JP4281692B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、基板を対象としてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関するものである。
電子部品が実装される基板の清浄化やエッチングなどの表面処理方法として、プラズマ処理が知られている。このプラズマ処理では、減圧雰囲気の処理室内に基板を載置し、処理室内でプラズマ放電を行わせることにより発生するプラズマのエッチング作用によってクリーニングなどの表面処理を行う。処理室内の基板載置部には、基板の搬入・搬出時のガイドのため、またプラズマ処理時において基板を正しい位置・姿勢に保持するために、基板ガイド機構が設けられる（例えば特許文献１，２参照）。
特許文献例１では、基板搬送方向に配列された棒状のガイド部材によって基板の側端面をガイドするようにしており、対象となる基板の幅寸法に応じてガイド部材の取り付け位置が変更される。また特許文献例２では、基板が載置される載置部を兼ねる電極を、基板の側端部をガイドすることが可能な形状で製作し、対象となる基板が変わる都度、載置部を基板に合わせて交換するようにしている。
特開平１０−１４０３７６号公報
特開平１０−２２３７２５号公報
近年実装基板として樹脂基板が多く用いられるようになっている。樹脂基板は薄型で撓み易いため、電極上に載置された状態で基板との間に隙間を生じて異常放電などの不具合を生じやすいという特性がある。このため、このような樹脂基板を対象とするプラズマ処理装置においては、異常放電を防止することを目的として、基板が載置される電極の上面をセラミックスなど放電を発生しにくい材質で覆う構成が用いられるようになっている。
ところが、このようにセラミックスで電極の上面を覆う構成のプラズマ処理装置において、前述のような基板ガイド機構を採用すると、次のような不都合がある。すなわち、特許文献１に示す例のように、セラミックスのガイド体をその都度ボルト締結によって取り付けるようにすると、セラミックスは極めて脆く破損しやすい材質であるため、ガイド部材がボルト締結部から容易に破損して繰り返し使用に耐えず、実用上採用が難しい。
また特許文献２に示す方式を採用しようとすれば、基板種類毎にセラミックス製の載置部を準備しなければならず、ランニングコストの上昇が避けられない。このように、従来のプラズマ処理装置においては、樹脂基板などの薄型基板を対象とする場合に、異常放電を有効に防止可能な基板ガイド機構を実現することが困難であるという課題があった。
そこで本発明は、薄型基板を対象として異常放電の発生を防止することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
本発明のプラズマ処理装置は、処理室内に基板を収容して前記基板の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、前記処理室の底部を形成するベース部と、前記ベース部に絶縁体を介して装着され上面が前記処理室内に露呈される電極部と、前記電極部の上部を構成し上面がセラミックスで覆われた基板載置部と、前記処理室内に前記プラズマ処理のためのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記基板載置部の上面に基板搬送方向に沿って複数配置され前記基板載置部に載置された基板の側端面をガイドする棒状セラミックス製のガイド部材と、前記ガイド部材の長手方向の両端部を所定間隔で保持するガイド部材保持手段とを備え、前記ガイド部材保持手段は、前記ベース部に前記基板載置部の外縁に沿って基板搬送方向と直交する幅方向に固定配置された固定部材と、前記固定部材によって前記基板搬送方向の位置を位置決めされ、前記ガイド部材の両端部を支持するための位置決めピンが設けられた金属製の支持部材と、複数の前記支持部材を前記固定部材に前記幅方向の間隔を調整自在に装着する装着手段とを有し、前記ガイド部材を前記ガイド部材に設けられた位置合わせ孔に前記位置決めピンを嵌合させ自重のみによって前記支持部材に載置させるようにした。
本発明によれば、上面がセラミックスで覆われた基板載置部上において基板の側端面をガイドするガイド機構として、基板載置部上に基板搬送方向に複数配列された棒状のセラミックス製のガイド部材の両端部を支持部材によって支持させ、基板載置部に沿って基板搬送方向に直交して固定配置された固定部材に対して前記支持部材を間隔調整自在に固着する構成を採用することにより、幅寸法が異なる多種類の薄型基板を対象として異常放電の発生を防止することができる。
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の断面図、図３は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置のベース部の平面、図４は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の部分断面図、図５は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置における基板載置部の部分断面図、図６は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の固定部材の構造説明図、図７は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置においてガイド部材を支持する支持部材の斜視図、図８は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置におけるガイド部材の載置方法の説明図である。
まず、図１、図２，図３を参照してプラズマ処理装置の構造を説明する。図１において、ベース部１の上方には蓋部材２が昇降機構（図示省略）によって昇降自在に配設されている。蓋部材２は下面側が開放された箱形状の部材であり、図２に示すように、蓋部材２が下降して下端部２ａがベース部１の上面のベース面１ａに当接することにより、プラズマ処理のための処理室６が形成される。すなわち、ベース部１は処理室の底部を形成し、処理室６内に処理対象の基板を収容してこの基板の表面のプラズマ処理が行われる。ベース面１ａにおいて下端部２ａが当接する部分にはシール部材３が装着されており、下端部２ａの当接面がシール部材３に対して押圧されることにより、処理室６の内部の真空密が確保される。
ベース部１の上流側および下流側には、それぞれ基板搬入部４および基板搬出部５が配設されている。基板搬入部４は処理対象の基板を上流側から処理室６の内部に搬入し、基板搬出部５は処理後の基板を処理室６から下流側へ搬出する。基板搬入部４、基板搬出部５はそれぞれＸ方向（基板搬送方向）に配設された１対の搬送レール４ａ、４ｂ、搬送レール５ａ，５ｂより成る搬送コンベア機構を２列備えており、２枚の基板を並列して搬送できる。
ここで搬送レール４ｂ、５ｂいずれもＹ方向（基板搬送方向と直交する幅方向）に可動となっており、コンベア幅寄せ機構（図示省略）によって搬送レール４ｂ、５ｂを移動させて搬送コンベア機構のコンベア幅を変更することにより、幅寸法が異なる多品種の基板を対象として基板搬送が可能となっている。
図２に示すように、ベース部１は脚部１ｂによって両端を支持されており、ベース部１にはベース面１ａに開口した開口部１ｃが設けられている（図３も参照）。開口部１ｃには、処理室６内にプラズマ放電を発生させるための電極部７が装着されている。電極部７は、アルミニウムなどの導電性金属より成る３つの導電部材８ａ、８ｂ、８ｃを積層した導電部の上面に、基板１１を保持するための基板載置部を装着した構成となっている。電極部７は、導電部材８ｃを絶縁部材９を介してベース部１の下面に固着することによりベース部１に装着され、この状態では、上面側の基板載置部が処理室６内に露呈される。
基板載置部は、処理対象の基板１１が載置される２つのセラミックス製の載置プレート１０を、同じくセラミックス製の絶縁部材９上に並設した構成となっており、絶縁部材９を導電部材８ｃの上面に固定装着することにより、導電部に装着される。すなわち基板載置部は、電極部７の上部を構成しセラミックスで覆われた構成となっている。
２つの載置プレート１０の上面には、それぞれＸ方向に複数条の溝部１０ａが基板載置面を削り込んで形成されており（図３、図４参照）、基板１１は溝部１０ａを覆って載置される。溝部１０ａは基板端面に基板搬送機構の搬送爪（図示省略）を当接させて押送する際に、搬送爪の下端部が嵌入するための嵌入部として機能するとともに、後述するように以下に説明する可動ガイド１３を載置プレート１０に載置して装着する際の装着溝として機能する。
ここで処理対象となる基板１１は薄型の樹脂基板であり、撓みやすくて反り変形を生じるため、両側端部をいずれもＸ方向に配列された固定ガイド１２および可動ガイド１３によって側面および上面からガイドされる。固定ガイド１２はセラミックスより成る細長い棒状の部材であり、載置プレート１０の一方側の側端面に沿う位置に絶縁部材９に固定配置されている。図４に示すように、固定ガイド１２の上部には幅方向に延出する延出部１２ａが設けられており、延出部１２ａの下面と載置プレート１０の上面１０ｂとの間に形成されるガイド隙間１２ｂ内に基板１１の側端部を進入させることにより、基板１１の側端部の上面と側面がガイドされる。
可動ガイド１３は同様にセラミックスよりなる細長い矩形棒状の部材であり、載置プレート１０上でＹ方向（基板搬送方向と直交する幅方向）に可動となっている。可動ガイド１３の位置を幅方向に移動することにより、幅寸法が異なる多品種の基板１１に応じて、ガイド幅、すなわち固定ガイド１２と可動ガイド１３の間隔を変更することができる。図５は可動ガイド１３の断面を示しており、図５（ａ）に示すように、可動ガイド１３の底面１３ｆには、底面１３ｆから凸出した凸部１３ｄおよび底面１３ｆを切り込んだ切込部１３ｅが長手方向に連続して設けられている。
凸部１３ｄの凸出寸法ａは、ベース部１に形成された溝部１０ａの深さ寸法Ｄよりも小さく設定されている。これにより、図５（ｂ）に示すように、凸部１３ｄを溝部１０ａ内に位置させ且つ底面１３ｆと載置プレート１０の上面１０ｂとを接触させる状態で、可動ガイド１３を載置プレート１０の上面に載置したときに、凸部１３ｄが溝部１０ａの底部に干渉することがない。
切込部１３ｅは、可動ガイド１３の底面を基板１１の厚み寸法よりも大きい切り込み寸法ｂで切り込んで設けられており、図５（ｂ）に示すように、可動ガイド１３を載置プレート１０上に載置した状態で、基板１１の側端部が切込部１３ｅに進入することにより、基板１１の側端部の上面および側面をガイドする。すなわち、凸部１３ｄを溝部１０ａに進入させて、ガイド部材１３を基板載置面に載置した状態において、基板載置面に載置された基板１１の側端部を切込部１３ｅによってガイドする。この際、凸部１３ｄの下端と溝部１０ａの底部の隙間（合わせ面）は、載置プレート１０の上面１０ｂよりも低い位置にくるので、搬送中の基板１１の側端部が合わせ面に嵌り込むといったトラブルの心配がない。
上記構成において、固定ガイド１２および可動ガイド１３は、基板載置部の上面に基板搬送方向に沿って複数配置され、基板載置部に載置された基板１１の側端面をガイドする棒状セラミックス製のガイド部材となっている。なお、図５に示す例では、可動ガイド１３の底面を切り込む範囲を凸部１３ｄの端面位置までとした例を示しているが、切り込む範囲をこれよりも小さくしてもよい。
プラズマ処理作業においては、基板搬入部４によって基板１１を載置プレート１０上に搬入した後、蓋部材２を下降させてその下端部２ａをシール部材３に密着させ、真空排気装置（図示省略）によって処理室６内を真空排気口１ｄ（図３参照）を介して真空排気し、次いでプラズマガス供給装置よりガス供給口１ｅ（図３参照）から処理室６内へプラズマ発生用ガスを供給する。そして高周波電源部１４によって、電極部７と接地部Ｅに電気的に接続された蓋部材２との間に高周波電圧を印加することにより、処理室６内にはプラズマが発生し、このプラズマの作用により基板１１表面のエッチングなどのプラズマ処理が行われる。真空排気装置、プラズマガス供給装置および高周波電源部１４は、処理室６内にプラズマ処理のためのプラズマを発生させるプラズマ発生手段となっている
このプラズマ処理においては、薄型の樹脂基板で撓みやすい基板１１を対象としていることから、基板１１と基板載置面との間には隙間が発生しやすく、この隙間に起因する異常放電が発生するおそれがある。このような特性の基板１１を対象とする場合においても、本実施の形態においては、絶縁部材９、載置プレート１０、固定ガイド１２、可動ガイド１３はいずれもセラミックス製の部材であることからプラズマ処理時に異常放電を発生しにくく、異常放電に起因するプラズマ処理の品質不良を防止することができる。
図３に示すように、ベース面１ａにおいて載置プレート１０の搬出側および搬入側には、処理室６内に含まれる位置（シール部材３の内側）に、相互にＸ方向について対称な形状の第１の固定部材１５Ａ，第２の固定部材１５Ｂ（両者を区別しない場合は、以下、固定部材１５Ａ，１５Ｂと総称する。）がＹ方向に固定されている。第１の固定部材１５Ａは，基板搬入部４側のベース部１上に、基板搬送方向に直交するように固定配置されており、一方の第２の固定部材１５Ｂも、基板搬出部５側のベース部１上に同様に固定配置されている。
固定部材１５Ａ，１５Ｂは機械加工が容易な金属にて形成されている。固定部材１５Ａ，１５Ｂにおいてそれぞれ搬送レール４ａ、５ａに対応した位置には、金属製のガイド部材１６がボルト１７によって固定されている（図６参照）。これにより、載置プレート１０の一方側の側面に配置された固定ガイド１２の両端部と、搬送レール４ａ、５ａとがガイド部材１６によって連結（中継）される。すなわち図６に示すように、ガイド部材１６の側面には、基板１１の側端面が進入可能なガイド溝１６ａが設けられており、基板搬入部４によって搬入される基板１１は側端面がガイド溝１６ａに進入することにより側面をガイドされ、さらに前述のように固定ガイド１２にガイドされて載置プレート１０上の載置位置まで至る。
また固定部材１５Ａ，１５Ｂにおいて、それぞれ搬送レール４ｂ、５ｂに対応した位置には、載置プレート１０の上面に載置された可動ガイド１３の両端部が延出している。図６に示すように、可動ガイド１３は、固定部材１５Ａ，１５Ｂの上面にボルト１９によって締結された金属製の支持部材１８を介して保持されている。固定部材１５Ａ，１５Ｂは、両端部に設けられたボルト１５ａによって、ベース面１ａの上面に固定される。
固定部材１５Ａ，１５Ｂには、ボルト１９を締結するためのねじ孔１５ｂがＹ方向に等ピッチで複数設けられており、ボルト１９を締結する対象となるねじ孔１５ｂを変更する
ことにより、支持部材１８のＹ方向の位置、すなわち可動ガイド１３のＹ方向の位置が変更できるようになっている。固定部材１５Ａ，１５Ｂには、支持部材１８のＸ方向の位置を定めるための装着位置決め面１５ｃが設けられており、支持部材１８に設けられた位置決め面１８ａ（図７参照）を装着位置決め面１５ｃに沿わせる（当接させる）ことにより、支持部材１８はＸ方向に位置決めされる。すなわち、固定部材１５Ａ、１５Ｂは、支持部材１８のＸ方向の位置を定める位置決め機能を有している。なお、この位置決め機能を実現する構造としては、溝の凹凸嵌合を利用する構造等、他の構造であってもよい。
ことにより、支持部材１８のＹ方向の位置、すなわち可動ガイド１３のＹ方向の位置が変更できるようになっている。固定部材１５Ａ，１５Ｂには、支持部材１８のＸ方向の位置を定めるための装着位置決め面１５ｃが設けられており、支持部材１８に設けられた位置決め面１８ａ（図７参照）を装着位置決め面１５ｃに沿わせる（当接させる）ことにより、支持部材１８はＸ方向に位置決めされる。すなわち、固定部材１５Ａ、１５Ｂは、支持部材１８のＸ方向の位置を定める位置決め機能を有している。なお、この位置決め機能を実現する構造としては、溝の凹凸嵌合を利用する構造等、他の構造であってもよい。
図７は支持部材１８が固定部材１５Ａ，１５Ｂに装着された状態を示しており、位置決め面１８ａを装着位置決め面１５ｃに沿わせた状態で、ボルト１９を取付用長穴１８ｂに挿通させてねじ孔１５ｂに螺合させている。支持部材１８には、固定部材１５Ａ，１５Ｂの長手方向に長尺の取付用長穴１８ｂが形成されている。支持部材１８のＹ方向の位置は、等ピッチで配置されたねじ孔１５ｂから最適位置を選ぶことにより、さらに取付用長穴１８ｂの長穴代の範囲内で調整可能となっている。支持部材１８には、可動ガイド１３を支持するための装着段差部１８ｃおよび位置決めピン２０が設けられている。
可動ガイド１３を装着する際には、図８（ａ）に示すように、可動ガイド１３の両端部を固定部材１５Ａ，１５Ｂに装着された支持部材１８に対して位置合わせする。すなわち、可動ガイド１３に設けられた切欠き部１３ａをボルト１９の位置に合わせるとともに、支持部材１８に設けられた位置決めピン２０を可動ガイド１３の位置合わせ孔１３ｂ、位置合わせ長孔１３ｃに位置合わせする。そして、図８（ｂ）に示すように、支持部材１８に対して上方から可動ガイド１３を下降させ、凸部１３ｄを装着段差部１８ｃに沿わせながら、位置合わせ孔１３ｂ、位置合わせ長孔１３ｃに位置決めピン２０をそれぞれ嵌合させる。
これにより、可動ガイド１３は支持部材１８によって下方から支持され、ボルト締結を行うことなく自重のみによって支持部材１８上に載置される。この載置状態において、可動ガイド１３の位置は、位置決めピン２０が位置合わせ孔１３ｂ、位置合わせ長孔１３ｃに嵌合することにより、また凸部１３ｄが装着段差部１８ｃに沿うことにより、Ｘ方向、Ｙ方向とも位置ずれ無く正しく保持される。
上記構成において、固定部材１５Ａ，１５Ｂおよび支持部材１８は、可動ガイド部材１３の長手方向の両端部を所定間隔で保持するガイド部材保持手段を構成する。すなわちこのガイド部材保持手段は、ベース部材１に基板載置部の外縁に沿って基板搬送方向と直交する幅方向（Ｙ方向）に固定配置された固定部材１５Ａ，１５Ｂと、ガイド部材１３の両端部を支持する支持部材１８より成る。そして固定部材１５Ａ，１５Ｂに等ピッチで複数設けられたねじ孔１５ｂおよびボルト１９は、複数の支持部材１８を固定部材１５Ａ，１５Ｂに、幅方向の間隔を調整自在に装着する装着手段となっている。
上記説明したように、本実施の形態に示すプラズマ装置では、上面がセラミックスで覆われた基板載置部上において基板１１の側端面をガイドするガイド機構として、基板載置部上に複数配列された棒状のセラミックス製の可動ガイド１３の両端部を支持部材１８によって支持させるようにしている。そして基板載置部に沿って基板搬送方向に直交して固定配置された固定部材１５Ａ，１５Ｂに対して、支持部材１８を間隔調整自在に装着する構成としている。
これにより、薄型で撓みやすい樹脂基板を処理対象とする場合にあっても、基板はセラミックス製の部材上に載置されるため、異常放電の発生が抑制され、プラズマ処理の品質を安定させることができる。そして、基板サイズに応じて幅方向に可動のセラミックス製の可動ガイド１３は、固定部材１５Ａ，１５Ｂに支持部材１８を介して保持される。したがって脆く破壊しやすい材質の可動ガイドをボルト締結を必要とせずに基板サイズに応じ
て着脱することが可能となる。これにより、基板品種毎にセラミックス製の基板載置部を取り替えることによるコスト上昇を生じることなく、薄型基板を対象として異常放電を有効に防止可能な基板ガイド機構を実現することができる。
て着脱することが可能となる。これにより、基板品種毎にセラミックス製の基板載置部を取り替えることによるコスト上昇を生じることなく、薄型基板を対象として異常放電を有効に防止可能な基板ガイド機構を実現することができる。
本発明のプラズマ処理装置は、幅寸法が異なる多種類の薄型基板を対象として異常放電の発生を防止することができるという効果を有し、樹脂基板などの薄型基板を対象として表面のエッチング処理などを行うプラズマ処理装置に利用可能である。
１ ベース部
２ 蓋部材
６ 処理室
７ 電極部
１０ 載置プレート
１１ 基板
１２ 固定ガイド
１３ 可動ガイド
１４ 高周波電源部
１５Ａ，１５Ｂ 固定部材
１８ 支持部材
２ 蓋部材
６ 処理室
７ 電極部
１０ 載置プレート
１１ 基板
１２ 固定ガイド
１３ 可動ガイド
１４ 高周波電源部
１５Ａ，１５Ｂ 固定部材
１８ 支持部材
Claims (3)
- 処理室内に基板を収容して前記基板の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、前記処理室の底部を形成するベース部と、前記ベース部に絶縁体を介して装着され上面が前記処理室内に露呈される電極部と、前記電極部の上部を構成し上面がセラミックスで覆われた基板載置部と、前記処理室内に前記プラズマ処理のためのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記基板載置部の上面に基板搬送方向に沿って複数配置され前記基板載置部に載置された基板の側端面をガイドする棒状セラミックス製のガイド部材と、前記ガイド部材の長手方向の両端部を所定間隔で保持するガイド部材保持手段とを備え、
前記ガイド部材保持手段は、前記ベース部に前記基板載置部の外縁に沿って基板搬送方向と直交する幅方向に固定配置された固定部材と、前記固定部材によって前記基板搬送方向の位置を位置決めされ、前記ガイド部材の両端部を支持するための位置決めピンが設けられた金属製の支持部材と、複数の前記支持部材を前記固定部材に前記幅方向の間隔を調整自在に装着する装着手段とを有し、前記ガイド部材を前記ガイド部材に設けられた位置合わせ孔に前記位置決めピンを嵌合させ自重のみによって前記支持部材に載置させることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記基板載置部の上面には基板載置面を削り込んで複数条の溝部が前記基板搬送方向に沿って形成され、矩形棒状の前記ガイド部材の底面には前記溝部の深さ寸法よりも小さい凸出寸法の凸部および前記基板の厚み寸法よりも大きい切り込み寸法で前記底面を切り込んだ切込部が長手方向に連続して形成されており、前記凸部を前記溝部に進入させて前記ガイド部材を前記基板載置面に載置した状態において、前記基板載置面に載置された前記基板の側端部を前記切込部によってガイドすることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
- 前記装着手段は、前記固定部材に等ピッチで複数設けられたねじ孔と、前記支持部材に前記固定部材の長手方向に設けられた長尺の取付用長穴に挿通させて前記ねじ孔に螺合されるボルトから成り、また前記支持部材には前記ガイド部材を支持するための装着段差部が設けられており、前記支持部材に対して前記ガイド部材を下降させてこのガイド部材の底面から凸出した凸部を前記装着段差部に沿わせ、かつ前記ガイド部材に設けられた位置合わせ孔に前記位置決めピンを嵌合させることにより、前記ガイド部材を前記支持部材に
載置することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
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