JP6078571B2 - 製品を処理する装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的には、プラズマ処理に関し、特に、均一性を強めて基板を処理するためのプラズマ処理システム及び方法に関する。

プラズマ処理は、広範囲の用途において、使用される基板の表面特性を改変するためにしばしば使用され、それらには、限定はしないが、集積回路、電子パッケージ、及びプリント配線基板が含まれる。特に、プラズマ処理は、電子部品をパッケージするのに使用され、例えば、樹脂をエッチングし、ドリルスミアを除去し、表面活性を高め及び／又は表面清浄性を高め、膜の剥離や接着不良を解消し、ワイヤボンドの強度を高め、プリント配線基板に取り付けられるチップの下面の空洞を無くし、表面から酸化物を除去し、ダイの取り付けを高め、及び、チップ封入の接着を改善する。

従来のプラズマ処理システムにおいては、真空チャンバの内側に複数の基板が配置され、真空チャンバは、排気されてから、源ガスの分圧で充填され、部分的に電離した源ガスからなるプラズマが真空チャンバの内部に発生し、それぞれの基板の表面は、プラズマの核種に曝される。最も外側の表面層の原子は、物理的スパッタリング、化学的補助スパッタリング、及びプラズマによる化学的反応促進によって、それぞれの基板から除去される。物理的又は化学的な作用は、表面を調質するのに使用され、付着などの特性を改善させ、選択的に異質な表面層を除去し、又は、基板の表面から不都合な汚染物を清掃する。

多電極のプラズマ処理システムにおいては、材料の複数のパネルの両側が、バッチ処理にて、同時にプラズマ処理される。基板ホルダは、それぞれのパネルを、平坦な垂直電極の対の間に、垂直な向きに保持し、電極は、処理システムの処理チャンバ内に存在する適当な雰囲気で活性化されて、プラズマを発生する。それぞれの平坦な垂直電極とパネルにおける隣接する表面との間の環境は、ローカル処理チャンバに供給し、その中には、部分的に電離した源ガスが存在する。

プラズマ処理は、プリント配線基板の製造中に使用され、様々な製造段階中にパネルを処理する。１つの用途においては、プラズマはドリル工程で生じるスミア（ドリルスミア）を除去するのに使用され、ドリルスミアは、残留高分子樹脂の形態を有し、機械的ドリル開け工程によって、スルーホール及びヴァイアの壁に沿って広がっている。これを緩和せずに残すと、ドリルスミアは、電極の銅メッキなどメッキ処理と干渉し、メッキ処理は、プリント配線基板の電気的接続を確立する金属化を形成するのに使用される。また、プラズマは、プリント配線基板に使用される高分子の表面を活性化するためにも使用され、スルーホール及びヴァイアの壁に適用されるメッキによる金属化の湿潤性及び層状化を改善する。また、プラズマは、微細なピッチの金属化ラインをプリント配線基板上にパターニングするとき、また、金属化のためにポリイミドなどの可撓性材料の内部層を準備するために、フォトレジストの残留物を除去するのにも使用される。また、プラズマは、プリント配線基板が、めくら穴のヴァイアを形成するためにレーザドリルされるときには、炭素残留物を除去するのに使用される。

多電極のプラズマ処理システムを用いて、プラズマ処理されるパネルはかなり大型なこともある。例えば、パネルは矩形の外周を有し、約２６インチの幅と、約３２インチの長さとによって特徴付けられる。従来技術の処理システムによって達成されていた、それぞれのボードの全面領域に応じたプロセスの均一性は、それらの意図する目的には充分であっても、技術の進歩によってプリント配線基板上の相互結合の密度が増加すると不十分になる。別の難点は、それぞれの異なる処理チャンバにおいて、パネルを均一に処理することである。

従来のプラズマ処理システムは、それらの意図する目的には適切であったけれども、それぞれのプリント配線基板、及び任意の単一のボードのロットで処理された複数のプリント配線基板の全面領域にわたって処理の均一性を改善できる、プラズマ処理システムを求めるニーズが存在する。

１つの実施形態においては、装置は、源ガスから発生したプラズマを用いて、製品を処理する。装置は、排気可能空間を備えた真空チャンバと、排気可能空間と連通するポンプポートと、源ガスを排気可能空間に導入するように構成された少なくとも１つのガスポートとを具備している。複数の電極は、排気可能空間の中に配置される。電極は、並列配置を有し、排気可能空間に複数の処理チャンバを形成する。それぞれの電極は、外周を具備している。プラズマ励起源は、電極を駆動するように構成され、それぞれの処理チャンバの中で、源ガスからプラズマを発生させる。装置はさらに、複数の導電部材を具備している。それぞれの導電部材は、それぞれ１つの電極を、プラズマ励起源に電気的に接続させる。それぞれの導電部材は、外周の内側の位置にて、それぞれ１つの電極に電気的に接続されている。

別の実施形態においては、装置は、源ガスから発生したプラズマを用いて、製品を処理する。装置は、排気可能空間を備えた真空チャンバと、排気可能空間と連通するポンプポートとを具備している。複数の電極は、複数の隣接する対において、排気可能空間の中に並列配置にて位置し、排気可能空間の中に複数の処理チャンバを形成している。それぞれの電極の隣接する対は、ギャップによって隔てられ、それぞれ１つの処理チャンバを形成している。それぞれの電極は、外周を具備している。真空チャンバの内側には、複数のガス分配管が配置される。それぞれのガス分配管は、注入ポートを具備し、電極の外周の内側にてそれぞれ１つの処理チャンバの中に源ガスを注入するように構成されている。プラズマ励起源は、電極に電気的に接続される。プラズマ励起源は、電極を駆動するように構成され、それぞれの処理チャンバの中で、源ガスからプラズマを発生させる。装置はさらに、複数の流れ制限部材を具備している。それぞれの流れ制限部材は、それぞれ１つの隣接する電極の対の間のギャップに配置されている。それぞれの流れ制限部材はギャップを減少させるように動作して、それぞれの処理チャンバからポンプポートへ出る源ガスの流れを抑制する。

別の実施形態においては、装置はさらに、ガス分配管及び流れ制限部材に加えて、複数の導電部材を具備している。それぞれの導電部材は、それぞれ１つの電極を、プラズマ励起源に電気的に接続する。それぞれの導電部材は、外周の内側の位置にて、それぞれ１つの電極と電気的に接続されている。

添付図面は、本願に組み込まれてその一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、上述した本発明の一般的な説明と、以下の本発明の詳細な説明とを合わせて、本発明の原理を説明するために役立つものである。

本発明の実施形態による、多電極のプラズマ処理システムを示した前面斜視図である。 図１のプラズマ処理システムの真空チャンバを示した背面斜視図である。 図２の真空チャンバを示した側面図であって、隣接する電極の対における一方の電極と、電極に取り付けられたガス分配管とを示している。 図３Ａと同様な側面図であって、隣接する電極の対における他方の電極と、電極に取り付けられたガス分配管とを示している。 図３Ａの一部分の拡大図であって、多電極のプラズマ処理システムにおいて、異なる電極と関連したガス分配管に処理ガスを分配するのに使用される、ガス分配マニホールドを示している。 多電極のプラズマ処理システムにおける電極と製品ホルダとを示した端面図であって、製品ホルダによって保持される製品は、図面の明瞭化のために省略して示している。 図５の一部分を示した拡大図であって、製品が、隣接する対をなす電極の間に見えており、隣接する対をなす電極の間の製品ホルダによって保持されている。 製品ホルダのラックを示した斜視図であって、多電極のプラズマ処理システムの内側の処理チャンバの中の処理位置に、製品を保持するのに使用される。 図１の多電極のプラズマ処理システムの部分的断面図であって、隣接する電極の対における電極を駆動するのに使用される導電部材を示している。 図７Ａに類似した部分的断面図であって、隣接する電極の対における他の電極を駆動するのに使用される導電部材を示している。 図７Ａの一部分を示した拡大図であって、電極の内側の導電部材と、導電部材のチップを電極に電気的及び物理的に結合させた詳細を示している。 図７Ａの別の部分を示した拡大図であって、接合ブロックの箇所の導電部材の結合の詳細を示している。

図１、図２、図３Ａ、図３Ｂ、及び図５を参照すると、同様な特徴には対応する参照符号を付しており、プラズマ処理システム１０は、キャビネット又はエンクロージャ１２と、真空チャンバ１４と、真空チャンバ１４の側壁１３によって取り囲まれた排気可能空間１６とを具備している。排気可能空間１６には、真空チャンバ１４のアクセス開口部１８を通してアクセスする。チャンバドア１５を開くと、アクセス開口部１８が現れ、これを通して、排気可能空間１６にアクセスし、ドアを閉じると、気密シールが提供され、排気可能空間１６を周囲の周辺環境から隔離する。チャンバドア１５は、真空チャンバ１４の１つの側部縁部に沿って配置された蝶番によって、アクセス開口部１８に隣接して取り付けられ、ラッチ２０を支持し、チャンバドア１５が閉じた位置にあるとき、真空チャンバ１４の別の部分に係合する。ラッチ２０は、真空チャンバ１４の残りとシールされた係合において、チャンバドア１５を固定するために使用される。密封部材２２は、チャンバドア１５の外周を取り囲み、密封された係合の媒介となる。真空チャンバ１４は、高真空用途に適した導電材料、例えば、アルミニウム合金又はステンレス鋼から形成され、電気的に接地される。

真空チャンバ１４の内側に形成された排気可能空間１６は、真空ポンプシステム２６によって、真空チャンバ１４の底壁を通して貫通するポンプポート２３を通して排気される。真空ポンプシステム２６は、エンクロージャ１２の内側に配置され、又は、エンクロージャ１２に隣接した床上に配置され、真空配管２７によって、ポンプポート２３に結合され、ポンプポート２３と真空配管２７との間の直径の相違を調整するための円錐形のリデューサ２９を具備している。真空ポンプシステム２６は、１又は複数の真空ポンプを備え、真空技術の当業者によって認識されるような、構造及び動作を有している。例えば、真空ポンプシステム２６は、回転翼ポンプと、ルーツ送風機とを具備し、これらが協働して、真空チャンバ１４の内部の真空圧を低いミリトール範囲に確立及び維持する。処理中には、真空チャンバ１４は、例えば、約２００ミリトールから約３００ミリトールの範囲の真空圧に排気される。真空ポンプシステム２６を使用して、パネル交換のために、空間１６が通気される毎に、排気可能空間１６から周辺ガスを排気する。

プラズマ処理システム１０は、公称的に同一である複数の電極２８を具備し、真空チャンバ１４と、代表的には高周波（ＲＦ）発生器３０の形態であるプラズマ励起源との内側に配置される。電極２８は、後述するように、ＲＦ発生器３０と並列に電気的に接続され、真空チャンバ１４は、駆動されない接地された対電極として働く。ＲＦ発生器３０は、インピーダンスマッチング装置を具備し、ＲＦ電力供給源は、例えば、約４０キロヘルツの周波数にて動作するが、ただし、ｋＨｚからＭＨｚの範囲の他の動作周波数を使用することも可能である。電極２８に供給される電力は、４０ｋＨｚの場合には、約４，０００ワットから約８，０００ワットの範囲である。しかしながら、当業者が認識するように、システム１０は、異なるバイアス電力の分配を許容するように変更され、又は、代わりに、直流（ＤＣ）電力供給を利用することも可能である。

電極２８は、真空チャンバ１４の１つの側壁１３から吊下され、電極２８の並列配置された対２５の間に均一な間隔を有している。個別化された処理チャンバ又はセル５２（図５）は、並列配置された電極２８におけるそれぞれの隣接する対２５の間の空間によって形成されている。周囲の最も外側の電極２８を除いた、それぞれの電極２８は、最も近い隣接する電極２８と共に、隣接する対２５を形成する。それぞれの周囲の最も外側の電極２８は、隣接する対２５の１つを形成するだけである。

電極２８は、中実の金属板で代表される形態を有し、例えば、厚みは約０．５インチ（約１．３センチメートル）であり、長さＬと幅Ｗとで特徴付けられる矩形の幾何学的形状になっている。電極２８を形成している金属、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金は、比較的高い電気導電性と、効率的な熱伝達を促進する比較的高い熱伝導性とによって特徴付けられる。電極２８は、側面の関係において配置され、それぞれの隣接する対２５における隣接する電極２８は、ほぼ平行な平面に向けられている。

図５及び図６に最も良く示されているように、プラズマ処理システム１０は、複数の製品ホルダ３８を備えたラック３６を具備し、製品ホルダは公称的に同一であり、真空チャンバ１４の内側に、代表的にはパネル４０の形態である製品を支持するように構成されている。それぞれのパネル４０は、ラック３６における１つの製品ホルダ３８に挿入可能になっている。ラック３６は、真空チャンバ１４の外部にあるときには、移動が容易なように、カート（図示せず）に載せて運搬される。ラック３６が１回のロット又はバッチのパネル４０で満たされた後、チャンバドア１５が開かれて、ラック３６は、カートから、真空チャンバ１４の内側の軌道４６に移送される。移送に続いて、ラック３６は、真空チャンバ１４の内側に配置され、チャンバドア１５が閉められて、密封された環境を提供し、真空ポンプシステム２６による排気の準備が出来たことになる。ラック３６は、カート上に支持されている間、可動である。ラック３６のパネル４０がプラズマ処理システム１０で処理されている間に、ラック３６と同様な別のラック（図示せず）に、別のバッチのパネル４０が装填され、ラック３６が処理後に取り出された後、直ちに、真空チャンバ１４に装填されて、より多くのパネル４０が処理される。

装填後には、それぞれの処理セル５２の中に１つのパネル４０が配置され、プラズマ処理システム１０が動作しているとき、それぞれのパネル４０の両面４８，５０はプラズマ処理される。真空チャンバ１４の内側において、ラック３６の製品ホルダ３８によって支持されている間には、パネル４０は、電極２８を含むそれぞれの平面に対して略平行な、それぞれの平面に向けられる。パネル４０の一方の平面４８は、それぞれの隣接する対２５において並列配置された電極２８の一方の表面４９と対峙する。パネル４０の他方の表面５０は、それぞれの隣接する対２５において並列配置された別の電極２８の表面５１と対峙する。それぞれの電極２８は外側縁部又は外周２４を有し、パネル４０の外側縁部は、電極２８の隣接する対２５の外周の内側に配置される。パネル４０は、電極２８に対して、及び、真空チャンバ１４に対して、電気的に浮いた状態にある。

図３Ａ、図３Ｂ、図４、及び図５を参照すると、同様な特徴には対応する参照符号を付しており、プラズマ処理システム１０は、源ガス分配システムを具備し、源ガスを処理セル５２におけるそれぞれの隣接する並列配置された電極２８の対２５の間に届けるように構成されている。源ガス分配システムは、源ガス供給源５６、質量流量制御装置５８、真空チャンバ１４の内側のガス分配マニホールド６０と、同じく真空チャンバ１４の内側に配置された複数のガス分配管６２とを具備している。源ガス供給源５６と質量流量制御装置５８とは、分配配管６４によって、単一のガス入口６５に結合され、図４に最も良く示されるように、ガス分配マニホールド６０の内側のキャビティによって形成された通路６６として働く。ガス分配マニホールド６０及び通路６６は、真空チャンバ１４の幅に沿って延在し、それぞれのガス分配管６２の片端６１の開口部（図示せず）は、取付具６８によって、対応するオリフィス７０に結合され、ガス分配マニホールド６０の壁を通して貫通し、通路６６と連通している。

質量流量制御装置５８は、質量流量を確立するために使用され、ガス分配マニホールド６０の通路６６に届けられる源ガスを計量する。質量流量制御装置５８は、当業者が理解する構造を有し、フィードバックループ制御を備え、管状導管に届けられる供給管の中を流れる源ガス又はガス混合物について、選択された圧力設定を維持する。源ガス供給源５６からの質量流量制御装置５８で計量された源ガスの流れは、単一の入口にて、ガス分配マニホールド６０に届けられ、次に、通路６６から異なるガス分配管６２へ、ガス分配マニホールド６０によって分配される。この構成によれば、単一の質量流量制御装置５８によって、計量されるべきすべての処理セル５２に、源ガスが分配される。

質量流量制御装置５８によって提供されたガスの流量と、真空ポンプシステム２６のポンプ流量とは、調整されて、それぞれの処理セル５２の中に真空圧を提供し、これはプラズマ発生に適し、その次にはプラズマ処理が持続される。真空チャンバ１４は、源ガスの導入と同時に排気され、新鮮なガスが真空チャンバ１４の内部で絶えず交換される。

変形例の実施形態においては、複数のガス供給源（図示せず）が、入口からガス分配マニホールド６０に結合されている。それぞれの追加的な源ガス供給源によって、ガス分配マニホールド６０に届けられる源ガスの質量流量は、専用の質量流量制御装置（図示せず）によって調整される。１つの特定の実施形態においては、プラズマ処理システム１０は、最大５台の質量流量制御装置と、５つの独立したガス供給源とを具備している。異なる源ガス供給源は、異なるプロセス手法に用いるために、ガス混合物において様々なガス比率を発生させるために使用される。

引き続き、図３Ａ、図３Ｂ、図４、及び図５を参照すると、ガス分配管６２は、公称的に同一であって、源ガスをそれぞれの処理セル５２に届けるように構成され、電極２８の外周２４の略内側の位置にて、それぞれの隣接する電極２８の対２５の間の表面４９，５１の間に源ガスを届ける。それぞれのガス分配管６２は、取付具６８によってガス分配マニホールド６０のオリフィス７０の１つに結合された開口部を有する端部６１と、別の開口部６３ａの端部６３との間に延在している。それぞれの開口部６３ａは、注入ポートを形成し、１つの処理セル５２に入る。それぞれのガス分配管６２は、端部６１の開口部にて終端する、第１の管状部分７２と、端部６３の開口部６３ａにて終端する、第２の管状部分７４と、第１及び第２の管状部分７２，７４を接続する、第３の管状部分７６とを具備している。それぞれのガス分配管６２は、屈曲しており、管状部分７２，７６の交差部にて、概略直角の屈曲部を形成し、管状部分７４，７６の交差部にて、別の概略直角の屈曲部を形成している。その結果、管状部分７２，７４，７６は、互いに対して斜めになっている。

ガス分配管６２の１つは、一組のブラケット７８によって、それぞれの電極２８の表面４９に、物理的に取り付けられている。別のガス分配管６２は、別の組のブラケット７８によって、それぞれの電極２８の表面５１に、物理的に取り付けられている。その結果、ガス分配管６２の１つは、ブラケット７８によって、それぞれの電極２８の両面４９，５１に取り付けられ、２つの異なる電極２８に取り付けられた２つのガス分配管６２は、源ガスをそれぞれの処理セル５２へ届ける。１枚のパネル４０が、電極２８の１つの隣接する対２５の間に配置されたとき、隣接する対２５の一方の電極２８上の１つのガス分配管６２は、一方の表面４８，５０を処理するのに使用されるプラズマのための源ガスを届け、隣接する対２５の他方の電極２８上の１つのガス分配管６２は、他方の表面４８，５０を処理するのに使用されるプラズマのための源ガスを届ける。もちろん、１つだけのガス分配管６２を、平行板の電極アレイにおける、周辺の最も外側の電極２８に取り付けてもよい。

それぞれのガス分配管６２の端部６３における開口部６３ａは、電極２８の外周２４の内側に境界をなす平面において、空間的座標（ｘ，ｙ）に物理的に配置されている。ｘ座標は、電極２８の対向する横方向の縁部４２，４４の間の位置として特定され、ｙ座標は、電極２８の上部と底部の縁部４１，４３の間の位置として特定される。１つの実施形態においては、それぞれのガス分配管６２の端部６３の開口部６３ａは、それが取り付けられる表面４９，５１の、幾何学的中心に概略配置される。特定の実施形態においては、それぞれのガス分配管６２の端部６３の開口部６３ａは、それが取り付けられる表面４９，５１の幾何学的中心のおよそ０．５インチの箇所に配置される。代表的な矩形の幾何学形状においては、それぞれのガス分配管６２の端部６３の開口部６３ａは、それぞれ１つの表面４９，５１の長さＬの半分と幅Ｗの半分との位置に概略配置される。

それぞれのガス分配管６２の全長は、管状部分７２，７４，７６の個別の長さと、屈曲の傾斜とを調整することで、計画的に仕立てられ、これは、プラズマ処理システム１０におけるそれぞれの処理セル５２へ適切な流量のガスを確立する要因であると信じられている。別の要因は、それぞれのガス分配管６２を形成するように屈曲された導管の内径と共に、ガス分配マニホールド６０のオリフィス７０の直径であると信じられている。１つの実施形態においては、それぞれのガス分配管６２の全長は、約２１インチ（約５３センチメートル）であり、それぞれのガス分配管６２の内径は、約０．１５インチ（約０．３８センチメートル）である。ガス分配管６２には、その長さに沿った孔は無く、ガス注入箇所は、端部６３の開口部６３ａだけになっている。別の実施形態においては、ガス分配管６２は、その長さに沿った異なる位置に、複数のガス注入箇所を具備している。

図５、図５Ａ、及び図６を参照すると、同様な特徴には対応する参照符号を付しており、プラズマ処理システム１０は、処理セル５２からプラズマの部分的に電離した源ガスの逃げを遅らせる特徴を具備している。ラック３６におけるそれぞれの製品ホルダ３８は、水平上部バー８０と、代表的な形態における後部ロッド８４の垂直部材と、代表的な形態における一対の前部ロッド８６，８８の垂直部材とによってフレームが形成されている。ラック３６はさらに、底部板８２を具備し、製品ホルダ３８とポンプポート２３との間に配置されている。後部ロッド８４は、ラック３６が排気可能空間１６に配置されたとき、真空チャンバ１４の後部側壁１３の近くに配置され、上部バー８０の一端を底部板８２に結合する。前部ロッド８６，８８は、ラック３６が排気可能空間１６の中に配置され、チャンバドア１５が閉じられたとき、真空チャンバ１４のチャンバドア１５の近くに配置され、上部バー８０の反対側の端部を底部板８２に結合させる。

それぞれの製品ホルダ３８における上側及び下側の十字部材８９，９０は、ロッド８４，８６，８８に機械的に結合され、協働して、１つのパネル４０を支持する。少なくとも１つの十字部材８９，９０は、ロッド８４，８６，８８に沿って垂直に可動になっており、ロッド８４，８６，８８及び十字部材８９，９０によって形成された開口部の領域を調整し、それにより、異なるサイズのパネル４０を収容する。

それぞれの上部バー８０と、それぞれの組のロッド８４，８６，８８と、底部板８２と、それぞれの隣接する対２５の電極２８とは、集合的に、１つの処理セル５２の境界をなし又は取り囲み、それにより、協働して、プラズマの部分的に電離した源ガスを、それぞれの処理セル５２の中に閉じ込める。それぞれの上部バー８０と、それぞれの組のロッド８４，８６，８８と、底部板８２と、それぞれの隣接する対の電極２８とは、部分的に電離した源ガスが、処理セル５２の１つから逃げる能力を遅らせる。電極２８の外周２４の内側の注入箇所に、それぞれのガス分配管６２から源ガスを注入することで、異なる処理セル５２に閉じ込めることを促進する。電極２８の固体の性質は、異なる処理セル５２の間に源ガス及びプラズマがクロスフローするのを禁止し、また、源ガス及びプラズマを閉じ込め、処理セル５２から源ガス及びプラズマをゆっくりと逃がすように動作する。底部板８２は、同じく固体の物体であり、流れ偏向器として動作し、処理セル５２からポンプ送出された源ガスが、ポンプポート２３に移行して外周８３のまわりに流れるのを抑制する。逃げ速度を減少させると、従来の処理システムによって達成される結果に比べて、それぞれのパネル４０の全面領域にわたって、プラズマ処理の均一性が高められると信じられている。

上部バー８０、ロッド８４、及びロッド８６，８８は、それぞれの製品ホルダ３８に関連し、障害物として動作して、それぞれの隣接する電極２８の対２５の間のギャップＧのそれぞれの部分を効果的に幅狭にする。１つの実施形態においては、それぞれの上部バー８０は、約１．７５インチ（約４．４センチメートル）の幅を有し、それぞれの隣接する電極２８の対の表面４９，５１の間に、約２インチ（約５．１センチメートル）の分離を有しており、上部バー８０の両側のギャップは、約０．１２５インチ（約０．３２センチメートル）になっている。

図５Ａに最良に示されているように、それぞれの上部バーの上面８１は、それぞれの隣接する対２５をなす電極２８のそれぞれの上面又は縁部９２，９３に比べて、距離ｄだけ低く配置されている。上部縁部９２，９３は、それぞれの隣接する電極２８の対２５における周囲２４の部分を形成し、それぞれの電極２８の両面４９，５１を結合する。１つの実施形態においては、上部バー８０の上面８１は、隣接する電極２８の対２５のそれぞれの上部縁部９２，９３から、少なくとも０．３７５インチ（少なくとも０．９５センチメートル）又はこれより低く配置され、これは、処理セル５２の内部にガスを閉じ込めることを高めると信じられている。後部ロッド８４は、隣接する電極２８の対２５の側縁と概略同一平面上にある。同様に、前部ロッド８６，８８は、隣接する電極２８の対２５の側縁と、概略同一平面にある。後部ロッド８４は、前部ロッド８６，８８に比べて、大きな直径を有する。

図７Ａ、図７Ｂ、及び図８を参照すると、同様な特徴には対応する参照符号を付しており、プラズマ処理システム１０は、ＲＦ発生器３０からそれぞれの固体電極２８の内部に電力を送るように動作する特徴を具備している。電力は、ＲＦ発生器３０から、一対の高電圧電気フィードスルー１００，１０２に届けられ、真空チャンバ１４の１つの側壁１３を貫通している。高電圧電気フィードスルー１００，１０２は、真空気密方法において、ＲＦ信号を側壁１３に通す。ガードボックス１０１，１０３（図２）は、真空チャンバ１４の外部に取り付けられ、ＲＦ発生器３０と、高電圧電気フィードスルー１００，１０２との間の外部結合をシールドするように動作する。代表的な実施形態においては、ＲＦ発生器３０におけるＲＦ電源は、二重出力電源である。交互電極２８は、一緒に母線で結ばれ、同じく母線で結ばれた他方の交互電極２８に対して、１８０度位相がずれた電力を供給される。その結果、公称エッチング速度は、それぞれの隣接する電極２８の対２５の間に配置された、パネル４０の両側において同様である。

真空チャンバ１４の内側にある母線バー１０４は、フィードスルー１００と電気的に結合されている。真空チャンバ１４の内側にある他の母線バー１０６は、フィードスルー１０２と電気的に結合されている。母線バー１０４，１０６は、電極２８の上方にて、真空チャンバ１４の幅を横切って延びており、交互電極２８のそれぞれの組との電気的接続の確立を容易にする。それぞれの隣接する対２５における１つの電極２８は、導電部材１０８，１１０によって、母線バー１０４に接続されている。導電部材１１２，１１４は、それぞれの隣接する対２５における他方の電極２８を母線バー１０６に接続している。

電力母線通路１１５は、それぞれの隣接する対２５における一方の電極２８に形成されている。同様に、電力母線通路１１６は、それぞれの隣接する対２５における他方の電極２８に形成されている。通路１１５，１１６は、ガンドリルで開けられためくら穴の通路である。電力母線通路１１５，１１６は、それぞれの電極２８の表面４９，５１の間に配置され、それぞれの外周２４を遮断している。導電部材１１０は、それぞれの隣接する対２５における一方の電極２８の電力母線通路１１５の内側に配置されている。同様に、導電部材１１４は、それぞれの隣接する対２５における他方の電極２８の電力母線通路１１６に配置されている。導電部材１１０，１１６と、電力母線通路１１５，１１６とは、協働して、それぞれの隣接する対２５における電極２８の内部母線を許容する。

導電部材１１０の１つの周辺端部は、チップ１１１を具備し、例えば、溶接によって、電力母線通路１１６の領域に物理的に結合され、導電部材１１０が電極２８に電気的に接続される箇所を確立する。この箇所は、電極２８の外周２４によって区画される平面において、座標（ｘ，ｙ）を有する。チップ１１１は、電極２８の幾何学的中心に概略配置される。代表的な矩形の幾何学形状の電極２８においては、チップ１１１は、表面４９，５１のそれぞれ１つの、およそ長さＬの半分及び幅Ｗの半分に配置（すなわち、終端）する。１つの実施形態においては、幾何学的中心の０．５インチ以内の位置において、電極２８に結合される。同様に、導電部材１１４の１つの周縁は、チップ１１１と同様なチップ１１３を具備し、電力母線通路１１６の領域に物理的に結合され、導電部材１１４をそれぞれの電極２８に電気的に接続する。変形例の実施形態においては、チップ１１１，１１３は、それぞれの電極２８に、ねじ結合を用いて、又はセットねじを用いた結合で、結合される。

導電部材１１０は、比較的高い導電性をもったロッド形状の導電体から形成された円筒形コア９８（図８）と、比較的低い電気導電性によって特徴付けられる絶縁体から形成された管状スリーブ１１８とを具備している。管状スリーブ１１８は、電気導電コア９８の外面９６（図８）を取り囲んでいる。管状スリーブ１１８は、導電部材１１０の電気導体を、電力母線通路１１５の側壁を取り囲む、電極２８の電気導体材料から絶縁する。チップ１１１は、管状スリーブ１１８によって覆いを取られる。その結果、導電部材１１０のチップ１１１だけが、電極２８との電気的接続を有している。導電部材１１４は、導電部材１１０と同様であり、導電体から形成されたコア（図示せず）を具備し、また、管状スリーブ１１８と同様な管状スリーブ１２０をコアの外面に具備している。

導電部材１１０は、電極２８に対して横方向に延在し、外周２４に向かい、電力母線通路１１５を通して、チップ１１１とは反対側の周縁１２２に延びている。導電部材１１０の外面９６は、チップ１１１と周縁１２２との間に長手方向に配置されている。周縁１２２は、電極２８の外周２４を越えて外方へ突出し、管状スリーブ１１８によって被覆されていない。接合箱１２６は、導電部材１１０の露出した周縁１２２を、導電部材１０８に結合し、母線バー１０４から導電部材１１０への導電経路を提供している。別の接合箱１２８は、電力母線通路１１６から突出した、導電部材１１４の周縁（図示せず）を、導電部材１１２に結合し、母線バー１０６から導電部材１１４への導電経路を供給する。

管状スリーブ１１８，１２０を構成する電気絶縁材料は、任意の適当な絶縁材料から構成される。例えば、管状スリーブ１１８，１２０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの高分子フルオロカーボン材料からなり、これは、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）の商品名にて商業的に入手可能な、テトラフルオロエチレンのホモポリマーである。変形例としては、管状スリーブ１１８，１２０は、ＭＹＬＡＲ（登録商標）の商品名にて商業的に入手可能な、ポリエチレンテレフタレートエステル（ＰＥＴＥ）から構成される。１つの実施形態においては、それぞれの電力母線通路１１５，１１６は、約０．２５インチ（約０．６４センチメートル）の直径を有し、導電部材１０８，１１０，１１２，１１４は、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成され、管状スリーブ１１８，１２０は、ＰＴＦＥの管から構成されて、導電部材１１０，１１４に摺動させてかぶせられる。

プラズマ処理システム１０は、制御装置１３２を具備し、これは、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、又は他のマイクロプロセッサベースの装置であって、中央演算装置がメモリに格納されたソフトウェアを実行することができ、本願で説明されるような、当業者が理解する機能を実行できるものである。制御装置１３２は、エンクロージャ１２の内側に配置され、プラズマ処理システム１０の様々な構成要素に接続され、プラズマ処理の制御を容易にしている。ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）は、公知の方法で、制御装置１３２に機能的に接続されている。ＨＭＩ１３４は、出力装置、例えば、英数字表示装置、タッチスクリーン、及びその他の視覚的インジケータを具備すると共に、入力装置及び制御手段、例えば、タッチスクリーンインターフェース、英数字キーボード、ポインティングデバイス、キーパッド、押しボタン、制御ノブなどを具備し、オペレータによる命令又は入力を受け付けて、入力された値を制御装置１３２の中央演算装置へ伝達する。制御装置１３２は、標準的な通信バスを備え、プラズマ処理システム１０と共に、生産ラインにおいて使用されるその他の自動化機器と互換性を有している。

それぞれの電極２８は、通路１３６のネットワークを具備し、プラズマを発生させるとき加熱される中実金属板の温度を調整するために使用される。蒸留水又は別の適当な熱交換流体が、通路１３６のネットワークに通してポンプ送出され、通路は、ガンドリルで中実金属板で形成される。通路１３６の一方は、入口配管１３８に結合され、通路１３６の他方は、出口配管１４０に結合され、真空チャンバ１４の壁を貫通する関連する流体フィードスルー１４１，１４３を有している。流体フィードスルー１４１，１４３は、熱交換流体に連通し、大気圧の環境から、排気可能空間１６にシールされた方法で入る。入口及び出口の配管１３８，１４０は、機械的な支持を提供し、真空チャンバ１４の中に電極２８を吊下する。入口分配管１４２と出口分配管１４４とは、真空チャンバ１４の外部において、それぞれ蛇口を有し、一定長さの配管で、電極２８のそれぞれの内側の通路１３６として働く、入口及び出口の管１３８，１４０に接続されている。

電極２８の温度は、それぞれの通路１３６を通る熱交換流体の循環によって調整される。このため、熱交換流体は、熱交換器（図示せず）から供給され、入口分配管１４２の入口ポートに至り、それぞれの入口管１３８に分配される。熱交換器は、熱交換流体の流量及び温度を調整し、所望の効果に応じて、電極２８を加熱又は冷却する。動作中には、電極２８とパネル４０との間にて熱が伝達することから、電極２８の温度調整は、プラズマ処理中にパネル４０の温度を有益に調整するために使用される。

使用に際しては、図１乃至図８を参照すると、ラック３６の製品ホルダ３８は、真空チャンバ１４の外部の位置にてパネル４０を装填され、真空チャンバ１４は大気圧に通気して、チャンバドア１５を開いてアクセス開口部１８を露出させ、アクセス開口部１８を通して、ラック３６を真空チャンバ１４内に搬送する。アクセス開口部１８は、チャンバドア１５を閉めて、ラッチ２０を係合させることでシールされる。それぞれのパネル４０は、１つの製品ホルダ３８によって、隣接する対２５の１つの電極２８の間に支持される。

真空チャンバ１４の内側の排気可能空間１６に存在する大気のガスは、真空ポンプシステム２６を用いて排気される。源ガスの流れは、源ガス供給源５６からガス分配マニホールド６０に供給され、質量流量は、質量流量制御装置５８によって計量され、一方、真空ポンプシステム２６を用いて真空チャンバ１４は能動的に排気される。源ガスは、それぞれの隣接する電極２８の対２５に働く、それぞれのガス分配管６２の端部６３の開口部６３ａから、それぞれの処理セル５２に注入される。それぞれの源ガス注入箇所は、電極２８の周囲２４の内側にあり、１つの実施形態においては、１つの電極２８のそれぞれ１つの表面４９，５１の幾何学的中心又は中心箇所に概略配置されている。その結果、一方のガス注入箇所は、それぞれのパネル４０の表面４８と、それぞれの隣接する対２５における一方の並列配置された電極２８の表面４９との間に設けられ、他方のガス注入箇所は、それぞれのパネル４０の表面５０と、それぞれの隣接する対２５における他方の並列配置された電極２８の表面５１との間に設けられる。

いったん、所望の処理圧力に達し、真空チャンバ１４の内側が安定化すると、ＲＦ発生器３０が活性化されて、電極２８に電力を供給する。電力は、導電部材１１０，１１４によって、それぞれの周囲２４の内部にある、隣接する対２５におけるそれぞれの中実の電極２８の内側の位置に届けられ、１つの実施形態においては、概略それぞれの電極２８の幾何学的中心又は中心箇所にある。それぞれの隣接する電極２８の対２５の間に存在する源ガスは、印加されたＲＦエネルギーによって部分的に電離して、それぞれの処理セル５２の中で局所的に、プラズマを発生する。それぞれの処理セル５２の内側にあるプラズマは、イオン、電子、遊離ラジカル、及び中性化学種からなる、部分的に電離した源ガスを代表する。それぞれの上部バー８０と、それぞれの組のロッド８４，８６，８８と、底部板８２と、それぞれの隣接する電極２８の対２５とは、１つの処理セル５２を取り囲み、協働して、プラズマの部分的に電離した源ガスを、それぞれの処理セル５２の内部に閉じ込めて、そのために、それぞれの処理セル５２から部分的に電離した源ガスが逃げる速度を減少させる。

パネル４０は、充分な時間、処理セル５２の中でプラズマにさらされ、パネル４０の露出した両面４８，５０が処理される。プラズマを構成する電離ガス混合物は、高い反応性を示し、パネル４０と反応するプラズマの能力を促進し、定められたプラズマ処理を実行する。プラズマ発生活性化核種は、イオン衝突による物理的処理と共に、ラジカル／副産物の化学的反応による化学的処理を実行する。特定の源ガス又は源ガスの組合せを条件として、パネル表面４８，５０には、異なる反応が生じ得る。プロセス手法は、プラズマ処理の性質に応じて変更される。プリント配線基板の用途においては、パネル４０の表面４８，５０における化学的反応が用いられて、ドリルスミア及びレジスト屑を除去し、薄層及び説明の付着のための濡れ性を向上させる。処理が完了した後には、チャンバドア１５は開かれて、アクセス開口部１８を露出させ、処理済みのパネル４０を支持しているラック３６は、真空チャンバ１４から取り出され、処理済みのパネル４０は、ラック３６から除荷され、別の処理段階に行く。

“垂直”、“水平”などの用語の参照は、例示的であって、限定的ではなく、参照の枠組みを確立するためのものである。本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、様々なその他の参照の枠組みも使用できることを理解されたい。電極２８は垂直に配置されると説明したけれども、当業者が認識するように、電極２８は垂直以外の方位でもよい。

本発明について、様々な実施形態の説明によって例示し、それらの実施形態は詳細であると考えられるけれども、特許請求の範囲の範囲をそうした詳細に制限し限定する意図はない。追加的な利点及び変更は、当業者にとって明らかである。本発明は、従って、その広い観点においては、特定の詳細、代表的な装置及び方法、及び図示して説明した例に限定されない。従って、本出願人の一般的な発明の概念の精神及び範囲から逸脱せずに、そのような詳細から逸脱することができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって定められるべきである。

Claims (13)

1. 源ガスから発生したプラズマで製品を処理する装置であって、その装置は、
   排気可能空間と、その排気可能空間と連通するポンプポートと、を具備する真空チャンバと、
   排気可能空間内に設けられた複数の電極であって、その複数の電極は複数の隣接する対をなす並列配置を有し、前記電極の前記複数の隣接する対の各々は、ギャップによって隔てられて複数の処理チャンバの各々を形成し、前記複数の電極の各々は外周を具備する前記複数の電極と、
   前記真空チャンバの内側に設けられた複数のガス分配管であって、前記複数のガス分配管の各々は、前記複数の電極の各々の外周の内部に配置される注入ポートであって、前記複数の処理チャンバの各々の中に源ガスを注入するように構成されている前記注入ポートを具備する前記ガス分配管と、
   前記複数の電極と電気的に接続されるプラズマ励起源であって、前記複数の処理チャンバの各々内において、該源ガスからプラズマを発生させるために電力を供給するようになっている前記プラズマ励起源と、
   複数の流れ制限部材であって、前記複数の流れ制限部材の各々は、前記複数の電極の隣接する対の各々の間にある前記ギャップに位置し、前記複数の流れ制限部材の各々は、前記処理チャンバの各々から前記ポンプポートへ出る源ガスの流れを制限するように動作する流れ制限部材と、を備え、
   前記製品のうちの少なくとも一つの製品は、前記複数の電極のうちの一の電極と前記複数の電極のうちの他の電極との間に位置し、前記少なくとも一つの製品の一の表面と前記少なくとも一つの製品の他の表面とがプラズマ処理されるように、配置される装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、前記装置はさらに、
   処理チャンバ内に製品を保持するように構成された複数の製品ホルダを有するラックを備え、
   前記複数の製品ホルダの各々は、少なくとも一の製品を保持するように構成され、前記流れ制限部材の各々は、それぞれ１つの前記製品ホルダと物理的に結合されている装置。
3. 請求項２に記載の装置であって、
   前記ラックは、前記製品ホルダと前記ポンプポートとの間に前記処理チャンバに対して配置される底部板を有し、源ガスは、前記底部板の前記外周のまわりのそれぞれの前記処理チャンバから前記ポンプポートへ達するように流れ出るように制限される装置。
4. 請求項２に記載の装置であって、
   それぞれの前記流れ制限部材は、前記ギャップの部分に配置されたバーを具備し、前記バーは前記ギャップよりも僅かに狭い幅を有している装置。
5. 請求項４に記載の装置であって、
   前記製品ホルダの各々は複数の十字部材を具備して少なくとも一の製品を支持するように構成され、前記バーは、少なくとも一の前記十字部材と前記隣接する対のそれぞれにおける前記電極の前記外周との間に配置されている装置。
6. 請求項２に記載の装置であって、
   前記流れ制限部材の各々は、前記ギャップに配置されたバーと、前記バーを底部板に結合する複数の結合部材とを具備し、前記バーは前記隣接する対の各々において、前記電極の前記外周の内側に配置されている装置。
7. 請求項１に記載の装置であって、
   前記装置は、さらに、
   前記真空チャンバの内側のガス分配マニホールドであって、前記ガス分配管と流体的に連通するように結合されている前記ガス分配マニホールドを備えている装置。
8. 請求項７に記載の装置であって、
   前記装置において、前記ガス分配マニホールドは、通路を具備し、前記ガス分配管の各々は前記通路と連通して結合され、
   前記装置は、さらに、前記ガス分配マニホールドの前記通路に送られる源ガスの質量流量を調整するように構成された質量流量制御装置を備えている装置。
9. 請求項８に記載の装置であって、
   前記電極は一連の平行平面に配置され、前記ガス分配マニホールドの前記通路は前記一連の平行平面に対してほぼ垂直になっている装置。
10. 請求項１に記載の装置であって、
    前記ガス分配管の各々は、互いに斜めになっている複数の管状部分を具備する装置。
11. 請求項１に記載の装置であって、
    前記電極の各々は前記外周の内側に幾何学的中心を有し、前記ガス分配管の前記注入ポートは、前記電極の各々における前記幾何学的中心から１／２インチ内にある装置。
12. 請求項１に記載の装置であって、
    前記複数の電極の各々は、前記電極内に前記外周から延在する通路と、その通路内に電気的絶縁材を具備する管状スリーブと、を有し、前記装置は、
    それぞれが前記複数の電極の各々の前記通路に配置される複数の導電部材であって、前記複数の導電部材の各々は前記外周の内側の或る位置にて前記電極の各々に電気的に接続され、前記電極を前記プラズマ励起源と電気的に接続し、前記複数の導電部材の各々は前記複数の電極の一と前記外周の内側の前記或る位置にて電気的な接触をするように前記管状スリーブから突出している先端を有する前記複数の導電部材と、を備えている装置。
13. 請求項１２に記載の装置であって、
    前記電極の各々は幾何学的中心を前記外周の内側に有し、前記導電部材の各々に対する前記或る位置は前記電極の各々の前記幾何学的中心から１／２インチ内にある装置。

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