JP2011204719A - プラズマ洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ洗浄処理の制限を緩和し、使用勝手の良いプラズマ洗浄装置を提供すること。
【解決手段】プラズマ洗浄処理のレシピ設定をする際には、パソコン１５により、プラズマエッチング（ＰＥ）方式かリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）方式かのどちらであるかを判定し、ＲＩＥ方式であればプラズマ処理制限を内部メモリから読み込む。次に、プラズマ処理パワー（Ｗ）と処理時間（秒）の積がプラズマ処理制限を超えていないか判定する。ＲＦ電源出力パワーを「５００（Ｗ）」と入力して、プラズマ処理時間を「２５（秒間）」と入力すると、パソコン１５は５００Ｗ×２５秒＝１２５００Ｗ秒と算出して、プラズマ処理制限の１００００Ｗ秒を超えたと判定して、超えた旨をモニター１７に表示させる。次に、ＲＦ電源出力パワーはそのままとし、１００００Ｗ秒÷５００Ｗ＝２０秒間を算出し、プラズマ処理時間を２０秒間として内部メモリに保存する。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板の表面を発生させたプラズマにより洗浄するプラズマ洗浄装置に関するものである。

この種のプラズマ洗浄は、例えば特許文献１などに開示されているが、従来はプラズマ洗浄処理の制限を処理時間のみで設けるのが一般的である。

特開２００７−１２３３７０号公報

従って、ＲＦ電源出力パワーの最大出力（例えば、６００Ｗ）時ではプラズマ洗浄処理を、例えば３００秒間行うのがプラズマ洗浄処理の限界であった。即ち、これ以上、洗浄処理時間を延ばすと、プラズマ洗浄装置が発熱するため、プラズマ処理時間の制限を設けていた。このため、使用勝手の悪いプラズマ洗浄装置であった。

そこで本発明は、プラズマ洗浄処理の制限を緩和し、使用勝手の良い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、チャンバー内に一対の電極を配設して、真空状態にされたチャンバー内に基板を収納し、プラズマ反応性ガスを供給すると共に、前記一対の電極に高周波電源により高周波電圧を印加して前記反応性ガスをプラズマ化して前記基板を洗浄するプラズマ洗浄装置であって、
プラズマ処理パワーと処理時間との積であるプラズマ処理制限を格納する第１メモリと、
プラズマ洗浄処理をするためのプラズマ処理パワーと処理時間とを入力して設定するための設定装置と、
この設定装置により設定された前記プラズマ処理パワーと処理時間とを格納する第２メモリと、
この設定装置によりプラズマ処理パワーと処理時間とを入力した際に前記プラズマ処理制限を超えた場合には超えた旨を表示する表示装置と
を設けたことを特徴とする。

第２の発明は、チャンバー内に一対の電極を配設して、真空状態にされたチャンバー内に基板を収納し、プラズマ反応性ガスを供給すると共に、前記一対の電極に高周波電源により高周波電圧を印加して前記反応性ガスをプラズマ化して前記基板を洗浄するプラズマ洗浄装置であって、
プラズマ処理パワーと処理時間との積であるプラズマ処理制限を格納する第１メモリと、
プラズマ洗浄処理をするためのプラズマ処理パワーと処理時間とを入力して設定するための設定装置と、
この設定装置により設定された前記プラズマ処理パワーと処理時間とを格納する第２メモリと、
この設定装置によりプラズマ処理パワーと処理時間とを入力した際に前記プラズマ処理制限を超えた場合には入力された前記プラズマ処理パワーをそのままとして前記プラズマ処理制限を超えないように前記処理時間を算出する算出装置と、
この算出装置により算出された前記処理時間を前記第２メモリに格納させるように制御する制御装置と
を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、プラズマ洗浄処理の制限を緩和し、使用勝手の良いプラズマ洗浄装置を提供することができる。

プラズマ洗浄装置の概略図である。 プラズマ洗浄に係るレシピ設定画面を示す図である。 ＲＦ出力、プラズマ処理時間、ＲＦ方式等の設定に係るフローチャートを示す図である。 プラズマ洗浄処理のレシピ番号を選択する画面を示す図である。

以下本発明の実施の形態について、図１に基づいて説明する。先ず、１は気密状態に密閉可能な真空チャンバーで、この真空チャンバー１内に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、真空通路４中に設けられた開閉弁５を介して真空ポンプ６によって所定の真空状態とされる。そして、プラズマ反応性ガスを上部電極２と下部電極３との間に供給する。この下部電極３上に、洗浄すべき基板が配設される。

１０はアースに接続された高周波電源で、１１は高周波電力を上部電極２又は下部電極３に供給するかを切替える出力切替器を備えた自動整合器で、この自動整合器１１は熱の影響を受け難い銅板１２を介して上部電極２に接続されると共に温度に弱い、即ち発熱により損傷する虞がある同軸ケーブル１３を介して下部電極３に接続される。そして、前記自動整合器１１の出力切替器による切替えにより、上部電極２又は下部電極３に高周波電力が供給される。

１５は高周波電源１０に接続されるマイクロコンピュータ（ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えている。）等を備えたパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という。）で、前記高周波電源１０、その他の駆動源等を制御して、本プラズマ洗浄装置を統括制御する。このパソコン１５には、表示装置としてのモニター１６が接続され、このモニター１６には入力手段としての種々のタッチパネルスイッチ１７が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ１７を操作することにより、種々の設定を行うことができる。

ここで、基板の表面を発生させたプラズマにより洗浄するプラズマ洗浄処理の方法の代表的なものとしては、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）方式とプラズマエッチング（ＰＥ）方式とを挙げることができる。

ＲＩＥ方式は、真空チャンバー１内にプラズマ反応ガス（Ａｒ、Ｏ^２等）を供給して、上部電極２に高周波電源１０から自動整合器１１、銅板１２を介して、高周波電力を供給する。すると、真空チャンバー１内にプラズマが発生し、プラズマ中のプラスイオンが負に帯電した上部電極２に引き寄せられるため、プラスイオンが下部電極３上に載置された基板の表面に衝突して、この基板の表面の不純物を削り取る。このような処理は、例えば、基板にワイヤボンディングを行う際の前処理等に適している。

一方、ＰＥ方式は、真空チャンバー１内にプラズマ反応ガス（Ａｒ、Ｏ^２等）を供給して、下部電極３に高周波電源１０から自動整合器１１、同軸ケーブル１３を介して、高周波電力を供給する。すると、真空チャンバー内にプラズマが発生し、プラズマ中のプラスイオンが負に帯電した下部電極３に引き寄せられるため、基板の表面にはプラスイオンはあまり衝突せず、主としてプラズマ中のラジカルが衝突し、基板の表面が化学的に改質される。このような処理は、例えば、基板の表面に実装された部品を樹脂で封止する際の前処理等に適している。

プラズマ処理制限は、プラズマ処理パワー（Ｗ）と処理時間（秒）の積による制限であり、本実施形態では１００００Ｗ秒であり、このプラズマ処理制限はモニター１６にタッチパネルスイッチ１７の押圧操作により、パラメータ設定画面を表示させて入力キーとしての数字キースイッチ部を表示させて、前述したプラズマ処理制限が設定され、パソコン１５の内部メモリに格納される。このようなプラズマ処理制限は、ＲＩＥ方式とＰＥ方式とで別々に設定することができるが、本実施形態ではＲＩＥ方式は１００００Ｗ秒で、ＰＥ方式は９０００Ｗ秒である。

次に、図２のプラズマ洗浄処理のレシピ設定画面及び図３のＲＦ出力（ＲＦ電源出力パワー）、プラズマ処理時間、ＲＦ方式等の設定に係るフローチャートに基づいて、以下説明する。先ず、モニター１６にタッチパネルスイッチ１７の押圧操作により、図２に示すようなプラズマ洗浄処理のレシピ設定画面を表示させて、入力キーとしての数字キースイッチ部を表示させて、各種データを入力してプラズマ洗浄処理のレシピを設定し、パソコン１５の内部メモリに格納する。

即ち、図２に示すレシピ番号「１」として、供給するアルゴンガス（「Ａｒ」と表示）を「５（１分間当り５ｃｃの意）」とし、供給する酸素ガス（「Ｏ^２」と表示）を「０」とし、プラズマ洗浄する際の開始圧力を「２０（Ｐａ）」とし、ＲＦ電源出力パワーを「５００（Ｗ）」とし、プラズマ処理時間を「２０（秒間）」として、プラズマ処理制限の１００００Ｗ秒を超えないように設定し、ＲＦ方式をＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）処理と入力する。この場合、ＲＦ電源出力パワーを「４００（Ｗ）」とすると、プラズマ処理時間は「２５（秒間）」まで設定することができる。

以下同様に、レシピ番号「２」以降においても必要事項を入力するが、ここでは省略する。このようにして、レシピ番号毎に必要事項を入力した後に、タッチパネルスイッチ１７のＯＫスイッチ部１７Ａを押圧操作すると、パソコン１５は初めに設定入力した又は更新入力したレシピデータを内部メモリに格納させ、またキャンセルスイッチ部１７Ｂを押圧操作すると、このレシピ設定画面を閉じるように制御する。

ところで、前述したプラズマ洗浄処理のレシピ設定をする際には、パソコン１５（内蔵するマイクロコンピュータ）により図３に示すような処理がなされる。即ち、初めに、プラズマエッチング（ＰＥ）方式かリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）方式かのどちらであるかを判定する（ステップＳ０１）。

この場合、今レシピを設定しているのがＰＥ方式であれば、プラズマ処理制限を内部メモリから読み込み（ステップＳ０２）、ＲＩＥ方式であれば、プラズマ処理制限を内部メモリから読み込む（ステップＳ０３）。

次に、プラズマ処理パワー（Ｗ）と処理時間（秒）の積がプラズマ処理制限を超えていないか判定する（ステップＳ０４）。即ち、レシピ番号「１」の設定は、ＲＦ電源出力パワーを「５００（Ｗ）」、プラズマ処理時間を「２０（秒間）」としたので、ＲＩＥ方式のプラズマ処理制限の１００００Ｗ秒を超えていないので、前述したように、ＯＫスイッチ部１７Ａを押圧操作すると、レシピが確定し、パソコン１５はこの入力したレシピデータを内部メモリに保存格納する（ステップＳ０５）。

ところが、このレシピ番号「１」の設定の際に、ＲＦ電源出力パワーを「５００（Ｗ）」と入力して、プラズマ処理時間を「２５（秒間）」と入力すると、パソコン１５は５００Ｗ×２５秒＝１２５００Ｗ秒と算出して、プラズマ処理制限を超えたと判定して、超えた旨をモニター１７にメッセージ表示させる（ステップＳ０６）。

次に、ＲＦ電源出力パワーはそのままとし（「５００（Ｗ）」）、プラズマ処理時間はプラズマ処理制限の１００００Ｗ秒となるように、自動計算され、即ち１００００Ｗ秒÷５００Ｗ＝２０秒間を算出して（ステップＳ０７）、プラズマ処理時間を２０秒間としてレシピが確定し、パソコン１５はこの入力したレシピデータを内部メモリに保存格納する（ステップＳ０５）。

なお、ＲＦ電源出力パワーを「６００（Ｗ）」としてプラズマ処理制限の１００００Ｗ秒を超えた場合には、プラズマ処理時間はプラズマ処理制限の１００００Ｗ秒となるように、自動計算され、１００００÷６００Ｗを計算し、約１６．６秒間を算出して内部メモリに保存することとなり、またＲＦ電源出力パワーを「４００（Ｗ）」としてプラズマ処理制限の１００００Ｗ秒を超えた場合には、プラズマ処理時間はプラズマ処理制限の１００００Ｗ秒となるように、自動計算され、１００００÷４００Ｗを計算し、２５秒間を算出して内部メモリに保存することとなる。

以下同様に、レシピ番号「２」以降の設定の際にも、この図３のフローチャートに従った処理がなされることとなる。従って、プラズマ洗浄処理の制限を緩和し、使用勝手の良いプラズマ洗浄装置を提供することができる。

以上の構成により、以下動作について説明する。先ず、設定されたプラズマ洗浄処理のレシピを選択すべくモニター１６に、図４に示す選択画面を表示させ、レシピ番号「１」（ＲＩＥ方式）を選択するために、タッチパネルスイッチ１７の対応するチェック・ボックススイッチ部１７Ｃを押圧操作してチェック・マーク（「レ」）を付す。

そして、モニター１６に表示された運転開始スイッチ部（図示せず）を押圧操作して、真空ポンプを駆動させて、真空チャンバー１を所定の真空状態とし、高周波電源１０からの高周波電圧を上部電極２側に出力切替器が切替わった自動整合器１１、銅板１２を介して上部電極２に印加するように制御する。また、開閉バルブを開いて、上部電極２と下部電極３との間にプラズマ反応性ガスであるアルゴンガスを１分間当り２０ｃｃ分供給してプラズマ化する。

そして、生成されたプラズマ中のプラスイオンが負に帯電した上部電極２に引き寄せられるため、このプラスイオンが下部電極３上の基板に衝突することにより、基板の表面などをエッチングして、汚染物質を取り除き、洗浄する。このようなアルゴンガスを供給しながら、プラズマ化して洗浄して装置外部へ排出するプラズマ洗浄処理はＲＦ電源出力パワーが５００Ｗで、２０秒間行われることとなる。

以上のように、一般にＲＩＥ方式ではＲＦ電源出力パワーが高い方がよく、ＰＥ方式ではＲＦ電源出力パワーは低くともよいが、プラズマ処理パワーと処理時間との積であるプラズマ処理制限を設けて、この制限の範囲内でプラズマ処理パワーと処理時間とを設定できて、前記プラズマ処理制限を超えた場合には超えた旨を表示装置に表示するので、使い勝手がよく、また前記プラズマ処理制限を超えた場合には入力されたプラズマ処理パワーをそのままとして、前記プラズマ処理制限を超えないように前記処理時間を算出装置が算出した処理時間を前記内部メモリに格納させるようにして設定できるから、この点でも使い勝手がよい。

1つの自動整合器１１のみを設けることで、この整合器１１によりＲＩＥ方式とＰＥ方式とを切替え、双方の方式に対応することができる。

自動整合器１１と上部電極２との間は銅板１２、自動整合器１１と下部電極３との間は同軸ケーブル１３を使用し、夫々電力の供給経路により、銅板１２と同軸ケーブル１３とを使い分けることで、ＲＩＥ方式のとき、銅板１２を介して電力を供給するので、自動整合器１１と上部電極２との間の電力供給経路が損傷することを回避でき、又は自動整合器１１と下部電極３とが離れている場合（例えば、真空チャンバー１の上に配した場合）でも、同軸ケーブル１３の使用により容易に配線することができる。

なお、ＲＦ電源出力パワーが低くてもよい場合には、プラズマ洗浄処理時間を長く設定することにより、基板へのダメージを少なくして洗浄することもできる。

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。

１ 真空チャンバー
２ 上部電極
３ 下部電極
１０ 高周波電源
１１ 自動整合器
１５ パーソナルコンピュータ

Claims (2)

1. チャンバー内に一対の電極を配設して、真空状態にされたチャンバー内に基板を収納し、プラズマ反応性ガスを供給すると共に、前記一対の電極に高周波電源により高周波電圧を印加して前記反応性ガスをプラズマ化して前記基板を洗浄するプラズマ洗浄装置であって、
   プラズマ処理パワーと処理時間との積であるプラズマ処理制限を格納する第１メモリと、
   プラズマ洗浄処理をするためのプラズマ処理パワーと処理時間とを入力して設定するための設定装置と、
   この設定装置により設定された前記プラズマ処理パワーと処理時間とを格納する第２メモリと、
   この設定装置によりプラズマ処理パワーと処理時間とを入力した際に前記プラズマ処理制限を超えた場合には超えた旨を表示する表示装置と
   を設けたことを特徴とするプラズマ洗浄装置。
2. チャンバー内に一対の電極を配設して、真空状態にされたチャンバー内に基板を収納し、プラズマ反応性ガスを供給すると共に、前記一対の電極に高周波電源により高周波電圧を印加して前記反応性ガスをプラズマ化して前記基板を洗浄するプラズマ洗浄装置であって、
   プラズマ処理パワーと処理時間との積であるプラズマ処理制限を格納する第１メモリと、
   プラズマ洗浄処理をするためのプラズマ処理パワーと処理時間とを入力して設定するための設定装置と、
   この設定装置により設定された前記プラズマ処理パワーと処理時間とを格納する第２メモリと、
   この設定装置によりプラズマ処理パワーと処理時間とを入力した際に前記プラズマ処理制限を超えた場合には入力された前記プラズマ処理パワーをそのままとして前記プラズマ処理制限を超えないように前記処理時間を算出する算出装置と、
   この算出装置により算出された前記処理時間を前記第２メモリに格納させるように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。

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