阅读说明：本技术 清洁方法 (Cleaning method ) 是由 吴清吉 陈裕丰 于 2019-06-03 设计创作，主要内容包括：一种清洁方法,包含提供已焊上IC的电路基板；提供大气电浆产生装置；导入气体至大气电浆产生装置中,并利用大气电浆产生装置活化气体以形成电浆,且让大气电浆产生装置以约100至约300米/秒(m/s)的风速喷出电浆；以及利用喷出的电浆清洁已焊上IC的电路基板的表面,以达成具有极佳移除污染物的能力。(A cleaning method comprises providing a circuit substrate having IC soldered thereon; providing an atmospheric plasma generating device; introducing a gas into the atmospheric plasma generating device, activating the gas by the atmospheric plasma generating device to form a plasma, and ejecting the plasma from the atmospheric plasma generating device at a wind speed of about 100 to about 300 meters per second (m/s); and cleaning the surface of the circuit substrate on which the IC has been soldered by using the plasma sprayed out, thereby achieving an excellent ability to remove contaminants.)

清洁方法

技术领域

本发明实施例是关于一种清洁方法，特别是一种利用大气电浆清洁已焊上IC的电路基板上的污染物的方法。

背景技术

电浆为一种主要由带电离子及自由电子所组成的物质形态。除了固态、液态及气态之外，电浆常被视为物质的第四态。利用电浆的特性可引发许多特殊的化学与物理反应，现已广泛应用于各种领域，例如半导体制程中的干式蚀刻、电路板的清洁及材料表面性质的改变等等。

传统印刷电路板制程中，大量使用湿式蚀刻制程来清洁生产过程中或工件上的污染物。而湿式蚀刻制程会使用大量的水及溶剂，不仅对环境不友善，亦会造成水资源的浪费，故干式蚀刻制程的应用日渐广泛。传统干式蚀刻制程中有机类污染物是采用氧气或氧化性气体进行清洁，无机类污染物是使用特殊气体(如SF₆、Cl₂或其他类似物)。然而，特殊气体价格昂贵、具有安全上的疑虑亦对环境不友善，故发展一种新的清洁方法为当前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的一态样为一种清洁方法，包含提供已焊上IC的电路基板；提供大气电浆产生装置；导入气体至大气电浆产生装置中，并利用大气电浆产生装置活化气体以形成电浆，且让大气电浆产生装置以约100至约300米/秒(m/s)的风速喷出电浆；以及利用喷出的电浆清洁已焊上IC的电路基板的表面。

根据本发明的一些实施方式，其中导入气体至大气电浆产生装置中包含提供约20至约40标准升/分钟(SLM)的气体至大气电浆产生装置中。

根据本发明的一些实施方式，其中利用大气电浆产生装置活化气体以形成电浆包含形成具有约60至约80伏特(V)的电浆电位的电浆。

根据本发明的一些实施方式，其中利用喷出的电浆清洁已焊上IC的电路基板的表面包含将电浆接触已焊上IC的电路基板的表面，且大气电浆产生装置以约50至约200毫米/秒(mm/s)的扫描线速度在工件表面上方扫描移动。

根据本发明的一些实施方式，其中利用大气电浆清洁已焊上IC的电路基板的表面包含利用电浆清洁已焊上IC的电路基板的表面约10至约50次。

根据本发明的一些实施方式，其中利用大气电浆产生装置活化气体以形成电浆包含提供约500至约700瓦特(watt)的射频功率至大气电浆产生装置以活化气体。

根据本发明的一些实施方式，其中利用大气电浆产生装置活化气体以形成电浆包含提供约500至约700瓦特(watt)的多频功率至大气电浆产生装置以活化气体。

根据本发明的一些实施方式，其中在利用喷出的电浆清洁已焊上IC的电路基板的表面的步骤中，大气电浆产生装置与已焊上IC的电路基板之间存在第一工作距离，且此第一工作距离为约5至约8毫米(mm)。

根据本发明的一些实施方式，其中气体为空气、氧气、氮气、二氧化碳、氩气、氦气，或上述气体的组合。

根据本发明的一些实施方式，其中利用喷出的电浆清洁已焊上IC的电路基板的表面包含利用喷出的电浆移除表面的至少一有机污染物。

根据本发明的一些实施方式，其中利用喷出的电浆清洁已焊上IC的电路基板的表面包含利用喷出的电浆移除表面的至少一金属盐类污染物。

根据本发明的一些实施方式，其中利用喷出的电浆移除表面的金属盐类污染物包含利用喷出的电浆将金属盐类污染物氧化成为金属氧化物；以及利用高速电浆气流冲击表面后产生的侧向气流移除金属氧化物。

根据本发明的一些实施方式，其中利用喷出的电浆清洁已焊上IC的电路基板的表面包含利用喷出的电浆移除表面的至少一无机污染物。

附图说明

当结合附图阅读以下详细描述时将更好地理解本揭露内容的态样。但须注意依照本产业的标准做法，各种特征未按照比例绘制。事实上，各种特征的尺寸为了清楚的讨论而可被任意放大或缩小。

图1是根据本发明一些实施方式，绘示一种利用电浆清洁方法的系统示意图；

图2A至图2C是根据本发明一些实施方式，绘示图1中区域300的局部放大示意图；

图3A至图3C是根据本发明一些实施方式，绘示图1中区域300的局部放大示意图。

具体实施方式

本揭露接下来将会提供许多不同的实施方式或实施例以实施本揭露中不同的特征。各特定实施例中的组成及配置将会在以下作描述以简化本揭露。这些为实施例仅作为示范并非用于限定本揭露。例如，一第一元件形成于一第二元件“上方”或“之上”可包含实施例中的第一元件与第二元件直接接触，亦可包含第一元件与第二元件之间更有其他额外元件使第一元件与第二元件无直接接触。此外，在本揭露各种不同的范例中，将重复地使用元件符号及/或字母。此重复乃为了简化与清晰的目的，而其本身并不决定各种实施例及/或结构配置之间的关系。此外，各种特征乃为了简化与清晰可能会依不同比例做绘制。

更进一步，像是“之下”、“下面”、“较低”、“上面”、“较高”、以及其他类似的相对空间关系的用语，可用于此处以便描述图式中一元件或特征与另一元件或特征之间的关系。该等相对空间关系的用语乃为了涵盖除了图式所描述的方向以外，装置于使用或操作中的各种不同的方向。举例来说，若于图中的装置被翻转过来，原先被描述为在其他元件或特征“之下”或“下面”的元件则变成在其他元件或特征“上面”。因此，范例用语“之下”皆能包含上面及之下的方位。上述装置可另有其他导向方式(旋转90度或朝其他方向)，此时的空间相对关系也可依上述方式解读。

于本文中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则『一』与『该』可泛指单一个或多个。

图1是根据一些实施方式，绘示一种利用大气电浆产生装置来进行清洁的系统示意图。此系统100包含大气电浆产生装置110、大气电浆产生装置控制器120、工作台130、抽气口140、入气管160及已焊上IC的电路基板210。

根据一些实施方式，此系统100提供一种清洁方法，包含提供已焊上IC的电路基板210；提供大气电浆产生装置110；导入气体10至大气电浆产生装置110中，并利用大气电浆产生装置110活化气体10以形成电浆180，且让大气电浆产生装置110以约100至约300米/秒(m/s)的风速喷出电浆180；以及利用喷出的电浆180清洁已焊上IC的电路基板210的表面212。

气体10可通过气体供应器(未绘示)持续提供，并经过入气管160导入大气电浆产生装置110。在某些实施方式中，导入气体10至大气电浆产生装置110中的步骤包含提供约20至约40标准升/分钟(SLM)的气体10至大气电浆产生装置110中。此外，基于成本及安全性的考量，本实施方式是采用低成本及对环境友善的气体。故在一些实施方式中，气体10可为空气、氧气、氮气、二氧化碳、氩气、氦气，或上述气体的组合。

大气电浆产生装置110可通过导线150电性连接大气电浆产生装置控制器120。大气电浆产生装置控制器120可提供大气电浆产生装置110所需的电源，使得大气电浆产生装置110可活化气体10进而产生电浆180。在另一实施例中，大气电浆产生装置控制器120亦可包含但不限于各种外部元件，例如电脑，以调控此系统100中的各种制程参数。大气电浆产生装置控制器120可为射频电源系统或多频电源系统。故在某些实施方式，利用大气电浆产生装置110活化气体10以形成电浆180的步骤中，包含提供约500至约700瓦特(watt)的射频功率至大气电浆产生装置110以活化气体10。在一些其他实施方式，利用大气电浆产生装置110活化气体10以形成电浆180的步骤中，则是包含提供约500至约700瓦特(watt)的多频功率至大气电浆产生装置110以活化气体10。

电浆180中任一点皆具有相同电位。也就是说，电浆180可视为具有等电位(平衡电位)的电浆体，而电浆电位(Vp)则是此等电位相对于接地测量(接地线170)时所呈现的电位。在某些实施方式中，利用大气电浆产生装置110活化气体10以形成电浆180包含形成具有约60至约80伏特(V)的电浆电位的电浆180。若电浆电位低于60伏特，可能无法提供足够的离子轰击能量来清除已焊上IC的电路基板210表面212上的污染物。

大气电浆产生装置110可耦接于具有机动性的机构上，故可线性移动并对下方已焊上IC的电路基板210的不同区域做清洁。在某些实施方式中，利用喷出的电浆180清洁已焊上IC的电路基板210的表面212的步骤中，包含将电浆180接触已焊上IC的电路基板210的表面212，且大气电浆产生装置110以约50至约200毫米/秒(mm/s)的扫描线速度移动。在一实施方式中，大气电浆产生装置110的扫描线速度低于50毫米/秒使得已焊上IC的电路基板210累积热量过多，造成电路基板翘曲变形或工件上的元件受损。在另一实施方式中，大气电浆产生装置110的扫描线速度高于200毫米/秒，则会导致电浆180于已焊上IC的电路基板210上所经之处的停留时间过于短暂，而有清洁不够彻底的情形发生。此外，大气电浆产生装置110与已焊上IC的电路基板210之间存在第一工作距离H。在某些实施方式中，大气电浆产生装置110与已焊上IC的电路基板210之间的第一工作距离H为约5至约8毫米(mm)。

当已焊上IC的电路基板210的表面212上存在有机污染物时，电浆180可与有机污染物发生化学反应，使得有机污染物反应变成气态的反应产物。此气态的反应产物随后可经由抽气口140排放出去。举例而言，在一实施例中，电浆180的气体来源为氧时，则电浆180与有机污染物的化学反应式如下：O^* _(g)+C_xH_y(s)→xCO_2(g)+1/2yH₂O_(g)。故在一些实施方式中，利用喷出的电浆180清洁已焊上IC的电路基板210的表面212包含利用喷出的电浆180移除表面212的至少一有机污染物。

接着，请参照图2A至图2C，是根据一些实施方式，为图1中区域300的局部放大示意图。在一些实施方式中，已焊上IC的电路基板210的表面212存在金属盐类污染物220，故前述利用喷出的电浆180清洁已焊上IC的电路基板210的表面212的步骤中可包含利用喷出的电浆180移除表面212的至少一金属盐类污染物220。

更详细而言，在图2A中，电浆180向下喷出与金属盐类污染物220接触并进行化学反应，从而在图2B中将金属盐类污染物220氧化为金属氧化物220'。此外，电浆180向下喷出时会持续冲击已焊上IC的电路基板210的表面212并产生侧向气流190。最后，在图2C中，金属氧化物220'会随着此侧向气流190自电路基板210的表面212移除。在一些实施例中，电浆180喷出时的风速为约100至约300米/秒。当电浆180喷出时的风速低于100米/秒时，电浆180冲击表面212所产生的侧向气流190其强度不足以移除附着在表面212上的金属氧化物220'。当电浆180喷出时的风速高于300米/秒时，电浆180对已焊上IC的电路基板210的冲击力道可能会过强而导致已焊上IC的电路基板210的损害。

透过大气电浆产生装置110所喷出的电浆180，对已焊上IC的电路基板210同一区域的处理次数可视需求进行调整。若清洁次数低于10次，可能会残留过多的污染物于已焊上IC的电路基板210的表面212。但清洁次数过多(例如超过50次)，则会提高已焊上IC的电路基板210的表面212损坏的风险。故在某些实施方式中，利用电浆180清洁已焊上IC的电路基板210的表面212的步骤中包含利用电浆180清洁已焊上IC的电路基板210的表面212约10至约50次。在某些实施方式中，将电浆180接触已焊上IC的电路基板210的表面212的步骤之后，表面212残留的酸根离子浓度小于4毫克/平方英寸(μg/in²)。习知电浆与金属盐类污染物进行化学反应会产生固态的金属氧化物及挥发性的气体产物。气体产物可透过抽气系统从已焊上IC的电路基板表面移除，而固态的金属氧化物会残留在已焊上IC的电路基板表面，无法通过抽气的方式来进行移除。然而，根据本揭露的一些实施方式，可利用高速电浆气流冲击已焊上IC的电路基板表面后所产生的侧向气流移除掉附着于已焊上IC的电路基板表面的金属盐类污染物。

继续参照图3A至图3C，是根据一些实施方式，为图1中区域300的局部放大示意图。在一些实施方式中，已焊上IC的电路基板210的表面212存在污染物220，其中污染物220可包含无机污染物215A及具可被蚀刻性的污染物215B，而在前述利用喷出的电浆180清洁已焊上IC的电路基板210的表面212的步骤中可包含利用喷出的电浆180移除表面212的至少一无机污染物215A。

更详细而言，在图3A中，电浆180向下喷出与污染物220接触，而在电浆180冲击表面212所产生的侧向气流190亦会带动电浆180于侧向对污染物220进行蚀刻。如图3B所示，污染物220中具可被蚀刻性的污染物215B会受电浆180蚀刻而被移除。具可被蚀刻性的污染物215B被移除后，无机污染物215A失去附着点因而也被移除。继续参照图3C，在无机污染物215A尚未固着于已焊上IC的电路基板210的表面212同时，侧向气流190便将无机污染物215A带走，从已焊上IC的电路基板210的表面212移除。习知无机污染物无法通过干式蚀刻(例如：利用电浆)从已焊上IC的电路基板表面移除。然而，透过本揭露的一些实施方式，在电浆清洁已焊上IC的电路基板表面时，会先将已焊上IC的电路基板表面上具可被蚀刻性的污染物移除，而在具可被蚀刻性的污染物被移除的同时，亦通过侧向气流一并将无机污染物带走。

最后，为证实本实施方式的清洁方法具有极佳的移除污染物能力，遂进行下列试验。

电浆处理前后的酸根离子残留量分析

用于试验的样品为市售常见带有集成电路(Integrated Circuit,IC)的电路板。分析利用本实施方式的电浆处理前及电浆处理后，电路板上的酸根离子残留量。如下表一所示，SPEC为工业标准规格，为电路板上可容许的标准残留量，而实施例1至实施例3的差异在于电浆清洁的次数不同。具体而言，实施例1中的电浆清洁次数为0次，亦即尚未经电浆处理的样品。实施例2中的电浆清洁次数为10次。实施例3中的电浆清洁次数为20次。

表一

在电浆处理前，实施例1残留的硫酸根离子(SO₄ ^2-)含量为436.120636μg/in²，明显超出允许值4μg/in²许多。以电浆处理清洁10次之后，实施例2残留的硫酸根离子(SO₄ ^2-)含量为4.926163μg/in²，仍略大于标准规格所界定的4μg/in²。而在电浆处理清洁20次之后，实施例3残留的硫酸根离子(SO₄ ^2-)含量为1.18875μg/in²，远小于标准规格所界定的4μg/in²。故利用本发明的实施方式以电浆处理电路板表面可具有极佳的清洁效果。

前文概述数个实施例的特征以使得熟悉该项技术者可更好地理解本揭露的态样。熟悉该项技术者应了解，可容易地将本揭露内容用作设计或修改用于实现相同目的及/或达成本文引入的实施例的相同优点的其他制程及结构的基础。熟悉该项技术者亦应认识到，此类等效物构造不违背本揭露内容的精神及范畴，且可在不违背本揭露内容的精神及范畴的情况下于此作出各种变化、替代以及变更。