CN101689497B - 等离子体监控装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的等离子监控装置，包括：等离子供给装置，具有电源供给部，用于供给电源；供给线，用于供给反应气体；放射喷嘴，向处理对象物放射所述等离子供给装置内部所产生的等离子；和摄像部，其以图像映像方式获得从等离子供给装置放射的等离子的放射状态；以及控制部，用于把数值化所述摄像部的图像映像的像素信息而获得的测定值，与正常放射状态下的基准加以比较，以检测等离子的放射状态。本发明利用摄像部以图像映像方式获得等离子的放射状态，并利用在控制部分析获得的所述图像映像的测定值，实时观察等离子的状态，并调节向等离子供给装置供给的反应气体供给量和等离子的放电条件，以控制多个所配置的等离子供给装置能够均匀放射等离子。
Description
技术领域
本发明涉及一种离子监控装置。其以图像映像获得等离子的放射状态之后，通过分析所述图像映像所获取的测定值调节等离子放射量。
背景技术
通常，从基板表面除去有机物等污染物、抗蚀剂(resist)的去除、有机薄膜的粘贴、表面变形、薄膜形成的提高、金属氧化物的还原或者液晶用玻璃基板的洗净等基板表面的处理方式大致可分为利用化学药品的湿式洗净方式和利用等离子的干式洗净方式。
利用液体状化学药品的现有湿式洗净方式虽然具有工艺方便及价格低廉的优势，但对于精细电路的洗净多少具有一定的难度。而且，由于使用化学药品，对环境造成不良的影响。
因此，有必要提出一种虽然技术实现棘手，但可以进行精细电路洗净的利用等离子的干式洗净装置。
利用大气压放电的等离子大量生产技术在实际条件下能够对很多物质进行化学及生物处理，因此不但能防止环境污染并净化环境，在材料及能源领域等未来产业中也发挥中枢性作用，因此倍受人们的关注。
低温等离子发生技术适用于，利用基于等离子的活性粒子的干式蚀刻(Dry etching)、在半导体领域中形成薄膜的化学气相沉积(CVD：Chemical Vapor Deposition)、利用全氟化物(PFC)气体的半导体用薄膜电镀室的洗净(Cleaning)、基于活性化离子或者电子的固体表面改性、以及用电场加速离子(ion)等并将其射入对象物质中以进行对象基板的蒸镀或涂布的溅射(Sputtering)等技术中。
作为利用等离子的表面处理的一例，有一种利用低温低压状态的等离子的方法。利用低温低压等离子的表面处理方法是在低温低压真空槽内产生等离子，并使它们接触基板表面以处理基板表面。利用这样的低温低压状态的等离子的表面处理方法，虽然其洗净效果优秀，但由于为了维持其低压需要设置真空装置，因此难以适用于在大气压状态下进行的连续工序，故没有得到广泛的应用。
另外，作为大气压放电，现在也有向直流电弧焊炬(Are-Torch)那样成为商用化的。这样的直流(DC)放电(电弧(Arc))，其放电气体呈现数千度以上的高温特性，而利用这一性质目前应用于金属的切断以及熔接等。而且，如果在大气压中利用无线电频率(RadioFrequency)的共鸣现象放电，则会引起辉光(Glow)放电或者电晕(Corona)放电等，并使放电气体的温度比其他方法的大气压放电显著降低。
这样的大气压低温等离子可实时应用到清洗及氧化膜电镀等的表面处理中。利用放电气体向惰性气体上添加微量活性气体时，可易于产生大量的臭氧以及自由基(radical)等活性度高的粒子。等离子的常温特性不引起非处理物的热变形，因此不仅可以处理金属，还可以处理塑胶及玻璃等材质。
而且，大气压低温等离子也适用于半导体工程中的基板消毒和印刷电路板(PCB)的清洗。如果利用等离子的活性，能够实时(in-line)处理半导体基板和PCB的有机金属副产物，并利用等离子的低温特性可以导入不引起被处理物热变形的条件下提高产品质量的环保型工艺。
即，如果向两个电极相隔一定距离施加高电压，则在电极之间的空间形成放电，会形成反应气体的离子化。这样形成的无数个各种功能性离子与被处理材料表面发生冲突，不仅是表面洗净，还能除去微细异物。
如此利用大气压低温等离子的现有等离子洗净装置，通过多数个放射喷嘴放射等离子洗净基板。为了确认等离子的放射与否，在放射等离子的放射喷嘴上设置光电二极管。
但是，如上所述那样通过光电二极管监视等离子时，只能判断等离子的放射与否，因而无法测定整体面积的放射量。而如果等离子不均匀地供给，会造成基板洗净不均匀的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种等离子监控装置。该装置以图像映像获得等离子的放射状态之后，在控制部分析所述图像映像的像素信息，以便实时观察等离子的放射状态。
而且，本发明的目的在于提供一种等离子监控装置。该装置根据控制部的分析结果调节等离子的放电条件，以控制等离子的产生量，同时调节向等离子供给装置供给的反应气体的供给量，以控制等离子的产生量。
而且，本发明的目的在于提供一种等离子监控装置。该装置相隔一定距离配置多个摄像部，在整个领域观察等离子的放射状态，故在一部分领域出现等离子放射量不均匀也能加以确认。
而且，本发明的目的在于提供一种等离子监控装置。该装置为了向处理对象物的上面和底面供给等离子而分别配置等离子供给装置，并在各个等离子供给装置的对向侧配置摄像部，以使同时处理处理对象物的两侧面。
为了实现如上所述目的，本发明提供一种等离子监控装置，包括：等离子供给装置，具有电源供给部，用于供给电源；供给线，用于供给反应气体；放射喷嘴，向处理对象物放射所述等离子供给装置内部所产生的等离子；和摄像部，其以图像映像方式获得从所述等离子供给装置放射的等离子放射状态；以及控制部，其用于把数值化所述摄像部的图像映像的像素信息而获得的测定值，与正常放射状态下的基准加以比较，以检测等离子的放射状态。
所述控制部最好是根据测定值和基准值的比较结果，调节通过等离子供给装置的电源供给部供给的电源，以控制等离子的放电条件，从而调节等离子的放射量。
所述等离子供给装置在反应气体供给线上配置用于调节反应气体供给量的调节装置。所述控制部最好是根据测定值和基准值的比较结果，通过等离子供给装置的调节装置调节等离子的放射量。
所述等离子供给装置被配置成其从处理对象物上侧向处理对象物表面放射气体，所述摄像部最好朝着等离子供给装置的放射喷嘴配置。
所述摄像部最好是相隔一定距离配置多个为佳。
要处理处理对象物的两面时，最好分别配置所述等离子供给装置，使其向处理对象物的上面和底面放射等离子。所述摄像部最好分别配置在所述等离子供给装置的对向侧。
所述摄像部最好是电荷耦合器件(CCD)摄像机。
为了实现如上所述目的，本发明提供一种等离子监控方法，该方法包括：通过基于放电的反应气体的离子化产生等离子，并向处理对象物供给等离子的步骤；利用CCD摄像机以图像映像方式获得所述等离子的放射状态的步骤；分析所述图像映像的像素信息获得测定值的步骤；比较所述测定值和正常放射状态下的基准值的比较步骤；以及当所述测定值和基准值不同时调节等离子供给量的调节步骤。
所述比较步骤最好比较测定值和基准值以判断是否相同，或判断测定值是大于基准值，还是小于基准值。
所述调节步骤根据比较步骤的比较结果，如果测定值与基准值相同就判断放射状态为良好，并维持反应气体的供给量。如果测定值大于基准值，就减少反应气体的供给量。如果测定值小于基准值则增大反应气体的供给量，以增大等离子的产生量为佳。
所述调节步骤根据比较步骤的比较结果，如果测定值与基准值相同就判断放射状态为良好，维持等离子的放电条件。如果测定值大于基准值，就减少等离子的放电条件。如果测定值小于基准值，就增大等离子的放电条件以控制等离子的产生量为佳。
如上所述，本发明以图像映像获得等离子的放射状态之后，在控制部分析所述图像映像的像素信息，以实时观察等离子的放射状态。
而且，根据控制部的分析结果调节等离子的放电条件，以控制等离子的产生量。同时，调节供给到等离子供给装置的反应气体的供给量，以控制等离子的产生量。
而且，本发明相隔一定距离配置多个摄像部，在整个领域观察等离子的放射状态，因此就算一部分领域出现等离子放射量不均匀也能加以确认，并由此控制等离子的产生量，使等离子能够均匀地放射到处理对象物的整个领域。
而且，为了向处理对象物的上面和底面供给等离子而分别配置等离子供给装置，并在各个等离子供给装置的对向侧配置摄像部，使其能够同时处理处理对象物的两侧面。
附图说明
图1是本发明的等离子监控装置的正剖面图。
图2是本发明的等离子监控装置的侧剖面图。
图3及图4是通过本发明的等离子监控装置的摄像部获得的图像映像示意图。
图5是本发明的等离子监控装置的另一实施例的剖面图。
图6是本发明的等离子监控方法的顺序图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明等离子监控装置的较佳实施例。
附图中，图1是本发明的等离子监控装置的正剖面图，图2是本发明等离子监控装置的侧剖面图。
如图所示，本发明的等离子监控装置适用于等离子清洗(Cleaning)、等离子抛光(Ashing)或者等离子蚀刻(Etching)等装置。该装置包括：等离子供给装置110，其用于向处理对象物B放射等离子P；摄像部120，其向着所述等离子供给装置110设置；控制部130，其用于分析从所述摄像部120获得的图像映像。
所述等离子供给装置110利用供给到的电源离子化收容在内部的反应气体以产生等离子。该装置包括：供给线112，用于供给反应气体；调节装置114，其形成在供给线112上以调节反应气体的供给量；电源供给部118，其为了在两个电极之间的空间形成放电，施加具有规定的电压和频率的电源，并通过反应气体的离子化以产生等离子；狭缝形状的放射喷嘴116，其用于放射在内部产生的等离子P。这些所述等离子供给装置配置在所述移送辊(R)的中央上侧，使所述放射喷嘴116朝向基板等处理对象物B。
所述摄像部120在所述移送辊R的中央下部朝向等离子供给装置110设置，并为了从整个领域的等离子放射状态获得图像映像，相隔一定距离配置多数个。这样的摄像部120采用CCD摄像机(CCDcamera：charge-coupled device camera)，并利用所述CCD摄像机以彩色或黑白图像映像获得等离子供给装置11的放射喷嘴116放射的等离子P的放射状态。
所述控制部130通过分析从摄像部120获得的图像映像测定等离子P的供给量，并通过分析测定值判断等离子P是否供给过度或供给不足。同时，根据测定结果，通过等离子供给装置110的调节装置114调节反应气体的供给量，或者通过电源供给部118调节电源的电压及频率来调节等离子的放电条件，由此调节等离子的放射量。
下面，详细说明具有所述结构的本发明的等离子监控装置的工作方式。
首先，如图1所示，等离子供给装置110通过形成在供给线112上的调节装置114，以一定压力接收反应气体，并通过施加具有规定电压和频率的电源，使供给到等离子供给装置110的反应气体产生等离子P，并通过前端的放射喷嘴116放射。
这样的等离子P在等离子供给装置110的下部，和通过移送辊(R)移送的处理对象物B的表面冲突，而洗净处理对象物表面的同时除去微细物质。
为了测定从如上所述等离子供给装置110的放射喷嘴116放射的等离子P的放射量，在移送处理对象物B的移送辊R的下部区域，朝着所述等离子供给装置110的放射喷嘴116设置摄像部120。
这样的摄像部120采用CCD摄像机。其能够以彩色或黑白图像映像方式获得所述等离子供给装置的放射喷嘴116的等离子P的放射状态。而且在控制部130分析所述图像映像，并通过调节装置114调节向等离子供给装置110供给的反应气体的供给量，同时通过电源供给部118控制等离子放电条件，以控制等离子P的放射量。
如上所述等离子供给装置110的反射喷嘴116，如图2所示呈狭缝形状，以根据处理对象物B的大小，向处理对象物B均匀地供给等离子。
即，等离子供给装置110的放射喷嘴116朝着处理对象物B的宽度方向设置成狭缝形状，并向处理对象物B放射等离子P，以能够均匀地向处理对象物B放射等离子P。
如上所述，如果等离子供给装置110的放射喷嘴116形成狭缝形状，为了在整个领域确认从放射喷嘴116放射的等离子P的放射状态，在移送辊R之间空间的下部设置多个摄像部120。
这样的摄像部120根据CCD摄像机的图像映像的获得范围，相隔一定距离配置多个摄像部120，以在整个领域确认通过等离子供给装置110的放射喷嘴116放射的等离子的放射状态。
而且，在控制部130分析从所述摄像部120获得的图像映像的像素信息，以控制向等离子的供给装置110供给反应气体的调节装置114，或控制向等离子供给装置供给电源的电源供给部118，以调节等离子P的产生量。
这样，从所述多个摄像部120获得的黑白或彩色图像映像在控制部130进行分析。分析结果，如果获得的是黑白图像映像，各个像素信息被储存为根据亮度(luminosity)的0～255的值。如果获得的是彩色图像映像，图像映像的各个像素信息被储存为根据R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)、L(明度)、S(彩度)的0～255的值。
即，所述控制部根据利用所述摄像部120获得的图像映像，以放射等离子P的放射喷嘴为中心分析像素信息，求出测定值。并把这一测定值与正常的放射状态为基准的基准值进行比较，以判别等离子P的供给状态。
例如，如图3所示，基准值被设定为95～105范围的状态下，通过摄像部获得的图像映像(1a，1b，1c)中，相当于放射喷嘴116的部位的测定值与基准值相同或在基准值范围内测定(P1)的图像映像(1b，1c)被判断为等离子供给正常。如果是被测定(P2)的测定值大于所述基准值的图像映像(1a)，则被判断为等离子供给过度。如图4所示，通过摄像部120获得的图像映像(1a，1b，1c)中，被测定(P3)的测定值小于所述基准值的图像映像(1c)，则判断为等离子供给不足。
因此，所述控制部130根据测定值的结果调节形成在反应气体的供给线112上的调节装置114，以减少或增加向等离子供给装置110供给的反应气体的量。另一方面，通过控制从电源供给装部118提供的电源的频率及电压调节等离子的产生量。通过这些反应气体或者电源供给的调节，使等离子的供给量停留在基准值范围内。
即，为了防止在同一条件下，由于产生量不均匀的等离子的不规则供给所造成的、处理对象物得不到均匀处理这一问题，通过分析利用多个CCD摄像机摄像整个领域的等离子放射状态的图像映像的像素信息，如果判断等离子的放射量不均匀，则如上所述那样改变反应气体的供给量或改变电源的供给，以获得需要的等离子。
另一方面，如图5所示，本发明可以把等离子供给装置110分别配置成朝向处理对象物B的上面和底面，并为了防止相互干涉使其在X轴方向上相隔一定距离配置，并在各个等离子供给装置110的对向侧配置摄像部120，使其能够同时处理处理对象物B的上面和底面。
图6是本发明的等离子监控方法的顺序图。
如图所示，本发明的等离子监控方法包括，等离子供给步骤(S110)、图像映像获取步骤(S120)、分析图像映像以获得测定值的步骤(S130)、比较测定值和基准值的比较步骤(S140)和根据比较结果调节等离子产生量的调节步骤(S150)。
根据如上所述本发明的等离子监控方法的执行顺序，通过移送辊移送处理对象物的过程中，利用等离子供给装置向处理对象物供给等离子(S110)以处理处理对象物。
此时，利用配置在所述等离子供给装置对向侧的摄像部，以图像映像方式获得从等离子供给装置放射的等离子反射状态(S120)，通过控制部分析所述图像映像，以0～255范围的整数获得相当于放射等离子的放射喷嘴部位的像素信息的测定值。
通过这些图像映像的像素信息所获得的测定值，与正常放射状态为基准的基准值进行比较(S140)，以判断测定值是否与基准值相同，是否大于基准值或小于基准值。
此时，所述基准值被设定为与等离子的正常放射状态下测定的测定值相同，可以将其设定成规定范围，如果测定值包括在所述基准值的范围内时，则判断等离子的放射状态正常。
另一方面，根据所述比较步骤(S140)的结果，通过调节装置调节等离子的产生量(S150)。
首先，如果比较步骤(S140)中的测定值与基准值相同或包括在基准值的领域内，则判断等离子的放射状态良好，并按原样维持向等离子的供给装置供给的反应气体的供给量(S151)及向等离子供给装置供给的电源的频率及电压(S151’)，以原封不动地维持等离子的产生量。
而且，如果测定值大于基准值，则判断为等离子放射过度，通过向等离子供给装置供给反应气体的供给线上形成的调节装置减少反应气体的供给量(S152)，并减少向等离子供给装置供给的电源的频率及电压(S152′)，以减少等离子的产生量。
另一方面，如果测定值小于基准值，则判断为等离子放射不足，通过调节装置增加反应气体的供给量(S153)，并增加向等离子供给装置供给的电源的频率及电压(S153′)，以增加等离子的产生量。
即，通过调节为了产生等离子而提供的反应气体的供给量，并调节为了离子化所述反应气体而引起放电的电源，来调节在等离子供给步骤(S110)中产生的等离子的产生量。
另一方面，通过如上所述调节步骤(S150)调节等离子的产生量之后，供给已调解状态下的等离子，而通过连续执行如上所述一系列步骤，使等离子的测定值停留在基准值领域内。
产业上利用可行性
如上所述，本发明以图像映像方式获得等离子放射状态之后，在控制部分析所述图像映像的像素信息，从而可以实时观察等离子的放射状态。
Claims (10)
1.一种等离子监控装置，其特征在于，包括：
等离子供给装置，具有电源供给部，用于供给电源；供给线，用于供给反应气体；放射喷嘴，向处理对象物放射所述等离子供给装置内部所产生的等离子；
摄像部，其以图像映像方式获得从所述等离子供给装置放射的等离子放射状态；以及
控制部，其用于对针对所述图像映像的像素信息进行数值化而获得的测定值和针对正常放射状态下的图像映像进行数值化而获得的基准值进行比较，以控制等离子的放射状态，
所述等离子供给装置配置在所述处理对象物的上侧或下侧中的任一侧，用于向所述处理对象物的表面放射等离子，所述摄像部朝着所述等离子供给装置而配置。
2.根据权利要求1所述的等离子监控装置，其特征在于，所述控制部根据测定值和基准值的比较结果，调节通过等离子供给装置的电源供给部供给的电源，控制等离子的放电条件，从而调节等离子的放射量。
3.根据权利要求1所述的等离子监控装置，其特征在于，所述等离子供给装置在反应气体供给线上配置有用于调节反应气体供给量的调节装置，
所述控制部根据测定值和基准值的比较结果，通过等离子供给装置的调节装置调节等离子的放射量。
4.根据权利要求2或3所述的等离子监控装置，其特征在于，所述摄像部彼此相隔一定距离而配置多个。
5.根据权利要求4所述的等离子监控装置，其特征在于，当处理处理对象物的两面时，为了向处理对象物的上面和底面放射等离子，分别配置所述等离子供给装置，并在所述等离子供给装置的对向侧分别配置摄像部。
6.根据权利要求5所述的等离子监控装置，其特征在于，所述摄像部为电荷耦合器件摄像机。
7.一种等离子监控方法，其特征在于，包括：
通过基于放电的反应气体的离子化来产生等离子，并向处理对象物供给等离子的步骤；
利用电荷耦合器件摄像机以图像映像方式获得所述等离子放射状态的步骤；
分析所述图像映像的像素信息获得测定值的步骤；
比较所述测定值和正常放射状态下的基准值的比较步骤；以及
当所述测定值和基准值不一致时调节等离子供给量的调节步骤。
8.根据权利要求7所述的等离子监控方法，其特征在于，在所述比较步骤中，通过比较测定值和基准值来判断两者是否相同，测定值是否大于基准值，还是小于基准值。
9.根据权利要求7所述的等离子监控方法，其特征在于，所述调节步骤根据比较步骤的比较结果，如果测定值与基准值相同，则判断放射状态良好，并维持反应气体的供给量；如果测定值大于基准值，则减少反应气体的供给量；如果测定值小于基准值，则增加反应气体的供给量，以增加等离子的产生量。
10.根据权利要求7至9中任何一项所述的等离子监控方法，其特征在于，所述调节步骤根据比较步骤的比较结果，如果测定值与基准值相同，则判断放射状态良好，并维持等离子的放电条件；如果测定值大于基准值，则减少等离子的放电条件；如果测定值小于基准值，则加大等离子的放电条件，以控制等离子的产生量。
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