(57)【要約】【課題】マイクロ波発生手段と、マイクロ波を伝搬する導波管とを備え、プラズマ化されたガスであるプルームを生成するとともにこのプルームを照射するプラズマ発生装置において、プラズマ発生装置を一定期間運転した後などに、導波管の内面をクリーニングすることを容易にする。【解決手段】第３導波管ピース１３（導波管）は、組み立てられて第３導波管ピース１３を形成する複数の導波管部材１３２を備え、これら複数の導波管部材１３２は、相互に接合されて第３導波管ピース１３としてマイクロ波を伝搬可能な接合状態と、第３導波管ピース１３の長手方向に沿って相互に分離されて内面が開放される開放状態との間で状態変更可能に構成されている。【選択図】図５
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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を備え、前記マイクロ波のエネルギーに基づいて所定の処理ガスをプラズマ化してプラズマ化されたガスであるプルームを生成するとともにこのプルームを照射するプラズマ発生装置であって、
前記導波管は、組み立てられて導波管を形成する複数の導波管部材を備え、
これら複数の導波管部材は、相互に接合されて導波管としてマイクロ波を伝搬可能な接合状態と、導波管の長手方向に沿って相互に分離されて内面が開放される開放状態との間で状態変更可能に構成されていることを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記複数の導波管部材は、相互の導波管部材のそれぞれの接合箇所において所定の締結部材により導波管部材相互が接合可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記導波管部材は、接合される一方の導波管部材が、接合面において導波管部材の内側に窪む窪み部を有し、接合される他方の導波管部材が、接合面においてこの窪み部の面に沿って突出する突出部を有し、これら窪み部と突出部とが嵌合されて接合されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記導波管は、それぞれ導波管の上面板、下面板および２枚の側面板を構成する４つの矩形の前記導波管部材と、これら上面板、下面板および２枚の側面板を構成する４つの導波管部材の端部に取り付けられる矩形のフランジ板とを備え、
これら上面板、下面板および２枚の側面板を構成する４つの導波管部材とフランジ板とは接合されて両端にフランジ板を有する断面矩形の筒状に形成されることを特徴とする請求項１ないし３に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記導波管部材は、
導波管部材の導波管外側に設けられ、樹脂材料からなる構造部と、
導波管部材の導波管内側と、導波管部材それぞれの接合面とに設けられ、導電性の金属薄層からなる導電部と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
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を備え、前記マイクロ波のエネルギーに基づいて所定の処理ガスをプラズマ化してプラズマ化されたガスであるプルームを生成するとともにこのプルームを照射するプラズマ発生装置であって、
前記導波管は、導波管外側に設けられ、樹脂材料からなる構造部と、
導波管内側に設けられ、導電性の金属薄層からなる導電部と
を備えていることを特徴とするプラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ化されたガスであるプルームを生成するとともにこのプルームを照射するプラズマ発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ化されたガスであるプルームを生成するとともにこのプルームを照射するプラズマ発生装置として、導波管の中を伝搬するマイクロ波を受信してそのマイクロ波のエネルギーに基づいてガスをプラズマ化して放出するプラズマ発生装置が知られている。
【０００３】
このようなプラズマ発生装置においては、導波管の中でマイクロ波を効率良く一様に伝搬させる必要から、導波管は一般に電気伝導度の高い金属材料からなる断面矩形の管状部材が採用される。
【０００４】
例えば特許文献１には、誘電体の全領域にわたって均一なプラズマを生成することを目的とした、断面矩形の導波管を有する表面波励起プラズマ処理装置の技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３３１００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、上述の特許文献１に開示された技術などの従来の技術では、一般に導波管としてアルミ合金の管状押し出し成型品のような一体の部材が用いられるために、プラズマ発生装置を一定期間運転した後などに導波管の内面をクリーニングすることが容易でなかった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、プラズマ発生装置を一定期間運転した後などに、導波管の内面をクリーニングすることが容易なプラズマ発生装置を提供することを目的としている。
【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を備え、前記マイクロ波のエネルギーに基づいて所定の処理ガスをプラズマ化してプラズマ化されたガスであるプルームを生成するとともにこのプルームを照射するプラズマ発生装置であって、前記導波管は、組み立てられて導波管を形成する複数の導波管部材を備え、これら複数の導波管部材は、相互に接合されて導波管としてマイクロ波を伝搬可能な接合状態と、導波管の長手方向に沿って相互に分離されて内面が開放される開放状態との間で状態変更可能に構成されていることを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、複数の導波管部材を導波管の長手方向に沿って相互に分離して開放状態にすることにより導波管の内面を容易にクリーニングすることができるようになる。
【０００９】
ここで、前記複数の導波管部材は、相互の導波管部材のそれぞれの接合箇所において所定の締結部材により導波管部材相互が接合可能に構成されていることが望ましい（請求項２）。
【００１０】
この構成によれば、相互の導波管部材のそれぞれの接合箇所において所定の締結部材により導波管部材相互が接合できるように構成されているので、簡単な操作で導波管部材相互を分離したり接合したりすることができる。
【００１１】
また、前記導波管部材は、接合される一方の導波管部材が、接合面において導波管部材の内側に窪む窪み部を有し、接合される他方の導波管部材が、接合面においてこの窪み部の面に沿って突出する突出部を有し、これら窪み部と突出部とが嵌合されて接合されるものであることが望ましい（請求項３）。
【００１２】
この構成によれば、接合される一方の導波管部材の窪み部と、接合される他方の導波管部材の突出部とが嵌合されて接合されるので、接合面の面積が大きくなる結果、導波管の接合面を通過する周回電流の単位接合面積あたりの大きさをより小さくすることができるようになる。その結果、導波管部材の損傷の原因となる接合面でのスパーク放電などを防止して導波管の寿命をより長くすることができるようになる。
【００１３】
また、前記導波管は、それぞれ導波管の上面板、下面板および２枚の側面板を構成する４つの矩形の前記導波管部材と、これら上面板、下面板および２枚の側面板を構成する４つの導波管部材の端部に取り付けられる矩形のフランジ板とを備え、これら上面板、下面板および２枚の側面板を構成する４つの導波管部材とフランジ板とは接合されて両端にフランジ板を有する断面矩形の筒状に形成されることが望ましい（請求項４）。
【００１４】
この構成によれば、それぞれ上面板、下面板および２枚の側面板を構成する４つの導波管部材とフランジ板とが接合されることにより、両端にフランジ板を有する断面矩形の筒状の導波管が形成されるので、製作が容易であるとともに、分離と接合とが容易な導波管を実現することができる。
【００１５】
さらに、前記導波管部材は、導波管部材の導波管外側に設けられ、樹脂材料からなる構造部と、導波管部材の導波管内側と、導波管部材それぞれの接合面とに設けられ、導電性の金属薄層からなる導電部とを備えていることが望ましい（請求項５）。
【００１６】
この構成によれば、導波管部材の導波管外側に設けられた構造部が樹脂材料で構成されているので、この構造部を例えばＡＢＳ（アクルロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）などの樹脂材料で構成すれば、導波管部材をモールド成型により製作することにより、導波管を極めて軽量かつ安価に製作することができるようになる。また、導波管部材の導波管内側と、導波管部材それぞれの接合面とに設けられた導電部が、導電性の金属薄層からなるので、導波管の周回電流を形成させて確実にマイクロ波を内側へ反射させることができる結果、導波管による伝搬の効率を低下させることがない。このように、この構成によれば、マイクロ波の導波管としての機能を果たしつつ軽量かつ安価なマイクロ波の導波管を備えたプラズマ発生装置を実現することができるようになる。
【００１７】
また、本発明の請求項６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導波管とを備え、前記マイクロ波のエネルギーに基づいて所定の処理ガスをプラズマ化してプラズマ化されたガスであるプルームを生成するとともにこのプルームを照射するプラズマ発生装置であって、前記導波管は、導波管外側に設けられ、樹脂材料からなる構造部と、導波管内側に設けられ、導電性の金属薄層からなる導電部とを備えていることを特徴としている。
【００１８】
この構成によれば、導波管部材の導波管外側に設けられた構造部が樹脂材料で構成されているので、この構造部を例えばＡＢＳ、ＰＯＭなどの樹脂材料で構成すれば、導波管部材をモールド成型により製作することにより、導波管を極めて軽量かつ安価に製作することができるようになる。また、導波管部材の導波管内側と、導波管部材それぞれの接合面とに設けられた導電部が、導電性の金属薄層からなるので、導波管の周回電流を形成させて確実にマイクロ波を内側へ反射させることができる結果、導波管による伝搬の効率を低下させることがない。このように、この構成によれば、マイクロ波の導波管としての機能を果たしつつ軽量かつ安価なマイクロ波の導波管を備えたプラズマ発生装置を実現することができるようになる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係るプラズマ発生装置によれば、  この構成によれば、複数の導波管部材を導波管の長手方向に沿って相互に分離して開放状態にすることにより導波管の内面を容易にクリーニングすることができるようになる。
【００２０】
請求項２に係るプラズマ発生装置によれば、相互の導波管部材のそれぞれの接合箇所において所定の締結部材により導波管部材相互が接合できるように構成されているので、簡単な操作で導波管部材相互を分離したり接合したりすることができる。
【００２１】
請求項３に係るプラズマ発生装置によれば、接合される一方の導波管部材の窪み部と、接合される他方の導波管部材の突出部とが嵌合されて接合されるので、接合面の面積が大きくなる結果、導波管の接合面を通過する周回電流の単位接合面積あたりの大きさをより小さくすることができるようになる。その結果、導波管部材の損傷の原因となる接合面でのスパーク放電などを防止して導波管の寿命をより長くすることができるようになる。
【００２２】
請求項４に係るプラズマ発生装置によれば、それぞれ上面板、下面板および２枚の側面板を構成する４つの導波管部材とフランジ板とが接合されることにより、両端にフランジ板を有する断面矩形の筒状の導波管が形成されるので、製作が容易であるとともに、分離と接合とが容易な導波管を実現することができる。
【００２３】
請求項５に係るプラズマ発生装置によれば、導波管部材の導波管外側に設けられた構造部が樹脂材料で構成されているので、この構造部を例えばＡＢＳ（アクルロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）などの樹脂材料で構成すれば、導波管部材をモールド成型により製作することにより、導波管を極めて軽量かつ安価に製作することができるようになる。また、導波管部材の導波管内側と、導波管部材それぞれの接合面とに設けられた導電部が、導電性の金属薄層からなるので、導波管の周回電流を形成させて確実にマイクロ波を内側へ反射させることができる結果、導波管による伝搬の効率を低下させることがない。このように、この構成によれば、マイクロ波の導波管としての機能を果たしつつ軽量かつ安価なマイクロ波の導波管を備えたプラズマ発生装置を実現することができるようになる。
【００２４】
請求項６に係るプラズマ発生装置によれば、導波管部材の導波管外側に設けられた構造部が樹脂材料で構成されているので、この構造部を例えばＡＢＳ、ＰＯＭなどの樹脂材料で構成すれば、導波管部材をモールド成型により製作することにより、導波管を極めて軽量かつ安価に製作することができるようになる。また、導波管部材の導波管内側と、導波管部材それぞれの接合面とに設けられた導電部が、導電性の金属薄層からなるので、導波管の周回電流を形成させて確実にマイクロ波を内側へ反射させることができる結果、導波管による伝搬の効率を低下させることがない。このように、この構成によれば、マイクロ波の導波管としての機能を果たしつつ軽量かつ安価なマイクロ波の導波管を備えたプラズマ発生装置を実現することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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、本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置Ｓの全体構成を示す斜視図であり、図２は、プラズマ発生装置Ｓの全体構成を示す断面図である。なお、図１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。
【００２６】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置Ｓは、ワークＷを所定のルートで搬送する搬送手段Ｃと、この搬送手段Ｃにより搬送される被処理物であるワークＷに、プラズマを照射するプラズマ発生ユニットＰＵとを備えている。
【００２７】
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、この搬送ローラ８０が図略の駆動手段により駆動されることで、処理対象となるワークＷを、プラズマ発生部３０を経由して搬送させるものである。本実施形態では、半導体基板のような平型基板や電子部品が実装された回路基板、あるいはプラズマディスプレイパネルなどの平板状のワークＷが、処理対象として搬送されるようになっている。
【００２８】
また、プラズマ発生ユニットＰＵは、マイクロ波のエネルギーに基づいてプラズマの処理ガスＧをプラズマ化して常温常圧でプラズマを生成することが可能なユニットであって、マイクロ波を伝搬させる導波管１０と、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（マイクロ波発生手段に相当する）と、導波管１０の第３導波管ピース１３に設けられたプラズマ発生部３０とを備えている。
【００２９】
また、このプラズマ発生ユニットＰＵは、付帯設備として、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と、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と、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と、インピーダンス整合を行うスタブチューナ７０とを備えている。
【００３０】
上記導波管１０は、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り、本実施形態では、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と、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と、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とを備えている。
【００３１】
そして、これら第１導波管ピース１１と、第２導波管ピース１２と、第３導波管ピース１３とは、本実施形態では、それぞれ、組み立てられてそれぞれの導波管を形成する複数の導波管部材１３２を備え、複数の導波管部材１３２が相互に接合されて導波管としてマイクロ波を伝搬可能な接合状態と、導波管の長手方向に沿って相互に分離されて内面が開放される開放状態との間で状態変更することが可能なように構成されている。
【００３２】
以下、図３〜図６を参照して、複数の導波管部材１３２が組み立てられて形成される導波管１０の説明として、第３導波管ピース１３について説明する。図３は、導波管１０である第３導波管ピース１３の構成を示す斜視図であり、図４は、第３導波管ピース１３の構成を示す断面図である。また、図５は、第３導波管ピース１３の構成を示す分解斜視図であり、図６は、第３導波管ピース１３の端部の構成を示す分解斜視図である。
【００３３】
なお、第１導波管ピース１１と、第２導波管ピース１２とは、複数の導波管部材１３２で組み立てられる点と、図４に示すように、樹脂材料からなる構造部１３４と、導電性金属薄層からなる導電部１３５とからなる点とが、第３導波管ピース１３と同様であるので説明を省略する。
【００３４】
図３〜図６に示すように、第３導波管ピース１３は、組み立てられて導波管を形成する複数の導波管部材１３２として、平板状の上面板１３Ｕと、下面板１３Ｂと、２枚の側面板１３Ｓとが、角筒状に組み立てられて全体が形成される。
【００３５】
また、図４に示すように、これら上面板１３Ｕと、下面板１３Ｂと、２枚の側面板１３Ｓとは、それぞれ導波管部材１３２の導波管外側に設けられた構造部１３４が、一体成型されたＡＢＳもしくはＰＯＭの樹脂材料で構成されるとともに、導波管部材１３２の導波管内側と、導波管部材１３２それぞれの接合面とに設けられた導電部１３５が、導電性の非磁性金属であるアルミニウムの金属薄層で構成されている。
【００３６】
そして、これら上面板１３Ｕと、下面板１３Ｂと、２枚の側面板１３Ｓとが、角筒状に組み立てられた状態で、その両端にフランジ板１３Ｆが取り付けられて断面矩形の長尺管が形成される。
【００３７】
ここで、導波管部材１３２は、図４に示すように、接合される一方の導波管部材１３２である側面板１３Ｓが、接合面において導波管部材１３２の内側に窪む窪み部１３２Ａ、１３２Ｂを有し、接合される他方の導波管部材１３２である上面板１３Ｕと、下面板１３Ｂとが、接合面においてこの窪み部１３２Ａ、１３２Ｂの面に沿ってそれぞれ突出する突出部１３３Ａ、１３３Ｂを有している。そして、これら窪み部１３２Ａと突出部１３３Ａ、窪み部１３２Ｂと突出部１３３Ｂとがそれぞれ嵌合されて接合される。
【００３８】
そして、これら複数の導波管部材１３２は、図６に示すように、ビスからなる締結部材１３６により導波管部材１３２相互が接合されるように構成されている。
【００３９】
このように、第３導波管ピース１３は、複数の導波管部材１３２が相互に接合されて導波管としてマイクロ波を伝搬可能な接合状態（図３）と、導波管の長手方向に沿って相互に分離されて内面が開放される開放状態（図５）との間で状態変更することが可能なように構成されている。
【００４０】
また、導波管部材１３２は、相互に接合された接合状態（図３）において、それぞれの金属薄層が連結されて第３導波管ピース１３の内面を覆うので、導波管部材１３２は、接合状態になることで、導波管としてマイクロ波を伝搬することができる状態になるように構成されている。
【００４１】
上記マイクロ波発生装置２０（マイクロ波発生手段に相当する）は、本実施形態では、周波数２．４５ＧＨｚ、出力エネルギー１Ｗ〜３ｋＷのマイクロ波を出力できる連続可変型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の両方を有する装置本体部２１と、この装置本体部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２）とを備えたものであり、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。
【００４２】
このマイクロ波発生装置２０は、図２に示すように、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。
【００４３】
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。
【００４４】
上記プラズマ発生部３０は、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いてプラズマ化したガスであるプルームＰを生成して放出するプラズマ発生ノズル３１を備え、このプラズマ発生ノズル３１から処理対象とされるワークＷにプルームＰを照射して所定の処理を施与するように構成されている。
【００４５】
次に、図７と図８とを参照して、プラズマ発生部３０のプラズマ発生ノズル３１について説明する。図７は、プラズマ発生部３０のプラズマ発生ノズル３１の構成を示す側面図であり、図８は、プラズマ発生部３０のプラズマ発生ノズル３１の構成を示す断面図である。
【００４６】
図７と図８とに示すように、プラズマ発生ノズル３１は、ノズルホルダ３４と、ノズル本体３３と、シール部材３５と、内部導電体３２とを備えている。
【００４７】
ノズルホルダ３４は、ノズル本体３３を保持するために設けられた良導電性金属の筒状体であり、第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂに穿孔された貫通孔１３１に溶接されている。
【００４８】
このノズルホルダ３４の外周には、処理ガスをプラズマ発生ノズル３１に供給するための一対のガス供給孔３４４が穿孔され、所定の処理ガスを供給するガス供給管の終端部を接続するための図略の管継手が取り付けられる。
【００４９】
ノズル本体３３は、ノズルホルダ３４に下から嵌め合わされる良導電性金属の筒状体であり、上方から順に、ガスシールリング３７を保持するための環状凹部３３Ｓと、ノズルホルダ３４に嵌合される上側胴部３３Ｕと、環状に突設されたフランジ部３３Ｆとを備えている。また、上側胴部３３Ｕには、所定の処理ガスを筒状空間３３２へ供給させるための連通孔３３３が穿孔されている。
【００５０】
このノズル本体３３は、内部導電体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、ノズル本体３３の外周部がノズルホルダ３４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、図示しないが、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。
【００５１】
そして、ノズルホルダ３４のガス供給孔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。
【００５２】
シール部材３５は、内部導電体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る筒状体である。
【００５３】
このシール部材３５は、その下端縁がノズル本体３３の上端縁と当接し、その上端縁がノズルホルダ３４の上端係止部３４５と当接する態様で、ノズルホルダ３４の上部に保持されている。すなわち、内部導電体３２を支持した状態のシール部材３５がノズル本体３３の上端縁でその下端縁が押圧されるようにして組み付けられている。
【００５４】
内部導電体３２は、良導電性金属で構成された棒状部材であり、導波管１０である第３導波管ピース１３の内部に一端が突出するように設けられている。そして、この第３導波管ピース１３の内部に一端が突出するように設けられた受信アンテナ部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が与えられるようになっている。この内部導電体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。
【００５５】
これらノズルホルダ３４と、ノズル本体３３と、第３導波管ピース１３は導通状態（同電位）とされる一方で、内部導電体３２は絶縁性のシール部材３５で支持され、電気的に絶縁されている。従って、第３導波管ピース１３がアース電位とされた状態で、ノズル本体３３には、内部導電体３２の対電極が形成される。そして内部導電体３２の受信アンテナ部３２０にマイクロ波が受信されると、内部導電体３２にマイクロ波電力が給電され、その下端部３２２とノズル本体３３との間に電界集中部が形成されるようになる。
【００５６】
次に、図９〜図１１を参照して、プラズマ発生ユニットＰＵの付帯設備であるスライディングショート４０と、サーキュレータ５０と、ダミーロード６０と、スタブチューナ７０とについて説明する。図９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り、図１０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。そして、図１１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。
【００５７】
上記スライディングショート４０は、図５に示すように、第３導波管ピース１３の内部にマイクロ波の定在波パターンを形成して、各々のプラズマ発生ノズル３１に備えられている内部導電体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のものである。
【００５８】
このスライディングショート４０は、第３導波管ピース１３の右側端部に連結され、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することができるように構成されている。すなわち、この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部４１と、この筐体部４１に収納された円柱状の反射ブロック４２と、筐体部４１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、シャフト４５と、このシャフト４５を介して反射ブロック４２に直結されている調整ノブ４６とを備えている。
【００５９】
筐体部４１は、導波管１０と同じ材料で構成された断面矩形の筐体構造であり、中空空間４１０を有する。
【００６０】
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。
【００６１】
矩形ブロック４３は、反射ブロック４２の基端部に一体的に取り付けられた矩形の部材であり、筐体部４１内を左右方向に摺動する。
【００６２】
移動機構４４は、反射ブロック４２およびこれと一体化された矩形ブロック４３を左右方向に推進若しくは後退させる機構であり、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。
【００６３】
シャフト４５は、移動機構４４に螺合するねじ構造で構成され、このシャフト４５が回転することによりこのシャフト４５に螺合する移動機構４４が、左右方向に推進若しくは後退されるようになっている。
【００６４】
調整ノブ４６は、シャフト４５の端部に固定された円盤状の部材であり、この調整ノブ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。
【００６５】
上記サーキュレータ５０は、図６に示すように、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に戻さずにダミーロード６０へ向かわせることにより、反射マイクロ波によってマイクロ波発生装置２０が過熱状態となることを防止するものであり、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で構成されている。すなわち、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おり、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。また、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。
【００６６】
上記ダミーロード６０は、図６に示すように、ダミーロード６０へ入射される反射マイクロ波を吸収して熱に変換する電波吸収体である。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に変換することにより発生した熱がこの冷却水により冷却されるようになっている。
【００６７】
上記スタブチューナ７０は、図７に示すように、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あり、第２導波管ピース１２の上面板１３Ｕ１２Ｕに所定間隔を置いて直列配置された同一構造の３つのスタブチューナユニット７０Ａ〜７０Ｃを備えている。
【００６８】
そして、それぞれのスタブチューナユニット７０Ａ〜７０Ｃは、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。
【００６９】
ここで、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、内部導電体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。
【００７０】
次に、図１２を参照して、本実施形態に係るプラズマ発生装置Ｓの電気的構成と本発明に係るプラズマ発生装置Ｓの作用について説明する。図１２は、プラズマ発生装置Ｓの制御系９０を示すブロック図である。
【００７１】
図１２に示すように、本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置Ｓ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、ガス流量制御部９２、モータ制御部９３、全体制御部９４が備えられている。さらに、全体制御部９４に対して所定の操作信号を与える操作部９５が備えられている。
【００７２】
ここで、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によるマイクロ波発生の動作制御を行う。
【００７３】
また、ガス流量制御部９２は、各プラズマ発生ノズル３１へ供給する処理ガスＧ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に設けられた流量制御弁９２３の開閉制御乃至は開度調整を行う。
【００７４】
さらに、モータ制御部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の搬送開始及び停止、搬送速度の制御等を行うものである。
【００７５】
そして、全体制御部９４は、プラズマ発生装置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、マイクロ波出力制御部９１、ガス流量制御部９２及びモータ制御部９３を、所定のシーケンスに基づいて動作制御する。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Ｇ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。これにより、複数のワークＷを連続的に処理することができる。
【００７６】
このようにして、本実施形態では、処理ガスとして酸素ガスや空気のような酸素系の処理ガスがプラズマ発生ノズル３１（図３、図４）へ供給される。そしてマイクロ波電力により処理ガスが励起されて内部導電体３２の下端部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。
【００７７】
また、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の下端縁から放射される。このプルームＰにはラジカルが含まれ、処理ガスとして酸素ガスや空気のような酸素系の処理ガスが使用されているので、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。
【００７８】
以上説明したプラズマ発生装置Ｓによれば、導波管１０である第３導波管ピース１３の長手方向に沿って複数の導波管部材１３２を相互に分離して開放状態にすることにより第３導波管ピース１３の内面を容易にクリーニングすることができるようになる。
【００７９】
また、所定の締結部材１３６により導波管部材１３２相互が接合できるように構成されているので、簡単な操作で導波管部材１３２相互を分離したり接合したりすることができる。
【００８０】
また、接合される一方の導波管部材１３２の窪み部１３２Ａ、１３２Ｂと、接合される他方の導波管部材１３２の突出部１３３Ａ、１３３Ｂとが嵌合されて接合されるので、接合面の面積が大きくなる結果、第３導波管ピース１３の接合面を通過する周回電流の単位接合面積あたりの大きさをより小さくすることができるようになる。その結果、導波管部材１３２の損傷の原因となる接合面でのスパーク放電などを防止して第３導波管ピース１３の寿命をより長くすることができるようになる。
【００８１】
さらに、それぞれ上面板１３Ｕ、下面板１３Ｂおよび２枚の側面板１３Ｓを構成する４つの導波管部材１３２とフランジ板１３Ｆとが接合されることにより、両端にフランジ板１３Ｆを有する断面矩形の筒状の第３導波管ピース１３が形成されるので、製作が容易であるとともに、分離と接合とが容易な第３導波管ピース１３を実現することができる。
【００８２】
そして、この構成によれば、導波管部材１３２の導波管外側に設けられた構造部１３４が樹脂材料で構成されているので、この構造部１３４を例えばＡＢＳ、ＰＯＭなどの樹脂材料で構成すれば、導波管部材１３２をモールド成型により製作することにより、第３導波管ピース１３を極めて軽量かつ安価に製作することができるようになる。また、導波管部材１３２の導波管内側と、導波管部材１３２それぞれの接合面とに設けられた導電部１３５が、導電性の金属薄層からなるので、第３導波管ピース１３の周回電流を形成させて確実にマイクロ波を内側へ反射させることができる結果、第３導波管ピース１３による伝搬の効率を低下させることがない。このように、この構成によれば、マイクロ波の導波管としての機能を果たしつつ軽量かつ安価なマイクロ波の導波管を備えたプラズマ発生装置を実現することができるようになる。
【００８３】
以上、本発明の一実施形態に係るプラズマ発生装置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。
【００８４】
（１）例えば、上記実施形態では、本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置Ｓは、半導体基板のような平型基板や電子部品が実装された回路基板、あるいはプラズマディスプレイパネルなどの平板状のワークＷに対してプラズマを照射するように構成されているが、必ずしもこのようなワークＷに対してプラズマを照射するものである必要はなく、特定のガスの化学反応に寄与するようなものでもよいなど、種々の設計変更が可能である。
【００８５】
（２）それ故、ワークＷを所定のルートで搬送する搬送手段Ｃなどは必ずしも必須ではない。
【００８６】
（３）また、導波管１０も、必ずしも図示のよう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と、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と、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とに分離される必要はなく、共通の導波管が用いられたりすることも可能であるなど、種々の設計変更が可能である。
【００８７】
（４）また、導波管部材１３２は、上面板１３Ｕと、下面板１３Ｂと、２枚の側面板１３Ｓとを用いて角筒状に組み立てられるものに限定されない。組み立てられて導波管を形成するものであれば、例えば円筒状のものでも採用可能であるし、分割形態も種々の態様が可能である。
【００８８】
（５）また、導波管部材１３２の構造部１３４は、ＡＢＳもしくはＰＯＭなどの樹脂材料に限定されない。導波管部材１３２に十分な強度を与えることができる樹脂性の材料であれば、その他、種々の材料が採用可能である。
【００８９】
（６）また、導波管部材１３２の導電部１３５は、アルミニウムに限定されない。導電性の金属薄層を形成できるものであれば、例えば銅などの金属が採用可能であるなど種々の設計変更が可能である。
【００９０】
（７）また、導波管部材１３２の窪む窪み部１３２Ａ、１３２Ｂと、突出部１３３Ａ、１３３Ｂとの嵌合の形態も、必ずしも図示の形状に限定されず、種々の設計変更が可能である。
【００９１】
（８）また、上記マイクロ波発生装置２０は、周波数２．４５ＧＨｚ、出力エネルギー１Ｗ〜３ｋＷのマイクロ波を出力できる連続可変型のマイクロ波発生源に限定されない。その他のマイクロ波発生源も採用可能である。
【００９２】
（９）また、本実施形態では、プラズマ発生ノズル３１において、噴出管３８がプルームＰを噴出する噴出方向は、プルームＰが回転板３６の半径外側方向に拡がるように回転板３６の半径外側方向へ傾いているが、それほど広い範囲に噴出させる必要がないならば、必ずしも半径外側方向に拡がるように回転板３６の半径外側方向へ傾いている必要はない。
【００９３】
（１０）さらに、本実施形態では、酸素ガスや空気のような酸素系の処理ガスＧがプラズマ発生ノズル３１へ供給されるが、処理ガスは、酸素ガスや空気のような酸素系のガスに限定されない。処理ガスＧ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。
【００９４】
（１１）そして、スライディングショート４０、サーキュレータ５０、ダミーロード６０、スタブチューナ７０は、必ずしも必須ではなく、できるだけ簡略化された装置にするために、省略することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係るプラズマ発生装置によれば、マイクロ波発生手段と、マイクロ波を伝搬する導波管とを備え、プラズマ化されたガスであるプルームを生成するとともにこのプルームを照射するプラズマ発生装置において、プラズマ発生装置を一定期間運転した後などに、導波管の内面をクリーニングすることを容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置Ｓの全体構成を示す斜視図である。
【図２】プラズマ発生装置Ｓの全体構成を示す断面図である。
【図３】導波管１０である第３導波管ピース１３の構成を示す斜視図である。
【図４】第３導波管ピース１３の構成を示す断面図である。
【図５】第３導波管ピース１３の構成を示す分解斜視図である。
【図６】第３導波管ピース１３の端部の構成を示す分解斜視図である。
【図７】プラズマ発生部３０のプラズマ発生ノズル３１の構成を示す側面図である。
【図８】プラズマ発生部３０のプラズマ発生ノズル３１の構成を示す断面図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】プラズマ発生装置Ｓの制御系９０を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９７】
Ｓ      プラズマ発生装置
１３    第３導波管ピース（導波管）
１３Ｂ  下面板
１３Ｆ  フランジ板
１３Ｓ  側面板
１３Ｕ  上面板
１３２  導波管部材
１３２Ａ、１３２Ｂ  窪み部
１３３Ａ、１３３Ｂ  突出部
１３４  構造部
１３５  導電部
１３６  締結部材
２０    マイクロ波発生装置（マイクロ波発生手段）
【図１】
2007234291.tif 000003
【図２】
2007234291.tif 000004
【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】
2007234291.tif 000009
【図８】
2007234291.tif 000010
【図９】
2007234291.tif 000011
【図１０】
2007234291.tif 000012
【図１１】
2007234291.tif 000013
【図１２】
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