JP2000117213A - プラズマ洗浄方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄すべき個所のみを効率的に洗浄すること
ができ、反応ガスを効率良く使用することができるプラ
ズマ洗浄方法及び装置を提供する。 【解決手段】 反応ガスと高周波電力をプラズマ照射ノ
ズル１に供給してその先端からプラズマ６を発生させ、
上記発生したプラズマを対象物１２の洗浄すべき被洗浄
部分１２ａに照射して、照射されたプラズマにより上記
被洗浄部分を洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の電極、液晶
ディスプレイの接続電極、ＩＣチップのランドなどをプ
ラズマにより洗浄して有機物や酸化物などを除去するプ
ラズマ洗浄方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のプラズマ洗浄装置は種々
の構造のものが知られている。例えば、減圧チャンバー
内に洗浄すべき基板を搬入するとともに反応ガス及び高
周波電力を供給して減圧チャンバー内でプラズマを発生
させ、発生したプラズマにより、基板の電極の表面を洗
浄するようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のものでは、減圧チャンバー内でプラズマを発生させ
るため、洗浄すべき電極以外の部分にもプラズマが接触
することになり、精密部品などが既に実装されている基
板についてはプラズマが悪影響を及ぼすおそれがあるた
め、プラズマ洗浄を適用することができないといった問
題があった。また、洗浄すべき部分は基板の電極など基
板全体の大きさと比較して極小さな面積であり、実際に
電極に対するプラズマ洗浄として使用する反応ガスの量
はわずかでも、基板全体を収納するチャンバー内に反応
ガスを供給する必要があるため大量の反応ガスが必要と
なり、反応ガスの使用効率が悪いとともに、大量の反応
ガスを廃棄処理する必要があり、無駄であり、かつ、環
境問題上、問題があった。従って、本発明の目的は、上
記問題を解決することにあって、洗浄すべき個所のみを
効率的に洗浄することができ、反応ガスを効率良く使用
することができるプラズマ洗浄方法及び装置を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成する。本発明の第１態様
によれば、反応ガスと高周波電力をプラズマ照射ノズル
に供給してその先端からプラズマを発生させ、上記発生
したプラズマを対象物の洗浄すべき被洗浄部分に照射し
て、照射されたプラズマにより上記被洗浄部分を洗浄す
るようにしたことを特徴とするプラズマ洗浄方法を提供
する。本発明の第２態様によれば、上記照射されたプラ
ズマにより上記被洗浄部分を洗浄するとき、洗浄されて
発生したごみを吸引するようにした第１態様に記載のプ
ラズマ洗浄方法を提供する。本発明の第３態様によれ
ば、上記反応ガスは酸素を含み、上記照射されたプラズ
マにより上記被洗浄部分の有機物を除去することにより
洗浄を行う第１又は２態様に記載のプラズマ洗浄方法を
提供する。

【０００５】本発明の第４態様によれば、上記反応ガス
は水素を含み、上記照射されたプラズマにより上記被洗
浄部分の酸化物又は水酸化物を除去することにより洗浄
を行う第１又は２態様に記載のプラズマ洗浄方法を提供
する。本発明の第５態様によれば、上記反応ガスはアル
ゴンガスを含み、上記照射されたプラズマにより上記被
洗浄部分の有機物を除去することにより洗浄を行う第１
から４のいずれかの態様に記載のプラズマ洗浄方法を提
供する。本発明の第６態様によれば、上記発生したプラ
ズマを上記対象物の洗浄すべき被洗浄部分に照射する際
に上記ノズルが上記対象物の洗浄不要部分を移動すると
きには、上記ノズルの先端をシャッターで覆い上記プラ
ズマが上記対象物の上記洗浄不要部分に照射されるのを
妨げる一方、上記ノズルが上記対象物の上記被洗浄部分
を移動するときには、上記ノズルの先端から上記シャッ
ターを退避させて上記ノズルの先端から上記プラズマを
上記対象物の上記被洗浄部分に照射させて洗浄するよう
にした第１〜５のいずれかの態様に記載のプラズマ洗浄
方法を提供する。

【０００６】本発明の第７態様によれば、上記発生した
プラズマを上記対象物の洗浄すべき被洗浄部分に照射す
る際に上記ノズルが上記対象物の洗浄不要部分を移動す
るときには、上記対象物をマスクで覆い、上記ノズルの
先端からの上記プラズマが上記対象物の上記洗浄不要部
分に照射されるのを妨げる一方、上記ノズルが上記対象
物の上記被洗浄部分を移動するときには、上記マスクの
プラズマ照射用開口を貫通させて上記ノズルの先端から
上記プラズマを上記対象物の上記被洗浄部分に照射させ
て洗浄するようにした第１〜５のいずれかの態様に記載
のプラズマ洗浄方法を提供する。本発明の第８態様によ
れば、上記ノズルのプラズマ照射口とは大きさが異なる
別のプラズマ照射ノズルを用意し、この２つのノズルの
うちから上記対象物の上記被洗浄部分の大きさに対応す
るプラズマ照射口を有する方のノズルを選択したのち、
上記選択されたノズルから上記プラズマを照射して洗浄
するようにした第１〜７のいずれかの態様に記載のプラ
ズマ洗浄方法を提供する。本発明の第９態様によれば、
反応ガスと高周波電力が供給されて先端からプラズマを
対象物の洗浄すべき被洗浄部分に照射して洗浄するプラ
ズマ照射ノズルを備えるようにしたことを特徴とするプ
ラズマ洗浄装置を提供する。

【０００７】本発明の第１０態様によれば、上記プラズ
マ照射ノズルから上記照射されたプラズマにより上記対
象物の上記被洗浄部分を洗浄するとき、洗浄時に発生す
るごみを吸引する吸引装置をさらに備えるようにした第
９態様に記載のプラズマ洗浄装置を提供する。本発明の
第１１態様によれば、上記反応ガスは酸素を含み、上記
プラズマ照射ノズルから上記照射されたプラズマにより
上記被洗浄部分の有機物を除去することにより洗浄を行
う第９又は１０態様に記載のプラズマ洗浄装置を提供す
る。本発明の第１２態様によれば、上記反応ガスは水素
を含み、上記プラズマ照射ノズルから上記照射されたプ
ラズマにより上記被洗浄部分の酸化物又は水酸化物を除
去することにより洗浄を行う第９又は１０態様に記載の
プラズマ洗浄装置を提供する。

【０００８】本発明の第１３態様によれば、上記反応ガ
スはアルゴンガスを含み、上記プラズマ照射ノズルから
上記照射されたプラズマにより上記被洗浄部分の有機物
を除去することにより洗浄を行う第９から１２のいずれ
かの態様に記載のプラズマ洗浄装置を提供する。本発明
の第１４態様によれば、上記ノズルの先端を覆うシャッ
ターと、上記シャッターを駆動して上記ノズルの先端を
覆う被覆位置と退避する退避位置との間で上記シャッタ
ーを移動させるシャッター駆動装置とをさらに備えて、
上記発生したプラズマを上記対象物の洗浄すべき被洗浄
部分に照射する際に上記ノズルが上記対象物の洗浄不要
部分を移動するときに上記シャッター駆動装置の駆動に
より上記シャッターを上記被覆位置に移動させて上記ノ
ズルの先端を覆い上記プラズマが上記対象物に照射され
るのを妨げる一方、上記ノズルが上記対象物の上記被洗
浄部分を移動するときには、上記シャッター駆動装置の
駆動により上記シャッターを上記退避位置に移動させて
上記ノズルの先端から上記プラズマを上記対象物の上記
被洗浄部分に照射させて洗浄するようにした第９〜１３
のいずれかの態様に記載のプラズマ洗浄装置を提供す
る。

【０００９】本発明の第１５態様によれば、上記対象物
の洗浄不要部分を覆いかつ上記被洗浄部分にプラズマ照
射用開口を有するマスクをさらに備えて、上記発生した
プラズマを上記対象物に照射する際に上記ノズルが上記
対象物の上記洗浄不要部分を移動するときには、上記対
象物の上記洗浄不要部分がマスクで覆われて上記ノズル
の先端からの上記プラズマが上記対象物の上記洗浄不要
部分に照射されるのを妨げる一方、上記ノズルが上記対
象物の上記被洗浄部分を移動するときには、上記ノズル
の先端から上記プラズマを上記マスクの上記プラズマ照
射用開口を貫通させて上記対象物の上記被洗浄部分に照
射させて洗浄するようにした第９〜１３のいずれかの態
様に記載のプラズマ洗浄装置を提供する。本発明の第１
６態様によれば、上記ノズルのプラズマ照射口とは大き
さが異なる別のプラズマ照射ノズルをさらに備え、この
２つのプラズマ照射ノズルのうちから上記対象物の上記
被洗浄部分の大きさに対応するプラズマ照射口を有する
方のノズルを選択したのち、上記選択されたノズルから
上記プラズマを照射して洗浄するようにした第９〜１５
のいずれかの態様に記載のプラズマ洗浄装置を提供す
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる実施の形
態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１１】本発明の第１の実施形態にかかるプラズマ
洗浄方法及び装置は、図１に示すように、反応ガスと高
周波電力をプラズマ照射ノズル１に供給してその先端か
らプラズマ６を発生させ、上記発生したプラズマ６を対
象物の洗浄すべき被洗浄部分、例えば回路基板１２の電
極１２ａに常圧状態で照射して、照射されたプラズマ６
により上記電極１２ａを洗浄する。このノズル１から
は、密度の高いプラズマジェットを下方に吹き出し、瞬
時に回路基板１２の電極１２ａに照射して洗浄する。ま
ず、上記プラズマ洗浄方法及び装置のプラズマ洗浄につ
いて説明する。

【００１２】図３は、上記ノズル１により回路基板１２
の電極１２ａを洗浄する状態の説明図である。図３にお
いて、上記ノズル１の内部に高周波用コイル３を配置し
て、該コイル３の一端を高周波電源２に接続し他端を接
地して、高周波電源２から高周波電力をノズル１の内部
のコイル３に供給する。上記ノズル１の外側には冷却用
コイル４を配置し、冷却装置５との間で冷却水を循環さ
せてノズル１を過度の加熱状態にならないように冷却す
る。ノズル１の貫通孔１ａの上端からは反応ガスが供給
され、この結果、ノズル１の貫通孔１ａの先端付近にお
いてブラズマが発生し、反応ガスの供給量や速度を制御
することにより、ノズル１の貫通孔１ａの先端から下向
きにプラズマ６を照射させることができる。上記ノズル
１はプラズマを発生させて照射しても侵食されないよう
な材料から構成することが好ましく、例えば、ガラスが
好ましい。

【００１３】ここで、プラズマとは、一般に知られてい
るように、電子やイオンやラジカルなどの正負の荷電粒
子が共存した高いエネルギー状態を指し、この高いエネ
ルギーを反応ガスの成分、供給量、供給速度、高周波電
源電力量、ノズル先端と被洗浄部分との距離、ノズルの
移動速度などを制御することにより、常圧でも各種化学
反応などを実現したり物理的な動作を行わせて洗浄処理
を行わせる。各種化学反応の例としては、図４及び図５
に示すように、水素や酸素のプラズマ６を洗浄すべき部
分１３の表面に接触させて反応させ、酸素や炭素などの
原子を水Ｈ₂Ｏ又は二酸化炭素ＣＯ₂などの揮発性化合物
の形にして除去させることにより洗浄処理を行うことが
できる。一方、物理的な動作の例としては、図６に示す
ように、アルゴンなどの重い原子や電子を含むプラズマ
６を洗浄すべき部分１３の表面に叩きつけることによ
り、表面の炭素をはじき飛ばすことにより洗浄処理を行
うことができる。

【００１４】プラズマ洗浄の適用対象としては、基板の
電極、液晶ディスプレイの接続電極、ＣＳＰ（Chip Si
ze Package）やＢＧＡ（Ball Grid Array）などにお
けるＩＣチップのランドなどが挙げられる。より具体的
には、基板の電極については、ワイヤボンディングを行
うワイヤボンダーの前工程として、基板の電極の表面
を、プラズマ特に酸素を含む反応ガスによる酸素プラズ
マにより洗浄することにより、基板の電極の表面に付着
した半田フラックスやエポキシ樹脂などの有機物による
汚れを除去して、ワイヤボンドとの接合性すなわちボン
ダビリティー、及び封止樹脂との密着性を改善させるこ
とができる。

【００１５】また、図２（Ａ）に示すように、ワイヤボ
ンディングを行うワイヤボンダーの前工程として、基板
の電極の表面を、プラズマ、特に例えば９９％Ｈｅ、１
％Ｈの不燃ガスを反応ガスとして使用する水素プラズマ
により洗浄することにより、酸化物や水酸化物を還元さ
せることができる。ニッケル酸化物や水酸化物２０３
は、金２００と銅２０１との中間に形成されたＮｉ金属
２０２が拡散により表面に移行して形成されるものであ
ってボンディング不良を引き起こす原因となる。そこ
で、水素プラズマにより洗浄することにより、ニッケル
酸化物や水酸化物２０３を除去することによりワイヤボ
ンド性を改善させることができる。

【００１６】また、図２（Ｂ）に示すように、ダイボン
ディングを行うダイボンダーの前工程として、樹脂基板
２１０の表面を、プラズマ特に酸素を含む反応ガスによ
る酸素プラズマにより洗浄することにより、樹脂基板２
１０の表面に付着した半田フラックスやエポキシ樹脂な
どの有機物による汚れを除去して、樹脂基板２１０の表
面濡れ性を改善し、封止材２１１との密着性を向上させ
ることができる。

【００１７】また、リードフレームを構成する金属の表
面を、プラズマ、特に水素を含む反応ガスによる水素プ
ラズマにより洗浄することにより、酸化物や水酸化物を
還元させることができる。ニッケル酸化物や水酸化物
は、リードフレームを構成する金属の表面に付着した空
気中で形成された酸化物層は、ハンダ濡れ性などの金属
接合性が悪くなる原因となる。そこで、水素プラズマに
より洗浄することにより、ニッケル酸化物や水酸化物を
除去することにより純粋な金属表面を作りハンダ濡れ性
などの金属接合性を改善させることができる。この他、
銅、銀、銀パラジウム材料の酸化膜還元にも適用でき
る。

【００１８】また、図２（Ｃ）に示すように、ＢＧＡ２
２０の半田バンプ（または半田ボール）２２１の表面
を、プラズマ特に水素を含む反応ガスによる水素プラズ
マ又はＣＦ₄プラズマにより洗浄することにより、ＢＧ
Ａ２２０の半田バンプ（または半田ボール）２２１の表
面の酸化物層を除去して、半田バンプ（または半田ボー
ル）の基板２２２の電極２２３に対する接合信頼性を向
上させ、フラックスレス接合及び鉛フリーハンダ接合を
行うことができる。

【００１９】また、図２（Ｄ）に示すように、液晶ディ
スプレイ２４０の接続電極２４１の表面を、プラズマ特
に酸素を含む反応ガスによる酸素プラズマにより洗浄す
ることにより、接続電極２４１の表面に付着した半田フ
ラックスやエポキシ樹脂などの有機物による汚れを除去
して、チップ２４２などとの接合性を改善させることが
できる。なお、例えば、酸素ガスとアルゴンガスを混合
してプラズマ照射させることにより、上記有機物系によ
る汚れと無機化合物系による汚れを同時に除去すること
もできる。

【００２０】次に、上記プラズマ洗浄を行う本実施形態
にかかる上記プラズマ洗浄方法及び装置について説明す
る。図１は上記プラズマ洗浄装置の概略斜視図である。
洗浄すべき基板１２は、公知の一対のベルトコンベヤ２
１ａなどから構成される基板搬入装置２１によりＸ方向
沿いに図面の右側から左側に向けて基板保持装置２２の
近傍まで移動される。そして、基板移動装置８２によ
り、基板搬入装置２１から基板保持装置２２に移し変え
られる。すなわち、基板移動装置８２のモータ８３の駆
動により、基板移動装置８２の図示しないボールネジが
回転駆動されて該ボールネジに螺合した移動部８４が図
９の右側から左側に向けて移動し、移動部８４に各基端
が固定され各先端に基板係合部８５ａが固定された２本
の基板係合アーム８５が移動部８４とともに右側から左
側に向けて移動する。この結果、右側の基板係合アーム
８５の基板係合部８５ａが、基板搬入装置２１に載置さ
れた基板１２に係合して該基板１２を基板搬入装置２１
から基板保持装置２２に移動させる。同時に、左側の基
板係合アーム８５の基板係合部８５ａが、基板保持装置
２２に載置された基板１２に係合して該基板１２を、基
板搬入装置２１から、公知の一対のベルトコンベヤ２０
ａなどから構成される基板搬出装置２０に移動させる。
基板１２が、基板搬入装置２１から基板保持装置２２に
載置されると、基板搬出時には下降位置に位置するよう
に図示しないストッパ駆動装置で駆動され位置決め時の
み上昇位置に位置するように上記ストッパ駆動装置で駆
動される基板保持装置２２のストッパ２２ｂでＸ方向の
左方向への移動が規正されてＸ方向の位置決めが行われ
る。その後、直ちに、図１０にも示すように、Ｙ方向位
置決め装置２２ｃによりＹ方向の位置決めが行われる。
すなわち、駆動シリンダ２２ｆが駆動されてリンク２２
ｅを介して押圧ローラ２２ｄが、基板保持装置２２の奥
側の支持レール２２ａを貫通して基板１２の奥側の側面
に当接して、基板１２の手前側の側面を基板保持装置２
２の手前側の支持レール２２ａ内面に押圧して、Ｙ方向
の位置決めが行われる。基板搬入装置２１、基板搬出装
置２０、基板移動装置８２、Ｙ方向位置決め装置２２
ｃ、ストッパ２２ｂのストッパ駆動装置などの駆動はす
べて制御装置１００により制御されている。また、図１
０において、２２ｉは支持レール２２ａの基板１２を支
持する面、２２ｈは基板１２の上面に係合する係合突起
板、２２ｊは基板１２の裏面を支持する支持部、２２ｋ
は支持部２２ｊを昇降する昇降装置であって、基板保持
装置２２の移動時や洗浄時には、制御装置１００の制御
により、支持部２２ｊを上昇させて両側の係合突起板２
２ｈとの間で基板１２を把持して保持できるようにして
いる。

【００２１】なお、図９において、８０は基板１２が基
板搬入装置２１から基板保持装置２２に移し変えられる
のを確認する基板認識装置、８１は基板１２が基板保持
装置２２から基板搬出装置２０に移し変えられるのを確
認する基板認識装置であって、これらの基板認識装置８
０，８１からの情報が制御装置１００に入力されて、制
御装置１００の制御の元に上記基板移動装置８２が動作
制御されることにより、基板保持装置２２に基板１２が
残っているにもかかわらず基板１２が基板搬入装置２１
から基板保持装置２２に移し変えられたり、基板搬出装
置２０に基板１２が残っているにもかかわらず基板１２
が基板保持装置２２から基板搬出装置２０に移し変えら
れるのを防止するようにしている。

【００２２】一方、上記したように基板１２が基板保持
装置２２においてＸ方向及びＹ方向に位置決めされた状
態で基板保持装置２２がＸ方向と直交するＹ方向にＹ方
向移動装置２３で移動させられ、洗浄領域に移動させら
れる。この洗浄領域の近傍には、図１に示すように、上
記ノズル１が、昇降装置１１を介してＬ字状の支柱１０
に上下方向沿いに支持されている。支柱１０は装置基台
３００に固定されている。昇降装置１１は、ノズル１を
上下方向に移動させるものであり、公知の昇降装置を使
用することができる。例えば、モータと、該モータによ
り回転駆動されるボールネジと、ボールネジに螺合され
上記ノズル１に連結されるナットとより昇降装置１１を
構成して、モータの駆動によりボールネジを正逆回転駆
動してナットを上下動させ、ノズル１を昇降させて、ノ
ズル１の先端と洗浄すべき対象物例えば回路基板１２と
の間隔を調整できるようにしている。回路基板１２は、
基板保持装置２２に位置決めされた状態で、制御装置１
００の制御の元に、Ｘ方向移動装置２４によりＸ方向に
往復移動されるとともに、Ｙ方向移動装置２３によりＹ
方向に往復移動されることにより、基板１２の所望の被
洗浄部分１２ａをノズル１の下方に位置させることがで
きる。

【００２３】基板１２の洗浄後、上記基板１２は基板保
持装置２２とともにＹ方向移動装置２３で元の基板搬入
時の位置まで移動したのち、基板移動装置８２により、
基板保持装置２２から基板搬出装置２０にＸ方向沿いに
図面の右側から左側に向けて移動され、基板保持装置２
２から搬出されると同時に、次の洗浄すべき基板１２が
基板搬入装置２１から基板保持装置２２に搬入され、連
続的に基板洗浄を行うことができる。

【００２４】図７（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、上記プ
ラズマ洗浄装置において、照射されたプラズマ６により
上記被洗浄部分を洗浄するとき、洗浄されて発生したご
みを吸引する吸引装置７を備えた例を示す断面図及び上
記ノズル付近の底面図である。吸引装置７は、ノズル１
の先端近傍のノズル周囲に円筒部７ｂを固定し、円筒部
７ｂのリング状開口７ａをノズル１の先端の周囲に配置
するとともに、円筒部７ｂをフィルタ７ｃを介して真空
吸引装置７０に連結して大略構成している。よって、ノ
ズル１の先端から照射されたプラズマ６により上記被洗
浄部分の例としての電極１２ａを洗浄するとき、真空吸
引装置７０の駆動により、フィルタ７ｃを介して円筒部
７ｂ従ってリング状開口７ａから吸引動作を行い、リン
グ状開口７ａ内に上記プラズマ６により洗浄されて発生
したごみを吸引する。吸引されたごみは、フィルタ７ｃ
に捕捉される。これにより、洗浄されて発生したごみが
洗浄後の部分に再び付着することが確実に防止でき、か
つ、周囲環境を汚染することがないため、このようなノ
ズル洗浄装置を例えばワイヤボンディングを行うワイヤ
ボンダーやダイボンディングを行うダイボンダーなどの
近傍に配置したりその中に組み込んだりしても、ワイヤ
ボンディングやダイボンディングなどの動作に悪影響を
及ぼすことがない。

【００２５】図８は、上記ノズル洗浄装置の全体の制御
及び反応ガスの供給装置を示す説明図である。図８にお
いて、３１は安全性を考慮して水を分解して水素を発生
させる水素発生装置、３２は酸素ガスボンベ、３３はヘ
リウムガスボンベ、３４はアルゴンガスボンベ、３５は
水素用流量制御弁、３６は酸素用流量制御弁、３７はヘ
リウム用流量制御弁、３８はアルゴン用流量制御弁、３
９は水素用流量計測器、４０は酸素用流量計測器、４１
はヘリウム用流量計測器、４２はアルゴン用流量計測
器、４３は水素用圧力計、４４は酸素用圧力計、４５は
ヘリウム用圧力計、４６はアルゴン用圧力計、４７はヘ
リウムとアルゴン、ヘリウムと水素、又はアルゴンと酸
素など２種類又は３種類の異なる気体を均一に混合して
所望の反応ガスを調整する混合器、４８はノズル１に供
給する反応ガス全体の流量を制御する流量制御弁、４９
は先端が広幅の広幅のプラズマ照射ノズル１０１と上記
ノズル１のような噴射式のノズル１とを切換えて使用す
るとき反応ガスの供給を切換える切換弁、５０は上記ノ
ズル１又は広幅ノズル１０１をＸ方向とＹ方向とにそれ
ぞれ移動させるＸＹ移動装置である。また、１００は制
御装置であって、高周波電源２、冷却装置５、ＸＹ移動
装置５０、シャッター装置６０、真空吸引装置７０、各
流量制御弁３５〜３８、各流量計測器３９〜４２、混合
器４７、流量制御弁４８、切換弁４９などの動作をそれ
ぞれ制御するとともに、各圧力計４３〜４６からの圧力
情報を入手して、各ガスの流量などを制御する。

【００２６】以下に、より具体的な例について説明す
る。反応ガスとして酸素を使用して有機物の除去を行う
場合には、プラズマ洗浄速度は大略１００００Å／ｍｉ
ｎとする。また、反応ガスとしてアルゴンを使用して有
機物の除去を行う場合には、プラズマ洗浄速度は大略３
０００Å／ｍｉｎとする。反応ガスとしてアルゴンを使
用する場合には、銀や銅などの酸化しやすい金属にも使
用することができる。また、反応ガスとして水素を使用
して金属酸化物の除去を行う場合、例えば酸化銅を還元
させて除去する場合には、プラズマ洗浄速度は大略１０
００Å／ｍｉｎとする。

【００２７】このときの搬送基板サイズとしては、長さ
が５０〜３００ｍｍ、幅が３０〜１００ｍｍであり、基
板の板厚が０．２〜２．０ｍｍである。電源は単相ＡＣ
２００Ｖ（５０／６０Ｈｚ）、約３０Ａを使用し、供給
ガスとしては（なお、酸素と水素はいずれか一方のみを
使用し、危険防止のため両方同時には使用しないことが
望ましい。）、ヘリウムＨｅ；１〜６ liter／ｍｉ
ｎ、アルゴンＡｒ：１〜６ liter／ｍｉｎ、酸素：
０．０５〜０．１ liter／ｍｉｎ、水素：０．０５〜
０．１ liter／ｍｉｎとする。高周波電力は０〜１２
００Ｗ、高周波周波数は１３．５６ＭＨｚとする。この
条件においては、洗浄処理能力は、３０×２００ｍｍの
ＢＧＡ基板に換算して４〜１５枚／分とすることができ
る。このとき、対象物の例としての回路基板の被洗浄部
分の電極表面とノズル先端との距離は約５ｍｍ程度であ
る。

【００２８】上記実施形態によれば、反応ガスと高周波
電力が供給されたプラズマ照射ノズル１の先端からプラ
ズマ６を発生させ、上記発生したプラズマ６を対象物の
洗浄すべき被洗浄部分、例えば回路基板１２の電極１２
ａに常圧状態で照射して、照射されたプラズマ６により
上記電極１２ａを洗浄するため、プラズマ洗浄を特別な
減圧状態で行う必要がなく、設備コストも安価になり、
小型化が図れ、かつ、実装設備内に容易に組み込むこと
ができて取り扱いやすくなる。また、ノズル１の先端か
らのみプラズマ６を照射するため、局部的に洗浄すべき
個所のみを効率的に洗浄することができ、洗浄後の電極
などの接続信頼性を高めることができるとともに、プラ
ズマを照射したくない精密部品やチップ部品などの洗浄
不要部分にプラズマが照射されることを確実に防止でき
る。よって、プラズマが悪影響を及ぼすおそれがある精
密部品などが既に実装されている基板についても本実施
形態にかかるプラズマ洗浄を適用することができる。

【００２９】また、ノズル１の先端からのみプラズマ６
を照射するため、ノズル１内にのみ反応ガスを供給すれ
ばよく、基板などの対象物１２が配置される空間には反
応ガスを供給する必要がないため、従来のように大量の
反応ガスを必要とせず、反応ガスを効率良く使用するこ
とができる。なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その他種々の態様で実施できる。

【００３０】例えば、ノズル１は１本に限るものではな
く、同一形状同一機能のノズル１を複数本設けて、基板
１２の複数の電極１２ａを同時にプラズマ洗浄すること
もできる。また、ノズル１の下端の貫通孔１ａの内径が
異なる複数本のノズル１を用意したり、先に述べたよう
に広幅のノズル１０１を用意したり、反応ガスの供給系
統が独立して複数本例えば酸素プラズマ用のノズル１と
水素プラズマ用のノズル１を用意して、対象物の被洗浄
部分に応じて、適宜、選択して使用するようにしてもよ
い。

【００３１】また、上記ノズル１は、昇降装置１１を介
してＬ字状の支柱１０に上下方向沿いに支持されている
が、本発明はこれに限られるものではなく、上下方向に
対して傾斜調整可能に支持されるようにして、対象物の
被洗浄部分に応じて傾斜した状態でプラズマを照射する
ようにしてもよい。例えば、液晶パネルの比較的長尺な
接続電極部分を洗浄するときには、その長手方向沿いに
傾斜させて、より長い時間、接続電極部分にプラズマ照
射できるようにしてもよい。この場合、プラズマ洗浄に
より洗浄されたごみなどが飛散されると思われる個所
に、図７のような吸引装置を配置して、ごみなどを吸引
するようにしてもよい。

【００３２】また、ノズル１の被洗浄部分でのプラズマ
洗浄の仕方としては、１本のノズル１が被洗浄部分を１
回通過するだけでプラズマ洗浄を行う方法、１本のノズ
ル１が被洗浄部分を往復移動して又はそれ以上通過して
プラズマ洗浄を行う方法、複数本のノズル１を用意し
て、複数本のノズル１を同一の被洗浄部分に連続的に通
過させてプラズマ洗浄を行う方法などか考えられる。

【００３３】また、上記ノズル１へ供給される反応ガス
の供給通路は１本であったが、本発明はこれに限るもの
ではなく、図１１に示すように、第１流量制御弁９１と
第１流量計測器９４とを備えた第１供給通路９７と、第
２流量制御弁９２と第２流量計測器９５とを備えた第２
供給通路９８と、第３流量制御弁９３と第３流量計測器
９６とを備えた第３供給通路９９とを備えて、第１供給
通路９７では第１流量制御弁９１の制御により大流量の
反応ガスをノズル１に供給可能とし、第２供給通路９８
では第２流量制御弁９２の制御により中流量の反応ガス
をノズル１に供給可能とし、第３供給通路９９では第３
流量制御弁９３の制御により小流量の反応ガスをノズル
１に供給可能として、第１〜第３供給通路９７〜９９の
いずれかの供給通路を選択することにより、反応ガスの
供給量を迅速に変更して、プラズマ洗浄のプラズマ照射
量を迅速に調整できるようにしてもよい。

【００３４】また、図１２，１３に示すように、上記ノ
ズル１からプラズマ６を上記回路基板１２の洗浄すべき
被洗浄部分である電極１２ａに照射する際、上記ノズル
１が上記回路基板１２の洗浄不要部分を移動するときに
は、昇降装置１１によりノズル１を一旦若干上昇させて
基板１２との間にシャッター駆動用空間を確保した上で
シャッター駆動用モータ６０ａを駆動してそのモータ６
０ａの回転軸に固定されたシャッター６０ｂを回転させ
て被覆位置（図１２及び図１３の実線の位置）まで回動
させ、上記ノズル１の先端をシャッター６０ｂで覆い、
上記プラズマ６が上記回路基板１２に照射されるのを妨
げるようにすることができる。一方、上記ノズル１が上
記回路基板１２の上記被洗浄部分である電極１２ａを移
動するときには、上記ノズル１の先端から上記シャッタ
ー６０ｂを回転させて退避位置（図１３の一点鎖線の位
置）まで回動させたのち、ノズル１を昇降装置１１によ
り下降させ、上記ノズル１の先端から上記プラズマ６を
シャッター６０ｂで邪魔されることなく上記回路基板１
２の上記電極１２ａに照射させるようにすることもでき
る。この場合、シャッター６０ｂの材質としては、プラ
ズマ６により侵食されない材料例えば、ガラスなどが好
ましい。この例では、ノズル１が回路基板１２の洗浄不
要部分を移動する度にプラズマ発生を停止させるのでは
なく、単にシャッター６０ｂで覆うだけであるため、被
洗浄部分である電極１２ａにノズル１の先端が位置する
と、シャッター６０ｂを退避位置まで回転させるだけで
直ちにプラズマ洗浄を再開することができ、洗浄作業効
率を向上させることができる。これに対して、洗浄不要
部分を移動する度にプラズマ発生を停止させれば、被洗
浄部分である電極１２ａにノズル１の先端が位置したと
きに直ちにプラズマ洗浄を行うことができず、洗浄作業
効率の低下を招くことになる。

【００３５】また、基板１２を基板保持装置２２に保持
させたのち、基板１２の被洗浄部分の電極１２ａに相当
する部分のみプラズマ照射用開口５００ａを設けたマス
ク５００（図７（Ａ）の一点鎖線参照。）を基板１２に
被せ、上記ノズル１から発生したプラズマ６を上記回路
基板１２の洗浄すべき被洗浄部分の電極１２ａに照射す
る際に上記ノズル１が上記回路基板１２の洗浄不要部分
を移動するときには、上記回路基板１２をマスク５００
のプラズマ照射用開口部分以外の部分で覆い、上記ノズ
ル１の先端からの上記プラズマ６が上記回路基板１２の
上記洗浄不要部分に照射されるのを妨げる一方、上記ノ
ズル１が上記回路基板１２の上記被洗浄部分の電極１２
ａを移動するときには、上記マスク５００のプラズマ照
射用開口５００ａを貫通させて上記ノズル１の先端から
上記プラズマ６を上記回路基板１２の上記被洗浄部分の
電極１２ａに照射させて洗浄するようにしてもよい。

【００３６】また、基板１２のどの部分を洗浄すべきか
の情報を基板１２の表面や被洗浄部分である電極のみに
記載し、その記載された情報を認識カメラなどにより読
み取り、読み取られた情報を制御装置１００に入力する
ことにより、又は、予めデータとして、制御装置１００
に入力することにより、制御装置１００の制御の元に、
基板１２の被洗浄部分のみをノズル下方に位置させるよ
うに制御してプラズマ洗浄を自動的に行わせるようにす
ることもできる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、反応ガスと高周波電力
が供給されたプラズマ照射ノズルの先端からプラズマを
発生させ、上記発生したプラズマを対象物の洗浄すべき
被洗浄部分に常圧状態で照射して、照射されたプラズマ
により上記被洗浄部分を洗浄するため、プラズマ洗浄を
特別な減圧状態で行う必要がなく、設備コストも安価に
なり、小型化が図れ、かつ、実装設備内に容易に組み込
むことができて取り扱いやすくなる。また、ノズルの先
端からのみプラズマを照射するため、局部的に洗浄すべ
き個所のみを効率的に洗浄することができ、洗浄後の被
洗浄部分例えば電極などの接続信頼性を高めることがで
きるとともに、プラズマを照射したくない精密部品やチ
ップ部品などの洗浄不要部分にプラズマが照射されるこ
とを確実に防止できる。よって、プラズマが悪影響を及
ぼすおそれがある精密部品などが既に実装されている基
板についても本発明にかかるプラズマ洗浄を適用するこ
とができる。また、ノズルの先端からのみプラズマを照
射するため、ノズル内にのみ反応ガスを供給すればよ
く、基板などの対象物が配置される空間には反応ガスを
供給する必要がないため、従来のように大量の反応ガス
を必要とせず、反応ガスを効率良く使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態にかかるプラズマ洗浄方
法を実施することができるプラズマ洗浄装置の概略斜視
図である。

【図２】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれ
上記プラズマ洗浄方法を適用することができる対象であ
って、Ｎｉ酸化物の除去の状態を説明するための説明
図、樹脂基板の樹脂封止前の電極洗浄の状態を説明する
ための説明図、フラックスレス又は鉛レスはんだ接合に
おける電極洗浄の状態を説明するための説明図、液晶パ
ネルの電極洗浄の状態を説明するための説明図である。

【図３】 上記ノズルにより回路基板の電極を洗浄する
状態の説明図である。

【図４】 上記ノズルから照射された水素のプラズマを
洗浄すべき部分の表面に接触させ、酸素の原子を水Ｈ₂
Ｏの形に反応させて除去させることにより洗浄処理を行
う状態の説明図である。

【図５】 上記ノズルから照射された酸素のプラズマを
洗浄すべき部分の表面に接触させ、炭素の原子を二酸化
炭素ＣＯ₂の形に反応させて除去させることにより洗浄
処理を行う状態の説明図である。

【図６】 上記ノズルから照射されたアルゴンなどの重
い原子や電子を含むプラズマを洗浄すべき部分の表面に
叩きつけることにより、表面の炭素をはじき飛ばすこと
により洗浄処理を行う状態の説明図である。

【図７】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ図１の上記実施形
態のプラズマ洗浄装置において、照射されたプラズマに
より被洗浄部分を洗浄するとき、洗浄されて発生したご
みを吸引する吸引装置を備えた例を示す断面図及び上記
ノズル付近の底面図である。

【図８】 上記ノズル洗浄装置の全体の制御及び反応ガ
スの供給装置を示す説明図である。

【図９】 上記ノズル洗浄装置の基板の搬送機構部分を
説明する概略斜視図である。

【図１０】 上記ノズル洗浄装置の基板の搬送機構部分
及び保持部分を説明する概略断面正面図である。

【図１１】 本発明の上記実施形態の変形例にかかるノ
ズルへの反応ガスの供給通路の変更方法の説明図であ
る。

【図１２】 本発明の上記実施形態の変形例にかかるプ
ラズマ洗浄装置においてシャッター機構を備えてノズル
先端がシャッターで覆われた状態の概略斜視図である。

【図１３】 図１２のシャッターの動作の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…噴射式のプラズマ照射ノズル、１a…貫通孔、２…
高周波電源、３…高周波用コイル、４…冷却用コイル、
５…冷却装置、６…プラズマ、７…吸引装置、７a…リ
ング状開口、７ｂ…円筒部、７ｃ…フィルタ、１０…支
柱、１１…昇降装置、１２…基板、１２ａ…電極、２０
…基板搬出装置、２０ａ…ベルトコンベヤ、２１…基板
搬入装置、２１ａ…ベルトコンベヤ、２２…基板保持装
置、２２ａ…支持レール、２２ｂ…ストッパ、２２ｃ…
Ｙ方向位置決め装置、２２ｄ…押圧ローラ、２２ｅ…リ
ンク、２２ｆ…駆動シリンダ、２２ｈ…係合突起板、２
２ｉ…支持面、２２ｊ…支持部、２２ｋ…昇降装置、２
３…Ｙ方向移動装置、２４…Ｘ方向移動装置、３１…水
素発生装置、３２…酸素ガスボンベ、３３…ヘリウムガ
スボンベ、３４…アルゴンガスボンベ、３５…流量制御
弁、３６…流量制御弁、３７…流量制御弁、３８…流量
制御弁、３９…流量計測器、４０…流量計測器、４１…
流量計測器、４２…流量計測器、４３…圧力計、４４…
圧力計、４５…圧力計、４６…圧力計、４７…混合器、
４８…流量制御弁、４９…切換弁、５０…ＸＹ移動装
置、６０…シャッター装置、６０ａ…シャッター駆動用
モータ、６０ｂ…シャッター、７０…真空吸引装置、８
０…基板認識装置、８１…基板認識装置、８２…基板移
動装置、８３…モータ、８４…移動部、８５…基板係合
部、９１，９２，９３…第１，第２，第３流量制御弁、
９４，９５，９６…第１，第２，第３流量計測器、９
７，９８，９９…第１，第２，第３供給通路、１００…
制御装置、１０１…広幅のプラズマ照射ノズル、３００
…装置基台、５００…マスク、５００ａ…プラズマ照射
用開口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊田 雅之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 辻 慎治郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西本 智隆 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3B116 AA46 AB42 BB22 BB32 BB55 BB72 BB75 BB81 BC01 CD11

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応ガスと高周波電力をプラズマ照射ノ
   ズル（１）に供給してその先端からプラズマ（６）を発
   生させ、 上記発生したプラズマを対象物（１２）の洗浄すべき被
   洗浄部分（１２ａ）に照射して、照射されたプラズマに
   より上記被洗浄部分を洗浄するようにしたことを特徴と
   するプラズマ洗浄方法。
2. 【請求項２】 上記照射されたプラズマにより上記被洗
   浄部分を洗浄するとき、洗浄されて発生したごみを吸引
   するようにした請求項１に記載のプラズマ洗浄方法。
3. 【請求項３】 上記反応ガスは酸素を含み、上記照射さ
   れたプラズマにより上記被洗浄部分の有機物を除去する
   ことにより洗浄を行う請求項１又は２に記載のプラズマ
   洗浄方法。
4. 【請求項４】 上記反応ガスは水素を含み、上記照射さ
   れたプラズマにより上記被洗浄部分の酸化物又は水酸化
   物を除去することにより洗浄を行う請求項１又は２に記
   載のプラズマ洗浄方法。
5. 【請求項５】 上記反応ガスはアルゴンガスを含み、上
   記照射されたプラズマにより上記被洗浄部分の有機物を
   除去することにより洗浄を行う請求項１から４のいずれ
   かに記載のプラズマ洗浄方法。
6. 【請求項６】 上記発生したプラズマを上記対象物の洗
   浄すべき被洗浄部分に照射する際に上記ノズルが上記対
   象物の洗浄不要部分を移動するときには、上記ノズルの
   先端をシャッター（６０ｂ）で覆い上記プラズマが上記
   対象物の上記洗浄不要部分に照射されるのを妨げる一
   方、上記ノズルが上記対象物の上記被洗浄部分を移動す
   るときには、上記ノズルの先端から上記シャッターを退
   避させて上記ノズルの先端から上記プラズマを上記対象
   物の上記被洗浄部分に照射させて洗浄するようにした請
   求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ洗浄方法。
7. 【請求項７】 上記発生したプラズマを上記対象物の洗
   浄すべき被洗浄部分に照射する際に上記ノズルが上記対
   象物の洗浄不要部分を移動するときには、上記対象物を
   マスク（５００）で覆い、上記ノズルの先端からの上記
   プラズマが上記対象物の上記洗浄不要部分に照射される
   のを妨げる一方、上記ノズルが上記対象物の上記被洗浄
   部分を移動するときには、上記マスクのプラズマ照射用
   開口（５００ａ）を貫通させて上記ノズルの先端から上
   記プラズマを上記対象物の上記被洗浄部分に照射させて
   洗浄するようにした請求項１〜５のいずれかに記載のプ
   ラズマ洗浄方法。
8. 【請求項８】 上記ノズルのプラズマ照射口とは大きさ
   が異なる別のプラズマ照射ノズルを用意し、この２つの
   ノズルのうちから上記対象物の上記被洗浄部分の大きさ
   に対応するプラズマ照射口を有する方のノズルを選択し
   たのち、上記選択されたノズルから上記プラズマを照射
   して洗浄するようにした請求項１〜７のいずれかに記載
   のプラズマ洗浄方法。
9. 【請求項９】 反応ガスと高周波電力が供給されて先端
   からプラズマ（６）を対象物（１２）の洗浄すべき被洗
   浄部分（１２ａ）に照射して洗浄するプラズマ照射ノズ
   ル（１）を備えるようにしたことを特徴とするプラズマ
   洗浄装置。
10. 【請求項１０】 上記プラズマ照射ノズルから上記照射
    されたプラズマにより上記対象物の上記被洗浄部分を洗
    浄するとき、洗浄時に発生するごみを吸引する吸引装置
    （７）をさらに備えるようにした請求項９に記載のプラ
    ズマ洗浄装置。
11. 【請求項１１】 上記反応ガスは酸素を含み、上記プラ
    ズマ照射ノズルから上記照射されたプラズマにより上記
    被洗浄部分の有機物を除去することにより洗浄を行う請
    求項９又は１０に記載のプラズマ洗浄装置。
12. 【請求項１２】 上記反応ガスは水素を含み、上記プラ
    ズマ照射ノズルから上記照射されたプラズマにより上記
    被洗浄部分の酸化物又は水酸化物を除去することにより
    洗浄を行う請求項９又は１０に記載のプラズマ洗浄装
    置。
13. 【請求項１３】 上記反応ガスはアルゴンガスを含み、
    上記プラズマ照射ノズルから上記照射されたプラズマに
    より上記被洗浄部分の有機物を除去することにより洗浄
    を行う請求項９から１２のいずれかに記載のプラズマ洗
    浄装置。
14. 【請求項１４】 上記ノズルの先端を覆うシャッター
    （６０ｂ）と、 上記シャッターを駆動して上記ノズルの先端を覆う被覆
    位置と退避する退避位置との間で上記シャッターを移動
    させるシャッター駆動装置（６０ａ）とをさらに備え
    て、 上記発生したプラズマを上記対象物の洗浄すべき被洗浄
    部分に照射する際に上記ノズルが上記対象物の洗浄不要
    部分を移動するときに上記シャッター駆動装置の駆動に
    より上記シャッターを上記被覆位置に移動させて上記ノ
    ズルの先端を覆い上記プラズマが上記対象物に照射され
    るのを妨げる一方、上記ノズルが上記対象物の上記被洗
    浄部分を移動するときには、上記シャッター駆動装置の
    駆動により上記シャッターを上記退避位置に移動させて
    上記ノズルの先端から上記プラズマを上記対象物の上記
    被洗浄部分に照射させて洗浄するようにした請求項９〜
    １３のいずれかに記載のプラズマ洗浄装置。
15. 【請求項１５】 上記対象物の洗浄不要部分を覆いかつ
    上記被洗浄部分にプラズマ照射用開口（５００ａ）を有
    するマスク（５００）をさらに備えて、 上記発生したプラズマを上記対象物に照射する際に上記
    ノズルが上記対象物の上記洗浄不要部分を移動するとき
    には、上記対象物の上記洗浄不要部分がマスクで覆われ
    て上記ノズルの先端からの上記プラズマが上記対象物の
    上記洗浄不要部分に照射されるのを妨げる一方、上記ノ
    ズルが上記対象物の上記被洗浄部分を移動するときに
    は、上記ノズルの先端から上記プラズマを上記マスクの
    上記プラズマ照射用開口を貫通させて上記対象物の上記
    被洗浄部分に照射させて洗浄するようにした請求項９〜
    １３のいずれかに記載のプラズマ洗浄装置。
16. 【請求項１６】 上記ノズルのプラズマ照射口とは大き
    さが異なる別のプラズマ照射ノズルをさらに備え、この
    ２つのプラズマ照射ノズルのうちから上記対象物の上記
    被洗浄部分の大きさに対応するプラズマ照射口を有する
    方のノズルを選択したのち、上記選択されたノズルから
    上記プラズマを照射して洗浄するようにした請求項９〜
    １５のいずれかに記載のプラズマ洗浄装置。