用于制造半导体发光二极管的蚀刻处理室的制作方法
【专利摘要】本发明改善了用于制造半导体发光二极管的蚀刻处理室的结构，大大降低了因在蚀刻工序中产生并堆积的副产物掉落到晶片所导致的不良，进而减少因处理室的频繁清洗而导致的生产性的下降。本发明的特征在于，在处理室的上部顶棚，以朝向下方的方式设置晶片，在正下方设置真空泵，在其下面具备产生等离子的装置，并且使正下方被开放，以使副产物掉落时不受到干扰而直接向真空泵排出。
【专利说明】用于制造半导体发光二极管的蚀刻处理室
【技术领域】
[0001]本发明涉及在用于制造半导体发光二极管的工序中的等离子蚀刻工序(刻蚀；etching),特别是,通过对蚀刻处理室(chamber)的划时代的结构改善,大大降低了因在蚀刻工序中产生并堆积的副产物(byproduct)掉落到晶片所致的不良问题，进而减少因处理室的频繁清洗而导致的生产性的下降。
【背景技术】
[0002]如众所周知，为了制造半导体,需要氧化工序、感光液涂布(photo resist)、曝光、显影、蚀刻、离子注入、化学气相沉积、金属配线等多个工序，而本发明涉及在蚀刻工序中利用等尚子的干式蚀刻。
[0003]如图1所示，在以往技术中，一般的利用等离子的发光二极管(LED)的蚀刻处理室具有如下结构:在处理室(100)的上部设置源绝缘体(101 ；source insulator)，然后在其上面设置RF感应线圈(102)，在源绝缘体(101)的中央设置气体注入口(103)而注入蚀刻用气体(BCl3),在处理室(100)的下部，在偏置绝缘体(bias insulator) (104)上，安装有蓝宝石材质的晶片(WAFER)的托盘(110)固定于卡盘(chuck) (120)，在所述卡盘(120)的旁边、即在侧方向的下面设置有排气通道(105)并连接有真空泵(130)。
[0004]在上述结构中，在处理室(100)的内部维持真空，在托盘(110)与卡盘(120)之间填充氦气体，使得处理室(100)在真空状态下也能够实现传热，在这样的状态下，首先经由气体注入口(103)而向处理室(100)的内部供给蚀刻用气体，之后向上部的RF感应线圈(102)施加源功率，则会产生等离子而与气体(BCl3)的分子产生非弹性冲突，从而产生大量的离子-活性气体分子、原子团。此时，活性气体分子与相邻的被蚀刻物质的表面进行化学反应而引起蚀刻，但是蓝宝石材质的晶片在化学特性上比较稳定，因此几乎不产生化学蚀刻。
[0005]在如上所述的状态下，向托盘(110)下端的卡盘(102)施加RF功率，向在上层部产生的等离子的离子(1N)施加引力，从而向离子付与物理性的势能(potential)，具备物理性力的离子与作为被蚀刻物体的蓝宝石晶片冲突而实现蚀刻。
[0006]在这样的过程中所生成的被蚀刻物体的碎片与离子结合而产生副产物(byproduct),而该副产物通常为挥发性物质。B卩，气体(BCl3)对晶片的材质即蓝宝石(Al2O3)起作用而产生AlCl3和B203。
[0007]因这样的问题，当蚀刻工序的次数累积时，在处理室内等离子所波及的面上堆积副产物，通常当工序次数超过80次时，副产物形成层，结构变弱，堆积在壁面的副产物通过等离子而再分解，在该过程中副产物块掉落而导致晶片不良。
[0008]因此，通常处理室应在堆积于源绝缘体的副产物掉落之前进行清洗，而目前其周期不超过100次的作业次数，因此由频繁清洗所需的时间的浪费而导致生产效率大大降低的问题。
【发明内容】
[0009]技术课题
[0010]本发明是鉴于上述的问题点而完成的，本发明的目的在于，最大程度地减少由在等离子蚀刻过程中发生的由副产物引起的不良的产生，并大大延长处理室的清洗周期，从而提闻生广性。
[0011]解决课题的手段
[0012]为了实现上述目的，本发明的特征在于，在处理室的上部顶棚，以朝向下方的方式设置晶片，在正下方设置真空泵，在其下面具备产生等离子的装置，并且使正下方被开放，以使副产物掉落时不受到干扰而直接向真空泵排出，并且用于固定晶片托盘的装置构成为，具备弹簧的弹性并使夹钳向上部方向拉引托盘并进行固定，从而能够以简单且迅速的动作进行固定的同时，防止因过度的夹紧而导致托盘破损的情况。
[0013]发明效果
[0014]在本发明中，使卡盘的位置成为处理室的顶棚，在晶片朝向下方的状态下实现蚀亥|J，从而具备有利的优点，晶片丝毫不会受到堆积到处理室的内部壁后又掉落的副产物的影响，由此具备能够大大降低因副产物的掉落而导致的晶片的不良率的条件。
[0015]另外，由于能够大大降低晶片的不良率，因此大大延长清洗处理室的周期，因此能够增加蚀刻运行时间，由此能够大大提高生产效率。
[0016]特别是，本发明为卡盘与真空泵的中心轴重合的直下排气形态，并且具有卡盘位于上部且下方完全被打开的结构，因此在使用具备平均自由行程(Mean free path)的颗粒流动的特征的加压处理法(ProcessPressur)的PSS蚀刻工序(EtchingProcess)中，排气结构最为理想。
[0017]如上所述，在排气结构理想时，泵吸效率提高，能够使用小容量的泵，因此能够减少费用，实现装置小型化，并且容易对掉落的副产物进行处理，还能够减少副产物的堆积。并且，由于装置结构简单化，因此还具有缩短清洗时间的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示以往的一般处理室的结构的剖面图。
[0019]图2是表示本发明的整体结构的概略图。
[0020]图3a、图3b、图3c是表示本发明的夹紧装置部分的剖面图。
[0021]图3a是解除时的状态图。
[0022]图3b是I次上升时的状态图。
[0023]图3c是通过弹性作用而完全被夹紧的状态图。
[0024]图4是图2的A-A线剖面图。
【具体实施方式】
[0025]下面，根据附图，对实现本发明的优选实施例进行详细说明。
[0026]本发明的处理室(I)基本上如下构成:在处理室(I)的内部顶棚设置有用于安装托盘(10)的卡盘(20)，该托盘(10)用于装载晶片，当安装托盘时，使晶片朝向下方，在卡盘
(20)的上部，在卡盘(20)与处理室(I)之间设置了绝缘体(21)。
[0027]在处理室(I)上部的卡盘(20)的正下方侧面形成有通道(2)，通道(2)供装载有晶片的托盘(10)向侧方向出入。
[0028]在上部卡盘(20)的下面，在隔开一定间隔的位置处，在以比卡盘(20)更宽的直径设置绝缘筒体(31)之后，在所述绝缘筒体(31)的外部设置圆筒状的RF感应线圈(30)，从而使得设置有托盘(10)的卡盘(20)的正下方朝向下方完全贯通。
[0029]在所述RF感应线圈(30)的下面，在以缩小直径的方式形成倾斜面(3)之后，在下部设置真空阀(40)和真空泵(41)。所述真空泵(41)是能够实现高真空的涡轮分子真空栗。
[0030]更具体地讲，本发明的各个部分的结构如下。
[0031]首先，在将托盘(10)固定于卡盘(20)的装置中，在处理室⑴的上部设置固定于支承台(4)的气缸(50)，之后使通过气缸(50)的工作而升降的升降棒(51)贯通到处理室
(I)的内部，在升降棒(51)的下端固定夹钳(52)而固定托盘(10)时，气缸(50)使升降棒(51)上升而使夹钳(52)将托盘(10)固定于卡盘(20)，在解除时，使升降棒(51)下降，由夹钳(52)将托盘(10)与卡盘(20)隔开。
[0032]更具体地讲，在气缸(50)的杆(50’)上设置升降板(53)，之后使升降棒(51)贯通升降板(53)，在升降棒(51)的上端设置固定块(54)之后，在固定块(54)与升降板之间设置弹簧(55)，从而在升降板(53)上升时，弹簧(55)将固定块(54)推上去，使升降棒(51)上升，当停止升降棒(51)的上升时，从此刻开始弹簧(55)被压缩。
[0033]标号56是引导棒,57是波纹管。
[0034]如图5所示，优选将所述升降棒(51)和夹钳(52)以均等的角度在卡盘(20)的周边配置3个，当以托盘(10)进入其中2个夹钳(52)的中央的方式设计通道(2)时，如果托盘(10)水平地进入，则夹钳(52)能够直接将托盘(10)抬起而固定，因此这是优选的方式。
[0035]在处理室(I)的通道(2)下面形成有使处理室(I)内部空间的直径缩小的上部倾斜面(5)，在所述上部倾斜面(5)的中间形成供蚀刻气体流入到处理室(I)内部的气体流入口(6)。
[0036]标号7是氦气线，8是为了实现最初真空的干泵线。
[0037]如上所述构成的本发明的作用如下。
[0038]经由通道(2)，使安装有晶片的托盘(10)以直线方向进入到始终保持高真空的处理室(I)的内部，并进入到2个夹钳(52)之间，当完成进入时，托盘(10)位于三个夹钳(52)之间的正中央。
[0039]在托盘(10)进入之前，气缸(50)下降，从而升降板(53)与升降棒(51)下降，由此夹钳(53)也比所进入的托盘(10)更位于下方。
[0040]当托盘(10)进入完时，气缸(50)立即作用而提升升降板(53)，升降板(53)将弹簧(55)推上去，从而弹簧(55)将固定块(54)推上去，由此固定于固定块(54)的升降棒
(51)上升，并且由末端的夹钳(52)向上拉托盘(10)而使其紧贴到卡盘(20)。
[0041]当夹钳(52)将托盘(10)提升而紧贴到卡盘(20)(参照图3b)时，从此刻开始升降棒(51)和夹钳(52)无法再上升，因此升降板(53)压缩弹簧(55)并再上升一点。(参照图3c)。因此，弹簧(55)的弹性力作用于升降棒(51)和夹钳(52)，由此将托盘(10)坚固且稳定地进行固定，还能够防止陶瓷材质的托盘被破损的情况。
[0042]经由气体注入口向处理室(I)的内部注入用于等离子的蚀刻气体。
[0043]当向RF感应线圈(30)接入电源时产生等离子，与蚀刻气体的分子产生非弹性冲突，从而产生大量的离子-活性气体分子(激发)、原子团。
[0044]向处理室(I)上端部的卡盘(20)施加RF功率，向在下层部产生的等离子的离子施加引力，并对离子付与朝向重力的相反方向的物理势能(POTENTIAL)，从而对被蚀刻物体(蓝宝石晶片)进行蚀刻，在这样的过程中产生的副产物(byproduct ;么1(:13和8203)在处理室(I)的内部进行布朗运动，然后逐渐堆积到内部壁，在堆积之后，即使根据重力而掉落，副产物也不会被挡在中间而直接通过真空泵(41)排出，因此对晶片丝毫不产生影响。
[0045]在完成蚀刻之后，气缸(50)下降而使升降板(53)下降，则在升降棒(51)下降之前，首先实现与弹簧(55)的压缩量对应的松弛作用，之后升降棒(51)和夹钳(52)下降，将托盘(10)从卡盘(20)分离，之后经由通道(2)将托盘(10)向所进入的相反方向排出。
【权利要求】
1.一种用于制造半导体发光二极管的蚀刻处理室，其特征在于， 在处理室的内部顶棚设置有以朝向下方的方式安装晶片装载托盘的卡盘，在卡盘的中心线上的正下方设置有真空泵。
2.根据权利要求1所述的用于制造半导体发光二极管的蚀刻处理室，其特征在于， 在卡盘的周边，在3个方向上配置夹钳，以使托盘进入到2个夹钳之间的方式形成通道，当托盘进入完成时，夹钳上升而使托盘固定。
3.根据权利要求1或2所述的用于制造半导体发光二极管的蚀刻处理室，其特征在于， 在卡盘的下面，在以一定间隔隔开的位置上设置有绝缘筒体，在该绝缘筒体的外部配置RF感应线圈，使卡盘的下部完全开放。
4.根据权利要求1或2所述的用于制造半导体发光二极管的蚀刻处理室，其特征在于， 构成使夹钳升降的结构，在处理室的上部设置根据气缸的作用而升降并与处理室内部连接的升降棒，在升降棒的下端设置夹钳。
5.根据权利要求4所述的用于制造半导体发光二极管的蚀刻处理室，其特征在于， 气缸的杆与升降板连接，升降棒贯通升降板而设置，在升降棒的上端与升降板之间设置弹簧，在通过夹钳使托盘紧贴于卡盘之后，使弹簧压缩并使升降板上升，从而固定托盘。
6.根据权利要求1或2所述的用于制造半导体发光二极管的蚀刻处理室，其特征在于， 在处理室的通道下面形成使处理室内部空间的直径缩小的上部倾斜面，在所述上部倾斜面的中间形成有供蚀刻气体流入到处理室内部的气体流入口。
【文档编号】H01L21/3065GK104054162SQ201280064242
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年12月18日 优先权日:2012年7月13日
【发明者】李相必, 金相珍 申请人:株式会社韩国 Q.Tech