專利名稱：等離子處理設(shè)備及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過等離子化處理氣體并將等離子化的氣體噴射到待處理的物體即工件上，以進(jìn)行表面處理操作如清洗、薄膜沉積、刻蝕、表面改進(jìn)等的設(shè)備，更具體地說，涉及一種工件設(shè)置在等離子化空間外部的所謂遙控型等離子處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
等離子處理設(shè)備可以大致分成兩種類型一種是工件設(shè)置在電極之間的等離子化空間中的所謂直接控制型，另一種是工件設(shè)置在等離子化空間外部的所謂遙控型。
作為遙控型等離子處理設(shè)備的一個(gè)實(shí)例，專利文獻(xiàn)1公開了一種具有一個(gè)設(shè)置在其右側(cè)，而另一個(gè)以相對(duì)關(guān)系設(shè)置在其左側(cè)的一對(duì)電極的垂直平面結(jié)構(gòu)。一個(gè)電極連接到高頻電源并作為電壓施加電極，而另一個(gè)電極接地并作為接地電極。陶瓷制作的下固定器設(shè)置在電極的下側(cè)。此固定器的下表面與工件面對(duì)。
通過將來自電源的電場施加到形成于位于電極之間的空間，該空間成為等離子化空間。處理氣體進(jìn)入此空間并等離子化。等離子化的氣體向下噴射并施加到工件上。通過這樣做，可以進(jìn)行工件的等離子表面加工。
在上述裝置中，上述電極，從而等離子化空間必須設(shè)置成遠(yuǎn)離工件至少等于陶瓷制作的下固定器厚度的一部分。由于此原因，直到處理氣體達(dá)到工件的減活(deactivate)處理氣體比增加，造成表面處理效率不充分。具體地說，在通常常壓(在臨近大氣壓力的壓力下)下進(jìn)行處理的情況下，減活比進(jìn)一步增加且效率進(jìn)一步降低。另一方面，在下固定器過度薄的情況下，當(dāng)電極靠近工件時(shí)，電弧放電傾向于降落到工件上，并導(dǎo)致產(chǎn)生較差的處理并傾向于出現(xiàn)工件損壞。具體地說，在通常的常壓下，電弧放電傾向于下降。此外，還具有工件受到來自電極的電場負(fù)效應(yīng)影響的危險(xiǎn)。
也就是說，在此種遙控型等離子處理設(shè)備中，在電極和工件之間的距離較短的情況下，電弧放電傾向于降落到工件上。相反，在距離較長的情況下，等離子氣體很難達(dá)到工件，從而處理效率降低。特別是在通常的常壓下，此傾向?qū)τ诘入x子處理明顯出現(xiàn)。
由于以上原因，專利文獻(xiàn)2的設(shè)備設(shè)計(jì)為以便金屬板通過絕緣件在電源側(cè)上被設(shè)置到至少電壓施加電極的下表面。金屬板電接地。此金屬板與工件面對(duì)。連接到等離子化空間下游的引出路徑形成于絕緣件中。連接到引出路徑下游的噴射口形成于金屬板中。電極的等離子化空間形成表面、絕緣件的引出路徑形成表面以及金屬板的噴射口邊表面彼此齊平。等離子化空間、引出路徑以及噴射口彼此筆直連接，且流動(dòng)路徑部分面積完全均勻。在等離子化空間中等離子化的處理氣體通過引出路徑由噴射口噴射出。通過這樣做，可以防止電弧放電出現(xiàn)到工件上。此外，由于等離子化空間可以更靠近工件，可以提高處理效率。此外，可以通過金屬板隔離電極和工件之間的電場，可以防止電場泄漏到工件，且可以防止工件受到電場的副影響。
日本公開專利申請(qǐng)No.H09-92493[專利文獻(xiàn)2]日本公開專利申請(qǐng)No.2003-100646在專利文獻(xiàn)2的設(shè)備中，如果設(shè)置空氣層如絕緣件和金屬板之間的微小間隙，則具有在此出現(xiàn)放電的危險(xiǎn)。此外，具有絕緣件的引出路徑形成表面等被等離子擊穿的危險(xiǎn)。其結(jié)果是產(chǎn)生粒子并降低處理質(zhì)量。
電極的等離子化空間形成表面、絕緣件的引出路徑形成表面以及金屬板的噴射口邊表面彼此不必必須齊平。相反，這些表面可以相互凸出或縮回，以便可以防止由電極和絕緣件出現(xiàn)的放電出現(xiàn)在傳導(dǎo)件等上，并保護(hù)絕緣件。另外，可以通過改變流動(dòng)路徑部分面積將處理氣體流的銳度調(diào)節(jié)到要求的程度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況提出了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的主要目的在于防止絕緣體的損壞并防止出現(xiàn)放電，并提高遙控型等離子處理設(shè)備中的處理質(zhì)量，其中傳導(dǎo)件通過絕緣體設(shè)置在朝向電極的工件的側(cè)面。
本發(fā)明的第一特征在于用于通過將穿過等離子化空間(等離子產(chǎn)生空間)的等離子化氣體噴射到設(shè)置在等離子化空間外部的工件上以處理工件的表面的設(shè)備，包括用于形成等離子化空間的電極；具有電場屏蔽和防止放電性質(zhì)的傳導(dǎo)件，并設(shè)置成以便在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)中遮蔽朝向工件的電極的側(cè)面；以及由介于在電極和傳導(dǎo)件之間的絕緣體組成的絕緣件，絕緣件具有介電常數(shù)和厚度，以使絕緣件和傳導(dǎo)件之間的電壓不達(dá)到放電電壓水平，即沒有受到電介質(zhì)擊穿(參見圖1到3)。所述特征還在于一間隙形成于絕緣件和傳導(dǎo)件之間，而絕緣件的介電常數(shù)和厚度設(shè)置為以便施加到此間隙的電壓變?yōu)樾∮陔娊橘|(zhì)擊穿電壓，以便滿足將在后面說明的公式(2)。由于此設(shè)置，可以防止在絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電如電弧(火花)放電。因此，可以提高處理質(zhì)量。
說明的是，電極設(shè)置在等離子化空間形成表面和用固體電介質(zhì)朝向等離子化空間的側(cè)面上的表面，而絕緣件位于固體電介質(zhì)的所述工件的側(cè)面上(參見圖1)。在此情況下，絕緣件的介電常數(shù)和厚度通過考慮固體電介質(zhì)的介電常數(shù)和工件側(cè)部分上的厚度予以確定。工件側(cè)面上的固體電介質(zhì)和絕緣件可以整體構(gòu)成。工件側(cè)面上的固體電介質(zhì)可以認(rèn)為是“絕緣件”的一部分。
理想地，絕緣件包括朝向電極的表面、用于形成連接到等離子化空間的處理氣體引出路徑的表面、以及朝向傳導(dǎo)件的表面，一角形成于朝向電極的表面和形成引出路徑的表面之間，且一角形成于形成引出路徑的表面和朝向傳導(dǎo)件的表面之間，且至少前者的角被形成倒角(包括圓形倒角和方形倒角(square chamfering))(參見圖9，以及別處)。通過前者被形成倒角，可以防止形成于朝向電極的表面和絕緣件的引出路徑形成表面之間的角被等離子擊穿，且可以防止產(chǎn)生顆粒。通過后者被形成倒角，可以方便地防止在絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電。在兩個(gè)角都形成倒角的情況下，理想的情況是，形成于朝向電極的表面和引出路徑形成表面之間的角比形成于引出路徑形成表面和朝向傳導(dǎo)件的表面之間的角更多程度地斜切(形成倒角)(chamfer)。理想地，傳導(dǎo)件的噴射口邊表面總體上位于與朝向傳導(dǎo)件的表面和絕緣件的引出路徑形成表面之間邊緣的同樣的位置，或從其縮回的位置。由于此設(shè)置，可以方便地防止在絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電。
理想地，設(shè)置絕緣件的介電常數(shù)和厚度以便施加在絕緣件和傳導(dǎo)件之間的電壓變得比火花電壓小，而與分離距離，即形成于絕緣件和傳導(dǎo)件之間間隙的厚度無關(guān)。由于此設(shè)置，即使分離距離即絕緣件和傳導(dǎo)件之間間隙的厚度改變，也可以可靠地防止在絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電如電弧放電。如果上述設(shè)置在分離距離即間隙厚度被希望出現(xiàn)變化的范圍內(nèi)有效，這就足夠了。理想地，即使絕緣件和傳導(dǎo)件如此緊密地彼此連接，以便在其間沒有間隙形成，絕緣件的介電常數(shù)和厚度設(shè)置為以便施加在絕緣件和傳導(dǎo)件之間的電壓變得比所述火花電壓小，而與其假想在絕緣件和傳導(dǎo)件之間形成的假想間隙的厚度d無關(guān)。在具有厚度d的間隙形成于絕緣件和傳導(dǎo)件之間的情況下，即使厚度d稍微增加或降低，即與厚度d的變化無關(guān)，則可以理想地設(shè)置絕緣件的介電常數(shù)和厚度以便施加在絕緣件和傳導(dǎo)件之間的電壓變得比火花電壓小(參見圖3)。
理想地，進(jìn)行用于測量火花電壓的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)火花在比平均值低的水平出現(xiàn)的測量數(shù)據(jù)，獲得火花電壓相對(duì)絕緣件和傳導(dǎo)件之間的分離距離即形成于這兩個(gè)件之間間隙的厚度的關(guān)系。通過這樣做，可以更可靠地防止在絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電如電弧放電。
還可以認(rèn)為，介于在電極和傳導(dǎo)件之間的絕緣體由氣體層(此后稱為“氣體層介于其間的結(jié)構(gòu)”(參見圖7和8))而不是絕緣件組成，且此氣體層的厚度設(shè)置為以便施加在絕緣件和傳導(dǎo)件之間的電壓變得比火花電壓小。由于此設(shè)置，可以防止出現(xiàn)放電如電弧(火花)放電。
在氣體層介于其間的結(jié)構(gòu)中，理想地，固體電介質(zhì)設(shè)置到等離子化空間形成表面以及朝向電極工件的側(cè)面上的表面(參見圖7)，氣體層由工件側(cè)固體電介質(zhì)和傳導(dǎo)件限定，氣體層的厚度設(shè)置為以便施加在工件側(cè)固體電介質(zhì)和傳導(dǎo)件之間的電壓小于火花電壓。
當(dāng)制造/設(shè)計(jì)氣體層介于其間的結(jié)構(gòu)時(shí)，理想地，氣體層的厚度設(shè)置為以便施加在工件側(cè)固體電介質(zhì)和傳導(dǎo)件之間的電壓變得小于火花電壓，而與電極和傳導(dǎo)件之間的分離距離無關(guān)。由于此設(shè)置，即使電極和傳導(dǎo)件之間的分離距離變化，也可以可靠地防止出現(xiàn)放電如電弧放電。如果上述設(shè)置在希望出現(xiàn)分離距離變化的范圍內(nèi)有效，這就足夠了。
當(dāng)制造/設(shè)計(jì)氣體層介于其間的結(jié)構(gòu)時(shí)，理想地，進(jìn)行用于測量火花電壓的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)火花在低于平均值的水平出現(xiàn)的測量數(shù)據(jù)，獲得火花電壓相對(duì)氣體層厚度的火花電壓的關(guān)系。通過這樣做，可以更可靠地防止在絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電如電弧放電。
理想地，傳導(dǎo)件包括朝向絕緣體的表面、用于形成連接到等離子化空間的噴射口的邊表面和朝向工件的表面，一角形成于朝向絕緣體的表面和噴射口邊表面之間，且一角形成于噴射口邊表面和朝向工件的表面之間，且至少前者角被形成倒角(包括圓形倒角和方形倒角)。在更理想的情況下，噴射口邊表面為指向朝向絕緣體的表面和朝向工件的表面的圓形(參見圖9，以及別處)。由于此設(shè)置，可以更可靠地防止在電極和傳導(dǎo)件之間、或絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電。
本發(fā)明的第二特征在于用于通過等離子化處理氣體并將等離子化的氣體噴射到工件上以進(jìn)行等離子處理的設(shè)備，等離子處理設(shè)備包括由用于形成等離子化空間的一對(duì)電極組成的電極結(jié)構(gòu)；傳導(dǎo)件，其設(shè)置以便在傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下遮蔽朝向電極結(jié)構(gòu)的工件的側(cè)面(放電屏蔽板，放電屏蔽件)；以及介于在電極結(jié)構(gòu)和傳導(dǎo)件之間的絕緣體，絕緣體分成用于形成連接到等離子化空間下游的處理氣體引出路徑(噴射路徑)的第一絕緣部分(第一絕緣體)，以及分離地設(shè)置在第一絕緣部分引出路徑側(cè)的相反側(cè)的第二絕緣部分(第二絕緣體)(參見圖11，以及別處)。
由于上述設(shè)置，當(dāng)絕緣體的第一絕緣部分被等離子擊穿時(shí)，只更換損壞的絕緣部分，而不需要更換整個(gè)絕緣體。此外，只有第一絕緣部分由耐等離子材料組成，而不需要整個(gè)絕緣體都由耐等離子材料組成。結(jié)果，可以降低材料成本。傳導(dǎo)件和絕緣體(至少第一絕緣部分)可以彼此接觸。通過這樣做，可以防止放電積聚在絕緣體上。
理想地，第一絕緣部分由具有比第二絕緣部分高的耐等離子性質(zhì)的絕緣材料組成。由于此設(shè)置，可以防止絕緣體的引出路徑形成表面受到等離子化處理氣體的損壞。因此，可以防止產(chǎn)生顆粒，且可以提高處理質(zhì)量。至于此部分，即第二絕緣部分，由于其不暴露到等離子，則不必提供耐等離子性質(zhì)，因此，其可以由相對(duì)便宜的材料組成。因此，絕緣體可以在其材料成本上減少，而不是用具有高耐等離子性質(zhì)的材料的整個(gè)絕緣體組成。
作為具有高耐等離子性質(zhì)的絕緣材料，例如，可以列出石英、氧化鋁、氮化鋁和類似物。
第二絕緣部分可以由氣體層如空氣組成(參見圖17和21)。由于氣體如空氣具有良好的介電強(qiáng)度，形成于電極結(jié)構(gòu)和傳導(dǎo)件之間的間隙可以可靠地絕緣。此外，可以進(jìn)一步降低絕緣體的材料成本。
理想地，電極結(jié)構(gòu)包括連接到電場施加裝置(電源)的電場施加電極以及電接地的接地電極，而絕緣體和傳導(dǎo)件以此方式設(shè)置以便對(duì)應(yīng)于至少所有電極的電場施加電極。由于此設(shè)置，可以更可靠地防止放電電弧和電場泄漏到工件上。
理想地，第一絕緣部分的引出路徑形成表面從電極結(jié)構(gòu)的等離子化空間形成表面縮回(參見圖11，以及別處)。由于此設(shè)置，可以更可靠地防止損壞第一絕緣件。
可以認(rèn)為，傳導(dǎo)件包括用于形成連接到引出路徑下游的噴射口的邊表面，且此噴射口邊表面從電極結(jié)構(gòu)的第一絕緣部分的等離子化空間形成表面或引出路徑形成表面縮回(參見圖11，以及別處)。由于此設(shè)置，可以防止在電極和傳導(dǎo)件的噴射口邊表面之間出現(xiàn)放電。
傳導(dǎo)件的噴射口邊表面可以從電極結(jié)構(gòu)的等離子化空間形成表面縮回(參見圖13，以及別處)，或可以從第一絕緣部分的引出路徑形成表面凸出(參見圖13，以及別處)。由于此設(shè)置，處理氣體流可以通過在噴射口減少變?yōu)榧眲〔⑻岣咛幚硇省鲗?dǎo)件的噴射口的相反側(cè)面上的外表面(后表面)可以與電極中的等離子化空間的相反側(cè)面上的外表面(后表面)平齊(參見圖13，以及別處)，其可以從電極的外表面向內(nèi)縮回(噴射口側(cè))(參見圖15)，或可以從電極的外表面向外凸出(參見圖11，以及別處)。
理想地，形成于朝向電極結(jié)構(gòu)的表面和第一絕緣部分的引出路徑形成表面之間的角被形成倒角(包括圓形倒角(圖19)和方形倒角(圖19))，從而形成第一倒角部分(參見圖18到20，以及別處)。由于此設(shè)置，可以防止形成于朝向電極結(jié)構(gòu)的表面和第一絕緣部分的引出路徑形成表面之間的角被等離子擊穿，并可以防止產(chǎn)生顆粒。
可以認(rèn)為，形成于引出路徑形成表面和朝向第一絕緣部分的傳導(dǎo)表面的表面之間的角被形成倒角(包括圓形倒角(圖19)和方形倒角(圖19))，從而形成第二倒角部分(參見圖18到20，以及別處)。由于此設(shè)置，可以防止在第一絕緣部分和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電。
從防止形成于朝向電極結(jié)構(gòu)的表面和第一絕緣部分的引出路徑形成表面之間的角出現(xiàn)破裂應(yīng)該在防止在第一絕緣部分和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電之前進(jìn)行的觀點(diǎn)看，理想地，第一倒角部分為比第二倒角部分斜切得更多(參見圖18到20，以及別處)。
理想地，傳導(dǎo)件的噴射口邊表面位于與朝向傳導(dǎo)件的表面和第一絕緣部分的第二倒角部分之間的邊界總體上同樣的位置，或在從其縮回的位置(參見圖18和19，以及別處)。由于此設(shè)置，可以防止在第一絕緣部分和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電。
理想地，可以使形成于噴射口邊表面和朝向傳導(dǎo)件的傳導(dǎo)體的表面之間的角被形成倒角(包括圓形倒角和方形倒角)，在更優(yōu)選方式中，形成于噴射口邊表面和朝向工件的表面之間，并在朝向工件的絕緣體的表面的相反側(cè)面上的角被形成倒角(包括圓形倒角和方形倒角)。同樣，在更理想情況下，噴射口邊表面為指向朝向絕緣體的表面和朝向工件的表面的被形成圓形(參見圖20)。由于此設(shè)置，可以防止在電極和傳導(dǎo)件之間或在第一絕緣部分和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電。
在第二方面，可以認(rèn)為，孔部分在傳導(dǎo)件中開口，第一絕緣部分的處理氣體引出路徑設(shè)置在孔部分內(nèi)，把孔部分作為吸入口的吸入路徑通過傳導(dǎo)件和第一絕緣部分限定，而此吸入路徑設(shè)置作為第二絕緣部分的氣體層(參見圖21)。這樣就不僅可以使電極和傳導(dǎo)件絕緣，而且可以吸入和排出處理的氣體?？梢哉J(rèn)為，電極結(jié)構(gòu)的電極之一與其他電極同軸并環(huán)形地圍繞，從而將等離子化空間形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。所述第一件的引出路徑可以連接到環(huán)狀等離子化空間的整個(gè)外圓周。
本發(fā)明的第三特征在于電極的等離子化空間形成表面、絕緣件的引出路徑形成表面以及傳導(dǎo)件的噴射口邊表面相互凸出或縮回(參見圖11、13和14，以及別處)。
根據(jù)第三特征的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于通過等離子化處理氣體并將等離子化氣體噴射到工件上進(jìn)行等離子處理的設(shè)備，等離子處理設(shè)備包括由用于形成等離子化空間的一對(duì)電極組成的電極結(jié)構(gòu)；在傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下，通過絕緣體設(shè)置在朝向電極結(jié)構(gòu)的工件的側(cè)面(噴射出側(cè))上的傳導(dǎo)件，傳導(dǎo)件包括用于形成連接到等離子化空間的下游的噴射口的邊表面，噴射口邊表面與電極的等離子化空間形成表面不平齊。也就是說，傳導(dǎo)件的噴射口邊表面可以從電極的等離子化空間形成表面縮回(參見圖11，以及別處)或可以從其凸出(參見圖13)。在噴射口邊表面縮回的情況下，可以防止出現(xiàn)由電極放電到傳導(dǎo)件的噴射口邊部分。在噴射口邊表面凸出的情況下，處理氣體可以急劇噴射出并提高處理效率。
在一些情況下，電極的等離子化空間形成表面設(shè)置有固體電介質(zhì)層。在此情況下，傳導(dǎo)件的噴射口邊表面可以從固體電介質(zhì)的前表面凸出，而不是僅僅停留在電極的等離子化空間形成表面上。
絕緣體可以包括由固體絕緣件組成的絕緣件，其可以包括氣體層如空氣，或其可以由絕緣件和絕緣件兩者組成(參見圖16和17)。在優(yōu)選方式中，絕緣件包括用于形成連接到等離子化空間下游并連接到噴射口上游的引出路徑(噴射路徑)的表面。理想地，形成引出路徑部分的絕緣材料具有耐等離子的性質(zhì)。如果傳導(dǎo)件和絕緣件彼此接觸，可以防止電荷積聚在絕緣體上。氣體層可以設(shè)置在絕緣件的引出路徑側(cè)的相反側(cè)面上。
根據(jù)第三特征的另一實(shí)施方式，提供了用于通過等離子化處理氣體并將等離子化氣體噴射到工件上進(jìn)行等離子處理的設(shè)備，等離子處理設(shè)備包括由用于形成等離子化空間的一對(duì)電極組成的電極結(jié)構(gòu)；以及傳導(dǎo)件，其在傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下通過包括固體絕緣件的絕緣體設(shè)置在朝向電極結(jié)構(gòu)的工件的側(cè)面(噴射側(cè))，絕緣件包括用于形成連接到等離子化空間下游的引出路徑(噴射路徑)的表面，該傳導(dǎo)件包括用于形成連接到引出路徑的下游的邊表面，噴射口邊表面與絕緣件的引出路徑形成表面不平齊。也就是說，傳導(dǎo)件的噴射口邊表面可以從絕緣件的引出路徑形成表面縮回(參見圖11，以及別處)或可以從其凸出(參見圖13)。在噴射口邊表面縮回的情況下，可以更可靠地防止出現(xiàn)從電極到傳導(dǎo)件的噴射口的放電。在噴射口邊表面凸出的情況下，可以增加處理氣體的噴射速度并可以進(jìn)一步提高處理效率。絕緣體不僅可以包括固體絕緣件，而且還可以包括氣體層如空氣。
在第三特征中，理想地，絕緣件的引出路徑形成表面從電極的等離子化空間形成表面縮回(參見圖11和13，以及別處)。由于此設(shè)置，可以防止絕緣件被等離子擊穿。理想地，至少絕緣件的引出路徑形成表面具有耐等離子性質(zhì)。由于此設(shè)置，可以更有效地防止出現(xiàn)損壞。
在第三特征中，傳導(dǎo)件的噴射口的相反側(cè)面上的外表面(后表面)可以與電極中等離子化空間的相反側(cè)面上的外表面(后表面)平齊(參見圖11和13，以及別處)，其可以位于電極的外表面向內(nèi)縮回的位置(噴射口側(cè)面)(參見圖15)，或可以向電極的外表面向外凸出(參見圖11)。
在第三特征中，理想地，形成于朝向電極結(jié)構(gòu)的表面和絕緣件的引出路徑形成表面之間的角可以被形成倒角(包括圓形倒角(圖19)以及方形倒角(圖18和19))，從而形成第一倒角部分(參見圖18到20)。由于此設(shè)置，可以防止形成于朝向電極結(jié)構(gòu)的表面和絕緣件的引出路徑形成表面之間的角被等離子擊穿，并可以防止產(chǎn)生顆粒。
在第三特征中，可以認(rèn)為，形成于引出路徑形成表面和朝向絕緣件的傳導(dǎo)件的表面之間的角被形成倒角(包括圓形倒角(圖19)和方形倒角(圖19)和20)，從而形成第二倒角部分(參見圖18到20，以及別處)。由于此設(shè)置，可以防止在絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電。
在第三特征中，從防止形成于朝向電極結(jié)構(gòu)的表面和絕緣件的引出路徑形成表面之間的角破裂應(yīng)該在防止在絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電之前進(jìn)行的觀點(diǎn)看，理想地，第一倒角部分為比第二倒角部分斜切得更多(參見圖18到20，以及別處)。
在第三特征中，理想地，傳導(dǎo)件的噴射口邊表面位于與朝向傳導(dǎo)件的表面和絕緣件的第二倒角部分之間的邊界總體上同樣的位置，或在從其縮回的位置(參見圖18和19，以及別處)。由于此設(shè)置，可以防止在絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電。
在第三特征中，理想地，可以使形成于噴射口邊表面和朝向傳導(dǎo)件的傳導(dǎo)體的表面之間的角形成倒角(包括圓形倒角和方形倒角)，在更優(yōu)選方式中，形成于噴射口邊表面和朝向工件的表面之間并在朝向絕緣體的表面的相反側(cè)面上的角被形成倒角(包括圓形倒角和方形倒角)。同樣，在更理想情況下，噴射口邊表面形成為指向朝向絕緣體的表面和朝向工件的表面的圓形(參見圖20)。由于此設(shè)置，可以防止在電極和傳導(dǎo)件之間以及在絕緣件和傳導(dǎo)件之間出現(xiàn)放電。
在第三特征中，可以認(rèn)為，電極結(jié)構(gòu)包括連接到電場施加裝置的電場施加電極和電接地的接地電極，而傳導(dǎo)件設(shè)置以便對(duì)應(yīng)于至少所有電極的電場施加電極。由于此設(shè)置，可以更可靠地防止放電和電場泄漏到工件上。
在本發(fā)明中，可以認(rèn)為，電極結(jié)構(gòu)的成對(duì)電極具有在垂直于相互相對(duì)方向的方向延伸的延長結(jié)構(gòu)，絕緣體和傳導(dǎo)件在與電極的同樣方向延伸，因此，形成于傳導(dǎo)件中以便連接到引出路徑的下游端的引出路徑和噴射口在與電極同樣的方向延伸，噴射口在總體上垂直于相互相對(duì)的方向和所述延伸方向的方向開口(參見圖4到6，以及別處)。換言之，可以認(rèn)為，成對(duì)的電極每個(gè)都在總體上垂直于相互相對(duì)方向和噴射軸線的方向延伸，傳導(dǎo)件在與電極同樣的方向延伸，而處理氣體的噴射方向朝向總體上垂直于相互相對(duì)方向和所述延伸方向的方向。由于此設(shè)置，噴射口可以被延長且此時(shí)可以進(jìn)行等于此長度部分的表面處理。
在延伸結(jié)構(gòu)中，理想地，由絕緣材料組成的隔板夾在成對(duì)電極的縱向中的同樣側(cè)面上的各個(gè)端部分之間，而傳導(dǎo)件以此方式形成以便保持遠(yuǎn)離隔板和電極之間的邊界(參見圖12)。由于此設(shè)置，當(dāng)在隔板和電極之間的邊界出現(xiàn)表面放電時(shí)，可以防止表面放電傳導(dǎo)到傳導(dǎo)件上。
在本發(fā)明中，電極可以更靠近工件，同時(shí)防止放電電弧出現(xiàn)在工件上。因此，可以可靠地防止出現(xiàn)劣質(zhì)處理和工件的損壞，且可以在處理氣體減活前更可靠地將等離子化處理氣體施加到工件上。因此，可以提高等離子表面處理效率。具體地說，當(dāng)表面處理在通常的常壓下進(jìn)行時(shí)，此優(yōu)點(diǎn)更明顯。此外，可以防止電場泄漏到工件上，且可以使工件避免受到電場的副作用。在傳導(dǎo)件和絕緣件彼此接觸到情況下，可以防止電場積聚在絕緣件上。
當(dāng)考慮到壓力調(diào)節(jié)的方便性和設(shè)備結(jié)構(gòu)的簡化性時(shí)，在此使用的術(shù)語“通常的常壓(鄰近大氣壓的壓力)”指范圍從1.013×104到50.663×104Pa的壓力，優(yōu)選從1.333×104到10.664×104Pa的壓力，更優(yōu)選從9.331×104到10.397×104Pa的壓力。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的等離子處理設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)的前剖視圖；圖2是顯示用于在最低水平獲得火花電壓表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的示意圖；圖3是顯示電壓相對(duì)形成于絕緣件和金屬板(傳導(dǎo)件)之間的間隙厚度的圖表；圖4是顯示根據(jù)第一實(shí)施方式一個(gè)具體模式的常壓等離子處理設(shè)備的噴嘴頭的透視圖；圖5是顯示根據(jù)上述具體模式的設(shè)備的前剖視圖；圖6是顯示沿圖5的線VI-VI剖開的設(shè)備的側(cè)剖視圖；圖7是顯示第一實(shí)施方式的改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；圖8是顯示第一實(shí)施方式的另一改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；圖9是顯示第一實(shí)施方式的再一改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的常壓等離子處理設(shè)備的前視圖；圖11是顯示第二實(shí)施方式的噴嘴頭的剖視圖；圖12是顯示第二實(shí)施方式的噴嘴頭的縱向中的端部分的放大底視圖；圖13是顯示第二實(shí)施方式的改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；
圖14是顯示第二實(shí)施方式的另一改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；圖15是顯示第二實(shí)施方式的再一改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；圖16是顯示第二實(shí)施方式的另外一個(gè)改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；圖17是顯示第二實(shí)施方式的另外一個(gè)改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；圖18是顯示第二實(shí)施方式的附加改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；圖19是顯示第二實(shí)施方式的另一附加改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；圖20是顯示第二實(shí)施方式的再一附加改進(jìn)實(shí)施方式的剖視圖；圖21是顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的常壓等離子處理設(shè)備的圓筒噴嘴頭的垂直前視圖；以及圖22是顯示圓筒噴嘴頭的放大底視圖。
M、M1、M2、M3常壓等離子處理設(shè)備W、W′工件(待處理對(duì)象)1延長的噴嘴頭5接地導(dǎo)線3脈沖源(電場施加裝置)30、30X電極結(jié)構(gòu)30a、30b等離子化空間31、31X電壓施加電極32、32X接地電極33固體電介質(zhì)34隔板40a引出路徑40b間隙、氣體層40 絕緣件40r、40s倒角部分41第一絕緣板(第一絕緣部分)42第二絕緣板(第二絕緣部分)42S間隙(第二絕緣部分)
45絕緣體51傳導(dǎo)件51a避免部分50a噴射口70圓筒噴嘴頭90s間隙(第二絕緣部分和吸入路徑)91外噴嘴件(傳導(dǎo)件)91b孔部分92內(nèi)噴嘴件(第一絕緣部分)92a引出路徑具體實(shí)施方式
下面將參照相應(yīng)的

本發(fā)明的實(shí)施方式。
下面將說明第一實(shí)施方式。圖1是顯示常壓等離子處理設(shè)備結(jié)構(gòu)的示意視圖。常壓等離子處理設(shè)備M包括一對(duì)相互相對(duì)的電極31、32。電極31與作為電壓施加裝置的電源3連接，而另一個(gè)電極32接地。在電極31、32之間形成等離子產(chǎn)生空間30a。電場通過電源3施加到等離子產(chǎn)生空間30a，從而出現(xiàn)輝光放電。從處理氣體源2進(jìn)給的處理氣體進(jìn)入等離子產(chǎn)生空間30a并等離子化。因此，等離子化的處理氣體通過后面說明的噴射口40b噴灑到工件W上或位于其下的待處理對(duì)象上。通過這樣做，工件W受到表面處理。此表面處理操作在常壓下進(jìn)行。
用于防止電弧放電在空間30a中出現(xiàn)的固體電介質(zhì)通過熱噴灑以薄膜的形式沉積在相對(duì)表面和各個(gè)電極31、32的底面。固體電介質(zhì)33的厚度以放大的方式顯示。
電極31、32在底面?zhèn)?工件側(cè))設(shè)置有由固體絕緣體組成的絕緣件40。連接到等離子產(chǎn)生空間30a的下游側(cè)的處理氣體引出路徑40a形成于絕緣件40的中心部分。
絕緣件40在下側(cè)面設(shè)置有由金屬板組成的傳導(dǎo)件51。連接到引出路徑40a下游側(cè)的噴射口50a形成于傳導(dǎo)件51的中心部分。傳導(dǎo)件51通過接地導(dǎo)線5電接地。傳導(dǎo)件51設(shè)置在電極31、32的處理氣體的噴出側(cè)，以便防止電極結(jié)構(gòu)30與工件W直接面對(duì)。在電極31、32相對(duì)側(cè)上的傳導(dǎo)件51的底面與待處理的工件W直接面對(duì)。
由于上述設(shè)置，可以防止電弧放電從電極31降落到工件W上，且等離子氣體可以通過使噴射口50a靠近工件W可靠地到達(dá)工件W。因此，可以提高處理效率。此外，可以防止電場泄漏到工件W，以便可以保持工件W不受到電場的副作用。傳導(dǎo)件51組成用于防止放電如電弧放電出現(xiàn)的放電防止件，或用于隔離電極31與電場的電場隔離件。
傳導(dǎo)件51可以設(shè)置到所有電極31、32的至少電壓施加電極31的下側(cè)面。
間隙40b形成于絕緣件40和傳導(dǎo)件51之間?？諝庠诔合铝鬟M(jìn)間隙40b。間隙40b可以可靠地形成，以便提高絕緣性質(zhì)，或間隙40b可以通過一些原因意外地形成。例如，即使分別制作的絕緣件40和傳導(dǎo)件51只是彼此重疊，間隙在一些情況下也形成。
施用到間隙40b的電壓Vx可以通過以下公式表示。
Vx＝εAεBVPPd/2(εAtB+εBtA+εAεBd)(1)其中d間隙40b的厚度，即，絕緣件40和傳導(dǎo)件51之間的間隔距離，VPP電極31的峰值到峰值電壓εA固體電介質(zhì)33的相對(duì)介電常數(shù)εB絕緣件40的相對(duì)介電常數(shù)tA固體電介質(zhì)33的電極的下側(cè)部分的厚度tB絕緣件40的厚度間隙40b，即空氣的相對(duì)介電常數(shù)初步設(shè)定為“1”。
峰值到峰值電壓VPP設(shè)置為例如幾kV到幾十kV范圍的值。
固體電介質(zhì)33的電極的下側(cè)部分的厚度tA等于等離子產(chǎn)生空間30a的側(cè)面部分的厚度。固體電介質(zhì)33的相對(duì)介電常數(shù)εA(即材料質(zhì)量)和厚度tA設(shè)定為以便可以維持有利的輝光放電。
通過考慮上述VPP、εA和tA，等離子處理設(shè)備M的絕緣件40的相對(duì)介電常數(shù)εB和厚度tB設(shè)定為以便不使間隙40b中的空氣產(chǎn)生絕緣破壞。也就是說，如果間隙40b中的火花放電(絕緣擊穿電壓)用VXO表示，則相對(duì)介電常數(shù)εB和厚度tB設(shè)定為以便可以滿足下列表達(dá)式VXO＞VX＝εAεBVPPd/2(εAtB+εBtA+εAεBd)(2)由于上述設(shè)置，可以防止電弧放電在間隙40b中形成。因此，可以防止絕緣件40被焙燒從而不會(huì)產(chǎn)生顆粒，結(jié)果，可以提高處理質(zhì)量，且也可以提高生產(chǎn)量。
附帶地說明，絕緣件40的相對(duì)介電常數(shù)εB由其材料質(zhì)量確定。鋁的相對(duì)介電常數(shù)εB大約為7.5；堿性玻璃大約為6到9；派熱克斯(pyrex)(注冊(cè)商標(biāo))玻璃大約為4.5到5.0；石英玻璃大約為3.5到4.5；以及氯乙烯大約為3.0到3.5。因此，理想地，當(dāng)確定材料質(zhì)量后，厚度tA根據(jù)其相對(duì)介電常數(shù)εB確定。
間隙40b中的火花電壓VXO可以通過已知文獻(xiàn)的下列表達(dá)式(3)獲得VXO＝2.405δd(1+0.328(δd/10-1/2))(3)[文獻(xiàn)DENKIGAKKAI DAIGAKUKOZA，DENRIKITAIRON，p116，Ohmusha出版]在表達(dá)式(3)中，火花電壓VXO的單位為“kV”，而間隙40b的厚度單位為“mm”(同樣適用到表達(dá)式(5))。δ表示相對(duì)空氣密度。如果間隙40b中的溫度和壓力分別用攝氏度T和P(mmHg)表示，則可以獲得下列表達(dá)式(4)。
δ＝0.386P/(273+T)(4)例如，在20攝氏度和760mmHg的情況下，獲得δ＝1.00122867。如果此時(shí)表達(dá)式(3)，換言之，如果火花電壓VXO(文獻(xiàn)值)對(duì)(v.s.)間隙40b厚度表示在圖表中，其通過圖3中的點(diǎn)劃線表示。
然而，上述文獻(xiàn)表達(dá)式3顯示了平均值，實(shí)際上，其有時(shí)發(fā)生在低于上述電壓時(shí)出現(xiàn)火花的現(xiàn)象。因此，發(fā)明者試圖通過實(shí)驗(yàn)將火花電壓VXO重新表述成一表達(dá)式。具體地說，如圖2所示，具有同樣的相對(duì)介電常數(shù)(相對(duì)介電常數(shù)＝4.4)但不同厚度的玻璃49一個(gè)接一個(gè)地連接到對(duì)應(yīng)于電極31的電壓施加側(cè)上的電極板31X的底面，且當(dāng)在每個(gè)玻璃49和對(duì)應(yīng)于位于玻璃49下的傳導(dǎo)件的接地金屬板51X之間的間隙40b中出現(xiàn)火花放電時(shí)，檢測峰值到峰值電壓VPP。間隙40b的厚度設(shè)定為d＝0.5mm。在此使用的玻璃49對(duì)應(yīng)于等離子處理設(shè)備的固體電介質(zhì)33和絕緣件40。因此，玻璃49的厚度對(duì)應(yīng)于tA+tB。同樣，εA＝εB＝4.4。
結(jié)果，當(dāng)厚度(tA+tB)為2.9mm時(shí)，在相對(duì)表達(dá)式(3)的上述文獻(xiàn)值的負(fù)方向出現(xiàn)最大的不規(guī)則變化。此時(shí)，峰值到峰值電壓為11.4kV(即，VPP＝11.4kV)。通過用此結(jié)果替換表達(dá)式(1)的右側(cè)，可以獲得下列火花電壓VXO相對(duì)于間隙40b的厚度d的表達(dá)式VXO＝8.65d/(1.52d+1) (5)此表達(dá)式(5)顯示了在最低水平時(shí)用于對(duì)應(yīng)于間隙40b的厚度d出現(xiàn)火花時(shí)的火花電壓VXO。如果以圖表的形式顯示表達(dá)式(5)，則其變?yōu)閳D3中的虛線。自然，此虛線位于比文獻(xiàn)表達(dá)式(3)的點(diǎn)劃線低的位置。
在等離子處理設(shè)備M的制造中，當(dāng)設(shè)置絕緣件40的介電常數(shù)εB和厚度tB時(shí)，表達(dá)式(5)，即，在最低水平時(shí)的火花電壓VXO用于參考，且判斷是否間隙40b中的電壓VX小于火花電壓VXO，也就是說，是否滿足表達(dá)式(2)。通過這樣做，可以更可靠地防止在間隙40b中出現(xiàn)放電如放電電弧。
如圖3所示，表示由表達(dá)式(1)表示的電壓VX的曲線(圖3的實(shí)線)在圖表中整個(gè)(或可以取用d的范圍中的部分)低于在表達(dá)式(5)的最低水平時(shí)的表示火花電壓的虛線。最低極限優(yōu)選的是對(duì)應(yīng)于厚度d的電壓VX的值變?yōu)槔缭谕瑯雍穸萪中的火花電極VXO值的0.8到0.9倍。由于此設(shè)置，可以防止在間隙40b中出現(xiàn)放電如放電電弧，而與間隙40b的厚度無關(guān)。這在間隙40b通過一個(gè)或其他原因偶然形成且間隙40b的厚度很難預(yù)見的情況特別有效。
圖3的實(shí)線符合以下條件。
固體電介質(zhì)33的材料鋁(εA＝7.5)，厚度tA＝0.5mm絕緣件40的材料堿性玻璃(εA＝7.0)，厚度tB＝6.2mm峰值間電壓VPP＝13kV當(dāng)然，當(dāng)間隙40d可靠地形成時(shí)厚度d已知的情況下，如果表達(dá)式(2)滿足此具體的厚度d就足夠了。重新參照?qǐng)D3的圖表，如果電壓VX線位于低于至少在此具體厚度d點(diǎn)(或其鄰近區(qū)域)的最低水平的火花電極VXO就足夠了。
比較理想的是初步獲得可以通過計(jì)算機(jī)器如個(gè)人計(jì)算機(jī)執(zhí)行的具有圖表準(zhǔn)備功能的電子數(shù)據(jù)表軟件，且上述表達(dá)式(1)和(5)初始儲(chǔ)存在此機(jī)器中，以便可以利用εA、εB、tA、tB等參數(shù)方便地畫出圖3中的圖表。由于此設(shè)置，可以方便地做出上述判斷。
可以認(rèn)為，不采用最低水平的火花電壓VXO(表達(dá)式(5))，可以根據(jù)平均火花電極VX(文獻(xiàn)表達(dá)式(3))獲得絕緣件40的相對(duì)介電常數(shù)εB和厚度tB。
圖4到6顯示了常壓等離子處理設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方式。
此等離子處理設(shè)備M1包括工件進(jìn)給機(jī)構(gòu)4、以此方式支撐在固定臺(tái)(未示出)上以便位于進(jìn)給機(jī)構(gòu)4上方的等離子噴嘴頭1、以及處理氣體源2和連接到此噴嘴頭1的電源3。
根據(jù)處理的各種要求的處理氣體保存在處理氣體源2中。例如，作為用于等離子清洗的處理氣體，N2的純氣體或N2和少量的O2的混合氣體保存在其中。這些氣體可以以液體狀態(tài)保存以便每次可以蒸發(fā)適量的氣體。
電源3輸出例如，脈沖狀高頻電壓。比較理想的是此脈沖的上升時(shí)間/下降時(shí)間為10μs或更小，電極31、32之間的電場密度為10到1000Kv/cm，而頻率為0.5KHz或更多。電壓的形式可以為正弦形式而不是脈沖形式。作為在示意結(jié)構(gòu)中的說明，峰值到峰值電壓VPP確定在幾個(gè)kV到幾十個(gè)kV的范圍。在此，例如，設(shè)置VPP＝14[kV]。
如圖5所示，進(jìn)給機(jī)構(gòu)4包括水平并排設(shè)置的多個(gè)滾子4a。具有大面積的板狀工件W放置在這些滾子上并向左向右進(jìn)給。通過噴嘴頭1等離子化的氣體噴灑到此工件W上，并進(jìn)行等離子表面處理例如清洗。當(dāng)然，可以認(rèn)為工件W固定且噴嘴頭1可移動(dòng)。
下面將具體說明等離子處理設(shè)備M1的等離子噴嘴頭1。
噴嘴頭1包括上氣體校正器10和下放電處理器20。噴嘴頭1在垂直于圖5的紙表面的后和前方向延伸。
氣體校正器10包括在后和前方向延伸的容器狀主體11。管單元12容納在此主體11中。管單元12包括一對(duì)左、右管13、13以及一對(duì)用于夾住地保持這些管13、13的上下管固定器14、14。管單元12在與主體11同樣的方向延伸。主體11的內(nèi)部由管單元12分成上、下兩個(gè)室11a、11b。如圖4和6所示，管13(管13、13之一)的入口13a設(shè)置在氣體校正器10的縱向的一端部分處，且另一管13的入口13a設(shè)置在另一端部分處。在各個(gè)管13、13的口13a、13a側(cè)上的端部分的反向側(cè)的端部分分別用塞子阻塞。
從處理氣體源2延伸的氣體供給管2a分成兩個(gè)支管。這兩個(gè)支管分別連接到管13的前端部分和另一管13的后端部分。從處理氣體源2進(jìn)給的處理氣體通過管2a進(jìn)入兩個(gè)管13、13，并在管13、13內(nèi)的相互反方向流動(dòng)?？?1e以此方式形成于每個(gè)管13和上管固定器14的上部分，以便在后和前縱向方向延伸。多個(gè)孔11e可以在定點(diǎn)狀態(tài)的后和前方向以短間隔設(shè)置，且其可以以狹縫狀態(tài)在后和前方向延伸。管13、13中的處理氣體通過此孔11e泄漏進(jìn)上室11a。此后，處理氣體通過管單元12兩側(cè)上的狹縫狀間隙11c流進(jìn)下室11b。由于此設(shè)置，處理氣體可以在縱向方向均勻設(shè)置。
下面將說明等離子噴嘴頭1的放電處理器20。
如圖5和6所示，放電處理器20包括由一對(duì)左、右電極31、32組成的電極結(jié)構(gòu)30和用于固定此電極結(jié)構(gòu)30的固定器21。
每個(gè)電極31、32由傳導(dǎo)材料如，例如不銹鋼組成并形成方形截面結(jié)構(gòu)。每個(gè)電極31、32在垂直于圖5的紙表面的后和前方向線性延伸。每個(gè)電極31、32的角為圓形，以便防止出現(xiàn)電弧放電。等離子產(chǎn)生空間30a形成于電極31、32之間并以狹縫狀態(tài)在后和前方向延伸。例如，等離子產(chǎn)生空間30a的厚度(電極31、32之間的距離)為2mm。例如，當(dāng)這些表面經(jīng)過噴砂處理后，通過熱噴灑將具有相對(duì)介電常數(shù)εA＝7.5的鋁組成的固體電介質(zhì)33以薄膜的形式沉積在相對(duì)表面以及每個(gè)電極30的上、下表面上。固體電介質(zhì)33的厚度tA例如為tA＝1mm。
在圖5中，標(biāo)號(hào)3a表示從電源3引導(dǎo)到電壓施加電極31的連接線，而標(biāo)號(hào)3b表示從接地電極32引導(dǎo)的接地導(dǎo)線。標(biāo)號(hào)30c表示用于調(diào)節(jié)溫度的冷卻劑路徑(在圖6中未示出)。
用于電極30、30的固定器21包括上板22、一對(duì)左、右側(cè)板23、一對(duì)左、右轉(zhuǎn)角件(轉(zhuǎn)角固定器)24、以及下部分50(在圖4中未示出)。每個(gè)轉(zhuǎn)角件24由絕緣樹脂組成并形成倒L型的截面形狀。轉(zhuǎn)角件24在垂直于圖5的紙表面的前后方向延伸。轉(zhuǎn)角件24與每個(gè)電極30的上表面和后表面鄰接。間隙24a形成于兩個(gè)轉(zhuǎn)角件24、24的上部分之間。間隙24a連接到電極31、32之間的等離子產(chǎn)生空間30a的上游。
由剛性的鋼材料制作的上板22放在兩個(gè)轉(zhuǎn)角件24、24的上表面。在前后方向延伸的狹縫22a形成于上板22的橫向中心部分。狹縫22a連接到氣體校正器10的下室11b的下游，還連接到間隙24a的上游。由于此設(shè)置，從氣體校正器10進(jìn)給的處理氣體通過狹縫22a和間隙24a進(jìn)入電極間的空間30a。
由剛性的鋼材料制作的側(cè)板23與每個(gè)轉(zhuǎn)角件24的后表面(外表面)鄰接。每個(gè)側(cè)板23的上端部分剛性螺栓連接到上板22。倒U型的框架通過上板22和左、右側(cè)板23形成。
多個(gè)推動(dòng)螺栓25(電極接近裝置)和多個(gè)拉動(dòng)螺栓26(電極分離裝置)在縱向方向間隔設(shè)置在每個(gè)側(cè)板23上。推動(dòng)螺栓25螺紋擰進(jìn)側(cè)板23，且推動(dòng)螺栓25的尖端與轉(zhuǎn)角件24的后表面鄰接。因此，推動(dòng)螺栓25通過轉(zhuǎn)角件24向另一電極推動(dòng)電極30。容納在由樹脂制作的螺栓環(huán)(螺栓固定器)27中的拉動(dòng)螺栓26螺紋擰進(jìn)電極30并在遠(yuǎn)離另一電極的方向拉動(dòng)電極30。通過調(diào)節(jié)這些螺栓25、26的螺紋量，可以校正伸長的電極30、30的扭曲，并可以在電極30、30的整個(gè)長度上制成恒定的電極間空間30a的厚度。此外，可以防止由于庫侖力或金屬主體和形成于電極31、32的外表面上的電介質(zhì)層33之間的熱膨脹差，以及電極31、32內(nèi)的溫度差產(chǎn)生的熱應(yīng)力等造成的電極30、31的扭曲。結(jié)果，處理氣體可以可靠和均勻地向下噴射(即，沿垂直于電極31、32的相對(duì)方向的噴射軸線)，因此，可以可靠和均勻地對(duì)工件W進(jìn)行等離子處理。
下面將說明形成固定器21的底部分的下部分50。下部分50包括板狀絕緣件40和由金屬板組成的傳導(dǎo)件51。下板50在垂直于圖5的紙面的方向前后水平延伸。下部分50橫跨左、右側(cè)板23、23、轉(zhuǎn)角件24、24和電極結(jié)構(gòu)30的下表面，并支撐所有都位于其下部分50上方的噴嘴頭1的零件元件。因此，下部分50覆蓋將要指向電極結(jié)構(gòu)30的工件W的下表面并隔離電極結(jié)構(gòu)30，以便電極結(jié)構(gòu)30不與工件W直接面對(duì)。換言之，將指向電極結(jié)構(gòu)30的工件W的下表面用下部分50的傳導(dǎo)件51覆蓋，而用于將電極結(jié)構(gòu)30與傳導(dǎo)件51絕緣的絕緣體45插在/裝在電極結(jié)構(gòu)30和傳導(dǎo)件51之間。下部分50的左、右端部分從側(cè)板23、23凸出。這些左、右凸出的部分通過未示出的支撐裝置進(jìn)行支撐。下部分50和側(cè)板23可以通過螺栓等連接。
作為絕緣件40的材料，例如，使用具有εB＝44的相對(duì)介電常數(shù)的玻璃。脊部40c以此方式形成于絕緣件40的上表面上，以便在垂直于圖5的紙表面的縱向方向前后延伸。此脊部40c配合進(jìn)形成于轉(zhuǎn)角孔24的下端表面中的凹進(jìn)槽24b中。
引出路徑40a(噴射路徑)形成于絕緣件40的左、右寬度方向的中心部分。引出路徑40a以縫隙的形式在垂直于圖3的紙表面的前后長度延伸，并連接到等離子化空間30a的上游。絕緣件40中的引出路徑40a的左、右側(cè)面上的內(nèi)端表面，即，引出路徑形成表面，從電極31、32的相對(duì)表面，即等離子化空間形成表面，稍微橫向向外縮回。由于此設(shè)置，引出路徑40a在流動(dòng)路徑截面面積上大于等離子化空間30a面積。
絕緣件40的左、右端部分都從側(cè)板23、23凸出。
傳導(dǎo)件51整個(gè)覆蓋絕緣件40的下表面。傳導(dǎo)件51由例如不銹鋼板組成。噴射口50a形成于傳導(dǎo)件51的橫向中心部分的中心部分。噴射口50a以縫隙的形式在垂直于圖5的紙表面的前后縱向?yàn)殚L度進(jìn)行延伸，并連接到引出路徑40a的下游。因此，噴射口50a通過引出路徑40a連接到電極結(jié)構(gòu)30的等離子化空間30a(由于此設(shè)置，下部分50允許處理氣體噴射出)。噴射口50a的邊表面從絕緣件40的引出路徑40a的形成表面稍微向外縮回。由于此設(shè)置，噴射口50a在寬度上更大一些，即在流動(dòng)路徑截面面積上大于引出路徑40a面積。
替代單一的整體，可以認(rèn)為的是絕緣件40由一對(duì)左、右板件組成，且引出路徑40a形成于這些左、右板件之間。同樣，替代單一的整體，可以認(rèn)為的是傳導(dǎo)件51由一對(duì)左、右板件組成，且噴射口50a形成于這些左、右板件之間。
工件W設(shè)置在傳導(dǎo)件51下方。由于此設(shè)置，噴嘴頭10可以更靠近工件W，同時(shí)防止電弧放電發(fā)生在工件W上，即使在常壓下也可以可靠地將等離子作用到工件W上。
螺母55通過焊接固定到傳導(dǎo)件51的兩個(gè)左、右側(cè)部分的上表面。另一方面，用于允許螺母55插入其中的凹進(jìn)部分40d形成于絕緣件40的下表面。螺栓插入孔40e以此方式形成于絕緣件40中，以便從上表面延伸到凹進(jìn)部分40d中。金屬制作的螺栓56通過插入孔40c分別與相應(yīng)的螺母55螺紋作用。由于此設(shè)置，傳導(dǎo)件51固定到絕緣件40上。接地導(dǎo)線5的接線端5a與螺栓56的頭部分作用。此導(dǎo)線接地。由于此設(shè)置，傳導(dǎo)件51通過螺栓56和螺母55電接地。
凹進(jìn)部分40f形成于絕緣件40中的電極32、32的下部分40x的下表面中。由于此設(shè)置，間隙40b可靠地形成于絕緣件40和傳導(dǎo)件51之間。凹進(jìn)部分40f，從而間隙40b連接到引出路徑40a和噴射口50a。間隙40b的厚度d為例如，d＝1mm。
在常壓等離子處理設(shè)備M1中，絕緣件40(εB＝4.4)的電極下側(cè)部分40x(除間隙40b外)的厚度tB以此方式設(shè)置以便滿足表達(dá)式(2)。例如，tB＝5mm。由于此設(shè)置，可以防止電弧放電在間隙40b出現(xiàn)，并可以獲得良好的處理質(zhì)量。
下面將說明第一實(shí)施方式的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施方式。
如圖7所示，在電極31、32和傳導(dǎo)件51之間不需要設(shè)置絕緣件40。也就是說，電極31、32位于遠(yuǎn)離傳導(dǎo)件預(yù)定的距離d，且間隙40b形成其間。具體地說，具有厚度tA和相對(duì)介電常數(shù)εB的固體電介質(zhì)33以薄膜的形式沉積在固體電介質(zhì)33的底面上，而間隙40b通過固體電介質(zhì)33的底面和傳導(dǎo)件51的上表面限定。間隙40b填充有空氣。空氣用作具有良好電介質(zhì)強(qiáng)度的絕緣體。由于此設(shè)置，間隙即，氣體層(空氣層)40b組成用于絕緣電極31與傳導(dǎo)件51的絕緣體。在圖7中，固體電介質(zhì)33只設(shè)置在電場施加電極31的相對(duì)面和底面上，而不設(shè)置在接地電極上。然而，固體電介質(zhì)33可以如圖31所示設(shè)置在兩個(gè)電極31、32上。
氣體層40b的厚度以此方式設(shè)置以便沒有電介質(zhì)擊穿出現(xiàn)在氣體層40b上。也就是說，施加在固體電介質(zhì)33和位于電極31下側(cè)的傳導(dǎo)件51之間的電壓VX變?yōu)樾∮诨鸹妷篤XO。具體地說，電壓VX以此方式設(shè)置以便滿足下列表達(dá)式VXO＞VX＝εAVPPd/2(tA+εAd)(6)上述表達(dá)式(6)通過將先前所述的表達(dá)式(2)中用εB＝1和tB＝0替代獲得。作為標(biāo)準(zhǔn)的火花電壓VXO理想用表達(dá)式(5)的最低水平實(shí)驗(yàn)值(圖3中虛線表示)，而不是表達(dá)式(3)中的文獻(xiàn)值(圖3中的點(diǎn)劃線表示)。由于此設(shè)置，可以防止在氣體層出現(xiàn)電弧放電。同樣，通過使VX低于VXO，而與用圖3的實(shí)線表示的同樣方式的d值無關(guān)，即使氣體層40b的厚度d由于一些原因變化，也可以可靠地防止出現(xiàn)電弧放電。如果在其中d包括原始值的預(yù)定范圍滿足VXO＞VX就足夠了。
如圖8所示，可以認(rèn)為的是在電極31、32和傳導(dǎo)件51之間不需要設(shè)置絕緣件40，此外，在電場施加電極31上不設(shè)置固體電介質(zhì)33。由于此設(shè)置，氣體層40b由電極31的金屬主體和傳導(dǎo)件51限定。在此情況下，至少在與另一電極31與固體電介質(zhì)33相對(duì)的表面需要設(shè)置接地電極32。
在圖8的實(shí)施方式中，氣體層40b的厚度d設(shè)置為以便施加在電極3和傳導(dǎo)件51之間的電壓VX變?yōu)樾∮诨鸹妷篤XO。作為火花電壓VXO，理想地使用最低水平的實(shí)驗(yàn)值(圖3中虛線表示)，而不是在上述實(shí)施方式情況下的表達(dá)式(3)中的文獻(xiàn)值(點(diǎn)劃線表示)。
也就是說，根據(jù)顯示的最低水平實(shí)驗(yàn)值的表達(dá)式(5)，根據(jù)施加的電壓VPP的氣體層40b的厚度d以此方式設(shè)置以便滿足下列表達(dá)式VPP≤8.65d/(1.52d+1)(7)由于此設(shè)置，可以防止在氣體層出現(xiàn)電弧放電。
至于圖8的實(shí)施方式中的設(shè)備，可以確定至少少量的電弧放電的范圍在氣體層40b的厚度d＝1mm的條件下并通過增加/降低供給電壓VPP進(jìn)行測定。結(jié)果為VPP≥3kV。由此，可以完全確定表達(dá)式(7)在充分安全的區(qū)域。
圖9顯示了絕緣件40的引出路徑形成部分的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)實(shí)施方式。在此改進(jìn)實(shí)施方式中，形成于上表面(朝向電極結(jié)構(gòu)30的表面)和絕緣件40的引出路徑40a形成表面之間的角部被形成圓形倒角，從而形成第一倒角部分40r。同樣，形成于引出路徑40a形成表面和絕緣件40的底面(朝向傳導(dǎo)件30的表面)之間的角被形成圓形倒角，從而形成第二倒角部分40s。
由于第一倒角部分40r的設(shè)置，可以防止形成于上表面和絕緣件40的引出路徑40a形成表面之間的角被等離子破壞，并防止產(chǎn)生顆粒。因此，可以提高處理質(zhì)量并可以增加產(chǎn)量。
第一倒角部分40r大于第二倒角部分40s。也就是說，第一倒角部分40r的曲率半徑R大于第二倒角部分40s的曲率半徑。由于此設(shè)置，可以可靠地防止形成于上表面和絕緣件40的引出路徑形成表面之間的角的破壞和顆粒的形成。
不采用圓形倒角，第一和第二倒角部分也可以通過方形倒角形成。
在圖9的改進(jìn)實(shí)施方式中，傳導(dǎo)件51的噴射口50a的邊表面形成圓形為指向朝向絕緣件40的上表面和朝向工件W的底面的類似于半圓形的圓形。換言之，由上表面和傳導(dǎo)件51的噴射口50a邊表面形成的角形成圓形倒角，且噴射口50a邊表面和底面形成的角形成圓形倒角。由于此設(shè)置，可以更可靠地防止在絕緣板41和傳導(dǎo)件51之間出現(xiàn)電弧放電?？梢哉J(rèn)為的是只將形成于上表面和傳導(dǎo)件51的噴射口50a邊表面的角形成倒角，而形成于噴射口50a邊表面和底面的角不被形成倒角。不采用圓形倒角，可以采用方形倒角。
下面將參照?qǐng)D10到12具體說明第二實(shí)施方式。
如圖10所示，根據(jù)第二實(shí)施方式的常壓等離子處理設(shè)備M2包括處理氣體源2、脈沖源3、工件進(jìn)給機(jī)構(gòu)4、門型框架60以及一對(duì)左、右噴嘴頭(處理頭)1。處理氣體源2、電源3和進(jìn)給機(jī)構(gòu)4與圖4到6的設(shè)備M1相同。
門型框架60包括左、右立柱62，并位于進(jìn)給機(jī)構(gòu)4的上方。門型框架60具有構(gòu)成用于處理氣體(包括通過處理產(chǎn)生的副產(chǎn)品)的排出管的中空內(nèi)部。也就是說，門型框架60的每個(gè)立柱62的內(nèi)部通過隔板64分隔成內(nèi)和外吸入室62a、62b。分別連接到吸入室62a、62b的兩個(gè)內(nèi)和外吸入口63a、63b形成于立柱62的底板63中。吸入口63a、63b以縫隙的形式在垂直于圖10的紙表面的方向前后延伸。然而，這些口63a、63b可以為設(shè)置在垂直于紙表面的方向的多個(gè)縫隙狀孔。
內(nèi)和外吸入室62a、62b的上端部分連接到門型框架60的上框架部分61的中空內(nèi)部。吸入管6a從上框架部分61的中心部分延伸，且此吸入管6a連接到排出泵6。通過驅(qū)動(dòng)排出泵6，噴嘴頭1中的處理氣體從內(nèi)吸入口63a吸進(jìn)內(nèi)吸入室62a。留下的未吸入處理氣體和大氣從外吸入口63b吸進(jìn)外吸入室62b。由于此設(shè)置，可以可靠地防止處理氣體被不吸入。通過防止大氣通過內(nèi)吸入口63a吸進(jìn)，只有處理氣體可以吸進(jìn)內(nèi)吸入口63a。吸進(jìn)各個(gè)室62a、62b的氣體被聚集在上框架部分61的內(nèi)部，然后，由排出泵6通過吸入管6a排出。
兩個(gè)內(nèi)、外節(jié)流板65A、65B可提前/縮回地設(shè)置到每個(gè)立柱62的上部分上。室62a、62b的節(jié)流量可以分別通過節(jié)流板65A、65B進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，可以分別調(diào)節(jié)通過吸入口63a、63b的氣體吸入量。
常壓等離子處理設(shè)備M2具有位于滾子4a上方，即工件W的移動(dòng)平面上方的一對(duì)左、右噴嘴頭1，并支撐在門型框架60的左、右立柱62之間。左、右噴嘴頭1具有同樣的結(jié)構(gòu)。
如圖10所示，在設(shè)備M2中，下部分50之一通過連接板59連接到鄰近噴嘴頭1的另一下部分50。連接板59和下部分50通過螺栓56彼此連接。
如圖11所示，在設(shè)備M2的噴嘴頭1中，下部分50的結(jié)構(gòu)與設(shè)備M1的結(jié)構(gòu)局部不同。具體地說，設(shè)備M2的下部分50包括絕緣體45和傳導(dǎo)件51，并在垂直于圖11的紙表面方向前后水平地延伸。絕緣體45由位于內(nèi)側(cè)面上的第一絕緣板41和位于外側(cè)面上的第二絕緣板42組成。也就是說，絕緣體45通過由板狀的固體絕緣體組成的第一絕緣部分41和與第一絕緣部分41分離制作的由板狀的固體絕緣體組成的第二絕緣部分42構(gòu)成。
第一絕緣板41的寬度小，并在向前和向后方向延伸。第二絕緣板42寬度大且其左、右端部分從側(cè)板23凸出。在前后方向延伸的縫隙狀開口形成于第二絕緣板42的橫向中心部分。第一絕緣板41配合到此縫隙狀開口。階梯形成于第二絕緣板42的縫隙狀開口的兩個(gè)左、右側(cè)面上的內(nèi)邊以及第一絕緣板41的兩個(gè)左、右側(cè)面上的外邊。由于這些階梯彼此作用，所以，第一和第二絕緣板41、42以半重疊連接的方式連接在一起。
引出路徑40a(噴射路徑)形成于第一絕緣板41的側(cè)向?qū)挾确较蛑械闹行牟糠帧Ｒ雎窂?0a為縫隙的形式并在垂直于圖11的紙表面方向前后為長度地延伸。引出路徑40a的整個(gè)前后長度連接到電極結(jié)構(gòu)30的等離子化空間30a的下端部分，即下游端。在具有設(shè)備M1的絕緣件40的情況下，第一絕緣板41的引出路徑40a形成表面從相接表面，即，電極31、32的等離子化空間30a形成表面，稍微橫向向外縮回。由于此設(shè)置，引出路徑40a的寬度比等離子化空間30a的寬度大即，在流動(dòng)路徑截面面積大一些。
第二絕緣板42設(shè)置在第一絕緣板41的引出路徑40a的反側(cè)面上。脊部40c形成于第二絕緣板42的上表面。此脊部40c配合到轉(zhuǎn)角件24的凹進(jìn)槽24b上。
第一和第二絕緣板41、42由相互不同的固體絕緣材料組成。
第一絕緣板41由具有耐等離子性質(zhì)的材料組成。更具體地說，第一絕緣板41由具有比第二絕緣板42高的耐等離子性質(zhì)的材料組成。例如，第一絕緣板41由石英組成。而第二絕緣板42由氯乙烯組成。總體上說，當(dāng)與不具有高耐等離子性質(zhì)的材料如氯乙烯相比時(shí)，具有高耐等離子性質(zhì)的材料如石英較貴。
傳導(dǎo)件51緊密連接到第一和第二絕緣板41、42的底面。在傳導(dǎo)件51和絕緣體45之間沒有間隙形成。然而，通過假設(shè)設(shè)置具有厚度d的假想間隙并通過以此方式設(shè)置絕緣體45的介電常數(shù)和厚度(具體為第一絕緣板41)，以便滿足表達(dá)式(2)，而與d的尺寸無關(guān)，可以防止在傳導(dǎo)件51和絕緣體45之間出現(xiàn)電弧放電。
在上述設(shè)備M1的情況下，傳導(dǎo)件51的噴射口50a的邊表面從用于形成第一絕緣板41的引出路徑40a的表面稍微向外縮回。由于此設(shè)置，噴射口50a變?yōu)楸纫雎窂?0a的寬度大，即，在流動(dòng)路徑截面面積大一些。
不采用單一的整體，第一和第二絕緣板41、42可以由一對(duì)左、右板件組成，且引出路徑40a可以形成于成對(duì)的第一絕緣板41的板件之間。同樣，不采用單一的整體，傳導(dǎo)件51可以由成對(duì)的左、右板件組成，且噴射口50a可以形成于這些板件之間。
如圖12所示，用于保持等離子化空間30a厚度的絕緣樹脂制作的隔板34在電極31、32的縱向夾在兩個(gè)端部分之間。理想地，圓形的避免部分(avoidance portion)51a形成于傳導(dǎo)件51的噴射口形成端表面縱向的兩個(gè)端部分上，以便傳導(dǎo)件51保持遠(yuǎn)離電極31、32和隔板34之間的邊界。
根據(jù)常壓等離子處理設(shè)備M2的構(gòu)成，即使放電電荷積聚在絕緣件41、42上，也可以通過傳導(dǎo)件51將放電電荷釋放到大地上，且可以防止從絕緣件41、42到工件W的放電電荷。
形成引出路徑40a的第一絕緣板41由石英玻璃組成。通過這樣做，可以獲得耐等離子性質(zhì)。另一方面，不暴露到等離子的第二絕緣板42由便宜的氯乙烯組成。通過這樣做，當(dāng)與其中整個(gè)絕緣體45由石英組成的情況相比時(shí)，可以降低材料的成本。由于用于形成第一絕緣板41的引出路徑40a的表面從用于形成電極結(jié)構(gòu)30的等離子化空間30a的表面縮回，所以，可以更可靠地防止第一絕緣板41受到等離子的損壞。
傳導(dǎo)件51的噴射口50a的邊表面從用于形成電極結(jié)構(gòu)30的等離子化空間30a的表面縮回，同樣從用于形成第一絕緣板41的引出路徑40a的表面縮回。由于此設(shè)置，可以可靠地防止在電極31和傳導(dǎo)件51的噴射口邊部分之間出現(xiàn)放電電荷。
在延長的噴嘴頭1縱向的兩個(gè)端部分以此方式設(shè)計(jì)以便保持遠(yuǎn)離隔板34和電極31、32之間的邊界。由于此設(shè)置，在隔板34和電極31、32之間的邊界出現(xiàn)的表面放電可以被防止傳導(dǎo)到傳導(dǎo)件51。
下面將具體說明第二實(shí)施方式的改進(jìn)方式。
如上所述，在圖11的設(shè)備M2中，傳導(dǎo)件51的噴射口邊表面從電極結(jié)構(gòu)30的等離子化空間形成表面縮回，從而防止放電電荷從電極31出現(xiàn)到傳導(dǎo)件51。然而，這些表面的位置關(guān)系可以根據(jù)需要進(jìn)行反向。
也就是說，如圖13所示，傳導(dǎo)件51的噴射口50a的邊表面可以從用于形成絕緣件41的引出路徑40a的表面凸出，且同樣從用于形成電極31、32的等離子化空間30a的表面凸出。由于此設(shè)置，噴射口50b可以變?yōu)楸鹊入x子化空間30a的寬度小。這樣可以節(jié)流噴射口50a中的處理氣體，以便氣體可以急劇和可靠地施加到工件W上。結(jié)果，可以進(jìn)一步提高處理效率。此外，在等離子化空間30a中加熱的處理氣體可以在溫度增加的狀態(tài)噴灑到工件W上。
在另一方式中，如圖14所示，傳導(dǎo)件51的噴射口50a的邊表面可以從用于形成絕緣件41的引出路徑40a的表面凸出，并與用于形成電極31、32的等離子化空間30a的表面平齊。由于此設(shè)置，可以防止處理氣體的噴射速度變緩慢，并可以提高處理效率。
在圖11的設(shè)備M2中，傳導(dǎo)件51的外端表面，即，在具有夾在其間的傳導(dǎo)件51的噴射口50a的左、右各部分中的噴射口50a的相反側(cè)上的后表面從電極31、32的外表面，即，等離子化空間30a相反側(cè)上的后表面向外凸出。然而，如圖13和14所示，這些表面可以彼此平齊。
此外，如圖15所示，傳導(dǎo)件51的外端表面可以位于電極31、32的外表面內(nèi)并靠近噴射口50a。
絕緣體45不僅可以包括第一和第二絕緣板41、42，即，固體絕緣件，而且可以包括由空氣等組成的空氣層，即，氣體絕緣體。例如，如圖16所示，可以認(rèn)為，絕緣板41、42和傳導(dǎo)件51彼此分離預(yù)定的距離d，且在其間形成間隙40b。間隙40b填充有空氣?？諝鉃榫哂辛己秒娊橘|(zhì)強(qiáng)度的絕緣體。間隙，即氣體層(空氣層)40b組成與固體絕緣板41、42共同作用的絕緣體45以使電極與傳導(dǎo)件51絕緣。氣體層40b的厚度，即，絕緣板41、42和傳導(dǎo)件51之間的距離d設(shè)置為以便施加到氣體層40b的電壓變?yōu)樾∮诨鸹妷骸?br> 絕緣裝置45的第二絕緣部分可以由氣體層，而不是絕緣板42組成。具體地說，如圖17所示，間隙，即氣體層42S(絕緣氣體層)限定在電極結(jié)構(gòu)30和傳導(dǎo)件51之間，且在第一絕緣板41的外部(在引出路徑40a的相反側(cè)上)。第二絕緣部分由此氣體層42S組成。根據(jù)此改進(jìn)的實(shí)施方式，由于不需要設(shè)置第二絕緣板，所以可以進(jìn)一步降低材料成本。
在圖13到17中，未示出電極31、32的固體電介質(zhì)層。
圖18是顯示如圖9所示的同樣改進(jìn)方式施加到第一絕緣板41的引出路徑形成部分的結(jié)構(gòu)的視圖。也就是說，形成于第一絕緣板41的上表面(朝向電極結(jié)構(gòu)30的表面)和用于形成引出路徑40a的表面之間的角形成方形倒角，以提供預(yù)定的角度(例如45度)，從而形成第一倒角部分41a。同樣，形成于用于形成引出路徑40a的表面和第一絕緣板41的底面(朝向傳導(dǎo)件50的表面)形成方形倒角，以提供預(yù)定的角度(例如45度)，從而形成第二倒角部分41b。
由于第一倒角部分41a的設(shè)置，可以防止形成于第一絕緣板41的上表面和引出路徑形成表面之間的角受到等離子的擊穿破壞，并可以防止產(chǎn)生顆粒。因此，可以提高處理質(zhì)量，同樣可以增加產(chǎn)量。第一倒角部分41a大于第二倒角部分41b。由于此設(shè)置，可以可靠地防止出現(xiàn)形成于第一絕緣板41的上表面和引出路徑形成表面之間的角，并可以防止產(chǎn)生顆粒。
此外，在圖18的改進(jìn)實(shí)施方式中，傳導(dǎo)件51的噴射口50a上的邊表面位于相對(duì)第一絕緣板41的第二倒角部分41b和的底面之間的邊界的左、右方向的同樣位置。由于此設(shè)置，可以可靠地防止在電極31和傳導(dǎo)件51之間出現(xiàn)電弧放電。此外，由于噴射口50a變?yōu)榇笥谝雎窂?0a，所以，可以平滑地噴射出處理氣體。
傳導(dǎo)件51的噴射口50a的邊表面可以從第二倒角部分41b和第一絕緣部分的底部之間的邊界向外橫向縮回。
圖19顯示了倒角的另一改進(jìn)方式，在此改進(jìn)方式中，第一絕緣板41的倒角為圓形倒角，而不是方形倒角。具體地說，形成于第一絕緣板41的上表面和用于形成引出路徑40a的表面之間的角形成圓形倒角，從而形成第一倒角部分41c，同時(shí)，形成于用于形成引出路徑40a的表面和底面之間的角形成圓形倒角，從而形成第二倒角部分41d。第一倒角部分41c的曲率半徑大于第二倒角部分41d的曲率。
圖20是顯示與圖9同樣的改進(jìn)方式施加到傳導(dǎo)件51的噴射口形成部分的結(jié)構(gòu)的視圖。也就是說，傳導(dǎo)件51的噴射口50a的邊表面分別被半圓形地形成圓形指向朝向第一絕緣板41的上表面和指向?qū)⒁虻墓ぜ的底面。換言之，形成于傳導(dǎo)件51的噴射口50a的上表面和邊表面之間的角形成圓形倒角，同時(shí)形成于噴射口50a的邊表面和底面之間的角形成圓形倒角。由于此設(shè)置，可以可靠地防止在電極31和傳導(dǎo)件51之間，或絕緣板41和傳導(dǎo)件51之間出現(xiàn)電弧放電?？梢哉J(rèn)為，只有形成于傳導(dǎo)件51的噴射口50a的上表面和邊表面之間的角形成倒角，而噴射口50a的邊表面和底面之間的角被形成倒角。替代圓形倒角，也可以采用方形倒角。
下面將參照?qǐng)D21和22說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的常壓等離子處理氣體設(shè)備M3。
如圖21所示，常壓等離子處理氣體設(shè)備M3為用于進(jìn)行，例如，作為等離子處理表面的等離子刻蝕的設(shè)備。設(shè)備M3處理氣體源2X保存例如CF4或類似氣體作為用于等離子刻蝕的處理氣體。
設(shè)備M3包括圓筒形噴嘴70，而不是延長的噴嘴頭1。此圓筒形噴嘴70支撐在其軸線指向向上和向下方向的固定臺(tái)(未示出)上。待刻蝕的工件W’設(shè)置在此噴嘴下方。
下面將具體說明圓筒形噴嘴70。
圓筒形噴嘴70包括其軸線指向向上和向下方向的座體、裝載在此座體71內(nèi)的絕緣固定器80以及電極結(jié)構(gòu)30X。座體71具有通過垂直連接由傳導(dǎo)金屬制作的三個(gè)座體件72、73、74形成的三極圓筒結(jié)構(gòu)。絕緣固定器80具有通過垂直連接由絕緣樹脂制作的三個(gè)固定器件81、82、83的圓筒結(jié)構(gòu)。
設(shè)備M3的電極結(jié)構(gòu)30X具有同軸的雙環(huán)形結(jié)構(gòu)。也就是說，電場施加電極31X固定在下級(jí)的固定器件83上。電場施加電極31X具有與座體同軸的底圓筒結(jié)構(gòu)。固體電介質(zhì)層33沉積在電場施加電極31X的外表面上。與座體同軸的金屬制作的傳導(dǎo)管35的下端部分插在電場施加電極31X中。傳導(dǎo)管35通過傳導(dǎo)環(huán)36與電極31X在其中間部分傳導(dǎo)。傳導(dǎo)管35的上端部分向固定器81的上端凸出并連接到脈沖源3(電場施加裝置)上。
接地電極32X固定在下級(jí)的座體件74的內(nèi)圓周上。接地電極32X通過傳導(dǎo)體71接地且接地導(dǎo)線5從座體71延伸。接地電極32X具有與座體71同軸且比電場施加電極31X的直徑大，長度小的圓筒結(jié)構(gòu)。電場施加電極31X插在并設(shè)置在此接地電極32X中。也就是說，接地電極32X環(huán)繞電場施加電極31X。由于此設(shè)置，環(huán)形等離子化空間30b形成于這些電極31X、32X之間。固體電介質(zhì)層33沉積在接地電極32X的內(nèi)圓周表面上。
用于溫度調(diào)節(jié)的制冷劑輸送到管35的開口上端。當(dāng)穿過管35后，此制冷劑在電場施加電極31X的內(nèi)圓周和管35的外圓周之間通過，并調(diào)節(jié)電極31X的溫度。然后，通過形成于固定器件83和座體件74中的流通水路徑(未示出)，制冷劑穿過形成于接地電極32X的外圓周和座體件74之間的環(huán)行空間74d，并調(diào)節(jié)電極32X的溫度。此后，制冷劑通過延伸通過座體件74、固定器件83、82以及座體件72的排出路徑(未示出)被排出。
從處理氣體源2X進(jìn)給的處理氣體通過形成于噴嘴頭71的座體件72、固定器件82、83等中形成的處理氣體供給路徑70b，然后，通過環(huán)(螺旋形成件)84的渦流型路徑84a進(jìn)入環(huán)形等離子化空間30b。另一方面，從脈沖源3進(jìn)給的脈沖電壓通過傳導(dǎo)管35和傳導(dǎo)環(huán)36施加到電極31X。由于此設(shè)置，電場形成于等離子化空間30b中，且處理氣體被等離子化。
渦流形成環(huán)84以此方式固定在固定器件83上，以便環(huán)繞接地電極32X的上側(cè)上的電場施加電極31X。渦流形成路徑84a包括沿環(huán)84的外圓周延伸的環(huán)形路徑84b以及從環(huán)形路徑84b的外圓周方向的多個(gè)位置插進(jìn)環(huán)84的多個(gè)內(nèi)圓周表面的渦流導(dǎo)向孔84c。環(huán)形路徑84b將處理氣體從處理氣體供給路徑70b在外圓周方向供給到整個(gè)外圓周。渦流導(dǎo)向孔84c為沿環(huán)84內(nèi)圓周的切線方向大體延伸的微細(xì)路徑，并向內(nèi)圓周表面向下傾斜。來自環(huán)形路徑84b的處理氣體穿過渦流導(dǎo)向孔84c并轉(zhuǎn)化成沿環(huán)形等離子化空間30b的圓周方向高速渦流。由于此設(shè)置，可以延長處理氣體的等離子化空間30b中的流動(dòng)距離，可以增加等離子密度且可以噴射出強(qiáng)烈的氣體并可靠地施加到工件W’上。因此，可以提高刻蝕速度。
下部分90(噴嘴件部分)設(shè)置在圓筒噴嘴頭70的下級(jí)上的座體件74的下方。
內(nèi)噴嘴件92由絕緣樹脂例如聚四氟乙烯組成并構(gòu)成“第一絕緣部分”。內(nèi)噴嘴件92具有在直徑上小于外噴嘴件91、但在直徑上稍微大于接地電極32X的圓盤狀結(jié)構(gòu)。引出路徑92a形成于內(nèi)噴嘴件92的中心部分。引出路徑92a具有與電極31X同軸線的漏斗形狀結(jié)構(gòu)，且其上錐形部分連接到等離子化空間30b。電極31X的下端部分與引出路徑92a的上錐形部分面對(duì)。如圖13所示，漏斗形引出路徑92a的下直線部分在底視圖中具有橢圓的結(jié)構(gòu)。引出路徑92a的下端部分向下開口并構(gòu)成噴射口。
如圖21所示，用于形成引出路徑92a的下直線部分的倒凸出部分92b設(shè)置到內(nèi)噴嘴件92的底面的中心。倒凸出部分92b的外圓周表面隨著向下在直徑上逐步減少。此外圓周表面與引出路徑92a的下直線部分的內(nèi)圓周表面相交，從而將倒凸出部分92b的下端(尖端)形成刀口結(jié)構(gòu)。
外噴嘴件91由傳導(dǎo)金屬例如不銹鋼組成并構(gòu)成“傳導(dǎo)件”。外噴嘴件91具有與座體件74同樣直徑的圓盤狀結(jié)構(gòu)。外噴嘴件91通過螺栓(未示出)固定到座體件74的下端表面上。外噴嘴件91通過座體71和接地導(dǎo)線5電接地。
凹進(jìn)部分91a形成于外噴嘴件91的上表面。內(nèi)噴嘴件92容納在此凹進(jìn)部分91a中。用于提高內(nèi)噴嘴件92的隔板(未示出)整體設(shè)置到外噴嘴件91的凹進(jìn)部分91a的內(nèi)底面或內(nèi)噴嘴件92的底面上。由于此設(shè)置，在外噴嘴件91和內(nèi)噴嘴件92之間形成間隙90s。間隙90s構(gòu)成“由氣體層組成的第二絕緣部分”。作為第二絕緣部分的間隙90s和作為第一絕緣部分的內(nèi)噴嘴件92構(gòu)成用于使電極結(jié)構(gòu)30X與外噴嘴件91即傳導(dǎo)件絕緣的絕緣體。
間隙90s的上端部分與吸入路徑70c連通。吸入路徑70c順序形成于座體件74、固定器件83、82和座體件72中。吸入路徑70c的上端部分通過吸入管6a連接到排出泵6上。
開口到外噴嘴件91的下表面的孔部分91b形成于外噴嘴件91的凹進(jìn)部分91a的中心部分中。如圖22所示，到孔部分91b的件91的底面的開口具有稍微大于倒凸出部分92b的下端邊的橢圓結(jié)構(gòu)。如圖21所示，內(nèi)噴嘴件92的倒凸出部分92b插進(jìn)并設(shè)置在孔部分91b中。(也就是說，在其內(nèi)側(cè)具有內(nèi)噴嘴件92的噴射路徑92a的孔部分91b形成于外噴嘴件91中。)間隙90s通過形成于孔部分91b的內(nèi)圓周表面和倒凸出部分92b的外圓周表面之間的空間開口到外噴嘴件91的底面。由于此設(shè)置，作為第二絕緣部分的間隙90s構(gòu)成具有作為其吸入口的孔部分91b的“吸入路徑”。如上所述，倒凸出部分92b的尖端如刀口一般尖銳，從而使間隙90s的開口的內(nèi)圓周邊和引出路徑92a的開口的外圓周邊彼此接觸。
在設(shè)備M3中，由于傳導(dǎo)金屬制作的外噴嘴件91以其電接地狀態(tài)設(shè)置在電極結(jié)構(gòu)30X和工件W之間，噴嘴頭70可以更靠近工件W’，而不產(chǎn)生較差的處理和由于放電電弧造成的對(duì)工件W’的損壞。因此，可以可靠地提高等離子處理效率。電極結(jié)構(gòu)30X和外噴嘴件91可以通過由內(nèi)噴嘴件92和間隙90s組成的絕緣裝置彼此可靠地絕緣。
形成于外噴嘴件91和內(nèi)噴嘴件92之間的間隙90s作為可以使電極31X與外噴嘴件91絕緣的第二絕緣部分設(shè)置。此外，間隙90s還作為根據(jù)排出泵6的作用被驅(qū)動(dòng)以吸入處理氣體(包括由刻蝕產(chǎn)生的副產(chǎn)品)的吸入部分設(shè)置。處理氣體可以通過排出泵6順序通過吸入路徑70c和吸入管6a從作為吸入路徑的間隙90s排出。流速控制閥6b(吸入流速調(diào)節(jié)裝置)插在吸入管6a中，以便可以調(diào)節(jié)吸入流速。
本發(fā)明不局限于以上實(shí)施方式，而且可以采用其他各種實(shí)施方式而不會(huì)脫離本發(fā)明的主題精神。
例如，傳導(dǎo)件可以至少設(shè)置到電壓施加電極且其不是必須要設(shè)置到接地電極。
絕緣體可以至少設(shè)置在電壓施加電極和傳導(dǎo)件之間，且其不是必須要設(shè)置在接地電極和傳導(dǎo)件之間。
設(shè)置到相接表面和電極31、32的底面的固體電介質(zhì)33可以由與電極31、31的金屬主體分別制作的電介質(zhì)薄板而不是熱噴霧薄膜組成。
本發(fā)明不僅可以在常壓下，而且可以在低壓下施用到等離子處理。本發(fā)明不僅可以利用輝光放電施用到等離子處理，而且可以利用其他放電電荷如電暈放電施用到等離子處理。此外，其可以普遍施用于各種等離子處理如清洗、刻蝕、薄膜沉積、表面改進(jìn)、拋光和類似處理。
本發(fā)明可以施用到相關(guān)基體的表面處理，例如在半導(dǎo)體制造加工中的如清洗、刻蝕、薄膜沉積、表面改進(jìn)和類似處理中。
權(quán)利要求
1.一種用于通過將穿過等離子化空間的等離子化的氣體噴射到設(shè)置在等離子化空間外部的工件上以處理工件表面的設(shè)備，包括用于形成所述等離子化空間的電極；傳導(dǎo)件，其設(shè)置成以在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下遮蔽朝向所述工件的所述電極的側(cè)面；以及由介于在所述電極和所述傳導(dǎo)件之間的絕緣體組成的絕緣件，所述絕緣件具有介電常數(shù)和厚度以便所述絕緣件和所述傳導(dǎo)件之間的電壓不達(dá)到放電電壓水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于固體電介質(zhì)設(shè)置在等離子化空間形成表面以及朝向所述電極的所述工件的所述表面，所述絕緣件放置在所述固體電介質(zhì)的所述工件的側(cè)面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述傳導(dǎo)件包括朝向所述絕緣件的表面，用于形成連接到所述等離子化空間的噴射口的邊表面，以及朝向所述工件的表面，一角形成于朝向所述絕緣件的所述表面和所述噴射口的邊表面之間，且一角形成于所述噴射口的所述邊表面和朝向所述工件的所述表面之間，且至少前者角被形成倒角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述傳導(dǎo)件包括朝向所述絕緣件的表面、用于形成連接到所述等離子化空間的噴射口的邊表面，以及朝向所述工件的表面，所述噴射口邊表面指向朝向所述絕緣體的所述表面和朝向所述工件的所述表面分別被形成圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述制作等離子處理設(shè)備的方法，其特征在于所述絕緣件的介電常數(shù)和厚度設(shè)置為以便施加在所述絕緣件和所述傳導(dǎo)件之間的電壓變?yōu)樾∮诨鸹妷?，而與隔離距離，即形成于所述絕緣件和所述傳導(dǎo)件之間的間隙的厚度無關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述制作等離子處理設(shè)備的方法，其特征在于進(jìn)行用于測量所述火花電壓的實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)火花在比平均值低的水平出現(xiàn)火花的測量數(shù)據(jù)，獲得所述火花電壓相對(duì)于隔離距離，即形成于所述絕緣件和所述傳導(dǎo)件之間的間隙的厚度的關(guān)系。
7.一種通過噴射穿過等離子化空間的處理氣體到設(shè)置在所述等離子化空間的外部的工件上以處理工件表面的設(shè)備，所述等離子處理設(shè)備包括用于形成所述等離子化空間的電極；傳導(dǎo)件，其設(shè)置成以便在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下遮蔽朝向所述電極的所述工件的側(cè)面；以及由絕緣體組成并插介于在所述電極和所述傳導(dǎo)件之間的絕緣件，形成于所述絕緣件和所述傳導(dǎo)件之間的間隙，所述絕緣件的介電常數(shù)和厚度設(shè)置為以便施加到所述氣體的電壓變?yōu)樾∮诨鸹妷骸?br> 8.一種通過噴射穿過等離子化空間的處理氣體到設(shè)置在所述等離子化空間的外部的工件上以處理工件表面的設(shè)備，所述等離子處理設(shè)備包括用于形成所述等離子化空間的電極；傳導(dǎo)件，其設(shè)置成以便在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下遮蔽朝向所述所述電極的所述工件的側(cè)面；以及作為絕緣體的氣體層形成于所述電極和所述傳導(dǎo)件之間，所述氣體層的厚度設(shè)置為以便施加到所述間隙的電壓變?yōu)樾∮诨鸹妷骸?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于固體電介質(zhì)設(shè)置到等離子化空間形成表面以及朝向所述電極的所述工件的一側(cè)的表面，所述氣體層通過所述工件的所述固體電介質(zhì)的側(cè)面和所述傳導(dǎo)件限定，而所述氣體層的厚度設(shè)置為以便所述工件的所述側(cè)面上的所述固體電介質(zhì)和所述傳導(dǎo)件之間的電壓變?yōu)樾∮诨鸹妷骸?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述傳導(dǎo)件包括朝向所述電極的表面、用于形成連接到所述等離子化空間的噴射口的邊表面以及朝向所述工件的表面，一角形成于朝向所述電極的所述表面和所述噴射口邊表面之間，且一角形成于所述噴射口邊表面和朝向所述工件的所述表面之間，且至少前者角被形成倒角。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述制作等離子處理設(shè)備的方法，其特征在于進(jìn)行用于測量所述火花電壓的實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)在比平均值低的水平出現(xiàn)火花的測量數(shù)據(jù)，獲得所述火花電壓相對(duì)于所述氣體層的厚度的關(guān)系。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述制作等離子處理設(shè)備的方法，其特征在于所述氣體層的厚度設(shè)置為以便所述工件的側(cè)面上的所述固體電介質(zhì)和所述傳導(dǎo)件之間的電壓變?yōu)樾∮谒龌鸹妷海c所述電極和所述傳導(dǎo)件之間的隔離距離無關(guān)。
13.一種通過等離子化處理氣體并將等離子化的氣體噴射到工件上進(jìn)行等離子處理的設(shè)備，所述等離子處理設(shè)備包括由一對(duì)用于形成等離子化空間的電極組成的電極結(jié)構(gòu)；傳導(dǎo)件，其設(shè)置成以便在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下遮蔽朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述工件的側(cè)面；以及絕緣體，其介于在所述電極結(jié)構(gòu)和所述傳導(dǎo)件之間，所述絕緣體分成用于形成連接到所述等離子化空間的下游的處理氣體引出路徑的第一絕緣部分，以及分離地設(shè)置在所述第一絕緣部分引出路徑側(cè)的相反側(cè)上的第二絕緣部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述第一絕緣部分由具有比所述第二絕緣部分高的耐等離子性質(zhì)的絕緣材料組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述第一絕緣部分由具有耐等離子性質(zhì)的絕緣材料組成。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述第二絕緣部分由氣體層組成。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述第一絕緣部分的引出路徑形成表面從所述電極結(jié)構(gòu)的等離子化空間形成表面縮回。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述第一絕緣部分具有形成于朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述表面和所述第一絕緣部分的所述引出路徑形成表面之間的角，以及形成于所述引出路徑形成表面和朝向所述傳導(dǎo)件的所述表面之間的角，且至少前者角被形成倒角。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于形成于朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述表面和所述第一絕緣部分的所述引出路徑形成表面之間的所述角被形成倒角，以及形成于所述引出路徑形成表面和朝向所述傳導(dǎo)件的所述表面之間的所述角兩者都被形成倒角，且前者角比后者角斜切得更多。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于形成于所述引出路徑形成表面和朝向所述第一絕緣部分的所述傳導(dǎo)件的所述表面之間的所述角被形成倒角，所述傳導(dǎo)件包括用于形成連接到所述引出路徑下游的噴射口的邊表面，所述噴射口邊表面位于總體上與朝向所述傳導(dǎo)件的所述表面和所述第一絕緣部分的所述倒角部分之間的邊界同樣的位置或從其縮回的位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述傳導(dǎo)件包括朝向所述第一絕緣部分的表面、用于形成連接到所述引出路徑下游的噴射口的邊表面以及朝向所述工件的表面，一角形成于朝向所述第一絕緣部分的所述表面和所述噴射口邊表面之間，且一角形成于所述噴射口邊表面和朝向所述工件的所述表面之間，且至少前者角被形成倒角。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述傳導(dǎo)件包括用于形成連接到所述引出路徑下游的噴射口的邊表面，且所述噴射口邊表面從所述電極結(jié)構(gòu)的所述等離子化空間形成表面或所述第一絕緣部分的所述引出路徑形成表面縮回。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述傳導(dǎo)件包括用于形成連接到所述引出路徑下游的噴射口的邊表面，所述噴射口邊表面從所述電極結(jié)構(gòu)的所述等離子化空間形成表面或所述第一絕緣部分的所述引出路徑形成表面凸出。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述電極結(jié)構(gòu)的成對(duì)電極具有在垂直于彼此相對(duì)方向的方向延伸的延長結(jié)構(gòu)，所述絕緣體和所述傳導(dǎo)件在與所述電極的同樣方向延伸，因此，形成于所述傳導(dǎo)件中以連接到所述引出路徑的下游端的所述引出路徑和噴射口在與所述電極的同樣方向延伸，所述噴射口在總體上垂直于所述彼此相對(duì)方向和所述延伸方向的方向開口。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于由絕緣材料組成的隔板夾在所述成對(duì)電極的縱向的同側(cè)上的各個(gè)端部分之間，所述傳導(dǎo)件形成為以便保持遠(yuǎn)離所述隔板和所述電極之間的邊界。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于孔部分在所述傳導(dǎo)件中開口，所述第一絕緣部分的所述引出路徑設(shè)置在所述孔部分的內(nèi)部，包括作為吸入口的所述孔部分的吸入路徑通過所述傳導(dǎo)件和所述第一絕緣部分進(jìn)行限定，所述吸入路徑設(shè)置為作為所述第二絕緣部分的氣體層。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述電極結(jié)構(gòu)的所述成對(duì)電極之一通過另一電極同軸環(huán)形地圍繞，從而將所述等離子化空間形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
28.一種通過等離子化處理氣體并將等離子化的氣體噴射到工件上以進(jìn)行等離子處理的設(shè)備，所述等離子處理設(shè)備包括由一對(duì)用于形成等離子化空間的電極組成的電極結(jié)構(gòu)；傳導(dǎo)件，其在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下通過絕緣體設(shè)置在朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述物體的側(cè)面上；所述傳導(dǎo)件包括用于形成連接到所述等離子化空間的下游的噴射口的邊表面，所述噴射口邊表面與所述電極的所述等離子化空間的形成表面不平齊。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述絕緣體包括絕緣件，所述絕緣件包括用于形成連接到所述等離子化空間的下游并連接到所述噴射口的上游的引出路徑的表面，所述引出路徑形成表面從所述電極結(jié)構(gòu)的所述等離子化空間形成表面縮回。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述絕緣件包括朝向所述電極結(jié)構(gòu)的表面、所述引出路徑形成表面和朝向所述傳導(dǎo)件的表面，一角形成于朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述表面和所述引出路徑形成表面之間，且一角形成于所述表面引出路徑形成表面和朝向所述傳導(dǎo)件的所述表面之間，且至少前者角被形成倒角。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述絕緣體包括氣體層。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述傳導(dǎo)件包括朝向所述絕緣體的表面、所述噴射口邊表面和朝向所述物體的所述表面，一角形成于朝向所述絕緣體的所述表面和所述噴射口邊表面之間，且一角形成于所述噴射口邊表面和朝向所述物體的所述表面之間，且至少前者角被形成倒角。
33.一種通過等離子化處理氣體并將等離子化的氣體噴射到工件上以進(jìn)行等離子處理的設(shè)備，所述等離子處理設(shè)備包括由一對(duì)用于形成等離子化空間的電極組成的電極結(jié)構(gòu)；傳導(dǎo)件，其在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下通過絕緣體設(shè)置在朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述物體的側(cè)面上，所述傳導(dǎo)件包括用于形成連接到所述等離子化空間的下游的噴射口的邊表面，且所述噴射口邊表面從所述電極的所述等離子化空間形成表面縮回。
34.一種通過等離子化處理氣體并將等離子化的氣體噴射到工件上以進(jìn)行等離子處理的設(shè)備，所述等離子子處理設(shè)備包括由一對(duì)用于形成等離子化空間的電極組成的電極結(jié)構(gòu)；傳導(dǎo)件，其在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下通過絕緣體設(shè)置在朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述物體的側(cè)面上，所述傳導(dǎo)件包括用于形成連接到所述等離子化空間的下游的噴射口的邊表面，且所述噴射口邊表面從所述電極的所述等離子化空間形成表面凸出。
35.一種通過等離子化處理氣體并將等離子化的氣體噴射到工件上以進(jìn)行等離子處理的設(shè)備，所述等離子處理設(shè)備包括由一對(duì)用于形成等離子化空間的電極組成的電極結(jié)構(gòu)；傳導(dǎo)件，其在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下通過包括固體絕緣件的絕緣體設(shè)置在朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述物體的側(cè)面上，所述絕緣件包括用于形成連接到所述等離子化空間的下游的引出路徑的表面，所述傳導(dǎo)件包括用于形成連接到所述引出路徑下游的噴射口的邊表面，以及所述噴射口邊表面與所述絕緣件的所述引出路徑形成表面不平齊。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述絕緣件的所述引出路徑形成表面從所述電極結(jié)構(gòu)的所述等離子化空間形成表面縮回。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述絕緣件包括朝向所述電極結(jié)構(gòu)的表面、所述引出路徑形成表面和朝向所述傳導(dǎo)件的表面，一角形成于朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述表面和所述引出路徑形成表面之間，且一角形成于所述表面引出路徑形成表面和朝向所述傳導(dǎo)件的所述表面之間，且至少前者角被形成倒角。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述絕緣體包括氣體層。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于所述傳導(dǎo)件包括朝向所述絕緣體的表面、所述噴射口邊表面和朝向所述物體的所述表面，一角形成于朝向所述絕緣體的所述表面和所述噴射口邊表面之間，且一角形成于所述噴射口邊表面和朝向所述物體的所述表面之間，且至少前者角被形成倒角。
40.一種通過等離子化處理氣體并將等離子化的氣體噴射到工件上以進(jìn)行等離子處理的設(shè)備，所述等離子處理設(shè)備包括由一對(duì)用于形成等離子化空間的電極組成的電極結(jié)構(gòu)；傳導(dǎo)件，其在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下通過包括固體絕緣件的絕緣體設(shè)置在朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述物體的側(cè)面上，所述絕緣件包括用于形成連接到所述等離子化空間的下游的引出路徑的表面，所述傳導(dǎo)件包括用于形成連接到所述引出路徑的下游的噴射口的邊表面，且所述噴射口邊表面從所述絕緣件的所述引出路徑形成表面縮回。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的等離子處理設(shè)備，其特征在于形成于所述引出路徑形成表面和朝向所述絕緣件的所述傳導(dǎo)件的所述表面之間的角被形成倒角，所述傳導(dǎo)件的所述噴射口邊表面位于總體上與朝向所述傳導(dǎo)件的所述表面和所述絕緣件的所述倒角部分之間的邊界同樣的位置或從其縮回的位置。
42.一種通過等離子化處理氣體并將等離子化的氣體噴射到工件上以進(jìn)行等離子處理的設(shè)備，所述等離子處理設(shè)備包括由一對(duì)用于形成等離子化空間的電極組成的電極結(jié)構(gòu)；以及傳導(dǎo)件，其在所述傳導(dǎo)件電接地的狀態(tài)下通過包括固體絕緣件的絕緣體設(shè)置在朝向所述電極結(jié)構(gòu)的所述物體的側(cè)面上，所述絕緣件包括用于形成連接到所述等離子化空間的下游的引出路徑的表面，所述傳導(dǎo)件包括用于形成連接到所述引出路徑的下游的噴射口的邊表面，且所述噴射口邊表面從所述絕緣件的所述引出路徑形成表面凸出。
全文摘要
一種等離子處理設(shè)備，通過絕緣件(41)設(shè)置在朝向具有傳導(dǎo)件(51)的電極(31、32)的工件W的側(cè)面上。絕緣件(41)夾在電極(31、32)和傳導(dǎo)件(51)之間。絕緣件(41)的介電常數(shù)和厚度設(shè)置為以便施加到絕緣件(41)和傳導(dǎo)件(51)之間形成的間隙(40b)的電壓變?yōu)樾∮诨鸹妷?。由于此設(shè)置，可以防止在間隙(40b)中出現(xiàn)放電，因此，可以提高處理質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L21/205GK1823554SQ200480019798
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者日野守, 真弓聰, 伊藤巧, 上原剛, 大野毅之 申請(qǐng)人:積水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社