JP4094525B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、実装基板の表面の洗浄や改質などの処理をプラズマにて行う実装基板表面処理方法および装置に関するものである。

実装技術の分野において、電子機器の小型化・高機能化に伴い高密度な実装が要求されている。そのため、実装基板上の素子の配置は微細になり、基板上でのパーティクル付着や薬液のような化学物質の在留等が、実装基板の品質に及ぼす影響がより顕在化するようになってきている。したがって、そのようなパーティクル付着や化学物質の在留等をより高い信頼度をもって除去する方法が必要とされている。そのような方法の一つとしてプラズマによる基板表面処理法がある。

例えば、実装基板の表面に付着した有機物や、あるいはプリント基板上の銅、ニッケル、および金（ボンディング接合面）の３層からなる電極面上に析出した水酸化ニッケルなどの無機物を、アルゴンプラズマによるスパッタ作用で除去することができる。これにより、ボンディング接合面である金電極とワイヤボンディングした場合のボンディング強度を向上することができる。

また、ポリイミドフイルム基板上のリード電極へＡＣＦ（異方性導電フイルム）を介してＩＣを接合する場合も、接合前にポリイミドフイルムを酸素プラズマで照射することにより、基板表面が活性化され、ポリイミドフイルムとＡＣＦの接合強度を向上することができる。

さらに、プラズマ処理することにより、基板の濡れ性が改善され、基板と封止樹脂との密着性を向上することもできる。

これらの従来の実装基板のプラズマ処理方法について、以下、図面を参照しながら、より具体的に説明する。

図７は、従来の実装基板表面処理装置の概略構成図を示すものである。図７に示す従来の実装基板表面処理装置は、反応室２０１を有し、反応室２０１は、ガス導入口２０２と真空排気口２０３とを備えており、接地されている。反応室２０１内には反応室２０１との間に絶縁リング２０４を介して高周波電極２０５が配設され、実装基板２０６を載置するように構成されている。また、反応室２０１内には高周波電極２０５に対向するとともに接地された対向電極２０７が配設されている。

高周波電極２０５には、高周波整合器２１１を介して高周波電源２０８により高周波電力が印加される。高周波整合器２１１と高周波電極２０５との間には、センサ２１０が設けられ、高周波電源２０８により高周波電極２０５に印加される電圧、電流等の電気的信号の大きさが計測される。

終点判定部２１２は、センサ２１０および高周波電源２０８に接続され、センサ２１０で計測される電気的信号の変化量に基づいてプラズマ処理の終点を判定し、高周波電源２０８にプラズマ処理終点検出の信号を送信する。

高周波電極２０５と絶縁リング２０４との間、および絶縁リング２０４と反応室２０１との間には、それぞれＯリング（図示せず）が介装されて反応室２０１の真空が保たれており、かつＯリングが２００℃以上に加熱されないように冷却水を流す冷却溝２０９が設けられている。

このように構成された従来の実装基板の表面処理装置において、ワイヤボンディング前に、アルゴンガスを用いてガラスエポキシでできた実装基板２０６の表面をプラズマ処理する場合について説明する。ガス導入口２０２からアルゴンガスを５０ＳＣＣＭ流しながら、真空度を３０Ｐａに保った状態で高周波電極２０５に２００Ｗの高周波電力を印加するとプラズマが発生する。プラズマ中に曝された実装基板２０６面上には、プラズマ中にあるアルゴンイオンが照射される。図８に示すように、実装基板２０６の表面上の電極３０４は、銅を主成分とした層３０１（膜厚約３５μｍ）、ニッケルを主成分とした層３０２（膜厚約３μｍ）、および金を主成分とした層３０３（膜厚約０．０５μｍ）の３層から構成されている。金層３０３の表面上には、熱工程などを経ることにより下地のニッケル層３０２が表面に移動して水酸化ニッケルなどが析出している。この水酸化ニッケルがアルゴンイオンの照射によりスパッタ除去され、金層３０３の表面が清浄化される。

また、図９は、ポリイミドフイルム基板４０１へ、ＡＣＦ４０２を介してＩＣ（シリコンチップ）４０３を接合する場合の概略説明図である。図９に示すようにポリイミドフイルム基板４０１上の電極４０４部にＡＣＦ４０２を介してＩＣ（シリコンチップ）４０３の電極４０５が接合されている。なお、ＡＣＦ４０２は導電粒子（図示せず）を含有した樹脂からなる。このようなポリイミドフイルム基板４０１を、プラズマにより表面処理する場合について以下説明する。ガス導入口２から酸素ガスを５０ＳＣＣＭ流しながら、真空度を３０Ｐａに保った状態で高周波電極２０５に２００Ｗの高周波電力を印加するとプラズマが発生する。プラズマ中に曝された実装基板２０６面上には、プラズマ中にある酸素ラジカルあるいは酸素イオンが照射される。酸素ラジカルは、ポリイミドフイルム基板４０１上に付着した汚染有機物と反応し、有機物は分解反応しＣＯ₂などの昇華性化合物になり除去される。また表面上には、Ｃ＝ＯやＣＯＯＨなどの官能基が生成され、表面が活性化されＡＣＦ４０２との接合強度を向上することができる。また、ポリイミドフイルム基板４０１の場合、入荷した段階ですでに、塩素などのイオンが残留する場合がある。この原因は、ポリイミドフイルムの電極４０４パターンを形成する時に、ウエット法によりエッチングを行ってパターンを形成するが、エッチング液として塩酸が使用される。そのため、パターン形成後の水洗浄が不足した場合、例えば、塩素イオンが残留することになる。イオンが残留したポリイミドフイルム基板４０１にＡＣＦ４０２を用いてＩＣ４０３を接続した場合、この残留イオンが腐食の原因となり、イオンマイグレーションなどの電気的不良につながる。この塩素イオンを除去するためにプラズマ処理が行われる。

従来、このような実装基板のプラズマ処理装置において、プラズマ処理の終点決定を行う場合、センサ２１０で計測した電気的信号の変化量に基づいて、終点判定部２１２で終点判定を行っていたが、プラズマ処理前後での電気的信号の変化量が小さいため、ノイズ成分と区別し得ないなどの問題があり、終点判定を正確に行うのは非常に困難であった。

一方、プラズマ処理によってシリコンウエハなどのエッチングを行うドライエッチング装置分野では、エッチングの終点検出を、プラズマ処理の際に高圧プローブで計測される電気的信号の変化量に基づいて行っている（例えば、特許文献１）。特許文献１によれば、高周波電極に接続した高圧プローブにより、プラズマインピーダンスの実数部の信号および虚数部の信号を独立に計測する。次いで、終点判定装置において、実数部の信号と虚数部の信号のいずれか一方を正負反転した上で実数部の信号と虚数部の信号を合波する。次いで、終点判定装置はエッチングの終点を検出すると、終了信号を高周波電源に送り、プラズマを停止させる。
特開平１１−０５４４８６号公報

上記のように、ドライエッチングにおいては、エッチング対象の薄膜がエッチングされることによる薄膜の状態変化を、薄膜の反応生成物によって変化するプラズマ状態の変化として、高圧プローブによってモニタリングしている。この高圧プローブは、図７のセンサ２１０に対応するものであるが、ドライエッチングにおいては、高圧プローブで計測される電気的信号は大きく変化するため、終点を検出するのは比較的容易である。例えば、半導体（シリコンウエハ）のドライエッチングを行う場合、プラズマ処理時に測定されるインピーダンスの絶対値およびインピーダンス変化量は、８インチのウエハを用いて、それぞれ１２０〜１５０Ω程度および１〜１０Ω程度である。これに対して、実装基板（例えば、ポリイミドセラミック等）の表面洗浄の場合、プラズマ処理時に測定されるインピーダンスの絶対値およびインピーダンス変化量は、それぞれ８０〜９０Ω程度および０．１〜０．５Ω程度であり、インピーダンス変化量はドライエッチングの場合と比較して明らかに小さい。このような小さな変化量のために、インピーダンス変化が検出しにくく、またノイズ成分と区別し得ないなどの問題が生じる。

このように、実装基板表面の洗浄および／または改質をプラズマ処理で行う場合、実装基板に付着している異物は概して微量であるため、異物が除去されたことに起因するプラズマ状態の変化はわずかであり、したがって、装置の精度上、プラズマ状態の変化に起因する電気的信号の変化量に基づいて、プラズマ処理の終点検出をすることは困難である。

したがって、プラズマによる実装基板の表面改質または表面洗浄のモニタリングまたは終点検出を精度よく行うための新たな方法に対する必要性が存在する。

本発明は、このような状況に鑑みてなされた。すなわち、本発明は、実装基板の洗浄や表面改質をプラズマ処理で行う場合において、プラズマ処理状態のモニタリングまたはプラズマ処理の終点の検出が、精度よく行えるような方法および装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、実装基板表面の洗浄または改質を行うためのプラズマ処理において、プラズマ処理の終点検出がより正確に行うことができる装置を提供する。

本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理を行うための反応室と、反応室内に配置された、プラズマを発生させるための電極と、電極に高周波電力を印加するための高周波電源と、プラズマ処理時に高周波電力を印加することにより発生する電気的信号を計測し、その電気的信号の経時的変化パターンと、基準の経時的変化パターンとを照合することによって、プラズマ処理の終点を判定する終点判定部とを備えていることを特徴とする。

本発明の好ましい実施形態では、上記終点判定部は、プラズマ処理時に高周波電力を印加することにより発生する電気的信号を計測するためのセンサを含み、さらに上記電気的信号の経時的変化パターンと、基準の経時的変化パターンとを照合することによって、プラズマ処理の終点を判定するためのデータ処理部とを含んでいる。

好ましくは、上記終点判定部は、電気的信号の経時的変化パターンが、基準の経時的変化パターンとほぼ一致したときを、プラズマ処理の終点と判定する。

好ましくは、上記終点判定部は、さらに、基準となる実装基板をプラズマ処理した際に計測された電気的信号の経時的変化についてのデータを予め格納するためのデータ格納部を含む。

終点判定部は、このデータ格納部から読み出される基準となる実装基板をプラズマ処理した際に計測された電気的信号と、プラズマ処理対象の実装基板について計測された電気的信号との差分値を算出し、当該差分値の経時的変化率が、所定の範囲の値に収束したときを、プラズマ処理の終点と判定する。

あるいは、終点判定部は、プラズマ処理対象の実装基板について計測された電気的信号から当該電気的信号の経時的変化率を算出し、当該経時的変化率と、上記データ格納部から読み出される基準となる実装基板についての電気的信号の経時的変化率との、電気的信号の絶対値が互いに等しいところでの差分値を算出し、その差分値が、所定の範囲の値に収束したときを、プラズマ処理の終点と判定する。

好ましくは、上記電気的信号は、電流、電圧、位相差、またはインピーダンスのいずれかである。

本発明は、別の局面において、実装基板表面の洗浄または改質を行うためのプラズマ処理において、プラズマ処理の終点検出がより正確に行うことができるプラズマ処理方法を提供する。

本発明に係るプラズマ処理方法は、プラズマ処理を行うための反応室と、その反応室内に配置された、プラズマを発生させるための電極と、その電極に高周波電力を印加するための高周波電源と、高周波電力を印加することにより発生する電気的信号に基づいて、プラズマ処理の終点を判定する終点判定部とを備えるプラズマ処理装置において、実装基板表面の洗浄または改質のためのプラズマ処理を行う方法であって、上記電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させる工程と、上記電気的信号の経時的変化を計測する工程と、上記電気的信号の経時的変化パターンと、基準の経時的変化パターンとを照合することにより、上記プラズマ処理の終点を判定する工程とを含むことを特徴とする。

好ましい実施形態において、上記終点を判定する工程は、電気的信号の経時的変化率が、基準の経時的変化パターンから算出される経時的変化率とほぼ一致したときを、プラズマ処理の終点と判定することを含む。

本発明のプラズマ処理方法の好ましい実施形態において、上記プラズマ処理装置はさらに、基準となる実装基板をプラズマ処理した際に計測された電気的信号の経時的変化についてのデータを予め格納するためのデータ格納部を備えている。そして、終点を判定する工程は、基準となる実装基板について計測された電気的信号を上記データ格納部から読み出し、その基準となる実装基板についての電気的信号と、プラズマ処理対象の実装基板について計測された電気的信号との差分値を算出し、その差分値の経時的変化率が、所定の範囲の値に収束したときを、プラズマ処理の終点と判定することを含む。

あるいは、終点を判定する工程は、基準となる実装基板について計測された電気的信号を上記データ格納部から読み出し、基準となる実装基板についての電気的信号の経時的変化率と、プラズマ処理対象の実装基板について計測された電気的信号の経時的変化率との、電気的信号の絶対値が互いに等しいところでの差分値を算出し、その差分値が所定の範囲の値に収束したときを、プラズマ処理の終点と判定することを含む。

好ましくは、上記電気的信号は、電流、電圧、位相差、またはインピーダンスのいずれかである。

本発明の好ましい実施形態では、上記プラズマ処理のための反応ガスとして、希ガス、酸素ガス、または水蒸気を用いる。

本発明の好ましい実施形態では、上記プラズマ処理のための反応ガスとして、プラズマ処理開始時から酸素ガス、水蒸気、気化アルコール、またはＣＦ₄を用い、プラズマ処理終了前のある時点で、上記反応ガスを希ガスまたは窒素に変更する。

本発明は、実装基板のプラズマ処理時に計測される電気的信号の経時的変化パターンに基づいて、プラズマによる実装基板の異物除去処理の終点検出を、高精度で行うことができる。さらに、本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、プロセスに影響を与えることなく、実装基板に付着した異物が除去されたことを確認した段階で処理を終了させることができ、基板へのダメージを最小限に押さえることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における実装基板表面処理を行うプラズマ処理装置の概略構成図である。図１において、図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図１において、図７の装置と異なる点は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置は、データ処理部１１２、データ記憶部１１３、および制御部１１４を備えることである。制御部１１４は、データ処理部１１２から送られる信号に基づいて、プラズマ処理装置全体の制御を行う。データ処理部１１２は、実装基板のプラズマ処理時にセンサ２１０が検出し、出力する電圧、電流、インピーダンス、位相差などの電気的信号を受け取り、それに対して所定の演算処理を行って、その結果を制御部１１４へ送信する。ここで、インピーダンス（Ｚ）は、電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）、および電圧と電流との位相差（Φ）と、以下の関係を有する。

Ｚ＝（Ｖ／Ｉ）ｃｏｓΦ＋ｊ（Ｖ／Ｉ）ｓｉｎΦ
（ここで、ｊは虚数部を表す）
プラズマ処理の終点評価の容易さという観点からは、電気的信号としてインピーダンスを用いることが好ましい。電圧および電流も、プラズマ処理が進むにつれて、インピーダンスの場合と同様、絶対値が小さくなるという変化を示すため、終点評価に用いられ得るが、インピーダンスに比べて測定値が振動的で、終点評価が難しい場合もあり得る。また、位相差（電圧波形からの電流波形の位相のずれ）については、プラズマ処理の時間経過とともに、その値が−９０°に近づいていくという挙動を示すために、終点検出のための電気的信号として使用し得るが、変化量が微量であるため、使用するセンサの精度が高いことが要求され得る。

データ記憶部１１３は、データ処理部１１２が、実装基板のプラズマ処理終点の判定を行うためにセンサ２１０からの電気的信号を演算処理する際に基準として使用する、清潔な実装基板をプラズマ処理した際に得た電気的信号の経時的データを予め記憶する。データ処理部１１２は、そのデータを任意の時点で、処理対象の実装基板についてプラズマ処理した際に得られた電気的信号の経時的データと比較するために、データ記憶部１１３から読み出すことができる。ここで、「清潔な実装基板」とは、プラズマ処理対象の実装基板の洗浄または表面改質等が完了したか否かを判断するための相対的な基準となる実装基板のことであり、本明細書中では、通常、基板上に化学物質やパーティクルなどの付着物等が全く存在しない基板のことを指す。しかしながら、清潔な実装基板に要求される「清潔さ」の程度は、基板のパターン幅などに応じて適宜変動し得ることは、当業者に容易に理解され得る。清潔な基板の調製は、例えば、実装基板を、純水中で６０℃１時間煮沸処理をすることによって行い得るが、調製方法はこれに限定されない。

以上のように構成された実装基板表面のプラズマ処理における本発明に係る終点検出について、以下２通りの方法を説明する。

まず、第一の方法として、清潔な実装基板処理時と処理対象実装基板処理時とで取得した電気的信号の差分値の経時的変化を監視することによって、プラズマ処理の終点を検出する場合について、図２および図３を参照して説明する。

処理対象実装基板のプラズマ処理を開始すると、センサ２１０において電気的信号を計測し、その電気的信号をデータ処理部１１２へ出力する。データ処理部１１２では、センサ２１０からの上記電気的信号と、データ記憶部１１３からの比較対象の清潔な実装基板についての電気的信号のデータとに基づいて、プラズマ処理終点判定のための所定の演算処理を行う。図２は、データ処理部１１２の処理動作についてのフロー図を示す。データ処理部１１２の処理動作は、プラズマ処理の開始とともにスタートする。ステップＳ１０において、データ処理部１１２は、センサ２１０から電気的信号データｓ_iを受信する。次いで、ステップＳ１１で、データ記憶部１１３から清潔な実装基板についての電気的信号ｓ₀を読み出し、センサ２１０から受信した電気的信号データｓ_iとの差分値（ｓ_i−ｓ₀）を算出する（図３（ｂ）を参照）。その際、図３（ａ）に示すように、清潔な実装基板について得られた電気的信号のデータｓ₀とプラズマ処理開始時点のデータ時刻を揃えておく。次いで、ステップＳ１２で、算出された上記差分値の時間微分（△（ｓ_i−ｓ₀）／△ｔ）を求める（図示せず）。ステップＳ１３で、その時間微分値（経時的変化率）が所定の微小な閾値内に収まったか否かを判断し、所定の閾値内に収まった場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、その時点で（図３（ｂ）の時刻ｔ）、ステップＳ１４において、処理対象の実装基板から異物が除去され清潔になったとして処理終了信号を制御部１１４へ送信し、動作を終了する。プラズマ処理を終了する信号を受けた制御部１１４は、高周波電源２０８の出力をオフにするように制御する。一方、ステップＳ１３で、差分値の経時的変化率が所定の閾値内に未だ収束していない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、再びステップＳ１０に戻る。ここで、「微小な閾値」は、装置の検出感度、基板の材質などに起因するノイズ成分の影響を考慮して、そのようなノイズ成分とほぼ同じかまたはそれよりも大きい値を予め装置において適宜設定しておけばよい。例えば、電気的信号としてインピーダンスを用いてモニタリングする場合、インピーダンスの差分値の経時的変化率が、例えば、±０．００２Ω／ｓｅｃの間に収束した場合に、「微小な閾値」内に収束したとみなし得る。また、その経時的変化率が微小な閾値内に「収束」したか否かは、所定の時間内での、インピーダンス差分値の経時的変化率の平均値が、所定の「微小な閾値」に収まる場合に、「収束」したと判断し得る。

なお、プラズマ処理開始時点から電気的信号の差の経時的変化率が微小であった場合には、処理対象実装基板は処理前から清潔であったとしてプラズマ処理を終了する。

また、データ処理部１１２では、プラズマ処理開始前に、予め清潔な実装基板についての電気的信号の経時的データをデータ記憶部１１３から読み出しておいてもよい。さらに、センサ２１０からの電気的信号を処理する際には、必要に応じて、計測値に移動平均や、Ｌｏｗ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ等のフィルタリング処理を行うことで測定ノイズの除去を行ってもよい。

次に、第二の方法として、処理対象の実装基板についての電気的信号の経時的変化率と、基準となる清潔な実装基板についての電気的信号の経時的変化率との差分値の経時的変化率を監視することにより、実装基板のプラズマ処理の終点検出を行う場合について、図４および図５を参照して説明する。

図４は、実装基板のプラズマ処理中にセンサ２１０から受信した電気的信号に対して、データ処理部１１２が行う処理動作を示すフロー図である。データ処理部１１２の動作は、プラズマ処理が開始されるとともにスタートする。まずステップＳ２０において、データ処理部１１２は、センサ２１０から電気的信号を取得する。データ処理部１１２が取得する電気的信号ｓ_iは、典型的には、図５（ａ）に示すように、その大きさが初期に急激に増大した後、ある時点から減少するという経時的変化を示すが、ステップＳ２１では、センサ２１０からの電気的信号ｓ_iの大きさが、減少し始めた時点を判定する。電気的信号の絶対値がなお増大している場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、ステップＳ２０に戻る。一方、ステップＳ２１で、センサ２１０からの電気的信号の絶対値が減少し始めたと判定した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２２において、電気的信号の絶対値が減少し始めた時点（図５（ａ）に示すｔ₀）から、経時的に各時点での処理対象基板をプラズマ処理した際の電気的信号の経時的変化率（△ｓ_i／△ｔ：図５（ｂ）の実線）を算出する。次いで、ステップＳ２３で、予め算出した清潔な実装基板処理時の電気的信号の経時的変化率（△ｓ₀／△ｔ：図５（ｂ）の点線）をデータ記憶部１１３から読み出し、ステップＳ２２において求めた処理対象基板をプラズマ処理した際の電気的信号の経時的変化率（△ｓ_i／△ｔ：図５（ｂ）の実線）との差（△ｓ_i／△ｔ−△ｓ₀／△ｔ）を算出する。但し、この差は、同じ時刻の点で算出するのではなく、処理対象基板の電気的信号の絶対値と清潔な実装基板の電気的信号の絶対値とが等しい点で算出する（すなわち、図５（ｂ）のように、横軸に電気的信号の絶対値、縦軸に電気的信号の経時的変化率を取った場合の縦軸の値の差（△ｓ_i／△ｔ−△ｓ₀／△ｔ）を算出する）。図５（ｂ）のグラフにおける矢印は、時間変化の方向を示す。

次いで、ステップＳ２４で、算出された経時的変化率の差が微小な閾値内に収束したか否かを判断する。収束していない場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２６でセンサからの電気的信号を受信し、再びステップＳ２２に戻る。一方、ステップＳ２４で、微小な閾値内に収束した場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、その時点で（図５（ｃ）のｔ₁）、データ処理部１１２は、処理対象の実装基板から異物が除去され清潔になったとしてプラズマ処理を終了する信号を制御部１１４へ伝達し、動作を終了する。ここで、その「微小な閾値」は、例えば、０±０．００５Ω／ｓｅｃの間など、装置の検出感度、基板の材質などに起因するノイズ成分の影響を考慮して、ノイズ成分とほぼ同じかまたはそれよりも大きい値を予め装置において適宜設定しておけばよい。また、微小な閾値内に収束したか否かは、所定の時間内での電気的信号の経時的変化率の差の平均値が、所定の「微小な閾値」に収まる場合に、「収束」したと判断し得る。最後に、プラズマ処理を終了する信号を受けた制御部１１４は、高周波電源２０８の出力をオフにするように制御する。

なお、第一の方法の場合と同様、プラズマ処理開始時点から電気的信号の変化率の差分値が微小であった場合には、処理対象実装基板は処理前から清潔であったとしてプラズマ処理を終了する。

また、データ処理部１１２では、プラズマ処理開始前に、予め清潔な実装基板についての電気的信号の経時的データをデータ記憶部１１３から読み出しておいてもよい。さらに、センサ２１０からの電気的信号を処理する際には、必要に応じて、計測値に移動平均や、Ｌｏｗ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ等のフィルタリング処理を行うことで測定ノイズの除去を行ってもよい。

（実施例）
図６は、実際に、図１に示す構成を有するプラズマ処理装置において、アルゴンガスを用いて、実装基板をプラズマ処理し、図２および図３に示すものと同様の方法でプラズマ処理の終点検出を行った際の、インピーダンスおよびインピーダンス差の経時的変化の様子を示すグラフである。図６（ａ）は、処理対象の実装基板、および清潔な基板をプラズマ処理した際のインピーダンスを示す。図６（ｂ）は、それらの差分を取ったものをプロットしたものである。この実験では、酸性人口汗液（０．５ｇのＬ−ヒスチジン塩酸塩一水和物、５ｇの塩化ナトリウム、および２．２ｇのリン酸二水素ナトリウム二水和物を水に溶解し、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム溶液約１５ｍｌと水とを加え、ｐＨが５．５で全容が約１Ｌになるようにしたもの）をポリイミドのフイルム基板に付着させたものを処理対象の実装基板として用い、基板上の塩素の除去を目的として実験を行った。清潔な基板としては、純水で６０℃にて１時間煮沸処理をしたポリイミドのフイルム基板を用いた。図６（ｂ）において、インピーダンスの差分値の時間微分（経時的変化率）が微小範囲内に収まったことを検出して、実装基板に付着した塩素の除去が終了した時点として認識した。このようにして、より正確な実装基板のプラズマ処理の終点検出が可能になり、基板に不要なダメージを与えることなく、プラズマ処理を終了させることができた。

（実施の形態２）
さらに、上記実施形態の応用例を本発明の実施の形態２として、図１を参照しながら説明する。この実施の形態２に係るプラズマ処理装置の概略構成図の構成要素については、図１と同様であるので、説明を省略する。

実施の形態２では、プラズマ処理開始時には反応ガスは付着した異物を最も早く除去することができるガス（例えば、酸素ガス、水蒸気（Ｈ₂Ｏガス）、気化アルコール、ＣＦ₄など）を用い、ある時点で反応ガスを希ガス（アルゴン・ヘリウム・ネオン・キセノン・クリプトン・ラドン）または窒素といった不活性ガスに切り替える。これらの不活性ガスによってプラズマ処理を行う場合、電気的信号の変化の幅がより顕著になり、モニタリングが容易になるため、より精度良くプラズマ処理の終点検出を行うことができる。この反応ガスの切り替えタイミングは、付着した異物を最も早く除去することができるガスによるプラズマ処理実験を、処理時間を変化させて複数回実施することにより、平均的な異物除去に必要な時間を算出し、その算出された時間の、例えば、８０％の時間経過後などとして決定する。この際に、プラズマ処理開始時点及び、反応ガス切り替えタイミングですでに電気的信号の差の経時的変化率が微小であった場合には、処理対象実装基板は処理前、または反応ガス切り替え時から清潔であったとしてプラズマ処理を終了する。

実装基板等の洗浄を含む表面改質を行うプラズマ処理に利用できる。

本発明の一実施形態における実装基板表面処理を行うプラズマ処理装置の概略構成図 本発明の一実施形態に係る実装基板のプラズマ処理終点検出方法において、データ処理部１１２が行う処理動作を示すフロー図 本発明の一実施形態に係る実装基板のプラズマ処理終点検出方法において、データ処理部１１２が行う演算処理を説明するためのグラフ 本発明の一実施形態に係る実装基板のプラズマ処理終点検出方法において、データ処理部１１２が行う処理動作を示すフロー図 本発明の一実施形態に係る実装基板のプラズマ処理終点検出方法において、データ処理部１１２が取得する電気的信号、ならびにデータ処理部１１２での電気的信号の演算処理を説明するためのグラフ 図１に示す構成を有するプラズマ処理装置において、アルゴンガスを用いて、実装基板をプラズマ処理し、図２および図３に示すものと同様の方法でプラズマ処理の終点検出を行った際の、インピーダンスおよびインピーダンス差の経時的変化の様子を示すグラフ 従来の実装基板表面処理装置の概略構成図 基板電極の構成図 フイルム基板へのＡＣＦを介した場合のＩＣチップ接合の模式図

符号の説明

１１２・・・データ処理部
１１３・・・データ記憶部
１１４・・・制御部
２０１・・・反応室
２０２・・・反応ガス導入口
２０３・・・真空排気口
２０５・・・高周波電極
２０６・・・実装基板
２０７・・・対向電極
２１０・・・センサ

Claims (6)

1. 実装基板表面の洗浄または改質を行うためのプラズマ処理装置であって、
   プラズマ処理を行うための反応室と、
   前記反応室内に配置された、プラズマを発生させるための電極と、
   前記電極に高周波電力を印加するための高周波電源と、
   基準となる実装基板をプラズマ処理した際に計測された電気的信号の経時的変化についてのデータを予め格納するためのデータ格納部を含む終点判定部とを備え、
   前記終点判定部は、前記プラズマ処理時に前記高周波電力を印加することにより発生する電気的信号を計測し、前記データ格納部から読み出される基準となる実装基板をプラズマ処理した際に計測された電気的信号と、プラズマ処理対象の実装基板について計測された電気的信号との差分値を算出し、当該差分値の経時的変化率が、所定の範囲の値に収束したときを、プラズマ処理の終点と判定する、装置。
2. 実装基板表面の洗浄または改質を行うためのプラズマ処理装置であって、
   プラズマ処理を行うための反応室と、
   前記反応室内に配置された、プラズマを発生させるための電極と、
   前記電極に高周波電力を印加するための高周波電源と、
   終点判定部とを備え、
   前記終点判定部は、
   前記プラズマ処理時に前記高周波電力を印加することにより発生する電気的信号を計測するためのセンサと、
   前記電気的信号の経時的変化パターンと、基準の経時的変化パターンとを照合することによって、前記プラズマ処理の終点を判定するためのデータ処理部と、
   基準となる実装基板をプラズマ処理した際に計測された電気的信号の経時的変化についてのデータを予め格納するためのデータ格納部とを含み、
   前記データ格納部から読み出される基準となる実装基板をプラズマ処理した際に計測された電気的信号と、プラズマ処理対象の実装基板について計測された電気的信号との差分値を算出し、当該差分値の経時的変化率が、所定の範囲の値に収束したときを、プラズマ処理の終点と判定する、装置。
3. プラズマ処理を行うための反応室と、
   前記反応室内に配置された、前記プラズマを発生させるための電極と、
   前記電極に高周波電力を印加するための高周波電源と、
   前記高周波電力を印加することにより発生する電気的信号に基づいて、前記プラズマ処理の終点を判定する終点判定部とを備えるプラズマ処理装置において、実装基板表面の洗浄または改質のためのプラズマ処理を行う方法であって、
   前記電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させる工程と、
   前記電気的信号の経時的変化を計測する工程と、
   前記電気的信号の経時的変化率が、基準の経時的変化パターンから算出される経時的変化率とほぼ一致したときを、前記プラズマ処理の終点と判定する工程とを含む、方法。
4. プラズマ処理を行うための反応室と、
   前記反応室内に配置された、前記プラズマを発生させるための電極と、
   前記電極に高周波電力を印加するための高周波電源と、
   前記高周波電力を印加することにより発生する電気的信号に基づいて、前記プラズマ処理の終点を判定する終点判定部と、
   基準となる実装基板をプラズマ処理した際に計測された電気的信号の経時的変化についてのデータを予め格納するためのデータ格納部とを備えるプラズマ処理装置において、実装基板表面の洗浄または改質のためのプラズマ処理を行う方法であって、
   前記電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させる工程と、
   前記電気的信号の経時的変化を計測する工程と、
   前記基準となる実装基板について計測された前記電気的信号を前記データ格納部から読み出し、当該基準となる実装基板についての電気的信号と、プラズマ処理対象の前記実装基板について計測された前記電気的信号との差分値を算出し、当該差分値の経時的変化率が、所定の範囲の値に収束したときを、プラズマ処理の終点と判定する工程とを含む、方法。
5. プラズマ処理を行うための反応室と、
   前記反応室内に配置された、前記プラズマを発生させるための電極と、
   前記電極に高周波電力を印加するための高周波電源と、
   前記高周波電力を印加することにより発生する電気的信号に基づいて、前記プラズマ処理の終点を判定する終点判定部と、
   基準となる実装基板をプラズマ処理した際に計測された電気的信号の経時的変化についてのデータを予め格納するためのデータ格納部とを備えるプラズマ処理装置において、実装基板表面の洗浄または改質のためのプラズマ処理を行う方法であって、
   前記電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させる工程と、
   前記電気的信号の経時的変化を計測する工程と、
   前記基準となる実装基板について計測された前記電気的信号を前記データ格納部から読み出し、当該基準となる実装基板についての電気的信号の経時的変化率と、プラズマ処理対象の前記実装基板について計測された電気的信号の経時的変化率との、電気的信号の絶対値が互いに等しいところでの差分値を算出し、当該差分値が所定の範囲の値に収束したときを、プラズマ処理の終点と判定する工程とを含む、方法。
6. プラズマ処理を行うための反応室と、
   前記反応室内に配置された、前記プラズマを発生させるための電極と、
   前記電極に高周波電力を印加するための高周波電源と、
   前記高周波電力を印加することにより発生する電気的信号に基づいて、前記プラズマ処理の終点を判定する終点判定部とを備えるプラズマ処理装置において、実装基板表面の洗浄または改質のためのプラズマ処理を行う方法であって、
   前記電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させる工程と、
   前記電気的信号の経時的変化を計測する工程と、
   前記電気的信号の経時的変化パターンと、基準の経時的変化パターンとを照合することにより、前記プラズマ処理の終点を判定する工程とを含み、
   前記プラズマ処理のための反応ガスとして、当該プラズマ処理開始時から酸素ガス、水蒸気、気化アルコール、またはＣＦ ₄ を用い、当該プラズマ処理終了前のある時点で、前記反応ガスを希ガスまたは窒素に変更する、方法。

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