(57)【要約】【課題】正確に所望の部位にのみプラズマイオンを照射して部品の洗浄を行うことができるプラズマ洗浄装置及び方法を提供すること。【解決手段】開口部１３が設けられたマスク１０をガイド１１に従ってプラズマイオン９の照射方向に平行に移動可能としておく。この状態でマスク１０の開口部を部品４に設けられた金属接合部上に位置決めし、ロック機構１６によるマスク１０の保持を解除して、マスク１０と部品４との距離を所望の距離とする。この状態で第２の電極７から第１の電極６に向けてプラズマイオンを照射する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと、前記真空チャンバに不活性ガスを充填もしくは排出可能な不活性ガス置換装置とを有し、前記真空チャンバ内において部品の金属接合部にプラズマイオンを照射して、金属接合部表面の酸化膜や異物を除去するプラズマ洗浄装置において、
第１の電極と、
前記第１の電極に対向するように配置され、前記第１の電極との間に前記プラズマイオンを発生させるための第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発生した前記プラズマイオンの照射範囲を制限するためのマスクと、
を具備し、
前記マスクは、前記部品の前記金属接合部の形状と相似形の開口部を有し、かつガイドに沿って前記プラズマイオンの照射方向に対して移動自在に構成されていることを特徴とするプラズマ洗浄装置。
【請求項２】
前記マスクは、前記部品に前記マスクを当て付ける事によって所望の高さに位置決めされることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ洗浄装置。
【請求項３】
前記マスクを、所望の高さに位置決めするためのストッパを更に具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ洗浄装置。
【請求項４】
前記マスクを、所望の高さに位置決めするためのアクチュエーターを更に具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ洗浄装置。
【請求項５】
前記所望の高さは、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発生した前記プラズマイオンが前記部品に広がって照射されない高さであることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１つに記載のプラズマ洗浄装置。
【請求項６】
部品を、第１の電極と第２の電極の何れか一方の電極上に設置する第１の工程と、
マスクをプラズマイオンの照射方向に沿って移動させて、前記マスクの高さを位置決めする第２の工程と、
第１の電極と第２の電極との間にプラズマイオンを発生させて前記部品の洗浄を行う第３の工程と、
を有することを特徴とするプラズマ洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の金属接合部にエネルギー波もしくはエネルギー粒子などのプラズマイオンを照射して、金属接合部の表面の酸化膜や異物を除去するプラズマ洗浄装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品の表面にプラズマイオンを照射させて部品の表面を活性化させる事により、部品表面に親油性、親水性、親媒性を付与させたり、部品の表面に付着している異物や酸化膜を除去する事により部品表面の粘着性や接着性を向上させたりする技術は広く知られるものである。しかしながら通常は、部品の表面にはプラズマ洗浄を施す必要がある部位以外にも、他の様々な構成部材が存在している。その為、プラズマイオンを部品全面に照射すると、それらの構成部材がプラズマイオンによるダメージを受ける事になり、構成部材の破損や機能の劣化と言った不具合が生じてしまうことがある。この様な不具合を防止する為には、部品の所望する部位以外にはプラズマイオンが照射されないような、選択的なプラズマイオンの照射技術が必要とされる。
【０００３】
このような選択的なプラズマイオンの照射技術に関しては、特許文献１に記載されている技術がある。図９を用いて、この従来技術を説明する。図９に示すように、プラズマイオン発生装置１０１と被物体１０５との間には遮蔽板１０４が設けられており、プラズマイオン発生装置１０１によって発生されるプラズマイオンのうちの不要な部分が遮蔽板１０４によって遮断されるように構成されている。ここで、遮蔽板１０４に所望の形状、すなわち被物体１０５に形成したい形状と同じ形状の開口部を設けておく事により、被物体１０５の所望する部位にのみプラズマイオンを照射する事が可能になる。したがって、被物体１０５の所望する部位のみがプラズマイオンによって活性化され、それ以外の部位はプラズマイオンによるダメージを受けないようにする事が可能になる。
【特許文献１】特開昭５９−１００９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１の技術においては、被物体１０５におけるプラズマイオンの照射範囲を高精度に制限することは困難である。以下にその理由を説明する。
【０００５】
プラズマイオン発生装置１０１で発生されたプラズマイオンは、理想的には被物体１０５に対して垂直に進行する。その為、プラズマイオンを照射したい部位と同じ形状の開口部を遮蔽板１０４に設ける事により、被物体１０５の所望する部位にのみプラズマイオンを照射する事が可能になると考えられる。しかしながら実際には、プラズマイオンが発生している雰囲気中に存在する他の粒子やイオン化されていない分子等と、被物体１０５に向かって進行するプラズマイオンとが衝突する為、プラズマイオンの進行方向は被物体１０５に対して垂直な方向以外の方向成分を持つようになる。
【０００６】
したがって、遮蔽板１０４と被物体１０５との間に空間が存在すると、遮蔽板１０４の開口部を通過するプラズマイオンは、図１０に示すような広がりをもって被物体１０５に照射されるようになる。その為、被物体１０５において、正確に所望の部位にのみプラズマイオンを照射する事は困難となる。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、正確に所望の部位にのみプラズマイオンを照射して部品の洗浄を行うことができるプラズマ洗浄装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様によるプラズマ洗浄装置は、真空チャンバと、前記真空チャンバに不活性ガスを充填もしくは排出可能な不活性ガス置換装置とを有し、前記真空チャンバ内において部品の金属接合部にプラズマイオンを照射して、金属接合部表面の酸化膜や異物を除去するプラズマ洗浄装置において、第１の電極と、前記第１の電極に対向するように配置され、前記第１の電極との間に前記プラズマイオンを発生させるための第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発生した前記プラズマイオンの照射範囲を制限するためのマスクとを具備し、前記マスクは、前記部品の前記金属接合部の形状と相似形の開口部を有し、かつガイドに沿って前記プラズマイオンの照射方向に対して移動自在に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様によるプラズマ洗浄方法は、部品を、第１の電極と第２の電極の何れか一方の電極上に設置する第１の工程と、マスクをプラズマイオンの照射方向に沿って移動させて、前記マスクの高さを位置決めする第２の工程と、第１の電極と第２の電極との間にプラズマイオンを発生させて前記部品の洗浄を行う第３の工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
これら第１及び第２の態様によれば、プラズマイオンの照射範囲を制限するためのマスクをプラズマイオンの照射方向に対して移動可能としたので、正確に所望の部位にのみプラズマイオンを照射して部品の洗浄を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、正確に所望の部位にのみプラズマイオンを照射して部品の洗浄を行うことができるプラズマ洗浄装置及び方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の洗浄対象である部品の構成について示す図である。図１に示すように、部品４は、基板１と、金属接合部２と、金属機能面３とによって構成されている。
【００１４】
図１において、シリコンやガラス等で構成される基板１上には、図示しない相手部品と接合される金属接合部２と、例えば光信号を反射する為のミラーとしての機能を担う金属機能面３とが設けられている。金属機能面３は、例えば金やニッケルなどで構成されており、金属蒸着によって形成される。ここで、金属接合部２や金属機能面３の形状、それらの個数や材質等は、図１で示したものに限定されるものではない。
【００１５】
次に、第１の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の構成について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の構成について示す図である。
【００１６】
図２において、ベース５上には、プラズマイオンを発生させる第１の電極６が、アース接続された状態で設置されている。この第１の電極６上の所定の位置には、図１に示す部品４が設置される。更に、第１の電極６と対向する位置には、プラズマイオンを発生させるための第２の電極７が、第１の電極６との間に空間を形成するように設置されている。この第２の電極７にはＲＦ（高周波）電源８が電気的に接続されている。
【００１７】
また、第１の電極６と第２の電極７との間には、第２の電極７から第１の電極６に向かって照射されるプラズマイオンの照射範囲を制限するためのマスク１０が設置されている。このマスク１０は、ガイド１１に沿って図２の矢印方向（プラズマイオンの照射方向と平行な方向）に移動自在に構成されている。更に、マスク１０の図示Ｚ上方方向にはロック機構１６が設けられている。これにより、マスク１０をＺ上方方向に退避させたときに、ロック機構１６によってマスク１０が保持されるようになっている。また、マスク１０の図示Ｚ下方方向にはストッパ１２が設けられている。これにより、マスク１０をＺ下方方向に移動させた際に、その設置高さを、ストッパ１２によって図３に示すようにして任意の高さに調整可能に保持できるようになっている。更に、マスク１０には、金属接合部２と形状は同一で、その大きさが金属接合部２の外形と同等以上である開口部１３が設けられている。
【００１８】
ここで、部品４、ベース５、第１の電極６、第２の電極７、マスク１０、ガイド１１、ストッパ１２、及びロック機構１６は、真空チャンバ１４の内部にそれぞれ配置されている。この真空チャンバ１４には不活性ガス置換装置１５が接続されており、不活性ガス置換装置１５により、真空チャンバ１４に例えばＡｒガス等の不活性ガスを充填したり、真空チャンバ１４からガスを排気したりすることができる。
【００１９】
次に、第１の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の作用について説明する。図４は、第１の実施形態におけるプラズマ洗浄方法の処理手順を示すフローチャートである。
【００２０】
図４に示すプラズマ洗浄方法においては、まず真空チャンバ１４に設けられている図示しない開閉口を開けた後、マスク１０をＺ上方方向に移動させる。その後、ロック機構１６によってマスク１０をマスク退避位置に保持する（ステップＳ１）。
【００２１】
次に、第１の電極６の所定の位置、即ち部品４が有する金属接合部２がマスク１０に設けられた開口部１３の真下に位置決めされるように、部品４を設置する（ステップＳ２）。
【００２２】
次に、ロック機構１６を開放してマスク退避位置に保持されているマスク１０を、Ｚ下方方向に移動させ、ストッパ１２を用いてマスク１０を所定の高さに位置決めする（ステップＳ３）。ここで、ステップＳ３における位置決めにおいては、部品４とマスク１０とが接触しない範囲で可能な限り近接させるように位置決めすることが望ましい。この場合、例えばマスク１０と部品４との距離は、例えばマスク１０の厚さよりも短い距離（１０μｍ〜１００μｍ程度）にすれば良い。
【００２３】
次に、真空チャンバ１４に設けられる図示しない開閉口を閉じた後、不活性ガス置換装置１５を用いて真空チャンバ１４内を所定の真空状態にする。更に、不活性ガス置換装置１５を用いて、例えばＡｒガスの様な不活性ガスを所定の圧力になる様に真空チャンバ１４内に送気する（ステップＳ４）。
【００２４】
この状態で図３に示すようにして、第２の電極７に接続されたＲＦ電源８を駆動させ、第２の電極７から第１の電極６に向けてプラズマイオン９を照射させる（ステップＳ５）。このとき、第１の電極６に到達する事が可能なプラズマイオン９は、マスク１０に設けられた開口部１３の部分を通過したプラズマイオン９のみである。また、開口部１３の部分を通過したプラズマイオン９が広がらないように、マスク１０と部品４との距離を短くしているので、プラズマイオン９は正確に金属接合部２にのみ照射され、金属接合部２のみが前記プラズマイオン９によって活性化される。
【００２５】
プラズマイオン９の照射を開始して、所定の時間が経過した後、プラズマイオン９の照射を終了させる（ステップＳ６）。次に、真空チャンバ１４内の不活性ガスを、不活性ガス置換装置１５を用いて真空チャンバ１４外に排出して、真空チャンバ１４内を大気圧状態に戻す（ステップＳ７）。
【００２６】
その後、真空チャンバ１４に設けられる図示しない開閉口を開けて、マスク１０をＺ上方方向に移動させる。そして、ロック機構１６によってマスク１０をマスク退避位置に保持する（ステップＳ８）。次に、部品４を第１の電極６から取り出して（ステップＳ９）、部品４の洗浄を終了する。
【００２７】
以上説明したように、第１の実施形態においては、プラズマイオン９を照射するときにマスク１０を部品４の直前に設置する事により、マスク１０と部品４との間に大きな空間を介在させない状態で、プラズマイオン９を部品４に照射する事が可能になる。即ち、マスク１０の開口部１３を通過したプラズマイオン９は、広がりを持って進む事無く金属接合部２に照射される為、従来技術と比較してより正確に所望の範囲のみにプラズマイオン９を照射する事が可能である。したがって、金属接合部２の近傍に設けられる金属機能面３の、プラズマイオン９によるダメージを低減させたプラズマ洗浄が可能になる。
【００２８】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。ここで、以後の説明において第１の実施形態と同様の構成及び作用については説明を省略する。
【００２９】
図５は、本発明の第２の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の、特に真空チャンバ１４内の構成について示す図である。図５に示す様に、第２の実施形態におけるプラズマ洗浄装置にはストッパ１２が設けられていない。
【００３０】
次に、第２の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の作用について説明する。図６は、第２の実施形態におけるプラズマ洗浄方法の処理手順を示すフローチャートである。
【００３１】
図６において、ステップＳ２１及びＳ２２の処理は、図４のステップＳ１及びステップＳ２で説明した処理と同様である。
【００３２】
ステップＳ２２において、部品４を設置した後、ロック機構１６を開放して、マスク退避位置に保持されているマスク１０をＺ下方方向に移動させる。そして、マスク１０を部品４に当接させる事によりマスク１０の高さを位置決めする（ステップＳ２３）。これ以後の処理については、第１の実施形態と同様である。
【００３３】
以上説明したように、第２の実施形態においては、ストッパ１２を用いる事なく、マスク１０の高さを位置決めする事が可能である為、装置の構成を単純で安価なものにする事が可能になる。
【００３４】
なお、第２の実施形態は、マスク１０を当接させても傷まないような部品４のプラズマ洗浄を行う場合に特に好適である。
【００３５】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。ここで、以後の説明において第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の構成及び作用については説明を省略する。
【００３６】
図７は、本発明の第３の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の構成について示す図である。図７に示すように、第３の実施形態は第１の実施形態と比較して、ストッパ１２及びロック機構１６が設けられていない。その代わりに、マスク１０を図示矢印方向（上下方向）に移動させるためのシャフト３１と、このシャフト３１を任意の高さに位置決めするためのアクチュエーター３２とが設けられている。更に、真空チャンバ１４の機密性を損なう事無くシャフト３１の運動を行わせることが可能なシール材３３が、真空チャンバ１４とシャフト３１との間に介在されている。
【００３７】
次に、第３の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の作用について説明する。図８は、第３の実施形態におけるプラズマ洗浄方法の処理手順を示すフローチャートである。
【００３８】
図８においては、まずアクチュエーター３２を駆動してシャフト３１を介してマスク１０をＺ上方方向に移動させ、マスク１０をマスク退避位置に保持する（ステップＳ３１）。ここで、マスク１０の移動量は、例えばアクチュエーター３２に与えるパルス量によって制御しても良く、または図示しないセンサによってマスク１０の位置を測定して所望の高さまで移動させるようにしても良い。
【００３９】
次に、第１の電極６の所定の位置、即ち部品４に設けられた金属接合部２が、マスク１０に設けられた開口部１３の真下に位置決めされるように、部品４を設置する（ステップＳ３２）。
【００４０】
次に、アクチュエーター３２を駆動してマスク１０をＺ下方方向に移動させて、マスク１０を、部品４を洗浄する際の所定の高さに位置決めする（ステップＳ３３）。この後のステップＳ３４〜ステップＳ３７の処理は、第１の実施形態のステップＳ４〜ステップ７の処理と同様である。
【００４１】
ステップＳ３７において真空チャンバ１４内を大気圧に戻した後、アクチュエーター３２を駆動してマスク１０をＺ上方方向に移動させ、マスク１０をマスク退避位置に退避させる（ステップＳ３８）。その後、部品４を第１の電極６から取り出して（ステップＳ３９）、部品４の洗浄を終了する。
【００４２】
以上説明したように、第３の実施形態においては、マスク１０をアクチュエーター３２による外部の操作によって任意の高さに位置決め可能である。このため、部品４の種別変更などによる洗浄位置の変更にも迅速に対応する事が可能である。
【００４３】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、上記した各実施形態においては、マスク１０の移動方向をプラズマイオン９の照射方向に平行な方向（図示する矢印方向）に限って説明したが、マスク１０の移動方向はこれに限定されるものではなく、例えばプラズマイオン９の照射方向に対して垂直な方向であってもかまわない。
【００４４】
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の洗浄対象である部品の構成について示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の構成について示す図である。
【図３】金属接合部にプラズマイオンを照射しているときの様子を示す図である。
【図４】第１の実施形態におけるプラズマ洗浄方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の構成について示す図である。
【図６】第２の実施形態におけるプラズマ洗浄方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるプラズマ洗浄装置の構成について示す図である。
【図８】第３の実施形態におけるプラズマ洗浄方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】従来例について説明するための第１の図である。
【図１０】従来例について説明するための第２の図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…基板、２…金属接合部、３…金属機能面、４…部品、５…ベース、６…第１の電極、７…第２の電極、８…ＲＦ電源、９…プラズマイオン、１０…マスク、１１…ガイド、１２…ストッパ、１３…開口部、１４…真空チャンバ、１５…不活性ガス置換装置、１６…ロック機構、３１…シャフト、３２…アクチュエーター、３３…シール材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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