することに繋がる。一方で、当該プラズマ処理機の処理能力は安定していることが望ましく、何らかの原因で、処理能力が変動することも予想される。そこで、本プラズマ処理機では、プラズマ処理機のステータス、および、プラズマ処理の処理効果を、モニタリング、つまり、検知するようにされている。[C] Status of plasma processing machine, detection of processing effect by plasma processing machine Although the irradiation head 14 has the above-mentioned structure, the inner wall of the reaction chamber 22 is exposed to an environment in which the plasmaized gas comes into contact. If the operating time of the plasma processor becomes long, damage and wear will be unavoidable. Therefore, for example, maintenance such as replacing the parts constituting the irradiation head 14 is performed. This maintenance can be performed after the lapse of a predetermined operating time, but if it is performed in such a manner, the above-mentioned predetermined operating time is set with a certain margin, so that a replacement is actually planned. It is possible that some of the components you are using will be replaced while they are still usable. In addition, if the frequency of maintenance increases, the operating loss increases, which leads to hindering the productivity of the plasma processing machine. On the other hand, it is desirable that the processing capacity of the plasma processing machine is stable, and it is expected that the processing capacity will fluctuate for some reason. Therefore, in this plasma processing machine, the status of the plasma processing machine and the processing effect of the plasma processing are monitored, that is, detected.

具体的には、当該プラズマ処理機のステータスとして、電源から照射ヘッド１４の電極２４間に供給される電流、つまり、プラズマ化ガスの発生に関する照射ヘッド１４の消費電力Ｐをモニタリングするようにされている。この消費電力Ｐは、電源・ガス供給ユニット１６に内蔵されている電流計５０（図１参照）によって検知される。ちなみに、消費電力Ｐが低下した場合には、処理効果が低下することになる。 Specifically, as the status of the plasma processor, the current supplied from the power supply between the electrodes 24 of the irradiation head 14, that is, the power consumption P of the irradiation head 14 with respect to the generation of plasmatized gas is monitored. There is. This power consumption P is detected by an ammeter 50 (see FIG. 1) built in the power supply / gas supply unit 16. By the way, when the power consumption P decreases, the processing effect decreases.

また、別のステータスとして、照射ヘッド１４のノズル３０から射出されるプラズマ化ガスの発光状態Ｓが検知される。発光状態Ｓの検知は、テーブル１０に設置されている透過型分光計５２（図１参照）を利用して行われる。透過型分光計５２は、検知器の一種であり、図５に示すように、投光部５４と受光部５６とを有しており、その間に照射ヘッド１４のノズル３０から射出されるプラズマ化ガス、すなわち、フレアが位置するように、照射ヘッド１４が移動させられて、検知が行われる。詳しく言えば、フレアを透過して受光部５６が受けた光のスペクトル分析を行うことで、プラズマ化ガス自体の能力が数値化され、その数値化されたものが、発光状態Ｓとして検知される。発光状態Ｓの検知は、１つのワークＷに対する処理を行う都度行われ、処理効果が低下すれば、その数値化された値が低下する。なお、分光計等の検出器は、照射ヘッド１４に設けられていてもよい。 As another status, the light emitting state S of the plasmatized gas emitted from the nozzle 30 of the irradiation head 14 is detected. The light emitting state S is detected by using the transmission spectroscope 52 (see FIG. 1) installed on the table 10. The transmission spectroscope 52 is a kind of detector, and as shown in FIG. 5, has a light projecting unit 54 and a light receiving unit 56, and plasma conversion emitted from a nozzle 30 of an irradiation head 14 between them. The irradiation head 14 is moved so that the gas, that is, the flare is located, and the detection is performed. More specifically, by performing a spectral analysis of the light transmitted through the flare and received by the light receiving unit 56, the ability of the plasmatized gas itself is quantified, and the quantified value is detected as the light emitting state S. .. The detection of the light emitting state S is performed each time the processing for one work W is performed, and if the processing effect is lowered, the quantified value is lowered. A detector such as a spectroscope may be provided on the irradiation head 14.

さらにまた、さらに別のステータスとして、照射ヘッド１４のノズル３０の近傍の温度であるノズル温度Ｔがモニタリングされる。ノズル温度Ｔの検知は、ノズル３０に付設された温度計５８（図２参照）によって行われる。ノズル温度Ｔが低下する場合には、処理効果が低下することとなる。 Furthermore, as yet another status, the nozzle temperature T, which is the temperature in the vicinity of the nozzle 30 of the irradiation head 14, is monitored. The nozzle temperature T is detected by a thermometer 58 (see FIG. 2) attached to the nozzle 30. When the nozzle temperature T decreases, the processing effect decreases.

処理効果の検知は、テーブル１０に貼着されたインジケータ６０（図１参照）を利用して行われる。このインジケータ６０は、紙片として形成されており、処理効果、つまり、プラズマ化ガスの照射の効果に応じて、色が変化するものである。照射ヘッド１４には、カラー画像が撮像可能な撮像装置としてのカメラ６２が取付けられており、そのカメラ６２は、照射ヘッド１４と一体的に、ロボット１２によって移動させられる。カメラ６２によって取得されたインジケータ６０の画像データを基に、コントローラ１８は、インジケータ６０の画像における色の３原色の各々の強度から、色相を求めるようにされている。ワークＷに対して行うプラズマ処理と同じ処理条件でインジケータ６０へのプラズマ化ガスの照射を行うのであるが、コントローラ１８は、その照射の前後におけるインジケータ６０の色相の差分、つまり、色相差Ｃを、数値化して検知する。そして、色相差Ｃの値が小さい場合に、処理効果が小さいと、大きい場合に、処理効果が大きいと判断する。ちなみに、インジケータ６０の色相差Ｃの検知は、当該プラズマ処理機が所定時間稼動した毎に行われる。 The processing effect is detected by using the indicator 60 (see FIG. 1) attached to the table 10. The indicator 60 is formed as a piece of paper, and its color changes according to the treatment effect, that is, the effect of irradiation with the plasmatized gas. A camera 62 as an imaging device capable of capturing a color image is attached to the irradiation head 14, and the camera 62 is moved by the robot 12 integrally with the irradiation head 14. Based on the image data of the indicator 60 acquired by the camera 62, the controller 18 is adapted to obtain the hue from the intensities of each of the three primary colors of the color in the image of the indicator 60. The indicator 60 is irradiated with the plasmatized gas under the same processing conditions as the plasma processing performed on the work W, but the controller 18 determines the difference in hue of the indicator 60 before and after the irradiation, that is, the hue difference C. , Quantify and detect. Then, when the value of the hue difference C is small, it is determined that the processing effect is small, and when it is large, the processing effect is large. Incidentally, the detection of the hue difference C of the indicator 60 is performed every time the plasma processing machine is operated for a predetermined time.

［Ｄ］ステータス，処理効果の検知に基づく処理条件の変更
上述の当該プラズマ処理機のステータス、具体的には、上述した消費電力Ｐ，発光状態Ｓ，ノズル温度Ｔの検知に基づいて、コントローラ１８は、上述の印加電圧Ｖ、つまり、印加電圧Ｖについての上記パラメータを変更する。詳しく言えば、消費電力Ｐ，発光状態Ｓ，ノズル温度Ｔが、処理効果が低下する向きに変化した場合に、より詳しく言えば、それらが、設定された閾値以下に小さく若しくは低くなった場合に、印加電圧Ｖが、設定された増加電圧ΔＶだけ高くなるように、印加電圧Ｖについての上記パラメータが変更される。[D] Change of processing conditions based on detection of status and processing effect The controller 18 is based on the detection of the status of the plasma processing machine described above, specifically, the power consumption P, the light emitting state S, and the nozzle temperature T described above. Changes the above-mentioned applied voltage V, that is, the above-mentioned parameters for the applied voltage V. More specifically, when the power consumption P, the light emitting state S, and the nozzle temperature T change in a direction in which the processing effect decreases, more specifically, when they become smaller or lower than the set threshold value. The above parameters for the applied voltage V are changed so that the applied voltage V is increased by the set increasing voltage ΔV.

また、色相差Ｃから得られた処理効果が変動した場合、詳しく言えば、現時点で行っているプラズマ処理に対して設定されている基準色相差Ｃ₀に対して、検知された色相差Ｃが、設定値以上変動した場合に、その変動の大きさに応じて、処理条件が変更される。つまり、上述のパラメータが変更される。色相差Ｃに基づいて変更される処理条件は、上述のノズル−ワーク間距離Ｌ，ヘッド移動速度ｖ，印加電圧Ｖ，シールドガスの温度Ｈ，処理回数Ｎの１以上であり、いずれを変更するかは、コントローラ１８に対する設定によって選択することが可能である。Further, when the processing effect obtained from the hue difference C fluctuates, specifically, the detected hue difference C is compared with the _{reference hue difference C 0 set for the plasma processing currently being performed.} , When the fluctuation exceeds the set value, the processing conditions are changed according to the magnitude of the fluctuation. That is, the above parameters are changed. The processing conditions to be changed based on the hue difference C are 1 or more of the above-mentioned nozzle-work distance L, head moving speed v, applied voltage V, shield gas temperature H, and processing frequency N, whichever is changed. Can be selected by setting for the controller 18.

色相差Ｃに基づいて処理効果が低いと判断された場合、つまり、取得された色相差Ｃが基準色相差Ｃ₀よりも設定値以上小さくなった場合に、処理能力を高くする処理条件の変更が行われる。変更する処理条件が、ノズル−ワーク間距離Ｌである場合には、小さくし、ヘッド移動速度ｖである場合には遅くし、印加電圧Ｖである場合は高くし，シールドガスの温度Ｈである場合には、高くし、処理回数Ｎである場合には、多くする。Change of processing conditions to increase processing capacity when it is determined that the processing effect is low based on the hue difference C, that is, when the acquired hue difference C becomes _{smaller than the reference hue difference C 0 by a set value or more.} Is done. When the processing condition to be changed is the nozzle-work distance L, it is reduced, when the head moving speed is v, it is slowed down, when the applied voltage is V, it is increased, and the temperature of the shield gas is H. In the case, it is increased, and when the number of processes is N, it is increased.

逆に、色相差Ｃに基づいて処理効果が高いと判断された場合、つまり、取得された色相差Ｃが基準色相差Ｃ₀よりも設定値以上大きくなった場合に、処理能力を低くする処理条件の変更が行われる。変更する処理条件が、ノズル−ワーク間距離Ｌである場合には、大きくし、ヘッド移動速度ｖである場合には速くし、印加電圧Ｖである場合は低くし，シールドガスの温度Ｈである場合には、低くし、処理回数Ｎである場合には、少なくする。On the contrary, when it is determined that the processing effect is high based on the hue difference C, that is, when the acquired hue difference C becomes _{larger than the reference hue difference C 0} by a set value or more, the processing capacity is lowered. The conditions are changed. When the processing condition to be changed is the nozzle-work distance L, it is increased, when the head moving speed is v, it is increased, and when the applied voltage is V, it is decreased, and the temperature of the shield gas is H. In the case, it is lowered, and when the number of processing times is N, it is lowered.

本プラズマ処理機では、以上のような処理条件の変更により、先に説明したように、照射ヘッド１４の構成部品の交換等のメンテナンスの時期の適正化、および、処理効果の安定化を図ることが可能となるのである。 In this plasma processing machine, by changing the processing conditions as described above, as described above, it is necessary to optimize the maintenance timing such as replacement of the component parts of the irradiation head 14 and to stabilize the processing effect. Is possible.

１２：シリアルリンク型ロボット〔相対移動装置〕１４：照射ヘッド１６：電源・ガス供給ユニット〔電源〕１８：コントローラ〔制御装置〕２２：反応室２４：電極３０：ノズル３６：スリーブ４０：供給管４２：ヒータ５０：電流計５２：透過型分光計５８：温度計６０：インジケータ６２：カメラＷ：ワーク 12: Serial link type robot [Relative moving device] 14: Irradiation head 16: Power supply / gas supply unit [Power supply] 18: Controller [Control device] 22: Reaction chamber 24: Electrode 30: Nozzle 36: Sleeve 40: Supply pipe 42 : Heater 50: Ammeter 52: Transmission spectroscope 58: Thermometer 60: Indicator 62: Camera W: Work

Claims

It is an atmospheric pressure plasma processing machine that processes the surface of a work with an atmospheric pressure plasmatized gas, which is a gas that is plasmatized under atmospheric pressure.
Power supply and
Its power by a voltage is applied between the plurality of electrodes to generate an atmospheric pressure plasma gas, and irradiation head for irradiating the atmospheric pressure plasma gases from the nozzles to the surface of the workpiece on the table,
Disposed beside the table, and allowed Ru moving device moves the irradiation head relative to the workpiece,
A transmissive spectrometer provided on the table, having a light emitting part and a light receiving part, and detecting the atmospheric pressure plasma gas.
Equipped with a control device that controls the atmospheric pressure plasma processor
The control device
The processing conditions are configured to be changed based on at least one of the status of the atmospheric pressure plasma processing machine at the time of processing and the effect of the processing, and the status changes in a direction in which the effect of the processing decreases. In this case, the applied voltage as the processing condition is increased, and the voltage is increased.
The control device
Wherein to detect the light emission state of the atmospheric pressure plasma gases while being is located between the atmospheric pressure plasma gas is the light projecting section and the light receiving portion by the transmission spectrometer, the light emission state changes An atmospheric pressure plasma processing machine characterized in that the applied voltage is increased in case the status is changed.

The control device
By moving the radiation head by pre KiUtsuri operated device, said atmospheric plasma gas, the claim is configured to be positioned between the light projecting portion of the transmission type spectrometer and the light receiving portion 1 Atmospheric pressure plasma processing machine described in.

The control device
The atmospheric pressure plasma processor according to claim 1 or 2 , wherein the applied voltage is increased when the current consumption of the power source as the status is reduced.

The control device
The atmospheric pressure plasma according to any one of claims 1 to 3, which is configured to increase the applied voltage when the temperature of the nozzle or the vicinity of the nozzle as the status decreases. Processing machine.

The atmospheric pressure plasma processing machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the control device is configured to change the processing conditions based on the effect of the processing.

When an indicator that changes color according to the effect of irradiation of the atmospheric pressure plasma gas is provided in the irradiable region of the atmospheric pressure plasma processing machine in the atmospheric pressure plasma processing machine,
The control device
The atmospheric pressure plasma processing machine according to claim 5 , wherein the processing conditions are changed based on the effect of the processing depending on the change in color before and after the processing of the indicator.

The control device
If the effect of the treatment is low, the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to claim 5 or claim 6 which is configured to change the processing condition so as to increase the capacity of processing of the atmospheric pressure plasma treatment apparatus ..

The control device
If the effect of the treatment is low, the a change in the process conditions, prior KiUtsuri operated device atmospheric pressure plasma treatment apparatus according to claim 7 configured to reduce the speed of movement relative to the work of the irradiation head by ..

The control device
The large item according to claim 7 or 8 , wherein when the effect of the treatment is low, the distance between the nozzle of the irradiation head and the surface of the work in the treatment is reduced as a change of the treatment conditions. Atmospheric pressure plasma processor.

The control device
The atmospheric pressure plasma according to any one of claims 7 to 9 , wherein when the effect of the treatment is low, the number of treatments at the same portion of the work is increased as a change of the treatment conditions. Processing machine.

The control device
The atmospheric pressure plasma processing machine according to any one of claims 7 to 10 , wherein when the effect of the processing is low, the applied voltage is increased as a change of the processing conditions.

The irradiation head
It is configured to emit a shield gas for shielding the periphery of the atmospheric pressure plasma gas emitted from the nozzle.
The control device
The atmospheric pressure plasma processing machine according to any one of claims 7 to 11 , wherein the temperature of the shield gas is increased as a change of the processing conditions when the effect of the treatment is low.

The control device
The invention according to any one of claims 5 to 12 , wherein the processing conditions are changed so as to reduce the processing capacity of the atmospheric pressure plasma processing machine when the effect of the processing is high. Atmospheric pressure plasma processing machine.

The control device
If the effect of the treatment is high, the processing as a change in condition, before KiUtsuri operated device atmospheric pressure plasma processor of claim 13 configured to increase the speed of movement relative to the work of the irradiation head by ..

The control device
If the effect of the treatment is high, large according as a change of the processing conditions, to claim 13 or claim 14 is configured to increase the distance between the nozzle and the surface of the workpiece of the irradiation head in the process Atmospheric pressure plasma processor.

The control device
The atmospheric pressure plasma according to any one of claims 13 to 15, which is configured to reduce the number of treatments at the same portion of the work as a change of the treatment conditions when the effect of the treatment is high. Processing machine.

The control device
The atmospheric pressure plasma processing machine according to any one of claims 13 to 16, which is configured to lower the applied voltage as a change of the processing conditions when the effect of the processing is high.

The irradiation head
It is configured to inject a shield gas for shielding the periphery of the atmospheric pressure plasma gas emitted from the nozzle.
The control device
The atmospheric pressure plasma processing machine according to any one of claims 13 to 17 , wherein when the effect of the treatment is high, the temperature of the shield gas is lowered as a change of the treatment conditions.