JP2008059989A - ワーク処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の改質等、プラズマ照射によってワークを処理するワーク処理装置において、処理が正常に終了したワークであるか否かを判別できるようにする。
【解決手段】ワークWの周縁部の非利用部分W2に無線タグ81を搭載し、正常に処理が行われたか否かを、リーダー/ライターがアンテナ82を介して前記無線タグ81に書込む。したがって、プラズマ処理として、たとえばガラス基板の表面改質処理のように、処理が終了したか否かを見た目で殆ど判別できない処理を施す場合にも、ワークWをリーダー/ライターに通し、無線タグ81内の情報を読出すことで、処理が正常に終了したワークであるか否かを判別することができる。これによって、連続して流れるラインが止まった際の該ワーク処理装置Sでの仕掛り品や不良品の管理を容易に行うことができるとともに、不良品に後工程でさらに処理を行ってしまうような無駄を省くこともできる。
【選択図】図1
【解決手段】ワークWの周縁部の非利用部分W2に無線タグ81を搭載し、正常に処理が行われたか否かを、リーダー/ライターがアンテナ82を介して前記無線タグ81に書込む。したがって、プラズマ処理として、たとえばガラス基板の表面改質処理のように、処理が終了したか否かを見た目で殆ど判別できない処理を施す場合にも、ワークWをリーダー/ライターに通し、無線タグ81内の情報を読出すことで、処理が正常に終了したワークであるか否かを判別することができる。これによって、連続して流れるラインが止まった際の該ワーク処理装置Sでの仕掛り品や不良品の管理を容易に行うことができるとともに、不良品に後工程でさらに処理を行ってしまうような無駄を省くこともできる。
【選択図】図1
Description
本発明は、基板等の被処理ワーク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、同心状の内側導電体と外側導電体とを有するプラズマ発生ノズルを用い、両導電体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。
特開2003−197397号公報
上述のようなワーク処理装置は、ラインの一部に適宜組み込まれて使用され、特に基板の表面改質処理の場合、前記ラインの最上流に組み込まれる。ところで、前記ラインにおいて、パターンを形成したり、部品を組付けたりする処理は、作業者が見た目で処理が終了しているかどうかを判断することができる。しかしながら、前記表面改質処理のようなプラズマによる処理の場合、処理が終了していても、していなくても、見た目で殆ど判別できない。上述の従来技術では、プラズマ発生ノズルの構造が示されているだけで、次々と搬送されてくる被処理ワークの処理が終了しているか否かの判定方法については、何らの記載も示唆もない。
したがって、従来技術では、たとえばプラズマが消えてしまうなどしてラインを自工程で止めた場合、或いは後続の工程で部品の実装漏れが生じる等、他の工程でラインが止まった場合に、どの被処理ワークまで適切に処理できているのかを判定することができない。被処理ワークの処理内容や工程での処理内容によっては、不具合が生じても、直ぐには処理を止められない場合も多い。このような場合、上述のように仕掛り品や不良品の管理を行うことができないと、不良品(プラズマ未処理)に後工程でさらに処理(部品を組付けてしまうような)を行ってしまうような無駄が生じる。
本発明の目的は、プラズマ処理が正常に終了したか否かを判別することができるワーク処理装置を提供することである。
本発明のワーク処理装置は、プラズマ発生ノズルと搬送手段とを有し、前記搬送手段が前記プラズマ発生ノズルによるプラズマ照射位置へ被処理ワークを順次搬送してゆき、前記プラズマ発生ノズルがその被処理ワークに所定の処理を施与するワーク処理装置において、前記処理が終了したか否かを判定する判定手段と、前記判定手段での判定結果を記憶する記憶手段と、前記記憶手段から記憶データを適宜読出す読出し手段とを含むことを特徴とする。
上記の構成によれば、プラズマ発生ノズルと搬送手段とを有し、ローラやベルトなどの前記搬送手段が前記プラズマ発生ノズルによるプラズマ照射位置へ被処理ワークを順次搬送してゆき、前記プラズマ発生ノズルがその被処理ワークに所定の処理を施与するワーク処理装置において、前記処理が終了したか否かを判定する判定手段およびその判定手段での判定結果を記憶する記憶手段ならびに前記記憶手段から記憶データを適宜読出す読出し手段を設ける。そして、前記判定手段は、前記被処理ワークの枚数をカウントしたり、該被処理ワークに形成されたバーコード等を読取るなどして、各被処理ワークと、それが適切に処理できたかとを対応付けて記憶手段に記憶させておき、ラインを(自工程で)止めた、或いは(他の工程で)止まった際に、前記記憶手段の記憶データを読出すことで、どの被処理ワークまで適切に処理できているかを判定することができる。
したがって、たとえばプラズマ処理として、基板の表面改質処理のように、処理が終了していても、していなくても、見た目で殆ど判別できない処理が正常に終了したか否かを判別することができるようになり、連続して流れるラインを、前記のように(自工程で)止めた、或いは(他の工程で)止まった際の該ワーク処理装置での仕掛り品や不良品の管理を容易に行うことができるとともに、不良品に後工程でさらに処理を行ってしまうような無駄を省くこともできる。
また、本発明のワーク処理装置では、前記記憶手段は、被処理ワークの非利用部分に形成される無線タグであることを特徴とする。
上記の構成によれば、前記判定手段は、無線タグ、すなわち被処理ワーク自体に、適切に処理できたか否かの判定結果を記憶させておくことができ、その被処理ワークをネットワークで接続されていないラインに持ち込むなどしても、読出し手段に無線タグを近付けるだけで、判定結果を読出すことができる。また、無線タグの取付けに被処理ワークの非利用部分を使用することで、ワーク自体の機能に影響を与えることなく、廃棄領域を有効に利用することができる。
さらにまた、本発明のワーク処理装置では、前記被処理ワークには、該被処理ワークの非利用部分に、各被処理ワークを個別に識別可能な指標が付与されており、前記判定手段は、その指標に対応付けて処理が終了したか否かの判定結果を記憶手段に記憶させることを特徴とする。
上記の構成によれば、前記被処理ワークには、該被処理ワークの非利用部分に、シリアルナンバーや、それをバーコード化したシールなどのような各被処理ワークを個別に識別可能な指標が付与されており、前記判定手段は、その指標に対応付けて処理が終了したか否かの判定結果を記憶手段に記憶させる。
したがって、記憶手段には、単にプラズマ照射ができたかどうかだけでなく、他の工程での処理結果も併せて記憶しておくことができ、被処理ワークの多くの工程での処理の履歴を管理することができる。
また、本発明のワーク処理装置は、プラズマ発生ノズルと搬送手段とを有し、前記搬送手段が前記プラズマ発生ノズルによるプラズマ照射位置へ被処理ワークを順次搬送してゆき、前記プラズマ発生ノズルがその被処理ワークに所定の処理を施与するワーク処理装置において、前記処理が終了したか否かを判定する判定手段と、前記被処理ワークの非利用部分に、前記判定手段での判定結果をマーキングするマーキング手段とを含むことを特徴とする。
上記の構成によれば、プラズマ発生ノズルと搬送手段とを有し、ローラやベルトなどの前記搬送手段が前記プラズマ発生ノズルによるプラズマ照射位置へ被処理ワークを順次搬送してゆき、前記プラズマ発生ノズルがその被処理ワークに所定の処理を施与するワーク処理装置において、前記処理が終了したか否かを判定する判定手段および前記被処理ワークの非利用部分に、前記判定手段での判定結果をマーキングするマーキング手段を設ける。
したがって、たとえばプラズマ処理として、基板の表面改質処理のように、処理が終了していても、していなくても、見た目で殆ど判別できない処理が正常に終了したか否かを、作業者が前記マーキングから判別できるようになり、連続して流れるラインを(自工程で)止めた、或いは(他の工程で)止まった際の該ワーク処理装置での仕掛り品や不良品の管理を容易に行うことができるとともに、不良品に後工程でさらに処理を行ってしまうような無駄を省くこともできる。
さらにまた、本発明のワーク処理装置では、前記プラズマ発生ノズルへは、マイクロ波発生手段からのマイクロ波が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において複数個配列して取付けられ、その配列方向が前記搬送手段による搬送方向と略直交方向であることを特徴とする。
上記の構成によれば、広い幅の被処理ワークを、或いは複数の被処理ワークを一括して処理することができる。また、複数のプラズマ発生ノズルへのマイクロ波の給電を、簡単な構成で実現することができる。
本発明のワーク処理装置は、以上のように、プラズマ発生ノズルと搬送手段とを有し、ローラやベルトなどの前記搬送手段が前記プラズマ発生ノズルによるプラズマ照射位置へ被処理ワークを順次搬送してゆき、前記プラズマ発生ノズルがその被処理ワークに所定の処理を施与するワーク処理装置において、前記処理が終了したか否かを判定する判定手段およびその判定手段での判定結果を記憶する記憶手段ならびに前記記憶手段から記憶データを適宜読出す読出し手段を設け、前記判定手段は、各被処理ワークと、それが適切に処理できたかとを対応付けて記憶手段に記憶させておき、ラインを(自工程で)止めた、或いは(他の工程で)止まった際に、前記記憶手段の記憶データを読出すことで、どの被処理ワークまで適切に処理できているかを判定する。
それゆえ、たとえばプラズマ処理として、基板の表面改質処理のように、処理が終了していても、していなくても、見た目で殆ど判別できない処理が正常に終了したか否かを判別することができるようになり、連続して流れるラインを、前記のように(自工程で)止めた、或いは(他の工程で)止まった際の該ワーク処理装置での仕掛り品や不良品の管理を容易に行うことができるとともに、不良品に後工程でさらに処理を行ってしまうような無駄を省くこともできる。
また、本発明のワーク処理装置は、以上のように、プラズマ発生ノズルと搬送手段とを有し、ローラやベルトなどの前記搬送手段が前記プラズマ発生ノズルによるプラズマ照射位置へ被処理ワークを順次搬送してゆき、前記プラズマ発生ノズルがその被処理ワークに所定の処理を施与するワーク処理装置において、前記処理が終了したか否かを判定する判定手段および前記被処理ワークの非利用部分に、前記判定手段での判定結果をマーキングするマーキング手段を設ける。
それゆえ、たとえばプラズマ処理として、基板の表面改質処理のように、処理が終了していても、していなくても、見た目で殆ど判別できない処理が正常に終了したか否かを、作業者が前記マーキングから判別できるようになり、連続して流れるラインを(自工程で)止めた、或いは(他の工程で)止まった際の該ワーク処理装置での仕掛り品や不良品の管理を容易に行うことができるとともに、不良品に後工程でさらに処理を行ってしまうような無駄を省くこともできる。
[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とを備えて構成されている。前記プラズマ発生ユニットPUおよび搬送手段Cの一部は、シールド筐体1内に収納され、前記搬送手段Cは、ワークWの搬入口2および搬出口3から外部にも延設されて、他の処理工程と繋がっている。
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とを備えて構成されている。前記プラズマ発生ユニットPUおよび搬送手段Cの一部は、シールド筐体1内に収納され、前記搬送手段Cは、ワークWの搬入口2および搬出口3から外部にも延設されて、他の処理工程と繋がっている。
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C1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、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。
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。
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、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。
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、第3導波管ピース13の右側端部に連結されているもので、反射ブロック42を変位させることでマイクロ波の反射位置を変化させて定在波パターンが調整可能となる。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。
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。
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。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、図3で示すように第2導波管ピース12の導波空間120に突出するスタブ71を、上下方向に出没動作させることで中心導電体32による消費電力が最大、すなわち反射マイクロ波を最小として、プラズマ点火を生じ易くするものである。
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C1を備え、図略の駆動手段により搬送ローラC1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。
上述のように構成されるワーク処理装置Sにおいて、注目すべきは、本実施の形態では、前記ワークWは、中央の利用部分W1と、その周縁部の非利用部分W2とから成り、前記非利用部分W2には無線タグ81が搭載され、それをアンテナ82で検知して、該ワーク処理装置Sでの処理結果を無線タグ81に書込むことである。アンテナ82はフレーム83に支持され、後述のリーダー/ライター99(図7参照)に接続される。
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7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および搬送制御部93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961,971,981と、駆動モータ931と、流量制御弁923と、前記アンテナ82と、前記リーダー/ライター99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の開度調整を行う。
搬送制御部93は、搬送ローラC1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。
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から入力される流量センサ961の測定結果、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から入力されるマイクロ波パワーセンサ981の測定結果等をモニタし、上記マイクロ波出力制御部91、ガス流量制御部92および搬送制御部93を、所定のシーケンスに基づいて動作制御する。
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、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を放射させるものである。こうして、複数のワークWを連続的に処理することができる。
このとき、判定手段である前記CPU901は、前記センサ入力部96,97,98の出力などから、ワークWの処理状態をモニタしており、正常に処理が行われたか否かの処理結果を、ワークWがフレーム83を通過するタイミングなどの所定のタイミングで、記憶手段である無線タグ81に、リーダー/ライター98からアンテナ82を介して書込む。具体的には、流量センサ961によってガス圧が不足してプラズマ(プルームP)が小さく、または消灯してしまったことが検出され、マイクロ波パワーセンサ981によってマイクロ波パワーが不足してプラズマ(プルームP)が小さく、または消灯してしまったことが検出され、もしくは速度センサ971によって搬送が停止してしまったことが検出される等、異常の発生を検知すると、或いは他の工程から異常が発生したことが報知されると、CPU901は、マイクロ波出力制御部91にマイクロ波発生装置20からのマイクロ波の出力を停止させ、ガス流量制御部92に流量制御弁923からの処理ガス供給を開度調整を停止させ、さらに搬送制御部93に搬送ローラC1を停止させるなどして、ラインを停止させるとともに、リーダー/ライター98からアンテナ82を介して、無線タグ81に、正常な処理が行われなかったことを書込む。その書込み時に、アンテナ82からリーダー/ライター98によって読出された無線タグ81のIDに対応付けて、処理結果を、CPU901側でも記憶しておくようにしてもよい。
このように構成することで、該ワーク処理装置Sが、プラズマ処理として、たとえばガラス基板の表面改質処理のように、処理が終了していても、していなくても、見た目で殆ど判別できない処理を施す場合にも、ワークWを、読出し手段である前記リーダー/ライター99や、別途に設けた図示しないリーダー/ライターに通し、無線タグ81内の情報を読出すことで、処理が正常に終了したワークであるか否かを判別することができるようになる。これによって、連続して流れるラインを、前記のように(自工程で)止めた、或いは(他の工程で)止まった際の該ワーク処理装置Sでの仕掛り品や不良品の管理を容易に行うことができるとともに、不良品に後工程でさらに処理を行ってしまうような無駄を省くこともできる。
また、正常な処理が行われたか否かの判定結果を被処理ワークWの非利用部分W2に形成される無線タグ81に記憶させておくことで、被処理ワークW自体に、適切に処理できたか否かの判定結果を記憶させておくことができ、その被処理ワークWをネットワークで接続されていないラインに持ち込むなどしても、前記リーダー/ライターに無線タグ81を近付けるだけで、判定結果を読出すことができる。さらにまた、無線タグ81の取付けに被処理ワークWの非利用部分W2を使用することで、ワーク自体の機能に影響を与えることなく、廃棄領域を有効に利用することができる。
一方、前記無線タグ81に代えて、ワークWに、シリアルナンバー、またはそのバーコードやQRコードなどを、レーザなどで直接刻印したり、印字ヘッドで直接印刷したり、シールなどに印刷して貼付けておくことで、各被処理ワークWに、それらを個別に識別可能な指標を付与するようにし、前記アンテナ82に代えてその指標を読取ることができる読取り手段を設け、前記CPU901が、その読取ったナンバーやコードに対応付けて、正常な処理が行われたか否かの判定結果を記憶するようにしてもよい。
そして、その記憶データを、工程を管理するホストコンピュータなどに集約することで、単にプラズマ照射ができたかどうかだけでなく、他の工程での処理結果も併せて記憶しておくことができ、被処理ワークWの多くの工程での処理の履歴を管理することができる。なお、前記ナンバーやコードをシールなどに印刷してワークWに貼付ける場合には、必ずしも前記非利用部分W2に貼付ける必要はなく、ガラス基板などで裏面に何らの処理も施されないワークの場合で、搬送や処理に(シールによる段差や浮き上がりの)影響が出ない場合には、利用部分W1に貼付けるようにしてもよい。また、プラズマ処理後には基板表面が清浄化しており、インクが載り易く、印字には好適であり、該ワーク処理装置Sで前記ナンバーやコードの印字を行うようにしてもよい。
さらにまた、ワークWの追跡が容易な場合は、必ずしもワークWに前記無線タグ81やバーコードなどの識別手段を設けなくてもよく、CPU901は、単に処理したワークの枚数をカウントするだけでもよい。すなわち、前記アンテナ82や読取り手段に代えてワーク検知センサを設け、CPU901は、搬送手段Cによってプラズマ発生部30へ被処理ワークWを順次搬送してゆくとともに、前記ワーク検知センサの出力から、処理した枚数をカウントしておき、異常が生じた時点のカウント値と、実際にラインが停止した時点のカウント値とから、差分の枚数が正常な処理が行われていないものとして前記操作部95に表示し、それを見た作業者は、その枚数だけ、先の工程へ流れていったワークを取り寄せ、処分するなどである。この場合、非利用部分W2(余白)が少ないワークに対して好適である。
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。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、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、プラズマ処理効率を格段に向上させることができる。また、搬送されて来るワークWに対して同じタイミングでプラズマ化されたガスを放射できるようになり、均質的な表面処理等を行うことができる。
[実施の形態2]
図8は、本発明の実施の他の形態に係るワーク処理装置S’の制御系を示すブロック図である。この図8で示す構成において、図7で示す構成に類似し、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。注目すべきは、本実施の形態では、プラズマ処理の結果を、上述のようにデータとして記憶しておくのではなく、ワークWに、マーキング処理によって直接書込むことである。このため、前記アンテナ82に代えて、印字ヘッドなどから成るマーカー85が設けられるとともに、リーダー/ライター99に代えて、マーカー駆動部100が設けられる。これらのマーカー85およびマーカー駆動部100は、マーキング手段を構成する。
図8は、本発明の実施の他の形態に係るワーク処理装置S’の制御系を示すブロック図である。この図8で示す構成において、図7で示す構成に類似し、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。注目すべきは、本実施の形態では、プラズマ処理の結果を、上述のようにデータとして記憶しておくのではなく、ワークWに、マーキング処理によって直接書込むことである。このため、前記アンテナ82に代えて、印字ヘッドなどから成るマーカー85が設けられるとともに、リーダー/ライター99に代えて、マーカー駆動部100が設けられる。これらのマーカー85およびマーカー駆動部100は、マーキング手段を構成する。
判定手段である全体制御部90’のCPU901’は、メモリ902’に格納されている制御プログラムに基づいて、上述のようにワークWの搬送やプラズマ発生を制御しており、プラズマ処理に異常が生じると、前記マーカー駆動部100を介してマーカー85を駆動し、ワークWに直接マーキングを行う。
このように構成することで、該ワーク処理装置S’が、プラズマ処理として、前記ガラス基板の表面改質処理のように、処理が終了していても、していなくても、見た目で殆ど判別できない処理が正常に終了したか否かを、作業者が前記マーキングから判別できるようになり、連続して流れるラインを(自工程で)止めた、或いは(他の工程で)止まった際の該ワーク処理装置S’での仕掛り品や不良品の管理を容易に行うことができるとともに、不良品に後工程でさらに処理を行ってしまうような無駄を省くこともできる。
以上、本発明の一実施形態に係るワーク処理装置S,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、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。
(2)上記実施形態では、搬送手段Cとして搬送ローラC1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C1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。
(3)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。
(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。
(2)上記実施形態では、搬送手段Cとして搬送ローラC1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C1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。
(3)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。
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
33 ノズル本体
34 ノズルホルダ
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
81 無線タグ
82 アンテナ
83 フレーム
85 マーカー
90,90’ 全体制御部
901,901’ CPU
902,902’ メモリ
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
922 ガス供給管
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 リーダー/ライター
100 マーカー駆動部
C 搬送手段
C1 搬送ローラ
PU プラズマ発生ユニット
S ワーク処理装置
W ワーク
W1 利用部分
W2 非利用部分
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
33 ノズル本体
34 ノズルホルダ
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
81 無線タグ
82 アンテナ
83 フレーム
85 マーカー
90,90’ 全体制御部
901,901’ CPU
902,902’ メモリ
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
922 ガス供給管
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 リーダー/ライター
100 マーカー駆動部
C 搬送手段
C1 搬送ローラ
PU プラズマ発生ユニット
S ワーク処理装置
W ワーク
W1 利用部分
W2 非利用部分
Claims (5)
- プラズマ発生ノズルと搬送手段とを有し、前記搬送手段が前記プラズマ発生ノズルによるプラズマ照射位置へ被処理ワークを順次搬送してゆき、前記プラズマ発生ノズルがその被処理ワークに所定の処理を施与するワーク処理装置において、
前記処理が終了したか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段での判定結果を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から記憶データを適宜読出す読出し手段とを含むことを特徴とするワーク処理装置。 - 前記記憶手段は、被処理ワークの非利用部分に形成される無線タグであることを特徴とする請求項1記載のワーク処理装置。
- 前記被処理ワークには、該被処理ワークの非利用部分に、各被処理ワークを個別に識別可能な指標が付与されており、
前記判定手段は、その指標に対応付けて処理が終了したか否かの判定結果を記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項1記載のワーク処理装置。 - プラズマ発生ノズルと搬送手段とを有し、前記搬送手段が前記プラズマ発生ノズルによるプラズマ照射位置へ被処理ワークを順次搬送してゆき、前記プラズマ発生ノズルがその被処理ワークに所定の処理を施与するワーク処理装置において、
前記処理が終了したか否かを判定する判定手段と、
前記被処理ワークの非利用部分に、前記判定手段での判定結果をマーキングするマーキング手段とを含むことを特徴とするワーク処理装置。 - 前記プラズマ発生ノズルへは、マイクロ波発生手段からのマイクロ波が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において複数個配列して取付けられ、その配列方向が前記搬送手段による搬送方向と略直交方向であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のワーク処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006237790A JP2008059989A (ja) | 2006-09-01 | 2006-09-01 | ワーク処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006237790A JP2008059989A (ja) | 2006-09-01 | 2006-09-01 | ワーク処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=39242466
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JP2006237790A Withdrawn JP2008059989A (ja) | 2006-09-01 | 2006-09-01 | ワーク処理装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2008059989A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015193216A (ja) * | 2014-03-18 | 2015-11-05 | 株式会社リコー | 被処理物改質装置、印刷装置、被処理物改質システム、印刷システム、印刷物の製造方法、およびプログラム |
JP2017515980A (ja) * | 2014-03-14 | 2017-06-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | スマートチャンバおよびスマートチャンバ構成要素 |
-
2006
- 2006-09-01 JP JP2006237790A patent/JP2008059989A/ja not_active Withdrawn
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US10153143B2 (en) | 2014-03-14 | 2018-12-11 | Applied Materials, Inc. | Smart chamber and smart chamber components |
CN110211858A (zh) * | 2014-03-14 | 2019-09-06 | 应用材料公司 | 智能腔室及智能腔室元件 |
JP2019194365A (ja) * | 2014-03-14 | 2019-11-07 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | スマートチャンバおよびスマートチャンバ構成要素 |
US10930479B2 (en) | 2014-03-14 | 2021-02-23 | Applied Materials, Inc. | Smart chamber and smart chamber components |
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