JP4722669B2

JP4722669B2 - Plasma cleaning device

Info

Publication number: JP4722669B2
Application number: JP2005310672A
Authority: JP
Inventors: 正行福田; 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: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP2007123370A

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。 In the present invention, the inside of a chamber in which a pair of parallel upper and lower electrodes is disposed is evacuated, and plasma reactive gas is supplied between both electrodes through the upper electrode, and a high frequency is supplied to the lower electrode. The present invention relates to a plasma cleaning apparatus in which a high-frequency voltage is applied from a power source to turn the gas into plasma, and etching is performed when positive ions in the plasma collide with a printed circuit board on the lower electrode.

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 This type of cleaning apparatus is disclosed in, for example, Patent Document 1. In general, in plasma cleaning, the degree of goodness of etching, that is, cleaning, largely depends on the value of the negative offset DC voltage (Vdc) generated in the lower electrode.
JP 2002-153832 A

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。 Therefore, there is a problem that etching is performed more or less than necessary depending on the magnitude of the offset DC voltage value.

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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a plasma cleaning apparatus capable of obtaining stable etching characteristics by stably maintaining the offset DC voltage value.

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、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。 Therefore, in the first invention , the inside of the chamber in which a pair of parallel upper electrode and lower electrode is disposed is evacuated, and plasma reactive gas is supplied between both electrodes through the upper electrode. A high frequency voltage is applied to a lower electrode in a plasma cleaning apparatus that applies a high frequency voltage from a high frequency power source to turn the gas into a plasma and etches by causing positive ions in the plasma to collide with a printed circuit board on the lower electrode. A measurement circuit for measuring a negative offset DC voltage generated in the lower electrode, a DC power source for applying a DC voltage to the lower electrode to change the offset DC voltage, and a voltage set by the voltage measured by the measurement circuit A controller for controlling the DC power supply so as to change the offset DC voltage in accordance with a deviation from the voltage. It is characterized in.

本発明は、下部電極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直流電源を備え、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オフセット直流電圧を変化させるように直流電源を制御するので、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。 The present invention includes a DC power supply that changes the offset DC voltage by applying a DC voltage to the lower electrode, and changes the offset DC voltage according to the deviation between the voltage measured by the measurement circuit and the set reference voltage. Since the DC power source is controlled, it is possible to provide a plasma cleaning apparatus capable of obtaining stable etching characteristics by stably maintaining the negative offset DC voltage value generated in the lower electrode to which the high frequency voltage is applied. .

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。 Hereinafter, a plasma cleaning apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 denotes a vacuum chamber in which a pair of parallel upper electrode 2 and lower electrode 3 are disposed. The vacuum chamber 1 is brought into a predetermined vacuum state by a vacuum pump (not shown).

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。 Then, a plasma reactive gas, for example, an inert gas such as argon is supplied between the upper electrode 2 and the lower electrode 3 through the upper electrode 2. The lower electrode 3 is provided with a printed board 4 to be cleaned.

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。 Reference numeral 5 denotes a high-frequency power source connected to the ground, which applies a high-frequency voltage to the lower electrode 3 via an automatic matching unit 6 to convert the plasma reactive gas into plasma. The generated positive ions in the plasma 7 collide with the printed circuit board 4 on the lower electrode 3 to etch the surface of the printed circuit board 4 to remove contaminants and clean the surface.

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。 The automatic matching unit 6 connected to the high-frequency power source 5 is provided with an automatic matching circuit 6A and a measurement circuit 8. The automatic matching circuit 6A is a circuit that automatically matches the impedance of the high-frequency power source 5 and the impedance of the lower electrode 3 in order to supply the maximum power of the high-frequency power source 5 to the vacuum chamber 1. . The measurement circuit 8 includes an A / D circuit and a D / A circuit, and is a circuit that constantly measures a negative offset DC voltage (Vdc) generated in the lower electrode 3 to which a high-frequency voltage is applied by the high-frequency power source 5.

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。 9 is a control device, and PID control or ON / OFF is constant so as to change the high-frequency voltage according to the deviation between the measured offset DC voltage (Vdc) from the measurement circuit 8 and a preset reference voltage. The high-frequency power source 5 is controlled using on / off control that repeats periodically. That is, the offset DC voltage (Vdc) is affected by the state of the dirty printed circuit board 4 (the amount of water to be contained), but is also affected by the high-frequency voltage value, so that the offset DC voltage (Vdc) and the reference voltage The high frequency power supply 5 is controlled so as to change the high frequency voltage in accordance with the deviation.

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。 That is, if the absolute value of the offset DC voltage (Vdc) is larger than the reference voltage, the high-frequency voltage is decreased according to the deviation, and if the absolute value of the offset DC voltage (Vdc) is smaller than the reference voltage, the high-frequency voltage is increased. Is controlled to be small. As long as the control is performed in this way, feedback control using another method may be used.

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。 Here, the PID control refers to control that converges to a set value by combining proportional control, integral control, and differential control.

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。 With the above configuration, the operation will be described below. The vacuum chamber 1 is brought into a predetermined vacuum state by a vacuum pump (not shown), and a high frequency voltage from the high frequency power source 5 is applied to the lower electrode 3 via the automatic matching unit 6. Then, argon gas or the like, which is a plasma reactive gas that passes through the upper electrode 2 and is supplied between the upper electrode 2 and the lower electrode 3, is converted into plasma. At this time, the automatic matching circuit 6A of the automatic matching unit 6 automatically matches the impedance of the high frequency power supply 5 and the impedance of the lower electrode 3 in order to supply the maximum power of the high frequency power supply 5 into the vacuum chamber 1. To do.

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。 As another feedback control example similar to the on / off control, the measurement circuit 8 measures the offset DC voltage (Vdc) at a predetermined sampling interval, and the value of the offset DC voltage (Vdc) is used as a reference each time the measurement is performed. It is conceivable to change the high-frequency voltage by a predetermined voltage according to the deviation from the voltage value. That is, if the absolute value of the offset DC voltage (Vdc) is greater than the reference voltage absolute value according to the deviation +/-, the high-frequency voltage is reduced by a predetermined voltage (for example, 10 volts), and if it is opposite, the high-frequency voltage is increased by a predetermined voltage. Control such as enlarging can be considered.

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。 As an example of on / off control, the high-frequency voltage is set to two stages of a predetermined voltage difference (for example, two stages of 450 volts and 500 volts) by the above control, and the deviation between the measured offset direct current voltage (Vdc) and the reference voltage. There are things to switch according to. That is, if the absolute value of the offset DC voltage (Vdc) is larger than the absolute value of the reference voltage, control is performed so that the high-frequency voltage is set to a small high-frequency voltage in two steps, and the high-frequency voltage is switched to the opposite.

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。 As described above, the positive ions in the generated plasma 7 collide with the printed circuit board 4 on the lower electrode 3 to etch the surface of the printed circuit board 4 to remove contaminants and clean them.

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。 A negative offset DC voltage generated in the lower electrode 3 to which a high frequency voltage is applied by the high frequency power source 5 is always measured by the measurement circuit 8. Therefore, the control device 9 to which the measured offset DC voltage value is inputted changes the PID so as to change the high-frequency voltage according to the deviation between the offset DC voltage from the measurement circuit 8 and a preset reference voltage. The high frequency power supply 5 is controlled using control or on / off control.

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。 That is, the control device 9 controls the high frequency power supply 5 to increase or decrease the high frequency voltage value output by the high frequency power supply 5 so that the measured offset DC voltage value becomes the same as the reference voltage without the deviation. However, the operation of the plasma cleaning apparatus is continued.

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。 Therefore, by maintaining the offset DC voltage value stably, the problem of etching more than necessary or insufficient due to the magnitude of the offset DC voltage value is solved, and stable etching characteristics can be obtained. A plasma cleaning apparatus can be provided.

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。 Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. 2. The difference from the first embodiment in which the automatic matching circuit 6 is provided with the automatic matching circuit 6A and the measurement circuit 8 is that the measurement circuit 8 is automatically set. The operation is the same as that of the first embodiment in that it is taken out from the matching unit 6 and arranged individually.

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。 Next, the third embodiment will be described with reference to FIG. 3, but only the points different from the first embodiment will be described for convenience of description. First, reference numeral 10 denotes a DC power source, which applies a DC voltage to the lower electrode 3 to change the offset DC voltage. Then, according to the deviation between the voltage measured by the measurement circuit 8 and the set reference voltage, the negative offset DC voltage generated in the lower electrode 3 to which the high-frequency voltage is applied from the high-frequency power source 5 is changed. The control device 9 controls the DC power supply 10 using PID control or on / off control.

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。 That is, the control device 9 controls the DC power supply 10 so that the measured offset DC voltage value becomes the same as the reference voltage without the deviation, and increases or decreases the high-frequency voltage value output from the high-frequency power supply 5. However, the operation of the plasma cleaning apparatus is continued.

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。 Note that the measurement circuit 8 in the third embodiment may be taken out from the automatic matching unit 6 and disposed individually, as in the second embodiment, and the operation thereof is the same as in the third embodiment. .

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。 In the third embodiment, when the measurement circuit 8 measures the offset DC voltage (Vdc) at every treatment time interval, the DC power supply 10 supplies a predetermined DC voltage value according to the deviation from the reference voltage value. It may be applied by increasing or decreasing (minus if the deviation is a positive value), or the deviation voltage may be directly increased or decreased.

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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various alternatives, modifications, and variations can be made by those skilled in the art based on the above description, and the present invention is not limited to the various embodiments described above without departing from the spirit of the present invention. It encompasses alternatives, modifications or variations.

第１の実施形態のプラズマ洗浄装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the plasma cleaning apparatus of 1st Embodiment. 第２の実施形態のプラズマ洗浄装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the plasma cleaning apparatus of 2nd Embodiment. 第３の実施形態のプラズマ洗浄装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the plasma cleaning apparatus of 3rd Embodiment.

Explanation of symbols

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

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Upper electrode 3 Lower electrode 5 High frequency power supply 8 Measurement circuit 9 Control apparatus 10 DC power supply

Claims

A chamber in which a pair of parallel upper and lower electrodes are disposed is evacuated, and plasma reactive gas is supplied between both electrodes through the upper electrode, and a high-frequency voltage is applied to the lower electrode by a high-frequency power source. In a plasma cleaning apparatus that applies plasma to make the gas into plasma and etches by positive ions in the plasma colliding with the printed circuit board on the lower electrode, a negative offset generated in the lower electrode to which a high-frequency voltage is applied a measuring circuit for measuring a DC voltage, a DC power supply for changing the offset DC voltage by applying a DC voltage to the lower electrode, the in accordance with the deviation between set reference voltage as the measuring circuit is measured Plastic which is characterized by providing a controller for controlling the DC power supply so as to vary the offset DC voltage Ma cleaning equipment.