プラズマ装置とは

概要

プラズマ装置メーカーとして、30年を超えるプラズマ装置の販売実績を持つヤマトマテリルが、半導体製造工程で活躍する真空プラズマ装置・大気圧プラズマ装置それぞれのプラズマ発生原理や違いに加え、ドライクリーナー、エッチング、アッシングなど処理目的に応じたプラズマ装置の選定ポイントを解説します。
当社の豊富なプラズマ装置ラインナップも紹介しています。

プラズマ装置とは

そもそも「プラズマ」とは、固体⇒液体⇒気体に続く第4の物質と呼ばれ、電気的に中性である気体に対して
高周波エネルギーを与えることで、正電荷と電子（負電荷）に分離させた状態のことを言います。
プラズマは化学反応を起こし易い性質を持っており、反応ガス(気体)にアルゴンや酸素などを用いることで
物質表面の濡れ性向上や有機物や無機物の除去を、薬液を使わず完全ドライな洗浄方法で実現します。

プラズマ装置とは。物質の表面を改質する事により印刷やコーティング材の密着(親水)性が改善し、生産性や品質を大幅に向上させる装置です。
特に半導体分野における電子デバイス製造工程のアッシングやエッチングを始め、電子材料やレンズ、医療処置具、チューブ、粉体の洗浄など様々な分野でその役割が注目されています。
例えば、シリコンウエハのレジスト除去やポリイミドの残渣除去、表面改質や濡れ性の向上、ＩＣパッケージの組立工程における有機物・無機物の除去等でその優れた特性をいかんなく発揮しています。
このように洗浄用途でも用いられることから「プラズマクリーナー」や「プラズマ洗浄装置」とも呼ばれます。

当社 ヤマトマテリアルでは、ドライクリーナー、エッチング、アッシングなど各処理目的に応じて、大中小さまざまなチャンバーサイズのバッチ式の真空低温プラズマ装置を始め、様々な価格帯装置の取り揃えやシリコンウエハや基板などを自動で搬送・収納するローダー、アンローダ付き真空プラズマ自動機や常圧環境でもプラズマ発生が可能な大気圧プラズマ装置など豊富なラインナップがございます。
３０年以上に渡るプラズマ装置の販売実績とその経験から、ご要望に則したカスタム仕様のプラズマ装置も提供します。

真空プラズマ装置 処理モード２種類：原理・特徴

プラズマ装置には、発生原理の異なる「真空(減圧)プラズマ装置」と「大気圧（常圧）プラズマ装置」の
２種類に大きく分けられます。

真空プラズマ装置(プラズマクリーナー)には、２種類のプラズマ処理モードがあり、
ここでは各処理モードの使い分けや、仕組み・原理・特徴を説明します。

主にアルゴンを用いるプラズマ処理モードです。
平行平板の電極構造を持つ減圧チャンバー内で、下部電極に配したワークへアルゴンイオンの物理的アタック力を利用する仕組みです。
大気圧から10Pa以下程度まで真空ポンプで減圧したチャンバーに 10sccm程度アルゴン原子を導入します。アルゴン原子が導入され大気側に圧力上昇したチャンバー庫内が20Pa位まで減圧されたあと、高周波電力を電極間に印加するとチャンバー内のアルゴン原子は高周波電力によって、アルゴンイオンと電子に電離し電子はイオンより僅かに軽くイオンより早く下部電極に到達、下部電極はマイナス電圧と同時に電極表層にイオンシースが発生します。イオンはプラス電荷の為マイナス電圧の下部電極側に引きつけられます。
イオンシースとは加速領域のため、その領域の中でアルゴンイオンは加速され領域内に置かれたワークにぶつかり、この原理で無機物・有機物を弾き飛ばします。​

主に酸素を反応ガスとして用いるプラズマ処理モードです。
平行平板やバレル構造の減圧チャンバー内に配したワークに対して化学反応を利用して除去する仕組みです。
大気圧から10Pa以下位まで減圧したチャンバーに酸素分子を導入し80~130Paで高周波電力を電極間に印加すると、チャンバー内の酸素分子は高周波電力によって電離されます（酸素ガスの量は、100sccmなど多い方が好ましいです）。
この原理から、酸素原子(中性ラジカル)がワーク上の有機化合物との化学反応で二酸化炭素や水分子となり、真空ポンプを通じて排気(＝除去)されます。
化学反応を利用するため、無機物への処理には有効ではなく有機物に対して効果的なプラズマ処理になります。

大気圧プラズマ装置

真空プラズマ装置はその名の通り、減圧したチャンバーの中でプラズマを生成する方式です。
一方で、通常の気圧(常圧・大気圧)の中で電力を使って、気体を活性化させた状態を「大気圧プラズマ」と呼び、
この仕組みを利用して電気と圧縮エアのみでプラズマを生成させる装置が大気圧プラズマ装置になります。

真空プラズマ装置には、チャンバー内を減圧させるための真空ポンプが必要で、その分の設置スペースの確保が必要になります。
大気圧プラズマ装置は、プロセスガスと電源のシンプルな構成のため生産ラインへの組込みが容易というメリットがあります。
真空プラズマ装置における DPモード(酸素ガスを利用・化学反応) の原理と同様の効果が期待できます。
ワーク表面の汚染物質を、揮発性物質に分解反応による除去や、酸素を含む官能基に改質して材料表面を親水性に変化させます。
他にも表面の化学活性や特性の変化により、これまで接着や塗装が困難とされていた材料の表面を改質します。
大気圧プラズマ装置の詳細なスペック・説明については 大気圧プラズマ装置 AP-4500シリーズ を御覧下さい。

プラズマ装置のラインナップ

小型プラズマ装置 　 中型プラズマ装置 　 大気圧プラズマ装置 　 自動搬送プラズマ装置 　 内壁処理プラズマ

小型プラズマ装置
PIPI	PDC210	YSP1000B	PR510
プラズマモード：RIE専用 反　応　ガ　ス：アルゴン 電極構造：平行平板 電極サイズ：130×130ｍｍ ・本体定価398万円の低価格機種 ・卓上可能なコンパクトサイズ ・研究開発から少量生産に最適	プラズマモード：RIE(オプションDP) 反　応　ガ　ス：アルゴン・酸素 電極構造：平行平板 電極サイズ：250×170ｍｍ ・DPモード(オプション)への 　切替も搭載可能 ・実験から本格量産にも使用可能	プラズマモード：DP 反　応　ガ　ス：酸素・窒素 電極構造：同軸バレル型 石英チャンバー：Φ300×L500ｍｍ ・6インチウエハ50枚の一括処理 ・SiCやGaN等の化合物ウエハの 　レジスト除去の他濡れ性改善等	プラズマモード：DP 反　応　ガ　ス：酸素・窒素 電極構造：バレル型 石英チャンバー ：Φ215×L305ｍｍ ・小型のバレル型プラズマ装置 ・主に研究開発用途として 　ウエハのレジスト除去に最適
中型プラズマ装置
PDC510	V1000	YSP300U	YSP600U
プラズマモード：RIE / DP切替可能 反　応　ガ　ス：アルゴン・酸素 電極構造：平行平板 電極サイズ：400×200ｍｍ ・様々なワーク形状に対応可能な 　中型サイズのチャンバー ・ガスも2系統で多用途に最適	プラズマモード：RIE / DP切替可能 反　応　ガ　ス：アルゴン・酸素 電極構造：平行平板 電極サイズ：280×280ｍｍ ・フォトレジストの除去 ・リードフレームの表面洗浄 ・アンダーフィル材の濡れ性向上	プラズマモード：RIE（DPｵﾌﾟｼｮﾝ） 反　応　ガ　ス：アルゴン・酸素 電極構造：平行平板 電極サイズ：300×300ｍｍ ・アンダーフィル材の濡れ性向上 ・メッキ前のスカム処理 ・酸化膜除去、濡れ性改善 　デモ機ございます 　 詳細はお問い合わせください	プラズマモード：RIE（DPｵﾌﾟｼｮﾝ） 反　応　ガ　ス：アルゴン・酸素 電極構造：平行平板 電極サイズ：600×600ｍｍ 大型基板、PLP用 ・アンダーフィル材の濡れ性向上 ・メッキ前のスカム処理 ・濡れ性改善 　デモ機ございます 　 詳細はお問い合わせください
大気圧プラズマ装置
AP-4500	AP500
インライン化が容易 無償デモも喜んで承ります ・塗装や印刷前処理 ・難接着材料の接着性向上 ・部品実装基板への防湿前処理 　(ESD対策ノズルによる)	平行平板型の大気圧プラズマ装置 長尺基板やガラスの濡れ性向上 ・インライン化が容易 ・濡れ性向上 ・デモも承ります
減圧プラズマ装置　搬送付自動機
YSP300	YSP63FA	YSP650W	YSP68WL
12インチウエハ（300mmウエハ）用枚葉式ライトエッチング/アッシング用装置です。	マガジンtoマガジン方式プラズマクリーナー。基板やフレームの幅、長さ、厚みが異なる多品種への対応。バーコード、2次元コードでの品種切替など多数の実績がございます。	同軸型縦型石英バレルアッシャー装置（6インチ、8インチ）。等方性プラズマ処理装置。50枚のウエハを一括処理可能な同軸縦型プラズマアッシャー装置。老朽化した装置のリプレイスに最適です。ウエハ表裏のデスカム・洗浄用途にも最適です。	ウエハ枚葉式のプラズマ処理装置。シングルチャンバー大気搬送ロボットを使用したウエハ搬送や、ロードロック式をご提供しております。
特殊プラズマクリーナー
チューブ内壁処理装置
容器やチューブなどの内壁へ プラズマ処理が可能です(特許技術) デモも承ります