(57)【要約】【課題】電磁波の進行方向を任意に調整することができるサーキュレータ、及びこれを用いたワーク処理装置及びプラズマ発生装置を提供する。【解決手段】ワーク処理装置Ｓ０は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段１０１と、前記マイクロ波を伝搬する２つの導波管であって、互いに長さが異なる第１導波管１０２及び第２導波管１０３と、マイクロ波発生手段１０１と第１導波管１０２及び第２導波管１０３との間に介在されるセレクタ１０４とを備える。セレクタ１０４は、磁性体部材１０６を備え、この磁性体部材１０６の磁化度合いを調整することでセレクタ１０４内の導波空間１０４２を通過する電磁波の偏向方向を調整する調整手段１０７を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波の導波空間を形成する筐体部材と、
前記導波空間の中に配置される磁性体部材と、
前記導波空間の外に配置され、前記磁性体部材を磁化させる磁界を発生する磁界発生手段と、
前記磁界発生手段が発生する磁界による前記磁性体部材の磁化度合いを調整することで前記導波空間を通過する電磁波の偏向方向を調整する調整手段とを具備することを特徴とするサーキュレータ。
【請求項２】
前記磁界発生手段が永久磁石からなり、
前記調整手段が、前記永久磁石を前記磁性体部材に対して接近又は離間させる位置調整機構からなることを特徴とする請求項１に記載のサーキュレータ。
【請求項３】
前記磁界発生手段が、磁性コアと、該磁性コアの周囲に巻回されるコイルと、該コイルに対して所定の電流を通電させる電源装置とを有する電磁石装置からなり、
前記調整手段が、前記コイルに通電させる電流を制御する電流制御装置からなることを特徴とする請求項１に記載のサーキュレータ。
【請求項４】
前記磁性コアが、前記筐体部材を貫通してその一部が導波空間内に突出するように配置され、この導波空間内への突出部分が前記磁性体部材として利用されることを特徴とする請求項３に記載のサーキュレータ。
【請求項５】
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と共に、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が備えられた複数の導波管と、
請求項１〜４のいずれかに記載のサーキュレータからなり、前記マイクロ波発生手段と複数の導波管との間に介在されて前記マイクロ波を伝搬させる導波管を選択するセレクタとを備えることを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項６】
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施与するワーク処理装置であって、
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と共に、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が備えられた複数の導波管と、請求項１〜４のいずれかに記載のサーキュレータからなり、前記マイクロ波発生手段と複数の導波管との間に介在されて前記マイクロ波を伝搬させる導波管を選択するセレクタとを備えるプラズマ発生装置と、
前記プラズマ発生ノズルによるプラズマ化したガスの照射部位に対してワークを搬送するワーク搬送手段とを備えることを特徴とするワーク処理装置。
【請求項７】
前記複数の導波管が、前記ワーク搬送手段によるワーク搬送経路に直交する方向に延びるように並列に配置されると共に、
各々の導波管おいて前記ワーク搬送経路の幅方向の異なる領域に対してそれぞれプラズマ化したガスを照射可能なように、各導波管にプラズマ発生ノズルが取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載のワーク処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波の進行方向を変更させるサーキュレータ、及びこのサーキュレータを用いた、基板等の被処理ワークに対してプラズマを照射しワーク表面の清浄化や改質を図ることが可能なプラズマ発生装置、ワーク処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波のような電磁波の進行方向（導波方向）を変更させる装置としてサーキュレータが知られている。図２２（ａ）は、３ポート型のサーキュレータ９００の一例を示す上面図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。サーキュレータ９００は、電磁波の導波空間９０２を形成する筐体部材９０１と、導波空間９０２の中に配置される一対のフェライト柱９０３と、筐体部材９０１の外側に配置され前記フェライト柱９０３を磁化する一対の磁石９０４とを備える。そして、電磁波の入出力ポートとして、９０度ずつ方位が異なる第１〜第３ポート９００Ａ〜９００Ｃが設けられている。
【０００３】
このようなサーキュレータ９００によれば、電磁波の進行方向（偏波面）に対してフェライト柱９０３が垂直に磁化されていることにより、導波空間９０２を通過する電磁波は偏向されるようになる。例えば、第１ポート９００Ａから入射された電磁波は第２ポート９００Ｂへ、第２ポート９００Ｂから入射された電磁波は第３ポート９００Ｃへ、さらに第３ポート９００Ｃから入射された電磁波は第１ポート９００Ａへというように、電磁波の進行方向が曲げられるようになる。
【０００４】
上述のサーキュレータは、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いた常圧プラズマ発生装置において、マグネトロンからプラズマ発生部へ送られたマイクロ波のうち、プラズマ発生部で電力消費されずに戻って来る反射マイクロ波を、マグネトロンへ向かわせないようにする（ダミーロードへ向かわせる）ために用いられている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３５３４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来のサーキュレータは、電磁波の偏向角度が、フェライト柱９０３の性質、磁石９０４の磁力や配置位置等により定まる固定的なものである。従って、電磁波の進行先が固定化され、任意の方向に電磁波を進行させることが出来なかった。このため、プラズマ発生装置に組み込むに際しても、反射マイクロ波を所定位置に配置されたダミーロードへ向かわせるという用途にしか用いることが出来なかった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、電磁波の進行方向を任意に調整することができるサーキュレータ、及びこれを用いたワーク処理装置及びプラズマ発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係るサーキュレータは、電磁波の導波空間を形成する筐体部材と、前記導波空間の中に配置される磁性体部材と、前記導波空間の外に配置され、前記磁性体部材を磁化させる磁界を発生する磁界発生手段と、前記磁界発生手段が発生する磁界による前記磁性体部材の磁化度合いを調整することで前記導波空間を通過する電磁波の偏向方向を調整する調整手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、導波空間の中に配置される磁性体部材が磁界発生手段により磁化されるので、その導波空間を通過する電磁波は磁性体部材に与えられている磁力に応じて、所定の方向に偏向されるようになる。しかも、磁性体部材の磁化度合いを調整する調整手段が備えられているので、前記導波空間を通過する電磁波の偏向方向が任意に調整できるようになる。
【０００９】
上記構成において、前記磁界発生手段が永久磁石からなり、前記調整手段が、前記永久磁石を前記磁性体部材に対して接近又は離間させる位置調整機構からなる構成とすることができる（請求項２）。この構成によれば、位置調整機構により永久磁石の磁性体部材に対する相対位置が調整され、これにより永久磁石が発生する磁界が磁性体部材に作用する度合い、つまり磁性体部材の磁化度合いが調整されるようになる。
【００１０】
また、上記構成において、前記磁界発生手段が、磁性コアと、該磁性コアの周囲に巻回されるコイルと、該コイルに対して所定の電流を通電させる電源装置とを有する電磁石装置からなり、前記調整手段が、前記コイルに通電させる電流を制御する電流制御装置からなる構成とすることができる（請求項３）。この構成によれば、電流制御装置により電磁石装置から発生される磁界の強弱が調整可能となる。これにより、電磁石装置が発生する磁界が磁性体部材に作用する度合い、つまり磁性体部材の磁化度合いが調整されるようになる。
【００１１】
この場合、前記磁性コアが、前記筐体部材を貫通してその一部が導波空間内に突出するように配置され、この導波空間内への突出部分が前記磁性体部材として利用される構成とすることが望ましい（請求項４）。この構成によれば、電磁石装置の磁性コアと導波空間に配置される磁性体部材とが、一つの部材にて構成されるようになる。
【００１２】
本発明の請求項５に係る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と共に、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が備えられた複数の導波管と、請求項１〜４のいずれかに記載のサーキュレータからなり、前記マイクロ波発生手段と複数の導波管との間に介在されて前記マイクロ波を伝搬させる導波管を選択するセレクタとを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項６に係るワーク処理装置は、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施与するワーク処理装置であって、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と共に、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が備えられた複数の導波管と、請求項１〜４のいずれかに記載のサーキュレータからなり、前記マイクロ波発生手段と複数の導波管との間に介在されて前記マイクロ波を伝搬させる導波管を選択するセレクタとを備えるプラズマ発生装置と、前記プラズマ発生ノズルによるプラズマ化したガスの照射部位に対してワークを搬送するワーク搬送手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これらの構成によれば、セレクタとしての上記サーキュレータを介して、プラズマ発生ノズルが備えられた複数の導波管のいずれかに、マイクロ波発生手段において発生されたマイクロ波が導波されるようになる。すなわち、サーキュレータに備えられている調整手段により磁性体部材の磁化度合いを調整してマイクロ波の進行方向を制御することで、複数の導波管のうち、使用する導波管を選択することが可能となる。
【００１５】
上記ワーク処理装置において、前記複数の導波管が、前記ワーク搬送手段によるワーク搬送経路に直交する方向に延びるように並列に配置されると共に、各々の導波管おいて前記ワーク搬送経路の幅方向の異なる領域に対してそれぞれプラズマ化したガスを照射可能なように、各導波管にプラズマ発生ノズルが取り付けられている構成とすることが望ましい（請求項７）。この構成によれば、使用する導波管を選択することにより、ワークに対するプラズマ化したガスの照射領域を、ワーク搬送経路の幅方向について異ならせることができるようになる。従って、ワーク搬送手段により搬送されるワークのサイズが区々であったり、ワークに対するプラズマ処理領域が異なっていたりしても、使用する導波管をセレクタにて選択することにより適宜対応することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係るサーキュレータによれば、導波空間を通過する電磁波の偏向方向が任意に調整できることから、電磁波を所望の方向へ向かわせることが可能となる。従って、当該サーキュレータの複数の出力ポートに導波管等を各々接続しておけば、電磁波をこれら導波管のうちのいずれかに選択的に向かわせる機能を果たすセレクタとして用いることができるようになる。
【００１７】
請求項２に係るサーキュレータによれば、磁界発生手段として永久磁石を用い、この永久磁石の磁性体部材に対する相対位置調整を行うという簡易な機構で調整手段を構成することができるので、調整手段を付加したことに伴う機構の複雑化、コストアップを最小限に抑制することができる。
【００１８】
請求項３に係るサーキュレータによれば、メカニカルな可動部を必要とせず電気的な制御により電磁波の偏向方向を制御できるので、その制御を簡単かつ的確に行うことができるようになる。また、コイルへ通電する電流の極性を反転すれば垂直磁化方向を反転することができ、これにより電磁波の偏向方向も反転できることから、制御のバリエーションを増やすことができる。
【００１９】
請求項４に係るサーキュレータによれば、磁性コアと磁性体部材とが一つの部材にて構成されるので、当該サーキュレータの構成部品点数を減らすことができる。
【００２０】
請求項５に係るプラズマ発生装置、若しくは請求項６に係るワーク処理装置によれば、セレクタとしてのサーキュレータに備えられている調整手段によりマイクロ波の進行方向を制御することで、複数の導波管の中から使用する導波管を選択できるので、ワークの種別、プラズマ処理エリアの位置や大きさ、プラズマ発生ノズルの寿命等を考慮して、最適な導波管を選択的に稼働させることができるようになる。
【００２１】
請求項７に係るワーク処理装置によれば、ワーク搬送手段により搬送されるワークの種別に応じて、最適な導波管を選択した上で、ワークに対するプラズマ処理を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係るワーク処理装置Ｓ０の全体構成を簡略的に示す下面図、図２は、図１に示すワーク搬送方向の上流側から見た側面図である。このワーク処理装置Ｓ０は、処理対象とされる平板状のワークＷを搬送しつつ該ワークＷにプラズマを照射して所定の処理、例えば表面の有機汚染物の除去、表面改質、エッチング、薄膜形成又は薄膜除去等を行うものである。
【００２３】
当該ワーク処理装置Ｓ０は、マイクロ波（電磁波）を発生するマイクロ波発生手段１０１と、前記マイクロ波を伝搬する２つの導波管であって、互いに長さが異なる第１導波管１０２及び第２導波管１０３と、マイクロ波発生手段１０１と第１導波管１０２及び第２導波管１０３との間に介在されるセレクタ１０４と、ワークＷを搬送する図略のワーク搬送手段とを備えて構成されている。
【００２４】
マイクロ波発生手段１０１は、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマグネトロンを含み、発生したマイクロ波を、セレクタ１０４を介して第１導波管１０２又は第２導波管１０３に送信する。
【００２５】
第１導波管１０２及び第２導波管１０３は、共に断面形状が矩形である導波管からなり、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１０２Ｎ、１０３Ｎが各々複数個配列して取り付けられている。ここで、第１導波管１０２は比較的長い管長を有し、その遠端側半分にプラズマ発生ノズル１０２Ｎが所定間隔で一列に取り付けられている。一方、第２導波管１０３は比較的短い管長とされ（第１導波管１０２の約半分）、その全長に亘ってプラズマ発生ノズル１０３Ｎが所定間隔で一列に取り付けられている。
【００２６】
これにより、図２に示すように、ワークＷの近端側Ｗ１（マイクロ波発生手段１０１に近い側）には第２導波管１０３のプラズマ発生ノズル１０３Ｎから、ワークＷの遠端側Ｗ２には第１導波管１０２のプラズマ発生ノズル１０２Ｎから、それぞれプラズマ化されたガスを照射することが可能とされている。なお、プラズマ発生ノズル１０２Ｎ、１０３Ｎは、絶縁部材で保持されると共に一端が第１、第２導波管１０２、１０３の内部に突出した中心導電体と、この中心導電体を取り囲むように配置され導波管と同電位（アース電位）とされた外部導電体とを備える。そして、前記外部導電体の内部空間に対して供給される処理ガスを、前記中心導電体で受信したマイクロ波のエネルギーに基づきプラズマ化してプラズマ発生ノズル１０２Ｎ、１０３Ｎの先端からそれぞれ放出するものである（後記でより具体的な実施形態に基づき詳述する）。
【００２７】
セレクタ１０４は、実質的にサーキュレータの構造を備え、マイクロ波発生手段１０１で発生されたマイクロ波を伝搬させる導波管（第１導波管１０２又は第２導波管１０３のいずれか）を選択するものである。このセレクタ１０４は、マイクロ波の導波空間１０４２を形成する筐体部材１０４１と、この筐体部材１０４１の外面側の上下面にそれぞれ配置されている一対の永久磁石１０５と、筐体部材１０４１の内面側の上下面にそれぞれ配置されているソフトフェライト等からなる一対の円柱状磁性体部材１０６と、永久磁石１０５が発生する磁界による磁性体部材１０６の磁化度合いを調整することで導波空間１０４２を通過するマイクロ波の偏向方向を調整する調整手段１０７とを具備している。
【００２８】
セレクタ１０４は、マイクロ波の入力側ポートとなる第１ポート１０４Ａと、マイクロ波の出力側ポートとなる第２ポート１０４Ｂ及び第３ポート１０４Ｃとを備える。導波空間１０４２は、これらの第１〜第３ポート１０４Ａ〜１０４Ｃを相互に接続する上面視で略Ｙ字型を呈する導波空間とされている。そして、第１ポート１０４Ａには第１補助導波管１０８１を介してマイクロ波発生手段１０１が、第２ポート１０４Ｂには第２補助導波管１０８２を介して第１導波管１０２が、また第３ポート１０４Ｃには第３補助導波管１０８３を介して第２導波管１０３がそれぞれ接続されている。
【００２９】
このようなセレクタ１０４を備えたワーク処理装置Ｓ０によれば、調整手段１０７による磁性体部材１０６の磁化度合いが調整されることで、マイクロ波発生手段１０１により発生されるマイクロ波が、第１導波管１０２又は第２導波管１０３のいずれかに選択的に導波されるようになる。すなわち、マイクロ波のような電磁波は、磁化された一対の磁性体部材１０６間を通過するときに偏向する。その偏向角度は、磁性体部材１０６の磁化度合いに依存性を有する。もし磁性体部材１０６が磁化されていない場合は、マイクロ波は偏向されることなく直進する。セレクタ１０４は、このような性質を利用して、いずれの導波管へマイクロ波を導波させるかを選択するものである。そして、セレクタ１０４で選択された方の導波管に備えられているプラズマ発生ノズルから、プラズマ化されたガスが放出されるものである。
【００３０】
次にセレクタ１０４（サーキュレータ）のより具体的な例について説明する。図３は、セレクタ１０４の断面図であり、図２では簡略的に示した調整手段１０７を具体的に示している。この調整手段１０７は、永久磁石１０５を磁性体部材１０６に対して接近又は離間させる上下一対の位置調整機構１０７１と、その駆動制御部１０７２とを備えて構成されている。また、位置調整機構１０７１は、ホルダ１０５１、スライド部材１０５２、ネジ軸１０５３、被駆動ギア１０５４、駆動モータ１０５５及び駆動ギア１０５６を備えてなる。
【００３１】
ホルダ１０５１は、その片面側で円柱型の永久磁石１０５を一体的に保持する板状部材からなり、一側縁から延在されたバーによりスライド部材１０５２に連結されている。スライド部材１０５２とネジ軸１０５３とはボールネジ構造とされたものであり、ネジ軸１０５３が軸回りに回転されるとスライド部材１０５２が上下方向にスライド移動する。これにより、ホルダ１０５１に保持された永久磁石１０５は、上下方向に移動可能とされている。つまり永久磁石１０５は、図中実線で示しているように、筐体部材１０４１の外面に略密着して磁性体部材１０６に最も近接している接近姿勢Ｄ１と、図中に一点鎖線で示したように、磁性体部材１０６に対して離間された離間姿勢Ｄ２とを取ることが可能とされている。
【００３２】
被駆動ギア１０５４は、ネジ軸１０５３の一端に固着されている。一方、駆動ギア１０５６は駆動モータ１０５５の駆動軸に直結されている。被駆動ギア１０５４と駆動ギア１０５６とは噛合されており、駆動モータ１０５５の回転駆動により、両ギアを介してネジ軸１０５３が回転されるようになっている。駆動制御部１０７２は、駆動モータ１０５５の回転駆動を制御することで、永久磁石１０５の位置制御を行うものである。
【００３３】
いま、図３に示すように、マイクロ波の進行方向に対して上から下へ向けた方向に磁界が発生するように、上面側及び下面側の磁性体部材１０６がそれぞれに対向する永久磁石１０５により磁化されるものとする。永久磁石１０５が前記接近姿勢Ｄ１にあるとき、磁性体部材１０６はそれぞれ強く磁化され、比較的大きな磁界が発生する。この状態でマイクロ波が磁性体部材１０６の配置箇所を通過すると、図４（ａ）に示すように、マイクロ波ｍは、上から下へ向かう直流磁界の影響を受けて直進方向に対して左方向に偏向されるようになる。すなわち、第１ポート１０４Ａから導波空間１０４２へ入射したマイクロ波ｍは、左方向に偏向されて第２ポート１０４Ｂから出射されるようになる。従って、マイクロ波ｍは第１導波管１０２へ導かれ、この場合は第１導波管１０２に備えられているプラズマ発生ノズル１０２Ｎからプラズマ化されたガスを放射させることが可能となる。
【００３４】
一方、永久磁石１０５が前記離間姿勢Ｄ２にあるとき、磁性体部材１０６に対する磁化力は弱くなり、比較的小さい磁界が発生するか、或いは事実上磁界が発生しないようになる。この場合、マイクロ波ｍは実質的に偏向されず、図４（ｂ）に示すように直進する。すなわち、第１ポート１０４Ａから導波空間１０４２へ入射したマイクロ波ｍは、直進して第３ポート１０４Ｃから出射されるようになる。従って、マイクロ波ｍは第２導波管１０３へ導かれ、第２導波管１０３に備えられているプラズマ発生ノズル１０３Ｎからプラズマ化されたガスを放射させることが可能となる。
【００３５】
図５は、変形実施例に係るセレクタ１０４’を示す断面図である。ここでは、磁界発生手段としての電磁石装置１０７３と、この電磁石装置１０７３へ所定の駆動電流を与える調整手段としての電流制御装置１０７４とを含むセレクタ１０４’を例示している。電磁石装置１０７３は、筐体部材１０４１’の上下面に一対として配置され、各々磁性コア１０５７と、磁性コア１０５７の周囲に巻回されるコイル１０５８と、コイル１０５８に与える電流を発生させる図略の電源装置とを備える。磁性コア１０５７は、両端にフランジ部が形成された円柱体からなり、一方のフランジ部１０５７Ｂが筐体部材１０４１’の外面に密着接合されている。コイル１０５８は、磁性コア１０５７の前記フランジ部を除く胴部に、絶縁導体が所定のターン数だけ巻回されてなる。
【００３６】
このような一対の電磁石装置１０７３のコイル１０５８に通電される電流は、電流制御装置１０７４により強弱並びに極性が制御される。コイル１０５８に所定の通電が通電された場合、電磁界が発生され、導波空間１０４２’内に配置されている磁性体部材１０６がそれぞれ磁化される。ここで、電流制御装置１０７４が極性を選択することで、上から下へ向かう直流磁界ｈ１、或いは下から上へ向かう直流磁界ｈ２を導波空間１０４２’内に発生させることが可能とされている。
【００３７】
このようなセレクタ１０４’において、電流制御装置１０７４による電流の極性制御により上から下へ向かう直流磁界ｈ１が発生されている場合、図６（ａ）に示すように、マイクロ波ｍは、直流磁界ｈ１の影響を受けて直進方向に対して左方向に偏向されるようになる。すなわち、第１ポート１０４Ａから導波空間１０４２’へ入射したマイクロ波ｍは、左方向に偏向されて第２ポート１０４Ｂから出射されるようになる。
【００３８】
一方、下から上へ向かう直流磁界ｈ２が発生されている場合、図６（ｂ）に示すように、マイクロ波ｍは、直流磁界ｈ２の影響を受けて直進方向に対して右方向に偏向されるようになる。すなわち、第１ポート１０４Ａから導波空間１０４２’へ入射したマイクロ波ｍは、右方向に偏向されて第３ポート１０４Ｃから出射されるようになる。なお、この変形実施例では、第１ポート１０４Ａに対して第２、第３ポート１０４Ｂ、１０４Ｃが上面視で９０°方向変換されているような導波空間１０４２’が採用されている場合を想定したため、コイル１０５８に通電させる電流の極性変換によって導波方向を制御する制御例を示した。例えば、導波空間１０４２’が図４に示したものと同じ構成である場合は、コイル１０５８に対する通電のＯＮ−ＯＦＦ制御による磁力発生調整にて導波方向のセレクトを行わせることができる。
【００３９】
図７は、図５に示したセレクタ１０４’の変形実施例に係るセレクタ１０４”を示す断面図である。このセレクタ１０４”は、図５のセレクタ１０４’と比べ、磁性コア１０５７’の一方のフランジ部１０５７Ｂ’を、筐体部材１０４１’を貫通して導波空間１０４２’に突出するように配置させた電磁石装置１０７３’を用いている点で相違する。このセレクタ１０４”では、磁性体部材１０６の使用が省略され、前記フランジ部１０５７Ｂ’の部分が磁性体部材として機能することになる。かかる構成によっても、先に説明した図５に示すセレクタ１０４’と同様なセレクタ機能を行わせることができる。
【００４０】
続いて、本発明のより具体的な実施形態につき説明する。図８は、３連式の導波管を採用したワーク処理装置Ｓの全体構成を斜視図である。なお、この図８、並びに後出の図９〜図１１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。
【００４１】
このワーク処理装置Ｓは、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と、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第１、第２、第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１、ＰＵ−２、ＰＵ−３と、マイクロ波発生装置２０と第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３との間に介在され、前記マイクロ波をいずれかのプラズマ発生ユニットへ選択的に導波させるセレクタ８０と、ワークＷを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とを備えて構成されている。第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３は、搬送手段ＣによるワークＷの搬送方向（図中の白抜き矢印で示す前方向）に直交する方向にそれぞれ延びるように、所定間隔を置いて並列に配置されている。
【００４２】
マイクロ波発生装置２０は、例えば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と、このマイクロ波発生源にて発生されたマイクロ波の強度を所定の出力強度に調整するアンプと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（図１１参照）とを備えて構成されている。本実施形態に係るワーク処理装置Ｓでは、例えば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。
【００４３】
このマイクロ波発生装置２０とセレクタ８０との間は、ベース導波管１１１にて接続されている。図１１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、ベース導波管１１１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がベース導波管１１１の上面板に載置され、マイクロ波送信アンテナ２２が上面板に穿設された貫通孔１１１Ｈを通してベース導波管１１１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から放出された例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、ベース導波管１１１により、セレクタ８０に向けて伝搬される。
【００４４】
第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３は、その基端部がセレクタ８０の所定のポートに接続されている（セレクタ８０の詳細説明に併せて図１８に基づき後記で詳述する）。また、第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３は、複数のプラズマ発生ノズル３１を備える断面矩形の導波管を有しているが、それぞれ長さが異なるものとされている。これにより、ワークＷの搬送経路の幅方向において、異なる領域に対してそれぞれプラズマ化したガスを照射可能な構成とされている。
【００４５】
すなわち、第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１が備える導波管１０のうち、ワーク搬送経路とラップする位置に配置されプラズマ発生ノズル３１を有する導波管は１つ（第３導波管ピース１３）であり、プラズマ発生ノズル３１の配列体からなるそのプラズマ発生部３０は、ワーク搬送経路の左側部分のみをカバーする比較的短い幅とされている。これに対し、第２プラズマ発生ユニットＰＵ−２は、プラズマ発生ノズル３１群が備えられた２つの導波管（第３導波管ピース１３及び第４導波管ピース１４）が、ワーク搬送経路とラップする位置に配置されている。従って、そのプラズマ発生部３０Ａは、ワーク搬送経路の左側部分並びに中央部分をカバーする幅とされている。一方、第３プラズマ発生ユニットＰＵ−３は、プラズマ発生ノズル３１群が備えられた３つの導波管（第３導波管ピース１３、第４導波管ピース１４及び第５導波管ピース１５）が、ワーク搬送経路とラップする位置に配置されている。従って、そのプラズマ発生部３０Ｂは、ワーク搬送経路の全幅をカバーする幅とされている。
【００４６】
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ＣＬ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の搬送ローラＣＬにより搬送される例を示している。
【００４７】
第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３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る。これらはプラズマ発生部３０、３０Ａ、３０Ｂの長さが異なる他は同一の構造を有している。以下、図９〜図１７に基づいて、第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１について詳細に説明する。
【００４８】
図９は、第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１の斜視図、図１０は、図９とは視線方向を異ならせた第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１の斜視図、図１１は一部透視側面図である。この第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１は、大略的に、上記マイクロ波発生装置２０で発生され、セレクタ８０を経由したマイクロ波を伝搬させる導波管１０、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の側に戻らないよう分離するサーキュレータ５０（セレクタ８０とは別個のサーキュレータである）、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及びインピーダンス整合を行うスタブチューナ７０を備えて構成されている。
【００４９】
導波管１０は、例えば非磁性金属（アルミニウム等）からなり、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、セレクタ８０に一端が接続される第１導波管ピース１１２、スタブチューナ７０が組み付けられる第２導波管ピース１２及びプラズマ発生部３０が設けられている第３導波管ピース１３が連結されてなる。なお、第１導波管ピース１１２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。
【００５０】
第１導波管ピース１１２、第２導波管ピース１２及び第３導波管ピース１３は、それぞれ金属平板からなる上面板、下面板及び２枚の側面板を用いて角筒状に組み立てられ、その両端にフランジ板が取り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、押し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若しくは非分割型の導波管を用いるようにしても良い。また、断面矩形の導波管に限らず、例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。
【００５１】
プラズマ発生部３０は、第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂに、左右方向へ一列に整列して突設された複数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、つまり複数個のプラズマ発生ノズル３１の左右方向の配列幅は、当該第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１に割り当てられた処理領域の幅に応じたものとされている。これにより、ワークＷを搬送ローラＣＬで搬送しながら、ワーク搬送経路の幅方向の所定領域に対してプラズマ処理が行えるようになっている。なお、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。例えば、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、矩形の導波管１０の断面サイズが２．８４インチ×１．３８インチのとき、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を配列すれば良い。
【００５２】
図１２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１３は、図１２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、ノズル本体３３、ノズルホルダ３４、シール部材３５及び保護管３６を含んで構成されている。
【００５３】
中心導電体３２は、良導電性の金属から構成された棒状部材からなり、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。
【００５４】
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からなる絶縁性部材からなり、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なる。
【００５５】
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。
【００５６】
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、例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。
【００５７】
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。
【００５８】
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み付けられているものである。
【００５９】
保護管３６（図１３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なり、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良い。
【００６０】
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及び第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。従って、図１４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及びノズル本体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。
【００６１】
かかる状態で、ガス供給孔３４４から例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。
【００６２】
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、例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。第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、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。従って、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り付けられる。
【００６５】
図１５は、スライディングショート４０の内部構造を示す透視斜視図である。図１５に示すように、スライディングショート４０は、導波管１０と同様な断面矩形の筐体構造を備えており、導波管１０と同じ材料で構成された中空空間４１０を有する筐体部４１と、前記中空空間４１０内に収納された円柱状の反射ブロック４２と、反射ブロック４２の基端部に一体的に取り付けられ前記中空空間４１０内を左右方向に摺動する矩形ブロック４３と、この矩形ブロック４３に組み付けられた移動機構４４と、反射ブロック４２にシャフト４５を介して直結されている調整ノブ４６とが備えられている。
【００６６】
反射ブロック４２は、マイクロ波の反射面となる先端面４２１が第３導波管ピース１３の導波空間１３０に対向するよう左右方向に延在する円柱体である。この反射ブロック４２は、矩形ブロック４３と同様な角柱状を呈していても良い。前記移動機構４４は、調整ノブ４６の回転操作により矩形ブロック４３及びこれと一体化された反射ブロック４２を左右方向に推進若しくは後退させる機構であって、調整ノブ４６を回転させることで反射ブロック４２が中空空間４１０内において矩形ブロック４３にてガイドされつつ左右方向に移動可能とされている。かかる反射ブロック４２の移動による先端面４２１の位置調整によって、定在波パターンが最適化される。なお、調整ノブ４６の回転操作を、ステッピングモータ等を用いて自動化することが望ましい。
【００６７】
サーキュレータ５０は、例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。
【００６８】
図１６は、サーキュレータ５０の作用を説明するための第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１の上面図である。図示するように、サーキュレータ５０の第１ポート５１には第１導波管ピース１１が、第２ポート５２には第２導波管ピース１２が、さらに第３ポート５３にはダミーロード６０がそれぞれ接続されている。そして、マイクロ波発生装置２０のマイクロ波送信アンテナ２２から発生されたマイクロ波は、矢印ａで示すように第１ポート５１から第２ポート５２を経由して第２導波管ピース１２へ向かう。一方、第２導波管ピース１２側から入射する反射マイクロ波は、矢印ｂで示すように、第２ポート５２から第３ポートへ向かうよう偏向され、ダミーロード６０へ入射される。
【００６９】
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。
【００７０】
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。図１７は、スタブチューナ７０の設置状況を示す透視側面図である。図示するように、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と、該スタブ７１に直結された操作棒７２と、スタブ７１を上下方向に出没動作させるための移動機構７３と、これら機構を保持する外套７４とから構成されている。
【００７１】
スタブチューナユニット７０Ａ〜７０Ｃに各々備えられているスタブ７１は、その導波空間１２０への突出長が各操作棒７２により独立して調整可能とされている。これらスタブ７１の突出長は、例えばマイクロ波電力パワーをモニターしつつ、中心導電体３２による消費電力が最大となるポイント（反射マイクロ波が最小になるポイント）を探索することで決定される。なお、このようなインピーダンス整合は、必要に応じてスライディングショート４０と連動させて実行される。このスタブチューナ７０の操作も、ステッピングモータ等を用いて自動化することが望ましい。
【００７２】
以上が第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１の構成であるが、第２、第３プラズマ発生ユニットＰＵ−２、ＰＵ−３も実質的に同一の構成を備えている。相違する点は、第２プラズマ発生ユニットＰＵ−２には、第３導波管ピース１３に対し、複数のプラズマ発生ノズル３１が備えられた第４導波管ピース１４が直列接続され、第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１よりも長いプラズマ発生部３０Ａが備えられている点である。また、第３プラズマ発生ユニットＰＵ−３には、直列接続された第３、第４導波管ピース１３、１４に対して、さらに複数のプラズマ発生ノズル３１が備えられた第５導波管ピース１５が直列接続され、３つのユニットの中で最も長いプラズマ発生部３０Ｂが備えられている点である。これら第４導波管ピース１４、第５導波管ピース１５は、上述した第３導波管ピース１３と実質的に同じ構成を備えているため、その説明を省略する。
【００７３】
次に、セレクタ８０について説明する。セレクタ８０は、実質的にサーキュレータの構造を備え、マイクロ波発生装置２０で発生されたマイクロ波を、第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３を構成するいずれかの導波管に選択的に伝搬させるものである。図１８は、セレクタ８０の上面視の平面図、図１９は、図１８のＹ−Ｙ線断面図である。
【００７４】
セレクタ８０は、マイクロ波の導波空間８２を形成する筐体部材８１と、この筐体部材８１の内面側の上下面にそれぞれ配置されているソフトフェライト等からなる一対の円柱状磁性体部材８３と、筐体部材８１の外面側の上下面にそれぞれ配置されている一対の電磁石８４（磁性コアやコイルは図示省略している）とを備えて構成されている。なお、ここでは図示を省略しているが、電磁石８４が発生する磁界による磁性体部材８３の磁化度合いを調整することで導波空間８２を通過するマイクロ波の偏向方向を調整する調整手段（図２１に示すセレクタ制御部９２が相当。先に図５で説明した電流制御装置１０７４と同様なもの）が具備されている。
【００７５】
セレクタ８０は、マイクロ波の入力側ポートとなる第１ポート８０Ａと、マイクロ波の出力側ポートとなる第２ポート８０Ｂ、第３ポート８０Ｃ及び第４ポート８０Ｄとを備える。導波空間８２は、これらの第１〜第４ポート８０Ａ〜８０Ｄを相互に接続する上面視で１：３分岐型の導波空間とされている。第１ポート８０Ａには、マイクロ波発生装置２０にて発生されるマイクロ波を導入するベース導波管１１１が接続されている。そして、第２ポート８０Ｂには第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１の最も基端側の導波管である第１導波管ピース１１２が、同様に第３ポート８０Ｃには第２プラズマ発生ユニットＰＵ−２の第１導波管ピース１１３が、第４ポート８０Ｄには第３プラズマ発生ユニットＰＵ−３の第１導波管ピース１１４が各々接続されている。
【００７６】
このようなセレクタ８０を、マイクロ波発生装置２０と第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３との間に介在させ、セレクタ８０の磁性体部材８３の磁化方向を制御することで、マイクロ波発生手段１０１により発生されるマイクロ波を、第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３の第１導波管ピース１１２〜１１４のいずれかに選択的に導波させることが可能となる。
【００７７】
すなわち、図１９及び図２０（ａ）を参照して、電磁石８４に対する通電並びに極性制御により一対の磁性体部材８３間において下から上へ向かう直流磁界８３ａが発生されている場合、マイクロ波ｍ１は、直流磁界８３ａの影響を受けて直進方向に対して右方向に偏向されるようになる。すなわち、第１ポート８０Ａから導波空間８２へ入射したマイクロ波ｍ１は、右方向に偏向されて第２ポート８０Ｂから第１プラズマ発生ユニットＰＵ−１の第１導波管ピース１１２へ出射されるようになる。
【００７８】
一方、電磁石８４がＯＦＦとされ磁性体部材８３間に直流磁界８３ａが発生されていない場合、マイクロ波ｍ２は偏向されずに直進するようになる。この場合、第１ポート８０Ａから導波空間８２へ入射したマイクロ波ｍ１は、直進して第３ポート８０Ｃから第２プラズマ発生ユニットＰＵ−２の第１導波管ピース１１３へ出射されるようになる。
【００７９】
また、電磁石８４に対する通電並びに極性制御により一対の磁性体部材８３間において上から下へ向かう直流磁界８３ｂが発生されている場合、マイクロ波ｍ３は、直流磁界８３ｂの影響を受けて直進方向に対して左方向に偏向されるようになる。すなわち、第１ポート８０Ａから導波空間８２へ入射したマイクロ波ｍ３は、左方向に偏向されて第３ポート８０Ｂから第３プラズマ発生ユニットＰＵ−３の第１導波管ピース１１４へ出射されるようになる。図２０（ｂ）に、以上説明した磁界方向と偏向方向との関係を示した表形式の図を示している。
【００８０】
セレクタ８０の以上のような動作に基づき、ワークＷのサイズや処理領域の位置等に応じて、第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３のいずれかの導波管へマイクロ波を導波させるかが選択される。そして、セレクタ８０で選択された第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３のプラズマ発生部３０、３０Ａ、３０Ｂのいずれかから、ワークＷに対してプラズマ化されたガスが放出されるものである。
【００８１】
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ＣＬを備え、図略の駆動手段により搬送ローラＣＬ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、３０Ａ、３０Ｂ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良い。
【００８２】
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２１は、ワーク処理装置Ｓの制御系９０を示すブロック図である。この制御系９０はＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、機能的にマイクロ波出力制御部９１、セレクタ制御部９２、ガス流量制御部９３、モータ制御部９５、全体制御部９７が備えられている。さらに、全体制御部９７に対して所定の操作信号を与える操作部９８が備えられている。
【００８３】
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、所定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。
【００８４】
セレクタ制御部９２は、セレクタ８０によるマイクロ波の導波方向選択のための制御を行うもので、セレクタ８０の電磁石８４に対する通電、極性制御を行う。すなわち、セレクタ制御部９２は、図２０（ｂ）に示したパターンの通電ＯＮ−ＯＦＦ制御、極性変換制御を一対の電磁石８４に行うことで磁性体部材８３間の直流磁界の生成並びに方向制御を行い、マイクロ波の導波方向を第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３のいずれかに決定する。
【００８５】
ガス流量制御部９３は、第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３のプラズマ発生部３０、３０Ａ、３０Ｂに備えられている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９４とプラズマ発生ノズル３１との間を接続するガス供給管に設けられた各流量制御弁９３１、９３２、９３３の開閉制御乃至は開度調整をそれぞれ行う。
【００８６】
モータ制御部９５は、搬送ローラＣＬを回転駆動させる駆動モータ９６の動作制御を行うもので、ワークＷの搬送開始及び停止、搬送速度の制御等を行うものである。
【００８７】
全体制御部９７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９８から与えられる操作信号に応じて、上記マイクロ波出力制御部９１、セレクタ制御部９２、ガス流量制御部９３及びモータ制御部９５を、所定のシーケンスに基づいて動作制御する。
【００８８】
すなわち、予め与えられた制御プログラムに基づいて、ワークＷのサイズや処理領域の位置等に応じてセレクタ８０により使用するユニットを第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３のうちのいずれかに定める。そして、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、３０Ａ、３０Ｂへ導き、所定流量の処理ガスをセレクタ８０で選択されたユニットの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。これにより、選択されたユニットから最適な照射幅でプラズマを照射しつつ、複数のワークＷを連続的に処理することができる。そして、ワークＷのサイズや処理領域の位置に変更があった場合、セレクタ８０によりそのワークＷに応じたユニットが選択され、同様な処理が行われるものである。
【００８９】
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り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Ｗ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。従って、従来の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を提供することができる。しかも、外界の温度及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。
【００９０】
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。従って、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。
【００９１】
さらに、ワーク搬送経路の幅方向の異なる領域に対してそれぞれプラズマ化したガスを照射可能なプラズマ発生部３０、３０Ａ、３０Ｂをそれぞれ備える第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３を、セレクタ８０を介してマイクロ波発生装置２０に接続し、ワークＷのサイズや処理領域の位置等に応じて使用するプラズマ発生ユニットを選択する構成を採用している。従って、ワークＷの種別、プラズマ処理エリアの位置や大きさ、プラズマ発生ノズル３１の寿命等を考慮して、最適なプラズマ発生ユニットを選択的に稼働させることができる。また、マイクロ波発生装置２０を３つのプラズマ発生ユニットで共用しているので、コストダウン、装置の省スペース化を図ることもできる。
【００９２】
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、例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良く、例えばワーク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良い。
【００９３】
（２）上記実施形態では、第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３を３列並べた例を示したが、４列以上に配列するようにしても良い。また、プラズマ発生部３０、３０Ａ、３０Ｂの長さが異なる３つのプラズマ発生ユニットを組み合わせた例を示したが、同じ長さのものを複数列配置しても良い。
【００９４】
（３）上記実施形態では、搬送手段Ｃとして搬送ローラＣＬの上面に平板状のワークＷを載置して搬送する形態を例示したが、この他に例えば上下の搬送ローラ間にワーク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を把持してプラズマ発生部３０、３０Ａ、３０Ｂへ搬送させる形態であっても良い。
【００９５】
（４）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良い。
【００９６】
（５）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。例えば、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。
【００９７】
（６）上記実施形態では、第１〜第３プラズマ発生ユニットＰＵ−１〜ＰＵ−３のそれぞれにダミーロード６０を設置する例を示したが、１つのダミーロードを３つプラズマ発生ユニットで共用させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明に係るワーク処理装置及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】
【００９９】
【図１】本発明に係るワーク処理装置Ｓ０の全体構成を簡略的に示す下面図である。
【図２】図１に示すワーク搬送方向の上流側から見た側面図である。
【図３】セレクタの一例を示す断面図である。
【図４】図３に示すセレクタの動作を示す模式図である。
【図５】セレクタの変形例を示す断面図である。
【図６】図５に示すセレクタの動作を示す模式図である。
【図７】図５に示すセレクタの変形例を示す断面図である。
【図８】３連式の導波管を採用したワーク処理装置Ｓの全体構成を斜視図である。
【図９】プラズマ発生ユニットＰＵ−１の斜視図である。
【図１０】プラズマ発生ユニットＰＵ−１の視線方向を異ならせた斜視図である。
【図１１】プラズマ発生ユニットＰＵ−１の一部透視側面図である。
【図１２】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）である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ線側断面図である。
【図１４】プラズマ発生ノズル３１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１５】スライディングショート４０の内部構造を示す透視斜視図である。
【図１６】サーキュレータ５０の作用を説明するためのプラズマ発生ユニットＰＵの上面図である。
【図１７】スタブチューナ７０の設置状況を示す透視側面図である。
【図１８】セレクタ８０の上面視の平面図である。
【図１９】図１８のＹ−Ｙ線断面図である。
【図２０】（ａ）は図１８に示すセレクタの動作を示す模式図、（ｂ）は磁界方向と偏向方向との関係を示した表形式の図である。
【図２１】ワーク処理装置Ｓの制御系９０を示すブロック図である。
【図２２】（ａ）は、３ポート型のサーキュレータ９００の一例を示す上面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０１  マイクロ波発生手段
１０２  第１導波管
１０３  第２導波管
１０２Ｎ、１０３Ｎ  プラズマ発生ノズル
１０４  セレクタ（サーキュレータ）
１０４１  筐体部材
１０４２  導波空間
１０５  永久磁石（磁界発生手段）
１０６  磁性体部材
１０７  調整手段
１０７１  位置調整機構
１０７２  駆動制御部
１０７３  電磁石装置
１０７４  電流制御装置
１０    導波管
２０    マイクロ波発生装置（マイクロ波発生手段）
３０    プラズマ発生部
３１    プラズマ発生ノズル
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    セレクタ（サーキュレータ）
８１    筐体部材
８２    導波空間
８３    磁性体部材
８４    電磁石
９２    セレクタ制御部（調整手段）
Ｓ、Ｓ０  ワーク処理装置（プラズマ発生装置）
ＰＵ−１，ＰＵ−２，ＰＵ−３    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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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