CN101023714B

CN101023714B - 等离子加工设备

Info

Publication number: CN101023714B
Application number: CN2005800318920A
Authority: CN
Inventors: 武内稔公; 中岛节男; 斋藤直道; 西川理
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2025-09-20
Also published as: TWI294753B; DE602005024702D1; CN101023713B; TW200623972A; US20080115892A1; EP1796442A1; KR20070053360A; WO2006035629A1; WO2006035628A1; KR101020463B1; US20080193342A1; KR101020411B1; EP1796442A4; US7886689B2; CN101023713A; KR20070053361A; EP1796442B1; TW200618103A; CN101023714A; US7886688B2

Abstract

一种等离子加工设备，其中防止了由电极与固体电介质之间热膨胀差引起的电弧放电的出现。加工单元(10L、10R)的壳体(20)的底部开口，并使用固体电介质板(50)关闭，且电极(30)容纳在壳体(20)内，且电极(30)在纵向方向上是自由的。固体电介质板(50)具有例如可以由自己支撑电极(30)的静重的强度。电极(30)安装在固体电介质板(50)的上表面，且没有固定到其上，从而电极(30)的静重大体上全部由固体电介质板(50)承受。

Description

等离子加工设备

技术领域

本发明涉及一种等离子加工设备，其中加工气体被引入到放电空间内且在基板被进行等离子加工。

背景技术

其中连接到电源的电极和接地的电极例如以垂直相对的关系布置，大气压力等离子放电空间形成在这些电极之间且基板安放在此放电空间内的设备是已知的(例如，专利文献1等)。每一个电极的用于限定放电空间的表面为了稳定放电的目的设置有热喷涂膜，或由固体电介质组成的板。通常，电极被牢固地固定到设备主体的保持器上，从而不会出现咔嗒声。专利文献2披露了其中电极由保持器宽松保持的技术。

【专利文献1】日本公开待审的专利申请No.2004-228136

【专利文献2】日本公开待审的专利申请No.H09-92493

发明内容

【本发明要解决的问题】

在实施等离子加工时，电极易于热伸长。然而，因为电极的一些伸长变形被设备主体限制，所以在电极的内部出现了热应力，并使得电极弯曲。在固体电介质通过热喷涂与电极一体形成的情况下，由于电极与固体电介质之间的线性膨胀系数差(热膨胀差)会出现电极的弯曲。

在固体电介质为板的形状、且与电极不是一体时，电极与固体电介质之间的热膨胀差是个大问题。然而，在任何情况下，由于设备主体施加的限制电极会弯曲。那么，电极与固体电介质板之间形成间隙，且在此间隙中出现了电弧放电。

【解决问题的手段】

为了解决上述问题做出本发明。

根据本发明，提出了一种等离子加工的设备，其中加工气体被引入到所述设备与基板之间的放电空间内，且加工通道的至少一部分设置为放电空间，且基板在其内进行等离子加工。其中

所述等离子加工设备包括加工单元(等离子加工部分)，所述加工单元设置在基板的上部，并在基板与加工单元之间形成加工通道，

所述加工单元包括底部开口的壳体，由壳体以关闭所述底部的方式支撑的固体电介质板，和容纳在壳体内用于形成放电空间的电极，

所述固体电介质板具有可以由它自己单独支撑所述电极的静重的强度，且

所述电极至少在水平的第一方向上是自由的，且以非固定的状态放置在所述固体电介质板的上表面上，从而所述电极的静重几乎全部施加到所述固体电介质板上。

在此使用的表达“以非固定状态放置”指下面的状态：基板仅仅被放置且没有使用例如粘附、螺钉连接等的固定手段，且可沿着固体电介质板的上表面移位。

由于此布置，电极可与固体电介质板独立地自由热膨胀，且可以防止否则将会由电极与固体电介质板之间的热膨胀差和壳体的限制而引起的弯曲和变形，且另外，通过由电极的静重引起的推力电极可以恒定地与固体电介质板接触。通过这样，可以防止在电极与固体电介质板之间出现电弧放电。而且，由于固体电介质板与电极之间的热膨胀差引起的热应力，也可以防止在固体电介质板上出现，且可以防止固体电介质板破裂。

本发明在电极具有在第一方向延伸的长的形状的情况下特别有效。在此情况下，电极容纳在壳体内，从而电极至少在纵向方向上是自由的(可移位的)。

由于此布置，在纵向方向上电极可以可靠地防止由于热膨胀而弯曲，且可以可靠地维持与固体电介质板的接触状态，并且可以可靠地防止电弧放电的出现和固体电介质板的破裂。

所述壳体优选地设置有电极限制部分，所述电极限制部分用于具有游隙地限制电极的与纵向方向正交的横向位置。

由于此布置，电极可以在某种程度上位于横向方向上，电极被允许在横向方向上自由热膨胀，且可以更加可靠地防止电极弯曲和变形。

优选的是固体电介质板在与电极相同的方向上延伸，且壳体设置有一对板支撑件，所述板支撑件用于以在纵向方向上可移位的方式横向支撑固体电介质板的两端。由于此布置，固体电介质板也允许在纵向方向上自由热膨胀，且可以更加可靠地防止破裂。

也可以接受的是，固体电介质板在与电极相同的方向上延伸，在横向，固体电介质板的两个端面每一个形成为面向下的倾斜表面，且

壳体设置有一对板支撑件，所述板支撑件用于横向支撑固体电介质板的两端，且每一个板支撑件包括倾斜的板支撑表面，所述倾斜的板支撑表面形成为面向上并与固体电介质板的面向下的倾斜表面紧靠。

优选的是所述一对板支撑件中的至少一个比固体电介质板软。

由于此布置，通过减轻可施加到固体电介质板上的支撑应力，可以更加可靠地防止出现破裂。

优选的是固体电介质板由陶瓷制成，且所述一对板支撑件中的一个由树脂(优选地，具有良好耐蚀性的树脂)制成，且另一个板支撑件由金属制成。

由于此布置，固体电介质板可以被可靠地定位和支撑，且通过缓解可施加到由陶瓷制成的固体电介质板的支撑应力，可以可靠地防止出现破裂。

在加工单元与基板之间的放电空间的下游侧，接触引出放电空间的气体的组成部件易于被腐蚀。例如，在使用包括作为主要成分的氟基气体(fluorine-based gas)例如CF₄和添加到主要成分中的少量水等的加工气体的等离子蚀刻中，通过在放电空间中发生的加工反应，产生了例如以HF为基础的气体、臭氧等。这些腐蚀性物质向下游流动并接触设备的组成部件，从而组成部件被腐蚀。这些腐蚀可以是污染的原因，并降低了生产量。

因此，优选的是耐蚀性树脂制成的板支撑件沿在加工单元与基板之间的气体的流动方向布置在下游侧，且金属制成的板支撑件沿气体的流动方向布置在上游侧。

也可以接受的是，在沿着在加工单元与基板之间的气体的流动方向的下游侧的板支撑件由比沿气体的流动方向的上游侧的板支撑件更高的耐蚀性材料制成。

由于以上布置，即使腐蚀气体成分通过在加工单元与基板之间的放电空间内发生的加工反应产生，也可以防止在下游侧的板支撑件受到腐蚀并可以防止出现污染。

耐蚀性树脂可以主要由从由PVDF(聚偏氟乙稀)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PEEK(聚醚醚酮)组成的组中选择的至少一种成分组成，或耐蚀性树脂可以由Teflon(注册商标)制成。

由于以上布置，可以可靠地获得对以HF为基础的气体和臭氧的耐蚀性。

也可以接受的是，耐蚀性涂层施加到在壳体的下游侧的外表面。

由于此布置，壳体的下游侧部分也可以防止受到腐蚀，且由此可以可靠地防止出现污染。

用于将耐蚀特性施加到放电空间的下游侧的技术不限于其中基板布置在放电空间内的所谓的直接类型等离子加工，而且不限于其中基板布置在放电空间外部且等离子气体吹向基板的所谓的间接类型等离子加工。

优选的是电极被分成第一金属部件和第二金属部件，第一金属部件比第二金属部件重，且第二金属部件为薄板的形状，第二金属部件以非固定的状态放置在固体电介质板上，且第一金属部件以非固定的状态放置在第二金属部件上。在此情况下，第二金属部件的材料和厚度优选地设定成第二金属部件的上表面与下表面之间的温度差在等离子放电时变成预定值或更小。

预定温度差优选地为当等离子放电时第二金属部件几乎弯曲和变形的最大温度差，且所述最大温度差优选地约为1摄氏度。

组成第二金属部件的材料的热导率越高，第二金属部件的厚度就可以设定得越大。相反地，热导率越低，第二金属部件的厚度就必须设定得越小。

第二金属部件优选地为铝制成的平板。在铝用作第二金属部件的材料的情况下，第二金属部件的厚度优选地设定为大约2mm。铝合金可以用作第二金属部件的材料。不锈钢也可以用作第二金属部件的材料。在那些情况下，厚度优选地为大约0.3至0.5mm。第二金属部件优选地具有，作为最低要求，例如可以维持平板形状的厚度。

根据上述由第一金属部件和第二金属部件组成的两个部件的分开结构，当第二金属部件由于等离子放电热膨胀时，在第二金属部件的横向方向上的温度差可以变得极小，且可以防止第二金属部件弯曲和变形。这使得可以可靠地防止在第二金属部件与固体电介质板之间形成间隙，且可以可靠地防止在第二金属部件与固体电介质板之间出现电弧放电。另一方面，即使第一金属部件由于来自第二金属部件的热传导而变形，只要第一金属部件在第二金属部件的一个点与第二金属部件接触，也可以在第一金属部件与第二金属部件之间维持导电状态。

第一金属部件优选地具有比第二金属部件足够大的重量。由于此布置，第二金属部件可以通过第一金属部件的静重稳固地推压固体电介质板，且可以更加可靠地防止在第二金属部件与固体电介质板之间形成间隙。

第一金属部件优选地具有温度调节结构(便于冷却剂和温度调节媒介流过它的通道等)。由于此布置，可以实现对第二金属部件的热膨胀以及一些其它情况的限制。

在通常大气压力(几乎大气压力)情况下，本发明对于大气压力等离子加工特别有效。在此使用的表达“通常大气压力”指从1.013×10⁴Pa到50.663×10⁴Pa范围的压力。当考虑到压力调节的容易和设备构造的简单时，所述范围优选地为从1.333×10⁴Pa到10.664×10⁴Pa，且更优选地从9.331×10⁴Pa到10.397×10⁴Pa。

上述文献(公开待审的日本专利申请No.2004-228136)中的每一个电极通过由绝缘材料例如树脂制成的保持器容纳在金属制成的框架内。保持器适于使电极与框架彼此绝缘。为了获得可靠的绝缘特性，所述材料应该非常注意地进行选择，且必须适当地设定厚度，由此增加了成本。

考虑到以上，也可以接受的是，壳体内空间(电极内空间)形成在壳体与容纳在壳体内的电极之间。壳体的此内部空间可以填充有大体上纯净的(包括不可避免的杂质)氮气。

由于此布置，在没有依靠例如树脂的绝缘材料的情况下电极与壳体之间的绝缘特性可以得到提高，且可以防止异常放电的发生。而且，可以从电极的外部进行温度调节。

用于将壳体内空间填充有氮气的技术不限于所谓的直接类型等离子加工，而且不限于所谓的间接类型等离子加工。

优选的是，壳体内空间与用于氮气的引入通道和流出通道连接。

由于此布置，即使加工气体扩散到壳体内空间内，加工气体也可以与氮气一起流动并通过流出通道排出，且可以防止壳体内空间内出现异常放电。而且，可以提高从电极外部进行温度调节的效率。

在壳体内空间内的氮气压力优选地高于放电空间内的气体压力。

由于此布置，可以可靠地防止加工气体扩散到壳体内空间内，并可以更加可靠地防止出现异常放电。

优选的是，用于调节电极的温度的电极内通道形成在电极内部，且允许氮气通过电极内通道。

由于此布置，电极的温度可以由相同的介质从电极内部和外部进行调节。

优选的是，所述电极包括金属制成的板，所述金属制成的板具有放电空间形成表面；和正方形管道，所述正方形管道设置在此板的放电空间形成表面的相对侧的表面处，且所述正方形管道的内部设置为电极内通道。

由于此布置，具有温度调节内部通道的电极可以被简单地且以很低的成本制造。

所述等离子加工设备优选地进一步包括移动机构，所述移动机构用于相对于基板移动加工单元。加工单元的移动方向优选地沿着气体在加工单元与基板之间的加工通道内的流动方向。

当输送速度增加时，不仅实际(substantial)加工时间(等离子被发射所要求的时间)变短，而且被捕获到大气压力等离子放电空间内的周围空气中的氧气的量也增加。另一方面，所有的大气压力等离子加工中，存在不希望氧气侵入放电空间的类型，例如防水加工(water-repellentprocessing)。在这种防水加工中，当氧气在防水加工等中侵入放电空间内时，加工能力降低。作为对策，如果加工气体的流速增加，周围空气就可以被防止卷入放电空间内并可以被向后推。因为这导致加工气体消耗量增加，所以从运行成本来看这是不想要的。

本发明的发明人对在所谓的直接类型(direct-type)大气压力等离子加工设备(其中基板直接暴露到电极之间的等离子)中的高速扫描(scanning)进行了广泛的研发。此设备构造为大气压力等离子加工设备，其中加工气体被允许沿基板的表面在加工通道内流动，加工通道的一部分形成为具有通常大气压力的等离子放电空间，且基板的表面在等离子放电空间内被等离子加工。所述等离子加工设备包括加工头，所述加工头包括用于形成放电空间的电极、和与基板相对以形成加工通道的基板相对表面，且所述基板相对表面设置有连接到加工通道的上游端的加工气体引入口；和移动机构，所述移动机构用于在沿着加工通道的方向(加工通道内气流的正向或反向)上相对于加工头相对地移动基板。所述加工头包括单个或多个加工单元。

图8显示了通过使用具有上述构造的大气压力等离子加工设备对玻璃基板上的保护膜进行防水加工而获得的结果。当基板的输送速度在0.5至3m/min的范围内时，根据接触角评估的加工能力几乎恒定，然而当基板的输送速度为4m/min时，根据接触角评估的加工能力显著降低。因为外部空气通过粘性被捕获到等离子放电空间内、且由此捕获的空气中包含的氧气干扰了用于实现防水的反应，所以推测地此现象会发生。

本发明的发明人不仅在输送速度上而且在气体流速以及所述设备的尺寸结构上进一步实施了他们的研究。结果，获得了表1中示出的数据。

表1

L(mm)	Vf(m/min)	Vs(m/min)	CA(a，U.)
L(mm)	Vf(m/min)	Vs(m/min)	CA(a，U.)	60606060909090	18.36 18.36 36.72 36.72 18.36 18.36 36.72	1.5 3.0 1.5 3.0 1.5 3.0 1.5	1.01 0.85 1.08 1.01 1.02 0.92 1.07

[0064]

90

36.72

3.0

1.02

在表1中，L代表从等离子放电空间的下游端到加工通道内排气口的距离，即加工通道的等离子放电空间的下游侧部分的长度(mm)。准备了两种不同的长度，即L＝60mm和L＝90mm。

Vf代表加工通道内加工气体的流速。准备了两种不同的流速，即Vf＝306mm/sec＝18.36m/min和Vf＝612mm/sec＝36.72m/min。

Vs代表移动机构施加的输送速度。准备了两种不同的输送速度，即Vs＝25mm/sec＝1.5m/min和Vf＝50mm/sec＝3.0m/min。加工头被固定，且基板在朝向引入口的方向(与加工通道内加工气体的流动相反的方向)上从排气口被输送。

CA代表放水加工已经完成之后，基板的表面的接触角。

其它条件如下。

加工气体：N₂+CF₄

加工头的下表面与基板之间的间隙：1.0mm

图9通过图表显示了表1。图9的横坐标分配有(或表示)L×Vf/Vs(单位：mm)。

通过上述结果，下面的表达式1a被引导为获得充分的加工能力的条件。

k＝L×Vf/Vs＞700 (表达式1a)

更优选的是满足下面的表达式2a。

k＝L×Vf/Vs＞1400 (表达式2a)

表1和图9中的数据在大气环境中获得，且捕获入等离子放电空间内的周围空气内含有的氧气的浓度为大约20％。另一方面，如果周围空气中含有的氧气的浓度变化，那么捕获入等离子放电空间内的氧气的量也随之变化。由此，上述k的下限值改变。

如果也考虑到周围空气中含有的氧气的浓度，那么表达式1a和2a分别被改写为下面的表达式1和2。

k＝L×Vf/Vs＞700×r (表达式1)

k＝L×Vf/Vs＞1400×r (表达式2)

其中r代表包含在周围空气中的氧气的浓度(严格地，在排气口处包括加工气体的气体中包含的氧气的浓度)与包含在大气中的氧气的浓度(大约20％)的比。

由此，优选的是满足下面的关系。

L×Vf/Vs＞700×r (表达式1)

更优选的是满足下面的关系。

L×Vf/Vs＞1400×r (表达式2)

其中：

L：从等离子放电空间的下游端到排气口的距离，即，加工通道内等离子放电空间的下游侧的通道部分的长度(mm)

Vf：加工通道内加工气体的流速。

Vs：移动机构施加的输送速度。

r：在排气口处不包括加工气体的周围空气中的氧气浓度与大气中氧气浓度的比。

通过这样，可以防止或抑制周围空气被捕获入加工通道内，且即使当输送速度Vs增加时，只要从放电空间的下游端到排气口的距离L设定得很大，也可以在不增加加工气体的消耗量的情况下维持加工能力。

由移动机构施加的输送速度Vs优选地为Vs＞2m/min，并且更优选地为Vs＞4m/min。根据本发明，不仅在Vs＞2m/min的扫描情况下，而且在Vs＞4m/min的高速扫描情况下，也可以可靠地防止或抑制周围空气被捕获到加工通道内，且可以可靠地维持加工能力。

在防水加工情况下的加工气体优选地是主要包含碳氟化物例如CF4的气体，所述气体更优选地还包含氮气。

可以预期的是，位置越靠近放电空间，在加工通道的下游侧部分处的氧气的浓度就减少得越多。

在防水加工中，在放电空间处的氧气的浓度需要为100ppm或更低。因此，优选的是设定上述L、Vf、Vs和r，从而在放电空间下游端处的氧气的浓度变成100ppm或更低。通过这样做，可以可靠地获得在防水加工中的加工能力。

优选的是，加工单元在加工通道的相对侧设置有幕气吹出部分，且排气口设置在加工通道与幕气吹出部分之间，从而r通过加工通道内加工气体的流速、来自吹出部分的幕气的流速和通过排气口流出的排气的流速得到调节。

如上所述，在通常大气压力下实施的防水加工等中，当周围空气被捕获时，在加工通道的下游侧的端部部分处，加工能力被由此捕获的周围空气中含有的氧气降低。然而，存在作为清洁加工等的其它情形，其中在加工气体中混有少量氧气的情况下与氧气的浓度为零的情况下相比加工能力得到进一步提高。

因此，也可以接受的是，当在相对于基板相对地并且往复地移动加工单元的同时在基板上实施等离子加工时，在加工单元与基板之间的加工通道内加工气体的流动方向根据加工单元的相对移动方向进行切换。

在为了尽可能地防止周围空气被捕获到加工通道内的加工(例如，在防水加工)中，下面的操作是优选的。

当加工单元在向前的方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向前方向侧的端部部分被引入到加工通道内。加工气体从加工通道的向后方向侧的端部部分的引入几乎被完全阻止，优选地被完全阻止。由于此布置，加工气体从加工通道的向前方向侧的端部部分流向向后方向侧的端部部分。当加工单元的相对移动方向从向前方向转换到向后方向时，加工气体的主要引入位置从加工通道的向前方向侧的端部部分切换到向后方向的端部部分。当加工单元在向后方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向后方向侧的端部部分被引入到加工通道内。加工气体从加工通道的向前方向侧的端部部分的引入几乎被完全阻止，优选地被完全阻止。由于此布置，加工气体从加工通道的向后方向侧的端部部分流向向前方向侧的端部部分。当加工单元的相对移动方向从向后方向转换到向前方向时，加工气体的主要引入位置从加工通道的向后方向侧的端部部分切换到向前方向的端部部分。

在用于允许少量周围空气被捕获到加工通道内的加工(例如，清洁加工)中，下面的操作是优选的。

当加工单元在向前的方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向后方向侧的端部部分被引入到加工通道内。加工气体从加工通道的向前方向侧的端部部分的引入几乎被完全阻止，优选地被完全阻止。由于此布置，加工气体从加工通道的向后方向侧的端部部分流向向前方向侧的端部部分。当加工单元的相对移动方向从向前方向转换到向后方向时，加工气体的主要引入位置从加工通道的向后方向侧的端部部分切换到向前方向的端部部分。当加工单元在向后方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向前方向侧的端部部分被引入到加工通道内。加工气体从加工通道的向后方向侧的端部部分的引入几乎被完全阻止，优选地被完全阻止。由于此布置，加工气体从加工通道的向前方向侧的端部部分流向向后方向侧的端部部分。当加工单元的相对移动方向从向后方向转换到向前方向时，加工气体的主要引入位置从加工通道的向前方向侧的端部部分切换到向后方向的端部部分。

在加工通道的向前方向侧的端部部分和在向后方向侧的端部部分中，在用作加工气体的引入位置的端部部分的相对侧的端部部分可以被吸入和排出。在此情况下，吸入和排出位置优选地与加工气体引入位置的切换同步。

例如，在其中尽可能地防止周围空气被捕获到加工通道内的加工(例如，防水加工)中，下面的操作是优选的。

当加工单元在向前的方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向前方向侧的端部部分被引入到加工通道内、并从加工通道的向后方向侧的端部部分被吸入和排出。从加工通道的向前方向侧的端部部分的吸入和排出可以被严格地并完全地阻止或可以只允许少量(比在向后方向侧的吸入和排出更小的量)。由于此布置，加工气体可靠地从加工通道的向前方向侧的端部部分流向向后方向侧的端部部分。另一方面，当加工单元在向后方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向后方向侧的端部部分被引入到加工通道内，并从加工通道的向后方向侧的端部部分被吸入和排出。从加工通道的向后方向侧的端部部分的吸入和排出可以被严格地并完全地阻止或可以只允许少量(比在向前方向侧的吸入和排出更小的量)。由于此布置，加工气体可靠地从加工通道的向后方向侧的端部部分流向向前方向侧的端部部分。

在其中允许少量周围空气被捕获到加工通道内的加工(例如，清洁加工)中，下面的操作是优选的。

当加工单元在向前的方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向后方向侧的端部部分被引入到加工通道内、并从加工通道的向前方向侧的端部部分被吸入和排出。从加工通道的向后方向侧的端部部分的吸入和排出可以被严格地并完全地阻止或可以只允许少量(比在向前方向侧的吸入和排出更小的量)。由于此布置，加工气体可靠地从加工通道的向后方向侧的端部部分流向向前方向侧的端部部分。当加工单元在向后方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向前方向侧的端部部分被引入到加工通道内，并从加工通道的向后方向侧的端部部分被吸入和排出。从加工通道的向前方向侧的端部部分的吸入和排出可以被严格地并完全地阻止或可以只允许少量(比在向后方向侧的吸入和排出更小的量)。由于此布置，加工气体可靠地从加工通道的向前方向侧的端部部分流向向后方向侧的端部部分。

在加工通道的向前方向侧的端部部分和在向后方向侧的端部部分中，在用作主要用于加工气体的引入位置的端部部分的外部可以形成气幕。在此情况下，切换主要气幕形成位置可以与切换加工气体引入位置同步。

例如，在其中尽可能地防止周围空气被捕获到加工通道内的加工(例如，防水加工)中，当加工单元在向前方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向前方向侧的端部部分可以被引入到加工通道内，且气幕在加工气体引入位置的向前方向上可以形成在外侧，并且，当加工单元在向后方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向后方向侧的端部部分可以被引入到加工通道内，且气幕在加工气体引入位置的向后方向上可以形成在外侧。

在其中允许少量周围空气被捕获到加工通道内的加工(例如，清洁加工)中，当加工单元在向前方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向后方向侧的端部部分可以被引入到加工通道内，且气幕在加工气体引入位置的向后方向上可以形成在外侧，并且，当加工单元在向后方向上相对移动时，加工气体从加工通道的向前方向侧的端部部分可以被引入到加工通道内，且气幕在加工气体引入位置的向前方向上可以形成在外侧。

加工气体引入位置的切换、排气位置的切换和气幕形成位置的切换可以联合。在气幕形成侧的端部部分上，可以实施用于吸入和排出幕气的吸入操作。

作为对应于上述切换方法的设备构造，优选的是加工单元沿着加工通道在加工通道的两个端部部分设置有一对引入喷嘴，所述一对引入喷嘴用于将加工气体引入到加工通道内，所述等离子加工设备进一步包括：

移动机构，所述移动机构在所述一对引入喷嘴的相对方向上相对于基板相对地并且往复地移动加工单元，和

引入喷嘴切换装置，所述引入喷嘴切换装置根据所述移动机构施加的引入喷嘴的移动方向将所述一对引入喷嘴中的一个选择性地连接到加工气源。

在其中尽可能地防止周围空气被捕获到加工通道内的加工(例如，防水加工)中，优选的是当加工单元在向前方向上相对移动时，引入喷嘴切换装置选择在加工通道的向前方向侧的端部部分上的引入喷嘴、并将其连接到加工气源，且优选的是当加工单元在向后方向上相对移动时，引入喷嘴切换装置选择在加工通道的向后方向侧的端部部分上的引入喷嘴、并将其连接到加工气源。

在其中允许少量周围空气被捕获到加工通道内的加工(例如，清洁加工)中，优选的是当加工单元在向前方向上相对移动时，引入喷嘴切换装置选择在加工通道的向后方向侧的端部部分上的引入喷嘴、并将其连接到加工气源，且优选的是当加工单元在向前方向上相对移动时，引入喷嘴切换装置选择在加工通道的向后方向侧的端部部分上的引入喷嘴、并将其连接到加工气源。

优选的是加工单元在加工单元的两个侧部分设置有一对排气喷嘴，且所述等离子加工设备包括排气喷嘴切换装置，所述排气喷嘴切换装置适于选择根据由移动机构施加的移动方向被选定的引入喷嘴的相对侧的排气喷嘴，并将其连接到排气装置。

排气喷嘴可以布置在引入喷嘴的外部，或排气喷嘴可以布置在引入喷嘴的内部。在没有被排气喷嘴切换装置选定的一侧的排气喷嘴优选地与排气装置切断。

也可以接受的是加工装置在所述一对引入喷嘴的外部设置有连接到排气装置的一对排气喷嘴，且所述等离子加工设备进一步包括排气喷嘴调节装置，所述排气喷嘴调节装置适于相对地增加在与根据由移动机构施加的移动方向被选定的引入喷嘴相对的侧的排气喷嘴的吸入量，并相对地减少在与选定的引入喷嘴相同的侧的排气喷嘴的吸入量。

优选的是，加工装置在所述一对引入喷嘴的外部设置有用于形成气幕的一对帘幕喷嘴(curtain nozzles)，且所述等离子加工设备进一步包括帘幕喷嘴切换装置，所述帘幕喷嘴切换装置适于选择在根据由移动机构施加的移动方向被选定的引入喷嘴相同的侧的帘幕喷嘴、并将其连接到幕气源。优选的是，在没有被帘幕喷嘴切换装置选择的侧的帘幕喷嘴与幕气源切断。

【本发明的效果】

根据本发明，电极可以与其它部件几乎独立地自由热膨胀，并防止由于固体电介质板与电极之间的热膨胀差以及壳体的限制而弯曲和变形，并通过有电极的静重引起的推力恒定地与固体电介质板保持接触。由于这些特征，可以防止在电极与固体电介质板之间出现电弧放电。而且，可以防止固体电介质板出现由于电极与固体电介质板之间的热膨胀差导致的热应力，且由此可以防止固体电介质板破裂。

附图说明

【图1】

图1显示了根据本发明第一实施例的大气压力等离子加工设备，并且图1是沿图2中的线I-I做出的主剖面视图；

【图2】

图2是上述大气压力等离子加工设备的、沿图1中的线II-II做出的侧剖面视图；

【图3】

图3是在上述大气压力等离子加工设备的左侧的加工通道的放大主剖视图；

【图4】

图4是显示上述大气压力等离子加工设备的电极的变型的透视图；

【图5】

图5是显示上述大气压力等离子加工设备的电极的另一变型的透视图；

【图6】

图6是示意性地显示防水大气压力等离子加工设备的一个实施例的主视图；

【图7】

图7是示意性地显示防水大气压力等离子加工设备的另一实施例的主视图；

【图8】

图8是显示在防水大气压力等离子加工设备中，当玻璃基板上的保护膜在用于获得优选的设定条件(表达式1和2)的搜索过程中受到防水加工时，后加工接触角度相对于输送速度的图表；

【图9】

图9是显示在防水大气压力等离子加工设备中、在用于获得优选的设定条件(表达式1和2)的搜索过程中，在加工通道的下游侧部分的长度、加工通道内的加工气体的流速和输送速度被分别调节的情况下，防水后加工接触角度的图表；

【图10】

图10是示意性地显示包括用于切换加工气体引入位置的装置的防水大气压力等离子加工设备的一个实施例的解释性主视图；

【图11】

图11是显示当图10中的实施例的加工单元相对于基板在向左的方向上移动时气流的状态的解释性主视图；

【图12】

图12是显示当图10中的实施例的加工单元相对于基板在向右的方向上移动时气流的状态的解释性主视图；

【图13】

图13是示意性地显示包括用于切换加工气体引入位置的装置的防水大气压力等离子加工设备的另一实施例的解释性主视图；

【图14】

图14是显示当图13中的实施例的加工单元相对于基板在向左的方向上移动时气流的状态的解释性主视图；和

【图15】

图15是显示当图13中的实施例的加工单元相对于基板在向右的方向上移动时气流的状态的解释性主视图。

【附图标记说明】

M……等离子加工设备

F……移动机构

G……加工气源

H……加工头

L……加工通道的下游侧部分的长度(从放电空间的下游端到排气口的距离)

S……平台

W……基板

10L、10R……加工单元

11……等离子气体引入通道

12……加工通道

12a……放电空间

12b……在加工通道中连接到放电空间的上游侧的空间(加工通道的上游侧部分)

12c……在加工通道中连接到放电空间的下游侧的空间(加工通道的下游侧部分)

20……壳体

29、29a、29b……壳体内空间

30……电极

30a，30b……电极内通道

31……正方形管道

32U、32L……平板

34……第一金属部件

35……第二金属部件

46a……电极限制部分

50……固体电介质板

61……上游侧由金属制成的支撑部件(上游部件)

61a……上游侧板支撑件

62……下游侧由金属制成的支撑部件(下游部件)

62a……下游侧金属板支撑件

73a……氮气引入通道

74a……氮气流出通道

80……加工气体供给系统

82……共用供给通道

84L……单独的供给通道

84R……单独的供给通道

85L……进气喷嘴

85R……进气喷嘴

90……排气系统

91……排气装置

92……共用气体放电通道

93……电磁三通阀(排气喷嘴切换装置)

93L、93R……电磁流量控制阀(排气喷嘴调节装置)

94L，94R……单独的排气通道

95……排气缸

95a……排气口

95L、95R……排气喷嘴

100……幕气供给系统

101……幕气源

102……共用供给通道

103……电磁三通阀(帘幕喷嘴切换装置)

104L、104R……单独的供给通道

105、105L、105……帘幕喷嘴((帘)幕气吹出部分)

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的第一实施例。

如图1中所示，大气压力等离子加工设备M包括加工头H和平台S。加工头H固定到设备框架(没有示出)并由设备框架支撑。加工头H包括两个(多个)左和由加工单元10。小间隙11形成在两个加工单元10之间。间隙11的厚度例如为大约1mm。加工气源G连接到此间隙11的上端部分。间隙11设置为加工气体引入通道。间隙11的下端开口11a设置为引入口，所述引入口用于将加工气体引入到后面描述的加工通道12内。加工气体使用适于加工内容的气体种类。例如，在蚀刻加工中使用混和气体，所述混和气体由作为主要成分的氟基气体(fluorine-based gas)例如CF₄和添加到氟基气体中的少量水等组成。

排气缸95分别设置在加工头H的左侧和右侧。每一个排气缸95的下表面与加工头H的下表面齐平。排气缸95的下端面可以不与加工头H的下表面齐平。

狭缝状的排气口95a形成在排气缸95的下表面。尽管没有示出，排气缸95的上端部分连接到例如吸入泵的排气装置。

平台S设置在加工头H的下面。平台S电接地并组成用于后面描述的应用电极30的接地电极。平台S与移动机构F连接(图3)。通过此移动机构F，平台S在左右方向上移动。也可以接受的是，平台S被固定而加工头H是可移动的。

要被加工的基板W安放在平台S的上表面上。由于此布置，从中心部分指向左右方向的加工通道12形成在加工头H与基板W之间。加工通道12的厚度(工作距离)例如为1mm至2mm。

基板W可以直接电接地。

两个加工单元10、10彼此两侧对称。两个加工单元10L、10R可以在构造、尺寸、结构等上彼此不同。下文中，在两个加工单元10需要彼此区分的情况下，左侧加工单元10附带有L，而右侧加工单元10附带有R。下文将描述左侧加工单元10L，除非另外特别说明。

如图1和2中所示，加工单元10包括作为主体的壳体20，和容纳在壳体20内的电极30。加工单元10在前后方向(与图1中纸表面正交的方向，以及图2中的左右方向)上延伸得很长。

壳体20包括由没有示出的支撑框架支撑的壳体主体21，和内衬部件40，所述内衬部件40设置在壳体主体21的内周边表面上。

壳体主体21包括左壁和右壁22，前壁和后壁23以及上板25。壳体主体21的底部开口。壳体主体21的这些组成部件22、23、25由例如不锈钢的金属制成。壳体主体21在左右方向上的外部宽度例如为大约100m，且在它的前后方向上的长度例如为大约2m或更长。

内衬部件40包括设置在壳体主体21的左壁和右壁22的内表面的内壁部分42，设置在前壁和后壁23的内表面的内壁部分43、44，和设置在上板25的下侧的天花板部分45。内壁部件40的那些组成部件42、43、44、45由例如树脂的绝缘材料组成。

由陶瓷例如氧化铝或石英制成的固体电介质板50设置在壳体主体21的下部。固体电介质板50为在前后方向上延伸很长的薄板状形状。固体电介质板50的厚度例如为大约2mm，它的宽度例如为大约60mm且它的长度几乎等于壳体20的长度并为2m或更长。壳体主体21的底部部分被此固体电介质板50堵塞。

固体电介质板50以下面的方式支撑。

如图1和3中所示，固体电介质板50在横向方向上的两个端面形成为面向下的倾斜表面。一对板支撑部件61、62固定地螺栓连接到壳体主体21的左壁和右壁22的下端部分。在彼此相反的方向上凸出的板支撑件61a、62a分别设置在板支撑部件62、62的下端部分。板支撑件61a、62a的端面每一个形成为面向上的倾斜表面。固体电介质板50的面向下的倾斜端面分别紧靠板支撑件61a、62a的面向上的倾斜端面(板支撑表面)。由于此布置，固体电介质板50以此方式被水平地支撑，即在两侧放置在板支撑部件61、62之间。在这样的支撑状态下，固体电介质板50在纵向方向上可移位。用于允许移位的间隙形成在固体电介质板50的前或后端部分与壳体20的内壁部分43或44之间。

固体电介质板50的上表面的左侧部分和右侧部分与壳体主体21的左壁和右壁22紧靠。尽管没有示出，但是密封部件(没有示出)置于固体电介质板50与壁22的下端面之间。

加工单元10L的右侧(加工通道12的上游侧部分)的板支撑部件61由与壳体主体21相同的金属(例如，不锈钢)制成。加工单元10L的左侧(加工通道12的下游侧部分)的板支撑部件62由树脂制成。组成板制成部件62的树脂材料优选地为对例如臭氧、HF为基础的气体等腐蚀性物质具有良好的耐蚀性的类型。这样的树脂优选地为Teflon(注册商标)为基础的树脂，更优选地为PVDF(聚偏氟乙稀)。PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)是可接受的，PEEK(聚醚醚酮)也是可以接受的。树脂制成的板支撑部件62当然比金属制成的板制成部件61柔软些，且比陶瓷制成的固体电介质板50柔软些。

如图3中所示，固体电介质板50的右侧部分的下表面和金属制成的板支撑部件61的下表面与基板W配合以限定通道部分12b，所述通道部分12b在加工通道12内在后面将描述的放电空间12a的更上游侧。上游侧通道部分12b占据从加工气体引入口11a到放电空间12a的上游端的范围的加工通道12。

固体电介质板50的左侧部分的下表面和耐蚀性的树脂制成的板制成部件62与基板W配合以限定通道部分12c，所述通道部分12c在加工通道12内在后面将要描述的放电空间12a的更下游侧。下游侧通道部分12c占据从放电空间12a的下游端到排气口95a的范围的加工通道12。

接下来将描述加工单元10内的电极30。

如图1和2中所示，电极30由例如铝或不锈钢的金属制成，并以正方形形状的截面在前后水平方向上延伸很长。此电极30的长度例如为大约2m。肋33设置在电极30的上部。用于将肋33固定到电极30上的装置是螺栓(没有示出)等。肋33在与电极30相同的方向上延伸，加强电极30并防止电极30弯曲。肋33由与电极30相同的金属(不锈钢等)制成，并与电极30一体地电连接。尽管没有示出，但是供电销从肋33突出，且供电线从供电销延伸并连接到电源。由于此布置，电力被供给到电极30。通过由此供给的电力，在电极30与位于电极30下面并用作接地电极的基板W等之间(即在加工通道12的中心部分12a)产生大气压力辉光放电，从而加工通道12的中心部分12a起放电空间的作用。电极30的下表面起“放电空间形成表面”的作用。

所述电源是与两个加工单元10L、10R共用的类型。

电极30(包括肋33)的每单位长度的重量例如大约为30至60g/cm。此电极30容纳在壳体20内，并以非固定的状态仅仅放置在固体电介质板50的上表面上。由于前述布置，电极30(包括肋33)的静重全部施加到固体电介质板50上。通过此由电极30的静重引起的推力，电极30的整个平坦下表面紧紧地推压在固体电介质板50的平坦上表面上。由具有2mm厚度的陶瓷制成的固体电介质板50具有足以经受电极30的负荷的强度。

电极30的前端部分由内壁部分43定位在壳体20的前侧。间隙形成在电极30的后端部分与壳体20的后侧的内壁部分44之间。由于此布置，电极30在纵向方向上是自由的且可热膨胀和收缩。

由绝缘树脂制成的电极限制部件46从壳体20的天花板部分45悬吊下来。一对左右电极限制部分46a以向下突出的方式设置在电极限制部件46的下表面。肋33的上端部分插入这些左右电极限制部分46a之间。一些程度(例如，大约0.5mm)的游隙设置在电极限制部分46a与肋33之间。左右电极限制部分46a限制电极30在左右方向上的位置同时允许这种游隙。

两个通道30a、30b形成在电极30内。这些电极内通道30a、30b以彼此平行的关系并排布置，并在电极3的整个长度范围内前后延伸。电极内通道30a的前侧(图2中的左侧)的端部部分通过氮气引入通道71a和通过氮气引入连接器71c连接到氮气供给管道71，所述氮气引入通道71a形成在前侧内壁部分43和上板25处。大体上纯净(包括不可避免的杂质)的氮气以压缩状态存储在氮气源内。电极内通道30a的后侧的端部部分通过形成在后侧内壁部分44内的连通通道44a与电极内通道30b的后侧的端部部分连通。电极内通道30b的前侧的端部部分通过氮气流出部分72a和通过氮气流出连接器72c连接到氮气回收通道72，所述氮气流出部分72a形成在前侧内壁部分43和上板25处。

壳体内空间29限定在壳体20的内衬部件40与电极30之间。壳体内空间29被分成两个，且电极30(包括肋33)和电极限制部件46在它们之间。当有必要将壳体20内的这两个空间彼此区分时，附图标记与“a”或“b”连用。加工单元10L内的左侧壳体内空间29的前侧的端部部分通过氮气引入通道73a和通过氮气引入连接器73c连接到氮气供给管道73，所述氮气引入通道73a形成在前侧壁部分43和上板25处。氮气供给管道73连接到氮气源。壳体内空间29a的后侧的端部部分通过连通通道44b连接到右侧壳体内空间29b的后侧的端部部分，所述连通通道44b形成在后侧的内壁部分44内。壳体内空间29b的前侧的端部部分通过氮气流出通道74a和通过氮气流出连接器74c连接到氮气回收通道74，所述氮气流出通道74a形成在前侧内壁部分43和上板25处。

在通过具有上述构造的等离子加工装置M等离子加工基板W时，基板W布置在加工单元10L、10R的下面，且加工气源G的包括CF₄等的加工气体被输送到气体引入通道11内。此加工气体通过气体引入通道11分支进入左和右加工通道12，并通过加工通道12的上游侧部分12b流到中心部分12a。与此同步，电压从电源供给到电极30。通过这样做，加工通道12的中心部分12a结果为大气压力等离子放电空间，且加工气体可以在中心部分12a内被等离子化。由此被等离子化的加工气体与基板W的表面接触，从而基板W在大气压力下受到诸如蚀刻的等离子加工。

通过此加工反应，产生了例如臭氧和基于HF的气体的腐蚀性物质。含有这些腐蚀性物质的加工气体通过在放电空间12a的下游侧的通道12c，然后通过排气口95a被吸入排气缸95并被排出。因为限定下游侧通道12c的板支撑部件62具有耐蚀性，所以即使板支撑部件62暴露在腐蚀性物质中也不会被腐蚀。这使得可以防止污染的出现。

电极30通过上述放电被加热且易于主要在纵向方向上膨胀。因为此电极30被制成在纵向方向上自由、且在纵向方向上可热膨胀，所以在电极30内没有产生由壳体20的限制引起的热应力。相似地，固体电介质板50在纵向方向上可自由膨胀，且没有出现由壳体20的限制引起的热应力。而且，因为电极30以非固定的状态仅仅放置在固体电介质板50上，所以电极30和固体电介质板50可独立地热膨胀，并且彼此没有施加由热膨胀差引起的热应力。因此，电极30仅仅在纵向方向上线性伸长和变形，且固体电介质板50没有弯曲。而且，因为电极30通过它的静重推压固体电介质板50，所以电极30的下表面和固体电介质板50的上表面通常可以保持在接触状态。由于此布置，可以可靠地防止在电极30与固体电介质板50之间出现间隙。结果，可以防止在电极30与固体电介质板50之间出现电弧放电。

如上所述，固体电介质板50没有受到由于固体电介质板50与电极30之间的热膨胀导致的热应力。此外，因为固体电介质板50允许通过在左右端部部分的支撑机构和通过在前后端面的间隙在纵向方向上移位，所以固体电介质板50没有受到由于壳体20的限制等引起的热应力。通过这样，固体电介质板50可以被防止由于热应力而破裂。

与加工气体流动的同时，也允许来自氮气源的纯净氮气流动。氮气的一部分顺序通过氮气供给管道71、氮气引入连接器71c和氮气引入通道71a被引入到电极30内的通道30a的前端部分。然后，氮气从前端向后流过电极内通道30a。然后，氮气通过连通通道44a从后端向前流过另一电极内通道30b。氮气然后通过氮气流出连接器72c从氮气流出通道72a输送到氮气回收通道72。由于此布置，电极30可以从内部被冷却并进行温度调节。而且，因为氮气沿电极30的纵向方向往复流动，整个电极30可以被没有偏差地均匀地冷却和进行温度调节，且可以防止形成温度分布。因为氮气被用作冷却剂(温度调节媒介)，所以不用担心漏电的出现等。

而且，来自氮气源的氮气的另一部分通过氮气供给管道73、氮气引入连接器73c和氮气引入通道73a被引入到位于电极30外部的通道13的前端部分。所述氮气的另一部分然后从前端部分向后流过电极外通道13。所述氮气的另一部分然后通过连通通道44b从后端部分向前流过另一电极外通道14。然后，所述氮气的另一部分通过氮气流出连接器74c从氮气流出通道74a输送到氮气回收通道74。由于此布置，电极30也可以从外部被冷却和进行温度调节。而且，就像在内部的情况一样，电极30可以被没有偏差地均匀地冷却和进行温度调节。由于此布置，可以提高电极30的冷却和温度调节效率，且不仅在电极30的纵向方向上、而且在电极30的厚度方向上也可以防止形成温度分布的形成。

因为树脂制成的内衬部件40设置在金属制成的壳体主体21内，且此外因为壳体内空间29形成在内衬部件40与电极30之间，所以电极30和壳体主体21可以可靠地彼此绝缘。此外，因为空间29填充有纯净的氮气，所以可以更加提高绝缘特性。由于此布置，可以可靠地防止在电极30与壳体主体21之间出现异常放电。

而且，即使在间隙形成在电极30与固体电介质板50之间的情况下，流入间隙内的氮气也可以防止发生电弧放电。

而且，通过对氮气施加压力，壳体内空间29可以被制得比气体引入通道11和加工通道12压力更高，且可以可靠地防止加工气体扩散到壳体内空间29内。由于此布置，电极30与壳体主体21之间的绝缘特性可以被可靠地维持，且可以可靠地防止出现异常放电。而且，如上所述，氮气流过壳体内空间29a和另一壳体内空间29b，且分别地，壳体内空间29a用作向前通道，另一壳体内空间29b用作向后通道。由此，即使在加工气体扩散到壳体内空间29内的情况下，加工气体也可以与氮气一起立即排出。由于此布置，电极30与壳体主体20之间的绝缘特性可被更加可靠地维持，且可以更加可靠地防止异常放电的出现。

因为壳体主体21由金属制成且截面形成为门形，所以壳体主体21可靠地呈现了抗弯刚性并可以被制得很长。

因为固体电介质板50形成为扁平板状形状且形状简单，所以它可以被容易地制造，并可以容易地满足制成诸如2m或更长的长尺寸的要求。

因为用于固体电介质板50的一个端部部分的支撑部件61(所述支撑部件61设置为面向下的倾斜表面)由金属制成，且用于另一端部部分的支撑部件62由树脂制成，所以即使在固体电介质板50、支撑部件61、62等中存在尺寸差别的情况下，也可以使得没有不适当的力被施加到固体电介质板50的面向下的倾斜表面上。由于此布置，当陶瓷制成的固体电介质板50被组装到设备M上时或在其它相似的情况下，可以防止面向下的倾斜表面破裂。

接下来将描述本发明的其它实施例。在后面的实施例中，在适当的情况下，与上述实施例中的组成部分相同的组成部分用相同的附图标记表示，且省略了对它们的描述。

图4显示了电极的变型。

此电极30通过将两个金属制成的正方形管道31(所述正方形管道31每一个具有正方形截面)并排平行布置，并使用一对金属制成的平板32U、32L从上面和下面将这些正方形管道31、31加入中间，且电极30在前后方向上延伸得很长。金属制成的肋33沿纵向方向设置在上侧平板32U的上表面。此电极30仅仅放置在固体电介质板50(没有示出)上，且下侧平板32L的下表面(放电空间形成表面)与固体电介质板50的上表面相邻。

正方形管道31可以从在商业上可获得的那些管道中进行选择。正方形管道31的内部空间设置为用于允许氮气通过的电极内通道30a、30b。因此，如在上述第一实施例(图1)的电极中地，没有必要通过沉孔(counterboring)等形成长达两米的电极内通道，且可以实现成本的降低。

图5显示了电极的另一变型。

此电极30被分成上侧第一金属部件34和下侧第二金属部件35。第一金属部件34和第二金属部件35仅仅放置成一个在另一个之上，且它们没有通过例如螺栓连接、焊接等固定手段被固定地结合。

第一金属部件34具有与第一实施例的电极30相同的结构。简单描述地，第一金属部件34由例如铝和不锈钢的金属制成。第一金属部件34具有厚的平板的形状(正方形截面)，且在前后方向上延伸很长。第一金属部件34具有比第二金属部件35足够大的重量。金属肋93设置在第一金属部件34的上表面。两个通道30a、30b形成在第一金属部件34内作为冷却/温度调节结构。通过使得纯净的氮气(冷却/温度调节媒介)流过作为向前通道的通道30a和作为向后通道的通道30b，第一金属部件34从内部被冷却/进行温度调节。

第一金属部件34的冷却/温度调节结构可以由如图4中所示的两个管道31、31代替通道30a、30b组成。

第二金属部件35比第一金属部件34稍微宽些，并具有比第一金属部件34足够薄的平板形状，且第二金属部件35在前后方向上延伸得很长。

第二金属部件35由铝组成且它的厚度被设定为大约2mm。

此第二金属部件35仅仅以非固定的状态被放置在固体电介质板50上。第一金属部件34仅仅以非固定的状态被放置在此第二金属部件35上。

因此，第二金属部件35不仅通过它的静重而且通过第一金属部件34的重量推压固体电介质板50。由于此布置，第二金属板35的整个平坦的下表面可以与固体电介质板50进行表面接触。第一金属部件34具有厚的平板状的形状，且它的载荷可以被均匀地施加到几乎整个第二金属部件35上。

在等离子放电时，第二金属部件35的下表面(与固体电介质板50的相邻表面)的温度变成最高。因为作为第二金属部件35的材料的铝热导率良好，所以第二金属部件35的下表面的热量在横向方向上快速地传导。而且，第二金属部件35的厚度小到大约2mm。由于此布置，热量可以容易地到达第二金属部件35的上表面。从而，因为当实施等离子放电时整个第二金属部件35温度几乎均匀地增加，所以第二金属部件35在横向方向上的温度梯度非常小。第二金属部件35的上表面与下表面之间的温度差小到大约在1℃内。而且，第二金属部件35仅仅以非固定状态放置在固体电介质板50上，并在水平方向上可沿着固体电介质板50的上表面自己独立地移位。由于此布置，第二金属部件35是线性细长的并主要在纵向方向上变形。由此，可以防止第二金属部件35弯曲和变形，并且可以维持它的扁平形状(或平面形状)。由此，可以可靠地防止在第二金属部件35与固体电介质板50之间形成间隙，且可以可靠地防止在第二金属部件35与固体电介质板50之间出现电弧放电。

热量从第二金属部件35传导到第一金属部件34，且第一金属部件34的温度也增加。此时，在第一金属部件34内在厚度方向上形成温度梯度，且第一金属部件34有时弯曲。然而，因为第一金属部件34没有直接连接到固体电介质板50，且第一金属部件34与第二金属部件35独立地弯曲和变形，所以热应力没有传导到第二金属部件35。因此，即使电极90的第一金属部件34弯曲和变形，因为固体电介质板50与电极90之间没有形成间隙，所以也不会出现问题，且在固体电介质板50与电极90之间不会产生电弧放电。

即使在第一金属部件34弯曲的情况下，第一金属部件34也必然在它的一个点接触到第二金属部件35。由于此特征，可以维持第一金属部件34与第二金属部件35之间的电接触状态，且电力通过第一金属部件34可以被可靠地供给到第二金属部件35。

因为第二金属部件35在横向方向上从第一金属部件34稍微凸出，所以可以防止电弧在第一金属部件34的横向方向上从端部部分飞出。

在等离子放电的同时，纯净的氮气(冷却/温度调节媒介)通过通道30a、30b。通过这样做，第一金属部件34且由此第二金属部件35可以被冷却/进行温度调节。由此，这些金属部件34、35可以被抑制热变形。

第二金属部件35可以由铝以外的其它金属材料例如不锈钢制成。第二金属部件35的厚度根据材料的热导率进行设定，从而由于在等离子放电时加热引起的上表面与下表面之间的温度差变成大约1℃或更小。因此，在具有比铝的热导率小的热导率的材料的情况下，第二金属部件35的厚度被减小。例如，在不锈钢的情况下，第二金属部件35的厚度被设定为大约0.3至0.5mm。

在诸如不希望氧气侵入放电空间12a内的防水加工的加工中，优选的是满足下面的表达式。

L×Vf/Vs＞700(mm) (表达式1a)

更优选的是满足下面的表达式。

L×Vf/Vs＞1400(mm) (表达式2a)

其中，分别地，如图3和6中所示，L代表加工通道12的下游侧部分12c的左右方向长度(mm)；Vs，平台S的输送速度(m/min)；且Vf，加工通道12内的加工气体的流速(m/min)。加工通道12的下游侧部分12c的长度L代表从加工通道12的中心放电空间12a的下游端到排气口95a的距离，且此距离等于从电源电极30的在排气口95a侧的边缘到排气口95a的距离。

在图6中，电源电极30以非固定的状态放置在固体电介质板50上。在壳体20、电极30和固体电介质板50之中的壳体内空间29填充有纯净的氮气。

围绕等离子加工设备M的空气是大气，且空气压力通常等于大气压。

例如，被氮气稀释的诸如CF₄的碳氟化物，用作防水加工气体。

要受到防水加工的基板W，例如是具有很大面积的液晶玻璃。保护膜覆盖在液晶玻璃的表面上，且此保护膜施加有防水性。

当基板W例如在从左侧到右侧的方向上输送时，在基板W的左侧部分上方的大气由于粘性易于被捕获到左侧单元10L的加工通道12的下游侧部分12c内。(应该注意的是，此时大气难以被捕获到右侧单元10R的加工通道12内)。

因为加工通道12的下游侧部分12c的长度L、输送速度Vs和加工通道12内加工气体流速Vf被设定成满足上述表达式1a和2a，所以可以防止大气被捕获到左侧加工通道12的下游侧部分12c内，或可以抑制大气到达左侧放电空间12a。由此，包含在侵入左侧放电空间12a的大气内的氧气的浓度可以被限制到几乎为零(例如，100ppm或更少)。

相似地，当基板W在从右到左的方向上输送时，大气易于被捕获到右侧单元10R的加工通道12的下游侧部分12c内。然而，因为使得这种设定布置满足上述表达式1a和2a，所以可以防止或抑制大气到达右侧单元10R的放电空间12a，由此，包含在侵入右侧放电空间12a的大气内的氧气的浓度可以被限制到几乎为零(例如，100ppm或更少)。

由于此布置，可以充分地维持加工能力。

在每一个加工通道12的下游侧部分12c的长度L被设定为足够长的情况下，即使输送速度Vs增加，加工能力也可以被充分地维持且没有增加加工气体的消耗量。例如，即使输送速度Vs被设定成速度高达大约Vs＝4m/min，也可以充分地维持加工能力。结果，在维持加工能力的同时可以实施高速加工。

下面将描述由与图6中的设备相同的设备实施防水加工的一个示例。所述设备的尺寸布置和加工条件如下：

电源电极的尺寸：40mm(左右)×700(前后)

加工头H与基板W之间的间隙(加工通道12的厚度)：1mm

输入功率：1kW

基板W：玻璃(#1737)，880mm(左右长度)×680mm(前后宽度)

在基板W的表面上的保护膜的预加工接触角：70度(与水)

加工气体：N₂+CF₄

每一个加工通道12的加工气体流量：Qp＝30slm

每一个加工通道12的下游侧部分12c的长度：L＝90mm

每一个加工通道12内的加工气体流速：Vf＝42.8m/min

输送速度：Vs＝4m/min

因此，实现了L×Vf/Vs＝963(mm)＞700(mm)，由此上述表达式1a得到满足。

结果，加工之后与在基板的表面上的保护膜的与水的接触角可以被设定为110度。由此，在例如Vs＝4m/min的高速扫描(scanning)的情况下，可以获得足够的防水表面。

图7中显示了防水大气压力等离子加工设备M的另一实施例。在此实施例中，幕气(curtain gas)吹出喷嘴105分别布置在加工头H的左右排气缸95的外部。幕气源(没有示出)连接到每一个吹出喷嘴105。氮气(N₂)被用作幕气。用于加工气体的氮气源可以共同用作幕气。

根据图7中的实施例，在加工基板W时，氮气吹出左右吹出喷嘴105。通过这样做，在吹出喷嘴105的下端与基板之间可以形成氮气幕。由于此布置，可以更加可靠地防止或抑制外部大气进入吹出喷嘴105的排气口95a侧并由此进入加工通道12。通过这样，可以更加可靠地维持加工能力。

在第二实施例中，设定成建立下面的表达式。

L×Vf/Vs＞700×r (表达式1)

L×Vf/Vs＞1400×r (表达式2)

其中，r为：

r＝(在所述排气口的不包括加工气体的周围空气中的氧气浓度)/(大气内的氧气的浓度)

(表达式3)

大气中氧气的浓度为大约20％。如果分别地，Qp代表加工气体的流量；Qc代表幕气的流量；Qs代表通过排气口95a的排气的流量；且Qa代表被捕获的大气的流量，那么在它们之中可以建立下面的关系：

Qs＝Qp+Qc+Qa (表达式4)

排气口95a处的周围空气的流量Q1，如下面列出的表达式5，是幕气流量Qc与被捕获的大气的流量的和。流量Q1等于通过从整个气体流量Qp+Qc+Qa(＝Qs)减去加工气体的流量Qp获得的值。

Q1＝Qa+Qc

＝Qs-Qp (表达式5)

通过表达式3至5，r可以由下面的表达式表达，且可以通过加工气体的流量Qp、幕气的流量Qc和排气的流量Qs进行调节。

r＝(Qs-Qp-Qc)/(Qs-Qp) (表达式6)

通过上述设定，可以可靠地防止外部大气中含有的氧气侵入加工通道12内，且在没有增加加工气体的消耗的情况下可以更加可靠地维持加工能力。而且，加工通道12的下游侧部分12c的长度L可以比在第一实施例中的长度制得更短，且可以实现更加高速的扫描(scanning)。

下面将描述由图7中的相同设备实施防水加工的一个示例。所述设备的尺寸构成和加工条件如下：

电源电极的尺寸：40mm(左右)×700(前后)

加工头H与基板W之间的间隙(加工通道12的厚度)：1mm

输入功率：1kW

基板W：玻璃(#1737)，880mm(左右长度)×680mm(前后宽度)

在基板W的表面上的保护膜的预加工接触角：70度(与水)

加工气体：N₂+CF₄

每一个加工通道的加工气体流量：Qp＝15slm

通过每一个喷嘴105的幕气的流量：Qc＝17slm

通过每一个排气口95a的排气流量：Qs＝50l/min

被捕获的氧气的浓度与大气中氧气的浓度的比：r＝0.5

每一个加工通道12的下游侧部分12c的长度：L＝90mm

每一个加工通道12内的加工气体流速：Vf＝21.4m/min

输送速度：Vs＝4m/min

由此，可以实现L×Vf/Vs＝482(mm)＞700(mm)×r＝350(mm)，这满足表达式1。

结果，加工之后与在基板W的表面上的保护膜的接触角CA可以被设定为CA＞100度，且在例如Vs＝4m/min的高速扫描的情况下，可以获得足够的防水表面。得到确认的是，通过形成气幕，可以使得加工通道12的下游侧部分12c的长度L和加工气体的消耗量，比没有采用气幕的图6中的情形的加工通道12的下游侧部分12c的长度L和加工气体的消耗量小很多。

图10显示了防水大气压力等离子加工设备的另一实施例。围绕设备M的气体是大气。

尽管此实施例的加工头由单个加工单元10组成，但是此实施例的加工头也可以由多个平行布置的加工单元组成。

在此实施例中，加工单元10连接到移动机构F。通过此移动机构F，加工单元10在左右方向上(在后面将描述的一对引入喷嘴85L、85R的相对方向上)往复移动。例如，如果左方向是向前方向，那么右方向是向后方向。

当然，如前述实施例中的，可以接受的是，加工单元10被固定且平台S连接到移动机构从而平台S向左和向右往复地移动。

加工单元10的底面组成相对基板的表面或限定加工通道的表面。

大气压力等离子加工设备M设置有加工气体供给系统80和排气系统90。

加工气体供给系统80如下构成：

共用供给通道82从加工气体源G延伸。用于防水的加工气源G将适当量的碳氟化物化合物例如CF₄与适当量的氮气混和，并将所述混和气体输送到共有的供给通道82。两个单独的供给通道84L、84R通过电磁三通阀83(引入喷嘴切换装置)从共用的供给通道82分支。

加工单元10在它的左侧部分设置有气体引入喷嘴85L，并在它的右侧部分设置有气体引入喷嘴85R。左侧气体引入喷嘴85L与单独的供给通道84L连接。右侧气体引入喷嘴85R与单独的供给通道84R连接。

通过电磁三通阀83，单独的供给通道84L、84R中的一个并且由此左、右引入喷嘴85L、85R中的一个被选择性地打开并与加工气源G连通。

单独的供给通道84L、84R中的每一个与喷嘴85L、85R中的每一个可以设置有开/闭装置作为引入喷嘴切换装置代替电磁三通阀83。

排气系统90以如下方式构造。

加工单元10在左、右气体引入喷嘴85L、85R的更远的外部分别设置有排气喷嘴95L、95R。单独的排气通道94L、94R分别从排气喷嘴95L、95R延伸。两个单独的排气通道94L、94R连接到电磁三通阀93(排气喷嘴切换装置)，从所述电磁三通阀93，共用的排气通道92延伸并连接到例如吸入泵的排气装置91。

通过电磁三通阀93，单独排气阀94L、94R中的一个，且由此左排气喷嘴95L和右排气喷嘴95R中的一个被选择性地打开并与排气装置91连通。

单独的供给通道94L、94R中的每一个和喷嘴95L、95R中的每一个可以设置有打开/关闭装置，所述打开/关闭装置代替电磁三通阀93作为排气喷嘴切换装置。

通过从电源将电压供给到电源电极30，加工通道12的中间部分变成具有通常的大气压力的等离子放电空间12a。在供给电压的同时，加工气体从加工气体供给系统80吹出到加工通道12。此加工气体被引入到放电空间12a，在放电空间12a，加工气体被等离子化并与基板W接触，结果出现反应。通过这样，基板W的表面可以进行防水加工。加工气体和反应副产品通过排气系统90排出。同时，加工单元10向左和向右往复移动，且基板W的整个表面进行防水加工。

在等离子加工时，电磁三通阀83、83和移动机构F配合操作。通过这样，加工气体从前面在加工单元10前进进入加工通道12的方向上被正常地引入到加工通道12内。

如图11中所示，当加工单元10被移动机构F在向左的方向上移动时，左侧气体引入喷嘴85L被加工气体供给系统80的电磁三通阀83打开，且右侧气体引入喷嘴85R关闭。而且，通过排气系统90的电磁三通阀93，右侧排气喷嘴95R被打开且左侧排气喷嘴95L被关闭。

通过这样，加工气体从左侧引入喷嘴85L吹出，在加工通道12内向右移动，并通过右侧排气喷嘴95R被吸入和排出。此时，因为加工通道12的右端部分在相对于外部大气的退却方向上移动，所以外部大气几乎没有从加工通道12的右端部分捕获到加工通道12内。而且，由于加工气体的幕效应(curtain effect)，在加工通道12的左端部分几乎不会出现外部大气的侵入。

当加工单元10到达在往复移动的范围内的左侧极限位置时，移动机构F将加工单元10的移动方向转换为向右方向。在对其的操作连接中，加工气体供给系统80的左侧气体引入喷嘴85L关闭，且右侧气体引入喷嘴85R打开，排气系统90的右侧排气喷嘴95R关闭，且左侧排气喷嘴95L打开。

通过这样，如图2中所示，当加工单元10在向右的方向上移动时，加工气体通过右侧引入喷嘴85R吹出，在加工通道12内向左流动，并通过左侧排气喷嘴95L被吸入和排出。此时，因为加工通道12的左端部分在相对于外部大气的退却方向上移动，所以外部大气几乎没有从加工通道12的左端部分捕获到加工通道12内。而且，由于加工气体的幕效应，在加工通道12的右端部分几乎不会出现外部大气的侵入。

当加工单元10到达在往复移动的范围内的右侧极限位置时，移动机构F将加工单元10的移动方向转换为向左方向。在对其的操作连接中，加工气体供给系统80的左侧气体引入喷嘴85L再次打开，且右侧气体引入喷嘴85R关闭，排气系统90的右侧排气喷嘴95R打开，且左侧排气喷嘴95L关闭。

通过重复上述操作，外部大气通常可以被防止侵入加工通道12内，而不论加工单元10是否在向左方向上或向右方向上移动。结果，移动速度、且由此等离子加工可以更加高速同时充分地维持大气压力等离子加工的加工能力。

也可以接受的是，如图11中所示，当加工气体通过左侧引入喷嘴85L吹出并通过右侧排气喷嘴95R吸入时，少量气体也通过左侧喷嘴95L被吸入(见图11中的虚线)。由于此布置，在通过左侧引入喷嘴85L吹出的一部分加工气体易于泄漏到外部的情况下，这些泄漏的气体可以通过排气喷嘴95L被排出。相似地，也可以接受的是，如图12中所示，当加工气体通过右侧引入喷嘴85R吹出并通过左侧排气喷嘴95L吸入时，少量气体也通过右侧喷嘴95R被吸入(见图12中的虚线)。由于此布置，在通过右侧引入喷嘴85R吹出的一部分加工气体易于泄漏到外部的情况下，这些泄漏的气体可以通过排气喷嘴95R被排出。结果，可以可靠地防止加工气体泄漏到外部。

优选的是，单独的排气通道94L、94R每一个设置有排气喷嘴调节装置，例如代替排气喷嘴切换装置(例如电磁流量调节阀)的电磁流量调节装置，从而可以调节通过各个排气喷嘴95L、95R的吸入量。

图13显示了防水的大气压力等离子加工设备M的另一实施例。此实施例的设备M采用幕气供给系统100。所述幕气供给系统100以如下方式构造。

共用供给通道102从幕气源101延伸。氮气用作幕气。两个单独的供给通道104L、104R通过电磁三通阀103(幕气喷嘴切换装置)从共用供给通道102分支。

加工单元10在左和右排气喷嘴95L、95R的更远的外部分别设置有帘幕喷嘴105L、105R。单独的供给通道104L连接到左侧帘幕喷嘴105L，且单独的供给通道104R连接到右侧帘幕喷嘴105R。

帘幕喷嘴105L可以设置在排气喷嘴95L与引入喷嘴85L之间。帘幕喷嘴105R可以设置在排气喷嘴95R与引入喷嘴85R之间。

通过电磁三通阀103，单独的供给通道104L、104R中的一个、且由此左和右帘幕喷嘴105L、105R中的一个被选择性地打开并与幕气源101连通。

也可以接受的是，单独的供给通道104L、104R分别设置有电磁打开/关闭阀，所述电磁打开/关闭阀代替电磁三通阀103作为帘幕喷嘴切换装置，且这些电磁打开/关闭阀中的一个选择性地打开且另一个关闭。备选地，也可以接受的是，单独的供给通道104L、104R分别设置有电磁流量控制阀，电磁流量控制阀中的一个被选择相对增加它的开度，且另一个被选择相对降低开度或完全关闭。

在图13中的实施例的排气系统90中，代替电磁三通阀93，单独的供给通道941设置有电磁流量控制阀93L(排气喷嘴调节装置)，且单独的供给通道94R设置有电磁流量控制阀93R(排气喷嘴调节装置)。

根据此实施例，当等离子加工基板W时，电磁阀83、93L、93R、103和移动机构F配合操作。这将在后文中详细描述。

如图14中所示，当加工单元10由移动机构F在向左的方向上移动时，通过加工气体供给系统80的电磁三通阀83，左侧气体引入喷嘴85L打开、且右侧气体引入喷嘴85R关闭。而且，右侧排气喷嘴95R由排气系统90的控制阀93R打开到对应于加工气体的被供给流量或更多的程度，且左侧排气喷嘴95L打开到大体上对应于幕气的吹出流量的程度。而且，通过幕气供给系统100的电磁三通阀103，左侧帘幕喷嘴105L打开且右侧帘幕喷嘴105R关闭。

由于此布置，加工气体通过左侧引入喷嘴85L吹出，在向右方向上流过加工通道12的内部，并通过右侧排气喷嘴95R吸入和排出。另外，氮气通过左侧帘幕喷嘴105L吹出，且氮气幕形成在加工通道13的左端部分的外部。通过此氮气幕，外部大气和加工通道12的左端部分可以彼此隔离，且可靠地防止了外部大气通过加工通道12的左端部分侵入加工通道12内。通过排气喷嘴95L，幕气可以被吸入并排出。

如图15中所示，当加工单元10由移动机构F在向右的方向上移动时，加工气体供给系统80的右侧气体引入喷嘴85R打开、且左侧气体引入喷嘴85L关闭。而且，排气系统90的左侧排气喷嘴95L打开到对应于大于加工气体的被供给流量的程度，且右侧排气喷嘴95R打开到大体上对应于幕气的吹出流量的程度。而且，幕气供给系统100的右侧帘幕喷嘴105R打开且左侧帘幕喷嘴105L关闭。

由于此布置，加工气体通过右侧引入喷嘴85R吹出，在向左方向上流过加工通道12的内部，并通过左侧排气喷嘴95L吸入和排出。另外，氮气通过右侧帘幕喷嘴105R吹出，且氮气幕形成在加工通道13的右端部分的外部。通过此氮气幕，外部大气和加工通道12的右端部分可以彼此隔离，且可靠地防止了外部大气通过加工通道12的右端部分侵入加工通道12内。通过排气喷嘴95R，幕气可以被吸入并排出。

结果，可以更加可靠地获得大气压力等离子加工的加工能力。

如果加工气体内包含少量氧气时，与如同在清洁加工的情况下加工气体中一点也没有包括氧气时相比，加工能力得到进一步提高，那么与加工单元10通过移动机构F的移动方向、和各个电磁阀的移动的配合操作，可以与上述防水的实施例中的配合操作相反，从而加工气体通常从加工单元10的前进方向的反向被引入到加工通道12内。

本发明不限于上述实施例，且可以做出很多变化和修改。

也可以接受的是，由特氟纶(Toflon)(注册商标)等制成的耐蚀性涂层被施加到壳体主体21中加工通道12的下游侧的外表面上。

由于主要成分是例如PVDF(聚偏氟乙稀)和PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的耐蚀性材料，沿加工通道12的气流在下游侧的板支撑部件62，可以包括其它材料。多种耐蚀性成分可以混和在其内，例如PVDF(聚偏氟乙稀)和PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。

从防止陶瓷制成的固体电介质50破裂的观点看，可以接受的是，在下游侧的板支撑部件62由金属制成，且在上游侧的板支撑部件61由比固体电介质50软的树脂等制成，且也可以接受的是，两个部件61、62由比固体电介质50软的树脂等制成。

金属制成的板支撑部件61可以与壳体主体21成为一体。

除了氮气的其它物质(例如，水、空气等)可以用作用于电极的冷却/温度调节媒介。

加工头H可以只由一个加工单元组成，从而全部的加工气体从仅仅一个加工单元的一端流到另一端。

电极结构和根据本发明的加工单元结构可以应用到各种等离子加工，例如蚀刻、薄膜形成和表面改性，且它们可以不仅应用到大气压力加工技术，而且可以应用到降压加工技术。

【工业应用性】

例如在半导体制造中，本发明可以使用于基板的等离子表面加工。

Claims

1.一种等离子加工设备，其中加工气体被引入到形成在所述设备与基板之间的加工通道，所述加工通道的至少一部分设置为放电空间，且所述基板在所述放电空间内被等离子加工，其中：

所述等离子加工设备包括加工单元，所述加工单元设置在所述基板的上部，并在所述基板与所述加工单元之间形成加工通道，

所述加工单元包括壳体，所述壳体的底部开口，由所述壳体以关闭所述底部的方式支撑的固体电介质板，和容纳在所述壳体内用于形成所述放电空间的电极，

所述固体电介质板具有能够由它自己单独支撑所述电极的静重的强度，且

2.根据权利要求1所述的等离子加工设备，其中所述电极具有在第一方向上延伸的长的形状。

3.根据权利要求2所述的等离子加工设备，其中所述壳体设置有一对电极限制部分，所述电极限制部分用于有间隙地限制与所述电极的纵向方向正交的横向位置，并且在所述电极上部设置肋，所述肋的上端部分插入所述电极限制部分之间。

4.根据权利要求2所述的等离子加工设备，其中所述固体电介质板在与所述电极相同的方向上延伸，且所述壳体设置有一对板支撑器，所述一对板支撑器用于以在所述第一方向上可移位的方式支撑所述固体电介质板的横向两端。

5.根据权利要求2所述的等离子加工设备，其中所述固体电介质板在与所述电极相同的方向上延伸，所述固体电介质板的横向两端面中的每一个形成为面向下的倾斜表面，且

所述壳体设置有一对板支撑器，所述一对板支撑器用于支撑所述固体电介质板的横向两端，且每一个板支撑器包括面向上并与所述固体电介质板的面向下的所述倾斜表面紧靠的倾斜的板支撑表面。

6.根据权利要求4所述的等离子加工设备，其中所述一对板支撑器中的至少一个比所述固体电介质板软。

7.根据权利要求4所述的等离子加工设备，其中所述固体电介质板由陶瓷制成，且

所述一对板支撑器中的一个由具有良好耐蚀性的树脂制成，所述一对板支撑器中的另一个由金属制成。

8.根据权利要求1所述的等离子加工设备，其中所述电极被分成第一金属部件和第二金属部件，所述第一金属部件比所述第二金属部件重，所述第二金属部件为薄板状的形状，

所述第二金属部件以非固定的状态放置在所述固体电介质板上，且所述第一金属部件以非固定的状态放置在所述第二金属部件上，且

所述第二金属部件的材料和厚度设定成当等离子放电时所述第二金属部件的上表面与下表面之间的温度差为预定值或更小。

9.根据权利要求8所述的等离子加工设备，其中所述预定温度差约为一摄氏度。

10.根据权利要求8或9所述的等离子加工设备，其中所述第二金属部件是具有大约2mm厚度的铝制成的平板。

11.根据权利要求1所述的等离子加工设备，其中在所述壳体与设置在所述壳体的内部的所述电极之间形成壳体内空间，且所述壳体内空间填充有大体上纯净的氮气。

12.根据权利要求1所述的等离子加工设备，其中所述等离子加工设备进一步包括移动机构，所述移动机构沿着所述加工通道相对于所述加工单元相对地移动所述基板，

所述加工单元在它的侧面部分设置有连接到所述加工通道的下游端的排气口，且

满足下面的关系：

L×Vf/Vs＞700×r (1)

其中：

L：从所述放电空间的下游端到所述排气口的距离(mm)

Vf：所述放电空间内的加工气体的流速

Vs：移动机构施加的输送速度

r＝(在所述排气口的不包括加工气体的周围空气中的氧气浓度)/(大气中氧气浓度)。

13.根据权利要求1所述的等离子加工设备，其中所述加工单元在它的两端沿所述加工通道设置有将加工气体引入所述放电空间内的一对引入喷嘴，所述一对引入喷嘴在与所述第一方向正交的水平方向相对，

所述等离子加工设备进一步包括移动机构，所述移动机构在所述一对引入喷嘴的相对方向上相对于所述基板往复地且相对地移动所述加工单元，和

引入喷嘴切换装置，所述引入喷嘴开关装置通过所述移动机构、根据所述引入喷嘴的移动方向将所述一对引入喷嘴中的一个选择性地连接到加工气源。