(57)【要約】【課題】減圧用の排気管内部への有機物のパーティクルの付着堆積量を低減させて、装置保守作業の負荷を軽減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。【解決手段】処理室４ａ内で発生したプラズマをワークに作用させるプラズマ処理装置において、処理室４ａ内を真空ポンプ２９によって排気する排気管２６を、第１排気管２６ａ、第２排気管２６ｃとこれらの固定配管に対して交換自在な短管部２６ｂに分割し、短管部２６ｂを除く加熱対象範囲をヒータによって加熱する。これにより、排気管内部への有機物のパーティクルの付着堆積量を低減させるとともに、短管部２６ｂへパーティクルの付着を集中させ、保守作業時には短管部２６ｂのみを交換し、保守作業の負荷を軽減する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内を減圧してプラズマを発生させ、このプラズマを処理室内に搬入したワークに作用させて所定の処理を行うプラズマ処理と、処理室からプラズマ処理済みのワークを搬出するために前記処理室内の圧力を大気圧に戻す大気開放とを繰り返すことによってワークのプラズマ処理作業を反復して行うプラズマ処理装置であって、排気管によって前記処理室に連結されこの処理室内の気体を排気して処理室内を減圧する排気手段と、前記排気管を加熱する排気加熱手段とを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記排気管の一部を、他の部分に対して交換自在に構成するとともに、この一部を前記排気加熱手段の加熱効果が及ばないようにしたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記処理室は、中央部に電極が装着されたベース部材と、このベース部材に気密な状態で当接することにより前記電極のワーク載置面側を閉囲する密閉空間を形成する開閉可能な蓋部材より構成され、前記ベース部材に形成され前記排気管が接続される貫通孔と、この貫通孔に着脱自在に挿入され処理室と排気管との通風を確保しつつ貫通孔内面を覆う防着部材とを備えたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
大気開放のために前記処理室内に供給される気体が、窒素または乾燥空気であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板などのワークの表面処理をプラズマによって行うプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品が実装される基板などのワークの表面処理を行う設備として、プラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置は、減圧雰囲気下でプラズマを発生させるための処理室を備えた構成となっており、このプラズマをワークの表面に作用させてクリーニングなどの表面処理を行う（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−６３９１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記表面処理においては、プラズマによってワークの表面から有機物が微粒子状となって飛散したパーティクルが発生する。そしてこのパーティクルは処理室の内面や処理室から真空吸引する排気管の内部に付着し、付着したパーティクルは時間の経過とともに層状に堆積する。このパーティクルの堆積層を放置すると、処理室内に大気を導入する大気開放の度に堆積層が水分を吸着し、吸着された水分の存在により処理室内を減圧するために必要な真空排気時間が長くなって作業効率が低下する。このため、プラズマ処理装置の保守作業においては、処理室内や減圧用真空吸引系の排気管内のパーティクルの堆積層を定期的に除去する必要がある。
【０００５】
しかしながら排気管内部に堆積したパーティクルは、外部から除去することが困難であるため、長時間の使用により堆積層が付着した配管部品は、新しいものと交換する以外に保守方法がなかった。このため、保守作業において配管系全体を取り換えることによるランニングコストの増加に加えて、交換作業のために長時間装置を停止しなければならず、装置稼働率の低下を余儀なくされていた。
【０００６】
そこで本発明は、減圧用の排気管内部への有機物のパーティクルの付着堆積量を低減させて、装置保守作業の負荷を軽減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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品のプラズマ処理装置は、処理室内を減圧してプラズマを発生させ、このプラズマを処理室内に搬入したワークに作用させて所定の処理を行うプラズマ処理と、処理室からプラズマ処理済みのワークを搬出するために前記処理室内の圧力を大気圧に戻す大気開放とを繰り返すことによってワークのプラズマ処理作業を反復して行うプラズマ処理装置であって、排気管によって前記処理室に連結されこの処理室内の気体を排気して処理室内を減圧する排気手段と、前記排気管を加熱する排気加熱手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置であって、前記排気管の一部を、他の部分に対して交換自在に構成するとともに、この一部を前記排気加熱手段の加熱効果が及ばないようにした。
【０００９】
請求項３記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置であって、前記処理室は、前記処理室は、中央部に電極が装着されたベース部材と、このベース部材に気密な状態で当接することにより前記電極のワーク載置面側を閉囲する密閉空間を形成する開閉可能な蓋部材より構成され、前記ベース部材に形成され前記排気管が接続される貫通孔と、この貫通孔に着脱自在に挿入され処理室と排気管との通風を確保しつつ貫通孔内面を覆う防着部材とを備えた。
【００１０】
本発明によれば、密閉された処理室内の減圧と大気開放を繰り返し行ってプラズマ処理作業を反復するプラズマ処理において、処理室を排気手段に連結する排気管を加熱する排気加熱手段を備えることにより、減圧用の排気管内部への有機物のパーティクルの付着堆積量を低減させて、装置保守作業の負荷を軽減することができる。
【００１１】
【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、図２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３は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の構成を示すブロック図、図４，図５は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の排気管接続用の貫通孔の斜視断面図、図６は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の排気管の部分斜視図、図７は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の排気管のコネクタ部の断面図、図８は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の排気管の分解斜視図、図９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である。
【００１２】
まず図１〜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、基台１上にはベース部材２が水平に配設されている。ベース部材２の上面には、ワーク搬送方向（矢印ａ方向）に２条の搬送用凹部２ａが設けられており、更にベース部材２の中央部には電極３が装着されている。電極３はベース部材２に設けられた開口部２ｃ（図３参照）に挿入されている。電極３の上面には、搬送用凹部２ａと連続した搬送用凹部３ａが設けられており、矢印ａ方向から供給されたプラズマ処理対象のワーク７は、搬送用凹部２ａ、３ａ上を摺動して搬送される。このワーク搬送は、搬送アーム８の搬送爪８ａによってワーク７の端部を押送することによって行われる。
【００１３】
ベース部材２の上方には、蓋部材４がシリンダ６によって昇降自在に配設されている。蓋部材４はブラケット５によって両端を保持されており、２つのブラケット５を連結する連結部材５ａには、シリンダ６のロッド６ａが結合されている。蓋部材４はシリンダ６によって開閉可能となっており、シリンダ６のロッド６ａを突出させることにより蓋部材４はベース部材２に対して下降して、図２に示すようにベース部材２の上面に当接する。このとき蓋部材４の下端面がベース部材２の上面に設けられたシール部材１０ａに当接することにより、当接面の気密が保たれる。
【００１４】
図３は図２のＡ−Ａ断面を示しており、蓋部材４がベース部材２に気密な状態で当接することにより、電極３の搬送用凹部３ａ側（ワーク載置面側）を閉囲した密閉空間９が形成される。この密閉空間は、ワーク７のプラズマ処理行うためのプラズマが発生するプラズマ空間であり、電極３が装着されたベース部材２および蓋部材４はプラズマ処理のための処理室４ａを構成する。
【００１５】
このプラズマ処理装置は、処理室４ａ内を減圧してプラズマを発生させ、このプラズマを処理室４ａ内に搬入したワーク７の表面に作用させて所定の処理を行うプラズマ処理と、処理室４ａからプラズマ処理済のワークを搬送するために処理室４ａ内の圧力を大気圧に戻す大気開放とを繰り返すことによって、ワークのプラズマ処理作業を反復して行う。
【００１６】
図３に示すように、電極３はアルミニウムなどの導電体を上下方向に３層重ね合わせた構成となっており、ベース部材２の下面に絶縁部材１２を介して装着されている。絶縁部材１２を介在させることにより、電極３をベース部材２に対して電気的に絶縁するとともに、後述するように、プラズマ処理を継続して行う過程において、プラズマによって高温に加熱された電極３の熱をベース部材２に伝達する熱伝達媒体として機能させている。
【００１７】
絶縁部材１２に用いる材質としては、上述の熱伝達媒体としての機能を良好に果すよう、熱伝導性を高める物質を樹脂に混合した構成のものが用いられる。熱伝導性を高める物質としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの無機物の微粒子が用いられる。無機物の例としては、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化硅素（ＳｉＮ）、二酸化硅素（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化マグネシウム（ＭｇＯ２）などの無機化合物や、ＶＧＣＦなどの炭素繊維を用いることも可能である。
【００１８】
電極３には、接地部１１ｂに接地された高周波電源１４が、マッチング回路１３を介して接続されている。高周波電源１４を駆動することにより、接地部１１ａに接地された蓋部材４と対向する位置にある電極３には高周波電圧が印加される。マッチング回路１３は、処理室４ａ内でプラズマを発生させるプラズマ放電回路と、高周波電源１４のインピーダンスを整合させる。
【００１９】
処理室４ａ内のベース部材２には、真空排気および大気導入のための貫通孔２ｂが設けられている。貫通孔２ｂ内には、防着部材１９が上方から着脱自在に挿入されており、貫通孔２ｂの下面側には、マニホールドブロック２１が取付フランジ２０によって装着されている。図４、図５に示すように、防着部材１９は内部に挿通孔１９ｂが設けられた円筒部１９ａの上部にフランジ部１９ｃが設けられた形状となっている。マニホールドブロック２１の取付フランジ２０は、ボルト３２によってベース部材２にシール部材１０ｂを介して締結される。
【００２０】
防着部材１９を貫通孔２ｂ内に挿入した装着状態では、防着部材１９の挿通孔１９ｂが取付フランジ２０の開口２０ａと連通する。これにより、処理室４ａとマニホールドブロック２１との通風が許容されるとともに、貫通孔２ｂ内面は円筒部１９ａによって覆われる。このため後述するように、真空排気時に貫通孔２ｂ内を通過する気体中に含まれる有機物のパーティクルは、防着部材１９に付着し、除去作業の困難なベース部材２の貫通孔２ｂ内面に、パーティクルが直接付着する事態を避けることができ、保守作業を容易に行うことができる。
【００２１】
図３において、マニホールドブロック２１は３つの分岐孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃを備えており、これらの分岐孔には以下に説明する３系統の管路が接続される。先ず分岐孔２１ａには、保護バルブ２２ａを介して真空計２３が接続されている。真空計２３は処理室４ａ内部の真空度を検出する。分岐孔２１ｂには、大気開放バルブ２２ｂ、大気開放管２４を介して大気開放用気体供給部２５が接続されている。大気開放用気体供給部２５は、窒素ガスや乾燥空気など水分含有量が少ない気体を処理室４ａ内の大気開放用気体として供給する。このような種類の気体を用いることにより、後述するように、処理室４ａ内部や配管系内部のパーティクルの堆積層への水分吸着を抑制することができる。
【００２２】
分岐孔２１ｃには、メインバルブ２２ｃを介して排気管２６が接続されている。排気管２６は、処理室４ａ側の第１排気管２６ａ、真空ポンプ２９側の第２排気管２６ｃの２つの部分よりなる固定配管部と、これらの固定配管部の間に交換自在に挿入された短管部２６ｂより構成される。すなわち、排気管２６の一部は他の部分に対して交換自在に構成されている。第２排気管２６ｃは中間に伸縮可能なベローズ部２７を備えており、ベローズ部２７を伸縮させることにより、短管部２６ｂの着脱が容易に行えるようになっている。
【００２３】
第２排気管２６ｃの下端部は、真空ポンプ２９に接続されている。真空ポンプ２９を駆動することにより、排気管２６、メインバルブ２２ｃ、マニホールドブロック２１および貫通孔２ｂを介して処理室４ａ内の気体を排気し、処理室４ａ内が減圧される。真空ポンプ２９は処理室４ａ内を真空排気して減圧する排気手段となっている。なお、本実施の形態では、第１排気管２６ａをマニホールドブロック２１およびメインバルブ２２ｃを介して、処理室４ｂの排気口である貫通孔２ｂに接続しているが、第１排気管を直接貫通孔２ｂに接続し、第１排気管の途中に必要に応じて、マニホールドブロックや、真空計、大気開放管を接続するようにしてもよい。
【００２４】
図３中に破線枠３０、３１で示す範囲は、真空ポンプ２９と処理室４ａとを連結する排気管系統における加熱対象範囲を示している。この範囲内の配管部品には、図６に示すようにヒータ３０ａ、３１ａが装着され、更にヒータ３０ａ、３１ａの表面を覆って断熱材３０ｂ、３１ｂが被覆されている。ヒータ３０ａ、３１ａに通電することにより、加熱対象範囲の配管部品は加熱され、ヒータ３０ａ、３１ａの温度調整と断熱材３０ｂ、３１ｂの保温効果により、所定の加熱温度（５０℃〜１００℃）に保たれる。ヒータ３０ａ、３１ａは排気管を加熱する排気加熱手段となっている。
【００２５】
これにより、排気管の内面の温度が上昇し、プラズマ処理過程において発生した有機物のパーティクルの配管内面への付着を抑制することができる。ここで、短管部２６ｃは加熱対象範囲から除かれており、ヒータ３０ａ、３１ａの加熱効果は短管部２６ｂには及ばないようになっている。したがって後述するプラズマ処理過程において、短管部２６ｂには加熱によるパーティクルの付着抑制効果が発生せず、排気系統内を通過するパーティクルは、短管部２６ｂの内面に集中的に付着する。このように、排気管２６の交換自在な一部分に集中的にパーティクルを付着させることにより、パーティクル除去のための保守作業においては短管部２６ｃのみを交換すればよく、保守作業の簡易化・容易化が実現される。
【００２６】
処理室４ａ内のベース部材２にはガス供給孔２ｄが設けられており、ガス供給孔２ｄは開閉バルブ１５およびマスフローコントローラ１６を介してガス供給源１７に接続されている。ガス供給源１７はアルゴンガスなどのプラズマ発生用ガスを供給し、開閉バルブ１５、マスフローコントローラ１６を制御することにより、任意の流量のプラズマ発生用ガスを任意のタイミングで処理室４ａ内に供給できるようになっている。
【００２７】
次に図６〜図８を参照して、排気管系統内に挿入された短管部２６ｃの装着方法について説明する。図６に示すように、短管部２６ｂは第１排気管２６ａ、第２排気管２６ｃの間に、蝶ねじ３４を締結具として備えたコネクタ３３によって着脱自在に接続されている。図７、図８に示すように、第１排気管２６ａ、第２排気管２６ｃ、短管部２６ｂの端部には、それぞれ接続用のフランジ部２８が設けられている。これらの配管部品を相互に接続する際には、フランジ部２８を相互に突き合わせた状態で、２つ割りのリング形状のコネクタ３３によってフランジ部２８を押さえ込む。
【００２８】
図７に示すように、フランジ部２８の突き合わせ面には、Ｏリング３５が保持リング３６の外周に保持された状態で挟み込まれている。配管接続時には、コネクタ３３の内周側に設けられたテーパ面３３ａで、フランジ部２８のテーパ面２８ａを押さえ込む。これによりＯリング３５がフランジ部２８によって上下から押し付けられ、突き合わせ面をシールするためのシール面圧が確保される。
【００２９】
このプラズマ処理装置は上記のように構成されており、次にプラズマ処理動作について説明する。まず図１に示すように蓋部材４が開いた状態で、ワーク７が搬送アーム８によって電極３の上面のワーク載置位置まで搬送され、次いで蓋部材４が閉じられる。次いで真空ポンプ２９を駆動して処理室４ａ内を真空排気して減圧した後に、ガス供給源１７よりプラズマ発生用ガスを処理室４ａ内に供給する。そしてこの状態で、高周波電源１４を駆動して蓋部材４と電極３との間に高周波電圧を印加することにより、処理室４ａ内でプラズマ放電を発生させる。そしてプラズマ放電によって発生したプラズマをワーク７の表面に作用させることにより、ワーク７のプラズマ処理が行われる。
【００３０】
所定のプラズマ処理時間が経過したならば、高周波電源１４の駆動を停止し、次いでプラズマ発生用ガスの供給を停止する。次いで、大気開放用ガス供給部２５から処理室４ａ内に大気開放用の乾燥空気を供給する。そして処理室４ａ内の圧力が大気圧に戻ったならば蓋部材４の開放が行われ、次いでプラズマ処理済のワーク７が処理室４ａから搬出される。
【００３１】
上記プラズマ処理過程において、ワーク７にプラズマを作用させることにより、プラズマのスパッタリング作用によってワーク７の表面から有機物のパーティクルが飛散する。これらのパーティクルは処理室４ａの内部に付着するとともに、真空排気時には排気配管系を介して外部に排出される。このとき、排気配管系の大部分は排気加熱手段によって加熱されて温度が上昇していることから、配管内部へのパーティクルの付着が抑制され、長時間継続してプラズマ処理を行う場合にあっても配管内へのパーティクルの堆積量を低減することができる。
【００３２】
したがって、大気開放時に持ち込まれパーティクルの堆積層に吸着される水分量が低減される。これにより、排気管２６を加熱することによって水分の吸着そのものが抑制されることと相まって、パーティクルの堆積層に吸着された水分が、真空排気時に再放出されて圧力を上昇させることによる排気時間の増加を、極力防止することができる。
【００３３】
また上記実施の形態においては、前述のように交換自在な短管部２６ｂに排気系統内におけるパーティクルの付着を集中させるようにしていることから、保守作業においては、短管部２６ｂのみを交換すればよく、ランニングコストを低下させることができるとともに、従来必要とされた配管系全体の交換に際し発生していた長時間の装置稼動停止が発生しない。
【００３４】
また上述と同様のパーティクルの付着は、ベース部材２に開孔された貫通孔２ｂにおいても発生する。本実施の形態においては、着脱自在で交換容易な防着部材１９を貫通孔２ｂ内に挿入するようにしていることから、パーティクル除去のための保守作業に際しては、防着部材１９を交換するのみでよく、ベース部材２全体の交換を必要とした従来のプラズマ処理装置と比較して、保守作業が大幅に簡略化されている。
【００３５】
さらに、本実施の形態においては、図９に示すように、プラズマ放電によって高温に加熱された電極３から熱伝導性の高い絶縁部材１２を介してベース部材２に熱を伝えるようにしていることから、電極３周辺のベース部材２はこの熱によって温度が上昇する。これにより、処理室４ａ内においてプラズマ処理によって生じるパーティクルの付着を抑制する効果を有する。
【００３６】
特に、開口部２ｃ内部のように入り組んだ形状の狭隘空間で、処理室４ａ内で発生したプラズマのスパッタリング作用が及びにくい部位では、内部に入り込んだパーティクルはプラズマによって除去されることなくべース部材２に付着する。このような狭隘部分ではパーティクルの堆積が進行し易く、従来は堆積層に吸着される水分によってタクトタイムの遅延が避けられなかったが、本実施の形態に示す構成の絶縁部材１２を用いることにより、パーティクルの付着自体を抑制して、タクトタイムの遅延を防止することができる。
【００３７】
上記説明したように、本実施の形態のプラズマ処理装置においては、処理室４ａ内部や減圧用の排気管内部など、保守作業が困難な部位へのパーティクルの付着堆積量を低減させるようにしている。これにより、パーティクル除去のための保守作業に伴って発生するランニングコストや、装置稼動停止などの装置保守作業の負荷を軽減することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、密閉された処理室内の減圧と大気開放を繰り返し行ってプラズマ処理作業を反復するプラズマ処理において、処理室を排気手段に連結する排気管を加熱する排気加熱手段を備えたので、減圧用の排気管内部への有機物のパーティクルの付着堆積量を低減させて、装置保守作業の負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置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処理装置の排気管接続用の貫通孔の斜視断面図
【図５】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の排気管接続用の貫通孔の斜視断面図
【図６】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の排気管の部分斜視図
【図７】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の排気管のコネクタ部の断面図
【図８】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の排気管の分解斜視図
【図９】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
【符号の説明】
２  ベース部材
２ｂ  貫通孔
３  電極
４  蓋部材
４ａ  処理室
７  ワーク
９  密閉空間
１２  絶縁部材
１４  高周波電源
２６  排気管
２９  真空ポンプ
３０ａ、３１ａ  ヒータ
【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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