JP3389812B2 - ワークのプラズマクリーニング装置およびプラズマクリーニング方法 - Google Patents

ワークのプラズマクリーニング装置およびプラズマクリーニング方法

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JP3389812B2 JP08914297A JP8914297A JP3389812B2 JP 3389812 B2 JP3389812 B2 JP 3389812B2 JP 08914297 A JP08914297 A JP 08914297A JP 8914297 A JP8914297 A JP 8914297A JP 3389812 B2 JP3389812 B2 JP 3389812B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チップやチップを
実装する基板などのワークをクリーニングするワークの
プラズマクリーニング装置およびプラズマクリーニング
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、ウェハから切り出されたチップ
を基板に実装した後、チップの電極と基板の電極をワイ
ヤで接続するワイヤボンディングを行ったり、あるいは
バンプ付き電子部品をボンディングするような場合、ワ
イヤやバンプのボンディング性を良くするために、基板
やチップの電極をプラズマクリーニングして電極の汚れ
を除去することが行われる。
【0003】プラズマクリーニングは、基板を真空チャ
ンバ内に配置し、真空チャンバ内にプラズマを発生さ
せ、そのプラズマ中のイオンや電子を基板の表面に衝突
させてこの表面をエッチングすることによりクリーニン
グするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】基板の汚れとしては、
無機質の汚れと有機質の汚れがあり、いずれもワイヤや
バンプなどのボンディング性を阻害する。無機質の汚れ
は、例えば電極の素材であるニッケルや銅から生じたニ
ッケル酸化物、ニッケル水酸化物、銅酸化物である。ま
た有機質の汚れとしては、例えばチップを基板に接着す
るボンドや取り扱い者の手あかから生じた炭素化合物で
ある。
【0005】ところが従来の平行平板型プラズマクリー
ニングでは、無機質の汚れは除去できるが、有機質の汚
れは十分に除去できないという問題点があった。その理
由は、プラズマクリーニングにより基板表面からエッチ
ングされて飛散した有機物の汚れは、2次的に基板の表
面に付着するためであると考えられる。
【0006】したがって本発明は、基板などのワークの
無機質の汚れと有機質の汚れを共にクリーニングして除
去できるワークのプラズマクリーニング装置およびプラ
ズマクリーニング方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明のワーク
のプラズマクリーニング装置は、下部電極と、この下部
電極に電圧を印加する高周波電源と、この下部電極の上
方に設けられたアース電極と、下部電極とアース電極の
間の真空チャンバ内を真空吸引する真空吸引手段と、真
空チャンバ内にプラズマ発生用ガスを供給するガス供給
手段と、下部電極の上下動手段とを備え、前記上下動手
段により下部電極を上昇させてワークに接近させ、高周
波電位によるセルフバイアスによりプラズマ中のイオン
をワークの表面に衝突させて無機質の汚れをクリーニン
グするイオンスパッタエッチングモードと、前記上下動
手段により下部電極を下降させて下部電極とワークのギ
ャップを大きくし、ワークの電位をフローティング電位
としてイオンの衝突をほぼなくし、質量の軽い電子の衝
突のみによる熱エネルギーにより表面の有機物を揮発さ
せてクリーニングするプラズマエッチングモードとを発
生させるようにした。
【0008】請求項2の発明のワークのプラズマクリー
ニング方法は、ワークをワークの上方にアース電極を設
けた真空チャンバの内部に配置し、ワークの下方のワー
クに接近した高さにある下部電極に高周波電圧を印加す
ることによりこの下部電極上のワークにセルフバイアス
電圧を印加させ、プラズマ中のイオンをワークの表面に
衝突させこの表面をエッチングすることによりこの表
面の無機質の汚れを除去する第1工程と、ワークの下方
の下部電極とワークとのギャップを大きくし、下部電極
に高周波電圧を印加することによりイオンの衝突をほぼ
なくし、質量の軽い電子の衝突のみによる熱エネルギー
によりこの表面の有機質の汚れを加熱揮発させて除去す
る第2の工程と、を含む。
【0009】
【発明の実施の形態】上記構成の各発明によれば、まず
ワークの電位を高周波電位としてセルフバイアスにより
イオンをワークに衝突させ、これにより無機質の汚れを
エッチングして除去する。その後、ワークとアース電極
の電位差を小さくしてワークの電位をフローティング電
位として質量の軽い電子のみをワークに衝突させ、その
熱エネルギーにより有機質の汚れを揮発させて除去す
る。
【0010】(実施の形態1)図1および図2は、本発
明の実施の形態1のワークのプラズマクリーニング装置
の断面図であって、図1は無機質の汚れをクリーニング
中の状態を示しており、図2は有機質の汚れをクリーニ
ング中の状態を示している。
【0011】まず、図1を参照してワークのプラズマク
リーニング装置の構造を説明する。1は基板であり、そ
の上面にはチップ2がボンド3で接着されている。基板
1の表面には回路パターンの電極4が形成されている。
後工程のワイヤボンディング工程により、チップ1の上
面の電極(図示せず)と基板1の電極4はワイヤで接続
されるが、これに先立ち、ワイヤのボンディング性を阻
害する無機質の汚れと有機質の汚れを、このプラズマク
リーニング装置により除去するものである。
【0012】基板1は絶縁性のワーク支持プレート5上
に載せられている。ワーク支持プレート5には開口部6
が開口されており、開口部6の下側には下部電極7が配
設されている。下部電極7は、高圧の高周波電源8に接
続されている。9はワーク支持プレート5や下部電極7
の受台である。
【0013】下部電極7の下面には垂直な送りねじ10
が結合されている。送りねじ10にはナット11が螺着
されている。ナット11と、モータ12の回転軸に装着
されたナット13にはベルト14が調帯されている。し
たがってモータ12が正逆駆動すると、ナット11は正
逆回転し、これにより送りねじ10および下部電極7は
上下動する。すなわち、送りねじ10、ナット11,1
3、モータ12、ベルト14は、下部電極7の上下動手
段となっている。
【0014】ワーク支持プレート5上には蓋ケース20
が設置されている。蓋ケース20はアース21に接続さ
れており、アース電極を兼ねている。なお蓋ケース20
とは別個に、基板1の上方にアース電極を設けてもよ
い。蓋ケース20は図外の開閉手段により開閉する。蓋
ケース20の内部は真空チャンバ22になっている。真
空チャンバ22には、第1のパイプ23と第2のパイプ
24が接続されている。第1のパイプ23は真空吸引手
段25に接続されており、真空チャンバ22内を真空吸
引する。第2のパイプはガス供給手段26に接続されて
おり、真空チャンバ22内にアルゴンガスなどのプラズ
マ発生用ガスを供給する。
【0015】このワークのプラズマクリーニング装置は
上記のように構成されており、次に動作を説明する。図
1において、無機質の汚れをクリーニングするときは、
下部電極7をワーク支持プレート5の下面に当るまで上
昇させる。この状態で、真空チャンバ22内を真空吸引
した後、真空チャンバ22内にプラズマ発生用ガスを供
給する。次に下部電極7に高圧の高周波電圧を印加す
る。図中、Eはアース電極である蓋ケース20と下部電
極7の電位差、E1は基板1と蓋ケース20の電位差で
ある。
【0016】図1に示すように下部電極7を上昇させて
基板1に接近させた状態では、電位差E1は電位差Eに
ほぼ等しく、ワークの電位は高周波電位となる。したが
って高周波電位によるセルフバイアスによりプラズマ中
のイオンがワーク表面に衝突し(矢印a)、この表面を
エッチングして無機質の汚れは除去される。
【0017】上述したように、図1に示すプラズマエッ
チングによっては有機質の汚れはクリーニングできな
い。そこで次に、図2に示す方法により有機質の汚れを
クリーニングする。すなわち図2では、モータ12を駆
動して下部電極7を下降させ、基板1との間に大きなギ
ャップGを確保する。また図1の場合と同様に、真空チ
ャンバ22の真空吸引と、真空チャンバ22へのプラズ
マ発生用ガスの供給を行ったうえで、下部電極7に高圧
の高周波電圧を印加する。
【0018】Eは下部電極7と蓋ケース20の電位差、
E2は基板1と蓋ケース20の電位差である。上記ギャ
ップGを確保したことにより、基板1と蓋ケース20の
電位差E2は図1の場合の電位差E1よりも大巾に小さ
くなり、ワークの電位はフローティングとなる。したが
って質量の軽い電子のみワークに衝突し、この衝突エネ
ルギーによる加熱のために有機質の汚れは揮発して除去
される。なお図1および図2において、基板1のクリー
ニングとともに、チップ2の上面の電極のクリーニング
も行われる。
【0019】以上のように、下部電極7の高さを調整す
ることにより、下部電極7とアース電極である蓋ケース
20の距離を相対的に異ならせ、これにより基板1と蓋
ケース(アース電極)20の電位差を変えて、イオンス
パッタエッチングモードとプラズマエッチングモードを
発生させ、無機質の汚れと有機質の汚れを確実に除去す
ることができる。
【0020】以上のようにして、まずイオンスパッタエ
ッチングにより無機質の汚れを除去した後、プラズマエ
ッチングにより有機質の汚れを除去したならば、蓋ケー
ス20を開き、基板1を次の工程へ送る。なお本発明者
の実験によれば、先きに図2に示す方法により有機質を
クリーニングした後、図1に示す方法で無機質等をクリ
ーニングすると、無機質のクリーニング中に基板1は有
機質の汚れにより再度汚れるという結果が得られた。し
たがって本方法は、無機質の汚れのクリーニングの後、
有機質の汚れのクリーニングを行うことが望ましい。
【0021】(実施の形態2)図3は、本発明の実施の
形態2のワークのプラズマクリーニング装置の断面図で
ある。本実施の形態2では、プラズマクリーニング装置
は2台並設されている。図において左側のプラズマクリ
ーニング装置の下部電極7は上昇位置にあり、図1の場
合と同じである。また右側のプラズマクリーニング装置
の下部電極7は下降位置にあり、図2の場合と同じであ
る。なお実施の形態1と同一要素には同一符号を付して
いる。
【0022】動作は実施の形態1と同様であって、まず
左側のプラズマクリーニング装置により無機質の汚れを
除去した後、基板1を右側のプラズマクリーニング装置
へ送り、有機質の汚れをクリーニングする。このように
プラズマクリーニング装置を2個並設すれば、無機質の
汚れのクリーニングと有機質の汚れのクリーニングを並
行して行えるが、設備コストは高くなる。なお実施の形
態2では、下部電極7は所定の高さに固定していてもよ
いものであり、したがって下部電極7の上下動手段はな
くてもよい。
【0023】(実施の形態3)図4は、本発明の実施の
形態3のワークのプラズマクリーニング装置の断面図で
ある。このものは、図3に示す実施の形態2と同様のも
のであるが、右側の基板1は下部電極7上に立設された
ピン状のスペーサ27上に載置されている点が相違して
いる。したがってこのものも、まず左側のプラズマクリ
ーニング装置により無機質の汚れを除去した後、基板1
を右側のプラズマクリーニング装置へ送り、有機質の汚
れをクリーニングする。勿論このものも、下部電極7の
上下動手段はなくてもよい。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、ワークと下部電極のギ
ャップの大きさを変えるという簡単な手段により、イオ
ンスパッタエッチングモードとプラズマエッチングモー
ドの2つのモードを実現し、これにより基板やチップな
どのワークの無機質の汚れと有機質の汚れをきれいに除
去することができ、したがって後工程で行われるワイヤ
ボンディングやバンプのボンディングなどを良好に行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1のワークのプラズマクリ
ーニング装置の断面図
【図2】本発明の実施の形態1のワークのプラズマクリ
ーニング装置の断面図
【図3】本発明の実施の形態2のワークのプラズマクリ
ーニング装置の断面図
【図4】本発明の実施の形態3のワークのプラズマクリ
ーニング装置の断面図
【符号の説明】
1 基板 2 チップ 4 電極 5 ワーク支持プレート 7 下部電極 8 高周波電源 20 蓋ケース(アース電極) 22 真空チャンバ 25 真空吸引手段 26 ガス供給手段

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下部電極と、この下部電極に電圧を印加す
    る高周波電源と、この下部電極の上方に設けられたアー
    ス電極と、下部電極とアース電極の間の真空チャンバ内
    を真空吸引する真空吸引手段と、真空チャンバ内にプラ
    ズマ発生用ガスを供給するガス供給手段と、下部電極の
    上下動手段とを備え、前記上下動手段により下部電極を
    上昇させてワークに接近させ、高周波電位によるセルフ
    バイアスによりプラズマ中のイオンをワークの表面に衝
    突させて無機質の汚れをクリーニングするイオンスパッ
    タエッチングモードと、前記上下動手段により下部電極
    を下降させて下部電極とワークのギャップを大きくし、
    ワークの電をフローティング電位としてイオンの衝突
    をほぼなくし、質量の軽い電子の衝突のみによる熱エネ
    ルギーにより表面の有機物を揮発させてクリーニングす
    るプラズマエッチングモードとを発生させるようにした
    ことを特徴とするワークのプラズマクリーニング装置。
  2. 【請求項2】ワークをワークの上方にアース電極を設け
    真空チャンバの内部に配置し、ワークの下方のワーク
    に接近した高さにある下部電極に高周波電圧を印加する
    ことによりこの下部電極上のワークにセルフバイアス電
    圧を印加させ、プラズマ中のイオンをワークの表面に衝
    突させこの表面をエッチングすることによりこの表面
    の無機質の汚れを除去する第1工程と、ワークの下方の
    下部電極とワークとのギャップを大きくし、下部電極に
    高周波電圧を印加することによりイオンの衝突をほぼな
    くし、質量の軽い電子の衝突のみによる熱エネルギーに
    よりこの表面の有機質の汚れを加熱揮発させて除去する
    第2の工程と、を含むことを特徴とするワークのプラズ
    マクリーニング方法。
  3. 【請求項3】下部電極と、この下部電極に電圧を印加す
    る高周波電源と、この下部電極の上方に設けられたアー
    ス電極と、下部電極とアース電極の間の真空チャンバ内
    を真空吸引する真空吸引手段と、真空チャンバ内にプラ
    ズマ発生用ガスを供給するガス供給手段とを備えたワー
    クのプラズマクリーニング装置が2台あり、一方のプラ
    ズマクリーニング装置の下部電極は上昇位置にあって、
    下部電極に高周波電源の電圧を印加した際の高周波電位
    によるセルフバイアスによりプラズマ中のイオンをワー
    クの表面に衝突させて無機質の汚れをクリーニングする
    うにし、また他方のプラズマクリーニング装置の下部
    電極は下降位置にあって下部電極に高周波電源の電圧を
    印加した際のワークの電位をフローティング電位として
    イオンの衝突をほぼなくし、質量の軽い電子の衝突のみ
    による熱エネルギーにより表面の有機物を揮発させてク
    リーニングするようにしたことを特徴とするプラズマク
    リーニング装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載のワークのプラズマクリー
    ニング装置を用いるワークのプラズマクリーニング方法
    であって、前記一方のプラズマクリーニング装置の下部
    電極に高周波電圧を印加することによりこの下部電極上
    のワークにセルフバイアス電圧を印加させ、プラズマ中
    のイオンをワークの表面に衝突させてこの表面をエッチ
    ングすることによりこの表面の無機質の汚れを除去する
    ようにし、次に前記ワークを前記他方のプラズマクリー
    ニング装置の下部電極に高周波電圧を印加することによ
    りイオンの衝突をほぼなくし、質量の軽い電子の衝突の
    みによる熱エネルギーによりこの表面の有機質の汚れを
    加熱揮発させて除去するようにしたことを特徴とするワ
    ークのプラズマクリーニング方法。
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