1231539 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於在減壓狀態之處理室内以高頻電壓來產 生電漿，藉由該電漿來洗淨設置在處理室内之被處理物的 電漿洗淨裝置。 電漿洗淨裝置，係在電子領域等之許多領域中，用來 除去附著在金屬、絕緣物、及其他各種物品表面之污染物 貝戈使表面活性化以提兩潤濕性之目的等。 [先前技術】 、”電水洗淨裝置，係將製程氣體導入真空處理室内， 減[至低於大乳壓’在連接於高頻電源之活性電極與接 之接地電極或處理室之間，施加高頻電壓以產生電衆， 電漿來洗淨設置在該處理室内之被處理物的裝置， ==為替代目前所使用之以碳化物flQn)等洗淨液 報^置（參照日本特許公開公報特肖謂-141324號 ^開議-15觀號公報、㈣驗_12 報、特開2002 — 126674號公報等.）。 虎 有助：ΪΓ存在離子、電子、自由基、紫外線等，^ 1助於破處理物之洗淨。在 、 接在高頻電源），力贫夺，至内，設有活性電極〇 室間^ ，性電極與連接於接地電位之處3 至間’或在與活性電極對向 之處^ 間產生電置之接地1位之對向電極: ，與活性電極對向配置？皮處理物係在產生電聚之空❼ 1231539 就其他方式之裝置而言’係使用格子狀之元件來作為 接地電極，隔著接地電極，將被處理物設置在活性電極之 相反側。 如習知一般所進行的，將被處理物配置在活性電極與 接地電極間之空間、或與活性電極對向而配置在處理室上 之方法，被處理物係直接曝露在兩電極間所產生之電漿之 狀L此方法中，被處理物被加熱至高溫，有時會因被處 理物之材質而有導致變質之虞。 使被處理物之設置位置偏離電極對向空間而配置在接 地電極之背面側之方法，其缺點在於，電漿中之離子無法 有效作用，洗淨效果極小。 、尸又，習知之此等方法，一般雖使用氧氣、氮氣、氬氣 或氫氣來作為製程氣體，但洗淨效果有時不充分，故也使 用化學上之活性氣體。 【發明内容】 一本發明之目的，係提供一種能在抑制被處理物被加熱 至高溫的同時，亦能提高洗淨效果的m淨裝置。 本發明之電漿洗淨裝置，#名牵 + α衣置係在處理至中導入製程氣體 ’將該處理室内減壓至^氏於女5段 兄i主低於大乳壓以產生電漿，藉由該電 漿將設置在該處理室内之祐虚¥ 4 至⑼义被慝理物洗淨，該處理室具備一 對對向電# ’該對向電極係由連接於電漿產生用電源之活 气電極、與接地之接地電極所構成，其特徵在於： 將被處理物之設 電極之對向空間 置位置設置在該對向 1231539 卜倒’且將電氣導通路徑連接在被處理物。 不將被處理物設置在對向電極之對向空間，而是設置 2對向電極之外側’藉此’被處理物不會直接曝露：：向 二間所產生之電漿，因此不會被加熱成高溫。 又，將電氣導通路徑連接在被處理物，藉此能防止被 =理物卞電，電漿中之離子容易與被處理物產生作用，能 提高洗淨效果。因此，不使用化學性之活性氣體來作為製 知氣體，能達成充分之洗淨效果。其結果，例如，就製程 氣體而言，能使用空氣，不會給環境帶來負擔，而且，運 轉成本也能降低。 就連接在活性電極之電漿產生用電源之頻率而言，能 使用13.56MHz之RF頻率（射頻）（稱為㈣頻率可優先使 用在通訊以外之高頻利用設備）、2.45GHz等微波、或低於 ΙΟΚΗζ之低頻。 被處理物之設置位置’最好是隔著接地電極，在活性 電極之相反側位置。這槐一夾，_ 、 > 7 面此防止被處理物被加 熱成高溫，且能達成高度之洗淨效果。 電乱導通路控最好是具備將電位施加於被處理物的副 電源。藉由副電源來設定被處理物之電位，使電漿中之離 子能更有效的作用於被處理物。 副電源可以是直流電源，也可以是交流電源。作為交 流電源’能使用50或議z之商用電源或小於而&之低 頻電源。X ’亦可使副電源能切換使用直流電源與交流電 源0 1231539 乂被處理物為玻璃或CaF2等絕緣物時 ’父流電源較直流電源有效。 相笔源而言 电源為直流電源時，最好是能 電源。這樣_氺 Λ. ^ 化该輸出電位之 末，此控制電漿中之離子作 程度。 F用於被處理物之 田电氣導通路徑具備副電源時，最好 被處理物之間備有電阻器。這樣一來，能調源與 流到：地電位之電流，能調節被處理物之洗淨。力？处理礙 當電氣導通路徑備有副電源時，最 被處理妨7夕疋在该副電源與 被 物之間，被處理物側成為陽極之方向，借古 4M. . 7 備有二極體 。这樣—來，能使被處理物帶負電位，電漿 作用於被處理物，能提高洗淨力。 匆 /電氣導通路徑備有副電源時，最^在該副電源最 好是能具備對被處理物所流人電流的保護電路。作為此保 護電路’ T以是與副電源並聯之電阻器、或電阻器鱼二 器之並聯電路。 谷 在處理室内，可配置絕緣性蓋，此絕緣性蓋覆蓋該一 對對向電極及被處理物之設置位置，且具有製程氣體流通 用之開口。如此，即能在用該絕緣性蓋劃分之空間中產生 電漿.，將電漿密閉在該空間，使到達被處理物之電浆中之 離子與自由基之濃度上升’而能提高被處理物之處理效果 亦可在共用之處理室内，具備複數個一對對向電極及 被處理物之設置位置之組。在這種情形下，最好是能區隔 1231539 處理至内之工@ ’以使各組所產生之電漿獨立。各組之被 處理物’係連接電氣導通路徑。 抑 此打，各組之活性電極最好是能透過各個之電阻 σ並写外在電表產生用電源。如此，能防止流經各組之活 性電極之電流不均勻。 /一又，製程氣體之導入口最好是設置在處理室之排氣路 徑上。如實施例之詳細說明，在這種情形下，與將製程氣 體導入到對向電極間之情形相較，只要少許消耗電力就可 以且也有提尚被處理物之處理效果。 ，、2外’最好是能龍活性電極，在接地電極之相反側 二進：步具備反射電極(被支持纟電氣浮接狀態）。這樣-二月匕使更少電漿移動到接地電極方向，只要將被處理物 設置在接地電極側，即能更為提昇對被處理物之洗淨效果 【實施方式】 以下’藉由實施例，更具體說明本發明。 修 —第1圖係表示一實施何之概略立體圖。2係真空處理 ^ ’透過排氣管4連接在真Μ。在排氣管4上，設置有 制。6(友用來將真空栗之排氣速度設定在適當值）及f4 8(導入 '氣體）’藉由㈤6，8之開放程度，來調節所 放至流量以抑制處理室2内之壓力。將處理室2内開 至大氣時’係藉由未圖示之洩流閥來導入大氣。處理室 底。卩係金屬製，加以接地。 10 1231539 隹处里至2内，活性電極】2與 置。活性電極12係連接在電生 ^ 14係對向配 或13.56MHz之電屡。接地雪朽η用^原16,供應】ΚΗζ 电蝰接地電極14係藉由支 ，其連接於處理室底部以成為接地電位。2 ° 忠 氣浮接狀態之其他電極，該 ^支持成電. ,^ m ,, 1L ^ 1乐興居性電極1 2對向 〇x 電極14之相反側。電極20係作用為反射;^ 將藉由活性電極12與接地 ，"、'( 地電極u側)者。 所產生之電漿吸引到接
對應接地電極H,在與活性 設置被處理物22嗖置埸所、㈠ 之相反側位置’ ^置㈣。被處理物22雖被支持在 口广但支持台18支持被處理物22之部份係絕緣、 被處理物22被支持為不與相室之.底部電 ，設此處理物22係金屬製。在被處理物22，連接電2 通路徑24,透過電阻器26與副電源28接地。此例中二 電源.28係可變化輸出電位之直流電源。30係電流計，: 設置用來測定流經電氣導通路徑24之電流。 ，、
作為被處理物22，在處理絕緣物製之被處理物時 載置被處理物22之台作成金屬製，將電氣導通路徑查 接在該台。 運 被處理物22之設置位置，如實施例所示，並不 應接地電極14在與活性電極12相反側之位置。只要曰、、 開活性電極12與接地電極Η間之空間，在其外側即；避 但是，若過於接近活性電極12的話，就會從活性電極 對被處理物2 2產生放電，因此不佳。 ^ 1 2 11 1231539 22對接地電極14設置 電漿即被作為反射板之 ’而能更為作用於被處- 如此實施例所示，將被處理物 在與活性電極12相反側之位置， 電極20吸引到接地電極14之方向 理物2 2提高洗淨效果。 此實施例中’以副電源28將被處理物22之電位嗖定 在既定之電位，例如，設定在負電位，將製程氣體導入處 理至2内以將處理室2内保持在⑽^左右之真空度，從 電源16將電壓施加在活性電極12,藉此，在活性電又極12 也電極14間引起放電而產生電漿，該電衆作用於被 处理物22,進行被處理物22表面之洗淨及活性化。 作為製程氣體，本發明能使用空氣。習知之電漿洗、、* :置在使用空氣來作為製程氣體時，幾乎無法期 ： 果’但若根據本發明的話，即使不使用化學性之氣體，， 由空，也能達成充分之洗淨效果，在對環境不排放任何^ °之氣體之點，具有報女夕得赴 ^ 、頁很大之優點。當然，作為製氣體，介 可如習知般，使用氧氣、氬氣、氮氣、氫氣等。 ’、 U習知之電裝洗淨裝置，一般而言，處二所導入 I，體係導入在對向電極間，將此處所產生之電默批： 在礼脰流’使其到達被處理物。但是，在該構成中， :原始氣體全部流人該空間，故電浆中之離子與自由基、 :度低。因此，如S 1圖所示，將製程氣體之導入開二 :置在排氣管4。所流入之氣體立刻被減壓至處理室内白、 I力，藉由此減壓狀態下之擴散，來到達電極12與14 、 對向空間及被處理& 22之電漿區域。大部份之原始氣： 12 1231539 /於係通過排氣f 4排出，故為了將原始氣體《化， 要極少之消耗電力就可以。 又，到達電漿空間之原始氣體所造成之電裝中性化也 能加以抑制，故電漿中離 -古 雕卞，、自由基之濃度上升，能提 丙被處理物之處理效果。 另一方面，從被處理物表面去除之麟 區域有效排出也很重要。此處，就# ± 從軍水 ^ 此慝就表面之洗淨與活性化之 兩觀點而言，實際上係選定最佳的氣體導入開口部之配置 位置與數量。 _ 作為電氣導通路徑24’可進行種種之變形。第2圖係 表不该電氣導通路徑之若干例。 —(A)係表示在電氣導通路徑24，具備直流電源來作為 副電源28之例’將該副電源28之輸出端子之正側接地， :負:連接在被處理物22。雖然副電源28係表示輸出電 可fe化者’但輸出電位亦可是固定者。 ⑻係表示在電氣導通路徑24連接交流電源μ 副電源之例。 ^ (〇係如第1圖之實施例所示，將直流電源28盥電阻 器26連接在電氣導通路徑24之例。（D)係副電源與交流恭 源32之情形同樣，也連接電阻器26之例。 电 如（C)、（D)例般，在電氣導通路徑24連接副電源及 阻器26日夺，藉由調整該電阻器26之電阻值，即能抑 控制被處理物22與接地電位間所流之電流。 一 設置電阻器26之效果如下。作為不同於活性電極a 13 1231539 與接地電極14間所產生之電漿強度或真空度、副電源28 之電壓、被處理物22之配置位置等的其他參數，可藉由 該電阻26，來抑制或控制流至被處理物22之電流。其 截結果，能一面得到被處理物22之適當處理效果，一面 能能容易將溫度上升壓低。 又，藉由該電阻器26，也有能防止產生電漿中之被處 理物22所易產生之電暈放電。一般而言，在放電電路中 ，设置防止電暈放電用保護電阻器係通例。當產生電暈放 電而流過過大電流時，藉由該電阻器26來產生（電阻值X 電流值）之壓释，藉此能自勒消除電晕放電。作為此電阻 器26之電阻值，實驗之結果，數百Ω〜數ΚΩ較適合，藉 此此防止電暈放電，且能不加熱被處理物來進行處理。 八人針對使用直流電源來作為副電源2 =物22之電位之效果加以說明。第3圖係用同:： ^末顯不弟1圖之被處理物22之電位之波形圖亍 之上方波形係將電源28之輸_設定在贿之情开厂 此時，從被處理物22向接地電位方向 二 接：電位向被處理…向之負電流，係在 =產生’但將電源28之輪出„設定在㈣時，在時二 值下正離子電流較負電流為大。因此，1方 才 面積值大於負方向之波峰面積值。 °之波峰 另一方面，以副電源28將被處 位時，則如第 物之电位设定在負電 弟3圖之b所不，能獲得 。只要不斷增大負之沉 佶 員方向之波形 電屋值，全體波形就會向負方6 14 1231539 移而存在負方向之波峰面積值與 成為大致相等之雷懕—# Α Π心波峰面積值 电壓s又疋值。進一步增大DC負電壓值的 =則正方向之波峰最終無法達到正，波峰值成為〇v，負 向之波峰值大致成為此時之DC負電壓值。 當若被處理物22被電製中之離子包圍而帶電的 周圍之離子就會因此帶電電厂堅而排斥，無 ^ 之姓刻效應。因此，為使被處理物22之電^ J = 巧UV將被處理物22之電位設定在負電位 ’不會引起帶電。當被處理物22為絕緣物時，亦心 被處理物22之支持台當作導電性物質，將支持 在電氣導通路徑24，_此，罐竣你>σ連接 猎此、、、邑緣物之被處理物表面之雷 也能使時間軸上之平均值大 -位 戸ρr ^ 犯不τ電。其結果， /、 a 2等絕緣物，也能提高使用電漿n % ^ 及洗淨效果。 “之表面蝕刻效應 :::=電:設定成被處理物22之電位在時間轴上 一保持負電位’負方向之波峰值為〇v時 峰值係大致為此時之DC負電遷值，故被處理物、22::: 係:此時間平均值為中心，在上下波峰值間波動。因:， 物'…位越為負電位越能得到強的:先且淨不二 回到第2圖，針對電氣導通路徑24之另一其 說二(E)與(F) ’係為了使被處理物22側成為陽== 一極肢34之例。⑹與⑻，則係進—步串聯電阻器 例。二極體34與電阻器％之位置可互換。 °° 之 15 1231539 藉由—極體3 4之連接，能阻止從接地電位流到被處理 物22方向之電流，亦即能阻止電子或負離子撞擊被處理 物22所造成之負電流。並且，正離子撞擊被處理物22所 造成之正離子電流，係從被處理物22流向接地電位之方 向，即流向二極體34之順方向。藉由此作用，在被處理 物22精由電漿而在負方向帶電之周期中，被處理物以與 無二極體34構成的情形相較，在負，方向帶更多之電荷。 此:、因在無二極體34構成之情形下，被處理物22在負方 向帶電時，該負電位係朝中和之方向，亦即電流係從接地 電位側朝被處理物22流動。但是，當有二極體％之情形 口"、、中和孩負電位之電流流動，故被處理物2 2之負電 位不被中和，故帶更多之負電位。 、 第4圖係表示此二極體之效果，顯示用同步示波哭來 ，⑻係連接二極體34之情形，看得見負方向之下陷，這 表示被處理物2 2帶負電荷。 、又’被處理物22因電黎在正方向帶電之周期中，撞擊 破處理物22之正離子與無二極體34構成之情形相較為多 ’且速度也提高。此係因與無二極體之情形相較 物22帶負電荷之情形更多，故正離子被吸㈣該^位 之故。這樣—來’撞擊被處理物22之正離子量與速度姆 加0 曰 由於此種作用，藉由二極體34之設置對被 之洗淨效果變更大。又’因電子流與負離子流不流通，故 16 1231539 施加在被處理物22之電力也變 w ’皿度上升值也變更少 。猎由此二極體34之設置，當 L , j兒源為直流電源28時， 月匕阻止逆電流流入該輸出端子， ^ ^ 00 也有避免逆電流以保護直„ oil电源2 8之效果。 再回到第2圖，說明雷齑道、s τ 電騎通路徑24之另其他例。 ⑴係不設置副電源28, 32，而設置電阻器⑼之例。 即使無副電源，被處理物22也能藉由電聚而帶電，通過 連接於此之電氣導通路徑24之電阻器25,電流在接地電 位之間流通。此時’將被處理物22配置在接地電極“之 附近的話，則從被處理物22朝 、钱地電位方向之正離子電 流與從接地電位向被處理物22 t a . ^方向之負電流，在時間軸 上交互產生，但就間平均值來羞，χ7 看正離子電流之流通較負 電流為多。 在不設置副電源時，由於雷泠 兔机值變少，故電漿處理效 果變低，但實用上大致能發揮充分之洗淨力。 如⑴所τ右將一極體34串聯於電阻器Μ的話，就 能改善處理效果。 電氣導通路徑24，如（ι)、（τ、私-上 )CJ)所不，當不具備副電源 時’因未設置副電源’故電激洗淨裝置更能簡化。 當使用直流電源28來作為副電源時，會因逆電流或引 入電流之流通而使電源之内部構成有產生故障之虞。從被 處理物22向接地電位方向之正與副電流雖流通，但在任 何情形下’最好是能從直流電源28來看皆不至成為逆電 流或引入電流。 17 1231539 此處，第5圖係表示在電氣導通路徑24之副電源28 設置保護電路之例。（A)係在電源28並聯電阻器36，（B) 係顯示將電阻器36與電容器38之並聯電路並聯於電源28 之情形。
第5圖（A)之保護電路中，係在電源28之正與負之輸 出端子間，藉由電阻器3”先流通充分之初始電流。具 體而言’例如，設電源28之輸出端子電壓為50V，被處理 物之直流平均電流為編，若假設流通約該2倍之模擬電 流（20mA)流通的話，.則電阻器％所需電阻值r為 R=50V/20mA = 2· 5kQ。 在電源28之DC輸出流通電漿頻率之高頻電流，視電 源而有故障之虞。作為其對策，如第5圖⑻所示，連接電 >容器38，^如事先連接陶„容器的話，是非常有效的。 =體之電谷..益而言，例如，靜電電容值$。· 電壓=500〜1 000V者較適當。 Μ τ .第6圖’係在一個處理室2内具有—對電極12 14,
配置複數個被處理物，對被處理物22—H 物組，分別連接電氣導通 ^々理 各電氣導通路徑24—卜24 :之例。此時，最好是在 ,^ ^ η中，設置電阻器26—1〜26 -η。由於《之濃度分布，會因被 26 之設置場所而使電襞之濃度 1 22ι 了對應此種不均句性，藉由㈣* ^不均_的情形。為 阻值’能抑制或控制被處 ：〜26-1〜26~η之電 所流之電流，而抑制因電裝位置與接地電位間 句勻所造成之處理不 18 1231539 均勻。 第7圖係表不在-個處理室2中配置複數個電極對盘 被處理物組之例。將處理室2之内部空間分割成各組用， 在各空間配置電極12—卜121與電極14_卜14…且 及被處理物22。並在各空間之間配置絕緣物之障壁4〇 ’以 使各空間之電漿能相互獨立存在。當處理室2之側壁不是 絕緣性時，最好是能用絕緣物來圍住各空間。 陡包極12 1〜12~n，係透過各電阻器42-1〜42 1並聯連接於共用之電毁產生用電源16。如此’當在共 用之處理室2 Θ，配置複數組之電衆產生之活性電極時， 各〇理室内之電毅阻抗因製程氣體壓力、製程氣體之流向 又電極12 1〜12~n與處理室内壁之位置關係等多 種主因而變化。因此’當將複數個電極12-1〜12-n與一 個電名產生用電源！ 6並聯，即不易使各電極^ 2 —卜1 2 _ η之電漿產生濃度均句化。又，當在任—電極i2—卜^ — η流通較其他電極12 — 1 ^ + ^ ^ 1〜12—η較多之電流時，該處之製 程氣體溫度即會較其他為高，導致電衆阻抗降低使電流集 中在該電極’而在其他電極中僅產生極少的電毁濃度，複 數個處理室之電漿濃度之均勻度變差。 _〜因此，藉由電阻器' 42-1〜42—η之設置，對電極12 _ 2 11中之特疋電極流通較多的電流的話，由於該處 會產生「電流X電阻值」之壓降，故供應給該電極之電壓 :低。其結果’供應電麼即會在電流正常返回之方向自動 修正。這樣一來’能防止電流向特定活性電極集中，且能 Ϊ231539 調整及設定個別電流，故能抑制電漿 卜巧勻性。 第8圖，係顯示同樣地在一個處 ^ 至2内設置複數個 琶極對與被處理物之情形。電極對與被 被絕緣性之圓筒44-L 44一2區隔成。：各組，像 性之圓筒44-1，44-2區隔之各空間内產 在被、邑緣 處理物之處理效果。 ^生μ’提高被 第9圖，係顯示在一個處理室2内，配置一對電極 ，u與被處理㈣’以絕緣性蓋46來覆蓋該等電極血 破處理物時之例。絕緣性蓋46並不是 ^ =盍46之-部份設有開口 48，蓋，之内部與處理室2 内連通。經由該開口 48，使製程氣體流通。 •在以被絕緣性蓋46所區隔之空間中產生電 电漿猞閉在該空間内，能使到達被處理 ^ Μία 〜以之電漿中之 離子與自由基之濃度上升，提高被處理物22 <處理效果 。當無該絕緣性蓋46、處理室2内較寬敞時，所產生之 2中之離子與自由基會向處理t 2之内壁擴散。特別是 ^理室係以金㈣、具導電性且為接地電位之習知處理 之 離子因被吸引到該接地電位，故到達被處理物 %漿離子濃度減少，處理效率變差。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 第1圖，係表示一實施例之概略立體圖。 20 161231539 18 20 22, 24, 26, 28, 30 32 34 38 40 46 48 12- 14- 44- 電漿產生用電源 支持台 電極 22—1〜22 — η 被處理物 24— 1〜24— η 電氣導通路徑 26—1 〜26—η，36，42，42— 1 〜42—η 電阻器 2 8 — 1〜2 8 — η 副電源（直流電源） 電流計 交流電源 二極體
電 容器 障 壁 蓋 開 V 12- η 電 極 14- η ^ 電 極 44- 2 圓 筒 22