專利名稱：工件處理系統(tǒng)和等離子體產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠向如基底的待處理工件照射等離子體以對該工 件的外表面進(jìn)行清潔或改性(modify)的工件處理系統(tǒng)，以及用于該工件處 理系統(tǒng)的等離子體產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
已知的工件處理系統(tǒng)，例如用于照射等離子體至如半導(dǎo)體基底的待 處理工件，以去除在該工件外表面上的有機(jī)污染物或用于實(shí)施表面改性、 蝕刻、薄膜形成或薄膜去除。例如，日本專利公開公報(bào)特開2003-197397 號公開了一種工件處理系統(tǒng)，其用于在大氣壓下，使用具有內(nèi)部和外部 電極的等離子體產(chǎn)生噴嘴，通過在內(nèi)部電極和外部電極之間施加電場產(chǎn) 生輝光放電等離子體，并且將等離子體轉(zhuǎn)化氣體吹到固定布置的工件。 還存在一種已知的利用大氣壓等離子體產(chǎn)生裝置的工件處理系統(tǒng)，所述 等離子體產(chǎn)生裝置使用例如2.45GHz的微波作為產(chǎn)生等離子體的能源。 然而，以往的工件處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是將等離子體轉(zhuǎn)化氣體吹到固定布置 在腔室內(nèi)或工作臺上的工件外表面。因此，對工件的處理只局限于成批 處理，這會(huì)在對大量工件進(jìn)行等離子處理的情況下，帶來可操作性較差 的問題。此外，如日本專利公開公報(bào)特開2003-197397號所披露的，如果 工件處理系統(tǒng)只具有單個(gè)噴嘴，那么例如在處理大面積基底的外表面時(shí) 就存在困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題的工 件處理系統(tǒng)和等離子體產(chǎn)生裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種工件處理系統(tǒng)和等離子體產(chǎn)生裝 置，其能夠連續(xù)地并且高效地對多個(gè)工件以及大面積的工件進(jìn)行等離子 處理。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，待處理的工件在指定的方向上輸送，并且
被由等離子體產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的等離子體照射。所述等離子體產(chǎn)生裝置包 括用于產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生器、用于使微波傳播的波導(dǎo)、以及具有多個(gè) 等離子體產(chǎn)生噴嘴的等離子體產(chǎn)生器，所述多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴用于 接收微波、基于所接收電能產(chǎn)生等離子體轉(zhuǎn)化氣體并且釋放所產(chǎn)生的氣 體。所述等離子體產(chǎn)生噴嘴以陣列安裝在波導(dǎo)上。使所述工件通過所述 等離子體產(chǎn)生器。
通過閱讀下面的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的這些以及其他目的、特 征、方面和優(yōu)點(diǎn)會(huì)更加清楚。


圖1為表示本發(fā)明實(shí)施例的工件處理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的立體圖； 圖2是從與圖1不同的方向觀察的等離子體產(chǎn)生單元的立體圖； 圖3是所述工件處理系統(tǒng)的局部側(cè)視剖面圖4是放大表示的兩個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴的側(cè)視圖(一個(gè)等離子體 產(chǎn)生噴嘴以分解方式表示)；
圖5是沿圖4中V - V線的剖面圖6是表示等離子體產(chǎn)生噴嘴中的等離子體產(chǎn)生狀態(tài)的側(cè)視局部剖 面圖7是表示滑動(dòng)短路器(sliding short)的內(nèi)部構(gòu)造的立體圖8是表示循環(huán)器的動(dòng)作的等離子體產(chǎn)生單元的俯視圖； 圖9是表示短線調(diào)諧器的配置狀態(tài)的側(cè)視局部剖面圖；和
圖IO是表示工件處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1為表示了本發(fā)
明一個(gè)實(shí)施例的工件處理系統(tǒng)s的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。該工件處理系統(tǒng)s
具有等離子體產(chǎn)生單元PU (等離子體產(chǎn)生裝置)，其用于產(chǎn)生等離子體
并將所產(chǎn)生的等離子體照射至作為待處理物品的工件W;以及輸送裝置
C，其用于沿著經(jīng)過等離子體的照射面積的指定路線輸送工件W。圖2
是從與圖1不同的方向觀察的等離子體產(chǎn)生單元PU的立體圖，圖3是工
件處理系統(tǒng)S的側(cè)視局部剖面圖。應(yīng)當(dāng)注意到，在圖1至3中，X-X方 向、Y-Y方向和Z-Z方向分別指代前后方向、左右方向和上下方向，其 中，-X方向是前方、十X方向是后方、-Y方向是左方、+丫方向是右方、 -Z方向是下方以及+Z方向是上方。
等離子體產(chǎn)生單元PU能夠在常溫常壓下通過使用微波產(chǎn)生等離子 體，其包括用于使微波傳播的波導(dǎo)10、安置在波導(dǎo)IO的一端(左邊)并 用于產(chǎn)生指定波長的微波的微波產(chǎn)生器20、配置在波導(dǎo)10上的等離子體 產(chǎn)生器30、安置在波導(dǎo)10的另一端(右邊)并用于反射所述微波的滑動(dòng) 短路器40、用于分離釋放到波導(dǎo)10的微波以使得反射微波不會(huì)回到微波 產(chǎn)生器20的循環(huán)器50、用于吸收在循環(huán)器50中分離的反射微波的虛載 荷60以及用于阻抗匹配的短線調(diào)諧器70。輸送裝置C包括由未示出的 驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)的輸送輥80。在該實(shí)施例中，平板形式的工件W由輸送裝 置C輸送。
波導(dǎo)10由適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?，例如是如鋁的非磁性金屬，假定是具有 矩形斷面的長管形，并且適合于使得由微波產(chǎn)生器20產(chǎn)生的微波指向等 離子體產(chǎn)生器30并使得微波沿其縱向傳播。波導(dǎo)10是裝配組件，其通 過在各個(gè)波導(dǎo)元件的法蘭部分聯(lián)接(couple)多個(gè)波導(dǎo)元件形成，其中，從 一端依次聯(lián)結(jié)其上安裝有微波產(chǎn)生器20的第一波導(dǎo)元件11、裝配有短 線調(diào)諧器70的第二波導(dǎo)元件12和其上配置有等離子體產(chǎn)生器30的第三 波導(dǎo)元件13。循環(huán)器50配置在第一和第二波導(dǎo)元件11、 12之間，并且 滑動(dòng)短路器40聯(lián)接至(couple to)第三波導(dǎo)元件13的另一端。
使用均為金屬平板的頂板、底板和兩側(cè)板，第一到第三波導(dǎo)元件11、 12、 13中的每一個(gè)被裝配進(jìn)矩形管中，并且所述每一個(gè)波導(dǎo)元件還具有 安裝在其相對端的法蘭板。除了將這樣的平板裝配成為波導(dǎo)元件之外， 還可以使用通過擠壓或折彎板材或者使用未分割的波導(dǎo)形成矩形波導(dǎo)元 件。該波導(dǎo)的橫截面不限于矩形，例如可以使用具有橢圓形橫截面的波 導(dǎo)。此外，用于波導(dǎo)10的材料不限于非磁性金屬，波導(dǎo)10可以由其他 多種具有導(dǎo)波功能的材料制成。
微波產(chǎn)生器20包括產(chǎn)生器主體21，其具有微波產(chǎn)生源，比如產(chǎn)生如2.45GHz微波的磁控管；用于將該微波產(chǎn)生源所產(chǎn)生的微波的強(qiáng)度調(diào) 節(jié)至指定輸出強(qiáng)度的放大器；以及用于將產(chǎn)生器主體21中所產(chǎn)生的微波 發(fā)射至波導(dǎo)10內(nèi)部的微波發(fā)射天線22。在該實(shí)施例的等離子體產(chǎn)生單元 PU中，最好使用連續(xù)可變類型的微波產(chǎn)生器20，所述連續(xù)可變類型的微 波產(chǎn)生器20能夠輸出例如1W至3kW的微波能量。
如圖3所示，微波產(chǎn)生器20的微波發(fā)射天線22從產(chǎn)生器主體21伸 出并固定地置于第一波導(dǎo)元件11上。更具體地說，安裝微波產(chǎn)生器20 時(shí)使得產(chǎn)生器主體21位于第一波導(dǎo)元件11的頂板IIU上，并且微波發(fā) 射天線22通過形成于頂板IIU中的通孔111引入，伸入到第一波導(dǎo)元件 11中的波導(dǎo)空間110中。通過構(gòu)造上述微波產(chǎn)生器20，從微波發(fā)射天線 22發(fā)射的如2.45GHz的微波由波導(dǎo)10引導(dǎo)而從波導(dǎo)10的一端(左邊) 傳播到另一端(右邊)。
等離子體產(chǎn)生器30包括八個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴31，它們從第三波導(dǎo) 元件13的底板13B (矩形波導(dǎo)的一側(cè)表面；面對待處理工件的表面)伸 出，并且左右成行排列。等離子體產(chǎn)生器30的寬度，即八個(gè)等離子體產(chǎn) 生噴嘴31的左右行寬度基本上與平板形式的工件W在垂直于輸送方向 的寬度t一致。這樣，當(dāng)工件W由輸送輥80輸送時(shí)，工件W的整個(gè)外 表面(面對底板13B的表面)可以被等離子處理。應(yīng)當(dāng)指出，八個(gè)等離 子體產(chǎn)生噴嘴31之間的排列間隔最好根據(jù)在波導(dǎo)10中傳播的微波的波
長XG確定。例如，可以最好以波長^的一半或波長^的四分之一為間 距布置等離子體產(chǎn)生噴嘴31。在使用2.45GHz微波的情況下，等離子體 產(chǎn)生噴嘴31以115mm aG/ 2)或57.5mm aG/4)的間距布置，因?yàn)樗?的波長？K3為230mm。
圖4是放大表示兩個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴31的側(cè)視圖(一個(gè)等離子體 產(chǎn)生噴嘴31以分解方式表示)，圖5是沿圖4中V-V線的剖面圖。等 離子體產(chǎn)生噴嘴31包括芯導(dǎo)體(內(nèi)部導(dǎo)體)32、噴嘴主體(外部導(dǎo)體) 33、噴嘴座34、密封元件35和保護(hù)管36。
芯導(dǎo)體32是由金屬制成的具有良好導(dǎo)電性的棒狀元件，并且被垂直 安置以使得其上端部分321穿過第三波導(dǎo)元件13的底板13B以伸入波導(dǎo) 空間130中特定的長度(該伸入部分稱為接收天線部分320)，其底端
322基本上與噴嘴主體33的底緣331齊平。通過接收天線部分320接收 在波導(dǎo)IO中傳播的微波，微波能量(微波功率)被賦予芯導(dǎo)體32。芯導(dǎo) 體32由密封元件35在其大體縱向中間位置固定。
噴嘴主體33是由具有良好導(dǎo)電性的金屬制成的管狀元件，并包括用 于容納芯導(dǎo)體32的管狀空間332。噴嘴座34也是由具有良好導(dǎo)電性的金 屬制成的管狀元件，并且包括用于固定噴嘴主體33的較大直徑的下固定 空間341和用于固定密封元件35的較小直徑的上固定空間342。另一方 面，密封元件35是由絕緣材料例如Teflon (DuPont的產(chǎn)品名稱)或像耐 熱樹脂材料或陶瓷制成的管狀元件，并且具有沿其中心軸牢靠地固定芯 導(dǎo)體32的固定孔351。
噴嘴主體33從頂端依次包括放入噴嘴座34的下固定空間341的上 主干部分33U、用于固定后面要描述的氣體密封環(huán)37的環(huán)形槽33S、從 噴嘴座34伸出的環(huán)狀法蘭部分33F和下主干部分33B。上主干部分33U 形成有連通孔333，用于將指定的處理氣體供給管狀空間332。
噴嘴主體33起到布置在芯導(dǎo)體32周圍的外導(dǎo)體的作用，并且在管 狀空間332的中心軸上被引入，同時(shí)保證周圍具有指定的環(huán)形空間H(絕 緣空間)。噴嘴主體33被裝配進(jìn)噴嘴座34以使得上主干部分33U的外 周面與噴嘴座34的下固定空間341的內(nèi)周壁接觸，并且法蘭部分33F的 上端表面與噴嘴座34的底端343接觸。優(yōu)選的是，通過使用柱塞、固定 螺釘或諸如此類的固定件可拆卸地將噴嘴主體33安裝在34中。
噴嘴座34包括被緊密地裝進(jìn)(fitted into)形成于第三波導(dǎo)元件13的 底板13B上的通孔131中的上主干部分34U (基本上相應(yīng)于上固定空間 342的位置)，以及從底板13B向下伸出的下主干部分34B (基本上相應(yīng) 于下固定空間341的位置)。用于給環(huán)形空間H供應(yīng)處理氣體的氣體供 應(yīng)孔344形成于下主干部分34B的外周面中。盡管未圖示，但有管接頭 等安裝在氣體供應(yīng)孔344上，以與供應(yīng)指定處理氣體的氣體供應(yīng)管的一 端相連接。當(dāng)噴嘴主體33裝在指定位置進(jìn)入噴嘴座34時(shí)，氣體供應(yīng)孔 344和噴嘴主體33的連通孔333具有設(shè)置為可以相通的位置。應(yīng)當(dāng)注意 到，氣體密封環(huán)37設(shè)置在噴嘴主體33和噴嘴座34之間，以便制止氣體 通過氣體供應(yīng)孔344和連通孔333彼此緊靠的部分泄漏。
密封元件35被固定在噴嘴座34的上固定空間342中，從而其底端 352與噴嘴主體33的上端334接觸，并且其上端353與噴嘴座34的上端 鎖定部分345接觸。換言之，支撐芯導(dǎo)體32的密封元件35被裝配進(jìn)上 固定空間342中，以使得底端352被噴嘴主體33的上端334擠壓。
保護(hù)管36 (在圖5中未示出)用指定長度的石英玻璃管制成，并且 其外徑基本上等于噴嘴主體33的管狀空間332的內(nèi)徑。保護(hù)管36被裝 配進(jìn)管狀空間332以使得其部分從噴嘴主體33的底端331伸出，從而提 高噴嘴主體33的底端331的抗腐蝕性。保護(hù)管36可以裝配進(jìn)管狀空間 332，以使得保護(hù)管36的端部與噴嘴主體33的底端331齊平，或者保護(hù) 管36全部處于管狀空間332內(nèi)。
通過構(gòu)造如上所述的等離子體產(chǎn)生噴嘴31，噴嘴主體33、噴嘴座34 和第三波導(dǎo)元件13 (波導(dǎo)10)彼此電導(dǎo)通(在相同電勢下)，而芯導(dǎo)體 32通過由絕緣密封元件35支撐而與這些元件電絕緣。因此，如果微波由 芯導(dǎo)體32的接收天線部分320接收到，從而通過如圖6所示的接地波導(dǎo) 10供應(yīng)微波能量至芯導(dǎo)體32，電場集中部分形成在噴嘴主體33的底端 322和底端331附近。
當(dāng)含氧處理氣體，例如氧氣或空氣在這個(gè)狀態(tài)下通過氣體供應(yīng)孔344 供應(yīng)到環(huán)形空間H中，該處理氣體受微波能量激發(fā)從而在芯導(dǎo)體32的底 端322附近產(chǎn)生等離子體(電離氣體)。該等離子體是活性等離子體， 其電子溫度大約有幾萬度，但其氣體溫度近似于環(huán)境溫度(與由中性分 子表示的氣體溫度相比，由電子表示的該等離子體的電子溫度極高)， 并且所述活性等離子體在大氣壓下產(chǎn)生。
如上所述的經(jīng)等離子體轉(zhuǎn)化的處理氣體通過氣體供應(yīng)孔344所給的 氣流，從噴嘴主體33的底端331以羽流P釋放出來。羽流P包含游離基 (radical)，并且如果例如使用含氧氣體作為處理氣體，則產(chǎn)生氧游離基， 從而此羽流P具有了溶解和去除有機(jī)物的功能和去除抗蝕劑(resists)的 功能。由于該實(shí)施例的等離子體產(chǎn)生單元PU中布置有多個(gè)等離子體產(chǎn)生 噴嘴31，可以產(chǎn)生左右方向直線排列的羽流P。
如果使用惰性氣體，例如氬氣或氮?dú)庾鳛樘幚須怏w，則可以對多種
基底的外表面進(jìn)行清潔和改性。此外，如果使用包含氟的混合氣體，則 基底的外表面可以被改性成為防水表面。如果使用包含親水基的混合氣 體，則基底的外表面可以被改性成為親水表面。此外，如果使用包含金 屬元素的混合氣體，則可以在基底上形成金屬薄膜。
設(shè)置滑動(dòng)短路器40以優(yōu)化各個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴31的芯導(dǎo)體32和 在波導(dǎo)10中傳播的微波的聯(lián)接狀態(tài)，并且滑動(dòng)短路器40聯(lián)接于第三波 導(dǎo)元件13的右端，以便通過改變微波的反射位置產(chǎn)生可調(diào)整的駐波圖。 因此，如果沒有使用駐波，則可將具有吸收電磁波作用的虛載荷安裝在 滑動(dòng)短路器40的位置上。
圖7是顯示滑動(dòng)短路器40的外部構(gòu)造的立體圖。如圖7所示，滑動(dòng) 短路器40為盒體結(jié)構(gòu)，其具有和波導(dǎo)IO相似的矩形橫斷面，并且所述 滑動(dòng)短路器40包括由與波導(dǎo)10相同的材料制成并具有空腔410的盒體 41、容納在空腔410內(nèi)的圓柱形反射塊42、成一體地連接到反射塊42 的基端并可在空腔410內(nèi)沿左右方向滑動(dòng)的矩形塊43、裝配到矩形塊43 中的移動(dòng)機(jī)構(gòu)44、以及通過軸45與反射塊42連接在一起的調(diào)節(jié)旋鈕46。
反射塊42是橫向延伸的圓柱體，從而用作微波反射面的引導(dǎo)端面 421面對第三波導(dǎo)元件13的波導(dǎo)空間130。反射塊42也可以制成具有如 矩形塊43的棱柱體。移動(dòng)機(jī)構(gòu)44作為一種機(jī)構(gòu)，用于通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋 鈕46，使得矩形塊43以及與矩形塊43聯(lián)成一體的反射塊42沿橫向移動(dòng)。 旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋鈕46使得反射塊42在空腔410內(nèi)沿橫向移動(dòng)，同時(shí)由矩形 塊43引導(dǎo)。反射塊42的引導(dǎo)端面421的位置可通過移動(dòng)反射塊42予以 調(diào)節(jié)，從而優(yōu)化駐波圖。最好使用步進(jìn)馬達(dá)等自動(dòng)地旋轉(zhuǎn)操作調(diào)節(jié)旋鈕 46。
循環(huán)器50例如是具有內(nèi)嵌鐵氧體柱的波導(dǎo)類型的三口循環(huán)器，其適 用于使得被傳播到等離子體產(chǎn)生器30的微波中的、但在等離子體產(chǎn)生器 30沒有被消耗而返回的反射微波傳播至虛載荷60，而不是將反射微波返 回至微波產(chǎn)生器20。這種循環(huán)器50的布設(shè)可以防止微波產(chǎn)生器20由于 反射微波引起過熱。
圖8是表示循環(huán)器50的動(dòng)作的等離子體產(chǎn)生單元PU的俯視圖。如
圖8所示，第一波導(dǎo)元件11與循環(huán)器50的第一端口 51連接；第二波導(dǎo)
元件12與第二端口 52連接；并且虛載荷60與第三端口 53連接。如箭 頭"a"所示，從微波產(chǎn)生器20的微波發(fā)射天線22產(chǎn)生的微波經(jīng)由第一個(gè) 端口 51和第二端口 52傳播至第二波導(dǎo)12。另一方面，從第二波導(dǎo)元件 12通過第二端口 52傳播的反射微波，如箭頭"b"所示，被折射至第三 端口 53從而進(jìn)入虛載荷60。
虛載荷60是水冷卻的(還可以是氣冷卻的)電磁波吸收體，其用于 吸收上述反射微波并將其轉(zhuǎn)化為熱。虛載荷60設(shè)有冷卻水通道，該通道 中流過冷卻水，從而通過熱轉(zhuǎn)化反射微波所產(chǎn)生的熱與冷卻水進(jìn)行熱交換。
短線調(diào)諧器70用于匹配作為負(fù)荷的等離子體產(chǎn)生噴嘴31的芯導(dǎo)體 32的阻抗，并且包括在第二波導(dǎo)元件12的頂板12U上，以指定間隔依 次布置的三個(gè)短線調(diào)諧器單元70A至70C。圖9是表示短線調(diào)諧器70的 配置狀態(tài)的側(cè)視局部剖面圖。如圖9所示，三個(gè)短線調(diào)諧器單元70A至 70C具有相同的構(gòu)造，其包括位于第二波導(dǎo)元件12的波導(dǎo)空間120內(nèi)的 短線71、直接耦合至短線71的操作桿72、用于上下移動(dòng)短線71以拉回 和伸出它的移動(dòng)機(jī)構(gòu)73、以及用于固定短線71、操作桿72和移動(dòng)機(jī)構(gòu) 73的外殼74。
設(shè)置于每個(gè)短線調(diào)諧器單元70A至70C中的短線71伸進(jìn)波導(dǎo)空間 120的伸出長度可由相應(yīng)的操作桿72獨(dú)立調(diào)整。例如，可以在監(jiān)視微波 功率的同時(shí)，通過搜索所述芯導(dǎo)體32的功率消耗的峰值點(diǎn)(反射微波最 小的點(diǎn))來確定短線71的伸出長度。必要時(shí)，該阻抗匹配和滑動(dòng)短路器 40的移動(dòng)相關(guān)聯(lián)。也最好使用步進(jìn)馬達(dá)等自動(dòng)地操作短線調(diào)諧器70。
輸送裝置C包括沿著指定輸送路徑布置的多個(gè)輸送輥80，并通過借 助于未示出的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)輸送輥80來輸送待處理工件W經(jīng)過等離子 體產(chǎn)生器30。待處理的工件W如圖所示可以是如等離子體顯示板或半導(dǎo) 體基底的平面基底，或者是其上安裝有電子元件的電路板。也可以處理 非平板的元件、組件等等。在這種情況下，可以采用輸送帶等代替輸送
輥o
下面說明該實(shí)施例的工件處理系統(tǒng)S的電氣結(jié)構(gòu)。圖IO是顯示工件
處理系統(tǒng)S的控制系統(tǒng)90的框圖?？刂葡到y(tǒng)90是CPU (中央處理器) 等等，并且功能上具有微波輸出控制器91、氣體流速控制器92、電動(dòng)機(jī) 控制器93和中央控制器94。此外，提供操作單元95以發(fā)出指定操作信 號至中央控制器94。
微波輸出控制器91用于開關(guān)控制從微波產(chǎn)生器20輸出的微波并控 制微波的輸出強(qiáng)度，并且所述微波輸出控制器91通過產(chǎn)生指定脈沖信號， 由微波產(chǎn)生器20的產(chǎn)生器主體21來控制微波產(chǎn)生操作。
氣體流速控制器92用于控制供應(yīng)到等離子體產(chǎn)生器30的各個(gè)等離 子體產(chǎn)生噴嘴31的處理氣體的流速。具體地，氣體流速控制器92控制 設(shè)置于氣體供給管922中的流速控制閥923的打開和關(guān)閉，或者調(diào)整打 開程度，氣體供給管922連接處理氣體源921 (例如氣缸)和等離子體產(chǎn) 生噴嘴31。
電動(dòng)機(jī)控制器93控制用于驅(qū)動(dòng)輸送輥80的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)931以起動(dòng) 和停止工件W的輸送，并且控制輸送速度。
中央控制器94支配工件處理系統(tǒng)S的全部操作控制，并響應(yīng)于從操 作單元95發(fā)出的操作信號，根據(jù)指定順序，控制微波輸出控制器91、氣 體流速控制器92和電動(dòng)機(jī)控制器93的操作。具體地，根據(jù)預(yù)先給定的 控制程序，中央控制器94開始輸送工件W，以將工件帶到等離子體產(chǎn)生 器30，并通過施加微波能量同時(shí)供應(yīng)指定流速的處理氣體至各個(gè)等離子 體產(chǎn)生噴嘴31以產(chǎn)生等離子體(羽流P)，由此羽流P被吹到被輸送的 工件W的外表面上。這樣，可以連續(xù)處理多個(gè)工件W。
根據(jù)如上所述的工件處理系統(tǒng)S，當(dāng)工件W由輸送裝置C輸送時(shí)， 等離子體轉(zhuǎn)化氣體能夠從以陣列安置在波導(dǎo)13上的多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴 嘴31吹到工件W上。因此，既可以連續(xù)地對多個(gè)工件W進(jìn)行等離子處 理，又可以有效地對大面積的工件進(jìn)行等離子處理。因此，與以往的批 處理類型的工件處理系統(tǒng)相比，在對多種工件進(jìn)行等離子處理時(shí)，就可 提供具有更佳的可操作性的工件處理系統(tǒng)S或等離子體產(chǎn)生裝置PU。此 外，由于等離子體能夠在環(huán)境溫度和壓力下產(chǎn)生，因此可以不必使用真
空室等從而簡化安裝。
此外，由微波產(chǎn)生器20產(chǎn)生的微波被各個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴31的
芯導(dǎo)體32接收，并且等離子體轉(zhuǎn)化氣體可以根據(jù)所接收的電能從各個(gè)等 離子體產(chǎn)生噴嘴31釋放。因此，用于傳輸微波能量至各個(gè)等離子體產(chǎn)生 噴嘴31的傳輸系統(tǒng)可以簡化。因此，該系統(tǒng)可以具有較簡單的構(gòu)造并且 降低生產(chǎn)成本。
此外，由于具有多個(gè)成行排列的等離子體產(chǎn)生噴嘴31的等離子體產(chǎn) 生器30的寬度基本上等于平板形式的工件W在垂直于輸送方向上的寬 度，因此借助于輸送裝置C僅令工件W通過等離子體產(chǎn)生器30 —次， 工件的全部表面就可以被完全處理，從而顯著地提高了對平板形式的工 件W進(jìn)行等離子處理時(shí)的效率。此外，等離子體轉(zhuǎn)化氣體能夠同時(shí)吹至 被輸送到等離子體產(chǎn)生器30的工件W，從而能夠進(jìn)行均勻的表面處理等 等。
以上盡管描述了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的工件處理系統(tǒng)S，但是本發(fā)明不
限于此，還可以如下實(shí)施
(1) 盡管在上述實(shí)施例中，多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴31成行排列，但噴 嘴排列可以根據(jù)工件的形狀、微波能量的強(qiáng)度及其他因素適當(dāng)?shù)卮_定。
例如，多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴31可以通過沿著工件的輸送方向布置多行 等離子體產(chǎn)生噴嘴31而以矩陣方式排列，或者可以以錯(cuò)開布置方式排列。
(2) 盡管在上述實(shí)施例中，平板形式的工件W被放置在作為輸送裝置 C的輸送輥80上輸送，但工件也可以夾在上和下輸送輥之間同時(shí)被送至 等離子體產(chǎn)生器30;還可以裝在指定的籃子等中借助帶式輸送裝置等進(jìn) 行輸送，而不使用輸送輥；或也可以由機(jī)器人手等握住。
(3) 盡管在上述實(shí)施例中，產(chǎn)生2.45GHz微波的磁控管被示為微波產(chǎn) 生源，但同樣還可以使用除了磁控管之外的各種高頻能量源。此外，還 可以使用波長不同于2.45GHz的微波。
(4) 最好在波導(dǎo)10的指定位置配置功率表以便測量波導(dǎo)10中的微波 功率。例如，為了掌握反射微波功率對從微波產(chǎn)生器20的微波發(fā)射天線 22釋放的微波功率的比值，可以在循環(huán)器50和第二波導(dǎo)元件12之間設(shè)
置具有嵌入式功率表的波導(dǎo)。
如上所述，新型的工件處理系統(tǒng)適用于在輸送工件的同時(shí)，向工件 照射等離子體以對工件實(shí)施指定的處理。該工件處理系統(tǒng)包含等離子體 產(chǎn)生裝置，所述等離子體產(chǎn)生裝置包括用于產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生器； 用于使微波傳播的波導(dǎo)；以及具有多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴的等離子體產(chǎn) 生器，所述多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴用于接收微波、基于接收電能產(chǎn)生等 離子體轉(zhuǎn)化氣體并且釋放所產(chǎn)生的氣體，所述等離子體產(chǎn)生噴嘴以陣列 方式安裝在波導(dǎo)上；以及用于輸送工件經(jīng)過等離子體產(chǎn)生器的工件輸送 裝置。
使用這種構(gòu)造，在工件W由輸送裝置C輸送的同時(shí)，工件的外表面 可以通過從安裝在波導(dǎo)上的等離子體產(chǎn)生噴嘴釋放等離子體轉(zhuǎn)化氣體至 工件得到連續(xù)地處理。而且，由于多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴以陣列方式安 裝在波導(dǎo)上，也可以處理大面積的工件。因此，在對各種類型的工件進(jìn) 行等離子處理時(shí)，就可以提供具有良好的可操作性的工件處理系統(tǒng)或等 離子體產(chǎn)生裝置。
優(yōu)選地，每個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴可以包括 一端位于波導(dǎo)內(nèi)的內(nèi)部 導(dǎo)體；安置在內(nèi)部導(dǎo)體周圍并與內(nèi)部導(dǎo)體有間隔的外部導(dǎo)體；以及用于 將指定氣體供應(yīng)至內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間間隙的氣體供應(yīng)部，由此從 其引導(dǎo)端釋放等離子體轉(zhuǎn)化氣體。
使用這種構(gòu)造，在波導(dǎo)中傳播的微波由波導(dǎo)內(nèi)的內(nèi)部導(dǎo)體的伸出部 分接收，并且接收到的微波能量供給內(nèi)部導(dǎo)體?？梢岳迷撃芰吭谕鈱?dǎo) 體和內(nèi)部導(dǎo)體之間形成高電場部分以產(chǎn)生等離子體。因此，通過從氣體 供應(yīng)部將指定氣體供應(yīng)至內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間的間隙，就能夠從噴 嘴的引導(dǎo)端釋放等離子體轉(zhuǎn)化氣體。
由微波產(chǎn)生器產(chǎn)生的微波被各個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴的內(nèi)部導(dǎo)體接 收，并且基于所接收到的電能，從各個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴釋放等離子體 轉(zhuǎn)化氣體。因此，用于傳輸微波能量至各個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴的傳輸系 統(tǒng)得以簡化。因此，具有簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和降低生產(chǎn)成本的優(yōu)點(diǎn)。
優(yōu)選地，工件輸送裝置的構(gòu)造能夠輸送平板形式的工件，并且等離
子體產(chǎn)生器的寬度基本上等于工件在垂直于輸送方向上的寬度。使用這 種構(gòu)造，僅通過借助于輸送裝置將工件經(jīng)過等離子體產(chǎn)生器一次，就可 以完全地處理如平面基底的寬工件的全部表面。因此，對寬工件進(jìn)行等 離子處理的效率可以得到顯著提高。
在這種情況下，波導(dǎo)最好是矩形波導(dǎo)，并且多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴 最好成行排列在矩形波導(dǎo)的一側(cè)表面。使用這種構(gòu)造，等離子體轉(zhuǎn)化氣 體能夠同時(shí)釋放至正在輸送的工件，從而能夠進(jìn)行均勻的表面處理等等。 因此，不但可以提高對寬工件進(jìn)行等離子處理的效率，還能夠均勻地處 理寬工件。
此外，新型的等離子體產(chǎn)生裝置包含微波產(chǎn)生器，其用于產(chǎn)生微 波；波導(dǎo)，其用于使微波傳播；以及等離子體產(chǎn)生器，其具有多個(gè)等離 子體產(chǎn)生噴嘴，所述多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴用于接收微波、基于接收電 能產(chǎn)生等離子體轉(zhuǎn)化氣體并且釋放所產(chǎn)生的氣體，所述等離子體產(chǎn)生噴 嘴以陣列方式安裝在波導(dǎo)上。波導(dǎo)具有面對待處理工件的輸送路徑的表 面。等離子體產(chǎn)生器安裝在該面對表面上。
在該等離子體產(chǎn)生裝置中，優(yōu)選每個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴包括 一端 位于波導(dǎo)內(nèi)的內(nèi)部導(dǎo)體；安置在內(nèi)部導(dǎo)體周圍并與內(nèi)部導(dǎo)體有間隔的外 部導(dǎo)體；以及用于供應(yīng)指定氣體至內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間的間隙的氣 體供應(yīng)部，由此從其引導(dǎo)端釋放等離子體轉(zhuǎn)化氣體。
上述工件處理系統(tǒng)和等離子體產(chǎn)生裝置適用于半導(dǎo)體基底(例如半 導(dǎo)體晶片)的蝕刻系統(tǒng)和薄膜形成系統(tǒng)，玻璃基底(例如等離子體顯示板 或印刷電路板)的清潔系統(tǒng)，醫(yī)療器械的消毒系統(tǒng)，蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)等等。
由于本發(fā)明可以在不脫離其本質(zhì)特征的精神的情況下以不同的形式 實(shí)施，因此本實(shí)施例是示例性的而非限制性的，本發(fā)明的范圍由附加的 權(quán)利要求而不是前面的說明書進(jìn)行限定，并且所有落入權(quán)利要求的范圍 的改變，或該范圍的等價(jià)替代都將被權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種工件處理系統(tǒng)，用于在輸送工件的同時(shí)，向工件照射等離子體而對所述工件實(shí)施指定的處理，其特征在于包括等離子體產(chǎn)生裝置，其具備，用于產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生器；用于使微波傳播的波導(dǎo)；以及具有多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴的等離子體產(chǎn)生器，所述多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴用于接收微波、基于所接收的微波能量產(chǎn)生等離子體轉(zhuǎn)化氣體并且釋放所產(chǎn)生的氣體，而且，所述多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴以排列的方式安裝在所述波導(dǎo)上；工件輸送裝置，用于輸送所述工件讓其通過所述等離子體產(chǎn)生器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件處理系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述等 離子體產(chǎn)生噴嘴包括一端位于所述波導(dǎo)內(nèi)的內(nèi)部導(dǎo)體；配置在所述內(nèi)部導(dǎo)體周圍并與所述內(nèi)部導(dǎo)體之間留有間隔的外部導(dǎo) 體；以及用于供應(yīng)指定氣體至所述內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間的間隙的氣體供 應(yīng)部，由此從所述等離子體產(chǎn)生噴嘴的引導(dǎo)端釋放等離子體轉(zhuǎn)化氣體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工件處理系統(tǒng)，其特征在于， 所述工件輸送裝置具有能夠輸送平板形式的所述工件的結(jié)構(gòu)， 所述等離子體產(chǎn)生器具有實(shí)質(zhì)上等于所述工件在垂直于輸送方向上的寬度的寬度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的工件處理系統(tǒng)，其特征在于， 所述波導(dǎo)是矩形波導(dǎo)，所述多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴被成行地排列在所述矩形波導(dǎo)的一側(cè)表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件處理系統(tǒng)，其特征在于， 所述工件輸送裝置具有能夠輸送平板形式的所述工件的結(jié)構(gòu)， 所述等離子體產(chǎn)生器具有實(shí)質(zhì)上等于所述工件在垂直于輸送方向上 的寬度的寬度。
6. —種等離子體產(chǎn)生裝置，其特征在于包括 微波產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生微波；波導(dǎo)，用于使微波傳播；以及等離子體產(chǎn)生器，具有多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴，所述多個(gè)等離子體 產(chǎn)生噴嘴用于接收微波、基于所接收的微波能量產(chǎn)生等離子體轉(zhuǎn)化氣體 并且釋放所產(chǎn)生的氣體，而且，所述多個(gè)等離子體產(chǎn)生噴嘴以排列的方 式安裝在所述波導(dǎo)上，其中，所述波導(dǎo)具有面對待處理工件的輸送路徑的表面，所述等離子體產(chǎn) 生器被安裝在所述表面上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子體產(chǎn)生裝置，其特征在于，每個(gè)所 述等離子體產(chǎn)生噴嘴包括.-一端位于所述波導(dǎo)內(nèi)的內(nèi)部導(dǎo)體；配置在所述內(nèi)部導(dǎo)體周圍并與所述內(nèi)部導(dǎo)體之間留有間隔的外部導(dǎo) 體；以及用于供應(yīng)指定氣體至所述內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間的間隙的氣體供 應(yīng)部，由此從所述噴嘴的引導(dǎo)端釋放等離子體轉(zhuǎn)化氣體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工件處理系統(tǒng)(S)，其設(shè)有等離子體產(chǎn)生單元(PU)，所述等離子體產(chǎn)生單元(PU)包括用于產(chǎn)生2.45GHz微波的微波產(chǎn)生器(20)、用于使微波進(jìn)行傳播的波導(dǎo)(10)和安裝于面對工件(W)的波導(dǎo)(13)表面上的等離子體產(chǎn)生器(30)；以及工件輸送裝置(C)，其用于輸送工件(W)使其通過等離子體產(chǎn)生器(30)。等離子體產(chǎn)生器(30)包括多個(gè)以陣列布置的等離子體產(chǎn)生噴嘴(31)，所述等離子體產(chǎn)生噴嘴用于接收微波、基于接收電能產(chǎn)生等離子體轉(zhuǎn)化氣體以及釋放產(chǎn)生的氣體。當(dāng)工件(W)由工件輸送裝置(C)輸送時(shí)，該等離子體轉(zhuǎn)化氣體被吹到經(jīng)過等離子體產(chǎn)生器(30)的工件(W)上。由此既可以連續(xù)地對多個(gè)工件進(jìn)行等離子處理，又可以有效地對大面積的工件進(jìn)行等離子處理。
文檔編號H05H1/24GK101361409SQ200680051225
公開日2009年2月4日 申請日期2006年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月30日
發(fā)明者新井清孝, 李相勛, 金重秀 申請人:諾日士鋼機(jī)株式會(huì)社