等离子体点火装置,等离子体点火方法及等离子体发生装置的制造方法_2

文档序号:8416428阅读:来源:国知局
置的等离子体发生装置的构成图。等 离子体发生装置1用于半导体电路制造场合,与作为清洗对象的半导体电路(焊接对象) 的清洗面对向配置,使其发生等离子体,用于清洗半导体电路的清洗面。
[0066] 如图1所示,本实施形态的等离子体发生装置1包括等离子体点火装置10,气体 室110,电抗补正线圈111,陶瓷管112,负载电极114,接地电极116,等离子气体供给口 118〇
[0067] 气体室110是用于向陶瓷管112供给等离子气体的气体充填室。作为等离子气体, 优选惰性气体。也可以使用H2、02、N2、或上述气体和惰性气体的混合气体。作为惰性气体, 可以利用氩(Ar)、氦(He)、氙(Xe)、氖(Ne),最常用的是氩(Ar)、氦(He)。从等离子气体供 给口 118,由没有图示的压缩机向气体室110供给等离子气体,加压到所定气压,例如从 大气压到三气压左右。等离子气体通过设有储气瓶、压力计、流量计、配管等的任意的气体 供给系统,供给到等离子气体供给口 118。
[0068] 陶瓷管112是由作为绝缘体材料的陶瓷构成的结构物,其具有耐等离子体发生的 高温及耐高反应性的特性,成形为适合等离子体发生的所定的直径。除了陶瓷,还可以利 用石英玻璃等。陶瓷管112包括第一端部及第二端部,负载电极114配置在外部,接地电 极116配置在内部,从第一端部导入惰性气体,在内部发生等离子体,将发生的等离子体 从第二端部向清洗对象照射。在陶瓷管112,沿轴心延伸设置接地电极116。陶瓷管112与 气体室110连通,使得气体室110内部的被加压的等离子气体高速流通接地电极116的周 围。与陶瓷管112的开口(图1的左侧端面)对向,配置应照射等离子体的面(半导体电 路的被清洗面等)。也可以将多根陶瓷管112构成为能加工宽广范围(详细在后文作为变 形例说明)。
[0069] 接地电极116是为了使得产生等离子体的接地的电极,是负载电极114的对极。 接地电极116沿陶瓷管112的轴心延伸。接地电极116的前端部位于负载电极114的覆盖 范围,可以超过负载电极114的覆盖范围,延伸到陶瓷管112的前端附近。接地电极116 由具有能耐周围发生的等离子体高温那样的高熔点的金属例如铂或钨等引线构成。接地电 极116经气体室110在外部接地。
[0070] 负载电极114是与接地电极116成对的电极,从等离子体点火装置10施加高频 信号HS。负载电极114从陶瓷管112的外侧围住,与上述接地电极的一部分对向,在本实 施形态中,是截面管形状(圆环状)的电极。负载电极114由具有耐氧化性的金属例如不 锈钢或通过电镀等赋与耐氧化性的金属形成。负载电极114和接地电极116的距离根据施 加的高频信号的电力和希望产生的等离子体密度的关系设定。负载电极114除了截面形成 圆环状之外,也可以形成为卷绕在陶瓷管112等的线圈状。
[0071] 电抗补正线圈111是任意选择的构成要素,是与负载电极114连接的线圈元件。 电抗补正线圈111具有以下功能:抑制因负载电极114和接地电位之间存在的容量成份产 生的电抗(阻抗)的影响,改善后述的电压驻波比VSWR(S卩,使得VSWR接近1)。
[0072] 等离子体点火装置10包括控制装置100,高频电源装置101,前进波/反射波检 测装置102,高压发生装置103,叠加线圈104。也可以将高频电源装置101和高压发生装 置103合在一起构成为一个装置。
[0073] 又,匹配装置(coordinationdevice) 105配置在等离子体点火装置10和气体室 110之间。在此,也可以将匹配装置105和前进波/反射波检测装置102合在一起构成为 一个装置,配置在等离子体点火装置10的内部。
[0074] 高频电源装置101是向产生等离子体的负载电极114供给所定的高频信号HS的 RF电源。高频信号HS是具有适合等离子体发生的频率以及输出的信号。适合等离子体发 生的高频信号HS从lOKHz左右到1GHz左右,适合的功率为0. 1W左右~100W左右。在本 实施形态中,设为以频率450MHz输出30W的高频信号。高频电源装置101用具有组装高 频功率晶体管和高频变压器的输出段的振荡电路等构成。与来自控制装置100的控制信号 SHS对应,高频电源装置101开始生成高频信号HS或停止生成高频信号HS。
[0075] 匹配装置105设在等离子体点火装置10和负载电极114之间的传输路径上,起着 使得高频电源装置101侧和负载电极114侧的阻抗匹配的功能。匹配装置105具有由线圈 及可变电容器等构成的滤波器电路结构,设计为从高频电源装置101的输出侧看,在稳定 地生成等离子体状态下的负载阻抗成为特性阻抗Z。(例如50D)。但是,等离子气体的负 载阻抗Z在等离子气体产生等离子体的过程中急剧变化。又,即使因等离子气体的种类、 流量、压力、温度等,负载阻抗Z也急剧变化。若负载阻抗Z与高频电源装置101的特性阻 抗&不匹配,则供给的高频功率的一部分作为反射波反馈,有时发生电力效率降低,或 对高频电源装置101的输出段的元件带来损伤。匹配装置105通过阻抗匹配功能,进行高 频电源装置101侧和负载电极114侧的阻抗匹配,多少抑制反射波发生。
[0076] 前进波/反射波检测装置102系构成为检测流过传输路径的高频信号HS的前进 波以及从负载电极114反射的反射波的装置。具体地说,作为检测的物理量,为前进波及 反射波的功率值或振幅(电压)值,下面,为便于说明起见,使用振幅值(电压值)。即, 前进波/反射波检测装置102构成为能分别检测高频信号HS的前进波的振幅值Vf和反射 波的振幅值Vr。
[0077] 在此,信号源和负载阻抗Z与特性阻抗&的传输路径的两端连接场合,使用前进 波振幅值Vf和反射波振幅值Vr,用下式(1)和(2)表示负载侧的电压驻波比VSWR(Voltage StandingWaveRatio):
【主权项】
1. 一种等离子体点火装置,供给用于使得等离子体点火的所定高频信号以及高压,上 述等离子体点火装置包括: 高频电源装置,生成所定的高频信号; 高压发生装置,发生所定的高压; 叠加线圈,将上述高压叠加在上述高频信号上; 前进波/反射波检测装置,检测上述高频信号的前进波及反射波; 匹配装置,使得上述高频电源装置侧和上述负载电极侧的阻抗匹配;以及 控制装置,当上述反射波相对上述前进波的比率比所定阈值大场合,将上述高压叠加 在上述高频信号上,将上述高压叠加在上述高频信号后,当上述反射波相对上述前进波的 比率为上述所定阈值以下场合,停止叠加上述高压。
2. 如权利要求1所述的等离子体点火装置,其特征在于: 上述所定阈值包含第一阈值以及第二阈值,上述第一阈值比上述第二阈值大,当上述 反射波相对上述前进波的比率比上述第一阈值大场合,将上述高压叠加在上述高频信号 上,将上述高压叠加在上述高频信号后,当上述反射波相对上述前进波的比率为上述第二 阈值以下场合,停止叠加上述高压。
3. -种气体室,从等离子体点火装置供给高频信号以及高压, 上述等离子体点火装置供给用于使得等离子体点火的所定高频信号以及高压,上述 等离子体点火装置包括: 高频电源装置,生成所定的高频信号; 高压发生装置,发生所定的高压; 叠加线圈,将上述高压叠加在上述高频信号上; 前进波/反射波检测装置,检测上述高频信号的前进波及反射波; 匹配装置,使得上述高频电源装置侧和上述负载电极侧的阻抗匹配;以及 控制装置,当上述反射波相对上述前进波的比率比所定阈值大场合,将上述高压叠加 在上述高频信号上,将上述高压叠加在上述高频信号后,当上述反射波相对上述前进波的 比率为上述所定阈值以下场合,停止叠加上述高压; 上述气体室包括: 第一连接器(108),接受上述高频信号以及上述高压; 负载电极,被施加上述高频信号以及上述高压; 接地电极,是上述负载电极的对极,用于使得发生上述等离子体; 电抗补正线圈,设在上述第一连接器(108)和上述负载电极之间;以及 陶瓷管,包括第一端部和第二端部,上述负载电极配置在外部,上述接地电极配置在 内部,从上述第一端部导入惰性气体,在内部发生等离子体,将发生的上述等离子体从上 述第二端部向清洗对象照射。
4. 如权利要求3所述的气体室,其特征在于: 上述接地电极配设为沿着上述陶
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