JP2007220503A - Plasma generator and workpiece processor using it - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable control reflecting a lighting status of plasma in a plasma generator used for workpiece processing such as reforming of a substrate. <P>SOLUTION: A protection tube 36 comprising a silica glass pipe for corrosion resistance is attached at a tip of a plasma generating nozzle 31, a thermocouple 38 is attached on an outer peripheral surface of the protection tube 36, a start-up voltage is input to a whole control part 90 with analog/digital conversion by a sensor input part 98, and a flow control valve 923 of processing gas carries out feedback control. Therefore, the control reflecting a lighting status of plasma can be provided, and a stable plume P can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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。   The present invention relates to a plasma generator capable of purifying or modifying the surface of a workpiece by irradiating plasma on a workpiece to be processed such as a substrate, and a workpiece processing apparatus using the plasma generator.

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 For example, there is known a workpiece processing apparatus that irradiates a workpiece to be processed such as a semiconductor substrate with plasma and removes organic contaminants on the surface, surface modification, etching, thin film formation, or thin film removal. For example, Patent Document 1 uses a plasma generation nozzle having concentric inner conductors and outer conductors, and applies a high-frequency pulse electric field between the two conductors, thereby generating glow discharge instead of arc discharge. The plasma is generated, and a high-density plasma is generated by turning the processing gas from the gas supply source from the base end side to the free end side while swirling between both conductors, and is attached to the free end. A plasma processing apparatus is disclosed in which high-density plasma can be obtained under normal pressure by radiating a workpiece to be processed from a nozzle.
JP 2003-197397 A

しかしながら、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、どのようにすれば安定したプルームを得ることができるかが想到し得ない。したがって、プラズマの点灯状態を反映した制御や表示を行うことができない。   However, in the above-described prior art, only the structure of the plasma generating nozzle is shown, and it cannot be conceived how a stable plume can be obtained. Therefore, control and display reflecting the lighting state of plasma cannot be performed.

本発明の目的は、プラズマの点灯状態を反映した制御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。   An object of the present invention is to provide a plasma generator capable of performing control reflecting the lighting state of plasma and a work processing apparatus using the plasma generator.

本発明のプラズマ発生装置は、マイクロ波発生手段で発生されたマイクロ波を受信する受信手段を有するプラズマ発生ノズルを備え、該プラズマ発生ノズルから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させるように構成されたプラズマ発生装置において、前記プラズマ発生ノズルから発生されたプルームの温度を検出する温度検出手段と、前記温度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、前記マイクロ波発生手段から発生される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。   The plasma generating apparatus of the present invention includes a plasma generating nozzle having a receiving means for receiving the microwave generated by the microwave generating means, and generates plasma gas from the plasma generating nozzle based on the energy of the microwave. In the plasma generating device configured to be released, the temperature detecting means for detecting the temperature of the plume generated from the plasma generating nozzle and the detection result of the temperature detecting means are supplied to the plasma generating nozzle. Control means for controlling at least one of the gas supply amount and the microwave power generated from the microwave generation means.

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の先端に温度検出手段を設けてプラズマ発生ノズルで発生されたプルームの温度を検出し、制御手段が、その検出結果に基づいて、前記プラズマ発生ノズルへのガス供給量と、マイクロ波パワーとの少なくとも一方をフィードバック制御する。   According to the above configuration, in the plasma generating apparatus that can be used for processing of a workpiece such as substrate modification, a temperature detecting means is provided at the tip of the plasma generating nozzle, and the plume generated by the plasma generating nozzle The temperature is detected, and the control means feedback-controls at least one of the gas supply amount to the plasma generation nozzle and the microwave power based on the detection result.

したがって、プラズマの点灯状態を反映した制御を行うことができ、安定したプルームを得ることができる。   Therefore, control reflecting the lighting state of plasma can be performed, and a stable plume can be obtained.

また、本発明のプラズマ発生装置では、前記温度検出手段は、前記プラズマ発生ノズルの先端に取付けられ、石英ガラスパイプから成る保護管の外周面に取付けられる熱電対または感熱抵抗から成ることを特徴とする。   In the plasma generator of the present invention, the temperature detecting means is composed of a thermocouple or a thermal resistor attached to the outer peripheral surface of a protective tube made of a quartz glass pipe, attached to the tip of the plasma generating nozzle. To do.

上記の構成によれば、ノズル本体の耐蝕性を向上させるために設けられる保護管が石英ガラスパイプから成ることで、その外周面においてもプルームの温度に対応した温度を検出することができ、その保護管の温度を、熱電対によって接触検知する。   According to the above configuration, since the protective tube provided to improve the corrosion resistance of the nozzle body is made of a quartz glass pipe, the temperature corresponding to the temperature of the plume can be detected even on the outer peripheral surface thereof. The temperature of the protective tube is detected by contact with a thermocouple.

したがって、光などによる間接検知に比べて、簡単な構成で温度検出手段を実現することができる。   Therefore, the temperature detection means can be realized with a simple configuration as compared with indirect detection using light or the like.

さらにまた、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、導波管によって伝搬され、プラズマ発生部の導波管において複数個配列して取付けられる前記プラズマ発生ノズルでそれぞれ受信され、前記温度検出手段は各プラズマ発生ノズルに対して設けられることを特徴とする。   Furthermore, in the plasma generation apparatus of the present invention, the microwaves from the microwave generation means are propagated by the waveguide and are respectively arranged in the plasma generation nozzles that are arranged and attached in the waveguide of the plasma generation unit. The temperature detecting means is received for each plasma generating nozzle.

上記の構成によれば、複数の被処理ワークや大面積の被処理ワークの処理などに対応することができる。   According to said structure, it can respond to the process of several to-be-processed workpiece | work, a to-be-processed workpiece | work of a large area, etc.

また、本発明のワーク処理装置は、前記のプラズマ発生装置に、そのプラズマ照射方向とは交差する面上で前記ワークとプラズマ発生ノズルとを相対的に移動させる移動手段を備え、相対的な移動を行いつつ、前記ワークにプラズマを照射して所定の処理を施与することを特徴とする。   The workpiece processing apparatus of the present invention further comprises a moving means for moving the workpiece and the plasma generating nozzle relative to each other on a plane intersecting the plasma irradiation direction in the plasma generating apparatus. And performing a predetermined treatment by irradiating the workpiece with plasma.

上記の構成によれば、プラズマの点灯状態を反映した制御が可能になり、安定したプラズマ照射を行うことができるワーク処理装置を実現することができる。   According to said structure, the control which reflected the lighting state of plasma is attained, and the workpiece | work processing apparatus which can perform the stable plasma irradiation is realizable.

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の先端に温度検出手段を設けてプラズマ発生ノズルで発生されたプルームの温度を検出し、制御手段が、その検出結果に基づいて、前記プラズマ発生ノズルへのガス供給源と、前記マイクロ波発生手段との少なくとも一方をフィードバック制御する。   As described above, the plasma generating apparatus of the present invention is a plasma generating apparatus that can be used for processing of a workpiece such as substrate reforming, and a temperature detecting means is provided at the tip of the plasma generating nozzle to generate a plasma generating nozzle. The temperature of the plume generated in step (b) is detected, and the control means feedback-controls at least one of the gas supply source to the plasma generation nozzle and the microwave generation means based on the detection result.

それゆえ、プラズマの点灯状態を反映した制御を行うことができ、安定したプルームを得ることができる。   Therefore, control reflecting the plasma lighting state can be performed, and a stable plume can be obtained.

また、本発明のワーク処理装置は、以上のように、前記のプラズマ発生装置に、そのプラズマ照射方向とは交差する面上で前記ワークとプラズマ発生ノズルとを相対的に移動させる移動手段を備え、相対的な移動を行いつつ、前記ワークにプラズマを照射して所定の処理を施与する。   In addition, as described above, the workpiece processing apparatus of the present invention includes a moving unit that moves the workpiece and the plasma generating nozzle relative to each other on a plane that intersects the plasma irradiation direction. While performing the relative movement, the workpiece is irradiated with plasma to give a predetermined treatment.

それゆえ、プラズマの点灯状態を反映した制御が可能になり、安定したプルームを得ることができるワーク処理装置を実現することができる。   Therefore, control reflecting the plasma lighting state is possible, and a work processing apparatus capable of obtaining a stable plume can be realized.

［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。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a work processing apparatus S according to an embodiment of the present invention. The workpiece processing apparatus S includes a plasma generation unit PU (plasma generation apparatus) that generates plasma and irradiates the workpiece W, which is an object to be processed, with the plasma, and a predetermined route that passes the workpiece W through the plasma irradiation region. It is comprised from the conveyance means C which conveys. 2 is a perspective view of the plasma generation unit PU in which the line-of-sight direction is different from that in FIG. 1, and FIG. 3 is a partially transparent side view. 1 to 3, the XX direction is the front-rear direction, the Y-Y direction is the left-right direction, the ZZ direction is the up-down direction, the -X direction is the front direction, the + X direction is the rear direction,- Y will be described as a left direction, + Y direction as a right direction, -Z direction as a downward direction, and + Z direction as an upward direction.

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。   The plasma generation unit PU is a unit capable of generating plasma at normal temperature and pressure using microwaves. In general, the waveguide 10 propagates microwaves, and one end side of the waveguide 10 ( Microwave generator 20 arranged on the left side to generate microwaves of a predetermined wavelength, plasma generator 30 provided on waveguide 10, and arranged on the other end side (right side) of waveguide 10 to reflect microwaves The sliding short 40 to be performed, the circulator 50 for separating the reflected microwaves from the microwaves emitted to the waveguide 10 so as not to return to the microwave generator 20, and the dummy load 60 for absorbing the reflected microwaves separated by the circulator 50. In addition, a stub tuner 70 for matching impedance between the waveguide 10 and the plasma generation nozzle 31 is provided. The conveying means C includes a conveying roller 80 that is rotationally driven by a driving means (not shown). In the present embodiment, an example in which a flat workpiece W is conveyed by the conveying means C is shown.

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。   The waveguide 10 is made of a nonmagnetic metal such as aluminum, has a long tubular shape with a rectangular cross section, and propagates the microwave generated by the microwave generator 20 toward the plasma generator 30 in the longitudinal direction thereof. Is. The waveguide 10 is composed of a connected body in which a plurality of divided waveguide pieces are connected to each other by flange portions, and the first conductor on which the microwave generator 20 is mounted in order from one end side. The wave tube piece 11, the second waveguide piece 12 to which the stub tuner 70 is assembled, and the third waveguide piece 13 provided with the plasma generator 30 are connected. A circulator 50 is interposed between the first waveguide piece 11 and the second waveguide piece 12, and a sliding short 40 is connected to the other end side of the third waveguide piece 13.

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。   The first waveguide piece 11, the second waveguide piece 12, and the third waveguide piece 13 are each formed into a rectangular tube shape using an upper plate, a lower plate, and two side plates made of a metal flat plate. It is assembled and flange plates are attached to both ends thereof. In addition, you may make it use the rectangular waveguide piece formed by extrusion molding, the bending process of a plate-shaped member, etc., or a non-dividing type | mold waveguide irrespective of the assembly of such a flat plate. In addition, the waveguide is not limited to a rectangular cross section, and for example, a waveguide having an elliptical cross section can be used. Furthermore, not only a nonmagnetic metal but a waveguide can be comprised with the various members which have a waveguide effect | action.

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。   The microwave generator 20 includes, for example, an apparatus main body portion 21 including a microwave generation source such as a magnetron that generates a microwave of 2.45 GHz, and the microwave generated by the apparatus main body portion 21 inside the waveguide 10. And a microwave transmission antenna 22 that emits light to the outside. In the plasma generation unit PU according to the present embodiment, for example, a continuously variable microwave generator 20 that can output microwave energy of 1 W to 3 kW is preferably used.

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。   As shown in FIG. 3, the microwave generation device 20 has a configuration in which a microwave transmission antenna 22 protrudes from the device main body 21, and is fixed in a mode of being placed on the first waveguide piece 11. Has been. Specifically, the apparatus main body 21 is placed on the upper surface plate 11U of the first waveguide piece 11, and the microwave transmitting antenna 22 is inside the first waveguide piece 11 through the through hole 111 formed in the upper surface plate 11U. The waveguide space 110 is fixed so as to protrude. With this configuration, the microwave of 2.45 GHz, for example, emitted from the microwave transmission antenna 22 is directed from one end side (left side) to the other end side (right side) by the waveguide 10. Propagated.

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、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。 The plasma generation unit 30 includes eight plasma generation nozzles 31 that are arranged in a row in the left-right direction on the lower surface plate 13B of the third waveguide piece 13 (the surface facing the workpiece to be processed). Configured. The width of the plasma generation unit 30, that is, the arrangement width in the left-right direction of the eight plasma generation nozzles 31 is a width that substantially matches the size t in the width direction orthogonal to the conveying direction of the flat workpiece W. Thereby, the plasma processing can be performed on the entire surface of the workpiece W (the surface facing the lower surface plate 13B) while the workpiece W is being conveyed by the conveying roller 80. The arrangement interval of the eight plasma generating nozzles 31 is preferably determined according to the wavelength lambda _G of the microwave propagating through the waveguide 10. For example, it is desirable to arrange the plasma generating nozzles 31 at a ½ pitch and a ¼ pitch of the wavelength λ _{G. When} a microwave of 2.45 GHz is used, since λ _G = 230 mm, 115 mm (λ _G / 2) The plasma generating nozzles 31 may be arranged at a pitch or 57.5 mm (λ _G / 4) pitch.

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。   4 is an enlarged side view showing two plasma generation nozzles 31 (one plasma generation nozzle 31 is drawn as an exploded view), and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The plasma generating nozzle 31 includes a central conductor 32 (internal conductor), a nozzle body 33 (external conductor), a nozzle holder 34, a seal member 35, and a protective tube 36.

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手段である受信アンテナ部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。   The center conductor 32 is made of a highly conductive metal such as copper, aluminum, or brass, and is made of a rod-like member having a diameter of about 1 to 5 mm. The lower end 322 is substantially flush with the lower end edge 331 of the nozzle body 33 while penetrating and projecting into the waveguide space 130 by a predetermined length (this projecting portion is referred to as a receiving antenna unit 320 serving as receiving means). Are arranged in the vertical direction. Microwave energy (microwave power) is applied to the central conductor 32 when the receiving antenna unit 320 receives the microwave propagating through the waveguide 10. The central conductor 32 is held by a seal member 35 at a substantially intermediate portion in the length direction.

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。   The nozzle body 33 is a cylindrical body made of a highly conductive metal and having a cylindrical space 332 that houses the central conductor 32. The nozzle holder 34 is also made of a highly conductive metal, and has a relatively large-diameter lower holding space 341 that holds the nozzle body 33 and a relatively small-diameter upper holding space 342 that holds the seal member 35. It is a state. On the other hand, the seal member 35 is made of a heat-resistant resin material such as Teflon (registered trademark) or an insulating member such as ceramic, and has a holding hole 351 for holding the central conductor 32 fixedly on its central axis. It consists of a body

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。   The nozzle body 33 is provided in an annularly projecting manner from the upper side, an upper body part 33U fitted in the lower holding space 341 of the nozzle holder 34, an annular recess 33S for holding a gas seal ring 37 described later. A flange portion 33F and a lower body portion 33B protruding from the nozzle holder 34 are provided. In addition, a communication hole 333 for supplying a predetermined processing gas to the cylindrical space 332 is formed in the upper body portion 33U.

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。   The nozzle body 33 functions as an external conductor disposed around the central conductor 32. The central conductor 32 is a cylindrical space with a predetermined annular space H (insulation interval) secured around it. It is inserted on the central axis of 332. The nozzle body 33 has a nozzle holder such that the outer peripheral portion of the upper body portion 33U is in contact with the inner peripheral wall of the lower holding space 341 of the nozzle holder 34 and the upper end surface of the flange portion 33F is in contact with the lower end edge 343 of the nozzle holder 34. 34 is fitted. The nozzle body 33 is preferably attached to the nozzle holder 34 with a detachable fixing structure using, for example, a plunger or a set screw.

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。   The nozzle holder 34 includes an upper body portion 34U (corresponding approximately to the position of the upper holding space 342) and a lower surface plate 13B that are closely fitted in a through hole 131 formed in the lower surface plate 13B of the third waveguide piece 13. And a lower body portion 34B (substantially corresponding to the position of the lower holding space 341). A gas supply hole 344 for supplying a processing gas to the annular space H is formed in the outer periphery of the lower body portion 34B. Although not shown, a pipe joint or the like for connecting a terminal portion of a gas supply pipe for supplying a predetermined processing gas is attached to the gas supply hole 344. The gas supply hole 344 and the communication hole 333 of the nozzle body 33 are set so that they are in communication with each other when the nozzle body 33 is fitted into the nozzle holder 34 at a fixed position. A gas seal ring 37 is interposed between the nozzle body 33 and the nozzle holder 34 in order to suppress gas leakage from the abutting portion between the gas supply hole 344 and the communication hole 333.

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。   A plurality of the gas supply holes 344 and the communication holes 333 may be perforated at equal intervals in the circumferential direction, and are not perforated in the radial direction toward the center. The gas may be perforated in the tangential direction of the outer peripheral surface of the cylindrical space 332 so as to swirl the gas. Further, the gas supply hole 344 and the communication hole 333 are not perpendicular to the central conductor 32, and may be formed obliquely from the upper end 321 side to the lower end 322 side in order to improve the flow of the processing gas. Good.

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。   The seal member 35 has a lower end edge 352 in contact with an upper end edge 334 of the nozzle body 33 and an upper end edge 353 in contact with an upper end locking portion 345 of the nozzle holder 34 in the upper holding space 342 of the nozzle holder 34. Is retained. That is, the upper holding space 342 is assembled so that the seal member 35 supporting the central conductor 32 is fitted and the lower end edge 352 of the nozzle body 33 is pressed by the upper end edge 334. is there.

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。   The protective tube 36 (not shown in FIG. 5) is made of a quartz glass pipe having a predetermined length, and has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the cylindrical space 332 of the nozzle body 33. The protective tube 36 has a function of preventing abnormal discharge (arcing) at the lower end edge 331 of the nozzle body 33 and radiating a plume P to be described later normally. The cylindrical space 332 is inserted so as to protrude from the edge 331. Note that the entire protective tube 36 may be accommodated in the cylindrical space 332 so that the tip end thereof coincides with the lower end edge 331 or enters the inner side of the lower end edge 331.

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。   As a result of the plasma generation nozzle 31 being configured as described above, the nozzle body 33, the nozzle holder 34, and the third waveguide piece 13 (waveguide 10) are in a conductive state (the same potential), Since the central conductor 32 is supported by the insulating seal member 35, it is electrically insulated from these members. Therefore, as shown in FIG. 6, when the microwave is received by the receiving antenna unit 320 of the central conductor 32 and the microwave power is supplied to the central conductor 32 in a state where the waveguide 10 is at the ground potential. An electric field concentration portion is formed in the vicinity of the lower end portion 322 and the lower end edge 331 of the nozzle body 33.

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。   In this state, when an oxygen-based processing gas such as oxygen gas or air is supplied from the gas supply hole 344 to the annular space H, the processing gas is excited by the microwave power and the lower end of the central conductor 32 is excited. Plasma (ionized gas) is generated near the portion 322. Although this plasma has an electron temperature of tens of thousands of degrees, the gas temperature is a reactive plasma that is close to the outside temperature (a plasma in which the electron temperature indicated by electrons is extremely high compared to the gas temperature indicated by neutral molecules). It is a plasma generated under normal pressure.

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。   The processing gas thus converted into plasma is radiated from the lower edge 331 of the nozzle body 33 as a plume P by the gas flow provided from the gas supply hole 344. This plume P contains radicals. For example, when an oxygen-based gas is used as the processing gas, oxygen radicals are generated, and the plume P having an organic substance decomposition / removal action, a resist removal action, and the like can be obtained. In the plasma generation unit PU according to the present embodiment, since a plurality of plasma generation nozzles 31 are arranged, it is possible to generate a line-shaped plume P extending in the left-right direction.

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。   Incidentally, when an inert gas such as argon gas or nitrogen gas is used as the processing gas, the surface cleaning and surface modification of various substrates can be performed. Further, if a compound gas containing fluorine is used, the substrate surface can be modified to a water-repellent surface, and using a compound gas containing a hydrophilic group can modify the substrate surface to a hydrophilic surface. Furthermore, if a compound gas containing a metal element is used, a metal thin film layer can be formed on the substrate.

各プラズマ発生ノズル３１には、その先端である前記保護管３６の外周面に、温度検出手段である熱電対３８が取付けられている。保護管３６が前記石英ガラスパイプから成ることで、その外周面においてもプルームＰの温度に対応した温度を検出することができ、その保護管３６の温度を、前記熱電対３８は接触検知する。熱電対３８は、異なる材料から成る２つの素線３８１，３８２の一端を接続し、他端側との温度差に応じた起電圧が前記他端側に生じるものであり、前記素線３８１，３８２は図示しないガラスで被覆されており、前記一端側は保護管３６の外周面に接触するように、他端側は断熱部材３８３で覆われて前記保護管３６の外周面に直接接触しないように、締着バンド３８４によって締着される。この熱電対３８のリード線３８５は、前記ガス供給孔３４４に接続される後述するガス供給管９２２などと干渉しないように適宜引回され、線材止め具３８６によって前記第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂに取付けられる。   Each plasma generating nozzle 31 is provided with a thermocouple 38 as temperature detecting means on the outer peripheral surface of the protective tube 36 at the tip thereof. Since the protective tube 36 is made of the quartz glass pipe, the temperature corresponding to the temperature of the plume P can be detected also on the outer peripheral surface thereof, and the thermocouple 38 detects the temperature of the protective tube 36 by contact. The thermocouple 38 connects one end of two strands 381 and 382 made of different materials, and an electromotive voltage corresponding to a temperature difference from the other end is generated on the other end. 382 is covered with glass (not shown), and the one end side is in contact with the outer peripheral surface of the protective tube 36, and the other end side is covered with a heat insulating member 383 so as not to directly contact the outer peripheral surface of the protective tube 36. Fastened with a fastening band 384. The lead wire 385 of the thermocouple 38 is appropriately routed so as not to interfere with a gas supply tube 922 (described later) connected to the gas supply hole 344, and is connected to the third waveguide piece 13 by a wire rod stopper 386. It is attached to the bottom plate 13B.

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。   The sliding short 40 is provided for optimizing the coupling state between the central conductor 32 provided in each plasma generation nozzle 31 and the microwave propagated inside the waveguide 10. The third wave guide piece 13 is connected to the right end of the third waveguide piece 13 so that the standing wave pattern can be adjusted by changing the microwave reflection position. Therefore, when a standing wave is not used, a dummy load having a radio wave absorption function is attached instead of the sliding short 40.

図７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７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。   FIG. 7 is a perspective view showing the internal structure of the sliding short 40. As shown in FIG. 7, the sliding short 40 includes a housing structure having a rectangular cross section similar to that of the waveguide 10, and a housing portion 41 having a hollow space 410 made of the same material as the waveguide 10. A cylindrical reflecting block 42 housed in the hollow space 410, a rectangular block 43 that is integrally attached to the base end of the reflecting block 42 and slides in the left-right direction in the hollow space 410, and A moving mechanism 44 assembled to the rectangular block 43 and an adjusting knob 46 directly connected to the reflecting block 42 via a shaft 45 are provided.

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。   The reflection block 42 is a cylindrical body that extends in the left-right direction so that a tip surface 421 serving as a microwave reflection surface faces the waveguide space 130 of the third waveguide piece 13. The reflection block 42 may have a prismatic shape similar to that of the rectangular block 43. The moving mechanism 44 is a mechanism for propelling or retreating the rectangular block 43 and the reflecting block 42 integrated with the rectangular block 43 in the left-right direction by rotating the adjusting knob 46. 42 is movable in the left-right direction while being guided by the rectangular block 43 in the hollow space 410. The standing wave pattern is optimized by adjusting the position of the tip surface 421 by the movement of the reflection block 42. It is desirable to automate the rotation operation of the adjusting knob 46 using a stepping motor or the like.

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。   The circulator 50 is composed of, for example, a waveguide-type three-port circulator with a built-in ferrite column. Of the microwaves once propagated toward the plasma generator 30, the plasma generator 30 returns without being consumed. The incoming reflected microwave is directed to the dummy load 60 without returning to the microwave generator 20. By arranging such a circulator 50, the microwave generator 20 is prevented from being overheated by the reflected microwave.

図８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。   FIG. 8 is a top view of the plasma generation unit PU for explaining the operation of the circulator 50. As shown, the first port 51 of the circulator 50 has a first waveguide piece 11, the second port 52 has a second waveguide piece 12, and the third port 53 has a dummy load 60. It is connected. Then, the microwave generated from the microwave transmission antenna 22 of the microwave generator 20 travels from the first port 51 to the second waveguide piece 12 via the second port 52 as indicated by an arrow a. On the other hand, the reflected microwave incident from the second waveguide piece 12 side is deflected from the second port 52 toward the third port 53 and incident on the dummy load 60 as indicated by the arrow b. .

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。   The dummy load 60 is a water-cooled (or air-cooled) radio wave absorber that absorbs the reflected microwave and converts it into heat. The dummy load 60 is provided with a cooling water circulation port 61 for circulating cooling water therein so that heat generated by heat conversion of the reflected microwaves is exchanged with the cooling water. It has become.

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９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。   The stub tuner 70 is for impedance matching between the waveguide 10 and the plasma generation nozzle 31, and has three stub tuners arranged in series on the upper surface plate 12 U of the second waveguide piece 12 at a predetermined interval. Units 70A to 70C are provided. FIG. 9 is a perspective side view showing an installation state of the stub tuner 70. As shown in the figure, the three stub tuner units 70 </ b> A to 70 </ b> C have the same structure, a stub 71 protruding into the waveguide space 120 of the second waveguide piece 12, and an operation rod 72 directly connected to the stub 71. And a moving mechanism 73 for moving the stub 71 up and down in the vertical direction, and an outer jacket 74 for holding these mechanisms.

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。   In the stub 71 provided in each of the stub tuner units 70 </ b> A to 70 </ b> C, the protruding length into the waveguide space 120 can be adjusted independently by each operation rod 72. The protruding lengths of the stubs 71 are determined by searching for a point where the power consumption by the central conductor 32 is maximized (a point where the reflected microwave is minimized) while monitoring the microwave power. Such impedance matching is executed in conjunction with the sliding short 40 as necessary. The operation of the stub tuner 70 is preferably automated using a stepping motor or the like.

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。   The conveyance means C includes a plurality of conveyance rollers 80 arranged along a predetermined conveyance path, and the conveyance roller 80 is driven by a driving means (not shown), so that the workpiece W to be processed is generated by the plasma generation. It is conveyed via the section 30. Here, examples of the workpiece W to be processed include a flat substrate such as a plasma display panel and a semiconductor substrate, a circuit substrate on which electronic components are mounted, and the like. Also, parts or assembled parts that are not flat-shaped can be processed, and in this case, a belt conveyor or the like may be employed instead of the conveying roller.

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１０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り、制御手段である全体制御部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、前記熱電対３８、駆動モータ９３１および流量制御弁９２３とを備えて構成される。   Next, an electrical configuration of the work processing apparatus S according to the present embodiment will be described. FIG. 10 is a block diagram showing a control system of the work processing apparatus S. This control system includes a CPU (central processing unit) 901 and its peripheral circuits, and the like. The overall control unit 90 as a control means, a microwave output control unit 91 including an output interface, a drive circuit, and the like, a gas flow rate control. Unit 92, a conveyance control unit 93, a display unit, an operation panel, and the like, an operation unit 95 for supplying a predetermined operation signal to the overall control unit 90, and a sensor including an input interface, an analog / digital converter, and the like. An input unit 96, 97, 98, sensors 961, 971, the thermocouple 38, a drive motor 931, and a flow rate control valve 923 are configured.

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。   The microwave output control unit 91 performs ON / OFF control and output intensity control of the microwave output from the microwave generator 20. The microwave output controller 91 generates the 2.45 GHz pulse signal and The operation control of the microwave generation by the apparatus main body 21 is performed.

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の開閉制御乃至は開度調整をそれぞれ行う。   The gas flow rate control unit 92 controls the flow rate of the processing gas supplied to each plasma generation nozzle 31 of the plasma generation unit 30. Specifically, opening / closing control or opening degree adjustment of the flow rate control valve 923 provided in the gas supply pipe 922 connecting the processing gas supply source 921 such as a gas cylinder and each plasma generation nozzle 31 is performed.

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。   The conveyance control unit 93 controls the operation of the drive motor 931 that rotationally drives the conveyance roller 80, and controls the start / stop of conveyance of the workpiece W, the conveyance speed, and the like.

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、センサ入力部９８から入力される熱電対３８による各プラズマ発生ノズル３１におけるプルームＰの温度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。   The overall control unit 90 is responsible for overall operation control of the work processing apparatus S. The measurement result of the flow rate sensor 961 input from the sensor input unit 96 according to the operation signal given from the operation unit 95, the sensor The workpiece W conveyance speed by the speed sensor 971 input from the input unit 97, the temperature measurement result of the plume P in each plasma generating nozzle 31 by the thermocouple 38 input from the sensor input unit 98, and the like are monitored. The operation of the output control unit 91, the gas flow rate control unit 92, and the transfer control unit 93 is controlled based on a predetermined sequence.

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。これにより、複数のワークＷを連続的に処理する。   Specifically, the CPU 901 starts the conveyance of the workpiece W based on a control program stored in advance in the memory 902, guides the workpiece W to the plasma generation unit 30, and generates a processing gas having a predetermined flow rate for each plasma. Plasma (plume P) is generated by supplying microwave power while being supplied to the nozzle 31, and the plume P is radiated on the surface of the workpiece W while it is being conveyed. Thereby, a plurality of works W are processed continuously.

このとき、前記ＣＰＵ９０１は、複数のプラズマ発生ノズル３１のそれぞれに対して設けられる前記熱電対３８によって検出されるプルームＰの温度を、センサ入力部９８を介してモニタしており、メモリ９０３において、メーカ側で予め測定されて格納されている所望のプルームの大きさや形状を得ることができる温度値を読出し、その温度値となるように、前記メモリ９０２に格納されている制御プログラムに基づいて、前記流量制御弁９２３の開閉制御乃至は開度調整をそれぞれ行う。たとえば、温度値が低温であるとプルームＰが未だ点灯していないと判断することができ、プルームＰの温度を上げる（小さくする）場合には前記流量制御弁９２３の流量を下げるなどである。   At this time, the CPU 901 monitors the temperature of the plume P detected by the thermocouple 38 provided for each of the plurality of plasma generating nozzles 31 via the sensor input unit 98, and in the memory 903, Based on the control program stored in the memory 902 so as to read the temperature value that can obtain the size and shape of the desired plume that is measured and stored in advance by the manufacturer, Opening / closing control or opening degree adjustment of the flow control valve 923 is performed. For example, when the temperature value is low, it can be determined that the plume P is not yet lit, and when the temperature of the plume P is increased (decreased), the flow rate of the flow control valve 923 is decreased.

前記センサ入力部９８は、前記熱電対３８の検出結果を時分割で選択するマルチプレクサ９８１と、そのマルチプレクサ９８１からの出力をアナログ／デジタル変換して前記全体制御部９０へ与えるアナログ／デジタル変換器９８２とを備えて構成される。   The sensor input unit 98 includes a multiplexer 981 that selects the detection result of the thermocouple 38 in a time division manner, and an analog / digital converter 982 that performs analog / digital conversion on the output from the multiplexer 981 and supplies the converted signal to the overall control unit 90. And is configured.

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。   According to the workpiece processing apparatus S described above, the workpiece W is transported by the workpiece transport means C, and the plasmaized gas from the plasma generating nozzles 31 arranged and attached to the waveguide 10 is supplied to the workpiece W. Since it can radiate | emit with respect to a workpiece | work, a plasma processing can be continuously performed with respect to several to-be-processed workpiece | work, and a plasma processing can be efficiently performed also about the workpiece | work of a large area. Therefore, it is possible to provide the work processing apparatus S or the plasma generation apparatus PU that is superior in plasma processing workability to various types of workpieces as compared with batch processing type work processing apparatuses. Moreover, since plasma can be generated at an external temperature and pressure, a vacuum chamber or the like is not required, and the equipment configuration can be simplified.

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。   Further, the microwave generated from the microwave generator 20 is received by the central conductor 32 provided in each plasma generation nozzle 31, and the gas generated from each plasma generation nozzle 31 based on the energy of the microwave is converted into plasma. Therefore, the transmission system of the energy held by the microwave to each plasma generating nozzle 31 can be simplified. Therefore, simplification of the device configuration, cost reduction, and the like can be achieved.

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。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。   Further, since the plasma generation unit 30 in which the plurality of plasma generation nozzles 31 are arranged in a line has a width that substantially matches the size t in the width direction orthogonal to the conveyance direction of the flat workpiece W, By simply passing the workpiece W through the plasma generating unit 30 only once by the conveying means C, the processing of the entire surface can be completed, and the plasma processing efficiency for the plate-shaped workpiece can be remarkably improved. In addition, plasmaized gas can be radiated to the workpiece W being conveyed at the same timing, and uniform surface treatment or the like can be performed.

さらにまた、プルームＰの発熱を熱電対３８で捉え、全体制御部９０がそれに応じて流量制御弁９２３やマイクロ波出力制御部９１をフィードバック制御することで、プラズマの点灯状態を反映した制御が可能になり、安定したプルームＰを得ることができる。   Furthermore, the heat generation of the plume P is captured by the thermocouple 38, and the overall control unit 90 performs feedback control of the flow rate control valve 923 and the microwave output control unit 91 accordingly, thereby enabling control reflecting the plasma lighting state. Thus, a stable plume P can be obtained.

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、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、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）とは交差する面（Ｘ，Ｙ面）上で相対的に移動すればよい。
（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。
（４）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。
（５）温度検出手段には、前記熱電対３８に限らず、サーミスタ等の感熱抵抗などの他の手段を用いることができ、また保護管３６の外周面の温度を検出するのではなく、ワークＷの搬送されていない期間に保護管３６による吹出し口に対向配置し、プルームＰの温度を直接検出するようにしてもよい。しかしながら、上述のような熱電対３８による保護管３６の温度の接触検知では、光などによる間接検知に比べて、簡単な構成で温度検出手段を実現することができる。 The work processing apparatus S according to the embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and for example, the following embodiment can be taken.
(1) In the above embodiment, an example in which a plurality of plasma generating nozzles 31 are arranged in a line is shown. However, the nozzle arrangement may be appropriately determined according to the shape of the workpiece W, the power of microwave power, and the like. The plurality of rows of plasma generating nozzles 31 may be arranged in a matrix or in a staggered arrangement in the conveyance direction of the workpiece W.
(2) In the above-described embodiment, the transport unit C that transports the workpiece W is used as the moving unit. As the transport unit C, a mode in which the workpiece W is mounted on the upper surface of the transport roller 80 and transported is exemplified. In addition to this, for example, a form in which the work W is nipped between the upper and lower transport rollers and transported, a form in which the work is stored in a predetermined basket or the like without using the transport roller, and the basket or the like is transported by a line conveyor or the like, or a robot hand For example, the workpiece W may be gripped and conveyed to the plasma generation unit 30 by using a method such as that described above. Alternatively, the moving means may be configured to move the plasma generating nozzle 31 side. That is, the workpiece W and the plasma generation nozzle 31 may be relatively moved on a plane (X, Y plane) intersecting with the plasma irradiation direction (Z direction).
(3) In the above embodiment, a magnetron that generates a microwave of 2.45 GHz is illustrated as a microwave generation source. However, various high-frequency power sources other than the magnetron can be used, and a microwave having a wavelength different from 2.45 GHz. A wave may be used.
(4) In order to measure the microwave power in the waveguide 10, it is desirable to install a power meter at an appropriate position of the waveguide 10. For example, in order to know the ratio of the reflected microwave power to the microwave power emitted from the microwave transmission antenna 22 of the microwave generator 20, a power meter is provided between the circulator 50 and the second waveguide piece 12. Can be interposed.
(5) The temperature detection means is not limited to the thermocouple 38, and other means such as a thermal resistance such as a thermistor can be used. The temperature of the plume P may be directly detected by disposing it facing the outlet of the protective tube 36 during a period when W is not conveyed. However, in the contact detection of the temperature of the protective tube 36 by the thermocouple 38 as described above, the temperature detection means can be realized with a simple configuration as compared with indirect detection by light or the like.

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。   A workpiece processing apparatus and a plasma generation apparatus according to the present invention include an etching processing apparatus and a film forming apparatus for a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer, a glass substrate such as a plasma display panel and a cleaning processing apparatus for a printed board, and a sterilization process for medical equipment The present invention can be suitably applied to an apparatus, a protein decomposition apparatus, and the like.

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。It is a perspective view which shows the whole structure of the workpiece processing apparatus which concerns on this invention. 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。FIG. 2 is a perspective view of a plasma generation unit with a different line-of-sight direction from FIG. 1. ワーク処理装置の一部透視側面図である。It is a partial see-through | perspective side view of a workpiece | work processing apparatus. 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。It is a side view which expands and shows two plasma generation nozzles (one plasma generation nozzle is drawn as an exploded view). 図４のＡ−Ａ線側断面図である。It is the sectional view on the AA line side of FIG. 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。It is a see-through | perspective side view for demonstrating the generation state of the plasma in a plasma generation nozzle. 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。It is a see-through | perspective perspective view which shows the internal structure of a sliding short. 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。It is a top view of the plasma generation unit for demonstrating the effect | action of a circulator. スタブチューナの設置状況を示す透視側面図である。It is a see-through | perspective side view which shows the installation condition of a stub tuner. ワーク処理装置の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of a workpiece processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

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）
３６ 保護管
３８ 熱電対
３８１，３８２ 素線
３８３ 断熱部材
３８４ 締着バンド
３８５ リード線
３８６ 線材止め具
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
９０ 全体制御部
９０１ ＣＰＵ
９０２，９０３ 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
９８１ マルチプレクサ
９８２ アナログ／デジタル変換器
Ｓ ワーク処理装置
ＰＵ プラズマ発生ユニット（プラズマ発生装置）
Ｃ 搬送手段
Ｗ ワーク 10 Waveguide 20 Microwave generator (microwave generator)
30 Plasma generator 31 Plasma generator nozzle 32 Central conductor (internal conductor)
33 Nozzle body (external conductor)
34 Nozzle holder 344 Gas supply hole (gas supply part)
36 Protective tube 38 Thermocouple 381, 382 Wire 383 Heat insulation member 384 Fastening band 385 Lead wire 386 Wire rod stopper 40 Sliding short 50 Circulator 60 Dummy load 70 Stub tuner 80 Conveying roller 90 Overall controller 901 CPU
902, 903 Memory 91 Microwave output control unit 92 Gas flow rate control unit 921 Process gas supply source 922 Gas supply pipe 923 Flow control valve 93 Transport control unit 931 Drive motor 95 Operation units 96, 97, 98 Sensor input unit 981 Multiplexer 982 Analog / Digital converter S Work processing equipment PU Plasma generation unit (plasma generator)
C Conveying means W Workpiece

Claims (4)

マイクロ波発生手段で発生されたマイクロ波を受信する受信手段を有するプラズマ発生ノズルを備え、該プラズマ発生ノズルから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させるように構成されたプラズマ発生装置において、
前記プラズマ発生ノズルから発生されたプルームの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度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、前記マイクロ波発生手段から発生される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。 A plasma generating nozzle having receiving means for receiving the microwave generated by the microwave generating means is provided, and the plasma generating nozzle is configured to generate and discharge plasmaized gas based on the energy of the microwave. In the plasma generator,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the plume generated from the plasma generating nozzle;
Control means for controlling at least one of a gas supply amount supplied to the plasma generating nozzle and a microwave power generated from the microwave generating means based on a detection result of the temperature detecting means. A plasma generating apparatus. 前記温度検出手段は、前記プラズマ発生ノズルの先端に取付けられ、石英ガラスパイプから成る保護管の外周面に取付けられる熱電対または感熱抵抗から成ることを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。   2. The plasma generating apparatus according to claim 1, wherein the temperature detecting means comprises a thermocouple or a thermal resistor attached to an outer peripheral surface of a protective tube made of a quartz glass pipe and attached to the tip of the plasma generating nozzle. 前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波は、導波管によって伝搬され、プラズマ発生部の導波管において複数個配列して取付けられる前記プラズマ発生ノズルでそれぞれ受信され、
前記温度検出手段は各プラズマ発生ノズルに対して設けられることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ発生装置。 Microwaves from the microwave generation means are propagated by a waveguide and received by the plasma generation nozzles mounted in a plurality of arrangements in the waveguide of the plasma generation unit,
3. The plasma generating apparatus according to claim 1, wherein the temperature detecting means is provided for each plasma generating nozzle. 前記請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置に、そのプラズマ照射方向とは交差する面上で前記ワークとプラズマ発生ノズルとを相対的に移動させる移動手段を備え、相対的な移動を行いつつ、前記ワークにプラズマを照射して所定の処理を施与することを特徴とするワーク処理装置。   The plasma generating apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a moving unit that relatively moves the workpiece and the plasma generating nozzle on a surface intersecting with the plasma irradiation direction. A workpiece processing apparatus for performing predetermined processing by irradiating the workpiece with plasma while performing smooth movement.

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