JP2519273B2 - 超高真空接合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超高真空接合装置に係り、特に、例えば拡
散接合すべき部材の平坦な面を清浄にクリーニングする
ための放電洗浄を行うのに好適な超高真空接合装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

機械，電子部品の生産技術として、材料の特性を失う
ことなく、すぐれた寸法精度で接合する、信頼性の高い
固相接合技術のニーズが高まつている。

従来の超高真空接合装置は、被処理部材の導入室、接
合面を清浄にするためのクリーニング室、接合加工室等
が一体化されていた。そのため、イオン照射等によつて
接合面をクリーニングしたのち、接合加工室内を所定の
真空度にするために長時間を必要とした。

また、イオン照射等によつて接合面をクリーニングす
る場合、接合すべき部材の表面積が大きければ、イオン
照射手段を走査してクリーニングを行うことになるた
め、長時間を必要とする。

このようなことから、従来技術では、接合加工のスル
ープツトの向上を図ることは困難であつた。

なお、このような従来技術については、例えば、日本
金属学会秋期大会一般講演概要（1986−10）,P.417,
「超高真空中におけるセラミツク−金属常温接合に関す
る研究」に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、従来技術は、被処理部材の導入室，ク
リーニング室，接合加工室等が一体構造となつており、
クリーニングと接合加工とを同一の室で行うため、例え
ばAr（アルゴン）イオン照査等による部材表面を走査し
ながらクリーニングを行い、その後、例えば拡散接合の
ための超高真空環境（10^-9〜10^-10Torr）に到達させる
ために長時間を必要とする。また、Arイオン照査等によ
る大きな接合面のクリーニングには長時間を必要とす
る。このような状況から、被加工部材を量産的に接合加
工を行うために生産効率を上げスループツトを向上させ
ることは困難であつた。

また、クリーニング室，接合加工室等がゲートバルブ
を介して仕切られた装置として、例えば、特開昭60−82
280号公報記載の清浄面接合装置が知られている。この
装置は、被処理部材の接合面の清浄とコーティングと接
合を連続的に行うことができるが、クリーニング室の絶
縁環境やクリーニング室，接合加工室等の熱的環境につ
いて十分に配慮されていなかった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、被加工部材の搬入後、従来より短時間で
固相接合を行うことができ、接合加工の量産化を可能と
するとともに、接合面のクリーニングを均一に、かつ適
度の穏和さで行いうる超高真空接合装置を提供すること
を、その目的とするものである。

また、本発明の他の目的は、クリーニング室のみを絶
縁環境としてクリーニングの効率化と安定化を図るとと
もに、クリーニング室と接合加工室とで互いに他室の作
業に影響を与えることのない超高真空接合装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る超高真空接
合装置の構成は、被処理部材の導入室、被処理部材の搬
送室、接合すべき被処理部材の接合表面の洗浄を行うグ
ロー放電洗浄装置を備えたクリーニング室、および部材
を加圧加熱して固相接合を行う接合室を、それぞれ独立
の室として排気系を具備してなる超高真空接合装置にお
いて、前記の導入室、搬送室、クリーニング室、および
接合室を直列的に接続して配置し、前記導入室と搬送室
との間、前記搬送室とクリーニング室との間、および前
記クリーニング室と接合室との間を、それぞれゲートバ
ルブで仕切るとともに、前記搬送室と前記クリーニング
室との間、および前記クリーニング室と前記接合室との
間を、電気的に絶縁したものである。

〔作用〕

上記技術的手段による働きは次のとおりである。

各室を独立の室とするため、被処理部材の導入室と搬
送室との間、前記搬送室とクリーニング室との間、およ
びクリーニング室と接合室との間には、それぞれゲート
バルブを備え、しかも、クリーニング室は、搬送室およ
び接合室との間を電気的に絶縁している。

また、クリーニング室を、被処理部材を室内にセツト
して、室内空間領域全体をグロー放電状態とする。その
グロー放電は、クリーニング室壁，グローモールドプラ
ズマ源間、あるいは被処理部材，グローモールドプラズ
マ源間で発生させることによつて、被処理部材の接合面
の洗浄を均一に、かつ適度な穏和さで、いわばマイルド
に行うことができる。

特に、グロー放電を実行させるクリーニング室だけを
絶縁環境にしたので、放電を効率的に、かつ安定化して
行うことができる。

さらに、クリーニング室と接合加工室とで同時に作業
をしても、お互いの作業が他室の作業に影響を与えるこ
とがない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照
して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る超高真空接合装置
の略示構成図、第２図は、第１図のクリーニング室の構
成図である。

第１図において、１は、固相接合処理すべき被処理部
材（以下本実施例では試料という）、２は、前記試料１
を導入させるための試料装着カセツト、３は、被処理部
材の導入室に係る試料導入室、４は、この試料導入室３
へ試料１の導入口部となるフランジ部、５は、試料導入
室３と後述する搬送室10との間に設けたゲートバルブ、
６は、試料装着カセツト２を矢印のように上下（搬送室
10へ導入，退出）させるロツド、７はロツド６の上下動
を可能にしつつ試料導入室３内を密閉するためのベロー
であり、これらで被処理部材の導入室を構成している。

また、８はトランスフアマニピユレータ、９は、この
トランスフアマニピユレータ８を矢印方向に操作するた
めのマグネツト、10は、試料導入室３から導入された試
料１を前記トランスフアマニピユレータ８を介してクリ
ーニング室、接合加工室へ搬送するための搬送室、11
は、試料を容器外へ搬送するポート、12は、そのポート
11を開閉するためのフランジを示し、これらで被処理部
材の搬送室を構成している。

次に、13は、試料１の接合面を洗浄するためのクリー
ニング室、14は、試料１を載置する試料台、15は、クリ
ーニング室13と搬送室10および後述する接合加工室19の
それぞれとの間に設けたゲートバルブ、16は、クリーニ
ング室13と搬送室10、およびクリーニング室13と接合加
工室19との間を電気的に絶縁するための電気絶縁板であ
る。

このクリーニング室13の放電洗浄装置を第２図に示
す。17は陰極、18は、この陰極17を覆うように配置され
全面に多数の貫通孔（図示せず）を有する陽極であり、
図示のように陰極17を加熱する電気回路、陽極18に電圧
Ｖを印加する電源を備えるとともに、図示しないアルゴ
ンガス導入手段を備えて、クリーニング室13内を均一な
グロー放電状態に維持するグローモードプラズマ源を構
成している。

次に、19は、固相接合に係る拡散接合を行う接合室
（以下接合加工室という）、20は、液体窒素を注入する
シユラウド、21は、液体窒素注入口、22は液体窒素ガス
放出口、23は、試料１をセツトする加工台、24は支持ロ
ツド、25は、加工台23、支持ロツド24の上下動を可能に
しつつ接合加工室19内を密閉するためのベロー、26は、
試料１を加熱するための加熱ヒータ、27は負荷ロツド、
28は試料１を加圧するための荷重付加源、29は、負荷ロ
ツド27に対する荷重付加源からの負荷状況を測定し負荷
を制御するための荷重計、30は排気用配管を示し、これ
らで、超高真空環境で、平坦な接合面を有する試料を加
圧加熱して拡散接合を行うための接合室を構成してい
る。

上記試料導入室３、搬送室10、クリーニング室13、接
合加工室19は、それぞれ独立した室（容器）を構成して
おり、それぞれの室ごとに図示しないが真空排気ポンプ
を有する排気系を具備している。

すなわち、本実施例の超高真空接合装置では、前記の
試料導入室３、搬送室10、クリーニング室13、および接
合加工室室19を直列的に接続して配置し、前記試料導入
室３と搬送室10との間、前記搬送室10とクリーニング室
13との間、および前記クリーニング室13と接合加工室19
との間を、それぞれゲートバルブ5,15で仕切るととも
に、前記搬送室10と前記クリーニング室13との間、およ
び前記クリーニング室13と前記接合加工室19との間を、
電気的に絶縁したものである。

このような構成の超高真空接合装置による試料の接合
加工の手順は次のとおりである。

試料１は試料装着カセツト２に装着してフランジ部４
から試料導入室３内に挿入させる。その後、試料導入室
3,搬送室10間のゲートバルブ５を開き、ロツド６を上方
に押し上げ、トランスフアマニピユレータ８上に試料１
を載せる。ひきつづき、搬送室10,クリーニング室13間
のゲートバルブ15を開き、試料１をクリーニング室13内
の試料台14上に設置する。そこで、クリーニング室13内
でグローモードプラズマ源と室壁または試料１との間で
グロー放電を発生させ、試料１の平坦な両表面（接合
面）を放電洗浄によりクリーニングする。このとき、放
電洗浄は、クリーニング室13の両端のゲートバルブ15を
閉じ、当初10^-5Torr程度の真空に到達させたのち、室内
にアルゴンを10^-3Torr程度になるように注入しながら放
電を発生させる。

所定の放電洗浄を行つたのち、10^-5Torr程度まで排気
を行い、クリーニング室13の両端のゲートバルブ15を開
き、トランスフアマニピユレータ８により試料１を接合
加工室19内に搬入、加工台23上にセツトする。

このような手順で、接合面を洗浄した所定の試料１を
加工台23上にセツトしたのち、ゲートバルブ15を閉じて
接合加工室19内を所定の超高真空に到達させ、この超高
真空環境で荷重付加源28により所定の荷重を試料１に負
荷すると同時に加熱ヒータ26で所定の温度まで加熱して
試料１を拡散接合する。

接合加工の終つた加工物は、ゲートバルブ15を開いて
トランスフアマニピユレータ８により搬送室10に戻し、
フランジ12から装置外へ取り出し所望の接合加工を終了
する。

本実施例によれば、試料表面（接合面）を短時間で接
合加工に適した放電洗浄によるクリーニングができ、し
かも、試料導入室3,搬送室10,クリーニング室13,接合加
工室19の各室は、それぞれ独立の室として各室毎に排気
系を有するため、各室内を短時間で所定の圧力に到達さ
せることができる。したがつて、試料１搬入後、従来よ
り短い時間で試料の拡散接合を行うことができ、接合加
工の量産化が可能となる。

特に、本実施例の超高真空接合装置では、前記の試料
導入室３、搬送室10、クリーニング室13、および接合加
工室室19を直列的に接続して配置し、前記試料導入室３
と搬送室10との間、前記搬送室10とクリーニング室13と
の間、および前記クリーニング室13と接合加工室19との
間を、それぞれゲートバルブ5,15で仕切るとともに、前
記搬送室10と前記クリーニング室13との間、および前記
クリーニング室13と前記接合加工室19との間を、電気的
に絶縁したので、下記の作用，効果が得られる。

グロー放電を実行させるクリーニング室13だけを絶縁
環境にしたので、放電を効率化および安定化できる。

クリーニング室13の清浄度を高めた状態で放電に必要
なガスを導入でき、放電室内のガス純度を高めることが
できる。

搬送室10から接合加工室19までの真空を維持したま
ま、試料１の交換加工が可能となり、スループット能率
が向上する。

クリーニング室13と接合加工室19とで同時に作業をし
ても、お互いの作業が他室の作業に影響を与えない。特
に、クリーニング室13は電気的に加熱されるのに対し、
接合加工室19の壁面近傍は液体窒素で冷却する必要があ
るが、このような熱的環境に影響を与えない。

なお、上記の実施例では、接合加工は拡散接合の例を
説明したが、他の固相接合技術によるものでも差支えな
い。

また、被処理部材は、第１図に示す平板状の試料を積
層して接合する例を説明したが、接合部材の形状は、接
合面が平坦で固相接合できるものであれば、どのような
形状でも差支えない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、被加工部材の搬
入後、従来より短時間で固相接合を行うことができ、接
合加工の量産化を可能とするとともに、接合面のクリー
ニングを均一に、かつ適度の穏和さで行いうる超高真空
接合装置を提供することができる。

また、本発明によれば、クリーニング室のみを絶縁環
境としてクリーニングの効率化と安定化を図るととも
に、クリーニング室と接合加工室とで互いに他室の作業
に影響を与えることのない超高真空接合装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る超高真空接合装置の
略示構成図、第２図は、第１図のクリーニング室の構成
図である。 １……試料、３……試料導入室、5,15……ゲートバル
ブ、８……トランスフアマニピユレータ、10……搬送
室、13……クリーニング室、16……電気絶縁板、17……
陰極、18……陽極、19……接合加工室、23……加工台、
26……加熱ヒータ、27……負荷ロツド、28……荷重付加
源。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理部材の導入室、被処理部材の搬送
   室、接合すべき被処理部材の接合表面の洗浄を行うグロ
   ー放電洗浄装置を備えたクリーニング室、および部材を
   加圧加熱して固相接合を行う接合室を、それぞれ独立の
   室として排気系を具備してなる超高真空接合装置におい
   て、 前記の導入室、搬送室、クリーニング室、および接合室
   を直列的に接続して配置し、 前記導入室と搬送室との間、前記搬送室とクリーニング
   室との間、および前記クリーニング室と接合室との間
   を、それぞれゲートバルブで仕切るとともに、 前記搬送室と前記クリーニング室との間、および前記ク
   リーニング室と前記接合室との間を、電気的に絶縁した
   ことを特徴とする超高真空接合装置。