(57)【要約】【課題】減圧時および大気導入時に要する時間を短縮することができ、処理効率や品質を向上させることができる真空処理装置および真空処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】ベース部材３に装着され上面に基板７を載置する第１の電極４との上方に、第１の電極４側に開口した凹部１０ａを有する外蓋１０を昇降自在に設け、凹部１０ａ内に上下動する第２の電極である中蓋１１を備えた。外蓋１０をベース部材３に気密に当接させた状態で凹部１０ａと第１の電極４により囲まれる第１の密閉室をプラズマ処理空間とし、外蓋１０をベース部材３に当接させた状態で凹部１０ａを密閉した中蓋１１と第１の電極４との間に形成される第２の密閉室に真空ポンプ３３と大気ベント装置３４を接続した。これにより減圧、大気導入時には小容積の第２の密閉室のみを対象とすればよく、減圧、大気導入に要する時間を短縮することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、このベース部材に装着され、ワークを載置する載置部を備えた第１の電極と、前記第１の電極側に開口した凹部を有し、前記ベース部材に密着することにより前記凹部と前記載置部とに囲まれる第１の密閉室を形成する外蓋と、前記外蓋を前記ベース部材に接離させる第１の駆動手段と、前記凹部内に上下動自在に配置された第２の電極であって前記凹部を密閉して第３の密閉室を形成する中蓋と、前記外蓋を前記ベース部材に気密に当接させた状態で前記凹部を密閉した中蓋と前記載置部との間に形成される第２の密閉室に接続され、この第２の密閉室内の空気を排気して減圧する減圧手段と、前記第２の密閉室を大気圧に戻す大気ベント装置と、前記中蓋を上昇させることにより前記第２の気密室と前記第３の気密室を連結して前記第１の密閉室とすると共に前記中蓋を前記プラズマ処理に適した電極間距離となる高さまで上昇させる第２の駆動手段と、前記第１の密閉室にプラズマ発生用ガスを供給するガス供給装置と、前記第１の電極に高周波電圧を印加する高周波電源部を備えたことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記中蓋が前記凹部を密閉した状態で前記外蓋を前記ベース部材より離反させ、この状態で載置部上のワークの搬入・搬出を行なうことを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記凹部の内側に張り出した当接部に前記中蓋を当接させて前記第３の密閉室を形成することを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記中蓋が前記当接部から離れないようにするストッパを備えたことを特徴とする請求項３記載の真空処理装置。
【請求項５】
ベース部材と、このベース部材に装着され、ワークを載置する載置部を備えた第１の電極と、前記第１の電極側に開口した凹部を有し、前記ベース部材に密着することにより前記凹部と前記載置部とに囲まれる第１の密閉室を形成する外蓋と、前記凹部内に上下動自在に配置された第２の電極であって前記凹部を密閉して第３の密閉室を形成する中蓋を備えた真空処理装置における真空処理方法であって、
前記載置部にワークを載置する第１工程と、前記外蓋を前記ベース部材に気密に当接させて前記ワークを収容する第１の密閉室を形成する第２工程と、前記第１の密閉室の空気を排気して減圧を行う第３工程と、前記減圧された密閉空間内にプラズマ発生用ガスを供給してプラズマを発生させる第４工程と、前記中蓋を下降させて前記凹部を密閉することにより前記第１の密閉室を、前記第１の電極と中蓋の間の空間であってワークを収容した第２の密閉室と前記中蓋と前記凹部に囲まれた第３の密閉室とに分割する第５工程と、前記第２の密閉室を大気圧に戻す第６工程と、前記中蓋で前記凹部を密閉した状態で前記外蓋を前記ベース部材から離す第７工程と、前記載置部からワークを取り出し次のワークをこの載置部に載置する第８工程と、前記外蓋を前記ベース部材に当接させて次のワークを収容した第２の密閉室を形成する第９工程と、前記第２の密閉室の空気を排気して減圧を行う第１０工程と、前記中蓋による前記凹部の密閉状態を解除して前記第２の密閉室と第３の密閉室を連結して第１の密閉室とすると共に前記中蓋をプラズマ放電に適した電極間距離となる高さまで上昇させる第１１工程とを含むことを特徴とする真空処理方法。
【請求項６】
ベース部材と、このベース部材に装着され、ワークを載置する載置部を備えた第１の電極と、前記第１の電極側に開口した凹部を有し、前記ベース部材に密着することにより前記凹部と前記載置部とに囲まれる第１の密閉室を形成する外蓋と、前記凹部内に上下動自在に配置された第２の電極であって前記凹部を密閉して第３の密閉室を形成する中蓋を備えた真空処理装置における真空処理方法であって、
ワークを前記載置部に載置する工程と、前記中蓋によって前記凹部を密閉して形成された第３の密閉室を真空状態に保った状態で前記外蓋を前記ベース部材に当接させてこの中蓋の下方に次にワークを収容した第２の密閉室を形成する工程と、前記第２の密閉室の空気を排気して減圧を行う工程と、前記中蓋による前記凹部の密閉状態を解除して前記第２の密閉室と第３の密閉室を連結して第１の密閉室とすると共に前記中蓋をプラズマ放電に適した電極間距離となる高さまで上昇させる工程と、減圧された前記第１の密閉室にプラズマ発生用ガスを供給してプラズマを発生させる工程とを含むことを特徴とする真空処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板などのワークを真空処理する真空処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマ処理など、減圧下で行われる処理のための装置である真空処理装置では、ベース部材と蓋部材を組み合わせて密閉空間が形成される。処理対象物であるワークはこの密閉空間内に載置され、密閉空間は真空ポンプなどの減圧手段によって減圧される。そして真空処理の終了後には密閉空間内に再び大気を導入し常圧に戻す真空破壊が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記減圧過程では、密閉空間を所定の真空度まで減圧するために所定の減圧時間を要する。この減圧時間は一般に数十秒のオーダーであり、この時間は電子部品の製造工程や実装工程のタクトタイムと比較すると相当長いものである。このため、生産性向上のため、この減圧時間や前述の大気導入に要する時間を短縮することが従来より求められていた。
【０００４】
しかしながら従来の真空処理装置では、減圧時間を短縮しようとすれば大容量の真空ポンプを使用する必要があり、これにより装置の大型化や設備費用のアップを招き、更には大容量の真空ポンプからは大量のオイルミストが排出されるため、装置周囲の空気を汚染するという問題点があった。
【０００５】
また、真空処理としてプラズマ処理を行う場合にはワークの品種によって最適の電極間距離が存在する。しかしながら従来の真空処理装置では電極間距離が固定されていたため、個々のワークについては必ずしも最適条件下での処理を行うことができず、処理効率や品質の向上を妨げるという問題点もあった。
【０００６】
そこで本発明は、減圧時および大気導入時に要する時間を短縮することができ、処理効率や品質を向上させることができる真空処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の真空処理装置は、ベース部材と、このベース部材に装着され、ワークを載置する載置部を備えた第１の電極と、前記第１の電極側に開口した凹部を有し、前記ベース部材に密着することにより前記凹部と前記載置部とに囲まれる第１の密閉室を形成する外蓋と、前記外蓋を前記ベース部材に接離させる第１の駆動手段と、前記凹部内に上下動自在に配置された第２の電極であって前記凹部を密閉して第３の密閉室を形成する中蓋と、前記外蓋を前記ベース部材に気密に当接させた状態で前記凹部を密閉した中蓋と前記載置部との間に形成される第２の密閉室に接続され、この第２の密閉室内の空気を排気して減圧する減圧手段と、前記第２の密閉室を大気圧に戻す大気ベント装置と、前記中蓋を上昇させることにより前記第２の気密室と前記第３の気密室を連結して前記第１の密閉室とすると共に前記中蓋を前記プラズマ処理に適した電極間距離となる高さまで上昇させる第２の駆動手段と、前記第１の密閉室にプラズマ発生用ガスを供給するガス供給装置と、前記第１の電極に高周波電圧を印加する高周波電源部を備えた。
【０００８】
請求項２記載の真空処理装置は、請求項１記載の真空処理装置であって、前記中蓋が前記凹部を密閉した状態で前記外蓋を前記ベース部材より離反させ、この状態で載置部上のワークの搬入・搬出を行なう。
【０００９】
請求項３記載の真空処理装置は、請求項１記載の真空処理装置であって、前記凹部の内側に張り出した当接部に前記中蓋を当接させて前記第３の密閉室を形成する。
【００１０】
請求項４記載の真空処理装置は、請求項３記載の真空処理装置であって、前記中蓋が前記当接部から離れないようにするストッパを備えた。
【００１１】
請求項５記載の真空処理方法は、ベース部材と、このベース部材に装着され、ワークを載置する載置部を備えた第１の電極と、前記第１の電極側に開口した凹部を有し、前記ベース部材に密着することにより前記凹部と前記載置部とに囲まれる第１の密閉室を形成する外蓋と、前記凹部内に上下動自在に配置された第２の電極であって前記凹部を密閉して第３の密閉室を形成する中蓋を備えた真空処理装置における真空処理方法であって、前記載置部にワークを載置する第１工程と、前記外蓋を前記ベース部材に気密に当接させて前記ワークを収容する第１の密閉室を形成する第２工程と、前記第１の密閉室の空気を排気して減圧を行う第３工程と、前記減圧された密閉空間内にプラズマ発生用ガスを供給してプラズマを発生させる第４工程と、前記中蓋を下降させて前記凹部を密閉することにより前記第１の密閉室を、前記第１の電極と中蓋の間の空間であってワークを収容した第２の密閉室と前記中蓋と前記凹部に囲まれた第３の密閉室とに分割する第５工程と、前記第２の密閉室を大気圧に戻す第６工程と、前記中蓋で前記凹部を密閉した状態で前記外蓋を前記ベース部材から離す第７工程と、前記載置部からワークを取り出し次のワークをこの載置部に載置する第８工程と、前記外蓋を前記ベース部材に当接させて次のワークを収容した第２の密閉室を形成する第９工程と、前記第２の密閉室の空気を排気して減圧を行う第１０工程と、前記中蓋による前記凹部の密閉状態を解除して前記第２の密閉室と第３の密閉室を連結して第１の密閉室とすると共に前記中蓋をプラズマ放電に適した電極間距離となる高さまで上昇させる第１１工程とを含む。
【００１２】
請求項６記載の真空処理方法は、ベース部材と、このベース部材に装着され、ワークを載置する載置部を備えた第１の電極と、前記第１の電極側に開口した凹部を有し、前記ベース部材に密着することにより前記凹部と前記載置部とに囲まれる第１の密閉室を形成する外蓋と、前記凹部内に上下動自在に配置された第２の電極であって前記凹部を密閉して第３の密閉室を形成する中蓋を備えた真空処理装置における真空処理方法であって、ワークを前記載置部に載置する工程と、前記中蓋によって前記凹部を密閉して形成された第３の密閉室を真空状態に保った状態で前記外蓋を前記ベース部材に当接させてこの中蓋の下方に次にワークを収容した第２の密閉室を形成する工程と、前記第２の密閉室の空気を排気して減圧を行う工程と、前記中蓋による前記凹部の密閉状態を解除して前記第２の密閉室と第３の密閉室を連結して第１の密閉室とすると共に前記中蓋をプラズマ放電に適した電極間距離となる高さまで上昇させる工程と、減圧された前記第１の密閉室にプラズマ発生用ガスを供給してプラズマを発生させる工程とを含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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における真空処理装置の断面図、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８は本発明の一実施の形態における真空処理装置の部分断面図である。
【００１４】
まず図１を参照して真空処理装置の構造を説明する。図１において基台１上にはフレーム２が立設されている。フレーム２の上端部にはベース部材３が水平に固着されており、ベース部材３の下面には絶縁部材５を介して電極４がボルト６によって装着されている。ボルト６と電極４の間には絶縁体から成る座金６ａが装着されている。絶縁部材５とベース部材３および絶縁部材５と第１の電極４とのそれぞれの当接面は、シール部材１８（図２）によって気密が確保されている。第１の電極４の上部はベース部材３に設けられた開口部３ａ（図２参照）内に嵌入している。第１の電極４の上面はワークである基板７を載置する載置部となっており、第１の電極４は高周波電源部１６に接続されている。高周波電源部１６を駆動することにより、第１の電極４には高周波電圧が印加される。
【００１５】
ベース部材３の上面には外蓋１０が当接している。外蓋１０はブラケット１３に固着されており、ブラケット１３は第１の駆動手段であるシリンダ１４のロッド１５と結合されている。シリンダ１４を上下駆動することにより外蓋１０は上下動し、ベース部材３に対して接離する。外蓋１０の内部には電極４側に開口した凹部１０ａが設けられており、凹部１０ａ内には水平な中蓋１１がロッド１２によって上下動自在に配設されている。外蓋１０の上面には第２の駆動手段である中蓋１１の上下駆動機構部２０が設けられており、モータ２１を回転駆動することにより、ロッド１２を介して中蓋１１は凹部１０ａ内で上下方向に移動する。
【００１６】
次に図２および図４を参照して外蓋１０、中蓋１１によって構成される真空処理用の密閉室および中蓋１１の上下駆動機構２０について説明する。図４において、外蓋１０に設けられた凹部１０ａは第１の電極４側に開口しており、この凹部１０ａと第１の電極４の上面とで囲まれる空間は第１の密閉室８となっている。一方、図２において凹部１０ａの下部には内側に向って張り出した当接部１０ｃが設けられており、中蓋１１を凹部１０ａ内で下降させて当接部１０ｃの上面のシール部材２９に気密に当接させることにより、凹部１０ａは気密に仕切られて密閉される。外蓋１０をベース部材３に気密に当接させた状態で、中蓋１１と第１の電極４の上面の間の空間は第２の密閉室９を構成し、第２の密閉室９内には第１の電極４上に載置された基板７が収容される。
【００１７】
外蓋１０には、第２の密閉室９に連通する気孔１０ｂが設けられている。また、中蓋１１と凹部１０ａとで中蓋１１上に形成される空間は、第３の密閉室８０となる。すなわち、中蓋１１で凹部１０ａを密閉することにより、第１の密閉室８は第２の密閉室９と第３の密閉室８０に分割される。気孔１０ｂはベース部材３の配管孔３ｂに接続された配管部材１７を介して、図１に示すようにプロセスガス制御部３１を構成する真空計３２、真空ポンプ３３、大気ベント装置３４およびガス供給装置３５のそれぞれに接続されている。真空計３２は第１の密閉室８または第２の密閉室９内の真空度を検出する。真空ポンプ３３は減圧手段であり、第２の密閉室９の内部の空気を排気する。大気ベント装置３４は、外蓋１０の開放に先立って内部に大気を導入して真空破壊を行う。ガス供給装置３５は、減圧された第１の密閉室８または第２の密閉室９内に、アルゴンガスなどのプラズマ発生用ガスを供給する。前記各部で構成されるプロセスガス制御部３１は、制御部３０によって制御される。
【００１８】
再び図２において、外蓋１０の上面には支持台２２が設けられ、支持台２２の上面にはモータ２１が配設されている。モータ２１の出力軸（図示せず）には直動機構２３が連結されており、モータ２１を回転駆動することにより、直動機構２３に連結されたロッド１２は上下動する。ロッド１２は外蓋１０に設けられた開口部１０ｄを通して凹部１０ａ内に挿通しており、したがってモータ２１を駆動することにより、中蓋１１は凹部１０ａ内で上下方向に移動する。このとき、ロッド１２の挿通部は保持部材２７に保持されたシール部材２８によって気密が保たれているため、中蓋１１の上下動作において第３の気密室８０は、外蓋１０の外部に対して密閉状態を保っている。
【００１９】
上下駆動機構２０はストッパ駆動モータ２４を備えており、ストッパ駆動モータ２４はストッパ２５を回転させる。これによりストッパ２５は、ロッド１２に設けられたストッパ溝２６に嵌合する。この中蓋１１の上下動は制御部３０によって制御され、凹部１０ａ内の任意位置に中蓋１１を保持することが可能となっている。中蓋１１は電気的に接地されており、第１の電極４と対向する第２の電極となっているため、中蓋１１の上下位置を調整することにより、プラズマ放電時の放電電極間距離を調整することができる。またシリンダ１４およびストッパ駆動モータ２４の動作も制御部３０によって制御される。
【００２０】
この真空処理装置は上記のように構成され、以下動作について図３〜図８を参照して説明する。図３は真空処理としてのプラズマ処理を開始する前の状態を示しており、外蓋１０が上昇した状態で電極４上に処理対象の基板７が載置される（第１工程）。このとき、中蓋１１は上昇した位置にあり、凹部１０ａは開放状態となっている。次いで図４に示すように外蓋１０を下降させてベース部材３に当接させ第１の密閉室８を形成する（第２の工程）。そして第１の密閉室８内を真空ポンプ３３によって排気して減圧し（第３の工程）、ガス供給装置３５によってプラズマ発生用ガスを供給する。次いで電極４と中蓋１１の間に高周波電圧を印加することにより、第１の密閉室８内にはプラズマが発生し（第４の工程）、基板７のプラズマ処理が行われる。このとき、中蓋１１の高さ位置は任意に調整できるため、処理対象の基板７に応じた適正な電極間距離Ｌを設定して良好なプラズマ処理を行うことができる。
【００２１】
この後、図５に示すようにモータ２１を駆動してロッド１２を下降させ、中蓋１１を凹部１０ａ内の当接部１０ｃの上面に当接させる。これにより、凹部１０ａは中蓋１１により密閉されて第３の密閉室８０が形成される。一方、中蓋１１と電極４の間の空間は第２の密閉室９となる。すなわち、第１の密閉室８はワークを収容する第２の密閉室９と中蓋１１と凹部で囲まれた第３の密閉室８０とに分割される（第５工程）。ここでストッパ駆動モータ２４を駆動することにより、ストッパ２５をストッパ溝２６に嵌合させ中蓋１１が当接部１０ｃから離れないようにする。そしてこの状態で大気ベント装置３４によって第２の密閉室９内には大気が導入され、大気圧に戻る（第６工程）。
【００２２】
このとき、第２の密閉室９の内容積は、凹部１０ａ全体の容積（第１の密閉室８）に比べて小さいため、大気導入時の時間が短縮される。大気導入後には、中蓋１１には第２の密閉室９内に導入された大気により上向きの力が作用するが、この力はストッパ２５によって支持されるため、直動機構２３やモータ２１に過大な力が伝達されることがない。
【００２３】
この後、図６に示すように外蓋１０を上昇させてベース部材３から離反させる（第７工程）。そしてこの状態で、処理後の基板の電極４上からの搬出および新たな基板７の電極４上への搬入が行われ（第８工程）、この後に外蓋１０を下降させてベース部材に当接させて次のワークを収容する第２の密閉室９を形成する（第９工程）。このとき中蓋１１より上部の第３の密閉室８０内は、図４において行ったプラズマ処理時のガスの状態（真空状態）がそのまま保たれている。すなわち、中蓋１１によって凹部１０ａを密閉した状態で電極４上の基板７の搬入搬出が可能となっており、新たに供給される基板７は第２の密閉室９内に収容される。そしてこの状態で真空ポンプ３３を駆動して第２の密閉室９内の真空排気を行う（第１０工程）。このとき、前述のように第２の密閉室９内の内容積は小さいため真空排気に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００２４】
この後、第２の密閉室９が真空状態となったらストッパ駆動モータ２４によってストッパ２５の嵌合を解除し、図８に示すようにモータ２１を駆動して中蓋１１をプラズマ処理に適した電極間距離Ｌとなる高さまで上昇させる。これにより、第２の密閉室９と第３の密閉室８０は連結されて第１の密閉室８となり（第１１工程）、基板７はこの第１の密閉室８、すなわちプラズマ処理空間内にある。この後第１の密閉室８内のプラズマ発生用ガスを所定圧力に調整し、図４と同様に中蓋１１と電極４の間に高周波電圧を印加して基板７のプラズマ処理を行う。そして処理終了後には再び中蓋１１を下降させる。これにより前述の図５に示す状態なり、これ以降第４工程から第１１工程までの各工程の動作が繰り返される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の真空処理装置および真空処理方法によれば、減圧、大気導入に要する時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における真空処理装置の断面図
【図２】本発明の一実施の形態における真空処理装置の部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態における真空処理装置の部分断面図
【図４】本発明の一実施の形態における真空処理装置の部分断面図
【図５】本発明の一実施の形態における真空処理装置の部分断面図
【図６】本発明の一実施の形態における真空処理装置の部分断面図
【図７】本発明の一実施の形態における真空処理装置の部分断面図
【図８】本発明の一実施の形態における真空処理装置の部分断面図
【符号の説明】
３　ベース部材
４　第１の電極
７　基板（ワーク）
１０　外蓋
１０ａ　凹部
１１　中蓋（第２の電極）
１６　高周波電源部
３０　制御部
３３　真空ポンプ
３４　大気ベント装置
３５　ガス供給装置
【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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