(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた電極と、電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、真空チャンバ内を真空吸引する真空吸引部と、真空チャンバ内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマガス供給部と、真空チャンバ内で基板を載置する基板載置部と、基板のプラズマクリーニング対象面に形成されたプラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定マークを観察するカメラと、観察によって得られた観察データに基づきプラズマクリーニングの効果を判定する判定部と、判定結果に基づいてプラズマクリーニングの処理条件を変更する処理条件変更手段とを備えたことを特徴とする基板のプラズマクリーニング装置。
【請求項２】
真空チャンバ内を真空吸引した後にプラズマ発生用ガスを真空チャンバ内に導入し、真空チャンバ内に設けられた電極に高周波電圧を印加することにより真空チャンバ内にプラズマを発生させて真空チャンバ内に載置された基板をプラズマクリーニングする基板のプラズマクリーニング方法であって、基板のプラズマクリーニング対象面にプラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定マークを形成し、プラズマクリーニングの進行に伴う判定マークの視覚変化を観察することによりプラズマクリーニングの効果を判定することを特徴とする基板のプラズマクリーニング方法。
【請求項３】
前記判定マークの視覚変化を観察する手段がカメラであり、観察によって得られた観察データに基づき、判定部によってプラズマクリーニングの効果を判定することを特徴とする請求項２記載の基板のプラズマクリーニング方法。
【請求項４】
プラズマクリーニング対象面にプラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定マークと、電子部品と電気的に接続される複数の端子を備えたことを特徴とする電子部品実装用基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装するのに先立って、基板の表面をプラズマクリーニングする基板のプラズマクリーニング装置およびプラズマクリーニング方法ならびに電子部品実装用基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置により基板に電子部品を実装するのに先立ち、基板の表面を清浄化することが行われる。基板の表面の清浄化処理を行う方法として、プラズマクリーニングが知られている。プラズマクリーニングは、処理対象の基板を真空チャンバ内の電極上に載置し、真空チャンバ内を真空吸引した後にプラズマ発生用ガスを真空チャンバ内に導入し、電極に高周波電圧を印加することにより真空チャンバ内にプラズマを発生させ、この結果発生したイオンや電子を基板の表面に衝突させてイオンや電子のエッチング効果により基板の表面の清浄化処理を行うものである。
【０００３】
ところで、プラズマクリーニングはイオンや電子の衝突という微視的な作用によるものであるため、プラズマクリーニングによる基板表面の清浄化効果を目視による外観検査で判定することはきわめて困難である。そのためプラズマクリーニングの効果の判定は、従来は分光分析を用いた表面分析などの方法によって行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、分光分析などによる方法は、専用の分析装置と分析のための相当の時間を要するものであり、プラズマクリーニングの効果を作業現場において簡便・迅速に判定することができないという問題点があった。また、従来の基板のプラズマクリーニング装置においては、前述のプラズマクリーニングの効果判定の困難さに起因して、処理対象基板の条件が変更された場合に、処理時間や高周波電源出力などのプラズマクリーニング処理条件を処理対象基板に応じて適正に設定することが困難で、場合によっては過剰クリーニングやクリーニング不足を生じるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、プラズマクリーニング処理条件を適正に設定することができる基板のプラズマクリーニング装置および簡便な方法でプラズマクリーニングの効果が判定できる基板のプラズマクリーニング装置およびプラズマクリーニング方法ならびに電子部品実装用基板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の基板のプラズマクリーニング装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられ基板を載置する電極と、電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、真チャンバ内を真空吸引する真空吸引部と、真空チャンバ内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマガス供給部と、真空チャンバ内で基板を載置する基板載置部と、基板のプラズマクリーニング対象面に形成されたプラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定マークを観察するカメラと、観察によって得られた観察データに基づきプラズマクリーニングの効果を判定する判定部と、判定結果に基づいてプラズマクリーニングの処理条件を変更する処理条件変更手段とを備えた。
【０００７】
請求項２記載の基板のプラズマクリーニング方法は、真空チャンバ内を真空吸引した後にプラズマ発生用ガスを真空チャンバ内に導入し、真空チャンバ内に設けられた電高周波電圧を印加することにより真空チャンバ内にプラズマを発生させて電極上に載置された基板をプラズマクリーニングする基板のプラズマクリーニング方法であって、基板のプラズマクリーニング対象面にプラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定マークを形成し、プラズマクリーニングの進行に伴う判定マークの視覚変化を観察することによりプラズマクリーニングの効果を判定するようにした。
【０００８】
請求項３記載の基板のプラズマクリーニング方法は、請求項２記載の基板のプラズマクリーニング方法であって、前記判定マークの視覚変化を観察する手段がカメラであり、観察によって得られた観察データに基づき、判定部によってプラズマクリーニングの効果を判定するようにした。
【０００９】
請求項４記載の電子部品実装用基板は、プラズマクリーニング対象面にプラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定マークと、電子部品と電気的に接続される複数の端子を備えた。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明によれば、プラズマクリーニングの進行に伴う判定マークの視覚的変化をカメラで観察し、観察結果に基づいてプラズマクリーニングの効果を判定し、判定結果に基づき処理条件変更手段によってプラズマクリーニング条件を変更することにより、適正なプラズマクリーニング処理条件を設定することができる。
【００１１】
また、請求項２、および３記載の発明によれば、基板のプラズマクリーニング対象面に予めプラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定マークを形成し、プラズマクリーニングの進行に伴う判定マークの視覚変化を観察することによって、プラズマクリーニングの効果を簡便に判定することができる。
【００１２】
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基板のプラズマクリーニング装置の斜視図、図２は同基板のプラズマクリーニング装置の部分断面図、図３は同基板のプラズマクリーニング装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は同プラズマクリーニングの対象となる電子部品実装用基板の斜視図、図５（ａ）は同プラズマクリーニングの対象となる電子部品実装用基板の側断面図、図５（ｂ）同プラズマクリーニングの対象となる電子部品実装用基板の部分斜視図である。
【００１３】
まず、図１を参照して基板のプラズマクリーニング装置の全体構造を説明する。図１において、１０はベース部材であり、ベース部材１０の上面には、電子部品実装用の基板１の搬送路１４が設けられている。搬送路１４は、基板１の幅に対応して長手方向に連続して形成された凹部であり、この凹部に基板１を載置し、基板１を長手方向に押送することにより基板１を搬送するものである。
【００１４】
搬送路１４上には、真空チャンバ１１が設けられている。真空チャンバ１１はベース部材１０、ベース部材１０に装着された電極１２（図２および図３参照）及びベース部材１０上に配設された箱形の蓋部材１３により構成される。蓋部材１３の外側面には２つの板状のブラケット１５が固着されており、ブラケット１５の端部はブロック１６に結合されている。ブロック１６は、蓋部材１３の開閉手段１７に結合されている。開閉手段１７はシリンダなどから成り、開閉手段１７を駆動することにより、蓋部材１３は上下動し、真空チャンバ１１が開閉する。
【００１５】
図１において、ベース部材１０の側面には、ガイドレール４０が配設されている。ガイドレール４０には、２個のスライダ４１、４２がスライド自在に嵌合している。スライダ４１、４２にはブラケット４３、４４がそれぞれ固着されている。ブラケット４３、４４には、第１のシリンダ４５、第２のシリンダ４７がそれぞれ装着されている。第１のシリンダ４５のロッド４６及び第２のシリンダ４７のロッド４８には、第１の搬送アーム４９、第２の搬送アーム５０がそれぞれ結合されている。
【００１６】
第１の搬送アーム４９の先端部と第２の搬送アーム５０の先端部は、搬送路１４上に延出して下向きに屈曲しており、第１の搬送爪４９ａ及び第２の搬送爪５０ａになっている。第１の搬送爪４９ａ及び第２の搬送爪５０ａは、搬送路１４上に位置し、第１のシリンダ４５のロッド４６、第２のシリンダ４７のロッド４８が突没することにより上下動する。
【００１７】
ベース部材１０の側面には、第１のモータ５７および第２のモータ５８が配設されている。第１のモータ５７および第２のモータ５８の回転軸には、それぞれプーリ５５、５６が装着されている。ベース部材１０の側面には、プーリ５５、５６に対応して従動プーリ５３、５４が設けられている。プーリ５５と従動プーリ５３、プーリ５６と従動プーリ５４には、それぞれベルト５９、６０が調帯されている。ベルト５９、６０は連結部材５１、５２によってブラケット４３、４４と結合されている。
【００１８】
したがって、第１のモータ５７、第２のモータ５８が正逆駆動することによりベルト５９、６０は水平方向に走行し、ブラケット４３、４４に装着されている第１のシリンダ４５、第２のシリンダ４７は水平方向に正逆移動する。この水平方向の正逆移動と、第１のシリンダ４５および第２のシリンダ４７の上下動を組み合わせることにより、第１の搬送爪４９ａおよび第２の搬送爪５０ａは基板１を搬送路１４上で押送して搬送する。即ち、第１の搬送爪４９ａは上流側（図１において左方）より基板１を真空チャンバ１１内に搬入する。また第２の搬送爪５０ａは真空チャンバ１１内より、下流側（図１において右方）へ基板１を搬出する。
【００１９】
真空チャンバ１１の下流側の搬送路１４の上方には、カメラ７１が配設されている。カメラ７１は、プラズマクリーニング処理が行われた基板１の表面に形成された判定マークを観察する。
【００２０】
ベース部材１０の上流側には、基板１のローダ部２０が配設されている。ローダ部２０はＺ軸モータ２３を備えたＺテーブル２２を有しており、Ｚテーブル２２には、マガジン２１が装着されている。マガジン２１の内部には多数の基板１が水平姿勢で段積して収納されている。２４はプッシャであり、マガジン２１内の基板１を搬送路１４上に押し出す。
【００２１】
また、ベース部材１０の下流側には、基板１のアンローダ部３０が配設されている。アンローダ部３０はＺ軸モータ３３を備えたＺテーブル３２を有しており、Ｚテーブル３２には、マガジン３１が装着されている。マガジン３１内にはプラズマクリーニング処理済みの基板１が第２の搬送爪５０ａにより挿入されて回収される。
【００２２】
次に、図２を参照して真空チャンバ１１の構造を説明する。図２において、ベース部材１０には開口部１０ａが設けられており、開口部１０ａには絶縁部材８を介して電極１２が下方より装着されている。電極１２は高周波電源１９と電気的に接続されている。また、真空チャンバ１１は、パイプ１８を通じて真空吸引部６２、プラズマガス供給部６３および大気開放弁６４と接続されている。真空吸引部６２は真空チャンバ１１内を真空吸引する。プラズマガス供給部６３は真空チャンバ１１内にプラズマ発生用のガスを供給する。大気開放弁６４を開放することにより、真空チャンバ１１内には真空破壊用の空気が導入される。
【００２３】
プラズマクリーニングの対象となる基板１は、搬送路１４上を搬送されて真空チャンバ１１内に搬入され、電極１２上に載置される。したがって、電極１２は真空チャンバ１１内で基板１を載置する基板載置部となっている。蓋部材１３は電気的に接地部６１に接地され、電極１２に対向する対向電極となっている。プラズマクリーニング後の基板１は、第２の搬送爪５０ａによって真空チャンバ１１から搬出され、基板１の表面の判定マークはカメラ７１によって観察される。
【００２４】
次に、図３を参照してプラズマクリーニング装置の制御系の構成を説明する。図３において、判定部７２はカメラ７１により観察されたプラズマクリーニング後の基板１の判定マークを光学的に観察し、プラズマクリーニングの効果を判定する。制御部７３は、判定部７２から送られるプラズマクリーニングの効果の判定データに基づき、プラズマクリーニングの処理条件、すなわちプラズマクリーニングの処理時間や高周波電源の出力などを制御する。したがって、制御部７３は、プラズマクリーニングの処理条件を変更する処理条件変更手段となっている。また、制御部７３はその他のプラズマクリーニング各部の制御を行う。
【００２５】
処理条件記憶部７４は、プラズマクリーニング処理時間や高周波電源出力などの処理条件を記憶する。高周波電源制御部７５は、高周波電源１９を制御する。基板搬送制御部７６は、第１の搬送爪４９ａおよび第２の搬送爪５０ａの動作を制御する。チャンバ制御部７７は、蓋部材１３の開閉動作を制御する。ローダ・アンローダ制御部７８は、ローダ部２０およびアンローダ部３０の動作を制御する。
【００２６】
次に、図４，図５を参照して、プラズマクリーニングの対象となる電子部品実装用の基板１の表面に形成される判定マークについて説明する。図４において、基板１の上面には電子部品が電気的に接続される複数の端子１ａが設けられている。基板１の中央部および４ヶ所の隅部には、プラズマクリーニングの効果を判定するための判定マークＭが形成されている。判定マークＭは、プラズマクリーニングのエッチング効果によって容易に除去される性質のもので、その除去の程度が視覚変化として観察できるものであればよく、例えば有機系物質の塗料を希釈して極薄の膜状に塗布したものや、無機系の物質をメッキ法などにより極薄の膜状に形成したものなどである。
【００２７】
図５（ａ）に示すように、判定マークＭは下層Ｍ１、中層Ｍ２および上層Ｍ３の３層に分かれており、各層は異なる色彩（例えば、赤、白、黒など）に着色されている。これによりプラズマクリーニングの進行に伴って判定マークＭは上層より順次除去されるので、プラズマクリーニング後に判定マークＭがどの色に変化しているか、すなわち判定マークＭの視覚的変化を観察することにより、プラズマクリーニングの効果がどの程度であるかを判定することができる。各層Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の膜圧は２０オングストローム程度の極薄のものが望ましいが、判定マークＭを構成する物質にエッチングされやすいものを用いる場合には、前記膜厚以上であってもよい。
【００２８】
また、判定マークＭの各層の色彩を変える代わりに、図５（ｂ）に示すように、下層Ｍ１、中層Ｍ２、上層Ｍ３を形状の異なるマーク、例えば円形、正方形、三角形とし、これらのマークを積層して１つの判定マークＭとしてもよい。この場合も同様にプラズマクリーニングの進行に伴って、判定マークＭは上層より順次除去され、判定マークＭの形状が変化する。したがって、判定マークＭの形状の視覚的変化を観察することによりプラズマクリーニングの効果を判定することができる。
【００２９】
また、判定マークＭを形成する位置を基板１上に適切に配置することにより、プラズマクリーニングの効果の分布状況、すなわち基板１上でプラズマクリーニングが均一に行われているか否かを判定することができる。例えば、図４に示す例では、基板１の中央部と周辺部でのプラズマクリーニング効果のばらつきの程度を判定することができる。
【００３０】
この基板のプラズマクリーニング装置は上記のような構成より成り、次に動作を説明する。まず、図２において、真空チャンバ１１が開いた状態、すなわち蓋部材１３が上昇した状態で、第１の搬送爪４９ａによって真空チャンバ１１内に基板１が搬入される。次いで蓋部材１３が下降して真空チャンバ１１が閉じられる。この後、真空チャンバ１１内は真空吸引部６２により真空吸引され、次いでプラズマガス供給部６３によりプラズマ発生用ガスが真空チャンバ１１内に導入される。次いで高周波電源１９を駆動して電極１２に高周波電圧を印加することにより、真空チャンバ１１内にはプラズマが発生する。その結果発生したイオンや電子が基板１の表面に衝突することにより（図２に示す下向き矢印参照）、基板１の表面のプラズマクリーニングが行われる。
【００３１】
プラズマクリーニングが終了すると、真空チャンバ１１内には大気開放弁６４を介して空気が導入され、その後蓋部材１３を上昇させて真空チャンバ１１を開く。次に、第１の搬送爪４９ａ、第２の搬送爪５０ａを下流側へ移動させることにより、新たな基板１を真空チャンバ１１内に搬入するとともに、プラズマクリーニング処理済みの基板１を真空チャンバ１１から搬出する。
【００３２】
この後、プラズマクリーニング処理済みの基板１はカメラ７１の下方まで搬送され、そこで基板１の表面の判定マークＭはカメラ７１により観察される。観察された判定マークＭの画像データは判定部７２に送られ、予め記憶された基準の画像データと比較することにより、プラズマクリーニングの効果が判定される。
【００３３】
ここで、プラズマクリーニングの効果が合格と判定されたならば、既設定のプラズマクリーニングの条件がそのまま維持され、プラズマクリーニングの効果が不合格と判定されたならば、判定データが制御部７３に送られる。制御部７３は、送られた判定データに基づき、予め設定された条件データにしたがってプラズマクリーニング処理条件を変更する。変更された新しいプラズマクリーニング処理条件は、処理条件記憶部７４に送られて記憶され、以後新しい処理条件によってプラズマクリーニングが行われる。
【００３４】
このように、プラズマクリーニングの対象となる基板１の表面に、プラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定マークＭを形成し、プラズマクリーニング後にこの判定マークＭの視覚的変化をカメラ７１によって観察することにより、プラズマクリーニングの効果を常に検知し、この検知結果に応じて必要な場合にはプラズマクリーニングの処理条件を変更することにより、常に適正なプラズマクリーニング処理条件を設定することができる。
【００３５】
また、基板１に形成される判定マークＭはプラズマクリーニングによって視覚変化を生じるようなものとなっているため、オペレータの目視によってもプラズマクリーニングの効果を判定することができ、作業現場でのプラズマクリーニングの効果の確認を簡便・迅速に行うことができる。
【００３６】
本発明は上記実施の形態に限定されないのであって、例えば判定マークＭの態様として、上記実施の形態では異なる色や形状のマークを積層したものとなっているが、要は判定マークＭを構成する物質がプラズマクリーニングによるエッチング効果によって除去され、その除去の度合いが視覚変化として観察できるようなものであればよく、例えば異なる膜厚の複数の判定マークＭを基板上の特定位置に並列に配置して形成し、どの膜厚の判定マークＭまでが除去されたかを観察することによりプラズマクリーニングの効果を判定するようにしてもよいものである。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、基板のプラズマクリーニング対象面に予めプラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定マークを形成し、プラズマクリーニングの進行に伴う判定マークの視覚変化を観察するようにしているので、従来は専用の分析装置と相当の分析時間を必要としていたプラズマクリーニングの効果の判定を、作業現場にて目視により簡便・迅速に行うことができる。また、プラズマクリーニング後の判定マークをカメラで観察することにより、プラズマクリーニングの効果を常に自動的に検知し、必要な場合にはプラズマクリーニング処理条件を変更することにより、常に適正なプラズマクリーニング処理条件を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の基板のプラズマクリーニング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の基板のプラズマクリーニング装置の部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態の基板のプラズマクリーニング装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態のプラズマクリーニングの対象となる電子部品実装用基板の斜視図
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態のプラズマクリーニングの対象となる電子部品実装用基板の側断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態のプラズマクリーニングの対象となる電子部品実装用基板の部分斜視図
【符号の説明】
１  基板
１ａ  端子
１０  ベース部材
１１  真空チャンバ
１２  電極
１３  蓋部材
１４  搬送路
１９  高周波電源
２０  ローダ部
３０  アンローダ部
４９ａ  第１の搬送爪
５０ａ  第２の搬送爪
６２  真空吸引部
６３  プラズマガス供給部
７１  カメラ
７２  判定部
７３  制御部
７４  処理条件記憶部
Ｍ  判定マーク
【図１】
0003620224.tif 000002
【図２】
0003620224.tif 000003
【図３】
0003620224.tif 000004
【図４】
0003620224.tif 000005
【図５】
0003620224.tif 000006