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発明の名称 プラズマクリーニング装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−158979(P2001−158979A)
公開日 平成13年6月12日(2001.6.12)
出願番号 特願平11−342161
出願日 平成11年12月1日(1999.12.1)
代理人
発明者 高木 悦夫
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 被処理物が配設される処理室と、不活性ガス及び/又は反応性ガスの供給源と、前記供給源から前記処理室内へ前記不活性ガス及び/又は前記反応性ガスを導入する導入管と、前記処理室内に導入された前記不活性ガス及び/又は前記反応性ガスをプラズマ化させ、不活性イオン及び/又は反応活性種を生成させる励起手段とを備え、前記被処理物にその表面を部分的に覆う保護マスクを施して、前記不活性イオンによるスパッタリング及び/又は前記反応活性種との化学反応により、前記保護マスクで覆われていない前記被処理物の表面を清浄化するようにしたプラズマクリーニング装置において、前記保護マスクを押圧手段を介して前記処理室の内壁に取り付け、前記押圧手段により前記保護マスクを前記被処理物に押し当ててその表面を部分的に覆う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。
【請求項2】 前記押圧手段は、前記処理室の内壁と前記保護マスクとの間に配設され、前記保護マスクを前記被処理物に向けて付勢するコイルばねであることを特徴とする請求項1に記載のプラズマクリーニング装置。
【請求項3】 前記保護マスクは、セラミックス又はポリイミド樹脂で成ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプラズマクリーニング装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不活性イオンのスパッタリングや反応活性種による化学反応を利用して被処理物の表面を清浄化するプラズマクリーニング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来例のプラズマクリーニング装置1を示し、プラズマクリーニング装置1は、外気を遮断し室内雰囲気を保持するためのチャンバー2bと、不活性ガス(例えばArガス)の供給源であるガスボンベ6と、ガスボンベ6からArガスをチャンバー内の処理室に導入するためのガス導入管7と、処理室に導入されたArガスに高周波電圧を印加して電離させるための励起手段としての高周波電源4と、この高周波電源4が接続された電極3とから構成される。被処理物5は、処理室内で電極3の上に配設される。なお、チャンバー2bは接地されている。
【0003】以上のように構成されるプラズマクリーニング装置1により、被処理物5の表面はArイオンのスパッタリングにより清浄化(スパッタクリーニング)されるが、次にこの作用について説明する。
【0004】まず、処理室内は図示しない真空排気系により所定の減圧下とされ、ガスボンベ6より導入管7を介してArガスが処理室内に導入される。そして、高周波電源4より電極3に高周波電圧を印加してArガスの放電を起こさせる。
【0005】これにより図4に示されるように、処理室内でArガス分子は電子とアルゴンイオン(Ar+ )に電離する。そして、電子とアルゴンイオンの移動度の違い(電子の質量はイオンに比べてはるかに小さいため移動度は大きい)により、電極3の表面は電子の密度が大きくなり電極3表面に陰極電圧降下が発生する(高周波電極表面に発生するセルフバイアス効果)。これにより、アルゴンイオンは電極3に向けて加速され被処理物5の表面に衝突する。そして、被処理物5表面の例えば有機物等の汚染物を物理的に削り取る(スパッタリングする)。
【0006】ここで、処理室内のArガスの分布はコントロールできないため、被処理物5の表面全体がスパッタリングされてしまい、必要以外の場所もスパッタリングされてしまうことになる。
【0007】スパッタクリーニングを行いたい対象部位としては、例えばICチップのパッケージであるBGA(Ball Grid Array )パッケージのリードフィンガ部がある。リードフィンガ部(下地のNiにAuメッキが施されている)が有機物で汚染されていたり、メッキ方法やメッキ厚によっては下地のNiが析出し、そのような状態であるとチップとのワイヤボンディング工程において、Auワイヤとの接合強度が弱くなってしまう。そこで、ワイヤボンディングの前にプラズマクリーニングを行いリードフィンガ部表面を清浄化する必要がある。
【0008】これに対して、スパッタリングから保護したい部位としては、チップ、BGAパッケージ基板を各設備で搬送するためのキャリアボート、はんだボール搭載面のソルダーレジストなどである。チップを保護しないとAr+ によるチャージアップの問題があり、キャリアボートの保護に関しては、静電気対策でキャリアボート自体を制御導電の処理をしているためこれが電極となって異常放電を引き起こすおそれがあり、ソルダーレジストの保護に関しては、はんだボール搭載時にフラックス(水溶性)が使用されるがソルダーレジスト表面の有機汚染物が除去されると濡れ広がりが大きくなりはんだボールの搭載位置のずれを引き起こしてしまうという問題がある。
【0009】そこで、部分的なスパッタリングを行うには、従来は図5に示されるように被処理物5自体に保護マスク8を施し、クリーニングしたくない面5aを覆って、クリーニングしたい面5bのみがスパッタリングされるようにしている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、保護マスク8はレジストの塗布により施され、その塗布工程、更にはスパッタクリーニングが終了した後、不要となったレジスト膜の剥離工程が必要であり、そのような作業は手間がかかり面倒であった。また、レジスト膜の除去はレジスト剥離液を用いて行うが、その剥離液によりスパッタクリーニングされた面が再び汚染してしまうという問題もあった。
【0011】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、被処理物表面を保護マスクで部分的に覆う作業及びその保護マスクを被処理物から外す作業を容易にし、また清浄化後に保護マスクを被処理物から外す際に清浄化された面が再汚染されることのないプラズマクリーニング装置を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するにあたり本発明のプラズマクリーニング装置は、被処理物が配設される処理室と、不活性ガス及び/又は反応性ガスの供給源と、この供給源から処理室内へ不活性ガス及び/又は反応性ガスを導入する導入管と、処理室内に導入された不活性ガス及び/又は反応性ガスをプラズマ化させ、不活性イオン及び/又は反応活性種を生成させる励起手段とを備え、保護マスクを押圧手段を介して処理室の内壁に取り付け、その押圧手段により保護マスクを被処理物に押し当ててその表面を部分的に覆うようにして、上記励起手段により生成された不活性イオンによるスパッタリング及び/又は反応活性種との化学反応により、保護マスクで覆われていない被処理物の表面を清浄化するようにしている。すなわち、押圧手段を介して保護マスクは被処理物に対する距離を変えられるように処理室内で移動可能に取り付けられており、被処理物に保護マスクを施すときには押圧手段により被処理物に押し当てて保護したい表面を覆い、清浄化後に保護マスクを取り外すときには押圧力を解除して被処理物から離す、あるいは被処理物を移動させて保護マスクから離すようにする。これにより、被処理物に保護マスクを施す作業及びその保護マスクを取り外す作業を容易に行える。また保護マスクを取り外す際に清浄化された面を汚染させることもない。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、従来例と同様の構成部分は同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。
【0014】図1は本発明の実施の形態によるプラズマクリーニング装置11を示す。プラズマクリーニング装置11は、従来と同様、接地されたチャンバー2bと、不活性ガス(Arガス)の供給源であるガスボンベと、ガスボンベからArガスをチャンバー内の処理室に導入するためのガス導入管7と、処理室に導入されたArガスに高周波電圧を印加して電離させるための励起手段としての高周波電源4と、この高周波電源4が接続された電極3とを備え、クリーニング対象物である被処理物5は、処理室内で電極3の上に配設されている。
【0015】処理室の上部内壁2aには2個のコイルばね14、14を介して保護マスク12が上下動可能に取り付けられている。コイルばね14は、一端が上部内壁2aに固定され、他端は保護マスク12の両端に一体的に形成された取付部材13に固定され、保護マスク12を下方へと付勢している。更に、図1における[2]−[2]線方向から見た断面図である図2を参照して、保護マスク12には、被処理物5におけるスパッタクリーニングを行いたい面5bと保護したい面5aの位置及び形状に合わせて(図においては例えば2カ所に長方形状の)開口12aが形成されており、この開口12aを被処理物5におけるスパッタクリーニングしたい面5bに合わせて、保護マスク12はコイルばね14の付勢力により被処理物5に押し当てられている。よって、保護マスク12の開口12a以外の部分は被処理物5におけるスパッタクリーニングしたくない面5aを覆って保護している。
【0016】保護マスク12の材料としては、スパッタクリーニング処理による温度上昇は100℃程度であるのでその温度における耐熱性と、導電性物質ならそれ自体が電極となってしまい異常放電を引き起こすので絶縁性と、処理中に変形しない剛性とが要求され、例えばセラミックスやポリイミド樹脂が適している。また、材料の耐スパッタリング性も重要であり、スパッタリングするイオンの種類によってスパッタ収量(スパッタ率)が変わってくるが、そのイオンの種類に応じてスパッタ収量が小さく、かつ上記の3つの条件を満たす材料で構成するようにする。
【0017】本実施の形態によるプラズマクリーニング装置11は以上のように構成されるが、次にこの作用について説明する。
【0018】従来と同様、まず、処理室内は図示しない真空排気系により所定の減圧下とされ、導入管7を介してArガスが処理室内に導入される。そして、高周波電源4より電極3に高周波電圧を印加してArガスの放電を起こさせる。これにより、Arガス分子は電子とアルゴンイオン(Ar+ )に電離し、アルゴンイオンは、セルフバイアス効果により発生した高周波電極3表面の負の電圧に引かれて電極3上に配置された被処理物5へと加速され衝突する。このとき、保護マスク12により保護されていない表面5bのみが、その表面上の有機汚染物等がアルゴンイオンにより物理的に削り取られて(スパッタリングされて)清浄化される。
【0019】この保護マスク12を用いた場合でも、クリーニングしたくない面5aの保護及びクリーニングしたい面5bのクリーニングにおいて、従来の被処理物5自体に保護マスク8を施した場合と同等の効果が得られる。
【0020】スパッタクリーニングが終了すると、図示しない昇降機構により電極3をその上の被処理物5と共に下降させて、保護マスク12を被処理物5から外し、処理室から被処理物5を取り出す。なお、スパッタクリーニング前の被処理物5の処理室への搬入は、被処理物5を載置した電極3を昇降機構により上昇させて行い、保護マスク12に保護面5aを押し当てる。これにより、保護マスク12による保護及びその取り外しという作業を容易に行うことができ、更に従来のようなレジスト剥離液による汚染の心配もない。
【0021】また、被処理物5の形状や大きさや、クリーニングしたい部位と保護したい部位それぞれの位置や面積に応じて保護マスク12の形状寸法や開口12aの位置や大きさを変更することにより、容易にスパッタリング場所を変更することが可能であり、その保護マスク形状に応じて必要な場所のみのスパッタリングが可能である。
【0022】以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【0023】Arガスを電離させるための励起手段としては高周波電源4に限らず、例えば処理室内に2枚の対向電極を配置して、被処理物5が載置される電極側が陰極となるように直流電圧を印加するようにしてもよい。
【0024】また、上記実施の形態では、不活性イオンであるAr+ を用いたスパッタリングによって被処理物表面上の汚染物を除去するようにしたが、これに限らず、処理室内に反応性ガス(例えば酸素ガスなど)を導入して、これを高周波電圧の印加により励起して反応活性種(ラジカル粒子)を生成させて、この反応活性種と汚染物との化学反応により汚染物を除去したり、化学的に表面を改質したりして被処理物表面を清浄化するようにしてもよい。さらには、不活性イオンと反応活性種を合わせて用いてもよい。なお、反応活性種の化学反応による除去の場合、保護マスクの寸法精度を上げたり、押圧力を強くしたりして被処理物との密着性を良くして隙間をなくし、ガスがクリーニング面以外の部分にまわり込まないようにする必要がある。
【0025】また、上記実施の形態では、押圧手段としてコイルばね14を用いたが、これに限らず、例えば空気圧や油圧で作動するピストンにより、保護マスクを被処理物に押し当てるようにしてもよい。しかし、コイルばね14を用いた場合、それのみで済むのでより簡単な構成となり、コストもかからない。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように請求項1の発明によれば、レジスト膜の塗布や剥離工程といった面倒な作業を必要とせず、容易に被処理物の表面を部分的に覆っての清浄化を行うことができ、更に清浄化後に保護マスクを被処理物から外す際に、清浄化作用を受けた表面を汚染させることもない。
【0027】また、請求項2の発明によれば、コイルばねの付勢力を利用するという簡単な構成で、被処理物における保護すべき表面との密着性を良くして保護することができる。
【0028】また、請求項3の発明によれば、保護マスクに要求される耐熱性、絶縁性、剛性を十分満たすことができる。




 

 


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