專利名稱：等離子加工方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在待加工物體的表面的一部分上進(jìn)行等離子加工的等離子加工方法和裝置，具體地說，涉及一種用于進(jìn)行加工待加工物體上的直線部分的等離子加工的等離子加工方法和裝置。
背景技術(shù)：
通常，當(dāng)在薄膜形成的表面上由基片表示的待加工物體經(jīng)過圖形形成加工后，進(jìn)行抗蝕加工。圖15A到15D示出了上述加工的一個實(shí)施例。在圖15A到15D中，首先，將光敏抗蝕劑34覆蓋在待加工物體33的表面上(圖15A)。其次，通過曝光設(shè)備進(jìn)行曝光，然后進(jìn)行顯影，抗蝕劑34可以形成需要的圖形(圖15B)。然后，將物體33放置在真空容器中，在真空容器中產(chǎn)生等離子，并利用作為掩膜的抗蝕劑34對物體33進(jìn)行蝕刻加工，物體33的表面形成需要的圖形(圖15C)。最后，通過氧等離子體、有機(jī)溶劑或類似的溶劑去除抗蝕劑34，完成加工過程(圖15D)。
適合于形成精確微細(xì)圖形的上述抗蝕加工在制造電子設(shè)備如半導(dǎo)體中已經(jīng)起到重要的作用。然而，其具有的缺陷在于加工過程復(fù)雜。
因此，需要研究使用沒有抗蝕加工的新加工方法。在一種實(shí)例中，提出了一種設(shè)置有如圖16A顯示的微等離子源99的等離子加工裝置?？紤]上述結(jié)構(gòu)，例如，用于在直線方向流動氣體的系統(tǒng)已經(jīng)在美國未公開的美國專利申請序列號No.10/365449的專利中得到說明。
此外，用于在兩個電極之間施加電場的系統(tǒng)已經(jīng)在未審查的日本專利公開號No.09-49083中得到說明。
然而，在上述等離子加工裝置中，其具有的問題在于當(dāng)?shù)入x子源和待加工物體之間的距離在直線方向不均勻時，加工速度在直線方向的任意兩部分變化很大(加工的均勻性很差)。例如，如圖16A和16B所示，具有的問題在于，當(dāng)?shù)入x子源99沿直線方向相對待加工物體的薄板97為傾斜時，等離子91集中在等離子源99和待加工物體之間距離很小的部分上，不能在直線方向獲得均勻的等離子加工。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述傳統(tǒng)的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能在直線方向獲得均勻加工的等離子加工方法和裝置以及能精確控制加工速度的等離子加工方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述構(gòu)成方案。
從上述說明中可以清晰，根據(jù)本發(fā)明第一方面的等離子加工方法，其提供了一種用于通過將電功率提供給設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時將氣體提供給設(shè)置在物體附近的等離子源，并通過使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體上，由此加工待加工物體的直線部分的等離子加工方法，所述方法包括步驟當(dāng)X-軸作為物體直線部分的直線方向時，檢測等離子源在X-軸方向的傾斜度；以及通過沿X-軸方向移動等離子源，同時保持等離子和物體的相對位置，以便檢測的等離子源的傾斜度近似為零，通過產(chǎn)生的直線等離子加工物體的直線部分。因此，可以獲得直線方向的均勻加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二方面的等離子加工方法，其提供了根據(jù)第一方面的等離子加工方法，其中當(dāng)加工物體的直線部分時，測量等離子源和物體在兩個不同的X-坐標(biāo)位置之間的距離，以檢測等離子源在X-軸方向的傾斜度，并通過沿X-軸方向移動等離子源，同時保持等離子源和物體的相對位置，以便等離子源和物體在兩個位置之間的距離變得近似相等，進(jìn)行等離子加工。因此，可以獲得直線方向的均勻加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明第三方面的等離子加工方法，其提供了根據(jù)第一方面的等離子加工方法，其中通過保持等離子源和物體的相對位置，以便等離子在兩個位置的光發(fā)射強(qiáng)度變得近似相等，同時，監(jiān)測等離子在兩個不同的X-坐標(biāo)位置的光發(fā)射強(qiáng)度，以檢測等離子源在x方向的傾斜度，由此進(jìn)行等離子加工。因此，可以獲得直線方向的均勻加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明第五方面的等離子加工裝置，其提供了一種等離子加工裝置，包括設(shè)置有電極用于產(chǎn)生直線等離子的等離子源；用于將氣體提供給等離子源的氣體供給裝置；用于將電功率供給到電極或待加工物體的電源；用于當(dāng)X-軸作為物體直線部分的直線方向時，檢測等離子源在X-軸方向傾斜度的檢測裝置；以及用于沿X-軸方向移動等離子源，同時保持等離子源和物體的相對位置，以便通過檢測裝置檢測的等離子源的傾斜度變得近似等于零的輸送裝置，從而在通過輸送裝置沿X-軸方向移動等離子源的同時，通過產(chǎn)生的直線等離子加工物體的直線部分。因此，可以獲得直線方向的均勻加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明第六方面的等離子加工裝置，其提供了一種根據(jù)第五方面的等離子加工裝置，其中檢測裝置為用于測量等離子源和物體在兩個不同的X-坐標(biāo)位置之間距離的長度測量裝置，以及通過保持等離子源和物體的相對位置，由輸送裝置沿X-軸方向移動等離子源，以便通過長度測量裝置測量的等離子源和物體在兩個不同的X-坐標(biāo)位置之間的距離近似相等。因此，可以獲得直線方向的均勻加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明第八方面的等離子加工裝置，其提供了一種根據(jù)第五方面的等離子加工裝置，其中檢測裝置由用于在兩個不同的X-坐標(biāo)位置中監(jiān)測等離子光發(fā)射強(qiáng)度的兩個光發(fā)射監(jiān)測器組成。因此，可以獲得直線方向的均勻加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十方面的等離子加工方法，其提供了一種等離子加工方法，包括步驟通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或用于試驗(yàn)的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在用于試驗(yàn)的物體附近且相對位置固定的等離子源處，并使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的物體上，進(jìn)行用于加工待加工物體表面的等離子加工；
測量在用于試驗(yàn)的物體表面上的加工部分的加工速度；根據(jù)上述測量的測量結(jié)果，進(jìn)行用于測量等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置的校準(zhǔn)，待加工物體不同于用于試驗(yàn)的物體而為將要經(jīng)過等離子加工的物體；以及通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或?qū)⒁?jīng)過等離子加工的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在將要經(jīng)過等離子加工的物體附近的等離子源，并測量等離子源和將要經(jīng)過等離子加工的物體之間的距離，并使通過直線等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在將要經(jīng)過等離子加工的物體上，進(jìn)行用于加工將要經(jīng)過等離子加工的物體表面的等離子加工。因此，可以精確地控制加工速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十一方面的等離子加工方法，其提供了一種等離子加工方法，包括步驟通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或用于試驗(yàn)的待加工物體處以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在用于試驗(yàn)的物體附近且與其相對位置固定的等離子源處，并使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的物體上，由此加工用于試驗(yàn)物體的直線部分；測量用于試驗(yàn)物體的加工的直線部分中的加工速度在直線方向的分布；當(dāng)X-軸作為直線方向時，根據(jù)在兩個不同的X-坐標(biāo)位置測量的測量結(jié)果，進(jìn)行用于測量等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置的校準(zhǔn)，待加工物體不同于用于試驗(yàn)的物體而為將要經(jīng)過等離子加工的物體；以及通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或?qū)⒁?jīng)過等離子加工的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在將要經(jīng)過等離子加工的物體附近，并測量等離子源和將要經(jīng)過等離子加工的物體在兩個不同的X-坐標(biāo)位置之間的距離，并使通過直線等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在將要經(jīng)過等離子加工的物體上，進(jìn)行用于加工將要經(jīng)過等離子加工的物體的等離子加工。因此，可以精確地控制加工速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十二方面的等離子加工方法，其提供了一種等離子加工方法，包括步驟通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或用于試驗(yàn)的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在用于試驗(yàn)物體附近且與其相對位置固定的等離子源處，并監(jiān)測等離子的光發(fā)射強(qiáng)度，并使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的物體上，由此加工用于試驗(yàn)的待加工物體；根據(jù)監(jiān)測的加工物體中光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果，進(jìn)行用于測量等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置的校準(zhǔn)，待加工物體不同于用于試驗(yàn)的物體而為將要經(jīng)過等離子加工的物體；以及通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或?qū)⒁?jīng)過等離子加工的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在將要經(jīng)過等離子加工的物體附近的等離子源，并測量等離子源和將要經(jīng)過等離子加工物體之間的距離，并使通過直線等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在將要經(jīng)過等離子加工的物體上，進(jìn)行用于加工將要經(jīng)過等離子加工的物體的等離子加工。因此，可以精確地控制加工速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十三方面的等離子加工方法，其提供了一種等離子加工方法，包括步驟通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或用于試驗(yàn)的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在用于試驗(yàn)物體附近且與其相對位置固定的等離子源處，并監(jiān)測當(dāng)X-軸作為直線方向時在兩個X-坐標(biāo)位置中的等離子光發(fā)射強(qiáng)度，并使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的物體上，由此加工用于試驗(yàn)的待加工物體的直線部分；根據(jù)監(jiān)測加工中光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果，進(jìn)行用于測量位于兩個不同X-坐標(biāo)位置的等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置的校準(zhǔn)，待加工物體不同于用于試驗(yàn)的物體而為將要經(jīng)過等離子加工的物體；以及通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或?qū)⒁?jīng)過等離子加工的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在將要經(jīng)過等離子加工的物體附近的等離子源處，并測量位于兩個不同X-坐標(biāo)位置的等離子源和將要經(jīng)過等離子加工物體之間的距離，并使通過直線等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在將要經(jīng)過等離子加工的物體上，由此進(jìn)行用于加工將要經(jīng)過等離子加工的物體的等離子加工。因此，可以精確地控制加工速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十四方面的等離子加工方法，其提供了一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源處，并在直線方向移動物體以保持物體和等離子源之間幾乎恒定的距離，同時使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體上，由此加工待加工物體的直線部分的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過使用設(shè)置在位于等離子源移動的方向遠(yuǎn)離等離子源位置的長度測量裝置，在直線方向移動等離子源，同時，根據(jù)長度測量裝置測量的等離子源和物體之間距離的結(jié)果，保持物體和等離子源之間幾乎恒定的距離，由此加工物體的直線部分。因此，可以精確地控制加工速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十五方面的等離子加工方法，其提供了一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源，并在直線方向移動物體以保持物體和等離子源之間幾乎恒定的距離，同時使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體上，由此加工待加工物體的直線部分的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過使用設(shè)置在位于等離子源移動方向的相反方向遠(yuǎn)離等離子源位置的長度測量裝置，并在直線方向移動物體，同時，根據(jù)長度測量裝置測量的等離子源和物體之間距離的結(jié)果，保持物體和等離子源之間幾乎恒定的距離，由此加工物體的直線部分。因此，可以精確地控制加工速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十六方面的等離子加工方法，其提供了一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源處，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，由此進(jìn)行用于加工待加工物體的等離子加工的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過監(jiān)測等離子的光發(fā)射強(qiáng)度，進(jìn)行物體加工的端點(diǎn)監(jiān)測。因此，可以獲得均勻加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十七方面的等離子加工方法，其提供了一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源處，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，同時改變等離子源和物體相對位置，由此進(jìn)行用于加工待加工物體的等離子加工的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過將監(jiān)測的等離子的光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果反饋到等離子源和物體相對位置變化速度以加工物體。因此，可以獲得均勻加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十八方面的等離子加工方法，提供了一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，由此加工待加工的物體的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過監(jiān)測提供到電極或物體處的電功率、電壓或電流，進(jìn)行加工的端點(diǎn)監(jiān)測。因此，可以獲得均勻加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十九方面的等離子加工方法，其提供了一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，同時改變等離子源和物體的相對位置關(guān)系，由此加工待加工的物體的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過將監(jiān)測的提供到電極或物體處的電功率、電壓或電流的結(jié)果反饋到等離子源和物體的相對位置變化速度以加工物體。因此，可以獲得均勻加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二十方面的等離子加工方法，提供了一種用于通過匹配電路將高頻電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，加工待加工的物體的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過監(jiān)測匹配電路中可變電抗元件的值，進(jìn)行物體加工的端點(diǎn)檢測。因此，可以獲得均勻速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二十一方面的等離子加工方法，其提供了一種用于通過匹配電路將高頻電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，同時改變等離子源和物體的相對位置，由此加工待加工的物體的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過將監(jiān)測匹配電路中可變電抗元件的值的結(jié)果反饋到等離子源和物體的相對位置變化速度以加工物體。因此，可以獲得均勻速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二十三方面的等離子加工方法，其提供了一種等離子加工裝置，包括
等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于將電功率提供到電極或物體的電源；用于監(jiān)測等離子光發(fā)射強(qiáng)度的光發(fā)射監(jiān)測器；以及用于根據(jù)監(jiān)測的光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果，進(jìn)行等離子加工端點(diǎn)檢測的端點(diǎn)檢測器。因此，可以獲得均勻速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二十四方面的等離子加工裝置，其提供了一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于將電功率提供到電極或物體的電源；用于改變等離子源和物體相對位置關(guān)系的機(jī)構(gòu)；用于監(jiān)測等離子光發(fā)射強(qiáng)度的光發(fā)射監(jiān)測器；以及用于將監(jiān)測的光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果反饋到等離子和物體相對位置變化速度的機(jī)構(gòu)。因此，可以獲得均勻速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二十五方面的等離子加工裝置，其提供了一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于將電功率提供到電極或物體的電源；用于監(jiān)測電功率、電壓或電流的電功率、電壓或電流監(jiān)測器；以及用于根據(jù)監(jiān)測的電功率、電壓或電流的結(jié)果，執(zhí)行等離子加工端點(diǎn)檢測的端點(diǎn)檢測器。因此，可以獲得均勻速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二十六方面的等離子加工裝置，其提供了一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于將電功率提供到電極或物體的電源；用于改變等離子源和物體相對位置關(guān)系的機(jī)構(gòu)；用于監(jiān)測電功率、電壓或電流的電功率、電壓或電流監(jiān)測器；以及用于將監(jiān)測的電功率、電壓或電流的結(jié)果反饋到等離子源和物體的相對位置變化速度的機(jī)構(gòu)。因此，可以獲得均勻速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二十七方面的等離子加工裝置，其提供了一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于通過匹配電路將高頻功率提供到電極或物體的電源；用于監(jiān)測匹配電路中可變電抗元件的值的機(jī)構(gòu)；以及用于根據(jù)監(jiān)測的可變電抗元件的值的結(jié)果，執(zhí)行等離子加工端點(diǎn)檢測的端點(diǎn)檢測器。因此，可以獲得均勻速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二十八方面的等離子加工裝置，其提供了一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于通過匹配電路將高頻功率提供到電極或物體的電源；用于改變等離子源和物體相對位置關(guān)系的機(jī)構(gòu)；用于監(jiān)測匹配電路中可變電抗元件的值的機(jī)構(gòu)；以及用于將監(jiān)測的可變電抗元件的值的結(jié)果反饋到等離子源和物體的相對位置變化速度的機(jī)構(gòu)。因此，可以獲得均勻速度。


參照相應(yīng)的附圖對下面優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行具體說明，將使本發(fā)明的這些和其它方面和特征變得更加清晰和容易理解。
圖1是顯示本發(fā)明第一實(shí)施方式中使用的等離子源的分解視圖；圖2是顯示本發(fā)明第一實(shí)施方式中使用的等離子源的平面視圖；圖3是顯示本發(fā)明第一實(shí)施方式中使用的等離子源的剖面視圖；圖4是顯示本發(fā)明第一實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖5是顯示本發(fā)明第二實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖6是顯示本發(fā)明第三實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖7是顯示本發(fā)明第四實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；
圖8是顯示本發(fā)明第五實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖9是顯示本發(fā)明第六實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖10是顯示本發(fā)明第七實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖11是顯示本發(fā)明第八實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖12是顯示本發(fā)明第九實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖13是顯示本發(fā)明第十實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖14是顯示本發(fā)明另一實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的剖面視圖；圖15A是顯示現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例中使用的抗蝕過程步驟的剖面視圖；圖15B是顯示現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例中使用的抗蝕加工步驟的剖面視圖；圖15C是顯示現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例中使用的抗蝕加工步驟的剖面視圖；圖15D是顯示現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例中使用的抗蝕加工步驟的剖面視圖；圖16A和16B是顯示提出的等離子加工裝置的透視圖和側(cè)視圖；圖17是顯示本發(fā)明第十二實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖18是顯示本發(fā)明第十三實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖19是顯示本發(fā)明第十四實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖20是顯示本發(fā)明第三實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的傾斜控制裝置部分的透視圖；圖21是顯示本發(fā)明第三實(shí)施方式中與輸送裝置一起使用的等離子加工裝置的透視圖；圖22是顯示本發(fā)明第五實(shí)施方式中與輸送裝置一起使用的等離子加工裝置的透視圖；圖23是顯示根據(jù)圖22的變更實(shí)施例與輸送裝置一起的等離子加工裝置的透視圖；圖24是顯示本發(fā)明第十五實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖25是顯示本發(fā)明第十五實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖26是顯示本發(fā)明第十六實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖27是顯示本發(fā)明第十七實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的剖面視圖；圖28是顯示本發(fā)明第十八實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖29是顯示本發(fā)明第十八實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；
圖30是顯示本發(fā)明第十九實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的剖面視圖；圖31是顯示本發(fā)明第二十實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖；圖32是顯示本發(fā)明另一實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的剖面視圖。
(第一實(shí)施方式)下面將參照圖1到4具體說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的等離子加工方法和裝置。
圖1是顯示第一實(shí)施方式等離子加工裝置待形成的直線方向的延長側(cè)面的微等離子源19的分解視圖。圖2是顯示從氣體出口側(cè)面觀看時微等離子源19的平面視圖。圖3是顯示作為待加工接地物體一個實(shí)施例的薄板17和微等離子源沿垂直于薄板17的平面的橫截面圖。微等離子源19由矩形外板1、矩形內(nèi)板2和3、以及矩形外板4構(gòu)成，其都由微陶瓷制作。外板1和4分別設(shè)置有L型的外部氣體通道5和矩形外部氣體出口6，而內(nèi)板2和3分別設(shè)置有L型的內(nèi)部氣體通道7和矩形內(nèi)部氣體出口8。即，設(shè)置外板1、內(nèi)板2和3以及外板4，外部氣體出口6設(shè)置在外板1和內(nèi)板2之間以及內(nèi)板3和外板4之間，而內(nèi)部氣體出口8設(shè)置在內(nèi)板2和3之間。從內(nèi)部氣體出口8流出的氣體的物質(zhì)氣體從內(nèi)部氣體提供口9導(dǎo)出，內(nèi)部氣體提供口9設(shè)置在外板1并連接到外部的內(nèi)部氣體提供裝置51，其通過設(shè)置在內(nèi)板2的通孔10連接到內(nèi)板2的內(nèi)部氣體通道7以及相對內(nèi)板2的內(nèi)部氣體通道7的內(nèi)板3的內(nèi)部氣體通道7。
此外，從外部氣體出口6流出的物質(zhì)氣體從設(shè)置在外板1并連接到外部的外部氣體提供裝置50的外部氣體提供口11引導(dǎo)到外板1的外部氣體通道5，同時，通過設(shè)置在內(nèi)板2的通孔12和設(shè)置在內(nèi)板3的通孔13引導(dǎo)到外板4的外部氣體通道5。內(nèi)部氣體提供口51和外部氣體提供口50通過將在后面說明的控制裝置24進(jìn)行操作控制。
將加載高頻功率的側(cè)向延長的矩形電極14插在設(shè)置在內(nèi)板2、3的側(cè)向延長的矩形電極固定槽15中，其中電線連接到用于提供高頻功率和冷卻的電源18，并通過設(shè)置在外板1和4的側(cè)向延長矩形通孔16產(chǎn)生作用。用于提供高頻功率的電源18通過將在后面說明的控制裝置24進(jìn)行操作控制。
內(nèi)板2和3的最下端部分呈錐形部分，以便能進(jìn)行微細(xì)直線部分的等離子加工。應(yīng)該注意，作為微等離子源開口的內(nèi)部氣體出口8形成的微細(xì)線具有0.1mm的厚度。
在設(shè)置有上述結(jié)構(gòu)的微等離子源19的等離子加工裝置中，通過將高頻功率提供到電極14，同時從內(nèi)部氣體出口8提供氦(He)和從外部氣體出口6提供六氟化硫(SF6)，蝕刻出硅薄板17的微細(xì)直線部分。以上的原因在于其利用在氦和六氟化硫之間的大氣壓的壓力下的放電傾向的差異(氦更傾向產(chǎn)生放電)，這樣直線微等離子只在氦濃度變得高的內(nèi)部氣體出口8附近產(chǎn)生。
操作范圍從幾帕斯卡到幾個大氣壓的微等離子源19通常在大約10000Pa到三個大氣壓范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行操作。具體地說，由于無論是嚴(yán)格的密封結(jié)構(gòu)，還是特別的排氣裝置都不是必須的，，所以特別優(yōu)選在大氣壓或其附近處操作，從而等離子和活化粒子的擴(kuò)散得到適當(dāng)?shù)叵拗啤?br> 圖4是顯示在本發(fā)明第一實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置結(jié)構(gòu)的透視圖。在圖4中，作為待加工物體一個實(shí)施例的薄板17和等離子源19設(shè)置為彼此相對，并在薄板17和等離子源19之間產(chǎn)生微直線等離子21，進(jìn)而通過等離子加工薄板17上的微直線部分。兩個激光長度測量裝置20固定到等離子源19，并構(gòu)成為以便通過在兩個點(diǎn)(例如，在所述的等離子源19移動方向的前端和后端)測量激光長度測量裝置20和薄板17之間的距離，可以在兩個點(diǎn)測量等離子源和薄板17之間的距離。在優(yōu)選方式中，激光長度測量裝置20的測量結(jié)果輸入到將在后面說明的控制裝置24中，以便可以用于等離子加工的操作控制。
也就是說，當(dāng)X-軸在直線方向時，長度測量裝置20構(gòu)成為以便能測量等離子源19和待加工物體在兩個不同X-坐標(biāo)位置(例如，在所述等離子源移動方向的前端區(qū)和后端區(qū))之間的距離，并在保持等離子源19和待加工物體相對位置的同時進(jìn)行等離子加工，以便等離子源19和待加工物體在這兩個區(qū)域之間的距離變得幾乎相等。
如上所述，操作范圍從幾帕斯卡到幾個大氣壓的上述等離子源19通常在大約10000Pa到三個大氣壓范圍內(nèi)進(jìn)行壓力操作。具體地說，由于無論是嚴(yán)格的密封結(jié)構(gòu)，還是特別的排氣裝置都不是必須的，所以特別優(yōu)選在大氣壓或其附近處操作，從而等離子和活化粒子的擴(kuò)散得到適當(dāng)?shù)叵拗啤?br> 通過在如上所述結(jié)構(gòu)的等離子加工裝置中進(jìn)行等離子加工，可以實(shí)現(xiàn)在直線方向的均勻加工。通常，等離子源19和待加工物體之間的距離為0.3mm。當(dāng)?shù)入x子源19和待加工物體之間的距離在兩個不同X-坐標(biāo)位置變化0.01mm(10μm)時，在直線方向的均勻性降低±4.5％到±11.0％。鑒于上述情況，可以發(fā)現(xiàn)，具有精確測量能力的激光長度測量裝置20作為測量裝置是適合的，而在等離子源19和待加工物體之間距離的變化優(yōu)選小于大約0.01mm。
然而，為了將此變化降低到低于0.001mm(1μm)，作為用于確定長度測量裝置20和等離子源19之間相對位置的安裝精確度和用于調(diào)整距離的機(jī)構(gòu)的精確度都要求有很高的精確度。因此，比較理想的是在等離子源19和待加工物體之間距離的變化在0.001mm到0.01mm范圍內(nèi)。此外，激光長度測量裝置20還具有以非接觸方式獲得長度測量的優(yōu)點(diǎn)。
(第二實(shí)施方式)下面，將參照圖5具體說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。
在圖5中，使用三個激光長度測量裝置20，以便當(dāng)X-軸在直線方向時，可以測量等離子源19和待加工物體在兩個不同X-坐標(biāo)位置之間的距離，并可以同時測量等離子源19和待加工物體在垂直于X-軸方向的兩個不同Y-坐標(biāo)位置之間的距離。以上設(shè)置也可以實(shí)現(xiàn)控制以降低垂直于直線方向傾斜度，進(jìn)一步提高等離子加工的精確度。
(第三實(shí)施方式)下面，將參照圖6具體說明本發(fā)明第三實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。
在圖6中，將保持等離子源19在其中的一對支架22、22連接到傾斜控制裝置23，控制裝置24連接到兩個激光長度測量裝置20和傾斜控制裝置23。根據(jù)兩個激光長度測量裝置20的測量結(jié)果，通過控制裝置24進(jìn)行算術(shù)操作，以使傾斜控制裝置23執(zhí)行傾斜控制。
如圖20所示，傾斜控制裝置23由以下部分構(gòu)成作為傾斜控制驅(qū)動裝置一個實(shí)施例的傾斜控制驅(qū)動電動機(jī)151，其通過控制裝置24操作控制，且其中成對的支架22、22固定到旋轉(zhuǎn)軸52；固定傾斜控制驅(qū)動電動機(jī)151的電動機(jī)固定架53；垂直固定到傾斜控制裝置23的箱體(未示出)的導(dǎo)軌55；以及活動臺54，電動機(jī)固定架53固定到其上，其沿導(dǎo)軌55向上移動和向下移動電動機(jī)固定架53，其中與提升驅(qū)動電動機(jī)54a作用的螺旋軸通過轉(zhuǎn)動設(shè)置作為提升驅(qū)動裝置一個實(shí)施例的連接到控制裝置24的電動機(jī)54a向前和方向轉(zhuǎn)動來進(jìn)行固定。因此，通過在控制裝置24控制下向前和向后旋轉(zhuǎn)傾斜控制驅(qū)動電動機(jī)151的旋轉(zhuǎn)軸52，成對的支架22、22與旋轉(zhuǎn)軸52一起整體向前和反向旋轉(zhuǎn)，以便實(shí)現(xiàn)對傾斜角進(jìn)行控制，即對傾斜角進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體地說，將通過兩個激光長度測量裝置20測量的等離子源19和待加工物體17在兩個位置之間距離的測量結(jié)果發(fā)送到控制裝置24，通過控制裝置24獲得等離子源19和待加工物體17在兩個位置之間距離的差值，則可以通過控制裝置24獲得用于使成對支架22、22的傾斜角的差值變得幾乎等于零。在獲得的傾斜角基礎(chǔ)上，通過向前和反向驅(qū)動傾斜控制驅(qū)動電動機(jī)151旋轉(zhuǎn)軸52的旋轉(zhuǎn)，可以使等離子源19和待加工物體17在兩個位置之間距離的差值變得幾乎為零。其次，通過兩個激光長度測量裝置20再次測量等離子源19和待加工物體17在兩個位置之間的距離，將測量結(jié)果發(fā)送到控制裝置24，并通過控制裝置24執(zhí)行計(jì)算，驅(qū)動傾斜控制驅(qū)動電動機(jī)151，以便使等離子源19和待加工物體17在兩個位置之間距離的差值變得幾乎為零。
圖21示出了等離子加工裝置輸送裝置的輸送裝置60的一個實(shí)施例。輸送裝置60由固定傾斜裝置23的支架61、沿輸送裝置60運(yùn)動方向(后面敘述為直線方向)延伸的導(dǎo)軌63、以及固定支架61并沿導(dǎo)軌63移動支架61的移動臺62組成，其中與設(shè)置作為輸送驅(qū)動裝置一個實(shí)施例的輸送驅(qū)動電動機(jī)62a作用的螺旋軸通過向前和反向旋轉(zhuǎn)電動機(jī)62a進(jìn)行固定。因此，根據(jù)控制裝置24控制下的輸送驅(qū)動電動機(jī)62a的向前旋轉(zhuǎn)，活動臺62沿導(dǎo)軌63向前移動，使等離子源19通過支架61和傾斜控制裝置23相對待加工物體17進(jìn)行移動。
如上所述，等離子加工可以通過輸送裝置60的輸送操作進(jìn)行，同時通過控制裝置24控制下的傾斜控制裝置23執(zhí)行傾斜控制。
此外，傾斜控制裝置23不僅可以控制傾斜度，而且也可以控制等離子源19和待加工物體17之間的距離。即，通過驅(qū)動控制裝置24控制下的活動臺54的提升驅(qū)動電動機(jī)54a，使活動臺54沿導(dǎo)軌55向上移動和向下移動，以通過電動機(jī)固定架53、傾斜控制驅(qū)動電動機(jī)151以及成對的支架22、22使離子源19相對待加工的物體17向上移動和向下移動，從而調(diào)節(jié)等離子源19和待加工物體17之間的距離。
此外，根據(jù)上述實(shí)施方式，可以通過將激光長度測量裝置20的測量結(jié)果反饋到控制裝置24將位置控制命令發(fā)送到傾斜控制裝置23。即，可以將測量的等離子源19和待加工物體17在兩個位置之間距離的結(jié)果發(fā)送到控制裝置24，獲得等離子源相對待加工物體17之間的傾斜角，以便通過控制裝置24使等離子源19和待加工物體17在兩個位置之間的距離變得幾乎相等，并控制傾斜控制裝置23的操作以便等離子源19以獲得的傾斜角產(chǎn)生傾斜。因此，離子源19相對待加工物體17傾斜角的調(diào)節(jié)可以自動進(jìn)行。
(第四實(shí)施方式)下面，將參照圖7具體說明本發(fā)明第四實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。
在圖7中，提供了作為用于保持待加工物體17的加工物體保持裝置的樣品固定架25，樣品固定架25具有不僅可以控制傾斜度，而且也可以控制等離子源19和待加工物體17之間距離的內(nèi)置傾斜控制機(jī)構(gòu)。此外，可以通過將由激光長度測量裝置20測量的測量結(jié)果反饋發(fā)送到控制裝置24，將位置控制命令發(fā)送到樣品固定架25。即，通過將由激光長度測量裝置20測量的等離子源19和待加工物體17在兩個位置之間距離的測量結(jié)果發(fā)送到控制裝置24，然后通過控制裝置24將結(jié)果反饋到為用于移動待加工物體17的機(jī)構(gòu)的輸送裝置60，由此來實(shí)現(xiàn)位置控制。
(第五實(shí)施方式)
下面，將參照圖8具體說明本發(fā)明第五實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。
圖8是顯示本發(fā)明第五實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置結(jié)構(gòu)的透視圖。在圖8中，作為待加工物體一個實(shí)施例的薄板17和等離子源19彼此相對設(shè)置，并在薄板17和等離子源19之間產(chǎn)生微細(xì)直線等離子21，以便通過等離子在薄板17上加工微細(xì)直線部分。為了可以觀測到來自在等離子源19和薄板17之間的空間產(chǎn)生直的線等離子的光發(fā)射，在側(cè)向設(shè)置了作為光發(fā)射監(jiān)測器一個實(shí)施例的兩個光電二極管26。如圖8和22所示，設(shè)置光發(fā)射監(jiān)測器的位置優(yōu)選位于沿運(yùn)動方向的前端附近和內(nèi)部氣體出口8的后端附近，以提高檢測的精確度。
圖22是顯示設(shè)置有傾斜控制裝置23和輸送裝置60的第五實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置，以及控制裝置24操作控制下的操作控制狀態(tài)的透視圖。因此，當(dāng)X-軸作為直線方向時，可以通過兩個光電二極管26監(jiān)測在兩個不同的X-坐標(biāo)位置觀測到的等離子的光發(fā)射強(qiáng)度。從而，可以通過將由在這兩個位置的兩個光電二極管26觀測的等離子的光發(fā)射強(qiáng)度發(fā)送到控制裝置24，通過控制裝置24對光發(fā)射強(qiáng)度進(jìn)行比較，并通過輸送裝置60沿直線方向移動等離子源19，同時通過調(diào)節(jié)等離子源19相對待加工物體的傾斜角，控制離子源19和待加工物體的相對位置，并對傾斜控制裝置23進(jìn)行操作控制，以便在兩個位置的光發(fā)射強(qiáng)度變得幾乎相等，由此來進(jìn)行等離子加工。
通過在構(gòu)成為上述結(jié)構(gòu)的等離子加工裝置中進(jìn)行等離子加工，可以在直線方向獲得均勻的等離子加工。通常，等離子源19和待加工物體之間的距離為0.3mm。當(dāng)?shù)入x子在兩個不同X-坐標(biāo)位置的光發(fā)射強(qiáng)度變化為10％時，等離子加工速度也變化大約為10％。這可以說明，當(dāng)保持等離子源19和待加工物體相對位置時，以便在兩個位置的等離子光發(fā)射強(qiáng)度變得幾乎相等，這樣可以有效地實(shí)現(xiàn)等離子加工。此外，光電二極管也具有價格便宜且能夠以無接觸方式監(jiān)測光發(fā)射強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。
圖23示出了位于沿運(yùn)動方向的內(nèi)部氣體出口8后端附近的光發(fā)射監(jiān)測器與圖22相比設(shè)置為向前側(cè)面移動的實(shí)例。由于此設(shè)置，可以很更早地觀測光發(fā)射強(qiáng)度的變化，而且也可以進(jìn)一步提高等離子加工的加工精確度。
(第六實(shí)施方式)下面，將參照圖9具體說明本發(fā)明第六實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。在圖9中，透鏡27設(shè)置在作為光發(fā)射監(jiān)測器一個實(shí)施例的每個光電二極管26和等離子21之間。此設(shè)置可以使監(jiān)測的光發(fā)射強(qiáng)度具有高空間分辨率，可以實(shí)現(xiàn)更精確的監(jiān)測，并進(jìn)一步提高等離子加工的精確度。也可以通過使用除透鏡之外只傳輸規(guī)定波長的過濾器來降低作為外部干擾的照明光的影響。
(第七實(shí)施方式)下面，將參照圖10具體說明本發(fā)明第七實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。
在圖10中，用于保持等離子源19的支架22連接到傾斜控制裝置23。傾斜控制裝置不僅可以控制傾斜度，而且還可以控制等離子源19和待加工物體17之間的距離。此外，可以通過將由光發(fā)射監(jiān)測器26監(jiān)測的測量結(jié)果反饋到控制裝置24，以將位置控制命令發(fā)送到傾斜控制裝置23。即，可以通過將在兩個位置測量的等離子光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果反饋到用于移動等離子源19的機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)位置控制。
(第八實(shí)施方式)下面，將參照圖11具體說明本發(fā)明第八實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。
在圖11中，設(shè)置了用于保持待加工物體17的樣品固定架25，而樣品固定架25具有不僅能控制傾斜度而且也能控制等離子源19和待加工物體17之間距離的內(nèi)置傾斜控制機(jī)構(gòu)。此外，可以通過將由光發(fā)射監(jiān)測器26監(jiān)測的測量結(jié)果反饋到控制裝置24，以將位置控制命令發(fā)送到樣品固定架25。即，可以通過將在兩個位置測量的等離子光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果發(fā)送到用于移動待加工物體17的機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)位置控制。
(第九實(shí)施方式)下面，將參照圖12具體說明本發(fā)明第九實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。
在圖12中，除了用于測量兩個不同X-坐標(biāo)位置的光發(fā)射強(qiáng)度外，還設(shè)置了用于測量等離子源19和待加工物體17之間距離的激光長度測量裝置20。采用上述結(jié)構(gòu)，還可以在控制傾斜度的同時控制等離子源19和待加工物體17之間距離。此系統(tǒng)具有可以最大限度地減少使用與光電二極管相比其價格較貴的激光長度測量裝置的數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。
(第十實(shí)施方式)下面，將參照圖13具體說明本發(fā)明第十實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。
在圖13中，作為待加工物體一個實(shí)施例的薄板17由透明材料制作(例如，玻璃基片)。因此，通過在相對薄板17的等離子源19的反面位置提供光發(fā)射監(jiān)測器，可以通過簡單方式精確地對光發(fā)射強(qiáng)度進(jìn)行測量。
(第十一實(shí)施方式)下面，將參照圖6具體說明本發(fā)明第十一實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。由于圖6中顯示的等離子加工裝置的基本操作已經(jīng)在本發(fā)明的第三實(shí)施方式中說明，所以，在此將對長度測量裝置20進(jìn)行校正的方法予以說明。通過提供作為用于試驗(yàn)的待加工物體一個實(shí)施例的硅基片的薄板17產(chǎn)生直線等離子，設(shè)置硅基片17和等離子源19使其位置相對固定，并將電功率提供到設(shè)置在等離子源19或用于試驗(yàn)的待加工物體17處的電極，同時將氣體提供到等離子源19。然后，使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子在用于試驗(yàn)的待加工的物體17上發(fā)生作用，加工用于試驗(yàn)的待加工的物體17上的直線部分。接著，測量用于試驗(yàn)的待加工物體17表面上加工的直線部分中加工速度的直線方向分布。重復(fù)進(jìn)行此加工過程，同時在直線方向逐漸改變用于試驗(yàn)的待加工物體相對等離子源的傾斜度，直到蝕刻深度在直線方向的分布變得等于或小于規(guī)定的變化量。然后，如果“當(dāng)蝕刻深度在直線方向的分布變得等于或小于規(guī)定的變化量時，等離子源和待加工物體之間的距離在兩個不同X-坐標(biāo)位置相等”，則可以校準(zhǔn)長度測量裝置。當(dāng)校準(zhǔn)完成后，通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源19或待加工物體17處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在待加工物體17附近的等離子源，并測量等離子源19和待加工物體17在實(shí)際需要加工的待加工物體17上的兩個不同X-坐標(biāo)位置之間的距離，使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子在待加工物體17上發(fā)生作用，并加工待加工物體17的表面，可以實(shí)現(xiàn)能精確控制加工速度的等離子加工。
也可以使用另一種材料，以替代作為用于試驗(yàn)的待加工物體使用的硅基片的材料。
此外，當(dāng)加工虛線部分而不是加工直線部分時，可以只提供一個用于測量等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置。在此情況中，可以用包括以下步驟的方案進(jìn)行加工用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或用于試驗(yàn)的待加工物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時將氣體提供到設(shè)置在相對固定位置的用于試驗(yàn)的待加工物體附近的等離子源，并使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的待加工的物體上，加工用于試驗(yàn)的待加工物體表面的第一步驟，用于測量用于試驗(yàn)的待加工物體表面上加工部分的加工速度的第二步驟，用于根據(jù)第二步驟的測量結(jié)果，進(jìn)行用于測量等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置的校準(zhǔn)的第三步驟，以及用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或待加工物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時將氣體提供到設(shè)置在待加工物體附近的等離子源，并測量等離子源和待加工物體之間的距離，使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在待加工物體上，加工待加工物體的表面的第四步驟。在這種情況下，通過使用硅基片作為用于試驗(yàn)的待加工物體，在第一步驟中通過蝕刻加工用于試驗(yàn)的待加工物體表面，在第二步驟中測量蝕刻深度，在第三步驟中通過預(yù)先獲得的硅基片的蝕刻速度以及等離子源和待加工物體之間距離之間的關(guān)系進(jìn)行長度測量裝置的校準(zhǔn)，可以方便地實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。
(第十二實(shí)施方式)下面，將參照圖17具體說明本發(fā)明第十二實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。
在圖17中，將用于保持等離子源19的支架22連接到傾斜控制裝置23。傾斜控制裝置23不僅可以控制傾斜度，而且可以控制等離子源19和作為待加工物體一個實(shí)施例的薄板17之間的距離。此外，可以通過將由激光長度測量裝置20測量結(jié)果的結(jié)果反饋到控制裝置24，將位置控制命令發(fā)送到傾斜控制裝置23。即，可以通過將在兩個位置測量的等離子源19和作為待加工物體17之間距離的結(jié)果反饋到用于移動等離子源19的機(jī)構(gòu)。此外，作為光發(fā)射監(jiān)測器一個實(shí)施例的兩個光電二極管26設(shè)置在側(cè)面方向，以便可以觀測來自從位于等離子源19和薄板17之間的空間產(chǎn)生的直線等離子的光發(fā)射。此外，當(dāng)X-軸作為直線方向時，可以監(jiān)測在兩個不同X-軸坐標(biāo)位置的等離子光發(fā)射強(qiáng)度。
下面將說明用上述結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)等離子加工裝置中長度測量裝置20的方法。通過提供作為用于試驗(yàn)的待加工物體一個實(shí)施例的硅基片薄板17以產(chǎn)生直線等離子，設(shè)置薄板17和等離子源19使其位置相對固定，將電功率提供到設(shè)置在等離子源19或用于試驗(yàn)的待加工物體17處的電極，同時將氣體提供到離子源19。然后，通過使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的待加工物體上，同時通過光發(fā)射監(jiān)測器26監(jiān)測等離子在兩個不同X-坐標(biāo)位置的光發(fā)射強(qiáng)度，加工用于試驗(yàn)的待加工物體17表面上的直線部分。此時，用于試驗(yàn)的待加工物體的傾斜度相對等離子源在直線方向逐漸改變，并重復(fù)進(jìn)行直到等離子在兩個不同X-坐標(biāo)位置的光發(fā)射強(qiáng)度的改變等于或小于規(guī)定變化量。然后，如果“當(dāng)?shù)入x子在兩個不同的X-坐標(biāo)位置的光發(fā)射強(qiáng)度的改變等于或小于規(guī)定變化量時，等離子源和待加工物體在兩個不同X-坐標(biāo)位置之間的距離相等”，則可以對長度測量裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)校準(zhǔn)完成后，通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源19或待加工物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在待加工物體17附近的等離子源19，并測量等離子源19和待加工物體17在實(shí)際需要加工的待加工物體17上的兩個不同X-坐標(biāo)位置之間的距離，使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在待加工物體17上，并加工待加工物體17的表面，可以實(shí)現(xiàn)能精確控制加工速度的等離子加工。
也可以使用另一種材料，替代作為用于試驗(yàn)的待加工物體使用的硅基片的材料。
此外，當(dāng)加工虛線部分而不是加工直線部分時，可以只提供一個長度測量裝置和一個光發(fā)射監(jiān)測器以用于測量等離子源和待加工物體之間距離。在此情況中，可以用包括以下步驟的方案進(jìn)行加工用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或用于試驗(yàn)的待加工物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時將氣體提供到設(shè)置在相對固定位置的用于試驗(yàn)的待加工物體附近的等離子源，監(jiān)測等離子的光發(fā)射強(qiáng)度，并使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的待加工的物體上，加工用于試驗(yàn)的待加工物體的表面的第一步驟，根據(jù)第一步驟中監(jiān)測的光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果，進(jìn)行用于測量等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置校準(zhǔn)的第二步驟，以及用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或待加工物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時將氣體提供到設(shè)置在待加工物體附近的等離子源，并測量等離子源和待加工物體之間的距離，使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在待加工物體上，加工待加工物體的表面的第三步驟。在這種情況下，通過預(yù)先獲得的光發(fā)射強(qiáng)度以及等離子源和待加工物體之間距離之間的關(guān)系進(jìn)行長度測量裝置的校準(zhǔn)，可以方便地實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。
(第十三實(shí)施方式)下面，將參照圖18具體說明本發(fā)明第十三實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。在此裝置中，已經(jīng)設(shè)置在圖17中側(cè)面方向作為光發(fā)射監(jiān)測器一個實(shí)施例的兩個光電二極管26設(shè)置在從等離子源19相對薄板17側(cè)向相反的位置?？梢允褂猛该鞑牧?例如，玻璃基片)作為用于試驗(yàn)的待加工物體17，以便可以更方便和精確地校準(zhǔn)長度測量裝置20。
(第十四實(shí)施方式)下面，將參照圖19具體說明本發(fā)明第十四實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。在圖19中，等離子源19和長度測量裝置20固定到固定架35。通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源19或待加工物體17處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時將氣體提供到設(shè)置在待加工物體17附近的等離子源19。通過在直線方向(圖19中從右到左)移動等離子源19，并保持待加工物體17和等離子源19之間的距離幾乎恒定，同時使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在待加工物體17上，加工待加工物體表面的直線部分。此時，由于通過使用設(shè)置在等離子源19移動方向遠(yuǎn)離等離子源19位置的長度測量裝置20，測量等離子源19和待加工物體17之間的距離來進(jìn)行加工，所以，可以實(shí)現(xiàn)能精確控制等離子速度的等離子加工，即使待加工物體17的表面產(chǎn)生波動也如此。其主要原因在于，由于用于在將進(jìn)行測量的等離子源19和待加工物體17之間距離的結(jié)果反饋到用于移動等離子源19的機(jī)構(gòu)(例如，圖21中的輸送裝置)中的計(jì)算所需時間的時間滯后。
當(dāng)然，通過使用設(shè)置在待加工物體移動方向的反向遠(yuǎn)離等離子源位置的長度測量裝置20，測量等離子源和待加工物體之間的距離，同時進(jìn)行等離子加工，即使當(dāng)進(jìn)行加工時，待加工物體17的表面產(chǎn)生波動，也可以實(shí)現(xiàn)能精確地控制等離子速度的等離子加工，其中待加工物體17在直線方向移動類似于通過沿直線方向移動待加工物體17，同時保持待加工物體17和等離子源19之間的距離幾乎恒定，以加工待加工物體表面上的直線部分的情況。
在上述本發(fā)明第一到第十四實(shí)施方式中，已經(jīng)用例證說明了使用四個陶瓷板作為等離子源的情況。然而，也可以使用各種微等離子源如平行板型毛細(xì)管型、電感耦合型毛細(xì)管型等毛細(xì)管型；微隙系統(tǒng)以及電感耦合型管型。具體地說，在如圖14所示使用的刀刃型電極25的形式中，由于電極和待加工物體之間的距離很短，所以，在微細(xì)部分中形成非常高密度的等離子。因此，本發(fā)明特別具有實(shí)際效用。在圖14中，等離子源由由陶瓷制作的外板28、內(nèi)板29和30、外板31以及電極32組成。外板28和31設(shè)置有外部氣體通道5和外部氣體出口6，而內(nèi)板29和30設(shè)置有內(nèi)部氣體通道7和內(nèi)部氣體出口8。電極32具有刀刃型最下端部分并可以在微細(xì)直線部分實(shí)現(xiàn)等離子加工。
此外，通過將直流電壓或高頻功率提供到待加工物體，可以增強(qiáng)等離子中離子的吸引作用。在此情況下，可以將電極接地并保持浮動電位。
雖然已經(jīng)用例證說明了通過使用高頻功率產(chǎn)生直線等離子的情況，但也可以通過使用頻率范圍從幾百千赫到幾千兆赫的高頻功率以產(chǎn)生直線等離子。另外，也可以使用直流電源或脈沖電源。
此外，雖然已經(jīng)用例證說明了構(gòu)成等離子源開口的微細(xì)線的厚度為0.1mm，但等離子源開口的寬度不局限于此。本發(fā)明用于不小于1mm寬度的等離子源也是有效的，且根據(jù)情況用于不小于大約100mm的眾多寬度的等離子源也是有效的。
(第十五實(shí)施方式)
現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例中的等離子加工的問題在于加工面積不穩(wěn)定，遺留有未加工的部分，反之則加工過程變得多余。特別是在移動微等離子源和待加工物體相對位置的同時進(jìn)行加工的情況，其具有的問題在于即使當(dāng)以恒定的速度進(jìn)行加工時，只要待加工的速度產(chǎn)生變化，無論是加工的直線寬度還是加工的結(jié)果都不是均勻的。
鑒于上述傳統(tǒng)問題，本發(fā)明第十五和接下來的實(shí)施方式的目的在于提供一種能進(jìn)行均勻加工的等離子加工方法和裝置。
下面將參照圖1到3和圖24到25具體說明本發(fā)明第十五實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。應(yīng)該注意，由于圖1到3所示的微等離子源的基本操作和結(jié)構(gòu)已經(jīng)在第一實(shí)施方式中說明，因此在此就不進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖24是顯示本發(fā)明第十五實(shí)施方式中使用的等離子加工裝置的透視圖。在圖24中，作為待加工物體一個實(shí)施例的薄板17和等離子源19設(shè)置成彼此相對，并在薄板17和等離子源19之間產(chǎn)生微細(xì)直線等離子21，通過等離子對薄板17上的微細(xì)直線部分進(jìn)行加工。其還設(shè)置有用于監(jiān)測等離子光發(fā)射強(qiáng)度的光發(fā)射監(jiān)測器121，以及用于根據(jù)監(jiān)測的光發(fā)射強(qiáng)度結(jié)果，執(zhí)行等離子加工的端點(diǎn)檢測的端點(diǎn)監(jiān)測器122。
如上所述的等離子源19，其操作范圍可以從幾個帕斯卡到幾個大氣壓，通常的操作范圍大約在10000帕斯卡到三個大氣壓的壓力范圍內(nèi)。具體地說，由于無論是嚴(yán)格的密封結(jié)構(gòu)，還是特別的排氣裝置都不是必須的，所以特別優(yōu)選在大氣壓或其附近處操作，從而等離子和活化粒子的擴(kuò)散得到適當(dāng)?shù)叵拗啤?br> 通過在如上結(jié)構(gòu)的等離子加工裝置中進(jìn)行等離子加工，可以實(shí)現(xiàn)等離子加工以便使加工面積變得穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)不同于現(xiàn)有技術(shù)方法中規(guī)定時間的連續(xù)等離子加工。此外，既不會出現(xiàn)遺留有未加工的部分，也不會出現(xiàn)過度加工的負(fù)面結(jié)果。也就是說，可以實(shí)現(xiàn)均勻的等離子加工。其優(yōu)點(diǎn)在于光發(fā)射監(jiān)測值根據(jù)等離子的加工狀態(tài)進(jìn)行改變。例如，在蝕刻過程中，當(dāng)薄板17上的薄膜由于蝕刻消失時，將觀測不到包含在薄膜中的元素特有的光發(fā)射，且光發(fā)射強(qiáng)度改變。
另外，在活化粒子中如果蝕刻劑特有的光發(fā)射增加，則光發(fā)射強(qiáng)度改變。在薄膜形成過程中，如果薄膜沉積在薄板17上，則在薄板17表面上光的反射系數(shù)改變，則光發(fā)射強(qiáng)度改變。作為用于檢測端點(diǎn)的具體方法，使通過積分等離子加工時間的等離子的光發(fā)射強(qiáng)度獲得的值變?yōu)橐?guī)定值的時間點(diǎn)作為端點(diǎn)，或使光發(fā)射強(qiáng)度改變的時間點(diǎn)作為端點(diǎn)。此外，如圖25所示，借助于用于在規(guī)定波長監(jiān)測光發(fā)射強(qiáng)度的過濾器通過針對包含在薄膜中元素中特有的光發(fā)射，或在活化粒子中的蝕刻劑特有的光發(fā)射的監(jiān)測，可以使端點(diǎn)檢測變得更容易。
(第十六實(shí)施方式)下面將參照圖26具體說明本發(fā)明第十六實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。在圖26中，一對用于保持等離子源19的支架22連接到與導(dǎo)軌125嚙合的直線滑座126。通過將平行于薄板17表面方向的運(yùn)動施加到等離子源19，可以在薄板17上實(shí)現(xiàn)長微細(xì)線加工。也就是說，其提供用于改變等離子源19和待加工物體相對位置的機(jī)構(gòu)，并可以進(jìn)一步提供用于監(jiān)測等離子光發(fā)射強(qiáng)度的光發(fā)射監(jiān)測器121，以便根據(jù)監(jiān)測的光發(fā)射強(qiáng)度結(jié)果，通過控制裝置127改變直線滑座126的控制量，并通過反饋等離子源19相對待加工物體的相對位置變化速度，進(jìn)行更精確的位置變化速度控制。
通過在如上結(jié)構(gòu)的等離子加工裝置中進(jìn)行等離子加工，與現(xiàn)有技術(shù)方案中在規(guī)定位置變化速度下進(jìn)行的等離子加工不同，其可以實(shí)現(xiàn)加工直線寬度保持恒定的等離子加工。此外，既不會出現(xiàn)遺留有未加工的部分，也不會出現(xiàn)反之出現(xiàn)過度加工。也就是說，可以實(shí)現(xiàn)均勻的等離子加工。其優(yōu)點(diǎn)在于光發(fā)射監(jiān)測值根據(jù)等離子的加工狀態(tài)發(fā)生改變。應(yīng)該注意，借助于用于在規(guī)定波長監(jiān)測光發(fā)射強(qiáng)度的過濾器，通過針對包含在薄膜中元素中特有的光發(fā)射或在活化粒子中的蝕刻劑特有的光發(fā)射的監(jiān)測，使更精確的位置變化速度控制變?yōu)榭赡堋?br> (第十七實(shí)施方式)下面，將參照圖27具體說明本發(fā)明第十七實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。在圖27中，其提供了用于監(jiān)測供給到電極14的高頻電流的電流監(jiān)測器128，并提供了用于根據(jù)監(jiān)測電流的結(jié)果進(jìn)行等離子加工的等離子加工端點(diǎn)監(jiān)測的端點(diǎn)監(jiān)測器122。
通過在如上結(jié)構(gòu)的等離子加工裝置中進(jìn)行的等離子加工，與現(xiàn)有技術(shù)方法在規(guī)定時間的連續(xù)等離子加工不同，可以實(shí)現(xiàn)等離子加工以便使加工面積變得穩(wěn)定。此外，既不會出現(xiàn)遺留有未加工的部分，也不會反之出現(xiàn)過度加工。也就是說，可以實(shí)現(xiàn)均勻的等離子加工。其優(yōu)點(diǎn)在于電流監(jiān)測值根據(jù)等離子的加工狀態(tài)改變。例如，在蝕刻過程中，如果在薄板17上的薄膜由于蝕刻消失，則等離子的阻抗改變，即使提供恒定的電功率，電流值也將改變。在形成薄膜的過程中，如果薄膜沉積在薄板17上，等離子的阻抗改變，即使提供恒定的電功率，電流值也將改變。作為用于檢測端點(diǎn)的具體方法，可以采用通過對加工時間的電流積分而獲得的值變?yōu)橐?guī)定值的時間點(diǎn)作為端點(diǎn)，或使光發(fā)射強(qiáng)度改變的時間點(diǎn)作為端點(diǎn)。
此外，借助于用于監(jiān)測規(guī)定更高諧波的過濾器通過監(jiān)測電流，有時可以實(shí)現(xiàn)更精確的端點(diǎn)檢測。此外，可以在恒定的電功率監(jiān)控電壓值或電流值或在恒定電壓下監(jiān)控功率值或電流值。
(第十八實(shí)施方式)下面，將參照圖28具體說明本發(fā)明第十八實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。在圖28中，一對用于保持等離子源19的支架22連接到與導(dǎo)軌125嚙合的直線滑座126。通過將平行于薄板17表面方向的運(yùn)動施加到等離子源19，可以在薄板17上實(shí)現(xiàn)長微細(xì)線加工。也就是說，其提供用于改變等離子源19和待加工物體相對位置的機(jī)構(gòu)，并可以進(jìn)一步提供用于監(jiān)測提供給電極14的高頻電流的電流監(jiān)測器128，以便根據(jù)監(jiān)測的電流值結(jié)果，通過控制裝置127改變直線滑座126的控制量，并通過反饋等離子源19相對待加工物體相對位置的變化速度，進(jìn)行更精確的位置變化速度控制。
通過在如上結(jié)構(gòu)的等離子加工裝置中進(jìn)行等離子加工，與現(xiàn)有技術(shù)中在規(guī)定位置變化速度下進(jìn)行的等離子加工不同，可以實(shí)現(xiàn)等離子加工以使加工直線寬度變得恒定。此外，既不會出現(xiàn)遺留有未加工的部分，也不會反之出現(xiàn)過度加工。也就是說，可以實(shí)現(xiàn)均勻的等離子加工。其優(yōu)點(diǎn)在于電流監(jiān)測值根據(jù)等離子的加工狀態(tài)改變。如圖29所示，借助于用于監(jiān)測規(guī)定更高諧波的過濾器進(jìn)行監(jiān)測，有時可以實(shí)現(xiàn)更精確的位置變化速度控制。此外，可以在恒定的電功率下執(zhí)行等離子加工的同時監(jiān)測電壓值或電流值，或者恒定電壓值的情況下監(jiān)測功率值或者電流值。
(第十九實(shí)施方式)下面，將參照圖30具體說明本發(fā)明第十九實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。在圖30中，利用電源18將高頻功率通過作為構(gòu)成匹配電路的可變電抗元件一個實(shí)施例的可變電容器130和131提供到電極14。監(jiān)測可變電容器130和131的值，其還提供根據(jù)監(jiān)測的可變電容器值用于進(jìn)行等離子加工的端點(diǎn)檢測的端點(diǎn)檢測器122。
通過在如上結(jié)構(gòu)的等離子加工裝置中進(jìn)行等離子加工，與現(xiàn)有技術(shù)中在規(guī)定連續(xù)時間進(jìn)行等離子加工的技術(shù)方法不同，可以實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)等離子加工以便加工面積保持恒定。此外，既不會出現(xiàn)遺留有未加工的部分，也不會反之出現(xiàn)過度加工。也就是說，可以實(shí)現(xiàn)均勻的等離子加工。其優(yōu)點(diǎn)在于匹配狀態(tài)根據(jù)等離子的加工狀態(tài)產(chǎn)生改變。例如，在蝕刻過程中，如果在薄板17上的薄膜由于蝕刻消失，則等離子的阻抗改變，即使提供恒定的電功率，可變電阻元件的值也將改變。在形成薄膜的過程中，如果薄膜沉積在薄板17上，等離子的阻抗改變，即使提供恒定的電功率，可變電阻元件的值也將改變。作為用于端點(diǎn)檢測的具體方法，可以將可變電阻元件值的改變時間點(diǎn)作為端點(diǎn)。
(第二十實(shí)施方式)下面，將參照圖31具體說明本發(fā)明第二十實(shí)施方式的等離子加工裝置和方法。在圖31中，一對用于保持等離子源19的支架22連接到與導(dǎo)軌125嚙合的直線滑座126。通過將平行于薄板17表面方向的運(yùn)動施加到等離子源19，可以在薄板17上實(shí)現(xiàn)長微細(xì)線加工。也就是說，可以提供用于改變等離子源19和待加工物體相對位置的機(jī)構(gòu)，并利用電源18將高頻功率通過作為構(gòu)成匹配電路的可變電抗元件一個實(shí)施例的可變電容器130和131提供到電極14。此外，監(jiān)測可變電容器130和131的值，根據(jù)監(jiān)測的可變電容器值的結(jié)果，通過控制裝置127可以改變直線滑座126的控制量，并通過反饋等離子源和待加工物體的相對位置變化速度，進(jìn)行更精確的位置變化速度控制。
通過在如上結(jié)構(gòu)的等離子加工裝置中進(jìn)行等離子加工，與現(xiàn)有技術(shù)中在規(guī)定位置變化速度下進(jìn)行等離子加工不同，可以實(shí)現(xiàn)等離子加工以使加工直線寬度保持恒定。此外，既不會出現(xiàn)遺留有未加工的部分，也不會反之出現(xiàn)過度加工。也就是說，可以實(shí)現(xiàn)均勻的等離子加工。其優(yōu)點(diǎn)在于電流監(jiān)測值根據(jù)等離子的加工狀態(tài)發(fā)生改變。
在上述本發(fā)明第十五到第二十實(shí)施方式中，已經(jīng)用例證說明了使用四個陶瓷板作為等離子源的情況。然而，也可以使用各種等離子源如平行板型毛細(xì)管型、電感耦合型毛細(xì)管型等毛細(xì)管型；微隙系統(tǒng)；以及電感耦合型管型。具體地說，在如圖32所示使用的刀刃型電極132的形式中，由于電極和待加工的物體之間的距離很短，在微細(xì)的部分中形成非常高密度的等離子。因此，本發(fā)明特別有效。
在圖32中，等離子源由均由陶瓷制作的外板133、內(nèi)板134和135、外板136以及電極132組成。外板133和136設(shè)置有外部氣體通道5和外部氣體出口6，而內(nèi)板134和135設(shè)置有內(nèi)部氣體通道7和內(nèi)部氣體出口8。電極132具有刀刃型最下端部分并可以在微細(xì)直線部分實(shí)現(xiàn)等離子加工。
此外，通過將直流電壓或高頻功率提供到待加工的物體，可以增強(qiáng)等離子中離子的吸引作用。在此情況下，可以將電極接地并保持浮動電位。
雖然已經(jīng)用例證說明了通過使用高頻功率產(chǎn)生直線等離子的方案，但也可以通過使用頻率范圍從幾百千赫到幾千兆赫的高頻功率產(chǎn)生直線等離子。另外，也可以使用直流電源或脈沖電源。
此外，雖然已經(jīng)用例證說明了構(gòu)成等離子源開口的微細(xì)線厚度為0.1mm，但等離子源開口的寬度不局限于此。本發(fā)明用于不小于1mm寬度的等離子源也是有效的，且根條件用于不小于大約100mm的許多寬度的等離子源也是有效的。
雖然已經(jīng)用例證說明了在待加工物體表面直線上的區(qū)域中進(jìn)行加工的方案，但當(dāng)加工虛線區(qū)域或平面區(qū)域時，本發(fā)明非常有效。
通過適當(dāng)組合上述各種實(shí)施方式的任意實(shí)施方式，可以產(chǎn)生各種實(shí)施方式的技術(shù)效果。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照附圖對其優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了充分說明，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可能在此基礎(chǔ)上做出各種改變和變更，應(yīng)該理解此改變和變更不會脫離由權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍和主題精神。
權(quán)利要求
1.一種用于通過將電源提供給設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時將氣體提供給設(shè)置在物體附近的等離子源，并通過使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體上，由此加工待加工物體的直線部分的等離子加工方法，所述方法包括步驟當(dāng)X-軸作為物體直線部分的直線方向時，檢測等離子源在X-軸方向的傾斜度；以及通過沿X-軸方向移動等離子源，同時保持等離子和物體的相對位置，以便檢測的等離子源的傾斜度近似為零，通過產(chǎn)生的直線等離子加工物體的直線部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子加工方法，其特征在于當(dāng)加工物體的直線部分時，測量等離子源和物體在兩個不同的X-坐標(biāo)位置之間的距離，以檢測等離子源在X-軸方向的傾斜度，并通過沿X-軸方向移動等離子源，同時保持等離子源和物體的相對位置，以便等離子源和物體在兩個位置之間的距離變得近似相等以進(jìn)行等離子加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子加工方法，其特征在于通過保持等離子源和物體的相對位置，以便等離子在兩個位置的光發(fā)射強(qiáng)度變得近似相等，同時，監(jiān)測等離子在兩個不同的X-坐標(biāo)位置的光發(fā)射強(qiáng)度以檢測等離子源沿x方向的傾斜度，從而進(jìn)行等離子加工。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子加工方法，其特征在于在10000Pa到三個大氣壓范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行加工。
5.一種等離子加工裝置，包括設(shè)置有電極用于產(chǎn)生直線等離子的等離子源；用于將氣體提供給等離子源的氣體供給裝置；用于將電功率供給到電極或待加工物體的電源；用于當(dāng)X-軸作為物體直線部分的直線方向時，檢測等離子源在X-軸方向傾斜度的檢測裝置；以及用于沿X-軸方向移動等離子源，同時保持等離子源和物體的相對位置，以便通過檢測裝置檢測的等離子源的傾斜度變得近似等于零的輸送裝置，由此，在通過輸送裝置沿X-軸方向移動等離子源的同時，通過產(chǎn)生的直線等離子加工物體的直線部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子加工裝置，其特征在于檢測裝置為用于測量等離子源和物體在兩個不同的X-坐標(biāo)位置之間距離的長度測量裝置，以及通過保持等離子源和物體的相對位置，由輸送裝置沿X-軸方向移動等離子源，以便通過長度測量裝置測量的等離子源和物體在兩個不同的X-坐標(biāo)位置之間的距離近似相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子加工裝置，其特征在于長度測量裝置由在兩個不同的X-坐標(biāo)位置固定到等離子源的兩個激光長度測量裝置組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子加工裝置，其特征在于檢測裝置由用于在兩個不同的X-坐標(biāo)位置中監(jiān)測等離子光發(fā)射強(qiáng)度的兩個光發(fā)射監(jiān)測器組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子加工裝置，其特征在于光發(fā)射監(jiān)測器為光電二極管。
10.一種等離子加工方法，包括步驟通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或用于試驗(yàn)的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在用于試驗(yàn)的物體附近且其相對位置固定的等離子源處，并使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的物體上，進(jìn)行用于加工用于試驗(yàn)的待加工物體表面的等離子加工；測量在用于試驗(yàn)的物體表面上的加工部分的加工速度；根據(jù)測量的測量結(jié)果，進(jìn)行用于測量等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置的校準(zhǔn)，待加工物體不同于用于試驗(yàn)的物體而為將要經(jīng)過等離子加工的物體；以及通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或?qū)⒁?jīng)過等離子加工的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在將要經(jīng)過等離子加工的物體附近的等離子源，測量等離子源和將要經(jīng)過等離子加工的物體之間的距離，并使通過直線等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在將要經(jīng)過等離子加工的物體上，進(jìn)行用于加工將要經(jīng)過等離子加工的物體表面的等離子加工。
11.一種等離子加工方法，包括步驟通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或用于試驗(yàn)的待加工物體處以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在用于試驗(yàn)的物體附近且與其相對位置固定的等離子源處，并使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的物體上，由此加工用于試驗(yàn)的物體的直線部分；測量用于試驗(yàn)物體的加工的直線部分中的加工速度在直線方向的分布；當(dāng)X-軸作為直線方向時，根據(jù)在兩個不同的X-坐標(biāo)位置測量的測量結(jié)果，進(jìn)行用于測量等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置的校準(zhǔn)，待加工物體不同于用于試驗(yàn)的物體而為將要經(jīng)過等離子加工的物體；以及通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或?qū)⒁?jīng)過等離子加工的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在將要經(jīng)過等離子加工的物體附近的等離子源，并測量等離子源和將要經(jīng)過等離子加工的物體在兩個不同的X-坐標(biāo)位置之間的距離，并使通過直線等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在將要經(jīng)過等離子加工的物體上，由此進(jìn)行用于加工將要經(jīng)過等離子加工的物體的等離子加工。
12.一種等離子加工方法，包括步驟通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或用于試驗(yàn)的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在用于試驗(yàn)的物體附近且與其相對位置固定的等離子源處，并監(jiān)測等離子的光發(fā)射強(qiáng)度，并使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的物體上，由此加工用于試驗(yàn)的待加工物體；根據(jù)監(jiān)測的加工物體中光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果，進(jìn)行用于測量等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置的校準(zhǔn)，待加工物體不同于用于試驗(yàn)的物體而為將要經(jīng)過等離子加工的物體；以及通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或?qū)⒁?jīng)過等離子加工的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在將要經(jīng)過等離子加工的物體附近的等離子源，并測量等離子源和將要經(jīng)過等離子加工物體之間的距離，并使通過直線等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在將要經(jīng)過等離子加工的物體上，由此進(jìn)行用于加工將要經(jīng)過等離子加工的物體的等離子加工。
13.一種等離子加工方法，包括步驟通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或用于試驗(yàn)的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在用于試驗(yàn)物體附近且與其相對位置固定的等離子源處，并監(jiān)測當(dāng)X-軸作為直線方向時在兩個X-坐標(biāo)位置中的等離子光發(fā)射強(qiáng)度，并使通過等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在用于試驗(yàn)的物體上，由此加工用于試驗(yàn)的待加工物體的直線部分；根據(jù)監(jiān)測加工中光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果，進(jìn)行用于測量位于兩個不同X-坐標(biāo)位置的等離子源和待加工物體之間距離的長度測量裝置的校準(zhǔn)，待加工物體不同于用于試驗(yàn)的物體而為將要經(jīng)過等離子加工的物體；以及通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或?qū)⒁?jīng)過等離子加工的物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在將要經(jīng)過等離子加工的物體附近的等離子源處，并測量位于兩個不同X-坐標(biāo)位置的等離子源和將要經(jīng)過等離子加工物體之間的距離，并使通過直線等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在將要經(jīng)過等離子加工的物體上，進(jìn)行用于加工將要經(jīng)過等離子加工的物體的等離子加工。
14.一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源處，并在直線方向移動物體以保持物體和等離子源之間幾乎恒定的距離，同時使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體上，由此加工待加工物體的直線部分的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過使用設(shè)置在位于等離子源移動的方向遠(yuǎn)離等離子源位置的長度測量裝置，在直線方向上移動等離子源，同時，根據(jù)長度測量裝置測量的等離子源和物體之間距離的結(jié)果，保持物體和等離子源之間幾乎恒定的距離，由此加工物體的直線部分。
15.一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源，并在直線方向移動物體以保持物體和等離子源之間幾乎恒定的距離，同時使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體上，由此加工待加工物體的直線部分的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過使用設(shè)置在位于等離子源移動方向的相反方向遠(yuǎn)離等離子源位置的長度測量裝置，并在直線方向移動物體，同時，根據(jù)長度測量裝置測量的等離子源和物體之間距離的結(jié)果，保持物體和等離子源之間幾乎恒定的距離，由此加工物體的直線部分。
16.一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源處，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，由此進(jìn)行用于加工待加工物體的等離子加工的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過監(jiān)測等離子的光發(fā)射強(qiáng)度，進(jìn)行物體加工的端點(diǎn)監(jiān)測。
17.一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源處，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，同時改變等離子源和物體的相對位置，由此進(jìn)行用于加工待加工物體的等離子加工的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過將監(jiān)測的等離子的光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果反饋到等離子源和物體相對位置變化速度以加工物體。
18.一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，由此加工待加工的物體的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過監(jiān)測提供到電極或物體處的電功率、電壓或電流，進(jìn)行加工的端點(diǎn)監(jiān)測。
19.一種用于通過將電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，同時改變等離子源和物體的相對位置關(guān)系，由此加工待加工的物體的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過將監(jiān)測的提供到電極或物體處的電功率、電壓或電流的結(jié)果反饋到等離子源和物體的相對位置變化速度以加工物體。
20.一種用于通過匹配電路將高頻電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，由此加工待加工的物體的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過監(jiān)測匹配電路中可變電抗元件的值，進(jìn)行物體加工的端點(diǎn)檢測。
21.一種用于通過匹配電路將高頻電功率提供到設(shè)置在等離子源或物體處的電極以產(chǎn)生等離子，同時，將氣體提供到設(shè)置在物體附近的等離子源，并使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在物體的部分上，同時改變等離子源和物體的相對位置，由此加工待加工的物體的等離子加工方法，所述方法包括步驟通過將監(jiān)測匹配電路中可變電抗元件的值的結(jié)果反饋到等離子源和物體的相對位置變化速度以加工物體。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的等離子加工方法，其特征在于在10000Pa到三個大氣壓范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行加工。
23.一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于將電功率提供到電極或物體的電源；用于監(jiān)測等離子光發(fā)射強(qiáng)度的光發(fā)射監(jiān)測器；以及用于根據(jù)監(jiān)測的光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果，進(jìn)行等離子加工端點(diǎn)檢測的端點(diǎn)檢測器。
24.一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分上產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于將電功率提供到電極或物體的電源；用于改變等離子源和物體相對位置關(guān)系的機(jī)構(gòu)；用于監(jiān)測等離子光發(fā)射強(qiáng)度的光發(fā)射監(jiān)測器；以及用于將監(jiān)測的光發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果反饋到等離子和物體相對位置變化速度的機(jī)構(gòu)。
25.一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極以用于在待加工物體的表面的部分產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于將電功率提供到電極或物體的電源；用于監(jiān)測電功率、電壓或電流的電功率、電壓或電流監(jiān)測器；以及用于根據(jù)監(jiān)測的電功率、電壓或電流的結(jié)果，執(zhí)行等離子加工端點(diǎn)檢測的端點(diǎn)檢測器。
26.一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于將電功率提供到電極或物體的電源；用于改變等離子源和物體相對位置關(guān)系的機(jī)構(gòu)；用于監(jiān)測電功率、電壓或電流的電功率、電壓或電流監(jiān)測器；以及用于將監(jiān)測的電功率、電壓或電流的結(jié)果反饋到等離子源和物體的相對位置變化速度的機(jī)構(gòu)。
27.一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分上產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于通過匹配電路將高頻功率提供到電極或物體的電源；用于監(jiān)測匹配電路中可變電抗元件的值的機(jī)構(gòu)；以及用于根據(jù)監(jiān)測的可變電抗元件的值的結(jié)果，執(zhí)行等離子加工端點(diǎn)檢測的端點(diǎn)檢測器。
28.一種等離子加工裝置，包括等離子源，其設(shè)置有電極用于在待加工物體的表面的部分產(chǎn)生等離子；用于將氣體提供到等離子源的氣體提供裝置；用于通過匹配電路將高頻功率提供到電極或物體的電源；用于改變等離子源和物體相對位置關(guān)系的機(jī)構(gòu)；用于監(jiān)測匹配電路中可變電抗元件的值的機(jī)構(gòu)；以及用于將監(jiān)測的可變電抗元件的值的結(jié)果反饋到等離子源和物體的相對位置變化速度的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種用于通過將電功率提供給設(shè)置在等離子源或待加工物體處的電極以產(chǎn)生直線等離子，同時將氣體提供給設(shè)置在待加工物體附近的等離子源，并通過使等離子產(chǎn)生的活化粒子作用在待加工物體上，由此加工待加工物體的直線部分的等離子加工方法，所述方法包括步驟當(dāng)X－軸在待加工物體直線部分的直線方向時，檢測等離子源在X－軸方向的傾斜度；并通過沿X－軸方向移動等離子源，同時保持等離子源和待加工物體的相對位置，以便檢測的等離子源的傾斜度變得近似為零，由此通過產(chǎn)生的直線等離子加工待加工物體的直線部分。
文檔編號H05H1/48GK1519392SQ200410001299
公開日2004年8月11日 申請日期2004年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者奧村智洋, 齋藤光央, 央 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社