JP4556518B2 - Plasma processing method and apparatus using rotating electrode - Google Patents
Plasma processing method and apparatus using rotating electrode Download PDFInfo
- Publication number
- JP4556518B2 JP4556518B2 JP2004203421A JP2004203421A JP4556518B2 JP 4556518 B2 JP4556518 B2 JP 4556518B2 JP 2004203421 A JP2004203421 A JP 2004203421A JP 2004203421 A JP2004203421 A JP 2004203421A JP 4556518 B2 JP4556518 B2 JP 4556518B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating electrode
- workpiece
- axis
- gas
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 20
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 56
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 51
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 19
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 208000032544 Cicatrix Diseases 0.000 claims 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 claims 1
- 230000037387 scars Effects 0.000 claims 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 28
- 239000010408 film Substances 0.000 description 21
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
本発明は、回転電極を用いたプラズマ処理方法及びその装置に係わり、更に詳しくはプラズマCVM法やプラズマCVD法に用いることが可能な回転電極を用いたプラズマ処理方法及びその装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing method and apparatus using a rotating electrode, and more particularly to a plasma processing method and apparatus using a rotating electrode that can be used in a plasma CVM method and a plasma CVD method.
従来から、本発明者は、高電圧を印加した加工電極により発生させた反応ガスに基づく中性ラジカルをワークの加工面に供給し、この中性ラジカルと加工面の原子又は分子とのラジカル反応によって生成した揮発性物質を気化させて除去し、加工電極を加工面に対して相対的に変化させて加工するものであって、反応ガスの種類とワークの材質に応じて決定される、加工時間と加工量との間の相関データと、前加工面と目的加工面の座標データとに基づきその座標差に応じて加工時間を数値制御してなるラジカル反応による無歪精密数値制御加工方法を提案している(特許文献1)。この加工方法を数値制御プラズマCVM(Chemical Vaporization Machining)と呼んでいる。 Conventionally, the present inventor has supplied neutral radicals based on a reaction gas generated by a machining electrode to which a high voltage is applied to a machining surface of a workpiece, and radical reaction between the neutral radicals and atoms or molecules on the machining surface. The volatile substances generated by the process are vaporized and removed, and the machining electrode is machined relative to the machining surface. The machining is determined according to the type of reaction gas and the material of the workpiece. A distortion-free precision numerically controlled machining method based on radical reaction by numerically controlling the machining time according to the coordinate difference based on the correlation data between time and machining amount and the coordinate data of the previous machining surface and the target machining surface (Patent Document 1). This processing method is called numerically controlled plasma CVM (Chemical Vaporization Machining).
この特許文献1に記載の数値制御加工方法は、プラズマプロセスを用いながら通常の機械加工のようにワークを任意の形状に自動的に加工でき、しかもワークに結晶学的な欠陥や熱的変質層を導入することなく高精度に加工することができる画期的な加工方法であった。ここで使用した加工電極は、反応ガスと不活性ガスを含む雰囲気ガスを先端部から噴出させるとともに、高周波電圧を印加して大気圧近傍の圧力で局所プラズマを発生させ、該プラズマにより生成された反応ガスに基づく中性ラジカルを、雰囲気ガスの供給圧力でのガス流に乗せてワーク表面と加工電極間のギャップに供給し、加工するものである。しかし、この加工ギャップは100μm程度と狭く、しかもガス圧は大気圧近傍の高圧力であるので、ガスの粘性により加工ギャップに充分にガスを供給することができず、また加工電極の先端部が過度に加熱されるため投入電力を大きくすることができない等の理由によって加工速度を大幅に高めることができなかった。
The numerically controlled processing method described in
この改善策として、本発明者は、反応ガス及び不活性ガスを含むガス雰囲気中に無端状の加工電極とワークを配設し、該加工電極とワークの加工進行部との間に加工ギャップを維持しつつ、加工電極を高速に回転させることで該加工電極表面を加工進行部に対して高速移動させ且つ加工電極表面でガスを巻き込むことによって前記加工ギャップを横切るガス流を形成するとともに、加工電極に高周波電圧を印加して加工ギャップでプラズマを発生し、反応ガスに基づく中性ラジカルを生成し、該中性ラジカルとワークの加工進行部を構成する原子又は分子とのラジカル反応によって生成した揮発性物質を気化させて除去し且つ加工電極とワークとを相対的に変位させて加工を進行してなる回転電極を用いた高密度ラジカル反応による高能率加工方法を提案した(特許文献2)。 As an improvement measure, the present inventor arranges an endless machining electrode and a workpiece in a gas atmosphere containing a reaction gas and an inert gas, and creates a machining gap between the machining electrode and the machining progression portion of the workpiece. While maintaining, the machining electrode is rotated at a high speed to move the machining electrode surface at a high speed relative to the machining progress portion, and a gas flow is formed across the machining gap by entraining gas on the machining electrode surface. A high-frequency voltage is applied to the electrode to generate plasma in the machining gap, generating a neutral radical based on the reactive gas, and generated by a radical reaction between the neutral radical and the atoms or molecules that make up the work progressing part of the workpiece Volatile substances are vaporized and removed, and the machining electrode and workpiece are displaced relatively, and machining is advanced. The method was proposed (Patent Document 2).
同様に、本発明者は、電極に高周波電力を印加することによりプラズマを発生させ、該プラズマ中に反応ガスを供給して化学反応により基板上に薄膜を形成する方法において、前記電極として、ドラム状の回転電極を用いる高速成膜方法も提案している(特許文献3)。 Similarly, in the method of generating plasma by applying high-frequency power to an electrode and supplying a reactive gas into the plasma to form a thin film on a substrate by a chemical reaction, the inventor uses a drum as the electrode. A high-speed film formation method using a rotating electrode having a shape is also proposed (Patent Document 3).
前述の特許文献2、3に記載されたプラズマ処理方法では、ワークの表面と略平行な回転軸を有する回転電極を用い、該回転電極を高速で回転させることによって、反応ガスの高速度供給及び使用済みガスの高速度排気による加工速度の大幅な向上、加工電極の十分な冷却効果に基づく大電力の投入による加工能率の大幅な向上を図ることができたのである。しかし、前記回転電極によって形成されるギャップを横切るガス流の上流側と下流側とでは、そのガス流の形態が異なるため、プラズマによって生成する中性ラジカルの密度も異なり、それが加工においては加工速度の相違から単位加工痕の形状が非対称形となって高精度な加工に支障を来たし、また成膜においては成膜速度や膜質の相違から均質な連続成膜をすることが困難になるといった問題を有している。
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、チャンバー内の10kPa〜1Mpa(約0.1〜10気圧)のガス雰囲気中においてプラズマを発生させて、除去加工を行うプラズマCVM法又は成膜を行うプラズマCVD法に使用するプラズマ処理方法及びその装置であって、プラズマCVMの場合には最小加工痕が、プラズマCVDの場合には最小成膜部が軸対称となるようにした回転電極を用いたプラズマ処理方法及びその装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-described situation, the present invention intends to solve a plasma CVM in which a plasma is generated in a gas atmosphere of 10 kPa to 1 Mpa (about 0.1 to 10 atm) in the chamber to perform removal processing. Plasma processing method and apparatus used in plasma CVD method or film CVD method for forming a film so that the minimum processing trace is axisymmetric in the case of plasma CVM and the minimum film forming part is axisymmetric in the case of plasma CVD An object of the present invention is to provide a plasma processing method and apparatus using the rotating electrode.
本発明は、前述の課題解決のために、反応ガス及び不活性ガスを含むガス雰囲気中に回転電極とワークとを配設し、該ワークと回転電極をXY軸方向へ相対的に走査するとともに、Z軸方向の回転軸を有する前記回転電極とワークとの間に所定のギャップを形成するように該回転電極とワークをZ軸方向へ相対的に変位させ、前記回転電極を回転させて該回転電極表面でガスを巻き込むことによって前記ギャップ近傍に渦流を形成するとともに、該回転電極に高周波電圧を印加して前記ギャップでプラズマを発生し、反応ガスに基づいて生成した中性ラジカルを用いてワーク表面を軸対称の最小加工痕で加工又は軸対称の最小成膜部でワーク表面に成膜してなる回転電極を用いたプラズマ処理方法を提供する(請求項1)。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention arranges a rotating electrode and a workpiece in a gas atmosphere containing a reaction gas and an inert gas, and relatively scans the workpiece and the rotating electrode in the XY axis direction. the said rotary electrode and the workpiece so as to form a predetermined gap between the rotating electrode and the workpiece are relatively displaced in the Z-axis direction, said rotary electrode is rotated said having an axis of rotation of the Z-axis direction A gas is entrained on the surface of the rotating electrode to form a vortex near the gap, and a high-frequency voltage is applied to the rotating electrode to generate plasma in the gap, using neutral radicals generated based on the reaction gas. Provided is a plasma processing method using a rotating electrode formed by processing a workpiece surface with an axially symmetric minimum processing trace or forming a film on the workpiece surface with an axially symmetric minimum film forming portion .
また、本発明の回転電極を用いたプラズマ処理方法は、前記反応ガスに基づく中性ラジカルと前記ワークを構成する原子又は分子とのラジカル反応によって生成した揮発性物質を気化させて除去し且つ回転電極とワークとを相対的に変位させて加工を進行する(請求項2)。あるいは、前記反応ガスに基づく中性ラジカルを前記ワークの表面に堆積させて且つ回転電極とワークとを相対的に変位させて成膜するものである(請求項3)。 The plasma processing method using the rotating electrode of the present invention vaporizes and removes a volatile substance generated by a radical reaction between a neutral radical based on the reaction gas and an atom or molecule constituting the workpiece, and rotates. Machining proceeds by relatively displacing the electrode and the workpiece (claim 2). Alternatively, neutral radicals based on the reaction gas are deposited on the surface of the workpiece, and the rotating electrode and the workpiece are relatively displaced to form a film.
そして、前記回転電極の表面に、前記ギャップの方向へのガス流を形成するためのスクリュー形状の凹溝若しくは突条を形成してなること(請求項4)、前記回転電極の上部に、前記ギャップの方向へのガス流を形成するためのガス供給ノズルを設けてなること(請求項5)が好ましく、更にこれらを併用することも可能である。 A screw-shaped groove or ridge for forming a gas flow in the direction of the gap is formed on the surface of the rotating electrode (Claim 4) . It is preferable to provide a gas supply nozzle for forming a gas flow in the direction of the gap (Claim 5 ), and it is also possible to use these in combination.
また、本発明は、気密チャンバー内に配したワーク保持台をX軸駆動機構とY軸駆動機構とでXY軸方向へ駆動するとともに、前記ワーク保持台に保持したワークに対面して配したZ軸方向の回転軸を有する回転電極を、Z軸駆動機構で該ワーク保持台の移動面に直交したZ軸方向へ駆動して、前記回転電極とワークとの間に所定のギャップを形成し、前記チャンバー内に反応ガス及び不活性ガスを供給するガス供給手段を備えるとともに、前記回転電極に高周波電圧を印加する電力供給手段を備え、前記回転電極を回転させて該回転電極表面でガスを巻き込むことによって前記ギャップ近傍に渦流を形成するとともに、該回転電極に高周波電圧を印加して前記ギャップでプラズマを発生し、反応ガスに基づいて生成した中性ラジカルを用いてワーク表面を軸対称の最小加工痕で加工又は軸対称の最小成膜部でワーク表面に成膜してなる回転電極を用いたプラズマ処理装置を構成した(請求項6)。 Further, according to the present invention, a work holding table arranged in an airtight chamber is driven in the X and Y axis directions by an X-axis drive mechanism and a Y-axis drive mechanism, and Z arranged to face the work held on the work holding table. A rotary electrode having an axial rotation axis is driven in the Z-axis direction perpendicular to the moving surface of the workpiece holding table by a Z-axis drive mechanism to form a predetermined gap between the rotary electrode and the workpiece, The chamber is provided with a gas supply means for supplying a reactive gas and an inert gas and a power supply means for applying a high frequency voltage to the rotating electrode, and the rotating electrode is rotated to entrain the gas on the surface of the rotating electrode. As a result, a vortex is formed in the vicinity of the gap, a high-frequency voltage is applied to the rotating electrode to generate plasma in the gap, and neutral radicals generated based on the reaction gas are used. To constitute a plasma processing apparatus using a rotating electrode formed by deposition on the workpiece surface with a minimum film forming unit of the processing or axisymmetric a workpiece surface with a minimum processing traces axisymmetric (claim 6).
又は、回転電極とワークとを内部に配設するとともに、反応ガス及び不活性ガスを含む雰囲気ガスを密封若しくは循環させ得るチャンバーと、前記回転電極へ高周波電圧を印加する電力供給手段と、前記回転電極とワークとの間に所定のギャップを形成するとともに、前記回転電極とワークとを相対的に変位させる駆動機構と、前記回転電極を前記ワークの表面に略垂直な回転軸にて回転させる回転駆動機構と、を少なくとも備え、前記回転電極を回転させて該回転電極表面でガスを巻き込むことによって前記ギャップ近傍に渦流を形成するとともに、該回転電極に高周波電圧を印加して前記ギャップでプラズマを発生し、反応ガスに基づいて生成した中性ラジカルを用いてワーク表面を軸対称の最小加工痕で加工又は軸対称の最小成膜部でワーク表面に成膜してなる回転電極を用いたプラズマ処理装置を構成した(請求項7)。 Or a chamber in which the rotating electrode and the work are disposed, and an atmospheric gas containing a reactive gas and an inert gas can be sealed or circulated, a power supply means for applying a high-frequency voltage to the rotating electrode, and the rotation A drive mechanism that forms a predetermined gap between the electrode and the workpiece and relatively displaces the rotating electrode and the workpiece, and rotation that rotates the rotating electrode on a rotation axis that is substantially perpendicular to the surface of the workpiece. At least a drive mechanism, and by rotating the rotating electrode and entraining gas on the surface of the rotating electrode, a vortex is formed in the vicinity of the gap, and a high frequency voltage is applied to the rotating electrode to generate plasma in the gap. in generated, the minimum film forming unit of processing or axisymmetric workpiece surface using a neutral radicals produced on the basis of the reaction gas with minimum processing marks axisymmetric To constitute a plasma processing apparatus using a rotating electrode formed by deposition on over click surface (claim 7).
以上にしてなる本発明の回転電極を用いたプラズマ処理方法及びその装置は、回転電極の回転軸がZ軸方向に一致しているので、ワークと回転電極との間に渦巻き流が発生し、プラズマCVMの場合には最小加工痕が、プラズマCVDの場合には最小成膜部が軸対称となるので、高精度な形状精度で加工を行うことができ、また均質な連続成膜を行うことができるのである。 In the plasma processing method and apparatus using the rotating electrode of the present invention as described above, since the rotation axis of the rotating electrode coincides with the Z-axis direction, a vortex flow is generated between the workpiece and the rotating electrode, In the case of plasma CVM, the minimum processing trace is axisymmetrical in the case of plasma CVD, so that the minimum film forming portion is axisymmetric, so that processing can be performed with high precision shape accuracy, and uniform continuous film formation should be performed. Can do it.
先ず、図1に基づいて本発明の回転電極を用いたプラズマ処理方法を説明する。本発明の回転電極を用いたプラズマ処理方法は、反応ガス及び不活性ガスを含むガス雰囲気中に回転電極200とワーク201とを配設し、該ワーク201と回転電極200をXY軸方向へ相対的に走査するとともに、Z軸方向の回転軸202を有する前記回転電極200とワーク201との間に所定のギャップ203を形成するように該回転電極200とワーク201をZ軸方向へ相対的に変位させ、前記回転電極200を回転させて前記ギャップ近傍に渦流を形成するとともに、該回転電極200に高周波電圧を印加して前記ギャップ203でプラズマを発生し、反応ガスに基づいて生成した中性ラジカルを用いてワーク表面を加工又はワーク表面に成膜するものである。ここで、図中符号204は、XYテーブルからなるワーク保持台、205は単位加工痕を示している。前記回転電極200とワーク保持台204は、数値制御によってXYZ軸方向へ相対的に変位させ、ワーク201の表面を任意曲面に加工し、また任意曲面のワーク201の表面に成膜をするのである。
First, a plasma processing method using the rotating electrode of the present invention will be described with reference to FIG. In the plasma processing method using the rotating electrode of the present invention, the
つまり、本発明の回転電極を用いたプラズマ処理方法は、前記反応ガスに基づく中性ラジカルと前記ワーク201を構成する原子又は分子とのラジカル反応によって生成した揮発性物質を気化させて除去し且つ回転電極200とワーク201とを相対的に変位させて加工を進行するのである。あるいは、前記反応ガスに基づく中性ラジカルを前記ワーク201の表面に堆積させて且つ回転電極200とワーク201とを相対的に変位させて成膜するのである。
That is, the plasma processing method using the rotating electrode of the present invention vaporizes and removes a volatile substance generated by a radical reaction between a neutral radical based on the reaction gas and an atom or molecule constituting the
そして、図示しないが、前記回転電極200の表面に、前記ギャップ203の方向へのガス流を形成するためのスクリュー形状の凹溝若しくは突条を形成してなること、前記回転電極200の上部に、前記ギャップ203の方向へのガス流を形成するためのガス供給ノズルを設けてなることが好ましい。更に、これらの手段を併用することも可能である。
Then, although not shown, the surface of the
次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。図2は本発明のプラズマ処理装置の正面(Y軸方向)から見た全体縦断面図、図3は図2のA−A線断面図、図4は図2のB−B線断面図を示し、図中符号1はベース体、2はチャンバー、3はZ軸支持台、4はX軸駆動機構、5はY軸駆動機構、6はZ軸駆動機構、7はワーク保持台、8はヘッド取付部、9は処理ヘッド、10は半同軸型空洞共振器をそれぞれ示している。
Next, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings. 2 is an overall longitudinal sectional view as viewed from the front (Y-axis direction) of the plasma processing apparatus of the present invention, FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. In the figure,
本発明のプラズマ処理装置は、超清純な雰囲気中で一切の汚染を排除してワークを加工又は成膜処理するために使用するものであり、具体的には、大気圧近傍のガス雰囲気中においてプラズマを発生させて、反応ガスに基づく中性ラジカルを生成し、ワークの表面原子又は分子を除去して加工を行い又はワークの表面に堆積させて成膜を行うのである。本発明のプラズマ処理装置は、X軸駆動機構4、Y軸駆動機構5、Z軸駆動機構6として、大きな移動量と高速移動が可能でしかも汎用的なボールねじを用いた送りねじ機構を採用するが、摺動部や駆動部、ACサーボモータ等のパーティクルや有機物を発生させる部位を金属製、好ましくはステンレス製のベローズやカバーで外被してチャンバー2内の処理空間から完全に隔離し、また駆動によって体積が変化する部分は大気開放して動作に支障がないようにしている。
The plasma processing apparatus of the present invention is used for processing or film-forming a workpiece while eliminating any contamination in an ultra-pure atmosphere. Specifically, in a gas atmosphere near atmospheric pressure, Plasma is generated to generate neutral radicals based on the reaction gas, and the surface atoms or molecules of the workpiece are removed to perform processing or deposit on the surface of the workpiece to form a film. The plasma processing apparatus of the present invention employs a feed screw mechanism using a general-purpose ball screw as the
ここで、プラズマプロセスを伴うプラズマCVMやプラズマCVDでは、前記処理空間内には不活性ガスや反応ガスからなる雰囲気ガスが大気圧近傍の圧力(10kPa〜1Mpa)で存在しているが、これらの雰囲気ガス中に駆動機構の摺動部等で発生するパーティクルや有機物が混入しないようにし、制御された環境を作っている。本実施形態では、前記ワーク保持台7のX軸方向のストロークは800mm、Y軸方向のストロークは400mmとし、また前記ヘッド取付部8のZ軸方向のストロークは300mmとしている。前記ヘッド取付部8には、プラズマCVMやプラズマCVDでは、高周波電力を供給できる回転電極型等の処理ヘッド9が取付けられ、処理の種類に応じて変更できるようにしている。そして、Z軸駆動機構6によってワーク保持台7に固定したワーク表面と処理ヘッド9の先端とのギャップを調整しつつ、X軸駆動機構4及びY軸駆動機構5によってXY軸方向へワークと処理ヘッド9の相対位置を変化させて走査し、ワーク表面の特定位置に対する処理ヘッド9の平均滞在時間を調節して任意曲面を数値制御(NC)加工若しくは成膜することができる。
Here, in plasma CVM or plasma CVD accompanied by a plasma process, an atmosphere gas composed of an inert gas and a reactive gas exists in the processing space at a pressure (10 kPa to 1 Mpa) near atmospheric pressure. A controlled environment is created by preventing particles and organic substances generated at the sliding part of the drive mechanism from being mixed into the atmospheric gas. In the present embodiment, the X-axis direction stroke of the
本発明に使用するプラズマ処理装置は、ベース体1の上に気密チャンバー2を設置し、該チャンバー2内に配したワーク保持台7をX軸駆動機構4とY軸駆動機構5とでXY軸方向に駆動するとともに、前記ワーク保持台7に対面して配した処理ヘッド9をZ軸駆動機構6で該ワーク保持台7の移動面に直交したZ軸方向に駆動し、ワーク保持台7に固定したワークを処理ヘッド9で処理してなるプラズマ処理装置であって、前記X軸駆動機構4とY軸駆動機構5はそれぞれ少なくとも一対の平行な案内部材とその中間に平行に配した駆動部材とを備え、前記Y軸駆動機構5を構成するY軸案内部材11,11とY軸駆動部材12の両端を前記チャンバー2の側壁13を貫通させて前記ベース体1に固定するとともに、該Y軸案内部材11の中間部にY軸方向にスライド可能にX軸保持体14を装着し、該Y軸駆動部材12の中間部にY軸方向に駆動するY軸駆動体15を有し、また前記X軸駆動機構4を構成するX軸案内部材16,16とX軸駆動部材17の両端を両X軸保持体14,14に固定するとともに、該X軸案内部材16の中間部にX軸方向にスライド可能にX軸移動体18を装着し、該X軸駆動部材17の中間部にX軸方向へ駆動するX軸駆動体19を有し、前記Y軸駆動体15を両X軸保持体14,14間に渡設した連動部材20の中間に連結するとともに、前記X軸駆動体19とX軸移動体18,18を前記ワーク保持台7に連結し、前記各案内部材及び駆動部材の露出部を全て金属製ベローズ21で外被して、X軸駆動機構4とY軸駆動機構5の摺動部や駆動部をチャンバー2内の処理空間と区画したものである。同様に、前記Z軸駆動機構6の摺動部を金属製ベローズ21で外被してチャンバー2内の処理空間と区画している。
In the plasma processing apparatus used in the present invention, an
更に詳しくは、前記ベース体1は、縦(X軸方向の寸法)が3500mm、横(Y軸方向の寸法)が1800mm、厚さ(Z軸方向の寸法)が200mmのアルミニウム製の定盤である。このベース体1の上面に、内寸で縦3340mm、横1050mm、高さ400mmの上下開口したチャンバー胴体22を気密状態で固定し、該チャンバー胴体22の上に四角錐台形状のチャンバーカバー23を気密状態に着脱可能に被せて連結し、前記チャンバー2を形成する。ここで、前記ベース体1の上面からチャンバーカバー23の上面までの高さは1000mmである。更に、前記チャンバーカバー23の上面の中央部には上方へ円筒形のZ軸導入部24を取付け、該Z軸導入部24の上端にはカバーを兼ねた半同軸型空洞共振器10を設けている。ここで、前記チャンバー胴体22、チャンバーカバー23及びZ軸導入部24はSUS製であり、半同軸型空洞共振器10はアルミニウム製である。
More specifically, the
前記X軸駆動機構4とY軸駆動機構5は、前記チャンバー胴体22に内蔵し、前記Z軸駆動機構6は、前記チャンバー2を跨ぐように前記ベース体1の上面に固定したZ軸支持台3に取付け、その下部を前記半同軸型空洞共振器10の中心を貫通させてチャンバー2内に引き込んでいる。前記Z軸支持台3は、前記ベース体1の上面に固定した4本のSUS製パイプからなる脚杆25,…の上端に、アルミニウム製のZ軸ベース体26を水平に固定したものである。前記脚杆25は外形114.3mm、肉厚が4mmで、前記Z軸ベース体26は縦横1150mm×1150mm、厚さ96mmであり、Z軸支持台3の剛性を充分に高かめている。更に、前記Z軸支持台3は、4本の脚杆25,…を同一角度で内向きに傾斜させ、対称な形状にしているため、剛性を高めるとともに、熱的安定性も高めている。
The
本発明に係るプラズマ処理装置において、前記Y軸駆動機構5は前記ベース体1の上面を基準とし、前記Z軸駆動機構6は前記ベース体1の上面に直接固定したZ軸支持台3のZ軸ベース体26を基準として取付けているので、チャンバー2の精度に影響されず、高い位置決め精度を達成している。
In the plasma processing apparatus according to the present invention, the Y-
前記チャンバー胴体22の側壁13には、主排気用の排気ポート27と、粗引き用、作動流体(反応ガスと不活性ガス)の循環用、真空計装着用等の種々の目的に使用するポート28,…を複数個設けている。また、前記チャンバーカバー23の対面した傾斜面には、ワークの出し入れ用、内部のメンテナンス用のために開閉可能なハッチ29,29をそれぞれ設けている。また、前記ハッチ29の中央部には内部を観察可能な観察窓30を設けるとともに、上面には斜め上方からワークを見下ろすことが可能な観察ポート31,31を設けている。また、図2及び図3には、前記処理ヘッド9をヘッド取付部8に対して着脱する際に、前記ハッチ29を通過させて行うが、そのためにチャンバー2内に支持脚32,…で支持され一端部がチャンバー2外まで伸びたガイド部材33を着脱可能に設け、該ガイド部材33に載置した処理ヘッド9をチャンバー2の内外へ簡単に移動できるようにしている。
The
次に、駆動機構を中心として各部の詳細を更に説明する。先ず、図2〜図9に基づいてY軸駆動機構5を説明する。前記Y軸案内部材11は、図7に示すように、直径60mmの中実若しくはパイプ状のシャフトであり、両端部を前記チャンバー胴体22の側壁13,13に設けた導出ポート34,34を貫通させ、前記ベース体1の上面にブロック台35,35で固定する。このブロック台35は、前記ベース体1の上面に固定する台座部35Aと該台座部35Aとの間にY軸案内部材11の端部を挟持して固定する押え部35Bとからなっている。そして、前記Y軸案内部材11の中間部には、ブロック状の前記X軸保持体14をその下部に形成した貫通孔36内の両端部に装着したリニアブッシュ37,37にてY軸方向へ移動可能として設けている。そして、前記Y軸案内部材11の露出部を、互にフランジ板38にて連結した複数のベローズ21,…で外覆し、一端部のベローズ21を前記導出ポート34の内面に連結するとともに、他端部のベローズ21を前記X軸保持体14の側端面に連結している。前記フランジ板38はリング状の円板であり、外径はベローズ21の外径と同等か若干小さく設定している。そして、前記フランジ板38の内周部には四フッ化エチレン樹脂(PTFE)製のリング状スライダー39を取付けて前記Y軸案内部材11に接触させ、前記ベローズ21の撓みを防止している。また、前記Y軸案内部材11は導出ポート34の開口を接触しないように貫通させ、前記チャンバー2の寸法誤差や温度の変化による材料の伸縮が多少生じても影響がないようにしている。ここで、前記X軸保持体14がY軸方向へ移動すると、該X軸保持体14の両側にあるベローズ21,…で囲まれる空間の体積が増減するが、このように前記導出ポート34で大気開放するか、あるいはX軸保持体14の貫通孔36で連通させることにより、前記X軸保持体14の移動に際して抵抗力を極力低下させることが可能である。
Next, details of each part will be further described focusing on the drive mechanism. First, the Y-
また、図6、図8及び図9に示すように、前記Y軸駆動部材12は、駆動シャフト40と、該駆動シャフト40の先端部を回動可能に支持する支持軸41と、該駆動シャフト40の基端側を貫通させて回転可能に支持する支持パイプ42とからなり、前記駆動シャフト40の端部を前記ベース体1の上面に取付けたY軸駆動モータ43で回転させ、該駆動シャフト40の一部で前記支持軸41と支持パイプ42との間に設けたボールねじ44に対して螺合した前記Y軸駆動体15のボールナット45が進退することで、当該Y軸駆動体15をY軸方向へ移動させるのである。
As shown in FIGS. 6, 8 and 9, the Y-
前記支持軸41は、一端部を前記チャンバー胴体22の側壁13に設けた導出ポート34から外部に貫通させてブロック台35にてベース体2の上面に固定し、また同様に前記支持パイプ42は、一端部を前記チャンバー胴体22の側壁13に設けた導出ポート34から外部に貫通させてブロック台35にてベース体2の上面に固定している。そして、前記駆動シャフト40は、前記ボールねじ44の基端側と先端側にそれぞれ縮径部46とねじ部47を形成し、基端側の縮径部46には二つのアンギュラベアリング48,48を背面組合せに配置し、その間に内外輪にそれぞれ当接するように円筒状のスペーサ49,50を介在させて、前記ねじ部47に固定ナット51を螺合してボールねじ44と縮径部46の段差部に圧接して取付け、一方、先端側の縮径部46には二つのアンギュラベアリング48,48を並列組合せに配置し、その間に内外輪にそれぞれ当接するように円筒状のスペーサ49,50を介在させて、前記ねじ部47に固定ナット51を螺合してボールねじ44と縮径部46の段差部に圧接して取付けている。そして、前記支持パイプ42を貫通させた駆動シャフト40の基端側のアンギュラベアリング48,48を該支持パイプ42のチャンバー内側端部に設けた拡径孔部52内に嵌合するとともに、該支持パイプ42の端面に固定リング53をねじ止めして両アンギュラベアリング48,48の外輪を挟持して軸方向に移動不能に取付けている。また、前記駆動シャフト40の先端側のアンギュラベアリング48,48を前記支持軸41の端部に形成した軸孔54内に嵌挿するとともに、該支持軸41の端面に保持リング55を、コイルばね56を巻装した押えねじ57で弾性的に保持し、温度変化によって該駆動シャフト40等が伸縮するのを吸収できるようにしている。
The
また、前記駆動シャフト40のチャンバー外側端部は前記支持パイプ42から突出し、その外側に取付けた前記Y軸駆動モータ43に継手58にて回転を伝達できるように連結している。尚、前記Y軸駆動モータ43で発生する微小な振動を前記駆動シャフト40に伝達しないようにするため、前記継手58としてはマグネットカップリング等の非接触タイプのものを使用することも好ましい。また、前記Y軸駆動モータ43は、前記駆動シャフト40のボールねじ44に螺合したボールナット45の送り量を微小且つ正確に制御するためACサーボモータ等の回転速度をパルス制御できるものを使用する。
The outer end of the chamber of the
前記Y軸駆動体15は、ブロック体59に貫通孔を形成し、該貫通孔に前記ボールナット45を固定するとともに、該ブロック体59の両側端に同軸状に円筒体60,60を連結したものである。そして、前記導出ポート34の内面と円筒体59との間であって、前記支持軸41及び支持パイプ42を互にフランジ板61を介して直列に連結した複数のベローズ21,…で外覆している。前記フランジ板61はリング状の円板であり、外径はベローズ21の外径と同等か若干小さく設定している。そして、対面する一対の前記導出ポート34,34間に、平行に2本の支持棒62,62を張設し、該支持棒62,62は前記Y軸駆動体15のブロック体59を貫通し、両円筒体60,60の内部を通過し、各フランジ板61,…に設けたリニアブッシュ63,…を貫通し、該支持棒62,62で各ベローズ21,…の荷重を支持している。ここでは、前記各ベローズ21,…の荷重が、前記ブロック体59を介してボールナット45とボールねじ44に加わらないように配慮している。
The Y-
また、前記X軸駆動機構4は、図2、図4、図5及び図7に示すように、基本構造は前述のY軸駆動機構5と同様である。前記X軸案内部材16は、前記両X軸保持体14,14に固定する2本の固定パイプ64,64と、その中間に渡設する直径50mmのシャフト65とからなる。そして、前記X軸保持体14の上部に等間隔で三つの固定孔66,…を形成し、両端部の固定孔66に前記固定パイプ64の基端部を焼嵌め若しくは圧入してリジットに連結し、相対向する両固定パイプ64,64の先端部に前記シャフト65の一端部を焼嵌めし、他端部を嵌入して連結する。また、前記X軸移動体18は、前記シャフト65に挿通した円筒状のスリーブ67の孔内両端部に、該シャフト65を摺動するリニアブッシュ68,68を設けて構成している。そして、前記X軸保持体14の側端面とスリーブ67との間であって、前記X軸案内部材16の固定パイプ64及びシャフト65を互にフランジ板69を介して直列に連結した複数のベローズ21,…で外覆している。前記フランジ板69はリング状の円板であり、外径はベローズ21の外径と同等か若干小さく設定し、内周は前記固定パイプ64及びシャフト65に接触しないようにしている。
The
前記X軸駆動部材17は、前記Y軸駆動部材12と長さが異なるだけで、構造は全く同一であり、またX軸駆動体19も前記Y軸駆動体15と長さが異なるだけで、構造は全く同一である。つまり、前記X軸駆動部材17は、駆動シャフト70と、該駆動シャフト70の先端部を回動可能に支持する支持軸71と、該駆動シャフト70の基端側を貫通させて回転可能に支持する支持パイプ72とからなり、前記駆動シャフト70の端部を一方の前記X軸保持体14の外側面に取付けたX軸駆動モータ73で回転させ、該駆動シャフト70の一部で前記支持軸71と支持パイプ72との間に設けたボールねじ74に対して螺合した前記X軸駆動体19のボールナット75が進退することで、当該X軸駆動体19をX軸方向へ移動させるのである。ここで、前記支持軸71と支持パイプ72とは、前記X軸保持体14の中間部の固定孔66にその基端部を焼嵌め若しくは圧入してリジットに連結している。
The
前記X軸駆動体19は、ブロック体76に貫通孔を形成し、該貫通孔に前記ボールナット75を固定するとともに、該ブロック体76の両側端に同軸状に円筒体77,77を連結したものである。そして、前記X軸保持体14の内側面と円筒体77との間であって、前記支持軸71及び支持パイプ72を互にフランジ板78を介して直列に連結した複数のベローズ21,…で外覆している。前記フランジ板78はリング状の円板であり、外径はベローズ21の外径と同等か若干小さく設定している。そして、対面する前記X軸保持体14,14間に、平行に2本の支持棒79,79を張設し、該支持棒79,79は前記X軸駆動体19のブロック体76を貫通し、両円筒体77,77の内部を通過し、各フランジ板78,…に設けたリニアブッシュ80,…を貫通し、該支持棒79,79で各ベローズ21,…の荷重を支持している。ここでは、前記各ベローズ21,…の荷重が、前記ブロック体76を介してボールナット76とボールねじ75に加わらないように配慮している。それから、図10に示すように、前記X軸駆動部材17におけるフランジ板78の上端と、その両側の前記X軸案内部材16,16におけるフランジ板69,69の上端間を吊支部材81で連結し、X軸駆動機構4における全てのベローズ21,…の荷重を前記支持棒79,79で支持し、前記X軸案内部材16とX軸駆動部材17にベローズ21,…の荷重が加わらないようにしている。
The
前記X軸保持体14,14の下面間には薄板状の前記連動部材20を渡設し、該連動部材20の中央部を前記Y軸駆動体15に連結部材82を介して固定している。更に、両X軸保持体14,14の上部側面間には厚板状の補強板83,83を渡設し、両X軸保持体14,14とX軸案内部材16,16とで構成されるX軸駆動機構4のフレーム構造の剛性を高めている。そして、図11に示すように、前記ワーク保持台7の下面と、前記X軸移動体18及びX軸駆動体19とを連結するが、一方のX軸移動体18とワーク保持台7を連結ブロック84によって固定するとともに、他方のX軸移動体18及びX軸駆動体19とワーク保持台7とは、板面をX軸方向に向けた複数の板ばね84A,…で連結している。ここで、前記X軸駆動体19は、連結ブロック84、板ばね84,…、X軸移動体18を介してX軸案内部材16,16で支持されている。
The thin plate-like interlocking
また、図12に示すように、前記X軸保持体14の外側面にX軸駆動モータ73を取付け、該X軸駆動モータ73と前記固定孔66,…に出現した前記X軸案内部材16,16の端部を全て覆うように箱型のカバー85を設け、また該カバー85からは前記X軸駆動モータ73を駆動制御するケーブルを引き出すための保護パイプ86を側方へ延設し、該保護パイプ86を前記チャンバー胴体22の側壁13に設けた導出ポート87を貫通させている。尚、処理ヘッド9に高周波電力を投入するプラズマCVMやプラズマCVD等では、高周波からX軸駆動モータ73を保護するために、前記カバー85を金属製で作成することが必要である。更に、前記カバー85の側面と導出ポート87の内面間で、前記保護パイプ86を外覆するように、複数のベローズ88,…をフランジ板89を介して連結して取付け、前記カバー85内を大気開放している。更に、前記固定パイプ64,64と支持パイプ72の端部は前記カバー85内に連通しているので、積極的にベローズ21,…内の空間と連通させるために、前記固定パイプ64に通気孔90を設けている。尚、他方のX軸保持体14の外側面にも前記固定パイプ64,64と支持パイプ72の端部が開放しているので、この外側面には気密カバー91を取付けている。このように、X軸駆動機構4におけるベローズ21,…内を大気開放することによって、前記X軸移動体18及びX軸駆動体19のX軸方向への移動に際して、移動方向前後のベローズ21,…内の容積が変化しても大きな抵抗にはならないのである。
12, an
また、前記両X軸保持体14,14の間隔は2400mmもあるので、剛性の高いX軸案内部材16,16を使用しても、該案内部材16の自重や、前記X軸移動体18、X軸駆動体19及びワーク保持台7、更にはワーク自体の重量のため、僅かではあるが前記X軸案内部材16,16が下方へ撓む恐れがある。そのため、本実施形態では、図13に示すように、前記X軸移動体18と補強板83の取付部分において、該X軸移動体18の上端部に対して補強板83の上端部をジャッキボルト92で押圧することで、前記X軸案内部材16,16を上方へ反らせる向きにプレテンションを掛けることができるようにしている。このX軸案内部材16,16に掛けたプレテンションでワーク保持台7等の荷重を相殺するのである。
Further, since the distance between both the
次に、図2、図3、図14及び図15に基づいて、Z軸駆動機構6を説明する。このZ軸駆動機構6は、前記Z軸支持台3に固定部93を取付け、可動部94を前記Z軸導入部24からチャンバー2の内部に引き込み、該チャンバー2内に位置する前記可動部94を複数のSUS製のベローズ95,…で外覆し、摺動部で発生するパーティクルや有機物がチャンバー2内に混入することを防止している。具体的には、前記固定部93は、前記Z軸支持台3を構成するZ軸ベース体26の中央部に上下貫通形成した取付孔96に、円筒状の固定スリーブ97の下半縮径部を上方から嵌合固定するとともに、該固定スリーブ97の上部に筒状の保高部98を固定し、更に該保高部98の上面に継手ボックス99を介してZ軸駆動モータ100を垂直に取付けて構成している。そして、前記可動部94は、前記固定スリーブ97の中心貫通孔101内の上下部に内挿したボールスプライン外筒102,102で上下摺動案内されたスプライン軸からなるパイプ状のZ軸駆動体103と、前記半同軸型空洞共振器10又は上蓋の中央部に開口した挿通孔104からチャンバー2内に引き込まれた該Z軸駆動体103の下端に設けたヘッド取付部8とで構成している。そして、前記保高部98の上面部に、一対の背面組合せのアンギュラベアリング105,105にて定位置回動可能に保持して垂設したZ軸駆動部材106のボールねじ107を、前記Z軸駆動体103の上端部に固定したボールナット108に螺合するとともに、Z軸駆動部材106の上端を前記継手ボックス99内でZ軸駆動モータ100に継手109にて連結し、該Z軸駆動モータ100の回転駆動によって前記Z軸駆動体103を昇降させるのである。
Next, the Z-
ここで、前記Z軸駆動モータ100は、前記Z軸駆動部材106のボールねじ107に螺合したボールナット108の送り量を微小且つ正確に制御するためACサーボモータ等の回転速度をパルス制御できるものを使用する。また、前記Z軸駆動体103の内部には、前記処理ヘッド9に接続するためのケーブル110やチューブを挿通するが、前記Z軸駆動体103の内部に進入している前記Z軸駆動部材106のボールねじ107に接触しないようにするため、該ボールねじ107の下部を保護パイプ111で外覆している。そして、前記チャンバー2内に引き込まれた前記Z軸駆動体103の下部は、前記半同軸型空洞共振器10又は上蓋の下面と前記ヘッド取付部8との間に互に円板状のフランジ板112で連結した複数の前記ベローズ95,…で外覆している。全てのベローズ95,…が均一に伸縮するように、各フランジ板112,112間及び最上段のフランジ板112と前記半同軸型空洞共振器10又は上蓋の下面との間、最下段のフランジ板112と前記ヘッド取付部8との間に、引張りコイルばね113を介装し、ベローズ95のばね定数を高めている。
Here, the Z-
最後に、本発明のプラズマ処理装置をプラズマCVMやプラズマCVDとして使用する場合には、前記処理ヘッド9として、図14に示すように、ヘッド容器114の下端にシャフト115を回転可能に取付け、その下端に回転電極116を着脱可能に取付けるとともに、ヘッド容器114の内部に電極駆動モータ117を配置して前記シャフト115を回転駆動するようにしたものを用いる。この回転電極116と前記ワーク保持台7に固定したワークとの間のギャップをZ軸駆動機構6にて50〜1000μm程度に維持しながら、前記半同軸型空洞共振器10から例えば150MHzの高周波電力を回転電極116に印加し、前記X軸駆動機構4とY軸駆動機構5とで回転電極116に対してワークをXY平面上で移動させて加工若しくは成膜を行うのである。ここで、前記回転電極116は、その回転軸がZ軸方向に一致しているので、ワークと回転電極116との間に渦巻き流が発生し、プラズマCVMの場合には最小加工痕が、プラズマCVDの場合には最小成膜部が軸対称となるので、高精度な形状精度で加工、成膜を行うことが可能となる。
Finally, when the plasma processing apparatus of the present invention is used as plasma CVM or plasma CVD, as the
200 回転電極 201 ワーク
202 回転軸 203 ギャップ
204 ワーク保持台 205 単位加工痕
1 ベース体 2 チャンバー
3 Z軸支持台 4 X軸駆動機構
5 Y軸駆動機構 6 Z軸駆動機構
7 ワーク保持台 8 ヘッド取付部
9 処理ヘッド 10 半同軸型空洞共振器
11 Y軸案内部材 12 Y軸駆動部材
13 側壁 14 X軸保持体
15 Y軸駆動体 16 X軸案内部材
17 X軸駆動部材 18 X軸移動体
19 X軸駆動体 20 連動部材
21 ベローズ 22 チャンバー胴体
23 チャンバーカバー 24 Z軸導入部
25 脚杆 26 Z軸ベース体
27 排気ポート 28 ポート
29 ハッチ 30 観察窓
31 観察ポート 32 支持脚
33 ガイド部材 34 導出ポート
35 ブロック台 36 貫通孔
37 リニアブッシュ 38 フランジ板
39 スライダー 40 駆動シャフト
41 支持軸 42 支持パイプ
43 Y軸駆動モータ 45 ボールナット
46 縮径部 47 ねじ部
48 アンギュラベアリング 49 スペーサ
50 スペーサ 51 固定ナット
52 拡径孔部 53 固定リング
54 軸孔 55 保持リング
58 継手 59 ブロック体
59 円筒体 60 円筒体
61 フランジ板 62 支持棒
63 リニアブッシュ 64 固定パイプ
65 シャフト 66 固定孔
67 スリーブ 68 リニアブッシュ
69 フランジ板 70 駆動シャフト
71 支持軸 72 支持パイプ
73 X軸駆動モータ 75 ボールナット
76 ブロック体 76 ボールナット
77 円筒体 78 フランジ板
79 支持棒 80 リニアブッシュ
81 吊支部材 82 連結部材
83 補強板 84 板ばね
85 カバー 86 保護パイプ
87 導出ポート 88 ベローズ
89 フランジ板 90 通気孔
91 気密カバー 92 ジャッキボルト
93 固定部 94 可動部
95 ベローズ 96 取付孔
97 固定スリーブ 98 保高部
99 継手ボックス 100 Z軸駆動モータ
101 貫通孔 102 ボールスプライン外筒
103 Z軸駆動体 104 挿通孔
105 アンギュラベアリング 106 Z軸駆動部材
108 ボールナット 109 継手
110 ケーブル 111 保護パイプ
112 フランジ板 113 引張りコイルばね
114 ヘッド容器 115 シャフト
116 回転電極 117 電極駆動モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 200 Rotating electrode 201 Workpiece 202 Rotating shaft 203 Gap 204 Work holding stand 205 Unit processing trace 1 Base body 2 Chamber 3 Z-axis support stand 4 X-axis drive mechanism 5 Y-axis drive mechanism 6 Z-axis drive mechanism 7 Work holding stand 8 Head mounting Part 9 Processing head 10 Semi-coaxial cavity resonator 11 Y-axis guide member 12 Y-axis drive member 13 Side wall 14 X-axis holder 15 Y-axis drive body 16 X-axis guide member 17 X-axis drive member 18 X-axis moving body 19 X Axis driver 20 Interlocking member 21 Bellows 22 Chamber body 23 Chamber cover 24 Z-axis introduction part 25 Leg rod 26 Z-axis base body 27 Exhaust port 28 Port 29 Hatch 30 Observation window 31 Observation port 32 Support leg 33 Guide member 34 Derivation port 35 Block base 36 Through hole 37 Linear bush 38 Flange plate 39 Slider 4 Drive shaft 41 Support shaft 42 Support pipe 43 Y-axis drive motor 45 Ball nut 46 Reduced diameter portion 47 Screw portion 48 Angular bearing 49 Spacer 50 Spacer 51 Fixed nut 52 Expanded hole portion 53 Fixed ring 54 Shaft hole 55 Holding ring 58 Joint 59 Block body 59 Cylinder body 60 Cylinder body 61 Flange plate 62 Support rod 63 Linear bush 64 Fixed pipe 65 Shaft 66 Fixed hole 67 Sleeve 68 Linear bush 69 Flange plate 70 Drive shaft 71 Support shaft 72 Support pipe 73 X-axis drive motor 75 Ball nut 76 Block body 76 Ball nut 77 Cylindrical body 78 Flange plate 79 Support rod 80 Linear bush 81 Suspension support member 82 Connection member 83 Reinforcement plate 84 Leaf spring 85 Cover 86 Protection pipe 87 Derivation port 88 Bellows 89 Lung plate 90 Vent hole 91 Airtight cover 92 Jack bolt 93 Fixed part 94 Movable part 95 Bellows 96 Mounting hole 97 Fixed sleeve 98 Height holding part 99 Joint box 100 Z-axis drive motor 101 Through hole 102 Ball spline outer cylinder 103 Z-axis drive body 104 Insertion hole 105 Angular bearing 106 Z axis drive member 108 Ball nut 109 Joint 110 Cable 111 Protection pipe 112 Flange plate 113 Tension coil spring 114 Head container 115 Shaft 116 Rotating electrode 117 Electrode drive motor
Claims (7)
前記回転電極へ高周波電圧を印加する電力供給手段と、
前記回転電極とワークとの間に所定のギャップを形成するとともに、前記回転電極とワークとを相対的に変位させる駆動機構と、
前記回転電極を前記ワークの表面に略垂直な回転軸にて回転させる回転駆動機構と、
を少なくとも備え、前記回転電極を回転させて該回転電極表面でガスを巻き込むことによって前記ギャップ近傍に渦流を形成するとともに、該回転電極に高周波電圧を印加して前記ギャップでプラズマを発生し、反応ガスに基づいて生成した中性ラジカルを用いてワーク表面を軸対称の最小加工痕で加工又は軸対称の最小成膜部でワーク表面に成膜してなることを特徴とする回転電極を用いたプラズマ処理装置。 A chamber in which the rotating electrode and the workpiece are disposed, and an atmospheric gas containing a reactive gas and an inert gas can be sealed or circulated;
Power supply means for applying a high-frequency voltage to the rotating electrode;
A driving mechanism that forms a predetermined gap between the rotating electrode and the workpiece and relatively displaces the rotating electrode and the workpiece;
A rotation drive mechanism for rotating the rotary electrode on a rotation axis substantially perpendicular to the surface of the workpiece;
And rotating the rotating electrode to entrain gas on the surface of the rotating electrode to form a vortex near the gap, and applying a high frequency voltage to the rotating electrode to generate plasma in the gap and reacting Using a rotating electrode characterized in that a neutral radical generated based on a gas is used to process the workpiece surface with an axially symmetrical minimum processing trace or to form a film on the workpiece surface with an axially symmetrical minimum film forming portion . Plasma processing equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004203421A JP4556518B2 (en) | 2004-07-09 | 2004-07-09 | Plasma processing method and apparatus using rotating electrode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004203421A JP4556518B2 (en) | 2004-07-09 | 2004-07-09 | Plasma processing method and apparatus using rotating electrode |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006022392A JP2006022392A (en) | 2006-01-26 |
JP4556518B2 true JP4556518B2 (en) | 2010-10-06 |
Family
ID=35795879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004203421A Expired - Lifetime JP4556518B2 (en) | 2004-07-09 | 2004-07-09 | Plasma processing method and apparatus using rotating electrode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4556518B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008181799A (en) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Sharp Corp | Plasma processing device, and plasma processing method |
CN103227093A (en) * | 2013-05-14 | 2013-07-31 | 哈尔滨工业大学 | Atmosphere plasma processing device suitable for aspheric optical element with large calibre |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004052045A (en) * | 2002-07-19 | 2004-02-19 | Hitachi Zosen Corp | Plasma working device and method |
JP2004079611A (en) * | 2002-08-12 | 2004-03-11 | Hitachi Zosen Corp | Device and method for plasma treatment |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09115692A (en) * | 1995-10-13 | 1997-05-02 | Mori Yuzo | Shape generating device |
-
2004
- 2004-07-09 JP JP2004203421A patent/JP4556518B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004052045A (en) * | 2002-07-19 | 2004-02-19 | Hitachi Zosen Corp | Plasma working device and method |
JP2004079611A (en) * | 2002-08-12 | 2004-03-11 | Hitachi Zosen Corp | Device and method for plasma treatment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006022392A (en) | 2006-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1810782B1 (en) | Machining apparatus | |
Luo et al. | Design of ultraprecision machine tools with applications to manufacture of miniature and micro components | |
Huo | Micro-cutting: fundamentals and applications | |
CN107398783A (en) | A kind of Nano surface of metal material level pattern processing method and device | |
Mori et al. | The study of fabrication of the x-ray mirror by numerically controlled plasma chemical vaporization machining: development of the machine for the x-ray mirror fabrication | |
US7501049B2 (en) | ECM-machine | |
JP4553967B2 (en) | Cutting apparatus, processing method, and mold processed by the processing method | |
CN108907191B (en) | Additive manufacturing method of 30CrMnSiA metal model suitable for high-speed wind tunnel test | |
CN113695646B (en) | Machining device for full-surface micro-pit structure of thin-wall spherical shell type micro component | |
CN105269102A (en) | Five-axis linkage ultrasonic composite electric spark micro-finish machining numerical control machine tool | |
JP4556518B2 (en) | Plasma processing method and apparatus using rotating electrode | |
RU2463246C1 (en) | Unit for producing nanostructured layers on complex shape part surface by laser-plasma treatment | |
JPS5912419B2 (en) | table equipment | |
Sriyotha et al. | Development of 5-axis linear motor driven super-precision machine | |
JP4595413B2 (en) | Ultra-precision processing equipment | |
Yagüe-Fabra et al. | Scalability of precision design principles for machines and instruments | |
JP3056146B2 (en) | Electric discharge machining method and electric discharge machine | |
EP2623259A1 (en) | Linear drive with a balancing body | |
Yoshioka et al. | Design Concept and Structural Configuration of Advanced Nano-Pattern Generator with Large Work Area" ANGEL". | |
Sun et al. | Design of Compound Machine Tool for Ultra-Precision Shaft Parts | |
Howard et al. | On the development of an experimental testing platform for the vortex machining process | |
Vermeulen et al. | An advanced ceramic optical diamond turning machine design and prototype development | |
Liang et al. | Fast Axis Servo Diamond Turning of Complex Surfaces | |
Yoshioka et al. | Structural design of a newly developed ultraprecision machine tool “ANGEL” | |
CN117483807A (en) | Cladding type laser additive manufacturing equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070607 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091215 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100120 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100629 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100712 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4556518 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |