JP6629807B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.
(1)従来の鉄鋼やアルミ、チタンなどのプラズマ処理(例えば、プラズマ窒化加熱処理)においては、プラズマ窒化炉内に設置された負電圧が印加される載物台(例えば、特許文献3の表面改質処理用治具10)に、多数のワーク(例えば自動車用エンジンバルブの場合、2000〜3000)を積み込んで一つの密閉した炉内に多数のワークを収納し、真空引きをし、窒素ガスを注入し、全てのワークが目標温度に加熱されるように、炉温度をゆっくりと上昇させることによってワーク全部を所定の温度まで昇温させて、多数のワークを載置した前記載物台に負電圧を印加することで全ワークを陰極にし、通電し前記陰極のワークと陽極の炉筐体(チャンバー)との間でグロー放電を発生させることにより、窒素ガスがプラズマ状態でイオン化されてワークの表面に窒化処理(窒化層を形成)を、一括して行う(以下、「バッチ式」という)が知られている。(例えば、特許文献3) (1) In a conventional plasma treatment of steel, aluminum, titanium, or the like (for example, plasma nitriding heat treatment), a stage (eg, surface of Patent Document 3) to which a negative voltage is applied is installed in a plasma nitriding furnace. A large number of works (for example, 2000 to 3000 in the case of an automobile engine valve) are loaded on the reforming jig 10), and a large number of works are housed in a single closed furnace. In order to heat all the workpieces to the target temperature, the temperature of the entire workpiece is raised to a predetermined temperature by slowly raising the furnace temperature. By applying a negative voltage to all the workpieces to form a cathode and applying a current to generate a glow discharge between the workpiece of the cathode and a furnace housing (chamber) of the anode, nitrogen gas is generated in a plasma state. Is down of nitriding the surface of the work (the nitrided layer formation), collectively performed (hereinafter, referred to as "batch") it is known. (For example, Patent Document 3)
(2)プラズマ窒化炉内全体をヒーターなどによって昇温速度3℃/分というゆっくりとした昇温速度で、窒化処理温度550℃(鉄鏃系合金ワークの場合の目標温度)までワークを昇温して行くものであるため、本願の図10の下図(従来技術)に示すように、550℃までの昇温時間が120分はかかるものであった。(例えば、特許文献1、特許文献2) (2) The entire workpiece in the plasma nitriding furnace is heated by a heater or the like at a slow heating rate of 3 ° C./min to a nitriding temperature of 550 ° C. (a target temperature in the case of an iron arrowhead alloy workpiece). Therefore, as shown in the lower part of FIG. 10 of the present application (prior art), it took 120 minutes to raise the temperature to 550 ° C. (For example, Patent Document 1, Patent Document 2)
従来の鉄鋼などのプラズマ窒化処理においては、バッチ式(ロット処理方式)にして大量生産に対応している。バッチ式とされる最大理由は「1個のワークの処理に多くの時間がかかる」ことにあり、ワークを1ロットにまとめて大量に一度に処理し、ワーク1個当たりのコストパフォーマンスをよくする考え方である。
バッチ式は、ワーク1個でも1ロット、1000個でも1ロットであり、処理時間が変わらないのが大きな特徴である。見掛け上、ロット数で割るので、1個あたりの処理時間やコストが小さく見えるので、ロットの数を増やせればコストパフォーマンスは良くなる。しかし、ロット数を増やすと設備が大型化するので、初期コストがかさむばかりでなく、大型化による品質管理の難しさも増大する。また一旦、処理不良が発生するとその影響はロット全体に及ぶので、大きな無駄や経済的損失のリスクが発生しやすい。
故障した場合には、炉そのものの使用が不可能になるので、生産が全くできなくなるものである。
また、連続生産(ライン生産)や多品種の少量生産や、研究開発のための実験のような個別処理や少量生産には向いていない。
In a conventional plasma nitriding treatment of steel or the like, a batch method (lot processing method) is used to cope with mass production. The biggest reason for the batch type is that "it takes a lot of time to process one work", and works are processed in a lot in one lot to improve the cost performance per work. It is a way of thinking.
The batch method has one lot for one workpiece and one lot for 1000 pieces, and has a great feature that the processing time does not change. Apparently, it is divided by the number of lots, so that the processing time and cost per piece seem to be small. Therefore, if the number of lots is increased, the cost performance is improved. However, increasing the number of lots increases the size of the equipment, which not only increases initial costs, but also increases the difficulty of quality control due to the increase in size. In addition, once a processing failure occurs, the effect affects the entire lot, so that the risk of large waste and economic loss is likely to occur.
In the event of a breakdown, the furnace itself cannot be used and production cannot be carried out at all.
Moreover, it is not suitable for serial production (line production), small-lot production of many kinds, individual processing and small-quantity production such as experiments for research and development.
従来の技術は、ワークを窒化温度まで加熱するには、外側からヒーターで窒化炉全体を加熱する外熱型と、炉内に設置されたヒーターによって、ワーク全体を加熱する内熱型とがある。(バッチ式:例えば特許文献1、2、3の技術)これらは、ワークをまとめて窒化温度まで加熱するための方法で、個々のワーク加熱に対応したものではない。どちらにしても熱伝導や輻射による間接加熱なので、ワークの加熱には時間がかかる。 The conventional techniques include an external heat type in which the entire workpiece is heated by a heater from the outside and an internal heat type in which the entire workpiece is heated by a heater installed in the furnace. . (Batch method: for example, Patent Documents 1, 2, and 3) These are methods for heating a work to a nitriding temperature collectively, and do not correspond to individual work heating. In any case, it takes time to heat the work because it is indirect heating by heat conduction or radiation.
具体例で説明する。
ワークが直径5.5mm、長さ(高さ)100mmのエンジンバルブ、ワーク積み込み数2000個、外熱型炉、窒化処理温度550℃の処理工程は、1)ワークの積み込み工程→ 2)真空引き工程→ 3)加熱昇温工程→ 4)プラズマ窒化処理工程→ 5)冷却工程→ 6)真空破壊工程→ 7)ワークの取り出し工程であり、具体的には以下のようなものである。
A specific example will be described.
An engine valve with 5.5 mm diameter and 100 mm length (height), 2000 pieces of workpieces loaded, external heating furnace, nitriding temperature 550 ° C. The processing steps are: 1) Work loading step → 2) Vacuum evacuation Step → 3) Heating / heating step → 4) Plasma nitriding step → 5) Cooling step → 6) Vacuum breaking step → 7) Work take-out step, which is specifically as follows.
1)ワークの積み込み工程:150分(=全処理時間の28%)。
人手によって、ワークを処理炉内に並べる(積み込み)時間。作業をし易くするため炉外にワーク台を引き出し、これにワークを並べる。(積み込む。)この積み込まれたワークをワーク台丸ごと炉中に収納しプラズマ処理を行う。ワークの積み込みに要する時間はワーク数約2000個で150分(=全処理時間の28%)かかっている。これらの所要時間は、ワークの形状や配置方法などにより大きく異なる。
1) Work loading step: 150 minutes (= 28% of total processing time).
Time to arrange (load) workpieces in the processing furnace by hand. The work table is pulled out of the furnace to facilitate the work, and the work is arranged on this table. (Loading.) The loaded work is entirely stored in a furnace in a furnace and subjected to plasma processing. The time required for loading the work is about 2,000 pieces and takes 150 minutes (= 28% of the total processing time). These required times vary greatly depending on the shape and arrangement of the work.
2)真空引き工程:真空引き時間=10分(=全処理時間の1.8%)。
ワーク台を丸ごと処理炉(真空チャンバー)に入れ、蓋を閉じ、炉内を真空ポンプで排気する時間。残留酸素や、不要ガス成分をなくすため一旦高真空引きし、窒素ガスで置換、洗浄などを行い本処理に備える。真空引き処理が完全に終わってからでないとワークが酸化して、プラズマ処理が正常に行えない恐れがある。真空排気時間:10分(=1.8%)
2) Vacuum evacuation step: evacuation time = 10 minutes (= 1.8% of total processing time).
The entire work table is placed in the processing furnace (vacuum chamber), the lid is closed, and the furnace is evacuated with a vacuum pump. In order to eliminate residual oxygen and unnecessary gas components, a high vacuum is once applied, and then replaced with nitrogen gas, washed, etc., and prepared for this treatment. Unless the evacuation process is completed, the work may be oxidized and the plasma process may not be performed normally. Evacuation time: 10 minutes (= 1.8%)
3)加熱昇温工程:窒化温度550℃までの加熱時間=120分(=全処理時間の22%)。
ワーク材料の内部に処理ガスの元素が拡散・浸透するためには、所定の温度(窒化処理では窒化温度と呼ぶ)が必要である。この温度は、材料に関し外部から与えることが出来る唯一のパラメーターであり、材料成分や処理仕様に密接に関係し重要である。この温度(550℃)に達するまでの時間に120分(=22%)かかっている。
3) Heating / heating step: heating time up to the nitriding temperature of 550 ° C. = 120 minutes (= 22% of the total processing time).
A predetermined temperature (called a nitriding temperature in the case of nitriding) is required for the elements of the processing gas to diffuse and permeate into the inside of the work material. This temperature is the only parameter that can be provided externally with respect to the material and is closely related and important to the material composition and processing specifications. It takes 120 minutes (= 22%) to reach this temperature (550 ° C.).
4)プラズマ窒化処理工程:60分(拡散時間含む)(=全処理時間の11%)。
窒化処理の場合には、決められた窒化仕様になるよう、あらかじめ実験などで求めおいた諸条件、即ち、炉内圧力を一定とし、また窒化温度に保ち、窒素と水素ガス、あるいはアンモニアガスなどを一定流量で流しながら、プラズマを点火させ、処理を行う。この時間が60分(=11%)
4) Plasma nitriding step: 60 minutes (including diffusion time) (= 11% of total processing time).
In the case of nitriding, various conditions determined in advance through experiments, etc., that is, the furnace pressure is kept constant, and the nitriding temperature is maintained so that the specified nitriding specifications are obtained, are nitrogen and hydrogen gas, ammonia gas, etc. While flowing at a constant flow rate, plasma is ignited to perform processing. This time is 60 minutes (= 11%)
5)冷却工程:冷却時間=45分(=全処理時間の8.3%)。
プラズマを消灯、加熱を止めワークが酸化しない温度(約250℃)まで冷えるのを待つ時間:約45分(=8.3%)
5) Cooling step: Cooling time = 45 minutes (= 8.3% of total processing time).
Turn off the plasma, stop heating, and wait for the work to cool to a temperature (about 250 ° C) where it does not oxidize: about 45 minutes (= 8.3%)
6)真空破壊工程:5分(=全処理時間の0.9%)。
炉が冷えたので、炉に大気を流入させ、真空扉(蓋)を開けるようにするまでの時間:5分(=0.9%)
6) Vacuum breaking step: 5 minutes (= 0.9% of total processing time).
Since the furnace has cooled, the time required for the atmosphere to flow into the furnace and for opening the vacuum door (lid): 5 minutes (= 0.9%)
7)ワークの取り出し工程:150分(=全処理時間の28%)。
ワーク台ごと炉外に出して、ワークの取出し、専用のトレイなどに移設を行う作業時間。ワーク数約2000個で150分(=全処理時間の28%)かかっている。これらの時間は、ワークの形状やトレイ、収納箱などにより若干左右される。
7) Work take-out step: 150 minutes (= 28% of total processing time).
This is the time required to remove the workpiece from the furnace and remove it to a dedicated tray. It takes 150 minutes (= 28% of the total processing time) for about 2,000 workpieces. These times slightly depend on the shape of the work, the tray, the storage box, and the like.
前記1)→7)での、バッチ式の1回の総合的な処理時間は、540分=9時間かかることになる。
一度に2000個処理するので、1個あたりは9時間(32400秒)÷2000=16.2秒/1個という計算になる。9時間ごとに1回、2000個を処理するこの生産方法は、とうてい連続生産ラインに組み込むことは難しい。
The total processing time of one batch-type process from 1) to 7) is 540 minutes = 9 hours.
Since 2000 pieces are processed at a time, one piece is calculated as 9 hours (32400 seconds) ÷ 2000 = 16.2 seconds / 1 piece. This production method, which processes 2000 pieces once every 9 hours, is difficult to incorporate into a continuous production line.
これらの所要時間を考察してみると
まず、プラズマ処理は、炉内にワークを任意に配置すると処理にバラツキが生ずるので、あらかじめ実験などで決めた場所にワークを置かなければならない。専用治具などを用いたり、吊るしたり、これらが棚状になって多段となったりしているので、積み込みや取出しには時間を要す。また、一度に多くの作業者が取り掛かるのも難しく、機械化も図りずらいので専ら手作業となり、この作業時間を短縮するのは難しい。このため、同じワーク台を2基用意して交互に使用し、稼働率を上げている例もある。
この例では、ワークの積み込みに150分、取出しに150分かかっているので、全体時間の28+28=56%を占めている。
ワークの積み込みや取出しは、機械化よりも人手の方が柔軟に対応でき、また、ワーク数が多ければ、多く時間がかかっても止むを得ないと考えられている。
Considering these required times, first, in plasma processing, if a work is arbitrarily arranged in a furnace, the processing will vary, so the work must be placed in a place determined in advance by experiments or the like. Since a special jig or the like is used or suspended, and these are formed into a shelf and are multi-tiered, loading and unloading take time. Also, it is difficult for many workers to start at once, and it is difficult to achieve mechanization. For this reason, there is an example in which the same work table is prepared and used alternately to increase the operation rate.
In this example, the loading and unloading of the work takes 150 minutes and 150 minutes, which occupies 28 + 28 = 56% of the entire time.
It is considered that the loading and unloading of workpieces can be performed more flexibly by humans than by mechanization, and if the number of workpieces is large, it is inevitable that much time will be required.
ワークの加熱・冷却時間は、120+45=165分を要している。
金属のプラズマ処理において、雰囲気(気圧、ガス種、配合比など)やプラズマの諸条件(周波数、電圧、電力など)は、材料の外部から与える重要なパラメーターであるが、拡散浸透など材料内部に関する条件は、外部より加熱する材料温度の制御が唯一のパラメーターである。この処理温度は、材料や含まれる合金成分によっても異なるが、一般的には高温であるほど、拡散浸透速度が速くなることが知られている。例えば鉄鋼材料などでは400〜600℃、アルミ合金材料では300〜500℃が窒化処理に必要な温度といわれている。
The heating / cooling time of the work requires 120 + 45 = 165 minutes.
In the plasma treatment of metals, the atmosphere (atmospheric pressure, gas type, compounding ratio, etc.) and various plasma conditions (frequency, voltage, power, etc.) are important parameters given from the outside of the material. The only condition is the control of the temperature of the material to be heated from the outside. The processing temperature varies depending on the material and the alloy components contained, but it is generally known that the higher the temperature, the higher the diffusion and penetration rate. For example, it is said that the temperature required for nitriding treatment is 400 to 600 ° C. for steel materials and 300 to 500 ° C. for aluminum alloy materials.
そこで、処理温度を与えるため、真空炉内にヒーターを設置した内熱型プラズマ処理装置と、外から真空炉全体を加熱する内熱型プラズマ処理装置とがある。
内熱型は、ヒーターが真空中即ち処理雰囲気中に晒されるので、加熱されたヒーターから飛散する材料成分元素がプラズマ化され、目的とするプラズマ処理に悪影響をあたえるおそれがある。それゆえ、飛散の恐れの少ない低温処理用途に適用するか、高温処理ならば、特殊な加熱構造、あるいはヒーター材料等を用いる必要がある。
Therefore, there are an internal heat type plasma processing apparatus in which a heater is installed in a vacuum furnace to provide a processing temperature, and an internal heat type plasma processing apparatus which heats the entire vacuum furnace from outside.
In the internal heat type, since the heater is exposed to a vacuum, that is, a processing atmosphere, the material component elements scattered from the heated heater are turned into plasma, which may adversely affect the target plasma processing. Therefore, it is necessary to apply to a low-temperature treatment application where scattering is less likely, or to use a special heating structure or a heater material for a high-temperature treatment.
一方、外熱型は、ヒーター材料成分の飛散はなく、高温処理まで使えるが、真空容器を丸ごと加熱させるので大きなヒーター、電力を必要とし、加熱にはとても時間がかかる。さらに真空容器の耐熱性や寿命、シールの耐熱化なども考慮せねばならない。
内熱型、外熱型のどちらにしても、昇温時間を短くしようとして、ヒーター能力を上げると、炉壁やヒーターの寿命、炉内の温度差拡大による処理のバラツキ、電源のコストアップなどの問題が生ずる。
On the other hand, the external heat type does not scatter heater material components and can be used up to high temperature processing. However, since the entire vacuum vessel is heated, a large heater and electric power are required, and heating takes a very long time. In addition, heat resistance and life of the vacuum container, heat resistance of the seal, and the like must be considered.
Regardless of the internal heating type or the external heating type, if the heater capacity is increased to shorten the heating time, the service life of the furnace wall and heater, the variation in processing due to the increase in the temperature difference in the furnace, the cost of power supply, etc. Problem arises.
また、冷却時においても炉は保温され熱が逃げないようにしているので、炉を冷すにはとても時間がかかる。強制的に窒素などを用いて冷却を速めようとすると、やはり急激な温度差による炉壁の傷みや、冷却剤など冷却に余分にコストがかかるなどの問題が生じる。加熱・冷却のいずれにしても、短時間で炉の温度を制御するのは不可能であり、しかも得策でない。
ここでも、加熱・冷却に要する時間は、ロットの数で割れば1個あたりの見掛け上の時間は少なくて済む計算なので、多少時間がかかっても、むしろ時間をかけた方が品質的に安全・安定で、炉の寿命においても有利であるとの考え方の傾向にある。
Also, even during cooling, the furnace is kept warm so that heat does not escape, so it takes a very long time to cool the furnace. Forcibly speeding up the cooling by using nitrogen or the like also causes problems such as damage to the furnace wall due to a rapid temperature difference and extra cost for cooling such as a coolant. In either case of heating or cooling, it is impossible and not advisable to control the temperature of the furnace in a short time.
In this case as well, the time required for heating and cooling is calculated by dividing the apparent time per unit by dividing it by the number of lots. Therefore, even if it takes some time, it is safer to take time for quality. -There is a tendency to think that it is stable and advantageous in the life of the furnace.
正味の窒化処理時間は、60分である。
窒化層の厚みなどの所望する処理仕様により窒化時間は左右されるが、バッチ式の処理では、炉内のワークの数には左右されない。ワーク1個でも100個でも同じ処理時間が必要である。それゆえバッチ式の処理では、出来るだけ多くのワークを積み込む方がコスト的には有利である。所定のロット数に満たない場合はコスト的に不利になるばかりでなく、処理条件を不足ロット数に合わして運転する必要があるので、ワークがロット数に達するまで運転をことがある。
The net nitridation time is 60 minutes.
Although the nitriding time depends on the desired processing specifications such as the thickness of the nitride layer, the batch-type processing does not depend on the number of works in the furnace. The same processing time is required for one workpiece or 100 workpieces. Therefore, in batch processing, it is more cost-effective to load as many workpieces as possible. If the number of lots is less than the predetermined number, it is not only disadvantageous in terms of cost, but also it is necessary to operate the processing conditions according to the number of insufficiency lots.
処理仕様として、例えば窒化層厚さが100μm必要との仕様ならは、現在の技術では数時間以上の窒化時間が必要であり、このエンジンバルブの例のように60分程度で済む処理仕様のものも多くある。
加熱・冷却の時とおなじように、炉内のプラズマ密度を低く抑え、時間をかけた処理の方が万遍なく均一に処理できるので、品質的に均一・安全・安定のため、ここでも多少時間がかかってもよいとの考え方の傾向にある。
As a processing specification, for example, if the thickness of the nitride layer is required to be 100 μm, the current technology requires a nitriding time of several hours or more, and the processing specification requires only about 60 minutes as in the case of this engine valve. There are many.
As in the case of heating and cooling, the plasma density in the furnace is kept low, and the treatment over time can be performed uniformly and evenly. There is a tendency to think that it may take time.
その他の時間として、真空引き、真空破壊時間は、真空チャンバーの大きさ、排気装置とのバランスや、前処理の方法や到達真空度によっても左右される。 As other times, the evacuation and vacuum break times are also influenced by the size of the vacuum chamber, the balance with the exhaust device, the pretreatment method and the ultimate vacuum.
以上の例が示すように、正味60分の窒化処理にあっても、これに付随する一連の作業時間をトータルすると、9時間という圧倒的長時間がかかっている。このようなバッチ式の窒化処理システムは、一度に大量の処理が出来、コスト的に有利ではあるが、1回の処理単位が大きいので不良発生時のリスクが大きく、自動化、ライン化することは難しく、どこかが故障するとまったく生産ができなくなり、また少量生産には全く向いていない。 As shown in the above example, even in the case of a net nitriding treatment of 60 minutes, a total of a series of operation time accompanying the nitriding treatment takes an overwhelmingly long time of 9 hours. Such a batch-type nitriding system can perform a large amount of processing at a time and is advantageous in cost. However, since a single processing unit is large, the risk of occurrence of a defect is large, and automation and line processing cannot be performed. It is difficult, and if something breaks down, production will not be possible at all, and it is not suitable for small-lot production at all.
また、チャンバーに収納処理するワーク数を少なくすると、処理条件が異なることになり、均一な品質の窒化層が形成できないという問題が生じるので、少量生産や生産調整が行い難い。 Also, if the number of workpieces housed in the chamber is reduced, the processing conditions will be different, and there will be a problem that a uniform quality nitrided layer cannot be formed, so that it is difficult to perform small-scale production and production adjustment.
本発明は以上のような従来技術の欠点に鑑み、同時にプラズマ処理された多数のワークの品質(例えば、プラズマ処理によって形成された窒化層の品質)をバラつきが小さい均一なものにすることを可能とし、不良品の発生を最小限にすることを可能し、かつ、少量生産にも対応することを可能とするプラズマ処理装置を提供することを目的としている。 In view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, the present invention makes it possible to make the quality of a large number of workpieces simultaneously subjected to plasma processing (for example, the quality of a nitride layer formed by plasma processing) uniform with little variation. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of minimizing the generation of defective products and capable of coping with small-quantity production.
上記目的を達成するために、本発明は次に述べるような構成となっている。
<請求項1記載の発明>
ワークをプラズマ処理する高周波プラズマを発生させるための第1の高周波プラズマ発生電極〜第nの高周波プラズマ発生電極がチャンバーの1つの真空室に設けられ、 前記第1の高周波プラズマ発生電極〜第nの高周波プラズマ発生電極のそれぞれのプラズマ処理位置にて、ワークをそれぞれ個別に前記プラズマ処理することを可能としたことを特徴とするプラズマ処理装置である。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
<Invention according to claim 1>
A first high-frequency plasma generation electrode to an n-th high-frequency plasma generation electrode for generating high-frequency plasma for plasma-treating the work are provided in one vacuum chamber of the chamber, and the first high-frequency plasma generation electrode to the n-th high-frequency plasma generation electrode are provided. A plasma processing apparatus characterized in that it is possible to individually perform the above-described plasma processing on a work at each plasma processing position of a high-frequency plasma generating electrode .
<請求項2記載の発明>
ワークをプラズマ処理する高周波プラズマを発生させるための第1の高周波プラズマ発生電極〜第nの高周波プラズマ発生電極がチャンバーの1つの真空室に設けられ、
ワークに誘導電流を誘導させて該ワークを加熱昇温する第1の誘導加熱コイル〜第nの誘導加熱コイルが前記1つの真空室に設けられ、 前記第1の誘導加熱コイル〜第nの誘導加熱コイルのそれぞれの加熱処理位置にて、ワークをそれぞれ個別に前記加熱昇温することを可能とし、かつ、前記第1の高周波プラズマ発生電極〜第nの高周波プラズマ発生電極のそれぞれのプラズマ処理位置にて、ワークをそれぞれ個別に前記プラズマ処理することを可能としたことを特徴とするプラズマ処理装置である。
<Invention according to claim 2>
A first high-frequency plasma generation electrode to an n-th high-frequency plasma generation electrode for generating high-frequency plasma for plasma-treating the work are provided in one vacuum chamber of the chamber;
A first induction heating coil to an n-th induction heating coil for inducing an induction current in the work to heat and heat the work is provided in the one vacuum chamber, and the first induction heating coil to the n-th induction. In each heating processing position of the heating coil, the workpiece can be individually heated and heated, and each of the first to n-th high-frequency plasma generating electrodes has a plasma processing position. Wherein the plasma processing can be performed individually on each of the workpieces .
<請求項3記載の発明>
前記チャンバーが、第1のチャンバー形成体と第2のチャンバー形成体とからなり、
前記第1のチャンバー形成体および前記第2のチャンバー形成体あるいはいずれか一方を開放可動させてチャンバー開放状態とでき、かつ、前記第1のチャンバー形成体および前記第2のチャンバー形成体あるいはいずれか一方を閉じ可動させてチャンバー閉じ状態とでき、
前記第2のチャンバー形成体の前記1つの真空室を形成する部位に、前記第1の高周波プラズマ発生電極〜第nの高周波プラズマ発生電極が設けられ、 前記第1のチャンバー形成体の前記1つの真空室を形成する部位に、ワークをセットする第1のワークセット部〜第nのワークセット部が設けられ、てなることを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマ処理装置である。
「ワーク供給手段」と「ワーク取り出し手段」は別手段形態のもの、一つの手段が兼務する形態のものを含む。
<Invention of Claim 3>
The chamber comprises a first chamber forming body and a second chamber forming body,
The first chamber forming body and / or the second chamber forming body can be opened and moved to open the chamber, and the first chamber forming body and / or the second chamber forming body can be opened. One can be closed and movable to bring the chamber to the closed state,
The first high-frequency plasma generation electrode to the n-th high-frequency plasma generation electrode are provided in a portion of the second chamber forming body where the one vacuum chamber is formed, and the one of the first chamber forming body The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a first work set part to an n-th work set part for setting a work is provided at a part where a vacuum chamber is formed .
The "work supply means" and the "work take-out means" include those in the form of separate means and those in which one means is also used.
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。 As is clear from the above description, the following effects can be obtained in the present invention.
<請求項1記載の発明の効果>
(1)誘導加熱は、ワークに誘導電流を流して発熱させる直接加熱であり、ヒーターによる輻射や熱伝導などの間接加熱とは違い、ワークのみの短時間加熱が可能であるばかりでなく、外熱型炉のようにチャンバーなど余分なところを加熱しないで済むのでエネルギー的にも省エネで、ワークのみを冷却すればよいので冷却も早く済むのが大きな特徴である。
<Effect of Invention of Claim 1>
(1) Induction heating is direct heating in which an induction current is applied to a work to generate heat. Unlike indirect heating such as radiation or heat conduction by a heater, not only the work can be heated for a short time, but also the outside heating. It is notable to heat extra parts such as a chamber as in a thermal furnace, which saves energy and saves only the work.
例えば、本発明の実施例1および図10に示すグラフのように、直径5.5mm、長さ(高さ)100mmのエンジンバルブは、誘導加熱条件(条件:400kHz、500w)で、550℃までの昇温を20秒(0.33分)以下の昇温時間で行うことができる。 For example, as shown in the graph of Example 1 of the present invention and the graph shown in FIG. 10, an engine valve having a diameter of 5.5 mm and a length (height) of 100 mm can be heated to 550 ° C. under induction heating conditions (conditions: 400 kHz, 500 w). Can be performed in a heating time of 20 seconds (0.33 minutes) or less.
また、冷却時間は550℃から250℃までの冷却を90秒(1.5分)以内の冷却時間で行うことができる。
すなわち、昇温と冷却に必要な時間は110秒(1.83分)程度であるから、550℃までの昇温に120分、冷却に20分の合計140分かかる従来のプラズマ処理装置に比べて、その1.83/140(≒1/177)という短い昇温冷却処理時間を実現するという効果を奏する。
The cooling time can be from 550 ° C. to 250 ° C. within 90 seconds (1.5 minutes).
That is, the time required for heating and cooling is about 110 seconds (1.83 minutes), so that it takes 120 minutes to raise the temperature up to 550 ° C. and 20 minutes to cool down, which is 140 minutes in total, compared to the conventional plasma processing apparatus. Therefore, there is an effect that the short heating / cooling processing time of 1.83 / 140 (≒ 1/177) is realized.
(2)前記(1)によって、従来のバッチ式の窒化処理時間は、合計200分(昇温に120分+窒化に60分+冷却に20分)かかっていたのが、本発明の実施例1では、62分弱(昇温に20秒+窒化時間60分(とりあえず従来の処理時間とする)+冷却に90秒)となるので、全体として従来の3分の1以下となるので、全体としても大幅な処理時間の短縮を実現するという効果を奏する。 (2) According to the above (1), the conventional batch-type nitridation processing time required a total of 200 minutes (120 minutes for temperature increase + 60 minutes for nitridation + 20 minutes for cooling) according to the embodiment of the present invention. In the case of 1, the heating time is slightly less than 62 minutes (20 seconds for temperature rise + 60 minutes for nitriding time (for the time being the conventional processing time) + 90 seconds for cooling). This has the effect of significantly reducing the processing time.
(3)誘導加熱を用いたワーク加熱なので、単純に加熱処理時間が短くできるばかりでなく、処理するワークが高温にも、低温にも、直ちに移行できるので、例えば、材料に対する窒化処理温度の与え方の幅が広がり、窒化温度プロファイル操作が可能となるという効果を奏する。 (3) Since the workpiece is heated by induction heating, not only can the heat treatment time be simply shortened, but also the workpiece to be processed can immediately transition to a high temperature or a low temperature. This has the effect of widening the width and enabling the nitriding temperature profile operation.
(4)一つのチャンバー内に、誘導加熱コイル、高周波プラズマ発生電極、加熱用高周波発振器、プラズマ用高周波発振器をワーク処理部とし、このワーク処理部からなる複数のワーク処理部(例えば、100連、200連それ以上)を設け、この複数のワーク処理部のそれぞれに対応したワークセット部を設けてなる、多数のワークを同時にプラズマ処理する多数処理型(連結式ないしユニット式)のプラズマ処理装置を可能とするものである。 (4) In one chamber, an induction heating coil, a high-frequency plasma generation electrode, a high-frequency oscillator for heating, and a high-frequency oscillator for plasma are used as work processing units, and a plurality of work processing units (for example, 100 stations, A multi-processing (connected or unit-type) plasma processing apparatus for simultaneously processing a large number of works by providing work sets corresponding to each of the plurality of work processing sections. It is possible.
この多数処理型のプラズマ処理装置にあっては、ワーク個々はそれぞれそれに対応する誘導加熱コイルにより加熱され、かつ、それぞれに対応するプラズマによってプラズマ処理されるものとなるので、一つ一つのワークがばらつきの無い均一な加熱処理条件でプラズマ処理され、よって、一つ一つのワークの例えば形成された窒化層がばらつきの極めて小さい均一性の高い高品質のものにできる。 In this multi-processing type plasma processing apparatus, each work is heated by the corresponding induction heating coil, and is subjected to plasma processing by the corresponding plasma. Plasma treatment is performed under uniform heat treatment conditions with no variation, and thus, for example, a formed nitride layer of each work can be made to have high uniformity and high quality with extremely small variation.
また、一つのワーク処理部が不良となっても、不良ワークはそこだけでの発生となり、他のワークが不良となることがないので、装置の不良による大量の不良品の発生という事態が起き難いものである。
また、加熱用高周波発振器、プラズマ用高周波発振器はそれぞれ個々を制御可能とすることができるので、例えば、異なった加熱条件、プラズマ条件による試験の実施、太さの異なるワークの同時処理を行うワーク多数処理型を可能とする。
この多数処理型のプラズマ処理装置の作用効果のより詳細については請求項3記載の発明の効果で説明する。
Further, even if one work processing unit becomes defective, the defective work is generated only there, and the other work does not become defective. It is difficult.
In addition, since the heating high-frequency oscillator and the plasma high-frequency oscillator can be individually controlled, for example, a large number of works for performing tests under different heating conditions and plasma conditions and simultaneously processing works having different thicknesses. Enable processing type.
The effect of the multi-processing type plasma processing apparatus will be described in more detail with reference to the effect of the third aspect of the present invention.
<請求項2記載の発明の効果>
請求項1記載の発明と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
(1)加熱用高周波発振器およびプラズマ用高周波発振器を自励式の高周波発振器を用いると変換効率も良く、反射電力検知等の余分な装置を必要としないので、非常にシンプルで、安価なプラズマ処理のシステムが構築できる。
<Effect of Claim 2>
In addition to the same effects as the first aspect of the present invention, the following effects can be obtained.
(1) If a high-frequency oscillator for heating and a high-frequency oscillator for plasma use a self-excited high-frequency oscillator, the conversion efficiency is high and no extra device such as reflected power detection is required. A system can be built.
(2)プリント基板が着脱自在であるので、故障、仕様変更あるいは保守点検時にもすばやく対応でき、プリント基板を変えての異なる条件(ワークが異なる場合も含む)でのプラズマ処理を容易に実現する。 (2) Since the printed circuit board is detachable, it can quickly respond to failures, specification changes, or maintenance, and easily realizes plasma processing under different conditions (including different workpieces) by changing the printed circuit board. .
(3)双極子プラズマ処理は、ワークの両側に双極子電極を配置するプラズマ発生方法なのでプラズマ密度も高く、個別のプラズマ処理には最適であり、例えばワークを自転させれば処理ムラもない高品質の例えば窒化層を形成できるという効果を奏する。 (3) Since the dipole plasma processing is a plasma generation method in which dipole electrodes are arranged on both sides of a work, the plasma density is high, and the plasma processing is optimal for individual plasma processing. There is an effect that a high quality nitride layer can be formed.
(4)加熱用高周波発振器およびプラズマ用高周波発振器の出力も小型で済む。
例えば、直径5.5mm、長さ(高さ)100mmのエンジンバルブを窒化処理するには、2MHz、50Wのプラズマ用高周波発振器で充分である。上記エンジンバルブを、550℃まで30秒で加熱、またその温度維持には、400KHz、500Wの加熱用高周波発振器で十分である。
(4) The outputs of the heating high-frequency oscillator and the plasma high-frequency oscillator can be small.
For example, a 2 MHz, 50 W plasma high frequency oscillator is sufficient for nitriding an engine valve having a diameter of 5.5 mm and a length (height) of 100 mm. A high-frequency oscillator for heating at 400 KHz and 500 W is sufficient for heating the engine valve to 550 ° C. in 30 seconds and maintaining the temperature.
両方とも出力が小さいので、プリント基板での実装形態で実現できる。
プリント基板は、ローコストに製作でき簡単に交換できるので、故障、保守点検時にもすばやく対応できる。
さらに、ワークの変更や仕様変更の際起こる、出力や周波数の変更の際にも、基板差し替えなどで対応できるという効果を奏する。
Since both outputs are small, they can be realized in a mounting form on a printed circuit board.
The printed circuit board can be manufactured at low cost and can be easily replaced, so that it can respond quickly to failures and maintenance.
Further, there is an effect that it is possible to cope with a change in output or frequency, which occurs when a work is changed or a specification is changed, by replacing a board or the like.
<請求項3記載の発明の効果>
請求項1、2のいずれか1項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、誘導加熱コイル、高周波プラズマ発生電極、加熱用高周波発振器、プラズマ用高周波発振器とでワーク処理部を形成し、このワーク処理部である第1のワーク処理部〜第nのワーク処理部を第2のチャンバー形成体内に設けてなる、複数のワーク処理部をユニット化ないし連結化したプラズマ処理装置であるので、次に述べるような効果を奏する。
<Effect of Invention of Claim 3>
In addition to achieving the same effects as the invention according to any one of claims 1 and 2, a work processing unit is formed by an induction heating coil, a high-frequency plasma generating electrode, a high-frequency oscillator for heating, and a high-frequency oscillator for plasma. A plasma processing apparatus in which a plurality of work processing units are united or connected by providing a first work processing unit to an n-th work processing unit, which are work processing units, in a second chamber forming body. The effects described below are achieved.
(1)第1のチャンバーに設けられた第1のワークセット部〜第nのワークセット部にワークを自動的に一斉に供給するワーク供給手段と、ワークを自動的に一斉に取り出すワーク取り出し手段とによって、全ワークの積み込みや取り出しを例えば10秒以内などのごく短時間で行うことができるので、ワーク移載の機械化・自動化を容易にするという効果を奏する。
従来、ワークセット部にワークを積み込んでチャンバーから出し入れして多くの時間を費やしていたが、本発明では、ワークセット部は移動させずワークのみを一斉同時移載するので大幅に作業時間の短縮が出来、しかも人手を要さないシステムとなる。特に医療器部品のような超小型部品などをプラズマ処理するには都合が良い。
(1) Work supply means for automatically and simultaneously supplying the work to the first to n-th work set sections provided in the first chamber, and work take-out means for automatically and simultaneously taking out the work. Thus, the loading and unloading of all the workpieces can be performed in a very short time, for example, within 10 seconds, so that the mechanization / automation of the workpiece transfer is facilitated.
Conventionally, a lot of time was spent loading and unloading the work from the chamber to the work set part, but according to the present invention, the work set part is not moved and only the work is simultaneously transferred, so the work time is greatly reduced And a system that requires no human intervention. In particular, it is convenient to perform plasma processing on ultra-small components such as medical device components.
(2)第1のワーク処理部〜第nのワーク処理部で処理されるワークは、それ専用の誘導加熱コイルで加熱し、それ専用の高周波プラズマ発生電極によりプラズマ処理するものであるので、それぞれ個別に行われる正確な温度制御と正確なプラズマ制御により、最適なプラズマ処理条件を個々のワークに与えることで均一な処理品質(例えば、窒化層)が実現できるという効果を奏する。(個別高品質の均一化) (2) The workpieces to be processed in the first to n-th workpiece processing units are heated by a dedicated induction heating coil and subjected to plasma processing by a dedicated high-frequency plasma generating electrode. The accurate temperature control and the accurate plasma control performed individually give an effect that uniform processing quality (for example, a nitride layer) can be realized by giving an optimum plasma processing condition to each work. (Equalization of individual high quality)
(3)また、処理するワークが少ない場合は、使用しないワーク処理部は作動させず、必要最小限のエネルギー消費で少量生産に対処でき、その処理品質も均一性を保持できるという効果を奏する(少量生産での無駄の排除、省エネ化)。したがって、均一な処理品質を保持しての生産計画、生産調節が省エネルギーで無駄なく効率的に行える。 (3) When the number of workpieces to be processed is small, an unused workpiece processing unit is not operated, so that it is possible to cope with small-quantity production with a necessary minimum energy consumption, and it is possible to maintain uniform processing quality. Eliminate waste in small-lot production and save energy). Therefore, production planning and production adjustment while maintaining uniform processing quality can be efficiently performed without waste of energy.
(4)いずれかのワーク処理部が故障した場合、その故障したワーク処理部へのワークの供給及び運転をやめて、他の正常に動作するワーク処理部でのプラズマ処理を進めることができるという効果を奏する。 (4) When one of the workpiece processing units fails, the supply and operation of the workpiece to the failed workpiece processing unit are stopped, and the plasma processing in another normally operating workpiece processing unit can be advanced. To play.
(5)例えば、ワーク数100サンプルの温度制御条件の実験結果を同時に行うことができるなど、製造ラインに組み込まれた100連結式のワーク処理部のシステムを、条件探索、研究・実験装置として使用してもすこぶる有効である。
すなわち、例えば窒化条件により100サンプルの実験データーを得るのに、わずか60分程度で得ることが可能であり、従来技術での実験データ取得に要する時間の1/100という速さである。従来技術では長くかかった条件探索時間が大幅に短縮でき、実験・研究サイクルを速めることができるという効果を奏する。
よって、少量多品種にも対応でき、あるいは条件出しや研究開発などに用いると、従来技術では長くかかった例えば窒化実験が大幅に短くでき、研究サイクルを速めることができ、設備が小型でより短時間とできるので研究開発のための実験、多品種対応などでは好都合である。
(5) The system of a 100-connected work processing unit incorporated in a production line is used as a condition search, research / experimental device, for example, it is possible to simultaneously perform experimental results under temperature control conditions of 100 samples. It is very effective.
That is, it is possible to obtain experimental data of 100 samples under, for example, nitriding conditions in only about 60 minutes, which is 1/100 of the time required for obtaining experimental data in the related art. The conventional technology has the effect that the long condition search time can be greatly reduced, and the experiment / research cycle can be accelerated.
Therefore, when it is possible to cope with many kinds of small quantities, or when it is used for condition setting and R & D, for example, the nitridation experiment which was long in the conventional technology can be greatly shortened, the research cycle can be accelerated, and the equipment can be reduced in size and shorter. This is convenient for experiments for research and development, multi-product handling, etc.
(6)チャンバーは加熱されないので高温になることがなく、よって工場内の室温を上げないという効果を奏する。 (6) Since the chamber is not heated, the temperature does not become high, so that the room temperature in the factory is not raised.
以下、本発明を実施するための最良の形態である実施例について説明する。但し、本発明をこれら実施例のみに限定する趣旨のものではない。また、後述する実施例の説明に当って前述した実施例の同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment which is the best mode for carrying out the present invention will be described. However, it is not intended to limit the present invention to only these examples. In the description of the embodiments described later, the same components as those in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図1〜図10に示す本発明の実施例1において、プラズマ処理装置1は次に述べるような構成となっている。
エンジンバルブからなる未処理ワーク2Nを1つセットする箇所であり且つ直流電源であるバイアス印加電源3(図9)よりバイアス電圧が印加されて該未処理ワーク2Nを負電圧にバイアスにする回転するように制御されたワークセット部4と、
このワークセット部4にセットされた未処理ワーク2Nを400kHzの高周波誘導加熱によって加熱する中空管内に冷却媒体(一般的には水冷)が流される、未処理ワーク2Nに非接触の近接配置とされた誘導加熱コイル5と(冷却媒体供給部は省略)、
2MHzの高周波プラズマ6を発生させるための双極子電極である、未処理ワーク2Nに非接触の近接配置とされた高周波プラズマ発生電極7と、
誘導加熱コイル5に加熱用高周波電力を供給する加熱用高周波発振器9と、
高周波プラズマ発生電極7にプラズマ用高周波電力を供給するプラズマ用高周波発振器10と、
誘導加熱コイル5、高周波プラズマ発生電極7、加熱用高周波発振器9、プラズマ用高周波発振器10とを備えるプラズマ処理(ここでは、「窒化処理」。)を行うワーク処理部8と、
加熱用高周波発振器9、プラズマ発生用高周波発振器10とからなる高周波部11と、
前記ワークセット部4を回転させるワークセット部駆動手段22と、
前記ワーク処理部8が100並べ設けられたものである、ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100(以下「ワーク処理部100連結」ないし「100連結」ともいう。)と、
ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100に対応した100個のワークセット部4を有してなるチャンバー形成体12、このチャンバー形成体12とチャンバー閉じ状態にできかつチャンバー開放状態にできる、ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100を有してなるチャンバー形成体13とを備えるチャンバー14と、
ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100の個々に対応する、前記高周波部11からなる高周波部11−1〜高周波部11−100と、
前記チャンバー14内の空気を真空引きするための真空ポンプ16と、
前記チャンバー14内に処理ガスを供給するガスボンベ17、ガス調節弁18、ガス供給管19とを備えるガス供給手段20と、
電源部21と、
冷却ポンプ23と、
ワークの温度を計測する温度計測手段24と、
ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100の全てのワークセット部4に未処理ワーク2Nを自動的に一斉に供給するワークセット手段25と、
全ての前記ワークセット部4にセットされている処理済みワーク2Tを自動的に一斉に取り出すワーク取り出し手段26と、
ワークセット時と取り出し時は、チャンバー形成体13を可動させて誘導加熱コイル5と高周波プラズマ発生電極7を、ワーク2のセットおよび取り出しの邪魔にならない位置に離した状態であるチャンバー開放状態にし、プラズマ処理時は閉め状態にするチャンバー開放閉じ手段28と、
バイアス形成直流電源3、ワークセット部駆動手段22、加熱用高周波発振器9、プラズマ発生用高周波発振器10、真空ポンプ16、ガス調節弁18、電源部21、冷却ポンプ23、ワークセット手段25、ワーク取り出し手段26、チャンバー開放閉じ手段28を自動制御する制御部27とを備えている。
In the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 10, the plasma processing apparatus 1 has the following configuration.
This is a place where one unprocessed work 2N composed of an engine valve is set, and a bias voltage is applied from a bias applying power supply 3 (FIG. 9) which is a DC power supply to rotate the unprocessed work 2N to a negative voltage. Work set unit 4 controlled as described above,
A cooling medium (generally, water-cooled) is passed through a hollow tube for heating the unprocessed work 2N set in the work setting section 4 by high-frequency induction heating at 400 kHz. The induction heating coil 5 (the cooling medium supply unit is omitted),
A high-frequency plasma generation electrode 7 which is a dipole electrode for generating a 2 MHz high-frequency plasma 6 and which is arranged in a non-contact close proximity to the unprocessed work 2N;
A heating high-frequency oscillator 9 for supplying high-frequency heating power to the induction heating coil 5;
A high-frequency plasma oscillator 10 for supplying high-frequency plasma power to the high-frequency plasma generation electrode 7;
A work processing unit 8 that performs a plasma process (here, “nitriding process”) including an induction heating coil 5, a high-frequency plasma generating electrode 7, a high-frequency oscillator 9 for heating, and a high-frequency oscillator 10 for plasma;
A high-frequency unit 11 including a high-frequency oscillator 9 for heating and a high-frequency oscillator 10 for plasma generation;
A work set section driving means 22 for rotating the work set section 4,
Work processing units 8-1 to 8-100 (hereinafter, also referred to as “work processing unit 100 connection” to “100 connection”) in which 100 work processing units 8 are provided.
A chamber forming body 12 having 100 work setting sections 4 corresponding to the work processing sections 8-1 to 8-100, and the chamber forming body 12 and the chamber forming body 12 can be closed and opened. A chamber 14 including a chamber forming body 13 having a work processing unit 8-1 to a work processing unit 8-100;
A high-frequency section 11-1 to a high-frequency section 11-100 composed of the high-frequency section 11 corresponding to each of the work processing sections 8-1 to 8-100;
A vacuum pump 16 for evacuating the air in the chamber 14,
A gas supply means 20 including a gas cylinder 17 for supplying a processing gas into the chamber 14, a gas control valve 18, and a gas supply pipe 19;
A power supply unit 21;
A cooling pump 23;
Temperature measuring means 24 for measuring the temperature of the work,
A work setting means 25 for automatically and simultaneously supplying the unprocessed work 2N to all the work setting units 4 of the work processing units 8-1 to 8-100,
A work take-out means 26 for automatically and simultaneously taking out the processed works 2T set in all the work setting sections 4,
At the time of setting and taking out the work, the chamber forming body 13 is moved so that the induction heating coil 5 and the high-frequency plasma generating electrode 7 are separated from each other at a position where they do not interfere with the setting and taking out of the work 2, so that the chamber is opened. Chamber opening and closing means 28 for closing during plasma processing;
Bias forming DC power supply 3, work set driving means 22, high-frequency oscillator 9 for heating, high-frequency oscillator 10 for plasma generation, vacuum pump 16, gas control valve 18, power supply 21, cooling pump 23, work setting means 25, work take-out And a controller 27 for automatically controlling the chamber opening and closing means 28.
チャンバー形成体12にワークセット部4が設けられている。
チャンバー形成体13に誘導加熱コイル5および高周波プラズマ発生電極7が設けられている。
チャンバー形成体13の外側に高周波部11(加熱用高周波発振器9およびプラズマ発生用高周波発振器10)が設けられている。
The work set part 4 is provided in the chamber forming body 12.
The induction heating coil 5 and the high-frequency plasma generating electrode 7 are provided in the chamber forming body 13.
A high-frequency unit 11 (high-frequency oscillator 9 for heating and high-frequency oscillator 10 for plasma generation) is provided outside the chamber forming body 13.
前記チャンバー形成体12と前記チャンバー形成体13を分離(チャンバー形成体13をチャンバー開放状態)して、
ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100の前記ワークセット部4に、100個の前記未処理ワーク2Nを一斉にワークセット手段25でセットし、
前記チャンバー形成体13を閉め状態とし、
前記チャンバー14内を真空引きし、
前記誘導加熱コイル5に前記誘導加熱用高周波電力を供給して前記未処理ワーク2Nに誘導された誘導電流によって該未処理ワーク2Nを目標温度(ここでは550℃)まで昇温し、
前記チャンバー14内に処理ガス15を供給し、
前記高周波プラズマ発生電極7に前記プラズマ発生用高周波電力を供給して前記高周波プラズマ6を発生させ、 前記未処理ワーク2Nにバイアス電圧を印加し該未処理ワーク2を負電圧にバイアスにしてプラズマ処理(ここでは窒化処理)して処理済みワーク2Tを形成し、
冷却温度まで冷却し、
真空破壊を行い、
前記チャンバー形成体13をチャンバー開放状態にし、
全ての前記処理済みワーク2Tをワーク取り出し手段26で一斉に外に取り出し、
新たな未処理ワーク2Nをワークセット手段25で一斉に各ワークセット部4に供給セットし、
以上の動作処理を自動的に行う。
The chamber forming body 12 and the chamber forming body 13 are separated (the chamber forming body 13 is opened),
100 unprocessed works 2N are simultaneously set in the work setting unit 4 of the work processing units 8-1 to 8-100 by the work setting unit 25;
Closing the chamber forming body 13;
The inside of the chamber 14 is evacuated,
The high frequency power for induction heating is supplied to the induction heating coil 5 to raise the temperature of the untreated work 2N to a target temperature (550 ° C. in this case) by an induced current induced in the untreated work 2N,
Supplying a processing gas 15 into the chamber 14,
The high-frequency plasma generation electrode 6 is supplied to the high-frequency plasma generation electrode 7 to generate the high-frequency plasma 6, a bias voltage is applied to the unprocessed work 2 </ b> N, and the unprocessed work 2 is biased to a negative voltage to perform plasma processing. (Here, nitriding treatment) to form a treated work 2T,
Cool to cooling temperature,
Vacuum break,
The chamber forming body 13 is set in a chamber open state,
All the processed workpieces 2T are simultaneously taken out by the work take-out means 26,
A new unprocessed work 2N is simultaneously supplied to each work setting unit 4 by the work setting means 25, and is set.
The above operation processing is automatically performed.
チャンバー14は導電性部材からなっていて接地され、高周波プラズマ発生電極7は1対の対称電極からなる双極子電極であり、チャンバー14に導電形態で一体化された導電性部材からなるシールドカバー30が設けられ、チャンバー14、シールドカバー30とでシールド体31が形成され、高周波電源部11(プラズマ発生用高周波発振器10および加熱用高周波発振器9)がシールドカバー30内に設けられ、
以上の構成によって、
加熱用高周波発振器9、プラズマ発生用高周波発振器10およびシールド体31内で生ずる高周波によるノイズ輻射が外部に漏れない仕組みを実現している。
プラズマ発生用高周波発振器10および加熱用高周波発振器9の高周波発振器は、マッチングボックスの必要の無い自励式の高周波発振器である。
The chamber 14 is made of a conductive member and is grounded. The high-frequency plasma generating electrode 7 is a dipole electrode made of a pair of symmetric electrodes, and a shield cover 30 made of a conductive member integrated in the chamber 14 in a conductive form. Is provided, a shield body 31 is formed by the chamber 14 and the shield cover 30, and the high-frequency power supply unit 11 (the high-frequency oscillator 10 for plasma generation and the high-frequency oscillator 9 for heating) is provided in the shield cover 30,
With the above configuration,
A mechanism is realized in which noise radiation due to high frequency generated in the high-frequency oscillator 9 for heating, the high-frequency oscillator 10 for plasma generation, and the shield body 31 does not leak outside.
The high-frequency oscillators for the plasma generating high-frequency oscillator 10 and the heating high-frequency oscillator 9 are self-excited high-frequency oscillators that do not require a matching box.
加熱用高周波発振器9、プラズマ発生用高周波発振器10がプリント基板実装形態で形成され、シールドカバー30内に設けられたそれぞれの専用コネクター(図示せず省略)に着脱自在形式で接続され、交換が容易にできるようにされている。
加熱用高周波発振器9は、300kHz〜2MHzの範囲のプリント基板であれば交換できるようになっている。
また、加熱用高周波発振器9、プラズマ発生用高周波発振器10を冷却するための冷却ファン38が設けられている。
The high-frequency oscillator 9 for heating and the high-frequency oscillator 10 for plasma generation are formed in a printed circuit board mounting form, and are detachably connected to respective dedicated connectors (not shown) provided in the shield cover 30 for easy replacement. It has been made possible.
The heating high-frequency oscillator 9 can be replaced with a printed circuit board in the range of 300 kHz to 2 MHz.
Further, a cooling fan 38 for cooling the high-frequency oscillator 9 for heating and the high-frequency oscillator 10 for plasma generation is provided.
ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100は、それぞれ隣のワーク処理部の高周波プラズマの電気的条件、物理的影響を受けないように、導電性部材からなる仕切部材29(シールド板)によって仕切られ、ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100の電気的条件、物理的条件の独立性が維持されている。 Each of the work processing units 8-1 to 8-100 is a partition member 29 (shield plate) made of a conductive member so as not to be affected by the electrical conditions and physical conditions of the high-frequency plasma of the adjacent work processing unit. The work processing units 8-1 to 8-100 maintain independence of electrical and physical conditions.
ガス供給管19は、ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100のそれぞれに処理ガス15が供給されるが、それは、チャンバー全体内の処理ガス濃度が所定ガス濃度になるように量が分けられて100箇所のガス供給管19に供給される、それを維持した分量が供給される。 The gas supply pipe 19 is supplied with the processing gas 15 to each of the workpiece processing units 8-1 to 8-100, and the amount thereof is adjusted so that the processing gas concentration in the entire chamber becomes a predetermined gas concentration. The divided gas is supplied to the 100 gas supply pipes 19, and the amount of the gas supplied while maintaining the supply is supplied.
また、ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100のそれぞれにガス濃度計測手段(図示せず省略)を設け、ガス濃度計測手段の検定結果に基づいて、ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100のそれぞれに供給するガス量および供給タイミングを、ガス調節弁18(100個ある)で制御されるようにしてもよい。
ガス供給管19は一つでも、数本でもよい。この場合、ガスの噴き出し箇所は、もっとも早く均一なガス濃度に広がってゆく箇所を特定して設置するのがよい。
ガス濃度計測手段は複数個所ないし全ワーク処理部に設けられ、全ワーク処理部のガス濃度が常に監視され常に所定のガス濃度が維持されるように、ないし全ワークが目標のガス濃度になるように制御されている。
全ワーク処理部のガス濃度が常に監視され、全ワーク処理部が所定のガス濃度になった状態にして、プラズマ処理を開始するようにするのがよい。
Further, a gas concentration measuring means (not shown) is provided in each of the work processing units 8-1 to 8-100, and based on the test results of the gas concentration measuring means, the work processing units 8-1 to 8-1. The amount and timing of gas supplied to each of the processing units 8-100 may be controlled by the gas control valves 18 (there are 100).
The number of gas supply pipes 19 may be one or several. In this case, it is preferable that the location from which the gas is blown out is set by specifying the location where the gas concentration spreads quickly and uniformly.
The gas concentration measuring means is provided at a plurality of locations or in all the workpiece processing units, so that the gas concentration of all the workpiece processing units is constantly monitored so that a predetermined gas concentration is always maintained, or that all the workpieces have a target gas concentration. Is controlled.
It is preferable that the gas concentration in all the workpiece processing units is constantly monitored, and the plasma processing is started with all the workpiece processing units at a predetermined gas concentration.
誘導加熱コイル5と高周波プラズマ発生電極7への電力供給は、相互干渉がある場合には、誘導加熱コイル5への誘導加熱用高周波電力が供給されている間は、高周波プラズマ発生電極7へのプラズマ発生用高周波電力は停止され、高周波プラズマ発生電極7へのプラズマ発生用高周波電力が供給されている間は、誘導加熱コイル5への誘導加熱用高周波電力は停止される。
高周波プラズマ発生電極7、誘導加熱コイル5への電力の供給時間および停止時間は、ワーク2が直径5.5mm、長さ(高さ)100mm、フェース部の直径30mmのエンジンバルブであるばあいは、0.5秒〜5秒程度である。
The power supply to the induction heating coil 5 and the high-frequency plasma generation electrode 7 may be performed while the high-frequency power for induction heating is supplied to the induction heating coil 5 when there is mutual interference. The high-frequency power for plasma generation is stopped, and the high-frequency power for induction heating to the induction heating coil 5 is stopped while the high-frequency power for plasma generation is being supplied to the high-frequency plasma generation electrode 7.
The supply time and stop time of the power to the high-frequency plasma generating electrode 7 and the induction heating coil 5 are determined when the work 2 is an engine valve having a diameter of 5.5 mm, a length (height) of 100 mm, and a face portion having a diameter of 30 mm. , About 0.5 to 5 seconds.
高温処理のワーク加熱時にも、誘導加熱コイル5はコイル内を流れる冷却などの冷却媒体によって冷却され、低温に保たれているので、プラズマ中に晒されても、コイル材料成分の飛散が少ない、よって、ワークへのコイル成分による悪影響が極めて少なくできる。 Even when the workpiece is heated during the high-temperature treatment, the induction heating coil 5 is cooled by a cooling medium such as a cooling medium flowing in the coil and is kept at a low temperature. Therefore, the adverse effect of the coil component on the work can be extremely reduced.
具体例で説明する。
ワーク2は直径5.5mm、長さ(高さ)100mm、フェース部の直径30mmのエンジンバルブであり、誘導加熱電力は400kHz、500W ないし150Wであり、プラズマ発生電力は2MHz、30Wないし、50Wである。
加熱用高周波発振器はワークの大きさ、材質に応じて決めるのがよい。
A specific example will be described.
The work 2 is an engine valve having a diameter of 5.5 mm, a length (height) of 100 mm, and a diameter of a face portion of 30 mm. The induction heating power is 400 kHz, 500 W to 150 W, and the plasma generation power is 2 MHz, 30 W to 50 W. is there.
The high-frequency oscillator for heating is preferably determined according to the size and material of the work.
400kHz、500Wの誘導加熱でのワーク2の550℃までの昇温時間は20秒以下である。また、ワーク2の550℃から250℃までの冷却時間は90秒以下である。
処理時間の合計は、62分弱(昇温に20秒+窒化時間60分(とりあえず従来の処理時間とする)+冷却90秒)であり、従来のバッチ式の3分の1以下(合計200分(昇温に120分+窒化に60分+冷却20分))である。
The heating time of the workpiece 2 up to 550 ° C. by the induction heating of 400 kHz and 500 W is 20 seconds or less. The cooling time of the work 2 from 550 ° C. to 250 ° C. is 90 seconds or less.
The total processing time is a little less than 62 minutes (20 seconds for temperature rise + 60 minutes for nitriding (for the time being the conventional processing time) + 90 seconds for cooling), which is less than one-third of the conventional batch type (200 in total). (120 minutes for heating + 60 minutes for nitriding + 20 minutes for cooling).
さて、窒化処理時間がトータルで3分の1以下になったので、1個1個処理するワーク処理部を100連結ユニット形態(窒化処理部8−1〜窒化処理部8−100)にして運転とする計算をしてみる。計算の都合上62分を60分とする。
従来のバッチ式(2000個チャージ)は、積み込み作業時間や処理時間から1日、1回または2回の処理稼働となるので、1日に2000〜4000個の処理数が得られる。
Now, since the nitriding time is reduced to less than one third in total, the operation is performed by setting the workpiece processing units for processing one by one to a 100-connected unit form (nitriding unit 7-1 to nitriding unit 8-100). And try to calculate. For convenience of calculation, 62 minutes is set to 60 minutes.
In the conventional batch method (2,000 charge), the processing operation is performed once or twice a day based on the loading work time and the processing time, so that the number of processes of 2000 to 4000 pieces can be obtained per day.
一方、窒化処理部8−1〜窒化ワーク処理部8−100の100連結システムのプラズマ処理装置1では、自動化された製造ラインに組み込んで24時間無人稼働とするので、1日に100×24=2400個の処理数が得られる。
窒化時間は従来の60分のままで計算しているが、双極子プラズマではこの実質の窒化時間の短縮が可能見込みなので、仮に60分が50分になったとすると、2400個の処理数を得るのに84連結となる計算である。このような分散化システムでは、当然のことながら、この窒化処理全体の時間が、生産性や連結数(イニシャルコスト)に直接に影響を及ぼす。
On the other hand, in the plasma processing apparatus 1 of the 100-connected system of the nitriding units 8-1 to 8-100, it is installed in an automated manufacturing line and operates unattended for 24 hours. 2400 processing numbers are obtained.
Although the nitridation time is calculated with the conventional 60 minutes, the dipole plasma is expected to be able to substantially reduce the nitridation time. Therefore, if the 60 minutes is reduced to 50 minutes, 2400 treatments are obtained. This is a calculation that results in 84 concatenations. In such a decentralized system, of course, the time of the entire nitriding process directly affects productivity and the number of connections (initial cost).
処理ユニット単独のみの稼働もできるので、最低1本から処理対応が可能である。(もちろん処理時間60分は必要である。)
さらに、100個ごとの連結運転であっても、窒化処理は1個ごとに窒化処理条件の監視および調節して行うことができるので、窒化層品質バラつきの小さい均一性を実現し、この均一への調整制御は容易に行える。
Since only a single processing unit can be operated, processing can be performed from at least one processing unit. (Of course, a processing time of 60 minutes is required.)
Furthermore, even in the connection operation of every 100 pieces, the nitriding treatment can be performed by monitoring and adjusting the nitriding condition for each piece, so that uniformity with small variation in the quality of the nitrided layer is realized and the uniformity is achieved. Can be easily adjusted.
ワークセット部4が回転するようにバイアス電圧が印加される回転軸45に支持され、この回転軸45に永久磁石からなる回転子46がチャンバー14の下方に突出した突出部47内に設けられ、この突出部47の外周に回転子46を回転させる電磁石48を設けてモータからなるワークセット部駆動手段22を形成している。 The work set unit 4 is supported on a rotating shaft 45 to which a bias voltage is applied so as to rotate, and a rotor 46 made of a permanent magnet is provided in a projecting portion 47 projecting below the chamber 14 on the rotating shaft 45. An electromagnet 48 for rotating the rotor 46 is provided on the outer periphery of the protruding portion 47 to form the work set portion driving means 22 composed of a motor.
チャンバー14内に該チャンバー14と絶縁状態でダミー電極50を設けている。
ダミー電極50にバイアス電圧を印加するようバイアス形成直流電源3に接続し、バイアス形成直流電源3の電圧印加をダミー電極50とワークセット部4に切り替える切替スイッチ51)を設けている。
A dummy electrode 50 is provided in the chamber 14 so as to be insulated from the chamber 14.
A switch 51 is connected to the bias forming DC power supply 3 so as to apply a bias voltage to the dummy electrode 50, and switches the voltage application of the bias forming DC power supply 3 to the dummy electrode 50 and the work set unit 4.
切替スイッチ51をダミー電極50側にするとプラズマ中の+イオンは、アース(電位0)されているワークセット部4およびセットされたワーク2に向かわず、負電極となっているダミー電極50に吸い寄せられることになる。
不要なイオンの混入を防ぐばかりでなく、その付着させる量の制御がしやすい。またチャンバー内清浄のための一旦真空引き作業をなくすことができる。
When the changeover switch 51 is set to the dummy electrode 50 side, + ions in the plasma do not go to the work set part 4 and the set work 2 which are grounded (potential 0), but are drawn to the dummy electrode 50 which is a negative electrode. Will be done.
In addition to preventing unnecessary ions from being mixed, it is easy to control the amount of the ions to be attached. In addition, it is possible to eliminate the evacuation work for cleaning the inside of the chamber.
40は真空計、41は圧力調節バルブ、42はシール、44は覗き窓である。
チャンバー13のシール42の近くには加熱によってシール42が損傷しないようにするための冷却媒体が流れる冷却路43が設けられている。
40 is a vacuum gauge, 41 is a pressure control valve, 42 is a seal, and 44 is a viewing window.
A cooling passage 43 through which a cooling medium flows to prevent the seal 42 from being damaged by heating is provided near the seal 42 in the chamber 13.
医療器部品のような超小型部品(例えば、注射針)などの誘導加熱には、2MHzの高周波を使用するのが良い。 It is preferable to use a high frequency of 2 MHz for induction heating of a micro component (for example, a needle) such as a medical device component.
チャンバー開放状態は、チャンバー形成体12とチャンバー形成体13を開放可動させてあるいはいずれか一方を開放可動させて行う形態であれば実現され、チャンバー閉じ状態は、チャンバー形成体12およびチャンバー形成体13を閉じ可動させてあるいはいずれか一方を閉じ可動させて行う可動形態であれば実現される。 The chamber open state is realized by a mode in which the chamber forming body 12 and the chamber forming body 13 are opened and movable or one of them is opened and moved, and the chamber closed state is realized by the chamber forming body 12 and the chamber forming body 13. Or any one of them can be closed and movable.
図11に示す本発明の実施例2において前記実施例1と主に異なる点は、ワークセット部駆動手段を、一つの駆動モータ52と、各回転軸45に設けたスプロケットやプーリなどの回転伝達手段53と、この回転伝達手段を連絡して回転動力を伝えるチェーンやベルトなどの動力伝達手段54とからなるワークセット部駆動手段55を形成した点にある。
駆動モータ52を複数(例えば、10台とし1台が10台のワークセット部4を駆動)とするのもよい。
The main difference between the second embodiment of the present invention and the first embodiment shown in FIG. 11 is that the work set driving means includes a single drive motor 52 and a rotation transmission mechanism such as a sprocket or a pulley provided on each rotary shaft 45. The point is that a work set section driving means 55 comprising a means 53 and a power transmitting means 54 such as a chain or a belt for transmitting the rotational power by communicating the rotation transmitting means is formed.
It is also possible to use a plurality of drive motors 52 (for example, 10 drive units each drive 10 work set units 4).
図12に示す本発明の実施例3において前記実施例1と主に異なる点は、ワークセット部4と高周波プラズマ発生電極7を挟む形態で、ワーク2を1つセットするワークセット部57が設けられ、このワークセット部57にセットされたワーク2を誘導加熱する誘導加熱コイル58が設けられ、この誘導加熱コイル58に誘導加熱用高周波電力を供給する加熱用高周波発振器59が設けられてなるプラズマ処理装置60を形成した点にある。
ワーク処理部8−1〜ワーク処理部8−100の100連結形態で、プラズマ処理装置1の2倍の処理能力を実現する。
The third embodiment of the present invention shown in FIG. 12 is mainly different from the first embodiment in that a work set portion 57 is provided between the work set portion 4 and the high-frequency plasma generating electrode 7, and one work 2 is set. A plasma provided with an induction heating coil 58 for induction heating the work 2 set in the work setting section 57 and a heating high-frequency oscillator 59 for supplying the induction heating coil 58 with high-frequency induction heating power. The point is that the processing device 60 is formed.
With a 100-connected configuration of the work processing units 8-1 to 8-100, twice the processing capacity of the plasma processing apparatus 1 is realized.
誘導加熱コイル5および誘導加熱コイル58への誘導加熱用高周波電力の供給は加熱用高周波発振器9の一台で行うのがよい。具体的には、誘導加熱コイル5および誘導加熱コイル58はコイルを長くして形成した同コイルによるものとする。
このように、一本の誘導加熱コイルの曲り形態と一つの加熱用高周波発振器によって、2〜6個の例えばエンジンバルブの窒化処理が可能である。
The supply of the induction heating high-frequency power to the induction heating coil 5 and the induction heating coil 58 is preferably performed by one heating high-frequency oscillator 9. Specifically, it is assumed that the induction heating coil 5 and the induction heating coil 58 are formed by elongating the coils.
As described above, nitriding of, for example, two to six engine valves can be performed by the bending configuration of one induction heating coil and one heating high-frequency oscillator.
さらに、誘導加熱コイルの作り方により、例えば、一つの誘導加熱コイルで複数(あまり多くない複数)のワークを同時に加熱するワークコイル形態も実現できるので、複数ワーク(2〜6個くらいまで)の同時加熱も可能であり、また双極子電極の配置により複数ワークのプラズマ処理も可能であり、また、ワーク移載も、チャンバーが開いたとき周囲に機械的干渉物がないようにいくらでも離すことが可能であるので、複数(2〜6個)の同時移載も可能なので、このようにした複数ワークの同時プラズマ処理も実現可能である。「ひとつひとつ個別の処理」との表現からは若干逸脱するが、このような形態も本発明の技術的範疇に含まれるものである。 Further, depending on how the induction heating coil is formed, for example, a work coil configuration in which a plurality of (not so many) works are simultaneously heated by one induction heating coil can be realized, so that a plurality of works (up to about 2 to 6) can be simultaneously formed. Heating is also possible, and plasma processing of multiple workpieces is possible by disposing the dipole electrode.Work transfer can be separated as much as possible so that there is no mechanical interference around the chamber when the chamber is opened Therefore, since a plurality of (2 to 6) pieces can be transferred at the same time, the simultaneous plasma processing of a plurality of works can be realized. Although it slightly deviates from the expression "individual processing", such a form is also included in the technical scope of the present invention.
<付記1記載の発明><Invention described in Appendix 1>
第1のチャンバー形成体と、 A first chamber forming body;
第2のチャンバー形成体と、 A second chamber forming body;
前記第1のチャンバー形成体と前記第2のチャンバー形成体とを備えるとともに、 前記第1のチャンバー形成体および前記第2のチャンバー形成体あるいはいずれか一方を開放可動させてチャンバー開放状態とでき、かつ、前記第1のチャンバー形成体および前記第2のチャンバー形成体あるいはいずれか一方を閉じ可動させてチャンバー閉じ状態とできるチャンバーと、 A first chamber forming body and the second chamber forming body, and the first chamber forming body and / or the second chamber forming body can be opened and movable to a chamber open state; And a chamber capable of closing and moving the first chamber forming body and / or the second chamber forming body to a closed state;
前記第1のチャンバー形成体に設けられたワークをセットするワークセット部と、 A work setting section for setting a work provided in the first chamber forming body;
このワークセット部にセットされた前記ワークに誘導電流を誘導させて該ワークを加熱する、前記第2のチャンバー形成体に設けられた誘導加熱コイルと、 An induction heating coil provided in the second chamber forming body, which induces an induced current in the work set in the work setting section and heats the work;
この誘導加熱コイルに加熱用高周波電力を供給する加熱用高周波発振器と、 A heating high-frequency oscillator for supplying high-frequency heating power to the induction heating coil,
前記第2のチャンバー形成体に設けられた高周波プラズマを発生させるための高周波プラズマ発生電極と、 A high-frequency plasma generation electrode for generating high-frequency plasma provided in the second chamber forming body;
この高周波プラズマ発生電極にプラズマ用高周波電力を供給するプラズマ用高周波発振器と、 A high frequency oscillator for plasma for supplying high frequency power for plasma to the high frequency plasma generating electrode;
前記チャンバー内の空気を真空引きするための真空ポンプと、 前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給手段とを備えるとともに、 A vacuum pump for evacuating the air in the chamber, and a gas supply unit for supplying a processing gas into the chamber;
前記誘導加熱コイルと高周波プラズマ発生電極を、前記ワークの前記ワークセット部へのセットおよび取り出しの邪魔にならない位置に離した状態である前記チャンバー開放状態にし、 The induction heating coil and the high-frequency plasma generating electrode, the work is set in the work set portion and the chamber is in a state where it is separated from a position that does not hinder removal, and the chamber is opened.
前記ワークセット部に未処理ワークをセットし、 Set an unprocessed work in the work set section,
前記チャンバー閉じ状態にし、 In the closed state of the chamber,
必要に応じて前記真空引きを行い、 Perform the evacuation if necessary,
前記誘導電流によって前記未処理ワークを所定温度まで昇温し、 The untreated work is heated to a predetermined temperature by the induced current,
前記処理ガスを供給し、 Supplying the processing gas,
前記高周波プラズマを発生させて前記未処理ワークをプラズマ処理して処理済みワークを形成することを可能とし、 The high-frequency plasma is generated, and the unprocessed work can be plasma-processed to form a processed work,
前記チャンバー開放状態にして前記処理済みワークを取り出すことを特徴とするプラズマ処理装置である。 A plasma processing apparatus, wherein the processed work is taken out with the chamber opened.
<付記2記載の発明><Invention described in Appendix 2>
高周波プラズマ発生電極が双極子電極であり、加熱用高周波発振器およびプラズマ用高周波発振器の両方があるいはいずれか一方が自励式であり、前記加熱用高周波発振器および前記プラズマ用高周波発振器があるいはいずれか一方がプリント基板の形態で実装形成され、かつ、前記プリント基板が着脱自在形態で設けられてなることを特徴とする付記1記載のプラズマ処理装置。 The high-frequency plasma generating electrode is a dipole electrode, and / or one or both of the heating high-frequency oscillator and the plasma high-frequency oscillator are self-excited, and the heating high-frequency oscillator and / or the plasma high-frequency oscillator are either 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is mounted and formed in a form of a printed board, and the printed board is provided in a detachable form.
<付記3記載の発明><Invention described in Appendix 3>
誘導加熱コイル、高周波プラズマ発生電極、加熱用高周波発振器、プラズマ用高周波発振器をワーク処理部とし、 Induction heating coil, high-frequency plasma generating electrode, high-frequency oscillator for heating, high-frequency oscillator for plasma as the work processing unit,
このワーク処理部からなる第1のワーク処理部〜第nのワーク処理部を第2のチャンバー形成体に設け、 The first to n-th work processing units including the work processing units are provided in the second chamber forming body,
ワークセット部からなる第1のワークセット部〜第nのワークセット部を第1のチャンバー形成体に設け、 First to n-th worksets comprising a workset are provided in the first chamber forming body;
チャンバー開放状態で、前記第1のワークセット部〜第nのワークセット部にワークである第1のワーク〜第nのワークを自動的に一斉に供給するワーク供給手段を設け、 Work supply means for automatically and simultaneously supplying the first work to the n-th work, which are works, to the first work set to the n-th work set in the chamber opened state,
前記チャンバー開放状態で、前記第1のワークセット部〜第nのワークセット部にセットされている第1のワーク〜第nのワークを自動的に一斉に取り出すワーク取り出し手段を設けてなることを特徴とする付記1、2のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置である。 A work take-out means for automatically and simultaneously taking out the first work to the n-th work set in the first work set portion to the n-th work set portion in the chamber opened state is provided. The plasma processing apparatus according to any one of supplementary notes 1 and 2, wherein
「ワーク供給手段」と「ワーク取り出し手段」は別手段形態のもの、一つの手段が兼務する形態のものを含む。 The "work supply means" and the "work take-out means" include those in the form of separate means and those in which one means is also used.
本発明は、主にプラズマ処理装置を製造工程ラインに組み込んで使用する産業で利用される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is mainly used in an industry in which a plasma processing apparatus is incorporated in a manufacturing process line and used.
1:プラズマ処理装置、
2:ワーク、
2N:未処理ワーク、
2T:処理済みワーク、
3:バイアス形成直流電源、
4:ワークセット部、
5:誘導加熱コイル、
6:高周波プラズマ、
7:高周波プラズマ発生電極、
8、8−1〜8−100:、ワーク処理部
9:加熱用高周波発振器、
10:プラズマ発生用高周波発振器、
11、11−1〜11−100:高周波部、
12:チャンバー形成体、
13:チャンバー形成体、
14:チャンバー、
15:処理ガス、
16:真空ポンプ、
17:ガスボンベ、
18:ガス調節弁、
19:ガス供給管、
20:ガス供給手段、
21:電源部、
22:ワークセット部駆動手段、
23:冷却ポンプ、
24:温度計測手段、
25:ワークセット手段、
26:ワーク取り出し手段、
27:制御部、
28:チャンバー開放閉じ手段、
29:仕切り部材、
30:シールドカバー、
31:シールド体、
33:プラズマ発生側昇圧トランス、
34:中位点、
38:冷却ファン、
40:真空計、
41:圧力調節バルブ、
42:シール、
43:冷却路、
45:回転軸、
46:回転子、
47:突出部、
48:電磁石、
50:ダミー電極、
51:切替スイッチ、
52:駆動モータ、
53:回転伝達手段、
54:動力伝達手段、
57:ワークセット部、
58:誘導加熱コイル、
59:加熱用高周波発振器、
60:プラズマ処理装置。
1: plasma processing apparatus,
2: Work,
2N: unprocessed work,
2T: processed work,
3: Bias forming DC power supply,
4: Work set part,
5: induction heating coil,
6: high frequency plasma,
7: High frequency plasma generating electrode
8, 8-1 to 8-100: Work processing unit 9: High-frequency oscillator for heating,
10: High frequency oscillator for plasma generation,
11, 11-1 to 11-100: high frequency part,
12: chamber forming body,
13: chamber forming body,
14: chamber,
15: processing gas,
16: vacuum pump,
17: Gas cylinder,
18: gas control valve,
19: gas supply pipe,
20: gas supply means,
21: power supply part,
22: work set unit driving means,
23: cooling pump,
24: temperature measuring means,
25: Work set means,
26: Work take-out means
27: control unit,
28: means for opening and closing the chamber
29: partition member,
30: shield cover,
31: shield body,
33: Plasma generation side step-up transformer,
34: midpoint,
38: cooling fan,
40: vacuum gauge,
41: pressure regulating valve,
42: seal,
43: cooling path,
45: rotating shaft,
46: rotor,
47: protrusion,
48: electromagnet,
50: dummy electrode,
51: changeover switch,
52: drive motor,
53: rotation transmission means,
54: power transmission means,
57: work set part,
58: induction heating coil,
59: High-frequency oscillator for heating,
60: Plasma processing device.
Claims (3)
前記第1の高周波プラズマ発生電極〜第nの高周波プラズマ発生電極のそれぞれのプラズマ処理位置にて、前記ワークをそれぞれ個別に前記プラズマ処理することを可能とし、
前記チャンバーが、第1のチャンバー形成体と第2のチャンバー形成体とからなり、
前記第1のチャンバー形成体および前記第2のチャンバー形成体あるいはいずれか一方を開放可動させてチャンバー開放状態とでき、かつ、前記第1のチャンバー形成体および前記第2のチャンバー形成体あるいはいずれか一方を閉じ可動させてチャンバー閉じ状態とでき、
前記第2のチャンバー形成体の前記1つの真空室を形成する部位に、前記第1の高周波プラズマ発生電極〜第nの高周波プラズマ発生電極が設けられ、
前記第1のチャンバー形成体の前記1つの真空室を形成する部位に、前記ワークをセットする第1のワークセット部〜第nのワークセット部が設けられ、
前記第1のワークセット部〜第nのワークセット部にセットされた前記ワークを、前記プラズマ処理位置にて前記プラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理装置。 A first high-frequency plasma generation electrode to an n-th high-frequency plasma generation electrode for generating high-frequency plasma for plasma-treating the work are provided in one vacuum chamber of the chamber;
At each of the plasma processing position of said first high-frequency plasma generating electrode to the n high-frequency plasma generating electrode, the workpiece, respectively make it possible to the plasma processing individually,
The chamber comprises a first chamber forming body and a second chamber forming body,
The first chamber forming body and / or the second chamber forming body can be opened and moved to open the chamber, and the first chamber forming body and / or the second chamber forming body can be opened. One can be closed and movable to bring the chamber to the closed state,
The first high-frequency plasma generation electrode to the n-th high-frequency plasma generation electrode are provided in a portion of the second chamber forming body where the one vacuum chamber is formed,
A portion for forming the single vacuum chamber of the first chamber forming member, the work set portion of the first workpiece setting section to the n-th is provided for setting said workpiece,
The plasma processing apparatus , wherein the plasma processing is performed on the workpieces set in the first to n-th workpiece setting units at the plasma processing position .
前記チャンバー開放状態で、前記第1のワークセット部〜第nのワークセット部にセットされている第1のワーク〜第nのワークを自動的に一斉に取り出すワーク取り出し手段を設けてなることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 Work supply means for automatically and simultaneously supplying the first work to the n-th work, which are works, to the first work set to the n-th work set in the chamber opened state,
A work take-out means for automatically and simultaneously taking out the first work to the n-th work set in the first work set portion to the n-th work set portion in the chamber opened state is provided. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
A plurality of work sets are provided for one high-frequency plasma generation electrode that is each of the first high-frequency plasma generation electrode to the n-th high-frequency plasma generation electrode, and the one high-frequency plasma generation electrode is provided. 3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of works set in the plurality of work setting units can be subjected to plasma processing.
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