CN1175477C - 等离子体处理装置及等离子体处理方法 - Google Patents

Abstract

一种等离子体处理装置和使用该装置的等离子体处理方法，在气体供给过程中，在开闭气体供给路径的气体开关阀打开之前，由主控制部将流量设定指令信号设定为零流量，并向质量流量控制器输出，在气体开关阀为打开状态后，把流量设定指令信号设定为规定流量并输出，从而，能够解决在气体流入的初始状态，等离子体产生用气体一时供给过剩的问题。

Description

等离子体处理装置及等离子体处理方法

技术领域

本发明涉及一种对印刷电路板等处理对象物进行等离子体处理的等离子体处理装置。

背景技术

作为对装有电子元器件的印刷电路板等处理对象物的净化及蚀刻等表面处理方法，已知有等离子体处理法。

等离子处理法是通过如下步骤对所要求的表面进行处理的方法。

(A)将作为处理对象的印刷电路板收放到构成为处理室的真空室内；

(B)对处理室进行抽真空后，供给产生等离子体的气体；

(C)在保持规定压力的处理室内产生等离子体；

(D)使产生的离子及电子撞击印刷电路板的表面，进行等离子体处理。

在供给所述等离子体产生用气体的气体导入装置中，必须具有为使规定量的等离子体产生用气体持续流动的气体流量调节功能，一般使用市场上出售的质量流量控制器。

质量流量控制器具有：

(a)对气体流路的开度可以调节的流量控制阀；

(b)检测气体流路内流量的流量检测部；

(c)将反馈的流量检测结果与预先设定的流量设定指令信号比较，为保持规定的流量值，调节流量控制阀开度的反馈控制部；

流量设定指令信号，是对应于作等离子处理而需要的气体供给量而设定的。

然而，在使用具有上述构成的质量流量控制器的以往的等离子体处理装置中，在等离子体处理过程中供给气体时，会产生以下的不便。

即，以往在向抽真空的处理室内供给气体时，对于质量流量控制器，如上所述，要给予预先设定的流量设定指令信号。以所设定的流量状态，打开上游气体开关阀，从储气瓶等气体供给源给出的等离子体产生用气体被送到质量流量检测器。

在气体开关阀打开之前，为使质量流量控制器的流量检测部内的气体流量为零，反馈控制部使气体流量应该接近设定流量地、以增加流量控制阀的开度来进行控制。在这种状态打开气体开关阀时，由于以流量控制阀的开度过大的状态供给的等离子体产生用气体，所以，就会向处理室内供给超过原来所需要的适当量的过剩的气体。其结果，处理室内的压力显著上升，为使处理室内的压力调整到等离子开始放电的适当压力，则必须长时间地进行抽真空。总之，从抽真空开始到等离子开始放电之间的时间不必要地增加，从而导致生产间隔时间的延迟。

发明内容

本发明的目的是提供一种缩短抽真空所需的时间，并能够提高生产效率的等离子体处理装置及等离子体处理方法。

本发明的等离子体处理装置，是对处理对象物进行等离子体处理的等离子体处理装置，具有：

(A)收放所述处理对象物并进行等离子体处理的处理室；

(B)对该处理室进行抽真空的抽真空装置；

(C)通过气体供给路径向处理室内供给等离子体产生用气体的气体导入装置，由下述机构组成：

(c1)开闭等离子体产生用气体供给源的气体供给路径的气体开关阀；

(c2)在所述气体供给路径中，检测等离子体产生用气体流量的流量检测部；

(c3)设置在气体供给路径上并可调整开度的流量控制阀；

(c4)基于指定供给处理室内的等离子体产生用气体流量的流量指令信号和由所述流量检测部检测的流量检测结果，控制所述流量控制阀开度的反馈控制部；

(D)输出所述流量指令信号，同时控制所述气体开关阀的开闭的主控制部；

(E)在处理室内产生等离子体的等离子体发生装置。

(F)反馈控制部，所述反馈控制部连接到所述流量控制阀和所述流量检测部，以根据所述流量设定指令信号和根据所述流量检测部监测的流量控制所述流量控制阀的所述可调节孔口的开度，

其中所述主控制部被编制程序以进行操作的方式是在所述气体开关阀自闭合位置打开时保持所述流体控制阀闭合。

另外，本发明的等离子体处理方法，是使用上述的等离子体装置的方法，其气体供给工序为，在打开所述气体开关阀之前，将所述流量设定指令信号设定为零流量输出，在使所述气体开关阀处于打开状态后，将所述流量设定指令信号设定为规定流量输出。

附图说明

图1是本发明的一实施例的等离子体处理装置的剖面图。

图2是本发明的一实施例的等离子体处理装置的质量流量控制器的组成图。

图3是本发明的一实施例的等离子体处理方法的流程图。

图4是表示本发明的一实施例的等离子体处理中的处理室内的压力变化曲线。

具体实施方式

下面就本发明的实施例参照图1～图4进行说明。

首先参照图1说明等离子体处理装置的构造。在图1中，真空室3，由通过升降机在水平的基体部1上自由地升降设置的盖部2构成。图中未示出升降机。盖部2下降，以通过密封部件4与基体部1的上面触接的状态，使真空室3形成关闭状态。由基体部1和盖部2围起的密闭空间，成为对收容处理物对象进行等离子体处理的处理室3a。在设于基体部1的开口部1a上，由下方通过绝缘部件6而装入电极部5。在电极部5的上面，能够放置作为处理对象物的印刷电路板8。印刷电路板8置放于兼作导向部件的绝缘体7上。

在设于基体部1的开孔1b上，通过管路11连接有真空计12、通气阀13、真空阀14，真空阀14与真空泵15(抽真空装置)连接。当以驱动真空泵15的状态打开真空阀14时，对处理室3a进行抽真空。处理室3a的真空度由真空计12检测。当打开通气阀13时向处理室3a导入大气。

设在基体部1的开孔1c，是把等离子体产生用气体(以下称气体)供给到处理室3a的气体供给孔。通过气体导入装置供给气体。气体导入装置具有管路16、质量流量控制器17、气体开关阀18。从储气瓶20给出的气体通过减压阀19降低到适当的压力后，由气体导入装置控制，导入处理室3a。

在开口1c处，通过管路16连接着质量流量控制器17，并且，质量流量控制器17，通过气体开关阀18、减压阀19与储气瓶20连接。储气瓶20是供给氩气和氧气等的等离子体产生用气体的供给源，由储气瓶20供给的气体通过减压阀19减压到规定压力。气体开关阀18开闭气体供给流路，通过该开关阀在把减压到规定压力的气体供给向下流一侧时进行开和关。

在这里参照图2，对质量流量控制器17的构成和功能进行说明。质量流量控制器17，由流量检测部25、流量控制阀26、反馈控制部27和阀驱动部28构成。流量检测部25，在从上流一侧通过气体开关阀18供给气体的气体供给路径上检测气体的流量。流量控制阀26是设在这个气体供给路径中的可以调整开度的控制阀，通过调整这个开度，能够调整经管路16向处理室3a内供给的气体流量。

阀驱动部28，调整流量控制阀26的阀的开度。反馈控制部27，通过基于流量设定指令信号和流量检测部25的流量检测结果控制阀驱动部28，来控制流量控制阀26的开度。通过这个反馈控制，向处理室3a供给的气体流量，总是根据流量设定指令信号，控制与指定的气体流量相一致。

在图1中，电极部5通过匹配部21与高频电源部22连接。通过驱动高频电源部22，在电极部5和兼作对向电极的盖部2之间施加高频电压。匹配部21，使处理室3a内的使等离子体放电的等离子放电电路与高频电源部22的阻抗匹配。以向抽真空后的处理室3a供给气体的状态，通过在电极部5和盖部2之间施加高频电压，使在处理室3a内产生等离子体。即，盖部2、电极部5、匹配部21和高频电源部22成为在处理室3a内产生等离子体的等离子体发生装置。下面对控制系统进行说明。在图1中，主控制23控制通气阀13、真空阀14、真空泵15、气体开关阀18和高频电源部22。另外，主控制部23，对质量流量控制器17，输出对应于等离子体处理条件的流量设定指令信号。

而且，主控制部23接受由真空计12检测的处理室3a内的压力测定结果，基于这个压力测定结果，控制等离子体处理时各部分的动作，同时，在压力测定值超过预先设定的上限压力时，输出压力异常信号。报警部24接受由主控制部23输出的压力异常信号，进行异常报警等规定的报警。

下面，对使用所述的等离子体处理装置的等离子体处理方法根据图3的流程图进行说明。如图3所示，首先升起盖部2，打开真空室3。在电极部5上的绝缘体7上放置印刷电路板8后，关闭真空室3(ST1)。接着，打开真空阀14(ST2)。由此，由总是处于驱动状态的真空泵15开始对处理室3a进行抽真空。

在这种状态下，从主控制部23对质量流量控制器17输出使流量设定指令信号相当于“零流量”的信号(ST3)。根据这个指令，质量流量控制器17控制流量控制阀26的开度为零。主控制部23监视真空计12的压力测定结果，判断是否达到了预先设定的气体供给开始的压力(ST4)。如判定已达到设定压力，则打开气体开关阀18(ST5)。为此，从储气瓶20对质量流量控制器17供给气体。

而后，从主控制部23，以相当于根据等离子体处理条件所决定的“设定流量”的信号，对质量流量控制器17输出流量设定指令信号(ST6)。为此，流量控制阀26的开度被调整到相当于设定流量的开度，并向处理室3a供给这个设定流量的气体。并且在继续该气体供给的过程中，判定是否满足规定的放电条件，即判定气体流量是否稳定，处理室3a内的气体压力是否达到和稳定在规定的处理压力上(ST7)。

当满足放电条件时，由高频电源部22的开始高频输出(ST8)，给电极部5施加高频电压。接着判定通过匹配部21给出的高频输出是否稳定，即，判定是否与等离子体放电电路的阻抗匹配(ST9)。

高频输出如果稳定，通过内装在主控制部23中的计时器功能开始作放电时间的计时(ST10)。即，开始进行根据设定处理条件的等离子体处理的处理时间计时。并且在处理过程中，主控制部23监视放电计时器的计时结束(ST11)，规定的计时如果结束，就关掉高频电源部22的高频输出(ST12)。由此停止在处理室3a内的等离子体放电。

其后关闭气体开关阀18(ST13)，关闭真空阀14(ST14)。并且打开通气阀13(ST15)，向处理室3a导入大气，最后打开真空室3(ST16)。以上是本发明的等离子体处理的一个周期。

下面参照图4，对在所述等离子体处理的流程图中抽真空过程和气体供给过程中处理室3a内的压力变化进行说明。图4表示抽真空开始后处理室3a内的压力变化，如曲线LA所示，处理室3a内的压力在抽真空开始后急速下降。并且，在达到气体供给开始压力P1的时刻t1时，开始供给气体。

为此，开始向处理室3a内供给气体，但这时如所述流程图所示，在打开气体开关阀18之前，设定流量设定指令信号为“零流量”并对质量流量控制器17输出，从而，在打开气体开关阀18的时刻，质量流量控制器17的流量控制阀26的开度为零，气体不直接流入到处理室3a内。

即，打开气体开关阀18，以气体在质量流量控制器17内流动的状态，输出相当于“设定流量”的流量设定指令信号，然后向处理室3a内流入气体。这时流入到处理室3a内的气体流量，通过质量流量控制器17的反馈控制功能控制为设定流量。

由于这个气体供给的开始使处理室3a内的压力上升，但由于在气体供给开始前后也持续进行抽真空，所以，一时上升的处理室3a内的压力会再度下降。并且在压力达到相当于放电开始条件的压力P2的时刻t2A时，开始高频输出。

图4所示的曲线LB，是把使用与以往技术同样功能的质量流量器进行流量控制时压力变化的状态，与本实施例进行对比的曲线。在以往的气体供给过程中，不进行把向质量流量控制器17输出的流量设定指令信号设定为“零流量”的操作，而对质量流量控制器17输出的流量设定指令信号，总是输出相当于“设定流量”的信号。

并且在等离子体处理开始时，以这个状态打开开关阀18，在开始供给气体时，则产生以下说明那样的气体供给过剩。即，在打开气体开关阀18以前的状态，由于不对质量流量控制器17供给气体，流量检测部25的流量检测结果总表示为零。因此在由反馈控制部27控制流量控制阀26的开度时，向增加流量的方向(增加开度方向)控制阀驱动部28，其结果，流量控制阀26的开度开到最大开度。

并且由于在这个状态下打开了气体开关阀18，在开始供给气体时，结果以过大的流量将气体供给处理室3a内。这样处理室3a内的压力，如图4的曲线LB所示那样大幅度上升，通过抽真空使处理室3a内的压力降至开始放电压力P2的时刻t2B，就需要更长的时间，从而对于缩短等离子体处理的一个周期所需的时间，就构成了妨碍。

对此，在本实施例中所示的等离子体处理方法，主控制部23进行控制，至少在使气体开闭阀18从关闭状态到打开状态动作时，将流量控制阀26关闭。即，将从主控制部23输出的流量设定指令信号设定为零流量输出，由此来关闭流量控制阀26。所以，在上述气体供给过程中，解除了以往的不便，能够缩短抽真空所需要的时间，并能够缩短整个周期的时间、提高生产效率。

根据本发明，在向处理室内供给产生等离子体用气体的气体供给工序中，由于在气体开关阀为打开状态之前，将流量设定指令信号设定为零流量而输出，在气体开关阀为打开状态后，将流量设定指令信号设定为规定流量而输出，所以，在气体流量的反馈控制的初始状态时，能够排除暂时的等离子体产生用气体供给过剩的现象，可缩短抽真空所需时间，能够提高生产效率。

Claims (7)

1.一种等离子体处理装置，用于对处理对象物进行等离子体处理，所述等离子体处理装置包括：

处理室；

连接到所述处理室的处理室抽真空装置；

通过气体供给路径向所述处理室内供给处理气体的气体导入装置；所述气体导入装置包括：

开闭气体供给路径的气体开关阀；

在所述气体供给路径中检测处理气体的流量的流量检测部；

连接到气体供给路径中，并具有可调节孔口的流量控制阀；

产生流量设定指令信号，并控制所述气体开关阀开闭的主控制部；

在所述处理室内产生等离子体的等离子体发生装置；以及

反馈控制部，所述反馈控制部连接到所述流量控制阀和所述流量检测部，以根据所述流量设定指令信号和根据所述流量检测部监测的流量控制所述流量控制阀的所述可调节孔口的开度，

其中所述主控制部在所述气体开关阀自闭合位置打开时保持所述流体控制阀闭合。

2.按照权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：当将所述流量设定指令信号设定为零流量时，所述主控制部保持所述流量控制阀关闭。

3.按照权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述主控制部：

将流量设定指令信号设定为零流量；

判定所述处理室内真空度是否达到预先设定的水平；

判定真空度已达到预定水平时，给出打开所述气体开关阀的指令；以及

然后将流量设定指令信号设定为特定流量。

4.按照权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述主控制部具有：

判定功能，包括

    压力判定功能；以及

    阻抗匹配判定功能；

信号输出功能，包括

    流量设定指令信号输出功能；

    阀打开和阀闭合指令信号输出功能；以及

    异常压力信号输出功能；以及

计时器功能。

5.按照权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述反馈控制部构成所述气体导入装置的部分。

6.一种等离子体处理方法，是使用等离子体处理装置的等离子体处理方法，所述等离子体处理装置具有：开闭气体供给路径的气体开关阀，在所述气体供给路径中检测处理气体流量的流量检测部，连接到所述气体供给路径中的流量控制阀，用于输出流量设定指令信号并控制所述气体开关阀的开闭的主控制部，以及基于所述流量设定指令信号和所述流量检测部检测的流量，控制所述流量控制阀的孔口开度的反馈控制部，所述等离子体处理方法包括：

对收放所述处理对象物的处理室进行抽真空；

向进行了抽真空的所述处理室内供给所述处理气体；所述处理气体的供给包括：

在保持所述气体开关阀关闭的状态下，将流量设定指令信号设定为零流量；

打开所述气体开关阀；以及

然后在打开所述气体开关阀后，将所述流量设定指令信号设定为一定流量；以及

在充满所述处理气体的所述处理室内产生等离子体。

7.按照权利要求6所述的等离子体处理方法，其特征在于：把所述流量设定指令信号设定为零流量，同时保持所述流量控制阀处于关闭状态。

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