JP2007227285A - プラズマ処理装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の改質等、物体である被処理物の処理に使用されるプラズマ処理装置において、被処理物の全面を比較的均一に処理できるようにする。
【解決手段】プラズマ発生部３０において一直線上に配列されたプラズマ発生ノズル３１の直下を、搬送ローラ８０によって、フラットパネルディスプレイのガラス基板などの被処理物Ｗを搬送してゆくことで、前記被処理物Ｗに連続してプラズマ照射を行うプラズマ処理装置１００において、搬送ローラ８０に光触媒を塗布し、或いは搬送ローラ８０に光触媒ネットを巻付ける。したがって、被処理物Ｗの上面へのプラズマ照射に伴い、その紫外線成分が前記光触媒に作用して、裏面側の搬送ローラ８０の周囲にもオゾンや酸素ラジカルが発生する。これによって、プラズマ発生ノズル３１を上面側にだけ設けても、物体である被処理物Ｗの全面を比較的均一に処理することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、医療用器具やワークなどの被処理物に対してプラズマを照射することで、前記被処理物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ことができるプラズマ処理装置および方法に関する。

被処理物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プラズマ処理装置が知られている。たとえば特許文献１には、網目状の電極間に、光触媒を塗布した触媒粒を封じ込め、それらの間に排気ガスを通過させることで、放電プラズマ自体と、それによる紫外線の光触媒作用との相乗効果によって、効率的に排ガスを分解処理するようにしたプラズマ反応容器が提案されている。
特開平６−１５１４３号公報

上述の従来技術は、被処理物がガスであるために、前記放電プラズマとそれによる紫外線の光触媒作用との相乗効果を上手く発揮させられている。しかしながら、被処理物が前記医療用器具やワークなどの物体である場合、なかなかその相乗効果を上手く発揮させられないという問題がある。

本発明の目的は、被処理物が物体である場合に、放電プラズマとそれによる紫外線の光触媒作用との相乗効果を上手く発揮させ、被処理物を効率的に処理することができるプラズマ処理装置および方法を提供することである。

本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ処理空間に配置された被処理物にプラズマを照射して所定の処理を施与するプラズマ処理装置において、前記被処理物以外で、前記プラズマ処理空間に露出する少なくとも一部の部材の表面に、光触媒層が形成されることを特徴とする。

また、本発明のプラズマ処理方法は、プラズマ処理空間に配置された被処理物にプラズマを照射して所定の処理を施与するプラズマ処理方法において、前記被処理物以外で、前記プラズマ処理空間に露出する少なくとも一部の部材の表面に、光触媒層を形成することを特徴とする。

上記の構成によれば、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プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法において、プラズマによって発生された紫外線成分によって前記オゾンや酸素ラジカルが発生されることから、前記被処理物以外で、前記プラズマ処理空間に露出する少なくとも一部の部材の表面に光触媒層を形成しておくことで、プラズマ自身で発生されたオゾンや酸素ラジカルと共に、光触媒層において前記紫外線成分によって発生されたオゾンや酸素ラジカルを被処理物の処理に用いる。前記少なくとも一部の部材とは、壁面などの内装材や、被処理物の搬送手段などの、被処理物に近い部分で、プラズマによって発生された紫外線成分を受ける部分が特に好ましい。

したがって、被処理物が物体である場合に、放電プラズマとそれによる紫外線の光触媒作用との相乗効果を上手く発揮させ、被処理物を効率的に処理することができる。これによって、ノズルピッチを広く取ったりすることができ、また前記プラズマが直接照射されない被処理物の裏面なども、紫外線成分によって発生されたオゾンや酸素ラジカルなどで処理を行うことができ、被処理物の全面を比較的均一に処理することができる。

さらにまた、本発明のプラズマ処理装置では、前記少なくとも一部の部材は、前記プラズマ処理空間を形成する筐体の内装材であることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記プラズマ処理空間が筐体によって周囲とは区画されて形成されている場合、壁面などの内装材の表面に前記光触媒層を形成しておくことで、被処理物へのプラズマ照射に伴い、前記プラズマ処理空間に、前記紫外線によるオゾンや酸素ラジカルが発生する。

したがって、プラズマ自体によるオゾンや酸素ラジカルと併せて、物体である被処理物を効率的に処理することができる。

また、本発明のプラズマ処理装置では、前記少なくとも一部の部材は、プラズマ処理空間で前記被処理物を搬送する搬送ローラであることを特徴とする。

上記の構成によれば、プラズマ発生ノズルが被処理物の上面からプラズマ照射を行い、その照射部へ被処理物が搬送ローラによって搬送され、前記被処理物が前記紫外線を透過する特性を有している場合、前記搬送ローラの表面に前記光触媒層を形成しておくことで、被処理物の上面へのプラズマ照射に伴い、裏面側の搬送ローラの周囲にもオゾンや酸素ラジカルが発生する。

したがって、プラズマ発生ノズルを、被処理物の上面側にだけ設け、裏面側に設けなくても、物体である被処理物の全面を比較的均一に処理することができる。

さらにまた、本発明のプラズマ処理装置では、前記被処理物はトレイまたはコンテナに搭載されて前記プラズマ処理空間に臨み、前記少なくとも一部の部材の表面は、前記トレイまたはコンテナの内周面であることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記被処理物が医療用器具や医療用材料などでトレイまたはコンテナに搭載されて前記プラズマ処理空間に設置される場合、そのトレイまたはコンテナの内周面に光触媒層を形成しておくことで、被処理物へのプラズマ照射に伴い、前記トレイまたはコンテナからも前記紫外線によるオゾンや酸素ラジカルが発生する。

したがって、プラズマ自体によるオゾンや酸素ラジカルと併せて、被処理物をより効率的に、かつ均一に処理することができる。

本発明のプラズマ処理装置および方法は、以上のように、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プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法において、被処理物以外で、前記プラズマ処理空間に露出する少なくとも一部の部材の表面に光触媒層を形成しておくことで、プラズマ自身で発生されたオゾンや酸素ラジカルと共に、光触媒層において前記紫外線成分によって発生されたオゾンや酸素ラジカルを被処理物の処理に用いる。

それゆえ、被処理物が物体である場合に、放電プラズマとそれによる紫外線の光触媒作用との相乗効果を上手く発揮させ、被処理物を効率的に処理することができる。これによって、ノズルピッチを広く取ったりすることができ、また前記プラズマが直接照射されない被処理物の裏面なども、紫外線成分によって発生されたオゾンや酸素ラジカルなどで処理を行うことができ、被処理物の全面を比較的均一に処理することができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の一形態に係るプラズマ処理装置１の正面図であり、図２はその透視斜視図である。このプラズマ処理装置１は、プラズマ処理空間を形成する庫内に収納された物体である被処理物Ｗに、プラズマ発生ユニットＰＵで発生したプラズマを照射することで、前記被処理物Ｗを滅菌するプラズマ滅菌装置である。プラズマ発生ユニットＰＵは、マグネトロンなどの内蔵するマイクロ波発生装置で発生したマイクロ波をプラズマ発生ノズルに印加し、外部から管路２を介して供給される処理ガスを励起させてプラズマ（プルーム）を発生させ、前記被処理物Ｗに照射する。処理の終了したガスは、図示しないフィルタなどで有害成分が適宜吸着された後、ファン３によって庫外へ排出される。前記プルーム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・除去を行うことができる。

注目すべきは、このプラズマ処理装置１では、庫内天井４および床面５ならびに各壁面６〜９において、覗き窓９ａが形成されている部分以外の内装には、二酸化チタンなどの光触媒層が塗布されていることである。このため、被処理物Ｗへのプラズマ照射に伴い、庫内に、プラズマ自身で発生されたオゾンや酸素ラジカルと共に、そのプラズマによって発生された紫外線が光触媒層に吸収されることでも、前記オゾンや酸素ラジカルが発生する。これらのオゾンや酸素ラジカルによって被処理物Ｗが滅菌処理される。

なお、前記光触媒は、被処理物Ｗ以外で、プラズマ処理空間である庫内に露出、すなわち上述のようにして光触媒の表面で発生したオゾンや酸素ラジカルを庫内へ放散させることができる少なくとも一部の部材の表面に塗布されていればよく、上述のように開口部９ａを除く全面に塗布することで、様々な方向に飛散した紫外線を有効に活用することができる。

また、庫内には、適宜紫外線ランプＬが設置されている。このプラズマ処理装置１は、操作パネルＰからの操作によって、前記被処理物Ｗに対して、プラズマ発生ユニットＰＵで発生したプラズマを照射することができるとともに、前記紫外線ランプＬを併用して、或いは紫外線ランプＬ単体だけでも動作させることができる。したがって、庫内へ搬入直後はプラズマ照射を行って菌を死滅させ、その後は紫外線ランプＬを連続で点灯させたり、定期的に点灯させたりして、省電力で菌の発生を抑える等の使い方が可能である。なお、紫外線ランプＬが設けられていない場合には、このプラズマ処理装置１で滅菌処理した後、前記被処理物Ｗを特開平１０−９５４６９号公報で示すような紫外線保管庫に移動して保管するようにしてもよい。

さらにまた、図３で示すように、前記被処理物Ｗをトレイやコンテナなどに収納したまま、庫内へ搬入するようにしてもよい。図３の例は、孔開きトレイ１０１に、鉗子１０２、メス１０３、ピンセット１０４などの医療用器具が搭載された例を示しており、孔開きのため、前記医療用器具を収納したまま、一旦熱湯や消毒液に浸漬させた後、作業者が把手１０５を把持して、そのままプラズマ処理装置１の庫内へ搬入することが可能である。このようなトレイやコンテナなどにも内周面に前記光触媒を塗布しておくことで、被処理物Ｗにより近い部分で、紫外線によるオゾンや酸素ラジカルを発生させることができる。

前記光触媒は、塗布に限らず、蒸着やスパッタなどの他の手法で成膜されてもよい。また、庫内床面５に、ターンテーブルなどのプラズマ照射を均一に行うための手段が設けられていてもよい。

このように本実施の形態のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理空間である庫内の内装に光触媒層を形成しておくことで、被処理物Ｗが物体である場合に、放電プラズマとそれによる紫外線の光触媒作用との相乗効果を上手く発揮させ、被処理物Ｗを効率的に処理することができる。これによって、プラズマ発止ユニットＰＵにおける図示しないノズルのピッチを広く取ったりすることができ、また前記プラズマが直接照射されない被処理物Ｗの裏面なども、紫外線成分によって発生されたオゾンや酸素ラジカルなどで処理を行うことができ、被処理物Ｗの全面を比較的均一に処理することができる。

また、前記被処理物Ｗが医療用器具や医療用材料などでトレイまたはコンテナに搭載されて前記プラズマ処理空間に設置される場合、そのトレイまたはコンテナの内周面に光触媒層を形成しておくことで、庫内内装（たとえば床面５）よりも被処理物Ｗにより近いところで、前記紫外線によるオゾンや酸素ラジカルを発生させることができ、被処理物Ｗを、より効率的かつ均一に処理することができる。

［実施の形態２］
図４は本発明の他の形態に係るプラズマ処理装置１００の全体構成を示す斜視図である。このプラズマ処理装置１００は、プラズマを発生し、被処理物となる被処理物Ｗに前記プラズマを照射する３段のプラズマ発生ユニットｍ１〜ｍ３（総称するときは、以下参照符号ＰＵで示す）と、被処理物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。なお、以降の図において、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。

各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。本実施形態では、平板状の被処理物Ｗが搬送手段Ｃにより搬送される例を示している。

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。

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。

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。

図５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。

プラズマ発生部３０は、第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂ（処理対象被処理物との対向面）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、平板状被処理物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、被処理物Ｗを搬送ローラ８０で搬送しながら、被処理物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λ_Ｇに応じて定めることが望ましい。たとえば、波長λ_Ｇ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、いわゆる２８４サイズ（２''８４×１''３８）の標準的な導波管において、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合は、λ_Ｇ＝２３０ｍｍであるので、１１５ｍｍ（λ_Ｇ／２）ピッチ、或いは５７．５ｍｍ（λ_Ｇ／４）ピッチでプラズマ発生ノズル３１を配列すればよい。

図６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７は、図６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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

保護管３６（図７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。

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８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。

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。

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。

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。

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。

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る。図９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。

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。

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。

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。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５３へ向かうよう偏向され、ダミーロード６０へ入射される。

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。

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１０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。

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。

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、処理対象となる被処理物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、処理対象となる被処理物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。

注目すべきは、本実施の形態のプラズマ処理装置１００では、前記搬送ローラ８０に前記光触媒が塗布されており、或いは搬送ローラ８０に光触媒ネットが巻付けられていることである。図５に示す一例の断面図では、前記搬送ローラ８０は、ローラ本体８０１の外周面に、前記光触媒が塗布されて光触媒層８０２が形成されて構成されている。この搬送ローラ８０は、プラズマ発生ノズル３１の直下に設けられることが望ましいが、オフセットしていてもよい。

このように構成することで、被処理物Ｗの上面へのプラズマ照射に伴い、そのプラズマの紫外線成分が前記光触媒に作用して、裏面側の搬送ローラ８０の周囲にもオゾンや酸素ラジカルが発生する。したがって、被処理物Ｗに対して、図１２で示すようにプラズマ発生ノズル３１を上下両面に設ける必要はなく、図４や図５で示すように上面側にだけ設けても、物体である被処理物Ｗの全面を比較的均一に処理することができる。特に、前記被処理物Ｗとして、フラットパネルディスプレイのガラス基板などのように、被処理物Ｗが紫外線を透過させる材料から成る場合に好適である。

以上、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１００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、ノズル配列は被処理物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、たとえば被処理物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、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。
（３）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。たとえば、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。

本発明に係るプラズマ処理装置は、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。

本発明の実施の一形態に係るプラズマ処理装置の正面図である。 図１で示すプラズマ処理装置の透視斜視図である。 被処理物をコンテナに収納した状態を示す斜視図である。 本発明の実施の他の形態に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す斜視図である。 図４で示すプラズマ処理装置の一部透視側面図および断面図である。 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６のＡ−Ａ線側断面図である。 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。 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。 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。 スタブチューナの設置状況を示す透視側面図である。 従来のプラズマ発生ユニットの斜視図である。

符号の説明

１，１００ プラズマ処理装置
２ 管路
３ ファン
４ 天井
５ 床面
６〜９ 壁面
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
３２ 中心導電体（内部導電体）
３３ ノズル本体（外部導電体）
３４ ノズルホルダ
３４４ ガス供給孔（ガス供給部）
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 搬送ローラ
１０１ 孔開きトレイ
１０２ 鉗子
１０３ メス
１０４ ピンセット
１０５ 把手
Ｃ 搬送手段
Ｌ 紫外線ランプ
ＰＵ プラズマ発生ユニット（プラズマ発生装置）
Ｗ 被処理物

Claims (5)

1. プラズマ処理空間に配置された被処理物にプラズマを照射して所定の処理を施与するプラズマ処理装置において、
   前記被処理物以外で、前記プラズマ処理空間に露出する少なくとも一部の部材の表面に、光触媒層が形成されることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記少なくとも一部の部材は、前記プラズマ処理空間を形成する筐体の内装材であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 前記少なくとも一部の部材は、プラズマ処理空間で前記被処理物を搬送する搬送ローラであることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
4. 前記被処理物はトレイまたはコンテナに搭載されて前記プラズマ処理空間に臨み、前記少なくとも一部の部材の表面は、前記トレイまたはコンテナの内周面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
5. プラズマ処理空間に配置された被処理物にプラズマを照射して所定の処理を施与するプラズマ処理方法において、
   前記被処理物以外で、前記プラズマ処理空間に露出する少なくとも一部の部材の表面に、光触媒層を形成することを特徴とするプラズマ処理方法。

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