等离子体产生系统的制作方法

本发明涉及使处理气体等离子体化而产生等离子体气体的等离子体产生系统。

背景技术：

在等离子体产生系统中，例如向反应室供给处理气体，向配置于反应室的多个电极供给电力。由此，在反应室中，产生放电，将处理气体等离子体化，从而产生等离子体气体。下述专利文献中，作为这种等离子体产生系统的一个例子，记载有使用微波产生等离子体气体的系统。

在专利文献1所公开的等离子体产生系统中，向呈同心状地配置的内侧电极和外侧电极之间产生辉光放电而产生等离子体，并向它们之间供给处理气体，从而从环状的排出口照射等离子体气体。在照射等离子体气体的喷嘴的前端，安装有将环状的排出口转换为长条状的排出口的接头。在转换接头的长度方向上的侧面设有温度传感器。并且，等离子体产生系统基于温度传感器的检测结果，调整向喷嘴供给的气体供给量和导波管的长度。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2008-59838号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

等离子体气体根据使用等离子体产生系统的环境等而温度产生变化。因此，向被处理体照射的等离子体气体在从喷嘴至到达被处理体的期间温度产生变化。因此，本发明的课题在于提供能够更准确地计测出向被处理体照射的等离子体气体的实际温度的等离子体产生系统。

用于解决课题的技术方案

本申请公开一种等离子体产生系统，具备：照射头，向设于反应室的电极供给电力而产生使处理气体等离子体化的等离子体气体，并将所产生的上述等离子体气体向被处理体照射；及温度传感器，检测上述等离子体气体的温度，并输出与检测出的温度对应的检测信号，上述温度传感器配置在从上述照射头的照射上述等离子体气体的照射口离开的位置，并由上述照射头照射上述等离子体气体，上述照射头构成为能够在上述被处理体与上述温度传感器之间移动。

发明效果

根据本申请公开的技术，即便在根据使用等离子体产生系统的环境而室温等产生变化的情况下，也能够更准确地计测出向被处理体照射的等离子体气体的实际温度。

附图说明

图1是表示等离子体产生系统的俯视图。

图2是从斜上方观察的视点下的照射头的立体图。

图3是从斜下方观察的视点下的照射头的下部的立体图。

图4是照射头的主要部分的剖视图。

图5是等离子体产生系统的框图。

具体实施方式

以下，参照图1～图5来对本申请的等离子体产生系统的实施方式详细地进行说明。

(a)等离子体产生系统10

图1示出本实施方式的等离子体产生系统10的俯视图。本实施方式的等离子体产生系统10是将在大气压下产生的等离子体向被处理体36照射的系统。另外，在以下说明中，如图1所示，将输送被处理体36的方向称为x方向，将与该x方向垂直的水平方向称为y方向来进行说明。

如图1所示，等离子体产生系统10具有：输送装置20、移动装置24、照射头26、温度计测装置28及控制装置29(参照图5)。输送装置20具有一对输送带30。一对输送带30以相互平行并且沿着x方向延伸的方式配置在底座32上。一对输送带30对用于载置被处理体36的载置板38进行支撑，通过电磁马达40(参照图5)的驱动，而沿着x方向输送载置板38。一对输送带30例如从生产线的等离子体产生系统10的上游侧的装置搬入载置板38。另外，输送装置20具有保持装置46(参照图5)，通过保持装置46在底座32的大致中央部的作业位置固定地保持由输送带30支撑的载置板38。当作业位置的等离子体处理结束时，一对输送带30向下游侧的装置搬出载置板38。

移动装置24具有梁部56和滑动件58。梁部56架设于底座32，并以横跨一对输送带30的方式配置。并且，滑动件58以能够沿着y方向滑动的方式保持于梁部56的侧面，通过电磁马达60(参照图5)的驱动而向y方向上的任意位置滑动。

照射头26安装于滑动件58的侧面，在底座32的上方沿着y方向移动。此时，照射头26在对通过温度计测装置28计测温度的位置的上方和由输送装置20的保持装置46保持的载置板38(被处理体36)的上方之间移动。另外，照射头26的详细结构将后述。

温度计测装置28是计测从照射头26照射的等离子体气体的温度的装置，配置于底座32的y方向上的端部。温度计测装置28具备用于计测等离子体气体的温度的温度传感器48。温度传感器48是例如热电偶传感器，配置在配置有温度计测装置28的底座32的上方。温度计测装置28例如构成为相对于等离子体产生系统10(控制装置29)可拆装，作为与控制装置29连接的接口，具备符合ethernet(注册商标)标准、rs-232c标准的接口。另外，温度传感器48不限于热电偶传感器，也可以是能够计测等离子体气体的温度的其他传感器，例如热敏电阻、红外线传感器等。

(b)照射头26

接下来，参照图2～图4来对照射头26的详细结构进行说明。照射头26是用于在大气压下产生等离子体的装置，具备等离子体气体喷出装置61和加热气体喷出装置63。另外，图2是从斜上方观察的视点下的照射头26的立体图。图3是从斜下方观察的视点下的照射头26的下端部的立体图。图4是照射头26的主要部分的剖视图。另外，在以下的说明中，如图2～图4所示，将照射头26的宽度方向称为x方向，将照射头26的进深方向称为y方向，将与x方向和y方向垂直的方向也就是说上下方向称为z方向。

等离子体气体喷出装置61具备：壳体71、罩72及一对电极74、76。壳体71包含：主壳体80、散热板81、接地板82、下部壳体84及喷嘴块86。主壳体80呈大致块状，在主壳体80的内部形成有反应室88。另外，在主壳体80中，以沿着上下方向延伸的方式形成有多个第一气体流路90(图4中仅图示一个第一气体流路)，多个第一气体流路90在x方向上隔开预定间隔地排列。各第一气体流路90的上端部在反应室88形成开口，下端部在主壳体80的底面形成开口。

散热板81配置于主壳体80的y方向上的一侧的侧面。散热板81具有多个散热片(省略图示)，对主壳体80的热量进行散热。另外，接地板82作为避雷针发挥作用，固定于主壳体80的下表面。在接地板82，与多个第一气体流路90对应地形成有沿着上下方向贯通的多个贯通孔92。各贯通孔92与对应的第一气体流路90连接。

下部壳体84呈块状，固定于接地板82的下表面。在下部壳体84，与多个贯通孔92对应地，以沿着上下方向延伸的方式形成有多个第二气体流路94。各第二气体流路94的上端部与对应的贯通孔92连接。第二气体流路94的下端部在下部壳体84的底面形成开口。

喷嘴块86固定于下部壳体84的下表面，与下部壳体84的多个第二气体流路94对应地，以沿着上下方向延伸的方式形成有多个第三气体流路96。各第三气体流路96的上端部与对应的第二气体流路94连接，下端部在喷嘴块86的底面形成开口。

罩72呈大致升斗形，以覆盖下部壳体84及喷嘴块86的方式配置于接地板82的下表面。在罩72的下表面形成有照射口98。照射口98沿着上下方向贯通罩72的下表面而形成，从喷嘴块86的下表面较大地开口，设于与喷嘴块86的下表面对应的位置。另外，在罩72的加热气体喷出装置63侧的侧面，以沿着y方向延伸的方式形成有贯通孔101。

另外，一对电极74、76以在主壳体80的反应室88的内部中相向的方式配置。该反应室88与处理气体供给装置103(参照图5)连接。处理气体供给装置103是供给氮气等惰性气体和氧气等活性气体中的至少一方作为处理气体的装置。由此，向反应室88供给处理气体。

另外，加热气体喷出装置63具备：保护罩110、气体管112、加热器115、第二温度传感器117及连接块119。保护罩110以覆盖等离子体气体喷出装置61的散热板81的方式配置。气体管112以在保护罩110的内部中沿着上下方向延伸的方式配置。气体管112与加热用气体供给装置121(参照图5)连接。加热用气体供给装置121是供给氧气等活性气体或者氮气等惰性气体的装置。

另外，在气体管112的外周面配置有大致圆筒状的加热器115。气体管112被加热器115加热。由此，从加热用气体供给装置121供给至气体管112的气体被加热。另外，在保护罩110的内部配置有用于对加热器115的温度进行检测的第二温度传感器117。第二温度传感器117向控制装置29(参照图5)输出与检测到的加热器115的温度对应的检测信号(第二检测信号)。第二温度传感器117是例如热电偶传感器、热敏电阻或者红外线传感器等。

连接块119与气体管112的下端连接，并且固定在罩72的y方向上的加热气体喷出装置63侧的侧面。在连接块119中形成有呈大致l字型弯曲的连通路125。连通路125的一端部在连接块119的上表面形成开口，并且连通路125的另一端部在y方向上的等离子体气体喷出装置61侧的侧面形成开口。并且，连通路125的一端部与气体管112连通，连通路125的另一端部与罩72的贯通孔101连通。

(c)控制装置29

接下来，对等离子体产生系统10具备的控制装置29进行说明。如图5所示，控制装置29具备：控制器150、多个驱动电路152、控制电路154及存储装置156。多个驱动电路152与上述输送装置20、移动装置24、照射头26、温度计测装置28、处理气体供给装置103及加热用气体供给装置121等连接。控制器150具备cpu、rom、ram等，以计算机作为主体，与多个驱动电路152连接。由此，照射头26和温度计测装置28等的工作由控制器150控制。另外，控制器150经由控制电路154而与显示装置158连接。显示装置158是例如触摸面板，具备液晶面板、从液晶面板的背面侧照射光的led等光源、与液晶面板的表面贴合的接触感知膜等。由此，控制器150能够在显示装置158上显示各种信息。另外，控制器150能够经由显示装置158而接收来自用户的指示。此外，控制器150与存储装置156连接。由此，在存储装置156中存储各种数据。

另外，控制器150与温度计测装置28的温度传感器48连接。由此，控制器150能够基于温度传感器48的检测信号来检测等离子体气体的温度。控制器150能够基于由温度传感器48检测到的温度，来判定等离子体气体的温度是否为允许温度。

另外，控制器150与照射头26的第二温度传感器117连接。由此，控制器150能够基于第二温度传感器117的检测信号(第二检测信号)来检测加热器115的温度。控制器150能够基于由第二温度传感器117检测到的温度，控制向加热器115供给的电力，来控制加热器115的温度。

(d)基于等离子体产生系统10的等离子体处理

在本实施方式的等离子体产生系统10中，通过上述结构，向被处理体36照射等离子体，执行对于被处理体36的等离子体处理。作为等离子体处理，进行例如被处理体36的表面改性。在基于等离子体处理的表面改性中，使被处理体36的表面在化学上改性，对被处理体36的表面赋予亲水基，从而提高润湿性。另外，例如，通过温度和强电压使被处理体36的表面在物理上改性，从而在被处理体36的表面形成有凹凸。

另外，在本实施方式的等离子体产生系统10中，在开始等离子体处理前进行预热运转，在预热运转时通过温度计测装置28计测等离子体气体的温度，判定等离子体气体的温度的良好与否。详细而言，在本实施方式的等离子体产生系统10中，在等离子体气体喷出装置61中，在向反应室88供给处理气体的状态下，向一对电极74、76供给电力，从而在反应室88的内部将处理气体等离子体化。并且，从喷嘴块86的第三气体流路96的下端将喷出离子体化后的气体、也就是说等离子体气体。另外，向罩72的内部供给由加热气体喷出装置63加热后的加热气体。由此，等离子体气体从罩72的照射口98与加热气体一起喷出，来对被处理体36进行等离子体处理。

另外，等离子体气体由加热气体保护。等离子体气体在空气中与氧气等活性气体反应，而产生臭氧。因此，等离子体气体失活，有可能无法适当地进行等离子体处理。另一方面，在本实施方式的等离子体产生系统10中，喷出等离子体气体的喷嘴块86被罩72覆盖，并向罩72的内部供给加热气体。由此，以在从罩72的照射口98喷出等离子体气体时包围喷出的等离子体气体的周围的方式将加热气体与等离子体气体一起喷出。加热气体由加热器115加热至例如700℃以上，从照射口98喷出的加热气体成为250℃以上。在200℃以上，臭氧分解，因此可抑制由加热气体包围的等离子体气体的臭氧化。由此，可抑制等离子体气体的失活，能够适当地进行等离子体处理。

在此，在本实施方式的等离子体产生系统10中，能够在通常模式和待机模式任一个模式中选择性地执行等离子体处理。在通常模式中，例如，通过在等离子体处理中操作显示于显示装置158(触摸面板)的停止按钮，而使电力向电极74、76的供给、处理气体向反应室88的供给、基于加热气体喷出装置63的加热气体的供给停止。另一方面，在待机模式中，通过在等离子体处理中操作停止按钮，而使电力向电极74、76的供给、处理气体向反应室88的供给停止，但基于加热气体喷出装置63的加热气体的供给继续。另外，上述通常模式及待机模式的工作内容是一个例子，能够适当地变更。例如，在待机模式中，也可以不停止处理气体向反应室88的供给。

并且，在本实施方式的等离子体产生系统10中，在使系统启动而开始进行等离子体处理时或从上述通常模式开始进行等离子体处理时，在对被处理体36进行等离子体处理之前，进行等离子体气体喷出装置61的预热运转。这是由于等离子体气体喷出装置61特别是在反应室88未充分被加热的状态下无法在反应室88中使处理气体适当地等离子体化，等离子体的产生能力较低。

例如，当在通常模式中操作了显示于显示装置158(触摸面板)的开始按钮时，控制器150控制移动装置24，使照射头26移动至温度计测装置28的上方。如图4所示，照射头26配置于温度计测装置28的上方。温度计测装置28的温度传感器48配置在距照射头26的照射等离子体气体的照射口98在z方向上分离的位置。温度传感器48在该状态下从照射头26照射等离子体气体。

控制器150控制处理气体供给装置103而向反应室88供给处理气体。控制器150在向反应室88供给处理气体的同时，向一对电极74、76施加电压。由此，在一对电极74、76间产生放电，通过该放电而将处理气体等离子体化。产生的等离子体气体向下方的温度传感器48照射。此时，通过放电，反应室88被加热。另外，控制器150控制加热用气体供给装置121，将由加热器115加热后的加热气体向罩72的内部供给。由此，等离子体气体被加热气体加热。另外，通过加热器115的加热而反应室88变热。

控制器150执行向温度传感器48照射等离子体气体(包含加热气体)，并计测等离子体气体的温度的处理(检测处理)。控制器150计测等离子体气体的温度，并且判定等离子体气体的温度是否成为允许温度(例如160℃～170℃)。由此，在等离子体处理前的预热运转中，能够在不向被处理体36照射等离子体气体的情况下更准确地计测出从照射头26照射的等离子体气体的实际的温度。并且，等离子体气体变热至预定的允许温度，基于等离子体气体喷出装置61的等离子体产生能力充分提高。

控制器150根据判定为等离子体气体的温度成为允许温度，使照射头26移动至被处理体36的位置，来执行等离子体处理(照射处理)。在此，例如，在使用计时器等执行预先设定的时间的预热运转的情况下，难以确认从照射口98照射的等离子体气体的温度是否实际成为允许温度。另外，照射的等离子体气体的温度根据使用等离子体产生系统10的房间的温度例如空调的设定温度等而变化。因此，向被处理体36照射的等离子体气体的温度在从照射口98到达被处理体36的期间产生变化。

与此相对，在本实施方式的等离子体产生系统10中，可靠地确认照射后的等离子体气体的温度成为允许温度，而且执行向被处理体36的等离子体处理，因此能够堆被处理体36执行所希望的等离子体处理来确保润湿性等。另外，控制器150也可以在上述等离子体气体的温度的计测中，停止加热气体的供给，通过温度传感器48仅计测处理气体的温度，来实施判定。在该情况下，也可以是，控制器150以与供给加热气体的情况下的允许温度不同的温度(例如更低的温度)为基准来判定等离子体气体的温度的良好与否。

另外，本实施方式的控制器150执行向温度传感器48照射等离子体气体并检测温度的检测处理、和控制移动装置24而使照射头26移动至被处理体36的位置并向被处理体36照射等离子体气体的照射处理(等离子体处理)。由此，能够在预热运转等根据等离子体产生系统10的动作序列而在需要的情况下使照射头26移动至温度传感器48的位置，来计测等离子体气体的温度。

另外，在计测等离子体气体的温度时，控制器150将图4所示的温度传感器48与照射头26之间的距离即基准距离l1设定为基于等离子体处理的被处理体36与照射头26之间的距离的距离。基准距离l1例如是照射口98的开口与温度传感器48的测定位置之间的距离。另外，基准距离l1例如与等离子体处理时的照射口98的开口与被处理体36的上表面之间的距离大致相同。另外，基准距离l1能够基于等离子体处理的被处理体36与照射头26之间的距离而适当地变更。

因此，在本实施方式的等离子体产生系统10中，将计测等离子体气体的温度时的温度传感器48与照射头26之间的基准距离l1设定为与等离子体处理时的被处理体36与照射头26的距离即实际向被处理体36照射等离子体气体而进行作业时的距离相同。由此，能够更准确地计测出从照射口98照射并到达被处理体36的期间产生了变化的等离子体气体的温度。即，即便在根据使用等离子体产生系统10的环境而室内的温度或湿度等变化的情况下，也能够更准确地计测出向被处理体36照射时的等离子体气体的温度。

另外，也可以是，假设在等离子体气体的温度超过允许温度的情况下，控制器150执行使照射头26与温度传感器48之间的距离(基准距离l1)变长的控制。通过使基准距离l1变长，而等离子体气体在空气中的温度下降变大，向温度传感器48照射时的温度下降。因此，也可以是，控制器150以使基准距离l1变长而使向温度传感器48照射的等离子体气体的温度成为允许温度的方式调整基准距离l1。控制器150例如使调整后的基准距离l1的值存储于存储装置156。控制器150在等离子体处理中使用存储于存储装置156的调整后的基准距离l1。控制器150使照射头26向被处理体36的上方移动，将被处理体36与照射头26之间的距离设定为从存储装置156读出的调整后的基准距离l1，来执行等离子体气体向被处理体36的照射。

在此，例如，在对由树脂材料制造的被处理体36执行等离子体处理的情况下，等离子体气体的温度的管理特别重要。这是由于由树脂材料制造的被处理体36容易产生由温度变化引起的变形等。对此，在本实施方式的控制器150中，在等离子体气体的温度超过允许温度的情况下，调整基准距离l1变长，并以调整后的基准距离l1执行等离子体处理。由此，即便在等离子体气体的温度超过允许温度的情况下，也通过使基准距离l1变长，来抑制超过允许温度的等离子体气体向被处理体36照射，能够抑制被处理体36的热变形等。另外，不需要对等离子体气体或照射头26进行冷却的时间，因此能够缩短至开始进行等离子体处理为止的时间。

另外，不限于等离子体气体的温度超过允许温度的情况，控制器150也可以在未达到允许温度的情况下调整基准距离l1。例如，控制器150也可以计测等离子体气体的温度并使基准距离l1变短，判定等离子体气体的温度是否成为允许温度。由此，能够通过使基准距离l1变短，来使向被处理体36照射的等离子体气体的温度更迅速地达到允许温度。其结果是，能够使预热运转的时间变短，缩短至开始进行等离子体处理为止的时间。

另外，控制器150能够基于由第二温度传感器117检测到的温度，来控制加热器115的温度。因此，能够在上述预热运转时通过调整加热器115的温度即加热气体的温度来调整等离子体气体的温度。例如，控制器150也可以执行在等离子体气体的温度的计测时基于由温度传感器48检测到的等离子体气体的温度而提高加热器115的温度来加快等离子体气体的温度上升的控制。或者，也可以是，在等离子体气体的温度超过了允许温度的情况下，基于由温度传感器48检测到的等离子体气体的温度而降低加热器115的温度来调整等离子体气体的温度。由此，控制器150并非进行上述基准距离l1的调整作业而调整加热器115的温度，或者除了调整作业以外还调整加热器115的温度，由此能够更迅速地调整等离子体气体的温度。

另外，在上述说明中，对使系统启动而开始进行等离子体处理时、从通常模式起开始进行等离子体处理时的预热运转进行了说明，在从待机模式起开始进行等离子体处理前的预热运转中，也相同地计测等离子体气体的温度。在待机模式中，在例如操作了停止按钮之后，使电力向电极74、76的供给及处理气体从处理气体供给装置103的供给停止，另一方面，加热气体从加热气体喷出装置63的供给继续。由此，能够通过加热器115和加热气体对反应室88等进行加热。因此，在通常模式中，能够抑制加热气体的消耗，另一方面，在待机模式中，能够使预热运转的时间变短而更迅速地开始进行等离子体处理。

在显示装置158上设有例如用于选择通常模式于待机模式中的任一个工作模式的选择按钮，通过操作选择按钮而向控制器150输入操作信号。并且，将等离子体产生系统10的工作模式设定为与操作信号对应的工作模式，也就是说由选择按钮的操作选择出的通常模式与待机模式中的任一个工作模式。

在此，在待机模式中，通过加热器115和加热气体来加热主壳体80和反应室88，但反应室88和加热器115未直接接触，有可能待机模式的继续时间越长则反应室88的温度越下降。因此，本实施方式的控制器150在从待机模式起开始进行等离子体处理前，与上述预热运转相同地执行基于温度计测装置28的等离子体气体的温度的计测及温度的良好与否的判定。由此，能够更可靠地确认向被处理体36照射的等离子体气体的温度是否成为允许温度之后开始进行等离子体处理。

以上，根据详细说明的本实施方式，起到以下的效果。

根据本实施方式的等离子体产生系统10，在等离子体处理之前，使照射头26移动至温度传感器48的位置，从照射头26向温度传感器48照射等离子体气体而计测温度。由此，即便在根据使用等离子体产生系统10的环境而室温等产生变化的情况下，也能够更准确地计测出向被处理体36照射的等离子体气体的实际温度。

另外，本申请不限定于上述实施方式，能够在不脱离本申请的主旨的范围内进行各种改进、变更，这是不言而喻的。

例如，等离子体产生系统10除了照射头26和温度传感器48以外，还具备移动装置24和控制装置29，但不限于此。等离子体产生系统10也可以构成为仅具备照射头26及温度传感器48。

另外，在上述实施方式中，虽未特别提及，但也可以在计测等离子体气体的温度时和对被处理体36执行等离子体处理时变更处理气体或加热气体的量。

另外，本申请的电极不限于一对电极74、76，也可以是其他的多个电极。

附图标记说明

10...等离子体产生系统；24...移动装置；26...照射头；29...控制装置；36...被处理体；48...温度传感器；74、76...电极；88...反应室；98...照射口；115...加热器；117...第二温度传感器；l1...基准距离。