JPWO2019003259A1 - Plasma processing machine - Google Patents
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Abstract
電源16と、その電源によって複数の電極の間に電圧が印加してプラズマ化ガスを発生させてそのプラズマ化ガスをノズル30からワークWの表面に照射するための照射ヘッド14と、その照射ヘッドとワークとを相対移動させる相対移動装置12と、制御装置18とを備え、照射するプラズマ化ガスによってワークWの表面に処理を行うプラズマ処理機において、制御装置を、処理中における当該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する。消耗による照射ヘッドの構成部品の交換の時期の適切化、処理効果の安定化を図ることが可能となる。A power supply 16, an irradiation head 14 for applying a voltage between a plurality of electrodes by the power supply to generate a plasma-generated gas, and irradiating the surface of the workpiece W with the plasma-generated gas from the nozzle 30, and the irradiation head. In the plasma processing machine, which includes a relative moving device 12 for relatively moving the workpiece and the work, and a control device 18, and which processes the surface of the work W by the plasmaizing gas to be irradiated, the control device is the plasma processing machine during the processing. The processing condition is changed based on at least one of the status and the effect of the processing. It is possible to optimize the timing of exchanging the components of the irradiation head due to wear and stabilize the processing effect.
Description
本発明は、プラズマ化されたガス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プラズマ処理機に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma processing machine for irradiating a work with a gas that has been turned into a plasma to process the surface of the work.
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 documents is used as an irradiation head, the irradiation head and the work are relatively moved, and the surface of the work is processed by plasmaized gas emitted from the irradiation head. There is a plasma processing machine that performs (hereinafter sometimes referred to as "plasma processing").
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 the plasma processing (hereinafter sometimes simply referred to as “processing effect”) is stable at a desired level, and a portion of the irradiation head that generates plasma-generated gas. It is also desired to optimize the frequency of component replacement and the like due to exhaustion of the plasma generation gas generation unit (hereinafter sometimes referred to as "plasma gas generation unit"). The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof 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、
プラズマ化されたガスであるプラズマ化ガスによってワークの表面に処理を行う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プラズマ化ガスを発生させ、そのプラズマ化ガスをノズルからワークの表面に照射するための照射ヘッドと、
その照射ヘッドとワークとを相対移動させる相対移動装置と、
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、処理の際の当該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たことを特徴とする。In order to solve the above problems, the plasma processing machine of the present invention,
A plasma processing machine for processing the surface of a work with a plasmaized gas that is a gas that has been plasmatized,
Power supply,
An irradiation head for applying a voltage between the plurality of electrodes by the power source to generate a plasma-enhanced gas and irradiating the plasma-enhanced gas from the nozzle onto the surface of the work,
A relative movement device that relatively moves the irradiation head and the work,
And a control device that controls the plasma processing machine,
The control device is configured to change the processing condition based on at least one of the status of the plasma processing machine at the time of processing and the effect of the processing.
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 apparatus of the present invention, it is possible to change various conditions of the plasma processing in accordance with the processing effect and the status of the plasma processing apparatus, particularly, the change in the state of the plasma-enhanced gas generating part, so that the stable processing effect can be obtained. Will be obtained. Further, even when the processing effect is lowered, the plasma processing conditions can be changed so as to enhance the processing effect, instead of suddenly replacing the above-mentioned components, so that the operation loss of the plasma processing machine can be reduced. It can be made smaller.
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 present plasma processing machine, more specifically, the configuration of the plasmaized gas generation unit in the irradiation head is not particularly limited, for example, a voltage is applied between a plurality of electrodes, a pseudo arc between the electrodes under atmospheric pressure. It is possible to employ a configuration in which the gas is generated and 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 plasma-generated gas is called a reaction gas, the reaction gas is not particularly limited, and for example, oxygen gas can be used. In addition, if the place where the reaction gas is plasmatized is called the reaction chamber, it is possible to let the carrier gas flow into the reaction chamber together with the reaction gas. As the carrier gas, a gas with low activity such as nitrogen gas is used. (Hereinafter sometimes 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 present 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 structure of the power supply for generating the plasma-enhanced gas is not limited as long as it can stably apply a desired voltage between the electrodes. For example, an inverter, a transformer or the like is used. 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。 If the power supply and the plasma-enhanced gas generator are collectively referred to as a plasma-enhanced gas generator, the control device of the plasma processing machine controls at least one of the plasma-enhanced gas generator and the relative moving device. .. When controlling the plasma-enhanced gas generator, it is desirable to be able to control the voltage applied between the electrodes (hereinafter sometimes referred to as "inter-electrode applied voltage"), and also to control the relative movement device. 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。 The control device of the present plasmaization processor can employ what is mainly a so-called computer, and based on at least one of the status of the plasmaization processor as a control dependence index and the plasma processing effect, the plasma processing is performed. A control process for changing the condition of is performed. It is desirable that this control process is performed automatically, that is, without depending on the operation by the operator of the plasma processing apparatus. This automatic control processing 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。 As the status, which is one of the control reliance indexes in the control processing, for example, the current consumption of the power supply, the vicinity of the portion (hereinafter, also referred to as “nozzle”) that constitutes the emission port of the plasmaized gas of the irradiation head The temperature, the light emission state of the plasma gas emitted from the nozzle, and the like can be adopted.
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 control processing based on the status, for example, when the current consumption of the power source is decreased, the temperature near the nozzle is decreased, or the emission state of the plasma-enhanced gas is changed to indicate a decrease in the plasma processing effect, etc. It is estimated that the plasma processing effect is lowered or is lowered, and the processing condition is changed so as to enhance the plasma processing effect. Specifically, the voltage applied between the electrodes may be increased to change the processing conditions. Due to such changes in conditions, when the plasma-enhanced gas generation part is not deteriorated or consumed to the extent that it cannot be used, the frequency of component replacement is reduced and the operating rate of the plasma processing machine is reduced. It is possible to improve, that is, it is possible 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。 Note that, for example, the current consumption of the power source is an ammeter included in the power source, the emission state of the plasma-enhanced gas is a spectrum analysis of light transmitted through the plasma-enhanced gas, and the temperature in the vicinity of the nozzle is a contact 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 processing, which is another control-based index in the control processing, that is, the effect of the plasma processing can be recognized or estimated using, for example, a dedicated indicator. The indicator is not limited in terms of its specific structure, composition, etc., but it is possible to employ, for example, litmus test paper that changes its color tone depending on the degree of effect. Specifically, for example, those described in JP2013-178922A 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。 The indicator may be in the form of a piece of paper, for example. The indicator of such a form is, for example, installed in a region where plasmaizing gas can be irradiated in the plasma processing machine, and after performing 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 treatment is performed. In addition, it can also be used by being attached to a 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 determined based on the color difference of the indicator before and after the plasma processing performed on the indicator.For example, when the color difference is large, it can be determined that the plasma processing effect is high. Good. The color difference may be obtained, for example, by calculating the tint by calculation 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, for example, by a relative movement device so as to be movable relative to the work integrally with the irradiation head. In such a case, the image pickup device and the color difference meter are moved. Since a dedicated device for this 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, every time the plasma processing is performed on one work, or every time the plasma processing is performed on the set number of works or each time the 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. When is high, the processing conditions may be changed so as to reduce the processing capacity of the plasma processing machine. By changing such conditions, a stable plasma processing capability 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 movement speed between the irradiation head and the work by the relative movement device (hereinafter, also referred to as “work / head relative speed”), 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 plasma treatments at the same portion of the work (hereinafter, sometimes referred to as “treatment count”), the voltage applied between electrodes, and the like. In addition, the plasma processing machine uses a gas for shielding the periphery (periphery in a direction intersecting the emission direction) of the plasma-enhanced gas ejected from the nozzle, that is, a shield gas (also referred to as “heat gas”) In the case where the shielding gas is also emitted, the temperature of the shielding gas can be changed as the processing condition.
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, when the plasma treatment 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 increased. If the plasma processing effect is high or too high, on the contrary, increase the workpiece / head relative speed, increase the irradiation distance, decrease the number of times of processing, The conditions may be changed such that the voltage applied between the electrodes is lowered and the temperature of the shield gas is lowered.
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。 Hereinafter, a plasma processing machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, but can be carried out in various modes 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 includes a table 10 on which a work W is placed and a serial link type robot (“multi-joint”) arranged beside the table 10. It can also be referred to as a "type robot", and will be simply referred to as "robot" hereinafter) 12, an
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
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
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
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 processing. The
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 /
[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 Plasma Processing Machine The
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 processing, the
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。
Furthermore, in the operation program, as a parameter relating to the generation of the plasmatized gas, the applied voltage V which is the voltage applied between the pair of
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
[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] Detection of status of plasma processing machine and processing effect by plasma processing machine Although the
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 processing machine, the current supplied from the power supply between the
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。
Further, as another status, the light emission state S of the plasma-generated gas ejected from the
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 another status, the nozzle temperature T, which is the temperature in the vicinity of the
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 detection of the processing effect is performed using the indicator 60 (see FIG. 1) attached to the table 10. The
[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 in processing condition based on detection of status and
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 changes, in detail, the detected hue difference C is different from the reference hue difference C 0 set for the plasma processing currently performed. When the variation is equal to or more than the set value, the processing condition is changed according to the magnitude of the variation. That is, the above parameters are changed. The processing condition changed based on the hue difference C is one or more of the nozzle-work distance L, the head moving speed v, the applied voltage V, the shield gas temperature H, and the number of times of processing N, which are changed. It is possible to select whether or not the setting is made on the
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。When it is determined that the processing effect is low based on the hue difference C, that is, when the acquired hue difference C is smaller than the reference hue difference C 0 by a set value or more, the processing condition is changed to increase the processing capability. Is done. When the processing condition to be changed is the nozzle-workpiece distance L, it is made small, when the head moving speed v is made slow, when the applied voltage V is made high, and the shield gas temperature H is set. In the case, the number is increased, and when the number of processing times is N, the number 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 is larger than the reference hue difference C 0 by the set value or more, the processing for reducing the processing capability is performed. The conditions are changed. When the processing condition to be changed is the nozzle-workpiece distance L, it is increased, when it is the head moving speed v, it is increased, when it is the applied voltage V, it is decreased, and the shield gas temperature is H. If the number of processing times is N, the number is decreased.
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 the present plasma processing machine, by changing the processing conditions as described above, as described above, the timing of maintenance such as replacement of the components of the
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 Spectrometer 58: Thermometer 60: Indicator 62: Camera W: Work
Claims (19)
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プラズマ化ガスを発生させ、そのプラズマ化ガスをノズルからワークの表面に照射するための照射ヘッドと、
その照射ヘッドとワークとを相対移動させる相対移動装置と、
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、処理の際の当該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たプラズマ処理機。A plasma processing machine for processing the surface of a work with a plasmaized gas that is a gas that has been plasmatized,
Power supply,
An irradiation head for applying a voltage between a plurality of electrodes by the power source to generate a plasma-enhanced gas and irradiating the plasma-enhanced gas from the nozzle onto the surface of the workpiece,
A relative movement device that relatively moves the irradiation head and the work,
And a control device that controls the plasma processing machine,
A plasma processing machine configured such that the control device changes the processing condition based on at least one of the status of the plasma processing machine during processing and the effect of the processing.
前記ステータスとしての前記電源の消費電流が減少した場合に、前記印加される電圧を上昇させるように構成された請求項2に記載のプラズマ処理機。The control device is
The plasma processing machine according to claim 2, which is configured to increase the applied voltage when the current consumption of the power supply as the status decreases.
前記ステータスとしての前記ノズルから射出されるプラズマ化ガスの発光状態が変化した場合に、前記印加される電圧を上昇させるように構成された請求項2または請求項3に記載のプラズマ処理機。The control device is
The plasma processing machine according to claim 2 or 3, which is configured to increase the applied voltage when the light emission state of the plasmaized gas ejected from the nozzle as the status changes.
前記ステータスとしての前記ノズル若しくは前記ノズルの近傍の温度が低下した場合に、前記印加される電圧を上昇させるように構成された請求項2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。The control device is
The plasma processing machine according to any one of claims 2 to 4, which is configured to increase the applied voltage when the temperature as the status or the temperature in the vicinity of the nozzle is decreased. ..
前記制御装置が、
前記インジケータの処理の前後の色の変化に依拠する前記処理の効果に基づいて、前記処理条件を変更するように構成された請求項6に記載のプラズマ処理機。When the indicator whose color changes according to the effect of irradiation of the plasma-enhanced gas is provided in the plasma-enable-gas irradiable region of the plasma processing machine,
The control device is
The plasma processing machine according to claim 6, wherein the processing condition is changed based on an effect of the processing that depends on a color change before and after the processing of the indicator.
前記処理の効果が低い場合に、当該プラズマ処理機の処理の能力を大きくするように前記処理条件を変更するように構成された請求項6または請求項7に記載のプラズマ処理機。The control device is
The plasma processing machine according to claim 6 or 7, which is configured to change the processing condition so as to increase the processing capability of the plasma processing machine when the effect of the processing is low.
前記処理の効果が低い場合に、前記処理条件の変更として、前記相対移動装置による前記照射ヘッドとワークとの相対移動の速度を小さくするように構成された請求項8に記載のプラズマ処理機。The control device is
9. The plasma processing machine according to claim 8, wherein when the effect of the processing is low, the speed of the relative movement of the irradiation head and the work by the relative movement device is reduced as the change of the processing condition.
前記処理の効果が低い場合に、前記処理条件の変更として、処理における前記照射ヘッドの前記ノズルとワークの表面との距離を小さくするように構成された請求項8または請求項9に記載のプラズマ処理機。The control device is
The plasma according to claim 8 or 9, wherein when the effect of the treatment is low, the treatment condition is changed so that the distance between the nozzle of the irradiation head and the surface of the workpiece in the treatment is reduced. Processing machine.
前記処理の効果が低い場合に、前記処理条件の変更として、ワークの同じ箇所における処理の回数を増加させるように構成された請求項8ないし請求項10のいずれか1つに記載のプラズマ処理機。The control device is
The plasma processing machine according to any one of claims 8 to 10, wherein when the effect of the processing is low, the processing condition is changed so as to increase the number of times of processing at the same portion of the work. .
前記処理の効果が低い場合に、前記処理条件の変更として、前記印加される電圧を上昇させるように構成された請求項8ないし請求項11のいずれか1つに記載のプラズマ処理機。The control device is
The plasma processing machine according to any one of claims 8 to 11, which is configured to increase the applied voltage as a change in the processing condition when the effect of the processing is low.
前記ノズルから射出されるプラズマ化ガスの周囲をシールドするためのシールドガスを放出するように構成されており、
前記制御装置が、
前記処理の効果が低い場合に、前記処理条件の変更として、前記シールドガスの温度を高くするように構成された請求項8ないし請求項12のいずれか1つに記載のプラズマ処理機。The irradiation head is
It is configured to emit a shield gas for shielding the periphery of the plasma-enhanced gas ejected from the nozzle,
The control device is
The plasma processing machine according to any one of claims 8 to 12, wherein when the effect of the processing is low, the temperature of the shield gas is increased as a change in the processing condition.
前記処理の効果が高い場合に、当該プラズマ処理機の処理の能力を小さくするように前記処理条件を変更するように構成された請求項6ないし請求項13のいずれか1つに記載のプラズマ処理機。The control device is
The plasma processing according to any one of claims 6 to 13, which is configured to change the processing conditions so as to reduce the processing capability of the plasma processing machine when the effect of the processing is high. Machine.
前記処理の効果が高い場合に、前記処理条件の変更として、前記相対移動装置による前記照射ヘッドとワークとの相対移動の速度を大きくするように構成された請求項14に記載のプラズマ処理機。The control device is
The plasma processing machine according to claim 14, wherein when the effect of the processing is high, the processing condition is changed by increasing the relative movement speed of the irradiation head and the work by the relative movement device.
前記処理の効果が高い場合に、前記処理条件の変更として、処理における前記照射ヘッドの前記ノズルとワークの表面との距離を大きくするように構成された請求項14または請求項15に記載のプラズマ処理機。The control device is
The plasma according to claim 14 or 15, wherein when the effect of the treatment is high, the treatment condition is changed so that the distance between the nozzle of the irradiation head and the surface of the workpiece in the treatment is increased. Processing machine.
前記処理の効果が高い場合に、前記処理条件の変更として、ワークの同じ箇所における処理の回数を減少させるように構成された請求項14ないし請求項16のいずれか1つに記載のプラズマ処理機。The control device is
The plasma processing machine according to any one of claims 14 to 16, wherein when the effect of the processing is high, the number of times of processing at the same portion of the work is reduced as the change of the processing condition. ..
前記処理の効果が高い場合に、前記処理条件の変更として、前記印加される電圧を下降させるように構成された請求項14ないし請求項17のいずれか1つに記載のプラズマ処理機。The control device is
18. The plasma processing machine according to claim 14, wherein when the effect of the processing is high, the applied voltage is lowered as a change in the processing condition.
前記ノズルから射出されるプラズマ化ガスの周囲をシールドするためのシールドガスを射出するように構成されており、
前記制御装置が、
前記処理の効果が高い場合に、前記処理条件の変更として、前記シールドガスの温度を低くするように構成された請求項14ないし請求項18のいずれか1つに記載のプラズマ処理機。The irradiation head is
It is configured to inject a shield gas for shielding the periphery of the plasma-enhanced gas ejected from the nozzle,
The control device is
The plasma processing machine according to claim 14, wherein when the effect of the processing is high, the temperature of the shield gas is lowered as a change in the processing condition.
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