(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部に対して密着して密閉空間である処理室を形成する蓋部材と、前記処理室内の前記ベース部に装着されて上面に処理対象のワークが載置される電極と、前記蓋部材の内側に位置調整自在に取り付けられ蓋部材が前記ベース部に密着した状態で前記電極上のワークに当接して前記電極へ押さえつける複数のワーク押さえとを備え、このワーク押さえは前記ワークに当接する当接部材とこの当接部材を前記蓋部材に対して装着する基部とを有し、この基部には前記当接部材との位置の対応関係を示す位置合わせ部が形成されており、且つこの基部を前記蓋部材の裏面に固定された天板に固定することを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの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。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマ処理装置では、密閉空間内の電極上に基板などのワークを載置して減圧下で放電を発生させることにより処理を行う。放電には発熱が伴うため、真空処理を継続する過程で処理対象物の温度が上昇する。ワークが平面サイズに対して厚さが相対的に小さい薄型の基板などである場合には、ワークは温度上昇によってそりを生じやすく処理過程で基板が電極上面から浮き上がりやすい。そして浮き上がりによって基板と電極面との間に隙間が生じると、この隙間部分で局部放電が発生し均一な処理が妨げられる。
【０００３】
このため、薄型の基板を対象物とする場合には、電極との間に隙間を生じないように基板を電極に対して押さえつけるための手段を必要とする。従来の真空処理装置では、真空の処理室内に基板を電極に対して押さえつけるための押さえ部材を設け、この押さえ部材を駆動する押さえ機構が設けられていた。この押さえ機構は処理室内へ貫通するロッドによって処理室内の押さえ部材と処理室外の駆動部とを連結している。そして異なる形状・サイズのワークを対象とする場合には、ワークに合わせて押さえ部材の交換・位置調整などの段取り替え作業を行う必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の押さえ機構では前述のロッドが処理室を貫通する位置に隙間を密閉するシール部を必要とするため構造が複雑になり、装置の高コスト化を招く要因となっていた。また、押さえ部材の交換・位置調整の際は、処理室を構成しているチャンバを分解した後に押さえ部材を交換して対象基板に合わせる煩雑な位置合わせ作業を行う必要があり、多大の手間と時間を要していた。
【０００５】
そこで本発明は、段取り替え作業を容易に行う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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のプラズマ処理装置は、ベース部に対して密着して密閉空間である処理室を形成する蓋部材と、前記処理室内の前記ベース部に装着されて上面に処理対象のワークが載置される電極と、前記蓋部材の内側に位置調整自在に取り付けられ蓋部材が前記ベース部に密着した状態で前記電極上のワークに当接して前記電極へ押さえつける複数のワーク押さえとを備え、このワーク押さえは前記ワークに当接する当接部材とこの当接部材を前記蓋部材に対して装着する基部とを有し、この基部には前記当接部材との位置の対応関係を示す位置合わせ部が形成されており、且つこの基部を前記蓋部材の裏面に固定された天板に固定する。
【０００７】
本発明によれば、電極上のワークに当接して前記電極へ押さえつけるワーク押さえの当接部材と、この当接部材を伸縮自在に前記蓋部材に対して装着する基部との位置の対応関係を示す位置合わせ部を形成することにより、押さえ部材の位置調整作業を容易にして、段取り替え作業による装置停止時間を短縮することができる。
【０００８】
【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のプラズマ処理装置の斜視図、図２は同プラズマ処理装置の側面図、図３は同プラズマ処理装置の蓋部材の反転斜視図、図４は同プラズマ処理装置の蓋部材の部分斜視図、図５は同プラズマ処理装置の押さえ機構の斜視図、図６、図８は同プラズマ処理装置の蓋部材の部分断面図、図７は同プラズマ処理装置の部分断面図、図９、図１０は同プラズマ処理装置の基板押さえの取り付け治具の斜視図、図１１は同プラズマ処理装置の基板押さえの取り付け治具の平面図、図１２、図１３、図１４は同プラズマ処理装置の基板押さえの取り付け治具の装着方法の説明図である。
【０００９】
まず図１、図２を参照してプラズマ処理装置の構造を説明する。図１、図２において、基台１の上面に水平に配設されたベース部２の中央部には開口部２ａが設けられており、開口部２ａ内には下方から電極３が絶縁部材３ａ（図２）を介して装着されている。電極３の上面は処理対象の基板４を載置する載置部となっている。ベース部２には開口部２ａに近接した位置に排気孔２ｂが設けられており、排気孔２ｂの外側には開口部２ａを囲む形でシール部材５が配設されている（図７も参照）。
【００１０】
図２に示すように、基台１の端部にはフレーム部材６が立設されており、フレーム部材６の天板６ａの下面には、シリンダ８がロッド８ａを下方に向けて垂直に配設されている。なお、図１ではフレーム部材６および天板６ａの図示を省略している。ロッド８ａにはブラケット９が結合されており、ブラケット９に設けられた回転ヒンジ機構９ａには、蓋部材１０が水平方向の軸廻りに回転自在に装着されている。
【００１１】
シリンダ８のロッド８ａを突没させることにより蓋部材１０はベース部材２上で昇降し
、蓋部材４が下降した状態では、蓋部材１０の下端部はベース部材２の上面のシール部材５に当接する（図７（ｂ）参照）。これにより、電極３、ベース部材２および蓋部材１０で閉囲される空間は密閉され、プラズマ処理を行うための処理室を形成する。
【００１２】
すなわち蓋部材１０がベース部材２の上面に当接した状態で、排気孔２ｂを介して真空吸引することにより、処理室内部が真空排気される。この後、蓋部材１０の上面に接続された管部材１１からプラズマ発生用ガスを供給し、電極３と蓋部材１０の間に高周波電源７（図７参照）によって高周波電圧を印加することにより、処理室内にはプラズマ放電が発生し電極３上に載置された基板４のプラズマ処理が行われる。
【００１３】
処理対象の基板４が薄い場合には、プラズマ処理の過程で基板４にそりが生じ電極３から浮き上がりやすい為、蓋部材１０にはプラズマ処理中に基板４を電極３に対して押し付けるワーク押さえとしての基板押さえを複数備えた押さえ機構２０が設けられている。この押さえ機構２０は、基板４の種類によって押さえ部材の位置調整を必要とする。この調整作業を容易に行えるよう、蓋部材１０は回転ヒンジ機構９ａによって回転自在となっており、図２に示すように蓋部材１０を回転させて垂直姿勢とした状態で、側方から作業者が蓋部材１０の内側にアクセスできるようになっている。
【００１４】
次に図３〜図８を参照して蓋部材１０に設けられた押さえ機構２０について説明する。図３、図４は蓋部材１０を反転した状態を示しており、蓋部材１０の天井部材１０ｂの裏面（図３、図４においては上面）には押さえ機構２０が装着されている。押さえ機構２０は、天板２１に基板押さえ用の各種部材を取り付けた構成になっており、天板２１はボルトなどの図示しない固定手段により蓋部材１０の天井部材１０ｂに固定される。
【００１５】
押さえ機構２０には、基板４に線状にまたは細長の面状に当接する当接部材（第１の当接部材）を備え矩形の基板４の４辺を押さえるための４つの基板押さえユニット２２（２２Ａ〜２２Ｃ）と、基板４に対して点状に当接し基板４を局部的に押さえる基板押さえピン２４（第２の当接部材）との２種類の押さえ部材を備えている。このように、２種類の押さえ部材を備えることにより、基板４の周縁部を全面的に押さえ込むとともに基板４の内部の特定位置を選択的に押さえ込むことができ、種類の異なる基板に対応して多様な基板押さえの形態を容易に実現することが可能となる。
【００１６】
図４、図５に示すように、基板押さえユニット２２には、基板の１辺に対応して天板２１の固定位置に取り付けられる固定式の基板押さえユニット２２Ａ、および他の３辺に対応して天板２１に位置調整自在に取り付けられる移動式の基板押さえユニット２２Ｂ，２２Ｃがあり、それぞれボルト２３，２８によって天板２１に取り付けられる。
【００１７】
図５に示すように、基板押さえユニット２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、それぞれプレート状の基部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと、これらの各基部２５に設けられ内蔵されたスプリングにより伸縮自在なシャフトを有する伸縮部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃと、これらの各伸縮部２６のシャフト端部に結合され基板４に当接する当接部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃより構成される。
【００１８】
当接部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを伸縮部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを介して基部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに取り付けた状態では、図５に示すように各当接部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃの外側の端面を示すエッジ線ＥＬ１の水平方向位置は、基部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの両端の２カ所に形成された切り欠き部の端面を示すエッジ線ＥＬ２の水平方向位置と一致するようになっている。
【００１９】
すなわち、基部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに設けられた切り欠き部のエッジ線ＥＬ２は、
当接部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃとの位置の対応関係を示す位置合わせ部となっている。この位置合わせ部を備えることにより、基板４に当接する当接部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃの位置合わせを行う際に、基部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに設けられた切り欠き部のエッジ線ＥＬ２を天板２１上での位置合わせの基準として用いることができ、位置合わせ作業を容易に行うことができる。
【００２０】
天板２１には、プラズマ処理時に基板４を電極３に載置した状態での基板４との相対位置を示すマークや穴が設けられている。すなわち、基板４の載置方向や載置中心位置を示す基準線２１ｄや、処理対象基板のうちの最小サイズ、最大サイズの基板の輪郭をそれぞれ示すマーク線２１ｅ，２１ｆ、および格子状に多数設けられ天板２１上での区画を示すタップ穴２１ｂが設けられている。これらのマークや穴を用いることにより、処理対象基板の天板２１上での相対位置を容易にかつ正確に見いだすことができる。
【００２１】
基板押さえユニット２２Ｂ，２２Ｃの位置調整は、天板２１に設けられた長穴２１ｃに沿って基部２５Ｂ，２５Ｃを移動させることにより行われる。図６に示すように、天井部材１０ｂ下面の天板２１の長穴２１ｃに対応する位置には長溝１４が設けられており、基部２５Ｂ，２５Ｃと天板２１とを締結するボルト２３が螺合するナット部材１５が、天井部材１０ｂと干渉することなく長溝１４内に収容できるようになっている。位置調整時には、ボルト２３を緩めることにより基部２５Ｂ，２５Ｃを長穴２１ｃに沿って移動させることができ、また基板押さえユニット２２Ｂ，２２Ｃの固定のためにはボルト２３を締め付けて基部２５Ｂ，２５Ｃを天板２１に固定すればよい。
【００２２】
基板押さえピン２４は、ホルダ２４ａに内蔵されたスプリングによって上下方向に伸縮自在に装着されており、ホルダ２４ａを天板２１に格子状に多数設けられたタップ穴２１ｂにボルト２８によって固定することによって取り付けられる。天井２１上でのタップ穴２１ｂの位置を選択することにより、またホルダ２４ａに設けられた長穴の調整代を利用することにより、基板押さえピン２４の位置は自由に調整可能となっている。換言すれば、基板押さえピン２４も蓋部材１０の内側に位置調整自在に取り付けられる。また天板２１の４隅には、後述する基板押さえの取り付け治具を装着するためのタップ穴２１ａが設けられている。
【００２３】
図７は、処理対象の基板４に応じて基板押さえユニット２２Ｂおよび基板押さえピン２４の位置を調整した状態の蓋部材１０を示している。図７（ａ）では、この蓋部材１０は電極３の上方に位置あわせされており、この後蓋部材１０を下降させることにより、図７（ｂ）に示すように蓋部材１０の下端部がベース部材２に当接するとともに、基板押さえユニット２２Ｂの当接部２７Ｂおよび基板押さえピン２４が基板４の上面に当接する。この状態では、当接部２７Ｂは伸縮部２６Ｂに内蔵されたスプリングの付勢力によって、また基板押さえピン２４も同様に基板４を電極３に対して押さえ付けており、これにより基板４の電極３表面からの浮き上がりが防止される。
【００２４】
図８は図７（ａ）に示すＡ部分の断面を示している。図８において蓋部材１０の天井部材１０ｂの下面には中央部に溝１７が設けられており、溝１７は管継手１８を介して管部材１１と連通している。天井部材１０ｂの下面に固定された基板押さえの取り付けの天板２１には、溝１７の位置に対応してガス噴出孔２１ｄが設けられている。管部材１１を介して供給されるプラズマ発生用ガスは、溝１７の内部を経てガス噴出孔２１ｄから蓋部材１０の内部に供給される。溝１７の形成範囲とガス噴出孔２１ｄの孔径・配置パターンを適切に設定することにより、プラズマ発生用ガスを処理室内部に載置された基板４の表面に対して均一に供給することができる。
【００２５】
次に図９を参照して、基板押さえの取り付け治具について説明する。図９に示す取り付
け治具３０は、アクリル板などの透明素材で製作された透明な板状部材であり、基板押さえユニット２２や基板押さえピン２４を、蓋部材１０の内側に固定された状態の天板２１に取り付ける際の位置調整を容易に行うために用いられるものである。
【００２６】
取り付け治具３０は天板２１と同サイズであり、天板２１に設けられたタップ穴２１ｂに対応した位置にツール挿入孔３０ｂが、また長孔２１ｃに対応した位置にツール挿入長穴３０ｃが設けられている。ツール挿入孔３０ｂやツール挿入長穴３０ｃは、取り付け治具３０が介在した状態でのドライバなどのツールの使用を可能にするために設けられたものである。
【００２７】
取り付け治具３０の表面に示す３０ｄは、取り付け治具３０と対象の基板４との位置的な相関を示す基準線３０ｄであり、３０ｅ，３０ｆはそれぞれ最小サイズ、最大サイズの基板４を示す目印としてのマーク線（基板の輪郭線）である。これらのマークは、天板２１に設けられた基板４との相対位置を示すマークと対応しており、すなわち、基準線３０ｄは基準線２１ｄと、マーク線３０ｅ，３０ｆは、マーク線２１ｅ，２１ｆとそれぞれ対応している。
【００２８】
これらの基準線３０ｄやマーク線３０ｅ，３０ｆは、前述のタップ穴２１ｂ、長穴２１ｃに対応して設けられたツール挿入挿入孔３０ｂ、ツール挿入長穴３０ｃとともに、基板押さえユニット２２や基板押さえピン２４を蓋部材１０の内側に取り付ける際の取付位置の目安となる目印手段となっている。
【００２９】
取り付け治具３０の４隅には、天板２１のタップ穴２１ａの位置に対応して取り付け孔３０ａが設けられており、取り付け治具３０はこれらの取付穴３０ａと天板２１のタップ穴２１ａを利用して天板２１に装着される。
【００３０】
次に図１０〜図１４を参照して、この取り付け治具３０を用いた基板押さえユニット２２や基板押さえピン２４の蓋部材１０への取り付け方法について説明する。図１０（ａ）において、４は処理対象の基板であり、まずこの基板４を被処理面側を取り付け治具３０に当接させて取り付け治具３０にセットする。このとき、図１０（ｂ）に示すように基板４を取り付け治具３０の所定位置に位置合わせする。この位置合わせは基板４の一方の端面と中心位置を基準線３０ｄに合わせることにより行われる。この位置はプラズマ処理時に基板４が電極３上に載置される位置に応じて選択される。そして基板４が取り付け治具３０に正しく位置合わせされたならば、基板４を接着テープ３１にて取り付け治具３０に仮止めする。
【００３１】
次に、基板４が仮止めされた取り付け治具３０を反転する。図１１はこの状態の取り付け治具３０を示しており、取り付け治具３０が透明材質で製作されていることから、取り付け治具３０を透して反対面から基板４を視認することができる。そしてこの状態で基板４の位置や基板４の押さえ位置を示すマークをマーカなどにより取り付け治具３０に記入する。
【００３２】
図１１は、基板４のエッジおよびコーナ部を示すマーク３２ａ，３２ｂと、基板４を局部的に基板押さえピン２４で押さえ込むのに支障のない部位として選択された位置を示すマーク３３が記入された例を示している。これにより、処理時に電極３上に載置される状態での基板４の位置、および基板４の適切な押さえ位置が取り付け治具３０に移し替えられたことになる。
【００３３】
図１２は、既に蓋部材１０に固定された状態の天板２１に、両端部にねじ部が設けられたスペーサ治具３５を用いて、この取り付け治具３０を装着する方法を示している。通常
この装着作業時には、天板２１上での基板押さえの配置は当該作業の前回の位置調整時に位置合わせされた状態のままとなっている。したがって、ここで取り付け治具３０を用いて行われる位置合わせ作業では、前回合わされた位置を新たな合わせ位置に変更する作業が行われる。
【００３４】
まず天板２１のタップ穴２１ａに、スペーサ部材３５の一方端のねじ部を螺入し固定する。そしてこの状態でスペーサ部材３５の反対端に取り付け治具３０の取付け穴３０ａを合わせ、ナット３６をスペーサ部材３５の反対端のねじ部に螺合させて締め付けることにより、取り付け治具３０は天板２１に装着される。図１３はこのようにして装着が完了した状態を示している。スペーサ部材３５の長さは、蓋部材１０の端部と取付用治具３０との間に作業用のスペースが確保されるような長さに設定されているため、この状態で必要な作業が容易に行えるようになっている。
【００３５】
この状態で行われる基板押さえの位置合わせ作業について、図１４を参照して説明する。まず最初に、前回作業時に位置調整対象の基板に合わせて固定された基板押さえユニット２２や基板押さえピン２４の位置固定を解除する。この作業は基部２５Ｂやホルダ２４ａを締結するボルト２３，２８を緩めることにより行われるが、取り付け治具３０には各タップ孔２１ｂやボルト固定用の長穴２１ｃの位置に対応してツール挿入孔３０ｂやツール挿入長穴３０ｃが設けられているため、ドライバ３７などのツールを容易に用いることが可能となっている。
【００３６】
この作業を終えたならば、基板押さえユニット２２や基板押さえピン２４の位置合わせを行う。すなわち、取り付け治具３０には図１１に示す位置の移し替え作業によって予め対象とする基板４に対応したマーク３２ａ，３２ｂ，３３が記入されており、透明な取り付け治具３０を透して視認される天板２１上の基板押さえユニット２２や基板押さえピン２５を、目視により位置確認しながらマーク３２ａ，３２ｂ，３３に位置合わせする。この位置合わせは、基板押さえユニット２２を長穴２１ｃに沿って移動させることにより、またホルダ２４ａを締結するタップ穴２１ｂを選択することにより、それぞれ行われる。
【００３７】
この基板押さえユニット２２の位置合わせに際し、基部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに設けられた切り欠き部のエッジ線ＥＬ２は、当接部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃとの位置の対応関係を示す位置合わせ部となっているため、基板４に当接する当接部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃの位置合わせを行う際に、基部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに設けられた切り欠き部のエッジ線ＥＬ２を位置合わせの基準として用いることができる。天板２１上での基部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの位置は容易に視認できることから、基板押さえユニット２２の天板２１に対する位置合わせ作業を正確且つ容易に行うことができる。
【００３８】
位置合わせが正しく行われたならば、基板押さえユニット２２の基部２５や基板押さえピン２４のホルダ２４ａをボルト２３，２８を締め付けることにより固定する。この作業も固定解除と同様に取り付け治具３０に設けられたツール挿入孔３０ｂやツール挿入長穴３０ｃを利用して行う。この後、基板押さえユニット２２や基板押さえピン２５の固定後の位置が、取り付け治具３０のマーク３２ａ，３２ｂ，３３と合致していることを確認する。そして位置合わせが正しく行われていることが確認されたならば、装着と逆の手段で取り付け治具３０を天板２１から取り外して、基板押さえの位置調整作業を完了する。
【００３９】
これらの作業において、作業者は蓋部材１０を水平軸廻りに回転させて垂直姿勢にし、蓋部材１０の裏側を側面に向けた状態で作業を行うことができ（図２参照）、作業アクセスを容易に行える。また位置合わせ作業時には、透明な取り付け治具３０に移し替えられた基板の位置や基板押さえ位置を常に確認しながら作業を行うことができる。このため、従来は複雑な手順で試行錯誤を繰り返しながら行っていた基板押さえの位置合わせ作業を
正確に、しかも容易に行うことができる。したがって、位置合わせ時の試行錯誤による反復作業や、基板押さえ位置の不良によるプラズマ処理品質不良の発生を防止することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、電極上のワークに当接して前記電極へ押さえつけるワーク押さえの当接部材と、この当接部材を伸縮自在に前記蓋部材に対して装着する基部との位置の対応関係を示す位置合わせ部を形成したので、押さえ部材の位置調整作業を容易にして、段取り替え作業による装置停止時間を短縮することができる。
【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側面図
【図３】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の蓋部材の反転斜視図
【図４】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の蓋部材の部分斜視図
【図５】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の押さえ機構の斜視図
【図６】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の蓋部材の部分断面図
【図７】  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８】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の蓋部材の部分断面図
【図９】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の基板押さえの取り付け治具の斜視図
【図１０】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の基板押さえの取り付け治具の斜視図
【図１１】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の基板押さえの取り付け治具の平面図
【図１２】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の基板押さえの取り付け治具の装着方法の説明図
【図１３】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の基板押さえの取り付け治具の装着方法の説明図
【図１４】  本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の基板押さえの取り付け治具の装着方法の説明図
【符号の説明】
２  ベース部材
３  電極
４  基板
８  シリンダ
１０  蓋部材
２０  押さえ機構
２１  天板
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  基板押さえユニット
２４  基板押さえピン
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ  基部
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ  伸縮部
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ  当接部
３０ｄ  基準線
３０ｅ，３０ｆ  マーク
ＥＬ１，ＥＬ２  エッジ線
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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