JP2015026743A

JP2015026743A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2015026743A
Application number: JP2013156100A
Authority: JP
Inventors: 哲雄是永; Tetsuo Korenaga
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: JP6160820B2

Abstract

【課題】搬送経路を形成するレールの不本意な浮き上がりを防止する。【解決手段】筐体１０１と、電極体１０２と、電極体１０２に載置される絶縁体からなる板状の載置体１０６と、載置体１０６の表面に一方向に延在して載置状態で配置され、処理中の基板２００を保持する絶縁体からなるレール１０３と、プラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備るプラズマ処理装置１００であって、載置体１０６とレール１０３とを接続する棒状の絶縁体からなる部材であって、載置体１０６の厚さ方向に延在し、一端部に第一フランジ１７１と他端部に第一フランジ１７１よりも径の大きい第二フランジ１７２とを備える接続体１０７を備え、レール１０３に、第一フランジ１７１と係合するだるま穴１０８が設けられ、載置体１０６に、第一フランジ１７１が通過可能で第二フランジ１７２は貫通できない貫通孔１０９が設けられているプラズマ処理装置１００。【選択図】図１０

Description

本願発明は、基板にプラズマを照射し、基板の表面に対してクリーニングやエッチングなどを行うプラズマ処理装置に関する。

電子部品が実装される基板のクリーニングやエッチング等の表面処理として、プラズマ処理が知られている。そして、このようなプラズマ処理を行う装置としては、プラズマ処理装置が知られている。プラズマ処理装置では、筐体で囲まれた減圧雰囲気の処理室（真空チャンバ）内に基板が配置され、処理室内にガスを導入すると共に放電を行わせることによりプラズマを発生させ、発生したプラズマのエッチング作用により、基板の表面処理が行われる。

具体的に例えばプラズマ処理装置は、基板の裏面全体を覆うように基板の背方に配置される電極体を一方の極とし、筐体（特に基板の表面側に配置される蓋体）を他方の極として電圧を印加し、筐体（蓋体）と電極体との間で発生するプラズマに基板の表面を晒すことにより基板に対し表面処理を行う装置である。

このプラズマ処理を行うためには、電極体と筐体（蓋体）との間に高電圧が印加されるため、基板と電極体との間に空間が生じると、当該空間で異常放電が発生することがある。この異常放電は、基板に損傷を与えたり、クリーニングやエッチングなどの処理不足の部分が基板内に発生するなどの不具合が生じる。

そこで、特許文献１に記載のプラズマ処理装置は、電極体と基板との間に発生する空間を減少させるために基板の端縁部を保持するガイド部材を配置して、異常放電の発生を抑止している。

特開２００６−２２８７７３号公報

プラズマ処理装置を生産ラインに等に組み込む場合、基板をプラズマ処理装置に自動的に搬出入するため、プラズマ処理装置の外方に配置されるローダーやアンローダーと接続されるレールをプラズマ処理装置内に配置し、当該レールに沿って基板を滑らせることで基板の搬出入が行われる場合がある。

ところが、昨今用いられる基板の場合、大きな反りが発生している場合が有り、当該基板の反りによってレールが、所定の位置から不本意に持ち上がってしまう場合が発生する。このようなレールの持ち上がりが発生すると、基板の搬送中においては、ジャミングが発生したり、レール自体が破損することも生じる。また、プラズマ処理中は、電極体と基板との間の一部において広い空間が生じることとなり、異常放電の発生確率を高め、プラズマ処理における不具合の発生の原因となる。

一方、レールをネジ止めすることなども考えられるが、レールはプラズマ中に存在するため、ネジ近辺にプラズマが集中してエッチングレートの分布に不均一が生じたり、ネジ穴がプラズマに晒されることにより磨耗したり、レールがセラミクスなどで形成される場合、レールがネジの締め付けにより破損する場合もある。

本願発明は上記課題に鑑みなされたものであり、プラズマ処理の対象物である基板に反りが発生している場合においても、基板の搬出入中やプラズマ処理中においてレールが所定の位置からの不本意に浮き上がることの抑止を目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明にかかるプラズマ処理装置は、基板を収容する筐体と、前記筐体に収容される基板の背方に配置される電極体と、前記電極体と前記基板との間に配置され、前記基板が載置される絶縁体からなる板状の載置体と、前記載置体の表面に一方向に延在して載置状態で配置され、基板の搬送経路を形成し、処理中の基板を保持する絶縁体からなるレールと、前記筐体内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備るプラズマ処理装置であって、前記載置体と前記レールとを接続する棒状の絶縁体からなる接続体であって、前記載置体の厚さ方向に延在し、一端部に第一フランジと他端部に前記第一フランジよりも径の大きい第二フランジとを備える接続体を備え、前記載置体、および、前記レールのいずれか一方に、前記第一フランジと係合するだるま穴が設けられ、前記載置体、および、前記レールの他方に、前記第一フランジが通過可能で前記第二フランジは貫通できない貫通孔が設けられていることを特徴とする。

これによれば、載置体とレールとが接続体の端部にそれぞれ設けられた第一フランジと第二フランジとにそれぞれ係合するため、基板が反ることによって発生する付勢力によりレールが不本意に載置体から浮き上がることを抑制することができる。従って、基板搬送中のジャミングや、プラズマ処理中の基板に異常放電が発生するなどの不具合を回避することが可能となる。

また、載置体、レール、および、接続体のいずれもが絶縁体により形成されているため、発生したプラズマが例えば接続体に集中することを回避でき、プラズマ処理中の異常放電を抑制することが可能となる。

さらに、前記載置体は、前記基板の搬送経路側に向かって突出する突出部を備え、前記レールは、下端部が前記突出部の側壁に当接した状態で配置されるものでもよい。

これによれば、基板の端縁部が載置体とレールとの間に入り込むことを抑制でき、搬送中のトラブルなどを抑制することが可能となる。

以上によれば、処理中のプラズマが偏在すること無く、また、またレールが破損するなどの不具合を抑制しつつ、反りが発生した基板の付勢力などによりレールの所定の位置からの不本意な移動を抑制することが可能となる。

図１は、実施の形態に係るプラズマ処理装置の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、蓋体を開けた状態のプラズマ処理装置を模式的に示す斜視図である。図３は、蓋体を開けた状態のプラズマ処理装置を上方から模式的に示す平面図である。図４は、蓋体を閉じた状態のプラズマ処理装置を模式的に図３に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。図５は、接続体を示す側面図である。図６は、レールのだるま穴が設けられた部分を載置体とともに示す断面図である。図７は、レールのだるま穴が設けられた部分を示す平面図である。図８は、載置体に接続体を刺し通して配置した状態を示す断面図である。図９は、載置体に取り付けられた接続体にレールを刺し通した状態を示す断面図である。図１０は、接続体を介して載置体とレールとが接続された状態を示す断面図である。図１１は、接続体を介して載置体とレールとが接続された状態を示す別の角度から示す断面図である。

次に、本願発明に係るプラズマ処理装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係るプラズマ処理装置の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

図１は、実施の形態に係るプラズマ処理装置の外観を模式的に示す斜視図である。

図２は、蓋体を開けた状態のプラズマ処理装置を模式的に示す斜視図である。

図３は、蓋体を開けた状態のプラズマ処理装置を上方から模式的に示す平面図である。

図４は、蓋体を閉じた状態のプラズマ処理装置を模式的に図３に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。

これらの図に示すように、プラズマ処理装置１００は、被処理物としての基板２００の表面にプラズマを照射し、基板２００の表面をクリーニングやエッチングなどのプラズマ処理をする装置であって、筐体１０１と、電極体１０２と、レール１０３と、載置体１０６と、接続体１０７と、プラズマ発生手段とを備えている。

なお、プラズマ処理装置１００は、筐体１０１の内部を真空にする真空ポンプなどの真空吸引手段や、プラズマ処理用のガスを筐体１０１の内部に導入するガス供給手段などを備えるが、図示を省略している。また、プラズマ処理装置１００は、基板２００を筐体１０１の内部に搬入し、また、筐体１０１内の基板２００を筐体１０１外部に搬出するための外部レール１３９を備えている。

真空吸引手段は、真空ポンプと筐体１０１とを接続する真空排気配管、真空バルブ、圧力調整バルブ等で構成されている。

ガス供給手段は、アルゴンや窒素などのガスボンベと筐体１０１と接続されるガス導入管等で構成されている。

本実施の形態の場合、プラズマ処理装置１００は、例えばベアチップを直接ワイヤボンディングする際に、ボンディングにおけるボンディングパッドとボンディングワイヤとの接合強度を向上させるため、基板２００に設けられるボンディングパッドにプラズマを照射して洗浄する装置である。

筐体１０１は、基板２００を収容し、基板２００を収容した空間を真空に維持することのできる真空容器であり、基体１１１と、基体１１１の上方に設けられた蓋体１１２とを備えている。

基体１１１は、電極体１０２やレール１０３が収容される容器であり、真空容器としての十分な剛性を備えている。基体１１１は、絶縁部材１１３（図４参照）により電極体１０２を絶縁状態で保持している。

蓋体１１２は、基体１１１に対し相対的に移動することにより筐体１０１を開閉することができる蓋（または扉）であり、真空容器としての十分な剛性を備えている。また、蓋体１１２は、モータなどの駆動源を備えた図示しない開閉機構によって基体１１１に対し進退自在となるように構成されている。つまり、筐体１０１の中に基板２００を搬入する際や、筐体１０１から基板２００を搬出する際には基体１１１に対し蓋体１１２が持ち上げられ、プラズマ処理をする際には、基体１１１に蓋体１１２が当接するまで蓋体１１２が下降するものとなっている。なお、基体１１１と蓋体１１２との間には、筐体１０１の気密性を保持すべく、Ｏリング等のシール部材１１４が介在している。

また、蓋体１１２は、プラズマ処理をする際の電極としても機能している。つまり、蓋体１１２と電極体１０２との間に電圧を印加することにより、蓋体１１２と電極体１０２との間にプラズマが発生するものとなっている。本実施の形態の場合、蓋体１１２は接地されている。

電極体１０２は、筐体１０１内でプラズマを発生させるための一方の電極として機能する部材であり、例えば金属などの導電性材料で形成される板状（ブロック状）の部材である。本実施の形態の場合、電極体１０２は、基体１１１の上に絶縁部材１１３を介して載置されており、基体１１１ばかりで無く、蓋体１１２を含む筐体１０１から絶縁状態となっている。

レール１０３は、基板２００を搬出入する際には、搬送経路Ａ（図２参照）を形成する部材であり、プラズマ処理を行う際は、基板２００の端縁を保持する部材である。また、レール１０３は、基板２００の搬送方向（図中Ｘ軸方向）に筐体１０１の内方全体にわたって電極体１０２を横断するように延在しており、載置体１０６の上に載置されている。レール１０３は、絶縁体からなり、特に、プラズマ処理中はプラズマに晒されるためセラミクスなどの硬度の高い絶縁体が好ましい。

本実施の形態の場合、レール１０３は、レール１０３の下端部が突出部１６１の幅方向（図中Ｙ軸方向）と交差する面に沿う側壁に当接した状態で配置されている。これにより、レール１０３を載置体１０６に載置する際に、レール１０３の位置決めを容易に行うことができる。また、接続体１０７によって載置体１０６と係合状態になった後は、レール１０３と載置体１０６との間に基板２００の端縁が入り込むことを抑制できる。

また、レール１０３の上端部には、基板２００の搬送経路Ａに向かって突出する鍔部１３１が設けられている。

鍔部１３１は、基板２００の搬送中、および、プラズマ処理中のいずれにおいても、基板２００の搬送経路と交差する方向（図中Ｙ軸方向）の端縁に対し電極体１０２の反対側に配置され、基板２００の端縁と重なるように突出している部分である。鍔部１３１は、基板２００の搬送方向（図中Ｘ軸方向）に筐体１０１の内方全体にわたって延在している。

載置体１０６は、電極体１０２の上方に載置され、基板２００が載置される板状（ブロック状）の部材であり、プラズマ処理をする際には、基板２００と電極体１０２との間の空間を減少させる部材である。また、載置体１０６は、基板２００の搬出入の際には、基板２００の搬送経路を形成し、基板２００が滑りながら移動する場合もある。載置体１０６の材質は、絶縁体であればよく、例えばセラミクスで形成されるものなどがある。

本実施の形態の場合、図４に示すように、載置体１０６は、基板２００が通過する搬送経路Ａ側に向かって突出する突出部１６１を備えている。突出部１６１は、基板２００の搬送方向（図中Ｘ軸方向）における載置体１０６の全長にわたって延在する矩形板状の部分であり、直接基板２００と接触する部分である。また、筐体１０１の内部には搬送経路Ａが３本設けられているため、突出部１６１も搬送経路Ａと交差する方向（図中Ｙ軸方向）に平行に並んで３箇所設けられている。

なお、突出部１６１は、載置体１０６として一体に設けられるばかりでなく、別体の板状の部材を配置することにより載置体１０６の一部としてもかまわない。

以上のように、電極体１０２とは別体の載置体１０６を設けることで、載置体１０６のみを取り替えるだけで基板２００の種類に柔軟に対応することが可能となる。

図５は、接続体を示す側面図である。

接続体１０７は、載置体１０６とレール１０３とを接続する棒状の絶縁体からなる部材である。同図に示すように、接続体１０７は、載置体１０６の厚さ方向（図中Ｚ軸方向）に延在する軸部１７３と、軸部１７３の一端部（上端部）に第一フランジ１７１と軸部１７３の他端部（下端部）に第一フランジ１７１よりも径の大きい第二フランジ１７２とを備えている。本実施の形態の場合、接続体１０７は、全体視丸棒状であり、第一フランジ１７１、および、第二フランジ１７２は、軸部１７３の軸心と同心状に配置される円板形状となっている。また、接続体１０７は、レール１０３や載置体１０６と同様、絶縁体からなり、特に、プラズマ処理中はプラズマに晒されるためセラミクスなどの硬度の高い絶縁体が好ましい。

図６は、レールのだるま穴が設けられた部分を載置体とともに示す断面図である。

図７は、レールのだるま穴が設けられた部分を示す平面図である。

これらの図に示すように、本実施の形態の場合、レール１０３には、だるま穴１０８が設けられている。だるま穴１０８は、接続体１０７の第一フランジ１７１を刺し通すことができる径を有する第一穴１８１と、第一フランジ１７１を刺し通すことができず、軸部１７３のみを収容することができる第二穴１８２とを備えている。第一穴１８１と第二穴１８２とは、穴軸が平行となるように配置されており、また、軸部１７３がスライドにより第一穴１８１と第二穴１８２との間を往復できるように連通している。また、第一穴１８１と第二穴１８２とは、レール１０３を上下方向（図中Ｚ軸方向）に貫通状に設けられている。さらに、だるま穴１０８の上端部には、第一フランジ１７１を収容した状態でスライドすることができる長穴１８３を備えている。長穴１８３により、第一フランジ１７１がレール１０３の上端面から突出することなく、レール１０３と接続体１０７とを係合させることができ、接続体１０７にプラズマが集中することを回避することができる。

また、だるま穴１０８の第一穴１８１と第二穴１８２とは、基板２００の搬送方向（図中Ｘ軸方向）に並んで配置されており、さらに、第一穴１８１は、第二穴１８２に対し搬送方向の下流側に配置されている。これにより、搬送中の基板２００等との摩擦によりレール１０３が搬送方向（図中Ｘ軸方向）にずれ動くことを防止することが可能となる。

また本実施の形態の場合、だるま穴１０８は１本のレール１０３に対し二箇所設けられている。

本実施の形態の場合、載置体１０６には、載置体１０６の厚さ方向（図中Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔１０９が設けられている。貫通孔１０９は、接続体１０７の第一フランジ１７１が通過可能で第二フランジ１７２が通過不可能な孔である。本実施の形態の場合、円板形状の第一フランジ１７１の形状に対応し、貫通孔１０９の形状は断面円形となっている。

さらに、載置体１０６には、貫通孔１０９に対しレール１０３と反対側に、貫通孔１０９に刺し通された接続体１０７の第二フランジ１７２を収容する収容穴１９１が貫通孔１０９と同軸上に設けられている。これにより、載置体１０６に接続体１０７を刺し通した状態で、平板状の電極体１０２の上面に載置体１０６を密着状態で載置することが可能となる。

また、本実施の形態の場合、プラズマ処理装置１００は、筐体１０１内方の空気を排出する真空吸引手段（図示せず）と、筐体１０１内方にガスを供給するガス供給手段（図示せず）とを備えている。

真空吸引手段は、基体１１１のシール部材１１４に囲まれた内側に開口する排気口１１９から空気を排出することにより基体１１１に蓋体１１２が当接することで形成された密閉空間内（筐体１０１内）を減圧して真空状態にする装置である。

ガス供給手段は、基体１１１、または、蓋体１１２のシール部材１１４に囲まれた内側に設けられたガス導入口（図示省略）に接続され、筐体１０１の内方にプラズマ発生用ガスを導入する装置である。

プラズマ発生用電源部１０４は、電極体１０２と蓋体１１２との間に電圧を印加してプラズマを発生させる装置である。本実施の形態の場合、プラズマ発生用電源部１０４は、高周波電圧を電極体１０２と蓋体１１２との間に印加する高周波電源部１４１と、電極体１０２と蓋体１１２との間に印加した高周波の反射波による干渉を防止する自動整合器１４２とを備えている。

上述の真空吸引手段、ガス供給手段、および、プラズマ発生用電源部１０４は、本実施の形態においてプラズマ発生手段を構成している。

次に、接続体１０７による載置体１０６とレール１０３との係合方法を説明する。

図８は、載置体に接続体を刺し通して配置した状態を示す断面図である。

同図に示すように、載置体１０６の貫通孔１０９に接続体１０７を下方から刺し通し、第二フランジ１７２を収容穴１９１に納める。これにより、載置体１０６から上方に向かって接続体１０７が突出状態に配置される。

次に、レール１０３に設けられただるま穴１０８の第一穴１８１に接続体１０７を挿入しつつ、図９に示すような状態になるようにレール１０３を載置体１０６に載置する。

次に、搬送方向の下流側（図中Ｘ軸方向正側）に向かってレール１０３を載置体１０６に対し図１０、および、図１１に示すような状態になるように、スライドさせる。

以上により、だるま穴１０８の第二穴１８２に接続体１０７の軸部１７３が収容されると共に、第二穴１８２を形成するレール１０３の部分と第一フランジ１７１が係合した状態になる。従って、接続体１０７の第一フランジ１７１と上下方向（図中Ｚ軸方向）と係合するレール１０３と、第二フランジ１７２と上下方向に係合する載置体１０６とが接続体１０７を介して接続され、レール１０３は、載置体１０６から浮き上がることなく載置体１０６に保持される。

以上の構成により、プラズマ処理装置１００は、基板２００の反りによってレール１０３が載置体１０６から不本意に浮き上がることを防止することができる。また、載置体１０６とレール１０３とを締め付けることなく、接続体１０７との係合により接続しているため、レール１０３や載置体１０６が脆い部材であっても、欠損や破壊を回避することが可能となる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、レール１０３にだるま穴１０８を設け、載置体１０６に貫通孔１０９を設けたが、レール１０３に貫通孔１０９を設け、載置体１０６にだるま穴１０８を設けてもかまわない。

また、だるま穴１０８を貫通状態で示したが、だるま穴１０８を貫通しない袋穴状態としてもかまわない。レール１０３に下方に開口し上端部が袋状のだるま穴１０８を設けることで、レール１０３の上端面を平面とすることができ、プラズマ処理中にプラズマが特異な形状部分に偏在することを抑制できる。

本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に利用でき、特に反りのある基板や裏面に突出部がある基板に対しプラズマ処理するプラズマ処理装置に適用できる。

１００プラズマ処理装置
１０１筐体
１０２電極体
１０３レール
１０４プラズマ発生用電源部
１０６載置体
１０７接続体
１０８穴
１０９貫通孔
１１１基体
１１２蓋体
１１３絶縁部材
１１４シール部材
１１９排気口
１３１鍔部
１３９外部レール
１４１高周波電源部
１４２自動整合器
１６１突出部
１７１第一フランジ
１７２第二フランジ
１７３軸部
１８１第一穴
１８２第二穴
１８３長穴
１９１収容穴
２００基板

Claims

基板を収容する筐体と、
前記筐体に収容される基板の背方に配置される電極体と、
前記電極体と前記基板との間に配置され、前記基板が載置される絶縁体からなる板状の載置体と、
前記載置体の表面に一方向に延在して載置状態で配置され、基板の搬送経路を形成し、処理中の基板を保持する絶縁体からなるレールと、
前記筐体内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備えるプラズマ処理装置であって、
前記載置体と前記レールとを接続する棒状の絶縁体からなる接続体であって、前記載置体の厚さ方向に延在し、一端部に第一フランジと他端部に前記第一フランジよりも径の大きい第二フランジとを備える接続体を備え、
前記載置体、および、前記レールのいずれか一方に、前記第一フランジと係合するだるま穴が設けられ、
前記載置体、および、前記レールの他方に、前記第一フランジが通過可能で前記第二フランジは貫通できない貫通孔が設けられている
プラズマ処理装置。
前記載置体は、前記基板の搬送経路側に向かって突出する突出部を備え、
前記レールは、下端部が前記突出部の側壁に当接した状態で配置される
請求項１に記載のプラズマ処理装置。