等离子洗净方法

xiaoxiao2020-9-10  3

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专利名称:等离子洗净方法
技术领域
本发明涉及在腔内设置一对电极,在成为真空状态的腔内容纳基板,供应等离子反应性气体,并且通过高频电源对一个所述电极施加高频电压,使所述反应性气体等离子化,从而洗净所述印制基板,将该洗净之后的等离子化了的反应性气体排出到装置外的等离子洗净方法。详细来说,涉及所述基板经由热硬化型的硅类粘着剂而安装了半导体元件, 对在所述粘着剂中包含的硅氧烷进行除去洗净的等离子洗净方法。
背景技术
这种等离子洗净方法例如公开在专利文献1等中,对于经由热硬化型的硅类粘着剂而安装了半导体元件的基板,将所述基板放到固化炉(加热炉)内,使所述粘着剂硬化。现有技术文献专利文献专利文献1 (日本)特开2007-123370号公报但是,在使粘着剂热硬化时,在基板的电极部或半导体元件的焊盘部的表面上堆积有在该粘着剂中包含的硅氧烷成分。于是,该硅氧烷成分由于是绝缘体,因此产生损害之后进行的引线接合或铸型的可靠性的缺陷。

发明内容
因此,本发明的目的在于,在将通过该热硬化型的硅类粘着剂而安装了半导体元件的基板放入加热炉内而使所述粘着剂硬化时,即使该粘着剂中包含的硅氧烷成分堆积在基板等之上,也能够除去硅氧烷成分,从而进行之后的可靠性高的引线接合或铸型。此外, 目的还在于除去在所述半导体元件或安装了该半导体元件的基板上附着的硫,从而防止对半导体元件的恶劣影响。因此,第一发明是一种等离子洗净方法,在腔内设置一对电极,在成为真空状态的腔内容纳经由硅类粘着剂而安装了半导体元件的基板,供应等离子反应性气体,并且通过高频电源对所述一对电极施加高频电压,使所述反应性气体等离子化,从而洗净所述基板, 将该洗净之后的等离子化了的反应性气体排出到装置外,其特征在于,首先,使用六氟化硫气体作为所述反应性气体,六氟化硫气体的氟与包含在硅类粘着剂中、并且附着在所述半导体元件的表面上的硅氧烷中的硅结合,从而除去该硅,接着,使用氩气作为所述反应性气体,该氩气中的氩除去在所述半导体元件或安装了该半导体元件的基板上附着的硫。第二发明是一种等离子洗净方法,在腔内设置一对电极,在成为真空状态的腔内容纳通过镀银而制作了电极部、并经由硅类粘着剂而安装了半导体元件的基板,供应等离子反应性气体,并且通过高频电源对所述一对电极施加高频电压,使所述反应性气体等离子化,从而洗净所述基板,将该洗净之后的等离子化了的反应性气体排出到装置外,其特征在于,
首先,使用六氟化硫气体以及氧气作为所述反应性气体,将六氟化硫气体的氟与包含在硅类粘着剂中、并且附着在所述半导体元件的表面上的硅氧烷中的硅结合而生成的包含硅的合成物除去,并将六氟化硫气体的硫( 与氧气(O2)结合而生成的包含硫的合成物除去,接着,使用氩气作为所述反应性气体,该氩气中的氩除去在所述半导体元件或安装了该半导体元件的基板上附着的包含硫的合成物。此外,第三发明在第一或第二发明中,其特征在于,不供给等离子反应气体,并在除去硅之后、使用氩气之前进行所述腔的抽真空。发明的效果根据本发明,在将通过热硬化型的硅类粘着剂而安装了半导体元件的基板放入加热炉内而使所述粘着剂硬化时,即使该粘着剂中包含的硅氧烷成分堆积在基板等之上,也能够除去硅氧烷成分,从而进行之后的可靠性高的引线接合或铸型。此外,由于能够除去硫,从而能够防止对半导体元件的恶劣影响。进而,在通过镀银而制作基板的电极部的基板中,在最初使用了六氟化硫作为反应性气体时,有银和硫反应而产生硫化银的情况,但可以防止该硫化银的产生,从而防止发生电镀的变色。


图1是等离子洗净装置的缩略图。图2是基板的主视图。图3是表示有关等离子洗净的菜单设定画面的图。图4是表示选择等离子洗净处理的菜单号码的画面的图。符号说明1真空腔2上部电极3下部电极7硅类粘着剂10高频电源PB 基板
具体实施例方式以下,参照图1说明本发明的实施方式的等离子洗净装置。1是真空腔,在该真空腔1内设置一对平行的上部电极2和下部电极3。而且,该真空腔1通过真空泵5,经由设置在真空通道6中的开闭阀4而成为规定的真空状态。然后,贯通连接到地电位的所述上部电极2,经由供应通道20,在上部电极2和下部电极3之间供应后述的等离子反应性气体。在该下部电极3上配置有包括电极部9的要洗净的基板PB。如图2所示,该基板PB上,经由热硬化型的硅类粘着剂7而安装了作为半导体元件的LED (Light Emitting Diode,发光二极管)芯片8。另外,该基板PB是陶瓷基板,但也可以是引线框或其他基板。
10是连接到地的高频电源,经由自动匹配器11对所述下部电极3施加高频电压, 从而使所述等离子反应性气体等离子化。然后,生成的等离子中的正离子与所述下部电极 3上的基板PB撞击,对该基板PB的表面或LED芯片8表面等进行溅射(sputtering),从而除去后述的污染物并洗净。13是由微型计算机等构成的控制装置,对所述高频电源10、其他的驱动源等进行控制,从而统辖控制本等离子洗净装置。14是存储各种数据的存储装置,15是经由接口 17 而连接到控制装置13的作为显示装置的监视器,该监视器15上设有作为输入部件的各种触摸面板开关16,作业人员通过操作触摸面板开关16,从而能够进行各种设定。然后,控制装置13经由接口 17和驱动电路18,控制所述开闭阀4、真空泵5、设置在从气瓶19供应氩气(Ar气)的供应通道20中的开闭阀21、以及设置在从气瓶22供应六氟化硫气体(SF6)的供应通道20中的开闭阀23等的驱动。24、25是计量流过的反应性气体的量的流量计,所述各个供应通道20中,设置在气瓶19和开闭阀21之间、气瓶22和开闭阀23之间。这里,经由热硬化型的硅类粘着剂7而安装了 LED芯片8的所述基板PB被收纳到硬化炉(加热炉)内,LED芯片8通过硬化后的硅类粘着剂7而被固定到基板PB上。在该硬化时,在基板PB的电极部9和LED芯片8的焊盘部的表面上,堆积在该粘着剂中包含的硅氧烷成分。于是,由于该硅氧烷成分为绝缘体,因此产生损害之后进行的用于LED芯片8 和基板PB的电极部9的连接的引线接合的可靠性的缺陷。因此,在该等离子洗净装置中除去硅氧烷成分,以下,说明本发明的第一实施方式的洗净装置。首先,通过触摸面板开关16的按压操作,在监视器15上显示如图3所示的等离子洗净处理的菜单设定画面,并显示作为输入键的数字键开关部,输入各种数据从而设定菜单。即,作为进行等离子蚀刻的菜单号码“1”的第一步,将供应的氩气(显示为“Ar”)设为“0”,将供应的六氟化硫气体(显示为“SF6”)设为“20 ( —分钟20cc的意思)”,将等离子洗净时的开始压力设为“20 (Pa) ”,将RF电源输出功率设为“600 (W) ”,将等离子处理时间设为“60 (秒钟)”,将RF方式设为RIE (Reactive Ion Etching,反应式离子蚀刻)处理,将进行溅射之后的第二步为止的间隔输入为“0005 (5秒钟)”。此外,作为第二步,将供应的氩气(显示为“Ar”)设为“5(—分钟5cc的意思)”,将供应的六氟化硫气体(显示为"SF6 ”)设为“0”,将等离子洗净时的开始压力设为“20 (Pa)”, 将RF电源输出功率设为“600 (W) ”,将RF方式设为RIE (Reactive Ion Etching,反应式离子蚀刻)处理,将等离子处理时间输入为“0020 (20秒钟)”。以下同样,输入菜单号码“2”、“3”的第一步和第二步的必要事项,但这里省略。这样,在输入了菜单号码“1”、“2”、“3”的必要事项之后,按压操作触摸面板开关16的数据更新开关部16A,则控制装置13将最初设定输入的或更新输入的菜单数据存储在存储装置14 中,此外,按压操作输入结束开关部16A,则控制成关闭该菜单设定画面。通过以上的结构,说明以下动作。首先,为了选择所设定的等离子洗净处理的菜单而在监视器15上显示如图4所示的选择画面,由于要选择菜单号码“1”,因此按压操作触摸面板开关16的对应的复选框开关部16C而添加复选标记( > )。然后,操作运转开始开关 (未图示),开始本等离子洗净装置的运转。于是,最初,控制装置13打开开闭阀4而驱动真空泵5,使真空腔1成为规定的真空状态,并控制将来自高频电源10的高频电压经由自动匹配器11而施加到下部电极3。此外,打开开闭阀23,贯通上部电极2,从而,从气瓶22将作为第一步的等离子反应性气体的六氟化硫气体,一边由流量计25进行计量,一边以每分钟20cc供应到该上部电极2与下部电极3之间,进行等离子化。此时,六氟化硫气体以规定的流量被供应到真空腔1内,打开开闭阀4始终进行排气,以维持规定的真空压,大致一定浓度的六氟化硫气体充满真空腔1 内。 然后,蚀刻基板PB的表面以及LED芯片8的表面等,除去污染物,并洗净。S卩,将基板PB收纳到硬化炉(加热炉)内,使硅类粘着剂7硬化而将LED芯片8固定到基板PB上, 但在该硬化时,在基板PB的电极部9和LED芯片8的焊盘部的表面上堆积在所述粘着剂7 中包含的硅氧烷成分,从硬化炉中取出的固定了 LED芯片8的基板PB放入真空腔1内,使用六氟化硫(SF6)作为所述反应性气体,六氟化硫的氟(F)与硅氧烷成分中的硅(Si)结合而生成氟化硅(SiF),该氟化硅通过真空通道6而排出到装置外部。此时,始终并行地进行六氟化硫气体的供应,以及硅和氟的合成物(氟化硅)经由真空通道6的排出。
在菜单号码“ 1,,的洗净处理中,这样的供应六氟化硫气体、并等离子化后洗净而排出到装置外部的等离子洗净处理的第一步进行60秒钟,该第一步结束之后经过5秒后,接着进行20秒钟的第二步的等离子洗净处理。然后,六氟化硅中的氟与硅结合而生成气体状的氟化硅(SiF),成为硫( 残留附着在包含LED芯片8在内的半导体元件和基板PB等上的状态。因此,最初关闭开闭阀23,在第一步结束起5秒钟期间,经由真空通道6,将真空腔1内的包含在第一步中使用的反应性气体的各种气体排出到装置外部(开闭阀4为开状态)。即,不供应等离子反应气体,将所述真空腔1抽真空。然后,进行5秒钟的该抽真空, 经过该5秒后,打开开闭阀21,从而,从气瓶19将作为第二步的等离子反应性气体的氩气 (Ar),一边由流量计M进行计量,一边以每分钟5cc供应到上部电极2与下部电极3之间, 从而进行等离子化。然后,通过生成的等离子中的正离子与所述下部电极3上的基板PB撞击,从而对该基板PB的表面和LED芯片8表面等进行溅射,从而除去污染物并洗净。即,氩气的氩 (Ar)将附着在包含LED芯片8在内的半导体元件和基板PB表面等上的硫和其他有机物成分等(碳、氧等)除去,被除去了的硫和其他有机物成分等经由真空通道6被排出到装置外部(开闭阀4为开状态)。然后,进行20秒钟的这样的等离子处理的第二步。从而,在该第二步中,可以除去尤其对LED芯片8带来恶劣影响的硫。如上所述,将基板PB收纳到硬化炉(加热炉)内,使硅类粘着剂7硬化而将LED 芯片8固定到基板PB上,但在该硬化时,在基板PB的电极部9和LED芯片8的焊盘部的表面上堆积在所述粘着剂7中包含的硅氧烷成分。于是,由于该硅氧烷成分为绝缘体,因此以往产生损害之后进行的引线接合的可靠性的缺陷,但本发明能够除去硅氧烷成分,并且能够进行可靠性高的引线接合。另外,在从供应第一步的六氟化硫气体切换到供应第二步的氩气时,不一定要设置间隔。即,在第一步之后,也可以不设置仅进行抽真空的期间而转移到第二步。如以上这样的洗净处理的第一实施方式也能够应用于通过镀银、镀金、镀钯等电镀而制作基板PB的电极部9的情况。
但是,在通过镀银而制作基板PB的电极部9的情况下,在所述第一步中使用了氟化硅气体时,硫无论如何都会残留到基板PB上,该硫和基板PB的电极部9的镀银反应而少量生成硫化银(AgS),所以存在因该硫化银而使电镀变色的问题。因此,产生LED芯片8的照明容易变黄的问题。因此,以下说明消除该问题的第二实施方式。该实施方式中,在进行等离子蚀刻的第一步中,作为等离子反应性气体,除了六氟化硫(SF6)之外还使用氧气(02)。于是,六氟化硫的氟(F)与前述的堆积到基板PB的电极部9和LED芯片8的焊盘部表面上的硅氧烷成分中的硅(Si)结合而生成作为合成物的气体状的氟化硅(SiF),并且六氟化硫气体的硫与氧气(O2)结合而生成作为合成物的气体状的二氧化硫(SO2)。从而,防止硫和基板PB的电极部9的镀银反应而生成硫化银(AgS),因此防止因硫化银导致电镀变色。此外,附着在基板PB上的电极部9的其他有机物成分的碳(C)与氧气(O2)结合而生成气体状的二氧化碳(CO2),氢(H)与氧气(O2)结合而生成水蒸汽(H2O)。然后,关闭开闭阀23,该第一步结束起规定时间内,真空腔1内的第一步中使用的反应性气体以及所述各种气体经由真空通道6排出到装置外部(开闭阀4为开状态)。艮口, 不供应等离子反应气体而将所述真空腔1抽真空。而且,将该抽真空进行所述规定时间。若进行该第一步的处理,则碳(C)、氧(0)、氢(H)、硫⑶、磷⑵等,作为残渣而略微残留在包含电极部9的基板PB表面、包含LED芯片8在内的半导体元件表面上。然后,作为进行溅射的第二步,在经过所述规定时间后,打开开闭阀21,在上部电极2和下部电极3之间供应规定量的第二步的等离子反应性气体(Ar)而进行等离子化。然后,生成的等离子中的正离子与所述下部电极3的基板PB撞击,对该基板PB的表面、LED芯片8表面等进行溅射,从而除去污染物并洗净。S卩,氩气的氩(Ar)除去附着在包含电极部9的基板PB表面和包含LED芯片8的半导体元件表面等上的硫⑶和其他有机物成分等(碳、氧、氢等),被除去了的硫和其他有机物成分等经由真空通道6被排出到装置外部(开闭阀4为开状态)。然后,进行规定时间的这样的等离子处理的第二步,从而在该第二步中,可以除去尤其对LED芯片8带来恶劣影响的硫。另外,在以上的第二实施方式中,在第一步中使用六氟化硫(SF6)和氧气(O2)作为等离子反应性气体,优选为设成等量使硫(S)和氧气(O2)都不剩,但为了不使硫(S)残留在包含电极部9的基板PB表面和包含LED芯片8的半导体元件表面上,氧气最好略多。硫 (S)被完全除去,少量残留的氧与附着在表面上的有机物成分的碳(C)和氢(H)反应,从而作为该反应物的二氧化碳(CO2)和水蒸汽(H2O)被排出从而除去。另外,在所述第二实施方式中,使用六氟化硫(SF6)和氧气(O2)作为等离子反应性气体,但也可以使用四氟化碳气体(CF4)和氧气(O2)。此时,四氟化碳气体(CF4)的氟(F)与前述的基板PB的电极部9和LED芯片8 的焊盘部的表面堆积的硅氧烷成分中的硅(Si)结合而生成作为合成物的气体状的氟化硅 (SiF),同时四氟化碳气体(CF4)的碳(C)与氧气(O2)结合而生成作为合成物的气体状的二氧化碳(C02)。然后,该第一步结束后规定时间内,真空腔1内的第一步中使用的反应性气体和所述各种气体经由真空通道6排出到装置外部(开闭阀4为开状态)。即,不供应等离子反应气体而将所述真空腔1抽真空。而且,进行所述规定时间的该抽真空。从而,四氟化碳气体(CF4)的氟(F)与所述基板PB的电极部9和LED芯片8的焊盘部的表面上堆积的硅氧烷成分中的硅(Si)结合而生成气体状的氟化硅(SiF),可以将其排出到装置外部。接着,该第一步结束之后经过所述规定时间后,与第一和第二实施方式同样,在上部电极2和下部电极3之间供应规定量的第二步的等离子反应性气体即氩气(Ar)。然后, 生成的等离子中的正离子与所述下部电极3的基板PB撞击,对该基板PB的表面和LED芯片 8表面等进行溅射,从而除去后述的污染物并洗净,该第二步结束后,在规定时间内,将真空腔1内的第一步中使用的反应性气体和所述各种气体通过真空通道6排出到装置外部(开闭阀4为开状态)。以上,说明了本发明的实施方式,但根据上述说明,本领域技术人员可以进行各种代替例、修改或变形,本发明在不脱离其主旨的范围内,包含所述各种代替例、修改或变形。
权利要求
1.一种等离子洗净方法,在腔内设置一对电极,在成为真空状态的腔内容纳经由硅类粘着剂而安装了半导体元件的基板,供应等离子反应性气体,并且通过高频电源对所述一对电极施加高频电压,使所述反应性气体等离子化,从而洗净所述基板,将该洗净之后的等离子化了的反应性气体排出到装置外,其特征在于,首先,使用六氟化硫气体作为所述反应性气体,六氟化硫气体的氟与包含在硅类粘着剂中、并且附着在所述半导体元件的表面上的硅氧烷中的硅结合,从而除去该硅,接着,使用氩气作为所述反应性气体,该氩气中的氩除去在所述半导体元件或安装了该半导体元件的基板上附着的硫。
2.一种等离子洗净方法,在腔内设置一对电极,在成为真空状态的腔内容纳通过镀银而制作了电极部、并经由硅类粘着剂而安装了半导体元件的基板,供应等离子反应性气体, 并且通过高频电源对所述一对电极施加高频电压,使所述反应性气体等离子化,从而洗净所述基板,将该洗净之后的等离子化了的反应性气体排出到装置外,其特征在于,首先,使用六氟化硫气体以及氧气作为所述反应性气体,将六氟化硫气体的氟与包含在硅类粘着剂中、并且附着在所述半导体元件的表面上的硅氧烷中的硅结合而生成的包含硅的合成物除去,并将六氟化硫气体的硫(S)与氧气(O2)结合而生成的包含硫的合成物除去,接着,使用氩气作为所述反应性气体,该氩气中的氩除去在所述半导体元件或安装了该半导体元件的基板上附着的包含硫的合成物。
3.如权利要求1或权利要求2所述的等离子洗净方法,其特征在于,不供给等离子反应气体,并在除去硅之后、使用氩气之前进行所述腔的抽真空。
全文摘要
对经由热硬化型的硅类粘着剂安装了半导体元件的基板进行等离子处理,除去粘着剂中包含的硅氧烷成分,使得能够进行之后的可靠性高的引线接合等。使真空腔(1)成为规定的真空状态,将来自高频电源(10)的高频电压施加到下部电极(3)。此外,打开开闭阀(23),在上部电极(2)和下部电极(3)之间供应六氟化硫气体来进行等离子化。然后,六氟化硫气体的氟与硅类粘着剂(7)中的硅结合,该硅经由真空通道(6)被排出到装置外部。在进行了60秒的该等离子洗净之后,经过5秒后,在上部电极(2)和下部电极(3)之间供应氩气来进行等离子化。然后,氩气的氩与六氟化硫气体中的硫结合,该硫经由真空通道(6)被排出到装置外部。
文档编号H05H1/46GK102164457SQ20111004268
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月22日 优先权日2010年2月22日
发明者村上直也, 福田正行 申请人:株式会社日立高新技术仪器

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