(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ点灯に伴いプラズマ発生ノズルで発生された熱の伝搬によって導波管が高温になり、プラズマ消灯によって放熱してゆく際に、導波管内が多湿になり結露生じ、導波管内が腐食されることを抑え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。【解決手段】導波管１０内を換気する通風ファン４５，６５を設けるとともに、導波管１０の温度を検出する温度センサ９８１を設け、プラズマ発生によって所定温度以上になると、プラズマ消灯から所定時間、通風ファン４５，６５をＯＮして、導波管１０を風洞として、その内部を換気する。【選択図】図１
2008071500.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、前記マイクロ波を伝搬する導波管と、前記導波管に取付けられ、前記マイクロ波を受信してそ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、
前記導波管内を換気する換気手段を含むことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記換気手段は、
前記導波管の一端側と他端側とに設けられ、前記導波管内への通気を可能にするとともに、マイクロ波の漏洩を防止する網目部材と、
前記導波管の一端側と他端側との少なくとも一方に設けられ、前記導波管を風洞とする通風ファンとを備えて構成され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】
前記導波管またはその内部の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出結果に応答して、前記通風ファンの駆動制御を行う制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項２記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記請求項１〜３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、常温・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。
【特許文献１】特開２００３−１９７３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の従来技術によれば、常温・常圧下でのプラズマ発生が可能になるので、ワークの処理には好都合である。一方、その従来技術では、マイクロ波の伝搬には同軸ケーブルが用いられており、大パワーのマイクロ波を伝搬することができず、前記大パワーのマイクロ波を伝搬するには、導波管を用いる必要がある。また、前記導波管を用いることで、複数のプラズマ発生ノズルに効率的にマイクロ波を伝搬することができる。そこで、マイクロ波の伝搬に導波管を用いると、プラズマ発生ノズルでプラズマが点灯している間は、該プラズマ発生ノズルからの熱伝導で導波管も高温になるものの、消灯すると、放熱してゆき、導波管内が多湿になって結露が生じ、導波管の腐食など、前記結露に伴う不具合が発生するという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、マイクロ波の伝搬に導波管を用いる構成において、その導波管内での結露に伴う不具合の発生を抑える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】
【０００５】
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、前記マイクロ波を伝搬する導波管と、前記導波管に取付けられ、前記マイクロ波を受信してそ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、前記導波管内を換気する換気手段を含むことを特徴とする。
【０００６】
上記の構成によれば、大パワーのプラズマ照射や大面積のワークの処理などに対応するために、マイクロ波発生手段からのマイクロ波が導波管を介して伝搬されるプラズマ発生装置において、換気手段を設け、前記導波管内を換気する。
【０００７】
したがって、プラズマ点灯に伴いプラズマ発生ノズルで発生された熱の伝搬によって導波管が高温になり、プラズマ消灯によって放熱してゆく際に、前記換気手段による換気によって、導波管内が多湿になり結露が生じてしまうことを防止することができ、導波管の腐食など、前記結露に伴う不具合の発生を抑えることができる。
【０００８】
また、本発明のプラズマ発生装置では、前記換気手段は、前記導波管の一端側と他端側とに設けられ、前記導波管内への通気を可能にするとともに、マイクロ波の漏洩を防止する網目部材と、前記導波管の一端側と他端側との少なくとも一方に設けられ、前記導波管を風洞とする通風ファンとを備えて構成されることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、導波管内の結露を防止するための換気を、先ず、パンチングメタルや金網などのマイクロ波の波長より充分短い網目間隔でマイクロ波の漏洩を防止しつつ、導波管内を外部に開放することができる網目部材を導波管の一端側と他端側とに設けることで実現する。次に、前記導波管の一端側と他端側との少なくとも一方に、前記導波管を風洞とする通風ファンを設ける。
【００１０】
したがって、たとえば略一直線状の導波管が鉛直に配置され、網目部材がその一直線の略両端部に設けられる場合のように、暖められた導波管内の熱気が自然対流によって上方の網目部材から放散され、新たな冷却用の空気が下方の網目部材から取込まれる場合などのように、自然対流によって換気が可能な場合は前記網目部材を設けるだけで換気を行うことも可能になるが、たとえば導波管が水平に配置される場合のように、前記自然対流があまり期待できない場合は、通風ファンを設けて強制換気を行うことで、より確実に結露を防止することができる。
【００１１】
さらにまた、本発明のプラズマ発生装置は、前記導波管またはその内部の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出結果に応答して、前記通風ファンの駆動制御を行う制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、前記通風ファンを常時駆動したままとするのではなく、前記導波管自体またはその内部の温度を検出する温度センサを設けるとともに、制御手段を設け、その制御手段が、前記温度センサの検出結果に応答して、前記通風ファンの駆動制御を行う。具体的には、結露は、温度上昇中は生じないので、プラズマ消灯後にのみＯＮする。或いは、プラズマ点灯中にＯＮし、温度をあまり上げないようにしておくことで、冷える際の温度差が小さくなり、結露を生じ難くする。また、湿度を検出し、非常に低い場合は、結露が生じる可能性も小さいので、通風ファンをＯＦＦしたままとするようにしてもよい。さらにまた、導波管内の温度が高い方が、本来ノズルで点灯すべきプラズマが該導波管内で点灯してしまう可能性が高くなるので、導波管内の温度が所定温度以上となると、前記プラズマ点灯を防止するために通風ファンをＯＮするようにしてもよい。
【００１３】
したがって、前記結露が生じないように、通風ファンを適切に駆動することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
上記の構成によれば、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、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、導波管内を換気する換気手段を設ける前記のプラズマ発生装置を用いることで、導波管内の結露に伴う不具合の発生を抑える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】
【００１６】
本発明のプラズマ発生装置は、以上のように、大パワーのプラズマ照射や大面積のワークの処理などに対応するために、マイクロ波発生手段からのマイクロ波が導波管を介して伝搬されるプラズマ発生装置において、換気手段を設け、前記導波管内を換気する。
【００１７】
それゆえ、プラズマ点灯に伴いプラズマ発生ノズルで発生された熱の伝搬によって導波管が高温になり、プラズマ消灯によって放熱してゆく際に、前記換気手段による換気によって、導波管内が多湿になり結露が生じてしまうことを防止することができ、導波管の腐食など、前記結露に伴う不具合の発生を抑えることができる。
【００１８】
また、本発明のワーク処理装置は、以上のように、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、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、導波管内を換気する換気手段を設ける前記のプラズマ発生装置を用いる。
【００１９】
それゆえ、導波管内の結露に伴う不具合の発生を抑える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】
【００２０】
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。
【００２１】
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の他端側（右側）に配置されマイクロ波を吸収するダミーロード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、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および導波管１０内を換気する送風ファン８０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Ｃ１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。
【００２２】
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の他端側にはダミーロード４０が連結されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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Ｃ１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。
【００２７】
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（内側導電体）、ノズル本体３３（外側導電体）、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
ダミーロード４０，６０は、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吸収して熱に変換する水冷型（空冷型でも良い）の電波吸収体である。これらのダミーロード４０，６０には、冷却水を内部に流通させるための冷却水流通口４１，６１が設けられており、マイクロ波を熱変換することにより発生した熱が前記冷却水に熱交換されるようになっている。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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Ｃ１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。
【００４４】
上述のように構成されるワーク処理装置Ｓにおいて、注目すべきは、本実施の形態では、一直線状の導波管１０の略一端側となる前記ダミーロード６０と、他端側となる前記ダミーロード４０との少なくとも一方（本実施の形態では両方）の先端に、導波管１０内を換気する通風ファン６５，４５がそれぞれ設けられていることである。これに対応して、図１の分解斜視図で示すように、前記ダミーロード６０，４０の先端を覆う端板６２，４２は、パンチングメタル或いは金網などの網目部材から成り、多数の開口６３，４３を有し、それら多数の開口の幅は、マイクロ波の波長λＧの１／２以下、好ましくは１／８以下に短くされて、マイクロ波の漏洩が防止されている。前記端板６２，４２および通風ファン６５，４５は、換気手段を構成する。なお、前記通風ファン６５，４５は、ダミーロード６０，４０よりも内方（マイクロ波伝搬方向の上流）側に設けられていてもよいが、外方（下流）側に設けた方が、該通風ファン６５，４５に対するマイクロ波の影響を小さくすることができ、好適である。
【００４５】
導波管１０の略一端側に設けられる通風ファン６５は、マイクロ波発生装置２０を搭載する第１導波管ピース１１の端部に設けられてもよい。ただし、それに対応した開口は、導波管１０の筒部に設けてしまうと、一直線の筒状導波管１０をスパイラル状に進行するマイクロ波電流の経路を遮断してしまうことになるので、前記筒状導波管１０の端板に設けることが好ましい。また、通風ファン６５，４５による通風方向は、通風ファン４５が吸込み側となり、通風ファン６５が排出側となることが好ましい。これによって、通風ファン４５−ダミーロード４０−プラズマ発生部３０−スタブチューナ７０−サーキュレータ５０−ダミーロード６０−通風ファン６５の経路で通風を行い、外部から取込んだ空気で、直ちに高温を発するプラズマ発生ノズル３１を冷却することができる。
【００４６】
このように構成することで、大パワーのプラズマ照射や大面積のワークの処理などに対応するために、マイクロ波発生装置２０からのマイクロ波を導波管１０を介して伝搬するにあたって、前記通風ファン６５，４５によって導波管１０内を換気することで、プラズマ点灯に伴いプラズマ発生ノズル３１で発生された熱の伝搬によって導波管１０が高温になり、プラズマ消灯によって放熱してゆく際に、該導波管１０内が多湿になり、結露が生じてしまうことを防止することができ、導波管１０の腐食など、前記結露に伴う不具合の発生を抑えることができる。
【００４７】
また、たとえば略一直線状の導波管１０が鉛直に配置され、網目部材がその一直線の略両端部に設けられる場合のように、暖められた導波管１０内の熱気が自然対流によって上方の網目部材から放散され、新たな冷却用の空気が下方の網目部材から取込まれる場合などのように、自然対流によって換気が可能な場合は前記網目部材を設けるだけで換気を行うことも可能になるが、前記導波管１０を風洞とする通風ファン６５，４５を設けて強制換気を行うことで、たとえば導波管１０が水平に配置される場合のように、前記自然対流があまり期待できない場合に、より確実に結露を防止することができる。
【００４８】
さらにまた、導波管１０内に通風して冷却を行うことで、前記図６において参照符号Ｐ’で示すような導波管１０内でのプラズマ点灯を抑え、プラズマ発生ノズル３１側での点灯がより高い確率で行われるようにすることができる。これによって、受信アンテナ部３２０の損耗や、その受信アンテナ３２０の絶縁支持体であるシール部材３５の損傷などの前記導波管１０内でのプラズマ点灯による不具合の発生を抑えることもできる。
【００４９】
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７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およびファン駆動部９９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９６１，９７１，９８１と、駆動モータ９３１と、流量制御弁９２３とを備えて構成される。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
搬送制御部９３は、搬送ローラＣ１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。ファン駆動部９９は、前記通風ファン４５，６５のＯＮ−ＯＦＦ制御を行うものである。
【００５３】
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から入力される温度センサ９８１の測定結果等をモニタし、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およびファン駆動部９９を、所定のシーケンスに基づいて動作制御する。
【００５４】
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。
【００５５】
このとき、注目すべきは、制御手段である前記ＣＰＵ９０１は、前記通風ファン４５，６５を常時駆動したままとするのではなく、図１や図２などで示すように、プラズマ発生部３０の第３導波管ピース１３の側壁１３Ｓに取付けられた温度センサ９８１からの出力をセンサ入力部９８を介してモニタしており、その検出結果に応じて、通風ファン４５，６５のＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。たとえば、４０℃以上となると、通風ファン４５，６５をＯＮし、プラズマ点灯時に導波管１０内の温度をあまり上げないようにしておくことで、冷える際の温度差が小さくなり、結露を生じ難くすることができる。またこれによって、導波管１０内の温度が高い程発生し易くなる前記参照符号Ｐ’で示すような該導波管１０内でのプラズマ点灯を抑えることもできる。
【００５６】
なお、前記通風ファン４５，６５の駆動方法としては、結露は、温度上昇中は生じないので、プラズマ消灯後にのみＯＮするようにしてもよく、或いは４０℃以上となった場合とプラズマ消灯後の所定時間とにＯＮするようにしてもよい。さらに、湿度も検出し、非常に低い場合は、結露が生じる可能性も小さいので、通風ファンをＯＦＦしたままとするようにしてもよい。このようにして、前記結露が生じないように、通風ファン４５，６５を適切に駆動することができる。
【００５７】
なお、特開昭６２−２６４６２３号公報には、マイクロ波を導波管を介して伝搬し、その終端にはマイクロ波の進行方向と垂直に石英やセラミックから成るマイクロ波透過窓を設け、そのマイクロ波透過窓を介して反対側が被処理室となり、被処理ワークが配置されるとともに、処理ガスが供給されるようにしたマイクロ波プラズマ処理装置において、前記マイクロ波透過窓の中央に気体を吹付け、冷却することが記載されている。しかしながら、この従来技術は、マイクロ波の放出口を冷却するもので、導波管を冷却するものではなく、本発明が課題とする導波管内の結露は、依然として生じる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
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】
【００５９】
【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】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】
【００６０】
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
３３    ノズル本体
３４    ノズルホルダ
３４４  ガス供給孔
４０，６０    ダミーロード
４１，６１    冷却水流通口
４２，６２    端板
４３，６３    開口
４５，６５    通風ファン
５０    サーキュレータ
７０    スタブチューナ
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
９５    操作部
９６，９７，９８    センサ入力部
９８１  温度センサ
９９    ファン駆動部
Ｓ    ワーク処理装置
ＰＵ    プラズマ発生ユニット
Ｃ    搬送手段
Ｃ１    搬送ローラ
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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