(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、導波管にプラズマ発生ノズルが複数個取付けられ、大面積の被処理ワークの処理に対応するにあたって、各プラズマ発生ノズルから均一で安定したプルームを得られるようにする。【解決手段】ガス供給源８２から各プラズマ発生ノズル３１へは、順次分岐してゆく配管で処理ガスを供給するのではなく、前記プラズマ発生ノズル３１の近傍に設けられるタンク８４に一旦貯留した後、このタンク８４と各プラズマ発生ノズルとの間を直結するガス供給管８１によってそれぞれ処理ガスを供給する。したがって、何れかのプラズマ発生ノズルへの処理ガス供給の変動が他のプラズマ発生ノズルへの処理ガス供給に与える影響を小さくして、略等しい条件で処理ガスを供給することができる。また、前記タンク８４を導波管１０に密着して設けることで、導波管１０を冷却することができる。【選択図】図１
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【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、ガス供給源から供給されるガスをプラズマ化して放出するプラズマ発生ノズルが複数個前記導波管に取付けられて成るプラズマ発生部とを備えて構成されるプラズマ発生装置において、
前記プラズマ発生ノズルの近傍に設けられ、前記ガス供給源から供給されるガスを一旦貯留するタンクと、
前記タンクと各プラズマ発生ノズルとの間をそれぞれ直結する分配管とを含むことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記タンクは前記導波管に密着して設けら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】
前記分配管には、ガス流量を設定流量に調整することができる流量調整手段をさらに備え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】
前記流量調整手段とプラズマ発生ノズルとの間に設けられ、ガス流路を切換えることができる切換え手段と、
前記各プラズマ発生ノズルに対応した切換え手段と共通に接続される流量計とをさらに備え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】
前記ガス供給源と前記タンクとの間に設けられ、ガス流量を任意の流量に調整することができる流量調整手段と、
少なくともプラズマ点灯時と定常点灯時とで、前記流量調整手段のガス流量を変化させる制御手段とをさらに備え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６】
前記請求項１〜５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。
【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】
しかしながら、上述の従来技術では、単体のプラズマ発生ノズルが示されているだけで、大面積のワークや複数の被処理ワークを纏めて処理するにあたって、複数のプラズマ発生ノズルで、どのようにすれば安定したプルームを得ることができるかが想到し得ない。
【０００４】
本発明の目的は、複数の被処理ワークや大面積の被処理ワークに対しても、安定したプルームを得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、ガス供給源から供給されるガスをプラズマ化して放出するプラズマ発生ノズルが複数個前記導波管に取付けられて成るプラズマ発生部とを備えて構成されるプラズマ発生装置において、前記プラズマ発生ノズルの近傍に設けられ、前記ガス供給源から供給されるガスを一旦貯留するタンクと、前記タンクと各プラズマ発生ノズルとの間をそれぞれ直結する分配管とを含むことを特徴とする。
【０００６】
上記の構成によれば、基板の改質等、ワークの処理などに使用することができるプラズマ発生装置において、導波管にプラズマ発生ノズルが複数個配列して取付けられ、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、ガス供給源から各プラズマ発生ノズルへ供給されるガスを前記プラズマ発生ノズルの近傍に設けられるタンクに一旦貯留するようにし、その後、各プラズマ発生ノズルへは、順次分岐してゆく配管でガスを供給するのではなく、前記タンクと各プラズマ発生ノズルとの間を直結する分配管でそれぞれガスを供給する。
【０００７】
したがって、何れかのプラズマ発生ノズルへのガス供給の変動が他のプラズマ発生ノズルへのガス供給に与える影響を小さくして、各プラズマ発生ノズルに略等しい条件でガスを供給することができ、複数の被処理ワークや大面積の被処理ワークに対しても、各プラズマ発生ノズルから均一で安定したプルームを得ることができる。
【０００８】
また、本発明のプラズマ発生装置では、前記タンクは前記導波管に密着して設けられることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、プラズマ発生ノズルで発生した熱の伝導によって導波管が高温になると、該導波管内に設けられるプラズマパワーを測定するセンサ、プルーム点灯を検出するセンサ、或いは温度センサなどが、損傷したり測定精度が低下したりしてしまうのに対して、前記タンクを導波管に密着させて該タンク内を通過するガスで冷却することで、そのような不具合を抑え、また他の冷却機構の負担を軽減することができる。また、各プラズマ発生ノズルへ供給されるガスは、高温の方がプラズマ化させ易く、タンクを通過する際に導波管側から伝導した熱でガスを予熱しておくことで、安定したプラズマ点灯を行わせることができる。
【００１０】
さらにまた、本発明のプラズマ発生装置は、前記分配管には、ガス流量を設定流量に調整することができる流量調整手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、各プラズマ発生ノズルへのガス供給量を、より均一にすることができる。
【００１２】
また、本発明のプラズマ発生装置は、前記流量調整手段とプラズマ発生ノズルとの間に設けられ、ガス流路を切換えることができる切換え手段と、前記各プラズマ発生ノズルに対応した切換え手段と共通に接続される流量計とをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、前記流量調整手段で流量が調整されたガスを、切換え手段で順次切換えて共通の流量計に導くことで、各流量調整手段で実際に調整された流量を、同じ条件で測定・比較することができ、その測定結果に対応して各流量調整手段の流量を微調整（キャリブレーション）することで、各プラズマ発生ノズルへのガス供給量を、より一層均一にすることができる。
【００１４】
さらにまた、本発明のプラズマ発生装置は、前記ガス供給源と前記タンクとの間に設けられ、ガス流量を任意の流量に調整することができる流量調整手段と、少なくともプラズマ点灯時と定常点灯時とで、前記流量調整手段のガス流量を変化させる制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、前記ガス供給源と前記タンクとの間に流量調整手段を設け、制御手段がその流量調整手段を駆動して、プラズマ点灯時には定常点灯時に比べてガス流量を絞るなど、被処理ワークに対応した任意の流量に調整可能とする。
【００１６】
したがって、定常点灯時には大きなプラズマ処理能力を得ることができるとともに、点灯時には速やかに点灯を行うことで、導波管内でプラズマが発生してしまい、電極が損傷することを防止することができる。
【００１７】
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。
【００１８】
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るプラズマ発生部に、そのプラズマ発生部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、均一で安定した処理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】
【００１９】
本発明のプラズマ発生方法および装置は、以上のように、基板の改質等、ワークの処理などに使用することができるプラズマ発生装置において、導波管にプラズマ発生ノズルが複数個配列して取付けられ、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、ガス供給源から各プラズマ発生ノズルへ供給されるガスを前記プラズマ発生ノズルの近傍に設けられるタンクに一旦貯留するようにし、その後、各プラズマ発生ノズルへは、順次分岐してゆく配管でガスを供給するのではなく、前記タンクと各プラズマ発生ノズルとの間を直結する分配管でそれぞれガスを供給する。
【００２０】
それゆえ、何れかのプラズマ発生ノズルへのガス供給の変動が他のプラズマ発生ノズルへのガス供給に与える影響を小さくして、各プラズマ発生ノズルに略等しい条件でガスを供給することができ、複数の被処理ワークや大面積の被処理ワークに対しても、各プラズマ発生ノズルから均一で安定したプルームを得ることができる。
【００２１】
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。
【００２２】
それゆえ、均一で安定した処理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】
【００２３】
［実施の形態１］
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。
【００２４】
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反射させるスライディングショート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およびガス供給装置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。
【００２５】
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の他端側にはスライディングショート４０が連結されている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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（内側電極）、ノズル本体３３（外側電極）、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。前記第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂ上には、この下側胴部３４Ｂに接触して放熱を行う冷却配管３９が敷設されている。
【００３６】
また、前記下側胴部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８１の終端部が接続するための管継手３４５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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
スライディングショート４０は、各々のプラズマ発生ノズル３１に備えられている中心導電体３２と、導波管１０の内部を伝搬されるマイクロ波との結合状態を最適化するために備えられているもので、反射ブロック４２（図３参照）の位置を変化させることで、マイクロ波の反射位置を変化させて定在波パターンを調整可能とするべく第３導波管ピース１３の右側端部に連結されている。したがって、定在波を利用しない場合は、当該スライディングショート４０に代えて、電波吸収作用を有するダミーロードが取付けられる。
【００４５】
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る反射マイクロ波を、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。
【００４６】
ダミーロード６０は、上述の反射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。このダミーロード６０には、冷却水を内部に流通させるための冷却水流通口６１が設けられており、反射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。
【００４７】
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、第２導波管ピース１２の導波空間１２０に突出するスタブ７１の突出長を変化させることで、導波管１０内の前記定在波パターンを変化（インピーダンス整合）させ、プルームＰを点灯させる。
【００４８】
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。
【００４９】
前記ガス供給装置８０は、ガスボンベなどのガス供給源８２と、調圧等を行う流量調整手段８３と、タンク８４と、前記ガス供給管８１とを備えて構成される。注目すべきは、本実施の形態では、導波管１０にプラズマ発生ノズル３１が複数個配列して取付けられ、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、ガス供給源８２から各プラズマ発生ノズル３１へは、順次分岐してゆく配管で処理ガスを供給するのではなく、前記プラズマ発生ノズル３１の近傍に設けられるタンク８４に一旦貯留した後、このタンク８４と各プラズマ発生ノズルとの間を直結し、分配管である前記ガス供給管８１によってそれぞれ処理ガスを供給することである。
【００５０】
したがって、何れかのプラズマ発生ノズルへの処理ガス供給の変動が他のプラズマ発生ノズルへの処理ガス供給に与える影響を小さくして、各プラズマ発生ノズル３１に略等しい条件で処理ガスを供給することができ、前記複数の被処理ワークや大面積の被処理ワークに対しても、各プラズマ発生ノズル３１から均一で安定したプルームＰを得ることができる。
【００５１】
また、注目すべきは、前記タンク８４は、前記第３導波管ピース１３に密着して設けられることである。ここで、プラズマ発生ノズル３１で発生した熱の伝導によって導波管１０が高温になると、該導波管１０内に設けられるプラズマパワーを測定するセンサ、プルーム点灯を検出するセンサ、或いは温度センサなどが、損傷したり測定精度が低下したりしてしまうのに対して、前記タンク８４を導波管に密着させて該タンク８４内を通過する処理ガスで冷却することで、そのような不具合を抑え、また前記冷却配管３９などの他の冷却機構の負担を軽減することができる。また、各プラズマ発生ノズル３１へ供給される処理ガスは、高温の方がプラズマ化させ易く、タンク８４を通過する際に導波管１０側から伝導した熱で処理ガスを予熱しておくことで、安定したプラズマ点灯を行わせることができる。
【００５２】
なお、導波管１０の冷却性を高めるためには、タンク８４は、プラズマ発生ノズル３１が取付けられる下面板１３Ｂに近い箇所に設けられることが好ましく、図１や図２で示すように上面板１３Ｕ上に搭載されるのではなく、スペースや配管の引き回し等の問題が無ければ、側板１３Ｓに設けられてもよい。
【００５３】
さらにまた、注目すべきは、前記ガス供給源８２と前記タンク８４との間に、ガス流量を任意の流量に調整することができる流量調整手段８３が設けられ、この流量調整手段８３によって、少なくともプラズマ点灯時と定常点灯時とで、前記処理ガスの流量を変化させることである。流量調整手段８３は、前記ガス供給源８２に取付けられる主バルブ８３１と、ガス供給路を２つの経路に分流および２つの経路を合流させる管継手８３２，８３３と、前記２つの経路にそれぞれ介在される電磁流量制御弁８３４，８３５とを備えて構成される。各電磁流量制御弁８３４，８３５は、前記処理ガスの供給／遮断を制御することができるとともに、供給時の流量（圧力）を所定の設定流量に保持することができる。
【００５４】
したがって、たとえば前記プラズマ点灯時には電磁流量制御弁８３５が遮断され、電磁流量制御弁８３４が開放されて、たとえば１２Ｌ／ｍｉｎで処理ガスが供給され、点灯後、たとえば３秒程度経過して定常点灯に移ると、先ず電磁流量制御弁８３５が開放され、次に電磁流量制御弁８３４が遮断されて、たとえば５２Ｌ／ｍｉｎで処理ガスが供給される。これによって、定常点灯時には大きなプラズマ処理能力を得ることができるとともに、点灯時には速やかに点灯を行うことで、導波管１０内でプラズマが発生してしまい、電極が損傷することを防止することができる。
【００５５】
なお、通常処理時には、上述のように電磁流量制御弁８３５を開放し、かつ電磁流量制御弁８３４を遮断することで前記５２Ｌ／ｍｉｎで処理ガス供給を行い、大規模ワークを処理する（プラズマ発生ノズル３１の先端からワークＷまでの距離が遠く、プルームＰを大きくする必要がある）場合や、高速処理を行う場合には、前記電磁流量制御弁８３４も開放して、６４Ｌ／ｍｉｎで処理ガス供給を行うようにしてもよい。このようにワークＷやその処理速度に対応した流量を得るにあたって、電磁流量制御弁をさらに多段に設けるようにしてもよく、また所望とする流量の範囲をカバーすることができる流量可変の電磁流量制御弁が存在する場合には、その電磁流量制御弁に、流量計を併用して、所望とする流量となるようにフィードバック制御することで、単一の電磁流量制御弁を用いるようにしてもよい。
【００５６】
さらにまた、ガス供給源８２自体を複数設け、たとえばプラズマ点灯時と定常点灯状態とで、処理ガスの種類を変更するようにしてもよい。
【００５７】
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り、制御手段である全体制御部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および搬送制御部９３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９７と、センサ９７１ならびに駆動モータ９３１および前記電磁流量制御弁８３４，８３５とを備えて構成される。
【００５８】
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。
【００５９】
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、ガスボンベ等の前記処理ガス供給源８２とタンク８４との間を接続する管路に設けられた前記電磁流量制御弁８３４，８３５の開閉制御を、上述のようにして行う。
【００６０】
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。
【００６１】
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および搬送制御部９３を、所定のシーケンスに基づいて動作制御する。
【００６２】
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、前述のようにして処理ガス流量を絞ってプルームＰを点灯させ、定常点灯に移ると、処理ガス流量を増加させるとともに、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、その表面にプルームＰを放射させる。こうして、複数のワークＷを連続的に処理することができる。このとき、点灯時には、定常点灯時に比べて、マイクロ波パワーを増加させるなど、前記ＣＰＵ９０１が、前記処理ガス流量の変化に併せてマイクロ波パワーを変化するようにしてもよい。
【００６３】
以上説明したワーク処理装置Ｓによれば、ワーク搬送手段ＣでワークＷを搬送しつつ、導波管１０に複数個配列して取付けられたプラズマ発生ノズル３１からプラズマ化されたガスをワークＷに対して放射することが可能であるので、複数の被処理ワークに対して連続的にプラズマ処理を行うことができ、また大面積のワークに対しても効率良くプラズマ処理を行うことができる。したがって、バッチ処理タイプのワーク処理装置に比較して、各種の被処理ワークに対するプラズマ処理作業性に優れるワーク処理装置Ｓ若しくはプラズマ発生装置ＰＵを提供することができる。しかも、外界の温度および圧力でプラズマを発生させることができるので、真空チャンバー等を必要とせず、設備構成を簡素化することができる。
【００６４】
また、マイクロ波発生装置２０から発生されたマイクロ波を、各々のプラズマ発生ノズル３１が備える中心導電体３２で受信させ、そのマイクロ波のエネルギーに基づきそれぞれのプラズマ発生ノズル３１からプラズマ化されたガスを放出させることができるので、マイクロ波が保有するエネルギーの各プラズマ発生ノズル３１への伝達系を簡素化することができる。したがって、装置構成のシンプル化、コストダウン等を図ることができる。
【００６５】
さらに、複数のプラズマ発生ノズル３１が一列に整列配置されて成るプラズマ発生部３０が、平板状のワークＷの搬送方向と直交する幅方向のサイズｔに略合致した幅員を有しているので、当該ワークＷを、搬送手段Ｃにより一度だけプラズマ発生部３０を通過させるだけで、その全面の処理を完了させることができ、平板状のワークに対するプラズマ処理効率を格段に向上させることができる。また、搬送されて来るワークＷに対して同じタイミングでプラズマ化されたガスを放射できるようになり、均質的な表面処理等を行うことができる。
【００６６】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の他の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、前述のワーク処理装置Ｓに類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、このワーク処理装置Ｓ’では、タンク８４から各プラズマ発生ノズル３１を接続するガス供給管８１に、流量調整手段である流量制御弁８５が設けられており、さらにその流量制御弁８５とプラズマ発生ノズル３１との間に、ガス流路を切換えることができ、切換え手段である切換え弁８６が設けられ、その切換え弁８６から共通の流量計８７に接続されていることである。
【００６７】
したがって、各プラズマ発生ノズル３１へ流れる処理ガスの流量を流量制御弁８５によって細かく設定し、前記タンク８４による圧力変動の吸収とともに、各プラズマ発生ノズル３１への処理ガス供給量を、より均一にすることができる。
【００６８】
また、メンテナンス時などにおいて、作業者がマイクロ波の発生を停止させたプルームＰが点灯していない状態で、ガス供給源８２からの処理ガスを供給させたまま、切換え弁８６を順次択一的に切換えることで、各流量制御弁８５を通過した処理ガスを、共通の流量計８７に導くことができる。これによって、各流量制御弁８５で実際に調整された流量を、同じ条件で測定・比較することができ、その測定結果に対応して各流量制御弁８５の流量を微調整（キャリブレーション）することで、各プラズマ発生ノズル３１へのガス供給量を、より一層均一にすることができる。
【００６９】
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Ｃ１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。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
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】
【００７１】
【図１】本発明の実施の一形態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。
【図８】本発明の実施の他の形態に係るワーク処理装置の全体構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
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
３９    冷却配管
４０    スライディングショート
５０    サーキュレータ
６０    ダミーロード
７０    スタブチューナ
８０    ガス供給装置
８１    ガス供給管
８２    ガス供給源
８３    流量調整手段
８３４，８３５    電磁流量制御弁
８４    タンク
８５    流量制御弁
８６    切換え弁
８７    流量計
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
９３    搬送制御部
９３１  駆動モータ
９５    操作部
９７    センサ入力部
９７１  速度センサ
Ｓ，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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【図８】
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