JP2008059839A - プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の改質等に使用されるプラズマ発生装置において、同心状に配置される内側電極と外側電極との間にグロー放電を生じさせてプラズマを発生させ、それらの間に処理ガスを供給することで、環状の吹出し口から常圧下でプラズマ化したガスを放射するノズルを用いるにあたって、幅広のワークに対して均等なプラズマ照射を行えるようにする。
【解決手段】プラズマ発生ノズル３１の先端に、前記環状の吹出し口を長手状の吹出し口３８７に変換するアダプタ３８を装着する。したがって、アダプタ３８内ではプラズマが冷却されにくく、照射位置がノズル３１から離れていてもプラズマが消失する割合が小さくなる。これによって、低コストで制御が容易な小径のプラズマ発生ノズルを用いても、均一な照射を行うことができる。また、アダプタ３８内に光センサ３６を設けることで、点灯したかどうか、またプラズマ温度を検出することができる。
【選択図】図１

Description

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。

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、同心状の内側電極と外側電極とを有するプラズマ発生ノズルを用い、両電極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。

上述の従来技術のプラズマ発生ノズルは、常圧下で高密度なプラズマを発生させることができるプラズマ発生に適した形状ではあるけれども、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は適していないという問題がある。すなわち、幅広のワークの所望の照射位置までプラズマが到達した時点では、該プラズマが冷却されて消滅する割合が高くなり、前記大面積にプラズマ照射を行うためには、ノズル径を大径に形成しなければならない。そうなると、より高い電界のマイクロ波を発生させなければならず、コストが嵩むとともに、プラズマ発生に伴う騒音が大きくなるという問題がある。また、その大径のノズル内で前記グロー放電にばらつきが生じ、制御が困難になるという問題もある。

これに対して、特許文献２には、相互に平行に配置した帯状の電極の内、一方を電界印加電極とし、他方を接地電極とし、それらの間の側部を囲んで形成したプラズマ発生空間内に処理ガスを供給することでプラズマ化した処理ガスを発生させ、前記接地電極の長手方向に形成したスリット状の吹出し口からワークに照射するようにしたプラズマ処理装置が開示されている。この従来技術によれば、プラズマがスリット状の吹出し口から放射され、広範囲へのプラズマ照射が可能になる。
特開２００３−１９７３９７号公報 特開２００４−６２１１号公報

上述の特許文献２の従来技術では、プラズマ化した処理ガスは、比較的一様かつ広範囲に照射できる可能性があるものの、平行平板の電極でグロー放電させるので、高電圧が必要になり、高価であるとともに、放電が安定しないという問題がある。また、局所的なアーク放電も生じ易く、それを抑えるために少なくとも一方の電極に誘電体を被せたりする必要があり、一層高電圧が必要になる。したがって、プラズマの発生には、前記特許文献１の方が優れている。

本発明の目的は、同心状の内側電極と外側電極とを有し、低コストで制御が容易なプラズマ発生ノズルを用いても、幅広のワークに対して均等なプラズマ照射を行う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。

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、前記マイクロ波発生手段からの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は、同心状に配置される内側電極と外側電極との間にグロー放電を生じさせてプラズマを発生させ、それらの間に処理ガスを供給することで、環状の吹出し口から常圧下でプラズマ化したガスを放射するように構成され、前記プラズマ発生ノズルの先端に装着され、前記環状の吹出し口に連通する長手状のプラズマチャンバーを有し、その一側面が開口されて長手状の吹出し口となり、前記環状の吹出し口を前記長手状の吹出し口に変換するアダプタと、前記プラズマチャンバー内のプラズマ光を検出する光検出手段と、前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記プラズマ発生ノズルへ供給されるガス供給量と、マイクロ波パワーとの少なくとも一方を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。

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、前記プラズマ発生ノズルが、同心状に配置される内側電極と外側電極との間にグロー放電を生じさせてプラズマを発生させ、それらの間に処理ガスを供給することで、環状の吹出し口から常圧下でプラズマ化したガスを放射するプラズマ発生に適した形状に構成される場合、そのプラズマ発生ノズルの先端に、前記環状の吹出し口に連通する長手状のプラズマチャンバーを有し、その一側面が開口されて長手状の吹出し口となり、前記環状の吹出し口を前記長手状の吹出し口に変換するアダプタを装着する。

したがって、幅広のワークの所望の照射位置まで、プラズマが吹出し口から直接到達する場合は該プラズマが冷却されて消滅する割合が高いのに対して、アダプタを装着することで、同じ行路長であっても、該アダプタ内の行路ではプラズマが冷却されにくく、照射位置直近の開口部分から出て、実際に照射位置に到達するまでの僅かな行路でだけ冷却されることになり、照射位置がノズルから離れていてもプラズマが消失する割合が小さくなる。これによって、むやみに大きなプラズマ発生ノズルを用いることなく、低コストで制御が容易な小径のプラズマ発生ノズルを用いても、前記幅広のワークに対して均等なプラズマ照射を行うことができる。

また、そのように環状の吹出し口を長手状の吹出し口に変換するアダプタを用いると、プラズマ点灯しているか、または消灯しているかが分り難くなる。そこでこのアダプタに、前記プラズマチャンバー内のプラズマ光を検出する光度検出手段を設け、プラズマ光の色や輝度から、プラズマ点灯しているか、または消灯しているか、さらには点灯している場合のプラズマ温度などを推定することができる。

したがって、その検出結果に基づいて、制御手段が前記プラズマ発生ノズルへ供給されるガス供給量と、マイクロ波パワーとの少なくとも一方を制御することで、容易に点灯させることができるとともに、プラズマ温度まで制御して安定したプラズマ照射を行うこともできる。

また、本発明のプラズマ発生装置では、前記光検出手段は、前記プラズマチャンバー内の一端に設けられ、かつ該プラズマチャンバー内が、耐熱性および透光性を有する部材で、前記光検出手段側と残余の内部空間とに区画されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、高温のプラズマガスを内部に貯留するプラズマチャンバー内に前記光検出手段を露出して設けるのではなく、ガラスなどの耐熱性および透光性を有する部材で区画して設ける。

したがって、前記光検出手段の過熱を抑え、感度変化や暗電流の増加など、前記過熱による影響を抑えることができる。

さらにまた、本発明のプラズマ発生装置では、前記光検出手段は、前記長手状のプラズマチャンバーの一端から延設された薄肉の管路の先端に設けられることを特徴とする。

上記の構成によれば、高温のプラズマガスを内部に貯留するプラズマチャンバー内の光を捉えるように前記光検出手段を設けるにあたって、該光検出手段をプラズマチャンバー内に直接設けるのではなく、熱伝導の小さい薄肉の管路を前記プラズマチャンバーから延設し、その先端に設ける。

したがって、前記光検出手段の過熱を抑え、感度変化や暗電流の増加など、前記過熱による影響を抑えることができる。

また、本発明のプラズマ発生装置では、前記光検出手段の前記管路への取付けは、断熱部材を介して行われることを特徴とする。

上記の構成によれば、光検出手段への熱伝導を一層抑えることができる。

さらにまた、本発明のプラズマ発生装置では、前記プラズマチャンバー内には光ファイバの一端面が臨み、前記アダプタと離間して配置される前記光検出手段に前記光ファイバの他端面が接続されることを特徴とする。

上記の構成によれば、高温のプラズマガスを内部に貯留するプラズマチャンバー内の光を捉えるように前記光検出手段を設けるにあたって、該光検出手段をプラズマチャンバー内に直接設けるのではなく、離間して設け、それらの間を光ファイバで接続する。

したがって、前記光検出手段の過熱を抑え、感度変化や暗電流の増加など、前記過熱による影響を抑えることができる。

また、本発明のプラズマ発生装置では、前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波は導波管を介して伝搬され、前記制御手段は、前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記導波管に設けられるスタブチューナの導波管内への突出量を調整することで、前記マイクロ波のパワー調整を行うことを特徴とする。

上記の構成によれば、マイクロ波の伝搬を導波管を介して行うようにし、これに対応してプラズマ点灯／消灯および点灯時の温度調整を前記導波管に設けたスタブチューナによって行うようにし、上述のようにプラズマが点灯／消灯しているかを容易に検出することができる光検出手段の検出結果に基づいて、前記スタブチューナによってプラズマ発生ノズルに与えられるマイクロ波パワーの調整を行うことで、容易に、プラズマ点灯／消灯および点灯時の温度を調整することができる。特に、導波管に複数のプラズマ発生ノズルが設けられている場合に、前記スタブチューナを個別に対応して設けることで、点灯／消灯の制御や点灯温度を容易に調整することができる。

さらにまた、本発明のプラズマ発生装置は、前記プラズマ発生ノズルとアダプタとの少なくとも一方において、それらの接合部付近に放熱フィンを有することを特徴とする。

上記の構成によれば、前述のようにアダプタがプラズマガスを内部に貯留することによって高温になるので、その熱のプラズマ発生ノズル側への伝搬を抑える放熱フィンを、前記プラズマ発生ノズルとアダプタとの少なくとも一方において、それらの接合部付近に設ける。

したがって、導波管が高温になってしまうことを防止することができる。

また、本発明のプラズマ発生装置は、前記アダプタに、該アダプタを予熱するためのヒータをさらに備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、アダプタは、プラズマ発生ノズルが暫く運転されれば、上述のように内部に貯留したプラズマガスによって高温になり、一旦消灯しても、再びマイクロ波を与えると容易に点灯させることができるのに対して、プラズマ発生ノズルの起動時や暫く運転を休止した後の運転再開時などの該アダプタが放熱している状態では、プラズマ発生ノズル単体でプラズマ点灯させるよりも点灯させ難くなる。そこで、該アダプタを予熱する起動性改善のためのヒータをさらに設けることで、アダプタを装着したままでも容易にプラズマ点灯させることができるとともに、点灯直後から、均一なプラズマ照射を行うことができる。これによって、処理すべきワークが間欠的に搬送されてくるような頻繁に点灯／消灯を繰返すワーク処理装置に特に好適である。

さらにまた、本発明のワーク処理装置は、前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波は導波管を介して伝搬され、前記プラズマ発生ノズルは前記導波管の長手方向に複数個配列されて成る前記のプラズマ発生装置に、前記プラズマ発生ノズルの配列方向とは交差する所定の搬送方向にワークを搬送する搬送手段を備えて成ることを特徴とする。

上記の構成によれば、搬送手段によって搬送されてくるワークに、前記アダプタを装着して帯状のプラズマ照射を行うことができる複数のプラズマ発生ノズルからプラズマ照射を行うことで、大面積のワークや複数のワークに連続して均一にプラズマ照射を行うことができる。

本発明のプラズマ発生装置は、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、前記プラズマ発生ノズルが、同心状に配置される内側電極と外側電極との間にグロー放電を生じさせてプラズマを発生させ、それらの間に処理ガスを供給することで、環状の吹出し口から常圧下でプラズマ化したガスを放射するプラズマ発生に適した形状に構成される場合、そのプラズマ発生ノズルの先端に、前記環状の吹出し口に連通する長手状のプラズマチャンバーを有し、その一側面が開口されて長手状の吹出し口となり、前記環状の吹出し口を前記長手状の吹出し口に変換するアダプタを装着する。

それゆえ、むやみに大きなプラズマ発生ノズルを用いることなく、低コストで制御が容易な小径のプラズマ発生ノズルを用いても、幅広のワークに対して均等なプラズマ照射を行うことができる。また、そのように環状の吹出し口を長手状の吹出し口に変換するアダプタを用いると、プラズマ点灯しているか、または消灯しているかが分り難くなるので、このアダプタに前記プラズマチャンバー内のプラズマ光を検出する光度検出手段を設け、プラズマ光の色や輝度から、プラズマ点灯しているか、または消灯しているか、さらには点灯している場合のプラズマ温度などを推定し、その検出結果に基づいて、制御手段が前記プラズマ発生ノズルへ供給されるガス供給量と、マイクロ波パワーとの少なくとも一方を制御することで、容易に点灯させることができるとともに、プラズマ温度まで制御して安定したプラズマ照射を行うこともできる。

さらにまた、本発明のワーク処理装置は、以上のように、前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波は導波管を介して伝搬され、前記プラズマ発生ノズルは前記導波管の長手方向に複数個配列されて成る前記のプラズマ発生装置に、前記プラズマ発生ノズルの配列方向とは交差する所定の搬送方向にワークを搬送する搬送手段を備えて成る。

それゆえ、搬送手段によって搬送されてくるワークに、前記アダプタを装着して帯状のプラズマ照射を行うことができる複数のプラズマ発生ノズルからプラズマ照射を行うことで、大面積のワークや複数のワークに連続して均一にプラズマ照射を行うことができる。

［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。

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。

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、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。

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、マイクロ波の伝搬方向（左右方向）に相互に間隔を開けて配列された複数のプラズマ発生ノズル３１と、前記第３導波管ピース１３の上面板１３Ｕにおいて、各プラズマ発生ノズル３１に対応して設けられるスタブチューナユニット７０Ｘ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、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、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。

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。このスライディングショート４０は、たとえば内部に円柱状の反射ブロックを備えて成り、その反射ブロックを左右方向に摺動することで、導波管１０内での定在波パターンを最適化する。

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た反射マイクロ波を、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。

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４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の操作は、ステッピングモータ等を用いて、後述するように自動化されている。

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。

注目すべきは、本実施の形態では、各プラズマ発生ノズル３１の先端には、アダプタ３２が装着されていることである。図５は、プラズマ発生ノズル３１からそのアダプタ３８を拡大して示す断面図であり、図６はアダプタ３８の分解斜視図であり、図７は第３導波管ピース１３におけるそれらの取付け部分を拡大して示す斜視図である。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およびシール部材３５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３３７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。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。

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３３７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、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。

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。

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、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。

前記アダプタ３８は、大略的に、前記ノズル本体３３の下側胴部３３Ｂが嵌まり込む取付け部３８１と、前記取付け部３８１の先端から水平方向に延びるプラズマチャンバー３８２と、前記プラズマチャンバー３８２に被せられる一対のスリット板３８３，３８４とを備えて構成される。前記取付け部３８１からプラズマチャンバー３８２は、削り出しまたは鋳造によって成り、一体で形成されている。スリット板３８３，３８４は、削り出しや打抜きによって形成されている。

前記取付け部３８１は、筒状に形成され、該筒内に前記下側胴部３３Ｂが嵌り込み、その側部に形成されたねじ孔３８１１に取付けビス３８５が螺着されると、その先端３８５１が前記下側胴部３３Ｂの外周面に形成された凹所３３Ｂ１に嵌り込むことで抜け止めが行われる。また、スリット板３８３，３８４は、複数の皿ビス３８６によってプラズマチャンバー３８２の底面に取付けられる。

前記プラズマチャンバー３８２は前記取付け部３８１の下端３８１２から相互に離反方向に延びる一対のチャンバー部３８２１，３８２２から成り、そのチャンバー部３８２１，３８２２に亘って、上方に凹となる長手状の凹溝３８２３が連通して形成されており、その凹溝３８２３の略中央部が前記取付け部３８１の内周部に連通した大径の開口部３８２４となっている。

このように形成される凹溝３８２３上に前記スリット板３８３，３８４が嵌め込まれることで、該スリット板３８３，３８４およびチャンバー部３８２１，３８２２で囲まれた空間がチャンバーとなり、前記ノズル本体３３の筒状空間３３２から放射されたプラズマ処理されたガスは、取付け部３８１から開口部３８２４を経て凹溝３８２３内を伝搬し、前記スリット板３８３，３８４間の吹出し口３８７から帯状に放射される。前記吹出し口３８７の幅Ｗ０は、前記ノズル本体３３の筒状空間３３２の径φより充分大きく、たとえばφ＝５ｍｍに対して、Ｗ０＝７０ｍｍである。

したがって、前記の同心状に配置される内側電極である中心導電体３２と外側電極であるノズル本体３３との間にグロー放電を生じさせてプラズマを発生させ、それらの間に処理ガスを供給することで、環状の吹出し口から常圧下でプラズマ化したガスを放射するプラズマ発生ノズル３１では、図８で示すように、幅広のワークＷの所望の照射位置Ｐにプラズマ照射する場合、参照符号Ｌ１で示すように吹出し口（前記ノズル本体３３の筒状空間３３２）から直接到達する場合は、その行路Ｌ１の殆どでプラズマが冷却されて消滅する割合が高くなる。これに対して、前記環状の吹出し口を長手状の吹出し口３８７に変換するこのアダプタ３８を装着することで、前記照射位置Ｐまで同じ行路長であっても、高温になる該アダプタ３８内を通過する行路Ｌ２１ではプラズマが冷却されにくく、照射位置Ｐ直近の開口部分から出て、実際に照射位置に到達するまでの僅かな行路Ｌ２２でだけ冷却されることになり、照射位置Ｐがノズル本体３３から離れていても、プラズマが消失する割合が小さくなる。これによって、むやみに大きなプラズマ発生ノズルを用いることなく、低コストで制御が容易な小径のプラズマ発生ノズルを用いても、幅広のワークＷに対して均等なプラズマ照射を行うことができる。

また、注目すべきは、そのように環状の吹出し口を長手状の吹出し口３８７に変換するアダプタ３８を用いると、プラズマ点灯しているか、または消灯しているかが分り難くなるので、このアダプタ３８に、前記プラズマチャンバー３８２内のプラズマ光を検出する光センサ３６を設け、プラズマ発生ノズル３１の先端が直接目視できなくても、プラズマ光の色や輝度から、プラズマ点灯しているか、または消灯しているか、さらには点灯している場合の色や輝度などから、プラズマの温度や大きさなどを推定することである。そして、その検出結果に基づいて、各プラズマ発生ノズル３１へ供給されるガス供給量が制御されるとともに、各プラズマ発生ノズル３１に個別に対応して設けられるスタブチューナユニット７０Ｘのスタブ７１の導波空間１３０への突出長が調整され、突出長が長くなる程、対応するプラズマ発生ノズル３１で消費されるエネルギーが少なくなり、こうしてプラズマ点灯／消灯の制御からマイクロ波パワーの制御が、後に詳述するようにして行われる。

このスタブチューナユニット７０Ｘによって各プラズマ発生ノズル３１に与えられるマイクロ波パワーの調整を行うことで、容易に、プラズマ点灯／消灯および点灯時の温度を調整することができる。特に、導波管１０に複数のプラズマ発生ノズル３１が設けられている場合に、前記スタブチューナユニット７０Ｘを個別に対応して設けることで、点灯／消灯の制御や点灯温度を容易に調整することができる。前記スタブチューナユニット７０Ｘは、前述のスタブチューナユニット７０Ａ〜７０Ｃと同様に構成され、その詳細な説明は省略するが、前記スタブ７１の突出量は、前記ステッピングモータ等を用いて調整可能となっている。前記ステッピングモータは、各スタブチューナユニット７０Ａ〜７０Ｃおよび７０Ｘのそれぞれに設けられてもよく、或いは共通に設けられてギアなどの伝達機構によって突出量が個別に調整されるようにしてもよい。

ここで、前記光センサ３６は、前記プラズマチャンバー３８２内の一端に設けられ、かつ高温のプラズマガスを内部に貯留するプラズマチャンバー３８２内に露出して設けられるのではなく、耐熱性および透光性を有するガラスなどの遮蔽部材３６１によって、該光センサ３６側と残余の内部空間とに区画して設けられる。これによって、プラズマ温度の低下による改質性能の低下を招くことなく、光センサ３６の温度を、たとえば７０℃程度に抑え、該光センサ３６の感度変化や暗電流の増加など、過熱による影響を抑えることができる。

前記光センサ３６は、必ずしもプラズマチャンバー３８２内の端部に設けられる必要はなく、該光センサ３６が耐熱性を有し、またプラズマチャンバー３８２の内面が前記金属材料の削り出し、或いはメッキや塗装などで高反射率に形成されていると、任意の箇所に設けられても、前記プラズマ点灯しているか、または消灯しているか、さらには点灯している場合の色や輝度を検出することができる。

前記光センサ３６は、たとえばフォトダイオードやフォトトランジスタ、或いはそれらの素子を複数個配列した上に、または１つの素子を複数の検知エリアに領域分割した上に、前記色を識別可能にする波長選択のフィルタなどを設けて成り、接着、ねじ止め、或いはプラズマチャンバー３８２の一端からチャンバー内に向けて取付け孔を穿設し、その取付け孔内に嵌め込むことで取付けられる。

さらにまた、注目すべきは、前記アダプタ３８に、該アダプタ３８を予熱するためのヒータ３７が設けられていることである。このヒータ３７は、発熱抵抗体やワイヤーヒータなどから成り、その両端から引出されたリード線３７１間に電圧が印加されることで発熱する。これは、前記アダプタ３８は、プラズマ発生ノズル３１が暫く運転されれば（たとえば５分程度）、上述のように内部に貯留したプラズマガスによって高温になり、一旦消灯しても、再びマイクロ波を与えると容易に点灯させることができるのに対して、プラズマ発生ノズル３１の起動時や暫く運転を休止した後の運転再開時などの該アダプタが放熱している状態では、プラズマ発生ノズル３１単体でプラズマ点灯させるよりも点灯させ難くなるためである。したがって、起動性改善のためのこのヒータ３７をさらにアダプタ３８に設けることで、該アダプタ３８を装着したままでも容易にプラズマ点灯させることができるとともに、点灯直後から、均一なプラズマ照射を行うことができる。これによって、処理すべきワークＷが間欠的に搬送されてくるような頻繁に点灯／消灯を繰返すワーク処理装置Ｓに特に好適である。

また、注目すべきは、前述のようにアダプタ３８がプラズマガスを内部に貯留することによって高温になるので、その熱のプラズマ発生ノズル３１側への伝搬を抑えるために、前記プラズマ発生ノズル３１とアダプタ３８との少なくとも一方において（図５および図６では両方）、それらの接合部付近に放熱フィン３３９，３８１９を有することである。したがって、前記冷却配管３９と併せて、導波管１０が高温になってしまうことを防止することができ、プラズマ発生ノズル３１の過熱によるシール部材３５の劣化等の不具合を防止することができる。

さらにまた、冷却水流路である前記冷却配管３９を設けることで、ファンなどによる空冷に比べて、高い冷却効果を得ることができる。これによって、シール部材３５の劣化による中心導電体３２の緩みを防止して、安定点灯させることができるとともに、低温時にプラズマ発生ノズル３１からの熱が導波管１０に伝わり、結露を発生させてしまうことを防止することができる。また、前記ファンによる冷却では、埃などを巻上げてしまう可能性があるのに対して、そのような不具合を招くこともない。さらにまた、前記冷却配管３９を、管路３９１によって前記ダミーロード６０内のマイクロ波吸収管の出口である冷却水流通口６１と連結することで、共通の冷却水を循環させ、冷却水の循環機構を共用化することができる。

また、前記のプラズマ発生装置ＰＵに搬送手段Ｃを設けてワーク処理装置Ｓを構成するにあたって、マイクロ波発生装置２０からプラズマ発生ノズル３１へマイクロ波が導波管１０を介して伝搬され、その導波管には複数の前記プラズマ発生ノズル３１がワークＷの搬送方向Ｄ１とは直交方向である該導波管１０の長手方向Ｄ２に配列して取付けられる場合、図７で拡大して示すように、前記アダプタ３８の軸線Ｄ３は、前記プラズマ発生ノズル３１の配列方向（導波管１０の長手方向）に対して所定の角度αだけオフセット傾斜して取付けられている。

このように構成することで、前記長手状の吹出し口３８７の長手方向の端部から吹出されたプラズマが、隣接するアダプタ３８間で相互に衝突しないようにすることができ、その端部付近でのプラズマ密度の低下を抑えることができる。

さらにまた、その吹出し口３８７の長手方向の端部が、前記搬送方向Ｄ１から見てオーバーラップしていることで、相対的にプラズマ密度が低くなる前記長手状の吹出し口３８７の長手方向の端部付近からワークＷに照射されるプラズマ密度を略均一にすることができる。オーバーラップ量Ｗ４は、前記チャンバー部３８２１，３８２２の長さ、吹出し口３８７の形状、ガス流量などに対応して適宜定められればよい。

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９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、搬送制御部９３、スタブ駆動部９９およびヒータ駆動部１００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９６，９７，９８と、センサ３６，９７１，９８１ならびに駆動モータ９３１、流量制御弁９２３、前記スタブチューナユニット７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｘおよびヒータ３７とを備えて構成される。

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。

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の開度調整をそれぞれ行う。

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。スタブ駆動部９９およびヒータ駆動部１００は、前記スタブチューナユニット７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｘおよびヒータ３７の駆動制御をそれぞれ行うものである。

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９６から入力される前記光センサ３６の検出結果、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、センサ入力部９８から入力されるワーク検知センサ９８１によるワークＷの搬送状態等をモニタし、上記マイクロ波出力制御部９１、ガス流量制御部９２、搬送制御部９３、スタブ駆動部９９およびヒータ駆動部１００を、所定のシーケンスに基づいて動作制御する。ワーク検知手段である前記ワーク検知センサ９８１は、図１で示すように、ワークＷの搬送経路に配置され、発光素子９８２との間の光路の遮断（ワークＷがガラス基板などの場合における透過光量の減少も含む）または形成の有無（ワークＷによる反射の有無）からワークＷの搬送を検知する（図１の例ではワークＷの通過による光路の遮断から検知している）。

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、該ワーク処理装置Ｓが動作を開始するとヒータ駆動部１００を介してヒータ３７を予熱しており、操作部９５からの操作によって処理の開始が指示されると、ガス流量制御部９２を介して流量制御弁９２３を制御し、所定流量の処理ガスを各プラズマ発生ノズル３１へ供給させつつ、マイクロ波出力制御部９１を介してマイクロ波発生装置２０に、定常点灯時よりも大きなマイクロ波電力を与え、各プラズマ発生ノズル３１を加熱する。この状態でＣＰＵ９０１は、スタブ駆動部９９を介して、各プラズマ発生ノズル３１に対応したスタブチューナユニット７０Ｘにおけるスタブ７１を後退（全開）させるとともに、スタブチューナユニット７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを走査駆動して導波管１０内での定在波パターンを変化させる。これによって、各プラズマ発生ノズル３１はプラズマ点灯してゆき、点灯したか否かは、前記光センサ３６の検出結果で、光が検出されるか否かから判断することができる。

総てのプラズマ発生ノズル３１の点灯が検出されると、ＣＰＵ９０１は、マイクロ波電力を定常点灯時のレベルに低下させるとともに、センサ入力部９６から入力される前記光センサ３６によるプラズマ光の温度の検出結果が所定温度に達するまで待機し、所定温度に達すると前記ヒータ３７への通電を終了するとともに、各アダプタ３８のプラズマ光の温度が一定になるように、前記スタブチューナユニット７０Ｘおよび流量制御弁９２３を制御する。こうして、温度が一定となって均一なプラズマ照射が可能になると、ＣＰＵ９０１は、操作部９５のランプ表示などでその旨を作業者に報知するとともに、搬送制御部９３を介して駆動モータ９３１を起動し、ワークＷのプラズマ発生部３０への搬送を開始させる。ＣＰＵ９０１は、ワークＷの搬送速度を速度センサ９７１からセンサ入力部９７を介して読取り、一定速度となるように制御する。

ワークＷの後端がセンサ入力部９８を介してワーク検知センサ９８１によって検知され、後続のワークＷが検知されない場合、ＣＰＵ９０１は、その後端が前記プラズマ発生部３０を通過し終わる頃、或いはそれから所定時間経過した後に、前記処理ガスの供給を停止させるとともに、マイクロ波の発生を停止させる。さらにその時点で、或いは所定時間経過した後、ヒータ３７を駆動する。駆動モータ９３１も、最終のワークＷが該ワーク処理装置Ｓから排出された後の適当な時点で停止される。なお、ワークＷの搬送速度や、ワーク検知センサ９８１の取付け位置によっては、該ワーク検知センサ９８１によってワークＷの先端が検知されてから、プラズマ点灯を行うようにしてもよい。

一方、プラズマ発生ノズル３１は、毎回同じ条件にすれば必ず点灯するというものではなく、点灯は偶発的に生じるので、ＣＰＵ９０１は、前記スタブチューナユニット７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを走査駆動し、所定時間経過しても総てのプラズマ発生ノズル３１が点灯しない場合は、一旦マイクロ波の発生を停止させた後、再びマイクロ波の発生を開始させる再起動（リセット動作）を行う。

このようにワーク検知センサ９８１の検知結果によって処理ガス供給量と、マイクロ波パワーとの少なくとも一方を制御してプラズマ点灯／消灯を制御するとともに、ヒータ３７を駆動制御することで、プラズマ発生ノズル３１や処理ガスの消耗を抑えつつ、均一なプラズマプラズマ照射を行うことができる。

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の先のアダプタ３８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。

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が備える受信アンテナ部３２０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。

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。

［実施の形態２］
図１０は、本発明の実施の他の形態に係るワーク処理装置におけるプラズマ発生ノズル３１からアダプタ３８を拡大して示す断面図であり、図１１はアダプタ３８の分解斜視図であり、これらの図１０および図１１は前述の図５および図６にそれぞれ対応している。注目すべきは、本実施の形態では、アダプタ３８に対する前記光センサ３６の取付け構造が異なるだけであり、残余の構成は前述の図１〜図９と同様であり、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。

具体的には、前記長手状のプラズマチャンバー３８２の一端から、遮光性を有する材料で薄肉に形成される管路３８８が延設され、その先端に、前記テフロン（登録商標）などから成る断熱部材３８９を介して前記光センサ３６が取付けられる。光センサ３６と管路３８８の出口との間には、前記遮蔽部材３６１が介在される。したがって、高温のプラズマガスを内部に貯留するプラズマチャンバー３８２内の光を捉えるように前記光センサ３６を設けるにあたって、該光センサ３６をプラズマチャンバー３８２内に直接設けるのではなく、熱伝導の小さい薄肉の管路３８８からさらに断熱部材３８９を介して設けるので、前記光センサ３６への熱伝導を一層抑えることができる。

［実施の形態３］
図１２は、本発明の実施のさらに他の形態に係るワーク処理装置におけるプラズマ発生ノズル３１からアダプタ３８を拡大して示す断面図であり、図１２はアダプタ３８の分解斜視図であり、これらの図１２および図１３は前述の図５および図６ならびに図１０および図１１にそれぞれ対応している。注目すべきは、本実施の形態では、アダプタ３８には前記光センサ３６は取付けられておらず、該アダプタ３８から離間した位置、たとえば前記制御系の基板などに搭載され、前記プラズマ光は、光ファイバ３６２を介して伝達されることである。残余の構成は前述の図１〜図９と同様であり、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。

具体的には、たとえば前記長手状のプラズマチャンバー３８２の一端に取付け孔３８２９を穿設し、その取付け孔３８２９の内方から、耐熱性を有する集光レンズ３６３を嵌め込み、外方から前記光ファイバ３６２の一端を嵌め込み、光ファイバ３６２の他端を前記制御系の基板などに設けた支持部材３６４内で、レンズ３６５を介して前記光センサ３６に対向配置させることで実現することができる。

このように構成することで、アダプタ３８の熱による前記光センサ３６への影響を確実に抑えることができる。

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、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８０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）およびプラズマ発生ノズル３１の配列方向（Ｙ方向）とは交差する方向（Ｘ方向）上で相対的に移動すればよい。
（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。

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。

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。 スタブチューナの設置状況を示す透視側面図である。 ワーク処理装置の一部透視側面図である。 プラズマ発生ノズルからアダプタを拡大して示す断面図である。 前記アダプタの分解斜視図である。 前記プラズマ発生ノズルからアダプタの導波管への取付け部分を拡大して示す斜視図である。 アダプタの機能を模式的に示す断面図である。 ワーク処理装置の制御系を示すブロック図である。 本発明の実施の他の形態に係るワーク処理装置におけるプラズマ発生ノズルからアダプタを拡大して示す断面図である。 前記図１０の分解斜視図である。 本発明の実施のさらに他の形態に係るワーク処理装置におけるプラズマ発生ノズルからアダプタを拡大して示す断面図である。 前記図１１の分解斜視図である。

符号の説明

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
３２０ 受信アンテナ部
３３ ノズル本体
３３２ 筒状空間
３３９，３８１９ 放熱フィン
３４ ノズルホルダ
３４４ ガス供給孔
３６ 光センサ
３６１ 遮蔽部材
３６２ 光ファイバ
３６３，３６５ レンズ
３６４ 支持部材
３７ ヒータ
３８ アダプタ
３８１ 取付け部
３８２ プラズマチャンバー
３８２１，３８２２ チャンバー部
３８２３ 凹溝
３８２４ 開口部
３８３，３８４ スリット板
３８７ 吹出し口
３８８ 管路
３８９ 断熱部材
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
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｘ スタブチューナユニット
８０ 搬送ローラ
９０ 全体制御部
９０１ ＣＰＵ
９１ マイクロ波出力制御部
９２ ガス流量制御部
９２１ 処理ガス供給源
９２３ 流量制御弁
９３ 搬送制御部
９３１ 駆動モータ
９５ 操作部
９６，９７，９８ センサ入力部
９９ スタブ駆動部
１００ ヒータ駆動部
Ｓ ワーク処理装置
ＰＵ プラズマ発生ユニット
Ｃ 搬送手段
Ｗ ワーク

Claims (9)

1. マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からの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は、同心状に配置される内側電極と外側電極との間にグロー放電を生じさせてプラズマを発生させ、それらの間に処理ガスを供給することで、環状の吹出し口から常圧下でプラズマ化したガスを放射するように構成され、
   前記プラズマ発生ノズルの先端に装着され、前記環状の吹出し口に連通する長手状のプラズマチャンバーを有し、その一側面が開口されて長手状の吹出し口となり、前記環状の吹出し口を前記長手状の吹出し口に変換するアダプタと、
   前記プラズマチャンバー内のプラズマ光を検出する光検出手段と、
   前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記プラズマ発生ノズルへ供給されるガス供給量と、マイクロ波パワーとの少なくとも一方を制御する制御手段とを含むことを特徴とするプラズマ発生装置。
2. 前記光検出手段は、前記プラズマチャンバー内の一端に設けられ、かつ該プラズマチャンバー内が、耐熱性および透光性を有する部材で、前記光検出手段側と残余の内部空間とに区画されていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。
3. 前記光検出手段は、前記長手状のプラズマチャンバーの一端から延設された薄肉の管路の先端に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。
4. 前記光検出手段の前記管路への取付けは、断熱部材を介して行われることを特徴とする請求項３記載のプラズマ発生装置。
5. 前記プラズマチャンバー内には光ファイバの一端面が臨み、前記アダプタと離間して配置される前記光検出手段に前記光ファイバの他端面が接続さ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。
6. 前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波は導波管を介して伝搬され、前記制御手段は、前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記導波管に設けられるスタブチューナの導波管内への突出量を調整することで、前記マイクロ波のパワー調整を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
7. 前記プラズマ発生ノズルとアダプタとの少なくとも一方において、それらの接合部付近に放熱フィンを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
8. 前記アダプタに、該アダプタを予熱するためのヒータをさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
9. 前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波は導波管を介して伝搬され、前記プラズマ発生ノズルは前記導波管の長手方向に複数個配列されて成る前記請求項１〜８のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置に、
   前記プラズマ発生ノズルの配列方向とは交差する所定の搬送方向にワークを搬送する搬送手段を備えて成ることを特徴とするワーク処理装置。

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