(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧された密閉空間内にワークを載置してこのワークに対して処理を行う真空処理装置であって、基部と、この基部の中央部に配置されワークが載置されるワーク載置部と、前記基部に密接することにより前記ワーク載置部を包含する密閉空間を形成する蓋部材と、前記密閉空間内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記蓋部材の下面に装着され前記密閉空間が形成された状態で前記ワーク載置部に載置されたワークの上面に当接してこのワークをワーク載置部に押さえつける当接子を有する押さえ手段とを備え、前記当接子と前記蓋部材の間に絶縁部材を設けることにより前記当接子と前記蓋部材を絶縁し、かつ前記当接子が前記ワークの上面に当接した状態において前記当接子をその保持部材を介して前記ワーク載置部と電気的に導通させたことを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧された密閉空間内にワークを載置してプラズマ処理などの真空処理を行う真空処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマ処理装置などの真空処理装置では、密閉空間内の電極上に基板などの処理対象物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。処理対象物が薄型の基板である場合には、薄型の基板は温度上昇によってそりを生じやすいため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。この押さえ機構は真空処理室内へ貫通するロッドによって真空処理室内の押さえ部材と真空処理室外の駆動部とを連結している。そして異なる形状・サイズの基板を対象とする場合には、基板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、押さえ部材の交換・位置調整の際は、真空処理室を構成しているチャンバを分解しなければならず、多大の手間と時間を要していた。また前述のロッドの貫通する位置が固定されているため、押さえ部材の交換によって対応可能な基板サイズが狭い範囲に限定されていた。さらに、従来は押さえ機構によって基板を押さえた場合に、押さえ機構が基板の上面に接触する部分では押さえ機構と基板との間に局部放電が発生しやすく、このために均一な処理が妨げられるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、簡単な構造で多種類のワークに対応できるワークの押さえ機構を有し、ばらつきのない均一な処理を行う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。
【０００６】
【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、減圧された密閉空間内にワークを載置してこのワークに対して処理を行う真空処理装置であって、基部と、この基部の中央部に配置されワークが載置されるワーク載置部と、前記基部に密接することにより前記ワーク載置部を包含する密閉空間を形成する蓋部材と、前記密閉空間内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記蓋部材の下面に装着され前記密閉空間が形成された状態で前記ワーク載置部に載置されたワークの上面に当接してこのワークをワーク載置部に押さえつける当接子を有する押さえ手段とを備え、前記当接子と前記蓋部材の間に絶縁部材を設けることにより前記当接子と前記蓋部材を絶縁し、かつ前記当接子が前記ワークの上面に当接した状態において前記当接子をその保持部材を介して前記ワーク載置部と電気的に導通させた。
【０００７】
本発明によれば、ワーク載置部に載置されたワークの上面に当接してこのワークをワーク載置部に押さえつける押さえ手段の当接子と蓋部材の間に絶縁体を設けることにより当接子と蓋部材を絶縁し、かつ押さえ手段の当接子とワーク載置部とを当接子の保持部材により電気的に導通させることにより、当接子を常にワーク載置部と同電位に保つことができ、局部放電を防止して均一な処理を行うことができる。
【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、図２は本発明の一実施の形態の真空処理装置の処理室の断面図、図３は同真空処理装置の処理室の蓋部材の下面図、図４、図５、図６は同真空処理装置の処理室内部の部分断面図、図７は同真空処理装置の側面図である。
【０００９】
まず図１および図７を参照して真空処理装置としてのプラズマ処理装置の構造について説明する。図１において、架台２上に水平に配設された基部１の中央部には開口部１ａが設けられており、開口部１ａ内には下方から電極３が絶縁部材１０を介して装着されている。電極３はアルミなどの導電体より成るブロック３ｂ上に同じく導電体のプレート部材３ａを積層して構成されており、上層のプレート部材３ａは板状のワークである基板４を載置するワーク載置部３ａとなっている。
【００１０】
基部１の上方には蓋部材５が上下動手段５０（図７参照）により上下動自在に配設されている。蓋部材５を下降させて基部１に密接させた状態では、蓋部材５と基部１の間の空間は外部に対してシール部材９によって密閉され、ワーク載置部３ａを包含する密閉空間である処理室６を形成する。
【００１１】
図７において、５１は蓋部材５を支持する支持機構であり、水平な回転軸５２を介して蓋部材５に連結されている。この支持機構５１は蓋部材５を実線で示す水平姿勢と破線で示す起立姿勢に固定することが可能となっており、起立姿勢において蓋部材５はその下面を作業者側に向けるようになっている。この状態で蓋部材５に取り付けられた押さえ手段（後述）の位置調整が行われる。
【００１２】
基部１には通気孔１ｂ、１ｃが設けられ、通気孔１ｂ、１ｃはそれぞれ配管１１ｂ、１１ｃを介して真空排気部１２及びガス供給部１３に接続されている。真空排気部１２は処理室６内部を真空排気し、ガス供給部１３は処理室６内部にアルゴンガスや酸素ガスなどのプラズマ発生用ガスを供給する。電極３には高周波電源１４が接続されており、高周波電源１４を駆動することにより、蓋部材５と電極３の間には高周波電圧が印加される。処理室６内を真空排気した後に処理室６内にプラズマ発生用のガスを供給し、この状態で蓋部材５と電極３の間に高周波電圧を印加することにより、処理室６内にはプラズマが発生する。すなわち、真空排気部１２、ガス供給部１３及び高周波電源１４はプラズマ発生手段となっている。
【００１３】
次に各図を参照してワーク載置部３ａに基板４を押さえつける押さえ手段について説明する。図１に示すように蓋部材５の天井部の下面には押さえ手段が配設されている。押さえ手段は、蓋部材５の下面に基板押さえユニット７を装着して構成されている。押さえユニット７は、蓋部材５の下面に固着された棒部材２０に２本の軸部材２３を垂設し、軸部材２３の下端部を連結部材２１によって連結した構成となっている。連結部材２１には複数の基板押さえ２８が所定ピッチで装着されている。蓋部材５が下降した状態では、基板押さえ２８は基板４の縁部の上面に当接して基板４をワーク載置部３ａに押さえつける。また図２に示すように蓋部材５を上昇させると、各基板押さえユニット７は蓋部材５とともに上昇し、基板押さえ２８による基板４の押さえつけは解除される。
【００１４】
図３に示すように、蓋部材５の天井面には７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの４つの基板押さえユニットがＸ、Ｙ方向にそれぞれ２列づつ配設されている。図１は、図３のＣＣ断面を示すものである。これらの４つの基板押さえユニット７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、基板押さえユニット７Ａ、７Ｂおよび７Ｃ、７Ｄがそれぞれ所定間隔で対向して配設され、４つの基板押さえユニットで１つの矩形エリアを囲む配置形態となっている。そしてこの矩形エリアは処理対象の基板のサイズに対応したものとなっており、各基板押さえユニット７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは矩形の基板４の各辺の縁部をワーク載置部３ａに対して押さえつける。
【００１５】
次に、基板押さえユニット７の蓋部材５の下面への取り付けについて説明する。蓋部材５の下面には、各基板押さえユニット７Ａ、７Ｂの棒部材２０Ａ、２０Ｂのそれぞれの両端部に対応する位置に多数のボルト孔をＹ方向に配列したボルト孔列２６Ａ、２６Ｂが設けられている。また、棒部材２０Ｃ、２０Ｄの両端部に対応する位置にはＸ方向に同様のボルト孔列２６Ｃが設けられている。各基板押さえユニット７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、棒状部材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄをそれぞれ対応するボルト孔列２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃのいずれかのボルト孔にボルト２７によって締結することにより取り付けられる。
【００１６】
そして、取り付けに際して各ボルト孔列２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃのボルト孔の位置を選択することにより、棒部材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの取り付け位置を所定位置に設定することができる。すなわちこの位置設定により、それぞれ対向する位置にある基板押さえユニット７Ａ、７Ｂ及び基板押さえユニット７Ｃ、７Ｄの間隔を調整することができる。したがって、ボルト孔列２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ及びボルト２７は押さえ手段を構成する各基板押さえユニット７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの取り付け位置を調整する位置調整手段となっている。
【００１７】
図３に示すように、各ボルト孔列２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃのボルト孔の選択により、最大サイズの基板４Ｍから最小サイズの基板４ｍまで、各種のサイズの基板に対応することが可能となっている。また、蓋部材５の下面には各ボルト孔列２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃに沿う方向にスケール２５が装着されており、基板押さえユニット７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの取り付け位置調整においてスケール２５の目盛りを目安とすることにより、処理対象の基板のサイズに合致した基板押さえユニット７の位置が簡単に特定でき、取り付け位置調整作業を容易に行うことができる。すなわちスケール２５は、押さえ手段の取り付け位置調整時の目安となる目印手段となっている。
【００１８】
次に、基板押さえユニット７の各部構造について説明する。図４は図１のＡＡ断面を、さらに図５は図４のＤＤ断面を示している。図４、図５に示すように、棒部材２０には中空のケーシング部材２２が固着されている。ケーシング部材２２にはスライド軸受け３２を介して軸部材２３が上下方向にスライド自在に嵌合している。棒部材２０にはガイドピン３０が設けられており、ガイドピン３０にはバネ部材３１が嵌着されている。バネ部材３１は棒部材２３の上端のつば部２３ａに当接し軸部材２３を下方に付勢する。
【００１９】
軸部材２３の下端部にはねじ部２３ｂが設けられており、ねじ部２３ｂは連結部材２１にボルト３７によって固着された絶縁部材２４に螺合している。図４は蓋部材５を下降させた状態を示している。この状態では連結部材２１はバネ部材３１によって下方に付勢されてワーク載置部３ａに対して押さえつけられ、連結部材２１は常に確実にワーク載置部３ａに当接する。このとき、軸部材２３と連結部材２１との結合部には絶縁部材２４が介在しているため、ワーク載置部３ａと蓋部材５とは電気的に絶縁されている。これにより、プラズマ処理時に蓋部材５と電極３の間に高周波電圧が印加される際に電気的短絡が発生することがない。
【００２０】
図６は図１のＢＢ断面、すなわち基板押さえ２８の断面を示している。連結部材２１の上面には、良導体よりなるカギ状の保持部材３３がボルト３４によって固着されている。保持部材３３の上端部３３ａには当接子３５が上下方向に摺動自在に装着されており、当接子３５の球面状の下端部３５ａはバネ部材３６によって下方に付勢されている。この付勢力により、基板４はワーク載置部３ａに対して押さえつけられる。基板押さえユニット７の位置調整に際しては、当接子３５が基板４の当該辺の端部に位置するように位置設定される。そして図６に示すように当接子３５が基板４の上面に当接した状態において、当接子３５はワーク載置部３ａと連結部材２１、保持部材３３を介して電気的に導通して同電位にあり、蓋部材５とは絶縁部材２４によって電気的に絶縁されている。
【００２１】
このプラズマ処理装置は上記のように構成されており、次に動作について説明する。まず、蓋部材５が上昇した状態（図２参照）で、基板４をワーク載置部３ａ上に載置する。次いで蓋部材５を下降させて処理室６を閉状態にする。このとき、蓋部材５を下降させることにより基板押さえユニット７が蓋部材５とともに下降し、基板押さえ２８の当接子３５が基板４の各辺の縁部をワーク載置部３ａに対して押さえつける。これにより、基板４はワーク載置部３ａに固定され、基板４とワーク載置部３ａの上面との間に隙間を生じることがない。
【００２２】
次に真空排気部１２を駆動して処理室６内を真空排気し、次いでガス供給部１３を駆動して処理室６内にプラズマ発生用のガスを供給する。この後、高周波電源１４を駆動して電極２と蓋部材５との間に高周波電圧を印加することにより、処理室６内にはプラズマ放電が発生し、この結果発生したイオンや電子によって基板４の表面はプラズマ処理される。このプラズマ処理において、プラズマ放電によって発生した熱によって基板４や電極３の温度が上昇する。これにより、基板４はワーク載置部３ａに対して相対的に熱膨張し変位する。
【００２３】
このとき、基板４はワーク載置部３ａに押さえつけられて固定されているため、基板４の熱膨張によって基板４の下面とワーク載置部３ａの上面との間に隙間が発生することがない。このため隙間に起因する局部放電が発生せず、ばらつきのない均一なプラズマ処理を行うことができる。そして基板４の押さえつけは蓋部材５を上昇させることにより自動的に解除される。このように、本発明によれば従来のプラズマ処理装置で基板を押さえるために必要とされていた押さえ部材をその都度駆動する専用の機構を必要とせず、簡単な機構で基板の押さえつけ・押さえつけ解除を行うことができる。
【００２４】
さらに、基板押さえ２８の当接子３５はワーク載置部３ａと電気的に導通しているため、当接子３５は常にワーク載置部３ａと同電位にある。このため当接子３５の近傍で基板４の上面との間に局部放電が発生しない。このため、従来基板を上面から押さえつける押さえ機構を設けた場合に発生していた局部放電を防止して、均一なプラズマ処理を行うことができる。
【００２５】
プラズマ処理を行う過程において、基板４の種類が切り替わりサイズが異なる基板を処理対象とする場合には、段取り替え作業として押さえ手段の基板押さえユニット７の位置調整を行う。この位置調整に際しては蓋部材５を起立姿勢にし、蓋部材５の下面に設けられたスケール２５の目盛りを目安にしながら基板押さえユニット７の位置調整を行うことができるので、段取り替え作業を効率的に行うことができる。さらに、段取り替え作業に先立って従来のようにチャンバを分解する必要がないので短時間で効率よく段取り替えができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、ワーク載置部に載置されたワークの上面に当接してこのワークをワーク載置部に押さえつける押さえ手段の当接子と蓋部材の間に絶縁体を設けることにより当接子と蓋部材を絶縁し、かつ押さえ手段の当接子とワーク載置部とを当接子の保持部材により電気的に導通させるようにしたので、当接子を常にワーク載置部と同電位に保つことができ、局部放電を防止して均一な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の真空処理装置の処理室の断面図
【図２】本発明の一実施の形態の真空処理装置の処理室の断面図
【図３】本発明の一実施の形態の真空処理装置の処理室の蓋部材の下面図
【図４】本発明の一実施の形態の真空処理装置の処理室内部の部分断面図
【図５】本発明の一実施の形態の真空処理装置の処理室内部の部分断面図
【図６】本発明の一実施の形態の真空処理装置の処理室内部の部分断面図
【図７】本発明の一実施の形態の真空処理装置の側面図
【符号の説明】
１  基部
３  電極
３ａ  ワーク載置部
４  基板
５  蓋部材
６  処理室
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ  基板押さえユニット
１２  真空排気部
１３  ガス供給部
１４  高周波電源
２５  スケール
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ  ボルト孔列
２７  ボルト
２８  基板押さえ
３５  当接子
【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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