JP2007123370A

JP2007123370A - プラズマ洗浄装置

Info

Publication number: JP2007123370A
Application number: JP2005310672A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Fukuda; 正行福田; Naoya Murakami; 直也村上
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP4722669B2

Abstract

【課題】高周波電圧が印加されている下部電極に生じるマイナスのオフセット直流電圧値を安定的に維持することにより、安定したエッチングの特性が得られるプラズマ洗浄装置の提供。
【解決手段】高周波電源５から高周波電圧が下部電極３に印加されると、上部電極２と下部電極３との間に供給されているアルゴンガス等はプラズマ化され、プラズマ７中のプラスイオンが下部電極３上のプリント基板４に衝突し、プリント基板４の表面をエッチングして、汚染物質を取り除き洗浄する。また、高周波電圧が印加されている下部電極３に生じるマイナスのオフセット直流電圧は、常時測定回路８により測定され、制御装置９はこのオフセット直流電圧と予め設定された基準電圧との偏差に応じて高周波電圧を変化させるようにＰＩＤ制御又はオン／オフ制御により高周波電源５を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の平行な上部電極及び下部電極が配設されたチャンバー内を真空状態として、前記上部電極を貫通してプラズマ反応性ガスを両電極間に供給すると共に、前記下部電極に高周波電源により高周波電圧を印加して前記ガスをプラズマ化し、このプラズマ中のプラスイオンが前記下部電極上のプリント基板に衝突することによりエッチングするプラズマ洗浄装置に関する。

この種の洗浄装置は、例えば特許文献１などに開示されている。一般に、プラズマ洗浄にあっては、そのエッチング、即ち洗浄の良好の度合いは下部電極に生じるマイナスのオフセット直流電圧（Ｖｄｃ）の値に大きく依存する。
特開２００２−１５３８３２号公報

従って、前記オフセット直流電圧値の大小によって、必要以上にエッチングしたり、不足したりするという問題があった。

そこで本発明は、前記オフセット直流電圧値を安定的に維持することにより、安定したエッチングの特性が得られるプラズマ洗浄装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、一対の平行な上部電極及び下部電極が配設されたチャンバー内を真空状態として、前記上部電極を貫通してプラズマ反応性ガスを両電極間に供給すると共に、前記下部電極に高周波電源により高周波電圧を印加して前記ガスをプラズマ化し、このプラズマ中のプラスイオンが前記下部電極上のプリント基板に衝突することによりエッチングするプラズマ洗浄装置において、高周波電圧が印加されている下部電極に生じるマイナスのオフセット直流電圧を測定する測定回路と、この測定回路が測定した電圧と設定された基準電圧との偏差に応じて前記高周波電圧を変化させるように前記高周波電源を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

また第２の発明は、一対の平行な上部電極及び下部電極が配設されたチャンバー内を真空状態として、前記上部電極を貫通してプラズマ反応性ガスを両電極間に供給すると共に、前記下部電極に高周波電源により高周波電圧を印加して前記ガスをプラズマ化し、このプラズマ中のプラスイオンが前記下部電極上のプリント基板に衝突することによりエッチングするプラズマ洗浄装置において、高周波電圧が印加されている下部電極に生じるマイナスのオフセット直流電圧を測定する測定回路と、前記下部電極に直流電圧を印加して前記オフセット直流電圧を変化させる直流電源と、前記測定回路が測定した電圧と設定された基準電圧との偏差に応じて前記オフセット直流電圧を変化させるように前記直流電源を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

本発明は、高周波電圧が印加されている下部電極に生じるマイナスのオフセット直流電圧値を安定的に維持することにより、安定したエッチングの特性が得られるプラズマ洗浄装置を提供することができる。

以下、図１を参照して、先ず本発明の第１の実施形態に係るプラズマ洗浄装置について説明する。１は真空チャンバーで、一対の平行な上部電極２及び下部電極３が配設される。そして、この真空チャンバー１は、図示しない真空ポンプによって所定の真空状態とされる。

そして、前記上部電極２を貫通してプラズマ反応性ガス、例えばアルゴン等の不活性ガスを上部電極２と下部電極３との間に供給する。この下部電極３には洗浄すべきプリント基板４が配設される。

５はアースに接続された高周波電源で、前記下部電極３に自動整合器６を介して高周波電圧を印加して前記プラズマ反応性ガスをプラズマ化させるものである。そして、生成されたプラズマ７中のプラスイオンが前記下部電極３上のプリント基板４に衝突することにより、プリント基板４の表面をエッチングして、汚染物質を取り除き、洗浄する。

前記高周波電源５に接続された前記自動整合器６は自動整合回路６Ａ及び測定回路８とが配設されている。自動整合回路６Ａは、前記高周波電源５のパワーを最大限前記真空チャンバー１内に供給するために、前記高周波電源５のインピーダンスと前記下部電極３のインピーダンスとの整合を自動的に行なう回路である。測定回路８はＡ／Ｄ回路及びＤ／Ａ回路を備え、前記高周波電源５により高周波電圧が印加されている下部電極３に生じるマイナスのオフセット直流電圧（Ｖｄｃ）を常時測定する回路である。

９は制御装置で、前記測定回路８からの測定されたオフセット直流電圧（Ｖｄｃ）と予め設定された基準電圧との偏差に応じて前記高周波電圧を変化させるようにＰＩＤ制御又はオンとオフを一定周期で繰り返すオン／オフ制御を使用して前記高周波電源５を制御するものである。即ち、オフセット直流電圧（Ｖｄｃ）は、汚れたプリント基板４の状態（含有せる水分量）により影響を受けるが、高周波電圧値によっても影響を受けるので、オフセット直流電圧（Ｖｄｃ）と基準電圧との偏差に応じて高周波電圧を変化させるように高周波電源５を制御するものである。

即ち、オフセット直流電圧（Ｖｄｃ）の絶対値が基準電圧より大きければその偏差に応じて高周波電圧を減少させ、オフセット直流電圧（Ｖｄｃ）の絶対値が基準電圧より小さければ高周波電圧を増大させ、偏差が小さくなるように制御する。このように制御するのであれば、その他の手法のフィードバック制御であってもよい。

ここで、前記ＰＩＤ制御とは、比例制御（ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＣｏｎｔｒｏｌ）、積分制御（ＩｎｔｅｇｒａｌＣｏｎｔｒｏｌ）、微分制御（ＤｅｒｉｖａｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌ）を組み合わせて設定値に収束させる制御をいう。

以上の構成により、以下動作について説明する。図示しない真空ポンプによって真空チャンバー１が所定の真空状態とされ、高周波電源５からの高周波電圧が前記下部電極３に自動整合器６を介して高周波電圧を印加される。すると、上部電極２を貫通してこの上部電極２と下部電極３との間に供給されているプラズマ反応性ガスであるアルゴンガス等はプラズマ化される。このとき、自動整合器６の自動整合回路６Ａは高周波電源５のパワーを最大限前記真空チャンバー１内に供給するために、前記高周波電源５のインピーダンスと前記下部電極３のインピーダンスとの整合を自動的に行なう。

オン／オフ制御に類似した他のフィードバック制御の例としては、測定回路８が所定のサンプリング間隔で、オフセット直流電圧（Ｖｄｃ）を測定し、その測定の都度オフセット直流電圧（Ｖｄｃ）の値に基準電圧値との偏差に応じて高周波電圧を所定電圧分変化させるようにするものが考えられる。即ち、偏差の＋／−に応じてオフセット直流電圧（Ｖｄｃ）絶対値が基準電圧絶対値より大きければ、所定電圧（例えば、１０ボルト）分高周波電圧を小さくし、反対なら所定電圧分高周波電圧を大きくする等の制御が考えられる。

なお、オン／オフ制御の例としては、上記制御で高周波電圧を所定の電圧差の２段階（例えば４５０ボルトと５００ボルトの２段階）とし、測定したオフセット直流電圧（Ｖｄｃ）と基準電圧の偏差に応じて切り替えるものがある。即ち、オフセット直流電圧（Ｖｄｃ）の絶対値の方が基準電圧の絶対値より大きければ、２段階のうち小さな高周波電圧とし、反対なら大きな高周波電圧に切換えるように制御する。

以上のように、生成されたプラズマ７中のプラスイオンが前記下部電極３上のプリント基板４に衝突することにより、プリント基板４の表面をエッチングして、汚染物質を取り除き、洗浄する。

そして、前記高周波電源５により高周波電圧が印加されている下部電極３に生じるマイナスのオフセット直流電圧は、常時測定回路８により測定される。従って、この測定されたオフセット直流電圧値が入力された制御装置９は、前記測定回路８からのオフセット直流電圧と予め設定された基準電圧との偏差に応じて前記高周波電圧を変化させるようにＰＩＤ制御又はオン／オフ制御を使用して前記高周波電源５を制御する。

即ち、前記偏差を無くして、測定されたオフセット直流電圧値が基準電圧と同じとなるように、制御装置９は前記高周波電源５を制御し、高周波電源５により出力される高周波電圧値を増減させながら、このプラズマ洗浄装置の運転が継続される。

従って、前記オフセット直流電圧値を安定的に維持することにより、該オフセット直流電圧値の大小によって、必要以上にエッチングしたり、不足したりするという問題が解消され、安定したエッチングの特性が得られるプラズマ洗浄装置を提供することができる。

次に、図２に基づいて第２の実施形態について説明するが、自動整合器６に自動整合回路６Ａ及び測定回路８を配設した第１の実施形態と異なるのは、測定回路８を自動整合器６から取出して個別に配設した点であり、作用は第１の実施形態と同様である。

次に、図３に基づいて第３の実施形態について説明するが、説明の便宜上、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。先ず、１０は直流電源で、前記下部電極３に直流電圧を印加してオフセット直流電圧を変化させる。そして、測定回路８が測定した電圧と設定された基準電圧との偏差に応じて、高周波電源５から高周波電圧が印加されている下部電極３に生じるマイナスの前記オフセット直流電圧を変化させるように、制御装置９がＰＩＤ制御又はオン／オフ制御を使用して前記直流電源１０を制御する。

即ち、前記偏差を無くして、測定されたオフセット直流電圧値が基準電圧と同じとなるように、制御装置９が前記直流電源１０を制御し、高周波電源５により出力される高周波電圧値を増減させながら、このプラズマ洗浄装置の運転を継続させる。

なお、第３の実施形態における測定回路８を、第２の実施形態と同様に、自動整合器６から取出して個別に配設してもよく、その作用は第３の実施形態と同様である。

また、第３の実施形態では、測定回路８が処置の時間間隔毎にオフセット直流電圧（Ｖｄｃ）を測定したら、その基準電圧値との偏差分に応じて所定の直流電圧値を直流電源１０により増減して印加（偏差がプラスの値ならマイナスする。）してもよいし、偏差電圧分を直接増減してもよい。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

第１の実施形態のプラズマ洗浄装置の概念図である。第２の実施形態のプラズマ洗浄装置の概念図である。第３の実施形態のプラズマ洗浄装置の概念図である。

符号の説明

１真空チャンバー
２上部電極
３下部電極
５高周波電源
８測定回路
９制御装置
１０直流電源

Claims

一対の平行な上部電極及び下部電極が配設されたチャンバー内を真空状態として、前記上部電極を貫通してプラズマ反応性ガスを両電極間に供給すると共に、前記下部電極に高周波電源により高周波電圧を印加して前記ガスをプラズマ化し、このプラズマ中のプラスイオンが前記下部電極上のプリント基板に衝突することによりエッチングするプラズマ洗浄装置において、高周波電圧が印加されている下部電極に生じるマイナスのオフセット直流電圧を測定する測定回路と、この測定回路が測定した電圧と設定された基準電圧との偏差に応じて前記高周波電圧を変化させるように前記高周波電源を制御する制御装置とを設けたことを特徴とするプラズマ洗浄装置。
一対の平行な上部電極及び下部電極が配設されたチャンバー内を真空状態として、前記上部電極を貫通してプラズマ反応性ガスを両電極間に供給すると共に、前記下部電極に高周波電源により高周波電圧を印加して前記ガスをプラズマ化し、このプラズマ中のプラスイオンが前記下部電極上のプリント基板に衝突することによりエッチングするプラズマ洗浄装置において、高周波電圧が印加されている下部電極に生じるマイナスのオフセット直流電圧を測定する測定回路と、前記下部電極に直流電圧を印加して前記オフセット直流電圧を変化させる直流電源と、前記測定回路が測定した電圧と設定された基準電圧との偏差に応じて前記オフセット直流電圧を変化させるように前記直流電源を制御する制御装置とを設けたことを特徴とするプラズマ洗浄装置。