JP2007227312A - Plasma generating device and workpiece processing device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma generating device capable of releasing stable plasma for a long time. <P>SOLUTION: An electrode pin 38 takes ions in plasma released from a plasma generating nozzle 31, an ammeter 961 measures ion current value of the ions taken by the electrode pin 38, and outputs the result to a sensor input part 96. A PWM control part 901 makes a microwave output control part 91 generate a PWM signal so that the ion current value output from the sensor input part 96 belongs to a target ion range to adjust the power of microwave. <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.

近年、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技術が知られている。また、特許文献１には、プラズマ中の粒子密度を赤外吸収分光装置により計測し、計測結果に応じて高周波電界をパルス変調する技術が開示されている。また、特許文献２には、プラズマ中のイオンを質量分析計検出器で計測する技術が開示されている。また、特許文献３には、プラズマからイオンビーム電流を算出する技術が開示されている。また、特許文献４には、プラズマを計測し、プラズマを発生させるためのガスのガス圧力を制御する技術が開示されている。
特開平９−１９９４８５号公報 特開平４−１０６８５５号公報 特開平１−１９５６４４号公報 特開平４−７２０６４号公報 2. Description of the Related Art In recent years, a technique is known in which a workpiece to be processed such as a semiconductor substrate is irradiated with plasma to remove organic contaminants on the surface, surface modification, etching, thin film formation, or thin film removal. Patent Document 1 discloses a technique for measuring the density of particles in plasma with an infrared absorption spectrometer and pulse-modulating a high-frequency electric field according to the measurement result. Patent Document 2 discloses a technique for measuring ions in plasma with a mass spectrometer detector. Patent Document 3 discloses a technique for calculating an ion beam current from plasma. Patent Document 4 discloses a technique for measuring plasma and controlling the gas pressure of a gas for generating plasma.
JP-A-9-199485 JP-A-4-106855 JP-A-1-195644 JP-A-4-72064

しかしながら、上記特許文献１〜４には、プラズマ中に含まれるイオンを測定し、その測定結果に基づいて、プラズマに含まれるイオンの量が目標量になるように制御することが開示されておらず、この点、改良の余地がある。特に、ワークに対して所望の改質効果を得るためには、一定のイオンの量が含まれるプラズマを長時間安定して放出する必要がある。   However, Patent Documents 1 to 4 do not disclose that ions contained in plasma are measured and controlled so that the amount of ions contained in the plasma becomes a target amount based on the measurement result. However, there is room for improvement in this regard. In particular, in order to obtain a desired modification effect on the workpiece, it is necessary to stably emit a plasma containing a certain amount of ions for a long time.

本発明の目的は、一定のイオンの量が含まれるプラズマを長時間安定して放出することができるプラズマ発生装置及び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 generation apparatus and a work processing apparatus that can stably emit a plasma containing a certain amount of ions for a long time.

上記課題を解決するために、本発明によるプラズマ発生装置は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、前記マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を伝搬する導波部と、プラズマ化されるガスを供給するガス供給部と、前記マイクロ波を受信し、受信したマイクロ波を基に、前記ガス供給部から供給されるガスをプラズマ化して放出するプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部から放出されるプラズマに含まれるイオンの量を測定するイオン量測定部と、前記イオン量測定部により測定されるイオンの量が所定の目標イオン量を保つように、前記プラズマ発生部から出力されるプラズマの状態を制御する状態制御部とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a plasma generator according to the present invention is made into a plasma by a microwave generator that generates a microwave, a waveguide that propagates the microwave generated by the microwave generator, and the like. A gas supply unit that supplies a gas, a plasma generation unit that receives the microwaves, converts the gas supplied from the gas supply unit into plasma based on the received microwaves, and discharges the gas from the plasma generation unit An ion amount measurement unit for measuring the amount of ions contained in the plasma to be generated, and plasma output from the plasma generation unit so that the amount of ions measured by the ion amount measurement unit maintains a predetermined target ion amount And a state control unit for controlling the state of the above.

この構成によれば、プラズマ発生部から放出されるプラズマ中のイオンの量が順次測定され、測定されたイオンの量が目標イオン量を保つように、プラズマ発生部から出力されるプラズマの状態が制御される。すなわち、プラズマ中に含まれるイオンの量が目標イオン量を保つように、プラズマの状態がフィードバック制御されているため、目標イオン量に合致するイオンの量が含まれるプラズマを長時間安定して放出することができる。   According to this configuration, the amount of ions in the plasma emitted from the plasma generation unit is sequentially measured, and the state of the plasma output from the plasma generation unit is maintained so that the measured ion amount maintains the target ion amount. Be controlled. In other words, the plasma state is feedback-controlled so that the amount of ions contained in the plasma maintains the target ion amount, so that plasma containing the ion amount that matches the target ion amount is stably emitted for a long time. can do.

また、上記構成において、前記状態制御部は、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整することで前記プラズマの状態を制御することが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that the state control unit controls the plasma state by adjusting the power of the microwave output from the microwave generation unit.

この構成によれば、マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整することで、プラズマ中のイオンの量が目標イオン量とされているため、目標イオン量を含むプラズマを長時間安定して放出することができる。   According to this configuration, the amount of ions in the plasma is set to the target ion amount by adjusting the power of the microwave output from the microwave generation unit, so that the plasma including the target ion amount can be stabilized for a long time. Can be released.

また、上記構成において、前記プラズマ発生部は、前記状態制御部により出力されるＰＷＭ信号により、出力するマイクロ波のパワーが調整され、前記状態制御部は、前記ＰＷＭ信号のデューティー比を所定の分解能で増減させることで、マイクロ波のパワーを調整し、前記イオン量測定部により測定されたイオンの量が前記目標イオン量に近づくにつれて、前記分解能を小さくすることが好ましい。   Further, in the above configuration, the plasma generating unit adjusts the power of the output microwave by the PWM signal output from the state control unit, and the state control unit sets the duty ratio of the PWM signal to a predetermined resolution. It is preferable that the power of the microwave is adjusted by increasing / decreasing the resolution, and the resolution is reduced as the amount of ions measured by the ion amount measuring unit approaches the target ion amount.

この構成によれば、測定されたイオンの量が目標イオン量に近づくにつれて、ＰＷＭ信号のデューティー比の分解能が小さくされるため、高速、かつ高精度にプラズマに含まれるイオンの量を目標イオン量に合致させる制御を行うことができる。   According to this configuration, since the resolution of the duty ratio of the PWM signal is reduced as the measured ion amount approaches the target ion amount, the amount of ions contained in the plasma is determined at high speed and with high accuracy. It is possible to perform control to match the above.

また、上記構成において、前記状態制御部は、前記ガス供給部から前記プラズマ発生部に供給されるガス量を調整することで前記プラズマに含まれるイオンの量を調整することが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that the state control unit adjusts the amount of ions contained in the plasma by adjusting the amount of gas supplied from the gas supply unit to the plasma generation unit.

この構成によれば、ガス量を調整することでイオンの量が目標イオン量となるように制御されるため、目標イオン量を含むプラズマを長時間安定して放出することができる。   According to this configuration, since the amount of ions is controlled by adjusting the amount of gas so that the amount of ions becomes the target amount of ions, plasma including the target amount of ions can be stably released for a long time.

また、上記構成において、前記状態制御部は、前記ガス供給部から前記プラズマ発生部に供給されるガス量を調整する流量制御弁と、前記流量制御弁の開度を調整するガス流量調整部とを含み、前記ガス流量調整部は、前記流量制御弁の開度を所定の分解能で増減させることで、前記プラズマ発生部に供給されるガス量を調整し、前記イオン量測定部により測定されたイオンの量が前記目標イオン量に近づくにつれて、前記分解能を小さくすることが好ましい。   Further, in the above configuration, the state control unit includes a flow rate control valve that adjusts an amount of gas supplied from the gas supply unit to the plasma generation unit, and a gas flow rate adjustment unit that adjusts an opening degree of the flow rate control valve; The gas flow rate adjustment unit adjusts the amount of gas supplied to the plasma generation unit by increasing or decreasing the opening degree of the flow rate control valve with a predetermined resolution, and is measured by the ion amount measurement unit It is preferable to reduce the resolution as the amount of ions approaches the target ion amount.

この構成によれば、測定されたイオンの量が目標イオン量に近づくにつれて、流量制御弁の開度の分解能が小さくされるため、高速、かつ高精度にイオンの量を目標イオン量にすることができる。   According to this configuration, since the resolution of the opening degree of the flow control valve is reduced as the measured ion amount approaches the target ion amount, the ion amount can be set to the target ion amount at high speed and with high accuracy. Can do.

また、上記構成において、前記イオン量測定部は、前記プラズマ発生部から放出されるプラズマ化されたガスからなるプルームが照射される位置に配設され、表面に金属メッキが施された電極ピンと、前記電極ピンを流れる電流を検出する電流計とを含むことが好ましい。   Further, in the above configuration, the ion amount measurement unit is disposed at a position where a plume made of a plasma gas emitted from the plasma generation unit is irradiated, and an electrode pin having a surface plated with metal, And an ammeter for detecting a current flowing through the electrode pin.

この構成によれば、表面に金属メッキが施された電極ピンが、プラズマ発生部から放出されるプルームに挿入されるように配設され、電極ピンを流れる電流によりプラズマ中のイオンの量が測定されているため、イオンの量を正確に測定することができる。   According to this configuration, the electrode pin whose surface is plated with metal is disposed so as to be inserted into the plume emitted from the plasma generating portion, and the amount of ions in the plasma is measured by the current flowing through the electrode pin. Therefore, the amount of ions can be accurately measured.

本発明によるプラズマ発生装置は、請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ発生装置を備え、前記プラズマ発生装置から放出されたプラズマをワークに照射することを特徴とする。   A plasma generator according to the present invention comprises the plasma generator according to any one of claims 1 to 6, and irradiates a workpiece with plasma emitted from the plasma generator.

この構成によれば、プラズマに含まれるイオンの量が目標イオン量であるプラズマを長時間安定してワークに放出することができるワーク処理装置を提供することができる。   According to this configuration, it is possible to provide a workpiece processing apparatus that can stably discharge plasma having a target ion amount of ions contained in plasma for a long time.

本発明によれば、一定のイオンの量が含まれるプラズマを長時間安定して放出することができる。   According to the present invention, plasma containing a certain amount of ions can be stably emitted for a long time.

以下、本発明の実施の形態１によるワーク処理装置Ｓについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明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。   Hereinafter, the workpiece processing apparatus S according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a work processing apparatus S according to 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及びインピーダンス整合を行うスタブチューナ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 room temperature and normal pressure using microwaves. In general, the waveguide 10 propagates microwaves, and one end side (left side) of the waveguide 10. ) Disposed on the other end side (right side) of the waveguide 10 to reflect the microwave. A sliding short 40, a circulator 50 that separates reflected microwaves from the microwaves emitted to the waveguide 10 so as not to return to the microwave generator 20, a dummy load 60 that absorbs the reflected microwaves separated by the circulator 50, and A stub tuner 70 that performs impedance matching 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、例えば非磁性金属（アルミニウム等）からなり、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が組み付けられる第２導波管ピース１２及びプラズマ発生部３０が設けられている第３導波管ピース１３が連結されてなる。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, for example, a non-magnetic metal (aluminum or the like), has a long tubular shape with a rectangular cross section, and directs the microwave generated by the microwave generator 20 toward the plasma generator 30 in the longitudinal direction. Propagate. 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及び第３導波管ピース１３は、それぞれ金属平板からなる上面板、下面板及び２枚の側面板を用いて角筒状に組み立てられ、その両端にフランジ板が取り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、押し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若しくは非分割型の導波管を用いるようにしても良い。また、断面矩形の導波管に限らず、例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. In addition, you may make it use the rectangular waveguide piece or non-dividing type | mold waveguide formed by extrusion molding, the bending process of a plate-shaped member, etc. 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、例えば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、例えば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 generation device 20 includes, for example, a microwave generation source such as a magnetron that generates a 2.45 GHz microwave, and an amplifier that adjusts the intensity of the microwave generated by the microwave generation source to a predetermined output intensity. And a microwave transmission antenna 22 that emits the microwave generated by the device body 21 to the inside of the waveguide 10. 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から放出された例えば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 portion 21, and is fixed in a manner to be placed on the first waveguide piece 11. ing. 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, a microwave of 2.45 GHz, for example, emitted from the microwave transmission antenna 22 propagates from one end side (left side) to the other end side (right side) by the waveguide 10. Is done.

プラズマ発生部３０は、第３導波管ピース１３の下面板１３Ｂ（矩形導波管の一つの側面；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、平板状のワーク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。例えば、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を配列すれば良い。 The plasma generation unit 30 protrudes from the lower surface plate 13B of the third waveguide piece 13 (one side surface of the rectangular waveguide; the surface facing the workpiece to be processed) aligned in a line in the left-right direction. Each plasma generating nozzle 31 is provided. 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 conveyance 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, λ _G = 230 mm, so 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、ノズル本体３３、ノズルホルダ３４、シール部材３５及び保護管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, a nozzle body 33, a nozzle holder 34, a seal member 35, and a protective tube 36.

中心導電体３２は、良導電性の金属から構成された棒状部材からなり、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。   The central conductor 32 is made of a rod-shaped member made of a highly conductive metal, and the upper end portion 321 side penetrates the lower surface plate 13B of the third waveguide piece 13 to the waveguide space 130 by a predetermined length. While projecting (this projecting portion is referred to as the receiving antenna unit 320), the lower end 322 is arranged in the vertical direction so as to be substantially flush with the lower end edge 331 of the nozzle body 33. 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からなる絶縁性部材からなり、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なる。   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 an insulating member made of a heat-resistant resin material such as Teflon (registered trademark), ceramic, or the like, and has a holding hole 351 on the central axis for holding the central conductor 32 fixedly. It consists of a cylindrical 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、例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.

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み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 seal member 35 supporting the central conductor 32 is fitted in the upper holding space 342 and assembled so that the lower end edge 352 of the nozzle body 33 is pressed by the upper end edge 334. .

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なり、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良い。   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 normally radiating a plume P, which will be described later, a part of which is a lower end edge of the nozzle body 33. It is inserted into the cylindrical space 332 so as to protrude from 331. The protective tube 36 may be entirely 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及び第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。従って、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及びノズル本体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 generating 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. Accordingly, 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. The 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から例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 portion of the central conductor 32. Plasma (ionized gas) is generated in the vicinity of 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、例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. The plume P contains radicals. For example, when an oxygen-based gas is used as a 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.

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。従って、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り付けられる。   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 in place 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に組み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とが備えられている。   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 adjustment 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良い。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及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 by rotating the adjusting knob 46 in the left-right direction. The reflecting block 42 is rotated by rotating the adjusting knob 46. 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、例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 circulator 50 returns without being consumed by the plasma generator 30. 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。一方、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 is incident on the dummy load 60 as indicated by an 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、例えばマイクロ波電力パワーをモニターしつつ、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 these 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良い。   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、実施の形態１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、本装置を統括制御する全体制御部９０（状態制御部の一例に相当）、マイクロ波出力制御部（状態制御部の一例に相当）９１、ガス流量制御部９２、搬送制御部９３、ユーザからの操作指令を受け付け、全体制御部９０に操作指令に応じた信号を出力する操作部９５、ＩＯポートやアナログ／デジタル変換器等から成るセンサ入力部９６，９７、速度センサ９７１、電極ピン（イオン量測定部の一例に相当）３８、駆動モータ９３１、８個の流量制御弁９２３、及び８個の電流計９６１（イオン量測定部の一例に相当）を備えている。   Next, an electrical configuration of the work processing apparatus S according to the first embodiment will be described. FIG. 10 is a block diagram showing a control system of the work processing apparatus S. This control system includes an overall control unit 90 (corresponding to an example of a state control unit), a microwave output control unit (corresponding to an example of a state control unit) 91, a gas flow rate control unit 92, and a transfer control unit. 93, an operation unit 95 that receives an operation command from the user and outputs a signal corresponding to the operation command to the overall control unit 90, sensor input units 96 and 97 including IO ports, analog / digital converters, and the like, a speed sensor 971, An electrode pin (corresponding to an example of an ion amount measuring unit) 38, a drive motor 931, eight flow control valves 923, and eight ammeters 961 (corresponding to an example of an ion amount measuring unit) are provided.

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制御等を行うと共に、全体制御部９０から出力される制御信号に従って、ＰＷＭ信号を生成し、マイクロ波発生装置２０に出力し、マイクロ波発生装置２０から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させる。   The microwave output control unit 91 performs ON / OFF control of the microwave output from the microwave generation device 20 and generates a PWM signal according to the control signal output from the overall control unit 90 to generate the microwave. It outputs to the apparatus 20 and a 2.45 GHz microwave is generated from the microwave generator 20.

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。操作部９５は、テンキー、タッチパネル等から構成され、ユーザからの種々の入力を受け付ける。   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. The operation unit 95 includes a numeric keypad, a touch panel, and the like, and accepts various inputs from the user.

全体制御部９０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等から構成され、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から与えられる信号に応じて、搬送制御部９３等を制御する。特に、本実施の形態では、ＰＷＭ制御部９０１、目標イオン範囲記憶部９０２の機能を備えている。これらの機能は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することで実現される。   The overall control unit 90 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and controls the overall operation of the work processing unit S. The conveyance control unit 93 and the like are controlled according to the signal given from the unit 95. In particular, in this embodiment, functions of a PWM control unit 901 and a target ion range storage unit 902 are provided. These functions are realized by the CPU executing a control program stored in the ROM.

ＰＷＭ制御部９０１は、８個の電流計３６１の各々により測定されたプラズマ中のイオンの量を示すイオン電流値を、センサ入力部９６を介して順次受信し、受信した８個のイオン電流値の代表値（例えば平均値、中央値）を算出し、算出したイオン電流代表値が目標イオン範囲記憶部９０２に記憶された目標イオン範囲内に属するようなデューティー比を有するＰＷＭ信号をマイクロ波出力制御部９１に生成させる。   The PWM control unit 901 sequentially receives ion current values indicating the amount of ions in the plasma measured by each of the eight ammeters 361 via the sensor input unit 96, and the received eight ion current values. And a PWM signal having a duty ratio such that the calculated representative value of the ionic current falls within the target ion range stored in the target ion range storage unit 902. The control unit 91 generates the data.

目標イオン範囲記憶部９０２は、ＰＷＭ制御部９０１が算出したイオン電流代表値が目標とする目標イオン範囲に属するか否かを判定する際に参照する目標イオン範囲を記憶している。この目標イオン範囲は、ワークＷに対して十分なプラズマ処理を施すことができるような範囲であり、予め実験的に定められたものである。なお、目標イオン範囲は、操作部９５を操作することで変更することが可能であり、目標イオン範囲記憶部９０２は、目標光量範囲が変更された場合、変更後の目標光量範囲を記憶する。これにより、ユーザは、操作部９５を操作するという簡便な操作を行うだけで目標イオン範囲を所望の値に変更することが可能となり、処理対象となるワークＷに応じて好ましいイオンが含まれるプラズマを照射することができる。   The target ion range storage unit 902 stores a target ion range that is referred to when determining whether or not the representative ion current value calculated by the PWM control unit 901 belongs to the target ion range. This target ion range is a range in which a sufficient plasma treatment can be performed on the workpiece W, and is determined experimentally in advance. Note that the target ion range can be changed by operating the operation unit 95, and the target ion range storage unit 902 stores the changed target light amount range when the target light amount range is changed. Thereby, the user can change the target ion range to a desired value only by performing a simple operation of operating the operation unit 95, and plasma containing preferable ions according to the workpiece W to be processed. Can be irradiated.

センサ入力部９６は、マルチプレクサ及びアナログ／デジタル変換器等から構成され、各電流計９６１が測定したイオンの量を示すイオン電流値を順次全体制御部９０に出力する。ここで、マルチプレクサは、例えば、左から１番目のプラズマ発生ノズル３１に対応する電流計９６１から、左から８番目のプラズマ発生ノズル３１に対応する電流計９６１までのイオン電流値をサイクリックにアナログ／デジタル変換器を介して全体制御部９０に出力する。これにより、ＰＷＭ制御部９０１は、受信したイオン電流値がどのプラズマ発生ノズル３１に対応するイオン電流値であるかを判定することができる。   The sensor input unit 96 includes a multiplexer, an analog / digital converter, and the like, and sequentially outputs ion current values indicating the amount of ions measured by each ammeter 961 to the overall control unit 90. Here, for example, the multiplexer cyclically analogizes ion current values from an ammeter 961 corresponding to the first plasma generating nozzle 31 from the left to an ammeter 961 corresponding to the eighth plasma generating nozzle 31 from the left. / Output to the overall control unit 90 via a digital converter. Accordingly, the PWM control unit 901 can determine which plasma generation nozzle 31 corresponds to the received ion current value.

８個の電流計９６１は、各々、一端が電極ピン３８に接続され、他端が接地され、電極ピン３８から流れる電流値を各プラズマ発生ノズル３１から放出されるプラズマ中に含まれるイオンの量として検出し、検出した電流値をイオン電流値としてセンサ入力部９６に出力する。センサ入力部９７は、速度センサ９７１により測定されたワークＷの搬送速度をセンサ入力部９７に出力する。   Each of the eight ammeters 961 has one end connected to the electrode pin 38 and the other end grounded, and the current value flowing from the electrode pin 38 is the amount of ions contained in the plasma discharged from each plasma generating nozzle 31. And the detected current value is output to the sensor input unit 96 as an ionic current value. The sensor input unit 97 outputs the workpiece W conveyance speed measured by the speed sensor 971 to the sensor input unit 97.

電極ピン３８は、８個のプラズマ発生ノズル３１の各々に対して配設された８個の電極ピン３８が存在する。図１１は、８個の電極ピン３８のうち、いずれか１つの電極ピン３８の配置図を示している。図１１に示すように、電極ピン３８は、先端に向かうにつれて断面積が小さくなるような円錐、或いは四角錐等の形状を有し、表面に金、銀等のメッキが施された金属からなる部材により構成され、プラズマ発生ノズル３１から放出されるプルームＰに、先端側の一部の領域が埋没するように配設されている。電極ピン３８の先端側とは反対側の他端側には、電流計９６１が接続され、電極ピン３８は電流計９６１を介して接地されている。これにより、電極ピン３８は、プラズマ発生ノズル３１から放出されたプラズマ中に含まれるイオンを受け取り、電流計９６１に電流を流す。電流計９６１はこの電流を測定し、イオン電流値として全体制御部９０に出力する。   The electrode pin 38 includes eight electrode pins 38 disposed for each of the eight plasma generation nozzles 31. FIG. 11 shows the layout of any one of the eight electrode pins 38. As shown in FIG. 11, the electrode pin 38 has a shape such as a cone or a quadrangular pyramid whose cross-sectional area decreases toward the tip, and is made of a metal having a surface plated with gold, silver or the like. It is comprised by the member, and it arrange | positions so that the one part area | region of the front end side may be buried in the plume P discharge | released from the plasma generation nozzle 31. FIG. An ammeter 961 is connected to the other end of the electrode pin 38 opposite to the tip side, and the electrode pin 38 is grounded via the ammeter 961. As a result, the electrode pin 38 receives ions contained in the plasma emitted from the plasma generation nozzle 31 and causes a current to flow through the ammeter 961. The ammeter 961 measures this current and outputs it to the overall control unit 90 as an ion current value.

図１２は、実施の形態１によるワーク処理装置Ｓの動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において、ガス流量制御部９２は、全体制御部９０の制御の下、８個の流量制御弁９２３を開き、処理ガス供給源９２１から供給されるガスを、ガス供給管９２２を介して、プラズマ発生ノズルに供給する。ここで、ガス流量制御部９２は、全体制御部９０から出力される制御信号のレベルに従って、各流量制御弁９２３の開度を調整する。また、このときの全流量制御弁９２３の開度は同一であり、予め定められた開度である。   FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the work processing apparatus S according to the first embodiment. First, in step S <b> 1, the gas flow rate control unit 92 opens the eight flow rate control valves 923 under the control of the overall control unit 90, and supplies the gas supplied from the processing gas supply source 921 via the gas supply pipe 922. And supply to the plasma generating nozzle. Here, the gas flow rate control unit 92 adjusts the opening degree of each flow rate control valve 923 according to the level of the control signal output from the overall control unit 90. Moreover, the opening degree of the total flow control valve 923 at this time is the same and is a predetermined opening degree.

ステップＳ２において、マイクロ波出力制御部９１は、全体制御部９０の制御の下、マイクロ波発生装置２０にマイクロ波を出力させる。   In step S <b> 2, the microwave output controller 91 causes the microwave generator 20 to output a microwave under the control of the overall controller 90.

ステップＳ３において、センサ入力部９６は、８個の電流計９６１の各々から順次イオン電流値を取り込み、全体制御部９０に順次出力する。ステップＳ４において、ＰＷＭ制御部９０１は、センサ入力部９６から順次出力された８個のイオン電流値の平均値を求め、イオン電流代表値Ｉｉを算出する。   In step S <b> 3, the sensor input unit 96 sequentially acquires ion current values from each of the eight ammeters 961 and sequentially outputs them to the overall control unit 90. In step S <b> 4, the PWM control unit 901 obtains an average value of the eight ion current values sequentially output from the sensor input unit 96 and calculates an ion current representative value Ii.

ステップＳ５において、ＰＷＭ制御部９０１は、算出したイオン電流代表値Ｉｉが目標イオン範囲記憶部９０２に記憶された目標イオン範囲に属するか否かを判定する。そして、イオン電流代表値Ｉｉが、目標イオン範囲の下限値Ｉｍｉｎ以上、かつ、目標イオン範囲の上限値Ｉｍａｘ以下であり、目標イオン範囲に属する場合（ステップＳ５でＩｍｉｎ≦Ｉｉ≦Ｉｍａｘ）、ＰＷＭ信号のデューティー比を変更することなく、処理をステップＳ５に戻す。   In step S <b> 5, the PWM control unit 901 determines whether or not the calculated ion current representative value Ii belongs to the target ion range stored in the target ion range storage unit 902. When the ion current representative value Ii is not less than the lower limit value Imin of the target ion range and not more than the upper limit value Imax of the target ion range and belongs to the target ion range (Imin ≦ Ii ≦ Imax in step S5), the PWM signal The process returns to step S5 without changing the duty ratio.

一方、イオン電流代表値Ｉｉが目標イオン範囲の上限値Ｉｍａｘより大きい場合（ステップＳ５でＩｉ＞Ｉｍａｘ）、ＰＷＭ制御部９０１は、現在のデューティー比に対して、所定の分解能分、デューティー比が小さくされたＰＷＭ信号をマイクロ波出力制御部９１に出力させ、処理をステップＳ３に戻す（ステップＳ７）。これにより、マイクロ波発生装置２０から出力されるマイクロ波のパワーは小さくなる。   On the other hand, when the ion current representative value Ii is larger than the upper limit value Imax of the target ion range (Ii> Imax in step S5), the PWM control unit 901 has a duty ratio smaller by a predetermined resolution than the current duty ratio. The processed PWM signal is output to the microwave output controller 91, and the process returns to step S3 (step S7). Thereby, the power of the microwave output from the microwave generator 20 becomes small.

また、イオン電流代表値Ｉｉが目標イオン範囲の下限値Ｉｍｉｎより小さい場合（ステップＳ５でＩｉ＜Ｉｍｉｎ）、ＰＷＭ制御部９０１は、現在のデューティー比に対して、所定の分解能分、デューティー比が大きくされたＰＷＭ信号をマイクロ波出力制御部９１に出力させ、処理をステップＳ３に戻す（ステップＳ６）。これにより、マイクロ波発生装置２０から出力されるマイクロ波のパワーは大きくなる。   When the representative value Ii of the ion current is smaller than the lower limit value Imin of the target ion range (Ii <Imin in step S5), the PWM control unit 901 increases the duty ratio by a predetermined resolution with respect to the current duty ratio. The processed PWM signal is output to the microwave output controller 91, and the process returns to step S3 (step S6). Thereby, the power of the microwave output from the microwave generator 20 becomes large.

ここで、ＰＷＭ制御部９０１は、イオン電流代表値Ｉｉが目標イオン範囲に対してどの程度離れているかに応じて、増減させるデューティー比の分解能を変更する。図１３は、目標イオン範囲とデューティー比の分解能との関係を示した表であり、（ａ）はイオン電流代表値Ｉｉが下限値Ｉｍｉｎより小さい場合を示し、（ｂ）はイオン電流代表値Ｉｉが上限値Ｉｍａｘより大きい場合を示している。   Here, the PWM control unit 901 changes the resolution of the duty ratio to be increased or decreased according to how far the ion current representative value Ii is away from the target ion range. FIG. 13 is a table showing the relationship between the target ion range and the resolution of the duty ratio, where (a) shows the case where the ion current representative value Ii is smaller than the lower limit value Imin, and (b) shows the ion current representative value Ii. Is larger than the upper limit value Imax.

（ａ）に示すように、ＰＷＭ制御部９０１は、イオン電流代表値Ｉｉが下限値Ｉｍｉｎより小さい場合、イオン電流代表値Ｉｉと下限値Ｉｍｉｎとの差をイオン電流代表値Ｉｉで除した値（Ｉａ＝（Ｉｉ−Ｉｍｉｎ）÷Ｉｉ）の百分率が小さくなるにつれて、すなわち、イオン電流値Ｉｉが下限値Ｉｍｉｎに近づくにつれてデューティー比の分解能を小さくする。   As shown in (a), when the ion current representative value Ii is smaller than the lower limit value Imin, the PWM control unit 901 is a value obtained by dividing the difference between the ion current representative value Ii and the lower limit value Imin by the ion current representative value Ii ( As the percentage of Ia = (Ii−Imin) ÷ Ii) decreases, that is, as the ion current value Ii approaches the lower limit value Imin, the resolution of the duty ratio is decreased.

具体的には、Ｉａの百分率が５％以下である場合、分解能が０．２％に設定され、デューティー比は、現在設定されているデューティー比に対して、０．２％単位で増加されていく。また、Ｉａが５％より大きく１０％以下である場合、デューティー比は０．５％単位で増加され、１０％より大きく、２０％以下の場合、デューティー比は１．０％単位で増加され、２０％より大きい場合、デューティー比は５．０％単位で増加される。   Specifically, when the percentage of Ia is 5% or less, the resolution is set to 0.2%, and the duty ratio is increased by 0.2% with respect to the currently set duty ratio. Go. When Ia is greater than 5% and less than or equal to 10%, the duty ratio is increased by 0.5%. When Ia is greater than 10% and less than or equal to 20%, the duty ratio is increased by 1.0%. If it is greater than 20%, the duty ratio is increased by 5.0%.

このように、してＰＷＭ信号のデューティー比が調整されるため、高速、かつ正確にイオン電流代表値Ｉｉを目標イオン電流範囲内にすることが可能となる。   Thus, since the duty ratio of the PWM signal is adjusted, the ion current representative value Ii can be accurately set within the target ion current range at high speed.

一方、イオン電流代表値Ｉｉが上限値Ｉｍａｘより大きい場合（ステップＳ５でＩｉ＞Ｉｍａｘ）、ＰＷＭ制御部９０１は、（ｂ）に示すように、イオン電流代表値Ｉｉと上限値Ｉｍａｘとの差をイオン電流代表値Ｉｉで除した値（Ｉｂ＝（Ｉｉ−Ｉｍａｘ）÷Ｉｉ）の百分率が小さくなるにつれて、すなわち、イオン電流値Ｉｉが上限値Ｉｍａｘに近づくにつれてデューティー比の分解能を小さくする。   On the other hand, when the ionic current representative value Ii is larger than the upper limit value Imax (Ii> Imax in step S5), the PWM control unit 901 determines the difference between the ionic current representative value Ii and the upper limit value Imax as shown in (b). As the percentage of the value (Ib = (Ii−Imax) ÷ Ii) divided by the representative value of ion current Ii decreases, that is, as the ion current value Ii approaches the upper limit value Imax, the resolution of the duty ratio is decreased.

具体的には、Ｉｂの百分率が５％以下である場合、分解能が０．２％に設定され、デューティー比は、現在設定されているデューティー比に対して、０．２％単位で減少されていく。以下、（ｂ）に示すようにして、イオン電流代表値Ｉｉを基に算出されたＩｂの値に応じて、デューティー比の分解能が変更される。   Specifically, when the percentage of Ib is 5% or less, the resolution is set to 0.2%, and the duty ratio is reduced by 0.2% with respect to the currently set duty ratio. Go. Hereinafter, as shown in (b), the resolution of the duty ratio is changed in accordance with the value of Ib calculated on the basis of the representative ionic current value Ii.

以上説明したように、実施の形態１によるワーク処理装置Ｓによれば、プラズマ発生ノズル３１から放出されるプラズマ中に含まれるイオンの量が測定され、測定されたイオンの量が目標とする範囲になるように、マイクロ波のパワーがフィードバック制御されるため、一定のイオンの量が含まれるプラズマを長時間安定して放出することができる。   As described above, according to the work processing apparatus S according to the first embodiment, the amount of ions contained in the plasma emitted from the plasma generation nozzle 31 is measured, and the measured amount of ions is a target range. Thus, since the microwave power is feedback-controlled, plasma containing a certain amount of ions can be stably emitted for a long time.

次に、実施の形態２によるワーク処理装置Ｓａについて説明する。実施の形態２によるワーク処理装置Ｓａは、プラズマ発生ノズルに供給するガス量を調整することで、プラズマに含まれるイオンの量を目標範囲にすることを特徴とする。なお、実施の形態２によるワーク処理装置Ｓａにおいて、実施の形態１のワーク処理装置Ｓと同一のものは同一の符号を付して説明を省略する。   Next, the work processing apparatus Sa according to the second embodiment will be described. The workpiece processing apparatus Sa according to the second embodiment is characterized in that the amount of ions contained in plasma is set to a target range by adjusting the amount of gas supplied to the plasma generating nozzle. Note that in the work processing apparatus Sa according to the second embodiment, the same components as those of the work processing apparatus S of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図１４は、実施の形態２によるワーク処理装置Ｓａの制御系を示すブロック図である。図１４に示す制御系は、図１０に示す制御系に対して全体制御部９０が、ガス流量調整部（状態制御部の一例に相当）９０３の機能を備えている点が相違している。ガス流量調整部９０３は、各電流計９６１により測定された８個のイオン電流値の各々が、目標イオン範囲に属するように、ガス流量制御部（状態制御部の一例に相当）９２に、８個の流量制御弁９２３の各々の開度を調整させる。   FIG. 14 is a block diagram illustrating a control system of the work processing apparatus Sa according to the second embodiment. The control system shown in FIG. 14 is different from the control system shown in FIG. 10 in that the overall control unit 90 has a function of a gas flow rate adjustment unit (corresponding to an example of a state control unit) 903. The gas flow rate adjustment unit 903 provides the gas flow rate control unit (corresponding to an example of the state control unit) 8 to 8 so that each of the eight ion current values measured by each ammeter 961 belongs to the target ion range. The opening degree of each flow control valve 923 is adjusted.

次に実施の形態２によるワーク処理装置Ｓａの動作について説明する。図１５は、実施の形態２によるワーク処理装置Ｓａの動作を示すフローチャートである。なお、図１５のフローチャートは、８個の流量制御弁９２３のうちある１つの流量制御弁９２３に対する処理を示しており、実際には、ステップＳ１３〜Ｓ１６までの処理が８個の流量制御弁９２３の各々に対して実行される。   Next, the operation of the work processing apparatus Sa according to the second embodiment will be described. FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the work processing apparatus Sa according to the second embodiment. Note that the flowchart of FIG. 15 shows the processing for one flow control valve 923 out of the eight flow control valves 923. In practice, the processing from steps S13 to S16 includes eight flow control valves 923. For each of the

ステップＳ１１及びステップＳ１２は、図１２に示すステップＳ１及びＳ２の処理と同一であるため、説明を省略する。ステップＳ１３において、センサ入力部９６は、電流計９６１により測定されたイオン電流値Ｉｉを取り込み、全体制御部９０に出力する。   Steps S11 and S12 are the same as the processes of steps S1 and S2 shown in FIG. In step S <b> 13, the sensor input unit 96 takes in the ion current value Ii measured by the ammeter 961 and outputs it to the overall control unit 90.

ステップＳ１４において、ガス流量調整部９０３は、センサ入力部９６から出力されたイオン電流値Ｉｉが目標イオン範囲に属するか否かの判定を行い、イオン電流値Ｉｉが目標イオン範囲内に属する場合（ステップＳ１４でＩｍｉｎ≦Ｉｉ≦Ｉｍａｘ）、ガス流量を調整することなく、処理をステップＳ１４に戻す。   In step S14, the gas flow rate adjustment unit 903 determines whether or not the ion current value Ii output from the sensor input unit 96 belongs to the target ion range, and if the ion current value Ii belongs to the target ion range ( In step S14, Imin ≦ Ii ≦ Imax), and the process returns to step S14 without adjusting the gas flow rate.

一方、イオン電流値Ｉｉが目標イオン範囲の下限値Ｉｍｉｎよりも小さい場合（ステップＳ１４でＩｉ＜Ｉｍｉｎ）、ガス流量調整部９０３は、プラズマ発生ノズル３１に供給するガス流量を増加させるために、ガス流量制御部９２に、流量制御弁９２３の開度を所定の分解能分、大きくさせ、処理をステップＳ１３に戻す（ステップＳ１５）。これにより、プラズマ発生ノズル３１から放出されるプラズマに含まれるイオンの量は増大する。一方、イオン電流値Ｉｉが目標イオン範囲の上限値Ｉｍａｘよりも大きい場合（ステップＳ１４でＩｉ＞Ｉｍａｘ）、ガス流量調整部９０３は、流量制御弁９２３の開度が所定の分解能分小さくされるように、ガス流量制御部９２に、流量制御弁９２３の開度を所定の分解能分小さくさせ、処理をステップＳ１３に戻す。（ステップＳ１６）。これにより、プラズマ発生ノズル３１から放出されるプラズマに含まれるイオンの量は減少する。   On the other hand, when the ion current value Ii is smaller than the lower limit value Imin of the target ion range (Ii <Imin in step S14), the gas flow rate adjustment unit 903 increases the gas flow rate supplied to the plasma generation nozzle 31 to increase the gas flow rate. The flow control unit 92 is caused to increase the opening degree of the flow control valve 923 by a predetermined resolution, and the process returns to step S13 (step S15). As a result, the amount of ions contained in the plasma emitted from the plasma generation nozzle 31 increases. On the other hand, when the ion current value Ii is larger than the upper limit value Imax of the target ion range (Ii> Imax in step S14), the gas flow rate adjustment unit 903 makes the opening degree of the flow rate control valve 923 smaller by a predetermined resolution. Further, the opening of the flow rate control valve 923 is reduced by a predetermined resolution in the gas flow rate control unit 92, and the process returns to step S13. (Step S16). As a result, the amount of ions contained in the plasma emitted from the plasma generation nozzle 31 is reduced.

ここで、ガス流量調整部９０３は、図１０に示すＰＷＭ制御部９０１と同様にイオン電流値Ｉｉと上限値ｍａｘとの差、又はイオン電流値Ｉｉと下限値ｍｉｎとの差が小さくなるにつれて分解能が小さくなるように、流量制御弁９２３の開度を調整することが好ましい。具体的には、図１３（ａ），（ｂ）に示す表のように、ＩａとＩｂとを４つの階級に分け、現在のイオン電流値Ｉｉを基に算出されるＩａとＩｂとが、４つの階級のうち、いずれの階級に属するかに応じて、分解能を変更する。   Here, as with the PWM control unit 901 shown in FIG. 10, the gas flow rate adjustment unit 903 has a resolution as the difference between the ion current value Ii and the upper limit value max or the difference between the ion current value Ii and the lower limit value min decreases. It is preferable to adjust the opening degree of the flow control valve 923 so as to reduce the flow rate. Specifically, as shown in the tables shown in FIGS. 13A and 13B, Ia and Ib are divided into four classes, and Ia and Ib calculated based on the current ion current value Ii are: The resolution is changed according to which of the four classes belongs.

以上説明したように、実施の形態２によるワーク処理装置Ｓａによれば、プラズマ発生ノズル３１より放出されるプラズマ中のイオンの量が測定され、測定されたイオンの量が目標とするイオンの量となるように、各プラズマ発生ノズル３１に供給されるガス量がフィードバック制御されるため、プラズマ発生ノズル３１から一定のイオンの量が含まれるプラズマを長時間安定して放出することができる。   As described above, according to the work processing apparatus Sa according to the second embodiment, the amount of ions in the plasma emitted from the plasma generation nozzle 31 is measured, and the measured amount of ions is the target amount of ions. Since the amount of gas supplied to each plasma generating nozzle 31 is feedback-controlled so that the plasma is generated, plasma containing a certain amount of ions can be stably emitted from the plasma generating nozzle 31 for a long time.

なお、本発明は以下の態様を採用することができる。   The present invention can employ the following aspects.

（１）上記実施の形態１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。   (1) In the first embodiment, the example in which the plurality of plasma generating nozzles 31 are arranged in a line has been described. However, the nozzle arrangement may be determined as appropriate according to the shape of the workpiece W, the power of the microwave power, and the like. For example, a 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）上記実施の形態１では、搬送手段Ｃとして搬送ローラ８０の上面に平板状のワーク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。   (2) In Embodiment 1 described above, a mode in which the flat workpiece W is placed on the upper surface of the transport roller 80 and transported as the transport means C is exemplified. A form in which W is nipped and conveyed, a form in which a work W is stored in a predetermined basket or the like without using a conveyance roller, and the basket or the like is conveyed by a line conveyor or the like. 30 may be transported to 30.

（３）上記実施の形態１，２では、マイクロ波発生源として２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマグネトロンを例示したが、マグネトロン以外の各種高周波電源も使用可能であり、また２．４５ＧＨｚとは異なる波長のマイクロ波を用いるようにしてもよい。   (3) In the first and second embodiments, 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 what is 2.45 GHz? You may make it use the microwave of a different wavelength.

（４）実施の形態１では、マイクロ波のパワーを調整し、実施の形態２では、ガス量を調整して、プラズマに含まれるイオンの量を調整していたが、これに限定されず、マイクロ波のパワーを調整すると共に、ガス量を調整することで、すなわち、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせた構成により、プラズマに含まれるイオンの量を調整してもよい。   (4) In the first embodiment, the power of the microwave is adjusted, and in the second embodiment, the gas amount is adjusted to adjust the amount of ions contained in the plasma. The amount of ions contained in the plasma may be adjusted by adjusting the microwave power and adjusting the amount of gas, that is, by combining the first embodiment and the second embodiment.

（５）実施の形態２では、８個の流量制御弁９２３を個別に制御したが、これに限定されず、全ての流量制御弁９２３をまとめて制御してもよい。これにより制御を簡便化することができる。   (5) In Embodiment 2, the eight flow control valves 923 are individually controlled. However, the present invention is not limited to this, and all the flow control valves 923 may be controlled together. Thereby, control can be simplified.

（６）実施の形態１，２では、８個のプラズマ発生ノズル３１の各々に対して電極ピン３８を設けたが、これに限定されず、いずれか１つのプラズマ発生ノズル３１に対してのみ電極ピン３８を設け、この電極ピン３８に流れるイオン電流値が目標イオン範囲に属するように、８個の流量制御弁９２３を一括して制御してもよい。これにより制御の簡略化を図ることができる。   (6) In the first and second embodiments, the electrode pins 38 are provided for each of the eight plasma generation nozzles 31, but the present invention is not limited to this. A pin 38 may be provided, and the eight flow control valves 923 may be collectively controlled so that the value of the ionic current flowing through the electrode pin 38 belongs to the target ion range. Thereby, simplification of control can be achieved.

（７）実施の形態１，２では、電流計９６１を用いてイオンの量を測定したが、これに限定されず、電圧計を用いてイオンの量を測定してもよい。   (7) In the first and second embodiments, the amount of ions is measured using the ammeter 961, but the present invention is not limited to this, and the amount of ions may be measured using a voltmeter.

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. 電極ピンの配置図を示している。The arrangement of electrode pins is shown. 実施の形態１によるワーク処理装置の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an operation of the work processing apparatus according to the first embodiment. 目標イオン範囲とデューティー比の分解能との関係を示した表であり、（ａ）はイオン電流代表値Ｉｉが下限値Ｉｍｉｎより小さい場合を示し、（ｂ）はイオン電流代表値Ｉｉが上限値Ｉｍａｘより大きい場合を示している。It is the table | surface which showed the relationship between the target ion range and resolution | decomposability of duty ratio, (a) shows the case where ion current representative value Ii is smaller than lower limit Imin, (b) shows ion current representative value Ii being upper limit Imax. The larger case is shown. 実施の形態２によるワーク処理装置の制御系を示すブロック図である。6 is a block diagram showing a control system of a work processing apparatus according to a second embodiment. FIG. 実施の形態２によるワーク処理装置の動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the operation of the work processing apparatus according to the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

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
３８ 電極ピン
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
９０ 全体制御部
９１ マイクロ波出力制御部
９２ ガス流量制御部
９３ 搬送制御部
９５ 操作部
９６，９７ センサ入力部
３６１ 電流計
９０２ 目標イオン範囲記憶部
９０３ ガス流量調整部
９２１ 処理ガス供給源
９２２ ガス供給管
９２３ 流量制御弁
９３１ 駆動モータ
９６１ 電流計
Ｉｉ イオン電流代表値
Ｉｉ イオン電流値
Ｉｍａｘ 上限値
Ｉｍｉｎ 下限値
Ｐ プルーム
ＰＵ プラズマ発生ユニット
Ｓ ワーク処理装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Waveguide 20 Microwave generator 30 Plasma generating part 31 Plasma generating nozzle 38 Electrode pin 40 Sliding short 50 Circulator 60 Dummy load 70 Stub tuner 90 Overall control part 91 Microwave output control part 92 Gas flow rate control part 93 Conveyance control part 95 Operation units 96, 97 Sensor input unit 361 Ammeter 902 Target ion range storage unit 903 Gas flow rate adjustment unit 921 Process gas supply source 922 Gas supply pipe 923 Flow control valve 931 Drive motor 961 Ammeter Ii Ion current representative value Ii Ion current Value Imax Upper limit value Imin Lower limit value P Plume PU Plasma generation unit S Work processing device

Claims (7)

マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、
前記マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を伝搬する導波部と、
プラズマ化されるガスを供給するガス供給部と、
前記マイクロ波を受信し、受信したマイクロ波を基に、前記ガス供給部から供給されるガスをプラズマ化して放出するプラズマ発生部と、
前記プラズマ発生部から放出されるプラズマに含まれるイオンの量を測定するイオン量測定部と、
前記イオン量測定部により測定されるイオンの量が所定の目標イオン量を保つように、前記プラズマ発生部から出力されるプラズマの状態を制御する状態制御部とを備えることを特徴とするプラズマ発生装置。 A microwave generator for generating microwaves;
A waveguide that propagates microwaves generated by the microwave generator; and
A gas supply unit for supplying a gas to be converted into plasma;
Receiving the microwave, and based on the received microwave, a plasma generating unit that discharges the gas supplied from the gas supply unit into plasma; and
An ion amount measurement unit for measuring the amount of ions contained in the plasma emitted from the plasma generation unit;
And a state control unit that controls a state of plasma output from the plasma generation unit so that an ion amount measured by the ion amount measurement unit maintains a predetermined target ion amount. apparatus. 前記状態制御部は、前記マイクロ波発生部から出力されるマイクロ波のパワーを調整することで前記プラズマに含まれるイオンの量を調整することを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。   The plasma generation apparatus according to claim 1, wherein the state control unit adjusts the amount of ions contained in the plasma by adjusting a power of a microwave output from the microwave generation unit. 前記プラズマ発生部は、前記状態制御部により出力されるＰＷＭ信号により、出力するマイクロ波のパワーが調整され、
前記状態制御部は、前記ＰＷＭ信号のデューティー比を所定の分解能で増減させることで、マイクロ波のパワーを調整し、前記イオン量測定部により測定されたイオンの量が前記目標イオン量に近づくにつれて、前記分解能を小さくすることを特徴とする請求項２記載のプラズマ発生装置。 The plasma generator adjusts the power of the output microwave by the PWM signal output from the state controller.
The state control unit adjusts the power of the microwave by increasing or decreasing the duty ratio of the PWM signal with a predetermined resolution, and the amount of ions measured by the ion amount measurement unit approaches the target ion amount. 3. The plasma generator according to claim 2, wherein the resolution is reduced. 前記状態制御部は、前記ガス供給部から前記プラズマ発生部に供給されるガス量を調整することで前記プラズマに含まれるイオンの量を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ発生装置。   The said state control part adjusts the quantity of the ion contained in the said plasma by adjusting the gas quantity supplied to the said plasma generation part from the said gas supply part, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The plasma generator described in 1. 前記状態制御部は、前記ガス供給部から前記プラズマ発生部に供給されるガス量を調整する流量制御弁と、前記流量制御弁の開度を調整するガス流量調整部とを含み、
前記ガス流量調整部は、前記流量制御弁の開度を所定の分解能で増減させることで、前記プラズマ発生部に供給されるガス量を調整し、前記イオン量測定部により測定されたイオンの量が前記目標イオン量に近づくにつれて、前記分解能を小さくすることを特徴とする請求項４記載のプラズマ発生装置。 The state control unit includes a flow rate control valve that adjusts the amount of gas supplied from the gas supply unit to the plasma generation unit, and a gas flow rate adjustment unit that adjusts the opening of the flow rate control valve,
The gas flow rate adjustment unit adjusts the amount of gas supplied to the plasma generation unit by increasing or decreasing the opening degree of the flow rate control valve with a predetermined resolution, and the amount of ions measured by the ion amount measurement unit The plasma generation apparatus according to claim 4, wherein the resolution is reduced as the value approaches the target ion amount. 前記イオン量測定部は、前記プラズマ発生部から放出されるプラズマ化されたガスからなるプルームが照射される位置に配設され、表面に金属メッキが施された電極ピンと、前記電極ピンを流れる電流を検出する電流計とを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ発生装置。   The ion amount measurement unit is disposed at a position where a plume made of plasma gas emitted from the plasma generation unit is irradiated, and has an electrode pin whose surface is plated with metal, and a current flowing through the electrode pin. The plasma generator according to any one of claims 1 to 5, further comprising an ammeter for detecting the current. 請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ発生装置を備え、前記プラズマ発生装置から放出されたプラズマをワークに照射することを特徴とするワーク処理装置。   A workpiece processing apparatus comprising the plasma generator according to claim 1, wherein the workpiece is irradiated with plasma emitted from the plasma generator.

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