(57)【要約】【課題】基板の改質等、ワークの処理などに使用されるプラズマ発生装置において、導波管に複数のプラズマ発生ノズルを設け、複数の被処理ワークや大面積の被処理ワークの処理などに対応するにあたって、各ノズル間で均一なプラズマ照射を行えるようにする。【解決手段】複数のプラズマ発生ノズル３１が配列される導波管１０の終端に終端部材４０を設け、その終端部材４０を、マイクロ波を吸収するダミーロード４１と、反射する反射部材４２とを併用した構成とする。したがって、先ず、反射部材４２によってマイクロ波の無駄を抑えることができ、次に反射部材４２によってマイクロ波の反射し過ぎ（戻し過ぎ）によって各プラズマ発生ノズル３１で受信されるマイクロ波エネルギーがアンバランスになってしまうことを抑えることができる。こうして、マイクロ波の利用効率を高めつつ、各プラズマ発生ノズル３１から均一なプラズマ照射を行うことができる。【選択図】図１
2008077925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段が始端部に取付けられて前記マイクロ波を伝搬する導波管と、前記導波管に複数個がマイクロ波の伝搬方向に相互に間隔を開けて取付けられ、前記マイクロ波を受信し、そのマイクロ波のエネルギーに基づきプラズマ化したガスを生成して放出するプラズマ発生ノズルとを備えて構成されるプラズマ発生装置において、
前記導波管の終端部に設けられ、前記マイクロ波を、吸収する吸収材と反射する反射材とを組合わせて成る終端部材を含むことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記吸収材は、導波管内の導波空間を横切る管体と、その管体内に充填される水とを備えるダミーロードから成ることを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記反射材は、導波管の外方側から、内方側の導波空間へ突出し、その出没量を調整可能な導電性の部材であることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記反射材は、前記導波管の管軸中心からオフセットして配置されることを特徴とする請求項３記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置に、そのプラズマ照射方向とは交差する面上で前記ワークとプラズマ発生ノズルとを相対的に移動させる移動手段を備え、相対的な移動を行いつつ、前記ワークにプラズマを照射して所定の処理を施与することを特徴とするワーク処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等の被処理ワークなどに対してプラズマを照射することで、前記ワークの表面の清浄化や改質などを図ることが可能なプラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば半導体基板等の被処理ワークに対してプラズマを照射し、その表面の有機汚染物の除去、表面改質、エッチング、薄膜形成または薄膜除去等を行うワーク処理装置が知られている。たとえば特許文献１には、同心状の内側導電体と外側導電体とを有するプラズマ発生ノズルを用い、両導電体間に高周波のパルス電界を印加することで、アーク放電ではなく、グロー放電を生じさせてプラズマを発生させ、ガス供給源からの処理ガスを両導電体間で旋回させながら基端側から遊端側へ向かわせることで高密度なプラズマを生成し、前記遊端に取付けられたノズルから被処理ワークに放射することで、常圧下で高密度なプラズマを得ることができるプラズマ処理装置が開示されている。
【０００３】
そして、本件出願人は、先に特許文献２において、このようなプラズマ発生ノズルを導波管に複数取付け、マイクロ波発生手段からのマイクロ波を導波管を介して各プラズマ発生ノズルに伝搬することで、大規模なワークや複数のワークを一括して処理することができるワーク処理装置を提案した。
【特許文献１】特開２００３−１９７３９７号公報
【特許文献２】特願２００６−４５０９８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の先行技術は、複数のプラズマ発生ノズルから同時にプラズマ照射を行うことで、確かに大規模なワークや複数のワークを一括して処理することができる優れたワーク処理装置である。しかしながら、導波管の後端には、スライディングショートと称され、マイクロ波を全反射する反射ブロックを導波管の軸線方向に進退させることで、定在波パターンを調整し、マイクロ波を効率的に利用できるようにした機構が設けられている。したがって、前記全反射によってマイクロ波を効率的に利用できるものの、マイクロ波の反射し過ぎ（戻し過ぎ）によって各プラズマ発生ノズルで受信されるマイクロ波エネルギーがアンバランスになってしまうという問題がある。特に、最後端のプラズマ発生ノズルのエネルギーが高くなり、その１つ前や２つ前のプラズマ発生ノズルと、受信できるマイクロ波のエネルギーが大きく異なってしまう。
【０００５】
一方、マイクロ波を全反射する前記スライディングショートに代えて、全吸収するダミーロードを設けると、前端側のプラズマ発生ノズルから後端側のプラズマ発生ノズルへ、順に受信できるマイクロ波のエネルギーが小さくなってゆき、最大と最小との差が、前記スライディングショートを用いる場合よりも大きくなってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、マイクロ波の利用効率を高めつつ、各プラズマ発生ノズルから均一なプラズマ照射を行うことができるプラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプラズマ発生装置は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段が始端部に取付けられて前記マイクロ波を伝搬する導波管と、前記導波管に複数個がマイクロ波の伝搬方向に相互に間隔を開けて取付けられ、前記マイクロ波を受信し、そのマイクロ波のエネルギーに基づきプラズマ化したガスを生成して放出するプラズマ発生ノズルとを備えて構成されるプラズマ発生装置において、前記導波管の終端部に設けられ、前記マイクロ波を、吸収する吸収材と反射する反射材とを組合わせて成る終端部材を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、マイクロ波発生手段からのマイクロ波を導波管を介して複数のプラズマ発生ノズルに伝搬するようにしたプラズマ発生装置において、その始端部にマイクロ波発生手段が取付けられる前記導波管の終端部に、従来では、前記各プラズマ発生ノズルで吸収されなかったマイクロ波を、全吸収するダミーロードまたは全反射する反射部材が設けられていたのを、本発明では、終端部材を設け、その終端部材を、マイクロ波を吸収する吸収材と反射する反射材とを併用する構成とする。
【０００９】
したがって、マイクロ波の無駄を抑えることができる。また、マイクロ波の反射し過ぎ（戻し過ぎ）によって各プラズマ発生ノズルで受信されるマイクロ波エネルギーがアンバランスになってしまうことを抑えることができる。こうして、マイクロ波の利用効率を高めつつ、各プラズマ発生ノズルから均一なプラズマ照射を行うことができる。
【００１０】
また、本発明のプラズマ発生装置では、前記吸収材は、導波管内の導波空間を横切る管体と、その管体内に充填される水とを備えるダミーロードから成ることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、水はマイクロ波を極めて高い効率で吸収することができ、このため前記吸収材としては、導波管内の導波空間を横切る管体と、その管体内に充填される水とを備えるダミーロードを用いることで、マイクロ波の吸収を高い効率で行うことができる。前記管体の材料としては、自身でのマイクロ波の吸収が少ないガラスや樹脂などを用いることができ、水は、吸収すべきマイクロ波のエネルギーに応じて、吸収に影響が生じないように沸騰しない程度の温度を維持できればよく、吸収量が多い場合には、流水を用いればよい。
【００１２】
さらにまた、本発明のプラズマ発生装置では、前記反射材は、導波管の外方側から、内方側の導波空間へ突出し、その出没量を調整可能な導電性の部材であることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、前記反射材として、たとえば導波管の外方側から内方側に壁面を通してねじ込んだボルトを用いることができ、ねじ込み量を加減することで、導波管内の導波空間への出没量（すなわちマイクロ波の反射量）を調整可能とすることができる。その場合に、好ましくは、導波管の外方側で、そのボルトの頭部と壁面との間に巻ばねを介在しておくことで、マイクロ波を受けるボルトと、接地電位にある導波管との間で、該ボルトのがたつきを防止して電気的な接触を確実にし、火花が発生することを防止することができる。
【００１４】
また、本発明のプラズマ発生装置では、前記反射材は、前記導波管の管軸中心からオフセットして配置されることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、前記反射材を、前記導波管の管軸中心からオフセットして配置することで、該導波管の前記終端側に到達したマイクロ波に対する影響力（反射の割合）を小さくすることができ、前記反射材の導波管内への出没量の調整による反射量の変化を小さく、すなわち反射量の変化を鈍感（微調整可能に）にすることができる。
【００１６】
また、本発明のワーク処理装置は、前記のプラズマ発生装置に、そのプラズマ照射方向とは交差する面上で前記ワークとプラズマ発生ノズルとを相対的に移動させる移動手段を備え、相対的な移動を行いつつ、前記ワークにプラズマを照射して所定の処理を施与することを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、複数のプラズマ発生ノズルを導波管に備え、それらのプラズマ発生ノズルとワークとを相対的に移動させる移動手段を備え、処理対象とされるワークを搬送しつつ該ワークにプラズマを照射して所定の処理を連続して施与してゆくワーク処理装置において、マイクロ波の利用効率を高めつつ、各プラズマ発生ノズルから均一なプラズマ照射を行うことができるワーク処理装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のプラズマ発生装置は、以上のように、マイクロ波発生手段からのマイクロ波を導波管を介して複数のプラズマ発生ノズルに伝搬するようにしたプラズマ発生装置において、前記導波管の終端部に終端部材を設け、その終端部材を、マイクロ波を吸収する吸収材と反射する反射材とを併用する構成とする。
【００１９】
それゆえ、マイクロ波の無駄を抑えることができるとともに、マイクロ波の反射し過ぎ（戻し過ぎ）によって各プラズマ発生ノズルで受信されるマイクロ波エネルギーがアンバランスになってしまうことを抑えることができる。こうして、マイクロ波の利用効率を高めつつ、各プラズマ発生ノズルから均一なプラズマ照射を行うことができる。
【００２０】
また、本発明のワーク処理装置は、以上のように、前記のプラズマ発生装置に、そのプラズマ照射方向とは交差する面上で前記ワークとプラズマ発生ノズルとを相対的に移動させる移動手段を備え、相対的な移動を行いつつ、前記ワークにプラズマを照射して所定の処理を施与する。
【００２１】
それゆえ、マイクロ波の利用効率を高めつつ、各プラズマ発生ノズルから均一なプラズマ照射を行うことができるワーク処理装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施の一形態に係るワーク処理装置Ｓの全体構成を示す斜視図である。このワーク処理装置Ｓは、プラズマを発生し、被処理物となるワークＷに前記プラズマを照射するプラズマ発生ユニットＰＵ（プラズマ発生装置）と、ワークＷを前記プラズマの照射領域を経由する所定のルートで搬送する搬送手段Ｃとから構成されている。図２は、図１とは視線方向を異ならせたプラズマ発生ユニットＰＵの斜視図、図３は一部透視側面図である。なお、図１〜図３において、Ｘ−Ｘ方向を前後方向、Ｙ−Ｙ方向を左右方向、Ｚ−Ｚ方向を上下方向というものとし、−Ｘ方向を前方向、＋Ｘ方向を後方向、−Ｙを左方向、＋Ｙ方向を右方向、−Ｚ方向を下方向、＋Ｚ方向を上方向として説明する。
【００２３】
プラズマ発生ユニットＰＵは、マイクロ波を利用し、常温常圧でのプラズマ発生が可能なユニットであって、大略的に、マイクロ波を伝搬させる導波管１０、この導波管１０の一端（始端）側（左側）に配置され所定波長のマイクロ波を発生するマイクロ波発生装置２０、導波管１０に設けられたプラズマ発生部３０、導波管１０の他端（終端）側（右側）に配置されてマイクロ波を適度に反射しつつ吸収も行う終端部材４０、導波管１０に放出されたマイクロ波のうち反射マイクロ波がマイクロ波発生装置２０に戻らないよう分離するサーキュレータ５０、サーキュレータ５０で分離された反射マイクロ波を吸収するダミーロード６０および導波管１０とプラズマ発生ノズル３１とのインピーダンス整合を図るスタブチューナ７０を備えて構成されている。また搬送手段Ｃは、図略の駆動手段により回転駆動される搬送ローラ８０を含んで構成されている。本実施形態では、平板状のワークＷが搬送手段Ｃにより搬送される例を示している。
【００２４】
導波管１０は、アルミニウム等の非磁性金属から成り、断面矩形の長尺管状を呈し、マイクロ波発生装置２０により発生されたマイクロ波をプラズマ発生部３０へ向けて、その長手方向に伝搬させるものである。導波管１０は、分割された複数の導波管ピースが互いのフランジ部同士で連結された連結体で構成されており、一端側から順に、マイクロ波発生装置２０が搭載される第１導波管ピース１１、スタブチューナ７０が組付けられる第２導波管ピース１２およびプラズマ発生部３０が設けられている第３導波管ピース１３が連結されて成る。なお、第１導波管ピース１１と第２導波管ピース１２との間にはサーキュレータ５０が介在され、第３導波管ピース１３の他端側には終端部材４０が連結されている。
【００２５】
また、第１導波管ピース１１、第２導波管ピース１２および第３導波管ピース１３は、それぞれ金属平板からなる上面板、下面板および２枚の側面板を用いて角筒状に組立てられ、その両端にフランジ板が取付けられて構成されている。なお、このような平板の組み立てによらず、押出し成形や板状部材の折り曲げ加工等により形成された矩形導波管ピースもしくは非分割型の導波管を用いるようにしてもよい。また、断面矩形の導波管に限らず、たとえば断面楕円の導波管を用いることも可能である。さらに、非磁性金属に限らず、導波作用を有する各種の部材で導波管を構成することができる。
【００２６】
マイクロ波発生装置２０は、たとえば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマグネトロン等のマイクロ波発生源を具備する装置本体部２１と、装置本体部２１で発生されたマイクロ波を導波管１０の内部へ放出するマイクロ波送信アンテナ２２とを備えて構成されている。本実施形態に係るプラズマ発生ユニットＰＵでは、たとえば１Ｗ〜３ｋＷのマイクロ波エネルギーを出力できる連続可変型のマイクロ波発生装置２０が好適に用いられる。
【００２７】
図３に示すように、マイクロ波発生装置２０は、装置本体部２１からマイクロ波送信アンテナ２２が突設された形態のものであり、第１導波管ピース１１に載置される態様で固定されている。詳しくは、装置本体部２１が第１導波管ピース１１の上面板１１Ｕに載置され、マイクロ波送信アンテナ２２が上面板１１Ｕに穿設された貫通孔１１１を通して第１導波管ピース１１内部の導波空間１１０に突出する態様で固定されている。このように構成されることで、マイクロ波送信アンテナ２２から放出された、たとえば２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、導波管１０により、その一端側（左側）から他端側（右側）に向けて伝搬される。
【００２８】
プラズマ発生部３０は、第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂ（処理対象ワークとの対向面）に、左右方向へ一列に整列して突設された８個のプラズマ発生ノズル３１を具備して構成されている。このプラズマ発生部３０の幅員、つまり８個のプラズマ発生ノズル３１の左右方向の配列幅は、平板状ワークＷの搬送方向と直交する幅方向のサイズｔと略合致する幅員とされている。これにより、ワークＷを搬送ローラ８０で搬送しながら、ワークＷの全表面（下面板１３Ｂと対向する面）に対してプラズマ処理が行えるようになっている。なお、８個のプラズマ発生ノズル３１の配列間隔は、導波管１０内を伝搬させるマイクロ波の波長λＧに応じて定めることが望ましい。たとえば、波長λＧの１／２ピッチ、１／４ピッチでプラズマ発生ノズル３１を配列することが望ましく、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合は、λＧ＝２３０ｍｍであるので、１１５ｍｍ（λＧ／２）ピッチ、或いは５７．５ｍｍ（λＧ／４）ピッチでプラズマ発生ノズル３１を配列すればよい。
【００２９】
図４は、２つのプラズマ発生ノズル３１を拡大して示す側面図（一方のプラズマ発生ノズル３１は分解図として描いている）、図５は、図４のＡ−Ａ線側断面図である。プラズマ発生ノズル３１は、中心導電体３２（内部導電体）、ノズル本体３３（外部導電体）、ノズルホルダ３４、シール部材３５および保護管３６を含んで構成されている。
【００３０】
中心導電体３２は、銅、アルミ、真鍮などの良導電性の金属から構成され、φ１〜５ｍｍ程度の棒状部材から成り、その上端部３２１の側が第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂを貫通して導波空間１３０に所定長さだけ突出（この突出部分を受信アンテナ部３２０という）する一方で、下端部３２２がノズル本体３３の下端縁３３１と略面一になるように、上下方向に配置されている。この中心導電体３２には、受信アンテナ部３２０が導波管１０内を伝搬するマイクロ波を受信することで、マイクロ波エネルギー（マイクロ波電力）が与えられるようになっている。当該中心導電体３２は、長さ方向略中間部において、シール部材３５により保持されている。
【００３１】
ノズル本体３３は、良導電性の金属から構成され、中心導電体３２を収納する筒状空間３３２を有する筒状体である。また、ノズルホルダ３４も良導電性の金属から構成され、ノズル本体３３を保持する比較的大径の下部保持空間３４１と、シール部材３５を保持する比較的小径の上部保持空間３４２とを有する筒状体である。一方、シール部材３５は、テフロン（登録商標）等の耐熱性樹脂材料やセラミック等の絶縁性部材から成り、前記中心導電体３２を固定的に保持する保持孔３５１をその中心軸上に備える筒状体から成る。
【００３２】
ノズル本体３３は、上方から順に、ノズルホルダ３４の下部保持空間３４１に嵌合される上側胴部３３Ｕと、後述するガスシールリング３７を保持するための環状凹部３３Ｓと、環状に突設されたフランジ部３３Ｆと、ノズルホルダ３４から突出する下側胴部３３Ｂとを具備している。また、上側胴部３３Ｕには、所定の処理ガスを前記筒状空間３３２へ供給させるための連通孔３３３が穿孔されている。
【００３３】
このノズル本体３３は、中心導電体３２の周囲に配置された外部導電体として機能するもので、中心導電体３２は所定の環状空間Ｈ（絶縁間隔）が周囲に確保された状態で筒状空間３３２の中心軸上に挿通されている。ノズル本体３３は、上側胴部３３Ｕの外周部がノズルホルダ３４の下部保持空間３４１の内周壁と接触し、またフランジ部３３Ｆの上端面がノズルホルダ３４の下端縁３４３と接触するようにノズルホルダ３４に嵌合されている。なお、ノズル本体３３は、たとえばプランジャやセットビス等を用いて、ノズルホルダ３４に対して着脱自在な固定構造で装着されることが望ましい。
【００３４】
ノズルホルダ３４は、第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂに穿孔された貫通孔１３１に密嵌合される上側胴部３４Ｕ（上部保持空間３４２の位置に略対応する）と、下面板１３Ｂから下方向に延出する下側胴部３４Ｂ（下部保持空間３４１の位置に略対応する）とを備えている。下側胴部３４Ｂの外周には、処理ガスを前記環状空間Ｈに供給するためのガス供給孔３４４が穿孔されている。図示は省略しているが、このガス供給孔３４４には、所定の処理ガスを供給するガス供給管の終端部が接続するための管継手等が取り付けられる。かかるガス供給孔３４４と、ノズル本体３３の連通孔３３３とは、ノズル本体３３がノズルホルダ３４への定位置嵌合された場合に互いに連通状態となるように、各々位置設定されている。なお、ガス供給孔３４４と連通孔３３３との突き合わせ部からのガス漏洩を抑止するために、ノズル本体３３とノズルホルダ３４との間にはガスシールリング３７が介在されている。
【００３５】
これらガス供給孔３４４および連通孔３３３は、周方向に等間隔に複数穿孔されていてもよく、また中心へ向けて半径方向に穿孔されるのではなく、前述の特許文献１のように、処理ガスを旋回させるように、前記筒状空間３３２の外周面の接線方向に穿孔されてもよい。また、ガス供給孔３４４および連通孔３３３は、中心導電体３２に対して垂直ではなく、処理ガスの流れを良くするために、上端部３２１側から下端部３２２側へ斜めに穿設されてもよい。
【００３６】
シール部材３５は、その下端縁３５２がノズル本体３３の上端縁３３４と当接し、その上端縁３５３がノズルホルダ３４の上端係止部３４５と当接する態様で、ノズルホルダ３４の上部保持空間３４２に保持されている。すなわち、上部保持空間３４２に中心導電体３２を支持した状態のシール部材３５が嵌合され、ノズル本体３３の上端縁３３４でその下端縁３５２が押圧されるようにして組付けられているものである。
【００３７】
保護管３６（図５では図示省略している）は、所定長さの石英ガラスパイプ等から成り、ノズル本体３３の筒状空間３３２の内径に略等しい外径を有する。この保護管３６は、ノズル本体３３の下端縁３３１での異常放電（アーキング）を防止して、後述するプルームＰを正常に放射させる機能を有しており、その一部がノズル本体３３の下端縁３３１から突出するように、前記筒状空間３３２に内挿されている。なお、保護管３６は、その先端部が下端縁３３１と一致するように、或いは下端縁３３１よりも内側へ入り込むように、その全体が筒状空間３３２に収納されていてもよい。
【００３８】
プラズマ発生ノズル３１は上記のように構成されている結果、ノズル本体３３、ノズルホルダ３４および第３導波管ピース１３（導波管１０）は導通状態（同電位）とされている一方で、中心導電体３２は絶縁性のシール部材３５で支持されていることから、これらの部材とは電気的に絶縁されている。したがって、図６に示すように、導波管１０がアース電位とされた状態で、中心導電体３２の受信アンテナ部３２０でマイクロ波が受信され中心導電体３２にマイクロ波電力が給電されると、その下端部３２２およびノズル本体３３の下端縁３３１の近傍に電界集中部が形成されるようになる。
【００３９】
かかる状態で、ガス供給孔３４４から、たとえば酸素ガスや空気のような酸素系の処理ガスが環状空間Ｈへ供給されると、前記マイクロ波電力により処理ガスが励起されて中心導電体３２の下端部３２２付近においてプラズマ（電離気体）が発生する。このプラズマは、電子温度が数万度であるものの、ガス温度は外界温度に近い反応性プラズマ（中性分子が示すガス温度に比較して、電子が示す電子温度が極めて高い状態のプラズマ）であって、常圧下で発生するプラズマである。
【００４０】
このようにしてプラズマ化された処理ガスは、ガス供給孔３４４から与えられるガス流によりプルームＰとしてノズル本体３３の下端縁３３１から放射される。このプルームＰにはラジカルが含まれ、たとえば処理ガスとして酸素系ガスを使用すると酸素ラジカルが生成されることとなり、有機物の分解・除去作用、レジスト除去作用等を有するプルームＰとすることができる。本実施形態に係るプラズマ発生ユニットＰＵでは、プラズマ発生ノズル３１が複数個配列されていることから、左右方向に延びるライン状のプルームＰを発生させることが可能となる。
【００４１】
因みに、処理ガスとしてアルゴンガスのような不活性ガスや窒素ガスを用いれば、各種基板の表面クリーニングや表面改質を行うことができる。また、フッ素を含有する化合物ガスを用いれば基板表面を撥水性表面に改質することができ、親水基を含む化合物ガスを用いることで基板表面を親水性表面に改質することができる。さらに、金属元素を含む化合物ガスを用いれば、基板上に金属薄膜層を形成することができる。
【００４２】
終端部材４０は、各々のプラズマ発生ノズル３１の受信アンテナ部３２０において、受信されるマイクロ波エネルギーを均一にするために備えられているもので、注目すべきは、本実施の形態では、各プラズマ発生ノズルで吸収されなかったマイクロ波を、全吸収するダミーロード４１と、全反射する反射部材４２とを併用する構成となっていることである。図７は、その終端部材４０の分解斜視図である。吸収材である前記ダミーロード４１と、反射材である前記反射部材４２とは、フランジ１４１が前記第３導波管ピースに結合される第４導波管ピース１４に設けられ、その第４導波管ピース１４の終端側は、端板１４２で閉塞されている。
【００４３】
ダミーロード４１は、第４導波管ピース１４の前後一対の側壁１４Ｓに形成された冷却水流通口１４３間に挿通され、該第４導波管ピース１４内の導波空間１４０を横切る管体４１１と、その管体を前記側壁１４Ｓに固定する口金４１２と、管体４１１内に供給される冷却水とを備えて構成される。口金４１２で第４導波管ピース１４に固定された管体４１１の両端には、可撓性を有するホースが連結され、ポンプや水道水の蛇口などに連結され、前記冷却水の供給が行われる。この管体４１１の材料としては、自身でのマイクロ波の吸収が少ないガラスや樹脂などを用いることができ、冷却水には、本実施の形態では、流水を用いる例を示しているけれども、吸収すべきマイクロ波のエネルギーに応じて、吸収に影響が生じないように沸騰しない程度の温度を維持できればよく、吸収量が少ない場合には管体４１１内に封入されていてもよい。こうして、各プラズマ発生ノズル３１で受信されなかったマイクロ波を、水は高い効率で吸収して熱に変換し、排出することができる。
【００４４】
反射部材４２は、導波管の外方側から、内方側の導波空間へ突出し、その出没量を調整可能な導電性の部材であればよく、たとえば図７で示すような、前記第４導波管ピース１４の上面板１４Ｕの外方側から内方側にねじ込まれ、前記導波空間１４０への出没量を調整可能なボルト４２１を用いることができる。好ましくは、前記第４導波管ピース１４の外方側で、前記ボルト４２１の頭部４２１１と上面板１４Ｕとの間に、該ボルト４２１のがたつきを防止する巻ばね４２２を介在しておくことで、マイクロ波を受けるボルト４２１と、接地電位にある導波管１０との間で、該ボルト４２１のがたつきを防止して電気的な接触を確実にし、火花が発生することを防止することができる。前記反射部材４２としては、スライド式に出没量が調整可能なものであってもよく、形状も、円柱状、角柱状、板状などであってもよい。
【００４５】
また、前記ボルト４２１の出没量を自動調整可能とすることが好ましい。具体的には、反射部材４２として、図７で示すように、前記ボルト４２１を回転駆動するモータ４２３と、そのモータ４２３の出力軸４２３１と前記ボルト４２１の頭部４２１１とを連結するカプラ４２４と、前記モータ４２３の回転量、すなわちボルト４２１の導波空間１４０への出没量を検出するエンコーダ４２５と、以上の構成を収容し、前記第４導波管ピース１４の上面板１４Ｕ上に搭載固定する外套４２６とをさらに設ける。
【００４６】
前記カプラ４２４は、前記モータ４２３の出力軸４２３１が嵌り込む円柱状の孔４２４１を有する筒部４２４２と、前記ボルト４２１の頭部４２１１が嵌り込む六角柱状の孔４２４３を有する筒部４２４４とが連結されて構成されている。そして、ボルト４２１が巻ばね４２２に挿通され、その導波空間１４０への出没量が規定の長さとなるように前記上面板１４Ｕにねじ込まれた後、前記カプラ４２４の孔４２４１にモータ４２３の出力軸４２３１が嵌め込まれてビス４２４５で固定され、そのモータ４２３を外套４２６内に収容し、所定高さに固定した後、孔４２４３に前記ボルト４２１の頭部４２１１が嵌り込むように被せられ、該外套４２６のフランジ４２６１がビス４２６２によって前記上面板１４Ｕにねじ止め固定されることで、出没量を調整可能な反射部材４２が作製される。
【００４７】
前記管体４１１は、前記側壁１４Ｓの高さ方向の中央部に取付けられ、前記ボルト４２１は、図８で示すように、管体４１１の前方側で、導波管１０の管軸中心１０Ｙからオフセットして配置される。
【００４８】
サーキュレータ５０は、たとえばフェライト柱を内蔵する導波管型の３ポートサーキュレータからなり、一旦はプラズマ発生部３０へ向けて伝搬されたマイクロ波のうち、プラズマ発生部３０で電力消費されずに戻って来た反射マイクロ波を、マイクロ波発生装置２０に戻さずダミーロード６０へ向かわせるものである。このようなサーキュレータ５０を配置することで、マイクロ波発生装置２０が反射マイクロ波によって過熱状態となることが防止される。
【００４９】
ダミーロード６０は、上述のダミーロード４１と同様に構成され、管体６１内に供給される冷却水によって、上述の反射マイクロ波を吸収して熱に変換して排出するものである。
【００５０】
スタブチューナ７０は、導波管１０とプラズマ発生ノズル３１とのインピーダンス整合を図るためのもので、第２導波管ピース１２の上面板１２Ｕに所定間隔を置いて直列配置された３つのスタブチューナユニット７０Ａ〜７０Ｃを備えている。３つのスタブチューナユニット７０Ａ〜７０Ｃは同一構造を備えており、図３で示すように第２導波管ピース１２の導波空間１２０に突出するスタブ７１を、上下方向に出没動作させることで中心導電体３２による消費電力が最大、すなわち反射マイクロ波を最小として、プラズマ点火を生じ易くするものである。
【００５１】
搬送手段Ｃは、所定の搬送路に沿って配置された複数の搬送ローラＣ１を備え、図略の駆動手段により搬送ローラ８０が駆動されることで、処理対象となるワークＷを、前記プラズマ発生部３０を経由して搬送させるものである。ここで、処理対象となるワークＷとしては、プラズマディスプレイパネルや半導体基板のような平型基板、電子部品が実装された回路基板等を例示することができる。また、平型形状でないパーツや組部品等も処理対象とすることができ、この場合は搬送ローラに代えてベルトコンベア等を採用すればよい。
【００５２】
次に、本実施形態に係るワーク処理装置Ｓの電気的構成について説明する。図９は、ワーク処理装置Ｓの制御系を示すブロック図である。この制御系は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）９０１およびその周辺回路等から成る全体制御部９０と、出力インタフェイスや駆動回路等から成るマイクロ波出力制御部９１、ガス流量制御部９２、搬送制御部９３およびモータ駆動部９４と、表示手段や操作パネル等から成り、前記全体制御部９０に対して所定の操作信号を与える操作部９５と、入力インタフェイスやアナログ／デジタル変換器等から成るセンサ入力部９６，９７，９８と、センサ９６１，９７１と、駆動モータ９３１と、流量制御弁９２３と、前記モータ４２３と、前記エンコーダ４２５とを備えて構成される。
【００５３】
マイクロ波出力制御部９１は、マイクロ波発生装置２０から出力されるマイクロ波のＯＮ−ＯＦＦ制御、出力強度制御を行うもので、前記２．４５ＧＨｚのパルス信号を生成してマイクロ波発生装置２０の装置本体部２１によるマイクロ波発生の動作制御を行う。
【００５４】
ガス流量制御部９２は、プラズマ発生部３０の各プラズマ発生ノズル３１へ供給する処理ガスの流量制御を行うものである。具体的には、ガスボンベ等の処理ガス供給源９２１と各プラズマ発生ノズル３１との間を接続するガス供給管９２２に設けられた前記流量制御弁９２３の開度調整を行う。
【００５５】
搬送制御部９３は、搬送ローラ８０を回転駆動させる駆動モータ９３１の動作制御を行うもので、ワークＷの搬送開始／停止、および搬送速度の制御等を行うものである。モータ駆動部９４は、前記モータ４２３を正逆両方向に回転させるものである。
【００５６】
全体制御部９０は、当該ワーク処理装置Ｓの全体的な動作制御を司るもので、操作部９５から与えられる操作信号に応じて、センサ入力部９６から入力される流量センサ９６１の測定結果、センサ入力部９７から入力される速度センサ９７１によるワークＷの搬送速度の測定結果、センサ入力部９８から入力されるエンコーダ４２５によるモータ４２３の回転角度等をモニタし、上記マイクロ波出力制御部９１、ガス流量制御部９２、搬送制御部９３およびモータ駆動部９４を、所定のシーケンスに基づいて動作制御する。
【００５７】
具体的には、前記ＣＰＵ９０１は、メモリ９０２に予め格納されている制御プログラムに基づいて、ワークＷの搬送を開始させてワークＷをプラズマ発生部３０へ導き、所定流量の処理ガスを各プラズマ発生ノズル３１へ供給させつつマイクロ波電力を与えてプラズマ（プルームＰ）を発生させ、ワークＷを搬送しながらその表面にプルームＰを放射させるものである。マイクロ波パワーおよび処理ガス流量を制御することでプルームＰの大きさを制御することができ、搬送速度を制御することで、プルームＰの照射量を制御することができる。このようにして、複数のワークＷを連続的に処理する。
【００５８】
このとき、注目すべきは、ＣＰＵ９０１は、ワークＷの搬送速度を切換える際に、処理ガス流量とともに、モータ４２３を駆動してボルト４２１の出没量も変化し、反射するマイクロ波の量を切換えることである。
【００５９】
以上のように、本実施の形態では、複数のプラズマ発生ノズル３１に対するマイクロ波の伝搬に導波管１０を用いるにあたって、その導波管１０の終端に終端部材４０を設け、その終端部材４０を、マイクロ波を吸収するダミーロード４１と反射する反射部材４２とを併用した構成とするので、先ず、反射部材４２によってマイクロ波の無駄を抑えることができ、次に反射部材４２によってマイクロ波の反射し過ぎ（戻し過ぎ）によって各プラズマ発生ノズル３１で受信されるマイクロ波エネルギーがアンバランスになってしまうことを抑えることができる。こうして、マイクロ波の利用効率を高めつつ、各プラズマ発生ノズル３１から均一なプラズマ照射を行うことができる。また、ワークＷの搬送速度、すなわちプラズマ照射量に応じて、反射部材４０が反射するマイクロ波の量と、ダミーロード４１が吸収するマイクロ波の量とを調整することで、一層均一なプラズマ照射を行うことができる。
【００６０】
さらにまた、前記ボルト４２１を導波管１０の管軸中心１０Ｙからオフセットして配置することで、該導波管１０の前記終端側に到達したマイクロ波に対する影響力（反射の割合）を小さくすることができ、前記ボルト４２１の出没量の調整による反射量の変化を小さく、すなわち反射量の変化を鈍感（微調整可能に）にすることができる。
【００６１】
以上、本発明の一実施形態に係るワーク処理装置Ｓについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば下記の実施形態を取ることができる。
（１）上記実施形態では、複数のプラズマ発生ノズル３１を一列に整列配置した例を示したが、ノズル配列はワークＷの形状やマイクロ波電力のパワー等に応じて適宜決定すればよく、たとえばワークＷの搬送方向に複数列プラズマ発生ノズル３１をマトリクス整列したり、千鳥配列したりしてもよい。
（２）上記実施形態では、移動手段としてワークＷを搬送する搬送手段Ｃが用いられ、その搬送手段Ｃとしては搬送ローラ８０の上面にワークＷを載置して搬送する形態を例示したが、この他に、たとえば上下の搬送ローラ間にワークＷをニップさせて搬送させる形態、搬送ローラを用いず所定のバスケット等にワークを収納し前記バスケット等をラインコンベア等で搬送させる形態、或いはロボットハンド等でワークＷを把持してプラズマ発生部３０へ搬送させる形態であってもよい。或いは、移動手段としてはプラズマ発生ノズル３１側を移動させる構成であってもよい。すなわち、ワークＷとプラズマ発生ノズル３１とは、プラズマ照射方向（Ｚ方向）とは交差する面（Ｘ，Ｙ面）上で相対的に移動すればよい。
（３）上記実施形態では、マイクロ波発生源として２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマグネトロンを例示したが、マグネトロン以外の各種高周波電源も使用可能であり、また２．４５ＧＨｚとは異なる波長のマイクロ波を用いるようにしてもよい。
（４）導波管１０内におけるマイクロ波電力を測定するために、パワーメータを導波管１０の適所に設置することが望ましい。たとえば、マイクロ波発生装置２０のマイクロ波送信アンテナ２２から放出されたマイクロ波電力に対する反射マイクロ波電力の比を知見するために、サーキュレータ５０と第２導波管ピース１２との間に、パワーメータを内蔵する導波管を介在させるようにすることができる。
（５）上記実施形態では、反射量可変の反射部材４０としてボルト４２１を使用し、その導波空間１４０への出没量で反射量を調整しているけれども、たとえば楕円形状の柱を用い、その柱の角度を変化する、すなわちマイクロ波の投影面積を変化することで反射量を調整してもよい。板状の部材を昇降するようにしてもよいが、前記ボルト４２１や楕円形状の柱のような棒状の部材は、板状の部材に比べて、適度な反射が得られて好適である。また、反射部材４０としては、尖鋭なエッジの無いことが望ましい。
（６）上記実施形態では、ボルト４２１の出没量をモータ４２３で連続して調整することで反射量の調整を行っているけれども、複数の棒状の部材を導波空間１４０内に出没可能とし、それらを択一的に、或いは組合わせて、ソレノイドなどで突出させるか、没入させるかを切換えることで反射量の調整を行うようにしてもよい（ただし、前記棒状の部材をアース線で第４導波管ピースと接続しておくなどの前記火花に対する対策は必要）。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係るワーク処理装置およびプラズマ発生装置は、半導体ウェハ等の半導体基板に対するエッチング処理装置や成膜装置、プラズマディスプレイパネル等のガラス基板やプリント基板の清浄化処理装置、医療機器等に対する滅菌処理装置、タンパク質の分解装置等に好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係るワーク処理装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１とは視線方向を異ならせたプラズマ発生ユニットの斜視図である。
【図３】ワーク処理装置の一部透視側面図である。
【図４】２つのプラズマ発生ノズルを拡大して示す側面図（一方のプラズマ発生ノズルは分解図として描いている）である。
【図５】図４のＡ−Ａ線側断面図である。
【図６】プラズマ発生ノズルにおけるプラズマの発生状態を説明するための透視側面図である。
【図７】終端部材の分解斜視図である。
【図８】前記終端部材における反射部材であるボルトの配置位置を説明するための平面図である。
【図９】ワーク処理装置の制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０    導波管
２０    マイクロ波発生装置
３０    プラズマ発生部
３１    プラズマ発生ノズル
３２    中心導電体
３２０  受信アンテナ部
３３    ノズル本体
３４    ノズルホルダ
４０    終端部材
４１，６０    ダミーロード
４１１  管体
４２    反射部材
４２１  ボルト
４２２  巻ばね
４２３  モータ
４２４  カプラ
４２５  エンコーダ
５０    サーキュレータ
７０    スタブチューナ
８０    搬送ローラ
９０    全体制御部
９０１  ＣＰＵ
９０２    メモリ
９１    マイクロ波出力制御部
９２    ガス流量制御部
９２１  処理ガス供給源
９２２  ガス供給管
９２３  流量制御弁
９３    搬送制御部
９３１  駆動モータ
９４    モータ駆動部
９５    操作部
９６，９７，９８    センサ入力部
９６１  流量センサ
９７１  速度センサ
Ｓ    ワーク処理装置
ＰＵ    プラズマ発生ユニット
Ｃ    搬送手段
Ｗ    ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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