JP2008059989A - ワーク処理装置 - Google Patents

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

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。

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。

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。

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。 ワーク処理装置の一部透視側面図である。 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４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。 本発明の実施の一形態に係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の制御系を示すブロック図である。

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
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。

Images