JPH1126917A - 基板のプラズマクリーニング装置およびプラズマクリーニング方法ならびに電子部品実装用基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマクリーニング処理条件を適正に設定
することができる基板のプラズマクリーニング装置およ
び簡便な方法でプラズマクリーニングの効果が判定でき
る基板のプラズマクリーニング方法を提供することを目
的とする。 【解決手段】 基板１の表面のプラズマクリーニング効
果の判定対象位置に、色や形状が異なる３層のマークＭ
１、Ｍ２、Ｍ３を積層してなる判定マークＭを予め形成
する。プラズマクリーニング後に、目視によりまたプラ
ズマクリーニング装置に組み込まれたカメラによって判
定マークＭを観察し、基板１の表面がどの程度エッチン
グによって除去されたかを判定マークＭの視覚変化によ
って判定する。これにより簡便・迅速にプラズマクリー
ニングの効果を判定でき、また、カメラで継続して判定
マークＭを観察することにより、プラズマクリーニング
の処理条件を常に適正に設定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に電子部品を
実装するのに先立って、基板の表面をプラズマクリーニ
ングする基板のプラズマクリーニング装置およびプラズ
マクリーニング方法ならびに電子部品実装用基板に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品実装装置により基板に電子部品
を実装するのに先立ち、基板の表面を清浄化することが
行われる。基板の表面の清浄化処理を行う方法として、
プラズマクリーニングが知られている。プラズマクリー
ニングは、処理対象の基板を真空チャンバ内の電極上に
載置し、真空チャンバ内を真空吸引した後にプラズマ発
生用ガスを真空チャンバ内に導入し、電極に高周波電圧
を印加することにより真空チャンバ内にプラズマを発生
させ、この結果発生したイオンや電子を基板の表面に衝
突させてイオンや電子のエッチング効果により基板の表
面の清浄化処理を行うものである。

【０００３】ところで、プラズマクリーニングはイオン
や電子の衝突という微視的な作用によるものであるた
め、プラズマクリーニングによる基板表面の清浄化効果
を目視による外観検査で判定することはきわめて困難で
ある。そのためプラズマクリーニングの効果の判定は、
従来は分光分析を用いた表面分析などの方法によって行
われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分光分
析などによる方法は、専用の分析装置と分析のための相
当の時間を要するものであり、プラズマクリーニングの
効果を作業現場において簡便・迅速に判定することがで
きないという問題点があった。また、従来の基板のプラ
ズマクリーニング装置においては、前述のプラズマクリ
ーニングの効果判定の困難さに起因して、処理対象基板
の条件が変更された場合に、処理時間や高周波電源出力
などのプラズマクリーニング処理条件を処理対象基板に
応じて適正に設定することが困難で、場合によっては過
剰クリーニングやクリーニング不足を生じるという問題
点があった。

【０００５】そこで本発明は、プラズマクリーニング処
理条件を適正に設定することができる基板のプラズマク
リーニング装置および簡便な方法でプラズマクリーニン
グの効果が判定できる基板のプラズマクリーニング装置
およびプラズマクリーニング方法ならびに電子部品実装
用基板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記載の基板のプ
ラズマクリーニング装置は、真空チャンバと、真空チャ
ンバ内に設けられ基板を載置する電極と、電極に高周波
電圧を印加する高周波電源と、真チャンバ内を真空吸引
する真空吸引部と、真空チャンバ内にプラズマ発生用ガ
スを供給するプラズマガス供給部と、真空チャンバ内で
基板を載置する基板載置部と、基板のプラズマクリーニ
ング対象面に形成されたプラズマクリーニングによって
視覚変化を生じる判定マークを観察するカメラと、観察
によって得られた観察データに基づきプラズマクリーニ
ングの効果を判定する判定部と、判定結果に基づいてプ
ラズマクリーニングの処理条件を変更する処理条件変更
手段とを備えた。

【０００７】請求項２記載の基板のプラズマクリーニン
グ方法は、真空チャンバ内を真空吸引した後にプラズマ
発生用ガスを真空チャンバ内に導入し、真空チャンバ内
に設けられた電高周波電圧を印加することにより真空チ
ャンバ内にプラズマを発生させて電極上に載置された基
板をプラズマクリーニングする基板のプラズマクリーニ
ング方法であって、基板のプラズマクリーニング対象面
にプラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定
マークを形成し、プラズマクリーニングの進行に伴う判
定マークの視覚変化を観察することによりプラズマクリ
ーニングの効果を判定するようにした。

【０００８】請求項３記載の基板のプラズマクリーニン
グ方法は、請求項２記載の基板のプラズマクリーニング
方法であって、前記判定マークの視覚変化を観察する手
段がカメラであり、観察によって得られた観察データに
基づき、判定部によってプラズマクリーニングの効果を
判定するようにした。

【０００９】請求項４記載の電子部品実装用基板は、プ
ラズマクリーニング対象面にプラズマクリーニングによ
って視覚変化を生じる判定マークと、電子部品と電気的
に接続される複数の端子を備えた。

【００１０】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明によれば、プ
ラズマクリーニングの進行に伴う判定マークの視覚的変
化をカメラで観察し、観察結果に基づいてプラズマクリ
ーニングの効果を判定し、判定結果に基づき処理条件変
更手段によってプラズマクリーニング条件を変更するこ
とにより、適正なプラズマクリーニング処理条件を設定
することができる。

【００１１】また、請求項２、および３記載の発明によ
れば、基板のプラズマクリーニング対象面に予めプラズ
マクリーニングによって視覚変化を生じる判定マークを
形成し、プラズマクリーニングの進行に伴う判定マーク
の視覚変化を観察することによって、プラズマクリーニ
ングの効果を簡便に判定することができる。

【００１２】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基板のプラ
ズマクリーニング装置の斜視図、図２は同基板のプラズ
マクリーニング装置の部分断面図、図３は同基板のプラ
ズマクリーニング装置の制御系の構成を示すブロック
図、図４は同プラズマクリーニングの対象となる電子部
品実装用基板の斜視図、図５（ａ）は同プラズマクリー
ニングの対象となる電子部品実装用基板の側断面図、図
５（ｂ）同プラズマクリーニングの対象となる電子部品
実装用基板の部分斜視図である。

【００１３】まず、図１を参照して基板のプラズマクリ
ーニング装置の全体構造を説明する。図１において、１
０はベース部材であり、ベース部材１０の上面には、電
子部品実装用の基板１の搬送路１４が設けられている。
搬送路１４は、基板１の幅に対応して長手方向に連続し
て形成された凹部であり、この凹部に基板１を載置し、
基板１を長手方向に押送することにより基板１を搬送す
るものである。

【００１４】搬送路１４上には、真空チャンバ１１が設
けられている。真空チャンバ１１はベース部材１０、ベ
ース部材１０に装着された電極１２（図２および図３参
照）及びベース部材１０上に配設された箱形の蓋部材１
３により構成される。蓋部材１３の外側面には２つの板
状のブラケット１５が固着されており、ブラケット１５
の端部はブロック１６に結合されている。ブロック１６
は、蓋部材１３の開閉手段１７に結合されている。開閉
手段１７はシリンダなどから成り、開閉手段１７を駆動
することにより、蓋部材１３は上下動し、真空チャンバ
１１が開閉する。

【００１５】図１において、ベース部材１０の側面に
は、ガイドレール４０が配設されている。ガイドレール
４０には、２個のスライダ４１、４２がスライド自在に
嵌合している。スライダ４１、４２にはブラケット４
３、４４がそれぞれ固着されている。ブラケット４３、
４４には、第１のシリンダ４５、第２のシリンダ４７が
それぞれ装着されている。第１のシリンダ４５のロッド
４６及び第２のシリンダ４７のロッド４８には、第１の
搬送アーム４９、第２の搬送アーム５０がそれぞれ結合
されている。

【００１６】第１の搬送アーム４９の先端部と第２の搬
送アーム５０の先端部は、搬送路１４上に延出して下向
きに屈曲しており、第１の搬送爪４９ａ及び第２の搬送
爪５０ａになっている。第１の搬送爪４９ａ及び第２の
搬送爪５０ａは、搬送路１４上に位置し、第１のシリン
ダ４５のロッド４６、第２のシリンダ４７のロッド４８
が突没することにより上下動する。

【００１７】ベース部材１０の側面には、第１のモータ
５７および第２のモータ５８が配設されている。第１の
モータ５７および第２のモータ５８の回転軸には、それ
ぞれプーリ５５、５６が装着されている。ベース部材１
０の側面には、プーリ５５、５６に対応して従動プーリ
５３、５４が設けられている。プーリ５５と従動プーリ
５３、プーリ５６と従動プーリ５４には、それぞれベル
ト５９、６０が調帯されている。ベルト５９、６０は連
結部材５１、５２によってブラケット４３、４４と結合
されている。

【００１８】したがって、第１のモータ５７、第２のモ
ータ５８が正逆駆動することによりベルト５９、６０は
水平方向に走行し、ブラケット４３、４４に装着されて
いる第１のシリンダ４５、第２のシリンダ４７は水平方
向に正逆移動する。この水平方向の正逆移動と、第１の
シリンダ４５および第２のシリンダ４７の上下動を組み
合わせることにより、第１の搬送爪４９ａおよび第２の
搬送爪５０ａは基板１を搬送路１４上で押送して搬送す
る。即ち、第１の搬送爪４９ａは上流側（図１において
左方）より基板１を真空チャンバ１１内に搬入する。ま
た第２の搬送爪５０ａは真空チャンバ１１内より、下流
側（図１において右方）へ基板１を搬出する。

【００１９】真空チャンバ１１の下流側の搬送路１４の
上方には、カメラ７１が配設されている。カメラ７１
は、プラズマクリーニング処理が行われた基板１の表面
に形成された判定マークを観察する。

【００２０】ベース部材１０の上流側には、基板１のロ
ーダ部２０が配設されている。ローダ部２０はＺ軸モー
タ２３を備えたＺテーブル２２を有しており、Ｚテーブ
ル２２には、マガジン２１が装着されている。マガジン
２１の内部には多数の基板１が水平姿勢で段積して収納
されている。２４はプッシャであり、マガジン２１内の
基板１を搬送路１４上に押し出す。

【００２１】また、ベース部材１０の下流側には、基板
１のアンローダ部３０が配設されている。アンローダ部
３０はＺ軸モータ３３を備えたＺテーブル３２を有して
おり、Ｚテーブル３２には、マガジン３１が装着されて
いる。マガジン３１内にはプラズマクリーニング処理済
みの基板１が第２の搬送爪５０ａにより挿入されて回収
される。

【００２２】次に、図２を参照して真空チャンバ１１の
構造を説明する。図２において、ベース部材１０には開
口部１０ａが設けられており、開口部１０ａには絶縁部
材８を介して電極１２が下方より装着されている。電極
１２は高周波電源１９と電気的に接続されている。ま
た、真空チャンバ１１は、パイプ１８を通じて真空吸引
部６２、プラズマガス供給部６３および大気開放弁６４
と接続されている。真空吸引部６２は真空チャンバ１１
内を真空吸引する。プラズマガス供給部６３は真空チャ
ンバ１１内にプラズマ発生用のガスを供給する。大気開
放弁６４を開放することにより、真空チャンバ１１内に
は真空破壊用の空気が導入される。

【００２３】プラズマクリーニングの対象となる基板１
は、搬送路１４上を搬送されて真空チャンバ１１内に搬
入され、電極１２上に載置される。したがって、電極１
２は真空チャンバ１１内で基板１を載置する基板載置部
となっている。蓋部材１３は電気的に接地部６１に接地
され、電極１２に対向する対向電極となっている。プラ
ズマクリーニング後の基板１は、第２の搬送爪５０ａに
よって真空チャンバ１１から搬出され、基板１の表面の
判定マークはカメラ７１によって観察される。

【００２４】次に、図３を参照してプラズマクリーニン
グ装置の制御系の構成を説明する。図３において、判定
部７２はカメラ７１により観察されたプラズマクリーニ
ング後の基板１の判定マークを光学的に観察し、プラズ
マクリーニングの効果を判定する。制御部７３は、判定
部７２から送られるプラズマクリーニングの効果の判定
データに基づき、プラズマクリーニングの処理条件、す
なわちプラズマクリーニングの処理時間や高周波電源の
出力などを制御する。したがって、制御部７３は、プラ
ズマクリーニングの処理条件を変更する処理条件変更手
段となっている。また、制御部７３はその他のプラズマ
クリーニング各部の制御を行う。

【００２５】処理条件記憶部７４は、プラズマクリーニ
ング処理時間や高周波電源出力などの処理条件を記憶す
る。高周波電源制御部７５は、高周波電源１９を制御す
る。基板搬送制御部７６は、第１の搬送爪４９ａおよび
第２の搬送爪５０ａの動作を制御する。チャンバ制御部
７７は、蓋部材１３の開閉動作を制御する。ローダ・ア
ンローダ制御部７８は、ローダ部２０およびアンローダ
部３０の動作を制御する。

【００２６】次に、図４，図５を参照して、プラズマク
リーニングの対象となる電子部品実装用の基板１の表面
に形成される判定マークについて説明する。図４におい
て、基板１の上面には電子部品が電気的に接続される複
数の端子１ａが設けられている。基板１の中央部および
４ヶ所の隅部には、プラズマクリーニングの効果を判定
するための判定マークＭが形成されている。判定マーク
Ｍは、プラズマクリーニングのエッチング効果によって
容易に除去される性質のもので、その除去の程度が視覚
変化として観察できるものであればよく、例えば有機系
物質の塗料を希釈して極薄の膜状に塗布したものや、無
機系の物質をメッキ法などにより極薄の膜状に形成した
ものなどである。

【００２７】図５（ａ）に示すように、判定マークＭは
下層Ｍ１、中層Ｍ２および上層Ｍ３の３層に分かれてお
り、各層は異なる色彩（例えば、赤、白、黒など）に着
色されている。これによりプラズマクリーニングの進行
に伴って判定マークＭは上層より順次除去されるので、
プラズマクリーニング後に判定マークＭがどの色に変化
しているか、すなわち判定マークＭの視覚的変化を観察
することにより、プラズマクリーニングの効果がどの程
度であるかを判定することができる。各層Ｍ１、Ｍ２、
Ｍ３の膜圧は２０オングストローム程度の極薄のものが
望ましいが、判定マークＭを構成する物質にエッチング
されやすいものを用いる場合には、前記膜厚以上であっ
てもよい。

【００２８】また、判定マークＭの各層の色彩を変える
代わりに、図５（ｂ）に示すように、下層Ｍ１、中層Ｍ
２、上層Ｍ３を形状の異なるマーク、例えば円形、正方
形、三角形とし、これらのマークを積層して１つの判定
マークＭとしてもよい。この場合も同様にプラズマクリ
ーニングの進行に伴って、判定マークＭは上層より順次
除去され、判定マークＭの形状が変化する。したがっ
て、判定マークＭの形状の視覚的変化を観察することに
よりプラズマクリーニングの効果を判定することができ
る。

【００２９】また、判定マークＭを形成する位置を基板
１上に適切に配置することにより、プラズマクリーニン
グの効果の分布状況、すなわち基板１上でプラズマクリ
ーニングが均一に行われているか否かを判定することが
できる。例えば、図４に示す例では、基板１の中央部と
周辺部でのプラズマクリーニング効果のばらつきの程度
を判定することができる。

【００３０】この基板のプラズマクリーニング装置は上
記のような構成より成り、次に動作を説明する。まず、
図２において、真空チャンバ１１が開いた状態、すなわ
ち蓋部材１３が上昇した状態で、第１の搬送爪４９ａに
よって真空チャンバ１１内に基板１が搬入される。次い
で蓋部材１３が下降して真空チャンバ１１が閉じられ
る。この後、真空チャンバ１１内は真空吸引部６２によ
り真空吸引され、次いでプラズマガス供給部６３により
プラズマ発生用ガスが真空チャンバ１１内に導入され
る。次いで高周波電源１９を駆動して電極１２に高周波
電圧を印加することにより、真空チャンバ１１内にはプ
ラズマが発生する。その結果発生したイオンや電子が基
板１の表面に衝突することにより（図２に示す下向き矢
印参照）、基板１の表面のプラズマクリーニングが行わ
れる。

【００３１】プラズマクリーニングが終了すると、真空
チャンバ１１内には大気開放弁６４を介して空気が導入
され、その後蓋部材１３を上昇させて真空チャンバ１１
を開く。次に、第１の搬送爪４９ａ、第２の搬送爪５０
ａを下流側へ移動させることにより、新たな基板１を真
空チャンバ１１内に搬入するとともに、プラズマクリー
ニング処理済みの基板１を真空チャンバ１１から搬出す
る。

【００３２】この後、プラズマクリーニング処理済みの
基板１はカメラ７１の下方まで搬送され、そこで基板１
の表面の判定マークＭはカメラ７１により観察される。
観察された判定マークＭの画像データは判定部７２に送
られ、予め記憶された基準の画像データと比較すること
により、プラズマクリーニングの効果が判定される。

【００３３】ここで、プラズマクリーニングの効果が合
格と判定されたならば、既設定のプラズマクリーニング
の条件がそのまま維持され、プラズマクリーニングの効
果が不合格と判定されたならば、判定データが制御部７
３に送られる。制御部７３は、送られた判定データに基
づき、予め設定された条件データにしたがってプラズマ
クリーニング処理条件を変更する。変更された新しいプ
ラズマクリーニング処理条件は、処理条件記憶部７４に
送られて記憶され、以後新しい処理条件によってプラズ
マクリーニングが行われる。

【００３４】このように、プラズマクリーニングの対象
となる基板１の表面に、プラズマクリーニングによって
視覚変化を生じる判定マークＭを形成し、プラズマクリ
ーニング後にこの判定マークＭの視覚的変化をカメラ７
１によって観察することにより、プラズマクリーニング
の効果を常に検知し、この検知結果に応じて必要な場合
にはプラズマクリーニングの処理条件を変更することに
より、常に適正なプラズマクリーニング処理条件を設定
することができる。

【００３５】また、基板１に形成される判定マークＭは
プラズマクリーニングによって視覚変化を生じるような
ものとなっているため、オペレータの目視によってもプ
ラズマクリーニングの効果を判定することができ、作業
現場でのプラズマクリーニングの効果の確認を簡便・迅
速に行うことができる。

【００３６】本発明は上記実施の形態に限定されないの
であって、例えば判定マークＭの態様として、上記実施
の形態では異なる色や形状のマークを積層したものとな
っているが、要は判定マークＭを構成する物質がプラズ
マクリーニングによるエッチング効果によって除去さ
れ、その除去の度合いが視覚変化として観察できるよう
なものであればよく、例えば異なる膜厚の複数の判定マ
ークＭを基板上の特定位置に並列に配置して形成し、ど
の膜厚の判定マークＭまでが除去されたかを観察するこ
とによりプラズマクリーニングの効果を判定するように
してもよいものである。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、基板のプラズマクリー
ニング対象面に予めプラズマクリーニングによって視覚
変化を生じる判定マークを形成し、プラズマクリーニン
グの進行に伴う判定マークの視覚変化を観察するように
しているので、従来は専用の分析装置と相当の分析時間
を必要としていたプラズマクリーニングの効果の判定
を、作業現場にて目視により簡便・迅速に行うことがで
きる。また、プラズマクリーニング後の判定マークをカ
メラで観察することにより、プラズマクリーニングの効
果を常に自動的に検知し、必要な場合にはプラズマクリ
ーニング処理条件を変更することにより、常に適正なプ
ラズマクリーニング処理条件を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の基板のプラズマクリー
ニング装置の斜視図

【図２】本発明の一実施の形態の基板のプラズマクリー
ニング装置の部分断面図

【図３】本発明の一実施の形態の基板のプラズマクリー
ニング装置の制御系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クリーニング
の対象となる電子部品実装用基板の斜視図

【図５】（ａ）本発明の一実施の形態のプラズマクリー
ニングの対象となる電子部品実装用基板の側断面図 （ｂ）本発明の一実施の形態のプラズマクリーニングの
対象となる電子部品実装用基板の部分斜視図

【符号の説明】

１ 基板 １ａ 端子 １０ ベース部材 １１ 真空チャンバ １２ 電極 １３ 蓋部材 １４ 搬送路 １９ 高周波電源 ２０ ローダ部 ３０ アンローダ部 ４９ａ 第１の搬送爪 ５０ａ 第２の搬送爪 ６２ 真空吸引部 ６３ プラズマガス供給部 ７１ カメラ ７２ 判定部 ７３ 制御部 ７４ 処理条件記憶部 Ｍ 判定マーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｂ０８Ｂ 7/00 // Ｂ０８Ｂ 7/00 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｎ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空チャンバと、真空チャンバ内に設けら
   れた電極と、電極に高周波電圧を印加する高周波電源
   と、真空チャンバ内を真空吸引する真空吸引部と、真空
   チャンバ内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマガ
   ス供給部と、真空チャンバ内で基板を載置する基板載置
   部と、基板のプラズマクリーニング対象面に形成された
   プラズマクリーニングによって視覚変化を生じる判定マ
   ークを観察するカメラと、観察によって得られた観察デ
   ータに基づきプラズマクリーニングの効果を判定する判
   定部と、判定結果に基づいてプラズマクリーニングの処
   理条件を変更する処理条件変更手段とを備えたことを特
   徴とする基板のプラズマクリーニング装置。
2. 【請求項２】真空チャンバ内を真空吸引した後にプラズ
   マ発生用ガスを真空チャンバ内に導入し、真空チャンバ
   内に設けられた電極に高周波電圧を印加することにより
   真空チャンバ内にプラズマを発生させて真空チャンバ内
   に載置された基板をプラズマクリーニングする基板のプ
   ラズマクリーニング方法であって、基板のプラズマクリ
   ーニング対象面にプラズマクリーニングによって視覚変
   化を生じる判定マークを形成し、プラズマクリーニング
   の進行に伴う判定マークの視覚変化を観察することによ
   りプラズマクリーニングの効果を判定することを特徴と
   する基板のプラズマクリーニング方法。
3. 【請求項３】前記判定マークの視覚変化を観察する手段
   がカメラであり、観察によって得られた観察データに基
   づき、判定部によってプラズマクリーニングの効果を判
   定することを特徴とする請求項２記載の基板のプラズマ
   クリーニング方法。
4. 【請求項４】プラズマクリーニング対象面にプラズマク
   リーニングによって視覚変化を生じる判定マークと、電
   子部品と電気的に接続される複数の端子を備えたことを
   特徴とする電子部品実装用基板。