JP3595433B2

JP3595433B2 - プラズマドライクリーナー

Info

Publication number: JP3595433B2
Application number: JP15047197A
Authority: JP
Inventors: 利明立田; 巳喜夫澤井; 理辻
Original assignee: 株式会社サムコインターナショナル研究所
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: JPH10324981A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマにより半導体等を実装する基板上の各部表面を清浄化するプラズマドライクリーナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体やレンズ等の表面はフロン等の液体で洗浄されていた。しかし、フロンは環境破壊の原因となることからその製造及び使用が中止されるようになり、代わりに用いられるようになった各種有機溶剤も、可燃性であることや蒸発ガスの毒性の点で取り扱いが難しいという問題がある。そこで、プラズマにより表面を清浄化するドライクリーニング装置が近年注目されている。
【０００３】
従来のプラズマドライエッチング装置は反応室が円筒状となっており、その外部に一対の半円筒状の電極を反応室の外壁に沿って配置し、反応室の内部に被洗浄物を載置したトレイを装入するようになっていた。反応室内に反応ガス（洗浄ガス）を導入し、両外部電極の間に高周波電力を投入することによりプラズマを生成して、被洗浄物の表面の汚れを主にプラズマ中のラジカル等の中性粒子の衝突及び反応によって化学的に除去するようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の装置では、まず反応室内のスペース効率が悪く、装置全体が大きい割には少ない量の被洗浄物しか洗浄することができないという欠点があった。また、両電極が外部にあるため、プラズマ中のイオンを積極的に利用することができず、無機質系の汚れに対する洗浄効果が期待できなかった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、スペース効率が良く、大量の被洗浄物を一度に洗浄することができるとともに、有機・無機を問わず、あらゆる種類の汚れを効率よく洗浄でき、しかも、被洗浄物のセットを容易に且つ短時間で行なうことのできるプラズマドライクリーナーを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明に係るプラズマドライクリーナーは、
ａ）直方体形状を有し、気密に閉塞可能な反応室と、
ｂ）反応室の内壁面に設けられた、複数のトレイを反応室内に装入するためのスライドレールと、
ｃ）トレイに設けられたトレイ側端子と反応室に設けられた反応室側端子とから成り、トレイが反応室内に装入されると両者が接触して反応室とトレイとを電気的に接続する電気接続手段と、
を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本プラズマドライクリーナーでは、反応室内に装入されるトレイに電極が埋設されている、或いはトレイ自身が電極となる。トレイは、反応室の内壁面に設けられたスライドレールに沿って押し込むことにより反応室内に装入され、装入された状態でトレイ側端子と反応室側端子とが接触して反応室とトレイとが電気的に接続される。この接触は、後述の実施例で示すようにトレイを装入することにより自動的に接触するようにしておいてもよいし、トレイを装入した後、例えばそのトレイの手前側に設けたフックを回転させてトレイを固定するという操作により接触が形成されるというように、簡単な操作を伴うものであってもよい。
【０００８】
上記の通り、トレイには電極が埋め込まれ、又はトレイ自身が電極となる。従って、反応室内に反応ガスを導入した後、（１）トレイと反応室の内壁との間、又は、（２）トレイと隣接するトレイとの間、に高周波電圧を印加することにより、両者間にプラズマが生成され、トレイ上に載置した被洗浄物が洗浄される。そして、後述のような各種構造のトレイを用いることにより、多様な方法で洗浄を行なうことができるようになる。
【０００９】
（２）の態様で使用する場合、接地側トレイと高周波側トレイの２種類のトレイを用意する必要がある。このとき、接地側トレイの電気接続手段と高周波側トレイの電気接続手段を別異の箇所に設け、違った種類の電気接続手段とは接触しないようにしておくことが望ましい。これにより、装入前又は装入時にトレイの種類を確認して正しい電気接続を行なうようにするという面倒な操作が不要となり、使用者の負担が軽減されるとともに、電気事故が防止できる。
【００１０】
【実施例】
本発明の一実施例であるプラズマドライクリーナーを図１〜図５により説明する。図１に示すように、本実施例のプラズマドライクリーナー１０は直方体形状を有する反応室１１と、それと同一の筐体内に設けられた制御部１２とから成る。反応室１１の内壁の両側面には後述のトレイ２０を挿入するためのレール１３が複数段設けられており、内壁の後面には４列のブスバー１４、１５が設けられている。４列のブスバー１４、１５は中央側の２列が高周波側１４、外側の２列が接地側１５となっており、各ブスバー１４、１５にはレール１３の高さに合わせた位置にトレイ側端子を挿入するための挿入口１４１、１５１（図２）が設けられている。各挿入口１４１、１５１の中には、後述のトレイ側端子が挿入されたときに接触を確実にするため、弾性保持手段が設けられている。
【００１１】
制御部１２には、高周波側端子にプラズマ発生用高周波電力（通常、１３．５６ＭＨｚ）を供給するための高周波ユニットや、本クリーナー全体の動作を制御するための制御回路が納められている。
【００１２】
反応室１１内に納めるトレイ２０には、構造及び機能の異なる複数の種類が備えられている。まず、使用される電極の極性により、高周波側トレイ２１と接地側トレイ２２の２種類に分けられる。図２（ａ）（ｂ）に示すように、両者は全体の大きさが同じであり、双方とも反応室１１のいずれの段のレール１３にも区別なく差し込むことができるが、後方の辺に設けられた端子２４、２５の突出位置が異なる。すなわち、高周波側トレイ２１の端子２４は高周波側ブスバー１４の挿入口１４１に適合するように中央寄りに設けられており、接地側トレイ２２の端子２５は接地側ブスバー１５の挿入口１５１に適合するように外側寄りに設けられている。従って、高周波側トレイ２１を反応室１１のレール１３に沿って押し込んだとき、トレイ２１の端子２４は必ず高周波側ブスバー１４の挿入口１４１に入り、決して接地側ブスバー１５の挿入口１５１に入ることはない。逆に、接地側トレイ２２を装入したときは、その端子２５は必ず接地側ブスバー１５の挿入口１５１に入り、決して高周波側ブスバー１４の挿入口１４１に入ることはない。
【００１３】
反応室１１の筐体は接地されているため、高周波側トレイ２１は、レール１３に接触するフレーム２１１と、絶縁部材２１２を介してフレーム２１１の内部に固定された被洗浄物載置板２１３から成る（図２（ａ））。この被洗浄物載置板２１３がプラズマ生成のための高周波側電極となるものであり、高周波側ブスバー１４に挿入されるトレイ端子２４はこの被洗浄物載置板２１３から後方に突出している。なお、接地側トレイ２２は電気的に浮遊させる必要はなく、電気的に一体の金属体で構成することができる（図２（ｂ））。
【００１４】
トレイは、形状面からは、単純な平板状のトレイ、グリッド状のトレイ、そして中央に開口を有する開口トレイに分けられる。
【００１５】
これら各種トレイを適宜組み合わせることにより、多様な種類の物品を次のように各種モードで洗浄することができる。
【００１６】
（ＰＥモード）
図３の上２段に示すように、高周波側トレイ３１を上に、接地側トレイ３２を下に装入し、下側の接地側トレイ３２の上に被洗浄物３３を載置する。この状態で反応室１１を密閉し、空気を十分排出した後に反応ガスを反応室１１に入れて高周波側トレイ３１に高周波電力（ＲＦ）を投入すると、高周波側トレイ３１と接地側トレイ３２の間に放電が生じ、反応ガスのプラズマ（正イオン及び電子）とラジカルが生成する。ここで、イオンと電子の易動度の違いにより、高周波側電極（高周波側トレイ３１）の方が相対的に負に帯電する（自己バイアス）。このため、正電荷を有するイオンの多くが高周波側トレイ３１の方に引き寄せられ、接地側トレイ３２上に載置された被洗浄物３３には主にラジカルが照射されるようになる。このプラズマエッチング（ＰＥ）モードは、イオンによる強力なエッチング作用が有害となる洗浄、例えば蒸着薄膜が未だ表面に存在する半導体基板等の洗浄に適している。
【００１７】
なお、反応室における反応ガスの圧力は洗浄の目的や被洗浄物に依存するが、およそ数Ｔｏｒｒ〜１０−２Ｔｏｒｒ程度とする。
【００１８】
（リモートモード）
被洗浄物が更にイオン照射を嫌う場合には、図３の下３段に示すように、上側の高周波側トレイ３４と下側の被洗浄物３３を載置した接地側トレイ３６との間に接地側のグリッド状トレイ３５を挿入する。これにより、下側の接地側トレイ３６に向かうイオンは接地側グリッド状トレイ３５に捕捉され、被洗浄物３３にはラジカルのみが照射される。このモードは、例えばＭＯＳ半導体の絶縁層を洗浄する場合等、電荷の蓄積が有害となる場合の洗浄に適している。
【００１９】
（ＲＩＥモード）
図３中央に示すように、接地側トレイ３２を上に、高周波側トレイ３４を下に装入し、下側の高周波側トレイ３４の上に被洗浄物３３を載置すると、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）モードとなる。この配置では上記の通り、自己バイアスにより高周波側トレイ３４が負に帯電することにより、反応ガスのイオンが高周波側トレイ３４上の被洗浄物３３に強力に照射される。このとき、プラズマ中のラジカルも化学的反応の進行を負う。従ってこのＲＩＥモードは、ゴミや錆の付着をイオン照射の物理的衝撃により除去するという洗浄目的に適している。
【００２０】
（両面洗浄モード）
図４（ｂ）に示すように、上下に接地側トレイ４１、４３を配置し、その間に高周波側とした開口トレイ４２を挿入して、その開口部４２１に金属ベースの被洗浄物４２２を載置する。すると、被洗浄物４２２は両面からプラズマイオンの照射を受け、一度に両面の洗浄が行なわれる。例えばハードディスクドライブ用シークヘッドは、ステンレスの薄いシートをベースとし、その両面にポリイミドフィルムを介して電極層が形成される構造を有している。このような物品については、本発明に係るプラズマドライクリーナーを用いることにより一挙に両面の洗浄を行なうことができる。
【００２１】
なお、上下のトレイを高周波側（ＲＦ）とし、間に介挿する開口トレイを接地側（ＧＤ）としてもよい。また、上下のトレイと開口トレイの間にグリッド状トレイを挿入して、上記リモートモードと両面洗浄モードとを組み合わせて行なってもよい。
【００２２】
（マガジン使用モード）
リードフレーム等の小物部品について蒸着、洗浄等の一連の処理を行なう場合、１個１個行なっていたのでは非常に効率が悪い。そこで、多数の小物部品５１を棚状に収容するマガジン５２と呼ばれる容器を用い、このマガジン５２に収容したままの状態で多数の小物部品５１を一括して各種の処理を行なうようになっている。本発明に係るプラズマドライクリーナーは、このようなマガジン５２をトレイ５４に載置し、その上部に逆極性のトレイ５３を配置して（或いは、反応室の天井自体を接地極として用いてもよい）、上記ＰＥモード又はＲＩＥモードで洗浄を行なうことができる。
【００２３】
以上説明した各種モードは従来それぞれ単独で行なわれていたが、本発明に係るプラズマドライクリーナーではトレイを適宜配置することによりこれらを同時に行なうことができる。すなわち、多種類の被洗浄物の洗浄を短時間で行なうことができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係るプラズマドライクリーナーでは、被洗浄物を載置するためのトレイを兼ねた電極を反応室内に複数枚装入することができるため、多数の被洗浄物を同時に洗浄することができ、従来の洗浄装置と比較して単位時間当たりの処理数が大幅に増加する。また、反応室が直方体であるため、平板状のトレイを用いることにより比較的広い範囲で均一なプラズマ分布が得られ、多くの被洗浄物に対して均等な洗浄を行なうことができる。
【００２５】
次に、接地側トレイの電気接続手段と高周波側トレイの電気接続手段を別異の箇所に設け、違った種類の電気接続手段とは接触しないようにしておくことにより、トレイ装入時の面倒な電極確認、接続操作が不要となり、使用者の負担が軽減されるとともに、電気事故が防止できる。
【００２６】
更に、反応室内におけるトレイの極性接続を各種変更することにより、主としてイオンにより洗浄する方法、主としてラジカルにより洗浄する方法等、目的に応じて様々な方法で洗浄することができるようになる。また、それに加えて各種構造のトレイを用意することにより、平面状導電性被洗浄物の両面からの洗浄や小物部品の大量一括洗浄等、更に多様な方法で洗浄を行なうことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるプラズマドライクリーナーの一部断面斜視図。
【図２】高周波側トレイ（ａ）及び接地側トレイ（ｂ）とブスバーの関係を示す斜視図。
【図３】各種トレイの配置と洗浄モードの関係を示す説明図。
【図４】開口トレイの斜視図（ａ）と使用時の反応室の断面図（ｂ）。
【図５】マガジン使用モードにおける反応室の断面図。
【符号の説明】
１０…プラズマドライクリーナー
１１…反応室
１２…制御部
１３…スライドレール
１４…高周波側ブスバー１４１…端子挿入口
１５…接地側ブスバー１５１…端子挿入口
２０、３１、３２、３４、３６、４１、５３、５４…トレイ
２１…高周波側トレイ２１１…フレーム
２１２…絶縁部材
２１３…被洗浄物載置板
２２…接地側トレイ
２４、２５…端子
３５…グリッド状トレイ
４２…開口トレイ４２１…開口部
４２２…被洗浄物
５１…小物部品
５２…マガジン

Claims

ａ）直方体形状を有し、気密に閉塞可能な反応室と、
ｂ）反応室の内壁面に設けられた、複数のトレイを反応室内に装入するためのスライドレールと、
ｃ）トレイに設けられたトレイ側端子と反応室に設けられた反応室側端子とから成り、トレイが反応室内に装入されると両者が接触して反応室とトレイとを電気的に接続する電気接続手段と、
を備えることを特徴とするプラズマドライクリーナー。
接地側トレイと高周波側トレイの２種類のトレイが用意され、接地側トレイの電気接続手段と高周波側トレイの電気接続手段が別異の箇所に設けられて他方の種類の電気接続手段とは係合しないようになっていることを特徴とする請求項１記載のプラズマドライクリーナー。
請求項１又は２記載のプラズマドライクリーナーで用いる、グリッド状のトレイ。
請求項１又は２記載のプラズマドライクリーナーで用いる、開口を有するトレイ。