(57)【要約】【課題】安定したプラズマを長時間出力する。【解決手段】ＰＷＭ制御部９０１は、光量センサ３９により測定されたプラズマ発生ノズル３１から放出されるプルームＰの光量が目標光量範囲を保つように、マイクロ波発生装置２０を制御するためのＰＷＭ信号のデューティー比を調整して、マイクロ波のパワーを調整する。バイアス電流調整部９０３は、熱電対３８により測定されたプルームＰの温度が目標温度範囲を保つように、マイクロ波発生装置２０を制御するためのバイアス電流を調整して、マイクロ波のパワーを調整する。【選択図】図１０
2007227311.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部と、
前記マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を伝搬する導波部と、
プラズマ化されるガスを供給するガス供給部と、
前記マイクロ波を受信し、受信したマイクロ波を基に、前記ガス供給部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部と、
前記プラズマ発生部から放出されるプラズマ化したガスからなるプルームの状態を測定する状態測定部と、
前記状態測定部により測定されたプルームの状態が目標とする状態を保つように、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整するマイクロ波制御部とを備えることを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記状態測定部は、前記プラズマ発生部から放出されるプルームの温度を前記プルームの状態として測定し、
前記マイクロ波制御部は、前記プルームの温度が所定の目標温度となるように、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整す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】
前記マイクロ波発生部は、前記マイクロ波制御部から出力されるバイアス電流により、出力するマイクロ波のパワーが調整され、
前記マイクロ波制御部は、前記バイアス電流を調整することで、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整す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】
ユーザからの操作指令に従って、前記目標温度を設定する目標温度設定部を更に備えることを特徴とする請求項２又は３記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記バイアス電流の初期値を記憶する初期値記憶部を更に備え、
前記マイクロ波制御部は、前記初期値に対する前記バイアス電流の増加量の比率が所定の比率を超えた場合、前記マイクロ波発生部の劣化を報知することを特徴とする請求項４記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記状態測定部は、前記プラズマ発生部の近傍に配置された熱電対、サーミスタ、白金感温抵抗、及びＩＲセンサのいずれかにより構成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記状態測定部は、前記プラズマ発生部から放出されるプルームの光量を前記プルームの状態として測定し、
前記マイクロ波制御部は、前記プルームの光量が所定の目標光量となるように、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
前記マイクロ波発生部は、前記マイクロ波制御部より出力されるＰＷＭ信号により、出力するマイクロ波のパワーが調整され、
前記マイクロ波制御部は、前記ＰＷＭ信号のデューティー比を調整することにより、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整することを特徴とする請求項７記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】
ユーザからの操作指令に従って、前記目標光量を設定する目標光量設定部を更に備えることを特徴とする請求項７又は８記載のプラズマ発生装置。
【請求項１０】
前記状態測定部は、前記プラズマ発生部の近傍に配設された光電変換素子により構成され、前記プルームの光を集光し、前記光電変換素子に導く遮光カバーを含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のプラズマ発生装置。
【請求項１１】
前記プラズマ発生ノズルは、回転可能に取り付けられたプラズマを放出する噴出口を含み、
前記遮光カバーは、ホーン形状を有し、前記噴出口に向かうにつれて断面が大きくなるように配設されていることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ発生装置。
【請求項１２】
前記プラズマ発生部は、プラズマを放出する複数のプラズマ発生ノズルを含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のプラズマ発生装置。
【請求項１３】
前記複数のプラズマ発生ノズルの各々に前記ガス供給部からのガスが供給されているか否かを検出するガス検出部を更に備え、
前記プラズマ発生部は、前記ガス検出部により少なくとも１つのプラズマ発生ノズルにガスが供給されていないことが検出された場合、ガスが供給されていないことを報知することを特徴とする請求項１２記載のプラズマ発生装置。
【請求項１４】
前記ガス供給部は、前記プラズマ発生ノズルの各々に対応して設けられた複数のガス供給路を含み、
前記ガス検出部は、各ガス供給路の内部に配設されたマイクロスイッチ、ピトー管、及び圧力センサのいずれかにより構成されていることを特徴とする請求項１３記載のプラズマ発生装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載のプラズマ発生装置を備え、前記プラズマ発生装置から放出されたプラズマをワークに照射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】
近年、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技術が知られている。また、特許文献１には、マグネトロンの高寿命化を図ることを目的として、マグネトロンに印加するマイクロ波電力パルスのデューティー比及びそのデューティー比の繰り返し周波数が各々一定となるように制御する技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、電極部のプラズマ汚染を抑制し、プラズマの検出精度の向上を図ることを目的として、プラズマの状態を測定するためのプラズマ測定プルーブにおいて、非測定時において、プラズマ測定プルーブの電極部を遮蔽する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平０７−４１９５５号公報
【特許文献２】特開平０７−６８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２には、プラズマ発生部から放出されるプラズマの状態の安定化を図ることに関して何ら記載されておらず、この点、改良の余地がある。特に、ワークに対してプラズマを照射する場合、プラズマ発生部から安定したプラズマを長時間照射しなければ、ワークから効率良く有機物を除去したり、表面を改質させたりすることができなくなる。
【０００５】
本発明の目的は、安定したプラズマを長時間出力することができるプラズマ発生装置及び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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明によ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部と、前記マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を伝搬する導波部と、プラズマ化されるガスを供給するガス供給部と、前記マイクロ波を受信し、受信したマイクロ波を基に、前記ガス供給部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部と、前記プラズマ発生部から放出されるプラズマ化したガスからなるプルームの状態を測定する状態測定部と、前記状態測定部により測定されたプルームの状態が目標とする状態を保つように、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整するマイクロ波制御部とを備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
この構成によれば、プラズマ発生部から放出されるプラズマの状態が、状態測定部により測定され、測定されたプルームの状態が目標とする状態を保つように、マイクロ波出力部が制御される。つまり、マイクロ波発生部は、プラズマ発生ノズルから放出されるプルームの状態が目標とする状態を保つようにフィードバック制御される。そのため、プラズマ発生部は安定したプラズマを長時間放出することができる。
【０００８】
また、上記構成において、前記状態測定部は、前記プラズマ発生部から放出されるプルームの温度を前記プルームの状態として測定し、前記マイクロ波制御部は、前記プルームの温度が所定の目標温度となるように、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整することが好ましい（請求項２）。
【０００９】
この構成によれば、プルームの温度に基づいて、マイクロ波がフィードバック制御されているため、プラズマ発生部から放出されるプラズマの温度が目標温度に保たれ、プラズマ発生部は、安定したプルームを長時間放出することができる。
【００１０】
また、上記構成において、前記マイクロ波発生部は、前記マイクロ波制御部から出力されるバイアス電流により、出力するマイクロ波のパワーが調整され、前記マイクロ波制御部は、バイアス電流を調整することで、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整することが好ましい（請求項３）。
【００１１】
この構成によれば、バイアス電流を調整することで、マイクロ波のパワーが調整されているため、マイクロ波のパワーを精度良く調整することが可能となる結果、より確実にプルームの温度を一定に保つことができる。
【００１２】
また、上記構成において、ユーザからの操作指令に従って、前記目標温度を設定する目標温度設定部を更に備えることが好ましい（請求項４）。
【００１３】
この構成によれば、ユーザは、目標温度を設定するという簡便な操作を行うだけで、目標温度を所望の値に変更することが可能となり、処理対象となるワークに応じて好ましい温度のプルームを照射することができる。
【００１４】
また、上記構成において、前記バイアス電流の初期値を記憶する初期値記憶部を更に備え、前記マイクロ波制御部は、前記初期値に対する前記バイアス電流の増加量の比率が所定の比率を超えた場合、前記マイクロ波発生部の劣化を報知することが好ましい（請求項５）。
【００１５】
この構成によれば、バイアス電流の増加量のバイアス電流の初期値に対する比率が所定の比率を超えた場合、マイクロ波発生部の劣化が進行していると判定され、その旨がユーザに報知されるため、ユーザは速やかにプラズマ発生部の劣化を知ることが可能となる。
【００１６】
また、上記構成において、前記状態測定部は、前記プラズマ発生部の近傍に配置された熱電対、サーミスタ、白金感温抵抗、及びＩＲセンサのいずれかにより構成されていることが好ましい（請求項６）。
【００１７】
この構成によれば、熱電対、サーミスタ、白金感熱抵抗、及びＩＲセンサのいずれかによりプルームの温度が検出されるため、簡素な構成によりプルームの温度が検出することが可能となる。すなわち、従来、プルームの温度は、マイクロ波発生部の近傍に配置されたフィラメントと、このフィラメントに流れる電流を検出する電流検出回路とを用いて検出されていたが、このフィラメントに流れる電流は大電流であるため、電流検出回路が複雑化してしまい高コスト化を招来するという問題があったが、熱電対、白金感熱抵抗、及びＩＲセンサのいずれかを用いた場合、フィラメントのように大電流が流れないため、装置構成を簡略化することが可能となる。
【００１８】
また、上記構成において、前記状態測定部は、前記プラズマ発生部から放出されるプルームの光量を前記プルームの状態として測定し、前記マイクロ波制御部は、前記プルームの光量が一定となるように、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整することが好ましい（請求項７）。
【００１９】
この構成によれば、プルームの光量に基づいて、マイクロ波がフィードバック制御されるため、プラズマ発生部から放出されるプラズマの光量が目標光量となるように一定に保たれ、プラズマ発生部は、プルームの状態が安定したプラズマを長時間放出することができる。
【００２０】
また、上記構成において、前記マイクロ波発生部は、前記マイクロ波制御部より出力されるＰＷＭ信号により、出力するマイクロ波のパワーが調整され、前記マイクロ波制御部は、前記ＰＷＭ信号のデューティー比を調整することにより、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整することが好ましい（請求項８）。
【００２１】
この構成によれば、ＰＷＭ信号のデューティー比を調整することで、マイクロ波のパワーが調整されているため、マイクロ波のパワーを精度よく調整することが可能となる結果、より確実にプルームの光量を目標光量に保つことができる。
【００２２】
また、上記構成において、ユーザからの操作指令に従って、前記目標光量を設定する目標光量設定部を更に備えることが好ましい（請求項９）。
【００２３】
この構成によれば、ユーザは、目標光量を設定するという簡便な操作を行うだけで、目標光量を所望の値に変更することが可能となり、処理対象となるワークに応じて好ましい光量のプルームを照射することができる。
【００２４】
また、上記構成において、前記状態測定部は、前記プラズマ発生部の近傍に配設された光電変換素子により構成され、前記光電変換素子は、前記プルームの光量を集光するための外乱光遮光カバーを備えることが好ましい（請求項１０）。
【００２５】
この構成によれば、外乱光遮光カバーにより、プルームの光量が集光され、光電変換素子へと導かれるため、光電変換素子に対して、プルームの光を効率良く導くことが可能となり、プルームの光量をより正確に検出することができる。
【００２６】
また、上記構成において、前記プラズマ発生ノズルは、回転可能に取り付けられたプラズマを放出する噴出口を含み、前記外乱光遮光カバーは、ホーン形状を有し、前記噴出口に向かうにつれて断面が大きくなるように配設されていることが好ましい（請求項１１）。
【００２７】
この構成によれば、プラズマ発生ノズルの近傍に断面が噴出口に近づくにつれて大きくなるようにホーン状の外乱光遮光カバーが設けられているため、回転する噴出口から放出されるプルームを効率良く集光することができる。
【００２８】
また、上記構成において、前記プラズマ発生部は、プラズマを放出する複数のプラズマ発生ノズルを含むことが好ましい（請求項１２）。
【００２９】
この構成によれば、プラズマ発生部は複数のプラズマ発生ノズルを含むため、プラズマを広範囲に放出することができる。
【００３０】
また、上記構成において、前記複数のプラズマ発生ノズルの各々に前記ガス供給部からのガスが供給されているか否かを検出するガス検出部を更に備え、前記プラズマ発生部は、前記ガス検出部により少なくとも１つのプラズマ発生ノズルにガスが供給されていないことが検出された場合、ガスが供給されていないことを報知することが好ましい（請求項１３）。
【００３１】
この構成によれば、プラズマ発生ノズルは、ガスが供給されない状態でマイクロ波の受信を継続した場合に温度が上昇して破損してしまう虞があるが、プラズマ発生ノズルに対してガスが供給されていない場合、そのことがユーザに報知されるため、ユーザは、速やかにガスが供給されていないことに気づき、装置の駆動を停止させる等の措置を講ずることで、プラズマ発生ノズルの破損を防止することができる。
【００３２】
また、上記構成において、前記ガス供給部は、前記プラズマ発生ノズルの各々に対応して設けられた複数のガス供給路を含み、前記ガス検出部は、各ガス供給路の内部に配設されたマイクロスイッチ、ピトー管、及び圧力センサのいずれかにより構成されていることが好ましい（請求項１４）。
【００３３】
この構成によれば、マイクロスイッチ、ピトー管、及び圧力センサのいずれかによりプラズマ発生ノズルにガスが供給されているか否かの検出がなされているため、従来から採用されていたガス供給路に流量計を配設する構成に比べて簡素な構成によりプラズマ発生ノズルへのガスの供給の有無を検出することができる。
【００３４】
本発明によるワーク処理装置は、請求項１〜１４のいずれかに記載のプラズマ発生装置を備え、前記プラズマ発生装置から放出されたプラズマをワークに照射することを特徴とする（請求項１５）。
【００３５】
この構成によれば、プラズマ発生部は、プルームの状態が目標となる状態を保つようなプラズマを発生することができ、プラズマが照射されるワークへの表面改質効果及び有機物除去効果をより高めることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、プラズマ発生ノズルから放出されるプルームの状態が目標とする状態を保つようにフィードバック制御されるため、プラズマ発生部は安定したプラズマを長時間放出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、本発明の実施の形態１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。
【００３８】
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およびマイクロ波の周波数整合を行うスタブチューナ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。実施の形態１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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。実施の形態１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。
【００４２】
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。
【００４３】
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Ｗ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、平板状のワーク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。また、図３に示すように左から１番目に配列されたプラズマ発生ノズル３１の左側近傍には、プラズマ発生ノズル３１から放出されるプルームＰの光量を測定するための光量センサ３９が配設されている。なお、光量センサ３９の配設箇所は左から１番目に限定されず、１番目以外の他のプラズマ発生ノズル３１の近傍に配設してもよい。また、光量センサ３９の配設個数も１つに限定されず、２個〜８個としてもよい。
【００４４】
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。
【００４５】
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（この突出部分を受電手段である受信アンテナ部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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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の耐蝕性を向上させるため、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。
【００５３】
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とノズル本体３３の下端縁３３１との間に電界集中部が形成されるようになる。
【００５４】
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、ガス温度は常温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。
【００５５】
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。実施の形態１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。
【００５６】
因みに、処理ガスとしてアルゴンガスや窒素ガスのような不活性ガスを用いれば、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。
【００５７】
各プラズマ発生ノズル３１には、その先端である前記保護管３６の外周面に、プルームＰの温度を測定する熱電対３８が取付けられている。保護管３６が前記石英ガラスパイプから成ることで、その外周面においてもプルームＰの温度に対応した温度を検出することができ、その保護管３６の温度を、前記熱電対３８は接触検知する。熱電対３８は、異なる材料から成る２つの素線３８１，３８２の一端を接続し、他端側との温度差に応じた起電圧が前記他端側に生じるものであり、前記素線３８１，３８２は図示しないガラスで被覆されており、前記一端側は保護管３６の外周面に接触するように、他端側は断熱部材３８３で覆われて前記保護管３６の外周面に直接接触しないように、締着バンド３８４によって締着される。この熱電対３８のリード線３８５は、前記ガス供給孔３４４に接続される後述するガス供給管９２２などと干渉しないように適宜引回され、線材止め具３８６によって前記第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂに取付けられる。
【００５８】
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。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。
【００５９】
図６に示す光量センサ３９は、センサ部３９１、外乱光遮光カバー３９２、及び支持部３９３，３９４を備えている。支持部３９３は、第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂから、下方に延設された柱状の部材から構成されている。支持部３９４は、支持部３９３の下方先端付近から右方向に延設された柱状の部材から構成されている。センサ部３９１は、支持部３９４の右方先端に配設されている。センサ部３９１としては、フォトダイオード、明度センサ、分光測色計等を採用することができる。外乱光遮光カバー３９２は、円錐又は両底面が開口した円錐形状を有する部材から構成され、小さい側の底面がプルームＰに向かうように、センサ部３９１の右方に取り付けられている。外乱光遮光カバー３９２によって、センサ部３９１に対して、プルームＰの光が集光される結果、外乱光が排除され、センサ部３９１はより精度良く、プルームＰの光量を測定することが可能となる。
【００６０】
図７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７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とを備えている。
【００６１】
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よい。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およ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。
【００６２】
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。
【００６３】
図８は、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。これに対して、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。
【００６４】
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。
【００６５】
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９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。
【００６６】
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、たとえばマイクロ波電力パワーをモニタしつつ、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。
【００６７】
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８０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。
【００６８】
次に、実施の形態１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１０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、本装置を統括制御する全体制御部９０（マイクロ波制御部の一例に相当）、マイクロ波出力制御部（マイクロ波制御部の一例に相当）９１、ガス流量制御部９２、搬送制御部９３、表示部９４、ユーザからの操作指令を受け付け、全体制御部９０に操作指令に応じた信号を出力する操作部（目標温度設定部、目標光量設定部の一例に相当）９５、ＩＯポートやアナログ／デジタル変換器等から成るセンサ入力部９６，９７，１００，１０１、Ｄ／Ａ変換器９９、マイクロスイッチ（ガス検出部の一例に相当）９６１、速度センサ９７１、熱電対（状態測定部の一例に相当）３８、光量センサ（状態測定部の一例に相当）３９駆動モータ９３１、流量制御弁９２３を備えている。
【００６９】
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制御等を行うと共に、全体制御部９０から出力される制御信号に従って、ＰＷＭ信号を生成し、マイクロ波発生装置２０に出力し、マイクロ波発生装置２０から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させる。
【００７０】
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の開閉制御乃至は開度調整をそれぞれ行う。
【００７１】
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。
【００７２】
表示部９４は、液晶表示パネル、陰極線管表示パネル、プラズマ表示パネル等の表示装置から構成され、全体制御部９０の制御の下、ワーク処理装置Ｓの稼働情報、プラズマ発生ノズル３１の劣化を示す情報、及びプラズマ発生ノズル３１にガスが供給されていないことを示す情報等を表示する。操作部９５は、テンキー、タッチパネル等から構成され、ユーザからの種々の入力を受け付ける。
【００７３】
全体制御部９０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等から構成され、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から与えられる信号に応じて、搬送制御部９３等を制御する。特に、本実施の形態では、ＰＷＭ制御部９０１、目標光量範囲記憶部９０２、バイアス電流調整部９０３、目標温度範囲記憶部９０４、初期値記憶部９０５、ガス判定部９０６の機能を備えている。これらの機能は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することで実現される。
【００７４】
ＰＷＭ制御部９０１は、光量センサ３９により測定されたプルームＰの光量を、センサ入力部１００を介して受信し、受信したプルームＰの光量が目標光量範囲記憶部９０２に記憶された目標光量範囲内に属するか否かを判定し、プルームＰの光量が目標光量範囲内に属するようなデューティー比を有するＰＷＭ信号をマイクロ波出力制御部９１に生成させる。
【００７５】
目標光量範囲記憶部９０２は、ＰＷＭ制御部９０１がプルームＰの光量が目標光量範囲に属するか否かを判定する際に参照する目標光量範囲を記憶している。この目標光量範囲は、ワークＷに対して十分なプラズマ処理を施すことができるような範囲であり、予め実験的に定められたものである。なお、目標光量範囲は、操作部９５を操作することで変更することが可能であり、目標光量範囲記憶部９０２は、目標光量範囲が変更された場合、変更後の目標光量範囲を記憶する。これにより、ユーザは、操作部９５を操作するという簡便な操作を行うだけで目標光量範囲を所望の値に変更することが可能となり、処理対象となるワークＷに応じて好ましい光量のプルームＰを照射することができる。
【００７６】
バイアス電流調整部９０３は、熱電対３８により測定されたプラズマ発生ノズル３１から放出されるプルームＰの温度を、センサ入力部１０１を介して受信し、プルームＰの温度が目標温度範囲記憶部９０４に記憶された目標温度範囲に属しているか否かを判定し、プルームＰの温度が目標温度範囲に属するように、マイクロ波発生装置２０から出力されるマイクロ波のパワーを調整するためのバイアス電流を調整する。
【００７７】
また、バイアス電流調整部９０３は、初期値に対するバイアス電流の増加量の比率が所定の比率を超えた場合、表示部９４に、プラズマ発生部３０が劣化していることを示す情報を表示させる。また、バイアス電流調整部９０３は、初期値に対するバイアス電流の増加量の比率が所定の比率を超えた場合、マイクロ波発生装置２０にマイクロ波の発生を停止させると共に、ガス流量制御部９２に流量制御弁を閉じさせる。
【００７８】
目標温度範囲記憶部９０４は、バイアス電流調整部９０３がプルームＰの温度が目標温度範囲に属しているか否かを判定する際に使用される目標温度範囲を記憶している。この目標温度範囲は、ワークＷに対して十分なプラズマ処理を施すことができるような範囲であり、予め実験的に定められたものである。なお、目標温度範囲は、操作部９５を操作することで変更することが可能であり、目標温度範囲記憶部９０４は、目標温度範囲が変更された場合、変更後の目標温度範囲を記憶する。これにより、ユーザは、操作部９５を操作するという簡便な操作を行うだけで、目標温度範囲を所望の値に変更することが可能となり、処理対象となるワークＷに応じて好ましい温度のプルームＰを照射することができる。
【００７９】
初期値記憶部９０５は、バイアス電流の初期値を記憶する。ここで、初期値としては、工場出荷時におけるバイアス電流の値を採用することができる。ガス判定部９０６は、８個のマイクロスイッチ９６１のうち、少なくとも１つのマイクロスイッチ９６１がオフしている場合、オフしているマイクロスイッチ９６１に対応するプラズマ発生ノズル３１にガスが供給されていないと判定し、表示部９４にプラズマ発生ノズル３１にガスが供給されていないことを示す情報を表示部９４に表示させる。また、ガス判定部９０６は、少なくとも１つのプラズマ発生ノズル３１にガスが供給されていないと判定したとき、マイクロ波発生装置２０にマイクロ波の発生を停止させると共に、ガス流量制御部９２に流量制御弁を閉じさせる。
【００８０】
センサ入力部９６は、マルチプレクサ及びアナログ／デジタル変換器等から構成され、各マイクロスイッチ９６１がオン・オフを示す信号を順次全体制御部９０に出力する。ここで、マルチプレクサは、例えば、左から１番目のプラズマ発生ノズル３１に対応するマイクロスイッチ９６１から、左から８番目のプラズマ発生ノズル３１に対応するマイクロスイッチ９６１までのオン・オフ信号をサイクリックにアナログ／デジタル変換器を介して全体制御部９０に出力する。これにより、全体制御部９０は、受信するオン・オフ信号がどのマイクロスイッチから出力されたものであるかを判定することができる。
【００８１】
センサ入力部１０１は、アナログ／デジタル変換器等から構成され、熱電対３８により測定されたプルームＰの温度を、アナログ／デジタル変換して前記全体制御部９０に出力する。
【００８２】
マイクロスイッチ９６１は、ガス供給管９２２の内部に配置され、処理ガス供給源９２１からガスが供給されている場合、供給されるガスの圧力によってオンし、処理ガス供給源９２１からガスが供給されていない場合、オフする。
【００８３】
センサ入力部９７は、速度センサ９７１により測定されたワークＷの搬送速度をセンサ入力部９７に出力する。Ｄ／Ａ変換器９９は、マイクロ波発生装置２０を構成するマグネトロンのアノード電極に接続され、所定ビット数（例えば、１０ビット）の分解能を有し、全体制御部９０から出力されるバイアス電流をデジタル／アナログ変換し、マイクロ波発生装置２０に出力する。
【００８４】
センサ入力部１００は、光量センサ３９により測定されたプルームＰの光量を、デジタル信号に変換し、全体制御部９０に出力する。図１１は、マイクロスイッチ９６１の動作を説明する図であり、（ａ）はマイクロスイッチ９６１がオフの状態を示し、（ｂ）はマイクロスイッチ９６１がオンの状態を示している。
【００８５】
図１１（ａ）に示すように、ガス供給管９２２にガスが流れていない場合、マイクロスイッチ９６１は、ヒンジが起立姿勢を保持し、オフとなる。マイクロスイッチ９６１がオフすると、図１１（ｂ）に示すように、抵抗Ｒに電流が流れないため、センサ入力部９６にはハイレベル（５Ｖ）の電圧が印加され、ガス判定部９０６は、当該マイクロスイッチ９６１はオフしていると判定する。一方、マイクロスイッチ９６１がオンすると、図１１（ｂ）に示すように、抵抗Ｒに電流が流れ、センサ入力部９６にはローレベルの電圧が印加され、ガス判定部９０６は、当該マイクロスイッチ９６１はオンしていると判定する。
【００８６】
次に、ワーク処理装置Ｓの動作について説明する。図１２は、ワーク処理装置Ｓの動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において、ユーザにより図略の電源スイッチがオンされると、全体制御部９０は、装置を構成する各回路に対して商用電源からの電力の供給を開始する。
【００８７】
ステップＳ２において、ガス流量制御部９２は、全体制御部９０の制御の下、８個の流量制御弁９２３を開け、処理ガス供給源９２１からのガスを、８個のプラズマ発生ノズル３１に供給する。ステップＳ３において、ガス判定部９０６は、全てのプラズマ発生ノズル３１にガスが供給されているか否かを、マイクロスイッチ９６１のオン又はオフに従って判定し、全てのプラズマ発生ノズル３１にガスが供給されている場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、処理をステップＳ４に進める。
【００８８】
一方、ガス判定部９０６は、少なくとも１つのプラズマ発生ノズル３１にガスが供給されていないと判定した場合（ステップＳ３でＮＯ）、プラズマ発生ノズル３１にガスが供給されていないことを示す情報を表示部９４に表示させる（ステップＳ８）。この場合、表示部９４には、例えば「左から２番目と３番目とのノズルにガスが供給されていません。」というように、どのプラズマ発生ノズル３１にガスが供給されていないかを示す語が表示される。また、図３に示すようなプラズマ発生ユニットＰＵの側面図を示し、ガスが供給されていないプラズマ発生ノズル３１を赤で点滅表示させる等して、ガスが供給されていないプラズマ発生ノズル３１をグラフィカルに表示してもよい。
【００８９】
ステップＳ４において、マイクロ波出力制御部９１は、全体制御部９０の制御の下、マイクロ波の導波管１０への供給を開始する。ステップＳ５において、ＰＷＭ制御部９０１は、光量フィードバック処理を実行し、処理をステップＳ６に進める。光量フィードバック処理の詳細については後述する。
【００９０】
ステップＳ６において、バイアス電流調整部９０３は、バイアス電流の初期値に対するバイアス電流の増加量の比率が所定の比率（例えば２０％）を超えた場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、マイクロ波発生装置２０が劣化していることを示す情報を表示部９４に表示させる（ステップＳ９）。具体的には、バイアス電流の初期値をＩｆ、現在のバイアス電流の値をＩｃとすると、ＰＷＭ制御部９０１は、（Ｉｃ−Ｉｆ）／（Ｉｆ）×１００の演算を行い演算結果が２０以上の場合、マイクロ波発生装置２０が劣化していると判定し、２０未満の場合、マイクロ波発生装置２０は正常であると判定する。また、ステップＳ６でＹＥＳと判定された場合、表示部９４には、「マイクロ波発生装置が劣化しています。」というような語が表示される。
【００９１】
ステップＳ７において、バイアス電流調整部９０３は、温度フィードバック処理を実行し、処理をステップＳ５に戻す。なお、温度フィードバック処理の詳細については後述する。
【００９２】
図１３は、光量フィードバック処理の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１において、ＰＷＭ制御部９０１は、光量フィードバック処理が開始される、又はステップＳ１５〜Ｓ１８の処理が終了されてから、所定時間（例えば３秒）が経過したか否かを判定し、所定時間経過した場合は（Ｓ１１でＹＥＳ）、処理をステップＳ１２に進め、所定時間経過していない場合は（Ｓ１１でＮＯ）、処理をステップＳ１１に戻す。
【００９３】
ステップＳ１２において、ＰＷＭ制御部９０１は、光量センサ３９により測定されたプルームＰの光量が所定の目標光量範囲内に属しているか否かを判定し、属している場合は（ステップＳ１２でＹＥＳ）、プラズマ発生ノズル３１から適正な光量のプルームＰが放出されていると判定して、処理をリターンさせる。一方、ＰＷＭ制御部９０１は、光量センサ３９により測定されたプルームＰの光量が所定の目標光量範囲内に属していない場合は（ステップＳ１２でＮＯ）、更に、プルームＰの光量が目標光量範囲の上限値よりも大きいか否かを判定する。そして、ステップＳ１３でＹＥＳと判定した場合、現在のＰＷＭ信号のデューティー比が予め定められたデューティー比の下限値を下回るか否かを判定し（ステップＳ１９）、下回ると判定した場合（ステップＳ１９でＹＥＳ）、ガス流量制御部９２に各流量制御弁９２３の開度を予め定められた分解能分減少させ、各プラズマ発生ノズル３１に供給されるガス流量を減少させる（ステップＳ１８）。
【００９４】
一方、ステップＳ１９において、現在のＰＷＭ信号のデューティー比がデューティー比の下限値を下回らないと判定した場合（Ｓ１９でＮＯ）、現在のデューティー比から所定の分解能分デューティー比が小さくされたＰＷＭ信号をマイクロ波出力制御部９１に生成させる（ステップＳ１７）。これにより、マイクロ波発生装置２０から出力されるマイクロ波のパワーが低下する。
【００９５】
ステップＳ１３において、ＰＷＭ制御部９０１は、プルームＰの光量が目標光量範囲より小さいと判定した場合（ステップＳ１３でＮＯ）、現在のＰＷＭデューティー比が予め定められたデューティー比の上限値を超えるか否かを判定し（ステップＳ１４）、超えると判定した場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ガス流量制御部９２に各流量制御弁９２３の開度を予め定められた分解能分増大させ、各プラズマ発生ノズル３１に供給されるガス流量を増大させる（ステップＳ１６）。一方、ステップＳ１４において、ＰＷＭ信号のデューティー比が予め定められたデューティー比の上限値を超える場合（ステップＳ１４でＮＯ）、現在のデューティー比から所定の分解能分デューティー比が大きくされたＰＷＭ信号をマイクロ波出力制御部９１に生成させる。これにより、マイクロ波発生装置２０から出力されるマイクロ波のパワーが増大される。
【００９６】
図１４は、温度フィードバック処理の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１において、バイアス電流調整部９０３は、温度フィードバック処理、又はステップＳ２５，Ｓ２６の処理が終了されてから所定時間（例えば３秒）が経過したか否かを判定し、所定時間経過した場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、バイアス電流調整部９０３は、センサ入力部１０１を介して、熱電対３８により測定されたプルームＰの温度を取り込む（ステップＳ２２）。ステップＳ２３において、バイアス電流調整部９０３は、プルームＰの温度が目標温度範囲の上限値よりも高い場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、バイアス電流を１ビット分下げる（Ｓ２４）。これにより、マイクロ波発生装置２０から出力されるマイクロ波のパワーは低下する。一方、バイアス電流調整部９０３は、プルームＰの温度が目標温度範囲の下限値よりも低い場合（ステップＳ２３でＮＯ、ステップＳ２４でＹＥＳ）、バイアス電流を１ビット分上げる（ステップＳ２６）。これにより、マイクロ波発生装置２０から出力されるマイクロ波のパワーが増大する。なお、バイアス電流調整部９０３は、１ビット単位でバイアス電流を増減させているが、これに限定されず、２ビット以上の単位でバイアス電流を増減させてもよい。また、プルームＰの温度が目標温度範囲に近づくにつれて、バイアス電流を増減させるビット数を小さくしてもよい。
【００９７】
以上説明ように実施の形態１のワーク処理装置Ｓによれば、プラズマ発生部３０から放出されるプルームＰの温度及び光量が測定され、プルームＰの温度が目標温度範囲となり、かつ、プルームＰの光量が目標光量範囲に属するように、マイクロ波発生装置２０が制御される。そのため、プラズマ発生部は安定したプラズマを長時間放出し、ワークＷに対して安定したプラズマ処理を施すことができる。
【００９８】
次に、本発明の実施の形態２によるワーク処理装置Ｓについて説明する。実施の２によるワーク処理装置Ｓは、プラズマ発生ノズル３１として、回転式のノズルを採用したことを特徴とする。なお、実施の形態２によるワーク処理装置は実施の形態１によるワーク処理装置に対してプラズマ発生ノズル３１以外は同一構成であるため、説明を省略する。
【００９９】
図１５は、実施の形態２によるワーク処理装置Ｓのプラズマ発生ノズル３１ａの外観構成図を示している。なお、実施の形態２によるプラズマ発生部３０は、実施の形態１による各プラズマ発生ノズル３１が図１５に示すプラズマ発生ノズル３１ａにより構成されている。図１５に示すようにプラズマ発生ノズル３１ａは、円盤状のノズル本体部３１１ａと、ノズル本体部３１１ａの上側に配設され、円筒状のノズルホルダ３１７ａと、ノズルホルダ３１７ａの底面に配設された円盤状の回転板３１２ａとを備えている。
【０１００】
ノズルホルダ３１７ａ及びノズル本体部３１１ａとは側面が連なるように配設さている。ノズルホルダ３１７ａは、上部が第３導波管ピース１３の下面板１３ｂに取り付けられている。ノズルホルダ３１７ａの側面には、プラズマ発生ノズル３１ａにガスを供給するための２個のガス供給口３１５ａが取り付けられている。回転板３１２ａは、ノズル本体部３１１ａの中心を軸心として、ガスによる圧力によって回転可能に取り付けられている。回転板３１２ａの表面には、噴出管３１３ａが取り付けられている。噴出管３１３ａは、管状の部材から構成され、上下方向に対して傾斜しており、ワークＷに対してプルームＰを放出する。
【０１０１】
プラズマ発生ノズル３１ａの近傍には、噴出管３１３ａから放出されたプルームＰを集光してセンサ部３９１ａに導く外乱光遮光カバー３９２ａが取り付けられている。外乱光遮光カバー３９２ａは、プラズマ発生ノズル３１ａに近づくにつれて断面が大きくなるホーン形状を有している。ガス供給口３１５ａにガスが供給されると、そのガスによる圧力によって、回転板３１２ａは図示する矢印方向に回転する。これにより、ワークＷに対してプラズマが回転して照射される。
【０１０２】
以上説明したように、実施の形態２によるワーク処理装置Ｓによれば、プラズマ発生ノズル３１ａが回転するため、プラズマの照射エリアを大きくすることができる。そして、プラズマ発生ノズル３１ａの近傍に断面がプラズマ発生ノズル３１ａに近づくにつれて大きくなるようにホーン状の外乱光遮光カバー３９２ａを設けたため、回転するプラズマ発生ノズル３１ａから放出されるプルームＰを効率良く集光することができる。
【０１０３】
以上、本発明の実施の形態１，２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。
【０１０４】
（１）上記実施の形態１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。
【０１０５】
（２）上記実施の形態１では、搬送手段Ｃとして搬送ローラ８０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、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Ｗ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。
【０１０６】
（３）上記実施の形態１，２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。
【０１０７】
（４）実施の形態１，２では、前記熱電対３８によりプルームＰの温度を測定したが、これに限定されず、サーミスタ、感温抵抗（白金感熱抵抗）、及びＩＲセンサ等の他の手段を用いることができ、また保護管３６の外周面の温度を検出するのではなく、ワークＷの搬送されていない期間に保護管３６による吹出し口に対向配置し、プルームＰの温度を直接検出するようにしてもよい。しかしながら、上述のような熱電対３８による保護管３６の温度の接触検知では、光などによる間接検知に比べて、構成を簡略化することができる。
【０１０８】
（５）実施の形態１，２では、ＰＷＭ制御部９０１はプルームＰの光量が目標光量範囲に属するか否かを判定したが、これに限定されず、プルームＰの光量がある目標光量に一致するか否かを判定することでフィードバック制御してもよい。また、バイアス電流調整部９０３も、プルームＰの温度が目標温度に一致するか否かの判定を行うことによりフィードバック制御してもよい。
【０１０９】
（６）実施の形態１，２では、ＰＷＭ制御部９０１は、光量センサ３８により測定された光量が目標光量範囲に属するように、ＰＷＭ制御を行ったが、これに限定されず、熱電対３９により測定されたプルームの温度が目標温度範囲に属するようにＰＷＭ制御を行ってもよい。
【０１１０】
（７）実施の形態１，２では、バイアス電流調整部９０３は、熱電対３９により測定されたプルームの温度が目標温度範囲に属するようにバイアス電流を調整したが、これに限定されず、光量センサ３８により測定された光量が目標光量範囲に属するようにバイアス電流を調整してもよい。
【０１１１】
（８）実施の形態１，２では、光量フィードバック処理と温度フィードバック処理とが共に行われていたが、これに限定されず、光量フィードバック処理と温度フィードバック処理とのうち、いずれか一方の処理を省略してもよい。
【０１１２】
（９）実施の形態１，２では、マイクロスイッチ９６１によりプラズマ発生ノズル３１にガスが供給されているか否かを検出していたが、これに限定されず、ピトー管、圧力センサ等を用いて、ガスが供給されているか否かを検出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
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】
【０１１４】
【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】スライディングショートの内部構造を示す透視斜視図である。
【図８】サーキュレータの作用を説明するためのプラズマ発生ユニットの上面図である。
【図９】スタブチューナの設置状況を示す透視側面図である。
【図１０】ワーク処理装置の制御系を示すブロック図である。
【図１１】マイクロスイッチの動作を説明する図であり、（ａ）はマイクロスイッチがオンの状態を示し、（ｂ）はマイクロスイッチがオフの状態を示している。
【図１２】ワーク処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】光量フィードバック処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１４】温度フィードバック処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態２によるワーク処理装置のプラズマ発生ノズルの外観構成図を示している。
【符号の説明】
【０１１５】
１０  導波管
２０  マイクロ波発生装置
３０  プラズマ発生部
３１，３１ａ  プラズマ発生ノズル
３８  熱電対
３９  光量センサ
９０  全体制御部
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
９４  表示部
９５  操作部
９６，９７，１００  センサ入力部
９９  Ｄ／Ａ変換器
３９１  ３９１ａ  センサ部
３９２  ３９２ａ  外乱光遮光カバー
９０１  ＰＷＭ制御部
９０２  目標光量範囲記憶部
９０３  バイアス電流調整部
９０４  目標温度範囲記憶部
９０５  初期値記憶部
９０６  ガス判定部
９２１  処理ガス供給源
９２２  ガス供給管
９２３  流量制御弁
９６１  マイクロスイッチ
Ｐ  プルーム
ＰＵ  プラズマ発生ユニット
Ｓ  ワーク処理装置
【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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