JP5076667B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、テープ状基板用のプラズマ処理装置に関するものである。

基板に形成された部品実装箇所の改質を目的としたプラズマ処理は、基板を保持する基部と、基部の上方から基板を覆う蓋部によって形成される処理空間を減圧するとともにプラズマ発生用のガスを充満させ、これに高周波電圧を印加して処理空間を原子が電離したプラズマ状態に遷移させることで行われる。プラズマ処理の対象物が、一方向に延伸された帯状のテープ状基板に格子状に形成された複数の電子部品構成部である場合、その全体を限られた処理空間に一度に収めることは不可能であるので、全長方向に適宜区分けした領域毎に処理空間に収め、各領域に含まれた電子部品構成部にのみプラズマ処理を施す作業を連続的に行う技術が存在している（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−３３１９９９号公報

ところで、テープ状基板には様々な種類があり、サイズや材質が異なるものが存在するため、処理性能の観点からは種類毎に専用の処理空間を用意するのが望ましいのであるが、その場合にはプラズマ発生用の高周波電圧を印加する電極を種類毎に用意する必要が生じる。高周波電圧が印加される電極は取り扱いに注意を要するため、テープ状基板の種類が変更される度に対応する電極に置換することは作業負担の大幅な増加を招くことになる。

そこで本発明は、テープ状基板の種類の変更に容易に対応できるテープ状基板用のプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載のプラズマ処理装置は、テープ状基板の表面に格子状に形成された複数の電子部品構成部に表面処理を施すプラズマ処理装置であって、プラズマ発生空間を形成する外壁を備えたメインチャンバと、厚さ方向へ貫通する開口部を有する基部とこの基部に対して開閉自在な蓋部とを有し、前記蓋部で前記基部の開口部を閉じて密閉されたプラズマ処理空間を形成するサブチャンバと、前記蓋部を基部に対して開閉させる開閉機構と、前記基部と前記蓋部の間にテープ状基板を位置させ、テープ状基板を長さ方向に搬送して前記サブチャンバに密閉される箇所を変更する搬送手段と、前記プラズマ発生空間を減圧する減圧手段と、前記プラズマ発生空間にプラズマ発生用のガスを供給するガス供給手段と、前記プラズマ発生空間に高周波電圧を作用させてプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記メインチャンバの外壁に前記サブチャンバの基部を着脱自在に装着する装着部を備え、この装着部に装着された前記基部の開口部と前記プラズマ発生空間とを連通させる連通路を有し、テープ状基板の表面の電子部品構成部の非形成箇所に密着して所定の個数の電子部品構成部を囲繞する第１のシール部材を前記サブチャンバの基部に備え、前記第１のシール部材と相対してテープ状基板の裏面に密着する第２のシール部材を前記サブチャンバの蓋部に備え、前記第１のシール部材が、テープ状基板の長さ方向に延伸された第１の辺と幅方向に延伸された第２の辺によって矩形枠状に形成され、電子部品構成部の非形成箇所となるテープ状基板の幅方向における両縁部に前記第１の辺をそれぞれ密着させるものであり、また前記第１のシール部材が、前記第２の辺に平行する第３の辺と前記第２の辺と前記第１の辺とで形成される矩形枠を、前記第１の辺と前記第２の辺によって形成される矩形枠の外側に隣接して備えたことを特徴とする。

本発明によれば、プラズマ処理の対象となるテープ状基板の種類が変更になった場合であってもプラズマ処理空間を形成するサブチャンバの交換によって対応が可能であり、交換に作業負担やコスト負担を伴う電圧印加用の電極はテープ状基板の種類に関わらず共用することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態のプラズマ処理装置の構成を示す概略図であり、図２は本発明の実施の形態のテープ状基板の平面図であり、図３は本発明の実施の形態のサブチャンバユニットを示す斜視図であり、図４は本発明の実施の形態のサブチャンバユニットを示す分解斜視図であり、図５は本発明の実施の形態のプラズマ処理装置を示す分解斜視図であり、図６は本発明の実施の形態のサブチャンバの基部と第１のシール部材を示す分解斜視図であり、図７は本発明の実施の形態のテープ状基板の表面に第１のシール部材が密着した状態を示す平面図であり、図８は本発明の実施の形態のサブチャンバの蓋部と第２のシール部材を示す分解斜視図であり、図９は本発明の実施の形態のプラズマ処理装置の外観を示す斜視図である。

図１において、プラズマ処理装置１は、プラズマ発生空間２を形成するメインチャンバ３と、プラズマ発生空間２と連通するプラズマ処理空間４に所定の個数の電子部品構成部５を密閉するサブチャンバ６を備えている。メインチャンバ３は一定容量のプラズマ発生空間２を内部に形成する容器であり、サブチャンバ６はプラズマ発生空間２より小さい一定容量のプラズマ処理空間４を内部に形成する容器である。メインチャンバ３の下部には、高周波電源７と接続された電極８がプラズマ発生空間２に露出した状態で配されている。メインチャンバ３は電極８が配された基部３ａと基部３ａに対して開閉可能な外壁３ｂとで構成され、外壁３ｂは電極８の対向電極として機能しうる金属素材で形成されている。外壁３ｂの上部には開口部３ｃが設けられている。基部３ａには、プラズマ発生空間２の減圧手段として真空ポンプ９とベントバルブ１０と、プラズマ発生空間２にプラズマ発生用のガスを供給するガス供給手段としてガス供給部１１とガス量調整バルブ１２が配されている。

図２において、電子部品構成部５は、テープ状基板１３の表面の幅方向における両縁部を除いた領域に格子状に形成されている。電子部品構成部５とは、テープ状基板１３から切り離されて最終的に電子部品の一構成部分となる部位であり、端子や配線パターン等が形成された部分である。電子部品構成部５の近傍には、開口部１３ｂが開口しており電子部品構成部５をテープ状基板１３から切り離す際の切断位置を規定している。テープ状基
板１３の縁部１３ｃには、テープ状基板１３を長さ方向に順送りするための複数の送り孔１３ａが等間隔で設けられている。図１において、テープ状基板１３は、電子部品構成部５が形成された表面を下向きにし、サブチャンバ６の両側方に配されたテープ送りローラ１４に送り孔１３ａを係合させた状態で懸架されている。テープ送りローラ１４はテープ状基板１３を長さ方向に搬送する搬送手段であり、テープ状基板１３はサブチャンバ６に密閉される箇所を変更しながら長さ方向に搬送される。

図３において、サブチャンバ６は、基部２０と蓋部２１とで構成されており、さらに蓋部２１を基部２０に対して開閉させる開閉機構を備え、プラズマ処理空間を密閉および開放自在にしたサブチャンバユニットを構成している。図４において、蓋部２１は、基部２０に立設されたガイド２２を孔２１ｃに挿通することでガイド２２に摺動自在に装着され、ガイド２２によって基部２０に対する開閉が案内されるようになっている。この開閉動作を自動化するため、アクチュエータ２３の本体部をガイド２２にブリッジ２４を介して取り付け、アクチュエータ２３の可動部２５を蓋部２１に取り付けている。従ってアクチュエータ２３とガイド２２は蓋部２１を基部２０に対して開閉させる開閉機構となっている。基部２０の四隅にはメインチャンバ３の外壁３ｂに装着するためのねじ２８を挿入するための孔２６が設けられており、その略中央部には厚さ方向へ貫通する開口部２０ａが設けられている。

図５において、外壁３ｂの開口部３ｃを含む領域は基部２０の装着部２７となっており、開口部３ｃの周囲に設けられたねじ孔３ｄにねじ２８によって基部２０が着脱自在に装着可能になっている。基部２０を外壁３ｂに装着した状態において基部２０の開口部２０ａと外壁３ｂの開口部３ｃは相対する位置にあり、メインチャンバ３に形成されるプラズマ発生空間２とサブチャンバ６に形成されるプラズマ処理空間４とを連通させる連通路として機能する。

本実施の形態においては、サブチャンバ６を構成する蓋部２１と基部２０とをガイド２２で連結してユニット化しているので装着部２７へのサブチャンバ６の着脱作業をユニット単位で迅速に行うことができる。なお本実施例ではアクチュエータ２３を含めてサブチャンバユニットとしているが、アクチュエータをサブチャンバユニットとは別構成としてもよい。

図１において、基部２０と外壁３ｂの接触部と、外壁３ｂと基部３ａの接触部、基部３ａと電極８の接触部はそれぞれシール部材２９が配されている。また基部２０がテープ状基板１３の表面と接触する箇所には第１のシール部材３０が配され、蓋部２１がテープ状基板１３の裏面と接触する箇所には第２のシール部材３１が配されている。これらのシール部材２９、３０、３１によってプラズマ処理空間４とプラズマ発生空間２の気密性が確保されている。

プラズマ発生空間２とプラズマ処理空間４が密閉された１つの空間を形成しているので、メインチャンバ３に配された真空ポンプ９によってプラズマ処理空間４を減圧することが可能であり、またメインチャンバ３に配されたガス供給部１１によってプラズマ処理空間４にプラズマ発生用のガスを供給することも可能である。プラズマ発生空間２とプラズマ処理空間４にプラズマ発生用のガスを充満させた状態で電極８に高周波電圧を印加すると、これらの空間２、４に発生した放電によりガス中のイオンや電子がプラズマ状態に遷移し、これによりプラズマ処理空間４にある所定の個数の電子部品構成部５に対して物理的、化学的な表面処理が行われる。

図１に示すように蓋部２１を閉じると、テープ状基板１３が蓋部２１と基部２０の間に挟まれて複数の電子部品構成部５がプラズマ処理空間４に密閉された状態となり、この状
態において所定の個数の電子部品構成部５に対して一括して表面処理を施すことができる。この表面処理工程が終了すると蓋部２１を開き、テープ状基板１３を蓋部２１と基部２０によって挟まれた状態から一旦開放し、テープ送りローラ１４の駆動により所定距離だけ搬送することで、新たな電子部品構成部５を蓋部２１と基部２０の間に移動させ、再び蓋部２１を閉じてプラズマ処理空間４に所定の個数の電子部品構成部５を密閉し、表面処理を施す。プラズマ処理装置１は、このような表面処理工程と搬送工程を交互に繰り返し行うことで、テープ状基板１３に形成された複数の電子部品構成部５を所定の個数ずつ分割して順次表面処理を施すように構成されている。

図６において、基部２０には、テープ状基板１３の搬送方向において開口部２０ａと前後する位置に複数の凹部２０ｂが形成されている。図１に示すように、開口部２０ａは表面処理の対象となる所定の個数の電子部品構成部５と相対し、各凹部２０ｂはテープ状基板１３の長さ方向において所定の個数の電子部品構成部５と前後する電子部品構成部５とそれぞれ相対する。第１のシール部材３０には、略中央に基部２０の開口部２０ａに相対する空隙部３０ａと、テープ状基板１３の搬送方向において空隙部３０ａと前後する位置に基部２０の凹部２０ｂに相対する複数の空隙部３０ｂが形成されている。

図７において、第１のシール部材３０は、テープ状基板１３の長さ方向に延伸された第１の辺３０ｃと、幅方向に延伸された第２の辺３０ｄと、第２の辺３０ｄに平行する第３の辺３０ｅによって形成される複数の矩形枠で構成され、第１の辺３０ｃと第２の辺３０ｄによって形成される矩形枠の外側に第１の辺３０ｃと第２の辺３０ｄと第３の辺３０ｅによって形成される矩形枠が隣接している。第１の辺３０ｃと第２の辺３０ｄによって形成される矩形枠内の領域が空隙部３０ａであり、第１の辺３０ｃと第２の辺３０ｄと第３の辺３０ｅによって形成される矩形枠内の領域が空隙部３０ｂである。

このうち第１の辺３０ｃは、電子部品構成部５の非形成箇所となるテープ状基板１３の幅方向における縁部１３ｃでテープ状基板１３の表面に密着し、第２の辺３０ｄと第３の辺３０ｅは、テープ状基板１３の長さ方向で隣り合う電子部品構成部５の間でテープ状基板１３の表面に密着する。このように、第１のシール部材３０は、全ての辺３０ｃ、３０ｄ、３０ｅが電子部品構成部の非形成箇所に密着することで、テープ状基板１３の表面に面一の状態で完全に密着できるようになっている。

第１のシール部材３０は、空隙部３０ａの内側に所定の個数（本実施の形態においては幅方向に４行、長さ方向に５列の計２０個）の電子部品構成部５を囲繞する。また、空隙部３０ｂの内側に、空隙部３０ａの内側に囲繞された５列の電子部品構成部５と前後して隣り合う計４列の電子部品構成部５をそれぞれ囲繞する。

第１のシール部材３０は、その第１の辺３０ｃがテープ状基板１３の縁部１３ｃに密着することによってテープ状基板１３の幅方向における気密性を確保し、第２の辺３０ｄによってテープ状基板１３の長さ方向における気密性を確保する。テープ状基板１３の両縁部は比較的幅広な領域であるため、十分な幅をもって密着することが可能な第１の辺３０ｃに対し、第２の辺３０ｄは、隣り合う電子部品構成部５の列間の狭小な領域に密着することになるため、幅狭にならざるを得ないという事情があり、テープ状基板１３の幅方向に比べ長さ方向における気密性の確保が難しいという問題がある。

第２の辺３０ｄに平行する第３の辺３０ｅは、テープ状基板１３の長さ方向における気密性を向上させる目的で設けられたものであり、仮に第２の辺３０ｄとテープ状基板１３の隙間から空気漏れが発生した場合であっても、空隙部３０ａに対し第２の辺３０ｄの外側でテープ状基板１３の表面に密着する第３の辺３０ｅの存在によって気密性が重層的に確保される。なお、本実施の形態では、第３の辺３０ｅを２重に設けることで気密性をさ
らに向上させている。また、第２の辺３０ｄと第３の辺３０ｅの間でテープ状基板１３の長さ方向に延伸された第４の辺３０ｇをテープ状基板１３の幅方向で隣り合う電子部品構成部５の行間においてテープ状基板１３の表面に密着させることで、テープ状基板１３の幅方向における気密性を重層的に確保している。

図８において、蓋部２１には、テープ状基板１３の搬送方向において凹部２１ａと前後する位置に複数の凹部２１ｂが形成されている。図１に示すように、凹部２１ａは表面処理の対象となる所定の個数の電子部品構成部５と相対し、各凹部２１ｂはテープ状基板１３の長さ方向において所定の個数の電子部品構成部５と前後する電子部品構成部５とそれぞれ相対する。第２のシール部材３１には、略中央に蓋部２１の凹部２１ａに相対する空隙部３１ａと、テープ状基板１３の搬送方向において空隙部３１ａと前後する位置に蓋部２１の凹部２１ｂに相対する複数の空隙部３１ｂが形成されている。第２のシール部材３１は、テープ状基板１３の表面に密着する第１のシール部材３０と相対する位置でテープ状基板１３の裏面の電子部品構成部５が配列されていない箇所に密着し、蓋部２１とテープ状基板１３の裏面の間における気密性を確保する。

このように第１のシール部材３０およびこれに相対する第２のシール部材３１が、テープ状基板１３の表面および裏面にそれぞれ面一の状態で密着し、特にテープ状基板１３の表裏面の縁部に密着するように構成されているので、本実施の形態のプラズマ処理装置１によれば、従来問題となっていたシール部材がテープ状基板を跨ぐ箇所に発生した隙間から空気漏れが生じるという不具合を解消することができる。

なお、テープ状基板１３にはサイズや電子部品構成部５の配列の異なる様々な種類のものがあり、特に幅が異なる場合には対応するサイズのサブチャンバ６を用意する必要がある。この場合でも、メインチャンバ３の外壁３ｂに形成された開口部３ｃが共通する場合には、サブチャンバ６をテープ状基板１３の種類に対応するものに交換するだけでよい。開口部３ｃの形状や大きさを変更する必要がある場合には、外壁３ｂ自体を対応する開口部３ｃが形成されたものに交換することになる。何れの場合であっても、メインチャンバ３の基部３ａ自体は共通しているので、高周波電源７や電極８が配された基部３ａの交換が不必要となって作業負担が軽減される。また、比較的安価に製造可能な外壁３ｂの交換のみで対応できるので、コスト負担も軽減される。

図９において、メインチャンバ３には複数のサブチャンバ６がテープ状基板１３の長さ方向と交差する方向、すなわち幅方向に並列して配されている。各サブチャンバ６に形成されたプラズマ処理空間はメインチャンバ３に形成されたプラズマ発生空間とそれぞれ連通しているので、複数のテープ状基板１３にそれぞれ形成された電子部品構成部に対して各サブチャンバ６において同時に表面処理を施すことができる。また、テープ状基板１３の長さ方向にも直列的に配することも可能であり、この場合は、テープ状基板１３のそれぞれ異なる箇所に形成されている電子部品構成部に対して同時に表面処理を施すことができる。

本発明によれば、プラズマ処理の対象となるテープ状基板の種類が変更になった場合であっても、プラズマ処理空間を形成するサブチャンバと、サブチャンバが装着されるメインチャンバの蓋部のみの交換によって対応が可能であり、交換に作業負担やコスト負担を伴う電圧印加用の電極は共用することができるという利点を有し、多種多様なテープ状基板に形成された電子部品構成部に対し表面処理を施すことが要求される実装分野において有用である。

本発明の実施の形態のプラズマ処理装置の構成を示す概略図 本発明の実施の形態のテープ状基板の平面図 本発明の実施の形態のサブチャンバユニットを示す斜視図 本発明の実施の形態のサブチャンバユニットを示す分解斜視図 本発明の実施の形態のプラズマ処理装置を示す分解斜視図 本発明の実施の形態のサブチャンバの基部と第１のシール部材を示す分解斜視図 本発明の実施の形態のテープ状基板の表面に第１のシール部材が密着した状態を示す平面図 本発明の実施の形態のサブチャンバの蓋部と第２のシール部材を示す分解斜視図 本発明の実施の形態のプラズマ処理装置の外観を示す斜視図

符号の説明

１ プラズマ処理装置
２ プラズマ発生空間
３ メインチャンバ
３ａ、２０ 基部
３ｂ 外壁
３ｃ、２０ａ 開口部
４ プラズマ処理空間
５ 電子部品構成部
１３ テープ状基板
１４ テープ送りローラ
２１ 蓋部
３０ 第１のシール部材
３０ｃ 第１の辺
３０ｄ 第２の辺
３０ｅ 第３の辺
３０ｇ 第４の辺
３１ 第２のシール部材

Claims (1)

1. テープ状基板の表面に格子状に形成された複数の電子部品構成部に表面処理を施すプラズマ処理装置であって、
   プラズマ発生空間を形成する外壁を備えたメインチャンバと、
   厚さ方向へ貫通する開口部を有する基部とこの基部に対して開閉自在な蓋部とを有し、前記蓋部で前記基部の開口部を閉じて密閉されたプラズマ処理空間を形成するサブチャンバと、
   前記蓋部を基部に対して開閉させる開閉機構と、
   前記基部と前記蓋部の間にテープ状基板を位置させ、テープ状基板を長さ方向に搬送して前記サブチャンバに密閉される箇所を変更する搬送手段と、
   前記プラズマ発生空間を減圧する減圧手段と、
   前記プラズマ発生空間にプラズマ発生用のガスを供給するガス供給手段と、
   前記プラズマ発生空間に高周波電圧を作用させてプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
   前記メインチャンバの外壁に前記サブチャンバの基部を着脱自在に装着する装着部を備え、この装着部に装着された前記基部の開口部と前記プラズマ発生空間とを連通させる連通路を有し、
   テープ状基板の表面の電子部品構成部の非形成箇所に密着して所定の個数の電子部品構成部を囲繞する第１のシール部材を前記サブチャンバの基部に備え、前記第１のシール部材と相対してテープ状基板の裏面に密着する第２のシール部材を前記サブチャンバの蓋部に備え、前記第１のシール部材が、テープ状基板の長さ方向に延伸された第１の辺と幅方向に延伸された第２の辺によって矩形枠状に形成され、電子部品構成部の非形成箇所となるテープ状基板の幅方向における両縁部に前記第１の辺をそれぞれ密着させるものであり、
   また前記第１のシール部材が、前記第２の辺に平行する第３の辺と前記第２の辺と前記第１の辺とで形成される矩形枠を、前記第１の辺と前記第２の辺によって形成される矩形枠の外側に隣接して備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。

Images