製品特徴

マイクロ波による高密度プラズマの生成

プラズマとは

プラズマは、固体・液体・気体に次ぐ物質の第4の状態です。固体の状態から熱・エネルギーを与えていくと液体・気体へと変化します。
さらにエネルギーを与えると、気体がイオン化しプラズマ状態になります。プラズマ中には電子・イオン・ラジカル活性種などが混在した状態で全体としては電気的に中性となります。

プラズマ中の自由電子は原子と分子間の間で加速され、原子または分子に衝突します。この衝突のエネルギーが原子をイオン化、即ち電子を放出して陽イオンに変化させます。分子の場合、イオンまたはラジカルへと変化します。典型的な例として酸素分子は容易には反応しませんが酸素が原子に分かれると、原子は非常に高い酸素ラジカルへと変化します。プラズマ中のラジカル活性種の量が多いほど化学反応が促進され、表面処理の速度が向上します。

プラズマの生成方法

プラズマの特性を決定する因子(サイズ・寿命・密度・温度)は桁違いに変化しえます。半導体製造工程では、室温で低圧のプラズマの利用がとりわけ注目されています。そのようなプラズマは例えば下記のような方法で、1つの電場・電磁場において、低圧のガス(10Pa…1000Pa)により生成されます。

マイクロ波プラズマ：
マグネトロンから発生される高周波のマイクロ波がガスを電離するために使用されます。

グロー放電プラズマ：
2枚の金属極板の間に存在するガスに高電圧DCもしくは低周波RF(<100 kHz)を印可します。

容量結合プラズマ(CCP: Capacitively Coupled Plasma)：
2枚の金属極板間に存在するガスに高周波RFを印可、通常13.56MHzの高周波が適用されます。

誘導結合プラズマ(ICP: Inductively Coupled Plasma)：
RFコイルの中心に存在するガスに高周波RFを印可、通常13.56MHzの高周波が適用されます。

真空プラズマ処理のプロセスガス

使用されるプロセスガスは要求されるアプリケーションにより異なります。下記はその典型的な例になります。

マイクロ波プラズマの利点

プラズマ中での反応の高いラジカルの総量は自由電子の数に依存します。ラジカルの量は物理法則にもとづき、励起周波数に比例します。周波数と電子密度の関係を表した理論曲線によればマイクロ波(2.45GHz) はRF(13.56MHz)のおよそ100倍の自由電子が生成されます。

例えば、フリップチップパッケージのアンダーフィル工程においてマイクロ波によるプラズマ前処理は効果を発揮します。シリコンチップ下の表面活性化は酸素ラジカルによる高効率の化学処理反応により起こります。マイクロ波はRFと比較して高密度の電子により、化学的に活性なラジカル種をより多く生成するいう決定的なアドバンテージを持っています。

マイクロ波プラズマの主な利点はチップサイズに伴います。チップサイズが大きくなると、チップ下の表面活性化がRFでは難しくなります。マイクロ波の場合、特に大きなチップと狭いギャップにおいて、より遠いエリアにもプラズマが行き渡ることができます。

PVAテプラ社の真空プラズマ装置は真空プラズマ表面処理装置として、多く採用されております。マイクロ波発生器を備えておりマスフローコントローラーに流量制御されたプロセスガスにより、高密度のプラズマをチャンバー内で生成します。真空チャンバー内部には電極がなく、プラズマ発生部とプロセス室が分かれた構造でサンプルへのダメージ、金属によるコンタミを抑制します。

後工程のお客様の様々なニーズに対応したプロセス形態

PVAテプラ社のバックエンド向けプラズマ装置は、お客様の様々なパッケージング工程に対応したプロセス形態をご選択いただけます。

ダウンストリームモード：
スロット(溝)の無いパッケージ基板キャリア(マガジン)を使用する場合のプロセス形態になります。キャリアの入口から入ったプラズマがキャリア内を満たし、後方へと流れ出ていきます。

ロータリーテーブルモード：
スロット(溝)付きマガジンを処理をするのに適したプロセス形態です。回転式のテーブルにより、マガジン内のパッケージ基板の表面を高い均一性でプラズマが接触します。

ECRプラズマモード：
スロット(溝)付きマガジンが永久磁石を搭載した専用のマガジンラックに置かれます。電子サイクロトロン共鳴(ECR)の原理を用い、マガジン近傍においてさらに高密度のプラズマが生成されます。フリップチップアンダーフィル等で多くの実績があります。

GIGA 80Plus

自動搬送機構を備えたGIGA 80Plus は半導体の市場要求により開発され、マニュアル・自動モードの両方において操作が可能です。お客様の生産ラインに応じて、ロード室、アンロード室の有無の選択が可能です。ロード室が無い場合には、インライン化が可能です。
マイクロ波発生源はチャンバー上部に置かれ、ストライプ(基板)はダウンストリームにより処理されます。高いレベルの処理効率により、プラズマ処理は数分で完了します。 80Plusはプラズマ励起はマイクロ波以外にも RF(13.56GHz)の選択も可能です。